CN110015111A - 自主装置充电模式的选择 - Google Patents

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Abstract

一种为自主装置中的可再充电能量存储单元选择充电模式的系统包括控制器，该控制器具有处理器和其上记录有指令的有形非暂时性存储器。控制器被配置成通过分别在自主装置的预定义半径内的本地充电基础设施和本地停车基础设施的调查来确定至少一个充电站和至少一个停车场的可用性。控制器被配置成在短程旅行期间确定在充电站处支付充电费用或在停车场支付停车费用是否划算。如果支付充电费用是划算的，则控制器被配置成选择性地采用多种充电模式中的至少一种，包括开放式充电模式和定义的启程充电模式。

Description

自主装置充电模式的选择
引言
本公开涉及用于自主装置中的可再充电能量存储单元的充电模式的 选择。在过去几年中，纯电动车辆和混合动力车辆(比如电池电动车辆、 续航延长电动车辆、混合动力电动车辆、插入式混合动力电动车辆和燃料 电池混合动力电动车辆)的使用已经增加。混合动力电动车辆和纯电动车 辆通常包括可再充电能量存储单元(比如具有多个电池单元的高压电池)， 其需要定期再充电。
发明内容
本文公开了一种为自主装置中的可再充电能量存储单元选择充电模 式的系统和方法。该系统包括控制器，该控制器具有处理器和其上记录有 指令的有形非暂时性存储器。处理器执行指令使得控制器通过对自主装置 的预定义半径内的本地充电基础设施和本地停车基础设施的调查来确定 至少一个充电站和至少一个停车场的可用性。控制器被配置成在短程旅行 期间确定在充电站支付充电费用或在停车场支付停车费用是否划算。如果 支付充电费用是划算的，则控制器被配置成选择性地采用多种充电模式中 的至少一种，包括开放式充电模式和定义的启程充电模式。
采用定义的启程充电模式，其中由自主装置的用户选择预定义启程时 间。定义的启程充电模式包括降低施加到可再充电能量存储单元的充电电 流，以便在预定义启程时间完成充电。
充电状态(SOC)指示器被配置成指示可再充电能量存储单元的充电 状态。充电状态读数包括第一预定义窗口区间、第二预定义窗口区间和第 三预定义窗口区间，每个窗口区间均具有相应的最大值和相应的最小值。 第三窗口区间(W3)的相应最小值大于第二窗口区间(W2)的相应最大 值，而第二窗口区间(W2)的相应最小值大于第一窗口区间(W1)的相应最大值。
控制器被配置成采用开放式充电模式，其中没有选择预定义启程时间。 开放式充电模式可以包括当充电状态读数在第一预定义窗口区间中时采 用预定义相对高的充电电流，并且当充电状态读数在第二预定义窗口区间 中时采用预定义相对低的充电电流。开放式充电模式可以包括当充电状态 读数在第三预定义窗口区间中时采用零电流。在一个实施例中，预定义相 对高的充电电流是充电站支持的最大电流，预定义相对低的充电电流是充 电站支持的最小电流。
移动应用程序被配置成可由自主装置的用户访问。控制器被配置成经 由移动应用程序向用户发送关于能量存储装置达到预定义阈值电荷水平 的估计完成时间的通知。移动应用程序可以被配置成允许用户远程召唤自 主装置。移动应用程序可以被配置成允许用户终止充电进程并在短程旅行 结束之前召唤自主装置。
自主装置可以被配置成保持在充电站，直到移动应用程序命令它离开。 多个充电模式包括空闲充电模式，该空闲充电模式被配置成使得施加到可 再充电能量存储单元的充电电流大约为零。控制器可以被配置成连续监视 本地充电基础设施，以将可用充电站定位在允许空闲充电模式的预定义半 径内。
从以下结合附图对实现本发明的最佳方式的详细描述中，本公开的上 述特征和优点以及其他特征和优点将变得显而易见。
附图说明
图1是选择自主装置中的可再充电能量存储单元的充电模式的系统的 示意图，该装置具有控制器；
图2是图1装置的充电状态指示器的示意图；以及
图3是可由图1的控制器执行的方法的示意流程图。
具体实施方式
参考附图，其中相同的附图标记表示相同的部件，图1示意性地示出 了自主装置10，其能够在没有直接操作员命令的情况下自主地执行控制功 能。自主装置10(以下称为“装置10”)可以是移动平台，比如但不限于标 准乘用车、运动型多用途车、轻型卡车、重型车辆、ATV、小型货车、公 共汽车、过境车辆、自行车、机器人、农具、运动相关装置、船、飞机、火车或其他运输装置。装置10可以采用许多不同的形式并包括多个和/或 替代的部件和设施。
参考图1，装置10包括可再充电能量存储单元14，比如具有多个电 池单元的高压电池。下面描述的是在短程旅行或旅行期间为可再充电能量 存储单元14选择充电模式的系统12。可再充电能量存储单元14可包括不 同化学物质的电池单元，包括但不限于锂离子、锂铁、镍金属氢化物和铅 酸电池。装置10可包括附加电源16，比如但不限于内部可燃发动机或燃 料电池。
参考图1，装置10包括与可再充电能量存储单元14通信的控制器C。 控制器C包括至少一个处理器P和至少一个存储器M(或非暂时性有形计 算机可读存储介质)，在有形非暂时性存储器上记录有用于执行方法100 的指令，下面参考图3进行描述。存储器M可以存储控制器可执行指令集， 并且处理器P可以执行存储在存储器M中的控制器可执行指令集。
参考图1，控制器C被配置成与车队管理单元18通信。在一个实施例 中，控制器C可以经由接入点20和无线网络24与车队管理单元18通信。 接入点20用于广播各种装置可以检测并“调谐”的无线信号。无线网络24 可以是使用无线分布式方法链接多个装置的无线局域网(LAN)。无线网 络24可以是连接若干无线LAN的无线城域网(MAN)。无线网络24可以是覆盖比如邻近城镇的大区域的无线广域网(WAN)。
参考图1，用户U可以使用被配置成经由无线连接34与控制器C通 信的蜂窝无线装置32(比如智能电话)。蜂窝无线装置32可以具有BluetoothTM连接，并且无线连接34可以是BluetoothTM连接。BluetoothTM被定义为短窗无线电技术(或无线技术)，旨在简化因特网装置之间以及 装置与因特网之间的通信。BluetoothTM是一种开放式无线技术标准，其用 于短距离传输固定和移动电子装置数据，并创建在2.4GHz频段内运行的 个人网络。应该理解，可以采用其他类型的连接。车队管理单元18、蜂窝 无线装置32、移动应用程序36(“app”)可以采用本领域技术人员可用的 电路和部件。
参考图1，蜂窝无线装置32可以被配置成运行移动应用程序36。在 停车位有限或停车费用昂贵的区域，系统12向用户U提供将装置10送出 到充电站40或停车场42的选项。控制器C可以被配置成经由移动应用程 序36向用户U发送关于可再充电能量存储装置14达到预定义阈值电荷水 平的估计完成时间的通知。移动应用程序36可以被配置成允许用户U远 程召唤装置10。移动应用程序36可以被配置成允许用户U终止充电进程 并在短程旅行结束之前召唤装置10。
参考图1，蜂窝无线装置32可以配备有网络适配器38，该网络适配 器38被配置成与接入点20和无线网络24连接。网络适配器38与无线网 络24连接，并且可以构建在具有跨接器的印刷电路板上。网络适配器38 可以通过内置或外部连接的天线与无线网络24连接，并且可以支持比如 TCP/IP的LAN协议。自主装置10的用户U可以包括但不限于：装置10 的乘客、装置10的所有者，以及操作一群装置10的公司。例如，装置10 可以由共乘公司拥有和操作，并且用户U可以是公司的雇员。
图2示意性地示出了充电状态指示器或仪表50，其被配置成在全局最 小值52(0％SOC)和全局最大值54(100％SOC)之间指示可再充电能量 存储单元14的充电状态(SOC)。充电状态是指相对于在可再充电能量存 储单元14已经完全充电之后可用的可用于工作的存储电荷。可以将充电 状态视为对单元14的势能的评估。充电状态影响装置10的效率、排放和 功率可用性，因此可用于调节装置10的操作。
参考图2，由充电状态计50指示的充电状态读数可以落入多个非重叠 范围之一，本文称为窗口区间。非重叠范围包括第一预定义窗口区间(图2中的W1)、第二预定义窗口区间(图2中的W2)和第三预定义窗口区间 (图2中的W3)，每个窗口区间均具有相应的最大值和相应的最小值。参 考图2，第三窗口区间(W3)的相应最小值大于第二窗口区间(W2)的相 应最大值，而第二窗口区间(W2)的相应最小值大于第一窗口区间(W1) 的相应最大值。第一窗口区间(W1)可以进一步细分为下部(交叉阴影线) 和上部(空白)。每个窗口区间的范围可根据手头的应用程序进行定制。 在一个实施例中，第一、第二和第三预定义窗口区间的相应范围分别是[0％， 74.9％]、[75.0％，89.9％]、[90.0％，100％]。
现在参考图3，方法100的流程图存储在图1的控制器C上并且可由 其执行。方法100不需要以本文所述的特定顺序应用。此外，应该理解， 可以省略一些步骤。参考图3，方法100可以从方框102开始，其中控制 器C被编程为在装置10的预定义半径R内分别通过对本地充电基础设施 39和本地停车基础设施41的调查来确定至少一个充电站40和至少一个停 车场42的可用性。如果每个中的至少一个不可用，则控制器C可以向用 户U提供可用信息。
在图3的方框104中，控制器C被配置成在短程旅行期间确定在充电 站40处支付充电费用或在停车场42处支付停车费用是否划算。如果支付 停车费用是划算的，则按照图3的方框106，装置10部署到停车场42。 如果支付充电费用是划算的，则按照图3的方框108，装置10部署到停车 场42。
在图3的方框110中，控制器C被配置成确定充电站40是否允许或启用可调节充电模式，比如开放式充电模式、定义的启程充电模式和空闲充电模式。如果不是，则根据方框112，控制器C被配置成采用预定义充电电流限制或充电站40的充电电流协议。如果是，则按照方框114，控制器C被配置成确定用户U是否已经选择了预定义启程时间，即预期短程旅行何时结束。用户U可以经由蜂窝无线装置32将启程时间传送到控制器C。
如果设定了启程时间，则按照图3的方框116，控制器C被配置成采 用定义的启程充电模式，其包括降低充电电流，使得可再充电能量存储单 元14的充电在预定义启程时间完成。例如，如果用户的短程旅行或下一 次预定义启程是3小时长，则充电电流降低，使得充电在大约3小时内完 成。降额包括低于最大额定功率、额定电流或额定电压的操作，以延长电 池寿命。限定的启程充电模式减小了电流，这延长了电池寿命并降低了可 再充电能量存储单元14中的锂电镀的电势。
控制器C被配置成采用开放式充电模式，其中没有选择预定义启程时 间。参考图3，如果未设置启程时间，则按照方框118，控制器C被配置 成确定充电状态(例如，来自SOC指示器50)是否在第一预定义窗口区 间(W1)中。如果是，则按照图3的方框120，控制器C被配置成采用预 定义相对高的充电电流，直到充电状态读数不再在第一预定义窗口区间(W1)中。在一个实施例中，预定义相对高的充电电流是充电站40的最 大可允许电流。
如果充电状态读数不在第一预定义窗口区间(W1)中，则按照图3的 方框122进，控制器C被配置成确定充电状态读数是否在第二预定义窗口 区间(W2)中。如果是，则按照图3的方框124，控制器C被配置成采用 预定义相对低的充电电流，直到充电状态读数不再在第二预定义窗口区间 (W2)中。在一个实施例中，预定义相对低的充电电流是充电站40的最小可允许电流。
如果充电状态读数不在第二预定义窗口区间(W2)中，则按照图3的 方框126，控制器C被配置成确定充电状态读数是否在第三预定义窗口区 间(W3)中。如果是，则按照图3的方框128，控制器C被配置成确定充 电站40是否支持空闲充电模式，并且如果支持空闲充电模式则进入空闲 充电模式(按照方框132)。空闲充电模式被配置成使得施加到可再充电能量存储单元14的充电电流大约为零。如果充电状态读数不在第三预定义 窗口区间(W3)中，则按照图3的方框130，控制器C被配置成通知用户 U充电接近完成。
参考图1，装置10可以被配置成保留在充电站40，直到移动应用程 序36命令它离开。控制器C可以被配置成连续监视本地充电基础设施39 以定位允许空闲充电模式的预定义半径R内的可用充电站。可以动态地执 行方法100。如本文所使用的，术语“动态”和“动态地”描述了实时执行的 步骤或过程，其特征在于监视或以其他方式确定参数的状态并且在例程的 执行期间或者在例程执行的迭代之间定期或周期性地更新参数的状态。
总之，系统12(通过执行方法100)调整自主装置10的充电简档以 满足用户U的短程旅行时间。有选择地采用几种充电模式策略中的一种来 最大化时间、最小化成本并改善电池寿命和功能。系统12可以通过采用 降低的能量传输速率的充电模式策略来最大化充电站40的时间，以适应 用户U的时间表，同时避免停车费用。系统12利用限定的启程时间以优 化到尽可能低的电流，从而节省电池寿命并降低可再充电能量存储单元14 中的锂电镀的电势。因此，系统12(以及方法100的执行)改善了装置 10的功能。
图3中的流程图示出了根据本公开的各种实施例的系统、方法和计算 机程序产品的可能实现的架构、功能和操作。在这方面，流程图或方框图 中的每个方框可以表示代码的模块、分段或部分，其包括用于实现指定的 逻辑功能的一个或多个可执行指令。还应当注意可以由执行指定功能或动 作的基于专用硬件的系统、或专用硬件和计算机指令的组合来实现方框图 和/或流程图说明的每个方框以及方框图和/或流程图说明的方框组合。这 些计算机程序指令还可以存储在计算机可读介质中，该计算机可读介质可 以指示控制器或其他可编程数据处理装置以特定方式起作用，使得存储在 计算机可读介质中的指令产生包括指令的制品，以实现流程图和/或方框图 块或方框中指定的功能/动作。
图1的控制器C可以是装置10的其他控制器的整体部分，或者是可 操作地连接到装置10的其他控制器的单独的模块。控制器C包括计算机 可读介质(也称为处理器可读介质)，包括参与提供可由计算机(例如， 通过计算机的处理器)读取的数据(例如，指令)的非暂时性(例如，有 形)介质。这种介质可以采用许多形式，包括但不限于非易失性介质和易失性介质。非易失性介质可以包括例如光盘或磁盘以及其他永久存储器。 易失性介质可以包括例如动态随机存取存储器(DRAM)，其可以构成主 存储器。这些指令可以由一个或多个包括同轴电缆、铜线和光纤的传输介 质传输，包括含有耦合到计算机的处理器的系统总线的电线。某些形式的 计算机可读介质包括例如软盘、软盘、硬盘、磁带、其他磁介质、CD-ROM、 DVD、其他光学介质、穿孔卡、纸带、具有孔图案的其他物理介质、RAM、 PROM、EPROM、FLASH-EEPROM、其他存储芯片或盒式磁带，或计算 机可以读取的其他介质。
本文描述的查找表、数据库、数据存储库或其他数据存储可以包括用 于存储、访问和检索各种数据的各种机制，包括分层数据库、文件系统中 的一组文件、专用格式的应用程序数据库、关系数据库管理系统(RDBMS) 等。每个这样的数据存储器可以包括在比如上面提到的那些之一的采用计 算机操作系统的计算装置中，并且可以以一种或多种不同方式通过网络对 其进行访问。文件系统可以从计算机操作系统访问，并且可以包括以各种格式存储的文件。除了用于创建、存储、编辑和执行存储过程的语言之外， RDBMS还可以使用结构化查询语言(SQL)，比如上面提到的PL/SQL语 言。
具体实施方式和图示或附图是对本公开的支持和描述，但是本公开的 范围仅由权利要求限定。虽然已经详细描述了用于执行所要求保护的公开 内容的一些最佳模式和其他实施例，但是存在用于实践所附权利要求中限 定的本公开的各种替代设计和实施例。此外，附图中示出的实施例或本说 明书中提到的各种实施例的特征不必被理解为彼此独立的实施例。而是可 以将实施例的其中一个示例中描述的每个特征与来自其他实施例的一个 或多个其他期望特征组合，从而得到未在文字中或通过参考图示描述的其 他实施例。因此，这些其他实施例落在所附权利要求的范围框架内。

Claims (10)

1.一种用于对自主装置中的可再充电能量存储单元进行充电的方法，所述自主装置具有带有处理器和有形非暂时性存储器的控制器，所述方法包括：
由所述控制器通过对所述自主装置的预定义半径内的本地充电基础设施和本地停车基础设施的调查来确定至少一个充电站和至少一个停车场的可用性；
在短程旅行期间由所述控制器确定在所述至少一个充电站支付充电费用或在所述至少一个停车场支付停车费用是否划算；并且
如果支付所述充电费用是划算的，则通过所述控制器选择性地采用多种充电模式中的至少一种，包括开放式充电模式和定义的启程充电模式。
2.如权利要求1所述的方法，还包括：
经由所述控制器采用由所述自主装置的用户选择预定义启程时间的所述定义的启程充电模式；并且
其中所述定义的启程充电模式包括降低施加到所述可再充电能量存储单元的充电电流，以便在所述预定义启程时间完成充电。
3.如权利要求1所述的方法，还包括：
通过充电状态(SOC)指示器指示所述可再充电能量存储单元的充电状态；
其中所述充电状态读数包括第一预定义窗口区间、第二预定义窗口区间和第三预定义窗口区间，每个窗口区间均具有相应的最大值和相应的最小值；
其中所述第三预定义窗口区间的所述相应最小值大于所述第二预定义窗口区间的所述相应最大值；并且
其中所述第二预定义窗口区间的所述相应最小值大于所述第一预定义窗口区间的所述相应最大值。
4.如权利要求3所述的方法，还包括：
采用用户不通过所述控制器选择预定义启程时间的开放式充电模式，所述开放式充电模式包括：
当所述充电状态读数处于所述第一预定义窗口区间时，采用预定义较高的充电电流；
当所述充电状态读数处于所述第二预定义窗口区间时，采用预定义相对低的充电电流；并且
当所述充电状态读数在第三预定义窗口区间中时，采用大约为零的充电电流。
5.如权利要求4所述的方法，其中：
所述预定义较高的充电电流是所述至少一个充电站支持的最大电流；并且
所述预定义较低的充电电流是所述至少一个充电站支持的最小电流。
6.如权利要求1所述的方法，还包括：
通过被配置成可由用户访问的移动应用程序，向所述自主装置的用户发送关于所述能量存储装置的估计完成时间的通知，以达到预定义阈值电荷水平。
7.如权利要求6所述的方法，其中：
允许所述用户通过所述移动应用程序远程召唤所述自主装置；并且
允许所述用户终止充电进程并在通过所述移动应用程序结束所述短程旅行之前召唤所述自主装置。
8.如权利要求1所述的方法，其中所述多个充电模式包括被配置成使得施加到所述可再充电能量存储单元的所述充电电流大约为零的所述空闲充电模式。
9.如权利要求8所述的方法，还包括：
持续监视所述本地充电基础设施，以通过所述控制器定位允许所述空闲充电模式的所述预定义半径内的可用充电站。
10.一种为自主装置中的可再充电能量存储单元选择充电模式的系统，所述系统包括：
控制器，其可操作地连接到所述可再充电能量存储单元，并包括处理器和其上记录有指令的有形非暂时性存储器；
其中，所述处理器执行所述指令使所述控制器：
通过对所述自主装置的预定义半径内的本地充电基础设施和本地停车基础设施的调查来分别确定至少一个充电站和至少一个停车场的可用性；
在短程旅行期间确定在所述至少一个充电站支付充电费用或在所述至少一个停车场支付停车费用是否划算；
如果支付所述充电费用是划算的，则选择性地采用多种充电模式中的至少一种，包括开放式充电模式和定义的启程充电模式；
其中采用由所述自主装置的用户选择预定义启程时间并包括降低施加到所述可再充电能量存储单元的充电电流，以便在所述预定义启程时间完成充电的定义的启程充电模式；
其中所述控制器被配置成采用没有选择预定义启程时间的所述开放式充电模式，并且所述开放式充电模式包括：
当所述充电状态读数处于所述第一预定义窗口区间时，采用预定义较高的充电电流；
当所述充电状态读数处于所述第二预定义窗口区间时，采用预定义较低的充电电流；并且
当所述充电状态读数处于所述第三预定义窗口区间时，采用大约为零的充电电流。
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