低壓總線穩(wěn)定性的制作方法

專利名稱：低壓總線穩(wěn)定性的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及混合動(dòng)力電動(dòng)車輛中使用的電力轉(zhuǎn)換電路，具體涉及使用高壓電池為低壓車輛負(fù)載和起動(dòng)電動(dòng)機(jī)電路提供電壓的電路。
背景技術(shù)：
混合動(dòng)力電動(dòng)車輛使用相比傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)(ICE)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有更低能耗和釋放更少污染物的電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。已開(kāi)發(fā)出多種混合動(dòng)力電動(dòng)車輛的結(jié)構(gòu)。在第一種結(jié)構(gòu)中，操作者能在電動(dòng)操作和ICE操作之間選擇。在串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)車輛(SHEV)結(jié)構(gòu)中，發(fā)動(dòng)機(jī)，典型地為ICE，被連接至稱為發(fā)電機(jī)的電動(dòng)機(jī)。發(fā)電機(jī)進(jìn)而為電池和另一個(gè)稱為牽引電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)提供電流。在SHEV中，牽引電動(dòng)機(jī)是車輪轉(zhuǎn)矩的唯一來(lái)源。在發(fā)動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)輪之間沒(méi)有機(jī)械連接。在另一種結(jié)構(gòu)中，即并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)車輛(PHEV)中，發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)協(xié)作提供車輪轉(zhuǎn)矩來(lái)驅(qū)動(dòng)車輛。此外，在PHEV結(jié)構(gòu)中，電動(dòng)機(jī)能用作發(fā)電機(jī)，用ICE 產(chǎn)生的電力為電池充電。另一種結(jié)構(gòu)，即并聯(lián)式/串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)車輛(PSHEV)，具有 SHEV和PHEV兩者的特征。HEV中的電推進(jìn)可以通過(guò)可包括多個(gè)元件、典型地至少包括電力轉(zhuǎn)換電路和電動(dòng)機(jī)的電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)執(zhí)行。這種裝置中，電力轉(zhuǎn)換電路能可控地從電源向電動(dòng)機(jī)傳遞電力以驅(qū)動(dòng)負(fù)載。典型的電力轉(zhuǎn)換電路可包含電源，例如高壓電池，和能向電動(dòng)機(jī)器提供三相電流的倒相電路。如上述，有時(shí)混合動(dòng)力車輛能以電驅(qū)動(dòng)模式操作，僅由電動(dòng)機(jī)推進(jìn)，其他時(shí)候， ICE能協(xié)作驅(qū)動(dòng)車輛。過(guò)去，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)要協(xié)助驅(qū)動(dòng)車輛時(shí)，在混合動(dòng)力車輛中使用行星齒輪裝置來(lái)啟用內(nèi)燃機(jī)。然而，在某些混合動(dòng)力設(shè)計(jì)中，行星齒輪裝置能引起令人討厭的表現(xiàn)為車輛震動(dòng)的轉(zhuǎn)矩?cái)_動(dòng)。能使用起動(dòng)電動(dòng)機(jī)作為混合動(dòng)力車輛中行星齒輪裝置的替代。例如，集成式起動(dòng)發(fā)電機(jī)(ISG)可用來(lái)既驅(qū)動(dòng)車輛又起動(dòng)ICE。然而，在多種情況下，起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)所必需的ISG 電流提取對(duì)于驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)DC-DC轉(zhuǎn)換器來(lái)說(shuō)太高了，引起電壓輸出方面的暫降。在另一種結(jié)構(gòu)中，可用單獨(dú)的低壓起動(dòng)電動(dòng)機(jī)而非ISG來(lái)起動(dòng)ICE。在這種結(jié)構(gòu)中，能通過(guò)低壓總線將 DC-DC轉(zhuǎn)換器與起動(dòng)電動(dòng)機(jī)偶聯(lián)。低壓總線還可以將車輛的低壓電池以及低壓負(fù)載，例如照明器、外部燈、收音機(jī)和其他車輛配件與DC-DC轉(zhuǎn)換器連接。由此，在轉(zhuǎn)換電路中用來(lái)向電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力的高壓電池能通過(guò)DC-DC轉(zhuǎn)換器用來(lái)為低壓車輛配件和用于ICE的低壓起動(dòng)電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力。遺憾的是，這種結(jié)構(gòu)同樣具有缺點(diǎn)。傳統(tǒng)的起動(dòng)電動(dòng)機(jī)能提取相對(duì)大的電流，引起顯著的電壓降，在其他地方沿著電壓總線可能降至6-8V。總體上，當(dāng)駕駛員起動(dòng)傳統(tǒng)的ICE 車輛，很少配件，如果有的話，被打開(kāi)。通電的那些配件可能經(jīng)歷短暫的閃爍或衰減，其隨著發(fā)動(dòng)機(jī)的開(kāi)動(dòng)結(jié)束，在駕駛過(guò)程中不再發(fā)生。因?yàn)樗鼈儍H在車輛操作開(kāi)始時(shí)暫時(shí)發(fā)生，大的起動(dòng)電動(dòng)機(jī)電流提取的影響對(duì)于ICE車輛不是顯著的問(wèn)題。然而，在混合動(dòng)力車輛中，在單個(gè)駕駛事件過(guò)程中，會(huì)頻繁地打開(kāi)和關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)。低壓總線上電壓不足引起的反復(fù)的燈閃爍或收音機(jī)音量衰減對(duì)于HEV駕駛員來(lái)說(shuō)成為煩惱的令人討厭的煩擾。
過(guò)去，已提出多種方案以解決大的起動(dòng)電動(dòng)機(jī)要求引起的電壓降問(wèn)題。例如，授予 Sartacker等的公開(kāi)號(hào)為20090107443A1的美國(guó)專利公開(kāi)了用于在車輛空轉(zhuǎn)時(shí)關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)的控制器，用于起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)，用于將源于電池的DC輔助電壓轉(zhuǎn)換為AC電壓來(lái)給電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)提供動(dòng)力的逆變器，以及用于將DC電壓與DC輔助電壓隔離、以防止發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)過(guò)程中車輛系統(tǒng)中的電壓暫降的裝置。所設(shè)裝置包括變壓器、整流器/調(diào)節(jié)器和絕緣體。從單個(gè)能量?jī)?chǔ)存裝置中，例如低壓電池，能夠?qū)C電壓與DC輔助電壓隔離，并且提供給輔助系統(tǒng)，該輔助系統(tǒng)包含對(duì)起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)電壓暫降敏感的元件。方法包括檢測(cè)接受指令的發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)，將測(cè)定的輔助電壓與閾值相比較，當(dāng)測(cè)定的輔助電壓小于閾值時(shí)將預(yù)先確定的DC電壓與DC輔助電壓隔離，并且應(yīng)用隔離的DC電壓給輔助車輛系統(tǒng)提供動(dòng)力。能量?jī)?chǔ)存裝置可由電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)充電。Sartacker的方案依靠為起動(dòng)電動(dòng)機(jī)和輔助系統(tǒng)兩個(gè)都提供足夠電壓的單電池。Sartacker教導(dǎo)增加變壓器、調(diào)節(jié)器和絕緣體，并且依賴電壓的比較和對(duì)接受電壓暫降的車輛配件和那些不接受電壓暫降的車輛配件的區(qū)分。授予Cohen等的公開(kāi)號(hào)為20090243387的美國(guó)專利文獻(xiàn)公開(kāi)了具有主要負(fù)載和次要負(fù)載的雙電池電氣系統(tǒng)，其可以在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的“打開(kāi)(ON)”狀態(tài)、發(fā)動(dòng)機(jī)不運(yùn)轉(zhuǎn)的“關(guān)閉(OFF)”狀態(tài)、主要負(fù)載需要電力以起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的“起動(dòng)(START)”狀態(tài)和發(fā)動(dòng)機(jī)不運(yùn)轉(zhuǎn)的 “暫停(PAUSE)”狀態(tài)之間切換。第一電池為需要電力來(lái)起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的主要負(fù)載提供電力， 第二電池為不需要電力來(lái)起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的次要負(fù)載提供電力。電池開(kāi)關(guān)是可閉合的，以將第一電池連接至第二電池，由此兩個(gè)電池都能為兩個(gè)負(fù)載提供電力。所述開(kāi)關(guān)取決于車輛狀況和操作狀態(tài)而打開(kāi)或閉合。Cohen教導(dǎo)斷開(kāi)兩個(gè)電池，以使主要電池具有足夠的電荷來(lái)起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。此外，在連接或斷開(kāi)兩個(gè)電池之前可檢查主要電池的狀態(tài)。由于Cohen的發(fā)明目的在于使主要電池中具有足夠的電力來(lái)起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，沒(méi)有強(qiáng)調(diào)次要負(fù)載的電壓暫降問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
在一示例性實(shí)施例中，本發(fā)明提供了用起動(dòng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)混合動(dòng)力車輛ICE同時(shí)保持低壓總線中穩(wěn)定性的系統(tǒng)和方法，該總線將DC-DC轉(zhuǎn)換器偶聯(lián)至低壓負(fù)載。示例性系統(tǒng)可包括配置成用于偶聯(lián)至高壓電池的DC-DC轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器配置成為第一低壓總線提供輸出，該第一低壓總線配置為將所述轉(zhuǎn)換器偶聯(lián)至低壓負(fù)載；通過(guò)第二低壓總線偶聯(lián)至起動(dòng)電動(dòng)機(jī)的次要電池，所述起動(dòng)電動(dòng)機(jī)配置為起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)；以及配置為將所述第一和第二低壓總線斷開(kāi)的絕緣裝置。作為例子，低壓負(fù)載可包含車輛照明器、外部燈、收音機(jī)和/或其他配件。當(dāng)被連接時(shí)，第一和第二低壓總線都從可偶聯(lián)至高壓電池的DC-DC轉(zhuǎn)換器接收電壓輸出。絕緣裝置可配置為在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)事件過(guò)程中將第一和第二電壓總線斷開(kāi)，將 DC-DC轉(zhuǎn)換器與起動(dòng)電動(dòng)機(jī)隔離。在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)事件過(guò)程中，起動(dòng)電動(dòng)機(jī)能通過(guò)第二低壓總線從次要電池中提取電流。因?yàn)槠饎?dòng)電動(dòng)機(jī)從第一低壓總線中分離，DC-DC轉(zhuǎn)換器提供給低壓負(fù)載的電壓不受起動(dòng)器電流提取的影響，并且保持穩(wěn)定。相應(yīng)地，構(gòu)成低壓負(fù)載的車輛配件的操作能不受干擾地持續(xù)。絕緣裝置進(jìn)一步配置為在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)事件完成之后重新偶聯(lián)第一和第二電壓總線。當(dāng)兩總線連接時(shí)，高壓電池能通過(guò)DC-DC轉(zhuǎn)換器為次要電池充電。在一示例性實(shí)施例中，絕緣裝置可以是可變電池充電裝置的形式，其在起動(dòng)事件過(guò)程中能阻止流向第二電壓總線的電流，并且在起動(dòng)事件完成之后以可變速率恢復(fù)流向第二電壓總線的電流，以避免重新連接之后流向次要電池的大的涌入電流引起的問(wèn)題。在另外的例子中，偶聯(lián)裝置可以是可控繼電器開(kāi)關(guān)的形式。本發(fā)明的示例性方法可包括接收發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)要求，并作為響應(yīng)，將DC/DC轉(zhuǎn)換器與起動(dòng)器電路隔離；接合起動(dòng)電動(dòng)機(jī)，確定發(fā)動(dòng)機(jī)被起動(dòng)，分離起動(dòng)電動(dòng)機(jī)，并且將DC/DC 轉(zhuǎn)換器重新偶聯(lián)至起動(dòng)器電路。在一示例性實(shí)施例中，DC-DC轉(zhuǎn)換器配置為偶聯(lián)至高壓電池，并配置為通過(guò)第一低壓總線偶聯(lián)至低壓負(fù)載。起動(dòng)器電路可包含通過(guò)第二低壓總線偶聯(lián)至次要電池的起動(dòng)電動(dòng)機(jī)。在一示例性實(shí)施例中，從起動(dòng)器電路中斷開(kāi)DC/DC轉(zhuǎn)換器包含啟用將第二低壓總線和第一低壓總線斷開(kāi)的絕緣裝置。該操作在起動(dòng)電動(dòng)機(jī)提取起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)所必需的電流之前，從起動(dòng)電動(dòng)機(jī)中隔離DC-DC轉(zhuǎn)換器。在起動(dòng)事件過(guò)程中，因?yàn)槠饎?dòng)電動(dòng)機(jī)通過(guò)第二低壓總線保持偶聯(lián)至起動(dòng)器，起動(dòng)電動(dòng)機(jī)能夠由次要電池供能。同樣，將 DC/DC轉(zhuǎn)換器重新偶聯(lián)至起動(dòng)器電路可包含停用絕緣裝置以重新連接第一和第二低壓總線。當(dāng)?shù)谝缓偷诙蛪嚎偩€偶聯(lián)時(shí)，高壓電池可以通過(guò)DC-DC轉(zhuǎn)換器為次要電池充電。


圖1表示示例性系統(tǒng)。圖2表示示例性系統(tǒng)。圖3表示示例性系統(tǒng)。圖4表示示例性方法的流程圖。圖5表示本發(fā)明的示例性系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式在此介紹本發(fā)明的示例性實(shí)施例；然而，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的是，本發(fā)明可以以多種替代形式實(shí)現(xiàn)。為了便于理解本發(fā)明，并且為權(quán)利要求提供基礎(chǔ)，說(shuō)明書(shū)包括若干附圖。附圖未按照比例繪制，并且可能省略了相關(guān)元件由此強(qiáng)調(diào)本發(fā)明的新穎特征。附圖中描繪的結(jié)構(gòu)和功能細(xì)節(jié)是為了教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員實(shí)施本發(fā)明而提供，不應(yīng)解釋為限制。例如，針對(duì)多種系統(tǒng)的控制模塊能不同地設(shè)置和/或結(jié)合，并且為了更好地強(qiáng)調(diào)本發(fā)明的新穎方面，在此可能不在示例性實(shí)施例的圖中描繪。此外，系統(tǒng)組件可以如本領(lǐng)域所公知的那樣不同地設(shè)置。圖1表示示例性車輛100的示意圖。車輛100可以是任何適合的類型，例如電動(dòng)、 混合電動(dòng)(HEV)或插電式混合動(dòng)力電動(dòng)車輛(PHEV)。在至少一個(gè)實(shí)施例中，車輛100可包括第一車輪組102、第二車輪組104、發(fā)動(dòng)機(jī)106、HEV驅(qū)動(dòng)橋108和電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(EDQ 110。 電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)110可配置為，例如通過(guò)動(dòng)力傳送單元120和差動(dòng)裝置130，為第一和/或第二車輪組102、104提供轉(zhuǎn)矩。電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)110可具有任何適合的結(jié)構(gòu)，可以是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的并聯(lián)驅(qū)動(dòng)、串聯(lián)驅(qū)動(dòng)或分離混合驅(qū)動(dòng)。作為例子，電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)110可包括偶聯(lián)至永磁同步電機(jī)(PMSM) 114的電力電子轉(zhuǎn)換器(PEC) 112?？深A(yù)期的是，PMSMl 14能作為電動(dòng)機(jī)起作用，將電能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，或者作為發(fā)電機(jī)起作用，將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能。在一示例性實(shí)施例中，PEC 112能連接至作為電動(dòng)機(jī)起作用的第一 PSMS，以及作為發(fā)電機(jī)起作用的第二 PMSM?？蓪DSllO偶聯(lián)至發(fā)動(dòng)機(jī)106和HEV驅(qū)動(dòng)橋108，與它們協(xié)作驅(qū)動(dòng)車輛。此外，可將EDSllO偶聯(lián)至低壓系統(tǒng)140。更具體地，PECl 12可配置為通過(guò)低壓總線150偶聯(lián)至低壓系統(tǒng)140。為了防止現(xiàn)有技術(shù)中低壓總線不穩(wěn)定的問(wèn)題，包括有穩(wěn)定器152以防止低壓總線 150上的陡降，該穩(wěn)定器152配置為穩(wěn)定用于低壓系統(tǒng)140的PECllO的輸出電壓?？蓪⑴渲脼楸O(jiān)控和/或控制各種車輛子系統(tǒng)，例如傳動(dòng)系統(tǒng)、充電系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，以及與其他車載模塊連通的動(dòng)力傳動(dòng)控制模塊(PCM) 160偶聯(lián)至EDSllO以及其他車輛子系統(tǒng)。例如，PCM 160可以是與各種車輛模塊和控制器相連通的車載計(jì)算機(jī)或微處理器形式。動(dòng)力傳送單元120可以是任何合適的類型，例如但不限于本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的多級(jí)齒輪“有級(jí)(step ratio)”變速器、無(wú)級(jí)變速器或電子無(wú)轉(zhuǎn)換器變速器。動(dòng)力傳送單元 120可適應(yīng)于驅(qū)動(dòng)一或多個(gè)車輪，并且能可選擇地偶聯(lián)到至少一個(gè)PMSM 114。在圖1所示實(shí)施例中，動(dòng)力傳送單元120以任何合適的方式，例如使用驅(qū)動(dòng)軸或其他機(jī)械裝置連接至差動(dòng)裝置130。差動(dòng)裝置130可通過(guò)軸134，例如輪軸或半軸，連接至車輪組104的每個(gè)車輪。圖2表示示例性系統(tǒng)200。作為電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的一部分，PEC 212能配置成為實(shí)施為 ISG 219的電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力。ISG 219能與發(fā)動(dòng)機(jī)208 —起驅(qū)動(dòng)車輪組204。ISG 219能通過(guò)斷開(kāi)離合器221可選擇地偶聯(lián)至發(fā)動(dòng)機(jī)208，該斷開(kāi)離合器使得ISG 219與發(fā)動(dòng)機(jī)208偶聯(lián)或隔離。類似地，起動(dòng)離合器222能將ISG 219與變速箱2M隔離或偶聯(lián)，以驅(qū)動(dòng)車輪組 204。除了為ISG 219提供動(dòng)力，PEC 212還可通過(guò)具有穩(wěn)定器252的低壓總線250為低壓系統(tǒng)240提供動(dòng)力。穩(wěn)定器252可配置為防止源自PEC 212的電壓輸出降得太低而不能為低壓系統(tǒng)240充分地提供電力。示例性PEC 212可包括逆變器214、DC-DC轉(zhuǎn)換器216和高壓電池218。DC-DC轉(zhuǎn)換器216可配置為將源自高壓電池218的輸入電壓轉(zhuǎn)化為逆變器214使用的輸出電壓，為 ISG 219提供三相電流，如本領(lǐng)域所公知的。DC-DC轉(zhuǎn)換器216可以是可變電壓轉(zhuǎn)換器的形式，如本領(lǐng)域所公知的，其能在升壓或降壓模式下操作，通過(guò)再生制動(dòng)為逆變器提供電力或?yàn)橐卜Q為主要電池的高壓電池218提供電荷。高壓電池218可以是多節(jié)鎳金屬氫化物電池或鋰離子電池的形式。例如，高壓電池可包含100-200個(gè)串聯(lián)電池，能組合提供約330V的電壓。PEC 212可通過(guò)低壓總線250和穩(wěn)定器252偶聯(lián)至低壓系統(tǒng)M0。低壓系統(tǒng)240可包括低壓負(fù)載M2。在一示例性實(shí)施例中，低壓負(fù)載包含多種低壓車輛配件，例如內(nèi)部照明器、外部燈、收音機(jī)、雨刷、通風(fēng)風(fēng)扇等等。低壓系統(tǒng)240可進(jìn)一步包括也稱為次要電池的低壓電池對(duì)4，其可實(shí)施為額定12伏特的車輛電池。低壓系統(tǒng)240還可包括起動(dòng)電動(dòng)機(jī)M6， 其偶聯(lián)至低壓電池244并配置為起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)208。在一示例性實(shí)施例中，高壓電池218能通過(guò)DC/DC轉(zhuǎn)換器216和低壓總線250為低壓系統(tǒng)240提供電壓。穩(wěn)定器252配置為穩(wěn)定低壓總線250電壓，以便保持用于低壓負(fù)載242的足夠電壓，由此能滿足各種車輛配件的電壓需求。圖3提供了示例性系統(tǒng)300，其具有提供源自電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的輸出電壓的穩(wěn)定的低壓總線。DC/DC轉(zhuǎn)換器302配置成用于偶聯(lián)至高壓電池304。源自DC/DC轉(zhuǎn)換器302的輸出電壓可提供給第一低壓總線308，該低壓總線將DC/DC轉(zhuǎn)換器偶聯(lián)至低壓車輛負(fù)載306， 在一示例性實(shí)施例中，該車輛負(fù)載包含例如在此先前論述過(guò)的低壓車輛配件?？蓪⒌谝坏蛪嚎偩€308偶聯(lián)至第二低壓總線312，該第二低壓總線將此處顯示為低壓電池314的次要電池與起動(dòng)電動(dòng)機(jī)316偶聯(lián)。第一和第二低壓總線308、312可以在實(shí)施為隔離裝置310的穩(wěn)定器處偶聯(lián)在一起，該隔離裝置能可控地將它們偶聯(lián)或斷開(kāi)。當(dāng)偶聯(lián)在一起時(shí)，高壓電池 304能通過(guò)DC/DC轉(zhuǎn)換器302和低壓總線308和312為低壓電池314充電。同時(shí)，高壓電池 304能通過(guò)DC/DC轉(zhuǎn)換器302和低壓總線308為車輛負(fù)載306提供電力。在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)事件過(guò)程中，隔離裝置310能分離第一和第二低壓總線308、312，從起動(dòng)電動(dòng)機(jī)316中分離DC/DC轉(zhuǎn)換器302，并從起動(dòng)器316電流需求中屏蔽轉(zhuǎn)換器302。次要電池，即低壓電池314，能通過(guò)低壓總線312保持偶聯(lián)至起動(dòng)電動(dòng)機(jī)316，提供起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)所必需的電流。DC/DC轉(zhuǎn)換器302能通過(guò)第一電壓總線308保持偶聯(lián)至車輛負(fù)載306，以在起動(dòng)電動(dòng)機(jī)316起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的同時(shí)時(shí)，提供各種車輛配件需要的電壓。因此，在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)事件過(guò)程中，燈、照明器、娛樂(lè)設(shè)備等等能持續(xù)不間斷地操作。在一示例性實(shí)施例中，隔離裝置310可以是可變電池充電裝置的形式，其配置成為低壓電池314提供可變電流。在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)事件過(guò)程中，可變電池充電裝置能將電流限制在低水平，或完全阻止流向電壓總線312的電流，以有效地保護(hù)DC/DC轉(zhuǎn)換器302免遭起動(dòng)電動(dòng)機(jī)316的高電流要求的損害。發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)事件完成及分離起動(dòng)電動(dòng)機(jī)316之后，可變充電裝置能重新連接第一和第二電壓總線308、312，逐漸增大流向第二電壓總線312的電流，以保護(hù)低壓電池314免遭大的涌入電流及其潛在負(fù)面影響的損害。作為進(jìn)一步的示例性實(shí)施例，隔離裝置310可以是可控繼電器的形式。例如，用一或多個(gè)電阻器分段的一系列繼電器能由微處理器控制，用以可選地允許或阻止電流從第一電壓總線308流向第二電壓總線312。在一示例性實(shí)施例中，PCM 160或DC/DC轉(zhuǎn)換器302 微處理器(未示出)能控制繼電器電路，使得在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)事件過(guò)程中該電路打開(kāi)(無(wú)電流)。圖4表示本發(fā)明的示例性方法400的流程圖。在一示例性實(shí)施例中，用于實(shí)施方法400的邏輯可存儲(chǔ)于PCM 160的存儲(chǔ)器(未示出)中。在一示例性實(shí)施例中，PCM 160負(fù)責(zé)對(duì)于離合器221、222、起動(dòng)電動(dòng)機(jī)M6、穩(wěn)定器252以及其他車輛組件、子系統(tǒng)和控制器的指令。在方框402，響應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)要求，可從起動(dòng)器電路隔離DC/DC轉(zhuǎn)換器。在一示例性實(shí)施例中，PCM 160能接收起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)要求；例如，可響應(yīng)例如能在加速事件過(guò)程中發(fā)生的增加的能量需求而產(chǎn)生起動(dòng)要求。響應(yīng)于接收發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)要求，PCM 160能啟用絕緣裝置 310，以從起動(dòng)器電路中分離DC/DC轉(zhuǎn)換器302和電壓負(fù)載306之間的第一電壓總線308， 該起動(dòng)器電路包含由低壓總線312偶聯(lián)的低壓電池314和起動(dòng)電動(dòng)機(jī)316。例如，PCM 160 能啟用實(shí)施為可變電池充電裝置的絕緣裝置310，以限制或切斷第一和第二低壓總線308、 312之間的電流，有效地將DC/DC轉(zhuǎn)換器302與起動(dòng)電動(dòng)機(jī)316和低壓電池314分離。在絕緣裝置310實(shí)施為可控繼電器的實(shí)施例中，PCM 160或其他例如微處理器的控制器裝置可以打開(kāi)繼電器，以阻止電流從DC/DC轉(zhuǎn)換器302流向第二電壓總線312。在方框404，可以接合起動(dòng)器。例如，在已將包含起動(dòng)電動(dòng)機(jī)316和低壓電池314 的起動(dòng)器電路與DC/DC轉(zhuǎn)換器302隔離之后，PCM 160可以接合起動(dòng)電動(dòng)機(jī)316。在試圖起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)108的同時(shí)，起動(dòng)電動(dòng)機(jī)316可以從低壓電池314提取電流。因?yàn)樵诎l(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)事件過(guò)程中，絕緣裝置310阻止電流從DC/DC轉(zhuǎn)換器302流向起動(dòng)電動(dòng)機(jī)316，所以DC/DC 轉(zhuǎn)換器302的電壓輸出不受起動(dòng)電動(dòng)機(jī)316電流提取的影響。通過(guò)DC/DC轉(zhuǎn)換器302，高壓電池304能夠充分滿足車輛負(fù)載306的電壓要求。因此，任何運(yùn)行的車輛配件的性能能夠持續(xù)，而不被起動(dòng)電動(dòng)機(jī)316的電流提取不利地影響。在判斷方框406，可以確定發(fā)動(dòng)機(jī)是否已經(jīng)起動(dòng)。例如，發(fā)動(dòng)機(jī)108上的傳感器(未示出)能檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)，為PCM 160提供發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)的確認(rèn)。可選地電流監(jiān)測(cè)器，檢測(cè)到起動(dòng)器電流接近零能表明發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)起動(dòng)。成功起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)之后，可以在方框408分離起動(dòng)電動(dòng)機(jī)316。例如，PCM 160能夠指示起動(dòng)電動(dòng)機(jī)316分離。已經(jīng)分離起動(dòng)電動(dòng)機(jī)316之后，可以在方框410將DC/DC轉(zhuǎn)換器302重新偶聯(lián)至起動(dòng)器電路。例如，可以停用絕緣裝置 310以重新偶聯(lián)第一和第二低壓總線308、312，允許電流從DC/DC轉(zhuǎn)換器302流向起動(dòng)器電路。當(dāng)實(shí)施為可變充電裝置時(shí)，絕緣裝置310能根據(jù)重新連接提供相對(duì)小的電流，由此避免大的涌入電流流向低壓電池314。將DC/DC轉(zhuǎn)換器重新偶聯(lián)至起動(dòng)器電路使得高壓電池304 為低壓電池314充電。通過(guò)可變電池充電裝置的電流能夠隨后隨著時(shí)間推移而增大。當(dāng)實(shí)施為可控繼電器時(shí)，該繼電器或繼電器系列能夠被PCM 160關(guān)閉，以允許電流從DC/DC轉(zhuǎn)換器302流向第二電壓總線312來(lái)為低壓電池314重新充電。在優(yōu)選實(shí)施例中，本發(fā)明的方法包括，在起動(dòng)器分離之后，將DC/DC轉(zhuǎn)換器302重新偶聯(lián)至起動(dòng)器電路之前，等待一段預(yù)先確定的延遲時(shí)間。該延遲時(shí)間給予低壓電池314 額外的時(shí)間，以在重新充電之前，從起動(dòng)電動(dòng)機(jī)316引起的電荷損耗中恢復(fù)，進(jìn)一步減輕任何潛在的涌入電流效應(yīng)。為了易于標(biāo)記，絕緣裝置310表示在DC/DC轉(zhuǎn)換器302框之外。然而，可理解的是，穩(wěn)定器，更具體地是絕緣裝置310，能不同地布置。例如，穩(wěn)定器可以處在 DC/DC轉(zhuǎn)換器之內(nèi)連接第一和第二電壓總線。在另一示例性實(shí)施方式500中，可以使用單獨(dú)的電流限制電路在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)事件完成之后為次要電池充電。例如，第一和第二電壓總線308、312各自能夠如圖5所示配置 由絕緣裝置510形式的穩(wěn)定器偶聯(lián)。絕緣裝置510可以是如上述的可控繼電器的形式，其能夠可控地將第一和第二電壓總線308、312斷開(kāi)。源自DC/DC轉(zhuǎn)換器502的第二輸出可以包含電流限制電路，該電路能將DC/DC轉(zhuǎn)換器502與低壓電池314連接。例如，可以使用電流限制裝置515，以使電流限制電路能為次要電池314提供約20A的最大電流。起動(dòng)事件完成之后，重新偶聯(lián)總線308、312之前，能通過(guò)電流限制器電路515由DC/DC轉(zhuǎn)換器502為電池314充電，該電流限制器電路保護(hù)次要電池314不受大的涌入電流的損害。分離起動(dòng)電動(dòng)機(jī)316之后，經(jīng)過(guò)預(yù)先確定的時(shí)間段之后，或者次要電池314重新獲得其電荷之后，可以停用絕緣裝置510以偶聯(lián)第一和第二低壓總線308、312，由此通過(guò)不限電流的電路將低壓電池314偶聯(lián)至DC/DC轉(zhuǎn)換器502。因此，本發(fā)明提供了使用混合動(dòng)力車輛的電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)與車輛的低壓電池一起為起動(dòng)電動(dòng)機(jī)和各種車輛配件同時(shí)提供足夠電流和電壓而不負(fù)面影響配件性能的系統(tǒng)和方法。通過(guò)在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)事件過(guò)程中將起動(dòng)電動(dòng)機(jī)與DC/DC轉(zhuǎn)換器隔離，偶聯(lián)至高壓電池的 DC/DC轉(zhuǎn)換器能充分滿足低壓車輛負(fù)載的要求，同時(shí)車輛的低壓電池能滿足起動(dòng)電動(dòng)機(jī)的電流要求。將DC/DC轉(zhuǎn)換器重新偶聯(lián)至起動(dòng)電路，該起動(dòng)電路將起動(dòng)電動(dòng)機(jī)與低壓電池連接，使得高壓電池為低壓充電，使得其具有足以用于下次起動(dòng)事件的電荷。本發(fā)明提供了以高效經(jīng)濟(jì)的方式應(yīng)對(duì)混合動(dòng)力車輛中電壓暫降的系統(tǒng)和方法，該方式使用車輛的主要和次要電池，不需要增加專門(mén)的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)或變壓器或增大DC/DC轉(zhuǎn)換器輸出能力。
權(quán)利要求
1.一種系統(tǒng)，其特征在于，包含配置為偶聯(lián)至高壓電池的DC-DC轉(zhuǎn)換器，所述轉(zhuǎn)換器配置為向第一低壓總線提供輸出，所述第一低壓總線配置為將所述轉(zhuǎn)換器偶聯(lián)至低壓負(fù)載；起動(dòng)器電路，包含通過(guò)第二低壓總線偶聯(lián)至起動(dòng)電動(dòng)機(jī)的次要電池，所述起動(dòng)電動(dòng)機(jī)配置為起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)；以及偶聯(lián)至所述第一和第二電壓總線的穩(wěn)定器，其配置為穩(wěn)定所述轉(zhuǎn)換器對(duì)所述第一電壓總線的輸出。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述穩(wěn)定器包含絕緣裝置，該絕緣裝置配置為將所述DC-DC轉(zhuǎn)換器與所述起動(dòng)器電路隔離。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述絕緣裝置包含可變電池充電裝置，該可變電池充電裝置配置為改變流向所述第二電壓總線的電流。
4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述可變電池充電裝置配置為向所述第二電壓總線提供低電流，以避免大的涌入電流流向所述次要電池。
5.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述絕緣裝置包含可控繼電器。
6.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述穩(wěn)定器配置為將所述第一和第二低壓總線斷開(kāi)。
7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述穩(wěn)定器可控，以在接合所述起動(dòng)電動(dòng)機(jī)以起動(dòng)所述發(fā)動(dòng)機(jī)之前將所述第一和第二低壓總線斷開(kāi)。
8.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述穩(wěn)定器配置為在分離所述起動(dòng)電動(dòng)機(jī)之后重新偶聯(lián)所述第一和第二電壓總線。
9.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述低壓負(fù)載包含至少一個(gè)車輛配件。
10.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述次要電池包含低壓電池。
11.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述高壓電池配置為通過(guò)所述DC/DC轉(zhuǎn)換器和所述第二電壓總線為所述起動(dòng)電動(dòng)機(jī)充電。
全文摘要
為低壓總線提供電壓穩(wěn)定性的系統(tǒng)和方法，所述低壓總線將DC/DC轉(zhuǎn)換器與包含一或多個(gè)車輛配件的低壓負(fù)載相偶聯(lián)。DC/DC轉(zhuǎn)換器可偶聯(lián)至高壓電池、低壓負(fù)載以及配置為起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)器電路。在接合起動(dòng)電動(dòng)機(jī)來(lái)起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)之前，可將DC/DC轉(zhuǎn)換器與起動(dòng)器電路隔離，由此屏蔽發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)事件過(guò)程中任何大的電流需求。起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，起動(dòng)電動(dòng)機(jī)能從次要電池提取電流，而DC/DC轉(zhuǎn)換器為車輛低壓配件提供充足而穩(wěn)定的電壓。發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)事件完成之后，DC/DC轉(zhuǎn)換器可重新偶聯(lián)至起動(dòng)器電路，允許高壓電池為次要電池充電。
文檔編號(hào)B60R16/02GK102343877SQ20111021130
公開(kāi)日2012年2月8日 申請(qǐng)日期2011年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月27日
發(fā)明者巴尼·D·尼弗西, 沃爾特·約瑟夫·奧爾特曼, 馬克·費(fèi)雷爾, 馬文·保羅·克拉斯卡 申請(qǐng)人:福特全球技術(shù)公司