用于交通工具的電力系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于交通工具的電力系統(tǒng)，電力系統(tǒng)包括第一電池、第二電池以及對第一和第二電池進(jìn)行充電的發(fā)電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]安裝在交通工具中的已知電力系統(tǒng)通過使用兩個電池例如鉛蓄電池(第一電池)和鋰電池(第二電池)來被配置。適當(dāng)?shù)厥褂眠@些電池，電力被供應(yīng)到安裝在交通工具中的各種電負(fù)載。專利文件例如JP-A-2012-080706公開了這種電力系統(tǒng)的配置。
[0003]具體地，鋰電池經(jīng)由通過半導(dǎo)體開關(guān)配置的連接開關(guān)而連接到發(fā)電機(jī)和鉛蓄電池。在與交通工具的減速相關(guān)聯(lián)的發(fā)電機(jī)的再生發(fā)電中，接通連接開關(guān)以能夠?qū)㈦娏陌l(fā)電機(jī)供應(yīng)到鋰電池。此外，在非再生發(fā)電中，斷開連接開關(guān)以確保將電力從鋰電池供應(yīng)到電負(fù)載，電負(fù)載相對于連接開關(guān)而在鋰電池側(cè)上建立電連接?？刂迫缟纤龅倪B接開關(guān)，可以有效地使用由再生發(fā)電產(chǎn)生的電能。
[0004]在這樣的配置中，鉛蓄電池和鋰電池可以具有不同的端電壓，即鉛蓄電池的端電壓可以高于鋰電池的端電壓。利用這種配置，鋰電池可以優(yōu)先于鉛蓄電池被充電。然而，在這種情況下，當(dāng)在再生發(fā)電中接通連接開關(guān)以對鉛蓄電池和鋰電池兩者進(jìn)行充電時，會發(fā)生意外情況。具體地，在這種情況下，由于電池端電壓的不同，鉛蓄電池的狀態(tài)可能從充電狀態(tài)轉(zhuǎn)變到放電狀態(tài)以意外降低鉛蓄電池的充電量(剩余容量)。換句話說，在再生發(fā)電中，充電從鉛蓄電池施加到鋰電池，從而鉛蓄電池的充電量降低。
[0005]當(dāng)鉛蓄電池的充電量降低時，需要通過允許發(fā)電機(jī)在非再生發(fā)電中進(jìn)行發(fā)電來對鉛蓄電池進(jìn)行充電以用于補(bǔ)償降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]實(shí)施方式提供了一種用于交通工具的電力系統(tǒng)，其包括第一電池、第二電池和連接開關(guān)，該連接開關(guān)電連接和斷開第一和第二電池以實(shí)現(xiàn)對第一和第二電池充電的有效應(yīng)用。
[0007]作為實(shí)施方式的方面，提供了用于交通工具的電力系統(tǒng)，其包括:發(fā)電機(jī)；與發(fā)電機(jī)并聯(lián)連接的第一電池和第二電池；以及連接開關(guān)，其是在電連接第一和第二電池的連接線上被提供的，并且將第一電池和發(fā)電機(jī)電連接到第二電池以及將第一電池和發(fā)電機(jī)從第二電池電斷開。當(dāng)交通工具減速時，電力系統(tǒng)通過發(fā)電機(jī)執(zhí)行再生發(fā)電。使得第一電池的端電壓大于第二電池的端電壓。電力系統(tǒng)還包括:第一控制裝置，其在通過發(fā)電機(jī)再生發(fā)電期間使連接開關(guān)處于電連接狀態(tài)以對第一電池和第二電池實(shí)施充電；放電監(jiān)控裝置，其在再生發(fā)電期間監(jiān)控第一電池的放電狀態(tài)；以及第二控制裝置，其在再生發(fā)電期間基于由放電監(jiān)控裝置監(jiān)控的第一電池的放電狀態(tài)來斷開連接開關(guān)。
【附圖說明】
[0008]在附圖中:
[0009]圖1是示出了根據(jù)實(shí)施方式的交通工具中的電力系統(tǒng)的示意圖；
[0010]圖2是示出了充電控制過程的程序的流程圖；
[0011]圖3示出了相對于接通交通工具速度和斷開交通工具速度的、充電PbSOC的鉛蓄電池狀態(tài)；
[0012]圖4示出了相對于放電允許值的PbSOC ；
[0013]圖5是示出了再生發(fā)電中的電池充電狀態(tài)的時序圖；以及
[0014]圖6示出了相對于斷開交通工具速度的、充電LiSOC的鋰電池狀態(tài)和PbSOC。
【具體實(shí)施方式】
[0015]參照附圖，在下文中描述其中實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的電力系統(tǒng)的實(shí)施方式。本實(shí)施方式的電力系統(tǒng)應(yīng)用于具有發(fā)動機(jī)(內(nèi)燃機(jī))的交通工具。電力系統(tǒng)包括兩個電池即鉛蓄電池和鋰電池，以及對這些電池充電的發(fā)電機(jī)。首先，參照圖1，描述了本系統(tǒng)的概要。
[0016]圖1是示出了根據(jù)本實(shí)施方式的電力系統(tǒng)的示意圖。在圖1中，電力系統(tǒng)包括作為其主要組件的交流發(fā)電機(jī)11 (發(fā)電機(jī))、鉛蓄電池12和包括鋰電池13的電池單元14。鉛蓄電池12和鋰電池13與交流發(fā)電機(jī)11并聯(lián)連接。鉛蓄電池12對應(yīng)于第一電池，而鋰電池13對應(yīng)于第二電池。
[0017]交流發(fā)電機(jī)11連接到發(fā)動機(jī)的曲柄軸(輸出軸)以利用曲柄軸的轉(zhuǎn)動能來產(chǎn)生電力。換句話說，當(dāng)交流發(fā)電機(jī)11的轉(zhuǎn)子通過曲柄軸旋轉(zhuǎn)時，響應(yīng)于通過轉(zhuǎn)子芯的激勵電流，在定子線圈中引起AC電流。AC電流通過整流器被轉(zhuǎn)變成DC電流。通過轉(zhuǎn)子線圈的激勵電流由調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)以由此將產(chǎn)生的DC電流的電壓調(diào)節(jié)到設(shè)定電壓Vreg。交流發(fā)電機(jī)11的調(diào)節(jié)器由發(fā)動機(jī)控制器30 (第一控制裝置、放電監(jiān)控裝置、第二控制裝置、參考值設(shè)定裝置、禁止交通工具速度設(shè)定裝置、允許交通工具速度設(shè)定裝置)控制。
[0018]鉛蓄電池12是眾所周知的通用電池。作為電負(fù)載，起動器15a連接到鉛蓄電池12。當(dāng)起動器15a由從鉛蓄電池12供應(yīng)的電力驅(qū)動時，發(fā)動機(jī)啟動。電負(fù)載15b，例如前燈和電動窗電機(jī)，也連接到鉛蓄電池12。
[0019]在電池單元14中，鋰電池13是高密度電池，其與鉛蓄電池12相比具有高功率密度和能量密度。鋰電池13通過其中多個電池串聯(lián)連接的電池組來被配置。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，確保鉛蓄電池12的充電量大于鋰電池13的充電量。
[0020]電池單元14設(shè)置有輸入端子16和輸出端子17，輸入端子16和輸出端子17經(jīng)由電力饋線18彼此連接。交流發(fā)電機(jī)11和鉛蓄電池12連接到輸入端子16。從鋰電池13對其供電的電負(fù)載19連接到輸出端子17。電負(fù)載19的特定示例包括恒定電流負(fù)載，例如利用恒定電流驅(qū)動的導(dǎo)航系統(tǒng)和音頻系統(tǒng)。
[0021]不同于鋰電池13，電池單元14包括MOS開關(guān)21、SMR開關(guān)22和電池控制器23，電池控制器23執(zhí)行控制，在電池控制器23下，這些開關(guān)接通/斷開(電連接/斷開)。電池控制器23是眾所周知的電子控制單元，其由具有CPU和存儲器的微計算機(jī)來配置。
[0022]MOS開關(guān)21是由MOSFET (金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)配置的半導(dǎo)體開關(guān)。在輸入和輸出端子16和17之間設(shè)置MOS開關(guān)21。MOS開關(guān)21用作如下開關(guān):其將鋰電池13電連接(接通)到交流發(fā)電機(jī)11和鉛蓄電池12以及將鋰電池13從交流發(fā)電機(jī)11和鉛蓄電池12電斷開(斷開)。
[0023]類似于MOS開關(guān)21，SMR開關(guān)22是由MOSFET配置的半導(dǎo)體開關(guān)。SMR開關(guān)22布置在連接點(diǎn)(由圖1中Xl表示)和鋰電池13之間，連接點(diǎn)連接在MOS開關(guān)21和輸出端子17之間。SMR開關(guān)22用作如下開關(guān):其將鋰電池13電連接(接通)到連接在輸入和輸出端子16和17之間的饋電路徑以及將鋰電池13從該饋電路徑電斷開(斷開)。
[0024]SMR開關(guān)22在緊急時刻還用作打開/關(guān)閉裝置。正常地或在不同于緊急時刻的時期中，SMR開關(guān)22通過發(fā)送自電池控制器23的接通(on)信號而保持為接通狀態(tài)(onstate)。在下面例舉的緊急時刻中，停止接通信號的輸出以將SMR開關(guān)22帶入斷開狀態(tài)(off state)。通過將SMR開關(guān)22帶入斷開狀態(tài)，避免了鋰電池13的過充電或過放電。例如，在交流發(fā)電機(jī)11處設(shè)置的調(diào)節(jié)器出故障以異常地升高設(shè)定電壓Vreg的情況下，鋰電池13可能過充電。在這種情況下，SMR開關(guān)22被帶入斷開狀態(tài)。此外，在交流發(fā)電機(jī)11或MOS開關(guān)21出故障以不能對鋰電池13進(jìn)行充電的情況下，鋰電池13可能過放電。在這種情況下，SMR開關(guān)22被帶入斷開狀態(tài)。
[0025]MOS開關(guān)21和SMR開關(guān)22的接通狀態(tài)和斷開狀態(tài)由電池控制器23持續(xù)監(jiān)控。監(jiān)控的結(jié)果以預(yù)定間隔從電池控制器23被傳送到其他組件諸如發(fā)動機(jī)控制器30。
[0026]由交流發(fā)電機(jī)11產(chǎn)生的電力被供應(yīng)到交通工具中的各種電負(fù)載，同時被供應(yīng)到鉛蓄電池12和鋰電池13。當(dāng)發(fā)動機(jī)驅(qū)動停止并且交流發(fā)電機(jī)11不進(jìn)行發(fā)電時，電力從鉛蓄電池12和鋰電池13被供應(yīng)到交通工具中的電負(fù)載。從鉛蓄電池12和鋰電池13到交通工具中的電負(fù)載的放電量和從交流發(fā)電機(jī)11施加到電池12和13的充電量被控制，使得電池12和13的SOC(荷電狀態(tài):實(shí)際充電量相對于完全充電狀態(tài)時的充電量的百分比))將降至不會導(dǎo)致過充電或過放電的范圍內(nèi)(適當(dāng)范圍)。換句話說，確保發(fā)動機(jī)控制器30控制設(shè)定電壓Vreg以不引起過充電或過放電，同時確保電池控制器23控制MOS開關(guān)21的操作。
[0027]在與交通工具的減速相關(guān)聯(lián)的交流發(fā)電機(jī)11的再生發(fā)電中，MOS開關(guān)21和SMR開關(guān)22都接通以對鉛蓄電池12和鋰電池13 二者充電。在本實(shí)施方式中，鉛蓄電池12和鋰電池13的端電壓被確定成使得電池12的端電壓高于電池13的端電壓。因此，在開關(guān)21和22接通用于電池12和13的互相電連接的狀態(tài)下，通過交流發(fā)電機(jī)11和鉛蓄電池12 二者來確保對鋰電池13充電。
[0028]發(fā)動機(jī)控制器30具有怠速減少功能，該怠速減少功能當(dāng)滿足預(yù)定自動停止條件同時交通工具行駛時，自動停止發(fā)動機(jī)，并且當(dāng)滿足預(yù)定重新起動條件同時發(fā)動機(jī)自動停止時，自動重新起動發(fā)動機(jī)。自動停止條件例如包括:交通工具速度不大于預(yù)定水平；以及加速器的操縱變量為零