CN105633496A - 电池组充电规程选择系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于对在为电动车辆的电池组充电时所使用的充电规程进行优化的充电系统以及使用方法，其中优化是至少部分地基于用户的预定出发时间和预定行驶距离。基于用户的行驶信息，该处理确定(i)最优充电水平，该最优充电水平在确保存在足以使车辆行驶过预定距离的能量的同时使电池组的寿命最大化，以及(ii)最优充电率，该最优充电率在确保在预定出发时间之前将电池组充电至最优充电水平的同时使电池组的寿命最大化。可在用户行驶信息中加入安全预留量，因此保证在用户决定比预期时间提早离开时，或者在比预期行驶耗电更多时，车辆已充好电并且能够使用。

Description

电池组充电规程选择系统
技术领域
本发明一般地涉及电动车辆，并更具体地涉及优化电池寿命的系统和方法。
背景技术
应在不断上涨的油价和全球变暖的可怕后果驱使下的消费者的要求，汽车工业慢慢开始接受对超低排放、高效率的汽车的需求。虽然行业内一些人仍在试图通过制造更为有效的内燃机来达到这些目标，但是其它人正在将混合动力或全电动驱动系并入它们的车辆发展路线(line-ups)中。但是，为了达到消费者的期望，汽车工业不但必须实现更为绿色的驱动系，还必须在这样做的同时将性能、范围(range)、可靠性和成本维持在合理的水平。
要获得低排放、高效率汽车的最为普遍的方法是通过使用在其中将内燃机与一个或多个电动机组合的混合驱动系。通常情况下存在三种混合驱动系：并联式混合、串-并联式混合，以及串联式混合。在并联式混合驱动系中，可由内燃机或电动机单独地或者共同地提供推进车辆所需的动力。在串并联式混合驱动系中，由内燃机和电动机使用动力分配器(例如行星齿轮组)提供推进动力。在串联式混合驱动系中，推进动力仅由电动机提供，而被耦接至发电机的内燃机仅被用于在需要时为电池充电。
虽然混动车辆提供了改善的油耗并且车辆排放更低，但是由于它们包含内燃机，因此它们将仍然受到许多这种动力源的固有限制的制约。例如，在工作期间车辆仍排放有害污染物，尽管与常规车辆相比排放水平有所降低。此外，由于包含内燃机以及伴有电池组的电动机，混动车辆的驱动系典型地更为复杂得多，这导致成本以及重量增加。据此，很多车辆制造商都在设计仅使用单个电动机或多个电动机的车辆，从而消除一种污染源，同时充分降低驱动系的复杂性。
虽然在纯电动车辆上使用的电驱动系已经被证实具有高可靠性，但是许多人关于典型电动车辆的驾驶路程有限的担忧已导致汽车销售比如果没有这种担忧的话预期的要少，尤其是在考虑到这种汽车的性能和可靠性的情况下。由于在电池寿命和充电率之间(图1所示)以及电池寿命和存放期间维持的充电水平之间(图2所示)的相对复杂的关系进一步加剧了对路程的这种担忧，典型的车主/买主可能已经听说过这些关系但还不能完全理解。未完全理解充电率和充电状态(SOC)对电池寿命的影响的结果是，即使车辆允许驾驶员设置充电参数，一般车主仍会发现要优化这些参数是很困难的。据此，需要一种系统，该系统简化了对充电参数进行优化的过程，从而使电池寿命最大化，同时仍保证在需要时汽车电池被充电，并充电至足以达到驾驶员所需的以及所期望的水平。本发明就提供了这样一种系统。
发明内容
本发明提供了一种电池组充电系统，该系统包括(i)用户接口，其被配置成接受一组用户确定的行驶信息，其中该组用户确定的行驶信息包括预定出发时间和预定行驶距离；(ii)电池组，被安装在电动车辆内并被耦接至电动车辆的电驱动系；(iii)充电系统，被耦接至电动车辆的电池组，该充电系统被配置成使用指定的充电率将电池组充电至指定的充电水平，其中该指定充电水平是在一充电水平的范围中可选择的，并且其中该指定充电率是在一充电率的范围中可选择的；以及(iv)系统控制器，该系统控制器被耦接至充电系统并耦接至用户接口，其中，该系统控制器被配置成：(a)确定电池组的最优充电水平并将充电系统的指定充电水平设定成最优充电水平，其中该最优充电水平在足以为电驱动系供应使车辆行驶过预定行驶距离的能量的同时使电池组的电池寿命特征最大化，以及(b)确定电池组的最优充电率并将充电系统的指定充电率设定成最优充电率，其中该最优充电率在足以在预定出发时间之前完成将电池组充电至最优充电水平的同时使电池组的电池寿命特征最大化。用户接口可被安装在EV中(即，车载式，安装在车辆上的接口)；和/或用户接口可包括经由安装在车辆上的通信端口耦接至系统控制器的远程装置(例如，蜂窝电话、笔记本电脑、平板式电脑、个人数字辅助设备、计算机系统，等)；和/或该用户接口可包括经由无线通信链路耦接至系统控制器的远程装置(例如，蜂窝电话、笔记本电脑、平板式电脑、个人数字辅助设备、计算机系统，等)。
一方面，该系统控制器可被配置成将第一安全预留量加在预定出发时间上以定义经修改的出发时间，并将第二安全预留量加在预定行驶距离上以定义经修改的行驶距离，其中由最优充电水平足以向电驱动系供应使得车辆能够行驶过经修改的行驶距离的能量，并且其中最优充电率足以在经修改的出发时间之前完成对电池组的充电。第一和第二安全预留量可以是用户定义的，或者由车辆制造商预设定的。
另一方面，系统控制器可被配置成，在远程系统(例如，蜂窝电话、笔记本电脑、平板式电脑、个人数字辅助设备、计算机系统，等)经由被安装在电动车辆内的通信端口被耦接至系统控制器或经由通信链路无线地耦接至系统控制器时，从远程系统获取行驶路线。该系统控制器可被配置成根据该行驶路线确定预定行驶距离。
另一方面，该系统可包括被耦接至电池组的至少一个传感器，其中该系统控制器被配置成使用该至少一个传感器获取一组电池组特征并将该组电池组特征存储在被耦接至系统控制器的存储器中。而且，该系统控制器可被配置成(i)基于电池寿命特征、该组电池组特征和预定行驶距离确定最优充电水平；以及(ii)基于电池寿命特征、该组电池组特征和预定出发时间确定最优充电率。
另一方面，该系统可包括被耦接至车辆和系统控制器的至少一个传感器，其中该系统控制器被配置成(i)通过至少一个传感器积累多个驾驶员行为事件，(ii)将多个驾驶员行为事件存储在存储器中，以及(iii)基于电池寿命特征、该多个驾驶员行为事件和预定行驶距离，确定最优充电水平。
另一方面，该系统可包括被耦接至系统控制器的至少一个周围环境传感器，其中该系统控制被配置成(i)使用该至少一个周围环境传感器监测周围环境，并且(ii)基于电池寿命特征、周围环境和预定行驶距离确定最优充电水平。
另一方面，该系统控制器可被配置成经由用户接口发布确认请求，其中该系统控制器被配置成当接收到对确认请求的肯定响应时使用指定充电率将电池组自动充电至指定充电水平，并且其中系统控制器在接收到对确认请求的否定响应时则不使用指定充电率将电池组充电至指定充电水平。
本发明还提供了一种对被耦接至车辆的电驱动系的电池组的充电参数进行优化的方法，该方法包括以下步骤：(i)接受一组用户确定的行驶信息，其中，该组用户确定的行驶信息包括预定出发时间和预定行驶距离，并且其中，该组用户确定的行驶信息是通过车辆系统控制器接受的；(ii)确定电池组的最优充电水平，其中，最优充电水平在提供足以使车辆行驶过预定行驶距离的能量的同时使电池寿命特征最大化，并且其中，确定最优充电水平的步骤是由系统控制器执行的；(iii)确定电池组的最优充电率，其中，最优充电率在足以在预定出发时间之前完成将电池组充电至最优充电水平的同时使电池寿命特征最大化，并且其中，确定最优充电率的步骤是由系统控制器执行的；以及(iv)将车辆的电池组充电至最优充电水平，其中，充电步骤是以最优充电率执行的。
一方面，本方法可包括将第一安全预留量加在预定出发时间上以定义经修改的出发时间(例如，比预定出发时间更早的出发时间)，以及将第二安全预留量加在预定行驶距离上以定义经修改的行驶距离(例如，比预定行驶距离更长的行驶距离)，其中，第一和第二安全预留量由系统控制器增加，并且其中，由该系统控制器确定的最优充电水平足以向电驱动系供应使车辆行驶过经修改的行驶距离的能量，并且由系统控制器确定的最优充电率足以在经修改的出发时间之前完成对电池组的充电。可由系统控制器接受一组用户定义的安全预留量，其中该用户定义的安全预留量包括第一和第二安全预留量。该系统控制器可从用户或者车辆制造商接受一组安全预留量，其中，该安全预留量包括第一和第二安全预留量。
另一方面，预定行驶距离对应于用户路线(例如，多个标识的位置)。该方法则可包括基于用户路线计算总行驶距离的步骤，其中最优充电水平在提供了足以使车辆行驶过总行驶距离的能量的同时使电池寿命特征最大化。
另一方面，最优充电水平是基于一组电池组特征以及预定行驶距离以及电池寿命特征的。
另一方面，该方法可包括以下步骤：(i)监测电池组以确定一组性能特征，(ii)记录该组性能特征，以及(iii)按照该组性能特征修改一组基准的电池组特征以便确定被系统控制器用来确定最优充电水平的一组电池组特征。
另一方面，该方法可包括以下步骤，即：确定车辆用户的驾驶风格，且然后基于该用户的驾驶风格以及该组电池组特征、预定行驶距离和电池寿命特征设定该最优充电水平。
另一方面，该方法可包括以下步骤，即：确定一组周围环境状况并然后基于该周围环境状况以及该组电池组特征、预定行驶距离和电池寿命特征，设定该最优充电水平。
另一方面，由系统控制器确定的最优充电水平足以供应使车辆行驶过预定行驶距离的能量，同时保持至少最小充电状态直至后续的充电循环。
该充电步骤可自动执行；备选地，该方法可包括以下步骤，即：在执行充电步骤之前发布确认请求，其中当接收到对该确认请求的肯定响应时该系统控制器自动执行充电步骤，并且其中当接收到对该确认请求的否定响应时不会自动执行充电步骤。
参考余下部分的说明书和附图可实现对本发明的本质和优点的进一步的理解。
附图说明
应该理解的是附图仅意味着展示，而非限制本发明的范围，并且不应被认为是按比例描绘的。此外，在不同的图中相同的参考标记应被理解为指示相同的组件或相似功能的组件。
图1示出了充电率和电池寿命之间的关系；
图2示出了在不同的充电水平下存放电池对电池寿命的影响；
图3提供了在本发明的至少一个实施例中使用的主要EV系统的系统级图示；
图4示出了依据优选实施例的本发明的基本方法；以及
图5示出了图4中示出的方法的变型。
具体实施方式
如在本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”旨在也包括复数形式，除非在上下文中另外做了明确指示。如在本文中所使用的，术语“包括”、“正包括”、“包含”和/或“正包含”表示所陈述的特征、处理步骤、操作、元件，和/或组件的存在，但是并不排除存在或附加一个或多个其它特征、处理步骤、操作、元件、组件，和/或它们的组。如在本文中所使用的，术语“和/或”以及符号“/”意味着包括一个或多个相关列出的对象的任意的以及所有的组合。此外，虽然术语第一、第二等可在本文中用于描述不同的步骤、计算或组件，但是这些步骤、计算或组件不应受这些术语的限制，而是这些术语仅用于将一个步骤、计算或组件与其它步骤、计算或组件区分开来。例如，第一计算可以命名为第二计算，类似地，第一组件可以命名为第二组件，而不会脱离本申请的范围。
在下文中，术语“电池”、“原电池”，以及“电池组电池单元”可互换地使用并且可以指多种不同的蓄电池配置和化学组成中的任意一种。典型的蓄电池化学组成包括，但不限于，锂离子、锂离子聚合物、镍金属氢化物、镍镉、镍氢、镍锌，和银锌。术语“蓄电池组”在本文中使用时，指的是为了实现期望的电压和负载能力(capacity)而电气互连的一个或多个电池组成的组件，其中电池组件典型地被容纳在外壳内。术语“电动车辆”和“EV”可以互换使用，并可以指全电动车辆、插入式混合式车辆(也被称为PHEV)，或混合式车辆(也被称为HEV)，其中混合式车辆利用多个动力源，包括电力驱动系统。
图3是EV300以及依据本发明用于电池寿命优化系统中的主系统的高级别视图。电动车辆300可为纯电动车辆或者使用内燃机(ICE)和电驱动系统的混合动力车辆。应该理解的是，在图3中示出的系统配置仅是一种可能的配置，但是也可以使用其它配置，同时仍保持本发明的功能。此外，图3中所示的一个或多个元件可以一起集合在单个装置和/或电路板和/或集成电路中。
车辆300包括车辆系统控制器301，在此也称为车辆管理系统，其包括中央处理单元(CPU)。系统控制器301还包括存储器303，存储器303包括EPROM、EEPROM、闪存、RAM、固态驱动、硬盘驱动，或者任意其它类型的存储器或存储器类型组合。用户接口305被耦接至车辆管理系统301。接口305允许驾驶员或乘客与车辆管理系统互动，例如将数据输入导航系统或者更改加热、通风和空调(HVAC)系统、控制车辆娱乐系统(例如，广播、CD/DVD播放器，等)、调节车辆设置(例如，座椅位置、灯光控制，等)，和/或另外更改车辆300的功能。在至少一些实施例中，接口305还包括用于车辆管理系统向驾驶员和/或乘客提供信息的器件，这些信息例如导航地图或驾驶指令以及任意不同车辆系统的操作性能(例如，电池组充电水平、混合动力车中发动机的燃油水平、所选档位、当前娱乐系统设置(例如音量水平和所选频道信息)、外部灯光设置、当前车辆速度、当前HVAC设置(例如车厢温度和/或风扇设置)等)。接口305还可被用于警告驾驶员车辆的状况(例如电池电量水平低)，和/或告知操作系统故障(电池系统未正常充电、充电电缆未正常连接、轮胎气压低、灯光故障，等)。接口305可包括单个接口，例如触摸屏显示器，或者例如按键开关、电容式开关、滑动或拨动开关、测量仪器、显示屏、视觉的和/或听觉的告警指示器这样的用户接口的组合。应该体会到，如果用户接口305包括图形显示器，控制器301也可包括图形处理单元(GPU)，GPU可与CPU分开也可与CPU设置在同一芯片上。
车辆300包括动力源307，该动力源307包括一个或多个电机，并且可额外地包括内燃机(例如，在混合动力车辆中)。车辆的动力源307可机械地耦接至前轴/轮、后轴/轮，或者耦接至这两者上，并且可利用任意不同的传动类型(例如，单速、多速)以及差动类型(例如，开放型、锁定型、限滑型)。
能量由电池组309供给源307中的电机。电池组309可包括一个或几百或几千个可再充电电池，电池组309优选地还可被用于给不同的需要电能的车辆系统(例如，灯光、娱乐系统、导航系统，等)供电。典型的电池组309经由动力控制系统311(即，逆变器和电机控制器)被耦接至源307内的电机上，动力控制系统311保证被传递至驱动电机的能量具有适当的形式(例如正确的电压、电流、波形，等)。
电池组309通过充电系统313充电。如图所示，优选地充电系统313被集成在车辆300内，但外部充电系统也可以被车辆300所用。充电系统313被配置成通常通过使用电源线317被电连接至外部源315，例如市政电网。在至少一种配置下，例如，通过使用车辆300停在上面的感应式充电板，充电系统313无线地连接至外部源315。电池组309还可至少部分地使用例如再生制动系统的车载充电系统进行充电。
车辆300包括热管理系统319，该热管理系统319包括加热子系统321和冷却子系统323。热管理系统319可被用于保持乘客车厢325在期望的温度范围内，并且保证电池组309内的电池保持在电池的期望操作、充电和/或存放温度范围内。当系统319被用于控制电池组309的温度时，系统可利用加热的或冷却的空气，使加热的或冷却的空气循环通过整个电池组；备选地，可将冷却剂循环系统热耦接至电池组，在此情况下冷却剂按照要求由加热器321加热或由冷却器323冷却。
在至少一个优选实施例中，车辆300包括全球定位系统(GPS)327，从而允许确定车辆的位置。GPS327可以是独立的系统，或者优选地被集成在导航系统329中。
通信链路331被耦接至车辆管理系统301中。通信链路331可被用于从外部数据源(例如，制造商、销售商、服务中心、基于网络应用、远程基于家庭系统、第三方源，等)无线地获得配置更新或者访问外部数据库333(例如由汽车制造商或其它第三方维护的数据库)。通信链路331还可被用于在系统控制器101和用户装置或系统(例如用户的智能电话、平板电脑、个人数据辅助设备(PDA)、家用计算机、工作计算机、基于网络的运算系统，等)之间提供通信链路。链路331可使用任意不同的各种技术(例如，GSM、EDGE、UMTS、CDMA、DECT、WiFi、WiMax等)。
在一些实施例中，通信链路331还可包括车载端口337，例如USB、雷电接口(Thunderbolt)或其它端口。端口337使得系统控制器301和用户装置或系统339(例如，智能电话、平板电脑、个人数字辅助设备(PDA)、家用电脑、工作电脑、基于网络的运算系统，等)之间能够通过有线的通信链路通信。
图4示出了依据本发明的至少一个实施例的本发明的基本方法。首先用户输入在下一次充电循环之后将要执行的所有行驶的行驶信息(步骤401)。在步骤401中输入的信息可使用接口305输入；备选地，这一信息可使用经由端口337被耦接至控制器301的装置339输入；备选地，这一信息可使用经由无线通信链路331耦接至控制器301的装置335输入。
在步骤401中，使用者输入出发时间和行驶距离。出发时间代表完成下一次充电循环后需使用车辆的第一时间。例如，用户可能打算在晚上给车充电，并且然后在第二天早上8：00am开始这一天的活动。在一些场景下，出发时间可能是在几天之后，而不是下一天。例如，用户可能打算在周五下班后给车充电，但此后并不想要用车，直到下周一才再次使用。据此，要理解的是出发时间优选地包括时间和日期。但是在一些配置下，系统可被预设成假设将在下一天指定的时间实施该行驶，除非用户输入不同于下一天的日期。
在步骤401中输入的行驶距离代表用户打算在完成下一次充电循环之后和进行再次充电循环之前要行驶的总距离。因此，假设该用户打算在一天当中进行充电(例如在上班时进行充电)，则在此步骤中输入的行驶距离可以是一天中某一部分时间的距离；备选地，假设该用户常规性地在每天晚上回家时充电则该距离可能是一整天的距离；备选地，如果该用户并不是每天至少给车充一次电则该距离可能是几天时间的距离。
在优选配置下，用户以英里或公里为单位输入预定行驶距离。在备选配置下，用户将行驶路线输入系统控制器301。控制器然后基于该路线确定预估的行驶距离。例如，用户可输入学校的地点作为第一站、工作地点作为第二站、餐厅作为第三站、工作地点作为第四站(例如，在午餐后回去工作)、学校作为第五站、百货商店作为第六站、回家作为最后终点。基于车辆当前的位置，系统控制器301能够计算出该路线的总行驶距离。在对这一配置的改变中，代替将输入一系列地点作为定义路线的手段，用户可根据其对于该路线中每一站的所知道的内容，输入一系列目的地的名字，或者输入目的地名字和地点的组合。因此，例如，用户可以输入RedwoodHighSchool作为第一站的名字，也可以输入395DohertyDrive，Larkspur，California作为第一站的地点。在至少一个实施例中，用户能够通过从联系人列表中进行选择来输入地点和/或地名，该联系人列表包含在存储器303中，或者包含在外部数据库333中，或者包含在经由链路331无线连接至系统控制器的远程装置(例如用户的智能电话)335中存储的数据库中，或者包含在插入通信端口337的远程装置(例如用户的智能电话)339中存储的数据库中。
一旦已将出发时间和行驶距离输入系统控制器301中，优选地，系统控制器在该出发时间中加入安全预留量(步骤403)并且在该行驶距离中加入安全预留量(步骤405)。加入安全预留量确保在用户决定早于预期地动身的情况下，或者在行驶消耗了比预期更多的电量(例如交通拥挤或意外增长了路线)的情况下，车辆还有电并且能够使用。在步骤407中将步骤403中使用的出发时间安全预留量输入系统，虽然在下面提到了其可在步骤401中被输入。该安全预留量可例如由车辆制造商或第三方或最终用户输入一次；备选地，该出发时间安全预留量可被输入并且然后保持该设定直到由车辆制造商或第三方或最终用户更改；备选地，该出发时间安全预留量可由用户在步骤401中输入行驶信息的同时输入。优选地该出发时间预留量以分钟为单位给定。因此，例如，如果用户输入用户出发时间为8：00am并且出发时间安全预留量被预设为30分钟，则该系统将保证车辆在7：30am之前准备好出发，即充好电。
在步骤409中将步骤403中所使用的行驶距离安全预留量输入系统中，虽然如以下提到的也可在步骤401中将其输入。这一安全预留量可例如由车辆制造商或第三方或者最终用户一次输入，备选地该行驶距离安全预留量可被输入并然后保持该设定直到由车辆制造商或第三方或最终用户更改；备选地，该行驶距离安全预留量可由使用者在步骤401中输入行驶信息的同时输入。优选地，行驶距离安全预留量是以英里或者公里为单位给出的，例如，如果在步骤401中输入的行驶距离为50英里并且预设置安全预留量为10英里，则控制器将确保给车充电至足够行驶60英里(即，输入距离加安全预留量)路的水平。备选地，行驶距离安全预留量可按照百分比来提供，因此根据预定行驶距离的差异自动调节。如果安全预留量作为百分比来给出，例如为10％，则在以上输入行驶距离为50英里的示例中，控制器将保证给车充分充电至能够行驶55英里路(即，输入距离加上该距离的10％)。
在步骤411中，系统控制器301确定电池组309需要的适当的充电水平，即，充电状态(SOC)，以便使车辆300满足步骤401中输入的行驶距离并增加在步骤405中加入的安全预留量。为了准确确定充电水平，系统控制器使用在步骤413中输入系统的电池组特征。大体上说，主电池组特征为能量(即，千瓦时kWh)和DC电阻，在一些实施例中，可使用转换效率，转换效率不仅要考虑到电池组特性，而且还要考虑到车的特性(例如空气动力学和车重)。预期的驾驶状况也可包括在内，因为其影响到转换效率。(例如，速度、规划路线中道路高度变化、温度，等)。在一个实施例中，由车辆制造商例如以查找表的形式输入电池组特征，并且该电池组特征是基于正在考虑的电池组的。优选地，电池组特征的集合包括预设的老化因子，该老化因子可被控制器301用于基于到目前为止的充电循环数、电池组年龄等来更改电池组的特征。在优选实施例中，使用动态电池模型来提供电池组特征。动态电池模型可使用由车辆制造商输入的一组基准电池组特征，但该组基准电池组特征由控制器301基于控制器301针对正在考虑的实际电池组获取的实际电池组性能数据(例如，测量出的电压、电流、SOC、到目前为止的充电循环数、到目前为止的SOC充电水平，等)连续地(或周期性地)改变。不论系统控制器所使用的电池组特征是基于制造商输入的模型还是基于正在考虑的实际的电池组的测量性能特征，优选地，基于在步骤415中输入的测量出的环境状况(例如，使用传感器341进行环境温度测量)以及预期的驾驶风格(步骤417)来修改该电池组特征。在步骤417中输入的驾驶风格信息可基于监测到的驾驶风格，例如，通过速度传感器343监测的平均速度，或者在同一行驶规划中速度传感器343监测的平均速度，或者基于在初始数据输入步骤401中用户选择和输入的预定驾驶风格(例如保守型、稳健型、激进型)。
最低限度，在步骤411中由系统控制器301确定的充电水平需要满足在步骤401中输入的行驶距离加上在步骤405中加入的安全预留量。但是应该理解的是如果系统控制器301确定更高的充电水平对于电池的寿命更有好处，则在步骤411中确定的充电水平可能高于这一最低水平。例如，由于许多电池/电池化学物质容易在消耗至过低水平时受损，系统控制器301可被配置成确保在车从规划路线返回后，电池组309内剩余电量的水平高于预设定的最小SOC。优选地，预设定的最小SOC由制造商预设定，但是系统可被配置成从不同的源(例如第三方)接受该预设定的最小SOC。
在步骤411中通过控制器301设定期望的充电水平之后，控制器然后确定在电池组充电期间要使用的期望充电率(步骤419)。在步骤419期间，控制器301将以下因素考虑在内，即(i)在步骤411中确定的期望充电水平，(ii)预定出发时间加上步骤401中输入的安全预留量，以及(iii)在步骤421中输入该系统的充电系统的容量。为了计算可用于充电的时间有多少，除了预定出发时间以外，控制器301使用内部时钟345来确定当前时间(步骤423)。为了精确确定电池组309的最佳充电率，在至少一个实施例中，并不是简单地使充电率最小化，而是将电池组特征输入系统(步骤425)。正如以上所提到的，电池组特征可由车辆制造商输入。但是，优选地，如果系统使用由车辆制造商输入的一组基准电池组特征，控制器301基于控制器301获取的针对正在考虑的电池组的所监测的电池组性能数据修改这些特征。
一旦控制器301在步骤411中优化期望上充电水平(SOC)并且在步骤419中优化充电率以便在满足用户需求(例如，驾驶路程和出发时间)的同时使电池寿命最大化，则该控制器设定充电系统313的上充电水平和充电率(步骤427)。在优选实施例中，控制器301使用步骤411和419中确定的充电水平和充电率设置自动地给电池组309充电(步骤429)。在图5中示出的备选实施例中，在优化上充电水平(步骤411)以及充电率(步骤419)之后，让用户选择是否接受该优化设置(步骤501)。如果用户决定接受该优化的设置(步骤503)，则使用那些设置自动执行充电(步骤429)。如果用户决定修改优化设置(步骤505)，则用户输入修改后的设置(步骤507)并且系统使用该修改后的设置给电池组充电(步骤509)。
为了帮助理解本发明的细节已经对本系统和方法进行了概括性说明。在一些示例中，已知的结构、材料，和/或操作并未特别示出或详细说明以避免掩盖本发明的各个方面。在其它情况下，已经给出了特定的细节以便提供对本发明的透彻理解。一个本领域技术人员将认识到本发明还可以其它特定的形式实施，例如适用于特定的系统或设备或情形下或材料或组件，而不背离其精神或基本特征。因此，本公开和说明书在此旨在说明而非限制本发明的范围。

Claims (18)

1.一种电池组充电系统，包括：
用户接口，所述用户接口被配置成接受一组用户确定的行驶信息，其中，所述该组用户确定的行驶信息包括预定出发时间和预定行驶距离；
电池组，其被安装在电动车辆内并被耦接至所述电动车辆的电驱动系；
充电系统，其被耦接至所述电动车辆的所述电池组，所述充电系统被配置成使用指定充电率将所述电池组充电至指定充电水平，其中，所述指定充电水平是在一充电水平的范围中可选择的，并且其中，所述指定充电率是在一充电率的范围中可选择的；以及
系统控制器，其被耦接至所述充电系统并且被耦接至所述用户接口，所述系统控制器被配置成确定所述电池组的最优充电水平，并且将所述充电系统的所述指定充电水平设置成所述最优充电水平，所述系统控制器被配置成确定所述电池组的最优充电率并且将所述充电系统的所述指定充电率设置成所述最优充电率，其中所述最优充电水平在足以为所述电驱动系供应使所述车辆行驶过所述预定行驶距离的能量的同时使所述电池组的电池寿命特征最大化，并且其中，所述最优充电率在足以在所述预定出发时间之前完成将所述电池组充电至所述最优充电水平的同时使所述电池组的所述电池寿命特征最大化。
2.如权利要求1所述的电池组充电系统，其中，所述用户接口包括以下组件中的至少一种：(i)车载式车辆安装接口，(ii)第一远程装置，其经由被安装在所述电动车辆内的通信端口耦接至所述系统控制器，和/或(iii)第二远程装置，其经由无线通信链路耦接至所述系统控制器，其中所述第一和第二远程装置选自包括蜂窝电话、笔记本电脑、平板电脑、个人数字辅助设备、计算机系统，和基于网络的运算系统的组。
3.如权利要求1所述的电池组充电系统，所述系统控制器被配置成将第一安全预留量加在所述预定出发时间上以定义经修改的出发时间，并将第二安全预留量加在所述预定行驶距离上以定义经修改的行驶距离，其中由所述系统控制器确定的所述最优充电水平足以向所述电驱动系供应使所述车辆行驶过所述经修改的行驶距离的能量，并且由所述系统控制器确定的所述最优充电率足以在所述经修改的出发时间之前完成对所述电池组的充电，并且其中，所述第一和第二安全预留量是(i)用户定义的，或者(ii)车辆制造商预设定的。
4.如权利要求1所述的电池组充电系统，其中，所述系统控制器被配置成：当远程系统经由被安装在所述电动车辆内的通信端口耦接至所述系统控制器或者经由通信链路无线地耦接至所述系统控制器时，从所述远程系统获取行驶路线，其中所述系统控制器被配置成根据所述行驶路线确定所述预定行驶距离，并且其中，所述远程系统选自包括蜂窝电话、笔记本电脑、平板电脑、个人数字辅助设备、计算机系统，和基于网络的运算系统的组。
5.如权利要求1至4中任一项所述的电池组充电系统，进一步包括：
至少一个传感器，其被耦接至所述电池组并被耦接至所述系统控制器，其中，所述系统控制器通过所述至少一个传感器获取所述电池组的一组电池组特征；以及
存储器，其被耦接至所述系统控制器，其中，所述系统控制器将所述一组电池组特征存储在所述存储器中，其中，所述系统控制器被配置成(i)基于所述电池寿命特征和所述一组电池组特征以及所述预定行驶距离确定所述电池组的所述最优充电水平，和/或(ii)基于所述电池寿命特征和所述一组电池组特征和所述预定出发时间确定所述最优充电率。
6.如权利要求1至4中任一项所述的电池组充电系统，进一步包括被耦接至所述车辆和所述系统控制器的至少一个传感器，其中，所述系统控制器被配置成通过所述至少一个传感器积累多个驾驶员行为事件并且将所述多个驾驶员行为事件存储在存储器中，其中，所述系统控制器被配置成基于所述电池寿命特征和所述预定行驶距离以及所述多个驾驶员行为事件确定所述电池组的所述最优充电水平。
7.如权利要求1至4中任一项所述的电池组充电系统，进一步包括被耦接至所述系统控制器的至少一个周围环境传感器，其中，所述系统控制器被配置成通过所述至少一个周围环境传感器监测周围环境，并且其中，所述系统控制器被配置成基于所述电池寿命特征和所述预定行驶距离以及所述周围环境确定所述电池组的所述最优充电水平。
8.如权利要求1至4中任一项所述的电池组充电系统，其中，所述系统控制器被配置成经由所述用户接口发布确认请求，其中，所述系统控制器被配置成在经由所述用户接口接收到对所述确认请求的肯定响应时使用所述指定充电率将所述电池组自动充电至所述指定充电水平，并且其中，所述系统控制器在经由所述用户接口接收到对所述确认请求的否定响应时则不使用所述指定充电率将所述电池组充电至所述指定充电水平。
9.一种对被耦接至车辆的电驱动系的电池组的一组充电参数进行优化的方法，所述方法包括以下步骤：
接受一组用户确定的行驶信息，其中，所述一组用户确定的行驶信息包括预定出发时间和预定行驶距离，并且其中，所述一组用户确定的行驶信息是通过所述车辆的系统控制器接受的；
确定所述电池组的最优充电水平，其中，所述最优充电水平在足以向所述电驱动系供应使所述车辆行驶过所述预定行驶距离的能量的同时使所述电池组的电池寿命特征最大化，并且其中，确定所述最优充电水平的所述步骤是由所述系统控制器执行的；
确定所述电池组的最优充电率，其中，所述最优充电率在足以在所述预定出发时间之前完成将所述电池组充电至所述最优充电水平的同时使所述电池组的所述电池寿命特征最大化，并且其中，确定所述最优充电率的所述步骤是由所述系统控制器执行的；以及
将所述车辆的所述电池组充电至所述最优充电水平，其中，所述充电步骤是以所述最优充电率执行的。
10.如权利要求9所述的方法，进一步包括以下步骤：
将第一安全预留量加在所述预定出发时间上以定义经修改的出发时间，其中，所述第一安全预留量由所述系统控制器加在所述预定出发时间上；
将第二安全预留量加在所述预定行驶距离上以定义经修改的行驶距离，其中，所述第二安全预留量由所述系统控制器加在所述预定行驶距离上；其中
由所述系统控制器确定的所述最优充电水平足以向所述电驱动系供应使所述车辆行驶过所述经修改的行驶距离的能量，并且由所述系统控制器确定的所述最优充电率足以在所述经修改的出发时间之前完成对所述电池组的充电。
11.如权利要求10所述的方法，进一步包括从用户或车辆制造商接受一组安全预留量的步骤，其中所述一组安全预留量包括所述第一和第二安全预留量，并且其中所述一组安全预留量由所述系统控制器接受。
12.如权利要求9所述的方法，其中，所述预定行驶距离对应于用户路线，其中，所述方法进一步包括基于所述用户路线计算总行驶距离的步骤，并且其中，所述最优充电水平在足以向所述电驱动系供应使所述车辆行驶过所述总行驶距离的能量的同时使所述电池组的所述电池寿命特征最大化。
13.如权利要求9所述的方法，其中，确定所述电池组的所述最优充电水平的所述步骤是基于一组电池组特征和所述预定行驶距离以及所述电池寿命特征的。
14.如权利要求9至13中任一项所述的方法，进一步包括以下步骤：
监测所述电池组以确定所述电池组的一组性能特征，其中，所述监测步骤是由所述系统控制器执行的；
记录所述电池组的所述一组性能特征；以及
根据所述一组性能特征修改一组基准的电池组特征以确定所述一组电池组特征，其中，所述系统控制器执行修改所述一组基准的电池组特征以确定所述一组电池组特征的所述步骤。
15.如权利要求9至13中任一项所述的方法，进一步包括确定所述车辆的用户的驾驶风格的步骤，其中，确定所述电池组的所述最优充电水平的所述步骤是基于所述一组电池组特征和所述驾驶风格以及所述预定行驶距离和所述电池寿命特征的。
16.如权利要求9至13中任一项所述的方法，进一步包括确定一组周围环境状况的步骤，其中，确定所述电池组的所述最优充电水平的所述步骤是基于所述一组电池组特征和所述一组周围环境状况以及所述预定行驶距离和所述电池寿命特征的。
17.如权利要求9至13中任一项所述的方法，其中，由所述系统控制器确定的所述最优充电水平足以向所述电驱动系供应使所述车辆行驶过所述预定行驶距离的能量并保持至少最小充电状态(SOC)直至后续充电循环。
18.如权利要求9至13中任一项所述的方法，进一步包括在执行对所述电池组的充电的步骤之前发布确认请求的步骤，其中，所述系统控制器在接收到对所述确认请求的肯定响应时自动执行对所述电池组进行充电的所述步骤，并且其中，所述系统控制器在接收到对所述确认请求的否定响应时不执行对所述电池组进行充电的所述步骤。
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