电气化车辆的车载充电装置的热保护方法

技术领域

本发明要求于2021年5月10日提交的法国申请N°2104914的优先权，该申请的内容(文本、附图和权利要求)通过引用并入本文。

本发明的领域涉及一种电气化车辆(尤其是可再充电的机动车辆)的再充电装置的热保护方法。

背景技术

在可再充电的电动和混动机动车辆的情况下，电气化车辆包括通常具有高功率的牵引电池，所述牵引电池与所述车辆的外部电气供电网络上的电气再充电部件配合。这种车辆装备有再充电装置，所述再充电装置的功能包括操控由与所述供电网络连接的端子传递的充电电流。此外，所述再充电装置还负责电气电压车载转换功能。在在端子上再充电的情形中，实施使交流电压朝向直流电压转换(AC/DC)，尤其是在按照模式2或模式3(其中，需要使交流电压(220V)朝向电池系统的兼容的直流电压(例如直到450V)转换)再充电期间。在行驶的情形中，所述再充电装置还操作在所述电池与所述车辆的车载系统(例如，车载网络(14V)和动力总成的电气牵引机器)之间的DC/DC转换。

通过所述再充电装置转运的电气功率流造成温度升高，所述温度升高需要受到管控和排放，以便避免电气回路和电池的损坏。传统地，在超过临界温度的情况下，已知的保护措施提出了显示再充电电流以及增加冷却等级。尤其是已知文件FR2999812A3描述了一种经优化的用于所谓快速充电的冷却系统，所述冷却系统包括两个载热流体流通回路。还已知文件CN109378536A描述了对于电气化车辆的电池的充电和放电管理。

发明内容

需要改善现有的热保护方案。本发明的目标在于对于所述车辆的所有使用情形(在在端子上再充电中和在行驶中)保证再充电装置的完整性。另一目标在于改善对于电气化车辆的再充电装置的热监视以及对于每个可能造成临界温度升高的可能情形操控保护措施。

更确切地，本发明涉及一种电气化车辆的牵引电池的电气再充电装置的热保护方法，其中，所述再充电装置适用于从电气供电网络再充电的在端子上电气再充电以及通过再生制动的车载电气再充电，所述方法包括以下步骤：触发所述电池的第一再充电模式，持续地测量所述再充电装置的温度，在检测到超过第一温度阈值的情况下，触发第二再充电模式，在所述第二再充电模式期间，再充电功率相对于所述第一模式的功率减少。

根据本发明，所述方法还包括：在检测到超过大于所述第一阈值的第二温度阈值的情况下，触发第三再充电模式，在所述第三再充电模式期间，所述在端子上电气再充电和所述通过再生制动的电气再充电在在超过所述第二阈值的超过时刻之后的预确定时长期间经阻止。

根据变型，所述第二再充电模式包括根据所述温度直到温度限制值的增加量逐渐地减少所述再充电功率。

根据变型，在在所述预确定时长流逝之后检测到所述再充电装置的温度大于第三温度阈值的情况下，持续地阻止所述在端子上电气再充电，并且记录热故障诊断。

根据变型，当所述温度大于所述第三阈值时，所述方法还包括阻止所述通过再生制动的电气再充电。

优选地，所述第三阈值小于所述第一阈值。

根据所述方法，在在所述预确定时长流逝之前检测到所述再充电装置的温度小于第四温度阈值的情况下，所述方法包括重新激活所述在端子上电气再充电和所述通过再生制动的电气再充电。

根据变型，所述第三再充电模式还包括控制车载热调节系统的设定值以便增加所述系统的冷却等级。

根据变型，所述设定值操控通风装置的速度和/或液压泵的速度和/或液压回路的阀的打开度。

本发明提出了一种电气化车辆的动力总成，所述动力总成包括牵引电池、所述牵引电池的电气再充电装置，其中，所述再充电装置适用于从电气供电网络再充电的在端子上电气再充电以及通过再生制动的车载电气再充电，其中，控制单元配置用于根据其中任一项上述实施例的热保护方法。

本发明提出了一种电气化车辆，所述电气化车辆包括这种动力系统。

所述方法保证了再充电装置的完整性，并且旨在避免热运行条件(其中，电气再充电按经降级模式进行)。所述方法尤其是使得在在端子上再充电的情形中和再生制动再充电的情形中能够返回到正常运行条件。

附图说明

通过阅读本发明下文中作为仅说明性示例给出的本发明实施例的详细说明和附图，本发明的其它特征和优点将更加清楚，在所述附图中：

-图1示意性地示出了电气化车辆，所述电气化车辆包括能够实施根据本发明的方法的控制单元；

-图2示出了流程图，该流程图示出了根据本发明的热保护方法的算法。

具体实施方式

本发明应用于电气化车辆(特别是可再充电的混动和电动机动车辆)。

在图1上，示出了能够实施本发明的电气化车辆1的示例。车辆1包括动力总成，所述动力总成配备有控制单元2、由牵引电池系统3供电的电气牵引机器(未示出)和用于给电池再充电的再充电装置4。

电池系统3包括高压(通常几百伏特，例如450V)的电气电池，所述电气电池确保了电气能量向电气机器的提供。所述电气电池包括例如锂离子类型的电气电芯。电池系统3包括用于管理所述电池系统的管理计算机。

再充电装置4包括再充电部件，所述再充电部件与电流插座6配合，以便能够电气地连接上外部再充电端子7，所述外部再充电端子与电气供电网络8连接。所述再充电装置负责管理在不同的再充电端子之间的通信以及监视和管控在端子上电气再充电。再充电装置4还包括交流/直流(AC/DC)和直流/直流(DC/DC)类型的电气转换器。第一功能包括使由再充电端子7传递的交流电压转换成所述电池的兼容的直流电压。根据再充电模式，所述再充电装置操控限定充电电压的充电设定值和所述电池的兼容的充电电流。所述充电功率可由再充电装置4根据各种参数和设定值操控。在根据本发明的方法的范围中，再充电装置4的温度是用于管控所述再充电功率的管控参数。根据第二功能，再充电装置4还经设计用于在行驶的情形中和再生制动的情形中转换在所述车辆的车载系统之间(尤其是在高压电池3与车载网络(大约14V)之间以及在高压电池3与电气牵引机器之间)的电气电压。

为了确保对于电池3和再充电装置4的热保护，所述动力总成还包括车载电气系统(其冷却等级可通过根据本发明的热保护方法调整)的热调节系统5。在该非限制性示例中，热调节系统5是热力学循环式环路类型的回路，该回路包括具有载热流体的主要冷却回路以及热交换元件。根据冷却架构，所述热调节系统可包括次级水冷却回路和机械通风部件。在该示例中，热调节系统5包括用于管控载热流体流量的管控部件(尤其是泵和液压阀)以及用于管控风扇运行速度的管控部件。可由计算机操控的这些管控部件能够依据根据本发明的方法调整在电池3、再充电装置4和其它待热管控的电子元件位置处所期望的冷却等级。

控制单元2配备有具有集成电路的计算机以及电子存储器，并且配置用于操控根据本发明的再充电装置的热保护方法以及所述动力总成的其它功能(例如电气牵引、通过再生制动的再充电、热调节系统和再充电装置)。所述计算机可处在控制单元2外部同时与该控制单元联结。在后一情况下，所述计算机本身可配置成专用计算机(其包括例如任选的专用程序)的形式。因此，根据本发明，所述控制单元可实施成软件(或计算机(又或“software”))模块、又或电子(或“hardware”)回路、又或电子回路和软件模块的组合的形式。

在图2上，示出了根据本发明的热保护方法的实施例。所述热保护方法旨在(在在所述再充电装置与所述车辆的其它车载元件之间生成电气流期间)保护电气元件。所述方法提出了在每个时刻上持续测量所述再充电装置的温度T，以操控不同的再充电模式和热保护措施。

在步骤20中，此时处于其中电气再充电经触发的车辆生命情形中。或是涉及在端子上再充电，或是涉及在再生制动类型的行驶中的再充电。电气流在所述再充电装置位置处生成。所述再充电根据第一模式(其具有取决于再充电类型的电气再充电功率)执行。例如，在在端子上再充电中，充电功率可为7kW、11kW或更高(即，所谓的超快速再充电)。在再生制动中，再充电功率取决于制动转矩和电气牵引机器的功率。所述热调节系统经操控至默认冷却等级(其取决于所述再充电模式的冷却策略)。例如，所述液压泵的速度经操控至最大化设定等级的从20％至30％的值，所述风扇的速度经操控至最大化等级的从20％至30％的值，并且所述液压回路的阀的打开度经操控至所述最大化打开度的70％的打开度。这些值作为非限制性示例给出，并且取决于所述车辆的车载热调节系统的架构。

在步骤21中，所述方法包括相对于第一阈值T1监视所述再充电装置的瞬时温度T，所述第一阈值例如经配置成120摄氏度。在检测到超过温度阈值T1的情况下，所述方法在步骤22中包括以经降级功率触发第二再充电模式，在所述第二再充电模式期间，再充电功率相对于在步骤20中操控的第一模式的功率减少。该保护措施是已知的，并且通常旨在避免所述电池的损坏。该经降级再充电模式由所述再充电装置通过向所述再充电端子传递再充电设定值(其在于限制所述充电电流)来操控。

根据所述方法的变型，所述再充电功率根据所述温度直到限制值Tmax(例如130摄氏度的值)的增加量逐渐地减少。例如，所述功率减少是线性的，并且根据以下关系操控：Pd＝Pn×(Tmax-Tx)/(Tmax-T1)，其中Pd是在超过阈值T1的超过时刻之后的在经降级模式下的再充电功率，Pn是在超过T1的超过时刻之前的在正常模式下的再充电功率，Tmax是在以经减少功率进行的操控下的温度限制值，T1是用于触发经降级再充电模式的阈值温度值。

在另一变型中，所述再充电功率经限制至固定功率(其小于在超过阈值T1的超过时刻之前的经操控的再充电功率)。

在步骤23期间，在超过第一阈值T1的超过时刻之后持续地实施热估算。在所述温度继续上升的情形中，并且在检测到超过第二温度阈值T2(其值大于第一阈值T1)的情况下，所述再充电装置在步骤24中操控对于第三再充电模式的触发，所述第三再充电模式配置用于确保对于多个保护措施的执行。在在端子上再充电的情形中，所述电气再充电在在超过第二阈值T2的超过时刻之后的预确定阻止时长Din期间经阻止。在行驶的情形中，所述通过再生制动的电气再充电在在超过第二阈值T2的超过时刻之后的预确定阻止时长Din期间经阻止。所述预确定阻止时长例如等于10秒。T2例如在T1与Tmax之间，或者可等于或大于Tmax。

而且，优选地，在步骤24中，所述第三再充电模式配置用于在阻止所述再充电的同时增加由所述热调节系统施加到所述再充电装置位置处的冷却等级。优选地，所述冷却等级经增加至最大化等级。为此，所述再充电装置操控所述载热流体回路的液压泵的速度增加设定值(优选地至最大化速度)、所述液压回路的冷却阀的打开度增加设定值(优选地至最大化打开截面)以及所述风扇的速度增加设定值(优选地至最大化速度)。这些措施作为非限制性示例给出，并且取决于所述车辆的车载热调节系统的架构。根据本发明的方法可设想其它设定值。

当阻止时长Din已流逝时，新的热估算25由所述保护方法实施。

在在阻止时长Din的末尾时刻上所述再充电装置的温度小于T1但又大于第三阈值T3(例如115摄氏度)的情形中，所述方法在步骤26中还包括持续地阻止所述在端子上电气再充电，并且在故障日志中记录热故障诊断。该阻止经维持用于当前的在端子上再充电阶段。在行驶的情形中，在步骤26中，当所述再充电装置的温度未再下降到第三阈值T3之下时，所述再生制动功能经阻止。优选地，为了重新建立可接受的热条件，无论是对于在端子上再充电情形还是对于行驶情形，在步骤24期间操控的冷却等级增加设定值保持有效。优选地，保持在最大冷却位置处。另外，在步骤26的变型中，设想使得警报信号经生成以警告驾驶员。该信号指出已检测到热故障并且指出需要进行车库中检查。所述警报可显示成在仪表板上的指示灯的形式。在在故障日志中记录所述诊断的同时生成所述警报。

替代性地，在所述再充电装置的温度已更强烈地减小的情形中，所述温度在阻止时长Din的末尾时刻上变得等于或小于第四阈值T4，所述方法在步骤27中授权对于所述再充电的重新激活。优选地，阈值T4等于阈值T3，或者可小于T3。在这些热条件下，在步骤27时，在在端子上再充电的情况下，所述再充电装置再次与步骤20同样地以正常再充电功率授权所述在端子上电气再充电。在行驶的情形中，所述通过再生制动的电气再充电经授权。另外，所述热调节系统返回到正常运行参数下。与在步骤20时操控的值同样地，所述液压泵的速度设定值、所述阀的打开度设定值以及所述风扇的速度设定值经操控至默认冷却等级的值。