CN103812224A - 基于历史使用而调整能量存储系统热调节设定点 - Google Patents

Abstract

一种控制电动车能量存储系统温度的方法，包括随时间监测车辆运行状况，从监测的车辆运行状况识别历史车辆运行趋势，和调整用于能量存储系统的默认热调节温度设定点以限定经调整的热调节温度设定点。默认热调节温度设定点基于识别的历史车辆运行趋势被调整，以针对历史车辆运行趋势优化能量存储系统的性能。能量存储系统被加热和/或冷却，以将能量存储系统的实际温度调准到经调整的热调节温度设定点。

Description

基于历史使用而调整能量存储系统热调节设定点

技术领域

本发明总体涉及控制车辆的能量存储系统的温度的方法。

背景技术

用电提供动力的车辆例如但不限于完全插电式车辆、混合动力插电式车辆或增程式电动车，其包括能量存储系统，例如但不限于电池组。电提供动力的车辆可行驶的行程对操作者来说是很重要的，且取决于能量存储系统的温度。车辆的热调节系统加热和/或冷却能量存储系统，以将能量存储系统的实际温度调准到热调节温度设定点。热调节温度设定点是基于平均或典型车辆的估计车辆使用状况设定的。因而，热调节温度设定点在所有地理位置、所有季节等都是相同的。

发明内容

提供一种控制具有能量存储系统的电动车辆的方法。方法包括随时间监测车辆运行状况，和从监测的车辆运行状况识别历史车辆运行趋势。用于能量存储系统的默认热调节温度设定点被调整，以限定经调整的热调节温度设定点。默认热调节温度设定点基于识别的历史车辆运行趋势被调整，以针对历史车辆运行趋势优化能量存储系统的性能。

还提供一种车辆。车辆包括可操作为存储电能的能量存储系统，和联接到能量存储系统且可操作为加热和冷却能量存储系统的热调节系统。控制模块联接到热调节系统，且可操作为控制热调节系统。控制模块配置为用于随时间监测车辆运行状况和从监测的车辆运行状况识别历史车辆运行趋势。控制模块调整用于能量存储系统的默认热调节温度设定点，以限定经调整的热调节温度设定点。控制模块基于识别的历史车辆运行趋势调整默认热调节温度设定点，以针对历史车辆运行趋势优化能量存储系统的性能。控制模块接合热调节系统，以热力地调节能量存储系统，以使得能量存储系统的实际温度与经调整的热调节温度设定点调准。

因而，作为基于平均或典型车辆的估计的车辆使用状况的预定值的默认热调节温度设定点被调整，以限定经调整的热调节温度设定点，其是基于当前车辆的实际车辆运行状况和趋势限定的。因而，能量存储系统的温度可以被控制到更适于车辆实际运行状况的温度，由此改善能量存储装置的性能和/或增加能量存储装置的寿命。

在下文结合附图进行的对实施本发明的较佳模式做出的详尽描述中能容易地理解上述的本发明的特征和优点以及其他的特征和优点。

附图说明

图1是以电提供动力的车辆的示意性平面图，显示了能量存储系统和用于加热和/或冷却能量存储系统的热调节系统。

图2是控制具有能量存储系统的以电提供动力的车辆的方法流程图。

具体实施方式

本领域技术人员应理解，例如“上方”、“下方”、“向上、“向下”、“顶”、“底”等是用于描述附图，而不代表对本发明范围的限制，本发明的范围通过所附权利要求限定。

参见附图，其中相同的附图标记指示相同的部件，电动车通常在20处示出。电车辆20可以包括但不限于纯电动车辆20、混合动力电动车辆20、增程式电动车辆20或一些其他形成的至少部分时间通过电能提供动力的车辆20。

参见图1，车辆20包括可操作为存储电能的能量存储系统22。能量存储系统22可以包括但不限于高压电池组或其他相似的装置。能量存储系统22可以包括适用于用在车辆20中且能存储电能和放出电能来为车辆20提供动力的任何系统。能量存储系统22可以经由与功率出口的电连接和/或经由车载充电系统充电。

车辆20进一步包括热调节系统24，其可操作为加热和/或冷却能量存储系统22。如图1所示的热调节系统24仅仅是示例性的。因而，应理解车辆20和热调节系统24可以不同地配置，且包括与针对在下文描述的热调节系统24的示例性实施例的部件不同的部件。如图1所示，热调节系统24包括制冷剂回路26和冷却剂回路28。制冷剂回路26包括制冷剂压缩机30和冷凝器32，其可以是冷凝器、散热器、风扇模块(CRFM34)的一部分。CRFM34可以包括其他热交换器36和风扇38，用于对来自车辆20的其他系统的流体进行冷却。

冷凝器32将制冷剂引导到制冷剂管线40，所述冷剂管线40分流到加热通风空气调节(HVAC)支路42和制冷剂回路26的冷却器支路44。HVAC支路42将制冷剂引导通过膨胀装置46且进入蒸发器48，所述蒸发器位于HVAC模块50中。离开蒸发器48的制冷剂可以被向回引导到制冷剂压缩机30。

冷却器支路44将制冷剂引导通过膨胀装置52且随后通过冷却器54(制冷剂到冷却剂换热器)。离开冷却器54的制冷剂被向回引导到制冷剂压缩机30。

冷却器54还与冷却剂回路28流体连通。图1中的虚线代表制冷剂流动通过的管线，而图1中的点划线代表冷却剂液体流动通过的管线。冷却剂液体可以是常规的液体混合物，例如乙烯乙二醇和水混合，或可以是一些其他类型的具有合适的热传递特性的液体。

冷却剂回路28包括冷却剂泵56，所述泵将冷却剂泵送通过回路且可控制为改变流动通过回路的冷却剂的流量。冷却剂回路28与能量存储系统22流体连通，且包括电冷却剂加热器58。流动通过能量存储系统22的冷却剂用于按照需要对能量存储系统22冷却或加热。电冷却剂加热器58可被激活以对流动通过其的冷却剂加热，以便为能量存储系统22提供温升。

四端口的可变冷却剂导通阀门60位于冷却剂回路28中且可选择性地被促动以将冷却剂引导通过冷却剂回路28的三个不同分支。第一分支62包括能量存储系统(ESS)散热器64，其定位为让空气流动通过。第二分支72形成冷却剂旁通管线，其中冷却剂不流动通过ESS散热器64或冷却器54。第三分支74将冷却剂引导通过冷却器54。所有三个分支连结在一起以将冷却剂向回引导通过能量存储系统22。

尽管示例性的热调节系统24如本文所述的包括液体冷却系统，但是应理解热调节系统24可以包括一些其他系统，例如空气冷却系统。

热调节系统24进一步包括控制模块76，且可以进一步包括各种温度和压力传感器，以提供到控制模块76的输入和控制HVAC和热调节系统24的各种元件。

控制模块76控制热调节系统24的运行。控制模块76可以包括计算机和/或处理器，且包括处理和控制热调节系统24的运行所必要的所有软件，硬件，存储器，算法，连接部分，传感器等。从而，下文所述且通常在图2中在80处示出的方法可以被实施为在控制模块76上可操作的程序。应理解，控制模块76可以包括任何装置，其能分析来自各种传感器的数据、比较数据、做出控制热调节系统24运行所需的必要决定，且执行控制热调节系统24运行必要的所需任务。

方法包括提供控制模块76，所述控制模块可操作为控制热调节系统24的运行。如上所述，控制模块76包括处理和控制热调节系统24的运行所必要的所有软件，硬件，存储器，算法，连接部分，传感器等。控制模块76可操作为执行下文所述的方法的各种任务。

参见图2，方法包括限定用于能量存储系统22的默认热调节温度设定点，通常示出在图框82。默认热调节温度设定点是热调节系统24将能量存储系统22维持的温度。默认热调节温度设定点基于典型车辆20的估计的平均使用（usage）而被限定。因而，默认热调节温度设定点不是针对任何一个车辆20的具体值，而是一般的设定。默认热调节温度设定点可以包括用于不同运行状况的不同值。例如，默认热调节温度设定点可以包括用于非行驶状态的一个值、用于行驶状态的另一值、用于插电充电状况的另一值、和用于充电同时行驶状况的另一值等。尽管热调节温度设定点可以包括用于不同情况的不同值，但是应理解这些不同值每一个是预定的，是基于典型车辆20的估计的平均使用确定的，如上所述。尽管下文写出的描述涉及仅调整默认热调节温度设定点的单个值，但是应理解下文所述方法可以应用于用于不同运行状况的每一个不同设定点。换句话说，下文所述方法可以应用于用于非行驶状况、行驶状况、插电充电状况、充电同时行驶状况等的不同热调节温度设定点的每一个。

车辆操作者可以选择预定的替换热调节温度设定点，以满足个人的偏好。例如，可以选择第一替换热调节温度设定点，以使得使用通过能量存储系统22供应的功率让可用车辆20行驶范围最大化，或可以选择第二替换的热调节温度设定点以使得车辆20行驶成本最小化。不同的预定替换热调节温度设定点保存在控制模块76的存储器中和且可以选择为作为默认热调节温度设定点的替换。如上所述，默认热调节温度设定点基于典型车辆20的平均使用，且如此不是必须优化车辆20的电动车行程或成本效率，而是提供推测起来适用于大多数用户的平均值。然而，一些车辆操作者会发现重要的是优化或最大化电动车行程，或会希望限制墙壁能量使用，例如来自墙壁出口来为能量存储系统22充电或热调节能量存储系统22的能量，以减少总的车辆运行成本。在这样的情况下，车辆操作者会选择预定的替换热调节温度设定点中一个，其能更准确地反映车辆操作者价值观。应理解，控制模块76可以包括其他预定替换热调节温度设定点，其限定为最大化一些其他性能标准。

车辆操作者可以进一步选择“自动学习”特征，通常示出在图框84，其基于具体车辆20的实际历史使用调整默认热调节温度设定点。因而，自动学习特征使得针对该车辆20的具体环境和行驶状况优化热调节温度设定点。

为了实施自动学习特征，控制模块76随时间监测不同车辆运行状况，通常示出在图框86。不同车辆运行状况可以包括但不限于，在来自能量存储系统22的功率下行驶或在来自不同功率源的功率下行驶时能量存储系统22的温度、在车辆20不行驶时能量存储系统22的温度、在充电时的能量存储系统22的温度、周围空气温度、行驶距离、行驶速度，、不同充电状况、内燃发动机使用等。进而，可将所有这些不同车辆运行状况与时间和日期关联并追踪。

控制模块76从监测的车辆运行状况识别历史车辆运行趋势，通常示出在图框88。因而，从监测的车辆运行状况，控制模块76确定用于该具体车辆20的不同运行趋势。例如，控制模块76可以确定在具体月期间的平均周围空气温度和能量存储系统22温度，或可以计算平均每日行驶距离。控制模块76可以基于在默认热调节温度设定点下运行的能量存储系统22的可用功率而进一步计算估计的车辆20行驶行程。估计的车辆20行驶行程是，在能量存储系统22在通过加热设定点（例如10℃）和冷却设定点（例如30℃）限定的温度范围内的温度下运行的情况下，车辆20可以在能量存储系统22的可用能量下行驶距离的估计。应理解，控制模块76可以从数据识别和/或计算任何数量的历史趋势，且例子仅仅是示例性的，且不应该认为是一种限制。

控制模块76可以识别车辆20运行的平均环境天气状态，且随后将平均环境天气状态分类。例如，控制模块76可以将平均环境天气状态与热天气阈值温度和/或冷天气阈值温度比较。热天气阈值温度和冷天气阈值温度可以分别被限定为包括指示通常热天气运行或冷天气运行的任何温度。如果平均环境天气状态低于冷天气阈值温度，则控制模块76可以将平均环境天气状态归类为冷天气状态，且因此调整默认热调节温度设定点。如果平均环境天气状态高于热天气阈值温度，则控制模块76可以将平均环境天气状态归类为热天气状态，且因此调整默认热调节温度设定点。替换地，如果平均环境天气状态在冷天气阈值温度和热天气阈值温度之间，则控制模块76可以将平均环境天气状态归类为中等的天气状态，且因此调整默认热调节温度设定点。

用于能量存储系统22的默认热调节温度设定点被调整，以限定经调整的热调节温度设定点。如上所述，默认热调节温度设定点基于识别的历史车辆运行趋势被调整，以针对历史车辆运行趋势优化能量存储系统22的性能。例如，控制模块76可以确定能量存储系统22的平均非行驶温度是否小于冷天气阈值，即车辆20是否通常运行在冷天气状态下，通常示出在图框90。如果控制模块76确定能量存储系统22的平均非行驶温度小于冷天气阈值，通常示出在92，则控制模块76可以确定在通过能量存储系统22供应的功率下估计的电动车辆20行驶行程是否小于车辆20的平均每日行驶距离，通常示出在图框94。如果控制模块76确定在通过能量存储系统22供应的功率下估计的电动车辆20行驶行程大于车辆20的平均每日行驶距离，通常示出在96，则可以不调整默认热调节设定点，通常示出在图框98。然而，如果控制模块76确定在通过能量存储系统22供应的功率下估计电动车辆20行驶行程小于车辆20的平均每日行驶距离，通常示出在100，则可以增加默认热调节温度设定点的值，以限定经调整的热调节温度设定点，通常示出在图框102，从而能量存储系统22运行在增加温度下。

已知的是能量存储系统22中存储的可用能量的量随能量存储系统22温度的减少而减小。增加热调节温度阈值能增加能量存储系统22的运行温度，这将在通过能量存储系统22供应的功率运行时增加车辆20的行程。应理解，在冷天气状况下通过增加默认热调节温度设定点而增加能量存储系统22的运行温度可以以增加墙壁能量为代价在通过能量存储系统22供应的功率下或增加从另一功率源（例如车辆20的12V系统）供应的能量增加车辆20的行程。

如果控制模块76确定能量存储系统22的平均非行驶温度大于冷天气阈值，通常示出在图框104中，则控制模块76可确定能量存储系统22的平均非行驶温度是否大于热天气阈值或能量存储系统22的平均行驶温度是否小于优选的运行温度阈值，通常示出在图框106。如果控制模块76确定能量存储系统22平均非行驶温度小于热天气阈值，或能量存储系统22的平均行驶温度小于优选的运行温度阈值，通常示出在108，则默认热调节设定点可以不被调整，通常示出在图框110。如果控制模块76确定能量存储系统22的平均非行驶温度大于热天气阈值，或能量存储系统22的平均行驶温度大于优选的运行温度阈值，通常示出在112，则控制模块76可以减少默认热调节温度设定点以限定经调整的热调节温度设定点，通常示出在图框114，从而能量存储系统22运行在减小的温度下。

已知的是能量存储系统22的期望寿命随能量存储系统22运行温度的增加而减小。从而能量存储系统22在提高的温度下的反复运行回减少能量存储系统22的有效寿命。因而，如果车辆20的历史趋势表示车辆20通常运行在热天气状态，或如果行驶趋势使得温度上升到优选的运行温度阈值以上，则能量存储系统22的期望寿命会减少。为了使得能量存储系统22的期望寿命最大化，默认热调节温度设定点减小从而能量存储系统22的运行温度也减小，这增加能量存储系统22的期望寿命。

一旦默认热调节温度设定点被调整以限定经调整的热调节温度设定点，则控制模块76可以接合热调节系统24，通常示出在图框116。热调节系统24接合以热调节能量存储系统22，即按照需要加热或冷却能量存储系统22，以将能量存储系统22的实际温度与经调整的热调节温度设定点大约持平。应理解，热调节系统24可以不将能量存储系统22的实际温度与经调整的热调节温度设定点精确持平，而是使得能量存储系统22的实际温度落在经调整的热调节温度设定点的容许温度范围内。

附图中的详细的描述和显示是对本发明的支持和描述，而本发明的范围仅通过权利要求限定。尽管已经对执行本发明的较佳模式进行了详尽的描述但是本领域技术人员可得知在所附的权利要求的范围内的用来实施本发明的许多替换设计和实施例。

Claims (10)

1.一种控制具有能量存储系统的以电提供动力的车辆的方法，该方法包括：

随时间监测车辆运行状况；

从监测的车辆运行状况识别历史车辆运行趋势；和

调整用于能量存储系统的默认热调节温度设定点，以基于识别的历史车辆运行趋势调整热调节温度设定点，以基于历史车辆运行趋势优化能量存储系统的性能。

2.如权利要求1所述的方法，进一步包括，基于估计的平均车辆使用，限定用于能量存储系统的默认热调节温度设定点。

3.如权利要求2所述的方法，其中识别历史车辆运行趋势包括识别车辆运行时的平均环境天气状态。

4.如权利要求2所述的方法，其中识别历史车辆运行趋势包括识别能量存储系统的平均非行驶温度。

5.如权利要求4所述的方法，其中识别历史车辆运行趋势包括识别车辆的平均每日行驶距离。

6.如权利要求5所述的方法，进一步包括，基于在以加热设定点和冷却设定点为边界的温度范围内的温度下运行的能量存储系统而来的可用能量，计算估计的车辆行驶行程。

7.如权利要求6所述的方法，其中调整默认热调节温度设定点以限定经调整的热调节温度设定点进一步限定为，当能量存储系统的平均非行驶温度小于冷天气阈值且估计的车辆行驶行程小于车辆的平均每日行驶距离时，增加默认热调节温度设定点的值以限定经调整的热调节温度设定点，从而能量存储系统在增加的温度下运行。

8.如权利要求4所述的方法，其中调整默认热调节温度设定点以限定经调整的热调节温度设定点进一步限定为，当能量存储系统平均非行驶温度大于热天气阈值时，降低默认热调节温度设定点的值以限定经调整的热调节温度设定点，从而能量存储系统在减小的温度下运行。

9.如权利要求2所述的方法，其中识别历史车辆运行趋势包括识别能量存储系统的平均行驶温度。

10.如权利要求9所述的方法，其中调整默认热调节温度设定点以限定经调整的热调节温度设定点进一步限定为，在能量存储系统平均行驶温度大于运行温度阈值时，降低默认热调节温度设定点的值以限定经调整的热调节温度设定点，从而能量存储系统在减小的温度下运行。

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