CN102881955A - 确定目标充电状态以给车辆中的电池充电的***和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于确定目标充电状态(SOC)以使用来自外部电源的电力给电动车辆中的蓄电池充电的***和方法。在开始车辆的驾驶循环之前将蓄电池充电到目标SOC。基于在未来驾驶循环的一部分期间预计被回收的再生制动能量的曲线及预计通过电池被使用的能量的曲线确定目标SOC。

Description

确定目标充电状态以给车辆中的电池充电的***和方法
技术领域
本发明涉及一种确定目标充电状态(SOC)以给电动车辆中的蓄电池充电的***和方法。
背景技术
电动车辆通常包括电动机和高电压蓄电池。高电压蓄电池具有充电状态(SOC)，并给电动机提供电力以驱动车辆。当电池提供电力以驱动车辆时，电池的SOC减小。
当在驾驶循环期间电池的SOC减小时，会期望(例如)在车辆制动期间捕获车辆的动能，并将该动能转换成电能以给电池再充电。然而，如果电池处于满容量状态，则电池无法储存车辆的动能。例如，电池可具有处于100％充电水平的满容量，且在以车辆在山顶上开始的驾驶循环期间无法储存制动能量。
在车辆外部的电源，例如，GRID上的家用电源插座可用于将电池充电或再充电到100％充电水平。然而，在开始驾驶循环之前，会期望或需要使用外部电源将电池充电到低于100％充电水平的目标SOC，以允许电池在驾驶循环期间(例如，当车辆在山顶上开始驾驶循环时)回收制动能量。
发明内容
本公开的实施例总体上提供一种用于确定目标充电状态(SOC)以使用来自电动车辆外部的电源的电力给电动车辆中的蓄电池充电的***和方法。另外，为了实现确定目标SOC的方法，提供包含有逻辑装置可读代码的至少一个逻辑存储介质。
确定在车辆的未来驾驶循环的一部分期间预计被回收的再生制动能量的曲线。同样地，确定在未来驾驶循环的所述一部分期间预计通过电池被使用的能量的曲线。基于确定的能量曲线，在开始驾驶循环之前确定目标SOC以给电池充电。
目标SOC可基于在未来驾驶循环的初始部分中预计被回收的再生制动能量的量。未来驾驶循环的初始部分可被确定为未来驾驶循环的从驾驶循环开始到一定时间间隔的部分，在所述时间间隔内预计通过电池被使用的能量的曲线基本上超出在所述时间间隔内预计被回收的再生制动能量的曲线。
可基于(例如)在未来驾驶循环的初始部分期间预计被回收的再生制动能量确定在未来驾驶循环的初始部分期间给电池充电的充电率。此外，可基于完成未来驾驶循环所需的电池能量的量确定充电率。可响应于所述充电率确定目标SOC。目标SOC可被计算为与确定的充电率成反比。
可确定完成未来驾驶循环所需的电池能量的量。当预定的SOC操作范围的上限至少提供完成未来驾驶循环所需的电池能量的量时，目标SOC可被确定为所述上限。此外，目标SOC可被确定为使电池在未来驾驶循环期间在预定的SOC操作范围内操作的时间最大化。预定的SOC操作范围可在电池的最大SOC的百分之十(10％)和百分之九十(90％)之间。
目标SOC可被确定为使车辆在未来驾驶循环期间捕获的再生制动能量的量最大化。可处理在驾驶循环期间指示车辆的期望行驶路径的信息。指示期望行驶路径的信息可包括指示期望行驶路径的各个段的长度和坡度的信息、包括指示车辆的预期目的地的信息的一个或多个用户输入、在车辆之前的驾驶循环(沿着期望行驶路径的至少一部分产生)期间回收的再生制动能量的量、一天中在之前的驾驶循环中回收再生制动能量的量的时间、一周中在之前的驾驶循环中回收再生制动能量的量的某天，或者它们的组合。可基于期望行驶路径确定预计被回收的再生制动能量的曲线和预计被使用的能量的曲线。
所述***包括至少一个逻辑装置。所述逻辑装置确定目标SOC，以在开始车辆的驾驶循环之前使用来自外部电源的电力给电池充电。目标SOC基于在未来驾驶循环的一部分期间预计被回收及被使用的再生制动能量的曲线。所述逻辑装置可以是控制器，该控制器包括：处理器，可操作地执行软件指令；计算机存储器，可操作地存储可由处理器访问的软件指令；一组软件指令，存储在存储器中，用于确定目标SOC。
附图说明
图1是示出根据一个实施例的具有蓄电池的电动车辆及在车辆外部的用于将蓄电池充电到目标充电状态(SOC)的电源的示意图；
图2是示出根据一个实施例的使用外部电源将蓄电池充电到目标SOC的包括至少一个逻辑装置的***的示意图；
图3是示出根据一个实施例的确定是否给蓄电池充电的一般方法的流程图；
图4是示出根据一个实施例的确定目标SOC以给蓄电池充电的方法的流程图；
图5是示出在以蓄电池处于100％充电水平开始的驾驶循环期间的不同时间，蓄电池的充电水平(％)和电动车辆的电力使用水平(kW)的示图；
图6是示出由于蓄电池的充电限制导致在车辆的前两次停止期间没有回收所有的再生制动能量的蓄电池及在图5中示出的驾驶循环的初始部分的示图；
图7是与图5类似的示图，但示出了根据一个实施例的在开始驾驶循环之前处于90％充电水平的蓄电池；
图8是示出根据一个实施例的在没有如图5至图6中的电池充电限制的情况下，在车辆的前两次停止期间基本上回收了所有的再生制动能量的蓄电池及在图7中示出的驾驶循环的初始部分的示图。
具体实施方式
根据需要，在此公开本发明的详细实施例；然而，应该理解的是，公开的实施例仅仅是可以以各种和可选的形式实施的本发明的示例。附图未必按比例绘制；可夸大或最小化一些特征，以示出具体部件的细节。因此，在此公开的具体结构和功能性细节不应该被解释为限制，而仅仅被解释为用于教导本领域的技术人员以多种方式使用本发明的代表性基础。
本公开的实施例总体上提供一种用于确定目标充电状态(SOC)以使用来自外部电源的电力给电动车辆中的蓄电池充电的***和方法。将蓄电池充电到目标SOC发生在开始车辆的驾驶循环之前。
参照图1，电动车辆(在下文中称为“车辆”)10设置有充电***12。车辆10可以是可被电结合或电连接到在车辆10外部的电源(在下文中称为“外部电源”)14的任何类型的电动车辆。例如，车辆10可以是插电式电动车辆、插电式混合动力电动车辆(PHEV)、其他插电式车辆、电池电动车辆(BEV)、纯电动车辆等。术语“插电式车辆”指的是可连接到外部电源14以接收来自外部电源14的电力的任何类型的自动车辆。因此，例如，车辆10可以是包括充电口16的车辆，充电口16用于容纳充电插头18，从而通过充电插头18将来自外部电源14的电力传递到车辆10中。
如图2所示，充电***12被示出为与混联式混合动力电动车辆(PSHEV)的动力系集成。然而，***12可与任何类型的电动车辆集成。例如，车辆10可以是串联式混合动力电动车辆(SHEV)、并联式混合动力电动车辆或者纯电动车辆。
参照图1至图2，外部电源14可给车辆10提供电力。例如，外部电源14可以是电连接到GRID的标准家用电源插座或者充电站。GRID使电力从高电压(例如，7200V)降压至较低的电压(例如，240V)。另外，外部电源14可以是直流(DC)电源和/或交流(AC)电源。例如，外部电源14可以是120V的AC电源插座或者240V的AC电源插座。在另一示例中，外部电源14可以是300V的DC电源插座。
如图2所示，车辆10包括高电压蓄电池(在下文中称为“HV电池”)20。作为可储存电能的装置，HV电池20具有充电状态(SOC)。HV电池20的SOC根据HV电池20中的电能的量而改变。电池充电水平可将HV电池20的SOC表示为HV电池20的电容量的百分比。例如，电池充电水平可从百分之零(0％)变化到百分之百(100％)。
在操作时，HV电池20储存电能或者将电力输出到车辆10中的各部件。例如，HV电池20可将电力提供给驱动轮22，从而可推进车辆10。在这样的示例中，HV电池20可提供300V的DC电，以驱动驱动轮22并推进车辆10。随着HV电池20输出电能或提供电力，HV电池20的SOC减小，因此，电池充电水平降低。然而，来自外部电源14的电力可用于在车辆10的驾驶循环之间给HV电池20充电或者增加HV电池20的SOC。
继续参照图2，车辆10可包括电池控制模块(在下文中称为“BCM”)24。BCM 24单独地控制HV电池20，或者与车辆***控制器(VSC)、动力系控制模块(PCM)或者它们的组合协同地控制HV电池20。在下文中，VSC和PCM的组合被称为“VSC/PCM”，其标号为26。
图2的BCM 24可控制HV电池20输出电力、储存电力、接收来自外部电源14的电力或者它们的组合。另外，BCM 24可控制HV电池20的电池充电水平，以增加HV电池20的SOC、保持HV电池20的SOC或者减小HV电池20的SOC。例如，BCM 24可控制来自外部电源14的电力何时和/或以多少量用于将HV电池20充电或再充电到目标SOC。可基于多个变量或输入确定目标SOC。BCM 24、VSC/PCM 26或者两者的组合可用于确定或计算HV电池20的目标SOC。此外，BCM 24可用于单独地或者与VSC/PCM 26协同地将HV电池20充电到目标SOC。
虽然图2的BCM 24和HV电池20被示出为充电***12的一部分，但是BCM 24可与充电***12分离。此外，BCM 24和VSC/PCM 26可集成在一起，以用作车辆10中的单个硬件装置。
再次参照图2，车辆10(例如，在图2中示出的混联式混合动力电动车辆(PSHEV))可包括发动机28。发动机28和HV电池20可将电力选择性地提供给驱动轮22，从而可推进车辆10。在操作时，HV电池20可接收来自发电机30的电力，可将电力输出到电动机32，并可驱动车辆10中的其他基于电的装置。
如图2所示，车辆10包括驱动桥34。驱动桥34类似于传统车辆中的变速箱。驱动桥34可包括发电机30、电动机32、行星齿轮组36及齿轮组38。图2的驱动桥34结合在驱动轮22与发动机28和HV电池20之间，以控制如何及何时将电力传递到驱动轮22。电动机32和发电机30是构成电机装置的两个电机。因此，电动机32和发电机30均代表电机装置的一部分。然而，车辆10可具有不同的电机装置，例如，多于两个电机或少于两个电机。
继续参照图2，驱动桥34的行星齿轮组36机械地结合发动机28、(通过齿轮组38)驱动轮22以及发电机30。例如，发电机30可连接到行星齿轮组36的太阳轮，同时发动机28和驱动轮22分别连接到行星齿轮组36的行星架和齿圈。
如图2所示，车辆10可包括高电压配电***(在下文中称为“EDS”)40。EDS 40可接收来自发电机30的电能，并可根据车辆10的驱动模式在HV电池20和电动机32之间分配电能。EDS 40还可从HV电池20和/或电动机32接收电能，并可将电能分配给充电***12、电动机32、发电机30或者它们的组合。
如图2所示，车辆10包括至少一个逻辑装置(LD)或控制器42，用于实现确定目标SOC以给电动车辆10中的HV电池20充电的方法。控制器或LD 42可通过各种类型的电子装置和/或基于微处理器的计算机或控制器，或者电子装置和/或基于微处理器的计算机或控制器的组合实现。为了实现确定目标SOC以给HV电池20充电的方法，控制器42可执行嵌入了或编码了该方法且存储在易失性存储器和/或永久性存储器中的计算机程序或算法或控制逻辑。可选地，控制逻辑可在存储于一个或多个集成电路芯片上的逻辑阵列或门阵列中进行编码。根据具体应用，控制逻辑可在一个或多个控制器和/或电子装置中以软件、硬件或者软件和硬件的组合实现。当以软件实现时，控制逻辑优选地设置在一个或多个计算机可读存储介质中，所述一个或多个计算机可读存储介质存储有数据，所述数据表示由计算机执行以控制HV电池20的充电的代码或指令。计算机可读存储介质可包括使用电存储器、磁存储器、光存储器和/或混合存储器的多种公知的物理装置中的一种或多种，以保存可执行指令及相关的校准信息、操作变量等。
图2的控制器42被示出为包括BCM 24。虽然控制器42被示出为单个硬件装置，但是控制器42可包括具有多个硬件装置的形式的多个逻辑装置或者在一个或多个硬件装置内的多个软件逻辑装置。例如，控制器42可包括VSC/PCM 26、电池控制模块(BCM)24、车辆10中的另一控制器或者它们的某种组合。因此，控制器42可被集成为充电***12的一部分，或者控制器42可与充电***12分离。
如图2所示，VSC/PCM 26可通过车辆数据总线(在下文中称为“数据总线”)44控制车辆10中的多个部件或装置。例如，VSC/PCM 26控制充电***12、通过驱动桥控制模块(TCM)46控制驱动桥34并通过发动机控制单元(ECU)48控制发动机28。数据总线44与包括控制器42、TCM 46及ECU 48的车辆10中的各部件通信。数据总线44可被实现为控制器局域网(CAN)、本地互联网(LIN)或者可在VSC/PCM 26与车辆10中的其他装置之间传输数据的任何这种合适的数据通信链路。
BCM 24控制流动到HV电池20及从HV电池20流出的电能流。例如，BCM24可控制HV电池20何时输出和储存高电压电力。充电***12可包括一个或多个电力转换器，以接收来自外部电源14的电力并将该电力转换成更加适于给HV电池20充电的电力形式。例如，BCM 24可控制充电***12中的AC-DC转换器，以使用来自外部电源14的交流(AC)电力控制HV电池20的充电。在另一示例中，BCM 24可控制DC-DC转换器，以使用来自外部电源14的直流(DC)电力控制HV电池20的充电。
VSC/PCM 26和TCM 46操作以控制驱动桥34的各种模式，例如，车辆10在驾驶循环期间的电驱动模式的操作。车辆10的电驱动模式允许电动机32用作电动机、用作提供电力以操作车辆10的发电机、或者用作电动机和发电机两者。车辆10的电驱动模式可用于驱动驱动轮22并可推进车辆10。另外，充电***12可在车俩10的再生制动模式期间使用来自EDS 40的电力给HV电池20充电，或者在驾驶车辆10从一个位置到达另一位置之前使用来自外部电源14的电力给HV电池20充电。
参照图3，提供流程图50，以说明根据一个实施例的控制器42和/或充电***12的操作以及确定是否给HV电池20充电的一般方法的步骤。在所述方法的整个讨论过程中，可参照在图1至图2中示出的车辆10及部件，以便于理解所述方法的各个方面。图3的示图提供用于确定是否将HV电池20充电到(例如)目标SOC的代表性控制策略。
在流程图50的判定框52处，确定车辆10是否停止。当驱动桥34和/或发动机28不在运转从而车辆10的驱动轮22未被驱动时，车辆10可被确定为停止。VSC/PCM 26可用于单独地或者与TCM 46和/或ECU 48相结合地确定车辆10是否停止。如果车辆10被确定为停止，则产生判定框54。
在图3中示出的判定框54处，确定HV电池20是否“正在充电”或者正通过外部电源14充电。BCM 24可用于单独地或者与VSC/PCM 26相结合地确定HV电池20是否“正在充电”或者正通过外部电源14充电。例如，当充电口16已经容纳了充电插头18时，车辆10可被确定为“正在充电”。因此，即使当没有电力从外部电源14传递到HV电池20时，车辆10也可能“正在充电”。如果HV电池20“正在充电”或者正通过外部电源14充电，则产生框56。
在框56处，确定目标充电状态(SOC)。例如，目标SOC可以是百分之九十(90％)。图7至图8示出了在车辆10的驾驶循环开始(即，时间＝0)时目标SOC为90％的HV电池20。BCM 24、VSC/PCM 26或者两者的组合可用于基于多个变量或输入确定或计算HV电池20的目标SOC。框56(在图3中示出)可对应于流程图70(在图4中示出)。
在框58处，获得HV电池20的当前SOC，并将其提供给框60。例如，当前SOC可以是处于相对低的充电水平的百分之九(9％)或者处于相对高的充电水平的百分之九十七(97％)。BCM 24可以为LD或控制器42和/或充电***12获得HV电池20的当前SOC。因此，根据控制器42的构造，控制器42可从内部获得HV电池20的当前SOC，或者可通过控制器42从控制器42的外部(例如，从BCM 24)接收的信号获得HV电池20的当前SOC。
在判定框60处，确定HV电池20的当前SOC是否大于或等于目标SOC。BCM 24、VSC/PCM 26、充电***12或者它们的组合可用于确定HV电池20的当前SOC是否大于或等于目标SOC。如果HV电池20的当前SOC小于目标SOC，则在框62处，充电***12开始给HV电池20充电或者继续给HV电池20充电。相反，如果HV电池20的当前SOC大于或等于目标SOC，则在框64处，充电***12停止给HV电池20充电。因此，目标SOC可用于控制来自外部电源14的电力以多少量用于给HV电池20充电以及何时给HV电池20充电。
在框62处，给HV电池20充电。HV电池20使用来自外部电源14的电力继续充电或者开始充电。充电***12和/或BCM 24可将HV电池20充电到目标SOC。框62可重复地返回到框52，直到HV电池20至少达到目标SOC，车辆10被确定为停止，或者HV电池20被确定为不再“正在充电”或者不再通过外部电源14充电为止。
在框64处，充电***12停止给HV电池20充电。例如，充电***12和/或BCM 24可用于使从外部电源14到HV电池20的电力传递中断，以停止给HV电池20充电。框64可返回到框52，以监测车辆10和/或HV电池20的状态。
参照图4，提供流程图70，以说明确定目标充电状态(SOC)以使用来自外部电源14的电力给HV电池20充电的方法的步骤。在所述方法的整个讨论过程中，可参照在图1至图2中示出的车辆10及部件，以便于理解所述方法的各个方面。在流程图70中示出的一个或多个步骤可对应于流程图50(在图3中示出)的框56。
在框72处，确定预测的能量使用曲线和预测的能量回收曲线。预测的能量使用曲线包括在车辆10的下一个驾驶循环期间预计通过HV电池20被使用的能量的曲线。预计被使用的能量的曲线可在下一个驾驶循环的预定初始部分期间或者在下一个驾驶循环的整个循环期间获得。未来驾驶循环的预定初始部分可被确定为未来驾驶循环的从驾驶循环开始到一定时间间隔的部分，在该时间间隔内预计通过HV电池20被使用的能量的曲线基本上超出在该时间间隔内预计被回收的再生制动能量的曲线。预测被使用的能量是从HV电池20传递到(例如)EDS 40以驱动电动机32的能量。在另一示例中，储存在HV电池20中的能量可用于通过EDS 40驱动发电机30。控制器42和/或VSC/PCM26可用于基于多个信息或输入(例如，来自框74、76、78和80的信息)确定预测的能量使用曲线。
再次参照框72，预测的能量回收曲线包括在车辆10的下一个驾驶循环的预定部分期间预计被回收的再生制动能量的曲线。从车辆10的再生制动回收的能量涉及在车辆10的制动期间捕获车辆10的动能并将该动能储存在HV电池20中。图2的发电机30可用于将车辆10的动能转换成通过EDS 40被传递到HV电池20的电能。控制器42和/或VSC/PCM 26可用于基于多个信息或输入(例如，来自框74、76、78和80的信息)确定预测的能量回收曲线。
为了确定车辆10的驾驶循环，***可预测车辆10预计行驶的道路的类型以及车辆10预计经历的交通拥堵水平。然后，该信息可用作确定目标SOC以给HV电池20充电的整个策略的一部分。LD或控制器42可从内部获得所述信息或输入，或者可通过控制器42和/或VSC/PCM 26从外部(例如，从TCM46或ECU 48)接收的信号获得所述信息或输入。
在框74处，获得指示未来目的地的信息。指示未来目的地的信息可(例如)由车辆10的未来驾驶员存储在车辆10中的存储器中，或者可通过考虑之前的驾驶历史或模式进行预测。例如，VSC/PCM 26可获得预计在何时和/或何地驾驶车辆10的日程计划，以预测将在何时驾驶车辆10。所述日程计划可存储在存储器中，并可允许VSC/PCM 26计算车辆10在一个或多个未来驾驶循环中预计行驶多远。
继续参照框74，未来目的地信息可包括车辆10可驶过以到达目的地的一条或多条未来地形路线。关于地形路线的信息可包括与可基于下列因素而预计被回收的再生制动能量的量相关的信息：车辆10的物理特性(例如，车辆10的质量及其容量)、沿着期望地形路线的交通流的速度、驾驶路线的倾斜度或坡度(包括上坡坡度和下坡坡度)、车辆10或者之前已经驶过车辆10到达其目的地可能会驶过的一个或多个道路的其他自动车辆的历史驾驶信息。基于未来目的地信息，控制器42和/或VSC/PCM 26可确定在车俩10的下一个驾驶循环期间预计被使用及被回收的能量的曲线。
在框76处，获得来自车辆10的一个或多个之前的驾驶循环的能量使用信息。指示之前的驾驶循环的信息可存储于车辆10中的存储器中。控制器42可以是智能逻辑装置，该智能逻辑装置可在开始车辆10的驾驶循环之前基于来自一个或多个之前的驾驶循环的信息及未来目的地信息精确地预测一个或多个驾驶模式。预测策略可使用神经网络来接收历史车速曲线和其他相关信号。例如，控制器42可包括神经网络，以预测道路类型、交通拥堵水平及其他道路环境信息，从而基于对未来驾驶循环(基于未来目的地信息)中的道路类型和交通拥堵水平的在线预测而训练神经网络。
在框78处，获得时间信息。
VSC/PCM 26可通过时钟或者输入到VSC/PCM 26的信号获得时间信息。框74和/或框76可使用时间信息来确定期望的未来目的地，期望的未来目的地可根据一天中的时间、一周中的某天、一年中的时间等改变。另外，可在框74、76处使用时间信息，以在来自车辆10的一个或多个之前的驾驶循环的能量使用信息中进行选择。例如，时间信息可用于在与预计驾驶车辆10的时间相近的驾驶时间选择能量使用信息。在另一示例中，时间信息可用于确定未来驾驶循环的期望的交通水平，期望的交通水平可根据一天中的时间、一周中的某天等改变。简而言之，时间信息可提高在车辆10的下一个驾驶循环期间预计被使用及被回收的能量的曲线的确定精度。
在图4的框80处，获得当前的位置信息。根据车辆10中的VSC/PCM 26和/或控制器42的构造，VSC/PCM 26可估计或从任何合适的源(例如，定位单元(如GPS)或者其他无线通信装置)获得指示当前位置的信息。
在框82处，确定车辆10的下一个驾驶循环所需的总预测能量。需要的总预测能量基于预测的能量使用曲线和预测的能量回收曲线。例如，需要的总预测能量可等于在下一个驾驶循环期间预测的总使用能量减去在下一个驾驶循环期间预测的总回收能量再减去HV电池20的当前SOC。VSC/PCM 26可用于单独地或者与TCM 46和/或ECU 48相结合地确定下一个驾驶循环所需的总预测能量。
在判定框84处，将下一个驾驶循环所需的总预测能量与优化电池寿命所需的预定能量水平进行比较。优化电池寿命所需的预定能量水平表示HV电池20在回收再生制动能量时基本上不受功率限制的充电水平。例如，优化电池寿命所需的预定能量水平可以是百分之九十三(93％)。回收再生制动能量并将再生制动能量储存在HV电池20中的能力可被至少部分地限制在优化电池寿命所需的预定能量水平之上。BCM 24可用于基于(例如)HV电池20的类型、HV电池20的操作特性和/或HV电池20的历史性能信息(例如，HV电池20在各种SOC下的充电率)确定或计算优化电池寿命所需的预定能量水平。根据***的构造和/或方法的实现方式，VSC/PCM 26和/或BCM 24可在车辆10的每个驾驶循环之前获得预定能量水平或者将预定能量水平作为预定值存储在存储器中。
再次参照图4的判定框84，控制器42和/或VSC/PCM 26可用于将下一个驾驶循环所需的总预测能量与优化电池寿命所需的预定能量水平进行比较。例如，控制器42可确定下一个驾驶循环所需的总预测能量是否大于优化HV电池20的寿命所需的预定能量水平。如果下一个驾驶循环所需的总预测能量小于或等于优化电池寿命所需的预定能量水平，则产生框86。然而，如果下一个驾驶循环所需的总预测能量大于优化电池寿命所需的预定能量水平，则产生框88。
在框86处，目标SOC被确定或设定为等于优化HV电池20的寿命的预定充电水平范围内的上充电水平。优化HV电池20的寿命的预定充电水平范围表示这样的充电水平范围，在该充电水平范围内，HV电池20在充电或再充电方面不受功率限制，因此，当HV电池20正通过外部电源14充电时，HV电池20具有相对高的充电率。上充电水平表示当使用来自外部电源14的电力给HV电池20充电时，优化HV电池20的寿命的充电水平。例如，上充电水平可以是10％至90％的预定充电水平范围内的百分之九十(90％)。与通过外部电源14充电相关的上充电水平可大于、等于或小于与回收再生制动能量相关的预定能量水平。
再次参照框86，BCM 24可用于基于(例如)与车辆10的外部温度相关的温度信息、HV电池20的类型、HV电池20的操作特性、与由外部电源14提供的电力相关的信息和/或HV电池20的历史性能信息(例如，HV电池20在不同的SOC下的充电率)确定或设定上充电水平。VSC/PCM 26和/或BCM 24可在车辆10的每个驾驶循环之前获得上充电水平。例如，VSC/PCM 26和/或BCM 24可基于在未来驾驶循环的一部分期间预计被回收及被使用的再生制动能量的曲线确定可获得的用于在下一个驾驶循环期间给HV电池20充电的各种可能的充电率。并且，基于下一个驾驶循环期间的可能的充电率，VSC/PCM26和/或BCM 24可计算HV电池20的上充电水平。例如，HV电池20的上充电水平可被计算为与针对下一个驾驶循环预测的充电率的加权平均值成反比。可选地，根据***的构造和/或方法的实现方式，VSC/PCM 26和/或BCM 24可获得作为预定值存储在存储器中的上充电水平。此外，控制器42和/或VSC/PCM 26可用于将目标SOC确定或设定为等于上充电水平。
在框88处，确定为了满足车辆10的下一个驾驶循环所需的总预测能量而需要的最小充电水平。最小充电水平是这样的充电水平，该充电水平允许HV电池20将足够的电力供应到EDS 40以推进车辆10到达其未来目的地，而不会使HV电池20的电荷消耗到低于预定的下限值(例如，百分之五(5％))。控制器42和/或VSC/PCM 26可用于基于未来目的地信息、来自车辆10的一个或多个之前的驾驶循环的能量使用信息、时间信息、当前位置信息以及其他信息(指示在不完全耗尽HV电池20从而禁止车辆10行驶的情况下，车辆10可在特定误差因子内行驶多远)确定所述预定的下限值。最小充电水平可以是在框86处获得的预定充电水平范围内的下充电水平。控制器42和/或VSC/PCM 26可用于确定为了满足下一个驾驶循环所需的总预测能量而需要的最小充电水平。
在判定框90处，确定下一个驾驶循环的初始部分是否被预测来扩展能量。当在车辆10的驾驶循环的特定时间间隔期间来扩展能量时，使用的能量的量大于在所述特定时间间隔期间通过再生制动回收的能量的量。控制器42和/或VSC/PCM 26可基于预测的能量使用曲线和预测的能量回收曲线确定下一个驾驶循环的初始部分是否被预测来扩展能量。例如，如果在下一个驾驶循环的初始部分期间预测的使用能量的总和超过在下一个驾驶循环的初始部分期间预测的回收能量的总和，则控制器42可确定下一个驾驶循环的初始部分是否被预测来扩展能量。如果下一个驾驶循环的初始部分未被预测来扩展能量，则产生框92。另一方面，如果下一个驾驶循环的初始部分被预测来扩展能量，则产生框94。
在框92处，目标SOC被确定为高于最小充电水平，但低于再生制动可被至少部分地限制的水平(例如，小于93％)。这允许HV电池20在下一个驾驶循环的初始部分期间回收再生制动能量。控制器42和/或VSC/PCM 26可用于将目标SOC确定或者设定为高于最小充电水平，但低于再生制动可被至少部分地限制的水平。
在框94处，目标SOC被确定为或者设定成最小充电水平。控制器42和/或VSC/PCM 26可用于将目标SOC确定或者设定成最小充电水平。
在图3至图4中示出的控制策略或逻辑可通过一个或多个逻辑阵列和/或基于微处理器的计算机或控制器实现。当通过基于微处理器的控制器实现控制策略时，控制策略可包括使用多个公知策略(例如，事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等)中的任意策略进行处理的指令或代码。不管主要是以代码实现还是以硬件装置实现，示出的各个步骤或功能可以以示出的顺序执行，以不同的顺序执行，并列地执行或者在一些情况下可被省略。虽然未明确示出，但是本领域的普通技术人员将认识到，根据具体的实现方式，可重复执行示出的功能中的一个或多个功能。类似地，处理顺序对于实现描述的特征和优点不一定是必需的，而是为了便于说明和描述才提供的。
根据具体应用，控制逻辑可在一个或多个控制器和/或电子装置中以软件、硬件或者软件和硬件的组合实现。当以软件实现时，控制逻辑优选地设置在一个或多个计算机可读存储介质中，所述一个或多个计算机可读存储介质存储有数据，所述数据表示由计算机执行以控制充电的代码或指令。计算机可读存储介质可包括使用电存储器、磁存储器、光存储器和/或混合存储器的多种公知的物理装置中的一种或多种，以保存可执行指令及相关的校准信息、操作变量等。
参照图5，示图示出了在以HV电池20处于100％充电水平开始的驾驶循环期间的不同时间，HV电池20的充电水平和车辆10的电力使用水平。图5的驾驶循环具有大约1000秒的持续时间。如-100秒和0秒之间(即，在驾驶循环之前)所示，HV电池20“正在充电”，电力正从外部电源14被传递到HV电池20，以使HV电池20的SOC从-100秒处的80％增加到零时间处的100％。
如图5所示，车辆10在0秒和350秒之间“不在充电”，并且车辆10的驾驶循环的特征在于：具有七个加速顺序和六个制动顺序，在350秒和800秒之间具有稳定的加速功率间隔，然后在800秒和1000秒之间具有四个制动顺序和三个加速顺序。
图6是示出在图5中示出的驾驶循环的初始部分的示图。虽然驾驶循环的初始部分被示出为具有大约300秒的持续时间，但是初始部分可具有更长或更短的持续时间。控制器42和/或VSC/PCM 26可基于各种信息(例如，预测的能量使用曲线和预测的能量回收曲线)确定车辆10的驾驶循环的初始部分的持续时间。
如图5至图6所示，HV电池20在车辆10的前两次停止(此时，可获得的绝对制动功率增加)期间(即，在20秒和100秒之间)没有回收所有的再生制动能量。由于HV电池20的充电限制导致HV电池20可能不能回收所有的再生制动能量。如图6所示，HV电池20的充电限制高于93％(SOC)，因此，HV电池20可使用再生制动能量增加其SOC的充电率减小或受限。
如图5至图6所示，在20秒和50秒之间回收的制动功率大约为零，因此，HV电池20的充电率大约为零。在70秒和100秒之间，HV电池20的SOC减小(例如，当HV电池20提供加速功率以驱动电动机32和/或发电机30时，HV电池20的SOC减小)，且HV电池20在70秒和100秒之间的充电限制小于在20秒和50秒之间的充电限制。因此，HV电池20能够在70秒和100秒之间回收一部分再生制动能量或者“被回收的制动功率”，但是不会回收与在第三次停止、第四次停止、第五次停止及第六次停止(发生在120秒和300秒之间，如图5至图6所示)期间回收的再生制动能量一样多的再生制动能量。在第三次停止、第四次停止、第五次停止及第六次停止期间，HV电池20的SOC减小到HV电池20的充电不受限制的水平。当HV电池20的充电不受限制时，HV电池20具有完全充电能力，并能够以其最大的充电率回收再生制动能量。因此，如在第三次停止、第四次停止、第五次停止及第六次停止期间所示出的，回收的制动功率与可获得的制动功率匹配，所以HV电池20能够基本上回收在驾驶循环期间可获得的所有可能的再生制动能量。
图7是与图5类似的示图，但是示出了根据一个实施例的在开始驾驶循环之前处于90％充电水平的HV电池20。与图5类似，图7的驾驶循环具有大约1000秒的持续时间，其中，-100秒和0秒之间的时间间隔表示当HV电池20利用从外部电源14传递到HV电池20的电力“正在充电”以使HV电池20的SOC增加之时。与图5(在图5中，HV电池20的SOC从80％增加到100％)不同的是，图7的示图示出了HV电池20的SOC从70％增加到90％。
图8是示出图7的示图的初始部分的示图，示出了在HV电池20没有如图5至图6的充电限制的情况下，HV电池20在车辆10的前两次停止期间基本上回收了所有的再生制动能量。
如图7至图8所示，车辆10在0秒和350秒之间“不在充电”，并且车辆10的驾驶循环的特征在于：具有七个加速顺序和六个制动顺序，在350秒和800秒之间具有稳定的加速功率间隔，然后在800秒和1000秒之间具有四个制动顺序和三个加速顺序。然而，HV电池20在驾驶循环开始时未处于满容量，这允许HV电池20在图7中示出的驾驶循环中的每次停止处以其最大的充电率回收再生制动能量。因此，HV电池20的充电不受限制。因此，如在第一次停止至第六次停止期间所示出的，回收的制动功率与可获得的制动功率匹配，HV电池20能够回收几乎所有可能的再生制动能量。结果，当如图8所示在300秒处回收了几乎所有可能的再生制动能量时，在第一次停止至第六次停止期间使用的净能量可以是大约0.5kW-h。相比之下，当如图6所示在300秒处没有完全回收可能的再生制动能量时，在第一次停止至第六次停止期间使用的净能量可以是大约0.6kW-h。因此，当如图7所示在1000秒处回收了几乎所有可能的再生制动能量时，用于整个驾驶循环的净能量或总能量可以是大约2.8kW-h，当如图6所示在1000秒处没有完全回收可能的再生制动能量时，用于整个驾驶循环的净能量或总能量可以是大约2.9kW-h。针对特定的驾驶循环，能量使用更低的这种结果突出了“正在充电”但没有充电到SOC水平的可能优点中的一个，这可在驾驶循环的初始部分限制再生制动充电率。
虽然在上面描述了示例性实施例，但是这些实施例并不意在描述了本发明的所有可能的形式。相反，在说明书中使用的词语是描述性词语而非限制性词语，应该理解的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可进行各种改变。另外，可结合实施的各个实施例的特征来形成本发明的进一步的实施例。

Claims (10)

1.一种在开始驾驶循环之前给电动车辆的推进电池充电的方法，所述方法包括：
基于在电动车辆的未来驾驶循环的一部分期间预计被回收的再生制动能量的曲线及在未来驾驶循环的所述一部分期间预计通过电池被使用的能量的曲线，通过电动车辆外部的电源给电池充电。
2.一种确定目标充电状态SOC以使用来自电动车辆外部的电源的电力给电动车辆中的蓄电池充电的方法，所述方法包括：
确定在电动车辆的未来驾驶循环的一部分期间预计被回收的再生制动能量的曲线；
确定在未来驾驶循环的所述一部分期间预计通过电池被使用的能量的曲线；
在开始驾驶循环之前确定目标SOC以给电池充电，目标SOC基于所述确定的能量曲线。
3.根据权利要求2所述的方法，所述方法还包括：基于在未来驾驶循环的初始部分期间预计被回收的再生制动能量的量确定目标SOC。
4.根据权利要求3所述的方法，所述方法还包括：将未来驾驶循环的初始部分确定为未来驾驶循环的从驾驶循环开始到一定时间间隔的部分，在所述时间间隔内预计通过电池被使用的能量的曲线基本上超出在所述时间间隔内预计被回收的再生制动能量的曲线。
5.根据权利要求3所述的方法，所述方法还包括：基于在未来驾驶循环的初始部分期间预计被回收的再生制动能量确定在所述初始部分期间给电池充电的充电率，并响应于所述充电率确定目标SOC。
6.根据权利要求2所述的方法，所述方法还包括：基于预计被回收的再生制动能量确定给电池充电的充电率，并响应于所述充电率确定目标SOC。
7.根据权利要求2所述的方法，所述方法还包括：确定完成未来驾驶循环所需的电池能量的量，当预定的SOC操作范围的上限至少提供完成未来驾驶循环所需的电池能量的量时，将目标SOC确定为所述上限。
8.根据权利要求2所述的方法，其中，目标SOC被确定为使车辆在未来驾驶循环期间捕获的再生制动能量的量最大化。
9.一种确定目标充电状态SOC以使用来自电动车辆外部的电源的电力给电动车辆中的蓄电池充电的***，所述***包括：
至少一个逻辑装置，被配置成确定目标充电状态SOC，以在开始电动车辆的驾驶循环之前使用来自电动车辆外部的电源的电力给电动车辆中的蓄电池充电，目标SOC基于在电动车辆的未来驾驶循环的一部分期间预计被回收的再生制动能量的曲线及在未来驾驶循环的所述一部分期间预计通过电池被使用的能量的曲线。
10.根据权利要求9所述的***，其中，所述逻辑装置是控制器，所述控制器包括：处理器，可操作地执行软件指令；计算机存储器，可操作地存储能够由处理器访问的软件指令；一组软件指令，存储在存储器中，用于确定目标SOC，以使用来自外部电源的电力给蓄电池充电。
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