УСТРОЙСТВО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПИТАНИЯ Российский патент 2020 года по МПК B60L50/61 B60L1/00 B60L58/20 B60L58/14 

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Область техники

[0001] Настоящее изобретение относится к устройству электрического питания, устанавливаемому на транспортное средство или в аналогичную технику.

Раскрытие уровня техники

[0002] В транспортных средствах и т.п. используется устройство, представляющее собой источник питания, которое включает в себя высоковольтный аккумулятор (основной аккумулятор) и низковольтный аккумулятор (аккумулятор вспомогательного устройства), выходное напряжение которого ниже, чем у высоковольтного аккумулятора. Высоковольтный аккумулятор и низковольтный аккумулятор соединены друг с другом через преобразователь постоянного тока в постоянный ток (DCDC). Высоковольтный аккумулятор, мотор-генератор (МГ) и т.п. расположены в цепи высокого напряжения преобразователя DCDC, что определяет конфигурацию системы питания высокого напряжения. Кроме того, низковольтный аккумулятор и бортовое устройство, называемое вспомогательным устройством, например, кондиционер и аудиоустройство, расположены в цепи низкого напряжения преобразователя DCDC, что позволяет сконфигурировать низковольтную систему питания. Выходное напряжение высоковольтного аккумулятора понижается преобразователем DCDC, и пониженное напряжение поступает в низковольтную систему питания, и низковольтный аккумулятор может заряжаться, а вспомогательное устройство может приводиться в действие за счет выходной мощности высоковольтного аккумулятора.

[0003] Патентная литература 1 (Опубликованная японская заявка на патент №2014-138536) раскрывает устройство электрического питания транспортного средства, которое может заряжать низковольтный аккумулятор за счет использования выходной мощности высоковольтного аккумулятора, когда транспортное средство находится на стоянке. Таким образом, низковольтный аккумулятор защищен от чрезмерного разряда за счет тока в режиме ожидания, когда транспортное средство находится на стоянке. Высоковольтный аккумулятор заряжается во время движения. Величина накопленной энергии включает в себя величину накопленной энергии, которая содержится в низковольтном аккумуляторе, когда низковольтный аккумулятор должен начать заряжаться. Управление организовано по следующему принципу: чем больше среднее значение времени, в течение которого транспортное средство было предварительно припарковано, тем больше величина накопленной энергии для высоковольтного аккумулятора.

[0004] Патентная литература 2 (Опубликованная японская заявка на патент №2012-50281) раскрывает систему заряда аккумулятора, в которой целевая величина накопленной энергии при зарядке низковольтного аккумулятора установлена на меньшее значение, когда величина накопленной энергии высоковольтного аккумулятора мала, по сравнению с тем, когда величина накопленной энергии высоковольтного аккумулятора велика, в результате чего количество энергии, подаваемой на низковольтный аккумулятор, в случае небольшого количества накопленной энергии в высоковольтном аккумуляторе снижается, а энергия, используемая для движения, сохраняется.

[0005] Компьютеризация транспортных средств и улучшение функций в последнее время достигли более высокого уровня, поэтому вспомогательное устройство, которое потребляет относительно большую мощность, должна работать, даже когда транспортное средство не движется. Например, вспомогательное устройство, такое как электронное зеркало для отображения изображения задней стороны или аналогичное устройство с использованием видеокамеры и устройства отображения, и система помощи при выходе для обнаружения транспортных средств или аналогичная, для обнаружения транспортных средств, которые приближаются с задней стороны или как либо иначе, с использованием датчика или тому подобного и выполнения предупреждения, должна работать, даже когда главный выключатель (пусковой выключатель или выключатель зажигания) выключен. Если питание поступает от низковольтного аккумулятора к вспомогательной машине, то глубина разряда аккумуляторной батареи (DOD) низковольтного аккумулятора увеличивается, что может привести к ухудшению производительности и сокращению срока его службы.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0006] Настоящее изобретение сделано ввиду вышеупомянутой проблемы, и целью настоящего изобретения является создание устройства электрического питания, которое препятствует ухудшению рабочих характеристик низковольтного аккумулятора.

[0007] Для решения вышеупомянутой проблемы один аспект настоящего изобретения направлен на устройство электрического питания, устанавливаемое в транспортном средстве, это устройство включает в себя: высоковольтный аккумулятор; низковольтный аккумулятор, выходное напряжение которого ниже, чем у высоковольтного аккумулятора, и который может заряжаться за счет подачи мощности с высоковольтного аккумулятора; и блок управления, выполненный с возможностью осуществления управления зарядом/разрядом высоковольтного аккумулятора и низковольтного аккумулятора. Блок управления выполняет управление питанием для того, чтобы высоковольтный аккумулятор мог подавать питание на предварительно определенное устройство в транспортном средстве, в то время, когда потребляемая мощность выше, чем предварительно определенное значение, в состоянии, когда главный выключатель транспортного средства не включен.

[0008] Таким образом, в случае, когда главный выключатель выключен, питание может быть направлено и подано от высоковольтного аккумулятора к предварительно определенному устройству в транспортном средстве, в результате чего может быть замедлено снижение уровня заряда (SOC) низковольтного аккумулятора.

[0009] Кроме того, блок управления может выполнять дополнительный заряд высоковольтного аккумулятора во время движения транспортного средства, чтобы увеличить уровень заряда для высоковольтного аккумулятора на величину накопленной энергии, соответствующей количеству энергии, которая должна поступать, причем это значение представляет собой оценочное количество энергии, которая должна быть подана от высоковольтного аккумулятора к предварительно определенному устройству в транспортном средстве, при управлении подачей энергии в течение последующего периода бездействия транспортного средства, по сравнению со случаем, когда транспортное средство не содержит предварительно определенное бортовое устройство.

[0010] Таким образом, высоковольтный аккумулятор может подзаряжаться во время работы, получая то количество энергии, которое требуется для обеспечения электрического питания.

[0011] Кроме того, блок управления может определять требуемое время для дополнительного заряда, на основе количества подаваемой энергии и способности устройства электрического питания осуществлять заряд/разряд, а также времени поездки, оцененного по истории работы транспортного средства.

[0012] Кроме того, блок управления может определять значение увеличения накопленной энергии высоковольтного аккумулятора для дополнительного заряда, значение снижения накопленной энергии высоковольтного аккумулятора для управления подачей электроэнергии и требуемое время, при условии, что среднее значение снижения экономии топлива меньше или равно предварительно определенному значению по сравнению со случаем, когда управление подачей электроэнергии и дополнительный заряд аккумулятора не выполняются.

[0013] Таким образом, возможно эффективное управление подачей электроэнергии и управление дополнительным зарядом аккумулятора.

[0014] Как раскрыто выше, согласно настоящему изобретению, даже когда главный выключатель выключен, питание может быть направлено и подано от высоковольтного аккумулятора к предварительно определенному устройству в транспортном средстве. Следовательно, также, когда энергопотребление предварительно определенного устройства на транспортном средстве является высоким, SOC низковольтного аккумулятора не снижается, что позволяет замедлить ухудшение качества низковольтного аккумулятора и сокращение срока его службы.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0015] Фиг. 1 показывает функциональную блок-схему, иллюстрирующую устройство электрического питания в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 2 показывает временной график, иллюстрирующий процесс, выполняемый устройством электрического питания в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 3 показывает график последовательности, иллюстрирующий процесс, выполняемый устройством электрического питания в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 4 показывает график последовательности, иллюстрирующий процесс, выполняемый устройством электрического питания в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 5 показывает график последовательности, иллюстрирующий процесс, выполняемый устройством электрического питания в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 6 показывает взаимосвязь между требуемым временем для дополнительного заряда и средним значением снижения экономии топлива в устройстве электрического питания в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения; и

Фиг. 7 показывает взаимосвязь между целевым значением накопления энергии и значением снижения экономии топлива, а также взаимосвязь между значением снижения экономии топлива и значением снижения количества накопленной энергии в высоковольтном аккумуляторе при дополнительном заряде в устройстве электрического питания в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.

РАСКРЫТИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0016] (Общие сведения)

Устройство электрического питания согласно настоящему изобретению включает в себя высоковольтный аккумулятор и низковольтный аккумулятор, и преобразователь DCDC выполненный с возможностью понижения напряжения в цепи высоковольтного аккумулятора и подачи пониженного напряжения в цепь низковольтного аккумулятора. Также, когда главный выключатель не включен, преобразователь DCDC работает, и питание от высоковольтного аккумулятора подается на вспомогательное устройство. Таким образом, можно замедлить процесс ухудшения рабочих характеристик вследствие чрезмерного разряда низковольтного аккумулятора.

[0017] (Вариант осуществления изобретения)

Один вариант осуществления настоящего изобретения будет подробно раскрыт далее со ссылкой на чертежи.

[0018] <Конфигурация>

Фиг. 1 показывает функциональную блок-схему, иллюстрирующую устройство 10 электрического питания в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Устройство 10 электрического питания, устанавливаемое в транспортном средстве, содержит высоковольтный аккумулятор 11 (основной аккумулятор), низковольтный аккумулятор 12 (аккумулятор вспомогательного устройства), выходное напряжение которого ниже, чем у высоковольтного аккумулятора 11, преобразователь 13 DCDC и блок 14 управления. Высоковольтный аккумулятор 11 и низковольтный аккумулятор 12 соединены друг с другом через преобразователь 13 DCDC. Высоковольтный аккумулятор 11 с присоединенным преобразователем 13 DCDC представляет собой высоковольтную электросистему. Потребители высоковольтной системы, например, мотор-генератор (МГ) 20 и генератор, или зарядное устройство и тому подобное, соединены с высоковольтной электросистемой. Низковольтный аккумулятор 12 с присоединенным преобразователем 13 DCDC представляет собой низковольтную электросистему. Вспомогательное устройство 30, например, кондиционер, аудиоустройство, электронное зеркало и система помощи при выходе, соединена с низковольтной электросистемой. Вспомогательное устройство 30, например, электронное зеркало и система помощи при выходе, которая требуется также и для работы в то время, когда главный выключатель выключен, когда транспортное средство не движется, и в котором потребляемая мощность при работе вспомогательного устройства 30 становится больше, чем заданное значение, называется специальное вспомогательным устройством 30. Напряжение высоковольтной электросистемы может быть понижено преобразователем 13 DCDC, и пониженное напряжение может поступать в низковольтную электросистему, и низковольтный аккумулятор 12 может заряжаться, или вспомогательное устройство 30 может приводиться в действие. Кроме того, устройство 10 электрического питания может получать из системы 40 оборудования транспортного средства информацию о различных состояниях транспортного средства, и о работе, выполняемой транспортным средством.

[0019] Блок 14 управления включает в себя: блок 141 регулирования и блок 142 выполнения заряда/разряда. Блок 141 регулирования определяет данные для управления, например, величину заряда/разряда для высоковольтного аккумулятора 11 и низковольтного аккумулятора 12, и количество энергии, которая должна быть подана на МГ 20 и вспомогательное устройство 30, согласно, например, различным состояниям высоковольтного аккумулятора 11, различным состояниям низковольтного аккумулятора 12, мощности, требуемой от вспомогательного устройства 30, и операциям, выполняемым транспортным средством, где данные могут быть получены из системы 40 оборудования. Блок 142 выполнения заряда/разряда управляет преобразователем 13 DCDC и т.п. в соответствии с данными для управления, которые определяются блоком 141 регулирования для того, чтобы выполнять заряд/разряд высоковольтного аккумулятора 11 и низковольтного аккумулятора 12.

[0020] <Краткое раскрытие процесса>

Пример процесса, выполняемого устройством 10 электрического питания в соответствии с настоящим вариантом осуществления изобретения, будет раскрыт ниже. Фиг. 2 показывает временной График, иллюстрирующий процесс, выполняемый устройством 10 электрического питания.

[0021] На временном Графике, показанном на фиг. 2, сплошная линия соответствует случаю, когда, в соответствии с настоящим изобретением, выполняется подача электропитания (в дальнейшем называемая подачей) от высоковольтного аккумулятора 11 к специальному вспомогательному устройству 30, когда главный выключатель выключен, а транспортное средство не движется, а пунктирная линия соответствует случаю, когда подача не производится.

[0022] В настоящем варианте осуществления изобретения, как показано на фиг. 2, по меньшей мере, в течение периода времени T1 от момента, когда пользователь садится в транспортное средство, до момента, когда главный выключатель включают, чтобы перевести транспортное средство в рабочее состояние, преобразователь 13 DCDC работает, и подача выполняется (процесс до начала движения).

[0023] В течение периода времени Т2 в состоянии движения транспортного средства от момента, когда главный переключатель включают, до момента, когда главный переключатель выключают, высоковольтный аккумулятор 11 заряжается от МГ 20. В это время целевое значение SOC (уровень заряда аккумуляторной батареи) устанавливается больше среднего значения SOC таким образом, что высоковольтный аккумулятор 11 заряжается на величину мощности, эквивалентную величине мощности, которая должна быть подана от высоковольтного аккумулятора 11, когда транспортное средство не движется. Среднее значение SOC представляет собой целевое значение количества накопленной энергии в процессе управления зарядом/разрядом, и устанавливается, например, на значение, предпочтительное для предотвращения ухудшения высоковольтного аккумулятора 11 и предотвращения снижения экономии топлива в целом. В дальнейшем, состояние заряда, в котором высоковольтный аккумулятор 11 заряжается таким образом, что количество электроэнергии, которая используется для заряда высоковольтного аккумулятора 11, увеличивается на количество электроэнергии, которая должна быть подана от высоковольтного аккумулятора 11 в то время, когда транспортное средство не движется, по сравнению со случаем, когда специальное вспомогательное устройство 30 не предусмотрено, называется дополнительным зарядом. Кроме того, в период времени Т2 подают питание от низковольтного аккумулятора 12 на вспомогательное устройство 30, и преобразователь 13 DCDC работает таким образом, чтобы подавать питание от высоковольтной системы электрического питания в низковольтную систему электрического питания, поэтому SOC низковольтного аккумулятора 12 становится заданным целевым значением (процесс во время движения).

[0024] После этого, в период времени Т3 от момента, когда главный выключатель выключают для перевода транспортного средства в неиспользуемое состояние, по меньшей мере, до момента, когда пользователь выходит из транспортного средства, преобразователь 13 DCDC продолжает работать, и подача выполняется (процесс после движения).

[0025] После этого, когда пользователь вышел из транспортного средства, преобразователь 13 DCDC останавливается, и специальное вспомогательное устройство 30 прекращает работу.

[0026] Посредством такого управления, как показано на фиг. 2, в периоды времени Т1, Т3 значение SOC низковольтного аккумулятора 12 не снижается в большой степени, а DOD не увеличивается, в результате чего износ низковольтного аккумулятора 12 может быть замедлен. В период времени Т0 до периода времени Т1 или в период времени Т4 после периода времени Т3, несмотря на то, что SOC снижается в небольшой степени вследствие саморазряда низковольтного аккумулятора 12, эта величина меньше по сравнению со случаем, указанным пунктирной линией.

[0027] Вышеописанный процесс будет подробно раскрыт ниже.

<Процесс до начала движения транспортного средства>

Фиг. 3 показывает график последовательности, иллюстрирующий процесс, происходящий в устройстве 10 электрического питания перед началом движения транспортного средства. В период времени Т0, когда пользователь еще не сел в транспортное средство, транспортное средство не движется, и главный выключатель выключен, система 40 оборудования находится в режиме ожидания, чтобы обнаружить операцию, выполняемую на транспортном средстве.

[0028] (Шаг S101): Система 40 оборудования обнаруживает, что пользователь сел в транспортное средство, и уведомляет блок 141 регулирования, входящий в состав блока 14 управления. Обнаруживается, что пользователь сел в транспортное средство, например, посредством обнаружения предварительно определенной операции, например, операции открытия двери, выполняемой пользователем. В том случае, когда пользователь открывает и закрывает дверь в течение короткого периода времени, пользователь может не сесть в транспортное средство. Следовательно, точность определения того, что пользователь сел в транспортное средство, может быть повышена посредством использования, например, значения промежутка времени после открытия двери. Предопределенная операция не может быть ограничена операцией двери и может представлять собой другую операцию. Кроме того, различные датчики, например, входной датчик, могут использоваться для обнаружения того, что пользователь занял сиденье в транспортном средстве. Сиденье, которое должно быть обнаружено при операции занятия сидения, может быть очевидно сиденьем водителя или может представлять собой другое сиденье.

[0029] (Шаг S102): Блок 141 регулирования принимает уведомление от системы 40 оборудования и определяет, выполняется или нет условие подачи. Условие подачи представляет собой, например, условие того, что значение SOC высоковольтного аккумулятора 11 больше или равно предварительно определенному значению, условие того, что количество выполнений этого процесса после того, как главный выключатель ранее был выключен, меньше или равно предварительно определенному количеству, или условие того, что время подачи питания на блок управления электропитанием (PCU) в непосредственно предшествующий предварительно определенный период времени меньше или равно предварительно определенному значению времени. Количество выполнений данного процесса и время подачи питания могут быть получены, например, посредством обращения к журналу. Таким образом, условие подачи задают так, чтобы оно не удовлетворялось, когда, например, этот процесс многократно выполняется в течение короткого периода времени, и нагрузка на высоковольтную систему электрического питания является высокой. Если условие подачи не выполняется, этот процесс заканчивается. Когда условие подачи выполняется, блок 141 регулирования уведомляет блок 142 выполнения заряда/разряда в составе блока 14 управления о команде для начала подачи, и процесс переходит к следующему шагу S103.

[0030] (Шаг S103): Блок 142 выполнения заряда/разряда задействует преобразователь 13 DCDC и начинает подачу для обеспечения работы специального вспомогательного устройства 30. Блок 142 выполнения заряда/разряда предпочтительно отслеживает выходную мощность, получаемую от высоковольтного аккумулятора 11, и управляет (осуществляет защиту выхода) преобразователем 13 DCDC таким образом, что выходная мощность не превышает предельное значение мощности, что позволяет замедлить ухудшение качества, например, чрезмерный разряд высоковольтного аккумулятора 11. Подача может выполняться не только когда главный выключатель выключен, но также и в тех случаях, когда установлен вспомогательный режим, при котором питание может поступать от низковольтного аккумулятора 12 полностью на вспомогательное устройство 30.

[0031] (Шаг S104): Когда система 40 оборудования обнаруживает, что пользователь выполняет операцию по включению главного переключателя, процесс переходит к процессу, соответствующему движению транспортного средства, как раскрыто ниже.

[0032] (Шаг S105): Даже если пользователь сел в транспортное средство, он может выйти из транспортного средства без включения главного выключателя. На этом шаге система 40 оборудования обнаруживает, что пользователь вышел из транспортного средства, и уведомляет об этом блок 141 регулирования. Выход пользователя из транспортного средства может быть обнаружен, например, посредством обнаружения предварительно определенной операции, выполняемой пользователем, в течение которой дверь открывается, а затем закрывается, и дверь дополнительно блокируется. Предварительно определенная операция не может быть ограничена операцией, связанной с использованием двери, и может представлять собой другую операцию. Кроме того, различные датчики, например, входной датчик, могут использоваться для обнаружения того, что пользователь покинул транспортное средство. Система 40 оборудования или блок 141 регулирования уведомляет блок 142 выполнения заряда/разряда о команде для окончания подачи, и процесс переходит к шагу S107.

[0033] (Шаг S106): Даже если пользователь сел в транспортное средство, главный выключатель может не быть включен, и пользователь может находиться в транспортном средстве в течение длительного времени, не выходя из транспортного средства. На этом шаге блок 141 регулирования отслеживает состояние подачи, и, когда заданное условие прекращения подачи выполняется, блок 141 регулирования уведомляет блок 142 выполнения заряда/разряда о команде для прекращения подачи, и процесс переходит к шагу S107. В приведенном здесь раскрытии условие прекращения подачи представляет собой, например, состояние, по истечении которого прошел предварительно определенный или более длительный промежуток времени после начала подачи, или условие, согласно которому SOC высоковольтного аккумулятора 11 меньше предварительно определенного значения. Таким образом, условие прекращения подачи устанавливается таким образом, чтобы оно выполнялось, например, когда нагрузка на высоковольтную систему электрического питания становится высокой.

[0034] (Шаг S107): Блок 142 выполнения заряда/разряда получает значение SOC низковольтного аккумулятора 12, и, если SOC больше или равно предварительно определенному нижнему предельному значению, процесс переходит к шагу S108. Если SOC низковольтного аккумулятора 12 меньше предварительно определенного нижнего предельного значения, подачу продолжают до тех пор, пока SOC не достигнет нижнего предельного значения.

[0035] (Шаг S108): Блок 142 выполнения заряда/разряда останавливает преобразователь 13 DCDC для прекращения подачи.

[0036] (Шаг S109): Блок 141 регулирования выполняет обновление различных данных из журнала, таких как увеличение количества выполнений, как раскрыто выше для шага S102, и суммирование результатов времени выполнения подачи, величины подаваемой мощности и т.п.

[0037] <Процесс во время движения транспортного средства>

Фиг. 4 показывает график последовательности, иллюстрирующий процесс во время движения транспортного средства, которое выполняется посредством устройства 10 электрического питания.

(Шаг S201): Система 40 оборудования уведомляет блок 142 выполнения заряда/разряда о том, что была обнаружена операция включения главного выключателя.

[0038] (Шаг S202): Блок 142 выполнения заряда/разряда переходит в состояние «Готов к включению», представляющее собой состояние, при котором возможна подача мощности на МГ 20, и транспортное средство может быть приведено в движение, и уведомляет об этом блок 141 регулирования.

[0039] (Шаг S203): Блок 141 регулирования вычисляет оценочное количество энергии, которое должно быть подано от высоковольтного аккумулятора 11 на специальное вспомогательное устройство 30 при подаче в последующий период времени без движения транспортного средства. Это возможно рассчитать, например, на основе оценки, полученной из журнала, представляющего историю разряда во время простоя, или подобного источника данных. Рассчитанная величина энергии устанавливается для значения увеличения (необходимой энергии при дополнительном заряде) величины накопленной энергии для высоковольтного аккумулятора 11 по сравнению со случаем, когда подача не выполняется.

[0040] (Шаг S204): Блок 141 регулирования вычисляет время, необходимое для дополнительного заряда. Это возможно вычислить, например, в пределах времени поездки, рассчитанного в соответствии с историей движения транспортного средства. В приведенном здесь раскрытии поездка обычно представляет собой период времени от начала движения до его конца и определяется заранее определенным способом, основанным на хронологической схеме движения и остановки транспортного средства.

[0041] (Шаг S205): Одновременно с шагом S204 блок 142 выполнения заряда/разряда определяет параметр управления для заряда и разряда. Параметр управления может представлять собой, например, среднее значение SOC высоковольтного аккумулятора 11, определенное для снижения износа высоковольтного аккумулятора 11 и предотвращения снижения экономии топлива, нижний предел SOC, который является предельно допустимым нижним значением SOC, или величину увеличения (увеличенного количества) относительно среднего значения SOC целевого значения заряда для дополнительного заряда. Блок 141 регулирования на шаге S204 обменивается данными с блоком 142 выполнения заряда/разряда на этом шаге, что позволяет узнать, может ли быть выполнен заряд с требуемой энергией во время дополнительного заряда и в требуемое время, посредством управления зарядом с возможностью заряда/разряда (доступности) в пределах допустимого диапазона, определенного параметром управления. Когда заряд не может быть выполнен, требуемое время предпочтительно корректируют таким образом, чтобы заряд мог быть выполнен. Таким образом, требуемое время определяется абстрактным интерфейсом запросов и ответов между блоком 141 регулирования и блоком 142 выполнения заряда/разряда.

[0042] (Шаг S206): Блок 142 выполнения заряда/разряда выполняет управление зарядом/разрядом высоковольтного аккумулятора 11 и низковольтного аккумулятора 12 на основе, например, параметра управления, определенного на шаге S205, или целевого значения SOC низковольтного аккумулятора 12 и приводит в действие МГ 20 и вспомогательное устройство 30, поддерживая при этом значения SOC высоковольтного аккумулятора 11 и низковольтного аккумулятора 12 в предпочтительном диапазоне.

[0043] (Шаг S207): Блок 141 регулирования постоянно обменивается данными с блоком 142 выполнения заряда/разряда и получает данные о состоянии дополнительного заряда и обновляет значения требуемой энергии для дополнительного заряда и требуемого времени для дополнительного заряда до тех пор, пока не закончится процесс дополнительного заряда.

[0044] (Шаг S208): Когда система 40 оборудования обнаруживает, что пользователь выполняет операцию по выключению главного переключателя, процесс переходит к процессу, соответствующему периоду времени после движения транспортного средства, как раскрыто ниже.

[0045] <Процесс после движения транспортного средства>

Фиг. 5 показывает график последовательности, иллюстрирующий процесс после движения транспортного средства, который выполняется посредством устройства 10 электрического питания.

(Шаг S301): Система 40 оборудования уведомляет блок 142 выполнения заряда/разряда о том, что была обнаружена операция выключения главного выключателя.

[0046] (Шаг S302): Блок 142 выполнения заряда/разряда прекращает подачу энергии к МГ 20 и переходит в состояние «Готов к выключению», представляющее собой состояние, при котором транспортное средство не находится в движении, и уведомляет об этом блок 141 регулирования. Кроме того, блок 142 выполнения заряда/разряда может обновлять раскрытую выше готовность и уведомляет об этом блок 141 регулирования.

[0047] (Шаг S303): Блок 141 регулирования определяет, выполняется ли условие подачи, также как и на шаге S102, раскрытом выше. На этом шаге условие подачи представляет собой, например, условие, согласно которому SOC высоковольтного аккумулятора 11 больше или равно предварительно определенному значению. Таким образом, условие подачи задают так, чтобы оно не удовлетворялось, когда, например, этот процесс многократно выполняется в течение короткого периода времени, и нагрузка на высоковольтную систему электрического питания является высокой. Если условие подачи не выполняется, этот процесс заканчивается. Если условие подачи выполняется, блок 141 регулирования уведомляет блок 142 выполнения заряда/разряда о команде для начала подачи, и процесс переходит к следующему шагу S304.

[0048] (Шаг S304): Блок 142 выполнения заряда/разряда начинает подачу для обеспечения работы специального вспомогательного устройства 30. Блок 142 выполнения заряда/разряда предпочтительно отслеживает выходную мощность, получаемую от высоковольтного аккумулятора 11, и управляет (осуществляет защиту выхода) преобразователем DCDC таким образом, что выходная мощность не превышает предельное значение мощности, что позволяет замедлить ухудшение качества высоковольтного аккумулятора 11.

[0049] (Шаг S305): На этом шаге система 40 оборудования обнаруживает, что пользователь вышел из транспортного средства, и уведомляет об этом блок 141 регулирования. Выход пользователя из транспортного средства может быть обнаружен, например, посредством обнаружения предварительно определенной операции, выполняемой пользователем, в течение которой дверь открывается, а затем закрывается. Предварительно определенная операция не может быть ограничена операцией, связанной с использованием двери, и может представлять собой другую операцию. Кроме того, различные датчики, например, входной датчик, могут использоваться для обнаружения того, что пользователь покинул транспортное средство. Система 40 оборудования или блок 141 регулирования уведомляет блок 142 выполнения заряда/разряда о команде для окончания подачи, и процесс переходит к шагу S307.

[0050] (Шаг S306): Даже когда пользователь выполняет выключение главного выключателя, пользователь может находиться в транспортном средстве в течение длительного времени, не выходя из транспортного средства. На этом шаге блок 141 регулирования отслеживает состояние подачи, и, когда заданное условие прекращения подачи выполняется, блок 141 регулирования уведомляет блок 142 выполнения заряда/разряда о команде для прекращения подачи, и процесс переходит к шагу S307. Условие прекращения подачи представляет собой, например, состояние, по истечении которого прошел предварительно определенный или более длительный промежуток времени после начала подачи, или условие, согласно которому SOC высоковольтного аккумулятора 11 меньше предварительно определенного значения. Таким образом, условие прекращения подачи устанавливается таким образом, чтобы оно выполнялось, например, когда нагрузка на высоковольтную систему электрического питания становится высокой.

[0051] (Шаг S307): Блок 142 выполнения заряда/разряда останавливает преобразователь 13 DCDC для прекращения подачи.

[0052] (Шаг S308): Блок 141 регулирования выполняет обновление данных, например, зафиксированное время поездки, изменяет количество выполнений, как раскрыто выше для шага S102, и суммирует результаты времени выполнения подачи, величины подаваемой мощности с записью в журнал, как раскрыто на шаге S203. При обновлении различных данных, некоторое обновление, например, сохранение в памяти времени поездки и изменение количества выполнений, как раскрыто выше, на которое не влияет результат подачи после движения транспортного средства, может выполняться после шага S302 перед шагом S303. Если пользователь выполняет включение главного выключателя, не выходя из транспортного средства, процесс может снова перейти к процессу, осуществляемому во время движения и раскрытому выше.

[0053] Фиг. 6 показывает взаимосвязь между требуемым временем для дополнительного заряда и средним значением снижения экономии топлива по сравнению со случаем, когда подача не производится. Как показано на фиг. 6, когда требуемое время меньше предварительно определенного значения, количество генерируемой энергии в единицу времени необходимо увеличить, и, таким образом, снижается экономия топлива по сравнению со случаем, когда подача не выполняется. Когда требуемое время больше или равно заданному значению, экономия топлива не снижается по сравнению со случаем, когда подача не выполняется. Это связано с тем, что даже когда подача не выполняется, низковольтный аккумулятор 12, в котором значительно снижена SOC, заряжается во время движения транспортного средства в течение некоторого периода времени, в результате чего влияние на экономию топлива почти одинаково. В целом, требуемое время предпочтительно задается таким образом, чтобы значение находилось в пределах диапазона, в котором не снижается экономия топлива, с установкой на опорное значение.

[0054] Однако, если предполагаемое время поездки мало, в зависимости от намерений пользователя, дополнительный заряд может быть не завершен во время этой поездки. В этом случае среднее снижение экономии топлива может быть разрешено таким образом, чтобы снижение происходило до предварительно определенного порогового значения или меньшего значения, и требуемый период времени может быть установлен таким образом, чтобы он был коротким, в результате чего требуемое значение времени становится больше или равным заданному предельному значению сокращения.

[0055] Фиг. 7 показывает взаимосвязь между значением снижения экономии топлива и увеличенным целевым значением SOC относительно среднего значения SOC для высоковольтного аккумулятора 11 при управлении зарядом/разрядом во время движения транспортного средства и взаимосвязь между значением снижения экономии топлива и значением снижения SOC высоковольтного аккумулятора 11 вследствие подачи электропитания перед движением транспортного средства. Когда увеличенное количество возрастает, количество потребляемой рекуперативной мощности снижается, и экономия топлива снижается. Таким образом, увеличенное количество дополнительного заряда предпочтительно устанавливают таким образом, чтобы значение находилось в диапазоне, в котором снижение экономии топлива является относительно небольшим, с установкой на опорное значение. Кроме того, когда количество подачи велико, частота, с которой запускается двигатель, увеличивается, и экономия топлива снижается. Следовательно, величину снижения SOC вследствие подачи в целом устанавливают на ноль, и управляют значением SOC так, чтобы оно не было меньше среднего значения SOC, как показано на фиг. 2.

[0056] Однако, например, когда период времени от момента, когда пользователь садится в транспортное средство, до начала движения или период времени от момента окончания движения до выхода пользователя из транспортного средства, является длительным, или когда пользователь многократно временно садится в транспортное средство и выходит из него в течение всей поездки, в зависимости от намерений пользователя, количество подаваемой энергии увеличивается. В этом случае может быть допустимо, чтобы среднее снижение экономии топлива было меньше или равно предварительно определенному пороговому значению, и увеличенное количество может быть установлено таким образом, чтобы оно было меньше или равно предварительно определенному предельному значению для такого увеличения. Кроме того, значение снижения SOC может быть установлено таким образом, чтобы оно было меньше или равно предварительно определенному предельному значению подачи, и значение SOC может быть допустимо меньше, чем среднее значение SOC, и при этом среднее снижение экономии топлива не превышало предварительно определенного пороговое значение.

[0057] Когда дополнительный заряд не завершен или когда величина подаваемой энергии превышает предварительно определенную величину, и SOC высоковольтного аккумулятора 11 меньше, чем нижнее предельное значение, даже в раскрытой выше операции, питание от высоковольтного аккумулятора 11 могут не выполнять или могут остановить, и источник питания могут переключить таким образом, что источником энергии будет низковольтный аккумулятор 12.

[0058] (Полученный эффект)

Согласно настоящему изобретению, даже когда главный выключатель выключен, питание может быть направлено и подано на специальное вспомогательное устройство от высоковольтного аккумулятора. Следовательно, даже когда энергопотребление специального вспомогательного устройства является высоким, SOC низковольтного аккумулятора не снижается, и может быть замедлено ухудшение качества низковольтного аккумулятора и сокращение срока его службы. Кроме того, высоковольтный аккумулятор заряжается во время движения, чтобы увеличить степень заряда на такое количество энергии, которое должно быть подано от высоковольтного аккумулятора на специальное вспомогательное устройство, по сравнению со случаем, когда специальное вспомогательное устройство не предусмотрено, в результате чего возникают потери энергии из-за необязательного заряда и разряда, и поэтому влияние на снижение экономии топлива может быть уменьшено. Кроме того, за счет определения того, может ли быть выполнена подача, на основе времени подачи питания на PCU или подобное устройство, компоненты могут быть защищены с точки зрения долговечности. Кроме того, блок регулирования определяет требуемое время для заряда высоковольтного аккумулятора с использованием количества энергии, подлежащей подаче, в соответствии с абстрактным запросом и ответом между блоком регулирования и блоком выполнения заряда/разряда, на основе требуемой энергии и возможности осуществления заряда и разряда. Таким образом, не требуется проектирование для согласования характеристик отдельных элементов, которыми следует управлять помимо многих других компонентов, и, тем самым, облегчается проектирование для интерфейса и внутренней обработки данных, а также для монтажа.

[0059] В приведенном выше раскрытии транспортное средство представляет собой гибридное транспортное средство, которое содержит двигатель и генератор переменного тока. Однако настоящее изобретение применимо также к электромобилям, не имеющим двигателя и генератора переменного тока, для выполнения подачи, что позволяет предотвратить ухудшение качества низковольтного аккумулятора и сокращение срока его службы.

[0060] Настоящее изобретение может быть реализовано не только посредством создания устройства электрического питания, но также посредством способа и программы, выполняемой компьютером устройства электрического питания, машиночитаемым долговременным носителем данных, на котором хранится программа, или посредством транспортного средства, содержащего установленное в нем устройство электрического питания.

[0061] Настоящее изобретение полезно для создания устройства электрического питания в транспортном средстве или аналогичном техническом устройстве.

Изобретение относится к устройству электрического питания, устанавливаемому на транспортное средство. Устройство электрического питания содержит: высоковольтный аккумулятор, низковольтный аккумулятор и блок управления. Выходное напряжение низковольтного аккумулятора ниже выходного напряжения высоковольтного аккумулятора. Низковольтный аккумулятор может заряжаться за счет энергии, подаваемой с высоковольтного аккумулятора. Блок управления выполнен с возможностью управления зарядкой/разрядкой высоковольтного аккумулятора и низковольтного аккумулятора. Блок управления выполняет управление подачей электропитания для того, чтобы высоковольтный аккумулятор мог подавать электропитание на предварительно определенное устройство в транспортном средстве, в то время, когда потребляемая мощность выше, чем предварительно определенное значение мощности, в состоянии, когда главный выключатель транспортного средства не включен. Достигается создание устройства электрического питания, которое препятствует ухудшению рабочих характеристик и сокращению срока службы низковольтного аккумулятора. 3 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Устройство электрического питания, устанавливаемое на транспортное средство, причем устройство электрического питания содержит:

высоковольтный аккумулятор;

низковольтный аккумулятор, выходное напряжение которого ниже, чем выходное напряжение высоковольтного аккумулятора, и который может заряжаться за счет энергии, подаваемой с высоковольтного аккумулятора; и

блок управления, выполненный с возможностью управления зарядкой/разрядкой высоковольтного аккумулятора и низковольтного аккумулятора, причем

блок управления выполняет управление подачей электропитания для того, чтобы высоковольтный аккумулятор мог подавать электропитание на предварительно определенное устройство в транспортном средстве, в то время, когда потребляемая мощность выше, чем предварительно определенное значение мощности, в состоянии, когда главный выключатель транспортного средства не включен.

2. Устройство электрического питания по п. 1, в котором блок управления выполняет дополнительный зарядку для зарядки высоковольтного аккумулятора во время движения транспортного средства, чтобы увеличить уровень заряда высоковольтного аккумулятора на величину накопленной энергии, соответствующей количеству энергии, которое должно поступать, причем это значение представляет собой оценочное количество энергии, которая должна быть подана от высоковольтного аккумулятора к предварительно определенному устройству в транспортном средстве, при управлении подачей энергии в течение последующего периода бездействия транспортного средства, по сравнению со случаем, когда транспортное средство не содержит предварительно определенное бортовое устройство.

3. Устройство электрического питания по п. 2, отличающееся тем, что блок управления выполнен с возможностью определения требуемого времени для дополнительного заряда на основе количества подаваемой энергии и способности устройства электрического питания осуществлять заряд/разряд, а также времени поездки, оцененного по истории работы транспортного средства.

4. Устройство электрического питания по п. 3, отличающееся тем, что блок управления выполнен с возможностью определения значения увеличения накопленной энергии высоковольтного аккумулятора для дополнительного заряда, значения снижения накопленной энергии высоковольтного аккумулятора для управления подачей электроэнергии и требуемого времени при условии, что среднее значение снижения экономии топлива меньше или равно предварительно определенному значению по сравнению со случаем, когда управление подачей электроэнергии и дополнительный заряд аккумулятора не выполняются.