發(fā)明應(yīng)用領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于對車輛電池特別是對至少一對相互串聯(lián)連接的電池進行充電的系統(tǒng)的領(lǐng)域。

現(xiàn)有技術(shù)

在諸如工業(yè)車輛或公共汽車的重型車輛中，車輛電力系統(tǒng)具有24v的供電電壓。這意味著使用至少一對串聯(lián)連接的12v電池來實現(xiàn)所述24v。

盡管構(gòu)成電池的單個電池單元(通常為六個)幾乎相同，因為它們是同一生產(chǎn)批次的一部分，但是兩個完整電池卻可能具有不同的動態(tài)特性。

換言之，兩個電池中的一個趨于充電較少，因為它的內(nèi)阻較高，而另一個趨于充電較多。這造成電壓之間的差異，并且隨著較頻繁地執(zhí)行充電和放電循環(huán)而使得電池的疲勞增加。

車輛發(fā)電系統(tǒng)還包括通常以固定的充電電壓產(chǎn)生電力的交流發(fā)電機。

如果可以提高內(nèi)阻較高的電池的供電電壓，則將可以使其充分充電，但這是不可能的，因為它與另一個電池串聯(lián)連接，并且在常規(guī)系統(tǒng)中，正極端子與負極端子之間的連接沒有連接至車輛供電系統(tǒng)。因此，在不對另一電池過度充電的情況下，無法對內(nèi)阻較高的電池進行充分充電。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種控制一對相互串聯(lián)連接的車輛電池的充電的系統(tǒng)。

本發(fā)明的基礎(chǔ)構(gòu)思是以恒定的電流速率間歇地對電池進行充電。

換言之，測量串聯(lián)連接的每個單個電池的端部處的電壓。當(dāng)兩個電池之間的電壓差超過預(yù)定閾值時，操作發(fā)電機以對一對電池進行充電。同時，監(jiān)測該電池串吸收的電流的導(dǎo)數(shù)。當(dāng)所述導(dǎo)數(shù)超過預(yù)定負閾值時，也就是說，當(dāng)輸出電流明顯下降時，中斷電池的充電。

測試表明，通過以該方式對車輛電池串進行充電，可以減小單個電池之間的內(nèi)在不平衡，并且可以延長內(nèi)阻較低的電池的壽命。

本發(fā)明的目的是如權(quán)利要求1中所述的一種用于重型車輛的一對相互串聯(lián)連接的電池的充電系統(tǒng)。

本發(fā)明的另一目的是一種用于對重型車輛的一對相互串聯(lián)連接的電池進行充電的方法。

本發(fā)明的又一目的是一種配備有至少一對電池和上述控制系統(tǒng)的重型車輛。

權(quán)利要求是描述本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的本說明書的組成部分。

附圖說明

根據(jù)以下對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式(及其替選實施方式)的詳細描述并且根據(jù)僅為說明性的而并非限制性的附圖，本發(fā)明的其他目的和優(yōu)點將變得清楚，在附圖中：

圖1是用于重型車輛的一對相互串聯(lián)連接的電池的充電系統(tǒng)的示意圖；

在圖2中，前動力輸出裝置(pto)通過帶將發(fā)動機動力傳送至車輛的各種動力驅(qū)動裝置，包括傳送至被設(shè)計成對圖1中的電池進行充電的三個發(fā)電機。

在附圖中，相同的附圖標記表示相同的部分和部件。

在本發(fā)明的范圍內(nèi)，術(shù)語“第二”部件并不暗示存在“第一”部件。使用這樣的術(shù)語僅僅是為了清楚起見，而且不應(yīng)當(dāng)被認為限制本發(fā)明的范圍。

具體實施方式

具有供電電壓為24v的車輛電氣系統(tǒng)的重型車輛被設(shè)置有至少一對相互串聯(lián)連接的電池b1和b2，電池串的外部電極連接至通過兩條水平線示意性地示出的車輛供電系統(tǒng)。在常規(guī)系統(tǒng)中，一個電池的正極端子與另一個電池的負極端子之間的串聯(lián)連接無論如何不會連接至車輛供電系統(tǒng)或任何類型的交流發(fā)電機的端子或連接至無論什么。換言之，所述電池串的鉗位(clamping)與車輛供電系統(tǒng)隔離開。

電池串通常由b1+b2表示，因此很明顯，只有該電池串的外部電極連接至車輛電力系統(tǒng)。

一個或更多個交流發(fā)電機g3、g2、g1等連接至同一系統(tǒng)。

交流發(fā)電機由通常安裝在車輛上的處理裝置vcu控制。

優(yōu)選地，所述交流發(fā)電機是智能交流發(fā)電機，設(shè)置有它們自己的適合于監(jiān)測和控制交流發(fā)電機的對交流發(fā)電機進行限定的功能的處理裝置，并且包括與車輛處理裝置對話的通信裝置。

使用被稱為“l(fā)in”的引腳以通過智能交流發(fā)電機上的處理裝置與車輛(通常為車輛處理單元vcu或發(fā)動機控制單元ecu)之間的“l(fā)in總線”通信通道(在圖1中，由點劃線表示)來建立串行通信鏈路。

通常，通過所述通信系統(tǒng)來控制所述發(fā)電機以通過根據(jù)車輛的操作狀況調(diào)整當(dāng)前供電電壓來回收制動能量。

根據(jù)本發(fā)明，車輛處理裝置vcu(或ecu)被配置成：監(jiān)測電池串的端部處的電壓vtot以及每個電池的端部處的電壓，并且當(dāng)單個電池的端部處的所述電壓之間的差超過預(yù)定閾值時，控制至少一個交流發(fā)電機g3以便調(diào)節(jié)供電電壓以對電池串b1+b2進行充電。

同時，監(jiān)測電池串b1+b2吸收的電流的導(dǎo)數(shù)。當(dāng)所述導(dǎo)數(shù)超過預(yù)定負閾值時，也就是說，當(dāng)吸收的電流減小時，車輛處理裝置vcu命令電池充電過程中斷。

長期來看，這實現(xiàn)了以恒定電流速率交替充電。

這種策略使得可以減小電池b1與b2之間的充電水平的差異。

當(dāng)處理裝置vcu命令至少一個交流發(fā)電機g3中斷電池充電過程時，這并不意味著交流發(fā)電機不再提供電流，而僅意味著輸出電壓被降低至車輛電池不被充電的程度。在這樣的操作狀況下，不同的車輛負載仍然能夠由交流發(fā)電機供電，而車輛電池用作電容器，在特定設(shè)備(例如，燃料噴射系統(tǒng)或制動系統(tǒng)等)的峰值吸收期間供應(yīng)電力。

根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，可以借助于測量設(shè)備s來監(jiān)測每個電池吸收/供應(yīng)的電流、各自的溫度和各自的電壓，測量設(shè)備s包括三個端子，其中兩個端子直接連接至每個電池的負極并且一個端子連接至車輛電源的正極以對單個電池b1和b2執(zhí)行電壓電流測量。

所述設(shè)備s是現(xiàn)有技術(shù)中已知的類型的設(shè)備，并且優(yōu)選地包括具有“l(fā)in”接口的處理單元以便能夠與vcu和/或直接與至少一個交流發(fā)電機g3交互。

當(dāng)車輛配備有兩個或更多個發(fā)電機時，參見圖2，動力輸出裝置pto(通常被稱為前動力輸出裝置)通過帶bl將發(fā)動機動力傳送至車輛上的各種設(shè)備，包括傳送至例如三個智能發(fā)電機g1、g2、g3。s1表示從所述pto接收發(fā)動機扭矩的任何設(shè)備，在適用的情況下，例如，內(nèi)燃發(fā)動機e的冷卻系統(tǒng)中的水泵、冷卻散熱器的冷卻風(fēng)扇和液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。

車輛電源包括連接各種負載和電氣設(shè)備(包括車輛電池)的電力線。

s1或其他設(shè)備的存在以及它們各自沿帶的路線的分布是完全可選的，并且可以根據(jù)情況而變化。

觀察帶bl沿逆時針方向的旋轉(zhuǎn)，例如，接收由pto傳送的運動的第一交流發(fā)電機是g1，然后是g2，最后是g3。從而限定了所謂的“帶的路線”或牽引的順序。根據(jù)以上描述，很明顯g1是被施加了最大的力的交流發(fā)電機，因為其軸承必須承受施加至g2、s1和g3的牽引力。

反之亦然，g3是承受最低機械應(yīng)力的交流發(fā)電機。

根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，g3是首先被激活以向車輛電氣系統(tǒng)供應(yīng)電力的交流發(fā)電機。

當(dāng)g3的操作溫度上升時，g2被激活，并且當(dāng)g2的溫度上升時，g1被激活。

反之亦然，當(dāng)g2的溫度下降時，g1被去激活，并且當(dāng)g3的溫度下降時，g2被去激活。

可以將激活溫度閾值和去激活溫度閾值選擇得足夠?qū)捲Ｒ员苊膺B續(xù)執(zhí)行激活/去激活的狀況。

因此，根據(jù)本發(fā)明的這樣的優(yōu)選實施方式，在相對于帶bl的旋轉(zhuǎn)方向沿相反順序前進的情況下距離pto最遠的交流發(fā)電機首先被激活，或者以相同的方式，在沿帶bl的旋轉(zhuǎn)方向前進的情況下最靠近pto的交流發(fā)電機首先被激活。

根據(jù)與前一指示完全等價的后一指示，當(dāng)?shù)谝唤涣靼l(fā)電機g1達到或超過預(yù)定溫度閾值時，第二交流發(fā)電機g2被激活，等等。

根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，為了防止過大的熱應(yīng)力施加在發(fā)電機上，也可以根據(jù)由車輛供電系統(tǒng)吸收的總電流來控制所述發(fā)電機。

具體參考本發(fā)明，當(dāng)vcu命令以恒定電流速率進行充電時，基于交流發(fā)電機各自的溫度來激活交流發(fā)電機的邏輯被對另外的預(yù)定數(shù)量的交流發(fā)電機的激活所取代。

例如，如果g3的激活足以為車輛上的設(shè)備供電，則當(dāng)車輛電池b1和b2需要重新充電時，vcu命令激活g2或者激活g1和g2，而不等待檢測到g3的溫度增加。

每個交流發(fā)電機g1至g3根據(jù)內(nèi)燃機e的轉(zhuǎn)速來監(jiān)測各自的輸出電流或者監(jiān)測其相對于各自的最大效率曲線的效率，并且以每個事件一條消息的方式來發(fā)送消息或循環(huán)地發(fā)送消息。根據(jù)下面描述的實施方式，所述消息可以確定一個或更多個另外的發(fā)電機的激活。

智能交流發(fā)電機g1至g3中的每一個包括用于上述功能——也就是說，用于控制各個電氣設(shè)備，而且還用于監(jiān)測各自的溫度和輸出電流——的處理裝置。此外，所述處理裝置包含通信接口，一般而言，通過所述通信接口可以控制由交流發(fā)電機供應(yīng)的電力。

如果使用通用智能發(fā)電機，也就是說，使用在市場上可購得的類型的智能發(fā)電機，則車輛處理單元(即是vcu或ecu)與智能發(fā)電機接口連接并且控制它們各自的激活。

根據(jù)本發(fā)明的所述優(yōu)選實施方式，vcu或ecu從發(fā)電機接收關(guān)于它們各自溫度的信息并且命令激活g2、g3等。

優(yōu)選地，每個交流發(fā)電機還可以發(fā)送與各自的輸出電流和/或根據(jù)各自效率曲線計算出的效率有關(guān)的信息，其中所述效率曲線反過來是pto的轉(zhuǎn)數(shù)和交流發(fā)電機的輸出電流的函數(shù)。已經(jīng)從當(dāng)前活躍的發(fā)電機接收到這樣的信息的vcu或ecu因此可以在已經(jīng)活躍的那些發(fā)電機達到上述激活溫度閾值之前命令激活一個或更多個另外的發(fā)電機。

反之亦然，當(dāng)活躍的發(fā)電機的效率降低時，vcu或ecu僅在核實滿足要求的溫度條件之后才命令逐漸去激活發(fā)電機。例如，如果輸出電流急劇下降，而g2仍在高于g1的激活閾值的溫度下運行，則g1保持活躍，直到g2的溫度下降至低于用于去激活g1的閾值為止。

因此，基于以上所述，主要依據(jù)交流發(fā)電機在帶的路線中的位置、然后依據(jù)操作溫度、最后依據(jù)發(fā)電機的總電流輸出來給出激活的順序。

根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實施方式，智能發(fā)電機的處理裝置彼此協(xié)作以根據(jù)交換的信息而非在車輛處理單元vcu或ecu的命令下來激活和去激活發(fā)電機。

本發(fā)明可以有利地借助于計算機程序來實現(xiàn)，該計算機程序包括用于當(dāng)這樣的程序在計算機上運行時實現(xiàn)方法的一個或更多個步驟的編碼裝置。因此，保護范圍包括所述計算機程序和包括有記錄消息的計算機可讀介質(zhì)，所述計算機可讀介質(zhì)包括用于當(dāng)所述程序在計算機上運行時實現(xiàn)方法的一個或更多個步驟的程序編碼裝置。

可以在不脫離本發(fā)明的保護范圍的情況下實現(xiàn)本文所述的本發(fā)明的非限制性示例的其他可能的實施方式。

根據(jù)以上描述，可以使本領(lǐng)域技術(shù)人員在不需要任何額外的結(jié)構(gòu)細節(jié)的情況下實現(xiàn)本發(fā)明的目的?？梢栽诓幻撾x本申請的保護范圍的情況下對不同優(yōu)選實施方式中所示的元件和特性進行組合。在對現(xiàn)有技術(shù)的描述中所描述的那些內(nèi)容，除非在具體描述中明確排除，否則必須結(jié)合本發(fā)明的特性來考慮，并且構(gòu)成本發(fā)明的組成部分。