[发明专利]高电压电池故障状态期间的起动机-交流发电机控制

说明书

技术领域

本发明总体上涉及混合动力电动车辆上的电功率流控制，更具体地，涉及在阈值高电压电力故障状态期间，在轻度混合动力电动车辆上持续辅助发电的方法和设备。

背景技术

混合动力电动车辆或HEV能够根据需要选择性地利用不同能源从而获得最佳燃料效率。具有全混合动力系的HEV能够选择性地使用内燃发动机与用于HEV的电力推进的高电压电池模块或储能系统(ESS)中的一个或两个。也就是说，具有全混合动力系的典型HEV能够通过纯电动方式推进，通常在起动HEV并且加速到阈值速度时，一个或多个电动发电机单元(MGU)根据需要交替地从ESS汲取功率和向ESS输送功率。在阈值速度以上，发动机能够提供全部必需推进转矩。对比来看，具有轻度混合动力系的HEV缺少纯电动推进的方式，然而保留了全混合动力设计的某些节约燃料的设计特征，例如用于经由MGU对ESS再充电的再生制动能力以及在自动停车事件期间选择性地使空转发动机关闭或切断功率。

HEV的自动使发动机关闭或切断功率的能力或自动停车功能，能够用别的方式使浪费的燃料在某些空转状态期间得以保存。在具有自动停车功能的轻度HEV中，高电压MGU能用作皮带传动交流发电机起动机(BAS)系统，代替传统的交流发电机。当驾驶员在自动停车事件之后发出重新行进的意向信号时，BAS向发动机的蛇形皮带施加转矩。来自MGU的转矩能使发动机转动短暂的一段时间，直到恢复了来自车辆燃料供给的燃料流。在发动机的冷起动期间，传统的安装在曲轴上的辅助设备或12伏起动电动机能够提供需要的起动转矩量。

在轻度HEV上，向HEV的电力系统内的电压倒相器供给高电压电功率的高电压电池或储能系统(ESS)会变得暂时断开或者以其他的方式变得不可用。这会引起场激励的损失或不足，尤其是对基于异步电机的MGU，这转而会引起HEV上的持续辅助发电的损失。传统的功率流控制器和控制方法会以劣于最佳的方式响应这种高电压电力故障状态。

发明内容

因此，为具有适合于用作皮带传动交流发电机起动机(BAS)系统的高电压电动发电机单元或MGU的轻度混合动力电动车辆(HEV)提供一种方法。该方法在检测到不管是由于电力故障、系统安装问题或是其它方面引起的高电压(HV)电力故障状态时持续HEV上的辅助发电，例如在HV电池或ESS实际上断开或脱机的时候。开关或接触器能够响应于这种故障而自动打开，从而使ESS实际上从电路中移除，断开的接触器是诊断断开的ESS的一种方式。根据发动机的运行/关闭运转状态，在出现HV电力故障时，自动地执行一对跛行回家(limp-home)模式中的一个以便给HEV提供最佳功能。

具体地，如果HV电力故障出现在发动机仍在运行的时候，电子控制单元或控制器自动默认成第一跛行回家模式，其中，发动机提供需要的推进功率，控制器把需要的增益和采样时间设置成比在ESS保持可用和联机时所用的更适当的值。如本文所述，经由通过辅助功率模块(APM)的双向功率流来维持辅助电池充电。如果HV电力故障出现在发动机停止的时候，例如在自动停车事件期间，控制器就自动地默认成第二跛行回家模式，其中，控制器通过一系列步骤或子模式转换，包括经由辅助起动电动机重新起动发动机以及提供经过APM以及HEV电力系统的各种其它部件之间的双向功率传输能力。

在第二跛行回家模式的第一步骤中，APM自动地设成在″升压模式″下工作，其适于快速地对HEV的高电压(HV)总线电路内的一组直流链电容器充电。然后通过使用辅助起动电动机来起动发动机、从LV辅助电池汲取功率以及一旦发动机已经起动就经由发动机驱动MGU来使MGU赶上速度。当发动机达到预定速度时，执行第二跛行回家模式的第二步骤，在这期间，会自动启用功率变换器模块或PIM。PIM调节HV总线电压，同时MGU继续操作为发电机。当HV总线电压稳定在标定设定点的容许界限或范围内时，就执行第二跛行回家模式的第三步骤。在第三步骤中，APM切换到″降压模式(buck mode)″，也就是，允许从HEV上的HV总线向LV辅助电池充电的模式。然后，在第二跛行回家模式使ESS不可用期间，辅助电池向HEV上的一个或多个辅助系统供能。

具体地，该方法包括检测HEV上的预定HV电力故障状态、确定发动机的运转状态以及自动执行一对默认跛行回家模式中的一个由此持续辅助发电，其中具体的跛行回家模式基于检测到HV电力故障时发动机的运转状态选择。