CN105849997B - 电源控制装置和电源控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电源控制装置和电源控制方法，以改进辅助电源的使用。提供主电池和用作辅助电源的次电池以向辅助机组H1至H3供应电力。在所述主电池的正常电力供应状态下，当所述主电池没有劣化(步骤S102：否)时，将所述次电池的SOC下限值设定为等于0％(步骤S108)。另一方面，当所述主电池劣化(步骤S102：是)时，将所述次电池的所述SOC下限值设定为等于预定最大值(步骤S112)。该电源控制装置和电源控制方法允许更有效地使用辅助电源。
Description
技术领域
本发明涉及电源控制。
背景技术
一种除了主电源之外还提供辅助电源的已知技术旨在避免辅助电源的过充电和过放电，同时满足作为主电源的铅酸电池的劣化抑制和成本降低(例如，专利文献1)。
引文列表
专利文献
PTL 1：JP 2011-234479A
发明内容
技术问题
但是，上述现有技术在辅助电源的使用方面仍然具有改进空间。
问题的解决方案
本发明可以通过以下任一方面实现，以便解决上述问题。
(1)根据本发明的一个方面，提供一种电源控制装置。该电源控制装置包括：第一电源，其被配置为向负载供应电力；第二电源，其被配置为在所述第一电源的正常电力供应发生故障的状态下向所述负载供应电力；以及设定器，其被配置为在所述第一电源的正常电力供应的状态下，当所述第一电源具有等于第一程度的劣化程度时，将所述第二电源的SOC下限值设定为等于第一值，而当所述第一电源的所述劣化程度等于第二程度时，将所述SOC下限值设定为等于比所述第一值大的第二值，所述第二程度指示高于所述第一程度的劣化程度。该方面允许更有效地使用所述第二电源。当所述第一电源没有显著劣化时(当所述劣化程度等于所述第一程度时)，不太可能在所述第一电源的正常电力供应中具有故障。所述第二电源的低SOC因此可能导致任何重大问题。在该状态下，降低所述第二电源的SOC下限值(以下也称为“下限SOC”)通常不会导致任何重大问题。降低所述下限SOC增加了所述第二电源的充电和放电的灵活性，并且因此实现上述有利效果。
(2)在上述方面，当所述第一电源的所述劣化程度等于所述第一程度时，所述设定器可以响应于外部指令而设定所述SOC下限值。该方面能够响应于所述外部指令而设定所述下限SOC。
(3)在上述方面，所述外部指令可以包括将所述SOC下限值设定为等于所述第二值。该方面能够响应于所述外部指令而将所述下限SOC设定为等于所述第二值。
(4)在上述方面，所述第二电源可以具有低于所述第一电源的内阻。该方面允许有效地向所述第二电源中充电。
本发明可以通过上述之外的任一不同方面实现，例如电源控制方法、用于实现该控制方法的程序、以及其中存储该程序的非瞬时性存储介质。
附图说明
[图1]图1是电源控制装置的配置图；
[图2]图2是示出下限SOC设定过程的流程图；以及
[图3]图3是示出次电池的下限SOC与主电池的劣化程度之间的关系的图。
具体实施方式
图1示出电源控制装置10的配置。电源控制装置10安装在汽车上。该实施例的汽车是具有汽油发动机作为动力源的汽油车辆，并且被配置为执行怠速熄火(idle reduction)和通过再生制动充电。怠速熄火在车辆停止时停止发动机，而在车辆启动之前重新启动发动机。
电源控制装置10包括辅助机组H1至H3、主电池Bt1、次电池Bt2、交流发电机Alt、启动器St以及通过电路上的继电器实现的开关SW1至SW3。
辅助机组H1包括负载，例如用于驱动的致动器和空调装置。用于驱动的致动器包括用于转向的致动器和用于悬架的致动器。
辅助机组H2包括多于辅助机组H1的负载，这些负载是减少电源的电压波动所需的。辅助机组H2的实例包括音频设备、汽车安全系统、车辆导航系统以及用于怠速熄火控制的ECU。
辅助机组H3包括多于辅助机组H1和H2的负载，这些负载是始终接收电力供应所需的。辅助机组H3的实例包括图1中所示的线控换档机构SBW、电气指令式制动系统(ECB)以及车辆无线通信系统。
操作交流发电机Alt以通过发动机产生的转矩或通过再生制动产生电力。将由交流发电机Alt产生的电力充入主电池Bt1和次电池Bt2中。
提供启动器St作为用于启动发动机的电动机。启动器St接收电力供应以便旋转并且向发动机施加转矩。操作开关SW1至SW3以切换用于向相应辅助机组供应电力的电源。
主电池Bt1是铅酸电池。次电池Bt2是锂离子二次电池。主要针对次电池Bt2执行通过再生制动充电。这是因为锂离子二次电池比铅酸电池具有更低的内阻和更好的充电可接受性。
主电池Bt1和次电池Bt2被配置为例如向辅助机组H1至H3、交流发电机Alt和启动器St供应电力。主要由主电池Bt1执行向辅助机组H1至H3供应电力。次电池Bt2用作辅助电源，其用于在主电池Bt1的正常电力供应发生故障的情况下供应电力。但是，主要由次电池Bt2在重新启动发动机时向辅助机组H2供应电力，以便减少电压波动。
次电池Bt2在内部具有控制器20。控制器20通过IC芯片实现。控制器20被配置为监视主电池Bt1和次电池Bt2的输出电压，并且控制开关SW1至SW3的操作。控制器20包括用于该目的的一组传感器。
主电池Bt1和次电池Bt2具有个别指定的SOC(充电状态)上限值和下限值。在下面的描述中，上限值和下限值表示有关SOC的值。例如通过考虑对电池寿命的影响，确定上限值和下限值以便最大化每个电池的工作范围。例如，将次电池Bt2的下限值设定为20％，并且将上限值设定为80％。但是，在该实施例的以下公开中，说明书使用转换值作为实际值20％至0％和实际值80％至100％。在下面的描述中，次电池Bt2的下限值因此表示为0％。
控制次电池Bt2的电力供应以最小化其SOC。这种控制旨在优先选择通过再生制动充电并且尽可能避免通过发动机转矩充电，以便改进燃料消耗。
对于次电池Bt2的SOC，为了确保向辅助机组H3的电力供应能力，独立于上述下限值(以下称为“紧急下限值”)指定常规状态下的下限值(以下称为“下限SOC”)。换言之，控制次电池Bt2的SOC以便不会减小至从主电池Bt1到辅助机组H3的正常电力供应的常规状态下的下限SOC以下。下限SOC是由下面描述的下限SOC设定过程设定的变量值，并且可以取紧急下限值与最大值之间的任何值。预先确定最大值作为用作辅助电源的足够值。
另一方面，在从主电池Bt1到辅助机组H3的正常电力供应发生故障的状态下，在从次电池Bt2到辅助机组H3的电力供应期间忽略下限SOC。允许该电力供应直至次电池Bt2的SOC达到紧急下限值。
图2是示出下限SOC设定过程的流程图。该过程通过启动汽车触发，并且由控制器20执行以设定次电池Bt2的下限SOC。启动在此表示从停车状态返回，并且不表示从怠速熄火状态返回。
该过程首先判定主电池Bt1是否劣化(步骤S102)。更具体地说，当主电池Bt1的电压低于基准值时，判定主电池Bt1劣化。基于主电池Bt1的电压值与主电池Bt1的估计更换时间之间的关系，预先确定该基准值。
当判定主电池Bt1没有劣化(步骤S102：否)时，该过程显示模式选择窗口(步骤S104)。模式选择窗口用于请求用户选择燃料消耗优先模式、平衡模式、以及功能优先模式中的任何一个。将在后面描述这些模式的细节。在例如为了车辆导航目的而安装的液晶面板上显示该窗口。
当选定模式是燃料消耗优先模式(步骤S106：燃料消耗优先)时，该过程将下限SOC设定为等于紧急下限值(步骤S108)。当选定模式是平衡模式(步骤S106：平衡)时，该过程将下限SOC设定为等于紧急下限值与最大值之间的值(步骤S110)。将在后面描述确定该值的详细过程。当选定模式是功能优先模式(步骤S106：功能优先)时，该过程将下限SOC设定为等于最大值(步骤S112)。
另一方面，当判定主电池Bt1劣化(步骤S102：是)时，该过程将下限SOC设定为等于最大值(步骤S112)而不请求用户选择模式。在上述任何步骤设定下限SOC之后，终止下限SOC设定过程。
提供上述燃料消耗优先模式作为用于优先选择通过再生制动充电的模式，以便改进燃料消耗。因此，将下限SOC设定为等于最小可能值，即，如上所述的紧急下限值。与在将下限SOC设定为等于最大值的状态下相比，在将下限SOC设定为等于紧急下限值的状态下，次电池Bt2的SOC很可能减小。减少的SOC改进燃料消耗，如上所述。
当主电池Bt1劣化时，主电池Bt1的正常电力供应很可能具有故障。在这种情况下，提供次电池Bt2作为辅助电源运行，如上所述。为了用作辅助电源，次电池Bt2优选地具有等于或高于预定值的SOC。更具体地说，当主电池Bt1劣化时，优选地将下限SOC设定为等于最大值。当优先选择作为辅助电源工作而不是燃料消耗改进(步骤S106：功能优先)时，将下限SOC设定为等于最大值。
上述平衡模式是燃料消耗优先模式与功能优先模式之间的中间模式。因此，将下限SOC设定为等于大于紧急下限值但小于最大值的值。更具体地说，通过下面的等式计算该值：
Sb＝{(Sm-Se)*(Vi-Vn)/(Vi-Ve)}+Se
其中Sb表示在平衡模式下设定的下限SOC，Se表示紧急下限值，Sm表示下限SOC的最大值，Vi表示新的主电池Bt1的电压值，Vn表示主电池Bt1的当前电压值，并且Ve表示指示主电池Bt1的估计更换时间的电压值。根据该实施例，因为Se＝0％，所以将该设定代入上面的等式中提供下面给出的等式：
Sb＝Sm*(Vi-Vn)/(Vi-Ve)
图3是示出下限SOC与主电池Bt1的劣化程度之间的关系的图。如图3中所示，当劣化程度等于或高于基准程度时，将下限SOC固定到最大值(权利要求的“第二值”的一个实例)。基准程度在此表示指示主电池Bt1的估计更换时间的劣化程度。权利要求的第二程度例如在图3中被示为基准程度的某一程度或高于基准程度。
另一方面，当劣化程度低于基准程度时，如上面参考2所述，下限SOC可以基于用户的模式选择而取三个不同值中的一个。如果在步骤S106选择燃料消耗优先模式，则将下限SOC设定为等于0％(权利要求的“第一值”的一个实例)。如果在步骤S106选择平衡模式，则将下限SOC设定为等于对应于劣化程度的值。如果在步骤S106选择功能优先模式，则将下限SOC设定为等于最大值。
如上所述，将第二程度设定为大于基准程度仅是示例性的。换言之，可以将第二程度设定为高于第一程度但低于基准程度的值。甚至在这种情况下，在平衡模式中，在第二程度下设定为下限SOC的值也大于在第一程度下设定的值，以使得这种设定应该被解释为在本发明的范围内。
同样，将第一值设定为等于紧急下限值(0％)仅是示例性的。平衡模式下的第一值是等于或大于紧急下限值但小于在第二程度下设定的下限SOC的值。该设定因此应该被解释为在本发明的范围内。
上述实施例基于劣化程度确定次电池Bt2的下限SOC。这允许更有效地使用次电池Bt2，并且从而改进燃料消耗。此外，基于主电池Bt1的劣化程度和用户需求确定次电池Bt2的下限SOC在燃料消耗的改进与作为辅助电源工作之间实现良好平衡。
本发明并不限于在此描述的任何实施例、实例和修改，而是可以通过各种其它配置实现而不偏离本发明的范围。例如，可以适当地替换或组合在“发明内容”中描述的实施例的技术特征、对应于相应方面的技术特征的实例或修改，以便解决上述部分或全部问题，或者以便实现上述部分或全部有利效果。可以适当地省略任何技术特征，除非技术特征在此被描述为要点。下面给出可能修改的某些实例。
一个修改可以不采用平衡模式，并且可以将第一值(例如，0％)或第二值(例如，最大值)设定为下限SOC。
另一个修改可以不采用燃料消耗优先模式，并且可以在平衡模式或功能优先模式下设定下限SOC。
当劣化程度低于基准程度时，可以自动设定平衡模式下的下限SOC而不考虑用户的指示。
平衡模式下的下限SOC与劣化程度之间的关系并不限于线性关系，而是例如可以遵循单调递增函数(例如二次曲线)。
在整个劣化程度范围内，可以将下限SOC设定为对应于主电池的劣化程度的值。
次电池的紧急下限值可以是大于0％的值，或者可以是小于0％的值。
主电池和次电池中的至少一个可以由电容器替换。
主电池并不限于铅酸电池，并且次电池并不限于锂离子二次电池。例如，可以改为使用镍氢电池。
可以定期执行下限SOC的设定。例如，在车辆的长行驶时间(从车辆启动到停车的时间)的情况下(例如，在商用车辆的情况下)，行驶时间相对于主电池的劣化进度可能不足够短。通过考虑这种可能情况，能够定期执行下限SOC设定过程，以便在行驶期间改变模式。能够执行该下限SOC设定过程而不考虑用户的指示。
本发明的电源控制装置可以应用于配备电源的另一车辆(例如，混合动力车辆、电动车辆或燃料电池车辆)，或者可以应用于任何其它运输装置(例如，两轮车辆或列车车辆)。此外，本发明的电源控制装置可以应用于运输装置之外的用于控制电源的任何装置(例如，发电装置)。
参考符号列表
10电源控制装置
20控制器
H1至H3辅助机组
St启动器
SW1至SW3开关
SBW线控换档机构
Bt1主电池
Bt2次电池
Alt交流发电机
Claims (8)
1.一种电源控制装置，包括：
第一电源，其被配置为向负载供应电力；
第二电源，其被配置为在所述第一电源的正常电力供应发生故障的状态下向所述负载供应电力；以及
设定器，其被配置为在所述第一电源的正常电力供应的状态下，当所述第一电源具有等于第一程度的劣化程度时，将所述第二电源的SOC下限值设定为等于第一值，而当所述第一电源的所述劣化程度等于第二程度时，将所述SOC下限值设定为等于比所述第一值大的第二值，所述第二程度指示高于所述第一程度的劣化程度。
2.根据权利要求1所述的电源控制装置，
其中当所述第一电源的所述劣化程度等于所述第一程度时，所述设定器响应于外部指令而设定所述SOC下限值。
3.根据权利要求2所述的电源控制装置，
其中所述外部指令包括将所述SOC下限值设定为等于所述第二值。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的电源控制装置，
其中所述第二电源具有低于所述第一电源的内阻。
5.一种电源控制方法，包括：
在第一电源向负载的正常电力供应发生故障的状态下，激活第二电源以向所述负载供应电力；以及
在所述第一电源的正常电力供应的状态下，当所述第一电源具有等于第一程度的劣化程度时，将所述第二电源的SOC下限值设定为等于第一值，而当所述第一电源的所述劣化程度等于第二程度时，将所述SOC下限值设定为等于比所述第一值大的第二值，所述第二程度指示高于所述第一程度的劣化程度。
6.根据权利要求5所述的电源控制方法，
其中当所述第一电源的所述劣化程度等于所述第一程度时，所述设定器响应于外部指令而设定所述SOC下限值。
7.根据权利要求6所述的电源控制方法，
其中所述外部指令包括将所述SOC下限值设定为等于所述第二值。
8.根据权利要求5至7中的任一项所述的电源控制方法，
其中所述第二电源具有低于所述第一电源的内阻。
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