車輛的制作方法

車輛的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開的車輛具有連接至存儲裝置的馬達。馬達被配置為提供驅(qū)動扭矩，存儲裝置被配置為從外部電源接收電力以便于充電。車輛還包括用戶界面和控制器。用戶界面被配置為提供荷電水平選擇?？刂破鞅慌渲脼榻邮罩甘井斍昂呻娭档妮斎??？刂破鬟€被配置為在當前荷電值對應于荷電水平選擇時停止充電。
【專利說明】車輛
【技術領域】
[0001]本發(fā)明的一個或多個實施例涉及用于一種定制電池充電的車輛系統(tǒng)和方法。
【背景技術】
[0002]本說明書使用術語“電動車輛”包括具有用于車輛推進的電動馬達的車輛，比如電池電動車輛(BEV)、混合動力電動車輛(HEV)以及插電式混合動力電動車輛(PHEV)。BEV包括電動馬達，其中，用于馬達的能量源是從外部電網(wǎng)再充電的電池。在BEV中，電池是用于車輛推進的能量源。HEV包括內(nèi)燃發(fā)動機和電動馬達，其中，用于發(fā)動機的能量源是燃料，而用于馬達的能量源是電池。在HEV中，發(fā)動機是用于車輛推進的主動力源，而電池提供用于車輛推進的補充能量(電池緩存燃料能量并以電能的形式回收動能)。PHEV類似于HEVJM是PHEV具有可從外部電網(wǎng)再充電的更大容量的電池。在PHEV中，電池是車輛推進的主要能量源直到電池消耗到低能量水平，此時PHEV車輛類似于HEV運轉(zhuǎn)而推進車輛。
[0003]電動車輛使用多個測量值監(jiān)視電池的狀態(tài)，包括電池荷電狀態(tài)(BSOC)。BSOC可以表示為代表電池從0% (空)到100% (滿)的能量的量的百分比。如果電池過度充電或者過度放電，電池有可能被損壞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]在一個實施例中，提供了一種具有連接至存儲裝置的馬達的車輛。馬達被配置為提供驅(qū)動扭矩，存儲裝置被配置為從外部源接收電力以便于充電。車輛還包括用戶界面和控制器。用戶界面被配置為提供充電水平選擇?？刂破鞅慌渲脼榻邮罩甘井斍昂呻娭档妮斎搿？刂破鬟€配置為在當前的荷電值對應于荷電水平選擇時停止充電。
[0005]在另一個實施例中，提供了一種具有電池的車輛系統(tǒng)，該電池被配置為從外部源接收電力以向電池充電。車輛系統(tǒng)還包括被配置為接收指示定制荷電狀態(tài)(CSOC)選擇和當前CSOC值的輸入的控制器?？刂破鬟€被配置為在當前CSOC值對應于基于CSOC選擇的充電極限時停止充電。
[0006]在又一實施例中，提供了一種用于控制電動車輛的存儲裝置的充電的方法。啟用存儲裝置的充電。接收指示荷電水平選擇和當前荷電值的輸入。荷電水平選擇對應于充電極限和放電極限之間的可變荷電水平。在當前荷電值對應于荷電水平選擇時停止充電。
[0007]車輛系統(tǒng)允許駕駛員基于他們將來的行駛計劃而選擇荷電水平來定制電池充電，從而提供優(yōu)點，該選擇的荷電水平可以小于標準充電極限的最大值。車輛系統(tǒng)還被配置為基于當前的和歷史的車輛狀況修改選擇的荷電水平。這樣定制的電池充電通過避免電池的過度循環(huán)以及充電至不希望的荷電水平而延長電池壽命。
[0008]根據(jù)本發(fā)明，提供一種車輛系統(tǒng)，所述車輛系統(tǒng)包括:電池，被配置為從外部電源接收電力，以對電池充電；以及至少一個控制器，被配置為接收指示電池的定制荷電狀態(tài)(CSOC)選擇和當前CSOC值，在所述當前CSOC值對應于充電極限時停止充電，所述充電極限基于所述CSOC選擇。[0009]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，控制器還被配置為:接收指示與外部電源關聯(lián)的充電費用的輸入；延遲充電直到充電費用減少到預定閾值以下。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，控制器還被配置為:接收指示當前駕駛員身份和馬達電力消耗的輸入；基于與當前駕駛員關聯(lián)的馬達歷史電力消耗而修改充電極限。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，控制器還被配置為:接收指示馬達電力消耗以及當前車輛位置與目標車輛位置之間的行駛距離的輸入；基于與行駛距離關聯(lián)的估計的馬達電力消耗而修改充電極限。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，控制器還被配置為:接收指示當前駕駛員身份、環(huán)境溫度和氣候控制系統(tǒng)電力消耗的輸入；基于與當前駕駛員和環(huán)境溫度關聯(lián)的氣候控制系統(tǒng)歷史電力消耗而修改充電極限。
[0013]根據(jù)本發(fā)明，提供一種用于控制電動車輛的存儲裝置的充電的方法，所述方法包括:啟用存儲裝置的充電；接收指示荷電水平選擇和當前荷電值的輸入，荷電水平選擇對應于標準充電極限和放電極限之間的充電極限；在當前荷電值對應于充電極限時停止充電。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述方法還包括:接收指示與外部電源關聯(lián)的充電費用的輸入；延遲充電直到充電費用減少到預定閾值以下。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述方法還包括:接收當前駕駛員身份和馬達電力消耗的輸入；基于與當前駕駛員關聯(lián)的馬達歷史電力消耗而修改充電極限。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述方法還包括:接收指示馬達電力消耗以及當前車輛位置與目標車輛位置之間的行駛距離的輸入；基于與行駛距離關聯(lián)的估計的馬達電力消耗而修改充電極限。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述方法還包括:接收指示當前駕駛員身份、環(huán)境溫度和氣候控制系統(tǒng)電力消耗的輸入；基于與當前駕駛員和環(huán)境溫度關聯(lián)的氣候控制系統(tǒng)歷史電力消耗而修改充電極限。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述方法還包括:顯示具有與充電極限對應的第一指示器以及與當前荷電值對應的第二指示器的儀表。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是根據(jù)一個或多個實施例用于定制電池充電的車輛系統(tǒng)的示意圖；
[0020]圖2是圖1中車輛系統(tǒng)的一部分的放大示意圖，示出了內(nèi)部的車輛通信；
[0021]圖3是示出圖1中車輛系統(tǒng)的電池荷電狀態(tài)(BSOC)極限和定制荷電狀態(tài)(CSOC)極限的圖表；
[0022]圖4是圖1中車輛系統(tǒng)的用戶界面的正視圖；
[0023]圖5是圖4中用戶界面的放大圖，電池荷電水平的選擇；
[0024]圖6是圖4中用戶界面的另一個放大圖，示出了車輛工況；
[0025]圖7是示出根據(jù)一個或多個實施例的用于定制電池充電的方法的流程圖；
[0026]圖8是示出根據(jù)一個或多個實施例的用于定制電池充電的另一種方法的流程圖；以及
[0027]圖9是圖3中圖表的放大圖，示出了根據(jù)圖8中的方法選擇電池荷電水平?！揪唧w實施方式】
[0028]根據(jù)需要，本說明書中公開了本發(fā)明具體的實施例；但是，應理解公開的實施例僅為本發(fā)明的示例，其可以以多種替代形式實施。附圖無需按比例繪制；可放大或縮小一些特征以顯示特定部件的細節(jié)。所以，此處所公開的具體結構和功能細節(jié)不應解釋為限定，而僅為教導本領域技術人員以多種形式實施本發(fā)明的代表性基礎。
[0029]參考圖1，示出了根據(jù)一個或多個實施例的用于定制電池充電的車輛系統(tǒng)并總體上通過標號10表示。車輛系統(tǒng)10被描述為在車輛12內(nèi)。車輛系統(tǒng)10包括彼此相互通信的車輛控制器14和用戶界面16。車輛控制器14接收代表選擇的電池荷電水平的輸入，并且限制電池充電至電池荷電水平，電池荷電水平基于選擇的水平并通過車輛控制因子(例如電池因子、使用因子和導航因子)被修改。
[0030]示出的實施例將車輛12描述為電池電動車輛(BEV)，該車輛是通過電動馬達18推進而沒有內(nèi)燃發(fā)動機(未顯示)輔助的純電動車輛。馬達18接收電力并提供用于車輛推進的驅(qū)動扭矩。馬達18通過再生制動還用作發(fā)電機用于將機械能轉(zhuǎn)換為電能。車輛12具有包括馬達18和變速箱22的傳動裝置20。變速箱22通過預定的傳動比調(diào)節(jié)馬達18的驅(qū)動扭矩和轉(zhuǎn)速。一對半軸從變速箱22朝相反方向延伸至一對驅(qū)動車輪24。在一個或多個實施例中，差速器(未顯示)將變速箱22和半軸相互連接。
[0031]盡管在BEV12的背景下示出和描述，但是應理解本發(fā)明的實施例可以在其它類型的電動車輛上實施，比如通過內(nèi)燃發(fā)動機和一個或多個電機驅(qū)動的電動車輛(例如混合動力電動車輛(HEV)和插電式電動車輛(PHEV)等)。
[0032]車輛12包括用于存儲和控制電能的能量存儲系統(tǒng)26。高壓總線28通過逆變器30將馬達18電連接至能量存儲系統(tǒng)26。根據(jù)一個或多個實施例，能量存儲系統(tǒng)26包括主電池32和電池能量控制模塊(BECM)34。主電池32是能輸出電力來運轉(zhuǎn)馬達18的高壓電池。當馬達18在再生制動期間作為發(fā)電機運轉(zhuǎn)時，主電池32還接收來自馬達18的電力。逆變器30將主電池32供應的直流(DC)電轉(zhuǎn)換為用于運轉(zhuǎn)馬達18的交流(AC)電。當馬達18用作發(fā)電機時，逆變器30還將馬達提供的交流(AC)電轉(zhuǎn)換為用于向主電池32充電的直流(DC)電。主電池32是由多個電池模塊(未顯示)構成的電池包，其中每個電池模塊包含多個電池單元(未顯示)。BECM34用作主電池32的控制器。BECM34還包括管理每個電池單元的溫度和荷電狀態(tài)的電子監(jiān)視系統(tǒng)。車輛12的其它實施例預想有不同類型的能量存儲裝置，比如電容器和燃料電池(未顯示)。
[0033]傳動裝置20包括用于控制馬達18和逆變器30的傳動裝置控制模塊(TCM)36。除了其它方面，TCM36還監(jiān)視馬達18的位置、轉(zhuǎn)速和電力消耗，并將對應該信息的輸出信號提供至其它車輛系統(tǒng)。TCM36和逆變器30將通過主電池32供應的直流(DC)電轉(zhuǎn)換為用于控制馬達18的交流(AC)信號。
[0034]車輛控制器14和其它車輛系統(tǒng)和控制器通信以協(xié)調(diào)它們的功能。盡管顯示為單個控制器，但是車輛控制器14可包括可以用于根據(jù)整體車輛系統(tǒng)控制(VSC)邏輯或軟件而控制多個車輛系統(tǒng)的多個控制器。例如，車輛控制器14可以是具有嵌入在模塊中的一部分VSC軟件的動力傳動系統(tǒng)控制模塊(PCM)。車輛控制器14通常包括任何數(shù)量的微處理器、專用集成電路(ASIC )、集成電路(IC )、存儲器(例如閃存、只讀存儲器(ROM)、隨機存取存儲器(RAM)、可擦除可編程只讀存儲器(EPROM)和/或電可擦除只讀存儲器(EEPROM))以及軟件代碼，以彼此協(xié)作執(zhí)行一系列操作。車輛控制器14還包括存儲在存儲器內(nèi)并基于計算和測試數(shù)據(jù)的預定數(shù)據(jù)或“查找表”。車輛控制器14使用共用總線協(xié)議(例如控制器局域網(wǎng)(CAN)或局域互聯(lián)網(wǎng)(LIN))通過硬線車輛連接38與其它控制器(例如TCM36、BECM34)通?目。
[0035]用戶界面16與車輛控制器14通信，以接收關于車輛12及其周圍的信息并將該信息傳遞給駕駛員。用戶界面16包括多個界面，比如儀表、指示器和顯示器。用戶界面16還可包括用于與車輛控制器14和外部裝置(比如計算機或電池)通信的控制器(未顯示)。車輛控制器14將輸出(比如馬達18或電池32的狀態(tài))提供至用戶界面16，將該狀態(tài)可視化地傳遞給駕駛員。用戶界面16還被配置為用于接收來自駕駛員的信息(例如電池荷電水平的選擇)，并將該信息提供至車輛控制器14。
[0036]車輛12包括用于加熱和冷卻多個車輛部件和乘客艙(未顯示)的氣候控制系統(tǒng)40。根據(jù)一個或多個實施例，氣候控制系統(tǒng)40包括高壓正溫度系數(shù)(PTC，positivetemperature coefficient)電加熱器42和高壓電暖通空調(diào)(HVAC)壓縮機44。PTC加熱器42和HVAC壓縮機44用于加熱和冷卻分別循環(huán)至動力傳動系統(tǒng)20和主電池32的流體。PTC加熱器42和HVAC壓縮機44都可以直接從主電池32汲取電能。氣候控制系統(tǒng)40包括通過CAN總線38與車輛控制器14通信的氣候控制器45。氣候控制系統(tǒng)40的開啟/關閉狀態(tài)被發(fā)送至車輛控制器14，并且氣候控制系統(tǒng)40的開啟/關閉狀態(tài)可以基于例如駕駛員致動的開關的狀態(tài)或者基于相關功能(比如車窗除霜)的氣候控制系統(tǒng)40的自動控制。在其它實施例中，氣候控制系統(tǒng)40被配置為用于加熱和冷卻空氣(例如排出車廂的空氣)而不是流體，并循環(huán)該空氣穿過主電池32和/或動力傳動系統(tǒng)20。
[0037]根據(jù)一個實施例，車輛12包括低壓(LV)輔助電池46，比如12伏電池。輔助電池46可用于驅(qū)動多個車輛附件48，比如前燈和電子驅(qū)動器(未顯示)。
[0038]直流-直流(DC-DC)轉(zhuǎn)換器50電連接在主電池32和LV電池46之間。DC-DC轉(zhuǎn)換器50調(diào)節(jié)或者“步降”(stepdown)電壓電平，以允許主電池32向LV電池46充電。低壓總線將DC-DC轉(zhuǎn)換器50電連接至LV電池46和附件48。
[0039]車輛12包括用于給主電池32充電的交流(AC)充電器52。電子連接器將AC充電器52連接至外部電源(未顯示)以接收AC電能。AC充電器52的其它實施例可預想連接至外部充電口以便于感應充電的電子連接器(未顯示)。AC充電器52包括用于將接收自外部電源的AC電力轉(zhuǎn)換或“整流”成用于給主電池32充電的DC電力的電力電子件(powerelectronics)。AC充電器52被配置為用于適配來自外部電源(例如110伏、220伏等)的一個或多個常規(guī)電壓源。外部電源可以包括利用再生能源(比如光伏(PV)太陽電池板或風輪機(未顯示))的裝置。
[0040]車輛12包括用于解鎖車輛的鑰匙54。鑰匙54包括具有內(nèi)部發(fā)射器和多個外部可接近的按鈕56的殼體(例如遙控鑰匙(key fob))。鑰匙54被配置為用于響應于按鈕56被壓下而發(fā)射無線信號。每個按鈕56對應于不同的車輛功能，比如鎖住或解鎖門鎖。示出的實施例還描述了 “短程”按鈕56和“極限荷電”按鈕56，它們用于定制電池充電。
[0041]圖1還顯示有駕駛員控制系統(tǒng)58的簡單示意代表。駕駛員控制系統(tǒng)58包括加速、制動、轉(zhuǎn)向和擋位選擇(換擋)系統(tǒng)(所有這些總體上通過標號58表示)。加速系統(tǒng)包括具有一個或多個傳感器的加速踏板，所述傳感器提供與用于駕駛員請求的驅(qū)動扭矩對應的踏板位置信息。制動系統(tǒng)包括制動踏板、增壓器、主缸以及至車輪(比如主驅(qū)動車輪24)的機械連接以產(chǎn)生摩擦制動。制動系統(tǒng)還包括與車輛控制器14通信的制動控制器(未顯示)，以協(xié)調(diào)再生制動和摩擦制動。
[0042]車輛12包括與用戶界面16通信的導航系統(tǒng)60，用于從駕駛員接收目的地信息。導航系統(tǒng)60還與車輛外部的多個系統(tǒng)/網(wǎng)絡通信。例如，導航系統(tǒng)60可包括(通過蜂窩網(wǎng)絡、硬線連接或無線電頻率(RF)波)與衛(wèi)星(例如GPS)和計算機通信的收發(fā)器(未顯示)。在Pleet等人的第12/744092號美國申請中詳細描述了這些網(wǎng)絡，所述美國申請通過引用包含于此。導航系統(tǒng)60確定車輛12的當前位置和駕駛員選擇的目的地之間的距離，并將該距離和/或與車輛12關聯(lián)的位置信息、其目標目的地或其它相關的GPS航路點提供至用戶界面16。在另一個實施例中，導航系統(tǒng)60直接將該距離和位置信息提供至車輛控制器14，車輛控制器14再將該信息提供至用戶界面16。
[0043]參考圖1和2，車輛控制器14接收與電池控制因子、使用控制因子、導航因子和電池荷電水平選擇對應的輸入。車輛控制器14提供與基于輸入的充電極限對應的輸出。每個輸入可以是在車輛控制器14和對應的車輛系統(tǒng)之間直接傳輸或者作為數(shù)據(jù)通過CAN總線38間接傳輸?shù)男盘枴?br> [0044]BECM34將與電池控制因子對應的輸入提供至車輛控制器14，這些因子包括:測量的電池值、計算的電池值和電池特性信息。
[0045]BECM34監(jiān)視當前電池狀況，并將分別代表電池溫度、電池電壓和電池電流測量值的輸入(Tbat, Vbat, Ibat)提供至車輛控制器14。車輛12包括用于測量電池狀況的傳感器(未顯示)。BECM34直接或者通過車輛總線間接與這些傳感器通信以接收測量值。
[0046]BECM34還比較當前的電池狀況和預定的歷史數(shù)據(jù)以計算當前的電池狀況。BECM34將分別代表電池電力容量、電池荷電狀態(tài)、定制荷電狀態(tài)和電池壽命的輸入(PMP，BS0C,CSOC，AGE)提供至車輛控制器14。Pmp輸入代表電池32能提供(放電)至其它車輛部件(例如馬達18和氣候控制系統(tǒng)40)的總電力量。Pcap還代表電池32在充電期間能接收的總電力量。BSOC輸入代表電池荷電狀態(tài)，其是主電池32的電能的量從0% (空)到100% (滿)的百分比。CSOC輸入代表定制荷電狀態(tài)，其是主電池32 “可用”電能的量的百分比。下文關于圖3詳細描述了 BSOC和CSOC之間的關系。AGE輸入代表基于容量隨時間、故障和任何預定極限而改變的電池壽命(“老化”)或電池的劣化。
[0047]BECM34包括預定的數(shù)據(jù)或校準的數(shù)據(jù)，并將分別代表電池特性和充電器特性的輸入(BAT.，CHGeha,)提供至車輛控制器14。BATchar輸入代表固有的電池特性，比如化學特性(例如鋰離子或鎳-鎘)以及單元的數(shù)量。CHGcto輸入代表固有的充電器特性，比如充電速率和電流極限。
[0048]車輛控制器14還接收對應于與氣候控制系統(tǒng)40、馬達18和附件48的電力消耗相關的使用控制因子的輸入。
[0049]氣候控制器45提供代表氣候控制系統(tǒng)40加熱和冷卻車輛12的實際電力消耗的輸入(PhKit—Mt，PcooLact )° PhKit—art輸入代表提供至PTC加熱器42的用于加熱車輛的實際電力。P-—-輸入代表提供至HVAC壓縮機44的用于冷卻車輛12的實際電力。在其它實施例中，車輛控制器14可接收與電力消耗對應的電壓和電流測量值。根據(jù)一個或多個實施例，氣候控制器45還提供代表環(huán)境溫度狀況的輸入(Tamb)。
[0050]氣候控制器45還將代表駕駛員熱請求(thermal request)的輸入(HEATratl,COOLreq)提供至車輛控制器。HEATrai輸入代表用于加熱的駕駛員請求，而COOLrai輸入代表用于冷卻的駕駛員請求。HEAIreq和COOLrai指示氣候控制系統(tǒng)40的將來電力消耗。
[0051]車輛控制器14接收指示馬達18狀況的輸入(com，P&v ac;t)。com輸入代表馬達18的輸出轉(zhuǎn)速，而Pd?—ac;t輸入代表提供至馬達18以產(chǎn)生用于推進車輛12的驅(qū)動扭矩的實際電力。
[0052]車輛控制器接收代表附件48的實際電力消耗的輸入(Pa。。aet)。Pacc act輸入代表提供至LV電池46的實際電力，該電力從而提供至附件48。
[0053]當消耗電力時，車輛控制器14將該電力消耗數(shù)據(jù)(例如Pheatac;t，Pcool act, Pdrv act和Pacc_act)以及與特定車輛狀況和駕駛員身份對應的其它數(shù)據(jù)保存在其存儲器中。通過保存這樣的數(shù)據(jù)，車輛控制器14產(chǎn)生稍后它能參考以用于估計將來電力消耗的歷史數(shù)據(jù)。
[0054]車輛控制器14接收與導航因子對應的輸入(DIST)。DIST輸入與車輛12的當前位置和目的地位置之間的距離對應。在一個實施例中，DIST輸入對應于計算的距離。用戶界面16與導航系統(tǒng)60通信，以基于GPS數(shù)據(jù)確定距離。例如，在一個實施例中，駕駛員使用用戶界面16選擇目的地(TRIP)。導航系統(tǒng)60隨后將可能包括額外信息(例如交通、建造、充電站位置等)的行程選項(TRIP)提供給駕駛員。一旦選擇了路線，則用戶界面16確定距離(DIST)。在另一個實施例中，DIST輸入對應于預定距離。鑰匙54發(fā)射與預定短距離“短程”(例如20英里)對應的輸出信號(DIST)。
[0055]車輛控制器14接收代表選擇的電池充電水平的輸入(CHGsa)。CHGsel輸入對應于CSOC的充電上限(UL)。車輛控制器14被配置為`用于當CSOC值對應于選擇的UL值時停止充電。在一個實施例中，UL輸入對應于駕駛員使用用戶界面16選擇的變量值(例如20%和100%之間的CS0C)。在另一個實施例中，UL輸入對應于預定的荷電水平；其中，鑰匙54發(fā)射與預定極限的荷電水平“極限荷電”(例如60%的CS0C)對應的輸出信號(UL)。
[0056]車輛控制器14接收代表當前駕駛員的身份的輸入(ID)?？梢詿o線傳輸ID信號，例如作為無線電頻率(RF)信號。用戶可以擁有用于他們車輛的多個鑰匙54，其中每個鑰匙發(fā)射不同的ID信號。不同的ID信號可以用于配置不同的車輛使用。例如，主用戶可以限制第二用戶可訪問的特定車輛附件。
[0057]車輛控制器14還接收代表與對電池32充電關聯(lián)的當前成本的輸入(COST?)。例如，一些電能提供者減少在一天的非高峰時間提供的能量的成本。在一個或多個實施例中，車輛控制器14與外部源(比如外部電源的智能儀表(未顯示)或者通過蜂窩網(wǎng)絡的計算機)通信，以確定何時電能成本減少。
[0058]車輛控制器14接收代表車輛12相對于外部電源的位置的輸入(PR0X)。例如，在一個或多個實施例中，PROX輸入指示充電器52是否電連接至外部電源。
[0059]車輛控制器14估計輸入并將分別代表定制荷電狀態(tài)、估算的車輛行駛范圍或“可行駛距離” (DTE, distance to empty)以及充電極限(UL)的輸出(CSOC、DTE、UL)提供至用戶界面16。車輛控制器14基于多個輸入信號估計DTE。Donald等人的美國臨時申請(申請?zhí)枮?1/578839，名稱為“用于估計行駛范圍的車輛系統(tǒng)”)詳細描述了一種估計DTE的方法，所述美國臨時申請通過引用全部包含于此。UL輸出基于荷電水平選擇。在一個實施例中，UL等于CHGsa。在其它實施例中，車輛控制器14基于其它輸入修改UL。車輛控制器14將UL輸出提供至用戶界面16，該界面從而將對應的值傳遞至駕駛員。車輛控制器14還將UL輸出提供至充電器52和/或BECM34以停止充電。
[0060]圖3是說明電池荷電狀態(tài)(BSOC)和定制荷電狀態(tài)(CSOC)之間的關系。BSOC代表主電池32的電能從0% (空)到100% (滿)的百分比。通常，如果電池過度充電或者過度放電，電池將會被損壞。所以，在正常操作狀況期間，主電池32保持在減少的運轉(zhuǎn)范圍內(nèi)。在一個或多個實施例中，減少的運轉(zhuǎn)范圍在12%的BSOC和90%的BSOC之間。12%的BSOC值對應于放電極限并通過標號110指示。在其它實施例中，放電極限在7%和15%的BSOC之間。90%的BSOC值對應于標準充電極限并通過標號112指示。減少的運轉(zhuǎn)范圍包括低荷電極限并通過標號114指示。根據(jù)一個或多個實施例，低荷電極限在25%和15%的BSOC之間。在示出的實施例中，低荷電極限是20%的BSOC。
[0061]根據(jù)一個或多個實施例，通過用戶界面16將電池能量水平信息傳遞給駕駛員。駕駛員使用這個很像傳統(tǒng)車輛上燃料表的能量水平信息。然而，因為減少的運轉(zhuǎn)范圍可能使駕駛員困惑，所以沒有顯示BSOC值。例如，駕駛員可能認為他們能駕駛車輛12直到電池完全放電(例如0%的BS0C)。然而，如果電池32過度放電，則電池32會被損壞。所以，車輛系統(tǒng)10計算對應于BSOC的運轉(zhuǎn)范圍的定制荷電狀態(tài)(CS0C)。根據(jù)說明的實施例，0%的CSOC值對應于放電極限110 (12%的BS0C)，100%的CSOC值對應于標準充電極限112 (90%的BSOC),而12%的CSOC值對應于低荷電極限114 (20%的BSOC)。CSOC值是傳遞給駕駛員的荷電狀態(tài)值以防止駕駛員使得電池32過度充電或過度放電。
[0062]對于電池電動車輛(BEV)和插電式混合動力車輛(PHEV)的車主而言，一個關鍵的用戶擔憂是電池自身的使用壽命。電池是昂貴的部件，并且可采取的用于延長電池壽命的措施是有益的。涉及電池壽命的主要“擔心因素”是電池有多“滿”或者其荷電狀態(tài)。通常，電池處于高荷電狀態(tài)的時間越長，將會有更快的老化進程。當車輛處于特別暖和的環(huán)境中時，這有可能進一步惡化。此外，對于一些電池的化學特性，荷電狀態(tài)和老化之間的關系是非線性的，較高的荷電狀態(tài)(SOC)導致不成比例的量的老化。然而，為了確保用戶進入車輛時對于用戶有最大的可用行程范圍，現(xiàn)有的充電系統(tǒng)將電池充電至它最大的荷電狀態(tài)(例如標準充電極限112)，從而如果用戶的下一次行程不需要車輛的最大范圍，則潛在地導致了不必要的老化。
[0063]通過允許用戶通過選擇標號120指示的對應于充電極限(UL)的小于標準充電極限112的充電水平，而向車輛系統(tǒng)10指示在充電之間的下一次行程將不需要最大的行程范圍，從而車輛系統(tǒng)10提供優(yōu)點。
[0064]參考圖4,根據(jù)一個或多個實施例,用戶界面16位于儀表盤150內(nèi)。在其它實施例中，用戶界面可以位于儀表板(“中控臺”)的中央部分中。用戶界面16可以是液晶顯示器(IXD)、等離子顯示器、有機發(fā)光二級管顯示器(OLED)或者其它任何適當?shù)娘@示器。用戶界面16可以包括觸摸屏或一個或多個按鈕(未顯示)，包括鄰近于用戶界面16的用于完成駕駛員輸入的硬鍵或軟鍵。在其它實施例中，用戶界面可以是鑰匙，比如圖1中顯示的鑰匙54。
[0065]圖5和6描述了用戶界面16的放大圖。參考圖5,根據(jù)一個或多個實施例,駕駛員使用用戶界面16選擇充電水平。響應于特定車輛狀況(例如PROX信號指示充電器52電連接至外部電源)，用戶界面16可提示駕駛員選擇UL。在一個或多個實施例中，駕駛員從多個離散的充電極限(UL)選擇，每個離散的充電極限(UL)由UL值元素210表示。在另一個實施例中，駕駛員通過控制UL指示器212沿CSOC線214在100%的CSOC和0%的CSOC之間滑動，而從UL值的變化數(shù)字選擇UL。在示出的實施例中，CSOC形象地表示為具有殼體和代表CSOC值的流體水平的電池元素216。放電極限(0%的CS0C)通過電池元素216的底部218表示，并且字母“E”表示“空”。標準充電極限(100%的CS0C)通過電池元素216的頂部220表示，并且字母“F”表示“滿”。電池32的當前能量水平通過流體水平線222表示，該水平線在放電極限218之上。在示出的實施例中，當前的能量水平222是與9英里DTE對應的大約為15%的BS0C。此外，根據(jù)一個或多個實施例，通過UL指示器212選擇的充電極限(UL) (65%的CS0C)在儀表上顯示為水平線并通過標號224表示。
[0066]參考圖6，用戶界面16傳遞信息，用戶界面16在正常操作狀況期間傳遞信息，比如DTE和當前的定制荷電狀態(tài)(CSOC)。在示出的實施例中，CSOC形象地表示為具有代表CSOC值的標記或水平線的儀表250。放電極限(0%的CS0C)通過“Empty”的首字母“E”以及標號252指示的水平線表示。標準充電極限(100%的CS0C)通過“Full”的首字母“F”以及標號254指示的水平線表示。電池32的當前能量水平通過水平線256表示，該水平線在放電極限252之上。示出的實施例的當前能量水平256大約為22%的BS0C，其對應于15英里的DTE。此外，根據(jù)一個或多個實施例，上次充電循環(huán)的充電極限(UL)顯示在儀表上并通過標號258指示。選擇的荷電水平258向駕駛員提供了參考，以便于駕駛員能估計用于隨后充電的荷電水平。例如，如果駕駛員選擇的UL為80%的CS0C，則電池32被充電至80%的CS0C，并且然后駕駛員在隨后的行程中將電池只放電至60%的CSOC ;隨后駕駛員可以選擇更低的UL用于下一個充電循環(huán)。這樣，駕駛員可以將UL值與頻繁的行程(例如上下班)相關聯(lián)。
[0067]參考圖7，示出了根據(jù)一個或多個實施例的用于圖1中電動車輛12的定制充電的方法，并總體上通過標號310指示。根據(jù)一個或多個實施例，使用包含在車輛控制器14中的軟件代碼來實現(xiàn)方法310。在其它實施例中，在其它車輛控制器或多個車輛控制器中實現(xiàn)方法310。
[0068]在操作312中，車輛控制器14接收指示電池荷電水平選擇的值。在一個或多個實施例中，充電水平選擇對應于駕駛員使用用戶界面16選擇的可變充電極限(例如20%和100%之間的CS0C)。在另一個實施例中，充電水平選擇對應于駕駛員使用鑰匙54選擇的預定充電極限(例如60%的CSOC)。
[0069]在操作314中，車輛控制器14確定是否延遲充電。與電池32充電關聯(lián)的費用可能取決于其它因素，比如一天中的時間。例如，一些電能提供者減少在一天中非高峰時間提供的能量的費用。在一個或多個實施例中，車輛控制器14與外部源(比如外部電源的智能儀表(未顯示)或通過蜂窩網(wǎng)絡的計算機)通信，以確定何時電能的費用減少。在一個實施例中，車輛控制器14還基于AC充電器52的充電速率、電池32的當前CSOC和荷電水平選擇來考慮電池32充電需要的時間。如果車輛控制器14確定有足夠的時間和足夠的費用節(jié)省，那么車輛控制器14前進至操作316并延遲充電。在操作316處，車輛控制器14延遲充電直到外部電源供應的電能的成本減少到預定閾值(例如非高峰速率)以下。如果在操作314處的確定為“否”，那么車輛控制器14前進至操作318并開始向電池32充電。[0070]在操作318中，當CSOC達到充電上限(UL)時，車輛控制器14停止電池32的充電。UL基于荷電水平選擇。根據(jù)一個或多個實施例，車輛控制器14通過指示AC充電器52或BECM34與外部電源斷開連接(例如斷開充電電路上的開關)而停止充電。
[0071]圖7中示出的方法310描述了 UL等于荷電水平選擇的定制電池充電的簡化方法。例如，駕駛員選擇的荷電水平為60%的CS0C，那么在當前CSOC值等于60%時車輛控制器14停止充電。
[0072]參考圖8和9，示出明了根據(jù)一個或多個實施例的圖1中電動車輛12的定制電池充電的方法，并總體上通過標號410指示。根據(jù)一個或多個實施例，使用包含在車輛控制器14中的軟件代碼來實現(xiàn)方法410。方法410不同于圖7中描述的方法310，方法410基于其它車輛狀況修改充電上限(UL)。
[0073]在操作412中，車輛控制器14接收代表荷電水平選擇的輸入。在一個實施例中，荷電水平選擇對應于駕駛員使用用戶界面16選擇的可變充電極限(例如20%和100%之間的CS0C)。在另一個實施例中，荷電水平選擇對應于駕駛員使用鑰匙54選擇的預定充電極限(例如60%的CS0C)。荷電水平選擇對應于充電上限(UL)，該充電上限通過圖9中的線414表示。在操作412處，根據(jù)一個或多個實施例，車輛控制器還接收代表電池特性的輸入(BATchar) ο
[0074]在操作416中，車輛控制器14確定定制荷電狀態(tài)最小值(CSOCmin)是否正常。駕駛員可以選擇荷電水平，使得當駕駛員返回充電站時電池32被放電(至低CS0C)。然而，如果電池32在延長的時間段保持特定的CSOC值或者電池被重復地放電至特定CSOC值，則可能會影響電池的老化。這些不希望的CSOC值取決于電池化學的具體類型(例如鋰離子)。車輛控制器14包括識別電池32的不希望的CSOC值的預定數(shù)據(jù)或校準數(shù)據(jù)。如果CSOCmin對應于不希望的CSOC值，那么在操作416處，車輛控制器14確定CSOCmin不正常，并且進行到操作418。
[0075]在操作418處，車輛控制器14補償充電極限。例如，在一個實施例，車輛控制器14接收對應于UL為60%CS0C的荷電水平選擇。隨后車輛控制器14基于BATeto確定0%的CSOC是不希望的CS0C。那么車輛控制器14補償UL (例如添加5%的CS0C)，以提供補償?shù)某潆娚舷?ULtjff )。通過補償UL，還補償CSOCmin值，使得當駕駛員返回充電站時CSOC值從不希望的CSOCniin被補償。ULtjff總體上通過圖9中的標號420指示。
[0076]在操作422處，車輛控制器14接收電池控制因子，比如測量的電池值、計算的電池值以及特性信息。測量的電池值包括:Tbat、vbat和Ibat，它們分別代表電池溫度測量值、電池電壓測量值和電池電流測量值。計算的電池值包括:PMP、BSOC、CSOC和AGE，它們分別代表電池電力容量、電池荷電狀態(tài)、定制荷電狀態(tài)和電池老化。特性信息包括=CHGcto，它代表充電器特性。
[0077]在操作424處，車輛控制器14基于一個或多個電池控制因子而修改補償?shù)某潆姌O限(ULtjffX例如，在一個實施例中，車輛控制器14接收對應于UL為90%CS0C的荷電水平選擇，在操作418處該值被補償至95%的CS0C。車輛控制器14還接收50° C的電池溫度(Tbat)。車輛控制器14確定較高電池溫度時95%的CSOC是不希望的CSOC。車輛控制器14隨后修改ULtjff以提供90%CS0C的修改的充電上限(ULtjff m()dl)。ULoffjlodl在圖9中總體上通過標號426指示。[0078]在操作428處，車輛控制器14接收涉及馬達18、氣候控制系統(tǒng)40和附件48的歷史電力消耗的電池使用控制因子。車輛控制器14還接收代表車輛12的當前駕駛員身份的身份信號(ID)。車輛控制器14接收在車輛12運轉(zhuǎn)期間與PTC加熱器42、HVAC壓縮機44、馬達18以及LV電池46消耗的實際電力對應的實際電力消耗值(Pteat ac;t，Pcool act, Pdrv act,Pacc_act)0當消耗這些電力時，車輛控制器14在它的存儲器中保存該電力消耗數(shù)據(jù)以及對應于特定車輛狀況和駕駛員身份的其它數(shù)據(jù)。通過保存這些數(shù)據(jù)，車輛控制器14產(chǎn)生它能在以后參考的用于估計將來電力消耗的歷史數(shù)據(jù)。
[0079]在操作430處，車輛控制器14基于一個或多個使用控制因子進一步修改修改的充電極限(ULtjff Mdl)。例如，在一個實施例，車輛控制器14接收對應于40%的CSOC的荷電水平選擇，在操作418處將該CSOC補償至45%的CS0C。車輛控制器14還接收30° C (86° F)的環(huán)境溫度(Tamb)值。車輛控制器14分析當前駕駛員(ID)在較高環(huán)境溫度時的氣候控制系統(tǒng)電力消耗歷史數(shù)據(jù)，并且(基于歷史的HVAC壓縮機44的實際電力消耗值(P。- art))確定當前駕駛員在該溫度時使用大約500瓦特小時(Wh)的能量用于冷卻車輛。車輛控制器14然后修改ULtjff nwdl以提供50%的CSOC的進一步修改的充電上限(ULtjff nrod2)15 ULoffjlod2總體上通過圖9中的標號432指示。
[0080]在另一個實施例中，車輛控制器14接收對應于40%的CSOC的荷電水平選擇，在操作418處，該CSOC被補償至45%的CS0C。車輛控制器14還接收對應于駕駛員A的駕駛員身份(ID)信號。車輛控制器14分析用于駕駛員A的馬達電力歷史消耗數(shù)據(jù)，并且(基于歷史的馬達18的實際電力消耗值(P&v ac;t))確定與一般的駕駛員相比駕駛員A是激進的駕駛員并使用大約1500Wh的額外能量。在操作430處車輛控制器14然后修改ULtjff m()dl以提供60%的CSOC的進一步修改的充電上限(ULtjff mml2)。
[0081]在操作434處，車輛控制器14接收與車輛當前位置和車輛目標位置之間行駛距離相關的距離信息(DIST)。在一個實施例中，DIST對應于導航系統(tǒng)60基于GPS數(shù)據(jù)計算的距離。在另一個實施例中，DIST對應于駕駛員壓下鑰匙54的相應按鈕56而作出的“短程”估計。
[0082]在操作436處，車輛控制器14基于DIST再進一步修改該進一步修改的充電極限(UL0ffjl0d2)o例如，在一個實施例中，車輛控制器14接收對應于30%的CSOC的荷電水平選擇，在操作418處，該CSOC被補償至35%的CSOC并隨后在操作430處被修改為25%的CS0C。車輛控制器14接收指示駕駛員在他們下一次行程中計劃的大約為30英里行程的距離信息(DIST)0車輛控制器14分析馬達電力消耗歷史數(shù)據(jù)，并且(基于歷史的馬達18實際電力消耗值(Pd?—ac;t))確定大約需要約6KWh的額外能量用于該距離。車輛控制器14隨后修改UL0ffjl0d2以提供85%的CSOC的更進一步修改的充電上限(ULt5ff nrod3X
[0083]在操作440處，車輛控制器14確定是否延遲充電。車輛控制器14與外部源通信以確定何時電能供應的費用減少。在一個實施例中，車輛控制器14還基于AC充電器52的充電速率、電池32的當前CSOC和充電水平選擇而考慮電池32充電需要的時間。如果車輛控制器14確定有足夠的時間和足夠的費用節(jié)省，那么車輛控制器14前進至操作442并延遲充電。在操作442處，車輛控制器14延遲充電直到外部電源供應的電能的費用減少到預定閾值(例如非高峰速率)以下。如果操作440處的確定為“否”，那么車輛控制器14前進至操作444并開始向電池32充電。[0084]在操作442中，當CSOC達到修改的充電上限(ULtjff m()d3)時，車輛控制器14停止電池32的充電。ULtjff —基于充電水平選擇，并且通過電池因子、使用因子和導航因子被修改。方法410的其它實施例預想更少的修改以及不同順序的修改用于充電極限。
[0085]這樣，允許駕駛員基于他們將來的行駛計劃選擇荷電水平來定制電池充電，從而車輛系統(tǒng)10提供優(yōu)點，該選擇的荷電水平可以小于標準充電極限的最大值。車輛系統(tǒng)10還被配置為用于基于當前的和歷史的車輛狀況修改選擇的荷電水平。這樣定制的充電極限通過避免電池的過度循環(huán)以及充電至不希望的荷電水平而延長電池壽命。
[0086]雖然詳細描述了最佳模式，但本領域的技術人員應理解權利要求書范圍內(nèi)的替代設計和實施例。此外，可組合多個實施例的特征以形成本發(fā)明的進一步實施例。如上所述，可組合多個執(zhí)行實施例的特征以形成本發(fā)明沒有明確描述或說明的進一步的實施例。雖然已經(jīng)對一個或多個希望的特征描述了提供優(yōu)點的或優(yōu)于其它實施例或現(xiàn)有技術實施的多個實施例，但是本【技術領域】中的普通技術人員應理解可以包含一個或多個特性以實現(xiàn)希望的系統(tǒng)屬性，該屬性取決于具體的應用和實施。這些屬性可包括但不限于:成本、強度、耐用性、生命周期成本、可銷售性、外觀、包裝、尺寸、可維修性、重量、可制造性、裝配的便利性等。本說明書中對于一個或多個特性描述的可取性低于其它實施例或現(xiàn)有技術實施而描述的實施例沒有在本發(fā)明的范圍之外并且可能對于特定應用是可取的。此外，可以組合多個實施例的特征以形成本發(fā)明的進一步實施例。
【權利要求】
1.一種車輛,包括: 馬達，被配置為提供驅(qū)動扭矩； 存儲裝置，連接至所述馬達，并且被配置為從外部電源接收電力以便于充電； 用戶界面，被配置為提供荷電水平選擇；以及 至少一個控制器，被配置為接收指示當前荷電值的輸入，并在所述當前荷電值對應于所述荷電水平選擇時停止充電。
2.根據(jù)權利要求1所述的車輛，其特征在于，所述控制器還被配置為在當前荷電值與所述荷電水平選擇的80%和120%之間的值對應時停止充電。
3.根據(jù)權利要求1所述的車輛，其特征在于，所述用戶界面還包括被配置為與所述控制器無線通信的便攜式裝置，其中，所述用戶界面還被配置為提供與隨后行程關聯(lián)的行駛距離， 其中，所述控制器還被配置為基于所述行駛距離修改所述荷電水平選擇。
4.根據(jù)權利要求1所述的車輛，其特征在于，所述用戶界面還被配置顯示與荷電水平選擇值的可用范圍對應的至少兩個荷電水平選擇元素。
5.根據(jù)權利要求1所述的車輛，其特征在于，所述用戶界面還被配置為顯示具有與所述荷電水平選擇對應的第一指示器以及與所述當前荷電值對應的第二指示器的儀表。
6.根據(jù)權利要求1所述的車輛，所述車輛還包括:充電器，被配置為從所述外部電源接收AC電力并將DC電力提供至所述存儲裝置， 其中，所述控制器還被配置為:接收指示與所述外部電源關聯(lián)的充電費用以及與所述充電器關聯(lián)的充電速率的輸入；基于所述充電費用和所述充電速率延遲充電。
7.根據(jù)權利要求1所述的車輛，其特征在于，所述控制器還被配置為: 接收指示當前駕駛員的身份和馬達電力消耗的輸入； 基于與所述當前駕駛員關聯(lián)的馬達電力歷史消耗而修改所述荷電水平選擇。
8.根據(jù)權利要求1所述的車輛，所述車輛還包括: 導航系統(tǒng)，被配置為:從所述用戶界面接收指示目標位置的輸入；從外部網(wǎng)絡接收指示當前位置和行駛信息的輸入；基于所述行駛信息提供指示所述當前位置和所述目標位置之間行駛距離的輸出， 其中，所述控制器還被配置:接收指示馬達電力消耗的輸入；基于與所述行駛距離關聯(lián)的估計的馬達電力消耗而修改所述荷電水平選擇。
9.根據(jù)權利要求1所述的車輛，所述車輛還包括:氣候控制系統(tǒng)，被配置為加熱和冷卻乘客艙和所述存儲裝置中的至少一個； 其中，所述控制器還被配置為:接收指示當前駕駛員身份、環(huán)境溫度以及氣候控制系統(tǒng)電力消耗的輸入；基于與所述當前駕駛員和所述環(huán)境溫度關聯(lián)的氣候控制系統(tǒng)歷史電力消耗而修改所述荷電水平選擇。
【文檔編號】H02J7/00GK103660978SQ201310256069
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年6月25日 優(yōu)先權日:2012年9月12日
【發(fā)明者】約翰·保羅·吉比尤 申請人:福特全球技術公司