CN110015159B - 具有可充电储能单元的电气装置的范围的选择 - Google Patents

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Abstract

本文所公开的是一种用于选择具有可充电储能单元的电气装置的范围的系统和方法。系统包括控制器，控制器具有处理器和有形非暂时性存储器，指令被记录在有形非暂时性存储器上。充电单元配置为在被插入至充电单元时给可充电储能单元充电。请求操作员输入用于电气装置的选择范围。控制器配置为确定选择范围是否小于预定最大范围。如果选择范围小于预定最大范围，则基于操作员的驾驶模型将选择范围转换为选择能耗。基于选择能耗和充电单元的预定参数来确定目标电压。经由充电单元将可充电储能单元充电至目标电压。

Description

具有可充电储能单元的电气装置的范围的选择
引言
本公开涉及对于具有可充电储能单元的电气装置的范围的选择。在过去几年中，诸如，纯电动车辆、续航延长式电动车辆、混合电动车辆、插入式混合动力电动车辆、以及燃料电池混合电动车辆等全电动和部分电动车辆的使用已经增加。全电动和部分电动车辆通常包括需要定期充电的储能部件，诸如，高电压电池。
发明内容
本文所公开的是一种用于选择具有可充电储能单元的电气装置的范围的系统和方法。该系统包括控制器，控制器具有处理器和有形非暂时性存储器，用于执行方法的指令被记录在该有形非暂时性存储器上。控制器与操作员能够访问的操作员界面通信。充电单元选择性地可连接至可充电储能单元并且配置为在一个或多个充电强度(包括预定义第一充电强度)下给可充电储能单元充电。处理器对指令的执行使得控制器请求操作员经由操作员界面输入用于电气装置的选择范围。
控制器配置为确定选择范围是否小于预定最大范围。如果选择范围小于预定最大范围，则基于操作员的驾驶模型将选择范围转换为选择能耗。控制器配置为至少部分地基于选择能耗和充电单元的预定参数来确定目标电压。可充电储能单元经由充电单元在预定义第一充电强度下被充电至目标电压。当充电完成时，选择范围可以被显示在操作员界面上。控制器可以配置为确定用于将可充电储能单元充电至目标电压的估计时间。估计时间可以在开始充电之前被显示在操作员界面上。
如果选择范围处于或者超过预定最大范围，则经由充电单元至少部分地基于充电单元的预定参数和预定最大范围将可充电储能单元充电至最大电压。当充电完成时，预定最大范围可以被显示在操作员界面上。
控制器可以配置为至少部分地基于操作员经由操作员界面选择的信息(包括操作员在“主要高速路速度”与“主要非高速路速度”之间的选择)来获取用于选择能耗的一个或多个调节器。充电单元所提供的充电强度可以包括预定义第二充电强度，预定义第一充电强度相对较高并且预定义第二充电强度相对较低。以伏特(V)计的目标电压可以与以焦耳(J)计的选择能耗除以以库仑(C)计的预定义第一充电强度的比率成正比。
系统可以包括配置为获取相应数据的多个传感器。传感器可以包括：速度传感、制动踏板力传感器、油门踏板力传感器、横向加速计、纵向加速计、或者滚动传感器和俯仰传感器。控制器被编程为至少部分地基于相应数据来构建操作员的驾驶模型。控制器可以配置为储存多个统计驾驶风格模型并且使操作员的驾驶模型与多个统计驾驶风格模型中的至少一个相匹配。
当结合附图来看用于执行本公开的最佳模式的如下详细描述时，本公开的上述系统和优点以及其它系统和优点显而易见。
附图说明
图1是用于选择具有控制器的电气装置的范围的系统的示意图；以及
图2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
参照附图，其中，相似的附图标记指相似的部件，图1示意性地图示了具有可充电储能单元12的电气装置10。电气装置10可以是移动平台，诸如，但不限于：标准轿车、运动型多用途车、轻型卡车、重载车辆、ATV(全地形车)、小型货车、公共汽车、过境车辆、自行车、机器人、农用器具、体育相关设备、船只、飞机、火车、或者其它运输电气装置。电气装置10可以呈许多不同的形式并且包括多个和/或替代部件和设施。
可充电储能单元12可以包括具有多个电池芯的高电压电池。电池芯可以是不同的化学性质，包括但不限于：锂离子电池、锂铁电池、镍金属氢化物电池、以及铅酸电池。下文描述的是用于选择电气装置10中的可充电储能单元12的范围的系统14。操作员O在其驾驶或者操作其电气装置10时可以看到电气装置10的范围从张贴数量发生变化。系统14允许操作员O在每次充电完成时看到用于其电气装置10的相同范围。操作员O可以是电气装置10的乘客或者物主、以及操作一群电气装置10的公司。例如，电气装置10可以为拼车公司所拥有和操作，并且操作员O可以是该公司的员工。
参照图1，电气装置10包括与可充电储能单元12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(或者非暂时性有形计算机可读储存介质)，用于执行方法100的指令被记录在至少一个存储器M上，下文参照图2对其进行描述。存储器M可以储存控制器可执行指令集，并且处理器P可以执行被储存在存储器M上的控制器可执行指令集。电气装置10可以是全电动的或者部分电动的。例如，电气装置10可以包括附加电源16，包括但不限于内部可燃引擎或者燃料电池系统。
参照图1，充电单元18配置为在一个或多个充电强度(包括预定义第一充电强度和预定义第二充电强度)下给可充电储能单元(当被插入至充电单元18时)充电。充电单元18可以位于住宅、工作或营业地点、或者其它地方。充电单元18可以位于充电站处，多个驾驶员会聚在该充电站处购买充电量。参照图1，电气装置10包括与控制器C通信且操作员O能够访问的操作员界面20。操作员O可以通过诸如本领域的技术人员可用的触摸屏或者键盘将信息输入到操作员界面20中。操作员O可以接收来自操作员界面20的信息(该信息可以是可视的、可听的或者呈其它形式)。电气装置10可以包括远程信息处理单元22，远程信息处理单元22配置为经由无线连接24和无线网络26与充电单元18通信。例如，被输入到操作员界面20中的信息可以通过远程信息处理单元22被传达至充电单元18。
参照图1，电量状态(SOC)指示器50与可充电储能单元12通信并且配置为通过一个或多个窗口52来指示其电量状态。电量状态指的是相对于在可充电储能单元12已经被充满电之后可用的电量的可用于做功的储存电量。电量状态可以被看作是对单元12的势能的评估。系统14允许操作员O设定使电气装置10终止高电压或者高电流充电的范围。在系统14中，控制器C用于使充电停止的终止点是基于操作员O设定的选择范围而不是基于静态电量状态设定点或者电池电压来确定，从而扩展电量状态并且延长可充电储能单元12的寿命。
现在参照图2，示出了图1的控制器C上储存的且由其执行的方法100的流程图。不需要按照本文所叙述的特定顺序来应用方法100。此外，应理解，一些步骤可以被消除。参照图2，方法100可以在框102处开始，其中，控制器C被编程为或者配置为请求操作员O经由操作员界面20输入用于电气装置10的选择范围。
在图2的框104中，控制器C配置为确定选择范围(图2中的RS)是否小于预定最大范围(图2中的RM)。预定最大范围可以与电量状态(SOC)设定点或者最大电量状态54(见图1)相对应。如果选择范围小于预定最大范围，按照图2的每个框106，则控制器C被编程为至少部分地基于操作员O的驾驶模型将选择范围(图2中的RS)转换为选择能耗(图2中的ES)。
电气装置10可以包括多个传感器，多个传感器与控制器C通信(例如，电子通信)并且配置为获取关于电气装置10的操作和操作员O的驾驶特性的相应数据。参照图1，传感器可以包括但不限于：速度传感30、制动踏板力传感器32、油门踏板力传感器34、横向加速计36、纵向加速计38、转向盘转角传感器40、滚动传感器42以及俯仰传感器44。相应数据可以描述驾驶员特性，包括但不限于：加速和制动的程度和频率、转向控制、相对于速度限制的电气装置速度、超车频率和变道频率。
控制器C可以被编程为至少部分地基于由上文描述的多个传感器获取的相应数据来构建操作员O的驾驶模型。控制器C可以配置为储存本领域的技术人员可用的多个统计驾驶风格模型。控制器C可以配置为使操作员O的驾驶模型与多个统计驾驶风格模型中的至少一个(即，最紧密关联的一个)相匹配。控制器C可以具体地被编程为基于来自(例如，由车队管理单元维持的)驾驶员数据库的数据来建立和识别统计驾驶风格模型。此外，选择能耗(图2中的ES)可以是基于使装置10的预期速度(每小时英里数)和能耗速率(每英里的瓦时量)相关联的查阅库。查阅库可以是通过在试验间或者实验室中进行的校准来获取。
在图2的框108中，控制器C配置为获取用于选择能耗的修正因子，在本文称为调节器。调节器可以是基于操作员O在操作员界面20上选择的信息。例如，可能请求操作员O在“主要高速路速度”与“主要非高速路速度”之间进行选择。可能请求操作员O在“辅助负载使用”与“非辅助负载使用”之间进行选择。如果操作员O选择“主要高速路速度”，则控制器C可以配置为采用1.05的调节器(5％的增加)。如果操作员O选择“主要非高速路速度”，则控制器C可以配置为采用0.95的调节器(5％的减小)。选择能耗可以乘以多于一个调节器，例如，用于高速路速度的第一调节器和用于辅助负载使用的第二调节器。
在图2的框110中，控制器C配置为至少部分地基于选择能耗(在框108中进行调节)和充电单元18的预定参数来确定目标电压(图2中的VT)。充电单元18所提供的充电强度可以包括预定义第一充电强度和预定义第二充电强度，其中，预定义第一充电强度相对较高并且预定义第二充电强度相对较低。在一个实施例中，预定义第一充电强度是充电单元18所提供的最大充电电流，并且预定义第二充电强度是充电单元18所提供的最小充电电流。以伏特(V)计的目标电压可以与以焦耳(J)计的选择能耗除以以库仑(C)计的预定义第一充电强度的比率成正比。
在图2的框112中，可充电储能单元12经由充电单元18在预定义第一充电强度下被充电至目标电压。按照图2的框114，当充电完成时，选择范围可以被显示在操作员界面20上。此外，控制器C可以配置为确定用于将可充电储能单元12充电至目标电压的估计时间。估计时间可以在开始充电之前被显示在操作员界面20上。系统14在预计范围与时间之间创建连接，以便使得操作员O可以确切地了解在其获取其希望的范围之前要花多久。
如果选择范围处于或者超过预定最大范围，则按照图2的框116，控制器C配置为经由充电单元18将可充电储能单元12充电至最大电压(图2中的VM)。最大电压至少部分地基于充电单元18的预定参数和预定最大范围。在图2的框118中，当充电完成时，预定最大范围(图2中的RM)可以被显示在操作员界面20上。
系统14会削弱操作员O的可充电储能单元12在几年来随着时间的推移会经历到的容量损失的影响。利用系统14，在电气装置10延伸通过使高充电电流终止的电量状态期间会保持操作员O已经选择的电气装置范围。相应地，系统14(以及方法100的执行)会改进电气装置10的功能。
图2中的流程图图示了根据本公开的各个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实施方案的架构、功能和操作。就此而言，流程图或者框图中的每个框可以表示模块、节段、或者代码部分，其包括用于实施(多个)指定逻辑功能的一个或多个可执行指令。还要注意的是，框图和/或流程图的每个框、以及框图和/或流程图中的各个框的组合可以由用于执行指定功能或者动作的基于硬件的特定用途系统、或者特定用途硬件和计算机指令来实施。这些计算机程序指令也可以被储存在计算机可读介质中，计算机可读介质可以指导控制器或者其它可编程数据处理设备按照特定方式运行，以便使得被储存在计算机可读介质中的指令产生制造物品，制造物品包括用于实施在流程图和/或框图的框或者多个框中指定的功能/动作。
图1的控制器C可以是电气装置10的其它控制器的集成部分、或者是可操作地连接至电气装置10的其它控制器的单独模块。控制器C包括计算机可读介质(也称为处理器可读介质)，包括参与提供可以由计算机(例如，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。这种介质可以呈任何形式，包括但不限于非易失性介质和易失性介质。例如，非易失性介质可以包括光盘或者磁盘以及其它永久存储器。例如，易失性介质可以包括可以构成主存储器的动态随机存取存储器(DRAM)。这些指令可以由一个或多个传输介质来传输，包括同轴电缆、铜线和光纤，包括那些包括联接至计算机的处理器的系统总线的线缆。计算机可读介质的一些形式包括：例如，软盘、软磁盘、硬盘、磁带、其它磁介质、CD-ROM(只读光盘驱动器)、DVD(数字化视频光盘)、其它光学介质、穿孔卡、纸带、具有孔模式的其它物理介质、RAM(随机存取存储器)、PROM(可编程只读存储器)、EPROM(可擦可编程只读存储器)、闪存EEPROM(电可擦可编程只读存储器)、其它存储器芯片或者内存盒、或者计算机可以读取的其它介质。
本文所描述的查阅表、数据库、数据仓或者其它数据储存器可以包括用于储存、访问、和检索各种数据的各种机构，包括层次数据库、文件系统中的文件集、专用格式的应用数据库、关系数据库管理系统(RDBMS)等。每个这种数据储存器可以被包括在采用计算机操作系统(诸如，上文所提到的那些中的一个)的计算机电气装置中，并且可以经由网络按照各种方式中的一个或多个进行访问。文件系统可以从计算机操作系统进行访问，并且可以包括按照各种格式储存的文件。RDBMS可以采用除了用于创建、储存、编辑和执行所储存的程序的语言之外的结构化查询语言(SQL)，诸如，上文提到的PL/SQL语言。
详细描述和附图或者图是用于支持和描述本公开，但本公开的范围仅仅由权利要求书限定。尽管已经详细地描述了用于执行所要求的公开内容的一些最佳模式和其它实施例，但存在用于实践在所附权利要求书中限定的公开内容的各种替代设计和实施例。此外，在附图中示出的实施例或者在本说明书中提到的各个实施例的特点不必被理解为独立于彼此的实施例。相反，可能的情况是在实施例的其中一个示例中描述的各个特点可以与来自其它实施例的多个其它期望特点中的一个进行组合，从而产生未用语言或者未参照附图进行描述的其它实施例。相应地，这些其它实施例落在所附权利要求书的范围的框架内。

Claims (10)

1.一种用于选择具有可充电储能单元的电气装置的范围的系统，所述系统包括：
控制器，所述控制器可操作地连接至所述可充电储能单元并且包括处理器和有形非暂时性存储器，用于执行方法的指令被记录在所述有形非暂时性存储器上；
操作员界面，所述操作员界面与所述控制器通信并且可由操作员访问；
充电单元，所述充电单元选择性地可连接至所述可充电储能单元并且配置为在一个或多个充电强度，包括预定义第一充电强度下给所述可充电储能单元充电；
其中，所述处理器对所述指令的执行会使得所述控制器：
请求操作员在所述操作员界面上输入用于所述电气装置的选择范围；
确定所述选择范围是否小于预定最大范围；
如果所述选择范围小于所述预定最大范围，则基于所述操作员的驾驶模型将所述选择范围转换为选择能耗；
至少部分地基于所述选择能耗和所述充电单元的预定参数来确定目标电压；以及
经由所述充电单元在所述预定义第一充电强度下将所述可充电储能单元充电至所述目标电压，并且充电停止的终止点是基于所述选择范围。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器配置为：
当所述充电完成时，在操作员界面上显示所述选择范围。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器配置为：
确定用于将所述可充电储能单元充电至所述目标电压的估计时间；以及
开始所述充电之前在所述操作员界面上显示所述估计时间。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，如果所述选择范围处于或者超过所述预定最大范围，则所述控制器配置为：
经由所述充电单元至少部分地基于所述充电单元的所述预定参数和所述预定最大范围将所述可充电储能单元充电至最大电压；以及
当所述充电完成时，在所述操作员界面上显示所述预定最大范围。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器配置为：
至少部分地基于所述操作员经由所述操作员界面选择的信息，包括所述操作员在“主要高速路速度”与“主要非高速路速度”之间的选择，来获取用于所述选择能耗的一个或多个调节器。
6.根据权利要求1所述的系统，其中：
所述一个或多个充电强度包括预定义第二充电强度，所述预定义第一充电强度相对较高并且所述预定义第二充电强度相对较低；以及
以伏特(V)计的所述目标电压与以焦耳(J)计的所述选择能耗除以以库仑(C)计的所述预定义第一充电强度的比率成正比。
7.根据权利要求1所述的系统，所述系统进一步包括：
多个传感器，所述多个传感器配置为获取相应数据；
其中，所述控制器被编程为至少部分地基于所述相应数据来构建所述操作员的所述驾驶模型。
8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述多个传感器包括：
速度传感、制动踏板力传感器、油门踏板力传感器、横向加速计、纵向加速计、滚动传感器和俯仰传感器。
9.根据权利要求7所述的系统，其中，所述控制器配置为：
储存多个统计驾驶风格模型；以及
使所述操作员的所述驾驶模型与所述多个统计驾驶风格模型中的至少一个相匹配。
10.一种用于选择具有可充电储能单元和控制器的电气装置的范围的方法，所述控制器具有处理器和有形非暂时性存储器，所述方法包括：
请求操作员经由与所述控制器通信的操作员界面输入用于电气装置的选择范围；
经由所述控制器确定所述选择范围是否小于预定最大范围；
如果所述选择范围小于所述预定最大范围，则经由所述控制器基于所述操作员的驾驶模型将所述选择范围转换为选择能耗；
经由所述控制器至少部分地基于所述选择能耗和所述充电单元的预定参数来确定目标电压；以及
经由充电单元在预定义第一充电强度下将所述可充电储能单元充电至所述目标电压，所述充电单元配置为在一个或多个充电强度，包括所述预定义第一充电强度下给所述可充电储能单元充电，并且充电停止的终止点是基于所述选择范围。
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