[发明专利]用于混合电动力系的监督控制系统

说明书

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技术领域

本公开涉及用于混合电动力系(hybrid-electric powertrain)的控制系统，尤其涉及控制混合电动力系的启动、电池测试和去启动(de-initiation)的用于混合电动力系的控制系统。

背景

许多车辆现今使用混合电动力系，以提升车辆的效率。混合电动力系通常通过允许对内燃机增补电动机以使得内燃机需要更少的功率输出来改进总的车辆燃料效率，因为在需要最大动力系输出的情形(诸如，加速或爬坡)中也可使用来自电动机的功率。另外，混合电动力系可被用于安装到车辆的动力装备，诸如，例如升降机、螺丝钻、桩穴挖掘机、起重机、或在车辆并非处于运动时可利用的其他已知装备。此类动力设备可通过动力输出机构(“PTO”)来提供动力，该动力输出机构可由混合电动力系的电动机来驱动以减少内燃机被操作的时间。”

具有混合电动力系的车辆中的电气系统的启动和去启动或者开动和停运提出了先前未经历过的问题。例如，在电气系统的启动期间，基于车辆钥匙的触发将高电压隔离接触器从打开状态(其防止电流动)转换至闭合状态(其允许电流动)可能导致电能量的快速不受控的自由流动，这可能损坏系统组件。例如，系统组件的设计极限可能因电能量的快速加载而被超出，由此损坏系统组件。类似地，当电气系统被去启动时，如果电能量的流动被突然停止，则可能发生过早组件失效或过度电池放电。

此外，除了电气系统的启动和去启动之外，混合电动力系的电池中的个体单元的电压需要被平衡以允许电气系统如预期那般起作用，并允许电池组提供可接受的性能和寿命周期。如果个体电池单元的电压不被保持在特定范围内，则可能不利地影响电池组寿命，并且如果电池组中的个体单元中的一个并非如同其他单元那样被充电，则电气系统可能不具有足够的电压。用于提供电池管理系统的先前的努力集中于：在车辆已被停止之后平衡电池单元内的电压，这能使电池组耗尽至防止车辆起动的水平；或者在混合电动力系的操作期间，电池管理系统是工作的，这使得在电负载不断地改变电池组内的电压时越来越难以平衡电池组。

因此，需要一种控制系统，其控制具有混合电动力系的车辆的电气系统的启动、去启动和电池管理系统。

概述

根据一个过程，提供了一种操作具有混合电动力系的车辆的方法，该混合电动力系具有内燃机、发电机和电池。从操作者接口接收车辆发动输入信号。主控制器在接收到来自操作者接口的输入之后启动。至少一个辅助控制器在开始主控制器的启动之后启动。利用主控制器执行高电压电池组单元电压平衡测试。基于高电压电池组单元电压平衡测试的结果来平衡高电压电池组单元内的电压。在平衡高电压电池组内的所述电压之后闭合高电压隔离接触器。在闭合高电压隔离接触器之后生成从主控制器到至少一个辅助控制器的用以开始操作的信号。高电压电池的平衡在正常车辆操作期间也动态地发生。高电压电池单元电压“测试”在预充电接触器和主隔离接触器闭合之前发生。“测试”是由BMS在高电压电池单元处的瞬时查看/一瞥，用以确定其充电状态(SOC)，其成为固定参考点以便稍后在动态车辆操作期间将更多或更少的电势引导至给定单元。

根据另一过程，提供了一种操作具有混合电动力系的车辆的方法，该混合电动力系具有内燃机、发电机和电池。从操作者接口接收停运信号输入。主控制器确定混合电动力系的电活动的当前量。通过从主控制器向至少一个辅助控制器传送控制信号来减少混合电动力系的电活动。一旦混合电动力系的电活动达到预定阈值，高电压隔离接触器就打开。利用主控制器执行高电压电池组单元电压平衡测试。基于高电压电池组单元电压平衡测试的结果来平衡高电压电池组内的电压。将所述至少一个辅助控制器置于睡眠模式。在所述至少一个辅助控制器进入睡眠模式之后将主控制器置于睡眠模式。一旦主控制器进入所述睡眠模式，混合电动力系就停运。

根据又一过程，提供了一种平衡具有电动力系的车辆的高电压电池组的单元内的电压的方法。确定高电压电气系统放电速率是否在第一限度与第二限度之间。确定低电压电气系统放电速率是否在第三限度与第四限度之间。将高电压隔离接触器从第一状态转换至第二状态。确定高电压电池组的多个单元中的电压的量。平衡高电压电池组的多个单元中的电压的量。

如上所述，用于混合电动力系的监督控制系统以及制作成具有此系统的车辆提供了数种优点，其中的一些已在以上进行了描述，而其他优点在本发明中是固有的。而且，可主张对用于混合电动力系的监督控制系统或制作成具有此系统的车辆作出修改，而不背离本文中的示教。