混合动力车辆的电力系统的制作方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001]本发明总体涉及内燃发动机和电动混合动力车辆。本发明尤其涉及这样的混合动力车辆的改进的电连接系统。
[0002]通常混合动力电动车辆是至少在一定程度上使用电力提供动力或限制使用常规的内燃(IC)能源的车辆。混合动力车辆通常由它们的动力传动系统布局和电动机影响能量消耗的程度定义。具有IC发动机和电力推进的两大类混合动力车辆动力传动系统是并联式混合动力和串联式混合动力。通常并联式混合动力具有IC能源和电力能源联合给车轮提供动力的动力传动系统布局。可选择地，一些并联式混合动力将IC能源和电力能源连接到公共点，例如变速器，并且从那个点传输功率到车轮。通常串联式混合动力使用电动机驱动车轮，并且IC发动机驱动发电机来增加电池/给电池充电或直接给电动机提供动力。
[0003]混合动力车辆也可以由混合程度也就是从电力能源获得的推进的量来分类。可以是串联式或并联式动力传动系统布置的全混合动力典型地可以通过IC发动机、给电动机提供动力的电池或者两者的结合驱动车轮。另一方面，轻度混合动力依赖对于动力的主要来源的IC发动机并使用电源提高效率。一些轻度混合动力通过限制要求发动机功率的状况来提高IC发动机效率。例如，具有起动机/交流发电机系统的IC发动机将在空转状态关闭发动机，并且通过辅助驱动电动机运转辅助。当行驶循环开始时或当超过二级电动机驱动能力时起动机/交流发电机将重新启动发动机。其它轻度混合动力通过使用非驱动轮上的马达/发电机捕获制动能量以给电池再充电来增大IC发动机的输出。这些马达还可以在IC发动机需求之前提供有限的驱动电源。
[0004]许多混合动力结构一一尤其全混合动力和轻度混合动力一一依赖于低电压电池电源例如常规的12伏电池来启动IC发动机或为12伏车辆电气负载提供动力，并且依赖于高电压电池电源一一例如48伏-300多伏电源一一来储存并给电动辅助马达、变速器马达或车轮马达提供动力。由于车辆重量直接影响效率和成本，需要改进混合动力车辆以充分使用获得的能源。
【发明内容】
[0005]实施例预期具有电池组、高压电路、低压电路以及动力控制系统的车辆电力系统。电池组可以配置为从高压电路向高压负载需求提供高压输出的高压电池组。低压电路包括低压负载需求。动力控制系统确定电力需求的要求，并且也包括至少一个开关。开关在电池组与高和低压电路之间连接，并对电力需求的要求作出响应使得将电池组置于有选择地与至少低压电路电连接来操作低压负载需求。该至少一个开关也与高压电路连接，并作为对动力控制系统的响应使得将电池组置于有选择地与高和低压电路电连接。
[0006]实施例还可以预期用于提供多个电压电平输出的车辆电力系统。模块化电池和动力控制系统包括模块化电池组、DC/DC变换器以及开关系统。模块化电池组具有多个相互连接的电池单元，给高压连接器提供高压输出的连接的电池。DC/DC变换器配置为接受模块化电池组的高压输出并给低压连接器提供低压输出。开关系统包括多个将模块化电池组与高压连接器和低压连接器中的至少一个连接的电接触点。开关系统进一步包括螺线管部和电压控制器模块。电压控制器模块可以是唯一的模块或可选择地可以是高压电池控制器模块的一部分。电压控制器模块接收至少一个表明电气系统电力需求状态的输入信号。在一个实施例中，该至少一个输入信号可以是接通-断开信号。电压控制器有选择地控制螺线管部对至少一个输入信号作出响应，从而将模块化电池组与高压连接器和低压连接器中的至少一个电连接。
[0007]实施例还可以预期具有带有多个电压负载要求的电气系统的混合动力车辆电力系统。混合动力车辆具有带有高压负载需求的高压电路和带有低压负载需求的低压电路。混合动力车辆也包括配置为提供高压输出的模块化电池组，以及至少一个将模块化电池组与高压和低压电路连接的开关系统。电压控制器模块接收至少一个表明混合动力车辆的电气系统电力需求状态的输入信号，并有选择地控制至少一个开关系统作为对该至少一个输入信号的响应，从而将模块化电池组与高压电路和低压电路中的至少一个电连接。在混合动力车辆的某些实施例中，配置电气系统使得该至少一个信号是接通信号和断开信号中的一个，并且当该至少一个输入信号是断开信号时，电力需求状态限定低压电力需求。在其它实施例中，该至少一个开关是由电压控制器控制的将模块化电池组与低压电路连接的转换开关。
[0008]根据本发明，提供一种车辆电力系统，包含:高压电池；低压电路；控制系统，其包括在电池和低压电路之间连接的开关，控制系统配置为基于电力要求有选择地转换高压电池到与低压电路电连接。
[0009]根据本发明的一个实施例，本发明的车辆电力系统进一步包括高压电路，开关与高压电路连接，并对控制系统作出响应使得电池置于与高/低压电路有选择的电连接。
[0010]根据本发明的一个实施例，控制系统包括电压控制器模块，其配置为接收电力系统电力需求的指示，并有选择地控制开关对电力需求状态指示作出响应。
[0011]根据本发明的一个实施例，指示是输入信号，其是接通信号和断开信号中的一个，电压控制器模块有选择地控制开关使得电池与高压电路电连接作为对接通信号的响应。
[0012]根据本发明的一个实施例，指示是输入信号，其指示限定低压电力需求的电力系统电力需求状态，电压控制器模块有选择地控制开关仅将电池与低压电路电连接。
[0013]根据本发明的一个实施例，开关将电池与DC/DC变换器连接，DC/DC变换器与低压电路电连接。
[0014]根据本发明的一个实施例，控制系统包括配置为接收接通信号和断开信号的电压控制器模块，电压控制器模块有选择地控制开关使得电池与高压电路和低压电路电连接作为对接通信号的响应，并且电池仅仅与低压电路电连接作为对断开信号的响应。
[0015]根据本发明，提供一种车辆电力系统，包含:具有高压输出至高压连接器的电池；配置为接受高压输出并给低压连接器提供低压输出的DC/DC变换器；开关系统，其包含:将电池与高压连接器和低压连接器中的至少一个连接的电接触点；螺线管；控制器，其配置为有选择地控制螺线管作为对表明电气需求状态的输入信号的响应，从而将电池与高压连接器和低压连接器中的至少一个电连接。
[0016]根据本发明的一个实施例，电池具有相互连接的电池单元，并且电池连接是串联电池连接。
[0017]根据本发明的一个实施例，控制器配置为确定接通和断开状态中的一个。
[0018]根据本发明的一个实施例，在断开状态控制器将电池与DC/DC变换器连接。
[0019]根据本发明的一个实施例，开关系统的电接触点是正极接触器和负极接触器的一部分。
[0020]根据本发明的一个实施例，电接触点是正向断开正极接触器和正向断开负极接触器的一部分。
[0021]根据本发明的一个实施例，电接触点是转换开关的一部分。
[0022]根据本发明的一个实施例，高压连接器和低压连接器分别与具有高压需求和低压需求的车辆的一部分电连接。
[0023]根据本发明，提供一种混合动力车辆电力系统，包含:高压电路；低压电路；高压电池；有选择地将电池与高压和低压电路连接的开关系统；控制器，其配置为有选择地控制开关系统作为对表明电气需求状态的输入信号的响应，从而将电池与高/低压电路或仅仅与低压电路电连接。
[0024]根据本发明的一个实施例，表明电气需求状态的是输入信号，输入信号是接通信号和断开信号中的一个，当输入信号是断开信号时电气需求状态限定为低压电力需求，并且开关是由控制器控制的转换开关以将电池与低压电路连接。
[0025]根据本发明的一个实施例，DC/DC变换器与电池和低压电路电连接。
[0026]根据本发明的一个实施例，开关包括两个连接器开关，其具有配置为将电池的负极终端与低压电路的负极连接器和高压电路的负极连接器连接的负极接触器，以及配置为将电池的正极终端与低压电路的正极连接器和高压电路的正极连接器连接的正极接触器。
[0027]根据本发明的一个实施例