帶有電池升壓以及旁路控制的車輛系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種車輛系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括在特定狀況期間為電池充電以及為電池提供路徑從而支持DC/DC (直流/直流)轉(zhuǎn)換器總線的模塊負(fù)載的升壓轉(zhuǎn)換器。
【背景技術(shù)】
[0002]通常，由于電氣化車輛由一個或多個利用電池供電的電機選擇性地進(jìn)行驅(qū)動，因此電氣化車輛與傳統(tǒng)機動車輛不同。相比之下，傳統(tǒng)機動車輛僅依靠內(nèi)燃發(fā)動機驅(qū)動車輛。電氣化車輛可以利用電機代替內(nèi)燃發(fā)動機或除了內(nèi)燃發(fā)動機以外還是用電機。電機典型地由高壓電池供電。
[0003]在一些示例中，電氣化車輛的供電組件并非位于與它們的在傳統(tǒng)車輛中的對應(yīng)物相同的位置。例如，由于包裝約束，低壓電池可以包裝為距離為電池充電的DC/DC轉(zhuǎn)換器相對遠(yuǎn)的距離。該遠(yuǎn)距離的包裝會使為低壓電池充電復(fù)雜化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]根據(jù)本發(fā)明示例性方面的一種車輛系統(tǒng)，除其他以外，包括適于在第一電壓設(shè)定點操作的DC/DC轉(zhuǎn)換器總線以及適于在不同于第一電壓設(shè)定點的第二電壓設(shè)定點操作的低壓電池總線。
[0005]在上述車輛系統(tǒng)的進(jìn)一步非限制性實施例中，升壓轉(zhuǎn)換器設(shè)置在DC/DC轉(zhuǎn)換器總線和低壓電池總線之間并且配置為控制DC/DC轉(zhuǎn)換器總線和低壓電池總線之間的電流。
[0006]在上述任一車輛系統(tǒng)的進(jìn)一步非限制性實施例中，升壓轉(zhuǎn)換器包括至少一個可操作地使DC/DC轉(zhuǎn)換器總線與低壓電池總線分離的開關(guān)。
[0007]在上述任一車輛系統(tǒng)的進(jìn)一步非限制性實施例中，升壓轉(zhuǎn)換器包括旁路開關(guān)、能量儲存裝置、升壓開關(guān)以及二極管。
[0008]在上述任一車輛系統(tǒng)的進(jìn)一步非限制性實施例中，DC/DC轉(zhuǎn)換器總線包括DC/DC轉(zhuǎn)換器以及至少一個模塊負(fù)載。
[0009]在上述任一車輛系統(tǒng)的進(jìn)一步非限制性實施例中，低壓電池總線包括電池。
[0010]在上述任一車輛系統(tǒng)的進(jìn)一步非限制性實施例中，第一電壓設(shè)定點包括固定電壓以及第二電壓設(shè)定點包括可變電壓。
[0011]在上述任一車輛系統(tǒng)的進(jìn)一步非限制性實施例中，控制單元與DC/DC轉(zhuǎn)換器總線以及低壓電池總線電力通信。
[0012]在上述任一車輛系統(tǒng)的進(jìn)一步非限制性實施例中，控制單元配置為在充電模式以及支持模式操作，在充電模式中DC/DC轉(zhuǎn)換器總線為低壓電池總線的電池充電，在支持模式中低壓電池總線支持DC/DC轉(zhuǎn)換器總線的模塊負(fù)載。
[0013]在上述任一車輛系統(tǒng)的進(jìn)一步非限制性實施例中，車輛系統(tǒng)是電氣化車輛低壓總線的一部分。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的另一示例性方面的一種車輛系統(tǒng)，除其他以外，包括電池、配置為電池充電的DC/DC轉(zhuǎn)換器、配置為升高來自DC/DC轉(zhuǎn)換器電壓的升壓轉(zhuǎn)換器以及控制單元，控制單元配置為在充電模式和支持模式操作，在充電模式中電流沿第一方向流動從而為所述電池充電，在支持模式中電流沿相反的第二方向流動從而支持模塊負(fù)載。
[0015]在上述車輛系統(tǒng)的進(jìn)一步非限制性實施例中，電池是低壓電池總線的一部分的低壓電池以及DC/DC轉(zhuǎn)換器是DC/DC轉(zhuǎn)換器總線的一部分。
[0016]在上述任一車輛系統(tǒng)的進(jìn)一步非限制性實施例中，模塊負(fù)載是DC/DC轉(zhuǎn)換器總線的一部分。
[0017]在上述任一車輛系統(tǒng)的進(jìn)一步非限制性實施例中，升壓轉(zhuǎn)換器包括選擇性地閉合從而在支持模式下限定電流的路徑的旁路開關(guān)。
[0018]在上述任一車輛系統(tǒng)的進(jìn)一步非限制性實施例中，升壓轉(zhuǎn)換器包括在充電模式期間選擇性地斷開以及閉合從而在能量存儲裝置中存儲能量的升壓開關(guān)。
[0019]根據(jù)本發(fā)明另一示例性方面的一種方法，除其他以外，包括在電氣化車輛的車輛系統(tǒng)中組合升壓轉(zhuǎn)換器、響應(yīng)第一狀況而在DC/DC轉(zhuǎn)換器為電池充電的充電模式中操作車輛系統(tǒng)以及響應(yīng)第二狀況而在電池支持至少一個模塊負(fù)載的支持模式中操作車輛系統(tǒng)。
[0020]在上述方法的進(jìn)一步非限制性實施例中，DC/DC轉(zhuǎn)換器是DC/DC轉(zhuǎn)換器總線的一部分，并且電池是低壓電池總線的一部分。
[0021]在上述任一方法的進(jìn)一步非限制性實施例中，該方法包括在固定的電壓設(shè)定點操作DC/DC轉(zhuǎn)換器總線以及在可變的電壓設(shè)定點操作低壓電池總線。
[0022]在上述任一方法的進(jìn)一步非限制性實施例中，該方法包括響應(yīng)第三狀況而使DC/DC轉(zhuǎn)換器與電池分離。
[0023]在上述任一方法的進(jìn)一步非限制性實施例中，第一狀況包括電池低的荷電狀態(tài)狀況以及第二狀況包括DC/DC轉(zhuǎn)換器超負(fù)載狀況。
[0024]上述段落的實施例、示例以及可選方案以及權(quán)利要求或下述說明書和附圖，包括它們的各方面或各自單獨特征中的任何的都可以單獨地或任意的組合地利用。關(guān)于一個實施例描述的特征適用于所有的實施例，除非這樣的特征是不兼容的。
[0025]本發(fā)明的各種特征及有利之處從下述【具體實施方式】中對本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言是顯而易見的。伴隨【具體實施方式】的附圖可以簡要描述如下。
【附圖說明】
[0026]圖1示意性地示出電氣化車輛的動力傳動系統(tǒng)；
[0027]圖2示出了電氣化車了的車輛系統(tǒng)；
[0028]圖3示出了車輛系統(tǒng)的升壓轉(zhuǎn)換器。
【具體實施方式】
[0029]本發(fā)明涉及一種車輛系統(tǒng)，其可以在DC/DC轉(zhuǎn)換器為電池充電的充電模式操作，或者在電池支持DC/DC轉(zhuǎn)換器總線的至少一個模塊負(fù)載的支持模式操作。車輛系統(tǒng)的電池可以通過局部升壓轉(zhuǎn)換器利用可變電壓充電，同時車輛系統(tǒng)的剩余部分可以在固定的電壓設(shè)定點操作。在DC/DC轉(zhuǎn)換器超負(fù)載和/或?qū)㈦姵嘏cDC/DC轉(zhuǎn)換器總線完全分離的情況下，升壓轉(zhuǎn)換器也可以容許電流沿相反的方向流動。在本發(fā)明中會更加詳細(xì)地說明這些以及其他特征。
[0030]圖1示意性地說明了電氣化車輛12的動力傳動系統(tǒng)10。盡管以混合動力電動車輛(HEV)示出，但應(yīng)理解的是，此處所描述的概念不限于HEV，并且可以擴(kuò)展到其他電氣化車輛，包括但并不限于插電式混合動力電動車輛(PHEV)、純電動車輛(BEV)以及燃料電池車輛。
[0031]在一個實施例中，動力傳動系統(tǒng)10是米用了第一傳動系統(tǒng)和第二傳動系統(tǒng)的動力分配系統(tǒng)(power split system)，第一傳動系統(tǒng)包括發(fā)動機14和發(fā)電機16 (即第一電機)的組合，第二傳動系統(tǒng)至少包括馬達(dá)36(即第二電機)、發(fā)電機16以及電池50。例如，馬達(dá)36、發(fā)電機16以及電池50可以構(gòu)成動力傳動系統(tǒng)10的電力傳動系統(tǒng)25。第一和第二傳動系統(tǒng)產(chǎn)生扭矩從而驅(qū)動電氣化車輛12的一組或多組車輛驅(qū)動輪30。
[0032]例如內(nèi)燃發(fā)動機的發(fā)動機14以及發(fā)電機16可以通過動力傳輸單元18連接。在一個非限制性實施例中，動力傳輸單元18是行星齒輪組。當(dāng)然，也可以利用包括其它齒輪組和變速器的其它類型的動力傳輸單元來連接發(fā)動機14和發(fā)電機16。動力傳輸單元18可以包括環(huán)形齒輪20、中心齒輪22以及支架總成24。發(fā)電機16作為發(fā)電機時可以通過動力傳輸單元18驅(qū)動從而將動能轉(zhuǎn)化為電能?？蛇x地，發(fā)電機16可以作為馬達(dá)從而將電能轉(zhuǎn)化為動能，由此向連接到動力傳輸單元18的支架總成24的軸26輸出扭矩。由于發(fā)電機16可操作地連接到發(fā)動機14，因此發(fā)動機14的速度可以由發(fā)電機16控制。
[0033]動力傳輸單元18的環(huán)形齒輪20可以與軸28連接，軸28通過第二動力傳輸單元32與車輛驅(qū)動輪30連接。第二動力傳輸單元32可以包括具有多個齒輪34A、34B、34C、34D、34E以及34F的齒輪組。其他動力傳輸單元也適宜。齒輪34A-34F將扭矩從發(fā)動機14傳遞到差速器38從而為車輛驅(qū)動輪30提供牽引力。差速器38可以包括能夠向車輛驅(qū)動輪30傳遞扭矩的多個齒輪。第二動力傳輸單元32通過差速器38與輪軸40機械地耦接從而向車輛驅(qū)動輪30分配扭矩。
[0034]也可以采用馬達(dá)36通過向軸46輸出扭矩而驅(qū)動車輛驅(qū)動輪30，軸46也與第二動力傳輸單元32連接。在一個實施例中，馬達(dá)36以及發(fā)電機16是再生制動系統(tǒng)的一部分，在該系統(tǒng)中，馬達(dá)36以及發(fā)電機16都可以作為馬達(dá)輸出扭矩。馬達(dá)36、發(fā)電機16、動力傳輸單元18以及動力傳輸單元32 —般稱作電氣化車輛12的驅(qū)動橋42或變速器。因此，當(dāng)駕駛員選擇特定的變速位置時，通過向車輛驅(qū)動輪30提供牽引力適當(dāng)?shù)乜刂乞?qū)動橋42從而提供使電氣化車輛12前進(jìn)的對應(yīng)的擋位。
[0035]馬達(dá)36以及發(fā)電機16的每一個都可以向高壓總線48并且隨后向電池50輸出電力。換言之，高壓總線48將馬達(dá)36以及發(fā)電機16耦接到電池50。電池50可以是能夠輸出電力操作馬達(dá)36和發(fā)電機16的高壓電池。電氣化車輛12也可以采用其他類型的能量存儲裝置和/或輸出裝置。
[0036]各種附件模塊負(fù)載54可以通過在低壓總線56上的能量傳遞以及分配來供電。模塊負(fù)載的非限制性示例包括收音機、CD播放器、GPS系統(tǒng)、照明設(shè)備、電動窗、電動座椅、冷卻風(fēng)扇、雨刷、加熱座椅、加熱車窗和/或儀表組。為模塊負(fù)載54供電所需的能量可以由低壓電池58、電池50 (通過高壓總線48)、馬達(dá)36和/或發(fā)電機16提供。
[0037]提供例如DC/DC轉(zhuǎn)換器59的電源轉(zhuǎn)換器從而控制高壓總線48和低壓總線56之間的電能傳遞。來自高壓總線48的能量或在再生制動過程中所產(chǎn)生的以及傳遞到高壓總線48的能量以這種方式通過DC/DC轉(zhuǎn)換器59傳遞到低壓總線56。
[0038]另外地，動力傳動系統(tǒng)10可以包括用于監(jiān)測和/或控制電氣化車輛12的各方面的控制系統(tǒng)44。例如控制系統(tǒng)44可以與電力傳動系統(tǒng)25、動力傳輸單元18和32、DC/DC轉(zhuǎn)換器59或其他組件通信從而監(jiān)測和/或控制電氣化車輛12?？刂茊卧?4包括執(zhí)行用于操作電氣化車輛12的必要的控制功能的電子器件和/或軟件。在一個實施例中，控制系統(tǒng)44是車輛系統(tǒng)控制器和動力傳動系統(tǒng)控制模塊的組合(VSC/PCM)。雖然以單獨的硬件裝置示出，但是控制系統(tǒng)44可以包括以多種硬件裝置或在一個或多個硬件裝置內(nèi)的多種軟件控制器的形式的多個控制器。
[0039]控制局域網(wǎng)絡(luò)(CAN) 52容許控制系統(tǒng)44與驅(qū)動橋42通信。例如，控制系統(tǒng)44可以從驅(qū)動橋42接收信號從而表明是否發(fā)生了變速位置之間的轉(zhuǎn)變?？刂葡到y(tǒng)44也可以與電池50的電池控制模塊或其他控制裝置通信。
[0040]在一個非限制性實施例中，電氣化車輛12具有兩種基本操作模式。電氣化車輛12在利用馬達(dá)36