[发明专利]太阳能充电混合动力系统

说明书

技术领域

本发明总体涉及混合动力车辆，更具体地讲，提供了一种对包括高压 (HV)牵引用蓄电池的混合动力辆的电荷存储系统进行充电的充电系统和方 法。

背景技术

采用多个动力源的混合动力系统需要很小心地控制系统组件，以协调从 动力源到系统负载的动力传递。这些负载可以大幅度地剧烈改变，通常发生 在预料不到的情况下，尤其是在混合动力车辆中。使用燃料电池和电池组作 为动力源来为车辆提供动力的混合系统必须被严密地控制，以确保在各种情 况下都有足够的备用动力，包括在长时间未使用的情况下或仅电力驱动模式 操作的情况下具有足够可用的动力以启动混合动力车辆。

为了确保在混合动力车辆牵引用蓄电池组中有足够的能量以及保持电池 的合适的充电和放电，电池的荷电状态(SOC)被监控，并且控制充电和放 电，从而使SOC保持在可接受范围或“窗口”内。当SOC低时，可启用燃 料电池来产生动力以对电池充电，从而将SOC保持在期望的窗口内。

通常，在混合动力车辆中，辅助电荷存储设备(例如电池)被用于启动 引擎，而另一个电荷存储设备(例如HV牵引用蓄电池)被单独使用或与内 燃机一起使用，用来对车辆提供动力。在长时间未使用的情况下，在只有HV 牵引用蓄电池向车辆提供动力的仅电力驱动操作过程中或者在HV牵引用蓄 电池被重复使用的反复停止和启动操作过程中，HV牵引用蓄电池会部分放 电。结果，会损害车辆的性能。

在现有技术中，已经提出了使用太阳能以及插电式电力系统来对车载电 池进行再充电。

例如，在第4,327,316号美国专利中，由太阳能电池形成的可再充电辅助 电池被用于使用再充电电流设备对车辆电池进行充电。在长时间未使用或当 需要反复停止车辆操作时，使用充电系统来避免电池的放电。

在第4,564,799号美国专利中，使用了双电池系统，其中，使用太阳能电 池作为辅助能量源来对辅助电池充电。使用辅助电池来启动电机(例如，用 于点火设备)来改善车辆的启动性能。

在第4,581,572号美国专利中，使用了独立于车辆电池的太阳能电池来提 高用于对车辆电池再充电的AC(交流)发电机的输出。

在第5,162,720号美国专利中，将诸如110V双插座的补充设备AC电源 与转换器一起使用来对辅助电池再充电。充电电流可以沿着从辅助电池到引 擎电池的方向流动，以减少为了启动车辆引擎而使引擎电池过于耗尽的风险。

在第6,222,341号和6,452,361号美国专利中讨论了一种包括双电池系统 的车辆，其中，在车辆未使用期间或者当启动用电池需要额外充电时，备用 电池与充电维持设备一起被使用以产生对启动用电池相对低的充电率。由车 辆交流发电机对备用电池进行充电。

其他现有技术中的动力源通常通过利用太阳能或AC设备(utility)来对 车辆原电池再充电。

为了克服混合车辆电荷存储设备(例如，高压(HV)牵引用蓄电池)的 损坏问题，作为例子，在车辆长时间未使用或者在混合动力车辆的仅电力驱 动操作过程中，提供避免HV牵引用蓄电池出现不希望的耗尽的系统和方法 是有利的。

因此，本发明的目的在于提供这样一种系统和方法，例如，在混合动力 车辆长时间未使用或车辆的仅电力驱动模式的操作过程中，避免电荷存储设 备(HV牵引用蓄电池)出现不期望的耗尽。

发明内容

根据本发明的一方面，提供了一种系统和方法，设置有第一电荷存储设 备，在太阳能电荷在辅助电池中积聚到可用的荷电水平(例如，足以将LV 电池中积聚的电荷传送到第二电荷存储设备(例如，高压(HV)牵引用蓄电 池)的荷电水平)的情况下，可以通过太阳能来对第一电荷存储设备(例如， 辅助低压(LV)电池)充电，所述电荷然后被用于启动车辆，以及驱动用于 对车辆提供动力的电机。此外，辅助电池中积聚的太阳能电荷还可被用于对 辅助车辆系统提供能量，或被用于对单独设备的操作或充电提供辅助能量。

根据本发明的重要的特征，可以从低压(LV)电池(电荷存储设备)向 高压(HV)牵引用蓄电池(电荷存储设备)提供充电，以使得在辅助LV电 池中积聚的太阳能电荷被有效而顺畅地传送到HV电池。