CN105966189A - 直流快速充电事件期间的乘客舱预调节 - Google Patents

Abstract

直流快速充电事件期间的乘客舱预调节。根据本公开的示例性方面的一种方法，除了别的以外包括，在电池总成的DC快速充电事件期间，如果电动车辆熄火，则自动地预调节电动车辆的乘客舱。

Description

直流快速充电事件期间的乘客舱预调节

技术领域

本公开涉及一种与电动车辆相关联的车辆系统和方法。该车辆系统配置为在电池DC快速充电事件期间预调节电动车辆的乘客舱。

背景技术

降低车辆中燃料消耗量和排放量的必要性是众所周知的。因此，正在开发降低或完全消除依赖内燃发动机的车辆。电动车辆是为此目的目前开发的一种类型的车辆。通常，电动车辆不同于传统机动车辆，因为电动车辆通过一个或多个电池供电的电机选择性地驱动。相比之下，传统机动车辆仅依赖内燃发动机来驱动车辆。

电动车辆的动力传动系统通常装备有具有存储用于给电机供电的电能的多个电池单元的高电压电池组。电池单元必须在车辆使用之前充电。当停车时，一些电动车辆——比如插电式混合动力电动车辆或纯电动车辆——可以连接到外部电源以给电池单元再充电。

当车辆取下插头时，来自电池组的能量必须用来调节电池单元的温度且用来操作用于调节车辆的乘客舱的暖通空调(HVAC)系统。这种能量使用降低车辆的行程，因为能量的一部分必须用于除了车辆推进外的目的。

发明内容

根据本公开的示例性方面的一种方法，除了别的以外包括，在电池总成的DC快速充电事件期间，如果电动车辆熄火，则自动地预调节电动车辆的乘客舱。

在前述方法的又一非限制性实施例中，预调节步骤在电池总成的荷电状态(SOC)达到预定阈值之前开始。

在任一前述方法的又一非限制性实施例中，预调节步骤包括根据处在点火开关关断的电动车辆的气候控制系统的状态来调节乘客舱。

在任意前述方法的又一非限制性实施例中，方法包括如果DC快速充电事件结束，则结束预调节步骤。

在任意前述方法的又一非限制性实施例中，方法包括如果在预定阈值时间量之后车辆操作者还没有返回到电动车辆，则结束预调节步骤。

在任意前述方法的又一非限制性实施例中，方法包括在执行预调节步骤之前确定何时开始预调节乘客舱。

在任意前述方法的又一非限制性实施例中，如果来自充电器模块的功率超过在DC快速充电事件期间可以被电池总成接受的功率量，则开始预调节步骤。

在任意前述方法的又一非限制性实施例中，方法包括在执行预调节步骤之前确定电池总成的电池冷却热状态。

在任意前述方法的又一非限制性实施例中，方法包括如果电池总成需要的冷却量超过预定阈值，则延迟预调节步骤。

在任意前述方法的又一非限制性实施例中，预调节步骤包括通过致动电动车辆的HVAC系统来加热或冷却乘客舱。

在任意前述方法的又一非限制性实施例中，如果来自充电器模块的功率超过可以被电池总成接受的功率量，则开始预调节步骤。

在任意前述方法的又一非限制性实施例中，如果环境温度与所需乘客舱温度相差第一量，则在第一开始时间开始预调节步骤，且如果环境温度与所需乘客舱温度相差第二量，则在不同的第二开始时间开始预调节步骤。

在任意前述方法的又一非限制性实施例中，预调节步骤包括将乘客舱调节到通过先前气候控制设置、预定设置点或远程启动气候控制设置所指示的水平。

在任意前述方法的又一非限制性实施例中，方法包括在执行预调节步骤之前满足电池总成的冷却要求。

在任意前述方法的又一非限制性实施例中，如果调节乘客舱的估计时间大于或等于达到电池总成的80％荷电状态的估计时间，则开始预调节步骤。

根据本公开的另一个示例性方面的一种车辆系统，除了别的以外包括，乘客舱、配置为改变乘客舱内温度的HVAC系统、电池总成、配置为给电池总成充电的充电器模块和配置为命令HVAC系统在DC快速充电事件期间预调节乘客舱的控制模块。

在前述车辆系统的又一非限制性实施例中，HVAC系统包括加热器、压缩机和HVAC壳体，HVAC壳体容纳加热元件、冷却元件和鼓风机。

在任一前述车辆系统的又一非限制性实施例中，充电器模块连接在电池总成和外部电源之间，充电器模块配置为选择性地供应能量以在DC快速充电事件期间给电池总成充电。

在任意前述车辆系统的又一非限制性实施例中，用户界面位于乘客舱内且配置为使车辆乘客能够控制HVAC系统以实现乘客舱内所需温度。

在任意前述车辆系统的又一非限制性实施例中，冷却装置配置为在DC快速充电事件期间从电池总成移除热量。

前述段落、权利要求、或下面的说明书和附图中的实施例、示例和替代物，包括任何它们的各种方面或各自单独的特征，可以独立地或以任何组合使用。与一个实施例结合描述的特征适用于所有实施例，除非这些特征是不相容的。

从下面具体实施方式，对于本领域技术人员而言，本公开的各种特征和优点将变得显而易见。伴随具体实施方式的附图可以简要描述如下。

附图说明

图1示意性地示出了电动车辆的动力传动系统；

图2示出了电动车辆的车辆系统；

图3示意性地示出了用于在DC快速充电事件期间预调节电动车辆的乘客舱的控制策略。

具体实施方式

本公开描述了一种用于在DC快速充电事件期间预调节电动车辆的乘客舱的车辆系统和方法。在一些实施例中，如果电动车辆熄火且如果电动车辆的电池总成还没有达到80％荷电状态(SOC)，则乘客舱通过HVAC系统预调节到所需温度。乘客舱可以根据电动车辆的先前气候控制设置——比如在车辆的先前行驶周期期间使用的设置——被预调节到所需状态。在其它实施例中，当来自充电器模块的功率超过电池总成可以在充电期间接受的功率量，则预调节开始。这些和其它特征在下面的本具体实施方式的段落中更详细地讨论。

图1示意性地示出了电动车辆12的动力传动系统10。在本实施例中图1的电动车辆12描述为插电式混合动力电动车辆(PHEV)，然而，应当理解的是，本公开的构思不限于插电式混合动力电动车辆，并且可以扩展到其它电动车辆，包括但不限制于，纯电动车辆(BEV)。

在一个非限制性实施例中，动力传动系统10是采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动机14和发电机18(即，第一电机)的组合。第二驱动系统至少包括马达22(即，第二电机)和电池总成24。在本示例中，第二驱动系统被认为是动力传动系统10的电驱动系统。第一和第二驱动系统生成扭矩来驱动电动车辆12的一组或多组车辆驱动轮28。

发动机14——其可以是内燃发动机——和发电机18可以通过动力传输单元30(比如行星齿轮组)连接。当然，其它类型的动力传输单元——包括其它齿轮组和变速器——可以用来将发动机14连接到发电机18。在一个非限制性实施例中，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18可以通过动力传输单元30被发动机14驱动以将动能转换成电能。发电机18可以选择地作为马达运行以将电能转换成动能，从而输出扭矩到连接到动力传输单元30的轴38上。因为发电机18可操作地连接到发动机14，所以发动机14的速度可以通过发电机18控制。

动力传输单元30的环形齿轮32可以连接到轴40上，轴40通过第二动力传输单元44连接到车辆驱动轮28。第二动力传输单元44可以包括具有多个齿轮46的齿轮组。其它动力传输单元也可以是合适的。齿轮46将扭矩从发动机14传递给差速器48以最终提供牵引力给车辆驱动轮28。差速器48可以包括多个使扭矩能够传递给车辆驱动轮28的齿轮。在一个实施例中，第二动力传输单元44通过差速器48机械地连接到车桥50以将扭矩分配到车辆驱动轮28。

马达22也可以通过输出扭矩给也连接到第二动力传输单元44的轴52来用于驱动车辆驱动轮28。在一个实施例中，马达22合作作为再生制动系统的一部分，其中马达22可以用来输出扭矩。例如，马达22可以输出电能给电池总成24。

电池总成24是电动车辆电池总成的示例类型。电池总成24可以包括能够输出电能来操作马达22和发电机18的高电压电池组。其它类型的能量存储装置和/或输出装置也可以用来给电动车辆12电力地供能。

在电动车辆12的非限制性PHEV实施例中，电池总成24可以使用充电模块再充电或部分充电，该充电模块62连接到通过外部电源供电的充电站，比如电网、太阳能电池板等。

在一个非限制性实施例中，电动车辆12至少具有两个基本操作模式。电动车辆12可以以电动车辆(EV)模式操作，其中马达22(通常没有来自发动机14的帮助)用于车辆推进，从而消耗电池总成24的荷电状态直到其在某些驾驶模式/周期下的最大容许放电率。EV模式是电动车辆12的电荷消耗操作模式的示例。在EV模式期间，电池总成24的荷电状态可以在某些情况下增加，例如，由于再生制动的一段时间。发动机14通常不允许在默认EV模式下操作，但可以在必要时根据车辆系统状态操作或通过操作员允许操作。

电动车辆12可以以混合动力(HEV)模式额外地操作，其中发动机14和马达22都用于车辆推进。HEV模式是电动车辆12的电荷保持操作模式的示例。在HEV模式期间，电动车辆12可以降低马达22推进的使用以便通过增加发动机14的推进使用来保持电池总成24的荷电状态的在恒定或近似恒定的水平。电动车辆12可以以除了EV和HEV模式以外的其它操作模式操作。

图2是可以成为车辆——比如图1的电动车辆12——的一部分的车辆系统56的高度示意图。车辆系统56适于在电池总成24的DC快速充电期间将电动车辆的乘客舱58预调节到所需温度。DC快速充电事件是通常持续约30分钟或更少的即时充电事件。与用于标准交流电充电器的典型的4A到15A电流相比，DC快速充电系统使用约50A到500A以上的直流电来给电池总成24迅速充电。

在一个非限制性实施例中，示例性车辆系统56包括高电压电池总成24、充电器模块62、HVAC系统64和控制模块66。高电压电池总成24可以包括一个或多个电池单元、电容器、或其它能量存储装置。电池总成24的能量存储装置存储可以被供应用于给电动车辆12车载的各种负载供电的电能。负载可以包括各种高电压电负载(例如，电机等)或各种低电压电负载(例如，照明系统、低电压电池、逻辑电路等)。

充电器模块62连接在电池总成24和外部电源68之间且选择性地供应给电池总成24充电所需的能量。在一个实施例中，充电器模块62插入到外部电源68中以接收电能并且将其传递给电池总成24。外部电源68可以包括非车载电源，比如公用/电网电源。

在一个实施例中，充电器模块62配置为在DC快速充电事件期间给电池总成24充电。如果需要的话，充电器模块62可以将从外部电源68接收的交流电(AC)转换为用于DC快速充电电池总成24的直流电(DC)。在供选择的实施例中，与车辆分开的装置配置为执行AC到DC的转换。充电器模块62还配置为建立用于给电池总成24充电的最大可用充电电流。

HVAC系统64被配备用于更改乘客舱58内的温度。HVAC系统64可以包括加热器69、压缩机71和HVAC壳体73。HVAC壳体73容纳有加热元件70、冷却元件72和鼓风机74。在一个实施例中，加热器69是电加热器，比如正温度系数加热器。如果乘客舱58内需要加热，则加热器69可以加热流体，比如水，然后将流体传送到加热元件70，用于与通过鼓风机74吹过加热元件70的气流进行热交换。流体损失热量到气流，然后将气流传送以加热乘客舱58。供选择地，如果乘客舱58内需要冷却，则压缩机71压缩制冷剂，然后将制冷剂传送到冷却元件72。制冷剂在冷却元件72中膨胀。膨胀的制冷剂吸收来自通过鼓风机74吹过冷却元件72的气流的热量。然后气流被传送以冷却乘客舱58。在一个非限制性实施例中，加热元件70是加热器芯且冷却元件72是蒸发器芯。然而，其它加热和冷却装置也可以使用来加热和/或冷却本公开的范围内的乘客舱58。

鼓风机74可以被控制以使气流通过HVAC系统64并进入乘客舱58中。在一个实施例中，鼓风机74是用于使气流流入并通过加热和/或冷却元件70、72、通过HVAC系统64的管道和其它导管、并进入乘客舱58中的可变速度鼓风机。

尽管图2的高度示意图中未示出，但HVAC系统64可以包括可用来引导气流通过加热元件70或冷却元件72以调整气流温度的管道、导管、门和/或致动器的配置。在另一个实施例中，管道、门，导管和/或致动器可以用来控制环境空气与已从乘客舱58再循环的空气的混合。管道可以与引导加热或冷却的空气进入乘客舱58用于调整其温度的多个通风装置流体连通。

车辆系统56可以额外地包括电池冷却蒸发器75，或某些其它冷却装置，其用于热管理在某些事件(比如DC快速充电事件)期间通过电池总成生成的热量。HVAC系统64的压缩机71可以通过电池冷却蒸发器75传递压缩的制冷剂以移除来自电池总成24的热量。

在又一实施例中，车辆系统56包括用于将信息传送给驾驶操作者的用户界面84。在一个实施例中，用户界面84位于乘客舱58内且包括各种旋钮、按钮、致动器、触摸屏等，用于向车辆乘客提供选择各种设置——包括气候控制设置——的能力。例如，用户界面84可以使车辆乘客能够控制HVAC系统64以实现乘客舱58内所需温度。用户界面84还可以提供视觉输出给乘客。

控制模块66可以是整个车辆控制单元(比如车辆系统控制器(VSC))的一部分，或可以可选择地是与VSC分开的单独控制单元。在一个实施例中，控制模块66包括用于与车辆系统56的各种部件——包括但不限于，充电器模块62、HVAC系统64、电池总成24和用户界面84——交互并且操作它们的可执行指令。控制模块66可以包括用于与车辆系统56的各种部件交互的多个输入76和输出78。在另一个实施例中，控制模块66包括用于执行车辆系统56的各种控制策略和模式的处理单元80和非易失性存储器82。在一些非限制性实施例中，控制模块66配置为在每个车辆点火开关关断时接收气候状态、确定完成电池总成24的充电的时间、确定电池总成24的冷却需求、确定何时开始预调节乘客舱58、以及其他功能。

图3——其中继续参照图1-2——示意性地示出了用于控制车辆系统56的控制策略100。可以执行控制策略100以在电池总成24的DC快速充电期间预调节电动车辆12的乘客舱58。控制模块66可以用适于执行控制策略100或其它控制策略的一个或多个算法编程。在一个非限制性实施例中，控制策略100可存储为控制模块66的非易失性存储器82中的可执行指令。

如图3中所示，控制策略100在框102开始。在框104，控制策略100确定电动车辆12是否为OFF(熄火)。例如，车辆系统56的控制模块66可以确认电动车辆12的车辆点火装置的点火开关关断状态。

如果电动车辆12为OFF，则控制策略100在框105确定气候控制系统的状态。例如，控制模块66可以确定在先前点火开关关断事件时气候控制系统是否通过用户界面84处于“ON(开启)”，以提供加热和/或冷却(即，在先前驾驶循环期间使用的气候控制设置)。

接下来，控制策略100通过确认电动车辆12是否正在充电且电动车辆是否处于DC快速充电事件进行到框106。控制模块66可确定DC是否已请求快速充电事件。例如，控制模块66可以与充电器模块62通信以确认电池总成24是否在DC快速充电事件中正在充电。

接下来，在框108，控制策略100确认电池总成24的荷电状态(SOC)是否低于80％(或一些其它预定阈值)。乘客舱58预调节目标是在80％SOC之前调节乘客舱58，但如果用户未从电源68拨掉电动车辆12，则将在超过80％SOC后继续预调节，直到100％。从使用DC快速充电的时间节省在SOC大于80％时降低，因此，预期大多数用户将在约80％SOC结束充电。

控制模块66接下来确定何时开始预调节乘客舱58。预调节的开始时间可以根据多个因素。例如，预调节的开始时间可以基于达到80％SOC的时间估计(框110)、实现已调节乘客舱58的时间估计(框112)、和来自充电器模块162的可用功率量的确定(框113)。

在一个实施例中，实现已调节乘客舱58的时间估计可以至少根据环境温度和所需乘客舱温度(例如，72°F或一些其它预定温度值)。环境温度离所需乘客舱温度越远，就可以越早开始乘客舱58预调节。用于得到预调节开始时间的逻辑可以被编程在控制模块66内，比如查找表内。通过一个非限制性示例，如果环境温度比所需乘客舱温度低20°，则第一开始时间可以用来开始预调节，而如果环境温度仅比所需乘客舱温度低10°，则较后的第二开始时间可以被采用。这再次仅旨为非限制性示例。

在一个非限制性实施例中，如果在框114确定来自充电器模块62的功率超过可以被电池总成24接受的功率量，则开始乘客舱58的预调节。例如，如果充电器模块62以50kW供应功率且电池总成24只可以接受45kw用于进行充电，则预调节可以通过使用额外的5kW功率致动HVAC系统64来开始。当然，这个旨为非限制性示例。如果在框116确定调节乘客舱58的估计时间(来自框112)大于或等于达到80％SOC的估计时间(来自框110)，则可以可选择地开始乘客舱58的预调节。

在框118中，控制策略100确定电池总成24的热冷却状态是否超过预定阈值。控制模块66可以监控电池总成24以(若有的话)确定其需要的冷却量，且可以命令压缩机71和电池冷却蒸发器75实现所需电池热冷却状态。在一个实施例中，控制模块66在DC快速充电事件的第一部分期间计划电池总成24的冷却，这是大多数热量通常由电池总成24生成的时间。如果电池总成24需要的冷却量超过预定阈值且预调节计划开始，则在框120预调节可以被延迟。通过非限制性实施例，如果电动车辆12离达到80％SOC为15分钟且运行电池总成24冷却的最大空气调节，则预调节可以延迟预定时间量，以保证电池总成24的充分的冷却。一旦预定延迟在框121到期，则方法可以进行到框122并且开始乘客舱58的预调节。

如果在框118热冷却状态不超过预定阈值，则乘客舱58的预调节可以在框122立即开始。在框122期间，控制模块66命令HVAC系统64开启，以实现乘客舱58内所需温度。这可以包括加热或冷却乘客舱58。所需乘客舱温度可以设置在预定温度值(例如，72°F或一些其它预定温度值)、可以基于使用用户界面84选择的最后已知的气候控制设置(即，在先前驾驶循环期间使用的气候控制设置)、或可以基于远程启动气候设置。乘客舱58的预定温度值可以基于本公开的范围内的各种其它设置。

乘客舱58预调节可以在框124结束。在一个实施例中，如果DC快速充电事件已结束(因为电池总成24的SOC已达到100％)且车辆操作者没有返回到电动车辆12，则预调节结束。在另一个实施例中，如果在预定阈值时间量之后车辆操作者没有返回到电动车辆12，则预调节结束。在又一实施例中，如果车辆操作者返回到电动车辆12且停止充电程序，或充电程序通过公用电网设备的任何原因结束，则预调节结束。

尽管不同的非限制性实施例示为具有特定的部件或步骤，但是本公开的实施例不限于那些特定的组合。使用来自任何非限制实施例的一些部件或特征与来自任何其它非限制性实施例的特征或部件的组合是可能的。

应当理解的是，贯穿几个附图，相同的附图标记识别相应的或相似的元件。应当理解的是，尽管特定部件设置在这些示例性实施例中公开和示出，但是其它设置也可以从本公开的教导受益。

前面的描述应被解释为说明性的而不是任何限制性意义的。本领域的普通技术的人员将理解某些修改可以落入本公开的范围内。由于这些原因，下面的权利要求应该被研究以确定本公开的真实范围和内容。

Claims (15)

1.一种方法，包含：

在电池总成的DC快速充电事件期间，如果电动车辆熄火，则自动地预调节所述电动车辆的乘客舱。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述预调节步骤在所述电池总成的荷电状态(SOC)达到预定阈值之前开始。

3.如权利要求1所述的方法，其中所述预调节步骤包括根据在点火开关关断时的所述电动车辆的气候控制系统的状态来调节所述乘客舱。

4.如权利要求1所述的方法，包含如果所述DC快速充电事件结束，则结束所述预调节步骤。

5.如权利要求1所述的方法，包含如果在预定阈值时间量之后车辆操作者还没有返回到所述电动车辆，则结束所述预调节步骤。

6.如权利要求1所述的方法，包含在执行所述预调节步骤之前确定何时开始预调节所述乘客舱。

7.如权利要求6所述的方法，其中如果来自充电器模块的功率超过在所述DC快速充电事件期间可以被所述电池总成接受的功率量，则开始所述预调节步骤。

8.如权利要求1所述的方法，包含在执行所述预调节步骤之前确定所述电池总成的电池冷却热状态。

9.如权利要求8所述的方法，包含如果所述电池总成需要的冷却量超过预定阈值，则延迟所述预调节步骤。

10.如权利要求1所述的方法，其中所述预调节步骤包括通过致动所述电动车辆的HVAC系统来加热或冷却所述乘客舱。

11.如权利要求1所述的方法，如果来自充电器模块的功率超过可以被所述电池总成接受的功率量，则开始所述预调节步骤。

12.如权利要求1所述的方法，其中如果环境温度与所需乘客舱温度相差第一量，则在第一开始时间开始所述预调节步骤，且如果所述环境温度与所述所需乘客舱温度相差第二量，则在不同的第二开始时间开始所述预调节步骤。

13.如权利要求1所述的方法，其中所述预调节步骤包括将所述乘客舱调节到通过先前气候控制设置、预定设置点或远程启动气候设置所指示的水平。

14.如权利要求1所述的方法，包含在执行所述预调节步骤之前满足所述电池总成的冷却要求。

15.如权利要求1所述的方法，其中如果调节所述乘客舱的估计时间大于或等于达到所述电池总成的80％荷电状态的估计时间，则开始所述预调节步骤。