引擎电子控制单元电池充电控制器的制造方法
【专利摘要】一种用于调节电池所要充电的电压水平的系统，包括交流发电机，被串联连接至交流发电机的电池，至少一个被并联连接至电池的电负载元件，多个被连接至电池的传感器以及引擎电子控制单元，其具有作为输入的来自多个传感器中每一个的至少一个信号并将电压控制信号提供给交流发电机。
【专利说明】
引擎电子控制单元电池充电控制器
技术领域
[0001]本公开涉及如卡车的车辆，并特别涉及用于减少环境变化对车辆电池造成损害的系统和方法。
【背景技术】
[0002 ]卡车像大多数车辆一样使用电池。电池的性能随着使用和/或时间而退化。电池制造商在确定提供给消费者的保修期限时考虑这些因素。在车辆(即发动机)运行时，电池通常由交流发电机充电。交流发电机将电池充电至预先规定或者指定的电压水平。每个电池被设计为或期望在一定电压范围内操作。
[0003]交流发电机被设计为按照恒定的电压水平(例如14.2伏)为电池充电并且向连接至电池的任何负载提供电流。负载是从电池和/或交流发电机获取功率的任何设备或部件。
[0004]卡车会遇到各种不同的驾驶条件，包括温度的变化。电池性能还会受到环境(即电池的环境)温度的影响。环境温度的升高会损坏电池。在一些情况下，电池甚至会爆炸。温度的下降也会影响电池的寿命和性能。
[0005]需要将环境温度的因素作为参数来确定电池被充电的电压水平。
【发明内容】
[0006]根据示例实施例，公开了一种用于调节电池被充电的电压水平的系统。该系统包括:交流发电机，串联连接至交流发电机的电池，并联连接至电池的至少一个电负载元件，连接至电池的多个传感器，引擎电子控制单元(EECU)，其具有来自多个传感器中每一个的至少一个信号作为输入，并将电压控制信号提供给交流发电机。
[0007]根据另一个示例实施例，公开一种了用于调节电池被充电的电压水平的方法。该方法包括步骤:通过交流发电机为电池充电，测量与电池相关的多个参数，将所测参数传输至引擎电子控制单元(EECU)，评估所测参数，根据评估生成电压控制信号，将电压控制信号传输至交流发电机并根据接收到控制信号，调节由交流发电机所提供给电池的供电电压。
【附图说明】
[0008]示例实施例的多个特征、目的及优点将通过阅读该描述并结合附图而得以理解。不同附图中的相同附图标记指代相同或相似的元件。在附图中:
[0009]图1示出了用于调节汽车电池电压的系统；
[0010]图2示出了根据示例实施例的用于调节汽车电池电压的系统；
[0011 ]图3示出了电池温度/电压的关系；以及
[0012]图4示出了根据示例实施例的方法。
【具体实施方式】
[0013]在下面的描述中，给出多种具体细节来提供对实施例的全面理解。该实施例可无需使用一个或多个具体的细节来实施、或可使用其它的方法、部件、材料等来实施。在其它示例中，没有示出或详细描述已知的结构、材料或运行来避免晦湿实施例的某些方面。
[0014]在整个说明书中所述的“一个实施例”或“实施例”表示描述与该实施例相关的具体特征、结构或特性包括在该至少一个实施例中。由此，出现的短语“在一个实施例中”、“根据实施例”或“在实施例中”以及整个说明书不同位置出现的类似的短语不必全部指代相同的实施例。此外，具体的特征、结构或特性可以以任意适合的方式被组合在一个或多个实施例中。
[0015]在此提供的小标题仅是为了方便且并不诠释实施例的范围或含义。
[0016]根据示例实施例，公开一种用于调节电池被充电的电压水平的系统。示例的系统监测车辆电池的环境温度并经由引擎电子控制单元(EECU)向交流发电机提供信号。根据该信号，交流发电机调节其电压输出水平(电池被充电至的水平)。
[0017]在描述示例实施例之前，本文参照图1描述了一种已有的系统，其通过交流发电机为汽车电池充电。充电系统100包括交流发电机110，被(串联)连接至交流发电机的电池120以及被(并联)连接至电池的负载130(该负载还被串联连接至交流发电机)。交流发电机110被设置为将电池充电至(并将充电维持在)预先规定的电压水平Vb+。
[0018]交流发电机110包括调压器(未示出)，用于保持恒定的电压VB+。交流发电机110与电池120之间的连接可包括线路电阻Rs，使得在Rs两端产生电压降。线路电阻Rs两端的电压降Vrs是电阻Rs与交流发电机电流Iait的乘积(即Vrs = Iait*Rs)。
[0019]电压传感器140测量电池的电压Vbatt并将该测量值提供至交流发电机110。将电池140连接至交流发电机110的线路具有小电流，通常最大为毫安范围并因此该线路上的电压降可以忽略。相比之下，Ialt可高达300安培。
[0020]交流发电机110使用由传感器140提供的电压测量值来增大或降低输出给电池120的电压，使得(尝试)在电池120处保持(恒定的值)VB+。如果电压传感器测得的电压低于电池预期或额定水平，则增大电压输出。如果电压传感器测得的电压高于电池预期或额定水平，则降低交流发电机的电压输出。如果电压传感器测得的电压水平等于电池的预期或额定水平，则交流发电机的电压输出不发生变化或改变。
[0021]电池的建议电压水平也受环境温度的影响。电池制造商根据环境温度推荐其电池的特定电压水平。
[0022]图3的表格中示出了电池的示例电压/温度关系。该表格中的数据由美国宾夕法尼亚州里昂站的东宾制造有限公司(East Penn Manufacturing Company，Inc)公布。
[0023]随着环境温度上升，电池要被充电的电压(建议的或最佳的)需要降低。相反，随着环境温度降低，电池要被充电的电压需要增大。
[0024]除了电压传感器之外，示例实施例实现一种用于测量电池温度的温度传感器。来自这些传感器中每一个的测量值均可被提供至车辆的引擎电子控制单元(EECU) AE⑶是公知的并且不再进一步描述。
[0025]图2示出了根据示例实施例的系统。系统200可包括交流发电机210，被(串联)连接至交流发电机210的电池220以及被(并联)连接至电池的负载230。系统200还可包括电压传感器240，用于测量电池220的电压。
[0026]交流发电机210与电池220之间的连接可包括线路电阻Rs，使得在Rs两端产生电压降。线路电阻Rs两端的电压降Vrs是电阻Rs与交流发电机电流Ialt的乘积(即VRS = Ialt*Rs)。
[0027]系统200可进一步包括温度传感器250，用于测量电池220的环境温度。分别对来自电池传感器250和电压传感器240的所测得的电池和电压值进行传输的线路245和255中的电阻不可以忽略。这些线路中的电流小。线路245和255两端的电压可以忽略。
[0028]来自传感器240和250中每一个的所测值可被提供给EE⑶260 JE⑶260可包括存储设备或存储器装置270或具有到存储设备或存储器装置270的接入。对包括在EECU 260所对应的车辆中的电池，存储器装置270可具有存储在其中的电压/温度图表或表格(如在图3中所示)。
[0029]如上所述，图3的表格可包括用于各种环境温度的建议电压充电水平。这些电压水平可被当作对应温度的最佳值。
[0030]被EECU260所接收的测量值可与存储的数值进行比较来确定电池220的所测电压是否适于所测的环境电池温度。
[0031]如果确定所测电压对于所测温度太高，则EECU可提供“高”电压信号至交流发电机210。交流发电机210可随后降低供给到电池220的电压。随着温度升高，需要降低电池电压来符合制造商的建议。
[0032]如果所测电压对于所测温度太低，则EECU可提供“低”电压信号至交流发电机210。交流发电机210可随后升高供给到电池220的电压。随着温度降低，需要升高电池电压来符合制造商的建议。
[0033]EECU 260可包括被配置为评估来自传感器240和250的电压和温度测量值的电路。供电电压(VB+-[Rs*Iait])为EECU 260提供操作功率。EECU 260可包括CTRL线路，可根据存储的值与(来自于电压和温度传感器的)测量值的比较调节该线路。被指定为V。。—啲信号然后可经由线路275被提供至交流发电机210。控制信号可以是模拟连续电压控制信号。
[0034]为了(随着升高的电池温度)降低交流发电机输出电压，Vccintrcil信号必须保持为高(在一些情况下，高于供给至EECU 260的电压)。然而，Vccintrcil不能大于供电电压。高值的乂-^^可通过使用电压升压源来实现。在一些实施例中，EECU 260可包括补偿电压升压源，如图2所示的Vbcicist 280。
[0035]升压(boosting of voltage)是已知的概念。DC-DC转换器可用于增大DC电压。在示例实施例中，DC-DC转换器部件可以升压结构实现在EECU 260中。因此，当交流发电机输出电压需要降低时，EECU 260可几乎一直使用升压电路。
[0036]参照图4，描述了根据示例实施例的方法400。在410，车辆(如卡车或汽车)中的交流发电机可在车辆运行(即发动机运转)的同时为车辆电池充电。交流发电机可将车辆电池充电至电池额定的水平。在420，测量电池电压。在430，测量环境电池温度。在440，将测量值提供至EE⑶。
[0037]然后可评估测量值。评估可包括把测量值与具体电池(卡车中的)所测温度的建议电压值进行比较。对应于多个温度的建议电压值可被存储在存储器中(例如在表格中)，该存储器可被EE⑶访问或者甚至可以位于EE⑶的内部。
[0038]在45 O可以确定所测的电压水平是否等于所测温度的建议电压水平
(Vbattery measured Tmeasure d^ Vbattery r—nded?)。如果它们相等，则在455确定不需要调节交流发电机的输出电压(即，不改变控制信号)。
[0039]如果测量值不相等，则在460可以确定所测的电压水平是否大于所测温度的建议电压水平(Vbattery measured > Tmeasured 的 Vbattery recommended?)。如果测量值大于建议值，则在 470
可由EECU产生高控制信号(连续的模拟信号)并将其提供至交流发电机。响应于高控制信号，交流发电机可在475降低其输出电压水平。
[0040]在480，如果测量值不大于建议值(即测量值较小因为它还没有等于建议值)，则可由EECU产生低控制信号(连续的模拟信号)并将其提供至交流发电机。响应于低控制信号，交流发电机可在485升高其输出电压水平。
[0041]因此，交流发电机基于从EECU接收到的控制信号调节其输出电压。如果信号为高，则降低输出电压;如果信号为低，贝lJ升高输出电压。在一些情况下，由EECU产生的高信号可由如上所述的电压升压源来补充。
[0042]尽管已经公开了示例实施例，但是对本领域技术人员显而易见的是在不脱离本公开精神和范围的情况下可以做出多种变化和变型来实现实施例的一些优点。这些变型意在由所附的权利要求所涵盖，其中附图标记并不被解释为限制该范围。尽管示例实施例列举的是卡车或汽车，但本文描述的各个方面可以等同地应用于交流发电机给电池充电的各种场合。
[0043]此外，在说明书和所附的权利要求书中，“包括”的含义不应理解为排除其它的元件或步骤。此外，“一”或“一个”不排除多个，并且单个处理器或其它单元可以实现权利要求中所列举的多个装置的功能。
[0044]所示实施例的上述说明，包括在摘要中所描述的，并不意在是排他性的或者将实施例限制为所公开的精确形式。尽管本文描述的具体实施例和示例用于示意的目的，但本领域的技术人员可以认识到在不脱离本公开精神和范围的情况下可以做出各种等同的变型。
[0045]例如，前面详细的描述通过使用方块图和示例展示了各种设备和/或过程的各种实施例。在这种情况下像这样的方块图和示例包含一个或多个功能和/或操作，本领域技术人员应当理解这样的方块图、流程图或示例内的每一个功能和/或操作可以单独地和/或共同地通过大范围的硬件、软件、固件或其实质上的任意组合来实施。
[0046]在一个实施例中，本主题可通过专用集成电路(ASIC)来实现。然而，本领域技术人员应当认识到本文公开的实施例整体上或部分地可以等同地被实现在标准集成电路中，如由一个或多个计算机执行的一个或多个计算机程序(例如，如同在一个或多个计算机系统上运行的一个或多个程序)，如由一个或多个控制器(例如，微控制器)执行的一个或多个程序，如由一个或多个处理器(例如，微处理器)执行的一个或多个程序，如固件，或其实质上的任意组合，并且为其进行的软件和/或固件的电路设计和/或代码编写可完全处于在本公开的教导下的本领域的技术人员能力之内。
[0047]上述的各种实施例可被组合以提供进一步的实施例。实施例的一些方面可被修改，如果需要可以采用各种专利、应用和公开物的概念来提供进一步的实施例。
[0048]在上面详细描述的启发下，可以对实施例做出这些和其它的改变。在下面的权利要求中，所使用的术语不应被构造为将权利要求限制为说明书和权利要求书中公开的具体实施例，而且应当被构造为包括连同这些权利要求的等同物的全部范围的所有可行的实施例。权利要求并不由本公开所限制。
[0049]在上面详细描述的启发下，可以对实施例做出这些和其它的改变。通常，在下面的权利要求中，所使用的术语不应被构造为将权利要求限制为说明书和权利要求书中公开的具体实施例，而且应当被构造为包括连同这些权利要求的等同物的全部范围的所有可行的实施例。因此，权利要求并不由本公开所限制。
【主权项】
1.一种用于调节电池被充电的电压水平的系统，所述系统包括: 交流发电机； 被串联连接至所述交流发电机的电池； 被并联连接至所述电池的至少一个电负载元件； 被连接至所述电池的多个传感器；以及 引擎电子控制单元(EECU)，该EECU具有来自所述多个传感器中每一个的至少一个信号作为输入，并提供电压控制信号给所述交流发电机。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个传感器包括:用于测量所述电池的电压的电压传感器。3.根据权利要求2所述的系统，其中所述多个传感器包括:用于测量所述电池的温度的温度传感器。4.根据权利要求3所述的系统，其中所述EECU包括:用于存储所述电池的数据的存储器，所述数据包括多个建议电池充电电压值，每一个建议电池充电电压值对应于特定电池温度值。5.根据权利要求4所述的系统，其中所述EECU包括处理器，该处理器用于把从所述传感器获取的值与存储的电池数据进行比较并且用于产生电压控制信号。6.根据权利要求5所述的系统，其中如果所述电池的所测电压大于所测温度的建议电池充电值，则由所述EECU提供的电压控制信号是高信号。7.根据权利要求5所述的系统，其中如果所述电池的所测电压小于所测温度的建议电池充电值，则由所述EECU提供的电压控制信号是低信号。8.根据权利要求1所述的系统，其中所述交流发电机进一步包括:调压器，用于根据从所述EECU接收的电压控制信号来调节所述交流发电机的输出电压。9.根据权利要求1所述的系统，其中所述EECU包括:升压电路，用于把所述电压控制信号升高至大于所述EECU的供电电压的水平。10.根据权利要求1所述的系统，其中所述电压控制信号是连续的模拟电压控制信号。11.一种用于调节电池被充电的电压水平的方法，所述方法包括步骤: 通过交流发电机为所述电池充电； 测量与所述电池相关的多个参数； 把所测参数传输至引擎电子控制单元(EECU); 评估所测参数； 基于评估生成电压控制信号； 把所述电压控制信号传输至交流发电机；以及 根据接收的控制信号，调节由所述交流发电机提供给所述电池的供电电压。12.根据权利要求11所述的方法，进一步包括:测量所述电池的电压水平。13.根据权利要求12所述的方法，进一步包括:测量所述电池的温度。14.根据权利要求13所述的方法，进一步包括:把所测的电压水平与所测温度的预存建议电压水平进行比较。15.根据权利要求14所述的方法，进一步包括:如果所测电压水平大于所述建议电压水平，则产生高电压控制信号。16.根据权利要求15所述的方法，进一步包括:利用所述高电压控制信号的产生，降低所述电池被充电的电压输出水平。17.根据权利要求14所述的方法，进一步包括:如果所测电压水平小于所述建议电压水平，则产生低电压控制信号。18.根据权利要求17所述的方法，进一步包括:利用所述低电压控制信号的产生，升高所述电池被充电的电压输出水平。19.根据权利要求11所述的方法，进一步包括:经由升压电路把高电压控制信号值升压到高于所述EECU的供电电压。20.根据权利要求11所述的方法，进一步包括:提供作为连续模拟信号的所述电压控制信号。
【文档编号】F02N11/08GK106030097SQ201480073993
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2014年1月24日
【发明人】凯文·约瑟夫·阿尔图西奥
【申请人】沃尔沃卡车集团