本發(fā)明涉及用于混合動力車輛的充電技術(shù)。

背景技術(shù)：

混合動力車輛具有兩種類型的驅(qū)動力，一種由發(fā)動機產(chǎn)生，而另一種由電機產(chǎn)生。電機將電池(二次電池)的電能轉(zhuǎn)換成驅(qū)動力。發(fā)動機不僅可以提供驅(qū)動力，還可以為電池充電。電池還可以由電機的再生電力來充電。

電池的充電狀態(tài)(SOC)的大的變化導致電池劣化。因此，通常為SOC設置下限值和上限值以控制充電和放電，以使得SOC落入從上限值到下限值的范圍(下文中稱為“容許范圍”)內(nèi)。

混合動力車輛在啟動時主動地驅(qū)動發(fā)動機以對發(fā)動機進行預熱。在以下描述中，期間對發(fā)動機進行預熱的發(fā)動機行駛模式下的這種行駛稱為“冷行駛”。當發(fā)動機被充分預熱時，換言之，當冷行駛完成時，車輛從那時起在正常行駛模式下行駛，同時維持發(fā)動機與電機之間驅(qū)動力的平衡。

日本專利申請公開第2014-221576(JP 2014-221576 A)號中所公開的混合動力車輛通過使用發(fā)動機驅(qū)動力的一部分在冷行駛期間使電機旋轉(zhuǎn)來同時為電池充電并且并行地對發(fā)動機進行預熱。在以下描述中，在冷行駛期間使用發(fā)動機驅(qū)動力為電池充電被稱為“冷充電”。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

然而，如果SOC在啟動冷行駛時已經(jīng)足夠大，則冷充電效果受到限制。例如，如果SOC已經(jīng)達到目標充電率，則沒有空間用于執(zhí)行冷充電。因此，為了從冷充電效果充分受益，期望在啟動冷行駛時降低SOC，至少充分低于目標充電率。

本發(fā)明提供了一種用于使混合動力車輛提高冷充電的使用效率的技術(shù)。

在本發(fā)明的一個方面中的車輛控制裝置是一種安裝在混合動力車輛上的車輛控制裝置，該混合動力車輛包括發(fā)動機、電機和用于向電機供應電力的二次電池，并且該混合動力車輛能夠使用由發(fā)動機產(chǎn)生的電動勢對二次電池充電。該車輛控制裝置包括：目標設置單元，被配置成設置二次電池的目標充電率；以及預測單元，被配置成在宿主車輛的行駛路線上獲取預測到停車時間將比預定閾值長的停車地點。目標設置單元被配置成當宿主車輛到達在所預測的停車地點之前預定距離的停車地點之前地點處時，將目標充電率的設置改變?yōu)楸然灸繕顺潆娐市〉闹?，基本目標充電率是在宿主車輛到達停車地點之前地點之前的目標充電率。

根據(jù)以上方面，容易提高冷行駛期間的電池充電效率。

附圖說明

下面將參照附圖來描述本發(fā)明的示例性實施方式的特征、優(yōu)點和技術(shù)意義以及工業(yè)意義，在附圖中，相同的附圖標記表示相同的元件，并且在附圖中：

圖1是示出了冷充電的示意圖；

圖2是示出了第一實施方式中的車輛控制系統(tǒng)的功能框圖；

圖3是示出了路線預測方法的示意圖；

圖4是示出了在地點B處的停車時間的頻率分布的曲線圖；

圖5是示出了在地點E處的停車時間的頻率分布的曲線圖；

圖6是示出了目的地預測的處理順序的順序圖；

圖7是示出了目標充電率的控制過程的流程圖；以及

圖8是示出了第二實施方式中的車輛控制系統(tǒng)的功能框圖。

具體實施方式

圖1是示出了冷充電的示意圖。假設車輛100在時間t0處于地點S處出發(fā)、在時間t1處到達地點P1、在時間t2處到達地點P2并且在時間t3處到達地點G。地點S是出發(fā)地點，并且地點G是目的地。還假設從地點S到地點P1的間距是冷行駛的間距(下文中簡稱為“冷間距”)。圖1的上半部分表示車輛100的行駛路線。圖1的下半部分示出了充電狀態(tài)(SOC)(電池的充電率)的變化。SOC的最小值為0％，并且最大值為100％。為SOC設置容許范圍。該容許范圍由下限值CD和上限值CU來限定。假設下限值CD為約40％并且上限值CU為約80％。

將目標充電率設置在容許范圍內(nèi)。例如，將目標充電率設置為約65％。在以下描述中，在正常行駛時間期間的目標充電率稱為“基本目標充電率”。在該實施方式中假設基本目標充電率為65％。下面描述兩種類型的冷充電方法。一種為目標充電率被固定在基本目標充電率處的方法(標準方法)，而另一種為目標充電率可變的方法(在該實施方式中使用該方法)。

(1)當目標充電率固定時，目標充電率被固定在下限值CD與上限值CU之間的基本目標充電率CM處。本方法中的SOC的變化由SOC-P1表示。如圖所示，對電池進行充電和放電以使得SOC-P1保持在基本目標充電率CM附近。在地點S處啟動之后，車輛100在冷行駛模式下、即在發(fā)動機行駛模式下行駛一段時間。在該時間期間，發(fā)動機不僅使輪胎旋轉(zhuǎn)，還使電機旋轉(zhuǎn)。由于電機用作發(fā)電機，因此可以在冷充電模式下對電池充電。如果SOC低于目標充電率(基本目標充電率CM)，則在冷充電模式下對電池充電。在圖1所示的情況下，由于當車輛100在時間t0處于地點S處出發(fā)時SOC-P1接近基本目標充電率CM，因此本方法不能從冷充電效果充分受益。

(2)當目標充電率可變時，以與(1)中所描述的情況相同的方式在地點S處將目標充電率設置在下限值CD與上限值CU之間的基本目標充電率CM處。區(qū)別在于：在地點S處，SOC被降低至靠近下限值CD的地點。隨后將詳細描述用于降低地點S處的SOC的方法。本方法中的SOC的變化由SOC-P2表示。如附圖中所示，同樣對電池進行充電和放電，以使得SOC-P2保持在基本目標充電率CM附近。在車輛100在地點S處啟動之后，SOC-P2在冷充電模式下上升直到SOC-P2達到基本目標充電率CM為止。由于在啟動時SOC充分低于基本目標充電率CM，因此本方法可以從冷充電效果充分受益。另外，冷充電增加了發(fā)動機上的負載，產(chǎn)生促進發(fā)動機預熱的附加效果。因此，本方法使得冷間距比使用(1)中方法時的冷間距短。

將地點S處的SOC-P2設置得充分低需要用于預測下一冷行駛起始地點、即目的地的技術(shù)。為了滿足這一需求，車輛100使用隨后將描述的方法來預測地點G(目的地)并且在地點G之前預定距離的地點P2處將目標充電率降至靠近下限值CD的地點。此時的目標充電率被稱為“特定目標充電率”。地點P2被稱為“放電地點”。

總之，車輛100在行駛期間預測地點G(目的地)，并且將放電地點P2設置為在地點G之前預定距離的地點處。當車輛100到達放電地點P2時，目標充電率從基本目標充電率降至特定目標充電率。由于在放電地點P2之后電能主動地用作驅(qū)動力，因此SOC-P2迅速降低。因此，當車輛100到達地點G時，SOC-P2降至鄰近下限值CD的地點。當車輛100從地點G重新啟動時，將目標充電率重新設置為基本目標充電率CM。由于SOC-P2在地點G處降至鄰近下限值CD的地點，因此當車輛100從地點G重新啟動時，本方法可以從冷充電效果充分受益。實現(xiàn)冷充電效果的容易性以及較短的冷間距可以帶來燃料節(jié)約。

針對本機構(gòu)的適當功能，需要準確預測地點G(目的地)。下面?zhèn)戎赜谀康牡仡A測方法來描述本技術(shù)。

[第一實施方式]圖2是示出了第一實施方式中的車輛控制系統(tǒng)102的功能框圖。車輛控制系統(tǒng)102的部件由以下來實現(xiàn)：計算機的CPU和存儲器、用于實現(xiàn)附圖中所示部件的載入存儲器中的程序、存儲單元比如存儲程序的硬盤、以及作為其主要元件的硬件和軟件與網(wǎng)絡連接接口的組合。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解的，存在實現(xiàn)方法和裝置的許多變型。以下描述中所參照的附圖示出的不是硬件配置，而是功能塊。

在車輛控制系統(tǒng)102中，車輛控制裝置104和管理中心128經(jīng)由通信網(wǎng)絡138連接。車輛控制裝置104是安裝在車輛100上的電子設備。管理中心128是如下服務器：該服務器從每個車輛控制裝置104收集信息、分析所收集的信息并向車輛控制裝置104發(fā)送指令。

車輛控制裝置104連接至傳感器單元106、汽車導航系統(tǒng)108和電池控制單元114。傳感器單元106收集關(guān)于宿主車輛的外部環(huán)境和行駛軌跡的信息。傳感器單元106可以包括轉(zhuǎn)向角傳感器、橫擺率傳感器、車輪脈沖傳感器、雷達和方向指示器。

電池116是鋰離子二次電池(蓄電池)。電池控制單元114通過控制發(fā)動機110和電機112來控制電池116的SOC。車輛控制單元104為電池控制單元114指定目標充電率。如上所述，目標充電率在正常行駛時間期間設置為基本目標充電率CM，必要時設置為低于基本目標充電率CM的特定目標充電率CD。該實施方式中的車輛控制裝置104的每個功能塊由電子控制單元(ECU)和在ECU上執(zhí)行的軟件程序來配置。

車輛控制裝置104包括通信單元118、記錄單元120、位置檢測單元122、預測單元124和目標設置單元126。位置檢測單元122從傳感器單元106和汽車導航系統(tǒng)108獲取車輛100的當前位置。必要時，記錄單元120記錄所感測的信息(下文中稱為“初級信息”)，比如車輛的當前位置、停止時間、啟動時間和車輛速度。停止時間是接收停止發(fā)動機110的指令的時間，并且啟動時間是接收啟動發(fā)動機110的指令的時間。通信單元118定期地向管理中心128發(fā)送包括車輛ID的初級信息。車輛ID是唯一地識別車輛的信息。

預測單元124基于從傳感器單元106獲取的車輛速度信息和轉(zhuǎn)向角信息以及汽車導航系統(tǒng)108中設置的路線設置信息，來預測車輛100的行駛路線。另外，預測單元124基于從管理中心128發(fā)送的信息來識別目的地。目標設置單元126設置目標充電率。目標設置單元126的目的在于提高冷充電效果。

管理中心128包括天氣信息存儲單元130、分析單元132、通信單元134和歷史信息存儲單元136。通信單元134定期地從車輛控制裝置104接收初級信息。分析單元132處理初級信息以生成“二次信息”并且將所生成的二次信息記錄在歷史信息存儲單元136中。二次信息包括關(guān)于停車的信息。即，二次信息是表示車輛100的停車日期/時間(時間區(qū)域和星期幾)、停車時間和停車地點的信息。歷史信息存儲單元136存儲關(guān)于具有與行駛歷史信息相關(guān)聯(lián)的車輛ID的每個車輛的行駛歷史信息(二次信息)。天氣信息存儲單元130存儲天氣信息，特別是表示每個地點處的預報溫度的天氣信息。分析單元132基于存儲在歷史信息存儲單元136中的行駛歷史信息(二次信息)以及天氣信息來預測車輛100的目的地。隨后將詳細描述預測方法。通信單元134將目的地返回至車輛控制裝置104。

第一實施方式中的車輛100與管理中心128一起工作來預測目的地。在該實施方式中，“停車”是指“車輛100的發(fā)動機110停止的狀態(tài)”。另外，“停止”大致分為兩種：一種是“短時間停車”，其中發(fā)動機110沒有冷卻很多，或者換言之，要么不需要冷行駛，要么不需要這么多冷行駛；以及另一種是“長時間停車”，其中需要充分的冷行駛。更具體地，停車分類為停車時間長于閾值(下文中稱為“停車閾值”)的長時間停車和停車時間短于閾值的短時間停車。在該實施方式中，停車閾值為六小時。如隨后將描述的，應當注意，停車閾值根據(jù)天氣信息可變。在短時間停車模式下車輛停車或即將停車的地點稱為“經(jīng)過地點”，而在長時間停車模式下車輛停車或即將停車的地點稱為“目的地”。

圖3是示出了路線預測方法的示意圖。歷史信息存儲單元136存儲關(guān)于每個車輛100的行駛歷史信息。行駛歷史信息(二次信息)包括關(guān)于車輛停車的信息(日期/時間、位置和停車時間)。圖3中示出的行駛歷史信息表示車輛100曾經(jīng)有三十五次停在地點A處。三十五次停車包括短時間停車和長時間停車兩者。離開地點A的車輛100在三十五次中有二十五次朝著地點B行駛，并且有十次朝著地點C行駛。因此，分析單元132預測到當車輛100停在地點A處時，車輛100最有可能朝著地點B行駛。

車輛100曾經(jīng)有二十五次停在地點B處，并且此后有二十次朝著地點E行駛，并且剩下的五次朝著地點D行駛。根據(jù)上述預測方法，預測到當車輛100停在地點A處時，車輛將按照地點B、地點E和地點F的順序停車。以這種方式，分析單元132基于行駛歷史信息來預測最可能的行駛路線。接下來，分析單元132識別地點B、地點E和地點F中的每一個地點是車輛將短時間停車的經(jīng)過地點或還是車輛將長時間停車的目的地。

在以下描述中，假設車輛100在星期二的13:30于地點A處出發(fā)。還假設分析單元132基于從地點A到地點B、地點E和地點F的距離預測出車輛將分別在14:00、15:00和16:00到達地點B、地點E和地點F。

圖4是示出了在地點B處的停車時間的頻率分布的圖。更具體地，該圖示出了當車輛100在星期二的14:00之前和之后的時間區(qū)域(例如，13:30–14:30)內(nèi)在地點B處停車時的停車時間的分布。例如，當車輛100曾經(jīng)在該時間區(qū)域內(nèi)停車時，車輛100停車持續(xù)三小時(等于或長于三小時并且短于四小時)的次數(shù)為五次。圖4中所示的行駛歷史信息表示當車輛100在星期二的14:00之前和之后的時間區(qū)域內(nèi)停車時最頻繁的停車時間值為四小時(等于或長于四小時并且短于五小時)。即，當車輛100在星期二的13:30于地點A處出發(fā)時，車輛100將很有可能在14:00時在地點B處停車。此時，由于所預測的停車時間為四小時，其小于六小時的停車閾值，因此預測車輛100將以短時間停車模式停車。使用上述過程，分析單元132確定出地點B不是目的地而是經(jīng)過地點。由于車輛100以短時間停車模式停在地點B處，因此發(fā)動機110沒有冷卻很多，結(jié)果車輛100在地點B處啟動之后的冷間距變短。在這種情況下，不希望充分的冷充電，并且因此，在地點B之前的地點處不降低目標充電率。

圖5是示出了在地點E處的停車時間的頻率分布的曲線圖。更具體地，該圖示出了當車輛100在星期二的15:00之前和之后的時間區(qū)域(例如，14:30–15:30)內(nèi)在地點E處停車時的停車時間的分布。如附圖中所示，當車輛100曾經(jīng)在星期二的15:00之前和之后的時間區(qū)域內(nèi)停車時最頻繁的停車時間值為七小時(等于或長于七小時并且短于八小時)。即，當車輛100在星期二的13:30于地點A處出發(fā)時，車輛100將很有可能在15:00時在地點E處停車。此時，由于所預測的停車時間為七小時，其大于六小時的停車閾值，因此預測車輛100將以長時間停車模式停車。使用上述過程，分析單元132確定出地點E是目的地。由于車輛100以長時間停車模式停在地點E處，因此發(fā)動機110被充分冷卻。由于車輛100在地點E處啟動之后的冷間距變長，因此希望充分的冷充電。因此，在地點E之前的地點處設置放電地點。當車輛100到達放電地點處時，目標充電率降低。

如上所述，當車輛100位于地點A處時，基于行駛歷史信息識別出地點E為目的地，并且將在行駛路線中距離地點E預定距離(例如，在地點E之前五公里)的地點設置為放電地點。然而，應當注意，以上描述是基于預測的，但是車輛100將不總是如所預測的那樣行駛。例如，當車輛100在地點A處啟動并且此后朝著地點C而不是地點B行駛時，所預測的行駛路線改變?yōu)橛傻攸cC、地點D和地點A組成的路線(參見圖3)。在這種情況下，分析單元132以類似的方式從地點C、地點D和地點A中識別目的地，并且目標設置單元126重新設置放電地點。

圖6是示出了目的地預測的處理順序的順序圖。圖6中所示的處理是以定期的間隔、例如以幾分鐘的間隔重復進行的循環(huán)處理。位置檢測單元122從傳感器單元106和汽車導航系統(tǒng)108獲取當前位置(S10)。此時，如果車輛100停止并且然后啟動，則記錄單元120還獲取車輛速度以及停止時間和啟動時間。記錄單元120記錄感測的信息作為初級信息。通信單元118將車輛ID添加至初級信息并且將初級信息發(fā)送至管理中心128(S12)。

當管理中心128的通信單元134接收到初級信息時，分析單元132對存儲在歷史信息存儲單元136中的行駛歷史信息(二次信息)進行更新(S14)。例如，當接收到表示停止時間的信息并且此后接收到表示啟動時間的信息時，分析單元132將從停止時間到啟動時間的時間識別為停車時間。使用以這種方式所識別的停車時間，對例如圖4和圖5中所示的頻率分布信息進行更新。另外，當檢測到停車時，分析單元132更新從先前停車地點到當前停車地點的行駛頻率。使用以這種方式更新的關(guān)于行駛頻率的信息，對圖3中所示的行駛路線信息進行更新。

分析單元132基于車輛100的當前位置和圖3中所示的行駛路線預測信息來預測在當前位置之后的停車地點(S16)。以這種方式，分析單元132將一個或更多個停車地點識別為目的地的候選。分析單元132計算車輛將到達每個候選地點的估計時間(S18)?？梢允褂门c汽車導航系統(tǒng)108所使用的算法相似的算法來計算所估計的到達時間。

分析單元132使用通過參照圖4和圖5所描述的方法來預測在每個候選地點處的停車時間(S20)。盡管在該實施方式中根據(jù)其將停車分類為短時間停車和長時間停車的停車閾值為六小時，但可以根據(jù)外部空氣溫度來調(diào)整該停車閾值。例如，由于發(fā)動機110在冬天即使當停車時間短至三小時時也被充分冷卻，因此當車輛100重新啟動時需要充分冷行駛。為了解決該問題，如果在候選地點的估計到達時間處的估計溫度低于預定溫度閾值(例如，5℃)，則分析單元132將停車閾值從六小時降至兩小時。以這種方式，分析單元132根據(jù)所估計的外部空氣溫度來校正停車閾值(S22)。將每個地點的估計溫度作為天氣信息保存在天氣信息存儲單元130中。例如，管理中心128可以從氣象局獲取天氣信息。分析單元132將被預測為車輛100停車長于停車閾值的第一候選地點識別為目的地(S24)。

管理中心128的通信單元134通知車輛控制裝置104關(guān)于所預測的目的地以及經(jīng)過地點(S26)。預測單元124基于經(jīng)過地點和目的地來預測行駛路線并且在目的地之前預定距離的地點處設置放電地點(S28)。

定期地執(zhí)行圖6中所示的處理。因此，在車輛100到達目的地之前，可以改變所預測的目的地或經(jīng)過地點。如果目的地或經(jīng)過地點改變，則必要時預測單元124重新設置放電地點。

圖7是示出了目標充電率的控制過程的流程圖。圖7中所示的處理是以定期的間隔、例如以幾分鐘的間隔由車輛控制裝置104重復進行的循環(huán)處理。圖7中的處理由車輛控制裝置104在獨立模式下執(zhí)行。位置檢測單元122定期地檢測車輛100的當前位置并且確定車輛100是否已經(jīng)到達放電地點(S30)。如果車輛100已經(jīng)到達放電地點(S30中為是)，則目標設置單元126將目標充電率從基本目標充電率降至特定目標充電率(S32)。以這種方式降低目標充電率使得電池控制單元114降低SOC，從而車輛優(yōu)先由電能驅(qū)動。如果車輛100尚未到達放電地點(S30中為否)，則跳過步驟S32。當車輛100的發(fā)動機啟動時，目標設置單元126將目標充電率恢復為基本目標充電率。

[第二實施方式]圖8是示出了第二實施方式中的車輛控制系統(tǒng)140的功能框圖。在第二實施方式中的車輛控制系統(tǒng)140中，車輛控制裝置104包括被包含在第一實施方式的管理中心128中的分析功能。除了通信單元118、記錄單元120、位置檢測單元122、預測單元124和目標設置單元126以外，車輛控制裝置104包括歷史信息存儲單元136。記錄單元120不僅記錄初級信息還從初級信息生成行駛歷史信息(二次信息)，并且將所生成的行駛歷史信息記錄在歷史信息存儲單元136中。通信單元118從氣象局獲取天氣信息。

預測單元124基于來自傳感器單元106的信息(比如車輛速度和轉(zhuǎn)向角)以及汽車導航系統(tǒng)108中的路線設置信息來預測車輛100的行駛路線。預測單元124包括分析單元132。分析單元132基于行駛歷史信息和天氣信息，使用與第一實施方式中的算法相似的算法來預測經(jīng)過地點和目的地。第二實施方式中的車輛控制裝置104包括被包含在第一實施方式的管理中心128中的目的地預測功能，其具有不存在由通信引起的時間滯后的優(yōu)點。

已經(jīng)基于實施方式描述了車輛控制系統(tǒng)102和140的處理過程。車輛控制裝置104通過與管理中心128一起工作或者通過在單獨模式下操作來預測車輛100的經(jīng)過地點和目的地，并且在目的地之前的地點處開始降低SOC。本方法容易提高冷充電效果，從而帶來燃料節(jié)約。具體地，本方法對高頻率行駛路線比如去辦公室以及從辦公室來的路線有效，這是因為可以準確地識別目的地。

已經(jīng)基于實施方式描述了本發(fā)明。這些實施方式僅是示例性的，并且明顯的是，本領(lǐng)域的技術(shù)人員理解可以通過對實施方式的部件或處理過程進行結(jié)合來做出修改并且這些修改被包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。