[發明專利]高電壓電池故障狀態期間的起動機-交流發電機控制

有效

• 申請號: 201010139417.8
• 申請日: 2010-03-19
• 公開（公告）號: CN101841185A
• 公開（公告）日: 2010-09-22
• 發明（設計）人: K·D·范馬寧;S·E·格利森;C·S·納穆杜里;S·V·維博
• 申請（專利權）人: 通用汽車環球科技運作公司
• 主分類號: H02J9/06
• 分類號: H02J9/06;H02J7/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 劉楨;曹若

技術領域

本發明總體上涉及混合動力電動車輛上的電功率流控制，更具體地，涉及在閾值高電壓電力故障狀態期間，在輕度混合動力電動車輛上持續輔助發電的方法和設備。

背景技術

混合動力電動車輛或HEV能夠根據需要選擇性地利用不同能源從而獲得最佳燃料效率。具有全混合動力系的HEV能夠選擇性地使用內燃發動機與用于HEV的電力推進的高電壓電池模塊或儲能系統(ESS)中的一個或兩個。也就是說，具有全混合動力系的典型HEV能夠通過純電動方式推進，通常在起動HEV并且加速到閾值速度時，一個或多個電動發電機單元(MGU)根據需要交替地從ESS汲取功率和向ESS輸送功率。在閾值速度以上，發動機能夠提供全部必需推進轉矩。對比來看，具有輕度混合動力系的HEV缺少純電動推進的方式，然而保留了全混合動力設計的某些節約燃料的設計特征，例如用于經由MGU對ESS再充電的再生制動能力以及在自動停車事件期間選擇性地使空轉發動機關閉或切斷功率。

HEV的自動使發動機關閉或切斷功率的能力或自動停車功能，能夠用別的方式使浪費的燃料在某些空轉狀態期間得以保存。在具有自動停車功能的輕度HEV中，高電壓MGU能用作皮帶傳動交流發電機起動機(BAS)系統，代替傳統的交流發電機。當駕駛員在自動停車事件之后發出重新行進的意向信號時，BAS向發動機的蛇形皮帶施加轉矩。來自MGU的轉矩能使發動機轉動短暫的一段時間，直到恢復了來自車輛燃料供給的燃料流。在發動機的冷起動期間，傳統的安裝在曲軸上的輔助設備或12伏起動電動機能夠提供需要的起動轉矩量。

在輕度HEV上，向HEV的電力系統內的電壓倒相器供給高電壓電功率的高電壓電池或儲能系統(ESS)會變得暫時斷開或者以其他的方式變得不可用。這會引起場激勵的損失或不足，尤其是對基于異步電機的MGU，這轉而會引起HEV上的持續輔助發電的損失。傳統的功率流控制器和控制方法會以劣于最佳的方式響應這種高電壓電力故障狀態。

發明內容

因此，為具有適合于用作皮帶傳動交流發電機起動機(BAS)系統的高電壓電動發電機單元或MGU的輕度混合動力電動車輛(HEV)提供一種方法。該方法在檢測到不管是由于電力故障、系統安裝問題或是其它方面引起的高電壓(HV)電力故障狀態時持續HEV上的輔助發電，例如在HV電池或ESS實際上斷開或脫機的時候。開關或接觸器能夠響應于這種故障而自動打開，從而使ESS實際上從電路中移除，斷開的接觸器是診斷斷開的ESS的一種方式。根據發動機的運行/關閉運轉狀態，在出現HV電力故障時，自動地執行一對跛行回家(limp-home)模式中的一個以便給HEV提供最佳功能。

具體地，如果HV電力故障出現在發動機仍在運行的時候，電子控制單元或控制器自動默認成第一跛行回家模式，其中，發動機提供需要的推進功率，控制器把需要的增益和采樣時間設置成比在ESS保持可用和聯機時所用的更適當的值。如本文所述，經由通過輔助功率模塊(APM)的雙向功率流來維持輔助電池充電。如果HV電力故障出現在發動機停止的時候，例如在自動停車事件期間，控制器就自動地默認成第二跛行回家模式，其中，控制器通過一系列步驟或子模式轉換，包括經由輔助起動電動機重新起動發動機以及提供經過APM以及HEV電力系統的各種其它部件之間的雙向功率傳輸能力。

在第二跛行回家模式的第一步驟中，APM自動地設成在″升壓模式″下工作，其適于快速地對HEV的高電壓(HV)總線電路內的一組直流鏈電容器充電。然后通過使用輔助起動電動機來起動發動機、從LV輔助電池汲取功率以及一旦發動機已經起動就經由發動機驅動MGU來使MGU趕上速度。當發動機達到預定速度時，執行第二跛行回家模式的第二步驟，在這期間，會自動啟用功率變換器模塊或PIM。PIM調節HV總線電壓，同時MGU繼續操作為發電機。當HV總線電壓穩定在標定設定點的容許界限或范圍內時，就執行第二跛行回家模式的第三步驟。在第三步驟中，APM切換到″降壓模式(buck?mode)″，也就是，允許從HEV上的HV總線向LV輔助電池充電的模式。然后，在第二跛行回家模式使ESS不可用期間，輔助電池向HEV上的一個或多個輔助系統供能。

具體地，該方法包括檢測HEV上的預定HV電力故障狀態、確定發動機的運轉狀態以及自動執行一對默認跛行回家模式中的一個由此持續輔助發電，其中具體的跛行回家模式基于檢測到HV電力故障時發動機的運轉狀態選擇。