[发明专利]双向电池电压转换器

说明书

相关申请

本申请要求于2009年7月31日提交的美国临时专利申请号61/230,296以及于2010年3月19日提交的美国临时专利申请号61/315,759的优先权，其每个都通过引用而全文结合到本文中。

技术领域

本发明涉及一种用于交通工具的电存储元件的控制系统，并且在一个特定实施例中涉及一种用于控制进入和离开电存储元件的功率的系统。

背景技术

大型交通工具（例如，半挂牵引车、卡车、公共汽车等等）通常用来运输人和货物。交通工具包括汲取电功率的各种部件，包括例如用于长途牵引车的卧车单元的供热、通风与空调（HVAC）系统。这些各种电部件的功率可以在交通工具处于操作时由交流发电机供应而在交通工具不处于操作时由诸如一个或多个电池的备选电源供应。

一般而言，来自诸如交流发电机的电源的电能被存储在交通工具的一个或多个电池中以在其他电源不可用时提供存储的电能以供稍后使用。在一些交通工具中，提供辅助电池组以向交通工具的电部件供应功率。这些辅助电池组往往以彼此并联关系电连接到该电源。

发明内容

在一个实施例中，本发明包括用于交通工具电气系统的双向电池电压转换器。双向电池电压转换器包括至少一个电池。每个电池与之关联了电源、电感器、四个开关以及连接到每个开关的路由电路（routing circuit），其中所述四个开关电耦合到电感器，其中开关中的两个还电耦合到电池而开关中的另两个电耦合到电源。路由电路控制每个开关的断开和闭合使得成对地断开或闭合开关。通过以限定的占空比交替地耦合电感器到电源然后是电池，路由电路使用电源对电感器充电然后把存储在电感器中的电荷传递至电池。在各种实施例中，电源是交通工具交流发电机。

在另一个实施例中，本发明包括一种对交通工具电气系统中的多个电池中的每个个别地充电的方法。该方法包括提供电耦合到每个个别电池的双向电池电压转换器。双向电池电压转换器可以包括与电感器相关联的电流传感器以及与电池相关联的电压传感器。该方法进一步包括感测（sense）每个电池的电压以及流入每个电池的电流并且调整双向电池电压转换器的占空比以调整向电池递送的电流和电压中的至少一个，以便给每个个别电池提供最优的充电。

在又一个实施例中，本发明包括一种管理对交通工具电气系统中的多个电池的再充电的方法。该方法包括提供：电子开关，电耦合到交通工具电气系统中的多个电池中的每个；以及电压传感器，用于感测连接到交通工具电气系统的电源的电压。该方法进一步包括闭合第一开关以连接多个电池中的第一个到交通工具电气系统并且在第一开关闭合时监视电源的电压。该方法还包括确定电压是否由于连接第一电池而降低到阈值电平以下并且如果这样的话则再断开第一开关以断开第一电池。该方法又进一步包括闭合与多个电池中的每个相关联的多个开关中的每个并且监视电压直到所有开关闭合并且所有电池连接到交通工具电气系统以进行再充电。

在又一个实施例中，本发明包括一种对交通工具电气系统中的多个电池中的每个个别地放电的方法。该方法包括提供电耦合到每个个别电池的双向电池电压转换器，其中双向电池电压转换器还包括与电感器相关联的电流传感器以及与电池相关联的电压传感器。该方法进一步包括感测每个电池的电压以及由每个电池提供的电流并且调整双向电池电压转换器的占空比以调整由电池递送的电流和电压中的至少一个，以便提供每个个别电池的最优的放电。

在又一个实施例中，本发明包括一种电隔离交通工具电气系统中的至少一个电池的方法。该方法包括提供电子开关，所述电子开关电耦合到交通工具电气系统中的多个电池中的每个。该方法进一步包括在多个电池的放电期间断开至少一个开关以电隔离多个电池中的至少一个以保持所隔离的电池内的电荷。

在又一个实施例中，本发明包括用于交通工具电气系统的双向多电池电压转换器。每个双向多电池电压转换器与多个电池相关联。提供控制电路以选择性地激励（energize）与多个电池之一相关联的继电器或电子开关，从而连接电池与双向多电池电压转换器。