混合动力车辆的低电压电池的充电分配制造技术

本公开涉及混合动力车辆的低电压电池的充电分配。一种车辆包括电机、起动发电机和控制器。所述电机经由逆变器连接至牵引电池。所述起动发电机与发动机机械地连接，并且与低电压电池电连接。并且，所述控制器利用来自牵引电池的电力对低电压电池进行充电，并响应于电机的扭矩需求下降到阈值之下，转换为利用起动发电机对低电压电池进行充电，所述阈值由逆变器的损耗限定。

Charge distribution of low voltage batteries for hybrid vehicles

The present disclosure relates to the charge distribution of low voltage batteries for hybrid vehicles. A vehicle consists of an electric motor, a starting generator and a controller. The motor is connected to a traction battery via an inverter. The starting generator is mechanically connected to the engine and is electrically connected to a low voltage battery. Also, the controller uses the power from traction battery charging of the battery voltage low, and in response to the torque of the motor demand dropped to below the threshold, converted to use starter generator for low voltage battery, the threshold is defined by the loss of inverter.

【技术实现步骤摘要】
混合动力车辆的低电压电池的充电分配
本公开涉及用于包括带传动起动发电一体机(beltintegratedstarter/generator)的混合动力车辆的控制系统。
技术介绍
车辆通常利用可变传动比变速器在内燃发动机和车辆车轮之间传输动力。在自动变速器中，控制器响应于车辆速度和驾驶员需求而选择传动比，通常通过踩下加速踏板来传达所述驾驶员需求。在特定结构中，车辆还具有连接在变速器输入处的牵引马达。所述牵引马达电连接至牵引电池(通常为具有大于100V的端电压的高电压电池)。可以以马达模式或发电模式来使用牵引马达，在马达模式下，来自电池的能量被用于补充发动机动力，在发电机模式下，牵引马达将机械能转换为被储存在电池中的电能。一些车辆还包括起动发电机(诸如，电连接至辅助电池(通常为具有小于100V(比如，12V或48V)的端电压的低电压电池)的带传动起动发电一体机(BISG))。具有BISG的车辆可通过BISG或者通过牵引马达或牵引电池向低电压电池供电。
技术实现思路
一种车辆包括电机、起动发电机和控制器，所述电机经由逆变器连接至牵引电池，所述起动发电机与发动机机械地连接并与低电压电池电连接。所述控制器被配置为：利用来自牵引电池的电力对低电压电池进行充电，并且响应于电机的扭矩需求下降到阈值之下，转换为利用起动发电机对低电压电池进行充电，所述阈值由逆变器的损耗限定。一种车辆控制器包括输入通道、输出通道和控制逻辑，所述输入通道接收指示电机的扭矩需求的信号，所述输出通道提供用于将通过电机的逆变器对低电压电池进行充电转换为通过发动机的起动发电机对低电压电池进行充电的命令，所述控制逻辑响应于扭矩需求下降到阈值之下而产生所述命令，所述阈值由逆变器的损耗限定。一种控制车辆动力传动系统的方法包括：当将发动机连接至电机的发动机分离离合器被接合并且牵引电池的SOC大于预定义的值时，利用来自电机的电力对低电压电池进行充电。所述方法还包括：响应于电机的扭矩需求下降到阈值之下，利用来自发动机的起动发电机的电力对低电压电池进行充电。附图说明图1A是具有带传动起动发电一体机(BISG)的混合动力电动车辆的动力传动系统的框图。图1B是经由BISG对低电压电池进行充电的混合动力电动车辆的动力传动系统的框图。图1C是经由混合动力电机对低电压电池进行充电的混合动力电动车辆的动力传动系统的框图。图2是示出BISG和混合动力车辆马达的扭矩分配的马达扭矩相对于功率的图形表示。图3是示出用于控制BISG、发动机和马达扭矩以对低电压电池进行充电的第一方法的控制图。图4是示出BISG的操作的高效率区域相对于转速和电流的图形表示。图5是示出混合动力马达的效率相对于扭矩需求和转速的图形表示。图6是示出利用BISG和DC/DC转换器对低电压电池进行充电的高效区域相对于马达扭矩需求和转速的图形表示。具体实施方式在此描述本公开的实施例。然而，应理解的是，所公开的实施例仅为示例，并且其它实施例可采用各种形式和替代形式。附图不必按比例绘制；可夸大或最小化一些特征以示出特定组件的细节。因此，在此公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制，而仅仅作为用于教导本领域技术人员以多种形式利用本专利技术的代表性基础。如本领域普通技术人员将理解的是，参照任一附图示出和描述的各种特征可与在一个或更多个其它附图中示出的特征组合，以产生未明确示出或描述的实施例。示出的特征的组合提供用于典型应用的代表性实施例。然而，与本公开的教导一致的特征的各种组合和变型可被期望用于特定的应用或实施方式。包括被装配到特定动力传动系统的起动发电一体机(ISG)的车辆通常具有可被配置为对低电压电池进行充电或放电的两组电机(包括用于接合电机的致动器)。可利用发动机动力通过ISG直接对低电压电池进行充电，或者可经由DC/DC转换器通过高电压电池对低电压电池进行充电。高电压电池是具有高于100伏特DC的端电压的电池。当考虑从燃料开始并且以低电压电池充电结束的路径时，在确定用于给低电压电池充电的最佳路径时要考虑到不同的机械效率和电气效率。这里提出了一种确定和控制经由ISG等对低电压电池进行充电以保持低电压电池的荷电状态(SOC)的系统和方法。所述方法在给定当前车辆状况下选择最有效率的电气路径，并且命令致动器以达到期望的效率。首先，在不考虑低电压电池的充电需求的情况下对所述系统进行优化。然后，增加对低电压电池的充电需求，并且执行两个另外的优化，一个优化利用ISG进行充电，另一个优化利用DC/DC转换器进行充电。然后，在ISG和DC/DC转换器之间分配对低电压电池进行充电所需要的扭矩，使得达到最佳系统效率。在本申请中，术语BISG还包括经由轴、齿轮或其他机械结构与内燃发动机(也被称为发动机)连接的起动发电一体机(ISG)。一些系统仅考虑了对高电压电池的SOC需求，并调节动力传动系统致动器以满足高电压电池的充电要求。低电压电池的充电被视为高电压电池系统上的无源负载。此处，在增加用于充电的另一潜在路径的情况下，控制器考虑对低电压子系统的需求并调节动力传动系统致动器以针对整个系统的效率实现充电。图1A是具有带传动起动发电一体机(BISG)的混合动力电动车辆的动力传动系统的框图。参照图1A，根据本公开的实施例示出了混合动力电动车辆(HEV)10的示意图。图1A示出了组件之间的代表性关系。车辆内的组件的物理布局和方位可改变。HEV10包括动力传动系统12。动力传动系统12包括驱动传动装置16的发动机14。如下面将进一步具体描述的，传动装置16包括电机(诸如，电动马达/发电机(M/G)18)、关联的牵引电池20、变矩器22和多级阶梯传动比自动变速器或齿轮箱24。发动机14和M/G18都是HEV10的驱动源，所述驱动源被配置为推进HEV10。发动机14通常代表可包括内燃发动机(诸如汽油、柴油或天然气驱动的发动机)或燃料电池的动力源。发动机14产生发动机功率和相应的发动机扭矩，所述发动机扭矩在发动机14与M/G18之间的分离离合器26至少部分地接合时被供应到M/G18。可通过多种类型的电机中的任何一种来实现M/G18。例如，M/G18可以是永磁同步马达。如下面将描述的，电力电子模块56将对由牵引电池20提供的直流(DC)电力进行调节以满足M/G18的要求。例如，电力电子模块56可向M/G18提供三相交流电(AC)。当分离离合器26至少部分地接合时，从发动机14到M/G18或者从M/G18到发动机14的动力流是可行的。例如，分离离合器26可被接合，并且M/G18可作为发电机操作，以将由曲轴28和M/G轴30提供的旋转能转换成将被储存在牵引电池20中的电能。还可使分离离合器26分离以将发动机14与动力传动系统12的其余部分隔离，使得M/G18可用作HEV10的唯一驱动源。轴30延伸穿过M/G18。M/G18连续地可驱动地连接至轴30，然而仅当分离离合器26至少部分地接合时发动机14才可驱动地连接至轴30。M/G18经由轴30连接至变矩器22。因此，当分离离合器26至少部分地接合时，变矩器22连接至发动机14。变矩器22包括固定到M/G轴30的泵轮和固定到变速器输入轴32的涡轮。因此，变矩器22在轴30和变速器输入轴32之间提供液力耦合。变矩本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种车辆，包括：电机，经由逆变器连接至牵引电池；起动发电机，与发动机机械地连接，并且与低电压电池电连接；控制器，被配置为：利用来自牵引电池的电力对低电压电池进行充电，并且响应于电机的扭矩需求下降到阈值之下，转换为利用起动发电机对低电压电池进行充电，所述阈值由逆变器的损耗限定。

【技术特征摘要】
2016.10.04 US 15/285,0081.一种车辆，包括：电机，经由逆变器连接至牵引电池；起动发电机，与发动机机械地连接，并且与低电压电池电连接；控制器，被配置为：利用来自牵引电池的电力对低电压电池进行充电，并且响应于电机的扭矩需求下降到阈值之下，转换为利用起动发电机对低电压电池进行充电，所述阈值由逆变器的损耗限定。2.根据权利要求1所述的车辆，还包括连接在发动机和电机之间的分离离合器，其中，所述控制器还被配置为：当分离离合器分离时，利用起动发电机对低电压电池进行充电。3.根据权利要求2所述的车辆，其中，所述控制器还被配置为：响应于当分离离合器接合时电机的扭矩需求下降到所述阈值之下，利用起动发电机对低电压电池进行充电。4.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述控制器还被配置为：当牵引电池的荷电状态大于预定义的值时，利用来自电机的电力对低电压电池进行充电。5.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述逆变器的损耗是在所述扭矩需求下的逆变器和DC/DC转换器的开关损耗，所述DC/DC转换器与所述逆变器连接。6.根据权利要求1所述的车辆，还包括连接在牵引电池和低电压电池之间的DC/DC转换器，其中，所述控制器还被配置为：利用由DC/DC转换器转换的电力对低电压电池进行充电。7.根据权利要求1所述的车辆，还包括分离离合器，所述分离离合器被配置为将发动机与电机连接，其中，所述控制器被配置为：响应于发动机获得目标转速，使分离离合器接合。8.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述起动发电机经由带被选择性地连接至发动机的曲轴。9.一种车辆控制器，包括：输入通道，被配置为：接收指示电机的扭矩需求的信号；输出通道，被配置为：提供用于将通过电机的逆变器对低电压电池进行充电转换为通过发动机的起动发电机对低电压电池进行充电的命令；控制逻辑，被配置为：响应于所述扭矩需求下降到阈值...

【专利技术属性】
技术研发人员：马克·斯蒂芬·耶马扎基，克里斯多佛·艾伦·李尔，斯科特·詹姆斯·汤普森，罗吉特·乔赫里，法扎尔·阿拉曼·塞伊德，
申请(专利权)人：福特全球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国,US