SE533525C2

SE533525C2 - Batteribalansstyrning

Info

Publication number: SE533525C2
Application number: SE0801248A
Authority: SE
Inventors: Holger Dreher; Gunnar Ledfelt
Original assignee: Scania Cv Abp
Priority date: 2008-05-28
Filing date: 2008-05-28
Publication date: 2010-10-19
Also published as: EP2289147A4; SE0801248L; BRPI0908646A2; WO2009145709A1; EP2289147B1; BRPI0908646B1; EP2289147A1

Abstract

En förbättrad dämpning av batteriobalans i ett spänningsomvandlingssystem redovisas.Spänningsomvandlingssysternet innefattande ett första och ett andra batteri som ärseriekopplade med varandra, en omvandlare som har en omvandlarinkontakt och enomvandlarutkontakt, där omvandlarinkontakten är ansluten till minst ett av det forsta och detandra batteriet. Spänningsomvandlingssystemet innefattar vidare en utkontakt tillhörande spänningsomvandlingssystemet ansluten till ett av nämnda första och nämnda andra batteri, samt till nämnda omvandlarutkontakt, därigenom genererande en utström I fy: från spänningsornvandlingssystemet. I enlighet med den föreliggande uppfinningen, baseras ett fastställande av om det föreligger en batteriobalans i spänningsomvandlingssystemet på spänningsomvandlingssystemets utström 1:; . Om en obalans föreligger appliceras en förstaladdningsström I bl till det första batteriet och en andra laddningsström I bz till det andra batteriet, där den första och andra laddningsströmmen, I bl och I bi , skiljer sig från varandra. Fig. 3a

Description

533 525 Vlﬁf' , sexiekopplade med varandra för att åstadkomma 24 volts spänning. En fordonsgenerator och spänningsbelastriingarna på 24 volt, t.ex. startmotorn, visas inte på den schematiska ritningen. Om de hade varit med, hade de placerats till vänster om batterierna.

Vidare, en 24/12V-omvandlare 103 är inkopplad över de seriekopplade batterierna, l0l och 102, och har följaktligen en omvandlarinspärming VÄ" på 24 volt och en omvandlarinström 1:" . 24/l2V-omvandlaren omvandlar omvandlarinspänningen på 24 volt Vf” till en omvandlarutspänning Vf' på 12 volt och en omvandlarutström If' , vilka görs tillgängliga på kretsuttaget 104. Här är oinvandlarutströminen dubblerad i förhållande till omvandlarinströmmen, If' = 2 * If' (om förluster inte beaktas), eftersom omvandlarutspänningen är hälften av omvandlarinspäriningen, Vf' = .

I kretsen, i enlighet med teknikens ståndpunkt, och som visas i ﬁgur l, är den maximala strömmen som kan matas ut från kretsen, här identisk med omvandlarutströmmen I f' , begränsad till den ström som 24/1 2V~omvandlarens kraﬁelektronik kan tillhandahålla.

Typiskt är omvandlarutströmmen I f' begränsad till ungefär 20 ampere. Denna begränsning av omvandlarutströmmen If' resulterar i en omvandlarutspänning på 12 volt med en dålig kvalitet avseende starkström, t.ex. törsäniring genom rippel.

Vidare, så kallade utjämnare är också kända i enlighet med teknikens ståndpunkt, tex. den som beskrivs i dokumentet avseende teknikens ståndpunkt US 4 479 083. Då det gäller sådana utj ämningskretsar kan en kretsutström som överstiger den ström som tillhandahålls av 24/l2V-omvandlaren uppnås, när så är nödvändigt, genom att även leda ström från ett av batterierna till kretsuttaget.

En vanligt förekommande utj ärrmingskrets visas schematiskt i ﬁgur 2. Här är ett första och ett andra batteri, 201 och 202, båda med 12 volts spänning, ﬁfjﬁ" , Vzfz” , seriekopplade med varandra, och åstadkommer därigenom 24 volts spänning. En 24/12V-omvandlare 203 är inkopplad över de seriekopplade batteriema, 201 och 202, och har följ aktligen en 533 525 omvandlarinspänning på 24 volt och en omvandlarinström. 24/l2V-omvandlaren omvandlar omvandlarinspänningen på 24 volt till en omvandlarutspärming på 12 volt och åstadkommer en omvandlarutström. Ett kretsuttag 204 är också anslutet till det förta batteriet 201. Om omvandlaiutspäriningen inte genererar tillräckligt med ström i utjämningskretsen i figur 2, tas även ström från det första battcriet 201. Följaktligen, om det totala utströmsbehovet för utjämningskretsen, dvs. utströmmen i kretsuttaget 204, överstiger den högsta möjliga utströmmen från omvandlaren, tas även ström från det första batteriet 201 för att kompensera för omvandlarens 203 underskott. l utjämnare i enlighet med teknikens ståndpunkt, tex. den som beskrivs i US 4 479 083, styrs utjärnnarens funktion genom reglering av spänningen över det första och det andra 12- voltsbatteiiet. För att exempliﬁera, när en sådan spänningsrelaterad metod för funktionsstyrning av utjämnaren tillämpas på den schematiska kretsen i ﬁgur 2, skulle spänningarna ﬁån det första och andra batteriet i detta fall regleras av en .. - .. . . _ 1, _ b .. - -. spanningsbegransning definierad av. Vmﬁ" _ VQOÉ” . Dessutom, gencratorspanningen V ge" ar lika med summan av spänningarna för de tvâ batterierna 201 och 202, dvs.

V gen __: Vzzaltt + Vzzazlt _ Då det gäller utjämnare kan en obalans mellan laddnivåerna för det första och andra batteriet 201 och 202 inträffa. Genom att utnyttja begränsningen Vä” = Våg" för det första och andra batteriet 201 och 202, skapas sedan ett strörnﬂöde som laddar det första respektive andra batteriet tills laddnivåema återigen är balanserade. Följaktligen, i dessa spänningsnivårelaterade lösningar, i enlighet med teknikens ståndpunkt, laddas batteriema 201 och 202 till balanserade spänningsnivåer baserat på skillnaden i spänningsnivå mellan - bar: ban batteriema V20, Jm _ Användningen av en spänningsnivåbaserad laddningsövervakning, i enlighet med teknikens ståndpunkt, medför ctt antal nackdelar som avser batteriemas egna grundläggande batteriegenskaper. I allmänhet är inte batterispänningen momentant justerbar, eftersom det tar en viss tid för batteriet att nå sin tomgångsspänning. Följaktligen har ett batteri en relaxationstid. Dessutom är det svårt att på förhand veta hur mycket av ett batteris spärming som kommer att minska vid belastning, eftersom spänningen även beror på ett antal vanligtvis 533 525 okända parametrar, såsom batteriets ålder, omgivande temperatur och liknande. Resultatet av den spänningsnivåbaserade laddningsprocessen är därför oförutsägbar.

Vidare, när ett batteri laddas genom applicering av en i allt väsentligt konstant laddningsspärming till batteriet, vilket är fallet med de spänningsnivåbaserade lösningarna i enlighet med teknikens ståndpunkt, går laddningen av batteriet mycket långsamt när det föreligger en relativt liten arnplitudskillnad mellan laddningsspänningen och batteriets faktiska spänning. Detta beror på att amplituden fór en laddningsström, vilken strömmar genom batteriet för att ladda detta, då blir beroende av hur stor skillnaden mellan laddningsspänningen och batterispänningen är. Om denna skillnad är liten blir laddningsströmmen liten vilket leder till att laddningsprocessen går långsamt.

Följaktligen, lösningarna i enlighet med teknikens ståndpunkt, att skapa en laddningsbalans mellan det första och andra batteriet i en utj ämnare genom användning av spärmingsbaserad laddningsövervakning, är långsamma, ineffektiva och oiörutsägbara.

Uppfinningens syfte och viktigaste funktioner Ett syfte med den föreliggande uppfinningen är att tillhandahålla en metod och ett spänningsomvandlingssystern avseende obalansdämpníng och som löser ovanstående problem.

Den föreliggande uppfinningen avser att tillhandahålla en metod och ett spänningsomvandlingssystern som är mer effektivt, förutsägbart och tillförlitligt avseende obalansdämpning än de som är kända inom ramen för teknikens ståndpunkt.

Syﬁet uppnås med en metod för dämpning av batteriobalans i enlighet med den kännetecknande delen av krav 1, dvs. genom att utföra följande steg: - fastställande av om det föreligger en batteriobalans i spänningsomvandlingssystemet baserat på spänningsomvandlingssystemets utström IQ: , ~ om obalans föreligger, applicerande av en första laddningsström Ib, till det första batteriet och en andra laddningsström I b, till det andra batteriet, där den första och andra laddningsströmmen, Ib, och I b, , skiljer sig från varandra. 533 525 Syftet uppnås även med ett spänningsornvandlingssystem i enlighet med den kånnetecknande delen av krav 11, dvs. genom ett spänningsomvandlingssystein som implementerat metoden för den föreliggande uppfinningen.

Syftet uppnås även genom ett datorprogram och en datorprogramprodukt som implementerar metoden för uppfinningen.

Metoden och spänningsomvandlingssystemet, i enlighet med den föreliggande uppfinningen, kärmetecknas av att hela proceduren för detektering av batteriobalans och laddningsövervakning för batteriet är strömbaserad. I synnerhet används relationerna mellan spänningsomvandlingssystemets utström 1"' och den första och andra laddningsströmmen, s» » I bl och I b, , för att fastställa om batteriobalans föreligger och för att fastställa första och andra laddningsströmmen, I b, och I b, , för applicering på det första respektive andra batteriet.

Batteribalansen återställs sedan genom applicering av en första och en andra laddningsström, I b, och Ib, , till det första respektive andra batteriet, där första och andra laddningsströmmen, Ib, och I b, , skiljer sig från varandra.

Den strömbascradc obalansdetektionen och batteri]addningsövervakningen, i enlighet med den föreliggande uppfinningen, har ett flertal fördelar. I synnerhet resulterar fastställandet av batteriobalans baserat på spänningsomvandlingssystemets utström I fy: i en korrekt och effektiv detektering av batteriobalans. Laddning av det första och det andra batteriet genom applicering av en viss första respektive andra laddningsström till det första respektive andra batteriet, i enlighet med den föreliggande uppfinningen, leder till en balansering av batterierna på ett förutsägbart och snabbt sätt.

I enlighet med ett utförande av den föreliggande uppfinningen är omvandlaren i spänningsomvandlingssysternet anordnad för att omvandla en första spänning till en andra spänning, där den första och andra spänningen båda har ungefär samma amplitud. Här fastställs att batteriobalans föreligger om amplituden för spänningsomvandlingssysternets 533 525 utström I fy: överstiger den ungefärliga dubbla amplituden för omvandlarens maximala omvandlarutström 1"' dmxwdvs. 1;;J>a*I“' där a=2. cunax) 1 l enlighet med ett utförande av den föreliggande uppfinningen är den första och andra spänningen här ungefär 12 volt.

I enlighet med ett utförande av den föreliggande uppfinningen är omvandlaren i spänningsomvandlingssystemet anordnad för att omvandla en första spänning till en andra spänning, där den första spänningens amplitud är ungefär dubbelt så stor som den andra spänningens amplitud. I enlighet med detta utförande fastställs att batteriobalans föreligger om amplituden för spänningsomvandlingssystemets utström 1"' överstiger den ungefärliga sy: amplituden för omvandlarens maximala omvandlar-utström I “' där c(max) ß dvs. I; >a*I"' c(max) 9 0t==l.

I enlighet med ett utförande av den föreliggande uppfinningen är den första och andra spänningen ungefär 24 volt respektive 12 volt.

Analysen av spänningsomvandlingssystemets utström I :is och jämförelsen av denna ström med den maximala omvandlarutströmmen I 222m) , i enlighet med dessa två utföranden av den föreliggande uppfinningen, ger en exakt och effektiv detektering av batteriobalans.

I enlighet med ett utförande av den föreliggande uppfinningen fastställs arnplituden för minst en av den första och andra laddningsströmmen, I b] och I bz , att användas för laddning av det första respektive andra batteriet, från en tidpunkt och framåt, baserat på en amplitud för den första och andra laddningsströmmen, I b, och I m _, vilken har använts för att ladda det första respektive andra batteriet, under en tidsperiod av batteriobalans. Speciﬁkt beräknas en integral över tidsperioden med batteriobalans med avseende på en amplitudskillnad mellan den första och andra laddningsströmmen, IM och I m. 533 525 Att exakt kunna fastställa minst en av den första eller andra laddningsströrnmen, I b, och I” , vilket möjliggörs med detta utförande av den föreliggande uppfinningen, har den fördelen att batteribalans kan återställas snabbt och exakt, I enlighet med ett utförande av den föreliggande uppﬁnningen övervakas strömmarna som används för att ladda det första och andra batteriet, så att de har en i allt väsentligt konstant strömnivå. På detta sätt uppnås en mycket effektiv, snabb och förutsägbar laddning av batterierna.

Detaljerade typiska utföranden och fördelar med metoden för dämpning av obalans i enlighet med uppfinningen och ett spänningsomvandlingssystem som implementerat metoden kommer i det följande att beskrivas med hänvisning till bifogade ritningar vilka illustrerar några adekvata utföranden.

Kort beskrivning av ritningar-na Fig. 1 visar en spänningsomvandlingskrets i enlighet med teknikens ståndpunkt.

Fi g. 2 visar en spänningsutjämningskrets i enlighet med teknikens ståndpunkt.

Fig. 3a-b visar spänningsomvandlingssystem i enlighet med föreliggande uppfinning.

Fig. 4 visar ett ﬂödesdiagram avseende metoden i enlighet med föreliggande uppﬁnning.

Detaljerad beskrivning av adekvata utföranden Figur 3a och 3b visar schematiskt var och en ett spänningsomvandlingssystein, såsom ett likströmsornvandlingssystern i form av en utjämnarkrets, i enlighet med ett utförande av den föreliggande uppfinningen. I figur 3a och 3b har korresponderande delar givits samma referensnummer. l utförandet med det spänningsomvandlingssystem som visas i figur 3a, är ett första och ett andra IZ-voltsbatteri, 301 och 302, med en första och andra spänning, V3ffl" , Vä” , seriekopplade med varandra, därigenom âstadkommande en 24 volts spänning. En inkontakt på omvandlaren 303 är här ansluten till det andra batteriet 302. Omvandlaren 303 är följaktligen en 12/ IZV-omvandlare och har en omvandlarinspärming Vf” på 12 volt och en omvandlarinström 1:". 12/ l ZV-ornvandlaren genererar en omvandlarutspänning IQ” , med en 533 525 spänningsnivå på 12 volt samt en omvandlarutström If' . Spänningsomvandlingssystemets utkontakt 304 är ansluten till en punkt mellan det första batteriet 301 och det andra batteriet 302, samt även till en utkontakt på omvandlaren 303, därigenom genererande spänningsomvandlingssystemets utström I” m , som består av omvandlarutströmmen I f' och en ström från det forsta batteriet 1,11" , dvs. I = If' + 122,, . I detta fall är strömmen från det första batteriet Ifaﬂ, i allt väsentligt lika med skillnaden för en laddningsström som strömmar genom det fórsta respektive andra batteriet, 1,, och I b, , så att 1,12, = 1,, - 1,, .

I utjämnarkrets-/spänningsomvandlingssysternet som visas i ﬁgur 3a, och som medges av den föreliggande uppfinningen, leds en ström 1:2” från det första batteriet 301 till spänningsomvandlingssystemets utkontakt 304, endast om amplituden fór spänningsomvandlingssystemets utström Igs, vilken genereras av spänningsomvandlingssystemet, överstiger den ungefärliga dubbla annplituden fór en maximal omvandlarutström, dvs. om I f; > a * I” dum), där a = 2. (För 12/ l2V-omvandlaren är a här bestämd till ungefär lika med två, eftersom det är svårt att ge ett exakt värde, till följd av det faktum att detta värde varierar i enlighet med spänning och temperatur.) I annat fall är strömmen 1,12, som leds från det första batteriet noll, 1,12" = 0 , samtidigt som den första och andra laddningsströmmen har sarnrna arnplitud, I b, = 1,2 .

Följaktligen, fór lägre värden avseende spånningsomvandlingssystemets utström I f; , genereras i allt väsentligt ingen laddningsobalans mellan det första och andra batteriet, 301 och 302, till följd av elfórsörjningen på 12 volt, eftersom ingen ström leds från endast ett av batterierna till spärmingsomvandlingssystemets utkontakt 304. Följaktligen är den första och andra laddningsströmmen lika avseende låga utströmmar, I b, = Ib, , från spänningsomvandlingssystemet.

Likväl, för utströmmar från spänningsomvandlingssystemet som överstiger ungefárligen den dubbla amplituden av en maximal omvandlarutström, I “' > a * I” där a = 2 , strömmar sys c(ntax) > en ström 1,22” från det forsta batteriet 301 till spänningsomvandlingssysternets utkontakt 304, 533 525 dvs. I få" :é 0, och därför är även första och andra laddningsströmmen inte lika, I b, :ß 1,2. Det första och andra batteriet, 301 och 302, kommer därför, efter en tidsperiod, att ha en obalans mellan sina respektive laddningsnivåer, till följd av elförsörjningen på l2 volt.

Följaktligen, i enlighet med den föreliggande uppfinningen, till följd av behovet av en högre utström 11:, för spärmingsomvandlingssysternet än den som omvandlaren 303 kan generera, laddas det första batteriet 301, för en tidsperiod, med en första laddningsström I b] som är mindre än en andra laddningsström I b, som används för laddning av det andra batteriet 302.

Följaktligen, efter denna tidsperiod har det forsta batteriet 301 en laddningsnivå som understiger laddningsnivån för det andra batteriet 302. Den tidsperiod under vilken den första och andra laddningsströmmen inte är lika, dvs. I b, :ß 162 , och som i allt väsentligt motsvarande den tid för vilken arnplituden för spänningsomvandlingssystemets utströrn överstiger ungefärli gen den dubbla arnplituden för en maximal omvandlarutströrn, dvs. för vilken I" >a*I'“ sy, dm) , där o: = 2.

I enlighet med den föreliggande uppfinningen används relationerna mellan spänningsomvandlingssystemets utström I “' m , den första och andra laddningsströmmen Ib, och I n , samt den möjliga obalansen mellan det första och andra batteriet, såsom beskrivs i det följande.

I enlighet med den föreliggande uppfinningen, används amplituden för spänningsomvandlingssystemets utström I för att fastställa om en batteriobalans alls föreligger, genom att utföra en jämförelse av amplituden för spänningsomvandlingssystemets utström 1“' med den maximala omvandlarutströmmen I “' sys cﬁmx) ' I enlighet med den föreliggande uppfinningen fastställs att batteriobalans föreligger i utförandet av uppfinningen som visas i figur 3a om spänningsomvandlingssystemets utström I f; överstiger den ungefárli ga dubbla amplituden för omvandlarens maximala omvandlarutström, dvs. för vilken I” wxﬂffmxpdär a=2. sys lO 533 525 l0 Att fastställa en batteriobalans baserat på omvandlingskretsutström 1"' har fördelen att en sys > mycket korrekt och effektiv detektering av obalans mellan batteriema uppnås.

Om batteriobalansen fastställs föreligga, måste vardera av det första och andra batteriet, 301 och 302, laddas med en bestämd första respektive andra laddningsström, I b, och I bb , för att återställa balansen mellan batterierna. Minst en av dessa bestämda första och andra laddningsströmmar, vilka används fór laddning av det första och andra batteriet, 301 respektive 302, bestäms, i enlighet med den föreliggande uppfinningen, baserat på amplituden för laddningsströmmama vilka har använts för det första och andra batteriet, 301 respektive 302, under den tidsperiod under vilken amplituden för den första laddningsströmmen Ib, understeg amplituden för den andra laddningsströmmen I b, , dvs. under den tidsperiod för vilken spänningsomvandlingssystemets utström översteg ungefarli gen den dubbla amplituden fór den maximala omvandlarutströmmen.

Följaktligen fastställs den bestämda första och andra laddningsströmmen, Ib, och Ib, , att användas för laddning av det första respektive andra batteriet, 301 och 302, från en tidpunkt och framåt, baserat på en tidsperiod innan denna tidpunkt, en tidsperiod för vilken en batteriobalans har fastställts föreligga. Notera att en av den första och andra laddningsströmmen kan ha en amplitud som är lika med noll för det fall att endast ett av batterierna behöver laddas.

I enlighet med ett utförande av den föreliggande uppﬁnningen fastställs minst en av den första och andra laddningsströmmen, Ib, och Ib, , att användas fór laddning av det första respektive andra batteriet, 301 och 302, från en tidpunkt och frarnåt, baserat på en skillnad avseende amplitud fór den första och andra laddningsströmmen, I b, och Ib, . Framför allt används amplitudskillnaden mellan den första och andra laddningsströmmen, I b, och I b, , under den tid för vilken spänningsomvandlingssysternets utström överstiger ungefárli gen den dubbla amplituden för den maximala omvandlarutströmmen, för fastställandet.

I enlighet med ett utförande av den föreliggande uppﬁnningen fastställs en elektrisk laddningsmängd Q som ska tillhandahållas batteriet som har haft den lägsta 533 525 ll laddningsströmmen under denna tidsperiod, dvs. här till det första batteriet 301, genom beräkning av en integral, för denna tidsperiod, avseende amplitudskillnaden mellan den första och den andra laddningsströmmen, Ib, och I b, , i enlighet med ekvationen: Q: Iam “Izﬂdti fi där t, och t, är tidpunkter avseende start respektive slut för den tidsperiod för vilken spänningsomvandlingssysteinets utström överstiger den ungefärliga dubbla arnplituden för den maximala omvandlarutströmmen, dvs. för vilken I > a * I” där a = 2. c(rrux) 7 Vidare, i enlighet med ett utförande av den föreliggande uppfinningen, överförs sedan den fastställda elektriska laddningsmängden Q till det första batteriet 301, för att återställa batteribalansen. Genom detta sätt att fastställa den elektriska laddningen Q som ska överföras till det första batteriet, dvs. genom fastställande av den elektriska laddningen baserat på skillnaden mellan den första och andra laddningsströmmen, I b, och I” , återställs batteribalansen snabbt, eftersom den exakta elektriska laddningsmängden Q beräknas korrekt och överförs till det batteri som är i behov av den.

I enlighet med ett utförande av den föreliggande uppﬁnningen överförs denna elektriska laddning Q till det första batteriet genom applicering av en i allt väsentligt konstant första laddningsström I b, till det första batteriet 301, där den första laddningsströmmens I b, amplitud överstiger den andra laddningsströmmen I b, . Följaktligen appliceras en i allt väsentligt konstant första laddningsström l b, , som i allt väsentligt är oberoende av det första batteriets 301 spänning, på det första batteriet 301.

Följaktligen, i enlighet med ett utförande av den föreliggande uppﬁnningen övervakas strömmarna som används för att ladda det första och andra batteriet, 301 och 302, så att de har en i allt väsentligt konstant strömnivå. Att återställa en batteribalans genom användning av en sådan strörnövervakning, där de konstanta strömnivåerna för den första och andra laddningsströmmen, Ib, och 1,2, och i synnerhet den första laddningsströmrnen Ib, , har den 533 525 12 fördelen att den första och andra laddningsströmmen, I b, och 1,2, Som strömmar genom det första och andra batteriet, 301 och 302, i allt väsentligt inte minskar till följd av den ökande spänningen i sj älva batterierna (vilket var fallet med de spänningsbaserade metoderna i enlighet med teknikens ståndpunkt). Följaktligen uppnås en mycket mer effektiv (och därigenom snabbare) och mer förutsägbar laddning av batterierna, i jämförelse med spänningsbaserade laddningsmetoder i enlighet med teknikens ståndpunkt.

I det ovanstående har den föreliggande uppfinningen beskrivits för ett utförande av en utjämningskrets med en l2/12V-omvandlare ansluten till det andra batteriet 302. Likväl, den grundläggande idén avseende den föreliggande uppfinningen äri allt väsentligt tillämpbar på vilken utjämningskrets som helst. Följaktligen, i enlighet med ett utförande av den föreliggande uppﬁnningen, är inkontakten för 12/12V-omvandlaren ansluten till det första batteriet 301. Dessutom, för att exempliﬁera utjämningskretsen, har det i det ovanstående anförts att det första och andra batteriet, 301 och 302, är IZ-voltsbatterier. Likväl, den föreliggande uppﬁnningen, är även tillämpbar på spänningsomvandlingssystem som i allt väsentligt använder batterier med fakultativ spärming.

Vidare, spänningsomvandlingssystemet i enlighet med den föreliggande uppﬁnningen, och som visas i ﬁgur 3b skiljer sig väsentligt från det utförande som visas i ﬁgur 3a, på så sätt att omvandlaren 303 är en 24/12V-omvandlare ansluten till det seriekopplade första och andra batteriet, 301 och 302. Omvandlaren 303 har vidare en omvandlarinspänning VÄ" på 24 volt och en omvandlarinström lf' , och genererar en ornvandlarutspänning Vf' med en spänningsnivå på 12 volt och en omvandlarutström If' . I övrigt har spänningsomvandlingssystemet i enlighet med detta utförande samma konfiguration som spänningsomvandlingssystemet i ﬁgur 3a.

I utförandet som visas i figur 3b leds en ström 1,2, från det första batteriet 301 till spänningsomvandlingssystemets utkontakt 304, endast om arnplituden för spänningsomvandlingssystemets utström 1"' Sys , vilken genereras av spänningsomvandlingssystemet, överstiger den ungefärliga amplituden för den maximala omvandlarutströmmen, dvs. om I “' > a * Ifzmx) , där a -~ 1. (För 24/ l2V-omvandlaren är a .rys 533 525 13 här bestämd till ungefär lika med ett, eftersom det är svårt att ge ett exakt värde för O: , till följd av det faktum att detta värde varierar i enlighet med spänning och temperatur.) Fastställande av obalans samt återställande av balans utförs, i enlighet med detta utförande, i enlighet med ovanstående beskrivning avseende utförandet i ﬁgur 3a, men med den skillnaden att obalans inträffar när amplituden for spänningsornvandlingssystemets utström 11:: , vilken genereras av spänningsomvandlingssystemet, överstiger den ungefärliga amplituden för den maximala omvandlarutströmmen, dvs. om 1:; > a Winx) , där a = l .

Följaktligen fastställs att batteriobalans föreligger om spänningsomvandlingssystemets utström överstiger den ungefärliga amplituden för den maximala omvandlarutströmmen. På detta sätt uppnås en mycket korrekt och effektiv detektering av obalans mellan batterierna.

Minst en av den bestämda första och andra laddningsströmmen, vilka används för laddning av det första och andra batteriet, 301 respektive 302, för återställande av batteribalans, bestäms, baserat på amplituden för laddningsströmmarna vilka har använts för det första och andra batteriet, 301 respektive 302, under den tidsperiod under vilken den första laddningsströmmen I b, understeg den andra laddningsströmmen 1,2. I synnerhet fastställs minst en av den första och andra laddningsströmmen, I b, och 1,2, att användas för laddning av det första respektive andra batteriet, 301 och 302, från en tidpunkt och framåt, baserat på en skillnad avseende amplitud för den första och andra laddningsströmmen, I b, och Ib, , vilka har använts under en tidsperiod innan denna tidpunkt.

I enlighet med ett utförande av den föreliggande uppfinningen fastställs en elektrisk laddningsmängd Q som ska tillhandahållas batteriet som har haft den lägsta laddningsströmmen under denna tidsperiod, genom beräkning av en integral, för tidsperioden, avseende arnplitudskillnaden mellan den forsta och den andra laddningsströmmen, I b, och Ib; , i enlighet med: 'z Q = fun "IbÛdÜ fi 533 525 14 där t, och t, är tidpunkter avseende start respektive slut för den tidsperiod för vilken spänningsomvandlingssystemets utström överstiger den ungefärliga arnplituden för den maximala omvandlamtströmmen, dvs. för vilken lg: > a * I” där a = l . Genom detta sätt cünax) 9 att fastställa den elektriska laddningen Q som ska överföras till det första batteriet, återställs batteribalansen snabbt. l enlighet med ett utförande av den föreliggande uppfinningen överförs denna elektriska laddning Q till det första batteriet genom applicering av en i allt väsentligt konstant första laddningsström Ib, på det. Följaktligen uppnås en mycket effektiv och förutsägbar laddning av batteriema.

I det ovanstående och i förhållande till utförandet av den föreliggande uppfinningen såsom det avbildas i figur 3b, har utförandet i illustrativt syfte exempliﬁerats med ett första och andra batteri, båda varande IZ-voltsbatterier. Likväl, såsom anförts ovan, den föreliggande uppﬁnningen, är även tillämpbar på spänningsomvandlingssystern som i allt väsentligt använder batterier med fakultativ spänning.

Vidare, i enlighet med ett annat utförande av den föreliggande uppﬁnningen är spänningsomvandlingssysteinets utkontakt 304 ansluten till det andra batteriet 302. l enlighet med detta utförande orsakas en obalans mellan laddningsnivåerna för det första och andra batteriet, 301 och 302, av en ström 1,22, som leds från det andra batteriet 302, så att den första och andra laddningsströmmen, 1,, Och 1,2 , erhåller olika amplitud. Följaktligen är här spänningsomvandlingssystemets utkontakt 304 ansluten så att spânningsomvandlingssystemets utström I “' som består av omvandlarutströmmen If' och en -VyJ ström 121,, som strömmar från det andra batteriet 302, när en amplitud avseende spänningsomvandlingssystemets utström överstiger ungefárli gen den dubbla amplituden fór den maximala omvandlarutströrnmen, för 24/ 1 2V-omvandlarkonf1 gurationen, eller överstiger ungefárligen amplituden för den maximala omvandlarutströmmen, för 12/ 12V- omvandlarkonﬁgurationen. Den första laddningsströmmen I b, överstiger här den andra laddningsströmmen I b, under obalans, dvs. 1,22” = Ib] - 1,2. 533 525 För detta utförande utförs fastställandet av batterinivåobalans liksom fastställandet av den första och andra laddningsströmmen, I b, och I b, , vilka används för återställande av batteribalansen, på motsvarande sätt som har beskrivits i det ovanstående för de utföranden som framgår av ﬁgur 3a och 3b. Likväl, för detta utförande, återställs här balansen genom applicering av en andra laddningsström I bb till det andra batteriet 302, vars arnplitud överstiger den första laddningsströmmen I b, vilken appliceras på det första batteriet 301.

Figur 4 visar ett ﬂödesdiagram avseende den grundläggande metoden i enlighet med föreliggande uppfinning. I ett första metodsteg fastställs om en batteriobalans föreligger i spänningsomvandlingssystemet. Detta fastställande utförs baserat på spänningsomvandlingssystemets utström 1"' Om ingen batteriobalans föreligger, återgår sys ' metoden till utgångspunkten igen. Om batteriobalans föreligger, går metoden vidare till metodens andra steg. I det andra steget appliceras en första laddningsström I bb till det första batteriet och en andra laddningsström Ibb till det andra batteriet, där första respektive andra laddningsströmmen, I b, och I bb , skiljer sig från varandra, dvs. I b, :h Ibb.

Vidare, uppﬁnningens metod kan implementeras i ett datorprogram, innefattande programkod, vilken vid exekvering i en dator förorsakar datorn att utföra metodens steg.

Datorprogrammet innefattas på ett maskinläsbart medium tillhörande en datorprogramprodukt. Det maskinläsbara mediet kan i allt väsentligt utgöras av ett minne vilket som helst av exempelvis ROM (Read-Only Memory), PROM (Programmable Read- Only Memory), EPROM (Erasable PROM), Flash-minne, EEPROM (Electrically Erasable PROM) eller en hårddisk.

Vidare, fackmannen inser att metoden och anordningen avseende den föreliggande uppfinningen är tillämpliga på i allt väsentligt varje spänningsomvandlingssystern tillhandahållande olika spänningsnivåer för olika belastningar. Sådana system kan exempelvis implementeras i varje form av fordon, farkost (såsom båtar och fartyg) och liknande.

Uppﬁnningen år inte begränsad till användningen av l2~voltsbatterier. Den föreliggande uppﬁnningen kan, vilket är uppenbart för fackmannen, implementeras med i allt väsentligt ett 533 525 16 fakultativt antal batterier, där varje batteris spänning i allt väsentligt kan vara fakultativ.

Följaktligen, metoden och anordning i enlighet med uppfinningen kan av fackmannen modifieras, i förhållande till de typiska utföranden som beskrivs i det ovanstående.

Claims

10 15 20 533 525 Patentkrav

1. Metod för dämpning av obalans i batteriers laddningsnivå i ett spänningsomvandlingssystem, där nämnda spänningsomvandlingssystem innefattar: - ett första (301) och ett andra (302) batteri som är seriekopplade med varandra, 4 en omvandlare (3 03) som har en omvandlarinkontakt och en omvandlarutkontakt, där nämnda omvandlarinkontakt är ansluten till minst ett av nämnda första (301) och nämnda andra (302) bam, och ~ en utkontakt (3 04) tillhörande spänningsomvandlingssystemet ansluten till ett av nämnda första (301) och nämnda andra (302) batteri, samt till nämnda omvandlarutkontakt, därigenom genererande en utström 1:, från spänningsomvandlingssystemet, kännetecknad av följande steg: - fastställande av om det föreligger en obalans i laddningsnivân för nämnda första (301) och nämnda andra (3 02) batteri i nämnda spänningsomvandlingssystem baserat på om nämnda utström I ä, tillhörande spärmingsomvandlingssystemet överstiger ett värde motsvarande att en maximal tillåten ström Išfm) för nämnda omvandlare uppnåtts, -i det fall obalans föreligger, fastställande av storleken på obalansen i laddningsnivå baserad på den tidsperiod obalansen genereras, samt amplituden på strömmarna I b, och 1,2 under denna tidsperiod, och --i det fall obalans föreligger, applicerande av en första laddningsström 1,, till nämnda första batteri (301) och en andra laddningsström I b, till nämnda andra batteri (302), där nämnda första och nämnda andra laddningsström, I b, och I b, , skiljer sig från varandra, varvid den av nämnda första 1,, och nänmda andra 1,, laddningsström är störst för det av nämnda första (301) och nämnda andra (302) batteri vars laddningsnivå är lägst, för återställande av laddningsbalansen för nämnda första (301) och nämnda andra (302) batteri.

2. Metod i enlighet med krav 1, kännetecknar! av att nämnda omvandlare (3 03) är anordnad för att omvandla en första spänning till en andra spänning, där nämnda första och nämnda andra spänning båda har ungefär samma amplitud, och nämnda omvandlarinkontakt är ansluten till ett av nämnda första (301) och nämnda andra (302) batteri, där nämnda 10 15 20 25 30 533 525 18 obalans i laddningsnivän fastställs föreligga om amplituden för nämnda spänningsomvandlingssystems utström I; överstiger den ungefärliga dubbla amplituden för nämnda omvandlares maximala omvandlarutström låna) , 1:, > a * I jämn, , där a e 2 .

3. Metod i enlighet med krav 1, kännetecknar! av att nämnda omvandlare (303) är anordnad för att omvandla en ßrsta spänning till en andra spänning, där nämnda första spänning har den ungefärliga dubbla amplituden för nämnda andra spänning, och nämnda omvandlarinkontakt är ansluten till ett av nämnda första (301) och nänmda andra (302) seriekopplade batteri, där nämnda obalans i laddningsnivån för respektive batteri fastställs föreligga om amplituden för nämnda likströmsomvandlingsutström I j; överstiger den ungefärliga amplituden för nämnda omvandlares maximala omvandlarutström 1"' c(max) 9 1:, xzﬂffmu), där ael.

4. Metod i enlighet med något av kraven 1 till 3, kännetecknad av att en amplitud för minst en av nämnda första och nämnda andra laddningsströrn, I b, och 1,, , att användas för laddning av nämnda första (301) respektive nämnda andra (302) batteri, från en tidpunkt och ﬁamåt, fastställs baserat på en amplitud för nämnda första och nämnda andra laddningsström, 1,, och 1 1,2 , vilka har använts för att ladda nämnda första (301) respektive nämnda andra (302) batteri, under en tidsperiod innan nämnda tidpunkt.

5. Metod i enlighet med krav 4, kännetecknar] av att en integral för nämnda tidsperiod beräknas för en amplitudskillnad mellan den första och andra laddningsströmmen, Ib, och Ib, , vilka har använts under nämnda tidsperiod, med vars hjälp en elektrisk laddningsmängd Q , att användas för laddning av ett av nämnda första (301) respektive nämnda andra (302) batteri anslutet till nämnda spänningsomvandlingssystems utkontakt (304) baserat på integralberälcningen.

6. Metod i enlighet med något av krav 4 och 5, kännetecknad av att nämnda omvandlare (303) är anordnad för att omvandla en första spänning till en andra spänning, där nämnda första och nämnda andra spänning båda har ungefär samma amplitud, och nämnda 10 15 20 25 533 525 19 omvandlarinkontakt är ansluten till ett av nämnda första (301) och nämnda andra (302) batteri, där nämnda tidsperiod är baserad på den tid för vilken en arnplitud av nämnda spänningsomvandlingssystems utström I f; överstiger den ungefärliga dubbla amplituden rör nämnda omvandlares maximala omvandlamtström I :zum , I ä, > a * I jämn) , där a fe 2 .

7. Metod i enlighet med något av krav 4 och 5, kännetecknar! av att nämnda omvandlare (303) är anordnad för att omvandla en första spänning till en andra spämiing, där nämnda första spänning har den ungefärliga dubbla amplituden för nämnda andra spänning, och nämnda omvandlarinkontakt är ansluten till ett av nämnda första (301) och nämnda andra (3 02) seriekopplade batteri, där nämnda tidsperiod är baserad på den tid för vilken amplituden för nämnda spänningsomvandlingssystems utström 1:, överstiger den ungefärliga amplituden för nämnda omvandlares maximala omvandlarutsuöm I '“ där a e 1. ut ut dum), lm >a*I c(mxx) 9

8. Metod i enlighet med något av krav 2 och 6, kännetecknad av att nämnda första spänning är 12 volt, och av att nämnda andra spänning är 12 volt.

9. Metod i enlighet med något av krav 3 och 7, kännetecknad av att nämnda första spänning är 24 volt, och av att nämnda andra spänning är 12 volt

10. Datorprogram, kännetecknat av programkod, som vid exekvering i en styrenhet förorsakar att styrenheten utför metoden i enlighet med något av kraven 1-9.

11. Datorprogramprodukt som innefattar ett maskinläsbart medium och ett datorprogram i enlighet med krav 10, där nämnda datorprogram är inkluderat i det maskinläsbara mediet.

12. Datorprogramprodukt i enlighet med krav ll, kännetecknad av att nämnda maskinläsbara medium utgörs av något eller några av alternativen i följande grupp: ROM (Read-Only Memory), PROM (Programmable Read-Only Memory), EPROM (Erasable PROM), Flash-minne, EEPROM (Electxically Erasable PROM). 10 15 20 25 533 525 20

13. Ett spänningsomvandlingssystem innefattande: - ett första (301) och ett andra (302) batteri som är seriekopplade med varandra, - en omvandlare (3 03) som har en ornvandlarinkontakt och en omvandlarutkontakt, där nämnda omvandlarinkontakt är ansluten till minst ett av nämnda första (301) och nämnda andra (302) batteri, och - en utkontakt (3 04) tillhörande spänningsomvandlingssystemet ansluten till ett av nämnda första (301) och nämnda andra (302) batteri, samt till nämnda omvandlarutlcontakt, därigenom genererande en utström Išf, från Späﬂﬂingsomvandlingssystemet, kännetecknat av - en fastställande entitet anordnad för fastställande av om det föreligger en obalans i laddningsnivån för nämnda första (301) och nämnda andra (302) batteri i nämnda spänníngsomvandlingssystem baserat på om nämnda utström I fi, tillhörande spänningsomvandlingssystemet överstiger ett värde motsvarande att en maximal tillåten ström I :fam för nämnda omvandlare uppnåtts, - en fastställande entitet anordnad för fastställande av storleken på obalansen i laddningsnivå baserad på den tidsperiod obalansen genereras, samt amplituden på strömmarna I b, och 1 b, under denna tidsperiod, och - en laddningsentitet anordnad för applicerande av, i det fall obalans föreligger, en första laddningsström I b, till nämnda första batteri (301) och en andra laddningsström I b, till nämnda andra batteri (3 02), där nämnda första och nämnda andra laddningsström, I H och I b, , skiljer sig från varandra, varvid den av nämnda första Ib, och nämnda andra I b, laddningsström är störst för det av nämnda första (301) och nämnda andra (3 02) batteri vars laddningsnivå är lägst, för återställande av laddningsbalansen för nämnda första (301) och nämnda andra (3 02) batteri.

14. Spänningsomvandlingssystemet i enlighet med krav 13, kânnetecknat av att nämnda omvandlare (303) är anordnad för att omvandla en första spänning till en andra spänning, där nämnda ßrsta och nämnda andra spänning båda har ungefär samma amplitud, och nämnda omvandlarinkontakt är ansluten till ett av nämnda första (301) och nämnda andra (3 02) batteri, där nämnda spänningsomvandlingssystem är anordnat för att fastställa om obalans i laddningsnivån för nämnda första (301) och nämnda andra (3 02) batteri föreligger 10 15 20 533 525 21 om amplituden för nämnda spänningsomvandlingssystems utström I _; överstiger den ungefärliga dubbla arnplituden för nämnda omvandlares maximala omvandlarutström I fam) , IQ > aﬂfåm), därae2.

15. Spänningsomvandlingssystemet i enlighet med krav 14, kännetecknat av att nämnda första spänning är 12 volt, och av att nämnda andra spänning är 12 volt.

16. Spänningsornvandlingssystemet i enlighet med krav 13, kännetecknat av att nämnda omvandlare (303) är anordnad för att omvandla en första spänning till en andra spänning, där nämnda första spänning har den ungefärliga dubbla amplituden för nämnda andra spänning, och nämnda omvandlarinkontakt är ansluten till ett av nämnda första (301) och nämnda andra (3 02) seriekopplade batteri, där nämnda spänningsomvandlingssystem är anordnat för att fastställa att en obalans i laddningsnivån för nämnda första (301) och nämnda andra (302) batteri föreligger om amplituden för nämnda spänningsomvandlingssystemets utström If, överstiger den ungefärliga amplituden för nämnda omvandlares maximala omvandlarutström Iffmu), I; > a * 122m), där a e l .

17. Spänningsomvandlingssystemet i enlighet med krav 16, kännctccknat av att nämnda första spänning är 24 volt, och av att nämnda andra spänning är 12 volt

18. Spänningsornvandlingssystemet i enlighet med något av kraven 13 till 17, kännetecknat av att nämnda spänningsomvandlingssystem är anordnat för att fastställa en amplitud för minst en av nämnda första och nämnda andra laddningsström, 1,, och 1,2 , att användas för laddning av nämnda första (301) respektive nämnda andra (302) batteri, från en tidpunkt och framåt, baserat på en amplitud för nämnda första och nämnda andra laddningsström, I b, och 1,2 , vilka har använts för att ladda nämnda första (301) respektive nämnda andra (3 02) batteri, under en tidsperiod innan nänmda tidpunkt.

19. Ett fordon kännetecknat av att det innefattar ett spänningsomvandlingssystern likt det som beskrivs i enlighet med något av kraven 13-18.