用于交通工具的電力系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于交通工具的電力系統，電力系統包括第一電池、第二電池以及對第一和第二電池進行充電的發電機。
【背景技術】
[0002]安裝在交通工具中的已知電力系統通過使用兩個電池例如鉛蓄電池(第一電池)和鋰電池(第二電池)來被配置。適當地使用這些電池，電力被供應到安裝在交通工具中的各種電負載。專利文件例如JP-A-2012-080706公開了這種電力系統的配置。
[0003]具體地，鋰電池經由通過半導體開關配置的連接開關而連接到發電機和鉛蓄電池。在與交通工具的減速相關聯的發電機的再生發電中，接通連接開關以能夠將電力從發電機供應到鋰電池。此外，在非再生發電中，斷開連接開關以確保將電力從鋰電池供應到電負載，電負載相對于連接開關而在鋰電池側上建立電連接。控制如上所述的連接開關，可以有效地使用由再生發電產生的電能。
[0004]在這樣的配置中，鉛蓄電池和鋰電池可以具有不同的端電壓，即鉛蓄電池的端電壓可以高于鋰電池的端電壓。利用這種配置，鋰電池可以優先于鉛蓄電池被充電。然而，在這種情況下，當在再生發電中接通連接開關以對鉛蓄電池和鋰電池兩者進行充電時，會發生意外情況。具體地，在這種情況下，由于電池端電壓的不同，鉛蓄電池的狀態可能從充電狀態轉變到放電狀態以意外降低鉛蓄電池的充電量(剩余容量)。換句話說，在再生發電中，充電從鉛蓄電池施加到鋰電池，從而鉛蓄電池的充電量降低。
[0005]當鉛蓄電池的充電量降低時，需要通過允許發電機在非再生發電中進行發電來對鉛蓄電池進行充電以用于補償降低。
【發明內容】
[0006]實施方式提供了一種用于交通工具的電力系統，其包括第一電池、第二電池和連接開關，該連接開關電連接和斷開第一和第二電池以實現對第一和第二電池充電的有效應用。
[0007]作為實施方式的方面，提供了用于交通工具的電力系統，其包括:發電機；與發電機并聯連接的第一電池和第二電池；以及連接開關，其是在電連接第一和第二電池的連接線上被提供的，并且將第一電池和發電機電連接到第二電池以及將第一電池和發電機從第二電池電斷開。當交通工具減速時，電力系統通過發電機執行再生發電。使得第一電池的端電壓大于第二電池的端電壓。電力系統還包括:第一控制裝置，其在通過發電機再生發電期間使連接開關處于電連接狀態以對第一電池和第二電池實施充電；放電監控裝置，其在再生發電期間監控第一電池的放電狀態；以及第二控制裝置，其在再生發電期間基于由放電監控裝置監控的第一電池的放電狀態來斷開連接開關。
【附圖說明】
[0008]在附圖中:
[0009]圖1是示出了根據實施方式的交通工具中的電力系統的示意圖；
[0010]圖2是示出了充電控制過程的程序的流程圖；
[0011]圖3示出了相對于接通交通工具速度和斷開交通工具速度的、充電PbSOC的鉛蓄電池狀態；
[0012]圖4示出了相對于放電允許值的PbSOC ；
[0013]圖5是示出了再生發電中的電池充電狀態的時序圖；以及
[0014]圖6示出了相對于斷開交通工具速度的、充電LiSOC的鋰電池狀態和PbSOC。
【具體實施方式】
[0015]參照附圖，在下文中描述其中實現本發明的電力系統的實施方式。本實施方式的電力系統應用于具有發動機(內燃機)的交通工具。電力系統包括兩個電池即鉛蓄電池和鋰電池，以及對這些電池充電的發電機。首先，參照圖1，描述了本系統的概要。
[0016]圖1是示出了根據本實施方式的電力系統的示意圖。在圖1中，電力系統包括作為其主要組件的交流發電機11 (發電機)、鉛蓄電池12和包括鋰電池13的電池單元14。鉛蓄電池12和鋰電池13與交流發電機11并聯連接。鉛蓄電池12對應于第一電池，而鋰電池13對應于第二電池。
[0017]交流發電機11連接到發動機的曲柄軸(輸出軸)以利用曲柄軸的轉動能來產生電力。換句話說，當交流發電機11的轉子通過曲柄軸旋轉時，響應于通過轉子芯的激勵電流，在定子線圈中引起AC電流。AC電流通過整流器被轉變成DC電流。通過轉子線圈的激勵電流由調節器調節以由此將產生的DC電流的電壓調節到設定電壓Vreg。交流發電機11的調節器由發動機控制器30 (第一控制裝置、放電監控裝置、第二控制裝置、參考值設定裝置、禁止交通工具速度設定裝置、允許交通工具速度設定裝置)控制。
[0018]鉛蓄電池12是眾所周知的通用電池。作為電負載，起動器15a連接到鉛蓄電池12。當起動器15a由從鉛蓄電池12供應的電力驅動時，發動機啟動。電負載15b，例如前燈和電動窗電機，也連接到鉛蓄電池12。
[0019]在電池單元14中，鋰電池13是高密度電池，其與鉛蓄電池12相比具有高功率密度和能量密度。鋰電池13通過其中多個電池串聯連接的電池組來被配置。應當認識到，確保鉛蓄電池12的充電量大于鋰電池13的充電量。
[0020]電池單元14設置有輸入端子16和輸出端子17，輸入端子16和輸出端子17經由電力饋線18彼此連接。交流發電機11和鉛蓄電池12連接到輸入端子16。從鋰電池13對其供電的電負載19連接到輸出端子17。電負載19的特定示例包括恒定電流負載，例如利用恒定電流驅動的導航系統和音頻系統。
[0021]不同于鋰電池13，電池單元14包括MOS開關21、SMR開關22和電池控制器23，電池控制器23執行控制，在電池控制器23下，這些開關接通/斷開(電連接/斷開)。電池控制器23是眾所周知的電子控制單元，其由具有CPU和存儲器的微計算機來配置。
[0022]MOS開關21是由MOSFET (金屬氧化物半導體場效應晶體管)配置的半導體開關。在輸入和輸出端子16和17之間設置MOS開關21。MOS開關21用作如下開關:其將鋰電池13電連接(接通)到交流發電機11和鉛蓄電池12以及將鋰電池13從交流發電機11和鉛蓄電池12電斷開(斷開)。
[0023]類似于MOS開關21，SMR開關22是由MOSFET配置的半導體開關。SMR開關22布置在連接點(由圖1中Xl表示)和鋰電池13之間，連接點連接在MOS開關21和輸出端子17之間。SMR開關22用作如下開關:其將鋰電池13電連接(接通)到連接在輸入和輸出端子16和17之間的饋電路徑以及將鋰電池13從該饋電路徑電斷開(斷開)。
[0024]SMR開關22在緊急時刻還用作打開/關閉裝置。正常地或在不同于緊急時刻的時期中，SMR開關22通過發送自電池控制器23的接通(on)信號而保持為接通狀態(onstate)。在下面例舉的緊急時刻中，停止接通信號的輸出以將SMR開關22帶入斷開狀態(off state)。通過將SMR開關22帶入斷開狀態，避免了鋰電池13的過充電或過放電。例如，在交流發電機11處設置的調節器出故障以異常地升高設定電壓Vreg的情況下，鋰電池13可能過充電。在這種情況下，SMR開關22被帶入斷開狀態。此外，在交流發電機11或MOS開關21出故障以不能對鋰電池13進行充電的情況下，鋰電池13可能過放電。在這種情況下，SMR開關22被帶入斷開狀態。
[0025]MOS開關21和SMR開關22的接通狀態和斷開狀態由電池控制器23持續監控。監控的結果以預定間隔從電池控制器23被傳送到其他組件諸如發動機控制器30。
[0026]由交流發電機11產生的電力被供應到交通工具中的各種電負載，同時被供應到鉛蓄電池12和鋰電池13。當發動機驅動停止并且交流發電機11不進行發電時，電力從鉛蓄電池12和鋰電池13被供應到交通工具中的電負載。從鉛蓄電池12和鋰電池13到交通工具中的電負載的放電量和從交流發電機11施加到電池12和13的充電量被控制，使得電池12和13的SOC(荷電狀態:實際充電量相對于完全充電狀態時的充電量的百分比))將降至不會導致過充電或過放電的范圍內(適當范圍)。換句話說，確保發動機控制器30控制設定電壓Vreg以不引起過充電或過放電，同時確保電池控制器23控制MOS開關21的操作。
[0027]在與交通工具的減速相關聯的交流發電機11的再生發電中，MOS開關21和SMR開關22都接通以對鉛蓄電池12和鋰電池13 二者充電。在本實施方式中，鉛蓄電池12和鋰電池13的端電壓被確定成使得電池12的端電壓高于電池13的端電壓。因此，在開關21和22接通用于電池12和13的互相電連接的狀態下，通過交流發電機11和鉛蓄電池12 二者來確保對鋰電池13充電。
[0028]發動機控制器30具有怠速減少功能，該怠速減少功能當滿足預定自動停止條件同時交通工具行駛時，自動停止發動機，并且當滿足預定重新起動條件同時發動機自動停止時，自動重新起動發動機。自動停止條件例如包括:交通工具速度不大于預定水平；以及加速器的操縱變量為零