用于使静止车辆牵引电池加温的系统的制作方法

1.本公开涉及具有牵引电池的电动化车辆。


背景技术：

2.电动化车辆可以由一个或多个高压锂离子牵引电池供电。由于锂离子电池的性质，牵引电池的电力性能在寒冷环境中可能受到限制。


技术实现要素：

3.一种车辆包括发动机、联接到所述发动机的电机、向所述电机供应电力的牵引电池、和控制器。响应于所述车辆不移动、所述牵引电池的温度小于第一温度阈值并且所述牵引电池的荷电状态(soc)大于第一soc阈值，在不向所述发动机供应燃料时，所述控制器经由通过所述牵引电池供电的所述电机使所述发动机旋转。
4.一种方法包括：当牵引电池的温度小于第一温度阈值时，在不向与电机机械地联接的发动机供应燃料的情况下从所述牵引电池向所述电机供应电力以驱动所述发动机。
5.一种动力传动系统包括牵引电池和控制器。当所述牵引电池的温度小于第一温度阈值并且所述牵引电池的荷电状态(soc)大于第一soc阈值时，在不向与电机机械地联接的发动机供应燃料时，所述控制器命令所述牵引电池向所述电机供应电力以使与所述发动机旋转。
附图说明
6.图1是示出传动系和能量存储部件(包括电机)的电动化车辆的图示。
7.图2是电池加温策略控制过程的流程图。
8.图3是电池充电过程的流程图。
9.图4是电池放电过程的流程图。
10.图5是用于操作发动机燃料切断/减少的过程的流程图。
具体实施方式
11.本文中描述了本公开的实施例。然而，应理解，所公开的实施例仅仅是示例并且其他实施例可以呈现各种和替代形式。附图不一定按比例绘制；一些特征可能被放大或最小化以示出特定部件的细节。因此，本文公开的具体结构细节和功能细节不应解释为限制性的，而仅应解释为用于教导本领域技术人员以各种形式利用本发明的代表性基础。如本领域普通技术人员将理解，参考附图中的任一者示出和描述的各种特征可以与一个或多个其他附图中示出的特征组合以产生未明确地示出或描述的实施例。所示特征的组合提供典型应用的代表性实施例。然而，对于特定的应用或实现方式，可能期望与本公开的教导一致的对特征的各种组合和修改。
12.图1描绘了可以被称为插电式混合动力电动车辆(phev)、电池电动车辆(bev)、轻
混合动力电动车辆(mhev)和/或强混合动力电动车辆(fhev)的电动化车辆112。插电式混合动力电动车辆112可以包括机械地联接到混合动力变速器116的一个或多个电机114。电机114可能够作为马达或发电机来操作。另外，混合动力变速器116机械地联接到发动机118。混合动力变速器116还机械地联接到驱动轴120，所述驱动轴机械地联接到车轮122。电机114可在发动机118开启或关闭时提供推进和制动能力。电机114还可充当发电机，并且可通过回收原本通常在摩擦制动系统中作为热量损失的能量来提供燃料经济性益处。电机114还可通过允许发动机118以更有效的转速操作以及允许在某些状况下在发动机118关闭的情况下以电动模式操作混合动力电动车辆112来减少车辆排放。电动化车辆112还可以是bev。在bev配置中，可能不存在发动机118。
13.牵引电池或电池组124存储可由电机114使用的能量。车辆电池组124可提供高压直流(dc)输出。牵引电池124可以电联接到一个或多个电力电子模块126(诸如牵引逆变器)。电力电子模块126还电联接到电机114，并且提供在牵引电池124和电机114之间双向传递能量的能力。例如，牵引电池124可提供dc电压，而电机114可利用三相交流(ac)操作以起作用。电力电子模块126可以将dc电压转换为三相ac电流来操作电机114。在再生模式中，电力电子模块126可将来自充当发电机的电机114的三相ac电流转换为与牵引电池124兼容的dc电压。
14.车辆112可以包括电联接在牵引电池124和电力电子模块126之间的可变电压转换器(vvc)(未示出)。所述vvc可以是被配置为增大或升高由牵引电池124提供的电压的dc/dc升压转换器。通过增加电压，可以降低电流要求，从而导致电力电子模块126和电机114的布线大小减小。此外，电机114可以更好的效率和更低的损耗操作。
15.除了提供用于推进的能量之外，牵引电池124还可为其他车辆电气系统提供能量。车辆112可以包括dc/dc转换器模块128，所述dc/dc转换器模块将牵引电池124的高压dc输出转换为与低压车辆负载129兼容的低压dc供应。dc/dc转换器模块128的输出端可以电联接到辅助电池130(例如，12v电池)，以用于对辅助电池130充电。低压系统可以电联接到辅助电池130。
16.电动化车辆112可以被配置为从外部电源136对牵引电池124再充电。外部电源136可以是到电气插座的连接。外部电源136可电联接到充电器或电动车辆供电装备(evse)138。外部电源136可以是由电力公共事业公司提供的配电网络或电网。evse 138可以提供电路和控件以调节和管理在电源136与车辆112之间的能量传递。外部电源136可以向evse 138提供dc或ac电力。evse 138可以具有充电连接器140，用于插入车辆112的充电端口142。充电端口142可以是任何类型的端口，其被配置为从evse 138向车辆112传送电力。充电端口142可以电联接到充电器或车载电力转换模块144。电力转换模块144可以调节从evse 138供应的电力，以向牵引电池124供应适当的电压和电流电平。电力转换模块144可以与evse 138接口，以协调向车辆112的电力输送。evse连接器140可以具有与充电端口142的对应凹部匹配的管脚。替代地，被描述为电联接或连接的各种部件可以使用无线感应联接来传递电力。另外，充电端口142可以被配置为通过电力转换模块144从牵引电池124输出dc电力。一个或多个接触器146可以在打开时将牵引电池124与其他部件隔离，并且在闭合时将牵引电池124连接到其他部件。
17.车辆112中的电子模块/控制器可以经由一个或多个车辆网络(将在下面详细描
述)进行通信。车辆网络可以包括用于通信的多个信道。车辆网络的通道可以包括模块之间的离散连接，并且可以包括来自辅助电池130的电力信号。可以通过车辆网络的不同信道传递不同的信号。例如，视频信号可以通过高速信道传送，而控制信号可以通过低速信道传送。车辆网络可以包括有助于在模块之间传递信号和数据的任何硬件和软件部件。可以存在一个或多个系统控制器148来执行和协调车辆112的各种操作。系统控制器148中的每一个可以设置有一个或多个处理器和软件应用程序，所述一个或多个处理器和软件应用程序被配置为监测和控制车辆112的各种部件的操作。例如，系统控制器148可以包括被配置为操作车辆112的动力传动系统的动力控制模块(pcm)。系统控制器148还可以包括被配置为监测和控制牵引电池124的各种操作的电池电子控制模块(becm)。替代地，becm可以与牵引电池124集成并且被配置为经由车辆网络与其他系统控制器148通信。
18.牵引电池124的性能在寒冷环境中可能受到限制。本公开提出了一种用于在寒冷条件下使牵引电池124加温的系统和方法。更具体地，本公开提出了一种用于当车辆静止时使牵引电池124加温的系统和方法。参考图2，示出了电池加温策略过程200的流程图。虽然过程200(以及下面描述的其他过程)可以经由车辆112的一个或多个控制器单独地或共同地执行，但是将参考系统控制器148作为用于说明性目的的非限制性示例进行以下描述。继续参考图1，响应于在操作202处检测到车辆起动事件(例如，用户本地或远程起动车辆)，在操作204处，系统控制器148验证车辆是否处于驻车挡和电池温度是否低于预定义阈值(例如，0摄氏度)。如果答案为是，则过程进行到操作206，并且系统控制器148验证牵引电池124的荷电状态(soc)是否高于足以执行加温过程的soc阈值(例如，60％)。如果答案为否，则过程进行到操作208并开始电池充电过程。例如，系统控制器148可以起动车辆发动机118，所述车辆发动机可以驱动电机114以产生电力。另外，可以在充电过程期间对发动机118实施扭矩加法器以提供附加扭矩，使得电机114可以更快地产生电力。如果操作206的答案为是，指示牵引电池124具有足够的soc，则过程进行到操作210以执行静止电池加温放电策略过程。例如，系统控制器148可以使牵引电池124放电以给电负载146供电和/或经由曲轴(未示出)为发动机118的旋转提供动力。下面将详细描述加温过程的详情。
19.在操作212处，系统控制器148验证牵引电池124的soc是否由于放电而下降到校准阈值以下。校准阈值(例如，40％)可以优选地低于在操作206处使用的soc阈值(例如，60％)，以限定可以执行加温过程的范围。替代地，校准阈值可以与例如在操作206处使用的soc阈值相同。如果操作212的答案为是，则过程进行到操作208以对电池124充电。否则，过程进行到操作214，并且系统控制器148验证电池温度是否已经增加到高于温度阈值(例如，10摄氏度)或者车辆是否已经换出驻车挡。这里，温度阈值可以与在操作204处使用的温度阈值不同或相同，这取决于具体的设计需要。如果操作214的答案为否，则过程返回到操作204以继续执行静止电池加温过程。否则，过程进行到操作216，并且系统控制器148退出静止加温策略过程。
20.参考图3，示出了电池充电过程300的示例流程图。继续参考图1和图2，本文描述的电池充电过程可以应用于上面讨论的操作208。在操作302处，系统控制器148确定用于通过电机114满足充电需求的扭矩需求，所述扭矩需求可以取决于各种因素，诸如电池温度、当前soc等。在操作304处，系统控制器148确定车辆用户当前是否输入了驱动扭矩需求。驱动扭矩需求可以是在车辆112静止时由用户经由加速踏板(未示出)手动输入的附加扭矩需
求。例如，用户可以轻轻地踩下加速踏板以增加发动机rpm以更快地使发动机加温。在操作306处，系统控制器148测量车辆附件负载146、129所需的功率，并将负载转换成附加的扭矩需求。系统控制器148进一步确定发动机118的马达损耗补偿。可以使用各种因素来计算马达损耗补偿，所述各种因素包括但不限于冷却剂温度、油温、油粘度等。在操作308处，系统控制器148通过对上面确定的所有扭矩求和来计算总发动机扭矩需求，并将扭矩施加到发动机118。扭矩加法器可以应用于发动机118以增大扭矩输出以满足所有扭矩需求。在操作310处，系统控制器148验证牵引电池124是否已经达到期望的soc校准阈值。如果答案为是，则过程进行到操作312以切换到放电模式。否则，过程返回到操作302以继续对牵引电池124充电。
21.参考图4，示出了电池放电过程400的示例性流程图。继续参考图1至图3，在操作402处，系统控制器148确定牵引电池124的放电功率极限。放电功率极限可以取决于电池124的温度。随着电池124加温，放电功率极限可以逐渐增加。放电功率极限可以由电机114转换成扭矩输出能力。在操作404处，系统控制器148确定是否经由例如加速器存在驾驶员扭矩需求。在操作406处，系统控制器148测量车辆附件负载146、129所需的功率，并且类似于操作306处的过程确定发动机118的马达损耗补偿。如下面将详细讨论的，电机114还可以被配置为在不向发动机118供应燃料时驱动发动机118。可以在操作406处计算用于驱动发动机118的额外扭矩需求。在操作408处，系统控制器148通过将扭矩输出能力与总扭矩需求进行比较来验证电池电力放电极限是否足以满足扭矩需求。如果电池电力放电极限足够，则过程进行到操作412，并且系统控制器148操作发动机118和电机114以使牵引电池114放电。否则，如果电池放电极限不足以满足所有扭矩需求，则过程进行到操作410，并且系统控制器148减小扭矩需求中的至少一个以使总需求在放电扭矩极限内。作为示例，系统控制器148可以通过供应燃料并对发动机118提供完全动力来减小发动机驱动扭矩需求。替代地，系统控制器148计算扭矩需求与可用扭矩之间的差额扭矩，并且相应地减少发动机燃料供应，使得发动机118部分地由电机114操作。例如，系统控制器148可以切断对发动机的一个或多个气缸的燃料喷射，同时继续向其余的气缸喷射燃料，使得发动机旋转部分地通过电机114并且部分地通过燃料喷射来实现。
22.本文描述的系统还可以被配置为通过在燃料供应被切断或减少时使用电机114驱动发动机118来增加电池放电功率，以增强加温效果。在这种情况下，发动机旋转可以向电机114提供额外的负载。响应于满足一个或多个预定义条件，系统控制器可以以燃料切断/减少模式操作电机114和发动机118。参考图5，示出了用于监测和控制发动机燃料切断或减少的过程500的示例性流程图。在操作502处，系统控制器148验证静止电池加温策略控制过程是否被激活。如果未激活静止电池加温策略(例如，参考图2的操作216)，则过程进行到操作514，并且系统控制器148向发动机118供应燃料以维持发动机旋转。否则，如果静止电池加温策略被激活，则过程从操作502进行到操作504，并且系统控制器148验证发动机冷却剂温度是否高于预定阈值。例如，可能需要热的冷却剂来进行车厢加热，并且可以禁止系统进入燃料切断/减少模式，直到冷却剂温度足以提供期望的车厢温度为止。如果操作504的答案为否，则过程进行到操作514。否则，过程进行到操作506，并且系统控制器148验证冷起动减排(cser)请求是否为假。活动的cser请求可以禁止发动机118在燃料切断/减少模式下操作，并且因此如果是这种情况，则所述过程进行到操作514。
23.否则，所述过程进行到操作508，并且系统控制器148验证电池放电极限是否足以在燃料切断或减少的情况下使发动机118旋转。电机114的扭矩输出能力可以通过如上面讨论的电池放电功率来计算。可以使用各种因素来计算发动机燃料切断/减少模式的功率需求。作为示例，系统控制器148可以使用发动机118的一个或多个机械特性来计算发动机扭矩需求。作为几个非限制性示例，机械特性可以包括发动机摩擦参数、泵气损失参数、前端/后端附件驱动参数或所需的变速器驱动输入功率等。在计算出发动机扭矩需求的情况下，系统控制器148可以进一步确定附件负载扭矩(例如，参考图3的操作306)。除了发动机扭矩需求和附件负载扭矩之外，系统控制器148还可以施加安全余量扭矩，以计算燃料切断/减少模式所需的总扭矩。如果答案为否，指示电池放电极限不足，则过程进行到操作514。否则，过程进行到操作510以验证驾驶员扭矩需求是否低于预定义扭矩阈值。如果驾驶员需求不低于阈值，则过程进行到操作514。否则，如果满足从操作502到操作510的所有条件，则过程进行到操作512以执行所计算的发动机燃料切断或减少策略。
24.本文所公开的过程、方法或算法可能够输送到处理装置、控制器或计算机/由处理装置、控制器或计算机实施，所述处理装置、控制器或计算机可以包括任何现有的可编程电子控制单元或专用电子控制单元。类似地，所述过程、方法或算法可以作为可由控制器或计算机以许多形式执行的数据和指令来存储，所述形式包括但不限于：永久存储在不可写存储介质(诸如只读存储器(rom)装置)上的信息以及可变更地存储在可写存储介质(诸如软盘、磁带、光盘(cd)、随机存取存储器(ram)装置以及其他磁性和光学介质)上的信息。所述过程、方法或算法也可以以软件可执行对象来实现。替代地，可以使用合适的硬件部件或者硬件、软件和固件部件的组合全部或部分地实施所述过程、方法或算法，所述硬件部件诸如专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)、状态机、控制器或其他硬件部件或装置。
25.尽管上文描述了示例性实施例，但这些实施例并不意图描述权利要求所涵盖的所有可能形式。在说明书中使用的词语是描述词语而非限制性词语，并且应理解，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以做出各种改变。
26.如前所描述的，各种实施例的特征可以被组合以形成可能未被明确描述或说明的其它实施例。尽管各种实施例可能已经被描述为就一个或多个期望的特性而言提供优点或优于其他实施例或现有技术实现方式，但是本领域普通技术人员认识到，可以折衷一个或多个特征或特性以实现期望的整体系统属性，这取决于具体应用和实现方式。这些属性可以包括但不限于成本、强度、耐久性、生命周期成本、可销售性、外观、包装、大小、可维护性、重量、可制造性、易组装性等。因此，就一个或多个特性而言被描述为不如其他实施例或现有技术实现方式理想的实施例也在本公开的范围内，并且对于特定应用可为理想的。