[发明专利]交通工具电源管理系统

说明书

相关申请的交叉引用

不适用。

关于联邦赞助研究的声明

不适用。

发明背景

本发明一般涉及交通工具电源管理系统，更具体地涉及控制从交通工具中的充电电源被施加到电池的再充电电压。

已经并将继续开发用于管理机动交通工具中的电力的复杂控制。在这样的系统中的电池再充电的方式影响交通工具性能的若干重要方面，包括电池寿命和容量、燃料经济性和电器配件的正确操作。交通工具制造商已经投入很大精力来最优化一个或多个性能方面，导致在交通工具操作的过程中基于大量检测到的情况动态地控制电池充电的复杂系统。开发这些复杂系统的工作费时又费钱。同样，所产生的系统需要处理大量数据的能力。大量数据收集和处理硬件对于生产和安装是相当昂贵的。

复杂系统的另一个缺点是，不经大量修改，不容易在不同的交通工具型号上重复使用它们。由于任何特定的交通工具型号包括电器部件和系统的独特组合，所以需要单独的工作来设计和验证用于各个交通工具的交通工具电源管理系统。基于有限数量的输入情况，简单、有效的再充电方法将是可期望的，以便提供容易适于并被验证用于任何特定的交通工具型号的现货供应的系统。

发明概述

在本发明的一个方面，交通工具电源管理系统(VPMS)被提供来控制交通工具中电池的充电电压，其中交通工具包括提供选定电压给电池的充电电源。电池监测器耦合到电池，用于确定电池的充电状态(SOC)、电池温度和电池充电电流。VPMS控制器接收来自电池监测器的周期性的消息，该周期性的消息包括来自电池监测器的SOC、电池温度和电池充电电流的测量结果，其中VPMS控制器评估来自电池监测器的消息以确定充电模式。

当SOC小于第一阈值时，VPMS控制器进入快速充电模式。在快速充电模式中，VPMS控制器选择目标快速充电电压，关于电池温度补偿目标快速充电电压，并传输经补偿的快速充电电压到充电电源。在快速充电模式中，同样，VPMS控制器使电池充电电流与过电流阈值相比较，并且如果电池充电电流超过过电流阈值，则VPMS控制器传输降低的充电电压到充电电源。

当SOC大于第一阈值并小于第二阈值时，VPMS控制器进入正常充电模式。在正常充电模式中，VPMS控制器选择比目标快速充电电压小的目标正常充电电压，关于电池温度补偿目标正常充电电压，并传输经补偿的正常充电电压到充电电源。

当SOC大于第二阈值时，VPMS控制器进入涓流充电模式。在涓流充电模式中，VPMS控制器选择比目标正常充电电压小的目标涓流充电电压，关于电池温度补偿目标涓流充电电压，并传输经补偿的涓流充电电压到充电电源。在未能从电池监测器接收SOC、电池温度或电池充电电流的情况下，VPMS控制器也进入涓流充电模式。

附图简述

图1是示出采用本发明的交通工具电力系统的一个实施方式的框图。

图2是VPMS控制器的一个实施方式的输入/输出图。

图3是示出本发明的一个实施方式中的充电模式的状态图。

图4是示出本发明的可选增强的流程图。

图5是示出减载增强(load shedding enhancement)中负载的优先级的图。

优选实施方式的详述

本发明的主要目标是确定目标充电电压，然后目标充电电压被传达到用于输送充电电压和充电电流到电池的充电电源。用于管理交通工具电源的许多现有技术的算法已设法以最大化电池寿命和性能的方式给电池充电。本发明可以优选地以代替最大化燃料效率的方式设置目标充电电压。因此，目标充电电压被选择的范围可允许在交通工具操作的某些情况的过程中对电池充电不足或过度充电。为了确保准确的充电控制，根据三个再充电模式将电池状态分类，每个充电模式具有不同的预定目标充电电压。关于电池温度和已知的导线电阻补偿选定的目标电压。除了目标充电电压的选择，本发明可以提供可选增强特性，包括电池的健康状态通知、电压范围监测和低电池充电状态时的减载。

现参考图1，交通工具电力系统10包括电池11，其可以是常规的低电压电池(例如，14伏)、常规的高电压电池(例如，32伏)或任何其它期望的电压。电力系统可随常规内燃机或混合(气-电)推进系统并入交通工具中。

充电器/发电机系统12耦合到电池11，其中，机械能(例如，来自内燃机)被转换为期望施加到电池11的电压，作为再充电电压。电池11的输出也耦合到保险丝盒11，用于供应电能到交通工具中的各种负载。监测器14连接到电池输出并连接到位于电池11附近的电池温度传感器15。