車(chē)載高電力電氣系統(tǒng)和用于使用電壓母線水平來(lái)示意系統(tǒng)狀況的系統(tǒng)及方法
【專利說(shuō)明】車(chē)載高電力電氣系統(tǒng)和用于使用電壓母線水平來(lái)示意系統(tǒng)狀況的系統(tǒng)及方法
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)根據(jù)35U.S.C第120章來(lái)要求于2014年3月14日提交的、題目為“VEHICULAR HIGH POWER ELECTRICAL SYSTEM”的美國(guó)申請(qǐng)序列號(hào) 14/212,431 以及于 2014年 3 月 14 日提交的、題目為 “SYSTEM AND METHOD FOR USING VOLTAGE BUS LEVELS TOSIGNAL SYSTEM CONDIT1NS” 的美國(guó)申請(qǐng)序列號(hào) 14/212，491 的權(quán)益，14/212，431 申請(qǐng)和14/212,491申請(qǐng)中的每一個(gè)根據(jù)35U.S.C.119(e)來(lái)要求于2013年3月15日提交的、題目為“ACTIVE SUSPENS1N”的美國(guó)臨時(shí)專利序列號(hào)61/789，600以及于2013年4月23日提交的、題目為“ACTIVE SUSPENS1N”的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)序列號(hào)61/815，251的優(yōu)先權(quán)，前述申請(qǐng)中的每一個(gè)通過(guò)引用其全部?jī)?nèi)容合并于此。
【背景技術(shù)】
[0003]1.發(fā)明領(lǐng)域
[0004]本文所描述的技術(shù)總體上涉及車(chē)輛電氣系統(tǒng)，并且具體涉及具有多個(gè)電氣母線的車(chē)輛電氣系統(tǒng)。
[0005]描述了用于例如經(jīng)由高電力電氣母線供給如主動(dòng)懸架系統(tǒng)的一個(gè)或更多個(gè)高電力負(fù)載的技術(shù)。
[0006]2.現(xiàn)有技術(shù)的討論
[0007]已經(jīng)提出了具有高電力42V或48V母線以及連接至標(biāo)準(zhǔn)車(chē)輛電池的低電力14V母線的雙電壓汽車(chē)電氣系統(tǒng)。
[0008]已經(jīng)提出了用于車(chē)輛的各種類型的主動(dòng)懸架系統(tǒng)。這樣的系統(tǒng)通常具有液壓致動(dòng)器栗，其連續(xù)地運(yùn)行，從而從車(chē)輛電氣系統(tǒng)汲取大量的電力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]一些實(shí)施方式涉及一種用于車(chē)輛的電氣系統(tǒng)。該電氣系統(tǒng)包括被配置成將第一電氣母線處的車(chē)輛電池電壓轉(zhuǎn)換成第二電氣母線處的第二電壓的電力轉(zhuǎn)換器。第二電壓至少與車(chē)輛電池電壓一樣高。電氣系統(tǒng)還包括耦接至第二電氣母線的能量存儲(chǔ)設(shè)備。至少一個(gè)負(fù)載耦接至第二電氣母線。電力轉(zhuǎn)換器被配置成將來(lái)自第一電氣母線的電力提供至至少一個(gè)負(fù)載，并且被配置成將從第一電氣母線汲取的電力限制成不高于最大電力。當(dāng)至少一個(gè)負(fù)載汲取比最大電力更多的電力時(shí)，至少一個(gè)負(fù)載至少部分地從能量存儲(chǔ)設(shè)備汲取電力。
[0010]一些實(shí)施方式涉及一種用于車(chē)輛的電氣系統(tǒng)。該電氣系統(tǒng)包括被配置成將第一電氣母線處的車(chē)輛電池電壓轉(zhuǎn)換成第二電氣母線處的第二電壓的電力轉(zhuǎn)換器。第二電壓至少與車(chē)輛電池電壓一樣高。電力轉(zhuǎn)換器被配置成將來(lái)自第一電氣母線的電力提供給耦接至第二電氣母線的負(fù)載，并且被被配置成基于在一定時(shí)間間隔內(nèi)從第一電氣母線汲取的能量總量將從第一電氣母線汲取的電力限制成不高于最大電力。
[0011]—些實(shí)施方式涉及一種用于車(chē)輛的電氣系統(tǒng)。電氣系統(tǒng)包括被配置成將第一電氣母線處的車(chē)輛電池電壓轉(zhuǎn)換成第二電氣母線處的第二電壓的電力轉(zhuǎn)換器。第二電壓至少與車(chē)輛電池電壓一樣高。電力轉(zhuǎn)換器被配置成接收指不車(chē)輛狀態(tài)的信號(hào)。車(chē)輛狀態(tài)表不對(duì)從第一電氣母線可用的能量的量度。至少一個(gè)負(fù)載耦接至第二電氣母線。電力轉(zhuǎn)換器被配置成將來(lái)自第一電氣母線的電力提供給至少一個(gè)負(fù)載，并且被配置成基于車(chē)輛狀態(tài)來(lái)限制從第一電氣母線汲取的電力。
[0012]一些實(shí)施方式涉及一種用于車(chē)輛的電氣系統(tǒng)。電氣系統(tǒng)包括被配置成將第一電氣母線處的車(chē)輛電池電壓轉(zhuǎn)換成第二電氣母線處的第二電壓的電力轉(zhuǎn)換器。電力轉(zhuǎn)換器被配置成允許第二電壓響應(yīng)于耦接至第二電氣母線的電源和/或電力接收器而變化。第二電壓被允許在第一閾值與第二閾值之間波動(dòng)。
[0013]—些實(shí)施方式涉及一種用于電動(dòng)車(chē)輛的電氣系統(tǒng)。該電氣系統(tǒng)包括在第一電壓處工作并且驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車(chē)輛的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的第一電氣母線。電氣系統(tǒng)包括耦接至第一電氣母線的能量存儲(chǔ)設(shè)備。電氣系統(tǒng)還包括在低于第一電壓的第二電壓處工作的第二電氣母線。電氣系統(tǒng)還包括被配置成在第一電氣母線與第二電氣母線之間傳輸電力的電力轉(zhuǎn)換器。電氣系統(tǒng)還包括連接至電子控制器并由電子控制器控制的至少一個(gè)電氣負(fù)載。至少一個(gè)電氣負(fù)載由第二電氣母線供電。至少一個(gè)電氣負(fù)載包括主動(dòng)懸架致動(dòng)器。
[0014]一些實(shí)施方式涉及一種用于車(chē)輛的電氣系統(tǒng)。該電氣系統(tǒng)包括被配置成向多個(gè)連接的負(fù)載遞送電力的電氣母線。該電氣系統(tǒng)還包括耦接至電氣母線的能量存儲(chǔ)設(shè)備。能量存儲(chǔ)設(shè)備具有充電狀態(tài)。能量存儲(chǔ)設(shè)備被配置成向多個(gè)連接的負(fù)載遞送電力。電氣系統(tǒng)還包括被配置成向能量存儲(chǔ)設(shè)備提供電力并且調(diào)整能量存儲(chǔ)設(shè)備的充電狀態(tài)的電力轉(zhuǎn)換器。電氣系統(tǒng)還包括獲取關(guān)于預(yù)計(jì)的未來(lái)駕駛狀況的信息的至少一個(gè)裝置。電力轉(zhuǎn)換器基于該預(yù)計(jì)的未來(lái)駕駛狀況來(lái)調(diào)整能量存儲(chǔ)設(shè)備的充電狀態(tài)。
[0015]一些實(shí)施方式涉及一種用于車(chē)輛的電氣系統(tǒng)。該電氣系統(tǒng)包括被配置成將第一電氣母線處的車(chē)輛電池電壓轉(zhuǎn)換成第二電氣母線處的第二電壓的電力轉(zhuǎn)換器。第二電壓至少與車(chē)輛電池電壓一樣高。該電氣系統(tǒng)還包括跨越電力轉(zhuǎn)換器而連接的能量存儲(chǔ)設(shè)備。能量存儲(chǔ)設(shè)備的第一端子連接至第一電氣母線，而能量存儲(chǔ)設(shè)備的第二端子連接至第二電氣母線。至少一個(gè)負(fù)載耦接在第二電氣母線。電力轉(zhuǎn)換器被配置成將來(lái)自第一電氣母線的電力提供給至少一個(gè)負(fù)載，并且被配置成將從第一電氣母線汲取的凈電力限制成不高于最大電力。從第一電氣母線汲取的凈電力包括通過(guò)電力轉(zhuǎn)換器和能量存儲(chǔ)設(shè)備的電力的組合。
[0016]一些實(shí)施方式涉及一種用于車(chē)輛的電氣系統(tǒng)，在該電氣系統(tǒng)中，電力轉(zhuǎn)換器被配置成將第一電氣母線處的車(chē)輛電池電壓轉(zhuǎn)換成第二電氣母線處的第二電壓。該電氣系統(tǒng)包括被配置成對(duì)耦接至第二電氣母線的至少一個(gè)負(fù)載進(jìn)行控制的至少一個(gè)控制器。至少一個(gè)控制器被配置成測(cè)量第二電壓，并且被配置成基于第二電壓來(lái)確定車(chē)輛狀態(tài)。至少一個(gè)控制器被配置成基于車(chē)輛狀態(tài)來(lái)控制至少一個(gè)負(fù)載。
[0017]一些實(shí)施方式涉及一種用于車(chē)輛的電氣系統(tǒng)，在該電氣系統(tǒng)中，電力轉(zhuǎn)換器被配置成將第一電氣母線處的車(chē)輛電池電壓轉(zhuǎn)換成第二電氣母線處的第二電壓。該電氣系統(tǒng)包括被配置成對(duì)耦接至第二電氣母線的至少一個(gè)主動(dòng)懸架致動(dòng)器進(jìn)行控制的至少一個(gè)控制器。至少一個(gè)控制器被配置成測(cè)量第二電壓，并且被配置成基于第二電壓來(lái)確定車(chē)輛狀態(tài)。至少一個(gè)控制器被配置成基于車(chē)輛狀態(tài)來(lái)控制至少一個(gè)主動(dòng)懸架致動(dòng)器。
[0018]一些實(shí)施方式涉及一種用于對(duì)車(chē)輛的至少一個(gè)負(fù)載進(jìn)行操作的方法。該車(chē)輛具有電氣系統(tǒng)，在該電氣系統(tǒng)中，電力轉(zhuǎn)換器被配置成將第一電氣母線處的車(chē)輛電池電壓轉(zhuǎn)換成第二電氣母線處的第二電壓。至少一個(gè)負(fù)載耦接至第二電氣母線。該方法包括:測(cè)量第二電壓；基于第二電壓來(lái)確定車(chē)輛狀態(tài)；以及基于車(chē)輛狀態(tài)來(lái)控制至少一個(gè)負(fù)載。
[0019]一些實(shí)施方式涉及方法、裝置(例如控制器)和/或在其上存儲(chǔ)有下述指令的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述指令當(dāng)由處理器執(zhí)行時(shí)執(zhí)行本文所描述的任何技術(shù)。
[0020]通過(guò)說(shuō)明的方式來(lái)提供前述概述，而并非旨在限制。
【附圖說(shuō)明】
[0021]在附圖中，在不同圖中示出的每個(gè)相同或幾乎相同的部件由相同的附圖標(biāo)記來(lái)表示。出于清楚的目的，不是每個(gè)部件都可以被標(biāo)記在每個(gè)附圖中。附圖不一定按比例繪制，而是將重點(diǎn)放在示出本文所描述的技術(shù)的各個(gè)方面。
[0022]圖1示出了根據(jù)一些實(shí)施方式的具有兩個(gè)電氣母線的車(chē)輛電氣系統(tǒng)。
[0023]圖2示出了根據(jù)一些實(shí)施方式的具有連接至母線B的能量存儲(chǔ)設(shè)備的車(chē)輛電氣系統(tǒng)。
[0024]圖3示出了根據(jù)一些實(shí)施方式的具有連接至母線A的能量存儲(chǔ)設(shè)備的車(chē)輛電氣系統(tǒng)。
[0025]圖4示出了根據(jù)一些實(shí)施方式的具有連接至母線A和母線B的能量存儲(chǔ)設(shè)備的車(chē)輛電氣系統(tǒng)。
[0026]圖5示出了根據(jù)一些實(shí)施方式的可以基于在一定時(shí)間段內(nèi)從車(chē)輛電池汲取的能量總量來(lái)設(shè)置的最大電力的示例性曲線圖。
[0027]圖6A、圖6B和圖6C圖示了根據(jù)一些實(shí)施方式的通過(guò)電力轉(zhuǎn)換器和能量存儲(chǔ)設(shè)備的電流流動(dòng)。
[0028]圖7圖示了根據(jù)一些實(shí)施方式的電力轉(zhuǎn)換器的滯環(huán)控制。
[0029]圖8A、圖8B、圖8C、圖8D、圖8E和圖8F圖示了根據(jù)一些實(shí)施方式的示例性電力轉(zhuǎn)換和能量存儲(chǔ)拓?fù)洹?br>[0030]圖9A、圖 9B、圖 9C、圖 9D、圖 9E、圖 9F、圖 9G、圖 9H、圖 91、圖 9J、圖 9K、圖 9L、圖 9M
和圖9N圖示了根據(jù)一些實(shí)施方式的另一示例性電力轉(zhuǎn)換和能量存儲(chǔ)拓?fù)洹?br>[0031]圖10A圖示了根據(jù)一些實(shí)施方式的主動(dòng)懸架致動(dòng)器和角控制器。
[0032]圖10B圖示了根據(jù)一些實(shí)施方式的具有連接至母線B的多個(gè)負(fù)載(例如角控制器和主動(dòng)懸架致動(dòng)器)的車(chē)輛電氣系統(tǒng)。
[0033]圖11圖示了根據(jù)一些實(shí)施方式的用于母線B的示例性操作范圍。
[0034]圖12是控制器的說(shuō)明性計(jì)算裝置的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035]在一些實(shí)施方式中，車(chē)輛電氣系統(tǒng)可以包括獨(dú)立于連接至車(chē)輛電池的電氣母線而被控制的高電力電氣母線。高電力電氣母線可以至少部分地由電力轉(zhuǎn)換器(例如，DC/DC轉(zhuǎn)換器)來(lái)供給，該電力轉(zhuǎn)換器從車(chē)輛電池汲取電力并且可以至少部分地將高電力電氣母線與車(chē)輛電池解耦。諸如主動(dòng)懸架系統(tǒng)之類的高電力電氣負(fù)載例如可以由高電力電氣母線來(lái)供電。
[0036]本文所描述的技術(shù)涉及對(duì)高電力電氣母線以及耦接至其的一個(gè)或更多個(gè)負(fù)載進(jìn)行控制。本文所描述的技術(shù)可以有助于向例如連接至高電力電氣母線的高電力電氣負(fù)載(例如主動(dòng)懸架系統(tǒng))快速地供給大量電力，該技術(shù)在本文中被稱為供給“按需能量”。在一些實(shí)施方式中，能量存儲(chǔ)設(shè)備耦接至高電力電氣母線，以有助于供給按需能量。在限制從車(chē)輛電池汲取的電力量的同時(shí)，大量的電力可以被提供給連接至高電力電氣母線的負(fù)載，從而減輕提供按需能量對(duì)車(chē)輛電氣系統(tǒng)的其余部分的影響。
[0037]在一些實(shí)施方式中，例如，諸如再生懸架系統(tǒng)或再生制動(dòng)系統(tǒng)之類的一個(gè)或更多個(gè)再生系統(tǒng)可以耦接至高電力電氣母線，并且可以向高電力電氣母線供給電力。在一些實(shí)施方式中，就在執(zhí)行再生時(shí)隨時(shí)間所產(chǎn)生的能量總量可以基本上等于主動(dòng)地驅(qū)動(dòng)主動(dòng)懸架致動(dòng)器時(shí)所消耗的電力量而言，主動(dòng)懸架系統(tǒng)可以是“能量平衡”的。
[0038]圖1示出了根據(jù)一些實(shí)施方式的車(chē)輛電氣系統(tǒng)1。如圖1所示，車(chē)輛電氣系統(tǒng)1具有兩個(gè)電氣母線:母線A和母線B。母線A和母線B可以具有相同的電壓或不同的電壓。在一些實(shí)施方式中，母線A和母線B是提供DC電壓的DC母線。母線A可以連接至車(chē)輛電池2的正極端子。車(chē)輛電池2的負(fù)極端子可以連接至“地”(例如車(chē)輛底盤(pán))。在典型的車(chē)輛電氣系統(tǒng)中，車(chē)輛電池2(和母線A)具有12V的標(biāo)稱電壓。在一些實(shí)施方式中，母線B的電壓可以比母線A的電壓高(以“地”為參考)。在一些實(shí)施方式中，通過(guò)示例的方式，母線B可以具有24V、42V或48V的標(biāo)稱電壓。然而，本文所描述的技術(shù)在這個(gè)方面不受限，因?yàn)槟妇€A和母線B可以具有任何合適的電壓。如下面進(jìn)一步所討論的，母線A和母線B的電壓可以在車(chē)輛的操作期間變化。如在常規(guī)的汽車(chē)電氣系統(tǒng)中那樣，車(chē)輛電池2可以向連接至母線A的一個(gè)或更多個(gè)車(chē)輛系統(tǒng)(未示出)提供電力。
[0039]車(chē)輛電氣系統(tǒng)1包括在母線A與母線B之間傳輸電力的電力轉(zhuǎn)換器4。電力轉(zhuǎn)換器4可以是由一個(gè)或更多個(gè)開(kāi)關(guān)來(lái)控制的切換電力轉(zhuǎn)換器。在一些實(shí)施方式中，電力轉(zhuǎn)換器4可以是DC/DC轉(zhuǎn)換器。電力轉(zhuǎn)換器4可以是單向的或者雙向的。如果電力轉(zhuǎn)換器4是單向的，則它可以被配置成從母線A向母線B提供電力。如果電力轉(zhuǎn)換器4是雙向的，則它可以被配置成從母線B向母線A提供電力以及從母線A向母線B提供電力。例如，如以上所提及的，在一些實(shí)施方式中，母線B上的一個(gè)或更多個(gè)負(fù)載可以是再生的，例如再生懸架系統(tǒng)或再生制動(dòng)系統(tǒng)。如果電力轉(zhuǎn)換器4是雙向的，則來(lái)自耦接至母線B的再生系統(tǒng)的電力可以經(jīng)由電力轉(zhuǎn)換器4從母線B提供至母線A，并且可以對(duì)車(chē)輛電池2進(jìn)行充電。電力轉(zhuǎn)換器4可以具有任何合適的電力轉(zhuǎn)換拓?fù)?，因?yàn)楸疚乃枋龅募夹g(shù)在這個(gè)方面不受限。
[0040]在一些實(shí)施方式中，雙向電力轉(zhuǎn)換器4允許能量在兩個(gè)方向上流動(dòng)。對(duì)于不同方向的電力流，電力轉(zhuǎn)換器4的電力傳輸能力可以相同或不同。例如，在包括方向上相反的降壓轉(zhuǎn)換器和升壓轉(zhuǎn)換器的配置的情況下，可以使每個(gè)轉(zhuǎn)換器的大小為用于處理相同的電力量或不同的電力量。作為示例，在不同方向上具有不同電力轉(zhuǎn)換能力的12V至46V系統(tǒng)中，從12V到46V的連續(xù)電力轉(zhuǎn)換能力可能是1千瓦，而在相反方向上從46V到12V，電力轉(zhuǎn)換能力可能僅是100瓦。這樣的不對(duì)稱大小可以節(jié)省成本、復(fù)雜性和空間。這些因素在汽車(chē)應(yīng)用中尤其重要。在一些實(shí)施方式中，電力轉(zhuǎn)換器4可以用作無(wú)需升高或降低電壓并且輸入和輸出電壓可以大致相等的能量緩沖器/電力管理系統(tǒng)(例如，12V至12V的轉(zhuǎn)換器)。在一些實(shí)施方式中，電力轉(zhuǎn)換器4可以連接至具有例如在24V與60V之間或者在300V與450V之間(例如針對(duì)電動(dòng)車(chē)輛)波動(dòng)的電壓的DC母線。
[0041]車(chē)輛電氣系統(tǒng)1可以包括被配置成以電力轉(zhuǎn)換器4執(zhí)行電力轉(zhuǎn)換的方式來(lái)進(jìn)行控制的控制器5 (例如電子控制器)。電子控制器5可以是任何類型的控制器，并且可以包括控制電路和/或