電動車輛機會性充電系統和方法與流程

2023-04-23 21:37:52

本申請總體上涉及給使用發動機的混合動力電動車輛的牽引電池充電。

背景技術：

混合動力電動車輛可包括內燃發動機(ICE)、可配置為電動馬達或發電機的至少一個電機和牽引電池。牽引電池將電力提供至電機以用於推進，並給某些附件負載供電。利用高電壓牽引電池的車輛可稱為電氣化車輛。牽引電池具有指示電池中保持有多少電荷的荷電狀態(SOC)。為了增加SOC，混合動力電動車輛可採用多種方法，包括使用車輛的動量轉動發電機、運轉ICE以轉動配置為發電機的電機以及將牽引電池電連接至外部充電源(也稱為使汽車「插電(plug in)」)來給牽引電池充電。使用ICE給牽引電池再充電可導致燃料消耗增加。

技術實現要素：

在至少一個實施例中，提供一種車輛，包括：發動機，被布置為輸出扭矩；電機，被布置為施加發動機輸出扭矩的反作用扭矩，以產生功率用於給牽引電池充電。所述車輛還包括控制器，所述控制器被配置為：在提供功率以給牽引電池充電、滿足附件功率需求並推進車輛的同時，發出指令以調節與預定的最佳制動比燃料消耗相對應的發動機輸出扭矩和輸出轉速。

在至少一個實施例中，提供一種車輛，包括：發動機，被布置為輸出扭矩；電機，被布置為施加發動機輸出扭矩的反作用扭矩，以產生功率用於給牽引電池充電。所述車輛還包括控制器，所述控制器被配置為：調節與預定的最佳制動比燃料消耗相對應的發動機功率輸出。所述控制器被進一步配置為：在功率水平等於發動機功率輸出與車輛功率需求之差時，進行牽引電池的充電。

根據本發明的一個實施例，車輛功率需求等於推進車輛所需的功率與車輛附件功率需求的總和。

根據本發明的一個實施例，控制器被配置為：在車輛功率需求小於第一功率閾值時，根據最大NVH閾值調節發動機功率輸出。

根據本發明的一個實施例，控制器被配置為：響應於車輛功率需求小於第二功率閾值而發出指令以終止對牽引電池的充電。

根據本發明的一個實施例，控制器被配置為：響應於車輛功率需求大於與預定的制動比燃料消耗對應的發動機功率輸出而發出指令以終止對牽引電池的充電。

根據本發明的一個實施例，控制器被進一步配置為：響應於指示沿路線即將到來的低速行駛區的用戶路線信息，在進入低速行駛區之前給牽引電池充電，以儲存在低速行駛區時足以維持純電動操作的能量。

在至少一個實施例中，提供一種給牽引電池充電的方法，包括：操作發動機以產生輸出扭矩和輸出轉速用於車輛推進。所述方法還包括：由電機施加所述輸出扭矩的反作用扭矩以產生功率用於給電池充電。所述方法還包括：基於使發動機的制動比燃料消耗最佳化而增加發動機的輸出扭矩和輸出轉速以產生預定的電池充電功率水平。

根據本發明，提供一種給牽引電池充電的方法，包括：操作發動機以產生輸出扭矩和輸出轉速用於車輛推進；由電機施加所述輸出扭矩的反作用扭矩以產生功率用於給電池充電；增加發動機的輸出扭矩和輸出轉速以產生預定的電池充電功率水平，從而減少發動機的制動比燃料消耗。

根據本發明的一個實施例，所述方法還包括：存儲預定的電池充電功率水平的值，所述預定的電池充電功率水平是與基於發動機的預定的制動比燃料消耗的多個發動機輸出扭矩和輸出轉速中的每個相對應的。

根據本發明的一個實施例，所述方法還包括：響應於指示沿路線即將到來的低速行駛區的用戶路線信息，在進入低速行駛區之前給牽引電池充電，以儲存在低速行駛區時足以以純電動模式推進車輛的能量。

根據本發明的一個實施例，預定的電池充電功率水平根據車輛功率需求的函數而變化。

根據本發明的一個實施例，所述方法還包括：響應於車輛功率需求小於第一功率閾值而終止電池充電。

根據本發明的一個實施例，所述方法還包括：在車輛功率需求小於第二功率閾值時，根據最大NVH閾值降低電池充電功率水平。

附圖說明

圖1是示出典型的動力傳動系和能量儲存組件的混合動力車輛的示意圖。

圖2是根據發動機BSFC的機會性電池充電方法的流程圖。

圖3是示出示例性發動機操作點的發動機BSFC的映射圖。

圖4是作為車輛功率需求的函數的電池充電限制的曲線圖。

圖5是與乘客車廂加熱結合的機會性電池充電方法的流程圖。

圖6是先於充電程序的電池熱預調節方法的流程圖。

圖7是根據用戶選擇的優先模式的機會性電池充電方法的流程圖。

圖8是根據行駛路線信息的機會性電池充電方法的流程圖。

具體實施方式

在此描述本公開的實施例。然而，應理解，公開的實施例僅為示例並且其它實施例可以採用各種和替代的形式。附圖不一定按比例繪製；一些特徵會被誇大或最小化以顯示特定部件的細節。所以，在此公開的具體結構和功能細節不應被解釋為限制，而僅作為用於教導本領域技術人員以各種形式使用本發明的代表性基礎。如本領域的普通技術人員將理解的，參考任一附圖示出和描述的各種特徵可以與一個或更多個其它附圖中示出的特徵組合以產生未明確示出或描述的實施例。示出的特徵的組合為典型應用提供代表性實施例。然而，與本公開的教導一致的特徵的各種組合和變型可被期望用於特定應用或實施方式。

當混合動力車輛運轉時，牽引電池的荷電狀態(SOC)關於功率消耗和再充電循環而改變。通常可能希望通過將電能轉化為用於車輛的推進動力來使存儲在電池中的能量的利用最大化。當車輛靜止時，車輛可插電至公用電網以給電池充電。通過充電站給插電式混合動力車輛充電的充電率受限於多個充電站因素，包括充電站的插座的級別(rating)。限制的示例包括：具有20amp斷路開關的110V AC插座，提供約1.4千瓦的最大充電功率，或具有50amp斷路開關的240V AC插座，提供12千瓦的最大充電功率。最大充電率可由於將AC電流轉化為用於電池接收的DC電流時的損失而減小。然而，轉動發電機的內燃發動機可輸出多達35千瓦或更多。與使用標準的110V/20amp AC插座的充電相比，使用發動機作為功率源對電池充電可使顯著更快地充電成為可能。通常，一旦插電，車輛操作者便希望來自公共事業公司的電能的利用最大化。在駕駛循環期間，可能期望在車輛操作時戰略性地分配一部分發動機輸出用以產生電流來給電池再充電。如下面更詳細討論的，期望的從發動機分配的給電池充電的部分可基於：預測即將到來的車輛操作狀況，並且在即將到來的狀況期間的整個操作中選擇性地給電池充電，以實現期望的電池充電水平。與發動機的汽油消耗有關，還可期望達到優選的再充電率以使發動機的效率最大化。

圖1描繪了插電式混合動力電動車輛(PHEV)。PHEV 112可包括機械地連接到混合動力傳動裝置116的一個或更多個電機114。電機114可以作為馬達或發電機操作。此外，混合動力傳動裝置116機械地連接到發動機118。混合動力傳動裝置116還機械地連接到(機械地連接到車輪122的)驅動軸120。電機114可在發動機118操作或者關閉時提供推進和減速能力。電機114能夠作為發電機操作並且通過回收在摩擦制動系統中通常將作為熱損失掉的能量來提供燃料經濟性效益。在車輛運轉時，電機114可額外地施加發動機輸出扭矩的反作用扭矩以產生電力用於給牽引電池再充電。電機114可通過允許發動機118在最有效率的轉速和扭矩的範圍附近運轉來進一步降低車輛排放。在發動機118關閉時，PHEV 112可以在使用電機114作為單獨推進源的純電動模式下運轉。

牽引電池或電池組124儲存可以被電機114使用的能量。電池組124通常提供高電壓直流電(DC)輸出。一個或更多個接觸器142當斷開時可將牽引電池124與DC高電壓總線154A隔離並且當閉合時可將牽引電池124與DC高電壓總線154A連接。牽引電池124通過DC高電壓總線154A電連接至一個或更多個電力電子模塊126。電力電子模塊126還電連接至電機114並且提供在AC高電壓總線154B與電機114之間雙向傳輸能量的能力。例如，牽引電池124可提供DC電流而電機114可使用三相交流電(AC)運轉以起作用。電力電子模塊126可將DC電流轉化為三相AC電流以運轉電機114。在再生模式中，電力電子模塊126可將來自用作發電機的電機114的三相AC電流輸出轉化為與牽引電池124兼容的DC電流。本說明書中的描述同樣可適用於純電動車輛。

除提供用於推進的能量之外，牽引電池124還可提供用於其它車輛電氣系統的能量。車輛112可包括電連接至高電壓總線154的DC/DC轉換器模塊128。DC/DC轉換器模塊128可電連接至低電壓總線156。DC/DC轉換器模塊128可將牽引電池124的高電壓DC輸出轉化為與低電壓車輛負載152兼容的低電壓DC供應。低電壓總線156可電連接至輔助電池130(例如，12V電池)。低電壓系統152可電連接至低電壓總線156。低電壓系統152可包括車輛112內的各種控制器。

車輛112的牽引電池124可通過外部電源136進行再充電。外部電源136可以連接到電插座。外部電源136可電連接至充電器或電動車輛供電設備(EVSE)138。外部電源136可為由電力公共事業公司提供的電力分配網絡或電網。EVSE 138可提供電路和控制以調節和管理電源136與車輛112之間的能量傳輸。外部電源136可將DC或AC電力提供至EVSE 138。EVSE 138可具有用於插入到車輛112的充電埠134中的充電連接器140。充電埠134可為被配置為將電力從EVSE 138傳輸至車輛112的任何類型的埠。充電埠134可電連接至充電器或車載電力轉換模塊132。電力轉換模塊132可調節EVSE 138供應的電力以將適當的電壓水平和電流水平提供至牽引電池124。電力轉換模塊132可與EVSE 138配合以協調至車輛112的電力傳輸。EVSE連接器140可具有與充電埠134的對應凹槽匹配的插腳。可選擇地，被描述為被電耦合或電連接的各種組件可使用無線感應耦合來傳輸電力。

可提供一個或更多個車輪制動器144用於使車輛112減速以及防止車輛112移動。車輪制動器144可為液壓驅動的、電驅動的或前述驅動方式的一些組合。車輪制動器144可為制動系統150的一部分。制動系統150可包括運轉車輪制動器144的其它部件。出於簡要的目的，附圖繪出了制動系統150與多個車輪制動器144中的一個之間的單一連接。隱含了制動系統150與其它車輪制動器144之間的連接。制動系統150可包括監控和協調製動系統150的控制器。制動系統150可監控制動部件並且控制車輪制動器144用於車輛減速。制動系統150可響應通過制動踏板產生的駕駛員指令並且還可自動運轉以實現多個特徵，比如穩定性控制。制動系統150的控制器可實施當被另一控制器或子功能請求時施加請求的制動力的方法。

一個或更多個高電壓電負載146可連接至高電壓總線154。高電壓電負載146可具有當適當時運轉和控制高電壓電負載146的關聯的控制器。高電壓電負載146可包括壓縮機和電加熱器。例如，空調系統可在高冷卻負載下汲取多達6kW。

討論的各個組件可具有控制和監控這些組件的運轉的一個或更多個相關聯的控制器。控制器可通過串行總線(例如，控制器區域網(CAN))或通過離散導體來通信。此外，可存在系統控制器148以協調各個組件的運轉。

在點火開關關閉(ignition-off)狀況期間，接觸器142可處於斷開狀態使得牽引電池124不會將電力提供至高電壓總線154。在點火開關關閉狀況期間，牽引電池124可與輔助電池130斷開。在點火開關關閉狀況期間，選擇的電子模塊(例如，低電壓負載152)可以是啟動的。例如，防盜系統和遠程無鑰匙進入系統可以是持續啟動的。啟動的系統可汲取來自輔助電池130的電流。在一些配置中，低電壓負載152(比如燈)可意外地處於啟動狀態並且汲取來自輔助電池130的電流，這會增加輔助電池130的放電率。在點火開關關閉狀況期間，低電壓負載152可配置為使電流汲取最小化。

當車輛112插入到EVSE 138中時，接觸器142可處於閉合狀態使得牽引電池124連接至高電壓總線154和電源136以給電池充電。車輛當插入到EVSE 138中時可處於點火開關關閉狀況。

儘管表示為單個控制器，但是系統控制器148可以被實施為一個或更多個控制器。控制器148可監測牽引電池124、電力轉換模塊132和電機114的運轉狀況。牽引電池124包括電流傳感器，以感測流過牽引電池124的電流。牽引電池124還包括電壓傳感器，以感測牽引電池124端子兩端的電壓。電壓傳感器可輸出指示牽引電池124端子兩端電壓的信號。牽引電池電流傳感器可輸出流進或流出牽引電池124的電流的大小和方向的信號。

電力轉換模塊132也包括電流傳感器，以感測從EVSE 138流到牽引電池124的電流。連接到電機114的發動機118產生AC電流，該AC電流通過電力電子模塊126轉化為DC電流。發動機118可以由具有與系統控制器148連接的至少一個控制器的動力傳動系統控制模塊控制。電力轉換模塊132的電流傳感器可以輸出指示從EVSE 138流到牽引電池124的電流的大小和方向的信號。

牽引電池124的電流傳感器和電壓傳感器的輸出被提供到控制器148。控制器148可被配置為基於來自牽引電池124的電流傳感器和電壓傳感器的信號而計算荷電狀態(SOC)。可以利用各種技術來計算荷電狀態。例如，可以實施安培-小時積分，在所述積分中通過牽引電池124的電流對時間積分。還可以基於牽引電池電壓傳感器的輸出而估算荷電狀態。利用的具體技術可以取決於特定電池的化學成分和特性。

控制器148可被配置為監測牽引電池124的狀態。控制器148可包括控制控制器148的操作的至少某部分的處理器。處理器允許車載處理指令和程序。處理器可連接到非持久性存儲器和持久性存儲器。在說明性配置中，非持久性存儲器是隨機存取存儲器(RAM)並且持久性存儲器是快閃記憶體。通常，持久性(非臨時性)存儲器可包括在計算機或其它裝置掉電時保持數據的所有形式的存儲器。

可以為牽引電池124限定荷電狀態操作範圍。所述操作範圍可以限定上限和下限，可以在上限和下限處界定電池124的荷電狀態。在車輛運轉期間，控制器148可被配置為將電池124的荷電狀態保持在相關聯的操作範圍內。在這方面，電池可以在車輛運轉的同時通過發動機進行再充電。在至少一個實施例中，響應於SOC被消耗到SOC低閾值(SOC low threshold)，將來自發動機的扭矩輸出分配到電機以給電池再充電。基於電池消耗率，可以基於接近SOC低閾值而預先計劃牽引電池的充電。此外，為已知的即將到來的車輛運轉狀況作計劃允許控制器計劃動力傳動系統的運轉，從而為行程中長時間運轉預定的EV模式保持或產生儲存的能量。還可機會性地選擇充電的正時和速率，以最佳地利用即將到來的車輛運轉狀況來使充電效率最大化。

參照圖2，選擇最佳充電率的方法200被用來平衡有效的發動機運轉與對電池再充電的需要。在步驟202處，控制器評估是否啟用機會性牽引電池充電模式。如果在步驟202處未啟用機會性充電，則控制器可依靠步驟204處的標準充電程序，而不考慮定製電池充電率。如果在步驟202處啟用機會性充電，則控制器可在步驟206處確定充電功率限制閾值PBatt Charge Limit。功率限制閾值基於對發動機的總的功率需求，以及高於其發動機不能有效地產生功率的預定限制。發動機具有最大的總功率輸出，並且功率輸出的某部分被用於車輛推進以及滿足車輛附件電力負載。在某些狀況下，除推進功率之外，提供發動機功率用於電池充電將需要發動機以高輸出運轉，使得給電池再充電的燃料損失(fuel penalty)超過再充電的獲益。即，再充電所消耗的能量可比回收能量代價更高(cost more)。PBatt Charge Limit可以以在低的車輛速度時限制降低的曲線為特徵，以避免發動機以高輸出運行而提供充電功率。與在低速時高的發動機噪聲相關的這種狀況可能不受歡迎。在中速時，例如約55mph，發動機具有可用於分配給充電的更多的功率容量，而無需對用戶期望的噪聲輸出妥協。在這種狀況期間，PBatt Charge Limit可在不損失效率的情況下增加。在高速時，例如約80mph，需要許多發動機功率容量來滿足道路負載需求並推進車輛。在這種情況下，可再次降低PBatt Charge Limit以避免發動機在高輸出低效率狀況下運行。

車輛發動機可具有與當前車輛狀況相對應的最佳功率輸出。評估發動機功率輸出效率的一種方法是通過測量制動比燃料消耗(BSFC，brake specific fuel consumption)。BSFC是燃料消耗率除以由發動機產生的功率的一種度量。值通常以單位g/kW·h來表示。值使發動機性能標準化(normalize)，並經常用於比較不同發動機以及不同運轉狀況的效率。每個發動機具有不同的BSFC值。在發動機開發期間，可以確定發動機性能對所有穩態運轉狀況的映射圖。基於用於獲得期望的功率輸出和車輛速度的發動機轉速和發動機扭矩，運轉點可在BSFC映射圖上變化。與非充電穩態狀況相比，分配用於電池充電的功率可能需要發動機功率輸出增加以及運轉點移位。可以通過在充電時達到(target)發動機的最佳BSFC運轉點Pideal來確定PBatt Charge Limit。在至少一個實施例中，通過從發動機的最佳BSFC運轉點Pideal減去車輛功率需求來確定PBatt Charge Limit。通常，車輛功率需求是推進車輛所需的功率加上任何附件功率需求的總和。

參照圖3，示例性BSFC映射圖示出了如上文所討論的發動機的最佳BSFC運轉點Pideal的選擇。下方的水平軸線代表以每分鐘轉數(rpm)為單位的發動機轉速，並且豎直軸線代表以Nm為單位的發動機扭矩。上方的水平軸線代表以kW為單位的總的發動機輸出。由等值線(contour line)代表的發動機映射圖反映以g/kW·h為單位的不同的發動機運轉效率。例如，BSFC映射圖上的曲線A-B-C-D-E對應於在車輛以55mph行駛時在一系列電池充電率處的發動機運轉。應該理解，在不同的車輛速度和傳動比處，運轉點可移位到BSFC映射圖上的不同區域。

由A點到E點所代表的曲線示出了在以55mph行駛時的一系列牽引電池充電率。A點代表0kW被分配用於電池充電，並且約13kW被專用於車輛推進的狀況。在這種情況下，產生的所有功率被專用於滿足車輛功率需求。A點對應於約310g/kW·h的BSFC。為了將電力提供到電池，增加發動機轉速和扭矩來產生過量的功率以將扭矩輸出到電機用於充電。B點代表6kW被分配用於電池充電，並且總的發動機輸出為約19kW的狀況。對應於B點的運轉狀況產生約293g/kW·h的BSFC，其與A點相比有所改善。在C點處分配用於電池充電的功率增加到10kW。總的發動機輸出也增加到約23kW，從而提供所需的13kW用於推進。在C點處發動機運轉的BSFC相對於B點有所改善，為約289g/kW·h。在D點處分配用於電池充電的充電功率為12kW，在該點處總的發動機輸出為約25kW。如在BSFC等值線映射圖上示出的「最佳區域」內的D點的位置處可以看出，發動機BSFC進一步略有改善，為小於289g/kW·h。在E點處電池充電進一步增加到15kW，並且總的發動機輸出為約28kW。然而可以看出，在從運轉點D到運轉點E進一步增加發動機輸出時，BSFC降級到大於289g/kW·h。

根據圖3中描繪的發動機BSFC映射圖，D點反映發動機的最佳BSFC運轉點Pideal，並且為約25kW。在示出的示例中，分配用於電池充電的期望功率PBatt Charge為12kW，並且推進車輛所需的道路負載PRoad Load為13kW。由於在不同車輛速度和傳動比下運轉點A到E可移位到BSFC映射圖上的不同位置，所以在其它狀況下，不同的發動機的最佳BSFC運轉點Pideal可能更加合適。在至少一個實施例中，控制器在存儲器中為各種車輛運轉狀況中的每個存儲發動機的最佳BSFC運轉點的預定值。這樣，充電功率可隨著車輛運轉狀況的變化而變化，以提供更有效的發動機運轉。儘管以示例的方式示出了5個運轉點，但是任意數量的點可以用於生成運轉曲線來確定最佳充電功率，以降低發動機BSFC。

雖然機會性充電通常使發動機運轉偏向在所述狀況可用的最佳BSFC處運轉，但是可能不希望對於所有狀況都以高效的BSFC運行發動機。如上文所討論的，為了有效地充電，可以以比所需的負載更高的負載運行發動機，但在低速時這因產生增加的發動機噪聲、振動和聲振粗糙度(NVH，noise,vibration,and harshness)而給用戶帶來不便。通常，客戶希望在低車速時動力傳動系統的運轉主要是安靜或低噪聲的。

參照圖4，曲線圖250描繪了使用發動機作為功率源的電池充電限制252會如何根據車輛功率需求的函數而變化的實施例。水平軸線254代表車輛功率需求。豎直軸線256代表可變的電池充電功率限制PBatt Charge Limit。如上所述，可以通過從基於給定車輛運轉狀況的發動機BSFC的Pideal減去車輛功率需求來確定PBatt Charge Limit。隨著車輛功率需求增加到與Pideal相等的值，該關係導致PBatt Charge Limit在點258附近接近零。在圖4的區域260中，在車輛功率需求足夠高時，發動機功率不用於給高電壓電池充電。在至少一個實施例中，控制器被配置為：響應於車輛功率需求高於與Pideal對應的功率水平，發出指令以終止牽引電池的充電。

儘管在Pideal與車輛功率需求之間求差在動力傳動系統運轉的某些範圍內是合適的，但是在低車速(與低的車輛功率需求相關)時，可能期望降低發動機功率輸出以降低動力傳動系統NVH並提高用戶舒適度。例如，虛線262是基於從Pideal減去車輛功率需求的假設的可用電池充電功率。隨著車輛功率需求朝向零降低(例如在車輛怠速時)，可用於充電的理論發動機功率在點264附近接近與Pideal相等的值。然而，在以低速推進車輛或車輛怠速時，可能不希望以高功率輸出運轉發動機來給電池充電。在圖4的區域266中，在車輛功率需求足夠低時，發動機功率不被用於給高電壓電池充電。在至少一個實施例中，控制器被配置為：響應於車輛功率需求小於第一功率閾值P1，發出指令以終止牽引電池的充電。

除完全(altogether)防止充電的情形以外，可以在中速時通過將發動機功率輸出調節到小於Pideal的值來降低可變電池充電限制PBatt Charge Limit，以降低NVH。在圖4中的示例中，響應於車輛功率需求小於第二功率閾值P2並大於第一功率閾值P1，電池充電限制朝零逐漸減小。雖然描繪了電池充電限制近似線性減小，但是設想各種類型的減小曲線可適於根據使用的特定發動機以及對車輛許用NVH的用戶期望來管理動力傳動系統NVH。在至少一個實施例中，控制器被配置為：在車輛功率需求小於第二功率閾值P2時，發出指令以調節與最大NVH閾值相對應的發動機輸出扭矩和輸出轉速。

返回參照圖2，一旦在步驟206處PBatt Charge Limit作為車輛功率需求的函數被確定，控制器便在步驟208處將車輛功率需求與功率閾值P1進行比較。如果車輛功率需求足夠低，儘管過多的發動機功率可能是可用的，控制器仍阻止使用發動機給電池充電。如果在步驟208處車輛功率需求小於功率閾值P1，則在步驟212處動力傳動系統將不運行使用發動機作為功率源的高電壓電池充電程序。

如果在步驟208處車輛功率需求大於功率閾值P1，則在步驟210處控制器將車輛功率需求與發動機的最佳運轉點Pideal進行比較。如果車輛功率需求大於或等於Pideal，則基於發動機功率的大部分被用於滿足車輛功率需求，控制器在步驟212處發出指令以阻止使用發動機給電池充電。

如果在步驟210處車輛功率需求小於Pideal，則在步驟214處控制器可發出指令以基於使當前車輛速度時的發動機可用BSFC最佳化來調節發動機的運轉轉速和扭矩，以與功率輸出Pideal相對應。在這種情況下，發動機的功率輸出將等於車輛功率需求與PBatt Charge Limit的總和。如上面所討論的，PBattChargeLimit根據車輛功率需求的函數而變化，並且在動力傳動系統運轉的不同範圍內可受不同變量支配。控制器還可以以循環的方式執行方法200，以重複地詢問(poll)車輛運轉狀況並作出充電功率調節以確保對當前運轉狀況來說可能的最有效的發動機運轉。參照圖5，描繪了示出機會性電池充電的實施例的方法300。動力傳動系統控制器可被配置為基於高電壓電池的SOC確定是否需要EV充電。在一些情況下，在啟用EV充電時，控制器可提前預測EV充電循環或基於預期的電池能量消耗而計劃充電。在一個示例中，可使用位置來進行這種確定。在車輛返回到它家中的充電位置時，控制器可以基於行駛速率以及到家中的充電位置的距離而「計劃」即將到來的充電循環。類似地，可以以相似的方式使用可用行駛裡程或電DTE。基於駕駛狀況，控制器可基於電池SOC和消耗速率預測即將到來的充電循環。在又一示例中，車輛使用者可輸入預定的行程，該行程通過需要以純電動模式運轉的EV優選的位置，諸如市中心。用戶可能期望的是：在低速行駛期間混合動力車輛動力傳動系統以純電動EV模式安靜地運轉。完成行程所需的EV裡程所消耗的電荷可能大於高電壓電池中的可用電荷。在這種情況下，當在EV優選的位置以外的區域中行駛時，控制器可計劃充電模式，以確保在即將到來的EV優選的位置以純電動模式運轉的EV裡程是足夠的。對即將到來的純電動狀況的預測還可以促使基於用戶行程信息而預先計劃機會性充電。在步驟302處，如果沒有計劃電池充電循環，則在步驟304處控制器可不採取機會性充電動作，並且採取默認運轉模式。

如果在步驟302處計劃電池充電循環，則控制器可在步驟306處考量氣候控制加熱系統的功率需求Pclimate是否大於預定的功率閾值P3。如果氣候控制系統被停用或者Pclimate小於P3，則控制器可利用在步驟308處計劃的標準充電程序。

如果在步驟306處氣候控制加熱系統的功率需求Pclimate足夠高，則控制器可在步驟310處考量電池是否具有被充電的容量。如果在步驟310處電池SOC等於或大於荷電閾值SOCHigh，則控制器可利用在步驟308處計劃的標準充電程序。

如果在步驟310處電池SOC小於荷電閾值SOCHigh，則這指示電池具有接受充電功率的容量。控制器隨後可發出指令以利用發動機產生氣候控制系統所需的熱。來自發動機運轉的熱通常作為廢熱被消散掉，但在這種狀況下，機會性地使用發動機用於電池充電和熱產生兩者會是有利的。在步驟312處，控制器可發出指令以減少或停用諸如高電壓加熱器的傳統熱源。在步驟314處，控制器可發出指令，以足夠的輸出運行發動機以提供電池充電功率以及響應於加熱請求產生熱而加熱乘客車廂。實現的優點在於：產生的熱(通常被浪費)被用來滿足用戶期望的功能。其次，在加熱循環期間通過運行發動機增加電池SOC，而非通過運行高電壓電加熱器以對乘客車廂加熱而消耗電池。

參照圖6，描繪了為了即將到來的充電程序而對電池進行熱調節的方法400。如上文所討論的，可配備有動力傳動系統控制器以基於高電壓電池的SOC確定是否需要EV充電並且提前預測EV充電循環或者基於預期的電池能量消耗計劃充電。在步驟402處，如果沒有計劃電池充電循環，則在步驟404處控制器可不進行EV充電初期熱調節，並且採取默認運轉模式。

如果在步驟402處計劃電池充電循環，則控制器可在步驟406處考量當前電池溫度T2是否大於期望的預定溫度閾值T1。電池可在耗電和充電循環期間產生熱。涉及到高效充電，期望將電池溫度保持在一定的溫度範圍內。處於升高溫度的電池具有降低的充電可接受性，由於電損失而導致較低的充電效率。此外，在高溫下給電池充電可導致容量損失，縮短電池的整個生命周期。電池系統包括電池熱調節系統，以冷卻或加熱電池單元，從而在運轉時將電池溫度保持在預定的溫度範圍內。熱調節系統的冷卻部分可包括一些風扇以通過空氣循環對流促進冷卻。類似地，熱調節系統的冷卻部分可包括液體冷卻劑循環系統，以從電池中去除熱量。

如果在步驟406處當前電池溫度T2小於溫度閾值T1，則在步驟404處控制器可不進行EV充電初期熱調節，並且採取默認運轉模式。然而，如果在步驟406處當前電池溫度T2升高到溫度閾值T1以上，則控制器可在步驟408處估算直到下次即將到來的電池充電的時間Y。在步驟410處，控制器可確定將電池從當前電池溫度T2冷卻到溫度閾值T1所需的時間量X。在一個示例中，T1代表預定的期望運轉溫度範圍的上限。更具體地，T1可以是高於其牽引電池的充電效率降低的溫度。在另外的實施例中，T1低於預定的期望運轉溫度範圍的上限，以提供溫度緩衝(temperature buffer)並防止電池熱調節系統的時有時無的循環(on-and-off cycling)。

在步驟412處，控制器可確定在即將到來的充電程序之前是否有足夠的時間對電池進行熱調節。換句話說，如果持續時間Y大於持續時間X，則指示在即將到來的充電之前有綽綽有餘的時間來對電池進行調節。如果在步驟412處即將到來的充電未被計劃在當前時間的X分鐘之內，則控制器可在步驟414處等待等於充電前的持續時間Y與冷卻電池所需的持續時間X之間的差的時間。一旦充電前的時間Y等於冷卻電池所需的時間X，控制器便可在步驟416處發出指令以開始電池的熱調節，從而在充電前達到電池溫度T1。在至少一個實施例中，基於冷卻牽引電池所需的時間的量，在計劃的電池充電循環開始之前的預定時間運轉電池熱調節系統。

如果在步驟412處充電前的時間Y等於或小於冷卻電池的時間X，則控制器可在步驟416處發出指令以立即開始電池的熱調節。

參照圖7，示出了用於使電池充電機會性地優先於其它的某些氣候控制功能的方法500。在步驟502處，控制器評估是否啟用機會性電池充電模式。如果在步驟502處禁用機會性充電，則控制器可在步驟504處實施默認的電池充電控制算法。

如果在步驟502處啟用機會性充電，則控制器確定來自氣候控制系統的乘客車廂氣候控制功率需求Pclimate是否大於預定的功率閾值P4。如果在步驟506處Pclimate小於P4，則控制器可在步驟508處實施諸如本公開中所描述的其它技術的其它機會性充電控制算法。

如果在步驟506處Pclimate大於功率閾值P4，則控制器可確定是否實施用戶選擇的「高效」模式。在至少一個實施例中，用戶選擇的高效模式迫使車輛動力傳動系統的行為更積極地節省燃料，甚至是以某些車輛性能方面為代價。這可以通過降低其它車輛特徵的能量汲取優先級來實現以利於高效的發動機運轉。

如果在步驟510處禁用用戶選擇的高效模式，則控制器在步驟512處使氣候控制功率需求Pclimate優先於期望的牽引電池充電率。在至少一個實施例中，控制器發出指令以使提供到乘客車廂氣候控制系統的功率完全滿足氣候控制功率需求Pclimate。同時，控制器使電池充電功率水平小於最佳電池充電功率水平。例如，控制器可被配置為不迫使電池充電率與如上所述的最佳制動比燃料消耗對應。

如果在步驟510處啟用用戶選擇的高效模式，則控制器在步驟516處使牽引電池充電率優先於氣候控制功率需求Pclimate。在至少一個實施例中，控制器發出指令以通過使提供到乘客車廂氣候控制系統的功率小於功率需求Pclimate來保持目標電池充電功率水平。在步驟518處，控制器可在必要時降低Pclimate以根據高效的發動機運轉提供期望的電池充電率。例如，控制器可被配置為犧牲氣候控制性能以對應於如上所述的最佳制動比燃料消耗來保持電池充電率。

儘管方法500被描述為是關於確定電池充電與氣候控制功率需求的優先級的，但是對於其他附件負載，在選擇用戶選擇的高效模式時，可以進行類似的優先化。在至少一個實施例中，控制器可減少可用於附件負載的功率以保持牽引電池的預定的目標充電率。這樣，可以僅部分地滿足附件功率需求以將發動機運轉保持在更高的優先級。

參照圖8，描繪了考慮到用戶路線信息和動態交通信息而對牽引電池進行機會性充電的方法600。在步驟602處，控制器評估是否啟用機會性電池充電模式。如果在步驟602處禁用機會性充電，則控制器可在步驟604處實施默認的電池充電控制算法。

如果在步驟602處啟用機會性充電，則控制器在步驟606處確定用戶即將到來的路線信息是否是可用的。用戶路線信息可包括地理視距數據、沿路線的速度限制數據、停車頻率以及用戶沿相同路線或其中的一部分行駛的歷史數據。包括用戶路線信息的這種層數據通常是靜態數據，並且屬於建立的信息。如果在步驟606處沒有用戶路線信息是可用的，則控制器可在步驟608處實施諸如本公開所描述的其它技術的其它機會性充電控制算法。

如果在步驟606處用戶路線信息是可用的，則控制器考量與路線相對應的動態交通信息是否是可用的。動態交通數據可包括路線的特定部分的當前行駛速度、事故信息、天氣、施工、大事件發布時間和動態地影響行駛速度的其它因素。在至少一個實施例中，信息從中央伺服器被廣播到車輛。同樣地，車輛將它的當前行駛狀況發送到伺服器，以幫助在網絡上與其它車輛通信。

如果在步驟610處沒有動態交通數據是可用的，則控制器可在步驟612處基於靜態用戶路線信息而進行機會性電池充電。在至少一個實施例中，控制器考量當前電池SOC、可用裡程以及將要行駛的特定路線。這樣，控制器可基於沿路線的速度限制和停車頻率而預先確定有效地給電池充電的最恰當的時機。在低速行駛期間，客戶的期望可能是混合動力車輛動力傳動系統以純電動EV模式安靜地運轉。本公開的系統和方法考慮到滿足這種期望。例如，如果在沿路線的低速行駛區即將到來期間計劃的充電被觸發(導致發動機運行並產生超出客戶期望的噪聲水平)，則控制器可進行牽引電池的充電，從而在進入低速行駛區之前儲存足夠的能量來以EV模式運轉。長時間的中速到高速行駛更有益於電池充電，因此可在正式需要對電池再充電之前加以利用。這樣，控制器可運轉動力傳動系統，以確保有足夠的電池電量來維持行程中預測的延長的EV模式運轉。

如果在步驟610處動態交通數據是可用的，則控制器可考量靜態路線信息是如何受額外的動態數據層影響的。在步驟614處，控制器確定任何額外的低速狀況是否已被加入到已知的即將到來的路線。另外，在這種低速狀況期間，駕駛員可期望混合動力車輛以純電動EV模式運轉。如果沒有低速或起-停狀況已被動態地加入到即將到來的路線，則控制器可在步驟612處基於靜態用戶路線信息而確定電池充電計劃的優先級。這種優先化考慮到為了完成行程是否將需要在行駛時進行電池充電以及電池充電到什麼程度。

在步驟614處如果低速或起-停狀況已被動態地加入到即將到來的路線，則控制器可在步驟616處基於動態交通狀況而進行充電計劃優先級的重新確定。在考慮任何即將到來的EV模式運轉的同時，控制器基於沿路線的實際行駛速度和停車頻率再次確定有效地給電池充電的最恰當的時機。動態交通數據可指示比正常行駛速度更慢或起-停交通狀況。基於更新的路線信息，控制器可做出相較於非機會性充電計劃更積極的牽引電池充電計劃，以在進入低速行駛區之前儲存能量。這樣，足夠的能量被儲存，以允許在行程的期望的持續時間期間以EV模式運轉。

在此公開的處理、方法或算法可被傳送到處理裝置、控制器或計算機/通過處理裝置、控制器或計算機實現，其中，所述處理裝置、控制器或計算機可包括任何現有的可編程電子控制單元或專用電子控制單元。相似地，處理、方法或算法可按照許多形式被存儲為可由控制器或計算機執行的數據和指令，所述形式包括但不限於：永久地存儲在不可寫入的存儲介質(諸如ROM裝置)上的信息和可改變地存儲在可寫入的存儲介質(諸如軟盤、磁帶、CD、RAM裝置和其它磁性和光學介質)上的信息。所述處理、方法或算法還可被實施為軟體可執行對象。可選地，所述處理、方法或算法可利用合適的硬體組件(諸如專用集成電路(ASIC)、現場可編程門陣列(FPGA)、狀態機、控制器或者其它硬體組件或裝置)或者硬體、軟體和固件組件的組合來整體或部分地實現。

雖然上文描述了示例性實施例，但是並不意味著這些實施例描述了權利要求所涵蓋的所有可能形式。說明書中使用的詞語為描述性詞語而非限制，並且應理解在不脫離本公開的精神和範圍的情況下可以做出各種改變。如前所述，可以組合各個實施例的特徵以形成本發明的可能未明確描述或說明的進一步的實施例。儘管各個實施例可能已經被描述為在一個或更多個期望特性方面提供優點或者優於其它實施例或現有技術實施方式，但是本領域普通技術人員應該認識到，根據具體應用和實施方式，一個或更多個特徵或特性可被折衷以實現期望的整體系統屬性。這些屬性可包括但不限於：成本、強度、耐久性、生命周期成本、市場性、外觀、包裝、尺寸、可維修性、重量、可製造性、易組裝性等。因此，被描述為在一個或更多個特性上不如其它實施例或現有技術實施方式的實施例並不在本公開的範圍之外，並且對特定的應用來講會是滿足期望的。