用于插电式电动车辆的可变充电策略的制作方法

本公开涉及用于插电式电动车辆的可变充电策略。

背景技术：

电动车辆和混合动力电动车辆可在每日使用或其他循环周期之后进行电网充电。电网充电可将电池的荷电状态(soc)保持在满荷电，直到在下一个循环期间使用。电池保持在满soc可减少电池的使用寿命或影响总电池容量。

技术实现要素：

一种车辆包括电池。所述车辆包括被配置为抑制电池充电的控制器。所述充电抑制是响应于在电网充电期间所述电池的荷电状态(soc)实现级联上限阈值，所述soc在多天周期的每一天减少，使得在所述电网充电期间为实现所述上限阈值的每天soc增加是相同的并且所述soc在所述多天周期的最后一天驾驶循环完成时实现下限阈值。

一种车辆包括牵引电池。所述车辆包括被配置为抑制牵引电池充电的控制器。充电抑制是响应于所述牵引电池的荷电状态(soc)达到上限阈值，所述上限阈值根据下限阈值和在多个先前驾驶周期中所述车辆的总体能量消耗的平均值来设定。

一种车辆包括电池。所述车辆包括被配置为抑制电池充电的控制器。所述充电抑制是响应于在电网充电期间所述电池的荷电状态(soc)实现级联上限阈值，所述soc在多天周期的每一天减少，使得在所述电网充电期间为实现所述上限阈值的每天soc增加是基于所述多天周期的给定一天的平均消耗并且所述soc在所述多天周期的最后一天驾驶循环完成时实现下限阈值。

附图说明

图1是插电式混合动力车辆的示意图；

图2是每日充电至上限阈值的牵引电池的soc的曲线图；

图3是每日充电至级联上限阈值的牵引电池的soc的曲线图；并且

图4是用于将牵引电池充电至上限阈值的算法。

具体实施方式

本文描述了本公开的实施例。然而，应当理解，所公开的实施例仅仅是示例并且其他实施例可采用各种形式和替代形式。附图不一定按比例绘制；一些特征可被放大或最小化以示出特定部件的细节。因此，本文所公开的具体结构和功能细节不应被解释为是限制性的，而是仅仅作为教导本领域技术人员以不同方式采用本发明的代表性基础。如本领域普通技术人员将理解，参考附图中的任何一个示出和描述的各种特征可与一个或多个其他附图中示出的特征进行组合，以产生未明确示出或描述的实施例。所示出特征的组合提供典型应用的代表性实施例。然而，与本公开的教导内容一致的特征的各种组合和修改可以是特定应用或实现方式所期望的。

当车辆停在电网充电站附近时，可对牵引电池进行充电。例如，家庭和工作场所同样可提供用于充电的公用电网的接入。将车辆牵引电池保持在荷电上限以上或荷电下限以下可减少电池寿命。也就是说，可通过尽可能经常地将电池soc保持在上限阈值与下限阈值之间来延长电池寿命。例如，将电池保持在soc上限的80％以下可增加电池寿命，同时将电池保持在soc下限的20％以上可增加电池寿命。实际上，基于驾驶习惯的级联上限荷电阈值确保电池soc保持在此类阈值内，同时为行驶提供足够的能量。

图1描绘示出车辆12的框图10，所述车辆12包括机械地连接到混合动力变速器16的一个或多个电机14。电机14可能够作为马达或发电机进行操作。此外，混合动力变速器16可机械地连接到发动机18。混合动力变速器16还可机械地连接到驱动轴20，所述驱动轴20机械地连接到车轮22。当发动机18启动或关闭时，电机14可提供推进和减速能力。电机14还可用作发电机，并且可通过回收通常在摩擦制动系统中作为热量损失的能量来提供燃料经济性益处。电机14还可提供减少的污染物排放，因为在某些条件下可使混合动力电动车辆12以电动模式或混合动力模式进行操作以减少车辆12的总体燃料消耗。

牵引电池(或电池组)24存储并提供可由电机14使用的能量。牵引电池24可从牵引电池24内的一个或多个电池单元阵列(有时称为电池单元堆叠)提供高电压直流电(dc)输出。电池单元阵列可包括一个或多个电池单元。牵引电池24可通过一个或多个接触器(未示出)电连接到一个或多个电力电子控制器26。一个或多个接触器在断开时将牵引电池24与其他部件隔离，并且在闭合时将牵引电池24连接到其他部件。

电力电子控制器26还可电连接到电机14，并且可被配置为在牵引电池24与电机14之间双向传递电能。例如，牵引电池24可提供直流(dc)电压，而电机14可能需要三相交流(ac)电压来运行。电力电子控制器26可根据电机14的需要将dc电压转换为三相ac电压。在再生模式中，电力电子控制器26可将来自用作发电机的电机14的三相ac电压转换为牵引电池24所需的dc电压。本文的描述的各部分同样适用于纯电动车辆。对于纯电动车辆而言，混合动力变速器16可以是连接到电机14的齿轮箱，并且发动机18可以不存在。

除了提供用于推进的能量之外，牵引电池24还可提供用于其他车辆电气系统的能量。dc/dc转换器28可将牵引电池24的高电压dc输出转换为与其他车辆负载兼容的低电压dc电源。其他高电压负载(诸如压缩机和电加热器)可直接连接到高电压而不使用dc/dc转换器28。低电压系统可电连接到辅助电池30(例如，12v电池)。

电池控制模块33可与牵引电池24通信。电池控制器33可被配置为监测和管理牵引电池24的操作，诸如经由管理电池单元中的每个的温度和荷电状态的电子监测系统(未示出)。

车辆12例如可以是电动化车辆，所述电动化车辆包括用于插电式混合动力电动车辆(phev)、全混合动力电动车辆(fhev)、轻度混合动力电动车辆(mhev)或电池电动车辆(bev)的部件。牵引电池24可由外部电源36再充电。外部电源36可以是与电插座的连接件。外部电源36可电连接到电动车辆供电装备(evse)或充电站38。充电站38可提供用于调控和管理电源36与车辆12之间的电能传递的电路和控件。外部电源36可向充电站38提供dc或ac电力。

充电站38可具有用于插入到车辆12的充电端口34中的充电连接器40。充电端口34可以是被配置为将功率从充电站38传递到车辆12的任何类型的端口。充电端口34可电连接到充电器或车载功率转换器32。功率转换器32可调节从充电站38供应的功率以向牵引电池24提供适当的电压和电流水平。功率转换器32可与充电站38进行交互以协调向车辆12的功率传递。充电站连接器40可具有与充电端口34的对应凹槽相配合的插针。

图2描绘曲线图200。曲线图200包括水平轴202，所述水平轴202包括用于电池充电的一周的循环(例如，天)。曲线图200包括用于描绘牵引电池24的soc的垂直轴204。曲线图200包括根据车辆12的驾驶循环随时间振荡的曲线206。例如，曲线206在星期一的上午以100％的soc开始。在第一驾驶循环期间，soc下降50％——在多个先前驾驶循环中车辆的总体能量消耗212的平均值。在返回到电网充电站时，soc从星期一到星期二仅增加20％至上限阈值208，从而防止电池在上限阈值208之后的过度充电。上限阈值208可根据不同的车辆、不同的电池类型和电池的先前使用情况而有所不同。例如，可基于电池的使用年限或先前使用情况来调整上限阈值以改善电池寿命。

除此之外，不同的电池配置和化学组成可需要不同的上限阈值。上限阈值208可基于在多个先前驾驶循环中车辆的总体能量消耗。总体能量消耗212可以是在多个先前驾驶循环中车辆的消耗的平均值。例如，可在先前100个驾驶循环中对车辆历史使用求平均。可使用任何类型的统计分析来确定总体能量消耗。例如，可使用历史消耗的高斯分析，其中使用或采用平均值、中值或其他参数来确定上限、下限或总体能量消耗212，以确保电池soc保持在与电池相关联的上限和下限内。平均而言，在上限208与下限210之间的循环消耗在下限210附近结束。

参考图3，曲线图300描绘级联荷电上限。曲线图300包括水平轴302，所述水平轴302包括多天周期(例如，星期一至星期五)。曲线图300包括用于描绘牵引电池24的soc的垂直轴304。通过电池soc306示出牵引电池24soc。电池soc306包括级联上限阈值308。级联上限阈值308在多天周期316的每一天减少至每日的下限阈值310，下限阈值310在多天周期316的最后一天实现绝对最小值。虽然示出具有100％的最大soc，但是电池soc306也可从较低的上限开始。上限可由在先前的多天周期中求平均的车辆的总体能量消耗来确定。也就是说，可计算先前多天周期的平均消耗312并且使用其来确保车辆将平均地达到下限阈值310。多天周期316的每一天314电池soc306减少，使得所获得的最后一次下限阈值310平均地大于或等于与电池寿命相关联的下限阈值310。

级联上限阈值308可根据多循环周期的循环次数成比例地减小。例如，对于多天周期316的每一天314，总体能量消耗312可被同等地分配。也就是说，如果总体能量消耗是120％电池soc，则级联上限阈值308将从初始荷电100％soc每天减少15％，从而确保电池soc306在多天周期316的最后一天(星期五)结束时达到下限阈值310。应当理解，任何循环时间都可使用并且通过本公开可预期。例如，循环时间可以是分钟、小时、天、周、月、年或其他时间分段。下限阈值310还可由与给定soc下电池的电流汲取效率相关的电池效率因子来定义。例如，可知道电池效率降低到soc阈值以下并且可设定下限310以确保不超过阈值。

图4描绘用于实现上限阈值208和级联上限阈值308的算法400。算法400开始于步骤402。应当理解，可以任何顺序执行步骤，并且可省略或重复所述步骤中的任何一个。可进一步执行未公开的附加步骤。在步骤404中，控制器33确定或接收车辆12被插电的指示。在步骤406中，控制器33允许给电池充电。在步骤408中，控制器33确定电池24的下限阈值310。下限阈值310可基于与所使用的特定牵引电池相关联的电池寿命限制。下限阈值310可基于特定功率水平下的电池效率，从而确保电池在有效范围内操作。可基于其他因素或所提及的因素的组合来设定下限阈值310。在步骤410中，控制器33确定所期望的充电循环的类型。如果如图2所描绘地期望每日充电循环，则算法前进至步骤412。在步骤412中，控制器确定在多个先前驾驶循环中车辆的总体能量消耗。例如，控制器33可对先前90天的车辆的总体能量消耗求平均。控制器33可采用整个年度的平均值。控制器33可在车辆操作的整个历史中对车辆12的每日消耗求平均。在步骤414中，控制器将总体能量消耗212添加至下限阈值210以确定上限阈值208。在充电时，如果步骤416中电池soc大于上限阈值208，则控制器33在步骤418中抑制电池充电。

如果步骤410中不期望每日驾驶循环模式，则控制器33在步骤420中确定是否期望多天驾驶循环充电模式。算法400然后前进至步骤422。在步骤422中，控制器确定在多个先前驾驶循环中车辆的总体能量消耗。例如，控制器33可对先前90个多天周期416的车辆的总体能量消耗312求平均。控制器33可采用多天周期416的整个年度平均值。控制器33可对在车辆操作的整个历史中车辆12的多天周期316求平均。在步骤424中，控制器将总体能量消耗212添加至下限阈值310以确定上限阈值308。在充电时，如果步骤426中电池soc大于级联上限阈值308，则控制器33在步骤428中抑制电池充电。如果步骤410、420中均未选择任何充电选项，则控制器在步骤430中给电池充电直到荷电状态是满的。

所公开的过程、方法、逻辑或策略可能够传递到处理装置、控制器或计算机和/或由它们实现，所述处理装置、控制器或计算机可包括任何现有的可编程电子控制单元或专用电子控制单元。类似地，所述过程、方法、逻辑或策略可以许多形式存储为可由控制器或计算机执行的数据和指令，包括但不限于：永久地存储在各种类型的制品上的信息，所述各种类型的制品可包括持久性不可写存储介质，诸如只读存储器(rom)装置等；以及可更改地存储在可写存储介质(诸如软盘、磁带、光盘(cd)、随机存取存储器(ram)装置以及其他磁性和光学介质)上的信息。所述过程、方法、逻辑或策略也可在软件可执行对象中实现。可替代地，它们可整体地或部分地使用合适的硬件部件(诸如专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)、状态机、控制器或者其他硬件部件或装置)或硬件、软件和固件部件的组合来体现。

在说明书中使用的词语是描述性词语而非限制性词语，并且应当理解，可在不脱离本公开的精神和范围的情况下做出各种改变。如先前所描述，各种实施例的特征可组合以形成可能并未明确描述或说明的本发明的进一步实施例。尽管各种实施例可能已经被描述为关于一个或多个所期望的特性提供了优点或者优于其他实施例或现有技术实现方式，但本领域普通技术人员应当认识到，可折衷一个或多个特征或特性以实现所期望的总体系统属性，这取决于具体的应用和实现方式。这些属性可包括但不限于成本、强度、耐久性、寿命周期成本、适销性、外观、包装、尺寸、服务性、重量、可制造性、易组装性等。同样地，被描述为关于一个或多个特性比其他实施例或现有技术实现方式不太期望的实施例并非处于本公开的范围以外并且对于特定应用可以是所期望的。