CN106394547B - 电动车辆机会性充电系统和方法 - Google Patents

Abstract

公开一种电动车辆机会性充电系统和方法。车辆包括：发动机，被布置为输出扭矩；以及电机，被布置为施加发动机输出扭矩的反作用扭矩，以产生用于给牵引电池充电的功率。车辆还包括控制器，所述控制器被配置为：在提供功率以给牵引电池充电、满足附件功率需求并推进车辆的同时，发出指令以调节与预定的最佳制动比燃料消耗相对应的发动机输出扭矩和输出转速。

Description

电动车辆机会性充电系统和方法

技术领域

本申请总体上涉及给使用发动机的混合动力电动车辆的牵引电池充电。

背景技术

混合动力电动车辆可包括内燃发动机(ICE)、可配置为电动马达或发电机的至少一个电机和牵引电池。牵引电池将电力提供至电机以用于推进，并给某些附件负载供电。利用高电压牵引电池的车辆可称为电气化车辆。牵引电池具有指示电池中保持有多少电荷的荷电状态(SOC)。为了增加SOC，混合动力电动车辆可采用多种方法，包括使用车辆的动量转动发电机、运转ICE以转动配置为发电机的电机以及将牵引电池电连接至外部充电源(也称为使汽车“插电(plug in)”)来给牵引电池充电。使用ICE给牵引电池再充电可导致燃料消耗增加。

发明内容

在至少一个实施例中，提供一种车辆，包括：发动机，被布置为输出扭矩；电机，被布置为施加发动机输出扭矩的反作用扭矩，以产生功率用于给牵引电池充电。所述车辆还包括控制器，所述控制器被配置为：在提供功率以给牵引电池充电、满足附件功率需求并推进车辆的同时，发出指令以调节与预定的最佳制动比燃料消耗相对应的发动机输出扭矩和输出转速。

在至少一个实施例中，提供一种车辆，包括：发动机，被布置为输出扭矩；电机，被布置为施加发动机输出扭矩的反作用扭矩，以产生功率用于给牵引电池充电。所述车辆还包括控制器，所述控制器被配置为：调节与预定的最佳制动比燃料消耗相对应的发动机功率输出。所述控制器被进一步配置为：在功率水平等于发动机功率输出与车辆功率需求之差时，进行牵引电池的充电。

根据本发明的一个实施例，车辆功率需求等于推进车辆所需的功率与车辆附件功率需求的总和。

根据本发明的一个实施例，控制器被配置为：在车辆功率需求小于第一功率阈值时，根据最大NVH阈值调节发动机功率输出。

根据本发明的一个实施例，控制器被配置为：响应于车辆功率需求小于第二功率阈值而发出指令以终止对牵引电池的充电。

根据本发明的一个实施例，控制器被配置为：响应于车辆功率需求大于与预定的制动比燃料消耗对应的发动机功率输出而发出指令以终止对牵引电池的充电。

根据本发明的一个实施例，控制器被进一步配置为：响应于指示沿路线即将到来的低速行驶区的用户路线信息，在进入低速行驶区之前给牵引电池充电，以储存在低速行驶区时足以维持纯电动操作的能量。

在至少一个实施例中，提供一种给牵引电池充电的方法，包括：操作发动机以产生输出扭矩和输出转速用于车辆推进。所述方法还包括：由电机施加所述输出扭矩的反作用扭矩以产生功率用于给电池充电。所述方法还包括：基于使发动机的制动比燃料消耗最佳化而增加发动机的输出扭矩和输出转速以产生预定的电池充电功率水平。

根据本发明，提供一种给牵引电池充电的方法，包括：操作发动机以产生输出扭矩和输出转速用于车辆推进；由电机施加所述输出扭矩的反作用扭矩以产生功率用于给电池充电；增加发动机的输出扭矩和输出转速以产生预定的电池充电功率水平，从而减少发动机的制动比燃料消耗。

根据本发明的一个实施例，所述方法还包括：存储预定的电池充电功率水平的值，所述预定的电池充电功率水平是与基于发动机的预定的制动比燃料消耗的多个发动机输出扭矩和输出转速中的每个相对应的。

根据本发明的一个实施例，所述方法还包括：响应于指示沿路线即将到来的低速行驶区的用户路线信息，在进入低速行驶区之前给牵引电池充电，以储存在低速行驶区时足以以纯电动模式推进车辆的能量。

根据本发明的一个实施例，预定的电池充电功率水平根据车辆功率需求的函数而变化。

根据本发明的一个实施例，所述方法还包括：响应于车辆功率需求小于第一功率阈值而终止电池充电。

根据本发明的一个实施例，所述方法还包括：在车辆功率需求小于第二功率阈值时，根据最大NVH阈值降低电池充电功率水平。

附图说明

图1是示出典型的动力传动系和能量储存组件的混合动力车辆的示意图。

图2是根据发动机BSFC的机会性电池充电方法的流程图。

图3是示出示例性发动机操作点的发动机BSFC的映射图。

图4是作为车辆功率需求的函数的电池充电限制的曲线图。

图5是与乘客车厢加热结合的机会性电池充电方法的流程图。

图6是先于充电程序的电池热预调节方法的流程图。

图7是根据用户选择的优先模式的机会性电池充电方法的流程图。

图8是根据行驶路线信息的机会性电池充电方法的流程图。

具体实施方式

在此描述本公开的实施例。然而，应理解，公开的实施例仅为示例并且其它实施例可以采用各种和替代的形式。附图不一定按比例绘制；一些特征会被夸大或最小化以显示特定部件的细节。所以，在此公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制，而仅作为用于教导本领域技术人员以各种形式使用本发明的代表性基础。如本领域的普通技术人员将理解的，参考任一附图示出和描述的各种特征可以与一个或更多个其它附图中示出的特征组合以产生未明确示出或描述的实施例。示出的特征的组合为典型应用提供代表性实施例。然而，与本公开的教导一致的特征的各种组合和变型可被期望用于特定应用或实施方式。

当混合动力车辆运转时，牵引电池的荷电状态(SOC)关于功率消耗和再充电循环而改变。通常可能希望通过将电能转化为用于车辆的推进动力来使存储在电池中的能量的利用最大化。当车辆静止时，车辆可插电至公用电网以给电池充电。通过充电站给插电式混合动力车辆充电的充电率受限于多个充电站因素，包括充电站的插座的级别(rating)。限制的示例包括：具有20amp断路开关的110V AC插座，提供约1.4千瓦的最大充电功率，或具有50amp断路开关的240V AC插座，提供12千瓦的最大充电功率。最大充电率可由于将AC电流转化为用于电池接收的DC电流时的损失而减小。然而，转动发电机的内燃发动机可输出多达35千瓦或更多。与使用标准的110V/20amp AC插座的充电相比，使用发动机作为功率源对电池充电可使显著更快地充电成为可能。通常，一旦插电，车辆操作者便希望来自公共事业公司的电能的利用最大化。在驾驶循环期间，可能期望在车辆操作时战略性地分配一部分发动机输出用以产生电流来给电池再充电。如下面更详细讨论的，期望的从发动机分配的给电池充电的部分可基于：预测即将到来的车辆操作状况，并且在即将到来的状况期间的整个操作中选择性地给电池充电，以实现期望的电池充电水平。与发动机的汽油消耗有关，还可期望达到优选的再充电率以使发动机的效率最大化。

图1描绘了插电式混合动力电动车辆(PHEV)。PHEV 112可包括机械地连接到混合动力传动装置116的一个或更多个电机114。电机114可以作为马达或发电机操作。此外，混合动力传动装置116机械地连接到发动机118。混合动力传动装置116还机械地连接到(机械地连接到车轮122的)驱动轴120。电机114可在发动机118操作或者关闭时提供推进和减速能力。电机114能够作为发电机操作并且通过回收在摩擦制动系统中通常将作为热损失掉的能量来提供燃料经济性效益。在车辆运转时，电机114可额外地施加发动机输出扭矩的反作用扭矩以产生电力用于给牵引电池再充电。电机114可通过允许发动机118在最有效率的转速和扭矩的范围附近运转来进一步降低车辆排放。在发动机118关闭时，PHEV 112可以在使用电机114作为单独推进源的纯电动模式下运转。

牵引电池或电池组124储存可以被电机114使用的能量。电池组124通常提供高电压直流电(DC)输出。一个或更多个接触器142当断开时可将牵引电池124与DC高电压总线154A隔离并且当闭合时可将牵引电池124与DC高电压总线154A连接。牵引电池124通过DC高电压总线154A电连接至一个或更多个电力电子模块126。电力电子模块126还电连接至电机114并且提供在AC高电压总线154B与电机114之间双向传输能量的能力。例如，牵引电池124可提供DC电流而电机114可使用三相交流电(AC)运转以起作用。电力电子模块126可将DC电流转化为三相AC电流以运转电机114。在再生模式中，电力电子模块126可将来自用作发电机的电机114的三相AC电流输出转化为与牵引电池124兼容的DC电流。本说明书中的描述同样可适用于纯电动车辆。

除提供用于推进的能量之外，牵引电池124还可提供用于其它车辆电气系统的能量。车辆112可包括电连接至高电压总线154的DC/DC转换器模块128。DC/DC转换器模块128可电连接至低电压总线156。DC/DC转换器模块128可将牵引电池124的高电压DC输出转化为与低电压车辆负载152兼容的低电压DC供应。低电压总线156可电连接至辅助电池130(例如，12V电池)。低电压系统152可电连接至低电压总线156。低电压系统152可包括车辆112内的各种控制器。

车辆112的牵引电池124可通过外部电源136进行再充电。外部电源136可以连接到电插座。外部电源136可电连接至充电器或电动车辆供电设备(EVSE)138。外部电源136可为由电力公共事业公司提供的电力分配网络或电网。EVSE 138可提供电路和控制以调节和管理电源136与车辆112之间的能量传输。外部电源136可将DC或AC电力提供至EVSE 138。EVSE138可具有用于插入到车辆112的充电端口134中的充电连接器140。充电端口134可为被配置为将电力从EVSE 138传输至车辆112的任何类型的端口。充电端口134可电连接至充电器或车载电力转换模块132。电力转换模块132可调节EVSE 138供应的电力以将适当的电压水平和电流水平提供至牵引电池124。电力转换模块132可与EVSE 138配合以协调至车辆112的电力传输。EVSE连接器140可具有与充电端口134的对应凹槽匹配的插脚。可选择地，被描述为被电耦合或电连接的各种组件可使用无线感应耦合来传输电力。

可提供一个或更多个车轮制动器144用于使车辆112减速以及防止车辆112移动。车轮制动器144可为液压驱动的、电驱动的或前述驱动方式的一些组合。车轮制动器144可为制动系统150的一部分。制动系统150可包括运转车轮制动器144的其它部件。出于简要的目的，附图绘出了制动系统150与多个车轮制动器144中的一个之间的单一连接。隐含了制动系统150与其它车轮制动器144之间的连接。制动系统150可包括监控和协调制动系统150的控制器。制动系统150可监控制动部件并且控制车轮制动器144用于车辆减速。制动系统150可响应通过制动踏板产生的驾驶员指令并且还可自动运转以实现多个特征，比如稳定性控制。制动系统150的控制器可实施当被另一控制器或子功能请求时施加请求的制动力的方法。

一个或更多个高电压电负载146可连接至高电压总线154。高电压电负载146可具有当适当时运转和控制高电压电负载146的关联的控制器。高电压电负载146可包括压缩机和电加热器。例如，空调系统可在高冷却负载下汲取多达6kW。

讨论的各个组件可具有控制和监控这些组件的运转的一个或更多个相关联的控制器。控制器可通过串行总线(例如，控制器局域网(CAN))或通过离散导体来通信。此外，可存在系统控制器148以协调各个组件的运转。

在点火开关关闭(ignition-off)状况期间，接触器142可处于断开状态使得牵引电池124不会将电力提供至高电压总线154。在点火开关关闭状况期间，牵引电池124可与辅助电池130断开。在点火开关关闭状况期间，选择的电子模块(例如，低电压负载152)可以是启动的。例如，防盗系统和远程无钥匙进入系统可以是持续启动的。启动的系统可汲取来自辅助电池130的电流。在一些配置中，低电压负载152(比如灯)可意外地处于启动状态并且汲取来自辅助电池130的电流，这会增加辅助电池130的放电率。在点火开关关闭状况期间，低电压负载152可配置为使电流汲取最小化。

当车辆112插入到EVSE 138中时，接触器142可处于闭合状态使得牵引电池124连接至高电压总线154和电源136以给电池充电。车辆当插入到EVSE 138中时可处于点火开关关闭状况。

尽管表示为单个控制器，但是系统控制器148可以被实施为一个或更多个控制器。控制器148可监测牵引电池124、电力转换模块132和电机114的运转状况。牵引电池124包括电流传感器，以感测流过牵引电池124的电流。牵引电池124还包括电压传感器，以感测牵引电池124端子两端的电压。电压传感器可输出指示牵引电池124端子两端电压的信号。牵引电池电流传感器可输出流进或流出牵引电池124的电流的大小和方向的信号。

电力转换模块132也包括电流传感器，以感测从EVSE 138流到牵引电池124的电流。连接到电机114的发动机118产生AC电流，该AC电流通过电力电子模块126转化为DC电流。发动机118可以由具有与系统控制器148连接的至少一个控制器的动力传动系统控制模块控制。电力转换模块132的电流传感器可以输出指示从EVSE 138流到牵引电池124的电流的大小和方向的信号。

牵引电池124的电流传感器和电压传感器的输出被提供到控制器148。控制器148可被配置为基于来自牵引电池124的电流传感器和电压传感器的信号而计算荷电状态(SOC)。可以利用各种技术来计算荷电状态。例如，可以实施安培-小时积分，在所述积分中通过牵引电池124的电流对时间积分。还可以基于牵引电池电压传感器的输出而估算荷电状态。利用的具体技术可以取决于特定电池的化学成分和特性。

控制器148可被配置为监测牵引电池124的状态。控制器148可包括控制控制器148的操作的至少某部分的处理器。处理器允许车载处理指令和程序。处理器可连接到非持久性存储器和持久性存储器。在说明性配置中，非持久性存储器是随机存取存储器(RAM)并且持久性存储器是闪存。通常，持久性(非临时性)存储器可包括在计算机或其它装置掉电时保持数据的所有形式的存储器。

可以为牵引电池124限定荷电状态操作范围。所述操作范围可以限定上限和下限，可以在上限和下限处界定电池124的荷电状态。在车辆运转期间，控制器148可被配置为将电池124的荷电状态保持在相关联的操作范围内。在这方面，电池可以在车辆运转的同时通过发动机进行再充电。在至少一个实施例中，响应于SOC被消耗到SOC低阈值(SOC lowthreshold)，将来自发动机的扭矩输出分配到电机以给电池再充电。基于电池消耗率，可以基于接近SOC低阈值而预先计划牵引电池的充电。此外，为已知的即将到来的车辆运转状况作计划允许控制器计划动力传动系统的运转，从而为行程中长时间运转预定的EV模式保持或产生储存的能量。还可机会性地选择充电的正时和速率，以最佳地利用即将到来的车辆运转状况来使充电效率最大化。

参照图2，选择最佳充电率的方法200被用来平衡有效的发动机运转与对电池再充电的需要。在步骤202处，控制器评估是否启用机会性牵引电池充电模式。如果在步骤202处未启用机会性充电，则控制器可依靠步骤204处的标准充电程序，而不考虑定制电池充电率。如果在步骤202处启用机会性充电，则控制器可在步骤206处确定充电功率限制阈值P_{Batt Charge Limit}。功率限制阈值基于对发动机的总的功率需求，以及高于其发动机不能有效地产生功率的预定限制。发动机具有最大的总功率输出，并且功率输出的某部分被用于车辆推进以及满足车辆附件电力负载。在某些状况下，除推进功率之外，提供发动机功率用于电池充电将需要发动机以高输出运转，使得给电池再充电的燃料损失(fuel penalty)超过再充电的获益。即，再充电所消耗的能量可比回收能量代价更高(cost more)。P_{Batt Charge Limit}可以以在低的车辆速度时限制降低的曲线为特征，以避免发动机以高输出运行而提供充电功率。与在低速时高的发动机噪声相关的这种状况可能不受欢迎。在中速时，例如约55mph，发动机具有可用于分配给充电的更多的功率容量，而无需对用户期望的噪声输出妥协。在这种状况期间，P_{Batt Charge Limit}可在不损失效率的情况下增加。在高速时，例如约80mph，需要许多发动机功率容量来满足道路负载需求并推进车辆。在这种情况下，可再次降低P_{Batt Charge Limit}以避免发动机在高输出低效率状况下运行。

车辆发动机可具有与当前车辆状况相对应的最佳功率输出。评估发动机功率输出效率的一种方法是通过测量制动比燃料消耗(BSFC，brake specific fuel consumption)。BSFC是燃料消耗率除以由发动机产生的功率的一种度量。值通常以单位g/kW·h来表示。值使发动机性能标准化(normalize)，并经常用于比较不同发动机以及不同运转状况的效率。每个发动机具有不同的BSFC值。在发动机开发期间，可以确定发动机性能对所有稳态运转状况的映射图。基于用于获得期望的功率输出和车辆速度的发动机转速和发动机扭矩，运转点可在BSFC映射图上变化。与非充电稳态状况相比，分配用于电池充电的功率可能需要发动机功率输出增加以及运转点移位。可以通过在充电时达到(target)发动机的最佳BSFC运转点P_ideal来确定P_{Batt Charge Limit}。在至少一个实施例中，通过从发动机的最佳BSFC运转点P_ideal减去车辆功率需求来确定P_{Batt Charge Limit}。通常，车辆功率需求是推进车辆所需的功率加上任何附件功率需求的总和。

参照图3，示例性BSFC映射图示出了如上文所讨论的发动机的最佳BSFC运转点P_ideal的选择。下方的水平轴线代表以每分钟转数(rpm)为单位的发动机转速，并且竖直轴线代表以Nm为单位的发动机扭矩。上方的水平轴线代表以kW为单位的总的发动机输出。由等值线(contour line)代表的发动机映射图反映以g/kW·h为单位的不同的发动机运转效率。例如，BSFC映射图上的曲线A-B-C-D-E对应于在车辆以55mph行驶时在一系列电池充电率处的发动机运转。应该理解，在不同的车辆速度和传动比处，运转点可移位到BSFC映射图上的不同区域。

由A点到E点所代表的曲线示出了在以55mph行驶时的一系列牵引电池充电率。A点代表0kW被分配用于电池充电，并且约13kW被专用于车辆推进的状况。在这种情况下，产生的所有功率被专用于满足车辆功率需求。A点对应于约310g/kW·h的BSFC。为了将电力提供到电池，增加发动机转速和扭矩来产生过量的功率以将扭矩输出到电机用于充电。B点代表6kW被分配用于电池充电，并且总的发动机输出为约19kW的状况。对应于B点的运转状况产生约293g/kW·h的BSFC，其与A点相比有所改善。在C点处分配用于电池充电的功率增加到10kW。总的发动机输出也增加到约23kW，从而提供所需的13kW用于推进。在C点处发动机运转的BSFC相对于B点有所改善，为约289g/kW·h。在D点处分配用于电池充电的充电功率为12kW，在该点处总的发动机输出为约25kW。如在BSFC等值线映射图上示出的“最佳区域”内的D点的位置处可以看出，发动机BSFC进一步略有改善，为小于289g/kW·h。在E点处电池充电进一步增加到15kW，并且总的发动机输出为约28kW。然而可以看出，在从运转点D到运转点E进一步增加发动机输出时，BSFC降级到大于289g/kW·h。

根据图3中描绘的发动机BSFC映射图，D点反映发动机的最佳BSFC运转点P_ideal，并且为约25kW。在示出的示例中，分配用于电池充电的期望功率P_{Batt Charge}为12kW，并且推进车辆所需的道路负载P_{Road Load}为13kW。由于在不同车辆速度和传动比下运转点A到E可移位到BSFC映射图上的不同位置，所以在其它状况下，不同的发动机的最佳BSFC运转点P_ideal可能更加合适。在至少一个实施例中，控制器在存储器中为各种车辆运转状况中的每个存储发动机的最佳BSFC运转点的预定值。这样，充电功率可随着车辆运转状况的变化而变化，以提供更有效的发动机运转。尽管以示例的方式示出了5个运转点，但是任意数量的点可以用于生成运转曲线来确定最佳充电功率，以降低发动机BSFC。

虽然机会性充电通常使发动机运转偏向在所述状况可用的最佳BSFC处运转，但是可能不希望对于所有状况都以高效的BSFC运行发动机。如上文所讨论的，为了有效地充电，可以以比所需的负载更高的负载运行发动机，但在低速时这因产生增加的发动机噪声、振动和声振粗糙度(NVH，noise,vibration,and harshness)而给用户带来不便。通常，客户希望在低车速时动力传动系统的运转主要是安静或低噪声的。

参照图4，曲线图250描绘了使用发动机作为功率源的电池充电限制252会如何根据车辆功率需求的函数而变化的实施例。水平轴线254代表车辆功率需求。竖直轴线256代表可变的电池充电功率限制P_{Batt Charge Limit}。如上所述，可以通过从基于给定车辆运转状况的发动机BSFC的P_ideal减去车辆功率需求来确定P_{Batt Charge Limit}。随着车辆功率需求增加到与P_ideal相等的值，该关系导致P_{Batt Charge Limit}在点258附近接近零。在图4的区域260中，在车辆功率需求足够高时，发动机功率不用于给高电压电池充电。在至少一个实施例中，控制器被配置为：响应于车辆功率需求高于与P_ideal对应的功率水平，发出指令以终止牵引电池的充电。

尽管在P_ideal与车辆功率需求之间求差在动力传动系统运转的某些范围内是合适的，但是在低车速(与低的车辆功率需求相关)时，可能期望降低发动机功率输出以降低动力传动系统NVH并提高用户舒适度。例如，虚线262是基于从P_ideal减去车辆功率需求的假设的可用电池充电功率。随着车辆功率需求朝向零降低(例如在车辆怠速时)，可用于充电的理论发动机功率在点264附近接近与P_ideal相等的值。然而，在以低速推进车辆或车辆怠速时，可能不希望以高功率输出运转发动机来给电池充电。在图4的区域266中，在车辆功率需求足够低时，发动机功率不被用于给高电压电池充电。在至少一个实施例中，控制器被配置为：响应于车辆功率需求小于第一功率阈值P1，发出指令以终止牵引电池的充电。

除完全(altogether)防止充电的情形以外，可以在中速时通过将发动机功率输出调节到小于P_ideal的值来降低可变电池充电限制P_{Batt Charge Limit}，以降低NVH。在图4中的示例中，响应于车辆功率需求小于第二功率阈值P2并大于第一功率阈值P1，电池充电限制朝零逐渐减小。虽然描绘了电池充电限制近似线性减小，但是设想各种类型的减小曲线可适于根据使用的特定发动机以及对车辆许用NVH的用户期望来管理动力传动系统NVH。在至少一个实施例中，控制器被配置为：在车辆功率需求小于第二功率阈值P2时，发出指令以调节与最大NVH阈值相对应的发动机输出扭矩和输出转速。

返回参照图2，一旦在步骤206处P_{Batt Charge Limit}作为车辆功率需求的函数被确定，控制器便在步骤208处将车辆功率需求与功率阈值P1进行比较。如果车辆功率需求足够低，尽管过多的发动机功率可能是可用的，控制器仍阻止使用发动机给电池充电。如果在步骤208处车辆功率需求小于功率阈值P1，则在步骤212处动力传动系统将不运行使用发动机作为功率源的高电压电池充电程序。

如果在步骤208处车辆功率需求大于功率阈值P1，则在步骤210处控制器将车辆功率需求与发动机的最佳运转点P_ideal进行比较。如果车辆功率需求大于或等于P_ideal，则基于发动机功率的大部分被用于满足车辆功率需求，控制器在步骤212处发出指令以阻止使用发动机给电池充电。

如果在步骤210处车辆功率需求小于P_ideal，则在步骤214处控制器可发出指令以基于使当前车辆速度时的发动机可用BSFC最佳化来调节发动机的运转转速和扭矩，以与功率输出P_ideal相对应。在这种情况下，发动机的功率输出将等于车辆功率需求与P_{Batt Charge Limit}的总和。如上面所讨论的，P_{BattChargeLimit}根据车辆功率需求的函数而变化，并且在动力传动系统运转的不同范围内可受不同变量支配。控制器还可以以循环的方式执行方法200，以重复地询问(poll)车辆运转状况并作出充电功率调节以确保对当前运转状况来说可能的最有效的发动机运转。参照图5，描绘了示出机会性电池充电的实施例的方法300。动力传动系统控制器可被配置为基于高电压电池的SOC确定是否需要EV充电。在一些情况下，在启用EV充电时，控制器可提前预测EV充电循环或基于预期的电池能量消耗而计划充电。在一个示例中，可使用位置来进行这种确定。在车辆返回到它家中的充电位置时，控制器可以基于行驶速率以及到家中的充电位置的距离而“计划”即将到来的充电循环。类似地，可以以相似的方式使用可用行驶里程或电DTE。基于驾驶状况，控制器可基于电池SOC和消耗速率预测即将到来的充电循环。在又一示例中，车辆使用者可输入预定的行程，该行程通过需要以纯电动模式运转的EV优选的位置，诸如市中心。用户可能期望的是：在低速行驶期间混合动力车辆动力传动系统以纯电动EV模式安静地运转。完成行程所需的EV里程所消耗的电荷可能大于高电压电池中的可用电荷。在这种情况下，当在EV优选的位置以外的区域中行驶时，控制器可计划充电模式，以确保在即将到来的EV优选的位置以纯电动模式运转的EV里程是足够的。对即将到来的纯电动状况的预测还可以促使基于用户行程信息而预先计划机会性充电。在步骤302处，如果没有计划电池充电循环，则在步骤304处控制器可不采取机会性充电动作，并且采取默认运转模式。

如果在步骤302处计划电池充电循环，则控制器可在步骤306处考量气候控制加热系统的功率需求P_climate是否大于预定的功率阈值P3。如果气候控制系统被停用或者P_climate小于P3，则控制器可利用在步骤308处计划的标准充电程序。

如果在步骤306处气候控制加热系统的功率需求P_climate足够高，则控制器可在步骤310处考量电池是否具有被充电的容量。如果在步骤310处电池SOC等于或大于荷电阈值SOC_High，则控制器可利用在步骤308处计划的标准充电程序。

如果在步骤310处电池SOC小于荷电阈值SOC_High，则这指示电池具有接受充电功率的容量。控制器随后可发出指令以利用发动机产生气候控制系统所需的热。来自发动机运转的热通常作为废热被消散掉，但在这种状况下，机会性地使用发动机用于电池充电和热产生两者会是有利的。在步骤312处，控制器可发出指令以减少或停用诸如高电压加热器的传统热源。在步骤314处，控制器可发出指令，以足够的输出运行发动机以提供电池充电功率以及响应于加热请求产生热而加热乘客车厢。实现的优点在于：产生的热(通常被浪费)被用来满足用户期望的功能。其次，在加热循环期间通过运行发动机增加电池SOC，而非通过运行高电压电加热器以对乘客车厢加热而消耗电池。

参照图6，描绘了为了即将到来的充电程序而对电池进行热调节的方法400。如上文所讨论的，可配备有动力传动系统控制器以基于高电压电池的SOC确定是否需要EV充电并且提前预测EV充电循环或者基于预期的电池能量消耗计划充电。在步骤402处，如果没有计划电池充电循环，则在步骤404处控制器可不进行EV充电初期热调节，并且采取默认运转模式。

如果在步骤402处计划电池充电循环，则控制器可在步骤406处考量当前电池温度T₂是否大于期望的预定温度阈值T₁。电池可在耗电和充电循环期间产生热。涉及到高效充电，期望将电池温度保持在一定的温度范围内。处于升高温度的电池具有降低的充电可接受性，由于电损失而导致较低的充电效率。此外，在高温下给电池充电可导致容量损失，缩短电池的整个生命周期。电池系统包括电池热调节系统，以冷却或加热电池单元，从而在运转时将电池温度保持在预定的温度范围内。热调节系统的冷却部分可包括一些风扇以通过空气循环对流促进冷却。类似地，热调节系统的冷却部分可包括液体冷却剂循环系统，以从电池中去除热量。

如果在步骤406处当前电池温度T₂小于温度阈值T₁，则在步骤404处控制器可不进行EV充电初期热调节，并且采取默认运转模式。然而，如果在步骤406处当前电池温度T₂升高到温度阈值T₁以上，则控制器可在步骤408处估算直到下次即将到来的电池充电的时间Y。在步骤410处，控制器可确定将电池从当前电池温度T₂冷却到温度阈值T₁所需的时间量X。在一个示例中，T₁代表预定的期望运转温度范围的上限。更具体地，T₁可以是高于其牵引电池的充电效率降低的温度。在另外的实施例中，T₁低于预定的期望运转温度范围的上限，以提供温度缓冲(temperature buffer)并防止电池热调节系统的时有时无的循环(on-and-off cycling)。

在步骤412处，控制器可确定在即将到来的充电程序之前是否有足够的时间对电池进行热调节。换句话说，如果持续时间Y大于持续时间X，则指示在即将到来的充电之前有绰绰有余的时间来对电池进行调节。如果在步骤412处即将到来的充电未被计划在当前时间的X分钟之内，则控制器可在步骤414处等待等于充电前的持续时间Y与冷却电池所需的持续时间X之间的差的时间。一旦充电前的时间Y等于冷却电池所需的时间X，控制器便可在步骤416处发出指令以开始电池的热调节，从而在充电前达到电池温度T₁。在至少一个实施例中，基于冷却牵引电池所需的时间的量，在计划的电池充电循环开始之前的预定时间运转电池热调节系统。

如果在步骤412处充电前的时间Y等于或小于冷却电池的时间X，则控制器可在步骤416处发出指令以立即开始电池的热调节。

参照图7，示出了用于使电池充电机会性地优先于其它的某些气候控制功能的方法500。在步骤502处，控制器评估是否启用机会性电池充电模式。如果在步骤502处禁用机会性充电，则控制器可在步骤504处实施默认的电池充电控制算法。

如果在步骤502处启用机会性充电，则控制器确定来自气候控制系统的乘客车厢气候控制功率需求P_climate是否大于预定的功率阈值P4。如果在步骤506处P_climate小于P4，则控制器可在步骤508处实施诸如本公开中所描述的其它技术的其它机会性充电控制算法。

如果在步骤506处P_climate大于功率阈值P4，则控制器可确定是否实施用户选择的“高效”模式。在至少一个实施例中，用户选择的高效模式迫使车辆动力传动系统的行为更积极地节省燃料，甚至是以某些车辆性能方面为代价。这可以通过降低其它车辆特征的能量汲取优先级来实现以利于高效的发动机运转。

如果在步骤510处禁用用户选择的高效模式，则控制器在步骤512处使气候控制功率需求P_climate优先于期望的牵引电池充电率。在至少一个实施例中，控制器发出指令以使提供到乘客车厢气候控制系统的功率完全满足气候控制功率需求P_climate。同时，控制器使电池充电功率水平小于最佳电池充电功率水平。例如，控制器可被配置为不迫使电池充电率与如上所述的最佳制动比燃料消耗对应。

如果在步骤510处启用用户选择的高效模式，则控制器在步骤516处使牵引电池充电率优先于气候控制功率需求P_climate。在至少一个实施例中，控制器发出指令以通过使提供到乘客车厢气候控制系统的功率小于功率需求P_climate来保持目标电池充电功率水平。在步骤518处，控制器可在必要时降低P_climate以根据高效的发动机运转提供期望的电池充电率。例如，控制器可被配置为牺牲气候控制性能以对应于如上所述的最佳制动比燃料消耗来保持电池充电率。

尽管方法500被描述为是关于确定电池充电与气候控制功率需求的优先级的，但是对于其他附件负载，在选择用户选择的高效模式时，可以进行类似的优先化。在至少一个实施例中，控制器可减少可用于附件负载的功率以保持牵引电池的预定的目标充电率。这样，可以仅部分地满足附件功率需求以将发动机运转保持在更高的优先级。

参照图8，描绘了考虑到用户路线信息和动态交通信息而对牵引电池进行机会性充电的方法600。在步骤602处，控制器评估是否启用机会性电池充电模式。如果在步骤602处禁用机会性充电，则控制器可在步骤604处实施默认的电池充电控制算法。

如果在步骤602处启用机会性充电，则控制器在步骤606处确定用户即将到来的路线信息是否是可用的。用户路线信息可包括地理视距数据、沿路线的速度限制数据、停车频率以及用户沿相同路线或其中的一部分行驶的历史数据。包括用户路线信息的这种层数据通常是静态数据，并且属于建立的信息。如果在步骤606处没有用户路线信息是可用的，则控制器可在步骤608处实施诸如本公开所描述的其它技术的其它机会性充电控制算法。

如果在步骤606处用户路线信息是可用的，则控制器考量与路线相对应的动态交通信息是否是可用的。动态交通数据可包括路线的特定部分的当前行驶速度、事故信息、天气、施工、大事件发布时间和动态地影响行驶速度的其它因素。在至少一个实施例中，信息从中央服务器被广播到车辆。同样地，车辆将它的当前行驶状况发送到服务器，以帮助在网络上与其它车辆通信。

如果在步骤610处没有动态交通数据是可用的，则控制器可在步骤612处基于静态用户路线信息而进行机会性电池充电。在至少一个实施例中，控制器考量当前电池SOC、可用里程以及将要行驶的特定路线。这样，控制器可基于沿路线的速度限制和停车频率而预先确定有效地给电池充电的最恰当的时机。在低速行驶期间，客户的期望可能是混合动力车辆动力传动系统以纯电动EV模式安静地运转。本公开的系统和方法考虑到满足这种期望。例如，如果在沿路线的低速行驶区即将到来期间计划的充电被触发(导致发动机运行并产生超出客户期望的噪声水平)，则控制器可进行牵引电池的充电，从而在进入低速行驶区之前储存足够的能量来以EV模式运转。长时间的中速到高速行驶更有益于电池充电，因此可在正式需要对电池再充电之前加以利用。这样，控制器可运转动力传动系统，以确保有足够的电池电量来维持行程中预测的延长的EV模式运转。

如果在步骤610处动态交通数据是可用的，则控制器可考量静态路线信息是如何受额外的动态数据层影响的。在步骤614处，控制器确定任何额外的低速状况是否已被加入到已知的即将到来的路线。另外，在这种低速状况期间，驾驶员可期望混合动力车辆以纯电动EV模式运转。如果没有低速或起-停状况已被动态地加入到即将到来的路线，则控制器可在步骤612处基于静态用户路线信息而确定电池充电计划的优先级。这种优先化考虑到为了完成行程是否将需要在行驶时进行电池充电以及电池充电到什么程度。

在步骤614处如果低速或起-停状况已被动态地加入到即将到来的路线，则控制器可在步骤616处基于动态交通状况而进行充电计划优先级的重新确定。在考虑任何即将到来的EV模式运转的同时，控制器基于沿路线的实际行驶速度和停车频率再次确定有效地给电池充电的最恰当的时机。动态交通数据可指示比正常行驶速度更慢或起-停交通状况。基于更新的路线信息，控制器可做出相较于非机会性充电计划更积极的牵引电池充电计划，以在进入低速行驶区之前储存能量。这样，足够的能量被储存，以允许在行程的期望的持续时间期间以EV模式运转。

在此公开的处理、方法或算法可被传送到处理装置、控制器或计算机/通过处理装置、控制器或计算机实现，其中，所述处理装置、控制器或计算机可包括任何现有的可编程电子控制单元或专用电子控制单元。相似地，处理、方法或算法可按照许多形式被存储为可由控制器或计算机执行的数据和指令，所述形式包括但不限于：永久地存储在不可写入的存储介质(诸如ROM装置)上的信息和可改变地存储在可写入的存储介质(诸如软盘、磁带、CD、RAM装置和其它磁性和光学介质)上的信息。所述处理、方法或算法还可被实施为软件可执行对象。可选地，所述处理、方法或算法可利用合适的硬件组件(诸如专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、状态机、控制器或者其它硬件组件或装置)或者硬件、软件和固件组件的组合来整体或部分地实现。

虽然上文描述了示例性实施例，但是并不意味着这些实施例描述了权利要求所涵盖的所有可能形式。说明书中使用的词语为描述性词语而非限制，并且应理解在不脱离本公开的精神和范围的情况下可以做出各种改变。如前所述，可以组合各个实施例的特征以形成本发明的可能未明确描述或说明的进一步的实施例。尽管各个实施例可能已经被描述为在一个或更多个期望特性方面提供优点或者优于其它实施例或现有技术实施方式，但是本领域普通技术人员应该认识到，根据具体应用和实施方式，一个或更多个特征或特性可被折衷以实现期望的整体系统属性。这些属性可包括但不限于：成本、强度、耐久性、生命周期成本、市场性、外观、包装、尺寸、可维修性、重量、可制造性、易组装性等。因此，被描述为在一个或更多个特性上不如其它实施例或现有技术实施方式的实施例并不在本公开的范围之外，并且对特定的应用来讲会是满足期望的。

Claims (7)

1.一种车辆，包括：

发动机；

牵引电池；

电机；

控制器，被配置为：在向电机提供超过满足附件功率需求和推进车辆所需的功率的功率的同时，选择牵引电池的与增加的发动机扭矩和转速相关的充电率以使发动机在减少制动比燃料消耗的操作点下操作。

2.如权利要求1所述的车辆，其中，所述控制器被配置为：响应于推进车辆所需的功率与附件功率需求的总和大于与所述操作点相对应的功率水平，发出指令以终止牵引电池的充电。

3.如权利要求1所述的车辆，其中，所述控制器被配置为：响应于推进车辆所需的功率与附件功率需求的总和小于第一功率阈值，发出指令以终止牵引电池的充电。

4.如权利要求1所述的车辆，其中，所述控制器被配置为：在推进车辆所需的功率与附件功率需求的总和小于第二功率阈值时，发出指令以根据最大噪声、振动和声振粗糙度阈值调节发动机扭矩和转速。

5.如权利要求1所述的车辆，其中，所述控制器存储预定的电池充电功率水平的值，所述预定的电池充电功率水平是与基于发动机的制动比燃料消耗的多个发动机输出扭矩和输出转速中的每个相对应的。

6.一种车辆，包括：

发动机；

电机；

控制器，被配置为：响应于包括即将到来的低速行驶区的车辆路线信息，在进入低速行驶区之前使用电机并以将发动机转速和扭矩增加到具有减少的制动比燃料消耗的操作点的充电率对牵引电池充电，以储存在低速行驶区时足以维持纯电动操作的能量。

7.如权利要求6所述的车辆，其中，所述控制器从外部源接收动态交通数据，并基于所述动态交通数据修改即将到来的低速行驶区。

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