電動車輛充電的系統和方法與流程

2023-09-10 23:18:50 3

本發明涉及一種用於電動車輛的車輛系統和方法。該車輛系統適應於在有線充電和感應充電都可用的情況下使有線充電優先於感應充電來控制電動車輛的充電。

背景技術：

降低機動車油耗和排放的需求是眾所周知的。因此，正在開發降低或完全消除對內燃發動機的依賴的車輛。電動車輛是目前正在為此目的而開發的一種類型的車輛。在一般情況下，電動汽車與常規的機動車輛不同，原因在於電動車輛通過一個或多個電池供電的電機來選擇性地驅動。相比之下，常規的機動車輛完全依靠內燃發動機來驅動車輛。

高電壓電池組通常對電機和電動車輛的其它電動負載供電。電池組包括多個必須周期性地再充電以補充對這些車輛負載供電所需的能量的電池單元。一些電動車輛的電池組可以被無線充電，或者使用插入到充電埠的電源線充電。

技術實現要素：

根據本發明的一個示例性方面的方法，除其他外包含，控制電動車輛電池組的充電，包括如果有線充電系統和無線充電系統的電力都可用，優先使用有線充電系統而非無線充電系統。

在前述方法的進一步的非限制性的實施例中，方法包括如果電動車輛未駐車則禁止充電。

在任一前述方法的進一步的非限制性實施例中，方法包括如果駐車制動器未被應用則禁止充電。

在任何前述方法的進一步的非限制性實施例中，方法包括如果電動車輛未駐車及駐車制動器未被應用則禁止充電。

在任何前述方法的進一步的非限制性實施例中，方法包括如果有線充電系統的電力不可用則切換至利用無線充電系統進行無線充電。

在任何前述方法的進一步的非限制性實施例中，方法包括確定電動車輛是否是駐車、確定電動車輛的駐車制動器是否被應用、以及如果電動車輛未駐車並且駐車制動器未被應用則禁止充電。

在任何前述方法的進一步的非限制性實施例中，控制步驟包括確定有線充電系統是否可用於對電池組充電。

在任何前述方法的進一步的非限制性實施例中，方法包括如果有線充電系統不可用則使用無線充電系統對電池組充電。

在任何前述方法的進一步的非限制性實施例中，控制步驟包括確定無線充電系統是否可用於對電池組充電。

在任何前述方法的進一步的非限制性實施例中，方法包括如果有線充電系統或無線充電系統的電力都不可用則結束充電。

在任何前述方法的進一步的非限制性實施例中，控制步驟包括確定有線充電系統的電源線是否被插入。

在任何前述方法的進一步的非限制性實施例中，控制步驟包括確定壁裝電源是否可用於對有線充電系統供電。

在任何前述方法的進一步的非限制性實施例中，方法包括如果壁裝電源可用則利用有線充電系統對電池組充電，或者如果壁裝電源不可用則確定無線充電系統的電力是否可用。

在任何前述方法的進一步的非限制性實施例中，方法包括如果無線充電系統可用則使用無線充電系統的電力對電池組充電。

在任何前述方法的進一步的非限制性實施例中，方法包括僅當電動車輛的機械約束裝置被驅動時允許充電。

根據本發明的另一個示例性方面的車輛系統，除其他外包括，電池組、配置為選擇性地對電池組充電的無線充電系統、配置為選擇性地對電池組充電的有線充電系統、和控制系統，該控制系統配置為當有線充電系統和無線充電系統都可用時優先使用有線充電系統而非無線充電系統來對電池組充電。

在前述車輛系統的進一步的非限制性實施例中，無線充電系統是包括發射器裝置和接收器裝置的感應充電系統。

在任一前述車輛系統的進一步的非限制性實施例中，控制系統包括配置為執行用於對電池組充電的控制策略的至少一個控制模塊。

在任何前述車輛系統的進一步的非限制性實施例中，有線充電系統包括充電埠和配置為連接在充電埠和外部電源的壁裝插座之間的電源線。

在任何前述車輛系統的進一步的非限制性實施例中，控制系統配置為如果有線充電系統變成不可用則指示利用無線充電系統充電。

前面段落、權利要求書、或者下面的說明書和附圖中的實施例、示例和替代方案，包括它們的任何不同方面或者各自單獨的特徵，可以獨立地或以任何組合來實施。結合一個實施例描述的特徵也適用於所有實施例，除非這些特徵是不相容的。

從下面詳細的描述中本發明的各種特徵和優點對於本領域的技術人員將是顯而易見的。伴隨詳細描述的附圖可簡要描述如下。

附圖說明

圖1示意性地示出了機動車輛的動力傳動系統；

圖2示出了電動車輛的車輛系統；

圖3示意性地示出了用於控制電動車輛的充電的控制策略。

具體實施方式

本發明描述一種用於控制電動車輛的充電的車輛系統和方法。一個示例性充電控制策略包括如果兩個充電系統的電力都可用則優先進行有線充電而非無線充電。同樣構思了用於執行優先方案的車輛系統。這些和其它特徵更詳細地在本詳細描述的下面的段落中討論。

圖1示意性地示出了電動車輛12的動力傳動系統10。雖然描述為電池電動車輛(BEV)，但是應當理解的是，這裡描述的概念不局限於BEV的並可以擴展至其他電動車輛，包括但不限於插電式混合動力電動車輛(PHEV)。因此，雖然在此實施例中未示出，電動車輛12可以配備有可以單獨採用或與其他能源組合採用來推進電動車輛12的內燃發動機。

在一個非限制性的實施例中，電動車輛12是僅通過電力(例如電機14)推進而無內燃發動機輔助的全電動車輛。電機14可以作為電動馬達、發電機、或兩者進行操作。電機14接收電力並提供旋轉輸出功率。電機14可以連接到變速箱16用於通過預定的齒輪比調節電機14的輸出扭矩和速度。變速箱16通過輸出軸20連接到一組驅動輪18。高電壓總線22通過逆變器26將電機14電連接到電池組24。電機14、變速箱16和逆變器26可以共同地被稱為傳動裝置28。

電池組24是示例性電動車輛電池。電池組24可以是高電壓牽引電池組，其包括多個能夠輸出電力以操作電動車輛12的電機14和/或其它電負載的電池組件25(即，電池陣列或電池單元的組)。其它類型的能量存儲設備和/或輸出設備也可用於對電動車輛12電供電。

電動車輛12還可以包括用於對電池組24的能量存儲設備(例如電池單元)充電的充電系統30。充電系統30可以連接到外部電源(未示出)用於接收和分配電力。充電系統30還可以配備有用於將從外部電源接收的交流電(AC)轉換成直流電(DC)以對電池組24的能量存儲設備進行充電的電力電子器件。充電系統30還可以適應於來自外部電源的一個或多個傳統的電壓源(例如，110伏、220伏等)。充電系統30可以包括有線充電系統、無線充電系統、或兩者。

圖1所示的動力傳動系統10是高度示意性的，並非意在限制本發明。各種附加部件在本發明的範圍內可以替代地或附加地由動力傳動系統10使用。

圖2是可以在電動車輛(例如電動車輛12)中使用的車輛系統56的高度示意性的描述。車輛系統56適於控制高電壓電池組24的充電。車輛系統56的各種部件被示意性地示出以更好地說明本發明的特徵，並且在實際車輛中不一定在其所描述的確切位置。

在一個非限制性的實施例中，示例性車輛系統56包括電池組24、有線充電系統58、無線充電系統60和控制系統76。電池組24可包括各自具有多個電池單元或其它能量存儲裝置的一個或多個電池組件。電池組24的能量存儲裝置存儲電能，該電能被選擇性地供給以對位於電動車輛12上的各種電負載進行供電。這些電負載可包括各種高電壓負載(例如，電機等)或各種低電壓負載(例如，照明系統、低電壓電池、邏輯電路等)。電池組24的能量存儲裝置在隨時間耗盡能量，因此必須周期性地再充電。再充電可以使用有線充電系統58或無線充電系統60來實現，其中的細節在下面被進一步討論。

有線充電系統58可以包括連接在車輛連接器65的充電埠64和外部電源(例如，電網電力)的壁裝插座66之間的電源線62。電源線62包括用於連接到充電埠64的第一插頭67和用於連接到壁裝插座66的第二插頭69。來自外部電源的電力可被轉移到電動車輛12以經由電源線62對電池組24的能量存儲設備進行充電。有線充電系統58可以配備有電力電子器件，該電力電子器件配置為將從外部電源接收的AC電力轉換成DC電力以對電池組24的能量存儲裝置進行充電。有線充電系統58可配置為適應於來自外部電源的一個或多個傳統的電壓源(例如，110伏、220伏等)。

在一個非限制性的實施例中，無線充電系統60通過電磁感應傳輸電力，並且可以稱為感應充電系統。示例性無線充電系統60可以包括發射器裝置68和接收器裝置70。獨立於電動車輛12設置的發射器裝置68配置為無線地傳輸電力，並且安裝在車輛上的接收器裝置70配置成接收電力。電源線75可以將發射器裝置68連接至壁裝插座77，以用於從外部電源接收電力。在一個非限制性實施例中，發射器裝置68和接收器裝置70各自包括用於在發射器裝置68和接收器裝置70之間無線傳輸電力的線圈72。由接收器裝置70接收到的電力然後被轉移到電池組24用於對容納在其中的能量存儲設備補充電荷。

在一個非限制性的實施例中，無線充電系統60的發射器裝置68被定位在電動車輛12經常駐車的位置，例如車庫的地板、停車位或其它位置。電動車輛12可以被操縱進入在發射器裝置68上的位置以將接收器裝置70定位到靠近發射器裝置68的位置使得電力可以在其間傳送。這以高度示意性的方式示出，並且受益於本發明的本領域中的普通技術人員人員將理解如何對電動車輛12進行無線充電。

車輛系統56的控制系統76可操作以控制電池組24的充電。例如，如下文進一步討論的，控制系統76在兩個充電系統都可用的情況下通過優先經有線充電系統58而非無線充電系統60充電來控制電池組24的充電。控制系統76還可以控制何時允許和禁止充電、充電的長度、充電的功率電平等。

控制系統76可以是整體車輛控制系統的一部分，或者可以是與車輛控制系統進行通信的單獨的控制系統。控制系統76包括配備有用於與車輛系統56的不同組件交互並指揮其操作的可執行指令的一個或多個控制模塊78。例如，在一個非限制性實施例中，電池組24、有線充電系統58和無線充電系統60中的每一個包括控制模塊，這些控制模塊相互通信以控制電池組24的充電。在另一個非限制性實施例通信，每個控制模塊78包括處理單元80和非臨時性存儲器82以用於執行車輛系統56的各種控制策略和模式。一個這樣的控制策略將在下面討論。

圖3，並繼續參照圖1和2，示意性地示出了用於控制電動車輛12的車輛系統56的控制策略100。例如，控制策略100可以被執行以控制電動車輛12的充電。在一個非限制性的實施例中，控制系統76編程有適於執行示例性控制策略100，或任何其它的控制策略的一個或多個算法。在另一個非限制性實施例中，控制策略100作為可執行指令被存儲在控制系統76的控制模塊78的非短暫性存儲器82中。

控制策略100開始於框102。在框104中，控制策略100確定電動車輛12是否駐車。在一個非限制性的實施例中，控制系統76可以與電動車輛12的動力傳動系統的控制系統和/或其他控制系統進行通信，以確定電動車輛12的換擋裝置是否被定位在駐車。傳感器和其它模塊可用於確定電動車輛12是否駐車。如果不是駐車，控制策略100接著在塊106中確定電動車輛12的駐車制動器是否被應用。在一個非限制性的實施例中，駐車制動器是電子駐車制動器。如果未應用駐車制動器並且電動車輛1未駐車，電動車輛12的充電在框108被禁止。僅當駐車或當應用駐車制動器(即，機械限制裝置)時實施充電以防止車輛滑行的情況。充電在其他情況下也可以暫時被禁止，例如當駕駛員正從駐車換擋時。當從非駐車擋換回駐車時充電可以再次被允許。

或者，如果電動車輛12在框104被發現處於駐車或者如果在框106發現駐車制動器被應用，控制策略100可以前進到框110以確定有線充電系統58的電源線62是否被插入到牆壁插座66和車輛連接器65的充電埠64。這可以通過例如檢測進入車輛連接器65的電流或電壓來確定。如果在框110中確定電源線62被被插入，控制策略100前進到框112以確定來自無線充電系統60的無線電力是否可用。這可以通過例如感測從無線充電系統60傳輸的信號來確定。如果在框112中無線充電也不可用，控制策略100在框114結束以指示沒有充電可用。然而，如果在框112無線充電可用，控制策略100可以前進到框116以利用無線充電系統60對電動車輛12的電池組24進行無線充電。

或者，如果在框110中有線充電系統58的電源線62被檢測到被插入，控制策略100前進到框118，並確定來自外部電源的壁裝電源是否可用。如果在框118壁裝電源不可用，控制策略100可再次前進到框112以確定感應充電是否可用。然而，如果壁裝電源在框118可用，控制策略100然後前進到框120並利用有線充電系統58對電動車輛12的電池組24進行充電。

示例性控制策略100在無線充電和有線充電都可用的情況下優先進行有線充電而非無線充電。相比無線充電，有線充電與更少的損失相關聯。然而，如果來自有線充電系統58的電力在充電期間(例如，保險絲熔斷、電源線62未正確插入等)以某種方式損失，控制系統76可以切換到無線充電(如果可用)來指揮無線充電系統60投入運行以對電池組24充電。

雖然不同的非限制性實施例被闡述為具有特定的組件或步驟，本發明的實施例並不限於這些特定的組合。可能的是使用任何非限制性實施例的一些部件或特徵與來自任何其它非限制性實施例的特徵或部件的組合。

應當理解的是，類似的附圖標記標識多幅附圖中相應的或相似的元件。應當理解的是，儘管特定的部件布置在這些示例性實施例中公開並說明，其它布置也可以從本發明的教導中獲益。

前面的描述應被解釋為說明性的而不是任何限制性的意義。本領域的普通技術的人員將理解，某些修改可能落入本發明的範圍之內。由於這些原因，下面的權利要求應該被研究以確定本發明的真實範圍和內容。