[发明专利]基于预测的电池能量使用控制电池功率的系统和方法

说明书

一种基于预测的电池能量使用控制电池功率的系统和方法，具有用于针对给定驾驶员需求控制混合动力车辆中的电池功率的系统和方法，该系统和方法平衡电池的荷电状态和电池容量极限，同时以系统高效的发动机功率运转发动机。可预知的信息可用于预测在未来时间窗期间电池能量使用，该电池能量使用指示充电机会(多余的电力将被电池吸收)或推进机会(电池电力将被释放)。基于这个信息和当前电池的荷电状态，对于给定的驾驶员需求确定相关联的电池功率。

技术领域

本公开涉及基于预测的电池能量使用来控制混合动力电动车辆中电池功率的系统和方法。

背景技术

混合动力电动车辆(HEV)动力传动系可包括用于将驱动动力传递到车辆牵引车轮的两种动力源。通常，这些动力源可被分为两大类：机械类和电力类。机械动力源可包括(例如)通过一组或更多组传动齿轮将机械动力输出到车轮的内燃发动机。电力动力源可包括一个或更多个电机(例如，电动机或马达/发电机)。电动机可接收来自另一个发电机、电池或其它电力动力源的电力。

两种动力源必需结合以一起无缝地工作，进而在系统功率限制范围内满足驾驶员的功率需求，同时优化总的动力传动系系统的效率和性能。这需要两种动力源的控制的协调。由于这种类型的布置向车轮提供多个功率流路径，所以对于给定的驾驶员功率需求，为了最大的系统效率，发动机转速能够被优化。然而，当发动机被命令为以与最大的系统效率相对应的功率运转时，功率过剩或不足被电池所吸收。由于电池容量的极限和/或与平衡电池荷电状态(SOC)的需要结合的约束，所以对于给定的驾驶员需求来说，总是以与最大系统效率相对应的功率运转发动机是不可行的。

优化HEV动力传动系操作仍然是艰巨的挑战。对于高效的动力传动系运转来说，HEV能量管理是核心策略。通常对于给定的电池功率请求，剩余的能量管理是静态优化问题。电池功率请求的确定通常是探索式的，因此是次优的，导致次优的燃料经济性。这样，需要存在更精确的并且更稳健的方法来确定对于给定的驾驶员需求的电池功率请求，该方法在驾驶周期期间平衡电池SOC并允许发动机以尽可能多地增加系统效率的功率运转。

发明内容

公开了一种用于针对给定驾驶员请求控制混合动力车辆中电池功率的系统和方法，该系统和方法平衡电池SOC和电池容量极限，同时以系统高效的发动机功率运转发动机。具体地讲，在此公开的实施例使用可预知的信息估计和/或预测在未来时间窗期间的电池能量使用，该电池能量使用指示未来充电机会(多余的功率将被电池吸收)或推进机会(boosting opportunity)(电池电力将被释放)。基于这个信息和当前电池的荷电状态，对于给定的驾驶员需求可确定相关联的电池功率，其平衡以系统高效的发动机功率运转系统的需要，同时保持平衡的电池SOC。

在一个实施例中，混合动力车辆包括发动机、电池和控制器，所述控制器被配置为基于当前电池荷电状态和在未来时间窗期间与发动机以系统高效的发动机功率运转相关联的预测的电池能量使用来控制电池功率。所述系统高效的发动机功率是基于预测的车速和驾驶员需求的。所述控制器还被配置为当所述系统高效的电池功率在零以下、所述预测的电池能量使用是推进并且当前电池荷电状态超过相关阈值时，以系统高效的电池功率运转电池。所述预测的电池能量使用是从可预知的信息确定的，其中，可预知的信息可包括地图数据、道路属性、实时交通信息、历史交通信息和过去驾驶历史中的至少一种。

在另一个实施例中，一种混合动力车辆包括发动机、电池和控制器，所述控制器被配置为基于当前电池荷电状态和预测的电池能量使用来控制电池功率。所述预测的电池能量使用是基于发动机以系统高效的发动机功率运转和发动机以与零电池功率相关联的无充电的发动机功率运转之间的差别的。此外，所述控制器还被配置为在当前电池荷电状态小于相关阈值、系统高效的电池功率大于零并且所述预测的电池能量使用是充电时，以系统高效的电池功率运转电池。所述控制器还被配置为在当前电池荷电状态小于相关阈值、系统高效的电池功率大于零并且所述预测的电池能量使用是推进时，将电池功率设定为零并且控制发动机提供轮周功率以满足驾驶员需求。