用于控制環(huán)境友好型車輛的方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種控制環(huán)境友好型車輛的低電壓DC-DC轉(zhuǎn)換器（LDC）的方法包括：測量由車輛的電氣負(fù)載消耗的負(fù)載電流；識(shí)別車輛輔助電池的狀態(tài)；以及當(dāng)負(fù)載電流小于預(yù)定值時(shí)，并且輔助電池的狀態(tài)等于或大于預(yù)定值時(shí)，執(zhí)行停止LDC操作的第一節(jié)能模式持續(xù)預(yù)定的時(shí)間，并且使輔助電池供應(yīng)用于電氣負(fù)載所需的電流。
【專利說明】用于控制環(huán)境友好型車輛的方法和系統(tǒng)
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉參考、
[0002]本申請(qǐng)要求2013年9月26日向韓國知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的韓國專利申請(qǐng)N0.10-2013-0114699的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益，其整體內(nèi)容通過引用并入在此。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明涉及控制環(huán)境友好型車輛的方法，其基于車輛輔助電池的狀態(tài)和車輛電氣負(fù)載來控制低電壓DC-DC轉(zhuǎn)換器(LDC)，以便使環(huán)境友好型車輛的LDC的效率最大化。

【背景技術(shù)】
[0004]眾所周知，根據(jù)用于改善車輛燃料效率和用于廢氣的更強(qiáng)烈的車載診斷(OBD)管理的需求，已經(jīng)提供了環(huán)境友好型車輛。
[0005]環(huán)境友好型車輛一般包括燃料電池車輛、電動(dòng)車輛、插入式電動(dòng)車輛以及混合動(dòng)力車輛，并且包括一個(gè)或多個(gè)電機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0006]如圖1所示，環(huán)境友好型車輛一般包括，例如:高電壓電池20，其用于存儲(chǔ)用于驅(qū)動(dòng)電機(jī)70的高壓功率；雙向高電壓DC-DC轉(zhuǎn)換器(BHDC)30，其用于轉(zhuǎn)換輸入到高電壓電池20或從高電壓電池20輸出的電壓；作為電源控制裝置的逆變器60，其用于轉(zhuǎn)換高電壓電池20的DC高電壓為AC電壓從而驅(qū)動(dòng)電機(jī)70 ;低電壓DC-DC轉(zhuǎn)換器(LDC) 50，其用于轉(zhuǎn)換DC高電壓為DC低電壓從而對(duì)輔助電池40充電；接線盒80 ;以及各種負(fù)載90，其用于驅(qū)動(dòng)環(huán)境友好型車輛。
[0007]接線盒80設(shè)置在BHDC30、逆變器60、LDC50和各種車輛負(fù)載90之間從而執(zhí)行在其間的連接。
[0008]輔助電池40可以是12V的電池，并且提供功率到車輛的組件，例如使用預(yù)定驅(qū)動(dòng)電壓的車輛各種電氣負(fù)載。
[0009]由于在車輛的駕駛期間使用作為電源的輔助電池10的電氣負(fù)載持續(xù)消耗功率，所以LDC50控制輔助電池10的功率供應(yīng)以便對(duì)輔助電池10進(jìn)行充電。
[0010]LDC50具有這樣的優(yōu)點(diǎn)，即，轉(zhuǎn)換控制簡單，并且因?yàn)長DC50 —般以少量元件來實(shí)現(xiàn)，從而LDC50由零電壓開關(guān)(ZVS)全橋脈沖寬度調(diào)制(PWM)電路組成。
[0011]然而，當(dāng)負(fù)載低或沒有負(fù)載時(shí)，ZVS失效，使得由于開關(guān)損耗，具有上述配置的LDC的整體效率可能下降。
[0012]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，通過確定是否操作LDC并且通過比較LDC的輸出電壓和輔助電池的電壓來限制輸出電流而促進(jìn)LDC效率的最大化。然而，現(xiàn)有技術(shù)沒有考慮輔助電池的狀態(tài)，從而可能降低輔助電池的使用壽命，并且另外在其中車輛負(fù)載急劇變化的情況下輔助電池可能被放電。
[0013]在該背景部分中公開的以上信息僅為了增強(qiáng)本發(fā)明一般背景的理解，并且因此其可能包含不形成對(duì)該國本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]本發(fā)明已經(jīng)做出努力提供用于控制環(huán)境友好型車輛的方法和系統(tǒng)，當(dāng)操作環(huán)境友好型車輛的LDC時(shí)，該方法和系統(tǒng)通過確定是否操作LDC并且根據(jù)輔助電池的狀態(tài)和車輛的電氣負(fù)載控制輸出電流來最大化LDC的效率。
[0015]本發(fā)明的示例性實(shí)施例提供一種控制環(huán)境友好型車輛的低電壓DC-DC轉(zhuǎn)換器(LDC)的方法，其包括:測量通過環(huán)境友好型車輛的電氣負(fù)載消耗的負(fù)載電流；識(shí)別環(huán)境友好型車輛的輔助電池的充電狀態(tài)(SOC)和健康狀態(tài)(SOH);以及當(dāng)負(fù)載電流小于預(yù)定值時(shí)，且SOC和SOH等于或大于預(yù)定值時(shí)，執(zhí)行停止LDC的操作的第一節(jié)能模式持續(xù)預(yù)定的時(shí)間，并且使輔助電池供應(yīng)用于電氣負(fù)載所需的電流。
[0016]在第一節(jié)能模式中停止LDC的操作的預(yù)定的時(shí)間基于輔助電池的放電圖來設(shè)定，并且當(dāng)經(jīng)過了預(yù)定的時(shí)間時(shí)，釋放第一節(jié)能模式。
[0017]該方法可進(jìn)一步包括:當(dāng)負(fù)載電流等于或大于預(yù)定值時(shí)，SOC和SOH等于或大于預(yù)定值，并且在輔助電池的放電電流的增加率小于在負(fù)載電流的增加率時(shí)，執(zhí)行控制LDC輸出電流到預(yù)定水平的第二節(jié)能模式持續(xù)預(yù)定時(shí)間；以及當(dāng)電氣負(fù)載增加使得在負(fù)載電流的增加率等于或大于在輔助電池的放電電流的增加率時(shí)，釋放第二節(jié)能模式。
[0018]當(dāng)需要等于或大于LDC的受控輸出電流的電流時(shí)，輔助電池可補(bǔ)充電流。
[0019]負(fù)載電流的預(yù)定值是4到6A，并且SOC和SOH的預(yù)定值是80%到90%。
[0020]通過與負(fù)載電流的預(yù)定值相對(duì)應(yīng)的電氣負(fù)載消耗的功率是100W。
[0021]本發(fā)明的另一個(gè)示例性實(shí)施例提供一種用于控制環(huán)境友好型車輛的系統(tǒng)，其包括低電壓DC-DC轉(zhuǎn)換器(LDC)，其被配置成轉(zhuǎn)換DC高電壓為DC低電壓；輔助電池，其以通過LDC轉(zhuǎn)換的DC低電壓充電,并且被配置成提供低電壓功率到環(huán)境友好型車輛的電氣負(fù)載；以及控制器，其被配置成基于輔助電池的狀態(tài)和車輛的負(fù)載來控制LDC，其中控制器通過用于控制根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的環(huán)境友好型車輛所配置的存儲(chǔ)的程序來操作。
[0022]如上所述，根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，可以通過根據(jù)車輛的電氣負(fù)載使LDC的操作效率最大化來提高車輛的燃料效率。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，當(dāng)負(fù)載低或非常低時(shí)，可以根據(jù)輔助電池狀態(tài)停止LDC的操作，從而減少能量損耗。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，當(dāng)負(fù)載高或正常時(shí)，可以根據(jù)輔助電池狀態(tài)靈活控制LDC的輸出電流，從而提高LDC的性能。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，可以改進(jìn)輔助電池的耐用性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1是不出一般環(huán)境友好型車輛的控制系統(tǒng)的框圖。
[0027]圖2是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的環(huán)境友好型車輛的控制系統(tǒng)的框圖。
[0028]圖3是詳細(xì)示出根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的環(huán)境友好型車輛的控制系統(tǒng)的控制器的框圖。
[0029]圖4是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的環(huán)境友好型車輛的控制方法的流程圖。
[0030]圖5是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的操作區(qū)域的曲線圖。
[0031]圖6是根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例用于設(shè)定節(jié)能模式操作時(shí)間的輔助電池的放電電流的圖曲線的示例。
[0032]圖7是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例在負(fù)載電流消耗中的變化和輔助電池的放電電流的曲線圖。

【具體實(shí)施方式】
[0033]在下文中，將參考附圖更全面地描述本發(fā)明，其中示出了本發(fā)明的示例性實(shí)施例。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識(shí)到的，在不背離本發(fā)明精神或范圍的情況下，所述實(shí)施例可以各種不同方式修改。
[0034]此外，除非明確描述為相反，詞語“包括”和諸如“包含”或“含有”的變體將理解為暗示包括所述元件但不排除任何其它元件。相同的參考標(biāo)記在整個(gè)說明書中指示相同的元件。
[0035]圖2是示意性示出根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的環(huán)境友好型車輛的控制系統(tǒng)的框圖。
[0036]根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的環(huán)境友好型車輛的控制系統(tǒng)是基于車輛的輔助電池狀態(tài)和電氣負(fù)載，用于控制低電壓DC-DC轉(zhuǎn)換器(LDC)的系統(tǒng)。
[0037]根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的環(huán)境友好型車輛的控制系統(tǒng)包括:高電壓電池20，其用于存儲(chǔ)用于驅(qū)動(dòng)電機(jī)70的高電壓功率；雙向高電壓DC-DC轉(zhuǎn)換器(BHDC)30，其用于轉(zhuǎn)換輸入到高電壓電池20或從高電壓電池20輸出的電壓；逆變器60，其用于轉(zhuǎn)換高電壓電池20的DC高電壓為AC電壓從而驅(qū)動(dòng)電機(jī)70 ;低電壓DC-DC轉(zhuǎn)換器(LDC)500，其用于轉(zhuǎn)換DC高電壓為DC低電壓從而對(duì)輔助電池400充電；接線盒80 ;以及各種負(fù)載90，其用于驅(qū)動(dòng)環(huán)境友好型車輛。
[0038]在圖1和圖2中通過相同參考標(biāo)記表示的構(gòu)成元件基本上彼此相同，并且在前面描述或?qū)τ诒绢I(lǐng)域人員顯而易見，以便將省略其詳細(xì)說明。
[0039]控制器100包括由存儲(chǔ)的程序操作的一個(gè)或多個(gè)微處理器，和/或包括微處理器的硬件，并且存儲(chǔ)的程序可包括用于執(zhí)行下面要描述的根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的環(huán)境友好型車輛的控制方法的一系列指令。
[0040]控制器100可包括LDC500，或LDC500可包括控制器100。也就是說，控制器100可包括在LDC500中作為執(zhí)行存儲(chǔ)的程序的控制部分。
[0041]控制器100可包括負(fù)載電流測量單元120、輔助電池S0C/S0H識(shí)別單元130，以及節(jié)能模式控制器110，如圖3所示。
[0042]負(fù)載電流測量單元120可由用于測量通過環(huán)境友好型車輛的電氣負(fù)載90消耗的負(fù)載電流的程序和/或元件形成。
[0043]輔助電池S0C/S0H識(shí)別單元130可由能夠識(shí)別輔助電池400的SOC和SOH的程序和/或元件形成。
[0044]當(dāng)負(fù)載電流小于預(yù)定值(例如4到6A)，并且輔助電池400的SOC和SOH等于或大于預(yù)定值時(shí)(80%到90%)，節(jié)能模式控制器110可執(zhí)行停止LDC500操作的第一節(jié)能模式持續(xù)預(yù)定時(shí)間(例如五分鐘)，并且使輔助電池400供應(yīng)用于電氣負(fù)載90所需的電流。
[0045]此外，當(dāng)負(fù)載電流等于或大于預(yù)定值(例如4到6A)，輔助電池400的SOC和SOH等于或大于預(yù)定值時(shí)(80%到90%)，并且輔助電池400的放電電流的增加率小于負(fù)載電流的增加率時(shí)，節(jié)能模式控制器I1可執(zhí)行控制LDC500的輸出電流到預(yù)定水平的第二節(jié)能模式持續(xù)預(yù)定時(shí)間(例如五分鐘)。此外，當(dāng)電氣負(fù)載90增加，使得負(fù)載電流的增加率等于或大于輔助電池400的放電電流的增加率時(shí)，節(jié)能模式控制器110可執(zhí)行釋放第二節(jié)能模式的操作。
[0046]控制器100可根據(jù)如圖5所示的LDC500的操作效率，將操作區(qū)域分成兩個(gè)操作區(qū)域(非常低的負(fù)載區(qū)域和高負(fù)載或正常負(fù)載區(qū)域)從而執(zhí)行控制操作。參考圖5，可看出當(dāng)車輛的電氣負(fù)載是非常低的負(fù)載時(shí)，LDC500的操作效率非常低。
[0047]因此，當(dāng)車輛的電氣負(fù)載處于非常低的負(fù)載狀態(tài)或低負(fù)載狀態(tài)時(shí)，例如當(dāng)由車輛的電氣負(fù)載消耗的功率小于100W，并且輔助電池400的SOC和SOH處于充分的狀態(tài)時(shí)，例如輔助電池400的SOC和SOH等于或大于80%時(shí)，控制器100可停止LDC500的操作持續(xù)預(yù)定的時(shí)間，從而避免其中效率差的部分中的操作。
[0048]此外，當(dāng)車輛的電氣負(fù)載是高負(fù)載或正常負(fù)載時(shí)，控制器100可控制LDC500的輸出電流使得LDC500在表現(xiàn)最大效率的點(diǎn)處操作，并且可控制輔助電池400從而供應(yīng)不充分的電流，如圖5所示。
[0049]控制器100可通過使用輔助電池400的放電電流圖來設(shè)定節(jié)能模式的操作時(shí)間，如圖6所示。
[0050]如圖6所不,輔助電池400的放電電流根據(jù)車輛的電氣負(fù)載和輔助電池的SOC和SOH而變化，并且電流的放電速率可根據(jù)車輛的電氣負(fù)載的容量而變化，如圖7所示。
[0051]當(dāng)車輛的電氣負(fù)載從非常低的負(fù)載到高負(fù)載急劇變化時(shí)，控制器100可通過比較車輛負(fù)載的變化率和輔助電池的平均放電電流的變化率來釋放節(jié)能模式，如圖7所示。
[0052]在下文中，將參考附圖詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的環(huán)境友好型車輛的控制方法。
[0053]圖4是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的環(huán)境友好型車輛的控制方法的流程圖。
[0054]如圖4所示，當(dāng)LDC500操作時(shí)，控制器100的負(fù)載電流測量單元120測量通過電氣負(fù)載90消耗的負(fù)載電流(S100)。用于測量通過電氣負(fù)載90消耗的電流的配置對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見，以便將省略其描述。
[0055]當(dāng)測量負(fù)載電流時(shí)，控制器100確定測量的負(fù)載電流是否小于預(yù)定值(例如5A)(S150)。
[0056]當(dāng)測量的負(fù)載電流小于預(yù)定值時(shí)，控制器100識(shí)別輔助電池400的SOC和SOH(S200)。識(shí)別輔助電池400的SOC和SOH的方法對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員是廣泛公知的，以便將省略其描述。
[0057]當(dāng)識(shí)別輔助電池400的SOC和SOH時(shí)，控制器100確定識(shí)別的SOC和SOH是否等于或大于預(yù)定值(例如80%) (S300)。
[0058]當(dāng)識(shí)別的SOC和SOH等于或大于預(yù)定值(例如80%)時(shí)，控制器100基于在圖6中所示的輔助電池400的放電電流圖來設(shè)定時(shí)間，停止LDC500的操作預(yù)定的時(shí)間，并且使輔助電池400供應(yīng)用于電氣負(fù)載90所需的電流(S320和S340)。
[0059]當(dāng)在步驟S300中識(shí)別的SOC和SOH小于預(yù)定值時(shí)，控制器100通過現(xiàn)有的一般方法而不是以節(jié)能模式來控制LDC500 (S500)。
[0060]同時(shí)在步驟S150中當(dāng)負(fù)載電流等于或大于預(yù)定值時(shí)，控制器100確定輔助電池400的SOC和SOH是否等于或大于預(yù)定值(例如80%) (S300)。
[0061]當(dāng)在步驟S400中輔助電池400的SOC和SOH等于或大于預(yù)定值時(shí)，控制器100確定在圖7中所示的輔助電池400的放電電流的增加率是否小于負(fù)載電流的增加率(S410)。
[0062]當(dāng)在放電電流中的增加率小于負(fù)載電流的增加率時(shí)，控制器100限制LDC500的輸出電流持續(xù)預(yù)定的時(shí)間，并且使輔助電池400供應(yīng)不充分的電流(S420和S440)。
[0063]例如，當(dāng)LDC500的輸入電壓是240V，由電氣負(fù)載90消耗的電流是45A，并且在輸入電壓處的LDC500的最大效率在30A的輸出電流處實(shí)現(xiàn)時(shí)，控制器100限制LDC500的輸出電流為30A，并且使輔助電池400補(bǔ)充15A的不充分電流。
[0064]雖然結(jié)合當(dāng)前考慮的實(shí)際示例性實(shí)施例已經(jīng)描述了本發(fā)明，但是應(yīng)該理解本發(fā)明不限于發(fā)明實(shí)施例，而是相反旨在覆蓋在所附權(quán)利要求精神和范圍內(nèi)包括的各種修改和等同布置。
【權(quán)利要求】
1.一種控制環(huán)境友好型車輛的低電壓DC-DC轉(zhuǎn)換器(LDC)的方法，包括: 測量由所述環(huán)境友好型車輛的電氣負(fù)載消耗的負(fù)載電流； 識(shí)別所述環(huán)境友好型車輛的輔助電池的狀態(tài)；以及 當(dāng)所述負(fù)載電流小于預(yù)定值，并且所述輔助電池的狀態(tài)等于或大于預(yù)定值時(shí)，執(zhí)行停止所述LDC的操作的第一節(jié)能模式持續(xù)預(yù)定的時(shí)間，并且使所述輔助電池供應(yīng)用于所述電氣負(fù)載所需的電流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中: 基于所述輔助電池的放電圖設(shè)定在所述第一節(jié)能模式中停止所述LDC的操作的預(yù)定時(shí)間，并且 當(dāng)經(jīng)過了所述預(yù)定時(shí)間時(shí)，釋放所述第一節(jié)能模式。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其進(jìn)一步包括: 當(dāng)所述負(fù)載電流等于或大于預(yù)定值，所述輔助電池的狀態(tài)等于或大于預(yù)定值，并且所述輔助電池的放電電流的增加率小于所述負(fù)載電流的增加率時(shí)，執(zhí)行控制所述LDC的輸出電流到預(yù)定水平的第二節(jié)能模式持續(xù)預(yù)定的時(shí)間；以及 當(dāng)所述電氣負(fù)載增加使得所述負(fù)載電流的增加率等于或大于所述輔助電池的放電電流的增加率時(shí)，釋放所述第二節(jié)能模式。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中: 當(dāng)需要等于或大于所述LDC的受控的輸出電流的電流時(shí)，控制所述輔助電池以補(bǔ)充所述電流。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中: 所述負(fù)載電流的預(yù)定值是4到6A，并且所述輔助電池狀態(tài)的所述預(yù)定值是80%到90%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中: 由與所述負(fù)載電流的預(yù)定值相對(duì)應(yīng)的電氣負(fù)載消耗的功率是100W。
7.一種控制環(huán)境友好型車輛的系統(tǒng)，其包括: 低電壓DC-DC轉(zhuǎn)換器(LDC)，被配置成將DC高電壓轉(zhuǎn)換為DC低電壓； 輔助電池，以通過所述LDC轉(zhuǎn)換的DC低電壓充電，并且被配置成提供低電壓功率到所述環(huán)境友好型車輛的電氣負(fù)載；以及 控制器，被配置成基于所述輔助電池狀態(tài)和所述車輛負(fù)載來控制所述LDC， 其中所述控制器通過配置執(zhí)行權(quán)利要求1到6中的任何一項(xiàng)的方法的存儲(chǔ)的程序來操作。
【文檔編號(hào)】B60L11/18GK104512268SQ201310722434
【公開日】2015年4月15日 申請(qǐng)日期:2013年12月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月26日
【發(fā)明者】樸駿淵, 李永兆, 高得熏, 金兌爀 申請(qǐng)人:現(xiàn)代自動(dòng)車株式會(huì)社