CN106335382A - 用于控制车辆中ldc的输出的方法以及车辆的ldc - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于控制车辆的LDC转换器的输出的方法。LDC使用用于驱动车辆的高压电池对将功率供给到电子负载的辅助电池充电或放电。方法包括：基于车辆的前区段的行驶事件之前的行驶事件中的行驶路线信息以及辅助电池的SOC预测车辆的前区段的行驶事件。基于辅助电池的当前SOC和辅助电池的预测SOC之间的比较结果，转换低压DC-DC转换器的输出电压并将其输出到电子负载或辅助电池。通过当在车辆的前区段的行驶事件之前接合制动踏板或加速器踏板时的充电时间确定所预测的SOC。

Description

用于控制车辆中LDC的输出的方法以及车辆的LDC
技术领域
本发明涉及与环境友好型车辆相关的技术，并更具体地涉及用于控制环境友好型车辆中低压直流-直流(DC-DC)转换器(LDC：lowvoltage direct current-direct current converter)的输出的方法以及环境友好型车辆的低压DC-DC转换器。
背景技术
通常，通过电池电源由电动机的力操作作为环境友好型车辆的一种的电动车辆(EV：electric vehicle)和混合动力电动车辆(HEV：hybridelectric vehicle)。由于实际上通过电动机的力移动环境友好型车辆，因此高压大容量电池(例如，主电池)以及对辅助电池充电的低压DC-DC转换器(LDC)，诸如将主电池的电压转换为低压的交流发电机，安装在环境友好型车辆上。这里，辅助电池通常表示车辆电池，其配置成供给功率以用于点火，并将功率供给到车辆的各种电气设备。
进一步地，LDC配置成供给功率以改变主电池的电压，以便适用于用于车辆的电气/电子负载的电压。通常，混合动力车辆为通过有效地组合两个或更多个不同动力源驱动的车辆类型，但在大多数情况下，混合动力车辆要求通过使用燃料的发动机以及由电池功率驱动的电动机的驱动力，其被称为混合动力电动车辆(HEV)。
近年来，响应于提高燃料效率并开发更加环境友好型的产品的需求，对混合动力电动车辆的研究已经有了有效的发展。混合动力电动车辆可具有各种特征，其使用发动机和电动机作为动力源，并且作为最近已经研究的许多车辆，已经使用了并联式和串联式中的一种。
特别地，在并联式中，发动机给电池充电，但与电动机一起直接驱动车辆，并且并联式的缺点在于其在结构方面和控制逻辑方面更加复杂。然而，由于可同时使用发动机的机械能和电池的电能而高效使用能量的优点，并联式广泛地用于车辆中。
由于使用了发动机和电动机的优化操作区域，因此改善了驱动系统的燃料效率，并且由于在制动时通过电动机恢复能量，因此可高效地使用能量。另外，混合动力控制单元(HCU：hybrid control unit)安装在混合动力车辆中，并且构成系统的每个装置包括控制器。例如，系统包括配置成操作发动机的发动机控制单元(ECU：engine controlunit)、配置成操作电动机的电动机控制单元(MCU：motor controlunit)、配置成操作变速器的变速器控制单元(TCU：transmission controlunit)、配置成监测和管理电池状态的电池管理系统(BMS：batterymanagement system)，以及配置成调整车辆中的温度的全自动温度控制器(FATC：full auto temperature controller)。
本文中，HCU为最上级控制器，其配置成驱动控制器中的每个、设置混合动力操作模式以及操作车辆，并且各个控制器基于作为最上级控制器的HCU经由控制器局域网(CAN)通信线路连接，以允许最上级控制器将命令传递到下方控制器，同时控制器彼此间发送和接收信息。
进一步地，配置成提供电动机的驱动功率的高压电池(例如，主电池)安装在混合动力车辆中，并且高压电池配置成供给所需功率，同时当车辆被驱动时，重复充电或放电。在电动机助力中，高压电池在再生制动或发动机驱动中供给(例如，放电)电能并存储(例如，充电)电能，并且在该情况下，BMS配置成将电池的充电状态(SOC)、可用充电功率和可用放电功率发送到HCU和MCU，以执行电池安全性和寿命管理。
进一步地，辅助电池(例如，低压电池)与主电池(例如，高压电池)一起安装在混合动力车辆中，其中辅助电池配置成提供电气/电子子组件的驱动功率并且主电池配置成提供电动机(例如，驱动电动机)的驱动功率。用于高压和低压之间的输出转换的低压DC-DC转换器(LDC)连接到辅助电池。
该部分中公开的以上信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，并且因此其可包含不形成对该国家中本领域普通技术人员已经众所周知的现有技术的信息。
发明内容
本发明提供用于控制环境友好型车辆中低压DC-DC转换器的输出的方法以及环境友好型车辆的低压DC-DC转换器，其通过学习当基于驾驶者的倾向在诸如加速时段事件的行驶事件之前接合制动踏板或加速器踏板时的时间，更准确地预测辅助电池的充电时间或放电时间来调整低压DC-DC转换器的输出电压。
本发明的示例性实施例提供用于控制环境友好型车辆的低压DC-DC转换器(LDC)的输出的方法，其可包括：基于行驶路线信息，通过安装在低压DC-DC转换器中的事件确定单元预测环境友好型车辆的前区段的行驶事件，所述低压DC-DC转换器使用用于驱动环境友好型车辆的高压电池对将功率供给到电气/电子负载的辅助电池充电或放电；通过低压DC-DC转换器的预测单元预测环境友好型车辆的前区段的行驶事件之前的行驶事件中辅助电池的充电状态(SOC：state ofcharge)；以及通过低压DC-DC转换器的可变电压输出单元转换低压DC-DC转换器的输出电压，并基于辅助电池的当前SOC和辅助电池的预测SOC之间的比较结果将转换的输出电压输出到电气/电子负载或辅助电池。
特别地，可基于当在车辆的前区段的行驶事件之前接合制动踏板时的倾向，由辅助电池的充电时间确定辅助电池的预测SOC，或者可基于当在车辆的前区段的所述行驶事件之前接合加速器踏板时的倾向，由辅助电池的放电时间确定辅助电池的预测SOC。
方法可还包括基于包括辅助电池的SOC的映射表，通过低压DC-DC转换器的预测单元计算辅助电池的预测SOC，所述辅助电池的SOC对应于辅助电池的充电时间或放电时间。辅助电池的充电时间可对应于使用制动信号计算的距离，并且辅助电池的放电时间可对应于使用加速信号计算的距离，其中制动信号指示被施加在制动踏板上的压力量并且加速信号指示被施加在加速器踏板上的压力量。
转换低压DC-DC转换器的输出电压并将转换的输出电压输出到电气/电子负载或辅助电池可包括，当辅助电池的当前SOC小于辅助电池的预测SOC时，通过可变电压输出单元输出电压以允许将辅助电池的电压释放到电气/电子负载。此外，转换低压DC-DC转换器的输出电压并将转换的输出电压输出到电气/电子负载或辅助电池可包括，当辅助电池的当前SOC大于辅助电池的预测SOC时，通过可变电压输出单元输出允许对辅助电池充电的电压。
方法还可包括响应于高压电池放电控制信号，通过可变电压输出单元输出低压DC-DC转换器的输出电压的最大值，以对辅助电池充电。行驶事件可包括车辆的加速区段信息、车辆的减速区段信息，以及车辆的巡航区段信息。可通过智能电池传感器测量辅助电池的当前SOC。可通过音频视频导航(AVN：audio video navigation)装置提供行驶路线信息，所述音频视频导航(AVN)装置包括三维(3D)道路地图信息。
本发明的另一个示例性实施例提供车辆(例如，环境友好型车辆)的低压DC-DC转换器(LDC)，其可包括：低压DC-DC转换器内的事件确定单元，其配置成基于行驶路线信息预测车辆的行驶事件，所述低压DC-DC转换器使用用于驱动车辆的高压电池对配置成将功率供给到电气/电子负载的辅助电池充电或放电；低压DC-DC转换器的预测单元，其配置成预测车辆的前区段的行驶事件之前的行驶事件中辅助电池的充电状态(SOC)；以及低压DC-DC转换器的可变电压输出单元，其配置成转换低压DC-DC转换器的输出电压，并基于辅助电池的当前SOC和辅助电池的预测SOC之间的比较结果将转换的输出电压输出到电气/电子负载或辅助电池。
特别地，可基于当在车辆的前区段的行驶事件之前接合制动踏板时的倾向，由辅助电池的充电时间确定辅助电池的预测SOC，或者可基于当在车辆的前区段的所述行驶事件之前接合加速器踏板时的倾向，由辅助电池的放电时间确定辅助电池的预测SOC。
预测单元可配置成基于包括辅助电池的SOC的映射表，计算辅助电池的预测SOC，所述辅助电池的SOC对应于辅助电池的充电时间或放电时间。辅助电池的充电时间可为对应于使用制动信号计算的距离的值，并且辅助电池的放电时间可为对应于使用加速信号计算的距离的值，其中制动信号指示被施加在制动踏板上的压力量并且加速信号指示被施加在加速器踏板上的压力量。
可变电压输出单元可配置成当辅助电池的当前SOC小于辅助电池的预测SOC时，输出电压以允许将辅助电池的电压释放到电气/电子负载。可变电压输出单元可进一步配置成当辅助电池的当前SOC大于辅助电池的预测SOC时，输出允许对辅助电池充电的电压。可变电压输出单元可配置成响应于高电压电池放电控制信号，输出低压DC-DC转换器的输出电压的最大值，以对辅助电池充电。
行驶事件可包括车辆的加速区段信息、车辆的减速区段信息，以及车辆的巡航区段信息。可通过智能电池传感器测量辅助电池的当前SOC。可通过音频视频导航(AVN)装置提供行驶路线信息，所述音频视频导航(AVN)装置包括3D道路地图信息。
根据本发明的示例性实施例，用于控制车辆中的低压DC-DC转换器的输出的方法以及车辆的低压DC-DC转换器可通过使辅助电池的充电效率或放电效率最大化来改善燃料效率，并且可应用于车辆，包括混合动力电气车辆(HEV)和插入式混合动力电动车辆(PHEV：plug-inhybrid electric vehicle)。
可通过基于驾驶者的倾向(例如，制动踏板或加速器踏板的接合程度的趋向性)使用辅助电池的充电时间或放电时间将低压DC-DC转换器(LDC)的平均功率消耗减少大约2.9％来提高车辆的燃料效率。由于可通过预测车辆的前道路部分预测辅助电池的充电量或放电量来优化作为LDC的输出电压的可变电压，因此可改善辅助电池的耐用性。
附图说明
每个附图的简要描述被提供用于更加充分地解释用于本发明的详细描述中的附图。
图1为根据本发明的示例性实施例示出车辆的低压DC-DC转换系统的方框图；
图2为根据图1所示的本发明的示例性实施例示出车辆的低压DC-DC转换系统的操作的示例性实施例的时序图；
图3为根据图1所示的本发明的示例性实施例示出在低压DC-DC转换器(LDC)中所使用的，用于根据驾驶者的倾向预测辅助电池的充电时间的方法的示图；
图4为根据本发明的示例性实施例示出用于控制车辆的低压DC-DC转换器(LDC)的输出的方法的流程图。
图5为根据本发明的示例性实施例示出创建图4所示的驾驶者的倾向距离的过程的流程图；
图6为根据本发明的示例性实施例示出图4所示的映射表的示图；
图7为根据图1所示的本发明的示例性实施例示出车辆的低压DC-DC转换器(LDC)的输出功率的示例性实施例的曲线图；以及
图8为根据图1所示的本发明的示例性实施例示出车辆的低压DC-DC转换器的输出功率消耗的示例性实施例的曲线图。
附图标记说明
105：混合动力控制单元(HCU)
115：音频视频导航(AVN)装置
120：低压DC-DC转换器
140：电气/电子负载
150：智能电池传感器(IBS：intelligent battery sensor)
155：辅助电池
具体实施方式
应当理解的是，如本文所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它相似术语包括通常的机动车辆，例如包括运动型多用途汽车(SUV)的乘用车、公共汽车、卡车、各种商业车辆、包括各种船只和船舶的水上车辆、飞行器，等等，并包括混合动力车辆、电动车辆、插入式混合动力电动车辆、氢动力车辆，以及其它代用燃料车辆(例如得自除石油之外的资源的燃料)。如本文所提及，混合动力车辆为具有两种或更多种动力源的车辆，例如汽油动力车辆和电动车辆。
尽管示例性实施例被描述为使用多个单元以执行示例性过程，将理解的是，还可通过一个或多个模块执行示例性过程。此外，将理解的是，术语控制器/控制单元是指包括存储器和处理器的硬件设备。存储器配置成存储模块并且处理器经具体配置执行所述模块，以便执行下面进一步描述的一个或多个过程。
此外，本发明的控制逻辑可被实现为计算机可读介质上的非暂时性计算机可读介质，所述计算机可读介质包含通过处理器、控制器/控制单元等等执行的可执行程序指令。计算机可读介质的示例包括但不限于ROM、RAM、光盘(CD)-ROM、磁带、软磁盘、闪盘驱动、智能卡和光学数据存储设备。计算机可读介质还可分布在网络耦合的计算机系统中，以便以分布式方式存储和执行计算机可读介质，例如，通过远程信息处理服务器或控制器局域网(CAN)。
本文所用的术语仅用于描述特定实施例的目的，并非旨在限制本发明。如本文所使用，单数形式“一种”、“一个”和“该”也旨在包括复数形式，除非上下文另有明确说明。将进一步理解的是，本说明书中所使用的术语“包括”和/或“包含”，在本说明书中使用时，指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、元素和/或部件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、部件和/或其集合的存在或附加。如本文所用，术语“和/或”包括关联的列出项目中的一个或多个的任何与全部组合。
除非特别陈述或从上下文明显，如本文所用，术语“大约”理解为在本领域中正常容差的范围内，例如在平均值的2个标准差内。“大约”，可以理解为在规定值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或0.01％内。除非上下文另有明确说明，否则本文所提供的所有数值都由术语“大约”修饰。
为了充分地理解由本发明以及本发明的示例性实施例实现的目的，应参考示出本发明的示例性实施例的随附附图以及随附附图中公开的内容。下文中，将通过参考随附附图描述本发明的示例性实施例来详细地描述本发明。在本发明的描述中，可省略已知相关构成的详细描述或其功能，如果它们使本发明的主旨不清楚的话。各附图中呈现的相同附图标记指示相同元件。
贯穿该说明书以及随附权利要求，当描述元件“联接”到另一个元件时，元件可“直接联接”到另一个元件或者通过第三元件“电气地或机械地联接”到另一个元件。如果没有相反地定义，则本文所使用的包括技术可科技术语的所有术语具有如本领域技术人员所一般理解的那些意义相同的意义。在通用词典中定义的术语应被解释为具有与现有技术的背景中的意义相同的意义，并且不通过理想或过于正式的意义解释，除非在本说明中清楚地定义。
图1为根据本发明的示例性实施例示出车辆的低压DC-DC转换系统的方框图。参考图1，环境友好型车辆的电压DC-DC转换系统100可包括混合动力控制器(HCU)105、音频视频导航(AVN)装置115、低压DC-DC转换器(LDC)120、电气/电子负载140、智能电池传感器(IBS)150和辅助电池155。车辆可为混合动力电动车辆或电动车辆。混合动力电动车辆可使用发动机和电动机作为动力源，发动机离合器可设置在电动机和发动机(例如，柴油发动机)之间，并且可因此以电动车辆(EV)模式和混合动力电动车辆(HEV)模式致动混合动力电动车辆，其中在电动车辆(EV)模式中，通过电动机驱动混合动力电动车辆，同时断开发动机离合器，并且其中在混合动力电动车辆(HEV)模式中，可通过电动机和发动机两者驱动混合动力电动车辆，同时闭合发动机离合器。
在图1中被示出为基于精确映射(可选地，精确道路地图信息)改变LDC 120的输出电压的控制的本发明的示例性实施例可配置成基于驾驶者的倾向预测辅助电池155的充电时间或放电时间。在示例性实施例中，可使用安装在车辆内的AVN装置115和IBS 150计算(提取)车辆前面的道路信息(例如，道路地图信息)，其包括加速区段信息和减速区段信息，并且可通过使用所计算的道路信息(例如，基于道路信息的行驶路线信息)预测辅助电池155的充电变化量或放电变化量改变LDC 120的输出电压。
可通过LDC的输出电压的可变控制改善车辆的燃料效率，并且可优化辅助电池155的充电或放电。另外，当通过预测对应于来自AVN装置115的导航信息的实时车辆驱动状态，包括道路的加速区段和道路的减速区段的事件在车辆前面发生时(例如，在车辆前进方向的环境中)，LDC的输出电压可变化以使辅助电池155的充电效率或放电效率最大化。
例如，作为提供指令以操作LDC 120的控制器的HCU 105可包括高压电池放电控制器108，其配置成调整安装在车辆内的高压电池(例如，主电池)的将被提供到LDC 120的功率。HCU 105可配置成操作包括LDC 120的低压DC-DC转换系统100的部件以及车辆。高压电池可配置成输出或释放例如大约144V或更多的高压，并且可以是驱动车辆的电动机和LDC 120的能量源。
作为操作者协助系统的AVN装置115可包括精确地图信息单元110，其配置成将包括到目的地的距离、车辆速度、三维(3D)道路地图信息等等的行驶路线信息(例如，导航信息)提供给HCU 105和LDC120，并且可以是整合多媒体装置和导航装置得到的系统。3D道路地图信息可包括道路的坡度(例如，斜率或倾角)和道路的海拔。作为车辆终端的AVN装置115可表述为音频视觉系统(AV系统)，其包括音频、视频、导航、数字多媒体广播(DMB)和远程信息处理中的至少一种功能。AVN系统115可配置成经由远程信息处理与交通信息中心(未示出)通信，以基于车辆的位置和驱动方向收集交通信息，并且可配置成测量车辆的速度。
LDC 120可配置成将LDC的输出电压提供到电气/电子负载140和辅助电池155，并且可包括变压器。LDC 120可经进一步配置将高压主电池的电压(输出)转换为低压(例如，大约12.5到15.1V)，并提供适用于用于电气/电子负载140和辅助电池155的电压的电力(例如，功率)。LDC 120可配置成将来自车辆的高压电池(未示出)的高压DC电压输出转换为低压DC电压，以对辅助电池155充电并监测车辆的电气/电子负载量。LDC 120可包括事件确定单元121、预测单元122和可变电压输出单元123，并且可配置成使用用于驱动车辆的高压电池对辅助电池155充电或放电，所述辅助电池155将功率供给到电气/电子负载140。
事件确定单元121可配置成基于行驶路线信息预测车辆的行驶事件(例如，行驶事件信息)。行驶事件信息可包括车辆的加速区段信息、车辆的加速区段信息以及车辆的固定速度区段信息。预测单元122可配置成预测车辆的前区段的行驶事件(例如，车辆的前行驶事件)之前的在行驶事件中的辅助电池155的充电状态(SOC)。
可基于当在车辆的前区段的行驶事件之间接合制动踏板(例如，将压力施加到踏板上)时的倾向，由辅助电池的充电时间确定辅助电池155的预测SOC，或者可基于当在车辆的前区段的行驶事件之前接合加速器踏板(例如，将压力施加到踏板上)时的倾向，由辅助电池155的放电时间确定辅助电池155的预测SOC，如图3所示。
辅助电池155的充电时间为对应于使用制动信号计算的距离的值，并且辅助电池155的放电时间为对应于使用加速信号计算的距离的值，其中制动信号指示被施加到制动踏板上的压力的量并且加速信号指示被施加到加速器踏板上的压力的量。可通过HCU 105或LDC 120提供制动信号和加速信号。
图3为示出用于基于驾驶者的倾向(例如，加速器踏板或制动踏板接合或接合程度的倾向)预测辅助电池的充电时间的方法的示图，所述方法可用于图1所示的低压DC-DC转换器(LDC)的预测单元。当如图3所示在车辆的前面检测到减速事件或加速事件时，接合制动踏板时的时间以及接合加速器踏板时的时间可基于驾驶者的倾向是不同的。由于按下制动踏板的时间和按下加速器踏板的时间可不同，因此车辆的燃料效率可通过车辆测试变化。
参考图3，当预测辅助电池155的充电时间时，预测单元122可使用制动踏板输入信号(制动信号)，其指示被施加到制动踏板上的压力量(例如，接合程度)，并且当预测辅助电池155的放电时间时，预测单元122可使用加速器踏板输入信号(加速信号)，其指示被施加到制动踏板上的压力量(例如，接合程度)。
到诸如车辆前面的减速事件或加速事件的行驶事件的距离可被划分为具有相同时间的行驶周期(DC：driving cycle)(例如，单位行驶时间)。预测单元122可配置成在各个DC中存储制动信号的累积时间(例如，大约13秒)，以计算总共50个DC的平均时间。预测单元122可配置成在各个DC中存储加速信号的累积时间(例如，大约13秒)，以计算总共50个DC的平均时间。所计算的值可用于计算辅助电池155的充电时间或放电时间，以便反映到本发明的示例性实施例的基于精确地图的LDC可变电压控制。
如先前所描述，在基于驾驶者的倾向预测辅助电池155的充电SOC变化量或放电SOC变化量时，可通过基于驾驶者的倾向反映在接合制动踏板时的时间以及接合加速器踏板时的时间之间的偏离(deviation)或偏移(offset)来预测辅助电池155的充电时间或辅助电池155的放电时间。换句话说，在本发明中，可基于驾驶者的倾向，通过学习当将压力施加到制动踏板上时的时间以及当将压力施加到加速器踏板上时的时间更准确地预测辅助电池155的充电时间和辅助电池155的放电时间。
回顾图1，预测单元122可配置成基于映射表计算辅助电池155的预测SOC，所述映射表包括辅助电池155的SOC，其对应于辅助电池155的充电时间或放电时间。可变电压输出单元123可配置成转换LDC120的输出电压，并基于辅助电池155的当前SOC和辅助电池155的预测SOC之间的比较结果将所转换的输出电压输出到电气/电子负载140或辅助电池155。可通过IBS 150测量辅助电池155的SOC(例如，辅助电池155的电压)。
当辅助电池155的当前SOC小于辅助电池155的预测SOC时，可变电压输出单元123可配置成输出电压，以允许将辅助电池155的电压释放到电气/电子负载140。当辅助电池155的当前SOC大于辅助电池155的预测SOC时，可变电压输出单元123可配置成输出电压，以允许对辅助电池155充电。可变电压输出单元123可经进一步配置响应于来自高压放电控制器108的高压电池放电控制信号输出，输出LDC120的输出电压的最大值(例如，大约15.1V)，以对辅助电池155充电。当高压电池的SOC处于高电平时，可生成高压电池放电控制信号。
LDC 120还可包括控制器，其配置成操作事件确定单元121、预测单元122和可变电压输出单元123。例如，控制器可为一个或多个微处理器或者包括微处理器的硬件，所述微处理器由程序操作，并且程序可包括用于执行前述方法的一系列命令，以用于根据本发明的示例性实施例控制车辆中所包括的低压DC-DC转换器(LDC)的输出。控制器可配置成从HCU 105接收关于LDC 120的操作命令。电气/电子负载140可包括空调、通风座椅、车前灯、音频装置、加热器或雨刷器。
进一步地，IBS 150可配置成感测辅助电池155的SOC并检测状态信息，包括辅助电池的充电状态(SOC)或健康状态(SOH：state ofhealth)，以便将电流稳定地供给到车辆中。IBS 150可经进一步配置测量辅助电池155的电压、电流和温度，并基于所测量的电压、电流和温度计算充电状态(SOC)和健康状态(SOH)，以检测辅助电池155的状态信息，并且可提供状态信息以便由车辆中的各种控制器参考所述状态信息。例如，如12V电池的辅助电池155可为车辆电池，其配置成启动车辆或将功率供给到电气/电子负载140。
图2为根据图1所示的本发明的示例性实施示出环境友好型车辆的低压DC-DC转换系统的操作的示例性实施例的时序图。参考图2，与本发明相比，在现有技术中，LDC的输出电压可如下地改变。在诸如下坡道路或弯曲道路的减速区段中，LDC的输出电压可被调整为增大的，以对辅助电池充电，并且在诸如上坡道路或基本上笔直的道路的加速区段中，LDC的输出电压可被调整为减小的，并且结果是，可使用辅助电池的功率。另外，在巡航区段中，LDC的输出电压可被调整为中间电压，并且结果是，可维持辅助电池的SOC。
在用于如现有技术的低压DC-DC转换器(LDC)的输出电压的控制逻辑的示例中，可通过考虑实时驱动模式(例如，驱动状态)以及辅助电池的状态确定LDC的命令电压，所述实时驱动模式包括：停止模式；发动机充电模式，用于使用发动机给高压电池(例如，主电池)充电；电动车辆模式(EV模式)，其是使用电动机功率的纯粹电动车辆模式；以及再生制动模式，用于当通过制动或惯性驱动车辆时，通过电动机的发电收集制动和惯性能量并将所收集的制动和惯性能量充入高压电池中。在控制逻辑的示例中，由于LDC的输出电压基于驱动状态改变，因此辅助电池的充电效率或放电效率为低的并且能量可损失。能量损失可显著地影响车辆的燃料效率，并且辅助电池的耐用性可由于辅助电池的电压的迅速变化而恶化。
根据本发明的示例性实施例的LDC 120可基于如图2所示的高压电池的SOC充电或放电策略在两种模式中操作。参考图1和图2，在第一模式210中，在确定高压电池的放电控制时间时(例如，当通过LDC 120接收被激活到高电平的高压电池放电控制信号时)，可通过LDC的输出电压(例如，大约15.1V)对辅助电池155充电，而与车辆的驱动状态无关。在第一模式210中，可变电压输出单元123可配置成将LDC的输出电压改变到最大值，以对辅助电池155充电。
在现有技术中，当维持车辆的驱动模式，诸如巡航模式、减速模式或加速模式时，由于高压电池的特征，可能难以在所需时间消耗与所需SOC变化量一样多的功率。因此，可在第一模式210中将LDC的输出电压改变到最大值，并且结果是，辅助电池155可被改变并且电气/电子负载140的功率消耗可增加。
在第二模式205中，在当LDC 120在车辆前面的行驶事件(图2中示出的减速事件)之前没有从HCU 105接收到高压电池放电控制信号时，可通过基于驾驶者的倾向预测辅助电池155的充电时间，将LDC的输出电压调整到低压(例如，大约12.5V)，并且结果是，可在巡航事件中将辅助电池155的电压释放到电气/电子负载140。当车辆前面的行驶事件为加速事件时，可通过基于驾驶者的倾向预测辅助电池155的放电时间，将LDC的输出电压调整为高压(例如，大约14.7V)。
在第二模式205中，在当LDC 120没有从HCU 105接收到高压电池放电控制信号时，LDC 120可配置成使用行驶路线信息预测行驶事件信息，其包括车辆前面的加速区段和减速区段，并且基于所预测的事件信息，预测车辆前面的行驶事件之前的行驶事件中辅助电池155的SOC充电量或放电量，以及基于驾驶者的倾向预测辅助电池的充电时间或放电时间。
当车辆前面的事件之前的行驶区段中，辅助电池155的SOC小于辅助电池155的预测SOC时，可将LDC 120的输出电压改变为用于对辅助电池155充电的电压，并且结果是，LDC 120的功率消耗可减少且辅助电池155的耐用性可改善。在本发明的示例性实施例中，由于可通过预测车辆的前道路区段，预测辅助电池的充电变化量或放电变化量来提前改变作为LDC的输出电压的可变电压，因此可改善辅助电池155的耐用性。
图4为根据本发明的示例性实施例示出用于控制车辆的低压DC-DC转换器(LDC)的输出的方法的流程图。用于控制车辆的低压DC-DC转换器(LDC)的输出的方法可应用于图1中示出的车辆的低压DC-DC转换系统100。参考图1、图2、图3和图4，驾驶者(用户)可使用AVN装置115设置出发点和目的地，并改变从出发点到目的地的行驶路线以及行驶路线中所包括的部分信息(步骤305和310)。
当维持行驶路线时，HCU 105的高压电池放电控制器108可配置成确定是否对主电池放电，所述主电池为高压电池(步骤315)。当通过HCU 105操作主电池时，LDC 120可配置成执行充电保持控制，以增大LDC的输出电压(320)。特别地，LDC 120的可变电压输出单元120可配置成响应于高压电池放电控制信号，输出LDC 120的输出电压的最大值，以对辅助电池155充电。
当没有执行主电池的放电时，LDC 120中所包括的控制器可配置成确定辅助电池155的SOC是否大于可在ECO驾驶者协助系统(DAS：driver assistance system)模式(例如，环保模式)中操作的SOC(步骤325)。环保模式可以是用于增大驾驶者(车辆)的可行驶距离且减少功率消耗的模式，并且可以是用于执行第二模式的模式。例如，可在环保模式中操作的SOC可为大约80％。
当辅助电池155的SCO大于可在ECO DAS模式中操作的SOC时，事件确定单元121可配置成从AVN装置115接收行驶路线信息，其为路线前事件信号(例如，车辆前面的行驶事件信号)(328)。在本发明的另一个示例性实施例中，可省略步骤325。
事件确定单元121可配置成基于行驶路线信息预测车辆前面的行驶事件(330)。特别地，事件确定单元121可配置成基于行驶路线信息确定车辆的前面是否存在行驶事件。可通过AVN装置115提供行驶路线信息，其包括3D道路地图信息。行驶事件可包括车辆的加速区段信息、车辆的减速区段信息以及车辆的巡航区段信息。
当车辆前事件之前的驾驶者倾向距离为基于制动信号的距离时，预测单元122可配置成将驾驶者倾向距离设置为再生制动预测距离(340)。再生制动预测距离可以是当在前事件之前的行驶事件中接合制动踏板时生成的距离。当接合制动踏板时，可通过再生制动对车辆的高压电池充电。当前事件之前的驾驶者倾向距离为基于加速信号的距离时，预测单元122可配置成将驾驶者倾向距离设置为放电预测距离。放电预测距离可以是当在前事件之前的行驶事件中接合加速器踏板时生成的距离。
图5为示出计算图4中示出的驾驶者倾向距离的过程的流程图。参考图5，预测单元122可配置成确定是否在前事件之前的行驶事件中生成了制动信号或加速器信号(405)。
此外，预测单元122可配置成累积作为所生成的踏板信号的制动信号或加速信号，直到保持直至前事件的剩余事件距离每秒钟为零(步骤410和415)。然后，预测单元122可配置成在作为可被包括在预测单元122中的存储单元的，例如，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)或随机存储存储器(RAM)中存储每个行驶周期(例如，单位行驶时间)的制动信号或加速信号的累积时间以及行驶周期的次数(例如，存储次数)。
预测单元122可配置成将累积时间除以存储次数获得的值设定为驾驶者倾向反映距离(例如，驾驶者倾向距离)(425)。存储次数的最大值可为50个行驶周期。当实际驱动包括根据本发明的示例性实施例的低压转换系统的车辆时，可通过基于用于计算驾驶者倾向的方法或者用于计算驾驶者倾向距离的方法的实验学习或计算图5中示出的驾驶者倾向距离。
回顾图4，预测单元122可配置成将再生制动预测距离除以车辆速度获得的值设置为总再生制动时间(345)。预测单元122还可配置成将放电预测距离除以车辆速度获得的值设置为放电时间。辅助电池155的充电时间可对应于使用制动信号计算的距离，所述制动信号指示被施加到制动踏板上的压力量，并且辅助电池155的放电时间可对应于通过使用加速信号计算的距离，所述加速信号指示被施加到加速器踏板上的压力量。预测单元122可配置成基于SOC和温度(例如，辅助电池的温度)查询或参考辅助电池的SOC充电和放电映射表。
图6为示出图4中示出的映射表的示图。映射表可基于对应于制动信号的再生制动时间或者对应于加速信号的放电时间，包括辅助电池的SOC。在再生制动中，LDC 120可配置成使用充电的高压电池对辅助电池155充电。回顾图4，预测单元122可配置成通过参考映射表，基于再生制动时间或放电时间预测辅助电池115的SOC(355)。
总之，预测单元122可配置成在车辆前区段的行驶事件之前的行驶事件中预测辅助电池的SOC。可基于当在车辆前区段的行驶事件之前接合车辆制动踏板时的倾向，由辅助电池的充电时间确定辅助电池155的预测SOC，或者可基于当在车辆前区段的行驶事件之前接合车辆加速器踏板时的倾向，由辅助电池155的放电时间确定辅助电池155的预测SOC。然后，预测单元122可配置成基于包括辅助电池155的SOC的映射表计算辅助电池155的预测SOC，所述辅助电池155的SOC对应于辅助电池155的充电时间或放电时间。
当通过前事件区段时，可变电压输出单元123可配置成将从辅助电池155的当前SOC减去预测SOC获得的值设置为辅助电池155的SOC值(360)。可通过智能电池传感器150测量辅助电池155的当前SOC。当通过前事件时，可变电压输出单元123可配置成确定SOC值是否小于大约0(365)。
当SOC值在通过前事件的时间处小于大约0时，可变电压输出单元123可配置成执行放电保持控制以输出允许将辅助电池155的电压释放到电气/电子负载140的电压(370)。当SOC值在通过前事件的时间处大于大约0时，可变电压输出单元123可配置成执行充电保持控制以输出允许对辅助电池155的电压充电的电压(375)。
特别地，可变电压输出单元123可配置成转换LDC 120的输出电压，并基于辅助电池155的当前SOC和辅助电池155的预测SOC的比较结果将所转换的输出电压输出到电气/电子负载140或辅助电池155。可基于辅助电池155的SOC确定通过LDC 120的放电保持控制、充电保持控制或恒定电压控制。当辅助电池155的状态为高电平时，可将LDC 120设置在放电保持控制中。在LDC放电保持控制中，例如，可将LDC的输出电压的范围设置为大约12.5伏到12.8伏。
当辅助电池155的状态为低电平时，可将LDC 120设置在充电保持控制中。在LDC充电保持控制中，例如，可将LDC的输出电压的范围设置为大约14.5V到15.1V。当辅助电池115的状态为高电平和低电平之间的中间电平时，可将LDC 120设置在恒定电压控制中。在LDC恒定电压控制中，例如，可将LDC的输出电压的范围设置为大约12.8V到14.5V。
图7为根据图1中示出的本发明的示例性实施例示出车辆的低压DC-DC转换器(LDC)的输出功率的示例性实施例的曲线图。图8为根据图1中示出的本发明的示例性实施例示出车辆的低压DC-DC转换器(LDC)的输出功率消耗(或电能输出)的示例性实施例的曲线图。
在图7中，最大值表示的实线指示当未应用本发明的示例性实施例时，现有技术的LDC的输出功率，并且最小值表示的虚线可指示当应用本发明的示例性实施例时，LDC的输出功率。在图8中，最大值表示的实线指示当未应用本发明的示例性实施例时的现有技术的LDC的输出功率消耗，并且最小值表示的虚线可指示当应用本发明的示例性实施例时的LDC的输出功率消耗。
参考图7和图8，可看出当应用本发明时，最大平均LDC功率消耗可减少大约2.9％。进一步地，当应用本发明时，辅助电池的SOC的变化可为最小的，因此可防止辅助电池的耐用性恶化。
用于示例性实施例中的部件、“单元”、块或模块可由诸如任务、类、子例程、进程、对象、执行线程和程序的软件或者诸如现场可编程门阵列(FPGA)或在存储器中的预定区域处执行的专用集成电路(ASIC)的硬件实施，并且进一步地，可由软件和硬件的组合实现。部件或“单元”可被包括在计算机可读存储介质中，或者部件或“单元”中的一些可在多个计算机中分散和分布。
如以上所描述，已经在附图和说明书中公开了示例性实施例。在本文中，使用特定术语，但是特定术语仅用于描述本发明并且不用作限制意义或者限制权利要求中所公开的本发明的范围。因此，本领域技术人员将理解的是，可作出各种修改并且可基于本发明获得等效实施例。因此，本发明的技术范围应由随附权利要求的技术精神限定。

Claims (18)

1.一种用于控制车辆的低压直流-直流(DC-DC)转换器(LDC)的输出的方法，所述方法包括以下步骤：
基于行驶路线信息，通过控制器预测所述车辆的前区段的行驶事件，其中所述低压DC-DC转换器配置成使用用于驱动所述车辆的高压电池对将功率供给到电子负载的辅助电池充电或放电；
通过所述控制器预测所述车辆的前区段的行驶事件之前的行驶事件中所述辅助电池的充电状态(SOC)；以及
通过所述控制器转换所述低压DC-DC转换器的输出电压，并基于所述辅助电池的当前SOC和所述辅助电池的预测SOC之间的比较结果将所转换的输出电压输出到所述电子负载或所述辅助电池，
其中利用基于当在所述车辆的前区段的行驶事件之前接合制动踏板时或者当在所述车辆的前区段的行驶事件之前接合加速器踏板时的倾向的所述辅助电池的充电时间，确定所述辅助电池的所述预测SOC。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：
基于包括所述辅助电池的SOC的映射表，通过所述控制器计算所述辅助电池的所述预测SOC，所述辅助电池的SOC对应于所述辅助电池的充电时间或放电时间。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述辅助电池的所述充电时间为对应于使用制动信号计算的距离的值，并且所述辅助电池的所述放电时间为对应于使用加速信号计算的距离的值，其中制动信号指示所述制动踏板的接合程度且加速信号指示所述加速器踏板的接合程度。
4.根据权利要求1所述的方法，其中转换所述低压DC-DC转换器的输出电压并将所转换的输出电压输出到所述电子负载或所述辅助电池的步骤包括：
当所述辅助电池的当前SOC小于所述辅助电池的所述预测SOC时，通过所述控制器输出电压以允许将所述辅助电池的电压释放到所述电子负载。
5.根据权利要求1所述的方法，其中转换所述低压DC-DC转换器的输出电压并将所转换的输出电压输出到所述电子负载或所述辅助电池的步骤包括：
当所述辅助电池的当前SOC大于所述辅助电池的所述预测SOC时，通过所述控制器输出电压以允许对所述辅助电池充电。
6.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：
响应于高压电池放电控制信号，通过所述控制器输出所述低压DC-DC转换器的输出电压的最大值，以对所述辅助电池充电。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述行驶事件包括所述车辆的加速区段信息、所述车辆的减速区段信息以及所述车辆的巡航区段信息。
8.根据权利要求1所述的方法，其中通过智能电池传感器测量所述辅助电池的当前SOC。
9.根据权利要求1所述的方法，其中通过音频视频导航(AVN)装置提供所述行驶路线信息，所述音频视频导航(AVN)装置包括三维(3D)道路地图信息。
10.一种车辆的低压直流-直流(DC-DC)转换器(LDC)，所述LDC包括：
基于行驶路线信息，预测所述车辆的行驶事件的事件确定单元，其中所述低压DC-DC转换器配置成使用用于驱动所述车辆的高压电池对将功率供给到电子负载的辅助电池充电或放电；
预测所述车辆的前区段的行驶事件之前的行驶事件中所述辅助电池的充电状态(SOC)的预测单元；以及
转换所述低压DC-DC转换器的输出电压，并基于所述辅助电池的当前SOC和所述辅助电池的预测SOC之间的比较结果将所转换的输出电压输出到所述电子负载或所述辅助电池的可变电压输出单元，
其中利用基于当在所述车辆的所述前区段的所述行驶事件之前接合制动踏板时或者当在所述车辆的所述前区段的所述行驶事件之前接合加速器踏板时的倾向的所述辅助电池的充电时间，确定所述辅助电池的所述预测SOC。
11.根据权利要求10所述的LDC，其中所述预测单元还被配置成：基于包括所述辅助电池的SOC的映射表计算所述辅助电池的所述预测SOC，其中所述辅助电池的SOC对应于所述辅助电池的充电时间或放电时间。
12.根据权利要求10所述的LDC，其中所述辅助电池的所述充电时间为对应于使用制动信号计算的距离的值，并且所述辅助电池的所述放电时间为对应于使用加速信号计算的距离的值，其中制动信号指示所述制动踏板的接合程度且加速信号指示所述加速器踏板的接合程度。
13.根据权利要求10所述的LDC，所述可变电压输出单元还被配置成：当所述辅助电池的当前SOC小于所述辅助电池的所述预测SOC时，输出电压以允许将所述辅助电池的所述电压释放到所述电子负载。
14.根据权利要求10所述的LDC，所述可变电压输出单元还被配置成：当所述辅助电池的当前SOC大于所述辅助电池的所述预测SOC时，输出电压，以允许对所述辅助电池充电。
15.根据权利要求10所述的LDC，所述可变电压输出单元还被配置成：响应于高压电池放电控制信号，输出所述低压DC-DC转换器的所述输出电压的最大值，以对所述辅助电池充电。
16.根据权利要求10所述的LDC，其中所述行驶事件包括所述车辆的加速区段信息、所述车辆的减速区段信息，以及所述车辆的巡航区段信息。
17.根据权利要求10所述的LDC，其中通过智能电池传感器测量所述辅助电池的当前SOC。
18.根据权利要求10所述的LDC，其中通过音频视频导航(AVN)装置提供所述行驶路线信息，所述音频视频导航(AVN)装置包括三维(3D)道路地图信息。
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