CN106143472B - 车辆以及运转车辆的牵引电池的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种具有预览信息分类的电池荷电状态控制。在车辆中，控制器将路线分成路段。控制器在路段中运转牵引电池以一旦完成一个路段则实现目标荷电状态。目标荷电状态基于通过用于包括路段中的所述一个路段的每个路段的、根据应用至与路段相关联的车辆加速度和道路坡度的模糊规则组的分类来定义目标电池功率。模糊规则可以应用至用于路段中每者的分类。

Description

车辆以及运转车辆的牵引电池的方法
技术领域
本申请总体上涉及基于路线信息运转牵引电池。
背景技术
混合动力电动车辆包括发动机和提供运转车辆的功率的牵引电池。由通过传动装置连接至车轮的发动机和电机提供推进。能量管理系统可以以多种运转模式运转发动机和电机以改善燃料经济性。此外，能量管理系统可以通过充电和放电来运转牵引电池以保持荷电状态在给定范围内。通常通过当前运转的输入(比如加速器踏板需求或制动器踏板需求)来管理荷电状态。
发明内容
在一些配置中，车辆包括至少一个控制器，所述至少一个控制器被配置用于运转牵引电池以一旦完成当前路段则实现基于目标电池功率的目标荷电状态，其中，通过用于包括当前路段的多个路段的、由于针对与所述多个路段相关联的车辆加速度和道路坡度应用模糊规则(fuzzy rule)组而产生的分类来定义目标电池功率。
在一些配置中，车辆包括至少一个控制器，所述控制器被配置用于运转牵引电池以一旦完成当前路段则实现基于目标电池功率的目标荷电状态，其中，通过用于包括当前路段的多个路段的、由于针对与所述多个路段相关联的轮上功率(wheel power)需求和道路坡度应用模糊规则组而产生的分类来定义目标电池功率。
一种方法包括通过控制器基于针对多个路段中每者而对车辆加速度和道路坡度应用的模糊规则组来产生用于所述多个路段的分类。该方法还包括通过控制器在当前路段中运转牵引电池以一旦完成当前路段则实现从基于所述分类的目标电池功率推导的目标荷电状态。
该方法还可以包括通过控制器基于应用至用于所述多个路段的分类的第二模糊规则组来产生目标电池功率。该方法还可以包括通过控制器基于用于运转牵引电池的目标荷电状态和当前荷电状态来指令电机和发动机。
车辆加速度可以是所述多个路段中每者的平均车辆加速度，并且道路坡度可以是所述多个路段中每者的平均道路坡度。
所述多个路段的数量可以是X，并且第X路段是包括用于路线的剩余部分的路线数据的虚拟路段以使得通过用于虚拟路段的分类进一步定义目标电池功率。与第X路段相关联的车辆加速度和道路坡度可以分别是用于所述路线的所述剩余部分的加权平均车辆加速度和用于所述路线的所述剩余部分的加权平均道路坡度。与第X路段相关联的轮上功率需求可以是用于所述路线的所述剩余部分的加权平均轮上功率需求。
在一些配置中，车辆还可以包括与所述至少一个控制器通信的导航模块，并且该至少一个控制器还可以被配置用于从导航模块接收路线信息并且从路线信息推导路段。
目标电池功率可以基于应用至用于路段中每者的分类的第二组模糊规则。目标电池功率可以基于通过用于路段中每者的分类来索引的预定表格。
目标荷电状态还可以基于牵引电池的当前荷电状态。路段中的每者可以映射成从多个可能的分类中选择的单个分类。路段可以是通过动力传动系统运转模式、车辆加速度和道路坡度中的一者或多者表征的路线的一部分。
根据本发明的一个实施例，所述方法还包括：通过控制器基于应用至用于所述多个路段的分类的第二模糊规则组来产生目标电池功率。
根据本发明的一个实施例，所述方法还包括：通过控制器基于用于运转牵引电池的目标荷电状态和当前荷电状态来指令电机和发动机。
根据本发明的一个实施例，所述多个路段的数量为X，并且第X路段是包括用于路线的剩余部分的路线数据的虚拟路段以使得通过用于虚拟路段的分类进一步定义目标电池功率。
根据本发明的一个实施例，与第X路段相关联的车辆加速度和道路坡度分别是用于所述路线的所述剩余部分的加权平均车辆加速度和用于所述路线的所述剩余部分的加权平均道路坡度。
根据本发明的一方面，提供一种车辆，所述车辆包括：至少一个控制器，所述至少一个控制器被配置用于运转牵引电池以一旦完成当前路段则实现基于目标电池功率的目标荷电状态，其中，通过用于包括当前路段的多个路段的、由于对与所述多个路段相关联的轮上功率需求和道路坡度应用模糊规则组而产生的分类来定义目标电池功率。
根据本发明的一个实施例，所述多个路段的数量为X，并且第X路段是包括用于路线的剩余部分的路线数据的虚拟路段以使得通过用于虚拟路段的分类进一步定义目标电池功率。
根据本发明的一个实施例，与第X路段相关联的轮上功率需求和道路坡度分别是用于路线的剩余部分的加权平均轮上功率需求和用于路线的剩余部分的加权平均道路坡度。
根据本发明的一个实施例，目标电池功率基于应用至用于所述多个路段中每者的分类的第二组模糊规则。
根据本发明的一个实施例，所述车辆还包括与所述至少一个控制器通信的导航模块，其中，所述至少一个控制器还被配置用于从导航模块接收路线信息并且从路线信息推导路段。
根据本发明的一个实施例，轮上功率需求是所述多个路段中每者的平均轮上功率需求并且道路坡度是所述多个路段中每者的平均道路坡度。
附图说明
图1是说明典型传动系和能量存储部件的混合动力车辆的图；
图2是包括多个单元并且通过电池能量控制模块监视和控制的可能的电池组布置的图；
图3是用于能量管理系统的可能的控制器构架；
图4是用于包括可能路段的路线的示例车速曲线图(profile)；
图5是使用路线信息确定用于牵引电池的目标荷电状态的可能的操作序列的流程图。
具体实施方式
本说明书描述了本公开的实施例。然而，应理解揭露的实施例仅为示例，其它实施例可以以多种替代形式实施。附图无需按比例绘制；可放大或缩小一些特征以显示特定部件的细节。所以，此处揭露的具体结构和功能细节不应解释为限定，而仅为教导本领域技术人员以多种形式实施本发明的代表性基础。本领域内的普通技术人员应理解，参考任一附图说明和描述的多个特征可以与一个或多个其它附图中说明的特征组合以形成未明确说明或描述的实施例。说明的组合特征提供用于典型应用的代表实施例。然而，与本发明的教导一致的特征的多种组合和变型可以根据需要用于特定应用或实施。
图1描述了典型的插电式混合动力电动车辆(PHEV)。典型的插电式混合动力电动车辆12可以包括机械连接至混合动力传动系统16的一个或多个电机14。电机14能作为马达或发电机运转。此外，混合动力传动系统16机械连接至发动机18。混合动力传动系统16还机械连接至驱动轴20，驱动轴20机械连接至车轮22。当发动机18打开或关闭时电机14能提供推进和减速能力。电机14还用作发电机并且通过回收在摩擦制动系统中通常将作为热量损失的能量可以提供燃料经济性益处。电机14还可以通过允许发动机18以更有效的转速运转并且在特定状况下允许混合动力电动车辆12以电动模式运转且发动机18关闭来减小车辆排放。
牵引电池或电池组24存储电机14可以使用的能量。车辆电池组24通常提供高压直流(DC)输出。牵引电池24电连接至一个或多个电力电子(power electronic)模块。一个或多个接触器42可以在打开时分离牵引电池24和其它部件并且在闭合时连接牵引电池24至其它部件。电力电子模块26还电连接至电机14并且能在电牵引电池24和电机14之间双向传输能量。例如，牵引电池24可以提供直流(DC)电压而运转电机14可能通过三相交流(AC)电流来运行。电力电子模块26可以将DC电压转换为三相AC电流以运转电机14。在再生模式中，电力电子模块26可以将来自用作发电机的电机14的三相AC电流转换为与牵引电池24兼容的DC电压。本说明书中的描述同样可以应用到纯电动车辆。对于纯电动车辆，混合动力传动系统16可以是连接至电机14的变速箱并且可以没有发动机18。
牵引电池24除了提供用于推进的能量之外，还可以提供用于其它车辆电气系统的能量。车辆12可以包括将牵引电池24的高压DC输出转换为与低压车辆负载兼容的低压DC供应的DC/DC转换器模块28。DC/DC转换器模块28的输出可以电连接至辅助电池30(例如12V电池)。低压系统可以电连接至辅助电池。其它高压负载46(比如压缩机或电加热器)可以连接至牵引电池24的高压输出。
车辆12可以是可以通过外部电源36对牵引电池24再充电的电动车辆或插电式混合动力车辆。外部电源36可以是至电源插座的连接。外部电源36可以电连接至充电器或者电动车辆供电设备(EVSE)38。外部电源36可以是公用电力(electric utility)公司提供的电力分配网络或电网。EVSE 38可以提供电路和控制来调整和管理电源36和车辆12之间的能量传输。外部电源36可以提供DC或AC电力至EVSE 38。EVSE 38可以具有用于插进车辆12的充电端口34的充电连接器40。充电端口34可以是配置用于从EVSE 38传输电力至车辆12的任何类型的端口。充电端口34可以电连接至充电器或车载电力转换模块32。电力转换模块32可以调节从EVSE 38提供的电力以向牵引电池24提供适合的电压和电流水平。电力转换模块32可以与EVSE 38相互作用以协调至车辆12的电力输送。EVSE连接器40可以具有与充电端口34的对应插孔(recess)匹配的针头。可替代地，描述为电连接或电连通的多个部件可以使用无线感应耦合来传输电力。
可以提供一个或多个车轮制动器44用于使车辆12减速并且防止车辆12的移动。可以液压驱动、电动驱动或以其一些组合驱动车轮制动器44。车轮制动器44可以是制动系统50的一部分。制动系统50可以包括运转车轮制动器44的其它部件。出于简化的目的，附图描绘制动系统50和一个车轮制动器44之间的单个连接。暗示了制动系统50和其它车轮制动器44之间的连接。制动系统50可以包括监视和协调制动系统50的控制器。制动系统50可以监视制动部件并且控制车轮制动器44用于车辆减速。制动系统50可以响应驾驶员指令并且还可以自主运转以执行比如稳定控制之类的特征。当被另一个控制器或子功能请求时制动系统50的控制器可以执行应用请求的制动力的方法。
一个或多个电负荷46可以连接至高压总线。电负荷46可以具有在适当的时间运转并且控制电负荷46的关联的控制器。电负荷46的示例可以是加热模块或空调模块。
车辆12中的电子模块可以经由一个或多个车辆网络通信。车辆网络可以包括用于通信的多个通道。车辆网络的一个通道可以是串行总线，比如控制器局域网(CAN)。车辆网络的通道中的一者可以包括电气与电子工程师协会(IEEE)802家族标准定义的以太网。车辆网络的其它通道可以包括模块之间的离散连接并且可以包括来自辅助电池30的电力信号。可以通过车辆网络的不同通道传输不同信号。例如，可以通过高速通道(例如以太网)传输视频信号而可以通过CAN或离散信号传输控制信号。车辆网络可以包括辅助传输模块之间的信号和数据的任何硬件和软件部件。车辆网络没有显示在图1中，但是该图可以暗示车辆网络可以连接至存在于车辆12中的电子模块。可以存在协调多个部件的运转的车辆系统控制器(VSC)48。
可以由多种化学配方构建牵引电池24。典型的电池组化学组成可以是铅酸、镍金属氢化物(NIMH)或者锂离子。图2显示了N个电池单体72简单串联配置的典型的牵引电池组24。然而，其它电池组24可以由串联或并联或其一些组合连接的任何数量的个体电池单体组成。电池管理系统可以具有一个或多个控制器，比如监视和控制牵引电池24的性能的电池能量控制模块(BECM)76。电池组24可以包括测量多个电池组水平特性的传感器。电池组24可以包括一个或多个电池组电流测量传感器78、电池组电压测量传感器80和电池组温度测量传感器82。BECM 76可以包括与电池组电流测量传感器78、电池组电压测量传感器80和电池组温度测量传感器82相互作用的电路。BECM 76可以具有非易失性存储器使得当BECM76处于关闭状况时可以保持数据。一到下一个钥匙循环就可以使用保持的数据。
除电池组水平特性之外，还可以有测量的和监视的电池单体72的水平特性。例如，可以测量每个单体72的端电压、电流和温度。系统可以使用传感器模块74测量电池单体72的特性。取决于能力，传感器模块74可以测量一个或多个电池单体72的特性。电池组24可以利用高达Nc个传感器模块74来测量所有电池单体72的特性。每个传感器模块74可以将测量结果传输至BECM 76用于进一步处理和协调。传感器模块74可以以模拟或数字形式传输信号至BECM 76。在一些配置中，传感器模块74的功能可以包含在BECM 76内部。即，传感器模块74的硬件可以集成为BECM 76中电路的一部分并且BECM 76可以掌控原始信号的处理。BECM 76还可以包括与一个或多个接触器42相互作用以打开或闭合接触器42的电路。
计算电池组的多个特性可以是有用的。量(比如电池功率容量和电池荷电状态)对于控制电池组以及从电池组接收电力的任何电负荷的运转可以是有用的。电池功率容量是电池可以提供的最大功率量或者电池可以接收的最大功率量的衡量。知道电池功率容量允许电负荷被管理成请求的功率在电池可以处理的极限内。
电池组荷电状态(SOC)给出在电池组中剩余多少电荷的指示。SOC可以表述为在电池组中剩余的总电荷的百分比。类似于燃料表，可以输出电池组SOC以通知驾驶员在电池组中剩余多少电荷。还可以使用电池组SOC控制电动车辆或混合动力电动车辆的运转。可以通过多种方法完成电池组SOC的计算。一种计算电池SOC的可行方法是执行电池组电流随时间的积分。这在本技术领域中是众所周知的安培-小时积分。
能量管理系统(EMS)可以运转车辆的动力传动系统以最小化燃料消耗。动力传动系统可以包括发动机、变速器、电机和关联的电力电子模块以及牵引电池。EMS可以确定用于发动机和电机的运转状态以最小化发动机的燃料消耗。用于发动机18的运转状态可以包括开启/关闭指令、发动机扭矩指令和发动机转速指令。用于电机14的运转状态可以包括转速指令和扭矩指令。
EMS可以运转牵引电池24以管理牵引电池24的荷电状态。可以根据与当前荷电状态比较的目标荷电状态来使牵引电池24被充电或放电。例如，当当前荷电状态高于目标荷电状态时，可以使牵引电池放电。可以通过指令电机14的扭矩以从牵引电池24汲取电流或者提供电流至牵引电池24来实现牵引电池24的运转。牵引电池24的运转可以进一步涉及指令发动机18的运转以提供电力至电机14。
车辆12可以包括提供路线信息至操作者的导航模块52。导航模块52可以包括与全球定位系统(GPS)兼容的车辆位置传感器。导航模块52可以包括用于显示地图和路线信息的显示器。显示器可以是用于输入至导航模块52的触摸屏。操作者可以输入目的地或者从存储器选择目的地。导航模块52可以输出车辆位置至其它模块。导航模块52还可以输出路线规划数据(routing data)至其它模块。
车辆12可以包括与远离车辆12的装置和系统通信的无线通信模块54。无线通信模块54可以包括具有与非车载装置或系统通信的天线的车载调制解调器。无线通信模块54可以是能经由蜂窝数据网络通信的蜂窝通信装置。无线通信模块54可以是与IEEE 802.11家族标准(即WiFi)或WiMax网络兼容的无线局域网(LAN)装置。无线通信模块54可以包括允许至在本地路由器的范围中的远程网络的连接的基于车辆的无线路由器。无线通信模块54可以与车辆12中的一个或多个控制器相互作用以提供数据。例如，该数据可以包括交通和施工数据、路线规划的指令和天气数据。导航模块52可以利用经由无线通信模块54接收的这些数据来确定用于车辆12的路线。
图3描述了用于实现EMS的可行的控制器构架。在一些配置中，EMS可以包括低水平控制器(low-level)300和高水平(high-level)控制器302。高水平控制器302可以包括高水平能量管理计划(EMP)策略。低水平控制器300可以执行用于协调动力传动系统部件的指令。低水平控制器300可以输出控制动力传动系统和车辆部件的运转的多个运转信号310。通过车型(vehicle model)或车厂(vehicle plant)304代表动力传动系统和车辆部件。车厂304可以代表车辆响应于输入处的运转信号310的动态特性。车厂304提供模块可以测量的车辆输出信号306。车辆输出信号306可以代表测量的信号或量。
低水平控制器300可以提供指令至发动机18和电机14以满足驾驶员需求。指令可以包括扭矩和转速请求。低水平控制器300可以测量或接收输入(可以通过车辆输出信号306代表输入)，比如加速器踏板位置、制动器踏板位置和车速。
高水平控制器302可以经由车辆网络与低水平控制器通信。高水平控制器302可以提供高水平参考信号308至低水平控制器300。高水平参考信号308可以包括目标荷电状态。高水平控制器302可以从导航模块52接收路线预览信息。高水平控制器302可以执行控制策略以基于路线预览信息产生高水平信号308。高水平控制器302可以基于路线信息产生目标荷电状态。
在包括导航模块52或者具有接收路线数据或者信息的装置的其它设备的车辆中，存在用于改善燃料经济性的额外能力。当导航模块52产生用于操作者的路线时，该额外信息可以用于改善燃料经济性。可以由操作者输入路线。例如，目的地可以输入为地址并且路线可以被识别。在一些配置中，可以识别多个可能的路线并且可以提示操作者来选择将要遵循的路线。在一些配置中，之前的路线和驾驶习惯可以被学习并且存储在非易失性存储器中。可以基于一天中的时间和位置来识别路线。
路线信息可以包括沿途的道路坡度和速度限制。可以识别比如沿途的车流密度、十字路口和停车标记之类的信息。路线信息可以包括路线上预测的车辆位置或者坐标。路线信息可以包括基于路线上的道路坡度曲线图和车速曲线图的路线上的预期的驾驶员动力需求。
导航模块52提供的路线信息可以包括车速曲线图和道路坡度曲线图。可以从车速曲线图将车辆加速度曲线图计算为车速在预定间隔中的改变速率。可以基于车速曲线图和道路坡度曲线图构建轮上功率需求曲线图。轮上功率需求曲线图可以考虑比如作为车速的函数而变化的空气动力阻力和摩擦的因素。轮上功率需求可以是针对车辆以特定速度和道路坡度行驶而预测的车轮处的功率量。
路线分段可以包括将预计的路线分解成一系列的路段。每个路段可以由具有类似特性和属性的一部分路线组成。可以使用多个规则对预计的路线分段来完成路线分段。分段可以基于动力传动系统运转模式、车辆加速度或道路坡度。路段的数量可以基于路段选择标准而变化。例如，对于车辆加速度定义的路段，路段可以包括车辆加速度以类似的方式(例如加速的、减速的、保持速度的)表现的连续时间段。
在一个示例中，在至目的地的预计路线上预测的车速曲线图可能是已知的。可以从路线信息推导出预测的车速曲线图。可以根据增加的或减小的车速来分段该路线。例如，车速增加的持续的曲线图部分可以考虑为一个路段。
图4描绘了用于针对根据车辆加速度分段的路线的示例车速曲线图402。车速曲线图402可以相对于行驶的时间或距离。可以根据路段中的加速度对车速曲线图402分段。例如，第一路段(S1)410可以定义为车辆加速的那部分车速曲线图402。该路段可以是当前路段，假设当前时间或位置处于404处。第一路段的终点406可以是路段转变为第二路段S2(412)的点。第三路段(S3)414定义为在第二路段412之后。可以以类似的方式定义其它路段(S4至S8)。目的地408可以是定义路线终点的点。
控制器302可以处理道路坡度曲线图以表征用于每个路段的道路坡度。例如，可以平均用于每个路段的道路坡度曲线图以确定用于每个路段的平均道路坡度。可以将平均道路坡度与阈值比较以确定用于每个路段的道路坡度分类。在一个示例中，用于每个路段的道路坡度可以分类成下坡、平路或上坡。当平均道路坡度小于预定下坡阈值时可以将用于路段的道路坡度分类成下坡。当平均道路坡度高于预定上坡阈值时可以将用于路段的道路坡度分类成上坡。当平均道路坡度在预定上坡阈值和预定下坡阈值之间时可以将用于路段的道路坡度分类成平路。基于路段的平均道路坡度，车辆可能置于一种道路坡度分类(下坡、平路或上坡)中。一些配置可以包括更多或更少的道路坡度分类。
可以基于车速曲线图中车速的改变速率计算车辆加速度曲线图。可以处理车辆加速度曲线图以表征用于每个路段的车辆加速度。例如，用于每个路段的车辆加速度可以分类成加速、巡航或减速。可以平均用于每个路段的车辆加速度曲线图以确定用于每个路段的平均车辆加速度。可以将平均车辆加速度与阈值比较以确定用于每个路段的车辆加速度分类。在使用轮上功率需求的情况下，可以平均用于每个路段的轮上功率需求曲线图以确定用于每个路段的平均轮上功率需求。例如，当平均车辆加速度高于预定加速度阈值时用于路段的车辆加速度分类可以是加速。当平均车辆加速度小于预定减速阈值时用于路段的车辆加速度分类可以是减速。当平均车辆加速度在预定加速度阈值和预定减速阈值之间时用于路段的车辆加速度分类可以是巡航。
道路坡度和车辆加速度分类中的每者可以定义成范围值。在一些配置中，这些范围可以重叠。即，道路坡度或车辆加速度有可能表征为在一个以上的分类中。例如，道路坡度可以表征为具有重叠隶属函数(例如三角形或梯形)的模糊组。在这样的配置中，特定路段可能表征为是一个以上的分类的成员。用于每个分类的定义每个分类的相对隶属的隶属度值(membership value)可以与隶属相关联。例如，道路坡度可以分类为具有隶属度值为20％的上坡和隶属度值为80％的平路。隶属度值的总和可以是100％。隶属度值可以代表针对该类的分类的相对确定性。
可以根据道路坡度和车辆加速度表现来对每个路段分类。还可以根据道路坡度和轮上功率需求来对路段分类。表1描述了基于路段的道路坡度和车辆加速度的一种可能分类。在一些配置中，可以定义更多分类。随着分类的增加，计算时间和存储要求可能增加。对于每个路段，可以利用表征路段的道路坡度和车辆加速度来确定分类。可以通过控制器302中的表格或模糊规则组来执行分类。
对于分类范围不重叠的配置的分类相对简单。这种情况下，可以从多个可能的分类将路段映射成单个分类。用于路段的道路坡度和车辆加速度的特性定义用于路段的分类。用于该配置的隶属度值可以认为是100％。例如，道路坡度可以分类成下坡并且车辆加速度可以分类成减速。基于该道路分类和车辆减速分类，路段可以映射成9类。控制器302可以执行通过道路坡度和车辆加速度指数索引的预定表格来确定分类。
表1
Figure GDA0002373792510000101
Figure GDA0002373792510000111
控制器302可以执行使用模糊规则组的模糊逻辑控制方案来分类路段。对于分类范围可能重叠的配置的分类可能涉及更多计算。例如，车辆加速可以分类为具有隶属度值为100％的巡航而道路坡度可以分类成具有隶属度值为20％的上坡和隶属度值为80％的平路。该特性产生映射成2类和5类的路段。指示每个类中隶属的可能性的隶属度值可以与类相关联。在该示例中，2类的隶属度值可以是20％(0.2×1)而5类的隶属度值可以是80％(0.8×1)。
EMS可以考虑预定数量的路段以设置用于当前路段的动力传动系统运转参数。可以基于控制器的处理功率或存储极限来选择预定数量。预定数量可以是数量X。路线可以包括高于X的多个剩余路段。在剩余路段的数量高于要处理的路段的预定数量的情况下，可以定义虚拟路段。虚拟路段可以包括路线的剩余路段。即，路段X(第X路段)可以是包括剩余路线的虚拟路段。例如，在一些配置中可以定义三个路段。第一路段可以是(例如从当前位置起)立刻即将出现的路段。第二路段可以是紧随其后的路段。第三路段可以定义为包括从第二路段的终点到路线的终点(例如目的地)的路线信息的虚拟路段。
在每个路段内，车辆加速度可以归类成定义的车辆加速度分类中的一者或多者。在每个路段内，道路坡度可以归类成道路坡度分类中的一者或多者。在范围不重叠的配置中，该对值可以映射成单个分类。在范围重叠的配置中，路段可以映射成具有关联的加权值的多个分类。
用于每个路段的希望的或目标电池功率可以是用于每个路段的分类的函数。在利用N个路段的配置中，希望的电池功率可以表述为：
PBattDes＝f(segClassseg1,segClassseg2,…segClasssegN) (1)
在一些配置中，表格可以存储在控制器302的非易失性存储器中，该表格包括用于N个路段的每个组合的目标电池功率。实际上，路线可以分成较小数量(例如二或三)的路段以限制存储和处理要求。可以基于多个路段组合的专业知识填充表格。可以以通用术语表述希望的电池功率。例如，可以以多个输出水平(比如高放电、低放电、低充电和高充电)对希望的电池功率分类。每个输出水平可以映射成具体的电池功率水平(瓦或千瓦)。
例如，在利用两个路段的配置中，第一路段分类和第二路段分类可以用作表格的指数。在一个示例中，认为第一路段是以相对恒定的速度的上坡(例如2类)。此外，认为第二路段是车辆减速的平路(例如6类)。在该场景中，似乎是在第二路段中车辆减速使得可以经由再生制动对电池充电。提前知道由于再生制动使得电池荷电状态的潜在增加，系统可以通过在当前路段中使用更多电池功率来补偿当前路段。在这些状况下，用于当前路段的希望的电池功率水平可以设置为低放电。
在可能隶属于一个以上的分类的配置中，希望的电池功率可以是输出水平的加权版本。在这种情况下，输出可以是成员的加权平均。相对隶属度值可以与每个分类相关联使得所有相对隶属度值的总和等于一。最终的电池功率输出水平可以是用于每个分类的电池功率输出水平和关联的相对隶属度值的乘积的总和。该控制策略的益处是基本策略和通用行为可以应用到所有的车辆。可以基于牵引电池24和电机14的能力对特定车辆校准实际上希望的电池功率值。
在一些配置中，分类可以定义为模糊分类组使得给定的路段可以是一个以上的类的成员。可以通过指示用于每个类的相对类隶属度的隶属函数来对这些类加权。可以通过描述的表格结构利用模糊分类，只是可获取一个以上的结果。最终的目标电池功率值可以是来自表格的输出的加权平均。例如，在使用两个路段的配置中，每个路段可以是两类中的成员。可以从第一路段和第二路段之间可能的分类组合确定目标电池功率。可以通过与组合相关联的相对隶属函数来对产生的用于每个组合的目标电池功率进行加权。最终的目标电池功率可以是加权值的总和。
可以利用目标电池功率基于下面的等式计算用于牵引电池24的目标荷电状态(SoCd)：
Figure GDA0002373792510000121
其中，R是电池内阻，Voc是电池的开路电压，Q是电池容量，Δt是当前路段的持续时间，SOCpresent是当前时间的电池荷电状态。PBattDes是通过控制策略确定的用于路段的目标电池功率。可以解该方程式得出目标荷电状态。目标荷电状态是预期一旦当前路段完成的牵引电池24的荷电状态。
控制器可以在当前路段期间根据目标荷电状态来指令牵引电池24的充电和放电。为了充电牵引电池24，电机14可以通过发动机18驱动作为发电机运转或者电机14可以作为发电机运转(例如再生制动)以使车辆12减速。为了使牵引电池24放电，电机14可以作为马达运转以推进车辆12或者可以作为连接至牵引电池24的其它电子部件(例如加热器)运转以从牵引电池24汲取电力。
目标荷电状态是在当前路段的终点处计划的荷电状态。在每个路段的终点处，可以再次对下个路段执行计算。尽管固定的路线可以具有很多路段，可以对目标荷电状态计划考虑有限的数量。
对路段中的每者重复分类。每个路段可以具有基于车辆加速度、轮上功率需求和道路坡度的曲线图的关联的分类。当探测到路段的终点时，可以执行用于下个路段的计算。可以基于匹配路段终点处预期位置的车辆位置来探测路段的终点。可以基于分段标准(比如指示路段完成并且转变为下个路段的行为改变)来探测路段的终点。
在一些配置中，考虑的路段之外的所有路段可以总括在一起作为一个路段以创建虚拟路段。这允许使用来自这些将来的路段的一些平均信息计算用于当前路段的目标荷电状态。该虚拟路段允许用于整个路线的预览信息包含在用于较早的路段的计算中。可以计算用于虚拟路段的加权平均值。例如，可以计算虚拟路段的车辆加速度、道路坡度和轮上功率的加权平均值。可以应用加权因子使得加权因子随着至目的地的距离的减小而减小。这潜在地改善了利用有限前瞻视野的这些系统的性能。随着接近目的地，由于剩余较少的路段使得虚拟路段中可以包括更少的路段。随着接近目的地，并且剩余路段的数量小于控制策略中考虑的路段的数量，可以从剩余路段的数量确定目标荷电状态。在一个示例中，计划函数(planning function)可以利用三个路段。参考图4，在路线的开始处，可以包括路段(S1)410和路段(S2)412。第三路段可以是包括路段S3至S8的虚拟路段。当(在406处)第一路段完成时，可以使用路段(S2)412和路段(S3)414计划下个路段。第三路段可以是包括路段S4至S8的虚拟路段。可以以该方式继续处理直到路线的终点(408处)。
随着车辆穿过路线，在每个路段的终点处可以重复计算。剩余的路线信息可以分成选择数量的路段并且可以执行计算以计算用于当前路段的终点的目标荷电状态。用于最后一个选择数量的路段的路线信息可以包括来自路线的剩余部分的平均数据。
控制器302可以接收指示道路坡度的数据。例如，纵向加速度传感器可以提供指示道路坡度的输出。可以将该传感器输出与阈值比较以确定当前道路坡度分类。控制器302可以接收指示车轮的转速的输入。可替代地，控制器可以接收指示车速的输入。可以基于车速的改变速率计算车辆加速度值。可以将道路坡路和车辆加速度与关联的曲线图比较以确定是否遵循该路线。如果控制器302确定车辆性能与中意的路线不匹配，则可以调节路线。在使用车辆加速度的情况下，可以以类似的方式取代和利用轮上功率需求。
图5描述了执行描述的分类策略的可能的运转序列的流程图。可以在一个或多个控制器中执行这些操作。在操作500处可以接收路线信息。控制器可以处理路线信息以获得将要在操作502处处理的用于路段的车辆加速度曲线图和道路坡度曲线图。操作502可以包括每个路段的平均车辆加速度和平均道路坡度的确定。在操作504处，控制器可以对虚拟路段(如果适用)处理用于车辆加速度曲线图和道路坡度曲线图的路线信息。在操作506处，控制器可以根据车辆加速度和道路坡度对路段分类。在操作508处，控制器可以基于用于路段的分类来确定用于当前路段的希望的电池功率水平。在操作510处，控制器可以基于希望的电池功率水平来计算用于当前路段的终点的目标荷电状态。在操作512处，控制器指令牵引电池的操作以在当前路段的终点处实现目标荷电状态。在操作514，控制器可以检查状况以确定路段的终点。如果路段仍然在进行中，执行可以前进至操作512以继续运转牵引电池。如果探测到路段的终点，可以执行操作516。操作516检查状况以确定是否探测到路线的终点。如果探测到路线的终点，在518处程序可以终止。如果路线仍然在进行中，执行可以前进至操作502并且该序列可以重复。
本发明公开的程序、方法或算法可以通过可以包括任何现有的可编程电子控制单元或专用的电子控制单元的处理装置、控制器或计算机来传输/实施。类似地，程序、方法或算法可存储为通过控制器或计算机以多种形式执行的数据和指令，包括但不限于永久存储在不可写的存储媒介(比如ROM设备)中的信息和可替代地存储在可写的存储媒介(比如软盘、磁带、CD、RAM设备和其它的磁性和光学媒介)中的信息。程序、方法或算法还可以在软件可执行的对象中实施。可替代地，可以使用适当的硬件部件(比如专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、状态机、控制器或其它硬件部件或设备)或者硬件、软件和固件部件的结合来整体地或部分地实现该程序、方法或算法。
虽然上文描述了示例实施例，但是并不意味着这些实施例描述了权利要求包括的所有可能的形式。说明书中使用的词语为描述性词语而非限定，并且应理解在不脱离本公开的精神和范围的情况下可以作出各种改变。如上所述，可以组合多个实施例的特征以形成本发明没有明确描述或说明的进一步的实施例。尽管已经描述了多个实施例就一个或多个期望特性来说提供了优点或相较于其他实施例或现有技术应用更为优选，但是本领域普通技术人员应该认识到，取决于具体应用和实施，为了达到期望的整体系统属性可以对一个或多个特征或特性折衷。这些属性可包括但不限于：成本、强度、耐用性、生命周期成本、可销售性、外观、包装、尺寸、可维护性、重量、可制造性、易于装配等。因此，描述的实施例在一个或多个特性上相对于其他实施例或现有技术应用不令人满意也未超出本发明的范围，并且这些实施例可以满足特定应用。

Claims (10)

1.一种车辆，包括：
至少一个控制器，所述至少一个控制器被配置用于运转牵引电池以一旦完成当前路段则实现基于目标电池功率的目标荷电状态，其中，通过用于包括所述当前路段的多个路段的、由于对与所述多个路段相关联的车辆加速度和道路坡度应用模糊规则组而产生的分类来定义所述目标电池功率。
2.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述目标电池功率基于应用至用于所述多个路段中每者的所述分类的第二模糊规则组。
3.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述目标电池功率基于通过用于所述多个路段中每者的所述分类来索引的预定表格。
4.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述车辆加速度是用于所述多个路段中每者的平均车辆加速度，并且所述道路坡度是用于所述多个路段中每者的平均道路坡度。
5.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述目标荷电状态进一步基于所述牵引电池的当前荷电状态和所述当前路段的持续时间。
6.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述多个路段中的每者映射成从多个可能的分类中选择的单个分类。
7.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述多个路段中的每者是通过与所述多个路段相关联的动力传动系统运转模式、所述车辆加速度和所述道路坡度中的一者或多者表征的路线的一部分。
8.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述多个路段的数量为X，并且第X路段是包括用于路线的剩余部分的路线数据的虚拟路段，以使得通过用于所述虚拟路段的所述分类进一步定义所述目标电池功率。
9.根据权利要求8所述的车辆，其中，与所述第X路段相关联的所述车辆加速度是用于所述路线的所述剩余部分的加权平均车辆加速度，与所述第X路段相关联的道路坡度是用于所述路线的所述剩余部分的加权平均道路坡度。
10.一种用于运转车辆的牵引电池的方法，包括：
通过控制器基于应用至用于多个路段中每者的车辆加速度和道路坡度的模糊规则组来产生用于所述多个路段的分类；以及
通过所述控制器在当前路段中运转牵引电池以一旦完成所述当前路段则实现从基于所述分类的目标电池功率推导的目标荷电状态。
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