混合動力車輛的電力系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】
【背景技術(shù)】
[0001]本發(fā)明總體涉及內(nèi)燃發(fā)動機(jī)和電動混合動力車輛。本發(fā)明尤其涉及這樣的混合動力車輛的改進(jìn)的電連接系統(tǒng)。
[0002]通?；旌蟿恿﹄妱榆囕v是至少在一定程度上使用電力提供動力或限制使用常規(guī)的內(nèi)燃(IC)能源的車輛?；旌蟿恿囕v通常由它們的動力傳動系統(tǒng)布局和電動機(jī)影響能量消耗的程度定義。具有IC發(fā)動機(jī)和電力推進(jìn)的兩大類混合動力車輛動力傳動系統(tǒng)是并聯(lián)式混合動力和串聯(lián)式混合動力。通常并聯(lián)式混合動力具有IC能源和電力能源聯(lián)合給車輪提供動力的動力傳動系統(tǒng)布局?？蛇x擇地，一些并聯(lián)式混合動力將IC能源和電力能源連接到公共點，例如變速器，并且從那個點傳輸功率到車輪。通常串聯(lián)式混合動力使用電動機(jī)驅(qū)動車輪，并且IC發(fā)動機(jī)驅(qū)動發(fā)電機(jī)來增加電池/給電池充電或直接給電動機(jī)提供動力。
[0003]混合動力車輛也可以由混合程度也就是從電力能源獲得的推進(jìn)的量來分類?？梢允谴?lián)式或并聯(lián)式動力傳動系統(tǒng)布置的全混合動力典型地可以通過IC發(fā)動機(jī)、給電動機(jī)提供動力的電池或者兩者的結(jié)合驅(qū)動車輪。另一方面，輕度混合動力依賴對于動力的主要來源的IC發(fā)動機(jī)并使用電源提高效率。一些輕度混合動力通過限制要求發(fā)動機(jī)功率的狀況來提高IC發(fā)動機(jī)效率。例如，具有起動機(jī)/交流發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的IC發(fā)動機(jī)將在空轉(zhuǎn)狀態(tài)關(guān)閉發(fā)動機(jī)，并且通過輔助驅(qū)動電動機(jī)運轉(zhuǎn)輔助。當(dāng)行駛循環(huán)開始時或當(dāng)超過二級電動機(jī)驅(qū)動能力時起動機(jī)/交流發(fā)電機(jī)將重新啟動發(fā)動機(jī)。其它輕度混合動力通過使用非驅(qū)動輪上的馬達(dá)/發(fā)電機(jī)捕獲制動能量以給電池再充電來增大IC發(fā)動機(jī)的輸出。這些馬達(dá)還可以在IC發(fā)動機(jī)需求之前提供有限的驅(qū)動電源。
[0004]許多混合動力結(jié)構(gòu)一一尤其全混合動力和輕度混合動力一一依賴于低電壓電池電源例如常規(guī)的12伏電池來啟動IC發(fā)動機(jī)或為12伏車輛電氣負(fù)載提供動力，并且依賴于高電壓電池電源一一例如48伏-300多伏電源一一來儲存并給電動輔助馬達(dá)、變速器馬達(dá)或車輪馬達(dá)提供動力。由于車輛重量直接影響效率和成本，需要改進(jìn)混合動力車輛以充分使用獲得的能源。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]實施例預(yù)期具有電池組、高壓電路、低壓電路以及動力控制系統(tǒng)的車輛電力系統(tǒng)。電池組可以配置為從高壓電路向高壓負(fù)載需求提供高壓輸出的高壓電池組。低壓電路包括低壓負(fù)載需求。動力控制系統(tǒng)確定電力需求的要求，并且也包括至少一個開關(guān)。開關(guān)在電池組與高和低壓電路之間連接，并對電力需求的要求作出響應(yīng)使得將電池組置于有選擇地與至少低壓電路電連接來操作低壓負(fù)載需求。該至少一個開關(guān)也與高壓電路連接，并作為對動力控制系統(tǒng)的響應(yīng)使得將電池組置于有選擇地與高和低壓電路電連接。
[0006]實施例還可以預(yù)期用于提供多個電壓電平輸出的車輛電力系統(tǒng)。模塊化電池和動力控制系統(tǒng)包括模塊化電池組、DC/DC變換器以及開關(guān)系統(tǒng)。模塊化電池組具有多個相互連接的電池單元，給高壓連接器提供高壓輸出的連接的電池。DC/DC變換器配置為接受模塊化電池組的高壓輸出并給低壓連接器提供低壓輸出。開關(guān)系統(tǒng)包括多個將模塊化電池組與高壓連接器和低壓連接器中的至少一個連接的電接觸點。開關(guān)系統(tǒng)進(jìn)一步包括螺線管部和電壓控制器模塊。電壓控制器模塊可以是唯一的模塊或可選擇地可以是高壓電池控制器模塊的一部分。電壓控制器模塊接收至少一個表明電氣系統(tǒng)電力需求狀態(tài)的輸入信號。在一個實施例中，該至少一個輸入信號可以是接通-斷開信號。電壓控制器有選擇地控制螺線管部對至少一個輸入信號作出響應(yīng)，從而將模塊化電池組與高壓連接器和低壓連接器中的至少一個電連接。
[0007]實施例還可以預(yù)期具有帶有多個電壓負(fù)載要求的電氣系統(tǒng)的混合動力車輛電力系統(tǒng)。混合動力車輛具有帶有高壓負(fù)載需求的高壓電路和帶有低壓負(fù)載需求的低壓電路?；旌蟿恿囕v也包括配置為提供高壓輸出的模塊化電池組，以及至少一個將模塊化電池組與高壓和低壓電路連接的開關(guān)系統(tǒng)。電壓控制器模塊接收至少一個表明混合動力車輛的電氣系統(tǒng)電力需求狀態(tài)的輸入信號，并有選擇地控制至少一個開關(guān)系統(tǒng)作為對該至少一個輸入信號的響應(yīng)，從而將模塊化電池組與高壓電路和低壓電路中的至少一個電連接。在混合動力車輛的某些實施例中，配置電氣系統(tǒng)使得該至少一個信號是接通信號和斷開信號中的一個，并且當(dāng)該至少一個輸入信號是斷開信號時，電力需求狀態(tài)限定低壓電力需求。在其它實施例中，該至少一個開關(guān)是由電壓控制器控制的將模塊化電池組與低壓電路連接的轉(zhuǎn)換開關(guān)。
[0008]根據(jù)本發(fā)明，提供一種車輛電力系統(tǒng)，包含:高壓電池；低壓電路；控制系統(tǒng)，其包括在電池和低壓電路之間連接的開關(guān)，控制系統(tǒng)配置為基于電力要求有選擇地轉(zhuǎn)換高壓電池到與低壓電路電連接。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，本發(fā)明的車輛電力系統(tǒng)進(jìn)一步包括高壓電路，開關(guān)與高壓電路連接，并對控制系統(tǒng)作出響應(yīng)使得電池置于與高/低壓電路有選擇的電連接。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，控制系統(tǒng)包括電壓控制器模塊，其配置為接收電力系統(tǒng)電力需求的指示，并有選擇地控制開關(guān)對電力需求狀態(tài)指示作出響應(yīng)。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，指示是輸入信號，其是接通信號和斷開信號中的一個，電壓控制器模塊有選擇地控制開關(guān)使得電池與高壓電路電連接作為對接通信號的響應(yīng)。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，指示是輸入信號，其指示限定低壓電力需求的電力系統(tǒng)電力需求狀態(tài)，電壓控制器模塊有選擇地控制開關(guān)僅將電池與低壓電路電連接。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，開關(guān)將電池與DC/DC變換器連接，DC/DC變換器與低壓電路電連接。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，控制系統(tǒng)包括配置為接收接通信號和斷開信號的電壓控制器模塊，電壓控制器模塊有選擇地控制開關(guān)使得電池與高壓電路和低壓電路電連接作為對接通信號的響應(yīng)，并且電池僅僅與低壓電路電連接作為對斷開信號的響應(yīng)。
[0015]根據(jù)本發(fā)明，提供一種車輛電力系統(tǒng)，包含:具有高壓輸出至高壓連接器的電池；配置為接受高壓輸出并給低壓連接器提供低壓輸出的DC/DC變換器；開關(guān)系統(tǒng)，其包含:將電池與高壓連接器和低壓連接器中的至少一個連接的電接觸點；螺線管；控制器，其配置為有選擇地控制螺線管作為對表明電氣需求狀態(tài)的輸入信號的響應(yīng)，從而將電池與高壓連接器和低壓連接器中的至少一個電連接。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，電池具有相互連接的電池單元，并且電池連接是串聯(lián)電池連接。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，控制器配置為確定接通和斷開狀態(tài)中的一個。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，在斷開狀態(tài)控制器將電池與DC/DC變換器連接。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，開關(guān)系統(tǒng)的電接觸點是正極接觸器和負(fù)極接觸器的一部分。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，電接觸點是正向斷開正極接觸器和正向斷開負(fù)極接觸器的一部分。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，電接觸點是轉(zhuǎn)換開關(guān)的一部分。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，高壓連接器和低壓連接器分別與具有高壓需求和低壓需求的車輛的一部分電連接。
[0023]根據(jù)本發(fā)明，提供一種混合動力車輛電力系統(tǒng)，包含:高壓電路；低壓電路；高壓電池；有選擇地將電池與高壓和低壓電路連接的開關(guān)系統(tǒng)；控制器，其配置為有選擇地控制開關(guān)系統(tǒng)作為對表明電氣需求狀態(tài)的輸入信號的響應(yīng)，從而將電池與高/低壓電路或僅僅與低壓電路電連接。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，表明電氣需求狀態(tài)的是輸入信號，輸入信號是接通信號和斷開信號中的一個，當(dāng)輸入信號是斷開信號時電氣需求狀態(tài)限定為低壓電力需求，并且開關(guān)是由控制器控制的轉(zhuǎn)換開關(guān)以將電池與低壓電路連接。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，DC/DC變換器與電池和低壓電路電連接。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，開關(guān)包括兩個連接器開關(guān)，其具有配置為將電池的負(fù)極終端與低壓電路的負(fù)極連接器和高壓電路的負(fù)極連接器連接的負(fù)極接觸器，以及配置為將電池的正極終端與低壓電路的正極連接器和高壓電路的正極連接器連接的正極接觸器。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例