[發明專利]使超電容器性能最大化的雙模電壓極限控制

有效

• 申請號: 200610142873.1
• 申請日: 2006-10-27
• 公開（公告）號: CN101170263A
• 公開（公告）日: 2008-04-30
• 發明（設計）人: J·R·于爾吉爾
• 申請（專利權）人: 通用汽車環球科技運作公司
• 主分類號: H02J15/00
• 分類號: H02J15/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 劉春元;陳景峻

技術領域

本發明通常涉及能量存儲裝置，尤其是涉及達到超電容器能量存儲裝置的目標運行壽命。

背景技術

電動、燃料電池和混合動力車輛包含選擇性地驅動車輪的(多個)電氣驅動電動機。能量存儲裝置被提供來存儲用于對(多個)電氣驅動電動機供以電力的能量。諸如超電容器的能量存儲裝置可以被用來提供車輛運行期間可能需要的功率短脈沖群。例如，存儲在超電容器中的能量可以被用于發動機的啟動和停止運行、發動輔助和/或再生制動。

當實現超電容器時，重要的是確定該超電容器能量存儲裝置的剩余使用壽命。圖1根據用于改變單元(cell)溫度(T)的單元電壓(V)示出了超電容器單元的瞬時預定壽命(Y)的示例性曲線。該示例性曲線包括在溫度15℃、25℃、35℃、45℃、55℃和65℃時的Y。這些曲線能夠根據以下關系式來表達：

Y(V，T)＝10^(aT+bV+c)?????????????????????[1]

其中，a、b和c是常數。當Y(T，V)以年為單位表示，V以伏特為單位表示，T以℃為單位表示時，a＝-0.03333333，b＝-3.33333333和c＝10.1666666666為有效值。

雖然上述表達式在提供各種特定單元狀況的預定壽命瞬態圖時是有用的，但是它既不反映以運行歷程的累計效應為基礎的預測壽命，也不顯示時變單元狀況。此外，圖1和其所代表的表達式都未定義為了達到所期望的運行壽命而用于限制超電容器電壓的方法。因此，繼續需要改進的裝置和方法，用于尤其作為車輛用的能量存儲裝置優化超電容器電源的有效電壓范圍，而同時在改變使用運行間隔期間達到所期望的運行壽命。

發明內容

因此，本發明提供一種電氣系統，可以操作該電氣系統來選擇性地提供電功率給負載供以電力。該電氣系統包括選擇性地存儲和釋放電功率的超電容器、以及根據超電容器的ON電源狀態(powerstate)和OFF電源狀態來確定運行率的控制模塊。所述控制模塊基于該運行率計算超電容器的電壓極限并基于該電壓極限來調整超電容器的運行。

在其他特征中，所述控制模塊基于超電容器的目標平均壽命(Y_target)計算電壓極限。根據超電容器的電源狀態，該Y_target等于最小允許平均壽命(Y_operating)和最小必要平均壽命(Y_idle)中的一個。

在另一特征中，所述控制模塊將臨時比率計算為運行時間與總時間之比。如果運行率的前一值小于該臨時比率，則設定該運行率等于該臨時比率。

在另一特征中，所述控制模塊將臨時比率計算為運行時間與時間閾值之比。如果運行率的前一值小于該臨時比率，則設定該運行率等于該臨時比率。

在又一特征中，所述電氣系統還包括響應于該超電容器的溫度的溫度傳感器。基于該溫度計算電壓極限。

在又一特征中，所述控制模塊確定超電容器的電源狀態是否從ON狀態轉變為OFF狀態，并且當所述電源狀態從ON狀態轉變為OFF狀態且所述總時間大于閾值時間時，將運行率計算為運行時間與總時間之比。

可以從以下所提供的詳細說明中清楚本發明適用性的其他領域。應當理解的是，這些詳細的說明和特定的例子雖然表明本發明的優選實施例，但是只是作為例示的目的，而不是對本發明范圍的限制。

附圖說明

從詳細的說明和附圖中將能更全面地理解本發明，其中：

圖1為根據現有技術的以年為單位的超電容器瞬時預定壽命相對于以伏特為單位的單元電壓的簡化曲線，其中以℃為單位的溫度作為參數；

圖2為根據本發明的超電容器系統的簡化電氣示意框圖；

圖3為根據本發明的可替代的超電容器系統的簡化電氣示意框圖；

圖4為根據具有10％運行周期的耗用時間的、超電容器的預定壽命的圖形；

圖5為根據具有90％運行周期的耗用時間的、超電容器的預定壽命的圖形；以及

圖6為通過本發明的超電容器電壓極限控制所執行的步驟的流程圖。

具體實施方式