專利名稱：控制車輛電池充電的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的來(lái)說(shuō)涉及混合車輛動(dòng)力系統(tǒng)，更具體的說(shuō)，涉及用于控制混合車輛動(dòng)力系統(tǒng)電能存儲(chǔ)系統(tǒng)充電的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
具有混合動(dòng)力系統(tǒng)的車輛，例如，包括電機(jī)和內(nèi)燃機(jī)的車輛，通常在動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)中通過(guò)選擇應(yīng)用電機(jī)和內(nèi)燃機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)車輛。這樣一種混合動(dòng)力系統(tǒng)，也就是車輛停止/起動(dòng)系統(tǒng)，包括在車輛怠速/停止時(shí)關(guān)閉所述發(fā)動(dòng)機(jī)，在發(fā)動(dòng)機(jī)減速時(shí)提前切斷燃料供給的系統(tǒng)。當(dāng)操作者隨后踏下油門以使車輛加速時(shí)，如果發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低于一固定閾值，控制系統(tǒng)促使電機(jī)用存儲(chǔ)在高壓電池中的電能起動(dòng)內(nèi)燃機(jī)。這種操作在停-和-走的過(guò)程中改善了燃油經(jīng)濟(jì)性。所述高壓電池需要再充電以補(bǔ)充由電機(jī)消耗掉的能量。
設(shè)計(jì)完成車輛停止/起動(dòng)操作的一示意性混合系統(tǒng)包括帶式發(fā)電機(jī)起動(dòng)機(jī)(BAS)系統(tǒng)。該混合系統(tǒng)將復(fù)雜的發(fā)動(dòng)機(jī)控制與精確的電機(jī)/發(fā)電機(jī)結(jié)合。這種系統(tǒng)中還包括再生制動(dòng)和有效充電。一單個(gè)，36伏電池提供電能，擴(kuò)大了存在的12伏電系統(tǒng)。所有車輛附件和乘客娛樂(lè)系統(tǒng)，例如空調(diào)在發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)停止的過(guò)程中也會(huì)工作。所述BAS系統(tǒng)可以應(yīng)用在四缸或六缸發(fā)動(dòng)機(jī)上，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器的結(jié)構(gòu)影響最小。
應(yīng)當(dāng)理解，保持電能存儲(chǔ)系統(tǒng)，例如，高壓電池的荷電狀態(tài)(SOC)是非常重要的。電池荷電狀態(tài)的過(guò)渡枯竭通常會(huì)減少電池壽命，而對(duì)電池過(guò)渡充電會(huì)不必要的浪費(fèi)燃料，導(dǎo)致車輛的燃油經(jīng)濟(jì)性下降。
現(xiàn)有技術(shù)中控制電池充電包括零電流充電，或涓流充電，其在零電流附近不停的給電池充電。在電機(jī)-發(fā)電機(jī)單元(MGU)輕載荷狀態(tài)，電池充電單元沒(méi)在最優(yōu)經(jīng)濟(jì)性上操作，從而不必要的耗費(fèi)能量。進(jìn)一步說(shuō)，由于零電流系統(tǒng)限制電流的特性，喪失了發(fā)動(dòng)機(jī)在高效率下給電池充電的機(jī)會(huì)。
因此，在混合電動(dòng)車輛中優(yōu)化電池充電，從而使電池壽命最大化并使車輛燃油經(jīng)濟(jì)性最大化是十分重要的。本發(fā)明提供了解決上述問(wèn)題的優(yōu)化的電池充電。

發(fā)明內(nèi)容
公開(kāi)的是用于高壓電能存儲(chǔ)系統(tǒng)的充電策略和系統(tǒng)，所述高壓電能存儲(chǔ)系統(tǒng)能給混合動(dòng)力車輛供應(yīng)電能。所述充電策略和系統(tǒng)給電能存儲(chǔ)單元充電，進(jìn)而確保電能存儲(chǔ)系統(tǒng)的荷電狀態(tài)在加速或驅(qū)動(dòng)循環(huán)的結(jié)尾時(shí)能與加速開(kāi)始時(shí)的荷電狀態(tài)相同。所述充電策略和系統(tǒng)優(yōu)選應(yīng)用機(jī)會(huì)充電以獲得混合系統(tǒng)最大的能量效率，從而最小化燃料消耗并使燃油經(jīng)濟(jì)性最大化。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種用于充電系統(tǒng)的控制系統(tǒng)和方法，所述控制系統(tǒng)和方法可給車輛電能存儲(chǔ)系統(tǒng)供應(yīng)電能，所示車輛具有包括內(nèi)燃機(jī)的混合動(dòng)力系統(tǒng)。內(nèi)燃機(jī)用來(lái)給車輛動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)提供驅(qū)動(dòng)扭矩，并可操作來(lái)給充電系統(tǒng)提供充電扭矩?？刂葡到y(tǒng)操作來(lái)確定電能存儲(chǔ)系統(tǒng)的操作狀態(tài)，并確定所述內(nèi)燃機(jī)的操作效率。充電系統(tǒng)的操作基于電能存儲(chǔ)系統(tǒng)的荷電狀態(tài)，和內(nèi)燃機(jī)的操作效率被控制。
本發(fā)明進(jìn)一步包括控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)可操作來(lái)確定車速以及控制充電系統(tǒng)的操作，基于電能存儲(chǔ)系統(tǒng)的荷電狀態(tài)，和內(nèi)燃機(jī)的操作效率，以及，車速。
本發(fā)明進(jìn)一步包括控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)可操作來(lái)確定發(fā)動(dòng)機(jī)的操作點(diǎn)，并控制所述充電系統(tǒng)的操作，基于電能存儲(chǔ)系統(tǒng)的荷電狀態(tài)，和內(nèi)燃機(jī)的操作效率，以及，發(fā)動(dòng)機(jī)操作點(diǎn)。
本發(fā)明的另一方面包括控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)可操作來(lái)選擇性地當(dāng)由于充電系統(tǒng)超出一預(yù)定值的操作而導(dǎo)致的操作效率改變時(shí)操作所述充電系統(tǒng)。
本發(fā)明的另一方面包括控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)可操作來(lái)在充電系統(tǒng)基于荷電狀態(tài)減少的操作時(shí)增加發(fā)動(dòng)機(jī)的操作范圍。
本發(fā)明的另一方面包括控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)可操作來(lái)在充電系統(tǒng)基于荷電狀態(tài)增加的操作時(shí)限制發(fā)動(dòng)機(jī)的操作范圍。
本發(fā)明的另一方面包括控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)可操作來(lái)在荷電狀態(tài)超過(guò)一最大值時(shí)停止充電系統(tǒng)的操作。
本發(fā)明的另一方面包括充電系統(tǒng)，該充電系統(tǒng)包括一高壓電能充電系統(tǒng)。
本發(fā)明的另一方面包括控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)可操作來(lái)保持所述電能存儲(chǔ)系統(tǒng)的荷電狀態(tài)在最大值和最小值之間。
本發(fā)明的另一方面包括控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)可操作來(lái)確定發(fā)動(dòng)機(jī)的具體燃油消耗。
本發(fā)明的另一方面包括基于上述內(nèi)容優(yōu)化電能存儲(chǔ)系統(tǒng)壽命的方法。
在閱讀和理解下述具體實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明的基礎(chǔ)上，本發(fā)明的這些和其他特征將變的更加明顯。


本發(fā)明可以用各種部件及部件的布置的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)，下面結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明優(yōu)選實(shí)施方案，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的示例性動(dòng)力系統(tǒng)的示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)操作的圖解說(shuō)明；圖3是根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)校準(zhǔn)的圖解說(shuō)明。
具體實(shí)施例方式
參見(jiàn)附圖，本說(shuō)明只是為了說(shuō)明本發(fā)明而不是限制本發(fā)明，圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的車輛動(dòng)力系統(tǒng)的示意圖，包括一示意性的內(nèi)燃機(jī)和控制系統(tǒng)。該被描述為帶驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)/起動(dòng)機(jī)(BAS)系統(tǒng)的示意系統(tǒng)包括動(dòng)力系統(tǒng)，該動(dòng)力系統(tǒng)具有內(nèi)燃機(jī)20，電動(dòng)-發(fā)電機(jī)單元34，以及動(dòng)力系統(tǒng)控制器10。
所述動(dòng)力系統(tǒng)包括內(nèi)燃機(jī)20，該發(fā)動(dòng)機(jī)用公知的傳動(dòng)裝置向驅(qū)動(dòng)輪28提供動(dòng)力，所述公知的傳動(dòng)裝置包括扭矩轉(zhuǎn)換器22，變速器24，以及主減速器裝置26，主減速器裝置26通常包括用于前輪驅(qū)動(dòng)車輛的驅(qū)動(dòng)橋，或，可選地，用于后輪驅(qū)動(dòng)車輛的后差速器，或其他公知的將動(dòng)力傳遞至車輪的裝置。
內(nèi)燃機(jī)20可操作地連接至輔助帶式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)32。在一操作狀態(tài)，內(nèi)燃機(jī)20驅(qū)動(dòng)所述輔助帶驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)32，將功率和能量傳遞至電動(dòng)-發(fā)電機(jī)單元34(MGU)以及其他附件。在另一操作狀態(tài)，MGU34可操作地轉(zhuǎn)動(dòng)內(nèi)燃機(jī)20從而啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的操作。MGU34可操作地用來(lái)通過(guò)功率電子箱(PEB)36給能量存儲(chǔ)系統(tǒng)補(bǔ)充能量或充電，所述能量存儲(chǔ)系統(tǒng)包括一高壓電池40和第二，普通的12伏電池38。所述PEB包括功率變換模塊(PIM)和輔助功率模塊(APM)的功能以便選擇性地為高壓(HV)電池40和傳統(tǒng)的12伏電池38提供電能。盡管應(yīng)用新元件的可選實(shí)施例會(huì)落入本發(fā)明的范圍之內(nèi)，但示意性實(shí)施例中的上述元件對(duì)所屬領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是公知的。
動(dòng)力系統(tǒng)控制器10優(yōu)選為包括分布式控制系統(tǒng)的集成車輛控制系統(tǒng)，其中多個(gè)控制器通過(guò)遍布車輛的局域網(wǎng)絡(luò)(LAN)信號(hào)連接以完成各種任務(wù)。該示意性的車輛控制系統(tǒng)包括可操作且信號(hào)連接至內(nèi)燃機(jī)20的動(dòng)力控制器10，變速器控制器(未示出)，以及可操作連接至所述PEB36的電功率控制器(未示出)。上述的每個(gè)控制器優(yōu)選為通用的數(shù)字計(jì)算機(jī)，通用的數(shù)字計(jì)算機(jī)一般包括微處理器或中央處理單元，ROM，RAM，和包括模/數(shù)以及數(shù)/模的輸入/輸出接口。每個(gè)控制器都具有一系列的控制算法，所述算法包括存儲(chǔ)在ROM中的常駐程序指令和標(biāo)準(zhǔn)并被執(zhí)行以提供每個(gè)計(jì)算機(jī)的各自的功能。上述計(jì)算機(jī)之間的信息傳送優(yōu)選通過(guò)上述LAN來(lái)完成。
所述集成車輛控制系統(tǒng)信號(hào)連接至多個(gè)傳感裝置并可操作地連接至多個(gè)輸出裝置以便實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并控制發(fā)動(dòng)機(jī)20，變速器24以及MGU34的操作。這包括監(jiān)測(cè)所述高壓電池40的狀態(tài)。所述受控輸出裝置優(yōu)選為用于準(zhǔn)確控制和操作包括例如，進(jìn)氣系統(tǒng)，燃料噴射系統(tǒng)，點(diǎn)火系統(tǒng)(當(dāng)應(yīng)用點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí))，排氣循環(huán)系統(tǒng)，以及蒸發(fā)控制系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)20所必需的子系統(tǒng)。所述發(fā)動(dòng)機(jī)傳感裝置包括可操作來(lái)監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)操作的裝置，發(fā)動(dòng)機(jī)的操作包括發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，以及包含進(jìn)氣壓力和/或空氣流的載荷。所述動(dòng)力系統(tǒng)控制裝置優(yōu)選基于監(jiān)測(cè)到的發(fā)動(dòng)機(jī)操作以平均有效壓力，(BMEP，單位kPa)，和制動(dòng)具體燃油消耗(BSFC，單位g/MJ)的形式來(lái)有規(guī)則地確定發(fā)動(dòng)機(jī)的操作點(diǎn)，上述的每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)操作都是可用的。其他的發(fā)動(dòng)機(jī)傳感裝置包括可操作來(lái)監(jiān)測(cè)外部狀態(tài)，操作者命令的傳感器，這些傳感器通常通過(guò)配線連接至所述控制器。
每個(gè)控制器中的控制算法通常在預(yù)定循環(huán)中被執(zhí)行，從而每個(gè)控制算法在每個(gè)循環(huán)中至少被執(zhí)行一次。存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)裝置中的算法由中央處理單元執(zhí)行并可操作地監(jiān)測(cè)來(lái)自傳感裝置的輸入從而執(zhí)行控制和診斷程序以用預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)控制每個(gè)裝置的操作。在發(fā)動(dòng)機(jī)操作過(guò)程中，通常每個(gè)循環(huán)每3，6.25，15，25以及100毫秒執(zhí)行一次?？蛇x擇地，控制算法可以響應(yīng)于某一事件的發(fā)生而執(zhí)行。一循環(huán)事件，例如發(fā)動(dòng)機(jī)燃料的計(jì)算，可以在每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)中執(zhí)行。發(fā)動(dòng)機(jī)熄滅后啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)20的動(dòng)作優(yōu)選響應(yīng)一事件，例如操作者的加速命令而被執(zhí)行?？蛇x擇地，發(fā)動(dòng)機(jī)熄滅后啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)20的動(dòng)作可以是準(zhǔn)循環(huán)事件，其中所述動(dòng)力控制器循環(huán)地監(jiān)測(cè)車輛狀態(tài)，例如周圍環(huán)境溫度，以及在隨后循環(huán)中為了提供附加功能而實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的事件。
所述車輛集成控制系統(tǒng)信號(hào)連接至上述傳感器和其他傳感裝置，并可操作地連接至輸出裝置以便監(jiān)測(cè)和控制發(fā)動(dòng)機(jī)以及車輛的操作。輸出裝置優(yōu)選包括準(zhǔn)確控制和操作所述車輛所必須的子系統(tǒng)，所述車輛包括發(fā)動(dòng)機(jī)，變速器，以及制動(dòng)器。提供輸入到車輛的信號(hào)的傳感裝置包括可操作地監(jiān)測(cè)車輛操作，外部和周圍狀態(tài)，以及操作者命令的裝置。
控制器執(zhí)行上述算法中的一個(gè)來(lái)計(jì)算電能存儲(chǔ)系統(tǒng)的荷電狀態(tài)(SOC)，電能存儲(chǔ)系統(tǒng)例如是本實(shí)施例中的36伏高壓電池40。電池電壓、電流以及溫度分別被監(jiān)測(cè)。同時(shí)監(jiān)測(cè)車輛各種消耗電能，以及為電池充電的操作。所述SOC算法可以實(shí)時(shí)估算或確定電池的荷電狀態(tài)，基于上述內(nèi)容用多種方法中的一種確定電池的荷電狀態(tài)，這些方法對(duì)所屬技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是公知的。
現(xiàn)參見(jiàn)附圖2，顯示了根據(jù)轉(zhuǎn)速和發(fā)動(dòng)機(jī)載荷，以用于示意性發(fā)動(dòng)機(jī)的BMEP(kPa)的方式計(jì)算出的，并說(shuō)明了制動(dòng)具體燃油消耗(BSFC)常數(shù)曲線的發(fā)動(dòng)機(jī)操作點(diǎn)的圖。所述示意性發(fā)動(dòng)機(jī)是公知的，現(xiàn)代四缸內(nèi)燃，點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)，具有2.4升的排量，其數(shù)據(jù)通過(guò)監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)功率器獲得。參見(jiàn)圖2中的點(diǎn)A和B，點(diǎn)A表示了發(fā)動(dòng)機(jī)在1600轉(zhuǎn)每分鐘且BMEP為158.1kPa的狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)，并且是不具有充電的發(fā)動(dòng)機(jī)操作點(diǎn)的基線，點(diǎn)B顯示了同樣在1600轉(zhuǎn)/分鐘的狀態(tài)下，具有充電。在該例子中，與操作點(diǎn)A相比，發(fā)動(dòng)機(jī)操作點(diǎn)B增加到237.1kPa的BMEP(81kPa的增加量)，相應(yīng)的BSFC減少了17.4g/MJ，改進(jìn)了16.9％。參見(jiàn)圖2中的點(diǎn)C和D，點(diǎn)C表示了發(fā)動(dòng)機(jī)在1600轉(zhuǎn)每分鐘且BMEP為534.5kPa的狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)，并且是不充電且發(fā)動(dòng)機(jī)工作在高載荷下的發(fā)動(dòng)機(jī)操作點(diǎn)的第二測(cè)量，點(diǎn)D顯示了同樣在1600轉(zhuǎn)/分鐘的狀態(tài)下，具有充電載荷施加到高載荷上。在該例子中，與操作點(diǎn)C相比，在操作點(diǎn)D發(fā)動(dòng)機(jī)載荷增加了79kPa，至BMEP615.4kPa，相應(yīng)的BSFC減少了1.6g/MJ，，只改進(jìn)了2.3％。這就表明當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于高載荷/高效率的區(qū)域時(shí)，額外的提高發(fā)動(dòng)機(jī)的效率是很難的。由于較大的熱量損失，高機(jī)械摩擦導(dǎo)致缸體撞擊引起的較多的燃油損失，以及在一些狀態(tài)下功率加強(qiáng)模式操作的可能性。但是，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作在低載荷區(qū)域時(shí)，額外的發(fā)動(dòng)機(jī)效率的提高已經(jīng)實(shí)現(xiàn)。
參見(jiàn)圖3，顯示了用于充電控制策略的標(biāo)準(zhǔn)。X-軸包括荷電狀態(tài)的變化值，其包括高壓電池40的實(shí)際荷電狀態(tài)與最小允許荷電狀態(tài)的差值。在該例子中，最小允許荷電狀態(tài)為70％。因此，x軸上的每個(gè)值等于荷電狀態(tài)變化值加上70％。Y軸包括調(diào)整的發(fā)動(dòng)機(jī)效率的值，以百分比(％)表示。在正?；陌l(fā)動(dòng)機(jī)效率中，隨著B(niǎo)SFC的增加，發(fā)動(dòng)機(jī)效率降低。圖上的每個(gè)線說(shuō)明了荷電狀態(tài)和發(fā)動(dòng)機(jī)效率之間的關(guān)系，作為車速(以千米每小時(shí)或kph)的函數(shù)。可選的，荷電狀態(tài)和發(fā)動(dòng)機(jī)效率之間的關(guān)系可以解釋為發(fā)動(dòng)機(jī)操作點(diǎn)或BMEP的函數(shù)。
控制器10用圖3中所示的標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行一種算法來(lái)控制充電控制策略。在實(shí)時(shí)的車輛操作過(guò)程中所述算法被控制器10用來(lái)通過(guò)MGU34和PEB36控制和管理高壓電池40的充電。在車輛操作過(guò)程中，電池荷電狀態(tài)由于能量消耗而降低，在該例子中，主要通過(guò)MGU34和12伏車輛電池38消耗電能。隨著荷電狀態(tài)接近最小荷電狀態(tài)允許值，電池充電是允許且能實(shí)現(xiàn)的發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)是很容易實(shí)現(xiàn)的，如圖3所示。當(dāng)荷電狀態(tài)接近荷電狀態(tài)上限值時(shí)，例如在變化電池荷電狀態(tài)為6％時(shí)，電池充電是允許且能實(shí)現(xiàn)的發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)將變窄。在這種狀態(tài)下，MGU34不能給高壓電池40充電，高壓電池在車輛實(shí)時(shí)操作過(guò)程中放電。因此，高壓荷電狀態(tài)被限制在一較窄的波段內(nèi)。
再次參考圖1所述的車輛混合動(dòng)力系統(tǒng)，其中所述示意性的內(nèi)燃機(jī)具有如圖2所示的操作特性，和圖3中的發(fā)動(dòng)機(jī)效率以及充電限制，系統(tǒng)操作如下所述。內(nèi)燃機(jī)20提供充電扭矩給充電系統(tǒng)34，充電系統(tǒng)34向高壓電池40供給電能并向車輛動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)提供驅(qū)動(dòng)扭矩。控制器10中的算法被執(zhí)行來(lái)確定電能存儲(chǔ)系統(tǒng)的荷電狀態(tài)，如上所述，并根據(jù)制動(dòng)具體燃油消耗的調(diào)整后的值確定內(nèi)燃機(jī)的操作效率。充電系統(tǒng)34的操作基于電能存儲(chǔ)系統(tǒng)的荷電狀態(tài)和內(nèi)燃機(jī)的操作效率被控制，所述操作效率由內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確定，該內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)是基于電池荷電狀態(tài)和發(fā)動(dòng)機(jī)效率數(shù)據(jù)而確定的，如圖3所示。如上所示，控制系統(tǒng)確定車輛速度，并控制充電系統(tǒng)的操作?？蛇x地，控制系統(tǒng)通?；诎l(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和載荷確定發(fā)動(dòng)機(jī)操作點(diǎn)，所述轉(zhuǎn)速和載荷用各種發(fā)動(dòng)機(jī)傳感器通過(guò)控制器測(cè)量得到。所述充電系統(tǒng)基于電能存儲(chǔ)系統(tǒng)的荷電狀態(tài)，內(nèi)燃機(jī)的操作效率，以及發(fā)動(dòng)機(jī)的操作點(diǎn)進(jìn)行控制。在操作中，當(dāng)因?yàn)槌潆娤到y(tǒng)超出預(yù)定值而導(dǎo)致操作效率改變時(shí)，控制系統(tǒng)選擇性地操作所述充電系統(tǒng)。再次參見(jiàn)圖2，顯示了發(fā)動(dòng)機(jī)在1600轉(zhuǎn)/分的狀態(tài)以及各種BMEP水平，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員能以這樣一種方式校準(zhǔn)所述控制算法，即，當(dāng)由結(jié)合點(diǎn)A和B所述的充電，即低到中間載荷發(fā)動(dòng)機(jī)操作引起B(yǎng)SFC變化時(shí)，會(huì)促使充電發(fā)生，而當(dāng)由于點(diǎn)C和D所述的充電，即中間到高載荷發(fā)動(dòng)機(jī)操作導(dǎo)致BSFC改變時(shí)，停止充電。所屬領(lǐng)域技術(shù)人員在BSFC中能選擇改變的閾值從而優(yōu)化充電和發(fā)動(dòng)機(jī)燃油消耗。
再次參見(jiàn)圖3，控制系統(tǒng)增加發(fā)動(dòng)機(jī)操作范圍，在電子充電系統(tǒng)基于在電池荷電狀態(tài)的降低操作時(shí)，例如隨著電池荷電狀態(tài)接近最小容許SOC，在該例子中，SOC＝70％。在這些狀態(tài)下，超過(guò)充電允許并能實(shí)現(xiàn)的發(fā)動(dòng)機(jī)效率的允許范圍基于發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速或發(fā)動(dòng)機(jī)操作點(diǎn)而增加。控制系統(tǒng)類似地在充電系統(tǒng)基于基于荷電狀態(tài)的增加操作時(shí)能限制發(fā)動(dòng)機(jī)的操作范圍。具體地，隨著電池荷電狀態(tài)SOC靠近SOC允許最小值，在該例中SOC＝76％，發(fā)動(dòng)機(jī)效率的允許范圍在充電允許時(shí)，基于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和發(fā)動(dòng)機(jī)操作點(diǎn)而減少。超過(guò)允許的SOC最大值，控制系統(tǒng)中斷充電系統(tǒng)的操作。在這樣的操作中，控制系統(tǒng)保持電能存儲(chǔ)系統(tǒng)的荷電狀態(tài)在最小SOC允許值和最大SOC允許值之間。通過(guò)這種保持電能存儲(chǔ)系統(tǒng)的SOC在最小SOC允許值和最大SOC允許值之間，高壓電能存儲(chǔ)系統(tǒng)40的有用壽命得到加強(qiáng)和優(yōu)化。
因此，控制器10在實(shí)時(shí)車輛操作過(guò)程中用MGU34和PEB36控制和管理高壓電池40的充電，這樣充電系統(tǒng)的操作被控制，進(jìn)而在發(fā)動(dòng)機(jī)操作期間偏離能量存儲(chǔ)系統(tǒng)的充電，因?yàn)槌潆妼?dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)載荷增加，進(jìn)而導(dǎo)致所述內(nèi)燃機(jī)的相對(duì)高效率的操作。進(jìn)一步說(shuō)，當(dāng)所述高壓電池40處于相對(duì)高的能量存儲(chǔ)系統(tǒng)荷電狀態(tài)時(shí)，在發(fā)動(dòng)機(jī)操作過(guò)程中能量系統(tǒng)的充電被限制，因此所述內(nèi)燃機(jī)的操作效率相對(duì)較低。
上面已經(jīng)結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式以及在此基礎(chǔ)上的改進(jìn)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說(shuō)明。在閱讀和理解說(shuō)明書的基礎(chǔ)上還可以進(jìn)行進(jìn)一步的改進(jìn)和變化，包括將本發(fā)明應(yīng)用到除上述帶驅(qū)動(dòng)發(fā)電/起動(dòng)機(jī)(BAS)系統(tǒng)之外的各種混合結(jié)構(gòu)中。所有這樣的改進(jìn)和變化都落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種充電系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，充電系統(tǒng)可操作來(lái)給車輛電能存儲(chǔ)系統(tǒng)供給電能，所述車輛具有包括內(nèi)燃機(jī)的混合動(dòng)力系統(tǒng)，所述內(nèi)燃機(jī)可操作來(lái)給車輛動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)提供驅(qū)動(dòng)扭矩，并可操作來(lái)給充電系統(tǒng)提供充電扭矩，包括所述控制系統(tǒng)，可操作來(lái)確定電能存儲(chǔ)系統(tǒng)的荷電狀態(tài)；確定內(nèi)燃機(jī)的操作效率；以及，控制充電系統(tǒng)的操作，基于電能存儲(chǔ)系統(tǒng)的荷電狀態(tài)，和內(nèi)燃機(jī)的操作效率。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括控制系統(tǒng)，可操作來(lái)確定車速；以及，控制充電系統(tǒng)的操作，基于電能存儲(chǔ)系統(tǒng)的荷電狀態(tài)，和內(nèi)燃機(jī)的操作效率，以及，車速。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括控制系統(tǒng)，可操作來(lái)確定內(nèi)燃機(jī)的操作點(diǎn)；以及，控制所述充電系統(tǒng)的操作，基于電能存儲(chǔ)系統(tǒng)的荷電狀態(tài)，和內(nèi)燃機(jī)的操作效率，以及，發(fā)動(dòng)機(jī)操作點(diǎn)。
4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于所述控制系統(tǒng)可操作來(lái)基于內(nèi)燃機(jī)的操作效率控制所述充電系統(tǒng)的操作包括所述控制系統(tǒng)可操作來(lái)選擇性地當(dāng)由于充電系統(tǒng)超出一預(yù)定值的操作而導(dǎo)致的操作效率改變時(shí)操作所述充電系統(tǒng)。
5.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于所述控制系統(tǒng)可操作來(lái)基于電能存儲(chǔ)系統(tǒng)的荷電狀態(tài)控制所述充電系統(tǒng)的操作包括所述控制系統(tǒng)可操作來(lái)在充電系統(tǒng)基于荷電狀態(tài)減少的操作時(shí)增加發(fā)動(dòng)機(jī)的操作范圍。
6.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)可操作來(lái)在充電系統(tǒng)基于荷電狀態(tài)增加的操作時(shí)限制發(fā)動(dòng)機(jī)的操作范圍。
7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)可操作來(lái)在荷電狀態(tài)超過(guò)一最大值時(shí)停止充電系統(tǒng)的操作。
8.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述充電系統(tǒng)包括一高壓電能充電系統(tǒng)。
9.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述可操作來(lái)控制充電系統(tǒng)操作的控制系統(tǒng)包括基于來(lái)自控制系統(tǒng)的控制信號(hào)，所述充電系統(tǒng)可操作來(lái)將內(nèi)燃機(jī)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化成潛在的電能。
10.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于可操作來(lái)基于電能存儲(chǔ)系統(tǒng)的荷電狀態(tài)控制所述充電系統(tǒng)的操作的控制系統(tǒng)包括所述控制系統(tǒng)可操作來(lái)保持所述電能存儲(chǔ)系統(tǒng)的荷電狀態(tài)在預(yù)定的限制范圍內(nèi)。
11.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于可操作來(lái)確定內(nèi)燃機(jī)操作效率的控制系統(tǒng)包括控制系統(tǒng)可操作來(lái)確定發(fā)動(dòng)機(jī)的具體燃油消耗。
12.控制用于車輛電能存儲(chǔ)系統(tǒng)的充電系統(tǒng)的操作的方法，所述車輛具有的混合動(dòng)力系統(tǒng)包括內(nèi)燃機(jī)，和，可操作地與所述發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)合的發(fā)電機(jī)具有至電能存儲(chǔ)系統(tǒng)的電輸出，該方法包括確定電能存儲(chǔ)系統(tǒng)的荷電狀態(tài)；確定內(nèi)燃機(jī)的操作效率；以及，控制充電系統(tǒng)的操作，基于電能存儲(chǔ)系統(tǒng)的荷電狀態(tài)，和內(nèi)燃機(jī)的操作效率。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其進(jìn)一步包括確定車速；以及，控制充電系統(tǒng)的操作，基于電能存儲(chǔ)系統(tǒng)的荷電狀態(tài)，和內(nèi)燃機(jī)的操作效率，以及，車速。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，包括確定內(nèi)燃機(jī)的操作點(diǎn)；以及，控制所述充電系統(tǒng)的操作，基于電能存儲(chǔ)系統(tǒng)的荷電狀態(tài)，和內(nèi)燃機(jī)的操作效率，以及，發(fā)動(dòng)機(jī)操作點(diǎn)。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于基于內(nèi)燃機(jī)的操作效率控制所述充電系統(tǒng)的操作包括當(dāng)由于充電系統(tǒng)超出一預(yù)定值的操作而導(dǎo)致的操作效率改變時(shí)選擇性地操作所述充電系統(tǒng)。
16.優(yōu)化電能存儲(chǔ)系統(tǒng)壽命的方法，包括確定電能存儲(chǔ)系統(tǒng)的荷電狀態(tài)；確定內(nèi)燃機(jī)的操作效率；確定內(nèi)燃機(jī)的操作點(diǎn)；控制充電系統(tǒng)的操作，基于電能存儲(chǔ)系統(tǒng)的荷電狀態(tài)，內(nèi)燃機(jī)的操作效率，和所述內(nèi)燃機(jī)的操作點(diǎn)；當(dāng)由于充電系統(tǒng)超出一預(yù)定值的操作而導(dǎo)致的操作效率改變時(shí)選擇性地操作所述充電系統(tǒng)；在充電系統(tǒng)基于荷電狀態(tài)減少的操作時(shí)增加發(fā)動(dòng)機(jī)的操作范圍；在充電系統(tǒng)基于荷電狀態(tài)增加的操作時(shí)限制發(fā)動(dòng)機(jī)的操作范圍；在荷電狀態(tài)超過(guò)一最大值時(shí)停止充電系統(tǒng)的操作。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于所述電能存儲(chǔ)系統(tǒng)包括一具有混合動(dòng)力系統(tǒng)的車輛，該混合動(dòng)力系統(tǒng)包括內(nèi)燃機(jī)，和，可操作地與所述發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)合的發(fā)電機(jī)具有至電能存儲(chǔ)系統(tǒng)的電輸出。
18.控制用于車輛電能存儲(chǔ)系統(tǒng)的充電系統(tǒng)的操作的方法，所述車輛具有的混合動(dòng)力系統(tǒng)包括內(nèi)燃機(jī)，和，可操作地與所述發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)合的發(fā)電機(jī)具有至電能存儲(chǔ)系統(tǒng)的電輸出，包括控制所述充電系統(tǒng)的操作，進(jìn)而在發(fā)動(dòng)機(jī)操作期間偏離能量存儲(chǔ)系統(tǒng)的充電，因?yàn)槌潆妼?dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)載荷增加，進(jìn)而導(dǎo)致所述內(nèi)燃機(jī)的相對(duì)高效率的操作。
19.如權(quán)利要求18所述的控制用于車輛電能存儲(chǔ)系統(tǒng)的充電系統(tǒng)的操作的方法，進(jìn)一步包括在能量存儲(chǔ)系統(tǒng)相對(duì)高的荷電狀態(tài)時(shí)，將能量存儲(chǔ)系統(tǒng)充電限制在發(fā)動(dòng)機(jī)操作的時(shí)期，那時(shí)內(nèi)燃機(jī)的操作效率相對(duì)較低。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于高壓電能存儲(chǔ)系統(tǒng)的充電策略和系統(tǒng)，所述高壓電能存儲(chǔ)系統(tǒng)能給混合動(dòng)力車輛供應(yīng)電能。系統(tǒng)給所述能量存儲(chǔ)系統(tǒng)充電以便在加速狀態(tài)結(jié)束時(shí)荷電狀態(tài)保持基本上不變。所述充電策略和系統(tǒng)優(yōu)選應(yīng)用機(jī)會(huì)充電以獲得混合系統(tǒng)最大的能量效率，從而最小化燃料消耗并使燃油經(jīng)濟(jì)性最大化。充電系統(tǒng)的操作基于電能存儲(chǔ)系統(tǒng)的荷電狀態(tài)，和，內(nèi)燃機(jī)的操作效率而控制。通過(guò)應(yīng)用這種策略，電池壽命得到延長(zhǎng)。
文檔編號(hào)H02J7/14GK101071888SQ200710102909
公開(kāi)日2007年11月14日 申請(qǐng)日期2007年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月11日
發(fā)明者Y·鑾, D·R·弗里施, C·羅, G·塔麥 申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作公司