[发明专利]用于微及轻度电动车辆的能量管理的优化模糊逻辑控制器

说明书

相关申请的交叉引用

本申请根据35U.S.C.§119(e)要求2012年8月31日提交的第61/695,873号美国临时专利申请以及2013年3月15日提交的第61/800,241号美国临时专利申请的优先权，上述申请的内容以全文引用的方式并入本文。

背景技术

除本文另有说明外，本部分中所描述的内容并非相对于本申请中的现有技术，并且并非由于包括在本部分中而就承认其是现有技术。

使用一个或多个电池系统支持推进、起动停止和/或再生制动功能的车辆可以被称为xEV，其中术语“xEV”在本文中定义为包括所有下述的电动车辆或者其任意变型或组合。

“起动-停止车辆”被定义为是这样的车辆，其可在车辆停止时停用燃烧发动机，并利用电池(储能)系统继续给车辆上的车载电消费产品(包括娱乐系统、导航装置、车灯或其它电子设备)供电，以及当期望推进时重新起动发动机。缺少制动再生或电力推进将“起动-停止车辆”与其它形式的xEV区别开来。

本领域技术人员将会理解到，混合动力电动车辆(HEV)将内燃机(ICE)推进系统和电池供电的电力推进系统(如48伏、130伏或300伏系统)相结合。术语HEV可包括混合动力电动车辆的任何变型，其中包括了诸如制动再生、电力推进和停止-起动之类的特征。

一种特定类型的xEV是微混合动力车辆(“mHEV”或“微HEV”)。微HEV车辆通常在限定于60V以下的低电压下运转。微HEV车辆通常提供起动停止，并且因其采用制动再生而将其本身与“起动-停止车辆”区别开来。制动再生功率可通常从2kW到峰值的12kW不等，虽然也会有其它的值。微HEV车辆也能对车辆提供一定程度的电力推进。即使可用的话，推进的量通常不足以对车辆提供充分的动力。

全混合动力系统(FHEV)和轻度混合动力系统(轻度HEV)可对使用一个或多个电动马达、仅使用ICE或同时使用这两者的车辆提供动力及其它电力。FHEV通常是高电压的(>60V)，并且电压一般在200V与400V之间。轻度HEV通常在60V与200V之间运转。根据车辆的大小情况，轻度HEV可提供10-20kW之间的制动再生或推进，而FHEV提供的是15-100kW。轻度HEV系统还可以在加速期间应用一定程度的电力辅助(例如)以补充ICE，而FHEV常常可使用电动马达作为短时段的唯一推进源，并且一般地使用电动马达作为比轻度HEV所使用的更为有效的推进源。

此外，插电式电动车辆(PEV)是任何这样的车辆，其可由外部电力源(如壁插座)进行充电，并且储存在可再充电电池组中的能量驱动或有助于驱动车轮。PEV是xEV的子类，其包括全电动或电池电动车辆(BEV)、插电式混合动力电动车辆(PHEV)以及混合动力电动车辆和常规ICE车辆的电动车辆转换形式。BEV完全由电力驱动，并且没有内燃机。PHEV具有内燃机和电动力源，且电动力能够提供所有或几乎所有的车辆推进需求。PHEV可利用纯电动模式(“EV模式”)、纯内燃模式及混合动力模式中的一种或多种。

与仅使用ICE和传统的电系统(通常为由铅酸电池供电的12伏系统)的更传统的以气体为动力的车辆相比，如上的xEV可提供许多优点。例如，与传统的车辆相比，xEV可产生较少的不利排放产物，并且可显示出较大的燃料效率，并且在一些情况下，这类xEV可完全不用使用汽油，如在某些类型的BEV的情况下。

随着xEV技术的不断发展，有必要提供用于这类车辆的改进型电源(例如，电池系统或模块)。例如，期望能延长这类车辆在无需对电池进行再充电的情况下所能行驶的距离。此外，还可能期望提高这类电池的性能并降低与电池系统相关的成本。

已发现常规的xEV在功能上受限于它们的电能系统，电能系统对它们的电动马达/发电机及车辆附属设备供电。通常地，电动马达由需要储存适于高功率放电以及适于通过各种驱动条件产生的电力需求的能量的能量源供电。

如上面所讨论的那样，除了环保意识之外，需要提高燃料经济性、增加电负荷以及更好地进行能量管理已经推动了大的OEM考虑其车辆中的附加燃料经济性特征，包括起动-停止、制动调节及电力推进(“助推”)。起动停止功能可减少停止期间的燃料消耗，而制动能量回收提供在无需附加燃料的情况下给电池再充电的能力。助推允许通过使用电能来部分地推动车辆而节省燃料，减少了燃烧发动机中的负荷。