CN101837775A - 用于优化能量储存部件使用的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于优化能量储存部件使用的系统和方法，具体而言，一种用于优化包括混合动力车辆和电动车辆中的一个的车辆中的能量储存部件使用的系统，该车辆包括计算机，该计算机编程为识别车辆位置是否与历史功率使用数据的数据库中的链接数据相关联，该链接数据包括所测量的用于车辆行进的链接数据的历史功率使用数据。如果车辆位置与链接数据相关联，则计算机编程为从数据库中获取链接的链接数据，来自数据库的链接数据缺少地形信息。计算机还编程为，如果车辆位置与链接数据相关联，则基于获取的链接数据来确定车辆的期望的车辆功率使用，并且基于期望的车辆功率使用和基于车辆的能量储存部件的效率和寿命周期成本来优化能量储存部件使用。

Description

用于优化能量储存部件使用的系统和方法
技术领域
本发明大体上涉及混合动力(hybrid)和电动车辆，并且更具体而言，涉及混合动力和电动车辆上的能量储存部件使用的优化。
背景技术
混合动力电动车辆结合了内燃机和典型地由一个或多个电能储存部件提供功率(power)的电动机。这样的结合可通过使内燃机和电动机能够各自在相应的增加的效率范围内运行而提高总的燃料效率。例如，电动机从静止启动加速时为高效的，而内燃机在恒定的发动机运行(例如在高速公路行驶中)的持续时间期间为高效的。使用电动机以增强初始加速允许混合动力车辆中的内燃机更小且更加节约燃料。
在许多传统混合动力车辆中，电动机还能够通过作为发电机而俘获制动能，并且将如此俘获的制动能提供给能量储存部件(ESC)。ESC(例如电池、超级电容、或飞轮)用来俘获在制动或发电运行期间存在的能量以用于在稍后的时间重新使用。这些部件还提供负荷调配(load-leveling)功能以减少对系统中的主功率产生装置的瞬态加载。这种装备通常以带有关于环境的有限信息或不带有关于环境的信息的方式而运行，并且缺乏预测能力以预知即将发生的事件。这经常导致ESC的次优化使用，这将由于不必要施加的载荷(stress)而缩短寿命。ESC经常对于应用来说尺寸过大以确保不会超过载荷极限，这增加了系统的成本。因为这样的车辆无法得知其环境或历史性能，以便对充电和放电事件作出反应，因此ESC的充电状态维持在ESC的可用储存范围的中点附近。
如果车辆在凹处中或沿着局部地形的高点行进，则混合动力能量回收可能无法达到最大限度。例如，如果车辆以处于中点的ESC充电状态的方式处于局部地形中的高点，则当电池达到满的充电状态时即将发生的下坡的再生俘获机会终止，这可能发生在下坡的中途。因此，全部的下坡再生能量俘获机会短时间停止。此外，电池将可能充电为100％功率，以载荷极限运行，并且产生过多的热量及温升。相反的情况对于在地形中的低点处启动来说为实际存在的，当达到最高点之前电池耗尽了充电量时，混合动力辅助中断。
因此期望具有能够优化混合动力功率系统中的能量储存部件的使用的系统和方法。
发明内容
本发明的实施例涉及用于克服上述缺点的能量储存部件优化的系统和方法。
根据本发明的一方面，一种用于优化包括混合动力车辆和电动车辆中的一个的车辆中的能量储存部件使用的系统，车辆包括计算机，该计算机编程为识别(identify)车辆位置是否与历史功率使用数据的数据库中的链接数据(link data)相关联，该链接数据包括所测量的用于车辆行进的链接的历史功率使用数据。如果车辆位置与链接数据相关联，则计算机编程为从数据库中获取链接的链接数据，来自数据库的链接数据缺少地形信息。计算机还编程为，如果车辆位置与链接数据相关联，则基于获取的链接数据来确定车辆的期望的车辆功率使用，并且基于期望的车辆功率使用和基于车辆的能量储存部件的效率和寿命周期成本(life cycle cost)来优化能量储存部件使用。
根据本发明的另一方面，一种方法包括确定混合动力车辆和电动车辆中的一个的车辆位置是否与历史功率使用和速率(velocity)数据的数据库中的第一链接数据组相关联，第一链接数据组包括与车辆行进的第一链接相关的所测量的功率使用和速率数据。如果车辆位置与第一链接数据组相关链，则该方法包括查询(query)数据库以从第一链接数据组中获取历史功率使用和速率数据，对于第一链接来说查询的数据不包括海拔数据。该方法还包括，如果车辆位置与第一链接数据组相关联，则基于查询的数据来计算用于车辆的期望功率使用，并且基于期望的功率使用和至少基于车辆的能量储存部件的效率和寿命周期成本来优化用于车辆的能量储存部件的能量储存部件使用，以使得基于优化的期望功率使用的能量储存部件的运行实现期望的能量储存部件的使用。
根据本发明的另一方面，系统包括车辆和构造成提供功率以驱动车辆的功率系统，该功率系统包括能量储存部件和联结到能量储存部件的牵引驱动器。该系统包括构造成测量车辆位置的位置传感器和构造成确定车辆的位置和包括储存在数据库中的车辆历史功率使用数据的数据段(segment of data)之间的关联的计算机。如果位置和数据段相互关联，则计算机构造成从数据库中获取数据段(该数据段不包括海拔数据)并且基于所获取的数据段确定车辆的期望的车辆功率使用。计算机构造成，如果位置和数据段相互关联，则基于已确定的期望的车辆功率使用和基于能量储存部件的效率和寿命周期成本来优化能量储存部件使用，优化的能量储存部件使用包括用于能量储存部件的目标偏置的充电状态设置点(target biasing state of charge setpoint)。
从下文详细描述和附图中将使得各种其它特征和优点变得显而易见。
附图说明
附图示出了本发明的一种或多种实施例。
其中：
图1为根据本发明的一种实施例的混合动力系统的原理图。
图2为显示根据本发明的一种实施例用于在车辆行进期间中获得和储存能量和功率使用数据的技术(technique)的流程图。
图3为显示使用基于时间的测量间隔沿着路线(route)所测量的示范性的数据的图表。
图4为显示使用基于位置的测量间隔沿着路线所测量的示范性的数据的图表。
图5为显示根据本发明的一种实施例可从中测量信息并将信息储存到链接数据库中的链接的原理图。
图6为显示根据本发明的一种实施例用于计算期望的功率使用和优化用于能量储存部件的充电状态值的技术的流程图。
具体实施方式
本发明包括涉及能量储存部件使用优化的实施例。本发明包括涉及用于产生用于混合动力车辆的期望功率使用的方法的实施例。本发明就混合动力车辆进行描述。本文中示出的实施例和方法可应用于混合动力车辆、续行电动车辆、插电式混合动力电动车辆(PHEV)、多能量储存电动车辆，等等。本文中示出的实施例和方法可广泛地应用于乘用和商用混合动力车辆，以及机车和非公路(off-highway)车辆。同样应理解的是，车辆的执行方案仅是用于该技术的许多使用中的一种。任何包含功率产生、消耗以及能量储存部件的系统均为用于结合本发明实施例的候选。
图1示出了结合本发明实施例的示范性的混合动力车辆10。混合动力车辆10包括能量管理系统(EMS)12，该能量管理系统(EMS)12构造成通过混合动力车辆10的电动或牵引驱动器16将功率给予车轮或车轴14。能量管理系统12同样构造成将功率给予混合动力车辆10的辅助设备18。辅助设备18可包括(但不限于)空调/加热系统、收音机以及车辆照明系统。混合动力车辆10包括联结到EMS12的燃料转换单元20，例如内燃机(ICE)，并且可包括联结到EMS12的燃料电池22。能量储存部件(ESC)或ESC组24同样联结到EMS12。ESC可例如为电池。
混合动力车辆10包括联结到EMS12的计算机/控制器26以选择性地控制从燃料转换单元20、燃料电池22或ESC24到牵引驱动器16的功率传递。如果需要从能量源到DC传输线(DC link)30的DC转换，则能量管理系统12可包括用于各个能量源输入到EMS12中的DC/DC转换器28。图1显示了EMS12中的三个DC/DC转换器28；然而，考虑到可包括多于或少于三个DC/DC转换器28。此外，燃料转换单元20可通过用于将来自燃料转换单元20的扭矩转换为适应于DC传输线30的DC能量的扭矩/DC转换器32而联结到能量管理系统12。
通过控制燃料转换单元20和ESC24以将输入功率供应到EMS12中，ESC24可辅助燃料转换单元20通过从其中提取能量而将功率给予牵引驱动器16。以这种方式，例如，在加速或爬坡期间，ESC24和燃料转换单元20可同时将功率提供给牵引驱动器16。
考虑到，以虚图示出的并联构造中，燃料转换单元20可通过离合器/变速箱总成34联结到车轴14。在这种构造中，将不需要将燃料转换单元20通过扭矩/DC转换器32联结到能量管理系统12。本文中，考虑和设想了其它混合动力构造，诸如例如包括歧管的液压混合动力。
此外，牵引驱动器16和EMS12可受控以提供再充电功率以对ESC24进行再充电。例如，在混合动力车辆10的制动运行期间，通过控制EMS12和通过以发电机模式运行牵引驱动器16，在车轮或车轴14中产生的扭矩可引导到电动机16以使混合动力车辆10减速或制动，并将来自于其中的能量转化并储存在ESC24中。这样，用于在再生制动期间使混合动力车辆10减速或停止的能量可被收回并储存在ESC24中以用于之后将功率提供给混合动力车辆10或其辅助设备18。监测电池24的充电状态(SOC)可通过联结到ESC24和计算机26的充电状态传感器36而实现，以帮助来自ESC24的能量的放电和充电。
此外，图1示出了构造成从多个传感器38中接收信息并将接收到的信息储存在计算机可读记忆储存器40中的计算机26。在如下文关于图2所描述的本发明的一种实施例中，计算机26可构造成，在混合动力车辆10沿道路网行进期间从传感器38中接收传感器数据，并将传感器数据储存在记忆储存器40中以用于进一步处理并储存在数据库42中。在如下文关于图6所描述的本发明的一种实施例中，计算机26可构造成，基于储存在数据库42中的数据产生并优化用于路线的期望的功率使用。
虽然图1示出了关于示范性的混合动力车辆10，但本发明的实施例并不限于此。考虑到，本发明的实施例同样包括具有或不具有例如燃料转换单元的任何基于电动的车辆。结合了本发明的实施例的车辆的实例包括(但不限于)混合动力车辆、电动车辆(EV)、续行的EV、插电式混合动力电动车辆(PHEV)、多能量储存EV，等等。
图2显示了根据本发明的一种实施例以用于在车辆行进期间获得和储存能量和功率使用数据的技术44。可将技术44编程到计算机或控制器(例如图1的计算机26)中。在步骤46处，当车辆从一地点行进到另一地点时，通过传感器(例如图1的传感器38)测量或获得混合动力车辆的数据组。测量的数据的实例包括(但不限于)牵引电机功率使用、辅助设备负载功率使用、车辆速度、车辆的纬度(latitude)和经度(longitude)，以及当获得数据时的数据和时间标记。同样可测量与能量优化技术相关的其它形式的数据。
在一种实施例中，以固定的测量间隔、例如时间间隔(如，每秒一次)或例如位置间隔(如，每五百英尺一次)测量或记录各数据组。图3显示了一种使用时间间隔作为测量间隔所测量的数据的示范性图表。图4显示了一种使用位置间隔(例如纬度和经度)作为测量间隔所测量的数据的示范性图表。各测量数据组还与行进方向或车头朝向(heading)相关。
再参考图2，在步骤48处，各采集数据组储存在记忆储存器(例如图1的记忆储存器40)中。当混合动力车辆从一地点行进到另一地点时，如测量间隔所指示的那样，获得并储存多个数据组。然而，根据本发明的一种实施例，未储存包括陆地区域的地貌或地面特征/形态(例如坡度、海拔或地势)的地形数据。以这种方式，对于期望的能量优化来说不需要地势、海拔或三维绘图数据。
在步骤50处，储存的数据被分段。分段使得储存获得的数据分成多个子记录或链接，以使得记录可方便地储存到数据库中。与公路图网络表示类似，链接唯一由起始和终端节点所限定。起始或终端节点经常与其它链接的起始或终端节点重叠。节点可以多种方式加以限定。第一种方式为，使用限定在包括混合动力车辆已行进的路线的研究区(region of interest)的数字地图上的节点直接限定节点。第二种方式为，基于所记录的功率或相关波形的特性变化来限定节点。第三种方式为，将节点设置为可从储存在数据库中的测量数据中分析确定的周期轨迹的交点。在如此限定节点之后，可对在起始和终端节点之间的链接进行识别并唯一地编号。
在步骤52处，技术44确定在分段步骤中所识别出的链接是否与已储存在数据库(例如图1的数据库42)中的链接相关联。如果链接未与储存的数据相关联54，则在步骤56处将链接数据作为新的条目(entry)添加到数据库中。如果链接与之前储存在数据库中的数据相关联58，则在步骤60处将获得的链接数据与存在的链接数据相结合。
结合将在相同的循环和运行状况下的所获得的数据和储存的记录结合为单一的记录。结合考虑过程变化和测量误差以将用于相同索引(index)的测量值最佳地表示为一个过程。获得的数据可与储存的数据进行插值计算(interpolate)或平均计算(average)。此外，可对在相同运行状况中的不同循环进行插值计算或平均计算以减少采集的数据组。从车队(fleet)的一个或多个不同车辆中和从不同日期和时间中获得的数据可以这种方式相结合。此外，结合可包括仅为了在独立索引(例如时刻或环境温度)的窗内的循环所执行的结合。对结合记录的统计量进行计算并储存。统计量可包括混合动力车辆沿特定链接行进的次数或频率。
沿着链接以固定的间隔所测量的与各链接相关联的功率、速度以及其它性能信息以带有例如作为关键字域(key field)的链接识别(ID)的方式结合或储存到数据库中。表1示出了用于链接L112储存在数据库中的链接数据的实例。
  链接ID   L112
  起始节点   N35
  终端节点   N23
  功率   (a)
  速度   (b)
  频率   8
  时间窗   3
表1
在本发明的一种实施例中，表1中所示的与链接L112的功率和速度相关联的数据为对应于沿着链接所测量的点的多元向量。与节点(例如起始节点N35)相关联的数据可储存在数据库中的独立表格中。该节点数据可包括用于节点所测量或计算的经度和纬度位置。
在一种实施例中，数据库中的节点ID可与通向和来自该节点的链接中的每一个以及混合动力车辆沿链接行进的频率相关。表2示出了节点与链接以及车辆行进数据记载的频率之间的关系的实例。
  节点ID   输入链接   输出链接   频率(％)
  1   N22   L111   L117   100
  2   N22   L116   L117   40
  3   N22   L116   L113   60
  4   N23   L109   L111   70
  5   N23   L109   L114   15
  6   N23   L109   L115   15
  7   N23   L112   L110   40
  节点ID   输入链接   输出链接   频率(％)
  8   N23   L112   L111   30
  9   N23   L112   L115   10
  10   N23   L113   L110   80
  11   N23   L113   L114   15
  12   N23   L113   L115   5
  13   N23   L118   L110   50
  14   N23   L118   L111   30
  15   N23   L118   L114   20
表2
如表2中所示，节点IDN22具有与其相关联的两个输入(incoming)链接和两个输出(outgoing)链接。节点IDN23具有与此相关联的四个输入链接和四个输出链接。
在获得的数据储存56或结合60之后，在步骤62处技术44确定是否用于更多子记录或链接的数据仍需被储存或结合。如果更多链接数据剩余64，过程控制返回到步骤52并且如上文所描述的那样继续。如果所有链接数据已储存66，则技术44结束68。
因此，技术44包括创建和储存这样的数据库，即，该数据库包括电动机和混合动力车辆的其它电气部件沿一个或多个链接的历史功率使用数据。考虑到，当链接由车辆重复地行进，技术44作为正在进行的过程而执行，以使得用于各链接的数据可改进。如将在下文中关于图6所描述的那样，可基于储存在由技术44创建的数据库中的数据对沿着链接或期望的路线的期望的能量使用进行优化。
图5显示了根据本发明的一种实施例的链接(从该链接中信息可被测量并储存在链接数据库中)的原理图或网络。由链接识别符(identifier)L113所识别的第一链接70表示车辆72当前正在行进的当前链接。第一链接70具有由节点识别符N22所识别的起始节点74和由节点识别符N23所识别的终端节点76。由链接识别符L110，L114以及L115所识别的多个链接78，80，82分别具有节点N23作为起始节点。链接78-82分别具有分别通过节点识别符N21，N35以及N25所识别的终端节点84，86，88。链接70，78-82为具有方向的(directional)，以使得例如从节点76到节点84的行进对应于一个链接L110，而以相反方向从节点84到节点76的行进对应于另一个链接L109。
图6显示了根据本发明的一种实施例用于计算期望功率使用和优化用于能量储存部件的充电状态值的技术96。可将技术96编程到计算机或控制器(例如图1的计算机26)中。技术96在将车辆当前位置与数据库中的链接相关联的步骤98处开始。例如，可通过借助于全球定位系统(GPS)传感器来测量车辆的纬度和经度或位置以及车辆行进的方向来找到该链接。车辆位置数据可与用于数据库中的链接的终端节点位置数据进行比较并与在终端节点之间插值计算的位置进行比较。在步骤100处，技术96确定来自数据库的链接是否被找到具有对应于车辆位置和车辆行进方向的数据。
如果未在数据库中找到链接102，则因为在数据库中不存在历史数据在步骤104处使用传统ESC控制。根据一种实施例，传统ESC控制将混合动力车辆的(多个)能量储存部件的充电状态控制接近充电状态值的范围内的中点值。例如，混合动力车辆的能量储存部件的默认充电状态可设置为位于能量储存部件的最大充电量和最小充电量之间的中间值。如果找到链接106，则将该链接设置为当前链接，并且在步骤108处从数据库中获得用于当前链接的历史值。根据本发明的一种实施例，对于当前链接来说未获得地形数据、坡度、海拔或地势。
在步骤110处，确定在当前链接内的车辆的位置，并计算车辆到达当前链接的终端将可能花费的时间。在一种实施例中，技术96计算期望功率使用并且在时间窗或时间间隔内优化用于混合动力车辆的能量储存部件的充电状态值。例如，充电状态设置的优化可包括优化用于五分钟间隔的设置。本文中也考虑了其它的时间间隔。图5示出了自车辆72的当前位置且在行进方向中延伸的时间窗90的实例。
在步骤112处，技术96确定计算出的用于车辆到达当前链接终端的时间是否大于时间窗。如果计算出的用于车辆在当前链接中行进的时间大于时间窗114，则在步骤116处基于在步骤108处获得的历史值、基于时间窗以及基于车辆位置计算混合动力车辆的期望功率使用。例如，图5显示了，开始于车辆72的位置的时间窗90小于车辆72到达链接L113的终端所预期的时间。
如果预期车辆将到达当前链接的终端并在时间窗118结束前通过另一将来链接继续行进，则在计算期望的功率使用时技术96包括基于将来链接的数据。因此，技术96包括车辆在到达当前链接的终端后可能沿着行进的一个或多个将来链接的识别120。在一种实施例中，具有与当前链接的终端节点公共的起始节点的所有链接可被选择用于识别。如有必要，将来链接的识别可忽略与在当前链接的相反方向中行进的链接。
在步骤120处的将来链接的识别之后，在步骤122处查询历史储存值的数据库以检索(retrieve)与将来(多个)链接相关的数据。例如，可检索历史功率使用数据、链接行进频率以及每个识别的将来链接的其它统计量。此外，可检索相关的链接数据(例如与当前时刻或车辆类型相关的数据)，而可忽略与不同的时刻相关的链接数据。根据本发明的一种实施例，检索的数据缺少地形数据。
在步骤124处基于时间窗和车辆位置以及基于对应于期望的车辆行进的将来链接和当前链接的部分(portion)的所获得的历史值计算期望功率使用。在一种实施例中，基于将来链接行进的期望功率使用的部分可只从到达当前链接的终端节点后具有最高的行进频率的将来链接中来确定。例如，参看上文中图5和表2中的第10-12行，基于车辆72的位置94的时间窗92(以虚图示出)延伸超过了链接L113的终端节点N23。如表2中所示，当车辆72在链接L113上行进之后行进超过节点N23时，链接L110比链接L114和L115具有更高的行进频率。在该实施例中，当前链接L113和最可能的将来链接L110的相应的部分用来计算期望功率使用。
在另一种实施例中，基于将来链接行进的期望功率使用的部分可在达到当前链接的终端节点后从一些或所有可能的将来链接的基于其行进频率的加权平均中来确定。例如，参考上文的图5和表2中的第10-12行以及基于车辆72的位置94，链接L110，L114和L115的部分各自分摊基于将来链接行进的期望功率使用计算的部分。在该实施例中，来自链接L110，L114和L115的相关数据分别基于其频率根据权重0.80、0.15以及0.05进行平均计算。
基于之前沿着期望车辆所行进的链接或多个链接所测量的历史功率使用需求，在步骤116或步骤124处所计算出的期望功率使用确定使混合动力车辆的电池或能量储存部件的偏置的充电状态设置点高于或低于中点的充电状态以优化电池功率使用。在步骤126处，基于特定的成本函数(cost function)优化偏置的充电状态设置点。成本函数用于为车辆运行提供与发动机或燃料电池一起使用的能量储存部件的优化。通过将成本分配给电池使用和能量管理的不同方面，可提供用于车辆系统的减少的寿命周期成本。成本函数的实例为安培-时通过量(throughput)；充放电深度和放电率；燃料转换器运行点(效率)；排放输出量；等等。以这种方式，电池的优化可考虑寿命周期和效率成本之间的权衡。
充电状态设置的优化可沿着期望的车辆行进路线设置偏置的充电状态设置点，以使得仅在大的或持续的功率需求之前，电池可接近满充电的充电状态以在功率使用增加期间供应提高的功率。充电状态设置的优化还可沿着期望的路线设置偏置的充电状态设置点，以使得仅在大的或持续的功率产生机会之前，电池可接近满充电的充电状态，从而牵引电机的再生制动功率可供应充电功率以将电池重新充电到下一个偏置的充电状态设置点。此外，充电状态设置的优化可优化电池的充电或放电以延长其寿命。例如，充电率可基于对历史数据的认知而减少，以使得将出现用于充电的延长的机会。以这种方式，电池可例如在10英里的道路路程中缓慢地重新充电到100％充电状态而不是在10英里路程的前2英里中快速地重新充电而在剩余的8英里期间保持不再充电。以这种方式，电池的更小的载荷，更小的阻力损失，晶体成长控制(crystal growth control)以及更低的电池温度都有助于电池寿命的增加，而增加效率则考虑充电损失。
因此，充电状态设置的优化包括沿着期望的车辆行进路线优化发动机或燃料电池以及能量储存部件使用。例如，优化的充电状态设置可引起图1的计算机26使ESC24的当前充电状态降低到较低水平，以使得可在加速期间基于成本函数实现燃料转换单元20的高效使用。优化的充电状态设置同样可引起图1的计算机26使ESC24的当前充电状态增加到由期望功率所设置的较高水平，以使得可在负的功率使用期间基于成本函数实现再生制动的高效使用。此外，优化的充电状态设置可引起计算机26使牵引电机16以发电模式运行以使ESC24的当前充电状态增加到较高水平(即便再生制动机会未发生)以使得在此之后在即将到来的增加的功率需求期间通过处于电机驱动(motoring)或牵引模式的牵引电机16供应持续的功率提高。
在优化充电状态设置126之后，可在混合动力车辆沿着期望的路线行进期间在步骤128处根据优化的充电状态设置调节ESC充电状态。同样参看图1，如果根据在当前链接内的混合动力车辆10的目前地点通过优化的充电状态设置所设置的目标偏置的充电状态设置点低于由充电状态传感器36所测出的或确定的当前的ESC充电状态，则优化的充电状态设置引起计算机26将当前的ESC24的充电状态降低到由优化的充电状态设置所设置的较低的偏置的充电状态设置点。减弱ESC充电状态可通过借助于ESC24使牵引电机16以电机驱动或牵引模式运行而实现。如果根据在当前链接内的混合动力车辆10的目前地点通过优化的充电状态设置所设置的偏置的充电状态设置点高于当前ESC充电状态，则优化的充电状态设置引起计算机26将电池24充电到由优化的充电状态设置所设置的较高的偏置的充电状态设置点。增强ESC充电状态可在当没有来自于燃料转换单元20的功率正在供应到EMS 12时在再生制动模式期间或在将一些功率从燃料转换单元20传递到EMS12的期间实现。
例如，在沿期望的路线的当前链接内的混合动力车辆10的目前地点可从地点传感器38中或借助于时间间隔来确定。如果车辆沿其行进的当前链接确定为与设置成用于当前优化的充电状态设置的链接不同的链接，则可如上文所描述的那样产生优化的充电状态设置的新的设置。
本发明的实施例允许混合动力功率系统的能量储存部件对即将发生的事件有所准备。因此，通过利用已知的对于充电状态控制的将来功率需求可使用较小的能量储存部件，而不是包括设置成维持处于50％的充电状态以为未知的将来事件提供功率的较大的能量储存部件。因此，根据本发明的实施例对能量储存部件的控制允许通过较小的装置和通过由于其更低的寿命冲击载荷(例如高电流充放电)而增加其寿命周期而实现成本降低。
所公开的系统和方法的技术贡献为，提供了计算机执行的期望功率使用评估和沿着期望路线用于能量储存部件的优化的充电状态设置以使能量储存部件所消耗或储存在能量储存部件中的总能量最大化。
因此，根据本发明的一种实施例，一种用于在车辆(包括混合动力车辆和电动车辆中的一个)中优化能量储存部件使用的系统，车辆包括编程为识别车辆位置是否与历史功率使用数据的数据库中的链接数据相关联的计算机，链接数据包括测量出的用于车辆行进链接的历史功率使用数据。如果车辆位置与链接数据相关联，则计算机编程为从数据库中获取链接的链接数据，来自数据库的链接数据缺少地形信息。计算机还编程为，如果车辆位置与链接数据相关联，则基于已获取的链接数据来确定车辆的期望车辆功率使用，并且基于期望车辆功率使用和基于车辆的能量储存部件的效率和寿命周期成本来优化能量储存部件。
根据本发明的另一种实施例，一种方法包括确定混合动力车辆和电动车辆中的一个的车辆位置是否与历史功率使用和速率数据的数据库中的第一链接数据组相关联，第一链接数据组包括与车辆行进的第一链接相关的已测量的功率使用和速率数据。如果车辆位置与第一链接数据组相关联，则该方法包括查询数据库以从第一链接数据组中获取历史功率使用和速率数据，对于第一链接来说查询的数据不包括海拔数据。该方法还包括，如果车辆位置与第一链接数据组相关联，则基于查询的数据来计算用于车辆的期望功率使用，并且基于期望的功率使用和至少基于车辆的能量储存部件的效率和寿命周期成本来优化用于车辆的能量储存部件的能量储存部件使用，以使得基于优化的期望功率使用的能量储存部件的运行实现期望的能量储存部件的使用。
根据本发明的另一种实施例，系统包括车辆和构造成提供功率以驱动车辆的功率系统，该功率系统包括能量储存部件和联结到能量储存部件的牵引驱动器。该系统包括构造成测量车辆位置的位置传感器和构造成确定车辆的位置和包括储存在数据库中的车辆历史功率使用数据的数据段之间的关联的计算机。如果位置和数据段相互关联，则计算机构造成从数据库中获取数据段(该数据段不包括海拔数据)并且基于所获取的数据段来确定车辆的期望的车辆功率使用。该计算机构造成，如果位置和数据分段相互关联，则基于已确定的期望的车辆功率使用和基于能量储存部件的效率和寿命周期成本来优化能量储存部件使用，优化的能量储存部件使用包括用于能量储存部件的目标偏置的充电状态设置点。
虽然已结合了仅仅有限数量的实施例来详细地描述本发明，但是易于理解的是，本发明并不限于这些公开的实施例。相反地，本发明可改型以结合任意数量的未在本文中描述的、但与本发明的精神和范围相匹配的变型、更改、替代或等效布置。此外，虽然已描述了本发明的各种实施例，但是应理解的是，本发明的方面可仅仅包括所描述的实施例中的一些。因此，本发明不应视为由前述的说明所限制，而仅仅由所附权利要求的范围所限制。

Claims (10)

1.一种用于优化包括混合动力车辆和电动车辆中的一个的车辆(10)中的能量储存部件(24)使用的系统，所述车辆(10)包括计算机(26)，所述计算机(26)编程为：
识别(98)车辆位置是否与历史功率使用数据的数据库(42)中的链接数据相关联，所述链接数据包括所测量的用于车辆行进的链接(70，78，80，82)的历史功率使用数据；以及
如果车辆位置与所述链接数据相关联：
从所述数据库(42)中获取(108)链接的链接数据，来自所述数据库(42)的链接数据缺少地形信息；
基于已获取的链接数据来确定(116，124)所述车辆(10)的期望车辆功率使用；以及
基于期望的车辆功率使用和基于所述车辆(10)的能量储存部件(24)的效率和寿命周期成本来优化(126)所述能量储存部件(24)使用。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述计算机(26)还编程为：
当所述车辆(10)沿着所述链接数据行进时采集(46)车辆数据；以及
将采集(46)的车辆数据储存(48)在所述数据库(42)中。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，编程为采集(46)车辆数据时的计算机(26)编程为在所述车辆(10)行进时基于测量间隔采集(46)牵引电机功率使用。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述测量间隔包括时间和车辆位置中的一个。
5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，编程为采集(46)车辆数据时的计算机(26)还编程为采集(46)辅助设备负载功率使用、车辆速度、所述车辆(10)的纬度和经度、获得数据的日期以及获得数据的时间中的一个。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，编程为储存(48)所采集的车辆数据时的计算机(26)编程为：
将从车辆行进中采集的车辆数据分段(50)成多个链接；
将分段的车辆数据的一部分与所述数据库(42)中的链接数据相关联(52)；
如果存在之前采集且储存用于链接数据的数据，则将分段的车辆数据与之前采集且储存用于链接数据的数据相结合(60)；以及
如果不存在之前采集且储存用于链接数据的数据，则将分段的车辆数据作为新的条目添加到所述数据库(42)中。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，编程为将车辆数据分段(50)成链接(70，78，80，82)时的计算机(26)编程为基于限定在研究区的数字地图上的节点、采集的车辆数据的特性变化以及两条行进轨迹的交点中的一个来限定用于链接数据的起始节点(74，100，106)和终端节点(76，84，86，88)。
8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，编程为结合(60)所采集的车辆数据时的计算机(26)编程为对所采集的车辆数据与之前采集且储存用于链接数据的数据进行插值计算和平均计算中的一个。
9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，编程为结合(60)所采集的车辆数据时的计算机(26)编程为将所采集的车辆数据与之前借助于另一车辆和其它车辆的车队中的一个所采集的数据相结合(60)。
10.根据权利要求1所述的系统还包括：
车辆位置传感器(36)；并且
其特征在于，所述计算机(26)还编程为：
借助于所述车辆位置传感器(36)测量(98)车辆位置；
借助于所述车辆位置传感器(36)测量(98)所述车辆(10)的行进方向；以及
识别(98)所述数据库(42)中的链接数据是否与行进方向相关联。
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