CN103909830A

CN103909830A - 用于混合动力车中高压部件的故障-安全方法和装置

Info

Publication number: CN103909830A
Application number: CN201310625127.8A
Authority: CN
Inventors: 裴秀炫; 李永国; 林盛晔; 崔远景; 金成奎; 郑镇焕; 郭武信
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 2012-12-31
Filing date: 2013-11-28
Publication date: 2014-07-09
Anticipated expiration: 2033-11-28
Also published as: DE102013223619B4; CN103909830B; US9738160B2; KR101509868B1; DE102013223619A1; KR20140087581A; US20140183941A1

Abstract

本发明提供用于混合动力车中高压部件的故障-安全方法和装置。在故障-安全方法中，确定高压主继电器是否断开。此处，当高压主继电器断开时，使用在与发动机旋转相关联的电动发电机中生成的反电动势，对直流（DC）链路充入电压。执行电压控制，以利用用于电动发电机的逆变器使DC链路的电压均匀保持。

Description

用于混合动力车中高压部件的故障-安全方法和装置

技术领域

本公开涉及用于混合动力车中高压部件的故障-安全方法和装置。具体而言，本公开涉及用于混合动力车中高压部件的故障-安全方法和装置，其使得能够驱动高压部件，从而防止因不运转的高压部件而引起的车辆不能驱动。

背景技术

在普通的混合动力车中，对12V电池充电并向12V电子负载提供电力的功率变换器接收高压电池的电力作为输入。因此，当并联在DC链路中的部件或控制器存在异常时，用于对高电压进行继电保护的高压主继电器会断开，由于功率变换器无法接收正常的高压输入，功率变换器不运转。

当在紧急情况下，功率变换器不正常运转时，12V类的电子负载完全消耗12V电池的电力。因此，即使放电时间会随着电子负载的程度而有所变化，电池最终被放光，影响车辆的正常运行，从而威胁驾驶员的安全。

在涉及电池和逆变器的异常情况下，如果高电压未施加给功率变换器，功率变换器不能执行其对电池充电并向电子负载供应电力的固有作用。因此，电子负载仅消耗来自12V电池的电力。

当在车辆行驶期间发生12V电池的放电时，从该电池接收电力的车辆控制器可能会停止运转。当在实际车辆中，12V电池被放电至低于特定电压时，通常对电池放电敏感的电动助力转向（MDPS）控制电源被关闭，从而使方向盘锁住，威胁驾驶员的安全。

同时，当高压主继电器断开时，各种高压部件，例如电动油泵、从高压电池接收电力的空气调节器等变得无法运转。特别是，由于部件例如电动油泵安装在变速器上，当电动油泵不运转时无法产生变速器中的液压，车辆的驱动也可能无法正常进行。

鉴于上述情况，由本申请人提交并拥有的韩国专利第10-0877854号（在下文中，称为参考文献1）已公开一种在紧急情况下驱动混合动力车的功率变换器的方法。参考文献1公开了一种通过使传输映射相对于正常驱动和高压主继电器断开的紧急驱动进行二元化，使用在驱动电机中生成的反电动势的输入来对12V电池充电的方法。不过，当主继电器断开时，这种利用传输映射的二元化的传统故障-安全方法通过传输映射的二元化，提供功率变换器的输入高压，因此，仅仅能够使低压电池充电。而且，由于存在稳定电压供给和低输出电压的限制，使用高压的各个部件难以稳定驱动。

以上在背景章节中公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可能包含不构成本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本公开提供一种即使在混合动力车的主高压继电器断开时也能通过平缓地驱动高压部件例如由高压驱动的电动油泵和空气调节器来为断开混合动力车（包括高压部件）的主高压继电器做准备的故障-安全装置和方法。

在一个方面，本公开提供一种用于混合动力车中高压部件的故障-安全方法，包括：确定高压主继电器是否断开，并且当高压主继电器断开时，使用与发动机的旋转相关联的电动发电机中产生的反电动势，对直流（DC）链路充入电压，以及执行电压控制，从而使用用于电动发电机的逆变器使DC链路的电压均匀保持。

在示例性实施方式中，执行电压控制可以包括，控制逆变器，从而从电压控制器接收用于紧急驱动的转矩命令，并根据该转矩命令输出转矩。

在另一个示例性实施方式中，在执行电压控制中，电压控制器可以配置成，当DC链路的当前检测电压值小于DC链路的目标电压值时生成再生转矩命令，并当DC链路的当前检测电压值大于DC链路的目标电压值时生成驱动转矩命令。

在另一个示例性实施方式中，执行电压控制可以包括：确定逆变器是否可控，当逆变器可控时，使用逆变器来执行电压控制，或当逆变器不可控时，经由二极管再生（diode regeneration），DC链路充入电压。

在另一个示例性实施方式中，对DC链路充入电压可以包括，当高压主继电器断开时，在紧急驱动时，对DC链路充入由二元化的传输映射（transmission map）所引起的发动机每分钟转数（rpm）所产生的反电动势。

在另一个示例性实施方式中，执行电压控制可以包括，将DC链路的电压均匀保持在约200V至约300V范围内的预定参考电压。

在另一个示例性实施方式中，故障-安全方法还可以包括，经由受电压控制的DC链路的电力，驱动高压部件。

在另一方面，本公开提供用于混合动力车中高压部件的故障-安全装置，包含：第一电动发电机，经由离合器与发动机连接；第一逆变器，与第一电动发电机连接；第二电动发电机，直接与发动机连接；以及第二逆变器，与第二电动发电机连接。故障-安全装置包含配置成当高压主继电器断开时向第二逆变器发出切换转矩命令的电压控制器，并且电压控制器配置成根据电压控制器的转矩命令来控制直流（DC）链路的电压，以使用第二逆变器来均匀保持DC链路的电压，并经由受电压控制的DC链路的电力来驱动高压部件。

在示例性实施方式中，第二逆变器可以受电压控制器的转矩命令控制，并且电压控制器可以配置成，当DC链路的当前检测电压值小于DC链路的目标电压值时生成再生转矩命令，并当DC链路的当前检测电压值大于DC链路的目标电压值时生成驱动转矩命令。

在另一个示例性实施方式中，电压控制器可以配置成将DC链路的电压均匀保持在约200V至约300V范围内的预定参考电压。额外地，或可选择地，上述步骤可以由混合动力控制单元（HCU）执行。

附图说明

本公开的上述和其他特征将参考在附图中示出的一些示例性实施方式来详细描述，这些实施方式在下文中仅以示例说明的方式给出，因此不限制本公开：

图1是示出根据本公开实施方式的用于混合动力车中高压部件的故障-安全装置的主要配置的视图。

图2是示出根据本公开实施方式的用于混合动力车中高压部件的故障-安全方法的流程图。

图3是示出在根据本公开实施方式的用于混合动力车中高压部件的故障-安全装置中电力供给到高压部件的视图。

在附图中列出的附图标记包括对以下将在下文进一步描述的元件的引用：

101：高压电池 102：高压主继电器

103：发动机 104：第一电动发电机

105：第二电动发电机 106：第一逆变器

107：第二逆变器 108：DC链路

109：低压（12V）电池 110：低压DC对DC变换器（LDC）

111：空气调节器压缩机 112：电动油泵

应当理解，附图并非必然成比例，而只是呈现说明本公开的基本原理的各种优选特征的一定程度的简化表示。本文公开的所公开实施方式的具体设计特征，包括，例如，具体尺寸、方向、位置和形状将部分取决于特定的既定用途和使用环境。附图标记通篇指代本公开的相同或等同部件。

具体实施方式

在下文中，将做出对本公开的多种实施方式的详细参考，各种实施方式的实施例在附图中示例说明并在以下示出。尽管本公开的内容将结合示例性实施方式进行描述，将要理解的是，当前的说明不意在使本公开局限于那些示例性实施方式。相反，本发明意在不仅涵盖示例性实施方式，而且涵盖包含在附属权利要求的精神和范围内的各种替换、修改、等效物和其他实施方式。

本文使用的术语仅仅是为了说明具体实施方式，而不是意在限制本发明。如本文所使用的，单数形式“一个、一种、该”也意在包括复数形式，除非上下文中另外清楚指明。还应当理解的是，在说明书中使用的术语“包括、包含、含有”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但是不排除存在或添加一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其群组。如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关所列项的任何和所有组合。

除非特别指出或从上下文清晰得到，术语“约”应理解为在本领域正常容忍范围内，例如在均值的2个标准差内。“约”可以理解为在所述值的10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%、1%、0.5%、0.1%、0.05%或0.01%内。除非另外从上下文清晰得出，本文中提供的所有数值都被术语“约”修饰。

应理解，本文使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语包括通常的机动车，例如，包括多功能运动车（SUV）、公共汽车、卡车、各种商务车的客车，包括各种船只和船舶的水运工具，飞行器等等，并且包括混合动力车、电动车、***式混合电动车、氢动力车和其它代用燃料车（例如，来源于石油以外的资源的燃料）。如本文所提到的，混合动力车是具有两种或多种动力源的车辆，例如，具有汽油动力和电动力的车辆。

此外，应当理解，以下方法可以由至少一个控制器执行。术语“控制器”，例如电压控制器、HCU等是指包含存储器和处理器的硬件装置。存储器配置成存储程序指令，处理器具体配置成执行该程序指令以执行将在以下进一步描述的一个或更多进程。

此外，本公开的控制器可以具体表现为，在含有由处理器、控制器等执行的可执行程序指令的计算机可读介质上的非瞬时性计算机可读介质。计算机可读介质的例子包括但不限于ROM、RAM、光盘（CD）-ROM、磁带、软盘、闪存驱动器、智能卡和光数据存储装置。计算机可读记录介质也可以在连接网络的计算机***中分布，从而计算机可读媒体可以通过例如远程信息处理服务器或控制器局域网络（CAN）以分布方式存储并执行。

在下文中，本公开的示例性实施方式将参考附图进行详细描述，以使本领域技术人员能够容易地执行实施方式。

尽管所公开的实施方式被示例为包含两个电动发电机和用于两个电动发电机的两个逆变器，本公开将不限于此，只要DC链路的电压控制可以使用混合动力车中用于电动发电机的逆变器来执行。

图1是示出根据本公开实施方式的用于混合动力车中高压部件的故障-安全装置的主要配置的视图。如图1所示，故障-安全装置可以包含用于驱动车辆的发动机103和第一电动发电机104。发动机103和第一电动发电机104可以经由发动机离合器彼此可拆卸地连接，并且可以通过变速器向车轮输送动力。同时，故障-安全装置可以包含经由皮带而与发动机103直接连接的第二电动发电机105。第二电动发电机105可以配置成直接接收发动机的转矩。因此，在发动机不运转的滑行中，第一电动发电机104可以随车轮的转动而转动，并且当发动机运转时，第二电动发电机105可以随发动机的转动而转动。

在故障-安全装置中，当连接至高压电池101的高压主继电器102断开时，第一电动发电机104和第二电动发电机105中的转子可以旋转，以通过转子线圈的磁通的变化生成反电动势。反电动势可以充到DC链路108中。即使当高压主继电器102断开时，高压部件，例如空气调节器压缩机111和高压电动油泵112，可以使用充电DC链路108作为动力源来进行驱动，DC链路108也可以操作低压DC对DC变换器（LDC）110，以防止低压（12V）电池109的放电。

为控制本公开示例性实施方式中的发动机，随着传输映射被二元化成将发动机控制在每分钟预定转数（rpm），可以保证发动机的充足转矩，从而增加来自第二电动发电机105的反电动势。随着第一电动发电机104或第二电动发电机105的驱动而生成的反电动势可以通过二极管再生而充到DC链路108中。

考虑到高压部件的驱动和输出的稳定性，充到DC链路108中的电压可以通过电压控制器（未示出）而均匀保持。电压控制器可以配置成，仅在高压主继电器102断开时向第二逆变器107发出所需的转矩命令。在正常驱动条件下，逆变器可以通过高等级控制器例如HCU来接收转矩命令值，并执行电流控制来产生相应的电流。不过，当高压主继电器102断开时，来自高等级控制器的转矩命令可能中断，可以通过在电压控制器中生成的转矩命令而控制逆变器。

因此，当高压主继电器102断开时，在紧急操作中，第二逆变器107可以执行电流控制，以接收电压控制器的转矩命令值，并产生相应的转矩。此处，转矩命令值可以表达为以下的等式（1）。具体而言，转矩命令值可以由DC链路的目标电压值和所检测值进行计算，其中所检测值是DC链路的实际电压，并且可以通过参考因素例如旋转角速度进行计算。

Te_ref_vc=f（VDC_ref，VDC）…（1）

其中，Te_ref_vc是电压控制器的转矩命令值，VDC_ref是目标电压值，且VDC是实际检测的电压值。

优选地，来自电压控制器的转矩命令值可以配置成，根据通过比较DC链路的目标电压值与DC链路的实际检测值而获得的差异而进行调整。换言之，电压控制器可以配置成，当DC链路电压的当前检测值小于DC链路电压的目标值时，生成再生转矩命令以生成再生转矩，以及当DC链路电压的当前检测值大于DC链路电压的目标值时，生成驱动转矩命令以产生驱动转矩。因此，在该实施方式中，可以随着电压控制器的转矩命令的调节而保持DC链路108的电压，积极响应于当DC链路的电压由于高压部件而跌落时输入的反电动势的变化。

DC链路的电压必须保持在用于驱动高压部件的适当水平，并且优选地，DC链路的电压可以配置成保持在约200V至约300V内的预定参考电压，优选为约270V。经由传输映射的二元化，以约1,300rpm旋转的发动机达到约2kW的负载供给。不过，在该实施方式中，当在约270V的电压执行电压控制时，供给负载为约6kW。因此，可以证实，电压控制得以改善。

图2是示出根据本公开实施方式的用于混合动力车中高压部件的故障-安全方法的流程图。如图2所示，确定高压主继电器是否断开（S201）。当高压主继电器未断开时，操作状态可以保持在正常状态，但是当高压主继电器断开时，可以执行紧急操作。

在紧急操作阶段，可以确定发动机是否能够起动（S202）。当发动机起动被确定为不可能时，车辆驱动本身不可能。因此，可以结束根据该实施方式的紧急操作模式，并且可以执行根据发动机不可能运转的另一紧急操作模式。

另一方面，当发动机起动被确定为可能时，将发动机控制在由传输映射的二元化而引起的rpm（S203），并且DC链路的电压可以通过由这样的发动机旋转而生成的反电动势的二极管再生而进行充电（S204）。此处，用于混合动力车中高压部件的故障-安全装置还可以包括使用逆变器来控制DC链路的电压。

如图2所示，确定用于第二电动发电机的第二逆变器是否可控（S205）。当第二逆变器可控时，步骤进展到电压控制。此处，可以通过执行电流控制而控制DC链路的电压，使得第二逆变器根据电压控制器的转矩命令而输出相应的转矩（S206）。

接着，除造成高压主继电器断开的部件之外的高压部件可以通过由逆变器的电压控制而充入的DC链路的电力进行驱动（S207）。即使在高压主继电器断开的情况下，跛行回家模式的行驶可以成为可能（S208）。

图3示出通过图2所述的过程的混合动力车高压部件的紧急驱动。如图3所示，当高压主继电器102断开时，随发动机的旋转而变的反电动势可以在第二电动发电机105中生成，并且可以充入DC链路108。此处，电压控制器（未示出）可以使用第二逆变器107，以特定水平执行DC链路108的电压控制。高压部件可以由受电压控制的DC链路108的电力而驱动。

因此，在根据本公开实施方式的用于混合动力车中高压部件的故障-安全装置和方法中，由于仅通过使用逆变器的DC链路的电压控制就可获得驱动高压部件的充足电力，即使当配备有高压电动油泵的混合动力车中的高压主继电器102断开时，电力可以供应到高压部件，并且可以执行紧急驱动模式。

同时，由于能够进行高压电力供应，低压DC逆变器的运转能够进行，因此，低压（12V）电池的充电也能够进行，从而增加在紧急驱动时的可行驶距离。此外，因为高压部件（例如在紧急驱动时不能运转的空气调节器）的驱动能够进行，紧急驱动的便利性能够得以改善。

本公开的内容已经参考其示例性实施方式进行了详细描述。不过，本领域技术人员将意识到，可以在这些实施方式中做出改变，而不偏离所附权利要求及其等效物的原理和精神。

Claims

1.一种用于混合动力车中的高压部件的故障-安全方法，包括：

通过混合动力控制单元（HCU），确定高压主继电器是否断开，当所述高压主继电器断开时，使用在与发动机的旋转相关联的电动发电机中生成的反电动势，对直流（DC）链路充入电压；以及

通过电压控制器，执行电压控制，以使用用于所述电动发电机的逆变器，使所述DC链路的电压均匀保持。

2.根据权利要求1所述的故障-安全方法，其中，所述执行电压控制包括控制所述逆变器，从而使所述逆变器：

从所述电压控制器接收用于紧急驱动的转矩命令，以及

根据所述转矩命令输出转矩。

3.根据权利要求2所述的故障-安全方法，其中，当执行所述电压控制时，所述电压控制器配置成：

当所述DC链路的当前检测电压值小于所述DC链路的目标电压值时，生成再生转矩命令，以及

当所述DC链路的当前检测电压值大于所述DC链路的目标电压值时，生成驱动转矩命令。

4.根据权利要求1所述的故障-安全方法，其中，所述执行电压控制包括：

确定所述逆变器是否可控；以及

当所述逆变器可控时，使用所述逆变器来执行所述电压控制，或当所述逆变器不可控时，通过二极管再生，对所述DC链路充入电压。

5.根据权利要求1所述的故障-安全方法，其中，

所述对DC链路充入电压包括，在所述高压主继电器断开时，在紧急驱动时，对所述DC链路充入由二元化的传输映射所引起的发动机的每分钟转数（rpm）所生成的反电动势。

6.根据权利要求1所述的故障-安全方法，其中，

所述执行电压控制包括，将所述DC链路的电压均匀地保持在约200V至约300V范围内的预定参考电压。

7.根据权利要求1所述的故障-安全方法，还包括：

通过受电压控制的所述DC链路的电力，驱动所述高压部件。

8.一种用于混合动力车中的高压部件的故障-安全装置，包含：

第一电动发电机，经由离合器与发动机连接；

第一逆变器，与所述第一电动发电机连接；

第二电动发电机，与所述发动机直接连接；

第二逆变器，与所述第二电动发电机连接；

HCU，确定高压主继电器是否断开；以及

电压控制器，配置成，当所述高压主继电器断开时生成切换转矩命令；

其中，所述HCU根据所述电压控制器的转矩命令来控制直流（DC）链路的电压，从而使用所述第二逆变器来均匀保持所述DC链路的电压，并且

通过受电压控制的所述DC链路的电力来驱动所述高压部件。

9.根据权利要求8所述的故障-安全装置，其中：

所述第二逆变器由所述电压控制器的转矩命令控制，以及

所述电压控制器还配置成：

10.根据权利要求8所述的故障-安全装置，其中，

所述电压控制器还配置成，将所述DC链路的电压均匀保持在约200V至约300V范围内的预定参考电压。

11.一种非瞬时性计算机可读介质，包含用于混合动力车中高压部件的程序指令，所述计算机可读介质包含：

确定高压主继电器是否断开，并且当所述高压主继电器断开时，使用在与发动机的旋转相关联的电动发电机中所生成的反电动势，对直流（DC）链路充入电压的程序指令；以及

执行电压控制，以使用用于所述电动发电机的逆变器，使所述DC链路的电压均匀保持的程序指令。

12.根据权利要求11所述的计算机可读介质，其中，所述执行电压控制的程序指令包含控制所述逆变器的程序指令，从而使所述逆变器：

从电压控制器接收用于紧急驱动的转矩命令，以及

根据所述转矩命令输出转矩。

13.根据权利要求12所述的计算机可读介质，其中，当执行所述电压控制时，所述电压控制器配置成：

14.根据权利要求11所述的计算机可读介质，其中，所述执行电压控制的程序指令包含：

确定所述逆变器是否可控的程序指令；以及

当所述逆变器可控时，使用所述逆变器来执行所述电压控制，或当所述逆变器不可控时，通过二极管再生对DC链路充入电压的程序指令。

15.根据权利要求11所述的计算机可读介质，其中，

所述对DC链路充入电压的程序指令包含，当所述高压主继电器断开时，在紧急驱动时，对所述DC链路充入由二元化的传输映射所引起的发动机的每分钟转数（rpm）所生成的反电动势的程序指令。

16.根据权利要求11所述的计算机可读介质，其中，

所述执行电压控制的程序指令包含，将所述DC链路的电压均匀保持在约200V至约300V范围内的预定参考电压的程序指令。

17.根据权利要求11所述的计算机可读介质，还包含：

通过受电压控制的所述DC链路的电力来驱动所述高压部件的程序指令。