用于控制混合动力车辆的系统和方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及一种用于控制混合动力车辆、并且特别是用于控制混合动力车辆的可再充电的能量存储装置的电量状态的系统和方法。
【背景技术】
[0002]插电式混合动力车辆包括变速器、内燃发动机、电马达-发电机、和可再充电的能量存储装置，诸如电池。相应地，车辆可通过内燃发动机、电马达或两者而被推进。有时，车辆仅仅通过由可再充电的电池供能的电马达驱动。有时，当车辆使用者预期在多山的区域中驾驶、且其中在该多山的区域中车辆预期攀爬陡峭的上坡或在多丘陵地形中驾驶时，车辆可为使用者提供选择，以手动地选择被称为山路模式的驱动模式，在山路模式中，车辆被命令给电池充电至预定的电量状态(S0C)(其可被称为山路模式S0C)，并且以在山路模式S0C下维持电池的储备电荷，以提供最低水平的坡度爬升性能。用于山路模式的S0C的预定值独立于车辆的实际使用情况，例如，不随车辆的实际使用情况而变化，使得山路模式S0C可能超过车辆完成旅程所需的实际道路负载能量。当在山路模式下驾驶，并且由于山路模式的充电需求，车辆可能具有较不灵敏的加速性能。如果在多山地区驾驶时使用者没有选择山路模式，推进动力可能降低，并且车辆性能受限，这可能导致增加的燃料消耗。
【发明内容】
[0003]提供了一种用于适应性地控制用于特定旅程路径的混合动力车辆的能量存储装置的电量状态(S0C)的系统和方法，其中车辆的充电模式和在旅程路径期间能量存储装置充电所达的电量状态阈值是基于最低能量需求(MER)而确定的，该最低能量需求是基于旅程路径而针对驾驶分析图(profile)动态确定的，使得，在沿着旅程路径的车辆操作期间，避免关于性能效果(诸如降低的推进动力)的能量不足和能量不足的发生。文中描述的方法和系统是有优势的，例如，相对于持续地将能量存储装置的电量状态维持在相对较高且任意的值，这通过选择性地将能量存储装置充电至避免能量不足的发生所需的最低的电量状态，以及通过仅当指示能量不足时通过使用对于可用充电时间最有效的充电模式而对能量存储装置充电实现。该系统和方法可分析一系列分析图窗口中的驾驶分析图，每个分析图窗口代表限定驾驶分析图的旅程路径的旅程段，使得最低能量需求能够当车辆沿着旅程路径行进时动态地估计和再估计，以适应性地调整在旅程期间的最低能量需求和S0C阈值。
[0004]文中所提供的方法和系统使用由驾驶分析图而确定的最低能量需求(MER)以通过命令车辆在电量消耗(常规)模式、电量维持(保持)模式和混合动力车辆的多个充电模式下操作之间转换而控制混合动力车辆的操作，以最优化电能的使用，最小化排放，且最大化燃料经济性。在一个示例中，多个充电模式包括标准充电模式、延长充电模式、和紧缩充电模式。最低能量需求基于针对特定旅程路径生成的能量不足分布而确定，并且电量状态(S0C)阈值基于最低能量需求而限定。S0C阈值是在旅程路径期间可从车辆的能量存储装置获得以避免能量不足的发生所需的最低SOC，其中能量不足从能量不足分布中识别。驾驶分析图可在一系列随后的分析图窗口中被分析，使得最低能量需求和S0C阈值可随着限定驾驶分析图的旅程路径的持续期间而变化，并且当最低能量需求沿着旅程路径变化时，车辆可在电量消耗、电量维持和充电模式中转换。S0C阈值与能量存储装置的S0C相比较，并且当S0C阈值超过能量存储装置的S0C时，车辆选择性地被命令在标准充电模式、紧缩充电模式和延长充电模式中的一种模式下操作，以将能量存储装置在足够的时间内充电至S0C阈值，以避免限定最低能量需求的能量不足的发生。基于选择将在可用的充电时间(例如，在能量不足事件发生之前)能将能量存储装置充电至S0C阈值的最有效的充电模式，充电模式从紧缩、标准和延长充电模式中选择，使得能够防止能量不足事件的发生。通过适应性地确定用于特定旅程路径和/或用于由旅程路径限定的旅程段的最低能量需求，S0C阈值可随旅程路径的限定而变化，使得能量存储装置仅被充电至弥补能量不足事件的发生所需的电量状态，并且仅当能量不足被指示时发生。
[0005]该系统和方法涉及一种混合动力车辆，其包括动力传动系，该动力传动系可选择性地在电量消耗模式、电量维持模式和充电模式下操作。在电量消耗(CD)模式中，混合动力车辆使用来自于能量存储装置的电能以推进车辆。电量消耗模式在文中也被称为车辆的常规模式。处于电量消耗模式下的车辆可在纯电动模式(电动模式)和增程模式(ERM)中的一种下操作，其中在纯电动模式下，车辆仅由存储在能量存储装置中的能量供能，而在增程模式下，车辆由车辆的燃料供能的发动机产生的电能而供能。在电量维持模式下，也被称为保持模式，混合动力车辆使用主要来自于燃料供能的发动机的能量以推进车辆，并且从而将电池电量保留(保持)在当前电量状态下。例如，燃料供能的发动机可以是内燃发动机。在充电模式中，混合动力车辆使用从内燃发动机传递至马达-发电机的能量以通过使用发电模式中的马达-发电机而给车辆中的能量存储装置(例如，高压电池)充电。在车辆操作期间，混合动力车辆可在充电模式、电量消耗模式和电量维持(例如保持)模式之间转换。
[0006]动力传动系包括内燃发动机、电马达-发电机(特征在于发电机功率)、控制模块和能量存储装置。能量存储装置构造为向电马达-发电机供给电能。该控制模块编程为执行文中所描述的方法，该方法在一个实施例中包括如下步骤:(a)经由控制模块，接收关于旅程路径的路径数据；(b)经由控制模块，至少部分地基于路径数据而确定用于旅程路径的驾驶分析图，其中驾驶分析图包括经调整的牵引功率分布和发电机功率；(c)经由控制模块，基于驾驶分析图而确定能量不足分布，其中当经调整的牵引功率超过发电机功率时能量不足分布限定能量不足；(d)经由控制模块，基于能量不足而确定最低能量需求；(e)经由控制模块，确定由最低能量需求确定的电量状态(SOC) ;(f)经由控制模块，比较能量存储装置的电量状态和S0C阈值；以及(g)当SOC阈值超过能量存储装置的电量状态时，经由控制模块，命令动力传动系转换至电量状态并且将能量存储装置充电至S0C阈值以弥补能量不足。该方法进一步包括:当能量存储装置的电量状态等于S0C阈值时，经由控制模块命令动力传动系转换到电量维持模式；以及当最低能量需求为0时，经由控制模块命令动力传动系转换至电量消耗模式。确定经调整的牵引功率分布包括:经由控制模块，至少部分地基于路径数据和车辆信息而将调整因子应用至期望旅程的牵引功率分布。
[0007]在另一个实施例中，该方法包括下列步骤:(a)经由控制模块，接收关于期望旅程的路径数据；(b)经由控制模块，至少部分地基于路径数据而确定用于期望旅程的驾驶分析图，其中驾驶分析图包括经调整的牵引功率分布和发电机功率；(d)经由控制模块，基于驾驶分析图而确定能量不足分布；(d)经由控制模块，确定驾驶分析图的第一分析图窗口 ；(e)当经调整的牵引功率超过发电机功率时，经由控制模块，确定第一分析图窗口是否至少部分地包括由能量不足分布限定的至少一个能量不足事件。当第一分析图窗口被确定为不包括至少一个能量不足事件，控制模块命令动力传动系在电量消耗模式和电量维持模式中的至少一个模式下操作。当第一分析图窗口被确定为包括至少一个能量不足事件，控制模块确定由包括在第一分析图窗口中的该至少一个能量不足事件而限定的最大能量不足；确定电量状态(SOC)阈值的初始状态，其中初始SOC阈值由第一分析图窗口的最大能量不足限定；通过控制模块，比较能量存储装置的电量状态和初始SOC阈值；当初始SOC阈值超过能量存储装置的电量状态时，命令动力传动系在充电模式下操作，并且将能量存储装置充电至初始SOC阈值。
[0008]该方法还包括步骤:经由控制模块，确定驾驶分析图的多个分析图窗口 ；以及，经由控制模块，确定该多个分析图窗口的每个相应的分析图窗口是否包括至少一个能量不足事件。当相应的分析图窗口被确定为不包括至少一个能量不足事件时，该方法经由控制模块命令动力传动系在电量消耗模式和电量维持模式中的至少一个模式下操作。当相应的分析图窗口被确定为包括至少一个能量不足事件时，该方法经由控制模块确定由包括在相应的分析图窗口中的该至少一个能量不足事件限定的最大能量不足；经由控制模块，确定用于相应的分析图窗口的相应的电量状态(S0C)阈值，其中相应的S0C阈值由相应分析图窗口的最大能量不足限定；经由控制模块，比较能量存储装置的电量状态和相应的分析图窗口的相应的S0C阈值；以及，当相应的分析图窗口的相应的S0C阈值超过能量存储装置的电量状态时，命令动力传动系在充电模式下操作，并且将能量存储装置充电至相应的分析图窗口的相应的S0C阈值。
[0009]根据本发明的一个方面，提出一种用于控制混合动力车辆的方法，所述混合动力车辆包括动力传动系，所述动力传动系包括内燃发动机、特征在于发电机功率的电马达-发电机、控制模块、和能量存储装置，所述能量存储装置配置为向电马达-发电机供应电能，所述方法包括:
[0010]经由控制模块，接收关于旅程路径的路径数据；
[0011]经由控制模块，至少部分地基于路径数据确定用于旅程路径的驾驶分析图；
[0012]其中所述驾驶分析图包括经调整的牵引功率分布和发电机功率；
[0013]经由控制模块，基于驾驶分析图确定能量不足分布；
[0014]其中当经调整的牵引功率超过发电机功率时，能量不足分布限定能量不足；
[0015]经由控制模块，基于能量不足确定最低能量需求；
[0016]经由控制模块，确定由最低能量需求确定的电量状态(S0C)阈值；
[0017]经由控制模块，比较能量存储装置的电量状态和S0C阈值；以及
[0018]当S0C阈值超过能量存储装置的电量状态时经由控制模块命令动力传动系转换至充电模式并且将能量存储装置充电至S0C阈值以弥补能量不足。
[0019]优选地，方法进一步包括:当能量存储装置的电量状态等于S0C阈值时，经由控制模块，命令动力传动系转换到电量维持模式。
[0020]优选地，方法进