在车辆电池充电期间减小接触器线圈电流的制作方法
【技术领域】
[0001]各个实施例涉及一种电动车辆和控制与牵引电池连接的方法，具体地，涉及具有接触器的车辆以及在充电的同时减小接触器线圈电流的方法和系统。
【背景技术】
[0002]电动车辆依靠电池提供电能以推进车辆。利用来自发电机或来自电网的电路给电池充电。在电池与车辆中的其它电路之间必须建立连接，这可能在牵引电池的高电力或高电压方面富有挑战。
【发明内容】
[0003]带有牵引电池的车辆具有低电压应用和高电压应用。低电压可用于控制接触器，接触器使高电压电连接至高电压电路。接触器需要恒定的电流来保持接触器闭合以保持电连接至电池。本公开描述了使用至少两种不同的信号来保持接触器处于导电状态。所述至少两种不同的信号可在电能方面不同，并可基于车辆状态选择。
[0004]在示例中，车辆包括牵引电池和将牵引电池选择性地连接至充电源或电动马达的电路。充电电路包括断路状态、第一闭合状态和第二闭合状态。断路状态不导电。闭合状态导电并具有与其关联的不同功率。控制器被配置为提供用于控制电路状态的信号。
[0005]根据本发明，提供了一种牵引电池控制方法，所述方法包括:向接触器施加闭合信号，以使牵引电池电连接至车辆电路，从而驱动电动马达；向接触器施加第一保持信号，以在车辆处于运动的情况下将接触器保持在闭合状态，其中，第一保持信号的功率比闭合信号的功率小；向接触器施加闭合信号，以使牵引电池电连接至车辆电路，从而给电池充电；向接触器施加第二保持信号，以在车辆静止的同时给电池充电期间将接触器保持在闭合状态，其中，第二保持信号的功率比第一保持信号的功率小。
[0006]根据本发明的一个实施例，与闭合信号关联的功率的大小比与第一保持信号关联的功率的大小大约大50%，且比与第二保持信号关联的功率的大小大约大200%。
[0007]根据本发明的一个实施例，与闭合信号关联的电流的大小大约为300mA，与第一保持信号关联的电流的大小大约为200mA，与第二保持信号关联的电流的大小大约为150mA。
[0008]根据本发明的一个实施例，第二保持信号的电压还比第一保持信号的电压小。
[0009]根据本发明的一个实施例，闭合信号的电压还比第一保持信号的电压大。
[0010]根据本发明，提供了一种车辆，所述车辆包括:牵引电池；电路，被配置为:使牵引电池选择性地连接至电动马达或充电源，在没有施加电压时电路处于断路状态，在存在第一施加电压时电路处于第一闭合状态，在存在比第一施加电压小的第二施加电压时电路处于第二闭合状态；控制器，被配置为提供所述施加电压。
[0011]根据本发明的一个实施例，所述控制器还被配置为在车辆行进期间提供第一施加电压以保持电池与马达之间的电连接。
[0012]根据本发明的一个实施例，所述控制器还被配置为在车辆静止的同时给电池充电期间提供第二施加电压以保持电池与充电源之间的电连接。
[0013]根据本发明的一个实施例，与第一施加电压关联的功率比与第二施加电压关联的功率大。
[0014]根据本发明的一个实施例，第一施加电压和第二施加电压与车辆系统干线电压关联。
【附图说明】
[0015]图1是可使用描述的系统和方法的混合动力电动车辆。
[0016]图2是用于混合动力电动车辆的电池的详细示图。
[0017]图3是包括混合动力电动车辆的系统的示意图。
[0018]图4是根据示例的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0019]在此描述了本公开的实施例。然而，应理解，所公开的实施例仅为示例，其它实施例可以以多种和替代形式实施。附图不一定按比例绘制；可夸大或最小化一些特征以显示特定部件的细节。因此，在此所公开的具体结构和功能细节不应解释为限制，而仅作为用于教导本领域技术人员以多种形式应用本发明的代表性基础。如本领域的普通技术人员将理解的，参考任一【附图说明】和描述的多个特征可与一个或更多个其它附图中说明的特征组合以产生未明确说明或描述的实施例。说明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多种组合和变型可以期望用于特定应用或实施方式。
[0020]作为概述，本公开描述了在给电动车辆充电时减小电力消耗的系统和方法。电动车辆(EV)可使用一个或更多个主接触器(例如，大型继电器)来控制高电压牵引电池与车辆的其余部分之间的连接。来自牵引电池的能量不仅主要用于推进，还能用于其它用途，其它用途包括通过DC-DC转换器提供较低电压的电力(例如，12V电力)。电池控制模块(BCM)根据在内置软件中执行的策略利用较低电压的电力驱动接触器线圈。存在用于控制电力流入接触器线圈的两个设置点。最初向线圈施加满电力以保证立即接入(pull-1n)触点。在成功接入之后，在最坏的情况(考虑接触器安装定位、接触器定向等的振动和冲击状况)下电力减小至保证保持闭合的较低的水平。插电式混合动力电动车辆(PHEV)和电池电动车辆(BEV)都具有充电模式，在充电模式下，车辆在插入或另外地结合到电源(例如，充电源)时必须静止。在车辆充电的同时存在需要较低的电力负荷的状况(例如，车厢预调节)。这种使用情况导致在车辆静止(即，不在道路上)的同时BCM利用特别用于最坏的情况的道路负载状况的电力水平来驱动主接触器。这导致电能的浪费。
[0021]如在此描述的，多个闭合设置点被设置为一个闭合设置点比另一个闭合设置点使用更少的能量。在示例中，使用用于主接触器控制的三级设置点策略，即，用于使接触器运动为闭合的闭合设置点以及用于保持接触器闭合的两个闭合设置点。当电动车辆(例如，PHEV或BEV)正在充电时使用第三设置点，第三设置点的电力可比其它两个设置点的电力低，或者第三设置点的电流可比其它两个设置点的电流低。对于已经存在两个值的情况，通过内置式软件中闭合回路电流控制来保持用于第三设置点的接触器线圈电流值。期望的是，当考虑DC-DC转换提供较低的电压来驱动接触器的效率损失时，用于新的第三设置点(用于在车辆充电期间保持接触器)的线圈电流的减小将提供可观益处。
[0022]图1描绘了混合动力电动车辆102(例如，插电式混合动力电动车辆)的不例。插电式混合动力电动车辆102可以包含机械连接至混合动力传动装置106的一个或更多个电动马达104。此外，混合动力传动装置106机械连接至发动机108。混合动力传动装置106还可以机械连接至驱动轴110，驱动轴110机械连接至车轮112。当发动机108开启时电动马达104能向车轮提供扭矩。电动马达104消耗(例如)来自电池114的电能，以提供扭矩来推进车辆102。当发动机108关闭时，电动马达104能提供减速能力。电动马达104可以被构造为发电机并且通过回收在摩擦制动系统中通常将作为热量损失掉的能量可以提供燃料经济性益处。由于混合动力电动车辆102在特定状况下可以按电动模式运转，所以电动马达104还可以减少污染排放。
[0023]牵引电池或电池包114储存电动马达104可以使用的能量。车辆电池包114通常提供高压DC输出。电池输出响应于电池电力请求而产生，电池电力请求可根据作为驾驶员电力请求和发动机电力请求的函数的前馈电池电力值而计算，进而电池电力请求可基于转速和扭矩确定。电池包114电连接至电力电子(power electronic)模块116。电力电子模块116还电连接至电动马达104并且提供在电池包114和电动马达104之间双向传输能量的能力。例如，典型的电池包114可以提供直流(DC)电压而电动马达104的运转可能需要三相交流(AC)电。电力电子模块116可以将直流电压转换为电动马达104需要的三相交流电。在再生模式中，电力电子模块116将来自作为发电机的电动马达104的三相交流电转换为电池包114需要的直流电压。在此描述的方法同样可以应用到纯电动车辆或者使用电池包的任何其它装置。电池114在车辆的某些使用期间可经历劣化。出现老化的一种使用是在高荷电状态(SOC)下蓄电。温度还可以是老化的因素。电池老化因电池的特定类型而异。电池老化可包括不能使电池114保持一定的电荷量，例如，在电池114中储存较少量的千瓦-时(kW_h)或安-时(A-h)的电。
[0024]电池(或电池包)114除了提供推进能量之外，还可以提供用于其它车辆电气系统的能量。典型的系统可以包括将电池包114的高压DC输出转换为与其它车辆负载兼容的低压DC输出的DC/DC转换器模块118。其它高压负载(比如压缩机和电加热器)可以直接连接至从电池包114引出的高压总线。在典型的车辆中，低压系统电连接至12V电池120。纯电动车辆可以具有类似的配置，只是没有发动机108。
[0025]可以通过外部电源126向电池包114再充电。电池电荷储存状况可被测量为荷电状态。外部电源126可以经由充电端口 124通过电连接向车辆102提供交流电或直流电。充电端口 124可以是配置用于从外部电源126向车辆102传输电力的任何类型的端口。充电端口 124可以电连接至电力转换模块122。电力转换模块可以适配来自外部电源126的电力以向电池包114提供适合的电压和电流水平。在一些应用中，外部电源126可以配置用于向电池包114提供适合的电压和电流水平并且电力转换模块122不是必需的。在一些应用中，电力转换模块122的功能可以设置在外部电源126中。车辆发动机、变速器、电动马达、电池、电力转换器件以及电力电子器件可由动力传动系统控制模块(PCM) 128控制。
[0026]接触器135被设置为使电池114与车辆102中的其它高电压组件电连接或断开连接。接触器135可从电力电子模块116接收控制信号，以通过电路断路(接触器未供电状态)和电路闭合(接触器供电状态)来改变接触器的状态。通过三种信号操作接触器135。高能量信号使接触器135中的触点运动到闭合位置。即使在车辆“开启”或车辆正在运动时，中等能量信号也将接触器135保持在闭合位置。这种中等能量信号必须确保电池与车辆的其余部分(例如，传动系统和马达104)的电连接是闭合的，从而来自电池114的电能可驱动车辆。还施加低能量信号。这种信号的功率比其它两种信号的功率小，并能在车辆静止时将接触器的触点保持在一定位置。在车辆正在充电或不运动时可使用低能量信号。由于车辆不产生机械运动或振动，并且接触器13