相關(guān)申請的交叉引用

本申請要求于2014年10月15日提交的標(biāo)題為“集成化鋰離子蓄電池的熱和電化學(xué)建模以最佳化需求依從性(integratingthermalandelectrochemicalmodelingoflithium-ionbatteriestooptimizerequirementscompliance)”的美國臨時申請序列no.62/064,318和2014年11月4日提交的標(biāo)題為“蓄電池系統(tǒng)的冷卻策略(coolingstrategyforbatterysystems)”的美國臨時申請序列no.62/075,140的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益，所述申請針對所有目的據(jù)此以引用的方式并入。

背景技術(shù)：

本公開整體涉及蓄電池和蓄電池系統(tǒng)的領(lǐng)域。更具體地，本公開涉及對鋰離子蓄電池中的操作參數(shù)的管理。

這部分旨在向讀者介紹本領(lǐng)域的各個方面，這些方面可涉及本公開的以下描述的各個方面。據(jù)信該討論有助于向閱讀者提供背景信息以便于更好地理解本公開的各個方面。因此，應(yīng)當(dāng)理解，這些陳述以該角度來閱讀，并且不視為承認(rèn)現(xiàn)有技術(shù)。

使用一個或多個蓄電池系統(tǒng)以用于對車輛提供所有或一部分的原動力的機(jī)動車輛可稱為xev，其中術(shù)語“xev”在本文中定義為包括所有下述車輛(車輛將電功率用于其車輛原動力的全部或一部分)或其任何變型或組合。例如，xev包括將電功率用于全部原動力的電動車輛(ev)。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，也視為xev的混合動力電動車輛(hev)將內(nèi)燃機(jī)推進(jìn)系統(tǒng)和蓄電池供能電動推進(jìn)系統(tǒng)(諸如，48伏特(v)或130v系統(tǒng))相組合。

術(shù)語hev可包括混合動力電動車輛的任何變型。例如，全混合動力系統(tǒng)(fhev)可使用一個或多個電動機(jī)，僅使用內(nèi)燃機(jī)或使用兩者將原動力和其它電功率提供至車輛。相比之下，輕度混合動力系統(tǒng)(mhev)在車輛空轉(zhuǎn)時停用內(nèi)燃機(jī)，并利用蓄電池系統(tǒng)來對空氣調(diào)節(jié)單元、收音機(jī)或其它電子裝置持續(xù)供能以及需要推進(jìn)時重新啟動引擎。輕度混合動力系統(tǒng)還可應(yīng)用一定程度的功率輔助，例如在加速期間，以增補(bǔ)內(nèi)燃機(jī)。

另外，微混合動力電動車輛(mhev)也使用類似于輕度混合動力的“啟-?！毕到y(tǒng)，但是mhev的微混合動力系統(tǒng)可向或不向內(nèi)燃機(jī)提供功率輔助并且以低于60v的電壓操作。出于當(dāng)前討論的目的，應(yīng)當(dāng)指出的是，mhev技術(shù)上可不將直接提供至機(jī)軸或傳動裝置的電功率用于車輛的任何部分的原動力，但是mhev仍可視為xev，因為其在車輛空轉(zhuǎn)(其中內(nèi)燃機(jī)停用)時不使用電功率來增補(bǔ)車輛的功率需求。

此外，插電式電動車輛(pev)為任何車輛，該車輛可從外部電源(諸如壁插座)進(jìn)行充電，并且存儲于可充電電池組中的能量驅(qū)動或有助于驅(qū)動車輪。pev為ev的子類，包括純電動或蓄電池電動車輛(bev)、插電式混合動力電動車輛(phev)，以及混合動力電動車輛和傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)車輛的電動車輛變換。

如上文所描述的xev相比于較傳統(tǒng)的氣體供能車輛可提供多個優(yōu)點(diǎn)，該較傳統(tǒng)氣體供能車輛僅使用內(nèi)燃機(jī)和傳統(tǒng)電氣系統(tǒng)，該傳統(tǒng)電氣系統(tǒng)通常為由鉛酸蓄電池供能的12v系統(tǒng)。事實(shí)上，相比于傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)車輛，xev可產(chǎn)生較少不期望的排放產(chǎn)物并且可表現(xiàn)出較大燃料效率。例如，一些xev可利用再生制動以在xev減速或慣性滑行時產(chǎn)生和存儲電能。更具體地，當(dāng)xev的速度減小時，再生制動系統(tǒng)可將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能，然后可存儲和/或使用電能來給xev供能。

通?？墒褂娩囯x子蓄電池以便于有效地捕獲所產(chǎn)生的電能。更具體地，鋰離子蓄電池可在再生制動期間捕獲/存儲電能，隨后可將電功率供應(yīng)至車輛的電氣系統(tǒng)。然而，當(dāng)鋰離子蓄電池操作時，鋰離子蓄電池的操作參數(shù)可改變。例如，鋰離子蓄電池的溫度可在車輛操作期間增加。現(xiàn)已認(rèn)識到，鋰離子蓄電池的溫度可影響蓄電池的性能和/或使用壽命。例如，溫度增加可減縮電池的使用壽命，減少蓄電池的燃料經(jīng)濟(jì)貢獻(xiàn)，將蓄電池置于不期望的操作范圍中，或其組合。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

下文概述了在范圍上與公開的主題相稱的某些實(shí)施例。這些實(shí)施例并非旨在限制本公開的范圍，而是這些實(shí)施例僅旨在提供某些所公開的實(shí)施例的簡要概述。實(shí)際上，本公開可涵蓋可與下文所闡述的實(shí)施例類似或不同的多種形式。

因此，第一實(shí)施例描述一種用于機(jī)動車輛中的蓄電池系統(tǒng)。該蓄電池系統(tǒng)包括聯(lián)接到再生制動系統(tǒng)的第一蓄電池模塊。該蓄電池系統(tǒng)還包括控制模塊，所述控制模塊通過以下步驟來控制蓄電池系統(tǒng)的操作：使用駕駛模式辨識模型至少部分地基于機(jī)動車輛的蓄電池電流和先前駕駛模式來確定在預(yù)測時域內(nèi)的機(jī)動車輛的預(yù)測駕駛模式；使用遞歸蓄電池模型至少部分地基于預(yù)測駕駛模式、蓄電池電流、目前總線電壓和先前總線電壓來確定在所述預(yù)測時域內(nèi)的第一蓄電池模塊的預(yù)測蓄電池內(nèi)阻；使用目標(biāo)函數(shù)來確定在控制時域內(nèi)的第一蓄電池模塊的蓄電池溫度的目標(biāo)軌跡以平衡蓄電池溫度對第一蓄電池模塊的方面的影響；以及控制從再生制動系統(tǒng)供應(yīng)至第一蓄電池模塊的電功率的大小和持續(xù)時間，使得在所述控制時域期間將蓄電池溫度的預(yù)測軌跡朝向蓄電池溫度的目標(biāo)軌跡引導(dǎo)。

此外，第二實(shí)施例描述鋰離子蓄電池系統(tǒng)的有形非暫時性計算機(jī)可讀介質(zhì)，其存儲可由機(jī)動車輛中的處理器執(zhí)行的指令。所述指令包括用于進(jìn)行以下步驟的指令：使用處理器來確定鋰離子蓄電池模塊的溫度；使用處理器來確定溫度閾值；當(dāng)鋰離子蓄電池模塊的溫度不大于溫度閾值時，使用處理器命令電能發(fā)電機(jī)輸出高電功率以使得鋰離子蓄電池系統(tǒng)能夠利用第一存儲容量來捕獲所產(chǎn)生的電能；以及當(dāng)鋰離子蓄電池模塊的溫度大于溫度閾值時，使用處理器命令電能發(fā)電機(jī)輸出低電功率以使得鋰離子蓄電池系統(tǒng)能夠利用第二存儲容量來捕獲所產(chǎn)生的電能，其中該第二容量小于該第一容量。

另外，第三實(shí)施例描述一種用于控制蓄電池系統(tǒng)的溫度的方法。所述方法包括：使用控制模塊來確定蓄電池系統(tǒng)中的鋰離子蓄電池模塊的溫度；使用控制模塊來確定在控制時域內(nèi)該溫度的溫度閾值和目標(biāo)軌跡；使用控制模塊至少部分地基于熱預(yù)測模型來確定蓄電池參數(shù)設(shè)定點(diǎn)，其中該熱預(yù)測模型被配置成描述在預(yù)測時域內(nèi)蓄電池參數(shù)設(shè)定點(diǎn)與該溫度的預(yù)測軌跡之間的關(guān)系；以及使用控制模塊來控制蓄電池系統(tǒng)的操作以實(shí)施蓄電池參數(shù)設(shè)定點(diǎn)，使得在控制時域內(nèi)將溫度的預(yù)測軌跡朝向目標(biāo)軌跡引導(dǎo)并使其保持低于溫度閾值。

附圖說明

本公開的這些和其它特征、方面及優(yōu)點(diǎn)在參考附圖閱讀以下詳細(xì)描述時將變得更好理解，在附圖中，相似的符號貫穿附圖表示相似的部件，其中：

圖1為根據(jù)實(shí)施例的車輛的透視圖；

圖2為根據(jù)實(shí)施例的在圖1的車輛中的蓄電池系統(tǒng)的示意圖；

圖3為根據(jù)實(shí)施例的圖2的蓄電池系統(tǒng)的被動式架構(gòu)的示意圖；

圖4為根據(jù)實(shí)施例的圖2的蓄電池系統(tǒng)的半被動式架構(gòu)的示意圖；

圖5為根據(jù)實(shí)施例的描述用于圖2的蓄電池系統(tǒng)中的鋰離子蓄電池和鉛酸蓄電池的電壓特性的圖表；

圖6為根據(jù)實(shí)施例的鋰離子蓄電池的示意圖；

圖7a為根據(jù)實(shí)施例的鋰離子蓄電池的透視圖；

圖7b為根據(jù)實(shí)施例的圖7a的鋰離子蓄電池的分解圖；

圖8為根據(jù)實(shí)施例的以反應(yīng)式控制方案用在圖2的蓄電池系統(tǒng)上的控制模塊的框圖；

圖9為根據(jù)實(shí)施例的描述使用圖8的控制模塊對圖2的蓄電池系統(tǒng)進(jìn)行反應(yīng)式控制的第一過程的流程圖；

圖10為根據(jù)實(shí)施例的描述使用圖8的控制模塊對圖2的蓄電池系統(tǒng)進(jìn)行反應(yīng)式控制的第二過程的流程圖；

圖11為根據(jù)實(shí)施例的描述當(dāng)在第一位置操作鋰離子蓄電池時該鋰離子蓄電池的內(nèi)阻在其使用期限內(nèi)的圖；

圖12為根據(jù)實(shí)施例的描述當(dāng)在第一位置于第一種情況下操作時鋰離子蓄電池的溫度的圖；

圖13為根據(jù)實(shí)施例的描述當(dāng)在第一位置于第二種情況下操作時鋰離子蓄電池的溫度的圖；

圖14為根據(jù)實(shí)施例的描述當(dāng)在第二位置處操作鋰離子蓄電池時該鋰離子蓄電池的內(nèi)阻在其使用期限內(nèi)的圖；

圖15為根據(jù)實(shí)施例的描述當(dāng)在第一位置于第三種情況下操作時鋰離子蓄電池的溫度的圖；

圖16為根據(jù)實(shí)施例的描述當(dāng)在第二位置于第四種情況下操作時鋰離子蓄電池的溫度的圖；

圖17a為根據(jù)實(shí)施例的描述當(dāng)在第五種情況下操作時鋰離子蓄電池的溫度的圖；

圖17b為根據(jù)實(shí)施例的描述當(dāng)在第五種情況下操作時的再生效率和再生吞吐量的圖；

圖17c為根據(jù)實(shí)施例的描述當(dāng)在第五種情況下操作時的充電電流和放電電流的圖；

圖18為根據(jù)實(shí)施例的以智能控制方案用在圖2的蓄電池系統(tǒng)上的控制模塊的框圖；

圖19為根據(jù)實(shí)施例的描述用于使用圖18的控制模塊對圖2的蓄電池系統(tǒng)進(jìn)行智能控制的過程的流程圖；

圖20為根據(jù)實(shí)施例的用在圖18的控制模塊中的熱預(yù)測模型的框圖；

圖21為根據(jù)實(shí)施例的描述用于使用圖20的熱預(yù)測模型來確定蓄電池參數(shù)設(shè)定點(diǎn)的過程的流程圖；

圖22為根據(jù)實(shí)施例的用在圖18的控制模塊中的駕駛模式辨識模型的框圖；

圖23為根據(jù)實(shí)施例的描述用于使用圖22的駕駛模式辨識模型來確定預(yù)測車輛駕駛模式的過程的流程圖；

圖24為根據(jù)實(shí)施例的用在圖18的控制模塊中的遞歸蓄電池模型的框圖；

圖25為根據(jù)實(shí)施例的描述用于使用圖24的遞歸蓄電池模型來確定蓄電池健康狀態(tài)的過程的流程圖；

圖26為根據(jù)實(shí)施例的用在圖18的控制模塊中的蓄電池壽命模型的框圖；

圖27為根據(jù)實(shí)施例的描述用于使用圖26的蓄電池壽命模型來確定蓄電池使用壽命的過程的流程圖；

圖28為根據(jù)實(shí)施例的描述用于使用圖24的遞歸蓄電池模型來確定當(dāng)前蓄電池年齡的過程的流程圖；

圖29為根據(jù)實(shí)施例的用在圖18的控制模塊中的燃料經(jīng)濟(jì)模型的框圖；

圖30為根據(jù)實(shí)施例的描述用于使用圖29的燃料經(jīng)濟(jì)模型來確定目標(biāo)溫度軌跡的過程的流程圖；

圖31a為根據(jù)實(shí)施例的描述假設(shè)駕駛模式的圖；以及

圖31b為根據(jù)實(shí)施例的描述在圖31a的假設(shè)駕駛模式期間鋰離子蓄電池的充電電流和放電電流的圖。

具體實(shí)施方式

下文將描述本技術(shù)的一個或多個具體實(shí)施例。為提供這些實(shí)施例的簡潔描述，說明書中未描述實(shí)際實(shí)施方式的所有特征。應(yīng)當(dāng)了解，在任何此類實(shí)際實(shí)施方式的開發(fā)中，如在任何工程或設(shè)計項目中，必須做出許多特定于實(shí)施方式的決策以達(dá)到開發(fā)者的特定目標(biāo)，諸如遵從系統(tǒng)相關(guān)和業(yè)務(wù)相關(guān)約束條件，這些約束條件可根據(jù)實(shí)施方式變化。此外，應(yīng)當(dāng)了解，此類開發(fā)工作可為復(fù)雜的并且耗時的，然而對于受益于本公開的普通技術(shù)人員而言將為設(shè)計、制作和制造的例行任務(wù)。

本文中所描述的蓄電池系統(tǒng)可用于向各種類型的電動車輛(xevs)和其它高電壓儲能器/消耗應(yīng)用(例如，電網(wǎng)功率存儲系統(tǒng))提供功率。例如，xevs可包括再生制動系統(tǒng)以捕獲和存儲在車輛減速或慣性滑行時產(chǎn)生的電能。然后，可利用所捕獲的電能將功率供應(yīng)至車輛的電氣系統(tǒng)。作為另一個示例，根據(jù)本實(shí)施例的蓄電池模塊可并入固定式功率系統(tǒng)(例如，非機(jī)動車系統(tǒng))或?qū)⒐β侍峁┲了龉潭ㄊ焦β氏到y(tǒng)。

在一些實(shí)施例中，蓄電池系統(tǒng)可包括與一個或多個其它蓄電池(諸如，鉛酸蓄電池)并聯(lián)聯(lián)接的鋰離子蓄電池，以捕獲所產(chǎn)生的電能并將電功率供應(yīng)至電氣裝置。在一些實(shí)施例中，可由將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能的再生制動系統(tǒng)產(chǎn)生電能。然后，可使用鋰離子蓄電池來捕獲和存儲在再生制動期間所產(chǎn)生的電能。隨后，鋰離子蓄電池可將電功率供應(yīng)至車輛的電氣系統(tǒng)。

基于與傳統(tǒng)氣體供能車輛相比的優(yōu)點(diǎn)，通常制造傳統(tǒng)氣體供能車輛的制造商可能想要在他們的汽車生產(chǎn)線內(nèi)利用改進(jìn)的車輛技術(shù)(例如，再生制動技術(shù))。常常，這些制造商可將其中一個他們的傳統(tǒng)汽車平臺用作起點(diǎn)。因此，由于傳統(tǒng)氣體供能車輛被設(shè)計成利用12伏特蓄電池系統(tǒng)，所以可使用12伏特鋰離子蓄電池來增補(bǔ)12伏特鉛酸蓄電池。更具體地，可使用12伏特鋰離子蓄電池來更有效地捕獲在再生制動期間所產(chǎn)生的電能，并隨后供應(yīng)電能以給車輛電氣系統(tǒng)供能。此外，在mhev中，當(dāng)車輛空轉(zhuǎn)時，可停用內(nèi)燃機(jī)。因此，當(dāng)需要推進(jìn)時，可使用12伏特鋰離子蓄電池來啟動(例如，重新啟動)內(nèi)燃機(jī)。

然而，隨著車輛技術(shù)的進(jìn)步，可將高壓電氣裝置包括在車輛電氣系統(tǒng)中。例如，鋰離子蓄電池可將電能供應(yīng)至fhev中的電動機(jī)。常常，這些高壓電氣裝置利用大于12伏特的電壓，例如高達(dá)48伏特、96伏特或130伏特。因此，在一些實(shí)施例中，可使用dc-dc轉(zhuǎn)換器對12伏特鋰離子蓄電池的輸出電壓升壓，以將功率供應(yīng)至高壓裝置。此外或可替代地，可使用48伏特鋰離子蓄電池來增補(bǔ)12伏特鉛酸蓄電池。更具體地，可使用48伏特鋰離子蓄電池來更有效地捕獲在再生制動期間所產(chǎn)生的電能，并隨后供應(yīng)電能以對高壓裝置供能。

因此，關(guān)于是利用12伏特鋰離子蓄電池還是48伏特鋰離子蓄電池的設(shè)計選擇可直接取決于包括在特定車輛中的電氣裝置。盡管電壓特性可相異，但12伏特鋰離子蓄電池和48伏特鋰離子蓄電池的操作原理大致相似。更具體地，如上文所描述，兩者均可用來捕獲再生制動期間的電能，并隨后將電功率供應(yīng)至車輛中的電氣裝置。此外，由于兩者可在一段時間內(nèi)操作，所以操作參數(shù)可變化。例如，鋰離子蓄電池的操作時間越長，鋰離子蓄電池的溫度可增加。

因此，為簡化以下討論，將關(guān)于具有12伏特鋰離子蓄電池和12伏特鉛酸蓄電池的蓄電池系統(tǒng)來描述本技術(shù)。然而，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)能夠使本技術(shù)適合其它蓄電池系統(tǒng)(諸如，具有48伏特鋰離子蓄電池和12伏特鉛酸蓄電池的蓄電池系統(tǒng))。

如上文所描述，鋰離子蓄電池的操作參數(shù)可在車輛操作的過程中改變。例如，鋰離子蓄電池的溫度可在操作期間逐漸增加。更具體地，對鋰離子蓄電池充電和/或放電可產(chǎn)生熱量。因而，對鋰離子蓄電池反復(fù)充電和放電可增加鋰離子蓄電池的溫度。一般地，鋰離子蓄電池可設(shè)計成在范圍廣泛的操作溫度內(nèi)起作用。然而，當(dāng)溫度達(dá)到上閾值(例如，70攝氏度)或快速增加時，鋰離子蓄電池的性能和/或使用壽命可受到影響。例如，增加的蓄電池溫度可降低鋰離子蓄電池的能量捕獲效率和/或以更快速率增加內(nèi)阻，這可縮短鋰離子蓄電池的使用壽命。

因此，本公開描述用于便于控制鋰離子蓄電池的操作參數(shù)的技術(shù)。例如，如下文將更詳細(xì)地描述，控制模塊可命令蓄電池系統(tǒng)實(shí)施蓄電池參數(shù)設(shè)定點(diǎn)以對蓄電池系統(tǒng)降低定額和/或重新定額。在一些實(shí)施例中，蓄電池參數(shù)設(shè)定點(diǎn)可包括充電功率(例如，電流或電壓)設(shè)定點(diǎn)、放電功率設(shè)定點(diǎn)或其任何組合。更具體地，可對蓄電池系統(tǒng)降低定額，以減少鋰離子蓄電池的操作(例如，充電和放電循環(huán)的次數(shù))。以這種方式，可減少由充電/放電導(dǎo)致的熱量，這可便于冷卻鋰離子蓄電池。一旦鋰離子蓄電池已充分冷卻，便可對蓄電池系統(tǒng)重新定額以恢復(fù)鋰離子蓄電池的正常操作。換句話說，鋰離子蓄電池可增加所執(zhí)行的充電和/或放電的量。

此外，如下文將更詳細(xì)地描述，本公開提供用于鋰離子蓄電池溫度的反應(yīng)式和智能(例如，預(yù)測性)兩種控制方案的技術(shù)。例如，在反應(yīng)式控制方案中，當(dāng)鋰離子蓄電池的溫度達(dá)到溫度閾值或比閾值速率更快地增加時，控制模塊可對蓄電池系統(tǒng)降低定額，由此減少鋰離子蓄電池的操作。一旦鋰離子蓄電池的溫度降到溫度閾值以下，控制模塊便可對蓄電池系統(tǒng)重新定額，由此恢復(fù)鋰離子蓄電池的最大操作。換句話說，在反應(yīng)式方案中，控制模塊可基于鋰離子蓄電池的當(dāng)前溫度對蓄電池系統(tǒng)降低定額和重新定額。

另一方面，在智能控制方案中，控制模塊可至少部分地基于鋰離子蓄電池溫度的預(yù)測軌跡(例如，經(jīng)由熱預(yù)測模型來確定)對蓄電池系統(tǒng)降低定額和重新定額。在一些實(shí)施例中，當(dāng)鋰離子蓄電池溫度的預(yù)測軌跡被預(yù)期達(dá)到溫度閾值或被預(yù)期比閾值速率更快地增加時，控制模塊可對蓄電池系統(tǒng)降低定額，由此減小未來鋰離子蓄電池溫度的大小。一旦鋰離子蓄電池溫度的預(yù)測軌跡降到溫度閾值以下，控制模塊便可對蓄電池系統(tǒng)重新定額。

因此，本文中所描述的技術(shù)的實(shí)施例使得能夠控制鋰離子蓄電池的操作參數(shù)(諸如，溫度、所存儲的能量的量和/或操作的持續(xù)時間)以改進(jìn)蓄電池系統(tǒng)的性能(例如，能量捕獲效率)和/或使用壽命。例如，如下文將更詳細(xì)地描述，對蓄電池系統(tǒng)降低定額和重新定額可增補(bǔ)冷卻系統(tǒng)(諸如，散熱片)。事實(shí)上，在一些實(shí)施例中，降低定額和重新定額技術(shù)可使得蓄電池系統(tǒng)只依賴被動式冷卻特征，這可減小蓄電池系統(tǒng)的笨重性以及蓄電池系統(tǒng)的制造復(fù)雜性和成本。

為幫助說明，圖1為可利用再生制動系統(tǒng)的車輛10的實(shí)施例的透視圖。雖然以下討論是關(guān)于再生制動系統(tǒng)的車輛提出的，但是本文中所描述的技術(shù)可適于以蓄電池捕獲/存儲電能的其它車輛，所述其它車輛可包括電動供能車輛和氣體供能車輛。

如上文所討論，將期望的是，蓄電池系統(tǒng)12很大程度上兼容傳統(tǒng)車輛設(shè)計。因此，蓄電池系統(tǒng)12可放置在車輛10中的已容納傳統(tǒng)蓄電池系統(tǒng)的位置中。例如，如所說明，車輛10可包括蓄電池系統(tǒng)12，該蓄電池系統(tǒng)類似于典型內(nèi)燃機(jī)車輛的鉛酸蓄電池進(jìn)行定位(例如，在車輛10的引擎蓋之下)。另外，如下文將更詳細(xì)地描述，蓄電池系統(tǒng)12可定位成便于管理蓄電池系統(tǒng)12的溫度。例如，在一些實(shí)施例中，將蓄電池系統(tǒng)12定位于車輛10的引擎蓋之下可使得空氣管道能夠?qū)饬饕龑?dǎo)于蓄電池系統(tǒng)12之上并且冷卻蓄電池系統(tǒng)12。

蓄電池系統(tǒng)12的更詳細(xì)視圖描述于圖2中。如所描繪，蓄電池系統(tǒng)12包括儲能器部件14，該儲能器部件聯(lián)接到點(diǎn)火系統(tǒng)16、交流發(fā)電機(jī)18、車輛控制臺20，并且可選地聯(lián)接到電動機(jī)22。一般地，儲能器部件14可捕獲/存儲車輛10中所產(chǎn)生的電能，并且輸出電能以對車輛10中的電氣裝置供能。

換句話說，蓄電池系統(tǒng)12可將功率供應(yīng)至車輛電氣系統(tǒng)的部件，這些部件可包括散熱器冷卻風(fēng)扇、氣候控制系統(tǒng)、電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、主動懸架系統(tǒng)、自動泊車系統(tǒng)、電動油泵、電動超級/渦輪增壓器、電動水泵、加熱擋風(fēng)玻璃/除霜器、車窗升降電機(jī)、裝飾燈、胎壓監(jiān)測系統(tǒng)、天窗電機(jī)控制器、電動座椅、警報系統(tǒng)、信息娛樂系統(tǒng)、導(dǎo)航特征、車道偏離報警系統(tǒng)、電動駐車制動器、外部光，或其任何組合。說明性地，在所描繪的實(shí)施例中，儲能器部件14將功率供應(yīng)至車輛控制臺20和點(diǎn)火系統(tǒng)16，該點(diǎn)火系統(tǒng)可用來起動(例如，啟動)內(nèi)燃機(jī)24。

此外，儲能器部件14可捕獲由交流發(fā)電機(jī)18和/或電動機(jī)22產(chǎn)生的電能。在一些實(shí)施例中，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)24運(yùn)行時，交流發(fā)電機(jī)18可產(chǎn)生電能。更具體地，交流發(fā)電機(jī)18可將內(nèi)燃機(jī)24的旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能。此外或可替代地，當(dāng)車輛10包括電動機(jī)22時，電動機(jī)22可通過將車輛10的移動(例如，車輪的旋轉(zhuǎn))所產(chǎn)生的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能來產(chǎn)生電能。因此，在一些實(shí)施例中，儲能器部件14可捕獲由交流發(fā)電機(jī)18和/或電動機(jī)22在再生制動期間所產(chǎn)生的電能。因而，交流發(fā)電機(jī)18和/或電動機(jī)22在本文中一般稱為電能發(fā)電機(jī)。

為便于捕獲和供應(yīng)電能，儲能器部件14可經(jīng)由總線26電聯(lián)接到車輛的電力系統(tǒng)。例如，總線26可使得儲能器部件14能夠接收由交流發(fā)電機(jī)18和/或電動機(jī)22所產(chǎn)生的電能。此外，總線26可使得儲能器部件14能夠?qū)㈦姽β瘦敵鲋咙c(diǎn)火系統(tǒng)16和/或車輛控制臺20。因此，當(dāng)使用12伏特蓄電池系統(tǒng)12時，總線26可承載通常在8伏特至18伏特之間的電功率。

此外，如所描繪，儲能器部件14可包括多個蓄電池模塊。例如，在所描繪的實(shí)施例中，儲能器部件14包括鋰離子(例如，第一)蓄電池模塊28和鉛酸(例如，第二)蓄電池模塊30，其各自包括一個或多個蓄電池單元。在其它實(shí)施例中，儲能器部件14可包括任何數(shù)目的蓄電池模塊。此外，雖然鋰離子蓄電池模塊28和鉛酸蓄電池模塊30被描繪為彼此鄰近，但是它們可定位于車輛周圍的不同區(qū)域中。例如，鉛酸蓄電池模塊30可定位于車輛10的內(nèi)部或其附近，而鋰離子蓄電池模塊28可定位于車輛10的引擎蓋之下。

在一些實(shí)施例中，儲能器部件14可包括多個蓄電池模塊以利用多種不同蓄電池化學(xué)性質(zhì)。例如，鋰離子蓄電池模塊28可改進(jìn)蓄電池系統(tǒng)12的性能，因為與鉛酸蓄電池化學(xué)性質(zhì)相比，鋰離子蓄電池化學(xué)性質(zhì)一般具有更高庫侖效率和/或更高功率充電接受率(例如，更高最大充電電流或充電電壓)。因而，可改進(jìn)蓄電池系統(tǒng)12的捕獲、存儲和/或分布效率。

為便于控制電能的捕獲和存儲，蓄電池系統(tǒng)12可另外包括控制模塊32。更具體地，控制模塊32可控制蓄電池系統(tǒng)12中的部件(諸如儲能器部件14、交流發(fā)電機(jī)18和/或電動機(jī)22內(nèi)的繼電器(例如，開關(guān)))的操作。例如，控制模塊32可調(diào)節(jié)由每個蓄電池模塊28或30所捕獲/供應(yīng)的電能的量(例如，以對蓄電池系統(tǒng)12降低定額和重新定額)，執(zhí)行蓄電池模塊28和30之間的負(fù)載平衡，確定每個蓄電池模塊28或30的充電狀態(tài)，確定每個蓄電池模塊28或30的溫度，確定兩者中任一蓄電池模塊28或30的預(yù)測溫度軌跡，確定兩者中任一蓄電池模塊28或30的預(yù)測使用壽命，確定兩者中任一蓄電池模塊28或30的燃料經(jīng)濟(jì)貢獻(xiàn)，控制由交流發(fā)電機(jī)18和/或電動機(jī)22所輸出的電壓或電流的大小，等等。

因此，控制模塊(例如，單元)32可包括一個或多個處理器34和一個或多個存儲器36。更具體地，一個或多個處理器34可包括一個或多個專用集成電路(asic)、一個或多個現(xiàn)場可編程門陣列(fpga)、一個或多個通用處理器，或其任何組合。此外，一個或多個存儲器36可包括：易失性存儲器，諸如隨機(jī)存取存儲器(ram)；和/或非易失性存儲器，諸如只讀存儲器(rom)、光驅(qū)、硬盤驅(qū)動器或固態(tài)驅(qū)動器。在一些實(shí)施例中，控制模塊32可包括車輛控制單元(vcu)和/或單獨(dú)蓄電池控制模塊的多個部分。

另外，如所描繪，鋰離子蓄電池模塊28和鉛酸蓄電池模塊30跨越其端子并聯(lián)連接。換句話說，鋰離子蓄電池模塊28和鉛酸蓄電池模塊30可經(jīng)由總線26并聯(lián)聯(lián)接到車載電氣系統(tǒng)。為幫助說明，圖3和圖4中描述了并聯(lián)聯(lián)接的鋰離子模塊28和鉛酸蓄電池模塊30的實(shí)施例。

更具體地，圖3描述了在被動式并聯(lián)架構(gòu)的蓄電池系統(tǒng)38a中的鋰離子蓄電池模塊28和鉛酸蓄電池模塊30，且圖4描述了在半被動式并聯(lián)架構(gòu)的蓄電池系統(tǒng)38b中的鋰離子蓄電池模塊28和鉛酸蓄電池模塊30。如所描繪，在兩種架構(gòu)中，鉛酸蓄電池模塊30和鋰離子蓄電池模塊28經(jīng)由總線26與點(diǎn)火系統(tǒng)16、電能發(fā)電機(jī)42(例如，電動機(jī)22和/或交流發(fā)電機(jī)18)和車輛電氣系統(tǒng)44并聯(lián)聯(lián)接。然而，在半被動式蓄電池系統(tǒng)38b中，鋰離子蓄電池模塊28可經(jīng)由與鋰離子蓄電池28串聯(lián)的繼電器46(例如，開關(guān))選擇性地聯(lián)接到總線26，而在被動式蓄電池系統(tǒng)38a中，鉛酸蓄電池模塊30和鋰離子蓄電池模塊28兩者直接聯(lián)接到總線26。

因此，在被動式蓄電池系統(tǒng)38a中，蓄電池模塊30和鋰離子蓄電池模塊28的操作可至少部分地基于每種電池的特性。更具體地，可通過鋰離子蓄電池模塊28和鉛酸蓄電池模塊30的特性和/或由電能發(fā)電機(jī)42所輸出的功率(例如，電壓或電流)來控制對蓄電池28和30的充電。例如，當(dāng)鉛酸蓄電池模塊30充滿電或接近于充滿電(例如，一般為滿充電狀態(tài))時，鉛酸蓄電池模塊30可具有使電流向鋰離子蓄電池模塊28轉(zhuǎn)向的高內(nèi)阻。此外，當(dāng)鋰離子蓄電池模塊28的開路電壓高于由電能發(fā)電機(jī)42所輸出的電壓時，鋰離子蓄電池模塊28可停止捕獲額外電能。

類似地，對蓄電池28和30的放電也可至少部分地基于鋰離子蓄電池模塊28和鉛酸蓄電池模塊30的特性。例如，當(dāng)鋰離子蓄電池模塊28的開路電壓高于鉛酸蓄電池模塊30的開路電壓時，鋰離子蓄電池模塊28可自身(例如，對電氣系統(tǒng)44)提供功率，直到其接近鉛酸蓄電池模塊30的開路電壓。

如可了解，當(dāng)使用不同的構(gòu)型(例如，化學(xué)性質(zhì))時，鋰離子蓄電池模塊28的特性可變化。在一些實(shí)施例中，鋰離子蓄電池模塊28可為鋰鎳錳鈷氧化物(nmc)蓄電池、鋰鎳錳鈷氧化物/鈦酸鋰(nmc/lto)蓄電池、鋰錳氧化物/鈦酸鋰(lmo/lto)蓄電池、鎳金屬氫化物(nimh蓄)電池、鎳鋅(nizn)蓄電池、磷酸鋰鐵(lfp)蓄電池，等等。更具體地，nmc蓄電池可利用具有鋰鎳錳鈷氧化物陰極和石墨陽極的蓄電池單元56，nmc/lto蓄電池可利用具有鋰錳氧化物陰極和鈦酸鋰陽極的蓄電池單元，lmo/lto蓄電池可利用具有鋰錳氧化物陰極和鈦酸鋰陽極的蓄電池單元，且lfp蓄電池可利用具有磷酸鋰鐵陰極和石墨陽極的蓄電池單元。

可基于期望的特性(諸如，庫侖效率、充電接受率、功率密度和與鉛酸蓄電池的電壓重疊)來選擇鋰離子蓄電池模塊28中所利用的蓄電池化學(xué)性質(zhì)。例如，可選擇nmc/lto蓄電池化學(xué)性質(zhì)是由于其在50％充電狀態(tài)下的高比功率(例如，3700w/kg)和/或由于其高放電電流(例如，350a)，這可使得鋰離子蓄電池模塊28能夠供應(yīng)更大量的電功率(例如，以對高壓裝置供能)。

盡管本文中所描述的技術(shù)可適于許多不同的蓄電池化學(xué)性質(zhì)，但為簡化以下討論，將把鋰離子蓄電池模塊28描述為nmc/lto蓄電池。為幫助說明蓄電池28和30的操作(例如，充電/放電)，圖5中描述了12伏特蓄電池系統(tǒng)12中的鋰離子蓄電池模塊28和鉛酸蓄電池模塊30的電壓特性。應(yīng)了解，圖5中所描述的電壓特性僅僅旨在為說明性的而非限制性的。

更具體地，圖5是描述具有nmc/lto電壓曲線48的鋰離子蓄電池模塊28的開路電壓和具有pba電壓曲線50的鉛酸蓄電池模塊30的開路電壓在這些蓄電池總充電狀態(tài)范圍(例如，從0％充電狀態(tài)到100％充電狀態(tài))內(nèi)的圖，其中充電狀態(tài)示于x軸上且電壓示于y軸上。如由nmc/lto電壓曲線48所描述，鋰離子蓄電池模塊28的開路電壓的范圍可為在其處于0％充電狀態(tài)時的12伏特到在其處于100％充電狀態(tài)時的16.2伏特。此外，如由pba電壓曲線50所描述，鉛酸蓄電池模塊30的開路電壓的范圍可為在其處于0％充電狀態(tài)時的11.2伏特到在其處于100％充電狀態(tài)時的12.9伏特。

因而，鋰離子蓄電池模塊28和鉛酸蓄電池模塊30可呈部分電壓匹配，因為nmc/lto電壓曲線48和鉛酸電壓曲線50部分地重疊。換句話說，取決于其各自的充電狀態(tài)，鉛酸蓄電池模塊30和鋰離子蓄電池模塊28的開路電壓可相同。在所描繪的實(shí)施例中，當(dāng)鉛酸蓄電池模塊30和鋰離子蓄電池模塊28兩者在12伏特至12.9伏特之間時，其處于近似相同的開路電壓。例如，當(dāng)鋰離子蓄電池模塊28處于25％充電狀態(tài)且鉛酸蓄電池模塊30處于100％充電狀態(tài)時，兩者將具有近似12.9伏特的開路電壓。此外，當(dāng)鋰離子蓄電池處于15％充電狀態(tài)且鉛酸蓄電池處于85％充電狀態(tài)時，兩者將具有近似12.7伏特的開路電壓。

因此，返回到圖3，可使用電能發(fā)電機(jī)42的操作來控制蓄電池系統(tǒng)12的操作。例如，當(dāng)電能發(fā)電機(jī)42具有可變輸出電壓時，可使用蓄電池28和30的電壓特性和/或由電能發(fā)電機(jī)42所輸出的電壓來控制蓄電池系統(tǒng)12的操作。更具體地，當(dāng)由電能發(fā)電機(jī)42所輸出的電壓可變(例如，輸出電壓的范圍在8伏特至18伏特之間)時，可通過確定待由電能發(fā)電機(jī)42所輸出的比電壓來控制所執(zhí)行的充電/放電的量和存儲在鋰離子蓄電池模塊28中的能量的量。例如，當(dāng)電能發(fā)電機(jī)42輸出大于或等于16.2伏特的電壓時，鋰離子蓄電池模塊28和鉛酸蓄電池模塊30兩者可利用其滿存儲容量(例如，高達(dá)100％充電狀態(tài)的第一存儲容量)來捕獲所產(chǎn)生的電能。

然而，如上文所描述，由鋰離子蓄電池模塊28所執(zhí)行的充電/放電的量可隨時間的推移增加鋰離子蓄電池模塊28的溫度。因而，可通過對蓄電池系統(tǒng)12降低定額來調(diào)節(jié)鋰離子蓄電池模塊28的溫度。更具體地，如下文將更詳細(xì)地描述，可通過限制由鋰離子蓄電池模塊28執(zhí)行的充電/放電的量來對蓄電池系統(tǒng)12降低定額。

例如，可將由電能發(fā)電機(jī)42所輸出的電壓降低到12.9伏特，使得鋰離子蓄電池模塊28被限制為捕獲高達(dá)25％充電狀態(tài)(例如，第二存儲容量)的電能?？蛇M(jìn)一步將由電能發(fā)電機(jī)42所輸出的電壓降低到12.7伏特，使得鋰離子蓄電池模塊28被限制為捕獲高達(dá)15％充電狀態(tài)(例如，第二存儲容量)的電能且鉛酸蓄電池模塊30被限制為捕獲高達(dá)85％充電狀態(tài)的電能。以這種方式，由于可降低鋰離子蓄電池模塊28的最大充電狀態(tài)，所以也可減少由鋰離子蓄電池模塊28所執(zhí)行的充電/放電的量。因而，控制由電能發(fā)電機(jī)42所輸出的電壓可使得能夠?qū)π铍姵叵到y(tǒng)12降低定額。

除輸出電壓之外，還可使用電能發(fā)電機(jī)42的其它操作特性來控制蓄電池系統(tǒng)12的操作。在一些實(shí)施例中，電能發(fā)電機(jī)42具有固定的輸出電壓(例如，13.3伏特)或具有小的變化窗口(例如，在13伏特至13.3伏特之間)的輸出電壓。在此類實(shí)施例中，電能發(fā)電機(jī)42可通過控制所產(chǎn)生電流的大小和/或產(chǎn)生電能的持續(xù)時間來控制蓄電池系統(tǒng)12的操作。

例如，當(dāng)電能發(fā)電機(jī)42在200安培下輸出12.9伏特且蓄電池并聯(lián)連接時，鋰離子蓄電池模塊28可捕獲高達(dá)25％充電狀態(tài)的再生能量，且鉛酸蓄電池模塊30可捕獲高達(dá)100％充電狀態(tài)的再生能量。因此，為對蓄電池系統(tǒng)12降低定額，電能發(fā)電機(jī)42可使鉛酸蓄電池模塊30和鋰離子蓄電池模塊28維持在更低(例如，目標(biāo))充電狀態(tài)，這可減少由鋰離子蓄電池模塊28所執(zhí)行的充電/放電的量，因為更少的能量被存儲在蓄電池28和30中。例如，電能發(fā)電機(jī)42可將輸出電流減少到150安培，使得鋰離子蓄電池模塊28可僅被充電到15％充電狀態(tài)且鉛酸蓄電池模塊30可僅被充電到85％充電狀態(tài)。此外或可替代地，一旦蓄電池28和30達(dá)到其目標(biāo)充電狀態(tài)，電能發(fā)電機(jī)42便可停止產(chǎn)生電能。

此外，在一些實(shí)施例中，也可使用繼電器46來控制蓄電池系統(tǒng)12的操作(例如，在圖4的半被動式蓄電池系統(tǒng)38b中)。更具體地，所描述的繼電器46可為雙穩(wěn)態(tài)繼電器。例如，繼電器46可包括用于將鋰離子蓄電池模塊28與鉛酸蓄電池模塊30并聯(lián)連接的第一狀態(tài)。因而，在第一狀態(tài)下，半被動式蓄電池系統(tǒng)38b一般可與被動式蓄電池系統(tǒng)38a相同地操作。例如，當(dāng)繼電器46處于第一狀態(tài)且電能發(fā)電機(jī)42具有可變輸出電壓時，可通過控制由電能發(fā)電機(jī)42所輸出的電壓來對蓄電池系統(tǒng)12降低定額。

此外，繼電器46可包括用于電斷開鋰離子蓄電池模塊28的第二狀態(tài)。更具體地，當(dāng)鋰離子蓄電池模塊28被斷開時，其可停止充電/放電并維持其充電狀態(tài)。因而，斷開鋰離子蓄電池模塊28可使得能夠?qū)π铍姵叵到y(tǒng)12降低定額以調(diào)節(jié)鋰離子蓄電池模塊28的溫度。然而，斷開鋰離子蓄電池模塊28可為采取的重大步驟，因為可使用鉛酸蓄電池模塊30來將功率供應(yīng)至更大負(fù)荷(例如，更多電氣裝置)。在一些實(shí)施例中，這可對車輛性能(諸如，燃料經(jīng)濟(jì))具有影響。因而，在一些實(shí)施例中，斷開鋰離子蓄電池模塊28可為用于調(diào)節(jié)鋰離子蓄電池模塊28的溫度的終極手段(例如，當(dāng)溫度達(dá)到上閾值時)。

如上文所描述，控制模塊32一般可控制車輛10的操作。換句話說，控制模塊32可通過控制電能發(fā)電機(jī)42的操作(例如，輸出電壓或電流)和/或繼電器46的狀態(tài)來對蓄電池系統(tǒng)12降低定額/重新定額。在一些實(shí)施例中，可在蓄電池控制模塊與車輛控制模塊之間分割由控制模塊32所執(zhí)行的功能。為幫助說明，圖6中描述了鋰離子蓄電池模塊28的框圖。

如所描繪，鋰離子蓄電池模塊28經(jīng)由蓄電池端子54電聯(lián)接到總線26。此外，蓄電池端子54經(jīng)由繼電器46選擇性地連接到蓄電池單元56。更具體地，可由蓄電池控制模塊58來控制繼電器46的操作。例如，蓄電池控制模塊58可命令繼電器46改變到特定狀態(tài)(例如，第一狀態(tài)或第二狀態(tài))，該特定狀態(tài)可用來對蓄電池系統(tǒng)12降低定額/重新定額。

如上文所描述，可(例如)通過限制所執(zhí)行的充電/放電的量來對蓄電池系統(tǒng)12降低定額，以調(diào)節(jié)鋰離子蓄電池模塊28的溫度。因此，蓄電池控制模塊58可通信地聯(lián)接到一個或多個傳感器60，所述傳感器測量鋰離子蓄電池模塊28的操作參數(shù)。例如，傳感器60可包括：溫度傳感器60，其測量鋰離子蓄電池模塊28的溫度；以及充電狀態(tài)傳感器，其測量鋰離子蓄電池模塊28的充電狀態(tài)。此外或可替代地，傳感器60可測量可由蓄電池控制模塊58用來確定鋰離子蓄電池模塊28的充電狀態(tài)的其它操作參數(shù)，諸如電壓和/或電流傳感器。例如，使用電壓傳感器，蓄電池控制模塊58可基于由nmc/lto電壓曲線48所描述的開路電壓-充電狀態(tài)關(guān)系來確定鋰離子的充電狀態(tài)。

此外，如所描繪，蓄電池控制模塊58經(jīng)由信號連接器64通信地聯(lián)接到車輛控制模塊62。更具體地，蓄電池控制模塊58和車輛控制模塊62可協(xié)調(diào)控制以對蓄電池系統(tǒng)12降低定額/重新定額。因此，在一些實(shí)施例中，車輛控制模塊62可控制電能發(fā)電機(jī)42的操作。例如，車輛控制模塊62可命令電能發(fā)電機(jī)42輸出特定電壓(例如，充電電壓)和/或電流(例如，充電電流)。此外，當(dāng)產(chǎn)生電能時(例如，在再生制動期間)，車輛控制模塊62可通知蓄電池控制模塊58。

另外，在對鋰離子蓄電池模塊28反復(fù)充電/放電期間，蓄電池模塊28內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)可釋放氣體并產(chǎn)生熱量。因此，如所描繪，鋰離子蓄電池模塊28包括排氣系統(tǒng)66，一旦蓄電池模塊28內(nèi)的壓力達(dá)到閾值量，該排氣系統(tǒng)便釋放所產(chǎn)生的氣體。在一些實(shí)施例中，排氣系統(tǒng)66可釋放所產(chǎn)生的氣體連同所產(chǎn)生的熱量。此外，鋰離子蓄電池模塊28可包括熱力系統(tǒng)68以便通過與周圍環(huán)境換熱來幫助冷卻蓄電池模塊28。

更具體地，熱力系統(tǒng)68可包括被動式冷卻系統(tǒng)，該被動式冷卻系統(tǒng)利用被動式冷卻部件(諸如，散熱片)。為幫助說明，圖7a和圖7b中示出了利用被動式熱力系統(tǒng)68的鋰離子蓄電池模塊28。換句話說，圖7a和圖7b包含本實(shí)施例的特征。如圖7a中所描繪，鋰離子蓄電池模塊28包括殼體70、蓄電池端子54、排氣孔72(例如，排氣系統(tǒng)66的一部分)和散熱片74(例如，被動式熱力系統(tǒng)68的一部分)。更具體地，排氣孔72可連接到軟管(未描繪)，該軟管將排出氣體引導(dǎo)到排氣管。此外，連接到排氣孔72的軟管可包括用于控制排出氣體流經(jīng)排氣軟管的過壓閥(未描繪)。更具體地，當(dāng)存在壓力的閾值量時，過壓閥可打開以排出氣體。

此外，如所描繪，散熱片74設(shè)置在蓄電池殼體70的側(cè)面。更具體地，散熱片74可從蓄電池單元56提取所產(chǎn)生的熱量，并將熱量釋放到周圍環(huán)境中。為幫助說明，圖7b中描述了鋰離子蓄電池模塊28的分解圖。如所描繪，熱墊76可設(shè)置在蓄電池單元56與散熱片74之間。在一些實(shí)施例中，熱墊76可通過減小散熱片74與蓄電池單元56之間的氣隙來改進(jìn)從蓄電池單元56進(jìn)行的熱量提取。

另外，在所描繪的實(shí)施例中，散熱片74被分成兩個部分。更具體地，散熱片74可與兩行蓄電池單元56對準(zhǔn)。在一些實(shí)施例中，使散熱片74對準(zhǔn)每行蓄電池單元56可改進(jìn)熱量提取，因為將這些行分離的隔板一般不產(chǎn)生熱量。因而，使散熱片74延伸超過隔板可增加生產(chǎn)成本并導(dǎo)致出現(xiàn)熱量梯度，這可降低熱傳導(dǎo)效率。

為便于與周圍環(huán)境換熱，可定位散熱片74使得空氣流過散熱片74。例如，可將散熱片74放置成緊挨著車輛中的空氣管道，這使得外部空氣能夠流入車輛10中。在一些實(shí)施例中，可定位管道使得車輛10的運(yùn)動導(dǎo)致空氣流入車輛10中、從散熱片74移除熱量并離開車輛10。

因而，可使用排氣系統(tǒng)66(其可包括排氣孔72)和熱力系統(tǒng)68(其包括熱墊76、散熱片74)以幫助調(diào)節(jié)鋰離子蓄電池模塊28的溫度。然而，在極端條件下(諸如，高環(huán)境溫度或長時間操作)，它們可仍不足以將鋰離子蓄電池模塊28維持于期望溫度下。因而，本公開利用降低定額/重新定額策略來增補(bǔ)由排氣系統(tǒng)66和熱力系統(tǒng)68所提供的冷卻。事實(shí)上，在一些實(shí)施例中，降低定額/重新定額技術(shù)甚至可使得鋰離子蓄電池模塊28能夠僅利用被動式冷卻熱力系統(tǒng)68，這可減小制造復(fù)雜性和/或成本。

反應(yīng)式控制方案

如上文所描述，可在反應(yīng)式控制方案和/或智能(例如，預(yù)測性)控制方案中實(shí)施降低定額/重新定額技術(shù)。為幫助說明，圖8中描述了實(shí)施反應(yīng)式控制方案的控制模塊32a的實(shí)施例。如所描繪，控制模塊32a可接收鋰離子蓄電池28的被測溫度。在一些實(shí)施例中，可經(jīng)由聯(lián)接到鋰離子蓄電池28的溫度傳感器60來確定鋰離子蓄電池28的溫度。

基于被測溫度，控制模塊32a可確定待實(shí)施在蓄電池系統(tǒng)12中的蓄電池參數(shù)設(shè)定點(diǎn)80。在一些實(shí)施例中，蓄電池參數(shù)設(shè)定點(diǎn)80可包括由電能發(fā)電機(jī)42所產(chǎn)生的充電電流、由電能發(fā)電機(jī)42所產(chǎn)生的充電電壓、由鋰離子蓄電池模塊28所輸出的放電電流、由鋰離子蓄電池模塊28所輸出的放電電壓，或其任何組合。因此，控制模塊32a可確定用于對蓄電池系統(tǒng)12實(shí)施降低定額和/或重新定額的蓄電池參數(shù)設(shè)定點(diǎn)80。例如，控制模塊32a可命令電能發(fā)電機(jī)42減小充電電流以減少由鋰離子蓄電池模塊28所執(zhí)行的充電和放電的量，由此降低蓄電池溫度。

更具體地，在反應(yīng)式控制方案中，控制模塊32a可使用一個或多個溫度閾值82來確定蓄電池參數(shù)設(shè)定點(diǎn)80。例如，在一些實(shí)施例中，控制模塊32a可將被測蓄電池溫度78與溫度閾值82進(jìn)行比較。當(dāng)被測蓄電池溫度78大于溫度閾值82時，控制模塊32a可確定用于對蓄電池系統(tǒng)12降低定額的蓄電池參數(shù)設(shè)定點(diǎn)80。此外，當(dāng)被測蓄電池溫度降低到溫度閾值82以下時，控制模塊32a可確定用于對蓄電池系統(tǒng)12重新定額的蓄電池參數(shù)設(shè)定點(diǎn)80。

為幫助說明，關(guān)于圖9來描述用于在被動式并聯(lián)架構(gòu)中反應(yīng)式地對蓄電池系統(tǒng)12降低定額的過程84的實(shí)施例。一般地，過程84包括產(chǎn)生電能(過程框86)、確定鋰離子蓄電池溫度(過程框88)和確定鋰離子蓄電池溫度是否大于溫度閾值(決策框90)。當(dāng)鋰離子蓄電池溫度不大于閾值時，過程84包括用鋰離子蓄電池來最大化對電能的捕獲(過程框92)和供應(yīng)主要來自鋰離子蓄電池的電功率(過程框94)。另一方面，當(dāng)鋰離子蓄電池溫度大于度閾值時，過程84包括對鋰離子蓄電池系統(tǒng)降低定額(過程框96)和減小至/自鋰離子蓄電池的充電功率/放電功率(過程框98)。在一些實(shí)施例中，可使用指令來實(shí)施過程84，所述指令存儲在一個或多個有形、非暫時性計算機(jī)可讀介質(zhì)(諸如，存儲器36)上并由一個或多個處理器(諸如，處理器34)執(zhí)行。

因此，在一些實(shí)施例中，控制模塊32a(例如，車輛控制模塊62)可命令電能發(fā)電機(jī)42產(chǎn)生電能(過程框86)。如上文所描述，電能發(fā)電機(jī)42(例如，電動機(jī)22)可在再生制動期間通過將由車輛10的移動所產(chǎn)生的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能來產(chǎn)生電能。此外或可替代地，電能發(fā)電機(jī)42(例如，交流發(fā)電機(jī)18)可將由內(nèi)燃機(jī)24所產(chǎn)生的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能。

此外，控制模塊32a(例如，蓄電池控制模塊58)可確定鋰離子蓄電池溫度78(過程框88)。更具體地，蓄電池控制模塊58可輪詢聯(lián)接到蓄電池單元56的溫度傳感器60以確定鋰離子蓄電池模塊28的溫度。在一些實(shí)施例中，蓄電池控制模塊58可響應(yīng)于(例如)自車輛控制模塊62確定正產(chǎn)生電能來確定鋰離子蓄電池模塊28的溫度。在其它實(shí)施例中，蓄電池控制模塊58可在操作期間周期性地確定鋰離子蓄電池模塊28的溫度(例如，每隔5秒)。

然后，控制模塊32a可確定鋰離子蓄電池溫度78是否大于溫度閾值82(決策框90)。一般地，可設(shè)定溫度閾值82以減少由于溫度造成的使鋰離子蓄電池模塊28的性能和/或使用壽命退化的可能性。因而，溫度閾值82可被預(yù)定并存儲在存儲器36中。因此，控制模塊32a可從存儲器36檢索溫度閾值82，并將其與鋰離子蓄電池溫度78相比較。

此外，由于鋰離子蓄電池模塊28的操作可由于降低定額而減少，所以可設(shè)定溫度閾值以平衡由于溫度造成的鋰離子蓄電池模塊28的任何性能和/或使用壽命退化和鋰離子蓄電池模塊28的減少的操作對車輛操作可具有的影響。例如，可將溫度閾值設(shè)定在70℃以增加鋰離子蓄電池模塊28全面操作的持續(xù)時間，由此減小降低定額對車輛10的操作的影響同時增加鋰離子蓄電池模塊28的性能和/或使用壽命退化的可能性。另一方面，可將溫度閾值設(shè)定在55℃以減小鋰離子蓄電池全面操作的持續(xù)時間，由此增加降低定額對車輛10的操作的影響同時減小鋰離子蓄電池模塊28的性能和/或使用壽命退化的可能性。

當(dāng)控制模塊32a確定鋰離子蓄電池溫度78不大于溫度閾值時，控制模塊32a可使得能夠使用鋰離子蓄電池模塊28來最大化對所產(chǎn)生的電能的捕獲(過程框92)。換句話說，鋰離子蓄電池模塊28可利用最大存儲容量(例如，高達(dá)100％soc)來捕獲所產(chǎn)生的電能。

例如，當(dāng)鋰離子蓄電池模塊28是nmc/lto蓄電池且電能發(fā)電機(jī)42(例如，交流發(fā)電機(jī)18或電動機(jī)22)輸出可變電壓時，控制模塊32a可命令電能發(fā)電機(jī)42輸出大于16.2伏特的電壓，由此使得鋰離子蓄電池模塊28能夠捕獲高達(dá)100％充電狀態(tài)的電能。此外，由于鉛酸蓄電池模塊30的最大開路電壓為12.9伏特，所以由電能發(fā)電機(jī)42所輸出的電壓也可使得鉛酸蓄電池模塊30能夠捕獲高達(dá)100％充電狀態(tài)的電能。換句話說，當(dāng)鋰離子蓄電池溫度78不大于溫度閾值時，可利用蓄電池系統(tǒng)12的滿存儲容量。

另外，由于可利用鋰離子蓄電池模塊28的最大存儲容量，所以鋰離子蓄電池模塊28的開路電壓可最終變成高于鉛酸蓄電池模塊30的開路電壓。例如，當(dāng)nmc/lto蓄電池被充電到25％以上的充電狀態(tài)時，開路電壓應(yīng)高于鉛酸蓄電池模塊30的開路電壓。

因此，當(dāng)鋰離子蓄電池模塊28的開路電壓高于鉛酸蓄電池模塊30的開路電壓時，可將主要來自鋰離子蓄電池模塊28的電功率供應(yīng)至車載電氣系統(tǒng)(過程框94)。如上文所描述，當(dāng)鋰離子蓄電池模塊28放電時，其開路電壓可減小。因此，當(dāng)鋰離子蓄電池模塊28的開路電壓接近鉛酸蓄電池模塊30的開路電壓時，鉛酸蓄電池模塊30也可開始供應(yīng)電功率。

因而，當(dāng)鋰離子蓄電池溫度78低于溫度閾值82時，鋰離子蓄電池模塊28可利用最大存儲容量來捕獲電能并自身提供電功率直到其接近鉛酸蓄電池模塊30的開路電壓。換句話說，鋰離子蓄電池模塊28可反復(fù)地充電和放電以將電功率供應(yīng)至電氣系統(tǒng)44。此外，存儲在鋰離子蓄電池模塊28中的能量的量可和100％充電狀態(tài)一樣高。然而，如上文所描述，對鋰離子蓄電池模塊28反復(fù)充電/放電可增加鋰離子蓄電池模塊28的溫度。換句話說，充分利用鋰離子蓄電池模塊28的時間越長，鋰離子蓄電池溫度78便可逐漸增加。

另一方面，當(dāng)控制模塊32a確定鋰離子蓄電池溫度78大于溫度閾值82時，控制模塊32a可對鋰離子蓄電池系統(tǒng)降低定額(過程框96)。更具體地，控制模塊32a可通過限制由鋰離子蓄電池模塊28所捕獲的電能來對鋰離子蓄電池系統(tǒng)降低定額，例如通過控制由電能發(fā)電機(jī)42所產(chǎn)生的充電電流、由電能發(fā)電機(jī)42所產(chǎn)生的充電電壓、由鋰離子蓄電池模塊28所輸出的放電電流、由鋰離子蓄電池模塊28所輸出的放電電壓，或其任何組合。

例如，當(dāng)鋰離子蓄電池模塊28是nmc/lto蓄電池且電能發(fā)電機(jī)42輸出可變電壓時，控制模塊32a(例如，車輛控制模塊62)可命令電能發(fā)電機(jī)42輸出減小的電壓和/或減小的電流。在一些實(shí)施例中，控制模塊32a可命令電能發(fā)電機(jī)42輸出12.9伏特，使得鉛酸蓄電池模塊30可被充電到高達(dá)100％充電狀態(tài)，而鋰離子蓄電池模塊28可僅被充電到高達(dá)25％充電狀態(tài)。進(jìn)一步舉例說明，控制模塊32a可命令再生制動系統(tǒng)輸出12.7伏特，使得鉛酸蓄電池模塊30可被充電到高達(dá)85％充電狀態(tài)，而鋰離子蓄電池模塊28可僅被充電到高達(dá)15％充電狀態(tài)。

另一方面，當(dāng)電能發(fā)電機(jī)42具有固定的輸出電壓(例如，13.3伏特)時，控制模塊32a(例如，車輛控制模塊62)可命令電能發(fā)電機(jī)42減小電流輸出、產(chǎn)生電能的持續(xù)時間或兩者。例如，控制模塊32a可命令交流發(fā)電機(jī)18和/或電動機(jī)22將輸出電流減小至150安培，使得鋰離子蓄電池模塊28可僅被充電到15％充電狀態(tài)且鉛酸蓄電池模塊30可僅被充電到85％充電狀態(tài)。此外或可替代地，一旦蓄電池28和30達(dá)到其目標(biāo)充電狀態(tài)，控制模塊32a便可命令交流發(fā)電機(jī)18和/或電動機(jī)22停止產(chǎn)生電能。

因此，可減少被捕獲(例如，充電)和存儲在鋰離子蓄電池模塊28中的能量的量。此外，由于鋰離子蓄電池模塊28和鉛酸蓄電池模塊30的開路電壓可接近或相同且鉛酸蓄電池模塊30具有更高的能量密度，所以可減小至/自鋰離子蓄電池28的充電功率/放電功率(過程框98)。以這種方式，對蓄電池系統(tǒng)12降低定額可減少由鋰離子蓄電池模塊28所執(zhí)行的充電/放電的量，這可便于冷卻鋰離子蓄電池模塊28。

在一些實(shí)施例中，冷卻鋰離子蓄電池模塊28的速率可與充電/放電和/或所存儲的能量的量的減少有關(guān)。例如，當(dāng)由電能發(fā)電機(jī)42所輸出的電壓減小到12.7伏特(相比于將鋰離子蓄電池模塊28限制為25％soc的12.9伏特，該12.7伏特將鋰離子蓄電池模塊28限制為15％soc)時，鋰離子蓄電池模塊28可以更快速率冷卻。更具體地，當(dāng)輸出電壓為12.7伏特時，鋰離子蓄電池模塊28可將捕獲/存儲更少的電能，這減少了所執(zhí)行的充電/放電并使得鋰離子蓄電池模塊28能夠以更快速率冷卻。

因而，在一些實(shí)施例中，控制模塊32a可命令電能發(fā)電機(jī)42基于鋰離子蓄電池模塊28的溫度和/或期望的冷卻速率來操作(例如，輸出比電壓或電流電平)。例如，控制模塊32a可在超過溫度閾值時命令電能發(fā)電機(jī)42輸出12.9伏特，且在超過更高的溫度閾值時命令交流發(fā)電機(jī)18和/或電動機(jī)22輸出12.7伏特。

此外，如過程84中所描述，每當(dāng)產(chǎn)生電能時，控制模塊32a就可將鋰離子蓄電池溫度與溫度閾值相比較。因而，當(dāng)控制模塊32a確定鋰離子蓄電池模塊28的溫度已降低到溫度閾值以下時，控制模塊32a可對蓄電池系統(tǒng)12重新定額以使得鋰離子蓄電池模塊28能夠恢復(fù)利用其滿存儲容量。在其它實(shí)施例中，鋰離子蓄電池模塊28可在更低的溫度閾值(諸如，40℃)下恢復(fù)利用其滿存儲容量。

另外，盡管關(guān)于靜態(tài)溫度閾值來描述過程84，但在其它實(shí)施例中控制模塊32a可監(jiān)控(例如，確定)鋰離子蓄電池溫度78的變化速率。例如，在決策框90中，控制模塊32a可將鋰離子蓄電池溫度78的變化速率與溫度閾值相比較，該溫度閾值描述溫度改變的閾值速率。因此，當(dāng)變化速率更大時，控制模塊32a可對蓄電池系統(tǒng)12降低定額。

為進(jìn)一步說明，圖10中描述了用于在半被動式并聯(lián)架構(gòu)中反應(yīng)式地對蓄電池系統(tǒng)12降低定額的過程100的實(shí)施例。一般地，過程100包括產(chǎn)生電能(過程框102)、確定鋰離子蓄電池溫度(過程框104)和確定蓄電池溫度是否大于更低(例如，第一)溫度閾值(決策框106)。當(dāng)蓄電池溫度不大于更低的溫度閾值時，過程100包括用鋰離子蓄電池來最大化對電能的捕獲(過程框108)和供應(yīng)主要來自鋰離子蓄電池的功率(過程框110)。另一方面，當(dāng)蓄電池溫度大于更低的溫度閾值時，過程100可包括確定蓄電池溫度是否大于更高(例如，第二)溫度閾值(決策框112)。當(dāng)溫度不大于更高的溫度閾值時，過程100包括減小至/自鋰離子蓄電池的充電功率/放電功率(過程框114)。另一方面，當(dāng)蓄電池溫度大于更高的溫度閾值時，過程100可包括斷開鋰離子蓄電池系統(tǒng)(過程框118)、用鉛酸蓄電池來捕獲電能(過程框120)和供應(yīng)僅來自鉛酸蓄電池的功率(過程框122)。在一些實(shí)施例中，可通過指令來實(shí)施過程100，所述指令存儲在一個或多個有形、非暫時性計算機(jī)可讀介質(zhì)(諸如，存儲器36)上并由一個或多個處理器(諸如，處理器34)執(zhí)行。

因此，類似于過程框86，控制模塊32a(例如，車輛控制模塊62)可命令電能發(fā)電機(jī)42產(chǎn)生電能(過程框102)。此外，類似于過程框88，控制模塊32a(例如，蓄電池控制模塊58)可確定鋰離子蓄電池溫度78(過程框104)。

然后，控制模塊32a可確定鋰離子蓄電池溫度78是否大于更低的溫度閾值(決策框106)。在一些實(shí)施例中，更低的溫度閾值可被預(yù)定并存儲在存儲器36中。因此，控制模塊32a可從存儲器36檢索更低的溫度閾值，并將其與鋰離子蓄電池溫度78相比較。例如，更低的溫度閾值可為55℃。

當(dāng)控制模塊32a確定鋰離子蓄電池溫度78不大于更低的溫度閾值時，控制模塊32a(例如，蓄電池控制模塊58)可命令繼電器46處于第一狀態(tài)，這種狀態(tài)將鋰離子蓄電池模塊28與鉛酸蓄電池模塊30并聯(lián)連接。因此，類似于過程框92，控制模塊32a可使用鋰離子蓄電池模塊28來最大化對所產(chǎn)生的電能的捕獲(過程框108)，且類似于過程框94，可將主要來自鋰離子蓄電池模塊28的電功率供應(yīng)至車輛的電氣系統(tǒng)44(過程框110)。

當(dāng)控制模塊32a確定鋰離子蓄電池溫度78大于更低的溫度閾值時，控制模塊32a可確定蓄電池溫度78是否大于更高的溫度閾值(決策框112)。類似于更低的溫度閾值，在一些實(shí)施例中，更高的溫度閾值可被預(yù)定并存儲在存儲器36中。因此，控制模塊32a可從存儲器36檢索更高的溫度閾值，并將其與鋰離子蓄電池溫度78相比較。例如，更高的溫度閾值可為70℃。

當(dāng)控制模塊32a確定鋰離子蓄電池溫度78不大于更高的溫度閾值時，控制模塊32a(例如，蓄電池控制模塊58)可命令繼電器46保持處于第一狀態(tài)并對鋰離子蓄電池系統(tǒng)降低定額以減少至/自鋰離子蓄電池28的充電功率/放電功率(過程框114)。更具體地，類似于過程框96，控制模塊32a可控制由電能發(fā)電機(jī)42所產(chǎn)生的充電電流、由電能發(fā)電機(jī)42所產(chǎn)生的充電電壓、由鋰離子蓄電池模塊28所輸出的放電電流、由鋰離子蓄電池模塊28所輸出的放電電壓，或其任何組合。

當(dāng)控制模塊32a確定蓄電池溫度大于更高的溫度閾值時，控制模塊32a(例如，蓄電池控制模塊58)可命令繼電器46改變?yōu)榈诙顟B(tài)并斷開鋰離子蓄電池模塊28(過程框118)。由于鋰離子蓄電池模塊28被斷開，所以鉛酸蓄電池模塊30可捕獲所產(chǎn)生的電能(過程框120)并自身供應(yīng)電功率(過程框122)。當(dāng)鋰離子蓄電池模塊28被斷開時，其可停止充電/放電并保持其充電狀態(tài)。因而，斷開鋰離子蓄電池模塊28可提供最快冷卻速率。然而，僅用鉛酸蓄電池模塊30來提供電功率可影響車輛性能，因為鉛酸蓄電池模塊30可能給更多電氣裝置供能。因而，在一些實(shí)施例中，可斷開鋰離子蓄電池模塊28以作為終極手段。

類似于過程84，每當(dāng)產(chǎn)生電能時，控制模塊32a在過程100中就可將鋰離子蓄電池溫度78與更低的溫度閾值和上限溫度閾值相比較。因而，當(dāng)控制模塊32a確定鋰離子蓄電池溫度78已降低到上限溫度閾值以下時，控制模塊32a可命令繼電器46重新連接鋰離子蓄電池模塊28，但限制由鋰離子蓄電池模塊28所捕獲的電能。此外，當(dāng)控制模塊32a確定鋰離子蓄電池模塊28的溫度已降低到更低的溫度閾值以下時，控制模塊32a可對蓄電池系統(tǒng)12重新定額并使得鋰離子蓄電池模塊28能夠恢復(fù)利用其滿存儲容量。在其它實(shí)施例中，鋰離子蓄電池模塊28可在甚至更低的溫度閾值(諸如，40℃)下恢復(fù)利用其滿存儲容量。

另外，盡管關(guān)于靜態(tài)溫度閾值來描述過程100，但在其它實(shí)施例中，控制模塊32a可監(jiān)控鋰離子蓄電池溫度78的變化速率。例如，在決策框106中，控制模塊32a可將鋰離子蓄電池溫度78的變化速率與更低的溫度閾值相比較，該更低的溫度閾值描述溫度改變的更低閾值速率。此外，在決策框112中，控制模塊32a可將鋰離子蓄電池溫度78的變化速率與更高的溫度閾值相比較，該更高的溫度閾值描述溫度改變的更高閾值速率。因此，當(dāng)變化速率大于更低的溫度閾值時，控制模塊32a可對蓄電池系統(tǒng)降低定額，并且當(dāng)變化速率大于更高的溫度閾值時，控制模塊32a可斷開鋰離子蓄電池模塊28。

因而，上文所描述的反應(yīng)式控制方案可便于至少部分地基于當(dāng)前確定的鋰離子蓄電池溫度78和一個或多個溫度閾值82來控制鋰離子蓄電池模塊28的溫度。更具體地，在當(dāng)前所確定的溫度達(dá)到溫度閾值82時，所描述的降低定額/重新定額技術(shù)可便于通過反應(yīng)式地冷卻蓄電池系統(tǒng)12中的鋰離子蓄電池模塊28來冷卻該鋰離子蓄電池模塊28。

為幫助說明，下文描述在五種不同的操作情況下僅使用被動式熱力系統(tǒng)和反應(yīng)式降低定額方案來測試車輛的結(jié)果。下文在表1中概述了每種情況的操作參數(shù)。

表1：車輛測試情況的操作參數(shù)

如表1中所描述，在第五種情況下，車輛配備有在壽命初期(bol)的鋰離子蓄電池并在45℃環(huán)境中駕駛3.5小時。更具體地，在第五種情況下，以一連11個新歐洲駕駛循環(huán)(nedc)來駕駛車輛。此外，在第一和第二種情況下，一天2次、一次1小時在馬薩諸塞州的波士頓駕駛車輛。另外，在第三和第四種情況下，一天2次、一次1小時在佛羅里達(dá)州的邁阿密駕駛車輛。更具體地，在第一至第四種情況下，從當(dāng)日的8時到9時駕駛車輛1小時，且再次從當(dāng)日的17時到18時駕駛車輛1小時。

此外，為確定鋰離子蓄電池的年齡對車輛操作可具有的影響，當(dāng)車輛配備有處于不同壽命階段的鋰離子蓄電池時，對車輛進(jìn)行測試。如表1中所描述，在第一和第三種情況下，車輛配備有在壽命初期(bol)的鋰離子蓄電池。另一方面，在第二和第四種情況下，車輛配備有在壽命末期(eol)的鋰離子蓄電池。

一般地，隨著鋰蓄電池老化，內(nèi)阻可逐漸增加。為幫助說明，圖11中示出了在波士頓操作的鋰離子蓄電池在其壽命內(nèi)的內(nèi)阻。更具體地，圖11是以電阻曲線124來描述鋰離子蓄電池在其8年壽命內(nèi)的內(nèi)阻的圖，其中年數(shù)示于x軸上且內(nèi)阻示于y軸上。

如由電阻曲線124所描述，鋰離子蓄電池在第8年(例如，eol)的內(nèi)阻是其在零年(例如，bol)的內(nèi)阻的近似1.12倍。一般地，期望鋰離子蓄電池的內(nèi)阻保持低于其壽命初期內(nèi)阻的1.39倍。在一些實(shí)施例中，當(dāng)內(nèi)阻增加超過1.39倍時，鋰離子蓄電池的操作效率可退化。例如，內(nèi)阻增加可導(dǎo)致鋰離子蓄電池更快地變熱。

此外，即使內(nèi)阻從其壽命初期內(nèi)阻增加1.12倍，鋰離子蓄電池的溫度仍看起來并沒有受到極大的影響。為幫助說明，圖12和圖13中分別描述了在第一種情況和第二種情況下鋰離子蓄電池的溫度和車輛的環(huán)境溫度。更具體地，圖12是在第一種情況下(例如，超過24小時)以蓄電池溫度曲線126來描述在壽命初期的鋰離子蓄電池的溫度和以車輛溫度曲線128來描述車輛的環(huán)境溫度的圖，其中當(dāng)日的小時數(shù)示于x軸上且溫度示于y軸上。類似地，圖13是在第二種情況下(例如，超過24小時)以蓄電池溫度曲線130來描述在壽命末期的鋰離子蓄電池的溫度和以車輛溫度曲線132來描述車輛的環(huán)境溫度的圖，其中當(dāng)日的小時數(shù)示于x軸上且溫度示于y軸上。

如由蓄電池溫度曲線126和130所描述，鋰離子蓄電池的溫度近似相同，而不管其是在壽命初期還是在壽命末期。更具體地，在第一和第二種情況下，當(dāng)車輛不操作時，蓄電池溫度從0時到8時保持大致恒定。在8時與9時之間，由于駕駛車輛1小時，所以蓄電池溫度增加。然后，當(dāng)車輛不操作時，蓄電池溫度從9時到17時逐漸降低。在17時與18時之間，當(dāng)駕駛車輛1小時時，蓄電池溫度再次上升。最后，當(dāng)車輛不操作時，蓄電池溫度從18時到24時再次逐漸降低。

此外，如由蓄電池溫度曲線126和130所描述，鋰離子蓄電池很好地保持低于70℃。換句話說，鋰離子蓄電池溫度保持低于70℃的溫度閾值。因而，在波士頓，即使當(dāng)鋰離子蓄電池處于其壽命末期時，被動式冷卻系統(tǒng)仍足以將鋰離子蓄電池的溫度保持在期望范圍內(nèi)。

然而，如上文所描述，環(huán)境溫度可影響鋰離子蓄電池的溫度。因此，也在更惡劣的環(huán)境中測試車輛。更具體地，在邁阿密駕駛車輛，邁阿密具有比波士頓更高的環(huán)境溫度。

如所預(yù)期，邁阿密的更高的溫度導(dǎo)致鋰離子蓄電池的內(nèi)阻以更快速率增加。為幫助說明，圖14中描述了在佛羅里達(dá)州的邁阿密操作的鋰離子蓄電池在其壽命內(nèi)的內(nèi)阻。更具體地，圖14是以電阻曲線134來描述鋰離子蓄電池在其8年的壽命內(nèi)的內(nèi)阻的圖，其中年數(shù)示于x軸上且內(nèi)阻示于y軸上。

如由電阻曲線134所描述，鋰離子蓄電池在第8年(例如，eol)的內(nèi)阻是其在零年(例如，bol)的內(nèi)阻的近似1.24倍。因此，即使是在更高的環(huán)境溫度下，內(nèi)阻仍增加不到1.39倍的閾值。此外，即使鋰離子蓄電池的內(nèi)阻增加更大的量，鋰離子蓄電池的溫度仍看起來并沒有受到極大的影響。

為幫助說明，圖15和圖16中分別描述了在第三種情況和第四種情況下鋰離子蓄電池的溫度和車輛的環(huán)境溫度。更具體地，圖15是在第三種情況下(例如，超過24小時)以蓄電池溫度曲線136來描述在壽命初期的鋰離子蓄電池的溫度和以車輛溫度曲線138來描述車輛的環(huán)境溫度的圖，其中當(dāng)日的小時數(shù)示于x軸上且溫度示于y軸上。類似地，圖16是在第四種情況下(例如，超過24小時)以蓄電池溫度曲線140來描述在壽命末期的鋰離子蓄電池的溫度和以車輛溫度曲線142來描述車輛的環(huán)境溫度的圖，其中當(dāng)日的小時數(shù)示于x軸上且溫度示于y軸上。

如在波士頓，鋰離子蓄電池的溫度大致相同，而不管其是在壽命初期還是在壽命末期。此外，如由蓄電池溫度曲線136和140所描述，鋰離子蓄電池的溫度保持低于70℃。換句話說，即使是在升高的環(huán)境溫度下，鋰離子蓄電池仍保持低于70℃的溫度閾值。因而，即使是在邁阿密，被動式冷卻系統(tǒng)仍足以將鋰離子蓄電池的溫度保持在期望范圍內(nèi)。

下文在表2中呈現(xiàn)了最初四種情況的概述

表2：測試結(jié)果的概述

如表2中所描述，在邁阿密操作的鋰離子蓄電池的內(nèi)阻從壽命初期到壽命末期增加124％。此外，在波士頓操作的鋰離子蓄電池的內(nèi)阻從壽命初期到壽命末期增加112％。因而，在波士頓和邁阿密兩地，鋰離子蓄電池的內(nèi)阻增加不到139％的上閾值量。

此外，如表2中所描述，在最初四種情況下不對鋰離子蓄電池降低定額。換句話說，即使是在惡劣條件(諸如，邁阿密)下，被動式冷卻系統(tǒng)仍可足以將鋰離子蓄電池模塊28的溫度保持在期望范圍(例如，小于70℃的溫度閾值)中。換句話說，由于大多數(shù)駕駛環(huán)境比邁阿密省力，所以當(dāng)駕駛時間小于1小時時被動式冷卻系統(tǒng)可已足夠。

然而，由于鋰離子蓄電池溫度在操作的過程中逐漸增加，所以被動式冷卻系統(tǒng)可隨著駕駛時間的增加而最終變得不足，然后可利用降低定額/重新定額以便于控制溫度。使用第五種情況來幫助說明。如上文所描述，在第五種情況下，在溫度受控環(huán)境中以一連11個nedc駕駛循環(huán)(例如，三小時四十分鐘)來駕駛車輛。

當(dāng)駕駛持續(xù)時間增加時，鋰離子蓄電池的溫度逐漸增加。為幫助說明，圖17a到圖17c中描述了第五種情況的結(jié)果。更具體地，圖17a是在第五種情況下以蓄電池溫度曲線148來描述鋰離子蓄電池的溫度的圖，其中小時數(shù)示于x軸上且溫度示于y軸上。

在第五種情況下，將降低定額(例如，更低)溫度閾值144設(shè)定在60℃，且將啟停(例如，更高)溫度閾值146設(shè)定在68℃。更具體地，一旦鋰離子蓄電池的溫度達(dá)到降低定額溫度閾值144，鋰離子蓄電池便開始被降低定額。因此，如由蓄電池溫度曲線148所描述，鋰離子蓄電池的溫度從在0時的45℃增加到在近似2.25時的60℃。一旦達(dá)到降低定額溫度閾值144，便對蓄電池系統(tǒng)反應(yīng)式地降低定額。因此，鋰離子蓄電池的溫度隨后從2.25時到3.5時以更慢速率增加。

此外，如果鋰離子蓄電池溫度已達(dá)到啟停溫度閾值146，那么鋰離子蓄電池將被斷開。事實(shí)上，只要鋰離子蓄電池保持連接，就有可能執(zhí)行啟停操作。換句話說，即使鋰離子蓄電池在2.25時與3.5時之間被降低定額，車輛仍能夠在車輛空轉(zhuǎn)時停用內(nèi)燃機(jī)并在需要推進(jìn)時重新啟動內(nèi)燃機(jī)。

為幫助說明，圖17b和圖17c中描述了對鋰離子蓄電池降低定額的影響。更具體地，圖17b是在第五種情況下以再生效率曲線150來描述能量捕獲效率和以再生吞吐量曲線152來描述所捕獲的再生能量的量的圖，其中小時數(shù)示于x軸上，再生效率示于第一y軸上，且再生能量吞吐量示于第二y軸上。

如由再生效率曲線150所描述，蓄電池系統(tǒng)的能量捕獲效率從0時到近似2.25時大致保持在100％，因為鋰離子蓄電池的能量捕獲能力被最大化。然而，一旦被降低定額，蓄電池系統(tǒng)的能量捕獲效率便降低。更具體地，由于降低定額導(dǎo)致使用鉛酸蓄電池來捕獲更大部分的所產(chǎn)生的電能，所以能量捕獲效率可降低。

然而，即使在對蓄電池系統(tǒng)降低定額之后，在再生制動期間所產(chǎn)生的電能仍繼續(xù)被捕獲。因此，如所描繪，再生吞吐量曲線152在整個操作時段期間繼續(xù)增長。然而，由于對蓄電池系統(tǒng)降低定額降低了能量捕獲效率，所以捕獲電能的速率減小。因此，如所描繪，再生吞吐量曲線152的斜率在近似2.25時處減小。

即使對蓄電池系統(tǒng)降低定額，啟停操作仍是有可能的。為幫助說明，圖17c是以駕駛循環(huán)電流曲線154來描述鋰離子蓄電池的預(yù)期(例如，未降低定額的)電流和以降低定額電流曲線156來描述鋰離子蓄電池的實(shí)際電流的圖，其中小時數(shù)示于x軸上且電流示于y軸上。在所描繪的實(shí)施例中，正電流旨在描述供應(yīng)至鋰離子蓄電池的充電電流，而負(fù)電流旨在描述由鋰離子蓄電池供應(yīng)的放電電流。

如由駕駛循環(huán)電流曲線154和降低定額電流曲線156所描述，鋰離子蓄電池的實(shí)際電流在0時到近似2.25時之間大致和預(yù)期的一樣。更具體地，在所述時段期間，用在再生制動期間以相對恒定的200安培來對鋰離子蓄電池進(jìn)行充電。此外，鋰離子蓄電池將相對恒定的80安培輸出至車輛的電氣系統(tǒng)。另外，鋰離子蓄電池周期性地輸出近似180安培的脈沖以啟動內(nèi)燃機(jī)(例如，在啟停操作期間)。

然而，一旦蓄電池系統(tǒng)被降低定額，鋰離子蓄電池的實(shí)際電流便開始不同于預(yù)期電流。更具體地，用降電流(decreasingcurrent)對鋰離子蓄電池進(jìn)行充電，由此減少由鋰離子蓄電池所捕獲的電能。然而，在這個時段期間，鋰離子蓄電池仍能夠?qū)⑾鄬愣ǖ?0安培輸出至車輛的電氣系統(tǒng)，并輸出180安培的脈沖以啟動內(nèi)燃機(jī)(例如，在啟停操作期間)。因而，即使當(dāng)對蓄電池系統(tǒng)降低定額以控制鋰離子蓄電池的溫度時，仍可利用由所提供mhev的效率益處。

如由以上示例所說明，可在反應(yīng)式控制方案中基于鋰離子蓄電池的當(dāng)前操作來控制蓄電池系統(tǒng)12的操作。例如，反應(yīng)式控制方案可基于目前所測量的操作參數(shù)(例如，所測溫度78)和支配操作參數(shù)的一個或多個閾值(例如，溫度閾值82)來對蓄電池系統(tǒng)降低定額/重新定額。以這種方式，反應(yīng)式控制方案可通過將鋰離子蓄電池溫度反應(yīng)式地保持在期望溫度范圍內(nèi)來改進(jìn)鋰離子蓄電池的性能和/或使用壽命。

智能控制方案

為進(jìn)一步改進(jìn)鋰離子蓄電池的性能和/或使用壽命，可在智能(例如，預(yù)測性)控制方案中基于鋰離子蓄電池模塊28的電流以及所預(yù)測的未來操作來控制蓄電池系統(tǒng)12的操作。例如，智能控制方案可基于以下各項來對蓄電池系統(tǒng)降低定額/重新定額：目前所測量的操作參數(shù)以及該操作參數(shù)的預(yù)測軌跡、便于確定該預(yù)測軌跡(projectedtrajectory)的一個或多個模型和便于確定蓄電池參數(shù)設(shè)定點(diǎn)的目標(biāo)函數(shù)。以這種方式，智能控制方案可進(jìn)一步通過沿目標(biāo)溫度軌跡導(dǎo)引鋰離子蓄電池溫度和/或使鋰離子蓄電池溫度保持低于溫度閾值來改進(jìn)鋰離子蓄電池模塊28的性能和/或使用壽命。

更具體地，如上文所描述，鋰離子蓄電池溫度可影響鋰離子蓄電池的性能和/或使用壽命。例如，使鋰離子蓄電池暴露于更高溫度可導(dǎo)致內(nèi)阻以更快速率增加，由此增加鋰離子蓄電池模塊28的老化速率。此外，對蓄電池系統(tǒng)降低定額可影響車輛10的操作(例如，通過減少車輛10的電能捕獲)及因此降低燃料經(jīng)濟(jì)。

因此，在一些實(shí)施例中，使用智能控制方案可使得蓄電池系統(tǒng)能夠通過平衡蓄電池系統(tǒng)12的各個方面(諸如，鋰離子蓄電池模塊28的溫度、鋰離子蓄電池模塊28的使用壽命、鋰離子蓄電池模塊28的燃料經(jīng)濟(jì)貢獻(xiàn)，等等)的影響來改進(jìn)蓄電池系統(tǒng)12操作。此外，智能控制方案可使得能夠在未來操作中說明對各種因素的預(yù)測影響。例如，考慮到未來操作，可更早地和更逐漸地對蓄電池系統(tǒng)12降低定額，由此減少由降低定額導(dǎo)致的對車輛10的操作的影響。

為幫助說明，圖18中描述了用于實(shí)施智能控制方案的控制模塊32b的實(shí)施例。如所描繪，控制模塊32b接收針對目前時間步長所確定的輸入操作參數(shù)，所述輸入操作參數(shù)包括蓄電池電流158、總線電壓160、蓄電池溫度162和可選地環(huán)境溫度163。在一些實(shí)施例中，可由一個或多個傳感器60來測量輸入操作參數(shù)。例如，電聯(lián)接到鋰離子蓄電池模塊28的端子54的電流傳感器可便于通過測量供應(yīng)至鋰離子蓄電池的電流(例如，充電電流)和供應(yīng)自鋰離子蓄電池的電流(例如，放電電流)來確定蓄電池電流158。此外，電聯(lián)接到總線26的電壓傳感器可便于通過測量總線26上的電壓來確定總線電壓160。另外，溫度傳感器60可便于通過測量鋰離子蓄電池模塊28的溫度來確定蓄電池溫度162，和/或通過測量車輛10周圍的環(huán)境的溫度來確定環(huán)境溫度163。此外或可替代地，可基于其它操作參數(shù)來間接地確定環(huán)境溫度163。

如所描繪，控制模塊32b還包括一個或多個模型和目標(biāo)函數(shù)165。在所描繪的實(shí)施例中，控制模塊32包括熱預(yù)測模型164、駕駛模式辨識模型166、遞歸蓄電池模型168及可選地蓄電池壽命模型170和燃料經(jīng)濟(jì)模型172。應(yīng)了解，所描述的一個或多個模型旨在僅僅為說明性的而非限制性的。

至少部分地基于輸入操作參數(shù)、一個或多個模型和目標(biāo)函數(shù)165，控制模塊32b可確定待實(shí)施的蓄電池參數(shù)設(shè)定點(diǎn)174。在一些實(shí)施例中，可實(shí)施蓄電池參數(shù)設(shè)定點(diǎn)174以對蓄電池系統(tǒng)12降低定額或重新定額。因此，蓄電池參數(shù)設(shè)定點(diǎn)174可包括充電功率設(shè)定點(diǎn)176和/或放電功率設(shè)定點(diǎn)178。例如，控制模塊32b可命令電能發(fā)電機(jī)42實(shí)施充電功率設(shè)定點(diǎn)176以控制供應(yīng)至鋰離子蓄電池模塊28的充電電流和/或充電電壓。此外，控制模塊32b可實(shí)施放電功率設(shè)定點(diǎn)178以控制由鋰離子蓄電池模塊28所輸出的放電電流和/或放電電壓。

如下文將更詳細(xì)地描述，在智能控制方案中，控制模塊32b可考慮到實(shí)施蓄電池參數(shù)設(shè)定點(diǎn)174可具有的預(yù)測影響(諸如，對以下各項的影響：預(yù)測溫度軌跡208、預(yù)測蓄電池使用壽命266和對燃料經(jīng)濟(jì)288的預(yù)測蓄電池貢獻(xiàn))來確定蓄電池參數(shù)設(shè)定點(diǎn)174。更具體地，控制模塊32b可使用一個或多個模型以預(yù)測蓄電池系統(tǒng)在預(yù)測時域(例如，未來的多個時間步長)內(nèi)的操作參數(shù)。此外，控制模塊32b可使用目標(biāo)函數(shù)165來確定蓄電池參數(shù)設(shè)定點(diǎn)以在控制時域(例如，未來的多個時間步長)內(nèi)控制蓄電池系統(tǒng)的操作參數(shù)，該目標(biāo)函數(shù)描述在對操作參數(shù)的預(yù)測影響之間的期望平衡。

如本文中所使用，“預(yù)測時域”旨在描述預(yù)測操作參數(shù)(例如，駕駛模式、蓄電池溫度或蓄電池電流)的軌跡所針對的時段。另一方面，控制時域旨在描述確定參數(shù)設(shè)定點(diǎn)(例如，充電電流、放電電流、充電電壓、放電電壓)的軌跡所針對的時段。在一些實(shí)施例中，控制時域可小于或等于預(yù)測時域。

為幫助說明，圖19中描述了用于在智能控制方案中確定蓄電池參數(shù)設(shè)定點(diǎn)174的過程180的一個實(shí)施方案。一般地，過程180包括產(chǎn)生電能(過程框182)、確定蓄電池溫度(過程框184)和確定蓄電池溫度是否大于溫度閾值(決策框186)。當(dāng)蓄電池溫度大于溫度閾值時，過程180包括斷開鋰離子蓄電池(過程框188)、用鉛酸蓄電池來捕獲電能(過程框190)、供應(yīng)僅來自鉛酸蓄電池的功率(過程框192)和可選地調(diào)節(jié)一個或多個模型(過程框193)。當(dāng)蓄電池溫度不大于溫度閾值時，過程180包括確定目標(biāo)溫度軌跡和/或溫度閾值(過程框194)、確定預(yù)測蓄電池溫度軌跡(過程框198)和確定并實(shí)施蓄電池參數(shù)設(shè)定點(diǎn)(過程框196)。在一些實(shí)施例中，可通過指令來實(shí)施過程180，所述指令存儲在存儲器36和/或另一個合適的有形、非暫時性計算機(jī)可讀介質(zhì)中，且可由處理器34和/或另一個合適的處理電路來執(zhí)行。

因此，類似于過程框86，控制模塊32b(例如，車輛控制模塊62)可命令電能發(fā)電機(jī)42產(chǎn)生電能(過程框182)。此外，類似于過程框88，控制模塊32b(例如，蓄電池控制模塊58)可確定鋰離子蓄電池溫度162(過程框184)。

然后，控制模塊32b可確定鋰離子蓄電池溫度162是否大于溫度閾值(決策框186)。在一些實(shí)施例中，溫度閾值可被預(yù)定并存儲在存儲器36中。因此，控制模塊32b可從存儲器36檢索溫度閾值，并將其與鋰離子蓄電池溫度162相比較。

類似于過程框118，當(dāng)控制模塊32b確定蓄電池溫度162大于溫度閾值時，控制模塊32b(例如，蓄電池控制模塊58)可命令繼電器46改變?yōu)榈诙顟B(tài)并斷開鋰離子蓄電池模塊28(過程框188)。由于鋰離子蓄電池模塊28被斷開，所以鉛酸蓄電池模塊30可捕獲所產(chǎn)生的電能(過程框190)并自身供應(yīng)電功率(過程框192)。如上文所描述，當(dāng)鋰離子蓄電池模塊28被斷開時，其可停止充電/放電并保持其充電狀態(tài)。因而，斷開鋰離子蓄電池模塊28可提供最快冷卻速率。然而，僅用鉛酸蓄電池模塊30來提供電功率可影響車輛性能，因為鉛酸蓄電池模塊30可給更多電氣裝置供能。

換句話說，可將溫度閾值設(shè)定成使得斷開鋰離子蓄電池模塊28僅是作為終極手段。事實(shí)上，如下文將更詳細(xì)地描述，因為可至少部分地基于鋰離子蓄電池溫度208的預(yù)測軌跡來控制操作，所以使用智能控制方案應(yīng)使得鋰離子蓄電池溫度162能夠一直保持在低于溫度閾值。因而，在一些實(shí)施例中，可將智能控制方案中的溫度閾值設(shè)定在鋰離子蓄電池模塊28的最高可接受溫度。事實(shí)上，在一些實(shí)施例中，智能控制方案中的溫度閾值可大于或等于反應(yīng)式控制方案中的更高的溫度閾值。

此外，由于智能控制方案使得能夠在達(dá)到溫度閾值之前調(diào)節(jié)蓄電池參數(shù)設(shè)定點(diǎn)，所以達(dá)到溫度閾值可表明預(yù)測蓄電池溫度軌跡208中的不準(zhǔn)確性。在一些例子中，不準(zhǔn)確性可由未預(yù)料到的環(huán)境變化產(chǎn)生，這些環(huán)境變化未在用于確定預(yù)測蓄電池溫度軌跡208的一個或多個模型中說明。在其它例子中，不準(zhǔn)確性可由一個或多個模型不能夠準(zhǔn)確地描述車輛10的操作產(chǎn)生。因此，當(dāng)鋰離子蓄電池溫度162反復(fù)達(dá)到溫度閾值時，控制模塊32b確定一個或多個模型中存在不準(zhǔn)確性。

在一些實(shí)施例中，當(dāng)檢測到不準(zhǔn)確性時，控制模塊32b可調(diào)節(jié)一個或多個模型以更準(zhǔn)確地描述操作(過程框193)。例如，在一些實(shí)施例中，控制模塊32b至少部分地基于先前實(shí)施的蓄電池參數(shù)和所得操作參數(shù)(例如，蓄電池溫度162)來調(diào)節(jié)一個或多個模型。此外或可替代地，控制模塊32b可憑經(jīng)驗在線或者離線調(diào)節(jié)一個或多個模型。例如，在車輛10的操作期間，控制模塊32b可在線校準(zhǔn)一個或多個模型以描述所實(shí)施的每組蓄電池參數(shù)設(shè)定點(diǎn)174和所得操作參數(shù)。此外，當(dāng)車輛10關(guān)閉時，控制模塊32可通過運(yùn)行校準(zhǔn)序列來離線校準(zhǔn)一個或多個模型，所述校準(zhǔn)序列實(shí)施各組蓄電池參數(shù)設(shè)定點(diǎn)174并確定所得操作參數(shù)。

另一方面，當(dāng)鋰離子蓄電池溫度162不大于溫度閾值時，控制模塊32b可確定目標(biāo)蓄電池溫度軌跡(過程框194)。更具體地，目標(biāo)溫度軌跡和/或溫度閾值可充當(dāng)對鋰離子蓄電池溫度162的約束。因此，如下文將更詳細(xì)地描述，可確定目標(biāo)溫度軌跡和/或溫度閾值以在蓄電池系統(tǒng)12操作(例如，降低定額和/或重新定額)的過程中直接影響后續(xù)控制。

因此，至少部分地基于目標(biāo)溫度軌跡和/或溫度閾值，控制模塊32b可確定預(yù)測蓄電池溫度軌跡(過程框196)。然后，控制模塊32b可確定蓄電池參數(shù)設(shè)定點(diǎn)174并實(shí)施蓄電池參數(shù)設(shè)定點(diǎn)174以便于實(shí)現(xiàn)預(yù)測蓄電池溫度軌跡(過程框198)。更具體地，控制模塊32b可確定蓄電池參數(shù)設(shè)定點(diǎn)使得將預(yù)測蓄電池溫度軌跡208朝向目標(biāo)蓄電池溫度軌跡引導(dǎo)和/或使預(yù)測蓄電池溫度軌跡208保持低于蓄電池溫度閾值206。在一些實(shí)施例中，控制模塊32b可使用熱預(yù)測模型164來確定預(yù)測蓄電池溫度軌跡208。

為幫助說明，圖20中描述了熱預(yù)測模型164的一個實(shí)施例。應(yīng)了解，所描述的熱預(yù)測模型164僅僅旨在為說明性的而非限制性的。一般地，熱預(yù)測模型164可為描述蓄電池系統(tǒng)12的操作對鋰離子蓄電池溫度162所具有的影響的模型。例如，在所描繪的實(shí)施例中，熱預(yù)測模型164可基于針對目前時間步長的輸入?yún)?shù)來預(yù)測鋰離子蓄電池在預(yù)測時域內(nèi)的溫度(例如，預(yù)測溫度軌跡208)，所述輸入?yún)?shù)包括蓄電池溫度162、預(yù)測駕駛模式202、預(yù)測蓄電池內(nèi)阻204、目標(biāo)溫度軌跡和/或溫度閾值206及可選地環(huán)境溫度163。此外或可替代地，熱預(yù)測模型164可至少部分地基于其它操作參數(shù)來確定環(huán)境溫度163。

此外，熱預(yù)測模型164可確定待實(shí)施在蓄電池系統(tǒng)12中的蓄電池參數(shù)設(shè)定點(diǎn)174。例如，熱預(yù)測模型164可確定蓄電池參數(shù)設(shè)定點(diǎn)174，這些蓄電池參數(shù)設(shè)定點(diǎn)在實(shí)施時對蓄電池系統(tǒng)12降低定額和/或重新定額。因此，如上文所描述，蓄電池參數(shù)設(shè)定點(diǎn)174可包括充電電流210、放電電流212、充電電壓214和放電電壓216的任何組合。

圖21中描述了用于操作熱預(yù)測模型164的過程218的一個實(shí)施例。一般地，過程218包括確定相關(guān)溫度(過程框220)、確定預(yù)測駕駛模式(過程框222)、確定預(yù)測蓄電池電阻(過程框224)、確定目標(biāo)溫度軌跡/溫度閾值(過程框226)和確定預(yù)測溫度軌跡(過程框228)。在一些實(shí)施例中，可通過指令來實(shí)施過程218，所述指令存儲在存儲器36和/或另一個合適的有形、非暫時性計算機(jī)可讀介質(zhì)中，且可由處理器34和/或另一個合適的處理電路來執(zhí)行。

因此，控制模塊32b可確定相關(guān)溫度(過程框220)。在一些實(shí)施例中，相關(guān)溫度可包括鋰離子蓄電池溫度162和/或環(huán)境溫度163。例如，控制模塊32b可利用以下兩者：聯(lián)接到蓄電池系統(tǒng)12的溫度傳感器60，用于直接測量鋰離子蓄電池模塊28的溫度；以及聯(lián)接到車輛10的溫度傳感器60，用于直接測量車輛10周圍的環(huán)境的溫度。此外或可替代地，控制模塊32b可利用其它類型的傳感器60來測量指示鋰離子蓄電池溫度162和/或環(huán)境溫度163的參數(shù)。另外，在一些實(shí)施例中，控制模塊32b可(例如)基于固定時間循環(huán)和/或響應(yīng)于運(yùn)行熱預(yù)測模型164的指示來連續(xù)地或者周期性地確定相關(guān)溫度。

控制模塊32b還可確定車輛10的預(yù)測駕駛模式202(過程框222)。更具體地，預(yù)測駕駛模式202可描述預(yù)期在預(yù)測時域內(nèi)將如何駕駛車輛10。在一些實(shí)施例中，控制模塊32b可(例如)使用駕駛模式辨識模型166至少部分地基于車輛的先前駕駛模式來確定預(yù)測駕駛模式202。

為幫助說明，圖22中描述了駕駛模式辨識模型166的一個實(shí)施例。應(yīng)了解，所描述的駕駛模式辨識模型166僅僅旨在為說明性的而非限制性的。一般地，駕駛模式辨識模型166是描述預(yù)期在預(yù)測時域內(nèi)將如何駕駛車輛10(例如，預(yù)測駕駛模式202)的模型。例如，在所描繪的實(shí)施例中，駕駛模式辨識模型166可至少部分地基于車輛10的先前駕駛模式232、蓄電池電流158和環(huán)境溫度163來確定預(yù)測駕駛模式202。

在一些實(shí)施例中，可將預(yù)測駕駛模式202描述為均方根(rms)電流234和/或平均電流。換句話說，在此類實(shí)施例中，將預(yù)測駕駛模式202描述為預(yù)期在預(yù)測時域內(nèi)存在的靜態(tài)蓄電池電流。因而，可基于目前所確定的蓄電池電流158和先前駕駛模式232來確定預(yù)測駕駛模式202，該先前駕駛模式可包括先前所確定的蓄電池電流。此外或可替代地，駕駛模式辨識模型166中可包括更大量的細(xì)節(jié)以使得能夠在預(yù)測時域內(nèi)實(shí)現(xiàn)動態(tài)預(yù)測駕駛模式202。例如，預(yù)測駕駛模式202可描述預(yù)期在預(yù)測時域內(nèi)的每個時間點(diǎn)存在的蓄電池電流。

圖23中描述了用于操作駕駛模式辨識模型166的過程236的一個實(shí)施例。一般地，過程236包括確定環(huán)境溫度(過程框238)、確定蓄電池電流(過程框240)、確定先前駕駛模式(過程框242)和確定預(yù)測車輛駕駛模式(過程框244)。在一些實(shí)施例中，可通過指令來實(shí)施過程236，所述指令存儲在存儲器36和/或另一個合適的有形、非暫時性計算機(jī)可讀介質(zhì)中，且可由處理器34和/或另一個合適的處理電路來執(zhí)行。

因此，控制模塊32b可確定環(huán)境溫度163(過程框238)。在一些實(shí)施例中，控制模塊32b可利用聯(lián)接到車輛10的溫度傳感器60來直接測量周圍環(huán)境的溫度。此外，控制模塊32b可確定蓄電池電流158(過程框240)。在一些實(shí)施例中，控制模塊32b可利用電聯(lián)接到鋰離子蓄電池模塊28的端子54的電流傳感器來測量蓄電池電流158(例如，用于對鋰離子蓄電池模塊28充電的電流和由鋰離子蓄電池模塊28所輸出的電流)。

控制模塊32b還可確定車輛10的先前駕駛模式232(過程框242)。如上文所描述，在一些實(shí)施例中，可將駕駛模式表達(dá)為在預(yù)測時域內(nèi)的預(yù)期蓄電池電流。在此類實(shí)施例中，先前駕駛模式232可包括在鋰離子蓄電池模塊28的壽命內(nèi)的先前時間點(diǎn)所確定的蓄電池電流。此外，在一些實(shí)施例中，先前駕駛模式232可作為曲線存儲在存儲器36中。因此，控制模塊32b可通過從存儲器36檢索該曲線來確定先前駕駛模式232。

使用駕駛模式辨識模型166，控制模塊32b然后可確定預(yù)測駕駛模式202(過程框244)。在上文所描述的實(shí)施例中，控制模塊32b可至少部分地基于蓄電池電流158、環(huán)境溫度163和先前駕駛模式232來確定預(yù)測駕駛模式202。更具體地，由于駕駛員一般具有固定的駕駛習(xí)慣(例如，路線、加速度/制動傾向、駕駛時間)，所以預(yù)測駕駛模式202很可能與先前駕駛模式232的至少一部分類似。此外，目前操作參數(shù)(例如，蓄電池電流158和/或環(huán)境溫度163的曲線)可便于識別先前駕駛模式232的多個類似部分以及從當(dāng)前操作參數(shù)調(diào)節(jié)待說明的先前駕駛模式232的多個部分。

為幫助說明，在一些實(shí)施例中，控制模塊32b可將預(yù)測駕駛模式202確定為預(yù)期在預(yù)測時域內(nèi)出現(xiàn)的靜態(tài)rms電流。例如，至少部分地基于目前所確定的蓄電池電流158，控制模塊32b可識別預(yù)期在預(yù)測時域內(nèi)出現(xiàn)的先前駕駛模式232的一部分。然后，控制模塊32b可通過以下步驟來確定預(yù)測駕駛模式202：確定被識別部分中的蓄電池電流中的每一者的平方、確定這些被平方的蓄電池電流的算術(shù)平均數(shù)和確定算術(shù)平均數(shù)的平方根。此外或可替代地，控制模塊32b可通過以下步驟來確定預(yù)測駕駛模式202：確定先前駕駛模式232中的蓄電池電流和目前所確定的蓄電池電流158中的每一者的平方、確定這些被平方的蓄電池電流的算術(shù)平均數(shù)和確定算術(shù)平均數(shù)的平方根。

為進(jìn)一步說明，在一些實(shí)施例中，控制模塊32b可將預(yù)測駕駛模式202確定為在預(yù)測時域內(nèi)的時間點(diǎn)處的預(yù)測蓄電池電流。例如，至少部分地基于目前所確定的蓄電池電流158的曲線，控制模塊32b可識別預(yù)期在預(yù)測時域內(nèi)出現(xiàn)的先前駕駛模式232的一部分。然后，控制模塊32b可確定預(yù)測駕駛模式202應(yīng)與先前駕駛模式232的被識別部分類似。因此，控制模塊32b是由于目前操作條件(諸如，環(huán)境溫度163)而具有任何調(diào)節(jié)的被識別部分。

事實(shí)上，在一些實(shí)施例中，額外的目前操作條件可進(jìn)一步便于識別先前駕駛模式232的多個部分。例如，控制模塊32b可至少部分地基于當(dāng)日時間或行駛的持續(xù)時間來識別先前駕駛模式232的多個部分。此外，可用目前所確定的蓄電池電流158來更新先前駕駛模式232以便于確定未來時間步長中的預(yù)測駕駛模式202。例如，在一些實(shí)施例中，目前所確定的蓄電池電流158可被加到先前駕駛模式232并作為曲線存儲在存儲器36中。

返回到圖21的過程218，控制模塊32b然后可確定預(yù)測鋰離子蓄電池內(nèi)阻204(過程框224)。一般地，鋰離子蓄電池模塊28的內(nèi)阻在操作和其使用壽命期間是動態(tài)的。例如，內(nèi)阻可隨鋰離子蓄電池模塊28老化而增加，且內(nèi)阻可與環(huán)境溫度呈相反關(guān)系。此外，內(nèi)阻可在操作期間脈動(例如，激增)，例如，當(dāng)鋰離子蓄電池模塊28在再生制動期間被充電或在啟停操作期間被放電時。在一些實(shí)施例中，控制模塊32b可利用遞歸蓄電池模型168以便于確定預(yù)測鋰離子蓄電池內(nèi)阻204。

為幫助說明，圖24中描述了遞歸蓄電池模型168的一個實(shí)施例。應(yīng)了解，所描述的遞歸蓄電池模型168僅僅旨在為說明性的而非限制性的。一般地，遞歸蓄電池模型168可為確定蓄電池的健康狀態(tài)246的模型。在一些實(shí)施例中，健康狀態(tài)246可包括鋰離子蓄電池模塊28在預(yù)測時域內(nèi)的預(yù)測蓄電池內(nèi)阻204和/或鋰離子蓄電池模塊28的當(dāng)前蓄電池年齡250。例如，如下文將更詳細(xì)地描述，遞歸蓄電池模型168可便于至少部分地基于目前所確定的蓄電池溫度162和先前所確定的蓄電池溫度252來確定蓄電池250的當(dāng)前年齡。此外，在所描繪的實(shí)施例中，遞歸蓄電池模型168可便于至少部分地基于預(yù)測駕駛模式202、蓄電池電流158和總線電壓160及先前所確定的總線電壓248來確定預(yù)測鋰離子蓄電池內(nèi)阻204。

圖25中描述了用于操作遞歸蓄電池模型168以確定預(yù)測蓄電池內(nèi)阻204的過程254的一個實(shí)施例。一般地，過程254包括確定預(yù)測駕駛模式(過程框256)、確定蓄電池電流(過程框258)、確定總線電壓(過程框260)、確定先前總線電壓(過程框262)和確定預(yù)測蓄電池內(nèi)阻(過程框264)。在一些實(shí)施例中，可通過指令來實(shí)施過程254，所述指令存儲在存儲器36和/或另一個合適的有形、非暫時性計算機(jī)可讀介質(zhì)中，且可由處理器34和/或另一個合適的處理電路來執(zhí)行。

因此，控制模塊32b可確定預(yù)測駕駛模式202(過程框256)。在一些實(shí)施例中，控制模塊32b可使用如過程236中所描述的駕駛模式辨識模型166來確定預(yù)測駕駛模式202。此外，控制模塊32b可確定蓄電池電流158(過程框258)。在一些實(shí)施例中，控制模塊32b可利用電聯(lián)接到鋰離子蓄電池模塊28的端子54的電流傳感器來測量蓄電池電流158(例如，用于對鋰離子蓄電池模塊28充電的電流和由鋰離子蓄電池模塊28所輸出的電流)。此外，控制模塊32b可確定總線電壓160(過程框260)。在一些實(shí)施例中，控制模塊32b可利用電聯(lián)接到總線26的電壓傳感器來測量總線電壓160。

控制模塊32b還可確定先前總線電壓248(過程框262)。更具體地，先前總線電壓252可包括在先前時間步長中所確定的總線電壓。因此，先前總線電壓252可存儲在存儲器36中，且控制模塊32b可通過從存儲器36檢索先前總線電壓248來對其進(jìn)行確定。另外，控制模塊32b可將目前所確定的總線電壓160存儲在存儲器36中以供在下一時間步長中用作先前總線電壓248。

使用遞歸蓄電池模型168，控制模塊32b然后可確定預(yù)測鋰離子蓄電池內(nèi)阻204(過程框264)。在一些實(shí)施例中，預(yù)測性鋰離子蓄電池內(nèi)阻204可為預(yù)期在預(yù)測時域內(nèi)出現(xiàn)的rms內(nèi)阻值。例如，在上文所描述的實(shí)施例中，遞歸蓄電池模型168可至少部分地基于預(yù)測駕駛模式202、蓄電池電流158、總線電壓160和先前總線電壓248來確定預(yù)測性鋰離子蓄電池內(nèi)阻204。在此類實(shí)施例中，可按下式計算預(yù)測蓄電池內(nèi)阻：

其中r是預(yù)測蓄電池內(nèi)阻204，δv是目前所確定的總線電壓160與先前總線電壓248之間的差異，i是目前所確定的蓄電池電流158，且irms是表達(dá)為rms電流的預(yù)測駕駛模式202。以這種方式，預(yù)測蓄電池內(nèi)阻204可適當(dāng)考慮到內(nèi)阻脈沖(例如，由于在再生制動期間的充電或在啟停期間的放電)來確定預(yù)測蓄電池內(nèi)阻204。

返回到圖21的過程218，控制模塊32b然后可確定目標(biāo)溫度軌跡和/或溫度閾值206(過程框226)。在一些實(shí)施例中，目標(biāo)溫度軌跡和/或溫度閾值206可存儲在存儲器36中。因此，控制模塊32b可通過從存儲器36檢索目標(biāo)溫度軌跡和/或溫度閾值206來對其進(jìn)行確定。

此外，如上文所描述，控制模塊32b可至少部分地基于目標(biāo)溫度軌跡和/或溫度閾值206來控制蓄電池系統(tǒng)12的操作。換句話說，控制模塊32b可基于蓄電池系統(tǒng)12的期望的未來操作來確定目標(biāo)溫度軌跡和/或溫度閾值206。例如，當(dāng)鋰離子蓄電池溫度162是主要關(guān)注點(diǎn)時，控制模塊32b可確定描述溫度(期望目前蓄電池溫度和未來蓄電池溫度保持低于該溫度)的溫度閾值206。

如上文所描述，鋰離子蓄電池溫度162還可影響其它因素，諸如鋰離子蓄電池模塊28的使用壽命、鋰離子蓄電池模塊28的燃料經(jīng)濟(jì)貢獻(xiàn)、車輛10的可駕駛性，等等。因此，控制模塊32b可確定描述在控制時域內(nèi)的溫度(期望鋰離子蓄電池溫度162處于該溫度)的目標(biāo)溫度軌跡206。因而，可確定目標(biāo)溫度軌跡206以平衡對預(yù)期在未來操作中出現(xiàn)的各種因素的影響。

例如，控制模塊32b可至少部分地基于鋰離子蓄電池模塊28的預(yù)測蓄電池使用壽命和/或鋰離子蓄電池模塊28的預(yù)測燃料經(jīng)濟(jì)貢獻(xiàn)來確定目標(biāo)溫度軌跡206。在此類實(shí)施例中，確定目標(biāo)溫度軌跡206可包括確定預(yù)測蓄電池使用壽命(過程229)和確定預(yù)測燃料經(jīng)濟(jì)貢獻(xiàn)(過程框230)。例如，在一些實(shí)施例中，控制模塊32b可使用蓄電池壽命模型170來確定預(yù)測蓄電池使用壽命。

為幫助說明，圖26中描述了蓄電池壽命模型170的一個實(shí)施例。應(yīng)理解，所描述的蓄電池壽命模型170僅僅旨在為說明性的而非限制性的。一般地，蓄電池壽命模型170可為用于確定鋰離子蓄電池模塊28的預(yù)測蓄電池使用壽命266的模型。例如，在所描繪的實(shí)施例中，蓄電池壽命模型170至少部分地基于預(yù)測駕駛模式202、當(dāng)前蓄電池年齡250和蓄電池使用壽命閾值267來確定預(yù)測蓄電池使用壽命266。另外，基于預(yù)測蓄電池使用壽命266，蓄電池壽命模型170可確定蓄電池壽命目標(biāo)溫度軌跡268，如下文將更詳細(xì)地描述，該蓄電池壽命目標(biāo)溫度軌跡可用于確定被供應(yīng)至熱預(yù)測模型164的目標(biāo)溫度軌跡206。

圖27中描述了用于操作蓄電池壽命模型170的過程270的一個實(shí)施例。一般地，過程270包括確定預(yù)測駕駛模式(過程272)、確定蓄電池使用壽命閾值(過程274)、確定當(dāng)前蓄電池年齡(過程框275)、確定預(yù)測蓄電池使用壽命(過程框276)和確定蓄電池壽命目標(biāo)溫度軌跡(過程框278)。在一些實(shí)施例中，可通過指令來實(shí)施過程270，所述指令存儲在存儲器36和/或另一個合適的有形、非暫時性計算機(jī)可讀介質(zhì)中，且可由處理器34和/或另一個合適的處理電路來執(zhí)行。

因此，控制模塊32b可確定預(yù)測駕駛模式202(過程框272)。在一些實(shí)施例中，控制模塊32b可使用如過程236中所描述的駕駛模式辨識模型166來確定預(yù)測駕駛模式202。例如，控制模塊32b可從存儲器36檢索預(yù)測駕駛模式202。

此外，控制模塊32b還可確定蓄電池使用壽命閾值267(過程框274)。更具體地，蓄電池使用壽命閾值267可描述預(yù)期鋰離子蓄電池模塊28維持的持續(xù)時間。例如，在一些實(shí)施例中，蓄電池使用壽命閾值267可為8年和/或特定次數(shù)的充電/放電循環(huán)。此外，在一些實(shí)施例中，蓄電池使用壽命閾值267可被預(yù)定并存儲在存儲器36中。因此，控制模塊32b可通過從存儲器36檢索蓄電池使用壽命閾值267來對其進(jìn)行確定。

控制模塊32b還可確定鋰離子蓄電池模塊28的當(dāng)前蓄電池年齡250(過程框275)。如上文所描述，可使用遞歸蓄電池模型168來確定當(dāng)前蓄電池年齡250。一個老化原因可為對鋰離子蓄電池模塊28充電和放電的結(jié)果(例如，循環(huán)老化)。因此，遞歸蓄電池模型168可至少部分地基于先前所執(zhí)行的充電/放電循環(huán)的次數(shù)來確定當(dāng)前蓄電池年齡250。在一些實(shí)施例中，控制模塊32b可基于蓄電池電流158和/或總線電壓160來確定鋰離子蓄電池28何時充電及鋰離子蓄電池28何時放電。因而，遞歸蓄電池模型168可至少部分地基于蓄電池電流158和/或總線電壓160來指示鋰離子蓄電池28的當(dāng)前循環(huán)年齡。

另一個老化原因可為蓄電池溫度的結(jié)果(例如，日歷老化(calendaraging))。因此，遞歸蓄電池模型168還可至少部分地基于由鋰離子蓄電池28在其使用期限內(nèi)所經(jīng)歷的溫度來確定當(dāng)前蓄電池年齡250。因此，遞歸蓄電池模型168可至少部分地基于蓄電池溫度162和/或先前蓄電池溫度252來指示鋰離子蓄電池28的當(dāng)前日歷年齡。

圖28中描述了用于操作遞歸蓄電池模型168以確定當(dāng)前蓄電池年齡250(例如，日歷年齡)的過程280的一個實(shí)施例。一般地，過程280包括確定蓄電池溫度(過程框282)、確定先前蓄電池溫度(過程框284)和確定當(dāng)前蓄電池年齡(過程框286)。在一些實(shí)施例中，可通過指令來實(shí)施過程280，所述指令存儲在存儲器36和/或另一個合適的有形、非暫時性計算機(jī)可讀介質(zhì)中，且可由處理器34和/或另一個合適的處理電路來執(zhí)行。

因此，控制模塊32b可確定鋰離子蓄電池溫度162(過程框282)。在一些實(shí)施例中，控制模塊32b可利用聯(lián)接到蓄電池系統(tǒng)12的溫度傳感器60來直接測量鋰離子蓄電池模塊28的溫度。在其它實(shí)施例中，控制模塊32b可利用其它類型的傳感器60來測量指示鋰離子蓄電池溫度162的參數(shù)。

此外，控制模塊32b可確定先前蓄電池溫度252(過程框284)。在一些實(shí)施例中，先前蓄電池溫度252可包括先前在鋰離子蓄電池模塊28的壽命期間所測量的蓄電池溫度的一部分或全部。此外，在一些實(shí)施例中，先前蓄電池溫度248可存儲在存儲器36中。因此，控制模塊32b可通過從存儲器36檢索先前總線電壓248來對其進(jìn)行確定。另外，控制模塊32b可將目前所確定的鋰離子蓄電池溫度162作為先前蓄電池溫度252的一部分存儲在存儲器36中以便于確定未來時間步中的蓄電池年齡。

使用遞歸蓄電池模型168，控制模塊32b可確定當(dāng)前蓄電池年齡250(過程框286)。更具體地，控制模塊32b可確定鋰離子蓄電池模塊28的總壽命中有多少已被耗盡。例如，在所描述的示例中，遞歸蓄電池模型168可描述蓄電池使用壽命中已經(jīng)被耗盡的那部分與過去的和目前的蓄電池溫度(例如，蓄電池溫度162和先前蓄電池溫度252)的大小和/或持續(xù)時間之間的關(guān)系。在一些實(shí)施例中，可用年數(shù)來表達(dá)當(dāng)前蓄電池年齡250，例如基于蓄電池使用壽命閾值267乘以耗盡百分?jǐn)?shù)。

返回到圖27的過程270，控制模塊32b然后可使用蓄電池壽命模型170來確定鋰離子蓄電池266的預(yù)測蓄電池使用壽命266(過程框276)。更具體地，預(yù)測蓄電池使用壽命266可包括當(dāng)前蓄電池年齡250和預(yù)測剩余蓄電池使用壽命266的總和。在上文所描述的實(shí)施例中，蓄電池壽命模型170可至少部分地基于預(yù)測駕駛模式202和當(dāng)前蓄電池年齡250(例如，日歷年齡和/或循環(huán)年齡)來確定預(yù)測蓄電池使用壽命266。

如上文所描述，日歷老化可由鋰離子蓄電池溫度162導(dǎo)致。因此，為確定由于日歷老化產(chǎn)生的預(yù)測蓄電池使用壽命，蓄電池壽命模型170可至少部分地基于預(yù)測駕駛模式202來確定預(yù)期在未來操作中出現(xiàn)的鋰離子蓄電池溫度。更具體地，如上文所描述，預(yù)測駕駛模式202可描述在未來預(yù)測時域內(nèi)所預(yù)期的蓄電池電流。因而，可至少部分地基于預(yù)期蓄電池電流來確定預(yù)期鋰離子蓄電池溫度。蓄電池壽命模型170然后可基于所述預(yù)期溫度將如何影響鋰離子蓄電池模塊28的壽命來確定預(yù)測剩余日歷使用壽命。

此外，如上文所描述，循環(huán)老化可由對鋰離子蓄電池模塊28充電/放電導(dǎo)致。在一些實(shí)施例中，可基于鋰離子蓄電池模塊28的蓄電池電池來確定鋰離子蓄電池模塊28何時充電及鋰離子蓄電池模塊28何時放電。此外，如圖17c中所描述，正蓄電池電流可表明鋰離子蓄電池模塊28正在充電，而負(fù)蓄電池電流可表明鋰離子蓄電池模塊28正在放電。此外，通過對蓄電池電流求積分，可確定能量吞吐量預(yù)測(其可向預(yù)測剩余循環(huán)使用壽命提供進(jìn)一步指示)，因為隨著鋰離子蓄電池28老化，存儲容量可減小且單元內(nèi)阻可增加。

因此，由于預(yù)測駕駛模式202可描述在未來預(yù)測時域內(nèi)所預(yù)期的蓄電池電流，蓄電池模型170至少部分地基于預(yù)測駕駛模式202來確定由于循環(huán)老化產(chǎn)生的預(yù)測蓄電池使用壽命。然后，蓄電池壽命模型170可基于預(yù)期在未來預(yù)測時域中的充電/放電循環(huán)的次數(shù)和/或預(yù)測能量吞吐量來確定預(yù)測剩余循環(huán)使用壽命。

以這種方式，控制模塊32b可確定鋰離子蓄電池28的預(yù)測剩余使用壽命(例如，預(yù)測剩余日歷使用壽命和/或預(yù)測剩余循環(huán)使用壽命)。在一些實(shí)施例中，預(yù)測剩余日歷使用壽命和預(yù)測剩余循環(huán)使用壽命可組合成單個預(yù)測剩余使用壽命(例如，通過對這兩者求平均值或取這兩者中的較小者)。然后，控制模塊32b可通過將當(dāng)前蓄電池年齡250和預(yù)測剩余使用壽命加到一起來確定鋰離子蓄電池266的預(yù)測蓄電池使用壽命266。

此外，控制模塊32b可至少部分地基于預(yù)測蓄電池使用壽命266和蓄電池使用壽命閾值267來確定蓄電池壽命目標(biāo)溫度軌跡268(過程框278)。更具體地，控制模塊32b可比較這兩者以確定預(yù)測蓄電池使用壽命266是小于、等于還是大于蓄電池使用壽命閾值267。然后，控制模塊32b可至少部分地基于該比較來確定蓄電池壽命溫度軌跡268以調(diào)節(jié)預(yù)測蓄電池使用壽命266。例如，當(dāng)預(yù)測蓄電池使用壽命266小于蓄電池使用壽命閾值267時，控制模塊32b可確定蓄電池壽命目標(biāo)溫度軌跡268以減小未來蓄電池溫度。另一方面，當(dāng)預(yù)測蓄電池使用壽命266大于蓄電池使用壽命閾值267時，控制模塊32b可確定蓄電池壽命目標(biāo)溫度軌跡268以使得能夠增加蓄電池溫度，這可便于提高蓄電池燃料經(jīng)濟(jì)性貢獻(xiàn)。

除使用壽命之外，控制模塊32b還可至少部分地基于鋰離子蓄電池模塊28的燃料經(jīng)濟(jì)性貢獻(xiàn)來控制蓄電池系統(tǒng)12的操作。例如，鋰離子蓄電池模塊28可通過在再生制動期間捕獲電功率和在起停期間供應(yīng)電功率來影響燃料經(jīng)濟(jì)性，由此減少對交流發(fā)電機(jī)18的使用并改進(jìn)燃料經(jīng)濟(jì)性。在一些實(shí)施例中，控制模塊32b可使用燃料經(jīng)濟(jì)性模型172來確定預(yù)測蓄電池燃料經(jīng)濟(jì)性貢獻(xiàn)。

為幫助說明，圖29中描述了燃料經(jīng)濟(jì)性模型172的一個實(shí)施例。應(yīng)理解，所描述的燃料經(jīng)濟(jì)性模型172僅僅旨在為說明性的而非限制性的。一般地，燃料經(jīng)濟(jì)性模型172可為描述在預(yù)測時域內(nèi)鋰離子蓄電池模塊28對車輛10的燃料經(jīng)濟(jì)性的預(yù)期貢獻(xiàn)(例如，預(yù)測蓄電池燃料經(jīng)濟(jì)性貢獻(xiàn)288)的模型。例如，在所描繪的實(shí)施例中，燃料經(jīng)濟(jì)性模型172至少部分地基于預(yù)測駕駛模式202、蓄電池電流158和蓄電池燃料經(jīng)濟(jì)性貢獻(xiàn)閾值290來確定預(yù)測蓄電池燃料經(jīng)濟(jì)性貢獻(xiàn)288。此外，基于預(yù)測燃料經(jīng)濟(jì)性貢獻(xiàn)288，燃料經(jīng)濟(jì)性模型172可確定燃料經(jīng)濟(jì)性目標(biāo)溫度軌跡292，如下文將更詳細(xì)地描述，該燃料經(jīng)濟(jì)性目標(biāo)溫度軌跡可用于確定供應(yīng)至熱預(yù)測模型164的目標(biāo)溫度軌跡206。

圖30中描述了用于操作燃料經(jīng)濟(jì)性模型172的過程294的一個實(shí)施例。一般地，過程294包括確定預(yù)測駕駛模式(過程框296)、確定蓄電池電流(過程框298)、確定蓄電池燃料經(jīng)濟(jì)性貢獻(xiàn)閾值(過程框300)、確定蓄電池燃料經(jīng)濟(jì)性貢獻(xiàn)(過程框302)和確定燃料經(jīng)濟(jì)性目標(biāo)溫度軌跡(過程框304)。在一些實(shí)施例中，可通過指令來實(shí)施過程294，所述指令存儲在存儲器36和/或另一個合適的有形、非暫時性計算機(jī)可讀介質(zhì)中，且可由處理器34和/或另一個合適的處理電路來執(zhí)行。

因此，控制模塊32b可確定預(yù)測駕駛模式202(過程框296)。在一些實(shí)施例中，控制模塊32b可使用如過程236中所描述的駕駛模式辨識模型166來確定預(yù)測駕駛模式202。此外，控制模塊32b可確定蓄電池電流158(過程框298)。在一些實(shí)施例中，控制模塊32b可利用電聯(lián)接到鋰離子蓄電池模塊28的端子54的電流傳感器來測量蓄電池電流158(例如，用于對鋰離子蓄電池模塊28充電的電流和由鋰離子蓄電池模塊28所輸出的電流)。

另外，控制模塊32b可確定蓄電池燃料經(jīng)濟(jì)性閾值290(過程框300)。一般地，蓄電池燃料經(jīng)濟(jì)性貢獻(xiàn)閾值290可描述鋰離子蓄電池模塊28期望有助于(例如，改進(jìn))車輛10的燃料經(jīng)濟(jì)性的閾值量。因此，在一些實(shí)施例中，蓄電池燃料經(jīng)濟(jì)性貢獻(xiàn)閾值290可由車輛10和/或蓄電池系統(tǒng)12的制造商進(jìn)行預(yù)定且被存儲在存儲器36中。因此，控制模塊32b可通過從存儲器36檢索蓄電池燃料經(jīng)濟(jì)性貢獻(xiàn)閾值來對其進(jìn)行確定。

使用燃料經(jīng)濟(jì)性模型172，控制模塊32b然后可確定預(yù)測蓄電池燃料經(jīng)濟(jì)性貢獻(xiàn)288(過程框302)。更具體地，預(yù)測蓄電池燃料經(jīng)濟(jì)性貢獻(xiàn)288可描述由鋰離子蓄電池模塊28在預(yù)測時域內(nèi)導(dǎo)致的對車輛10的燃料經(jīng)濟(jì)性的影響。在一些實(shí)施例中，預(yù)測蓄電池燃料經(jīng)濟(jì)性貢獻(xiàn)288可描述由使用鋰離子蓄電池模塊28導(dǎo)致的對燃料經(jīng)濟(jì)性的益處和由減少使用鋰離子蓄電池模塊28(例如，降低定額)導(dǎo)致的對燃料經(jīng)濟(jì)性的危害。例如，預(yù)測蓄電池燃料經(jīng)濟(jì)性貢獻(xiàn)288可說明預(yù)期鋰離子蓄電池模塊28在再生制動期間何時捕獲電功率及將電功率供應(yīng)至電氣系統(tǒng)44，由此減少對交流發(fā)電機(jī)18的使用并改進(jìn)燃料經(jīng)濟(jì)性。

在上文所描述的實(shí)施例中，燃料經(jīng)濟(jì)性模型172可至少部分地基于預(yù)測駕駛模式202、蓄電池電流158和蓄電池燃料經(jīng)濟(jì)性閾值290來確定預(yù)測蓄電池燃料經(jīng)濟(jì)性貢獻(xiàn)288。如上文所描述，蓄電池電流158和預(yù)測駕駛模式202可描述在預(yù)測時域內(nèi)的預(yù)期蓄電池電流。更具體地，預(yù)期蓄電池電流中的模式可指示由鋰離子蓄電池模塊28所執(zhí)行的操作。例如，電流放電脈沖可指示在起停操作期間啟動內(nèi)燃機(jī)24。此外，電流充電脈沖可表明鋰離子蓄電池模塊28在再生制動期間捕獲電能。以這種方式，控制模塊32b可確定預(yù)期鋰離子蓄電池模塊28在預(yù)測時域期間何時執(zhí)行影響車輛10的燃料經(jīng)濟(jì)性的操作(例如，起停)及/或執(zhí)行該操作的持續(xù)時間。

至少部分地基于預(yù)測蓄電池燃料經(jīng)濟(jì)性貢獻(xiàn)288和蓄電池燃料經(jīng)濟(jì)性閾值290，控制模塊32b可確定燃料經(jīng)濟(jì)性目標(biāo)溫度軌跡292(過程框302)。更具體地，控制模塊32b可比較這兩者以確定預(yù)測蓄電池燃料經(jīng)濟(jì)性貢獻(xiàn)288是小于、等于還是大于蓄電池燃料經(jīng)濟(jì)性貢獻(xiàn)閾值290。然后，控制模塊32b可至少部分地基于該比較來確定燃料經(jīng)濟(jì)性目標(biāo)溫度軌跡292以調(diào)節(jié)預(yù)測蓄電池燃料經(jīng)濟(jì)性貢獻(xiàn)288。例如，當(dāng)預(yù)測蓄電池燃料經(jīng)濟(jì)性貢獻(xiàn)288小于蓄電池燃料經(jīng)濟(jì)性貢獻(xiàn)閾值290時，控制模塊32b可確定燃料經(jīng)濟(jì)性目標(biāo)溫度軌跡292以使得能夠增加鋰離子蓄電池溫度且因此增加鋰離子蓄電池模塊28操作。另一方面，當(dāng)預(yù)測蓄電池燃料經(jīng)濟(jì)性貢獻(xiàn)288大于預(yù)測蓄電池燃料經(jīng)濟(jì)性閾值290時，控制模塊32b可確定燃料經(jīng)濟(jì)性目標(biāo)溫度軌跡292以使得能夠減小蓄電池溫度，這可便于改進(jìn)蓄電池使用壽命。

返回到圖21的過程218，如上文所描述，控制模塊32b可確定目標(biāo)溫度軌跡206，該目標(biāo)溫度軌跡說明各種因素，諸如鋰離子蓄電池模塊28的蓄電池使用壽命和/或鋰離子蓄電池模塊28的燃料經(jīng)濟(jì)性貢獻(xiàn)。因此，在一些實(shí)施例中，控制模塊32b可至少部分地基于蓄電池壽命目標(biāo)溫度軌跡268和/或燃料經(jīng)濟(jì)性目標(biāo)溫度軌跡292(例如，因素目標(biāo)溫度軌跡)來確定目標(biāo)溫度軌跡206。

然而，在一些例子中，各種因素可呈相反關(guān)系。例如，通過增加鋰離子蓄電池模塊28的充電/放電，可增加燃料經(jīng)濟(jì)性貢獻(xiàn)。然而，增加的充電/放電也可導(dǎo)致蓄電池溫度增加，這降低了鋰離子蓄電池模塊28的使用壽命。因此，控制模塊32b可利用目標(biāo)函數(shù)165來提供各種因素之間的權(quán)重。例如，目標(biāo)函數(shù)165可使得能夠比起蓄電池燃料經(jīng)濟(jì)性貢獻(xiàn)更加強(qiáng)調(diào)蓄電池使用壽命。因此，在此類實(shí)施例中，當(dāng)確定目標(biāo)溫度軌跡206時，蓄電池壽命目標(biāo)溫度軌跡268可比燃料經(jīng)濟(jì)性目標(biāo)溫度軌跡292被更重地加權(quán)。

事實(shí)上，在一些實(shí)施例中，目標(biāo)函數(shù)165可使得能夠動態(tài)地改變因素之間的權(quán)重。例如，用戶(例如，駕駛員或機(jī)械師)可基于個人重要性來手動地改變權(quán)重。此外或可替代地，當(dāng)某個因素降到閾值以下和/或接近閾值時，可通過更加強(qiáng)調(diào)該因素來自動地調(diào)節(jié)權(quán)重。例如，鋰離子蓄電池溫度162與溫度閾值越接近，可更加強(qiáng)調(diào)鋰離子蓄電池溫度162。因此，在此類實(shí)施例中，當(dāng)確定目標(biāo)溫度軌跡206時，溫度閾值可比蓄電池壽命目標(biāo)溫度軌跡268和燃料經(jīng)濟(jì)性目標(biāo)溫度軌跡292被更重地加權(quán)。

基于目標(biāo)溫度軌跡和/或溫度閾值206，控制模塊32b可確定預(yù)測溫度軌跡208(過程框228)。更具體地，可確定預(yù)測溫度軌跡208使得將預(yù)測溫度軌跡208朝向目標(biāo)溫度軌跡引導(dǎo)。此外或可替代地，可確定預(yù)測溫度軌跡208使得預(yù)測溫度軌跡保持低于溫度閾值。

返回到圖19的過程180，控制模塊32b可確定蓄電池參數(shù)設(shè)定點(diǎn)174并實(shí)施蓄電池參數(shù)設(shè)定點(diǎn)174以實(shí)現(xiàn)預(yù)測溫度軌跡208(過程框198)。如上文所描述，在一些實(shí)施例中，控制模塊32b可命令蓄電池系統(tǒng)12實(shí)施蓄電池參數(shù)設(shè)定點(diǎn)174以對蓄電池系統(tǒng)12降低定額和/或重新定額，由此控制鋰離子蓄電池溫度162。

例如，控制模塊32b可命令電能發(fā)電機(jī)42減小所產(chǎn)生的充電電流210和/或充電電壓214以對蓄電池系統(tǒng)12降低定額，由此降低鋰離子蓄電池溫度162。此外，控制模塊32b可命令電能發(fā)電機(jī)42增加所產(chǎn)生的充電電流210和/或充電電壓214以對蓄電池系統(tǒng)12重新定額，由此增加鋰離子蓄電池模塊28的操作。另外，控制模塊32b可命令蓄電池系統(tǒng)12減小由鋰離子蓄電池模塊28所輸出的放電電流212和/或放電電壓216以對蓄電池系統(tǒng)12降低定額。

因而，上文所描述的智能控制方案可便于至少部分地基于目前所確定的操作參數(shù)(例如，鋰離子蓄電池溫度162)和溫度閾值以及在預(yù)測時域內(nèi)的預(yù)測操作參數(shù)和目標(biāo)溫度軌跡來控制鋰離子蓄電池模塊28的溫度。例如，使用目標(biāo)溫度軌跡206可便于降低定額/重新定額技術(shù)至少部分地基于是否預(yù)期操作參數(shù)的預(yù)測軌跡接近或超過各自的閾值來搶占式地冷卻鋰離子蓄電池模塊28。

為幫助說明，下文描述使用智能降低定額方案來測試車輛的結(jié)果。更具體地，以1個新歐洲駕駛循環(huán)(nedc)來駕駛車輛。圖31a中描述了nedc。更具體地，圖31a是以駕駛循環(huán)曲線306來描述車輛速度的圖，其中以秒為單位的時間示于x軸上且車輛速度示于y軸上。

如由駕駛循環(huán)曲線306所描述，通過城市駕駛循環(huán)在0秒到780秒之間駕駛車輛4次。更具體地，在每個城市駕駛循環(huán)期間，車輛開始空轉(zhuǎn)。在保持空轉(zhuǎn)11秒之后，使車輛在4秒內(nèi)加速到近似5m/s，巡航8秒，且在5秒內(nèi)減速直到停止。在保持空轉(zhuǎn)21秒之后，使車輛在12秒內(nèi)加速到近似10m/s，巡航24秒，且在11秒內(nèi)減速直到停止。在保持空轉(zhuǎn)另外21秒之后，使車輛在26秒內(nèi)加速到近似15m/s，巡航12秒，在8秒內(nèi)減速到近似10m/s，巡航另外13秒，且在12秒內(nèi)減速直到停止。

此外，如由駕駛循環(huán)曲線306所描述，通過市區(qū)外駕駛循環(huán)在780秒與1180秒之間駕駛車輛。更具體地，車輛開始市區(qū)外駕駛循環(huán)空轉(zhuǎn)。在保持空轉(zhuǎn)20秒之后，使車輛在41秒內(nèi)加速到近似20m/s，巡航50秒，且在8秒內(nèi)減速到近似15m/s。在以8m/s巡航69秒之后，使車輛在13秒內(nèi)再次加速到近似20m/s，以20m/s巡航50秒，且在30秒內(nèi)加速到近似30m/s。在以30m/s巡航30秒之后，使車輛在20秒內(nèi)加速到近似35m/s，以35m/s巡航10秒，在34秒內(nèi)減速到停止，且空轉(zhuǎn)20秒。

在nedc期間，當(dāng)車輛減速時，鋰離子蓄電池模塊28捕獲電能。此外，鋰離子蓄電池模塊28將電功率供應(yīng)至車輛電氣系統(tǒng)和點(diǎn)火系統(tǒng)以在起停操作期間重新啟動內(nèi)燃機(jī)。為幫助說明，圖31b中說明了在nedc期間所測量的鋰離子蓄電池的蓄電池電流。更具體地，圖31b是以電流曲線308來描述蓄電池電流的圖，其中以秒為單位的時間示于x軸上且蓄電池電流示于y軸上。更具體地，正蓄電池電流表明鋰離子蓄電池正在充電，而負(fù)蓄電池電流表明鋰離子蓄電池正在放電。

如由電流曲線308所描述，在每個城市駕駛循環(huán)期間，鋰離子蓄電池在11秒供應(yīng)放電電流的脈沖以啟動內(nèi)燃機(jī)，并在23秒與28秒之間捕獲由于再生制動產(chǎn)生的充電電流。此外，鋰離子蓄電池模塊28在49秒供應(yīng)放電電流的脈沖以啟動內(nèi)燃機(jī)，并在75秒到86秒捕獲由于再生制動產(chǎn)生的充電電流。另外，鋰離子蓄電池在107秒供應(yīng)放電電流的脈沖以啟動內(nèi)燃機(jī)24，在145秒到153秒和166秒到188秒捕獲由于再生制動產(chǎn)生的充電電流。

此外，如由電流曲線308所描述，蓄電池電流在每個城市駕駛循環(huán)期間近似相同。因此，當(dāng)車輛開始每個駕駛循環(huán)時，車輛中的控制模塊32b能夠確定車輛的預(yù)測駕駛模式202。例如，基于蓄電池電流確定車輛從195秒到206秒保持空轉(zhuǎn)、從206秒到210秒加速到近似5m/s和從210秒到218秒以5m/s巡航，控制模塊32b能夠確定預(yù)測駕駛模式202。更具體地，控制模塊32b在218秒確定預(yù)定駕駛模式202使得預(yù)期車輛從218秒到223秒減速到停止、從223秒到244秒保持空轉(zhuǎn)且從244秒到256秒加速到近似10m/s。

以這種方式，車輛能夠至少部分地基于預(yù)測駕駛模式202來實(shí)施蓄電池參數(shù)設(shè)定點(diǎn)174。例如，在218秒，車輛能夠確定預(yù)測溫度軌跡208、預(yù)測蓄電池內(nèi)阻204和至少從218秒到256秒的預(yù)測蓄電池燃料經(jīng)濟(jì)性貢獻(xiàn)288。以這種方式，車輛能夠在期望時搶占式地對蓄電池系統(tǒng)12降低定額和重新定額。

換句話說，本文中所描述的技術(shù)可增補(bǔ)蓄電池系統(tǒng)12中的冷卻部件，諸如排氣系統(tǒng)66和熱力系統(tǒng)68。事實(shí)上，這些技術(shù)可使得車輛能夠只依賴具有被動式冷卻部件(諸如，冷卻散熱片74)的被動式熱力系統(tǒng)，而不使用額外的主動式冷卻部件(諸如，風(fēng)扇或蒸發(fā)器板)。

因此，一個或多個所公開的實(shí)施例可單獨(dú)地或組合地提供一個或多個技術(shù)效應(yīng)，包括改進(jìn)蓄電池系統(tǒng)的性能。特定地，所公開的實(shí)施例可對蓄電池系統(tǒng)降低定額/重新定額，以(例如)基于鋰離子蓄電池的燃料經(jīng)濟(jì)性貢獻(xiàn)、鋰離子蓄電池的使用壽命和/或蓄電池系統(tǒng)的電荷捕獲效率來調(diào)節(jié)蓄電池系統(tǒng)中的鋰離子蓄電池的溫度。例如，當(dāng)鋰離子蓄電池的溫度達(dá)到溫度閾值時，控制模塊可利用反應(yīng)式控制方案來對蓄電池系統(tǒng)降低定額，以減少鋰離子蓄電池的操作。此外或可替代地，控制模塊可利用智能控制方案以至少部分地基于鋰離子蓄電池的溫度的預(yù)測軌跡來對蓄電池系統(tǒng)降低定額。以這種方式，本文中所描述的技術(shù)使得能夠至少部分地基于各種性能因素來控制蓄電池系統(tǒng)的操作。說明書中的技術(shù)效應(yīng)和技術(shù)問題是例示性的而非限制性的。應(yīng)當(dāng)指出的是，說明書中所描述的實(shí)施例可具有其它技術(shù)效應(yīng)，并且可以解決其它技術(shù)問題。

已通過舉例說明示出了上文所描述的具體實(shí)施例，且應(yīng)理解，這些實(shí)施例可易受各種修改和替代形式的影響。應(yīng)進(jìn)一步理解，權(quán)利要求書并非旨在受限于所公開的特定形式，而是涵蓋在本公開的精神和范圍內(nèi)的所有修改、等效物和替代例。