电气化车辆电力转换器总成和电力转换方法
阅读说明：本技术 电气化车辆电力转换器总成和电力转换方法 (Electrified vehicle electrical power converter assembly and power transferring method ) 是由 斯蒂芬森·泰勒·马特穆勒 马克·J·费雷尔 杰弗里·R·格兰姆斯 于 2019-05-20 设计创作，主要内容包括：本公开提供了“电气化车辆电力转换器总成和电力转换方法”。一种电力转换器总成尤其包括：壳体,其可以电耦接到外部电源的充电插头；转换器插头,其接合电气化车辆的充电端口；以及电路,其将从所述外部电源接收的输入电力转换成通过所述转换器插头输送到所述充电端口的转换电力。一种示例性电力转换方法尤其包括从电气化车辆外部的电源接收输入电力,以及在转换器处调整所述输入电力以提供转换电力。所述方法还包括用所述转换电力对所述电气化车辆的牵引电池进行充电。(Present disclose provides " electrified vehicle electrical power converter assembly and power transferring methods ".A kind of electric power converter assembly especially includes: shell, can be conductively coupled to the charging plug of external power supply；Converter plug, the charging port of engageable electrical vehicle；And circuit, it will be converted into being transported to the power conversion of the charging port by the converter plug from the received input electric power of the external power supply.A kind of exemplary power conversion method especially includes receiving input electric power from the power supply of electrified outside vehicle, and adjust the input electric power at converter to provide power conversion.The method also includes being charged with traction battery of the power conversion to the electrified vehicle.)
技术领域
本公开总体上涉及转换用于对电气化车辆充电的电力。
背景技术
电气化车辆与常规机动车辆不同，因为电气化车辆使用由牵引电池供电的一个或多个电机来选择性地驱动。代替内燃发动机或者除了内燃发动机之外，电机也可以驱动电气化车辆。示例性电气化车辆包括混合动力电动车辆(HEV)、插电式混合动力电动车辆(PHEV)、燃料电池车辆(FCV)和电池电动车辆(BEV)。
牵引电池是相对高压的电池，其选择性地为电机和电气化车辆的其他电负载供电。牵引电池可以包括电池阵列，每个电池阵列包括存储能量的多个互连的电池单元。一些电气化车辆可以从外部电源(诸如充电站)对牵引电池进行充电。
发明内容
根据本公开的示例性方面的电力转换器总成尤其包括：壳体，其可以电耦接到外部电源的充电插头；转换器插头，其接合电气化车辆的充电端口；以及电路，其将从外部电源接收的输入电力转换成通过转换器插头输送到充电端口的转换电力。
在前述总成的另一个示例性非限制性实施例中，外部电源是直流电充电站。
在任一前述总成的另一个示例性非限制性实施例中，壳体提供插座(femalereceptacle)以接收充电插头。
任一前述总成的另一个示例性非限制性实施例包括将壳体电耦接到转换器插头的电线。
在任一前述总成的另一个示例性非限制性实施例中，电路增加输入电力的电流，使得转换电力的电流高于输入电力的电流。
在任一前述总成的另一个示例性非限制性实施例中，电路减小输入电力的电压，使得转换电力的电压低于输入电力的电压。
在任一前述总成的另一个示例性非限制性实施例中，电路被配置成响应于从电气化车辆接收的命令信号而调整输入电力的电流。
在任一前述总成的另一个示例性非限制性实施例中，电路包括阻抗转换器。
在任一前述总成的另一个示例性非限制性实施例中，当转换器插头接合充电端口时，转换器升高到地平面以上。
根据本公开的另一个示例性非限制性方面的电力转换方法包括：接收来自电气化车辆外部的电源的输入电力；以及在转换器处，调整输入电力以提供转换电力。所述方法还包括用转换电力对电气化车辆的牵引电池进行充电。
在任一前述方法的另一个示例中，外部电源是直流电充电站。
在任一前述方法的另一个示例中，所述调整包括增加电流并降低输入电力的电压。
在任一前述方法的另一个示例中，所述调整是响应于从电气化车辆发送到转换器的命令信号。
在任一前述方法的另一个示例中，命令信号基于牵引电池的荷电状态而变化。
在任一前述方法的另一个示例中，在牵引电池的荷电状态超过80％之后，命令信号使电流的增加减小。
在任一前述方法的另一个示例中，输入电力为100kW并且具有500V的输入电压和200A的输入电流。所述调整提供从69kW至96kW的转换电力，具有236A至350A的转换电流，和197V至405V的转换电压。
在任一前述方法的另一个示例中，转换器在电气化车辆外部。
在任一前述方法的另一个示例中，转换器在调整期间电耦接到外部电源的充电插头和电气化车辆的充电端口。
在任一前述方法的另一个示例中，当转换器电耦接到充电插头时，转换器升高到地平面以上。
在任一前述方法的另一个示例中，转换器是阻抗转换器。
前述段落、权利要求或以下描述和附图的实施例、示例和替代方案，包括它们的各个方面或相应的个别特征中的任一个，可以独立地或以任何组合方式采用。结合一个实施例描述的特征适用于所有实施例，除非这些特征不兼容。
附图说明
根据
具体实施方式
，所公开的示例的各种特征和优点对于本领域技术人员而言将变得明显。随附于具体实施方式部分的附图可以简要描述如下：
图1示出了示例性电气化车辆的侧视图。
图2示出了图1的电气化车辆的在外部电源附近的部分。
图3示出了电力转换器以及图2的外部电源和电气化车辆的部分。
图4示出了图3的电力转换器、外部电源和电气化车辆的示意图。
具体实施方案
本公开总体上涉及由外部电源对电气化车辆的牵引电池进行充电。具体地，本公开涉及通过转换来自外部电源的电力使得电力可以更快地对牵引电池进行充电来减少电气化车辆的充电时间。
参考图1至图3，示例性电气化车辆10是包括牵引电池14的插电式混合动力电动车辆(PHEV)。在另一个示例中，电气化车辆10是另一种类型的电气化车辆，诸如包括牵引电池的电池电动车辆(BEV)。
电气化车辆10的电力分流的动力传动系统采用第一驱动系统和第二驱动系统。第一驱动系统和第二驱动系统产生扭矩以驱动一组或多组车辆驱动轮18。第一驱动系统包括内燃发动机和发电机的组合。第二驱动系统包括至少马达、发电机和牵引电池。
有时，需要对牵引电池14进行充电。当电气化车辆10在移动时，来自再生制动的电力可以对牵引电池14进行充电。当电气化车辆10静止时，外部电源22可以对牵引电池14进行充电。
电气化车辆10包括充电端口门26，当被关闭时，所述充电端口门26覆盖电气化车辆10的充电端口30。充电端口30在电气化车辆10上提供用于将电气化车辆10电连接到外部电源22的接口。
当使用外部电源22对电气化车辆10充电时，用户打开充电端口门26并且可以将充电插头34电耦接到充电端口30，使得电力可以从外部电源22传输到电气化车辆10内的牵引电池14。
电力对牵引电池14进行再充电。充电电缆38可以将充电插头34连接到外部电源22。
在该示例中，外部电源22是电网电力42并且经由充电站46输送到电气化车辆10。充电插头34、充电电缆38也是充电站46的一部分。充电站46是一种电动车辆供电装备。
在该示例中，充电站46是直流电(DC)快速充电站。更具体地，充电站46是输送具有200A输入电流和500V输入电压的输入电力的100kW电源。
在示例性的非限制性实施例中，电气化车辆10可以仅使用充电站46的充电容量的一部分，例如小于充电容量的70％。电气化车辆10可以使用基本上所有的输入电流，但仅使用输入电压的一小部分来进行充电，尤其是当牵引电池14处于低荷电状态时，例如小于25％。
因此，充电站46的额定电力高于电气化车辆10能够使用的额定电力。这尤其是因为，当牵引电池14的荷电状态低时牵引电池14的电压低，并且当牵引电池14处于高荷电状态时充电站46的电压能够产生高于牵引电池14的电压的电势。
额定电力的差异可以导致牵引电池14从充电站46充电所花费的时间比充电站46的额定电力与电气化车辆10能够使用的额定电力更紧密匹配时所花费的时间要长。简单地说，如果来自充电站46的输出电力用于直接以输入电压和输入电流对电气化车辆10充电，则电气化车辆10将不能够利用充电站46的最大电力容量。如果电气化车辆10替代地从具有较高电流的电源(诸如具有350安培电流的DC快速充电站)充电，则电气化车辆10的牵引电池14可以被更快地充电。
在示例性实施例中，转换器50用于将来自充电站46的输入电流和输入电压转换为转换电流和转换电压。转换电流可以高于输入电流，并且转换电压可以低于输入电压。因此，转换器50接收并调整来自充电站46的输入电力，以提供更有效地对牵引电池14充电的转换电力。
在一些示例中，转换器50将来自充电站46的输入电力的输入电压和输入电流转换为基本上匹配牵引电池14的电压和电流的转换电压和转换电流。
使用转换器50来转换输入电流和输入电压可以减少对牵引电池14充电所需的时间。在一些示例中，当转换器50用于将输入电流和输入电压转换为可以更有效地对牵引电池14充电的电平时，充电时间已经减少高达17％。
在示例性实施例中，转换器50是阻抗转换器，其包括壳体54、电线58和转换器插头62。电线58将壳体54电连接到转换器插头62。
壳体54包括转换输入电压和输入电流的电路64。受益于本公开的本领域技术人员将理解将输入电流和输入电压调整为转换电流和转换电压所需的电路。在示例性实施例中，电路包括阻抗转换器。
壳体54还包括用于接收充电插头34的插座68。当插座68接收充电插头34时，转换器50电耦接到充电站46。尽管被描述为插座68，但是在其他示例中，充电插头34也可以以其他方式电耦接到壳体54。
在一些示例中，壳体54可以包括冷却翅片以促进来自转换器50的热能传递。
转换器插头62***电气化车辆10的充电端口30，以将转换器50电耦接到电气化车辆10。转换器50的尺寸被设计成使得当转换器插头62与充电端口30接合时，壳体54从转换器插头62向下悬挂，但是不到达地面。当转换器插头62与充电端口30接合时，这可以将转换器50和具体地充电站46的充电插头34与壳体54之间的连接升高到地平面以上。出于本公开的目的，地平面是指电气化车辆10下方的地面水平。
参考图4，转换器50可以基于来自电气化车辆10的命令信号连续地改变转换，诸如来自电气化车辆10的电池电子控制模块(BECM)74的命令信号70。命令信号70可以例如命令转换器50以某个安培数或在某个安培范围内的安培数向电气化车辆10提供转换电流。基于转换电流调整转换电压，以使牵引电池14的电力最大化。
随着牵引电池14的荷电状态改变，最有效地对牵引电池14充电的电流和电压电平可以改变。因此，命令信号70可以随着牵引电池14的荷电状态改变而改变。命令信号70的变化使转换器50以转换电压和转换电流提供对于在当前荷电状态下对牵引电池14充电有效的电力。
例如，输出信号可以命令转换器50基于牵引电池14的荷电状态低于80％来提供350A的输入电流。随着牵引电池14的荷电状态增加到80％以上，命令信号使输入电流逐渐减小到200A。
命令信号70可以通过转换器插头62和电线58传递到电路64。充电插头62和充电端口30可以例如包括用于将命令信号从BECM74传送到转换器50的引脚连接。
在这样的示例中，转换器50可以在信号传递到充电站46之前读取命令信号70并稍微修改所述信号。这确保了充电站46继续以适当的电平提供电流和电压，以便由转换器50进行转换。因此，命令信号70不是简单地通过转换器50。也就是说，从车辆10到转换器50的命令信号70可以从转换器50调用例如300A的电流。然而，命令信号70在转换器50处被改变，使得从转换器50到充电站46的命令信号仍然从充电站46调用200A的电流。
在具体示例中，转换器50是非隔离电力转换器，其在500V的输入电压和200A的输入电流下从充电站46接收100kW的输入电力。输入电力由转换器50转换为从69kW至96kW的转换电力。转换电力的转换电压为从197伏特至405伏特，并且转换电流为从236A至350A。转换电力从转换器50传递到充电端口30。
在示例性实施例中，转换器50可以是售后市场物品，或者在售卖时与电气化车辆10一起提供。示例性转换器50与电气化车辆10分离。用户可以在例如从额定低于电气化车辆10的容量的外部电源(诸如充电站46)充电时使用转换器50。
在另一个示例中，转换器50可以作为可选特征并入在电气化车辆10内。例如，作为车辆选项，用户可以请求转换器50的安装。
所公开示例的特征可以包括转换器和转换方法，其可以在尝试使用具有低于牵引电池的最大充电电流容量的额定电流的基础设施来对牵引电池充电时，减少牵引电池的充电时间。
在一些示例中，当与从外部电源对牵引电池进行充电而不转换电力进行比较时，当使用转换器来转换来自外部电源的电力时，将从给定荷电状态充电的牵引电池的充电时间可以减少高达25％。在这样的示例中，标称电压范围在300V到400V之间，并且电气化车辆对充电电流的限制为350A。在其他示例中，充电时间的改善远远超过25％。
前面的描述在本质上是示例性的而不是限制性的。对所公开的示例做出的变化和修改对于本领域技术人员而言可以变得明显，所述变化和修改未必脱离本公开的实质。因此，赋予本公开的法律保护的范围只能通过研究所附权利要求来确定。