[发明专利]用于受限空转的交通工具的电池管理系统

说明书

背景

技术领域

本技术领域涉及交通工具电功率存储系统和相关的控制系统。

问题的描述

配有内燃引擎的机动交通工具的电气系统包括：负载；用于产生电力的交流发电机；可再充电储能电池系统；用于将电功率从交流发电机送至储能电池和负载的配电布线；以及从储能电池系统汲取功率以发动内燃引擎的电气起动电机。控制系统可用于提供对负载、储能电池、起动电机以及内燃引擎操作的控制。可使用多种开关、接触器、直流(DC)-交流(AC)逆变器、DC/DC转换器、不同种类的连接器（例如将存储电池和负载互连的自锁继电器和开关）、以及诸如微控制器和控制域网(CAN)的电气控制元件来实现控制功能。

在美国专利No.7,336,002(Kato等人)中指出交通工具储能电池系统可在应用之间划分并包括一种以上类型的电池。在一些交通工具上，储能电池系统被划分成两组，其中的一组承受大多数交通工具负载，而其第二组被预留用以向起动电机提供功率。在该系统中，储能电池系统的这两个区域有时被称为主/主要电池和辅助电池，或更直观地被称为底盘(支持多种系统负载)电池和发动电池。提供区分开的底盘电池和发动电池的原因之一是使电气负载与源自起动电机操作的基本电压变化隔离。另外，具有两组电池提供了一些系统冗余并在交通工具电气负载的辅助操作期间用来使发动电池与底盘电池上的功率汲取相隔离。这通过将功率汲取仅限于底盘电池而提供了能够在维持的电功率需求达一段时间之后起动交通工具的引擎的更大保障。

不同组的电池可以是截然不同类型的。一种可能的配置是使用铅酸电池作为底盘电池并使用锂离子电池作为发动电池。可选择表现出密切匹配的电荷分布接受能力的铅酸和锂离子电池，这简化了对再充电的控制。然而，锂离子电池一般对由于环境条件(尤其是低温)所导致的在再充电期间的损坏更为敏感。

对诸如商用卡车之类的交通工具的非勤务电功率需求近年来趋向于增加。交通工具乘务员舱可配有设施和照明以使非勤务驾驶员感到舒适。这些设备的辅助操作需要电功率。过去，驾驶员例行公事地允许交通工具引擎空转以支持所需电功率的产生，然而维持的空转是低效的、有噪声的、造成污染并且现在基本上是不合法的。结果，延长的交通工具空转是法律限制的，并且当交通工具不处于运动时交通工具被周期地起动和停转以产生和存储电力以满足功率需求。满足这些运作需求比交通工具单纯保持运行的情形对电池施加了更多压力，并可能迫使电池再充电在低于理想状态下发生。

发明内容

机动交通工具供电系统通过产生机械功率的内燃引擎工作，该内燃引擎耦合至发电机，该发电机产生电功率，该电功率施加于负载并施加于底盘电池和发动电池以供存储。内燃引擎的起动电机主要从发动电池供能。提供底盘电池和发动电池之间的多状态接触器，该多状态接触器具有闭合状态和断开状态，在闭合状态下电功率可在底盘电池和发动电池之间流动，而在断开状态下中断发动电池和底盘电池之间的电功率流动并中断从发电机至发动电池的电功率流动。设置具有激活和非激活状态的空转开关。响应于空转开关的状态以使内燃引擎操作的控制器对发动电池和底盘电池中的至少一者的电池充电状态作出响应，以使内燃引擎周期地起动和停转从而维持最低电池充电状态。多状态接触器可具有附加的限制闭合状态，其中在底盘电池和发动电池之间的电功率流动是受到浪涌限制的。响应于底盘电池和发动电池之间的最低电压差，功率流动通过多状态连接器受到浪涌限制。

附图简述

图1是交通工具电功率产生、存储和分配系统的高级示意图。

图2是交通工具电功率产生、存储和分配系统的示意图。

图3是涉及对用于电池再充电的交通工具电功率产生的控制的流程图。

详细描述