用於混合動力車中高壓部件的故障-安全方法和裝置製造方法
2023-07-27 07:02:36
用於混合動力車中高壓部件的故障-安全方法和裝置製造方法
【專利摘要】本發明提供用於混合動力車中高壓部件的故障-安全方法和裝置。在故障-安全方法中，確定高壓主繼電器是否斷開。此處，當高壓主繼電器斷開時，使用在與發動機旋轉相關聯的電動發電機中生成的反電動勢，對直流（DC）鏈路充入電壓。執行電壓控制，以利用用於電動發電機的逆變器使DC鏈路的電壓均勻保持。
【專利說明】用於混合動力車中高壓部件的故障-安全方法和裝置
【技術領域】
[0001]本公開涉及用於混合動力車中高壓部件的故障-安全方法和裝置。具體而言，本公開涉及用於混合動力車中高壓部件的故障-安全方法和裝置，其使得能夠驅動高壓部件，從而防止因不運轉的高壓部件而引起的車輛不能驅動。
【背景技術】
[0002]在普通的混合動力車中，對12V電池充電並向12V電子負載提供電力的功率變換器接收高壓電池的電力作為輸入。因此，當並聯在DC鏈路中的部件或控制器存在異常時，用於對高電壓進行繼電保護的高壓主繼電器會斷開，由於功率變換器無法接收正常的高壓輸入，功率變換器不運轉。
[0003]當在緊急情況下，功率變換器不正常運轉時，12V類的電子負載完全消耗12V電池的電力。因此，即使放電時間會隨著電子負載的程度而有所變化，電池最終被放光，影響車輛的正常運行，從而威脅駕駛員的安全。
[0004]在涉及電池和逆變器的異常情況下，如果高電壓未施加給功率變換器，功率變換器不能執行其對電池充電並向電子負載供應電力的固有作用。因此，電子負載僅消耗來自12V電池的電力。
[0005]當在車輛行駛期間發生12V電池的放電時，從該電池接收電力的車輛控制器可能會停止運轉。當在實際車輛中，12V電池被放電至低於特定電壓時，通常對電池放電敏感的電動助力轉向(MDPS)控制電源被關閉，從而使方向盤鎖住，威脅駕駛員的安全。
[0006]同時，當高壓主繼電器斷開時，各種高壓部件，例如電動油泵、從高壓電池接收電力的空氣調節器等變得無法運轉。特別是，由於部件例如電動油泵安裝在變速器上，當電動油泵不運轉時無法產生變速器中的液壓，車輛的驅動也可能無法正常進行。
[0007]鑑於上述情況，由本 申請人:提交並擁有的韓國專利第10-0877854號(在下文中，稱為參考文獻I)已公開一種在緊急情況下驅動混合動力車的功率變換器的方法。參考文獻I公開了一種通過使傳輸映射相對於正常驅動和高壓主繼電器斷開的緊急驅動進行二元化，使用在驅動電機中生成的反電動勢的輸入來對12V電池充電的方法。不過，當主繼電器斷開時，這種利用傳輸映射的二元化的傳統故障-安全方法通過傳輸映射的二元化，提供功率變換器的輸入高壓，因此，僅僅能夠使低壓電池充電。而且，由於存在穩定電壓供給和低輸出電壓的限制，使用高壓的各個部件難以穩定驅動。
[0008]以上在背景章節中公開的信息僅用於加強對本公開的背景的理解，因此可能包含不構成本領域普通技術人員已知的現有技術的信息。
【發明內容】
[0009]本公開提供一種即使在混合動力車的主高壓繼電器斷開時也能通過平緩地驅動高壓部件例如由高壓驅動的電動油泵和空氣調節器來為斷開混合動力車(包括高壓部件)的主高壓繼電器做準備的故障-安全裝置和方法。[0010]在一個方面，本公開提供一種用於混合動力車中高壓部件的故障-安全方法，包括:確定高壓主繼電器是否斷開，並且當高壓主繼電器斷開時，使用與發動機的旋轉相關聯的電動發電機中產生的反電動勢，對直流(DC)鏈路充入電壓，以及執行電壓控制，從而使用用於電動發電機的逆變器使DC鏈路的電壓均勻保持。
[0011]在示例性實施方式中，執行電壓控制可以包括，控制逆變器，從而從電壓控制器接收用於緊急驅動的轉矩命令，並根據該轉矩命令輸出轉矩。
[0012]在另一個示例性實施方式中，在執行電壓控制中，電壓控制器可以配置成，當DC鏈路的當前檢測電壓值小於DC鏈路的目標電壓值時生成再生轉矩命令，並當DC鏈路的當前檢測電壓值大於DC鏈路的目標電壓值時生成驅動轉矩命令。
[0013]在另一個示例性實施方式中，執行電壓控制可以包括:確定逆變器是否可控，當逆變器可控時，使用逆變器來執行電壓控制，或當逆變器不可控時，經由二極體再生(dioderegeneration), DC鏈路充入電壓。
[0014]在另一個示例性實施方式中，對DC鏈路充入電壓可以包括，當高壓主繼電器斷開時，在緊急驅動時，對DC鏈路充入由二元化的傳輸映射(transmission map)所引起的發動機每分鐘轉數(rpm)所產生的反電動勢。
[0015]在另一個示例性實施方式中，執行電壓控制可以包括，將DC鏈路的電壓均勻保持在約200V至約300V範圍內的預定參考電壓。
[0016]在另一個示例性實施方式中，故障-安全方法還可以包括，經由受電壓控制的DC鏈路的電力，驅動高壓部件。
[0017]在另一方面，本公開提供用於混合動力車中高壓部件的故障-安全裝置，包含:第一電動發電機，經由離合器與發動機連接；第一逆變器，與第一電動發電機連接；第二電動發電機，直接與發動機連接；以及第二逆變器，與第二電動發電機連接。故障-安全裝置包含配置成當高壓主繼電器斷開時向第二逆變器發出切換轉矩命令的電壓控制器，並且電壓控制器配置成根據電壓控制器的轉矩命令來控制直流(DC)鏈路的電壓，以使用第二逆變器來均勻保持DC鏈路的電壓，並經由受電壓控制的DC鏈路的電力來驅動高壓部件。
[0018]在示例性實施方式中，第二逆變器可以受電壓控制器的轉矩命令控制，並且電壓控制器可以配置成，當DC鏈路的當前檢測電壓值小於DC鏈路的目標電壓值時生成再生轉矩命令，並當DC鏈路的當前檢測電壓值大於DC鏈路的目標電壓值時生成驅動轉矩命令。
[0019]在另一個示例性實施方式中，電壓控制器可以配置成將DC鏈路的電壓均勻保持在約200V至約300V範圍內的預定參考電壓。額外地，或可選擇地，上述步驟可以由混合動力控制單元(HCU)執行。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]本公開的上述和其他特徵將參考在附圖中示出的一些示例性實施方式來詳細描述，這些實施方式在下文中僅以示例說明的方式給出，因此不限制本公開:
[0021]圖1是示出根據本公開實施方式的用於混合動力車中高壓部件的故障-安全裝置的主要配置的視圖。
[0022]圖2是示出根據本公開實施方式的用於混合動力車中高壓部件的故障-安全方法的流程圖。[0023]圖3是示出在根據本公開實施方式的用於混合動力車中高壓部件的故障-安全裝置中電力供給到高壓部件的視圖。
[0024]在附圖中列出的附圖標記包括對以下將在下文進一步描述的元件的引用:
[0025]101:高壓電池102:高壓主繼電器
[0026]103:發動機104:第一電動發電機
[0027]105:第二電動發電機 106:第一逆變器
[0028]107:第二逆變器108:DC鏈路
[0029]109:低壓(12V)電池 110:低壓DC對DC變換器(LDC)
[0030]111:空氣調節器壓縮機112:電動油泵
[0031]應當理解，附圖並非必然成比例，而只是呈現說明本公開的基本原理的各種優選特徵的一定程度的簡化表示。本文公開的所公開實施方式的具體設計特徵，包括，例如，具體尺寸、方向、位置和形狀將部分取決於特定的既定用途和使用環境。附圖標記通篇指代本公開的相同或等同部件。
【具體實施方式】
[0032]在下文中，將做出對本公開的多種實施方式的詳細參考，各種實施方式的實施例在附圖中示例說明並在以下示出。儘管本公開的內容將結合示例性實施方式進行描述，將要理解的是，當前的說明不意在使本公開局限於那些示例性實施方式。相反，本發明意在不僅涵蓋示例性實施方式，而且涵蓋包含在附屬權利要求的精神和範圍內的各種替換、修改、等效物和其他實施方式。
[0033]本文使用的術語僅僅是為了說明【具體實施方式】，而不是意在限制本發明。如本文所使用的，單數形式「一個、一種、該」也意在包括複數形式，除非上下文中另外清楚指明。還應當理解的是，在說明書中使用的術語「包括、包含、含有」是指存在所述特徵、整數、步驟、操作、元件和/或部件，但是不排除存在或添加一個或多個其它特徵、整數、步驟、操作、元件、部件和/或其群組。如本文所使用的，術語「和/或」包括一個或多個相關所列項的任何和所有組合。
[0034]除非特別指出或從上下文清晰得到，術語「約」應理解為在本領域正常容忍範圍內，例如在均值的2個標準差內。「約」可以理解為在所述值的10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%、1%、0.5%、0.1%、0.05%或0.01%內。除非另外從上下文清晰得出，本文中提供的所有數值都被術語「約」修飾。
[0035]應理解，本文使用的術語「車輛」或「車輛的」或其它類似術語包括通常的機動車，例如，包括多功能運動車(SUV)、公共汽車、卡車、各種商務車的客車，包括各種船隻和船舶的水運工具，飛行器等等，並且包括混合動力車、電動車、插入式混合電動車、氫動力車和其它代用燃料車(例如，來源於石油以外的資源的燃料)。如本文所提到的，混合動力車是具有兩種或多種動力源的車輛，例如，具有汽油動力和電動力的車輛。
[0036]此外，應當理解，以下方法可以由至少一個控制器執行。術語「控制器」，例如電壓控制器、HCU等是指包含存儲器和處理器的硬體裝置。存儲器配置成存儲程序指令，處理器具體配置成執行該程序指令以執行將在以下進一步描述的一個或更多進程。
[0037] 此外，本公開的控制器可以具體表現為，在含有由處理器、控制器等執行的可執行程序指令的計算機可讀介質上的非瞬時性計算機可讀介質。計算機可讀介質的例子包括但不限於ROM、RAM、光碟(CD) -ROM、磁帶、軟盤、快閃記憶體驅動器、智慧卡和光數據存儲裝置。計算機可讀記錄介質也可以在連接網絡的計算機系統中分布，從而計算機可讀媒體可以通過例如遠程信息處理伺服器或控制器區域網路(CAN)以分布方式存儲並執行。
[0038]在下文中，本公開的示例性實施方式將參考附圖進行詳細描述，以使本領域技術人員能夠容易地執行實施方式。
[0039]儘管所公開的實施方式被示例為包含兩個電動發電機和用於兩個電動發電機的兩個逆變器，本公開將不限於此，只要DC鏈路的電壓控制可以使用混合動力車中用於電動發電機的逆變器來執行。
[0040]圖1是示出根據本公開實施方式的用於混合動力車中高壓部件的故障-安全裝置的主要配置的視圖。如圖1所示，故障-安全裝置可以包含用於驅動車輛的發動機103和第一電動發電機104。發動機103和第一電動發電機104可以經由發動機離合器彼此可拆卸地連接，並且可以通過變速器向車輪輸送動力。同時，故障-安全裝置可以包含經由皮帶而與發動機103直接連接的第二電動發電機105。第二電動發電機105可以配置成直接接收發動機的轉矩。因此，在發動機不運轉的滑行中，第一電動發電機104可以隨車輪的轉動而轉動，並且當發動機運轉時，第二電動發電機105可以隨發動機的轉動而轉動。
[0041]在故障-安全裝置中，當連接至高壓電池101的高壓主繼電器102斷開時，第一電動發電機104和第二電動發電機105中的轉子可以旋轉，以通過轉子線圈的磁通的變化生成反電動勢。反電動勢可以充到DC鏈路108中。即使當高壓主繼電器102斷開時，高壓部件，例如空氣調節器壓縮機111和高壓電動油泵112，可以使用充電DC鏈路108作為動力源來進行驅動，DC鏈路108也可以操作低壓DC對DC變換器(LDC) 110，以防止低壓(12V)電池109的放電。
[0042]為控制本公開示例性實施方式中的發動機，隨著傳輸映射被二元化成將發動機控制在每分鐘預定轉數(rpm)，可以保證發動機的充足轉矩，從而增加來自第二電動發電機105的反電動勢。隨著第一電動發電機104或第二電動發電機105的驅動而生成的反電動勢可以通過二極體再生而充到DC鏈路108中。
[0043]考慮到高壓部件的驅動和輸出的穩定性，充到DC鏈路108中的電壓可以通過電壓控制器(未示出)而均勻保持。電壓控制器可以配置成，僅在高壓主繼電器102斷開時向第二逆變器107發出所需的轉矩命令。在正常驅動條件下，逆變器可以通過高等級控制器例如HCU來接收轉矩命令值，並執行電流控制來產生相應的電流。不過，當高壓主繼電器102斷開時，來自高等級控制器的轉矩命令可能中斷，可以通過在電壓控制器中生成的轉矩命令而控制逆變器。
[0044]因此，當高壓主繼電器102斷開時，在緊急操作中，第二逆變器107可以執行電流控制，以接收電壓控制器的轉矩命令值，並產生相應的轉矩。此處，轉矩命令值可以表達為以下的等式(I)。具體而言，轉矩命令值可以由DC鏈路的目標電壓值和所檢測值進行計算，其中所檢測值是DC鏈路的實際電壓，並且可以通過參考因素例如旋轉角速度進行計算。
[0045]Te_ref_vc =f (VDC_ref, VDC)…(I)
[0046]其中，Te_ref_vc是電壓控制器的轉矩命令值，VDC_ref是目標電壓值，且VDC是實際檢測的電壓值。[0047]優選地，來自電壓控制器的轉矩命令值可以配置成，根據通過比較DC鏈路的目標電壓值與DC鏈路的實際檢測值而獲得的差異而進行調整。換言之，電壓控制器可以配置成，當DC鏈路電壓的當前檢測值小於DC鏈路電壓的目標值時，生成再生轉矩命令以生成再生轉矩，以及當DC鏈路電壓的當前檢測值大於DC鏈路電壓的目標值時，生成驅動轉矩命令以產生驅動轉矩。因此，在該實施方式中，可以隨著電壓控制器的轉矩命令的調節而保持DC鏈路108的電壓，積極響應於當DC鏈路的電壓由於高壓部件而跌落時輸入的反電動勢的變化。
[0048]DC鏈路的電壓必須保持在用於驅動高壓部件的適當水平，並且優選地，DC鏈路的電壓可以配置成保持在約200V至約300V內的預定參考電壓，優選為約270V。經由傳輸映射的二元化，以約1，300rpm旋轉的發動機達到約2kW的負載供給。不過，在該實施方式中，當在約270V的電壓執行電壓控制時，供給負載為約6kW。因此，可以證實，電壓控制得以改
盡
口 ο
[0049]圖2是示出根據本公開實施方式的用於混合動力車中高壓部件的故障-安全方法的流程圖。如圖2所示，確定高壓主繼電器是否斷開(S201)。當高壓主繼電器未斷開時，操作狀態可以保持在正常狀態，但是當高壓主繼電器斷開時，可以執行緊急操作。
[0050]在緊急操作階段，可以確定發動機是否能夠起動(S202)。當發動機起動被確定為不可能時，車輛驅動本身不可能。因此，可以結束根據該實施方式的緊急操作模式，並且可以執行根據發動機不可能運轉的另一緊急操作模式。
[0051]另一方面，當發動機起動被確定為可能時，將發動機控制在由傳輸映射的二元化而引起的rpm(S203)，並且DC鏈路的電壓可以通過由這樣的發動機旋轉而生成的反電動勢的二極體再生而進行充電(S204)。此處，用於混合動力車中高壓部件的故障-安全裝置還可以包括使用逆變器來控制DC鏈路的電壓。
[0052]如圖2所示，確定用於第二電動發電機的第二逆變器是否可控(S205)。當第二逆變器可控時，步驟進展到電壓控制。此處，可以通過執行電流控制而控制DC鏈路的電壓，使得第二逆變器根據電壓控制器的轉矩命令而輸出相應的轉矩(S206)。
[0053]接著，除造成高壓主繼電器斷開的部件之外的高壓部件可以通過由逆變器的電壓控制而充入的DC鏈路的電力進行驅動(S207)。即使在高壓主繼電器斷開的情況下，跛行回家模式的行駛可以成為可能(S208 )。
[0054]圖3示出通過圖2所述的過程的混合動力車高壓部件的緊急驅動。如圖3所示，當高壓主繼電器102斷開時，隨發動機的旋轉而變的反電動勢可以在第二電動發電機105中生成，並且可以充入DC鏈路108。此處，電壓控制器(未示出)可以使用第二逆變器107，以特定水平執行DC鏈路108的電壓控制。高壓部件可以由受電壓控制的DC鏈路108的電力而驅動。
[0055]因此，在根據本公開實施方式的用於混合動力車中高壓部件的故障-安全裝置和方法中，由於僅通過使用逆變器的DC鏈路的電壓控制就可獲得驅動高壓部件的充足電力，即使當配備有高壓電動油泵的混合動力車中的高壓主繼電器102斷開時，電力可以供應到高壓部件，並且可以執行緊急驅動模式。
[0056]同時，由於能夠進行高壓電力供應，低壓DC逆變器的運轉能夠進行，因此，低壓(12V)電池的充電也能夠進行，從而增加在緊急驅動時的可行駛距離。此外，因為高壓部件(例如在緊急驅動時不能運轉的空氣調節器)的驅動能夠進行，緊急驅動的便利性能夠得以改善。
[0057]本公開的內容已經參考其示例性實施方式進行了詳細描述。不過，本領域技術人員將意識到，可以在這些實施方式中做出改變，而不偏離所附權利要求及其等效物的原理和精神。
【權利要求】
1.一種用於混合動力車中的高壓部件的故障-安全方法，包括: 通過混合動力控制單元(HCU)，確定高壓主繼電器是否斷開，當所述高壓主繼電器斷開時，使用在與發動機的旋轉相關聯的電動發電機中生成的反電動勢，對直流(DC)鏈路充入電壓；以及 通過電壓控制器，執行電壓控制，以使用用於所述電動發電機的逆變器，使所述DC鏈路的電壓均勻保持。
2.根據權利要求1所述的故障-安全方法，其中，所述執行電壓控制包括控制所述逆變器，從而使所述逆變器: 從所述電壓控制器接收用於緊急驅動的轉矩命令，以及 根據所述轉矩命令輸出轉矩。
3.根據權利要求2所述的故障-安全方法，其中，當執行所述電壓控制時，所述電壓控制器配置成: 當所述DC鏈路的當前檢測電壓值小於所述DC鏈路的目標電壓值時，生成再生轉矩命令，以及 當所述DC鏈路的當前檢測電壓值大於所述DC鏈路的目標電壓值時，生成驅動轉矩命令。
4.根據權利要求1所述的故障-安全方法，其中，所述執行電壓控制包括: 確定所述逆變器是否可控；以及 當所述逆變器可控時，使用所述逆變器來執行所述電壓控制，或當所述逆變器不可控時，通過二極體再生，對所述DC鏈路充入電壓。
5.根據權利要求1所述的故障-安全方法，其中， 所述對DC鏈路充入電壓包括，在所述高壓主繼電器斷開時，在緊急驅動時，對所述DC鏈路充入由二元化的傳輸映射所引起的發動機的每分鐘轉數(rpm)所生成的反電動勢。
6.根據權利要求1所述的故障-安全方法，其中， 所述執行電壓控制包括，將所述DC鏈路的電壓均勻地保持在約200V至約300V範圍內的預定參考電壓。
7.根據權利要求1所述的故障-安全方法，還包括: 通過受電壓控制的所述DC鏈路的電力，驅動所述高壓部件。
8.一種用於混合動力車中的高壓部件的故障-安全裝置，包含: 第一電動發電機，經由離合器與發動機連接； 第一逆變器，與所述第一電動發電機連接； 第二電動發電機，與所述發動機直接連接； 第二逆變器，與所述第二電動發電機連接； HCU，確定高壓主繼電器是否斷開；以及 電壓控制器，配置成，當所述高壓主繼電器斷開時生成切換轉矩命令； 其中，所述HCU根據所述電壓控制器的轉矩命令來控制直流(DC)鏈路的電壓，從而使用所述第二逆變器來均勻保持所述DC鏈路的電壓，並且 通過受電壓控制的所述DC鏈路的電力來驅動所述高壓部件。
9.根據權利要求8所述的故障-安全裝置，其中:所述第二逆變器由所述電壓控制器的轉矩命令控制，以及 所述電壓控制器還配置成: 當所述DC鏈路的當前檢測電壓值小於所述DC鏈路的目標電壓值時，生成再生轉矩命令，以及 當所述DC鏈路的當前檢測電壓值大於所述DC鏈路的目標電壓值時，生成驅動轉矩命令。
10.根據權利要求8所述的故障-安全裝置，其中， 所述電壓控制器還配置成，將所述DC鏈路的電壓均勻保持在約200V至約300V範圍內的預定參考電壓。
11.一種非瞬時性計算機可讀介質，包含用於混合動力車中高壓部件的程序指令，所述計算機可讀介質包含: 確定高壓主繼電器是否斷開，並且當所述高壓主繼電器斷開時，使用在與發動機的旋轉相關聯的電動發電機中所生成的反電動勢，對直流(DC)鏈路充入電壓的程序指令；以及執行電壓控制，以使用用於所述電動發電機的逆變器，使所述DC鏈路的電壓均勻保持的程序指令。
12.根據權利要 求11所述的計算機可讀介質，其中，所述執行電壓控制的程序指令包含控制所述逆變器的程序指令，從而使所述逆變器: 從電壓控制器接收用於緊急驅動的轉矩命令，以及 根據所述轉矩命令輸出轉矩。
13.根據權利要求12所述的計算機可讀介質，其中，當執行所述電壓控制時，所述電壓控制器配置成: 當所述DC鏈路的當前檢測電壓值小於所述DC鏈路的目標電壓值時，生成再生轉矩命令，以及 當所述DC鏈路的當前檢測電壓值大於所述DC鏈路的目標電壓值時，生成驅動轉矩命令。
14.根據權利要求11所述的計算機可讀介質，其中，所述執行電壓控制的程序指令包含: 確定所述逆變器是否可控的程序指令；以及 當所述逆變器可控時，使用所述逆變器來執行所述電壓控制，或當所述逆變器不可控時，通過二極體再生對DC鏈路充入電壓的程序指令。
15.根據權利要求11所述的計算機可讀介質，其中， 所述對DC鏈路充入電壓的程序指令包含，當所述高壓主繼電器斷開時，在緊急驅動時，對所述DC鏈路充入由二元化的傳輸映射所引起的發動機的每分鐘轉數(rpm)所生成的反電動勢的程序指令。
16.根據權利要求11所述的計算機可讀介質，其中， 所述執行電壓控制的程序指令包含，將所述DC鏈路的電壓均勻保持在約200V至約300V範圍內的預定參考電壓的程序指令。
17.根據權利要求11所述的計算機可讀介質，還包含: 通過受電壓控制的所述DC鏈路的電力來驅動所述高壓部件的程序指令。
【文檔編號】B60W20/00GK103909830SQ201310625127
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2013年11月28日 優先權日:2012年12月31日
【發明者】裴秀炫, 李永國, 林盛曄, 崔遠景, 金成奎, 鄭鎮煥, 郭武信 申請人:現代自動車株式會社