用于电动车辆的轮胎预处理的制作方法

本申请涉及一种与电动车辆相关的车辆系统及方法。该车辆系统被配置为在插电(on-plug)条件期间预处理电动车辆的一个或多个轮胎。

背景技术：

减少车辆中燃料消耗和排放的必要性是众所周知的。因此，正在开发降低或完全消除对内燃发动机的依赖的车辆。电动车辆是为此目的正在开发的一种类型的车辆。一般而言，电动车辆不同于常规机动车辆，因为它们通过由一个或多个电池供电的电机来选择性地驱动。相比之下，常规机动车辆仅依赖内燃发动机来驱动车辆。在行业中已经努力继续提高电动车辆的燃料经济性和电力范围(electric range)。

技术实现要素：

根据本发明的示例性方面的一种电动车辆除了其他部件以外包括轮胎和电动加热装置，该电动加热装置被配置为选择性地使轮胎升温。

在前述电动车辆的进一步非限制性实施例中，轮胎是低滚动阻力轮胎。

在任一前述电动车辆的进一步非限制性实施例中，电动加热装置包括通气孔。

在任一前述电动车辆的进一步非限制性实施例中，电动加热装置包括红外线加热装置。

在任一前述电动车辆的进一步非限制性实施例中，电动加热装置包括电阻式加热装置。

在任一前述电动车辆的进一步非限制性实施例中，电阻式加热装置是空气-PTC加热器。

在任一前述电动车辆的进一步非限制性实施例中，控制模块被配置为命令利用来自外部电源的电网电力来致动电动加热装置。

在任一前述电动车辆的进一步非限制性实施例中，风扇被设置成邻近电动加热装置。

在任一前述电动车辆的进一步非限制性实施例中，高压电池总成被配置为选择性地给电动加热装置供电。

在任一前述电动车辆的进一步非限制性实施例中，电动加热装置被安装在电动车辆的轮舱内。

在任一前述电动车辆的进一步非限制性实施例中，电动加热装置被嵌入在电动车辆的底盘内。

在任一前述电动车辆的进一步非限制性实施例中，电动加热装置被安装在轮胎内部。

根据本发明的另一个示例性方面的一种方法除了其他方面以外包括：在电动车辆插电条件期间给加热装置供电以及通过加热装置使电动车辆的至少一个轮胎升温。

在前述方法的进一步非限制性实施例中，该方法包括在供电步骤之前确定电动车辆是否插电。

在任一前述方法的进一步非限制性实施例中，该方法包括确定点火开关接通(Key-On)事件是否被预期在预定的阈值时间量内。

在任一前述方法的进一步非限制性实施例中，供电步骤包括使用电网电力给加热装置供电。

在任一前述方法的进一步非限制性实施例中，升温步骤包括将暖空气引导到轮胎上。

在任一前述方法的进一步非限制性实施例中，升温步骤包括靠近轮胎电力产生热量。

在任一前述方法的进一步非限制性实施例中，其中继续升温步骤，直到电动车辆被采取不插电(off-plug)。

在任一前述方法的进一步非限制性实施例中，该方法包括在不插电条件期间通过采用高压电池总成给加热装置供电来使至少一个轮胎升温。

前述段落、权利要求或以下说明书和附图中的实施例、示例和可选方案，包括它们的各个方面或各自的个体特征，可以独立地或以任意组合的形式获得。关于一个实施例所描述的特征适用于所有的实施例，除非这些特征互不相容。

从以下具体实施方式中，本发明的各种特征和优点对本领域技术人员来说将是显而易见的。伴随具体实施方式的附图可以被简要地描述如下。

附图说明

图1示意性地说明了电动车辆的动力传动系统；

图2说明了电动车辆的车辆系统；

图3说明了配备有用于使车辆的轮胎升温的多个加热装置的电动车辆；

图4A、4B和4C说明了用于安装被配置为预处理电动车辆的轮胎的加热装置的示例性安装位置；

图5示意性地说明了用于在插电条件期间预处理电动车辆的轮胎的控制策略。

具体实施方式

本发明描述了一种用于在插电条件期间预处理电动车辆的轮胎的车辆系统和方法。该车辆系统可以包括轮胎和一个或多个被配置用于选择性地使轮胎升温的电动加热装置。该加热装置在电动车辆插电条件期间被供电并且被配置为通过将热量引导到轮胎来使轮胎升温。以这种方式预处理轮胎可以提高电动车辆的燃料经济性和电力范围。这些和其它特征在该具体实施方式的以下段落中进行更详细地描述。

图1示意性地说明了电动车辆12的动力传动系统10。在该实施例中，图1的电动车辆12被描述为插电式混合动力电动车辆(PHEV)；然而，应当理解的是，本发明的构思并不限于PHEV并且可以延伸至其它电动车辆，包括但不限于，纯电动车辆(BEV)。

在一个非限制性实施例中，动力传动系统10是使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。第一驱动系统包括发动机14和发电机18(即，第一电机)的组合。第二驱动系统至少包括马达22(即，第二电机)和电池总成24。在该示例中，第二驱动系统被认为是动力传动系统10的电驱动系统。第一和第二驱动系统产生扭矩以驱动电动车辆12的一组或多组车辆驱动轮28。

发动机14——其可以是内燃发动机——和发电机18可以通过动力传输单元30——例如行星齿轮组——连接。当然，其它类型的动力传输单元，包括其它齿轮组和传动装置，可以被用于将发动机14连接至发电机18。在一个非限制性实施例中，动力传输单元30是行星齿轮组，该行星齿轮组包括环形齿轮32、中心齿轮34和行星齿轮架总成36。

发电机18可以由发动机14通过动力传输单元30来驱动以将动能转变为电能。发电机18可以可选择地用作马达以将电能转变为动能，从而输出扭矩至连接到动力传输单元30的轴38。因为发电机18被可操作地连接到发动机14，所以发动机14的转速可以通过发电机18来控制。

动力传输单元30的环形齿轮32可以被连接至轴40，轴40通过第二动力传输单元44被连接至车辆驱动轮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。其它动力传输单元也可以是适合的。齿轮46将扭矩从发动机14传递至差速器48以最终为车辆驱动轮28提供牵引力。差速器48可以包括能够将扭矩传递至车辆驱动轮28的多个齿轮。在一个实施例中，第二动力传输单元44通过差速器48被机械地连接至车轴50以将扭矩分配至车辆驱动轮28。

马达22也可以被用于通过将扭矩输出至也连接至第二动力传输单元44的轴52来驱动车辆驱动轮28。在一个实施例中，马达22配合作为再生制动系统的一部分，在再生制动系统中，马达22可以被用于输出扭矩。例如，马达22可以将电力输出至电池总成24。

电池总成24是高压电动车辆电池总成的示例类型。电池总成24可以包括高压电池组，该高压电池组能够输出电力以操作马达22和发电机18。其它类型的储能设备和/或输出设备也可以被用于电驱动电动车辆12。

在电动车辆12的非限制性PHEV实施例中，电池总成24可以使用充电器模块60被再次充电或被部分再次充电，充电器模块60被连接至由外部电源——例如，电网、太阳能电池板或诸如此类——供电的充电站。

在一个非限制性实施例中，电动车辆12具有至少两个基本操作模式。电动车辆12可以在电动车辆(EV)模式下运行，在电动车辆(EV)模式下，马达22被用于车辆推进(总体上没有来自发动机14的辅助)，从而将电池总成24的荷电状态消耗至其在某些驾驶参数/周期下的最大可允许的放电率。EV模式是用于电动车辆12的运行的电荷消耗模式的示例。在EV模式期间，电池总成24的荷电状态在某些情况下可以增加，例如由于一段时间的再生制动。发动机14在默认EV模式下通常不被允许运行，但是可以基于车辆系统状态根据需要操作或根据操作者允许进行操作。

电动车辆12可以附加地在混合动力(HEV)模式下运行，在混合动力模式下，发动机14和马达22二者都被用于车辆推进。HEV模式是用于电动车辆12的运行的电荷保持模式的示例。在HEV模式期间，电动车辆12可以减少马达22推进用量以便通过增加发动机14推进用量来将电池总成24的荷电状态保持在恒定或接近恒定的水平。电动车辆12可以在EV和HEV模式以外的其他操作模式下运行。

图2是车辆系统56的高度示意图，车辆系统56可以被并入到车辆中，例如图1的电动车辆12。车辆系统56适于预处理电动车辆的一个或多个轮胎58以便在开始即将到来的行驶周期之前使轮胎升温。预处理轮胎58可以提高电动车辆的燃料经济性和电力范围。

在一个非限制性实施例中，示例性车辆系统56包括高压电池总成24、一个或多个轮胎58、充电器模块60、一个或多个加热装置62和控制模块64。高压电池总成24可以包括多个电池单元或其他储能设备。高压电池总成24的电池单元储存电能，该电能可以通过高压总线65来供应以给驻留在电动车辆上的各种负载供电。这些负载可以包括各种高压负载(例如，电机等)和/或各种低压电负载(例如，照明系统、低压电池、逻辑电路等)。

充电器模块60被可操作地连接在高压电池总成24和外部电源66之间。充电器模块60适于选择性地供应给高压电池总成24的电池单元充电所需的能量。在一非限制性实施例中，充电器模块60插入到外部电源66中并且插入到位于电动车辆上的端口中以接收电力并且将该电力传输至高压电池总成24和/或直接到高压总线65上。外部电源66可以包括非车载电源，例如公用/电网电力。

在另一个非限制性实施例中，充电器模块60被配置为给高压电池总成24充电。如果必要的话，充电器模块60可以将从外部电源66接收到的交流电(AC)转换为用于给高压电池总成24充电的直流电(DC)。在一替代实施例中，与车辆系统56分离的装置被配置为执行任何必要的AC到DC转换。除了其他操作参数之外，充电器模块60还被配置为建立用于给高压电池总成24充电的最大可用充电电流。

轮胎58可以被旋转地安装在电动车辆的轮舱68内。当然，虽然在图2中示出了单个轮胎58，但是与车辆系统56相关联的电动车辆可以包括多个轮胎(例如，参见图3)。在一非限制性实施例中，轮胎58是低滚动阻力轮胎。

一个或多个加热装置62可以相对于轮胎58定位。加热装置62被配置为预处理轮胎58，例如通过使它升温。在一个非限制性实施例中，加热装置62是被配置为将热量H——例如来自电动车辆的乘客舱的暖空气——引导到轮胎58上的通气孔。风扇90可以可选择地被设置成邻近加热装置62以将暖空气吹到轮胎58上。在另一个实施例中，加热装置62是被配置用于产生用于使轮胎58升温的红外线加热装置。在另一个非限制性实施例中，加热装置62是被配置用于产生用于使轮胎58升温的热量H的电阻式加热装置，例如空气-正温度系数(PTC)加热器或其它电阻式加热装置。在本发明的范围之内，其它加热装置也是预期的。

在一个非限制性实施例中，当车辆“插电”(即，被插入到外部电源66中)时，加热装置62由电网电力供电。在另一个非限制性实施例中，当车辆“不插电”(即，从外部电源66拔下)时，加热装置62可以可选择地由高压电池总成24来供电。用于给加热装置62供电的电力可以直接从充电器模块60或从高压电池总成24通过高压总线65来传输。

参照图3，电动车辆12可以配备有多个轮胎58。加热装置62可以被定位成靠近一个或多个轮胎58，用于选择性地预处理轮胎58。在一非限制性实施例中，电动车辆12的每个轮胎58通过至少一个加热装置62来使其升温。然而，其它配置也是预期的，包括但不限于，仅使电动车辆12的后轮胎58升温、仅使电动车辆12的前轮胎58升温等。

加热装置62也可以是相同或不同类型的加热装置。在一个非限制性实施例中，轮胎58的一部分可以通过红外线加热装置来加热，而轮胎58的另一部分可以通过电阻式加热装置来加热。在本发明的范围之内，各种其它加热装置组合也是预期的。

加热装置62可以被安装在相对于轮胎58的各种位置处。例如，加热装置62可以被安装在轮舱68内(参见图2和4A)。在另一个非限制性实施例中，加热装置62被安装在电动车辆12的底盘78内(参照图4B)。在另一个非限制性实施例中，加热装置62被嵌入在轮胎58内(见图4C)。例如，加热装置62可以被嵌入在轮胎58的橡胶部分80内、轮胎58的轮毂部分82内或二者。

再次参考图2，控制模块64可以是整体车辆控制单元——例如车辆系统控制器(VSC)——的一部分，或可选择地可以是与VSC分开的独立的控制单元。在一个非限制性实施例中，控制模块64包括用于与车辆系统56的各种部件连接和命令车辆系统56的各种部件的操作的可执行指令，各种部件包括但不限于，高压电池总成24、充电器模块60和加热装置62。控制模块64可以包括用于与车辆系统56的各种部件连接的多个输入端和输出端。此外，控制模块64可以包括用于执行车辆系统56的各种控制策略和模式的处理单元74和非易失性存储器76。

在一个非限制性实施例中，控制模块64被配置为致动加热装置62以加热轮胎58。当电动车辆插电并且即将到来的行驶周期是预期的时，控制模块64可以致动加热装置62。在另一个实施例中，控制模块64被配置为确定何时开始和停止给高压电池总成24充电和应该使用什么样的充电速率。在另一个实施例中，控制模块64被配置为确定何时开始和停止使用加热装置62预处理轮胎58。这些仅仅是车辆系统56的控制模块64的许多功能的非限制性示例。

继续参照图1-4C，图5示意性地说明了用于控制车辆系统56的控制策略100。例如，控制策略100可以被执行以在车辆插电条件期间预处理电动车辆12的轮胎58。控制模块64可以被编程有适于执行控制策略100或任何其它控制策略的一个或多个算法。在一个非限制性实施例中，控制策略100被存储为控制模块64的非易失性存储器76的可执行指令。

如图5所示，控制策略100开始于框102。在框104，控制策略100确认电动车辆12是否插电。当电动车辆12点火开关关断并且充电器模块60被插入到电动车辆12和外部电源66中时，电动车辆12的插电条件存在。如果电动车辆12插电，则控制策略100可以进行到框106。

接下来，在框106，控制策略100确定在预定的阈值时间量内即将到来的行驶周期是否是预期的。换句话说，轮胎预处理仅当预期电动车辆12的所有者操作者将很快从充电器模块60移动该车辆并且开始行驶周期(即，点火开关接通事件很可能发生)时发生。轮胎预处理的开始时间可以是多种因素的函数。在一个非限制性实施例中，轮胎预处理的开始时间可以至少部分基于客户输入。在另一个非限制性实施例中，轮胎预处理的开始时间可以基于计划的乘客舱预处理的开始时间。在另一个非限制性实施例中，轮胎预处理的开始时间可以是基于已建立的与电动车辆12相关联的行驶周期的模式。

用于得出轮胎预处理开始时间的逻辑可以被编程在控制模块64内，例如在一个或多个查找表内。通过一个非限制性示例来说，如果即将到来的行驶周期被预期在15分钟或更短的时间之后，则第一开始时间可以被用来开始预处理轮胎58，而如果即将到来的行驶周期被预期在大于15分钟之后，则第二、后来的开始时间可以被采用。这仅作为一个非限制性示例，并且预定的阈值时间量可以被设置成任何时间量。

如果在框106确定即将到来的行驶周期被预期在预定的阈值时间量内，则控制策略100可以进行至框108，通过致动加热装置62以产生热量或将热量导向轮胎58。加热装置62可以使用通过高压总线65传输的电网电力来供电。在一个非限制性装置中，加热装置62包括通气孔，该加热装置通过打开通气孔来致动以将热量H引导到轮胎58上。热量H可以是从电动车辆12的预处理的乘客舱中提取的暖空气。电网电力被用于预处理乘客舱。在另一个非限制性实施例中，加热装置62包括电动加热装置，该电动加热装置被致动以产生可以用于使轮胎58升温的热量H。

一旦加热装置62在框108已被致动，轮胎58的预处理就开始于框110。以这种方式预处理轮胎58或使轮胎58升温通过更高的轮胎温度、更高的轮胎压力和更温暖的轮胎材料(例如，粘弹性)来提高燃料经济性。因为在点火开关接通事件时移动电动车辆需要较少的高压(HV)电力，所以还可以实现提高的EV范围。

轮胎58可以被预处理，直到电动车辆12被采取不插电，在该点处，控制策略100结束于框112。如果需要的话，加热装置62也可以在行驶周期期间被致动以加热轮胎58，例如通过使用来自高压电池总成24的电力或通过放掉来自乘客舱的暖空气。

虽然不同的非限制性实施例被说明为具有特定的部件或步骤，但是本发明的实施例并不限于那些特定的组合。将来自任一非限制性实施例的一些部件或特征与来自任一其他非限制性实施例的特征或部件结合使用是可能的。

应当理解的是，在几个附图中，相同的附图标记标识相应的或类似的元件。应当理解的是，虽然在这些示例性实施例中公开和说明了特定的部件布置，但是其它布置也可以受益于本发明的教导。

前述说明应当被解释为说明性的而不是任何限制性的意义。本领域普通技术人员将理解的是，某些修改可能落入本发明的范围之内。由于这些原因，应当研究下面的权利要求来确定本发明的真实范围和内容。