基于預(yù)測的電池能量使用控制電池功率的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及基于預(yù)測的電池能量使用來控制混合動(dòng)力電動(dòng)車輛中電池功率的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]混合動(dòng)力電動(dòng)車輛(HEV)動(dòng)力傳動(dòng)系可包括用于將驅(qū)動(dòng)動(dòng)力傳遞到車輛牽引車輪的兩種動(dòng)力源。通常，這些動(dòng)力源可被分為兩大類:機(jī)械類和電力類。機(jī)械動(dòng)力源可包括(例如)通過一組或更多組傳動(dòng)齒輪將機(jī)械動(dòng)力輸出到車輪的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。電力動(dòng)力源可包括一個(gè)或更多個(gè)電機(jī)(例如，電動(dòng)機(jī)或馬達(dá)/發(fā)電機(jī))。電動(dòng)機(jī)可接收來自另一個(gè)發(fā)電機(jī)、電池或其它電力動(dòng)力源的電力。
[0003]兩種動(dòng)力源必需結(jié)合以一起無縫地工作，進(jìn)而在系統(tǒng)功率限制范圍內(nèi)滿足駕駛員的功率需求，同時(shí)優(yōu)化總的動(dòng)力傳動(dòng)系系統(tǒng)的效率和性能。這需要兩種動(dòng)力源的控制的協(xié)調(diào)。由于這種類型的布置向車輪提供多個(gè)功率流路徑，所以對于給定的駕駛員功率需求，為了最大的系統(tǒng)效率，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速能夠被優(yōu)化。然而，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)被命令為以與最大的系統(tǒng)效率相對應(yīng)的功率運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，功率過?；虿蛔惚浑姵厮?。由于電池容量的極限和/或與平衡電池荷電狀態(tài)(SOC)的需要結(jié)合的約束，所以對于給定的駕駛員需求來說，總是以與最大系統(tǒng)效率相對應(yīng)的功率運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)是不可行的。
[0004]優(yōu)化HEV動(dòng)力傳動(dòng)系操作仍然是艱巨的挑戰(zhàn)。對于高效的動(dòng)力傳動(dòng)系運(yùn)轉(zhuǎn)來說，HEV能量管理是核心策略。通常對于給定的電池功率請求，剩余的能量管理是靜態(tài)優(yōu)化問題。電池功率請求的確定通常是探索式的，因此是次優(yōu)的，導(dǎo)致次優(yōu)的燃料經(jīng)濟(jì)性。這樣，需要存在更精確的并且更穩(wěn)健的方法來確定對于給定的駕駛員需求的電池功率請求，該方法在駕駛周期期間平衡電池SOC并允許發(fā)動(dòng)機(jī)以盡可能多地增加系統(tǒng)效率的功率運(yùn)轉(zhuǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]公開了一種用于針對給定駕駛員請求控制混合動(dòng)力車輛中電池功率的系統(tǒng)和方法，該系統(tǒng)和方法平衡電池SOC和電池容量極限，同時(shí)以系統(tǒng)高效的發(fā)動(dòng)機(jī)功率運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)。具體地講，在此公開的實(shí)施例使用可預(yù)知的信息估計(jì)和/或預(yù)測在未來時(shí)間窗期間的電池能量使用，該電池能量使用指示未來充電機(jī)會(huì)(多余的功率將被電池吸收)或推進(jìn)機(jī)會(huì)(boosting opportunity)(電池電力將被釋放)?；谶@個(gè)信息和當(dāng)前電池的荷電狀態(tài)，對于給定的駕駛員需求可確定相關(guān)聯(lián)的電池功率，其平衡以系統(tǒng)高效的發(fā)動(dòng)機(jī)功率運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)的需要，同時(shí)保持平衡的電池SOC。
[0006]在一個(gè)實(shí)施例中，混合動(dòng)力車輛包括發(fā)動(dòng)機(jī)、電池和控制器，所述控制器被配置為基于當(dāng)前電池荷電狀態(tài)和在未來時(shí)間窗期間與發(fā)動(dòng)機(jī)以系統(tǒng)高效的發(fā)動(dòng)機(jī)功率運(yùn)轉(zhuǎn)相關(guān)聯(lián)的預(yù)測的電池能量使用來控制電池功率。所述系統(tǒng)高效的發(fā)動(dòng)機(jī)功率是基于預(yù)測的車速和駕駛員需求的。所述控制器還被配置為當(dāng)所述系統(tǒng)高效的電池功率在零以下、所述預(yù)測的電池能量使用是推進(jìn)并且當(dāng)前電池荷電狀態(tài)超過相關(guān)閾值時(shí)，以系統(tǒng)高效的電池功率運(yùn)轉(zhuǎn)電池。所述預(yù)測的電池能量使用是從可預(yù)知的信息確定的，其中，可預(yù)知的信息可包括地圖數(shù)據(jù)、道路屬性、實(shí)時(shí)交通信息、歷史交通信息和過去駕駛歷史中的至少一種。
[0007]在另一個(gè)實(shí)施例中，一種混合動(dòng)力車輛包括發(fā)動(dòng)機(jī)、電池和控制器，所述控制器被配置為基于當(dāng)前電池荷電狀態(tài)和預(yù)測的電池能量使用來控制電池功率。所述預(yù)測的電池能量使用是基于發(fā)動(dòng)機(jī)以系統(tǒng)高效的發(fā)動(dòng)機(jī)功率運(yùn)轉(zhuǎn)和發(fā)動(dòng)機(jī)以與零電池功率相關(guān)聯(lián)的無充電的發(fā)動(dòng)機(jī)功率運(yùn)轉(zhuǎn)之間的差別的。此外，所述控制器還被配置為在當(dāng)前電池荷電狀態(tài)小于相關(guān)閾值、系統(tǒng)高效的電池功率大于零并且所述預(yù)測的電池能量使用是充電時(shí)，以系統(tǒng)高效的電池功率運(yùn)轉(zhuǎn)電池。所述控制器還被配置為在當(dāng)前電池荷電狀態(tài)小于相關(guān)閾值、系統(tǒng)高效的電池功率大于零并且所述預(yù)測的電池能量使用是推進(jìn)時(shí)，將電池功率設(shè)定為零并且控制發(fā)動(dòng)機(jī)提供輪周功率以滿足駕駛員需求。
[0008]在又一個(gè)實(shí)施例中，一種用于控制具有發(fā)動(dòng)機(jī)和電池的混合動(dòng)力車輛的方法包括:基于與電池以系統(tǒng)高效的電池功率運(yùn)轉(zhuǎn)相關(guān)聯(lián)的當(dāng)前電池能量使用相對于和在未來時(shí)間窗期間與發(fā)動(dòng)機(jī)以系統(tǒng)高效的發(fā)動(dòng)機(jī)功率運(yùn)轉(zhuǎn)相關(guān)聯(lián)的預(yù)測的電池能量使用來控制電池功率。所述方法還包括在當(dāng)前電池荷電狀態(tài)小于相關(guān)閾值、系統(tǒng)高效的電池功率大于零并且所述預(yù)測的電池能量使用是充電時(shí)，控制電池以系統(tǒng)高效的電池功率運(yùn)轉(zhuǎn)。所述方法還包括在當(dāng)前電池荷電狀態(tài)超過相關(guān)閾值、系統(tǒng)高效的電池功率小于零并且所述預(yù)測的電池能量使用是充電時(shí)，控制發(fā)動(dòng)機(jī)提供輪周功率以滿足駕駛員需求。所述預(yù)測的電池能量使用還是基于在未來時(shí)間窗上發(fā)動(dòng)機(jī)以系統(tǒng)高效的發(fā)動(dòng)機(jī)功率運(yùn)轉(zhuǎn)和發(fā)動(dòng)機(jī)以與零電池功率相關(guān)聯(lián)的無充電的發(fā)動(dòng)機(jī)功率運(yùn)轉(zhuǎn)之間的差別的。
[0009]根據(jù)本發(fā)明，提供一種混合動(dòng)力車輛，包括發(fā)動(dòng)機(jī)、電池和控制器，所述控制器被配置基于當(dāng)前電池荷電狀態(tài)和預(yù)測的電池能量使用來控制電池功率。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述預(yù)測的電池能量使用是基于發(fā)動(dòng)機(jī)以系統(tǒng)高效的發(fā)動(dòng)機(jī)功率運(yùn)轉(zhuǎn)和發(fā)動(dòng)機(jī)以與零電池功率相關(guān)聯(lián)的無充電的發(fā)動(dòng)機(jī)功率運(yùn)轉(zhuǎn)之間的差別的。
[0011 ] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述控制器還被配置為在當(dāng)前電池荷電狀態(tài)小于相關(guān)閾值、系統(tǒng)高效的電池功率大于零并且所述預(yù)測的電池能量使用是充電時(shí)，使電池以系統(tǒng)高效的電池功率運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述控制器還被配置為在當(dāng)前電池荷電狀態(tài)小于相關(guān)閾值、系統(tǒng)高效的電池功率大于零并且所述預(yù)測的電池能量使用是推進(jìn)時(shí)，將電池功率設(shè)定為零并且控制發(fā)動(dòng)機(jī)提供輪周功率以滿足駕駛員需求。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述控制器還被配置為在當(dāng)前電池荷電狀態(tài)大于相關(guān)閾值并且系統(tǒng)高效的電池功率大于零時(shí)，以系統(tǒng)高效的電池功率運(yùn)轉(zhuǎn)電池。
[0014]根據(jù)本發(fā)明，提供一種用于控制具有發(fā)動(dòng)機(jī)和電池的混合動(dòng)力車輛的方法，包括:基于與電池以系統(tǒng)高效的電池功率運(yùn)轉(zhuǎn)相關(guān)聯(lián)的當(dāng)前電池能量使用和在未來時(shí)間窗期間與發(fā)動(dòng)機(jī)以系統(tǒng)高效的發(fā)動(dòng)機(jī)功率運(yùn)轉(zhuǎn)相關(guān)聯(lián)的預(yù)測的電池能量使用來控制電池功率。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述系統(tǒng)高效的發(fā)動(dòng)機(jī)功率是基于預(yù)測的車速和駕駛員需求的。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述方法還包括當(dāng)系統(tǒng)高效的電池功率小于零、預(yù)測的電池能量使用是推進(jìn)并且當(dāng)前電池荷電狀態(tài)超過相關(guān)閾值時(shí)，控制電池以系統(tǒng)高效的電池功率運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述方法還包括在當(dāng)前電池荷電狀態(tài)小于相關(guān)閾值、系統(tǒng)高效的電池功率小于零時(shí)，控制電池以系統(tǒng)高效的電池功率運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述方法還包括在當(dāng)前電池荷電狀態(tài)超過相關(guān)閾值、系統(tǒng)高效的電池功率小于零并且所述預(yù)測的電池能量使用是充電時(shí)，控制發(fā)動(dòng)機(jī)提供輪周功率以滿足駕駛員需求。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述方法還包括在當(dāng)前電池荷電狀態(tài)小于相關(guān)閾值、系統(tǒng)高效的電池功率大于零并且預(yù)測的電池能量使用是充電時(shí)，控制電池以系統(tǒng)高效的電池功率運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述方法還包括在當(dāng)前電池荷電狀態(tài)小于相關(guān)閾值、系統(tǒng)高效的電池功率大于零并且所述預(yù)測的電池能量使用是推進(jìn)時(shí)，控制發(fā)動(dòng)機(jī)提供輪周功率以滿足駕駛員需求。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述方法還包括在當(dāng)前電池荷電狀態(tài)大于相關(guān)閾值并且系統(tǒng)高效的電池功率大于零時(shí)，控制電池在系統(tǒng)高效的電池功率下操作。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中，所述預(yù)測的電池能量使用還是基于發(fā)動(dòng)機(jī)在未來