(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＤＣ−ＤＣ電圧コンバータの入力電力の限度を調節するための電力制御システムであって、
正極及び負極を有し、前記正極と前記負極との間に、前記ＤＣ−ＤＣ電圧コンバータ及びＤＣ−ＡＣインバータによって受信される第１電圧レベルを生成する電池パックと、
前記電池パックの前記正極と前記負極との間の前記第１電圧レベルを示す第１電圧信号を生成する第１電圧センサと、
前記電池パックから流れる全体電流レベルを示す第１電流信号を生成する第１電流センサと、
前記電池パックから前記ＤＣ−ＤＣ電圧コンバータに流れる電流レベルを示す第２電流信号を生成する第２電流センサと、
前記電池パックの温度を示す温度信号を生成する温度センサと、
前記第１電圧センサ、前記第１電流センサ、前記第２電流センサ及び前記温度センサと動作可能に連結され、前記第１電圧信号及び前記第１電流信号に基づいて前記電池パックから出力される出力電力の量を決定し、前記第１電流信号及び前記温度信号に基づいて前記電池パックの可用電力の量を決定し、前記第２電流信号及び前記第１電圧信号に基づいて前記電池パックから前記ＤＣ−ＤＣ電圧コンバータに入力される入力電力の量を決定し、前記電池パックから出力される出力電力の量及び前記ＤＣ−ＤＣ電圧コンバータに入力される入力電力の量に基づいて前記ＤＣ−ＡＣインバータに提供される電力の量を決定し、前記ＤＣ−ＡＣインバータに提供される電力の量と前記ＤＣ−ＤＣ電圧コンバータに入力される入力電力の量とを足した値が前記電池パックの可用電力の量より大きければ、前記ＤＣ−ＤＣ電圧コンバータの入力電力の限度を減少させるようにプログラミングされているマイクロプロセッサと、を含むことを特徴とする、電力制御システム。
【請求項２】
前記マイクロプロセッサは、前記電池パックの可用電力の量から前記ＤＣ−ＡＣインバータに提供される電力の量を引いた値と実質的に同一に前記入力電力の限度を設定することで、前記ＤＣ−ＤＣ電圧コンバータの入力電力の限度を減少させるようにプログラミングされていることを特徴とする、請求項１に記載の電力制御システム。
【請求項３】
前記マイクロプロセッサは、前記ＤＣ−ＤＣ電圧コンバータが前記ＤＣ−ＤＣ電圧コンバータに入力される入力電力の量を前記ＤＣ−ＤＣ電圧コンバータの入力電力の限度と実質的に同一に設定するように誘導する制御信号を生成するようにプログラミングされていることを特徴とする、請求項１に記載の電力制御システム。
【請求項４】
前記マイクロプロセッサは、前記電池パックから出力される出力電力の量から前記ＤＣ−ＤＣ電圧コンバータに入力される入力電力の量を引いて前記ＤＣ−ＡＣインバータに提供される電力の量を決定するようにプログラミングされていることを特徴とする、請求項１に記載の電力制御システム。
【請求項５】
前記マイクロプロセッサは、前記第１電圧信号に基づいて電圧値を決定し、前記第１電流信号に基づいて電流値を決定し、前記電圧値と前記電流値とを乗算して前記電池パックから出力される出力電力の量を得ることで、前記電池パックで出力される出力電力の量を決定するようにプログラミングされていることを特徴とする、請求項１に記載の電力制御システム。
【請求項６】
前記マイクロプロセッサは、前記第１電圧信号に基づいて電圧値を決定し、前記第２電流信号に基づいて電流値を決定し、前記電流値と前記電圧値とを乗算して前記ＤＣ−ＤＣ電圧コンバータに入力される入力電力の量を得ることで、前記電池パックから前記ＤＣ−ＤＣ電圧コンバータに入力される入力電力の量を決定するようにプログラミングされていることを特徴とする、請求項１に記載の電力制御システム。
【請求項７】
前記電池パックは、電気的に互いに直列で連結された第１及び第２電池セルを含んでなり、
前記電力制御システムは、前記第１電池セルに電気的に連結され、前記第１電池セルによって出力される電圧レベルを示す第２電圧信号を生成する第２電圧センサと、前記第２電池セルに電気的に連結され、前記第２電池セルによって出力される電圧レベルを示す第３電圧信号を生成する第３電圧センサと、をさらに含んでなり、
前記マイクロプロセッサは、前記第１電流信号、前記温度信号、前記第２電圧信号及び前記第３電圧信号に基づいて前記電池パックの可用電力の量を決定するようにプログラミングされていることを特徴とする、請求項１に記載の電力制御システム。
【請求項８】
ＤＣ−ＤＣ電圧コンバータの入力電力の限度を調節するための方法であって、
正極及び負極を有する電池パック、ＤＣ−ＤＣ電圧コンバータ、ＤＣ−ＡＣインバータ、第１電圧センサ、第１電流センサ、第２電流センサ、温度センサ、及びそれぞれのセンサと動作可能に連結されたマイクロプロセッサを含む電力制御システムを提供する段階と、
前記電池パックの前記正極と前記負極との間に、前記ＤＣ−ＤＣ電圧コンバータ及び前記ＤＣ−ＡＣインバータによって受信される第１電圧レベルを生成する段階と、
前記第１電圧センサを用いて、前記電池パックの前記正極と前記負極との間の前記第１電圧レベルを示す第１電圧信号を生成する段階と、
前記第１電流センサを用いて、前記電池パックから流れる全体電流レベルを示す第１電流信号を生成する段階と、
前記第２電流センサを用いて、前記電池パックから前記ＤＣ−ＤＣ電圧コンバータに流れる電流レベルを示す第２電流信号を生成する段階と、
前記温度センサを用いて、前記電池パックの温度を示す温度信号を生成する段階と、
前記マイクロプロセッサを用いて、前記第１電圧信号及び前記第１電流信号に基づいて前記電池パックから出力される出力電力の量を決定する段階と、
前記マイクロプロセッサを用いて、前記第１電流信号及び前記温度信号に基づいて前記電池パックの可用電力の量を決定する段階と、
前記マイクロプロセッサを用いて、前記第２電流信号及び前記第１電圧信号に基づいて前記電池パックから前記ＤＣ−ＤＣ電圧コンバータに入力される入力電力の量を決定する段階と、
前記マイクロプロセッサを用いて、前記電池パックから出力される出力電力の量及び前記ＤＣ−ＤＣ電圧コンバータに入力される入力電力の量に基づいて前記ＤＣ−ＡＣインバータに提供される電力の量を決定する段階と、
前記マイクロプロセッサを用いて、前記ＤＣ−ＡＣインバータに提供される電力の量と前記ＤＣ−ＤＣ電圧コンバータに入力される入力電力の量とを足した値が前記電池パックの可用電力の量より大きければ、前記ＤＣ−ＤＣ電圧コンバータの入力電力の限度を減少させる段階と、を含むことを特徴とする、調節方法。
【請求項９】
前記ＤＣ−ＤＣ電圧コンバータの入力電力の限度を減少させる段階は、
前記マイクロプロセッサを用いて、前記電池パックの可用電力の量から前記ＤＣ−ＡＣインバータに提供される電力の量を引いた値と実質的に同一に前記入力電力の限度を設定することを含むことを特徴とする、請求項８に記載の調節方法。
【請求項１０】
前記マイクロプロセッサを用いて、前記ＤＣ−ＤＣ電圧コンバータが自らに入力される入力電力の量を前記ＤＣ−ＤＣ電圧コンバータの前記入力電力限度と実質的に同一に設定するように誘導する制御信号を生成する段階をさらに含むことを特徴とする、請求項８に記載の調節方法。
【請求項１１】
前記ＤＣ−ＡＣインバータに提供される電力の量を決定する段階は、前記電池パックから出力される出力電力の量から前記ＤＣ−ＤＣ電圧コンバータに入力される入力電力の量を引いて前記ＤＣ−ＡＣインバータに提供される電力の量を得ることを含むことを特徴とする、請求項８に記載の調節方法。
【請求項１２】
前記電池パックから出力される出力電力の量を決定する段階は、
前記第１電圧信号に基づいて電圧値を決定する段階と、
前記第１電流信号に基づいて電流値を決定する段階と、
前記電圧値と前記電流値とを乗算して前記電池パックから出力される出力電力の量を得る段階と、を含むことを特徴とする、請求項８に記載の調節方法。
【請求項１３】
前記ＤＣ−ＤＣ電圧コンバータに入力される入力電力の量を決定する段階は、
前記第１電圧信号に基づいて電圧値を決定する段階と、
前記第２電流信号に基づいて電流値を決定する段階と、
前記電圧値と前記電流値とを乗算して前記ＤＣ−ＤＣ電圧コンバータに入力される入力電力の量を得る段階と、を含むことを特徴とする、請求項８に記載の調節方法。
【請求項１４】
前記電池パックは、電気的に互いに直列で連結された第１及び第２電池セルを含み、前記電力制御システムは、前記第１及び第２電池セルとそれぞれ電気的に連結された第２及び第３電圧センサをさらに含み、
前記方法は、
前記第２電圧センサを用いて、前記第１電池セルによって出力される電圧レベルを示す第２電圧信号を生成する段階と、
前記第３電圧センサを用いて、前記第２電池セルによって出力される電圧レベルを示す第３電圧信号を生成する段階と、
前記マイクロプロセッサを用いて、前記第１電流信号、前記温度信号、前記第２電圧信号及び前記第３電圧信号に基づいて前記電池パックの可用電力の量を決定する段階と、をさらに含むことを特徴とする、請求項８に記載の調節方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、出力電圧が相異なる電池の間に設けられたＤＣ−ＤＣ電圧コンバータの入力電力を調節する技術に関する。
【０００２】
本出願は、２０１４年８月２９日出願の米国特許出願第１４／４７２，４０５号に基づく優先権を主張し、該当出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に援用される。
【背景技術】
【０００３】
ハイブリッド自動車のように電気モーターを備える自動車は、電気モーターにハイレベルの電圧を供給する大容量の電池パックと、自動車に搭載された電子部品にローレベルの電圧を供給する小容量の電池とを含む。
自動車に含まれる電源システムには、前記大容量の電池パックと前記小容量の電池との間に設けられるＤＣ−ＤＣ電圧コンバータを有する電源システムがある。
前記ＤＣ−ＤＣ電圧コンバータは、電池パックの電圧を低下させて前記電池に印加することで前記電池を充電させる。
【０００４】
上記のような電源システムにおいて、前記電池パックの主な用途は電気モーターに安定的に電力を供給することである。もし、ＤＣ−ＤＣ電圧コンバータによって電池パックの電力が過度に消耗されれば、電気モーターへの電力供給が安定的に行われない。また、電池パックの充電状態（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ：ＳＯＣ）が低い状態でＤＣ−ＤＣ電圧コンバータによって電池パックの電力が過度に消耗されれば、電池パックが過放電して電池パックが不可逆的に損傷を受ける恐れがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、ＤＣ−ＤＣ電圧コンバータから引き出される過度な電力によって電池パックが損傷されることを防止し、電気モーターへの電力供給に対する安定性を向上できる電力制御システム及び方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一実施例によれば、ＤＣ−ＤＣ電圧コンバータの入力電力の限度を調節するための電力制御システムが提供される。
【０００７】
前記電力制御システムは、正極及び負極を含む電池パックを含む。前記電池パックは、前記正極と前記負極との間に、前記ＤＣ−ＤＣ電圧コンバータ及びＤＣ−ＡＣインバータによって受信される第１電圧レベルを生成する。
【０００８】
また、前記電力制御システムは、前記電池パックの正極と負極との間に生成される前記第１電圧レベルを示す第１電圧信号を生成するように構成された第１電圧センサを含む。
また、前記電力制御システムは、前記電池パックから流れる全体電流レベルを示す第１電流信号を生成するように構成された第１電流センサを含む。
【０００９】
また、前記電力制御システムは、前記電池パックから前記ＤＣ−ＤＣ電圧コンバータに流れる電流レベルを示す第２電流信号を生成するように構成された第２電流センサを含む。
また、前記電力制御システムは、前記電池パックの温度を示す温度信号を生成するように構成された温度センサを含む。
【００１０】
また、前記電力制御システムは、前記第１電圧センサ、前記第１電流センサ、前記第２電流センサ及び前記温度センサと動作可能に連結されたマイクロプロセッサを含む。
【００１１】
また、前記マイクロプロセッサは、前記第１電圧信号及び前記第１電流信号に基づいて前記電池パックから出力される出力電力の量を決定するようにプログラムされている。
また、前記マイクロプロセッサは、前記第１電流信号及び前記温度信号に基づいて前記電池パックの可用電力の量を決定するようにプログラムされている。
【００１２】
また、前記マイクロプロセッサは、前記第２電流信号及び前記第１電圧信号に基づいて前記電池パックから前記ＤＣ−ＤＣ電圧コンバータに入力される入力電力の量を決定するようにプログラムされている。
【００１３】
また、前記マイクロプロセッサは、前記電池パックから出力される出力電力の量及び前記ＤＣ−ＤＣ電圧コンバータに入力される入力電力の量に基づいて前記ＤＣ−ＡＣインバータに提供される電力の量を決定するようにプログラムされている。
【００１４】
また、前記マイクロプロセッサは、前記ＤＣ−ＡＣインバータに提供される電力の量と前記ＤＣ−ＤＣ電圧コンバータに入力される入力電力の量とを足した値が前記電池パックの可用電力の量より大きければ、前記ＤＣ−ＤＣ電圧コンバータの入力電力の限度を減少させるようにプログラムされている。
本発明の一実施例によれば、ＤＣ−ＤＣ電圧コンバータの入力電力の限度を調節するための方法が提供される。
【００１５】
前記方法は、電池パック、ＤＣ−ＤＣ電圧コンバータ、ＤＣ−ＡＣインバータ、第１電圧センサ、第１電流センサ、第２電流センサ、温度センサ及びマイクロプロセッサを含む電力制御システムを提供する段階を含む。
【００１６】
前記電池パックは、正極及び負極を含む。前記マイクロプロセッサは、前記第１電圧センサ、前記第１電流センサ、前記第２電流センサ及び前記温度センサと動作可能に結合されている。
【００１７】
また、前記方法は、前記電池パックの正極と負極との間の第１電圧レベルを生成する段階を含み、前記第１電圧レベルは前記ＤＣ−ＤＣ電圧コンバータと前記ＤＣ−ＡＣインバータによって受信される。
【００１８】
また、前記方法は、前記第１電圧センサを用いて、前記電池パックの正極と負極との間に生成された前記第１電圧レベルを示す第１電圧信号を生成する段階を含む。
また、前記方法は、前記第１電流センサを用いて、前記電池パックから流れる全体電流レベルを示す第１電流信号を生成する段階を含む。
【００１９】
また、前記方法は、前記第２電流センサを用いて、前記電池パックから前記ＤＣ−ＤＣ電圧コンバータに流れる電流レベルを示す第２電流信号を生成する段階を含む。
また、前記方法は、前記温度センサを用いて、前記電池パックの温度を示す温度信号を生成する段階を含む。
【００２０】
また、前記方法は、前記マイクロプロセッサを用いて、前記第１電圧信号及び前記第１電流信号に基づいて前記電池パックから出力される出力電力の量を決定する段階を含む。
【００２１】
また、前記方法は、前記マイクロプロセッサを用いて、前記第１電流信号及び前記温度信号に基づいて前記電池パックにおける可用電力の量を決定する段階を含む。
【００２２】
また、前記方法は、前記マイクロプロセッサを用いて、前記第１電圧信号及び前記第２電流信号に基づいて前記電池パックから前記ＤＣ−ＤＣ電圧コンバータに入力される入力電力の量を決定する段階を含む。
【００２３】
また、前記方法は、前記マイクロプロセッサを用いて、前記電池パックから出力される出力電力の量及び前記ＤＣ−ＤＣ電圧コンバータに入力される入力電力の量に基づいて前記ＤＣ−ＡＣインバータに提供される電力の量を決定する段階を含む。
【００２４】
また、前記方法は、前記マイクロプロセッサを用いて、前記ＤＣ−ＡＣインバータに提供される電力の量と前記ＤＣ−ＤＣ電圧コンバータに入力される入力電力の量とを足した値が前記電池パックの可用電力量より大きければ、前記ＤＣ−ＤＣ電圧コンバータの入力電力の限度を減少させる段階を含む。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、電池パックの可用電力及びＤＣ−ＡＣインバータに提供される電力量に基づいてＤＣ−ＤＣ電圧コンバータの入力電力の限度を調節することで、ＤＣ−ＤＣ電圧コンバータから引き出される過度な電力によって電池パックが損傷されることを防止でき、車両モーターシステムに安定的に電力を供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
本明細書に添付される次の図面は、本発明の望ましい実施例を例示するものであり、発明の詳細な説明とともに本発明の技術的な思想をさらに理解させる役割をするため、本発明は図面に記載された事項だけに限定されて解釈されてはならない。
【図１】図１は、本発明の一実施例による電力制御システム及び車両モーターシステムを備える電気自動車の概略図である。
【図２】図２は、本発明の他の実施例によって、図１の電力制御システムにおいてＤＣ−ＤＣ電圧コンバータの入力電力の限度を調節するための方法を示したフロー図である。
【図３】図３は、本発明の他の実施例によって、図１の電力制御システムにおいてＤＣ−ＤＣ電圧コンバータの入力電力の限度を調節するための方法を示したフロー図である。
【図４】図４は、本発明の他の実施例によって、図１の電力制御システムにおいてＤＣ−ＤＣ電圧コンバータの入力電力の限度を調節するための方法を示したフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び請求範囲に使われた用語や単語は通常的や辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者自らは発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に則して本発明の技術的な思想に応ずる意味及び概念で解釈されねばならない。したがって、本明細書に記載された実施例及び図面に示された構成は、本発明のもっとも望ましい一実施例に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを代弁するものではないため、本出願の時点においてこれらに代替できる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解せねばならない。
図１を参照すれば、本発明の一実施例による電力制御システム３０及び車両モーターシステム５０を備える電気自動車１０が示されている。
【００２８】
前記電力制御システム３０の長所は、電池パック６０の可用電力及びＤＣ−ＡＣインバータ１３２に提供される電力量に基づいてＤＣ−ＤＣ電圧コンバータ１２０の入力電力の限度を調節することで、ＤＣ−ＤＣ電圧コンバータ１２０から引き出される過度な電力によって電池パック６０が損傷されることを防止できることである。
【００２９】
前記電力制御システム３０は、電池パック６０、電圧センサ７０、７２、７４、１１０、コンタクタ８０、コンタクタドライバ９０、電気ノード１００、電流センサ７６、１０５、温度センサ１１２、ＤＣ−ＤＣ電圧コンバータ１２０及び電池１３０を含む。
【００３０】
前記電池パック６０は、正極１４０と負極１４２との間で互いに直列で電気的に連結されている第１及び第２電池セル１３４、１３６を含む。前記電池パック６０は、正極１４０と負極１４２との間で第１電圧レベルを生成するように構成される。前記第１電池セル１３４はその正極と負極との間で第２電圧レベルを生成する。また、前記第２電池セル１３６はその正極と負極との間で第３電圧レベルを生成する。一実施例において、前記第１及び第２電池セル１３４、１３６はリチウムイオン電池セルである。勿論、他の代案的な例において、前記第１及び第２電池セル１３４、１３６は、例えばニッケル‐カドミウム電池セル、ニッケル‐水素電池セル、または鉛蓄電池セルのような他の形態の電池セルを含み得る。また、一実施例において、前記電池パック６０は実質的に４８ボルトＤＣ（ＶＤＣ）を出力する。勿論、代案的な実施例において、前記電池パック６０は他の電圧レベルを出力し得る。例えば、前記電池パック６０は３００〜４００ＶＤＣ範囲の電圧を出力することができる。代案的な実施例において、前記電池パック６０は前記第１及び第２電池セル１３４、１３６と互いに電気的に直列で連結されている複数の他の電池セルを含み得る。
【００３１】
前記電圧センサ７０は、前記電池パック６０と電気的に並列で連結され、前記電池パック６０の正極１４０及び負極１４２と電気的に連結される。前記電圧センサ７０は、前記電池パック６０によって出力される電圧レベルを示す電圧信号Ｖpを生成するように構成される。前記マイクロプロセッサ１３５は、前記電圧信号Ｖpを前記電圧センサ７０から受信し、前記電圧信号Ｖpに基づいて第１電圧値を決定する。
【００３２】
前記電圧センサ７２は、前記第１電池セル１３４と電気的に並列で連結される。前記電圧センサ７２は、前記第１電池セル１３４によって出力される電圧レベルを示す電圧信号ＶC1を生成するように構成される。前記マイクロプロセッサ１３５は、前記電圧センサ７２から前記電圧信号ＶC1を受信し、前記電圧信号ＶC1に基づいて第２電圧値を決定する。
【００３３】
前記電圧センサ７４は、前記第２電池セル１３６と電気的に並列で連結される。前記電圧センサ７４は、前記第２電池セル１３６によって出力される電圧レベルを示す電圧信号ＶC2を生成するように構成される。前記マイクロプロセッサ１３５は、前記電圧センサ７４から前記電圧信号ＶC2を受信し、前記電圧信号ＶC2に基づいて第３電圧値を決定する。
【００３４】
前記電流センサ７６は、前記電池パック６０と前記コンタクタ８０との間に電気的に直列で連結される。前記電流センサ７６は、前記電池パック６０によって出力される全体電流レベルを示す電流信号Ｉ1を生成するように構成される。前記マイクロプロセッサ１３５は、前記電流センサ７６から電流信号Ｉ1を受信し、前記電流信号Ｉ1に基づいて第１電流値を決定する。
【００３５】
前記コンタクタ８０は、前記電池パック６０の正極と前記電気ノード１００との間に電気的に直列で連結される。前記コンタクタ８０は、コンタクトコイル８２及びコンタクト端子８３を含む。前記マイクロプロセッサ１３５が前記コンタクタドライバ９０によって受信される制御信号を生成すれば、前記コンタクタドライバ９０はコンタクトコイル８２を励起（ｅｎｅｒｇｉｚｅ）させてコンタクト端子８３を閉鎖動作位置に切り換える。また、前記マイクロプロセッサ１３５が前記制御信号の生成を中断すれば、前記コンタクタドライバ９０はコンタクトコイル８２を非励起（ｄｅ−ｅｎｅｒｇｉｚｅ）状態にし、コンタクト端子を開放動作位置に切り換える。
【００３６】
前記電流センサ１０５は、前記コンタクタ８０と前記ＤＣ−ＤＣ電圧コンバータ１２０との間に電気的に直列で連結される。前記電流センサ１０５は、前記ＤＣ−ＤＣ電圧コンバータ１２０に入力される電流レベルを示す電流信号Ｉ2を生成するように構成される。前記マイクロプロセッサ１３５は、前記電流信号Ｉ2を前記電流センサ１０５から受信し、前記電流信号Ｉ2に基づいて第２電流値を決定する。
【００３７】
前記電圧センサ１１０は、前記電気ノード１００と前記電池パック６０の負極１４２との間に電気的に連結される。前記電圧センサ１１０は、前記電気ノード１００と前記電池パック６０の負極との間の電圧レベルを示す電圧信号ＶLを生成するように構成される。前記マイクロプロセッサ１３５は、前記電圧センサ１１０から前記電圧信号ＶLを受信し、前記電圧信号ＶLに基づいて電圧値を決定する。もし、前記電圧信号ＶLが前記電圧信号Ｖpと実質的に同じであれば、前記コンタクタ８０は要望通り動作していると見なせる。
【００３８】
前記温度センサ１１２は、前記電池パック６０の付近に配置される。前記温度センサ１１２は、前記電池パック６０の温度レベルを示す温度信号Ｔを生成するように構成される。前記マイクロプロセッサ１３５は、前記温度センサ１１２から前記温度信号Ｔを受信し、前記温度信号Ｔに基づいて温度値を決定する。
【００３９】
前記ＤＣ−ＤＣ電圧コンバータ１２０は、前記電気ノード１００と前記電池パック６０の負極１４２との間で前記電気ノード１００と前記電池パック６０の負極１４２とに電気的に連結される。また、前記ＤＣ−ＤＣ電圧コンバータ１２０は電池１３０の正極２４０に電気的に連結される。前記ＤＣ−ＤＣ電圧コンバータ１２０は、前記電池１３０によって出力される電圧レベルを用いて、前記電池１３０によって出力される電圧レベルより大きい電圧レベルを前記電気ノード１００と前記負極１４２との間に提供する。すると、前記電池１３０は前記電池パック６０が提供する電力によって充電される。
【００４０】
前記電池１３０は、車両の補助装置に電力を提供するために用られる正極２４０及び負極２４２を有する。前記正極２４０は前記ＤＣ−ＤＣ電圧コンバータと電気的に連結される。一実施例において、前記負極２４２は前記電池パック６０の負極１４２と電気的に連結される。これにより、前記負極１４２と前記負極２４２とは共通の電気接地を有する。代案的な実施例において、前記負極２４２は前記負極１４２と電気的に連結されない。この場合、前記負極２４２と前記負極１４２とは電気的に共通の接地を有しない。前記電池１３０は、正極２４０と負極２４２との間に前記電池パック６０によって出力される電圧レベルより低い電圧レベルを生成するように構成される。一実施例において、前記電池１３０は鉛蓄電池である。勿論、代案的な実施例において、前記電池１３０は、例えばニッケル‐カドミウム電池、ニッケル‐水素電池、またはリチウム電池のような他の形態の電池を含み得る。また、一実施例において、前記電池１３０は実質的に１２ＶＤＣを出力する。勿論、代案的な実施例において、前記電池１３０は他の電圧レベルを出力し得る。
【００４１】
前記ＤＣ−ＡＣインバータ１３２は、前記電気ノード１００と前記負極１４２との間で前記電気ノード１００と前記負極１４２とに電気的に連結され、車両モーターシステム５０にＡＣ電力を提供する。また、前記ＤＣ−ＡＣインバータ１３２は、電気線２７０、２７２、２７４を介して車両モーターシステム５０に電気的に連結される。また、前記ＤＣ−ＡＣインバータ１３２は、前記マイクロプロセッサ１３５と通信する。前記コンタクト端子８３が閉鎖動作位置にあるとき、前記ＤＣ−ＡＣインバータ１３２は前記電池パック６０から電圧レベルを受信する。また、前記マイクロプロセッサ１３５は、前記ＤＣ−ＡＣインバータ１３２が前記電気線２７０、２７２、２７４上にＡＣ電圧を出力するように誘導する制御信号を生成することで、前記車両モーターシステム５０が要望のトルク量を出力できるようにする。
【００４２】
前記マイクロプロセッサ１３５は、前記電圧センサ７０、７２、７４、１１０、前記電流センサ７６、１０５、前記温度センサ１１２、前記ＤＣ−ＤＣ電圧コンバータ１２０及び前記ＤＣ−ＡＣインバータ１３２に動作可能に連結される。
前記マイクロプロセッサ１３５は、メモリ装置１３６と動作可能に通信し、前記メモリ装置１３６にデータ及び動作命令を保存する。
前記マイクロプロセッサ１３５は、後述する動作段階を行うようにプログラミングされている。
図１〜図４を参照し、本発明の他の実施例による、ＤＣ−ＤＣ電圧コンバータ１２０の入力電力の限度を調節するための方法を説明する。
後述する方法の場合、前記コンタクト端子８３は、マイクロプロセッサ１３５の制御信号に応じて閉鎖動作位置にあると仮定する。
【００４３】
段階４００において、オペレーターは電池パック６０、ＤＣ−ＤＣ電圧コンバータ１２０、ＤＣ−ＡＣインバータ１３２、電圧センサ７０、７２、７４、電流センサ７６、１０５、温度センサ１１２及びマイクロプロセッサ１３５を含む電力制御システム３０を提供する。前記電池パック６０は正極１４０及び負極１４２を有する。また、前記電池パックは正極１４０と負極１４２との間で電気的に互いに直列で連結された第１及び第２電池セル１３４、１３６を含む。前記マイクロプロセッサ１３５は、電圧センサ７０、７２、７４、電流センサ７６、１０５及び温度センサ１１２と動作可能に連結される。
【００４４】
段階４０２において、前記電池パック６０は正極１４０と負極１４２との間に前記ＤＣ−ＤＣ電圧コンバータ１２０及び前記ＤＣ−ＡＣインバータ１３２によって受信される第１電圧レベルを生成する。
【００４５】
段階４０４において、前記マイクロプロセッサ１３５は、数式〔ＰDC-DC＿LIMIT＝初期値〕を用いて前記ＤＣ−ＤＣ電圧コンバータ１２０の入力電力の限度ＰDC-DC＿LIMITを初期化する。
【００４６】
段階４０６において、前記マイクロプロセッサ１３５は、前記ＤＣ−ＤＣ電圧コンバータ１２０が自らに入力される入力電力の量を前記入力電力の限度ＰDC-DC＿LIMITと実質的に同一に設定するように誘導する制御信号を生成する。生成された制御信号は前記ＤＣ−ＤＣ電圧コンバータ１２０に伝達される。
【００４７】
段階４０８において、前記電圧センサ７０は前記電池パック６０の正極１４０と負極１４２との間で生成された第１電圧レベルを示す第１電圧信号Ｖpを生成する。生成された第１電圧信号Ｖpはマイクロプロセッサ１３５に入力される。
【００４８】
段階４１０において、前記電圧センサ７２は前記第１電池セル１３４によって出力される電圧レベルを示す第２電圧信号ＶC1を生成する。生成された第２電圧信号ＶC1はマイクロプロセッサ１３５に入力される。
【００４９】
段階４１６において、前記電圧センサ７４は前記第２電池セル１３６によって出力される電圧レベルを示す第３電圧信号ＶC2を生成する。生成された第３電圧信号ＶC2はマイクロプロセッサ１３５に入力される。
段階４１８において、前記マイクロプロセッサ１３５は前記第１、第２及び第３電圧信号ＶP、ＶC1、ＶC2に基づいて第１、第２及び第３電圧値を決定する。
【００５０】
段階４２０において、前記電流センサ７６は前記電池パック６０から流れる全体電流レベルを示す第１電流信号Ｉ1を生成する。生成された第１電流信号Ｉ1はマイクロプロセッサ１３５に入力される。
【００５１】
段階４２２において、前記電流センサ１０５は前記電池パック６０から前記ＤＣ−ＤＣ電圧コンバータ１２０に流れる電流レベルを示す第２電流信号Ｉ2を生成する。生成された第２電流信号Ｉ2はマイクロプロセッサ１３５に入力される。
段階４２４において、前記マイクロプロセッサ１３５は前記第１及び第２電流信号Ｉ1、Ｉ2にそれぞれ基づいて第１及び第２電流値を決定する。
段階４２６において、前記温度センサ１１２は前記電池パック６０の温度を示す温度信号Ｔを生成する。
段階４２８において、前記マイクロプロセッサ１３５は前記温度信号Ｔに基づいて温度値を決定する。
段階４３２において、前記マイクロプロセッサ１３５は、数式〔ＰOUT＝第１電圧値×第１電流値〕を用いて前記電池パック６０によって出力される出力電力の量であるＰOUTを決定する。
段階４３４において、前記マイクロプロセッサ１３５は、数式〔ＰAVAILABLE＝Ｆ（第１電流値、温度値、第２電圧値及び第３電圧値）〕を用いて前記電池パック６０の可用電力の量ＰAVAILABLEを決定する。
【００５２】
ここで、Ｆは所定の関数に該当する。代案的な例において、Ｆはメモリ装置１３６に保存されたルックアップテーブルに該当する。前記ルックアップテーブルは、第１電流値、温度値、第２電圧値及び第３電圧値を用いて関連する可溶電力量であるＰAVAILABLEを参照できるデータを含む。
【００５３】
段階４３６において、前記マイクロプロセッサ１３５は、数式〔ＰDC-DC＿INPUT＝第２電流値×第１電圧値〕を用いて電池パック６０から前記ＤＣ−ＤＣ電圧コンバータ１２０に入力される入力電力の量ＰDC-DC＿INPUTを決定する。
【００５４】
段階４３８において、前記マイクロプロセッサ１３５は、数式〔ＰDC-AC＿INPUT＝ＰOUT−ＰDC-DC＿INPUT〕を用いて前記ＤＣ−ＡＣインバータ１３２に提供される電力の量ＰDC-AC＿INPUTを決定する。
【００５５】
段階４４０において、前記マイクロプロセッサ１３５は、ＰDC-AC＿INPUT＋ＰDC-DC＿INPUTがＰAVAILABLEより大きいか否かを決定する。
もし、段階４４０の値が「はい」であれば、本発明の方法は段階４４２に移行し、「はい」でなければ、段階４０８に戻る。
【００５６】
段階４４２において、前記マイクロプロセッサ１３５は、数式〔ＰDC-DC＿LIMIT＝ＰAVAILABLE−ＰDC-AC＿INPUT〕を用いて前記ＤＣ−ＤＣ電圧コンバータ１２０の入力電力の限度ＰDC-DC＿LIMITを減少させる。
【００５７】
上記の数式によって、前記電池パック６０の可用電力の量はＤＣ−ＡＣインバータ１３２に優先的に割り当てられる。したがって、前記電池パック６０の充電状態が低い場合にも車両モーターシステム５０に安定的な電力供給が可能になる。また、ＤＣ−ＤＣ電圧コンバータ１２０によって電池パック６０の電力が過度に消耗され、電池パック６０が損傷されることを防止することができる。
【００５８】
段階４４４において、前記マイクロプロセッサ１３５は、ＤＣ−ＤＣ電圧コンバータ１２０が自らに入力される入力電力の量をＰDC-DC＿LIMITと実質的に同一に設定するように誘導する制御信号を生成する。生成された制御信号はＤＣ−ＤＣ電圧コンバータ１２０に入力される。段階４４４の後に、本発明の方法は段階４０８に戻る。
【００５９】
上述した本発明の方法は、少なくとも上記の段階を実行するためのコンピューター実行命令を有する１つ以上のメモリ装置またはコンピューター可読媒体の形態で具現され得る。
前記メモリ装置は、ハードドライブ、ＲＡＭメモリ、フラッシュメモリ及び当業者に知られたコンピューター可読媒体のうち少なくとも１つを含む。
【００６０】
ここで、コンピューター実行命令が１つ以上のコンピューターまたはマイクロプロセッサにローディングされ実行されるとき、該当コンピューターまたはマイクロプロセッサは本発明の方法を構成する関連段階を実施するようにプログラミングされた装置になる。
【００６１】
上述した電力制御システム及び方法は、他のシステム及び方法に比べて実質的な長点を提供する。特に、電池パック６０の可用電力及びＤＣ−ＡＣインバータ１３２に提供される電力量に基づいてＤＣ−ＤＣ電圧コンバータ１２０の電力限度を調節することで、ＤＣ−ＤＣ電圧コンバータ１２０から過度に電力が引き出され、電池パック６０が損傷されることを防止できるという技術的な効果を提供する。
【００６２】
以上、本発明を制限された数字の実施例に基づいて詳しく説明したが、本発明は、このような実施例に制限されるものではなく、本発明の思想と範囲から逸脱しない範囲内で、変形例、代替例、置換例または均等例を含む変形が可能であろう。さらに、上述された本発明の多様な実施例は、一部の実施例のみでも本発明を具現できることを理解しなければならない。したがって、本発明は上述した説明によって制限されない。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明によれば、電池パックの可用電力及びＤＣ−ＡＣインバータに提供される電力量に基づいてＤＣ−ＤＣ電圧コンバータの入力電力の限度を調節することで、ＤＣ−ＤＣ電圧コンバータから引き出される過度な電力によって電池パックが損傷されることを防止でき、車両モーターシステムに安定的に電力を供給することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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