用于控制混合动力车辆的电系统的方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及用于中断混合电力车辆中电池的方法，进一步涉及用于执行这样的方法的计算机程序和计算机程序广品。
【背景技术】
[0002]并行混合电力车辆(并行HEV)配置具有发动机，例如内燃机(ICE)，还有电机，二者一起提供必要的车轮扭矩以驱动车辆。此外，在并行HEV配置中，电机可以用作发电机来通过ICE所产生的动力为电池组充电。这通常提供有ICE和车辆的驱动轮之间的变速箱以便能够更改ICE和驱动轮之间以及很多情况下电机和驱动轮之间的齿速比。
[0003]在包括具有内燃机和电力驱动的混合电力动力系的并行HEV中，用于电力驱动的能量存储系统(ESS)是必要的。ESS的功能是作为能量缓冲器，使得电机既能够被用作牵引电压交流发电机而对能量存储进行充电，也能够被用作电动马达而至少帮助内燃机分摊车辆动力，而能量取自ESS。混合电力系统在牵引电压水平操作，其通常可以是200-950V，取决于混合电力动力系组件及系统设计。
[0004]并行HEV中的牵引电压不止用来通过电机为车辆供电，而且通常还用来为电辅助单元供电，其中一些电辅助单元是车辆功能所必需的。从牵引电压供电的必需的电辅助单元的典型例子是:低电压DC/DC转换器，其在交流发电机损坏时或在交流发电机的容量不够时使用；电力转向，其替代由动力系驱动的机械驱动的动力转向；以及电空气压缩机，其替代由动力系驱动的机械驱动的压缩机。没有这些必需电辅助单元的功能，车辆就不能被驱动或者具有非常有限的驱动范围。
[0005]ESS中的电池组通常对温度敏感。牵引电池的典型温度操作范围是0-50摄氏度之间，其中良好操作范围可以限制于10-40摄氏度。车辆的典型温度操作范围是-40 - 50摄氏度。在电池操作范围之外的温度范围中，但在车辆操作范围内，系统就不能适当操作了。这意味着，必需辅助单元的供电可能中断且车辆就不能被驱动了。
[0006]包括电池或超级电容器的ESS是添加到动力系的复杂电子组件。ESS本身是具有许多组件的子系统:电子的、电气的、化学的和/或机械的组件，具有用于能量存储、监视、冷却和中断组件的功能。所添加的组件和功能的数量增加了故障的风险，由于ESS对于车辆的操作来说是必要的，所以这可能对车辆操作造成负面影响。
[0007]在并行HEV动力系中，ESS通常被设计具有接触器来将ESS同牵引电压DC链路中断以便增加不操作的车辆的安全性。在作为电压源的ESS连接到牵引电压DC链路时，牵引电压DC链路及其连接组件将充当大电容器。具有电阻器的预充电电路可以用来在连接ESS之前获得牵引电压DC链路的受控充电。否则，一旦连接，则大电流将流过接触器到牵引电压DC链路中，这可能损坏接触器。预充电电路是ESS的一部分，但是其只在将ESS连接到牵引电压DC链路时有必要。在完成预充电之后，预充电电路将是无源的，直到下次ESS连接到牵引电压DC链路。预充电电路中的故障将导致ESS不能连接到牵引电压DC链路，这进而意味着车辆不能操作。
[0008]已知的使电池保持可操作状态的解决方案是通过例如在温和环境的室内停车，或者将外部加热器例如连接到能够将电池温度持续保持在电池温度限制内的电池冷却系统，而将电池保持在其操作温度范围内。
[0009]US8120200公开了一种混合动力车，该混合动力车配备有故障保护备用模式以防电池组(20)的中断。如果电池组例如由于超温而中断，则从电池供应的电流将降到零且电机(18)将开始起到发电机的作用，用于向车辆的负载(38)供电。车辆配备有辅助电池
(40)，辅助电池(40)也连接到负载。这样，负载将仍然被供应电流，即使当电池中断和电机开始传递电流时存在电力的短暂中断。
[0010]本发明的目标在于提供一种用于当需要时中断电池的改进的方法。
【发明内容】
[0011]因此，本发明的目标在于提供一种用于在混合动力车辆中将电池从牵引电压DC链路中断的改进的方法。
[0012]根据本发明的问题的解决方案在权利要求1的特征部分中描述。其他权利要求包含本发明的方法的有利的进一步的发展。权利要求还包含用于执行这样的方法的计算机程序和计算机程序产品。
[0013]在用于控制混合动力车辆电系统的方法中，所述混合动力车辆电系统包括一个或多个电辅助单元；内燃机驱动电机，操作为发电机来经由电力电子单元且经由牵引电压DC链路向所述电单元供应电力；高电压电池组，通过继电器耦合到牵引电压DC链路，所述继电器在故障状况下能断开以将电池组从高电压DC链路中断，所述方法包括步骤:
[0014]-以第一驱动模式驱动车辆，其中，电池组连接到所述牵引电压DC链路且电池组对电辅助单元供电，
[0015]-一旦接收到所述电池组必须中断的第一指示，以及一旦还接收到车辆处于预定的车辆状况的第二指示，则
[0016]-关闭电力电子单元以便中止从电机到牵引电压DC链路或从牵引电压DC链路到电机的电力传递，
[0017]-通过断开继电器而将电池组从牵引电压DC链路中断，然后
[0018]-只要电机仍在转动并通过电力电子单元向牵引电压DC链路供电，就激活电力电子单元且将电力电子单元的输出电压控制到预定的水平，以便恢复所述电辅助单元的操作。
[0019]通过方法的这个第一实施例，方法可以控制混合动力车辆的电系统，其中，电系统包括一个或多个电辅助单元和电池组，使得电池组能够以受控的方式从车辆的牵引电压DC链路中断，在电池组中断之后，辅助单元的操作可以继续。当电池组中断时，辅助单元由充当发电机的电机供电。电机通过电力电子单元连接到牵引电压DC链路，电力电子单元适于将电力电子单元的输出电压控制到预定的水平。
[0020]优选地，在电池组从牵引电池DC链路中断之前关闭电辅助单元，尤其如果电辅助单元是高功率单元。在中断电池组之前关闭高电流负载的优点在于避免中断期间的浪涌电流。
[0021]电池组的中断是通过电池组必须被中断的指示而发起的。这样的指示可以是例如低外部温度、太低或太高的电池温度、故障电池、太高的电池电压或故障电池充电器。进一步，电池的中断优选还由车辆状况的指示而发起。这样的车辆状况可以是例如内燃机正在运行，以及车辆停止不动或向前行驶。
[0022]在本发明方法的发展中，预定的车辆状况是保证辅助电单元能够暂时中断的状况。车辆的控制单元能够被编程来监视车辆内不同辅助电单元，使得它们暂时不使用且因此可以暂时中断。如果电辅助单元的电流负载低，例如低于20A或10A，则浪涌电流将相对低，这意味着电辅助单元在它们被中断之前不必关闭。可以使用车辆内的不同传感器，以便确定占优势的车辆状况以及将来临的车辆状况。时间跨度可以达到几秒钟，即在不同电辅助单元的临时中断的持续时间期间。
[0023]如果驾驶员在不同电辅助单元的临时中断期间指示需要来自所述不同电辅助单元之一的功能，则控制单元可以被编程来推迟电辅助单元的使用，直到电力电子单元在电池组中断之后被再次激活以便将电力电子单元的输出电压控制到预定的水平，以便恢复所述电辅助单元的操作。
[0024]在方法的进一步发展中，电辅助单元是以下中的至少一个:从DC链路电压到12/24V的DC/DC转换器、电动转向、电空气压缩机、电空调或电压缩机。
[0025]与现有技术US8120200相比，本发明的优点在于，在主电池组中断期间不需要额外电池来提供电力。这样，可以提供更简单且更廉价的解决方案。
【附图说明】
[0026]下面将结合附图来更详细描述本发明，在附图中:
[0027]图1示出了包括车辆系统的示意性混合动力车辆，
[0028]图2示出了本发明的方法的示意性流程图，
[0029]图3示出了本发明的方法的进一步的示意性流程图，以及
[0030]图4示出了本发明的方法的进一步的示意性流程图。
【具体实施方式】
[0031]下面描述的具有进一步发展的本发明的实施例被视为仅仅是示例且不以任何方式限制由专利权利要求所提供的保护的范围。
[0032]图1示出了示意性并行混合电力车辆(并行HEV)，这里示出为货运卡车。混合动力车辆可以是规则混合动力车辆或者插入式混合动力车辆。诸如巴士、垃圾车辆、轮式装载机等等的其他类型的重型混合动力车辆也能够用于本发明的方法。混合动力车辆配备有内燃机2，通常是柴油发动机，但当然也能够使用其他类型燃料，诸如液化天然气或压缩天然气。混合动力车还配备有连接到发动机2的电机3。电机优选位于靠近发动机，但是也可以与发动机分开放置，例如放置在车辆的驱动轴处。电机还可以集成在动力系的变速箱和发动机之间。
[0033]电机能够在驱动模式中使用，其中，它用作电动马达来对车辆供电。在驱动模式中，其从电池4接收电流。电池是高电压电池，其电压范围为200 - 950伏特。电池电压被称为牵引电压DC链路。根据混合动力车辆的类型，当需要额外动力