CN107264300B - 电动车辆能源管理 - Google Patents

Abstract

一种用于控制电动车辆的所选用电设备电力消耗的系统和方法根据被提供用于驱动车辆的电池的当前荷电状态来限制提供给用电设备的功率。调节大电流用电设备的电力消耗从而以有效的方式使用可用的剩余能量。可以经由车辆图形用户界面选择用电设备并指定用电设备的相应功率限制或减小因素以及相关的电池荷电状态。

Description

电动车辆能源管理

技术领域

本公开涉及一种用于根据电动车辆或混合动力车辆的电池的当前荷电状态来控制所选用电设备的电力消耗的系统和方法，同时还涉及一种电动车辆。

背景技术

电气化车辆(例如电动车辆和混合动力车辆)是通过电能驱动的运输工具。本公开特别旨在用于机动车辆，换句话说道路车辆(road-borne vehicle)，但是在更广泛的意义上也包括由电能驱动的任何其它车辆。如果用于驱动机动车辆的电能存储在电动车辆中的牵引电池中，则用于附加的用电设备的能量管理系统是有利的，以便最大化车辆的行驶里程。除了用于纯电动车辆之外，本公开的实施例还可以用于控制混合动力车辆中的电力消耗。

如果电动车辆的电池实现低荷电状态，则车辆从正常能量消耗模式改变为消耗优化的能量消耗模式，以便能够在低消耗的情况下尽可能有效地使用剩余能量，例如为了到达充电站。这种转换通常以突然的方式和在电池的能量已经大部分被消耗的时间点发生。

发明内容

本公开的第一方面涉及一种用于根据被提供用于驱动车辆的电池的当前荷电状态来控制电动车辆的所选用电设备的电力消耗的方法。在一个或多个实施例中，一种系统或方法包括：

S1)检查电池的当前荷电状态，

S2)根据电池的当前荷电状态设置车辆的各种大电流用电设备的电力消耗模式，

S3)操作车辆的电气装置，特别是车辆的电动马达的电气装置，

S4)监测车辆运行操作过程中电池的当前荷电状态，

S5)调整车辆的电力消耗模式，因为设定了电力消耗的特定目标水平设置。

根据本公开的一个或多个实施例的系统或方法是有利的，因为可以通过在早期阶段控制电力消耗来提高机动车辆的行驶里程和运行时间。电力消耗模式可以根据电池的荷电状态来设置。这既适用于启动程序，也适用于整个电池放电循环。特别地，大电流用电设备的电力消耗可以被限制，其中除了电动马达之外，所述大电流用电设备例如包括车辆中的电加热器和空调系统；“大电流用电设备”是一个常见的技术术语。此外，以动态方式调整当前电力消耗以适应可用能量。

控制单元用于监测能量消耗，并且随后根据电池的荷电状态调节大电流用电设备的电力消耗模式。控制单元可以为此通过用户的图形用户界面来配置或者控制单元的默认配置是激活的。以有利的方式，电力消耗模式还包括车辆上的电气设备的最大功率的特定水平。

此外，在一个实施例中，通过逐步减少电力消耗的水平来控制电力消耗模式的调整。结果，避免了从正常消耗模式到减少的消耗模式的突然切换。

在一个实施例中，当在临界情况下按顺序计算所选用电设备的电力消耗限制时，该方法使用车辆要行驶的距离的长度以及其他参数，例如外部和内部空间的温度(用于确定车辆空调系统的功率)来通过限制功率而覆盖缺失的行驶里程。术语“临界情况”在这种情况下意味着这样的情况，其中在当前的电力消耗模式的情况下是否能够实现要行进的距离变得关键。这可以是这种情况，例如如果在行程期间需要比预先确定的要行驶的距离延伸几公里，并且原电力消耗模式对于该目的是不够的。可以以有利的方式根据电池对于要行驶距离的能量储备程度来确定电力消耗。术语“可能”在这种情况下指的是使用可用能量可以实现的最高可能的电力消耗。

本公开的第二方面涉及一种用于实施根据一个或多个实施例的方法的系统，该系统包括彼此耦合的控制单元和图形用户界面，其中关于电池的荷电状态的信息以及可能的当前功率限制通过图形用户界面显示，并且可以输入与电动车辆的各个电气设备的电力消耗相关的控制命令，并且控制单元被配置为确定各个电气设备的电力消耗并根据控制命令执行控制过程。

该系统的优点对应于根据相关实施例的方法的优点。

该方法的第三方面涉及一种具有根据一个或多个实施例的系统的电动车辆。

附图说明

参照附图进一步解释所述实施例，附图中：

图1示出了根据一个或多个实施例的系统的实施例的示意图；以及

图2示出了说明根据一个或多个实施例的系统或方法的操作的流程图。

具体实施方式

根据需要，本文公开了详细的实施例；然而，应当理解，所公开的实施例仅仅是代表性的，并且可以以各种和替代形式实施。附图不一定按比例绘制；一些特征可能被夸大或最小化以示出特定部件的细节。因此，本文公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制性的，而仅仅是作为教导本领域技术人员以各种方式应用所要求保护的主题的代表性基础。

如图1所示，机动车辆1包括根据本公开的一个或多个实施例的系统2并且具有电动马达3、控制单元4、电池5和图形用户界面6。电动马达3由电池5供应能量。电动马达通过传动装置(未示出)驱动机动车辆1的车轮7。机动车辆1优选是电动车辆，但它也可以是混合动力车辆。

电池5是传统上包括耦合在一起的多个电池单元模块的牵引电池。也可以在系统2中提供另外的电动马达和另外的电池。如图1所示，车轮7可以由一个电动马达3共同驱动，或者也可以在每种情况下由特定的电动马达驱动。除了电动马达3之外在机动车辆1中是大的电能用电设备的另外的电气设备(所述大的用电设备也被描述为大电流用电设备)包括空调系统8和加热系统9。机动车辆1中另外的电能用电设备是照明装置、多媒体系统、鼓风机、座椅/屏幕加热器等等。

在系统2中，控制单元4和图形用户界面6彼此耦合。图形用户界面6被配置为或编程为显示关于电池5的荷电状态和所选用电设备的可能功率限制的信息。控制单元4被配置为确定各个装置的电力消耗，以将确定的值传输到用于显示的图形用户界面6并且根据控制命令执行控制程序。

此外，图形用户界面6包括控制面板或输入装置，其可用于手动输入与电动车辆的各个电气装置的电力消耗相关的控制命令。控制命令通过图形用户界面6传输到控制装置4，控制装置4相应地控制车辆1的各个装置。可以提供的是，用户，换句话说通常是相关车辆的驾驶员，可以既响应于获得的信息独立地设置控制命令，又指使控制单元4基于剩余能量储备独立地控制当前电力消耗模式。

如图2所示，在用于控制车辆1的所选用电设备的电力消耗的方法中的第一步骤S1中确定电池5的当前荷电状态。步骤S1理想地在机动车辆的启动程序期间执行。以本领域技术人员已知的方式确定当前荷电状态。在第二步骤S2中，根据电池的当前荷电状态来设置车辆的电力消耗模式。所述模式可以由用户通过图形用户界面6或者通过控制单元4自动地设置。

例如，电池5的荷电状态和目标水平设置之间的以下相关性可以由驾驶员配置用于大电流用电设备。

如果当前荷电状态在100％和50％之间，则不限制大电流用电设备的功率。目标水平设置为100％。如果荷电状态从50％下降到40％，则大电流用电设备的目标水平设置从100％逐步降低到70％。如果荷电状态从40％进一步下降到0％，则大电流用电设备的目标水平设置保持恒定在70％。阈值和设置是一个实施例的特征，并且还可以包括其他值。

在第三步骤S3中，车辆1的电气装置根据在步骤2中执行的设置操作。在运行操作期间，换句话说，即电动马达3和/或车辆1中的其他电气装置的操作期间，在第四步骤S4中连续地检查电池5的荷电状态。

在第五步骤S5中，如果在步骤S4中确定荷电状态的值低于阈值，则控制车辆1的当前电力消耗模式。相应地，根据在步骤S2中描述的设置来调节电力消耗的目标水平设置。

在一个实施例中，当前电力消耗不是以突然的方式调整到最接近的低目标水平设置，而是在多个中间步骤内逐渐下降。电力消耗以线性方式从较水平调整到较低水平，以便防止导致可用功率的快速下降的可用功率的突然变化。

可以通过图形用户界面调整图形基点的数量和位置。作为示例，图形基点指定在50％电池荷电状态的情况下，大电流用电设备的目标水平设置是100％功率。另一图形支持点指定在30％电池荷电状态的情况下，目标水平设置为50％功率。当电池荷电状态在50和30％之间时，目标水平设置以线性方式从100％下降到50％，并且不以突然的方式下降。

因此，在其它荷电状态的情况下也可以调整目标水平设置作为示例所述的值。还可以调整其它目标水平设置和其他中间目标设置。如果传动系的输出功率也可以根据电池荷电状态来限制，则这应当向用户指示。为此目的可以使用例如指针仪器或图形用户界面。理想地，加速器踏板应该包括强制降挡功能，通过该强制降挡功能可以超越限制并暂时地提供最大驱动输出。这是有利的，例如为了降低在临界驾驶情况下(例如，在超车操纵期间)的事故风险。

在另一实施例中，可以选择性地将车辆1的特定大电流用电设备调整到较低的电力消耗，或者也可以完全切断所述大电流用电设备。除了电动马达3之外，空调系统8和加热系统9尤其消耗大量的能量。可以指使针对每个设备单独地控制电力消耗。换句话说，不同的大电流用电设备的电力消耗可以单独地且彼此独立地(取决于电池荷电状态)来设置。为此目的，例如可以在图形用户界面的不同屏幕视图之间来回切换。可以确定在预先定义的电池的荷电状态的情况下，各个能量消耗装置是否已经被调整为减小的功率。例如如果要行驶的距离的预期长度在车辆行驶里程的上部区域中，为了提供更大的能量储备，这是有利的。

可以存储完整设置，以及例如使用触压(类似于无线电发射器的站按钮)调用完整设置。因此，车辆的每个用户能够通过按压按钮调出他的各个设置，而不必每次重复设置。

在所描述的示例性实施例中，可以通过示例的方式并且特别地改变荷电状态和功率水平设置的值。所描述的实施例可以容易地彼此组合。

虽然上面描述了代表性的实施例，但是并不意味着这些实施例描述了所要求保护的主题的所有可能的形式。在说明书中使用的词语是描述性而不是限制性的词语，并且应当理解，在不脱离本公开的精神和范围的情况下可以进行各种改变。另外，各种实施实施例的特征可以组合以形成可能未在图中明确描述或示出的另外的实施例。

Claims (20)

1.一种用于控制电动车辆的方法，包括：

通过车辆控制器：

根据牵引用电池的荷电状态限制所述车辆的所选用电设备的电力消耗，所述用电设备经由与所述控制器通信的图形用户界面来选择，所述图形用户界面允许用户指定所述电池的所述荷电状态和每个所述所选用电设备的电功率的所述限制之间的关系。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述关系是线性关系，使得响应于所述电池的荷电状态的相应减小，所述电力消耗线性减少。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述图形用户界面允许用户指定用于所述所选用电设备中的至少一个的开始和结束荷电状态的值以及相应的开始和结束电力消耗减少值。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述所选用电设备包括车辆空调系统和车辆加热器。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述所选用电设备包括车辆空调系统，所述方法还包括基于内部和外部车辆温度来确定所述空调系统的电力消耗。

6.根据权利要求1所述的方法，还包括响应于没有经由所述图形用户界面输入的限制值，而基于默认电力消耗限制来控制至少一个用电设备。

7.根据权利要求1所述的方法，还包括显示当前电池荷电状态和可能的所述用电设备，用于在所述图形用户界面上选择限制电力消耗。

8.根据权利要求1所述的方法，还包括显示可用于经由所述图形用户界面选择的所述用电设备的电力消耗的当前值。

9.根据权利要求1所述的方法，其中所述车辆包括提供动力的电机，所述方法还包括根据所述荷电状态来限制所述电机的功率。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述图形用户界面允许选择所述电机作为限制电功率的所述所选用电设备之一。

11.根据权利要求1所述的方法，所述车辆控制器响应于所述电池的所述荷电状态和到当前车辆目的地的距离二者来限制所述所选用电设备的电力消耗。

12.根据权利要求1所述的方法，其中响应于所述所选用电设备中的每一个与所述电池的所述荷电状态之间的相关联的关系，而对于每个所述所选用电设备独立地执行限制电力消耗。

13.一种电动车辆，包括：

牵引用电池；

由所述牵引用电池供电的用电设备；

图形用户界面；和

控制器，所述控制器被编程为从所述图形用户界面接收输入，所述输入指定所述用电设备中的所选用电设备，并且基于相关联的牵引用电池的荷电状态值来指定针对每个所述所选用电设备的相关联的功率减少关系，所述控制器基于所述相关联的关系控制提供给所述所选用电设备中的每个的功率。

14.根据权利要求13所述的车辆，还包括耦合到所述牵引用电池并且向所述车辆提供动力的电机，其中所述图形用户界面允许选择所述电机作为所述所选用电设备之一。

15.根据权利要求13所述的车辆，所述控制器被编程为根据经由所述图形用户界面指定的所述牵引用 电池的所述荷电状态值线性地降低提供给所述所选用电设备的功率。

16.根据权利要求13所述的车辆，其中所述图形用户界面显示所述所选用电设备的当前电力消耗。

17.根据权利要求13所述的车辆，其中所述控制器提供经由所述图形用户界面可为所述用电设备中的至少一个选择的默认功率减小关系。

18.一种用于控制车辆的方法，包括：

基于所选用电设备的第一和第二功率减少值、所述用电设备、第一和第二阈值以及由来自车辆图形用户界面的输入指定的第一和第二功率减小值，响应于牵引用电池的荷电状态处于所述第一和第二阈值之间，而通过控制器减少从所述牵引用电池提供给所述所选用电设备的功率。

19.根据权利要求18所述的方法，所述控制器基于与所述第一和第二阈值之间的荷电状态的值相对应的所述第一和第二功率减小值之间的线性功率减小来减小所提供的功率。

20.根据权利要求18所述的方法，所述控制器响应于所述牵引用电池的所述荷电状态和到指定目的地的当前距离二者来减小所提供的功率。

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