CN103660978A

CN103660978A - 车辆

Info

Publication number: CN103660978A
Application number: CN201310256069.6A
Authority: CN
Inventors: 约翰·保罗·吉比尤
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2012-09-12
Filing date: 2013-06-25
Publication date: 2014-03-26
Anticipated expiration: 2033-06-25
Also published as: US10308128B2; US9296309B2; US20160200211A1; DE102013217710A1; CN103660978B; US20140070606A1

Abstract

本发明公开的车辆具有连接至存储装置的马达。马达被配置为提供驱动扭矩，存储装置被配置为从外部电源接收电力以便于充电。车辆还包括用户界面和控制器。用户界面被配置为提供荷电水平选择。控制器被配置为接收指示当前荷电值的输入。控制器还被配置为在当前荷电值对应于荷电水平选择时停止充电。

Description

车辆

技术领域

本发明的一个或多个实施例涉及用于一种定制电池充电的车辆系统和方法。

背景技术

本说明书使用术语“电动车辆”包括具有用于车辆推进的电动马达的车辆，比如电池电动车辆（BEV）、混合动力电动车辆（HEV）以及插电式混合动力电动车辆（PHEV）。BEV包括电动马达，其中，用于马达的能量源是从外部电网再充电的电池。在BEV中，电池是用于车辆推进的能量源。HEV包括内燃发动机和电动马达，其中，用于发动机的能量源是燃料，而用于马达的能量源是电池。在HEV中，发动机是用于车辆推进的主动力源，而电池提供用于车辆推进的补充能量（电池缓存燃料能量并以电能的形式回收动能）。PHEV类似于HEV，但是PHEV具有可从外部电网再充电的更大容量的电池。在PHEV中，电池是车辆推进的主要能量源直到电池消耗到低能量水平，此时PHEV车辆类似于HEV运转而推进车辆。

电动车辆使用多个测量值监视电池的状态，包括电池荷电状态（BSOC）。BSOC可以表示为代表电池从0%（空）到100%（满）的能量的量的百分比。如果电池过度充电或者过度放电，电池有可能被损坏。

发明内容

在一个实施例中，提供了一种具有连接至存储装置的马达的车辆。马达被配置为提供驱动扭矩，存储装置被配置为从外部源接收电力以便于充电。车辆还包括用户界面和控制器。用户界面被配置为提供充电水平选择。控制器被配置为接收指示当前荷电值的输入。控制器还配置为在当前的荷电值对应于荷电水平选择时停止充电。

在另一个实施例中，提供了一种具有电池的车辆系统，该电池被配置为从外部源接收电力以向电池充电。车辆系统还包括被配置为接收指示定制荷电状态（CSOC）选择和当前CSOC值的输入的控制器。控制器还被配置为在当前CSOC值对应于基于CSOC选择的充电极限时停止充电。

在又一实施例中，提供了一种用于控制电动车辆的存储装置的充电的方法。启用存储装置的充电。接收指示荷电水平选择和当前荷电值的输入。荷电水平选择对应于充电极限和放电极限之间的可变荷电水平。在当前荷电值对应于荷电水平选择时停止充电。

车辆系统允许驾驶员基于他们将来的行驶计划而选择荷电水平来定制电池充电，从而提供优点，该选择的荷电水平可以小于标准充电极限的最大值。车辆系统还被配置为基于当前的和历史的车辆状况修改选择的荷电水平。这样定制的电池充电通过避免电池的过度循环以及充电至不希望的荷电水平而延长电池寿命。

根据本发明，提供一种车辆系统，所述车辆系统包括：电池，被配置为从外部电源接收电力，以对电池充电；以及至少一个控制器，被配置为接收指示电池的定制荷电状态（CSOC）选择和当前CSOC值，在所述当前CSOC值对应于充电极限时停止充电，所述充电极限基于所述CSOC选择。

根据本发明的一个实施例，控制器还被配置为：接收指示与外部电源关联的充电费用的输入；延迟充电直到充电费用减少到预定阈值以下。

根据本发明的一个实施例，控制器还被配置为：接收指示当前驾驶员身份和马达电力消耗的输入；基于与当前驾驶员关联的马达历史电力消耗而修改充电极限。

根据本发明的一个实施例，控制器还被配置为：接收指示马达电力消耗以及当前车辆位置与目标车辆位置之间的行驶距离的输入；基于与行驶距离关联的估计的马达电力消耗而修改充电极限。

根据本发明的一个实施例，控制器还被配置为：接收指示当前驾驶员身份、环境温度和气候控制系统电力消耗的输入；基于与当前驾驶员和环境温度关联的气候控制系统历史电力消耗而修改充电极限。

根据本发明，提供一种用于控制电动车辆的存储装置的充电的方法，所述方法包括：启用存储装置的充电；接收指示荷电水平选择和当前荷电值的输入，荷电水平选择对应于标准充电极限和放电极限之间的充电极限；在当前荷电值对应于充电极限时停止充电。

根据本发明的一个实施例，所述方法还包括：接收指示与外部电源关联的充电费用的输入；延迟充电直到充电费用减少到预定阈值以下。

根据本发明的一个实施例，所述方法还包括：接收当前驾驶员身份和马达电力消耗的输入；基于与当前驾驶员关联的马达历史电力消耗而修改充电极限。

根据本发明的一个实施例，所述方法还包括：接收指示马达电力消耗以及当前车辆位置与目标车辆位置之间的行驶距离的输入；基于与行驶距离关联的估计的马达电力消耗而修改充电极限。

根据本发明的一个实施例，所述方法还包括：接收指示当前驾驶员身份、环境温度和气候控制系统电力消耗的输入；基于与当前驾驶员和环境温度关联的气候控制系统历史电力消耗而修改充电极限。

根据本发明的一个实施例，所述方法还包括：显示具有与充电极限对应的第一指示器以及与当前荷电值对应的第二指示器的仪表。

附图说明

图1是根据一个或多个实施例用于定制电池充电的车辆系统的示意图；

图2是图1中车辆系统的一部分的放大示意图，示出了内部的车辆通信；

图3是示出图1中车辆系统的电池荷电状态（BSOC）极限和定制荷电状态（CSOC）极限的图表；

图4是图1中车辆系统的用户界面的正视图；

图5是图4中用户界面的放大图，电池荷电水平的选择；

图6是图4中用户界面的另一个放大图，示出了车辆工况；

图7是示出根据一个或多个实施例的用于定制电池充电的方法的流程图；

图8是示出根据一个或多个实施例的用于定制电池充电的另一种方法的流程图；以及

图9是图3中图表的放大图，示出了根据图8中的方法选择电池荷电水平。

具体实施方式

根据需要，本说明书中公开了本发明具体的实施例；但是，应理解公开的实施例仅为本发明的示例，其可以以多种替代形式实施。附图无需按比例绘制；可放大或缩小一些特征以显示特定部件的细节。所以，此处所公开的具体结构和功能细节不应解释为限定，而仅为教导本领域技术人员以多种形式实施本发明的代表性基础。

参考图1，示出了根据一个或多个实施例的用于定制电池充电的车辆系统并总体上通过标号10表示。车辆系统10被描述为在车辆12内。车辆系统10包括彼此相互通信的车辆控制器14和用户界面16。车辆控制器14接收代表选择的电池荷电水平的输入，并且限制电池充电至电池荷电水平，电池荷电水平基于选择的水平并通过车辆控制因子（例如电池因子、使用因子和导航因子）被修改。

示出的实施例将车辆12描述为电池电动车辆（BEV），该车辆是通过电动马达18推进而没有内燃发动机（未显示）辅助的纯电动车辆。马达18接收电力并提供用于车辆推进的驱动扭矩。马达18通过再生制动还用作发电机用于将机械能转换为电能。车辆12具有包括马达18和变速箱22的传动装置20。变速箱22通过预定的传动比调节马达18的驱动扭矩和转速。一对半轴从变速箱22朝相反方向延伸至一对驱动车轮24。在一个或多个实施例中，差速器（未显示）将变速箱22和半轴相互连接。

尽管在BEV12的背景下示出和描述，但是应理解本发明的实施例可以在其它类型的电动车辆上实施，比如通过内燃发动机和一个或多个电机驱动的电动车辆（例如混合动力电动车辆（HEV）和插电式电动车辆（PHEV）等）。

车辆12包括用于存储和控制电能的能量存储系统26。高压总线28通过逆变器30将马达18电连接至能量存储系统26。根据一个或多个实施例，能量存储系统26包括主电池32和电池能量控制模块（BECM）34。主电池32是能输出电力来运转马达18的高压电池。当马达18在再生制动期间作为发电机运转时，主电池32还接收来自马达18的电力。逆变器30将主电池32供应的直流（DC）电转换为用于运转马达18的交流（AC）电。当马达18用作发电机时，逆变器30还将马达提供的交流（AC）电转换为用于向主电池32充电的直流（DC）电。主电池32是由多个电池模块（未显示）构成的电池包，其中每个电池模块包含多个电池单元（未显示）。BECM34用作主电池32的控制器。BECM34还包括管理每个电池单元的温度和荷电状态的电子监视系统。车辆12的其它实施例预想有不同类型的能量存储装置，比如电容器和燃料电池（未显示）。

传动装置20包括用于控制马达18和逆变器30的传动装置控制模块（TCM）36。除了其它方面，TCM36还监视马达18的位置、转速和电力消耗，并将对应该信息的输出信号提供至其它车辆系统。TCM36和逆变器30将通过主电池32供应的直流（DC）电转换为用于控制马达18的交流（AC）信号。

车辆控制器14和其它车辆系统和控制器通信以协调它们的功能。尽管显示为单个控制器，但是车辆控制器14可包括可以用于根据整体车辆系统控制（VSC）逻辑或软件而控制多个车辆系统的多个控制器。例如，车辆控制器14可以是具有嵌入在模块中的一部分VSC软件的动力传动系统控制模块（PCM）。车辆控制器14通常包括任何数量的微处理器、专用集成电路（ASIC）、集成电路（IC）、存储器（例如闪存、只读存储器（ROM）、随机存取存储器（RAM）、可擦除可编程只读存储器（EPROM）和/或电可擦除只读存储器（EEPROM））以及软件代码，以彼此协作执行一系列操作。车辆控制器14还包括存储在存储器内并基于计算和测试数据的预定数据或“查找表”。车辆控制器14使用共用总线协议（例如控制器局域网（CAN）或局域互联网（LIN））通过硬线车辆连接38与其它控制器（例如TCM36、BECM34）通信。

用户界面16与车辆控制器14通信，以接收关于车辆12及其周围的信息并将该信息传递给驾驶员。用户界面16包括多个界面，比如仪表、指示器和显示器。用户界面16还可包括用于与车辆控制器14和外部装置（比如计算机或电池）通信的控制器（未显示）。车辆控制器14将输出（比如马达18或电池32的状态）提供至用户界面16，将该状态可视化地传递给驾驶员。用户界面16还被配置为用于接收来自驾驶员的信息（例如电池荷电水平的选择），并将该信息提供至车辆控制器14。

车辆12包括用于加热和冷却多个车辆部件和乘客舱（未显示）的气候控制系统40。根据一个或多个实施例，气候控制系统40包括高压正温度系数（PTC，positive temperature coefficient）电加热器42和高压电暖通空调（HVAC）压缩机44。PTC加热器42和HVAC压缩机44用于加热和冷却分别循环至动力传动系统20和主电池32的流体。PTC加热器42和HVAC压缩机44都可以直接从主电池32汲取电能。气候控制系统40包括通过CAN总线38与车辆控制器14通信的气候控制器45。气候控制系统40的开启/关闭状态被发送至车辆控制器14，并且气候控制系统40的开启/关闭状态可以基于例如驾驶员致动的开关的状态或者基于相关功能（比如车窗除霜）的气候控制系统40的自动控制。在其它实施例中，气候控制系统40被配置为用于加热和冷却空气（例如排出车厢的空气）而不是流体，并循环该空气穿过主电池32和/或动力传动系统20。

根据一个实施例，车辆12包括低压（LV）辅助电池46，比如12伏电池。辅助电池46可用于驱动多个车辆附件48，比如前灯和电子驱动器（未显示）。

直流-直流（DC-DC）转换器50电连接在主电池32和LV电池46之间。DC-DC转换器50调节或者“步降”（step down）电压电平，以允许主电池32向LV电池46充电。低压总线将DC-DC转换器50电连接至LV电池46和附件48。

车辆12包括用于给主电池32充电的交流（AC）充电器52。电子连接器将AC充电器52连接至外部电源（未显示）以接收AC电能。AC充电器52的其它实施例可预想连接至外部充电口以便于感应充电的电子连接器（未显示）。AC充电器52包括用于将接收自外部电源的AC电力转换或“整流”成用于给主电池32充电的DC电力的电力电子件（power electronics）。AC充电器52被配置为用于适配来自外部电源（例如110伏、220伏等）的一个或多个常规电压源。外部电源可以包括利用再生能源（比如光伏（PV）太阳电池板或风轮机（未显示））的装置。

车辆12包括用于解锁车辆的钥匙54。钥匙54包括具有内部发射器和多个外部可接近的按钮56的壳体（例如遥控钥匙（key fob））。钥匙54被配置为用于响应于按钮56被压下而发射无线信号。每个按钮56对应于不同的车辆功能，比如锁住或解锁门锁。示出的实施例还描述了“短程”按钮56和“极限荷电”按钮56，它们用于定制电池充电。

图1还显示有驾驶员控制系统58的简单示意代表。驾驶员控制系统58包括加速、制动、转向和挡位选择（换挡）系统（所有这些总体上通过标号58表示）。加速系统包括具有一个或多个传感器的加速踏板，所述传感器提供与用于驾驶员请求的驱动扭矩对应的踏板位置信息。制动系统包括制动踏板、增压器、主缸以及至车轮（比如主驱动车轮24）的机械连接以产生摩擦制动。制动系统还包括与车辆控制器14通信的制动控制器（未显示），以协调再生制动和摩擦制动。

车辆12包括与用户界面16通信的导航系统60，用于从驾驶员接收目的地信息。导航系统60还与车辆外部的多个系统/网络通信。例如，导航系统60可包括（通过蜂窝网络、硬线连接或无线电频率（RF）波）与卫星（例如GPS）和计算机通信的收发器（未显示）。在Pleet等人的第12/744092号美国申请中详细描述了这些网络，所述美国申请通过引用包含于此。导航系统60确定车辆12的当前位置和驾驶员选择的目的地之间的距离，并将该距离和/或与车辆12关联的位置信息、其目标目的地或其它相关的GPS航路点提供至用户界面16。在另一个实施例中，导航系统60直接将该距离和位置信息提供至车辆控制器14，车辆控制器14再将该信息提供至用户界面16。

参考图1和2，车辆控制器14接收与电池控制因子、使用控制因子、导航因子和电池荷电水平选择对应的输入。车辆控制器14提供与基于输入的充电极限对应的输出。每个输入可以是在车辆控制器14和对应的车辆系统之间直接传输或者作为数据通过CAN总线38间接传输的信号。

BECM34将与电池控制因子对应的输入提供至车辆控制器14，这些因子包括：测量的电池值、计算的电池值和电池特性信息。

BECM34监视当前电池状况，并将分别代表电池温度、电池电压和电池电流测量值的输入（T_bat，V_bat，I_bat）提供至车辆控制器14。车辆12包括用于测量电池状况的传感器（未显示）。BECM34直接或者通过车辆总线间接与这些传感器通信以接收测量值。

BECM34还比较当前的电池状况和预定的历史数据以计算当前的电池状况。BECM34将分别代表电池电力容量、电池荷电状态、定制荷电状态和电池寿命的输入（P_cap，BSOC，CSOC，AGE）提供至车辆控制器14。P_cap输入代表电池32能提供（放电）至其它车辆部件（例如马达18和气候控制系统40）的总电力量。P_cap还代表电池32在充电期间能接收的总电力量。BSOC输入代表电池荷电状态，其是主电池32的电能的量从0%（空）到100%（满）的百分比。CSOC输入代表定制荷电状态，其是主电池32“可用”电能的量的百分比。下文关于图3详细描述了BSOC和CSOC之间的关系。AGE输入代表基于容量随时间、故障和任何预定极限而改变的电池寿命（“老化”）或电池的劣化。

BECM34包括预定的数据或校准的数据，并将分别代表电池特性和充电器特性的输入（BAT_char，CHG_char）提供至车辆控制器14。BAT_char输入代表固有的电池特性，比如化学特性（例如锂离子或镍-镉）以及单元的数量。CHG_char输入代表固有的充电器特性，比如充电速率和电流极限。

车辆控制器14还接收对应于与气候控制系统40、马达18和附件48的电力消耗相关的使用控制因子的输入。

气候控制器45提供代表气候控制系统40加热和冷却车辆12的实际电力消耗的输入（P_{heat_act},P_{cool_act}）。P_{heat_act}输入代表提供至PTC加热器42的用于加热车辆的实际电力。P_{cool_act}输入代表提供至HVAC压缩机44的用于冷却车辆12的实际电力。在其它实施例中，车辆控制器14可接收与电力消耗对应的电压和电流测量值。根据一个或多个实施例，气候控制器45还提供代表环境温度状况的输入（T_amb）。

气候控制器45还将代表驾驶员热请求（thermal request）的输入（HEAT_req，COOL_req）提供至车辆控制器。HEAT_req输入代表用于加热的驾驶员请求，而COOL_req输入代表用于冷却的驾驶员请求。HEAT_req和COOL_req指示气候控制系统40的将来电力消耗。

车辆控制器14接收指示马达18状况的输入（ω_m，P_{drv_act}）。ω_m输入代表马达18的输出转速，而P_{drv_act}输入代表提供至马达18以产生用于推进车辆12的驱动扭矩的实际电力。

车辆控制器接收代表附件48的实际电力消耗的输入（P_{acc_act}）。P_{acc_act}输入代表提供至LV电池46的实际电力，该电力从而提供至附件48。

当消耗电力时，车辆控制器14将该电力消耗数据（例如P_{heat_act}，P_{cool_act}，P_{drv_act}和P_{acc_act}）以及与特定车辆状况和驾驶员身份对应的其它数据保存在其存储器中。通过保存这样的数据，车辆控制器14产生稍后它能参考以用于估计将来电力消耗的历史数据。

车辆控制器14接收与导航因子对应的输入（DIST）。DIST输入与车辆12的当前位置和目的地位置之间的距离对应。在一个实施例中，DIST输入对应于计算的距离。用户界面16与导航系统60通信，以基于GPS数据确定距离。例如，在一个实施例中，驾驶员使用用户界面16选择目的地（TRIP）。导航系统60随后将可能包括额外信息（例如交通、建造、充电站位置等）的行程选项（TRIP）提供给驾驶员。一旦选择了路线，则用户界面16确定距离（DIST）。在另一个实施例中，DIST输入对应于预定距离。钥匙54发射与预定短距离“短程”（例如20英里）对应的输出信号（DIST）。

车辆控制器14接收代表选择的电池充电水平的输入（CHG_SEL）。CHG_SEL输入对应于CSOC的充电上限（UL）。车辆控制器14被配置为用于当CSOC值对应于选择的UL值时停止充电。在一个实施例中，UL输入对应于驾驶员使用用户界面16选择的变量值（例如20%和100%之间的CSOC）。在另一个实施例中，UL输入对应于预定的荷电水平；其中，钥匙54发射与预定极限的荷电水平“极限荷电”（例如60%的CSOC）对应的输出信号（UL）。

车辆控制器14接收代表当前驾驶员的身份的输入（ID）。可以无线传输ID信号，例如作为无线电频率（RF）信号。用户可以拥有用于他们车辆的多个钥匙54，其中每个钥匙发射不同的ID信号。不同的ID信号可以用于配置不同的车辆使用。例如，主用户可以限制第二用户可访问的特定车辆附件。

车辆控制器14还接收代表与对电池32充电关联的当前成本的输入（COST_CHG）。例如，一些电能提供者减少在一天的非高峰时间提供的能量的成本。在一个或多个实施例中，车辆控制器14与外部源（比如外部电源的智能仪表（未显示）或者通过蜂窝网络的计算机）通信，以确定何时电能成本减少。

车辆控制器14接收代表车辆12相对于外部电源的位置的输入（PROX）。例如，在一个或多个实施例中，PROX输入指示充电器52是否电连接至外部电源。

车辆控制器14估计输入并将分别代表定制荷电状态、估算的车辆行驶范围或“可行驶距离”（DTE，distance to empty）以及充电极限（UL）的输出（CSOC、DTE、UL）提供至用户界面16。车辆控制器14基于多个输入信号估计DTE。Donald等人的美国临时申请（申请号为61/578839，名称为“用于估计行驶范围的车辆系统”）详细描述了一种估计DTE的方法，所述美国临时申请通过引用全部包含于此。UL输出基于荷电水平选择。在一个实施例中，UL等于CHG_SEL。在其它实施例中，车辆控制器14基于其它输入修改UL。车辆控制器14将UL输出提供至用户界面16，该界面从而将对应的值传递至驾驶员。车辆控制器14还将UL输出提供至充电器52和/或BECM34以停止充电。

图3是说明电池荷电状态（BSOC）和定制荷电状态（CSOC）之间的关系。BSOC代表主电池32的电能从0%（空）到100%（满）的百分比。通常，如果电池过度充电或者过度放电，电池将会被损坏。所以，在正常操作状况期间，主电池32保持在减少的运转范围内。在一个或多个实施例中，减少的运转范围在12%的BSOC和90%的BSOC之间。12%的BSOC值对应于放电极限并通过标号110指示。在其它实施例中，放电极限在7%和15%的BSOC之间。90%的BSOC值对应于标准充电极限并通过标号112指示。减少的运转范围包括低荷电极限并通过标号114指示。根据一个或多个实施例，低荷电极限在25%和15%的BSOC之间。在示出的实施例中，低荷电极限是20%的BSOC。

根据一个或多个实施例，通过用户界面16将电池能量水平信息传递给驾驶员。驾驶员使用这个很像传统车辆上燃料表的能量水平信息。然而，因为减少的运转范围可能使驾驶员困惑，所以没有显示BSOC值。例如，驾驶员可能认为他们能驾驶车辆12直到电池完全放电（例如0%的BSOC）。然而，如果电池32过度放电，则电池32会被损坏。所以，车辆系统10计算对应于BSOC的运转范围的定制荷电状态（CSOC）。根据说明的实施例，0%的CSOC值对应于放电极限110（12%的BSOC），100%的CSOC值对应于标准充电极限112（90%的BSOC），而12%的CSOC值对应于低荷电极限114（20%的BSOC）。CSOC值是传递给驾驶员的荷电状态值以防止驾驶员使得电池32过度充电或过度放电。

对于电池电动车辆（BEV）和插电式混合动力车辆（PHEV）的车主而言，一个关键的用户担忧是电池自身的使用寿命。电池是昂贵的部件，并且可采取的用于延长电池寿命的措施是有益的。涉及电池寿命的主要“担心因素”是电池有多“满”或者其荷电状态。通常，电池处于高荷电状态的时间越长，将会有更快的老化进程。当车辆处于特别暖和的环境中时，这有可能进一步恶化。此外，对于一些电池的化学特性，荷电状态和老化之间的关系是非线性的，较高的荷电状态（SOC）导致不成比例的量的老化。然而，为了确保用户进入车辆时对于用户有最大的可用行程范围，现有的充电系统将电池充电至它最大的荷电状态（例如标准充电极限112），从而如果用户的下一次行程不需要车辆的最大范围，则潜在地导致了不必要的老化。

通过允许用户通过选择标号120指示的对应于充电极限（UL）的小于标准充电极限112的充电水平，而向车辆系统10指示在充电之间的下一次行程将不需要最大的行程范围，从而车辆系统10提供优点。

参考图4，根据一个或多个实施例，用户界面16位于仪表盘150内。在其它实施例中，用户界面可以位于仪表板（“中控台”）的中央部分中。用户界面16可以是液晶显示器（LCD）、等离子显示器、有机发光二级管显示器（OLED）或者其它任何适当的显示器。用户界面16可以包括触摸屏或一个或多个按钮（未显示），包括邻近于用户界面16的用于完成驾驶员输入的硬键或软键。在其它实施例中，用户界面可以是钥匙，比如图1中显示的钥匙54。

图5和6描述了用户界面16的放大图。参考图5，根据一个或多个实施例，驾驶员使用用户界面16选择充电水平。响应于特定车辆状况（例如PROX信号指示充电器52电连接至外部电源），用户界面16可提示驾驶员选择UL。在一个或多个实施例中，驾驶员从多个离散的充电极限（UL）选择，每个离散的充电极限（UL）由UL值元素210表示。在另一个实施例中，驾驶员通过控制UL指示器212沿CSOC线214在100%的CSOC和0%的CSOC之间滑动，而从UL值的变化数字选择UL。在示出的实施例中，CSOC形象地表示为具有壳体和代表CSOC值的流体水平的电池元素216。放电极限（0%的CSOC）通过电池元素216的底部218表示，并且字母“E”表示“空”。标准充电极限（100%的CSOC）通过电池元素216的顶部220表示，并且字母“F”表示“满”。电池32的当前能量水平通过流体水平线222表示，该水平线在放电极限218之上。在示出的实施例中，当前的能量水平222是与9英里DTE对应的大约为15%的BSOC。此外，根据一个或多个实施例，通过UL指示器212选择的充电极限（UL）（65%的CSOC）在仪表上显示为水平线并通过标号224表示。

参考图6，用户界面16传递信息，用户界面16在正常操作状况期间传递信息，比如DTE和当前的定制荷电状态（CSOC）。在示出的实施例中，CSOC形象地表示为具有代表CSOC值的标记或水平线的仪表250。放电极限（0%的CSOC）通过“Empty”的首字母“E”以及标号252指示的水平线表示。标准充电极限（100%的CSOC）通过“Full”的首字母“F”以及标号254指示的水平线表示。电池32的当前能量水平通过水平线256表示，该水平线在放电极限252之上。示出的实施例的当前能量水平256大约为22%的BSOC，其对应于15英里的DTE。此外，根据一个或多个实施例，上次充电循环的充电极限（UL）显示在仪表上并通过标号258指示。选择的荷电水平258向驾驶员提供了参考，以便于驾驶员能估计用于随后充电的荷电水平。例如，如果驾驶员选择的UL为80%的CSOC，则电池32被充电至80%的CSOC，并且然后驾驶员在随后的行程中将电池只放电至60%的CSOC；随后驾驶员可以选择更低的UL用于下一个充电循环。这样，驾驶员可以将UL值与频繁的行程（例如上下班）相关联。

参考图7，示出了根据一个或多个实施例的用于图1中电动车辆12的定制充电的方法，并总体上通过标号310指示。根据一个或多个实施例，使用包含在车辆控制器14中的软件代码来实现方法310。在其它实施例中，在其它车辆控制器或多个车辆控制器中实现方法310。

在操作312中，车辆控制器14接收指示电池荷电水平选择的值。在一个或多个实施例中，充电水平选择对应于驾驶员使用用户界面16选择的可变充电极限（例如20%和100%之间的CSOC）。在另一个实施例中，充电水平选择对应于驾驶员使用钥匙54选择的预定充电极限（例如60%的CSOC）。

在操作314中，车辆控制器14确定是否延迟充电。与电池32充电关联的费用可能取决于其它因素，比如一天中的时间。例如，一些电能提供者减少在一天中非高峰时间提供的能量的费用。在一个或多个实施例中，车辆控制器14与外部源（比如外部电源的智能仪表（未显示）或通过蜂窝网络的计算机）通信，以确定何时电能的费用减少。在一个实施例中，车辆控制器14还基于AC充电器52的充电速率、电池32的当前CSOC和荷电水平选择来考虑电池32充电需要的时间。如果车辆控制器14确定有足够的时间和足够的费用节省，那么车辆控制器14前进至操作316并延迟充电。在操作316处，车辆控制器14延迟充电直到外部电源供应的电能的成本减少到预定阈值（例如非高峰速率）以下。如果在操作314处的确定为“否”，那么车辆控制器14前进至操作318并开始向电池32充电。

在操作318中，当CSOC达到充电上限（UL）时，车辆控制器14停止电池32的充电。UL基于荷电水平选择。根据一个或多个实施例，车辆控制器14通过指示AC充电器52或BECM34与外部电源断开连接（例如断开充电电路上的开关）而停止充电。

图7中示出的方法310描述了UL等于荷电水平选择的定制电池充电的简化方法。例如，驾驶员选择的荷电水平为60%的CSOC，那么在当前CSOC值等于60%时车辆控制器14停止充电。

参考图8和9，示出明了根据一个或多个实施例的图1中电动车辆12的定制电池充电的方法，并总体上通过标号410指示。根据一个或多个实施例，使用包含在车辆控制器14中的软件代码来实现方法410。方法410不同于图7中描述的方法310，方法410基于其它车辆状况修改充电上限（UL）。

在操作412中，车辆控制器14接收代表荷电水平选择的输入。在一个实施例中，荷电水平选择对应于驾驶员使用用户界面16选择的可变充电极限（例如20%和100%之间的CSOC）。在另一个实施例中，荷电水平选择对应于驾驶员使用钥匙54选择的预定充电极限（例如60%的CSOC）。荷电水平选择对应于充电上限（UL），该充电上限通过图9中的线414表示。在操作412处，根据一个或多个实施例，车辆控制器还接收代表电池特性的输入（BAT_char）。

在操作416中，车辆控制器14确定定制荷电状态最小值（CSOC_min）是否正常。驾驶员可以选择荷电水平，使得当驾驶员返回充电站时电池32被放电（至低CSOC）。然而，如果电池32在延长的时间段保持特定的CSOC值或者电池被重复地放电至特定CSOC值，则可能会影响电池的老化。这些不希望的CSOC值取决于电池化学的具体类型（例如锂离子）。车辆控制器14包括识别电池32的不希望的CSOC值的预定数据或校准数据。如果CSOC_min对应于不希望的CSOC值，那么在操作416处，车辆控制器14确定CSOC_min不正常，并且进行到操作418。

在操作418处，车辆控制器14补偿充电极限。例如，在一个实施例，车辆控制器14接收对应于UL为60%CSOC的荷电水平选择。随后车辆控制器14基于BAT_char确定0%的CSOC是不希望的CSOC。那么车辆控制器14补偿UL（例如添加5%的CSOC），以提供补偿的充电上限（UL_off）。通过补偿UL，还补偿CSOC_min值，使得当驾驶员返回充电站时CSOC值从不希望的CSOC_min被补偿。UL_off总体上通过图9中的标号420指示。

在操作422处，车辆控制器14接收电池控制因子，比如测量的电池值、计算的电池值以及特性信息。测量的电池值包括：T_bat、V_bat和I_bat，它们分别代表电池温度测量值、电池电压测量值和电池电流测量值。计算的电池值包括：P_cap、BSOC、CSOC和AGE，它们分别代表电池电力容量、电池荷电状态、定制荷电状态和电池老化。特性信息包括：CHG_char，它代表充电器特性。

在操作424处，车辆控制器14基于一个或多个电池控制因子而修改补偿的充电极限（UL_off）。例如，在一个实施例中，车辆控制器14接收对应于UL为90%CSOC的荷电水平选择，在操作418处该值被补偿至95%的CSOC。车辆控制器14还接收50°C的电池温度（T_bat）。车辆控制器14确定较高电池温度时95%的CSOC是不希望的CSOC。车辆控制器14随后修改UL_off以提供90%CSOC的修改的充电上限（UL_{off_mod1}）。UL_{off_mod1}在图9中总体上通过标号426指示。

在操作428处，车辆控制器14接收涉及马达18、气候控制系统40和附件48的历史电力消耗的电池使用控制因子。车辆控制器14还接收代表车辆12的当前驾驶员身份的身份信号（ID）。车辆控制器14接收在车辆12运转期间与PTC加热器42、HVAC压缩机44、马达18以及LV电池46消耗的实际电力对应的实际电力消耗值（P_{heat_act}，P_{cool_act}，P_{drv_act}，P_{acc_act}）。当消耗这些电力时，车辆控制器14在它的存储器中保存该电力消耗数据以及对应于特定车辆状况和驾驶员身份的其它数据。通过保存这些数据，车辆控制器14产生它能在以后参考的用于估计将来电力消耗的历史数据。

在操作430处，车辆控制器14基于一个或多个使用控制因子进一步修改修改的充电极限（UL_{off_mod1}）。例如，在一个实施例，车辆控制器14接收对应于40%的CSOC的荷电水平选择，在操作418处将该CSOC补偿至45%的CSOC。车辆控制器14还接收30°C（86°F）的环境温度（T_amb）值。车辆控制器14分析当前驾驶员（ID）在较高环境温度时的气候控制系统电力消耗历史数据，并且（基于历史的HVAC压缩机44的实际电力消耗值（P_{cool_act}））确定当前驾驶员在该温度时使用大约500瓦特小时（Wh）的能量用于冷却车辆。车辆控制器14然后修改UL_{off_mod1}以提供50%的CSOC的进一步修改的充电上限（UL_{off_mod2}）。UL_{off_mod2}总体上通过图9中的标号432指示。

在另一个实施例中，车辆控制器14接收对应于40%的CSOC的荷电水平选择，在操作418处，该CSOC被补偿至45%的CSOC。车辆控制器14还接收对应于驾驶员A的驾驶员身份（ID）信号。车辆控制器14分析用于驾驶员A的马达电力历史消耗数据，并且（基于历史的马达18的实际电力消耗值（P_{drv_act}））确定与一般的驾驶员相比驾驶员A是激进的驾驶员并使用大约1500Wh的额外能量。在操作430处车辆控制器14然后修改UL_{off_mod1}以提供60%的CSOC的进一步修改的充电上限（UL_{off_mod2}）。

在操作434处，车辆控制器14接收与车辆当前位置和车辆目标位置之间行驶距离相关的距离信息（DIST）。在一个实施例中，DIST对应于导航系统60基于GPS数据计算的距离。在另一个实施例中，DIST对应于驾驶员压下钥匙54的相应按钮56而作出的“短程”估计。

在操作436处，车辆控制器14基于DIST再进一步修改该进一步修改的充电极限（UL_{off_mod2}）。例如，在一个实施例中，车辆控制器14接收对应于30%的CSOC的荷电水平选择，在操作418处，该CSOC被补偿至35%的CSOC并随后在操作430处被修改为25%的CSOC。车辆控制器14接收指示驾驶员在他们下一次行程中计划的大约为30英里行程的距离信息（DIST）。车辆控制器14分析马达电力消耗历史数据，并且（基于历史的马达18实际电力消耗值（P_{drv_act}））确定大约需要约6KWh的额外能量用于该距离。车辆控制器14随后修改UL_{off_mod2}以提供85%的CSOC的更进一步修改的充电上限（UL_{off_mod3}）。

在操作440处，车辆控制器14确定是否延迟充电。车辆控制器14与外部源通信以确定何时电能供应的费用减少。在一个实施例中，车辆控制器14还基于AC充电器52的充电速率、电池32的当前CSOC和充电水平选择而考虑电池32充电需要的时间。如果车辆控制器14确定有足够的时间和足够的费用节省，那么车辆控制器14前进至操作442并延迟充电。在操作442处，车辆控制器14延迟充电直到外部电源供应的电能的费用减少到预定阈值（例如非高峰速率）以下。如果操作440处的确定为“否”，那么车辆控制器14前进至操作444并开始向电池32充电。

在操作442中,当CSOC达到修改的充电上限（UL_{off_mod3}）时,车辆控制器14停止电池32的充电。UL_{off_mod3}基于充电水平选择，并且通过电池因子、使用因子和导航因子被修改。方法410的其它实施例预想更少的修改以及不同顺序的修改用于充电极限。

这样，允许驾驶员基于他们将来的行驶计划选择荷电水平来定制电池充电，从而车辆系统10提供优点，该选择的荷电水平可以小于标准充电极限的最大值。车辆系统10还被配置为用于基于当前的和历史的车辆状况修改选择的荷电水平。这样定制的充电极限通过避免电池的过度循环以及充电至不希望的荷电水平而延长电池寿命。

虽然详细描述了最佳模式，但本领域的技术人员应理解权利要求书范围内的替代设计和实施例。此外，可组合多个实施例的特征以形成本发明的进一步实施例。如上所述，可组合多个执行实施例的特征以形成本发明没有明确描述或说明的进一步的实施例。虽然已经对一个或多个希望的特征描述了提供优点的或优于其它实施例或现有技术实施的多个实施例，但是本技术领域中的普通技术人员应理解可以包含一个或多个特性以实现希望的系统属性，该属性取决于具体的应用和实施。这些属性可包括但不限于：成本、强度、耐用性、生命周期成本、可销售性、外观、包装、尺寸、可维修性、重量、可制造性、装配的便利性等。本说明书中对于一个或多个特性描述的可取性低于其它实施例或现有技术实施而描述的实施例没有在本发明的范围之外并且可能对于特定应用是可取的。此外，可以组合多个实施例的特征以形成本发明的进一步实施例。

Claims

1.一种车辆，包括：

马达，被配置为提供驱动扭矩；

存储装置，连接至所述马达，并且被配置为从外部电源接收电力以便于充电；

用户界面，被配置为提供荷电水平选择；以及

至少一个控制器，被配置为接收指示当前荷电值的输入，并在所述当前荷电值对应于所述荷电水平选择时停止充电。

2.根据权利要求1所述的车辆，其特征在于，所述控制器还被配置为在当前荷电值与所述荷电水平选择的80%和120%之间的值对应时停止充电。

3.根据权利要求1所述的车辆，其特征在于，所述用户界面还包括被配置为与所述控制器无线通信的便携式装置，其中，所述用户界面还被配置为提供与随后行程关联的行驶距离，

其中，所述控制器还被配置为基于所述行驶距离修改所述荷电水平选择。

4.根据权利要求1所述的车辆，其特征在于，所述用户界面还被配置显示与荷电水平选择值的可用范围对应的至少两个荷电水平选择元素。

5.根据权利要求1所述的车辆，其特征在于，所述用户界面还被配置为显示具有与所述荷电水平选择对应的第一指示器以及与所述当前荷电值对应的第二指示器的仪表。

6.根据权利要求1所述的车辆，所述车辆还包括：充电器，被配置为从所述外部电源接收AC电力并将DC电力提供至所述存储装置，

其中，所述控制器还被配置为：接收指示与所述外部电源关联的充电费用以及与所述充电器关联的充电速率的输入；基于所述充电费用和所述充电速率延迟充电。

7.根据权利要求1所述的车辆，其特征在于，所述控制器还被配置为：

接收指示当前驾驶员的身份和马达电力消耗的输入；

基于与所述当前驾驶员关联的马达电力历史消耗而修改所述荷电水平选择。

8.根据权利要求1所述的车辆，所述车辆还包括：

导航系统，被配置为：从所述用户界面接收指示目标位置的输入；从外部网络接收指示当前位置和行驶信息的输入；基于所述行驶信息提供指示所述当前位置和所述目标位置之间行驶距离的输出，

其中，所述控制器还被配置：接收指示马达电力消耗的输入；基于与所述行驶距离关联的估计的马达电力消耗而修改所述荷电水平选择。

9.根据权利要求1所述的车辆，所述车辆还包括：气候控制系统，被配置为加热和冷却乘客舱和所述存储装置中的至少一个；

其中，所述控制器还被配置为：接收指示当前驾驶员身份、环境温度以及气候控制系统电力消耗的输入；基于与所述当前驾驶员和所述环境温度关联的气候控制系统历史电力消耗而修改所述荷电水平选择。