混合动力车辆的低压DC-DC转换器的控制方法与流程

本发明涉及一种混合动力车辆的低压DC-DC转换器的控制方法，该方法能够基于混合动力车辆的驱动模式和行驶状况，通过改变低压转换器的输出电压的施加来提高低压转换器的效率。

背景技术：

一般地，混合动力电动车辆指的是其动力源由发动机和由电池的电力驱动的驱动电动机配置的车辆，并且当车辆通过将动力源结合至前轮进行起动或加速时，其利用由电池的电压驱动的电动机的辅助动力来促进燃料消耗的改善。

在电动车辆中，配置成操作车辆的控制器包括混合控制单元(HCU：hybrid control unit)或车辆控制单元(VCU：vehicle control unit)。HCU或VCU配置成通过预定类型与作为下级控制器的电动机控制单元(MCU：motor control unit)进行通信从而调整扭矩、速度并且产生作为动力源的电动机的扭矩量，并且与配置成调整产生作为辅助动力源的发电所需的动力的发动机的发动机控制单元(ECU：engine control unit)进行通信，从而执行发动机起动的继电器控制和故障诊断。

此外，HCU配置成与电池管理系统(BMS：battery management system)进行通信，该BMS配置成通过检测电池的温度、电压、电流和荷电状态(SOC：state of charge)等来管理电池，从而基于SOC的状态来调整电动机的扭矩和速度，并且HCU还与配置成基于车辆速度和驾驶员的驾驶命令调整传动比(gear ratio)来保持驾驶员所需的车辆速度的变速器控制单元(TCU)进行通信。通过控制器局域网络(CAN：controller area network)总线执行作为上级控制器的HCU和下级控制之间的通信以彼此交换信息，并且发送/接收控制信号。

同时，电动车辆包括低压DC/DC转换器(LDC：low voltage DC/DC converter)，即，DC-DC转换器配置成将高压电池的电力转换成直流(DC：direct current)。LDC配置成将DC转换成交流(AC：alternating current)，使用线圈、变压器、电容等升高或降低电压，并且随后，产生DC来提供对应于每个电场负荷中使用的电压的电力。

为了控制低压转换器(LDC)，已经开发出许多技术。例如，在现有技术中的技术涉及如下方法：当在车辆中需要高压输出时，通过关闭作为压降设备的LDC来提高输出效率。然而，这项技术仅基于车辆的状态控制低压转换器的开/关，并且当低压转换器接通时，其并未调整低压转换器的输出电压来提高低压转换器的效率。

上文仅意图于帮助理解本发明的背景，并且其不意味着本发明落入本领域的技术人员已知的现有技术的范围内。

技术实现要素：

本发明提供了一种混合动力车辆的低压DC-DC转换器的控制方法，该方法通过基于混合动力车辆的驱动模式和行驶状况改变混合动力车辆的低压转换器的输出电压的施加，并且在确定车辆状况信息时包括应用迟滞性(hysteresis)的确定逻辑，从而具有提高低压转换器的输出电压效率的优点。

根据本发明的一种混合动力车辆的低压直流-直流(DC-DC)转换器的控制方法，可包括：通过低压转换器的控制器，确定车辆驱动模式；通过所述控制器，确定车辆行驶状况；通过控制器，确定包括电动机输出变化和档位模式的车辆状况信息；通过控制器，基于驱动模式(drive mode)、行驶状况(driving condition)以及状况信息(condition information)来确定低压转换器的输出模式；以及，通过控制器，在已确定的输出模式中基于电池的温度和SOC调整低压转换器的输出电压。

确定车辆驱动模式的步骤包括：通过控制器，通过接收由车辆控制器检测的车辆驱动模式来确定上述车辆驱动模式。通过车辆控制器检测的车辆驱动模式可包括电动车辆模式(electric vehicle mode)、减速模式(deceleration mode)、怠速模式(idle mode)、部分负荷模式(partial load mode)、最大负荷模式(maximum load mode)和串联模 式(series mode)。当从车辆控制器传输至控制器的车辆驱动模式是电动车辆模式时，控制器配置成通过划分驱动(drive)、滑行减速(coasting deceleration)以及再生制动减速(regenerative braking deceleration)来确定车辆的行驶状况。

当从车辆控制器传输至控制器的车辆驱动模式是电动车辆模式时，确定输出模式的步骤可包括：通过控制器利用车辆状况信息，例如应用迟滞性的电动机输出变化。此外，当车辆驱动模式是电动车辆模式、车辆行驶状况是驱动，并且档位模式是驱动模式时，输出模式的确定步骤可包括：将低压转换器的输出模式确定为第一输出模式。当车辆驱动模式为电动车辆模式、车辆行驶状况为滑行减速，并且档位模式为驱动模式时，输出模式可进一步地被确定为第一输出模式。

进一步地，当车辆驱动模式是电动车辆模式、车辆行驶状况是再生制动减速，并且档位模式是驱动模式时，输出模式的确定步骤可包括将低压转换器的输出模式确定为第二输出模式。当从车辆控制器传输至控制器的车辆驱动模式是减速模式时，控制器可配置成通过划分滑行减速和再生制动减速来确定车辆行驶状况。

当从车辆控制器传输至控制器的车辆驱动模式是减速模式的时，输出模式的确定步骤将通过控制器利用车辆状况信息，例如，应用迟滞性的电动机输出变化。当车辆驱动模式为减速模式、车辆行驶状况为滑行减速，并且档位模式为驱动模式时，输出模式的步骤可被确定为第一输出模式。此外，当车辆驱动模式是减速模式、车辆行驶状况是再生制动减速，并且档位模式是驱动模式时，输出模式将被确定为第二输出模式。

当车辆驱动模式为怠速模式时，输出模式可进一步地被确定为第一输出模式。当从车辆控制器传输至控制器的车辆驱动模式是部分负荷模式时，控制器可配置成通过划分发动机充电和电动机辅助来确定车辆行驶状况。当从车辆控制器传输至控制器的车辆驱动模式为部分负荷模式时，输出模式的确定步骤可还包括通过控制器利用车辆状况信息，例如应用迟滞性的电动机输出变化。

此外，当车辆驱动模式是部分负荷模式、车辆行驶状况是发动机充电，并且档位模式是驱动模式时，输出模式的确定步骤可包括将低 压转换器的输出模式确定为第三输出模式。当车辆驱动模式是部分负荷模式、车辆行驶状况是电动机辅助，并且档位模式是驱动模式时，输出模式也可被确定为第一输出模式。此外，当车辆驱动模式为最大负荷模式时，输出模式可被确定为第一输出模式。当车辆驱动模式为串联模式时，输出模式可被确定为第一输出模式。

根据本发明的一种混合动力车辆的低压转换器控制系统可包括：低压转换器，其配置成将高压转换成低压；车辆控制器，其配置成检测车辆驱动模式；以及，低压转换器的控制器，其配置成基于由车辆控制器检测的车辆的驱动模式、行驶状况和车辆状况信息来确定低压转换器的输出模式，并且在已确定的输出模式中使用电池的温度和SOC来调整低压转换器的输出电压。

根据本发明的混合动力车辆的低压DC-DC转换器的控制方法可得到下列效果。

首先，与现有技术不同，在通过低压转换器控制器确定驱动模式的过程中，解决了不必要的模式转换问题。

第二，当确定每种驱动模式时，通过划分对于电动机功率输入的迟滞性来优化并使用该迟滞性，从而能够保证控制的鲁棒性。

附图说明

现将参考在附图中示出的本发明的示例性实施例详细描述本发明的上述及其他特征，所述附图仅以示例性的方式给出，因此并不限制本发明，并且其中：

图1是根据本发明的示例性实施例的混合动力车辆的低压DC-DC转换器的控制方法的流程图；以及

图2是示出根据本发明的示例性实施例的混合动力车辆的低压转换器的控制系统的视图。

具体实施方式

应当理解的是，本文所使用的术语“车辆”或“车辆的”或者其他相似术语包括一般的机动车辆，例如包括运动型多用途车(SUV)、公交车、卡车、各式商用车辆在内的载客车辆，包括各种艇和船在内的水运工 具，以及航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其他代用燃料车辆(例如，从石油以外的资源取得的燃料)。如本文所述，混合动力车辆是同时具有两种或多种动力源的车辆，例如，同时汽油驱动和电驱动的车辆。

尽管示例性实施例描述成使用多个单元来执行示例性流程，但应当理解的是，示例性流程也可通过一个或者多个模块执行。此外，应当理解的是，术语“控制器/控制单元”可指代包括存储器和处理器的硬件设备。所述存储器配置成存储模块，并且所述处理器特别地配置成执行上述模块从而执行一个或者多个下文进一步描述的过程。

本文所使用的专有名词仅是为了说明特定实施例的目的，而非意在限制本发明。如本文所使用的，除非上下文另外清楚表明，单数形式“一个”、“一种”和“该”意在也包括复数形式。还将理解的是，当在本说明书中使用时，词语“包括”和/或“包含”规定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其集合的存在或添加。如本文所使用的，词语“和/或”包括一个或多个相关列出项目的任何或全部组合。

除非特别陈述或从上下文显而易见，如本文所使用的，词语“约”被理解为处在本领域的正常容差范围内，例如在平均值的2倍标准偏差内。“约”可理解为在所述值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或0.01％内。除非从上下文另外明确，本文提供的所有数值均由词语“约”修饰。

将在下文中参考附图描述本发明的示例性实施例。

如图1所示，根据本发明的混合动力车辆的低压转换器10的控制方法，可包括：通过低压转换器10的控制器20确定车辆驱动模式(S10)；通过控制器20确定车辆行驶状况(S20)；通过控制器20确定包括电动机输出变化和档位模式的车辆状况信息(S30)；通过控制器20，使用驱动模式、行驶状况以及状况信息确定低压转换器10的输出模式(S40)；以及，通过控制器20，在确定的输出模式中使用电池的温度和SOC调整低压转换器10的输出电压(S50)。

在车辆驱动模式的确定步骤(S10)中，控制器20可配置成接收由车辆控制器30检测的车辆驱动模式来确定车辆驱动模式。此处， 车辆控制器30可以是配置成为车辆行驶执行全局操作的控制器，相较于低压转换器10的控制器20(例如，从属控制器)，其可以是上级控制器。由车辆控制器30检测的车辆驱动模式可基于车辆的类型和状态进行改变。根据本发明的示例性实施例的车辆驱动模式可包括电动车辆模式、减速模式、怠速模式、部分负荷模式、最大负荷模式以及串联模式(series mode)。

电动车辆模式指的是在不驱动发动机的状态下使用电池来驱动混合动力车辆的模式。在减速模式中，速度减少，并且在怠速模式中，不驱动发动机。此外，在部分负荷模式中，通过车辆驱动而传输至车辆的负荷并未最大化，在最大负荷模式中，传输至车辆的负荷最大，并且串联模式指的是在并联模式(parallel mode)和串联模式中混合动力车辆处于串联模式的状态。

在车辆驱动模式确定为上述多种模式中的一种模式后，控制器20可配置成检测车辆行驶状况。当从车辆控制器30传输至控制器20的车辆驱动模式是电动车辆模式时，控制器20可进一步地配置成通过划分驱动、滑行减速以及再生制动减速来确定车辆的行驶状况。此外，当从车辆控制器30传输至控制20的车辆驱动模式是电动车辆模式时，检测输出模式的步骤可包括：通过控制器20考虑包括应用迟滞性(hysteresis)的电动机输出变化(motor output alteration)的车辆状况信息。迟滞性可用于确定再生制动减速，并且可使用基于车辆速度的一维映射图数据(one-dimension map data)实现。具体地，在迟滞性中，在再生制动减速期间，输出值可以为1，并且在非再生制动减速期间，输出值可以为0。

在确定车辆驱动模式和行驶状况后，低压转换器10的输出模式可以基于档位模式确定。根据本发明，当车辆驱动模式是电动车辆模式、车辆行驶状况是驱动，并且档位模式是驱动模式时，低压转换器10的输出模式可被确定为第一输出模式。此外，当车辆驱动模式是电动车辆模式、车辆行驶状况是滑行减速，并且档位模式是驱动模式时，低压转换器10的输出模式可被确定为第一输出模式。进一步地，当车辆驱动模式是电动车辆模式、车辆行驶状况是再生制动减速，并且档位模式是驱动模式时，低压转换器10的输出模式可被确定为第 二输出模式。第一输出模式和第二输出模式可具有低压转换器10的不同的输出电压，并且一般地，第一输出模式的输出电压可以是EV模式的输出电压，并且第二输出模式的输出电压可以是再生模式的输出电压。

此外，当从车辆控制器30传输至控制器20车辆驱动模式是减速模式时，控制器20可以配置成通过划分滑行减速和再生制动减速(例如，单独地考虑减速)来确定车辆的行驶状况。具体地，确定输出模式的步骤可包括与上文所述方法相同地，通过控制器20考虑包括应用迟滞性的电动机输出变化的车辆状况信息。

此外，当车辆驱动模式是减速模式、车辆行驶状况是滑行减速、档位模式是驱动模式时，低压转换器10的输出模式可被确定为第一输出模式，并且当车辆驱动模式是减速模式、车辆行驶状况是再生制动减速，并且档位模式是驱动模式时，低压转换器10的输出模式可被确定为第二输出模式。当车辆驱动模式是怠速模式时，无论车辆行驶状况如何，低压转换器10的输出模式均可进一步地被确定为第一输出模式。

此外，当从车辆控制器30传输至控制器20的车辆驱动模式是部分负荷模式时，控制器20可配置成通过划分发动机充电(engine charging)和电动机辅助(motor assistance)来确定车辆行驶状况。具体地，与上述电动车辆模式类似，迟滞性可应用于电动机输出变化中。迟滞性可用于确定电动机辅助，并且其可通过具有作为输入的车辆速度和作为输出的电动机输出变化的映射图数据推导得到。此外，响应于确定运行电动机辅助，输出值可以为1，并且响应于确定未运行电动机辅助，输出值可以为0。

当车辆驱动模式是部分负荷模式、车辆行驶状况是发动机充电并且档位模式是驱动模式时，低压转换器10的输出模式可被确定为第三输出模式，并且当车辆驱动模式是部分负荷模式、车辆行驶状况是电动机辅助，并且档位模式是驱动模式时，低压转换器10的输出模式可被确定为第一输出模式。第一输出模式可表示在上述EV模式中的输出电压，并且作为发动机充电模式中的充电电压的第三输出模式可以是基于车辆驱动状态处于发动机充电状态下的车辆的充电模式。

此外，当车辆驱动模式是最大负荷模式和串联模式时，低压转换器10的输出模式可在不划分行驶状况的条件下确定。根据本发明，当车辆驱动模式是最大负荷模式时，低压转换器10的输出模式可被确定为第一输出模式，并且当车辆的驱动模式是串联模式时，低压转换器10的输出模式也可被确定为第一输出模式。

此外，根据本发明的混合动力车辆的低压转换器控制系统，可包括：低压转换器，其配置成将高压转换成低压；车辆控制器30，其配置成检测车辆驱动模式；以及控制器20，其配置成使用通过车辆控制器30检测的车辆的驱动模式、行驶状况以及车辆状况信息来确定低压转换器10的输出模式，并且在确定的输出模式中使用电池的温度和SOC来调整低压转换器10的输出电压。

尽管出于示例性目的已经公开本发明的示例性实施例，但是本领域的技术人员应当意识到的是，在不违背在所附权利要求中所公开的本发明的范围和精神的状态下，能够做出各种修改、增加和替换。