CN104309493A - 车辆动力系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供车辆动力系统。电源电连接电池和电气负载。电源具有输出电压并为电池和电气负载供给电流。电池的充电电压根据电池的温度确定。失调电压根据供给电池的电流确定。输出电压根据充电电压和失调电压确定。

Description

车辆动力系统
本申请是申请日为2008年7月21日，申请号为200810135889.9，发明名称为“车辆动力系统以及控制该系统的方法”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明有关于汽车动力系统以及控制该系统的方法。
背景技术
在一些车辆中，例如替代燃料驱动车辆中，可在车辆的内部装载直流/直流电源转换器。这种装载可增加连接直流/直流电源转换器至电池的电缆长度。该增加的长度可增加与电缆相关的电阻以及增加通过电缆的压降。结果是，与电池装载于直流/直流电源转换器附近相比，电池和任何电气负载可在更低的电压下运行。
发明内容
本发明的实施例可采用自动车辆的动力系统形式。动力系统包括：电源，用于提供电压以及在所提供的电压基础上供给电流；电能存储单元，配置用于接收所供给的电流的至少一部分；以及电气负载，对电流具有可变的需求，且配置用于接收所供给的电流的至少一部分。动力系统还包括控制系统，配置用于根据与电能存储单元相关的温度和所供给的电流设定所提供的电压。
本发明的实施例可采用替代燃料驱动汽车的动力系统形式。动力系统包括：电源转换器，具有输出电压且配置用于基于输出电压供给电流；电池，配置用于接收所供给的电流的至少一部分；以及电气负载，对电流具有可变的需求，且配置用于接收所供给的电流的至少一部分。该动力系统还包括一个或多个控制器，配置用于根据与电池相关的温度和所供给的电流设置输出电压。
本发明的实施例可采用设定自动车辆电源的输出电压的方法的形式。该方法包括：确定电能存储单元所需的充电电压；基于电流确定失调电压；以及基于所需的充电电压和失调电压设置电源的输出电压。
虽然根据本发明的实例性实施例作了图示和披露，但是这些披露不应被解释为限定权利要求。可以预期的是，在不离开本发明的范围下可以作出各种变化和替代的设计。
附图说明
图1为一个汽车动力系统的例子的示意图。
图2为另一个汽车动力系统例子的示意图。
图3为汽车动力系统的实例性控制逻辑的示意图。
图4为汽车动力系统的另一个实例性控制逻辑的示意图。
图5为汽车动力系统的又一个实例性控制逻辑的示意图。
图6为充电电压相对电池温度的图表示例。
图7为设定电源输出电压的控制策略流程图。
具体实施方式
本发明的实施例采用了电压补偿以调节电源的电压输出。例如，由于电池电缆的长度对于给定的汽车配置是固定的，因此电缆电阻可校准入电源。另外，可以监测或推断电源的电流输出。这些参数可用于调节电压输出。这样，电源可具有考虑了电池电缆的损耗的输出。这样的输出可以确保，例如电池的适当充电。
图1是车辆12的动力系统10的示意图。各元件间的粗线指示能量流，例如电能流。各元件间的细线指示信息流，例如通信流。高压电池14提供高压电能给直流/直流电源转换器16，例如双向降压/升压变换器。直流/直流电源转换器16将该高压电能转换为低压。结果是，直流/直流电源转换器输出电压，例如Vo。
配电箱18，例如电集线器，分配所需电流，例如Io，用于支持低压电池20、空调系统22、音响系统24、照明系统26以及其他电气负载28。由于车辆12的乘客可能选择性操作负载，因此该电流可随时间而变化，22、24、26、28以及低压电池20可选择性地被充电。配电箱18基于Vo从直流/直流电源转换器引出所需电流，例如Io。
在图1的实施例中，具有电阻Rcable的电缆电连接直流/直流电源转换器16和配电箱18。这样，当电流通过该电缆时，电压因为损耗而降低，例如Vloss＝Io×Rcable。因而，配电箱18上产生的电压(如Vavail)为例如可用于对低压电池20充电的电压。
温度传感器30在低压电池20附近感测温度(例如Tbatt)例如，发动机盖下温度、电池温度等。动力系统控制模块32读取Tbatt并基于Tbatt为低压电池20确定充电电压，例如Vcharge。动力系统控制模块32向直流/直流电源转换器16传送，例如广播Vcharge。如下所讨论，直流/直流电源转换器16基于Vcharge和Io设定Vo。
图2为车辆112的动力系统110的示意图。因100种因素而不相同的元件们具有相似的(虽不必然相同的)描述。发动机134提供机械能给交流发电机136。交流发电机136将该机械能转换为电能。结果，交流发电机136输出电压，例如Vo。
配电箱118分配所需电流，例如I，用于支持负载128。由于车辆112的乘客可能选择性操作负载128，因此该电流可能随时间而变化。配电箱118从交流发电机136引出所需电流，例如I。
在图2的实施例中，具有电阻Rcable的电缆电连接交流发电机136与低压电池120。这样，当电流(例如Io)沿该电缆流过时，电压由于损耗而降低，例如Io×Rcable。在低压电池120上所得到的电压(例如Vavail)为例如可用于对低压电池120充电的电压。
控制器138(例如微处理器)从温度传感器130读取温度，例如Tbatt，并例如响应信息请求将该温度传送至交流发电机136。交流发电机136从电流传感器140(例如霍尔传感器、分路器等)读取电流，例如Io。如下所讨论，交流发电机136基于Tbatt和Io设定Vo。
图3为控制逻辑42的示意图。在控制模块44，输入功率Pin，例如来自高压电池14(图1)的电能，被除以Vo得到Io。在控制模块46，Io被乘以Rcable得到Vloss。在48处，Vloss加上Vcharge得到Vo。在图3的实施例中，控制逻辑42由直流/直流电源转换器16(图1)实现。在替代实施例中，控制逻辑42可由一个或多个被共同配置以实施这里所讨论的策略的控制器来实现。举个例子，这些控制器中的一些或全部可与其他组件(例如直流/直流电源转换器16)相集成。
图4为控制逻辑142的示意图。在控制模块146，Io被乘以Rcable得到Vloss。在148处，Vloss加上Vcharge得到Vo。在图4的实施例中，图4的控制逻辑142由交流发电机136(图2)实现。在替代实施例中，控制逻辑142可由一个或多个被共同配置以实施在此讨论的策略的控制器来实现。举个例子，这些控制器中的一些或全部可与其他组件(例如交流发电机136、控制器138等)相集成。
图5为控制逻辑242的示意图。在控制模块244，输入功率Pin被除以Vo得到Io。在控制模块246，Io被乘以Rcable得到Vloss。在控制模块250，基于Tbatt检查查找表以确定Vcharge。在248处，Vloss加上Vcharge得到Vo。如上所讨论，控制逻辑242可由一个或多个被共同配置以实施在此讨论的策略的控制器来实现。例如，控制模块250可由动力系统控制模块32(图1)、直流/直流电源转换器16(图1)、或控制器138(图2)实现。
图6为充电电压相对电池温度的图表示例。对于较低的电池温度，例如低于华氏30度的温度，较高的充电电压，例如16伏特，可用于对低压电池20(图1)充电。然而，当电池温度升高时，可采用较低的充电电压，例如15.5伏特等。对于给定的电池温度，充电电压过高或过低可对电池的性能和寿命有不利影响。图6的图表可采用，例如位于控制模块250内的查找表(图5)实现。
图7为设定电源输出电压的控制策略流程图。在52处，确定电池温度。在54处，确定充电电压。在56处，确定输出电流。在58处，确定失调电压。在60处，充电电压和失调电压相加。在62处，输出电压设为等于充电电压与失调电压之和。
虽然本发明的实施例如上所示和所述，但是并不意味着这些实施例图示和描述了本发明所有可能的形式。相反地，本说明书中使用的词语为描述而非限定的词语，并且应理解为在不离开本发明的主旨和范围的情况下可有许多变化。

Claims (11)

1.一种自动车辆的动力系统，包括：
电源，用于提供电压，并基于所提供的电压供给电流；
电缆，电连接到电源，
电能存储单元，配置用于接收所供给的电流的至少一部分；
电气负载，对电流具有可变的需求，且配置用于接收所供给的电流的至少一部分；以及
控制系统，用于将所提供的电压调节为等于充电电压Vcharge与由于损耗导致的电压降Vloss之和，充电电压Vcharge基于与电能存储单元相关的温度，由于损耗导致的电压降Vloss基于电缆的电阻。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：温度传感器，用于感测与电能存储单元相关的温度。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：传感器，用于感测指示所供给的电流的参数。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，电能存储单元包括电池。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，电源包括电源转换器。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，电源转换器包括直流至直流电源转换器。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，电源包括交流发电机。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，电气负载包括汽车空调系统、照明系统以及音响系统中的至少一个。
9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，控制系统包括至少一个控制模块。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述至少一个控制模块包括动力系统控制模块。
11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述至少一个控制模块与电源相集成。
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