使用路線預覽數據的電池荷電狀態控制的制作方法

本申請總體上涉及使用路線信息管理電池荷電狀態。

背景技術：

混合動力電動車輛包括發動機和牽引電池以提供動力而運轉車輛。由通過變速器連接至車輪的發動機以及電機提供推進。能量管理系統可以以多種運轉模式運轉發動機和電機以改善燃料經濟性。政府規章通常要求在銷售時將燃料經濟性標簽置于車輛上。基于政府指導的試驗程序來確定置于標簽上的燃料經濟性值。

技術實現要素：

一種車輛包括發動機和至少一個控制器，所述至少一個控制器配置用于：產生基于路線信息的第一發動機循環指令和與路線信息無關的第二發動機循環指令。所述至少一個控制器進一步配置用于：響應于所述發動機打開時所述第一發動機循環指令為發動機關閉請求并且所述第二發動機循環指令允許發動機關閉請求，指令所述發動機轉換為關閉。

當所述第二發動機循環指令沒有請求所述發動機打開時，所述第二發動機循環指令可允許所述發動機關閉請求。當所述第二發動機循環指令沒有抑制所述發動機關閉請求時，所述第二發動機循環指令可允許第一發動機循環指令的所述發動機關閉請求。當所述第二發動機循環指令沒有請求比所述第一發動機循環指令具有更高優先級的發動機狀態時，所述第二發動機循環指令可允許所述第一發動機循環指令的所述發動機關閉請求。

所述至少一個控制器可進一步配置用于：響應于所述發動機關閉時所述第一發動機循環指令為發動機打開請求并且所述第二發動機循環指令允許發動機打開請求，指令所述發動機轉換為打開。當所述第二發動機循環指令沒有請求比所述第一發動機循環指令具有更高優先級的發動機狀態時，所述第二發動機循環指令可通過所述第一發動機循環指令允許所述發動機打開請求。

所述車輛可進一步包括牽引電池。所述至少一個控制器可進一步配置用于：產生基于所述路線信息的所述牽引電池的目標荷電狀態和與所述路線信息無關的基準電池電力參考。該至少一個控制器可進一步配置用于：響應于所述第一發動機循環指令在所述路線中限定至少預定數量的發動機循環，基于所述目標荷電狀態以及所述基準電池電力參考而使所述牽引電池充電和放電。所述牽引電池的所述目標荷電狀態可在第一預定荷電狀態范圍內。所述基準電池電力參考可為某電力水平，所述電力水平被選定為將所述牽引電池的荷電狀態控制在包括所述第一預定荷電狀態范圍的第二預定荷電狀態范圍內。

所述至少一個控制器可進一步配置用于：根據從所述基準電池電力參考與控制策略輸出的和獲得的電池電力參考使所述牽引電池充電和放電，所述控制策略輸出基于所述目標荷電狀態與所述牽引電池的荷電狀態之間的差。所述至少一個控制器可進一步配置用于：響應于所述第一發動機循環指令在所述路線中限定小于所述預定數量的發動機循環，根據所述基準電池電力參考使所述牽引電池充電和放電。所述基準電池電力參考可基于當前的駕駛員動力需求、所述牽引電池的荷電狀態和電池維護荷電狀態極限。

所述至少一個控制器可進一步配置用于：響應于所述第一發動機循環指令在路線中限定小于預定數量的預測的發動機循環，根據所述第二發動機循環指令指令所述發動機。所述路線信息可包括預測的車輛速度曲線和預測的道路坡度曲線。當在路線中預測的車輛速度曲線大于預定速度和在所述路線中預測的駕駛員動力需求曲線大于預定動力中的一個或更多個發生時，所述第一發動機循環指令可限定小于預定數量的發動機循環。

一種車輛包括發動機和至少一個控制器，所述至少一個控制器配置用于：響應于從基于路線信息的預測的駕駛員動力需求獲得的發動機循環曲線具有大于預定數量的一定數量的發動機循環，根據所述發動機循環曲線使所述發動機循環，否則，根據從與所述路線信息無關的當前駕駛員動力需求獲得的發動機循環狀態而使所述發動機循環。

所述至少一個控制器可進一步配置用于：當所述發動機循環狀態抑制所述發動機循環曲線所請求的轉換時，根據所述發動機循環狀態指令所述發動機。所述至少一個控制器可進一步配置用于：當所述發動機循環狀態請求比所述發動機循環曲線具有更高優先級的發動機狀態時，根據所述發動機循環 狀態指令所述發動機。

所述至少一個控制器可進一步配置用于：響應于所述發動機循環曲線具有大于所述預定數量的一定數量的發動機循環，根據從所述預測的駕駛員動力需求曲線獲得的目標荷電狀態曲線而使牽引電池充電或放電，否則，根據從所述當前駕駛員動力需求獲得的目標荷電狀態水平使所述牽引電池充電或放電。所述至少一個控制器可進一步配置用于：輸出基于所述目標荷電狀態曲線與所述牽引電池的當前荷電狀態之間的差的發動機動力請求。

根據本發明的一個實施例，所述至少一個控制器可進一步配置用于：響應于所述發動機循環曲線具有大于所述預定數量的一定數量的發動機循環，輸出基于所述目標荷電狀態曲線與所述牽引電池的當前荷電狀態之間的差的發動機動力請求。

一種方法，包括：響應于發動機打開時基于路線信息的第一發動機循環指令包括發動機關閉請求并且與路線信息無關的第二發動機循環指令允許所述發動機關閉請求，通過控制器輸出發動機關閉指令。所述方法進一步包括：根據所述發動機關閉指令運轉所述發動機。

所述方法可進一步包括：響應于所述發動機關閉時所述第一發動機循環指令包括發動機打開請求并且所述第二發動機循環指令允許所述發動機打開請求，通過所述控制器輸出發動機打開指令，和根據所述發動機打開指令運轉所述發動機。

所述方法可進一步包括：通過所述控制器輸出基于所述路線信息的牽引電池的第一目標荷電狀態和與所述路線信息無關的電池電力參考，和響應于所述第一發動機循環指令在所述路線中限定至少預定數量的發動機循環，根據所述第一目標荷電狀態使所述牽引電池充電和放電。

所述方法可進一步包括：響應于所述第二發動機循環指令不允許所述發動機關閉請求，根據所述第二發動機循環指令運轉所述發動機。

所述方法可進一步包括：響應于所述第一發動機循環指令在路線中限定小于預定數量的預測的發動機循環，根據所述第二發動機循環指令運轉所述發動機。

根據本發明的一個實施例，所述方法進一步包括：響應于第二發動機循環指令比第一發動機循環指令具有更高的優先級，根據第二發動機循環指令而運轉所述發動機。

附圖說明

圖1為混合動力車輛的示意圖，其示出了典型的傳動系和能量存儲部件。

圖2為包括多個電池單元、并且由電池能量控制模塊監測和控制的可能的電池組裝置的示意圖。

圖3為用于能量管理系統的可能的控制器構架。

圖4為示出了運轉期間的示例性輸出的曲線圖。

圖5為可能的電池荷電狀態追蹤控制的框圖。

具體實施方式

在此描述了本公開的多個實施例。然而，應當理解，公開的實施例僅為示例，并且其它實施例可采取各種和可替代的形式。附圖不需要按比例繪制；一些特征可被放大或縮小以顯示特定部件的細節。因此，在此公開的具體結構和功能細節不應被認為是限制，而僅作為用于教導本領域技術人員以多種形式利用本發明的代表性基礎。如本領域普通技術人員將理解的，參考任一附圖說明和描述的各種特征可與一個或更多其它附圖中說明的特征結合以形成未明確說明或描述的實施例。示出的特征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征的各種組合和變型可預期用于特定應用或實施方式。

圖1示出了典型的插電式混合動力電動車輛(PHEV)。典型的插電式混合動力電動車輛12可包括機械地連接至混合動力傳動裝置16的一個或多個電機14。電機14能夠作為馬達或發電機運轉。此外，混合動力傳動裝置16機械地連接至發動機18。混合動力傳動裝置16還機械地連接至與車輪22機械連接的驅動軸20。當打開或關閉發動機18時，電機14可提供推進和減速能力。電機14還用作發電機并且可通過回收通常將在摩擦制動系統中作為熱而被損失掉的能量來提供燃料經濟性效益。電機14還可通過允許發動機18以更有效地速度運轉和允許混合動力電動車輛12在一些情況下以電動模式運轉而關閉發動機18來減少車輛排放。

牽引電池或電池組24存儲可被電機14使用的能量。車輛電池組24典型地提供高電壓DC輸出。牽引電池24電連接至一個或更多個電力電子模塊。當一個或更多個接觸器42被斷開時可將牽引電池24與其它部件隔開并且當被閉合 時可將牽引電池24與其它部件連接。電力電子模塊26還電連接至電機14并且提供在牽引電池24與電機14之間雙向傳輸能量的能力。例如，牽引電池24可提供DC電壓而電機14可用三相AC電壓運轉以起作用。電力電子模塊26可將DC電壓轉換為三相AC電壓以運轉電機14。在再生模式中，電力電子模塊26可將來自用作發電機的電機14的三相AC電壓轉換為與牽引電池24兼容的DC電壓。

除了提供用于推進的能量之外，牽引電池24還提供用于其它車輛電力系統的能量。車輛12可包括將牽引電池24的高電壓DC輸出轉換為與低電壓車輛負載兼容的低電壓DC供應的DC/DC轉換器模塊28。DC/DC轉換器模塊28的輸出可電連接至輔助電池30(例如，12V電池)。低電壓系統可電連接至輔助電池。其它高電壓負載46(比如壓縮機和電加熱器)可連接至牽引電池24的高電壓輸出。

車輛12可為插電式混合動力車輛，其中可通過外部電源36對牽引電池24再充電。外部電源36可連接到電源插座。外部電源36可電連接至充電器或電動車輛供電設備(EVSE)38。外部電源36可為電力公司提供的電力分布網絡或電網。EVSE 38可提供電路和控制以調節和管理電源36與車輛12之間的能量傳輸。外部電源36可提供DC或AC電力至EVSE 38。EVSE 38可具有用于插入車輛12的充電端口34的充電連接器40。充電端口34可為配置為將電力從EVSE 38傳輸至車輛12的任何類型的端口。充電端口34可電連接至充電器或車載電力轉換模塊32。電力轉換模塊32可調節EVSE 38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24。電力轉換模塊32可與EVSE 38交互以調節至車輛12的電力傳輸。EVSE連接器40可具有與充電端口34的對應凹槽匹配的管腳。可替代地，被描述為電耦合或連接的各個部件可使用無線感應耦合來傳輸電力。

可設置一個或更多個車輪制動器44用于使車輛12減速并阻止車輛12移動。車輪制動器44可為液壓致動的、電致動的或它們的一些組合。車輪制動器44可為制動系統50的一部分。制動系統50可包括運轉車輪制動器44的其它部件。出于簡要的目的，圖中示出了制動系統50與車輪制動器44中的一個之間的單一連接。隱含了制動系統50與其它車輪制動器44之間的連接。制動系統50可包括控制器以監測和調節制動系統50。制動系統50可監測制動部件并且控制車輪制動器44用于使車輛減速。制動系統50可響應于駕駛員指令并且還可自主運轉以實施比如穩定性控制的特征。當被另一控制器或子功能請求時，制 動系統50的控制器可實施應用請求的制動力的方法。

一個或更多個電力負載46可連接至高電壓總線。電力負載46可具有當適當時運轉和控制電力負載46的相關聯的控制器。電力負載46的示例可為加熱模塊或空調模塊。

車輛12中的電子模塊可通過一個或更多個車輛網絡通信。車輛網絡可包括多個通信信道。車輛網絡的一個信道可為串行總線，比如控制器局域網(CAN)。車輛網絡的信道中的一個可包括電氣和電子工程師協會(Institute of Electrical and Electronics Engineers，IEEE)802標準系列限定的以太網。車輛網絡的額外信道可包括模塊之間的離散連接并且可包括來自輔助電池30的電力信號。可通過車輛網絡的不同信道傳輸不同信號。例如，可通過高速信道(例如，以太網)傳輸視頻信號而通過CAN或離散信號傳輸控制信號。車輛網絡可包括幫助在模塊之間傳輸信號與數據的任何硬件部件和軟件部件。圖1中未示出車輛網絡，但是隱含了車輛網絡可連接至車輛12中存在的任何電子模塊。可存在車輛控制器(VSC)48以調節多個部件的運轉。

牽引電池24可由各種化學配方來形成。典型的電池組化學物質可為鉛酸、鎳-金屬氫化物(NIMH)或鋰離子。圖2示出了具有N個電池單元72的簡單串聯配置的典型牽引電池組24。然而，其它電池組24可由任何數量的串聯或并聯或其組合地連接的獨立電池單元組成。電池管理系統可具有監測并且控制牽引電池24的性能的一個或更多個控制器，比如電池能量控制模塊(BECM)76。電池組24可包括傳感器以測量多個電池組水平特性。電池組24可包括一個或更多個電池組電流測量傳感器78、電池組電壓測量傳感器80和電池組溫度測量傳感器82。BECM 76可包括與電池組電流傳感器78、電池組電壓傳感器80和電池組溫度傳感器82交互的電路。BECM 76可具有非易失性存儲器，使得當BECM 76處于關閉狀態時可保留數據。保留的數據可在下個鑰匙循環時被使用。

除了電池組水平特性之外，還可測量和監測電池單元72的水平特性。比如，可測量每個電池單元72的端子電壓、電流和溫度。系統可使用傳感器模塊74以測量電池單元72的特性。取決于性能，傳感器模塊74可測量電池單元72中的一個或多個特性。電池組24可利用多達N_c個傳感器模塊74以測量所有電池單元72的特性。每個傳感器模塊74可將測量傳輸至BECM 76用于進一步處理和調節。傳感器模塊74可將模擬或數字形式的信號傳輸至BECM 76。在一些配置中，傳感器模塊74的功能可并入BECM 76內部。即，傳感器模塊74的硬件 可被集成為BECM 76中的電路的一部分并且BECM 76可進行原始信號的處理。BECM 76還可包括與一個或更多個接觸器42交互以斷開和閉合接觸器42的電路。

計算電池組的多個特性可能是有用的。比如電池電力容量和電池荷電狀態的量對控制電池組以及從電池組接收電力的任何電力負載的運轉可能是有用的。電池電力容量是對電池可提供的最大電力量或電池可接收的最大電力量的測量。知道電池電力容量允許管理電力負載，使得請求的電力在電池可處理的極限內。

電池組荷電狀態(SOC)給出了電池組中剩余多少電荷的指示。SOC可被表示為電池組中剩余的總電荷的百分比。可輸出電池組SOC以向駕駛員指示電池組中剩余多少電荷，類似于燃料量表。電池組SOC還可用于控制電動車輛或混合動力電動車輛的運轉。電池組SOC的計算可通過多種方法實現。計算電池SOC的一種可能的方法是執行電池組電流對時間的積分。該積分在本領域內熟知為安培-小時積分。

能量管理系統(EMS)可運轉車輛的動力傳動系統以使燃料消耗最小化。EMS可實現為車輛12中的一個或更多個控制器中的一部分。動力傳動系統可包括發動機、傳動裝置、電機和相關聯的電力電子模塊以及牽引電池。EMS可確定發動機和電機的運轉狀態以使發動機的燃料消耗最小化。EMS的功能可并入一個或更多個控制器(比如VSC 48)。

車輛12可包括向操作者提供路線信息的導航模塊52。導航模塊52可包括與全球定位系統(GPS)兼容的車輛位置傳感器。導航模塊52可包括用于顯示地圖和路線信息的顯示器。該顯示器可為用于輸入至導航模塊52的觸摸屏。操作者可輸入目的地或從存儲器中選擇目的地。導航模塊52可將車輛位置輸出至其它模塊。導航模塊52還可將路線信息輸出至其它模塊。

車輛12可包括無線通信模塊54以與遠離車輛12的裝置和系統通信。無線通信模塊54可包括具有天線的車載調制解調器以與車外裝置或系統通信。無線通信模塊54可以是能夠通過蜂窩數據網絡啟用通信的蜂窩通信裝置。無線通信模塊54可以是與IEEE 802.11標準系列(比如，WiFi)或WiMax網絡兼容的無線局域網(LAN)裝置。無線通信模塊54可包括基于車輛的無線路由器以允許連接至本地路由器范圍內的遠程網絡。無線通信模塊54可與車輛12中的一個或更多個控制器交互以提供數據。例如，該數據可包括交通和建筑數據、 路線指令和天氣數據。導航模塊52可利用通過無線通信模塊54接收的數據來確定車輛12的路線。

圖3示出了用于實現EMS的可能的控制器構造。在一些配置中，EMS可包括低級別控制器(low-level controller)300和高級別控制器(high-level control ler)302。高級別控制器302可包括高級別能量管理計劃(EMP)策略。低級別控制器300可實施用于調節動力傳動系統部件的指令。低級別控制器300可輸出多個運轉信號310以控制動力傳動系統和車輛部件的運轉。動力傳動系統和車輛部件被表示為車輛模塊或設備304。車輛設備304可表示車輛響應于在輸入處的操作信號310的動態(dynamics)。車輛設備304提供可由模塊測量的車輛輸出信號306。車輛輸出信號306可表示測量的信號或量。

低級別控制器300可將指令提供至發動機18和電機14以滿足駕駛員需求。指令可包括扭矩請求和速度請求。低級別控制器300可測量或接收輸入，比如加速踏板位置、制動踏板位置和車輛速度(輸入可由車輛輸出信號306表示)。

高級別控制器302可通過車輛網絡與低級別控制器通信。高級別控制器302可將高級別參考信號308提供至低級別控制器300。高級別參考信號308可包括目標荷電狀態信號、發動機循環指令信號和控制啟動信號。高級別控制器302可接收來自導航模塊52的路線預覽信息。高級別控制器302可實施控制策略以基于路線預覽信息產生高級別參考信號308。可由路線預覽信息產生預測的駕駛員動力需求曲線。

EMS可被配置為確定動力傳動系統的操作模式。EMS可優化操作模式用于最佳的燃料經濟性。操作模式可限定發動機18和牽引電池24的運轉動力水平。然后運轉動力水平可確定電機14的扭矩和動力水平。EMS可基于各個極限確定操作模式。例如，可通過使牽引電池24在預定的荷電狀態范圍內運轉來提高牽引電池24的壽命。在荷電狀態在極限中的一個附近的狀況下，可選擇操作模式以使荷電狀態保持在預定的荷電狀態范圍內。該操作模式選擇的折衷為燃料經濟性可被影響。

低級別控制器300可配置為實施基準或默認控制策略以選擇動力傳動系統的操作模式。默認控制策略可基于當前駕駛員需求。當前駕駛員需求可為當前操作輸入(比如加速踏板位置和制動踏板位置)的函數。

EMS可基于各個參數來確定操作模式。參數可包括牽引電池24的荷電狀態和充電/放電電力極限。其它參數可包括制動扭矩請求。制動扭矩請求可指示 制動系統請求的再生能量的量。另一參數可為從加速踏板確定的駕駛員扭矩需求。額外參數可為可用的電機扭矩或動力以及可用的發動機動力。可利用指示車輛運轉模式的輸入。例如，操作者可在性能模式與經濟模式之間選擇。在一些配置中，操作者可選擇純電動模式的運轉。選擇的模式可影響動力傳動系統操作模式的選擇。

低級別控制器300可確定包括發動機循環指令的動力傳動系統操作模式指令。發動機循環指令可為發動機打開(例如，發動機18運行)或關閉(例如，發動機18停止)的請求。發動機循環指令可為發動機的期望的打開/關閉狀態。發動機循環指令可被稱為發動機啟動和停止(Engine Pull Up and Down，EPUD)參數。發動機循環指令的相關參數可包括發動機動力請求、發動機轉速請求和發動機扭矩請求。發動機循環指令可限定發動機的期望的打開/關閉狀態并且可包括額外信息。例如，打開/關閉狀態可包括影響反應的強制的且抑制的修飾符。

動力傳動系統操作模式指令可包括電機運轉狀態。電機運轉狀態可包括一些參數，這些參數包括電機動力請求、電機扭矩請求和電機速度請求。

發動機循環指令可為指令發動機關閉的強制停止(Forced Pull Down，FPD)請求。FPD請求可不顧其它發動機循環指令而使發動機停止并且阻止發動機再次起動。FPD請求可用作超馳指令以阻止發動機被起動。可存儲FPD請求用于故障情況或后點火熄滅(post-ignition-off)情況。發動機循環指令可為指令發動機運行的強制啟動(Forced Pull Up，FPU)請求。FPU請求可不顧其它請求而起動發動機并且使發動機保持在運行狀態。FPD請求可超馳FPU請求。

發動機循環指令可為抑制發動機起動的抑制啟動(Inhibited Pull Up，IPU)請求。IPU請求可使發動機保持在停止狀態并且當發動機處于運行狀態時可能不起作用。發動機循環指令可為抑制發動機停止的抑制停止(Inhibited Pul l Down，IPD)請求。IPD請求可使發動機保持在運行狀態并且當發動機處于停止狀態時可能沒有作用。IPD請求可用于延長發動機的運行時間。

發動機循環指令可為指令發動機運行或進入打開狀態的啟動(Pull Up，PU)請求。PU請求可起動發動機并且使發動機保持在運行狀態。發動機循環指令可為指令發動機停止的停止(Pull Down，PD)請求。PD請求可停止發動 機。

低級別控制器300可從多個模塊或功能接收多個發動機循環指令。低級別控制器300或其它控制器(例如，高級別控制器302)內實施的多個功能可需求不同的發動機運轉狀態。低級別控制器300可對發動機循環請求確定優先級以確定最終的發動機循環指令。發動機循環指令的優先級可為以下順序(從最高優先級至最低)：FPD、FPU、IPU、IPD、PU、PD。其它的優先順序是可能的并且可取決于特定動力傳動系統。

高級別控制器302可確定基于路線信息的高級別發動機循環指令。高級別發動機循環指令可包括PU請求和PD請求。可選擇低級別控制器300的發動機循環指令抑制或超馳高級別發動機循環指令。

高級別控制器302可通過車輛網絡將高級別發動機循環指令發送至低級別控制器300。高級別發動機循環指令的優先級相對低，因為該指令限于PU和PD。該仲裁可使用低級別發動機循環指令作為主要源以響應車輛模式、硬件保護和電池維護。為了使用高級別發動機循環指令，低級別發動機循環指令必須允許高級別控制器302的該請求。

低級別控制器300產生的強制或抑制請求的優先級高于高級別發動機循環指令。只要不存在強制或抑制請求，假如沒有來自低級別控制器300的PU請求，則高級別發動機循環指令可優先。響應于與預測的駕駛需求不同的實際駕駛需求或其它維護理由(例如，SOC低于最低閾值)，可觸發來自低級別控制器300的該PU請求。

作為示例，考慮由高級別控制器302作出的PD請求。PD請求指示高級別控制器302需求關閉或停止發動機。這在仲裁方案中為最低優先級的指令。為了使低級別控制器300選擇PD請求，低級別控制器300接收的其它發動機循環請求必須允許發動機關閉請求。當低級別發動機循環請求沒有請求發動機打開時，低級別發動機循環請求可允許發動機關閉請求。當低級別發動機循環請求沒有抑制發動機關閉(例如，IPD)或強制發動機打開(例如，FPU)時，低級別發動機循環請求可允許發動機關閉請求。通常，當低級別發動機循環指令沒有請求具有更高優先級的發動機狀態時，可選擇高級別發動機循環請求。

當車輛12包括導航模塊52時，可存在額外的改善燃料經濟性的能力。當導航模塊52為操作者產生路線時，可利用此路線信息改善燃料經濟性。比如 沿路線的道路坡度和速度極限的信息可為已知的。比如該路線中的交通密度、交叉口和停止標志的信息可為已知的。可將路線分為多路段。可根據路段內的連續路線信息選擇這些路段。例如，某路段可由路線在高速路上的一部分組成。該路段可包括高速路的入口和出口。這些路段可為預定的時間間隔。

存在將路線分為多個路段的多種可用技術。作為示例，某路段可包括以預測的速度運轉。該路段可包括預測到速度將改變的預測的制動事件。預測的制動事件可以是從制動系統回收再生能量的機會。待回收的再生能量的量可允許車輛利用來自牽引電池的更多能量，因為在該路段過程中該量的能量可被回收。

EMS可預測未來的預測的路段以確定可被回收的再生能量的量。此外，可分析預測的路段中必須提供以使車輛加速至特定速度的預測量的能量以及使車輛保持在特定速度的預測量的能量。對于每個路段，可預測所需能量的凈量。

知道每個路段需求的能量的量可允許EMS計劃最佳的操作策略用于減少燃料消耗。預測路線的該能力允許與沒有路線信息的情況下不同地運轉動力傳動系統的機會。預測該路線需求的能量的凈量允許在更佳的條件下產生電能。當發動機在最佳燃料經濟性范圍內運轉時，可產生電能。例如，控制器可估算電池的荷電狀態是否將保持在期望的運轉范圍內。在預見到荷電狀態大于最大SOC極限的路段中，可利用更多電池能量以確保不會超過最大SOC極限。

可實施將路線信息并入運轉模式選擇的能量管理計劃(EMP)功能。路線信息可被稱為預覽信息。EMP功能可被實現為高級別控制器302中的指令。EMP功能可輸出發動機循環指令、期望的目標荷電狀態和計劃啟動標志。EMP功能可分析路線信息并且確定目標荷電狀態值的順序和發動機循環指令。可將這些參數提供至低級別控制器300作為參考或目標值。

EMP功能可輸入預覽信息。預覽信息可包括用于預測的或預期的路線的車輛速度以及道路坡度的預測曲線。在一些情況下，預覽信息可不使燃料經濟性產生高于使用基準策略實現的改善。在一些情況下，操作者可不設置目的地，所以路線信息可能不可用。在這些情況下，可將計劃啟動標志設置為假。系統內的通信損失可使計劃啟動標志被設置為假。

EMP功能可基于路線信息確定不存在燃料節省機會。存在有限的發動機循 環機會的路線可能不會產生超過低級別控制器300的基準策略的燃料經濟性改善。例如，包括具有平穩交通流的大量高速公路駕駛的路線可能不會產生任何額外的發動機打開/關閉機會。其它情況可包括其中在延長的時間段內車輛速度大于預定閾值(例如，60mph)的路線。其它情況可包括具有連續上坡駕駛(例如，2％坡度)的路線。另一示例可為上坡駕駛接著是以相對高的恒定車輛速度行駛的平路。另一示例可為當在該路線過程中預測的駕駛員動力需求曲線大于預定動力時。在這樣情況下，在所有時間發動機18可為打開的，所以幾乎不存在發動機循環的機會。路線信息可不計劃和預測任何發動機循環機會。這種情況下，可使用基準策略管理發動機循環策略。

高級別控制器302可分析用于該路線的發動機循環指令以確定在路線段過程中預期的多個發動機循環事件。如果限定或識別的發動機循環事件(例如，發動機的打開/關閉轉換)的數量小于預定數量，則高級別策略可能不會產生任何燃料經濟性改善。響應于發動機循環事件的數量小于預定數量，高級別控制器302可將計劃啟動標志設置為假以指示低級別控制器300應使用基準操作參數。

在一些情況下，發動機循環事件的數量可從車輛速度曲線和/或道路坡度曲線中推出。例如，某路線段過程中的車輛速度曲線可能總是大于總是請求發動機運行時的預定速度。這種情況下，可能不存在任何額外的發動機循環機會。這種情況下，對于該路線段可將計劃啟動標志設置為假。

低級別控制器300可接收計劃啟動標志。當計劃啟動標志為假時，低級別控制器300可根據基準策略操作動力傳動系統。當計劃啟動標志為真時，低級別控制器300可根據基于高級別控制器302的仲裁策略操作動力傳動系統。即，假如不存在來自其它功能的更高優先級的請求，則遵照高級別控制器302指令。當低級別控制器300與高級別控制器302之間存在通信損失時，低級別控制器300可運轉，就像計劃啟動標志被設置為假一樣。

高級別控制器302還可產生被牽引電池24追蹤的高級別電池SOC設置點。低級別控制器300可接收高級別電池SOC設置點并且將其用作目標SOC值。當計劃啟動標志為真時，低級別控制器300可遵照高級別電池SOC設置點。當計劃啟動標志為假時，低級別控制器300可使用基準或默認策略運轉牽引電池24。

低級別控制器300可對發動機循環指令實施仲裁策略。可內部產生發動機循環指令并且可從高級別控制器302接收發動機循環指令。低級別控制器300 可對該請求確定優先級以確定用于發動機控制器的最終發動機循環指令。低級別控制器300可實施用于電池SOC追蹤的控制策略。低級別控制器300可確定發動機和電池電力參考以驅使電池SOC達到目標SOC值。

該分布布置的益處是，基于車輛12中包括導航模塊52而使高級別控制器302可為可選的。在沒有導航模塊52的車輛12中，可用相同的程序對低級別控制器300進行配置。可使用基準策略控制動力傳動系統，因為將不會接收到高級別請求。另一益處可為高級別控制器302無需擔心電池24以及其它部件的運轉極限。低級別控制器300可負責保護電池24和其它部件。高級別控制器302可專注于最具燃料經濟性的操作模式而低級別控制器300仲裁來自高級別控制器302的指令以確保適當的動力傳動系統運轉。

圖5示出了表示多種信號與動力流動之間的交互的可能的電池SOC追蹤控制框圖。SOC追蹤功能可計算從高級別控制器302接收的目標SOC 500(SOC_Ref)與電池518的實際SOC 534之間的誤差536。可從表示從目標SOC 500減去實際SOC 534的差動元件(difference element)502輸出誤差536。可將誤差536輸入控制策略框504。控制策略框504可實施控制策略，比如比例積分(PI)控制器。控制策略框504追蹤輸出522可為電池電力(P^batt_track)。當計劃啟動標志被設置為假時，可將控制策略框追蹤輸出522設置為零。當計劃啟動標志為假時，目標SOC 500可能無效。

可實施產生基準電池電力(P^batt_base)信號520的基準控制策略508。可使用查找表生成基準電池電力520。基準控制策略508可輸入實際SOC 534和當前駕駛員動力需求526以產生基準電池電力信號520。基準控制策略508可提供預期的電池電力水平以優化用于實際SOC 534和當前駕駛員動力需求526的燃料消耗。基準控制策略508還可考慮電池維護SOC極限。

可將基準電池電力520和控制策略框追蹤輸出522導引至加法元件510。基準電池電力520可基于使用先前所獲知情況的校準來提供前饋電池電力值。控制策略框追蹤輸出522運轉為閉環系統以產生適當的電池電力指令以驅使實際SOC 534達到目標SOC 500。加法元件510可提供電池電力參考電力輸出524(P^batt_ref)。電池參考電力524(P^batt_ref)可指示電池518供應的電力的目標量或提供至電池518的電力的目標量。

差動元件512可輸入駕駛員動力需求526和電池參考電力524并且輸出作為駕駛員動力需求526與電池參考電力524之間的差的發動機動力參考528 (P^eng_ref)。發動機動力參考528可指示應由發動機514供應以滿足駕駛員以及電池需求的動力的量。可將發動機動力參考528發送至發動機控制器，發動機控制器可運轉發動機514以產生發動機動力參考528請求的發動機動力輸出530(P^eng)。發動機控制器可測量或估算實現的發動機動力并且將實現的發動機動力發送至其它控制器。

差動元件516可輸入駕駛員動力需求526和發動機動力530并且輸出作為駕駛員動力需求526與實際提供的發動機動力530之間的差的電池電力532。差動元件516的輸出可表示電池必須供應的電力或將供應至電池的電力。電池電力532(P^batt)可取決于電池電力532的正負而為供應至電池518或電池518提供的電力的量。

當使用積分部分實施控制策略時，可用積分重置來配置控制策略框504。可通過至控制策略框504的重置信號506觸發積分重置。積分重置使追蹤控制策略的積分部分重置為默認值(例如，零)。在某些情況下可應用積分重置。一種情況可為當高級別控制器302提供了新的目標SOC時。可在接收到更新的目標SOC值之后啟動積分重置。積分重置允許重置累積的積分值，這提高了PI控制器的響應并且可允許荷電狀態更快的響應。額外的積分重置情況是可能的。例如，如果目標SOC值的變化小于特定閾值，則可抑制積分重置。

高級別控制器302可實施控制策略以通過計劃沿著路線的目標SOC值而使燃料經濟性最大化。高級別控制器302可基于路線段識別目標SOC值的順序。可使目標SOC值與高級別發動機循環指令協調。高級別目標SOC值可以是將在路線段結束時實現的期望的電池SOC。

低級別控制器300可接收目標SOC值。多個目標SOC值可以以時間或距離分開。高級別控制器302可在多個目標SOC值之間發送距離或期望的時間。例如，高級別控制器302可在每個路線段結束時發送目標SOC值。低級別控制器300可產生目標SOC參考信號。目標SOC參考信號可以是連續的目標SOC參考信號之間的線性斜坡。

低級別控制器300可實施控制策略以追蹤目標SOC值并且確定用于發動機18和電機14的扭矩指令以實現目標SOC值。可從高級別控制器302接收目標SOC值。在一些配置中，當計劃啟動標志被設置為真時，低級別控制器300可選擇高級別目標SOC值。當計劃啟動標志被設置為假時，低級別控制器300可根據基準策略選擇電池電力水平。

高級別控制器302可以以第一預定速率執行控制策略。例如，控制策略可每秒執行一次。低級別控制器300可以以第二預定速率執行控制操作。例如，可每二十毫秒執行一次低級別控制策略。可將第二預定速率選擇為比第一預定速率更快。該示例中，高級別控制器302每秒產生輸出。低級別控制策略的執行快50倍以將發動機18和電機14控制為期望的設置點。

圖4示出了在所公開的系統的運轉期間可能的系統響應。高級別控制器302可建立高級別SOC上限404和高級別SOC下限406。高級別控制器302還可在路線期間的多個時間點(例如，在路線段結束時)發送高級別目標SOC值412、414、416、418。例如，可在第一路段結束時預期第一目標SOC值412。在第一路段結束時，可通過高級別控制器302發送第二目標SOC值414。低級別控制器300可運轉牽引電池以在第二路段結束時實現第二目標SOC值414。對于第三目標SOC值416和第四目標SOC值418，可重復該順序。可將高級別目標SOC值412、414、416、418限制為高級別SOC上限404與高級別SOC下限406之間的值。例如，高級別SOC上限404可為60％并且高級別SOC下限406可為40％。高級別控制器302可配置為將高級別目標SOC值412、414、416、418保持在這些極限之間。

低級別控制器300可建立SOC上限400和SOC下限402。SOC上限400可大于高級別SOC上限404。SOC下限402可小于高級別SOC下限406。例如，SOC上限400可為70％并且SOC下限402可為30％。SOC上限400和SOC下限402可被稱為電池維護SOC極限。

低級別控制器300可被配置為由從高級別控制器302接收的目標SOC值412、414、416、418計算電池SOC參考信號408。電池SOC參考信號408可配置為提供從高級別控制器302接收的值之間的SOC目標曲線。電池SOC參考408可為連續的目標SOC值(例如，412和414)之間的線性曲線。可基于最新的目標SOC值之間的差以及最新的目標SOC值之間的時間來確定電池SOC參考信號408的變化率。可通過運轉在此描述的電池SOC追蹤控制而使實際的電池SOC 410遵照電池SOC參考408。在一些配置中，高級別控制器302可計算和傳遞上述電池SOC參考信號408。

當設置了計劃啟動標志時，基準策略508和控制策略504可輸出電池電力信號。控制策略504和基準策略508可配置為使每個策略在特定的荷電狀態范圍內起主導作用。例如，在可限定在高級別SOC上限404與高級別SOC下限406之間的預定范圍內，基準策略508可提供相對穩定的基準電池電力參考520。 然后，控制策略504可提供驅使誤差信號536達到零的額外電池控制策略追蹤輸出522。在預定范圍外，基準策略508可起主導作用。基準策略508可輸出更大幅度地變化的基準電池電力520以保護電池并且將荷電狀態保持在由SOC上限400與SOC下限402限定的極限內。當計劃啟動標志被設置為假時，可將控制策略框輸出522設置為零并且基準策略508可控制電池電力參考信號524。

基準操作模式確定與具有預覽信息的操作模式確定的分開允許車輛12中更好的集成。可能不是所有的車輛上都提供預覽信息。例如，導航模塊被包含作為選項包的一部分。分開策略允許將共用控制器包含在所有具有基準操作策略的車輛中。具有預覽信息的這些車輛可包括用于高級別模式確定的額外控制器。該分開還使基準策略所需要的改變的量最小化。

在此公開的過程、方法或算法可交付到處理裝置、控制器或計算機/由處理裝置、控制器或計算機實施，處理裝置、控制器或計算機可包括任何現存的可編程電子控制單元或專用電子控制單元。類似地，所述過程、方法或算法可被存儲為可能以多種形式由控制器或計算機執行的數據和指令，該數據和指令包括但是不限于永久地存儲在不可寫入存儲介質(比如ROM裝置)上的信息、可變地存儲在可寫入存儲介質(比如軟盤、磁帶、CD、RAM裝置和其它磁性介質和光學介質)上的信息。所述過程、方法或算法還可在軟件可執行對象中實現。可替代地，所述過程、方法或算法可利用合適的硬件組件(比如專用集成電路(ASIC)、現場可編程門陣列(FPGA)、狀態機、控制器或其它硬件組件或裝置)或者硬件、軟件和固件組件的組合而整體或部分地實現。

雖然上文描述了示例性實施例，但是并不意味著這些實施例描述了權利要求包含的所有可能的形式。說明書中使用的詞語為描述性而非限定的詞語，并且應理解，在不脫離本公開的精神和范圍的情況下可作出各種改變。如之前描述的，可組合多個實施例的特征以形成可能沒有明確描述或說明的本發明的進一步的實施例。雖然關于一個或更多個期望特性，多個實施例可被描述為提供優點或優于其它實施例或現有技術的實施方式，但是本領域普通技術人員認識到，可以折衷一個或更多個特征或特性以實現期望的整體系統屬性，這取決于具體應用和實施方式。這些屬性可包括但不限于成本、強度、耐用性、生命周期成本、市場性、外觀、包裝、尺寸、可維修性、重量、可制造性、易組裝性等。因此，關于一個或更多個特性被描述為不如其它實施 例或現有技術實施方式合意的實施例并不在本公開的范圍之外并且可能期望用于特定應用。