[發(fā)明專利]用于插電式混合動力電動車輛的自動尋找電連接的系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010136110.2
• 申請日: 2010-03-11
• 公開（公告）號: CN101837779A
• 公開（公告）日: 2010-09-22
• 發(fā)明（設計）人: 沃爾特·約瑟夫·歐特曼;布蘭登·R·馬斯特森;馬文·保羅·克拉斯卡;丹尼爾·斯科特·科爾文;史蒂夫·李維斯四世
• 申請（專利權）人: 福特全球技術公司
• 主分類號: B60W30/00
• 分類號: B60W30/00;B60W30/14;H02J7/00
• 代理公司: 北京銘碩知識產(chǎn)權代理有限公司 11286
• 代理人: 郭鴻禧;王青芝

技術領域

本發(fā)明涉及混合動力電動車輛以及為牽引電池充電的充電系統(tǒng)。

背景技術

混合動力電動車輛(HEV)動力系通常具有兩個動力源，其中一個可以為內燃機，且另一個可以為電動馬達。使用高壓總線電連接高壓電池、馬達和發(fā)電機。每個動力源通過傳動裝置可驅動地連接至車輛牽引輪。在稱之為功率分流的混合動力電動車輛動力系配置中，發(fā)動機和發(fā)電機使用齒輪組(通常為行星齒輪組)可驅動地連接，從而設立了至傳動輪的并聯(lián)扭矩流動路徑。馬達可與發(fā)動機作用以實現(xiàn)將機械扭矩傳送至牽引輪，或可在功率再生模式中用作發(fā)電機來對電池充電?；旌蟿恿﹄妱榆囕v動力系的另一種配置是發(fā)動機、發(fā)電機和馬達串聯(lián)，其中電池用作發(fā)電機和馬達的能量存儲系統(tǒng)。

在功率分流的混合動力電動車輛中的兩個動力源共同無縫作用以滿足駕駛者的扭矩需求，而不超出動力系統(tǒng)的限度(包括電池荷電狀態(tài)限度)，同時優(yōu)化整個動力系統(tǒng)的效率和性能。車輛系統(tǒng)控制器將會分析駕駛者的扭矩需求，并隨后確定每個動力源需要何時提供扭矩以及提供多少扭矩來滿足燃料經(jīng)濟性目標、排放質量以及驅動性能標準。另一方面，在串聯(lián)式HEV配置中，發(fā)動機驅動發(fā)電機，其順序驅動機械連接至車輛牽引輪的馬達。同樣，用作能量存儲裝置的電池能夠根據(jù)電池的荷電狀態(tài)為馬達提供動力或者從發(fā)電機接受收充電。

混合動力電動車輛動力系的另一種總類是插電式混合動力電動車輛(PHEV)動力系，其包括使用電池電荷損耗策略來確定從兩個動力源中的每個傳輸動力的控制器。與并聯(lián)式配置和串聯(lián)式配置的混合動力電動車輛的控制策略不同的是，使用公用電網(wǎng)(electric?utility?power?grid)為電池充電，在接下來的車輛運轉中電動馬達可以作為唯一的動力源直至荷電狀態(tài)達到最低閾值。

插電式混合動力電動車輛動力系的第一種類型是用發(fā)動機驅動發(fā)電機，發(fā)電機隨后在驅動馬達的電池達到低電池荷電狀態(tài)后對電池充電。在另一種類型的PHEV中，只有電動馬達驅動可用，因此車輛行駛范圍僅由電池荷電狀態(tài)確定。

在這種PHEV動力系中，當不使用車輛時，例如當車輛停車過夜時，電網(wǎng)將對電池充電。駕駛者可在電池電荷部分損耗后將車輛電池連接至電網(wǎng)，用特別設計的延長電纜將其一端插入室內或車庫墻上的插座，而另一端連接至車輛上的端口。當車輛擁有者希望使用該車輛時，可以移走電纜以分開車輛與墻上插座的連接。這是傳統(tǒng)車輛的擁有者所不具有的不便之處。如果車輛的擁有者由于疏忽在車輛運行后電池荷電狀態(tài)變成部分損耗后未能將車輛插電(例如當車輛在停車過夜后將要使用時)，則會使插電式混合動力的益處無法體現(xiàn)。

發(fā)明內容

根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種用于車輛的引導系統(tǒng)，具有可充電的電池、電網(wǎng)插頭、牽引馬達、動力轉向系統(tǒng)以及與所述動力轉向系統(tǒng)和所述馬達相通訊的控制器，其中，所述控制器配置為響應于所述車輛與用于為所述電池充電的電網(wǎng)插座交換的位置信號，操控所述車輛朝向所述電網(wǎng)插座，從而使所述電網(wǎng)插頭與所述電網(wǎng)插座接合。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種用于電池驅動車輛的控制系統(tǒng)，所述車輛具有動力轉向系統(tǒng)和電連接至所述電池的用于驅動車輛牽引輪的馬達，所述控制系統(tǒng)包括：包含第一電連接器元件和第二電連接器元件的電連接器，第一電連接器元件安裝在固定結構上并電連接至電網(wǎng)，第二電連接器元件安裝在所述車輛上，其中，一個電連接器元件的位置由X軸和Y軸坐標確定，第一電連接器元件和第二電連接器元件適于交換由X軸和Y軸數(shù)據(jù)確定的車輛位置信號；用于接收所述車輛位置信號的車輛系統(tǒng)控制器，其中，所述控制器配置用于響應于所述車輛位置信號來計算所述第一電連接器元件和所述第二電連接器元件之間的X軸和Y軸方向上的距離，所述X軸和Y軸在參考坐標中確定所述車輛位置，所述馬達由所述控制器激活以使在實際X軸車輛位置和目標X軸位置之間的差值不斷減小歸零，通過所述控制器激活動力轉向系統(tǒng)以使實際Y軸車輛位置和目標Y位置之間的差值不斷減小歸零，從而操控所述車輛沿著移動路徑，朝向會影響第一電連接器元件和第二電連接器元件的機械連接并完成電池充電回路的方向移動。

本發(fā)明包含可提供一種稱之為“自動搜尋”運行模式的運行策略。其使用插電式連接器元件自動地將車輛電系統(tǒng)連接至公用電網(wǎng)為電池充電。連接器元件具有內置的車輛位置傳感器，其可在車輛說明書中標明。一個位置傳感器可為短程射頻傳感器或光學類型的傳感器，例如激光或其他回歸反射信號的傳感器。無論車輛前部是否處于目標連聯(lián)結點的特定范圍之內，駕駛者可將車輛設置成稱為自動搜尋插電連接的模式。該模式自動定位車輛以將車輛的連接器一側與電網(wǎng)一側對齊。