CN110077250A - 充电端口接触器操作 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了“充电端口接触器操作”。一种车辆，包括：接触器，所述接触器电气地联接在充电端口与牵引电池之间；以及控制器，所述控制器被配置成将所述接触器维持在闭合位置，直到在没有感测通过所述接触器的电流或者从充电站接收关于所述电流的数据的情况下而从车辆负载数据导出的充电电流估计值小于预确定阈值为止。所述接触器位置的维持响应于充电断开请求。

Description

充电端口接触器操作
技术领域
本公开涉及用于车辆的充电端口操作。
背景技术
具有电力推进的车辆可以通过充电端口插上插头以接通电源以对耗尽的能量存储装置进行再充电。例如，插电式混合动力电动车辆可以插电接入充电站以重新通电。当车辆正在充电时，电流从充电站传递到车辆。当高电流通过充电端口时车辆与充电站断开可能会影响充电端口的接触器。
发明内容
一种车辆包括电气地联接在充电端口与牵引电池之间的接触器。车辆包括控制器，所述控制器被配置成将接触器维持在闭合位置，直到在没有感测通过接触器的电流或者没有从充电站接收关于电流的数据的情况下而从车辆负载数据导出的充电电流估计值小于预确定阈值为止。所述接触器位置的维持响应于充电断开请求。
一种用于车辆的方法包括：响应于充电断开请求，由控制器将电气地联接在车辆的充电端口与车辆的牵引电池之间的接触器维持在闭合位置，直到在没有感测通过接触器的电流或者没有从与车辆相关联的充电站接收关于电流的数据的情况下而从车辆负载数据导出的充电电流估计值小于预确定阈值为止。
一种车辆包括电气地联接在充电端口与牵引电池之间的接触器。车辆包括控制器，所述控制器被配置成打开接触器，以使得牵引电池与充电站之间的电力传输被禁用。所述打开响应于充电断开请求和充电电流估计值降低到低于在没有感测通过接触器的电流或者没有从充电站接收关于电流的数据的情况下而从车辆负载数据导出的预确定阈值。
附图说明
图1是插电式车辆的系统概观；
图2是插电式车辆的高电压系统的概观；
图3是用于在电池充电期间进行电流估计的学习反馈回路的功能框图；
图4是接收到断开请求之后的电流估计输出的功能框图；并且
图5是用于充电接触器的操作的算法。
具体实施方式
本文描述了本公开的实施例。然而，应当理解，所公开的实施例仅是实例，并且其他实施例可以采取各种形式和替代形式。附图不一定按比例绘制；一些特征可能被夸大或最小化以示出特定部件的细节。因此，本文中公开的具体结构细节和功能细节不应被解释为是限制性的，而是仅仅作为教导本领域技术人员以不同方式采用本发明的代表性基础。如本领域的普通技术人员将理解，参考附图中的任何一个示出和描述的各种特征可以与一个或多个其他附图中示出的特征组合以产生未明确地示出或描述的实施例。所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修改可以是特定应用或实施方式所期望的。
当车辆插上插头以接通电源并充电时，充电站可以提供电流在其自身与车辆之间传递的指示。在断开程序期间，车辆可以打开被配置成从充电站接收电流的接触器以停止电的流动。为了打开接触器，在断开程序期间可能要求车辆通过取得或推断其自身的充电电流值，因为在断开程序期间该信息并不总是可用的。这意味着，车辆必须使用其自身的测量或估计充电电流值来实现打开接触器，因为当接触器断开程序发生时，来自充电站的电流值不可用。代替在断开期间添加额外的电流传感器来执行该测量，在做出断开请求之后，车辆可以估计流动通过接触器的电流。
实际上，车辆控制器可以通过聚合(aggregate)车辆的辅助负载和从牵引电池流出的电流来执行充电电流的估计，而无需直接测量充电电流或从充电站接收充电电流。辅助负载的聚合可包括由于测量不确定性引起的误差。可以通过反馈回路来实施误差补偿，所述反馈回路被设计成在对车辆充电时将来自聚合的电流估计值与来自充电站的已知电流值进行比较。可以使用学习算法来提高充电期间的估计精度，以使得当断开程序发生时，使用更精确的估计，从而防止接触器的焊接或疤痕或接触器的延迟打开。
图1描绘了示出车辆12的框图10，所述车辆12包括机械连接到混合动力变速器16的一个或多个电机14。电机14可以能够作为马达或发电机进行操作。此外，混合动力变速器16可以机械地连接到发动机18。混合动力变速器16还可以机械地连接到驱动轴20，所述驱动轴20机械地连接到车轮22。当发动机18开启或关闭时，电机14可以提供推进和减速能力。电机14还可以用作发电机，并且可以通过回收通常在摩擦制动系统中作为热量损失的能量来提供燃料经济性益处。电机14还可以提供减少的污染物排放，因为在某些条件下可以使混合动力电动车辆12以电动模式或混合动力模式进行操作以减少车辆12的总体燃料消耗。
牵引电池(或电池组)24存储并提供可以由电机14使用的能量。牵引电池24可以从牵引电池24内的一个或多个电池电芯阵列(有时称为电池电芯堆)提供高电压直流输出。电池电芯阵列可以包括一个或多个电池电芯。牵引电池24可以通过一个或多个接触器(未示出)电气地连接到一个或多个电力电子装置控制器26。一个或多个接触器当打开时将牵引电池24与其他部件隔离，并且当闭合时将牵引电池24连接到其他部件。
电力电子装置控制器26还可以电气地连接到电机14，并且可以被配置成在牵引电池24与电机14之间双向传递电能。例如，牵引电池24可以提供直流电压，而电机14可能需要三相交流电压来运行。电力电子装置控制器26可以根据电机14的要求将直流电压转换为三相交流电压。在再生模式下，电力电子装置控制器26可以将来自充当发电机的电机14的三相交流电压转换为牵引电池24所需的直流电压。本文的描述的各部分同样适用于纯电动车辆。对于纯电动车辆，混合动力变速器16可以是连接到电机14的齿轮箱，并且发动机18可以不存在。
除了提供用于推进的能量之外，牵引电池24还可以为其他车辆电气系统提供能量。直流/直流转换器28可以将牵引电池24的高电压直流输出转换为与其他车辆负载兼容的低电压直流电源。其他高电压负载(诸如压缩机和电加热器)可以直接连接到高电压而不使用直流/直流转换器28。低电压系统可以电气地连接到辅助电池30(例如，12V电池)。
电池控制模块33可以与牵引电池24通信。电池控制器33可以被配置成监测和管理牵引电池24的操作，诸如经由管理电池电芯中的每个的温度和荷电状态的电子监测系统(未示出)。
例如，车辆12可以是电气化车辆，所述电气化车辆包括用于插电式混合动力电动车辆(PHEV)、全混合动力电动车辆(FHEV)、轻度混合动力电动车辆(MHEV)或电池电动车辆(BEV)的部件。牵引电池24可以由外部电源36再充电。外部电源36可以是与电插座的连接。外部电源36可以电气地连接到电动车辆供电设备(EVSE)或充电站38。充电站38可以提供用于调节和管理电源36与车辆12之间的电能传递的电路和控件。外部电源36可以向充电站38提供直流或交流电力。
充电站38可以具有用于插入车辆12的充电端口34的充电连接器40。充电端口34可以是被配置成将电力从充电站38传递到车辆12的任何类型的端口。充电端口34可以电气地连接到充电器或车载功率转换器32。功率转换器32可以调节从充电站38供应的电力以向牵引电池24提供适当的电压和电流水平。功率转换器32可以与充电站38介接以协调向车辆12的电力递送。充电站连接器40可以具有与充电端口34的相应凹槽配合的销。
参考图2，示出了车辆12的电气总线系统。当通过充电端口34从充电站汲取电流时，电池控制模块33控制通过总线150流入和流出电池24的能量。充电端口34可以包括与充电站16通信的数字通信网关模块(DCGM)100。DCGM 100可以被配置成经由交流或直流充电会话接收指示在充电站38与电池组24之间传递电能的请求的信号。在交流充电的情况下，DCGM 100还可以与BCCM 102通信。DCGM 100通过用于数字通信的媒介与充电站通信，所述媒介可以是Wi-Fi、电力线通信(PLC)、控制器区域网(CAN)等。数字通信可以包括关于从充电站38接收的电流的信息。
电池组24可以包括一个或多个电池电芯、总线电气中心(BEC)104和电池能量控制模块(BECM)33。BEC 104可以包括一组接触器106，用于连接到逆变器和马达发电机114。BEC104还可以包括一组充电接触器180，所述一组充电接触器180具有正极引线152和负极引线154，以便将电池24的正极引线164和负极引线162以及高电压总线正极引线172和负极引线170连接到充电站38。高电压总线可以包括PTC加热器110、空调压缩机112和马达发电机114。高电压总线还可以包括高电压到低电压转换器28和其他低电压负载30。可以估计或测量这些负载中的每一个。
参考图3，示出了功能框图200。功能框图200包括用于误差校正的逻辑。高电压总线电流估计值202与电池电流测量结果220在功能块222中组合，以使用节点分析方法产生充电电流估计值224。这意味着，从高电压总线电流估计值202中减去电池电流测量结果220。从充电电流估计值224中减去来自充电站38的实际充电电流230，以确定充电电流估计值的实际误差234。高电压总线电流估计值202也被输入到学习算法204中以导出误差估计值208。从误差估计值208中减去实际误差234以输入到学习算法204中，以基于新误差而更新误差估计值。在车辆充电时或在车辆12和充电站38处于充电模式时，连续运行功能框图200以学习误差估计功能208。可以在车辆的控制器中的任何一个上处理功能框图200，所述控制器包括BECM 33、DGCM 100、BCCM 102或其他车辆控制器。响应于从BECM 33接收荷电状态(SOC)满信号，可以接收断开请求。
在接收到断开请求时或在断开之前，控制器可以使用图4的功能框图300。功能框图300确保车辆控制器在接触器180打开期间仅使用车辆生成的信息。功能框图300包括高电压总线电流估计值302。高电压总线电流估计值302与电池电流测量结果308在功能框310中组合，以使用节点分析方法产生充电电流估计值324。这意味着，从高电压总线电流估计值302中减去电池电流测量结果308。通过误差估计值306校正充电电流估计值324。误差估计值306是高电压总线电流估计值302的函数。机器学习算法在车辆充电期间学习该功能并且使其适应车辆的最新操作/环境条件。这意味着误差估计值不是恒定的，因为该功能框304可以包括针对不同操作/环境条件下的不同总线电流估计值的不同误差值。
参考图5，示出了算法400。所述算法在步骤402中开始。所述算法可以在电动车辆的充电发生期间运行。这意味着，当车辆开始充电时，可以启动算法400。在步骤404中，控制器或控制器组接收充电站充电电流信息。这意味着，充电站通过充电端口34或DCGM 100将充电电流信息发送到控制器。在步骤406中，如图3中所描述的那样更新误差估计值208。步骤404和406继续，直到在步骤408中接收到充电断开请求为止。在步骤408中，控制器基于电池24的SOC或通过用户干预而从其他控制器中的一个接收充电断开请求。
如果在步骤408中接收到断开请求，则控制器将确定具有所包括的误差的充电电流估计值314是否小于预确定阈值。预确定阈值可以设置为充电接触器的电流额定值。例如，大多数断路器具有电流额定值，其中重复操作可用，而接触器没有过多的电弧、侵蚀(scouring)或熔化。预确定阈值可以基于其他因素。在替代实施例中，可以通过误差估计值306而不是按误差估计值306进行调整的充电电流估计值来调整预确定阈值。因此，可以在步骤412中打开接触器而没有过度的电弧放电。在步骤414中，算法结束。
在说明书中使用的词语是描述用词而非限制词语，并且应当理解，可以在不脱离本公开的精神和范围的情况下做出各种改变。如先前所述，各种实施例的特征可以组合以形成本发明的可能未明确描述或示出的另外的实施例。虽然各种实施例可能已经被描述成就一个或多个所期望特性而言相较其他实施例或现有技术实施方式来说提供优点或是优选的，但是本领域的普通技术人员将认识到，一个或多个特征或特性可以折衷以实现期望的总体系统属性，这取决于特定应用和实施方式。这些属性可以包括但不限于成本、强度、耐久性、生命周期成本、可销售性、外观、包装、尺寸、可维护性、重量、可制造性、易组装性等。因此，描述为就一个或多个特性而言不如其他实施例或现有技术实施方式那样理想的实施例也在本公开的范围内，并且对于特定应用可能是所期望的。
根据本发明，提供了一种车辆，所述车辆具有：接触器，所述接触器电气地联接在充电端口与牵引电池之间；以及控制器，所述控制器被配置成响应于充电断开请求将接触器维持在闭合位置，直到在没有感测通过接触器的电流或者没有从充电站接收关于电流的数据的情况下而从车辆负载数据导出的充电电流估计值小于预确定阈值为止。
根据一个实施例，充电电流估计值是根据断开请求之前由充电站报告的充电电流与断开请求之前的充电电流估计值之间的差值进一步导出的。
根据一个实施例，充电电流估计值还包括误差估计值和反馈回路。
根据一个实施例，误差估计值是从神经网络导出的。
根据一个实施例，响应于断开请求而忽略反馈回路。
根据一个实施例，预确定阈值等于接触器的电流额定值。
根据一个实施例，断开请求基于牵引电池的荷电状态。
根据一个实施例，充电电流估计值基于从与充电端口和牵引电池相关联的高电压总线汲取电力的负载指示的总和。
根据本发明，一种用于车辆的方法包括：响应于充电断开请求，由控制器将电气地联接在车辆的充电端口与车辆的牵引电池之间的接触器维持在闭合位置，直到在没有感测通过接触器的电流或者没有从与车辆相关联的充电站接收关于电流的数据的情况下而从车辆负载数据导出的充电电流估计值小于预确定阈值为止。
根据一个实施例，充电电流估计值是根据断开请求之前由充电站报告的充电电流与断开请求之前的充电电流估计值之间的差值进一步导出的。
根据一个实施例，充电电流估计值还包括误差估计值和反馈回路。
根据一个实施例，误差估计值是从神经网络导出的。
根据一个实施例，预确定阈值等于接触器的电流额定值。
根据一个实施例，断开请求基于牵引电池的荷电状态。
根据一个实施例，充电电流估计值基于从与充电端口和牵引电池相关联的高电压总线汲取电力的负载的总和。
根据本发明，提供了一种车辆，所述车辆具有：接触器，所述接触器电气地联接在充电端口与牵引电池之间；以及控制器，所述控制器被配置成响应于充电断开请求和充电电流估计值降低到低于在没有感测通过接触器的电流或者没有从充电站接收关于电流的数据的情况下而从车辆负载数据导出的预确定阈值而打开接触器，使得牵引电池与充电站之间的电力传输被禁用。
根据一个实施例，充电电流估计值是根据断开请求之前由充电站报告的充电电流与断开请求之前的充电电流估计值之间的差值进一步导出的。
根据一个实施例，充电电流估计值还包括误差估计值和反馈回路。
根据一个实施例，断开请求基于牵引电池的荷电状态。
根据一个实施例，充电电流估计值基于从与充电端口和牵引电池相关联的高电压总线汲取电力的负载指示的总和。

Claims (15)

1.一种车辆，所述车辆包括：
接触器，所述接触器电气地联接在充电端口与牵引电池之间；以及
控制器，所述控制器被配置成响应于充电断开请求将所述接触器维持在闭合位置，直到在没有感测通过所述接触器的电流或者从充电站接收关于所述电流的数据的情况下而从车辆负载数据导出的充电电流估计值小于预确定阈值为止。
2.如权利要求1所述的车辆，其中所述充电电流估计值是根据所述断开请求之前由所述充电站报告的充电电流与所述断开请求之前的所述充电电流估计值之间的差值进一步导出的。
3.如权利要求2所述的车辆，其中所述充电电流估计值还包括误差估计值和反馈回路。
4.如权利要求3所述的车辆，其中所述误差估计值是从神经网络导出的。
5.如权利要求3所述的车辆，其中响应于所述断开请求而忽略所述反馈回路。
6.如权利要求1所述的车辆，其中所述预确定阈值等于所述接触器的电流额定值。
7.如权利要求1所述的车辆，其中所述断开请求基于所述牵引电池的荷电状态。
8.如权利要求1所述的车辆，其中所述充电电流估计值基于从与所述充电端口和所述牵引电池相关联的高电压总线汲取电力的负载指示的总和。
9.一种用于车辆的方法，所述方法包括：
响应于充电断开请求，由控制器将电气地联接在所述车辆的充电端口与所述车辆的牵引电池之间的接触器维持在闭合位置，直到在没有感测通过所述接触器的电流或者没有从与所述车辆相关联的充电站接收关于所述电流的数据的情况下而从所述车辆的负载数据导出的充电电流估计值小于预确定阈值为止。
10.如权利要求9所述的方法，其中所述充电电流估计值是根据所述断开请求之前由所述充电站报告的充电电流与所述断开请求之前的所述充电电流估计值之间的差值进一步导出的。
11.如权利要求10所述的方法，其中所述充电电流估计值还包括误差估计值和反馈回路。
12.如权利要求11所述的方法，其中所述误差估计值是从神经网络导出的。
13.如权利要求9所述的方法，其中所述预确定阈值等于所述接触器的电流额定值。
14.如权利要求9所述的方法，其中所述断开请求基于所述牵引电池的荷电状态。
15.如权利要求9所述的方法，其中所述充电电流估计值基于从与所述充电端口和所述牵引电池相关联的高电压总线汲取电力的负载的总和。
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