CN107031603A - 电动车辆机会性充电系统和方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种电动车辆机会性充电系统和方法。一种车辆包括电机，所述电机被布置为与牵引电池交换电力。所述车辆还包括热调节系统和控制器，所述热调节系统用于影响电池温度，所述控制器被配置为安排电池充电。响应于所述牵引电池的温度超过阈值，控制器发出在安排的电池充电之前操作热调节系统的命令，以在电池充电开始时达到预定电池温度。

Description

电动车辆机会性充电系统和方法

技术领域

本申请总体上涉及使用发动机对混合动力电动车辆的牵引电池进行充电。

背景技术

混合动力电动车辆可包括内燃发动机(ICE)、可被配置为电动马达或发电机的至少一个电机、以及牵引电池。牵引电池向电机提供电力以用于推进并供应给特定的附件负载。利用高电压牵引电池的车辆可被称作电气化车辆。牵引电池具有指示在电池中保持有多少电荷的荷电状态(SOC)。为了增大SOC，混合动力电动车辆可采用多种方法，所述多种方法包括：使用车辆的动量转动发电机来对牵引电池进行充电，操作ICE来转动被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(也被称作对汽车进行“插电”)。使用ICE对牵引电池进行重新充电可导致燃料消耗增加。

发明内容

根据本公开的多个方面，一种车辆包括电机，所述电机被布置为与牵引电池交换电力。所述车辆还包括热调节系统和控制器，所述热调节系统用于影响电池温度，所述控制器被配置为安排电池充电。响应于所述牵引电池的温度超过阈值，控制器发出在安排的电池充电之前操作热调节系统的命令，以在电池充电开始时达到预定电池温度。

根据本公开的其它方面，一种车辆包括牵引电池，所述牵引电池用于提供储存的能量以用于推进。所述车辆还包括发动机，所述发动机用于输出功率以用于推进车辆和选择性地对牵引电池进行充电。所述车辆还包括控制器，所述控制器被配置为：响应于附件功率需求大于功率阈值，发出将发动机的输出增大至超过推进所需的输出的命令，使得多余的发动机输出供应所述附件功率需求。

根据本发明，提供一种车辆，所述车辆包括：牵引电池，用于向电机提供储存的能量以用于推进；发动机，用于输出功率以用于推进车辆和选择性地对牵引电池进行充电；控制器，被配置为：响应于车厢加热需求大于功率阈值，发出将发动机的输出增大至超过推进所需的输出的命令，使得发动机满足车厢加热需求。

根据本发明的一个实施例，所述控制器还被配置为：当电池荷电状态超过荷电阈值时，利用替代热源来满足所述车厢加热需求。

根据本发明的一个实施例，所述控制器还被配置为：响应于附件功率需求大于阈值，而用户选择的高效模式被启用，发出将可用于车辆附件的功率降低到低于附件功率需求的命令，从而保持预定的牵引电池充电速率。

根据本发明的一个实施例，所述控制器还被配置为：响应于附件功率需求大于阈值，而用户选择的高效模式被禁用，发出将牵引电池的充电速率降低到小于预定的牵引电池充电速率的命令，从而有利于满足附件功率需求。

根据本发明的一个实施例，所述控制器还被配置为：根据基于对发动机制动比燃料消耗进行的最优化的功率水平，使发动机输出用于对牵引电池进行充电的功率。

根据本公开的进一步的方面，一种车辆包括牵引电池，所述牵引电池用于提供储存的能量以用于推进。所述车辆还包括发动机，所述发动机用于输出功率以用于推进车辆和选择性地对牵引电池进行充电。所述车辆还包括控制器，所述控制器被配置为：响应于附件功率需求大于阈值，而用户选择的高效模式被启用，发出将可用于车辆附件的功率降低到低于附件功率需求的命令，从而有利于保持预定的牵引电池充电速率。

根据本发明，提供一种车辆，所述车辆包括：牵引电池，用于提供储存的能量以用于推进；发动机，用于输出功率以用于推进车辆和选择性地对牵引电池进行充电；控制器，被配置为：响应于附件功率需求大于阈值，而用户选择的高效模式被启用，发出将可用于车辆附件的功率降低到小于附件功率需求的命令，从而保持预定的牵引电池充电速率。

根据本发明的一个实施例，所述控制器还被配置为：响应于附件功率需求大于阈值，而用户选择的高效模式被禁用，发出将牵引电池的充电速率降低到小于预定的牵引电池充电速率的命令，从而满足附件功率需求。

根据本发明的一个实施例，所述附件功率需求包括客舱加热请求，所述控制器还被配置为：发出命令以减小提供至电加热器的功率并将发动机作为热源进行操作。

根据本发明的一个实施例，所述控制器还被配置为：响应于接收到指示即将发生的启停交通状况的数据，在所述启停交通状况之前安排电池充电，以储存用于在禁用发动机的所述启停交通状况期间推进车辆的足够的能量。

根据本发明的一个实施例，所述预定的牵引电池充电速率是基于发动机的制动比燃料消耗的。

附图说明

图1是示出典型的动力传动系统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的机会性电池充电的方法的流程图。

图3是示出示例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是与客舱加热结合的机会性电池充电方法的流程图。

图6是充电程序之前对电池进行热预调节的方法的流程图。

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，应理解的是，所公开的实施例仅为示例，并且其它实施例可采用各种和替代形式。附图不必按比例绘制；可夸大或最小化一些特征以示出特定组件的细节。因此，在此公开的特定结构和功能细节不应被解释为限制，而仅为用于教导本领域技术人员以多种形式利用本发明的代表性基础。如本领域普通技术人员将理解的是，参考任一附图示出和描述的各种特征可与在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。示出的特征的组合提供用于典型应用的代表实施例。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。

当混合动力车辆运行时，牵引电池的荷电状态(SOC)相对于功率消耗和再充电循环而改变。通常期望通过将电能转换为用于车辆的推进动力来使储存在电池中的能量的利用最大化。当车辆静止时，车辆可被插电至公共电网来给电池充电。插电式混合动力车辆通过充电站进行充电的速率受限于充电站因素(包括充电站的插座的额定值(rating))。限制的示例包括提供大约1.4千瓦的最大充电功率的具有15安培断路器的110V的AC插座，或者提供12千瓦的最大充电功率的具有50安培断路器的240V的AC插座。最大充电速率可由于在将AC电流转换为用于在电池接收的DC电流方面的损失而被减小。然而，使发电机转动的内燃发动机可输出高达35千瓦或更大的功率。使用发动机作为功率源对电池充电相比于使用标准的110V/20安培的AC插座可实现明显更快的充电。通常，一旦插电，车辆操作者期望使来自公共电网公司的电能的利用最大化。在驱动循环期间，可能期望当车辆运行时策略性地分配发动机的部分输出以产生用于对电池再充电的电流。如在下面更详细讨论的，来自发动机的期望的电池再充电分配可基于：预测即将发生的车辆操作状况，并在即将发生的状况期间的整个操作中，选择性地对电池进行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，还可期望将优选的再充电速率作为目标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可包括机械地连接至混合动力传动装置116的一个或更多个电机114。电机114能够作为马达或发电机操作。此外，混合动力传动装置116机械地连接至发动机118。混合动力传动装置116还被机械地连接至驱动轴120，驱动轴120机械地连接至车轮122。当发动机118运行或关闭时，电机114可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。在车辆运行时，电机114可另外对发动机输出扭矩施加反作用扭矩，以产生用于给牵引电池再充电的电。电机114还可通过允许发动机118在接近最有效的速度和扭矩范围附近运转以减少车辆排放。当发动机118关闭时，PHEV 112可在使用电机114作为单一推进源的纯电动模式下进行操作。

牵引电池或电池组124储存可被电机114使用的能量。电池组124通常提供高电压直流(DC)输出。一个或更多个接触器142可在断开时将牵引电池124与DC高电压总线154A隔离，并且在闭合时将牵引电池124连接到DC高电压总线154A。牵引电池124经由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，并在AC高电压总线154B与电机114之间提供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(AC)电来运转。电力电子模块126可将DC电流转换为三相AC电流来操作电机114。在再生模式下，电力电子模块126可将来自用作发电机的电机114的三相AC电流输出转换为与牵引电池124兼容的DC电流。这里的描述同样适用于纯电动车辆。

牵引电池124除了提供用于推进的能量之外，还可提供用于其它车辆电力系统的能量。车辆112可包括DC/DC转换器模块128，DC/DC转换器模块128电连接至高电压总线154。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输出转换成与低电压车辆负载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可以连接到电源插座。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可以是由公共电力公司提供的配电网络或电网。EVSE 138可提供电路和控制，以调节并管理电源136与车辆112之间的能量的传输。外部电源136可向EVSE 138提供DC电力或AC电力。EVSE 138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可以是被构造为将电力从EVSE 138传输到车辆112的任意类型的端口。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可对从EVSE 138供应的电力进行调节，以向牵引电池124提供合适的电压水平和电流水平。电力转换模块132可与EVSE 138进行接口连接，以协调对车辆112的电力传输。EVSE连接器140可具有与充电端口134的相应的凹槽匹配的插脚。可选地，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，以用于使车辆112减速并阻止车辆112的运动。车轮制动器144可以是液压致动的、电致动的或者它们的某种组合。车轮制动器144可以是制动系统150的一部分。制动系统150可包括操作车轮制动器144的其它组件。为了简洁，附图描绘了制动系统150和车轮制动器144中的一个之间的单个连接。制动系统150和其它车轮制动器144之间的连接被隐含。制动系统150可包括控制器，以监测和协调制动系统150。制动系统150可监测制动组件，并针对车辆减速控制车轮制动器144。制动系统150可响应经由制动踏板的驾驶员命令，并且还可以自主运行以实现诸如稳定性控制的功能。制动系统150的控制器可实现当被另一控制器或子功能请求时施加被请求的制动力的方法。

一个或更多个高电压电力负载146可连接至高电压总线154。高电压电力负载146可具有在适当的时候操作和控制高电压电力负载146的关联的控制器。高电压负载146可包括压缩机和电加热器。例如，空调系统可在高制冷负载下汲取多达6kW的功率。

所讨论的各种组件可具有一个或更多个关联的控制器，以控制和监测所述组件的运行。控制器可经由串行总线(例如，控制器局域网(CAN))或经由离散的导体进行通信。此外，可存在系统控制器148以协调各个组件的运行。

在点火开关断开状况期间，接触器142可处于断开状态，使得牵引电池124不向高电压总线154供电。在点火开关断开状况期间，牵引电池124可与辅助电池130断开。在点火开关断开状况期间，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。启动的系统可从辅助电池130汲取电流。在一些配置中，低电压负载152(诸如，灯)可能被偶然留在启动状态，并从辅助电池130汲取电流，这可增大辅助电池130的放电速率。在点火开关断开状况期间，低电压负载152可被配置为使电流汲取最小化。

当车辆112被插入到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。当被插入到EVSE 138中时，车辆可处于点火开关断开状况。

尽管系统控制器148被表示为单个控制器，但是系统控制器148可被实现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的操作状况。牵引电池124包括用于感测流经牵引电池124的电流的电流传感器。牵引电池124还包括用于感测牵引电池124的两端的电压的电压传感器。电压传感器可输出指示牵引电池124的端子两端的电压的信号。牵引电池电流传感器可输出流入牵引电池124或从牵引电池124中流出的电流的幅值和方向的信号。

电力转换模块132还包括用于感测从EVSE 138流向牵引电池124的电流的电流传感器。连接至电机114的发动机118产生AC电流，所述AC电流由电力电子模块126转换为DC电流。发动机118可由动力传动系统控制模块进行控制，所述动力传动系统控制模块具有与系统控制器148连接的至少一个控制器。电力转换模块132的电流传感器可输出指示从EVSE138流至牵引电池124的电流的幅值和方向的信号。

牵引电池124的电流传感器输出和电压传感器输出被提供至控制器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来计算荷电状态(SOC)。可利用各种技术来计算荷电状态。例如，可实施安培-小时积分，在所述安培-小时积分中，通过牵引电池124的电流对时间积分。还可基于牵引电池电压传感器的输出来估计荷电状态。利用的具体技术可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可包括处理器，所述处理器控制控制器148的操作的至少某一部分。处理器允许对命令和例程进行车载处理。处理器可连接至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)，持久性存储器是闪存。一般而言，持久性(非暂时性)存储器可包括当计算机或其它装置掉电时保存数据的所有形式的存储器。

荷电状态的操作范围可针对牵引电池24进行定义。操作范围可定义可针对电池124的荷电状态进行界定的上限和下限。在车辆运行期间，控制器148可被配置为将电池124的荷电状态保持在关联的操作范围内。就此而言，当车辆处于运行中时，电池可通过发动机进行再充电。在至少一个实施例中，响应于SOC被消耗至SOC低阈值，来自发动机的扭矩输出被分配给电机，以对电池进行再充电。基于电池消耗速率，牵引电池的充电可基于接近SOC低阈值而被提前安排。此外，针对已知的即将发生的车辆运行状况的计划允许控制器安排动力传动系统的操作，以便为行程中的延长时间段的预定的EV模式操作保存或产生储存的能量。充电的时机和速率也可被机会性选择，以最佳地利用即将发生的车辆运行状况来使充电效率最大化。

参照图2，选择最优充电速率的方法200被用于平衡有效的发动机操作与对电池再充电的需要。在步骤202，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机会性充电未被启用，则在步骤204，控制器可在不考虑自定义电池充电速率的情况下依靠标准充电程序。如果在步骤202机会性充电被启用，则在步骤206，控制器可确定充电功率限制阈值P_{Batt Charge Limit}。功率限制阈值是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的。发动机具有最大的总功率输出，并且功率输出的特定部分专用于车辆推进以及满足车辆附件电力负载。在特定状况下，除了推进功率之外，提供用于电池充电的发动机功率将需要发动机以非常高的输出运行，使得用于给电池再充电的燃料损耗超过再充电的益处。也就是说，花费在再充电上的能量可能明显多于回收的能量。P_{Batt Charge Limit}可由在低车辆速度下限制降低以避免将发动机以高输出运行来提供充电电力的曲线来表征。这种与在低速下的高发动机噪声相关的状况是不期望的。在中度(例如在55mph左右)下，发动机具有更多的可用于分配给充电的功率容量，而不需要对客户预期的噪声输出妥协。在这种状况期间，P_{Batt Charge Limit}可在不损失效率的情况下增大。在高速(例如在80mph左右)下，发动机功率容量中的大部分需要满足道路负载需求并推进车辆。在这种情况下，P_{Batt Charge Limit}可再次降低以避免发动机在高输出低效率的状况下运行。

车辆发动机可具有与当前车辆状况对应的最优功率输出。评估发动机功率输出的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是燃料消耗速率除以发动机产生的功率的度量。数值通常以g/kW·h为单位进行表达。所述数值使发动机性能规范化，并经常被用于比较不同的发动机和不同的操作状况的效率。每个发动机带有不同的BSFC值。在发动机开发期间，针对所有稳定状态操作状况的发动机性能的映射图可被确定。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，操作点可在BSFC映射图中变化。与非充电稳定状况相比，被分配用于电池充电的功率可能需要增大发动机功率输出和移动操作点。P_{Batt Charge Limit}可通过在充电时将发动机的最优的BSFC操作点P_ideal作为目标来确定。在至少一个实施例中，P_{Batt Charge Limit}通过从发动机的最优BSFC操作点P_ideal中减去车辆功率需求来确定。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BSFC映射图示出了对以上讨论的发动机的最优BSFC操作点P_ideal的选择。下方的水平轴表示以每分钟转数(rpm)为单位的发动机转速，竖直轴表示以Nm为单位的发动机扭矩。上方的水平轴表示以kW为单位的总的发动机输出。等值线(contour line)表示的发动机映射图反映了以g/kW·h为单位的不同的发动机操作效率。通过示例，BSFC映射图上的曲线A-B-C-D-E对应于当车辆以55mph行驶时的电池充电速率范围上的发动机操作。应理解的是，在不同的车辆速度和齿轮比下，操作点可移动至BSFC映射图上的不同区域。

由点A至点E表示的曲线示出了以55mph行驶时的牵引电池充电速率的范围。点A表示0kW被分配给电池充电且大约13kW专用于车辆推进的状况。在这种情况下，产生的所有动力专用于满足车辆功率需求。点A对应于大约310g/kW·h的BSFC。为了向电池提供电力，发动机转速和扭矩增大，以产生过量的功率来向电机输出扭矩以用于充电。点B表示6kW被分配给电池充电且大约19kW的总的发动机输出的状况。与点B对应的操作状况传送大约293g/kW·h的BSFC，相比于点A有所改善。在点C，分配给电池充电的功率增加至10kW。总的发动机输出也增加至大约23kW，以便提供用于推进所需的13kW。在点C处的发动机操作的BSFC相对于点B改善到大约289g/kW·h。在点D处，分配给电池充电的充电功率为12kW，在该处，总的发动机输出是大约25kW。如通过在BSFC的等值线映射图上示出的“最有效区域”内的点D的位置看出的，，发动机BSFC进一步略有改善到小于289g/kW·h。在点E处，电池充电进一步增加至15kW，且总的发动机输出是大约28kW。然而，可以看出，当从操作点D进一步增加发动机输出至操作点E时，BSFC退步至大于289g/kW·h。

根据在图3中描绘的发动机BSFC映射图，点D反映了发动机的最优BSFC操作点P_ideal，P_ideal是大约25kW。在示出的示例中，期望的分配用于电池充电的功率P_{Batt Charge}是12kW，推进车辆所需的道路负载P_{Road Load}是13kW。由于操作点A至操作点E可在不同的车辆速度和齿轮比下移动至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优BSFC操作点P_ideal可能更适合。在至少一个实施例中，控制器将针对各种车辆运行状况中的每个的发动机最优BSFC操作点的预定值存储在存储器中。以这种方式，充电功率可随着车运行状况的改变而改变，以便提供更有效的发动机操作。尽管通过示例的方式示出了五个操作点，但是可使用任意数量的点来产生操作曲线，以确定最优充电功率，从而降低发动机BSFC。

尽管机会性充电总体上使发动机操作偏向可用于所述状况的最佳BSFC处的操作，但是可能不期望使发动机针对所有状况都以高效的BSFC运行。如以上讨论的，使发动机运行在高于需求的负载下以便有效地充电是可行的，但在低速下，通过产生增大的发动机噪声、振动和不平顺性(NVH)而使得用户便利性下降。通常，在低车速下，客户主要期望安静或低噪声的动力传动系统操作。

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可如何作为车辆动力需求的函数而变化的实施例。水平轴254表示车辆功率需求。竖直轴256表示可变电池充电功率限制P_{Batt Charge Limit}。如以上描述的，P_{Batt Charge Limit}可通过从基于针对给定的车辆运行状况的发动机BSFC的P_idea减去车辆功率需求来确定。这种关系使得P_{Batt Charge Limit}随着车辆功率需求增加至等于P_ideal的值而在点258附近接近零。在图4的区域260中，发动机功率在车辆功率需求足够高时不被用于对高电压电池充电。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大于与P_ideal对应的功率水平而发出用于停止对牵引电池充电的命令。

尽管在P_ideal与车辆功率需求之间求差适合于动力传动系统操作的特定范围，但是在低车速(其与低车辆功率需求相关)下可期望降低发动机功率输出以降低动力传动系统NVH并提升客户舒适性。例如，虚线262是基于从P_ideal中减去车辆功率需求的假设的可用的电池充电功率。随着车辆功率需求朝着零降低(例如，当车辆怠速时)，可用于充电的理论发动机动力在点264附近接近等于P_ideal的值。然而，当车辆以低速被推进或者怠速时，可能不期望以高功率输出来操作发动机以对电池进行充电。在图4的区域266中，当车辆功率需求足够低时，发动机功率不被用于对高电压电池进行充电。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而发出用于停止对牵引电池进行充电的命令。

除完全阻止充电的方式以外，还可在中速时通过调节发动机动力输出至小于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的示例中，响应于车辆功率需求小于第二功率阈值P2且大于第一功率阈值P1，电池充电限制朝零逐渐减小。尽管描绘了电池充电限制的近似线性减小，但可以预期根据使用的特定发动机和客户对车辆可允许的NVH的期望，各种类型的减小曲线可适合于管理动力传动系统的NVH。在至少一个实施例中，控制器被配置为：当车辆功率需求小于第二功率阈值P2时，发出用于调节与最大NVH阈值对应的发动机输出扭矩和输出转速的命令。

参照回图2，一旦P_{Batt Charge Limit}在步骤206被确定为车辆功率需求的函数，则在步骤208，控制器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，则尽管过量的发动机功率可能是可用的，但控制器仍阻止使用发动机给电池充电。如果在步骤208车辆功率需求小于功率阈值P1，则在步骤212，动力传动系统将不会将发动机用作功率源来运行高电压电池充电程序。

如果在步骤208，车辆功率需求大于功率阈值P1，则在步骤210，控制器将车辆功率需求与发动机的最优操作点P_ideal进行比较。如果车辆功率需求大于或等于P_ideal，则在步骤212，控制器基于发动机的大部分功率专用于满足车辆功率需求而发出用于阻止使用发动机给电池充电的命令。

如果在步骤210，车辆功率需求小于P_ideal，则在步骤214，控制器可发出命令，以基于在当前的车辆速度下对发动机的可用BSFC进行的最优化来将发动机的操作转速和扭矩调节为与功率输出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和P_{Batt Charge Limit}的总和。如上面讨论的，P_{Batt Charge Limit}作为车辆功率需求的函数而变化，并且可在动力传动系统操作的不同范围内受不同变量约束。控制器还可以以循环的方式执行方法200，以重复地轮询车辆运行状况，并做出充电功率调节以确保对于当前运行状况来说可能的最有效的发动机操作。

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，当EV充电被启用时，控制器可提前预测EV充电周期或者基于预期的电池能量消耗安排充电。在一个示例中，位置可被用于这种确定。当车辆正返回其家中的充电位置时，控制器可基于行驶速度以及与家中的充电站的距离来“安排”即将发生的充电周期。类似地，可以以类似的方式使用可用行驶距离或电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发生的充电周期。在又一示例中，车辆用户可输入预定行程，所述预定行程通过需要以纯电动模式操作的EV优选位置(诸如，市中心)。混合动力车辆动力传动系统在低速行驶时以纯电动模式安静地操作可能是用户期望的。完成行程所需的EV里程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，控制器可在行驶在EV优选位置之外的区域时安排充电模式，以确保EV里程对于在即将到来的EV优选位置以纯电动模式进行操作来说是足够的。即将发生的纯电动情况的预报还可基于用户的行程信息来提示提前安排机会性充电。在步骤302，如果未安排电池充电周期，则在步骤304，控制器可不采取机会性充电动作，而采用默认操作模式。

如果在步骤302安排电池充电周期，则在步骤306，控制器可考虑气候控制加热系统的功率需求P_Climate是否大于预定功率阈值P3。如果气候控制系统被禁用或者P_Climate小于P3，则在步骤308，控制器可利用标准充电程序安排。根据本公开的一方面，气候控制系统的功率需求与客舱加热请求相对应。

如果在步骤306，气候控制加热系统功率需求P_Climate足够高，则在步骤310，控制器可考虑电池是否具有可被充电的容量。如果在步骤310，电池SOC等于或大于荷电阈值SOC_High，则在步骤308，控制器可利用标准充电程序安排。

如果在步骤310，电池SOC小于荷电阈值SOC_High，则这指示电池具有用于接收充电功率的容量。控制器随后可发出用于利用发动机产生气候控制系统需求的热的命令。来自发动机操作的热通常作为废热而被耗散掉，但在这种状况下，机会性地使用发动机以用于电池充电和热产生二者是有利的。在步骤312，控制器可发出用于减少使用或禁用常规热源(诸如，高电压电加热器)的命令。

在步骤314，控制器可发出命令，以运行发动机输出足够的功率，从而供应电池充电功率以及响应于加热请求而产生热以加热客舱。实现了通常被废弃的产生的热被用于满足客户期望的功能的优点。根据本公开的一方面，控制器可发出命令以将发动机输出增加至超过推进所需的输出，使得多余的发动机输出供应附件的功率需求。与消耗电池运行高电压电加热器来加热客舱相反，电池SOC在加热周期期间通过运行发动机而恢复。

参照图6，描绘了针对即将发生的充电程序而对电池进行热调节的方法400。如以上讨论的，可配备有动力传动系统控制器，以基于高电压电池的SOC来确定是否需要EV充电并提前预测EV充电周期，或者基于预期的电池能量消耗安排充电。在步骤402，如果未安排电池充电周期，则在步骤404，控制器可不执行初步的热调节步骤，并采用默认操作模式。

如果在步骤402安排电池充电周期，则在步骤406，控制器可考虑当前电池温度T₂是否高于期望的预定温度阈值T₁。电池可在消耗和充电周期期间产生热。涉及到高效充电，可期望将电池维持在特定温度范围内。在高温下给电池充电可能导致容量损耗，使电池的整个生命周期缩短。此外，如果高电压电池在使用期间变得过热，则电池控制器可降低放电限制，这可在期望的未来时间时防止EV操作。电池系统包括电池热调节系统，电池热调节系统用于冷却或加热电池单元，以将电池温度在操作期间保持在预定温度范围内。热调节系统的冷却部分可包括多个风扇，以通过空气循环来促进通过对流进行的冷却。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去除热。此外，电池冷却系统可包括电池冷却器，以进一步帮助调节电池温度。冷却器是与车厢A/C蒸发器类似的冷却剂到制冷剂的热交换器，所述车厢A/C蒸发器是空气到制冷剂的热交换器。

如果在步骤406，当前电池温度T₂低于温度阈值T₁，则在步骤404，控制器可不采取初步热调节动作，并采用默认操作模式。然而，如果在步骤406，当前电池温度T₂升高超过温度阈值T₁，则在步骤408，控制器可估计直到下一个即将发生的电池充电的时间Y。在步骤410，控制器可确定将电池从当前电池温度T₂冷却至温度阈值T₁所需的时间量X。在一个示例中，T₁表示预定期望操作温度范围的上限。更具体地，T₁可以是这种温度：在高于所述温度的情况下牵引电池的充电效率下降。在另外的实施例中，T₁低于预定期望操作温度范围的上限，以提供温度缓冲，并防止电池热调节系统的开关循环。

在步骤412，控制器可确定在即将发生的充电程序之前是否存在充足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，则这指示在即将发生的充电之前存在更多充足的时间来调节电池。如果在步骤412，即将发生的充电未被安排在当前时间的X分钟内，则在步骤414，控制器可等待等于充电之前的持续时间Y与冷却电池所需的持续时间X之间的差的时间。换句话说，如果持续时间Y大于持续时间X，则控制器延迟等于Y和X的差的持续时间。一旦充电之前的时间Y等于冷却电池所需的时间X，则在步骤416，控制器可发出命令以开始对电池进行热调节，从而在充电之前达到电池温度T₁。在至少一个实施例中，基于冷却牵引电池所需的时间量在安排的电池充电周期之前的预定时间操作电池热调节系统，以在电池充电开始时达到预定电池温度。

如果在步骤412，充电之前的时间Y等于或小于冷却电池的时间X，则在步骤416，控制器可发出用于立即开始对电池进行热调节的命令。

参照图7，描绘了用于机会性地使电池充电优先于其它特定气候控制功能的方法500。在步骤502，控制器评估是否启用机会性电池充电模式。如果在步骤502禁用机会性充电，则在步骤504，控制器可实施默认的电池充电控制算法。

如果在步骤502启用机会性充电，则控制器确定来自气候控制系统的客舱气候控制功率需求P_Climate是否大于预定功率阈值P4。如果在步骤506，P_Climate小于P4，则在步骤508，控制器可实施其它机会性充电控制算法(诸如，在本公开中描述的其它技术)。

如果在步骤506，P_Climate大于电力阈值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促使车辆动力传动系统行为更积极地节约燃料，甚至是以特定车辆性能方面为代价。这可通过降低其它车辆特征的功率汲取优先级来实现以有利于高效的发动机操作。

如果在步骤510禁用用户选择的高效模式，则在步骤512，控制器使气候控制功率需求P_Climate优先于期望的牵引电池充电速率。根据本公开的一方面，控制器发出命令以使被提供至客舱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低于最优电池充电功率水平。在步骤514，控制器不再保持与以上描述的最优制动比燃料消耗对应的预定牵引电池充电速率，以有利于满足附件功率需求。

如果在步骤510启用用户选择的高效模式，则在步骤516，控制器使牵引电池充电速率优先于气候控制功率需求P_Climate。在至少一个实施例中，控制器发出命令以通过使提供至客舱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，控制器可以按需要降低P_Climate以根据高效的发动机操作传输期望的电池充电速率。例如，控制器可被配置为：牺牲气候控制性能，以保持与如上描述的最优制动比燃料消耗对应的预定牵引电池充电速率。

尽管参照将电池充电相对气候控制功率需求进行的优先化描述了方法500，但是当用户选择的高效模式被选择时，可针对其它附件负载形成类似的优先化。在至少一个实施例中，控制器可降低可用于附件负载的功率，以便保持牵引电池的预定目标充电速率。通过这种方式，附件功率需求可仅部分被满足，以便使发动机操作保持在更高的优先级。

参照图8，描绘了用于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，控制器评估是否启用机会性电池充电模式。如果在步骤602禁用机会性充电，则在步骤604，控制器可实施默认的电池充电控制算法。

如果在步骤602启用机会性充电，则在步骤606，控制器确定用户的即将发生的路线信息是否可用。用户路线信息可包括地理范围数据、沿路线上的速度限制数据、停止频率以及用户沿相同路线或其一部分行驶的历史数据。这种包括用户路线信息的分层数据通常是静态数据，且属于已建立的信息。如果在步骤606没有可用的用户路线信息，则在步骤608，控制器可实施其它的机会性充电控制算法(诸如，本公开中描述的其它技术)。

如果在步骤606，用户路线信息可用，则在步骤610控制器考虑与路线对应的动态交通信息是否可用。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、建筑、大事件发布时间以及动态地影响行驶速度的其它因素。在至少一个实施例中，信息从中央服务器广播至车辆。类似地，车辆将其当前行驶状况发送至服务器，以有助于在网络上与其它车辆进行通信。

如果在步骤610，没有可用的动态交通数据，则在步骤612，控制器可基于静态用户路线信息执行机会性电池充电。在至少一个实施例中，控制器考虑当前的电池SOC、可用里程以及将要行驶的特定路线。通过这种方式，控制器可基于沿路线上的速度限制和停止频率来提前确定高效地对电池进行充电的最合适的时间。在低速行驶期间，混合动力车辆动力传动系统在纯电动EV模式下安静地运行可能是客户的期望。本公开的系统和方法用于达到这种期望。例如，如果沿路线的即将发生的低速行驶区域期间安排的充电会被触发，使得发动机运行并产生高于客户期望的噪声水平，则控制器可使得对牵引电池进行充电，从而在遇到低速行驶区域之前储存足够的能量以在EV模式下运行。长时间的中速到高速驾驶更有利于电池充电，从而在正式需要电池再充电之前被利用。通过这种方式，控制器可操作动力传动系统，以确保用于维持沿行程中的预测的延长的EV模式运行的充足的电池电量。

如果在步骤610，动态交通数据可用，则控制器可考虑静态路径信息如何被额外的动态数据层影响。在步骤614，控制器确定任意额外的低速状况是否已被添加至已知的即将到来的路线。另外，在这种低速状况期间，驾驶员可预期混合动力车辆在纯电动EV模式下运行。如果没有低速状况或者即将发生的启停状况已被动态添加至即将到来的路线，则在步骤612，控制器可基于静态用户路线信息使电池充电安排优先。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给电池充电到何种程度。

如果在步骤614，低速状况或即将发生的启停状况已被动态地添加至即将到来的路线，则在步骤616，控制器可基于动态交通状况执行对充电安排的重新优先化。控制器再次在考虑到任何即将发生的EV模式运行的同时，基于沿路线的实际行驶速度和停止频率来确定用于高效地对电池进行充电的最合适时间。动态交通数据可做出比正常行驶速度慢或启停交通状况的指示。基于更新的路线信息，控制器可安排比非机会性充电安排更积极的对牵引电池的充电，以在遇到低速行驶区域之前储存能量。通过这种方式，足够的能量被储存以允许在行程的期望的持续时间以EV模式进行操作。

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，或者通过所述处理装置、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。类似地，所述处理、方法或算法可被存储为通过控制器或计算机以多种形式执行的数据或指令，其中，包括但不限于永久存储在不可写的存储介质(诸如，ROM装置)中的信息，以及可变地存储在可写的存储介质(诸如，软盘、磁带、CD、RAM装置以及其它磁介质和光学介质)中的信息。所述处理、方法或算法也可在可执行软件的对象中实施。可选地，可使用合适地硬件组件(诸如，专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、状态机、控制器或其它硬件组件或装置，或者硬件、软件和固件组件的组合)来全部或部分地实现所述处理、方法或算法。

虽然以上描述了示例性实施例，但这些实施例并不意在描述权利要求所涵盖的所有可能形式。说明书中所使用的词语是描述性词语而非限制性词语，并且应理解的是，可在不脱离本公开的精神和范围的情况下做出各种改变。如前所述，可将各个实施例的特征进行组合以形成本发明的可能未被明确描述或示出的进一步的实施例。尽管针对一个或更多个期望特性，各个实施例已经被描述为提供优点或优于其它实施例或现有技术实施方式，但是本领域的普通技术人员应认识到，根据特定应用和实施方式，一个或更多个特征或特性可被折衷以实现依赖于特定应用和实现的期望的整体系统属性。这些属性可包括但不限于成本、强度、耐用性、生命周期成本、市场性、外观、包装、尺寸、可维护性、重量、可制造性、装配的容易性等。因此，针对一个或更多个特性，被描述为不如其它实施例或现有技术实施方式的实施例并非在本公开的范围之外，并可被期望用于特定应用。

Claims (10)

1.一种车辆，包括：

电机，被布置为与牵引电池交换电力；

热调节系统，用于影响电池温度；

控制器，被配置为：安排电池充电，并响应于所述牵引电池的温度超过阈值，在安排的电池充电之前的预定时间发出用于操作热调节系统的命令，以在电池充电开始时达到预定电池温度。

2.如权利要求1所述的车辆，其中，安排的电池充电之前的所述预定时间是基于将所述牵引电池从当前电池温度冷却至温度阈值所需的时间量的。

3.如权利要求2所述的车辆，其中，所述温度阈值是是这种温度，在高于所述温度的情况下所述牵引电池的充电效率下降。

4.如权利要求1所述的车辆，其中，所述控制器还被配置为：响应于客舱气候控制功率需求大于预定功率阈值，而所述牵引电池的荷电状态小于荷电阈值，运行发动机以满足客舱加热需求和向所述电机提供扭矩以产生用于对所述牵引电池进行充电的电力，并且禁用客舱替代热源的操作。

5.如权利要求4所述的车辆，其中，所述控制器还被配置为：响应于客舱气候控制功率需求大于预定功率阈值，而所述牵引电池的荷电状态大于荷电阈值，发出启用所述客舱替代热源的命令。

6.如权利要求1所述的车辆，还包括发动机，其中，所述控制器还被配置为：使所述发动机向所述电机提供扭矩，从而产生用于对所述牵引电池进行充电的电力，其中，由所述发动机提供的电池充电功率水平是基于实现所述发动机的预定制动比燃料消耗的。

7.如权利要求1所述的车辆，其中，所述控制器还被配置为：响应于附件功率需求大于功率阈值，而用户选择的高效模式被禁用，使被提供至车辆附件的功率完全满足附件功率需求，并基于保持发动机的预定制动比燃料消耗而降低电池充电功率水平。

8.如权利要求1所述的车辆，其中，所述控制器还被配置为：响应于附件功率需求大于功率阈值，而用户选择的高效模式被启用，通过使提供至车辆附件的功率低于附件功率需求而保持目标电池充电功率水平。

9.一种车辆，包括：

牵引电池，用于向电机提供储存的能量以用于推进；

发动机，用于输出功率以用于推进车辆和选择性地对牵引电池进行充电；

控制器，被配置为：响应于车厢加热需求大于功率阈值，发出将发动机的输出增大至超过推进所需的输出的命令，使得发动机满足车厢加热需求。

10.一种车辆，包括：

牵引电池，用于提供储存的能量以用于推进；

发动机，用于输出功率以用于推进车辆和选择性地对牵引电池进行充电；

控制器，被配置为：响应于附件功率需求大于阈值，而用户选择的高效模式被启用，发出将可用于车辆附件的功率降低到低于附件功率需求的命令，以保持预定的牵引电池充电速率。