[發明專利]混合后備電源系統

在審

• 申請號: 202011189375.9
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112751409A
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發明（設計）人: M·D·克萊莫納;T·J·海斯;A·達爾
• 申請（專利權）人: 奔德士商用車系統有限責任公司
• 主分類號: H02J9/06
• 分類號: H02J9/06;H02J7/36;H02J7/34;B60R16/03;B60R16/033
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 陳華成

本發明涉及一種混合后備電源系統。提供了后備電源系統和用于向電氣負載提供電力的方法。該系統包括至少一個超級電容器、電池和電源控制器。控制器被配置為確定用于負載的主電源的輸出是否滿足第一預定條件，當主電源的輸出不滿足第一預定條件時，確定負載所需的電流水平，如果負載所需的電流水平滿足第二預定條件，則從超級電容器向負載提供電流，以及如果負載所需的電流水平不滿足第二預定條件，則從電池向負載提供電流，直到電池的輸出滿足第三預定條件為止，并且此后從超級電容器向負載提供電流。

技術領域

本發明涉及用于電氣負載的后備電源系統。具體地說，本發明涉及后備電源系統和用于向電氣負載提供電力的方法，其中，超級電容器和電池被控制為以針對浪涌(inrush)電流供給足夠的電力、確保電源系統的足夠壽命并且限制系統大小和成本的方式向負載提供電力。

背景技術

許多應用中的電氣系統需要具有后備電源。例如，諸如制動和轉向系統之類的某些車輛系統對車輛的安全運行至關重要。用于這種安全關鍵系統的電子控制單元(ECU)和其它部件被期望為滿足某些功能安全標準，諸如在國際標準化組織(ISO)標準26262(“RoadVehicles—Functional Safety”)中闡述的那些。為了滿足這些標準，這種系統中的ECU需要具有主電源系統和在主電源系統故障的情況下的后備電源系統。然而，常規的后備電源系統不足以滿足許多車輛ECU的運行要求。例如，鋰離子電池不能在車輛可能運行的某些溫度極端放電，并且必須連續再充電。固態電池只可以使用一次，并且，在不使用大量的電池的情況下無法針對某些ECU中的相對較高的浪涌電流提供足夠的電力。電容器需要相對較長的時間來充電并然后在使用時迅速放電。

本文的發明人已經認識到對將最小化和/或消除上述缺點中的一個或多個的用于電氣負載的后備電源系統以及用于向電氣負載提供電力的方法的需要。

發明內容

本發明涉及用于電氣負載的后備電源系統。具體而言，本發明涉及后備電源系統和用于向電氣負載提供電力的方法，其中，超級電容器和電池被控制為以針對浪涌電流供給足夠的電力、確保電源系統的足夠壽命并且限制系統大小和成本的方式向負載提供電力。

根據一個實施例的用于電氣負載的后備電源系統包括至少一個超級電容器、電池和電源控制器。電源控制器被配置為確定用于電氣負載的主電源的輸出是否滿足第一預定條件。控制器還被配置為當主電源的輸出不滿足第一預定條件時確定電氣負載所需的電流水平。控制器還被配置為如果電氣負載所需的電流水平滿足第二預定條件則從該至少一個超級電容器向電氣負載提供電流。控制器還被配置為如果電氣負載所需的電流水平不滿足第二預定條件則從電池向電氣負載提供電流，直到電池的輸出滿足第三預定條件為止，并且此后從該至少一個超級電容器向電氣負載提供電流。

根據一個實施例的用于向電氣負載提供電力的方法包括確定用于電氣負載的主電源的輸出是否滿足第一預定條件的步驟。該方法還包括當主電源的輸出不滿足第一預定條件時確定電氣負載所需的電流水平的步驟。該方法還包括如果電氣負載所需的電流水平滿足第二預定條件則從后備電源系統的至少一個超級電容器向電氣負載提供電流的步驟。該方法還包括如果電氣負載所需的電流水平不滿足第二預定條件則從后備電源系統的電池向電氣負載提供電流直到電池的輸出滿足第三預定條件為止并且此后從該至少一個超級電容器向電氣負載提供電流的步驟。

在上述系統和方法的一個潛在應用中，用于控制車輛中的輪制動器的系統的一個實施例包括被配置為控制輪制動器的制動致動器的位置的電磁閥、被配置為生成電磁閥的控制信號的制動控制器和用于制動控制器的后備電源系統。后備電源系統包括至少一個超級電容器、電池和電源控制器。電源控制器被配置為確定用于制動控制器的主電源的輸出是否滿足第一預定條件。電源控制器還被配置為當主電源的輸出不滿足第一預定條件時確定制動控制器所需的電流水平。電源控制器還被配置為如果制動控制器所需的電流水平滿足第二預定條件則從該至少一個超級電容器向制動控制器提供電流。電源控制器還被配置為如果制動控制器所需的電流水平不滿足第二預定條件則從電池向制動控制器提供電流直到電池的輸出滿足第三預定條件為止并且此后從該至少一個超級電容器向制動控制器提供電流。