СПОСОБ ЗАРЯДКИ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА, СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ИСТОЧНИКОМ НАПРЯЖЕНИЯ И ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО
METHOD FOR CHARGING STORAGE BATTERY OF VEHICLE, METHOD OF CONTROLLING VOLTAGE SOURCE AND VEHICLE

среди прочего
Изобретение относится к способу управления источником напряжения, который используется для зарядки аккумуляторной батареи моторного транспортного средства, при этом, требуемое значение напряжения источника напряжения регулируется. В частности, аккумуляторная батарея является частью распределительной сети электропитания низкого напряжения транспортного средства, которая,  спроектирована, с тем чтобы заряжать аккумуляторную батарею.
Распределительная сеть электропитания низкого напряжения транспортного средства обычно работает в диапазоне 11-16 В и подает электроэнергию на потребители в транспортном средстве, причем упомянутые потребители обеспечивают разные функции. Этими функциями, в качестве примера, могут быть управление приводом на ведущие колеса, а также другие функции, относящиеся к безопасности, комфорту и развлечениям. Более того, энергия должна выдаваться для стартерной аккумуляторной батареи, для того чтобы поддерживать упомянутую аккумуляторную батарею в заряженном состоянии. В случае стартерной аккумуляторной батареи моторного транспортного средства, упомянутая стартерная аккумуляторная батарея, в качестве примера, является аккумулятором, который подает по меньшей мере электрический ток для стартера двигателя внутреннего сгорания. Стартерная аккумуляторная батарея этого типа, более того, может поддерживать работу освещения транспортного средства и обычно заряжается посредством генератора, такого как генератор переменного тока, в то время как транспортное средство движется. Аккумуляторная батарея электрического транспортного средства с электрическим приводом, которая используется для приведения в движение транспортного средства, описана в противоположность в качестве тяговой аккумуляторной батареи. В дополнение, электрические транспортные средства или гибридные транспортные средства также могут содержать стартерную аккумуляторную батарею. В качестве примера, свинцовые кислотные аккумуляторы или литий-ионные аккумуляторы могут использоваться в качестве аккумуляторных батарей, однако, упомянутые аккумуляторы также описаны ниже в качестве свинцовых кислотных аккумуляторных батарей или литий-ионных аккумуляторных батарей.
Основное питание может выдаваться в традиционном транспортном средстве генератором переменного тока (AC) или в гибридном транспортном средстве или исключительно электрическом транспортном средстве преобразователем постоянного тока в постоянный ток (DCDC). Поскольку потребители и аккумуляторная батарея обычно соединены параллельно, при выборе требуемого значения напряжения для основного питания, это обычно приводит к компромиссу между многочисленными требованиями, которые должны быть удовлетворены. В качестве примера, могут требоваться низкие потери мощности, что для транспортных средств, которые приводятся в движение топливом, сильно снижает расход топлива. С другой стороны, в случае электрических транспортных средств хи гибридных транспортных средств, низкие потери мощности делают возможным перемещаться на хорошее расстояние на электроэнергии. Более того, должно быть возможным эксплуатировать систему безопасно и надежно, и чтобы аккумуляторная батарея имела длительный срок службы. В дополнение, система должна быть устойчивой, при этом, величина устойчивости может определяться в качестве питания электрических потребителей требуемой мощностью наряду с одновременным поддержанием определенного минимального уровня напряжения.
Рабочее состояние транспортного средства может быть включено в стратегию зарядки, для того чтобы повышать срок службы стартерной аккумуляторной батареи. Документ US 4,937,528 дает, в качестве примера в примерном варианте осуществления, что генератор, такой как генератор переменного тока, включается и выключается в зависимости от состояния заряда аккумуляторной батареи и рабочего состояния транспортного средства. Генератор может быть изолирован, если состояние заряда аккумуляторной батареи достигло определенного значения, и еще не упало ниже нижнего порогового значения. Однако, если транспортное средство находится в ситуации, где потребности в токе повышены, можно предусмотреть, чтобы генератор оставался включен, даже если состояние заряда аккумуляторной батареи уже вернулось на определенное пороговое значение. Эти ситуации могут возникать, в качестве примера, ночью зимой, или в то время как работает кондиционирование воздуха.
Упомянутые ранее задачи должны решаться в отношении конструкции и, к тому же, важно, каким образом эти задачи должны решаться, в частности, в электрическом транспортном средстве или подключаемом гибридном транспортном средстве, поскольку, хотя транспортные средства этого типа сконструированы с как можно большей эффективностью использования энергии, аккумуляторные батареи, однако, заряжаются в течение длительных периодов времени на электрической розетке. В результате потери воды, длительные периоды зарядки привели бы к преждевременным нарушениям нормального функционирования аккумуляторной батареи или скорее к повреждению аккумуляторной батареи, если бы процесс непрерывной зарядки должен был выполняться на электрической розетке с использованием традиционного напряжения зарядки. В дополнение, потери мощности в аккумуляторной батарее и в потребителях транспортного средства накапливались бы в случае традиционного напряжения зарядки, что со временем привело бы к высокой величине излишней траты энергии. К тому же, при зарядке свинцового кислотного аккумулятора в течение длительных периодов времени в закрытом гараже, необходимо принимать во внимание аспекты безопасности, поскольку процесс зарядки может вырабатывать газы и может приводить к опасному накоплению газообразного водорода.
На основе этих технических условий для подходящей стратегии зарядки, где регулируется требуемое значение напряжения для источника напряжения, задача изобретения состоит в том, чтобы предоставить улучшенный способ управления источником напряжения, с тем чтобы заряжать аккумуляторную батарею транспортного средства.
Эта задача решается посредством изобретения, раскрытого в нижеследующей формуле изобретения.
Должно быть отмечено, что признаки, упомянутые по отдельности в формуле изобретения, могут комбинироваться друг с другом любым технически целесообразным образом и могут составлять дополнительные варианты осуществления изобретения. В дополнение, описание характеризует и детально излагает изобретение, в частности, в связи с фигурами.
Согласно одному аспекту изобретения предложен способ зарядки аккумуляторной батареи транспортного средства, содержащий этап, на котором: посредством контроллера переключаются с запланированными интервалами времени между режимом выравнивающей зарядки, в котором на соединительных клеммах аккумуляторной батареи достигается предварительно заданное требуемое напряжение для зарядки элементов аккумуляторной батареи, и режимом непрерывной подзарядки, в котором ток аккумуляторной батареи снижается до нуля и состояние заряда аккумуляторной батареи поддерживается около фиксированного значения посредством управления напряжением.
Согласно одному варианту осуществления способа управление осуществляется посредством управления напряжением с обратной связью.
Согласно другому варианту осуществления способа управление осуществляется посредством управления по замкнутому контуру с прямой связью по значению возмущения.
Согласно второму аспекту изобретения предложен способ управления источником напряжения транспортного средства, содержащий этап, на котором: посредством контроллера переключаются с запланированными интервалами времени между режимом выравнивающей зарядки, в котором требуемое напряжение прикладывается для зарядки элементов аккумуляторной батареи, и режимом непрерывной подзарядки, в котором ток аккумуляторной батареи минимизируется и состояние заряда аккумуляторной батареи поддерживается около фиксированного значения посредством управления напряжением на соединительных клеммах до зависящего от температуры целевого значения.
Согласно одному варианту осуществления способа источник напряжения представляет собой генератор переменного тока (AC) или преобразователь постоянного тока в постоянный ток (DC-DC) транспортного средства.
Согласно другому варианту осуществления способа источник напряжения заряжается посредством распределительной сети электропитания низкого напряжения транспортного средства.
Согласно третьему аспекту изобретения предложено транспортное средство, содержащее: аккумуляторную батарею; и контроллер, запрограммированный с возможностью с запланированными интервалами времени переключаться между функционированием для предписывания присутствия требуемого напряжения на соединительных клеммах аккумуляторной батареи для зарядки элементов аккумуляторной батареи и функционированием для снижения тока аккумуляторной батареи до нуля и поддержания состояния заряда аккумуляторной батареи около фиксированного значения посредством управления напряжением на соединительных клеммах.
Согласно одному варианту осуществления транспортного средства управление осуществляется посредством управления напряжением с обратной связью.
Согласно другому варианту осуществления транспортного средства управление осуществляется посредством управления по замкнутому контуру с прямой связью по значению возмущения.
Способ в соответствии с изобретением предусматривает управление источником напряжения, с помощью которого заряжается аккумуляторная батарея моторного транспортного средства, при этом, требуемое значение напряжения источника напряжения выбирается и регулируется. При действии таким образом, способ переключается между по меньшей мере двумя режимами зарядки с запланированными интервалами времени, при этом, первый режим зарядки применяет иное требуемое значение напряжения для зарядки аккумуляторной батареи, чем второй режим зарядки. Предпочтительно, что первый режим зарядки выполняет процесс выравнивающей зарядки аккумуляторной батареи, а второй режим зарядки выполняет процесс непрерывной подзарядки аккумуляторной батареи.
Следовательно, аккумуляторная батарея заряжается запланированным образом с определенными интервалами времени, при этом, конкретный способ переключается туда и обратно между процессом выравнивающей зарядки и процессом непрерывной подзарядки. Процесс планируемой зарядки может выполняться по существу управляемым по времени образом. Во время процесса выравнивающей зарядки, прикладывается требуемое значение напряжения, которое содействует процессу полной зарядки всех элементов в свинцовом кислотном аккумуляторе. Обычно, температурная зависимость и частота определена таким образом, что скорость, с которой газы проявляются ниже максимального конструктивного значения, находится в середине определенного температурного диапазона.
Кривая z, которая определяет процесс выравнивающей зарядки, может быть получена от изготовителя аккумуляторной батареи и может быть определена производителем транспортного средства, для того чтобы легко функционировала на определенном целевом транспортном средстве с предопределенным профилем использования. Кривая z определяет напряжение на соединительных клеммах аккумуляторной батареи. Для того чтобы управлять основным источником электропитания, с тем чтобы добиваться определенного напряжения на соединительных клеммах аккумуляторной батареи, необходимо обеспечивать регулирование с обратной связью напряжения аккумуляторной батареи, или стратегия может выполняться с использованием процесса управления по замкнутому контуру с переменной прямой связью по возмущению, которая устанавливает требуемое значение напряжения генератора или преобразователя постоянного тока в постоянный ток относительно полного тока транспортного средства или относительно тока аккумуляторной батареи.
В противоположность этому, процесс непрерывной подзарядки является стратегией управления для требуемого значения напряжения электропитания моторного транспортного средства, которая минимизирует ток аккумуляторной батареи и поддерживает состояние заряда аккумуляторной батареи на или около постоянного значения. Процесс непрерывной подзарядки может выполняться одним из двух способов: в качестве зависящего от температуры напряжения, которое определяется на соединительных клеммах аккумуляторной батареи или в качестве стратегии управления, которая регулирует требуемое значение напряжения электропитания (преобразователя постоянного тока в постоянный ток или генератора) таким образом, чтобы ток аккумуляторной батареи оставался на нуле. Последний способ может указываться ссылкой как регулирование нулевого тока, поскольку он регулирует требуемое значение напряжения таким образом, чтобы ток аккумуляторной батареи был равен нулю.
Как в случае процесса выравнивающей зарядки, процесс непрерывной подзарядки может достигаться посредством регулирования напряжения на соединительных клеммах аккумуляторной батареи до зависящего от температуры значения посредством регулирования с обратной связью напряжения аккумуляторной батареи или посредством управления по замкнутому контуру с прямой связью по значению возмущения, которая устанавливает требуемое значение напряжения генератора или преобразователя постоянного тока в постоянный ток относительно полного тока транспортного средства или относительно тока аккумуляторной батареи.
Стратегия в соответствии с изобретением, в силу которой процесс зарядки выполняется запланированным образом, может быть дополнена посредством необходимых условий, по которым один режим зарядки предпочтительно выполняется или не выполняется. Если, согласно плану, должен выполняться определенный режим зарядки, его рабочие характеристики, таким образом, могут быть сделаны зависящими от определенных необходимых условий, которые должны преобладать, или скорее эксплуатационных ограничений, которые могут не возникать. В одном из вариантов осуществления изобретения, поэтому, предусмотрено, что, для по меньшей мере одного режима зарядки, определено по меньшей мере одно необходимое условие, и этот режим зарядки активируется только после того, как истек определенный интервал времени, если удовлетворено назначенное необходимое условие.
Эти необходимые условия могут быть разного типа. В качестве примера, необходимое условие может включать в себя определенное рабочее состояние моторного транспортного средства. Таким образом, можно предусмотреть, в качестве примера, что процесс выравнивающей зарядки выполняется согласно плану, только если транспортное средство находится в предпочтительном рабочем режиме. Это может быть в конкретном состоянии, в котором приводной крутящий момент уже имеется в распоряжении, или аккумуляторная батарея заряжается на электрической розетке.
Более того, необходимое условие может включать в себя минимальное состояние заряда аккумуляторной батареи. В качестве примера, процесс непрерывной подзарядки, который должен выполняться согласно плану, выполняется, только если состояние заряда аккумуляторной батареи является достаточно высоким. Если, с другой стороны, установлено, что состояние заряда аккумуляторной батареи является слишком низким, процесс непрерывной подзарядки, который должен выполняться согласно плану, может подавляться, для того чтобы сразу инициировать процесс выравнивающей зарядки аккумуляторной батареи.
В дополнение, необходимое условие может включать в себя деактивацию электрических потребителей в моторном транспортном средстве, которые чувствительны к высокому току. Определенные потребители транспортного средства, которые работают на высоком токе, имеют требования к минимальному напряжению, которое, в качестве примера, превышает типичные требуемые значения напряжения во время процесса непрерывной подзарядки. Необходимым условием для выполнения процесса планируемой непрерывной подзарядки, в таком случае, была бы деактивация потребителя. Если потребитель этой категории активирован, особенно когда выполняется процесс непрерывной подзарядки, то может быть предусмотрено, что должно применяться более высокое требуемое значение напряжения. Если это происходит, когда процесс непрерывной подзарядки запланирован, можно, в качестве примера, чтобы таймер для процесса непрерывной подзарядки был остановлен до тех пор, пока потребитель, который работает на высоком токе, не был деактивирован, а процесс непрерывной подзарядки не был возобновлен.
В дополнительном варианте осуществления изобретения, необходимое условие включает в себя деактивацию по меньшей мере одного дополнительного определенного режима зарядки. Процессы выравнивающей зарядки или процессы непрерывной подзарядки, следовательно, выполняются согласно плану, только если не являются действующими дополнительные специальные режимы зарядки. Одним из примеров для дополнительного специального режима зарядки является начальная зарядка аккумуляторной батареи, при которой напряжение зарядки прикладывается к аккумуляторной батарее, если моторное транспортное средство переключается в режим выработки крутящего момента или в режим, где операция зарядки выполняется на электрической розетке. Эта функция выполняется благоприятным образом для того, чтобы замещать заряд, который был потерян, в качестве примера, в результате функции подавления процесса зарядки, которая была выполнена ранее, нахождения потребителей в выключенном состоянии или в результате насыщения электропитания во время предыдущей операции. Функция начальной зарядки, таким образом, управляет требуемым значением напряжения источника электропитания таким образом, что аккумуляторная батарея заряжается в начале каждой поездки или фазы зарядки на электрической розетке. Это ситуации, в которых транспортное средство переключается с одного из режимов в режим выработки крутящего момента или в режим, где операция зарядки выполняется на электрической розетке.
Функция подавления процесса зарядки представляет собой еще один дополнительный режим зарядки, который должен быть деактивирован в качестве необходимого условия для того, чтобы выполнять планируемый режим зарядки. Дополнительный режим зарядки этого типа может подавлять ток зарядки из зарядки аккумуляторной батареи до тех пор, пока не истек определенный период подавления процесса зарядки, при этом, период подавления процесса зарядки начинается, если моторное транспортное средство выключено после поездки. Эта функция подавления процесса зарядки, таким образом, управляет требуемым значением напряжения источника электропитания таким образом, что ток зарядки подавляется, если транспортное средство заряжается после поездки в течение калиброванного периода времени на электрической розетке. Функция выполняется благоприятным образом, поскольку существует возможность, чтобы водород в других обстоятельствах накапливался в аккумуляторной батарее после того, как упомянутая аккумуляторная батарея была заряжена во время поездки. Процесс зарядки аккумуляторной батареи, в таком случае, начинается только после того, как истек определенный период подавления процесса зарядки. Если свинцовый кислотный аккумулятор не может быть изолирован от электрической распределительной сети посредством реле, можно подавлять ток аккумуляторной батареи посредством регулирования электропитания требуемым значением напряжения, которое является равным или меньшим, чем напряжение аккумуляторной батареи без нагрузки.
Источником напряжения моторного транспортного средства типично является генератор переменного тока или преобразователь постоянного тока в постоянный ток. Более того, источник напряжения предпочтительно заряжается посредством распределительной сети электропитания низкого напряжения транспортного средства. Изобретение следовательно сконструировано, по существу с тем чтобы регулировать напряжение в распределительной сети электропитания низкого напряжения (11-16 В) транспортного средства, для того чтобы, таким образом, продлевать срок службы аккумуляторной батареи, и чтобы минимизировать потребление тока омическими потребителями. Изобретение было специально разработано для транспортных средств, которые могут быть присоединены к электрической розетке, которые включают в себя подключаемые к бытовой сети гибридные транспортные средства и электрические транспортные средства. Однако, изобретение также может использоваться в случае транспортных средств с полностью гибридным приводом или традиционных транспортных средств, чьи аккумуляторные батареи заряжаются исключительно во время поездки. Более того, способ в соответствии с изобретением также может использоваться в летательных аппаратах или судах.
Потери мощности в распределительной сети электропитания транспортного средства являются функцией напряжения на сети. Более высокие напряжения повышают ток, проходящий через омических потребителей и токи аккумуляторной батареи без нагрузки. Оба течения тока вносят вклад в потери, что в транспортном средстве, имеющем двигатель, повышает затраты на топливо, а в электрическом транспортном средстве сокращает расстояние поездки. По этой причине, можно приравнять доведение до максимума экономии топлива или доведение до максимума расстояния поездки к минимизации напряжения распределительной сети электропитания транспортного средства. В идеале, напряжение было бы достаточно низким, для того чтобы прекращать полный ток зарядки в аккумуляторной батарее, но все еще соответствует достаточно высокому состоянию заряда аккумуляторной батареи, для того чтобы гарантировать, что транспортное средство может быть запущено. Процесс непрерывной подзарядки имеет уровень напряжения этого типа, поскольку он поддерживает состояние заряда аккумуляторной батареи без его повышения.
Для того чтобы добиваться длительного срока службы аккумуляторной батареи и электрической надежности, однако, необходимо выполнять процесс зарядки на зависящем от температуры минимальном уровне напряжения. Напряжение должно быть достаточно высоким, для того чтобы полностью заряжать аккумуляторную батарею, и чтобы снижать любую сульфатацию в аккумуляторной батарее. Если активированы потребители высокой мощности, напряжение также должно быть достаточно высоким, для того чтобы питать этих потребителей определенным минимальным уровнем напряжения. Процесс выравнивающей зарядки составляет тип стратегии зарядки, который имеет такое высокое требуемое значение напряжения, что оно способствует полной зарядке всех элементов свинцового кислотного аккумулятора. Дополнительные преимущества, специальные признаки и целесообразные дополнительные усовершенствования изобретения раскрыты в зависимых пунктах формулы изобретения и приведенной ниже иллюстрации предпочтительных примерных вариантов осуществления с помощью чертежей.
На чертежах:
фиг. 1 иллюстрирует диаграмму последовательности состояний одного из вариантов осуществления способа в соответствии с изобретением, имеющую два состояния и функцию управляемого таймером переключения для переключения между двумя состояниями;
фиг. 2 иллюстрирует диаграмму последовательности состояний одного варианта осуществления способа в соответствии с изобретением, в том числе, устранение низкого состояния заряда аккумуляторной батареи;
фиг. 3 иллюстрирует блок-схему последовательности операций одного варианта осуществления способа в соответствии с изобретением с функцией подавления процесса зарядки;
фиг. 4 иллюстрирует блок-схему последовательности операций одного варианта осуществления способа в соответствии с изобретением с комбинацией функции процесса начальной зарядки, функции подавления процесса зарядки и функции процесса планируемой зарядки;
фиг. 5 иллюстрирует блок-схему последовательности операций одного варианта осуществления способа в соответствии с изобретением с комбинацией функции управления потребителями, которые чувствительны к высокому току/высокому напряжению, и функций процесса начальной зарядки и процесса планируемой зарядки; и
фиг. 6 иллюстрирует блок-схему последовательности операций одного варианта осуществления способа в соответствии с изобретением с комбинацией функции устранения низких состояний заряда и функций процесса начальной зарядки и процесса планируемой зарядки.
Стратегия в соответствии с изобретением для управления источником напряжения для аккумуляторной батареи содержит, в одном из вариантов осуществления изобретения, следующие пять основных функций, но они также могут использовать по отдельности или в любых других комбинациях:
1. функцию процесса планируемой зарядки,
2. функцию процесса начальной зарядки,
3. подавление процесса зарядки во время переключения на электрическую розетку,
4. управление потребителями, которые чувствительны к высокому току или скорее к высокому напряжению,
5. функцию устранения низких состояний заряда аккумуляторной батареи.
Первая функция процесса планируемой зарядки переключается между по меньшей мере двумя режимами зарядки через управляемые по времени интервалы. Режимом зарядки в частности является режим выравнивающей зарядки (EqCharge-Modus) и режим непрерывной подзарядки (Float-Modus). Управляемый по времени процесс соответствует времени для активации электропитания, если транспортное средства находится в типе работы, в котором крутящий момент на валу привода может прикладываться к колесам (имеющийся в распоряжении крутящий момент на валу привода), или если процесс зарядки тяговой аккумуляторной батареи и/или стартерной аккумуляторной батареи на электрической розетке является действующим, а требуемое значение напряжения, которое применяется, не ограничено дополнительными эксплуатационными ограничениями. Эти эксплуатационные ограничения могут включать в себя следующие необходимые условия:
- предпочтительный режим работы транспортного средства (имеющийся в распоряжении приводной крутящий момент или зарядка на электрической розетке),
- состояние у потребителей, которые чувствительны к высокому току или, скорее, к высокому напряжению,
- активация функции начальной зарядки,
- активация функции подавления процесса зарядки.
EqChargePeriod.
FloatPeriod.
Как проиллюстрировано на фиг. 1, процесс планируемой зарядки содержит два состояния и функцию переключения для переключения между этими двумя состояниями, которая может управляться посредством соответствующих таймеров. Первое состояние 1.1 содержит, в качестве режима зарядки, процесс выравнивающей зарядки (выравнивающую зарядку) наряду с тем, что второе состояние 1.2 содержит, в качестве режима зарядки, процесс непрерывной подзарядки (непрерывную подзарядку). Способ переключается с процесса выравнивающей зарядки на процесс непрерывной подзарядки, если на этапе 1.3 выявлено, что таймер в этом режиме достиг определенного времени Способ, в свою очередь, переключается с процесса непрерывной зарядки на процесс выравнивающей зарядки, если на этапе 1.4 выявлено, что таймер в этом режиме достиг определенного периода времени
Также можно принимать во внимание состояние заряда аккумуляторной батареи (SOC - состояние заряда). Фиг. 2 иллюстрирует диаграмму последовательности состояний процесса планируемой зарядки с устранением низкого состояния заряда аккумуляторной батареи. Дополнительные подробности процесса устранения низкого состояния заряда проиллюстрированы в комбинации с другими функциями зарядки на фиг. 6. Если выявлено низкое состояние заряда аккумуляторной батареи, стратегия для процесса планируемой зарядки может возвращаться в исходное положение, для того чтобы начинать процесс 1.1 выравнивающей зарядки через калиброванный период выравнивающей зарядки, EqChargePeriod. Если процесс 1.2 непрерывной подзарядки фактически запланирован, когда установлено низкое состояние заряда аккумуляторной батареи, упомянутый процесс непрерывной подзарядки преждевременно прерывается, и немедленное начинается процесс 1.1 выравнивающей зарядки. Следовательно, на этапе 2.1, способ переключается с процесса непрерывной подзарядки на процесс выравнивающей зарядки, если таймер в плавающем режиме достиг определенного времени FloatPeriod, или было выявлено низкое SOC. Однако, если режим 1.1 выравнивающей зарядки является действующим, когда выявлено низкое состояние заряда, таймер выравнивающей зарядки сбрасывается в ноль на этапе 2.2, для того чтобы, с этого момента времени, применять период зарядки для полной зарядки аккумуляторной батареи. На этапе 1.3, способ затем переключается обратно с процесса выравнивающей зарядки на процесс непрерывной подзарядки, если таймер в этом режиме достиг определенного времени EqChargePeriod.
Переключения режима, проиллюстрированные в схематическом виде на фиг. 1 и 2, инициируются посредством таймеров, которые активируются, если является действующим соответственный режим, и не имеют силы эксплуатационные ограничения, которые сдерживали бы использование соответствующего требуемого значения напряжения. Как в случае режима зарядки по процессу выравнивающей зарядки, так и в случае режима зарядки по процессу непрерывной подзарядки, в качестве примера, сначала активируется ECM. ECM - электронный модуль управления транспортного средства (ECM - электронный модуль управления). Если крутящий момент на валу привода имеется в распоряжении, или транспортное средство готово к процессу зарядки на электрической розетке, выполняется проверка в отношении того, является ли действующим соответствующий режим зарядки (режим выравнивающей зарядки или режим непрерывной подзарядки). Если дело обстоит именно так, выполняется проверка в отношении того, являются ли действующими эксплуатационные ограничения, которые применяются к этому режиму зарядки. Только когда это не так, запускается соответственный таймер.
Действующий режим зарядки предпочтительно определяется посредством переменной, которая хранится в энергонезависимой памяти, так как периоды времени зарядки по большей части будут превышать длительность поездки или фазы зарядки на электрической розетке. Таким образом, действующий режим зарядки всегда может быть призван. Действующий таймер сбрасывается, если изменение происходит в случае режима зарядки, для того чтобы предоставлять его в следующий раз, если является действующим его соответствующий режим зарядки. Таймер режима выравнивающей зарядки сбрасывается, когда способ переключается на режим непрерывной подзарядки, и таймер режима непрерывной подзарядки сбрасывается во время нового переключения обратно в режим выравнивающей зарядки.
Функция процесса планируемой зарядки использует режим непрерывной подзарядки в течение управляемого по времени интервала, если никакие другие эксплуатационные ограничения не вынуждают, чтобы осуществлялось более низкое требуемое значение напряжения. В случае процесса выравнивающей зарядки, в качестве примера, могут использоваться следующие эксплуатационные ограничения, и упомянутые эксплуатационные ограничения могут сдерживать активацию требуемого значения напряжения для процесса выравнивающей зарядки:
- предпочтительный режим работы транспортного средства (имеющийся в распоряжении приводной крутящий момент или зарядка на электрической розетке);
- активация функции подавления процесса зарядки.
Процесс выравнивающей зарядки следовательно выполняется в по меньшей мере одном предпочтительном режиме транспортного средства, и процесс выравнивающей зарядки подавляется, если транспортное средство в особенности не эксплуатируется в этом режиме. Например, если предпочтительным режимом выравнивающей зарядки является процесс зарядки на электрической розетке, процесс выравнивающей зарядки не выполняется за пределами фазы начальной зарядки, если транспортное средство приводится в движение.
Функция подавления процесса зарядки, с другой стороны, управляет требуемым значением напряжения источника электропитания (генератора переменного тока или преобразователя постоянного тока в постоянный ток) таким образом, чтобы ток зарядки подавлялся, если транспортное средство заряжается в течение калиброванного периода времени на электрической розетке после поездки. Эта функция выполняется, поскольку существует возможность, чтобы водород накапливался в аккумуляторной батарее после того, как упомянутая аккумуляторная батарея была заряжена во время поездки. Как следствие, тепловое событие может происходить, если процесс зарядки на электрической розетке начинается в замкнутом пространстве до того, как рассеивается этот газ. Процесс зарядки аккумуляторной батареи, поэтому, предпочтительно начинается только после того, как истек определенный период подавления процесса зарядки.
Функция подавления процесса зарядки может выполняться таким образом, что сохраняется метка времени, если транспортное средство было деактивировано после поездки. Это может соответствовать переключению, в то время как вынут ключ. Временная метка предпочтительно может храниться в энергонезависимой памяти, если электронное устройство управления должно быть полностью выключено до начала процесса зарядки на электрической розетке.
ChargeInhibitPeriod
Если процесс зарядки на электрической розетке начинается до начала периода подавления процесса зарядки , требуемое значение напряжения основного источника электропитания управлялось бы таким образом, чтобы ток зарядки сначала подавлялся бы до тех пор, пока не истекает период подавления процесса зарядки. После этого периода времени, стратегия управления электропитанием затем может выполнять процесс начальной зарядки, и это может сопровождаться процессом выравнивающей зарядки или процессом непрерывной подзарядки в зависимости от планируемого режима зарядки.
t - KeyOffTimeStamp < ChargeInhibitPeriod
DecVoltageSP
Batt
Функция подавления процесса зарядки этого типа проиллюстрирована со ссылкой на блок-схему последовательности операций способа на фиг. 3. Функция подавления процесса зарядки активируется в случае активированного ECM (3.1), если проверка на этапе 3.2 показывает, что процесс зарядки на электрической розетке активирован, и разность между текущим временем и меткой времени, которая создается, если транспортное средство деактивировано во время процедуры выключения, является меньшей, чем калиброванный период подавления процесса зарядки (). Требуемое значение напряжения для процесса непрерывной подзарядки затем применяется на этапе 3.3, и ток аккумуляторной батареи может контролироваться. Если ток I>0 аккумуляторной батареи, другими словами, ток зарядки аккумуляторной батареи установлен (3.4), требуемое значение напряжения уменьшается (3.5) на калиброванную ступенчатую переменную . Это продолжается до тех пор, пока ток аккумуляторной батарее не снижается до нуля, не измеряется положительный ток (разряд), или время после того, как транспортное средство было выключено, не превышает периода подавления процесса зарядки.
Частичная стратегия 3.7, которая блокирует или подавляет ток зарядки, содержится в пределах прямоугольника, проиллюстрированного на фиг. 3 пунктирной линией. Эта частичная стратегия может быть заменена процессом регулирования нулевого тока, если ток зарядки, как следствие, может ограничиваться в достаточной мере. Если стратегия подавления процесса зарядки была завершена, так как время после того, как транспортное средство было выключено, превышает период подавления процесса зарядки, или если электронное устройство управления было активировано в результате включения транспортного средства, и транспортное средство готово выдавать крутящий момент на колеса, активруется функция начальной зарядки. Это описано ниже в связи с режимом зарядки процесса непрерывной подзарядки.
t - KeyOffTimeStamp
ChargeInhibitPeriod
Процесс подавления тока зарядки, следовательно, выполняется до тех пор, пока процесс зарядки выполняется на электрической розетке, и разность между текущим временем и меткой времени, которая создается, если транспортное средство было деактивировано после того, как оно выключено, не является большей, чем калиброванный период подавления процесса зарядки (>). Однако, если это имеет место, активируется функция начальной зарядки (этап 3.9). Это также выполняется, если проверка на этапе 3.8 указала, что имеется в распоряжении крутящий момент на валу привода.
Функция процесса планируемой зарядки использует режим непрерывной подзарядки в течение управляемого по времени интервала, если эксплуатационные ограничения не вынуждают применяться более высокое требуемое значение напряжения. В случае процесса непрерывной подзарядки, в качестве примера, можно использовать следующие эксплуатационные ограничения, которые могут подавлять активацию требуемого значения напряжения для процесса непрерывной подзарядки:
- состояние у потребителей, которые чувствительны к высокому току или, скорее, к высокому напряжению;
- активация функции начальной зарядки.
Функция начальной зарядки прикладывает напряжение зарядки к аккумуляторной батарее каждый раз, когда транспортное средство переключается в режим выработки крутящего момента или в режим, где операция зарядки выполняется на электрической розетке, и напряжение прикладывается посредством генератора переменного тока или преобразователя постоянного тока в постоянный ток к аккумуляторной батарее. Эта функция выполняется для того, чтобы замещать заряд, который был потерян, в качестве примера, в результате функции подавления процесса зарядки, выполнявшейся ранее, нахождения потребителей в выключенном состоянии или в результате насыщения электропитания во время предыдущей операции. Функция начальной зарядки следовательно наполняет аккумуляторную батарею в начале каждой поездки или фазы зарядки на электрической розетке.
InitChargeThresh
Функция начальной зарядки применяет напряжение начальной зарядки до тех пор, пока ток зарядки аккумуляторной батареи не падает ниже калиброванного порогового значения . Требуемое значение напряжения для процесса начальной зарядки может быть таким же, как для процесса выравнивающей зарядки. Однако, оно также может быть выбрано, чтобы быть более высоким, для того чтобы минимизировать время до того, как аккумуляторная батарея не будет полностью заряжена. Поскольку функция начальной зарядки применяет напряжение, которое является достаточным для того, чтобы полностью заряжать аккумуляторную батарею, таймер процесса выравнивающей зарядки может активироваться во время начальной фазы зарядки, если является действующим режим выравнивающей зарядки. Более того, полезно, если текущий режим зарядки, который является действующим, хранился в энергонезависимой памяти, так чтобы его значение имелось в распоряжении после того, как транспортное средство было выключено, а электронное устройство управления было деактивировано.
VehEqChrgMode
VehEqChrgMode
на электрической розетке
имеется в распоряжении приводной крутящий момент
Фиг. 4 иллюстрирует комбинацию функции начальной зарядки этого типа с функцией подавления процесса зарядки и функцией процесса планируемой зарядки. После того, как ток зарядки аккумуляторной батареи упал ниже калиброванного порогового значения, процесс выравнивающей зарядки или процесс непрерывной подзарядки активируется в зависимости от планируемого режима зарядки и возможных эксплуатационных ограничений. На блок-схеме последовательности операций способа на фиг. 4, в качестве примера, применяется калибровочная переменная , которая определяет режим, в котором предпочтителен процесс выравнивающей зарядки. В частности, два процесса калибровки возможны для : «» или «». Предпочтительный режим транспортного средства для процесса выравнивающей зарядки составляет эксплуатационное ограничение.
VehEqChrgMode
Если запланирован процесс выравнивающей зарядки, и режим транспортного средства соответствует процессу калибровки , процесс выравнивающей зарядки сменяет процесс начальной зарядки, и таймер процесса выравнивающей зарядки продолжает работать после переключения на процесс выравнивающей зарядки. Если транспортное средство находится в конце процесса начальной зарядки, но не в предпочтительном режиме для процесса выравнивающей зарядки, таймер процесса выравнивающей зарядки останавливается, и начинается процесс непрерывной подзарядки. Если процесс выравнивающей зарядки не был запланирован в начале процесса начальной зарядки, таймер процесса выравнивающей заявки также не активируется. Однако, если процесс начальной зарядки завершился, таймер процесса непрерывной подзарядки активируется, если процесс начальной зарядки переключается на процесс непрерывной подзарядки.
t-KeyOffTimeStamp < ChargeInhibitPeriod
t - KeyOffTimeStamp > ChargeInhibitPeriod
Как видно на фиг. 4, как только ECM (4.1) активирован в подобным последовательности на фиг. 3 образом, проверка выполняется на этапе 4.2 в отношении того, имеется ли транспортное средство в распоряжении на электрической розетке, и является ли разность между текущим временем и меткой времени, которая создается, если транспортное средство деактивировано, в то время как оно выключено, меньшей, чем калиброванный период подавления процесса зарядки (). Если это не так, то проверка выполняется на этапе 4.8 в отношении того, имеется ли в распоряжении крутящий момент на валу привода. Если, с другой стороны, это имеет место, начинается функция 4.7 подавления процесса зарядки, упомянутая функция подобным образом охарактеризована на фиг. 4 рамкой, окруженной пунктирной линией. На этапе 4.3, затем используется требуемое значение напряжения для процесса непрерывной подзарядки, и начинается процесс 4.4 подавления тока аккумуляторной батареи. Этот процесс продолжается до тех пор, пока проверка на этапе 4.5 не указывает, что транспортное средство готово к зарядке на электрической розетке, и разность между текущим временем и меткой времени, которая создается, если транспортное средство деактивировано, в то время как оно выключается, является большей, чем калиброванный период подавления процесса зарядки (). Если это условие преобладает, на этапе 4.6 выполняется проверка в отношении того, является ли действующим режим выравнивающей зарядки. То же самое применяется, если проверка на этапе 4.8 указала, что имеется в распоряжении приводной крутящий момент.
Batt
Batt
Если режим выравнивания является действующим на этапе 4.6, таймер процесса выравнивающей зарядки запускается (4.9), и начинается процесс начальной зарядки. Функция процесса начальной зарядки охарактеризована на фиг. 4 рамкой 4.14, которая окружена пунктирной линией. Требуемое значение напряжения для процесса начальной зарядки прикладывается (4.10) до тех пор, пока проверка на этапе 4.11 не указывает, что ток I аккумуляторной батареи является меньшим, чем InitChargeThresh. Если, с другой стороны, режим выравнивающей зарядки не является действующим, таймер процесса выравнивающей зарядки не запускается, но, подобным образом, на этапе 4.12, требуемое значение напряжения применяется для процесса начальной зарядки до тех пор, пока проверка, на этапе 4.13, не указывает, что ток I аккумуляторной батареи является меньшим, чем InitChargeThresh.
Batt
Batt
VehEqChrgMode
имеется в распоряжении крутящий момент на валу привода
InitChargeThresh
Если проверка в течение этапа 4.11 указывает, что ток I аккумуляторной батареи является меньшим, чем InitChargeThresh, проверка выполняется в отношении того, находится ли транспортное средство в процессе зарядки, и VehEqChrgMode=«на электрической розетке», или имеется ли в распоряжении крутящий момент на валу привода, и =«» (4.16).Если одно из этих необходимых условий удовлетворено, процесс выравнивающей зарядки активируется (4.18). Если ни одно из необходимых условий не удовлетворено, таймер процесса выравнивающей зарядки останавливается (4.17), и активируется процесс непрерывной подзарядки (4.19). Процесс непрерывной подзарядки также будет активироваться, если проверка на этапе 4.13 указала, что ток I аккумуляторной батареи является меньшим, чем . Предварительно, таймер процесса непрерывной подзарядки запускается на этапе 4.15.
Конкретные потребители транспортного средства, которые работают на высоком токе, имеют требования к минимальному напряжению, которое превышает типичные требуемые значения напряжения во время процесса непрерывной подзарядки. Если потребитель в этой категории активирован, когда процесс непрерывной подзарядки выполняется на данный момент, то может быть предусмотрено, что применяется более высокое требуемое значение напряжения. Если это происходит, когда процесс непрерывной подзарядки запланирован, и таймер процесса непрерывной подзарядки является работающим, таймер может быть остановлен до тех пор, пока потребитель, который работает на высоком токе, не деактивирован, и не возобновлен процесс потоковой зарядки. Можно информировать стратегию управления электропитанием с помощью CAN (локальной сети контроллеров) или другого традиционного средства, что потребители, которые работают на высоком токе, были активированы, что требует, чтобы напряжение выравнивающей зарядки прикладывалось к аккумуляторной батарее.
Эксплуатационные ограничения также могут быть предусмотрены для этой функции зарядки. Два примера упомянутых эксплуатационных ограничений являются следующими:
- процесс управления для потребителей, которые работают на высоком токе, может быть изолирован в определенных режимах работы транспортного средства. Упомянутыми определенными режимами работы транспортного средства, в этом случае, в качестве примера являются процесс зарядки на электрической розетке или, в то время как транспортное средство движется в режиме, в котором имеется в распоряжении крутящий момент на валу привода.
- Процесс управления для потребителей, которые работают на высоком токе, может быть изолирован, если аккумуляторная батарея выказывает симптомы проявления газа или перегрева.
Фиг. 5 иллюстрирует примерный вариант осуществления функции управления потребителями, которые чувствительны к высокому току или, скорее, к высокому напряжению, упомянутый процесс управления комбинируется с функциями процесса начальной зарядки и процессом планируемой зарядки. Как уже упомянуто, как функция процесса начальной зарядки, так и процесс управления потребителями, которые чувствительны к высокому току или, скорее, к высокому напряжению, составляют эксплуатационные ограничения для процесса непрерывной подзарядки. Если процесс непрерывной подзарядки запланирован, но является действующей фаза начальной зарядки, активируется требуемое значение напряжения для процесса начальной зарядки. Однако, если режим непрерывной подзарядки запланирован, и нет эксплуатационных ограничений, таймеру процесса непрерывной подзарядки предоставлена возможность работать, и применяется требуемое процессом непрерывной подзарядки значение напряжения.
HPLVehMode
на электрической розетке
имеется в распоряжении приводной крутящий момент
Если режим непрерывной подзарядки запланирован, но чувствительный к напряжению потребитель активирован, и чувствительный к напряжению потребитель не ограничен режимом работы транспортного средства (процессом зарядки на электрической розетке, или в то время как транспортное средство движется), таймер процесса непрерывной подзарядки останавливается, и применяется требуемое процессу выравнивающей зарядки значение напряжения. Режим(ы) работы транспортного средства, в котором является действующим процесс управления чувствительными к напряжению потребителями, может выбираться посредством калибровки переменной . В качестве примера, она может допускать значения «» или «» и сравниваться с сигналом, который воспроизводит преобладающий режим работы транспортного средства.
Как видно на фиг. 5, ECM активируется (5.1), и проверка выполняется на этапе 5.2 в отношении того, имеется ли в распоряжении крутящий момент на валу привода, или готово ли транспортное средство к зарядке на электрической розетке. Если дело обстоит именно так, проверка выполняется на этапе 5.3 в отношении того, является ли действующим режим непрерывной подзарядки. Если этот режим является действующим, проверка выполняется на этапе 5.4 в отношении того, является ли действующей фаза начальной зарядки. Если дело обстоит именно так, применяется требуемое значение напряжения для процесса начальной зарядки (6.5). Иначе, многочисленные обязательные условия проверяются на этапе 5.5. И, фактически, проверка выполняется в отношении того, являются ли действующими потребители, которые работают на высоком токе, и транспортное средство заряжается, а HPLVehMode имеет значение значение «на электрической розетке», или крутящий момент имеется в распоряжении, и переменная HPLVehMode находится на «имеющемся в распоряжении приводном крутящем моменте». Если одно из этих необходимых условий удовлетворено, таймер процесса непрерывной подзарядки останавливается на этапе 5.8, и применяется требуемое значение напряжения для процесса выравнивающей зарядки (5.7). Если никакие необходимые условия не удовлетворены на этапе 5.5, таймеру процесса непрерывной подзарядки, с другой стороны, предоставлена возможность работать (5.10), и применяется требуемое значение напряжения для процесса непрерывной подзарядки (5.9).
Как уже пояснено со ссылкой на фиг. 2, состояние заряда аккумуляторной батареи также может приниматься во внимание при управлении другими функциями зарядки. Состояние заряда аккумуляторной батареи может контролироваться, в качестве примера, посредством традиционного датчика потенциала или другим средством. Если состояние заряда падает ниже порогового значения, которое определяет минимальное значение, при котором могут гарантироваться электрические функциональные возможности, меры стратегии подавления могут быть инициированы, для того чтобы подзарядить аккумуляторную батарею.
Независимо от того, установлено ли низкое состояние заряда при выполнении процесса зарядки на электрической розетке или отдельно от электрической розетки, стратегия подавления также может включать в себя процесс дополнительной зарядки на электрической розетке. Для того чтобы добиваться этого, может быть предусмотрена переменная, которая хранит тот факт, что было установлено условие низкого состояния заряда. Эта переменная предпочтительно хранится в энергонезависимой памяти, для того чтобы продолжать составлять информацию, имеющуюся в распоряжении для стратегии управления электропитанием, даже после того, как транспортное средство было выключено. Переменная может быть установлена в ноль, для того чтобы указывать надежное состояние заряда, если стратегия подавления прикладывала напряжение зарядки к аккумуляторной батарее во время полного периода выравнивающей зарядки, и измеренное состояние заряда превышает калиброванное пороговое значение.
Как уже упомянуто, процесс выравнивающей зарядки может быть ограничен, для того чтобы происходил только в предпочтительных режимах работы транспортного средства (например, на электрической розетке, или когда транспортное средство движется). Однако, если низкое состояние заряда было установлено, стратегия управления электропитанием может предоставлять возможность процесса выравнивающей зарядки на электрической розетке, несмотря на калиброванное предпочтение выполнять процесс выравнивающей зарядки отдельно, только от электрической розетки. Фиг. 6 иллюстрирует часть стратегии управления для операции на электрической розетке, упомянутая часть ослабляет ограничения посредством режима работы транспортного средства, если установлено низкое состояние заряда аккумуляторной батареи.
Стратегия управления, проиллюстрированная на фиг. 6, выполняет функцию начальной зарядки, и планируемый режим зарядки следует за упомянутой функцией начальной зарядки, тем временем, соответствующим таймерам режима зарядки предоставлена возможность работать. Если в любой момент времени, который отличается от фазы начальной зарядки, установлено низкое состояние заряда, выполняется процесс выравнивающей зарядки. Нормально процесс зарядки подключаемого к бытовой сети гибридного транспортного средства или электрического транспортного средства происходит на электрической розетке до тех пор, пока приводная аккумуляторная батарея не заряжена полностью. Если это происходит, система зарядки транспортного средства автоматически деактивируется. В случае, в котором установлено низкое состояние заряда в свинцовом кислотном аккумуляторе (SLI), процесс зарядки на электрической розетке может продолжаться дальше по той причине, что система зарядки не выключена после того, как приводная аккумуляторная батарея полностью заряжена, и продолжается процесс выравнивающей зарядки свинцового кислотного аккумулятора. В этом случае, стратегия подавления может быть спроектирована, из условия чтобы продолжать процесс выравнивающей зарядки, в то время как транспортное средство остается на электрической розетке до тех пор, пока не удовлетворено одно из следующих необходимых условий:
- период выравнивающей зарядки достигает калиброванного порогового значения;
- состояние заряда аккумуляторной батареи достигает калиброванного порогового значения.
Фиг. 6 иллюстрирует, что, после активации ECM на электрической розетке (6.1), проверка выполняется на этапе 6.2 в отношении того, является ли действующим режим непрерывной подзарядки. Если дело обстоит именно так, проверка выполняется в отношении того, является ли действующей фаза начальной зарядки (6.4). Если это также имеет место, применяется требуемое значение напряжения для процесса начальной зарядки (6.5). Если, с другой стороны, режим непрерывной подзарядки не является действующим, таймер процесса выравнивающей зарядки продолжает работать (6.3). Если проверка на этапе 6.4 указывает, что процесс начальной зарядки не является действующим, проверка выполняется в отношении того, является ли состояние заряда аккумуляторной батареи слишком низким (6.6). Если дело обстоит именно так, требуемое значение напряжения для процесса выравнивающей зарядки применяется (6.7) до тех пор, пока состояние заряда аккумуляторной батареи больше не является слишком низким. Таймер процесса выравнивающей зарядки затем останавливается (6.9), и проверка выполняется на этапе 6.10 в отношении того, является ли действующим режим непрерывной подзарядки. Если это не так, таймер процесса выравнивающей зарядки запускается (6.8), и применяется (6.7) требуемое значение напряжения для процесса выравнивающей зарядки. Если, с другой стороны, является действующим режим непрерывной подзарядки, таймер процесса непрерывной подзарядки продолжает работать (6.11), и требуемое значение напряжения для процесса непрерывной подзарядки прикладывается на этапе 6.12 до тех пор, пока низкое состояние заряда аккумуляторной батареи вновь не выявлено (6.13). В этом случае, таймер процесса непрерывной подзарядки останавливается (6.14), и этапы 6.8 и 6.7 инициируются для процесса выравнивающей зарядки.