用于从电池供电单元供应电能的方法和系统技术方案

为了改进用于自行车电子器件（３）的电池供电单元（４）在低大气温度下的性能，当它的温度低于或等于下温度阀值时，电能由供电单元（４）供给到与供电单元（４）热耦合的加热元件（５），从而以此方式自加热。供电单元（４）的部分电能能够被同时供给到电子器件（３）。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种方法和系统，用于以温度受控方式从电池供电单 元向电子器件特别是安装在自行车上的电子器件供应电能。
技术介绍
例如用于控制电子变速器和/或用于获取、显示和控制骑行参数以 及各种功能的安装在自行车上的电子器件提供了供电单元的用途。该供电单元通常包括通常串联的一个或多个电池，也称为电池组。 用于这种电子器件的电池通常具有可再充电类型。电池额定电压和容量与随着电池温度变化而变化的关系相关。图22示出示例特征曲线，其中电池的用V表示的额定电压和用mAh表示 的容量的演化在温度为-20。 C、 -10° C、 0° C、室温和60° C处示出。如可从图22的特征曲线看出，当温度降低时，电压和容量数值降 低，即曲线朝向零点移动。在如可能在冬季中特别是安装在自行车上 的电子器件的电池供电单元所经历的特定寒冷条件中，电池尽管被充 电，因此不能供给负载所需电流，或者保持所需电压。这因此引起系 统性能降低。为了最好地利用电池，因此有利的是不在低温下使用它。
技术实现思路
作为本专利技术基础的技术问题在于允许供电单元也能够在低的大气 温度下使用。在其第一方面，本专利技术涉及一种方法，用于以温度受控方式从电池供电单元向自行车电子器件供应电能。该方法包括以下步骤 -探测供电单元的至少一个温度，-控制电池供电单元的操作条件，包括检查探测温度是否低于或等 于下温度阀值，并且，如果所述检査步骤具有肯定的结果，-从供电单元向与所述供电单元热耦合的至少一个加热元件供应 电能。通过供电单元的自加热，它的温度升高到一定温度数值，此时供 电单元的性能令人满意。下温度阀值的数值被有利的选择成保证供电单元的容量为供电单 元最大额定容量的至少5免，优选地40%。在使用具有聚合电解质的锂离子电池时，TlOW的数值有利的选择成等于_4° C。有利地，该检查步骤可包括检査探测温度是否低于上温度阀值。 通过设置双阀值，能够获得供电单元更加连续的加热，特别是避免过 于频繁地开关用于加热的元件，以及当供电单元温度围绕下温度阀值 快速变化时系统发生不稳定性的风险。上温度阀值的数值被选择从而在供电单元性能和它的电荷损耗之 间获得良好的平衡，并且优选地被选择成能够保证供电单元的容量是供电单元最大额定容量的至少75%。更优选地，上温度阀值为4。 C。在一个实施例中，从供电单元到 所述至少一个加热元件的电能供给是下温度阀值和与探测温度成比例 的温度之间的差值的函数，以此方式实现闭环反馈控制。ii所述函数优选地是比例、积分和/或求导类型的函数。探测至少一个温度的步骤可包括探测所述电池供电单元的多个电 池的每一个的温度，例如采用平均值或者最小温度作为检査基准。可替代地或者另外地，检查步骤可包括检查下温度阀值和探测温 度之间的差值是否小于或等于最大温度差值。在下温度阀值和探测温度之间的最大温度差值被如此选择，使得 超过该差值时供电单元不能充分地自加热，即直至它达到或者超过下 温度阀值数值，同时保持充分的剩余电荷使得电子器件操作足够的时 间。优选地，ATmax=15° C，特别是对于具有聚合电解质的锂离子电池。为了尽可能简化检查，最大温度差值可被选择为恒定数值，基于 试验并且基于所用供电单元和加热元件的类型选择，例如为15° C。可替代地，能够更加考虑供电单元自加热的实际可能性，选择最 大温度差值作为供电单元剩余电荷的非下降函数。为了相同目的，根据本专利技术方法可包括探测供电单元剩余电荷的 步骤，并且检查步骤可包括检査剩余电荷是否大于最小剩余电荷。在一个实施例中，最小剩余电荷是恒定的百分比数值，例如供电 单元最大电荷的75%。恒定百分比数值能够例如被如此选择，使得当下温度阀值和探测 温度之间的差值等于最大温度差值时，超过该差值供电单元不能自加热以达到或者超过下温度阀值数值，能够保证至少在几个小时内对供 电单元的加热和电子器件具有令人满意的性能，例如至少三个小时。为了更加考虑供电单元自加热和提供令人满意性能的实际可能 性，最小剩余电荷可以是温度差值的非下降函数。优选地最小剩余电荷是在0°和最大温度差值之间的温度差值范 围中的温度差值的增加函数，对于等于0。的温度差值等于剩余储备电 荷，并且对于高于或者等于最大温度差值的温度差值等于供电单元的最大电荷(100%)。换言之，根据本专利技术的自加热仅当供电单元在非常高的温度差值 的情形中被完全充电时进行，当供电单元几乎为空时从不进行，从而 确保电子器件的操作，并且在这种极端条件之间，在保存供电单元的 用于电子器件的能量的需要和加热供电单元的需要之间达成平衡。在特别简单的实施例中，在o。和最大温度差值之间的温度差值范围中的温度差值的增加函数是线性的。对于小于o。的温度差值，最小剩余电荷也可被选择成等于剩余储 备电荷。剩余储备电荷优选地被选择成等于供电单元最大电荷的30%。优选地，在与检查各个前述实施例中的剩余电荷结合使用的下温 度阀值和探测温度之间的温度差值中，大气温度被用作探测温度。有利地，检查步骤包括预先检查电子器件是否在工作中。工作系统指的是该系统并非处于暂停中，当例如自行车长时间停止时系统进入该状态。在启动按钮、传感器、电池充电等之后，该系 统能够在最小时间中工作。在另一方面，当自行车移动或者在当其电 子部件被使用时的任何情形中被控制时，该系统总是工作的。最后， 当周期性唤醒操作发生时，该系统可以工作特定时间段，这是必要的， 以控制需要被加以考虑的缓慢变化的幅度，即时当系统暂停时。在所述供电单元包括多个电池的情形中，优选地能量部分从供电 单元被供给到与每一个电池热耦合的多个加热元件。以此方式，能够 单独地控制每一个电池的温度，改进它们的性能。上述方法还可包括向电子器件供应电能的步骤。有利地，可以使得向电子器件供应电能的步骤仅当探测温度高于 下温度阀值时发生。以此方式，在非最佳条件中操作的供电单元的电 能被专门用于自加热。在其第二方面中，本专利技术涉及一种用于自行车电子器件的供电系 统，包括-电池供电单元，-示意供电单元温度的温度的至少一个传感器， -与供电单元热关联的至少一个加热元件，-可被选择性地启动的从供电单元到加热元件的电连接，和 -检查系统操作状态，并且如果检查具有肯定结果，则启动所述电连接以从供电单元向所述加热元件供给电能的控制器，其中操作状态包括探测温度是否低于或等于下温度阀值。自行车电子器件通常被设置用于控制电子变速器和/或用于获取、 显示和控制自行车骑行参数和其它供能并且能够位于系统外部或者是 它的一部分。对于下温度阀值，参考本专利技术方法的上述内容仍然有效。操作状态还可包括探测温度是否低于上温度阀值。对于上温度阀值，参考本专利技术方法的上述内容仍然有效。优选地，控制器通过选自包括继电器和固态开关的组的功率调节 器启动所述电连接。在一个实施例中，控制器驱动所述功率调节器以向供电单元供给 热动力，它是下温度阀值和与探测温度成比例的温度之间差值的函数。该函数优选地选自包括比例函数、积分函数、求导函数及其组合 的组。更具体地，所述加热元件是电阻类型的，并且所述控制器包括所 述至少一个温度传感器的输出信号的放大器，用于从下温度阀值减去放大器输出并且用于获得误差信号的减法器，和P丄D.类型的功率调节 器模块，该模块作用在所述误差本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于从用于自行车电子器件（３）的电池供电单元供应电能的方法，包括以下步骤：　　　　探测（６，１５）示意供电单元（４）的温度的至少一个温度（Ｔｂａｔｔ，Ｔａｔｍ），　　　　检查供电单元（４）的操作状态，包括检查（１０２，２０２，３０２，４０５，５０５，６０４，７０４）探测温度（Ｔｂａｔｔ，Ｔａｔｍ）是否低于或等于下温度阀值（Ｔｌｏｗ，Ｔｒｅｆ），　　　　并且，如果所述检查步骤具有肯定的结果，　　　　则从供电单元（４）向与所述供电单元（４）热耦合的至少一个加热元件（５）供应（９０）电能（７，ＳＷ）。

【技术特征摘要】
IT 2006-7-4 MI2006A0012951.一种用于从用于自行车电子器件(3)的电池供电单元供应电能的方法，包括以下步骤探测(6，15)示意供电单元(4)的温度的至少一个温度(Tbatt，Tatm)，检查供电单元(4)的操作状态，包括检查(102，202，302，405，505，604，704)探测温度(Tbatt，Tatm)是否低于或等于下温度阀值(Tlow，Tref)，并且，如果所述检查步骤具有肯定的结果，则从供电单元(4)向与所述供电单元(4)热耦合的至少一个加热元件(5)供应(90)电能(7，SW)。2. 根据权利要求1的方法，其特征在于下温度阀值(Tlow)被选 择成保证供电单元(4)的容量是供电单元(4)的最大额定容量的至 少5%。3. 根据权利要求2的方法，其特征在于下温度阀值(Tlow)被选 择成保证供电单元(4)的容量是供电单元(4)的最大额定容量的40%。4. 根据前面任一项权利要求的方法，其特征在于下温度阀值 (Tlow)是-4° C。5. 根据前面任一项权利要求的方法，其特征在于所述检查步骤包 括检查(204)探测温度(Tbatt， Tatm)是否低于上温度阀值(Thigh)。6. 根据权利要求5的方法，其特征在于上温度阀值(Thigh)被选 择成保证供电单元(4)的容量是供电单元(4)的最大额定容量的大 约75%。7. 根据权利要求5或6的方法，其特征在于上温度阀值(Thigh) 是4° C。8. 根据权利要求1到3中任一项的方法，其特征在于从供电单元 (4)到所述至少一个加热元件(5)的电能作为下温度阀值(Tref)和与探测温度(Tbatt)成比例的温度之间的差值(e )的函数而被供给 (304)。9. 根据权利要求8的方法，其特征在于所述函数是比例、积分和/ 或求导类型的函数。10. 根据前面任一项权利要求的方法，其特征在于探测至少一个温 度(Tbatt)的步骤包括探测所述电池供电单元(4)的多个电池的每一 个的温度。11. 根据前面任一项权利要求的方法，其特征在于所述检査步骤包 括检查(305， 402, 502， 702)下温度阀值(Tlow， Tref)和探测温度(Tbatt, Tatm)之间的差值(AT)是否低于或等于最大温度差值(△ Tmax，厶Tmax (Ch))。12. 根据权利要求11的方法，其特征在于最大温度差值(ATmax) 是恒定数值。13.根据权利要求12的方法，其特征在于最大温度差值(ATmax) 等于15° C。14. 根据权利要求12的方法，其特征在于最大温度差值(ATmax (Oi))是供电单元(4)的剩余电荷(Ch)的非下降函数。15. 根据前面任一项权利要求的方法，还包括探测(15)供电单元(4)的剩余电荷(Ch)的步骤，其中检查步骤包括检查(403， 503， 602)剩余电荷是否高于最小剩余电荷(Chmin， Chris， Chmin(厶T))。16. 根据权利要求15的方法，其特征在于最小剩余电荷(Chmin) 是供电单元(4)的最大电荷的恒定百分比数值。17. 根据权利要求16的方法，其特征在于最小剩余电荷(Chmin) 等于供电单元(4)的最大电荷的75%。18. 根据权利要求16的方法，其特征在于最小剩余电荷(Chmin (厶T))是温度差值(AT)的非下降函数。19. 根据权利要求18的方法，其特征在于最小剩余电荷(Omiiii (厶T))是包括在0°和最大温度差值(厶Tmax， ATmax (Ch))之间的温度差值范围(AT)中的温度差值(AT)的增加函数，对于 等于0°的温度差值(AT)等于剩余储备电荷(Chris)，并且对于高 于或等于最大温度差值(ATmax， △ max (Ch))的温度差值(厶T) 等于供电单元(4)的最大电荷。20. 根据权利要求19的方法，其特征在于在包括在0°和最大温度 差值(ATmax， ATmax (Oi))之间的温度差值范围(AT)中的温 度差值(AT)的增加函数是线性的。21. 根据权利要求19或20的方法，其特征在于，对于小于(T的 温度差值(AT)，最小剩余电荷(Chmin ( AT))等于剩余储备电荷(Chris)。22. 根据权利要求19-21中任一项的方法，其特征在于剩余储备电 荷(Cris)等于供电单元(4)的最大电荷的30呢。23. 根据权利要求11-22中任一项的方法，其特征在于探测温度是 大气温度(Tatm)。24. 根据前面任一项权利要求的方法，其特征在于检查步骤包括检 査(101， 201， 301， 401， 501, 601， 701)电子器件(3)是否在工 作中。25. 根据前面任一项权利要求的方法，其特征在于来自供电单元 (4)的能量部分被供给到与所述电池供电单元(4)的多个电池的每一个热耦合的多个加热元件(5)。26. 根据前面任一项权利要求的方法，其特征在于包括向电子器件 (3)供应电能(90)的步骤。27. 根据权利要求26的方法，其特征在于所述向电子器件(3)供 应电能(90)的步骤仅当探测温度(Tbatt)高于下温度阀值(Tlow) 时发生。28. —种用于自行车电子器件(3)的供电系统，包括 电池供电单元(4)，示意供电单元(4)的温度的温度(Tbatt, Tatai)的至少一个传 感器(6， 15)，与供电单元(4)热关联的至少一个加热元件(5), 从供电单元(4)到加热元件(5)的能够选择性地启动的电连接 (7， SW),和控制器(8)，它检査系统(1)的操作状态，并且如果该检查具 有肯定结果，...

【专利技术属性】
技术研发人员：费代里科米廖兰扎，
申请(专利权)人：坎培诺洛有限公司，
类型：发明
国别省市：IT[意大利]