用于車輛中的電機的控制策略的制作方法

用于車輛中的電機的控制策略的制作方法
【專利摘要】提供一種用于車輛中的電機的控制策略。車輛是混合動力電動車輛，其包括牽引電池、至少兩個電機以及控制器。控制器被配置成在駕駛循環期間響應于電機中的一個電機的故障狀況而命令電機中的其他電機在輸出扭矩被限制到閾值的模式下起作用，以在駕駛循環期間保持車輛推進，所述閾值取決于電池的電壓。
【專利說明】用于車輛中的電機的控制策略
【技術領域】
[0001 ] 本公開涉及一種用于控制電動車輛中的電機的系統。
【背景技術】
[0002]電池電動車輛(BEV)包括牽引電池，該牽引電池可從外部電源再充電以及給電機供電。混合動力電動車輛(HEV)包括內燃發動機、一個或多個電機、以及至少部分地給電機供電的牽引電池。插電式混合動力電動車輛(PHEV)類似于HEV，但是PHEV中的牽引電池能夠從外部電源再充電。這些車輛是能夠至少部分地由電機驅動的車輛的示例。
[0003]在這些車輛中，如果檢測到電力推進所需要的部件出故障，則可能需要采取多種措施以確保車輛乘員的安全。由于可能不期望車輛完全關閉，所以可實施限制操作策略(LOS)模式，以在停用個別部件的同時使車輛的操作者能夠繼續駕駛。

【發明內容】

[0004]在本公開的一個實施例中，提供一種車輛，該車輛包括牽引電池、至少兩個電機以及控制器。控制器被配置成在駕駛循環期間響應于電機中的一個電機的故障狀況而命令電機中的其他電機在輸出扭矩被限制到閾值的模式下起作用，以在駕駛循環期間保持車輛推進，所述閾值取決于電池的電壓。
[0005]在另一實施例中，所述車輛還包括與電機中的至少一個電機可操作地布置的至少一個可變電壓轉換器(WC)和逆變器。控制器還被配置成在駕駛循環期間響應于所述故障狀況而暫時停用電機中的所述其他電機。控制器還命令VVC在來自逆變器的電壓傳送到電池且同時電機中的所述其他電機停用的模式下起作用。
[0006]在另一實施例中，所述閾值還取決于電機中的所述其他電機的速度。
[0007]在另一實施例中，所述至少一個控制器還被配置成在駕駛循環期間重新啟用出故障的電機。
[0008]在另一實施例中，電機中的所述其他電機的暫時停用的持續時間不超過500毫秒。
[0009]在另一實施例中，所述車輛還包括結合到電機的至少一個逆變器，其中，在電機中的一個或所述至少一個逆變器上發生故障狀況。
[0010]在本公開的一個實施例中，提供一種控制混合動力電動車輛的方法。所述方法響應于故障狀況而停用第一電機。命令第二電機在輸出扭矩限制到閾值的模式下起作用，以在駕駛循環期間通過第二電機保持車輛推進，所述閾值取決于牽引電池的電壓。
[0011]在另一實施例中，所述方法還包括:在駕駛循環期間重新啟用第一電機。
[0012]在另一實施例中，停用第一電機的步驟將第一電機設置為暫時停用模式、永久停用模式或零扭矩模式中的至少一個。
[0013]在另一實施例中，停用第一電機的步驟給第一電機提供基本上為零的功率流。
[0014]在另一實施例中，所述方法還包括:暫時停用第二電機。響應于故障狀況，命令可變電壓轉換器在來自高電壓電連接的高電壓傳送到電池且同時第二電機停用的模式下起作用，以快速地分散高電壓。
[0015]在另一實施例中，第二電機的暫時停用的持續時間不超過500毫秒。
[0016]在本公開的一個實施例中，提供一種控制混合動力電動車輛的方法。所述方法檢測第一電機上的故障狀況。響應于故障狀況而停用第一電機。響應于故障狀況而暫時停用第二電機。響應于故障狀況而將可變電壓轉換器(VVC)設置為旁通模式，其中，旁通模式分散高電壓功率。在閾值時間之后，重新啟用VVC，第二電機被設置為扭矩限制模式，以在駕駛循環期間通過第二電機保持推進。
[0017]在另一實施例中，所述方法還包括:基于可用電池電壓為第二電機設置最大扭矩。
[0018]在另一實施例中，閾值時間小于500毫秒。
[0019]一種控制混合動力電動車輛的方法包括:響應于故障狀況而停用第一電機；命令第二電機在輸出扭矩限制到閾值的模式下起作用，以在駕駛循環期間通過第二電機保持車輛推進，所述閾值取決于牽引電池的電壓。
[0020]所述方法還包括:在駕駛循環期間重新啟用第一電機。
[0021]停用第一電機的步驟將第一電機設置為暫時停用模式、永久停用模式或零扭矩模式中的至少一個。
[0022]停用第一電機的步驟給第一電機提供基本上為零的功率流。
[0023]所述方法還包括:暫時停用第二電機；響應于故障狀況，命令可變電壓轉換器在來自高電壓電連接的高電壓傳送到電池且同時第二電機停用的模式下起作用，以快速地分散高電壓。
[0024]第二電機的暫時停用的持續時間不超過500毫秒。
[0025]—種控制混合動力電動車輛的方法包括:檢測第一電機上的故障狀況；響應于故障狀況而停用第一電機；響應于故障狀況而暫時停用第二電機；響應于故障狀況而將可變電壓轉換器(VVC)設置為旁通模式，其中，旁通模式分散高電壓功率；在閾值時間之后，重新啟用VVC，第二電機被設置為扭矩限制模式，以在駕駛循環期間通過第二電機保持推進。
[0026]所述方法還包括:基于可用電池電壓為第二電機設置最大扭矩。
[0027]閾值時間小于500毫秒。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1是根據本公開的一個實施例的混合動力電動車輛的示意圖；
[0029]圖2是示出圖1的車輛的控制系統的示例的框圖；
[0030]圖3是圖1的車輛的一部分的示意性圖示；
[0031]圖4是圖3的可變電壓轉換器(VVC)的示意性圖示；
[0032]圖5是根據本公開的一個實施例的在圖1的車輛的控制系統中實施的算法的流程圖；
[0033]圖6是根據本公開的一個實施例的在圖1的車輛的控制系統中實施的另一算法的流程圖；
[0034]圖7是根據本公開的一個實施例的在圖1的車輛的控制系統中實施的另一算法的流程圖；[0035]圖8是根據本公開的一個實施例的在圖1的車輛的控制系統中實施的另一算法的流程圖；
[0036]圖9是根據本公開的一個實施例的在圖1的車輛的控制系統中實施的另一算法的流程圖；
[0037]圖10是根據本公開的一個實施例的在圖1的車輛的控制系統中實施的另一算法的流程圖。
【具體實施方式】
[0038]在此描述本公開的實施例。然而，應該理解到，公開的實施例僅僅是示例，其他實施例可采取多種和可選的形式。附圖并不一定按照比例繪制；可夸大或最小化一些特征以示出特定部件的細節。因此，在此公開的具體結構和功能性細節不被解釋成限制，而僅僅作為用于教導本領域的技術人員以多種方式使用本發明的代表性基礎。如本領域的普通技術人員將理解的，參照任一附圖示出和描述的各種特征可與在一個或更多個其他附圖中示出的特征結合，以產生未明確示出或描述的實施例。示出的特征的結合為典型應用提供代表性實施例。然而，可期望與本公開的教導一致的特征的各種結合和變型用于特定應用或實施方式。
[0039]參照圖1，混合動力電動車輛10被示出為具有功率分流式動力傳動系。設置車輛控制系統12，車輛控制系統12通常可被稱為控制器。車輛控制系統12控制車輛10的動力傳動系或傳動系中的功率分配。
[0040]車輛10包括牽引電池14。電池14具有雙向電連接，從而電池14接收和儲存通過例如再生制動產生的電能。電池14還將能量供應到電機，例如電力牽引電動機16。
[0041]雖然車輛10的控制系統12在圖1中被示出為單個控制器，但是根據需要，這樣的控制系統可包括一個以上的控制器。例如，單獨的電池控制模塊可直接控制電池14。此外，單獨的電動機控制模塊可直接連接到電動機16和車輛10中的其他控制器。應該理解，在車輛10中所有預計到的控制器可被稱為“控制器”，車輛控制系統12不一定局限于僅僅是一個控制器。將參照圖2更加詳細地描述單獨附加的控制器及其分級結構。
[0042]逆變器15被設置為將來自電池的直流(DC)轉換成交流(AC)，以用于給電機供電。逆變器15還可選擇性地啟用/停用從電池14到電動機16的電力流動。可選地，在再生制動期間，逆變器15將來自電機的AC轉換成DC，從而將電能儲存在電池14中。
[0043]內燃發動機18也是車輛10的功率源。車輛控制系統12控制發動機18的操作。電動機16和發動機18兩者均能夠給變速器20提供功率，變速器20最終將扭矩傳遞到車輛10的車輪58。
[0044]發動機18將功率傳遞到扭矩輸入軸22，扭矩輸入軸22通過單向離合器(0.ff.C)連接到行星齒輪組24。輸入軸22給行星齒輪組24提供功率。行星齒輪組24包括齒圈齒輪26、太陽齒輪28及行星架組件30。輸入軸22可驅動地連接到行星架組件30，當行星架組件30被驅動時，行星架組件30可使齒圈齒輪26和/或太陽齒輪28旋轉。太陽齒輪28可驅動地連接到發電機32。發電機32可與太陽齒輪28接合，從而發電機32可與太陽齒輪28 一起旋轉，或者發電機32可與太陽齒輪28脫離接合，從而發電機32不與太陽齒輪28 —起旋轉。與電動機16類似，發電機32可被稱為電機，當該電機用于其他車輛動力傳動系構造時，該電機能夠產生電功率和提供運動功率。
[0045]當發動機18可驅動地結合到行星齒輪組24時，發電機32作為針對于行星齒輪組24的操作的反作用元件而產生能量。從發電機32產生的電能通過電連接36傳遞到電池14。電池14還以已知的方式接收和儲存通過再生制動產生的電能。電池14將儲存的電能供應到電動機16，以用于操作。從發動機18傳遞到發電機32的功率中的一部分功率還可直接被傳遞到電動機16。電池14、電動機16及發電機32均通過電連接36以雙向電力流動路徑互相連接。車輛控制系統12控制動力傳動系中的部件，以給車輪提供合適的扭矩分配。
[0046]應該理解，電動機16和發電機32 二者可被稱為電機。每個電機可通過從發動機18接收扭矩且將AC電壓供應到逆變器15而操作為發電機，由此逆變器15將該AC電壓轉換成DC電壓，以給電池14充電。每個電機還可通過使用再生制動而操作為發電機，以將車輛的制動能量轉換成電能而儲存在電池14中。可選地，每個電機可操作為電動機，由此電機從逆變器15和電池14接收功率，并通過變速器20提供扭矩，并最終給車輪58提供扭矩。
[0047]逆變器15選擇性地給電動機16和發電機32供電。逆變器15可包括用于選擇性地停用電動機16的電動機逆變器以及用于選擇性地停用發電機32的發電機逆變器。
[0048]車輛10還可包括可變電壓轉換器(VVC) 60，或者VVC60還被稱為升壓轉換器，以用于改變電池14與電動機16和發電機32之間的電壓。VVC60用于將電池14的電壓升壓到更高的電壓。混合動力電動車輛的動力傳動系統中的更高的電壓可用于多個目的，例如，電機的扭矩性能優化、系統損耗優化以及其他混合動力電系統優化。VVC60允許車輛10使用電壓更低的更小的電池組，同時保持與更高的電壓相關的功能。更小的電池組可具有如下優點，例如更低的成本、更小的尺寸以及更少的封裝限制。將在圖3和圖4中更加詳細地描述VVC60。
[0049]車輛10可僅由發動機18提供功率，僅由發動機18和發電機32提供功率，僅由電池14和電動機16提供功率，或者由發動機18、電池14、電動機16及發電機32的組合提供功率。在機械式驅動模式下，或者在第一操作模式下，發動機18起作用，以通過行星齒輪組24傳遞扭矩。齒圈齒輪26將扭矩分配給包括嚙合的齒輪元件40、42、44和46的有級速比齒輪38。齒輪42、44和46安裝在中間軸上，齒輪46將扭矩分配給齒輪48。然后，齒輪48將扭矩分配給扭矩輸出軸50。在機械式驅動模式下，電動機16還可起作用以輔助發動機18給變速器20提供功率。當電動機16用于輔助時，齒輪52將扭矩分配給齒輪44和中間軸。
[0050]在電力驅動模式(EV模式)下，或者在第二操作模式下，停用發動機18或者另外防止發動機18將扭矩分配給扭矩輸出軸50。在EV模式下，電池14給電動機16供電，以通過有級速比齒輪38分配扭矩以及將扭矩分配給扭矩輸出軸50。扭矩輸出軸50連接到差速器和半軸機構56，差速器和半軸機構56將扭矩分配給牽引車輪58。車輛控制系統12控制電池14、電動機16、發動機18及發電機32中的每一個，以在機械式驅動模式或EV模式下，根據駕駛員的扭矩需求而將扭矩分配給車輪58。
[0051]如之前描述的，存在兩個功率源用于傳動系。第一功率源是發動機18，發動機18將扭矩傳遞到行星齒輪組24。另一功率源僅涉及電力驅動系統，該電力驅動系統包括電動機16、發電機32及電池14,其中，電池14用作針對于發電機32和電動機16的能量儲存介質。發電機32可由行星齒輪組24驅動，可選地，發電機32可用作電動機并將功率傳遞到行星齒輪組24。
[0052]應該理解，雖然在車輛10中示出了功率分流式動力傳動系，但是車輛10可包括多種其他構造。這樣，預計到動力傳動系的個別部件可能相差較大，以適應各種特定的應用。例如，在不包括行星齒輪組24的另一構造中，電機(電動機/發電機)可被設置為通過從發動機或再生制動接收扭矩而操作為發電機，同時相同的電機還可通過從牽引電池接收功率并通過變速器提供扭矩而操作為電動機。預計到車輛動力傳動系的其他車輛構造和電機的實施方式，因此，其他車輛構造和電機的實施方式被認為是在本公開的范圍內。
[0053]參照圖2，示出了說明車輛10內的車輛控制系統12的框圖。駕駛員輸入請求62，例如，踩下加速踏板以輸入加速請求或者踩下制動踏板以輸入制動請求。駕駛員輸入62被車輛系統控制器(VSC) 64接收。VSC64處理這些駕駛員輸入62，并將命令傳送到整個車輛10。
[0054]車輛控制系統12可電連接到車輛10中的各種子系統，并用于車輛10的總體控制。VSC可通過車輛網絡65電連接到各種子系統并與各種子系統通信。車輛網絡65持續地將數據和信息廣播到基于車輛的系統。車輛網絡65可以是控制器局域網(CAN)總線，以用于將數據傳遞到VSC64、其他各種控制器或子系統或它們的部件，以及傳遞來自VSC64、其他各種控制器或子系統或它們的部件的數據。例如，如圖2所示，VSC64可通過車輛網絡65連接到混合動力控制單元(HCU) 66、電池控制模塊(BCM) 72以及發動機控制單元(EOT)68。
[0055]HCU66控制車輛10中特定的混合動力部件，例如電動機16、發電機32、電池14和/或逆變器15。HCU66通信地連接到E⑶68，使得HCU66可命令E⑶68以各種方式控制發動機18。電池控制模塊(BCM)72還可與HCU66通信。BCM72可從HCU66接收命令并控制電池14的功率分配。
[0056]HCU66還通信地連接到電動機/發電機控制單元(MG⑶)70。MG⑶70通過串行外圍接口(SPI)71與HCU66通信。SPI71是四線制串行總線。SPI71是極其簡單的硬件接口，且不限于任何最大時鐘速度，從而能夠實現可能高的吞吐量。MGCU70接收來自HCU66的命令，并控制電動機16和發電機32兩者以及VVC60。如圖2進一步示出的，MG⑶70通信地連接到電動機/發電機逆變器控制器(未示出)。電動機/發電機逆變器控制器(未示出)接收來自MGCU70的命令，并打開和關閉逆變器15內的開關，以能夠使電力流動到電機和使來自電機的電力流動，以及不使電力流動到電機和不使來自電機的電力流動。
[0057]以前的混合動力電動車輛使用一個控制模塊來控制電動機、發電機及VVC。在控制模塊內，一個微控制器用于控制電動機，另一個微控制器用于控制發電機，同時第三控制器控制VVC。然而，發現當VVC與電動機/發電機分離時難以控制VVC，并且發現將來自電動機或發電機的信息轉換到HCU中的VVC控制器的速度太慢。因此，從一個控制器(例如，在圖2中示出的MGCU)控制VVC、電動機、發電機及各個逆變器是有利的。
[0058]因此，在圖2中示出的圖示中提供控制器的分級結構。在不脫離本公開的范圍的情況下，預計到其他控制器的分級結構。例如，VSC64可直接與MGCU70通信，而不需要存在HCU66。預計到其他構造將有益于不同的特定車輛架構。
[0059]根據請求的扭矩和功率需求，車輛控制系統12控制每個控制器。再次應該理解，預計到比在此描述的控制器多或少的控制器，這些控制器中的一個或多個可通信地協作以完成特定的任務。這些控制器中的任何控制器和所有控制器或者這些控制器的組合可簡單地被稱為“控制器”。
[0060]現在參照3和圖4，更加詳細地描述混合動力電動車輛10和車輛控制系統12的一部分的示意圖。如之前討論的，VVC60與MG⑶通信地連接并受到MG⑶的控制。此外，VVC60連接到電動機/發電機逆變器控制器(未示出)。具體地說，VVC60用于將電池14的電壓升壓到HEV動力傳動系統中的更高電平的電壓，以用于多種目的，例如但是不限于針對于電機的扭矩性能優化和系統損耗優化。
[0061]電池14沿著輸入側76連接到VVC60。電池14將低電壓供應到VVC60。然后，VVC60將來自電池14的低電壓升壓到更高的電壓，并將所述更高的電壓輸出到輸出側78。VVC60的輸出側78將高電壓供應到高電壓總線36，以供逆變器15使用以及隨后供電動機16和發電機32使用。如圖3所示，電動機16和發電機32中的每個可具有單獨的逆變器15。雖然VVC60被描述為具有輸入側和輸出側，但是應該注意到，在電動機驅動模式下，路徑從電池通過VVC到達高電壓總線。相反，在再生模式下，路徑反過來。
[0062]傳感器80沿著VVC60的輸入側76布置在電池14和VVC之間，以測量電壓信號。更具體地說，傳感器80提供指示來自電池14的電壓的電壓信號。第二傳感器82沿著輸出側78布置在VVC60和逆變器15之間。傳感器82提供指示來自高電壓總線36的電壓的信號。傳感器80和82分別提供指示沿著輸入側76測量的電壓的信號和指示沿著輸出側78測量的電壓的信號。在正常操作狀況下，來自傳感器80和82的測量的電壓信號在合適的特定范圍內。然而，如果來自傳感器的測量的電壓信號偏離所述合適的特定范圍，則這可指示已經發生故障或者傳感器80和82中的一個傳感器出故障。
[0063]參照圖4,示出了 VVC60的電路的示意圖。如圖4所示，VVC60總體上由電感84、兩個功率開關86和88以及相關的門驅動電路90構成。功率開關86由絕緣棚雙極型晶體管92和反向并聯的二極管96構成，功率開關88由絕緣柵雙極型晶體管94和反向并聯的二極管98構成。如圖4所示，開關被布置為上開關86和下開關88。
[0064]VVC的電路布置允許根據車輛的要求(例如電動機驅動或再生)使功率雙向流動。例如，當上開關86關閉和下開關88打開時，功率沿著一個方向流過反向并聯的二極管96。類似地，如果上開關86打開和下開關88關閉，則功率沿著一個方向流過反向并聯的二極管98。然而，當上開關86和下開關88均關閉時，發生雙向功率流動并產生電壓升壓。產生的升壓電壓輸出到控制電動機16和發電機32的逆變器15。如之前討論的，通過允許經VVC60使電壓升壓，車輛可具有更小的電池組，從而例如節省成本和電池封裝空間。
[0065]可通過這些控制器中的一個或多個控制器檢測特定的故障狀況，所述特定的故障狀況可指示動力傳動系的部件中的一個部件(例如，電動機16、發電機32、VVC60或逆變器15)出故障。當檢測到這些部件中的一個部件出故障時，可實施限制操作策略(L0S)，以能夠在停用特定的個別部件的同時使車輛的操作者繼續駕駛。這防止了對于駕駛員來說可能不期望的車輛10的完全關閉。可使得車輛10和/或車輛控制系統12進入LOS模式的故障狀況可包括動力傳動系的部件的溫度、電流和/或電壓在可接受的閾值之外。故障狀況可由瞬時事件導致且可能僅僅是暫時性的；然而，在閾值之外的值的讀數可使得車輛控制系統12命令那個部件單獨關閉，同時命令LOS模式以允許車輛10的操作者繼續駕駛。[0066]現在參照圖5，在100處示出了 LOS模式的一個實施例。對電動機16、發電機32、VVC60以及與每個電機相關的逆變器15中的每個執行診斷。診斷確定是否需要LOS模式，從而應該命令暫時停用那個部件。如框102所示，MGCU70開始執行診斷。接下來，如框104所示，確定在電動機和/或電動機逆變器中是否存在故障狀況。如果存在這樣的故障狀況，則如框106所示，使LOS計數器加I。LOS計數器可以是單個數字計數器或識別裝置。一旦LOS計數器加1，則如框108所示，電動機暫時停用標志被標記為“真”。如框110所示，請求停用電動機。可通過打開電動機逆變器中的開關或打開與電動機相關的另一開關而停用電動機。
[0067]如果在電動機和/或電動機逆變器中不存在故障狀況，則如框112所示，確定LOS計數器是否大于O。如果LOS計數器不大于0，則如框114所示，電動機暫時停用標志被標記為“假”，以及如框116所示，請求啟用或者繼續啟用電動機。
[0068]然而，如果LOS故障計數器大于0，則如框118所示，使LOS計數器減I。如框120所示，在LOS計數器減小之后，確定LOS故障計數器是否已經到達O。如果LOS計數器到達0，則該方法前進，以將電動機暫時停用標志標記為“假”(如框114所示)，并且請求啟用或者繼續啟用電動機(如框116所示)。如果LOS故障計數器仍然大于0，則該方法再次前進，以停用電動機，如框108和110所示。最后，如框122所示，“真”標志和“假”標志被發送到車輛控制系統。基于發送到車輛控制系統的信息，車輛可根據參照圖6提供的描述而操作。
[0069]如框120所示，通過請求故障計數器等于零，控制系統確保了:即使確定在電動機和/或電動機逆變器中不存在故障狀況，如果LOS故障計數器仍然在O之上，則電動機也將繼續暫時停用持續一定時間段。這允許診斷連續運行多次，同時診斷每運行一次就使LOS故障計數器減1，直到計數器到達O。因此，對電動機和/或電動機逆變器進行多次檢查，同時在未檢測到故障狀況的情況下而重新啟用電動機之前，停用電動機。
[0070]在檢測到故障狀況的事件下，通過MGCU執行的診斷起作用以暫時停用電動機。當電動機暫時停用時，車輛以暫時減小功率模式操作。然而，如果故障狀況僅存在短的時間量(例如，I秒以下)，則LOS模式將停止，電動機將快速重新啟用，從而減小由車輛的操作者感覺到的擾動。應該理解，可在小于I秒的時間之內(例如，在20微秒之內)完成整個診斷，因此，電動機暫時停用的時間可以不被車輛的操作者檢測到。
[0071 ] 如圖5所示，對于發電機和VVC兩者及電動機，實施LOS模式100和執行診斷操作(如框102所示)。對于電動機、發電機、相關的逆變器及VVC，通常同時實施診斷，從而在每個部件中連續檢查故障狀況。因此，MGCU可暫時停用電動機、發電機或VVC中的任何或所有部件。預計到還可對其他部件(例如，發動機)實施診斷。
[0072]圖6示出了由控制器或車輛控制系統實施的LOS模式的另一實施例的流程圖200。如之前描述的，如框108所示，MGCU將電動機暫時停用標志設置為“真”以暫時停用電動機，或者如框114所示，MGCU將電動機暫時停用標志設置為“假”以暫時啟用電動機。如框202所示，來自MGCU的“真”和/或“假”標志被車輛控制系統接收。如果標志是“假”，則車輛控制系統命令MGCU返回到診斷檢查102，如框204所示。
[0073]然而，如果標志是“真”，則確定電動機的暫時停用是否至少持續了閾值時間，如框206所示。如果電動機的停用至少持續了閾值時間，則在當前點火開關周期(key cycle)內，電動機可永久地停用，如框208所示。在一個實施例中，閾值時間可以是大約I秒，從而如果電動機的暫時停用持續了至少I秒，則在當前點火開關期間，電動機將永久地停用。然而，預計到任何合適的閾值時間，閾值時間可根據其他因素改變。點火開關周期還可被稱為駕駛周期或功率周期，且點火開關周期是從車輛被驅動(即，點火開關接通)直到在點火開關斷開車輛關閉的時間。在新的點火開關周期內，電動機或者任何出故障的裝置(諸如WC或逆變器)可重新啟用，如將參照圖7所描述的。
[0074]參照圖5和圖6描述的算法給電動機、發電機、VVC或者任何其他動力傳動系的部件提供診斷檢查。簡言之，如果在故障狀況下檢測到特定的動力傳動系的部件正在操作，則該部件暫時停用。在該部件暫時停用的同時，繼續對該部件進行診斷。如果在閾值時間內，該部件從它的故障狀況恢復或者瞬間存在該故障，使得該部件可在正常狀況下操作，則該部件可重新啟用。然而，如果在閾值時間內，該部件未從它的故障狀況恢復，則在當前點火開關周期內，該部件永久地停用，且該部件可僅在新的點火開關周期(例如，車輛關閉和起動)內重新啟用。
[0075]圖7示出了由控制器或車輛控制系統實施的LOS模式的另一實施例的流程圖300。如框302所示，請求車輛起動，并命令新的點火開關周期。最初停用電機(包括電動機和發電機)以及VVC。在初始化車輛之前進行一系列起動之前的安全檢查。
[0076]例如，車輛控制系統檢查是否完成電流傳感器歸零，如框304所示。對于所有電機必須完成電流傳感器歸零。電流傳感器的讀數必須歸零，同時電流為零，以在起動期間電流出現峰值時具有精確的讀數。接下來，如框306所示，實施VVC的自測試。VVC的自測試確保了:VVC內的任何故障被檢測和解決。此外，如框308所示，確定是否存在任何扭矩故障。換句話說，必須估計電機的可用功率和/或扭矩，以確定是否可通過電機實現任何請求的扭矩。
[0077]如框310所示，提供給電機的占空比命令被控制器禁用或復位。使占空比復位的操作使得電機進入安全模式，從而保護硬件。僅僅在故障狀況消除之后，才可重新啟用占空比命令，從而允許電機被安全地控制。這被認為是不需要新的點火開關周期的“軟重新起動”，而非車輛必須關閉的“硬重新起動”。最后，如框312所示，在能夠使車輛起動之前，確定在硬件中存在的任何故障。
[0078]一旦成功完成起動之前的安全檢查，則如框314所示，車輛啟動且電機可開始啟用。電機還完全啟用且可驅動車輛。
[0079]在車輛的操作期間，實施參照圖5和圖6描述的診斷算法，如框316所示。根據之前描述的方法，對電機連續檢查故障，從而可暫時停用電機中的任何電機。
[0080]如果在框316處確定請求停用電機中的任何電機，則如框318所示，停用電機。為了重新啟用電機，車輛中的控制器必須在框314處再次重新啟用電機之前實施一系列安全檢查和安全處理。安全檢查和處理允許車輛繼續驅動以及電機繼續提供推進，而無需點火開關周期。
[0081]在一種安全檢查中，如框320所示，控制器確定是否仍然請求暫時停用電機，如之前參照圖5的框110所描述的。如果停用不在電機的請求中，則控制器可確定是請求電機中的任何電機處于關閉模式還是請求電機中的任何電機處于永久停用模式，如框322所示。如果啟用電機，則如框324所示，完成扭矩實現檢查。所述扭矩實現檢查類似于參照框308執行的檢查。[0082]接下來，如框326所示，完成功率限制和平衡檢查。在該檢查中，控制器可確定是否在進行這樣的過程，即，使電機中的一個電機的電功率受到限制或者電機中的所述一個電機的功率或扭矩限制不會遠遠大于電機中的另一個電機的功率或扭矩限制。將在圖8中更加詳細地描述功率限制模式。最后，如框328所示，實施過電流檢查。過電流檢查確定任何電機是否被供應了超過給定閾值的電流值或者確定任何電機是否輸出超過給定閾值的電流值。如果滿足所有的安全檢查，則在框302處再次開始完成起動之前/重新啟用檢查，直到在框314處使停用的電機重新啟用為止。
[0083]圖8示出了由控制器或車輛控制系統實施的LOS模式的另一實施例的流程圖400。圖8描述了當在電機中的一個電機上檢測到故障狀況時實施功率限制模式的LOS模式。在以前的混合動力電動車輛中，在不降低混合動力電動車輛性能同時完全驅動或停止車輛然后要求點火開關周期恢復部分操作的情況下，難以減輕混合動力電動車輛的動力傳動系中的故障或故障狀況。需要點火開關周期，以使出故障的裝置適當地保持功率平衡。在混合動力電動車輛的傳動裝置中，當在裝置中的一個裝置(例如，電機)上檢測到故障時，僅對出故障的裝置采取措施會導致功率不平衡，并且會導致不穩定的性能和附加的與控制相關的故障。
[0084]為了避免功率不平衡和不穩定的性能，圖8中的流程圖400描述了如下過程:在電機中的一個電機出故障同時在驅動時，車輛進入LOS模式，通過第二電機繼續操作混合動力電動車輛的動力傳動系而不需要點火開關周期。在流程圖400中描述的過程允許當電機中的一個電機出故障時控制系統快速地平衡功率，且允許其他電機繼續給車輛提供推進。
[0085]最初,如框402所不,控制系統檢測混合動力電動車輛的動力傳動系的第一裝置中的故障，響應于故障狀況停用該裝置。可在電機中的一個電機或相關的逆變器中發生故障。響應于故障狀況和停用的裝置，控制系統啟動功率限制模式，如框404所示。最初，以高的執行速度實施功率限制模式。高速度可以是(例如)100微秒的執行速度。
[0086]當仍然以高的執行速度操作時，控制系統暫時停用第二裝置，如框406所示。VVC也暫時被設置為旁通模式，如框408所示。VVC的旁通模式允許來自電機的高電壓快速地分散到VVC的低電壓輸入側。可響應于故障而給駕駛員顯示該故障，如框410所示。
[0087]在閾值時間之后，控制系統可以以較低的執行速度啟動功率限制模式，如框412所示。閾值時間可以短到只有20毫秒，或者可以是任何合適的足以使高電壓分散的閾值時間，從而裝置不會受到過電壓威脅，所述過電壓可導致更多的故障。控制系統啟動更低的執行速度，從而可執行附加診斷。
[0088]一旦啟動低速功率限制模式，則控制系統重新啟用沒有故障的第二裝置。然而，第二裝置在扭矩限制模式下被重新啟用，如框414所示。在扭矩限制模式下，基于車輛操作，起作用的裝置上的扭矩被限制在起作用的裝置上。基于下面的方程式限制LOS模式下的最大扭矩:
[0089] T max= (Imax X Vbattery)/?
[0090]換句話說，基于在LOS模式下高電壓總線的最大可允許電流乘以來自電池的電壓再除以第二裝置的速度，限制LOS模式下的最大扭矩。在一個實施例中，LOS模式下的最大可允許電流是固定值，例如150安培。電池電壓可以是可變的。
[0091]一旦在起作用模式下重新啟用起作用的裝置，則控制系統檢查以確定第一裝置是否仍然出故障或停用，如框416所示。如果通過MG⑶或HCU請求第一裝置停用或者第一裝置繼續出故障，則使功率限制時間計數器加1，如框420所示。然而，如果沒有故障以及沒有來自控制器中的一個控制器的停用請求，則控制系統可退出功率限制模式，如框424所示。通過退出功率限制模式，控制系統還退出低的執行速度。
[0092]然后，控制系統使功率限制時間計數器復位到零，如框426所示。一旦功率限制時間計數器復位到零并且清除LOS模式，則控制系統還可重新啟用第一裝置和第二裝置，如框428所示。重新啟用裝置的操作包括退出任何扭矩限制模式和返回正常功能。
[0093]另一方面，如果第一裝置仍然處于出故障狀況，或者MGCU或HCU請求裝置停用或設置為LOS模式，則控制系統確定功率限制時間計數器是否大于閾值，如框432所示。
[0094]如果功率限制時間計數器已經超過閾值，則退出低速診斷模式，如框434所示。然后，對于起作用的裝置，永久地保持扭矩限制模式，如框436所示。通過保持扭矩限制模式，永久地停用出故障的裝置。在一些實施例中，出故障的裝置可僅僅永久地停用，直到車輛的新的點火開關周期為止。在包括在圖5至圖7中描述的方法的多種原因下，出故障的裝置可被設置為永久地停用。
[0095]圖9示出了由控制器或車輛控制系統實施的LOS模式的另一實施例的流程圖500。也被稱為HVBATT信號的高電壓電池信號被控制器(例如，MG⑶)接收，如框502所示。通過傳感器沿著VVC的輸入側測量高電壓電池信號。基于由傳感器提供的高電壓電池信號，控制器確定高電壓電池信號是否有效，如框504所示。如果信號在可接受的范圍內，則高電壓電池信號有效。
[0096]如果HVBATT信號有效，則控制器繼續使用高電壓電池信號，如框506所示，VVC可正常起作用，例如，VVC將電壓升壓輸出提供給逆變器和電機，如在圖3和圖4中所描述的。
[0097]然而，如果高電壓電池信號在可接受的范圍之外，則信號被確定為無效。當高電壓電池信號無效時，則該信號設置為出錯狀況，如框508所示。當高電壓電池信號被設置為出錯狀況時，MGCU與HCU通信，以確定是否存在可用于提供高電壓電池信號的可選信號，以防止電機和車輛的關閉或短接。
[0098]如之前所描述的，HCU能夠通過車輛網絡(例如CAN)通信。例如，HCU能夠在車輛網絡上與BCM通信，以從BCM接收可選電池電壓信號。來自BCM的可選電池電壓信號可以是在BCM內測量的測量電壓。可選地，可選電池電壓信號可從與車輛網絡通信的其他車輛系統控制器或BCM中的其他電池讀數推導。
[0099]MG⑶確定從車輛網絡提供的可選電池電壓信號是否有效，如框510所示。如果電池電壓在可接受的范圍內，則可選電池電壓信號被認為是有效的信號。如果來自BCM的可選電池電壓信號被認為是有效的，則使可選電池電壓信號替代HVBATT，如框512所示。通過使用可選電池電壓信號替代HVBATT，VVC可繼續正常操作，如框514所示。在正常操作時，VVC可將從輸入側上的電池電壓升壓的電壓提供給輸出側上的逆變器和電機。因此，通過可選信號的實時替代，電機可繼續正常地操作，而不管出錯的高壓電池信號。
[0100]車輛還可給駕駛員顯示該故障，如框516所示。故障可被顯示為扭曲燈(wrenchlight)，用于通知駕駛員故障狀況。高電壓電池信號中的出錯狀況可由傳感器的故障導致。所述顯示可指示傳感器需要被更換。
[0101]如果MG⑶確定可選信號無效，則控制系統忽略可選信號，如框518所示。如果可選信號在例如可接受的范圍或閾值之外，則可選信號可能是無效的。如果可選信號無效，則可選信號可指示二次出錯。
[0102]圖10示出了由控制器或車輛控制系統實施的LOS模式的另一實施例的流程圖600。也被稱為HVDC信號的高電壓總線信號被控制器(例如，MG⑶)接收，如框602所示。通過傳感器沿著VVC的輸出側測量高電壓總線信號。基于由傳感器提供的高電壓總線信號，控制器確定高電壓總線信號是否有效，如框604所示。如果高電壓總線信號在可接受的范圍內，則高電壓總線信號有效。
[0103]如果HVDC信號有效，則控制器繼續使用高電壓總線信號，如框606所示，VVC可正常起作用，例如，VVC將電壓升壓輸出提供給逆變器和電機，如在圖3和圖4中描述的。
[0104]然而，如果高電壓總線信號在可接受的范圍之外，則信號被確定為是無效的。當高電壓總線信號無效時，則該信號被設置為出錯狀況，如框608所示。如果信號被確定為無效，則HVDC信號被設置為出錯，實施LOS模式，以保持電機的功能并允許車輛的操作者繼續駕駛。
[0105]當高電壓總線信號被設置為出錯狀況時，MG⑶嘗試將來自VVC的輸入側的高電壓電池信號HVBATT替代高電壓總線信號。MGCU確定高電壓電池信號是否有效，如框610所示。預計到控制器可使用任何HVBATT信號(例如通過傳感器測量的高電壓電池信號或者通過HCU從CAN提供給MGCU的可選電池電壓信號)進行替代，如上面在圖9中討論的。
[0106]如之前討論的，如果電池電壓在可接受的范圍內，則高電壓電池信號被認為是有效的信號。如果高電壓電池電壓信號被認為是有效的，則使得HVBATT替代高電壓總線信號，如框612所不。
[0107]通過使用高電壓電池信號替代高電壓總線信號，VVC可繼續操作，但是VVC被設置為LOS模式，如框614所示。在LOS模式下，VVC被設置為旁通模式。在旁通模式下，VVC停用而不提供電壓升壓，如框616所示。車輛還可給駕駛員顯示故障，如框618所示。再次，故障可被顯示為扭曲燈，用于通知駕駛員故障狀況。高電壓總線信號中的出錯狀況可由傳感器的故障導致。所述顯示可指示傳感器需要被更換。
[0108]如果MG⑶確定HVBATT不是有效的，則控制系統忽略可選HVBATT信號，如框620所示。如果可選信號在例如可接受的范圍或閾值之外，則可選信號可能是無效的。如果可選信號是無效的，則可選信號可指示HVBATT信號中的二次出錯。
[0109]應該理解，雖然描述了停用和啟用電動機，但是預計到類似的算法應用于發電機、逆變器及VVC。換句話說，如果在電動機、發電機、逆變器或VVC中的任何部件中存在故障狀況，則上面描述的方法可應用于這些部件和其他動力傳動系的部件中的任何部件。
[0110]在此公開的過程、方法或算法可被傳送到處理裝置、控制器或計算機/通過處理裝置、控制器或計算機實現，所述處理裝置、控制器或計算機可包括任何現有的可編程電子控制單元或者專用的電子控制單元。類似地，所述過程、方法或算法可以以多種形式被存儲為可被控制器或計算機執行的數據和指令，所述多種形式包括但不限于永久地存儲在非可寫存儲介質(諸如，ROM裝置)上的信息以及可變地存儲在可寫存儲介質(諸如，軟盤、磁帶、CD、RAM裝置以及其他磁介質和光學介質)上的信息。所述過程、方法或算法還可被實現為軟件可執行對象。可選地，所述過程、方法或算法可利用合適的硬件組件(諸如，專用集成電路(ASIC)、現場可編程門陣列(FPGA)、狀態機、控制器或其他硬件組件或裝置)或者硬件、軟件和固件組件的結合被整體或部分地實施。
[0111]雖然在上面描述了示例性實施例，但是這些實施例并不意在描述了權利要求所包含的所有可能的形式。在說明書中使用的詞語是描述性詞語而非限制性詞語，應該理解的是，在不脫離本公開的精神和范圍的情況下，可進行各種改變。如之前描述的，各個實施例的特征可被結合，以形成可能未被明確描述或示出的本發明的進一步的實施例。雖然各個實施例可能已被描述為提供優點或者在一個或多個期望的特性方面優于其他實施例或現有技術的實施方式，但是本領域的普通技術人員應該認識到，一個或多個特點或特性可被折衷，以實現期望的整體系統屬性，期望的整體系統屬性取決于具體的應用和實施方式。這些屬性可包括但不限于成本、強度、耐久性、生命周期成本、可銷售性、外觀、包裝、尺寸、維護保養方便性、重量、可制造性、裝配容易性等。因此，被描述為在一個或多個特性方面不如其他實施例或現有技術的實施方式的實施例并不在本公開的范圍之外，并且可被期望用于特定的應用。
【權利要求】
1.一種車輛,包括: 牽引電池； 至少兩個電機； 至少一個控制器，被配置成:在駕駛循環期間響應于電機中的一個電機的故障狀況而命令電機中的其他電機在輸出扭矩被限制到閾值的模式下起作用，以在駕駛循環期間保持車輛推進，所述閾值取決于所述電池的電壓。
2.根據權利要求1所述的車輛，所述車輛還包括與電機中的至少一個電機可操作地布置的至少一個可變電壓轉換器和逆變器， 其中，控制器還被配置成在駕駛循環期間響應于所述故障狀況而暫時停用電機中的所述其他電機，并且命令可變電壓轉換器在來自逆變器的電壓傳送到所述電池且同時電機中的其他電機停用的模式下起作用。
3.根據權利要求1所述的車輛，其中，所述閾值還取決于電機中的所述其他電機的速度。
4.根據權利要求1所述的車輛，其中，所述至少一個控制器還被配置成在駕駛循環期間重新啟用出故障的電機。
5.根據權利要求1所述的車輛，其中，電機中的所述其他電機的暫時停用的持續時間不超過500毫秒。
6.根據權利要求1所述的車輛，其中，所述車輛還包括結合到電機的至少一個逆變器，其中，在裝置中的一個或所述至少一個逆變器上發生故障狀況。
【文檔編號】B60W20/00GK103661383SQ201310373267
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年8月23日 優先權日:2012年8月31日
【發明者】麗瑪·伊薩耶娃, 巴拉克里什南·勞, 喬納森·安德魯·布徹 申請人:福特全球技術公司