用于插电式混合动力电动车辆的自动寻找电连接的系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于插电式混合动力电动车辆的自动寻找电连接的系统，其使用车辆动力转向系统在与车辆中轴横向的方向上调节车辆，以及使用马达和电池使车辆朝向目标公用电网连接器前进来为电池充电。如果需要，可使用可控车辆悬架系统来调节车辆的垂直位置。一种用于车辆的引导系统，具有可充电的电池、电网插头、牵引马达、动力转向系统以及与所述动力转向系统和所述马达相通讯的控制器，其中，所述控制器配置为响应于所述车辆与用于为所述电池充电的电网插座交换的位置信号，操控所述车辆朝向所述电网插座，从而使所述电网插头与所述电网插座接合。本发明专利技术能够避免车辆的拥有者由于疏忽在车辆运行后电池荷电状态变成部分损耗后未能将车辆插电。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及混合动力电动车辆以及为牵引电池充电的充电系统。
技术介绍
混合动力电动车辆(HEV)动力系通常具有两个动力源，其中一个可以为内燃机， 且另一个可以为电动马达。使用高压总线电连接高压电池、马达和发电机。每个动力源通过 传动装置可驱动地连接至车辆牵引轮。在称之为功率分流的混合动力电动车辆动力系配置 中，发动机和发电机使用齿轮组(通常为行星齿轮组)可驱动地连接，从而设立了至传动轮 的并联扭矩流动路径。马达可与发动机作用以实现将机械扭矩传送至牵引轮，或可在功率 再生模式中用作发电机来对电池充电。混合动力电动车辆动力系的另一种配置是发动机、 发电机和马达串联，其中电池用作发电机和马达的能量存储系统。在功率分流的混合动力电动车辆中的两个动力源共同无缝作用以满足驾驶者的 扭矩需求，而不超出动力系统的限度(包括电池荷电状态限度)，同时优化整个动力系统 的效率和性能。车辆系统控制器将会分析驾驶者的扭矩需求，并随后确定每个动力源需要 何时提供扭矩以及提供多少扭矩来满足燃料经济性目标、排放质量以及驱动性能标准。另 一方面，在串联式HEV配置中，发动机驱动发电机，其顺序驱动机械连接至车辆牵引轮的马 达。同样，用作能量存储装置的电池能够根据电池的荷电状态为马达提供动力或者从发电 机接受收充电。混合动力电动车辆动力系的另一种总类是插电式混合动力电动车辆(PHEV)动 力系，其包括使用电池电荷损耗策略来确定从两个动力源中的每个传输动力的控制器。 与并联式配置和串联式配置的混合动力电动车辆的控制策略不同的是，使用公用电网 (electric utility power grid)为电池充电，在接下来的车辆运转中电动马达可以作为 唯一的动力源直至荷电状态达到最低阈值。插电式混合动力电动车辆动力系的第一种类型是用发动机驱动发电机，发电机随 后在驱动马达的电池达到低电池荷电状态后对电池充电。在另一种类型的PHEV中，只有电 动马达驱动可用，因此车辆行驶范围仅由电池荷电状态确定。在这种PHEV动力系中，当不使用车辆时，例如当车辆停车过夜时，电网将对电池 充电。驾驶者可在电池电荷部分损耗后将车辆电池连接至电网，用特别设计的延长电缆将 其一端插入室内或车库墙上的插座，而另一端连接至车辆上的端口。当车辆拥有者希望使 用该车辆时，可以移走电缆以分开车辆与墙上插座的连接。这是传统车辆的拥有者所不具 有的不便之处。如果车辆的拥有者由于疏忽在车辆运行后电池荷电状态变成部分损耗后未 能将车辆插电(例如当车辆在停车过夜后将要使用时)，则会使插电式混合动力的益处无 法体现。
技术实现思路
根据本专利技术的一方面，提供一种用于车辆的引导系统，具有可充电的电池、电网插头、牵引马达、动力转向系统以及与所述动力转向系统和所述马达相通讯的控制器，其中， 所述控制器配置为响应于所述车辆与用于为所述电池充电的电网插座交换的位置信号，操 控所述车辆朝向所述电网插座，从而使所述电网插头与所述电网插座接合。根据本专利技术的另一方面，一种用于电池驱动车辆的控制系统，所述车辆具有动力 转向系统和电连接至所述电池的用于驱动车辆牵引轮的马达，所述控制系统包括包含第 一电连接器元件和第二电连接器元件的电连接器，第一电连接器元件安装在固定结构上并 电连接至电网，第二电连接器元件安装在所述车辆上，其中，一个电连接器元件的位置由X 轴和Y轴坐标确定，第一电连接器元件和第二电连接器元件适于交换由X轴和Y轴数据确 定的车辆位置信号；用于接收所述车辆位置信号的车辆系统控制器，其中，所述控制器配置 用于响应于所述车辆位置信号来计算所述第一电连接器元件和所述第二电连接器元件之 间的X轴和Y轴方向上的距离，所述X轴和Y轴在参考坐标中确定所述车辆位置，所述马达 由所述控制器激活以使在实际X轴车辆位置和目标X轴位置之间的差值不断减小归零，通 过所述控制器激活动力转向系统以使实际Y轴车辆位置和目标Y位置之间的差值不断减小 归零，从而操控所述车辆沿着移动路径，朝向会影响第一电连接器元件和第二电连接器元 件的机械连接并完成电池充电回路的方向移动。本专利技术包含可提供一种称之为“自动搜寻”运行模式的运行策略。其使用插电式 连接器元件自动地将车辆电系统连接至公用电网为电池充电。连接器元件具有内置的车辆 位置传感器，其可在车辆说明书中标明。一个位置传感器可为短程射频传感器或光学类型 的传感器，例如激光或其他回归反射信号的传感器。无论车辆前部是否处于目标连联结点 的特定范围之内，驾驶者可将车辆设置成称为自动搜寻插电连接的模式。该模式自动定位 车辆以将车辆的连接器一侧与电网一侧对齐。当驾驶者开始自动搜寻插电连接运行模式时，控制系统将利用位置传感器来检测 电网连接器元件相对于车辆的位置，随后以优化的方式确定标出车上安装的连接器元件相 对于电网连接器元件位置的路线。该信息可与已知的前向物体检测器和已知的可包括在可 调节稳定控制中用于倾斜度和高度调节的翻滚/倾斜/横摆传感器相结合以改进自动搜寻 系统的精确性。使用车辆电动马达驱动，闭环控制系统将引导车辆至连接器元件可以对齐 的位置，随后完成连接。在连接形成后，车辆系统控制将开始使车辆停止。在自动搜寻模式中，马达将提供前后方向的移动，且电助力转向系统(EPAS)将用 于使车辆转向。如果有可控的车辆悬架系统，则其可用于提供垂直方向上的对齐。驾驶者 使用手动“接管(over-ride)”开关保持对车辆的控制。显示器可用在车辆乘客厢内来视觉 显示两个位置传感器连接器元件如何对齐，以及通知驾驶员是否连接成功。如果连接器元件未能对齐，则车辆将在接触完成前停下，且控制系统将发出信息 通知驾驶者将车停到位，从而可以在进行进一步的自动搜寻模式前调节电网连接器部件和 车载连接器部件。在装配有可控悬架系统的车辆中，可使用可控悬架系统升起或降低车辆 来在其有限的运行范围内移动车辆连接器元件。为确保安全操作，可限制速度和扭矩。也 可在车辆以电动马达动力移动时使用前向摄像设备来检测障碍物。通常自动搜寻系统会设在车库中。因此，车辆可以每天停在相同的位置。附图说明图1为已知的功率分流的输送系统中具有发动机和马达的混合动力电动车辆的 示意图。图2为自动搜寻系统的框图。图3为说明了本专利技术的自动搜寻系统的实施方式的流程框图，其中车辆朝向相应于电插座的目标前进。图4为说明了用于引导车辆电连接点朝向目标的控制算法的处理流程图。图5为车辆在车库中停车过程中的侧视图，车辆电连接点朝向目标前进。图6为车辆的俯视图，车辆朝向车辆接近目标前进的方向。具体实施例方式图1显示了功率分流的混合动力电动车辆的示意图，其包括发动机、电池、发电机 和功率分流的齿轮组。发动机10机械连接至行星变速器12的功率输入齿轮元件。图1中 所示类型的混合动力电动车辆动力系的例子在美国专利US6，991，053中公开。可参考该专 利文件以了解功率分流的混合动力电动车辆动力系部件(包括传动装置)的完整描述。传 动装置可为行星齿轮组，其中行星齿轮组的托架可驱动地连接至发动机。行星齿轮组的太 阳轮可驱动地连接至发电机14，齿圈可以可驱动地连接至变速器齿轮系统16，如18处所 示。变速器16的扭矩输出部件可驱动地连接至牵引轮20。电池22通过交流/直流(A本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于车辆的引导系统，具有可充电的电池、电网插头、牵引马达、动力转向系统以及与所述动力转向系统和所述马达相通讯的控制器，其中，所述控制器配置为响应于所述车辆与用于为所述电池充电的电网插座交换的位置信号，操控所述车辆朝向所述电网插座，从而使所述电网插头与所述电网插座接合。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：沃尔特约瑟夫欧特曼，布兰登R马斯特森，马文保罗克拉斯卡，丹尼尔斯科特科尔文，史蒂夫李维斯四世，
申请(专利权)人：福特全球技术公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]