[发明专利]混合后备电源系统

说明书

本发明涉及一种混合后备电源系统。提供了后备电源系统和用于向电气负载提供电力的方法。该系统包括至少一个超级电容器、电池和电源控制器。控制器被配置为确定用于负载的主电源的输出是否满足第一预定条件，当主电源的输出不满足第一预定条件时，确定负载所需的电流水平，如果负载所需的电流水平满足第二预定条件，则从超级电容器向负载提供电流，以及如果负载所需的电流水平不满足第二预定条件，则从电池向负载提供电流，直到电池的输出满足第三预定条件为止，并且此后从超级电容器向负载提供电流。

技术领域

本发明涉及用于电气负载的后备电源系统。具体地说，本发明涉及后备电源系统和用于向电气负载提供电力的方法，其中，超级电容器和电池被控制为以针对浪涌(inrush)电流供给足够的电力、确保电源系统的足够寿命并且限制系统大小和成本的方式向负载提供电力。

背景技术

许多应用中的电气系统需要具有后备电源。例如，诸如制动和转向系统之类的某些车辆系统对车辆的安全运行至关重要。用于这种安全关键系统的电子控制单元(ECU)和其它部件被期望为满足某些功能安全标准，诸如在国际标准化组织(ISO)标准26262(“RoadVehicles—Functional Safety”)中阐述的那些。为了满足这些标准，这种系统中的ECU需要具有主电源系统和在主电源系统故障的情况下的后备电源系统。然而，常规的后备电源系统不足以满足许多车辆ECU的运行要求。例如，锂离子电池不能在车辆可能运行的某些温度极端放电，并且必须连续再充电。固态电池只可以使用一次，并且，在不使用大量的电池的情况下无法针对某些ECU中的相对较高的浪涌电流提供足够的电力。电容器需要相对较长的时间来充电并然后在使用时迅速放电。

本文的发明人已经认识到对将最小化和/或消除上述缺点中的一个或多个的用于电气负载的后备电源系统以及用于向电气负载提供电力的方法的需要。

发明内容

本发明涉及用于电气负载的后备电源系统。具体而言，本发明涉及后备电源系统和用于向电气负载提供电力的方法，其中，超级电容器和电池被控制为以针对浪涌电流供给足够的电力、确保电源系统的足够寿命并且限制系统大小和成本的方式向负载提供电力。

根据一个实施例的用于电气负载的后备电源系统包括至少一个超级电容器、电池和电源控制器。电源控制器被配置为确定用于电气负载的主电源的输出是否满足第一预定条件。控制器还被配置为当主电源的输出不满足第一预定条件时确定电气负载所需的电流水平。控制器还被配置为如果电气负载所需的电流水平满足第二预定条件则从该至少一个超级电容器向电气负载提供电流。控制器还被配置为如果电气负载所需的电流水平不满足第二预定条件则从电池向电气负载提供电流，直到电池的输出满足第三预定条件为止，并且此后从该至少一个超级电容器向电气负载提供电流。

根据一个实施例的用于向电气负载提供电力的方法包括确定用于电气负载的主电源的输出是否满足第一预定条件的步骤。该方法还包括当主电源的输出不满足第一预定条件时确定电气负载所需的电流水平的步骤。该方法还包括如果电气负载所需的电流水平满足第二预定条件则从后备电源系统的至少一个超级电容器向电气负载提供电流的步骤。该方法还包括如果电气负载所需的电流水平不满足第二预定条件则从后备电源系统的电池向电气负载提供电流直到电池的输出满足第三预定条件为止并且此后从该至少一个超级电容器向电气负载提供电流的步骤。

在上述系统和方法的一个潜在应用中，用于控制车辆中的轮制动器的系统的一个实施例包括被配置为控制轮制动器的制动致动器的位置的电磁阀、被配置为生成电磁阀的控制信号的制动控制器和用于制动控制器的后备电源系统。后备电源系统包括至少一个超级电容器、电池和电源控制器。电源控制器被配置为确定用于制动控制器的主电源的输出是否满足第一预定条件。电源控制器还被配置为当主电源的输出不满足第一预定条件时确定制动控制器所需的电流水平。电源控制器还被配置为如果制动控制器所需的电流水平满足第二预定条件则从该至少一个超级电容器向制动控制器提供电流。电源控制器还被配置为如果制动控制器所需的电流水平不满足第二预定条件则从电池向制动控制器提供电流直到电池的输出满足第三预定条件为止并且此后从该至少一个超级电容器向制动控制器提供电流。