用于为交通运输工具的电池充电的方法和设备的制作方法
【专利摘要】交通运输工具(10)包括用于为交通运输工具的电池(4)充电的内燃机(5)。确定电池(4)的充电状态(12)，并且当所述充电状态(12)低于下限阈值(1；1′；1″)时，启动内燃机(5)以便为电池(4)充电。确定单位时间内充电状态(12)低于所述下限阈值(1；1′；1″)的频率。根据所述频率通过内燃机(5)对电池(4)进行充电。
【专利说明】用于为交通运输工具的电池充电的方法和设备
[0001]本发明涉及一种用于通过交通运输工具的内燃机为交通运输工具尤其是具有电动机的交通运输工具的电池充电的方法以及一种相应设计的设备和一种相应设计的交通运输工具。
[0002]由DE102010016188A1已知，当电能存储器的充电状态相当于运行下限时激活发电装置(通常是内燃机)。
[0003]对于包括用于驱动交通运输工具的内燃机和电池以及电动机的交通运输工具来说，通常在电池的充电状态(S0C( “State of Charge”))低于下限阈值(例如最大充电状态的35%)时启动内燃机以便为电池充电。内燃机通常至少运行到电池的充电状态超过上限阈值(例如最大充电状态的38%)。在交通运输工具的某些行驶阶段或者行驶状态(例如停车阶段或者速度较小的阶段)中，通常关闭内燃机来节省燃料。在此，还会通过其它负载(例如空调、收音机)和可能通过电动机消耗电池的电流。由此经常在内燃机关闭的阶段和内燃机启动以便为电池充电的阶段之间转换，这被大多数驾驶员认为是不利的。
[0004]因此，本发明所要解决的技术问题在于，相对现有技术减小在内燃机关闭的阶段和内燃机启动以便为电池充电的阶段之间转换的频率。
[0005]该技术问题按本发明通过一种按照权利要求1所述的用于为交通运输工具的电池充电的方法、一种按照权利要求13所述的用于为交通运输工具的电池充电的设备和一种按照权利要求15所述的交通运输工具解决。从属权利要求定义了本发明的优选和有利的实施形式。
[0006]在本发明的范围内，提供了一种用于为交通运输工具的电池(通常是高压电池(电压为100至800V))充电的方法。在此，交通运输工具除了电池之外还包括用于为电池充电(必要时也用于驱动交通运输工具)的内燃机并且大多也包括用于驱动交通运输工具的电动机。确定所述电池的充电状态，并且当所述充电状态低于下限阈值时，启动内燃机以便为电池充电。确定单位时间内表明在该时段内充电状态有多经常(从下限阈值之上)降低到下限阈值之下的频率。根据所述频率通过内燃机对电池进行充电。
[0007]需要指出的是，术语“电池”理解为能够接收、储存并且再次放出电荷的任何形式的电能存储器。因此术语“电池”例如也包括电容器。
[0008]通过根据单位时间内电池的充电状态降低至下限阈值以下的频率对电池进行充电，电池的充电例如也可以这样进行，从而使频率减小。通过减小该频率，也有利地降低了单位时间内在内燃机关闭的阶段与内燃机给电池充电的阶段之间转换的频率。
[0009]例如可这样通过内燃机给电池充电,使得当单位时间内电池的充电状态降低至下限阈值以下的频率超过预设的频率阈值时，降低所述频率。
[0010]在此，当在特定时间点检测到交通运输工具的特定行驶状态时，将频率的值重置为零，其中，从该时间点起重新确定频率。
[0011]所述交通运输工具的特定行驶状态可以例如包括至少一种以下状态:
[0012]-交通运输工具以大于预设的速度阈值的速度行驶了预设时常这么长的时间。
[0013]-电池的充电状态超过预设的充电阈值，其高于上限充电阈值，在该上限充电阈值时准许停止通过内燃机给电池充电。
[0014]-出现点火变化。在此，点火变化理解为要么关闭要么打开交通运输工具的点火装置。
[0015]在某些情况下有利的是，重新确定频率，从而不再用旧的信息确定频率。这种情况尤其出现在新的行驶周期开始(这例如通过点火变化识别出)时或者电池的充电状态明显高于下限阈值，从而在下一刻不用再考虑到充电状态降低至下限阈值以下。
[0016]按照本发明的一种实施形式，将所述下限阈值改变一定的量(补偿值)，为了在以下与其它量区分开，所述量称为下限阈值量，其中，可以与所检测的频率有关地选择下限阈值量。
[0017]例如，可以将下限阈值提高一定的下限阈值量，其中，频率越大，下限阈值量就越大。由此有利地提高单位时间内电池的平均充电状态，因此例如有更多电能可用于电力驱动交通运输工具。提高下限阈值对于驾驶员的心理因素也是有利的，因为电池的充电状态还没有降低很多就又通过内燃机充电了。
[0018]有利地，在通过所述内燃机为电池充电的过程中，当检测到电池的充电状态高于比所述下限阈值更大的上限阈值时，停止内燃机。更确切地说，当充电状态高于上限阈值时，不停止内燃机，而只是准许停止内燃机(亦即准许让内燃机停机)。当已准许让内燃机停机时，如果没有其它状况(例如驾驶员的相应愿望)反对让内燃机停机，内燃机将停机。所述下限阈值和/或上限阈值可以根据充电状态降低至下限阈值以下的频率而改变。
[0019]通过例如增大下限阈值与上限阈值之间的差，在其它前提条件相同的情况下有利地减小了充电状态降低至下限阈值以下的频率。由此也在下限阈值至少不降低时提高了电池的平均充电状态。
[0020]所述上限阈值例如可以提高一定的量(补偿值)，其在以下称为上限阈值量，其中，所述频率越高，所述上限阈值量就越大。所述上限阈值应设置为电池的最大充电状态的50%。
[0021]此外，可以不只根据频率而且也根据交通运输工具的行驶状态确定所述下限阈值量和/或上限阈值量。
[0022]交通运输工具的行驶状态例如可能与交通运输工具的当前速度或者与交通运输工具的当前平均速度有关，因此例如可以区分停车、慢速行驶和行驶这些行驶状态，并且可以根据这些行驶状态确定下限阈值量和/或上限阈值量。例如在行驶状态“停车”中可以这样选择下限阈值量和上限阈值量，从而使上限阈值量与下限阈值量之间的差大于行驶状态“行驶”中的差。
[0023]按照本发明的一种优选实施形式，借助计数器确定充电状态降低到下限阈值以下的频率，当充电状态低于下限阈值时，所述计数器递增。在此，根据计数器的计数值设置所述下限阈值和/或上限阈值，其中，所述计数值越大，所述下限阈值和/或上限阈值就越大。
[0024]在此，当充电状态在预设的时段内没有降低至所述下限阈值以下时，所述计数器又递减。
[0025]由此通过某一事件(充电状态降低至下限阈值以下)控制计数器的增大(递增)，而通过时间控制计数器的减小(递减)。
[0026]按照本发明也可以使用另一个计数器，当内燃机启动而同时充电状态没有低于下限阈值时，所述另一个计数器递增。换而言之，当内燃机由于其它原因(不是特别为了给电池充电)启动时(例如内燃机可能由于驾驶员的期望或者由于交通运输工具空调设备所需电量增加而启动)，所述另一个计数器递增。在此，当所述另一个计数器的计数值高于预设的阈值时，所述计数器的计数值减小或者将计数器完全重置为零。
[0027]借助所述另一个计数器例如记录驾驶员完全踩下加速踏板的频率，其中，根据相应的频率或者所述另一个计数器的计数状态再以普通方式(不以本发明的方式)给电池充电。
[0028]尤其当满足一个或多个以下条件时，所述另一个计数器的计数值减小或者完全重置为零(reset):
[0029]-所述计数器的计数值递增。
[0030]-所述计数器完全重置为零(reset)。
[0031]-在第一预设时长期间或者更长的时间内，交通运输工具比预设的速度更快地行驶。
[0032]-电池的充电状态超过预设的充电阈值，所述充电阈值本身高于所述上限阈值。
[0033]-所述另一个计数器的计数值大于预设的计数器阈值。当另一个计数器已经达到确定的计数值时可有利地将所述另一个计数器重置为零，以便在某种程度上重新地确定有待由所述另一个计数器确定的频率。
[0034]-出现点火变化。
[0035]-在第二预设时长期间，所述另一个计数器的计数值没有改变，也就是尤其在第二预设时长期间没有递增。如果是这种情况，则有利的是，使所述另一个计数器递减。
[0036]在本发明的范围内还提供一种用于为交通运输工具的电池充电的设备。在此，所述设备包括控制装置和检测装置，所述检测装置本身尤其由计数器和用于检测电池的充电状态的传感器组成。交通运输工具除了电池还包括用于为电池充电(并且必要时用于驱动交通运输工具)的内燃机和必要时也包括用于驱动交通运输工具的电动机。所述控制装置设计为，使得当电池的充电状态低于下限阈值时，所述控制装置启动内燃机以便为电池充电。所述检测装置能够确定充电状态降低至所述下限阈值以下的频率。所述控制装置设计用于根据所述频率通过内燃机对电池进行充电。
[0037]按照本发明设备的优点基本上相应于按照本发明方法的优点，它们在之前已经详细阐述，所以在此不再赘述。
[0038]最后，本发明提供一种交通运输工具，其具有电池、内燃机和按照本发明的设备。
[0039]本发明具有以下优点:
[0040]-通过降低运行方式转换频率使驾驶性能或者交通运输工具性能较为平稳。
[0041]-在内燃机大多只为了给电池充电而启动的行驶阶段，可以提高电池的平均充电状态，由此为电力系统提供更大电量，这能够用于单纯电动行驶或者用于停车时自动地关闭内燃机。
[0042]-通过提高下限阈值和上限阈值，并不是在需要较大电量时进行补充充电，从而改善了混合动力系统的效率，这对于燃料消耗是有利的。
[0043]本发明适用于机动车，其具有电动机和内燃机来驱动该机动车。当然，本发明不局限于这些优选应用范围，因为本发明也可以用于船、飞机以及在轨道交通工具或者有轨交通工具。
[0044]以下参照附图根据按照本发明的优选实施形式进一步阐述本发明。在附图中:
[0045]图1示出按照按本发明方法的充电状态的变化曲线；
[0046]图2示意性地示出按照本发明的具有按照本发明设备的汽车。
[0047]在图1中示出充电状态的变化曲线3。在此，在y轴上表示充电状态12，并且在X轴上表示计数器的计数值11，所述计数器在充电状态降低至下限阈值以下时递增。在开始(计数值=0)时，下方的实线表示下线充电阈值1，并且上方的实线表示上限充电阈值2。
[0048]当相应的交通运输工具例如处于堵车状态并且内燃机关闭(因为不需要内燃机来驱动交通运输工具)时，一旦充电状态降低至下限阈值I以下，则启动内燃机。如果是这种情况，则计数值11递增。当计数值11达到预设的阈值(在这种情况下阈值=2)时，相应地提高下限阈值I和上限阈值2。
[0049]由此，内燃机至少运行至充电状态达到新的上限充电阈值2'。当接下来(在内燃机停止以后)充电状态达到新的下限充电阈值I,时，重新启动内燃机。当计数值11达到另一预设的阈值(在这种情况下阈值=5)时，再次提高下限阈值和上限阈值。在这种情况下，上限阈值提高的量比下限阈值更高，从而使上限阈值2"与下限阈值I"之间的差值增大。
[0050]由此，内燃机又至少运行至电池的充电状态达到新的上限充电阈值2"。当接下来(在内燃机停止以后)充电状态降低至新的下限充电阈值I"时，才重新启动内燃机来为电池充电。因为上限阈值2"与下限阈值I"之间的差值增大了，所以单位时间内启动内燃机以便为电池充电的频率有利地减小。
[0051]在图2中示意性地示出按照本发明的汽车10，其包括内燃机5和电动机6以分别驱动汽车。此外，汽车10包括电池4和按照本发明的用于给电池4充电的设备20。按照本发明的设备20本身除了包括控制装置8还包括能够检测电池4的充电状态的传感器7和计数器9，通过所述计数器9记录充电状态降低至下限阈值以下的频率。控制装置8设计用于根据计数器9的计数状态改变下限阈值和/或上限阈值。
【权利要求】
1.一种用于为交通运输工具(10)的电池(4)充电的方法， 其中，所述交通运输工具(10)包括用于为电池(4)充电的内燃机(5)， 其中，确定所述电池⑷的充电状态(12)， 其中，当所述充电状态(12)低于下限阈值(I ;1' ;1")时，启动内燃机(5)以便为电池⑷充电， 其特征在于， 确定单位时间内所述充电状态(12)低于所述下限阈值(I ;1' ;1")的频率，并且 根据所述频率通过内燃机(5)对电池(4)进行充电。
2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述频率高于频率阈值时，通过内燃机(5)为电池⑷充电，以使所述频率降低。
3.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，当检测到交通运输工具(10)的特定行驶状态时，将频率重置为零并且接着重新确定频率。
4.按权利要求3所述的方法，其特征在于，所述特定行驶状态包括至少一种以下状态: -交通运输工具(10)在比预设的时长更长的时间内比预设的速度更快地行驶， -所述充电状态(12)超过预 设的充电阈值，和 -出现点火变化。
5.按前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，将所述下限阈值(I;1' ;1")改变与频率有关的下限阈值量。
6.按前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，在通过所述内燃机(5)为电池(4)充电的过程中，当电池(4)的充电状态(12)高于比所述下限阈值(I ;广；1")更大的上限阈值(2;2' ;2")时，停止内燃机(5)，并且根据所述频率改变所述下限阈值(I ;1' ;1")和/或上限阈值(2;2' ;2")。
7.按权利要求6所述的方法，其特征在于，将所述上限阈值(2;2' ;2")提高上限阈值量，所述频率越高，所述上限阈值量就越大。
8.按权利要求5至7之一所述的方法，其特征在于，附加地根据交通运输工具的行驶状态确定所述下限阈值量和/或上限阈值量。
9.按权利要求6至8之一所述的方法，其特征在于，借助计数器(9)确定所述频率，当充电状态(12)低于下限阈值(I ;1' ;1")时，所述计数器(9)递增，并且根据计数器(9)的计数值(11)设置所述下限阈值(I ;1")和/或上限阈值(2;2' ;2")，其中，所述计数值(11)越大，所述下限阈值(I ;1")和/或上限阈值(2;2' ;2")就越大。
10.按权利要求9所述的方法，其特征在于，当充电状态(12)在预设的时段内没有低于所述下限阈值(I ;1' ;1")时，所述计数器(9)递减。
11.按权利要求9或10所述的方法，其特征在于，当内燃机(5)启动而充电状态(12)没有低于下限阈值(I ;1")时，另一个计数器递增，并且当所述另一个计数器的计数值高于预设的阈值时，所述计数器(9)的计数值(11)减小。
12.按权利要求11所述的方法，其特征在于，当满足至少一个以下条件时，所述另一个计数器的计数值减小: -所述计数器(9)的计数值(11)递增， -所述计数器(9)的计数值(11)重置为零，-在至少一个第一预设时长期间，交通运输工具(10)比预设的速度更快地行驶， -充电状态(12)超过预设的充电阈值，所述充电阈值高于所述上限阈值(2 ;2' ;2")， -所述另一个计数器的计数值大于预设的计数器阈值， -出现点火变化，和 -在第二预设时长期间，所述另一个计数器的计数值没有改变。
13.一种用于为交通运输工具(10)的电池(4)充电的设备， 其中，所述设备(20)包括控制装置(8)， 其中，所述交通运输工具(10)包括用于为电池(4)充电的内燃机(5)， 其中，所述控制装置⑶设计用于当电池⑷的充电状态(12)低于下限阈值(I ;1'；I")时，启动内燃机(5)以便为电池⑷充电， 其特征在于， 设有检测装置(7、9)，所述检测装置设计用于确定所述充电状态(12)低于所述下限阈值(I ;1' ;1")的频率，并且 所述控制装置(8)设计用于根据所述频率通过内燃机(5)对电池(4)进行充电。
14.按权利要求13所述的设备，其特征在于，所述设备(20)设计用于执行按权利要求1至12之一所述的方法。
15.一种交通运输工具，具有电池(4)和按权利要求13或14所述的设备(20)。
【文档编号】B60W10/06GK103648876SQ201280023287
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2012年4月30日 优先权日:2011年5月14日
【发明者】V.西亚姆通, B.克拉夫齐格 申请人:大众汽车有限公司