CN107953780A - 车辆电力供应控制 - Google Patents

Abstract

本公开涉及车辆电力供应控制。一种车辆包括电连接至辅助电池和电负载的电力转换器。一种车辆电压控制系统包括控制器，所述控制器被配置为：将电力转换器的输出电压命令为作为以下项中的最大值的电压：与电连接至辅助电池并且被激活的电负载相关联的目标电压、当存在对辅助电池进行充电的需求时的电池充电电压以及与辅助电池相关联的浮充电压。

Description

车辆电力供应控制

技术领域

本申请总体上涉及对连接在车辆的高电压总线和低电压总线之间的电力转换器的控制。

背景技术

电气化车辆包括高电压电力网络和低电压电力网络。大量开发工作集中在优化高电压电力网络的功率消耗和性能。例如，使电连接至高电压电力网络的逆变器和电机的效率提高可帮助降低功率消耗。连接到高电压电力网络的组件通常由从低电压电力网络汲取电力的电子模块来控制。此外，许多电气组件仅连接到低电压电力网络。

发明内容

一种车辆包括电连接至辅助电池和电负载的电力转换器。所述车辆还包括控制器，所述控制器被配置为：将电力转换器的输出电压命令为作为以下项中的最大值的电压：(i)与电连接至辅助电池并且被激活的电负载相关联的目标电压，(ii)当存在对辅助电池进行充电的需求时的电池充电电压，以及(iii)与辅助电池相关联的浮充电压。

一种车辆电压控制系统包括电连接至辅助电池的电力转换器。所述车辆电压控制系统还包括控制器，所述控制器被配置为：将电力转换器的输出电压命令为作为以下项中的最大值的电压：(i)与被激活的电负载相关联的目标电压，(ii)当存在对辅助进行电池充电的需求时的电池充电电压，以及(iii)与辅助电池相关联的浮充电压。

一种方法包括：通过控制器以作为以下项中的最大值的输出电压操作电连接至辅助电池和多个电负载的电力转换器：(i)与每个被激活的电负载相关联的目标电压，(ii)当存在对辅助电池进行充电的需求时的辅助电池的充电电压，以及(iii)与辅助电池相关联的浮充电压。

附图说明

图1描绘了电气化车辆的可行配置。

图2描绘了车辆电压控制系统的可行配置。

图3描绘了用于操作车辆电压控制系统的可行操作序列的流程图。

具体实施方式

在此描述本公开的实施例。然而，应理解的是，所公开的实施例仅为示例，并且其它实施例可采用各种形式和替代形式。附图不必按比例绘制；可夸大或最小化一些特征以示出特定组件的细节。因此，在此公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制，而仅仅作为用于教导本领域技术人员以多种形式利用本发明的代表性基础。如本领域普通技术人员将理解的，参照任一附图示出和描述的各种特征可与在一个或更多个其它附图中示出的特征组合，以产生未明确示出或描述的实施例。示出的特征的组合提供用于典型应用的代表性实施例。然而，与本公开的教导一致的特征的各种组合和变型可被期望用于特定的应用或实施方式。

图1描绘了电气化车辆112，电气化车辆112可被称为插电式混合动力电动车辆(PHEV)。插电式混合动力电动车辆112可包括机械地连接到齿轮箱或混合动力传动装置116的一个或更多个电机114。电机114能够作为马达或发电机运转。此外，混合动力传动装置116机械地连接到发动机118。混合动力传动装置116还机械地连接到驱动轴120，驱动轴120机械地连接到车轮122。电机114能够在发动机118开启或关闭时提供推进和减速的能力。电机114还可用作发电机，并且可通过回收在摩擦制动系统中通常作为热损失的能量来提供燃料经济性效益。电机114还可通过允许发动机118以更高效的转速运转并允许混合动力电动车辆112在特定状况下以发动机118关闭的电动模式运转来减小车辆排放。电气化车辆112还可以是电池电动车辆(BEV)。在BEV配置中，可不存在发动机118。在其它配置中，电气化车辆112可以是没有插电能力的全混合动力电动车辆(FHEV)。

电池组或牵引电池124储存可由电机114使用的能量。牵引电池124可提供高电压直流(DC)输出。接触器模块142可包括一个或更多个接触器，所述一个或更多个接触器被配置为：在断开时将牵引电池124与高电压总线152隔离，并且在闭合时将牵引电池124连接到高电压总线152。高电压总线152可包括用于在高电压总线152上传导电流的电力导体和返回导体。接触器模块142可位于牵引电池124中。一个或更多个电力电子模块126可电连接到高电压总线152。电力电子模块126还电连接到电机114，并提供在牵引电池124与电机114之间双向传输能量的能力。例如，牵引电池124可提供DC电压，而电机114可利用三相交流电流(AC)来运转。电力电子模块126可将DC电压转换为三相AC电流以运转电机114。在再生模式下，电力电子模块126可将来自用作发电机的电机114的三相AC电流转换为与牵引电池124兼容的DC电压。

牵引电池124除了提供用于推进的能量之外，还可提供用于其它车辆电力系统的能量。车辆112可包括DC/DC转换器模块128，DC/DC转换器模块128将来自高电压总线152的高电压DC输出转换为与低电压负载156兼容的低电压总线154的低电压DC水平。DC/DC转换器模块128的输出可电连接至辅助电池130(比如，12V电池)，以用于对辅助电池130进行充电。低电压负载156可经由低电压总线154电连接至辅助电池130。一个或更多个高电压电负载146可连接至高电压总线152。高电压电负载146可具有适时地操作和控制高电压电负载146的关联的控制器。高电压电负载146的示例可以是风扇、电加热元件和/或空调压缩机。

电气化车辆112可被配置为从外部电源136对牵引电池124进行再充电。外部电源136可以连接到电插座。外部电源136可电连接至充电站或电动车辆供电设备(EVSE)138。外部电源136可以是由公共电力公司提供的配电网络或电网。EVSE 138可提供电路和控制，以调节和管理电源136与车辆112之间的能量传输。外部电源136可将DC或AC电力提供给EVSE138。EVSE 138可具有用于连接到车辆112的充电端口134的充电连接器140。充电端口134可以是被配置为将电力从EVSE 138传输至车辆112的任何类型的端口。充电端口134可电连接至车载电力转换模块或充电器132。充电器132可调节由EVSE 138供应的电力，以将适当的电压水平和电流水平提供给牵引电池124和高电压总线152。充电器132可与EVSE 138接口连接，以协调至车辆112的电力传输。EVSE连接器140可具有与充电端口134的相应凹部紧密配合的插脚。可选地，被描述为被电耦合或电连接的各种组件可使用无线感应耦合来传输电力。

可提供一个或更多个车轮制动器144，以用于使车辆112减速和防止车辆112移动。车轮制动器144可以是液压致动的、电致动的或前述致动方式的某种组合。车轮制动器144可以是制动系统150的一部分。制动系统150可包括用于操作车轮制动器144的其它组件。为了简要起见，附图描绘了制动系统150与车轮制动器144中的一个之间的单一连接。隐含了制动系统150与其它车轮制动器144之间的连接。制动系统150可包括用于监测与协调制动系统150的控制器。制动系统150可监测制动组件并且控制车轮制动器144以用于车辆减速。制动系统150可对驾驶员命令做出响应，并且还可自主运转以实施诸如稳定性控制的功能。制动系统150的控制器可实施当被另一控制器或子功能请求时施加请求的制动力的方法。

车辆112中的电子模块可通过一个或更多个车辆网络进行通信。车辆网络可包括多个用于通信的信道。车辆网络的一个信道可以是诸如控制器局域网(CAN)的串行总线。车辆网络的信道中的一个可包括由电气与电子工程师协会(IEEE)802标准族定义的以太网。车辆网络的其它信道可包括模块之间的离散连接，并可包括来自辅助电池130的电力信号。不同的信号可通过车辆网络的不同信道进行传输。例如，视频信号可通过高速信道(比如，以太网)进行传输，而控制信号可通过CAN或者离散信号进行传输。车辆网络可包括协助在模块之间传输信号和数据的任意硬件组件和软件组件。车辆网络未在图1中示出，但可以隐含了车辆网络可连接到存在于车辆112中的任何电子模块的意思。可存在车辆系统控制器(VSC)148以协调各个组件的操作。

电气化车辆通常包括以不同电压进行操作的两个电气系统。高电压电气系统包括连接到高电压总线152并以相对高的电压水平(比如，200伏特至600伏特)进行操作的那些组件。高电压组件包括电力电子模块126。低电压电气系统包括连接到低电压总线154的那些电负载，所述电负载以相对低的电压水平(比如，12伏特)进行操作，并支持多种底盘功能(诸如，电动助力转向和制动、控制模块、传感器、致动器和客户便利功能)。低电压总线154通过DC/DC转换器128接收电力，DC/DC转换器128将能量从高电压总线152传输到低电压总线154。两个电气系统所使用的能量来自由内燃发动机118所使用的燃料或经由外部充电储存在牵引电池124中的能量。从低电压总线154汲取电流的任何组件都可被视为电负载。

低电压电气系统的能量消耗影响了车辆的燃料经济性。低电压总线154从DC/DC转换器128接收电力。通过高电压总线152向DC/DC转换器供电。在车辆行驶周期(比如，点火运行中并且未连接到EVSE 138)期间，由牵引电池124或用作发电机的电机114提供用于高电压总线152的电力。在行驶周期期间，可经由电机114对牵引电池124进行再充电。通过燃烧燃料的发动机118带动电机114旋转。因此，由发动机118消耗的燃料的一部分可归因于向低电压总线154供电。用于支持低电压总线154所消耗的燃料量可取决于行驶周期的长度、牵引电池124内的电荷量以及低电压总线154上的电力需求。

仿真分析和测功机测试指示：取决于车辆行驶周期、功能内容和客户使用配置文件，低电压电气系统可能在典型的混合动力电动车辆中占用多达35％的燃料消耗。改善未来的高电压电气化动力传动系统的燃料经济性的性能的工作是重要的研究和开发工作的主题。同时，对新的低电压特征以及对现有的低电压组件的性能增强的需求已经导致对增加低电压电力量的需求增长。低电压电力需求的增长幅度有可能抵消为未来的电气化动力传动系统所计划的燃料经济性改善。因此，通过优化低电压电气系统的能量消耗来改善HEV燃料经济性的方法具有很大的益处。

对电气化车辆的测试已经产生了与归因于低电压系统的能量消耗有关的若干观察结果。第一，低电压系统的电力消耗随电压线性变化。第二，低电压系统电源电压的不必要的增加通过使系统使用的总能量增加而使燃料经济性降低，同时不提供客户可感知的益处。第三，辅助电池130的充电可在行驶周期期间消耗大量的燃料，并且是测功机燃料经济性测试结果的可变性的可测量源。

图2描绘了连接到低电压总线154的模块的可行配置。低电压负载156可包括电压敏感负载202和电压不敏感负载204。电压敏感负载202可被定义为当被激活并操作时需要特定的电源电压以实现可接受的参数性能的那些电负载。例如，电压敏感负载202可包括气候控制风扇和加热玻璃。电压敏感负载202的特性是它们的性能取决于所供应的电压至少等于目标操作电压。当所供应的电压小于目标操作电压时，可由车辆乘员或操作者识别到性能的变化。例如，气候控制系统可操作风扇以在特定手动速度设置下引起预期的空气流量。供应到风扇的电压的变化可影响风扇的转速和实际的空气流量。这样的变化对于车辆乘员来说可能是明显的。可期望在目标操作电压处或在目标操作电压附近操作电压敏感负载202，以保持一致和可预测的性能。目标操作电压可以是用于实现关联的电压敏感负载202的预期性能水平的电压水平。

电压不敏感负载204可被定义为这样的电负载：只要电源电压在标称操作范围(比如，9伏特至18伏特)之内，电负载的性能就与电源电压相对独立。例如，电压不敏感负载204可包括电子模块。所述电子模块需要用于操作的最小电压。因为许多电子模块可将供应的电压调节为更低的电压以为内部组件供电，所以性能可不受电源电压的影响。在标称电压范围内的电源电压的任何变化都不会引起负载性能的变化。此外，到电子模块的电压的这种变化对于车辆乘员是不可感知的。

车辆112还可包括传感器模块206。所述传感器模块206可包括配置为提供指示低电压总线154的电压水平的信号的电压传感器。传感器模块206还可包括配置为提供指示流过辅助电池130的电流的信号的电流传感器。例如，电流传感器可以是霍尔效应式传感器。系统控制器148可与传感器模块206接口连接以接收电压和电流信号。系统控制器148可包括用于缩放、滤波以及隔离电压和电流信号的电路。

电池(比如，辅助电池130和牵引电池124)可由各种化学配方构成。典型的电池化学成分包括铅酸、镍-金属氢化物(NIMH)和锂离子。计算多个电池特性会是有用的。诸如电池功率容量、电池容量和电池荷电状态的量对于控制电池的操作会是有用的。

电池功率容量是电池可提供的最大功率量或电池在给定时间可接收的最大功率量的量度。获知电池功率容量允许管理电功率需求，使得请求的功率在推荐的电池限制内。

电池容量是可在电池中储存的能量的总量的量度。电池容量可以以安培小时为单位进行表示。与电池容量有关的值可被称作安培小时值。电池容量可在电池的整个寿命内减小。

荷电状态(SOC)指示在电池中剩余多少电荷。SOC可被表示为当前储存在电池中的电荷相对于电池容量的百分比。类似于燃料表，SOC值可被输出到显示器，以通知驾驶员在电池中剩余多少电荷。可通过多种方法实现SOC的计算。计算SOC的一种可行的方法是执行电池电流对时间的积分。这种方法是本领域公知的安培小时积分。此外，可得知在休眠时间段之后测量的电池的开路电压与荷电状态之间的关系。可利用SOC来确定电池何时达到完全充电。当SOC大于预定阈值(比如，95％)时，可检测到完全充电水平。所述预定阈值可以是这样的SOC值，制造商不鼓励超过该SOC值的电池的操作。所述预定阈值可取决于电池的电池化学成分和操作状况。

系统控制器148可监测辅助电池130的电流和电压，以估计辅助电池130的当前的操作能力。例如，可通过测量的电流对时间的安培小时积分来估计辅助电池130的SOC。优选的SOC操作范围对于辅助电池130可以是已知的。最小SOC可被定义为低于其时期望进行充电的SOC水平。在系统控制器148中实现的控制策略可被配置为使辅助电池130的SOC保持在大于最小SOC的水平。例如，如果辅助电池130的SOC下降到最小SOC之下，可启动对辅助电池130的充电。此外，最大SOC可被定义为超过其时应该终止充电的SOC水平。例如，可通过将DC/DC转换器128的输出电压请求为预定充电电压来完成对辅助电池130的充电。

低电压总线154的电压水平可随着低电压负载156的需求的电流的改变而改变。可通过DC/DC转换器128(以下被称为电力转换器128)控制低电压总线154的电压。电力转换器128可包括用于将高电压总线152的端子选择性地连接到与低电压总线154连接的电路的开关器件。通过以特定次数并持续特定时间激活和去激活开关器件，可将电力转换器128的输出电压控制为特定电压。电力转换器128可被配置为通过操作所述开关器件将输出电压控制为所选择的电压水平。电力转换器128可实现用于将输出电压驱动为电压设定点的闭环控制系统。电力转换器128可包括用于测量输入电压(比如，高电压总线电压)和输出电压(比如，低电压总线电压)的电路。电力转换器128可连续地监测输入电压和输出电压，并调整开关次数以实现期望的输出电压。

系统控制器148可经由车辆网络与电力转换器128通信，以请求低电压总线154的电压水平(比如，提供电压设定点)。系统控制器148可在操作状况改变时请求电力转换器128的输出电压的改变。所请求的电力转换器输出电压可取决于辅助电池130和低电压电负载156的功率需求。当低电压总线154的电流需求改变时，电力转换器128可调整开关次数和持续时间以将输出电压保持在期望的电压。

为了对辅助电池130进行充电，充电电压可被施加到低电压总线154。对辅助电池130进行充电时的功率消耗相对于电压是非线性的。为了对辅助电池130进行充电，充电电压必须处于超过辅助电池130的开路电压的水平。电池的典型的电气模型包括连接在电压源和电池的端子之间的电阻器。在放电期间，电压源提供流过电阻器并流到连接在电池的端子之间的电负载的电流。在充电期间，电流从端子流过电阻器流至电压源。电压源的电压水平可被称为电池的开路电压。所述开路电压可取决于辅助电池130的荷电状态、温度以及存在时间。在放电期间，电池的端电压通常小于开路电压。在充电期间，电池的端电压通常大于开路电压。

在没有负载连接到电池的端子时，开路电压可被测量为电池的端子处的电压。在电池未连接负载的情况下，没有电流流过电池的电阻，并且电压源的电压水平与电池端子两端的电压(也被称为端电压)相同。当电池的端子之间未连接负载时，端电压的测量产生开路电压。在这种开路状况下，端电压和开路电压处于相同水平。在经过足够的休息时间段以允许电池稳定(settle)之后，可进行所述测量。

当有负载连接到电池端子时，状况可略有不同。当辅助电池的端子连接到低电压总线154时，没有电流流到辅助电池130或没有电流从辅助电池130流出时的辅助电池端子处的电压可被称为浮充电压(float voltage)。在理想状况下，浮充电压与开路电压相同。当没有电流流到辅助电池130或没有电流从辅助电池130流出时，浮充电压和开路电压处于同一电压水平。

然而，在实践中，辅助电池端子处的电压可根据低电压总线154上的电流需求的改变而改变。在这些状况下，辅助电池端电压的小的瞬态变化可使辅助电池130在充电和放电之间快速循环。这种状况可被称为微循环。过多的微循环可减少辅助电池130的寿命，因此，用于减少微循环的方法会是有益的。

可在车辆操作期间估计浮充电压。系统控制器148可以以不同的方式估计辅助电池130的开路电压。系统控制器148可被配置为：实现辅助电池130的模型，并基于电流和电压测量结果来识别模型参数。例如，所述模型可与卡尔曼滤波器一起使用，以估计模型的状态和参数。系统控制器148可存储将荷电状态与开路电压进行关联的数据。系统控制器148可被配置为利用安培小时积分算法来估计荷电状态。基于所估计的荷电状态，可参考存储的数据(比如，查找表)来确定开路电压。其它方法也可用于提供开路电压的实时估计。

系统控制器148可被配置为主动地确定浮充电压。系统控制器148可实现用于通过调整浮充电压而将流过辅助电池130的电流控制到最小水平的控制策略。可实现测量来自电流传感器的电流并且调整浮充电压以将所述电流控制到小于预定限制的闭环控制策略。

系统控制器148可被配置为监测和控制低电压总线154的电压水平。系统控制器148可通过将电压设定点传送到电力转换器128而以多种不同的操作模式操作低电压总线154。例如，不同的电压设定点值可以是不同操作模式的输出。可定义辅助电池充电模式。在辅助电池充电模式下，低电压总线154的电压可被设置为可对辅助电池130进行充电的水平。例如，低电压总线154的电压可被设置为14.2伏特至15.5伏特之间的范围内的值。

可定义电压敏感负载模式。在电压敏感负载模式下，低电压总线154的电压可被设置为电压敏感负载202被配置为进行操作的水平。例如，低电压总线154的电压可被设置为13.5伏特的值。在一些配置中，每个电压敏感负载都可具有目标操作电压。在同时有多个电压敏感负载202被激活的情况下，系统控制器148可在激活的电压敏感负载202的目标操作电压中的最大的目标操作电压下操作低电压总线154。

可定义燃料高效操作模式。在燃料高效操作模式下，低电压总线154的电压可被设置为使流到辅助电池130的电流以及从辅助电池130流出的电流最小化的电压水平。低电压总线154的电压水平可被设置为使得没有流到辅助电池130或从辅助电池130流出的电流的电压。在这个模式下，电力转换器128可提供所有用于低电压电负载156的电力。所述电压水平可以是浮充电压。当不需要辅助电池充电并且没有电压敏感负载202被激活时，可进入燃料高效操作模式。系统控制器148可被配置为动态地估计浮充电压。系统控制器148可接收电流测量结果，并实现用于将与辅助电池130相关联的电流的大小保持为小于预定电流的控制策略。例如，可实现比例积分控制策略以随着电流大小的改变而调整输出电压。

当车辆未被操作(比如，点火开关断开模式)时，可定义操作状态。当车辆被关闭(比如，点火开关断开)并且充电端口134未连接到EVSE连接器140(比如，未插电(off-plug))时，可定义未插电点火开关断开负载状态。在这个状态下，辅助电池130向低电压电负载156提供电力。当车辆点火开关断开并且充电端口134连接到EVSE连接器140(比如，插电(on-plug))时，可定义插电点火开关断开负载状态。在这个状态下，可对辅助电池130进行充电，并且可由充电器132提供到低电压电负载156的电力。对于无线充电系统，当车辆的接收线圈接近并且准备接收来自与EVSE 138相关联的发送线圈的电力时，可定义插电状态。

系统控制器148可被配置为实现自适应低电压电力供应控制策略。所述控制策略可在操作需求改变时通过调节低电压总线154的电压来优化低电压系统能量消耗。所述控制策略可对激活的车辆负载、电池健康状态和其它因素的改变作出响应。

图3描绘了可行操作序列的流程图，其中，所述操作序列被控制器实现为包括电力转换器128和辅助电池130的车辆电压控制系统的一部分，并且被实现为系统控制器148中的软件/硬件。在框300，当电力被施加到低电压总线154时，开始所述序列。在操作302，当初次施加电力时，进入点火开关断开模式。在点火开关断开模式期间，控制器148可处于低电力模式并周期性地唤醒，以检查电气系统的状况。在操作304，可执行用于确定车辆是否插电的检查。例如，当EVSE连接器140连接到充电端口134时，车辆被插电。如果车辆被插电，则执行操作308。在操作308，执行插电点火开关断开控制策略。在插电点火开关断开模式期间，控制器148可与EVSE 138进行通信，以控制到电气系统的能量流动。控制器148可与电力转换器128进行通信，以提供针对低电压总线154的电压设定点。

在插电点火开关断开模式期间，来自外部电源136的电力是可用的。所述电力可用于对辅助电池130进行充电，并满足低电压电负载156的功率需求。在插电点火开关断开模式下的可行的控制策略包括将辅助电池130充电到满荷电水平(比如，100％)。在插电状态时执行的任何再充电都会减少必须经车载燃料的消耗而提供的能量的量。另一可行的控制策略包括实现低充电接受度缓解策略。例如，一旦检测到辅助电池130的低充电接受能力，可执行特别的充电程序以恢复充电接受能力。这样的动作可改善辅助电池130的能量储存能力，并且，因此，使燃料经济性提高。然后，执行操作310以检查点火开关接通循环。

如果车辆未插电，则执行操作306。在操作306，执行未插电点火开关断开策略。在未插电点火开关断开模式下，低电压负载156所需要的任何电力都来源于辅助电池130。在未插电点火开关断开模式期间，辅助电池130可放电以满足功率需求。使辅助电池130放电可影响燃料经济性，这是因为当车辆操作以提供用于对辅助电池130进行再充电的能量时要消耗燃料。此外，通过低电压负载156在点火开关断开期间的功率需求以及点火开关断开事件的最大持续时间来确定辅助电池130的尺寸和容量。

未插电点火开关断开模式下可行的控制策略包括：如果点火开关断开事件超过预定持续时间(比如，3天)，则卸除负载(load shedding)。卸除负载包括：禁用非必要的低电压负载，以使那些负载不需要来自辅助电池130的电力。对于重新起动车辆至关重要的那些低电压负载可被保持在激活状态。通过减少未插电点火开关断开模式下的功率需求，辅助电池130保存更多能量并使进行再充电所需的燃料减少。然后，执行操作310以检查点火开关接通循环。

在操作310，进行点火开关接通循环的检查。例如，可通过将钥匙插入点火开关并将钥匙转到前进位置而检测到点火开关接通循环。在其它配置中，可在按下起动按钮时检测到点火开关接通循环。点火开关接通循环通常指示车辆处于推进力可用的操作模式。如果未检测到点火开关接通循环，则重复于304开始的操作序列。如果检测到点火开关接通循环，则执行操作312。

在操作312，执行用于确定是否期望对辅助电池进行充电的检查。例如，可将辅助电池130的荷电状态与预定阈值作比较，所述预定阈值指示低荷电状态，当低于所述低荷电状态时期望进行充电。如果荷电状态小于所述预定阈值，则可启动对辅助电池的充电。如果将对辅助电池130进行充电，则执行操作314。

在操作314，执行辅助电池充电策略。然后，执行操作322。辅助电池充电策略可包括：利用不损害辅助电池130的耐久性的最大可行充电电压对辅助电池130进行充电。在充电期间，以辅助电池充电电压操作低电压总线154。控制器148可将期望的辅助电池充电电压传送到电力转换器128。利用最大可行电压进行充电使辅助电池130的充电持续时间最小化。然后，电力转换器128可将低电压总线154的电压水平控制到辅助电池充电电压。响应于对辅助电池130进行充电的需求，控制器148可将电力转换器128的输出电压命令到超过浮充电压的充电电压，并使电流流到辅助电池130。

辅助电池充电策略可实现部分荷电状态(PSoC)充电策略。PSoC充电策略可对辅助电池130进行充电直到达到目标SOC。目标SOC可与辅助电池130的高效SOC充电范围的结束相对应。辅助电池130的充电接受度可以是非线性的，并且随着SOC、温度、充电历史和电池存在时间而变化。在低SOC水平处，辅助电池130的充电接受度可达到峰值水平。也就是说，储存在辅助电池130中的能量与来自为电池充电而燃烧的燃料的能量的比值是最大的。随着SOC的增大，充电效率可能降低。可达到这样的点，在所述点处已，继续进行的电池充电低效到应该停止充电的程度(比如，额外的充电的客户利益较低)。针对停止充电的这个阈值随着环境温度、电池尺寸和电池存在时间而变化。

辅助电池充电策略还可实现低充电接受度缓解充电循环。这样的充电循环可调节辅助电池130以使辅助电池130的充电接受度增大。

如果不需要对辅助电池130进行充电，则执行操作316。在操作316，执行检查，以确定是否有任何电压敏感负载202是激活的。电压敏感负载202可在负载从低电压总线154汲取电流时是激活的。可用多种方式来确定激活状态。电压敏感负载202可与关联的控制模块接口连接，所述关联的控制模块控制并管理负载的操作。每个电压敏感负载202的控制模块可发送指示电压敏感负载202激活与否的消息和/或信号。控制模块还可通过车辆网络发送目标总线电压信号或消息。目标总线电压信号可指示期望的电压水平，在所述电压水平下，应操作相应的电负载以实现预期的性能水平。例如，可设置目标电压，以实现期望的风扇转速或灯亮度。控制器可发送负载应该被操作的可接受的目标总线电压的范围。在其它配置中，系统控制器148可存储每个电压敏感负载202的目标电压的表，并且基于每个电压敏感负载202的激活状态来设置电压水平。例如，可将电压水平选择为激活的电压敏感负载202的目标电压中的最大值。

如果电压敏感负载是激活的，则执行操作318。在操作318，执行电压敏感负载策略。然后，执行操作322。应注意的是，当没有用于对辅助电池130进行充电的需求时，实现电压敏感负载模式。施加到低电压总线154的用于充电的电压大于支持电压敏感负载202所需的电压。

电压敏感负载控制策略可请求取决于当前被激活的电压敏感负载202的低电压总线电压。每个电压敏感负载202可请求不同的目标总线电压或目标总线电压范围。为了最佳燃料经济性，控制策略可被配置为在满足所有电压敏感负载202的需求的最低总线电压下正常操作。控制器148可将电力转换器128的输出电压命令为与当前被激活的或将立即被激活的电压敏感负载202相关联的目标电压。

如果没有电压敏感负载202是激活的，则执行操作320。在操作320，执行燃料效率控制策略。然后，执行操作322。响应于禁用电压敏感负载202，控制器148可命令电力转换器的输出电压降低到使得流到辅助电池130以及从辅助电池130流出的电流最小化的电压水平。燃料效率控制策略可包括：以使得流入和流出辅助电池130的电流最小化的电压水平操作低电压总线154。例如，可将电压设定点设置为辅助电池130的浮充电压。通过以浮充电压操作低电压总线154，使得低电压系统的燃料消耗最小化。当辅助电池130既不充电也不放电时，没有燃料被消耗以支持辅助电池130。

浮充电压可以是辅助电池130的开路电压。在一些配置中，浮充电压可以是大于开路电压的预定偏移，使得没有电流从辅助电池130流出。在一些配置中，可利用控制策略来确定浮充电压，所述控制策略测量流过辅助电池130的电流并改变浮充电压使得没有电流流过辅助电池130。在一些配置中，可利用控制策略来确定浮充电压，所述控制策略测量流过辅助电池130的电流并改变浮充电压使得预定量的电流流到辅助电池130。流到辅助电池130的预定量的电流可以是被选择以防止微循环的总体上较小的值。例如，可针对浮充电压的闭环控制实现比例积分控制策略。

系统控制器148可被配置为：将电力转换器128的输出电压命令为这样的电压，所述电压为与电连接至辅助电池130并被激活的电负载202相关联的目标电压、当存在对辅助电池进行充电的需求时的电池充电电压以及与辅助电池130相关联的浮充电压中的最大值。在典型的操作状况期间，电池充电电压可以是存在对辅助电池进行充电的需求时的最大值。当没有对辅助电池进行充电的需求时，电池充电电压可被设置为辅助电池的电压或用于防止电池充电电压为最大值的默认值。通常，如果没有对电池进行充电的需求并且至少一个电压敏感负载202被激活时，与电压敏感负载202相关联的目标电压中的一个可为最大值。当电压敏感负载202未激活时，关联的目标电压可被设置为辅助电池电压或用于防止所述目标电压为最大值的默认值。在大多数情况下，当没有对辅助电池进行充电的需求并且没有电压敏感负载202被激活时，浮充电压可以是最大值。

在操作322，进行针对点火开关断开循环的检查。例如，当点火开关移动至断开位置或按下停止按钮时，可检测到点火开关断开循环。如果检测到点火开关断开循环，则重复于操作302开始的序列。如果没有检测到点火开关断开循环，则重复于操作312开始的操作序列。

所公开的电压控制系统管理低电压系统154的电压，以改善燃料经济性。当电负载被激活时，将低电压系统154的电压水平管理为提供合适的操作电压的水平。通过主动地管理低电压系统154的电压水平，使燃料经济性得到改善并且以最佳水平操作电负载。

在此公开的处理、方法或算法可被传送到处理装置、控制器或计算机，或者通过处理装置、控制器或计算机实现，所述处理装置、控制器或计算机可包括任何现有的可编程电子控制单元或者专用的电子控制单元。类似地，所述处理、方法或算法可以以多种形式被存储为可被控制器或计算机执行的数据和指令，所述多种形式包括但不限于信息被永久地存储在非可写存储介质(诸如，ROM装置)上以及信息被可变地存储在可写存储介质(诸如，软盘、磁带、致密盘(CD)、RAM装置以及其它磁介质和光学介质)上。所述处理、方法或算法还可被实现为软件可执行对象。可选地，所述处理、方法或算法可使用合适的硬件组件(诸如，专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、状态机、控制器或任何其它硬件组件或装置)或者硬件组件、软件组件和固件组件的组合被整体或部分地实现。

虽然以上描述了示例性实施例，但是并不意在这些实施例描述了权利要求所涵盖的所有可能形式。说明书中使用的词语为描述性词语而非限制性词语，并且应理解的是，可在不脱离本公开的精神和范围的情况下作出各种改变。如前所述，各个实施例的特征可被组合，以形成本发明的可能未被明确描述或示出的进一步的实施例。尽管各个实施例可能已被描述为提供优点或者在一个或更多个期望的特性方面优于其它实施例或现有技术的实施方式，但是本领域普通技术人员应该认识到，一个或更多个特征或特性可被折衷，以实现期望的整体系统属性，期望的整体系统属性取决于具体的应用和实施方式。这些属性可包括但不限于成本、强度、耐久性、生命周期成本、可销售性、外观、包装、尺寸、维护保养方便性、重量、可制造性、装配容易性等。因此，被描述为在一个或更多个特性方面不如其它实施例或现有技术的实施方式的实施例并不在本公开的范围之外，并且可被期望用于特定的应用。

Claims (19)

1.一种车辆，包括：

电力转换器，电连接至辅助电池；

控制器，被配置为将电力转换器的输出电压命令为作为以下项中的最大值的电压：(i)与电连接至辅助电池并且被激活的电负载相关联的目标电压；(ii)当存在对辅助电池进行充电的需求时的电池充电电压；以及(iii)与辅助电池相关联的浮充电压。

2.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述浮充电压是辅助电池的开路电压。

3.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述浮充电压是比辅助电池的开路电压大的预定偏移，使得没有电流从辅助电池流出。

4.根据权利要求1所述的车辆，还包括被配置为测量流过辅助电池的电流的电流传感器，其中，所述控制器还被配置为：响应于所述输出电压被命令为所述浮充电压，通过所述电流传感器测量所述电流，并改变所述浮充电压，使得没有电流流过辅助电池。

5.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述浮充电压基于辅助电池的荷电状态。

6.根据权利要求1所述的车辆，还包括被配置为测量流过辅助电池的电流的电流传感器，其中，所述控制器还被配置为：响应于所述输出电压被命令为所述浮充电压，通过调节所述浮充电压来控制所述电流，使得预定量的电流流到辅助电池。

7.一种车辆电压控制系统，包括：

电力转换器，电连接至辅助电池；

控制器，被配置为将电力转换器的输出电压命令为作为以下项中的最大值的电压：(i)与被激活的电负载相关联的目标电压；(ii)当存在对辅助进行电池充电的需求时的电池充电电压；以及(iii)与辅助电池相关联的浮充电压。

8.根据权利要求7所述的车辆电压控制系统，其中，所述浮充电压是辅助电池的开路电压。

9.根据权利要求7所述的车辆电压控制系统，其中，所述浮充电压是比辅助电池的开路电压大的预定偏移，使得没有电流从辅助电池流出。

10.根据权利要求7所述的车辆电压控制系统，还包括被配置为测量流过辅助电池的电流的电流传感器，其中，所述控制器还被配置为：响应于所述输出电压为所述浮充电压，通过所述电流传感器测量所述电流，并调节所述浮充电压，使得没有电流流过辅助电池。

11.根据权利要求7所述的车辆电压控制系统，还包括被配置为测量流过辅助电池的电流的电流传感器，其中，所述控制器还被配置为：响应于所述输出电压为所述浮充电压，通过所述电流传感器测量所述电流，并基于所述电流来调节所述浮充电压，使得预定量的电流流到辅助电池。

12.根据权利要求7所述的车辆电压控制系统，其中，所述目标电压是用于实现相应电负载的预期性能水平的电压。

13.一种方法，包括：

通过控制器以作为以下项中的最大值的输出电压操作电连接至辅助电池和多个电负载的电力转换器：(i)与每个被激活的电负载相关联的目标电压，(ii)当存在对辅助电池进行充电的需求时的辅助电池的充电电压，以及(iii)与辅助电池相关联的浮充电压。

14.根据权利要求13所述的方法，还包括：通过控制器从与电负载相关联的控制模块接收指示每个电负载的激活状态的消息，并且基于所述激活状态来设置电负载的目标电压。

15.根据权利要求13所述的方法，还包括：通过控制器从与电负载相关联的控制模块接收指示目标电压的消息。

16.根据权利要求13所述的方法，其中，所述浮充电压是辅助电池的开路电压。

17.根据权利要求13所述的方法，其中，所述浮充电压是比辅助电池的开路电压大的预定偏移，使得没有电流从辅助电池流出。

18.根据权利要求13所述的方法，其中，所述浮充电压基于辅助电池的荷电状态。

19.根据权利要求13所述的方法，还包括：通过控制器进行针对流过辅助电池的电流的测量，并且响应于电负载未被激活，基于所述电流来调节所述浮充电压，使得所述电流最小化。