CN108688483A - 用于产生非车载功率的hev电池管理 - Google Patents

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许天博
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Abstract

本公开涉及用于产生非车载功率的HEV电池管理。一种混合动力电动车辆包括内燃发动机(ICE)、连接到电池的电机、非车载功率(OBP)***和控制器，内燃发动机、电机、非车载功率***和控制器被配置为向内部车辆电气负载和电池充电电气负载以及外部电气负载供电。控制器监测电气负载，对用于标识外部电气负载的OBP信号做出响应，命令ICE和电机产生大于或等于负载的组合功率。这确保了电池的荷电状态被维持并且不因向外部负载传输功率而被耗尽。控制器还产生用于标识由电机产生的功率与由内部电气负载和外部OBL电气负载消耗的功率之间的差的功率差信号，使得控制器可调节产生的组合功率以使功率差信号和电池充放电循环最小化。

Description

用于产生非车载功率的HEV电池管理
技术领域
本公开涉及具有电机的混合动力电动车辆，所述电机被配置为供应非车载功率。
背景技术
具有内燃发动机(ICE)和连接到电池的电机或牵引马达/发电机(M/G)的混合动力电动车辆(HEV)通常被配置为：通过控制电池充电和耗电循环来维持最佳电池寿命。针对特定应用，HEV还被配置为向车辆外部和非车载电气设备供应能量。从HEV传输非车载功率可导致重复的、不期望的电池充电和耗电循环。
发明内容
本公开实现了在HEV被配置为供应非车载电功率时对电池充电和放电/耗电循环的改进的控制和管理的新功能。这种创新能够在这样的非车载功率的传输期间实现最佳且有限的电池充电和放电循环。这种改进的***和操作方法建立了非车载功率传输与动力传动***电池充放电子***二者的闭环控制能力。HEV被配置为产生标识非车载功率传输与M/G输出和其它车辆电气负载的组合之间的差的偏差信号。所述偏差信号被持续地监测，并且HEV组件被调节以使所述偏差信号最小化。在非车载功率传输期间，功率差的最小化防止重复和不期望的电池耗电和充电循环。
改进的HEV包括ICE、连接到电池的电机或马达/发电机(M/G)、非车载功率(OBP)***和一个或更多个控制器，ICE、电机或马达/发电机(M/G)、非车载功率(OBP)***和一个或更多个控制器被配置为向内部电气负载和外部电气负载供电。控制器监测内部电气负载和外部电气负载以及电池的荷电状态(SoC)，所述SoC可能降低并需要电池充电。控制器对标识外部电气负载的OBP信号做出响应，并且命令ICE和M/G以产生大于或等于内部负载、外部负载和电池充电负载的功率。控制器被配置为：在向外部负载传输电功率时维持SoC并阻止SoC的耗尽，以防止可能由非车载功率传输引起的重复的电池充放电循环所造成的不期望的电池寿命的退化。
控制器还产生功率差信号，所述功率差信号标识由M/G产生的功率与由内部电气负载和外部电气负载以及电池充电电气负载所消耗的功率之间的差。控制器可通过调节M/G产生的功率来使功率差信号最小化，使得电池充放电循环也被最小化。在非车载功率传输期间，HEV的其它组件和***可能消耗超过当前由M/G产生的功率的功率，超出的功率可从电池传输。控制器还监测电池SoC，并且命令M/G产生超过向非车载电气负载传输的功率的额外功率，以在电池SoC下降到电量阈值以下时对电池进行再充电。
此外，在本公开的进一步变型中，控制器监测OBP***，以检测外部电气负载的增大和减小。响应于检测到来自非车载电气负载的功率需求的增大，控制器可命令M/G产生额外功率，并且如果所述需求超过M/G的容量，则可从电池传输额外需求。在进一步的修改中，当增大的需求超过M/G和电池二者的容量时，控制器可产生过量需求信号，所述过量需求信号命令调节向OBP***、电池或二者传输的功率，并且还可终止向OBP***传输功率，以优先对电池进行再充电。
控制器还可监测组合的外部负载和内部车辆电气负载。响应于组合的负载超过M/G的最大发电容量，控制器可减小向外部负载传输的功率，同时传输内部车辆电气负载中的一个或更多个所需的功率，所述内部车辆电气负载可包括例如ICE、车厢冷却***、车灯、液压泵和另一车辆组件。本公开可预期的其它修改包括：控制器被配置为：检测内部电气负载和外部非车载电气负载(OBL)的改变，并且调节ICE以使由M/G产生的功率分别相应地增大和减小。
作为响应，控制器接收优先级信号，所述优先级信号命令至少一个或者一个或更多个可行的重新配置配置：(a)从电池供电，以满足增大的电气负载；(b)减小向内部车辆电气负载供应的功率，以满足增大的电气负载；和(c)限制向外部电气负载传输的功率，以防止电池放电。在包括电池放电的其它变型中，可在电池的荷电状态(SoC)减小到预定最小SoC或电量阈值时产生低电池信号，调节、减小和/或终止向外部电气负载和/或内部电气负载中的一个或更多个传输的功率，从而能够对电池进行再充电。
HEV还包括具有连接到M/G的ICE、电池和至少一个控制器的布置，所述布置被配置为向内部电气负载和外部电气负载供电，并且使控制器被配置为监测内部车辆电气负载、电池电量和外部电气负载，命令ICE和M/G以产生等于或超过负载的功率，并且向外部负载传输功率，使得电池荷电状态保持不变。与其它变型一样，所述至少一个控制器再次被配置为：产生标识由M/G产生的功率与由内部电气负载和外部电气负载消耗的功率之间的差的功率差信号，并且调节由M/G产生的功率，以使功率差信号和电池充放电循环最小化。
控制器还被配置为：监测电池SoC，并响应于电池SoC下降到电量阈值以下而调节M/G以产生对电池进行充电的额外功率。这种适应还可包括连接到控制器和其它组件的OBP***，并且控制器还适于监测OBP***以检测外部负载的增大和减小。响应于OBL对OBP***的需求增大到超过M/G和电池的最大组合功率容量，控制器产生过量需求信号，该过量需求信号命令停止向OBP***传输功率。针对未超过最大容量的外部OBL的增大的需求和减小的需求，控制器被配置为：调节ICE以使由M/G产生的功率分别相应地增大和减小，并且向外部电气负载传输功率。如上所述，在这种变型中的控制器还可接收命令和/或启用进一步修改的配置的优先级信号和低电池信号。
本公开还涉及HEV的操作方法，所述操作方法包括提供ICE、与电池连接的M/G以及OBP***，ICE、M/G以及OBP***被配置为向内部电气负载和外部电气负载供电。所述方法还实现：通过一个或更多个控制器并且响应于OBP信号而产生等于或超过负载的功率，并向外部负载传输功率，使得电池SoC被维持。所述方法还可包括：通过控制器产生标识由M/G产生的功率与由内部电气负载和外部电气负载消耗的功率之间的差的功率差信号，并且调节产生的功率以使功率差信号和电池充放电循环最小化。在修改的布置中，所述方法可预期：通过控制器监测电池的SoC，并且响应于所述SoC下降到电量阈值以下而调节M/G以产生对电池进行充电的额外功率。
所述操作方法还包括：通过控制器监测OBP***，以检测外部电气负载的增大和减小，并且响应于OBP***的需求增大到超过M/G和电池的最大组合功率容量，产生过量需求信号，该过量需求信号命令停止向OBP***传输功率。响应于产生的过量需求信号，控制器还适于：作为响应接收优先级信号，所述优先级信号命令一个或更多个如下所述的重新配置：(a)从电池供电，以满足增大的电气负载；(b)减小向内部车辆电气负载供应的功率，以满足增大的电气负载；(c)限制向外部电气负载传输的功率，以防止电池放电。
根据本发明，提供一种混合动力电动车辆，所述混合动力电动车辆包括连接到马达/发电机(M/G)的内燃发动机(ICE)、电池和控制器，所述连接到马达/发电机(M/G)的内燃发动机(ICE)、电池和控制器被配置为向内部负载和外部电气负载供电，所述控制器被配置为：监测车辆、电池电量和外部电气负载；命令ICE和M/G执行以下操作：产生等于或超过负载的功率，并向车辆、电池电量和外部负载传输功率，使得电池荷电状态保持不变。
根据本发明的一个实施例，所述控制器被配置为：产生标识由M/G产生的功率与由内部电气负载和外部电气负载消耗的功率之间的差的功率差信号；调节由M/G产生的功率，以使功率差信号和电池充放电循环最小化。
根据本发明的一个实施例，所述控制器被配置为：监测电池的荷电状态(SoC)；响应于所述SoC降低至电量阈值以下，调节M/G以产生对电池进行充电的额外功率。
根据本发明的一个实施例，所述混合动力电动车辆还包括连接到所述控制器、M/G和电池的非车载功率(OBP)***；所述控制器还被配置为：监测OBP***，以检测外部电气负载的增大和减小；响应于OBP***的需求增大到超过M/G和电池的最大组合功率容量，产生过量需求信号，该过量需求信号命令停止向OBP***传输功率。
根据本发明的一个实施例，所述控制器还被配置为：监测OBP***，以检测外部电气负载的增大和减小；调节ICE以分别相应地增大和减小由M/G产生的功率。
根据本发明的一个实施例，所述混合动力电动车辆还包括连接到所述控制器的非车载功率(OBP)***；所述控制器还被配置为：监测OBP***，以检测外部电气负载的增大和减小；响应于OBP***上的外部电气负载增大到超过M/G的最大功率容量，产生过量需求信号；作为响应，接收优先级信号，所述优先级信号命令以下操作中的一个：(a)从电池供电，以满足增大的电气负载；(b)减小向内部车辆电气负载供应的功率，以满足增大的电气负载；(c)限制向外部电气负载传输的功率，以防止电池放电。
根据本发明的一个实施例，所述混合动力电动车辆还包括连接到所述控制器的非车载功率(OBP)***；所述控制器还被配置为：监测OBP***，以检测外部电气负载的增大和减小；响应于OBP***上的外部负载增大到超过M/G的最大功率容量，产生过量需求信号；作为响应，接收优先级信号，所述优先级信号命令传输来自M/G和电池的功率以满足增大的电气负载；当电池的荷电状态(SoC)下降到预定最小SoC时，产生低电池信号；终止向外部电气负载传输功率；对电池进行再充电。
HEV的实施方式和配置以及所描述的组件和***的发明内容以简化的和较少技术细节的布置介绍了精选的示例性实施方式、配置和布置，并且在下面的具体实施方式中结合附图说明和附图以及权利要求进一步更详细地描述所述示例性实施方式、配置和布置。
本发明内容并非旨在确定要求保护的技术的关键特征或必要特征，也并非旨在用于帮助确定要求保护的主题的范围。在此讨论的特征、功能、能力和优点可在各种示例性实施方式中独立地实现，或者如本文其它地方进一步描述的，可在其它示例性实施方式中进行组合，并且还可由相关技术领域的技术人员参照以下描述和附图来理解。
附图说明
当与以下附图一起考虑时，通过参照具体实施方式和权利要求，可获得关于本公开的示例性实施方式的更完整的理解，其中，相同的附图标号在整个附图中指示相似的或相同的元件。提供附图以及附图上的注解以便于理解本公开，而不限制本公开的广度、范围、规模或可应用性。附图不必按比例绘制。
图1是根据本公开的混合动力电动车辆及其***、组件、传感器、致动器和操作功能的图示；
图2示出了图1中所描绘的本公开的特定方面，并描述了用于描绘本公开的其它操作功能的示例和方法步骤。
具体实施方式
根据需要，在此公开本发明的具体实施例；然而，应理解的是，所公开的实施例仅为本发明的示例，可采用各种形式和替代形式来实施本发明。附图不必按比例绘制；可夸大或最小化一些特征，以示出特定组件的细节。因此，在此公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制，而仅仅作为用于教导本领域技术人员以多种形式利用本发明的代表性基础。
如本领域普通技术人员应理解的，参照任意附图示出并描述的各个特征、组件和处理可与在一个或更多个其它附图中示出的特征、组件和处理组合，以产生对于本领域技术人员而言应该是明显的但可能未被明确地示出或描述的实施例。示出的特征的组合是用于典型应用的代表实施例。然而，与本公开的教导一致的特征的各种组合和变型可被期望用于特定的应用或实施方式，并且应该容易地处于在相关技术领域工作的人员的知识、技能和能力范围之内。
现参照各个附图和图示(包括图1和图2)，并且特别参照图1，示出了混合动力电动车辆(HEV)100的示意图，并示出了HEV 100的组件之间的代表性关系。组件在车辆100中的物理布局和方位可以改变。车辆100包括具有动力传动***110的传动系105，所述动力传动***110包括内燃发动机(ICE)115以及电机或电动马达/发电机/起动机(M/G)120，所述内燃发动机(ICE)115以及电机或电动马达/发电机/起动机(M/G)120产生动力和扭矩以推进车辆100。发动机115是由汽油、柴油、生物燃料、天然气或替代燃料驱动的发动机或燃料电池，所述发动机或燃料电池除了产生其它形式的电、冷却、加热、真空、压力和液压动力之外，所述发动机或燃料电池还通过本文其它地方描述的前端发动机附件产生输出扭矩。发动机115利用分离离合器125连接到电机或M/G 120。当分离离合器125至少部分地接合时，发动机115产生用于传输到M/G 120的动力和关联的发动机输出扭矩。
M/G 120可以是多种类型的电机中的任何一种，例如可以是永磁同步马达、发电机和发动机起动机120。例如，当分离离合器125至少部分地接合时，动力和扭矩可从发动机115传输到M/G 120以使M/G 120能作为发电机进行负扭矩操作，并传输到车辆100的其它组件。类似地，在包括或不包括独立的发动机起动机135的车辆中，在分离离合器125部分地或完全地接合的情况下，M/G 120可作为发动机115的起动机运转，以经由分离离合器驱动轴130将动力和扭矩传输到发动机115来起动发动机115。
此外，在“混合动力电动模式”或“电动辅助模式”下，M/G或电机120可通过传输额外的动力和扭矩来转动驱动轴130和140，从而辅助发动机115。此外，M/G 120可在纯电动模式下运转，在所述纯电动模式下，通过分离离合器125使发动机115断开连接并且发动机115被关闭，从而使M/G 120能够将正扭矩或负扭矩传输到M/G驱动轴140以用于正向推进和反向推进。当M/G 120处于发电机模式时，还可命令M/G 120产生负扭矩(未被传输到轴140以用于推进)，并由此产生用于给电池充电并为车辆电气***供电的电力，同时发动机115产生用于车辆100的推进动力。如以下更详细地描述的，M/G120还可通过在减速期间将来自动力传动***110和/或车轮154的旋转动能转换为用于储存在一个或更多个电池175和180中的再生电能，来实现再生制动。
分离离合器125可被分离以使发动机115能够停止或者独立地运行以驱动发动机附件，而M/G 120产生驱动动力和扭矩，以经由M/G驱动轴140、变矩器驱动轴145和变速器输出驱动轴150来推进车辆100。在其它布置中，发动机115和M/G 120二者都可在分离离合器125完全地或部分地接合的情况下运转，以通过驱动轴130、140、150、差速器152和车轮154协同地推进车辆100。还可调整传动系105，以利用可选的和/或可控的差速器扭矩性能来实现来自一个或任何车轮154的再生制动。
对于包括多个、直列或以其它方式连接的M/G 120构造的动力传动***110而言，发动机115和M/G 120的驱动轴130可以是作为M/G驱动轴140的一部分并与M/G驱动轴140为一体的单个连续贯穿的轴，或者可以是可被构造成独立于M/G驱动轴140而转动的分开的、独立的驱动轴130。图1的示意图还可预期具有可偏离驱动轴130和140的多于一个的发动机115和/或M/G 120的替代构造，其中，发动机115和M/G 120中的一个或更多个以串联和/或并联的方式被设置在传动系105中的其它地方(诸如，在变矩器与变速器之间或作为变矩器和变速器的一部分、轴向偏离驱动轴和/或在其它装置内的其它地方)。在不脱离本公开的范围的情况下，还可预期其它变型。
传动系105和动力传动***110还包括变矩器(TC)155，所述变矩器(TC)155将动力传动***110的发动机115和M/G 120与变速器160进行连接，并且/或者将动力传动***110的发动机115和M/G 120连接到变速器160。变速器160可以是具有多个可选挡位的多级阶梯传动比和/或多个可变的扭矩倍增器比率(torque-multiplier-ratio)的自动和/或手动变速器或齿轮箱160。TC 155还可包括可作为起动离合器操作的旁通离合器和离合器锁止装置(clutch lock)157，以能够进一步控制并调节从动力传动***110传输到车辆100的其它组件的动力和扭矩。
在其它变型中，变速器油泵165被包括且连接到M/G 120，以在发动机115被断开连接和/或关闭时针对任意数量的组件(可包括例如释放离合器或分离离合器125、变矩器155、旁通离合器157和变速器160)产生液压油压力。还可包括用于单独使用或与其它组件组合使用的电动辅助变速器油泵170，以在发动机115和M/G 120二者都无动力或以其它方式不能产生液压压力时补充和/或产生液压压力。
动力传动***110和/或传动系105还包括一个或更多个电池175和180。一个或更多个所述电池可以是在大约48伏特到600伏特之间(有时在大约140伏特到300伏特之间，或者更大或更小)的范围内操作的较高电压的直流电池175，所述直流电池175被用于储存电能并向M/G 120供应电能，并且在再生制动期间向其它车辆组件和附件供应电能。其它电池可以是在大约6伏特到24伏特之间(或者更大或更小)的范围操作的低电压直流电池180，所述低电压直流电池180被用于储存电能并向起动机135供应电能以起动发动机115，并且向其它车辆组件和附件供应电能。
如图1所描绘的，电池175和180通过各种机械接口和电气接口以及车辆控制器(如本文其它地方所描述的)分别连接到发动机115、M/G 120和车辆100。高电压(HV)M/G电池175还通过马达控制模块(MCM)、电池控制模块(BCM)和/或电力电子模块185中的一个或更多个而连接到M/G 120，马达控制模块(MCM)、电池控制模块(BCM)和/或电力电子模块185被配置为对由高电压(HV)电池175提供给M/G 120的直流(DC)电进行调节。MCM/BCM/电力电子模块185还被配置为将DC电池功率调节、逆变并变换为驱动电机或M/G 120通常所需的三相交流(AC)电。MCM/BCM/电力电子模块185还被配置为：利用由M/G 120和/或前端附件驱动组件产生的能量对一个或更多个电池175和180进行充电，并且根据需要向其它车辆组件供电。
继续参照图1，车辆100除了包括MCM/BCM/电力电子模块185之外，还包括能够实现各种车辆功能的一个或更多个控制器和计算模块及***。例如，车辆100可包括车辆***控制器(VSC)200和车辆计算***(VCS)及控制器205，所述车辆***控制器(VSC)200和车辆计算***(VCS)及控制器205与MCM/BCM 185、其它控制器以及车辆网络(诸如，控制器局域网(CAN)210、以及包括在本文其它地方描述的其它基于微处理器的控制器的更大的车辆控制***和其它车辆网络)进行通信。CAN 210除了包括在控制器、传感器、致动器和车辆***及组件之间的通信链路之外，还可包括网络控制器。
虽然MCM/BCM 185、VSC 200和VCS 205在此出于示例性目的而被示出为分立的、单独的控制器，但是MCM/BCM 185、VSC 200和VCS 205可控制作为更大的车辆和控制***以及内部和外部网络的一部分的其它控制器以及其它传感器、致动器、信号和组件，被所述其它控制器以及其它传感器、致动器、信号和组件控制，与所述其它控制器以及其它传感器、致动器、信号和组件来回传输信号，并且与所述其它控制器以及其它传感器、致动器、信号和组件交换数据。结合此处预期的任何特定的基于微处理器的控制器所描述的功能和配置还可在一个或更多个其它控制器中实施，并被分布在多于一个的控制器中，使得多个控制器可以单独地、协作地、组合地以及协同地实现任何所述能力和配置。因此，“控制器”或“所述控制器”的叙述旨在以单数及复数含义并且单独地、共同地以及以各种合适的合作及分布式组合的方式来指代这样的控制器。
此外，通过网络和CAN 210的通信旨在包括在控制器与传感器、致动器、控制件以及车辆***及组件之间对命令、信号、数据、控制逻辑和信息进行响应、共享、发送和接收。控制器与一个或更多个基于控制器的输入/输出(I/O)接口进行通信，所述I/O接口可被实施为实现原始数据和信号的通信、和/或信号调节、处理和/或转换、短路保护、电路隔离和类似功能的单个集成接口。可选地，在通信期间以及在进行通信之前和之后，可使用一个或更多个专用硬件或固件装置、控制器以及片上***(SoC)来对特定信号进行预调节和预处理。
在进一步的说明中，MCM/BCM 185、VSC 200、VCS 205、CAN 210和其它控制器可包括与各种类型的计算机可读存储装置或介质通信的一个或更多个微处理器或中央处理器(CPU)。计算机可读存储装置或介质可包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)和非易失性或保活存储器(NVRAM或KAM)中的易失性存储器和非易失性存储器。NVRAM或KAM是可被用于在车辆和***以及控制器和CPU掉电或关闭时存储操作车辆和***所需的各种命令、可执行控制逻辑和指令以及代码、数据、常量、参数和变量的持久性存储器或非易失性存储器。计算机可读存储装置或介质可使用多种已知的存储装置(诸如，PROM(可编程只读存储器)、EPROM(电可编程只读存储器)、EEPROM(电可擦除可编程只读存储器)、闪存或能存储并传输数据的任何其它电存储装置、磁存储装置、光学存储装置或组合的存储装置)中的任何一种来实现。
再次参照图1，车辆100还可包括作为福特汽车公司制造的SYNC车载计算***(参见例如第9080668号美国专利)的VCS 205。车辆100还可包括动力传动***控制单元/模块(PCU/PCM)215，所述PCU/PCM 215连接到VSC 200或另一控制器，并连接到CAN 210、发动机115、M/G 120和TC 155，以控制动力传动***的每个组件。还可包括发动机控制模块(ECM)、发动机控制单元(ECU)或能量管理***(EMS)220，发动机控制模块(ECM)、发动机控制单元(ECU)或能量管理***(EMS)220具有各自集成的控制器、与CAN 210进行通信并且连接到发动机115以及与PCU 215和其它控制器协作的VSC 200。在这种布置中，VSC 200和VCS 205协同地管理和控制车辆组件以及其它控制器、传感器和致动器。例如，控制器可向发动机115、分离离合器125、M/G 120、TC 155、变速器160、电池175和180、MCM/BCM/电力电子模块185、制动器190以及其它组件和***传输控制命令、逻辑、指令和代码、数据、信息以及信号，并且/或者传输来自发动机115、分离离合器125、M/G 120、TC 155、变速器160、电池175和180、MCM/BCM/电力电子模块185、制动器190以及其它组件和***的控制命令、逻辑、指令和代码、数据、信息以及信号。即使未在附图中示出，控制器也可控制本领域技术人员已知的其它车辆组件并与所述其它车辆组件进行通信。图1中的车辆100的实施例还描绘了与车辆网络和CAN 210进行通信的示例性的传感器和致动器，所述传感器和致动器可向VSC 200、VCS205和其它控制器发送信号并且从VSC 200、VCS 205和其它控制器接收信号。
例如，各种其它车辆功能、致动器和组件可由车辆***和组件内的控制器控制并且可从其它控制器、传感器和致动器接收信号，出于说明而非限制的目的，所述其它控制器、传感器和致动器可包括前端附件驱动(FEAD)组件(诸如，变速器油泵165、FEAD交流发电机或发电机、M/G 120、高电压电池175和低电压电池180以及用于电池充电或放电、温度、电压、电流和电池放电功率的各种传感器(包括用于确定最大电量、荷电状态(SOC)和放电功率限制的传感器))以及其它组件。例如，与控制器和CAN 210通信的传感器可建立或指示发动机的转速或每分钟的转数(RPM)、车轮速度、车辆速度感测(VSS)、点火开关位置(IGN)等。
继续参照图1和图2，本公开可预期包括与电机或M/G 120连接的ICE115、高电压(HV)蓄电池175以及各种控制器的HEV 100。例如，这种其它控制器可包括被配置为用于驱动内部和外部电气负载的MCM/BCM/电力电子模块185、PCU/PCM 215、VSC 200和VCS 205。HEV 100包括ICE 115的内部电气负载、照明和气候控制***以及多个其它电致动和电操作的装置和组件。非车载功率***(OBP)225连接到控制器(包括例如电力电子模块185)并且包括非车载输出(OB)230，所述OB 230可以是用于各种可能的非车载电气负载(OBL)的一个或更多个插座的配电板。这样的OBL可包括HEV 100的外部的可适于由M/G 120以及电池175和180供电的任意数量的电气负载，诸如，例如但不限于，针对任意数量的可能的功率、电压、电流和直流或交流配置(包括可进一步对供应电力进行转换的其它类型的电力转换装置)的家用装置和电器、电动工具、个人电子产品、视听和照明设备。这些控制器被配置为监测内部电气负载和OBL以及电池175和180的荷电状态(SoC)，以检测SoC何时可减小到需要充电的水平。
控制器(包括OBP***225)在外部电气负载连接到OB 230时监测并检测外部电气负载。OBP***225还可被配置为通过交互式地使用户能够经由显示器或其它用户界面(诸如，VCS 205或者另一界面或手动开关)激励OB 230而给OB 230供电。此外，OBP***225包括电力监测器235，电力监测器235被配置为检测每个电气负载的状态并传送每个外部电气负载的状态，所述状态可被传送到显示器或其它组件，所述显示器或其它组件可被包括为VCS205或另一描述的控制器的一部分。当检测到外部负载或者被交互式地激励时，OBP***225和/或其它控制器(诸如，嵌入式控制器或与OB输出230集成在一起的控制器)产生OBP信号(OPS)240。检测到的OPS 240可包括用于识别检测到的外部负载的信息和关于检测到的外部负载的信息，诸如，OB输出230的插座标识符、电压、电流、频率、阻抗、连接时间、电力传输效率、随时间消耗的电力、可向外部电气负载传送且可从外部负载传送的数据以及相关信息。
OBP***225和/或其它控制器还被配置为：对针对识别的外部电气负载的检测到的OPS 240做出响应，并且命令和调节ICE 115和M/G 120，以产生将通过OB 230传输给负载的功率。控制器继续监测所识别的负载和功率消耗，并继续调节ICE 115和M/G 120以产生并传输满足或超过(即，大于或等于)检测到的外部负载的功率。OBP 225还与其它控制器(诸如，MCM/BCM/电力电子模块185和PCU 215等)通信并监测所述其它控制器，以监测内部组件和电池充电电气负载，并且进一步命令和调节ICE 115和M/G 120，以产生足够的功率以满足或超过组合的内部车辆负载和外部OBL。
此外，OBP 225还可被配置为：与HEV 100的各种装置和组件直接通信并监测HEV100的各种装置和组件，包括例如与HV电池175直接通信并监测HV电池175以监测HV电池175的SoC。以这种方式，控制器被配置为：在向外部负载传输功率时维持SoC并防止耗尽SoC，并且命令和调节ICE 115和M/G 120产生额外功率来防止耗尽HV电池175，使得在向OBL和其它车辆组件传输功率期间SoC保持不变。在需要向OBL传输额外功率的特定配置中，控制器还能够利用来自电池175的功率。
在向OBL传输非车载功率期间，HEV 100的其它组件和***可被配置为：需求和/或消耗超过M/G 120当前可产生的功率的功率。在特定情况下，可从电池175传输过量需求。例如，可期望传输比M/G 120可产生的功率更大的功率。在这种情况下，当如此配置控制器时，控制器可响应于OPS 240和用户交互，自动地和/或交互地命令和调节ICE 115和M/G 120以产生最大功率，并且还命令和调节BCM/电力电子模块185使HV电池175放电并向OB输出230和OBL传输额外需求的功率持续一段时间。在这样的M/G 120和电池175的组合的功率产生和传输期间，控制器监测HV电池175的SoC。当HV电池175的SoC下降到充电阈值以下时，控制器可调节、减小和/或终止向OBL和内部电气负载传输功率，并且命令M/G产生最大功率和向电力电子模块185传输所述最大功率以对电池进行再充电。
本公开还涉及具有适于产生闭环功率差信号(PDS)245的控制器的HEV100的配置，PDS 245被嵌入有标识由M/G 120产生的功率与由内部和外部电气负载所消耗的功率(包括被消耗用于给HV电池175充电的电气负载(如果有的话))之间的差的信息。控制器被配置为：通过调节M/G 120产生的功率输出使PDS 245最小化。通过使PDS 245最小化，控制器在向OBL和内部电气负载传输功率时还使HV电池175的充放电循环最小化。
本公开还包括：配置控制器以监测OBP***225，从而检测外部OBL的增大和减小，并且响应于检测到的OBL的增大和减小，控制器命令并相应地调节M/G 120以增大和减小产生的功率。如前所述，控制器监测并检测OBL和/或内部电气负载的需求(包括增大的需求)是否超过M/G 120的发电容量。当所述需求超过M/G 120的容量以及M/G 120和HV电池175的组合容量时，控制器被配置为产生过量需求信号(EDS)250。最初，控制器可向显示器和/或VSC 200、VCS 205或其它控制器传送和通告EDS 250，并且接受答复。
EDS 250可包括信息(诸如，用于调节ICE 115和M/G 120的命令、用于修改传输到OBP***225、内部电气负载、HV电池175或者所有这些组件和其它组件的功率的命令)，这确保需求不会超过容量。如本文其它地方所描述的，这样的调节还可包括：终止对OBP***225和OBL以及HEV 100的其它组件的功率传输，以优先对HV电池175进行再充电。例如，响应于EDS 250，控制器可自动地利用命令OBP***225中的预定配置改变的控制信号进行响应，并且可接收优先级信号(PS)255。
PS 255可包括用于对HEV 100和各种控制器、组件及***进行重新配置的信息和命令，使得实现至少一个或者一个或更多个以下重新配置：(a)从电池供电以满足增大的电气负载；(b)减小向内部车辆电气负载供应的功率以满足其它增大的电气负载；(c)减小向外部OBL传输的功率以防止电池放电；(d)终止或停止向OBL和其它车辆电气负载传输功率以及其它可行的动作。PS 255可包括针对通过EDS 250通告的各种可能状况中的每个的预定的重新配置。PS 255还可进一步包括在HEV 100的制造和检修期间和/或实时地在用户使用OBP***225时由用户、制造商、经销商或其它技术人员调整或者可由用户、制造商、经销商或其它技术人员调整的交互式建立的重新配置，所述重新配置可利用VCS 205和关联的显示器和/或HEV 100的其它控制器来实现。
在功率传输(包括HV电池175的放电)期间，控制器和信号还被配置为：在电池的荷电状态(SoC)下降到预定电量阈值或最小SoC时产生低电池信号(LBS)260，进而可产生前述信号中的任何一个，其中，LBS 260可包括命令和信息，所述命令和信息导致向一个或更多个或者全部外部OBL和/或内部电气负载中的一个或更多个或者全部传输的功率被减小、调节和/或终止，从而使得HV电池175能够通过M/G 120进行再充电。
类似地，控制器还可监测组合的外部OBL和内部车辆电气负载。响应于EDS 250和/或组合的电气负载超过M/G 120的最大发电容量，控制器可以替代地调节并减小向一个或更多个外部OBL或者全部外部OBL传输的功率，同时传输内部车辆电气负载中的一个或更多个所需要的功率，所述内部车辆电气负载可包括：例如ICE 115、车厢冷却***、车灯、液压泵以及任意数量的其它必要的车辆组件和***。
与其它变型一样，至少一个控制器再次被配置为：产生PDS 245，以标识由M/G产生的功率与由内部和外部电气负载消耗的功率之间的差，并且调节由M/G产生的功率，以使功率差信号和电池充放电循环最小化。控制器还被配置为：监测HV电池175的SoC，并且响应于所述SoC下降到电量阈值以下，调节M/G 120产生用于对HV电池175进行充电的额外功率。OBP***225和连接的控制器还可适于监测OBP***225，以检测外部OBL的增大和减小。响应于OBL需求增大到超过M/G和电池的最大组合功率容量，控制器还可产生EDS 250以命令停止向OBP***225和OBL传输功率。
针对没有超过最大容量的OBL需求，控制器可适于以其它方式调节ICE115，以使由M/G120产生的功率分别相应地增大和减小。如上所述，这种变型中的控制器还可接收PS255和LBS 260，PS 255和LBS 260命令和/或启用进一步修改的配置。这些信号和其它预期的信号(包括但不限于，例如，OPS240、PDS 245、EDS 250等)中的每个可被配置为产生其它信号和控制，并且可响应于其它信号和控制(除了包括从已提及的控制器接收的信号和控制以外，还包括直接从HEV 100的各种传感器和组件接收的信号和控制)而产生。针对进一步的示例，并继续参照图1和图2，可理解的是，可通过CAN 210和可被包括在HEV 100中的其它网络和通信***从这样的控制器、传感器、开关、信号器、组件、***和子***中的任何一个接收各种控制信号(CS)265和其它信号(OS)275并且向这样的控制器、传感器、开关、信号器、组件、***和子***中的任何一个传送各种控制信号(CS)265和其它信号(OS)275。
本公开还教导了HEV 100的各种操作方法，继续参照图1，并且现在还特别地参照图2，可理解的是，所述方法包括：提供ICE 115、与HV电池175连接的M/G 120以及OBP***225，ICE 115、M/G 120以及OBP***225被配置为向内部电气负载和外部OBL供电。在通过一个或更多个控制器(诸如，OBP***225等产生的已经描述的多种功能中，)所述方法实现：响应于OPS 240而产生等于或超过内部和外部负载的功率并向外部OBL传输功率，从而维持HV电池175的SoC。在图2的步骤300处启动的其它步骤中，在步骤305，所述方法确定HV电池是否被充电或者低于预定最小SoC或电量阈值(可以是最小电压(“Vmin”，图2)，或HV电池175的SoC的另一适当的度量)。
如果HV电池175已放电到低于最小SoC电量阈值，则在步骤310，控制器对电池进行充电(如在本文其它地方所描述的)，同时在步骤315监测电池SoC直到HV电池175被再充电为止。此外，当HV电池175的SoC被监测并且再充电(如果需要的话)完成时，在步骤320，控制器还同时针对OPS240监测HEV 100。如果检测到OPS 240，则在步骤325，控制器确定OBP***225和OBL是否需要进行功率传输，并确定电气负载是否超过M/G 120的容量(还可能是M/G和HV电池175的组合容量)。如果超过容量，则在步骤330，产生EDS 250，所述EDS 250可产生PS 255，从而导致已描述的重新配置中的一个或更多个。如果未超过容量，则所述方法进行到步骤335，并且调节ICE 115和M/G 120以产生OBL以及车辆内部电气负载需求的功率并向OBL以及车辆内部电气负载传输所述功率，同时维持HV电池175的SoC。继续进行监测，以在步骤340检测OBP信号(OPS 240)是否持续，如果OBP信号(OPS 240)持续，则继续传输非车载功率。如果OBP信号(OPS240)未持续，则在步骤345再次检查HV电池175的SoC。
图2的方法还可预期：在步骤335，由控制器产生PDS 245，并使该信号最小化，使得由M/G 120产生的功率与由内部电气负载和外部OBL消耗的功率之间的差最小化并尽可能地接近于零。这导致控制器调节产生的功率以使功率差信号最小化，从而维持HV电池175的SoC，防止不必要的电池充放电循环。因此，所述方法可被理解为：能够通过控制器监测HV电池175的SoC，并且还响应于所述SoC降低到电量阈值以下，在各个上述步骤中调节M/G 120产生用于对电池175进行充电的额外功率。
操作方法还包括：在步骤325、330、335和340之间，通过控制器对OBP***225进行监测，以检测外部电气OBL的的增大和减小。响应于OBP***225的需求增大到超过M/G 120和可能还有电池175的最大组合功率容量，在步骤330，产生EDS 250，所述EDS 250可命令停止向OBP***225和OBL传输功率，或者可命令其它提及的重新配置中的任何一个。响应于产生的EDS250，控制器还被修改为用于作为响应而接收PS 255，PS 255用于对HEV 100的OBP***225和其他组件进行重新配置，并且命令以下重新配置中的至少一个或者一个或更多个：(a)从电池175供电，以满足增大的电气负载；(b)减小向内部车辆电气负载供应的功率，以满足增大的电气负载；(c)限制向外部电气OBL传输的功率，以防止电池放电并维持SoC。
虽然以上描述了示例性实施例，但是并不意在这些实施例描述了本发明的所有可能形式。更确切地，说明书中使用的词语为描述性词语而非限制性词语，并且应理解的是，可在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种改变。此外，各个实现的实施例的特征可被组合，以形成本发明的进一步的实施例。

Claims (15)

1.一种混合动力电动车辆，包括：
内燃发动机(ICE)；
马达/发电机(M/G)，连接到电池；
非车载功率(OBP)***；
控制器，被配置为：响应于来自OBP***的信号，命令ICE和M/G产生等于或超过负载的功率并向外部负载传输功率，以维持电池的荷电状态。
2.根据权利要求1所述的混合动力电动车辆，还包括：
所述控制器被配置为：
产生用于标识由M/G产生的功率与由内部电气负载和外部电气负载消耗的功率之间的差的功率差信号；
调节产生的功率以使功率差信号和电池充放电循环最小化。
3.根据权利要求1所述的混合动力电动车辆，还包括：
所述控制器被配置为：
监测电池的荷电状态(SoC)；
响应于所述SoC下降到电量阈值以下，调节M/G以产生用于对电池进行充电的额外功率。
4.根据权利要求1所述的混合动力电动车辆，还包括：
所述控制器还被配置为：
监测OBP***，以检测外部电气负载的增大和减小；
响应于OBP***的需求增大到超过M/G和电池的最大组合功率容量，产生过量需求信号，该过量需求信号命令停止向OBP***传输功率。
5.根据权利要求1所述的混合动力电动车辆，还包括：
所述控制器被配置为：
监测组合的外部负载和内部车辆电气负载；
响应于所述组合的外部负载和内部车辆电气负载超过M/G的最大发电容量，减小向外部负载传输的功率，并传输内部车辆电气负载所需的功率，其中，所述内部车辆电气负载包括ICE、车厢冷却***、车灯、液压泵和另一车辆组件中的一个或更多个。
6.根据权利要求1所述的混合动力电动车辆，还包括：
所述控制器还被配置为：
监测OBP***，以检测外部电气负载的增大和减小；
调节ICE，以使由M/G产生的功率分别相应地增大和减小。
7.根据权利要求1所述的混合动力电动车辆，还包括：
所述控制器还被配置为：
监测OBP***，以检测外部电气负载的增大和减小；
响应于OBP***上外部电气负载增大到超过M/G的最大功率容量，产生过量需求信号；
作为响应而接收优先级信号，所述优先级信号命令以下操作中的一个：
(a)从电池供电，以满足增大的电气负载；
(b)减小向内部车辆电气负载供应的功率，以满足增大的电气负载，
(c)限制向外部电气负载传输的功率，以防止电池放电。
8.根据权利要求1所述的混合动力电动车辆，还包括：
所述控制器还被配置为：
监测OBP***，以检测外部电气负载的增大和减小；
响应于OBP***上的电气负载增大到超过M/G的最大功率容量，产生过量需求信号，
作为响应而接收优先级信号，所述优先级信号命令从M/G和电池传输功率，以满足增大的电气负载；
当电池的荷电状态(SoC)下降到预定最小SoC时，产生低电池信号，终止向外部电气负载传输功率；
对电池进行再充电。
9.一种控制混合动力电动车辆的方法，包括：
提供内燃发动机(ICE)、连接到电池的马达/发电机(M/G)以及非车载功率(OBP)***，内燃发动机(ICE)、马达/发电机(M/G)以及非车载功率(OBP)***被配置为向内部电气负载和外部电气负载供电；
通过控制器并响应于OBP信号，产生等于或超过所述内部电气负载和外部电气负载的功率；
向外部电气负载传输功率，使得电池的荷电状态被维持。
10.根据权利要求9所述的控制混合动力电动车辆的方法，还包括：
通过控制器产生标识由M/G产生的功率与由内部电气负载和外部电气负载消耗的功率之间的差的功率差信号；
调节产生的功率，以使功率差信号和电池的充放电循环最小化。
11.根据权利要求9所述的控制混合动力电动车辆的方法，还包括：
通过控制器监测电池的荷电状态(SoC)；
响应于所述SoC下降到电量阈值以下，调节M/G以产生对电池进行充电的额外功率。
12.根据权利要求9所述的控制混合动力电动车辆的方法，还包括：
通过控制器监测OBP***，以检测外部电气负载的增大和减小；
响应于OBP***的需求增大到超过M/G和电池的最大组合功率容量，产生过量需求信号，该过量需求信号命令停止向OBP***传输功率。
13.根据权利要求9所述的控制混合动力电动车辆的方法，还包括：
通过控制器监测OBP***，以检测外部电气负载的增大和减小；
响应于OBP***上的外部电气负载增大到超过M/G的最大组合功率容量，产生过量需求信号；
作为响应而接收优先级信号，所述优先级信号命令以下操作中的一个：
(a)从电池供电，以满足增大的电气负载；
(b)减小向内部车辆电气负载供应的功率，以满足增大的电气负载，
(c)限制向外部电气负载传输的功率，以防止电池放电。
14.根据权利要求9所述的控制混合动力电动车辆的方法，还包括：
通过控制器监测OBP***，以检测外部电气负载的增大和减小；
调节ICE，以使由M/G产生的功率分别相应地增大和减小。
15.根据权利要求9所述的控制混合动力电动车辆的方法，还包括：
通过控制器监测OBP***，以检测外部电气负载的增大和减小；
响应于OBP***上的外部电气负载增大到超过M/G的最大功率容量，产生过量需求信号；
作为响应而接收优先级信号，所述优先级信号命令以下操作中的一个：
(a)从电池供电，以满足增大的电气负载；
(b)减小向内部车辆电气负载供应的功率，以满足增大的电气负载；
(c)限制向外部电气负载传输的功率，以防止电池放电。
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