CN102248942A - 用于高电压电池保护的混合动力附件功率模块流出 - Google Patents

用于高电压电池保护的混合动力附件功率模块流出 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于高电压电池保护的混合动力附件功率模块流出，具体地，一种控制车辆的混合动力系的方法，所述方法包括：将低电压电池的目标电压设置点降低到临时电压设置点，以减小当车辆附件的所请求电压抽取低电压电池的电压低于目标电压设置点时由附件功率模块所请求的总功率。临时电压设置点随时间逐渐增加直到等于目标电压设置点，从而赋予充分时间对于高电压电池为附件功率模块提供所需求的功率或者对于电动马达/发电机产生由附件功率模块所需求的电流。

Description

用于高电压电池保护的混合动力附件功率模块流出
技术领域
本发明通常涉及车辆，更具体地说，涉及一种控制车辆的混合动力系的方法。
背景技术
混合动力系通常包括、但不限于发动机、电动马达/发电机、高电压电池和低电压电池。电动马达/发电机给高电压电池充电，高电压电池继而向附件功率模块（APM）供能。APM继而向低电压电池供能，低电压电池用于向各种车辆附件供能。
如许多混合动力系中所已知，混合动力系在运行状态之间切换，在所述运行状态中，车辆由发动机、电动马达/发电机或者发动机和电动马达/发电机的组合来供能。当电动马达/发电机给车辆供能时，高电压电池将电提供给电动马达/发电机，并且发动机将扭矩提供给电动马达/发电机以产生电，从而给高电压电池充电。
期望将低电压电池的电荷维持高于目标电压设置点，即，维持高于预确定的水平。通常，低电压电池的目标电压设置点高于12.5伏。在正常运行期间，高电压电池通过APM提供必要的充电（电荷）以维持低电压电池处于或高于目标电压设置点。然而，如果低电压电池的电压降到低于目标电压设置点且高电压电池处于衰弱状态，即，在非常高或低的温度期间、低功率条件或者运行不正常，则电动马达/发电机可被接合以产生电并且将低电压电池的电压带回高于目标电压设置点的水平，即，电动马达/发电机给低电压电池再充电。因此，为了使电动马达/发电机给低电压电池再充电，发动机必须增加供给电动马达/发电机的扭矩。
如上所述，高电压电池将电提供给APM，APM对多个车辆附件和/或系统中的至少一个供能并进行控制。所述附件可以包括、但不限于大灯、转向灯、电动车窗、电动座椅、刹车灯等。附件功率模块非常快地（通常接近大约4 kHz的速率）响应来自各种附件的功率请求，以给附件提供电功率。电功率的快速提取使低电压电池的电压即电荷快速下降。一旦低电压电池的电压下降到低于目标电压设置点，发动机被接合以将扭矩提供给电动马达/发电机，从而对低电压电池快速再充电。然而，发动机可以增加提供给电动马达/发电机的扭矩的速率低于附件功率模块动作的速率，使得电动马达/发电机落后且降低车辆性能。
发明内容
公开一种控制车辆的混合动力系的方法。所述车辆包括附件功率模块，其被配置为将电流提供给低电压电池以给至少一个车辆附件供能。混合动力系包括被配置为向附件功率模块提供电流的高电压电池。所述方法包括将低电压电池的当前电压与目标电压设置点进行比较以确定来自附件功率模块的所请求功率。所述方法还包括基于高电压电池的电流功率输出和附件功率模块的所请求功率计算高电压电池的非受限性所需求功率输出。所述方法还包括限制高电压电池的非受限性所需求功率输出，以限定高电压电池的受限性功率输出；以及当受限性功率输出小于非受限性所需求功率输出时，将目标电压设置点降低到临时电压设置点。
在本发明的另一方面，公开一种控制车辆的混合动力系的方法。所述车辆包括附件功率模块，其被配置为将电流提供给低电压电池以给至少一个车辆附件供能。混合动力系包括高电压电池，其被配置为向附件功率模块提供电流。所述方法包括感测低电压电池的当前电压。所述方法还包括基于所限定的目标电压设置点和感测到的低电压电池的当前电压计算附件功率模块的所需求功率输出。所述方法还包括计算高电压电池的电流功率输出。所述方法还包括基于高电压电池的电流功率输出和附件功率模块的所请求功率计算高电压电池的非受限性所需求功率输出。所述方法还包括基于高电压电池的电流运行条件将一组运行限制施加到高电压电池的非受限性所需求功率输出，以限定高电压电池的受限性功率输出；以及当受限性功率输出小于非受限性所需求功率输出时，将目标电压设置点降低到临时电压设置点。
因此，所述方法减小目标电压设置点以减少在车辆附件之一的启动期间附件功率模块所需求的功率，换句话电压。减小目标电压设置点防止了高电压电池必须瞬时提供附件功率模块所请求的全部功率。因此，可以逐渐增加电动马达/发电机的功率输出，同时临时电压设置点与电动马达/发电机的功率输出的增加成比例地增加。根据电动马达/发电机的功率输出的增加而增加临时电压设置点提供了在附件致动时的平稳过渡，减小了试图瞬时增加电动马达/发电机的功率输出导致发动机熄火的可能性，并且增加了混合动力系的整体效率。
根据下面结合附图对实现本发明的最佳模式进行的详细描述，本发明的上述特征和优点以及其他特征和优点将是明显的。
本发明还提供如下方案：
方案1. 一种控制车辆的混合动力系的方法，所述车辆具有被配置为将电流提供给低电压电池以给至少一个车辆附件供能的附件功率模块，所述混合动力系包括被配置为为所述附件功率模块提供电流的高电压电池，所述方法包括：
将所述低电压电池的当前电压与目标电压设置点进行比较，以确定所述附件功率模块的所请求功率；
基于所述高电压电池的电流功率输出和所述附件功率模块的所请求功率计算所述高电压电池的非受限性所需求功率输出；
限制所述高电压电池的所述非受限性所需求功率输出，以限定所述高电压电池的受限性功率输出；以及
当所述受限性功率输出小于所述非受限性所需求功率输出时，将所述目标电压设置点降低到临时电压设置点。
方案2. 如方案1所述的方法，其特征在于，其还包括：随时间逐渐增加所述临时电压设置点直到所述临时电压设置点等于所述目标电压设置点。
方案3. 如方案2所述的方法，其特征在于，其还包括：限定所述目标电压设置点。
方案4. 如方案3所述的方法，其特征在于，限定所述目标电压设置点还被限定为将所述目标电压设置点限定为等于12.5伏。
方案5. 如方案2所述的方法，其特征在于，所述混合动力系还包括电动马达/发电机，其中，所述方法还包括随时间逐渐增加所述电动马达/发电机的电流功率输出。
方案6. 如方案5所述的方法，其特征在于，随时间逐渐增加所述临时电压设置点还被限定为根据所述电动马达/发电机的增加的电流功率输出随时间逐渐增加所述临时电压设置点。
方案7. 如方案1所述的方法，其特征在于，其还包括：感测所述低电压电池的当前电压。
方案8. 如方案7所述的方法，其特征在于，其还包括：计算所述高电压电池的电流功率输出。
方案9. 如方案1所述的方法，其特征在于，限制所述非受限性所需求功率输出还被限定为将一组运行限制施加到所述非受限性所需求功率输出。
方案10. 如方案9所述的方法，其特征在于，其还包括：基于所述高电压电池的可能运行条件限定所述高电压电池的一组运行限制，以防止所述高电压电池的损坏。
方案11. 一种控制车辆的混合动力系的方法，所述车辆具有被配置为将电流提供给低电压电池以给至少一个车辆附件供能的附件功率模块，所述混合动力系包括被配置为为所述附件功率模块提供电流的高电压电池，所述方法包括：
感测所述低电压电池的当前电压；
基于所限定的目标电压设置点和感测到的所述低电压电池的当前电压计算所述附件功率模块的所请求功率输出；
计算所述高电压电池的电流功率输出；
基于所述高电压电池的所述电流功率输出和所述附件功率模块的所请求功率计算所述高电压电池的非受限性所需求功率输出；
基于所述高电压电池的电流运行条件将一组运行限制施加到所述高电压电池的所述非受限性所需求功率输出，以限定所述高电压电池的受限性功率输出；以及
当所述受限性功率输出小于所述非受限性所需求功率输出时，将所述目标电压设置点降低到临时电压设置点。
方案12. 如方案11所述的方法，其特征在于，其还包括：随时间逐渐增加所述临时电压设置点直到所述临时电压设置点等于所述目标电压设置点。
方案13. 如方案12所述的方法，其特征在于，所述混合动力系还包括电动马达/发电机，其中，所述方法还包括随时间逐渐增加所述电动马达/发电机的电流功率输出。
方案14. 如方案13所述的方法，其特征在于，随时间逐渐增加所述临时电压设置点还被限定为根据所述电动马达/发电机的增加的电流功率输出随时间逐渐增加所述临时电压设置点。
方案15. 如方案14所述的方法，其特征在于，其还包括：限定所述目标电压设置点。
方案16. 如方案15所述的方法，其特征在于，限定所述目标电压设置点还被限定为将所述目标电压设置点限定为等于或大于12.5伏。
附图说明
图1是车辆的混合动力系的示意图。
图2是示出控制混合动力系的方法的步骤的流程图。
具体实施方式
参照图1，其中，在若干附图中，相同的标号指示相同的部件，通过20示意性地示出车辆的混合动力系。如在此所示，混合动力系20可以包括控制器22、发动机24、电动马达/发电机26、变速器28和高电压电池30。混合动力系20可以利用发动机24来产生扭矩，该扭矩被供给电动马达/发电机26以产生电。电存储在高电压电池30中。可选地，来自发动机24的扭矩可以用于产生供给变速器28以给车辆供能的扭矩。电动马达/发电机26还可以抽取高电压电池30的电流，用于产生扭矩，从而供给变速器28以给车辆供能。应该理解，可能存在混合动力系20的其他配置，并且混合动力系20的运行可以与在此描述的不同。
发动机24可以包括、但不限于内燃发动机24。应该理解，其他类型的发动机可替换地用在混合动力系20中。发动机24与控制器22进行通信，其中控制器22被配置为控制发动机24的运行。发动机24的特定类型、样式、尺寸和/或配置与所公开的方法不相关。因此，在此不详细描述发动机24。
如已知，变速器28可以包括能够将来自电动马达/发电机26和/或发动机24的扭矩转换为更慢或更快旋转输出的任何变速器28。变速器28与控制器22进行通信，其中控制器22被配置为控制变速器28的运行。变速器28的特定类型、样式、尺寸和/或配置与所公开的方法不相关。因此，在此不详细描述变速器28。
如已知，电动马达/发电机26包括用于将电功率转换为扭矩的马达部分和用于将扭矩转换为电的发电机部分。电动马达/发电机26可以包括适合于在混合动力车辆中使用的任何电动马达/发电机26。电动马达/发电机26与控制器22进行通信，其中控制器22被配置为控制电动马达/发电机26的运行。电动马达/发电机26的特定类型、样式、尺寸和/或配置与所公开的方法不相关。因此，在此不详细描述电动马达/发电机26。
控制器22控制混合动力系20的运行，该混合动力系20包括发动机24、变速器28和电动马达/发电机26。控制器22可以包括计算机，其包括运行控制器22必要的全部存储器、软件和硬件。控制器22的特定类型、样式、尺寸和/或配置与所公开的方法不相关。因此，在此不详细描述控制器22。
车辆包括附件功率模块（APM 32）。APM 32与控制器22进行通信。APM 32从高电压电池30接收电压，换句话说电流。APM 32向低电压电池34提供电流，以给至少一个车辆附件36供能。APM 32控制该至少一个车辆附件36的运行。车辆附件36可以包括、但不限于大灯、尾灯、刹车灯、电动车窗、电动座椅、音响设备、视频设备等。附件36中每个需要特定电压来运行。在附件36之一致动时，APM 32将来自低电压电池34的电压，其继而提供电压，换句话说电流，引向附件36以使附件36运行。
总所周知，车辆附件36在12伏系统上运行。因此，低电压电池34必须使最低电压维持在稍高于12伏。通常，最低电压被设置为高于12.5伏。这通常被称为低电压电池34的目标电压设置点。在正常运行期间，高电压电池30连续给低电压电池34充电，以将低电压电池34的电压维持在目标电压设置点以上。然而，如果高电压电池30处于衰弱状态，诸如在过高和/或过低温度期间、在低发动机功率条件期间，或者如果高电压电池30以其他方式不能正常运行，则低电压电池34的电压可能下降到低于目标电压设置点。如果低电压电池34的电压下降到低于目标电压设置点，则发动机24可被接合以向电动马达/发电机26提供扭矩，从而产生电并且通过APM 32向低电压电池34再充电，即，将低电压电池34的电压带到直到等于或大于目标电压设置点的水平。然而，发动机24向电动马达/发电机26提供扭矩必要的响应时间滞后APM 32的响应时间，即，将电压提供给附件36所需的时间。
混合动力系20还可包括一个或多个传感器，用于感测与混合动力系20的各方面相关的数据。如所示，混合动力系20包括电池电压传感器38、APM电流传感器40和电动马达/发电机电流传感器42。
电池电压传感器38被配置为连续感测低电压电池34的当前电压。电池电压传感器38与控制器22进行通信，并将低电压电池34的当前电压通信到控制器22。
APM电流传感器40被配置为在一个或多个附件36致动时感测由APM 32抽取的来自高电压电池30电流。当致动一个或多个附件36时，附件36从低电压电池34抽取功率，换句话和电流，低电压电池34继而从APM 32抽取功率，换句话电流。APM 32电压传感器感测由APM 32抽取的以便运行附件36的电流的量。APM电流传感器40与控制器22进行通信，并将从APM 32感测的所请求的电流通信给控制器22。应该理解，每个附件36可抽取不同的功率，并且多个附件36可以同时抽取电流。
电动马达/发电机电流传感器42被配置为感测电动马达/发电机26从高电压电池30提取的电流。电动马达/发电机电流传感器42与控制器22进行通信，且将感测的从高电压电池30提取到电动马达/发电机26的电流通信到控制器22。应该理解，电动马达/发电机26从高电压电池30提取的电流取决于电动马达/发电机26产生的扭矩且根据电动马达/发电机26产生的扭矩变化。
为了防止或最小化响应于在高电压电池30处于虚弱状态或以其他方式不能向APM 32提供电流时APM 32引导电压提取从而将低电压电池34的电压降到低于目标电压设置点的发动机24的粗和/或低效运行，所公开的方法临时降低低电压电池34的目标电压设置点。临时降低目标电压设置点向高电压电池30提供了给低电压电池34充电的时间。如果由于某些原因高电压电池30不能给低电压电池34充电，则发动机24可以被接合以向电动马达/发电机26提供扭矩，从而电动马达/发电机26可以给低电压电池34充电。然后，控制器22可以相对于从电动马达/发电机26输出的功率的逐渐增加而逐渐增加临时设置点返回到目标电压设置点。
参照图2，示出控制混合动力系20的方法。控制混合动力系20的方法包括限定目标电压设置点（块44）。如上所述，目标电压设置点通常被设置在12.5伏。然而，应该理解，目标电压设置点可以被设置为高于12.5伏的任何值。
所述方法还包括感测低电压电池34的当前电压（块46）。如上所述，混合动力系20使用电池电压感测器38连续感测低电压电池34的当前电压。然而，应该理解，可以使用在此没有示出或描述的其他传感器以某些其他方式来感测低电压电池34的当前电压。
所述方法还包括将低电压电池34的当前电压与目标电压设置点进行比较以确定来自APM 32的所请求功率（块48）。控制器22可以通过获取目标电压设置点与低电压电池34的当前电压之间的差计算来自APM 32的所请求功率。然而，应该理解，可以按照某些其他适当的方式计算来自APM 32的所请求功率。
所述方法还包括计算高电压电池30的电流功率（能量）输出（块50）。高电压电池30的电流功率输出可由控制器22使用APM电流传感器40和电动马达/发电机电流传感器42提供的数据来计算。具体地，可以通过将APM电流传感器40测量的感测电流（即，APM 32抽取的功率）与电动马达/发电机电流传感器42测量的感测电流（即，电动马达/发电机26抽取的功率）求和来计算高电压电池30的电流功率输出。
所述方法还包括计算高电压电池30的非受限性所需求功率输出（块52）。高电压电池30的非受限性所需求功率输出是需要高电压电池30提供以给电动马达/发电机26和APM 32供能的电功率总量。因此，高电压电池30的所需求功率输出基于从高电压电池30输出的电流功率和APM 32输出的所请求功率。
所述方法还包括限制高电压电池30的非受限性所需求功率输出以限定高电压电池30的受限性功率输出（块54）。限制高电压电池30的非受限性所需求功率输出还可以被定义为将一组运行限制施加到高电压电池30的非受限性所需求功率输出。所述运行限制可以包括对于给定运行和/或环境条件下高电压电池30的最大允许电压和最小允许电压。例如，当电动马达/发电机26或发动机24以低速运行时，或者当高电压电池30处于虚弱条件或者另外地不能在最佳水平运行时，对于极高和/或极低温度可限制高电压电池30的最大允许电压输出和最小允许电压输出。因此，所述方法还包括基于高电压电池30的可能运行条件限定对于高电压电池30的一组运行限制，以防止高电压电池30损坏。所述一组运行限制可以具体化为在控制器22的存储器中存储的表，通过存储在控制器22的存储器中由控制器22求解的方程式，或者按照某些其他适当方式，控制器22参考所述表。
所述方法还包括确定受限性功率输出是否小于非受限性所需求功率输出（块56）。当高电压电池30的受限性功率输出小于高电压电池30的非受限性所需求功率输出时，所述方法还包括将目标电压设置点降到临时电压设置点（块58）。因此，如果APM 32的所请求功率提取低电压电池34的电压降到低于目标电压设置点，则低电压电池34的目标电压设置点被降低到临时电压设置点，以确保高电压电池30不被接合成试图瞬时供应APM 32的全部所请求功率。如果发动机24的受限性功率输出等于或大于发动机24的非受限性所需求功率输出，则不采取任何行动（块60）。
所述方法还包括随时间逐渐增加电动马达/发电机26的电流功率输出（块62）。因此，一旦目标电压设置点降低到临时电压设置点，则逐渐增加电动马达/发电机26的功率，以增加供给高电压电池30和/或APM 32的电功率。应该理解，控制器22操纵电动马达/发电机26的运行以逐渐增加电动马达/发电机26的电流功率输出。以这种方式，可以按照最有效方式平稳地增加电动马达/发电机26的速度以及可能地给电动马达/发电机26供能的发动机24的相应速度。
所述方法还包括随时间逐渐增加临时电压设置点直到临时电压设置点等于目标电压设置点（块64）。随时间逐渐增加临时电压设置点还可以被限定为根据高电压电池30和/或电动马达/发电机26的增加的电流功率输出随时间逐渐增加临时电压设置点。这样，随着高电压电池30的功率输出逐渐增加，临时电压设置点也以相应的方式逐渐增加。以这种方式，混合动力系20逐渐增加到电动马达/发电机26的扭矩，这允许电动马达/发电机26逐渐增加电产生以给高电压电池30充电，其提供给APM 32，APM 32继而给低电压电池34充电，直到低电压电池34被带至等于或大于目标电压设置点的水平。
尽管已经详细描述了实现本发明的最佳模式，但是熟悉本发明所属领域的技术人员将认识到，对实现本发明的各种替换设计和实施例落入所附权利要求的范围。

Claims (10)

1. 一种控制车辆的混合动力系的方法，所述车辆具有被配置为将电流提供给低电压电池以给至少一个车辆附件供能的附件功率模块，所述混合动力系包括被配置为为所述附件功率模块提供电流的高电压电池，所述方法包括：
将所述低电压电池的当前电压与目标电压设置点进行比较，以确定所述附件功率模块的所请求功率；
基于所述高电压电池的电流功率输出和所述附件功率模块的所请求功率计算所述高电压电池的非受限性所需求功率输出；
限制所述高电压电池的所述非受限性所需求功率输出，以限定所述高电压电池的受限性功率输出；以及
当所述受限性功率输出小于所述非受限性所需求功率输出时，将所述目标电压设置点降低到临时电压设置点。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，其还包括：随时间逐渐增加所述临时电压设置点直到所述临时电压设置点等于所述目标电压设置点。
3. 如权利要求2所述的方法，其特征在于，其还包括：限定所述目标电压设置点。
4. 如权利要求3所述的方法，其特征在于，限定所述目标电压设置点还被限定为将所述目标电压设置点限定为等于12.5伏。
5. 如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述混合动力系还包括电动马达/发电机，其中，所述方法还包括随时间逐渐增加所述电动马达/发电机的电流功率输出。
6. 如权利要求5所述的方法，其特征在于，随时间逐渐增加所述临时电压设置点还被限定为根据所述电动马达/发电机的增加的电流功率输出随时间逐渐增加所述临时电压设置点。
7. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，其还包括：感测所述低电压电池的当前电压。
8. 如权利要求7所述的方法，其特征在于，其还包括：计算所述高电压电池的电流功率输出。
9. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，限制所述非受限性所需求功率输出还被限定为将一组运行限制施加到所述非受限性所需求功率输出。
10. 一种控制车辆的混合动力系的方法，所述车辆具有被配置为将电流提供给低电压电池以给至少一个车辆附件供能的附件功率模块，所述混合动力系包括被配置为为所述附件功率模块提供电流的高电压电池，所述方法包括：
感测所述低电压电池的当前电压；
基于所限定的目标电压设置点和感测到的所述低电压电池的当前电压计算所述附件功率模块的所请求功率输出；
计算所述高电压电池的电流功率输出；
基于所述高电压电池的所述电流功率输出和所述附件功率模块的所请求功率计算所述高电压电池的非受限性所需求功率输出；
基于所述高电压电池的电流运行条件将一组运行限制施加到所述高电压电池的所述非受限性所需求功率输出，以限定所述高电压电池的受限性功率输出；以及
当所述受限性功率输出小于所述非受限性所需求功率输出时，将所述目标电压设置点降低到临时电压设置点。
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