CN103253103B - 利用估计的外部气温的车辆控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种车辆，包括车辆系统、外部气温（OAT）传感器、时钟和控制装置。该控制装置包括记录的车库温度和实际OAT曲线。在钥匙接通事件处，控制装置执行的方法包括记录来自OAT传感器的初始温度和来自时钟的相应时刻。该控制装置利用记录的温度和时刻的曲线确定是否车辆处于车库中，并且当车辆处于车库中时，估计对于相应时刻的OAT。在车辆离开车库之前，利用估计的OAT控制车辆系统的操作。该系统可以是导航系统，并且该操作可以是计算的电动车辆续航里程的修改。在另一个实施例中，该系统可以是HVAC或其他系统。

Description

利用估计的外部气温的车辆控制装置

技术领域

本发明涉及用于估计外部气温以及利用该估计值控制车辆操作的系统和方法。

背景技术

电池电动车（BEV）和增程式电动车可以仅电模式操作，该模式也称为电动车（EV）模式。当以EV模式操作时，传递到驱动轮的输出扭矩仅由利用来自充电电池模块的高压电牵引马达驱动。虽然根据需要EREV利用小型车载汽油发动机来扩展EV续航里程，但是，如果电池模块在达到驾驶者的预期目的地之前耗尽，则BEV将变得不可运行。因此，准确的EV续航里程信息对于BEV驾驶者进行适当的行程计划是必要的，并且对于期望限制车载汽油发动机的使用的EREV的驾驶者也是有用的。

发明内容

本文公开了一种用于利用估计的外部气温控制车辆操作的系统和方法。本方法确定车辆在启动时是否目前停泊在车库中或其他封闭/遮蔽处中。温度传感器例如利用安装在车辆外部上任何位置处的热电偶测量紧挨车辆的外部的位置处的初始外部气温（OAT）。将该信息与之前记录的温度曲线相比较，以确定车辆是否可能位于车库/遮蔽处中。

如果车辆在启动时处于车库中，则利用记录温度的曲线从测量的初始OAT确定估计OAT。估计的OAT可用于调整车辆控制值，例如计算的剩余电动车辆（EV）续航里程、加热、通风和空调（HVAC）设置、诊断设置或其他适当值。

特别地，本文公开一种车辆，其包括车辆系统、OAT传感器、时钟和控制装置。控制装置与OAT传感器和时钟通讯，并且具有有形非瞬时性存储器，记录温度曲线记录在该存储器上。该曲线包括车库温度曲线和单独的实际OAT曲线，其两者都为来自相同或相似时刻（time of day）的预定数量的之前样本的记录的历史温度值，例如在前几天的相同时刻获得的最近的两个或三个测量值。

控制装置检测车辆的钥匙接通事件，并且之后记录来自OAC传感器的初始OAT读数和对于该特定读数的相应时刻。控制装置然后确定车辆是否位于车库或其他遮蔽处中，即，是否没有停泊在外部因此不需要估计OAT。如果在车库中，则利用记录的温度曲线和时刻，控制装置估计对于相应时间的OAT。控制装置继而利用估计的OAT控制车辆系统的操作，并且可在车辆离开车库之前进行该操作。

该车辆可包括电牵引马达，其产生马达输出扭矩来推进车辆，并且可还包括可充电能量存储系统（RESS）或其他电池，其将电能供应给牵引马达。在该实施例中，该系统可以是显示计算的EV续航里程的导航系统，并且该车辆系统的操作可以是以估计的OAT的函数对该计算的EV续航里程的修改。该实施例中的控制装置可例如利用来自RESS的充电状态和容量信息计算EV续航里程。

一个可能实施例中的函数可以是计算的EV续航里程与对应于估计的OAT的校准增益的乘积。该续航里程可不是线性的。即，如本领域中所知，在一些温度范围内的温度变化可能比其他因素更显著地影响电池的效率和性能。如本文说明的，增益可被校准来反映该实际情况。控制装置可通过计算对于相应时刻的车库温度曲线和实际OAT曲线之间的差值，并且将计算的差值与标准阈值相比较，来确定是否该车辆位于车库中。在该实施例中，仅超过阈值的差值将触发特定的控制功能。

在其他实施例中，车辆系统可以是HVAC系统。在该实施例中，车辆系统的操作可以是HVAC系统的设置。

还公开了一种方法，其包括检查车辆中的钥匙接通事件、通过控制装置记录来自设置在车辆上的OAT传感器的初始OAT读数和通过控制装置记录该初始温度读数的时刻。该方法还包括响应于检测的钥匙接通事件，利用记录的温度曲线和时刻，确定车辆是否位于车库中。另外，该方法包括当车辆位于车库中时，估计相应的时刻的OAT，且继而在车辆离开车库之前，利用估计的OAT控制车辆系统的操作。

在结合附图理解时，本发明的上述特征和优点以及其他特征和优点从下面实现所附权利要求中限定的本发明的一些最佳模式和其他实施例的详细描述非常显而易见。

附图说明

图1是具有控制装置的车辆的示意性图示，该控制装置执行一方法以由此选择地估计外部气温，并且利用该估计值控制车辆操作。

图2是描述可由图1中所示的控制装置执行的示例性方法的流程图。

图3是变化的车库温度和外部温度的示例性时间曲线。

具体实施方式

参照附图，其中，贯穿几幅图，相似的附图标记对应于相似或类似的部件，车辆10示意性示出在图1中。车辆10可以是电池电动车（BEV）、增程式电动车（EREV）、插电式混合动力车等。车辆10包括控制装置20，控制装置执行实现方法100的指令，以由此关于车辆10的位置估计外部气温（OAT）。利用该信息，控制装置20利用记录的温度曲线40和当前温度测量值，确定车辆10在发动/钥匙接通时是否位于车库或其他遮蔽处中，如将在下面特别参照附图2和3进一步详细说明的。

图1中的示例性车辆10取决于车辆设计包括高压电牵引马达12或多个牵引马达。牵引马达12可具体化为多相电机，其经由功率逆变器模块（PIM）16电连接到可充电能量存储系统（RESS）14，例如多电芯直流（DC）电池模块。虽然为了简明未示出，但是车辆10也可包括辅助功率模块，其将来自RESS14的高压DC功率转变为适用于供电给车辆10上的辅助系统的较低电压水平。DC总线13可用于将RESS14电连接到PIM16。同样，多相交流（AC）总线15可用于将PIM16电连接到牵引马达12。

牵引马达12包括输出轴17，其被可操作地连接到变速器19的输入构件（未示出）。变速器19可包括多种齿轮元件和离合装置（未示出），用于以多种期望速度比传递马达扭矩。变速器19包括输出构件23，输出构件将输出扭矩从变速器19传送到驱动轴24，以由此经由一组驱动轮18推进车辆10。当车辆10构造为EREV时，小型内燃机35可用于驱动发电机36来给RESS14充电，如本领域很好理解的。RESS14也可利用其他方式充电，例如通过能量回收式制动、连接到外部电源插座等。

如上面说明的，图1的控制装置20选择地执行本方法100来检测是否车辆10在发动/钥匙接通时停靠在车库或其他结构中。如果检测到存在于车库中，则控制装置20估计外部气温（OAT），并且利用该估计的OAT在离开车库之前控制车辆系统37的操作。本文详细描述的示例性操作为行程开始时计算的剩余EV续航里程的选择性修改。存在其他示例性操作，例如对加热、通风和空调（HVAC）系统或诊断系统的设置或控制值的控制。

系统37可以是与车辆显示屏22通讯的导航系统。在该示例性实施例中，控制装置20可如图所示选择地将续航里程修改值（箭头21）输出到系统37和/或显示屏22。续航里程修改值（箭头21）以数学方式修改单独计算的剩余EV续航里程，并且通过显示屏22向驾驶者提示修改的EV续航里程信息。控制装置20还可或可替代地输出另一种功能修改值（箭头34）到车辆系统37。在该实施例中，该功能修改值（箭头34）可以根据车辆系统37的设计而改变的方式来使用，例如HVAC设置可针对HVAC系统来改变，传感器设置可针对诊断系统来改变等。

仍参照图1，控制装置20可以构造为单片机或分布式数字计算机，其通常包括微处理器或中央处理单元、只读存储器（ROM）、随机存取存储器（RAM）、电可擦写只读存储器（EEPROM）、高速时钟、模数（A/D）和数模（D/A）电路及输入/输出电路和装置（I/O）以及适度的信号调整和缓冲电路。至少某种存储器，特别是用于记录用于执行方法100所需的指令的任何存储器，是实存的和非临时性的。

控制装置20与外部气温（OAT）传感器30成信号通讯。OAT传感器30可以是设置在车辆10上并且暴露于周围环境，例如，设置在车辆10的前护栅（未示出）中或之后，或安装到车辆10的任意适当外表面的一个热电偶或其他适当温度传感器。OAT传感器30将测量的OAT（箭头31）作为初始OAT值传送到控制装置20，用于执行本方法100。

图1的控制装置20也与时钟32成信号通讯。时钟32可以是控制装置20的一体部分，例如由控制装置20的硬件装置使用的内部逻辑或物理时钟。或者，时钟32可以是可用的车载时钟，例如通常的仪表盘中使用的类型，或其可以是单独的装置。在一些实施例中，时钟32可位于车辆10外部，并且可将时钟信号（箭头33）例如通过卫星、手机信号塔、无线电塔等发送到车辆10。控制装置20使用时钟信号（箭头33）来确定对应于由OAT传感器30在执行本方法100过程中提供的任何初始温度测量值的时刻。

关于控制装置20的操作，一个或多个数据记录器50可用于累积所测或所接收的数据。当控制装置20和/或车辆系统37以导航系统构造时，该数据可由控制装置20和/或车辆系统37使用来以RESS14的电状态和车辆10的驾驶历史记录的函数计算车辆10的剩余EV续航里程。例如，取决于车辆10被怎样驾驶，包括地形、距离、交通状况、驾驶者的驾驶方式等，RESS14的充电状态（SOC）将逐渐地或快速地耗尽。因而，控制装置20和/或车辆系统37可考虑这些因素，以确定理论最大EV续航里程。因此，SOC以及电池容量被作为一组电池状态信号共同获得（箭头11），并且传送到控制装置20/由控制装置20取用。

随着时间推移，图1的控制装置20可记录行进距离与所用能量的比率，并且可通过数据记录器50中的一个存储该信息。记录的比率可乘以RESS14中剩下的剩余可用电能来确定剩余距离，即EV续航里程。该计算中的剩余电能可通过剩余SOC乘以RESS14的容量计算。如果驾驶者为相对积极进取的驾驶者，则该驾驶者的比率将小于以更稳健方式匀速驾驶的驾驶者。

在数据记录器50中，两个数据累加器可用于距离和能量，包括短期累加器（STA）52和长期累加器（LTA）54。STA52与LTA54不同之处在于，STA52记录更少的数据，并且快速地适应例如增大车辆速度或上坡行驶等新的驾驶者输入。LTA54保持更长的驾驶者历史信息，以在例如几周的驾驶过程上给出更可预测的EV续航里程估计。STA52和LTA54可一起运行以为新的驾驶者或新的驾驶路线提供准确的续航里程预测，但是可针对常规的驾驶者和/或常规的路线保持历史记录。

当驾驶时，可根据位于STA52中的数据进行正常的EV续航里程计算和显示。当图1的车辆10插电进行充电时，LTA54中的数据可复制并且重新调节用于STA52中，以确保最准确的驾驶概况用于下次车辆10发动时的续航里程预测。该发动事件可容易地通过钥匙38的位置或其他适当的开/关状态指示器（例如按钮或开关）被检测到，其中钥匙状态（箭头39）被传送到控制装置20。

参照图2，该方法100的示例性实施例以步骤102开始，其中，如果车辆发动事件/启动状态目前是激活的，则图1的控制装置20从钥匙状态（箭头39）确定。重复步骤102直到检测到激活的钥匙接通状态，之后，方法100进行到步骤104。当使用时，上面描述的STA52和LTA54可继续积加能量使用、驾驶历史记录和其他数据，而与方法100的进程无关。

在步骤104处，图1的OAT传感器30测量OAT，并且将该信息作为测量OAT（箭头31）传送到图1的控制装置20。控制装置20记录该初始OAT信息，并且之后，该方法100进行到步骤106。

在步骤106处，来自图1的时钟32的对应于测量的OAT（箭头31）的时刻被作为时钟信号（箭头33）传送到控制装置20。时钟信号（箭头33）由控制装置20记录。然后方法100进行到步骤108。

在步骤108处，图1的控制装置20使用从步骤102-106收集的信息和温度曲线40确定车辆10是否目前位于车库中或其他这样的遮蔽处中，或停靠在这样的结构外部，并且因而直接暴露于真实/实际的外部气温，该温度曲线40的示例显示在图3中。

简要地参照图3，温度曲线40描绘出随时间（t）的变化的温度，时间（t）标示在水平轴上，变化的温度标示在垂直轴上，即值T。实际的OAT和车库温度分别记录为迹线42和44。通常的未供暖车库的车库温度（迹线44）在一天过程中往往变化比实际的外部温度（迹线42）明显更小。通常，气侯受控的车库往往具有更恒定的温度。如果车库温度基本上恒定，则可能不存在足够大的差异，从而能够有效使用本方法100。即使在通常的车库中，隔绝程度和车库大小以及某种程度上其容量将影响迹线42,44。因此，图3仅用作示例性车库的说明，并且这是非限制性的。

曲线40随时间记录，因此存在基线，可关于其在车辆发动处进行比较。在一个可能的实施例中，曲线40可分段为多个时间段，例如t0-t1，t1-t2等。每一个时间段可对应于特定时刻，例如早晨到中午、下午和晚上。可在相同的时间段进行比较，以更准确。这样的时间分段可便于在相似时刻下比较车库和外部温度，以提高方法100的总体准确性，特别是步骤108的准确性。在一个实施例中，可使用在相同时刻或相同的时间段中获得的之前的两个或三个温度的平均值。

再次参照图2的步骤108，该步骤可能需要计算相同时刻（time of day）的测量OAT和历史温度/温度平均值之间的差。即，当图1的车辆10停靠在车库中时，OAT传感器30将测量初始OAT值，该OAT值不是真实OAT。如图3中所示，在不同的时刻，车库温度将超过、等于或小于真实OAT，即车库外部的环境温度。如果温度差值的绝对值小于校准的阈值，则控制装置20可确定车辆10在车库或遮蔽处中。在该情况下，方法100可进行到步骤110。否则，控制装置20可确定车辆10在外部，并且将之后进行到步骤112。

在步骤110处，在已经确定图1的车辆10位于车库中的情况下，控制装置20确定OAT传感器30没有提供真实的OAT。结果，控制装置20将不使用由OAT传感器30测得的初始OAT。而是，控制装置20利用记录的温度曲线40估计用于该时刻的OAT。即，在图3的示例中，控制装置20可查看用于特定时刻的迹线42，并且从迹线42获得对应于该时刻的值。迹线42可以是用于相应时刻的实际OAT的平均值，而与怎样确定这些温度无关。例如，迹线42可在实际驾驶过程中利用OAT30产生，和/或迹线42可利用通过广播（例如手机信号塔、无线电塔等）传送到车辆10的天气信息随时间建立。

图2的步骤110包括执行第一车辆控制功能，其修改图1的车辆系统37的操作或值。该功能可包括输出图1中所示的续航里程修改值（箭头21），以由此改变估计的剩余EV续航里程，该剩余EV续航里程将通过显示屏22显示给驾驶者。该EV续航里程可利用RESS14的状态信息（箭头11），例如利用从上面所述的STA52和LTA54收集的数据计算。

作为步骤110的部分，修改可包括将校准的增益应用到根据估计的OAT计算的EV续航里程。例如，可应用在0和X之间的增益，X为给定可能的续航里程调整上限的最大值，例如1.5。所选的增益值可取决于特定的估计的OAT。在特别冷或热的日子里，RESS14可能不能如车辆10在较温暖的天气那样有效地驱动车辆10。这里可应用更接近0的增益来减小EV续航里程（可以别的方式将该EV续航里程显示给使用者），因而提供更实际的EV续航里程估计。同样，当估计的OAT位于特定温度范围内时，例如为约15°C到约30°C，则可进行最小的调整，或不进行调整，因为该范围通常已知对应于每次充电的以千瓦时为单位的最小的支持/功率损失。

另外，图2的步骤110在驾驶者开始行程之前对估计EV续航里程进行修改。特别是对于BEV驾驶者，假设沿行进路线可能缺乏充电站，则EV续航里程为一顾虑。驾驶者期望确定能够到达其期望目的地，当驾驶者不能确定行程计划阶段计算的EV续航里程的准确性时，则产生EV续航里程焦虑。本方法因而可在车辆10仍停靠在车库时，对剩余EV续航里程进行调整。假设测得的车库温度和真实的OAT之间可能存在大的差异，如果来自OAT传感器30的读数在该例子中用作真实读数，则控制装置20可能产生不准确的EV续航里程。在完成步骤110之后，方法100进行到步骤114。

在步骤112处，在已经在步骤108处确定车辆10没有在车库中的情况下，图1的控制装置20进行第二控制功能。第二控制功能可包括使用来自OAT传感器30的温度测量值，而不是估计的OAT来直接调整计算的EV续航里程。如上面关于步骤110所述，该修改可能包括将校准的增益应用到计算的EV续航里程。或者，步骤112可能不需要使用OAT传感器30来调整计算的EV续航里程。在该例子中，在仅利用状态值（图1的箭头11）和驾驶历史记录的情况下，STA52和/或LTA54可能如上面说明地被用于计算剩余EV续航里程。当步骤112完成时，方法100进行到步骤114。

在步骤114处，当车辆10已经开始行进，则来自图1的OAT传感器30的读数和/或外部温度读数可能被周期性地取样/接收和记录，以更新OAT的温度曲线，例如示例地示出的图3的迹线42。步骤114可包括计算至少两个或三个对于指定时刻的温度的平均值，或利用较大的校准样本大小的滚动平均值，在该例子中可能包括利用循环缓冲器或阵列。较大样本大小中最早的数据可能在新值记录时被删除，从而保持图3的曲线40与近期感受的温度紧密相关，可能将较近期的值比较早期的值更大地加权。方法100在步骤102处通过新的钥匙接通事件重新开始。

如将由本领域中普通技术人员意识到的，多种系统可受益于提前已知外部气温，并且因而步骤110和112不限于对计算的EV续航里程的修改。例如，当在真实的OAT为-1°C的一天停泊在10°C的车库中时，来自HVAC系统、座位加热器、反射镜加热器等的热量可能在驾驶者离开车库之前即自动地致动。同样，在仍停靠在车库中时提前已知冷/热温度可能对于由变速器控制器、发动机控制器、诊断系统或其他车辆系统执行的控制决定是有用的，所述变速器控制器、发动机控制器、诊断系统或其他车辆系统中的任一个可具体化为图1的车辆系统37。

虽然已经详细描述了实现本发明的最佳模式，但是熟悉本发明涉及的领域的人员将意识到实现本发明的在所附权利要求范围内的本发明的多种可替代设计和实施例。

Claims (10)

1.一种车辆，包括：

电牵引马达，其在电动车辆EV模式中产生马达输出扭矩来推进车辆；

可充电能量存储系统RESS，其将电能提供给牵引马达，其中，所述RESS具有充电状态SOC和容量；

导航系统，其构造用于以RESS的容量和SOC的函数计算剩余EV续航里程；

外部气温OAT传感器，其安装到所述车辆；

时钟；和

控制装置，其与RESS、OAT传感器和时钟通讯，并且具有有形非瞬时性存储器，记录温度曲线记录在所述存储器上，其中，所述记录温度曲线包括车库温度曲线和实际OAT曲线；

其中，控制装置构造用于：

检测车辆的钥匙接通事件；

响应于钥匙接通事件，通过计算车库温度曲线和实际OAT曲线之间的差值，并且将该差值与校准的阈值相比较，确定车辆是否位于车库中；

当车辆位于车库中时，估计OAT；并且

在车辆离开车库之前，利用估计的OAT修改计算的EV续航里程。

2.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述控制装置构造用于通过将计算的EV续航里程乘以对应于估计的OAT的校准的增益来修改计算的EV续航里程。

3.根据权利要求1所述的车辆，其中，控制装置构造用于在车辆被主动地驱动时周期地对来自OAT传感器的测量值取样，并且计算和记录取样的测量值的平均值作为记录温度曲线中的一个温度曲线。

4.根据权利要求1所述的车辆，其中，车库温度曲线和实际OAT曲线为对于相同时刻、计算出的之前相应的车库和实际OAT测量值的平均值。

5.一种方法，包括：

检测车辆中的钥匙接通事件；

通过控制装置记录来自外部气温OAT传感器的初始温度读数；

通过控制装置，记录初始温度读数的时刻；

响应于检测的钥匙接通事件，利用记录的温度曲线和时刻，确定车辆是否位于车库中，其中，所述记录的温度曲线包括车库温度曲线和实际OAT曲线；

当车辆处于车库中时，估计对应于该时刻的实际OAT；和

在车辆离开车库之前，利用估计的OAT控制车辆系统的操作。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，该车辆包括在电动车辆EV模式中产生马达输出扭矩来推进车辆的电牵引马达，和将电能供给牵引马达的可充电能量存储系统RESS，所述方法还包括：

通过控制装置，利用RESS的充电状态和容量信息，计算EV续航里程；和

当车辆被确定处于车库中时，以估计的OAT的函数修改计算的EV续航里程。

7.根据权利要求5所述的方法，其中，计算EV续航里程包括将计算的EV续航里程与对应于估计的OAT的校准的增益相乘。

8.根据权利要求5所述的方法，其中，确定车辆是否位于车库中包括：

通过控制装置计算指定时刻的车库曲线和实际OAT曲线之间的差值；和

将计算的差值与校准的阈值相比较。

9.根据权利要求5所述的方法，还包括：

在所述车辆被主动地驱动时，周期性地对来自OAT传感器的测量值取样；和

计算和记录取样的测量值的平均值作为记录的温度曲线中的一个温度曲线。

10.根据权利要求5所述的方法，其中，车辆系统为加热通风和空调HVAC系统，并且其中，车辆系统的操作为HVAC系统的设置。