專利名稱：混合動力和純電池電力推進(jìn)混合動力車輛的一致里程計算的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及用于確定車輛的行駛里程和燃料消耗的系統(tǒng)和方法，更具體地，涉及用于確定電動混合動カ車輛的行駛里程和燃料消耗的系統(tǒng)和方法，例如燃料電池混合動カ車輛，其中該方法包括將車輛上的電能儲存裝置(例如電池)的電流和荷電狀態(tài)(SOC)分別轉(zhuǎn)換到虛擬燃料流和虛擬可用燃料，其被包括作為用于分別確定燃料消耗和行駛里程的計算的部分。
背景技術(shù)：
電動車輛越來越流行。這些車輛包括混合動カ車輛(例如擴(kuò)展里程電動車輛(EREV)，其結(jié)合蓄電池和主動カ源，例如內(nèi)燃機(jī)、燃料蓄電池系統(tǒng)等等)以及純電動車輛(例如蓄電池電動車輛(BEV))。所有這些類型的電動車輛都使用包括多個蓄電池単元的高電壓 蓄電池。這些蓄電池可以是不同的蓄電池類型，例如鋰離子、鎳金屬氫化物、鉛酸等等。用于電動車輛的典型的高電壓蓄電池系統(tǒng)可包括大量的蓄電池単元或模塊，所述模塊包括多個蓄電池単元以滿足車輛動力和能量需求。蓄電池系統(tǒng)可以包括単獨的蓄電池模塊，其中每個蓄電池模塊可以包括一定數(shù)量的蓄電池単元，例如12個單元。所述單獨的蓄電池模塊可以以串聯(lián)的方式電聯(lián)接，或者串聯(lián)的單元可以以并聯(lián)的方式電聯(lián)接，其中模塊內(nèi)的多個単元以串聯(lián)的方式連接并且每個模塊以并聯(lián)的方式與其他模塊電聯(lián)接。不同的車輛設(shè)計包括不同的蓄電池設(shè)計，其針對特別應(yīng)用使用各種權(quán)衡和優(yōu)點。電動混合動カ車輛典型地為車輛駕駛員提供顯示器，其顯示了正在被消耗的燃料量并且顯示了在剰余燃料的基礎(chǔ)上的車輛行駛里程。例如，在包括燃料電池堆和電池的燃料電池電動車輛中，車輛的燃料消耗和里程由已經(jīng)被堆使用的氫氣燃料量和在車輛上的氫氣壓カ罐中儲存的剩余氫燃料的量所確定。用于車輛的推進(jìn)動カ可僅由燃料電池堆提供，由燃料電池堆和電池的組合提供，或僅由電池提供。對于由電池提供電カ的這些情況(部分地或全部地)，與燃料電池堆單獨提供所有推進(jìn)動カ而使用的情況相比，更少的氫燃料被用于推進(jìn)車輛一定距離。因此，基于氫燃料消耗的車輛里程計算在電池動力被用于推進(jìn)車輛的這些情況下可能是不正確的。此外，在電池已經(jīng)被用于提供電カ以推進(jìn)車輛或其他之后，燃料電池堆功率在適當(dāng)?shù)臅r候使用來提供給電池再充電所需的功率。對于燃料電池堆被用于提供電カ以推進(jìn)車輛和為電池充電的這些情況，氫燃料消耗量基本上高于僅提供電カ推進(jìn)所要求的，使得再次車輛基于氫燃料消耗能夠行駛的距離是不正確的。因為控制系統(tǒng)連續(xù)地改變?nèi)剂想姵囟押碗姵刂g提供的功率百分比以提供車輛的有效率的操作，對于正確的車輛里程來說氫燃料消耗提供太長距離或太短距離之間具有大程度的振蕩。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，公開了系統(tǒng)和方法，用于確定電動混合動カ車輛的燃料消耗和行駛里程，例如電動混合動カ燃料電池車輛。該方法包括確定實際消耗的燃料值，其表示多少實際燃料由主功率源使用，并且確定虛擬消耗的燃料流值，其為可再充電的電能源的輸出電流的函數(shù)。該方法使實際消耗的燃料值和虛擬消耗的燃料流值相加，以得到總消耗的燃料值。該方法使總消耗的燃料值除以車輛已經(jīng)行駛的距離，以得到燃料消耗值，其表示由車輛消耗的燃料量。該方法還確定了在車輛上有多少實際燃料可用的實際可用燃料值和作為可再充電電能源的荷電狀態(tài)的函數(shù)的虛擬可用燃料值。該方法使實際可用的燃料值和虛擬可用的燃料值相加，以得到總可用燃料值并且使總可用燃料值除以燃料消耗值以得到車輛的行駛里程。由下面的描述和附屬的權(quán)利要求并結(jié)合附圖，本發(fā)明的附加特征將變得顯而易見。本發(fā)明還提供了以下方案
I. ー種用于確定電動混合動カ車輛的燃料消耗和行駛里程的方法，所述車輛包括主功率源和可再充電的電能源，所述方法包括
確定實際消耗的燃料值，其表示多少實際燃料由所述主功率源使用；
確定虛擬消耗的燃料流值，其為所述可再充電的電能源的輸出電流的函數(shù)；
通過使實際消耗的燃料值和虛擬消耗的燃料流值相加，確定總消耗的燃料值；
通過使總消耗的燃料值除以車輛已經(jīng)行駛的距離，確定燃料消耗值，所述燃料消耗值表示由車輛消耗的燃料；
確定在車輛上有多少實際燃料可用的實際可用燃料值；
確定作為所述可再充電的電能源的荷電狀態(tài)的函數(shù)的虛擬可用燃料值；
使實際可用燃料值和虛擬可用燃料值相加，以得到總可用燃料值；并且 使總可用燃料值除以燃料消耗值以得到車輛的行駛里程。2.如方案I所述的方法，其特征在于，確定燃料消耗值包括通過燃料消耗計算的重置除以車輛自從燃料消耗計算的重置已經(jīng)行駛的距離來確定燃料消耗值，其中燃料消耗值通過使燃料流積分而確定。3.如方案I所述的方法，其特征在于，確定虛擬消耗的燃料流值使用等式虛擬燃料流=電池電流X電池電壓/120，000/FCPS效率，其中FCPS是燃料電池功率系統(tǒng)。4.如方案I所述的方法，其特征在于，確定虛擬可用燃料流值使用等式虛擬可用燃料=(電池SOC - SOC下限)(O. 00048/FCPS效率)，其中SOC是荷電狀態(tài)并且FCPS是燃料電池功率系統(tǒng)。5.如方案I所述的方法，其特征在于，所述主功率源是燃料電池堆。6.如方案I所述的方法，其特征在于，所述主功率源是內(nèi)燃發(fā)動機(jī)。7.如方案I所述的方法，其特征在于，所述可再充電的電能源是電池。8. ー種用于確定電動混合動カ車輛的燃料消耗的方法，所述車輛包括主功率源和可再充電的電能源，所述方法包括
確定實際消耗的燃料值，其表示多少實際燃料由所述主功率源使用；
確定虛擬消耗的燃料流值，其為所述可再充電的電能源的輸出電流的函數(shù)；
通過使實際消耗的燃料值和虛擬消耗的燃料流值相加，確定總消耗的燃料值；并且通過使總消耗的燃料值除以車輛已經(jīng)行駛的距離，確定燃料消耗值，所述燃料消耗值表示由車輛消耗的燃料。
9.如方案8所述的方法，其特征在于，確定燃料消耗值包括通過燃料消耗計算的重置除以車輛自從燃料消耗計算的重置已經(jīng)行駛的距離來確定燃料消耗值，其中燃料消耗值通過使燃料流積分而確定。10.如方案8所述的方法，其特征在于，確定虛擬消耗的燃料流值使用等式虛擬燃料流=電池電流X電池電壓/120，000/FCPS效率，其中FCPS是燃料電池功率系統(tǒng)。11.如方案8所述的方法，其特征在于，所述主功率源是燃料電池堆。12.如方案8所述的方法，其特征在于，所述主功率源是內(nèi)燃發(fā)動機(jī)。13.如方案8所述的方法，其特征在于，所述可再充電的電能源是電池。
14. ー種用于確定電動混合動カ車輛的行駛里程的方法，所述車輛包括主功率源和可再充電的電能源，所述方法包括
確定在車輛上有多少實際燃料可用的實際可用燃料值；
確定作為所述可再充電的電能源的荷電狀態(tài)的函數(shù)的虛擬可用燃料值；
通過使實際可用燃料值和虛擬可用燃料值相加，確定總可用燃料值；并且 通過使總可用燃料值除以燃料消耗值確定車輛的行駛里程。15.如方案14所述的方法，其特征在于，所述燃料消耗值通過燃料消耗計算的重置除以車輛自從燃料消耗計算的重置已經(jīng)行駛的距離來提供，其中燃料消耗值通過使燃料流積分而確定。16.如方案14所述的方法，其特征在于，確定虛擬可用燃料流值使用等式虛擬可用燃料=(電池SOC - SOC下限)(O. 00048/FCPS效率)，其中SOC是荷電狀態(tài)并且FCPS是燃料電池功率系統(tǒng)。17.如方案14所述的方法，其特征在于，所述主功率源是燃料電池堆。18.如方案14所述的方法，其特征在于，所述主功率源是內(nèi)燃發(fā)動機(jī)。
19.如方案14所述的方法，其特征在于，所述可再充電的電能源是電池。


圖I是電動混合動カ車輛的簡單平面 圖2是流程圖，其顯示了用于確定電動混合動カ車輛的燃料消耗的方法；以及圖3是流程圖，其顯示了用于基于燃料消耗確定電動混合動カ車輛的車輛行駛里程的方法。
具體實施例方式本發(fā)明的實施例的下面討論涉及用于確定電動燃料電池車輛的燃料消耗和行駛里程的系統(tǒng)和方法，其本質(zhì)上僅為示例性的，并且絕不用于限制本發(fā)明或其應(yīng)用或使用。例如，本討論涉及燃料電池混合動カ車輛，包括燃料電池堆和電池。然而，如本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到的，用于確定燃料消耗和行駛里程的系統(tǒng)和方法對于其他電動車輛可具有應(yīng)用，所述其他電動車輛包括其他功率源，例如內(nèi)燃發(fā)動機(jī)，和其他電能源，例如超級電容器，飛輪等。圖I是用于大體代表電動混合動カ車輛的車輛10的俯視圖。車輛10包括安裝在車輛10內(nèi)的高壓電池12，其中電池12包括多個電池單元14。電池12可以是適于電動車輛的任何電池，例如鉛酸電池、鋰離子電池、金屬氫化物電池等等。車輛10還可以包括主功率源16，例如內(nèi)燃發(fā)動機(jī)、燃料電池堆等。車輛10還包括儲存罐18，其儲存用于功率源16的燃料，例如儲存用于燃料電池堆的壓縮氫氣的氫罐。顯示器20設(shè)在車輛10上以顯示如下確定的車輛10的燃料消耗和行駛里程。本發(fā)明提出了用于確定由混合動カ車輛消耗的燃料量和基于剩余燃料的車輛行駛里程的系統(tǒng)和方法。如上所述，雖然此處的討論涉及包括燃料電池堆和電池的燃料電池混合動カ車輛，本發(fā)明對于其他電動車輛將具有應(yīng)用，例如包括內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的車輛，和包括其他可再充電電能儲存(RESS)裝置的車輛，如超級電容器，飛輪等。如下面將詳細(xì)討論的，本發(fā)明的方法包括將電池12的輸出電流轉(zhuǎn)換成虛擬消耗的燃料流值，然后將虛擬消耗的燃料流值加到實際消耗的燃料值以得到修改的或總的消耗 的燃料值，該燃料值然后除以車輛10在一定時間段行駛的距離以得到車輛10的燃料消耗。更特別地，燃料消耗由自從燃料消耗計算的最近重置消耗的燃料除以車輛自從燃料消耗計算的最近重置被駕駛的距離而確定，其中消耗的燃料通過積分燃料流而確定。燃料消耗計算的重置由駕駛員啟動。該方法還包括將電池的SOC轉(zhuǎn)換成虛擬可用燃料值，然后將虛擬可用燃料值加到實際可用燃料值以得到總可用燃料值，該燃料值然后除以燃料消耗以得到車輛10的行駛里程。圖2是流程圖30，其顯示了用于計算燃料消耗值的過程，該值包括基于電池電流的虛擬消耗的燃料流值。在框32，確定了代表已經(jīng)由燃料電池堆16消耗的燃料的實際消耗的燃料值。這是基于監(jiān)控到燃料電池堆16的氫氣流、儲存罐18的儲存容量等的已知的算法和模型。在框34，確定了虛擬消耗的燃料流值，其代表了在一定時間段上對RESS (即電池12)充電和放電有貢獻(xiàn)的燃料流。特別地，對電池12進(jìn)行充電提供了負(fù)的虛擬消耗的燃料流，因為正在使用燃料電池堆16來提供功率從而給電池12充電，其除了用于車輛推進(jìn)的氫氣以外消耗了更多的氫氣。使電池12放電提供了正的虛擬消耗的燃料流，因為電池功率正在被用來推進(jìn)車輛10，其將以其他方式已經(jīng)由燃料電池堆16提供。用于根據(jù)電池12的充電和放電而確定虛擬消耗的燃料值的ー個非限制性過程能夠如下計算
虛擬燃料流=電池電流X電池電壓/120，000/FCPS效率。FCPS是燃料電池功率系統(tǒng)并且測量的HV電池電流必須減去由電カ牽引系統(tǒng)在再生制動情況下產(chǎn)生的電流。在框36，總消耗的燃料值被確定，其通過使實際消耗的燃料值和虛擬消耗的燃料流值相加來計算。在框38，燃料消耗值被計算，其為總消耗的燃料值除以車輛10在具體時間段內(nèi)已經(jīng)行駛的距離。圖3是流程圖40，其顯示了用于根據(jù)上面確定的燃料消耗值確定車輛10的行駛里程的過程。在框42，算法使用已知的過程和技術(shù)確定車輛10上的儲存罐18中的實際可用燃料，這是基于多少氫氣已經(jīng)放入罐18中和多少氫氣已經(jīng)從罐18除去。在框44，算法確定虛擬可用燃料值，其為電池12的SOC的函數(shù)，其中電池12只能放電到SOC的一定百分比?；陔姵豐OC的虛擬可用燃料值能夠確定如下。虛擬可用燃料=(電池SOC - SOC下限)(O. 00048/FCPS效率)。在框46，算法確定總可用燃料，其為實際可用燃料加上已經(jīng)被確定的虛擬可用燃料。在框48，算法然后確定車輛10的里程，其為總可用燃料除以上面確定的燃料消耗值。上述過程可以包括使用非常慢的低通過濾器阻尼燃料消耗和里程信號。這將減小但不能消除變化并且也將放慢燃料里程計算。前面的討論僅僅公開和描述本發(fā)明的示例性實施例。根據(jù)這些討論和根據(jù)附圖及 權(quán)利要求，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將很容易認(rèn)識到，在不脫離所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明精神和范圍的情況下，可以對本發(fā)明進(jìn)行各種變化、修改和變型。
權(quán)利要求
1.一種用于確定電動混合動力車輛的燃料消耗和行駛里程的方法，所述車輛包括主功率源和可再充電的電能源，所述方法包括 確定實際消耗的燃料值，其表示多少實際燃料由所述主功率源使用； 確定虛擬消耗的燃料流值，其為所述可再充電的電能源的輸出電流的函數(shù)； 通過使實際消耗的燃料值和虛擬消耗的燃料流值相加，確定總消耗的燃料值； 通過使總消耗的燃料值除以車輛已經(jīng)行駛的距離，確定燃料消耗值，所述燃料消耗值表示由車輛消耗的燃料； 確定在車輛上有多少實際燃料可用的實際可用燃料值； 確定作為所述可再充電的電能源的荷電狀態(tài)的函數(shù)的虛擬可用燃料值； 使實際可用燃料值和虛擬可用燃料值相加，以得到總可用燃料值；并且 使總可用燃料值除以燃料消耗值以得到車輛的行駛里程。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，確定燃料消耗值包括通過燃料消耗計算的重置除以車輛自從燃料消耗計算的重置已經(jīng)行駛的距離來確定燃料消耗值，其中燃料消耗值通過使燃料流積分而確定。
3.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，確定虛擬消耗的燃料流值使用等式虛擬燃料流=電池電流X電池電壓/120，000/FCPS效率，其中FCPS是燃料電池功率系統(tǒng)。
4.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，確定虛擬可用燃料流值使用等式虛擬可用燃料=(電池SOC - SOC下限)(O. 00048/FCPS效率)，其中SOC是荷電狀態(tài)并且FCPS是燃料電池功率系統(tǒng)。
5.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述主功率源是燃料電池堆。
6.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述主功率源是內(nèi)燃發(fā)動機(jī)。
7.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述可再充電的電能源是電池。
8.一種用于確定電動混合動力車輛的燃料消耗的方法，所述車輛包括主功率源和可再充電的電能源，所述方法包括 確定實際消耗的燃料值，其表示多少實際燃料由所述主功率源使用； 確定虛擬消耗的燃料流值，其為所述可再充電的電能源的輸出電流的函數(shù)； 通過使實際消耗的燃料值和虛擬消耗的燃料流值相加，確定總消耗的燃料值；并且通過使總消耗的燃料值除以車輛已經(jīng)行駛的距離，確定燃料消耗值，所述燃料消耗值表示由車輛消耗的燃料。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，確定燃料消耗值包括通過燃料消耗計算的重置除以車輛自從燃料消耗計算的重置已經(jīng)行駛的距離來確定燃料消耗值，其中燃料消耗值通過使燃料流積分而確定。
10.一種用于確定電動混合動力車輛的行駛里程的方法，所述車輛包括主功率源和可再充電的電能源，所述方法包括 確定在車輛上有多少實際燃料可用的實際可用燃料值； 確定作為所述可再充電的電能源的荷電狀態(tài)的函數(shù)的虛擬可用燃料值； 通過使實際可用燃料值和虛擬可用燃料值相加，確定總可用燃料值；并且 通過使總可用燃料值除以燃料消耗值確定車輛的行駛里程。
全文摘要
本發(fā)明涉及混合動力和純電池電力推進(jìn)混合動力車輛的一致里程計算。具體地，系統(tǒng)和方法用于確定電動混合動力車輛的燃料消耗和行駛里程，例如電動混合動力燃料電池車輛。方法包括將電池的輸出電流轉(zhuǎn)換到虛擬消耗的燃料消耗流值，然后將虛擬消耗的燃料消耗流值加到實際消耗的燃料值以得到總消耗的燃料值，其然后除以車輛行駛的距離以得到車輛的燃料消耗。方法還包括將電池的SOC轉(zhuǎn)換到虛擬可用的燃料值，然后將虛擬可用的燃料值加到實際可用的燃料值以得到總可用的燃料值，其然后除以燃料消耗以得到車輛的行駛里程。
文檔編號B60L3/12GK102673406SQ20121006640
公開日2012年9月19日 申請日期2012年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月14日
發(fā)明者A.弗伊格特, M.法澤, T.德內(nèi) 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作有限責(zé)任公司