RU2568669C2 - Система зарядки аккумулятора - Google Patents
Система зарядки аккумулятора Download PDFInfo
- Publication number
- RU2568669C2 RU2568669C2 RU2013157197/07A RU2013157197A RU2568669C2 RU 2568669 C2 RU2568669 C2 RU 2568669C2 RU 2013157197/07 A RU2013157197/07 A RU 2013157197/07A RU 2013157197 A RU2013157197 A RU 2013157197A RU 2568669 C2 RU2568669 C2 RU 2568669C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- battery
- voltage
- charging
- controller
- charging voltage
- Prior art date
Links
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims abstract description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 25
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 8
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract 1
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 6
- 230000004044 response Effects 0.000 description 6
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 5
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000009897 systematic effect Effects 0.000 description 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/14—Circuit 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
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/14—Circuit 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
- H02J7/1423—Circuit 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
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
- B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
- B60L50/60—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
- B60L50/66—Arrangements of batteries
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L2200/00—Type of vehicles
- B60L2200/18—Buses
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
- B60L2240/40—Drive Train control parameters
- B60L2240/54—Drive Train control parameters related to batteries
- B60L2240/547—Voltage
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L2260/00—Operating Modes
- B60L2260/40—Control modes
- B60L2260/42—Control modes by adaptive correction
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/14—Circuit 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
- H02J7/1446—Circuit 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 in response to parameters of a vehicle
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/80—Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
- Y02T10/92—Energy 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)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Abstract
Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение надежности. Система обнаружения неисправностей содержит источник (2) электроэнергии, выполненный с возможностью подачи зарядного напряжения на аккумулятор (3), с использованием одного или более создающих сопротивление блоков (R, RL), подключенных к системе. Система (1) дополнительно содержит регулятор (4), выполненный с возможностью непрерывного приема величины, представляющей зарядное напряжение (Vd), требуемое в данный момент времени, и величины, представляющей напряжение (Vbat) аккумулятора в данный момент времени и использования этих величин в качестве основы для непрерывного вычисления зарядного напряжения (Vcalc), подаваемого от источника (2) электроэнергии и необходимого для достижения требуемого зарядного напряжения (Vd). Регулятор выполнен также с возможностью генерирования управляющего сигнала (S), который содержит управляющую команду на источник (2) электроэнергии для подачи вычисленного зарядного напряжения (Vcalc). 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 4 ил.
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к системе зарядки аккумулятора для транспортного средства, способу управления зарядкой, по меньшей мере, одного аккумулятора в упомянутой системе зарядки аккумулятора и компьютерному программному продукту в соответствии с преамбулами независимых пунктов формулы изобретения.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение целесообразно применять в длинных транспортных средствах, например, автобусах. Обычно двигатель размещается в задней части автобуса, а аккумуляторы - в передней части с целью оптимизации распределения веса транспортного средства. Такие раздельные положения означают, что между источником энергии и аккумуляторами должны проходить длинные кабели. Сопротивление этих длинных кабелей в совокупности с крупными энергопотребляющими блоками в автобусе, например вентиляторами и кондиционерами, вызывает падения напряжения между кабелями и пластиной заземления. В различных точках на пластине заземления могут подключаться нагрузки. При возникновении значительных нагрузок, например, при включении кондиционирования воздуха между генераторами электрического тока и аккумуляторами автобуса могут возникать падения напряжения до одного или нескольких вольт. Это означает, что напряжение зарядки системы аккумуляторов становится ниже, чем требуется, в результате чего аккумуляторы не заряжаются с той эффективностью, с которой они могли бы заряжаться. Низкий уровень зарядки аккумуляторов также приводит к сокращению срока службы аккумуляторов.
Энергопотребляющие блоки могут подключаться в различных точках в зарядной цепи, которая включает в себя источник энергии и аккумуляторы. Данная цепь также часто выполняется в различных автобусах различными способами, поскольку эти блоки подключаются в цепи в любой наиболее подходящей точке, например исходя из требований по размещению. В зависимости от того, как они подключаются и как выполнена пластина заземления в конкретном случае, сопротивление из-за одного или более энергопотребляющих блоков будет различаться. Возникающее падение напряжения вследствие этого будет различаться в зависимости от того, какие блоки подключаются и от конфигурации цепи в конкретном случае, например в определенном транспортном средстве.
Проблема в этой связи состоит в том, что вычисление сопротивления цепи и последующего падения напряжения между источником энергии и аккумуляторами является занимающей много времени операцией. Предварительное измерение цепи и регулировка напряжения на основе измеренного значения занимают очень много времени, поскольку сопротивление в цепи различается от транспортного средства к транспортному средству в зависимости от конфигурации цепи и от того, какие блоки подключены в данный момент времени.
В настоящее время известны системы, предназначенные для автобусов и грузовых автомобилей и имеющие функцию адаптивной зарядки аккумулятора, которая использует расчетную температуру аккумулятора, чтобы определить, насколько высокое напряжение потребовать от источника электроэнергии во время зарядки. Однако эта функция зависит от датчиков температуры. Известная функция адаптивной зарядки аккумулятора не учитывает последствия, которые возникают из-за изменяющихся сопротивлений в цепи или из-за раздельных положений аккумуляторов и источника электроэнергии в транспортном средстве.
В связи с этим авторы настоящего изобретения выявили потребность в функции адаптивной зарядки аккумулятора, которая учитывает сопротивления в зарядной цепи, различающиеся в разных автобусах, и адаптируется к ним без необходимости выполнения предварительного измерения сопротивления цепи для различных ситуаций.
В нижеперечисленных опубликованных патентах и заявках на патенты описаны различные решения в этой области.
В US2009051325 описана система регулирования для зарядки аккумулятора в транспортном средстве, при помощи которой выходное напряжение с источника энергии корректируется на основе требуемого зарядного напряжения в совокупности с напряжением смещения, которое зависит от фактического тока, подаваемого в аккумулятор. Система включает в себя датчики температуры для контроля температуры в источнике энергии. В тех случаях, когда кабели имеют фиксированную длину, система может также калиброваться по их сопротивлению.
В JP2307338 описана система для компенсации падения напряжения путем вычисления ожидаемого падения напряжения из-за длины кабеля, а затем измерения тока и напряжения с последующей коррекцией напряжения от генератора.
В WO2005060066 описано зарядное устройство для зарядки множества аккумуляторов, последовательно соединенных в транспортном средстве. Данное устройство подключено к генератору со встроенным регулятором зарядки через первую линию и с выходом генератора через вторую линию. Первая линия используется для обратной связи с регулятором зарядки таким образом, что на выходе генератора получается требуемое выходное напряжение.
В US6404163 описан способ управления зарядным напряжением на аккумуляторе в транспортном средстве. Вычисляется оптимальное зарядное напряжение для аккумулятора, служащее в качестве входной информации для генератора, чтобы обеспечить подачу им в аккумулятор надлежащего зарядного напряжения.
В US5182510 описана система для зарядки аккумулятора с помощью генератора, использующего выпрямитель-регулятор. Регулируемое напряжение компенсирует падение напряжения, которое возникает в кабеле между выпрямителем и аккумулятором.
В US2008100269 описана регулирующая система для генератора в транспортном средстве, посредством которой выходное напряжение генератора и напряжение аккумулятора измеряются и сравниваются с целевым значением, чтобы определить, имеются ли в цепи неисправности.
В US2010127668 описан способ компенсации падения напряжения, которое возникает в кабеле между аккумулятором и зарядным устройством. Данный способ включает в себя сначала вычисление падения напряжения в кабеле, а затем использование сохраненного значения для коррекции зарядного напряжения.
В WO9210019 описан регулятор напряжения для генератора, который заряжает аккумулятор в транспортном средстве. Падение напряжения между аккумулятором и генератором компенсируется вычислением падения напряжения на основе тока генератора и сопротивления кабеля.
Задачей настоящего изобретения является поддержание зарядного напряжения на оптимальном уровне путем компенсации падения напряжения, которое возникает на пути из источника электроэнергии в аккумуляторы.
Еще одной задачей является предложение функции адаптивной зарядки аккумулятора, которая не зависит от дополнительных датчиков.
Еще одной задачей является предложение функции адаптивной зарядки аккумулятора, которая не зависит от точного сопротивления цепи, изменяющегося в зависимости от величины и использования нагрузок и их подключения по отношению к зарядной цепи, что приводит к отсутствию необходимости в калибровке цепи.
Еще одной задачей является поддержание напряжения аккумулятора на уровне, вычисляемом как оптимальный в соответствии с вышеупомянутой известной системой адаптивной зарядки, в настоящее время часто используемой в автобусах.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Вышеуказанные задачи решаются с помощью изобретения, определяемого независимыми пунктами формулы изобретения.
Предпочтительные варианты осуществления определены зависимыми пунктами формулы изобретения.
Настоящее изобретение относится к системе зарядки аккумулятора, которая регулирует уровень напряжения аккумулятора на основе падения напряжения в данный момент времени.
Преимущество изобретения состоит в том, что падение зарядного напряжения не обязательно должно уменьшаться путем снижения сопротивления зарядной цепи с помощью более длинных и/или дополнительных электрических проводов, которые являются дорогостоящими, увеличивают вес и оказывают отрицательное влияние на окружающую среду.
Поскольку настоящее изобретение относится к системе зарядки аккумулятора с обратной связью, для достижения требуемого зарядного напряжения аккумулятора не нужны никакие изменения кабельного соединения. Обратная связь компенсирует падение напряжения, поэтому нет необходимости в прокладке более мощных кабелей для снижения падения напряжения в цепи и нет необходимости в подключении потребителей энергии в других точках в цепи с целью предотвращения падений напряжения.
В соответствии с одним вариантом осуществления, система зарядки аккумулятора содержит источник электроэнергии, выполненный с возможностью подачи зарядного напряжения, по меньшей мере, на один аккумулятор, с использованием одного или более создающих сопротивление блоков R1-R11 и RL1-RL3, подключенных к системе. Создающие сопротивление блоки включают в себя проводники между источником энергии, аккумуляторами и энергопотребляющими блоками с линейным сопротивлением R1-R11 и энергопотребляющими блоками, которые имеют сопротивление RL1-RL3. Проводники могут представлять собой, например, кабельное соединение и/или рамную конструкцию. Энергопотребляющие блоки могут, например, включать в себя кондиционирование воздуха, дополнительный нагреватель, вентиляцию, преобразователь переменного тока на 230 В, но могут включать в себя и другие системы на транспортном средстве, которые потребляют энергию. Система также включает в себя регулятор, выполненный с возможностью непрерывного приема величины, соответствующей зарядному напряжению Vd, требуемому в данный момент времени, и величины, соответствующей напряжению Vbat аккумулятора в данный момент времени для системы аккумуляторов, и использования этих величин в качестве основы для непрерывного вычисления зарядного напряжения Vcalc, подаваемого от источника электроэнергии и необходимого для обеспечения упомянутого требуемого зарядного напряжения Vd, причем регулятор выполнен с возможностью генерирования управляющего сигнала S, который содержит управляющую команду на источник электроэнергии для подачи вычисленного зарядного напряжения Vcalc.
В соответствии с еще одним вариантом изобретения настоящее изобретение относится к способу управления зарядкой, по меньшей мере, одного аккумулятора в упомянутой системе зарядки аккумулятора.
Преимущество способа управления зарядкой, по меньшей мере, одного аккумулятора в системе зарядки аккумулятора, такой как система в соответствии с изобретением, состоит в том, что он может быть реализован в виде программного обеспечения в существующем блоке управления транспортного средства.
В соответствии с одним вариантом осуществления изобретения регулятор представляет собой пропорционально-интегрально-дифференциальный регулятор (ПИД-регулятор).
В соответствии с еще одним вариантом настоящего изобретения данное изобретение относится также к компьютерному программному продукту, включающему в себя этапы программы для применения способа.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фиг. 1 изображена система зарядки аккумулятора для транспортного средства в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг. 2 представляет собой схематическое изображение системы зарядки аккумулятора в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения с множеством подключенных создающих сопротивление блоков.
На фиг. 3 схематически показано, как осуществляется управление источником электроэнергии в системе в соответствии с одним вариантом осуществления.
Фиг. 4 иллюстрирует поведение системы зарядки аккумулятора в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Данное изобретение подробно описывается ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи.
На фиг. 1 изображена система 1 зарядки аккумулятора в соответствии с настоящим изобретением. Система 1 содержит источник 2 электроэнергии, выполненный с возможностью подачи зарядного напряжения, по меньшей мере, в один аккумулятор 3 с использованием одного или более создающих сопротивление блоков, подключенных к системе. Система дополнительно содержит регулятор 4, выполненный с возможностью непрерывного приема величины, представляющей зарядное напряжение Vd, требуемое в данный момент времени, и величины, представляющей напряжение Vbat аккумулятора в данный момент времени для упомянутого, по меньшей мере, одного аккумулятора 3, и использования этих величин в качестве основы для непрерывного вычисления зарядного напряжения Vcalc, подаваемого от источника 2 электроэнергии и необходимого для достижения упомянутого требуемого зарядного напряжения Vd, причем регулятор 4 выполнен с возможностью генерирования управляющего сигнала S, который содержит управляющую команду на источник 2 электроэнергии для подачи вычисленного зарядного напряжения Vcalc.
Фиг. 2 представляет собой схематическое изображение системы 1 зарядки аккумулятора с множеством создающих сопротивление блоков R1-R11, RL1-RL3, которые подключены между источником 2 электроэнергии, упомянутым, по меньшей мере, одним аккумулятором 3 и регулятором 4 и которые различными способами создают сопротивление. Создающие сопротивление блоки в виде проводников в данном случае называются R1-R11. Проводники могут представлять собой электрические линии и/или пластину заземления транспортного средства (называемую также заземлением шасси). В зависимости от конкретной конфигурации сопротивления проводников, разумеется, могут быть в количестве больше или меньше одиннадцати, а соответствующее сопротивление R каждого проводника может варьироваться в зависимости от его удельного электрического сопротивления, длины и площади поперечного сечения. Создающие сопротивление блоки включают в себя не только сопротивление R проводника, но в данном случае и три подключенных энергопотребляющих блока RL1-RL3, например, блоки кондиционирования воздуха. Число подключенных энергопотребляющих блоков RL, разумеется, может варьироваться в зависимости от конкретной конфигурации. Чем больше энергии они потребляют, тем больше токи, которые проходят через создающие сопротивление блоки R1, и тем больше последующее падение напряжения.
На фиг. 2 регулятор 4 расположен в управляющем блоке 5. В соответствии с одним вариантом осуществления вычисляется величина, представляющая напряжение Vbat аккумулятора в данный момент времени. Напряжение управляющего блока 5 при этом служит в качестве величины, представляющей напряжение Vbat аккумулятора в данный момент времени для упомянутого, по меньшей мере, одного аккумулятора 3. Альтернативный способ достижения напряжения Vbat аккумулятора в данный момент времени состоит в измерении его непосредственно на полюсах упомянутого, по меньшей мере, одного аккумулятора, но для этого требуется дополнительное кабельное соединение и вследствие этого более дорогостоящая система.
На фиг. 3 схематически показано, как осуществляется управление источником 2 электроэнергии в системе в соответствии с одним вариантом осуществления. Зарядное напряжение для источника электроэнергии вычисляется в управляющем блоке 5 и преобразуется в процентное значение. Процентное значение отправляется в блок 6 управления двигателем, в котором на основе принятого значения формируется сигнал широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Этот сигнал проходит между управляющим блоком 5 и блоком 6 управления двигателем по сети передачи данных (CAN) транспортного средства. Сигнал ШИМ отправляется в источник 2 электроэнергии, который создает зарядное напряжение.
В соответствии с одним вариантом осуществления регулятор 4 представляет собой ПИД-регулятор, но могут использоваться и другие виды подходящего регулятора. Управление ПИД-регулятором осуществляется с помощью множества предварительно заданных фиксированных параметров, относящихся к транспортному средству, т.е. фиксированные параметры определяются заранее, поэтому ПИД-регулятор с использованием этих параметров может использоваться повсеместно, например, для автобуса без необходимости регулировки этих параметров применительно к подключенным блокам в конкретном автобусе. ПИД-регулятор включает в себя три параметра, а именно пропорциональный элемент, интегральный элемент и дифференциальный элемент. ПИД-регулятор выполнен таким образом, чтобы обеспечивать для определенного типа транспортного средства оптимальное соотношение между тремя своими элементами с целью достижения его необходимого поведения. Существуют различные систематические способы итеративной точной регулировки параметров для достижения необходимого результата. Применимым способом регулировки и выявления параметров для регулятора является способ управления с внутренней моделью (IMC). ПИД-регулятор может быть реализован последовательно или подключен параллельно. Преимущество параллельного подключения состоит в том, что элементы П, И и Д могут быть реализованы по отдельности, а затем объединены. Это упрощает проверку различных значений для различных параметров без влияния на параметры регулятора, отличные от параметра, который имеет значение в данный момент времени.
Регулятор может описываться формулой
в которой K - пропорциональный элемент, K/Ti - интегральный элемент, Tds/(µTds+1) - дифференциальный элемент, а µ - константа, которая рассматривается ниже.
Параметры для ПИД-регулятора выбираются путем изучения отклика системы на ступенчатое воздействие. По отклику на ступенчатое воздействие можно построить трехпараметрическую модель, которая описывает систему. Параметры для ПИД-регулятора могут при этом определяться систематически посредством трехпараметрической модели следующего вида
Значения для параметров считываются в отклике на ступенчатое воздействие для системы без обратной связи. В ней в соответствии с примером:
L=0,15 с означает задержку с момента ступенчатого воздействия до отклика в выходном сигнале,
Kp=27,95 В означает конечную величину, достигаемую для отклика на ступенчатое воздействие,
Т=0,22 с означает временную константу для системы, которая вычисляется как время от L до момента времени, в который система достигает 0,63% от своего конечного значения.
Эти параметры по отклику на ступенчатое воздействие приводят к трехпараметрической модели
Параметры для ПИД-регулятора вычисляются по трехпараметрической модели путем применения способа IMC. Способ IMC использует только новую информацию в измеренном сигнале в качестве сигнала обратной связи. Способ IMC выбирает параметры, как описано ниже, в которых Tc - единственный конструктивный параметр, а остальные три берутся из трехпараметрической модели. Tc - это требуемая временная константа для системы с обратной связью, а T - это требуемая временная константа для системы без обратной связи.
- относительная временная задержка для системы.
Результатом с вычисленными значениями для ПИД-регулятора в параллельном виде является регулятор
Реализация регулятора 4 предполагает выполнение определенных регулировок, при этом величина µ выбирается равной 0,2, но является регулируемым параметром. Чтобы реализовать регулятор, используется цифровая реализация.
Поскольку сопротивление в системе 1 со временем меняется из-за изменяющихся подключенных потребителей тока RL и, кроме того, изменения необходимого зарядного напряжения, предпочтительна относительно частая выборка, поэтому частота выборки для системы зарядки аккумулятора составляет от 1,4 до 3,4 Гц, а предпочтительно - около 2 Гц, но в зависимости от конфигурации системы могут быть применимы и другие частоты выборки.
Подключенные создающие сопротивление блоки R1-R11, RL1-RL3 выполнены в виде сопротивлений в электрических линиях R1-R11 и/или подключенных потребителей тока RL1-RL3, например, в виде кондиционирования воздуха или вентиляторов. Эти создающие сопротивление блоки меняются со временем.
Фиг. 4 включает в себя три графика поведения системы зарядки аккумулятора. На верхнем графике показано напряжение, требуемое от источника электроэнергии, на среднем графике показан управляющий сигнал на источник электроэнергии, например сигнал с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ), а на нижнем графике показано зарядное напряжение. Положительные максимумы возникают в уровне напряжения аккумулятора в тех случаях, когда от системы отключается большая нагрузка. В тех случаях, когда на графике возникают отрицательные максимумы, большая нагрузка была подключена. Система компенсирует падения напряжения, требуя от источника электроэнергии более высокое напряжение, что приводит к росту напряжения аккумулятора. Пример этого можно видеть на графике с момента времени 150 с приблизительно до 200 с.
Система 3 аккумуляторов предпочтительно подходит для использования в автобусе, который содержит источник 2 электроэнергии, расположенной в его задней части, и, по меньшей мере, один аккумулятор 3 - в его передней части.
Настоящее изобретение относится также к способу управления зарядкой, по меньшей мере, одного аккумулятора в системе зарядки аккумулятора для транспортного средства, причем система включает в себя источник 2 электроэнергии, выполненный с возможностью подачи зарядного напряжения, по меньшей мере, на один аккумулятор 3 с использованием одного или более создающих сопротивление блоков R1-R11, RL1-RL3, подключенных к системе. Данный способ включает в себя этапы:
- непрерывного приема величины, представляющей зарядное напряжение Vd, требуемое в данный момент времени в регуляторе 4,
- непрерывного приема величины, представляющей напряжение Vbat аккумулятора в данный момент времени для упомянутого, по меньшей мере, одного аккумулятора 3 в упомянутом регуляторе 4,
- непрерывного вычисления зарядного напряжения Vcalc, подаваемого от источника 2 электроэнергии и необходимого для достижения упомянутого требуемого зарядного напряжения Vd на основе зарядного напряжения Vd, требуемого в данный момент времени, и напряжения Vbat аккумулятора в данный момент времени для системы 3 аккумуляторов, и
- генерирования управляющего сигнала S, который содержит управляющую команду на источник 2 электроэнергии для подачи вычисленного зарядного напряжения Vcalc.
В соответствии с одним вариантом осуществления данного способа регулятор 4 является ПИД-регулятором.
В соответствии с одним вариантом осуществления данного способа управление регулятором 4 осуществляется с помощью множества предварительно заданных фиксированных параметров, относящихся к транспортному средству.
В соответствии с еще одним вариантом осуществления данного способа вычисляется величина, представляющая напряжение Vbat аккумулятора в данный момент времени для упомянутого, по меньшей мере, одного аккумулятора 3.
В соответствии с одним вариантом осуществления данного способа частота выборки для системы 1 зарядки аккумулятора составляет около 2 Гц.
Настоящее изобретение относится также к компьютерному программному продукту, включающему в себя этапы программы для применения вышеуказанного способа.
Настоящее изобретение не ограничивается вышеописанными предпочтительными вариантами осуществления. Могут использоваться различные альтернативы, модификации и эквиваленты. Поэтому вышеописанные варианты осуществления не должны рассматриваться как ограничивающие объем охраны изобретения, который определяется прилагаемой формулой изобретения.
Claims (11)
1. Система (1) зарядки аккумулятора для транспортного средства, содержащая:
источник (2) электроэнергии, выполненный с возможностью подачи зарядного напряжения, по меньшей мере, на один аккумулятор (3), с использованием одного или более создающих сопротивление блоков (R1-R11, RL1-RL3), подключенных к системе (1) и
регулятор (4), выполненный с возможностью непрерывного приема величины, представляющей зарядное напряжение (Vd), требуемое в данный момент времени, и величины, представляющей напряжение (Vbat) аккумулятора в данный момент времени для упомянутого, по меньшей мере, одного аккумулятора (3), и использования этих величин в качестве основы для непрерывного вычисления зарядного напряжения (Vcalc), подаваемого от источника (2) электроэнергии и необходимого для достижения упомянутого требуемого зарядного напряжения (Vd), причем регулятор (4) выполнен с возможностью генерирования управляющего сигнала (S), который содержит управляющую команду на источник (2) электроэнергии для подачи вычисленного зарядного напряжения (Vcalc) и расположен в управляющем блоке (5),
отличающаяся тем,
что величина, представляющая напряжение (Vbat) аккумулятора в данный момент времени для упомянутого, по меньшей мере, одного аккумулятора (3), вычисляется на основе напряжения управляющего блока (5).
источник (2) электроэнергии, выполненный с возможностью подачи зарядного напряжения, по меньшей мере, на один аккумулятор (3), с использованием одного или более создающих сопротивление блоков (R1-R11, RL1-RL3), подключенных к системе (1) и
регулятор (4), выполненный с возможностью непрерывного приема величины, представляющей зарядное напряжение (Vd), требуемое в данный момент времени, и величины, представляющей напряжение (Vbat) аккумулятора в данный момент времени для упомянутого, по меньшей мере, одного аккумулятора (3), и использования этих величин в качестве основы для непрерывного вычисления зарядного напряжения (Vcalc), подаваемого от источника (2) электроэнергии и необходимого для достижения упомянутого требуемого зарядного напряжения (Vd), причем регулятор (4) выполнен с возможностью генерирования управляющего сигнала (S), который содержит управляющую команду на источник (2) электроэнергии для подачи вычисленного зарядного напряжения (Vcalc) и расположен в управляющем блоке (5),
отличающаяся тем,
что величина, представляющая напряжение (Vbat) аккумулятора в данный момент времени для упомянутого, по меньшей мере, одного аккумулятора (3), вычисляется на основе напряжения управляющего блока (5).
2. Система зарядки аккумулятора по п. 1, в которой регулятор (4) является ПИД-регулятором.
3. Система зарядки аккумулятора по п. 1, в которой управление регулятором (4) осуществляется с помощью множества предварительно заданных фиксированных параметров, относящихся к транспортному средству.
4. Система зарядки аккумулятора по п. 1, в которой период выборки для системы (1) зарядки аккумулятора составляет около 2 Гц.
5. Система зарядки аккумулятора по п. 1, в которой подключенные создающие сопротивление блоки (R1-R11, RL1-RL3) выполнены в виде сопротивлений в проводниках (R1-R11) и/или подключенных потребителей тока (RL1 _RL3).
6. Система зарядки аккумулятора по п. 5, в которой число подключенных потребителей тока (RL1-RL3) изменяется со временем.
7. Система зарядки аккумулятора по п. 1, в которой источник (2) электроэнергии расположен в задней части транспортного средства, а упомянутый, по меньшей мере, один аккумулятор (3) - в передней части транспортного средства или наоборот.
8. Способ управления зарядкой, по меньшей мере, одного аккумулятора в системе (1) зарядки аккумулятора для транспортного средства, которая включает в себя источник (2) электроэнергии, выполненный с возможностью подачи зарядного напряжения, по меньшей мере, на один аккумулятор (3) с использованием одного или более создающих сопротивление блоков (R1-R11, RL1 _RL3), подключенных к системе, причем данный способ включает в себя этапы:
- непрерывного приема величины, представляющей зарядное напряжение (Vd), требуемое в данный момент времени в регуляторе (4),
- непрерывного приема величины, представляющей напряжение (Vbat) аккумулятора в данный момент времени для упомянутого, по меньшей мере, одного аккумулятора (3) в упомянутом регуляторе (4),
- непрерывного вычисления зарядного напряжения (Vcalc), подаваемого от источника (2) электроэнергии и необходимого для достижения упомянутого требуемого зарядного напряжения (Vd) на основе зарядного напряжения (Vd), требуемого в данный момент времени, и напряжения (Vbat) аккумулятора в данный момент времени, по меньшей мере, для одного аккумулятора (3), и
- генерирования управляющего сигнала (S), который содержит управляющую команду на источник (2) электроэнергии для подачи вычисленного зарядного напряжения (Vcalc) таким образом, что регулятор (4) расположен в управляющем блоке (5), а величина, представляющая напряжение (Vbat) аккумулятора в данный момент времени для системы аккумуляторов, вычисляется на основе напряжения управляющего блока (5).
- непрерывного приема величины, представляющей зарядное напряжение (Vd), требуемое в данный момент времени в регуляторе (4),
- непрерывного приема величины, представляющей напряжение (Vbat) аккумулятора в данный момент времени для упомянутого, по меньшей мере, одного аккумулятора (3) в упомянутом регуляторе (4),
- непрерывного вычисления зарядного напряжения (Vcalc), подаваемого от источника (2) электроэнергии и необходимого для достижения упомянутого требуемого зарядного напряжения (Vd) на основе зарядного напряжения (Vd), требуемого в данный момент времени, и напряжения (Vbat) аккумулятора в данный момент времени, по меньшей мере, для одного аккумулятора (3), и
- генерирования управляющего сигнала (S), который содержит управляющую команду на источник (2) электроэнергии для подачи вычисленного зарядного напряжения (Vcalc) таким образом, что регулятор (4) расположен в управляющем блоке (5), а величина, представляющая напряжение (Vbat) аккумулятора в данный момент времени для системы аккумуляторов, вычисляется на основе напряжения управляющего блока (5).
9. Способ по п. 8, в котором регулятор (4) является ПИД-регулятором.
10. Способ по п. 8, в котором управление регулятором (4) осуществляется с помощью множества предварительно заданных фиксированных параметров, относящихся к транспортному средству.
11. Способ в системе зарядки аккумулятора по любому из пп. 8-10, в котором период выборки для системы (1) зарядки аккумулятора составляет около 2 Гц.
Applications Claiming Priority (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE1100442 | 2011-06-07 | ||
SE1100443-9 | 2011-06-07 | ||
SE1100442-1 | 2011-06-07 | ||
SE1100443 | 2011-06-07 | ||
SE1150825A SE535887C2 (sv) | 2011-06-07 | 2011-09-13 | Batteriladdningssystem |
SE1150825-6 | 2011-09-13 | ||
PCT/SE2012/050580 WO2012169953A1 (en) | 2011-06-07 | 2012-05-31 | Battery charging system |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013157197A RU2013157197A (ru) | 2015-07-20 |
RU2568669C2 true RU2568669C2 (ru) | 2015-11-20 |
Family
ID=47296287
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013157197/07A RU2568669C2 (ru) | 2011-06-07 | 2012-05-31 | Система зарядки аккумулятора |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP2719055B1 (ru) |
CN (1) | CN103597706B (ru) |
BR (1) | BR112013027469A2 (ru) |
RU (1) | RU2568669C2 (ru) |
SE (1) | SE535887C2 (ru) |
WO (1) | WO2012169953A1 (ru) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9178373B2 (en) * | 2013-02-08 | 2015-11-03 | Canadus Power Systems, Llc | Alternator control system and method |
US11897591B2 (en) * | 2017-01-11 | 2024-02-13 | Brunswick Corporation | PCM controlled charging system |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1992010019A1 (de) * | 1990-11-27 | 1992-06-11 | Robert Bosch Gmbh | Spannungsregler für einen generator |
RU2025862C1 (ru) * | 1992-01-30 | 1994-12-30 | Юлий Иосифович Майзенберг | Устройство управления зарядом аккумуляторной батареи транспортного средства |
US6404163B1 (en) * | 2001-06-25 | 2002-06-11 | General Motors Corporation | Method and system for regulating a charge voltage delivered to a battery |
RU2206166C2 (ru) * | 2000-08-17 | 2003-06-10 | Уральский государственный университет путей сообщения | Устройство для заряда аккумулятора |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3129378A (en) * | 1959-11-09 | 1964-04-14 | Gen Motors Corp | Vehicle electrical system including semiconductor regulator and switch means |
FR2525039B1 (fr) * | 1982-04-13 | 1989-08-04 | Mitsubishi Electric Corp | Dispositif de commande d'un circuit de charge de batterie d'accumulateurs d'un vehicule |
AU1908788A (en) * | 1987-07-17 | 1989-01-19 | Nutronics Corporation | Method and apparatus for managing alternator loads on engines |
US6353306B1 (en) * | 2000-04-13 | 2002-03-05 | Mixon, Inc. | Battery charger apparatus |
SE526219C2 (sv) * | 2003-12-17 | 2005-08-02 | Volvo Lastvagnar Ab | Metod och anordning för batteriladdning |
US7944182B2 (en) * | 2007-08-03 | 2011-05-17 | American Power Conversion Corporation | Adjustable battery charger for UPS |
US9007031B2 (en) * | 2007-08-21 | 2015-04-14 | Ford Global Technologies, Llc | Automotive voltage compensation system and method |
US8120363B2 (en) * | 2008-11-24 | 2012-02-21 | Cummins Power Generation Ip, Inc. | Voltage drop compensation for an electric power storage device charging system |
CN101917049A (zh) * | 2010-08-20 | 2010-12-15 | 广州三业科技有限公司 | 一种内燃机蓄电池充电器 |
-
2011
- 2011-09-13 SE SE1150825A patent/SE535887C2/sv not_active IP Right Cessation
-
2012
- 2012-05-31 CN CN201280027806.9A patent/CN103597706B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2012-05-31 EP EP12796834.5A patent/EP2719055B1/en not_active Not-in-force
- 2012-05-31 RU RU2013157197/07A patent/RU2568669C2/ru active
- 2012-05-31 WO PCT/SE2012/050580 patent/WO2012169953A1/en active Application Filing
- 2012-05-31 BR BR112013027469-7A patent/BR112013027469A2/pt not_active Application Discontinuation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1992010019A1 (de) * | 1990-11-27 | 1992-06-11 | Robert Bosch Gmbh | Spannungsregler für einen generator |
RU2025862C1 (ru) * | 1992-01-30 | 1994-12-30 | Юлий Иосифович Майзенберг | Устройство управления зарядом аккумуляторной батареи транспортного средства |
RU2206166C2 (ru) * | 2000-08-17 | 2003-06-10 | Уральский государственный университет путей сообщения | Устройство для заряда аккумулятора |
US6404163B1 (en) * | 2001-06-25 | 2002-06-11 | General Motors Corporation | Method and system for regulating a charge voltage delivered to a battery |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013157197A (ru) | 2015-07-20 |
EP2719055B1 (en) | 2016-08-17 |
EP2719055A1 (en) | 2014-04-16 |
SE535887C2 (sv) | 2013-02-05 |
CN103597706A (zh) | 2014-02-19 |
CN103597706B (zh) | 2017-05-24 |
EP2719055A4 (en) | 2015-07-29 |
WO2012169953A1 (en) | 2012-12-13 |
SE1150825A1 (sv) | 2012-12-08 |
BR112013027469A2 (pt) | 2020-09-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2833504B1 (en) | Energy storage system of uninterruptible power supply equipped with battery and method of driving the same | |
US8054039B2 (en) | System and method for charging a plug-in electric vehicle | |
KR101617581B1 (ko) | 전력 제어 장치 및 방법 | |
US20130093391A1 (en) | Variable Output Current Battery Charger and Method of Operating Same | |
JP2016523503A (ja) | エネルギー貯蔵システムを制御する方法 | |
US11631977B2 (en) | Method of operating a charging system with multiple charging points | |
CN104253458A (zh) | Usb充电线缆的性能测试***、测试方法及电子装置 | |
KR101587581B1 (ko) | 수요반응형 전기자동차 교류 충전 방법 및 장치 | |
KR20150115063A (ko) | 기준 전력을 조절하기 위한 에너지 운영 장치 및 그 방법 | |
CN106461729A (zh) | 用于管理多个能量储存组件的方法和*** | |
RU2568669C2 (ru) | Система зарядки аккумулятора | |
EP1436168A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur ermittlung der in einem bordnetz verfügbaren elektrischen leistung | |
US8232792B2 (en) | System and method for controlling the output voltage of a power supply | |
RU2387054C2 (ru) | Автоматизированный программно-аппаратный комплекс для заряда и тренировки аккумуляторных батарей "призма" | |
CN109565241A (zh) | 直流电压转换器和用于调节直流电压转换器的方法 | |
KR20180006264A (ko) | 배터리 모의 장치 및 배터리 모의 방법 | |
EP3346570B1 (en) | Power supply device | |
Nakajo et al. | On-line measurement system for internal resistance in lead acid battery | |
CN105490344B (zh) | 电动汽车充电电流控制方法及其控制*** | |
JP2017135816A (ja) | 蓄電装置、及び電力供給システムの管理サーバー | |
CN105406554A (zh) | 一种充电控制方法及充电控制装置 | |
JP2018205313A (ja) | 電池の劣化推定装置及び電池の劣化推定方法 | |
Ruf et al. | Experimental investigations on an autonomous load shutdown mechanism in respect to voltage stability in automotive power nets | |
JP2015508498A (ja) | 電気エネルギー貯蔵装置の放電容量推定方法及びシステム | |
JP2016119745A (ja) | 電力管理システム |