用于交通工具的可变电压充电系统和方法技术方案

本公开涉及一种用于交通工具的可变电压充电系统，包括交流发电机，该交流发电机可操作地连接到发动机并且被配置为至少交替地输出用于对低电压存储装置充电的低充电电压和用于对高电压存储装置充电的高充电电压。开关被配置为在将交流发电机连接到低电压存储装置与将交流发电机连接到高电压存储装置之间切换。控制器被配置为控制交流发电机和开关至少在低电压模式和高电压模式之间的操作。在低电压模式中，交流发电机输出低充电电压，并且开关将交流发电机连接到低电压存储装置。在高电压模式中，交流发电机输出高充电电压，并且开关将交流发电机连接到高电压存储装置。

【技术实现步骤摘要】
用于交通工具的可变电压充电系统和方法
本公开总体上涉及用于交通工具的充电系统和方法，更具体地，涉及用于给交通工具电池充电的发动机交流发电机系统和充电控制方法。
技术介绍
以下美国专利全部通过引用并入本文:美国专利No.5448152公开了一种电池管理系统，该电池管理系统通过将辅助电池自动切换到与主电池充电电路或辅助负载并联来维持在至少一个辅助电池上的充电。该系统使用交通工具或船只充电系统的充电信号的AC(交流)分量来触发被联接的切换电路，以操作将辅助电池联接到主充电电路的继电器或类似的开关装置。当不存在充电信号时，即当交通工具或船只发动机关闭时，辅助电池自动从充电系统中切换出来，并被充电且处于使用状态。可以设置延迟电路，以用于提供防短路操作，特别是用于一个以上辅助电池，其中，电池被并联充电并且串联加载，辅助电池的组合串联电压由此将超过交通工具或船只供应电压。在将电池切换成串联配置以用于需要高于充电系统额定电压的电压的负载之前，定时电路断开从辅助电池到交通工具或船只充电系统的电路。定时电路由此防止状态改变时瞬间的大电流。美国专利No.5896022公开了一种改装套件，用于为具有启动电池和辅助电池系统的海上或陆地交通工具增加辅助电池充电管理系统。该套件包括单极断路器、常开继电器和双向拨动开关。单极断路器插入辅助电池系统的电路中，并且常开继电器和拨动开关插入交通工具的启动电池电路中，以提供适于启动电池和辅助电池系统的手动和自动电力再生的双模式充电系统。美国专利No.7218118公开了一种用于监控船舶推进系统的电池状况的方法，该方法提供了对电池电压特性的测量，将电压特性与预选阈值进行比较，并根据电压特性和阈值的相对大小来评估电池的状况。当电池与电负载之间的连接关系改变时，在连接事件之后测量电池的电压特性。所述电负载通常是与内燃机以扭矩传递关系连接的启动马达。电压特性优选在转动内燃机轴以启动发动机之前立即发生的涌入电流事件期间以其最小值测量。美国专利No.9054555公开了用于利用可再充电电池装置、对电池装置充电的充电器和控制电路对船舶上的可再充电电池装置充电的系统和方法。控制电路基于可由岸电电源获得的电流量和由除了电压充电器之外的装置从岸电电源获得的电流量来计算可用于对电池装置充电的电流量，并且将由电压充电器获得的用于对电池装置充电的电流量限制为等于或小于计算的可用于对电池装置充电的电流量。控制电路可以重复计算可用于对电池装置充电的电流量，并限制由电压充电器获得的用于对电池装置充电的电流量，从而主动调节施加到电池装置的充电量。美国专利No.10097125公开了一种被配置为应用在交通工具中的交流发电机，其包括壳体、位于壳体内的定子、励磁线圈、调节器和收发器。励磁线圈定位在定子附近并被配置为用于相对定子旋转。调节器电连接到励磁线圈并被配置为基于控制信号向励磁线圈供应电信号。收发器电连接到调节器并被配置为从交通工具的发动机控制模块无线接收控制信号并将控制信号传输到调节器。
技术实现思路
提供本概述是为了介绍将在下面的详细描述中进一步描述的一些选定的概念。本概述不旨在标识所要求保护的主题的关键或必要特征，也不旨在用于帮助限制所要求保护的主题的范围。本公开涉及交通工具充电系统和方法，其被配置为提供至少两个不同的充电电压输出，以对交通工具上的不同电力存储装置充电。在一种实施例中，用于交通工具的可变电压充电系统包括被配置为从发动机的旋转输出产生电力的交流发电机，该交流发电机被配置为至少交替地输出用于对低电压存储装置充电的低充电电压和用于对高电压存储装置充电的高充电电压。开关被配置为至少在将交流发电机连接到低电压存储装置的第一切换位置与将交流发电机连接到高电压存储装置的第二切换位置之间切换。控制器被配置为控制交流发电机和开关至少在低电压模式和高电压模式之间的操作。在低电压模式下，交流发电机输出低充电电压并且开关处于将交流发电机连接到低电压存储装置的第一切换位置。在高电压模式下，交流发电机输出高充电电压，并且开关处于将交流发电机连接到高电压存储装置的第二切换位置。可以控制交通工具上的可变电压充电系统，以交替地对低电压存储装置和高电压存储装置充电。可变电压充电系统包括被配置为至少交替地输出用于对低电压存储装置充电的低充电电压和用于对高电压存储装置充电的高充电电压的交流发电机以及被配置为交替地将交流发电机连接到低电压存储装置或高电压存储装置的开关。控制方法的一种实施例包括在低电压存储模式下操作交流发电机和开关，以对低电压存储装置充电。在鉴别出高电压模式条件时，切换位置被改变以便连接到高电压存储装置，并且交流发电机的调节设定点从低电压设定点改变到高电压设定点。然后在高电压模式下操作交流发电机，以输出高充电电压来对高电压存储装置充电。当在高电压模式下操作时，可以鉴别低电压模式条件，然后系统可以恢复到低电压模式。本专利技术的各种其它特征、目的和优点从以下结合附图的描述中将变得明显。附图说明参考以下附图描述本公开。图1示意性描绘了根据本公开的一种实施例的可变电压充电系统；图2描绘了根据本公开的可变电压充电系统的另一实施例；图3描绘了根据本公开的用于船舶的可变电压充电系统的另一实施例；图4A是描绘在不同发动机转速下充电输出电力的曲线图；图4B-4C是描绘在不同发动机转速下可变电压充电系统的示例性实施例的充电输出电力的曲线图；图5-7描绘了根据本公开的控制交通工具上的可变电压充电系统的方法的实施例。具体实施方式本申请人已经认识到，12伏的电力系统对于一些交通工具应用、特别是对于船舶和娱乐交通工具(其具有显著的电力需求并且需要相对大的能量存储的娱乐设施)来说是不够的。例如，申请人已经认识到48伏电池系统对于给这种交通工具上的室内负载供能是有利的，例如，因为它允许使用较小的导线来向交通工具上的各种元件传输电力。例如，室内负载可以包括车厢中的车厢灯、空调设备、电器用具等。这导致了更有效率和紧凑的单元，并且还允许在整个容器中进行更多的分立布线。此外，48伏系统产较少的热量并且因此更有效率，因为转化为热量而不是电能的能量更少。此外，较高电压的交流发电机、如48伏交流发电机具有较高的最大充电输出，主要是因为电流水平可以降低并且因此可以使用较小的导线，而不会损失太多的电力来产生热量。然而，申请人还认识到，当电池充电由连接到交通工具发动机的交流发电机提供时，使用48伏或类似的更高电压的电力系统可能是有问题的。这是因为48伏系统在低发动机转速下不提供足够的电池充电。特别地，提供48伏充电输出的交流发电机具有高于大多数发动机的怠速的接通转速(cutinspeed)。接通转速是交流发电机开始提供充电输出的转速。48伏交流发电机具有较高的接通转速，因为交流发电机需要比其产生例如12伏的较低电压时的更高的每分钟装束(RPM)以产生48伏电压。因此，高电压交流发电机、如48伏交流发电机在低速时、例如怠速时不提供充电输出。由于许多交本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于交通工具的充电系统，所述系统包括:/n交流发电机，所述交流发电机被配置为，由发动机的旋转输出产生电力，其中，所述交流发电机被配置为，至少交替地输出用于对低电压存储装置充电的低充电电压和用于对高电压存储装置充电的高充电电压；/n开关，所述开关被配置为，至少在第一切换位置与第二切换位置之间切换，所述第一切换位置将所述交流发电机连接到所述低电压存储装置，所述第二切换位置将所述交流发电机连接到所述高电压存储装置；/n控制器，所述控制器被配置为，控制所述交流发电机和所述开关至少在低电压模式与高电压模式之间的操作，其中，在所述低电压模式中，所述交流发电机输出所述低充电电压并且所述开关处于所述第一切换位置，在所述高电压模式中，所述交流发电机输出所述高充电电压并且所述开关处于所述第二切换位置。/n

【技术特征摘要】
20191220 US 16/723,2431.一种用于交通工具的充电系统，所述系统包括:
交流发电机，所述交流发电机被配置为，由发动机的旋转输出产生电力，其中，所述交流发电机被配置为，至少交替地输出用于对低电压存储装置充电的低充电电压和用于对高电压存储装置充电的高充电电压；
开关，所述开关被配置为，至少在第一切换位置与第二切换位置之间切换，所述第一切换位置将所述交流发电机连接到所述低电压存储装置，所述第二切换位置将所述交流发电机连接到所述高电压存储装置；
控制器，所述控制器被配置为，控制所述交流发电机和所述开关至少在低电压模式与高电压模式之间的操作，其中，在所述低电压模式中，所述交流发电机输出所述低充电电压并且所述开关处于所述第一切换位置，在所述高电压模式中，所述交流发电机输出所述高充电电压并且所述开关处于所述第二切换位置。


2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述高电压存储装置是48伏电池，并且所述低电压存储装置是12伏电池。


3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述12伏电池为所述发动机的启动机供能，并且所述48伏电池为所述交通工具上的室内负载供能。


4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器通过改变所述交流发电机的调节设定点来控制所述交流发电机在高电压模式和低电压模式之间的操作。


5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述控制器被配置为，经由本地互连网络(LIN)总线向所述交流发电机发送命令以改变其调节设定点。


6.根据权利要求4所述的系统，其中，所述控制器还被配置为，通过在改变所述交流发电机的调节设定点之前斜降交流发电机充电输出和改变切换位置来在所述高电压模式和所述低电压模式之间切换。


7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述控制器还被配置为，通过在改变所述交流发电机的调节设定点之后将所述交流发电机充电输出斜升至所述低充电电压或所述高充电电压中选定的一个来在所述高电压模式和所述低电压模式之间切换。


8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器被配置为，基于所述发动机的发动机RPM、交流发电机温度以所述低电压存储装置或所述高电压存储装置的充电水平中的至少一个，在所述高电压模式和所述低电压模式之间切换。


9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述控制器被配置为，当所述发动机RPM处于怠速时在所述低电压模式中操作所述交流发电机和所述开关，并且当所述发动机RPM高于阈值RPM时在所述高电压模式中操作所述交流发电机和所述开关。


10.根据权利要求8所述的系统，还包括温度传感器，该温度传感器被配置为，感测交流发电机温度，其中，所述控制器被配置为，如果所述交流发电机温度超过高温阈值，则从所述低电压模式切换到所述高电压模式。
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【专利技术属性】
技术研发人员：史蒂文·J·戈林，
申请(专利权)人：布伦斯威克公司，
类型：发明
国别省市：美国;US