CN106553636A - 用于在非行驶周期期间充电的电动车辆方法和系统 - Google Patents

Abstract

一种示例性电动车辆充电方法包括唤醒电动车辆的一部分、在唤醒期间读取用于电动车辆的电池的荷电状态、在电动车辆处在开放空间的情况下响应于读取而使用内燃发动机给电池充电、以及在电动车辆处在封闭空间的情况下禁用充电。

Description

用于在非行驶周期期间充电的电动车辆方法和系统

技术领域

本发明总体上涉及给电动车辆的电池充电。更具体地，本发明涉及给电池充电以确保有可用来在行驶周期开始时用曲柄起动发动机的足够电力。在一些示例中，电力水平被保持在将确保电动车辆可以恢复行驶周期的水平或水平以上。

背景技术

电动车辆通常不同于传统的机动车辆，因为电动车辆使用由牵引电池供电的一个或多个电机选择性地驱动。电机可以代替内燃发动机来驱动电动车辆，或除了内燃发动机之外电机可以驱动电动车辆。示例电动车辆包括混合动力电动车辆(HEV)和插电式混合动力电动车辆(PHEV)。

在结合有内燃发动机的许多电动车辆中，发动机可以用来给牵引电池充电。来自牵引电池的电力可以通过辅助电池直接或间接地用来用曲柄起动内燃发动机。在非行驶周期期间，电动车辆的牵引电池和辅助电池可以排放电力。

发明内容

根据本发明的示例性方面的一种电动车辆充电方法，除了别的以外包括，唤醒电动车辆的一部分、在唤醒期间读取电动车辆的电池的荷电状态和在电动车辆处在开放空间的情况下响应于读取而使用内燃发动机给电池充电。该方法在电动车辆处在封闭空间的情况下禁用充电。

在前述方法的又一非限制性实施例中，该方法包括在完成第一行驶周期之后且在起动第二行驶周期之前在非行驶周期期间唤醒电动车辆。

在任意前述方法的又一非限制性实施例中，唤醒包含唤醒电动车辆的控制器而不起动行驶周期。

在任意前述方法的又一非限制性实施例中，电池是牵引电池。

在任意前述方法的又一非限制性实施例中，该方法进一步包括使用来自牵引电池的电力来给辅助电池充电，该辅助电池给起动机供电以用曲柄起动内燃发动机。

在任意前述方法的又一非限制性实施例中，充电包含将电池充电到高于阈值荷电状态的荷电状态。

在任意前述方法的又一非限制性实施例中，该方法包括在充电之后停止唤醒、在一段时间之后再次再唤醒该部分、在再唤醒期间再读取电池的荷电状态和响应于再读取而给电池再充电。

在任意前述方法的又一非限制性实施例中，该方法包括响应于可用来给内燃发动机供电的燃料量而改变充电。

在任意前述方法的又一非限制性实施例中，该方法包括响应于在行驶周期下电动车辆的预期操作模式而改变充电。

在任意前述方法的又一非限制性实施例中，该方法包括响应于禁用而发起警报。

在任意前述方法的又一非限制性实施例中，该方法包括计划充电在延迟之后发生。

根据本发明的示例性方面的一种电动车辆的充电系统，除了别的以外包括，控制器，该控制器被配置为在电池的荷电状态低于阈值荷电状态的情况下并且在电动车辆处在开放空间而不是封闭空间的情况下使内燃发动机在非行驶周期期间给电池充电。

在前述系统的又一非限制性实施例中，非行驶周期在第一行驶周期之后并且在第二行驶周期之前发生，第二行驶周期紧跟着第一行驶周期。

在任意前述系统的又一非限制性实施例中，控制器被配置为被唤醒而不起动电动车辆的行驶周期。

在任意前述系统的又一非限制性实施例中，电池是牵引电池。

在任意前述系统的又一非限制性实施例中，该系统进一步包含转换器。牵引电池被配置为通过转换器给辅助电池充电。该辅助电池被配置为给充电器供电以用曲柄起动内燃发动机。

在任意前述系统的又一非限制性实施例中，控制器被进一步配置为在电池的荷电状态低于阈值荷电状态的情况下并且在电动车辆处在封闭空间的情况下提供警报。

在任意前述系统的又一非限制性实施例中，控制器被配置为计划充电在延迟之后发生。

在任意前述系统的又一非限制性实施例中，控制器被配置为在非行驶周期期间周期性地被唤醒以读取电池的荷电状态而不起动行驶周期。

在任意前述系统的又一非限制性实施例中，该电动车辆是混合动力电动车辆。

附图说明

从具体实施方式，对于本领域的技术人员而言，所公开的示例的各种特征和优点将变得显而易见。伴随具体实施方式的附图可以简要描述如下：

图1示出了混合动力电动车辆的示例动力传动系统的高度示意图；

图2示出了结合有图1的动力传动系统的混合动力电动车辆的控制系统的示意图；

图3示出了用于给具有图1的动力传动系统的电动车辆充电的示例方法的流程；

图4示出了用于给具有图1的动力传动系统的电动车辆充电的另一个示例方法的流程。

具体实施方式

本发明总体上涉及给电动车辆中的电池充电。更具体地，本发明涉及在非行驶周期期间保持电池中足够的电荷来起动内燃发动机。起动内燃发动机以在非行驶周期期间给牵引电池充电。然而，如果电动车辆处在封闭空间，则不起动内燃发动机。

参照图1，混合动力电动车辆(HEV)的动力传动系统10包括具有多个电池单元14的牵引电池12。HEV是一种类型的电动车辆。

动力传动系统10包括辅助电池16和起动机18。来自辅助电池16的电力可以给起动机18供电以用曲柄起动或起动动力传动系统10的内燃发动机20。牵引电池12可以通过转换器22给辅助电池16充电。

在本示例中，辅助电池16是用于起动、照明和点火的12伏特电池。当与辅助电池16相比时，牵引电池12是高电压电池。

动力传动系统10进一步包括马达24和发电机26。马达24和发电机26是电机的类型。马达24和发电机26可以是单独的或具有组合的马达-发电机的形式。

在本实施例中，动力传动系统10是采用第一驱动系统和第二驱动系统的动力分配动力传动系统。第一和第二驱动系统产生扭矩来驱动一组或多组车辆驱动轮28。第一驱动系统包括发动机20和发电机26的组合。第二驱动系统至少包括马达24、发电机26、和牵引电池12。马达24和发电机26是动力传动系统10的电驱动系统的部分。

发动机20和发电机26可以通过动力传输单元30(比如行星齿轮组)连接。其他类型的动力传输单元——包括其他齿轮组和变速器——可以用来将发动机20连接到发电机26。在一个非限制性实施例中，动力传输单元30是包括环形齿轮32、中心齿轮34和行星齿轮架总成36的行星齿轮组。

发电机26可以通过动力传输单元30被发动机20驱动以将动能转换成电能。发电机26可以供选择地作为马达运行来将电能转换成动能，从而输出扭矩到连接到动力传输单元30的轴38。

动力传输单元30的环形齿轮32连接到轴40，轴40通过第二动力传输单元44连接到车辆驱动轮28。第二动力传输单元44可以包括具有多个齿轮46的齿轮组。其它动力传输单元可以使用在其它示例中。

齿轮46将扭矩从发动机20传递到差速器48以最终提供牵引力给车辆驱动轮28。差速器48可以包括使扭矩能够传递到车辆驱动轮28的多个齿轮。在本实施例中，第二动力传输单元44通过差速器48机械地连接到车桥50以将扭矩分配到车辆驱动轮28。

马达24可以通过输出扭矩到也连接到第二动力传输单元44的轴54用来选择性地驱动车辆驱动轮28。在本实施例中，马达24和发电机26合作作为再生制动系统的一部分，在再生制动系统中，马达24和发电机26可以用作马达来输出扭矩。例如，马达24和发电机26可以各自输出电力以给牵引电池12的电池单元14再充电。

现在参照图2，示例充电系统60与图1的动力传动系10一起使用。在非行驶周期期间，充电系统60保持牵引电池12具有足够的电荷以起动发动机20。在该示例中，来自牵引电池12的电力用来给辅助电池16充电，该辅助电池16然后给起动机18供电。在另一个示例中，起动机18用来自牵引电池12的电力供电而没有移动到辅助电池16的电力。在该示例中，辅助电池16需要一些电力在起动车辆时控制接触器的关闭。

系统60包括控制器64、牵引电池12、辅助电池16、起动机18和发动机20。在该示例中，辅助电池16通常给起动机18供电以在起动发动机20时用曲柄起动发动机20。

示例控制器64至少包括存储器部分、处理部分和内部计时器。控制器64接收来自辅助电池16和牵引电池12两者的荷电状态信息。在另一个示例中，控制器64接收仅来自辅助电池16或仅来自牵引电池12的荷电状态信息。

示例处理器可操作地连接到存储器部分和内部计时器。处理器可以被编程以执行存储在存储器部分中的程序。该程序可以被存储在存储器部分中作为软件代码。

存储在存储器部分的程序可以包括一个或多个附加或单独的程序，这些程序中的每个包括用于实施与电动车辆的充电方法相关联的逻辑功能的可执行指令的有序列表，如将在下面所描述的。

在行驶周期结束时，结合有动力传动系统10的车辆被停放且点火开关断开。这开始车辆的非行驶周期。

在非行驶周期期间，牵引电池12的荷电状态和辅助电池16的荷电状态可以随时间而降低。例如，如果牵引电池12是具有在行驶周期结束时15％荷电状态的25Ah电池，则牵引电池12的荷电状态可以在随后的非行驶周期期间下降到5％。下降可以由于当车辆被停放持续延长的一段时间时牵引电池12的自放电。

在非行驶周期期间，控制器64周期性地被唤醒以再评估牵引电池12的荷电状态和辅助电池16的荷电状态。控制器64可以依靠内部计时器来评估何时被唤醒。在另一个示例中，控制器64不定期性地被唤醒。唤醒之间的时间可以改变。唤醒的计时可以基于电池12和16的一个或两者的温度，或电池12和16的电压。

在非行驶周期期间，在接收牵引电池12的荷电状态信息和辅助电池16的荷电状态信息之后，控制器64将荷电状态与阈值荷电状态进行比较。例如，存储器部分可以存储阈值荷电状态。

如果辅助电池16的荷电状态低于阈值，且牵引电池12的荷电状态低于阈值，则控制器64可以起动发动机20以给牵引电池12充电。值得注意的是，控制器64在起动发动机20之前验证车辆处在适合起动发动机20的区域。因为控制器64可以起动发动机20而不响应于用户输入，所以起动被认为是发动机20的自主起动。

发动机20驱动发电机26以产生用于给牵引电池12充电的电力。来自牵引电池12的电力可以用来给辅助电池16充电，以使起动机18可以用曲柄起动发动机20。

充电将牵引电池12的荷电状态带到阈值荷电状态或超过阈值荷电状态。在充电之后，控制器64关闭发动机20并且睡眠一段时间。控制器64然后被唤醒且再评估电池12和16的荷电状态。

当操作员返回到车辆以开始另一个行驶周期时，发动机20可以用曲柄起动，因为在非行驶周期期间，控制器64已将电池12和16的荷电状态保持在阈值或超过阈值。

如上面所提到的，控制器64检查以确保在起动发动机20之前车辆处在适合于起动发动机20的区域。在某些情况下，发动机20自主起动是不期望的。例如，车辆可以停在车库中，其中与操作发动机20相关联的烟气是不期望的。

系统60因此评估车辆是否在自主起动发动机20之前处在封闭空间，比如车库。如果车辆处在开放空间而不是封闭空间，则控制器64发起发动机20的自主起动。如果车辆处在封闭空间，则控制器64避免起动发动机20。

为了本发明的目的，开放空间是可以起动发动机20的空间，并且封闭空间是自主起动发动机20应该被避免的空间。

控制器64可以相应地发起将警报传送到车辆的操作员而不起动发动机20。警报可以提示操作员将车辆从封闭空间移动到开放空间。例如，警报可以是从车辆的发射器发起的并且发送到操作员的电话或计算机的文本消息。警报可以是电子邮件、音频信号、视频信号、或提供指示给操作员的一些其它类型的通知。

对控制器64的唤醒计时可以基于各种类型的信息。示例性信息可以包括一段时间的期满，比如车辆停放的天数。其他示例性信息可以包括停放车辆的位置，该位置可以通过全球定位系统(GPS)坐标来提供。又一示例性信息可以是电池12和16的温度、泄电率、自放电率等。

电池12和16可以具有不同的泄电率和自放电率。特定的泄电率和自放电率可以被编程到控制器64的存储器部分。泄电率和自放电速率可以根据电池12和16的年龄而改变。泄电率和自放电率可以根据电池的温度而改变。在一些示例中，生成算法可以用来确定这样的率。

在自主充电期间，控制器64可以发起警告信号，比如光、蜂鸣声、或在车辆的仪表板上的其他类型的显示警告，以提供车辆正在自主地充电的通知。

在一些示例中，控制器64可以评估电池12和16的荷电状态已降低到低于阈值荷电状态，但是控制器64不起动发动机20以给牵引电池12再充电直到在一些延迟之后。延迟可以基于一天中的时间。例如，避免在居住区域在夜间自主充电是令人期望的。在这种情况下，控制器64——利用内部计时器(其可以通过GPS信号与当地时间同步)——可以延迟发动机20的起动以给电池12和16再充电直到更合适的时间。

参照图3并且继续参照图1和2，通过系统60使用的示例性方法100包括在非行驶周期期间——比如当车辆在行驶周期结束时停放且点火开关断开时——唤醒控制器64的步骤104。

方法100然后移动到步骤108，其中方法100评估总的可用电池电力是否低于足以用曲柄起动或起动发动机20的水平。如果是，则自主充电不发生，因为发动机20不能使用来自电池12和16的电力通过起动机18来起动。

因此，方法100移动到步骤112，该步骤112提供警报给例如车辆的操作员。如果车辆是插电式混合动力车辆，则操作员接收警报并且作为响应，将车辆插入电网电力以增加牵引电池12的荷电状态。例如，在步骤112的警报可以相应地提示操作员更换辅助电池16。警报提醒操作员辅助电池16很可能废弃并且需要更换。在步骤112的警报之后，方法100返回到步骤104。

在步骤108，如果总的可用电池电力在或高于足以用曲柄起动发动机20的水平，则方法100从步骤108移动到步骤116。在步骤116，控制器64评估总的可用电池电力是否保持超过足以用曲柄起动发动机20的水平持续X时间。

例如，在步骤116，方法100可以确定可用的电池电力足以用曲柄发动发动机20并且将保持在或高于该水平持续未来七天。控制器64然后在步骤120移动到持续少于七天的睡眠模式。在七天的设定时间之后，方法100在步骤104返回到唤醒。

在步骤116，如果总的可用电池电力不会保持超过足以用曲柄起动发动机20的水平持续所需的时间量，则方法100移动到步骤120。在步骤120，方法100确定是否用曲柄起动发动机20来给牵引电池12再充电可以发生。

在步骤120，方法100评估车辆是否处在封闭空间，比如车库。方法100认为封闭空间不期望用于自主起动发动机20。各种方法可以用来确定车辆是否处在封闭空间，比如但不限于，GPS定位信息、传感器、操作员输入等。

如果车辆被确定为处在封闭空间，则方法100移动到步骤124，该步骤124提供警报给例如车辆的操作员。警报可以提示操作员返回到车辆并且给牵引电池12、辅助电池16、或两者再充电。警报还可以提示操作员或将车辆从封闭空间移动到开放空间。避免在封闭空间中起动发动机20可以避免封闭空间内的废气的积聚。

在步骤120，如果车辆未处在封闭空间，则方法100移动到步骤124，其中方法100用曲柄起动发动机20。用车辆的燃料箱存储的燃料用来给发动机20提供动力。发电机26被发动机20驱动以增加牵引电池12的荷电状态。荷电状态被足够增加以使荷电状态将保持超过所需水平持续所需时间量。

例如，控制器64可以继续使用发动机20充电以将牵引电池12的荷电状态从20％增加到35％，其基于可用于控制器64的其它信息，将导致牵引电池12保持超过该水平持续未来七天。在一些示例中，控制器64可以将牵引电池12的荷电状态带到确保发动机20可以在较低温度下用曲柄起动的水平。也就是说，再充电可以应对牵引电池12在较低温度下用曲柄起动发动机20所需的更多电力。

其它变化——比如预测的未来行驶周期和次数、地理信息、季节温度信息、共同要求、非车载充电可用性(用于插电式混合动力车辆)等——可以影响多少电荷在再充电期间增加到牵引电池12。

方法100然后移动到步骤128，其中控制器64进入睡眠模式并且保持在睡眠模式持续小于7天的时间。方法100从步骤128移动到步骤104，其中在非行驶周期期间，控制器64被唤醒以再评估总的可用电池电力。

在一些示例中，方法100可以响应于可用来给发动机20供电的燃料量而在步骤124改变发动机20如何给牵引电池12充电。例如，如果很少，例如两加仑的燃料是可用的，则方法100可以将荷电状态从20％增加到35％。然而，如果若干，例如八加仑的燃料是可用的，则方法100可以将荷电状态从20％增加到50％。在一些示例中，如果可用于发动机20的燃料低于阈值量，即1/4加仑的燃料，则禁用牵引电池12的充电。在一些示例中，控制器64可以警告操作员可用于自主发动机操作的低燃料水平。

在一些示例中，方法100可以响应于车辆的预期行驶计划而在步骤124改变发动机20如何给牵引电池12充电。例如，如果控制器64包括下一个行驶周期将包括在电动模式下的HEV的延长操作的信息，则控制器64可以将牵引电池12的荷电状态增加到比在延长电动模式不是期望的情况下更高的水平。在下一个行驶周期之前自主充电将保持牵引电池12的荷电状态足够高以支持操作的延长电动模式。

参照图4并且继续参见图1和2，通过系统60使用的另一个示例性方法200在步骤204开始并且然后在步骤208评估车辆是否是处在封闭空间。如果是，则方法200返回到步骤204。如果不是，则该方法200移动到步骤212。

如果有车辆处在封闭空间——其可以是用于起动发动机20的不令人期望的区域——的高置信度，则方法200将车辆标记为处在“封闭空间”。

如果有车辆处在封闭空间的中间置信度，则方法200可以将警报发送到操作员以确认车辆是否处在封闭空间。方法200可以，例如，发送文本消息到车辆的操作员的电话。文本消息将要求操作员确认车辆是否处在封闭空间。

如果有车辆处在封闭空间的低置信度，则方法200认为车辆处在“开放空间”，其中发动机20可以起动而没有发动机烟气积聚的风险。

在步骤212，方法200评估车辆是否处在零排放区域(ZEZ)。如果是，则方法200返回到步骤204。如果不是，则该方法200移动到步骤216。步骤212防止在其中发动机20的使用不被允许或以其他方式被限制的区域中用曲柄起动发动机20。

ZEZ是低排放区域(LEZ)或绿色区域的类型。在ZEZ，用内燃发动机操作车辆通常被禁止。在一些示例中，只有全电动车辆允许在ZEZ中进行操作。

在另一个示例中，方法200在步骤212评估车辆是否处在LEZ。在LEZ，内燃发动机的使用可以被限制。混合动力车辆可以被允许在LEZ内在电动模式下，而不是要求的内燃发动机的操作的模式下操作。

在步骤216，方法200评估车辆是否处在居住区域且一天的时间是否是例如深夜。如应当理解的是，在居住区域在深夜用曲柄起动发动机20可以是不令人期望的。评估一天的时间可以基于车辆控制器定时器，其可以通过GPS与当地时间同步。

如果车辆处在居住区域且一天中的时间是深夜，例如凌晨2:00，则方法200返回到步骤204。如果不是，则该方法200移动到步骤220。

在步骤220，方法200用曲柄起动发动机20以自主地给牵引电池12充电。方法200然后在步骤224结束。

上述所公开的示例性实施例的一些的特征包括自主地给电动车辆充电以避免不足的电荷而不能用曲柄起动内燃发动机，其可以导致无起动。然而，如果电动车辆处在封闭空间，则自主充电不发生。

本质上，前面的描述是示例性的而不是限制性的。对于本领域技术人员而言，不一定脱离本发明的实质的所公开的示例的变化和修改变得显而易见。因此，给予本发明的法律保护的范围只能通过研究下面的权利要求来确定。

Claims (11)

1.一种电动车辆充电方法，包含：

唤醒电动车辆的一部分；

在所述唤醒期间读取所述电动车辆的电池的荷电状态；

在所述电动车辆处在开放空间的情况下响应于所述读取而使用内燃发动机给所述电池充电；以及

在所述电动车辆处在封闭空间的情况下禁用所述充电。

2.根据权利要求1所述的方法，进一步包含在完成第一行驶周期之后且在起动第二行驶周期之前在非行驶周期期间唤醒所述电动车辆。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述唤醒包含唤醒所述电动车辆的控制器而不起动行驶周期。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述电池是牵引电池。

5.根据权利要求4所述的方法，进一步包括使用来自所述牵引电池的电力来给辅助电池充电，所述辅助电池给起动机供电以用曲柄起动所述内燃发动机。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述充电包含将所述电池充电到超过阈值荷电状态的荷电状态。

7.根据权利要求1所述的方法，进一步包含：

在所述充电之后停止所述唤醒；

在一段时间之后再次再唤醒所述部分；

在所述再唤醒期间再读取所述电池的荷电状态；以及

响应于所述再读取而给所述电池再充电。

8.根据权利要求1所述的方法，进一步包含响应于可用来给所述内燃发动机供电的燃料量而改变所述充电。

9.根据权利要求1所述的方法，进一步包含响应于在行驶周期下所述电动车辆的预期操作模式而改变所述充电。

10.根据权利要求1所述的方法，进一步包含响应于所述禁用而发起警报。

11.根据权利要求1所述的方法，进一步包含计划所述充电在延迟之后发生。