控制混合电动车达到储能装置目标寿命指标的方法和设备的制作方法

专利名称：控制混合电动车达到储能装置目标寿命指标的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及电能存储装置的管理。更具体地说，本发明涉及达到电能存储装置的目标寿命。
背景技术：
用于车辆的各种混合推进系统使用电能存储装置向电机提供电能，电机可操作以通常与内燃机一起向车辆提供动转矩。一个这种混合动力系体系结构包括双模式复合分开(compound-split)的机电变速箱，它利用一个输入构件接收来自原动机电源的电力，并用一个输出构件将电力从变速箱递送到车辆传动系。第一和第二电机，即马达/发电机，可操作地连接到能量存储装置以在它们之间交换电力。提供一控制单元来调节能量存储装置和电机之间的功率交换。控制单元也调节第一和第二电机之间的功率交换。
在车辆动力系系统中的一项设计考虑是提供一致的车辆性能以及组件/系统使用寿命的能力。混合动力车，更具体地说是随其一起使用的电池组系统，对车辆系统设计者提出了新的挑战和利弊权衡。已观察到，电能存储装置例如电池组系统的使用寿命随着电池组静止温度的下降而增大。但冷操作温度引入了对电池充电/放电性能的限制，直到电池组的温度增大。温暖的电池组更能够向车辆推进系统提供所需电力，但持续的温暖温度操作可导致使用寿命减少。
现代混合动力车系统管理着混合系统各方面的操作，以实现改进的电池使用寿命。例如，管理电池放电深度、限制安培-小时(A-h)通过量、以及使用对流风扇来冷却电池组。车辆运行的周围环境条件已经大部分被忽略。但是，周围环境条件对电池使用寿命会有显著影响。具体地说，投放到北美各地区的同样型号的混合动力车可能不会有相同的电池组寿命，即使所有车辆都在同样的循环中驱动。如果要推导出有用的电池寿命估计，则车辆的环境必须考虑进去。此外，用户的期望、竞争以及政府规章都影响着性能标准，包括电池组的使用寿命，这些必须满足。
电池组使用寿命的终止可以由电池组的欧姆电阻指示。但是，在车辆和电池组的许多使用寿命期间，电池组的欧姆电阻通常是平的，因此妨碍了在大部分使用寿命中对电池组的实时寿命状态(SOL)作出可靠的估计。而是，欧姆电阻对于指示电池组使用寿命的初期终止最为有用。
需要有一种方法和设备提供电能存储系统的操作控制，包括在汽油/电混合动力车上的应用，这种混合动力车基于电能存储装置的目标使用寿命来控制操作。

发明内容
一种混合动力车动力系包括第一和第二电机，每个电机可操作以将转矩传给具有四个固定齿轮比和两个连续可变操作模式的双模式复合分开机电变速箱。一种用于操作混合电动力系的方法包括提供电能存储装置的目前寿命状态，并建立电能存储装置的寿命目标，作为在电能存储装置的预定寿命状态以预定度量表示的预定极限。然后相对预定度量确定寿命状态梯度，该预定度量将电能存储装置的寿命状态收敛到寿命目标。操作电机，以使电能存储装置的寿命状态基本上基于所确定的寿命状态变化追踪寿命状态梯度。
优选的是，电能存储装置的预定寿命状态指示电能存储装置的寿命终止。按照一个备选方案，该度量包括电能存储装置的已用服务时间。按照另一备选方案，该度量包括车辆运行的距离。按照另一备选方案，寿命目标基于电能存储装置的已用服务时间和车辆运行距离之一的预定极限。寿命目标优选相对于寿命目标所基于的电能存储装置已用服务时间和车辆运行距离之一进行归一化。


本发明在某些部件以及部件布置上可采用物理形式，它们的优选实施例将作详细说明，并示于形成本说明书一部分的附图中，附图包括图1是按照本发明的控制系统和动力系的示范体系结构示意图；图2和3是按照本发明的算法方框图；图4是按照本发明的逻辑流程图；以及图5和6包括按照本发明的分析数据图。
具体实施例方式
现参阅附图，图中所示仅是为了说明本发明，而不是为了限制本发明，图1示出按照本发明实施例构建的控制系统和示范混合动力系系统。示范混合动力系系统包括多个转矩生成装置，它们可操作以将动转矩提供到变速箱装置，后者则将动转矩提供到传动系。转矩生成装置优选包括内燃机14以及第一和第二电机56、72，它们可操作以将从电存储装置74提供的电能转换为动转矩。示范变速箱装置10包括具有四个固定齿轮比的双模式复合分开机电变速箱，并包括多个齿轮，它们可操作以通过其中含有的多个转矩传递装置将动转矩传输到输出轴64和传动系。示范变速箱10的机械方面在题为“Two-Mode，Compound-Split，Hybrid Electro-MechanicalTransmission having Four Fixed Ratios”的美国专利No.6,953,409中已详细公开，该专利通过引用结合在本文中。
控制系统包括分布式控制模块体系结构，经由局域通信网交互作用，以向动力系系统提供正在进行的控制，包括引擎14、电机56和72、以及变速箱10。
示范动力系系统按照本发明的一个实施例构建。混合变速箱10接收来自包括引擎14和电机56、72的转矩生成装置的输入转矩，作为从燃料或从存储在电能存储装置(ESD)74中的电势进行能量转换的结果。ESD 74通常包括一个或多个电池。具有存储电力并分配电力能力的其它电能存储装置可用来代替电池，这并不改变本发明的思想。ESD 74的大小优选基于以下因素确定，包括再生要求、有关典型道路等级和温度的应用问题、以及诸如排放、电力辅助和电范围等推进要求。ESD 74经由称为传递导体27的DC线路高电压DC耦合到变速箱功率变换器模块(TPIM)19。TPIM 19通过传递导体29将电能传递到第一电机56，且TPIM 19通过传递导体31同样将电能传递到第二电机72。根据ESD 74是在充电还是放电，电流可在电机56、72和ESD 74之间传递。TPIM 19包括该对功率变换器以及相应的马达控制模块，其配置成接收马达控制命令并从中控制变换器状态，以提供马达驱动或再生功能。
电机56、72优选包括已知的马达/发电机装置。在马达控制方面，相应的变换器接收来自ESD的电流，并将AC电流在传递导体29和31上提供到相应马达。在再生控制方面，相应的变换器在相应的传递导体上接收来自马达的AC电流，并将电流提供到DC线路27。提供到变换器或从变换器提供的净DC电流确定电能存储装置74的充电或放电操作模式。优选的是，电机A 56和电机B 72是三相AC电机，且变换器包括互补三相电力装置。
图1所示且以下所述的构件包括总体车辆控制体系结构的子集，且可操作以提供本文所述动力系系统的协同系统控制。控制系统可操作以收集并综合有关信息和输入，并执行算法来控制各种致动器以实现控制目标，包括诸如燃料节约、排放、性能、驱动能力以及硬件保护等参数，硬件包括ESD 74的电池和马达56、72。控制系统的分布式控制模块体系结构包括引擎控制模块(ECM)23、变速箱控制模块(TCM)17、电池组控制模块(BPCM)21、以及变速箱功率变换器模块(TPIM)19。混合控制模块(HCP)5提供上述控制模块的上面成拱形(overarching)控制和协调。有一个用户接口(UI)13可操作地连接到多个装置，车辆驾驶员通常通过其控制或引导动力系包括变速箱10的操作。对UI 13的示范车辆驾驶员的输入包括加速器踏板、制动器踏板、变速箱齿轮选择器、以及车速巡航控制。在控制系统内，每个上述控制模块经由局域网(LAN)通信总线6与其它控制模块、传感器和致动器通信。LAN总线6允许在各种控制模块之间控制参数和命令的结构化通信。所利用的具体通信协议是应用特定的。举例来说，一种通信协议是汽车工程师协会标准J1939。LAN总线以及适合的协议提供上述控制模块和提供诸如防抱死制动器、牵引控制以及车辆稳定性等功能的其它控制模块之间的鲁棒消息传送和多控制模块对接。
HCP 5提供混合动力系系统的上面成拱形控制，用以协调ECM23、TCM 17、TPIM 19以及BPCM 21的操作。基于来自UI 13和动力系的各种输入信号，HCP 5产生各种命令，包括引擎转矩命令、用于混合变速箱10的各种离合器的离合器转矩命令、以及分别用于电机A和B的马达转矩命令。
ECM 23可操作地连接到引擎14，且作用是从各种传感器获取数据，并在多个离散线路上，统一示为集合线路35，分别控制引擎14的各种致动器。ECM 23接收来自HCP 5的引擎转矩命令，并产生车轴转矩请求。为简单起见，ECM 23一般示为具有经由集合线路35与引擎14的双向接口。由ECM 23感测的各种参数包括引擎冷却剂温度、引擎到变速箱的输入速度、歧管压力、环境空气温度以及环境压力。可受ECM 23控制的各种致动器包括燃料喷射器、点火模块、以及油门控制模块。
TCM 17可操作地连接到变速箱10，且作用是从各种传感器获取数据，并向变速箱的离合器提供命令控制信号，即离合器转矩命令。
BPCM 21与和ESD 74相关联的各种传感器交互作用，以将有关ESD 74状态的信息导出到HCP 5。这些传感器包括电压和电流传感器，以及环境传感器，可操作以测量ESD 74的操作条件，包括例如ESD 74的温度和内阻。感测的参数包括ESD电压VBAT、ESD电流IBAT和ESD温度TBAT。导出的参数优选包括ESD内阻RBAT、ESD充电状态SOC、以及ESD的其它状态，包括可用的电力PBAT_MIN和PBAT_MAX。
变速箱功率变换器模块(TPIM)19包括上述功率变换器和电机控制模块，其配置成接收马达控制命令并从中控制变换器状态，以提供马达驱动或再生功能。TPIM 19可操作以基于来自HCP 5的输入产生用于电机A和B的转矩命令，HCP 5由驾驶员通过UI 13的输入以及系统操作参数来驱动。马达转矩由控制系统包括TPIM 19来实现，以控制电机A和B。各个马达速度信号由TPIM 19从马达相位信息或常规的转动传感器中导出。TPIM 19确定马达速度并将其传达到HCP 5。
控制系统的上述每个控制模块优选是一个通用数字计算机，一般包括微处理器或中央处理单元、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、电可编程只读存储器(EPROM)、高速时钟、模数(A/D)和数模(D/A)电路、输入/输出电路和装置(I/O)以及适合的信号调节和缓冲电路。每个控制模块具有一组控制算法，包括存储在ROM中并被执行以提供每个计算机的相应功能的常驻程序指令和校准。在各种计算机之间的信息传递优选使用上述LAN 6来完成。
在每个控制模块中用于控制和状态估计的算法通常在预设的循环周期期间被执行，以使每个算法在每个循环周期至少被执行一次。存储在非易失性存储器装置中的算法由中央处理单元之一执行，这些算法可操作以监控来自感测装置的输入，并执行控制和诊断例行程序来使用预设校准控制相应装置的操作。循环周期通常在正在进行的引擎和车辆操作期间被定期执行，例如每个3.125、6.25、12.5、25和100毫秒执行。备选的是，算法可响应于事件的发生而执行。
以下所述动作发生在车辆的有效操作期间，即在引擎和电机的操作由车辆驾驶员通常通过“接通”动作启动的时段。静止周期包括引擎和电机的操作被车辆驾驶员通常通过“切断”动作禁止的时段。响应于UI 13所捕获的驾驶员的动作，监管的HCP控制模块5以及一个或多个其它控制模块确定所需的变速箱输出转矩To。混合变速箱10中选择性操作的组件受到适当控制和操纵，以对驾驶员命令作出响应。例如，在图1所示的示范实施例中，当驾驶员已选择前向驱动范围并操纵加速器踏板或制动器踏板时，HCP 5确定车辆如何和何时加速或减速。HCP 5还监控转矩生成装置的参数状态，并确定实现加速或减速的期望速率所需的变速箱输出。在HCP 5的引导下，变速箱10在从慢到快的输出速度范围操作以符合驾驶员的命令。
现参阅图2，说明实时估计可用于混合控制系统中的能量存储装置的寿命状态(SOL)的方法和设备。实时估计混合控制系统中能量存储装置寿命状态(SOL)的示范方法和设备在题为“Method andApparatus for Real-Time Life Estimation of an Electric Energy StorageDevice in a Hybrid Electric Vehicle”的美国专利申请No.＿＿/＿＿、代理人档案No.GP-308433中作了详细公开，该专利通过引用结合在本文中。估计寿命状态的示范方法和设备包括在操作期间监控电能存储装置74的电流和寿命状态以及温度的算法。在ESD操作的静止周期期间，进一步监控电能存储装置74的温度。ESD操作的静止周期特征在于ESD功率流是最小的(de minimus)，而ESD操作的有效周期特征在于ESD功率流不是最小的。就是说，ESD操作的静止周期特征一般为没有或极小的电流流入或流出ESD。例如相对于与混合动力车推进系统相关联的ESD，ESD操作的静止周期可与车辆不活动周期相关联(例如动力系包括电机不工作，诸如在车辆未被驱动且配件负荷都去除时的周期期间，但可包括这些周期其特征为寄生电流提取，这是为了继续进行某些控制器操作例如包括与本发明相关联的操作所需的)。相反，ESD操作的有效周期可与车辆活动的周期相关联(例如配件负荷都已加上，和/或动力系包括电机在工作，诸如在车辆被驱动时的周期期间，其中电流可流入或流出ESD)。电能存储装置74的寿命状态(SOL)基于在操作的静止和有效周期期间的ESD电流、ESD充电状态以及ESD温度来确定。为计算SOL的输入包括ESD内阻RBAT、ESD温度TBAT、ESD充电状态SOC以及ESD电流IBAT。这些都是在分布式控制系统中测量或导出的已知操作参数。从这些参数中，A-h积分因数110、放电深度(DOD)因数112、驱动温度因数TDRIVE114、以及静止温度因数TREST116被确定，并被提供作为确定SOL的参数的输入。用于计算SOL的操作参数包括ESD电流IBAT，它被实时监控，以安培为单位测量，并作为时间的函数积分；在每个有效充电和放电事件期间流过ESD 74的电流量；ESD充电状态(SOC)，包括放电深度(DOD)；在有效操作周期期间的ESD温度因数TDRIVE以及在无效操作周期期间的ESD温度因数TREST。
再参阅图2，图中的示意图示出基于所监控的输入实时估计ESD74寿命状态的示范方法。该方法优选作为控制系统的一个控制器中，通常为HCP 5中的一个或多个算法来执行。ESD 74的估计寿命状态(SOLK)优选作为标量值存储在非易失性存储器位置中，供参考、更新并供复位之用，这些动作每个都发生在车辆和ESD 74寿命期间的适当点处。总的来说，确定SOL的参数值包括实时监控ESD电流IBAT(以安培为单位)、ESD温度TBAT、ESD电压VBAT、ESD电阻RBAT以及ESD充电状态(SOC)。每个上述因数，即积分的ESD电流、放电深度、驱动温度因数、以及静止温度因数优选用求和操作与以前确定的寿命状态因数SOLK组合，以确定SOL的参数值，即SOLK+1，显示为框120的输出。确定寿命状态因数SOLK+1的算法优选在每次行程期间被执行多次。当引擎/车辆初始被启动或开启时，有一个初始寿命状态因数SOLK，它用于计算SOL的随后值，并示为SOLSAVED128。SOLSAVED因数128在每次行程期间只使用一次，并在行程期间的未来计算中被从框120、122和124输出的SOLK+1因数取代，如框130所示。同样，从框116输出的静止温度因数仅在引擎/车辆被初始启动或开启之后第一次执行算法以计算SOL的期间被使用，如INIT框126所示。在随后执行算法以计算SOL时，静止温度因数从SOL的计算中被省略。
现参阅图3，说明了实时预测或估计可用在混合控制系统中的能量存储装置的寿命状态参数的多个未来或潜在寿命梯度的方法和设备。实时估计混合控制系统中能量存储装置寿命状态(SOL)的多个未来寿命梯度的示范方法和设备在题为“Method for Operating aHybrid Electric Powertrain Based on Predictive Effects Upon an ElectricEnergy Storage Device”的美国专利申请No.＿＿/＿＿、代理人档案No.GP-308435中作了详细公开。其中说明了用于计算先验的对混合动力车的电能存储装置寿命状态的各种影响的方法和设备。该方法包括对电能存储装置确定操作状态中的潜在变化。这包括在从最大充电电流到最大放电电流的连续区间上选择操作参数例如电流的一系列潜在值，从中确定或预测对操作状态值的对应的一系列影响或变化，例如对寿命状态的影响。操作状态中的每个预测变化基于并对应于电能存储装置操作参数的所述一系列值之一来确定。寿命状态中的预测变化是基于基于时间的电流积分、能量存储装置的放电深度、以及电能存储装置的操作温度，这些都是对于电流的所述一系列潜在值中每一个来确定的。
现参阅图4，现说明用于混合动力车操作的控制算法，它以电能存储装置74的寿命指标为目标。该算法优选在混合动力车的上述控制系统中，优选在一个循环周期期间被执行，以基于混合动力车和ESD 74的先前使用，对动力系的操作实现实时控制和调整。该算法的主要控制目的包括控制电机56、72的操作，包括充电和放电中的动转矩输出，以管理ESD 74的寿命。
在示范系统中，ESD功率PBAT，作为影响能量存储系统74使用寿命的参数，可由混合控制系统控制。ESD功率PBAT＝IBAT^2/RBAT。在ESD功率PBAT的参数值和ESD的目标寿命指标之间的关系被建立。这允许产生一种控制算法，其可操作以正在进行地和有规律地控制在ESD 74到电动马达56、72之间交换的电力，以使在达到ESD目标寿命指标时ESD的操作状态例如寿命状态(SOL)小于预定值。该控制算法优选在一个以前所述的预设循环周期期间由控制系统执行。该算法在以下详述。
再参阅图4，在全部操作中，该算法使用以下项作为输入参数ESD寿命状态(SOL)的归一化值、基于ESD功率的基于时间的寿命状态梯度、累积已用服务时间、以及累积距离。归一化寿命因数基于累积时间和累积距离计算(框200)。从框200输出的归一化寿命因数以及寿命状态的归一化值用来计算寿命的所需的、期望的或目标梯度(框210)。使基于ESD功率的基于时间的寿命状态梯度沿时间轴归一化(框220)。从框210输出的寿命所需梯度以及从框220输出的基于ESD功率的归一化寿命状态梯度，二者被转换为z域，包括范围从0.0到1.0的归一化域，都被输入到成本函数中(框230)，它产生与ESD功率PBAT相关联的成本输出。
优选的操作状态，即上述寿命状态(SOL)参数，被归一化如下SOL＝0，用于新的未用ESD，例如在使用寿命开始时；以及SOL＝1，用于完全消耗的ESD，例如在使用寿命终止(EOL)时。
从框200(在z域)输出的归一化寿命因数如下确定。能量存储系统具有以时间和/或距离定义的目标寿命指标。例如，混合动力车可规定以8年时间为目标寿命指标，以及以160,000公里(100,000英里)的距离为目标寿命指标。在此实例中，持续使用8年或运行160,000公里(100,000英里)的示范ESD已满足目标寿命指标。
累积时间，也称为总ESD时间，被定义为能量存储系统已使用的总累计时间，包括车辆活动和不活动的所有周期以及ESD操作的所有有效和静止周期。在此实施例中，ECM优选包括定时装置，它能够测量并记录已用的操作时间，包括车辆点火关闭和系统断电的时间。在用新ESD代替特定ESD的情况下，将累积时间值复位到零。在用部分消耗或使用的ESD代替特定ESD的情况下，将累积时间复位到部分消耗的ESD之前已被使用的所估计总累计时间。使用相同的时间单位，将归一化时间寿命参数定义为归一化时间寿命参数＝总ESD时间/ESD时间寿命目标对于所述示范系统，以时间表示的ESD目标寿命指标为8年。
累积距离，也称为总ESD距离，被定义为用ESD操作的总累计距离，它可在ECM中或在分布式控制体系结构的其它控制器中测量。在用新系统代替特定ESD的情况下，将累积距离复位到零。在用部分消耗或使用的ESD代替特定ESD的情况下，可将累积距离复位到部分消耗或使用的ESD之前经历的所估计总累计距离。使用相同的距离单位，将归一化距离寿命参数定义如下归一化距离寿命参数＝总ESD距离/ESD距离寿命目标对于所述示范系统，以距离表示的ESD目标寿命指标为160,000公里(100,000英里)。
确定从框200输出的归一化寿命因数(在z域)包括捕获累积时间的参数值，即总ESD时间，以及累积距离，即总ESD距离，并如上所述使它们归一化，且其中在ESD寿命周期开始时，即当累积时间的定时器和累积距离的距离监控器各开始计数时z＝0，且在ESD目标寿命指标或寿命的目标终止(EOL)时z＝1。
用于计算归一化寿命参数的优选方法包括在归一化时间寿命参数和归一化距离寿命参数之间选择一个最大值，如下所示归一化寿命参数＝MAXIMUM(归一化时间寿命参数，归一化距离寿命参数)在示范实施例中，其中ESD时间寿命目标为8年，且ESD距离寿命目标为160,000公里(100,000英里)，假定每年使用基本上20,000公里(12,500英里)的线性预算。归一化寿命参数可简单定义为如下表1所示
表1

虽然本发明的优选实施例涉及使用时间和/或距离来定义寿命目标终止(EOL)的定义，但其它参数也可使用。
在z域，将时域参数转换成归一化寿命参数。为便于比较，需要能够将运行时间的微分量(以dt表示)转换为归一化寿命参数的微分量(以dz表示)。
车辆操作时间的百分比，即总车辆运行时间，与车辆的总使用时间，即总车辆时间，进行比较，以估计车辆运行时间相对总车辆时间的百分比。总车辆时间理想的是与总ESD时间具有相同的值。总车辆运行时间百分比定义如下

在示范实施例中，车辆被确定为操作或运行5％的总时间(总车辆运行时间百分比＝5％)，参阅以下表2示出以下分析表2

再参阅表2，表中提供了实例来解释系统操作。表中示出两个车辆的示范值，其中总ESD时间和总ESD距离已知。基于示范车辆是否可能达到时间或距离的目标寿命指标，如基于归一化寿命参数可确定的那样，确定ESD时间和距离之一为支配因数。当支配因数为时间时，则到EOL的总ESD时间等于目标总ESD时间。当支配因数为距离时，则到EOL的总ESD时间等于基于距离确定的，且小于ESD目标时间寿命指标。
在安装新ESD时由此设z＝0，到EOL的总ESD运行时间如下到EOL的总ESD运行时间＝总车辆运行时间％×ESD时间寿命目标在ESD已被使用之后(z＞0)，到寿命终止(EOL)的总ESD运行时间为 到EOL的总ESD运行时间将运行时间的微分变化(dt)有效地转换为归一化寿命参数的微分变化(dz)，即 作为电流和ESD功率(PBAT)的函数估计的寿命状态梯度(dSOL/dt)以上已有说明，它包括估计ESD寿命状态时间梯度，作为一系列预选电流电平的ESD功率的函数。
参阅图4，相对简单直接的是归一化时间，并将时间梯度变换为归一化梯度(表示为dSOL/dz)。举例来说，当将目标ESD寿命指标定义为运行时间时，以到EOL的总ESD运行时间的秒数表示，归一化寿命状态梯度定义如下 注意，归一化梯度是这样定义的如果能量存储系统平均归一化梯度一(1)或更小，则寿命指标满足。类似地，如果归一化梯度平均大于1，则寿命指标不满足。
这就提供了使目标指标耦合到关键控制变量梯度的一种途径。控制系统必须设计成用以下方式控制ESD功率在能量存储系统寿命目标终止时(z＝1)，SOL小于1。就是说，在能量存储系统寿命中(从z＝0到z＝1)，dSOL/dz的平均值，以及在归一化之后，其积分必须小于或等于1，以满足寿命指标。更具体地说，如公式1所示，公式1可作为控制系统中的算法执行PBAT以使SOL(1)=∫01dSOLdz(PBAT)dz≤1---[1]]]>现参阅图5，数据图示出示范系统的性能，其ESD使用本文所述的系统操作，其中x轴包括时间或距离的归一化寿命因数，被转换到z域，而y轴包括寿命状态(SOL)。线90包括代表性系统，其中ESD寿命状态的变化随z域中归一化寿命因数的变化呈线性增大，以使恰好满足寿命终止标准。线96示出实际系统，具有示范点A和B。点A代表的系统中环境条件或系统的操作导致过分使用ESD，由此导致ESD提前老化或ESD的高SOL，以使有可能在目标使用寿命之前ESD可被消耗完。第一线92包括点A的归一化目标梯度线，从点A到装置的寿命终止计算的，它包括的SOL满足归一化寿命因数。在系统已经达到如点A所示的操作条件的情况下，控制系统基于一系列ESD电流电平IBAT估计未来SOL的一系列参数值。该系统可操作以使用上式1中所展开的算法使PBAT的参数值和IBAT的对应值相匹配，以完成归一化梯度。在车辆操作期间这可能导致不太过分使用ESD。
点B代表的系统中环境条件或系统的操作导致不太过分使用ESD，由此导致ESD延缓老化或ESD的低SOL，以使有可能在达到目标使用寿命之后ESD不会被消耗完。第二线94包括点B的归一化目标梯度线，从点B到装置的寿命终止计算的，它包括的SOL满足归一化寿命因数。在系统已经达到如点B所示操作条件的情况下，控制系统基于一系列ESD电流电平IBAT估计未来SOL的一系列参数值。该系统可操作以使用上式1中展开的算法使PBAT的参数值和IBAT的对应值相匹配，以完成归一化梯度。在车辆操作期间这可能导致更过分使用ESD。
现参阅图6A、6B和6C，图中提供了系统操作的进一步详情。图6A示出在从充电到放电ESD的连续区间范围内作为ESD功率PBAT函数绘制的归一化SOL梯度，具有图5的示范目标梯度点A和B。图6C示出的线表明作为归一化SOL梯度函数的操作成本，其中在目标梯度值处的目标线对应于图5所示的线90。操作成本一般包括与燃料相关联的成本以及与车辆动力系系统的具体操作点相关联的电能耗。此图表明存在与低于目标即落在图5的线90以下的归一化SOL梯度相关联的低操作成本。相反，随着归一化SOL梯度增大到大于目标线，操作成本增大。图6B可使用图6A和6C的信息构建，其中操作成本绘制为ESD功率PBAT的函数，其中线代表与操作示范系统相关联的成本，从所绘制的点A和B开始，并与图6A所示的类似操作点相关。很容易表明，在不同的初始开始点处，成本微分的相对幅值与相同的ESD功率PBAT相关联。换句话说，用目标梯度即图5中线90以上的SOL操作，一般成本更高，不如优选用目标梯度处或以下的SOL操作。由此，控制系统可执行一种算法，其可操作以控制从电能存储装置传输的电力，以使电能存储装置一般追踪并收敛到目标梯度，优选避免SOL超过目标梯度，并在达到例如时间或距离的目标寿命指标时，不到达寿命终止。
已具体参阅本发明的实施例以及其改型对本发明作了说明。其它人在阅读和理解了本说明书后也可想出其它的修改或变化。本发明旨在包括属于本发明范围内的所有这些修改或变化。
权利要求
1.一种用于操作混合电动力系的方法，所述混合电动力系包括适于和混合动力车动力系交换电能的电能存储装置，所述混合动力车动力系包括第一和第二电机，每个电机可操作以将转矩传给具有四个固定齿轮比和两个连续可变操作模式的双模式复合分开机电变速箱，所述方法包括提供所述电能存储装置的目前寿命状态；建立所述电能存储装置的寿命目标，作为在所述电能存储装置的预定寿命状态以预定度量表示的预定极限；相对所述预定度量确定寿命状态梯度，所述预定度量将所述电能存储装置的寿命状态收敛到所述寿命目标；以及操作所述电机，以使电能存储装置寿命状态基本上基于所确定的寿命状态变化追踪所述寿命状态梯度。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述电能存储装置的所述预定寿命状态指示所述电能存储装置的寿命终止。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述预定度量包括所述电能存储装置的已用服务时间。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述预定度量包括车辆运行距离。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述寿命目标是基于所述电能存储装置已用服务时间和车辆运行距离之一中的预定极限。
6.如权利要求5所述的方法，其中相对所述寿命目标所基于的所述电能存储装置已用服务时间和车辆运行距离之一，使所述寿命目标归一化。
7.一种用于操作混合电动力系的方法，所述混合电动力系包括适于和混合动力车动力系交换电能的电能存储装置，所述混合动力车动力系包括第一和第二电机，每个电机可操作以将转矩传给具有四个固定齿轮比和两个连续可变操作模式的双模式复合分开机电变速箱，所述方法包括基于所述电能存储装置的目前寿命状态和以预定度量表示的至少一个预定极限，提供寿命状态梯度；以及在车辆活动的周期期间控制电能存储装置电流，以使电能存储装置寿命状态基本上追踪所述寿命状态梯度。
8.如权利要求7所述的方法，其中控制电能存储装置电流以使电能存储装置寿命状态基本上追踪所述寿命状态梯度包括基于在车辆活动周期期间的多个潜在电能存储装置电流，提供对电能存储装置寿命状态的多个预测影响；以及在车辆活动周期期间基于所述预测影响和所述寿命状态梯度，控制电能存储装置电流。
9.如权利要求8所述的方法，其中在车辆活动周期期间控制电能存储装置电流包括基于所述预测影响和所述寿命状态梯度操作所述电机。
10.一种用于操作混合电动力系的方法，所述混合电动力系包括适于和混合动力车动力系交换电能的电能存储装置，所述混合动力车动力系包括第一和第二电机，每个电机可操作以将转矩传给具有四个固定齿轮比和两个连续可变操作模式的双模式复合分开机电变速箱，所述方法包括在车辆活动周期期间控制在所述电能存储装置和所述电机之间传输的电力，以使在达到目标寿命指标时，所述电能存储装置的操作状态小于预定值。
11.如权利要求10所述的方法，其中所述电能存储装置的所述操作状态包括所述电能存储装置的寿命状态。
12.如权利要求11所述的方法，其中在车辆活动周期期间控制从所述电能存储装置传输的电力以使在达到所述目标寿命指标时所述寿命状态小于预定值还包括基于所述动力系操作的累积时间和累积距离计算寿命因数；基于所述寿命因数、所述寿命状态以及所述目标寿命指标，确定目标寿命状态梯度；以及基于所述目标寿命状态梯度，控制所述电能存储装置和所述动力系之间的电力。
13.如权利要求12所述的方法，其中基于所述目标寿命状态梯度控制所述电能存储装置和所述动力系之间的电力还包括基于在车辆活动周期期间通过所述电能存储装置的一系列潜在电流，确定所述电能存储装置的潜在寿命状态变化；以及基于所述寿命状态梯度，选择所述一系列潜在电流之一。
14.如权利要求13所述的方法，其中基于在车辆活动周期期间通过所述电能存储装置的一系列潜在电流确定所述电能存储装置的潜在寿命状态变化还包括选择通过所述电能存储装置的所述一系列潜在电流；以及确定基于通过所述电能存储装置的所述一系列潜在电流所确定的所述电能存储装置的寿命状态的对应的一系列变化；其中基于如下项确定所述电能存储装置的寿命状态变化通过所述电能存储装置的电流的基于时间的积分、所述电能存储装置的放电深度、以及所述电能存储装置的操作温度。
15.如权利要求10所述的方法，其中在车辆活动周期期间控制在所述电能存储装置和所述电机之间传输的电力以使所述电能存储装置的操作状态小于预定值还包括确定所述电能存储装置的所述操作状态，包括监控通过所述电能存储装置的电流；监控所述电能存储装置的充电状态；监控车辆活动和不活动周期期间所述电能存储装置的温度；以及基于所述电能存储装置电流、所述电能存储装置的充电状态、以及车辆活动和不活动周期期间所述电能存储装置的温度，确定所述电能存储装置的寿命状态。
全文摘要
公开了一种用于确定优选操作梯度的方法，用于达到混合动力车中电能存储装置的寿命指标。提供电能存储装置的目前寿命状态，并建立电能存储装置的寿命目标，作为在电能存储装置的预定寿命状态以预定度量表示的预定极限。然后确定相对预定度量的寿命状态梯度，其将电能存储装置的寿命状态收敛到寿命目标。
文档编号H02J7/14GK101085605SQ200710126430
公开日2007年12月12日 申请日期2007年6月7日 优先权日2006年6月7日
发明者A·H·希普, A·M·策特尔, W·R·考索恩 申请人:通用汽车环球科技运作公司