CN110562042B - 电池组系统的冷却策略 - Google Patents

Abstract

实施例描述了一种电池组系统，所述电池组系统包括：与再生制动系统耦联的第一电池组模块；以及控制模块，其通过以下步骤来控制所述电池组系统的操作：使用驾驶模式辨识模型部分地基于电池组电流和先前驾驶模式来确定在预测时域内的预测驾驶模式；使用递归电池组模型部分地基于预测驾驶模式、电池组电流、目前总线电压和先前总线电压来确定在所述预测时域内第一电池组模块的预测电池组内阻；使用目标函数来确定在控制时域内第一电池组模块的电池组温度的目标轨迹；以及控制从再生制动系统供应的电功率的大小和持续时间，从而在所述控制时域期间将电池组温度的预测轨迹朝向电池组温度的目标轨迹引导。

Description

电池组系统的冷却策略

本申请是申请日为2015年10月13日、国际申请号为PCT/US2015/055219、国家申请号为201580055208.6、发明名称为“电池组系统的冷却策略”的发明专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2014年10月15日提交的标题为“锂离子电池组的集成化热和电化学建模以最佳化需求依从性(INTEGRATING THERMAL AND ELECTROCHEMICAL MODELING OFLITHIUM-ION BATTERIES TO OPTIMIZE REQUIREMENTS COMPLIANCE)”的美国临时申请序列No.62/064,318和2014年11月4日提交的标题为“电池组系统的冷却策略(COOLINGSTRATEGY FOR BATTERY SYSTEMS)”的美国临时申请序列No.62/075,140的优先权和权益，所述申请出于所有目的据此以引用的方式并入。

背景技术

本公开整体涉及电池组和电池组系统的领域。更具体地，本公开涉及对锂离子电池组中的操作参数的管理。

这部分旨在向读者介绍本领域的各个方面，这些方面可涉及本公开的以下描述的各个方面。据信该讨论有助于向阅读者提供背景信息以便于更好地理解本公开的各个方面。因此，应当理解，这些陈述以该角度来阅读，并且不视为承认现有技术。

使用一个或多个电池组系统以用于对车辆提供所有或一部分的原动力的机动车辆可称为xEV，其中术语“xEV”在本文中定义为包括所有下述车辆(车辆将电功率用于其车辆原动力的全部或一部分)或其任何变型或组合。例如，xEV包括将电功率用于全部原动力的电动车辆(EV)。如本领域的技术人员将理解，也视为xEV的混合动力电动车辆(HEV)将内燃机推进系统和电池组供能电动推进系统(诸如，48伏特(V)或130V系统)相组合。

术语HEV可包括混合动力电动车辆的任何变型。例如，全混合动力系统(FHEV)可使用一个或多个电动机，仅使用内燃机或使用两者将原动力和其它电功率提供至车辆。相比之下，轻度混合动力系统(MHEV)在车辆空转时停用内燃机，并利用电池组系统来对空气调节单元、收音机或其它电子装置持续供能以及需要推进时重新启动引擎。轻度混合动力系统还可应用一定程度的动力辅助，例如在加速期间，以增补内燃机。

另外，微混合动力电动车辆(mHEV)也使用类似于轻度混合动力的“启-停”系统，但是mHEV的微混合动力系统可向或不向内燃机提供动力辅助并且以低于60V的电压操作。出于当前讨论的目的，应当指出的是，mHEV技术上可不将直接提供至曲轴或传动装置的电功率用于车辆的任何部分的原动力，但是mHEV仍可视为xEV，因为其在车辆空转(其中内燃机停用)时的确使用电功率来增补车辆的功率需求。

此外，插电式电动车辆(PEV)为任何车辆，该车辆可从外部电源(诸如壁插座)进行充电，并且存储于可充电电池组中的能量驱动或有助于驱动车轮。PEV为EV的子类，包括纯电动或电池电动车辆(BEV)、插电式混合动力电动车辆(PHEV)，以及混合动力电动车辆和传统内燃机车辆的电动车辆变换。

如上文所描述的xEV相比于较传统的气体供能车辆可提供多个优点，该较传统气体供能车辆仅使用内燃机和传统电气系统，该传统电气系统通常为由铅酸电池组供能的12V系统。事实上，相比于传统内燃机车辆，xEV可产生较少不期望的排放产物并且可表现出较大燃料效率。例如，一些xEV可利用再生制动以在xEV减速或惯性滑行时产生和存储电能。更具体地，当xEV的速度减小时，再生制动系统可将机械能转换成电能，然后可存储和/或使用电能来给xEV供能。

通常可使用锂离子电池组以便于有效地捕获所产生的电能。更具体地，锂离子电池组可在再生制动期间捕获/存储电能，随后可将电功率供应至车辆的电气系统。然而，当锂离子电池组操作时，锂离子电池组的操作参数可改变。例如，锂离子电池组的温度可在车辆操作期间增加。现已认识到，锂离子电池组的温度可影响电池组的性能和/或使用寿命。例如，温度增加可减缩电池组的使用寿命，减少电池组的燃料经济贡献，将电池组置于不期望的操作范围中，或其组合。

发明内容

下文概述了在范围上与本公开的主题相称的某些实施例。这些实施例并非旨在限制本公开的范围，而是这些实施例仅旨在提供某些所公开的实施例的简要概述。实际上，本公开可涵盖可与下文所阐述的实施例类似或不同的多种形式。

因此，第一实施例描述一种用于机动车辆中的电池组系统。该电池组系统包括耦接到再生制动系统的第一电池组模块。该电池组系统还包括控制模块，所述控制模块通过以下步骤来控制电池组系统的操作：使用驾驶模式辨识模型至少部分地基于机动车辆的电池组电流和先前驾驶模式来确定在预测时域内的机动车辆的预测驾驶模式；使用递归电池组模型至少部分地基于预测驾驶模式、电池组电流、目前总线电压和先前总线电压来确定在所述预测时域内的第一电池组模块的预测电池组内阻；使用目标函数来确定在控制时域内的第一电池组模块的电池组温度的目标轨迹以平衡电池组温度对第一电池组模块的方面的影响；以及控制从再生制动系统供应至第一电池组模块的电功率的大小和持续时间，使得在所述控制时域期间将电池组温度的预测轨迹朝向电池组温度的目标轨迹引导。

此外，第二实施例描述锂离子电池组系统的有形非暂时性计算机可读介质，其存储可由机动车辆中的处理器执行的指令。所述指令包括用于进行以下步骤的指令：使用处理器来确定锂离子电池组模块的温度；使用处理器来确定温度阈值；当锂离子电池组模块的温度不大于温度阈值时，使用处理器命令电能发电机输出高电功率以使得锂离子电池组系统能够利用第一存储容量来捕获所产生的电能；以及当锂离子电池组模块的温度大于温度阈值时，使用处理器命令电能发电机输出低电功率以使得锂离子电池组系统能够利用第二存储容量来捕获所产生的电能，其中该第二容量小于该第一容量。

另外，第三实施例描述一种用于控制电池组系统的温度的方法。所述方法包括：使用控制模块来确定电池组系统中的锂离子电池组模块的温度；使用控制模块来确定在控制时域内该温度的温度阈值和目标轨迹；使用控制模块至少部分地基于热预测模型来确定电池组参数设定点，其中该热预测模型被配置成描述在预测时域内电池组参数设定点与该温度的预测轨迹之间的关系；以及使用控制模块来控制电池组系统的操作以实施电池组参数设定点，使得在控制时域内将温度的预测轨迹朝向目标轨迹引导并使其保持低于温度阈值。

附图说明

本公开的这些和其它特征、方面及优点在参考附图阅读以下具体实施方式时将变得更好理解，在附图中，相似的符号贯穿附图表示相似的部件，其中：

图1为根据实施例车辆的透视图；

图2为根据实施例在图1的车辆中的电池组系统的示意图；

图3为根据实施例图2的电池组系统的被动式架构的示意图；

图4为根据实施例图2的电池组系统的半被动式架构的示意图；

图5为根据实施例描述用于图2的电池组系统中的锂离子电池组和铅酸电池组的电压特性的图表；

图6为根据实施例锂离子电池组的示意图；

图7A为根据实施例锂离子电池组的透视图；

图7B为根据实施例图7A的锂离子电池组的分解视图；

图8为根据实施例以反应式控制方案用在图2的电池组系统上的控制模块的框图；

图9为根据实施例描述使用图8的控制模块对图2的电池组系统进行反应式控制的第一过程的流程图；

图10为根据实施例描述使用图8的控制模块对图2的电池组系统进行反应式控制的第二过程的流程图；

图11为根据实施例描述当在第一位置操作锂离子电池组时该锂离子电池组的内阻在其使用期限内的图；

图12为根据实施例描述当在第一位置于第一种情况下操作时锂离子电池组的温度的图；

图13为根据实施例描述当在第一位置于第二种情况下操作时锂离子电池组的温度的图；

图14为根据实施例描述当在第二位置处操作锂离子电池组时该锂离子电池组的内阻在其使用期限内的图；

图15为根据实施例描述当在第二位置于第三种情况下操作时锂离子电池组的温度的图；

图16为根据实施例描述当在第二位置于第四种情况下操作时锂离子电池组的温度的图；

图17A为根据实施例描述当在第五种情况下操作时锂离子电池组的温度的图；

图17B为根据实施例描述当在第五种情况下操作时再生效率和再生吞吐量的图；

图17C为根据实施例描述当在第五种情况下操作时充电电流和放电电流的图；

图18为根据实施例以智能控制方案用在图2的电池组系统上的控制模块的框图；

图19为根据实施例描述用于使用图18的控制模块对图2的电池组系统进行智能控制的过程的流程图；

图20为根据实施例用在图18的控制模块中的热预测模型的框图；

图21为根据实施例描述用于使用图20的热预测模型来确定电池组参数设定点的过程的流程图；

图22为根据实施例用在图18的控制模块中的驾驶模式辨识模型的框图；

图23为根据实施例描述用于使用图22的驾驶模式辨识模型来确定预测车辆驾驶模式的过程的流程图；

图24为根据实施例用在图18的控制模块中的递归电池组模型的框图；

图25为根据实施例描述用于使用图24的递归电池组模型来确定电池组健康状态的过程的流程图；

图26为根据实施例用在图18的控制模块中的电池组寿命模型的框图；

图27为根据实施例描述用于使用图26的电池组寿命模型来确定电池组使用寿命的过程的流程图；

图28为根据实施例描述用于使用图24的递归电池组模型来确定当前电池组年龄的过程的流程图；

图29为根据实施例用在图18的控制模块中的燃料经济模型的框图；

图30为根据实施例描述用于使用图29的燃料经济模型来确定目标温度轨迹的过程的流程图；

图31A为根据实施例描述假设驾驶模式的图；以及

图31B为根据实施例描述在图31A的假设驾驶模式期间锂离子电池组的充电电流和放电电流的图。

具体实施方式

下文将描述本技术的一个或多个具体实施例。为了提供这些实施例的简洁描述，说明书中未描述实际实施方式的所有特征。应当了解，在任何此类实际实施方式的开发中，如同在任何工程或设计项目中，必须做出许多特定于实施方式的决策以达到开发者的特定目标，诸如遵从系统相关和业务相关的约束条件，这些约束条件可根据实施方式变化。此外，应当了解，此类开发工作可为复杂的并且耗时的，然而对于受益于本公开的普通技术人员而言却可能为设计、制作和制造的例行任务。

本文中所描述的电池组系统可用于向各种类型的电动车辆(xEVs)和其它高电压储能器/消耗应用(例如，电网电力存储系统)提供电力。例如，xEVs可包括再生制动系统以捕获和存储在车辆减速或惯性滑行时产生的电能。然后，可利用所捕获的电能将电力供应至车辆的电气系统。作为另一个示例，根据本实施例的电池组模块可并入固定式电力系统(例如，非机动车系统)或将电力提供至所述固定式电力系统。

在一些实施例中，电池组系统可包括与一个或多个其它电池组(诸如，铅酸电池组)并联联接的锂离子电池组，以捕获所产生的电能并将电功率供应至电气装置。在一些实施例中，可由将机械能转换成电能的再生制动系统产生电能。然后，可使用锂离子电池组来捕获和存储在再生制动期间所产生的电能。随后，锂离子电池组可将电功率供应至车辆的电气系统。

基于与传统气体供能车辆相比的优点，通常制造传统气体供能车辆的制造商可能想要在他们的汽车生产线内利用改进的车辆技术(例如，再生制动技术)。常常，这些制造商可将他们的其中一个传统汽车平台用作起点。因此，由于传统气体供能车辆被设计成利用12伏特电池组系统，所以可使用12伏特锂离子电池组来增补12伏特铅酸电池组。更具体地，可使用12伏特锂离子电池组来更有效地捕获在再生制动期间所产生的电能，并随后供应电能以给车辆电气系统供能。此外，在mHEV中，当车辆空转时，可停用内燃机。因此，当需要推进时，可使用12伏特锂离子电池组来曲柄启动(例如，重新启动)内燃机。

然而，随着车辆技术的进步，可将高电压电气装置包括在车辆电气系统中。例如，锂离子电池组可将电能供应至FHEV中的电动机。常常，这些高电压电气装置利用大于12伏特的电压，例如高达48伏特、96伏特或130伏特。因此，在一些实施例中，可使用DC-DC转换器对12伏特锂离子电池组的输出电压升压，以将电力供应至高电压装置。附加地或可替代地，可使用48伏特锂离子电池组来增补12伏特铅酸电池组。更具体地，可使用48伏特锂离子电池组来更有效地捕获在再生制动期间所产生的电能，并随后供应电能以对高电压装置供能。

因此，关于是利用12伏特锂离子电池组还是48伏特锂离子电池组的设计选择可直接取决于包括在特定车辆中的电气装置。尽管电压特性可相异，但12伏特锂离子电池组和48伏特锂离子电池组的操作原理大致相似。更具体地，如上文所描述，两者均可用来捕获再生制动期间的电能，并随后将电力供应至车辆中的电气装置。此外，随着两者在一段时间内操作，操作参数可变化。例如，锂离子电池组操作时间越长，锂离子电池组的温度可增加。

因此，为了简化以下讨论，将关于具有12伏特锂离子电池组和12伏特铅酸电池组的电池组系统来描述本技术。然而，本领域的普通技术人员应能够使本技术适合其它电池组系统(诸如，具有48伏特锂离子电池组和12伏特铅酸电池组的电池组系统)。

如上文所描述，锂离子电池组的操作参数可在车辆操作的过程中改变。例如，锂离子电池组的温度可在操作期间逐渐增加。更具体地，对锂离子电池组充电和/或放电可产生热量。因而，对锂离子电池组反复充电和放电可增加锂离子电池组的温度。一般地，锂离子电池组可设计成在范围广泛的操作温度内起作用。然而，当温度达到上阈值(例如，70摄氏度)或快速增加时，锂离子电池组的性能和/或使用寿命可受到影响。例如，增加的电池组温度可降低锂离子电池组的能量捕获效率和/或以更快速率增加内阻，这可缩短锂离子电池组的使用寿命。

因此，本公开描述用于便于控制锂离子电池组的操作参数的技术。例如，如下文将更详细地描述，控制模块可命令电池组系统实施电池组参数设定点以对电池组系统降低定额和/或重新定额。在一些实施例中，电池组参数设定点可包括充电功率(例如，电流或电压)设定点、放电功率设定点或其任何组合。更具体地，可对电池组系统降低定额，以减少锂离子电池组的操作(例如，充电和放电循环的次数)。以这种方式，可减少由充电/放电导致的热量，这可便于冷却锂离子电池组。一旦锂离子电池组已充分冷却，便可对电池组系统重新定额以恢复锂离子电池组的正常操作。换句话说，锂离子电池组可增加所执行的充电和/或放电的量。

此外，如下文将更详细地描述，本公开提供用于锂离子电池组温度的反应式和智能(例如，预测性)两种控制方案的技术。例如，在反应式控制方案中，当锂离子电池组的温度达到温度阈值或比阈值速率更快地增加时，控制模块可对电池组系统降低定额，由此减少锂离子电池组的操作。一旦锂离子电池组的温度降到温度阈值以下，控制模块便可对电池组系统重新定额，由此恢复锂离子电池组的最大操作。换句话说，在反应式方案中，控制模块可基于锂离子电池组的当前温度对电池组系统降低定额和重新定额。

另一方面，在智能控制方案中，控制模块可至少部分地基于锂离子电池组温度(例如，经由热预测模型来确定)的预测轨迹对电池组系统降低定额和重新定额。在一些实施例中，当锂离子电池组温度的预测轨迹被预期达到温度阈值或被预期比阈值速率更快地增加时，控制模块可对电池组系统降低定额，由此减小未来锂离子电池组温度的大小。一旦锂离子电池组温度的预测轨迹降到温度阈值以下，控制模块便可对电池组系统重新定额。

因此，本文中所描述的技术的实施例使得能够控制锂离子电池组的操作参数(诸如，温度、所存储的能量的量和/或操作的持续时间)以改进电池组系统的性能(例如，能量捕获效率)和/或使用寿命。例如，如下文将更详细地描述，对电池组系统降低定额和重新定额可增补冷却系统(诸如，散热片)。事实上，在一些实施例中，降低定额和重新定额技术可使得电池组系统能够只依赖被动式冷却特征，这可减小电池组系统的笨重性以及电池组系统的制造复杂性和成本。

为了帮助说明，图1为可利用再生制动系统的车辆10的实施例的透视图。虽然以下讨论是关于再生制动系统的车辆提出的，但是本文中所描述的技术可适于以电池组捕获/存储电能的其它车辆，所述其它车辆可包括电动供能车辆和气体供能车辆。

如上文所讨论，将期望的是，电池组系统12很大程度上兼容传统车辆设计。因此，电池组系统12可放置在车辆10中的原本容纳传统电池组系统的位置中。例如，如所说明，车辆10可包括电池组系统12，该电池组系统类似于典型内燃机车辆的铅酸电池组进行定位(例如，在车辆10的引擎盖之下)。另外，如下文将更详细地描述，电池组系统12可定位成便于管理电池组系统12的温度。例如，在一些实施例中，将电池组系统12定位于车辆10的引擎盖之下可使得空气管道能够将气流引导于电池组系统12之上并且冷却电池组系统12。

电池组系统12的更详细视图描述于图2中。如所描绘，电池组系统12包括储能器部件14，该储能器部件耦接到点火系统16、交流发电机18、车辆控制台20，并且可选地耦接到电动机22。一般地，储能器部件14可捕获/存储车辆10中所产生的电能，并且输出电能以对车辆10中的电气装置供能。

换句话说，电池组系统12可将电力供应至车辆电气系统的部件，这些部件可包括散热器冷却风扇、气候控制系统、电动助力转向系统、主动悬架系统、自动泊车系统、电动油泵、电动超级/涡轮增压器、电动水泵、加热挡风玻璃/除霜器、车窗升降电机、装饰灯、胎压监测系统、天窗电机控制器、电动座椅、警报系统、信息娱乐系统、导航特征、车道偏离报警系统、电动驻车制动器、外部光，或其任何组合。说明性地，在所描绘的实施例中，储能器部件14将电力供应至车辆控制台20和点火系统16，其可用来启动(例如，曲柄启动)内燃机24。

此外，储能器部件14可捕获由交流发电机18和/或电动机22产生的电能。在一些实施例中，当内燃机24运行时，交流发电机18可产生电能。更具体地，交流发电机18可将内燃机24的旋转所产生的机械能转换成电能。附加地或可替代地，当车辆10包括电动机22时，电动机22可通过将车辆10的移动(例如，车轮的旋转)所产生的机械能转换成电能来产生电能。因此，在一些实施例中，储能器部件14可捕获由交流发电机18和/或电动机22在再生制动期间所产生的电能。因而，交流发电机18和/或电动机22在本文中一般称为电能发电机。

为便于捕获和供应电能，储能器部件14可经由总线26电耦接到车辆的电气系统。例如，总线26可使得储能器部件14能够接收由交流发电机18和/或电动机22所产生的电能。此外，总线26可使得储能器部件14能够将电力输出至点火系统16和/或车辆控制台20。因此，当使用12伏特电池组系统12时，总线26可承载通常在8伏特至18伏特之间的电力。

此外，如所描绘，储能器部件14可包括多个电池组模块。例如，在所描绘的实施例中，储能器部件14包括锂离子(例如，第一)电池组模块28和铅酸(例如，第二)电池组模块30，其各自包括一个或多个电池单元。在其它实施例中，储能器部件14可包括任何数目的电池组模块。此外，虽然锂离子电池组模块28和铅酸电池组模块30被描绘为彼此邻近，但是它们可定位于车辆周围的不同区域中。例如，铅酸电池组模块30可定位于车辆10的内部或其附近，而锂离子电池组模块28可定位于车辆10的引擎盖之下。

在一些实施例中，储能器部件14可包括多个电池组模块以利用多种不同电池化学性质。例如，锂离子电池组模块28可改进电池组系统12的性能，因为与铅酸电池化学性质相比，锂离子电池化学性质一般具有更高的库仑效率和/或更高的功率充电接受率(例如，更高的最大充电电流或充电电压)。因而，可改进电池组系统12的捕获、存储和/或分布效率。

为了便于控制电能的捕获和存储，电池组系统12可另外包括控制模块32。更具体地，控制模块32可控制电池组系统12中的部件(诸如在储能器部件14、交流发电机18和/或电动机22内的继电器(例如，开关))的操作。例如，控制模块32可调节由每个电池组模块28或30所捕获/供应的电能的量(例如，以对电池组系统12降低定额和重新定额)，执行电池组模块28和30之间的负载平衡，确定每个电池组模块28或30的充电状态，确定每个电池组模块28或30的温度，确定两者中任一电池组模块28或30的预测温度轨迹，确定两者中任一电池组模块28或30的预测使用寿命，确定两者中任一电池组模块28或30的燃料经济贡献，控制由交流发电机18和/或电动机22所输出的电压或电流的大小，等等。

因此，控制模块(例如，单元)32可包括一个或多个处理器34和一个或多个存储器36。更具体地，一个或多个处理器34可包括一个或多个专用集成电路(ASIC)、一个或多个现场可编程门阵列(FPGA)、一个或多个通用处理器，或其任何组合。此外，一个或多个存储器36可包括：易失性存储器，诸如随机存取存储器(RAM)；和/或非易失性存储器，诸如只读存储器(ROM)、光驱、硬盘驱动器或固态驱动器。在一些实施例中，控制模块32可包括车辆控制单元(VCU)和/或单独电池组控制模块的多个部分。

另外，如所描绘，锂离子电池组模块28和铅酸电池组模块30跨越其端子并联连接。换句话说，锂离子电池组模块28和铅酸电池组模块30可经由总线26并联联接到车载电气系统。为帮助说明，图3和图4中描述了并联联接的锂离子模块28和铅酸电池组模块30的实施例。

更具体地，图3描述了在被动式并联架构的电池组系统38A中的锂离子电池组模块28和铅酸电池组模块30，且图4描述了在半被动式并联架构的电池组系统38B中的锂离子电池组模块28和铅酸电池组模块30。如所描绘，在两种架构中，铅酸电池组模块30和锂离子电池组模块28经由总线26与点火系统16、电能发电机42(例如，电动机22和/或交流发电机18)和车辆电气系统44并联联接。然而，在半被动式电池组系统38B中，锂离子电池组模块28可经由与锂离子电池组28串联的继电器46(例如，开关)选择性地联接到总线26，而在被动式电池组系统38A中，铅酸电池组模块30和锂离子电池组模块28两者直接联接到总线26。

因此，在被动式电池组系统38A中，电池组模块30和锂离子电池组模块28的操作可至少部分地基于每种电池组的特性。更具体地，可通过锂离子电池组模块28和铅酸电池组模块30的特性和/或由电能发电机42所输出的功率(例如，电压或电流)来控制对电池组28和30的充电。例如，当铅酸电池组模块30充满电或接近于充满电(例如，一般为充满电状态)时，铅酸电池组模块30可具有使电流向锂离子电池组模块28转向的高内阻。此外，当锂离子电池组模块28的开路电压高于由电能发电机42所输出的电压时，锂离子电池组模块28可停止捕获额外电能。

类似地，对电池组28和30的放电也可至少部分地基于锂离子电池组模块28和铅酸电池组模块30的特性。例如，当锂离子电池组模块28的开路电压高于铅酸电池组模块30的开路电压时，锂离子电池组模块28可自身(例如，对电气系统44)提供电力，直到其接近铅酸电池组模块30的开路电压。

如可了解，当使用不同的构型(例如，化学性质)时，锂离子电池组模块28的特性可变化。在一些实施例中，锂离子电池组模块28可为锂镍锰钴氧化物(NMC)电池组、锂镍锰钴氧化物/钛酸锂(NMC/LTO)电池组、锂锰氧化物/钛酸锂(LMO/LTO)电池组、镍金属氢化物(NiMH)电池组、镍锌(NiZn)电池组、磷酸锂铁(LFP)电池组，等等。更具体地，NMC电池组可利用具有锂镍锰钴氧化物阴极和石墨阳极的电池单元56，NMC/LTO电池组可利用具有锂锰氧化物阴极和钛酸锂阳极的电池单元，LMO/LTO电池组可利用具有锂锰氧化物阴极和钛酸锂阳极的电池单元，且LFP电池组可利用具有磷酸锂铁阴极和石墨阳极的电池单元。

可基于期望的特性(诸如，库仑效率、充电接受率、功率密度和与铅酸电池组重叠的电压)来选择锂离子电池组模块28中所利用的电池化学性质。例如，可选择NMC/LTO电池化学性质是由于其在50％充电状态下的高比功率(例如，3700W/kg)和/或由于其高放电电流(例如，350A)，这可使得锂离子电池组模块28能够供应更大量的电功率(例如，以对高电压装置供能)。

尽管本文中所描述的技术可适于许多不同的电池化学性质，但为了简化以下讨论，将把锂离子电池组模块28描述为NMC/LTO电池组。为了帮助说明电池组28和30的操作(例如，充电/放电)，图5中描述了12伏特电池组系统12中的锂离子电池组模块28和铅酸电池组模块30的电压特性。应了解，图5中所描述的电压特性仅仅旨在为说明性的而非限制性的。

更具体地，图5是描述具有NMC/LTO电压曲线48的锂离子电池组模块28的开路电压和具有PbA电压曲线50的铅酸电池组模块30的开路电压在这些电池组的总充电状态范围(例如，从0％充电状态到100％充电状态)内的图，其中充电状态示于X轴上且电压示于Y轴上。如由NMC/LTO电压曲线48所描述，锂离子电池组模块28的开路电压的范围可为在其处于0％充电状态时的12伏特到在其处于100％充电状态时的16.2伏特。此外，如由PbA电压曲线50所描述，铅酸电池组模块30的开路电压的范围可为在其处于0％充电状态时的11.2伏特到在其处于100％充电状态时的12.9伏特。

因而，锂离子电池组模块28和铅酸电池组模块30可呈部分电压匹配，因为NMC/LTO电压曲线48和铅酸电压曲线50部分地重叠。换句话说，取决于其各自的充电状态，铅酸电池组模块30和锂离子电池组模块28的开路电压可相同。在所描绘的实施例中，当铅酸电池组模块30和锂离子电池组模块28两者在12伏特至12.9伏特之间时，其可处于近似相同的开路电压。例如，当锂离子电池组模块28处于25％充电状态且铅酸电池组模块30处于100％充电状态时，两者将具有近似12.9伏特的开路电压。此外，当锂离子电池组处于15％充电状态且铅酸电池组处于85％充电状态时，两者将具有近似12.7伏特的开路电压。

因此，返回到图3，可使用电能发电机42的操作来控制电池组系统12的操作。例如，当电能发电机42具有可变输出电压时，可使用电池组28和30的电压特性和/或由电能发电机42所输出的电压来控制电池组系统12的操作。更具体地，当由电能发电机42所输出的电压可变(例如，输出电压的范围在8伏特至18伏特之间)时，可通过确定待由电能发电机42所输出的比电压来控制所执行的充电/放电的量和存储在锂离子电池组模块28中的能量的量。例如，当电能发电机42输出大于或等于16.2伏特的电压时，锂离子电池组模块28和铅酸电池组模块30两者可利用其满存储容量(例如，高达100％充电状态的第一存储容量)来捕获所产生的电能。

然而，如上文所描述，由锂离子电池组模块28所执行的充电/放电的量可随时间的推移增加锂离子电池组模块28的温度。因而，可通过对电池组系统12降低定额来调节锂离子电池组模块28的温度。更具体地，如下文将更详细地描述，可通过限制由锂离子电池组模块28执行的充电/放电的量来对电池组系统12降低定额。

例如，可将由电能发电机42所输出的电压降低到12.9伏特，使得锂离子电池组模块28被限制为捕获高达25％充电状态(例如，第二存储容量)的电能。可进一步将由电能发电机42所输出的电压降低到12.7伏特，使得锂离子电池组模块28被限制为捕获高达15％充电状态(例如，第二存储容量)的电能且铅酸电池组模块30被限制为捕获高达85％充电状态的电能。以这种方式，由于可降低锂离子电池组模块28的最大充电状态，所以也可减少由锂离子电池组模块28所执行的充电/放电的量。因而，控制由电能发电机42所输出的电压可使得能够对电池组系统12降低定额。

除输出电压之外，还可使用电能发电机42的其它操作特性来控制电池组系统12的操作。在一些实施例中，电能发电机42具有固定的输出电压(例如，13.3伏特)或具有小的变化窗口(例如，在13伏特至13.3伏特之间)的输出电压。在此类实施例中，电能发电机42可通过控制所产生电流的大小和/或产生电能的持续时间来控制电池组系统12的操作。

例如，当电能发电机42在200安培下输出12.9伏特且电池并联连接时，锂离子电池组模块28可捕获高达25％充电状态的再生能量，且铅酸电池组模块30可捕获高达100％充电状态的再生能量。因此，为了对电池组系统12降低定额，电能发电机42可使铅酸电池组模块30和锂离子电池组模块28维持在更低(例如，目标)充电状态，这可减少由锂离子电池组模块28所执行的充电/放电的量，因为更少的能量被存储在电池组28和30中。例如，电能发电机42可将输出电流减少到150安培，使得锂离子电池组模块28可仅被充电到15％充电状态且铅酸电池组模块30可仅被充电到85％充电状态。附加地或可替代地，一旦电池组28和30达到其目标充电状态，电能发电机42便可停止产生电能。

此外，在一些实施例中，也可使用继电器46来控制电池组系统12的操作(例如，在图4的半被动式电池组系统38B中)。更具体地，所描述的继电器46可为双稳态继电器。例如，继电器46可包括用于将锂离子电池组模块28与铅酸电池组模块30并联连接的第一状态。因而，在第一状态下，半被动式电池组系统38B一般可与被动式电池组系统38A相同地操作。例如，当继电器46处于第一状态且电能发电机42具有可变输出电压时，可通过控制由电能发电机42所输出的电压来对电池组系统12降低定额。

此外，继电器46可包括用于电断开锂离子电池组模块28的第二状态。更具体地，当锂离子电池组模块28被断开时，其可停止充电/放电并维持其充电状态。因而，断开锂离子电池组模块28可使得能够对电池组系统12降低定额以调节锂离子电池组模块28的温度。然而，断开锂离子电池组模块28可为采取的重大步骤，因为可使用铅酸电池组模块30来向更大负荷(例如，更多电气装置)供电。在一些实施例中，这可对车辆性能(诸如，燃料经济)具有影响。因而，在一些实施例中，断开锂离子电池组模块28可为用于调节锂离子电池组模块28的温度的终极手段(例如，当温度达到上阈值时)。

如上文所描述，控制模块32一般可控制车辆10的操作。换句话说，控制模块32可通过控制电能发电机42的操作(例如，输出电压或电流)和/或继电器46的状态来对电池组系统12降低定额/重新定额。在一些实施例中，可在电池组控制模块与车辆控制模块之间分割由控制模块32所执行的功能。为帮助说明，图6中描述了锂离子电池组模块28的框图。

如所描绘，锂离子电池组模块28经由电池组端子54电耦接到总线26。此外，电池组端子54经由继电器46选择性地连接到电池单元56。更具体地，可由电池组控制模块58来控制继电器46的操作。例如，电池组控制模块58可命令继电器46改变到特定状态(例如，第一状态或第二状态)，该特定状态可用来对电池组系统12降低定额/重新定额。

如上文所描述，可(例如)通过限制所执行的充电/放电的量来对电池组系统12降低定额，以调节锂离子电池组模块28的温度。因此，电池组控制模块58可通信地耦接到一个或多个传感器60，所述传感器测量锂离子电池组模块28的操作参数。例如，传感器60可包括：温度传感器60，其测量锂离子电池组模块28的温度；以及充电状态传感器，其测量锂离子电池组模块28的充电状态。附加地或可替代地，传感器60可测量可由电池组控制模块58用来确定锂离子电池组模块28的充电状态的其它操作参数，诸如电压和/或电流传感器。例如，使用电压传感器，电池组控制模块58可基于由NMC/LTO电压曲线48所描述的开路电压-充电状态关系来确定锂离子的充电状态。

此外，如所描绘，电池组控制模块58经由信号连接器64通信地耦接到车辆控制模块62。更具体地，电池组控制模块58和车辆控制模块62可协调控制以对电池组系统12降低定额/重新定额。因此，在一些实施例中，车辆控制模块62可控制电能发电机42的操作。例如，车辆控制模块62可命令电能发电机42输出特定电压(例如，充电电压)和/或电流(例如，充电电流)。此外，当产生电能时(例如，在再生制动期间)，车辆控制模块62可通知电池组控制模块58。

另外，在对锂离子电池组模块28反复充电/放电期间，电池组模块28内的化学反应可释放气体并产生热量。因此，如所描绘，锂离子电池组模块28包括排气系统66，一旦电池组模块28内的压力达到阈值量，该排气系统便释放所产生的气体。在一些实施例中，排气系统66可释放所产生的气体连同所产生的热量。此外，锂离子电池组模块28可包括热力系统68以便通过与周围环境换热来帮助冷却电池组模块28。

更具体地，热力系统68可包括被动式冷却系统，该被动式冷却系统利用被动式冷却部件(诸如，散热片)。为帮助说明，图7A和图7B中示出了利用被动式热力系统68的锂离子电池组模块28。换句话说，图7A和图7B包含本实施例的特征。如图7A中所描绘，锂离子电池组模块28包括壳体70、电池组端子54、排气孔72(例如，排气系统66的一部分)和散热片74(例如，被动式热力系统68的一部分)。更具体地，排气孔72可连接到软管(未描绘)，该软管将排出气体引导到排气管。此外，连接到排气孔72的软管可包括用于控制排出气体经由排气软管的流动的过压阀(未描绘)。更具体地，当存在压力的阈值量时，过压阀可打开以排出气体。

此外，如所描绘，散热片74设置在电池组壳体70的侧面上。更具体地，散热片74可从电池单元56提取所产生的热量，并将热量释放到周围环境中。为了帮助说明，图7B中描述了锂离子电池组模块28的分解视图。如所描绘，热垫76可设置在电池单元56与散热片74之间。在一些实施例中，热垫76可通过减小散热片74与电池单元56之间的气隙来改进从电池单元56进行的热量提取。

另外，在所描绘的实施例中，散热片74被分成两个部分。更具体地，散热片74可与两行电池单元56对准。在一些实施例中，使散热片74对准每行电池单元56可改进热量提取，因为将这些行分离的隔板一般不产生热量。因而，使散热片74延伸超过隔板可增加生产成本并导致出现热量梯度，这可降低热传导效率。

为了便于与周围环境换热，可定位散热片74使得空气流过散热片74。例如，可将散热片74放置成紧挨着车辆中的空气管道，这使得外部空气能够流入车辆10中。在一些实施例中，可定位管道使得车辆10的运动导致空气流入车辆10中、从散热片74移除热量并离开车辆10。

因而，可使用排气系统66(其可包括排气孔72)和热力系统68(其包括热垫76、散热片74)以帮助调节锂离子电池组模块28的温度。然而，在极端条件下(诸如，高环境温度或长时间操作)，它们可仍不足以将锂离子电池组模块28维持于期望温度下。因而，本公开利用降低定额/重新定额策略来增补由排气系统66和热力系统68所提供的冷却。事实上，在一些实施例中，降低定额/重新定额技术甚至可使得锂离子电池组模块28能够仅利用被动式冷却热力系统68，这可减小制造复杂性和/或成本。

反应式控制方案

如上文所描述，可在反应式控制方案和/或智能(例如，预测性)控制方案中实施降低定额/重新定额技术。为了帮助说明，图8中描述了实施反应式控制方案的控制模块32A的实施例。如所描绘，控制模块32A可接收锂离子电池组28的被测温度。在一些实施例中，可经由耦接到锂离子电池组28的温度传感器60来确定锂离子电池组28的温度。

基于被测温度，控制模块32A可确定待实施在电池组系统12中的电池组参数设定点80。在一些实施例中，电池组参数设定点80可包括由电能发电机42所产生的充电电流、由电能发电机42所产生的充电电压、由锂离子电池组模块28所输出的放电电流、由锂离子电池组模块28所输出的放电电压，或其任何组合。因此，控制模块32A可确定用于对电池组系统12实施降低定额和/或重新定额的电池组参数设定点80。例如，控制模块32A可命令电能发电机42减小充电电流以减少由锂离子电池组模块28所执行的充电和放电的量，由此降低电池组温度。

更具体地，在反应式控制方案中，控制模块32A可使用一个或多个温度阈值82来确定电池组参数设定点80。例如，在一些实施例中，控制模块32A可将被测电池组温度78与温度阈值82进行比较。当被测电池组温度78大于温度阈值82时，控制模块32A可确定用于对电池组系统12降低定额的电池组参数设定点80。此外，当被测电池组温度降低到温度阈值82以下时，控制模块32A可确定用于对电池组系统12重新定额的电池组参数设定点80。

为了帮助说明，关于图9来描述用于在被动式并联架构中反应式地对电池组系统12降低定额的过程84的实施例。一般地，过程84包括产生电能(过程框86)、确定锂离子电池组温度(过程框88)和确定锂离子电池组温度是否大于温度阈值(决策框90)。当锂离子电池组温度不大于阈值时，过程84包括用锂离子蓄电池来最大化对电能的捕获(过程框92)和供应主要来自锂离子电池组的电功率(过程框94)。另一方面，当锂离子电池组温度大于温度阈值时，过程84包括对锂离子电池组系统降低定额(过程框96)和减小至/自锂离子电池组的充电功率/放电功率(过程框98)。在一些实施例中，可使用指令来实施过程84，所述指令存储在一个或多个有形、非暂时性计算机可读介质(诸如，存储器36)上并由一个或多个处理器(诸如，处理器34)执行。

因此，在一些实施例中，控制模块32A(例如，车辆控制模块62)可命令电能发电机42产生电能(过程框86)。如上文所描述，电能发电机42(例如，电动机22)可在再生制动期间通过将由车辆10的移动所产生的机械能转换成电能来产生电能。附加地或可替代地，电能发电机42(例如，交流发电机18)可将由内燃机24所产生的机械能转换成电能。

此外，控制模块32A(例如，电池组控制模块58)可确定锂离子电池组温度78(过程框88)。更具体地，电池组控制模块58可轮询与电池单元56耦接的温度传感器60以确定锂离子电池组模块28的温度。在一些实施例中，电池组控制模块58可响应于确定由(例如)车辆控制模块62正产生电能来确定锂离子电池组模块28的温度。在其它实施例中，电池组控制模块58可在操作期间周期性地确定锂离子电池组模块28的温度(例如，每隔5秒)。

然后，控制模块32A可确定锂离子电池组温度78是否大于温度阈值82(决策框90)。一般地，可设定温度阈值82以减少由于温度造成的使锂离子电池组模块28的性能和/或使用寿命退化的可能性。因而，温度阈值82可被预定并存储在存储器36中。因此，控制模块32A可从存储器36检索温度阈值82，并将其与锂离子电池组温度78相比较。

此外，由于锂离子电池组模块28的操作可由于降低定额而减少，所以可设定温度阈值以使由于温度造成的锂离子电池组模块28的任何性能和/或使用寿命退化和锂离子电池组模块28的减少的操作对车辆操作可具有的影响平衡。例如，可将温度阈值设定在70℃以增加锂离子电池组模块28全面操作的持续时间，由此减小降低定额对车辆10的操作的影响同时增加锂离子电池组模块28的性能和/或使用寿命退化的可能性。另一方面，可将温度阈值设定在55℃以减小锂离子电池组全面操作的持续时间，由此增加降低定额对车辆10的操作的影响同时减小锂离子电池组模块28的性能和/或使用寿命退化的可能性。

当控制模块32A确定锂离子电池组温度78不大于温度阈值时，控制模块32A可使得能够使用锂离子电池组模块28来最大化对所产生的电能的捕获(过程框92)。换句话说，锂离子电池组模块28可利用最大存储容量(例如，高达100％SOC)来捕获所产生的电能。

例如，当锂离子电池组模块28是NMC/LTO电池组且电能发电机42(例如，交流发电机18或电动机22)输出可变电压时，控制模块32A可命令电能发电机42输出大于16.2伏特的电压，由此使得锂离子电池组模块28能够捕获高达100％充电状态的电能。此外，由于铅酸电池组模块30的最大开路电压为12.9伏特，所以由电能发电机42所输出的电压也可使得铅酸电池组模块30能够捕获高达100％充电状态的电能。换句话说，当锂离子电池组温度78不大于温度阈值时，可利用电池组系统12的满存储容量。

另外，由于可利用锂离子电池组模块28的最大存储容量，所以锂离子电池组模块28的开路电压可最终变成高于铅酸电池组模块30的开路电压。例如，当NMC/LTO电池组被充电到25％以上的充电状态时，开路电压应高于铅酸电池组模块30的开路电压。

因此，当锂离子电池组模块28的开路电压高于铅酸电池组模块30的开路电压时，可将主要来自锂离子电池组模块28的电功率供应至车载电气系统(过程框94)。如上文所描述，当锂离子电池组模块28放电时，其开路电压可减小。因此，当锂离子电池组模块28的开路电压接近铅酸电池组模块30的开路电压时，铅酸电池组模块30也可开始供应电功率。

因而，当锂离子电池组温度78低于温度阈值82时，锂离子电池组模块28可利用最大存储容量来捕获电能并自身提供电功率直到其接近铅酸电池组模块30的开路电压。换句话说，锂离子电池组模块28可反复地充电和放电以将电功率供应至电气系统44。此外，存储在锂离子电池组模块28中的能量的量可和100％充电状态一样高。然而，如上文所描述，对锂离子电池组模块28反复充电/放电可增加锂离子电池组模块28的温度。换句话说，充分利用锂离子电池组模块28的时间越长，锂离子电池组温度78便可逐渐增加。

另一方面，当控制模块32A确定锂离子电池组温度78大于温度阈值82时，控制模块32A可对锂离子电池组系统降低定额(过程框96)。更具体地，控制模块32A可通过限制由锂离子电池组模块28所捕获的电能来对锂离子电池组系统降低定额，例如通过控制由电能发电机42所产生的充电电流、由电能发电机42所产生的充电电压、由锂离子电池组模块28所输出的放电电流、由锂离子电池组模块28所输出的放电电压，或其任何组合。

例如，当锂离子电池组模块28是NMC/LTO电池组且电能发电机42输出可变电压时，控制模块32A(例如，车辆控制模块62)可命令电能发电机42输出减小的电压和/或减小的电流。在一些实施例中，控制模块32A可命令电能发电机42输出12.9伏特，使得铅酸电池组模块30可被充电到高达100％充电状态，而锂离子电池组模块28可仅被充电到高达25％充电状态。进一步举例说明，控制模块32A可命令再生制动系统输出12.7伏特，使得铅酸电池组模块30可被充电到高达85％充电状态，而锂离子电池组模块28可仅被充电到高达15％充电状态。

另一方面，当电能发电机42具有固定的输出电压(例如，13.3伏特)时，控制模块32A(例如，车辆控制模块62)可命令电能发电机42减小电流输出、产生电能的持续时间或两者。例如，控制模块32A可命令交流发电机18和/或电动机22将输出电流减小至150安培，使得锂离子电池组模块28可仅被充电到15％充电状态且铅酸电池组模块30可仅被充电到85％充电状态。附加地或可替代地，一旦电池组28和30达到其目标充电状态，控制模块32A便可命令交流发电机18和/或电动机22停止产生电能。

因此，可减少被捕获(例如，充电)和存储在锂离子电池组模块28中的能量的量。此外，由于锂离子电池组模块28和铅酸电池组模块30的开路电压可接近或相同且铅酸电池组模块30具有更高的能量密度，所以可以使至/自锂离子电池组28的充电功率/放电功率减小(过程框98)。以这种方式，对电池组系统12降低定额可减少由锂离子电池组模块28所执行的充电/放电的量，这可便于冷却锂离子电池组模块28。

在一些实施例中，冷却锂离子电池组模块28的速率可与充电/放电和/或所存储的能量的量的减少有关。例如，当由电能发电机42所输出的电压减小到12.7伏特(相比于将锂离子电池组模块28限制为25％SOC的12.9伏特，该12.7伏特将锂离子电池组模块28限制为15％SOC)时，锂离子电池组模块28可以以更快速率冷却。更具体地，当输出电压为12.7伏特时，锂离子电池组模块28可捕获/存储更少的电能，这减少了所执行的充电/放电并使得锂离子电池组模块28能够以更快速率冷却。

因而，在一些实施例中，控制模块32A可命令电能发电机42基于锂离子电池组模块28的温度和/或期望的冷却速率来操作(例如，输出比电压或电流电平)。例如，控制模块32A可在超过温度阈值时命令电能发电机42输出12.9伏特，且在超过更高的温度阈值时命令交流发电机18和/或电动机22输出12.7伏特。

此外，如过程84中所描述，每当产生电能时，控制模块32A就可将锂离子电池组温度与温度阈值相比较。因而，当控制模块32A确定锂离子电池组模块28的温度已降低到温度阈值以下时，控制模块32A可对电池组系统12重新定额以使得锂离子电池组模块28能够恢复利用其满存储容量。在其它实施例中，锂离子电池组模块28可在更低的温度阈值(诸如，40℃)下恢复利用其满存储容量。

另外，尽管关于静态温度阈值来描述过程84，但在其它实施例中控制模块32A可监控(例如，确定)锂离子电池组温度78的变化速率。例如，在决策框90中，控制模块32A可将锂离子电池组温度78的变化速率与温度阈值相比较，该温度阈值描述温度改变的阈值速率。因此，当变化速率更大时，控制模块32A可对电池组系统12降低定额。

为了进一步说明，图10中描述了用于在半被动式并联架构中反应式地对电池组系统12降低定额的过程100的实施例。一般地，过程100包括产生电能(过程框102)、确定锂离子电池组温度(过程框104)和确定电池组温度是否大于更低(例如，第一)温度阈值(决策框106)。当电池组温度不大于更低的温度阈值时，过程100包括用锂离子电池组来最大化对电能的捕获(过程框108)和供应主要来自锂离子电池组的功率(过程框110)。另一方面，当电池组温度大于更低的温度阈值时，过程100可包括确定电池组温度是否大于更高(例如，第二)温度阈值(决策框112)。当温度不大于更高的温度阈值时，过程100包括使至/自锂离子电池组的充电功率/放电功率减小(过程框114)。另一方面，当电池组温度大于更高的温度阈值时，过程100可包括断开锂离子电池组系统(过程框118)、用铅酸电池组来捕获电能(过程框120)和供应仅来自铅酸电池组的功率(过程框122)。在一些实施例中，可通过指令来实施过程100，所述指令存储在一个或多个有形、非暂时性计算机可读介质(诸如，存储器36)上并由一个或多个处理器(诸如，处理器34)执行。

因此，类似于过程框86，控制模块32A(例如，车辆控制模块62)可命令电能发电机42产生电能(过程框102)。此外，类似于过程框88，控制模块32A(例如，电池组控制模块58)可确定锂离子电池组温度78(过程框104)。

然后，控制模块32A可确定锂离子电池组温度78是否大于更低的温度阈值(决策框106)。在一些实施例中，更低的温度阈值可被预定并存储在存储器36中。因此，控制模块32A可从存储器36检索更低的温度阈值，并将其与锂离子电池组温度78相比较。例如，更低的温度阈值可为55℃。

当控制模块32A确定锂离子电池组温度78不大于更低的温度阈值时，控制模块32A(例如，电池组控制模块58)可命令继电器46处于第一状态，这种状态将锂离子电池组模块28与铅酸电池组模块30并联连接。因此，类似于过程框92，控制模块32A可使用锂离子电池组模块28来最大化对所产生的电能的捕获(过程框108)，且类似于过程框94，可将主要来自锂离子电池组模块28的电功率供应至车辆的电气系统44(过程框110)。

当控制模块32A确定锂离子电池组温度78大于更低的温度阈值时，控制模块32A可确定电池组温度78是否大于更高的温度阈值(决策框112)。类似于更低的温度阈值，在一些实施例中，更高的温度阈值可被预定并存储在存储器36中。因此，控制模块32A可从存储器36检索更高的温度阈值，并将其与锂离子电池组温度78相比较。例如，更高的温度阈值可为70℃。

当控制模块32A确定锂离子电池组温度78不大于更高的温度阈值时，控制模块32A(例如，电池组控制模块58)可命令继电器46保持处于第一状态并对锂离子电池组系统降低定额以使至/自锂离子电池组28的充电功率/放电功率减少(过程框114)。更具体地，类似于过程框96，控制模块32A可控制由电能发电机42所产生的充电电流、由电能发电机42所产生的充电电压、由锂离子电池组模块28所输出的放电电流、由锂离子电池组模块28所输出的放电电压，或其任何组合。

当控制模块32A确定电池组温度大于更高的温度阈值时，控制模块32A(例如，电池组控制模块58)可命令继电器46改变为第二状态并断开锂离子电池组模块28(过程框118)。由于锂离子电池组模块28被断开，所以铅酸电池组模块30可捕获所产生的电能(过程框120)并自身供应电功率(过程框122)。当锂离子电池组模块28被断开时，其可停止充电/放电并保持其充电状态。因而，断开锂离子电池组模块28可提供最快冷却速率。然而，仅用铅酸电池组模块30来提供电功率可影响车辆性能，因为铅酸电池组模块30可以给更多电气装置供能。因而，在一些实施例中，作为终极手段，可以断开锂离子电池组模块28。

类似于过程84，每当产生电能时，控制模块32A在过程100中就可将锂离子电池组温度78与更低的温度阈值和上限温度阈值相比较。因而，当控制模块32A确定锂离子电池组温度78已降低到上限温度阈值以下时，控制模块32A可命令继电器46重新连接锂离子电池组模块28，但限制由锂离子电池组模块28所捕获的电能。此外，当控制模块32A确定锂离子电池组模块28的温度已降低到更低的温度阈值以下时，控制模块32A可对电池组系统12重新定额并使得锂离子电池组模块28能够恢复利用其满存储容量。在其它实施例中，锂离子电池组模块28可在甚至更低的温度阈值(诸如，40℃)下恢复利用其满存储容量。

另外，尽管关于静态温度阈值来描述过程100，但在其它实施例中，控制模块32A可监控锂离子电池组温度78的变化速率。例如，在决策框106中，控制模块32A可将锂离子电池组温度78的变化速率与更低的温度阈值相比较，该更低的温度阈值描述温度改变的更低阈值速率。此外，在决策框112中，控制模块32A可将锂离子电池组温度78的变化速率与更高的温度阈值相比较，该更高的温度阈值描述温度改变的更高阈值速率。因此，当变化速率大于更低的温度阈值时，控制模块32A可对电池组系统降低定额，并且当变化速率大于更高的温度阈值时，控制模块32A可断开锂离子电池组模块28。

因而，上文所描述的反应式控制方案可便于至少部分地基于当前确定的锂离子电池组温度78和一个或多个温度阈值82来控制锂离子电池组模块28的温度。更具体地，在当前所确定的温度达到温度阈值82时，所描述的降低定额/重新定额技术可便于通过反应式地冷却电池组系统12中的锂离子电池组模块28来冷却该锂离子电池组模块28。

为了帮助说明，下文描述在五种不同的操作情况下仅使用被动式热力系统和反应式降低定额方案来测试车辆的结果。下文在表1中概述了每种情况的操作参数。

表1：车辆测试情况的操作参数

如表1中所描述，在第五种情况下，车辆配备有在寿命初期(BOL)的锂离子电池组并在45℃环境中驾驶3.5小时。更具体地，在第五种情况下，以一连11个新欧洲驾驶循环(NEDC)来驾驶车辆。此外，在第一和第二种情况下，一天2次、一次1小时在马萨诸塞州的波士顿驾驶车辆。另外，在第三和第四种情况下，一天2次、一次1小时在佛罗里达州的迈阿密驾驶车辆。更具体地，在第一至第四种情况下，从当日的8时到9时驾驶车辆1小时，且再次从当日的17时到18时驾驶车辆1小时。

此外，为了确定锂离子电池组的年龄对车辆操作可具有的影响，当车辆配备有处于不同寿命阶段的锂离子电池组时，对车辆进行测试。如表1中所描述，在第一和第三种情况下，车辆配备有在寿命初期(BOL)的锂离子电池组。另一方面，在第二和第四种情况下，车辆配备有在寿命末期(EOL)的锂离子电池组。

一般地，随着锂电池组老化，内阻可逐渐增加。为了帮助说明，图11中示出了在波士顿操作的锂离子电池组在其寿命内的内阻。更具体地，图11是以电阻曲线124来描述锂离子电池组在其8年寿命内的内阻的图，其中年数示于X轴上且内阻示于Y轴上。

如由电阻曲线124所描述，锂离子电池组在第8年(例如，EOL)的内阻是其在第零年(例如，BOL)的内阻的近似1.12倍。一般地，期望锂离子电池组的内阻保持低于其寿命初期内阻的1.39倍。在一些实施例中，当内阻增加到超过1.39倍时，锂离子电池组的操作效率可退化。例如，内阻增加可导致锂离子电池组更快地变热。

此外，即使内阻从其寿命初期内阻增加到1.12倍，锂离子电池组的温度仍看起来并没有受到极大的影响。为了帮助说明，图12和图13中分别描述了在第一种情况和第二种情况下锂离子电池组的温度和车辆的环境温度。更具体地，图12是在第一种情况下(例如，超过24小时)以电池组温度曲线126来描述在寿命初期的锂离子电池组的温度和以车辆温度曲线128来描述车辆的环境温度的图，其中当日的小时数示于X轴上且温度示于Y轴上。类似地，图13是在第二种情况下(例如，超过24小时)以电池组温度曲线130来描述在寿命末期的锂离子电池组的温度和以车辆温度曲线132来描述车辆的环境温度的图，其中当日的小时数示于X轴上且温度示于Y轴上。

如由电池组温度曲线126和130所描述，锂离子电池组的温度近似相同，而不管其是在寿命初期还是在寿命末期。更具体地，在第一和第二种情况下，当车辆不操作时，电池组温度从0时到8时保持大致恒定。在8时与9时之间，当驾驶车辆1小时，电池组温度增加。然后，当车辆不操作时，电池组温度从9时到17时逐渐降低。在17时与18时之间，当驾驶车辆1小时时，电池组温度再次上升。最后，当车辆不操作时，电池组温度从18时到24时再次逐渐降低。

此外，如由电池组温度曲线126和130所描述，锂离子电池组的温度保持远低于70℃。换句话说，锂离子电池组温度保持低于70℃的温度阈值。因而，在波士顿，即使当锂离子电池组处于其寿命末期时，被动式冷却系统仍足以将锂离子电池组的温度保持在期望范围内。

然而，如上文所描述，环境温度可影响锂离子电池组的温度。因此，也在更恶劣的环境中测试车辆。更具体地，在迈阿密驾驶车辆，迈阿密具有比波士顿更高的环境温度。

如所预期，迈阿密的更高的温度导致锂离子电池组的内阻以更快速率增加。为了帮助说明，图14中描述了在佛罗里达州的迈阿密操作的锂离子电池组在其寿命内的内阻。更具体地，图14是以电阻曲线134来描述锂离子电池组在其8年的寿命内的内阻的图，其中年数示于X轴上且内阻示于Y轴上。

如由电阻曲线134所描述，锂离子电池组在第8年(例如，EOL)的内阻是其在第零年(例如，BOL)的内阻的近似1.24倍。因此，即使是在更高的环境温度下，内阻仍增加不到1.39倍的阈值。此外，即使锂离子电池组的内阻增加更大的量，锂离子电池组的温度仍看起来并没有受到极大的影响。

为了帮助说明，图15和图16中分别描述了在第三种情况和第四种情况下锂离子电池组的温度和车辆的环境温度。更具体地，图15是在第三种情况下(例如，超过24小时)以电池组温度曲线136来描述在寿命初期的锂离子电池组的温度和以车辆温度曲线138来描述车辆的环境温度的图，其中当日的小时数示于X轴上且温度示于Y轴上。类似地，图16是在第四种情况下(例如，超过24小时)以电池组温度曲线140来描述在寿命末期的锂离子电池组的温度和以车辆温度曲线142来描述车辆的环境温度的图，其中当日的小时数示于X轴上且温度示于Y轴上。

如在波士顿，锂离子电池组的温度大致相同，而不管其是在寿命初期还是在寿命末期。此外，如由电池组温度曲线136和140所描述，锂离子电池组的温度保持低于70℃。换句话说，即使是在升高的环境温度下，锂离子电池组仍保持低于70℃的温度阈值。因而，即使是在迈阿密，被动式冷却系统仍足以将锂离子电池组的温度保持在期望范围内。

下文在表2中呈现了最初四种情况的概述

表2：测试结果的概述

如表2中所描述，在迈阿密操作的锂离子电池组的内阻从寿命初期到寿命末期增加到124％。此外，在波士顿操作的锂离子电池组的内阻从寿命初期到寿命末期增加到112％。因而，在波士顿和迈阿密两地，锂离子电池组的内阻增加不到139％的上阈值量。

此外，如表2中所描述，在最初四种情况中的任一种情况下不对锂离子电池组降低定额。换句话说，即使是在恶劣条件(诸如，迈阿密)下，被动式冷却系统仍可足以将锂离子电池组模块28的温度保持在期望范围(例如，小于70℃的温度阈值)中。换句话说，由于大多数驾驶环境比迈阿密省力，所以当驾驶时间小于1小时时被动式冷却系统可以是足够的。

然而，由于锂离子电池组温度在操作的过程中逐渐增加，所以被动式冷却系统可随着驾驶时间的增加而最终变得不足，可利用降低定额/重新定额以便于控制温度。使用第五种情况来帮助说明。如上文所描述，在第五种情况下，在温度受控的环境中以一连11个NEDC驾驶循环(例如，三小时四十分钟)来驾驶车辆。

当驾驶持续时间增加时，锂离子电池组的温度逐渐增加。为了帮助说明，图17A到图17C中描述了第五种情况的结果。更具体地，图17A是在第五种情况下以电池组温度曲线148来描述锂离子电池组的温度的图，其中小时数示于X轴上且温度示于Y轴上。

在第五种情况下，将降低定额(例如，更低)温度阈值144设定在60℃，且将启停(例如，更高)温度阈值146设定在68℃。更具体地，一旦锂离子电池组的温度达到降低定额温度阈值144，锂离子电池组便开始被降低定额。因此，如由电池组温度曲线148所描述，锂离子电池组的温度从在0时的45℃增加到在近似2.25时的60℃。一旦达到降低定额温度阈值144，便对电池组系统反应式地降低定额。因此，锂离子电池组的温度随后从2.25时到3.5时以更慢速率增加。

此外，如果锂离子电池组温度已达到启停温度阈值146，那么锂离子电池组将被断开。事实上，只要锂离子电池组保持连接，就有可能执行启停操作。换句话说，即使锂离子电池组在2.25时与3.5时之间被降低定额，车辆仍能够在车辆空转时停用内燃机并在需要推进时重新启动内燃机。

为了帮助说明，图17B和图17C中描述了对锂离子电池组降低定额的影响。更具体地，图17B是在第五种情况下以再生效率曲线150来描述能量捕获效率和以再生吞吐量曲线152来描述所捕获的再生能量的量的图，其中小时数示于X轴上，再生效率示于第一Y轴上，且再生能量吞吐量示于第二Y轴上。

如由再生效率曲线150所描述，电池组系统的能量捕获效率从0时到近似2.25时大致保持在100％，因为锂离子电池组的能量捕获能力被最大化。然而，一旦被降低定额，电池组系统的能量捕获效率便降低。更具体地，由于降低定额导致使用铅酸电池组来捕获所产生的电能的更大部分，所以能量捕获效率可降低。

然而，即使在对电池组系统降低定额之后，在再生制动期间所产生的电能仍继续被捕获。因此，如所描绘，再生吞吐量曲线152在整个操作时段期间继续增长。然而，由于对电池组系统降低定额降低了能量捕获效率，所以捕获电能的速率减小。因此，如所描绘，再生吞吐量曲线152的斜率在近似2.25时处减小。

即使对电池组系统降低定额，启停操作仍是有可能的。为了帮助说明，图17C是以驾驶循环电流曲线154来描述锂离子电池组的预期(例如，未降低定额的)电流和以降低定额电流曲线156来描述锂离子电池组的实际电流的图，其中小时数示于X轴上且电流示于Y轴上。在所描绘的实施例中，正电流旨在描述供应至锂离子电池组的充电电流，而负电流旨在描述由锂离子电池组供应的放电电流。

如由驾驶循环电流曲线154和降低定额电流曲线156所描述，锂离子电池组的实际电流在0时到近似2.25时之间大致和预期的一样。更具体地，在所述时段期间，在再生制动期间以相对恒定的200安培对锂离子电池组进行充电。此外，锂离子电池组将相对恒定的80安培输出至车辆的电气系统。另外，锂离子电池组周期性地输出近似180安培的脉冲以启动内燃机(例如，在启停操作期间)。

然而，一旦电池组系统被降低定额，锂离子电池组的实际电流便开始不同于预期电流。更具体地，用降电流(decreasing current)对锂离子电池组进行充电，由此减少由锂离子电池组所捕获的电能。然而，在这个时段期间，锂离子电池组仍能够将相对恒定的80安培输出至车辆的电气系统，并输出180安培的脉冲以启动内燃机(例如，在启停操作期间)。因而，即使当对电池组系统降低定额以控制锂离子电池组的温度时，仍可利用由mHEV提供的效率益处。

如由以上示例所说明，可在反应式控制方案中基于锂离子电池组的当前操作来控制电池组系统12的操作。例如，反应式控制方案可基于目前所测量的操作参数(例如，所测温度78)和支配操作参数的一个或多个阈值(例如，温度阈值82)来对电池组系统降低定额/重新定额。以这种方式，反应式控制方案可通过将锂离子电池组温度反应式地保持在期望温度范围内来改进锂离子电池组的性能和/或使用寿命。

智能控制方案

为了进一步改进锂离子电池组的性能和/或使用寿命，可在智能(例如，预测性)控制方案中基于锂离子电池组模块28的电流以及所预测的未来操作来控制电池组系统12的操作。例如，智能控制方案可基于以下各项来对电池组系统降低定额/重新定额：目前所测量的操作参数以及该操作参数的预测轨迹、便于确定该预测轨迹(projected trajectory)的一个或多个模型和便于确定电池组参数设定点的目标函数。以这种方式，智能控制方案可进一步通过沿目标温度轨迹导引锂离子电池组温度和/或使锂离子电池组温度保持低于温度阈值来改进锂离子电池组模块28的性能和/或使用寿命。

更具体地，如上文所描述，锂离子电池组温度可影响锂离子电池组的性能和/或使用寿命。例如，使锂离子电池组暴露于更高温度可导致内阻以更快速率增加，由此增加锂离子电池组模块28的老化速率。此外，对电池组系统降低定额可影响车辆10的操作(例如，通过减少车辆10的电能捕获)及因此降低燃料经济。

因此，在一些实施例中，使用智能控制方案可使得电池组系统能够通过平衡电池组系统12的各个方面(诸如，锂离子电池组模块28的温度、锂离子电池组模块28的使用寿命、锂离子电池组模块28的燃料经济贡献，等等)的影响来改进电池组系统12操作。此外，智能控制方案可使得能够在未来操作中说明对各种因素的预测影响。例如，考虑到未来操作，可更早地和更逐渐地对电池组系统12降低定额，由此减少由降低定额导致的对车辆10的操作的影响。

为了帮助说明，图18中描述了用于实施智能控制方案的控制模块32B的实施例。如所描绘，控制模块32B接收针对目前时间步长所确定的输入操作参数，所述输入操作参数包括电池组电流158、总线电压160、电池组温度162和可选地环境温度163。在一些实施例中，可由一个或多个传感器60来测量输入操作参数。例如，电耦联到锂离子电池组模块28的端子54的电流传感器可便于通过测量供应至锂离子电池组的电流(例如，充电电流)和供应自锂离子电池组的电流(例如，放电电流)来确定电池组电流158。此外，电耦联到总线26的电压传感器可便于通过测量总线26上的电压来确定总线电压160。另外，温度传感器60可便于通过测量锂离子电池组模块28的温度来确定电池组温度162，和/或通过测量车辆10周围的环境的温度来确定环境温度163。附加地或可替代地，可基于其它操作参数来间接地确定环境温度163。

如所描绘，控制模块32B还包括一个或多个模型和目标函数165。在所描绘的实施例中，控制模块32包括热预测模型164、驾驶模式辨识模型166、递归电池组模型168及可选地电池组寿命模型170和燃料经济模型172。应了解，所描述的一个或多个模型旨在仅仅为说明性的而非限制性的。

至少部分地基于输入操作参数、一个或多个模型和目标函数165，控制模块32B可确定待实施的电池组参数设定点174。在一些实施例中，可实施电池组参数设定点174以对电池组系统12降低定额或重新定额。因此，电池组参数设定点174可包括充电功率设定点176和/或放电功率设定点178。例如，控制模块32B可命令电能发电机42实施充电功率设定点176以控制供应至锂离子电池组模块28的充电电流和/或充电电压。此外，控制模块32B可实施放电功率设定点178以控制由锂离子电池组模块28所输出的放电电流和/或放电电压。

如下文将更详细地描述，在智能控制方案中，控制模块32B可考虑到实施电池组参数设定点174可具有的预测影响(诸如，对以下各项的影响：预测温度轨迹208、预测电池组使用寿命266和对燃料经济288的预测电池组贡献)来确定电池组参数设定点174。更具体地，控制模块32B可使用一个或多个模型以预测电池组系统在预测时域(例如，未来的多个时间步长)内的操作参数。此外，控制模块32B可使用目标函数165来确定电池组参数设定点以在控制时域(例如，未来的多个时间步长)内控制电池组系统的操作参数，该目标函数描述在对操作参数的预测影响之间的期望平衡。

如本文中所使用，“预测时域”旨在描述预测操作参数(例如，驾驶模式、电池组温度或电池组电流)的轨迹所针对的时段。另一方面，控制时域旨在描述确定参数设定点(例如，充电电流、放电电流、充电电压、放电电压)的轨迹所针对的时段。在一些实施例中，控制时域可小于或等于预测时域。

为了帮助说明，图19中描述了用于在智能控制方案中确定电池组参数设定点174的过程180的一个实施方案。一般地，过程180包括产生电能(过程框182)、确定电池组温度(过程框184)和确定电池组温度是否大于温度阈值(决策框186)。当电池组温度大于温度阈值时，过程180包括断开锂离子电池组(过程框188)、用铅酸电池组来捕获电能(过程框190)、供应仅来自铅酸电池组的功率(过程框192)和可选地调节一个或多个模型(过程框193)。当电池组温度不大于温度阈值时，过程180包括确定目标温度轨迹和/或温度阈值(过程框194)、确定预测电池组温度轨迹(过程框198)和确定并实施电池组参数设定点(过程框196)。在一些实施例中，可通过指令来实施过程180，所述指令存储在存储器36和/或另一个合适的有形、非暂时性计算机可读介质中，且可由处理器34和/或另一个合适的处理电路来执行。

因此，类似于过程框86，控制模块32B(例如，车辆控制模块62)可命令电能发电机42产生电能(过程框182)。此外，类似于过程框88，控制模块32B(例如，电池组控制模块58)可确定锂离子电池组温度162(过程框184)。

然后，控制模块32B可确定锂离子电池组温度162是否大于温度阈值(决策框186)。在一些实施例中，温度阈值可被预定并存储在存储器36中。因此，控制模块32B可从存储器36检索温度阈值，并将其与锂离子电池组温度162相比较。

类似于过程框118，当控制模块32B确定电池组温度162大于温度阈值时，控制模块32B(例如，电池组控制模块58)可命令继电器46改变为第二状态并断开锂离子电池组模块28(过程框188)。由于锂离子电池组模块28被断开，所以铅酸电池组模块30可捕获所产生的电能(过程框190)并自身供应电功率(过程框192)。如上文所描述，当锂离子电池组模块28被断开时，其可停止充电/放电并保持其充电状态。因而，断开锂离子电池组模块28可提供最快冷却速率。然而，仅用铅酸电池组模块30来提供电功率可影响车辆性能，因为铅酸电池组模块30可给更多电气装置供能。

换句话说，可将温度阈值设定成使得断开锂离子电池组模块28仅是作为终极手段。事实上，如下文将更详细地描述，因为可至少部分地基于锂离子电池组温度208的预测轨迹来控制操作，所以使用智能控制方案应使得锂离子电池组温度162能够一直保持在低于温度阈值。因而，在一些实施例中，可将智能控制方案中的温度阈值设定在锂离子电池组模块28的最高可接受温度。事实上，在一些实施例中，智能控制方案中的温度阈值可大于或等于反应式控制方案中的更高的温度阈值。

此外，由于智能控制方案使得能够在达到温度阈值之前调节电池组参数设定点，所以达到温度阈值可表明预测电池组温度轨迹208中的不准确性。在一些例子中，不准确性可由未预料到的环境变化产生，这些环境变化未在用于确定预测电池组温度轨迹208的一个或多个模型中说明。在其它例子中，不准确性可由一个或多个模型不能够准确地描述车辆10的操作产生。因此，当锂离子电池组温度162反复达到温度阈值时，控制模块32B确定一个或多个模型中存在不准确性。

在一些实施例中，当检测到不准确性时，控制模块32B可调节一个或多个模型以更准确地描述操作(过程框193)。例如，在一些实施例中，控制模块32B至少部分地基于先前实施的电池组参数和所得操作参数(例如，电池组温度162)来调节一个或多个模型。附加地或可替代地，控制模块32B可凭经验在线或者离线调节一个或多个模型。例如，在车辆10的操作期间，控制模块32B可在线校准一个或多个模型以描述所实施的每组电池组参数设定点174和所得操作参数。此外，当车辆10停止时，控制模块32可通过运行校准序列来离线校准一个或多个模型，所述校准序列实施各组电池组参数设定点174并确定所得操作参数。

另一方面，当锂离子电池组温度162不大于温度阈值时，控制模块32B可确定目标电池组温度轨迹(过程框194)。更具体地，目标温度轨迹和/或温度阈值可充当对锂离子电池组温度162的约束。因此，如下文将更详细地描述，可确定目标温度轨迹和/或温度阈值以在电池组系统12操作(例如，降低定额和/或重新定额)的过程中直接影响后续控制。

因此，至少部分地基于目标温度轨迹和/或温度阈值，控制模块32B可确定预测电池组温度轨迹(过程框196)。然后，控制模块32B可确定电池组参数设定点174并实施电池组参数设定点174以便于实现预测电池组温度轨迹(过程框198)。更具体地，控制模块32B可确定电池组参数设定点从而将预测电池组温度轨迹208朝向目标电池组温度轨迹引导和/或使预测电池组温度轨迹208保持低于电池组温度阈值206。在一些实施例中，控制模块32B可使用热预测模型164来确定预测电池组温度轨迹208。

为了帮助说明，图20中描述了热预测模型164的一个实施例。应了解，所描述的热预测模型164仅仅旨在为说明性的而非限制性的。一般地，热预测模型164可为描述电池组系统12的操作对锂离子电池组温度162所具有的影响的模型。例如，在所描绘的实施例中，热预测模型164可基于针对目前时间步长的输入参数来预测锂离子电池组在预测时域内的温度(例如，预测温度轨迹208)，所述输入参数包括电池组温度162、预测驾驶模式202、预测电池组内阻204、目标温度轨迹和/或温度阈值206及可选地环境温度163。附加地或可替代地，热预测模型164可至少部分地基于其它操作参数来确定环境温度163。

此外，热预测模型164可确定待实施在电池组系统12中的电池组参数设定点174。例如，热预测模型164可确定电池组参数设定点174，这些电池组参数设定点在实施时对电池组系统12降低定额和/或重新定额。因此，如上文所描述，电池组参数设定点174可包括充电电流210、放电电流212、充电电压214和放电电压216的任何组合。

图21中描述了用于操作热预测模型164的过程218的一个实施例。一般地，过程218包括确定相关温度(过程框220)、确定预测驾驶模式(过程框222)、确定预测电池组电阻(过程框224)、确定目标温度轨迹/温度阈值(过程框226)和确定预测温度轨迹(过程框228)。在一些实施例中，可通过指令来实施过程218，所述指令存储在存储器36和/或另一个合适的有形、非暂时性计算机可读介质中，且可由处理器34和/或另一个合适的处理电路来执行。

因此，控制模块32B可确定相关温度(过程框220)。在一些实施例中，相关温度可包括锂离子电池组温度162和/或环境温度163。例如，控制模块32B可利用以下两者：耦接到电池组系统12的温度传感器60，用于直接测量锂离子电池组模块28的温度；以及耦接到车辆10的温度传感器60，用于直接测量车辆10周围的环境的温度。附加地或可替代地，控制模块32B可利用其它类型的传感器60来测量指示锂离子电池组温度162和/或环境温度163的参数。另外，在一些实施例中，控制模块32B可例如基于固定时间循环和/或响应于运行热预测模型164的指示来连续地或者周期性地确定相关温度。

控制模块32B还可确定车辆10的预测驾驶模式202(过程框222)。更具体地，预测驾驶模式202可描述预期在预测时域内将如何驾驶车辆10。在一些实施例中，控制模块32B可例如使用驾驶模式辨识模型166至少部分地基于车辆的先前驾驶模式来确定预测驾驶模式202。

为了帮助说明，图22中描述了驾驶模式辨识模型166的一个实施例。应了解，所描述的驾驶模式辨识模型166仅仅旨在为说明性的而非限制性的。一般地，驾驶模式辨识模型166是描述预期在预测时域内将如何驾驶车辆10(例如，预测驾驶模式202)的模型。例如，在所描绘的实施例中，驾驶模式辨识模型166可至少部分地基于车辆10的先前驾驶模式232、电池组电流158和环境温度163来确定预测驾驶模式202。

在一些实施例中，可将预测驾驶模式202描述为均方根(RMS)电流234和/或平均电流。换句话说，在此类实施例中，将预测驾驶模式202描述为预期在预测时域内存在的静态电池组电流。因而，可基于目前所确定的电池组电流158和先前驾驶模式232来确定预测驾驶模式202，该先前驾驶模式可包括先前所确定的电池组电流。附加地或可替代地，驾驶模式辨识模型166中可包括更大量的细节以使得能够在预测时域内实现动态预测驾驶模式202。例如，预测驾驶模式202可描述预期在预测时域内的每个时间点存在的电池组电流。

图23中描述了用于操作驾驶模式辨识模型166的过程236的一个实施例。一般地，过程236包括确定环境温度(过程框238)、确定电池组电流(过程框240)、确定先前驾驶模式(过程框242)和确定预测车辆驾驶模式(过程框244)。在一些实施例中，可通过指令来实施过程236，所述指令存储在存储器36和/或另一个合适的有形、非暂时性计算机可读介质中，且可由处理器34和/或另一个合适的处理电路来执行。

因此，控制模块32B可确定环境温度163(过程框238)。在一些实施例中，控制模块32B可利用耦接到车辆10的温度传感器60来直接测量周围环境的温度。此外，控制模块32B可确定电池组电流158(过程框240)。在一些实施例中，控制模块32B可利用与锂离子电池组模块28的端子54电耦联的电流传感器来测量电池组电流158(例如，用于对锂离子电池组模块28充电的电流和由锂离子电池组模块28所输出的电流)。

控制模块32B还可确定车辆10的先前驾驶模式232(过程框242)。如上文所描述，在一些实施例中，可将驾驶模式表达为在预测时域内的预期电池组电流。在此类实施例中，先前驾驶模式232可包括在锂离子电池组模块28的寿命内的先前时间点所确定的电池组电流。此外，在一些实施例中，先前驾驶模式232可作为曲线存储在存储器36中。因此，控制模块32B可通过从存储器36检索该曲线来确定先前驾驶模式232。

使用驾驶模式辨识模型166，控制模块32B然后可确定预测驾驶模式202(过程框244)。在上文所描述的实施例中，控制模块32B可至少部分地基于电池组电流158、环境温度163和先前驾驶模式232来确定预测驾驶模式202。更具体地，由于驾驶员一般具有固定的驾驶习惯(例如，路线、加速度/制动倾向、驾驶时间)，所以预测驾驶模式202可能与先前驾驶模式232的至少一部分类似。此外，目前操作参数(例如，电池组电流158和/或环境温度163的曲线)可便于识别先前驾驶模式232的多个类似部分以及从当前操作参数调节待考虑的先前驾驶模式232的多个部分。

为了帮助说明，在一些实施例中，控制模块32B可将预测驾驶模式202确定为预期在预测时域内出现的静态RMS电流。例如，至少部分地基于目前所确定的电池组电流158，控制模块32B可识别预期在预测时域内出现的先前驾驶模式232的一部分。然后，控制模块32B可通过以下步骤来确定预测驾驶模式202：确定被识别部分中的电池组电流中的每一者的平方、确定这些被平方的电池组电流的算术平均数和确定算术平均数的平方根。附加地或可替代地，控制模块32B可通过以下步骤来确定预测驾驶模式202：确定先前驾驶模式232中的电池组电流和目前所确定的电池组电流158中的每一者的平方、确定这些被平方的电池组电流的算术平均数和确定算术平均数的平方根。

为了进一步说明，在一些实施例中，控制模块32B可将预测驾驶模式202确定为在预测时域内的时间点处的预测电池组电流。例如，至少部分地基于目前所确定的电池组电流158的曲线，控制模块32B可识别预期在预测时域内出现的先前驾驶模式232的一部分。然后，控制模块32B可确定预测驾驶模式202应与先前驾驶模式232的被识别部分类似。因此，控制模块32B是由于目前操作条件(诸如，环境温度163)而具有任何调节的被识别部分。

事实上，在一些实施例中，额外的目前操作条件可进一步便于识别先前驾驶模式232的多个部分。例如，控制模块32B可至少部分地基于当日时间或行驶的持续时间来识别先前驾驶模式232的多个部分。此外，可用目前所确定的电池组电流158来更新先前驾驶模式232以便于确定未来时间步长中的预测驾驶模式202。例如，在一些实施例中，目前所确定的电池组电流158可被加到先前驾驶模式232并作为曲线存储在存储器36中。

返回到图21的过程218，控制模块32B然后可确定预测锂离子电池组内阻204(过程框224)。一般地，锂离子电池组模块28的内阻在操作和其使用寿命期间是动态的。例如，内阻可随锂离子电池组模块28老化而增加，且内阻可与环境温度呈反相关。此外，内阻可在操作期间脉动(例如，激增)，例如，当锂离子电池组模块28在再生制动期间被充电或在启停操作期间被放电时。在一些实施例中，控制模块32B可利用递归电池组模型168以便于确定预测锂离子电池组内阻204。

为了帮助说明，图24中描述了递归电池组模型168的一个实施例。应了解，所描述的递归电池组模型168仅仅旨在为说明性的而非限制性的。一般地，递归电池组模型168可为确定电池组的健康状态246的模型。在一些实施例中，健康状态246可包括锂离子电池组模块28在预测时域内的预测电池组内阻204和/或锂离子电池组模块28的当前电池组年龄250。例如，如下文将更详细地描述，递归电池组模型168可便于至少部分地基于目前所确定的电池组温度162和先前所确定的电池组温度252来确定电池组250的当前年龄。此外，在所描绘的实施例中，递归电池组模型168可便于至少部分地基于预测驾驶模式202、电池组电流158和总线电压160及先前所确定的总线电压248来确定预测锂离子电池组内阻204。

图25中描述了用于操作递归电池组模型168以确定预测电池组内阻204的过程254的一个实施例。一般地，过程254包括确定预测驾驶模式(过程框256)、确定电池组电流(过程框258)、确定总线电压(过程框260)、确定先前总线电压(过程框262)和确定预测电池组内阻(过程框264)。在一些实施例中，可通过指令来实施过程254，所述指令存储在存储器36和/或另一个合适的有形、非暂时性计算机可读介质中，且可由处理器34和/或另一个合适的处理电路来执行。

因此，控制模块32B可确定预测驾驶模式202(过程框256)。在一些实施例中，控制模块32B可使用如过程236中所描述的驾驶模式辨识模型166来确定预测驾驶模式202。此外，控制模块32B可确定电池组电流158(过程框258)。在一些实施例中，控制模块32B可利用与锂离子电池组模块28的端子54电耦联的电流传感器来测量电池组电流158(例如，用于对锂离子电池组模块28充电的电流和由锂离子电池组模块28所输出的电流)。此外，控制模块32B可确定总线电压160(过程框260)。在一些实施例中，控制模块32B可利用电耦联到总线26的电压传感器来测量总线电压160。

控制模块32B还可确定先前总线电压248(过程框262)。更具体地，先前总线电压252可包括在先前时间步长中所确定的总线电压。因此，先前总线电压252可存储在存储器36中，且控制模块32B可通过从存储器36检索先前总线电压248来对其进行确定。另外，控制模块32B可将目前所确定的总线电压160存储在存储器36中以供在下一时间步长中用作先前总线电压248。

使用递归电池组模型168，控制模块32B然后可确定预测锂离子电池组内阻204(过程框264)。在一些实施例中，预测性锂离子电池组内阻204可为预期在预测时域内出现的RMS内阻值。例如，在上文所描述的实施例中，递归电池组模型168可至少部分地基于预测驾驶模式202、电池组电流158、总线电压160和先前总线电压248来确定预测性锂离子电池组内阻204。在此类实施例中，可按下式计算预测电池组内阻：

其中R是预测电池组内阻204，ΔV是目前所确定的总线电压160与先前总线电压248之间的差异，I是目前所确定的电池组电流158，且I_RMS是表达为RMS电流的预测驾驶模式202。以这种方式，预测电池组内阻204可适当考虑到内阻脉冲(例如，由于在再生制动期间的充电或在启停期间的放电)来确定预测电池组内阻204。

返回到图21的过程218，控制模块32B然后可确定目标温度轨迹和/或温度阈值206(过程框226)。在一些实施例中，目标温度轨迹和/或温度阈值206可存储在存储器36中。因此，控制模块32B可通过从存储器36检索目标温度轨迹和/或温度阈值206来对其进行确定。

此外，如上文所描述，控制模块32B可至少部分地基于目标温度轨迹和/或温度阈值206来控制电池组系统12的操作。换句话说，控制模块32B可基于电池组系统12的期望的未来操作来确定目标温度轨迹和/或温度阈值206。例如，当锂离子电池组温度162是主要关注点时，控制模块32B可确定描述温度(期望目前电池组温度和未来电池组温度保持低于该温度)的温度阈值206。

如上文所描述，锂离子电池组温度162还可影响其它因素，诸如锂离子电池组模块28的使用寿命、锂离子电池组模块28的燃料经济贡献、车辆10的可驾驶性，等等。因此，控制模块32B可确定描述在控制时域内的温度(期望锂离子电池组温度162处于该温度)的目标温度轨迹206。因而，可确定目标温度轨迹206以平衡对预期在未来操作中出现的各种因素的影响。

例如，控制模块32B可至少部分地基于锂离子电池组模块28的预测电池组使用寿命和/或锂离子电池组模块28的预测燃料经济贡献来确定目标温度轨迹206。在此类实施例中，确定目标温度轨迹206可包括确定预测电池组使用寿命(过程框229)和确定预测燃料经济贡献(过程框230)。例如，在一些实施例中，控制模块32B可使用电池组寿命模型170来确定预测电池组使用寿命。

为了帮助说明，图26中描述了电池组寿命模型170的一个实施例。应理解，所描述的电池组寿命模型170仅仅旨在为说明性的而非限制性的。一般地，电池组寿命模型170可为用于确定锂离子电池组模块28的预测电池组使用寿命266的模型。例如，在所描绘的实施例中，电池组寿命模型170至少部分地基于预测驾驶模式202、当前电池组年龄250和电池组使用寿命阈值267来确定预测电池组使用寿命266。另外，基于预测电池组使用寿命266，电池组寿命模型170可确定电池组寿命目标温度轨迹268，如下文将更详细地描述，该电池组寿命目标温度轨迹可用于确定被供应至热预测模型164的目标温度轨迹206。

图27中描述了用于操作电池组寿命模型170的过程270的一个实施例。一般地，过程270包括确定预测驾驶模式(过程框272)、确定电池组使用寿命阈值(过程框274)、确定当前电池组年龄(过程框275)、确定预测电池组使用寿命(过程框276)和确定电池组寿命目标温度轨迹(过程框278)。在一些实施例中，可通过指令来实施过程270，所述指令存储在存储器36和/或另一个合适的有形、非暂时性计算机可读介质中，且可由处理器34和/或另一个合适的处理电路来执行。

因此，控制模块32B可确定预测驾驶模式202(过程框272)。在一些实施例中，控制模块32B可使用如过程236中所描述的驾驶模式辨识模型166来确定预测驾驶模式202。例如，控制模块32B可从存储器36检索预测驾驶模式202。

此外，控制模块32B还可确定电池组使用寿命阈值267(过程框274)。更具体地，电池组使用寿命阈值267可描述预期锂离子电池组模块28维持的持续时间。例如，在一些实施例中，电池组使用寿命阈值267可为8年和/或特定次数的充电/放电循环。此外，在一些实施例中，电池组使用寿命阈值267可被预定并存储在存储器36中。因此，控制模块32B可通过从存储器36检索电池组使用寿命阈值267来对其进行确定。

控制模块32B还可确定锂离子电池组模块28的当前电池组年龄250(过程框275)。如上文所描述，可使用递归电池组模型168来确定当前电池组年龄250。一个老化原因可为对锂离子电池组模块28充电和放电的结果(例如，循环老化)。因此，递归电池组模型168可至少部分地基于先前所执行的充电/放电循环的次数来确定当前电池组年龄250。在一些实施例中，控制模块32B可基于电池组电流158和/或总线电压160来确定锂离子电池组28何时充电及锂离子电池组28何时放电。因而，递归电池组模型168可至少部分地基于电池组电流158和/或总线电压160来指示锂离子电池组28的当前循环年龄。

另一个老化原因可为电池组温度的结果(例如，日历老化(calendar aging))。因此，递归电池组模型168还可至少部分地基于由锂离子电池组28在其使用期限内所经历的温度来确定当前电池组年龄250。因此，递归电池组模型168可至少部分地基于电池组温度162和/或先前电池组温度252来指示锂离子电池组28的当前日历年龄。

图28中描述了用于操作递归电池组模型168以确定当前电池组年龄250(例如，日历年龄)的过程280的一个实施例。一般地，过程280包括确定电池组温度(过程框282)、确定先前电池组温度(过程框284)和确定当前电池组年龄(过程框286)。在一些实施例中，可通过指令来实施过程280，所述指令存储在存储器36和/或另一个合适的有形、非暂时性计算机可读介质中，且可由处理器34和/或另一个合适的处理电路来执行。

因此，控制模块32B可确定锂离子电池组温度162(过程框282)。在一些实施例中，控制模块32B可利用耦联到电池组系统12的温度传感器60来直接测量锂离子电池组模块28的温度。在其它实施例中，控制模块32B可利用其它类型的传感器60来测量指示锂离子电池组温度162的参数。

此外，控制模块32B可确定先前电池组温度252(过程框284)。在一些实施例中，先前电池组温度252可包括先前在锂离子电池组模块28的寿命期间所测量的电池组温度的一部分或全部。此外，在一些实施例中，先前电池组温度248可存储在存储器36中。因此，控制模块32B可通过从存储器36检索先前总线电压248来对其进行确定。另外，控制模块32B可将目前所确定的锂离子电池组温度162作为先前电池组温度252的一部分存储在存储器36中以便于确定未来时间步长中的电池组年龄。

使用递归电池组模型168，控制模块32B可确定当前电池组年龄250(过程框286)。更具体地，控制模块32B可确定锂离子电池组模块28的总寿命中有多少已被耗尽。例如，在所描述的示例中，递归电池组模型168可描述电池组使用寿命中已经被耗尽的那部分与过去的和目前的电池组温度(例如，电池组温度162和先前电池组温度252)的大小和/或持续时间之间的关系。在一些实施例中，可用年数来表达当前电池组年龄250，例如基于电池组使用寿命阈值267乘以耗尽百分数。

返回到图27的过程270，控制模块32B然后可使用电池组寿命模型170来确定锂离子电池组266的预测电池组使用寿命266(过程框276)。更具体地，预测电池组使用寿命266可包括当前电池组年龄250和预测剩余电池组使用寿命266的总和。在上文所描述的实施例中，电池组寿命模型170可至少部分地基于预测驾驶模式202和当前电池组年龄250(例如，日历年龄和/或循环年龄)来确定预测电池组使用寿命266。

如上文所描述，日历老化可由锂离子电池组温度162导致。因此，为了确定由于日历老化产生的预测电池组使用寿命，电池组寿命模型170可至少部分地基于预测驾驶模式202来确定预期在未来操作中出现的锂离子电池组温度。更具体地，如上文所描述，预测驾驶模式202可描述在未来预测时域内所预期的电池组电流。因而，可至少部分地基于预期电池组电流来确定预期锂离子电池组温度。电池组寿命模型170然后可基于所述预期温度将如何影响锂离子电池组模块28的寿命来确定预测剩余日历使用寿命。

此外，如上文所描述，循环老化可由对锂离子电池组模块28充电/放电导致。在一些实施例中，可基于锂离子电池组模块28的电池组电流来确定锂离子电池组模块28何时充电及锂离子电池组模块28何时放电。例如，如图17C中所描述，正电池组电流可表明锂离子电池组模块28正在充电，而负电池组电流可表明锂离子电池组模块28正在放电。此外，通过对电池组电流求积分，可确定能量吞吐量预测(其可向预测剩余循环使用寿命提供进一步指示)，因为随着锂离子电池组28老化，存储容量可减小且电池单元内阻可增加。

因此，由于预测驾驶模式202可描述在未来预测时域内所预期的电池组电流，电池组模型170至少部分地基于预测驾驶模式202来确定由于循环老化产生的预测电池组使用寿命。然后，电池组寿命模型170可基于预期在未来预测时域中的充电/放电循环的次数和/或预测能量吞吐量来确定预测剩余循环使用寿命。

以这种方式，控制模块32B可确定锂离子电池组28的预测剩余使用寿命(例如，预测剩余日历使用寿命和/或预测剩余循环使用寿命)。在一些实施例中，预测剩余日历使用寿命和预测剩余循环使用寿命可组合成单个预测剩余使用寿命(例如，通过对这两者求平均值或取这两者中的较小者)。然后，控制模块32B可通过将当前电池组年龄250和预测剩余使用寿命加到一起来确定锂离子电池组266的预测电池组使用寿命266。

此外，控制模块32B可至少部分地基于预测电池组使用寿命266和电池组使用寿命阈值267来确定电池组寿命目标温度轨迹268(过程框278)。更具体地，控制模块32B可比较这两者以确定预测电池组使用寿命266是小于、等于还是大于电池组使用寿命阈值267。然后，控制模块32B可至少部分地基于该比较来确定电池组寿命温度轨迹268以调节预测电池组使用寿命266。例如，当预测电池组使用寿命266小于电池组使用寿命阈值267时，控制模块32B可确定电池组寿命目标温度轨迹268以减小未来电池组温度。另一方面，当预测电池组使用寿命266大于电池组使用寿命阈值267时，控制模块32B可确定电池组寿命目标温度轨迹268以使得能够增加电池组温度，这可便于提高电池组燃料经济性贡献。

除使用寿命之外，控制模块32B还可至少部分地基于锂离子电池组模块28的燃料经济性贡献来控制电池组系统12的操作。例如，锂离子电池组模块28可通过在再生制动期间捕获电功率和在启停期间供应电功率来影响燃料经济性，由此减少对交流发电机18的使用并改进燃料经济性。在一些实施例中，控制模块32B可使用燃料经济性模型172来确定预测电池组燃料经济性贡献。

为了帮助说明，图29中描述了燃料经济性模型172的一个实施例。应理解，所描述的燃料经济性模型172仅仅旨在为说明性的而非限制性的。一般地，燃料经济性模型172可为描述在预测时域内锂离子电池组模块28对车辆10的燃料经济性的预期贡献(例如，预测电池组燃料经济性贡献288)的模型。例如，在所描绘的实施例中，燃料经济性模型172至少部分地基于预测驾驶模式202、电池组电流158和电池组燃料经济性贡献阈值290来确定预测电池组燃料经济性贡献288。此外，基于预测燃料经济性贡献288，燃料经济性模型172可确定燃料经济性目标温度轨迹292，如下文将更详细地描述，该燃料经济性目标温度轨迹可用于确定供应至热预测模型164的目标温度轨迹206。

图30中描述了用于操作燃料经济性模型172的过程294的一个实施例。一般地，过程294包括确定预测驾驶模式(过程框296)、确定电池组电流(过程框298)、确定电池组燃料经济性贡献阈值(过程框300)、确定电池组燃料经济性贡献(过程框302)和确定燃料经济性目标温度轨迹(过程框304)。在一些实施例中，可通过指令来实施过程294，所述指令存储在存储器36和/或另一个合适的有形、非暂时性计算机可读介质中，且可由处理器34和/或另一个合适的处理电路来执行。

因此，控制模块32B可确定预测驾驶模式202(过程框296)。在一些实施例中，控制模块32B可使用如过程236中所描述的驾驶模式辨识模型166来确定预测驾驶模式202。此外，控制模块32B可确定电池组电流158(过程框298)。在一些实施例中，控制模块32B可利用与锂离子电池组模块28的端子54电耦联的电流传感器来测量电池组电流158(例如，用于对锂离子电池组模块28充电的电流和由锂离子电池组模块28所输出的电流)。

另外，控制模块32B可确定电池组燃料经济性阈值290(过程框300)。一般地，电池组燃料经济性贡献阈值290可描述锂离子电池组模块28期望有助于(例如，改进)车辆10的燃料经济性的阈值量。因此，在一些实施例中，电池组燃料经济性贡献阈值290可由车辆10和/或电池组系统12的制造商进行预定且被存储在存储器36中。因此，控制模块32B可通过从存储器36检索电池组燃料经济性贡献阈值来对其进行确定。

使用燃料经济性模型172，控制模块32B然后可确定预测电池组燃料经济性贡献288(过程框302)。更具体地，预测电池组燃料经济性贡献288可描述由锂离子电池组模块28在预测时域内导致的对车辆10的燃料经济性的影响。在一些实施例中，预测电池组燃料经济性贡献288可描述由使用锂离子电池组模块28导致的对燃料经济性的益处和由减少使用锂离子电池组模块28(例如，降低定额)导致的对燃料经济性的危害。例如，预测电池组燃料经济性贡献288可说明预期锂离子电池组模块28在再生制动期间何时捕获电功率及将电功率供应至电气系统44，由此减少对交流发电机18的使用并改进燃料经济性。

在上文所描述的实施例中，燃料经济性模型172可至少部分地基于预测驾驶模式202、电池组电流158和电池组燃料经济性阈值290来确定预测电池组燃料经济性贡献288。如上文所描述，电池组电流158和预测驾驶模式202可描述在预测时域内的预期电池组电流。更具体地，预期电池组电流中的模式可指示由锂离子电池组模块28所执行的操作。例如，电流放电脉冲可指示在启停操作期间启动内燃机24。此外，电流充电脉冲可表明锂离子电池组模块28在再生制动期间捕获电能。以这种方式，控制模块32B可确定预期锂离子电池组模块28在预测时域期间何时执行影响车辆10的燃料经济性的操作(例如，启停)及/或执行该操作的持续时间。

至少部分地基于预测电池组燃料经济性贡献288和电池组燃料经济性阈值290，控制模块32B可确定燃料经济性目标温度轨迹292(过程框302)。更具体地，控制模块32B可比较这两者以确定预测电池组燃料经济性贡献288是小于、等于还是大于电池组燃料经济性贡献阈值290。然后，控制模块32B可至少部分地基于该比较来确定燃料经济性目标温度轨迹292以调节预测电池组燃料经济性贡献288。例如，当预测电池组燃料经济性贡献288小于电池组燃料经济性贡献阈值290时，控制模块32B可确定燃料经济性目标温度轨迹292以使得能够增加锂离子电池组温度且因此增加锂离子电池组模块28操作。另一方面，当预测电池组燃料经济性贡献288大于预测电池组燃料经济性阈值290时，控制模块32B可确定燃料经济性目标温度轨迹292以使得能够减小电池组温度，这可便于改进电池组使用寿命。

返回到图21的过程218，如上文所描述，控制模块32B可确定目标温度轨迹206，该目标温度轨迹说明各种因素，诸如锂离子电池组模块28的电池组使用寿命和/或锂离子电池组模块28的燃料经济性贡献。因此，在一些实施例中，控制模块32B可至少部分地基于电池组寿命目标温度轨迹268和/或燃料经济性目标温度轨迹292(例如，因素目标温度轨迹)来确定目标温度轨迹206。

然而，在一些例子中，各种因素可呈反相关。例如，通过增加锂离子电池组模块28的充电/放电，可增加燃料经济性贡献。然而，增加的充电/放电也可导致电池组温度增加，这降低了锂离子电池组模块28的使用寿命。因此，控制模块32B可利用目标函数165来提供各种因素之间的权重。例如，目标函数165可实现比起电池组燃料经济性贡献更加强调电池组使用寿命。因此，在此类实施例中，当确定目标温度轨迹206时，电池组寿命目标温度轨迹268可比燃料经济性目标温度轨迹292被更重地加权。

事实上，在一些实施例中，目标函数165可实现动态地改变因素之间的权重。例如，用户(例如，驾驶员或机械师)可基于个人重要性来手动地改变权重。附加地或可替代地，当某个因素降到阈值以下和/或接近阈值时，可通过更加强调该因素来自动地调节权重。例如，锂离子电池组温度162与温度阈值越接近，可更加强调锂离子电池组温度162。因此，在此类实施例中，当确定目标温度轨迹206时，温度阈值可比电池组寿命目标温度轨迹268和燃料经济性目标温度轨迹292被更重地加权。

基于目标温度轨迹和/或温度阈值206，控制模块32B可确定预测温度轨迹208(过程框228)。更具体地，可确定预测温度轨迹208使得将预测温度轨迹208朝向目标温度轨迹引导。附加地或可替代地，可确定预测温度轨迹208使得预测温度轨迹保持低于温度阈值。

返回到图19的过程180，控制模块32B可确定电池组参数设定点174并实施电池组参数设定点174以实现预测温度轨迹208(过程框198)。如上文所描述，在一些实施例中，控制模块32B可命令电池组系统12实施电池组参数设定点174以对电池组系统12降低定额和/或重新定额，由此控制锂离子电池组温度162。

例如，控制模块32B可命令电能发电机42减小所产生的充电电流210和/或充电电压214以对电池组系统12降低定额，由此降低锂离子电池组温度162。此外，控制模块32B可命令电能发电机42增加所产生的充电电流210和/或充电电压214以对电池组系统12重新定额，由此增加锂离子电池组模块28的操作。另外，控制模块32B可命令电池组系统12减小由锂离子电池组模块28所输出的放电电流212和/或放电电压216以对电池组系统12降低定额。

因而，上文所描述的智能控制方案可便于至少部分地基于目前所确定的操作参数(例如，锂离子电池组温度162)和温度阈值以及在预测时域内的预测操作参数和目标温度轨迹来控制锂离子电池组模块28的温度。例如，使用目标温度轨迹206可便于降低定额/重新定额技术至少部分地基于是否预期操作参数的预测轨迹接近或超过各自的阈值来抢占式地冷却锂离子电池组模块28。

为了帮助说明，下文描述使用智能降低定额方案来测试车辆的结果。更具体地，以1个新欧洲驾驶循环(NEDC)来驾驶车辆。图31A中描述了NEDC。更具体地，图31A是以驾驶循环曲线306来描述在NEDC期间车辆速度的图，其中以秒为单位的时间示于X轴上且车辆速度示于Y轴上。

如由驾驶循环曲线306所描述，通过城市驾驶循环在第0秒到第780秒之间驾驶车辆4次。更具体地，在每个城市驾驶循环期间，车辆开始空转。在保持空转11秒之后，使车辆在4秒内加速到近似5m/s，巡航8秒，且在5秒内减速直到停止。在保持空转21秒之后，使车辆在12秒内加速到近似10m/s，巡航24秒，且在11秒内减速直到停止。在保持空转另外21秒之后，使车辆在26秒内加速到近似15m/s，巡航12秒，在8秒内减速到近似10m/s，巡航另外13秒，且在12秒内减速直到停止。

此外，如由驾驶循环曲线306所描述，通过市区外驾驶循环在第780秒与第1180秒之间驾驶车辆。更具体地，车辆开始市区外驾驶循环空转。在保持空转20秒之后，使车辆在41秒内加速到近似20m/s，巡航50秒，且在8秒内减速到近似15m/s。在以8m/s巡航69秒之后，使车辆在13秒内再次加速到近似20m/s，以20m/s巡航50秒，且在30秒内加速到近似30m/s。在以30m/s巡航30秒之后，使车辆在20秒内加速到近似35m/s，以35m/s巡航10秒，在34秒内减速到停止，且空转20秒。

在NEDC期间，当车辆减速时，锂离子电池组模块28捕获电能。此外，锂离子电池组模块28将电功率供应至车辆电气系统和点火系统以在启停操作期间重新启动内燃机。为了帮助说明，图31B中说明了在NEDC期间所测量的锂离子电池组的电池组电流。更具体地，图31B是以电流曲线308来描述电池组电流的图，其中以秒为单位的时间示于X轴上且电池组电流示于Y轴上。更具体地，正电池组电流表明锂离子电池组正在充电，而负电池组电流表明锂离子电池组正在放电。

如由电流曲线308所描述，在每个城市驾驶循环期间，锂离子电池组在第11秒供应放电电流的脉冲以启动内燃机，并在第23秒与第28秒之间捕获由于再生制动产生的充电电流。此外，锂离子电池组模块28在第49秒供应放电电流的脉冲以启动内燃机，并从第75秒到第86秒捕获由于再生制动产生的充电电流。另外，锂离子电池组在第107秒供应放电电流的脉冲以启动内燃机24，从第145秒到第153秒和从第166秒到第188秒捕获由于再生制动产生的充电电流。

此外，如由电流曲线308所描述，电池组电流在每个城市驾驶循环期间近似相同。因此，当车辆开始每个驾驶循环时，车辆中的控制模块32B能够确定车辆的预测驾驶模式202。例如，基于电池组电流确定车辆从第195秒到第206秒保持空转、从第206秒到第210秒加速到近似5m/s和从第210秒到第218秒以5m/s巡航，控制模块32B能够确定预测驾驶模式202。更具体地，控制模块32B在第218秒确定预测驾驶模式202，从而预期车辆从第218秒到第223秒减速到停止、从第223秒到第244秒保持空转且从第244秒到第256秒加速到近似10m/s。

以这种方式，车辆能够至少部分地基于预测驾驶模式202来实施电池组参数设定点174。例如，在第218秒，车辆能够确定预测温度轨迹208、预测电池组内阻204和至少从第218秒到第256秒的预测电池组燃料经济性贡献288。以这种方式，车辆能够在期望时抢占式地对电池组系统12降低定额和重新定额。

换句话说，本文中所描述的技术可增补电池组系统12中的冷却部件，诸如排气系统66和热力系统68。事实上，这些技术可使得车辆能够只依赖具有被动式冷却部件(诸如，散热片74)的被动式热力系统，而不使用额外的主动式冷却部件(诸如，风扇或蒸发器板)。

因此，一个或多个所公开的实施例可单独地或组合地提供一个或多个技术效应，包括改进电池组系统的性能。具体地，所公开的实施例可对电池组系统降低定额/重新定额，以例如基于锂离子电池组的燃料经济性贡献、锂离子电池组的使用寿命和/或电池组系统的电荷捕获效率来调节电池组系统中的锂离子电池组的温度。例如，当锂离子电池组的温度达到温度阈值时，控制模块可利用反应式控制方案来对电池组系统降低定额，以减少锂离子电池组的操作。附加地或可替代地，控制模块可利用智能控制方案以至少部分地基于锂离子电池组的温度的预测轨迹来对电池组系统降低定额。以这种方式，本文中所描述的技术使得能够至少部分地基于各种性能因素来控制电池组系统的操作。说明书中的技术效应和技术问题是例示性的而非限制性的。应当指出的是，说明书中所描述的实施例可具有其它技术效应，并且可以解决其它技术问题。

已通过举例说明示出了上文所描述的具体实施例，且应理解，可对这些实施例采取各种修改和替代形式。应进一步理解，权利要求书并非旨在受限于所公开的特定形式，而是涵盖在本公开的精神和范围内的所有修改、等效方案和替代方案。

Claims (23)

1.一种机动车辆电池组模块，所述机动车辆电池组模块包括：

外壳；

第一电池组端子和第二电池组端子，所述第一电池组端子和所述第二电池组端子耦联到所述外壳，其中所述第一电池组端子和所述第二电池组端子配置成能够使得所述机动车辆电池组模块被电耦联到包括发电机的电气系统；

第一多个电池组单元，所述第一多个电池组单元设置在所述外壳内并且电耦联到所述第二电池组端子；

继电器，所述继电器设置在所述外壳内并且在所述第一多个电池组单元和所述第一电池组端子之间电耦联；

一个或多个传感器，所述一个或多个传感器配置成在操作期间测量所述机动车辆电池组模块的操作参数；以及

电池控制单元，所述电池控制单元通信地耦联到所述继电器以及所述一个或多个传感器，其中所述电池控制单元包括处理电路，所述处理电路配置成：

确定由所述一个或多个传感器测量的所述机动车辆电池组模块的温度；

确定第一温度阈值；

当所述机动车辆电池组模块的温度不大于所述第一温度阈值时，命令所述继电器切换至关闭位置、维持关闭位置或以上两者以使得所述机动车辆电池组模块能够利用第一存储容量来捕获从所述发电机输出的较高的电力；以及

当所述机动车辆电池组模块的温度大于所述第一温度阈值时，命令所述继电器切换至关闭位置、维持关闭位置或以上两者以使得所述机动车辆电池组模块能够利用小于所述第一存储容量的第二存储容量来捕获从所述发电机输出的较低的电力。

2.根据权利要求1所述的机动车辆电池组模块，其中所述电池控制单元的所述处理电路配置成：

确定大于所述第一温度阈值的第二温度阈值；以及

当所述机动车辆电池组模块的温度大于所述第二温度阈值时，命令所述继电器切换至打开位置、维持打开位置或以上两者以阻止所述发电机为所述机动车辆电池组模块充电并且阻止所述机动车辆电池组模块向所述电气系统的电气负载放电。

3.根据权利要求1所述的机动车辆电池组模块，包括第二多个电池组单元，所述第二多个电池组单元设置在所述外壳内并且电耦联到所述第二电池组端子，其中：

使用第一电池化学性质来实施所述第一多个电池组单元的每一者；并且

使用与所述第一电池化学性质不同的第二电池化学性质来实施所述第二多个电池组单元的每一者。

4.根据权利要求3所述的机动车辆电池组模块，其中：

所述第一电池化学性质包括锂离子电池化学性质；并且

所述第二电池化学性质包括铅酸电池化学性质。

5.根据权利要求3所述的机动车辆电池组模块，其中所述第二多个电池组单元在设置在所述外壳内的所述第二电池组端子和所述继电器之间电耦联。

6.根据权利要求1所述的机动车辆电池组模块，其中所述第一多个电池组单元的每一个包括锂离子电池组单元。

7.根据权利要求1所述的机动车辆电池组模块，其中所述电池控制单元的所述处理电路设置成：

确定在控制时域内所述机动车辆电池组模块的所述温度的目标轨迹；

至少部分地基于热预测模型以及由所述一个或多个传感器测量的所述操作参数来确定电池组参数设定点，其中所述热预测模型被配置成描述在预测时域内所述电池组参数设定点、由所述一个或多个传感器测量的所述操作参数与所述机动车辆电池组模块的所述温度的预测轨迹之间的关系；以及

将所述电池组参数设定点指示到机动车辆控制单元以使得所述机动车辆控制单元能够根据所述电池组参数设定点控制从所述发电机输出的电力，从而有助于在所述控制时域内将所述温度的所述预测轨迹朝向所述目标轨迹引导、在所述控制时域内将所述温度的所述预测轨迹保持低于所述第一温度阈值或以上两者。

8.根据权利要求7所述的机动车辆电池组模块，其中所述电池控制单元的所述处理电路配置成：

确定当机动车辆执行预测驾驶模式时预期会发生的所述机动车辆电池组模块的预测操作参数；

至少基于燃料经济性模型来确定所述机动车辆电池组模块的预测燃料经济性贡献，所述燃料经济性模型描述了在由所述一个或多个传感器测量的所述操作参数、所述预测的操作参数和所述预测燃料经济性贡献之间的关系；

确定燃料经济性贡献阈值；以及

确定所述温度的所述目标轨迹，从而有助于将所述机动车辆电池组模块的预测燃料经济性贡献保持在所述燃料经济性贡献阈值处或保持在所述燃料经济性贡献阈值之下。

9.根据权利要求7所述的机动车辆电池组模块，其中所述电池控制单元的所述处理电路配置成：

确定当机动车辆执行预测驾驶模式时预期会发生的所述机动车辆电池组模块的预测操作参数；

至少部分地基于电池寿命模型来确定所述机动车辆电池组模块的预测剩余使用寿命，所述电池寿命模型描述了所述预测操作参数和所述预测剩余使用寿命之间的关系；

至少部分地基于所述机动车辆电池组模块的当前年龄和所述机动车辆电池组模块的所述预测剩余使用寿命来确定所述机动车辆电池组模块的预测寿命；

确定寿命阈值；以及

确定所述温度的所述目标轨迹从而有助于将所述机动车辆电池组模块的所述预测寿命保持在所述寿命阈值处或保持在所述寿命阈值之下。

10.一种有形非暂时性计算机可读介质，所述有形非暂时性计算机可读介质被配置成存储可由电气设备的一个或多个处理器执行的指令，其中所述指令包括用于进行以下步骤的指令：

使用所述一个或多个处理器来确定机动车辆的预测驾驶模式，在所述机动车辆的所述预测驾驶模式中电池组模块将被使用；

至少部分地基于由所述机动车辆所实施的控制策略，使用所述一个或多个处理器来预测当所述机动车辆执行所述预测驾驶模式时预期会发生的所述电池组模块的操作参数；

至少部分地基于电池寿命模型使用所述一个或多个处理器来确定所述电池组模块的预测寿命，所述电池寿命模型描述了所述电池组模块的预测剩余使用寿命与当所述机动车辆执行所述预测驾驶模式时预期会发生的所述电池组模块的所述操作参数之间的关系；

使用所述一个或多个处理器来确定与所述机动车辆相关联的电池寿命阈值；以及

当所述电池组模块的所述预测寿命大于或等于与所述机动车辆相关联的所述电池寿命阈值时，使用所述一个或多个处理器来指示所述电池组模块适合于在所述机动车辆中使用。

11.根据权利要求10所述的有形非暂时性计算机可读介质，包括指令，所述电池组模块在所述机动车辆中使用之后，所述指令根据所述控制策略使用所述一个或多个处理器来控制所述机动车辆的操作以有助于保持所述电池组模块的实际寿命大于与所述机动车辆相关联的所述电池寿命阈值或者保持等于与所述机动车辆相关联的所述电池寿命阈值。

12.根据权利要求11所述的有形非暂时性计算机可读介质，其中根据所述控制策略控制所述机动车辆的操作的指令包括用于进行以下步骤的指令：

使用所述一个或多个处理器来命令在所述机动车辆的电气系统中实施的发电机以调节从所述发电机输出的电力的电压、电流或以上两者；

使用所述一个或多个处理器来命令在所述电池组模块的电池组单元与所述电气系统之间电耦联的继电器切换到关闭位置、保持关闭位置或以上两者；

使用所述一个或多个处理器来命令在所述电池组模块的所述电池组单元与所述电气系统之间电耦联的所述继电器切换到打开位置、保持打开位置或以上两者；或

以上任意组合。

13.根据权利要求10所述的有形非暂时性计算机可读介质，包括用于进行以下步骤的指令：

使用所述一个或多个处理器至少部分地基于递归电池模型来确定所述电池组模块的当前年龄，所述递归电池模型描述了所述电池组模块的所述当前年龄与所述电池组模块的先前操作参数之间的关系；以及

使用所述一个或多个处理器至少部分地基于所述电池组模块的所述当前年龄以及所述电池组模块的所述预测剩余使用寿命来确定所述电池组模块的所述预测寿命。

14.根据权利要求10所述的有形非暂时性计算机可读介质，其中：

预测所述电池组模块的所述操作参数的所述指令包括预测当所述机动车辆执行所述预测驾驶模式时预期会流过所述电池组模块的电池电流的指令；以及

确定所述电池组模块的所述预测寿命的所述指令包括至少部分地基于当所述机动车辆执行所述预测驾驶模式时预期会流过所述电池组模块的电池电流来确定所述电池组模块的所述预测剩余使用寿命的指令。

15.根据权利要求14所述的有形非暂时性计算机可读介质，其中：

预测所述电池组模块的所述操作参数的所述指令包括至少部分地基于当所述机动车辆执行所述预测驾驶模式时预期会流过所述电池组模块的电池电流来确定所述电池组模块的温度的预测轨迹的指令；以及

确定所述电池组模块的所述预测寿命的所述指令包括至少部分地基于所述电池组模块的所述温度的所述预测轨迹确定所述电池组模块的所述预测剩余使用寿命的指令。

16.根据权利要求10所述的有形非暂时性计算机可读介质，其中：

确定所述预测驾驶模式的所述指令包括从所述机动车辆的制造商接收所述预测驾驶模式的指令；

确定所述电池寿命阈值的所述指令包括从所述机动车辆的所述制造商接收所述电池寿命阈值的指令；或

以上两者。

17.根据权利要求10所述的有形非暂时性计算机可读介质，包括用于进行以下步骤的指令：

至少部分地基于燃料经济性模型，使用所述一个或多个处理器来确定所述电池组模块的预测燃料经济性贡献，所述燃料经济性模型描述了所述电池组模块的所述预测燃料经济性贡献与当所述机动车辆执行所述预测驾驶模式时预期会发生的所述电池组模块的所述操作参数之间的关系；

使用所述一个或多个处理器确定与所述机动车辆相关联的燃料经济性贡献阈值；以及

使用所述一个或多个处理器指示所述电池组模块在以下情况时适合于在所述机动车辆中使用：

所述电池组模块的所述预测燃料经济性贡献大于或等于与所述机动车辆相关联的所述燃料经济性贡献阈值；以及

所述电池组模块的所述预测寿命大于或等于与所述机动车辆相关联的所述电池寿命阈值。

18.一种测试电池组模块的方法，包括：

使用处理电路确定电池组模块将在机动车辆中被使用的所述机动车辆的预测驾驶模式；

至少部分地基于由所述机动车辆实施的控制策略，使用所述处理电路预测当所述机动车辆执行所述预测驾驶模式时预期会发生的所述电池组模块的操作参数；

至少部分地基于燃料经济性模型，使用所述处理电路确定所述电池组模块的预测燃料经济性贡献，所述燃料经济性模型描述了所述电池组模块的所述预测燃料经济性贡献与当所述机动车辆执行所述预测驾驶模式时预期会发生的所述电池组模块的所述操作参数之间的关系；

使用所述处理电路确定与所述机动车辆相关联的燃料经济性贡献阈值；以及

当所述电池组模块的所述预测燃料经济性贡献大于或等于与所述机动车辆相关联的所述燃料经济性贡献阈值时，使用所述处理电路指示所述电池组模块适合于在所述机动车辆中使用。

19.根据权利要求18所述的方法，包括：

至少部分地基于电池寿命模型，使用所述处理电路确定所述电池组模块的预测寿命，所述电池寿命模型描述了所述电池组模块的预测剩余寿命与当所述机动车辆执行所述预测驾驶模式时预期会发生的所述电池组模块的所述操作参数之间的关系；

使用所述处理电路确定与所述机动车辆相关联的电池寿命阈值；以及

使用所述处理电路指示所述电池组模块在以下情况时适合于在所述机动车辆中使用：

所述电池组模块的所述预测寿命大于或等于与所述机动车辆相关联的所述电池寿命阈值；以及

所述电池组模块的所述预测燃料经济性贡献大于或等于与所述机动车辆相关联的所述燃料经济性贡献阈值。

20.根据权利要求18所述的方法，包括在所述电池组模块在所述机动车辆中使用之后，根据所述控制策略使用所述处理电路来控制所述机动车辆的操作，从而有助于保持所述电池组模块的实际燃料经济性贡献大于与所述机动车辆相关联的所述燃料经济性贡献或等于与所述机动车辆相关联的所述燃料经济性贡献。

21.根据权利要求20所述的方法，其中根据所述控制策略控制所述机动车辆的操作包括：

使用所述处理电路命令在所述机动车辆的电气系统中实施的发电机以调节从所述发电机输出的电力的电压、电流或以上两者；

使用所述处理电路命令在所述电池组模块的电池组单元与所述电气系统之间电耦联的继电器切换到关闭位置、保持关闭位置或以上两者；

使用所述处理电路命令在所述电池组模块的所述电池组单元与所述电气系统之间电耦联的所述继电器切换到打开位置、保持打开位置或以上两者；或

以上任意组合。

22.根据权利要求18所述的方法，其中：

预测所述电池组模块的所述操作参数包括预测当所述机动车辆执行所述预测驾驶模式时预期会流过所述电池组模块的电池电流；以及

确定所述电池组模块的所述预测燃料经济性贡献包括至少部分地基于当所述机动车辆执行所述预测驾驶模式时预期会流过所述电池组模块的所述电池电流，确定所述电池组模块的所述预测燃料经济性贡献。

23.根据权利要求18所述的方法，其中：

确定所述预测驾驶模式包括从所述机动车辆的制造商接收所述机动车辆的所述预测驾驶模式；

确定所述燃料经济性贡献阈值包括从所述机动车辆的所述制造商接收所述燃料经济性贡献阈值；或

以上两者。

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