CN114389323A - 用于降低停车车辆的总功耗的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于降低停车车辆的总功耗的方法，其中所述车辆包括DC电力网络，DC电力网络包括串联连接的两个电池和均衡器电路，其中均衡器电路包括DC/DC转换器，DC/DC转换器用于将与两个电池的电压的总和对应的输入电压转换为待施加到两个电池中的第一电池的输出电压。该方法包括：i)仅当第一电池的荷电状态(SoC)达到低于第二电池的荷电状态(SoC)的第一水平时才激活DC/DC转换器；以及ii)保持DC/DC转换器处于激活，直到第一电池的荷电状态(SoC)达到高于第二电池的荷电状态(SoC)的第二水平为止。

Description

用于降低停车车辆的总功耗的方法
技术领域
本发明涉及一种用于降低停车车辆的总功耗的方法。
本发明可应用于重型车辆，诸如卡车、公共汽车和建筑设备。尽管将关于卡车描述本发明，但本发明不限于该特定车辆，而是还可用于其它商用或非商用车辆，诸如客车和船。
背景技术
车辆，诸如卡车或公共汽车，通常设有它们自己的车载电气系统，电气系统用于向电马达供应电能以起动发动机，以便启动发动机并操作车辆的灯和附件。大型发动机，尤其是柴油发动机，需要由启动马达产生非常高的启动扭矩。因此，它们具有高功率要求。用于车辆的蓄电池通常以具有12V标称电池电压进行批量生产制造。由于批量生产技术的节省，所以这种电池非常适合用于车辆。同样，12V的灯和附件大量制造，因此是最便宜可用的。
然而，为重型车辆(例如卡车或公共汽车)起动ICE需要大量能量。因此，此类车辆配备有在较高电压(例如24V)下操作的启动马达。这些马达也没有产生相同扭矩的12V马达那么重。
然而，如果车辆使用简单的24V电气系统操作，则需要为24V操作而设计的灯和附件。这产生了一个问题，因为24V灯和附件不像12V灯和附件那样方便可用，而且价格更贵，因为需求较小，因此从批量生产和营销中降低的成本较少。此外，24V灯，尤其是前照灯，其使用寿命比12V等效灯短。
一种普遍采用的解决方案是为起动发动机提供24V电压，但为所有灯和附件提供12V电压。一种建议的方法是提供两个重复的电气系统，一个在24V下操作，另一个在12V下操作。这种系统的安装和维护成本很高，因为它们需要对电池、发电机、调节器等进行双重投资，并且两倍数量的设备易发生故障和需要维修。
更好的选择是使用串联连接的两个12V电池。串联电压用于起动，并且12V电力系统只是跨这些电池之一分接。该系统的难点在于，一个供应12V电压的电池会放电，而另一个则不会。
多年来已经开发了均衡器以平衡第一和第二电池的电压。包括DC/DC转换器的均衡器连接到三个电池端子。它感测为灯和附件供电的12V电池电压的任何降低，并从另一个电池向该电池供应电流，直到电池电压均衡为止。
在这方面，US 6 271 645 B1公开了一种用于在电池组包的第一电池组和第二电池组之间平衡能量水平的方法。该方法包括以下步骤：产生指示所述第一电池组的第一能量水平的第一荷电状态值和指示所述第二电池组的第二能量水平的第二荷电状态值，并且响应于所述第一荷电状态值和所述第二荷电状态值，控制所述第一能量水平以平衡第一能量水平和第二能量水平。
此外，WO 2009/145709 A1公开了一种电压转换系统，其包括彼此串联连接的第一电池和第二电池，以及具有转换器输入和转换器输出的转换器，其中转换器输入连接到第一电池和第二电池中的至少一个。电压转换系统还包括电压转换系统输出，该电压转换系统输出连接到第一电池和第二电池中的一个，并连接到转换器输出，从而产生电压转换系统输出电流。如果存在充电水平不平衡，则第一充电电流被施加到第一电池并且第二充电电流被施加到第二电池，由此对于具有最低充电水平的所述第一和第二电池中的一个电池，充电电流最高，用于恢复两个电池之间的充电平衡。
最后，WO 84/01475公开了一种DC电力网络，包括串联连接的一对电池和用于均衡所述电池电压的均衡器电路。均衡器电路包括稳压DC/DC转换器，用于将电能从所述电池的电压总和转换为所述电池中的第一个的电压。第一电池连接在接地端子和第一相端子之间，第二电池连接在所述第一相端子和第二相端子之间。换言之，两个电池串联连接于接地端子与第二相端子之间。DC/DC转换器包括由第二相端子和接地端子形成的两个输入端子以及由第一相端子和接地端子形成的两个输出端子。DC/DC转换器被控制以向输出端子施加参考电压。如果电池电压设计为相等，则参考电压等于两个电池电压总和的二分之一。
该系统的一个主要问题是，当发动机关闭(即交流发电机关闭)时，均衡程序会导致24V网络的额外消耗，这可能非常高(由于固有消耗和效率)。
如果车辆长时间停车(例如，一两周)，这可能会出现问题。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种用于降低停车车辆的总功耗的方法。该车辆包括DC电力网络，该DC电力网络包括串联连接的两个电池和均衡器电路，其中均衡器电路包括DC/DC转换器，用于将与两个电池的电压总和对应的输入电压转换为待施加到两个电池中的第一电池的输出电压。
本发明的方法包括：
i)仅当第一电池的荷电状态(SoC)达到低于第二电池的荷电状态(SoC)的第一水平时才激活DC/DC转换器；以及
ii)保持DC/DC转换器处于激活，直到第一电池的荷电状态(SoC)达到高于第二电池的荷电状态(SoC)的第二水平为止。
通过提供这种方法，可以预计的是，通过修改平衡程序，电池组中的两个电池中的一个将比另一个更快地放电。不是在两个电池达到相同的电压水平或相同的荷电水平(SoC)之前平衡它们，而是使更被需要的电池自发地达到比另一个(较少被需要的)电池更高的荷电状态。这意味着，从均衡器关闭的时间开始，最被需要的电池需要更长的时间才能达到低电量状态，其中必须再次实现平衡。总而言之，DC/DC转换器不会在车辆停车的整个时段期间激活，而是仅在必要时激活，以使电池大致以相同的SoC保持以供下次启动。因此，由于DC/DC转换器消耗更少的能量，车辆在停车的整个时段期间的总功耗降低。
根据一个实施例，在平衡期间，施加到第一电池的端子的电压(也称为“充电电压”)被控制为高于第一电池的标称电压(升压模式)。因此，与其中充电电压大致等于电池电压之和除以2，即不超过12.5V的现有技术系统相反，本发明的方法教导施加独立于高侧电池的实际电压的充电电压，并高于12.5V，例如14V、15V。因此，平衡过程比现有技术的电动架构花费的时间少得多。
更优选地，在平衡期间，将施加到第一电池的端子的电压控制成高于14V。
本发明还涉及一种用于车辆的DC电力网络，包括串联连接的两个电池、用于平衡两个电池的DC/DC转换器以及用于控制DC/DC转换器的激活的电子控制单元，其中电子控制单元被编程以实现上面限定的方法。
优选地，每个电池为12V电池，即标称电压为12V的电池。
有利地，车辆的至少第一电气设备并联连接在接地端子和被连接在两个电池之间的第一相端子之间，并且车辆的至少第二电气设备并联连接在接地端子和第二相端子之间。两个电池串联连接在接地端子和第二相端子之间。
优选地，DC/DC转换器包括由第二相端子和接地端子形成的两个输入端子和由第一相端子和接地端子形成的两个输出端子。
可选地，DC电力网络还包括跨串联连接的两个电池而连接的启动器和/或发电机。
最后，本发明涉及一种包括如上限定的DC电力网络的车辆。
优选地，DC电力网络是低压网络，所述低压网络通过另一个DC/DC转换器连接到车辆的高压网络。
在该示例中，所述车辆是电池电动车辆，其包括由所述高压网络(即连接到所述高压网络)供电的电驱动动力系统。
本发明的进一步优点和有利特征将在以下描述中公开。
附图说明
参考附图，下面是作为示例引用的本发明实施例的更详细描述。
在图中：
图1是重型车辆(通常是卡车)的透视图，包括根据本发明的DC电力网络；
图2是表示本发明的DC电力网络的电路；并且
图3是表示在操作的不同阶段期间DC电力网络的第一电池和第二电池随时间的荷电状态(SoC)的曲线图。
具体实施方式
图1示出了重型车辆2，通常是卡车。可选地，车辆2包括发动机，通常是使用天然气、汽油或柴油工作的热力发动机。在未示出的变型中，车辆2可以另外包括一个或多个电马达，这意味着车辆2可以是混合动力电动车辆(HEV)。
车辆2还包括在图2上详细表示的DC电力网络4。如图2所示，DC电力网络4包括串联连接的两个电池6和8、跨两个电池6、8连接的发电机10、以及均衡器电路。
第一电池6被称为低侧电池(LSB)并且第二电池8被称为高侧电池(HSB)。在该示例中，低侧电池6和高侧电池8均是12V铅酸电池。替代性地，电池6和8可以是锂离子电池。
本发明不限于使用串联连接的两个12V电池。本发明可与不同标称电压的电池一起使用，也可与多于两个串联连接的电池一起使用。例如，36或48V系统可以由三个或四个12V电池构成，灯和附件由所述三个或四个12V电池中的一个电池操作。
在未示出的变型中，DC电力网络4可以包括并联连接到电池6和8的至少一对附加电池，以增加24V电源的容量。
车辆2的至少一个第一电气设备(未示出)并联连接在接地端子G与连接在两个电池6、8之间的第一相端子L1之间，并且车辆2的至少一个第二电气设备(未示出)并联连接在接地端子G与第二相端子L2之间，两个电池6和8串联连接在接地端子G和第二相端子L2之间。这意味着第二电池8连接在两个端子L1和L2之间。
连接到LSB 6的电气设备，即并联连接到接地端子G和相端子L1的电气设备，也称为“12V负载”，并且连接到LSB 6和HSB 8这两者的电气设备，即并联连接到接地端子G和相端子L2的电气设备，也被称为“24V负载”。
在附图的示例中，其中车辆2包括内燃发动机，DC电力网络4进一步包括跨电池6和8连接的启动器11(用于启动发动机)。换言之，启动器11的两个端子分别连接到接地和相端子L2。在未示出的变型中，启动器11可以连接到另一个DC电力网络，其包括一个或多个电池，通常是超级电容器或铅酸电池，专用于启动发动机。
此外，发电机10是连接到由两个电池6和8形成的24V电源的交流发电机。这意味着发电机10的两个端子分别连接到接地端子G和相端子L2。
例如，24V负载包括发动机启动器、ECU、DC马达、内部和外部灯，并且12V负载包括无线电系统、附件电源、USB端口等。
均衡器电路包括DC/DC转换器12，用于将对应于两个电池6、8的电压总和的输入电压V_in转换成待施加到两个电池中的第一电池6的输出电压V_out。
在该示例中，DC/DC转换器12包括由第二相端子L2和接地端子G形成的两个输入端子以及由第一相端子L1和接地端子G形成的两个输出端子。
因此，当DC/DC转换器12被激活时，它从HSB 8汲取电能，实现电压转换并以转换后的电压将能量输送到LSB 6。
对应于LSB 6的充电电压的转换电压至少等于LSB 6的标称电压，即12V。在优选实施例中，DC/DC转换器12可以被控制以输送高于电池6的标称电压的电压，例如高于14V的电压，例如14.15V。这允许LSB 6更快速地再充电(升压模式)，从而减少DC/DC转换器12的激活时段。这意味着DC/DC转换器12的转换比可以根据待输送的输出电压来调整。
因此，并且与现有技术系统相反，DC/DC转换器12不被控制以确保LSB 6和HSB 8之间的电压平衡：实际上，在升压模式下，LSB的电压可以增加到高于HSB 8的电压的水平，例如14.15V。
当车辆2停车时，计算用于降低车辆停车整个时段期间的总功耗的规程。在本文中，车辆在停止时被认为是停车，并施加了停车制动。不言而喻，在停车条件下，车辆的内燃发动机(如果有的话)是关闭的。因此，交流发电机10不输送任何功率。
上述规程或方法包括：1)仅当第一电池6的荷电状态(SoC)达到低于第二电池8的荷电状态(SoC)的第一水平时，激活DC/DC转换器12；以及2)保持DC/DC转换器12激活直到第一电池6的荷电状态(SoC)达到高于第二电池8的荷电状态(SoC)的第二水平。
换言之，当第一电池6的荷电状态(SoC)达到高于第二电池8的荷电状态(SoC)的所述第二水平时，DC/DC转换器12被停用。此时，不再有能量从HSB 8汲取，LSB 6的再充电过程停止。
在已知方式中，电池的荷电状态(SoC)是电池相对于其容量的荷电水平。SoC的单位是百分点(0％＝空；100％＝满)。通过分析由电池所输送的电流的强度，可以很容易地确定电池的SoC，因此在此不作详细说明。
优选地，DC电力网络4包括ECU，也称为“主控制单元”14，向其提供来自LSB 6和HSB8的荷电状态信息。基本上，电池6和8设有传感器(未示出)，传感器用于测量由电池6、8输送的电流。这样的传感器将测量的信息发送到主控制单元14以确定每个电池的荷电状态。当两个电池之间的荷电状态差异高于阈值时(即，当电池不平衡时)，主控制单元14请求DC/DC转换器12在低侧电池6上供应电压。当低侧电池和高侧电池之间的荷电状态差异高于阈值(即低侧电池具有比高侧电池高的荷电状态)时，主控制单元14请求DC/DC转换器12停止。供应电压足够高以减少均衡器激活的时间(电压越高，电流越大，并且因此达到停用条件的时间越短)。升压模式主要旨在用于在发动机关闭(即交流发电机关闭)时减少卡车/车辆的功耗。
通常，上面提到的第一水平可以是10％，这意味着只要电池6的SoC比电池8的SoC低10％，DC/DC转换器12就被激活。例如，考虑到电池8的SoC为80％，一旦电池6的SoC达到70％，DC/DC转换器12就被激活。
类似地，上面提到的第二水平可以是10％，这意味着DC/DC转换器12被激活，直到电池6的SoC比电池8的SoC高10％为止。例如，考虑到当电池8的SoC为75％，DC/DC转换器12保持激活直到电池6的SoC达到85％为止。
显然，上面定义的第一和/或第二水平可以不同。例如，第一水平可以是5％，第二水平可以是15％。
以比HSB 8更高的电压水平为LSB 6充电预计电池6的放电更快，并且因此以某种方式平衡电池6和8的充电-放电循环次数。这确保电池6和8老化更均匀：LSB 6与HSB 8相比，无需过早更换。
因此，不是平衡两个电池6和8直到它们达到相同的电压水平或相同的荷电水平(SoC)为止，而是使更多地被需要的电池(即LSB 6)自发地达到比另一个(不太被需要的)电池(HSB 8)高的荷电状态。这意味着，从均衡器12关闭的时间开始，最被需要的电池6需要更长的时间才能达到必须再次实现平衡的低荷电状态。总而言之，DC/DC转换器12在车辆停车的整个时段期间不是激活的，而是仅在必要时被激活，以使电池6和8大致以相同的SoC保持以供下次启动。因此，由于DC/DC转换器12消耗较少的能量，所以在车辆停车的整个时段期间车辆的总功耗降低。
在图3中，虚线的曲线代表LSB 6的SoC，而实线的曲线代表HSB8的SoC。如图所示，当均衡器(即DC/DC转换器)关闭时，LSB 6和HSB 8的SoC随着时间的推移而自然下降。在时间t1，第一电池6的荷电状态(SoC)达到低于第二电池8的荷电状态(SoC)的第一水平，这导致DC/DC转换器12的激活(“均衡器开启”)。在时间t2，第一电池6的荷电状态(SoC)达到高于第二电池8的荷电状态(SoC)的第二水平，这导致DC/DC转换器12停用。
在时间t1和t2之间，升压模式开启，这意味着DC/DC转换器12的两个输出端子L1、G之间的电压高于LSB 6的标称电压，例如14.15V。因此，LSB 6的SoC更快地上升到高于HSB 8的SoC的第一阈值。
在时间t3，第一电池6的荷电状态(SoC)再次达到低于第二电池8的荷电状态(SoC)的第一水平，这导致DC/DC转换器12的激活(“均衡器开启”)。在时间t4，第一电池6的荷电状态(SoC)达到高于第二电池8的荷电状态(SoC)的第二水平，这导致DC/DC转换器12的停用。在时间t3和t4之间，升压模式被关闭，意味着DC/DC转换器12的两个输出端子L1、G之间的电压等于LSB 6的标称电压，例如12V。
根据替代实施例(未示出)，车辆2可以是电池电动车辆(BEV)，即没有任何ICE的纯电动车辆。在这样的实施例中，没有交流发电机连接到电池6和/或8。在这种情况下，DC电力网络4被认为是通过另一个DC/DC转换器连接到高压网络的低压网络，该高压网络包括用于为车辆的牵引马达供电的高压电池(例如，600V)。高压网络因此可用于在驾驶条件下对电池6和8再充电。这种双电动架构例如在EP20182678.1中公开，其并入本文。
此外，电池电动汽车(BEV)在停止时被认为是停车，并且停车制动被接合。在停车条件下，为电驱动动力系统供电的高压网络关闭(即断开)。因此，并且对于带有热力发动机的车辆，当车辆停车时，包括了串联连接的两个电池6和8的24V电源不能从外部电源诸如交流发电机或高压网络再充电。
应当理解，本发明不限于上述和附图所示的实施例；相反，技术人员将认识到在所附权利要求的范围内可以做出许多改变和修改。

Claims (11)

1.一种用于降低停车车辆的总功耗的方法，其中，所述车辆包括DC电力网络，所述DC电力网络包括串联连接的两个电池和均衡器电路，其中，所述均衡器电路包括DC/DC转换器，所述DC/DC转换器用于将与所述两个电池的电压的总和对应的输入电压转换为待施加到所述两个电池中的第一电池的输出电压，其中所述方法包括：
i)仅当所述第一电池的荷电状态(SoC)达到低于第二电池的荷电状态(SoC)的第一水平时才激活所述DC/DC转换器；以及
ii)保持所述DC/DC转换器被激活，直到所述第一电池的荷电状态(SoC)达到高于所述第二电池的荷电状态(SoC)的第二水平为止。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在平衡期间，被施加到所述第一电池的端子的电压被控制成高于所述第一电池的标称电压。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，在平衡期间，被施加到所述第一电池的端子的电压被控制成高于14V。
4.一种用于车辆的DC电力网络，所述DC电力网络包括串联连接的两个电池、用于平衡所述两个电池的DC/DC转换器以及用于控制所述DC/DC转换器的激活的电子控制单元，其中，所述电子控制单元被编程来实现根据权利要求1所述的方法。
5.根据权利要求4所述的DC电力网络，其中，每个电池是12V电池。
6.根据权利要求4所述的DC电力网络，其中，所述车辆的至少第一电气设备并联连接在接地端子与第一相端子之间，所述第一相端子被连接在所述两个电池之间，并且所述车辆的至少第二电气设备并联连接在接地端子和第二相端子之间，所述两个电池串联连接在所述接地端子和所述第二相端子之间。
7.根据权利要求6所述的DC电力网络，其中，所述DC/DC转换器包括由所述第二相端子和所述接地端子形成的两个输入端子以及由所述第一相端子和所述接地端子形成的两个输出端子。
8.根据权利要求4所述的DC电力网络，进一步包括启动器和/或发电机，所述启动器和/或所述发电机跨串联连接的所述两个电池而连接。
9.一种车辆，包括根据权利要求4所述的DC电力网络。
10.根据权利要求9所述的车辆，其中，所述DC电力网络是低压网络，所述低压网络通过另一个DC/DC转换器连接到所述车辆的高压网络。
11.根据权利要求10所述的车辆，其中，所述车辆是电池电动车辆，所述电池电动车辆包括由所述高压网络供电的电驱动动力系统。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111655546A (zh) * 2018-01-25 2020-09-11 沃尔沃建筑设备公司 均衡器过载管理

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4479083B1 (en) 1982-09-30 1998-09-01 Vanner Weldon Inc DC power system having battery voltage equalizer circuit
US6271645B1 (en) * 2000-02-11 2001-08-07 Delphi Technologies, Inc. Method for balancing battery pack energy levels
US6909201B2 (en) 2003-01-06 2005-06-21 General Motors Corporation Dual voltage architecture for automotive electrical systems
US7352154B2 (en) 2004-01-14 2008-04-01 Vanner, Inc. Electrical system control for a vehicle
SE533525C2 (sv) 2008-05-28 2010-10-19 Scania Cv Abp Batteribalansstyrning
JP5498286B2 (ja) * 2009-08-31 2014-05-21 株式会社東芝 二次電池装置および車両
SE1150510A1 (sv) 2011-05-31 2012-12-01 Scania Cv Ab Spänningsomvandlingssystem
ES2759244T3 (es) 2014-11-19 2020-05-08 Iveco Spa Sistema de carga de un par de baterías conectadas recíprocamente en serie de un vehículo pesado y vehículo pesado que implementa el sistema
WO2017058631A1 (en) * 2015-09-30 2017-04-06 Crynamt Management Llc Converter architecture
EP3401150B1 (en) 2017-05-04 2022-04-06 Volvo Car Corporation Dual voltage unit for a vehicle
DE102018001301B4 (de) 2018-02-20 2020-03-19 Psa Automobiles Sa Bordnetz für ein Kraftfahrzeug
EP3626489A1 (en) * 2018-09-19 2020-03-25 Thermo King Corporation Methods and systems for energy management of a transport climate control system

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