CN107284243A - 混合动力车辆的低电压dc‑dc转换器的控制方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供用于混合动力车辆的低电压DC‑DC转换器的控制方法。所述方法包括：确定智能电池系统是否出现故障，当确定智能电池系统出现故障时，分析智能电池系统的故障原因。当故障原因被确定为电池SOC的检测失败时，使用电池温度推导第一电压，并且将低电压DC‑DC转换器的输出电压调整为第一电压。

Description

混合动力车辆的低电压DC-DC转换器的控制方法和系统
技术领域
本发明涉及用于混合动力车辆的低电压DC-DC转换器的控制方法和系统，其通过基于电池的故障原因使用低电压DC-DC转换器来差别地控制电池充电电压，改善车辆的燃油效率。
现有技术
广义理解中，一般混合动力车辆是指由有效组合的两种或多种不同类型的动力源驱动的车辆。然而，很多混合动力车辆指的是这样的车辆，其都由发动机(内燃机)和电动机驱动，其中发动机的转矩通过燃烧燃料(化石燃料，例如汽油)获得，电动机的转矩通过电池的电力获得，并且它们被称为混合动力电动车辆(HEV)。
近年来，为了满足改善燃油效率和发展环境友好型产品的需求，已经开展了对混合动力电动车辆的研究。混合动力车辆装配有用于为电动机提供电力以驱动车辆的主电池，以及用于为车辆电气部件提供电力的辅助电池。辅助电池连接至低电压直流-直流(DC-DC)转换器(LDC)，其在高电压和低电压之间转换输出。换句话说，混合动力车辆的LDC是这样一种设备，其作为现有典型车辆的交流发电动机运行，并且其主要功能为向电力负载提供电压，并且将来自高电压电池的直流(DC)高电压转换为DC低电压，从而为辅助电池充电。
现有技术的一种系统公开了辅助电池、即低电压电池以高能效充电。然而，该技术应用于当LDC和电池二者皆正常时的系统和控制方法，但并未设定特定状况，例如当电池或LDC异常时。因此，问题是如何在上述状况中控制混合动力车辆系统。
前述仅旨在辅助理解本发明的背景技术，并非旨在意味着本发明落入本领域技术人员已知的现有技术的范围内。
发明内容
因此，本发明提供一种能够改进车辆燃油的用于混合动力车辆的低电压DC-DC控制方法和系统，其中，当检测到电池异常时，基于异常原因分析结果来差别地应用电池的充电电压。
根据本发明的一个方面，用于混合动力车辆的低电压DC-DC转换器的控制方法可包括：通过控制器确定智能电池系统是否出现故障；当确定了智能电池系统出现故障时，通过控制器分析智能电池系统的故障原因；当故障原因被确定为电池充电状态(SOC)的检测失败时，通过控制器使用电池温度推导第一电压；以及通过控制器将低电压DC-DC转换器的输出电压调整为第一电压。可使用映射数据来推导或确定第一电压，其中电池温度被设置为输入且第一电压被设置为输出。
该方法还可以包括：在分析故障原因之后，当智能电池系统被确定为因电池端子的接触不良而导致故障时，通过控制器确定故障原因是电池SOC的检测失败。该方法还可以包括：在分析故障原因之后，当智能电池系统被确定为因电池中过多的暗电流而导致故障时，通过控制器确定故障原因是电池SOC的检测失败。
另外，该方法可包括：在分析故障原因之后，当智能电池系统被确定为因所检测的电池状态信息发送故障而导致故障时，通过控制器确定故障原因是智能电池系统自身的故障；并且响应于确定智能电池系统自身的故障，通过控制器将低电压DC-DC转换器的输出电压调整为预定的第二电压。第二电压可大于电池的额定电压。
该方法还可以包括：在分析故障原因之后，当故障原因被确定为电池SOC的检测失败时，通过控制器使用电池温度和低电压DC-DC转换器的输出功率推导第三电压；并且通过控制器将低电压DC-DC转换器的输出电压调整为第三电压。可使用映射数据来推导第三电压，其中电池温度和低电压DC-DC转换器的输出功率可设置为输入且第三电压可设置为输出。
根据本发明的另一个方面，用于混合动力车辆的低电压DC-DC转换器系统可包括：电池；低电压DC-DC转换器，其设置为输出电池的充电电压；智能电池系统，其设置为检测电池的状态信息；以及控制器，其设置为，确定智能电池系统是否出现故障，当确定智能电池系统出现故障时，分析智能电池系统的故障原因，并且当确定故障原因为电池SOC的检测失败时，使用电池温度推导第一电压，以调整第一电压作为低电压DC-DC转换器的输出电压。电池温度可以通过智能电池系统进行检测。
在现有技术中，当电池被确定为异常而不考虑电池的故障原因时，低电压DC-DC转换器的输出电压被调整至高值，因此电池被一直充电。然而，由于本发明可以基于电池故障原因而以多种方式调整电池的充电，低电压DC-DC转换器的输出电压不需要被保持为高值。因此，可以防止电力负载的功率由于高输出电压而被过度消耗，并因而改善车辆燃油效率。
附图说明
本发明的上述和其它目的、特征和优点将从下文结合附图的详细描述中更清晰地理解，其中：
附图1是示出了根据本发明的示例性实施方式的用于混合动力车辆的低电压DC-DC转换器的控制方法的流程图；以及
附图2是示出了根据本发明的示例性实施方式的用于混合动力车辆的低电压DC-DC转换器系统构造的图示。
具体实施方式
应当理解的是，在此使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语总体上是机动交通工具的总称，例如，乘用机动车，包括多功能运动车辆(SUV)、公共汽车、卡车、多种商务车辆，水上交通工具，包括多种船或舰，航空器，等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、燃油式、插电式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代能源车辆(例如，从石油之外的资源得到的燃料)。
虽然具体实施方式被描述为使用多个单元来执行示例性程序，但应当理解的是，该示例性程序也可以由一个或多个模块来执行。此外，应当理解的是，术语“控制器”表示一种硬件设备，包括存储器和处理器。存储器设置成用于储存模块，并且处理器特别设置成用于执行所述模块以执行一个或多个将在下文进一步描述的程序。
此外，本发明的控制逻辑可以被嵌入计算机可读媒介上的非暂时性计算机可读媒体，其包含由处理器、控制器等执行的可执行程序指令。计算机可读媒介的示例包括但不限于：ROM、RAM、光盘(CD)-ROM、磁带、软盘、闪存驱动器、智能卡以及光学数据存储装置。计算机可读记录媒介也可以分布于连接至网络的计算机系统中，使得计算机可读媒介以分布方式被存储与执行，例如，通过远程服务器或控制器区域网络(CAN)。
这里所使用的术语，仅用于描述特定实施例的目的，并非旨在限制本发明。正如在此使用的，除非特别说明，单数形式“一”、“一个”和“该”也包括复数形式。还应当理解的是，当术语“包括”和/或“包含”用于本说明书中时，表示所表述的特征、整数、步骤、操作、元素和/或部件的存在，但是也不排除还存在一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元素、部件和/或它们的组合。正如在此使用的，术语“和/或”包括了一个或多个列出的相关术语的任意和所有的组合。
在下文将参考附图描述本发明的示例性实施方式。
如图1所示，根据本发明示例性实施方式的用于混合动力车的低电压DC-DC转换器的控制方法可包括：通过控制器确定智能电池系统(IBS)30是否出现故障(S10)，以及当确定了智能电池系统30出现故障时，通过控制器分析智能电池系统30的故障原因(S20)。
如在本说明书背景技术中公开的，有很多关于改善混合动力车辆效率的控制方法的传统技术，其通过根据电池充电状态差别地应用低电压DC-DC转换器的输出电压。然而，没有如本发明的关于车辆异常时分析故障原因、且基于分析结果调整低电压DC-DC转换器10的输出电压的方法的技术。因此，为了实现本发明的目的，本发明首先通过控制器40执行对智能电池系统30是否出现故障的确定。
具体说，智能电池系统30是一种系统，其设置为检测车辆电池20的总体状态，且典型地可被设置为检测电池20的电流、电压、温度和SOC(充电状态)。近年来，智能电池系统30已被安装在混合动力车辆内。控制器40可被设置为接收由智能电池系统30检测的电池20的状态信息且确定低电压DC-DC转换器10的输出电压。因此，智能电池系统30可被设置为发送用于确定低电压DC-DC转换器10的输出电压的重要因素。因此，本发明在确定低电压DC-DC转换器10的输出电压之前，首先执行对智能电池系统30是否出现故障的确定。
当确定智能电池系统30异常时(S10)，从智能电池系统30发送至控制器40的电池20的状态信息可被认为是错误信息(erroneous information)。然而，从智能电池系统30发送的所有类型的信息可能并非都是错误的，而是仅有一部分关于电池20状态的信息是错误信息，这基于周围状况。因此，通过确定智能电池系统30故障调整低电压DC-DC转换器10的输出电压可能是不足的。具体说，电池20的SOC信息，其与电池20是否充电相关，可能是错误的。
因此，本发明包括，在确定智能电池系统30是否出现故障后，通过控制器40分析智能电池系统30的故障原因(例如，确定电池系统失常或故障的原因)。换言之，为了实现本发明目的，本发明可提供基于车辆的故障原因而变化地调整低电压DC-DC转换器10的基础。此外，为了分析故障原因，可基于车辆类型和状态使用不同方法。
在故障原因的分析中可考虑多种故障原因。如上所述，电池20的SOC检测失败在调整低电压DC-DC转换器10的输出电压中，是智能电池系统30的一个重要故障原因。电池20的SOC检测失败会由于多种原因而发生。在本发明中，例如，电池20的SOC检测失败会由于电池20端子的接触不良(例如，不充分的连接)和电池20中过多的暗电流而发生。
具体说，电池20端子的接触不良指向硬件故障。因此，这使得智能电池系统30不可能检测到电池20的SOC，导致电池20的SOC检测失败。此外，电池20中过多的暗电流会因软件问题而发生。因此，当车辆停止时，电流过多地流至电池20，结果下次启动车辆时可能检测不到电池20的SOC。
因此，图1示出了，在确定智能电池系统30由于电池20的SOC检测失败而出现故障时，低电压DC-DC转换器10的输出电压的控制方法。如图1中所示，当在故障原因确定步骤(S30)中确定智能电池系统30由于电池20的SOC检测失败而出现故障时，本发明可包括，通过控制器40使用电池20的温度推导第一电压(S35)，并且通过控制器40将低电压DC-DC转换器10的输出电压调整为所推导的第一电压(S40)。
当确定智能电池系统30由于电池20的SOC检测失败而出现故障时，由智能电池系统30检测的关于电池20状态的信息(例如电池20的电流、电压和温度)可以是正常的(例如，没有错误)。换言之，可使用状态信息确定低电压DC-DC转换器10的输出电压。具体说，本发明因而可通过控制器40使用电池20的温度确定低电压DC-DC转换器10的输出电压。
当确定智能电池系统30由于电池20的SOC检测失败而出现故障时，作为低电压DC-DC转换器10的输出电压的第一电压可通过多种方法并使用电池20的温度来推导。例如，本发明提出了使用映射数据来推导第一电压的方法，其中，电池20的温度被设置为输入且第一电压设置为输出。
因此，即使检测到电池20的SOC故障，本发明也可使用由智能电池系统30检测的电池20的温度，来变化地调整低电压DC-DC转换器10的输出电压。由于可基于电池20的状态调整电池20的充电电压，而不像传统技术那样通常提供高输出电压，因此有可能改善车辆燃油效率。
此外，在故障原因确定步骤(S30)中，可确定智能电池系统30自身的故障。不像上面的情况，在这一情况中，会难以依靠由智能电池系统30检测的电池20的全部类型的状态信息而定位。正如在本发明中提出的，智能电池系统30自身的故障是典型的示例。具体说，由于不存在电池20的可用状态信息，不可能依照电池20的状态变化地调整低电压DC-DC转换器10的输出电压。因此，为了稳定地驱动车辆，替代通过变化地控制充电电压而改善燃油效率，本发明不可避免地执行低电压DC-DC转换器10的输出电压的调整，使得输出电压是预定的第二电压(S50)，如附图1所示。
具体说，由于当第二电压大于电池20的额定电压时，电池20可通过低电压DC-DC转换器10充电，因此第二电压可大于电池20的额定电压。具体说，车辆稳定性优先于车辆燃油效率。因此，低电压DC-DC转换器10的输出电压可被调整至第二电压，大于电池20的额定电压，以在不能检测电池20的状态时，至少防止电池20放电。
在上述的电池20的SOC的检测失败中，已经描述了通过控制器40使用电池20的温度推导第一电压。然而，可增加用于确定低电压DC-DC转换器10的输出电压的因素来调整充电电压，其更适于车辆的驱动状态。本发明提出将低电压DC-DC转换器10的输出功率作为额外因素。
换言之，当确定智能电池系统30由于电池20的SOC检测失败而出现故障时，控制器40可被设置为，使用电池20的温度和低电压DC-DC转换器10的输出功率确定第三电压，并且将低电压DC-DC转换器10的输出电压调整为第三电压。在本发明中，可使用映射数据来推导第三电压，其中电池20的温度和低电压DC-DC转换器10的输出功率设置为输入且第三电压设置为输出。
根据本发明示例性实施方式的用于混合动力车辆的低电压DC-DC转换器系统可包括：电池20；低电压DC-DC转换器10，其设置为输出电池20的充电电压；智能电池系统30，其设置为检测电池20的状态信息；以及控制器40，其设置为，确定智能电池系统30是否出现故障，当确定了智能电池系统30出现故障时，分析智能电池系统30的故障原因，并且当故障原因确定为电池20的SOC检测失败时，使用电池20的温度确定第一电压，以调整第一电压为低电压DC-DC转换器10的输出电压。可通过智能电池系统30检测电池20的温度。
虽然出于说明目的公开了本发明的示例性实施方式，本领域技术人员应当意识到，多种修改、增加和替换是可能的，而不偏离权利要求所公开的本发明的范围和精神。

Claims (10)

1.一种用于混合动力车辆的低电压直流-直流(DC-DC)转换器的控制方法，包括以下步骤：
通过控制器确定智能电池系统是否出现故障；
当确定智能电池系统出现故障时，通过控制器分析智能电池系统的故障原因；
当故障原因被确定为电池充电状态(SOC)的检测失败时，通过控制器使用电池温度推导第一电压；以及
通过控制器将低电压DC-DC转换器的输出电压调整为第一电压。
2.如权利要求1所述的方法，其中，使用映射数据来推导第一电压，其中电池温度被设置为输入且第一电压被设置为输出。
3.如权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：在分析故障原因之后，当智能电池系统被确定为因电池端子的接触不良而导致故障时，通过控制器确定故障原因是电池SOC的检测失败。
4.如权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：在分析故障原因之后，当智能电池系统被确定为因电池中过多的暗电流而导致故障时，通过控制器确定故障原因是电池SOC的检测失败。
5.如权利要求1所述的方法，在分析故障原因之后，还包括以下步骤：
当智能电池系统被确定为因所检测的电池状态信息不能发送而导致故障时，通过控制器确定故障原因是智能电池系统自身的故障；以及
当确定智能电池系统自身故障时，通过控制器将低电压DC-DC转换器的输出电压调整为预定的第二电压。
6.如权利要求5所述的方法，其中，第二电压大于电池的额定电压。
7.如权利要求1所述的方法，在分析故障原因之后，还包括以下步骤：
当故障原因被确定为电池SOC的检测失败时，通过控制器使用电池温度和低电压DC-DC转换器的输出功率推导第三电压；以及
通过控制器将低电压DC-DC转换器的输出电压调整为第三电压。
8.如权利要求7所述的方法，其中，使用映射数据来推导第三电压，其中电池温度和低电压DC-DC转换器的输出功率被设置为输入且第三电压被设置为输出。
9.一种用于混合动力车辆的低电压DC-DC转换器系统，包括：
电池；
低电压DC-DC转换器，被设置为输出电池的充电电压；
智能电池系统，被设置为检测电池的状态信息；以及
控制器，被设置为，确定智能电池系统是否出现故障，当确定智能电池系统出现故障时，分析智能电池系统的故障原因，并且当故障原因被确定为电池SOC的检测失败时，使用电池温度推导第一电压，以调整第一电压作为低电压DC-DC转换器的输出电压。
10.如权利要求9所述的低电压DC-DC转换器系统，其中，通过智能电池系统检测电池温度。
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