CN114144345A - 改进车辆中的混合动力总成的燃料经济性的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

公开了改进燃料经济性并减少车辆的排放的方法和系统，所述车辆具有电动机、发动机和能量储存设备。该方法和系统涉及：获得前瞻信息和当前状态信息，其中，前瞻信息包括预测车辆速度，并且当前状态信息包括联接到电动机的能量储存设备的当前充电状态(SOC)；以及基于前瞻信息和当前状态信息确定能量储存设备与发动机之间的目标功率分配。

Description

改进车辆中的混合动力总成的燃料经济性的方法和系统
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年5月13日提交的美国临时申请No.62/846,993的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本公开总体涉及混合动力车辆，尤其涉及改进混合动力车辆的燃料经济性。
背景技术
近来，对具有混合动力总成的车辆(即，具有多种形式的动力的混合动力车辆)的需求增加，以满足诸如改进的燃料经济性和减少的排放之类的标准，同时始终为用户保持最佳性能。当混合动力车辆以低速进行多次停止起动(即，在繁忙交通中)，变速器处于前进档，但驾驶员未按压加速器踏板时，车辆以称为爬行怠速的状态缓慢地向前移动。优选的是避免这种类型的发动机怠速，因为在这个时间期间使用的大量燃料被浪费了，当在交通畅通的道路中使用相同量的燃料以允许车辆以更快的速度行驶时会更有效。
此外，当选择性催化还原(SCR)系统中使用的催化剂的温度太低或太高时，SCR系统的效率显著下降，导致更多的氮氧化物(NOx)在它们可以借助于催化剂(诸如氨)被还原成双原子氮和水之前就作为车辆排放物被释放到大气中。因此，当催化剂温度太低时和当催化剂温度太高时，如果可能，优选避免使用发动机而是代替地使用电动机来驱动混合动力车辆。
此外，当混合动力车辆在道路上停止时开启发动机导致来自车辆的NOx排放增加。这是因为当发动机最初开启时，SCR系统内的催化剂温度还没有高到足以允许SCR系统有效地工作，因此发动机需要保持运行一时间段以将催化剂温度升高到优选温度。在该过程期间，直到催化剂温度达到优选温度为止，SCR系统持续工作但不以其最佳效率工作，从而导致更多的NOx排放物释放到大气中。
图1例示了柴油发动机在不同功率工作点处的时间与催化剂温度之间的模拟关系。该曲线图示出了在25kW功率下的第一工作点100、在50kW功率下的第二工作点102、在75kW功率下的第三工作点104、在100kW功率下的第四工作点106、在125kW功率下的第五工作点108、在150kW功率下的第六工作点110以及在175kW功率下的第七工作点112的这种数据。如图1所示，在较高功率下的工作点可能比在较低功率下的另一工作点更快地达到优选催化剂温度。
鉴于上述示例，需要操作混合动力车辆中的混合动力总成，使得电动机和发动机的操作以在燃料经济性和减少排放方面尽可能高效的方式被控制。
政府支持条款
该材料基于能源部在授权号DE-EE0007761下支持的工作。政府拥有本发明中的某些权利。
发明内容
本公开的各种实施方式涉及一种改进燃料经济性并减少车辆的排放的方法和系统，所述车辆具有电动机、发动机和能量储存设备。在一个实施方式中，该方法涉及获得前瞻信息(lookahead information)和当前状态信息，其中，所述前瞻信息包括预测车辆速度，并且所述当前状态信息包括联接到所述电动机的所述能量储存设备的当前充电状态(SOC)。该方法还涉及基于所述前瞻信息和所述当前状态信息确定所述能量储存设备与所述发动机之间的目标功率分配。
在实施方式的一个方面中，通过以下步骤来确定所述目标功率分配：确定阈值车辆速度和在预定时间段或距离范围内的平均预测车辆速度；当所述平均预测车辆速度低于所述阈值车辆速度时，基于前瞻信息和当前状态信息修改所述目标功率分配，使得所述能量储存设备被充电到目标值；以及当所述平均预测车辆速度高于所述阈值车辆速度时，基于所述前瞻信息和所述当前状态信息修改所述目标功率分配。在一个实施方式中，使用所述前瞻信息和所述当前状态信息来动态地计算所述目标功率分配。在一个实施方式中，所述当前状态信息还包括车辆功率容量，所述车辆功率容量包括发动机功率容量、电动机功率容量和能量储存设备功率容量中的至少一者。
本文还公开了一种改进燃料经济性并减少车辆的排放的方法和系统，所述车辆具有电动机、发动机和能量储存设备，该方法和系统包括：获得前瞻信息和当前状态信息，其中，所述前瞻信息包括预测催化剂温度，并且所述当前状态信息包括当前催化剂温度和所述能量储存设备的当前SOC；基于所述前瞻信息和所述当前状态信息确定所述能量储存设备与所述发动机之间的目标功率分配；以及基于所述预测催化剂温度以及所述当前SOC与目标SOC之间的差来控制施加到所述发动机的用于所述能量储存设备的负荷，以满足由所述目标功率分配限定的功率水平。
在实施方式的一个方面中，通过以下步骤来确定所述目标功率分配：确定高催化剂温度阈值和低催化剂温度阈值；当所述预测催化剂温度低于所述低催化剂温度阈值时，修改目标功率分配，使得发动机在动态确定的第一最佳点工作，以升高当前催化剂温度；当所述预测催化剂温度高于所述高催化剂温度阈值时，修改目标功率分配，使得发动机在动态确定的第二最佳点工作，以降低当前催化剂温度；以及当所述预测催化剂温度高于所述低催化剂温度阈值且低于所述高催化剂温度阈值时，修改目标功率分配，使得发动机在动态确定的第三最佳点工作，以维持当前催化剂温度。在一个实施方式中，所述当前状态信息还包括车辆功率容量，所述车辆功率容量包括发动机功率容量、电动机功率容量和能量储存设备功率容量中的至少一者。
本文还公开了一种改进燃料经济性并减少车辆的排放的方法和系统，所述车辆具有电动机、发动机和能量储存设备，该方法和系统包括：确定车辆停止；获得前瞻信息和当前状态信息，其中，所述前瞻信息包括预测停止时间、预测功率需求和预测催化剂温度，并且所述当前状态信息包括当前催化剂温度、催化剂响应时间和当前发动机状态；基于所述前瞻信息和所述当前状态信息确定目标发动机状态和目标发动机负荷；以及控制所述发动机以满足所述目标发动机状态和所述目标发动机负荷。在实施方式的一个方面中，所述目标发动机状态是当所述发动机保持在关闭状态直到所述发动机在目标发动机启动时间开启时的发动机状态。在实施方式的另一方面中，还通过以下步骤来确定所述目标发动机状态和所述目标发动机负荷：当所述预测停止时间比所述催化剂响应时间长时，至少基于所述催化剂响应时间和所述预测停止时间来动态地计算所述目标发动机启动时间。
本文公开了车辆的混合动力总成系统，该混合动力总成系统包括控制单元、联接到控制单元的电动机、联接到控制单元和电动机的能量储存设备、联接到控制单元的发动机以及后处理系统。在一个实施方式中，控制单元获得前瞻信息和当前状态信息，其中，前瞻信息包括预测车辆速度，并且当前状态信息包括所述能量储存设备的当前充电状态(SOC)和车辆功率容量；基于所述前瞻信息和所述当前状态信息确定用于所述总成系统的目标功率分配；以及基于所述目标功率分配控制对所述电动机、所述能量储存装置和所述发动机的功率分配。
本文还公开了车辆的混合动力总成系统，该混合动力总成系统包括控制单元、联接到控制单元的电动机、联接到控制单元和电动机的能量储存设备、联接到控制单元的发动机以及后处理系统。在一个实施方式中，控制单元获得前瞻信息和当前状态信息，其中，所述前瞻信息包括预测催化剂温度，并且所述当前状态信息包括当前催化剂温度和联接到电动机的所述能量储存设备的当前SOC和车辆功率容量；基于所述前瞻信息和所述当前状态信息确定所述总成系统的目标功率分配；以及基于所述预测催化剂温度和所述目标功率分配来控制施加到所述发动机的用于所述能量储存设备的负荷，以满足由所述目标功率分配限定的功率水平。
本文还公开了一种车辆的混合动力总成系统，该混合动力总成系统包括控制单元、联接至该控制单元的电动机、联接至该控制单元的发动机、能量储存设备以及后处理系统。在一个实施方式中，当车辆停止时，控制单元获得前瞻信息和当前状态信息，其中，前瞻信息包括预测停止时间、总成的预测功率需求和预测催化剂温度，并且当前状态信息包括当前催化剂温度、催化剂响应时间和当前发动机状态；基于所述前瞻信息和所述当前状态信息确定目标发动机状态、目标发动机负荷和改变所述当前发动机状态的目标时间；以及控制所述发动机以满足所述目标发动机状态和所述目标发动机负荷。
尽管公开了多个实施方式，但是根据示出并描述了本公开的例示性实施方式的下面的详细描述，本公开的其它实施方式对于本领域技术人员将变得显而易见。因此，附图和详细描述本质上应被认为是例示性的而不是限制性的。
附图说明
当伴随以下附图时，根据以下描述将更容易理解实施方式，并且其中相同的附图标记表示相同的元件。这些所描述的实施方式应被理解为对本公开的例示而不以任何方式进行限制。
图1是以不同功率工作点示出发动机的时间与SCR催化剂温度之间的关系的图；
图2是在特定布局中的具有并联混合动力架构的混合动力车辆的示例的框图；
图3是示出如本文所公开的混合动力车辆的预测交通负荷与目标充电状态(SOC)之间的关系的一组图；
图4是例示如本文所公开的控制发动机负荷的方法的流程图；
图5是例示根据本文所公开的一个实施方式的控制发动机负荷的方法的流程图；
图6是示出本文所公开的催化剂温度与目标SOC之间的关系的一组图；
图7是例示根据本文所公开的一个实施方式的控制发动机负荷的方法的流程图；
图8是例示如本文所公开的确定目标功率分配的方法的流程图；
图9是例示根据本文所公开的一个实施方式的控制发动机负荷的方法的流程图；
图10是例示如本文所公开的确定目标发动机状态的方法的流程图；
图11是示出在如本文所公开的一个实施方式中增大预期速度的时机与发动机的激活之间的关系的一组图；
图12是示出在如本文所公开的一个实施方式中增大预期速度的时机与发动机的激活之间的关系的一组图；
图13是示出在如本文所公开的一个实施方式中增大预期速度的时机与发动机的激活之间的关系的一组图；
图14是示出在如本文所公开的一个实施方式中系统NOx排放量与发动机速度和发动机功率的组合之间的关系的图；
图15是示出如本文所公开的一个实施方式中的不同模块和控制器之间的不同输入和输出的框图。
尽管本公开可以具有各种修改和替代形式，但是已经在附图中通过示例的方式示出了具体的实施方式，并且在下面对其进行详细描述。然而，其目的不是将本公开限制到所描述的特定实施方式。相反，本公开旨在覆盖落入由所附权利要求限定的本公开范围内的所有修改、等同形式和替代形式。
具体实施方式
在以下详细描述中，参照形成本发明的一部分并且通过实践本公开的例示特定实施方式的方式示出的附图。足够详细地描述了这些实施方式以使得本领域技术人员能够实践本公开，并且应理解的是，在不脱离本公开的范围的情况下，可以利用其它实施方式并且可以进行结构上的改变。因此，以下详细描述不应被视为具有限制意义，并且本公开的范围由所附权利要求及其等同物限定。
在整个该说明书中对“一个实施方式”、“一实施方式”或类似语言的引用意味着结合该实施方式描述的特定特征、结构或特性被包括在本公开的至少一个实施方式中。在整个该说明书中的短语“在一个实施方式中”、“在一实施方式中”和类似语言的出现可以但不一定都指相同的实施方式。类似地，术语“实现方式”的使用意味着具有结合本公开的一个或更多个实施方式描述的特定特征、结构或特性的实现方式，然而，如果没有明确的相关性来另外指示，则实现方式可以与一个或更多个实施方式相关联。此外，本文所述主题的所描述的特征、结构或特性可以在一个或更多个实施方式中以任何合适的方式组合。
如图2所示，具有并联混合动力架构的混合动力车辆200通常具有由燃料(诸如汽油或柴油)提供动力的发动机202和由功率电子(PE)模块206控制并由电池208供电的电动机204。系统控制单元(SCU)210控制发动机202、PE模块206和电池208的操作。离合器212位于发动机202与电动机204之间，并且另一离合器214位于电动机204与自动手动变速器(AMT)216之间，该自动手动变速器也由SCU 210控制。混合动力架构的其它配置也是适用的。例如，这些部件可以被定位成使得AMT216与发动机202和电动机204两者联接，使得离合器212位于发动机202与AMT 216之间，并且离合器214位于电动机204与AMT 216之间。
图3例示了预测交通负荷如何动态地影响混合动力车辆中的电池的目标充电状态(SOC)的示例，并且图4示出了在车辆的控制系统中使用的预测控制算法400的一个示例。如上所述，优选在交通繁忙期间关闭发动机，而在交通畅通期间使用发动机来驱动车辆。在这种情况下，应当理解，当交通繁忙时，电动机比发动机更有效。相反，当混合动力车辆在具有轻交通负荷的道路上以高速移动时，更有益的是使用发动机来驱动车辆，使得发动机也可以对电池充电。此外，频繁地开启发动机以将电池功率恢复到临界阈值以下会对排放和燃料经济性造成不利影响。基于该理解，本文所公开的本方法结合了前瞻信息以提前预测交通负荷，从而在使用发动机与电动机驱动车辆之间进行切换。
在本文所示的示例中，交通状况通常分成三类：轻或低交通负荷、中等交通负荷以及重或高交通负荷。适当时，其它示例可以将交通状况分类成两个类别或甚至四个或更多类别。在任何交通状况下，车辆的控制系统获得关于前方道路上的交通负荷的数据(即，前瞻信息)以及当前状态信息，如图4中的步骤402所示，并且确定电池在不久的将来的目标SOC，如步骤404所示。这可以使用本领域已知的结合在车辆系统中的任何预测控制算法来实现，诸如通过集成第三方数字地图数据和诸如摄像机和GPS数据之类的车辆传感器数据，以及其它基于云的系统算法。在一个示例中，控制系统控制发动机负荷，使得电池满足目标SOC，如图7中的步骤702所示。在一些示例中，当前SOC与目标SOC之间的差被确定成使得该差连同如图8所示的预测催化剂温度一起确定施加到发动机的用于能量储存设备的负荷量，以满足由目标功率分配限定的功率水平。
例如，当车辆处于中等交通负荷区域300中并且控制系统预测高交通负荷区域302正在接近(即，低预期速度)时，控制系统设定高目标SOC值，使得车辆可以在发动机运行的同时对电池充电。随后增加发动机负荷以适应发动机对电池充电以达到高目标SOC。当车辆到达预先指定的高交通负荷区域302时，发动机被关闭并且控制系统切换到使用由电池供电的电动机来驱动车辆。当车辆基于电动机运行时，控制系统再次获得前方道路的交通负荷数据。此时，控制系统预测车辆将到达低交通区域304(即，快速预期速度)，并且控制系统设定低目标SOC值，使得电池容量可用以在可用时尽可能地捕获再生能量。只要没有预测到高交通负荷区域，控制系统就继续维持电池的低目标SOC值。
图4示出了方法400，其中，第一步骤402涉及例如通过处理单元从与处理单元在工作时联接的前瞻计算模块获得前瞻信息和当前状态信息。然后，在第二步骤404中，处理单元基于在步骤402中获得的数据确定能量储存部(即，电动机)与发动机之间的目标功率分配。图5示出了步骤404中涉及的各个步骤。在第一步骤500中，处理单元基于在步骤402中获得的数据确定阈值车辆速度和在预定时间段或距离范围内的平均预测车辆速度。然后，在步骤502中，处理单元判定平均预测车辆速度是否小于阈值速度。如果是，则在步骤504中，处理单元基于前瞻信息和当前状态信息修改目标功率分配，使得将车载能量储存部充电到目标值。否则，处理单元在步骤506中基于前瞻信息和当前状态信息修改目标功率分配，而不对能量储存部充电。
前瞻信息的示例包括由诸如eHorizon(电子地平线：electronic Horizon)模块之类的智能预测软件应用提供的数据，eHorizon模块提供基于与可能的道路模式、速度限制、驾驶条件等有关的当前车辆位置的信息，这些信息可能影响车辆将来能够在某个时间窗口(例如，在下一个t秒的时间或d米的距离)行驶的速度。在一个示例中，eHorizon模块访问作为基于云的系统的一部分的外部服务器，以获取该模块确定道路信息以从中计算预测所需的信息。在一个示例中，由eHorizon模块接收的数据包括ADAS(高级驾驶员辅助系统)地图或本领域已知的其它合适的地图。还存在利用前瞻信息的电子特征的其它示例，诸如SmartTorque2、smartcoast和预测巡航控制，所有这些都在由Cummins设计和制造的CumminsX15TM效率系列发动机的ADEPTTM(高级动态高效总成技术)套件中。
图6比较了当车辆保持行驶时催化剂温度600的变化以及它们如何影响目标SOC值602。在该实施方式中，目标SOC值有三个设置可用：高、中、低。在正常催化剂温度状态604中，目标SOC处于中等水平，即在高与低之间。当催化剂温度降到低温度阈值以下并进入低催化剂温度状态606时，目标SOC被设定为高。另选地，当催化剂温度上升到高温度阈值以上并进入高催化剂温度状态608时，目标SOC被设定为低。
图7示出了方法700，其中，在图4中的步骤404之后包括控制施加到发动机的用于能量储存部的负荷以满足由目标功率分配限定的功率水平的附加步骤702。该控制可以由例如在工作时联接到该能量储存部和该发动机两者的控制器来执行，使得可以实现由该处理单元确定的功率分配。图8示出了步骤702中涉及的各个步骤。首先，控制器在步骤800中确定高催化剂温度阈值和低催化剂温度阈值。这些阈值可以是预定的并存储在控制器或相关处理单元的存储器中，或者可以是动态的并基于例如大气温度或其它环境因素进行调节。然后，控制器在步骤802中确定预测催化剂温度是否小于低催化剂温度阈值、是否大于高催化剂温度阈值或者是否在低催化剂温度阈值与高催化剂温度阈值之间。在一种情况下，预测催化剂温度低于低催化剂温度阈值，因此控制器进行到步骤804，在步骤804中，修改目标功率分配，使得发动机在第一最佳点工作以升高当前催化剂温度。在另一种情况下，预测催化剂温度高于高催化剂温度阈值，因此控制器进行到步骤806，在步骤806中，修改目标功率分配，使得发动机在第二最佳点工作以降低当前催化剂温度。然后，在最后一种情况下，预测催化剂温度在两个阈值之间，因此控制器进行到步骤808，在步骤808中，修改目标功率分配，使得发动机在第三最佳点工作以维持当前催化剂温度。在一些示例中，预测催化剂温度以及当前SOC与目标SOC之间的差用于确定施加到发动机的用于能量储存设备的负荷量，以满足由目标功率分配限定的功率水平。
图9示出了当车辆停止时控制发动机的方法900。在第一步骤902中，处理单元确定车辆停止。在一个示例中，在车辆停止时，发动机仍然怠速；在另一示例中，发动机可以完全关闭。在下一步骤402中，获得前瞻信息和当前状态信息，然后在步骤904中确定目标发动机状态和目标发动机负荷。最后，在步骤906中，例如通过控制器控制发动机，以满足先前步骤中确定的目标发动机状态和目标发动机负荷。
图10示出了基于预测停止时间和其它参数来确定目标发动机状态或能量储存部与发动机之间的目标功率分配的方法1000。在步骤402中处理单元获得了前瞻信息和当前状态信息之后，处理单元随后在步骤1002中确定车辆是否停止。如果车辆仍在行驶，则方法进行到如上所述的步骤404。然而，如果车辆停止，则处理器随后在步骤1004中获得车辆的预测停止时间。可以使用各种方法获得预测停止时间。例如，车辆可以具有连接到全球定位系统(GPS)的设备，该设备与地图软件一起工作以确定停止的车辆的位置。该软件可以确定车辆临时停止在铁路道口，在该铁路道口，诸如旅客列车或货运列车之类的列车阻挡车辆行驶的道路。另选地，该软件可以确定该车辆被困在由以下项中的一个或更多个项引起的交通堵塞中：高峰时间交通、事故、建筑或其它形式的道路堵塞。在每种情况下，软件能够使用本领域已知的方法预测车辆的估计停止时间。
在获得预测停止时间之后，在步骤1006，处理单元确定系统当前是否在低NOx排放状态下工作。如果系统具有高于阈值的NOx排放(即，发动机开启但怠速)，则处理单元在步骤1008中确定目标发动机负荷以尽可能快地降低NOx排放。这样，在步骤1010中发动机保持开启，并且目标发动机负荷可以根据预测NOx排放或其它合适的预测排放状况而增加。
另选地，如果NOx排放低，则处理单元进行到步骤1012以确定预测功率需求是否导致高的预测NOx排放。高NOx排放可能是由于缺乏催化剂预热时间造成的。这样，当发动机开启时，催化剂需要达到适当的温度以防止高系统NOx排放。因此，确定步骤1012依赖于在发动机开启之后施加到发动机的可能负荷。如果确定预测功率需求导致低的预测NOx排放，则在步骤1008中确定目标发动机负荷，并且在步骤1014中，发动机保持关闭直到预测停止时间结束为止，然后再次开启发动机。在这种情况下，目标发动机起动时间与预测停止时间相同，并且目标发动机负荷低。
在一些情况下，例如，如果催化剂温度未充分预热并且预期重负荷将施加到车辆，则可以确定预测功率需求导致高的预测NOx排放。如果是，则处理单元进行到步骤1016，并且处理单元确定预测停止时间是否比催化剂响应时间长，催化剂响应时间是催化剂从当前催化剂温度达到可接受温度所需的时间。在预测停止时间比催化剂响应时间短的第一种情况下，方法进行到步骤1008，然后进行到如上所述的步骤1010。在这种情况下，目标发动机起动时间再次为t＝0，并且目标发动机负荷也根据预测NOx排放而变化。
最后，预测停止时间可能比催化剂响应时间长。然后，在步骤1018中确定目标发动机起动时间和目标发动机负荷，并且根据步骤1020，发动机保持关闭然后在目标发动机起动时间开启。在这种情况下，目标发动机启动时间是预测停止时间减去催化剂响应时间，即，发动机被启动以使催化剂在预测停止时间结束时充分预热。目标发动机负荷根据预测NOx排放而变化。
图11至图13例示了基于预测停止时间、催化剂响应时间和预测NOx排放开启发动机的不同时机。在图11中，催化剂响应时间比预测停止时间短。因此，发动机在时间Y被开启，使得在时间X，后处理系统被充分预热。在该示例中，预测功率需求指示在车辆再次起动之后系统NOx排放将较高，但是催化剂响应时间相对较短，因此发动机可以保持关闭直到时间Y。在另一方面，在图12中，预测功率需求指示在车辆再次起动之后系统NOx排放将高，但是催化响应时间与预测停止时间相同或比预测停止时间长。在该示例中，发动机在t＝0时立即开启以预热后处理系统。发动机负荷可以根据系统将排放多少NOx来调节。在图13中，预测功率需求指示在车辆再次起动之后NOx排放将较低，因此不需要考虑催化剂响应时间，因为后处理系统不需要预热。发动机在时间X开启，时间X是预测停止时间结束的时间。这样，处理单元基于预测功率需求动态地估计NOx排放和燃料消耗的折衷，以确定发动机是否应该起动或保持关闭，以及发动机开启后发动机的工作点。
图14示出了系统NOx图1400，其示出了根据本公开的系统NOx排放量与发动机速度和发动机功率的组合之间的关系。各个环1402示出了对于发动机速度和发动机功率的各种不同组合NOx排放相同的区域。星形1404示出了车辆在其发动机速度和功率方面的当前位置，并且虚线1406示出了当关系从具有第一水平的NOx排放的区域移动到具有不同的第二水平的NOx排放的另一区域时发动机速度和发动机功率的组合所采取的路径等。因此，星形1404左侧的三个星形中的每一者具有不同的NOx排放量。发动机的峰值功率曲线1408示出了车辆可实现的最大功率量。
图15示出了如本文所公开的用于改进燃料经济性和减少车辆排放的系统1500的实施方式。系统1500包括四个组件：前瞻计算模块1502、SCR温度预测模块1504、前瞻动态排放管理(DEM)模块1506和系统控制器1508。前瞻计算模块1502获取诸如车辆质量、前瞻距离窗口、前瞻道路坡度、前瞻滚动阻力和前瞻速度/停止时间的数据，以确定前瞻功率要求和前瞻车辆速度。SCR温度预测模块1504预测SCR催化剂床温度。前瞻DEM模块1506将来自前瞻计算模块1502的前瞻功率要求、前瞻车辆速度和车辆质量以及来自SCR温度预测模块1504的预测SCR催化剂床温度以及其它数据(诸如发动机功率容量、电池充电状态、电动机功率容量和电池功率容量)作为输入，以确定目标SOC和目标功率分配以及打开还是关闭发动机。系统控制器1508获取由前瞻DEM模块1506输出的信息以确定发动机功率需求和电动机功率需求。
应当注意，上述数据中的任一者都可以使用前瞻算法(诸如应用和软件)、使用与车辆内的部件(诸如电池、发动机、电动机和SCR)相关联的传感器来获得，或者被预编程并存储在处理单元可访问的存储单元中。模块1502、1504和1506可以使用诸如中央处理单元(CPU)、片上系统(SoC)或多芯片模块(MCM)之类的一个或更多个处理单元来实现。
另外，预测软件应用还可以与车辆到车辆(V2V)、车辆到基础设施(V2I)或其它车辆到所有物(V2X)通信模块集成以获得附加益处。例如，V2X模块使得车辆能够以分层配置发送包括车辆的位置信息以及其它信息的本地动态地图(LDM)数据。例如，LDM的第一层(类型1数据)包含诸如地图数据的永久静态数据，第二层(类型2)包含诸如路边基础设施的瞬时静态数据，第三层(类型3)包含诸如拥堵和信号相位的瞬时动态数据，并且第四层(类型4)包含诸如其它车辆和/或行人的位置、方向和速度的高度动态数据。使用这种V2X模块允许软件应用基于前瞻信息更好地预测车辆的未来状态。
在不脱离本公开的范围的情况下，本主题可以以其它特定形式来体现。所描述的实施方式在所有方面仅被认为是例示性的而非限制性的。本领域技术人员将认识到，与所公开的实施方式一致的其它实现方式是可能的。上面的具体实施方式和其中描述的示例仅仅是为了例示和描述的目的呈现的，而不是为了限制。例如，所描述的操作可以以任何适当的方式来进行。这些方法可以以任何合适的顺序执行，同时仍然提供所描述的操作和结果。因此，设想本实施方式覆盖落入以上公开的和本文要求保护的基本原理的范围内的任何和所有修改、变化或等同物。此外，尽管以上描述描述了呈处理器执行代码形式的硬件、呈状态机器形式的硬件或者能够产生相同效果的专用逻辑，但是也可以设想其它结构。

Claims (15)

1.一种改进燃料经济性并减少车辆的排放的方法，所述车辆具有电动机、发动机和能量储存设备，所述方法包括：
通过系统控制单元获得前瞻信息和当前状态信息，其中，所述前瞻信息包括预测车辆速度，并且所述当前状态信息包括联接到所述电动机的所述能量储存设备的当前充电状态(SOC)；以及
通过所述系统控制单元基于所述前瞻信息和所述当前状态信息确定所述能量储存设备与所述发动机之间的目标功率分配。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述目标功率分配包括：
通过所述系统控制单元确定阈值车辆速度和在预定时间段或预定距离范围中的至少一者内的平均预测车辆速度。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，确定所述目标功率分配包括：
通过所述系统控制单元确定所述平均预测车辆速度低于所述阈值车辆速度；以及
通过所述系统控制单元基于所述前瞻信息和所述当前状态信息修改所述目标功率分配，使得所述能量储存设备被充电到目标值。
4.根据权利要求2所述的方法，其中，确定所述目标功率分配包括：
通过所述系统控制单元确定所述平均预测车辆速度高于所述阈值车辆速度；以及
通过所述系统控制单元基于所述前瞻信息和所述当前状态信息修改所述目标功率分配。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述目标功率分配是使用所述前瞻信息和所述当前状态信息动态地计算出的。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述当前状态信息还包括车辆功率容量，所述车辆功率容量包括发动机功率容量、电动机功率容量和能量储存设备功率容量中的至少一者。
7.一种改进燃料经济性并减少车辆的排放的方法，所述车辆具有电动机、发动机和联接到所述电动机的能量储存设备，所述方法包括：
通过系统控制单元获得前瞻信息和当前状态信息，其中，所述前瞻信息包括预测催化剂温度，并且所述当前状态信息包括当前催化剂温度和所述能量储存设备的当前SOC；
通过所述系统控制单元基于所述前瞻信息和所述当前状态信息确定所述能量储存设备与所述发动机之间的目标功率分配；以及
通过所述系统控制单元基于所述预测催化剂温度以及所述当前SOC与目标SOC之间的差来控制施加到所述发动机的用于所述能量储存设备的负荷，以满足由所述目标功率分配限定的功率水平。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，确定所述目标功率分配包括：
通过所述系统控制单元确定高催化剂温度阈值和低催化剂温度阈值。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，确定所述目标功率分配包括：
通过所述系统控制单元确定所述预测催化剂温度低于所述低催化剂温度阈值；以及
通过所述系统控制单元修改所述目标功率分配，使得所述发动机在动态确定的第一最佳点工作，以升高所述当前催化剂温度。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，确定所述目标功率分配包括：
通过所述系统控制单元确定所述预测催化剂温度高于所述高催化剂温度阈值；以及
通过所述系统控制单元修改所述目标功率分配，使得所述发动机在动态确定的第二最佳点工作，以降低所述当前催化剂温度。
11.根据权利要求8所述的方法，其中，确定所述目标功率分配包括：
通过所述系统控制单元确定所述预测催化剂温度高于所述低催化剂温度阈值且低于所述高催化剂温度阈值；以及
通过所述系统控制单元修改所述目标功率分配，使得所述发动机在动态确定的第三最佳点工作，以维持所述当前催化剂温度。
12.根据权利要求7所述的方法，其中，所述当前状态信息还包括车辆功率容量，所述车辆功率容量包括发动机功率容量、电动机功率容量和能量储存设备功率容量中的至少一者。
13.一种改进燃料经济性并减少车辆的排放的方法，所述车辆具有电动机、发动机和能量储存设备，所述方法包括：
通过系统控制单元确定车辆停止；
通过所述系统控制单元获得前瞻信息和当前状态信息，其中，所述前瞻信息包括预测停止时间、预测功率需求和预测催化剂温度，并且所述当前状态信息包括当前催化剂温度、催化剂响应时间和当前发动机状态；
通过所述系统控制单元基于所述前瞻信息和所述当前状态信息确定目标发动机状态和目标发动机负荷；以及
通过所述系统控制单元控制所述发动机以满足所述目标发动机状态和所述目标发动机负荷。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述目标发动机状态是当所述发动机保持在关闭状态直到所述发动机在目标发动机启动时间开启时的发动机状态。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，确定所述目标发动机状态和所述目标发动机负荷还包括：
通过所述系统控制单元确定所述预测停止时间比所述催化剂响应时间长；以及
通过所述系统控制单元至少基于所述催化剂响应时间和所述预测停止时间来动态地计算所述目标发动机启动时间。
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