CN109017338B

CN109017338B - 控制交通工具充电的方法、计算机可读介质及交通工具

Info

Publication number: CN109017338B
Application number: CN201711497807.0A
Authority: CN
Inventors: 田宰和; 李祥圭; 尹吉荣; 宾昇玹; 姜求培
Original assignee: Hyundai Motor Co; Kia Motors Corp
Current assignee: Hyundai Motor Co; Kia Corp
Priority date: 2017-06-08
Filing date: 2017-12-29
Publication date: 2022-12-06
Anticipated expiration: 2037-12-29
Also published as: KR102388149B1; US10471834B2; KR20180134189A; CN109017338A; US20180354376A1

Abstract

本发明提供控制交通工具充电的方法、计算机可读介质及交通工具。本发明提供了能够通过充电连接器使用外部充电器给电池有线充电的插电式交通工具以及用于控制其的方法。用于控制被配置为使用外部电源进行充电操作的交通工具的充电的方法包括：在充电器的温度传感器发生故障时确定制冷剂循环装置是否正常运转以及制冷剂的量是否是正常的。在制冷剂循环装置正常运转并且制冷剂的量是正常的时，充电器的温度是使用制冷剂穿过其中的散热装置的温度来估计的并且充电器的输出是基于所估计的温度进行调整。

Description

控制交通工具充电的方法、计算机可读介质及交通工具

相关申请的交叉引证

本申请要求保护于2017年6月8日提交的韩国专利申请第10-2017-0071745号的权益，通过引证将其所阐述的全部内容结合于本文中。

技术领域

本发明涉及能够通过充电连接器使用外部充电器给电池有线充电(wired-charging)的插电式交通工具(plug-in vehicle)以及用于控制其的方法，并且更特别地，涉及能够基于特定充电方案应对充电器的错误操作或故障的插电式交通工具以及用于控制其的方法。

背景技术

近来，混合电动交通工具(HEV)作为环境友好型交通工具吸引了公众的关注。通常，混合电动交通工具(HEV)指的是同时使用两种动力源的交通工具。两种动力源主要是发动机和电动机。HEV近来在蓬勃发展，因为就燃料效率、动力性能和减少尾气而言，HEV优于仅设置有内燃发动机的交通工具。

在HEV之中，对于插电式混合电动交通工具(PHEV)，插头被连接至该PHEV，因此驱动电动机的电池可以利用外部电源充电。此外，作为另一种类型的环境友好型交通工具，电动交通工具(EV)也吸引了公众的关注。电动交通工具使用电动机驱动，因此需要给电池充电以驱动电动机。

使用外部充电器执行有线充电的上述EV或PHEV将在下文中被称为插电式交通工具或连接器充电型交通工具。图1是示出了根据相关技术的普通交通工具的有线充电系统的实例的示图。

尽管在图1中示例性地示出电动交通工具(EV)或插电式电动交通工具(PEV)的充电系统，但图1的充电系统同样可适用于PHEV，除了与使用化石燃料驱动的发动机相关的部分以外。参照图1，EV的充电系统100可以包括被配置为执行快速充电的电力线通信(PLC)/电动交通工具通信控制器(EVCC)110、被配置为执行慢速充电的车载充电器(OBC)120、电池管理系统(BMS)130、电池140、以及充电连接器传感器150。

EVCC 110、OBC 120和BMS 130可以经由控制器局域网络(CAN)通信而连接至彼此。此外，充电系统100可以经由充电连接器连接至充电器(电动交通工具供电设备(EVSE))200。充电器200经由控制导频(C/P)线路将脉冲宽度调制(PWM)信号发送至交通工具并且交通工具通过PWM信号的占空比(例如，脉冲宽度的H信号和L信号的比例)确定是否执行慢速充电或快速充电。

此外，充电连接器传感器150可被配置为通过接近检测方法感测充电连接器是否被紧固在交通工具的充电入口上。BMS 130可被配置为经由与EVCC 110和OBC 120的CAN通信获取充电状态信息，并且可被配置为监测交通工具电力供应状态。同时，发热不仅会发生在环境友好型交通工具的行进过程中，而且会发生在环境友好型交通工具的充电过程中，从而使得动力系系统的冷却是必不可少的。

图2是示出了根据相关技术的普通环境友好型交通工具的冷却系统的框图。参照图2，该冷却系统可以包括被配置为存储冷却剂的贮液箱210、被配置为使冷却剂沿着冷却通道260循环的电动水泵(EWP)220、电子功率控制单元(EPCU)230、OBC 120、电动机240、以及被配置为冷却冷却剂的散热器风扇250。EPCU 230是一种类型的电子控制单元(ECU)。作为EPCU 230的典型实例，电池管理系统(BMS)、被配置为使电动机240运转的电动机控制单元(MCU)、或被配置为使以上提及的控制器运转的操作为高阶控制器的混合控制单元(HCU)可以用作EPCU 230。

图2的冷却系统仅是示例性的，并且实际交通工具可以包括与图2相比更大或更小数量的组成元件。例如，在图2中省略了包括高压电池等的一些高压系统。此外，组成元件的布置顺序还可以根据需要在冷却剂的方向上进行改变。

在普通环境友好型交通工具中，OBC 120和EPCU 230各自可以包括温度传感器。包括在OBC 120中的温度传感器可以防止电力装置过热，并且EPCU 230可以包括被配置为测量迅速放热所需要的散热器的温度的温度传感器。包括在EPCU 230中的温度传感器可被配置为感测逆变器电力模块的温度和冷却剂温度。

然而，在以上提及的冷却系统的情况下，当OBC 120执行慢速充电的过程中包括在OBC 120中的温度传感器发生错误操作时，充电操作停止，从而可以防止嵌入在OBC 120中的电力装置被损坏。然而，当进行以上提及的控制时，即使仅在温度传感器中出现错误操作时也会难以进行慢速充电，从而导致系统效率降低。

发明内容

因此，本发明旨在提供基本消除由于相关技术的限制和缺点而导致的一个或多个问题的插电式交通工具以及用于控制其的方法。本发明的一个目的是提供在能够使用外部电源给电池有线充电的交通工具中更高效的进行电池充电的方法，以及用于执行该方法的环境友好型交通工具。本发明的另一个目的是提供一种即使当特定充电器发生错误操作或故障时仍能够进行电池充电的环境友好型交通工具。

将在以下描述中部分阐述本发明的另外的优点、目标和特征，并且对于本领域的普通技术人员来说，部分内容将经后文的分析而变得显然或者可以从本发明的实践中了解到。本发明的目标和其他优点可以通过书面说明及其权利要求书以及附图中具体指出的结构来实现和获得。

为了实现这些目的和其他优点并且根据本发明的目的，如本文中具体化的和广泛描述的，一种用于控制被配置为使用外部电源进行充电的交通工具的充电的方法可以包括：当充电器的温度传感器中发生错误操作时，确定制冷剂循环是否正常运转以及制冷剂的量是否被认为是正常的；当制冷剂循环被确定为正常运转并且制冷剂的量被认为是正常的时，使用制冷剂穿过的控制器的散热装置的温度估计充电器的温度；并基于所估计的温度调整充电器的输出。

根据本发明的另一方面，一种使用外部电源进行充电的交通工具可以包括：具有温度传感器的充电器，被配置为使用外部电源给电池充电；以及电子功率控制单元(EPCU，electronic power control unit)，被配置为：当温度传感器中发生错误操作时确定制冷剂循环是否正常运转以及制冷剂的量是否被认为是正常的，当制冷剂循环正常运转并且制冷剂的量被认为是正常的时使用包含于电子功率控制单元(EPCU)中的散热装置的温度估计充电器的温度，并基于所估计的温度调整充电器的输出。由制冷剂循环装置循环的制冷剂通过单个冷却通道穿过充电器和电子功率控制单元(EPCU)。

应当理解的是，本发明以上的总体描述和以下的详细描述都是示例性的和说明性的，并且旨在提供对所要求保护的本发明的进一步说明。

附图说明

为提供对本发明的进一步理解而包括并且并入本申请且构成本申请的一部分的附图，示出本发明的一个或多个示例性实施方式，并且与说明书一起用来解释本发明的原理。附图中：

图1是示出了根据相关技术的普通交通工具的充电系统的实例的示图；

图2是示出了根据相关技术的普通环境友好型交通工具的冷却系统的框图；

图3是示出了根据本发明的示例性实施方式的OBC的温度和冷却剂温度之间的关系的视图；并且

图4是示出了根据本发明的示例性实施方式的充电控制方法的流程图。

具体实施方式

应当理解，本文所使用的术语“交通工具(vehicle)”或者“交通工具的(vehicular)”或者其他的类似术语包括广义的机动交通工具，诸如包括运动型多用途车辆(SUV)、公共汽车、卡车、各种商用车辆在内的载客汽车；包括各种船只和船舶在内的水运工具；以及航空器等，并且包括混合动力交通工具、电动交通工具、插电式混合动力电动交通工具、氢动力交通工具、以及其他可替代的燃料交通工具(例如，燃料从除石油以外的资源获得)。如本文中提及，混合动力交通工具是具有两种或更多种动力源的交通工具，例如，具有汽油动力和电动力两者的交通工具。

尽管示例性实施方式被描述为使用多个单元来进行示例性过程，但应理解的是，也可通过一个或多个模块来进行这些示例性过程。此外，应该理解的是，术语控制器/控制单元是指包括存储器和处理器在内的硬件装置。该存储器被配置为存储模块，并且处理器具体地被配置为执行所述模块以进行下文中进一步描述的一个或多个处理。

此外，本发明的控制逻辑可体现为包含由处理器、控制器/控制单元等执行的可执行程序指令的计算机可读介质上的非易失性计算机可读介质。计算机可读介质的实例包括但不限于ROM、RAM、光盘(CD)-ROM、磁带、软盘、闪存盘、智能卡以及光学数据存储设备。计算机可读记录介质也可分布在网络耦接的计算机系统中，从而例如通过远程通信服务器或控制器局域网络(CAN)以分布式方式存储和执行该计算机可读介质。

本文中所使用的术语仅是为了描述具体实施方式的目的，而并不旨在对本公开进行限制。除非上下文另有明确说明，否则如本文所用的单数形式“一个”、“一种”和“该”旨在包括复数形式。应该进一步理解的是，当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”规定了阐述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或附加有一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或它们的群组。如本文中所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关所列项的任何和所有组合。

除非具体陈述或从上下文明显可见，否则如本文使用的术语“约”被理解为在本领域中正常公差的范围内，例如，在平均值的2个标准偏差内。“约”可以被理解为在设定值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或0.01以内。除非上下文另有明确说明，否则本文中提供的所有数值均由术语“约”修饰。

现在将详细地参考本发明的实施方式，实施方式的实例在附图中示出。如果可以的话，贯穿附图将使用相同的参考标号指代相同或相似的部件。

在以下描述中，不会说明可能使本发明的实质混乱的已知的功能或结构。尽管本发明允许各种修改和改变，但以下将详细描述在附图中示出的本发明的具体示例性实施方式。然而，详细描述不旨在将本发明限制为所描述的具体形成。相反地，本发明包括在不背离权利要求限定的本发明的精神的前提下的所有修改、等同物和替换物。

本发明的示例性实施方式提供一种即使OBC的温度传感器中发生错误操作也可以使用能够替换OBC温度的信息进行OBC冷却控制的方法，这样使得慢速充电可以正常进行。根据本发明的一个方面，能够替换OBC温度的信息可以是制冷剂温度。根据本发明的一个方面，制冷剂温度可以使用布置在制冷剂从其中穿过的控制器的散热装置中的温度传感器获取。

例如，制冷剂可以是冷却剂，制冷剂从其中穿过的控制器和散热装置可以分别是EPCU和布置在EPCU中的散热器。制冷剂循环装置可以是电动水泵(EWP)。然而，以上实例仅为了说明性的目的而公开，并且本发明的实施方式的范围和精神不限于该制冷剂、以及制冷剂穿过其中的制冷剂循环装置、散热装置和控制器。

OBC温度和冷却剂温度之间的关系将参照图3在下文中描述。图3是示出了OBC温度和冷却剂温度之间的关系的视图。在图3中，水平轴线可以表示时间，并且竖直轴线可以表示温度。当申请人或发明人根据以下条件测量包含于环境友好型交通工具中的相应的组成元件的温度时得到的温度测量结果在图3中示出。

在实验条件中，初始冷却剂温度可以是65℃，每分钟的冷却剂循环的量可以是8公升每分钟(LPM)，并且OBC以6.6kW的额定输出进行慢速充电。参照图3，在实验的最初阶段中，OBC温度可以是63℃，EPCU的散热器温度可以是64℃，并且低DC-DC转换器(LDC)温度可以是64℃。当实验完成时，OBC温度可以是68℃，散热器温度可以是64℃，并且LDC温度可以是65℃。

在以下表1中示出在上文中提到的环境下当以各种方式改变条件时得到的实验结果。

表1

参照表1，当冷却剂循环的量(即，冷却剂流动速率)是约4-8LPM时，OBC温度和散热器温度之间的差值(即，OBC温度-散热器温度)由4～8℃表示。相比之下，在冷却剂流动速率由0LPM表示的假定下(即，当EWP中发生错误操作时)，OBC的饱和温度超过了过温度保护水平(通常，80℃)，并且因此OBC和散热器之间的温度差值增加。

通过表1的结果，即使OBC温度传感器中发生错误操作，在预定冷却剂流动速率(例如，4LPM或更大)存在的假定下，OBC可以被确定为由连续的充电操作充分冷却。在具有预定的冷却剂流动速率的情况下，OBC温度不会比散热器温度高很多(例如，OBC和散热器之间的温度差是约4-8℃)，并且因此OBC温度可以基于散热器温度来估计。

因此，即使OBC温度传感器中发生错误操作，EWP也可以被强制驱动，并且慢速充电可以基于散热器温度继续。然而，在EWP中发生错误操作的第一种情况(1)下，以及在冷却剂的量不足并且不能识别冷却剂流动速率的第二种情况(2)下，OBC可以停止运转。在指出EWP的错误操作的第一种情况(1)下，OBC温度与散热器温度相比显著升高。在指出冷却剂的量不足的第二种情况(2)下，难以保证充分冷却。因此，OBC可以停止运转。以上提及的OBC充电可用条件在以下表2中示出。

表2

将参照图4在下文中描述根据本发明的示例性实施方式的充电方法。图4是示出了根据本发明的示例性实施方式的充电控制方法的流程图。以下在本文中描述的方法通过系统的总体控制器执行。

参照图4，在开始慢速充电期间检测OBC温度传感器的错误操作时(S411)，指示错误操作的维修灯可以被打开(S412)。尽管普通交通工具的维修灯打开并且同时普通交通工具中的慢速充电完成(S420)，从步骤S431开始的步骤可以在本发明的交通工具中执行。

具体地，控制器可被配置为确定EWP是否正常运转(S431)。换言之，控制器可被配置为确定EWP是否发生故障，其更多细节将在以下论述。当EWP正常运转时，执行诊断冷却剂的量(即，充足的冷却剂诊断逻辑)是否不足的逻辑(S432)。当冷却剂的量充足时(S433)，EWP控制程序可以启动。具体地，与EWP是否正常运转有关的信息和确定冷却剂的量是否不足的逻辑可以基于在表1中示出的每个预定条件的散热器温度变化信息执行。

在EWP控制程序中，当EWP的每分钟转数(RPM)小于预定值‘A’时(S441)，RPM可以被调整为预定值‘B’(S442)。当EWP RPM没有发生错误操作时，OBC温度可以通过将错误校正值(C)增加至散热器温度来进行估计(S443)，并且OBC输出可以基于所估计的温度进行调整(S444)。因此，慢速充电可以继续(S450)。在慢速充电完成之前(S470)，与EWP中是否发生错误操作有关的信息或者与冷却剂的量是否不足有关的信息可以每隔预定时间D进行确定(S460)

在图4中示出的步骤中，尽管，例如，A可被设定为1000，B可被设定为2000，C可被设定为8，并且D可被设定为60秒，但本发明的范围或精神不限于此，并且相应的值还可以根据交通工具结构改变为其他值，这对本领域技术人员是显而易见的。

通过以上提及的方法，在EWP和冷却剂的量是正常的假定下，即使交通工具的慢速充电期间OBC温度传感器中发生错误操作，交通工具的慢速充电也可以持续进行，并且因此，可以提高交通工具可靠性和驾驶员的满意度。具体地，根据示例性实施方式的充电方法消除了对交通工具的单独的硬件的需要，并且因此从交通工具的制造公司的角度来说并没有增加交通工具的生产成本。以上提及的本发明的示例性实施方式可以实现为可以写到非易失性计算机可读记录介质的代码并且因此可以通过计算机读取。非易失性计算机可读记录介质可以是数据可以以计算机可读的方式被存储在其中的任何类型的记录装置。计算机可读记录介质的实例包括HDD(硬磁盘驱动)、SSD(固态驱动)、SDD(硅磁盘驱动)、ROM、RAM、CD-ROM、磁带、软盘、光数据存储器等。

如从以上描述显而易见的，根据本发明的至少一个示例性实施方式的交通工具可以更高效地使用外部电源进行电池充电。具体地，即使OBC的温度传感器发生故障，根据示例性实施方式的交通工具也能够通过能够替换OBC温度的信息来进行慢速充电控制。

本领域中的技术人员将理解，在不被离本发明的精神和本质特征的前提下，可以以不同于本文中所阐述的其他具体方法来执行本发明。因此，在所有方面被解释的以上示例性实施方式是说明性的而不是限制性的。本发明的范围应当通过所附权利要求及其合法等同物确定，而不是通过以上描述确定，并且落在所附权利要求的含义和等同范围内的所有变化旨在包含在其中。

Claims

1.一种用于控制交通工具的充电的方法，所述交通工具被配置为使用外部电源进行充电操作，所述方法包括：

当在充电器的温度传感器中检测到错误操作时，通过控制器确定制冷剂循环装置是否正常运转以及制冷剂的量是否充足；

当所述制冷剂循环装置正常运转且所述制冷剂的量充足时，通过所述控制器使用所述制冷剂穿过其中的所述控制器的散热装置的温度来估计所述充电器的温度；

通过所述控制器基于所估计的温度调整所述充电器的输出；并且

当所述制冷剂循环装置和所述制冷剂的量中的至少一者发生异常时，通过所述控制器停止利用所述充电器充电。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，估计所述充电器的温度包括：

通过所述控制器将预定校正系数增加至所述散热装置的温度。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述制冷剂循环装置是否正常运转以及所述制冷剂的量是否充足是以预定时间间隔反复地进行。

4.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：

当所述制冷剂循环装置正常运转并且所述制冷剂的量充足时，通过所述控制器确定所述制冷剂循环装置的驱动速度。

5.根据权利要求4所述的方法，进一步包括：

当所述驱动速度小于第一参考值时，通过所述控制器将所述驱动速度设置为第二参考值。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述充电器包括车载充电器并且使用所述外部电源的所述充电操作包括慢速充电。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述制冷剂包括冷却剂，所述制冷剂循环装置包括电动水泵，并且所述制冷剂穿过其中的所述散热装置包括电子功率控制单元的散热器。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述制冷剂循环装置是否正常运转以及所述制冷剂的量是否充足是通过参照预定制冷剂流动速率和基于冷却剂温度的所述散热装置的温度变化信息来进行。

9.一种计算机可读记录介质，在该计算机可读记录介质上记录有用于执行根据权利要求1所述的用于控制交通工具的充电的方法的程序。

10.一种使用外部电源进行充电操作的交通工具，包括：

充电器，具有温度传感器并且被配置为使用外部电源给电池充电；以及

电子功率控制单元，被配置为：当所述温度传感器发生故障时确定制冷剂循环装置是否正常运转以及制冷剂的量是否充足，当所述制冷剂循环装置正常运转并且所述制冷剂的量充足时，使用包含于所述电子功率控制单元中的散热装置的温度来估计所述充电器的温度，并且基于所估计的温度调整所述充电器的输出，

其中由所述制冷剂循环装置循环的所述制冷剂通过单个冷却通道穿过所述充电器和所述电子功率控制单元；

其中，所述电子功率控制单元被配置为：当确定结果指示所述制冷剂循环装置和所述制冷剂的量中的至少一者发生异常时，则停止利用所述充电器充电。

11.根据权利要求10所述的交通工具，其中，所述电子功率控制单元被配置为通过将预定校正系数增加至所述散热装置的温度来估计所述充电器的温度。

12.根据权利要求10所述的交通工具，其中，所述电子功率控制单元被配置为以预定时间间隔反复地确定所述制冷剂循环装置是否正常运转以及所述制冷剂的量是否充足。

13.根据权利要求10所述的交通工具，其中，所述电子功率控制单元被配置为：当所述制冷剂循环装置正常运转并且所述制冷剂的量充足时，则确定所述制冷剂循环装置的驱动速度。

14.根据权利要求13所述的交通工具，其中，所述电子功率控制单元被配置为当所述驱动速度小于第一参考值时将所述驱动速度设置为第二参考值。

15.根据权利要求10所述的交通工具，其中，所述充电器包括车载充电器，并且使用所述外部电源的所述充电操作包括慢速充电。

16.根据权利要求10所述的交通工具，其中，所述制冷剂包括冷却剂，所述制冷剂循环装置包括电动水泵，并且所述散热装置包括电子功率控制单元的散热器。

17.根据权利要求10所述的交通工具，其中，所述电子功率控制单元被配置为：通过参照预定的制冷剂流动速率和基于冷却剂温度的所述散热装置的温度变化信息来确定所述制冷剂循环装置是否正常运转以及所述制冷剂的量是否充足。