CN108790675A - 车辆充电和气候控制系统 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及车辆充电和气候控制系统。混合动力电动车辆(HEV)及其操作方法包括发动机、连接到电力电子器件的电机和蓄电池、分别具有冷却能力并连接到制冷剂和冷却剂分配和热管理系统的压缩机和冷却器。HEV还包括被配置为给电池充电并调节和控制充电速率以及车厢、电池和连接的电力电子器件的温度的一个或更多个控制器。根据通过预定的车厢温度和充电时间以及车厢、电池和电力电子器件的实际温度确立的冷却需求来控制温度和充电速率。当预定车厢温度增大以减小车厢冷却需求时，充电速率增大，从而减小充电时间。控制器还被配置为当冷却需求超过冷却能力时产生能力警告，并实现车厢舒适度与充电速率及充电时间之间的冷却能力的优先级排序。

Description

车辆充电和气候控制系统
技术领域
本公开涉及混合动力电动车辆中的直流快速充电和气候控制系统。
背景技术
在混合动力电动车辆(HEV)中，在车辆操作期间以各种方式对乘客车厢舒适度和电动车辆充电组件的冷却进行管理。例如，当HEV在直流快速充电(DCFC)充电事件期间静止时，车辆乘员可能期望持续的车厢舒适度。一些HEV包含安装在发动机上的压缩机和/或电压缩机以及具有用于满足冷却需求的冷却能力的相关联的冷却剂和制冷剂系统。这种冷却需求产生自对电池、电力电子器件、车厢和其它组件进行冷却的需要。
DCFC和其它充电事件可导致牵引电池和电力电子器件需要冷却，以控制在充电期间可能发热的组件的温度。考虑到需要对车辆组件进行冷却的DCFC充电时间和电力传输效率，在较温暖的天气期间优选的车厢舒适度可能是不可能的。这种冷却需要和需求消耗冷却能力。当对车辆组件和车厢进行冷却的需求超过可用冷却能力时，车辆组件冷却的优先级可高于车厢冷却。
发明内容
一个或更多个混合动力电动车辆(HEV)、电动车辆(EV)和/或插电式混合动力电动车辆(PHEV)包括内燃发动机和/或连接到电力电子器件的电机和蓄电池中一个或更多个。包含安装于发动机或发动机驱动的压缩机和/或电操作的压缩机和/或冷却器中的至少一个，并且所述压缩机和/或冷却器各自被配置为具有冷却能力并连接到制冷剂和冷却剂分配和热管理系统。EV/PHEV/HEV(以下称作“HEV”但意在还包括EV和PHEV)还包括连接到这些组件和其它HEV组件的一个或更多个控制器，所述一个或更多个控制器被配置为：对电池进行充电，调节和控制电池的充电速率和充电时间。控制器还管理冷却能力(CC)的分配，以控制车厢、电池以及连接的电力电子器件的温度。根据通过HEV内部和外部的环境温度、预定的车厢温度和充电时间以及车厢、电池和电力电子器件的瞬时温度确立的冷却需求(CN)来控制温度和充电速率。
为了在HEV驻车和静止时实现电池的DCFC，控制器适于增大充电速率，以减小电池的充电时间，同时将CC分配给车厢、电池和电力电子器件，从而将温度控制在使充电和生命周期的效率最优化的优选范围内。如果预定的车厢温度和/或目标温度/设置增大(其减小车厢的CN)，则需要较小的冷却能力来冷却车厢。进而，更多的CC可用于并且能够被用于在快速充电期间对电池和电力电子器件进行热管理。控制器还被配置为：当用于车厢、电池和电力电子器件的冷却需求超过CC或车辆的总冷却能力时，产生能力警告信号。能力警告信号可用于实现CC在车厢舒适度与充电速率之间进行分配的优先级排序。
本公开可预期HEV还包括至少一个控制器或多个控制器，所述控制器连接到电池并被配置为：响应于直流快速充电(DCFC)信号，对电池进行充电，并且调节和控制车厢、电池和连接的电力电子器件的温度。控制器还根据HEV内部和外部的环境温度、预定的车厢温度和预定的充电时间来调节电池充电速率。随着控制器增大充电速率，充电时间将减小，并且用于电池和电力电子器件的CN将升高。根据在这样的DCFC事件期间对HEV车厢舒适度的偏好，可增大预定的车厢温度，以使CC能够在充电期间优先用于电池和电力电子器件的热管理。HEV还包括连接到控制器的具有CC的压缩机和/或冷却器。一个或更多个控制器还被配置为：利用环境温度来确立冷却能力需求或冷却需求(CN)，环境温度可以是HEV外部的环境温度和/或当前车厢温度。控制器还使用(a)预定车厢温度、(b)预定充电速率和(c)预定充电时间中的一个或更多个以及电池和电力电子器件的温度来确立CC。
如果CN超过CC，则控制器还被配置为产生并传送能力警告信号。作为响应，控制器接收选择的充电舒适度优先级(CCP)信号和/或目标充电舒适度优先级(CCP)信号，所述信号包括确立车厢温度、舒适度偏好的优先级是否应高于HEV的其它冷却需求的优先级的数据。例如，控制器可由CCP信号命令，以根据预定的充电速率和充电时间来确定预定的或另一优选的车厢温度和/或目标车厢温度是否应获得并保持高于冷却电池和电力电子器件所需的冷却的优先级。然后，根据CCP信号，控制器调节预定的车厢温度和充电时间并可优先保持更加优选的车厢温度，使充电时间最小化，并且可优先将车厢温度或充电时间平衡并调节在可能的期望的温度和充电时间的范围内。
控制器还被配置为：控制HEV的热管理系统中的CC的分配，使得CC的第一部分根据CCP信号和调节的充电速率被分配用于控制电池和电力电子器件的温度。CC的剩余部分被分配用于将车厢温度控制到CC的剩余部分所提供的程度，这使对电池和电力电子器件的温度控制的优先级高于车厢的舒适度和冷却的优先级。相反，CCP信号可被配置为：命令和保持车厢温度高于其它冷却需求，这可以导致充电时间增大。该后一个示例能够以增大充电时间为代价而保持车厢温度。在该布置中，控制器还被配置为：根据CCP信号来分配CC的第一部分，以控制车厢温度。根据调节的和减小的充电速率并且尽可能地根据剩余CC来分配CC的剩余部分，以控制电池和电力电子器件的温度。
在本公开的变型中，CCP信号包括用于命令最小充电时间的信息，该信息可使电池和电力电子器件冷却的优先级能够高于车厢冷却的优先级，这可导致车厢温度增大。在该变型中，控制器还被配置为：根据CCP信号将CC的第一部分分配给电池和电力电子器件，这实现最小充电时间。CC的剩余部分被分配和/或指定以控制可能增大的车厢温度。在这些布置的任意一个中，控制器还可被配置为：减小电池的充电速率，以使充电时间增大，其可响应于CCP信号命令车厢温度的受控制的冷却和/或车厢温度的降低，这进而可能导致车厢、电池和电力电子器件的总冷却需求超过CC。
在其它配置中，本公开涉及控制器还被配置为：将CC的第一部分分配用于控制电池和电力电子器件的温度，以实现命令的充电时间和充电速率；并且将CC的减小的剩余部分分配用于控制车厢的温度。这些配置可响应于命令最小充电时间和最大充电速率的CCP信号而被启用。这些和其它变型还可预期，控制器还被配置为：通过环境温度以及车厢、电池和电力电子器件的瞬时温度来周期性地重新确立CN。如果在DCFC期间车厢、电池和电力电子器件的合并的CN未超过CC，则控制器还可被配置为：将充电速率增大到使充电时间最小化的最大值，并将CC的第一部分分配给电池和电力电子器件，并尽可能多地分配保持预定车厢温度可能需要的CC的剩余部分。当合并的、总CN未超过CC时，CC的盈余、不需要的部分可保持不被使用。
该公开还可预期控制车辆的方法，该方法包括：响应于DCFC信号而对电池进行充电。与之前的配置相同，车厢、电池和电力电子器件的温度通过一个或多个控制器进行调节和控制。控制器还根据(a)预定车厢温度和(b)预定充电时间来调节电池充电时间，使得充电时间随着充电速率和车厢温度的增大而减小。具有冷却能力(CC)的压缩机和/或冷却器还被设置并与控制器连接在一起。所述方法还涉及：通过控制器由环境温度、预定的车厢温度和充电时间以及电池和电力电子器件的温度确立冷却需求(CN)。与前面的布置相同，所述方法在CN超过CC时传送能力警告信号，并响应于充电舒适度优先级(CCP)信号而接收能力警告信号。控制器根据CCP信号来调节和控制预定的车厢温度和充电时间。
本公开的方法还包括：通过控制器执行以下操作：(a)根据CCP信号和调节的充电速率来分配CC的第一部分，以控制电池和电力电子器件的温度；(b)分配CC的剩余部分，以控制车厢温度。如果车厢、电池和电力电子器件的合并的或总CN超过CC，则所述方法还利用CCP信号命令车厢温度，当车厢温度减小时，可能导致充电时间增大。该CCP信号还根据调节的和增大或减小的充电速率来分配CC的第一部分和剩余部分，以控制车厢的温度以及电池和电力电子器件的温度。本方法还可预期通过控制器命令引起车厢温度增大的最小充电时间，以及受控制的车厢温度和增大的充电时间。在该布置中，本方法还通过控制器根据CCP信号在电池以及电力电子器件的温度与车厢的温度之间实现对CC的第一部分和剩余部分进行分配，并实现调节的充电时间和/或最小充电时间。
根据本发明，提供一种车辆，所述车辆包括：控制器，连接到电池、电力电子器件以及具有冷却能力(CC)的冷却器，所述控制器被配置为：响应于直流快速充电信号，对电池进行充电；根据环境温度和预定的车厢温度和充电时间，对CC进行分配以控制车厢的温度以及电池和电力电子器件的温度，使得充电时间随着车厢的冷却需求(CN)减小而减小。
根据本发明的一个实施例，所述控制器还被配置为：根据充电速率、环境温度以及电池和电力电子器件的温度，将CC的第一部分分配给电池和电力电子器件；将CC的剩余部分分配用于控制车厢温度。
根据本发明的一个实施例，所述控制器还被配置为：通过充电时间、环境温度、预定的车厢温度以及电池和电力电子器件的温度来确立CN；当CN超过CC时，传送能力警告信号；作为响应，接收充电舒适度优先级(CCP)信号；根据CCP信号，调节预定的车厢温度和充电时间。
根据本发明的一个实施例，所述控制器还被配置为：响应于CCP信号命令导致CN超过CC的车厢温度的减小，减小充电速率，使得调节的充电时间与降低车厢温度所需要的CC相对应地增大。
根据本发明的一个实施例，所述控制器还被配置为：响应于CCP信号命令最小充电时间和最大充电速率中的至少一个，将CC的第一部分分配用于控制电池和电力电子器件的温度，以实现命令的最小充电时间和最大充电速率中的至少一个，并且减小被分配用于控制车厢温度的CC的剩余部分。
根据本发明的一个实施例，所述控制器还被配置为：响应于CCP信号命令预定的车厢温度，将CC的第一部分分配用于将车厢温度控制到预定的车厢温度，减小被分配用于控制电池和电力电子器件的温度的CC的剩余部分，根据调节的充电时间来减小充电速率，充电速率与可用于对电池和电力电子器件进行冷却的CC的减小的剩余部分相对应。
根据本发明的一个实施例，所述控制器还被配置为：通过瞬时环境温度、瞬时车厢温度以及电池和电力电子器件的瞬时温度来重新确立CN，当CN未超过CC时，增大充电速率以使充电时间最小化，增大被分配用于控制电池和电子器件的温度的CC。
HEV以及描述的组件和系统的实施方式和配置的该发明内容以简化和较少技术细节布局的方式介绍了示例性实施方式、配置和布置的选择，并且这结合后面附带的说明和附图以及权利要求在下面的具体实施方式中被进一步更详细地描述。
本发明内容并不意在识别所要求保护的技术的关键特征或必要特征，也不意在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。在此讨论的特征、功能、能力和优点可以在各种示例性实施方式中单独实现，或者可以在如本文的其它部分所进一步描述的其它示例性实施方式中进行组合，它们还可参照下面的描述和附图而被相关技术领域的技术人员所理解。
附图说明
在考虑下列附图时可以通过参照具体实施方式和权利要求来获得对本公开的示例性实施方式的更完整的理解，其中，在整个附图中，相同的标号指示相似或相同的元件。提供附图及其注释，以便于理解本公开而不限制本公开的广度、范围、规模或可应用性。附图不一定按比例绘制。
图1是混合动力电动车辆及其系统、组件、传感器、致动器和操作方法的图示；
图2示出了图1中描绘的本公开的特定方面，其中，出于说明的目的移除和重新布置了多个组件；
图3示出了图1和图2的车辆、系统以及方法的其它方面和能力，其中，出于说明的目的移除和重新布置了特定组件；
图4描绘了图1和图2的车辆系统和方法的其它方面并描述了可预期的车辆的各种其它能力；
图5和图6描述了描绘本公开的其它操作能力的示例和方法步骤。
具体实施方式
根据需要，在此公开本发明的具体实施例；然而，应当理解的是，所公开的实施例仅为本发明的示例，其可以以各种可替代形式实施。附图无需按比例绘制；可夸大或最小化一些特征以示出特定组件的细节。因此，此处所公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制，而仅仅作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应理解的，参照任一附图示出并描述的各种特征、组件和处理可与在一个或更多个其它附图中示出的特征、组件和处理结合，以产生可能未被明确地示出或描述但是对于本领域技术人员来说应当是明显的实施例。示出的特征的组合为用于典型应用的代表性实施例。然而，与本公开的教导一致的特征的各种组合和修改可被期望用于特定的应用或实施方式，并且应该容易地落入在相关的技术领域中工作的技术人员的知识、技能和能力范围内。
现在参照各个附图和说明以及参照图1、图2、图3、图4、图5和图6，并且还具体参照图1，示出了电动车辆(EV)、插电式混合动力电动车辆(PHEV)和/或混合动力电动车辆(以下单独地被称作“HEV”或者被统称为“HEV”)100的示意图，并且示出了EV、PHEV、HEV 100的组件之间的代表性关系。车辆100内的组件的物理位置和定向可以变化。车辆100包括具有动力传动系统110的传动系105，动力传动系统110包括产生动力和扭矩以推进车辆100的内燃发动机(ICE)115和电机或电动马达/发电机/起动机(M/G)120。发动机115是由汽油、柴油、生物燃料、天然气或替代燃料驱动的发动机或者燃料电池，所述发动机或者燃料电池除了产生其它形式的电、冷却、加热、真空、压力和液压动力之外，所述发动机或者燃料电池还通过本文的其它地方描述的前端发动机附件产生输出扭矩。发动机115利用分离离合器125连接到电机或M/G 120。发动机115产生这样的动力和相关联的发动机输出扭矩，当分离离合器125至少部分地接合时，所述动力和相关联的发动机输出扭矩传递到M/G 120。
M/G 120可以是多种类型的电机中的任意一种，例如，M/G 120可以是永磁同步马达、发电机和发动机起动机120。例如，当分离离合器125至少部分地接合时，动力和扭矩可以从发动机115传递到M/G 120以使M/G 120能够作为发电机运转，并传递到车辆100的其它组件。类似地，在包括或不包括独立的发动机起动机135的车辆中，在分离离合器125部分地或完全地接合的情况下，M/G 120还可以作为发动机115的起动机运转，以经由分离离合器驱动轴130将动力和扭矩传递到发动机115来起动发动机115。
此外，在“混合动力电动模式”或“电动辅助模式”下，M/G或电机120可以通过传递额外的动力和扭矩来转动驱动轴130和140以协助发动机115。此外，M/G 120可在纯电动模式下运转，在纯电动模式下，发动机115通过分离离合器125被断开并停止运转，使M/G 120能够将正扭矩或负扭矩传递到M/G驱动轴140。在发电机模式下时，还可命令M/G 120产生负扭矩并因此产生用于给电池充电并为车辆电系统供电的电力，同时发动机115产生用于车辆100的推进动力。如在下面更详细地描述的，M/G 120还可通过将减速期间来自动力传动系统110和/或车轮154的旋转动能转换为用于储存在一个或更多个电池175和180中的再生电能而启用再生制动。
分离离合器125可以分离，以使发动机115能够停止或单独运行以用于驱动发动机附件，同时M/G 120产生驱动动力和扭矩，以经由M/G驱动轴140、变矩器驱动轴145和变速器输出驱动轴150推进车辆100。在其它布置中，发动机115和M/G 120两者可在分离离合器125完全地或部分地接合的情况下运转，以通过驱动轴130、140、150、差速器152和车轮154协同地推进车辆100。还可以修改传动系105，以利用可选择的和/或可控的差速器扭矩能力来实现来自一个或任意车轮154的再生制动。
对于包括多个、直列或以其它方式连接的M/G 120构造的动力传动系统110而言，发动机115和M/G 120的驱动轴130可以是M/G驱动轴140的一部分并与M/G驱动轴140集成在一起的单个连续贯穿的轴，或者可以是可被构造为独立于M/G驱动轴140而转动的分离的、独立的驱动轴130。图1的示意图还可预期具有可偏离驱动轴130和140的多于一个的发动机115和/或M/G 120的替代构造，其中，一个或更多个发动机115和/或M/G 120以串联和/或并联的方式被设置在传动系105的其它位置(诸如，在变矩器和变速器之间或作为变矩器和变速器的一部分、轴向偏离驱动轴和/或在其它装置内的其它位置)。在不脱离本公开的范围的情况下，还可预期其它变型。
传动系105和动力传动系统110还包括变速器，所述变速器包括变矩器(TC)155，变矩器(TC)155将动力传动系统110的发动机115和M/G 120与变速器160连接和/或将动力传动系统110的发动机115和M/G 120连接到变速器160。变速器160可以是具有多个可选挡位的多级阶梯传动比和/或多个可变扭矩倍增器比率(torque-multiplier-ratio)的自动和/或手动变速器或变速箱160。TC 155还可包括还可作为起步离合器运转的旁通离合器和离合器锁止装置(clutch lock)157，以能够进一步控制和调节从动力传动系统110传递到车辆100的其它组件的动力和扭矩。
在其它变型中，变速器油泵165被包括并连接到M/G 120，以在发动机115被断开连接和/或关闭时产生用于任意数量的组件(可包括，例如，释放离合器或分离离合器165、变矩器155、旁通离合器157和变速器160)的液压油压。还可包括电辅助变速器油泵170，以用于单独使用或与其它组件组合使用，并且在发动机115和M/G 120两者均无动力或者以其它方式无法产生液压压力时补充和/或产生液压压力。
动力传动系统110和/或传动系105还包括一个或更多个电池175和180。一个或更多个这样的电池可以是在约48伏特至600伏特之间(有时在约140伏特至300伏特之间或者更大或更小)的范围内运转的较高电压的直流电池175，直流电池175被用于储存电能并为M/G 120供电，并且在再生制动期间为其它车辆组件和附件供电。其它电池可以是在约6伏特至24伏特之间(或者更大或更小)的范围内运转的低电压直流电池180，低电压直流电池180被用于储存电能并为用于起动发动机115的起动机135供电，并且为其它车辆组件和附件供电。
如图1所描绘的，电池175和180分别通过各种机械接口和电气接口以及车辆控制器(如在本文的其它部分所描述的)连接到发动机115、M/G 120和车辆100。高电压M/G电池175还通过马达控制模块(MCM)、电池控制模块(BCM)和/或电力电子器件185中的一个或更多个连接到M/G 120，MCM、BCM和/或电力电子器件185被配置为对由高电压(HV)电池175提供给M/G 120的直流(DC)电进行调节。MCM/BCM/电力电子器件185还被配置为将DC电池电力调节、逆变和变换为驱动电机或M/G 120通常所需要的三相交流(AC)电。MCM/BCM/电力电子器件185还被配置为利用由M/G 120和/或前端附件驱动组件所产生的能量对一个或更多个电池175和180进行充电，并根据需要向其它车辆组件供电。
车辆100还可包括一个或更多个制冷剂压缩机187，所述制冷剂压缩机187可以是安装在ICE上或者由带传动的前端附件装置和/或安装在ICE 115上或周围或者EV、PHEV、HEV 100上的其它位置(例如，诸如在将提供电力的M/G 120周围)的电驱动和/或操作的装置。除了协同地连接到压缩机187，还可包括至少一个冷却器190，以使得能够在来自压缩机187的制冷剂与其它组件之间进行热交换。与压缩机187相同，冷却器190可作为前端附件安装在ICE上/由带传动、安装在M/G 120周围(以使得整体泵能够由M/G 120驱动)或者安装在HEV 100周围的其它位置。诸如蒸发器195的热交换器可与一个或更多个压缩机187和冷却器190连接，以使得能够与HEV 100的乘客舱、电池175和180、MCM/BCM/电力电子器件185以及可能需要加热和/或冷却的其它车辆组件进行热交换。
继续参照图1，车辆100除了包括MCM/BCM/电力电子器件185之外，还包括能够实现各种车辆能力的一个或更多个控制器以及计算模块和系统。例如，车辆100可包括车辆系统控制器(VSC)200以及车辆计算系统(VCS)和控制器205，所述车辆系统控制器(VSC)200以及车辆计算系统(VCS)和控制器205与MCM/BCM 185、其它控制器以及车辆网络(诸如，控制器局域网(CAN)210以及包括在本文的其它部分描述的其它基于微处理器的控制器的更大的车辆控制系统和其它车辆网络)进行通信。CAN 210除了包括控制器、传感器、致动器以及车辆系统和组件之间的通信链路之外，还可包括网络控制器。
虽然MCM/BCM 185、VSC 200和VCS 205在此出于示例的目的而被示出为离散、独立的控制器，但MCM/BCM 185、VSC 200和VCS 205可以控制作为更大的车辆和控制系统及内部和外部网络的一部分的其它控制器以及其它传感器、致动器、信号器和组件，被所述其它控制器以及其它传感器、致动器、信号器和组件控制，并且与所述其它控制器以及其它传感器、致动器、信号器和组件进行信号通信和数据交换。结合此处可预期的任意特定的基于微处理器的控制器描述的能力和配置还可以在一个或更多个其它控制器中实施，并且被分布在多于一个的控制器中，使得多个控制器能够独立地、合作地、组合地及协同地实现任何这样的能力和配置。相应地，“控制器”或“所述控制器”的叙述意在以单数和复数两种含义独立地、共同地以及以各种合适的协同和分布式组合的方式来指代这样的控制器。
此外，通过网络和CAN 210的通信意在包括在控制器与传感器、致动器、控制件以及车辆系统和组件之间对命令、信号、数据、控制逻辑和信息进行响应、共享、发送和接收。控制器与一个或更多个基于控制器的输入/输出(I/O)接口进行通信，所述输入/输出(I/O)接口可被实施为实现原始数据和信号的通信、和/或信号调节、处理和/或转换、短路保护、电路隔离以及类似能力的单个集成接口。可选地，一个或更多个专用硬件或固件装置、控制器和片上系统(SoC)可用于在通信期间以及在传送特定信号之前和之后对该特定信号进行预调节和预处理。
在进一步的说明中，MCM/BCM 185、VSC 200、VCS 205、CAN 210和其它控制器可包括与各种类型的计算机可读存储装置或介质进行通信的一个或更多个微处理器或中央处理器(CPU)。计算机可读存储装置或介质可包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)和非易失性或保活存储器(NVRAM或KAM)中的易失性存储器和非易失性存储器。NVRAM或KAM是可用于在车辆、系统、控制器和CPU未被供电或断电时存储操作车辆和系统所需的各种命令、可执行控制逻辑和指令以及代码、数据、常数、参数和变量的永久性存储器或非易失性存储器。计算机可读存储装置或介质可以使用多种已知存储装置(诸如，PROM(可编程只读存储器)、EPROM(电可编程只读存储器)、EEPROM(电可擦可编程只读存储器)、闪存或能够存储和传送数据的任何其它电存储装置、磁存储装置、光学存储装置或组合存储装置)中的任何一种来实施。
再次关注图1，车辆100还可包括作为由福特汽车公司制造的SYNC车载计算系统的VCS 205(例如，参见第9080668号美国专利)。车辆100还可包括动力传动系统控制单元/模块(PCU/PCM)215，所述PCU/PCM 215连接到VSC 200或另一控制器并连接到CAN 210、发动机115、M/G 120和TC 155，以控制每个动力传动系统组件。变速器控制单元(TCU)220还经由CAN 210连接到VSC 200和其它控制器，连接到变速器160，并且可选地连接到TC 155，以实现可操作控制。还可以包括发动机控制模块(ECM)或发动机控制单元(ECU)或能量管理系统(EMS)225，所述发动机控制模块(ECM)或发动机控制单元(ECU)或能量管理系统(EMS)225具有各自集成的控制器、与CAN 210进行通信并且连接到与PCU 215、TCU 220以及其它控制器协作的VSC 200发动机115。
在该布置中，VSC 200和VCS 205协同地管理和控制车辆组件和其它控制器、传感器和致动器。例如，控制器可将控制命令、逻辑和指令以及代码、数据、信息和信号传送到发动机115、分离离合器125、M/G 120、TC 155、变速器160、电池175和180、MCM/BCM/电力电子器件185以及其它组件和系统和/或从发动机115、分离离合器125、M/G 120、TC 155、变速器160、电池175和180、MCM/BCM/电力电子器件185以及其它组件和系统传送控制命令、逻辑和指令以及代码、数据、信息和信号。即使未在附图中示出，控制器也可以控制本领域技术人员已知的其它车辆组件并且与本领域技术人员已知的其它车辆组件进行通信。图1中的车辆100的实施例还描绘了与车辆网络和CAN 210进行通信的示例性的传感器和致动器，所述传感器和致动器可向VSC 200、VCS 205和其它控制器发送信号并且从VSC 200、VCS 205和其它控制器接收信号。
例如，各种其它车辆功能、致动器和组件可由车辆系统和组件内的控制器进行控制，并且可从其它控制器、传感器和致动器接收信号，出于说明而非限制的目的，所述信号可包括：燃料喷射正时、速率和持续时间、节气门位置、火花塞点火正时(用于火花点火式发动机)、进气/排气门正时和持续时间、前端附件驱动(FEAD)组件(诸如，空调(A/C)制冷剂压缩机187、变速器油泵165和170、FEAD交流发电机或发电机、M/G 120、高电压电池175和低电压电池180、用于电池充电或放电、温度、电压、电流和电池放电功率限制的各种传感器(包括用于确定最大电量、荷电状态(SOC)和放电功率限制的传感器))、用于分离离合器125、旁通/起步离合器157、TC 155、变速器160和其它组件的离合器压力。例如，与控制器和CAN210进行通信的传感器可确立或指示涡轮增压器增压压力、曲轴位置或表面点火感测信号(PIP)、发动机转速或每分钟转数(RPM)、车轮转速(WS1、WS2等)、车速感测(VSS)、发动机冷却剂温度(ECT)、进气歧管气压(MAP)、加速踏板位置感测(PPS)、制动踏板位置感测(BPS)、点火开关位置(IGN)、节气门位置(TP)、环境空气温度(TMP)、组件、乘客车厢/车舱温度、大气压力、发动机和热管理系统以及压缩机和冷却器的压力和温度、泵的流量、压力和真空度、排气氧(EGO)或其它排气组分的浓度或存在、进气质量空气流量(MAF)、变速器挡位、传动比或模式、变速器油温(TOT)、变速器涡轮转速(TS)、变矩器旁通离合器157的状态(TCC)和减速或换挡模式(MDE)等。
继续参照各个附图，现特别参照图1和图2，本公开可预期包括与电机或M/G 120、高电压(HV)蓄电池175和MCM/BCM/电力电子器件185连接的ICE 115的HEV 100。包括安装在发动机上的/带传动的和/或电动操作的制冷剂压缩机187和冷却器190中的至少一个，制冷剂压缩机187和冷却器190分别被配置为具有各自的冷却能力(CC)并且形成制冷剂和冷却剂的分配和热管理系统(TMS)230并连接到TMS 230。TMS 230包括：在压缩机187与位于车厢240、HV电池175和电力电子器件185附近的热交换器/蒸发器195之间传输制冷剂的制冷剂线路235以及在冷却器190与所述热交换器/蒸发器195之间传输冷却剂的冷却剂线路237。
EV、PHEV、HEV 100和TMS 230还包括连接到这些HEV组件和其它HEV组件的一个或更多个控制器。这种控制器(包括例如与电力电子器件185结合的控制器)被配置为：对电池进行充电，调节和控制其充电速率和充电时间，并且对电池进行放电和传输来自电池的电力。这些控制器(包括例如在TMS 230中包括的控制器)管理CC的分配，以控制车厢240、HV电池175和连接的电力电子器件185的温度。根据由HEV内和HEV外的环境温度、预定的车厢温度和充电时间以及其它HEV组件(包括车厢240、电池175和电力电子器件185)的各种瞬时温度来确立的冷却需要(CN)来控制所述温度和充电速率。
HEV 100还包括至少一个直流快速充电(DCFC)插座245，所述DCFC插座245与多个控制器(包括例如BCM/MCM/电力电子器件185和HV电池175)连接。当HEV 100静止并且邻近外部电源(PS)(图1)驻车(诸如，在家、办公室或者其它充电站或位置)时，使用DCFC插座245。这些控制器被配置为：在PS连接到DCFC插座245时检测PC的存在，开始对HV电池175和电池180进行高速、高充电速率的充电，并且使电力能够被供应到用于对电池175和电力电子器件185进行冷却的HEV 100的冷却器190。这种控制器还可实现HEV 100与外部PS之间的通信，以确立关于外部PS和来自外部PS的电力容量、电费、电力使用授权、兼容性以及其它参数和信息。
HEV 100与外部PS之间的这种通信可使得能够在一段时间内自动购买电力，并且可实现在外部PS与VSC 200和VCS 205之间的通信。该配置可以使HEV 100的乘员能够经由HEV 100中的显示器进行交互以传输电力购买授权。此外，HEV 100可自主地与外部PS以及VSC 200和VCS 205中的一个或更多个两者进行交互，以在它们之间传送信息，从而实现HEV100的自动DCFC充电。这种DCFC充电通常最常见地被设想为用于EV和PHEV，但是还可具有HEV的特定配置中的应用，并且在此结合所有这样的EV、PHEV和HEV应用被描述。
HEV 100的DCFC充电可能引起各种组件(可包括电池175和180、电力电子器件185以及其它组件)的发热。因此，可以通过电源对TMS 230进行供电，以实现对在DCFC充电期间可能经历发热的这种组件的冷却。在一些配置中，在检测到外部PS并开始自动或乘员交互的DCFC时，HEV 100自主地使充电速率最大化，从而使充电时间最小化。对于使充电时间最小化而言，这种自动DCFC的最大化的充电速率可能是期望的和方便的。然而，在温暖的气候和环境中，HEV 100的乘员可能由于HEV 100的已知构造未被配置为在DCFC操作期间对车厢240进行冷却而感到不适。通常，DCFC操作要求ICE 115关闭，使得安装在ICE上/ICE驱动的FEAD不可操作，并且对于EV、PHEV和特定HEV来说，需要电操作的压缩机187。尽管可对冷却器190供电以冷却电池175和180，但在大多数车辆中，先前在DCFC事件期间不可对车厢240进行冷却，这可能导致车厢内的不适。
继续参照各个附图并且现在还特别参照图2，TMS 230的额外细节示意性地描绘了可预期的HEV 100的热管理系统具有被设计为管理操作HEV 100所需的加热和冷却的总冷却能力(CC)。虽然本公开出于说明的目的而主要描述了各种冷却能力，但是具有相关技术领域知识的人应理解，TMS 230被配置为实现HEV 100的各种组件(包括例如电池175和180、车厢240以及其它车辆组件)的冷却和加热两者。
TMS 230通常被配置为包括可使用诸如R134a的制冷剂的至少一条制冷剂回路250，所述至少一条制冷剂回路250可包括将空调(A/C)压缩机187与A/C冷凝器255、热交换器/蒸发器195、冷却器190以及其它组件连接的制冷剂线路235。TMS 230通常还可包括至少一条冷却剂回路260(除了在ICE115中包括的任何冷却剂回路以外)，所述至少一条冷却剂回路260可以使用与多种通常可用的ICE防冻冷却剂中的任何一种类似的冷却剂并且被配置为对一个或更多个非ICE 115的组件进行冷却。冷却剂回路260还可包括将冷却器190与一个或更多个非ICE组件连接的冷却剂线路237，所述一个或更多个非ICE组件包括(例如)HV电池175、BCM/MCM/电力电子器件185和电池/电力电子器件散热器265中的至少一个。
TMS 230还可包括各种传感器、泵和阀，并且可包括(例如)一个或更多个制冷剂膨胀装置(诸如，电动的和/或固定的孔装置(electric and/or fixed orifice device)、热膨胀阀270和/或电磁操作阀275)，所述一个或更多个制冷剂膨胀装置被包括在制冷剂回路250周围并且连接到制冷剂线路235、热交换器/蒸发器195和冷却器190。制冷剂回路250和冷却剂回路260两者可包括温度和压力传感器280和温度传感器282、电致动和驱动的多位阀285、比例阀287以及泵290，所述温度和压力传感器280和温度传感器282位于制冷剂线路235和冷却剂线路237周围的各个位置处，所述电致动和驱动的多位阀285在输出之间换流，所述比例阀287实现到多个输出的差异流量，泵290被定位和配置为控制冷却剂和制冷剂的流量和流速。各种阀和泵还可被包括并用于这样的构造，在所述构造中，冷却器190可被用于在热交换器/蒸发器195、车厢240和冷却剂回路260的其它组件之间进行热传递。在其它布置中，冷却剂回路260可包括冷却器旁通冷却剂线路262，所述冷却器旁通冷却剂线路262可利用旁通线路262与冷却器190之间的比例阀287实现成比例的流动，以用于在制冷剂250不可用或者不被需要并且经由散热器265进行冷却器冷却时的DCFC事件期间进行冷却剂回路260的操作。
为了实现HV电池175和/或其它电池的DCFC，一个或更多个控制器(诸如，被包括在BCM/MCM/电力电子器件185中的控制器)被配置为：检测正连接到DCFC插座245的外部PS，并产生和传送直流快速充电信号(DS)300。作为响应，电力电子器件185和/或其它控制器启动并增大电池175的充电速率，以减小充电时间和/或使充电时间最小化。通常，充电速率以及充电时间在制造HEV 100时被预先确定。由于控制器在电池175和电力电子器件185中检测到的在荷电容量和电力传输方面发生的生命周期和性能的衰减，因此预定充电速率和充电时间两者均可在正常使用期间被控制器自动改变。
在充电的同时(包括在DCFC操作期间)，TMS 230的控制器和/或其它控制器被配置为：操作制冷剂回路250和冷却剂回路260中的一个或更多个，以产生CC并将CC分配到车厢240、HV电池175和电力电子器件185。为了优化HV电池175、其它电池(如果包括)、电力电子器件185和其它组件的生命周期，TMS 230的控制器确定电池175、电力电子器件185和HEV100的其它组件的冷却需求(CN)。在其它选择中，相关技术领域技术人员应理解，CN可以通过所述组件的当前温度、当前车厢温度、HEV 100周围的环境的环境温度、可由乘员设置或调节的车厢目标温度(例如，72华氏度或22摄氏度)以及针对电力和相关组件的最佳操作温度而在制造期间预设的预定温度和/或温度范围来确定。响应于CN的确定，TMS 230的控制器和/或其它控制器添加和/或移除热并将组件温度控制到所述预定温度和/或控制在所述预定温度范围内。
取决于TMS 230的可用CC的设计和配置，可能需要CC的一部分和/或全部来将电池175和电力电子器件185的温度控制在预定温度和/或在最佳温度范围内。优选地，将足够的CC设计到改进的和能力更强的TMS 230中，以使CC在DCFC事件期间还可用于冷却HEV 100的额外的其它组件(出于说明的目的，包括车厢240)。通过这种方式，可以改进在DCFC事件期间不能够实现车厢240的冷却和/或充分冷却的现有HEV配置，借此车厢240的乘员可以要求和接收冷却以提高舒适度。
在任意这样可预期的配置(其中冷却可用于电池175、电力电子器件185以及用于车厢240)中，已需要但不可用的是使车辆乘员能够在DCFC事件期间确定关于如何在车厢240的冷却与电池175、电力电子器件185和其它车辆组件的冷却之间分配CC的偏好和优先级。本公开可预期新的配置，在所述新的配置中，车厢240的预定温度可由这些乘员经由一个或更多个控制件进行设置，出于示例的目的，所述一个或更多个控制件可包括VSC 200和/或VCS 205或者用于车厢240的其它温度控制件。此外，本公开使这些用户能够将关于可用CC是否应被分配以实现提高的舒适度和车厢240的冷却的优先级确定为超过其它组件的优先级，这可以增大充电时间并减小可能的充电速率。类似地，可预期的改进还使用户能够在可调节的预定车厢温度和/或目标温度/车厢温度设置与充电时间以及充电速率两者之间取得平衡，以选择可接受的车厢温度以及充电时间和充电速率。
当安装在ICE上/带传动的FEAD压缩机187在ICE关闭的情况下不可用和/或在电驱动的情况下可用时，这些新配置使TMS 230能够在DCFC事件期间具有增强的冷却能力。该布置可预期TMS 230被配置为消耗来自外部PS的一部分电力以操作冷却剂回路260，并将一部分可用CC分配给热交换器/蒸发器195以对车厢240进行冷却。在替代方案中，TMS 230可包括电操作的压缩机187，所述电操作的压缩机187可与制冷剂回路250以及冷却剂回路260结合使用，以分配一部分CC来冷却车厢240。进而，可将更多的和/或全部的CC用于在DCFC操作期间对电池175和电力电子器件185的温度进行热管理。为了使HEV 100的用户和乘员能够确立车厢240的预定温度与电池175的充电时间及充电速率之间的优先级，TMS 230的控制器和/或其它控制器可确定各自的冷却需求(CN)。
继续参照前面的附图，并且现在还参照图3，可以理解的是，在这些示例中，随着车厢CN被最大化(参见(例如)左竖直轴“L”)，CC被消耗以满足车厢240的CN，使得电池175和电力电子器件185的CN以及充电速率减小(如相对于水平轴“H”的示意性校准线“C”所绘制的)。因此，结果是充电时间增大(如在右竖直轴“R”上所反映的)。相反，如果预定车厢温度朝环境温度增大(如在左竖直轴上所描绘的)，则车厢的冷却需求(CN)减小，使得需要较小的CC来冷却车厢240。以不同的方式进行描述，当用于车厢240的CN处于最大值时，可用于冷却电池175和电力电子器件185的CN以及可能的充电速率处于最小值，从而导致充电时间更长。相反，随着车厢240的预定温度朝不受控制的温度或环境温度增大，充电速率可被最大化并且充电时间可被最小化。
在DCFC操作期间，TMS 230的控制器和其它控制器还可被配置为：当车厢240、电池175、电力电子器件185和其它组件的CN超过HEV 100的可用CC时，产生和传送能力警告(CA)信号305。CA信号305可用于实现在车厢舒适度和电池冷却之间进行CC分配的优先级排序，并且可经由HEV 100的一个或更多个系统(包括例如VSC 200、VCS 205或者另一车辆控制系统)被传送给用户。当被用户或乘员选择的预定车厢温度使车厢240的CN增大从而使得在与其它组件的CN结合时导致需求或需要的总CN超过总的可用CC时，更新、产生并传送CA信号305。优选地，CA信号305还可包含由控制器产生的信息，所述信息使被警告的用户或乘员能够确定选择的预定车厢温度如何影响充电时间和充电速率。
现在还特别参照图4，TMS 230的控制器和/或其它控制器还可适用于使VSC 200和VCS 205能够自动地和/或与用户或乘员交互地对CA信号305作出响应并且使VSC 200和/或VCS 205产生充电舒适度优先级(CCP)信号310，所述CCP信号310命令和/或选择配置优先级以执行以下操作：
(1)使充电速率最大化并使充电时间最小化，使得CN 325不受控制或者增大任何预定温度并且减小车厢240的CN 330，由此大多数或全部CC 335可用于电池175和电力电子器件185；
(2)优先调节和设置车厢240的预定温度和CN 340，由此剩余的CC抵消并限制电池175和电力电子器件185的CN 345，进而限制导致延长的充电时间的充电速率；
(3)针对充电时间的范围或确立充电速率的选择的充电时间，将车厢240的CN 350与车厢240的预定温度的范围进行自动平衡，其中，根据环境温度周期性地调节车厢240的CN 350以及电池175、电力电子器件185和其它组件的CN 355，由此可确立CC的盈余的或不需要的储备360。在任何这种配置中，可根据可能变化的环境温度而周期性地和/或持续地更新每个组件和车厢240各自的CN。
在DCFC操作期间，环境状况可能改变，因此环境温度可能增大或减小。此外，HEV100的组件可能不会加热或冷却到可以根据预定温度设置以及在制造期间设置和确立的其它参数所预期的程度。这种变化可影响每个组件以及车厢240的CN。当总的、合并的CN不超过可用CC 335时或由于任何原因，控制器可为了用户的自动便利性而自动重新调节任何提到的配置的预定温度和充电速率以增大充电速率并减小充电时间，从而消耗任何可用CC来冷却电池175和电力电子器件185。
继续参照图4，TMS 230的控制器和其它控制器还可按照上面提到的配置(1)被配置为：根据CCP信号310和调节的、最大化的充电速率来控制CC 335的分配，使得CC 335的第一部分被分配用于控制电池175和电力电子器件185的温度。CC 335的剩余部分370(如果存在)被分配以通过CC 335的剩余部分(如果存在)尽可能地控制车厢240的预定温度。通过这种方式，对电池175和电力电子器件185的温度的控制的优先级高于车厢240的舒适度和冷却，这可能导致车厢240的温度增大或不受控制。
在根据上面提到的配置(2)的另一示例中，CCP信号310可包括用于将车厢240的预定温度命令和保持为优先于其它冷却需求的信息，这可能导致增大的充电时间。在该布置中，TMS 230的控制器和/或其它控制器还被配置为：根据CCP信号310分配CC 335第一部分375以控制车厢温度。剩余的CC部分380被分配以根据调节且减小的充电速率并且在考虑到剩余CC 380的情况下尽可能地控制电池175和电力电子器件185的温度。
这些示例及其替代方案还可预期TMS 230的控制器和其它控制器适于实现上面提到的配置(3)，以利用环境温度以及车厢、电池和电力电子器件的瞬时温度周期性地重新确立CN。如果在DCFC期间车厢、电池和电力电子器件的合并CN不超过CC 335，则控制器还可被配置为：根据增大的可用CC 335将充电速率增大到使充电时间最小化的最大值，并将CC335的第一部分385分配给电池175和电力电子器件185，并且依据保持预定车厢温度可能需要的CC来分配CC 335的剩余部分390。当合并的、总的CN不超过CC 335时，CCS 335的盈余的、不需要的部分360可保持不被使用。
如包括图1、图2、图5和图6的各个附图所描绘的，信号DS 300、CA 305和CCP 310以及相关的控制逻辑、可执行指令、其它信号和数据还可包括从控制器以及车辆组件和系统接收、发送到控制器以及车辆组件和系统以及在控制器以及车辆组件和系统之间的其它信号(OS)320和控制信号或命令信号(CS)315。DS 300、CA 305、CCP 310、OS 320和CS 315可被产生、确立，并且被传送到任何车辆控制器、传感器、致动器、组件和系统信号，从任何车辆控制器、传感器、致动器、组件和系统信号被传送，并在任何车辆控制器、传感器、致动器、组件和系统信号之间被传送。这些信号的任意信号或全部信号可以是原始模拟信号或原始数字信号或者预调节的信号、预处理的信号、组合的信号和/或响应于其它信号而产生的衍生信号，并且可表示电压、电流、电容、电感、阻抗和它们的数字表示，以及嵌入这些信号、数据以及模拟信息、数字信息和多媒体信息的数字信息。
通过各种可预期的控制器、传感器、致动器和其它车辆组件执行的描述的信号、命令、控制指令和逻辑以及数据和信息的通信和操作可如图1和图2所示被示意性地表示，并且可通过图5和图6中示出的本公开的方法所例示的流程图或类似图示被表示。这种流程图和图示示出了示例性的命令、控制处理、控制逻辑和指令以及可利用一种或更多种计算技术、通信技术和处理技术实施的操作策略(可包括实时、事件驱动、中断驱动、多重任务、多线程及其组合)。示出的步骤和功能可以按描绘的顺序、并行地、重复地、以修改的顺序被执行、传送和完成，并且在一些情况下可以与其它处理相结合以及被省略。命令、控制逻辑和指令可以在描述的基于微处理器的控制器中的一个或更多个中执行，并且可主要被实现为硬件、软件、虚拟化硬件、固件、虚拟化固件和它们的组合。
如图5和图6所描绘的，当HEV 100静止和驻车时，控制车辆(诸如，HEV 100)的方法在步骤400开始，由此在步骤405，开始对DCFC请求或外部PS的连接的监测。一些外部PS充电站或系统可能不与自动发起DCFC请求相兼容。对于这种系统，HEV 100被配置为自动地或经由VSC 200和/或VCS 205的交互使用来发起DCFC请求和信号300。如果控制器(诸如，MCM/BCM/电力电子器件185的控制器)未检测到DCFC请求或DCFC输入插座245的插入，则控制保持在步骤405以继续进行监测。在步骤405，当电力电子器件185或其它控制器检测到所述连接和/或DCFC请求时，控制转到步骤410并且由电力电子器件185的控制器从包括可用电力的外部PS确定各种信息。如在本文的其它位置描述的，利用该信息，可由TMS 230和其它控制器确定CC 335。一旦确立了可用CC，则所述方法接下来执行步骤415，在步骤415，TMS 230和其它控制器确定用于车厢240、电池175、电力电子器件185和其它车辆组件的CN。
在所述方法随后执行步骤420的控制逻辑时，由TMS 230或其它控制器使用例如一个或更多个CN 330、CN 325、CN 340、CN 345、CN 350和CN 355来确定总的、合并的CN是否超过可用CC 335。如果可用CC 335未被CN超过，则在步骤425，所述方法确立可用于对车厢240、电池175、电力电子器件185和HEV 100的其它组件进行冷却的足够的CC 335。在这种情况下，可以开始上面描述的配置(3)，使得盈余或不需要的CC 360保持可用。然而，如果可用CC 335被合并的CN超过，则所述方法执行步骤430，并且通过TMS 230和/或其它控制器产生和传送CA信号305。如已解释的，VSC 200和/或VCS 205可自主地对CA信号305作出响应，并且还可交互地警告HEV 100的用户或乘员。
在方法步骤430，TMS 230和其它控制器自主地和/或交互地实现如在本文的其它位置描述的CCP信号310的产生和传送，CCP信号310进一步实现对车厢240的冷却与HV电池175的最小化充电时间和最大化充电速率之间的优先级排序。相应地，在方法步骤435，TMS230的控制器接收CCP信号310，CCP信号310在步骤440被测试以确定为了乘员舒适度而对车厢240进行的冷却是否被命令并具有高于最小充电时间以及最大化和可调节的充电速率的优先级。如果对电池175进行充电(使充电时间最小化并使充电速率最大化)被命令和/或具有高于和取代车厢240的冷却的优先级，则在步骤440，所述方法将控制进行至步骤500B(图5和图6)，以开始对电池175进行充电，并通过TMS 230和MCM/BCM/电力电子器件185的控制器对额外的电池充电参数进行处理和对电池175的充电进行管理。
相反，如果车厢240的冷却被命令和/或优先考虑而不是命令和/或优先考虑电池175的充电，则所述方法开始对电池175进行充电并经由控制器(可包括TMS 230和电力电子器件185的控制器)执行步骤450和500C。此处，控制器还根据环境温度、电池175的温度、电池175的生命周期和性能、可用冷却能力和可用于HEV 100的其它组件的外部PS电力(包括转移和分配如在步骤450处所确立的用于冷却车辆240的CC 335的部分所消耗的电力)中的一个或更多个来确定最小充电时间和最大充电速率(两者均可被调节、增大和减小)。所述方法随后将控制器执行进行至步骤500C，以由TMS 230的控制器和其它控制器进一步处理参数和信息，从而管理车辆240的冷却同时对电池175进行充电。
继续参照各个附图并且现在还参照图6，可理解的是，如果在进行到步骤500B的步骤中由控制器命令电池充电和/或使电池充电的优先级高于车厢冷却，则MCM/BCM/电力电子器件185的控制器执行步骤505，以在不考虑车厢冷却的情况下确定和调节最小充电时间和最大充电速率。在步骤505，可由控制器根据环境温度、荷电状态(SOC)、生命周期充电容量和电池175的其它性能参数来确定和合并用于电池175、电力电子器件185和其它组件的CN。接下来，所述控制器随后继续执行所述方法的步骤510和步骤515，以确定可用CC 335与电池175以及电力电子器件185的合并CN之间的差是否产生CC盈余360。
如果在步骤515CC盈余360大于或等于零，则控制器随后进行至步骤520并操作回路250和260来实现图4中的配置(1)或(3)，以根据CCP信号310以及预定的充电时间和调节的充电速率来分配CC的第一部分365和385，以冷却和控制电池175和电力电子器件185的温度，从而以可能的最大的、调节的充电速率来实现可能的最小充电时间。接下来，控制随后继续执行步骤525，并根据CCP信号310分配CC的剩余部分370和390(如果存在)来控制车厢240的温度，以尽可能地利用CC的剩余部分370和390来保持车厢240的预定温度。相反，如果在步骤515控制器确定CC盈余不大于零，则控制器改为执行步骤530，并减小车厢冷却，使得通过增大预定的车厢温度允许车厢升温。控制器重复所述方法的序列，将控制返回到步骤500B和其它步骤，直到电池充电完成和/或DCFC操作中止为止。
当控制器被配置为用于DCFC电池充电优先级时，控制器随后返回到步骤500B并且随后执行步骤460，其中，最小充电时间被设置为零，这可以指示优先进行电池充电，表现在在DCFC操作期间实现可能的最小充电时间和可能的最大充电速率。控制器还可确定用于充电的实际时间，所述实际时间可以是在制造HEV 100期间设置的预定充电时间，并且所述实际时间是电池175和电力电子器件185的各种生命周期和性能参数的函数。控制器随后执行步骤465，以持续地或周期性地重新计算或重新确定并调节充电速率和估计的充电时间，充电速率和估计的充电时间可经由VSC 200和/或VCS 205被传送和/或显示。
控制器接下来执行步骤470，并且根据可从外部PS获得的电流或瞬时DCFC电力与HEV 100的电负载的差来持续地或周期性地重新计算或重新确定并调节可用CC(CCA)，所述电流或瞬时DCFC电力可能在DCFC操作期间改变，所述HEV 100的电负载也可能在DCFC操作期间改变。在步骤475，所述方法的控制器还可根据可以从外部PS获得的DCFC电力与用于提供先前确定的CCA的电力的差来重新确定并调节充电速率。执行步骤480，然后控制器还根据预定或预先配置的SOC和瞬时或实际的当前电池荷电水平来确定和调节剩余或可用于实现预定或目标SOC的充电速率。在步骤485，控制器还可被配置为根据电池175的当前SOC和步骤480的紧接在前的充电速率来更新步骤465的估计的充电时间，此后控制返回到步骤465，并且所述方法重复直到电池175的充电完成和/或DCFC操作中止或者重新排列优先级引起车厢冷却的优先级变为高于电池充电的优先级使得所述方法的不同序列被启用时为止。
在DCFC操作期间，当在步骤500C车厢冷却的优先级高于电池充电的优先级时，并且继续参照图6，接下来控制器执行步骤550并根据环境温度、当前车厢温度以及其它可能的参数来确定用于将车厢240冷却为处于预定温度的CN。接下来，所述方法和控制器执行步骤555，以确定用于电池175和电力电子器件185的CN。然后，所述方法的控制器执行步骤560的控制逻辑，以通过可用CC与步骤555的用于车厢240、电池175、电力电子器件185和其它组件的CN的组合之间的差来确定CC盈余360。在步骤565，所述方法的控制器确定CC盈余360是否大于或等于零，如果CC盈余360大于或等于零，则所述方法的控制器执行步骤570，以控制回路250和260启用图4的配置(2)，从而根据CCP信号310和预定温度来分配CC的第一部分375以对车厢240进行冷却。随后执行步骤575来分配380的剩余部分CC以对电池175和电力电子器件185进行冷却，只要车厢冷却保持高于电池充电的优先级，这就可能需要增大的充电时间和减小的充电速率。所述方法和控制器随后返回步骤500C并重复所述序列，直到电池充电完成或DCFC操作中止或者重新排列优先级导致电池充电的优先级变为高于车厢冷却的优先级使得所述方法的不同序列被启用时为止。
相反，所述方法的控制器可在步骤565确定CC盈余360不大于零，并且随后继续执行步骤580以启用图4的配置(1)。此处，必须限制被优先化的车厢冷却，以使一定量的电池175的DCFC充电能够发生，这需要CC的一部分可用于此，并且这还需要调节以增大车厢240的预定温度，从而降低用于车厢240的CN。在这种情况下，控制器随后执行步骤580，并且只要DCFC操作继续，就根据调节的充电速率将CC的第一部分365分配给电池175和电力电子器件185直到电池175充电完成为止。随后，控制器执行步骤585将CC的剩余部分370分配用于对车厢240进行冷却(只要车厢冷却继续被优先化)，直到重新排列优先级发生、电池充电完成或者DCFC操作中止为止。
尽管上面描述了示例性实施例，但并不意在这些实施例描述了本发明的所有可能形式。更确切地，说明书中使用的词语为描述性词语而非限制性词语，并且应理解，可在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种改变。此外，可组合各种实现的实施例的特征以形成本发明的进一步的实施例。

Claims (15)

1.一种车辆，包括：
控制器，连接到电池，并被配置为：
响应于直流快速充电信号而对电池进行充电；
根据环境温度、预定的车厢温度和充电时间，调节电池充电速率以及车厢、电池和电力电子器件的温度，使得电池充电速率与减小的用于保持所述预定的车厢温度的冷却需求(CN)相对应地增大。
2.根据权利要求1所述的车辆，还包括：
冷却器，连接到所述控制器并具有冷却能力(CC)；
所述控制器还被配置为：
通过环境温度、所述预定的车厢温度以及电池和电力电子器件的温度确立所述冷却需求；
当所述冷却需求超过所述冷却能力时，传送能力警告信号；
作为响应，接收充电舒适度优先级(CCP)信号；
根据所述充电舒适度优先级信号，调节所述预定的车厢温度和充电时间。
3.根据权利要求2所述的车辆，还包括：
所述控制器还被配置为：
根据所述充电舒适度优先级信号和调节的充电速率，将所述冷却能力的第一部分分配用于控制电池和电力电子器件的温度；
将所述冷却能力的剩余部分分配用于控制所述预定的车厢温度。
4.根据权利要求2所述的车辆，还包括：
所述充电舒适度优先级信号命令导致充电时间增大的车厢温度；
所述控制器还被配置为：
根据所述充电舒适度优先级信号，将所述冷却能力的第一部分分配用于控制车厢温度；
根据减小的调节的充电速率，将所述冷却能力的剩余部分分配用于控制电池和电力电子器件的温度。
5.根据权利要求2所述的车辆，还包括：
所述充电舒适度优先级信号命令最小充电时间，所述最小充电时间减小可用于保持所述预定的车厢温度的冷却能力并增大所述预定的车厢温度；
所述控制器还被配置为：
根据所述充电舒适度优先级信号，将所述冷却能力的第一部分分配给电池和电力电子器件，并且实现所述最小充电时间；
根据增大的车厢温度，将所述冷却能力的剩余部分分配用于控制车厢温度。
6.根据权利要求2所述的车辆，还包括：
所述控制器还被配置为：响应于所述充电舒适度优先级信号命令导致所述冷却需求超过所述冷却能力的所述预定的车厢温度的减小，减小电池的充电速率，使得调节的充电时间增大，并且电池的充电速率与可用于对电池和电力电子器件进行冷却的剩余冷却能力相对应。
7.根据权利要求2所述的车辆，还包括：
所述控制器还被配置为：响应于所述充电舒适度优先级信号命令最小充电时间和最大充电速率，将所述冷却能力的第一部分分配用于控制电池和电力电子器件的温度，从而实现命令的充电时间和充电速率，并且将所述冷却能力的减小的剩余部分分配用于控制车厢的温度。
8.根据权利要求2所述的车辆，还包括：
所述控制器还被配置为：
通过瞬时的环境温度、车厢温度、电池温度和电力电子器件温度来重新确立所述冷却需求，当所述冷却需求未超过所述冷却能力时，增大充电速率以使充电时间最小化，增大被分配用于控制电池和电力电子器件的温度的冷却能力。
9.一种控制车辆的方法，包括：
响应于直流快速充电信号，对电池进行充电；
通过控制器执行以下操作：
调节车厢、电池和连接的电力电子器件的温度，
根据环境温度以及预定的车厢温度和充电时间来调节充电时间，使得充电时间随着车厢冷却需求(CN)减小而减小。
10.根据权利要求9所述的方法，还包括：
设置连接到控制器的具有冷却能力(CC)的冷却器；
由控制器通过充电时间、环境温度和所述预定的车厢温度以及电池和电力电子器件的温度来确立车厢冷却需求；
当车厢冷却需求超过所述冷却能力时，传送能力警告信号；
作为响应，接收充电舒适度优先级(CCP)信号；
由控制器根据所述充电舒适度优先级信号来调节所述预定的车厢温度和充电时间。
11.根据权利要求10所述的方法，还包括：
由控制器执行以下操作：
根据所述充电舒适度优先级信号以及根据调节的充电时间而调节的充电速率，将所述冷却能力的第一部分分配用于控制电池和电力电子器件的温度；
将所述冷却能力的剩余部分分配用于控制车厢温度。
12.根据权利要求10所述的方法，还包括：
通过所述充电舒适度优先级信号来命令车厢温度，所述车厢温度导致车厢冷却需求超过所述冷却能力，并且导致减小的充电速率和增大的充电时间；
由控制器执行以下操作：
根据所述充电舒适度优先级信号，将所述冷却能力的第一部分分配用于控制车厢温度；
根据调节的和减小的充电速率，将所述冷却能力的剩余部分分配用于控制电池和电力电子器件的温度。
13.根据权利要求10所述的方法，还包括：
由控制器命令导致充电速率和车厢温度增大的最小充电时间；
根据所述充电舒适度优先级信号，将所述冷却能力的第一部分分配给电池和电力电子器件，并且实现增大的充电速率和最小化的充电时间；
将所述冷却能力的剩余部分分配用于控制增大的车厢温度。
14.根据权利要求10所述的方法，还包括：
由控制器响应于所述充电舒适度优先级信号而命令所述预定的车厢温度的减小，所述减小使车厢冷却需求超过所述冷却能力；
由控制器减小电池的充电速率，使得调节的充电时间增大，并且电池的充电速率与可用于对电池和电力电子器件进行冷却的剩余冷却能力相对应。
15.根据权利要求10所述的方法，还包括：
由控制器响应于所述充电舒适度优先级信号而命令最小充电时间和最大充电速率；
由控制器将所述冷却能力的第一部分分配用于控制电池和电力电子器件的温度，以实现命令的充电时间和充电速率；
将所述冷却能力的减小的剩余部分分配用于控制车厢的温度。
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