用于车辆的供电控制系统的制作方法

专利名称：用于车辆的供电控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于车辆的供电控制系统，即要被安装到配备有交流发电 机和各种电功率系统的车辆上的供电控制系统。
背景技术：
大家已经知道能够对整个车辆进行控制的供电控制系统。所述供电控 制系统能够将在各种电源(如交流发电机和蓄电池)中积累的电功率提供 给车栽装置。那些车载装置按其功能被分组。例如，公开号为
JP2002-300734的日本专利申请公开了这样一种传统的供电控制系统。
大家还知道能够通过检测每个车载装置的负载电流并向车载装置供 电而对车辆进行整体控制的电源系统。该电源系统还管理那些车载装置的 功率消耗。例如，公开号为JP2004-194364的日本专利申请公开了这样一 种传统的电源系统。
当把整个供电控制系统安装到车辆上以管理对各类车载装置的供电 时，在JP2002-300734和JP2004-194364中7>开的上述传统技术具有以下 缺点(1)至(5)。
(1)为了完成向各种车载电气装置分配和供给电功率的集中管理，需 要一个大的且昂贵的系统。根据车辆的类型和所使用的装置，存在对车载 电气装置的不同组合，所以，对于每种变化，必须修改或改变中央管理系 统的结构。这种改变需要对中央管理系统进行重新设计，因此需要大的工 作量。
(2 )本领域设计人员都知道，为了避免因能量释放而使电池用完，要 安装在车辆上的电气管理系统被设计为使得交流发电机向在正常运行期 间的车栽电气装置供电。因此，不一定存在将中央管理系统引入车辆中的要求。
(3)然而，近来，诸如动力转向装置、制动器和稳定器等的各种车栽 机械装置被电驱动装置代替，如电力转向装置、电制动器和电稳定器。那
些电驱动装置并不总是在运行。换言之，那些电气装置是根据车辆的驾驶 状况而被驱动的。因为那些车载电气装置在运行时需要高的电功率，所述 电功率超过了车载发电机的电功率输出，因此，车载电池必须暂时向那些
电气装置提供不足的那部分电功率。不幸的是，当电池i^低容量状态或 当电池几乎达到其可用寿命终点因而电池内电阻增大时，要电池保持必要
由于这种供电的不足，车载电气装置变得不能运行。
(4) 因为上述传统的中央管理系统通常配备一个或多个电马达，当马 达启动其运行时会发生冲击电流。然而，传统的中央管理系统并没有考虑 这种冲击电流。
(5) 再有，当传统的中央管理系统的某一部分发生损坏时，该损害将 影响所有电负栽，其中，所述中央管理系统的该部分能够整个地管理向安 装到车辆上、使用大量电源的各类电负载的供电。在这方面，考虑到安全 的重要性，已经强烈要求改进或重新设计传统的中央管理系统。
当车辆采用能够对车载电气装置进行完全管理的中央管理系统且在 中央管理系统被扩大时，须重新设计整个中央管理系统。这要求进行复杂
的该:计工作。通常，该中央管理系统的响应特性变差或降低，因为中央管 理系统必须在全面检查系统的状态之后才能控制车载电气装置(或负载) 的运行。

发明内容
本发明的一个目的《一提供一种用于车辆的供电控制系统，该系统具有 改进的安全性、高的响应特性和增强的系统扩展能力。
为实现上述目的，本发明提供一种用于车辆的供电控制系统。该供电 控制系统具有电池、发电装置、主电功率系统、次电功率系统以及电池状 况管理装置。
所述主电功率系统可在收到电功率时运行并在启动其运行时产生冲 击电流。次电功率系统的运行根据主电功率系统运行期间的需求受到限 制。电池状况管理装置被配置成管理电池的状况。具体地，所述电池状况 管理装置具有电池监测装置、容许电功率计算装置以及容许电功率通告装 置。所述电池监测装置被配置成检测电池的充电/放电电流并获得电池的 放电特性。所述容许电功率计算装置被配置成根据电池的放电特性和放电
电流计算电池的容许电功率，该电池可以以这一电功率进行放电，直到电 池的端子电压降至预定的极限电压。所述容许电功率通告装置被配置成向 主电功率系统和次电功率系统提供容许电功率的通告。在该供电系统中， 主电功率系统和次电功率系统各自根据所述容许电功率改变它们的运行， 以保持电池的端子电压在极限电压之上。
根据本发明，由于根据本发明的电池状况管理装置接^电池传送的 有关容许电功率(或容许电流)的通告，因此，与各种传统的供电系统的 运行相比，每个供电系统能够增强其可扩展性、安全性和响应能力，其中， 所述各种传统的供电系统使用中央管理控制来向各种车载电气装置分发 和提供电功率。


下面将参考附图借助于实例来描述本发明的优选的、非限制性的实施
例。这些附图是
图1显示根据本发明一个实施例的用于车辆的供电控制系统的总体
结构；
图2A至图2C每一个显示根据图1所示实施例的供电控制系统和作 为控制目标的各种电气装置之间通过通信线路传送的各消息的结构；
图3显示大电功率系统的运行状态与其驱动电流之间的关系；
图4显示要安装到车辆上的电池的放电特性和容许电流之间的关系；
图5显示根据本发明实施例的用于车辆的供电控制系统中的电池状 况管理装置的运行状态的说明性图示；
图6是流程图，显示根据实施例的供电控制系统中的电池状况管理装 置的整个运行；
图7是流程图，显示图6的流程图中所示电池状况管理装置的运行过
程；
图8是il^呈图，显示根据本发明实施例的车用供电控制系统中的大电 功率系统的运行；
图9是流程图，显示作为根据实施例的车用供电控制系统的控制目标 的运行限制目标系统的运行过程；
图10显示要由运行限制目标系统使用的运行限制比；
图11显示根据本发明实施例的车用供电控制系统的整个运行序列；
图12显示根据本发明实施例修改的供电控制系统的控制目标的电池 的放电特性和容许电流之间的关系；
图13是流程图，显示作为对根据本发明实施例的修改，对供电控制 系统中的电池状况管理装置的整个运行的修改；以及
图14是流程图，显示作为对根据本发明实施例的修改，供电控制系 统中的电池状况管理装置的运行。
具体实施例方式
下面将参考附图描述本发明的各种实施例。在下面对各种实施例的描 述中，类似的字符或数字代表各图中类似或等效的部件。
实施例
下面将参考图1至图11描述根据本发明实施例的供电控制系统。
图l显示才艮据本发明实施例的车用供电控制系统的总体结构。
如图1中所示，才艮据该实施例的供电控制系统由大电功率系统10和 12、运行限制目标系统20和22、发电装置30和32、电池40、以及电池 状况管理装置50构成。
这些大电功率系统10和12中的每一个包括电负栽，所述电负载在启 动其运行时产生冲击电流，并使用从外部提供的电功率来运行.大电功率 系统10和12中的每一个控制所述电负载的运行。
运行限制目标系统20和22中的每一个包括电负载。在每个运行限制 目标系统中的该电负载的运行根据在大电功率系统10和12的运行期间的 必要性而受到限制，即根据在大电功率系统10和12的运行期间的必要性 而被控制。这样，每个运行限制目标系统控制其电负载的运行。
发电装置30和32中的每一个使用从安装到车辆上的内燃机传送的功 率而被驱动，由此发电装置30和32中的每一个产生电功率。例如，车用 交流发电机对应于发电装置30和32。
电池40由发电装置30和32中的至少一个提供的电功率进行充电。 电池40还才艮据需求将其中所充的电功率提供给大电功率系统10和12以及运行限制目标系统20和22。
电池状况管理装置50管理电池的状况，以及进一步控制大电功率系 统10和12以;^运行限制目标系统20和22的运行。
大电功率系统10和12、运行限制目标系统20和22、发电装置30和 32、电池40以及电池状况管理装置50通过图1中所示的通信线100以及 通过电源电缆(未示出)彼此进行通信。
通过通信线IOO，在那些系统和装置IO、 12、 20、 22、 30、 32、 40、 50之间传送各种消息。如图2A至图2C中所示，在那些系统和装置之间 传送下列消息
-容许电流消息(a);
-发电状况消息(d， e);以及
-负载运行消息(b， c)。
上述参考字符，如(a)、 (d， e)和(b， c)，对应于图l和图2A至 图2C中示出的(a)、 (d， e)和(b， c)。
图2A至图2C每个显示各消息(或消息中的翁:据项)的结构。图2A 至图2C中所示的那些消息通过通信线100 (图1所示)在那些系统和装 置IO、 12、 20、 22、 30、 32、 40和50之间传送。
如图2A中所示，容许电流消息(a)包含标识标记ID1、容许电流、 以及大电流负载运行标记。如图2B中所示，发电状况消息(d， e)包含 标识标记ID2、额定发电电流、发电电压、输出电流以及运行率。如图2C 中所示，负载运行消息(b， c)包含标识标记ID3、冲击时段、冲击电流 Ip以及稳、态电流Ia。
图3显示大电功率系统10和12的运行状态与其驱动电流之间的关系。
在图3中，"负载运行"标识指出，对应于大电功率系统10和12的 大电流负载(如电力转向装置，其实际的例子将在之后详细进^i兌明)正 在运行中.
当(对应于每个大电功率系统10和12的)每个大电流负载启动其运 行时产生冲击电流。如图中的虚线所示，当大电流负栽启动其运行时，电 ai^il增大，而在其峰值之后立即i2^逸下降。在此之后，电流逐渐降低并 达到其稳定状态。
从启动运行到稳定状态的时间是冲击时段Ts。大电功率系统10和12 的驱动电流用作在冲击时段Ts期间流过的恒定值的冲击电流Ip和在大电 流负载10和12中流过的稳态电流Ia。
图4显示车载电池的放电特性和容许电流Imax之间的关系。在图4 中，"Vo"代表电池40的开路电压，"VB—limit"代表极限电压，"Is"代 表当前时刻电池40的放电电流，"Imax"代表容许电流，"Ri"代表电池 40的内阻，"V"代表与电流I对应的电池放电特性。
使用电池放电特性V得到当前时刻的电池放电电流Is等使得能够计 算出容许电流Imax。该容许电流Imax对应于极限电压"VB—limit"。该 极限电压是电池40的端子电压下降到的极限电压。
图5显示根据本发明实施例的车用供电控制系统的运行状态的说明 '性图示。
大电功率系统10具有负栽运行状况确定单元10A和负载运行控制单 元10B，管理负栽(如图5中所示的电力转向装置卯)的运行。
负栽运行控制单元10B向大电流负载输出控制信号，然后接收来自该 负载的反馈信号，以便控制作为较大的电流负载的电力转向装置卯的运 行。
大电功率系统12具有负栽运行状况确定单元12A和负栽运行控制单 元12B。
负载运行控制单元12B向作为大电流负载的电制动器92输出控制信 号，并接收来自电制动器92的反馈信号，以便控制该电制动器92的运行。
运行限制目标系统20具有负载运行状况确定单元20A和负载运行控 制单元20B。
负载运行控制单元20B向作为限制中的目标负载的加热器94输出控 制信号并接收来自加热器94的反馈信号，以便控制加热器94的运行。
与运行P艮制目标系统20类似，运行限制目标系统22具有负载运行状 况确定单元22A和负载运行控制单元22B。
负载运行控制单元22B向作为限制中的目标负载的鼓风机单元96输 出控制信号并接收来自鼓风机单元96的反馈信号，以便控制鼓风机单元 96的运行。
电池状况管理装置50由电池监测单元52、容许电流计算单元54、大
电负栽运行管理单元56以及容许电流信息单元58构成。
电池监测单元52监视或检测电池40的端子电压和电池40的温度， 以及获得电池40的放电特性。
根据电池的温度的改变更新电池40的放电特性可改善电池40的放电 特性的准确性。
容许电流计算单元54计算容许电流Imax，它对应于电池40的端子 电压下降到预定的极限电压VB—limit之前的放电能力(见图4)。
当计算得到的容许电流Imax超过冲击电流Ip时，大电负载运行管理 单元56允许大电功率系统10和12运行。
容许电流信息单元58将关于计算出的容许电流和允许运行的信息传 送给运行限制目标系统20和22。
上述信息的传送是使用前文中描述的容许电流消息(a)(见图2A) 来实现的。
大电功率系统10和12对应于主电功率系统。运行限制目标系统20 和22对应于次电功率系统。电池监测单元52对应于电池监测装置。容许 电流计算单元54对应于容许电功率计算装置。容许电流信息单元58对应 于容许电功率通告装置。大电负载运行管理单元56对应于电负载运行管 理装置。
下面将描述根据本发明实施例的具有上述结构的供电控制系统的运行。
图6和图7显示电池状况管理装置50的整个运行，装置50作为^IL据 本实施例的供电控制系统的控制目标。
当车辆的驾驶员打开钥匙开关(图中被略去)时，电池状况管理装置 50启动其运行。电池监测单元52获得电池40的放电特性(步骤S100 )。 例如，当车辆的内燃M过启动器(图中未示出)启动其运行时，电池监
测单元52得到电池40的电压-电流特性。
接下来，电池监测单元52获得电池电流(步骤S101 )。电池状况管 理装置50中的容许电流计算单元54通过接收具有图2B中所示数据格式 的发电状况消息，获得发电装置30和32中的每一个的运行率(或可用性) (步骤S102 )。
大电负载运行管理单元56接收负栽运行消息(图2C中所示(c))
该消息包括从大电功率系统10和12中的负栽运行状况确定单元10A和 12A传送的有关大电负载的运行状况的信息(步骤S103)。
因为能够提高对电流的检测精度和大电负载运行的响应i^，因此， 与从步骤S101至步骤S109的主运行循环的长时段相比，可期望步骤 S101、S102和S103的这一组运行能在短时段内完成(例如在不超过10 ms 的时段内完成)。此外，优选的做法是将这个短时段设定在不超过由发电 装置30和32进行供电的响应时间的1/10倍以内。
接下来，容许电流计算单元54根据电池40的充电特性和电池放电电 流来计算容许电流Imax，它是在电池40的端子电压降至预定的极限电压 VBJimit (如图4中所示)之前可放电的电流(步骤S104 )。
容许电流计算单元54根据发电装置30和32各自的运行率(或运行 效率)，使用不同的计算公式计算容许电流Imax (步骤S104)。作为一个 具体实例，容许电流计算单元54根据运行率(或运行效率)值(100%或 小于100%)使用下列>^式(El)和(E2):
(El) Imax-(Vo國VB一limit)/Ri - Is (运行率=100%);以及
(E2 ) Imax-(Vo - VB—limit)/Ri (运行率<100%),
其中，100%表明有运行率(或运行效率)(rate of operation)余量 (margin),而小于100。/。表明没有余量。当运行率(或运行效率)具有 足够的余量时，在计算容许电流Imax时将电池的放电电流设为零(Is^ )。
接下来，大电负载运行管理单元56判断其是否收到W目应的大电功 率系统10和12传送的大电负栽(如电力转向装置卯和电制动器92)的 运行通告(步骤S105 )。
与大电负载对应的大电功率系统10和12使用图2C中所示的负载运 行消息向大电负载运行管理单元56传送"运行通告"。在步骤S105的判 断结果表明，大电负载运行管理单元56没有收到任何运行通告，即没有 收到负栽运行消息，于是运行流程到达步骤S106。在步骤S106，容许电 流信息单元58将如图2A中所示的容许电流消息中的大电流负载运行标 记的值设为"不被允许"(步骤S106 )。然后，容许电流信息单元58使用 在步骤S104中已经计算出的容许电流Imax初始化变量Imax_out (步骤 S107 )。
接下来，容许电流信息单元58选择Imax和Imax_out中较小的一个， 并将该选择的值设为如图2A中所示的容许电流消息(a)中将要设定的
"容许电流"(步骤S108 )。容许电流信息单元58将含有有关"容许电流" 和"大电流负载运行标记"的信息的容许电流消息(a)分别传送给大电 功率系统10和12中的负栽运行状况确定单元10A和负载运行控制单元 10B(步骤S109)。在步骤S109之后，运行流程返回到SlOl。然后，重 复从S101至S109的运行序列。
另一方面，当在步骤S105的判断结果表明大电负载运行管理单元56 收到了从大电功率系统10和12 (对应于大电负栽卯和92)发送的运行 通告(步骤S105中的"是")时，运行流程进入图7中所示的步骤SllO。 在图7所示的步骤SllO，大电负载运行管理单元56进一步判断电池40 是否仍能释放电功率(其后称作"余量"或"放电余量")。在步骤S110 的这一判断是通过将步骤S104计算的容许电流Imax与冲击电流Ip进行 比较来进行的。具体地，当lmax〉Ip时，判断结果表明电池40具有放电 余量。另一方面，当lmax^Ip时，电池没有"放电余量"。
当在步猓S110的判断结果表明电池40具有"放电余量"时，运行流 程i^步骤S111。在步骤Slll，大电负栽运行管理单元56判断是否发出 了 "允许运行"。这一判断是通过检查在容许电流消息(a)(见图2A)中 包含的"大电流负栽运行标记"的值来完成的。当大电流负栽运行标记的 值表明"不允许运行"时，所述容许电流信息单元58在图7中所示步骤 S112中将容许电流消息中包含的大电流负载运行标记的值改为"允许"， 并当上述大电流负载运行标记被改为"运行允许"时，计算从容许电流 Imax中减去冲击电流Ip的值，然后将该计算得到的值设定给变量 Imax一out(步骤S113 )。在此之后，运行流程进入图6中所示的步骤S108.
另一方面，在步骤Slll，大电负栽运行管理单元56判断存在"运行 允许"，则运行流程1步骤S114。在步骤S114，大电负载运行管理单元 56判断对应于大电功率系统10和12的大电负栽的运行时间"t"是否在 预定的冲击时段"Ts"之内。
当判断结果表明运行时间"t"在冲击时段"Ts"之内(t<Ts)时， 运行流程进入步骤SU3。在步骤S113, 容许电流信息单元58从容许电 流Imax中减去冲击电流Ip，并将变量Imax—out设为相减后的结果。
另一方面，在步骤S114中的判断结M明运行时间"t"不在冲击时 段"Ts"之内(eTs)时，运行流程进入步骤S115。在图7中所示的步 骤S115中，容许电流信息单元58初始化变量Imax_out，即将变量 Imax out设为容许电流Imax。然后，运行流程ii^图6中所示步骤S108。 另一方面，当在步骤S110中的判断结M明为"无放电余量"时， 大电负载运行管理单元56在步骤S116 (图7中所示)中判断是否发出了 "运行允许"。与步骤S111类似，在步骤S116中的这一判断通过检查容 许电流消息(a)(见图2A)中包含的"大电流负载运行标记"的值来实 现。当判断结果表明在大电流负栽运行标记中存在"运行允许"时，运行 流程进入步骤SU4。
在步骤S114中，大电流负栽运行管理单元56判断与大电功率系统 10和12对应的大电负载的运行时间"t"是否在预定的冲击时段"Ts"之 内。
另一方面，当在步骤S116中的判断结^明为"不允许运行"，即当 在电池40中没有放电余量且大电流负栽运行标记表明"不允许"时，大 电流负载要得到运行电流是困难的。容许电流信息单元58从容许电流 Imax中减去冲击电流Ip，然后将变量Imax—out设为该计算结果(步骤 S117)。然后，运行流程进入图6中所示的步骤S108。
电池状况管理装置50完成上述一系列运行。
图8是流程图，显示根据本发明实施例的供电控制系统中的大电功率 系统10和12的运行。
大电功率系统10和12各自根据图8中所示的运行过程独立地运行。 以下将说明大电功率系统之一系统10的运行。
当车辆的驾驶员打开钥匙开关(图中被略去)时，大电功率系统10 开始其运行。
在步骤S200中，负载-运行状况确定单元10A判断是否存在"运#* 求"，然后接Jlt^许电流信息单元58传来的容许电流消息(如图2A中 所示)。容许电流信息单元58得到在容许电流消息(如图2 A中所示(a)) 中包含的"容许电流Imax"和"大电流负载运行标记"(步骤S201)。
接下来，在步骤S202中，负载运行状况确定单元10A确定相应的大 电流负载(如电力转向装置卯)的运行状况。因为已经获得容许电流Imax, 于是能够在考虑到容许电流Imax的情况下尽可能快地实现大电流负载。
接下来，负载-运行状况确定单元10A将带有负载运行消息(如图2C 中所示(c))的负载运行通告传送给电池状况管理装置50中的大电负载 运行管理单元56 (步骤S203 )。
就是说，负栽运行通告的这一传送使用图2C中所示的负栽运行消息 (c)，从而使电池状况管理装置50能提供足够的运行电流。在电池状况 管理装置50运行时，整个车用供电控制系统的运行稳定性得到提高。
接下来，负栽-运行状况确定单元10A判断比值"lmax/Ip"是否超过 指示余量的参考值(步骤S204 )。例如，当供电控制系统包含同时运行的 大电功率系统10和12时，如本发明的实施例中那样，将值"2"设为参 考值(参考值=2)。当比值"lmax/Ip"不小于该参考值(=2)且在大电 负栽被控制为在没有收到如在图2A中所示的容许电流消息(a)中大电 流负载运行标记中的"运行允许"的情况下可运行时，能够在电池40存 储有足够量的电功率的良好状况下，减小负载响应延迟。
当比值"lmax/Ip"不大于参考值时(当Imax/Ip^2时)，即当容许电 流Imax没有余量时，运行流程l步骤S205。
在步骤S205,负载运行状况确定单元10A检查图2A中所示的容许 电流消息中包含的大电流负载运行标记的值。
当大电流负栽运行标记指示"不允许"时，负载运行状况确定单元 IOA等待获得指示"允许"的大电流负载运行标记(步骤S206)。然后运 行流程转向步骤S204。于是重复步骤S204和S206系列。
在步骤S204，当判断结^明比值"lmax/Ip"大于参考值时，即当 存在足够的容许电流Imax时(步骤S204中为"是(YES)")，或当大电 流负栽运行标记指示"允许运行"时(步骤S205),负载-运行状况确定 单元10B开始运行相应的大电流负载(步骤S207)。如上所述，大电功率 系统IO完成上述步骤。
图9是流程图，显示作为根据实施例的供电控制系统的控制目标的运 行P艮制目标系统的运行的过程。
运行限制目标系统20和22各自可根据图9中所示的运行过程独立地 运行。现在将说明其中之一，即运行P艮制目标系统20的运行。
当车辆的驾驶员打开钥匙开关(图中被略去)时，运行限制目标系统 20启动其运行。
运行限制目标系统20首先在步骤S300中判断是否存在"运行请求"， 然后接^容许电流信息单元58传来的容许电流消息U)(图2A中所 示)，并得到关于容许电流消息中包含的容许电流Imax的数据(步骤 S301 )。
然后，负栽-运行状况确定单元20A判断容许电流Imax是否大于可 运行电流，所述运行电流是能够无任何限制地运行相应负载(如加热器 94)的电流值(步骤S302)。
当判断结a明不存在余量,即当容许电流Imax不大于可运行电流时 (在步骤S302中为"否")，负栽运行控制单元20B限制相应负栽的运行 (步骤S303 )。
另一方面，当判断结W明存在余量，即当容许电流Imax大于可运 行电流时(在步骤S302中为"是")，负载运行控制单元20B不对相应负 载进行任何负载限制控制，于是电负栽能够在没有任何限制的情况下运行 (作为一个"普通负载运行"，步骤S304)。
图10显示在运行限制目标系统20和22的运行中使用的运行限制比。
例如，在步骤S302的判断中使用的可运行电流被设为50A。在图10 中，横轴代表容许电流Imax (A)，纵轴代表运行限制比(％)。如图10 中清楚显示的那样，当容i午电流Imax不大于50A时，容许电流Imax无 余量。在这种情况下，运行限制目标系统20控制相应的负载(如加热器 94 )，从而使运行限制比变为33%,即流经加热器94的负栽电流降低33%。
另一方面，当容许电流Imax大于50A时，容许电流Imax具有足够 的余量，使得运行限制比为零(0%)，相应的负载(如加热器94)能在 没有对负载电流作任何限制的情况下运行。
运行限制目标系统20完成图9的流程图中所示的一系列运行。
图11显示根据本发明实施例的车用供电控制系统的整个运行序列。
通告A指示图2A中所示的容许电流消息(a)，所述消息从电池状况 管理装置50被传送到大电功率系统10和12以及运行限制目标系统20 和22.通告C指示图2C中所示的负栽运行消息，该消息从大电功率系 统10和12被传送到电池状况管理装置50。横线表示经过的时间。
在时刻"tl",当大电功率系统IO (或12)将图2C中所示的负载运 行消息传送到电池状况管理装置50时，容许电流Imax被减去在该负载 运行消息中包含的冲击电流Ip值。当大电功率系统10在时刻"t2"收到 从电池状况管理装置50发送的容许电流消息时，相应于大电功率系统10 的大电流负载启动其运行，其中，在时刻"t2"，该容许电流消息提供"允 许运行"。在时刻"t3"，在大电流负栽实际运行时，在大电流负载中产生 冲击电流。
运行限制目标系统20和22也在时刻"t2"接收容许电流消息。运行 限制目标系统20和22根据容许电流消息中包含的有关容许电流Imax的 信息，在时刻"t4"启动其运行限制。运行P艮制目标系统20和22继续这 一 "运行限制"，直至根据冲击电流的减小使容许电流增大。
如前所述，根据本发明实施例的供电控制系统，能够通过传送有关电 池40可放电量的容许电流的数据，在要向负栽提供的电功率没有余量时， 独立地和自动地确定运行限制目标系统20和22每一个的运行状况。因此， 与进行中央电源控制的传统系统相比，能够提高供电控制系统的安全性、 响应能力以及可扩展性。
顺便提及，电池状况管理装置50中的容许电流计算单元54获得发电 装置30和32发电的运行率(或运行效率)。当存在运行率(或运行效率) 余量时，容许电流计算单元54将电池40的当前放电电流"Is"设为零。
当发电装置30和32有发电余量时，则确定电池40现在被充电。在 对电池40进行充电的情况下，电池40具有与在放电情况下的电压-电流 特性不同的特性。当在电池40中具有放电余量时，能够通过将放电电流 的值设为零来简单地计算容许电流Imax，而不会降低其计算准确度。
在根据本发明的车用供电控制系统中，被减去冲击电流Ip的容许电 流Imax被传送到运行限制目标系统20和22，以事先保持启动大电功率 系统10和12所需的冲击电流Ip。从而能够在容许电流低时由运行限制 目标系统20和22进行"运行限制"的控制，并且能够提高大电功率系统 10和12所使用的容许电流。因此，能够在对应于大电功率系统10和12 的大电流负载启动其运行之前，保持该大电流负载的电功率。
当容许电流Imax超过冲击电流Ip时，因为电池状况管理装置50已 将"运行允许"信息传送给大电功率系统10和12，所以大电功率系统IO 和12可以在以下条件下运行由启动大电功率系统10和12中的每一个 时产生的冲击电流Ip所引起的电压下降在允许范围内。
顺便提及，当要被通告的容许电流不小于冲击电流Ip的k倍时(其 中k是大电功率系统10和12的个数，在本实施例中k-2)，大电功率系 统10和12各自在收到"运行允许"信息之前启动其运行。因此，当电池 40的容许电流充分大于在启动大电功率系统10和12的运行时产生的冲 击电流时，能够增强大电功率系统10和12的运行的响应能力.
大电功率系统10和12被配置成根据要提供的通告中的容许电流的降
低而增大运行限制比。从而使运行P艮制目标系统20和22能自动地和独立 地进行"运行限制"，以针对在启动大电功率系统10和12时产生的冲击
电流保持该电流。这使得大电功率系统10和12能够稳定地控制运行限制
目标系统20和22。
根据本发明的车用供电控制系统的构想不限于上文描述的实施例。在 本发明的范围内修改供电控制系统是可能的。例如，当接收M电装置 30和32传送的如图2B所示的发电状况消息中包含的额定发电电流和输 出电流时，以及当存在运行率(或运行效率)余量时，容许电流计算单元 54能够增加发电装置30和32中的每一个的额定发电电流和输出电流之 差作为余量电流。
当发电装置30和32所产生的电功率有余量时，发电装置30和32能 够确定地提供大电功率系统10和12的余量以及向运行P艮制目标系统20 和22提供电功率。这进一步保证了运行P艮制目标系统20和22的运行的 稳定性。
[修改
现在将参考图12至图14描^j"根据本发明实施例的供电控制系统的 修改。
图12显示作为对本发明实施例的修改的供电控制系统的控制目标的 电池的放电特性和容许电流之间的关系。
在图12中，变量"I_alt—max"标示发电装置30和32每一个的额定 发电电流，变量"I一alt"标示发电装置30和32每一个的当前输出电流。 其他变量与图4所示实施例中的变量相同。i!X略去对这些相同变量的说 明。
因为额^JL电电流"I_alt_max"和输出电流"I_alt"之差"I—alt—max 國I_alt"是在具有运行率 或运行效率)余量时根^大电功率系统10和 12的使用状况而增大的可用电流，优选地，通过增加对应于这一余量的 电流来计算该容许电流Imax 。
图13是J5^呈图，显示作为对本发明的实施例的修改，对供电控制系 统中的电池状况管理装置50的整个运行的修改。图14是流程图，显示作 为对本发明的实施例的修改的供电控制系统中的电池状况管理装置50的
运行o
与图6中所示的运行相比，在图13所示的运行中，在步骤S101之
和步骤S102之前增加步骤S120,步骤S104由新的步骤S104A替代。
在增加的S120中，容许电流计算单元54检测冲击电流的峰值，该沖 击电流是每个大电功率系统10和12在启动其运行时产生的。例如，当接 收到从每个大电功率系统10和12传送的有关实际冲击电流(由图3所示 点线表示)的数据时，容许电流计算单元54检测这一冲击电流的峰值。
在新的步骤S104A中，当存在运行率(或运行效率)余量时，用于 计算容许电流lmax的公式被下式取代
Imax=(Vo-VB_limit)/Ri+(i:额定电流國E输出电流)。
在上述公式右侧的第2项"(s额定电流-i:输出电流)"表示在全部发
电装置30和32中额定电流和输出电流差值的和。所述容许电流Imax使 用该"和"来计算。
与图7中所示的运行相比，在图14所示的运行中，步骤S114以新的 步骤S114A代替。在步骤S114中，大电负栽运行管理单元56判断产生 冲击电流的时间。具体地说，在每次对冲击电流的峰值进行采样时，大电 负栽运行管理单元56判断电流的起伏(电流的升高和降低)。例如，当在 连续3次采样定时中检测到的冲击电流峰值均减小时，大电负载运行管理 单元56检测到冲击电流峰值的时刻已经过去。然后，大电负载运行管理 单元56判断冲击状态完成。
当发出冲击电流结束的判断或当冲击时段"Ts"已消逝时，判定沖击 电流状态已经完成(步骤S114A)，于是运行l步骤S115。另一方面， 如果判定冲击电流状态尚未完成(步骤S114A)，则运行进入步骤S113。
如前所述，因为容许电流Imax是通过除去预先保持的冲击电流来设 定的，因此，在实际冲击电流的《%值结束时，能够避免对运行限制目标系 统20和22施加任何不必要的运行限制。
在图13和图14所示的修改中，以新的步骤S104A代替步骤S104并 增加步骤S120，以步骤S114A代替步骤S114，当然，也可以只进行步骤 S104A和步骤S114A 二者中的一个的替换。
再有，上文描述的实施例使用容许电流Imax。向电池40、大电功率 系统10等系统供电的电源电缆的电位根据发电装置30和32的发电状况 而改变。为了准确计算电池40的端子电压达到极限电压VB一limit之前的 余量，有必务使用容许电功率来代f^吏用容许电流Imax。戶i以，使用容 许电功率代替容许电流以提高电池状况管理的精确度是可以接受的。
(本发明的其他特点)
在作为本发明的另一方面的供电控制系统中，容许电功率计算装置 能够使用容许电流来代替容许电功率。这排除了为得到容许电功率而进行
的电流和电压的相乘过程，从而能够提高供电控制系统的计算iUL。这也 能降低供电控制系统的总成本。
在作为本发明的另一方面的供电控制系统中，容许电功率计算装置获
得发电装置的发电运行率(或运行效率)，且在发电装置有运行率(或运
行效率)余量时，将电池的当前放电电流设为零，并使用该为零的当前放
电电流来计算容许电流。已经确定，当发电装置具有发电余量时，电池当
前被充电。通常，电池充电状态期间的特性与电池放电状态期间的特性是
不同的。然而，当在电池放电状态期间将放电功率设为"零"值时，能够 简单地计算容许电功率而不降低计算精确度。
在作为本发明的另 一方面的供电控制系统中，所述容许电功率计算装 置获得发电装置的额U电电流和输出电流。所述容许电功率计算装置计 算额定发电电流和输出电流之差作为余量电流，并在发电装置具有运行率 (或运行效率)余量时将该余量电流加到容许电流中.
当发电装置具有发电的余量时，电池状况管理装置确定地向主电功率 系统和次电功率系统提供与该余量对应的电功率，其做法是将对应于电 功率余量的电流加到基于电池放电特性获得的容许电流上。从而使主电功 率系统和次电功率系统进一步稳定M行。
在作为本发明的另一方面的供电控制系统中，主电功率系统向容许电 功率计算装置提供在启动其运行时产生的冲击电流的通告。容许电功率计 算装置接^主电功率系统发送的冲击电流的通告，并从容许电流中减去 该冲击电流。此外，所述容许电功率通告装置向主电功率系统及次电功率 系统提Wt为上勤目减结果的差值的通告。
根据本发明，为了预先保持用于启动主电功率系统的运行的冲击电流 量，所述容许电功率通告装置向次电功率系统提供有关减小的容许电流的 通告。另一方面，向主电功率系统提供有关增大的容许电流的通告。于是， 能确定地向主电功率系统提供足够的电功率。从而能在启动主电功率系统 中的大电负载运行之前向该大电功率负载提供足够的电功率。
在作为本发明的另一方面的供电控制系统中，所述容许电功率计算装 置在主电功率系统中产生冲击电流之后提供通过减去该冲击电流所得到
的容许电流的通告。
根据本发明，即使次电功率系统进行其运行限制而主电功率系统使用 增大了的容许电流，该容许电功率通告装置仍不断地向次电功率系统提供 减小的容许电流的通告，以便向主电功率系统连续地提供足够的容许电 流。所以，电功率被以稳定的和确保的方式提供给主电功率系统。
在作为本发明的另一方面的供电控制系统中，主电功率系统向电池状 况管理装置提供在主电功率系统中产生冲击电流的冲击电流产生时段的 通告，而所述容许电功率通告装置停止提供有关容许电流的通告的任何信 息，直到该冲击电流产生时段消逝。
根据本发明，在冲击电流时段，可以向主电功率系统提供足够的电功 率以启动该主电功率系统的运行.这能避免来自次电功率系统的任何过度 限制.
在作为本发明的另一方面的供电控制系统中，电池状况管理装置在接 收到从主电功率系统传送的冲击电流量的通告之后检测在启动主电功率 系统的运行时产生的沖击电流。所述容许电功率通告装置在冲击电流峰值 过去之后提供容许电流的通告。
因为对容许电流的限制在启动主电功率系统的运行期间产生的冲击 电流峰值it^被释放，所以可以避免对次电功率系统的任何过度限制。
根据本发明的另一方面，所述供电控制系统还具有电负载运行管理装 置，它被配置成向主电功率系统传送指令，以允许在容许电流超过沖击电 流的情况下启动该主电功率系统的运行。
根据本发明，能够使主电功率系统确定地在电压下降在允许范围内的 情况下运行，所述电压下降由启动主电功率系统的运行的冲击电流引起。
在作为本发明的另一方面的供电控制系统中，主电功率系统包含K 个装置(K是整数)，且当容许电流不小于冲击电流K倍的情况下，构成 该主电功率系统的各装置启动其运行。
当电池的容许电流充分大于由于启动主电功率系统的运行而产生的 冲击电流时，能够增强主电功率系统运行的响应能力。
在作为本发明的另 一方面的供电控制系统中，次电功率系统衫L设置为 使得能够根据要提供通告的容许电流的减小而提高对次电功率系统运行 的限制。
根据本发明，能够自动完成对次电功率系统中运行的限制，以保持和 提供足够的电功率用于要在主电功率系统中产生的冲击电流。这能进一步 增强主电功率系统和次电功率系统二者的稳定性。
尽管已经对本发明的具体实施例作了详细描述，本领域技术人员将会
理解，才Nt所公开内容的4^P说明，能够开发出对那些细节的修改和替换。 因此，所公开的具体结构只是作为举例而不是对本发明范围的限制，本发明 的范围由所附权利要求书及其等效内容的全部外^出。
权利要求
1. 一种用于车辆的供电控制系统，包括:电池；发电装置；主电功率系统，可在收到电功率时运行以及在启动其运行时产生冲击电流；次电功率系统，其运行根据所述主电功率系统运行期间的需求受到限制；以及电池状况管理装置，被配置成管理所述电池的状况，包括:电池监测装置，被配置成检测电池的充电/放电电流以及获得电池的放电特性；容许电功率计算装置，被配置成根据电池的放电特性和放电电流来计算电池的容许电功率，所述电池能够以该容许电功率放电，直至该电池的端子电压降至预定的极限电压；以及容许电功率通告装置，被配置成向所述主电功率系统和所述次电功率系统提供所述容许电功率的通告，其中，所述主电功率系统和次电功率系统各自根据所述容许电功率的通告改变其运行，以保持所述电池的端子电压在所述极限电压之上。
2. 根据权利要求l的供电控制系统，其中所述容许电功率计算装置被配置成根据电池的放电特性和放电电流 来计算电池的容许电流，所述电池能够以该容许电流放电，直至该电池的 端子电压降至预定的极限电压；所述容许电功率通告装置被配置成向所述 主电功率系统和所述次电功率系统拔^供容许电流的通告，且其中，所述主电功率系统和次电功率系统各自根据所述容许电流的通 告改变其运行，以保持所述电池的端子电压在所述极限电压之上。
3. 根据权利要求2的供电控制系统，其中，所述容许电功率计算装置 获得发电装置中进行发电的运行率，且在所述发电装置具有运行率余量 时，将当前的电池放电电流设为零，然后使用该为零的当前放电电流计算 所述容许电流。
4. 根据权利要求3的供电控制系统，其中，当所i^L电装置具有运行 率余量时，所述容许电功率计算装置获得所U电装置的额定发电电流和 输出电流，计算所述额定发电电流和输出电流之差，将该差值作为余量电 流，并将该余量电流加到容许电流上。
5. 祁4t权利要求2的供电控制系统，其中，所述主电功率系统将启动 其运行时的冲击电流的通告提供给所述容许电功率计算装置，且所述容许电功率计算装置接收从所述主电功率系统传送的所述冲击 电流的通告，并从所述容许电流中减去该冲击电流，且所述容许电功率通告装置向所述主电功率系统和所述次电功率系统 提供通过所勤目减得到的差值的通告。
6. 根据权利要求5的供电控制系统，其中，所述容许电功率计算装置 在启动主电功率系统运行时冲击电流的产生结束之后提供通过减去所述 冲击电流而得到的容许电流的通告。
7. 根据权利要求6的供电控制系统，其中，所述主电功率系统向电池 状况管理装置提供在主电功率系统中产生沖击电流的冲击电流产生时段 的通告，且所述容许电功率通告装置停止提供容许电流的通告，直到所述 冲击电流产生时段消逝。
8. 根据权利要求6的供电控制系统，其中，所述电池状况管理装置在 收到从主电功率系统传送的冲击电流量的通告后，检测在启动所述主电功 率系统时产生的冲击电流，以及所i^许电功率通告装置在冲击电流峰值it^提供容许电流的通告。
9. 根据权利要求5的供电控制系统，进一步包括电负载运行管理装 置，被配置成在容许电流超过冲击电流时向主电功率系统传送指令以允许 启动所述主电功率系统的运行。
10. 根据权利要求5的供电控制系统，其中，所述主电功率系统包括 K个装置，K是整数，且当容许电流不小于冲击电流的K倍时，构成主 电功率系统的这些装置启动该主电功率系统的运行。
11. 根据权利要求2的供电控制系统，其中，所述次电功率系统被设 置成使得根据要通告的容许电流的下降而增加该次电功率系统的操作限 制。
全文摘要
一种用于车辆的供电控制系统，具有电池、车用交流发电机、大电功率系统、运行限制目标系统以及电池状况管理装置。每个大电功率系统在通过供应的电功率启动其运行时产生冲击电流。每个运行限制目标系统能够限制其运行以满足大电功率系统运行期间的需求。所述大电功率系统和运行限制目标系统根据电池状况管理装置提供的容许电功率(或容许电流)改变它们的运行状况，以维持所述电池的端子电压不低于极限电压。
文档编号H01M10/44GK101378205SQ20081013552
公开日2009年3月4日 申请日期2008年8月29日 优先权日2007年8月31日
发明者浅田忠利 申请人:株式会社电装