CN108422955A - 用于车辆的电源设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够向电子系统提供稳定电压的用于车辆的电源设备。向安装在车辆中的第一电子系统和第二电子系统提供电力的用于车辆的电源设备包括：第一电子系统，其包括被配置成驱动电机的逆变器以及被配置成控制逆变器的电子控制单元；第一电池，其被配置成向第二电子系统和电子控制单元提供电力；第二电池，其被配置成向逆变器提供电力；以及充电器，其被配置成接收来自第一电池的电力并为第二电池充电。

Description

用于车辆的电源设备
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年2月15日提交的申请号为2017-0020493的韩国专利申请的优先权和权益，其通过引用全部并入本文。
技术领域
本发明涉及一种能够向电子系统提供稳定电压的用于车辆的电源设备。
背景技术
通常，在车辆中安装诸如立体音响、空调、加热器和挡风玻璃刮水器的多个电子系统。电子系统通过从单个车辆电池接收电力而被驱动。
同时，随着电子操作上述多个电子系统，车辆电池的电力消耗趋于增大。
特别地，车辆的多个电子系统中的制动系统、转向系统和悬架系统的电流消耗高于其它电子系统(立体音响、加热器、挡风玻璃刮水器等)的电流消耗。
当在车辆行驶时检测到危险时，可以驱动所有的制动系统、转向系统和悬架系统。在这种情况下，每个电子系统的电流消耗可能达到峰值。
另外，当车辆的其它电子系统(立体音响、加热器、挡风玻璃刮水器等)与制动系统、转向系统和悬架系统一起被驱动时，可在具有有限容量的车辆电池中产生压降，并且车辆电池的电压可能下降到小于或等于设置在制动系统、转向系统和悬架系统中的电子控制单元正常运转所需的电压。
因此，当存在车辆碰撞的风险时，制动系统、转向系统和悬架系统的响应能力可能下降。因此，可能存在无法确保驾驶员的安全的问题。
发明内容
本发明涉及一种当存在车辆碰撞的风险时能够向电子系统提供稳定电压的用于车辆的电源设备。
另外，本发明涉及一种能够防止电子系统的响应能力下降并确保驾驶员安全的电源设备。
此外，本发明涉及一种用于车辆的电源设备，其能够通过使电子系统在车辆高速行驶期间的响应能力快于其在车辆低速行驶期间的响应能力，使得在高速行驶期间存在车辆碰撞的风险时更可靠地确保驾驶员的安全。
根据本发明的方面，提供一种用于车辆的电源设备，其向安装在车辆中的第一电子系统和第二电子系统提供电力，并且包括：第一电子系统，其包括被配置成驱动电机的逆变器以及被配置成控制逆变器的电子控制单元；第一电池，其被配置成向第二电子系统和电子控制单元提供电力；第二电池，其被配置成向逆变器提供电力；以及充电器，其被配置成接收来自第一电池的电力并为第二电池充电。
电源设备可进一步包括控制器，其被配置成控制第二电池的充电量和充电速率。
当车辆的车速大于或等于第一参考值并且第二电池的充电量小于第二参考值时，控制器可以控制充电器将第二电池充满电。
第一电子系统可以是制动系统、转向系统或悬架系统。
控制器可以根据车辆的车速使第二电池的充电速率增大。
附图说明
通过参照附图详细描述本发明的示例性实施例，本发明的上述和其它目的、特征和优点对于本领域的普通技术人员将变得更加显而易见，其中：
图1是说明根据本发明的示例性实施例的用于车辆的电源设备的示意图；
图2是说明根据本发明的示例性实施例的第一电子系统的示意图；以及
图3是根据本发明的示例性实施例的控制器控制充电器的方法的流程图。
具体实施方式
将参照附图详细描述本发明的示例性实施例，使得本领域技术人员可以容易地实现本发明。然而，本发明可以以各种不同的方式来实现，而不限于这里所描述的示例性实施例。在附图中，将省略与描述无关的部分以清楚地描述本发明，并且在整个本说明书中相似的附图标记将用于描述相似的部分。
应该理解的是，本文使用的术语“包括”、“包括有”、“包含”和/或“包含有”指定所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其组合的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其组合的存在或增加。
图1是说明根据本发明的示例性实施例的用于车辆的电源设备100的示意图。
如图1所示，根据本发明的示例性实施例的用于车辆的电源设备100被配置成向安装在车辆中的第一电子系统140和第二电子系统150提供电力，并且包括第一电子系统140、第一电池120、第二电池130以及充电器160。
此处，第一电子系统140可以是安装在车辆中以控制车辆运动的制动系统141、转向系统142或悬架系统143。第二电子系统150可以是为了方便驾驶员而安装在车辆中的立体音响、空调、加热器或挡风玻璃刮水器。
特别地，第一电子系统140，即制动系统141、转向系统142和悬架系统143中的每一个都是当存在车辆碰撞的风险时为避免车辆碰撞的风险基本需要的电子系统。
具体地，制动系统141使车辆减速或停止，转向系统142使车辆转弯，悬架系统143控制车辆的姿态(attitude)，从而当存在车辆碰撞的风险时通过避免车辆碰撞的风险来确保驾驶员的安全。
此处，悬架系统143可以安装在车辆的前车轮和后车轮的每一个处。可以电子驱动制动系统141、转向系统142和悬架系统143中的每一个。
另外，第一电池120并联连接至第二电子系统150，并且第二电池130并联连接至第一电子系统140，即制动系统141、转向系统142和悬架系统143中的每一个。
以下，将以电子驱动制动系统141、转向系统142、悬架系统143中的全部的情况为例进行描述，但本发明不限于此。
如图1所示，制动系统141，转向系统142和悬架系统143中的每一个可以包括用于驱动电机的逆变器INV和用于控制逆变器INV的电子控制单元(ECU)。
同时，由于需要驱动电机，因此制动系统141、转向系统142和悬架系统143的电流消耗高于第二电子系统150的电流消耗。由于需要控制电机的驱动，因此逆变器INV的电流消耗高于仅向逆变器INV提供控制信号的ECU的电流消耗。
具体地，制动系统141可消耗100Arms的最大电流。转向系统142可以消耗95Arms的最大电流。安装在前车轮和后车轮中的悬架系统143可以消耗100Arms的最大电流以及80Arms的最大电流。
第一电池120通过在车辆行驶时接收由交流发电机110产生的电力而被充电。第一电池120向第一电子系统140和第二电子系统150的每个ECU提供电力。
第二电池130通过接收第一电池120所充的电力而被充电。第二电池130向第一电子系统140的逆变器INV提供电力。
也就是说，第二电子系统150接收来自单个电池，即第一电池120的电力，而第一电子系统140被分成ECU和逆变器INV，并且ECU和逆变器INV接收来自单独的电池的电力，即第一电池120和第二电池130的电力。
同时，由于第二电池130向电流消耗相对高的逆变器INV提供电力，并且第一电池120向电流消耗相对低的第二电子系统150和ECU中的每一个提供电力，因此希望第二电池130中所充的电压的电平高于第一电池120中所充的电压的电平。
此处，由于第一电子系统140的ECU的电流消耗低于第一电子系统140的逆变器INV的电流消耗，因此虽然电流消耗由于驱动第二电子系统150而增大使得在第一电池120中产生压降，但是压降的影响很小。因此，可以从第一电池120提供驱动第一电子系统140的ECU所需的消耗电流。
由于第一电子系统140的逆变器INV接收来自第二电池130的电力，其中第二电池130独立地从第一电池120充电和放电，因此虽然电流消耗由于驱动第二电子系统150而增大使得在第一电池120中产生压降，但是压降没有影响。因此，可以从第二电池130提供驱动第一电子系统140的逆变器INV所需的消耗电流。
因此，虽然电流消耗由于驱动第二电子系统150而增大，使得第一电池120的电压下降，但是可以向第一电子系统140提供稳定电压以防止第一电子系统140的响应能力下降。
也就是说，当存在车辆碰撞的风险时，第一电子系统140即制动系统141、转向系统142和悬架系统143中的全部都可以正常运转，从而确保驾驶员的安全。
充电器160连接在第一电池120和第二电池130之间，并接收来自第一电池120的交流(AC)电力以对第二电池130充电。
根据本发明的示例性实施例的用于车辆的电源设备100可以进一步包括用于控制第二电池130的充电量和充电速率的控制器170。
另一方面，由于第一电子系统140在车辆高速行驶期间的响应能力快于其在车辆低速行驶期间的响应能力，因此第二电池130在高速行驶期间的充电量和充电速率需要与其在低速行驶期间的充电量和充电速率被不同地控制。
具体地，当车辆的车速大于或等于预设的第一参考值并且第二电池130的充电量小于预设的第二参考值时，控制器170控制充电器160以第一充电速率将第二电池130充满电。
此处，第一参考值可以是需要第一电子系统140的快速响应能力时的车速。第二参考值可以是第二电池130的充电量，其能够在高速行驶期间即当车速大于或等于第一参考值时充分提供正常驱动第一电子系统140所需的消耗电流。第一充电速率可以是比当车辆的车速小于第一参考值时的充电速率更快的速率。
第一参考值、第二参考值和第一充电速率可以被预先设置并存储在ECU中包括的存储装置(未示出)中。
另外，控制器170可以根据车辆的车速使第二电池130的充电速率增大。
因此，第一电子系统140在车辆高速行驶期间的响应能力可以比其在车辆低速行驶期间的响应能力更快，使得当在高速行驶期间存在车辆碰撞的风险时更可靠地确保驾驶员的安全。
根据本发明的示例性实施例的用于车辆的电源设备100可以进一步包括向逆变器INV提供电力的第三电池135以及将第二电池130和第三电池135中的至少一个连接到充电器160的开关165。
在这种情况下，控制器170可以控制开关165以将第二电池130和充电器160连接或将第三电池135和充电器160连接。
另外，控制器170可以控制开关165以将充电器160与第二电池130和第三电池135中充电量较小的一个电池连接。
具体地，当第二电池130被充满电时，控制器170解除第二电池130和充电器160之间的连接，并将第二电池130和逆变器INV连接以使第二电池130放电。控制器170将第三电池135和充电器160连接以为第三电池135充电。
当第三电池135被充满电时，控制器170解除第三电池135和充电器160之间的连接，并将第三电池135和逆变器INV连接以使第三电池135放电。控制器170将第二电池130和充电器160连接以为第二电池130充电。
可以通过重复这样的过程向逆变器INV连续地提供稳定电力。
另外，当第二电池130的充电量小于第三参考值时，控制器170可以将第三电池135和逆变器INV连接。
此处，第三电池135可以具有比第二电池130的充电容量小的充电容量。
具体地，第三电池135用作第二电池130的辅助电池，并且当第二电池130不能在逆变器INV的正常操作的范围内单独地提供电力时，控制器170可以将第三电池135连接至逆变器INV。因此，第二电池130和第三电池135可以协作以向逆变器INV提供稳定电力。
图2是说明根据本发明的示例性实施例的第一电子系统140的示意图。
如图2所示，第一电子系统140包括电机M、用于驱动电机M的逆变器INV以及用于控制逆变器INV的ECU。
逆变器INV将从第二电池130提供的直流(DC)电力转换成AC电力，并向电机M提供AC电力。
具体地，逆变器INV可以包括：多个开关SW，其将从第二电池130提供的DC电力转换成AC电力；DC链路电容器CDC，其用于防止多个开关SW的瞬时压降；以及电感器L，其用于使第二电池130的电力平稳。逆变器INV控制多个开关SW中的每一个的导通/断开占空比，以将DC电力转换为AC电力。
在这种情况下，开关SW可以是半导体开关，并且可以根据PWM信号以脉宽调制(PWM)方式进行控制。
ECU接收来自第一电池120的DC电力，并向逆变器INV提供用于驱动逆变器INV的控制信号Sc。
此处，由于第一电子系统140的ECU的电流消耗比逆变器INV的电流消耗低，因此虽然电流消耗由于驱动第二电子系统150而增大使得第一电池120中产生压降，但是压降的影响很小。因此，可以从第一电池120提供驱动第一电子系统140的ECU所需的消耗电流。
由于第一电子系统140的逆变器INV接收来自第二电池130的电力，其中第二电池130独立地从第一电池120充电和放电，因此虽然电流消耗由于驱动第二电子系统150而增大使得第一电池120中产生压降，但是压降没有影响。因此，可以从第二电池130提供驱动第一电子系统140的逆变器INV所需的消耗电流。
因此，虽然电流消耗由于驱动第二电子系统150而增大使得第一电池120的电压下降，但是可以向第一电子系统140提供稳定电压，从而防止第一电子系统140的响应能力下降。
也就是说，当存在车辆碰撞的风险时，第一电子系统140即制动系统141、转向系统142和悬架系统143的全部都可以正常运转，从而确保驾驶员的安全。
图3是根据本发明的示例性实施例的控制器170控制充电器160的方法的流程图。
如图3所示，根据本发明的示例性实施例的控制器170控制充电器160的方法包括确定车辆的车速是否大于或等于预设的第一参考值并且第二电池130的充电量是否小于预设的第二参考值。
在这种情况下，当车辆的车速大于或等于预设的第一参考值并且第二电池130的充电量小于预设的第二参考值时，控制器170控制充电器160以第一充电速率将第二电池130充满电。
当车辆的车速小于预设的第一参考值并且第二电池130的充电量大于或等于预设的第二参考值时，控制器170控制充电器160将第二电池130保持在当前充电状态。
此处，第一参考值可以是需要第一电子系统140的快速响应能力时的车速。第二参考值可以是第二电池130的充电量，其能够在高速行驶期间即当车速大于或等于第一参考值时充分提供正常驱动第一电子系统140所需的消耗电流。第一充电速率可以是比当车辆的车速小于第一参考值时的充电速率更快的速率。
第一参考值、第二参考值和第一充电速率可以被预先设置并存储在ECU中包括的存储装置(未示出)中。
另外，控制器170可以根据车辆的车速使第二电池130的充电速率增大。
因此，第一电子系统140在车辆高速行驶期间的响应能力可以比其在车辆低速行驶期间的响应能力更快，使得当在高速行驶期间存在车辆碰撞的风险时更可靠地确保驾驶员的安全。
根据本发明，当存在车辆碰撞的风险时，可以向电子系统提供稳定电压。
另外，根据本发明，可以防止电子系统的响应能力下降并且可以确保驾驶员的稳定性。
此外，根据本发明，电子系统在车辆高速行驶期间的响应能力可以比其在车辆低速行驶期间的响应能力更快，使得当在高速行驶期间存在车辆碰撞的风险时可以更可靠地确保驾驶员的安全。
虽然已经结合目前被认为是实际的示例性实施例描述了本发明，但是应该理解的是，本发明不限于所公开的实施例，并且本发明旨在覆盖包括在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等同方案。

Claims (10)

1.一种用于车辆的电源设备，所述电源设备向安装在车辆中的第一电子系统和第二电子系统提供电力，所述电源设备包括：
第一电子系统，包括被配置成驱动电机的逆变器以及被配置成控制所述逆变器的电子控制单元；
第一电池，被配置成向所述第二电子系统和所述电子控制单元提供电力；
第二电池，被配置成向所述逆变器提供电力；以及
充电器，被配置成接收来自所述第一电池的电力并为所述第二电池充电。
2.根据权利要求1所述的电源设备，进一步包括控制器，所述控制器被配置成控制所述第二电池的充电量和充电速率。
3.根据权利要求2所述的电源设备，其中当所述车辆的车速大于或等于第一参考值并且所述第二电池的充电量小于第二参考值时，所述控制器控制所述充电器将所述第二电池充满电。
4.根据权利要求1所述的电源设备，其中所述第一电子系统是制动系统、转向系统或悬架系统。
5.根据权利要求1所述的电源设备，其中所述电子控制单元的电流消耗比所述逆变器的电流消耗低。
6.根据权利要求2所述的电源设备，其中所述控制器根据所述车辆的车速使所述第二电池的充电速率增大。
7.根据权利要求2所述的电源设备，进一步包括：
第三电池，被配置成向所述逆变器提供电力；以及
开关，将所述第二电池和所述第三电池中的至少一个连接至所述充电器。
8.根据权利要求7所述的电源设备，其中所述控制器控制所述开关将所述第二电池和所述充电器连接或将所述第三电池和所述充电器连接。
9.根据权利要求7所述的电源设备，其中所述控制器控制所述开关将所述充电器与所述第二电池和所述第三电池中充电量较小的一个电池连接。
10.根据权利要求7所述的电源设备，其中当所述第二电池的充电量小于第三参考值时，所述控制器将所述第三电池和所述逆变器连接。
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