CN114872564A - 用于改善车辆电力分配总线的操作的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了“用于改善车辆电力分配总线的操作的方法和系统”。描述了用于操作电动或混合动力车辆的电力分配总线的系统和方法。在一个示例中，电力消耗器的输出与其他电力消耗器分离，使得从电力分配总线汲取的电流降低，同时电力消耗器向电力分配总线提供电容性负载，从而降低与电力分配总线相关联的电压纹波。

Description

用于改善车辆电力分配总线的操作的方法和系统
技术领域
本说明书涉及用于改善车辆的电力分配总线的操作的方法和系统。
背景技术
车辆可以包括电力分配总线。总线可以将电力从电源输送到电力消耗器。由电力分配总线分配的电力可以包括电压和电流。可能期望电压保持恒定，使得对电压敏感的电力消耗器可以按预期操作。然而，如果电力分配总线的电压变化超过预定量，则电耦合到电力分配总线的电力消耗器可能发生劣化。
发明内容
发明人已经开发了用于操作电动或混合动力车辆的电力分配总线的系统和方法。在一个示例中，电力消耗器的输出与其他电力消耗器分离，使得从电力分配总线汲取的电流降低，同时电力消耗器向电力分配总线提供电容性负载，从而降低与电力分配总线相关联的电压纹波。
应当理解，提供以上发明内容是为了以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的一系列概念。其并不意味着确定所要求保护的主题的关键或必要特征，主题的范围由具体实施方式之后的权利要求唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上文或本公开的任何部分中提及的任何缺点的实现方式。
附图说明
当单独地或参考附图来理解时，通过阅读在本文中称作具体实施方式的实施例的示例，将更全面地理解本文描述的优点，在附图中：
图1是发动机的示意图；
图2是车辆传动系的示意图；
图3示出了示例性电力消耗器的图；
图4示出了根据图5的方法的电力分配总线操作序列；以及
图5示出了用于操作车辆的电力分配总线的方法。
具体实施方式
本说明书涉及操作车辆的电力分配总线。电力分配总线可以允许将电力从电池传输到诸如电力消耗器之类的装置。另外，电力总线可以在电池充电时向电池输送电力。包括电力总线的车辆可以是混合动力车辆或电动车辆。图1示出了示例性混合动力车辆的发动机。图2示出了混合动力车辆的动力传动系统或传动系。图3中示出了示例性直流(DC)到交流(AC)功率转换器，其表示可以耦合到电力分配总线的一种类型的电力消耗器。图4中示出了电力分配总线的示例性操作序列。最后，图5中示出了用于操作电力分配总线的方法的流程图。
电力分配总线可以允许电力流入或流出电池。电池可以具有显著量的内部电容，其降低了由电力分配总线承载的电力的电压纹波(例如，电压水平从恒定值的变动，诸如从标称480伏特的+一伏特变动)。电池的内部电容可以为电力分配总线贡献主要量的电容。然而，如果从电力总线移除电池，则电力总线的电压纹波可能由于耦合到电力总线的电容的降低而增加。如果电压纹波足够高，则耦合到电力分配总线的电力消耗器和装置可能劣化(例如，可能无法按预期操作或可能以降低的效率操作)。因此，可能期望提供一种降低车辆内的电力分配总线的电压纹波的方式。
本文的发明人已经认识到上述问题并且已经开发了一种用于操作车辆的电力分配总线的方法，所述方法包括：响应于电力分配总线的电压纹波超过阈值水平而将包括电容性输入负载的电力消耗器耦合到电力分配总线；并且将电力消耗器的输出与其他电力消耗器解耦。
通过将包括电容性负载的电力消耗器电耦合到电力分配总线，可以提供降低经由电力分配总线传递的电压纹波的技术结果。具体地，电容性负载可以抑制纹波电压，使得可以降低纹波电压。降低的纹波电压可以防止电耦合到电力分配总线的电力消耗器的劣化。另外，包括电容性负载的电力消耗器的输出可以与其他电负载解耦，使得电力总线的电压可以保持在期望水平。
本描述可提供若干优点。具体地，所述方法可以降低电子部件劣化的可能性。此外，所述方法可以允许一些电力消耗器继续操作。另外，实施所述系统和方法的成本较低，因为使用了系统的现有部件来降低电力分配总线的电压纹波。
当单独地或结合附图来理解时，根据以下具体实施方式，将容易明白本说明书的以上优点和其他优点以及特征。
参考图1，包括多个气缸的内燃发动机10由电子发动机控制器12控制，图1中示出了其中一个气缸。控制器12从图1和图2所示的各种传感器接收信号。控制器基于所接收的信号和存储在控制器12的存储器中的指令采用图1和图2所示的致动器以调整发动机和传动系或动力传动系统的操作。
发动机10由气缸盖35和缸体33组成，所述气缸盖和缸体包括燃烧室30和气缸壁32。活塞36定位在其中并且经由与曲轴40的连接进行往复运动。飞轮97和环形齿轮99联接到曲轴40。任选的起动机96(例如，低压(以小于30伏工作)电机)包括小齿轮轴98和小齿轮95。小齿轮轴98可以选择性地使小齿轮95前进以接合环形齿轮99。可将任选的起动机96直接安装到发动机的前方或发动机的后方。在一些示例中，起动机96可经由皮带或链条将动力选择性地供应给曲轴40。此外，当起动机96未接合到发动机曲轴40和飞轮环形齿轮99时，所述起动机处于基本状态。
燃烧室30被示出为经由相应的进气门52和排气门54与进气歧管44和排气歧管48连通。每个进气门和排气门可以通过进气凸轮51和排气凸轮53操作。进气凸轮51的位置可以由进气凸轮传感器55确定。排气凸轮53的位置可以由排气凸轮传感器57确定。进气门52可以由气门激活装置59选择性启用和停用。排气门54可由气门启用装置58选择性地启用和停用。气门启用装置58和59可以是机电装置。
直接燃料喷射器66被示出为定位成将燃料直接喷射到气缸30中，这被本领域技术人员称为直接喷射。进气道燃料喷射器67被示出为定位成将燃料喷射到气缸30的进气道中，这被本领域技术人员称为进气道喷射。燃料喷射器66和67与由控制器12提供的脉冲宽度成比例地递送液体燃料。燃料由包括燃料箱、燃料泵和燃料轨(未示出)的燃料系统(未示出)递送到燃料喷射器66和67。
另外，进气歧管44被示出为与涡轮增压器压缩机162和发动机进气口42连通。在其他示例中，压缩机162可以是机械增压器压缩机。轴161将涡轮增压器涡轮164机械地联接到涡轮增压器压缩机162。任选的电子节气门62调整节流板64的位置以控制从压缩机162到进气歧管44的气流。由于节气门62的入口在增压室45内，因此增压室45中的压力可以被称为节气门入口压力。节气门出口在进气歧管44中。在一些示例中，节气门62和节流板64可定位在进气门52与进气歧管44之间，以使得节气门62是进气道节气门。压缩机再循环阀47可以选择性地调整到介于完全打开与完全关闭之间的多个位置。废气门163可以经由控制器12进行调整以允许排气选择性地绕开涡轮164，从而控制压缩机162的转速。空气滤清器43清洁进入发动机进气口42的空气。
无分电盘点火系统88响应于控制器12而经由火花塞92向燃烧室30提供点火火花。通用排气氧(UEGO)传感器126被示出为在三元催化器70上游联接到排气歧管48。替代地，双态排气氧传感器可以代替UEGO传感器126。
在一个示例中，催化器70可以包括多个砖和三元催化剂涂层。在另一个示例中，可以使用各自具有多块砖的多个排放控制装置。
控制器12在图1中被示出为常规的微计算机，所述常规的微计算机包括：微处理器单元102、输入/输出端口104、只读存储器106(例如，非暂时性存储器)、随机存取存储器108、保活存储器110和常规的数据总线。控制器12被示出为除了接收先前论述的那些信号之外还从联接到发动机10的传感器接收各种信号，包括：来自联接到冷却套筒114的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ECT)；联接到推进力踏板130(例如，人/机界面)以用于感测由人类驾驶员132施加的力的位置传感器134；联接到制动踏板150(例如，人/机界面)以用于感测由人类驾驶员132施加的力的位置传感器154；来自联接到进气歧管44的压力传感器122的发动机歧管压力(MAP)的测量值；来自感测曲轴40位置的霍尔效应传感器118的发动机位置传感器；来自传感器120的进入发动机的空气质量的测量值；以及来自传感器68的节气门位置的测量值。还可以感测(传感器未示出)大气压力以供控制器12处理。在本描述的优选方面，曲轴每旋转一转，发动机位置传感器118产生预定数目的等距脉冲，据此可确定发动机转速(RPM)。
控制器12还可接收来自人/机界面11的输入。起动或停止发动机或车辆的请求可经由人类和到人/机接口11的输入来生成。人/机界面11可以是触摸屏显示器、按钮、按键开关或其他已知的装置。
在操作期间，发动机10内的每个气缸通常经历四冲程循环：所述循环包括进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程。在进气冲程期间，一般来说，排气门54关闭并且进气门52打开。空气经由进气歧管44被引入到燃烧室30中，并且活塞36移动到气缸的底部，以便增大燃烧室30内的容积。活塞36靠近气缸的底部并且处于其冲程末端(例如，当燃烧室30处于其最大体积时)的位置通常被本领域技术人员称为下止点(BDC)。
在压缩冲程期间，进气门52和排气门54关闭。活塞36朝向气缸盖移动，以便压缩燃烧室30内的空气。活塞36处于其冲程末端并最靠近气缸盖时(例如，当燃烧室30处于其最小容积时)的点通常被本领域技术人员称为上止点(TDC)。在下文被称为喷射的过程中，燃料被引入到燃烧室中。在下文称为点火的过程中，由诸如火花塞92等已知点火装置点燃所喷射的燃料，从而导致燃烧。
在膨胀冲程期间，膨胀的气体将活塞36推回到BDC。曲轴40将活塞运动转换成旋转轴的旋转力。最后，在排气冲程期间，排气门54打开以将燃烧的空气-燃料混合物释放到排气歧管48，并且活塞返回到TDC。应当注意，以上仅作为示例示出，并且进气门和排气门打开和/或关闭正时可以变化，诸如以提供正或负气门重叠、迟进气门关闭或各种其他示例。
图2是包括动力传动系统或传动系200的车辆225的框图。图2的动力传动系统包括图1所示的发动机10。动力传动系统200被示出为包括车辆系统控制器255、发动机控制器12、第一电机控制器252、第二电机控制器257、变速器控制器254、能量存储装置控制器253和制动控制器250。控制器可以通过控制器局域网(CAN)299进行通信。控制器中的每一者都可以向其他控制器提供信息，诸如功率输出限制(例如，经控制不得被超过的装置或部件的功率输出)、功率输入限制(例如，经控制不得被超过的装置或部件的功率输入)、受控制装置的功率输出、传感器和致动器数据、诊断信息(例如，关于劣化变速器的信息、关于劣化发动机的信息、关于劣化电机的信息、关于劣化制动器的信息)等。此外，车辆系统控制器255可以向发动机控制器12、电机控制器252、变速器控制器254和制动控制器250提供命令，以实现驾驶员输入请求以及基于车辆工况的其他请求。
例如，响应于驾驶员释放推进力踏板和车辆速度，车辆系统控制器255可以请求期望的车轮功率或车轮功率水平以提供期望的车辆速度减小率。所请求的所需车轮功率可以通过车辆系统控制器255向电机控制器252请求第一制动功率和向发动机控制器12请求第二制动功率来提供，所述第一功率和第二功率提供车轮216处的所需传动系制动功率。车辆系统控制器255还可以经由制动器控制器250请求摩擦制动功率。制动功率可以称为负功率，因为它们减慢传动系和车轮旋转。正功率可以维持或增加传动系和车轮旋转的速度。
在其他示例中，对控制动力传动系统装置的划分可以以与图2中所示不同的方式进行划分。例如，单个控制器可以取代车辆系统控制器255、发动机控制器12、第一电机控制器252、第二电机控制器257、变速器控制器254和制动控制器250。替代地，车辆系统控制器255和发动机控制器12可以是单个单元，而电机控制器252、变速器控制器254和制动器控制器250是独立的控制器。
在该示例中，可以由发动机10、BISG 219和电机240向动力传动系统200提供推进力。在其他示例中，可以省略发动机10。发动机10可以用图1所示的发动机起动系统、经由BISG 219或者经由也称为集成式起动机/发电机的传动系集成式起动机/发电机(ISG)240起动。BISG 219的转速可以经由任选的BISG转速传感器203来确定。传动系ISG 240(例如，高压(以大于30伏的电压操作的)电机)也可以称为电机、马达和/或发电机。此外，发动机10的功率可以经由诸如燃料喷射器、节气门等功率致动器204来调整。
传动系200被示出为包括皮带集成式起动机/发电机(ISG)219。ISG 219可以经由皮带231联接到发动机10的曲轴40。替代地，ISG219可以直接联接到曲轴40。当对较高电压电能存储装置262(例如，牵引电池)充电时，ISG 219可以向传动系200提供负扭矩。ISG 219还可以提供正扭矩，以经由较低电压电能存储装置(例如，电池或电容器)263所供应的能量来使传动系200旋转。在一个示例中，电能存储装置262可以输出比电能存储装置263(例如，12伏)更高的电压(例如，48伏)。DC/DC转换器245可以允许在高压(例如，>24伏)电力分配总线291与低压(例如，<24伏)电力分配总线292之间交换电能。高压电力分配总线291电耦合到逆变器246和牵引电池或电能存储装置262。电流和电压传感器297的输出可以被供应到本文所述的控制器中的一个(例如，253)以确定高压电力分配总线291的工况(例如，电压、电流、功率、温度等)。高压电力分配总线291可以由金属汇流排(例如，铜或铝条)和允许连接到高压电力分配总线291的端子组成。
低压电力分配总线292电耦合到较低压电能存储装置263和传感器/致动器/附件279。电气附件279可以包括但不限于前挡风玻璃电阻加热器和后挡风玻璃电阻加热器、真空泵、气候控制风扇以及灯。逆变器246将DC电力转换为AC电力，反之亦然，以使得功率能够在ISG 219与电能存储装置262之间传递。同样，逆变器247将DC电力转换为AC电力，反之亦然，以使得功率能够在ISG 240与电能存储装置262之间传递。
直流到交流(DCAC)转换器249是可以向插座289供应AC电流的电力消耗器。DCAC转换器电耦合到电力分配总线291。DCAC转换器249可以经由CAN 299从控制器12、控制器255或其他控制器接收指令。AC电力消耗器295可以从DCAC转换器249接收AC电力。另外，附加的电力消耗器239(例如，排放控制装置(电加热催化器、空气泵、燃料重整器等)、DC/DC转换器、DCAC转换器等)可以经由如图3中所示的这些装置内的内部开关来选择性地电耦合到高压电力分配总线291。
发动机输出功率可以通过双质量飞轮215传输到动力传动系统分离离合器的输入侧或第一侧235。分离离合器236可以是电致动或液压致动的。分离离合器236的下游侧或第二侧234被示出为机械地联接到ISG输入轴237。
ISG 240可以操作以向动力传动系统200提供动力，或者在再生模式中将动力传动系统动力转换成电能以便存储在电能存储装置262中。ISG 240与能量存储装置262电通信。ISG 240具有比图1所示的起动机马达96或BISG 219更高的输出功率容量。此外，ISG 240直接驱动动力传动系统200或由动力传动系统200直接驱动。不存在将ISG 240联接到动力传动系统200的皮带、齿轮或链条。代而，ISG240以与动力传动系统200相同的速率旋转。电能存储装置262(例如，高压电池或电源)可以是电池、电容器或电感器。ISG 240的下游侧经由轴241机械地联接到变矩器206的泵轮285。ISG 240的上游侧机械地联接到分离离合器236。ISG 240可以经由如电机控制器252所指示充当马达或发电机而向动力传动系统200提供正功率或负功率。
变矩器206包括涡轮286以将动力输出到输入轴270。输入轴270将变矩器206机械地联接到自动变速器208。变矩器206还包括变矩器旁路锁止离合器212(TCC)。当TCC被锁定时，功率从泵轮285直接传递到涡轮286。TCC由控制器254电操作。替代地，TCC可以是液压锁定的。在一个示例中，变矩器可以被称为变速器的部件。
当变矩器锁止离合器212完全脱离时，变矩器206经由变矩器涡轮286和变矩器泵轮285之间的流体传递将发动机动力传输到自动变速器208，从而实现扭矩倍增。相比之下，当变矩器锁止离合器212完全接合时，经由变矩器离合器将发动机输出动力直接传递到变速器208的输入轴270。替代地，变矩器锁止离合器212可以部分地接合，由此能够调整直接传递到变速器的动力的量。变速器控制器254可以被配置为通过响应于各种发动机工况或者根据基于驾驶员的发动机操作请求调整变矩器锁止离合器来调整由变矩器212传输的动力量。
变矩器206还包括泵283，所述泵对流体加压以操作分离离合器236、前进离合器210和挡位离合器211。泵283经由泵轮285驱动，所述泵轮以与ISG 240相同的转速旋转。
自动变速器208包括挡位离合器(例如，挡位1-10)211和前进离合器210。自动变速器208是固定比变速器。替代地，变速器208可以是能够模拟固定齿轮比变速器和固定齿轮比的无级变速器。挡位离合器211和前进离合器210可以选择性地接合，以改变输入轴270的实际总转数与车轮216的实际总转数的比率。通过经由换挡控制电磁阀209调整被供应到离合器的流体，可以使挡位离合器211接合或脱离。来自自动变速器208的动力输出也可以经由输出轴260传递到车轮216以推进车辆。具体地，自动变速器208可以在将输出驱动功率传递到车轮216之前，响应于车辆行驶状况而在输入轴270处传递输入驱动功率。变速器控制器254选择性地启用或接合TCC 212、挡位离合器211和前进离合器210。变速器控制器还选择性地停用或脱离TCC 212、挡位离合器211和前进离合器210。
另外，可以通过接合摩擦车轮制动器218来向车轮216施加摩擦力。在一个示例中，摩擦车轮制动器218可以响应于人类驾驶员将脚压在制动踏板(未示出)上和/或响应于制动器控制器250内的指令而接合。另外，制动器控制器250可以响应于由车辆系统控制器255发出的信息和/或请求而施加制动器218。通过相同的方式，通过响应于人类驾驶员从制动踏板释放脚、制动器控制器指令和/或车辆系统控制器指令和/或信息而使车轮制动器218脱离，可以减小对车轮216的摩擦力。例如，作为自动化发动机停止程序的一部分，车辆制动器可以经由控制器250向车轮216施加摩擦力。
响应于增加车辆225的速度的请求，车辆系统控制器可以从推进力踏板或其他装置获得驾驶员需求功率或功率请求。然后，车辆系统控制器255将所请求的驾驶员需求功率的一部分分配给发动机，并将其余部分分配给ISG或BISG。车辆系统控制器255向发动机控制器12请求发动机功率并向电机控制器252请求ISG功率。如果ISG功率加上发动机功率小于变速器输入功率极限(例如，不得被超过的阈值)，则将功率输送到变矩器206，然后变矩器将所请求的功率的至少一部分中继到变速器输入轴270。变速器控制器254响应于可以基于输入轴功率和车辆速度的换挡计划和TCC锁止计划而选择性地锁定变矩器离合器212并经由挡位离合器211接合挡位。在一些状况下，当可能期望对电能存储装置262充电时，可以在存在非零驾驶员需求功率时请求充电功率(例如，负ISG功率)。车辆系统控制器255可以请求增加发动机功率来克服充电功率以满足驾驶员需求功率。
响应于降低车辆225的速度并且提供再生制动的请求，车辆系统控制器可以基于车辆速度和制动踏板位置来提供负的期望车轮功率(例如，期望的或请求的动力传动系统车轮功率)。然后，车辆系统控制器255将负的期望车轮功率的一部分分配给ISG 240和发动机10。车辆系统控制器还可将请求的制动功率的一部分分配给摩擦制动器218(例如，期望的摩擦制动车轮功率)。此外，车辆系统控制器可以向变速器控制器254通知车辆处于再生制动模式，使得变速器控制器254基于唯一换挡计划来变换挡位211，以提高再生效率。发动机10和ISG 240可以向变速器输入轴270供应负功率，但是由ISG 240和发动机10提供的负功率可以由变速器控制器254限制，所述变速器控制器254输出变速器输入轴负功率极限(例如，不应超过的阈值)。此外，车辆系统控制器255或电机控制器252可以基于电能存储装置262的工况来限制ISG 240的负功率(例如，被约束到小于阈值负阈值功率)。由于变速器或ISG限制而可能不由ISG 240提供的期望的负车轮功率的任何部分可以被分配给发动机10和/或摩擦制动器218，使得期望的车轮功率通过经由摩擦制动器218、发动机10和ISG240的负功率(例如，吸收的功率)的组合来提供。
因此，对各种动力传动系统部件的功率控制可以由车辆系统控制器255来监测，其中经由发动机控制器12、电机控制器252、变速器控制器254和制动器控制器250来提供对发动机10、变速器208、电机240和制动器218的局部功率控制。
作为一个示例，可以通过控制涡轮增压发动机或机械增压发动机的节气门开度和/或气门正时、气门升程和增压调整火花正时、燃料脉冲宽度、燃料脉冲正时和/或空气充气的组合来控制发动机功率输出。在柴油发动机的情况下，控制器12可以通过控制燃料脉冲宽度、燃料脉冲正时和空气充气的组合来控制发动机功率输出。可以通过在发动机产生的功率不足以使发动机旋转的情况下使发动机旋转来提供发动机制动功率或负发动机功率。因此，发动机可以经由在燃烧燃料时以低功率操作(其中一个或多个气缸停用(例如，不燃烧燃料)或其中所有气缸都停用并且在使发动机旋转时)来产生制动功率。可以经由调整发动机气门正时来调整发动机制动功率量。可以调整发动机气门正时以增加或减少发动机压缩功。此外，可调整发动机气门正时以增加或减少发动机膨胀功。在所有情况下，可在逐缸的基础上执行发动机控制以控制发动机功率输出。
电机控制器252可通过调整流入和流出ISG的磁场绕组和/或电枢绕组的电流来控制来自ISG 240的功率输出和电能产生，如本领域中已知的。
变速器控制器254经由位置传感器271接收变速器输入轴位置。变速器控制器254可以通过对来自位置传感器271的信号求导或者在预定时间间隔内对若干已知的角距离脉冲进行计数，将变速器输入轴位置转换成输入轴转速。变速器控制器254可以从扭矩传感器272接收变速器输出轴扭矩。替代地，传感器272可以是位置传感器或扭矩和位置传感器。如果传感器272是位置传感器，则控制器254可以对预定时间间隔内的轴位置脉冲进行计数以确定变速器输出轴转速。变速器控制器254还可以对变速器输出轴转速求导以确定变速器输出轴转速变化率。变速器控制器254、发动机控制器12和车辆系统控制器255还可以从传感器277接收另外的变速器信息，所述传感器可以包括但不限于泵输出管线压力传感器、变速器液压传感器(例如，挡位离合器流体压力传感器)、ISG温度传感器和BISG温度、换挡杆传感器和环境温度传感器。变速器控制器254还可以从换挡选择器290(例如，人/机界面装置)接收所请求的挡位输入。换挡选择器290可包括用于挡位1-N(其中N是高挡位数)、D(行驶挡)和P(驻车挡)的位置。
制动器控制器250经由车轮转速传感器221接收车轮转速信息并且从车辆系统控制器255接收制动请求。制动器控制器250还可以直接地或通过CAN 299从图1中所示的制动踏板传感器154接收制动踏板位置信息。制动器控制器250可响应于来自车辆系统控制器255的车轮功率命令而提供制动。制动器控制器250还可以提供防抱死和车辆稳定性制动以提高车辆制动和稳定性。因此，制动器控制器250可以向车辆系统控制器255提供车轮功率极限(例如，不得超过的阈值负车轮功率)，使得负ISG功率不会导致超过车轮功率极限。例如，如果控制器250发出50N-m的负车轮功率极限，则调整ISG功率以在车轮处提供小于50N-m(例如，49N-m)的负功率，这包括考虑变速器齿轮传动。
因此，图1和图2的系统提供了一种系统，所述系统包括：电力分配总线；牵引电池，所述牵引电池电耦合到电力分配总线；第一电力消耗器，所述第一电力消耗器电耦合到电力分配总线；一个或多个电力消耗器，所述一个或多个电力消耗器电耦合到第一电力消耗器；以及控制器，所述控制器包括存储在非暂时性存储器中的可执行指令，所述可执行指令使控制器响应于电力分配总线的电压纹波超过阈值水平而将第一电力消耗器的输出与一个或多个电力消耗器电解耦。所述系统包括其中第一电力消耗器的输出经由开关与一个或多个电力消耗器电解耦。所述系统还包括响应于电力分配总线的电压纹波超过阈值水平而将第一电力消耗器电耦合到电力分配总线的附加指令。所述系统包括其中一个或多个电力消耗器是交流电力消耗器。所述系统包括其中电力分配总线在牵引电池与逆变器之间传递电力。所述系统包括其中电力分配总线在牵引电池与DC/DC转换器之间传递电力。所述系统包括其中电力分配总线在牵引电池与第一电力消耗器之间传递电力，并且其中第一电力消耗器是DCAC转换器。
现在参考图3，示出了DCAC转换器249的示意图。DCAC转换器249包括DC电力输入端300。DC电力输入300电耦合到输入切断开关302。输入切断开关可以是场效应晶体管、金属氧化物场效应晶体管或其他已知的开关装置。输入切断开关302可以选择性地允许DC电力输入端300与电容器组304之间的电连通。电容器304电耦合到变压器305的输入端310。变压器305的输出312被输入到H桥306以生成AC电力。AC电力经由DCAC转换器输出314供应到插座289。开关320可以选择性地将DCAC转换器输出314耦合到图2中所示的插座289和AC电力消耗器295。开关320可以是场效应晶体管、继电器触点或其他已知的开关装置。控制逻辑315可以根据经由CAN 299接收的指令来断开和闭合开关320。
现在参考图4，示出了根据图5的方法的示例性预测电力分配总线操作序列的曲线图。所述示例性序列可由图1至图2的系统协同图5的方法来提供。所述曲线图在时间上对齐并且在同一时间发生。在时间t0至t4处的竖直线指示序列中特别感兴趣的时间。
从图4的顶部开始的第一曲线图是电力分配总线处的过量电压纹波的状态相对于时间的曲线图。竖直轴线表示电力分配总线处的过量电压纹波的状态，并且当迹线402处于水平轴线箭头附近的水平时存在过量电压纹波。当迹线402处于水平轴线附近时，不存在过量电压纹波。水平轴线表示时间，并且时间从图的左侧向图的右侧增加。迹线402表示电力分配总线处的过量电压纹波的状态。
从图4的顶部开始的第二曲线图是电力消耗器电力状态相对于时间的曲线图。竖直轴线表示电力消耗器电力状态，并且当迹线404处于竖直轴线箭头附近的较高水平时，电力被施加到电力消耗器。当迹线404处于竖直轴线附近的较低水平时，电力不被施加到电力消耗器。电力消耗器可以是电耦合到电力分配总线的电动装置，所述电力分配总线耦合到牵引电池。一些电力消耗器不向车辆传动系提供扭矩。更确切而言，这些电力消耗器可以包括但不限于DCAC转换器、电动转向系统、泵、排放控制装置等。水平轴线表示时间，并且时间从图的左侧向图的右侧增加。迹线404表示电力消耗器电力状态。
从图4顶部开始的第三曲线图是电力消耗器输出状态相对于时间的曲线图。竖直轴线表示电力消耗器输出状态，并且当迹线406处于竖直轴线箭头附近的较高水平时，电力消耗器的输出电耦合到另一个电力消耗器。当迹线406处于竖直轴线附近的较低水平时，电力消耗器输出不电耦合到另一个电力消耗器。水平轴线表示时间，并且时间从图的左侧向图的右侧增加。迹线406表示电力消耗器输出状态。
从图4的顶部开始的第四曲线图是电力分配总线的电压相对于时间的曲线图。竖直轴线表示电力分配总线的电压并且所述电压在竖直轴线箭头的方向上增加。水平轴线表示时间，并且时间从图的左侧向图的右侧增加。迹线408表示电力分配总线相对于时间的电压。在452处指示电力分配总线上的电压纹波，其示出了电压的幅值增大和减小。由450处的箭头指示电力分配总线电压纹波的峰间电压。
在时间t0处，高压电力分配总线(例如，图2的291)上不存在过量电压纹波，并且电力被供应到耦合到高压电力分配总线的电力消耗器。另外，电力消耗器的输出耦合到其他电力消耗器，使得可以操作电力消耗器。例如，DCAC转换器(第一电力消耗器)的输出耦合到车辆外部的锯(例如，第二电力消耗器)。在电力分配总线处示出了非常小的电压纹波。
在时间t1处，高压电力分配总线上的过量电压纹波增加到大于阈值，如由从低水平转变到高水平的过量电压纹波迹线402所指示。当牵引电池与高压电力分配总线断开连接时，高压电力分配总线上可能发生过量电压纹波。过量电压纹波可能是由耦合到高压电力分配总线的电容的减小引起的。
另外，从电耦合到高压电力分配总线的电力消耗器移除电力，如从较高水平转变到较低水平的迹线404所指示。此外，电力消耗器的输出与电负载解耦，如从高水平转变到低水平的迹线406所指示。将电负载与电力消耗器解耦可以减少经由高压电力分配总线传送的功率量，使得高压电力分配总线承载的电压不会下降，并且使得可以降低高压电力分配总线上的电负载。电压纹波被示出为在时间t1处显著增加。
在时间t2处，再一次向电耦合到高压电力分配总线的电力消耗器供应电力，如从较低水平转变到较高水平的迹线404所指示。电力消耗器的输出保持与电力消耗器解耦，如迹线406所指示，使得高压电力分配总线上的电负载降低。通过将电力消耗器耦合到高压电力分配总线，可能能够减少过量电压纹波。然而，由于过量电压纹波的潜在状况仍然存在，所以过量电压纹波状态不会改变。具体地，牵引电池(未示出)保持与高压电力分配总线解耦，或者电源继续生成电压纹波。电压纹波在时间t2处减小。
在时间t3处，过量电压纹波状态从较高水平变为较低水平，以指示过量电压纹波状况不再存在。在一个示例中，牵引电池可以在时间t3处电耦合到高压电力分配总线(未示出)。电力继续被输送到电力消耗器，并且电力消耗器的输出保持与电力消耗器解耦。电压纹波在时间t3处显著减小。
在时间t4处，不存在过量电压纹波，电力被供应到电力消耗器，并且电力消耗器的输出电耦合到其他电力消耗器。响应于过量电压纹波状态的消除，电力消耗器的输出可以耦合到其他电力消耗器。
现在参考图5，示出了用于操作电力分配总线的方法的流程图。图5的方法可以结合在图1至图2的系统中并且可以与其协作。此外，图5的方法的至少部分可并入作为存储在非暂时性存储器中的可执行指令，而方法的其他部分可经由控制器变换物理世界中的装置和致动器的操作状态来执行。可以经由空中下载更新(例如，经由卫星或蜂窝网络)来更新存储在非暂时性存储器中的可执行指令。
在502处，方法500确定车辆动力系统工况。在一个示例中，方法500经由测量高压电力分配总线的电压来确定高压电力分配总线的纹波电压。方法500还可以确定牵引电池是否电耦合到高压电力分配总线。另外，方法500可以确定电耦合到高压电力分配总线的电力消耗器的输出是电耦合到其他电力消耗器还是未与其他电力消耗器电耦合。在确定车辆动力系统工况之后，方法500前进到504。
在504处，方法500判断纹波电压(例如，高压电力分配总线处的电压的变化部分)是否大于阈值水平(例如，高压电力分配总线处的电压的时变部分的峰间2伏特)或者牵引电池或其他电池是否已经与高压电力分配总线解耦。如果是，则答案为是且方法500前进到506。否则，答案为否并且方法500前进到520。
在520处，方法500将电力消耗器电耦合到高压电力分配总线。例如，方法500可以闭合切断开关302以将DCAC转换器249耦合到高压电力分配总线。通过将电力消耗器耦合到高压电力分配总线，可以启用电力消耗器。方法500前进到522。
在522处，方法500启用电力消耗器的输出电路，使得电力消耗器可以为其他电力消耗器供电。在一个示例中，方法500可以闭合开关320以启用DCAC转换器249的输出，或者替代地，可以启用DCAC中的线圈或变压器的初级侧或次级侧上的开关。同样地，方法500可以启用其他电力消耗器的输出。方法500前进到退出。
在506处，方法500切断流到不参与向车辆传动系或动力传动系统提供推进力的选定电力消耗器的电力。例如，方法500可以将DCAC转换器与高压电力分配总线解耦，同时允许联接到将扭矩传递到传动系的电机的逆变器保持电耦合到高压电力分配总线。另外，方法500可以保持DCDC转换器，所述DCDC转换器向动力转向系统、低压电池和联接到高压电力分配总线的其他装置供应电力。在一些实施例中，步骤506可以是可选的。
方法500还可以将哪些装置电耦合到高压电力分配装置和/或哪些装置已经与高压电力分配总线电解耦传递给车辆乘员和/或远程装置，诸如车辆服务中心处的服务器。方法500可以经由人/机界面11将装置状态传递给车辆乘员。方法500前进到508。
在508处，方法500切断不参与向传动系提供推进力的选定电力消耗器的输出。通过切断选定电力消耗器的输出，车辆可能能够生成推进力。在一个示例中，可以断开开关以将选定电力消耗器的输出与电力消耗器解耦。例如，可以断开开关320以将DCAC转换器249与插座289和电力消耗器295解耦。在其他示例中，可以停用装置的输出，使得不向下游电力消耗器(例如，可以从具有停用的输出的装置接收电力的电力消耗器)供应电力。可以经由停用H桥的开关或选择性地向电感器或变压器供应电力的开关来停用此类装置的输出。
方法500还可以向车辆乘员和/或远程装置(诸如车辆服务中心处的服务器)传递选定的电力消耗器中哪个不参与向传动系提供推进力并且其输出断开。方法500可以经由人/机界面11将装置输出状态传递给车辆乘员。方法500前进到510。
在510处，方法500接通流到不向动力传动系统提供推进力并且包括电容性输入负载(例如，电容器组)的一个或多个选定电力消耗器的电力。通过闭合将选定的电力消耗器电耦合到高压电力分配总线的开关，可能能够减小高压电力分配总线的纹波电压。具体地，选定电力消耗器的电容性负载可以减小高压电力分配总线的纹波电压，特别是因为选定电力消耗器不向其他电力消耗器供应电力。例如，开关302可以闭合以将DCAC电耦合到高压电力分配总线。
方法500还可以向车辆乘员和/或远程装置(诸如车辆服务中心处的服务器)传递选定的电力消耗器中不参与向传动系提供推进力的电力消耗器电耦合到高压电力分配总线。方法500可以经由人/机界面11将电耦合到高压电力分配总线的装置的状态传递给车辆乘员。方法500前进到512。
在512处，方法500判断高压电力分配总线的纹波电压源是否被克服或者选择的装置是否电耦合到高压电力分配总线。例如，如果纹波电压源是在高压电力分配总线上引起开关噪声的装置，并且所述装置已经与高压电力分配总线解耦，则方法500可以判断已经克服了高压电力分配总线的纹波电压。替代地，如果牵引电池与高压电能电力分配总线解耦，然后重新耦合到高压电能电力分配总线，则方法500可以经由牵引电池的电容判断高压电力分配总线的纹波已经减小。如果方法500判断高压电力分配总线的纹波电压源被克服或者选择的装置电耦合到高压电力分配总线，则答案为是并且方法500前进到514。否则，答案为否并且方法500返回到512。
在514处，方法500接通不参与向传动系提供推进力的选定电力消耗器的输出。在一个示例中，可以闭合开关以将选定电力消耗器的输出耦合到电力消耗器。例如，可以闭合开关320以将DCAC转换器249耦合到插座289和电力消耗器295。
方法500还可以向车辆乘员和/或远程装置(诸如车辆服务中心处的服务器)传递选定的电力消耗器中不参与向传动系提供推进力的电力消耗器使其输出接通。方法500可以经由人/机界面11将其输出接通的装置的状态传递给车辆乘员。方法500前进到退出。
以这种方式，可能能够减小高压电力分配总线的纹波电压。减小纹波电压可以降低电耦合到高压电力分配总线的装置劣化的可能性。另外，虽然本文讨论的方法描述了高压电力分配总线，但是所述方法还可以应用于低压和其他电力分配总线。因此，当电力分配总线的纹波电压超过阈值水平时，包括电容的装置可以耦合到电力分配总线。
因此，图5的方法提供了一种用于操作车辆的电力分配总线的方法，所述方法包括：响应于电力分配总线的电压纹波超过阈值水平而将包括电容性输入负载的装置(例如，电力消耗器)电耦合到电力分配总线；并且将所述装置的输出与其他装置(例如，电力消耗器)电解耦。所述方法包括其中其他电力消耗器包括交流电力消耗器。所述方法包括其中电力消耗器是直流到交流转换器。所述方法包括其中电力消耗器的输出经由开关与其他电力消耗器电解耦。所述方法还包括当牵引电池与电力分配总线解耦时推断电力分配总线的电压纹波超过阈值。所述方法还包括将牵引电池与电力分配总线解耦。所述方法还包括经由电力分配总线从牵引电池向电机供应电力，并且经由电机推进车辆。所述方法还包括当电力分配总线的电压纹波小于阈值水平时将电力消耗器的输出耦合到其他电力消耗器。
图5的方法还提供了一种用于操作车辆的电力分配总线的方法，所述方法包括：响应于电力分配总线的电压纹波超过阈值而将包括电容性输入负载的电力消耗器与电力分配总线电解耦；将电力消耗器的输出与其他电力消耗器电解耦；并且在将电力消耗器的输出与其他电力消耗器解耦之后，将包括电容性输入负载的电力消耗器电耦合到电力分配总线。所述方法包括其中电力消耗器的输出经由开关与其他电力消耗器解耦。所述方法包括其中电力消耗器是DCAC转换器。所述方法包括其中其他电力消耗器消耗AC电力。所述方法包括其中当牵引电池与电力分配总线解耦时发生电压纹波。
应当注意，本文所包括的示例性控制和估计程序可以与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。本文公开的控制方法和例程可作为可执行指令存储在非暂时性存储器中，并且可由包括控制器的控制系统结合各种传感器、致动器和其他发动机硬件来实施。本文所述的具体例程可表示任何数目的处理策略(诸如事件驱动的、中断驱动的、多任务的、多线程的等)中的一个或多个。为此，示出的各种动作、操作和/或功能可按示出的顺序执行、并行执行，或者在一些情况下被省略。同样地，处理次序不一定是实现本文所描述的示例性实施例的特征和优点所必需的，而是为了便于说明和描述而提供的。可以依据所使用的特定策略而反复地执行示出的动作、操作和/或功能中的一个或多个。此外，所描述的动作、操作和/或功能中的至少一部分可以图形地表示要被编程到控制系统中的计算机可读存储介质的非瞬态存储器中的代码。当通过结合一个或多个控制器在包括各种发动机硬件部件的系统中执行指令来实施所描述的动作时，控制动作还可变换物理世界中的一个或多个传感器或致动器的操作状态。
本描述到此结束。阅读了本描述的本领域技术人员会想起许多更改和修改而不脱离本描述的精神和范围。举例来说，以天然气、汽油、柴油或替代性燃料配置操作的单缸、I3、I4、I5、V6、V8、V10和V12发动机可有利地使用本描述。

Claims (15)

1.一种用于操作车辆的电力分配总线的方法，其包括：
响应于所述电力分配总线的电压纹波超过阈值水平，将包括电容性输入负载的电力消耗器电耦合到所述电力分配总线；以及
将所述电力消耗器的输出与其他电力消耗器电解耦。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述其他电力消耗器包括交流电力消耗器。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述电力消耗器是直流到交流转换器。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述电力消耗器的所述输出经由开关与所述其他电力消耗器电解耦。
5.如权利要求1所述的方法，其还包括当牵引电池与所述电力分配总线解耦时推断所述电力分配总线的所述电压纹波超过所述阈值。
6.如权利要求1所述的方法，其还包括将牵引电池与所述电力分配总线解耦。
7.如权利要求1所述的方法，其还包括经由所述电力分配总线从牵引电池向电机供应电力，并且经由所述电机推进所述车辆。
8.如权利要求7所述的方法，其还包括当所述电力分配总线的所述电压纹波小于所述阈值水平时将所述电力消耗器的所述输出耦合到所述其他电力消耗器。
9.一种系统，其包括：
电力分配总线；
牵引电池，所述牵引电池电耦合到所述电力分配总线；
第一电力消耗器，所述第一电力消耗器电耦合到所述电力分配总线；
一个或多个电力消耗器，所述一个或多个电力消耗器电耦合到所述第一电力消耗器；以及
控制器，所述控制器包括存储在非暂时性存储器中的可执行指令，所述可执行指令使所述控制器响应于所述电力分配总线的电压纹波超过阈值水平而将所述第一电力消耗器的输出与所述一个或多个电力消耗器电解耦。
10.如权利要求9所述的系统，其中所述第一电力消耗器的所述输出经由开关与所述一个或多个电力消耗器电解耦。
11.如权利要求9所述的系统，其还包括响应于所述电力分配总线的所述电压纹波超过所述阈值水平而将所述第一电力消耗器电耦合到所述电力分配总线的附加指令。
12.如权利要求9所述的系统，其中所述一个或多个电力消耗器是交流电力消耗器。
13.如权利要求9所述的系统，其中所述电力分配总线在所述牵引电池与逆变器之间传递电力。
14.如权利要求9所述的系统，其中所述电力分配总线在所述牵引电池与DC/DC转换器之间传递电力。
15.如权利要求9所述的系统，其中所述电力分配总线在所述牵引电池与所述第一电力消耗器之间传递电力，并且其中所述第一电力消耗器是DCAC转换器。
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