[发明专利]用于汽车系统的备用能量源及相关控制方法

权利要求书

1.一种用于机动车辆(101)中的汽车系统(102)的备用能量源(1)，所述备用能量源(1)被设计成在正常操作状况期间接收来自所述机动车辆(101)的主电源(100)的主供电电压(V_batt)，并且被配置成在不同于所述正常操作状况的、当所述主供电电压(V_batt)的值下降成低于预定阈值时的故障操作状况期间提供备用供电电压(V_sc)，所述备用能量源(1)包括：

控制单元(2)；

超级电容器组(4)，所述超级电容器组(4)由所述控制单元(2)来控制用于在所述正常操作状况期间存储能量以及在所述故障操作状况期间提供所述备用供电电压(V_sc)；

充电模块(6)，所述充电模块(6)能够由所述控制单元(2)来控制用于每当来自所述主供电电压(V_batt)的电力可用时从所述主供电电压(V_batt)开始对所述超级电容器组(4)进行再充电；以及

诊断模块(10)，所述诊断模块(10)耦接至所述超级电容器组(4)并且被设计成向所述控制单元(2)提供关于所述超级电容器组(4)的操作状态的信息，

其中，所述诊断模块(10)被配置成检测至少所述备用供电电压(V_sc)的值并且被配置成在所述再充电过程期间基于所述再充电过程来监测所述超级电容器组(4)的等效串联电阻(ESR)和/或电容值(C)，

其中，所述备份能量源还包括升压模块(9)，所述升压模块(9)被配置成在其输入端接收由所述超级电容器组生成的所述备用供电电压(V_sc)，并且将所述备用供电电压(V_sc)升高以在其输出端提供经升高的电压(V_boost)，从而驱动所述汽车系统，

其中，所述诊断模块(10)还被配置成确定所述超级电容器组(4)的以下故障模式中的一个或更多个：开路故障；短路故障；泄漏电流的增加；所述等效串联电阻(ESR)的增加；所述电容值(C)的减小；并且通过对将所述超级电容器组(4)从所述备用供电电压(V_sc)的预设部分放电值(V₁)充电至所述备用供电电压(V_sc)的预设完全充电值(V₂)所用的时间(ΔT)进行监测来估计所述超级电容器组(4)的电容值。

2.根据权利要求1所述的备用能量源，其中，所述超级电容器组(4)包括至少第一超级电容器单元(5a)和第二超级电容器单元(5b)，所述第一超级电容器单元(5a)和所述第二超级电容器单元(5b)彼此连接用于共同提供所述备用供电电压(V_sc)。

3.根据权利要求1所述的备用能量源，其中，所述充电模块(6)能够由所述控制单元(2)来控制用于经由具有电阻R的充电电阻器元件(6d)从所述主供电电压(V_batt)对所述超级电容器组(4)进行充电；其中，所述诊断模块(10)被配置成经由以下表达式来估计所述超级电容器组(4)的电容值：

其中，V_batt是所述主供电电压，ΔT是将所述超级电容器组(4)从所述备用供电电压(V_sc)的预设部分放电值(V₁)充电至所述备用供电电压(V_sc)的预设完全充电值(V₂)所用的时间，以及K由以下表达式给出：

K(V_batt)＝(R·(ln(V_batt-V₂)-ln(V_batt-V₁)

并且K针对所述主供电电压(V_batt)的不同值预先被计算并且被存储在所述控制单元(2)的存储器(2b)中的表中，其中，V₁是所述备用供电电压(V_sc)的预设部分放电值，V₂是所述备用供电电压(V_sc)的预设完全充电值，R是所述充电电阻器元件(6d)的电阻。