CN114435281A - 用于车辆推进系统的具有多个电池模块的能量储存系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于车辆推进系统的能量储存系统(ESS)包括电耦接到第一电压总线的第一电池、电耦接到第二电压总线的第二电池以及电耦接到电压总线的双向DC/DC电力转换器。用于起动发动机的启动器电耦接到第一电压总线。控制器执行存储在存储器中的计算机代码。计算机代码配置为响应于控制器确定以下情况而以升压模式操作转换器以将电力从第二电压总线传送到第一电压总线:第一电池的电力容量低于第一电压总线上的电力需求;第一电池的荷电状态低于荷电状态阈值;或者第一电池的温度低于温度阈值。

Description

用于车辆推进系统的具有多个电池模块的能量储存系统
技术领域
本公开大体上涉及车辆的推进系统,具体涉及用于改进机动车辆的性能的具有多个电池模块的能量储存系统。
背景技术
汽车制造商正在不断研究用于机动车辆推进系统的电池模块。温度低于冰点会消耗常规电池的电力,进而会导致内燃机启动困难,限制再生制动,降低车辆巡航里程,并且减缓电池充电。为了避免这些对车辆性能的不利影响,制造商可以用更大更强的电池来代替相对较小的常规电池。然而,较大的电池比较小的常规电池贵得多。
因此,尽管电动车辆的现有推进系统实现了它们的预期目的,但是仍需要一种新的且改进的用于车辆推进系统的能量储存系统来解决这些问题。
发明内容
根据本公开的几个方面,一种用于机动车辆的推进系统的能量储存系统(ESS)包括电耦接到第一电压总线的第一电池、电耦接到第二电压总线的第二电池以及电耦接到电压总线的双向DC/DC电力转换器(“转换器”)。ESS还包括启动器,该启动器电耦接到第一电压总线并机械耦接到发动机用于在起动事件期间起动发动机。ESS还包括电耦接到转换器和电池的控制器。ESS还包括存储器,该存储器电耦接到控制器并存储用于由控制器执行的计算机代码。计算机代码配置为响应于控制器确定以下情况而以升压模式操作转换器以将电力从第二电压总线传送到第一电压总线:第一电池的电力容量低于第一电压总线上的电力需求;第一电池的荷电状态低于与第一电池相关联的最小荷电状态阈值;或者第一电池的温度低于与第一电池相关联的最小温度阈值。
在一个方面,计算机代码配置为响应于控制器确定发动机已经启动而以降压模式操作转换器以将电力从第一电压总线传送到第二电压总线。
在另一方面,ESS还包括用于在电池再生事件期间生成电力的电动发电机单元(“MGU”)。计算机代码配置为响应于控制器确定以下情况而将转换器设置为待机模式以将电力从MGU传送到第一电池:MGU的扭矩低于零;第一电压总线上的电力需求高于MGU所生成的电力;以及以下至少一项:第一电池的荷电状态低于与第一电池相关联的最小荷电状态阈值;以及第一电池的温度低于与第一电池相关联的最小温度阈值。
在另一方面,计算机代码配置为响应于控制器确定以下情况而以降压模式操作转换器以将MGU所生成的一部分电力从第一电压总线传送到第二电压总线:第一电压总线上的电力需求低于MGU所生成的电力;以及第二电池的荷电状态低于与第二电池相关联的最小荷电状态阈值。
在另一方面,计算机代码配置为响应于控制器确定第一电池的能量高于与第一电池相关联的能量储存极限而将转换器的DC/DC输出电压设置为最大电平。
在另一方面,计算机代码配置为响应于控制器确定第一电池的能量低于能量储存极限而基于调整电压控制命令(“RVC命令”)来设置转换器的DC/DC输出电压。
在另一方面,计算机代码配置为响应于控制器确定以下情况而以升压模式操作转换器以通过将电力从第二电压总线传送到第一电压总线来提供扭矩辅助:第二电池的荷电状态高于与第二电池相关联的最小荷电状态阈值;以及MGU上的电力需求高于第一电池的电力容量。
在另一方面,第一电池是48伏电池,并且第二电池是12伏电池。
根据本公开的几个方面,提供了一种用于操作用于机动车辆的推进系统的能量储存系统(ESS)的方法。ESS包括电耦接到第一电压总线的第一电池、电耦接到第二电压总线的第二电池、双向DC/DC电力转换器(“转换器”)、启动器、电动发电机单元(“MGU”)、控制器以及存储计算机代码的存储器。该方法包括控制器在发动机起动事件期间将第一电池的电力容量与第一电压总线上的电力需求进行比较。控制器还将第一电池的荷电状态与同第一电池相关联的最小荷电状态阈值进行比较。控制器还将第一电池的温度与同第一电池相关联的最小温度阈值进行比较。响应于控制器确定以下至少一项而以升压模式操作转换器以将电力从第二电压总线传送到第一电压总线:在发动机起动事件期间第一电池的电力容量低于第一电压总线上的电力需求;第一电池的荷电状态低于与第一电池相关联的最小荷电状态阈值;以及第一电池的温度低于与第一电池相关联的最小温度阈值。
在一个方面,响应于控制器确定发动机已经启动而以降压模式操作转换器以将电力从第一电压总线传送到第二电压总线。
在另一方面,响应于控制器确定MGU的扭矩低于零,控制器确定电池再生事件。控制器将第一电压总线上的电力需求与MGU所生成的电力进行比较。控制器还将第一电池的荷电状态与同第一电池相关联的最小荷电状态阈值进行比较。控制器还将第一电池的温度与同第一电池相关联的最小温度阈值进行比较。响应于控制器确定第一电压总线上的电力需求高于MGU所生成的电力以及以下至少一项,以待机模式操作转换器以将所有电力从MGU传送到第一电池:第一电池的荷电状态低于与第一电池相关联的最小荷电状态阈值;以及第一电池的温度低于与第一电池相关联的最小温度阈值。
在另一方面,控制器将第二电池的荷电状态与同第二电池相关联的最小荷电状态阈值进行比较。响应于控制器确定以下情况而以降压模式操作转换器以将MGU的一部分电力从第一电压总线传送到第二电压总线:第一电压总线上的电力需求低于MGU所生成的电力;以及第二电池的荷电状态低于与第二电池相关联的最小荷电状态阈值。
在另一方面,控制器将第一电池的能量与同第一电池相关联的能量储存极限进行比较。响应于控制器确定第一电池的能量高于能量储存极限,控制器将转换器的DC/DC输出电压设置为最大电平。响应于控制器确定第一电池的能量低于能量储存极限,控制器基于调整电压控制命令来设置转换器的DC/DC输出电压。
在另一方面,控制器将MGU上的电力需求与第一电池的电力容量进行比较。响应于控制器确定以下情况而以升压模式操作转换器以通过将电力从第二电压总线传送到第一电压总线和MGU来提供扭矩辅助:第二电池的荷电状态高于与第二电池相关联的最小荷电状态阈值;以及MGU上的电力需求高于第一电池的电力容量。
根据本公开的几个方面,提供了一种用于操作用于机动车辆的推进系统的能量储存系统(ESS)的方法。ESS包括电耦接到第一电压总线的48伏电池、电耦接到第二电压总线的12伏电池、双向DC/DC电力转换器(“转换器”)、启动器、电动发电机单元(“MGU”)、控制器以及存储计算机代码的存储器。该方法包括控制器在发动机起动事件期间将48伏电池的电力容量与第一电压总线上的电力需求进行比较。控制器还将48伏电池的荷电状态与同48伏电池相关联的最小荷电状态阈值进行比较。控制器还将48伏电池的温度与同48伏电池相关联的最小温度阈值进行比较。响应于控制器确定以下至少一项,以升压模式操作转换器以将电力从第二电压总线传送到第一电压总线:在发动机起动事件期间48伏电池的电力容量低于第一电压总线和启动器上的电力需求;48伏电池的荷电状态低于与48伏电池相关联的最小荷电状态阈值;以及48伏电池的温度低于与48伏电池相关联的最小温度阈值。
在一个方面,响应于控制器确定发动机已经启动,以降压模式操作转换器以将电力从第一电压总线传送到第二电压总线。
在另一方面,响应于控制器确定MGU的扭矩低于零,控制器确定电池再生事件。控制器将第一电压总线上的电力需求与MGU所生成的电力进行比较。控制器还将48伏电池的荷电状态与同48伏电池相关联的最小荷电状态阈值进行比较。控制器还将48伏电池的温度与同48伏电池相关联的最小温度阈值进行比较。响应于控制器确定以下情况而以待机模式操作转换器以将MGU所生成的所有电力传送到48伏电池:第一电压总线上的电力需求高于MGU所生成的电力;以及以下至少一项:48伏电池的荷电状态低于与48伏电池相关联的最小荷电状态阈值;以及48伏电池的温度低于与48伏电池相关联的最小温度阈值。
在另一方面,控制器还将12伏电池的荷电状态与同12伏电池相关联的最小荷电状态阈值进行比较。响应于控制器确定以下情况而以降压模式操作转换器以将MGU所生成的一部分电力从第一电压总线传送到第二电压总线:第一电压总线上的电力需求低于MGU所生成的电力;以及12伏电池的荷电状态低于与12伏电池相关联的最小荷电状态阈值。
在另一方面,控制器将48伏电池的能量与同48伏电池相关联的能量储存极限进行比较。响应于控制器确定48伏电池高于能量储存极限,控制器将转换器的DC/DC输出电压设置为最大电平。响应于控制器确定48伏电池低于能量储存极限,控制器基于调整电压控制命令来设置转换器的DC/DC输出电压。
在另一方面,控制器将MGU的电力需求与48伏电池的电力容量进行比较。响应于控制器确定以下情况而以升压模式操作转换器以提供用于将电力从第二电压总线传送到第一电压总线的扭矩辅助:12伏电池的荷电状态高于与12伏电池相关联的最小荷电状态阈值;以及MGU对第一电压总线的电力需求高于48伏电池的电力容量。
从本文提供的描述中,进一步的应用领域将变得显而易见。应当理解的是,所述描述和具体示例仅仅是为了说明的目的,而不是为了限制本公开的范围。
附图说明
图1是具有推进系统的车辆的一个示例的示意图,该推进系统包括发动机和能量储存系统,用于以升压模式、降压模式或待机模式操作双向DC/DC电力转换器。
图2是操作图1的能量储存系统的方法的一个示例的流程图,示出了转换器在发动机起动事件期间以增压模式或待机模式操作。
图3是操作图1的能量储存系统的方法的另一个示例的流程图,示出了转换器在电池再生事件期间以降压模式或待机模式操作。
图4是操作图1的能量储存系统的方法的又一个示例的流程图,示出了转换器在扭矩辅助事件期间以增压模式操作。
图5是图1的车辆的另一个示例的示意图。
图6是操作图5的能量储存系统的方法的一个示例的流程图,示出了转换器在发动机起动事件期间以降压模式或待机模式操作。
具体实施方式
以下描述本质上仅仅是示例性的,而不旨在限制本公开、应用或使用。
示例性能量储存系统(“ESS”)包括控制器,该控制器操作双向DC/DC电力转换器(“转换器”)以管理进出具有不同电压的多化学电池模块的能量流,从而最大化再生能量的捕获和使用。如下文详细描述,响应于ESS上的电力需求、电池的电力容量、电池的荷电状态和电池的温度,ESS选择性地以升压模式、待机模式或降压模式操作转换器。控制器以增压模式操作转换器以启动发动机或提供扭矩辅助。控制器以降压模式操作转换器以有效地对电池充电。控制器以待机模式操作转换器以将电力从一部分电池传送到电机,例如启动器。此外,控制器还以待机模式操作转换器以仅对一部分电池充电。
控制器针对使多个电池对再生能量的捕获和使用最大化的实际应用来操作转换器,以改进车辆性能和燃料经济性。为此,本文可以根据功能和/或逻辑块部件并参考可以由各种计算部件或装置执行的操作、处理任务和功能的符号表示来描述技术和工艺。此类操作、任务和功能有时被称为计算机执行的、计算机化的、软件实现的或计算机实现的。实际上,一个或多个处理器装置可以通过操纵表示系统存储器中的存储器位置处的数据位的电信号以及其他信号处理来实行所描述的操作、任务和功能。维持数据位的存储器位置是具有对应于数据位的特定电、磁、光或有机属性的物理位置。应当了解,图中所示的各种块部件可以通过配置为执行指定功能的任何数目的硬件、软件和/或固件部件来实现。
参考图1,机动车辆100的一个示例具有推进系统102,推进系统102包括内燃机104、启动器106和具有多个多化学电池的能量储存系统108(ESS),该多个多化学电池具有不同电压。在该示例中,ESS 108包括第一和第二电池110、112,其电耦接到第一和第二电压总线114、116中的相关联一者。更具体地说,第一电池110是电耦接到第一电压总线114的48伏锂电池,并且第二电池是电耦接到第二电压总线116的12伏铅酸电池。然而,预期ESS 108可以具有两个或更多个具有不同或相同化学成分和电压的电池。启动器106电耦接到第一电压总线114,并且机械耦接到发动机104,用于在起动事件期间起动发动机104。ESS 108还包括第一和第二热电偶118、120,用于测量第一和第二电池110、112中的相关联一者的温度。ESS还包括双向DC/DC电力转换器122(“转换器”),其电耦接到第一电压总线114和第二电压总线116。
ESS 108还包括控制器124,控制器124电耦接到第一和第二电池110、112、启动器106、第一和第二热电偶118、120以及转换器122。在该非限制性示例中,控制器124是电子控制模块(“ECM”)。ESS 108还包括存储器126,存储器126电耦接到控制器124并存储由控制器124执行的计算机代码128。
计算机代码128配置为响应于控制器124确定以下至少一项而以升压模式操作转换器122以将电力从第二电压总线116传送到第一电压总线114:第一电池110的电力容量低于第一电压总线114上的电力需求;第一电池110的荷电状态低于与第一电池110相关联的最小荷电状态阈值;以及第一电池110的温度低于与第一电池110相关联的最小温度阈值。计算机代码128还配置为响应于控制器124确定发动机104已经启动而以降压模式操作转换器122以将电力从第一电压总线114传送到第二电压总线116。
在该示例中,ESS 108还包括用于在电池再生事件期间生成电力的电动发电机单元130(“MGU”),并且计算机代码128配置为响应于控制器124确定以下情况而将转换器设置为待机模式以将电力从MGU 130传送到第一电池110:MGU 130的扭矩低于零;第一电压总线114上的电力需求高于MGU 130的电力;以及以下至少一项:第一电池110的荷电状态低于与第一电池110相关联的最小荷电状态阈值;以及第一电池110的温度低于与第一电池110相关联的最小温度阈值。计算机代码128还配置为响应于控制器124确定以下情况而以降压模式操作转换器122以将MGU 130的一部分电力从第一电压总线114传送到第二电压总线116:第一电压总线114上的电力需求低于MGU 130的电力;以及第二电池112的荷电状态低于与第二电池112相关联的最小荷电状态阈值。
计算机代码128配置为响应于控制器124确定第一电池110的能量高于与第一电池110相关联的能量储存极限而将转换器122的DC/DC输出电压设置为最大电平。此外,计算机代码128配置为响应于控制器124确定第一电池110的能量低于能量储存极限而基于调整电压控制命令来设置转换器122的DC/DC输出电压。
计算机代码128配置为响应于控制器124确定以下情况而以升压模式操作转换器122以通过将电力从第二电压总线116传送到第一电压总线114来提供扭矩辅助:第二电池112的荷电状态高于与第二电池112相关联的最小荷电状态阈值;以及对MGU 130的电力需求高于第一电池110的电力容量。
参考图2,示出了操作图1的ESS 108的方法200的一个示例的流程图,其中在发动机起动事件期间转换器122处于升压模式或待机模式。方法200在框202处开始,其中转换器以待机模式操作。
在框204处,控制器124确定发动机起动事件是否已经发生。在该示例中,发动机起动事件可以包括驾驶员转动点火钥匙以请求发动机起动,或者自动启动模块请求发动机起动。如果控制器124确定发动机起动事件已经发生,则该方法前进到框206。如果控制器124确定发动机起动事件尚未发生,则该方法重复框204。
在框206处,控制器124将第一电池110的温度与同第一电池110相关联的最小温度阈值进行比较。更具体地说,在该示例中,控制器124从第一和第二热电偶118、120中的相关联一者接收第一和第二温度信号,其中第一和第二温度信号指示第一和第二电池110、112中的相关联一者的温度。此外,在该示例中,第一电池110是48伏锂电池132,并且控制器124将48伏锂电池132的温度与同48伏锂电池132相关联的最小温度阈值进行比较。如果控制器124确定第一电池110的温度低于与第一电池110相关联的最小温度阈值,则方法200前进到框208。如果控制器124确定第一电池110的温度高于与第一电池110相关联的最小温度阈值,则方法200前进到框214。
在框208处,控制器124将转换器122编程为以升压模式操作以将电力从第二电压总线116传送到第一电压总线114,使得第二电池112的电力补充第一电池110的电力以致动启动器106并起动发动机104。此外,控制器124将转换器122的DC/DC输出电压设置为最大电平。
在框210处,控制器124确定发动机启动是否已经完成。如果控制器124确定发动机启动已经完成,则方法200前进到框212。如果控制器124确定发动机启动尚未完成,则方法200重复框210。
在框212处,控制器124将转换器122编程为以降压模式操作以将电力从第一电压总线114传送到第二电压总线116,并且基于调整电压控制命令(“RVC命令”)来设置转换器122的DC/DC输出电压。
在框214处,控制器124将第一电池110的荷电状态与同第一电池110相关联的最小荷电状态阈值进行比较。继续前面的示例,第一电池110是48伏锂电池132,并且控制器124将48伏锂电池132的荷电状态与同48伏锂电池132相关联的最小荷电状态阈值进行比较。如果控制器124确定第一电池110的荷电状态低于与第一电池110相关联的最小荷电状态阈值,则方法200前进到如上所述的框208。如果控制器124确定第一电池110的荷电状态高于与第一电池110相关联的最小荷电状态阈值,则方法200前进到框216。
在框216处,控制器124将第一电池110的电力容量与在发动机起动事件期间第一电压总线114上的电力需求进行比较。在该示例中,第一电池110是48伏锂电池132,并且启动器106是电耦接到第一电压总线114的48伏启动器106,使得控制器124将48伏锂电池132的电力容量与同48伏启动器106相关联的第一电压总线114上的电力需求进行比较。如果控制器124确定第一电池110的电力容量低于第一电压总线114上的电力需求,则方法200前进到如上所述的框208。如果控制器124确定第一电池110的电力容量高于第一电压总线114上的电力需求,则方法200前进到如上所述的框210。
参考图3,示出了操作图1的ESS 108的方法300的另一个示例的流程图。方法300类似于图2的方法200,并且包括由增加100的相同附图标记标识的相同步骤202至212。然而,方法300包括如下面详细描述的额外步骤。
在框318处,控制器124确定MGU 130的扭矩是否低于零以便指示电池再生事件。如果控制器124确定MGU 130的扭矩低于零,则方法300前进到框320。如果控制器124确定MGU130的扭矩高于零,则方法300前进到框402以操作转换器122并提供扭矩辅助,如针对图4的描述中所详述。
在框320处,控制器124从电池110、112、热电偶118、120、存储器126或其任何组合接收信号,其中所述信号指示电池110、112的多个参数。这些参数的示例包括每个电池的荷电状态、最大电压、最小电压、电力容量、当前温度和相关联电池的温度阈值。
在框322处,控制器124将第一电池110的荷电状态与同第一电池相关联的最小荷电状态阈值进行比较。继续前面的示例,第一电池是48伏锂电池,并且控制器124将48伏锂电池132的荷电状态与同48伏锂电池相关联的最小荷电状态阈值进行比较。此外,控制器124将第一电池的温度与同第一电池相关联的最小温度阈值进行比较。在该示例中,控制器124将48伏锂电池的温度与同48伏锂电池相关联的最小温度阈值进行比较。如果第一电池110的荷电状态低于最小荷电状态阈值,或者如果第一电池的温度低于最小温度阈值,则方法300前进到框324。如果第一电池110的荷电状态高于最小荷电状态阈值,并且如果第一电池的温度高于最小温度阈值,则方法300前进到框332。
在框324处,控制器124确定第一电压总线114上的电力需求。电力需求可以与操作电耦接到第一电压总线114的电机所需的电力相关联。
在框326处,控制器124将第一电压总线114上的电力需求与MGU 130所生成的电力进行比较。如果控制器124确定电力需求高于MGU 130的电力,则方法300前进到框328。如果控制器124确定电力需求低于MGU 130所生成的电力,则方法300前进到框330。
在框328处,控制器124将转换器122设置为待机模式,并且将所有再生能量引导到第一电池110。在该示例中,第一电池110是48伏锂电池132,并且控制器124将转换器122设置为待机模式并将所有再生能量引导到48伏锂电池132。该方法接着返回到框322。
在框330处,控制器124将转换器122设置为以降压模式操作以在第一电池110的电力容量内将MGU 130所生成的电力传送到第一电池110,并且设置转换器122的输出电压以将MGU 130所生成的超过第一电池110的电力容量的一部分再生电力传送到第二电池112。在该示例中,第一电池110是48伏锂电池132,并且第二电池112是12伏铅酸电池134。控制器124将转换器122设置为以降压模式操作以在48伏锂电池132的电力容量内将MGU 130所生成的电力传送到48伏锂电池132,并且设置转换器122的输出电压以将MGU 130所生成的超过48伏锂电池132的电力容量的一部分再生电力传送到12伏铅酸电池134。
在框332处,控制器124将第二电池112的荷电状态与同第二电池相关联的最小荷电状态阈值进行比较。继续前面的示例,第二电池是12伏铅酸电池,并且控制器124将12伏铅酸电池134的荷电状态与同12伏铅酸电池相关联的最小荷电状态阈值进行比较。如果第二电池112的荷电状态低于最小荷电状态阈值,则方法300前进到框334。如果第一电池110的荷电状态高于最小荷电状态阈值,则方法300前进到框338。
在框334处,控制器124确定第一电压总线114上的电力需求。电力需求可以与操作电耦接到第一电压总线114的电机所需的电力相关联。
在框336处,控制器124将第一电压总线114上的电力需求与MGU 130所生成的电力进行比较。如果控制器124确定电力需求低于MGU 130所生成的电力,则方法300前进到框330。如果控制器124确定电力需求高于MGU 130所生成的电力,则方法300返回到框322。
在框338处,控制器124确定由MGU 130产生的最大再生能量。
在框340处,控制器124将MGU 130所生成的最大再生能量与第一电池110的最大能量容量进行比较。如果控制器124确定MGU 130所生成的最大再生能量低于第一电池110的最大能量容量,则方法前进到框342。如果控制器124确定MGU 130所产生的最大再生能量高于第一电池110的最大能量容量,则该方法前进到框344。
在框342处,控制器124基于RVC命令设置转换器122的DC/DC输出电压。
在框344处,控制器124将转换器122的DC/DC输出电压设置为最大电平。
参考图4,示出了操作图1的ESS 108的方法400的另一个示例的流程图。方法400类似于图3的方法300,并且包括相同的步骤302至344。然而,方法400包括以框402开始的额外步骤(如图3中所介绍)并且在下面进行了详细描述。
在框402处,控制器124将第二电池112的荷电状态与同第二电池112相关联的最小荷电状态阈值进行比较。继续前面的示例,第二电池112是12伏铅酸电池134,并且控制器124将12伏铅酸电池134的荷电状态与同12伏铅酸电池134相关联的最小荷电状态阈值进行比较。如果控制器124确定第二电池112的荷电状态低于最小荷电状态阈值,则方法400前进到框404,在框404处控制器124将转换器设置为待机模式并且方法400终止。如果控制器124确定第二电池112的荷电状态高于最小荷电状态阈值,则方法400前进到框406。
在框406处,控制器124从电池110、112、热电偶118、120、存储器126或其任何组合接收信号,其中所述信号指示电池110、112的多个参数。这些参数的示例包括每个电池的荷电状态、最大电压、最小电压、电力容量、当前温度和相关联电池的温度阈值。
在框408处,控制器124确定第一电池110的电力容量。在该示例中,第一电池110是48伏锂电池132,并且控制器124确定48伏锂电池132的电力容量。
在框410处,控制器124将第一电压总线114和MGU 130上的电力需求与第一电池110的电力容量进行比较。在该示例中,第一电池110是48伏锂电池132,并且控制器124将48伏锂电池132的电力容量与MGU 130在第一电压总线114上的电力需求进行比较。如果控制器124确定第一电压总线114和MGU 130上的电力需求高于第一电池110的电力容量,则方法400前进到框412。如果控制器124确定第一电压总线114和MGU 130上的电力需求低于第一电池110的电力容量,则方法400前进到框416。
在框412处,控制器124将转换器122设置为以升压模式操作以通过将电力从第二电压总线116传送到第一电压总线114使得MGU 130从第一和第二电池110、112接收电力来提供扭矩辅助。
在框414处,控制器124设置转换器122的输出电压以匹配充电输出电平,使得组合的第一和第二电池提供与MGU 130的电力需求相匹配的电力。
在框416处,控制器124基于RVC命令来设置转换器122的输出电压,使得第一电池110提供与MGU 130的电力需求相匹配的电力。
参考图5,示出了ESS 508的另一个示例,其类似于图1的ESS 108并且具有由增加400的相同附图标记标识的相同部件。然而,尽管图1的ESS 108包括电耦接到第一电压总线114的呈48伏锂电池132形式的第一电池110以及电耦接到第二电压总线116的呈12伏铅酸电池134形式的第二电池112,但本示例的ESS 508包括电耦接到第一电压总线514的呈12伏铅酸电池534形式的第一电池510以及电耦接到第二电压总线516的呈48伏锂电池532形式的第二电池512。
参考图6,示出了操作图5的ESS 508的方法600的另一个示例的流程图。方法600类似于图2的方法200,并且包括由增加400的相同附图标记标识的相同步骤202至212。然而,尽管用于方法200的第一电池110是48伏锂电池132并且用于方法200的第二电池112是12伏铅酸电池134,但是第一电池510是12伏铅酸电池534并且第二电池512是48伏锂电池532。
本公开的描述本质上仅仅是示例性的,并且不脱离本公开的一般意义的变化旨在落入本公开的范围内。此类变化不应被视为脱离本公开的精神和范围。

Claims (10)

1.一种用于机动车辆推进系统的能量储存系统,所述能量储存系统包括:
第一电池,电耦接到第一电压总线;
第二电池,电耦接到第二电压总线;
双向DC/DC电力转换器,电耦接到所述第一电压总线和所述第二电压总线;
启动器,电耦接到所述第一电压总线并机械耦接到发动机以在起动事件期间起动所述发动机;
控制器,电耦接到所述第一电池、所述第二电池和所述双向DC/DC电力转换器;以及
存储器,电耦接到所述控制器并存储用于由所述控制器执行的计算机代码,并且所述计算机代码配置为响应于所述控制器确定以下至少一项而以升压模式操作所述双向DC/DC电力转换器以将电力从所述第二电压总线传送到所述第一电压总线:
所述第一电池的电力容量低于所述第一电压总线上的电力需求;
所述第一电池的荷电状态低于与所述第一电池相关联的最小荷电状态阈值;以及
所述第一电池的温度低于与所述第一电池相关联的最小温度阈值。
2.根据权利要求1所述的能量储存系统,其中所述计算机代码配置为响应于所述控制器确定所述发动机已经启动而以降压模式操作所述双向DC/DC电力转换器以将电力从所述第一电压总线传送到所述第二电压总线。
3.根据权利要求2所述的能量储存系统,还包括用于在电池再生事件期间生成电力的电动发电机单元,并且所述计算机代码配置为响应于所述控制器确定以下情况而将所述双向DC/DC电力转换器设置为待机模式以将电力从所述电动发电机单元传送到所述第一电池:
所述电动发电机单元的扭矩低于零;
所述第一电压总线上的所述电力需求高于所述电动发电机单元所生成的所述电力;以及
以下至少一项:
所述第一电池的所述荷电状态低于与所述第一电池相关联的所述最小荷电状态阈值;以及
所述第一电池的所述温度低于与所述第一电池相关联的所述最小温度阈值。
4.根据权利要求3所述的能量储存系统,其中所述计算机代码配置为响应于所述控制器确定以下情况而以所述降压模式操作所述双向DC/DC电力转换器以将所述电动发电机单元的所述电力的一部分从所述第一电压总线传送到所述第二电压总线:
所述第一电压总线上的所述电力需求低于所述电动发电机单元所生成的所述电力;以及
所述第二电池的荷电状态低于与所述第二电池相关联的最小荷电状态阈值。
5.根据权利要求4所述的能量储存系统,其中所述计算机代码配置为响应于所述控制器确定所述第一电池的能量高于与所述第一电池相关联的能量储存极限而将所述双向DC/DC电力转换器的DC/DC输出电压设置为最大电平。
6.根据权利要求5所述的能量储存系统,其中所述计算机代码配置为响应于所述控制器确定所述第一电池的能量低于所述能量储存极限而基于调整电压控制命令来设置所述双向DC/DC电力转换器的所述DC/DC输出电压。
7.根据权利要求6所述的能量储存系统,其中所述计算机代码配置为响应于所述控制器确定以下情况而以所述升压模式操作所述双向DC/DC电力转换器以通过将电力从所述第二电压总线传送到所述第一电压总线来提供扭矩辅助:
所述第二电池的所述荷电状态高于与所述第二电池相关联的所述最小荷电状态阈值;以及
所述电动发电机单元的所述电力需求高于所述第一电池的所述电力容量。
8.根据权利要求8所述的能量储存系统,其中所述第一电池是48伏电池,并且所述第二电池是12伏电池。
9.一种操作用于机动车辆推进系统的能量储存系统的方法,所述能量储存系统包括电耦接到第一电压总线的第一电池、电耦接到第二电压总线的第二电池、双向DC/DC电力转换器、启动器、电动发电机单元、控制器和存储计算机代码的存储器,所述方法包括:
使用所述控制器在发动机起动事件期间将所述第一电池的电力容量与所述第一电压总线上的电力需求进行比较;
使用所述控制器将所述第一电池的荷电状态与同所述第一电池相关联的最小荷电状态阈值进行比较;
使用所述控制器将所述第一电池的温度与同所述第一电池相关联的最小温度阈值进行比较;以及
响应于所述控制器确定以下至少一项而通过以升压模式操作所述双向DC/DC电力转换器来将电力从所述第二电压总线传送到所述第一电压总线:
在所述发动机起动事件期间所述第一电池的所述电力容量低于所述第一电压总线上的所述电力需求;
所述第一电池的所述荷电状态低于与所述第一电池相关联的所述最小荷电状态阈值;以及
所述第一电池的所述温度低于与所述第一电池相关联的所述最小温度阈值。
10.根据权利要求9所述的方法,还包括响应于所述控制器确定所述发动机已经启动而通过以降压模式操作所述双向DC/DC电力转换器来将电力从所述第一电压总线传送到所述第二电压总线。
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105103404A (zh) * 2013-04-03 2015-11-25 株式会社自动网络技术研究所 控制装置、供电控制装置、充电控制方法、充电控制装置以及车辆用电源装置
CN105391108A (zh) * 2014-09-02 2016-03-09 Ls产电株式会社 一种蓄电池组和包含该蓄电池组的混合动力车辆
CN107206903A (zh) * 2014-11-14 2017-09-26 江森自控科技公司 用于车辆系统和方法的半有源部分并行电池配置
CN207481809U (zh) * 2017-09-28 2018-06-12 宝沃汽车(中国)有限公司 车辆供电系统及车辆
CN108216086A (zh) * 2017-12-15 2018-06-29 广州汽车集团股份有限公司 一种48v微混系统的dcdc转换器及其控制方法
CN109789765A (zh) * 2016-09-21 2019-05-21 Fca美国有限责任公司 对高电压故障下的轻度混合动力电动车辆的直流-直流变换器的选择性响应控制
CN110254380A (zh) * 2019-06-12 2019-09-20 北京北汽德奔汽车技术中心有限公司 电量控制系统、方法及车辆
CN110535218A (zh) * 2018-05-25 2019-12-03 丰田自动车株式会社 电池放电控制装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6881341B2 (ja) * 2018-01-31 2021-06-02 トヨタ自動車株式会社 車両の制御装置

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105103404A (zh) * 2013-04-03 2015-11-25 株式会社自动网络技术研究所 控制装置、供电控制装置、充电控制方法、充电控制装置以及车辆用电源装置
CN105391108A (zh) * 2014-09-02 2016-03-09 Ls产电株式会社 一种蓄电池组和包含该蓄电池组的混合动力车辆
CN107206903A (zh) * 2014-11-14 2017-09-26 江森自控科技公司 用于车辆系统和方法的半有源部分并行电池配置
CN109789765A (zh) * 2016-09-21 2019-05-21 Fca美国有限责任公司 对高电压故障下的轻度混合动力电动车辆的直流-直流变换器的选择性响应控制
CN207481809U (zh) * 2017-09-28 2018-06-12 宝沃汽车(中国)有限公司 车辆供电系统及车辆
CN108216086A (zh) * 2017-12-15 2018-06-29 广州汽车集团股份有限公司 一种48v微混系统的dcdc转换器及其控制方法
CN110535218A (zh) * 2018-05-25 2019-12-03 丰田自动车株式会社 电池放电控制装置
CN110254380A (zh) * 2019-06-12 2019-09-20 北京北汽德奔汽车技术中心有限公司 电量控制系统、方法及车辆

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