用于駕駛循環(huán)之后發(fā)電的車輛電池電荷準(zhǔn)備的制作方法
【專利摘要】本公開涉及用于駕駛循環(huán)之后發(fā)電的車輛電池電荷準(zhǔn)備。一種車輛包括：連接器，用于將車輛中的電池與車輛外部的負(fù)載連接。一種能量管理系統(tǒng)包括：控制器，被配置為根據(jù)目標(biāo)荷電狀態(tài)范圍來(lái)操作車輛中的電池，其中，所述目標(biāo)荷電狀態(tài)范圍由荷電狀態(tài)上限與荷電狀態(tài)下限限定。響應(yīng)于在到達(dá)目的地之前接收到準(zhǔn)備在所述目的地處發(fā)電的請(qǐng)求，所述控制器隨著離目的地的距離減小而提高荷電狀態(tài)下限。響應(yīng)于所述請(qǐng)求，在到目的地的駕駛循環(huán)期間操作電池，使得在起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)之前的預(yù)定時(shí)間段內(nèi)在目的地處電池荷電狀態(tài)允許電池向外部負(fù)載提供電力。
【專利說(shuō)明】
用于駕駛循環(huán)之后發(fā)電的車輛電池電荷準(zhǔn)備
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本申請(qǐng)涉及用于向外部裝置提供電力的混合動(dòng)力車輛動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的控制。
【背景技術(shù)】
[0002]混合動(dòng)力車輛將傳統(tǒng)的由燃料提供動(dòng)力的發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)馬達(dá)組合，以改善燃料經(jīng)濟(jì)性。為了實(shí)現(xiàn)更好的燃料經(jīng)濟(jì)性，混合動(dòng)力車輛包括存儲(chǔ)用于被電動(dòng)馬達(dá)使用的能量的牽引電池。在正常操作期間，電池的荷電狀態(tài)可能波動(dòng)。通過(guò)控制發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)向電池提供電力，可以在駕駛時(shí)對(duì)電池進(jìn)行充電。此外，插電式混合動(dòng)力車輛可通過(guò)插入外部電源來(lái)對(duì)電池進(jìn)行再次充電。
[0003]混合動(dòng)力車輛還可適于向車輛外部的負(fù)載提供電力。車輛可具有取電模式，其中，外部負(fù)載可連接到車輛。在取電模式下，車輛向外部負(fù)載提供電力。一個(gè)可能的應(yīng)用可能為作為備用發(fā)電機(jī)為房屋提供電能。例如，可將車輛電力總線連接至將DC電壓轉(zhuǎn)換為與家用電器兼容的AC電壓的外部逆變器。牽引電池可提供電力或可使發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，以驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)以向外部提供電力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]—種車輛包括電池和控制器，所述控制器被配置為:響應(yīng)于在到達(dá)目的地之前接收到準(zhǔn)備在所述目的地處發(fā)電的請(qǐng)求，在到所述目的地的駕駛循環(huán)期間根據(jù)目標(biāo)荷電狀態(tài)(SOC)范圍來(lái)操作電池，其中，所述目標(biāo)SOC范圍由SOC上限與SOC下限限定，并且隨著離目的地的距離減少而提高SOC下限。所述控制器還可被配置為:響應(yīng)于接收到所述請(qǐng)求，將SOC上限提高至預(yù)定S0C。所述控制器還可被配置為:以一速率提高SOC下限，使得當(dāng)?shù)竭_(dá)目的地時(shí)SOC下限與SOC上限相互靠攏。所述控制器還可被配置為:請(qǐng)求操作發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)，以驅(qū)動(dòng)電池的SOC落入目標(biāo)SOC范圍內(nèi)。所述控制器還可被配置為:操作電池，使得當(dāng)?shù)竭_(dá)目的地時(shí)電池的SOC大于預(yù)定S0C，并且在到達(dá)目的地之后，在請(qǐng)求操作發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)以對(duì)電池進(jìn)行充電和向負(fù)載提供電力之前的至少預(yù)定時(shí)間內(nèi)操作電池，以向車輛外部的負(fù)載提供電力，而發(fā)動(dòng)機(jī)不運(yùn)行。所述控制器還可被配置為:在離目的地預(yù)定距離處開始提高SOC下限。所述控制器還可被配置為:響應(yīng)于在目的地處發(fā)電，將SOC下限降低至預(yù)定值。
[0005]—種能量管理系統(tǒng)包括控制器，所述控制器被配置為:響應(yīng)于在到達(dá)目的地之前接收到準(zhǔn)備在該目的地處發(fā)電的請(qǐng)求，在到該目的地的駕駛循環(huán)期間根據(jù)目標(biāo)SOC范圍來(lái)操作電池，其中，所述目標(biāo)SOC范圍由SOC上限與SOC下限限定，并且隨著離目的地的距離減少而提高SOC下限。所述控制器還可被配置為:響應(yīng)于接收到所述請(qǐng)求，將SOC上限提高至預(yù)定S0C。所述控制器還可被配置為:以一速率提高SOC下限，使得當(dāng)?shù)竭_(dá)目的地時(shí)SOC下限與SOC上限相互靠攏。所述控制器還可被配置為:操作電池，使得當(dāng)?shù)竭_(dá)目的地時(shí)電池的SOC大于預(yù)定S0C，并且在到達(dá)目的地之后，在請(qǐng)求操作發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)以對(duì)電池進(jìn)行充電并向負(fù)載提供電力之前的至少預(yù)定時(shí)間內(nèi)操作電池，以向車輛外部的負(fù)載提供電力，而發(fā)動(dòng)機(jī)不運(yùn)行。所述控制器還可被配置為:在離目的地預(yù)定距離處開始提高SOC下限。所述控制器還可被配置為:響應(yīng)于在目的地處發(fā)電，將SOC下限降低至預(yù)定值。
[0006]一種方法包括:在到目的地的駕駛循環(huán)期間，根據(jù)目標(biāo)SOC范圍通過(guò)控制器來(lái)操作車輛的電池，所述目標(biāo)SOC范圍由SOC上限與SOC下限限定。所述方法還包括:響應(yīng)于在到達(dá)目的地之前接收到準(zhǔn)備在目的地處發(fā)電的請(qǐng)求，隨著離目的地的距離減少而通過(guò)控制器提高SOC下限。所述方法還可包括:響應(yīng)于接收到所述請(qǐng)求，將SOC上限提高至預(yù)定SOC。SOC下限的變化率可使得當(dāng)?shù)竭_(dá)目的地時(shí)SOC下限與SOC上限相互靠攏。所述方法還可包括:通過(guò)控制器請(qǐng)求操作發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)，以將電池的荷電狀態(tài)控制為目標(biāo)SOC范圍。所述方法還可包括:在到達(dá)目的地之后，在至少預(yù)定時(shí)間內(nèi)通過(guò)控制器操作電池以向外部負(fù)載提供電力，而不請(qǐng)求操作發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)。所述方法還可包括:當(dāng)在目的地處開始發(fā)電時(shí)，通過(guò)控制器將SOC下限降低至先前值。所述方法還可包括:當(dāng)離目的地的距離小于預(yù)定距離時(shí)，根據(jù)離目的地的距離，通過(guò)控制器提高SOC下限。
【附圖說(shuō)明】
[0007]圖1為示出了典型動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)和能量存儲(chǔ)組件的插電式混合動(dòng)力電動(dòng)車輛的示意圖。
[0008]圖2為包括多個(gè)電池單元并且由電池能量控制模塊來(lái)監(jiān)測(cè)和控制的可行的電池組裝置的示意圖。
[0009]圖3為示出了用于駕駛循環(huán)的發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)和電池荷電狀態(tài)的曲線圖。
[0010]圖4為示出了用于接收到準(zhǔn)備在目的地處發(fā)電的請(qǐng)求的駕駛循環(huán)的發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)和電池荷電狀態(tài)的曲線圖。
[0011]圖5為示出了用于存儲(chǔ)請(qǐng)求過(guò)發(fā)電的先前目的地的列表的可行的操作序列的流程圖。
[0012]圖6為示出了在駕駛循環(huán)期間用于選擇能量管理限制的可行的操作序列的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]在此描述了本公開的多個(gè)實(shí)施例。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，所公開的實(shí)施例僅僅為示例，并且其它實(shí)施例可采取各種可替代形式。附圖不需要按比例繪制;一些特征可被放大或縮小，以示出特定組件的細(xì)節(jié)。因此，在此所公開的具體結(jié)構(gòu)和功能細(xì)節(jié)不應(yīng)被解釋為限制，而僅僅作為用于教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員以多種形式利用本發(fā)明的代表性基礎(chǔ)。如本領(lǐng)域技術(shù)普通人員將理解的，參照任一附圖示出和描述的各種特征可與一個(gè)或更多個(gè)其它附圖中示出的特征結(jié)合，以形成未明確示出或描述的實(shí)施例。示出的特征的組合提供了用于典型應(yīng)用的代表性實(shí)施例。然而，可能需要與本公開的教導(dǎo)一致的特征的各種組合和變型以用于特定應(yīng)用或?qū)嵤?br>[0014]圖1描繪了典型的混合動(dòng)力電動(dòng)車輛(HEV)。典型的混合動(dòng)力電動(dòng)車輛12可包括機(jī)械連接至混合動(dòng)力傳動(dòng)裝置16的一個(gè)或更多個(gè)電機(jī)14。電機(jī)14可操作為馬達(dá)和發(fā)電機(jī)。此夕卜，混合動(dòng)力傳動(dòng)裝置16機(jī)械連接至發(fā)動(dòng)機(jī)18?；旌蟿?dòng)力傳動(dòng)裝置16還可機(jī)械連接至驅(qū)動(dòng)軸20，驅(qū)動(dòng)軸20機(jī)械連接至車輪22。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)18打開或關(guān)閉時(shí)，電機(jī)14可提供推進(jìn)和減速能力。電機(jī)14可用作發(fā)電機(jī)，并且可通過(guò)回收在摩擦制動(dòng)系統(tǒng)中通常作為熱而損失掉的能量來(lái)提供燃料經(jīng)濟(jì)性效益。因?yàn)樵谔囟l件下混合動(dòng)力電動(dòng)車輛12可在純電動(dòng)模式下操作，所以電機(jī)14還可提供減少的污染物排放。
[0015]在特定操作模式下，電機(jī)14中的至少一個(gè)可用作車載發(fā)電機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)18可直接或通過(guò)混合動(dòng)力傳動(dòng)裝置16驅(qū)動(dòng)電機(jī)14的軸。發(fā)動(dòng)機(jī)18的動(dòng)力輸出為發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的函數(shù)。發(fā)動(dòng)機(jī)18產(chǎn)生的機(jī)械能可通過(guò)用作發(fā)電機(jī)的電機(jī)14被轉(zhuǎn)換為電能。電機(jī)14輸出的電力為電機(jī)轉(zhuǎn)速和電機(jī)扭矩的函數(shù)。
[0016]電池組24存儲(chǔ)可被電機(jī)14使用的能量。車輛電池組或牽引電池24通常提供高電壓DC輸出?？啥x高壓總線40用于連接需要高電壓的負(fù)載?？蓪㈦姵亟M24電連接至高壓總線40，以向高壓總線40提供電力和接收來(lái)自高壓總線40的電力。高壓總線40可表示用于需要與高壓電力進(jìn)行連接的負(fù)載的連接點(diǎn)。一個(gè)或更多個(gè)電力電子模塊26可電連接至高壓總線40，并且可被配置為向高壓總線40提供電力和接收來(lái)自高壓總線40的電力。電力電子模塊26可電連接至電機(jī)14并且提供在高壓總線40與電機(jī)14之間雙向傳輸能量的能力。例如，典型的電池組24可提供DC電壓，而電機(jī)14可利用三相AC電流來(lái)操作。電力電子模塊26可將DC電壓轉(zhuǎn)換為被電機(jī)14使用的三相AC電流。在再生模式下，電力電子模塊26可將來(lái)自用作發(fā)電機(jī)的電機(jī)14的三相AC電流轉(zhuǎn)換為被電池組24使用的DC電壓。
[0017]電池組24除了提供能量用于推進(jìn)之外，電池組24還可提供能量用于其它車輛電子系統(tǒng)。典型的系統(tǒng)可包括將電池組24的高電壓DC輸出轉(zhuǎn)換為與其它車輛負(fù)載兼容的低電壓DC供應(yīng)的DC/DC轉(zhuǎn)換器模塊28 AC/DC轉(zhuǎn)換器模塊28可電連接至高壓總線40，并且被配置為向高壓總線40提供電力和接收來(lái)自高壓總線40的電力。其它高壓負(fù)載(諸如，壓縮機(jī)和電加熱器)可直接連接至高壓總線40。在典型的車輛中，低電壓系統(tǒng)電連接至輔助電池(例如，12V)30。輔助電池30可處于適于特定車輛應(yīng)用的任何電壓(例如，24V、48V等)。
[0018]車輛可為插電式HEV，其中，可通過(guò)外部電源36對(duì)電池組24進(jìn)行再次充電。外部電源36可經(jīng)由通過(guò)充電端口 34的電連接來(lái)向車輛12提供AC或DC電力。充電端口 34可為被配置為將來(lái)自外部電源36的電力傳輸至車輛12的任何類型的端口。充電端口34可電連接至電力轉(zhuǎn)換模塊32。電力轉(zhuǎn)換模塊32可調(diào)節(jié)來(lái)自外部電源36的電力，以向電池組24提供適當(dāng)?shù)碾妷汉碗娏魉?。在一些?yīng)用中，外部電源36可被配置為向電池組24提供適當(dāng)?shù)碾妷汉碗娏魉?，并且可不存在電力轉(zhuǎn)換模塊32。在一些配置中，電力轉(zhuǎn)換模塊32的功能可存在于外部電源36中。
[0019]車輛中可存在一個(gè)或更多個(gè)控制器，以控制各種組件的操作。車輛系統(tǒng)控制器(VSC)44作為車輛12的一部分被示出。附圖中沒(méi)有示出其它控制器?？刂破骺赏ㄟ^(guò)一個(gè)或更多個(gè)通信鏈路相互通信。通信鏈路可為連接車輛12的控制器的有線連接，使得可在控制器之間傳輸和接收數(shù)據(jù)。通信鏈路可為串行總線，諸如，控制器局域網(wǎng)(CAN)。還可通過(guò)控制器之間的離散硬件信號(hào)進(jìn)行通信。還可利用串行通信信號(hào)和離散通信信號(hào)的組合。
[0020]例如，車輛12內(nèi)的各種組件中的每個(gè)可具有一個(gè)或更多個(gè)關(guān)聯(lián)的控制器。發(fā)動(dòng)機(jī)18可具有關(guān)聯(lián)的控制器，以控制和管理發(fā)動(dòng)機(jī)18的操作。發(fā)動(dòng)機(jī)控制器可監(jiān)測(cè)與發(fā)動(dòng)機(jī)18相關(guān)聯(lián)的信號(hào)，諸如，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩。發(fā)動(dòng)機(jī)控制器可控制發(fā)動(dòng)機(jī)18操作的各個(gè)方面。
[0021]傳動(dòng)裝置16可具有關(guān)聯(lián)的控制器，以控制和管理傳動(dòng)裝置16的操作。傳動(dòng)裝置控制器可監(jiān)測(cè)與傳動(dòng)裝置16相關(guān)聯(lián)的信號(hào)，諸如，傳動(dòng)裝置輸出轉(zhuǎn)速、液位和擋位。傳動(dòng)裝置控制器可控制傳動(dòng)裝置16操作的各個(gè)方面。
[0022]電力電子模塊26可具有關(guān)聯(lián)的控制器，以控制和管理該模塊和電機(jī)14的操作。電力電子控制器可監(jiān)測(cè)與電機(jī)14相關(guān)聯(lián)的信號(hào)，比如轉(zhuǎn)速、電流、電壓和溫度。電力電子控制器還可監(jiān)測(cè)與電力電子相關(guān)聯(lián)的信號(hào)，諸如，DC總線電壓。電力電子控制器還可控制電機(jī)14操作的各個(gè)方面。
[0023]車輛可具有至少一個(gè)控制器44，以管理和控制各種組件的操作。該控制器可為VSC44οVSC 44可經(jīng)由通信鏈路(未示出)連接至其它控制器。VSC44可協(xié)調(diào)其它控制器的操作，以達(dá)到車輛級(jí)別目標(biāo)。
[0024]牽引電池24可以由各種化學(xué)配方來(lái)構(gòu)造。典型的電池組化學(xué)物質(zhì)可為鉛酸、鎳金屬氫化物(NIMH)或鋰離子。圖2示出了N個(gè)電池單元72的簡(jiǎn)單串聯(lián)配置的典型牽引電池組24。然而，其它電池組24可由串聯(lián)或并聯(lián)或它們的某種組合連接的任何數(shù)量的獨(dú)立電池單元組成。典型的系統(tǒng)可具有一個(gè)或更多個(gè)控制器，諸如，監(jiān)測(cè)和控制牽引電池24的性能的電池能量控制模塊(BECM)Tet3BECM 76可監(jiān)測(cè)多個(gè)電池組水平特性，諸如電池組電流78、電池組電壓80和電池組溫度82AECM 76可具有非易失性存儲(chǔ)器，使得當(dāng)BECM 76處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)可保存數(shù)據(jù)。當(dāng)下一點(diǎn)火開關(guān)循環(huán)開始時(shí)，保存的數(shù)據(jù)是可用的。
[0025]除了測(cè)量和監(jiān)測(cè)電池組水平特性之外，還可測(cè)量和監(jiān)測(cè)電池單元72的水平特性。例如，可測(cè)量每個(gè)電池單元72的端電壓、電流和溫度。系統(tǒng)可使用傳感器模塊74，以測(cè)量電池單元72特性。取決于能力，傳感器模塊74可測(cè)量一個(gè)或多個(gè)電池單元72的特性。電池組24可利用多達(dá)N。個(gè)傳感器模塊74來(lái)測(cè)量所有電池單元72的特性。每個(gè)傳感器模塊74可將測(cè)量結(jié)果傳輸至BECM 76，用于進(jìn)一步的處理和協(xié)調(diào)。傳感器模塊74可將模擬或數(shù)字形式的信號(hào)傳輸至BECM 76。在一些實(shí)施例中，傳感器模塊74功能可并入BECM 76內(nèi)。即，可將傳感器模塊74硬件集成為BECM 76中的電路的一部分，并且BECM 76可進(jìn)行對(duì)原始信號(hào)的處理。
[0026]計(jì)算電池組的各個(gè)特性可能是有用的。諸如電池功率容量(power capability)和電池荷電狀態(tài)的量對(duì)于對(duì)電池組以及接收來(lái)自電池組的電力的電負(fù)載的操作進(jìn)行控制是有用的。電池功率容量為電池可提供的電力的最大量或電池可接收的電力的最大量的估量。知道電池功率容量允許電力負(fù)載被管理，使得請(qǐng)求的電力在電池可處理的限度內(nèi)。
[0027]電池組荷電狀態(tài)(SOC)給出了電池組中剩余多少電荷的指示。SOC可表示為電池組中剩余的總電荷的百分?jǐn)?shù)。類似于燃料量表，可輸出電池組S0C，以通知駕駛員電池組中剩余多少電荷。還可使用電池組SOC來(lái)控制電動(dòng)車輛或混合動(dòng)力電動(dòng)車輛的操作。電池組SOC的計(jì)算可通過(guò)各種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。一種可行的計(jì)算電池SOC的方法為執(zhí)行電池組電流對(duì)時(shí)間的積分O這就是本領(lǐng)域所公知的安培-小時(shí)積分(ampere-hour integrat1n)。
[0028]再次參照?qǐng)D1，電池組24可被配置為:除了提供電力用于推進(jìn)車輛12之外，還向外部負(fù)載42提供電力。外部負(fù)載42可為車輛12外部的設(shè)備，或者可為存儲(chǔ)在車輛上或車輛攜帶的設(shè)備。外部負(fù)載42可在混合動(dòng)力動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)和車輛12的外部。例如，外部負(fù)載42可為車輛12攜帶或者附接至車輛12的需要由車輛12提供電力的裝置。這種操作模式被稱為取電操作模式。該模式下，可通過(guò)插入車輛的高壓總線40來(lái)提供能量用于外部使用。發(fā)動(dòng)機(jī)18和操作為發(fā)電機(jī)的電機(jī)14也可用于提供來(lái)自車輛12的電力。
[0029]在一些配置中，車輛可包括連接至高壓總線40的DC/AC轉(zhuǎn)換器46 AC/AC轉(zhuǎn)換器46可將來(lái)自高壓總線40的DC電壓轉(zhuǎn)換為用于取電連接器模塊38的交流(AC)電壓。DC/AC轉(zhuǎn)換器46可包括管理電壓轉(zhuǎn)換操作的控制器。DC/AC轉(zhuǎn)換器46可包括開關(guān)裝置以轉(zhuǎn)換電壓。例如，在一些配置中，DC/AC轉(zhuǎn)換器可輸出類似于由電力企業(yè)提供的信號(hào)的60Hz、110伏特AC電力信號(hào)。在一些配置中，DC/AC轉(zhuǎn)換功能可位于外部負(fù)載42中。
[0030]取電連接器模塊38可使外部裝置或負(fù)載42連接至車輛12?？赏ㄟ^(guò)控制器(諸如，VSC 44)控制取電連接器模塊38。當(dāng)插頭未使用時(shí)，取電連接器模塊38可提供隔離能力。取電連接器模塊或端口 38可控制對(duì)外部負(fù)載42的高電壓輸送。取電連接器模塊38可啟用和禁用傳輸至外部負(fù)載42的高電壓。取電連接器端口 38可具有將DC/AC轉(zhuǎn)換器46的輸出選擇性地連接至外部負(fù)載42的能力。取電連接器端口 38可提供用于將外部負(fù)載42連接至車輛12的連接點(diǎn)。端口38可提供用于高電壓和用于車輛12與外部負(fù)載42之間的通信的連接。取電連接器模塊38可向其它控制器提供外部負(fù)載42被連接至車輛12的指示。
[0031]在取電操作模式下，車輛12可處于駐車狀態(tài)(stat1nary)。在一些情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)18可運(yùn)行，以對(duì)用作發(fā)電機(jī)的電機(jī)14提供動(dòng)力。例如，當(dāng)電池SOC低于可支持外部負(fù)載電力汲取(power draw)的電荷水平時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)18可運(yùn)行。以下描述是基于使電機(jī)14操作為發(fā)電機(jī)的，因此在以下描述中可將術(shù)語(yǔ)“發(fā)電機(jī)”與術(shù)語(yǔ)“電機(jī)14”互換地使用。混合動(dòng)力動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)可被配置為使得當(dāng)車輛12處于駐車狀態(tài)時(shí)使電機(jī)14中的一個(gè)或更多個(gè)可操作為發(fā)電機(jī)。操作為發(fā)電機(jī)的電機(jī)14將發(fā)動(dòng)機(jī)18的機(jī)械動(dòng)力轉(zhuǎn)換為電力。高壓總線40可通過(guò)DC/AC轉(zhuǎn)換器46和取電連接器端口 38連接至外部裝置42?？蓪l(fā)動(dòng)機(jī)18和電機(jī)14控制在這種操作模式下?？煽刂栖囕d組件以匹配外部負(fù)載42的電力汲取。對(duì)控制的一些考慮可為負(fù)載變化的穩(wěn)健性和燃料經(jīng)濟(jì)性?？善谕@樣的系統(tǒng)保持電池荷電狀態(tài)，以用于隨后的駕駛目的以及向外部負(fù)載提供充足的電力?？煽刂瓢l(fā)動(dòng)機(jī)18和發(fā)電機(jī)14，以用最具燃料經(jīng)濟(jì)性的方式向外部負(fù)載42提供變化的水平的電力。
[0032]能量管理系統(tǒng)可包括影響電池24的操作的各種組件?？勺鳛槟芰抗芾硐到y(tǒng)的一部分而被包括的組件可為電池24、發(fā)動(dòng)機(jī)18、電機(jī)14和電力電子模塊26。能量管理系統(tǒng)還可包括從外部源36進(jìn)行充電過(guò)程中所涉及的組件和向外部負(fù)載42提供電力過(guò)程中所涉及的組件。能量管理系統(tǒng)可包括一個(gè)或更多個(gè)控制器，以管理和協(xié)調(diào)各種組件的操作。例如，VSC44可協(xié)調(diào)各種組件的操作，以執(zhí)行能量管理功能。能量管理系統(tǒng)可執(zhí)行操作，以向多個(gè)組件提供能量并選擇該能量的源?？衫枚鄠€(gè)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)選擇能量源和確定在任何給定時(shí)間向哪些組件提供電力。例如，可管理能量，使得車輛的燃料經(jīng)濟(jì)性最大化。
[0033]到達(dá)目的地或工作點(diǎn)時(shí)的電池SOC可能為不可預(yù)測(cè)的。駕駛循環(huán)結(jié)束時(shí)的電池SOC可取決于距離、路線和到目的地的駕駛循環(huán)期間的交通狀況。電池SOC可基于多種因素，諸如，駕駛循環(huán)期間的燃料經(jīng)濟(jì)性，而很少考慮在目的地處的發(fā)電。如果到達(dá)目的地時(shí)電池SOC相對(duì)低，則在外部設(shè)備42開始汲取電力之后不久發(fā)動(dòng)機(jī)可開始運(yùn)行。這會(huì)產(chǎn)生車輛在外部發(fā)電模式下沒(méi)有燃料經(jīng)濟(jì)性的看法。為了改善這種看法，確保外部負(fù)載可在發(fā)動(dòng)機(jī)開啟之前的預(yù)定時(shí)間段內(nèi)汲取來(lái)自電池的電力可能是有用的。實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)的一個(gè)方法可以是確保當(dāng)?shù)竭_(dá)目的地或工作點(diǎn)時(shí)電池SOC相對(duì)高。
[0034]可實(shí)施改進(jìn)的能量管理策略，以確保當(dāng)?shù)竭_(dá)目的地時(shí)電池SOC足夠高。在目的地處具有相對(duì)高的電池SOC的作用是在開啟發(fā)動(dòng)機(jī)18之前的時(shí)間段內(nèi)電池可向外部負(fù)載42提供電力。改進(jìn)的能量管理策略可有助于:當(dāng)向外部負(fù)載42提供電力時(shí)，在目的地處減少噪聲和排放。
[0035]車輛12可包括導(dǎo)航系統(tǒng)48，導(dǎo)航系統(tǒng)48包括車輛位置傳感器(諸如，全球定位系統(tǒng)(GPS))。導(dǎo)航系統(tǒng)48可包括用戶界面。所述用戶界面可包括顯示器和輸入機(jī)構(gòu)。所述輸入機(jī)構(gòu)可包括按鈕、按鍵或觸摸屏菜單。操作者可經(jīng)由輸入機(jī)構(gòu)輸入目的地位置?？山?jīng)由通信鏈路(未示出)將導(dǎo)航系統(tǒng)48連接至其它控制器。導(dǎo)航系統(tǒng)48可設(shè)有界面，所述界面允許操作者輸入目的地并選擇在到目的地的駕駛循環(huán)期間是否激活發(fā)電準(zhǔn)備模式。例如，輸入機(jī)構(gòu)可為鍵盤、按鍵或觸摸屏。
[0036]能量管理系統(tǒng)可獲知過(guò)去已使用過(guò)發(fā)電模式(例如，歷史的發(fā)電使用)的目的地的位置。圖5描繪了用于獲知利用發(fā)電模式的目的地的流程圖。在到達(dá)目的地之后，可監(jiān)測(cè)車輛系統(tǒng)，以確定是否進(jìn)入了發(fā)電模式。能量管理系統(tǒng)可實(shí)施操作300，以檢測(cè)車輛是否處于駐車狀態(tài)。例如，可檢查傳動(dòng)裝置16的狀態(tài)，以驗(yàn)證傳動(dòng)裝置16處于停車狀態(tài)?？蓤?zhí)行操作302，在操作302中系統(tǒng)可監(jiān)測(cè)以確定操作者是否啟用了發(fā)電模式。如果操作者啟用了發(fā)電模式，則可執(zhí)行操作304，以將位置(例如，GPS坐標(biāo))存儲(chǔ)在位于非易失性存儲(chǔ)器中的存儲(chǔ)列表中供后續(xù)使用。在一些配置中，可通過(guò)將外部負(fù)載42插入取電連接器38并汲取電力來(lái)進(jìn)入發(fā)電模式。
[0037]如果在目的地處未啟用發(fā)電模式，則系統(tǒng)可將位置從存儲(chǔ)的列表中移除。例如，可不再使用過(guò)去使用過(guò)發(fā)電的位置。可執(zhí)行操作306，在操作306中，系統(tǒng)可將當(dāng)前位置與存儲(chǔ)的位置進(jìn)行比較，以確定匹配。如果所述位置為先前存儲(chǔ)的并且離開所述位置之前未進(jìn)入發(fā)電模式，則可執(zhí)行操作308，在操作308中，可將所述位置從存儲(chǔ)的位置列表中刪除。
[0038]發(fā)電準(zhǔn)備模式中的第一步可為操作者選擇目的地。操作者可在到達(dá)目的地之前的時(shí)間選擇發(fā)電準(zhǔn)備模式。在目的地選擇操作期間，可將先前存儲(chǔ)的位置顯示給操作者。操作者可經(jīng)由輸入機(jī)構(gòu)輸入作為地址的目的地?？蓪⑾惹澳康牡氐牧斜盹@示給操作者，并且操作者可從該列表中選擇目的地。除了目的地之外，還可顯示用于選擇發(fā)電準(zhǔn)備模式的選項(xiàng)。操作者可經(jīng)由輸入機(jī)構(gòu)來(lái)選擇該選項(xiàng)，以啟用發(fā)電準(zhǔn)備模式用于即將到來(lái)的駕駛循環(huán)。
[0039]—旦選擇了啟用發(fā)電準(zhǔn)備模式的目的地，則可確定用于到該目的地的駕駛循環(huán)的能量管理系統(tǒng)。如果未將目的地與發(fā)電準(zhǔn)備模式相關(guān)聯(lián)，則可實(shí)施正常的或默認(rèn)的能量管理策略?？蓛?yōu)化正常的或默認(rèn)的能量管理策略，以最小化燃料消耗。圖3描繪了在到目的地的駕駛循環(huán)期間的可行的默認(rèn)的能量管理策略。發(fā)動(dòng)機(jī)的狀態(tài)(例如，發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)100)可以是基于電池SOC的。發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)100和目標(biāo)電池SOC 102可被繪制為離目的地的距離的函數(shù)。可期望電池SOC緊跟著目標(biāo)電池SOC 12。例如，可將目標(biāo)電池SOC 12限制為在SOC上限106與SOC下限108之間。SOC上限106和SOC下限108可為預(yù)定值。例如，當(dāng)以默認(rèn)的能量管理策略來(lái)操作時(shí)，SOC上限106可為60%，而SOC下限108可為40 %。
[0040]能量管理策略可使得當(dāng)電池SOC降低到SOC下限108之下時(shí)操作發(fā)動(dòng)機(jī)18(例如，發(fā)動(dòng)機(jī)正在運(yùn)行)。發(fā)動(dòng)機(jī)18可處于“開啟”或“運(yùn)行”狀態(tài)，直到電池SOC到達(dá)或超過(guò)SOC上限106時(shí)為止，此時(shí)可關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)18。此外，電機(jī)14可操作為發(fā)電機(jī)，以提供能量來(lái)對(duì)電池24進(jìn)行充電。其它發(fā)動(dòng)機(jī)操作策略也是可行的，并且所示出的策略僅僅為一個(gè)示例。
[0041 ]在目的地104處，離目的地的距離將為零。在目的地104處，可使車輛停車，并且可將外部負(fù)載42連接至車輛12。默認(rèn)的策略可能不能確保電池SOC處于用于向外部負(fù)載42提供電力的相對(duì)高的SOC下。使車輛停車時(shí)的能量管理策略可遵照默認(rèn)的或正常的能量管理策略。在發(fā)電模式下，如果電池SOC起始于接近SOC下限108處，則在進(jìn)入發(fā)電模式之后不久發(fā)動(dòng)機(jī)18可開啟。這會(huì)產(chǎn)生外部發(fā)電模式效率低的看法。
[0042]如果將目的地與發(fā)電準(zhǔn)備模式相關(guān)聯(lián)，那么在到目的地的駕駛循環(huán)期間可更改能量管理策略。如圖4所示，能量管理策略可包括更改的SOC上限204和更改的SOC下限206。圖4描繪了在發(fā)電準(zhǔn)備模式期間可采用的能量管理策略。發(fā)動(dòng)機(jī)的狀態(tài)(例如，發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)200)可以是基于電池SOC的。在可被稱為激活時(shí)間208的由操作者選擇的特定時(shí)間處，可激活發(fā)電準(zhǔn)備模式。在激活時(shí)間208之前，能量管理系統(tǒng)可以以SOC上限106與SOC下限108之間的目標(biāo)SOC 202 (例如，正常的或默認(rèn)的能量管理閾值)來(lái)操作。
[0043]在激活時(shí)間208之后，可提高SOC上限106，使得更改的SOC上限204大于默認(rèn)策略的SOC上限106。例如，更改的SOC上限204可為100%。在激活時(shí)間208之后，隨著離目的地的距離變化，可通過(guò)提高SOC下限108來(lái)更改SOC下限108。隨著離目的地的距離減小，更改的SOC下限206可向更改的SOC上限204靠攏(例如，從60%到大約100%)。使用與用于正常策略的發(fā)動(dòng)機(jī)操作策略相同的發(fā)動(dòng)機(jī)操作策略，隨著離目的地的距離減小和更改的SOC上限204與更改的SOC下限208之間的電池SOC操作范圍減小，發(fā)動(dòng)機(jī)18可更頻繁地操作。當(dāng)車輛在目的地處停車時(shí)，可將SOC下限恢復(fù)為預(yù)激活時(shí)間SOC下限108(例如，60% )。
[0044]提高SOC下限的影響是確保當(dāng)?shù)竭_(dá)目的地時(shí)電池SOC為相對(duì)高的S0C。通過(guò)在目的地處在相對(duì)高的電池SOC下開始，在發(fā)動(dòng)機(jī)18開啟之前可從電池組24汲取更多的能量。因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)18沒(méi)有立即開啟，所以這提供了取電操作模式下節(jié)能操作的看法。在一些情況下，可向外部負(fù)載42提供電力而不開啟發(fā)動(dòng)機(jī)18。電池24可向外部負(fù)載42提供電力的時(shí)間段可取決于外部負(fù)載42所汲取的電力和電池24的容量。
[0045]可選擇默認(rèn)的SOC上限106和默認(rèn)的SOC下限108以使電池壽命最大化。例如，可使電池在窄范圍內(nèi)操作，以延長(zhǎng)電池24的壽命。還可選擇這些限制，以優(yōu)化車輛的性能。在發(fā)電準(zhǔn)備模式下，可選擇更改的SOC上限204，以使電池電荷最大化來(lái)延長(zhǎng)電池24可向外部負(fù)載42供電的時(shí)間段。注意到的是，這些限制選擇目標(biāo)可能相互沖突，并且這些限制可選擇為折中的值，以使車輛12和電池24達(dá)到最佳的總體性能。
[0046]圖6描繪了可執(zhí)行以確定能量管理設(shè)置點(diǎn)或限制的操作的流程圖。在操作400，可執(zhí)行指令以確定操作者是否在請(qǐng)求用于當(dāng)前駕駛循環(huán)的發(fā)電準(zhǔn)備模式。如果沒(méi)有選擇準(zhǔn)備模式，則可執(zhí)行操作402，在操作402中，將能量管理限制或設(shè)置點(diǎn)設(shè)為默認(rèn)值或正常值。
[0047]如果選擇了準(zhǔn)備模式，那么操作者可請(qǐng)求目的地。在操作404，可請(qǐng)求用戶輸入以輸入目的地是否為先前存儲(chǔ)的目的地。如果目的地為先前存儲(chǔ)的目的地，那么可執(zhí)行操作408，在操作408中提示操作者從先前目的地列表中進(jìn)行選擇。如果目的地不是先前存儲(chǔ)的目的地，那么可執(zhí)行操作406，在操作406中請(qǐng)求操作者輸入目的地。
[0048]一旦輸入目的地，則可執(zhí)行操作410，在操作410中根據(jù)目的地配置能量管理系統(tǒng)操作限制或設(shè)置點(diǎn)。一旦確定了操作模式，則可執(zhí)行操作412以根據(jù)選擇的策略來(lái)執(zhí)行駕駛循環(huán)期間的能量管理策略。
[0049]在一些配置中，在離目的地預(yù)定距離處可激活發(fā)電準(zhǔn)備模式。例如，如果目的地離當(dāng)前位置有很長(zhǎng)距離，則在駕駛循環(huán)期間可能需要以燃料經(jīng)濟(jì)的方式操作盡可能長(zhǎng)的時(shí)間。在離目的地預(yù)定距離處，可激活發(fā)電準(zhǔn)備模式以使荷電狀態(tài)隨著車輛接近目的地而增加。在一些配置中，操作者可選擇所述預(yù)定距離。
[0050]在此公開的處理、方法或算法可傳送到處理裝置、控制器或計(jì)算機(jī)/由處理裝置、控制器或計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)施，所述處理裝置、控制器或計(jì)算機(jī)可包括任何現(xiàn)存的可編程電子控制單元或?qū)Ｓ秒娮涌刂茊卧?。類似地，所述處理、方法或算法可被存?chǔ)為可以多種形式由控制器或計(jì)算機(jī)來(lái)執(zhí)行的數(shù)據(jù)和指令，所述數(shù)據(jù)或指令包括但不限于:永久地存儲(chǔ)在不可寫入存儲(chǔ)介質(zhì)(諸如，ROM裝置)上的信息和可變地存儲(chǔ)在可寫入存儲(chǔ)介質(zhì)(諸如，軟盤、磁帶、CD、RAM裝置以及其它磁性介質(zhì)和光學(xué)介質(zhì))上的信息。所述處理、方法或算法還可在軟件可執(zhí)行對(duì)象中實(shí)現(xiàn)?？蛇x地，所述處理、方法或算法可利用合適的硬件組件(諸如，專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)、狀態(tài)機(jī)、控制器或其它硬件組件或裝置)或者硬件、軟件和固件組件的組合來(lái)整體或部分地實(shí)現(xiàn)。
[0051]雖然上文描述了示例性實(shí)施例，但是并不意在這些實(shí)施例描述了權(quán)利要求包含的所有可能形式。說(shuō)明書中使用的詞語(yǔ)為描述性詞語(yǔ)而非限制性的，并且應(yīng)理解，在不脫離本公開的精神和范圍的情況下可作出各種改變。如之前描述的，可組合多個(gè)實(shí)施例的特征，以形成可能沒(méi)有明確描述或示出的本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施例。雖然關(guān)于一個(gè)或更多個(gè)期望特性，多個(gè)實(shí)施例可被描述為提供優(yōu)點(diǎn)或者優(yōu)于其它實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)實(shí)施方式，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員認(rèn)識(shí)到，可以折中一個(gè)或更多個(gè)特征或特性以實(shí)現(xiàn)期望的整體系統(tǒng)屬性，這取決于具體應(yīng)用和實(shí)施方式。這些屬性可包括但不限于:成本、強(qiáng)度、耐用性、生命周期成本、市場(chǎng)性、外觀、包裝、尺寸、可維修性、重量、可制造性、裝配的便利性等。這樣，關(guān)于一個(gè)或更多個(gè)特性被描述為比其它實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)實(shí)施方式更不令人滿意的實(shí)施例并不在本申請(qǐng)的范圍之外，并且可期望用于特定應(yīng)用。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種車輛，包括: 電池； 控制器，被配置為:響應(yīng)于在到達(dá)目的地之前接收到準(zhǔn)備在所述目的地處發(fā)電的請(qǐng)求，在到所述目的地的駕駛循環(huán)期間根據(jù)目標(biāo)荷電狀態(tài)范圍操作所述電池，其中，所述目標(biāo)荷電狀態(tài)范圍由荷電狀態(tài)上限和荷電狀態(tài)下限限定，并且隨著到所述目的地的距離減小而提高所述荷電狀態(tài)下限。2.如權(quán)利要求1所述的車輛，其中，所述控制器還被配置為:響應(yīng)于接收到所述請(qǐng)求，將所述荷電狀態(tài)上限提高至預(yù)定荷電狀態(tài)。3.如權(quán)利要求1所述的車輛，其中，所述控制器還被配置為:以一速率提高所述荷電狀態(tài)下限，使得當(dāng)?shù)竭_(dá)所述目的地時(shí)所述荷電狀態(tài)下限與所述荷電狀態(tài)上限相互靠攏。4.如權(quán)利要求1所述的車輛，其中，所述控制器還被配置為:請(qǐng)求操作發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)，以驅(qū)動(dòng)所述電池的荷電狀態(tài)落入所述目標(biāo)荷電狀態(tài)范圍內(nèi)。5.如權(quán)利要求4所述的車輛，其中，所述控制器還被配置為:操作所述電池，使得當(dāng)?shù)竭_(dá)所述目的地時(shí)的所述電池的荷電狀態(tài)大于預(yù)定荷電狀態(tài)，并且在到達(dá)所述目的地之后，在請(qǐng)求操作所述發(fā)動(dòng)機(jī)和所述電機(jī)以對(duì)所述電池進(jìn)行充電和對(duì)所述車輛外部的負(fù)載提供電力之前的至少預(yù)定時(shí)間內(nèi)，操作所述電池以向所述負(fù)載提供電力，而所述發(fā)動(dòng)機(jī)不運(yùn)行。6.如權(quán)利要求1所述的車輛，其中，所述控制器還被配置為:在離所述目的地預(yù)定距離處開始提高所述荷電狀態(tài)下限。7.如權(quán)利要求1所述的車輛，其中，所述控制器還被配置為:響應(yīng)于在所述目的地處發(fā)電，將所述荷電狀態(tài)下限降低至預(yù)定值。
【文檔編號(hào)】B60W10/06GK105882643SQ201610086167
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年2月15日
【發(fā)明人】布萊恩·托馬斯·秀, 沃爾特·約瑟夫·歐特曼, 馬文·保羅·克拉斯卡, 邁克爾·杜安·華萊士
【申請(qǐng)人】福特全球技術(shù)公司