DE60319177T2 - System und Verfahren zur Steuerung der elektrischen Last und der Batterieladung in einem Fahrzeug - Google Patents

System und Verfahren zur Steuerung der elektrischen Last und der Batterieladung in einem Fahrzeug Download PDF

Info

Publication number
DE60319177T2
DE60319177T2 DE60319177T DE60319177T DE60319177T2 DE 60319177 T2 DE60319177 T2 DE 60319177T2 DE 60319177 T DE60319177 T DE 60319177T DE 60319177 T DE60319177 T DE 60319177T DE 60319177 T2 DE60319177 T2 DE 60319177T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
battery
vehicle
voltage
electrical system
alternator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE60319177T
Other languages
English (en)
Other versions
DE60319177D1 (de
Inventor
Issam Morton Grove Jabaji
Shadi Morton Grove Jabaji
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CE Niehoff and Co
Original Assignee
CE Niehoff and Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CE Niehoff and Co filed Critical CE Niehoff and Co
Publication of DE60319177D1 publication Critical patent/DE60319177D1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE60319177T2 publication Critical patent/DE60319177T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/14Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle
    • H02J7/1469Regulation of the charging current or voltage otherwise than by variation of field
    • H02J7/1492Regulation of the charging current or voltage otherwise than by variation of field by means of controlling devices between the generator output and the battery
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/0031Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits using battery or load disconnect circuits
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/00712Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters
    • H02J7/007182Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters in response to battery voltage
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/14Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle
    • H02J7/1423Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle with multiple batteries
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • H02J1/08Three-wire systems; Systems having more than three wires
    • H02J1/082Plural DC voltage, e.g. DC supply voltage with at least two different DC voltage levels
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/80Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
    • Y02T10/92Energy efficient charging or discharging systems for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors specially adapted for vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Control Of Charge By Means Of Generators (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die Anmeldung bezieht sich auf die elektrischen Systeme von Motorfahrzeugen. Insbesondere bezieht sich diese Anmeldung auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung der elektrischen Last und der Batterieladung.
  • HINTERGRUND
  • Die elektrischen Systeme von Automobilen sind im Allgemeinen so konstruiert, dass die Kapazität des Generators an die elektrischen Lasten während eines normalen Betriebs angepasst wird. wegen der zahlreichen elektrischen Vorrichtungen die jetzt in den verschiedenen Arten von Fahrzeugen benutzt werden, und der Wahrscheinlichkeit, dass mindestens einige dieser Vorrichtungen benutzt werden, wenn der Motor nicht in Betrieb ist, und der Generator keine Leistung produziert, so kommt es häufig vor, das Batterien nicht ausreichend geladen sind. Jedes Fahrzeug, das während einiger Wochen nicht benutzt wird, während die Batterie an das elektrische System angeschlossen bleibt, kann unterladene oder entladene Batterien aufweisen. Das stimmt auch für Lastwagen und Campingwagen die Hilfsbatterien benutzen, um Haushaltgeräte mit Leistung zu versorgen wenn sich das Fahrzeug im Ruhestand befindet. Diese Hilfsbatterien sind von den Hauptbatterien des Kraftfahrzeugs getrennt, so dass sie sich unabhängig entladen können. Wenn das Fahrzeug entweder durch Slave-Starting oder durch die Benutzung von der isolierten Batterien, die nicht entladen sind, angelassen wird, so kann die hohe Lade-Last von der entladenen Batterie zusätzlich zur den elektrischen Lasten bei normalem Betrieb die Kapazität des Generators übersteigen. Wenn das vorkommt, liegt die Spannung des Systems unterhalb des normalen Niveaus und dabei besteht dann nur wenig Möglichkeit für den Generator, die Batterien wieder aufzuladen, ebenso wie die eingestellte Spannung aufrecht zu erhalten.
  • Geringe, von der elektrischen Überlast induzierte Spannungen können den Betrieb von elektronischen Vorrichtungen beeinträchtigen, die für den normalen Betrieb des Fahrzeugs benötigt werden. Ein Kurzschluss in der Batterie oder in deren Verkabelung kann den Generator vollständig daran hindern, eine Ausgangsleistung zu erzeugen. Entladene Batterien haben eine deutlich geringere Filterkapazität, um die Rippelspannung zu reduzieren, die ein Ergebnis der Gleichrichtung des Wechselstromausgangs des Generators ist. Die Rippelspannung von Scheitel zu Scheitel kann in einigen Fällen gleich der Batterie-Gleichstromspannung sein, wenn die Batterie ausgekoppelt ist. Zu starke Rippelspannungen können auf Grund von entladenen Batterien verschiedene Fehlererfassungsschaltungen unterbrechen und geben betreffend die Alternator-Integrität einen falschen Alarm.
  • Entsprechend besteht ein Bedarf an einem System zur Steuerung der Batterieladung und der Last des Fahrzeugs, das die Unterbrechungen der eingestellten Spannung reduziert oder beseitigt, was zum Betrieb der elektrischen Vorrichtungen erforderlich ist, die an das elektrische System des Fahrzeugs angeschlossen sind, was vorkommt wenn bei entladenen Batterien Lasten eine starke Aufladung erforderlich wird.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Um eine stabile eingestellte Spannung in dem elektrischen System eines Fahrzeug aufrecht zu erhalten, während die dem elektrischen System zugeordneten Batterien auf geeignete Weise wieder aufgeladen werden, wird jeweils ein System und ein Verfahren zur Steuerung der elektrischen Last und der Batterieladung in elektrischen Systemen eines Kraftfahrzeugs in den Ansprüchen 1 und 13 offenbart. US 4,218,717 beschreibt ein elektrisches Steuersystem für ein Kraftfahrzeug, das automatisch die elektrischen Lasten von der Batterie des Fahrzeugs abkoppelt, wenn das Fahrzeug nicht benutzt wird.
  • Andere Kennzeichen und Vorteile der Erfindung werden deutlicher für den Fachmann auf dem Gebiet der Erfindung nach der Durchsicht der folgenden Zeichnungen, der ausführlichen Beschreibung und der Patentansprüche.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 zeigt ein Blockdiagramm eines elektrischen Systems eines Fahrzeugs nach einer bevorzugten Ausführungsform.
  • 2 ist ein Schema einer bevorzugten Vorrichtung zur Steuerung der Last und der Batterie zur Benutzung in dem elektrischen System der 1 eines Fahrzeugs.
  • 3 ist ein Flussdiagramm, das ein bevorzugtes Verfahren zur Steuerung der Last und der Batterieladung in dem elektrischen System der 1 zeigt.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER VORLIEGENDEN BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Die 1 stellt ein Blockdiagramm des elektrischen Systems 10 eines Fahrzeugs dar, das eine bevorzugte Vorrichtung zur Steuerung der Last und der Batterie (LBCD) 12 umfasst. Ein Alternator 14 erzeugt die elektrische Leistung für das System 10 wenn der Motor des Fahrzeugs läuft, und eine oder mehrere Batterien 16, die schaltbar an das elektrische System 10 angeschlossen sind, elektrische Leistung zur Verfügung stellen, wenn der Motor des Fahrzeugs nicht läuft und wenn der Motor zuerst angelassen wird. Die Vorrichtung zur Steuerung der Last und der Batterie 12 ist in Kommunikation mit einem Batterie-Trennschalter 18 über eine Batterie-Steuerleitung 20. Die Vorrichtung zur Steuerung der Last und der Batterie 12 befindet sich auch in einer elektrischen Kommunikation mit der Batterie 16 über eine Pufferladung-/Abfrageleitung 22, die es der Vorrichtung zur Steuerung der Last und der Batterie 12 erlaubt, die Batterie steuerbar wieder aufzuladen und stellt Information über den laufenden Ladungszustand der Batterie zur Verfügung.
  • Andere Anschlüsse zur Vorrichtung zur Steuerung der Last und der Batterie 12 umfassen eine Remotestatus-Leitung und einen Wechselstrom in der Leitung 26. Die Remotestatus-Leitung 24 verbindet bevorzugt mit System-Ladeindikator wie einer Leuchtdiode (LED) 28 oder andere Indikatoren, die in dem Blickfeld einer Kraftfahrzeug-Fahrers angeordnet werden können. Die Vorrichtung zur Steuerung der Last und der Batterie kann die Information über den Ladezustand an den Fahrer senden, indem die Leuchtdiode (LED) 28 aktiviert wird. In einer Ausführungsform kann die LED 28 auf die gleiche Weise betrieben werden wie die Standardwarnleuchte in Automobilen wo eine Warnung an den Fahrer gesendet wird, dass die Batterie nicht ausreichend geladen ist oder anders defekt ist, indem die LED zum Leuchten gebracht wird. In anderen Ausführungsformen kann die Leuchtdiode (LED) 28 so betrieben werden, dass sie entsprechend gewissen Mustern aufblinkt oder sie kann durch eine Vielzahl von Indikatorarten ersetzt werden, die dem Fahrer eine ausführlichere Information über den Status der Batterie und des elektrischen Systems zur Verfügung stellt. Der Wechselstrom auf der Leitung 26 verbindet die Vorrichtung zur Steuerung der Last und der Batterie (LBCD) 12 mit dem Alternator 14 so dass die Vorrichtung zur Steuerung der Last und der Batterie (LBCD) 12 immer über den Betriebszustand des Alternators 14 auf dem Laufenden ist. Die Ausgangsleitung 25 des Alternators 25 stellt ein Mittel für die Vorrichtung zur Steuerung der Last und der Batterie (LBCD) 12 zur Verfügung, um den Spannungsausgang des Alternators 14 zu überwachen. Eine andere Leuchtdiode 30 ist bevorzugt auf der Vorrichtung zur Steuerung der Last und der Batterie (LBCD) 12 angeordnet, die dafür nützlich ist, eine diagnostische Information über die Wartung der Mechanik oder die Reparatur des Fahrzeugs zur Verfügung zu stellen.
  • In einer Ausführungsform ist die Vorrichtung zur Steuerung der Last und der Batterie (LBCD) 12, wie es auf der 2 dargestellt ist, eine Schaltung 32, die von einem Prozessormodul 34 gesteuert wird. Das Prozessormodul 34 umfasst bevorzugt einen Mikroprozessor, eine Prozessoruhr, und eine Stromversorgung. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Mikroprozessor ein 68C08-Prozessor, der über einen internen Flash-Speicher verfügt, der bei Motorola, Inc. in Schaumburg, Illinois, USA erworben werden kann. Die interne Uhr kann ein Kristall-Oszillator oder ein anderer Oszillatormechanismus sein, der dem Fachmann auf dem Gebiet der Erfindung bekannt ist und die Stromversorgung kann eine eigenständige oder integrierte Schaltung sein, die so konfiguriert ist, dass sie das Prozessormodul 34 mit den geeigneten Gleichstromspannungen versorgt. Es wird angenommen, dass das Prozessormodul eine Kombination von einzelnen eigenständigen oder getrennten integrierten Schaltungen ist, die in einem einzigen Gehäuse untergebracht sind oder sie können als eine einzelne integrierte Schaltung hergestellt werden.
  • Das Prozessormodul 34 ist so konfiguriert, dass es die Stromladung der Batterie 16 vom Alternator 14 steuert, indem die Leistung vom Wechselstromeingang 26 durch einen Schalter wie einen silizium-gesteuerten Gleichrichter (SCR) 27 schaltbar gesteuert wird, der die elektrisch mit der Batterie 16 verbundene Pufferladungs-/Abfrageleitung 22 von dem Wechselstrom auf der Leitung 26 trennt. Um den silizium-gesteuerten Gleichrichter (SCR) 27 mit dem geeigneten Gatter-Signal zum Ein- oder Abschalten des silizium-gesteuerten Gleichrichters (SCR) 27 zu versorgen, benutzt das Prozessormodul 34 einen Optokoppler U4. Der Optokoppler U4 versorgt das Prozessormodul 34 auch mit der geeigneten Isolierung von dem silizium-gesteuerten Gleichrichter (SCR) 27. Obwohl die Gatter-Steuer-Vorrichtung als Optokoppler U4 gezeigt wird, können andere Schaltmechanismen und Steuerschaltungen benutzt werden. Außerdem können andere steuerbare Vorrichtungen, obwohl der silizium-gesteuerten Gleichrichter (SCR) 27 bevorzugt wird, die dem Fachmann auf dem Gebiet der Erfindung bekannt sind, benutzt werden, wie z. B. Transistoren oder AC-DC-Wandler. In der Ausführungsform der 1 und 2 erzeugt der Alternator bevorzugt einen dreiphasigen Wechselstromausgang und der Wechselstrom auf der Leitung 26 trägt bevorzugt eine einzige Phase des dreiphasigen Wechselstromausgangs. In anderen Ausführungsformen kann der Alternator eine andere Anzahl von Wechselstromausgangsphasen (z. B. sechs) erzeugen, oder zwei bzw. mehr Phasen des Alternatorausgangs können über das Prozessormodul gesteuert werden, um die Batterie aufzuladen. In diesen anderen Ausführungsformen kann die Art der steuerbaren Vorrichtung, wie z. B. ein silizium-gesteuerter Gleichrichters (SCR), die als Prozessormodul zur Verwaltung der Batterieaufladung benutzt wird, gemäß der für das besondere Fahrzeug-Elektrosystem erforderliche Empfindlichkeit und den Leistungsanforderungen ausgewählt werden.
  • Das Prozessormodul 34 wird von einer Stromversorgung 36 mit Leistung versorgt, die ihren Eingang vom Wechselstrom in der Leitung 26 ableitet. Die Stromversorgung 36 besteht aus einer Gleichrichter-Diode D2, einem Filter-Kondensator C5, und einem Vorspannungswiderstand R1. Das Prozessormodul 34 ist auch elektrisch mit der Diagnose-Leuchtdiode 30 verbunden. Der Betrieb der Diagnose-Leuchtdiode 30 wird weiter unten ausführlicher erklärt. Das Prozessormodul 34 sendet auch Signale über die Remotestatus-Leitung 24 and die Leuchtdiode 28 die den Status des Ladungssystems zur Verfügung stellt. Typischer Weise ist der Transistor U3 angeschaltet, wenn der Alternator 14 seinen Beharrungszustands-Ausgang erreicht, das Prozessormodul 34 schaltet Q1 an., das dann U3 ausschaltet so dass die dem Fahrer sichtbare Leuchtdiode 28 ausgeschaltet ist.
  • Das Prozessormodul 34 steuert den Batterie-Abkopplungs-Schalter 18 durch den an der Batterieabkopplungsleitung 20 angeordneten Transistor U2. Wenn das Prozessormodul den Bedarf zum Abkoppeln der Batterie 16 spürt, aktiviert es U2. Wenn U2 aktiviert ist, aktiviert U2 seinerseits den Batterie-Abkopplungs-Schalter 18, der dann die Batterie 16 vollständig von der Ladung des elektrischen System abkoppelt so dass die Batterie 16 vom System isoliert ist und nur über die Pufferladungs-/Abfrageleitung 22 geladen werden kann. Die Abfrageleitung 38 verbindet mit dem Ausgang des Alternators und überwacht die eingestellte Spannung des elektrischen Systems des Fahrzeugs, die vom Spannungsregulator 15 des Alternators aufrecht erhalten wird.
  • In einer Ausführungsform ist auch eine Umpolungs-Schutzschaltung 40 in die Schaltung 32 eingebaut. Die Umpolungs-Schutzschaltung 40 kann aus den Dioden D3, D4 bestehen, die zum Schutz der an das elektrische System des Fahrzeugs angeschlossenen Komponenten dienen, so dass die elektrischen Lasten des Fahrzeugs nicht beschädigt werden, wenn die Batterie 16 z. B. irgendwie unachtsamer Weise mit den umgekehrten Klemmen verbunden werden. In der Ausführungsform der 1 bis 2, können die Dioden D3, D4 die Dioden versorgen, die für 200 A und mehr ausgelegt sind. Die Schaltung 32 umfasst bevorzugt auch einen Rippelfilter 41 zur Steuerung des Scheitel zu Scheitel-Rippels des Alternatorausgangs wenn die Batterie vom elektrischen System des Fahrzeug abgekoppelt ist. In der 2 besteht der Rippelfilter 41 aus den Widerständen C1–C4. Die Widerstände C1 und C2 sind 120 000-Mikrofarad-Widerstände die paral lel zwischen der 12 Volt-Leitung und der Erde geschaltet sind und diez Widerstände sind 82 000-Mikrofarad-Widerstände die parallel zwischen der 24 Volt-Leitung und der 12 Volt-Leitung geschaltet sind.
  • Betreffend die Benutzung des oben beschrieben Systems 10 wird jetzt eine Ausführungsform des Betriebs der Vorrichtung zur Steuerung der Last und der Batterie (LBCD) 12 beschrieben. Wenn das Fahrzeug zuerst gestartet wird, ist der Batterie-Abkopplungsschalter 18 geschlossen. Wenn ein fehlerhafter oder Batterie Entladungs-Zustand erfasst wird, dann wird der Batterie-Abkopplungs-Schalter 18 von der Vorrichtung zur Steuerung der Last und der Batterie (LBCD) 12 geöffnet so dass die Batterie 16 vom Alternator 14 abgekoppelt wird. Wie standardmäßig bei elektrischen Systemen von Kraftfahrzeugen, beginnt der Anlassvorgang des Motors wenn der Zündschalter des Fahrzeugs die Anlassschaltung des Motors, die Startschaltung und den DVR (numerischer Spannungsregulator der den Betrieb des Alternators steuert) mit einem Signal von der Batterie 16 aktiviert. Wie für den Fall von Standard-Spannungsreglern, durchgeht der DVR seine typische Startprozedur, die vervollständigt wird, wenn der Motor läuft und das wird auf Integrität überprüft.
  • In einem elektrischen System eines Fahrzeugs mit einer einzigen Spannung, wie z. B. 28 Volt kann die Vorrichtung zur Steuerung der Last und der Batterie (LBCD) zusammen mit jedem beliebigen Spannungsregler einschließlich einem analogen Spannungsregler betrieben werden, der in der Lage ist, die Spannung des Alternators zu regeln, wenn eine Batterie in der Schaltung fehlt. Ein konventioneller Spannungsregler für zwei Spannungen, der mit einer Vorrichtung zur Steuerung der Last und der Batterie (LBCD) betrieben wird, wie sie in diesem Text beschrieben wird, kann eine verbesserte Spannungsreferenz-Empfindlichkeit und Antwort, um die gewünschte Spannungsregelung während des batterielosen Betriebs aufrecht zu erhalten. Das kann durch eine Vielzahl von Schaltungs- und Programmierungstechniken erreicht werden, die dem Fachmann auf dem Gebiet der Erfindung zur Verfügung stehen, d. h. mit einer schnelleren Abtastgeschwindigkeit. Geeignete Spannungsregler umfassen den N3106-Regler für einen Betrieb mit einer einzigen Spannung und den digitalen Zweispannungsregler N3207, die beide bei C. E. Niehoff & Co. Aus Evanston, Illinois zur Verfugung stehen. Der Regler 15 erregt das Alternatorfeld, um die Ausgangsleistung zu erzeugen. Wenn die Ausgangs spannung des Alternators 14 auf das eingestellte Niveau, z. B. 24,5 Volt in der vorliegenden Ausführungsform ansteigt, wird die Vorrichtung zur Steuerung der Last und der Batterie (LBCD) aktiv und schließt das Batterie-Relais 18.
  • Da die Batterie im System eine zu geringe Ladung aufweisen kann, kann das Schließen des Relais 18 ein Fallen der eingestellten Spannung zur Folge haben, aber solange der Alternator 14 mit Leistung versorgt wird, und es genügend Alternator-Kapazität gibt, kehrt die Spannung zur regulierten Einstellung zurück. Mit der Spannung im regulierten Niveau schaltet der Regler 15 die Feldspule aus und die Alternatorausgangsspannung fängt an zu fallen. An diesem Punkt setzt der normale Betrieb fort, wobei der Spannungsregler die Feldspule an- und ausschaltet, wie es zur Aufrecherhaltung der eingestellten Spannung erforderlich ist, während das von der Vorrichtung zur Steuerung der Last und der Batterie (LBCD) 12 gesteuerte Relais geschlossen bleibt. As stellt den normalen Betrieb dar.
  • Wenn das Schließen des Relais 18 ein Abfallen der Ausgangsspannung des Alternators unter einen programmierten Schwellwert zur Folge hat, d. h. unter 20,5 Volt für ein System das mit 28 Volt betrieben wird, ist es offenkundig, dass die durch das Wiederaufladen der Batterie erzeugte Last die Generatorkapazität übersteigt und die Vorrichtung zur Steuerung der Last und der Batterie (LBCD) 12 öffnet das Relais. Das Relais kann jede beliebige Art eines mechanischen Relais oder ein Halbleiterschalter mit geeigneter Konzeption sein. Wenn das Relais 18 die Batterie 16 vom Alternator 14 und dem Rest der Schaltung abkoppelt, kehrt die Systemspannung zu ihrer regulierten Einstellung zurück. Der Alternator 14 funktioniert jetzt entweder ohne jede Batterie im System oder funktioniert in Ausführungsformen bei denen sich mehrere Batterien im elektrischen System des Fahrzeugs befinden, mit einer Hilfsbatterie die jetzt auch von der abgekoppelten Batterie 16 isoliert ist. In diesem Modus steuert die Vorrichtung zur Steuerung der Last und der Batterie (LBCD) 12 steuert aktiv die Pufferladung zur abgekoppelten Batterie indem der silizium-gesteuerte Gleichrichter (SCR) 27 in der Schaltung 32 gesteuert wird, um eine programmierte Ladung zur abgekoppelten Batterie über die Pufferladungs-/Abfrageleitung 22 zur Verfügung gestellt wird.
  • Unter Bezugnahme auf die 3 wird ein Beispiel eines Verfahrens zur Implementierung der Vorrichtung zur Steuerung der Last und der Batterie (LBCD) 12 dargestellt. Nachdem das Fahrzeug angelassen worden ist, beginnt der Motor den Alternator anzutreiben und das Prozessormodul 34 der Vorrichtung zur Steuerung der Last und der Batterie (LBCD) 12 beginnt, Wechselstromleistung auf der Wechselstrom-Abfrageleitung 26 zu empfangen. Die Diagnose-Leuchtdiode 30 wird dann vom Prozessormodul 34 aktiviert, so dass ein gelb blinkendes Licht (bei 42) gezeigt wird. Das gelb blinkende Licht stellt eine Angabe zur Verfügung, dass die Systemspannung unterhalb der regulierten Spannungseinstellung liegt und das ist normal im Anfahr-Modus. In einer Ausführungsform kann das Prozessormodul 34 programmiert werden, um die Wechselstromfrequenz der auf der Wechselstromabfrageleitung 26 ankommenden Leistung zu überwachen, um die Drehzahl zu berechnen. Das Prozessormodul 34 wartet bis die gemessene Alternatordrehzahl sich oberhalb des Programmschwellwerts befindet, in diesem Beispiel eine Drehzahl von 1500, so dass die Vorrichtung zur Steuerung der Last und der Batterie (LBCD) 12 erkennt, dass das Fahrzeug seine programmierte Leerlaufdrehzahl (bei 46) erreicht hat.
  • Sobald das Prozessormodul 34 bestimmt, dass der Alternator 14 die erforderliche minimale Drehzahl-Einstellung erreicht hat, was bevorzugt den stabilen Drehzahl-Zustand des Alternators darstellt, während sich der Motor des Fahrzeugs im Leerlauf befindet, aktiviert das Prozessormodul 34 den Transistor Q1 so dass sich die vom Fahrer des Fahrzeugs sichtbare Anzeigeleuchte 28 des Ladesystems ausschaltet (bei 48). Die Vorrichtung zur Steuerung der Last und der Batterie (LBCD) 12 liest dann die Systemspannung indem die Spannung über die an das Prozessormodul 34 (bei 50) angeschlossene Spannungsabfrageleitung 38 erfasst wird. Unter der Annahme, dass die Spannung entlang der Spannungsabfrageleitung 38 oberhalb des vorbestimmten Schwellwerts liegt, leuchtet die Diagnose-LED 30 auf der Vorrichtung zur Steuerung der Last und der Batterie (LBCD) 12 auf, um anzugeben, dass sich das elektrische System 10 normal verhält und dass die Batterie 16 keinen so großen Ladestrom aufnimmt dass das System nachteilig beeinflusst wird (bei 52, 54). Wenn die auf der Spannungsabfrageleitung 38 gemessene Spannung jedoch unterhalb des vorbestimmten Schwellwerts liegt, dann veranlasst das Prozessormodul 34 die Diagnose-LED rot aufzuleuchten und aktiviert den Transistor U2, um ein Signal entlang der Abkopplungsleitung 20 zu senden, so dass sich der Batterie- Trennschalter 18 öffnet und die Batterie 16 aus der Schaltung entfernt (bei 55, 56). In einer Ausführungsform, wo die vom System geregelte Spannung auf 28,0 Volt eingestellt ist, kann die Schwellen-Systemspannung die die Vorrichtung zur Steuerung der Last und der Batterie (LBCD) 12 triggert, um die Batterie 16 aus dem System zu entfernen, z. B. auf 20,5 Volt eingestellt werden. Die Schwellspannung, die im Prozessormodul 34 programmiert ist, kann jede gewünschte Schwellspannung sein und der Schwellenwert kann auf jedes gewünschte System in anderen Ausführungsformen angepasst werden.
  • Nachdem die Vorrichtung zur Steuerung der Last und der Batterie (LBCD) 12 die Batterie 16 vom elektrischen System 10 des Fahrzeugs abgekoppelt hat, indem der Battetie-Trennschalter 18 geöffnet wird, überprüft die Vorrichtung zur Steuerung der Last und der Batterie (LBCD) 12 ob die Systemspannung auf das programmierte Spannungsniveau zurückkehrt und liest das Batteriespannungsniveau (bei 58). Das Prozessormodul 34 liest die Alternatorspannung auf der Spannungsabfrageleitung 38 und liest die Batteriespannung von der Pufferladung-/Abfrageleitung 22. Solange sich die auf der Abfrageleitung 38 abgefragte Alternatorspannung an oder oberhalb des programmierten Systemschwellwerts befindet, aktiviert das Prozessormodul den silizium-gesteuerten Gleichrichter (SCR) via den Optokoppler U4 zum Durchbringen einer Pufferladung zur Batterie 16 (bei 60, 62). Alternativ hält das Prozessormodul 34 den silizium-gesteuerten Gleichrichter (SCR) ausgeschaltet, so dass keine Pufferladung vom Alternator genommen wird, um die Batterie (bei 64) aufzuladen. Der Ladezyklus für die Batterie setzt fort, bis die Batterie ihr optimales Ladeniveau erreicht, wie es durch die Spannung bestimmt worden ist, die auf der Leitung 22 durch das Prozessormodul 34 gemessen worden ist.
  • Wenn die Vorrichtung zur Steuerung der Last und der Batterie (LBCD) feststellt, dass die Batterie 16 aufgeladen worden ist, wird das Relais 18 benachrichtigt, die Batterie 16 wieder an das elektrische System 10 des Fahrzeugs anzuschließen und die LED 30 wird angewiesen grün aufzublinken, was anzeigt, dass die Batterie jetzt an das System angeschlossen ist und eine akzeptable Ladung (bei 66, 68) aufweist. In einer Ausführungsform kann die Vorrichtung zur Steuerung der Last und der Batterie (LBCD) einen Anweisungsschleifenleser in der im Speicher des Mikroprozessors im Prozessormodul 34 gespeicherten Programmierung aufrechterhalten, so dass die Vorrichtung zur Steuerung der Last und der Batterie (LBCD) 12 erkennen kann, ob die Batterie mehr als einmal während eines gegebenen Einsatzes des Fahrzeugs vom Start bis zum Abschalten aufgeladen werden muss. Wenn das Batteriespannungsniveau fällt, so dass die Batterie en zweites Mal vom System 10 während des Einsatzes des Fahrzeuges abgekoppelt werden muss, bleibt sie andauernd abgekoppelt und die Indikatorleuchte des Ladesystems leuchtet auf, um ein ernsthaftes Problem mit der Batterie, die einen Austausch erfordern können, anzugeben. Dieses Kennzeichen wird durch die Anwendung bestimmt und ist in einigen Fällen nicht auf ein einziges zugelassenes Ereignis begrenzt, kann jedoch mehrere Batterieabkopplungen während des Ablaufes eines Betriebszyklus umfassen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Pufferladung zur abgekoppelten Batterie vom silizium-gesteuerten Gleichrichter (SCR) 27 gesteuert werden. Das Prozessormodul 34 kann den Optokoppler U4 veranlassen, eine Gatterspannung am silizium-gesteuerten Gleichrichter (SCR) 27 an- und abzuschalten, um sicherzustellen, das die Pufferladung den Alternator nicht veranlasst, seine Leistungskapazität zu übersteigen. Solange eine überschüssige Alternatorkapazität zur Verfügung steht, um die abgekoppelte Batterie aufzuladen, wird der silizium-gesteuerten Gleichrichter (SCR) 27 vom Prozessormodul 34 abgeschaltet. Der Batterieladungsbetrag wird von der Ladespannung bestimmt und die abgekoppelte Batterie wird von diesen Mitteln mit einer Geschwindigkeit geladen, die unabhängig von der Spannung des elektrischen Systems des Fahrzeugs ist. In einer Ausführungsform überwacht das Prozessormodul den Arbeitszyklus der Feldspule im Alternator, um zu bestimmen, wann der silizium-gesteuerten Gleichrichter (SCR) 27 an- oder auszuschalten ist. In alternativen Ausführungsformen kann die Pufferladung-Schaltung Komponenten aufweisen, die hinzugefügt worden sind, um die Batterieladespannung über die eingestellte Spannung zu erhöhen, aber solch eine Schaltung würde auch mehr Alternatorleistung abfragen. Ein Vorteil von einer solchen Schaltung würde es sein, dass die Batterie-Ladespannung vollständig von der eingestellten Spannung des elektrischen Systems des Fahrzeugs abgekoppelt ist.
  • Wie oben beschrieben, kann die Vorrichtung zur Steuerung der Last und der Batterie (LBCD) bestimmen, ob ein wieder herstellbarer Zustand niedriger Ladung, ein nicht wieder herstellbarer Zustand niedriger Ladung, oder ein Kurzschluss in der wieder aufladbaren Energiespeicherungsvorrichtung oder der mit diesem System benutzten Batterie existiert. Dies ist eine Funktion der vom Alternator abgezapften Last im Vergleich zur eingestellten Spannung und der Spannung an der abgekoppelten Batterie. Diese Unfähigkeit die eingestellte Spannung aufrecht zu erhalten, ist die Bedingung, die eine Abkoppelung der Batterie vom elektrischen System des Fahrzeugs veranlasst. Wenn die Spannungseinstellung wieder hergestellt worden ist, nachdem die Batterie abgekoppelt ist, wird die Überlastung validiert, und die Pufferladung-Schaltung wird zu dem Mittel, das die Ladung der abgekoppelten Batterie wiederherstellt. Die Alternatorspannung und die Batteriespannung werden gelesen (3 bei 58). Wenn die Alternatorspannung unter 24,0 Volt liegt, wird der silizium-gesteuerten Gleichrichter (SCR) 27 abgeschaltet (3 bei 64), da das Alternatorfeld schon vollständig ist an dieser Spannung für eine auf 28,0 Volt regulierte Einstellung. Wenn sich die Alternatorspannung über 24,0 Volt befindet, gibt es einige überschüssige, vom Alternator zur Verfügung stehende Kapazität, und so wird der silizium-gesteuerten Gleichrichter (SCR) 27 angeschaltet (3 bei 62) um die abgekoppelte Batterie wieder aufzuladen. Dieser Prozess dauert fort, bis die Spannung der abgekoppelten Batterie größer als 24,5 Volt (3 bei 66) eingelesen wird. Diese Bedingung bestätigt, dass die abgekoppelte Batterie jetzt wieder auf einen Zustand aufgeladen wird, der nicht die Fähigkeit des Alternators erschüttert, die eingestellte Spannung aufrecht zu erhalten wenn die Batterie wieder im elektrischen System des Fahrzeugs angeschlossen wird. Das Wiederanschließen der wieder aufgeladenen Batterie in das elektrische System des Fahrzeugs stellt den normalen Betrieb wieder her und die LED 30 der Vorrichtung zur Steuerung der Last und der Batterie (LBCD) blinkt grün auf (3 bei 68) um den normalen Betriebszustand anzuzeigen.
  • In einer Ausführungsform wird die LED 28 benutzt, um anzugeben, dass der Alternator keinen Ausgang erzeugt. Die LED 28 ist ausgeschaltet, wenn sich der Alternator in normalem Betriebszustand befindet. Wenn sich keine Batterie im elektrischen System befindet, kann eine Armaturenbrett-Leuchte wie eine LED 28 aufblinken um den Fahrer zu warnen, dass die Batterie abgekoppelt ist da das Fahrzeug nicht in der Lage ist, selbst zu starten wenn der Motor während dieser Betriebsart angehalten wird. Wenn die abgekoppelte Batterie den Wiederaufladestrom akzeptiert, wird die Batterie wieder aufgeladen und das Relais 18 wird geschlossen um die Batterie im elektrischen System des Fahrzeugs wieder herzustellen, dass wird die LED 28 abgeschaltet und das Fahrzeug erlangt wieder den normalen Betrieb des elektrischen Systems des Fahrzeugs. Wenn die Vorrichtung zur Steuerung der Last und der Batterie (LBCD) bestimmt, dass der Alterna tor keine Leistung erzeugt, leuchtet die Armaturenbrett-Leuchte LED 28 auf und es leuchtet weiter um anzugeben, dass der Alternator 14 gewartet werden muss. In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Vorrichtung zur Steuerung der Last und der Batterie (LBCD) 12 ein Programm mit Instruktionen, um den Prozess zu implementieren, der in der 3 beschrieben worden ist. Das Programm kann ein C-Programm sein wie es im angehängten CD-ROM-Anhang beschrieben worden ist, das wie erforderlich im Maschinencode kompiliert ist und das an das ausgewählte Prozessormodul angepasst ist und in einem örtlichen Speicher wie einem eingebauten Flash-Speicher des oben erwähnten Motorola 68C08-Prozessors gespeichert ist.
  • Wenn das System normal mit dem geschlossenen Batterierelais betrieben wird, und eine Überlast in der Batterieschaltung folglich die regulierte Spannung unterhalb den programmierten Schwellwert fallen lässt, wiederholt die Vorrichtung zur Steuerung der Last und der Batterie (LBCD) 12 ihren Öffnungszyklus des Relais 18 und die Ausführung der Bypass-Wiederauflade Sequenz der 3 bis ein normaler Betrieb fortgesetzt wird.
  • Obwohl die Ausführungsform der 1 ein System mit zwei Batterien darstellt, wird in Erwägung gezogen, dass das System und das Verfahren zur Steuerung der Last und des Aufladens der Batterie auf ein System angewendet werden kann, das eine Batterie oder jede beliebige Konfiguration von mehreren Batterien verwendet. Außerdem können in Systemen die mehr als eine Batterie verwenden, eine oder mehrere dieser Batterien können jede steuerbar simultan oder nach einer gewünschten Sequenz von einer Vorrichtung zur Steuerung der Last und der Batterie (LBCD) abgekoppelt und aufgeladen werden. In noch anderen Ausführungsformen kann die Vorrichtung zur Steuerung der Last und der Batterie (LBCD) konfiguriert werden, um eine Batterieladung die höher als die Ausgangsleistung des Alternators ist, indem ein Wandler oder eine andere Aufwärtsschaltung zur Pufferladung-/Abfrageleitung hinzugefügt wird. Für Energiespeichersysteme, die Widerstände benutzen, kann die Vorrichtung zur Steuerung der Last und der Batterie (LBCD) benutzt werden, um selektiv getrennte Sätze davon auf programmierte Niveaus via die Pufferladung-Schaltung zu laden.
  • Vorgehend ist ein Verfahren und ein System zur Steuerung der Last und der Aufladung der Batterie in einem Fahrzeug beschrieben worden. Das offenbarte Verfahren und System hilft, das Problem einer ungenügenden Ladung der Batterien in einem elektrischen System des Fahrzeugs zu behandeln, was die Fähigkeit kompromittieren kann, eine regulierte Spannung wegen Wiederauflade-Anfragen der Batterie aufrecht zu erhalten. Eine Lösung für diese Situation ist es, die Batterie vom elektrischen System unter Benutzung eines Relais abzukoppeln und die Batterie unabhängig von der Hauptstromversorgung zu laden. Das offenbarte, von einem Prozessor gesteuerte Relais und die unabhängig gesteuerte Ladeschaltung wie ein von einem Prozessor gesteuerter silizium-gesteuerter Gleichrichter (SCR) erreichen, dass die Spannung des Hauptsystems als Steuerfaktor bei der Wiederaufladung der Batterie beseitigt wird. Indem diese Bypass-Ladeschaltung dazu benutzt wird, die abgekoppelte Batterie bzw. die abgekoppelten Batterien zu laden, kann das offenbarte System das Laden der Batterie wiederherzustellen indem nur die Ersatz-Generatorkapazität benutzt wird. Das offenbarte System ist in der Lage, die Alternator-Rippel-Spannung auf Niveaus zu filtern, die der Gegenwart einer Batterie im System entsprechen. Wenn das Laden der abgekoppelten Batterie das normale Niveau erreicht, kann das Relais geschlossen werden, um den normalen Systembetrieb mit der Batterie in der Schaltung wiederherzustellen.
  • Ein Vorteil des offenbarten Systems und Verfahrens ist, dass die Batterie an das System angeschlossen bleiben kann, wenn es genügend Ladung hat, aber wenn die Fahrzeugbatterie so stark entladen ist, dass sie den normalen Alternatorbetrieb stört, indem das System durch seine Nachfrage Strom nachzuladen, überladen wird, kann die Vorrichtung zur Steuerung der Last und der Batterie (LBCD) die Batterie vollständig von der Systemlast abkoppeln so dass das Fahrzeug ohne jede Batterie funktioniert und noch eine niedrige Rippel-Spannung im elektrischen System aufrecht erhält. Ein anderer Vorteil ist, dass die abgekoppelte Batterie auf einem einstellbaren Niveau steuerbar aufgeladen werden kann, das nur überschüssige Kapazität vom Alternator nimmt, um die Batterie wieder aufzuladen. Zusätzlich erlaubt es das offenbarte System und Verfahren, eine unterschiedliche Spannung auf der Batterie aufrecht erhalten, als es nötig ist an der Last für das System so dass z. B. eine Batterie auf einer reduzierten Spannung während eines Hochtemperaturbetriebs nach den Betriebsbeschränkungen des Batterieherstellers gehal ten werden kann, während das geeignete Spannungsniveaus für den Rest der elektrischen Komponenten im elektrischen System des Fahrzeugs aufrecht erhalten bleibt.

Claims (28)

  1. Ein System zur Überwachung der elektrischen Last eines Fahrzeugs und zur Steuerung der Batterieladung, umfassend: • einen Generator (14), der elektrisch mit einem elektrischen System (10) eines Fahrzeugs gekoppelt ist; • eine Batterie (16) die via einen Batterie-Trennschalter (18) elektrisch mit einem elektrischen System (10) eines Fahrzeugs gekoppelt ist; • eine in Kommunikation mit dem Batterie-Trennschalter (18) befindliche Steuerschaltung (12), wobei die Steuerschaltung so konfiguriert ist, dass sie den Batterie-Trennschalter (18) so steuert, dass die Batterie (16) vom elektrischen System des Fahrzeugs getrennt wird, wenn ein Spannungsausgang des Generators (14) unterhalb eines gewünschten Schwellenwerts liegt, und wobei die Steuerschaltung (12) so konfiguriert ist, dass sie den Batterie-Trennschalter (18) so steuert, dass die Batterie (16) wieder an das elektrische System des Fahrzeugs angeschlossen wird, wenn eine Spannung der Batterie (16) oberhalb eines gewünschten Batterie-Schwellenwerts liegt, und wobei die Steuerschaltung so konfiguriert ist, dass eine Batterieladungsspannung mit der überschüssigen Generatorkapazität geregelt wird während die Batterie vom elektrischen System des Fahrzeugs getrennt ist.
  2. Das System nach Patentanspruch 1, worin die Steuerschaltung außerdem eine Batterieladungsschaltung umfasst.
  3. Das System nach Patentanspruch 1, worin der Generator einen Alternator (14) umfasst.
  4. Das System nach Patentanspruch 1, worin die Steuerschaltung einen Rippelfilter (41) umfasst.
  5. Das System nach Patentanspruch 2, worin die Batterie-Ladungsschaltung einen siliziumgesteuerten Gleichrichter (27) umfasst.
  6. Das System nach Patentanspruch 2, worin die Steuerschaltung so konfiguriert ist, dass sie einen Ladestrom für das Wiederaufladen der Batterie via die Batterie-Ladeschaltung einstellt.
  7. Das System nach Patentanspruch 5, worin die Steuerschaltung so konfiguriert ist, dass sie automatisch einen Arbeitszyklus des siliziumgesteuerten Gleichrichters (27) einstellt, um einen Ladestrom für das Aufladen der Batterie einzustellen.
  8. Das System nach Patentanspruch 7, worin die Steuerschaltung einen Spannungsfühleingang umfasst und worin die Steuerschaltung so konfiguriert ist, dass der Arbeitzyklus des siliziumgesteuerten Gleichrichters in Antwort auf eine am Spannungsfühleingang detektierte Generatorspannung eingestellt wird.
  9. Das System nach Patentanspruch 1, worin der Generator einen Alternator umfasst und worin die Steuerschaltung folgendes umfasst: • eine Batterie-Ladeschaltung in elektrischer Kommunikation mit der Batterie (16) und dem Alternator (14); • einen Prozessor (34) in Kommunikation mit dem Batterie-Trennschalter (18) und der Batterie-Ladeschaltung; • einen auf dem Prozessor betriebsfähiger Programmiercode, um die Batterie vom elektrischen System des Fahrzeugs mit dem Batterie-Trennschalter in Antwort auf einen Alternator-Spannungsausgang unterhalb eines Schwel lenwerts zu trennen und um einen Ladestrom zum Wiederaufladen der Batterie mit der Batterie-Ladeschaltung zu steuern, während die Batterie (16) vom elektrischen System des Fahrzeugs getrennt ist.
  10. Die Steuerschaltung nach Patentanspruch 9, worin die Batterie-Ladeschaltung einen siliziumgesteuerten Gleichrichter (27) umfasst.
  11. Die Steuerschaltung nach Patentanspruch 9, worin der Batterie-Trennschalter (18) ein Relais umfasst.
  12. Das System nach Patentanspruch 9, worin die Steuerschaltung außerdem einen Rippelfilter (41) umfasst, der einen Eingang, der mit dem Alternator-Spannungsausgang gekoppelt ist, und einen Ausgang, der mit dem elektrischen System des Fahrzeugs gekoppelt ist, umfasst, wobei eine Rippelspannung des Alternator-Spannungsausgangs reduziert ist, wenn die Batterie vom elektrischen System des Fahrzeug getrennt ist.
  13. Ein Verfahren zur Steuerung der elektrischen Last und der Batterieladung in dem elektrischen System eines Fahrzeugs, wobei das Verfahren folgendes umfasst: (a) Trennung einer aufladbaren Quelle gespeicherter Energie (16) vom elektrischen System wenn eine Spannung im elektrischen System des Fahrzeugs unter einen ersten Schwellenwert fällt; (b) Steuerbare Ladung der aufladbaren Quelle gespeicherter Energie (16) mit Energie von einem Generator im elektrischen System des Fahrzeugs so dass eine Betriebs-Spannung des elektrischen Systems des Fahrzeugs über einem Betriebs-Spannungs-Schwellenwert bleibt; (c) Wiederanschluss der aufladbaren Quelle gespeicherter Energie (16) an das elektrische System des Fahrzeugs, wenn eine Spannung an der aufladbaren Quelle gespeicherter Energie oberhalb eines gewünschten Spannungs-Schwellenwerts liegt, wobei das elektrische System des Fahrzeugs mit Energie vom Generator (14) funktioniert, während die aufladbaren Quelle gespeicherter Energie (16) abgekoppelt und aufgeladen ist.
  14. Das Verfahren nach Patentanspruch 13, worin (a) das Fühlen einer Ausgangsspannung des Generators (14), das Vergleichen der Ausgangsspannung des Generators (14) mit dem ersten Schwellenwert, und der Betrieb eines Relais (18), um die aufladbare Quelle gespeicherter Energie (16) zu trennen, wenn die gefühlte Ausgangsspannung des Generators (14) unterhalb des ersten Schwellenwerts liegt.
  15. Das Verfahren nach Patentanspruch 13, worin (b) außerdem das steuerbare Laden der aufladbaren Quelle gespeicherter Energie (16) umfasst, während ein Arbeitszyklus einer schaltbaren Vorrichtung eingestellt wird, die die aufladbare Quelle gespeicherter Energie an den Generator (14) anschließt.
  16. Das Verfahren nach Patentanspruch 15, worin die schaltbare Vorrichtung einen siliziumgesteuerten Gleichrichter (27) umfasst.
  17. Das Verfahren nach Patentanspruch 13, worin die aufladbare Quelle gespeicherter Energie (16) eine Batterie umfasst.
  18. Das Verfahren nach Patentanspruch 13, worin (b) außerdem das Anzeigen einer Warnung an einen Fahrer eines Fahrzugs umfasst, während die aufladbare Quelle gespeicherter Energie (16) von dem elektrischen System des Fahrzeugs getrennt ist.
  19. Das Verfahren nach Patentanspruch 13, worin (c) außerdem das Wiederanschließen der aufladbaren Quelle gespeicherter Energie (16) an das elektrische System des Fahrzeugs umfasst, wenn eine Spannung an der aufladbaren Quelle gespeicherter Energie (16) auf einem von der Betriebsspannung des elektrischen Systems des Fahrzeugs unterschiedlichen Spannungsniveau über einem gewünschten Spannungs-Schwellenenwert gehalten wird.
  20. Das Verfahren nach Patentanspruch 13, worin der Generator (14) einen Alternator umfasst, der einen Dreiphasen-Wechselstrom-Ausgang aufweist und (b) außerdem das steuerbare Laden der aufladbaren Quelle gespeicherter Energie (16) mit mindestens einer Phase des Dreiphasen-Wechselstrom-Ausgangs des Alternators umfasst.
  21. Das System nach Patentanspruch 2, worin die Steuerschaltung dazu geeignet ist, eine Pufferladungsleitung in Kommunikation mit einer Batterie schaltbar an den vom Generator erzeugten Strom anschließen zu können, während die Batterie vom elektrischen System des Fahrzeugs getrennt wird.
  22. Das System nach Patentanspruch 3, worin der Alternator (14) einen Dreiphasen-Alternator umfasst und die Steuerschaltung außerdem eine Batterie-Ladeschaltung umfasst, die eine Pufferladungsleitung, die in Kommunikation mit der Batterie (16) ist, schaltbar an einen Einphasenausgang des Dreiphasen-Alternators anschließt.
  23. Das System nach Patentanspruch 4, worin der Rippelfilter einen Eingang, der an den Spannungsausgang des Generators gekoppelt ist, und einen Ausgang, der an das elektrische System des Fahrzeugs gekoppelt ist, umfasst, wobei eine Rippelspannung des Spannungsausgangs gesteuert wird, wenn die Batterie (16) vom elektrischen System des Fahrzeugs getrennt ist.
  24. Das System nach Patentanspruch 23, worin die Rippelspannung reduziert ist, wenn die Batterie (16) vom elektrischen System des Fahrzeugs getrennt ist.
  25. Das System nach Patentanspruch 1, worin die Steuerschaltung folgendes umfasst: • eine Batterie-Ladeschaltung in elektrischer Kommunikation mit der Batterie (16) und dem Alternator (14); • einen Prozessor (34) in Kommunikation mit dem Batterie-Trennschalter (18) und der Batterie-Ladeschaltung; • einen auf dem Prozessor betriebsfähiger Programmiercode, um die Batterie vom elektrischen System des Fahrzeugs mit dem Batterie-Trennschalter in Antwort auf einen Alternator-Spannungsausgang unterhalb eines Schwellenwerts zu trennen, um einen Ladestrom für die Batterie mit der Batterie- Ladeschaltung zu steuern, während die Batterie (16) vom elektrischen System des Fahrzeugs getrennt ist und um die Batterie wieder an das elektrische System des Fahrzeugs anzuschließen, wenn der Generator-Spannungsausgang oberhalb des Schwellenwerts liegt.
  26. Das System nach Patentanspruch 25, worin der Generator (14) einen Alternator umfasst.
  27. Das System nach Patentanspruch 26, worin die Steuerschaltung außerdem einen Rippelfilter (41) umfasst.
  28. Das System nach Patentanspruch 27, worin der Rippelfilter (41) einen Eingang, der mit dem Alternator-Spannungsausgang gekoppelt ist, und einen Ausgang, der mit dem elektrischen System des Fahrzeugs gekoppelt ist, umfasst, wobei eine Rippelspannung des Alternator-Spannungsausgangs gesteuert wird, wenn die Batterie vom elektrischen System des Fahrzeug getrennt ist.
DE60319177T 2002-05-07 2003-05-06 System und Verfahren zur Steuerung der elektrischen Last und der Batterieladung in einem Fahrzeug Expired - Lifetime DE60319177T2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/140,901 US6924621B2 (en) 2002-05-07 2002-05-07 System and method for controlling electric load and battery charge in a vehicle
US140901 2002-05-07

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE60319177D1 DE60319177D1 (de) 2008-04-03
DE60319177T2 true DE60319177T2 (de) 2009-02-12

Family

ID=29249798

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE60319177T Expired - Lifetime DE60319177T2 (de) 2002-05-07 2003-05-06 System und Verfahren zur Steuerung der elektrischen Last und der Batterieladung in einem Fahrzeug

Country Status (7)

Country Link
US (1) US6924621B2 (de)
EP (1) EP1361640B1 (de)
AT (1) ATE387025T1 (de)
AU (1) AU2003204140B2 (de)
CA (1) CA2427868C (de)
DE (1) DE60319177T2 (de)
ES (1) ES2300542T3 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017107160A1 (de) * 2017-04-04 2018-10-04 Eberspächer Controls Landau Gmbh & Co. Kg Verfahren zur Überprüfung des Schaltzustandes einer Trennschalteranordnung

Families Citing this family (41)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2343489C (en) * 2001-04-05 2007-05-22 Electrofuel, Inc. Energy storage device for loads having variable power rates
US20040201365A1 (en) * 2001-04-05 2004-10-14 Electrovaya Inc. Energy storage device for loads having variable power rates
RU2294851C2 (ru) * 2001-04-05 2007-03-10 Электровайа Инк. Устройство для хранения электрической энергии и питание ею потребителей непостоянной мощности
US7102331B2 (en) * 2003-01-17 2006-09-05 Black & Decker Inc. Generator with dual cycloconverter for 120/240 VAC operation
DE10321155A1 (de) * 2003-05-12 2004-12-02 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung zur Spannungsversorgung in einem Kraftfahrzeug
US7525279B2 (en) 2004-07-16 2009-04-28 General Electric Company System and method for minimizing the charge time of a battery
US7692401B2 (en) * 2005-03-22 2010-04-06 Ford Motor Company High voltage battery pack cycler for a vehicle
EP2038982A2 (de) * 2006-06-20 2009-03-25 Concept Technologies Limited Umgebungsüberwachungsvorrichtung und power-management-system
JP4656328B2 (ja) * 2006-11-06 2011-03-23 株式会社デンソー 車両用発電制御装置
ES2678411T3 (es) * 2006-11-10 2018-08-10 Lithium Balance A/S Sistema de gestión de baterías
US8125181B2 (en) * 2008-09-17 2012-02-28 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Method and apparatus for hybrid vehicle auxiliary battery state of charge control
CN101740947B (zh) * 2008-11-25 2012-08-01 比亚迪股份有限公司 用于可电力驱动的车辆的充电装置
CN105006854A (zh) 2009-07-31 2015-10-28 热之王公司 双向电池电压转换器
CN102640380B (zh) 2009-09-28 2015-06-17 电力消防栓有限责任公司 用于对电动车辆充电的方法和系统
DE102010001243A1 (de) * 2010-01-27 2011-07-28 SB LiMotive Company Ltd., Kyonggi Batteriesystem für μ-Hybridfahrzeuge mit Hochleistungsverbrauchern
US8841881B2 (en) 2010-06-02 2014-09-23 Bryan Marc Failing Energy transfer with vehicles
WO2011158381A1 (ja) * 2010-06-18 2011-12-22 トヨタ自動車株式会社 劣化度合判定装置
US20120055175A1 (en) * 2010-09-03 2012-03-08 Automotive Parts and Accessory Systems R&D Centre Ltd Automobile Hybrid Air Conditioning System
US9425608B2 (en) 2011-12-20 2016-08-23 Kohler Co. Overvoltage protection system and method
US9365115B2 (en) * 2012-01-20 2016-06-14 Ford Global Technologies, Llc System and method for vehicle power management
US9156356B2 (en) 2012-02-08 2015-10-13 GTR Development LLC Intelligent battery disconnect
DE102012205415A1 (de) 2012-04-03 2013-10-10 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Fahrzeug
US9219294B2 (en) 2012-08-22 2015-12-22 Eric D. Albsmeier Power management system that changes the operating conditions of a battery charger
US9331498B2 (en) * 2012-09-07 2016-05-03 Kohler Co. Power generation system that provides efficient battery charger selection
US9493087B2 (en) 2013-08-07 2016-11-15 Powerhydrant Llc Method and system for automatic charging of electric vehicles
US9493074B2 (en) 2014-08-07 2016-11-15 At&T Intellectual Property I, L.P. Vehicle battery data analysis service
US10033213B2 (en) 2014-09-30 2018-07-24 Johnson Controls Technology Company Short circuit wake-up system and method for automotive battery while in key-off position
US10320202B2 (en) * 2014-09-30 2019-06-11 Johnson Controls Technology Company Battery system bi-stable relay control
US9758091B2 (en) * 2015-05-18 2017-09-12 Ford Global Technologies, Llc Vehicle system and method for activating hazard lights during battery disconnect events
US10340731B2 (en) * 2016-03-01 2019-07-02 Honeywell International Inc. System and method for preserving back-up battery for improved back-up availability
US10766751B2 (en) * 2016-04-14 2020-09-08 The Raymond Corporation Systems and methods for a public standard interface for material handling vehicles
KR102098435B1 (ko) * 2016-07-15 2020-04-07 주식회사 엘지화학 프리 힐링 패스를 이용한 배터리 간 회로 보호 시스템 및 보호 방법
DE102017115506B4 (de) 2017-07-11 2023-12-28 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Steuervorrichtung für einen Inverter
CN109017641B (zh) * 2018-10-17 2023-08-29 山东驰航汽车科技有限公司 房车电路系统
US11855479B2 (en) 2019-02-05 2023-12-26 Redarc Technologies Pty Ltd. Dual battery system
US10804815B1 (en) * 2019-07-18 2020-10-13 Ford Global Technologies, Llc DC/AC inverter system supplied by integrated power networks to increase output power with robust auto stop control
US11670952B2 (en) * 2019-10-18 2023-06-06 Fca Us Llc Voltage estimation for automotive battery charging system control
RU2742315C1 (ru) * 2020-10-29 2021-02-04 Акционерное общество «АВТОВАЗ» Способ снабжения электрической энергией электрических нагрузок и аккумуляторной батареи транспортного средства
CN114683966B (zh) * 2020-12-30 2024-04-23 丰田自动车株式会社 车辆控制方法及装置、存储介质、终端
US11855470B2 (en) * 2021-09-23 2023-12-26 Fluidity Power LLC Mobile generator charging system and method
US20230356597A1 (en) * 2022-05-04 2023-11-09 GM Global Technology Operations LLC Method of using electrical center for battery disconnect

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3763415A (en) 1968-12-02 1973-10-02 C Ownby Automatic battery charging control device and apparatus
US4218717A (en) * 1978-08-21 1980-08-19 Harry Shuster Electric control system for motor vehicle
US4639657A (en) * 1984-08-30 1987-01-27 Basler Electric Company Electrical control apparatus and methods
US4968943A (en) * 1988-05-02 1990-11-06 Russo Frank J Open battery bank detector circuit
DE4028242C2 (de) * 1990-09-06 1997-08-07 Bayerische Motoren Werke Ag Bordnetz für Kraftfahrzeuge
US5488283A (en) 1993-09-28 1996-01-30 Globe-Union, Inc. Vehicle battery system providing battery back-up and opportunity charging
US5619417A (en) 1994-11-23 1997-04-08 Chrysler Corporation Battery monitoring system for an electric vehicle
US5705929A (en) * 1995-05-23 1998-01-06 Fibercorp. Inc. Battery capacity monitoring system
US6037749A (en) * 1995-06-21 2000-03-14 Batteryguard Limited Battery monitor
US5640071A (en) * 1995-10-10 1997-06-17 Malaspina; Francis P. Transient charge recovery circuit
DE19602171A1 (de) 1996-01-23 1997-07-24 Teves Gmbh Alfred Beschaltung eines Spannungsreglers im Bordnetz eines Kfz's
DE19628222A1 (de) 1996-07-15 1998-01-22 Bosch Gmbh Robert Vorrichtung zur Spannungsversorgung in einem Kraftfahrzeug
DE19645944A1 (de) 1996-11-07 1998-05-14 Bosch Gmbh Robert Steuergerät für ein Bordnetz
US6222341B1 (en) 1997-09-17 2001-04-24 Johnson Controls Technology Company Dual battery charge maintenance system and method
SE514786C2 (sv) 1998-09-02 2001-04-23 Scania Cv Ab Elsystem för motorfordon med dubbla batterier
DE19951128A1 (de) * 1999-10-23 2001-04-26 Bosch Gmbh Robert Verfahren und Vorrichtung zur Spannungsregelung

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017107160A1 (de) * 2017-04-04 2018-10-04 Eberspächer Controls Landau Gmbh & Co. Kg Verfahren zur Überprüfung des Schaltzustandes einer Trennschalteranordnung
DE102017107160B4 (de) * 2017-04-04 2018-12-20 Eberspächer Controls Landau Gmbh & Co. Kg Verfahren zur Überprüfung des Schaltzustandes einer Trennschalteranordnung
US10739404B2 (en) 2017-04-04 2020-08-11 Eberspächer Controls Landau Gmbh & Co. Kg Device and method for testing the switching state of a circuit breaker device

Also Published As

Publication number Publication date
CA2427868A1 (en) 2003-11-07
AU2003204140B2 (en) 2008-01-17
US6924621B2 (en) 2005-08-02
AU2003204140B8 (en) 2003-11-27
EP1361640A2 (de) 2003-11-12
EP1361640A3 (de) 2005-10-19
CA2427868C (en) 2007-03-06
DE60319177D1 (de) 2008-04-03
ATE387025T1 (de) 2008-03-15
ES2300542T3 (es) 2008-06-16
AU2003204140A1 (en) 2003-11-27
EP1361640B1 (de) 2008-02-20
US20030210014A1 (en) 2003-11-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60319177T2 (de) System und Verfahren zur Steuerung der elektrischen Last und der Batterieladung in einem Fahrzeug
DE102011014166B4 (de) Verfahren zum Starten eines Hybridfahrzeugs
DE10304764B3 (de) Zwei-Spannungs-Bordnetz
EP0568655B1 (de) Vorrichtung zur spannungsversorgung in einem kraftfahrzeug
DE10146556B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Erfassen des Zustandes eines Fahrzeuges
DE102011084777B4 (de) Fahrzeugstromversorgungssystem
DE10100889B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Realisierung eines Start/Stopp-Betriebes bei Fahrzeugen
DE102014219929A1 (de) Plug-In-Fahrzeug mit sekundärem DC-DC-Wandler
DE102014219921A1 (de) Sperrmechanismus des Pilotkontakts zur Reduzierung des Verbrauchs von Strom ausserhalb des Fahrzeugs
EP1093974A2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Spannungsregelung
WO2014086651A2 (de) Verfahren zum gesteuerten verbinden mehrerer bordnetzzweige eines fahrzeugs, steuereinheit zur ausführung des verfahrens sowie bordnetz
DE102012000442A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Management von elektrischer Leistung in einem Fahrzeug
DE102011007713A1 (de) Fahrzeug-Stromverwaltungssystem
EP2047579A1 (de) System zur spannungsversorgung von elektrischen verbrauchern eines kraftfahrzeugs unter verwendung eines supercaps
DE112010005421T5 (de) Batterieleistungsverwaltungssystem
EP3276768B1 (de) Elektrisches bordnetzsystem für kraftfahrzeuge mit einem konverter und einem hochlastverbraucher
DE102010000656A1 (de) Leistungsversorgungssystem für eine Fahrzeugverwendung
DE102017204065A1 (de) Antriebssystem für ein Fahrzeug und Verfahren zum Betrieb eines Antriebssystems
DE102014105040B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Stabilisieren einer Fahrzeugspannung
DE102004052019B4 (de) Leistungssteuerungsvorrichtung für ein Fahrzeug
DE10335308A1 (de) Unterspannungsschutz für einen Anlasser/Lichtmaschine
DE102009017502A1 (de) Fahrzeug-montierte Stromversorgung
EP1318590B1 (de) Stromversorgungseinrichtung mit zwei Akkumulatoren und zwei Generatoren in einem Nutzfahrzeug
DE102012101586A1 (de) Fahrzeugvorrichtung zum Zuführen von elektrischer Leistung und System zum Zuführen von elektrischer Leistung
DE102014211075A1 (de) Lastoptimierte Speicherintegration

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition