Определение продолжительности зарядки
Использование: в области электротехники. Технический результат - увеличение срока службы стартерных батарей. Описываются усовершенствованные способ и устройство для определения результирующей продолжительности зарядки, используемой для зарядки, по меньшей мере, одной стартерной батареи в двухбатарейной системе. Начальная продолжительность зарядки определяется на основе температуры, по меньшей мере, одной стартерной батареи и показателя характеристики стартера при активации. Дополнительно результирующая продолжительность зарядки, используемая для зарядки, по меньшей мере, одной стартерной батареи, определяется во время зарядки, по меньшей мере, одной стартерной батареи на основе начальной продолжительности зарядки и соотношения между номинальным зарядным напряжением и фактическим зарядным напряжением, используемым для зарядки, по меньшей мере, одной стартерной батареи. Определение результирующей продолжительности зарядки осуществляется во время зарядки, по меньшей мере, одной стартерной батареи. С помощью настоящего изобретения используемая результирующая продолжительность зарядки может быть определена очень точно путем адаптации к фактическим параметрам, оказывающим влияние на качество и эффективность зарядки стартерных батарей. 5 н. и 12 з.п. ф-лы, 8 ил.
Область техники
Настоящее изобретение относится к способу определения результирующей продолжительности зарядки, используемой для зарядки, по меньшей мере, одной стартерной батареи в двухбатарейной системе, как определено в ограничительной части п.1 формулы изобретения.
Настоящее изобретение также относится к компьютерной программе, реализующей этапы способа, как определено в ограничительной части п.16 формулы изобретения.
Настоящее изобретение также относится к устройству для определения результирующей продолжительности зарядки, используемой для зарядки, по меньшей мере, одной стартерной батареи в двухбатарейной системе, как определено в ограничительной части п.18 формулы изобретения.
Предшествующий уровень техники
В транспортных средствах, таких как легковые автомобили, грузовые автомобили, трактора и т.п., а также в судах, таких как корабли и лодки, для привода транспортных средств или судов используются электромоторы и двигатели. При запуске таких двигателей электрический стартер обычно используется для запуска двигателя до тех пор, пока он не будет работать самостоятельно, т.е., без приведения в действие с помощью стартера.
На фиг.1 показана традиционная батарейная система, например, для транспортного средства или судна, в котором, по меньшей мере, одна батарея 120 Пуска, Освещения, Зажигания (SLI-батарея) используется для подачи напряжения постоянного тока на электрическую систему 110, причем электрическая система 110 включает в себя стартер, генератор и ряд других электрических устройств, потребляющих постоянный ток. Указанные электрические устройства включают в себя, например, микропроцессоры, системы подогрева кабины водителя, световые приборы, аудиосистемы и видеосистемы. Некоторые из этих устройств могут использоваться при неработающем двигателе и в таком случае будут приводиться в действие напряжением постоянного тока от, по меньшей мере, одной SLI-батареи 120. При этом SLI-батарея 120, как правило, имеет две функции, причем одна функция состоит в запуске двигателя путем привода стартера, а вторая функция состоит в снабжении электрических устройств электроэнергией при неработающем двигателе.
Следовательно, по меньшей мере, одна SLI-батарея 120 должна быть способной обеспечивать достаточное электропитание для выполнения обеих указанных функций. При этом, по меньшей мере, одна SLI-батарея 120 традиционной батарейной системы должна иметь как высокую емкость, так и достаточную способность цикличности перезарядки. Высокая емкость необходима для того, чтобы SLI-батарея могла осуществлять привод стартера. Необходима такая способность цикличности перезарядки, при которой батарея может разряжаться и вновь заряжаться большое число раз при использовании электрических устройств при неработающем двигателе. Обычно высокая емкость и достаточная способность цикличности перезарядки являются противоречащими характеристиками батарей. Поэтому для традиционной батарейной системы, используемой на фиг.1, необходимо найти компромисс между этими двумя характеристиками, чтобы SLI-батарея могла использоваться для выполнения обеих указанных функций. Таким образом, указанная, по меньшей мере, одна SLI-батарея 120, как правило, разработана с тем, чтобы обеспечивать батарею, в которой сбалансированы указанные две характеристики. Однако, это приводит к субоптимальному использованию, по меньшей мере, одной SLI-батареи 120, поскольку она не может быть оптимизирована для выполнения обеих функций.
На фиг.2 показана батарейная система предшествующего уровня техники, в которой имеется, по меньшей мере, одна силовая батарея 220 и, по меньшей мере, одна стартерная батарея 230, причем каждая из них обеспечивает электропитание для различных целей. При этом, по меньшей мере, одна силовая батарея 220 обеспечивает напряжение постоянного тока на электрические устройства, используемые при неработающем двигателе, такие как световые приборы 211 и системы 212 подогрева. По меньшей мере, одна стартерная батарея 230 подает электропитание на стартер 213. Для заряда батарей используется генератор 214. Система 215 управления двигателем (EMS) осуществляет управление стартером 213. Необходимо такое соединительное устройство 216, при котором обе батареи могут заряжаться генератором 214.
Однако изображенная на фиг.2 система обладает недостатком в виде собственных потребляемых токов, разряжающих стартерную батарею 230 через EMS 215. Кроме того, соединительное устройство 216 часто реализуется в виде диода, в случае применения которого питание с силовой батареи 220 не может использоваться для активации стартера 213.
На фиг.3 схематически показана двухбатарейная система 300, в которой, по меньшей мере, одна силовая батарея 320 соединяется с электрической системой 310. Электрическая система включает в себя стартер 313 и средство зарядки батареи, включающее в себя генератор 314. Как указано выше, электрическая система также включает в себя электрические устройства, используемые при неработающем двигателе, такие как система подогрева кабины водителя 312, приборы 311 освещения и т.п. Кроме того, электрическая система 310 включает в себя EMS 315, управляющую стартером 313. В двухбатарейной системе 300, по меньшей мере, одна стартерная батарея 330 соединяется параллельно, по меньшей мере, с одной силовой батареей 320 путем использования двойного прерывателя 350. Таким образом, во время замыкания двойного прерывателя 350, по меньшей мере, одна стартерная батарея 330 и, по меньшей мере, одна силовая батарея 320 соединяются параллельно и вместе обеспечивают напряжение двухбатарейной системы на электрическую систему 310. При размыкании двойного прерывателя 350 только, по меньшей мере, одна силовая батарея 320 обеспечивает электропитание на электрическую систему. Таким образом, двойной прерыватель 350 используется для управления электропитанием, обеспечиваемым в электрическую систему таким образом, чтобы при необходимости активации стартера 313 дополнительное электропитание могло обеспечиваться от, по меньшей мере, одной стартерной батареи 330.
В двухбатарейной системе 300, по меньшей мере, одна силовая батарея 320, по существу, используется для подачи питания на электрические устройства в электрической системе 310, которые используются при неработающем двигателе. Поэтому, по меньшей мере, одна силовая батарея 320 может быть оптимизирована в отношении способности циклической перезарядки. В соответствии с этим, по меньшей мере, одна стартерная батарея 330, по существу, используется только для подачи питания на стартер 313 и, поэтому, может быть оптимизирована в отношении характеристик пусковой мощности. Таким образом, можно получить более оптимизированную батарейную систему.
Кроме того, при зарядке, по меньшей мере, одной силовой батареи 320 и, по меньшей мере, одной стартерной батареи 330, двойной прерыватель 350 может использоваться для соединения и/или отсоединения стартерной батареи 330 и средства зарядки, причем средство зарядки включает в себя генератор 314.
В батарейных системах уровня техники имеется общая проблема, относящаяся к субоптимизированной зарядке их батарей, из-за чего укорачивается продолжительность срока эксплуатации батарей, что имеет экономические и экологические недостатки. В частности, перезарядка, по меньшей мере, одной стартерной батареи, ведущая к коррозии и потере воды в, по меньшей мере, одной стартерной батарее, происходящих в результате выполнения способов зарядки предшествующего уровня техники, сокращает продолжительность срока эксплуатации, по меньшей мере, одной стартерной батареи.
Краткое изложение существа изобретения
Задачей настоящего изобретения является создание способа определения результирующей продолжительности зарядки, компьютерной программы и устройства для определения результирующей продолжительности зарядки, которые решают вышеупомянутую проблему.
Таким образом, задачей настоящего изобретения является создание способа определения результирующей продолжительности зарядки, используемой при зарядке, по меньшей мере, одной стартерной батареи в двухбатарейной системе, что приводит к продленному или, по меньшей мере, к не укороченному без надобности сроку эксплуатации, по меньшей мере, одной стартерной батареи.
Поставленная задача решается с помощью способа определения результирующей продолжительности зарядки, используемого для зарядки, по меньшей мере, одной стартерной батареи в двухбатарейной системе в соответствии с отличительной частью п.1 формулы изобретения.
Задача также решается с помощью устройства, предусмотренного для определения результирующей продолжительности зарядки, используемой для зарядки, по меньшей мере, одной стартерной батареи в двухбатарейной системе в соответствии с отличительной частью п.18 формулы изобретения.
Задача также решается с помощью компьютерной программы, реализующей способ настоящего изобретения.
Способ, устройство и компьютерная программа для определения результирующей продолжительности зарядки в соответствии с настоящим изобретением отличаются тем, что сначала начальная продолжительность зарядки определяется на основе температуры стартерной батареи и показателя характеристики стартера при активации. Затем результирующая продолжительность зарядки, используемая для зарядки, по меньшей мере, одной стартерной батареи, определяется адаптивно на основе начальной продолжительности зарядки и соотношения между номинальным зарядным напряжением и фактическим зарядным напряжением, используемым для зарядки, по меньшей мере, одной стартерной батареи. Определение результирующей продолжительности зарядки осуществляется во время зарядки, по меньшей мере, одной стартерной батареи.
Таким образом, результирующая продолжительность зарядки адаптивно корректируется на основе качества фактической выполняемой зарядки, что приводит к очень эффективному и точному определению результирующей продолжительности зарядки. При этом определение результирующей продолжительности зарядки адаптивно основано как на температуре, по меньшей мере, одной стартерной батареи, так и на фактическом зарядном напряжении, используемом для зарядки, по меньшей мере, одной стартерной батареи, причем оба эти параметра являются параметрами, существенно важными для эффективности выполняемой зарядки.
Благодаря использованию точно определенной результирующей продолжительности зарядки при зарядке, по меньшей мере, одной стартерной батареи предотвращается перезарядка, по меньшей мере, одной стартерной батареи, в результате чего срок эксплуатации, по меньшей мере, одной стартерной батареи не сокращается неоправданно из-за коррозии или потерь воды. Поэтому батареи могут использоваться в течение более длительного времени, что имеет как экономические, так и экологические преимущества.
В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, результирующая продолжительность зарядки определяется первоначальной установкой оставшейся продолжительности зарядки, равной начальной продолжительности зарядки, а затем выполнением одного или более сокращений оставшейся продолжительности зарядки. Каждое сокращение при этом сопоставляется с разностью между фактически используемым зарядным напряжением и номинальным зарядным напряжением, причем данное сокращение имеет относительно большую величину, если указанная разность относительно мала, и имеет относительно небольшую величину, если указанная разность относительно велика. При этом результирующая продолжительность зарядки соответствует продолжительности, которая необходима, по меньшей мере, для одного сокращения, чтобы сократить оставшуюся продолжительность зарядки до нулевых единиц времени.
Преимущество данного варианта осуществления состоит в том, что адаптация результирующей продолжительности зарядки, т.е., по меньшей мере, одно сокращение оставшейся продолжительности зарядки тесно связано с фактически используемым зарядным напряжением, что приводит к очень точной адаптации. Кроме того, данный вариант осуществления имеет преимущества, связанные с реализацией способа, поскольку адаптация может быть достигнута с помощью цикла итерации, который легко реализуется в командах программирования для средства обработки, осуществляющего данный способ.
Ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи, иллюстрирующие некоторые предпочтительные варианты осуществления, описываются подробные примерные варианты осуществления и преимущества способа определения результирующей продолжительности зарядки, компьютерной программы и устройства для определения результирующей продолжительности зарядки в соответствии с данным изобретением.
Краткое описание чертежей
В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительных вариантов воплощения со ссылками на сопроводительные чертежи, на которых:
Фиг.1 схематически изображает традиционную батарейную систему;
Фиг.2 схематически изображает батарейную систему предшествующего уровня техники;
Фиг.3 схематически изображает двухбатарейную систему;
фиг.4 изображает блок-схему общего способа в соответствии с настоящим изобретением;
Фиг.5 изображает блок-схему способа в соответствии с настоящим изобретением;
Фиг.6 изображает блок-схему, иллюстрирующую возможную реализацию способа в соответствии с настоящим изобретением;
Фиг.7а схематически изображает устройство для определения продолжительности зарядки в соответствии с настоящим изобретением;
Фиг.7b схематически изображает систему, предусмотренную для зарядки в соответствии с настоящим изобретением.
Описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения
При зарядке батарей результирующая продолжительность зарядки, т.е., время, фактически используемое для зарядки батарей, и используемое зарядное напряжение предназначены, по существу, для того, чтобы не ухудшить емкость и не сократить срок эксплуатации батарей. Как правило, если результирующая продолжительность зарядки батареи слишком мала, постепенно увеличивается необратимый рост кристаллов сульфата, пока батарея не станет сульфатированной. С другой стороны, если результирующая продолжительность зарядки батареи слишком велика, в батарее происходят коррозия и потери воды, которые также сокращают ее срок эксплуатации.
Способы и устройства для определения результирующей продолжительности зарядки и для выполнения зарядки, по меньшей мере, одной стартерной батареи проиллюстрированы ниже на примере транспортного средства. Однако, как ясно специалисту, соответствующие способы и устройства могут также использоваться в судах или в иных устройствах, в которых может использоваться двухбатарейная система.
В данном документе начальная продолжительность зарядки и оставшаяся продолжительность зарядки являются величинами, используемыми способами и устройствами в соответствии с данным изобретением в процессе определения интервала времени, в течение которого должна осуществляться зарядка одной или более стартерных батарей. Начальная продолжительность зарядки соответствует интервалу времени, который изначально, т.е., относительно скоро после активации стартера считается достаточным для зарядки одной или более стартерных батарей. Во время зарядки одной или более стартерных батарей оценивается, что зарядка должна продолжаться в течение интервала времени, соответствующего оставшейся продолжительности зарядки. Оставшаяся продолжительность зарядки используется во время процесса зарядки одной или более стартерных батарей способом и устройством в соответствии с данным изобретением для определения результирующей продолжительности зарядки. Зарядка, по меньшей мере, одной стартерной батареи будет выполняться в течение интервала времени, равного результирующей продолжительности зарядки. Например, в соответствии с одним вариантом осуществления данного изобретения, описанным ниже, оставшаяся продолжительность зарядки сначала устанавливается равной начальной продолжительности зарядки. Затем оставшаяся продолжительность зарядки сокращается один или более раз до тех пор, пока от оставшейся продолжительности зарядки не останутся нулевые единицы времени. Затем результирующая продолжительность зарядки соответствует интервалу времени от установки начальной продолжительности зарядки, т.е., с момента времени относительно скоро после активации стартера, до момента времени, когда от оставшейся продолжительности зарядки остаются нулевые единицы времени.
В двухбатарейной системе, схематически иллюстрированной на фиг.3, по существу, только, по меньшей мере, одна стартерная батарея 330 обеспечивает постоянный ток в электрическую систему 310 при осуществлении привода стартера 313, в то время как только, по меньшей мере, одна силовая батарея 320 используется для обеспечения, по существу, всего остального постоянного тока, потребляемого электрической системой 310. Таким образом, обычно при выполнении зарядки батарей, по меньшей мере, одна стартерная батарея 330 и, по меньшей мере, одна силовая батарея 320 разряжаются неодинаково. Следовательно, при зарядке, по меньшей мере, одной стартерной батареи 330 и, по меньшей мере, одной силовой батареи 320, по меньшей мере, одна стартерная батарея 330 и, по меньшей мере, одна силовая батарея 320 обычно требуют различной продолжительности зарядки.
На фиг.4 показана блок-схема общего способа в соответствии с настоящим изобретением для определения результирующей продолжительности зарядки, используемой при зарядке, по меньшей мере, одной стартерной батареи 330 в двухбатарейной системе. На первом этапе способа в соответствии с данным изобретением определяют начальную продолжительность зарядки. При определении начальной продолжительности зарядки учитываются температура, по меньшей мере, одной стартерной батареи 330 и, кроме того, показатель характеристики стартера 313 при его активации. Стартер активируется, по меньшей мере, одной из батарей - стартерной батареей 330 и силовой батареей 320.
На втором этапе способа определяют результирующую продолжительность зарядки, используемую при зарядке, по меньшей мере, одной стартерной батареи 330. Результирующая продолжительность зарядки определяется на основе начальной продолжительности зарядки, определяемой на первом этапе данного способа, и соотношения между номинальным зарядным напряжением и фактическим зарядным напряжением, используемым для зарядки, по меньшей мере, одной стартерной батареи. Второй этап выполняют в течение времени, используемого для зарядки, по меньшей мере, одной стартерной батареи 330.
Таким образом, в соответствии с данным способом настоящего изобретения, результирующая продолжительность зарядки для зарядки указанной, по меньшей мере, одной стартерной батареи 330 определяется адаптивно, т.е., сначала определяется начальная продолжительность зарядки, затем следует адаптивное определение результирующей продолжительности зарядки. На практике оставшаяся продолжительность зарядки сначала устанавливается равной начальной продолжительности зарядки, а затем адаптивно выполняются последовательные сокращения оставшейся продолжительности зарядки. Результирующая продолжительность зарядки соответствует времени, которое необходимо для того, чтобы в результате указанных сокращений оставшаяся продолжительность зарядки сократилась до нулевых единиц времени.
При определении начальной продолжительности зарядки для определения начальной продолжительности выполнения зарядки учитываются температура, по меньшей мере, одной стартерной батареи 330 и характеристика стартера 313 при его активации. В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, начальная продолжительность зарядки должна быть больше заданной наименьшей продолжительности зарядки (минимальной продолжительности зарядки) и должна быть меньше заданной наибольшей продолжительности зарядки (максимальной продолжительности зарядки). Выбираемые величины наименьшего и наибольшего времени зарядки зависят от температуры, по меньшей мере, одной стартерной батареи 330.
В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, температура, по меньшей мере, одной стартерной батареи 330 определяется путем измерения температуры. Специалисту ясно, что это может осуществляться различными способами, например, путем использования датчиков температуры, выдающих зависящие от температуры сигналы. В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения, выполняется оценка температуры, при этом такая оценка основывается на модели батареи, используемой для, по меньшей мере, одной стартерной батареи 330.
В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, режим стартерного двигателя 313, который используется для определения начальной продолжительности зарядки, определяется в зависимости от измеренной или оцененной температуры, по меньшей мере, одной стартерной батареи 330 таким образом, чтобы определялась зависящая от температуры характеристика, т.е., зависящая от температуры характеристика запуска. Зависящая от температуры пусковая характеристика определяется путем анализа запуска, выполняемого стартером 313. В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, пусковая характеристика основана на измерении скорости вращения стартера 313 при пуске, т.е., на измерении средней скорости вращения и на времени, в течение которого выполняется запуск. Таким образом, скорость запуска и время, используемое для этого запуска при пуске стартера 313, используются, чтобы определить, легко ли было запустить двигатель или трудно, т.е., чтобы определить характеристику стартера 313. Затем эта характеристика сопоставляется с температурой, по меньшей мере, одной стартерной батареи 330.
При определении результирующей продолжительности зарядки, используемой для зарядки указанной, по меньшей мере, одной стартерной батареи 330, оставшаяся продолжительность зарядки сначала устанавливается равной начальной продолжительности зарядки, а затем оставшаяся продолжительность зарядки сокращается во время зарядки, по меньшей мере, одной стартерной батареи 330, благодаря чему достигается адаптивное определение результирующей продолжительности зарядки. Выполняемое сокращение основывается на соотношении между номинальным зарядным напряжением и фактическим зарядным напряжением, используемым для зарядки, по меньшей мере, одной стартерной батареи 330.
В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, номинальное зарядное напряжение сопоставляется с температурой, по меньшей мере, одной стартерной батареи 330. Чтобы определить номинальное зарядное напряжение, температура, по меньшей мере, одной стартерной батареи 330, как описано выше, либо измеряется, либо оценивается, а затем номинальное зарядное напряжение определяется исходя из этой температуры. В принципе, для широко используемых батарей имеется вполне определенное и известное соотношение между номинальным зарядным напряжением и температурой, которое может использоваться для определения номинального зарядного напряжения, по меньшей мере, для одной стартерной батареи 330 в соответствии с данным изобретением.
В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, фактическое зарядное напряжение, используемое для зарядки, по меньшей мере, одной стартерной батареи 330, определяется измерением фактического напряжения, обеспечиваемого средством зарядки, включающим в себя генератор 314. Такое фактически обеспечиваемое зарядное напряжение может измеряться с использованием средства, обычно имеющегося, например, в транспортном средстве для управления функционированием средства зарядки.
Как указано выше, в соответствии с данным способом изобретения, результирующая продолжительность зарядки, используемая для зарядки, по меньшей мере, одной стартерной батареи 330, адаптивно определяется во время зарядки, по меньшей мере, одной стартерной батареи 330, путем адаптивного сокращения оставшейся продолжительности зарядки. В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, величина сокращения зависит от соотношения между номинальным зарядным напряжением и фактическим зарядным напряжением, используемым для зарядки, по меньшей мере, одной стартерной батареи 330.
В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, сокращение оставшегося зарядного напряжения имеет относительно большую величину, если разность между уровнями номинального зарядного напряжения и фактического зарядного напряжения относительно невелика. Столь большое сокращение может быть осуществлено, поскольку, когда стартерная батарея 330 заряжается при фактическом зарядном напряжении, близком к номинальному зарядному напряжению для температуры, по меньшей мере, одной стартерной батареи 330, выполняется оптимальная или близкая к оптимальной зарядка, по меньшей мере, одной стартерной батареи 330. Таким образом, в этом случае можно сделать вывод, что, по меньшей мере, одна стартерная батарея 330 заряжена эффективно, при этом результирующая продолжительность зарядки может быть выполнена относительно небольшой.
С другой стороны, если разность между уровнями номинального зарядного напряжения и фактического зарядного напряжения относительно велика, т.е., если, по меньшей мере, одна стартерная батарея 330 заряжается при фактическом зарядном напряжении, которое значительно ниже номинального зарядного напряжения, величина сокращения оставшейся продолжительности зарядки относительно невелика. Таким образом, поскольку зарядка, по меньшей мере, одной стартерной батареи 330 выполнена неоптимальным образом, сокращение оставшейся продолжительности зарядки должно быть относительно небольшим, что приводит к относительно большой результирующей продолжительности зарядки.
Путем определения результирующей продолжительности зарядки посредством адаптивных сокращений оставшейся продолжительности зарядки на основе качества фактически выполненной зарядки, по меньшей мере, одной стартерной батареи 330 может быть очень точно определен временной интервал, т.е., результирующая продолжительность зарядки, в течение которой должна заряжаться, по меньшей мере, одна стартерная батарея 330. Кроме того, поскольку такое определение, в соответствии с одним вариантом осуществления, адаптивно корректируется на основе параметров, существенных для эффективности выполняемой зарядки, т.е., температуры, по меньшей мере, одной стартерной батареи 330 и фактического зарядного напряжения, используемого для зарядки указанной, по меньшей мере, одной стартерной батареи 330, результирующая продолжительность зарядки, в соответствии с настоящим изобретением, может быть настроена под текущие условия как для, по меньшей мере, одной стартерной батареи 330, так и для средства зарядки, включающего в себя генератор 314.
При этом не происходит случайной перезарядки, по меньшей мере, одной стартерной батареи 330, благодаря чему гарантируется, что срок эксплуатации, по меньшей мере, одной стартерной батареи не сокращается неоправданно из-за коррозии или потерь воды. Кроме того, за счет точно определенной результирующей продолжительности зарядки предотвращается недозаряд.
В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, величина каждого такого сокращения оставшейся продолжительности зарядки соответствует времени сокращения tr, которое равно фактическому времени ta, затраченному на зарядку, по меньшей мере, одной стартерной батареи 330 с момента предыдущего сокращения, умноженному на константу k, tr=k*ta. Таким образом, фактическое время ta в данном случае представляет собой расчетное время, проходящее между двумя последовательными сокращениями оставшейся продолжительности зарядки. Константа k в данном случае определяется на основе разности между фактически зарядным напряжением и номинальным зарядным напряжением. То есть, каждое сокращение можно рассматривать как побуждающее секундную стрелку часов, отсчитывающих время зарядки, вращаться с более высокой скоростью, чем хронологическое время с момента предыдущего сокращения до текущего сокращения, причем константа k определяет, насколько быстрее она должна вращаться.
В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, величина константы k зависит как от разности между фактически зарядным напряжением и номинальным зарядным напряжением, так и от температуры, по меньшей мере, одной стартерной батареи.
В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, задаются конкретные величины для относительно большого сокращения. При этом константа k имеет значение в интервале приблизительно от 3 до 6,5, если разность между фактически зарядным напряжением и номинальным зарядным напряжением составляет приблизительно от 0% до 2% от номинального зарядного напряжения. Точнее говоря, константа k имеет значение приблизительно 6, k≈6, если указанная разность составляет приблизительно 0% от номинального зарядного напряжения, т.е., когда используется приблизительно номинальное зарядное напряжение. Кроме того, константа k имеет значение приблизительно 3,5, k≈3,5, если разность составляет приблизительно 2% от номинального зарядного напряжения.
В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения, задаются конкретные величины для относительно небольшого сокращения. При этом константа k имеет значение в интервале приблизительно от 0,5 до 2,5, если разность между фактически зарядным напряжением и номинальным зарядным напряжением составляет приблизительно от 4% до 10% от номинального зарядного напряжения. Точнее говоря, константа k имеет значение приблизительно 2, k≈2, если разность составляет приблизительно 4% от номинального зарядного напряжения. Кроме того, константа k имеет значение приблизительно 1, k≈1, если разность составляет приблизительно 10% от номинального зарядного напряжения.
Конкретные значения для константы k, соответствующие большим и меньшим сокращениям соответственно, обеспечивают очень точную результирующую продолжительность зарядки, используемую при зарядке, по меньшей мере, одной стартерной батареи.
В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, сокращения оставшейся продолжительности зарядки также основываются на заданной максимальной продолжительности зарядки, которая может определяться на основе температуры одной или более стартерных батарей. Если в конкретный момент времени достигнута максимальная продолжительность зарядки, т.е., если, по меньшей мере, одна стартерная батарея 330 заряжалась в течение полного времени, превышающего максимальную продолжительность зарядки, выполняется такое сокращение, чтобы оставшаяся продолжительность зарядки была сокращена до нулевых единиц времени. Таким образом, если достигнута максимальная продолжительность зарядки, при определении сокращения оставшаяся продолжительность зарядки должна быть уменьшена таким образом, чтобы с конкретного момента времени от оставшейся продолжительности зарядки остались нулевые единицы времени и зарядка, по меньшей мере, одной стартерной батареи 330 завершилась.
В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, сокращения оставшейся продолжительности зарядки также основываются на предварительно определенной минимальной продолжительности зарядки, которая также может определяться на основе температуры одной или более стартерных батарей. Если в итоге в конкретный момент времени не достигнута минимальная продолжительность зарядки, не допускается, чтобы корректировка стала таким сокращением, при котором оставшаяся продолжительность зарядки сокращается до такой величины, чтобы с конкретного момента времени от оставшейся продолжительности зарядки остались нулевые единицы времени, т.е., при таком сокращении оставшаяся продолжительность зарядки сокращается до величины, соответствующей более чем нулевым единицам времени. Таким образом, завершение зарядки, по меньшей мере, одной стартерной батареи 330 не допускается до тех пор, пока, по меньшей мере, одна стартерная батарея 330 не будет заряжена, по меньшей мере, в течение минимальной продолжительности зарядки.
Благодаря ограничению адаптивной корректировки результирующей продолжительности зарядки путем использования, соответственно, минимальной и максимальной продолжительности зарядки обеспечивается дополнительная мера предосторожности от, соответственно, недозаряда и перезарядки, по меньшей мере, одной стартерной батареи 330.
В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, сокращение основывается на том, обеспечивает ли средство зарядки, включающее в себя генератор 314, зарядное напряжение или нет. Если средство зарядки не обеспечивает зарядное напряжение, при сокращении оставшаяся продолжительность зарядки сокращается до такой величины, чтобы с конкретного момента времени от оставшейся продолжительности зарядки остались нулевые единицы времени. Таким образом, когда генератор прекращает генерирование зарядного напряжения, неудавшаяся зарядка, по меньшей мере, одной стартерной батареи должна быть завершена.
В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, сокращение оставшейся продолжительности зарядки включает в себя, по меньшей мере, два последовательных вычитания. Каждое из этих вычитаний выполняется в качестве описанного выше сокращения. Таким образом, в одном варианте осуществления для каждого вычитания определяется фактическое зарядное напряжение, которое используется вместе с номинальным зарядным напряжением для определения величины вычитания. В качестве альтернативы, в другом варианте осуществления для определения величины вычитания используется как фактическое зарядное напряжение относительно номинального зарядного напряжения, так и температура, по меньшей мере, одной стартерной батареи.
Таким образом, адаптивное определение результирующей продолжительности зарядки, используемой для зарядки, по меньшей мере, одной стартерной батареи, включает в себя последовательные определения разностей между уровнями фактического напряжения зарядки и номинального напряжения зарядки и, кроме того, возможно, температуры стартерной батареи, причем, за каждым последовательным определением, возможно, следует сокращение оставшейся продолжительности зарядки, при этом сокращение сопоставляется с результатом определения. Это обеспечивает очень точное определение результирующей продолжительности зарядки, используемой для зарядки, по меньшей мере, одной стартерной батареи 330 также в тех случаях, когда температура, по меньшей мере, одной стартерной батареи и/или уровень фактического зарядного напряжения изменяется во времени.
Такие последовательные сокращения оставшейся продолжительности зарядки могут выполняться, по существу, в любом интервале времени, в котором может гарантироваться, что результирующая продолжительность зарядки может быть надлежащим образом адаптирована на изменения температуры, по меньшей мере, одной стартерной батареи и/или уровня фактического зарядного напряжения. В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, два последовательных сокращения разделяются во времени величиной от приблизительно 0,5 секунды до приблизительно 3 минут, и предпочтительно разделяются во времени величиной от приблизительно 1 секунды до приблизительно 1 минуты, более предпочтительно разделяются во времени величиной от приблизительно 1 секунды до приблизительно 30 секунд, а еще более предпочтительно разделяются во времени величиной от приблизительно 1 секунды до приблизительно 15 секунд.
Дополнительно, в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, способ определения результирующей продолжительности зарядки, по меньшей мере, одной стартерной батареи 330 используется в общем способе зарядки, по меньшей мере, одной стартерной батареи 330 в двухбатарейной системе. Данный способ иллюстрируется блок-схемой на фиг.5. На первом этапе способа зарядки, по меньшей мере, одной стартерной батареи 330 результирующая продолжительность зарядки, используемая для зарядки, по меньшей мере, одной стартерной батареи 330, определяется в соответствии с любым из описанных выше способов. На втором этапе способа определенная результирующая продолжительность зарядки используется по мере отсоединения, по меньшей мере, одной стартерной батареи 330 от средства 314 зарядки батареи, когда оставшаяся продолжительность зарядки равна нулевым единицам времени, т.е., когда результирующая продолжительность зарядки подошла к концу. Таким образом, перезаряд, по меньшей мере, одной стартерной батареи 330 предотвращается за счет использования способа зарядки настоящего изобретения, поскольку зарядка завершается, когда адаптивно определенная результирующая продолжительность зарядки имеет нулевые единицы времени. Практическое применение способа настоящего изобретения для зарядки указанной, по меньшей мере, одной стартерной батареи 330 может быть реализовано различными способами. Один такой способ в качестве примера приведен ниже c использованием блок-схемы фиг.6.
На первом этапе способа 601 данного варианта осуществления настоящего изобретения начальная продолжительность зарядки, по меньшей мере, одной стартерной батареи 330 определяется, как указано выше, т.е., на основе температуры, по меньшей мере, одной стартерной батареи 330 и характеристики стартера 313. Затем оставшаяся продолжительность зарядки устанавливается равной начальной продолжительности зарядки. На втором этапе способа 602 начинается зарядка, по меньшей мере, одной стартерной батареи 330. Таким образом, по меньшей мере, одна стартерная батарея 330 в данном случае соединяется со средством 314 зарядки батареи, т.е., двойной прерыватель 350 замыкается.
На третьем этапе 603 определяется соотношение между номинальным зарядным напряжением и фактическим зарядным напряжением, при этом фактическое зарядное напряжение представляет собой напряжение, фактически используемое для зарядки, по меньшей мере, одной стартерной батареи. Например, на третьем этапе 603 фактическое зарядное напряжение сравнивается с номинальным зарядным напряжением, а затем анализируется разность этих двух напряжений. Если эта разность относительно велика, данный способ переходит на четвертый этап 604.
На четвертом этапе 604 определяется, сколько оставшейся продолжительности зарядки осталось. Если оставшаяся продолжительность зарядки больше нулевых единиц времени, например, часы, минуты или секунды, данный способ переходит на шестой этап 606. Если оставшаяся продолжительность зарядки не больше нулевых единиц времени, данный способ переходит на седьмой этап 607.
На шестом этапе 606 оставшаяся продолжительность зарядки сокращается на некоторое число единиц времени, например, на некоторое число минут. С шестого этапа 606 данный способ возвращается на третий этап 603, т.е., для сокращения оставшейся продолжительности зарядки используется итеративный процесс с тем, чтобы выполнялось адаптивное определение результирующей продолжительности зарядки.
На третьем этапе 603, если разность между номинальным и фактическим напряжениями, наоборот, относительно невелика, данный способ сначала переходит на пятый этап 605, а затем переходит на четвертый этап 604. На пятом этапе 605 оставшаяся продолжительность зарядки сокращается на некоторое число единиц времени, например, на некоторое число минут. С пятого этапа 605 данный способ переходит на четвертый этап 604. На четвертом этапе 604, как указано выше, определяется, осталось ли время от оставшейся продолжительности зарядки. Если имеется оставшееся время, данный способ переходит на шестой этап 606, а если нет, данный способ переходит на седьмой этап 607.
На седьмом этапе 607 завершается зарядка, по меньшей мере, одной стартерной батареи 330. В соответствии с одним вариантом осуществления данного изобретения, это достигается путем выдачи на двойной прерыватель 350 команды на размыкание цепи двухбатарейной системы, т.е., на отсоединение, по меньшей мере, одной стартерной батареи 330 от средства 314 зарядки батареи.
Таким образом, за счет итеративного выполнения данного способа настоящего изобретения оставшаяся продолжительность зарядки сокращается быстрее, если разность между номинальным и фактическим напряжениями относительно невелика, т.е., когда близкое к оптимальному фактическое зарядное напряжение используется для зарядки, по меньшей мере, одной стартерной батареи, чем если разность относительно велика. Иными словами, время сокращения tr, вычитаемое из оставшейся продолжительности зарядки после такого определения, равно фактическому времени ta, затрачиваемому на зарядку, по меньшей мере, одной стартерной батареи с момента предыдущего сокращения, умноженному на константу k, tr=k*ta, причем константа k имеет более высокое значение, если разность между фактически зарядным напряжением и номинальным зарядным напряжением невелика, чем если разность велика. Кроме того, в соответствии с одним вариантом осуществления, величина константы k зависит как от этой разности, так и от температуры стартерной батареи.
В соответствии с одним применением одного варианта осуществления данного изобретения, на этапе 604 также проверяется, достигнута ли минимальная продолжительность зарядки и/или превышена ли максимальная продолжительность зарядки. Если минимальная продолжительность зарядки еще не достигнута, данный способ переходит на шестой этап 606. Однако если максимальная продолжительность зарядки превышена, данный способ сокращает оставшуюся продолжительность зарядки до нулевых единиц времени путем вычитания достаточного количества единиц времени, а затем переходит на седьмой этап 607.
В соответствии с одним применением одного варианта осуществления данного изобретения, если фактическое зарядное напряжение равно или близко к нулю, т.е., если средство зарядки батареи перестало обеспечивать зарядное напряжение, данный способ сокращает оставшуюся продолжительность зарядки до нулевых единиц времени путем вычитания достаточного количества единиц времени, а затем переходит на седьмой этап 607.
Специалисту понятно, что детали применения описанного выше итеративного процесса могут варьироваться. Например, итеративная адаптация может выполняться различными способами. При этом сокращение оставшейся продолжительности зарядки, выполняемое итеративно, может также выполняться, например, с обеспечением возможности продолжения данного способа после третьего этапа 603 либо до первого этапа сокращения, либо до второго перед переходом к четвертому этапу 604, при этом с помощью, как первого, так и второго этапов сокращения в этом случае выполняются конкретные сокращения оставшейся продолжительности зарядки и при этом конкретные сокращения, выполняемые с помощью, как первого, так и второго этапов сокращения, отличаются друг от друга, т.е., первый и второй этапы сокращения имеют различные константы k. Вариант выбора одного из двух этапов сокращения - первого или второго - в данном случае основывается на разности между номинальным и фактическим напряжениями и, возможно, на температуре стартерной батареи, как определено на четвертом этапе 604.
Дополнительно, данный способ изобретения может применяться в компьютерной программе, имеющей средство кода, которое при выполнении на компьютере побуждает компьютер выполнять этапы способа. Компьютерная программа заключена в машиночитаемом носителе программного продукта. Машиночитаемый носитель может состоять, по существу, из какого-либо запоминающего устройства, такого как ROM (постоянное запоминающее устройство), PROM (программируемое постоянное запоминающее устройство), EPROM (стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство), EEPROM (электрически стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство) или накопитель на жестком диске.
На фиг.7а показано устройство для определения результирующей продолжительности зарядки, по меньшей мере, одной стартерной батареи в двухбатарейной системе в соответствии с настоящим изобретением, содержащее средство 701 обработки, такое как компьютер, средство 702 определения температуры стартерной батареи, средство 703 определения фактического зарядного напряжения и средство 704 определения характеристики стартера.
Средством 702 определения температуры стартерной батареи может быть, по существу, любого рода датчик или подобное, способный определять температуру стартерной батареи, такой как датчики температуры батареи, используемые также для других целей в транспортном средстве, либо датчик температуры батареи, специально приспособленный для данного устройства. Средство 702 определения температуры стартерной батареи соединяется со средством 701 обработки с помощью соединительного средства 712.
Средством 703 определения фактического зарядного напряжения может быть, по существу, любое средство, которое сконфигурировано с возможностью определения зарядного напряжения, выдаваемого со средства зарядки батареи, т.е., зарядного напряжения, подаваемого на, по меньшей мере, одну стартерную батарею для ее зарядки. Такое средство 703 определения фактического зарядного напряжения может также использоваться другими системами в транспортном средстве, такими как системы сигнализации неисправности генератора. Средство 703 определения фактического зарядного напряжения соединяется со средством 701 обработки с помощью соединительного средства 713.
Средство 704 определения режима стартера оценивает, насколько легко или трудно было запустить мотор, путем использования, в соответствии с одним вариантом осуществления данного изобретения, времени, используемого для запуска и скорости запуска с целью определения характеристики стартера при активации. Специалисту ясно, что для определения характеристики стартера могут также использоваться другие параметры. Средство 704 определения характеристики стартера соединяется со средством 701 обработки с помощью соединительного средства 714.
На фиг.7b схематически показана система для зарядки, по меньшей мере, одной стартерной батареи в двухбатарейной системе. В систему на фиг.7b полностью входит показанное на фиг.7а устройство для определения результирующей продолжительности зарядки, имеющее те же ссылочные позиции, что и на фиг.7а. Кроме того, система зарядки содержит средство 705 активации двойного прерывателя. Средство 705 активации двойного прерывателя соединено со средством обработки с помощью соединительного средства 715. Когда средство обработки принимает решение, что двойной прерыватель должен быть активирован, сигнал, соответствующий этой активации, подается на средство 705 активации двойного прерывателя. Затем обеспечивается замыкание и размыкание двойного прерывателя, т.е., он соединяет или отсоединяет стартерную батарею со средством зарядки батареи.
Каждым соединительным средством 712, 713, 714, 715 на фиг.7а и 7b может быть либо один кабель в группе кабелей; шина, такая как шина локальной сети контроллеров (CAN), шина Media Orientated Systems Transport (MOST) или что-либо в этом роде, либо беспроводное соединение. Средство обработки может быть расположено в кабине водителя или может быть расположено, по существу, в любой иной части транспортного средства.
Способы для определения продолжительности зарядки и для зарядки, а также устройства для определения продолжительности зарядки и для выполнения зарядки в соответствии с данным изобретением могут быть изменены специалистами по сравнению описанными выше примерными вариантами осуществления.
1. Способ определения результирующей продолжительности зарядки, т.е. времени, фактически используемого для зарядки батарей, используемого для зарядки, по меньшей мере, одной стартерной батареи в двухбатарейной системе, содержащей: по меньшей мере, одну силовую батарею, соединенную с электрической системой, содержащей стартер и средство зарядки батареи, и, по меньшей мере, одну стартерную батарею, соединяемую параллельно, по меньшей мере, с одной силовой батареей, отличающийся тем, что содержит этапы, на которых: определяют начальную продолжительность зарядки, т.е. интервал времени, который изначально считается достаточным для зарядки указанной одной или более стартерных батарей, на основании температуры, по меньшей мере, одной стартерной батареи и показателя характеристики стартера при активации стартера, и определяют во время зарядки, по меньшей мере, одной стартерной батареи, результирующую продолжительность зарядки на основе начальной продолжительности зарядки и соотношения между номинальным зарядным напряжением и фактическим зарядным напряжением, используемым для зарядки, по меньшей мере, одной стартерной батареи, при этом результирующую продолжительность зарядки определяют путем: первоначальной установки оставшейся продолжительности зарядки, равной начальной продолжительности зарядки, и выполнения в течение времени, соответствующего результирующей продолжительности зарядки, по меньшей мере, одного сокращения оставшейся продолжительности зарядки до тех пор, пока от оставшейся продолжительности зарядки не останутся нулевые единицы времени, причем каждое, по меньшей мере, одно сокращение сопоставляют с разностью между фактически зарядным напряжением и номинальным зарядным напряжением таким образом, что сокращение имеет относительно большую величину, если разность относительно мала, и таким образом, что сокращение имеет относительно небольшую величину, если разность относительно велика.
2. Способ по п.1, в котором определяют результирующую продолжительность зарядки на основе температуры упомянутой, по меньшей мере, одной стартерной батареи.
3. Способ по п.1, в котором сокращение соответствует времени сокращения tr, равному фактическому времени ta, затраченному на зарядку, по меньшей мере, одной стартерной батареи с момента предыдущего сокращения, умноженному на константу k, tr=k·ta, причем константу k определяют на основе разности между фактически зарядным напряжением и номинальным зарядным напряжением.
4. Способ по п.3, в котором константа k имеет любое значение из группы: значение от около 3 до 6,5, если разность составляет от около 0% до 2% от номинального зарядного напряжения; и значение от около 0,5 до 2,5, если разность составляет от около 4% до 10% от номинального зарядного напряжения.
5. Способ по п.4, в котором константа k имеет любое значение из группы: значение около 6, k≈6, если разность составляет около 0% от номинального зарядного напряжения; значение около 3,5, k≈3,5, если разность составляет около 2% от номинального зарядного напряжения;
значение около 2, k≈2, если разность составляет около 4% от номинального зарядного напряжения; и значение около 1, k≈1, если разность составляет около 10% от номинального зарядного напряжения.
6. Способ по любому из пп.1-5, в котором выполняют, по меньшей мере, два сокращения оставшейся продолжительности зарядки, причем для каждого сокращения фактическое зарядное напряжение определяют и используют для определения величины сокращения.
7. Способ по п.3, в котором два из последовательных сокращений разделяют во времени величиной от около 0,5 с до 3 мин, предпочтительно от около 1 с до 1 мин, более предпочтительно от около 1 с до 30 с, и еще более предпочтительно от около 1 с до 15 с.
8. Способ по п.7, в котором: максимальную продолжительность зарядки определяют на основе температуры, по меньшей мере, одной стартерной батареи, и сокращение проводят на основе максимальной продолжительности зарядки таким образом, что, если в некоторый момент времени достигается максимальная продолжительность зарядки, при сокращении оставшаяся продолжительность зарядки сокращается до величины, соответствующей нулевым единицам времени.
9. Способ по п.3, в котором: минимальную продолжительность зарядки определяют на основе температуры, по меньшей мере, одной стартерной батареи, и сокращение проводят на основе минимальной продолжительности зарядки таким образом, что, если в некоторый момент времени не достигается минимальная продолжительность зарядки, при сокращении оставшаяся продолжительность зарядки сокращается до величины, соответствующей более чем нулевым единицам времени.
10. Способ по п.3, в котором номинальное зарядное напряжение определяют на основе температуры, по меньшей мере, одной стартерной батареи.
11. Способ по п.1, в котором показатель характеристики стартера определяют в зависимости от температуры, по меньшей мере, одной стартерной батареи.
12. Способ по п.1, в котором показатель определяют на основе запуска, выполняемого стартером, причем учитывают скорость вращения при запуске и время, используемое для запуска.
13. Способ по п.12, в котором температуру, по меньшей мере, одной стартерной батареи определяют путем измерения температуры или путем оценки температуры на основе модели батареи.
14. Способ зарядки, по меньшей мере, одной стартерной батареи в двухбатарейной системе, содержащей: по меньшей мере, одну силовую батарею, соединенную с электрической системой, содержащей стартер и средство зарядки батареи, и по меньшей мере, одну стартерную батарею, соединяемую параллельно, по меньшей мере, с одной силовой батареей с помощью двойного прерывателя, отличающийся тем, что содержит этапы, на которых: определяют результирующую продолжительность зарядки, используемую для зарядки, по меньшей мере, одной стартерной батареи посредством выполнения способа по любому из пп.1-13, и отсоединяют, по меньшей мере, одну стартерную батарею во время зарядки, по меньшей мере, одной стартерной батареи от средства зарядки батареи, когда результирующая продолжительность зарядки подошла к концу.
15. Машиночитаемый носитель, содержащий компьютерную программу, имеющую средство кода, которая при выполнении на компьютере побуждает компьютер выполнять способ определения результирующей продолжительности зарядки по любому из пп.1-14.
16. Устройство для определения результирующей продолжительности зарядки, т.е. времени, фактически используемого для зарядки батарей, используемой для зарядки, по меньшей мере, одной стартерной батареи в двухбатарейной системе, содержащей: по меньшей мере, одну силовую батарею, соединенную с электрической системой, содержащей стартер и средство зарядки батареи, и, по меньшей мере, одну стартерную батарею, соединяемую параллельно, по меньшей мере, с одной силовой батареей, отличающееся тем, что содержит: средство для определения начальной продолжительности зарядки, т.е. интервала времени, который изначально считается достаточным для зарядки одной или более стартерных батарей на основе температуры, по меньшей мере, одной стартерной батареи и показателя характеристики стартера при активации стартера, средство для определения во время зарядки, по меньшей мере, одной стартерной батареи, результирующей продолжительности зарядки, используемой для зарядки, по меньшей мере, одной стартерной батареи, причем данное определение основано на начальной продолжительности зарядки и на соотношении между номинальным зарядным напряжением и фактическим зарядным напряжением, используемым для зарядки, по меньшей мере, одной стартерной батареи.
17. Система для зарядки, по меньшей мере, одной стартерной батареи в двухбатарейной системе, содержащей: по меньшей мере, одну силовую батарею, соединенную с электрической системой, содержащей стартер и средство зарядки батареи, и, по меньшей мере, одну стартерную батарею, соединяемую параллельно, по меньшей мере, с одной силовой батареей с помощью двойного прерывателя, отличающаяся тем, что содержит устройство по п.16, и средство отсоединения, предусмотренное для отсоединения, по меньшей мере, одной стартерной батареи во время зарядки, по меньшей мере, одной стартерной батареи от средства зарядки батареи, когда результирующая продолжительность зарядки подошла к концу.
