控制车载直流变换器的方法和系统与流程

本公开涉及一种控制车载直流变换器的方法和系统，并且更具体而言，涉及一种在控制维持辅助电池荷电状态(soc)的过程中执行零电流控制的控制车载直流变换器的方法和系统，从而将辅助电池充放电造成的能量损失减到最小，以提高车辆的燃油效率。

背景技术

包括混合动力车辆、插电式混合动力车辆和电动车辆在内的环境友好型车辆为了车辆燃油效率和辅助电池保护根据行车条件和电池状态通过低压直流-直流(dc-dc)变换器(ldc)的可变电压控制来执行其辅助电池的充电、放电和维持控制。此外，利用基于辅助电池荷电状态(soc)和温度的映射工作来确定ldc指令电压，该ldc指令电压被配置为执行充电、放电和维持控制。

在传统的辅助电池控制方法中，当辅助电池的soc达到目标值时，操作辅助电池以维持其映射的维持电压，并且当辅助电池的soc降低时，通过充电电压来操作辅助电池。考虑到由于辅助电池的温度、劣化度以及soc误差而不可能获得能够精确维持电流在0a的电压映射，因此，利用基于目标soc的连续充放电来维持soc。

在传统技术中，辅助电池的充放电效率不会为100％，因此，辅助电池的充放电电流不可避免地带来损失，从而降低了燃油效率。此外，针对辅助电池的soc维持和放电控制，传统技术需要根据soc和温度来进行命令电压映射和校准工作，消耗了大量的工时(m/h)。因此，需要一种通过最低限度地控制辅助电池的充放电并且减少校准工作所需m/h的提高燃油效率的方案。

该背景技术部分的以上描述仅仅旨在加深对本公开背景技术的理解，而不应当视为承认暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

本公开提供了一种操作车载直流变换器的方法和系统，其中，在控制以维持辅助电池的soc的过程中执行零电流控制，从而将辅助电池充放电造成的能量损失减到最小，因此提高了车辆的燃油效率。

根据以上方面，根据本公开的一种控制车载直流变换器的方法可包括：检测车载辅助电池的荷电状态(soc)；以及，当所检测到的辅助电池的soc属于预定设置范围时，调节车载直流变换器的输出电压，以使辅助电池能够具有零电流，以维持辅助电池的soc。

该方法可进一步包括：在检测辅助电池的soc之后，当所检测到的辅助电池的soc大于预定设置范围内的值时，对辅助电池进行放电；以及当所检测到的辅助电池的soc小于预定设置范围内的值时，对辅助电池进行充电。在维持辅助电池soc的过程中，设置范围可包括第一设置范围和第二设置范围，该第二设置范围内的值均小于第一设置范围内的值；并且当辅助电池的soc属于第一设置范围时，可调节车载直流变换器的输出电压，以使辅助电池具有零电流。

当辅助电池的soc属于第二设置范围时，可基于通过确定是否正在执行再生制动或确定电场负载的状态所获得的结果来调节车载直流变换器的输出电压，以使得辅助电池的电流能为零。当辅助电池的soc属于第二设置范围并且未正在执行再生制动或电场负载未处于预置低负载状态时，可调节车载直流变换器的输出电压，以使辅助电池具有零电流。

根据本公开的一种控制车载直流变换器的方法可包括：基于车载辅助电池的状态选择车载直流变换器的控制模式；当所选择的控制模式为第一控制模式时，检测辅助电池的soc并且基于之前soc和车载直流变换器的对应soc的输出电压之间的映射调节车载直流变换器的输出电压；以及，当所选择的控制模式为第二控制模式时，检测车载辅助电池的soc，并且当所检测到的辅助电池的soc属于预定设置范围时，调节车载直流变换器的输出电压，以使辅助电池具有零电流，以维持辅助电池的soc。

维持辅助电池的soc可包括：检测车载辅助电池的soc；当所检测到的辅助电池的soc大于预定设置范围内的值时，对辅助电池进行放电；并且当所检测到的辅助电池的soc小于预定设置范围内的值时，对辅助电池进行充电，其中，设置范围可包括第一设置范围和第二设置范围，该第二设置范围内的值均小于第一设置范围内的值；并且当辅助电池的soc属于第一设置范围时，可调节车载直流变换器的输出电压，以使辅助电池具有零电流。

当辅助电池的soc属于第二设置范围时，可基于通过确定是否正在执行再生制动或确定电场负载的状态所获得的结果来调节车载直流变换器的输出电压，以使得辅助电池的电流能为零。当辅助电池的soc属于第二设置范围并且未正在执行再生制动或电场负载未处于预置低负载状态时，可调节车载直流变换器的输出电压，以使辅助电池具有零电流。此外，选择车载直流变换器的控制模式可包括：当辅助电池处于故障安全状态、辅助电池保护状态或需要高电场负载操作状态时，选择第一控制模式；以及当辅助电池处于其他状态时，选择第二控制模式。

另外，根据本公开的一种控制车载直流变换器的系统可包括：车载辅助电池，被配置为向电场负载供应电力；车载直流变换器，被配置为改变电压等级对辅助电池进行充电；辅助电池传感器，被配置为测量辅助电池的soc、电流和温度；以及控制器，被配置为检测辅助电池的soc，并且当所检测到的辅助电池的soc属于预定设置范围时，调节车载直流变换器的输出电压，以使辅助电池具有零电流，以维持辅助电池的soc。

控制器可进一步被配置为基于车载辅助电池状态选择车载直流变换器的控制模式；当所选择的控制模式为第一控制模式时，检测辅助电池的soc并且基于之前soc和车载直流变换器的对应于soc的输出电压之间的映射调节车载直流变换器的输出电压；以及，当所选择的控制模式为第二控制模式时，检测车载辅助电池的soc，并且当所检测到的辅助电池的soc属于预定设置范围时，调节车载直流变换器的输出电压，以使辅助电池具有零电流，以维持辅助电池的soc。

设置范围可包括第一设置范围和第二设置范围，该第二设置范围内的值均小于第一设置范围内的值；并且控制器可被配置为当辅助电池的soc属于第一设置范围时，调节车载直流变换器的输出电压，以使辅助电池具有零电流。控制器可进一步被配置为当辅助电池的soc属于第二设置范围并且未正在执行再生制动或电场负载未处于预置低负载状态时，调节车载直流变换器的输出电压，以使辅助电池具有零电流。

根据本公开的一种控制车载直流变换器的方法和系统，在控制以维持辅助电池soc的过程中可执行零电流控制，从而将辅助电池充放电造成的能量损失减到最小，因此可提高车辆的燃油效率。此外，无需根据soc和温度执行命令电压映射(commandvoltagemapping)，从而可降低m/h。而且，电压变化小并且降低了辅助电池的充放电电流，从而可防止劣化且可提高耐用性。

附图说明

从如下结合附图的详细描述中，本公开的上述和其他方面、特征和优点将变得更加清楚，在附图中：

图1是根据本公开示例性实施例的一种控制车载直流变换器的系统的配置图；

图2是根据本公开示例性实施例的一种控制车载直流变换器的系统的控制器的配置图；并且

图3是根据本公开示例性实施例的一种控制车载直流变换器的方法的流程图。

具体实施方式

应当理解，在此使用的术语“车辆”或者“车载的”或者其他的类似术语包括广义的机动车辆，诸如包括运动型多用途车辆(suv)、公共汽车、卡车、各种商用车辆的载客车辆，包括各种小船和海船的船只，航天器等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合动力车辆、氢动力车辆以及其他替代燃料(例如，燃料来源于非汽油能源)车辆。本文中所称混合动力车辆是具有两种或更多动力源的车辆，例如，具有汽油动力和电动力两者的车辆。

尽管示例性实施例被描述为使用多个单元来执行示例性处理，但应当理解，该示例性过程也可以由一个或者多个模块来执行。此外，应当理解，术语“控制器/控制单元”指代包括存储器和处理器的硬件装置。存储器被配置为对模块执行存储，并且处理器具体地被配置为执行所述模块以执行下文中进一步描述的一个或多个处理。

此外，本公开的控制逻辑可体现为计算机可读介质上的非暂时性计算机可读介质，包括由处理器、控制器/控制单元等执行的可执行程序指令。计算机可读介质的实例包括但不限于rom、ram、只读光盘(cd-rom)、磁带、软盘、闪存驱动、智能卡及光学数据存储装置。计算机可读记录介质也可分布在与网络接合的计算机系统中，从而例如由远程信息处理服务器或控制器局域网络(can)以分布式方式存储并且执行该计算机可读介质。

本文中所使用的术语仅出于描述具体实施例目的而并非旨在限制本公开。除非上下文另有明确说明，否则如本文中所使用的单数形式“一(a)”、“一(an)”及“该(the)”也旨在包括复数形式。还应理解，当术语“包括”和/或“包含”用于本说明书时，其指定了存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其组合。如本文中所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项的任意和全部组合。

除非特别说明或者明显脱离上下文，否则作为本文中所使用的术语“大约”应理解为在技术的普通公差范围内，例如在平均值的两个标准偏差内。“大约”可以理解为在所述值的10％、9％、8％、7％,6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％，或0.01％范围内。除非明显背离上下文，否则本文中提供的所有数值都由术语“大约”来修饰。

下面将参考附图对根据本公开各种实施例的一种控制车载直流变换器的方法和系统进行描述。

图1是根据本公开示例性实施例的一种控制车载直流变换器的系统的配置图，图2是根据本公开示例性实施例的一种控制车载直流变换器的系统的控制器的配置图，并且图3是根据本公开示例性实施例的一种控制车载直流变换器的方法的流程图。

首先，参照图1，根据本公开示例性实施例的一种控制车载直流变换器的系统可包括：车载辅助电池200，被配置为向电场负载100供应电力；车载直流变换器300，被配置为改变电压等级(voltagelevel，电压电平，电压级)以对辅助电池200执行充电；辅助电池传感器400，被配置为测量辅助电池200的soc、电流和温度；以及控制器500，被配置为检测辅助电池200的荷电状态(soc)，并且当所检测到的辅助电池200的soc属于预定设置范围时，调节车载直流变换器300的输出电压，以使辅助电池200具有零电流，以维持辅助电池200的soc。参照图2，控制器500可包括控制模式选择单元520、辅助电池电流控制器540和命令电压映射存储单元560。

根据本公开的示例性实施例，车载直流变换器300可为低压直流-直流变换器(ldc)，并且可电连接至电场负载100和辅助电池200中的每一个，从而直接向电场负载100供应电力。进一步地，在辅助电池200的控制下可供应电力至电场负载100，而非直流变换器300。

辅助电池传感器400可被配置为测量辅助电池200的荷电状态(soc)、充电电流、充电电压和温度；并且由辅助电池传感器400感测的信息可输入至控制器500。预定设置范围可包括第一设置范围和第二设置范围，该第二设置范围内的值均小于第一设置范围内的值。

根据本公开的示例性实施例，辅助电池200的soc的设置范围可以为约95％-30％，第一设置范围可以为约95％-65％的soc，而第二设置范围可以为约65％-30％的soc。在本公开的示例性实施例中，在其中辅助电池200的soc为约95％或更大的区段，需要对辅助电池200进行放电；在其中soc为约30％或更小的区段，需要进行充电；并且当其中soc为约95％-30％的设置范围时，需要维持soc以提高车辆的燃油效率。根据本公开的示例性实施例，设置范围分成两个部分，但本公开并不限于此。

此外，控制器500可被配置为检测来自辅助电池传感器400的荷电状态(soc)，并且当所检测到的辅助电池200的soc属于预定设置范围时，调节车载直流变换器300的输出电压，以使辅助电池200具有零电流，以维持辅助电池200的soc。

在本公开的示例性实施例中，当辅助电池200的soc属于预定设置范围时，调节车载直流变换器300的输出电压，以使辅助电池200具有零电流，这对应于调节车载直流变换器300的输出电压，从而使辅助电池200的所感测到的电流值收敛于通过辅助电池电流控制器540的比例积分(pi)控制的辅助电池200的电流命令值0。因此，无需根据soc和温度执行命令电压映射，从而可降低m/h。此外，电压变化小并且降低了辅助电池的充放电电流，从而可防止劣化并可提高耐用性。

此外，控制器500：可被配置为基于车载辅助电池200的状态选择车载直流变换器300的控制模式；当所选择的控制模式为第一控制模式时，检测辅助电池200的soc并且基于之前soc和车载直流变换器300的对应于soc的输出电压之间的映射调节车载直流变换器300的输出电压；以及，当所选择的控制模式为第二控制模式时，检测车载辅助电池200的soc，并且当所检测到的辅助电池200的soc属于预定设置范围时，调节车载直流变换器300的输出电压，以使辅助电池200具有零电流，以维持辅助电池200的soc。

在本公开的示例性实施例中，根据辅助电池200的状态选择车载直流变换器300的第一控制模式，这相当于当辅助电池200处于过热状态(例如，故障安全状态)时过电流流入辅助电池200(例如，高电场负载状态)，或辅助电池200的soc小于放电保护水平(例如，辅助电池保护状态)，从而根据命令电压映射存储单元560内存储的基于soc的ldc输出电压映射调节车载直流变换器300的输出电压，而非执行辅助电池200的零电流控制。

进一步地，根据辅助电池200的状态(并非对应于当辅助电池200处于过热状态时过电流流入辅助电池200或辅助电池200的soc小于放电保护水平)选择车载直流变换器300的第二控制模式的操作可包括：通过控制器500检测车载辅助电池200的soc；以及当辅助电池200的soc属于预定设置范围时，通过控制器500调节车载直流变换器300的输出电压，以使辅助电池200具有零电流。

控制器500可被配置为当辅助电池200的soc属于第一设置范围时，调节车载直流变换器300的输出电压，以使辅助电池200具有零电流。当辅助电池200的soc属于第一设置范围时，控制器500可被配置为通过上述辅助电池电流控制器540的pi控制调节ldc输出电压，以使辅助电池200具有零电流。控制器500可被配置为当辅助电池200的soc属于第二设置范围并且未正在执行再生制动或电场负载100未处于预置低负载状态时，调节车载直流变换器300的输出电压，以使辅助电池200具有零电流。

如上所述，根据是否正在执行再生制动或电场负载100是否处于低负载状态的决定执行辅助电池200的零电流控制。该条件控制使得当充电效率较高时能够执行辅助电池200的充电控制，并且当充电效率较低时能够执行零电流控制，以将充放电损失减到最小并且防止辅助电池的耐用性劣化。作为本公开的示例性实施例，电场负载100处于低负载状态的表述可能意味着该负载的值小于10a。

当辅助电池200的soc属于第二设置范围并且处于低充电效率状态(未正在执行再生制动或电场负载100未处于预置低负载状态)时，控制器500可被配置为通过上述辅助电池电流控制器540的pi控制调节ldc输出电压，以使辅助电池200具有零电流。通过零电流控制，可将充放电导致的损失减到最小并且防止辅助电池耐用性的劣化。当辅助电池200的soc属于第二设置范围并且处于高充电效率状态(即，正在执行再生制动或电场负载100处于预置低负载状态的状态)时，控制器500可被配置为执行辅助电池200的充电控制。下面将描述的方法可通过控制器500来执行。

参照图3，根据本公开示例性实施例的一种控制车载直流变换器的方法可包括：检测车载辅助电池的荷电状态(soc)(步骤s320)；以及当所检测到的辅助电池的soc属于预定设置范围时，调节车载直流变换器300的输出电压，以使辅助电池具有零电流，以维持辅助电池的soc(步骤s600)。

检测车载辅助电池的soc(步骤s320)可包括：利用辅助电池传感器400检测辅助电池200的荷电状态，即soc。该方法可进一步包括：在检测辅助电池的soc(步骤s320)之后，当所检测到的辅助电池200的soc大于预定设置范围内的值时，对辅助电池200进行放电(步骤s400)；并且当所检测到的辅助电池的soc小于预定设置范围内的值时，对辅助电池进行充电(步骤s500)。

根据上述本公开的示例性实施例，辅助电池200的soc的设置范围可以为约95％-30％。当所检测到的辅助电池200的soc大于预定设置范围内的值(例如，soc大于约95％)时，对辅助电池200进行放电(步骤s400)，这相当于执行控制以通过辅助电池200而非车载直流变换器300对电场负载供应电力。当所检测到的辅助电池200的soc小于预定设置范围内的值(例如，soc小于约30％)时，对辅助电池200进行充电(步骤s500)，这相当于执行控制以当soc小于放电保护水平时对辅助电池200充电。

进一步地，如上所述，当所检测到的辅助电池200的soc大于预定设置范围内的值时对辅助电池200进行放电时，或当所检测到的辅助电池200的soc小于预定设置范围内的值时对辅助电池200进行充电时，控制器500可被配置为根据命令电压映射存储单元560内存储的基于soc的ldc输出电压映射调节车载直流变换器300的输出电压。

在维持辅助电池soc的过程中，设置范围可包括第一设置范围和第二设置范围，该第二设置范围内的值均小于第一设置范围内的值；并且当辅助电池200的soc属于第一设置范围时，可调节车载直流变换器300的输出电压，以使辅助电池200具有零电流(步骤s600)。

根据本公开的示例性实施例，第一设置范围可以为约95％-65％的soc，而第二设置范围可以为约65％-30％的soc。在本公开的示例性实施例中，在其中辅助电池200的soc为约95％或更大的区段中，需要对辅助电池200进行放电；在其中soc为约30％或更小的区段中，需要进行充电；并且当其中soc为约95％-30％的设置范围时，需要维持soc以提高车辆的燃油效率。

此外，根据如上所述的本公开的示例性实施例，当辅助电池200的soc属于第一设置范围时，调节车载直流变换器300的输出电压，以使辅助电池200具有零电流，这对应于通过辅助电池电流控制器540的pi控制调节车载直流变换器300的输出电压，从而使辅助电池200的感应电流值收敛于(convergeon)辅助电池200的电流指令值0。当辅助电池200的soc属于第二设置范围时，控制器500可被配置为根据通过确定是否正在执行再生制动或确定电场负载的状态所获得的结果来调节车载直流变换器300的输出电压，以使辅助电池200具有零电流(步骤s700)。

如上所述，根据是否正在执行再生制动或电场负载100是否处于低负载状态的决定来执行辅助电池200的零电流控制。如上所述，该条件控制使当充电效率较高时执行辅助电池200的充电控制，并且当充电效率不高时执行零电流控制，以将充放电损失减到最小并且防止辅助电池200的耐用性劣化。作为本公开的示例性实施例，电场负载100处于低负载状态的表述可能意味着该负载的值小于10a。

当辅助电池200的soc属于第二设置范围并且未正在执行再生制动或电场负载未处于预置低负载状态时，可调节车载直流变换器300的输出电压，以使辅助电池200具有零电流(步骤s600和步骤s700)。

当辅助电池200的soc属于第二设置范围并且处于低充电效率状态(未正在执行再生制动或电场负载未处于预置低负载状态)时，控制器500可被配置为通过上述辅助电池电流控制器540的pi控制调节ldc输出电压，以使辅助电池200具有零电流。通过零电流控制，可将充放电导致的损失减到最小并且防止辅助电池200耐用性的劣化。

当辅助电池200的soc属于第二设置范围并且处于高充电效率状态(即正在执行再生制动或电场负载100处于预置低负载状态的状态)时，控制器500可被配置为通过根据命令电压映射存储单元560内存储的基于soc的ldc输出电压映射调节车载直流变换器300的输出电压来执行辅助电池200的充电控制(步骤s500和步骤s700)。

根据本公开的示例性实施方式的控制车载直流变换器的方法可包括：基于车载辅助电池200状态选择车载直流变换器300的控制模式(步骤s100)；当所选择的控制模式为第一控制模式时，检测辅助电池200的soc并且基于之前soc和车载直流变换器300的对应于soc的输出电压之间的映射调节车载直流变换器300的输出电压(步骤s220和步骤s240)；以及，当所选择的控制模式为第二控制模式时，检测辅助电池200的soc，并且当所检测到的辅助电池200的soc属于预定设置范围时，调节车载直流变换器300的输出电压，以使辅助电池200具有零电流，以维持辅助电池200的soc(步骤s320和步骤s600)。

在选择车载直流变换器的控制模式(步骤s100)的过程中，控制器500可被配置为当辅助电池200处于故障安全状态、辅助电池200的保护模式状态或高电场负载操作需求状态时，选择第一控制模式。否则，控制器500可被配置为选择第二控制模式。根据本公开的示例性实施例，辅助电池200处于故障安全状态、辅助电池200的保护模式状态或高电场负载操作需求状态的情形可对应于辅助电池200处于过热状态(故障安全状态)，过电流流入辅助电池200(高电场负载状态)，或辅助电池200的soc小于放电保护水平(辅助电池保护状态)的情形。

当所选择的控制模式为第一控制模式时，检测辅助电池200的soc并且基于之前soc和车载直流变换器300的对应于soc的输出电压之间的映射调节车载直流变换器300的输出电压；当辅助电池200处于故障安全状态、辅助电池保护状态，或高电场负载操作需求状态时，根据如上所述的本公开的示例性实施例(步骤s220和步骤s240)，控制器500可被配置为根据命令电压映射存储单元560内存储的基于soc的ldc输出电压映射调节车载直流变换器300的输出电压，而非执行辅助电池200的零电流控制。

当所选择的控制模式为第二控制模式时，检测车载辅助电池200的soc，并且当所检测到的辅助电池200的soc属于预定设置范围时，调节车载直流变换器300的输出电压，以使辅助电池200能够具有零电流，以维持辅助电池200的soc；辅助电池200的状态可能确定为与故障安全状态、辅助电池200保护状态，或高电场负载操作需求状态均不对应，并且可检测辅助电池200的soc。然后，当测辅助电池200的soc属于预定设置范围时，可调节车载直流变换器300的输出电压，以使辅助电池200能够具有零电流。

在维持辅助电池的soc(步骤s320和步骤s600)的过程中，控制器500可被配置为检测车载辅助电池200的soc(步骤s320)；当所检测到的辅助电池200的soc大于预定设置范围内的值时，对辅助电池200进行放电(步骤s400)；并且当所检测到的辅助电池200的soc小于预定设置范围内的值时，对辅助电池200进行充电(步骤s500)。设置范围可包括第一设置范围和第二设置范围，该第二设置范围内的值均小于第一设置范围内的值；并且当辅助电池200的soc属于第一设置范围时，可调节车载直流变换器300的输出电压，以使辅助电池200能够具有零电流(步骤s600)。预定设置范围、辅助电池200的充放电、以及调节车载直流变换器300的输出电压以使辅助电池200能够具有零电流的操作与上述示例性实施例所述的相同。

当辅助电池200的soc属于第二设置范围时，控制器500可配置为根据通过确定是否正在执行再生制动或确定电场负载的状态所获得的结果来调节车载直流变换器300的输出电压，以使辅助电池200能够具有零电流(步骤s600和步骤s700)。控制器500可被配置为当辅助电池200的soc属于第二设置范围并且未正在执行再生制动或电场负载未处于预置低负载状态时，调节车载直流变换器300的输出电压，以使辅助电池200能够具有零电流。通过确定是否正在执行再生制动或确定电场负载的状态调节车载直流变换器300的输出电压以使辅助电池200能够具有零电流的操作与上述示例性实施例所述的相同。

如上所述，在根据本公开的各个示例性实施例的控制车载直流变换器的方法和系统中，在控制维持辅助电池soc的过程中，将辅助电池充放电造成的损失减到最小，从而可提高车辆的燃油效率。无需基于soc和温度执行命令电压映射，从而可降低m/h。此外，电压变化小并且降低了辅助电池的充放电电流，从而可防止劣化且可提高耐用性。

虽然已经对本公开的特定示例性实施例进行了说明和描述，但在不脱离所附权利要求提供的本公开技术理念的情况下，各种变化和修改对本领域普通技术人员而言将变得明显。