CN105098270B - 可变的预充电正时 - Google Patents

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Abstract

示例方法包括有意地预充电电动车辆的动力传动系统不同于预充电的第二时间段的第一时间段。示例电动车辆总成包括在断开状态和闭合状态之间可来回转变的预充电接触器，第一主接触器、第二主接触器以及控制器，该控制器配置为在预充电接触器已经闭合不同于预充电的第二时间段的第一时间段之后有选择地闭合第二主接触器。

Description

可变的预充电正时
背景技术
本发明总体涉及启动电动车辆时的预充电。本发明尤其涉及在某些情况下例如通过增加预充电消耗的时间来改变预充电时间。
电动车辆的实例包括混合动力电动车辆(HEV)、插电式混合动力电动车辆(PHEV)、纯电动车辆(BEV)和轻度混合动力电动车辆(mHEV)。通常，混合动力车辆不同于常规车辆是因为有选择地使用电池供电的电机驱动混合动力车辆。相比之下，常规车辆仅仅依赖内燃机驱动车辆。
可以使用电源例如电池给电动车辆的动力传动系统提供电力。电池的电力传递至电机。当关闭电动车辆时，电池通过例如接触器与动力传动系统的剩余部分断开。启动时，电池与动力传动系统的部分重新连接。
电动车辆的动力传动系统具有显著的电容。电容具有非常低的电阻，当重新连接电池和电容充电时可以引起大量的涌流。高的涌流可以损坏组件。因此，许多动力传动系统包括预充电电路来限制启动初始阶段的涌流。预充电电路包括预充电接触器和电阻。预充电电路通过使电流经过预充电电阻来限制涌流。
当电容充电时，电流降低至可以连接主接触器而无需大电阻的点。现有技术中车辆测量电压来确定何时断开预充电接触器。
发明内容
根据本发明的示例性方面的方法包括，除了别的之外，有意地预充电电动车辆的动力传动系统不同于预充电的第二时间段的第一时间段。
在前述方法的另一示例中，第一时间段大于预充电的第二时间段。
在前述任一方法的另一示例中，第一时间段是调整的时间段，第二时间段是基线时间段。
在前述任一方法的另一示例中，该方法包括响应于远距离启动电动车辆而不是非远距离启动而有意地预充电。
在前述任一方法的另一示例中，，该方法进一步包含响应于电动车辆的空置而不是使用中而有意地预充电。
在前述任一方法的另一示例中，该方法进一步包含响应于电动车辆充电而有意地预充电。
在前述任一方法的另一示例中，该方法进一步包含在第一时间段结束和电压差降到阈值以下之后停止预充电。
在前述任一方法的另一示例中，电压差是主接触器两端的电压差。
在前述任一方法的另一示例中，响应于在分配给至少一个步骤的最大时间之前完成的启动顺序中的至少一个步骤，来使用第一时间段而不是预充电的第二时间段。
在前述任一方法的另一示例中，预充电的第二时间段向第一时间段增加与分配给至少一个步骤的最大时间和至少一个步骤的实际时间之间的差值相一致的量。
在前述任一方法的另一示例中，至少一个步骤包括至少命令主接触器闭合的步骤、主接触器闭合的步骤、命令预充电接触器闭合的步骤和预充电接触器闭合的步骤。
在前述任一方法的另一示例中，预充电花费的时间改变动力传动系统的涌流。
根据本发明的另一示例性方面的电动车辆总成，包括，除了别的之外，在断开状态和闭合状态之间可来回转变的预充电接触器，以及控制器，控制器配置为有选择地保持预充电接触器处于闭合状态不同于预充电的第二时间段的第一时间段。
在前述总成的另一示例中，第一时间段大于预充电的第二时间段。
在前述任一总成的另一示例中，控制器响应于远距离启动电动车辆而不是非远距离启动而保持预充电接触器处于闭合状态第一时间段。
在前述任一总成的另一示例中，控制器配置为在第一时间段结束和电压差降到阈值以下之后将主接触器转变成闭合状态。闭合状态的主接触器使得电流穿过主接触器而不是预充电接触器。
在前述任一总成的另一示例中，当在分配给至少一个步骤的最大时间之前完成启动顺序中的至少一个步骤时，使用第一时间段而不是预充电的第二时间段。第一时间段大于预充电的第二时间段代表在分配给至少一个步骤的最大时间与完成至少一个步骤的实际时间之间的差值的量。
在前述任一总成的另一示例中，预充电花费的时间改变电动车辆的动力传动系统的涌流。
在前述任一总成的另一示例中，该总成包括电池、具有第一极性的第一主接触器、具有与第一极性相反的第二极性的第二主接触器，以及预充电接触器。控制器配置为当第一主接触器处于闭合状态而第二主接触器处于断开状态时，将预充电接触器转变成闭合状态使得电流穿过预充电电阻器。
在前述任一总成的另一示例中，控制器配置为响应于第二主接触器两端的小于特定值的电压差(delta voltage)而将第二主接触器转变成闭合状态。
在前述任一总成的另一示例中，当预充电接触器和第一主接触器处于闭合状态时，或当第一主接触器和第二主接触器处于闭合状态时，完成电池和马达之间的回路。
在前述任一总成的另一示例中，控制器是电池电子控制模块。
可以单独地或任何组合地采用前述段落、权利要求，或以下说明书和附图中的实施例、示例和替代方案，包括它们任何的变化方面或各自的独特特征。说明的与一个实施例有关的特征适用于所有的实施例，除非这样的特征是矛盾的。
附图说明
从具体实施方式中，本发明的示例的各种特征和优势对本领域技术人员将变得显而易见。伴随具体实施方式的附图简要说明如下：
图1说明了电动车辆的动力传动系统的示例的原理图；
图2显示了图1的高压动力传动系统的电路图；
图3显示了用于启动图2的动力传动系统的基线法的示例的流程。
具体实施方式
图1示例性说明了电动车辆的动力传动系统10。动力传动系统10包括电池14、马达18、发电机20和内燃发动机22。
尽管说明为混合动力电动车辆(HEV)，应当了解的是这里说明的思想不限于HEV，可以延伸至其它电动车辆，包括但不限于插电式混合动力电动车辆(PHEV)和纯电动车辆(BEV)。
在一个实施例中，动力传动系统10是使用第一驱动系统和第二驱动系统的功率分流动力传动系统。第一驱动系统包括发电机20和内燃机22的结合。第二驱动系统至少包括马达18、发电机20和电池14。第一和第二驱动系统产生扭矩驱动一组或多组电动车辆的车辆驱动轮26。马达18和发电机20连同控制器24是动力传动系统10的电动驱动系统28。
发动机22和发电机20通过动力传输单元30例如行星齿轮组连接。可以使用包括其它齿轮组和变速器的其它类型的动力传输单元将发动机22与发电机20连接。在一个非限制实施例中，动力传输单元30是包括环形齿轮32、中心齿轮34和行星齿轮架总成36的行星齿轮组。
发电机20通过动力传输单元30由发动机22驱动将动能转化为电能。可供选择地发电机20可以起到马达的作用将电能转化为动能，从而将扭矩输出至与动力传输单元30连接的轴38。因为发电机20与发动机22可操作地连接，发动机22的速度可由发电机20控制。
动力传输单元30的环形齿轮32与通过第二动力传输单元44和车辆驱动轮26连接的轴40连接。第二动力传输单元44包括具有多个齿轮46的齿轮组。其它动力传输单元也是适合的。齿轮46将来自发动机22的扭矩传递给差速器48最终给车辆驱动轮26提供牵引力。差速器48包括使得扭矩能够传递给车辆驱动轮26的多个齿轮。在该示例中，第二动力传输单元44通过差速器48与车轴50机械连接将扭矩分配给车辆驱动轮26。
也可以使用马达18通过将扭矩输出至也与第二动力传输单元44连接的轴52来驱动车辆驱动轮26。在一个实施例中，马达18和发电机20合作作为再生制动系统的一部分，在该再生系统中马达18和发电机20可以都被用作马达输出扭矩。例如，马达18和发电机20的每个可以给电池输出电力。
电池14是电动车辆电池总成类型的示例。电池14可以是能够输出电力操作马达18和发电机20的相对的高压电池。其它类型的储能装置和/或输出装置也可以用于动力传动系统10。
动力传动系统控制器24与内燃发动机22、电动驱动系统28和电池14可操作地连接。在一些示例中，控制器24是与可变电压转换器结合的逆变器系统控制器(ISC/VVC)。在其它示例中，控制器24是车辆内的发动机控制模块、电池电子控制模块等的一部分。控制器24配置为控制电动驱动系统28内的特定组件，例如发电机20、马达36，或两者来支持双向功率流。
在该示例中，控制器24配置为控制接触器总成60以控制在电池14和动力传动系统10的剩余部分例如马达18之间的电流。
示例控制器24包括与存储器部68可操作地连接的处理器64。示例处理器64编程为执行存储于存储器部68内的程序。程序可以作为软件代码存储于存储器部68。
存储于存储器部68内的程序包括一个或多个额外的或单独的程序，每个额外的或单独的程序包括用于实施逻辑功能的可执行指令顺序列表。
处理器64可以是定做的或商购的处理器，中央处理单元(CPU)、与控制器24有关的一些处理器当中的辅助处理器、半导体基微处理器(微型芯片或晶片组的形式)或一般的任何执行软件指令的装置。
存储器部68包括任何一个或结合的易失性存储器元件(例如随机存取存储器(RAM，例如DRAM(动态随机存储器)、SRAM(静态随机存储器)、SDRAM(同步动态存储器)、VRAM(视频随机存取存储器)等))和/或非易失性存储器元件(例如，ROM(只读存储器)、硬盘驱动器、磁盘、CD-ROM等)。另外，存储器可以包括电子的、磁的、光学的和/或其它类型的存储介质。注意的是存储器还可具有分布式结构，其中各种组件处于彼此相隔很远，但是可以被处理器存取。
现在在继续参照图1的情况下参照图2，接触器总成60的示例包括第一主接触器70、第二主接触器72和预充电接触器76。接触器70、72和76控制电流在电池14和马达18、发电机20、和动力传动系统10的其它部分之间的移动。接触器总成60形成了在电池14和马达18之间的回路80的一部分。
在该示例中，第一主接触器70与电池14的负极端子连接，第二主接触器72与电池的正极端子连接。
动力传动系统10或回路80内的电容由图2中的电容器84代表。如果不应对的话，当启动动力传功系统10时电容将会引起大量的涌流。该涌流会损坏动力传动系统10的组件。接触器总成60包括用于连接预充电接触器76的电阻88来降低回路80上的涌流。
每个接触器70、72和76可以从断开状态转变成闭合状态以及从闭合状态转变成断开状态。在该示例中，控制器24配置为控制接触器70、72和76的转变。
当第一主接触器70和第二主接触器72都转变成闭合状态时，电流自由通过回路80。当预充电接触器78和第一主接触器70都已经转变为闭合状态时，电流自由通过回路80。
通常，当动力传动系统10启动时，控制器24将预充电接触器76和第一主接触器70转变成闭合。电容84至少已经部分充电后，控制器24将第二主接触器72转变成闭合。预充电接触器在该阶段可以视情况转变成断开。
在启动时将预充电接触器76而不是第二主接触器72转变为闭合使得电流通过电阻88，这可以降低涌流。
现在在继续参照图1和2的情况下参照图3，说明了用于启动电动车辆的基线方法100的示例。方法100由控制器24的处理器64作为程序执行。
方法100包括控制器24传达命令将第一主接触器70转变成闭合状态的步骤104。分配时间T1完成步骤104。然后，方法100在步骤108分配一些时间T2闭合第一主接触器70。然后控制器24在步骤112中发出命令将预充电接触器76花费时间T3转变成闭合状态。
方法100在步骤116中分配时间T4闭合预充电接触器76。然后方法100移向步骤120，在步骤120中花费时间T5通过预充电电容器76及因此电阻88来预充电电容84。
然后方法100在步骤124中命令第二主接触器72转变成闭合，以及包括步骤128使第二主接触器72闭合。步骤124分配时间T6，步骤128分配时间T7。
在一些示例中，方法100可以命令预充电电容器76在步骤132中花费时间T8转变为断开状态。然而，断开预充电接触器76不是完成回路80所必需的。假如第一主接触器70和第二主接触器72是闭合的，那么完成回路80。
方法100在分配时间为T8的步骤132中发出完成闭合回路80的信息并断开预充电接触器132。
与方法100有关的时间T1-T8不是按比例的。在该示例中，T1-T8的总时间不超出启动的目标时间，例如仅仅400毫秒。其它示例中可能是其它目标。
给定用于启动的目标时间，可以建立用于每个步骤104-132的基线(或标称)时间，以及建立用于每个步骤104-132的最大允许时间。在启动过程中，如果任何步骤104-132超出最大允许时间，那么可能出现错误，停止启动。例如机械故障可能引起一个或多个步骤104-132超出最大允许时间。
给定到用于启动的目标时间，本领域技术人员将能够计算用于步骤104-132的基线时间段和可能的最大时间段。
在一个示例中，步骤120的标称时间T5是110毫秒并具有最大值122毫秒。
为了调整预充电花费的时间，方法100可以有意的调整时间T5。在该示例中，时间T5从基线预充电时间段增加以便有意地预充电动力传动系统10至调整的时间段的时间而不是基线预充电时间段T5。在该示例中，作为第一时间段的调整的时间段不同于作为第二时间段的基线预充电时间段T5。
在本发明中，基线预充电时间段涉及在图3显示的电动车辆的基线启动顺序过程中预充电花费的时间。基线启动顺序通常指的是当增加预充电时间段是不可能的或不需要时的用于执行启动电动车辆的启动顺序。
在第一实施例中，方法100包括在开始方法100后的规定时间内确定动力传动系统10的车轮26是否需要电力的步骤。例如如果在一秒内不需要电力，基线预充电时间段T5增加至调整的预充电时间段。
如果用户远距离地启动具有动力传动系统10的车辆，如果车辆是空置的，或者如果车辆正在充电，方法100可以确定在规定时间内不需要电力。这种情况下，动力传动系统10的车轮将不需要电力直至驾驶员进入车辆。
在本发明的另一实施例中，方法100停留在步骤120达最大允许时间，然后检查预充电接触器76两端的电压差。如果电压差低于阈值例如20伏，那么该方法100进行至步骤124。
在现有技术的方法中，可能已经检查电压差，但是是在等待标称时间例如110毫秒之后，而不是最大允许时间例如122毫秒。因此该实施例获得了12毫秒的预充电时间。在该实施例中调整的时间段就是最大允许时间。
在本发明的另一实施例中，方法100计算完成步骤104、108、112和116中的至少一个花费的实际时间。然后计算完成步骤的实际时间和最大分配时间T1-T4之间的差值计算作为可用的总差值。
然后将可用的总差值添加到预充电花费的时间，这增加了预充电花费的时间。由于时间T1和T4是最大允许时间，完成步骤104、108、112和116的实际时间很可能小于T1+T2+T3+T4。在该实施例中，该差值用于按需地增加预充电时间，而仍然保持执行方法100花费的总时间少于T1-T8的总和。
相对高的涌流可以降低一些组件的寿命。本发明的示例的特征包括增加预充电电动车辆花费的时间来增加动力传动系统的开关元件和其它组件的寿命。
当前的说明实质上是说明性的而并非限制。对本公开的示例做出的不必脱离本发明实质的变形和变化对本领域技术人员是显而易见的。因此，本发明的法律保护范围只由下面的权利要求所确定。

Claims (11)

1.一种预充电方法，包含：
通过预充电接触器有意地预充电电动车辆的动力传动系统持续不同于预充电的第二时间段的第一时间段，其中，所述预充电的第二时间段是基线时间段，所述第一时间段大于所述预充电的第二时间段。
2.根据权利要求1所述的预充电方法，其中第一时间段是调整的时间段。
3.根据权利要求1所述的预充电方法，进一步包含响应于远距离启动电动车辆而不是非远距离启动而有意地预充电。
4.根据权利要求1所述的预充电方法，进一步包含响应于电动车辆的空置而不是使用中而有意地预充电。
5.根据权利要求1所述的预充电方法，进一步包含响应于电动车辆充电而有意地预充电。
6.根据权利要求1所述的预充电方法，进一步包含在第一时间段结束和电压差降到阈值以下之后停止预充电。
7.根据权利要求6所述的预充电方法，其中电压差是主接触器两端的电压差。
8.根据权利要求1所述的预充电方法，其中响应于在分配给至少一个步骤的最大时间之前完成的启动顺序中的至少一个步骤，来使用第一时间段而不是预充电的第二时间段。
9.根据权利要求8所述的预充电方法，其中预充电的第二时间段向第一时间段增加与分配给至少一个步骤的最大时间和至少一个步骤的实际时间之间的差值相一致的量。
10.根据权利要求8所述的预充电方法，其中至少一个步骤包括至少命令主接触器闭合的步骤、主接触器闭合的步骤、命令预充电接触器闭合的步骤和预充电接触器闭合的步骤。
11.根据权利要求1所述的预充电方法，其中预充电花费的时间改变动力传动系统的涌流。
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