CN112297949A - 用于电动车辆中的能量存储管理的预测控制 - Google Patents

Abstract

本发明提供用于电动车辆中的能量存储管理的预测控制，具体地，提供一种通过控制器控制电动车辆中的能量流动的方法，所述方法包括：接收与所述电动车辆相关联的驾驶员信息、道路信息和环境信息。所述方法还包括：基于接收到的信息来预测所述电动车辆的高压能量需求和低压能量需求。基于预测高压能量需求和预测低压能量需求，所述方法包括：操作直流到直流转换器以控制在所述电动车辆中的高压能量存储装置、低压能量存储装置和多个低压附件负载之间的能量流动。

Description

用于电动车辆中的能量存储管理的预测控制

技术领域

本公开大体上涉及电动车辆，并且更具体地，涉及用于电动车辆中的能量存储管理的方法和系统。

背景技术

在电动车辆中，能量存储系统通常包括：用于为驱动车辆的电动发电机供电的高压(“HV”)能量存储装置(例如，主电池)，和用于为该车辆的各种电气负载供电的低压(“LV”)能量存储装置(例如，辅助电池)。传统的能量存储管理方法都聚焦于基于当前能量需求和能量存储装置的荷电状态(“SOC”)控制能量流动。然而，仅仅看当前能量需求和SOC会限制能量输入和输出的速度。例如，如果系统不能消耗的大输入或者输出存在，则HV和LV能量存储装置会过度充电和放电。结果是，能量存储装置可能遭受不可逆转的损坏。另外，在没有考虑整个系统的情况下，HV和LV能量存储装置通常是分开管理的。

由于无效的能量存储管理，能量不能容易地恢复或者按要求提供，这会导致电动车辆的性能明显下降。仍然需要通过考虑SOC的效果和未来能量需求要求来发展整个能量存储系统的更有效的管理。这也将改善电动车辆的整体安全性、寿命和成本有效性。

发明内容

根据实施例，本公开提供了一种通过控制器控制电动车辆中的能量流动的方法。该方法包括如下步骤：接收与电动车辆相关联的信息，其中，该信息包括驾驶员信息、道路信息和环境信息。该方法还包括：基于该信息来预测电动车辆的HV能量需求和LV能量需求。该方法可以聚合信息以预测HV能量需求和LV能量需求。基于预测HV能量需求和预测LV能量需求，该方法进一步包括：操作DC/DC转换器，以控制在电动车辆中的HV能量存储装置、LV能量存储装置和多个LV附件负载之间的能量流动。在一个方面中，该方法进一步包括：确定HV能量存储装置的HV SOC和LV能量存储装置的LV SOC。在另一个方面中，当HV SOC和预测HV能量需求小于最大HV SOC时，操作DC/DC转换器包括如下步骤：控制DC/DC转换器以禁用HV能量存储装置与LV能量存储装置之间和HV能量存储装置与多个LV附件负载之间的能量流动。在又一个方面中，当LV SOC和预测LV能量需求大于或者等于最小LV SOC时，操作所述DC/DC转换器包括如下步骤：控制DC/DC转换器以启用LV能量存储装置与多个LV附件负载之间的能量流动。在又一个方面中，当LV SOC和预测LV能量需求小于最小LV SOC，并且HV SOC和预测HV能量需求小于最小HV SOC时，操作DC/DC转换器包括如下步骤：控制DC/DC转换器以启用LV能量存储装置与多个LV附件负载之间的能量流动，并且根据优先级规则来关闭多个LV附件负载中的一个或者多个。

在进一步的方面中，当HV SOC和预测HV能量需求大于或者等于最大HV SOC时，且当HV SOC和预测HV能量需求小于最大HV SOC，并且LV SOC和预测LV能量需求小于最小LVSOC，并且HV SOC和预测HV能量需求大于或者等于最小HV SOC时，操作DC/DC转换器包括如下步骤：控制DC/DC转换器以启用从HV能量存储装置开始的能量流动并且接收来自HV能量存储装置的输入。在又一个方面中，当来自HV能量存储装置的输入和LV SOC和预测LV能量需求大于或者等于最大LV SOC时，操作DC/DC转换器包括如下步骤：控制DC/DC转换器以启用HV能量存储装置与多个LV附件负载之间和LV能量存储装置与多个LV附件负载之间的能量流动。

在另一个方面中，来自HV能量存储装置的输入和LV SOC和预测LV能量需求小于最大LV SOC。在又一个方面中，当来自HV能量存储装置的输入大于或者等于预测LV能量需求时，操作DC/DC转换器包括如下步骤：控制DC/DC转换器以启用HV能量存储装置与LV能量存储装置之间和HV能量存储装置与多个LV附件负载之间的能量流动。在又一个方面中，当来自HV能量存储装置的输入小于预测LV能量需求，并且LV SOC减去最小LV SOC所得的值和来自HV能量存储装置的输入大于或者等于预测LV能量需求时，操作DC/DC转换器包括如下步骤：控制DC/DC转换器以启用HV能量存储装置与LV能量存储装置之间和HV能量存储装置与多个LV附件负载之间的能量流动。在又一个方面中，当来自HV能量存储装置的输入小于预测LV能量需求并且LV SOC减去最小LV SOC所得的值和来自HV能量存储装置的输入小于预测LV能量需求时，操作DC/DC转换器包括如下步骤：控制DC/DC转换器以启用在HV能量存储装置与多个LV附件负载和在LV能量存储装置与多个LV附件负载之间的能量流动并且根据优先级规则关闭多个附件负载中的一个或者多个。

根据另一实施例，本公开提供了一种用于控制电动车辆中的能量流动的控制器。该控制器包括处理器和存储器。存储器包括指令，在被处理器执行时该指令使控制器接收与电动车辆相关联的信息，其中，该信息包括驾驶员信息、道路信息和环境信息。处理器还使控制器基于信息预测电动车辆的HV能量需求和LV能量需求。处理器可以使控制器聚合信息以预测HV能量需求和LV能量需求。基于预测HV能量需求和预测LV能量需求，处理器使控制器操作DC/DC转换器以控制在电动车辆中的HV能量存储装置、LV能量存储装置和多个LV附件负载之间的能量流动。在一个方面中，处理器进一步使控制器确定HV能量存储装置的HV SOC和LV能量存储装置的LV SOC。在另一个方面中，当HV SOC和预测HV能量需求小于最大HV SOC时，处理器使控制器控制DC/DC转换器以禁用HV能量存储装置与LV能量存储装置之间和HV能量存储装置与多个LV附件负载之间的能量流动。在又一个方面中，当LV SOC和预测LV能量需求大于或者等于最小LV SOC时，处理器使控制器控制DC/DC转换器以启用LV能量存储装置与多个LV附件负载之间的能量流动。在又一个方面中，当LV SOC和预测LV能量需求小于最小LV SOC并且HV SOC和预测HV能量需求小于最小HV SOC时，处理器使控制器控制DC/DC转换器以启用LV能量存储装置与多个LV附件负载之间的能量流动并且根据优先级规则关闭多个LV附件负载中的一个或者多个。

在进一步的方面中，当HV SOC和预测HV能量需求大于或者等于最大HV SOC时，和当HV SOC和预测HV能量需求小于最大HV SOC，并且LV SOC和预测LV能量需求小于最小LVSOC，并且HV SOC和预测HV能量需求大于或者等于最小HV SOC时，处理器使控制器控制DC/DC转换器以启用从HV能量存储装置开始的能量流动并且接收来自HV能量存储装置的输入。在又一个方面中，当来自HV能量存储装置的输入和LV SOC和预测LV能量需求大于或者等于最大LV SOC时，处理器使控制器控制DC/DC转换器以启用HV能量存储装置与多个LV附件负载之间和LV能量存储装置与多个LV附件负载之间的能量流动。

在另一个方面中，来自HV能量存储装置的输入和LV SOC和预测LV能量需求小于最大LV SOC。在又一个方面中，当来自HV能量存储装置的输入大于或者等于预测LV能量需求时，处理器使控制器控制DC/DC转换器以启用HV能量存储装置与LV能量存储装置之间和HV能量存储装置与多个LV附件负载之间的能量流动。在又一个方面中，当来自HV能量存储装置的输入小于预测LV能量需求并且LV SOC减去最小LV SOC所得的值和来自HV能量存储装置的输入大于或者等于预测LV能量需求时，处理器使控制器控制DC/DC转换器以启用HV能量存储装置与LV能量存储装置之间和HV能量存储装置与多个LV附件负载之间的能量流动。在又一个方面中，当来自HV能量存储装置的输入小于预测LV能量需求并且LV SOC减去最小LV SOC所得的值和来自HV能量存储装置的输入小于预测LV能量需求时，处理器使控制器控制DC/DC转换器以启用HV能量存储装置与多个LV附件负载和LV能量存储装置与多个LV附件负载之间的能量流动，并且根据优先级规则关闭多个附件负载中的一个或者多个。

附图说明

通过结合附图参考下面对本发明的实施例的描述，本公开的上述及其它特征与优势以及获得它们的方式将变得更明显并且将更好地理解发明本身，其中：

图1是电动车辆中的能量存储系统的框图；

图2是操作图1的能量存储系统的方法的流程图；

图3是图1的能量存储系统的控制架构的框图；以及

图4是操作图3的控制架构的方法的流程图。

相应的附图标记贯穿几个视图都指示相应的部件。在此陈述的范例示出了本公开的示例性实施例，并且这种范例不会被解释为以任何一种方式限制本公开的范围。

具体实施方式

出于促进对本公开的原理的理解的目的，现在参考下面描述的附图中所示的实施例。本文所公开的示例性实施例并不意在穷举或将本公开限制为如下详细描述中所公开的精确形式。更确切地说，选择并描述这些示例性实施例是为了本领域中的其它技术人员可以利用这些示例性实施例的教导。

术语“联接”、“被联接”及其变型用于包括两个或者两个以上的组件直接物理接触的布置，和两个或者两个以上的组件彼此不直接接触(例如，组件经由至少一个第三组件“被联接”)但是仍协作或者彼此相互作用的布置。此外，术语“联接”、“被联接”及其变型指的是本领域中已知的机器部件的任何连接，包括但不限于用螺栓、螺丝、螺纹、磁铁、电磁铁、粘合剂、摩擦夹钳、焊接头、扣子、夹子等的连接。

贯穿本公开并且在权利要求中，使用的数字术语，诸如第一和第二，指的是各个组件或者特征。这种使用并不意在指示组件或者特征的排序。更确切地说，数字术语用于帮助读者识别引用的组件或者特征并且不应被狭义地解释为提供特定顺序的组件或者特征。

本领域普通技术人员将认识到，提供的实施例可以用硬件、软件、固件和/或其组合来实施。根据实施例的编程代码可以用任何可行的编程语言，诸如，C、C++、HTML、XTML、JAVA或者任何其它可行的高级编程语言、或者高级编程语言和低级编程语言的组合，来实施。

现在参照图1，电动车辆中的能量存储系统100的组件示出在概念框图中。如本文所使用的，术语“电动车辆”可以指，提供用于补充或者完全替代诸如内燃机等传统燃料发动机系统的替代的纯电动车辆、混合电动车辆和/或其它替代燃料车辆。能量存储系统100通常包括HV能量存储装置102、LV能量存储装置104、直流到直流转换器(“DC/DC”)转换器106和能量管理控制器108。

HV能量存储装置102可以包括电池、电化学电容器、燃料电池和/或能够提供驱动电动车辆所需的能量的其它合适的能量存储技术。在一个实施例中，HV能量存储装置102是包括一个或者多个锂离子电池组的主电池。如图所示，HV能量存储装置102为电动发电机(“MG”)112(由箭头110表示)提供能量或者电力。MG 112可以是配置为，将电能转换为机械运动并且将机械运动转换为电能的各种不同的装置中的任何一种。虽然MG 112在图1中被示出为单个装置，但是应当理解，在其它实施例中可以采用分开的装置(例如，与发电机分开的电动机)。MG 112可以联接至电动车辆的其它推进组件(例如，发动机、传动系统、制动器等)，这些推进组件的操作是本领域的技术人员已知的。

HV能量存储装置104可以包括电池、电化学电容器、燃料电池和/或能够提供操作电动车辆的各种电气负载所需的能量的其它合适的能量存储技术。在一个实施例中，LV能量存储装置104是包括一个或者多个铅酸电池组的辅助电池。如图所示，LV能量存储装置104为附件负载组116(由箭头114表示)提供能量或者电力。附件负载组116包括各种电气负载或者装置，诸如，电子制动系统(“EBS”)116A、电动助力转向系统(“EPS”)116B、热冷却系统116C(例如，加热器、空调)、点火系统116D、照明系统116E(例如，座舱灯、前灯)、娱乐系统116F(例如，收音机)和其它附件116G(例如，电动窗、电动后视镜等)。

DC/DC转换器106促进HV能量存储装置102、LV能量存储装置104和附件负载组116(由箭头118表示)之间的能量转移。在一个实施例中，DC/DC转换器106将48VDC(来自HV能量存储装置102)转换为适合附件负载组116使用的24VDC。在其它实施例中，可以使用不同的电压。

DC/DC转换器106可由能量管理控制器108控制，该能量管理控制器108包括能量需求预测单元120和能量流动控制单元122。能量需求预测单元120基于与电动车辆相关联的各种接收到的信息(诸如驾驶员信息124、道路信息126和环境信息128)，来预测电动车辆的未来HV能量需求和未来LV能量需求。基于预测能量需求，能量流动控制单元122生成控制信号以操作DC/DC转换器106以启用或者禁用(i)在HV能量存储装置102与LV能量存储装置104之间、(ii)在HV能量存储装置102与附件负载组116之间和/或(iii)在LV能量存储装置104与附件负载组116之间的能量流动。虽然能量需求预测单元120和能量流动控制单元122被示出为能量管理控制器108内的分开的单元，但是每个单元的功能在一些实施例中可以由单个单元执行。通常，在功能上执行能量管理控制器108的操作的实施元件可以包括逻辑电路、硬连接的逻辑电路、可重构逻辑电路、模拟控制元件和/或数字控制元件。

能量管理控制器108还接收表示HV能量存储装置102和LV能量存储装置104的SOC的数据。通常，SOC信息可以用作能量存储装置的燃料表。在另一示例中，SOC信息表示能量存储装置中剩余的可用能量或者电力。另外，能量管理控制器108接收健康状态(“SOH”)信息，并且呈现HV能量存储装置102和LV能量存储装置104中的各装置的电压/电流水平。SOH信息可以表示能量存储装置的现在的总容量、内电阻和/或退化程度的指示。在一些实施例中，HV能量存储装置102和LV能量存储装置104中的各装置包括被配置为估计SOC、SOH和/或电压/电流水平的功耗评估器。在其它实施例中，能量管理控制器108包括用于测量SOC、SOH和/或电压/电流水平的功耗评估器。

如图1所示，能量管理控制器108通过控制器局域网(“CAN”)总线130与HV能量存储装置102、LV能量存储装置104和DC/DC转换器126中的每一个通信。进一步地，驾驶员信息124、道路信息126和环境信息128中的任何一个可以经由CAN总线130传递至能量管理控制器108。然而，应当理解，可以使用各种合适的有线或者无线连接和网络。

在一些实施例中，能量管理控制器108可以包括具有指令的非暂时性存储器，该指令响应于被处理器执行使处理器执行上述单元120、122的功能。处理器、非暂时性存储器和能量管理控制器108未受到特别限制拿过去可以例如是物理分开的。

在一些实施例中，能量管理控制器108可以形成包括具有存储、处理和通信硬件的一个或者多个计算装置的处理子系统的一部分。能量管理控制器108可以是单个装置或者分布式装置，并且能量管理控制器108的功能可以由硬件执行和/或作为诸如非暂时性存储器等非暂时性计算机可读存储介质上的计算机指令被执行。

在一些实施例中，能量管理控制器108包括在功能上执行能量管理控制器108的操作的一个或者多个解释器、确定器、评估器、调节器和/或处理器。解释器、确定器、评估器、调节器和处理器可以用硬件实施和/或作为非暂时性计算机可读存储介质上的计算机指令而被实施，并且可以分配给各个硬件或者基于计算机的组件。

现在参照图2，示出了控制电动车辆中的能量流动的方法200。该方法200可以由能量管理控制器108来执行。在框202中，能量管理控制器108接收与电动车辆相关联的信息。该信息包括驾驶员信息124、道路信息126和环境信息128。

驾驶员信息124表示与电动车辆中的驾驶员的行为(例如，驾驶员的坐位、驾驶员是否偏航、驾驶员的眨眼)以及乘客的行为(例如，乘客打开空调)相关的信息。该信息可以是从电动车中的各个传感器，(诸如，摄像头、运动传感器、坐位传感器、座舱温度传感器等)获得的。

道路126表示与电动车辆的特定路线相关的信息，包括道路长度、道路配置(例如，上坡、下坡、直的、弯的等)、道路状况(例如，粗糙、铺有路面)等。该信息可以是使用映射和来自诸如GPS等导航系统的导航数据来获得的。

环境信息128表示与电动车辆的周围环境相关的信息，包括交通状况、当日时间(例如，白天对晚上)、天气(例如，温度、湿度、降水、风速等)、关于其它车辆的信息(例如，相邻车辆之间的距离)等。该信息可以是从电动车辆中的传感器(例如，亮度传感器、雨量传感器等)、连接至电动车辆的智能电话(例如，在智能电话上运行的交通状况应用)和其它源(例如，车对车网络、本地无线电广播等)获得的。

在框204中，能量管理控制器108基于接收到的信息预测电动车辆的HV能量需求和LV能量需求。具体地，能量管理控制器108(具体是能量需求预测单元120)基于接收到的驾驶员信息124、道路信息126和环境信息128来预测或者估计HV能量需求和LV能量需求。在一个示例中，能量需求预测单元120聚合接收到的驾驶员信息124、道路信息126和环境信息128中的一些或者全部，以预测HV能量需求和LV能量需求。所预测的HV能量需求和LV能量需求表示电动车辆所需的未来能量或者电力需求(以千瓦时为单位)。

预测HV能量需求涉及保持MG 112的推进和再生操作，而预测LV能量需求涉及保持附件负载组116的功能。例如，如果环境信息128表明室外高温并且驾驶员信息124表明空调已经被乘客开到最大水平，则能量需求预测单元120可以对预测LV能量需求的大值进行预测。作为另一示例，如果道路信息126表明前面的道路是陡峭的上坡并且环境信息128表明夜间驾驶，则能量需求预测单元120可以对预测HV能量需求和预测LV能量需求两者的大值进行预测。随后，如果道路再次变得平坦，则预测HV能量需求可以减小至较小的值。以这种方式，能量管理控制器108可以自动地且主动地预测电动车辆的未来峰值和非峰值能量需求。

在框206中，能量管理控制器108(具体是能量流动控制单元122)基于预测HV能量需求和预测LV能量需求来生成控制信号。控制信号用于操作DC/DC转换器106和控制在HV能量存储装置102、LV能量存储装置104和附件负载组116之间的能量流动。下面关于图3和图4来描述框206的示例实施方式。

本文所描述的某些操作包括用于确定和/或预测一个或者多个参数的操作。本文所使用的确定或者预测包括：通过本领域中已知的任何方法来接收值，包括：至少接收来自数据链路或者网络通信的值，接收表示该值的电子信号(例如，电压、频率、电流等)，接收表示该值的计算机生成的参数，从非暂时性计算机可读存储介质上的存储器位置读取值，通过本领域中已知的任何方式和/或通过引用被解释为接收值的默认值，来接收值作为运行时参数。

现在参照图3，示出了能量存储系统100的控制架构300的框图。参照图1，控制架构300包括：HV能量存储装置102、LV能量存储装置104、DC/DC转换器106、能量管理控制器108、MG 112和附件(LV)负载组116。DC/DC转化器106包括：功率转换电路302和开关S1至S4。功率转换电路302包括传统组件(例如、变压器、滤波器等)并且以本领域的技术人员公知的方式工作。开关S1将HV能量存储装置102连接至功率转换电路302。开关S2将功率转换电路302连接至附件负载组116。开关S3将LV能量存储装置104连接至功率转换电路302。开关S4将LV能量存储装置104连接至附件负载组116。

开关S1至S4的打开和闭合由能量管理控制器108(由箭头304表示)控制。通过闭合开关S1和S3，在HV能量存储装置102与LV能量存储装置104之间启用能量流动。通过闭合开关S1和S2，在HV能量存储装置102与附件负载组116中的多个装置(例如，116A至116G)之间启用能量流动。通过闭合开关S4，在LV能量存储装置104与附件负载组116中的多个装置之间启用能量流动。

现在参照图3和图4，阐释操作控制架构300的方法400。在框402中，能量管理控制器108计算预测的HV能量需求和LV能量需求(基于信息124至128)。能量管理控制器108也接收或者确定HV能量存储装置102的当前SOC(HV SOC)和LV能量存储装置104的当前SOC(LVSOC)。确定HV SOC对于安全原因而言很重要，因为HV能量存储装置102是电动车辆的推进动力源。

在框404中，能量管理控制器108将HV SOC和预测HV能量需求与最大HV SOC值进行比较，其中，最大HV SOC值表示HV能量存储装置102的SOC上限。

如果HV SOC和预测HV能量需求小于最大HV SOC值，则能量管理控制器108生成控制信号以打开DC/DC转换器106中的开关S1至S3(框406)。开关S1的打开指示HV能量存储装置102有接收附加电荷(例如，在再生制动可以被传递至HV能量存储装置102期间开发的能量)的能力。同样，开关S3的打开表示LV能量存储装置104有接收附加电荷的能力。

在框408中，能量管理控制器108将LV SOC和预测LV能量需求与最小LV SOC值进行比较，其中，最小LV SOC值表示LV能量存储装置104的SOC下限。如果LV SOC和预测LV能量需求大于或者等于最小LV SOC值，则能量管理控制器108生成控制信号以闭合DC/DC转换器106中的开关S4(框410)。开关S4的闭合指示LV能量存储装置104具有足够的能量或者电力来支持为附件负载组116中的所有装置预测的功耗需求。因此，通过闭合开关S4，能量管理控制器108启用在LV能量存储装置104与附件负载组116中的多个装置之间的能量流动。

另一方面，如果LV SOC和预测LV能量需求小于最小LV SOC值，则LV能量存储装置104没有足够的能量或者电力来支持为附件负载组116中的所有装置预测的功耗需求。在这种情况下，在框412中，能量管理控制器108将HV SOC和预测HV能量需求与最小HV SOC值进行比较，其中，最小HV SOC值表示HV能量存储装置102的SOC下限。如果HV SOC和预测HV能量需求小于最小HV SOC值，则HV能量存储装置102也没有足够的能量或者电力来支持为附件负载组116中的所有装置预测的功耗需求。然而，某些装置仍然必须保持可操作(例如，EPS116B)。因此，在框414中，管理控制器108闭合开关S4以启用在LV能量存储装置104与附件负载组116之间的能量流动，但是同时关闭附件负载组116中的一些装置。例如，可以关闭非关键装置(例如，娱乐系统116F)。能量管理控制器108可以根据优先级规则(例如，从最关键的装置到最不关键的装置)提前关闭装置。

如果HV SOC和预测HV能量需求大于或者等于最小HV SOC值(框412)且如果HV SOC和预测能量需求大于或者等于最大HV SOC值(框404)，则能量管理控制器108确定HV能量存储装置102有足够的能量或者电力来为附件负载组116中的装置供电。同样，能量管理控制器108生成控制信号以闭合DC/DC转换器106中的开关S1(框416)。这样做时，DC/DC转换器106接收来自HV能量存储装置102的输入(HV输入)。这也允许HV能量存储装置102放电。

在框418中，如果HV输入和LV SOC和预测LV能量需求大于或者等于最大LV SOC值，则能量管理控制器108生成控制信号，以打开开关S3和闭合DC/DC转换器106中的开关S2和S4(框420)。最大LV SOC值表示LV能量存储装置104的SOC上限。通过闭合开关S2和S4，能量管理控制器108启用在HV能量存储装置102与附件负载组116中的多个装置之间的能量流动，并且启用在LV能量存储装置104与附件负载组116中的多个装置之间的能量流动。这也允许LV能量存储装置104放电。

在框418中，如果HV输入和LV SOC和预测LV能量需求小于最大LV SOC值，则能量管理控制器108生成控制信号以打开DC/DC转换器106中的开关S4(框422)。此时，LV能量存储装置104可以操作以保持LV SOC稳定。现在，如果在框424中HV输入大于或者等于预测LV能量需求，则HV输入可以满足预测LV能量需求(即，HV输入足够大以支持为附件负载组116中的所有装置预测的功耗需求)。因此，能量管理控制器108生成控制信号以闭合开关S2和S3(框426)。这会启用在HV能量存储装置102与附件负载组106之间的能量流动并且启用在HV能量存储装置102与LV能量存储装置104之间的能量流动。

如果在框424中HV输入小于预测LV能量需求，则HV输入不能够满足预测LV能量需求(即，HV输入太小而不能支持为附件负载组116中的所有装置预测的功耗需求)。在这种情况下，在框428中，能量管理控制器108确定HV输入和LV SOC减去最小LV SOC值所得的值是否小于预测LV能量需求。如果能量管理控制器108确定HV输入和LV SOC减去最小LV SOC值所得的值小于预测LV能量需求，则能量管理控制器108生成控制信号，以打开开关S3并且闭合开关S2和S4(框430)。开关S3打开，因为LV能量存储装置104不能够充电。在框430中，在LV能量存储装置104与附件负载组116中的装置之间启用能量流动，以补充从HV能量存储装置102提供的电力(HV输入)。然而，总的来说缺乏满足为附件负载组116中的所有装置预测的功耗需求的能量。同样，能量管理控制器108根据优先级规则提前关闭附件负载组116中的一些装置(即，非关键的装置)。

另一方面，如果在框428中HV输入和LV SOC减去最小LV SOC值所得的值大于或者等于预测LV能量需求，则能量管理控制器108生成控制信号以闭合开关S2和S3(框426)。

如本文所描述的，能量管理控制器108通过考虑能量存储装置的SOC和任何未来能量需求要求，来提供对在HV能量存储装置102、LV能量存储装置104和附件负载组116中的各个装置之间的能量流动的预测控制。这也确保了电动车辆中的整体能量存储系统100的可靠性和有效性。

尽管本发明已经被描述为具有示例性设计，但本发明在本公开内容的精神和范围内可以进一步改进。因此，本申请意在覆盖采用其总原则的本发明的任何变化、用途或改变。此外，本申请意在覆盖从本公开内容的这样的偏离，其在本发明所涉及的领域中的已知或者常规实践的范围之内，并且其落入所附权利要求的限制之内。

此外，本文包含的各图中显示的连接线意在代表各个元件之间的示例性功能关系和/或物理联接。应当注意，许多替代的或者另外的功能关系或者物理连接可以存在于实际的系统中。然而，益处、优势、问题的解决方案、以及可能导致任何益处、优势或者解决方案产生或者变得更加明显的任何元素都不可以被解释为关键的、必需的或者必要的特征或者元素。因此，保护范围并不受限于除了所附权利要求之外的任何东西，其中，对单数形式的元素的引用并不意在意味着“一个并且仅一个”，除非明确说明，而是指“一个或者多个”。

此外，在权利要求书中使用类似于“A、B或者C中的至少一个”的短语的情况下，意在将短语解释为意味着A可以单独出现实施例中，B可以单独出现在实施例中，C可以单独出现在实施例中，或者元素A、B或者C的任何组合可以出现在单个实施例中，例如，A和B、A和C、B和C、或者A和B和C。

本文中提供了系统、方法和设备。在本文中的详细描述中，对“一个实施例”、“实施例”、“示例实施例”等的引用指示所描述的实施例可以包括特定特征、结构、或者特性，但不是每个实施例都一定包括特定特征、结构、或者特性。此外，这种短语不一定指相同的实施例。此外，当结合实施例描述特定特征、结构、或者特性时，认为其在本领域的技术人员已知的影响具有结合被明确地描述或者未被明确地描述的其它实施例的这种特征、结构、或者特性的知识范畴内。在阅读说明书之后，对于(多个)相关领域中的技术人员显而易见的是如何实施替代实施例中的公开内容。

此外，本公开中没有要素、组件或者方法步骤意在专用于公众，无论该要素、组件或方法步骤是否在权利要求中明确说明。如本文所使用的，术语“包括(comprises)”、“包含(comprising)”或者其任何其它变型意在覆盖非排他性包括，使得包括要素列表的过程、方法、物品或者设备不仅包括这些元素，还可以包括未明确列出或者对这类过程、方法、物品或者设备固有的其它元素。

Claims (24)

1.一种控制电动车辆中的能量流动的方法，所述方法包括如下步骤：

通过控制器接收与所述电动车辆相关联的信息，该信息包括驾驶员信息、道路信息和环境信息；

基于所述信息，通过所述控制器预测所述电动车辆的高压即HV能量需求和低压即LV能量需求；以及

基于预测HV能量需求和预测LV能量需求，通过所述控制器操作直流到直流转换器即DC/DC转换器，以控制所述电动车辆中的HV能量存储装置、LV能量存储装置和多个LV附件负载之间的能量流动。

2.根据权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括如下步骤：确定所述HV能量存储装置的HV荷电状态即HV SOC和所述LV能量存储装置的LV SOC。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述HV SOC和所述预测HV能量需求小于最大HVSOC，并且操作所述DC/DC转换器进一步包括如下步骤：

控制所述DC/DC转换器，以禁用所述HV能量存储装置与所述LV能量存储装置之间和所述HV能量存储装置与所述多个LV附件负载之间的能量流动。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述LV SOC和所述预测LV能量需求大于或者等于最小LV SOC，并且操作所述DC/DC转换器进一步包括如下步骤：

控制所述DC/DC转换器，以启用所述LV能量存储装置与所述多个LV附件负载之间的能量流动。

5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述LV SOC和所述预测LV能量需求小于最小LVSOC，所述HV SOC和所述预测HV能量需求小于最小HV SOC，并且操作所述DC/DC转换器进一步包括如下步骤：

控制所述DC/DC转换器，以启用所述LV能量存储装置与所述多个LV附件负载之间的能量流动；以及

根据优先级规则来关闭所述多个LV附件负载中的一个或者多个。

6.根据权利要求2所述的方法，其中：

当所述HV SOC和所述预测HV能量需求大于或者等于最大HV SOC时；以及

当所述HV SOC和所述预测HV能量需求小于最大HV SOC，所述LV SOC和所述预测LV能量需求小于最小LV SOC，并且所述HV SOC和所述预测HV能量需求大于或者等于最小HV SOC时，

操作所述DC/DC转换器进一步包括如下步骤：控制所述DC/DC转换器，以启用从所述HV能量存储装置开始的能量流动并接收来自所述HV能量存储装置的输入。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，来自所述HV能量存储装置的输入和所述LV SOC和所述预测LV能量需求大于或者等于最大LV SOC，并且操作所述DC/DC转换器进一步包括如下步骤：

控制所述DC/DC转换器，以启用所述HV能量存储装置与所述多个LV附件负载之间以及所述LV能量存储装置与所述多个LV附件负载之间的能量流动。

8.根据权利要求6所述的方法，其中，来自所述HV能量存储装置的输入和所述LV SOC和所述预测LV能量需求小于最大LV SOC。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，来自所述HV能量存储装置的输入大于或者等于所述预测LV能量需求，并且操作所述DC/DC转换器进一步包括如下步骤：

控制所述DC/DC转换器，以启用所述HV能量存储装置与所述LV能量存储装置之间以及所述HV能量存储装置与所述多个LV附件负载之间的能量流动。

10.根据权利要求8所述的方法，其中，来自所述HV能量存储装置的输入小于所述预测LV能量需求，所述LV SOC减去最小LV SOC所得的值和来自所述HV能量存储装置的输入大于或者等于所述预测LV能量需求，并且操作所述DC/DC转换器进一步包括如下步骤：

控制所述DC/DC转换器，以启用所述HV能量存储装置与所述LV能量存储装置之间以及所述HV能量存储装置与所述多个LV附件负载之间的能量流动。

11.根据权利要求8所述的方法，其中，来自所述HV能量存储装置的输入小于所述预测LV能量需求，所述LV SOC减去最小LV SOC所得的值和来自所述HV能量存储装置的输入小于所述预测LV能量需求，并且操作所述DC/DC转换器进一步包括如下步骤：

控制所述DC/DC转换器，以启用所述HV能量存储装置与所述多个LV附件负载之间以及所述LV能量存储装置与所述多个LV附件负载之间的能量流动；以及

根据优先级规则来关闭所述多个附件负载中的一个或者多个。

12.根据权利要求1所述的方法，其中，预测所述HV能量需求和所述LV能量需求包括如下步骤：聚合所述信息以预测所述HV能量需求和所述LV能量需求。

13.一种用于控制电动车辆中的能量流动的控制器，所述控制器包括：

处理器；以及

存储器，所述存储器包括指令，当被所述处理器执行时所述指令使所述控制器进行如下操作：

接收与所述电动车辆相关联的信息，该信息包括驾驶员信息、道路信息和环境信息；

基于所述信息来预测所述电动车辆的高压即HV能量需求和低压即LV能量需求；以及

基于预测HV能量需求和预测LV能量需求，操作直流到直流转换器即DC/DC转换器，以控制在所述电动车辆中的HV能量存储装置、LV能量存储装置和多个LV附件负载之间的能量流动。

14.根据权利要求13所述的控制器，其中，当被所述处理器执行时所述指令进一步使所述控制器确定所述HV能量存储装置的HV荷电状态即HV SOC和所述LV能量存储装置的LVSOC。

15.根据权利要求14所述的控制器，其中，所述HV SOC和所述预测HV能量需求小于最大HV SOC，并且当被所述处理器执行时所述指令进一步使所述控制器进行如下操作：

控制所述DC/DC转换器，以禁用所述HV能量存储装置与所述LV能量存储装置之间以及所述HV能量存储装置与所述多个LV附件负载之间的能量流动。

16.根据权利要求15所述的控制器，其中，所述LV SOC和所述预测LV能量需求大于或者等于最小LV SOC，并且当被所述处理器执行时所述指令进一步使所述控制器进行如下操作：

控制所述DC/DC转换器，以启用所述LV能量存储装置与所述多个LV附件负载之间的能量流动。

17.根据权利要求15所述的控制器，其中，所述LV SOC和所述预测LV能量需求小于最小LV SOC，所述HV SOC和所述预测HV能量需求小于最小HV SOC，并且当被所述处理器执行时所述指令进一步使所述控制器进行如下操作：

控制所述DC/DC转换器，以启用所述LV能量存储装置与所述多个LV附件负载之间的能量流动；以及

根据优先级规则来关闭所述多个LV附件负载中的一个或者多个。

18.根据权利要求14所述的控制器，其中：

当所述HV SOC和所述预测HV能量需求大于或者等于最大HV SOC时；以及

当所述HV SOC和所述预测HV能量需求小于最大HV SOC，所述LV SOC和所述预测LV能量需求小于最小LV SOC，并且所述HV SOC和所述预测HV能量需求大于或者等于最小HV SOC时，

当被所述处理器执行时所述指令进一步使所述控制器控制所述DC/DC转换器，以启用从所述HV能量存储装置开始的能量流动并且接收来自所述HV能量存储装置的输入。

19.根据权利要求18所述的控制器，其中，来自所述HV能量存储装置的输入和所述LVSOC及所述预测LV能量需求大于或者等于最大LV SOC，并且当被所述处理器执行时所述指令进一步使所述控制器进行如下操作：

控制所述DC/DC转换器，以启用所述HV能量存储装置与所述多个LV附件负载之间以及所述LV能量存储装置与所述多个LV附件负载之间的能量流动。

20.根据权利要求18所述的控制器，其中，来自所述HV能量存储装置的输入和所述LVSOC及所述预测LV能量需求小于最大LV SOC。

21.根据权利要求20所述的控制器，其中，来自所述HV能量存储装置的输入大于或者等于所述预测LV能量需求，并且当被所述处理器执行时所述指令进一步使所述控制器进行如下操作：

控制所述DC/DC转换器，以启用所述HV能量存储装置与所述LV能量存储装置之间以及所述HV能量存储装置与所述多个LV附件负载之间的能量流动。

22.根据权利要求20所述的控制器，其中，来自所述HV能量存储装置的输入小于所述预测LV能量需求，所述LV SOC减去最小LV SOC所得的值和来自所述HV能量存储装置的输入大于或者等于所述预测LV能量需求，并且当被所述处理器执行时所述指令进一步使所述控制器进行如下操作：

控制所述DC/DC转换器，以启用所述HV能量存储装置与所述LV能量存储装置之间以及所述HV能量存储装置与所述多个LV附件负载之间的能量流动。

23.根据权利要求20所述的控制器，其中，来自所述HV能量存储装置的输入小于所述预测LV能量需求，所述LV SOC减去最小LV SOC所得的值和来自所述HV能量存储装置的输入小于所述预测LV能量需求，并且当被所述处理器执行时所述指令进一步使所述控制器进行如下操作：

控制所述DC/DC转换器，以启用所述HV能量存储装置与所述多个LV附件负载之间以及所述LV能量存储装置与所述多个LV附件负载之间的能量流动；以及

根据优先级规则来关闭所述多个附件负载中的一个或者多个。

24.根据权利要求13所述的控制器，其中，当被所述处理器执行时预测所述HV能量需求和所述LV能量需求的指令进一步包括如下指令，该指令使所述控制器聚合所述信息以预测所述HV能量需求和所述LV能量需求。

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