CN113733948A - 控制混合动力车辆的低压直流-直流转换器的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及控制混合动力车辆的低压直流‑直流转换器的系统和方法，所述控制方法包括：基于通过检测辅助电池的电压而获得的检测值的大小和变化率，确定混合动力车辆是否发生冷启动；第一调节操作，其中，当在确定过程中确定发生了冷启动时，将低压DC‑DC转换器的输出电压命令设置为与检测值基本相同的值，从而调节低压DC‑DC转换器的输出电压；第二调节操作，其中，通过基于检测值是否增大或减小以及检测值与输出电压命令的值之间的比较结果来调节输出电压命令，从而调节低压DC‑DC转换器的输出电压。

Description

控制混合动力车辆的低压直流-直流转换器的系统和方法
技术领域
本发明涉及一种控制混合动力车辆的低压DC-DC转换器的系统和方法，更具体地，涉及这样的控制混合动力车辆的低压DC-DC转换器的系统和方法：其能够在混合动力车辆的冷启动期间控制低压DC-DC转换器的输出，从而稳定地管理该混合动力车辆。
背景技术
混合动力车辆具有发动机和电动机作为该车辆的动力源，并且包括用于向电动机提供电力的高压主电池以及用于向车辆的电气负载提供电力的辅助电池。低压DC-DC转换器(low voltage DC-DC converter，LDC)设置在主电池与辅助电池之间，所述LDC用于将从主电池输出的高压电力转换成低压，并提供该低压电力作为辅助电池的充电电力，或提供该低压电力作为电气负载的电力。
混合动力车辆包括发动机，因此，由于在发动机启动时需要运行起动电机，会发生辅助电池的电压骤降的冷启动现象。在发动机启动时，由于起动电机在短时间内消耗了辅助电池的大量电力，因此会发生辅助电池的电压骤降的冷启动现象，在这种情况下，如果LDC执行常规的输出电压控制，则存在这样的问题：当辅助电池的电压骤降时，会从LDC向辅助电池提供过电流。
另外，如果在冷启动期间辅助电池的输出电压与LDC的电压之间出现差异，则存在这样的问题：可能会发生车辆的前照灯的亮度不稳定地变化的变暗现象。
这里描述的内容仅用于帮助理解本发明的背景，并且不应视为对应于本领域普通技术人员已知的相关技术。
发明内容
因此，鉴于上述问题做出了本发明，本发明的目的是提供一种控制混合动力车辆的低压DC-DC转换器的系统和方法，以能够在混合动力车辆的冷启动期间控制低压DC-DC转换器的输出，从而稳定地管理该混合动力车辆。
根据本发明的一方面，上述和其他目的可以通过一种控制混合动力车辆的DC-DC转换器的系统来实现，所述系统包括：主电池；DC-DC转换器，其配置为对主电池的电压进行降压并输出；辅助电池，其连接到DC-DC转换器的输出端；电压传感器，其配置为检测辅助电池的电压；以及控制器，其配置为基于由电压传感器检测出的辅助电池的电压的检测值来确定混合动力车辆是否发生冷启动，并且在混合动力车辆发生冷启动时基于所述检测值来调节DC-DC转换器。
根据本发明的实施方案，当所述检测值以大于预设的每单位时间的参考变化率的速率减小、并且所述检测值在预设参考时间或更长时间内保持具有预设参考电压或更低电压时，所述控制器可以确定发生了冷启动。
根据本发明的实施方案，当确定发生了冷启动时，所述控制器可以配置为通过将所述DC-DC转换器的输出电压命令设置为与所述检测值基本相同的值，来调节DC-DC转换器的输出电压，并且可以调节DC-DC转换器的输出电压。
根据本发明的实施方案，当确定发生了冷启动时，所述控制器可以配置为：在所述检测值增大的状态下，当输出电压命令小于或等于所述检测值时，以预设的每单位时间的第一变化率增大DC-DC转换器的输出电压命令；并且可以配置为在所述检测值增大的状态下，当DC-DC转换器的输出电压命令大于检测值时，以预设的每单位时间的第二变化率增大输出电压命令，所述预设的每单位时间的第二变化率的值小于每单位时间的第一变化率的值。
根据本发明的实施方案，当确定发生了冷启动时，所述控制器可以配置为：在所述检测值减小的状态下，当所述DC-DC转换器输出大于预设参考值的过电流时，使所述DC-DC转换器降额。
根据本发明的实施方案，当确定发生了冷启动时，所述控制器可以配置为：在所述检测值减小的状态下，当所述DC-DC转换器没有输出大于预设参考值的过电流时，保持所述输出电压命令。
根据本发明的实施方案，所述DC-DC转换器可以是低压DC-DC转换器。
根据本发明的另一方面，上述和其他目的可以通过一种控制混合动力车辆的DC-DC转换器的方法来实现，所述混合动力车辆包括DC-DC转换器，该DC-DC转换器配置为对主电池的电压进行降压并将降压后的电压输出到辅助电池和电气负载，所述方法包括：基于通过检测辅助电池的电压而获得的检测值和检测值的变化率，确定混合动力车辆是否发生冷启动；第一调节操作，其中，当在确定过程中确定发生了冷启动时，通过将DC-DC转换器的输出电压命令设置为与所述检测值基本相同的值，来调节DC-DC转换器的输出电压；第二调节操作，其中，通过基于所述检测值是否增大或减小以及所述检测值与输出电压命令的值之间的比较结果来调节输出电压命令，从而调节DC-DC转换器的输出电压。
根据本发明的实施方案，确定混合动力车辆是否发生冷启动可以包括：当所述检测值以大于预设的每单位时间的参考变化率的速率减小、并且所述检测值在预设参考时间或更长时间内保持具有预设参考电压或更低电压时，确定发生了冷启动。
根据本发明的实施方案，所述第一调节操作可以包括：在所述检测值增大的状态下，当输出电压命令小于或等于检测值时，以预设的每单位时间的第一变化率增大DC-DC转换器的输出电压命令；在所述检测值增大的状态下，当DC-DC转换器的输出电压命令大于检测值时，以预设的每单位时间的第二变化率增大输出电压命令，所述预设的每单位时间的第二变化率的值小于每单位时间的第一变化率的值。
根据本发明的实施方案，所述第二调节操作可以包括：在所述检测值减小的状态下，当所述DC-DC转换器输出大于预设参考值的过电流时，使所述DC-DC转换器降额。
根据本发明的实施方案，所述第二调节操作可以包括：在所述检测值减小的状态下，当所述DC-DC转换器没有输出大于预设参考值的过电流时，保持所述输出电压命令。
根据本发明的实施方案，所述DC-DC转换器可以是低压DC-DC转换器。
附图说明
通过下文结合附图所呈现的详细描述，将会更为清楚地理解本发明的以上和其它目的、特征以及其它优点，在这些附图中：
图1是示出根据本发明的实施方案的混合动力车辆的低压DC-DC转换器(LDC)的控制系统的配置的框图；
图2是示出根据本发明的实施方案的控制混合动力车辆的LDC的方法的流程图；以及
图3是示出在根据本发明的实施方案的控制混合动力车辆的LDC的系统和方法中，根据检测出的辅助电池的电压进行调节的LDC的输出电压命令的示例的曲线图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图更详细地描述根据本发明的示例性实施方案的控制混合动力车辆的低压DC-DC转换器的系统和方法。
图1是示出根据本发明的实施方案的混合动力车辆的低压DC-DC转换器的控制系统的配置的框图。
参照图1，根据本发明的各个实施方案的混合动力车辆的低压DC-DC转换器的控制系统可以包括主电池20、低压DC-DC转换器(low voltage DC-DC converter，LDC)10、辅助电池30、电压传感器40和控制器100；所述低压DC-DC转换器(LDC)10用于对主电池20的电压进行降压并输出降压后的电压；所述辅助电池30连接到LDC 10的输出端；所述电压传感器40用于检测辅助电池30的电压；所述控制器100用于基于由电压传感器40检测出的辅助电池30的电压的检测值来确定混合动力车辆是否发生了冷启动，并且在发生冷启动时基于该检测值来调节LDC 10的输出。
LDC 10可以布置在主电池20与辅助电池30之间。辅助电池30可以是与主电池20输出的电压相比输出相对较低的电压的电池，该相对较低的电压用于向车辆应用的各种电气负载50提供电力。主电池20可以是与辅助电池30输出的电压相比输出相对较高的电压的电池，该相对较高的电压用于向驱动车辆的驱动电机提供电力。LDC 10可以对主电池20的高压电力进行降压以输出低压电力。
LDC 10可以在一个节点处利用诸如接线箱60的部件连接到辅助电池30和电气负载50，所述电气负载50包括但不限于起动电机。即，LDC 10的输出电压和输出电流可以通过接线箱60提供为辅助电池30的充电电压和充电电流，还可以提供为电气负载50的电力。储存在辅助电池30中的电力也可以通过接线箱60提供给电气负载50。
电压传感器40可以是用于生成电压检测值(所述电压检测值通过检测辅助电池30的电压而获得)的部件。电压传感器40可以采用各种已知的传感器。图1示出了将智能电池传感器(intelligent battery sensor，IBS)应用为电压传感器的示例。
控制器100可以是包括处理器和存储器的微控制器，所述处理器用于执行实施本发明的各种实施方案的控制算法；所述存储器实现为例如非瞬态计算机可读介质，用以存储控制算法所需的各种信息。
控制器100可以生成输出电压命令(其用于控制LDC 10的输出电压)，并且可以生成脉冲宽度调制(pulse width modulation，PWM)信号(其用于驱动LDC 10中的开关设备)，还可以将该PWM信号输出至LDC 10从而使LDC 10能够输出与输出电压命令相对应的电压。
LDC 10的开关设备的PWM控制可以对应于转换器领域的已知技术，并且用于生成PWM信号的PWM集成电路(IC)可以以商品化产品的形式呈现，因此，省略对其的详细描述。
具体地，本发明的各个实施方案涉及针对作为连接到辅助电池30的电气负载之一的起动电机50在混合动力车辆的发动机启动期间使辅助电池30的电压下降，在发生电压骤降保持相对较长的时间的冷启动时调节LDC 10的输出电压(即，LDC 10的输出电压命令)的方案。对于在较低温度下的发动机启动，相比在较高温度下的发动机启动可能需要更长时间。因此，当发生冷启动并且起动电机50运行时，辅助电池30保持具有比预设值更低的电压的时间可能会延长。根据本发明的各种实施方案，当发生这样的冷启动时，可以通过适当地调节LDC 10的输出电压命令来保持安全的车辆状态。
通过根据本发明的实施方案的控制低压DC-DC转换器(low voltage DC-DCconverter，LDC)的方法的描述，将更清楚地理解具有前述配置的根据本发明的实施方案的车辆的低压DC-DC转换器的控制系统的操作和效果。
图2是示出根据本发明的实施方案的控制混合动力车辆的LDC的方法的流程图。图3是示出在根据本发明的实施方案的控制混合动力车辆的LDC的系统和方法中，根据检测出的辅助电池的电压进行调节的LDC的输出电压命令的示例的曲线图。
参照图2，在根据本发明的实施方案的控制混合动力车辆的LDC的方法中，当车辆启动开始时(S11)，控制器100可以基于通过由电压传感器40检测辅助电池30的电压而获得的检测值的大小和变化率来确定是否发生冷启动(S12)。
更具体地，在步骤S12中，当辅助电池30的电压的检测值(其由电压传感器40检测出)以大于预设的每单位时间的参考变化率的速率减小，并且检测出的辅助电池30的电压在预设参考时间或更长时间内保持为预设参考值或更低值时，控制器100可以确定发生了冷启动。
在步骤S12中，当确定发生了冷启动时，控制器100可以将LDC 10的输出电压命令设置为与辅助电池30的电压的检测值(其由电压传感器40检测出)基本相同的值。这样，当发生冷启动时，可以防止通过由LDC 10向具有低电压的辅助电池30突然施加高电压而生成过电流，从而保护辅助电池30。
参照图3，从时间T0到时间T1，控制器100可以确定是否发生了冷启动，并且在时间T1可以生成与辅助电池30的电压基本相同的LDC 10的输出电压命令。
在这里，当输出电压命令与辅助电池的电压基本相同时，并不意味着输出电压命令在数值上与辅助电池的电压完全对应，而是意味着输出电压命令是在辅助电池的电压周围的特定范围内的一个值，这能够实现与通过将输出电压命令生成为与辅助电池的电压完全对应的值所要实现的效果等同的效果。在一个示例中，所述特定范围可以是预设范围或默认范围。
随后，在步骤S13中，在将LDC 10的输出电压命令设置为与辅助电池30的电压的检测值(其由电压传感器40检测出)相同的值或基本相同的值之后，控制器100可以检查辅助电池30的电压的检测值是否增大或减小(S14)。
当检测出的辅助电池30的电压减小时，尽管未示出，可以通过安装在LDC 10的输出端的电流传感器来确定是否生成过电流(S15)，并且当生成过电流时，可以通过对LDC 10的运行进行降额来减小LDC 10的输出电流(S16)，从而保护辅助电池30。
在步骤S15中，当LDC 10没有输出过电流时，可以保持在步骤S13中设置的输出电压命令(S17)。
在步骤S14中，当检测出的辅助电池的电压增大时，控制器100可以将LDC 10的电压命令与电压传感器40输出的电压的检测值进行比较(S18)。
作为步骤S18的比较结果，当LDC 10的输出电压命令小于或等于辅助电池30的电压的检测值时，可以以预设的每单位时间的第一变化率“斜率B”增大LDC 10的输出电压命令(S19)。
作为步骤S18的比较结果，当LDC 10的输出电压命令大于辅助电池30的电压的检测值时，可以以预设的每单位时间的第二变化率“斜率A”增大输出电压命令，所述第二变化率“斜率A”的值小于每单位时间的第一变化率“斜率B”(S20)。步骤S19和步骤S20的输出电压命令可以表示在图3的时间T1与T4之间。
在此，每单位时间的第一变化率“斜率B”可以是大约每秒5V的值明显较大的每单位时间的变化率，而每单位时间的第二变化率“斜率A”可以是小于每秒1V的值较小的每单位时间的变化率。
即，根据本发明的实施方案，当LDC 10的输出电压命令小于辅助电池30的电压的检测值时，控制器100可以设置较大的电压命令的每单位时间的变化率，以便从LDC 10快速向辅助电池30供电。当LDC 10的输出电压命令大于辅助电池30的电压的检测值时，LDC 10的输出电压命令的变化可以设置为较低，以使与辅助电池30的电压的差不增大，从而防止在施加到电气负载50的车辆的前照灯的电压突然变化时发生前照灯的变暗现象。
随后，与在步骤S12中执行的判断相反，当辅助电池30的电压的检测值(其由电压传感器40检测出)以小于预设的每单位时间的参考变化率的速率减小，并且检测出的辅助电池30的电压在预设参考时间或更长时间内保持具有预设参考电压或更大电压时，控制器100可以确定冷启动结束并且可以结束通过上述步骤S13至S20的控制(S21)。
当然，应用于步骤S21的预设的每单位时间的参考变化率、预设参考时间和预设参考电压可以具有与步骤S12中的值不同的值，以确定冷启动结束。
如上所述，根据本发明的各种实施方案，即使在发生冷启动时辅助电池的电压突然变化的情况下，通过稳定地控制低压DC-DC转换器(LDC)的输出，可以防止发生过电流，并且在考虑到发生冷启动时辅助电池电压的变化而改变LDC的输出电压命令的同时，也可以调节LDC的输出，因此，可以顺利地向辅助电池供应电力，并且可以防止车辆的前照灯发生变暗现象。
即使在发生冷启动时辅助电池的电压突然变化的情况下，控制混合动力车辆的低压DC-DC转换器(LDC)的系统和方法也可以稳定地控制LDC的输出，从而防止生成过电流。
另外，控制混合动力车辆的LDC的系统和方法可以在考虑到发生冷启动时电池电压的变化而改变LDC的输出电压命令的同时调节LDC的输出，从而防止车辆的前照灯发生变暗现象。
本领域技术人员将理解，通过本发明可以实现的效果不限于以上已经具体描述的效果，并且通过详细描述，将更清楚地理解本发明的其他优点。
尽管以上已经参考附图描述了本发明的示例性实施方案，但是本领域技术人员将理解，可以在不改变本发明的技术构思或特征的情况下以各种其他实施方案来实现本发明。

Claims (13)

1.一种控制混合动力车辆的DC-DC转换器的系统，所述系统包括：
主电池；
DC-DC转换器，其配置为对主电池的电压进行降压并输出；
辅助电池，其连接到DC-DC转换器的输出端；
电压传感器，其配置为检测辅助电池的电压；以及
控制器，其配置为基于由电压传感器检测出的辅助电池的电压的检测值来确定混合动力车辆是否发生冷启动，并且在混合动力车辆发生冷启动时，基于所述检测值来调节DC-DC转换器。
2.根据权利要求1所述的控制混合动力车辆的DC-DC转换器的系统，其中，当所述检测值以大于预设的每单位时间的参考变化率的速率减小、并且所述检测值在预设参考时间或更长时间内保持具有预设参考电压或更低电压时，所述控制器确定发生了冷启动。
3.根据权利要求1所述的控制混合动力车辆的DC-DC转换器的系统，其中，所述控制器配置为：当确定发生了冷启动时，通过将DC-DC转换器的输出电压命令设置为与所述检测值基本相同的值，来调节DC-DC转换器的输出电压。
4.根据权利要求1所述的控制混合动力车辆的DC-DC转换器的系统，其中，所述控制器配置为：当确定发生了冷启动时，在所述检测值增大的状态下，当输出电压命令小于或等于所述检测值时，以预设的每单位时间的第一变化率增大DC-DC转换器的输出电压命令；在所述检测值增大的状态下，当DC-DC转换器的输出电压命令大于所述检测值时，以预设的每单位时间的第二变化率增大输出电压命令，所述预设的每单位时间的第二变化率的值小于每单位时间的第一变化率的值。
5.根据权利要求1所述的控制混合动力车辆的DC-DC转换器的系统，其中，所述控制器配置为：当确定发生了冷启动时，在所述检测值减小的状态下，当DC-DC转换器输出大于预设参考值的过电流时，使DC-DC转换器降额。
6.根据权利要求1所述的控制混合动力车辆的DC-DC转换器的系统，其中，所述控制器配置为：当确定发生了冷启动时，在所述检测值减小的状态下，当DC-DC转换器没有输出大于预设参考值的过电流时，保持DC-DC转换器的输出电压命令。
7.根据权利要求1所述的控制混合动力车辆的DC-DC转换器的系统，其中，所述DC-DC转换器是低压DC-DC转换器。
8.一种控制混合动力车辆的DC-DC转换器的方法，所述DC-DC转换器配置为对主电池的电压进行降压并将降压后的电压输出到辅助电池和电气负载，该方法包括：
基于通过检测辅助电池的电压而获得的检测值和检测值的变化率，确定混合动力车辆是否发生冷启动；
第一调节操作，其中，当确定发生了冷启动时，将DC-DC转换器的输出电压命令设置为与所述检测值基本相同的值，从而调节DC-DC转换器的输出电压；
第二调节操作，其中，基于所述检测值是否增大或减小以及所述检测值与输出电压命令的值之间的比较结果来调节输出电压命令，从而调节DC-DC转换器的输出电压。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，确定混合动力车辆是否发生冷启动包括：当所述检测值以大于预设的每单位时间的参考变化率的速率减小、并且所述检测值在预设参考时间或更长时间内保持具有预设参考电压或更低电压时，确定发生了冷启动。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述第一调节操作包括：在所述检测值增大的状态下，当输出电压命令小于或等于所述检测值时，以预设的每单位时间的第一变化率增大DC-DC转换器的输出电压命令；在所述检测值增大的状态下，当DC-DC转换器的输出电压命令大于所述检测值时，以预设的每单位时间的第二变化率增大输出电压命令，所述预设的每单位时间的第二变化率的值小于每单位时间的第一变化率的值。
11.根据权利要求8所述的方法，其中，所述第二调节操作包括：在所述检测值减小的状态下，当DC-DC转换器输出大于预设参考值的过电流时，使DC-DC转换器降额。
12.根据权利要求8所述的方法，其中，所述第二调节操作包括：在所述检测值减小的状态下，当DC-DC转换器没有输出大于预设参考值的过电流时，保持所述输出电压命令。
13.根据权利要求8所述的方法，其中，所述DC-DC转换器是低压DC-DC转换器。
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