[发明专利]用于优化混合动力车辆电池使用限制条件的系统和方法

说明书

公开了混合动力系统，其包括用于操作混合动力系统，以使它的能量存储装置满足预定的使用寿命指标的混合动力控制模块。混合动力控制模块存储表示特定的使用参数对能量存储装置的使用寿命的影响的实验信息、监测在混合动力系统的操作期间所观测到的实际使用参数，以及为能量存储装置动态地确定最高的操作温度，以便通过混合动力系统提高或降低它的利用率。

相关申请的交叉引用

本申请要求享有2013年3月14日提交的、名称为“用于优化混合动力车辆电池使用限制条件的系统和方法”的美国临时专利申请61/782,275的优先权，其全部内容通过引用一致地并入到本申请中。

背景技术

本发明大体上涉及能量存储系统，且更为具体地涉及待结合到混合动力电动机动车中以控制高压能量的存储和使用的能量存储控制模块。

在过去几年中，由于二氧化碳水平的增加以及油料供应的短缺，对全球气候变化的关注日益增加。结果，汽车制造商和消费者开始对具有低排放和较高燃料效率的汽车具有更大的兴趣。一个可行的选择是混合动力电动车(HEV)，其允许车辆由电动机、内燃机或二者的结合来驱动。

尽管多个特征对于HEV的整体设计是重要的，但是存储车辆能使用的能量的系统是关键部件。在HEV中提供能量存储系统以存储发电机产生的能量，从而混合动力系统(hybrid system)能在随后的一些时间使用这些能量。例如，所存储的能量可用于驱动电动机以独立地驱动汽车或辅助内燃机，因此降低汽油的消耗。

但是，能量存储系统面临着多种设计问题，例如过热、重量、复杂性、结合到车辆中的容易度、维护的容易度、使用寿命和成本，这里仅举了几个例子。此外，已知的能量存储系统使用特定和已知数量的电池组，并且进行设计以满足特定的HEV设计规格，包括设定的使用寿命。

已提出了很多混合动力系统，它们均进行静态的设计以保护电池包的使用寿命。通常，那些混合动力系统包括电池使用限制条件，其在生产时被程序化到混合动力控制模块(hybrid control module)中，以保持电池在特定的使用寿命(例如保修期或合同义务期)中处于良好的使用状态。如果电池的操作温度过高或者短期的安培数过大的话，那么混合动力控制模块则会约束或限制电池的使用。然而，这些系统在它们每次阻止电池被使用时均会牺牲车辆潜在的燃油经济性。这通常会不必要地发生，因为制造商通常会针对HEV的操作保守地假定最坏的情况，以确保所有的车辆均可达到它们设定的使用寿命目标。随着时间的推移，这些关于电池的使用的限制条件就会等同于HEV的效能的显著降低。而这通常会导致电池的寿命显著地超过其设定的使用寿命，考虑到通常可以较少的成本来更换电池，因此用延长的寿命来交换更多的使用并最终提高燃料经济性则是优选的。

为了确定电池的使用限制条件，通常很多实验室测试是基于电池在客户应用中预测的使用而进行的。这些预测通常不是非常准确的，因为为了防止在更为极端的操作环境中的故障，它们通常是非常保守的。然而，就电池寿命和车辆的燃料经济性之间的最优平衡而言，这导致了重大的牺牲。

因此，需要在此领域中进行改进。

发明内容

本发明公开了用于操作具有电机和至少一个能量存储模块的使用混合动力控制模块的混合动力电动车，以为能量存储模块调节最高的操作温度，以便实现预先设定的使用寿命目标的方法。

该方法提供了以选定的指标建立预定的服务寿命目标，并且为能量存储模块建立初始的最高操作温度。通过混合动力控制模块来控制混合动力电动车的后续操作，使得能量存储模块的实际操作温度不超过最高操作温度。同时地，混合动力控制模块计算关于能量存储模块以往操作至预定的使用寿命目标的进度的第一指示符，其中基于多个实际观测的使用参数来修改该指示符。