CN113103923A - 用于高容量电池的智能车辆电池充电 - Google Patents

用于高容量电池的智能车辆电池充电 Download PDF

Info

Publication number
CN113103923A
CN113103923A CN202110016855.3A CN202110016855A CN113103923A CN 113103923 A CN113103923 A CN 113103923A CN 202110016855 A CN202110016855 A CN 202110016855A CN 113103923 A CN113103923 A CN 113103923A
Authority
CN
China
Prior art keywords
soc
vehicle
battery
charging
expected
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202110016855.3A
Other languages
English (en)
Inventor
晓红·尼娜·段
赵亚楠
罗伯特·泰纳卡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ford Global Technologies LLC
Original Assignee
Ford Global Technologies LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ford Global Technologies LLC filed Critical Ford Global Technologies LLC
Publication of CN113103923A publication Critical patent/CN113103923A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/16—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries responding to battery ageing, e.g. to the number of charging cycles or the state of health [SoH]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M10/4257—Smart batteries, e.g. electronic circuits inside the housing of the cells or batteries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/60—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
    • B60L53/12—Inductive energy transfer
    • B60L53/126—Methods for pairing a vehicle and a charging station, e.g. establishing a one-to-one relation between a wireless power transmitter and a wireless power receiver
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
    • B60L53/14—Conductive energy transfer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/60—Monitoring or controlling charging stations
    • B60L53/66—Data transfer between charging stations and vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/60—Monitoring or controlling charging stations
    • B60L53/68—Off-site monitoring or control, e.g. remote control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/12—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries responding to state of charge [SoC]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/24—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/12—Electric charging stations
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/16—Information or communication technologies improving the operation of electric vehicles
    • Y02T90/167—Systems integrating technologies related to power network operation and communication or information technologies for supporting the interoperability of electric or hybrid vehicles, i.e. smartgrids as interface for battery charging of electric vehicles [EV] or hybrid vehicles [HEV]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S30/00—Systems supporting specific end-user applications in the sector of transportation
    • Y04S30/10—Systems supporting the interoperability of electric or hybrid vehicles
    • Y04S30/12—Remote or cooperative charging

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

本公开提供“用于高容量电池的智能车辆电池充电”。一种用于智能电池充电管理以改善可能不会定期深度放电的高容量电池的电池寿命和充电效率的系统和方法可以自动地和/或利用用户输入来学习驾驶习惯并基于当前和/或预期的环境温度和电池寿命健康状态(HOL)选择最终荷电状态(SOC)以将电池充电限制到小于最大容量。可以基于车辆或用户输入来学习或确定下一次充电之前的预期车辆行驶距离。基于电池温度、针对所述预期行驶距离满足推进能量的ΔSOC、对于给定ΔSOC的对电池HOL的循环效应(放电深度)和/或电池工作效率的最终SOC可以用于控制对所述车辆电池的充电。

Description

用于高容量电池的智能车辆电池充电
技术领域
本公开涉及针对可能不会定期深度放电的高容量电动化车辆电池进行智能电池充电管理以改善电池寿命和电池操作效率的系统和方法，所述电池操作效率包括在车辆行驶时的充电和放电效率。
背景技术
电动化车辆可行驶里程在过去几年中有所增加，并且可能最终减轻可行驶里程焦虑以提高电动化车辆的采用率。至少一项研究预测，到2022年，电动车辆续航里程平均将达到275英里，并且到2028年将达到400英里。增加的可行驶里程是由于电池技术和车辆效率的各种改进，包括车辆操作以及电池充电的策略，以满足消费者关于充电时间、车辆续航里程、电池寿命等的期望。
已经开发了旨在改善电池寿命或充电效率的各种充电策略。一种用于具有在放电状态下进行大部分操作(诸如用于短通勤)的较低容量电池(例如，约20英里)的插电式混合动力电动车辆(PHEV)的自学习控制系统经由发动机操作对车辆电池充电，使得电池恰好在到达充电站之前放电，如例如US 7,849,944中所公开的。
另一种策略确定电动车辆的使用模式，其包括一周中的每一天的电池的电力消耗量。当车辆在一天的操作之后回家并且连接到充电设备时，充电确定单元预测车辆在第二天的使用模式，并在车辆中的电池具有剩余电量的情况下确定车辆是否可以在第二天操作。当确定需要对电池充电时，对电池充电直到其达到目标剩余电量为止。基于所预测的使用模式中的电力消耗量来确定目标剩余电量，使得防止完全充电(到最大SOC)并减少充电次数，诸如例如US 8,981,717中所公开的。
电动化车辆还可以包括控制策略，所述控制策略将电池充电到小于最大荷电状态(SOC)以在车辆的操作(诸如预期到当在山坡的顶部、斜坡或比所预期操作更高的高度处对车辆充电时的再生制动事件)期间提供额外的充电，诸如例如US 9,248,756中所公开的。
可以通过基于驾驶员习惯、基于统计分析器、估计模块和确定模块来确定用于充电的目标SOC来改善充电成本或操作效率，其中统计分析器分析描述有效率信息的数据集和车辆的一个或多个行为，估计模块估计驾驶趋势参数，并且确定模块确定包括目标充电电池SOC、充电开始时间和充电结束时间的充电设置，诸如例如US9,306,412中所公开的。
虽然在现有技术中已经描述了各种电动化车辆充电策略，但是它们似乎没有考虑充电和操作策略对长距离或高容量车辆电池的影响，特别是通常在充电之间的短距离行程中操作的那些电池。
发明内容
用于智能电池充电管理以改善可能不会定期深度放电的高容量电池的电池寿命和操作(充电和放电)效率的系统和方法可以自动地和/或利用用户输入来学习驾驶习惯并基于当前和/或预期的环境温度和电池寿命健康状态(HOL)来选择最终荷电状态(SOC)以将电池充电限制到小于最大容量。可以基于车辆或用户输入来学习或确定下一次充电之前的预期车辆行驶距离。基于电池温度、针对预期行驶距离满足推进能量的ΔSOC、对于给定ΔSOC的对电池HOL的循环效应(放电深度)和/或电池操作效率的最终SOC可以用于控制对车辆电池的充电。
在一个或多个实施例中，电动化车辆包括：牵引电池，所述牵引电池被配置为从外部电源充电；车辆充电器，所述车辆充电器被配置为控制从外部电源对牵引电池的充电；收发器，所述收发器被配置为向外部计算装置无线地传输车辆行程数据；人机界面(HMI)；和控制器，所述控制器与车辆充电器、收发器和HMI通信，所述控制器被配置为在对牵引电池的充电期间向车辆充电器传送小于100％荷电状态(SOC)的目标SOC，所述目标SOC至少基于在来自外部电源的下一次电池充电之前的预期车辆行驶距离。目标SOC可以进一步基于温度和牵引电池寿命健康状态(HOL)估计。在一个或多个实施例中，目标SOC可以根据最小目标SOC和取决于车辆预期行驶距离的SOC来确定。最小目标SOC可以使用在预期温度为车辆提供预定放电电力所需的SOC以及提供行驶距离余量或缓冲的附加SOC来计算。温度可以是基于当前牵引电池温度和环境温度预报的在操作期间牵引电池的估计温度。目标SOC可以经由收发器从外部计算装置来接收。外部计算装置可以包括移动电话。预期车辆行驶距离可以由控制器和外部计算装置中的至少一者至少基于车辆行程数据来学习和/或计算。可以经由来自HMI的输入来接收预期车辆行驶距离，或者可以使用HMI来接受、拒绝或以其他方式修改所接收的行驶距离。
根据一个或多个实施例的用于控制从外部电源对具有牵引电池的电动化车辆的充电的方法可以包括：响应于检测到电动化车辆与外部电源的连接以及在随后的电池充电事件之前的预期驾驶事件距离小于与牵引电池的满电相关联的最大驾驶距离：估计在预期驾驶事件的操作期间牵引电池的温度；基于牵引电池的估计温度和预期驾驶事件距离来估计Δ荷电状态(SOC)；基于当前SOC和ΔSOC来计算最小目标SOC；估计与ΔSOC和估计温度相关联的电池寿命健康状态(HOL)的变化；基于ΔSOC和牵引电池在操作期间的温度来估计多个最终SOC的电池操作效率；基于电池HOL的变化和多个最终SOC中的选定一者来计算所期望的最终SOC；基于所期望的最终SOC和ΔSOC来计算目标SOC；以及响应于当前SOC小于目标SOC而对牵引电池充电。实施例还可以包括经由电动化车辆的HMI接收预期驾驶事件距离和/或基于多个车辆驾驶事件来计算预期驾驶事件距离。
根据本公开的实施例可以包括估计预期驾驶事件的操作期间牵引电池的温度，其通过基于当前牵引电池温度和针对预期驾驶事件的环境温度预报来估计温度。实施例还可以包括经由与控制器通信的电动化车辆的收发器无线地接收预期驾驶事件距离，和/或从电动化车辆向外部计算装置传输充电数据和行程数据，这可以由移动电话实施。
一个或多个实施例可以包括用于控制电动化车辆充电的系统，其具有：牵引电池，所述牵引电池被配置为经由车辆充电器从外部电源充电；收发器，所述收发器被配置为向外部计算机无线地传输车辆数据并从外部计算机无线地接收在随后的车辆充电事件之前的预期驾驶距离；人机界面(HMI)；和控制器，所述控制器与车辆充电器、收发器和HMI通信，所述控制器被配置为控制车辆充电器以基于在预期驾驶距离期间牵引电池的估计温度、针对预期距离满足推进能量的ΔSOC、对于ΔSOC的对牵引电池寿命健康状态(HOL)的放电深度效应和在预期驾驶距离期间的所估计的牵引电池效率来将牵引电池充电到小于最大可能荷电状态(SOC)的优化的最终SOC。所述系统还可以包括外部计算机，所述外部计算机被配置为接收车辆数据并基于车辆数据计算预期驾驶距离。控制器可以响应于经由HMI接收的输入而用不同的预期驾驶距离替换无线地接收的预期驾驶距离。控制器可以被配置为响应于预期驾驶距离和牵引电池的估计温度来计算ΔSOC。
根据本公开的实施例可以提供一个或多个优点。例如，特定充电事件的完成或最终SOC可以基于客户预期的使用距离、电池寿命模型、电池操作效率和温度来确定，而不是将高容量电池充电到满电，其不会考虑SOC水平和充电/放电循环对电池寿命的影响。这可以改善具有高容量电池的车辆中的电池寿命，所述高容量电池通常在充电事件之间行驶短距离。
附图说明
图1是示出用于电动化车辆的智能电池充电的系统或方法的代表性实施例的框图。
图2是示出用于电动化车辆的智能电池充电的系统或方法的代表性实施例的操作的流程图。
图3是示出用于确定目标SOC以对电动化车辆充电的系统或方法的代表性实施例的流程图。
图4是根据一个或多个实施例的示出根据电池电流吞吐量的电池容量衰减的曲线图，示出了与使用目标SOC控制放电深度或循环相关联的可能改进。
图5是示出根据SOC的电池电力的曲线图，示出了对电池充电/放电能力的影响。
具体实施方式
根据要求，本文公开所要求保护的主题的详细实施例。然而，应理解，所公开的实施例仅表示所要求保护的主题并且可以可能未明确描述或示出的各种且替代的形式体现。附图不一定按比例绘制；一些特征可能会放大或最小化以示出特定部件的细节。因此，本文所公开的特定结构细节和功能细节不应被解释为限制性的，而是仅仅解释为教导本领域技术人员以不同方式采用所要求保护的主题的代表性基础。
如前所述，由于电池技术以及充电策略和车辆操作策略的改进，电动化车辆可行驶里程在过去的几年中有所增加，并且预期到2022年将平均达到275英里，并且到2028年将平均达到400英里。无论是通勤到可能具有充电站的工作位置，还是完成日常本地驾驶和差事，该长续航里程都超过了许多客户驾驶的日常距离。因此，对于日常通勤或其他本地行程，通常没有必要将电池充电到满容量。因此，本公开认识到，长距离电动化车辆提供选择期望的电池SOC充电水平的设计选项。
如本领域普通技术人员通常所理解的，在车辆的寿命期间发生电池劣化，从而导致车辆可行驶里程或距离的减小。对于经常用于电动化车辆中的锂离子电池，与维持较低的SOC值相比，电池在维持在较高的SOC值时具有较高的劣化。类似地，与较浅的充电/放电循环相比时，较深的充电/放电循环加速电池劣化。例如，在相同的电流吞吐量下，与从较低SOC水平重复地循环为空相比，当电池从较高SOC水平重复地循环为空时，电池容量减少更多。另外，电池SOC还影响电池供电能力和与电池内阻相关的操作(充电和放电)效率。此外，较高的SOC值会降低电池充电能力，而较低的SOC值会降低电池放电能力。
总的来说，电池SOC工作范围影响电池衰减(包括容量降低和电阻增加)、供电能力和操作效率。本公开认识到，随着更多长距离电动化车辆变得可用，基于实际和/或预期车辆使用的智能电池充电管理可以满足客户需要，同时延长电池寿命并提高电池操作效率。
具体地，通过提供用于控制对长距离或高容量车辆的电池充电的系统和方法，电池工作效率以及电池寿命可以得到改善，所述系统和方法基于客户的需要(其可以从客户输入获得或从驾驶/充电历史和偏好设置智能地获知)、环境温度、电池的劣化性质和其他电池操作性质来限制电池充电SOC水平。
本公开总体上提供多个电路或其他电气装置。所有对电路和其他电气装置、计算机、控制器等以及由它们每一者提供的功能性的提及并不旨在限于仅涵盖本文中示出和描述的内容。虽然可以为各种电路或其他电气装置指派特定标签，但是基于所需的电气实现方式的特定类型，此类电路和其他电气装置可以任何方式彼此组合和/或分开。应认识到，本文公开的任何电路或其他电气装置可以包括任意数量的微处理器、集成电路、存储器装置(例如，FLASH、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)或它们的其他适当变型)以及软件，它们彼此协作以执行本文公开的操作。另外，电气装置中的任一个或多个可以被配置为执行体现在被编程或被配置为执行如所公开的任意数量的功能的非暂时性计算机可读介质中的计算机程序。
本公开描述了用于在电动化车辆连接到外部电源时经由电动车辆供电装备(EVSE)控制对电动化车辆的牵引电池充电的系统和方法，所述EVSE被配置为通过插头或通过无线方式从电网或其他电源接收电力，以对车辆高压牵引电池充电，并且特别适于经常用于在充电事件之间小于最大距离或续航里程的高容量或长续航里程电池。可以控制车辆电池以使用从远程或外部计算机、计算装置或服务器接收的目标期望荷电状态(SOC)或类似的电荷测量来充电到与期望荷电状态相对应的电压，或者使用一个或多个车载控制器或处理器来基于下一次充电事件之前的一个或多个预期驾驶事件所需的能量来计算或以其他方式确定目标SOC。
图1示出了包括电动化车辆102的示例系统100，所述电动化车辆102具有牵引电池101和相关联的电池充电器103，所述电池充电器103被配置为访问一个或多个外部云服务器和/或移动装置以传输车辆充电数据和行程数据并接收预期驾驶事件的距离或里程。车辆102通常表示各种类型的乘用车辆，诸如跨界多用途车辆(CUV或XUV)、运动型多用途车辆(SUV)、卡车、休闲车辆(RV)等，包括用于运送人或货物的驾驶员操作配置、驾驶员辅助配置和完全自主配置。车辆102可以包括计算平台104，所述计算平台提供远程信息处理服务，包括例如导航、分路段指引、车辆健康报告、有效率或充电速率，以及免提呼叫。在一个示例中，车辆102可以包括由密歇根州迪尔伯恩市的福特汽车公司制造的SYNC系统。应注意，所示系统100仅为示例，并且可以提供更多、更少和/或以不同方式定位的元件。
在一些实施例中，电动化车辆102可以是仅由高压牵引电池101和一个或多个电机提供动力的电池电动车辆(BEV)，所述一个或多个电机可以作为选择性地从高压牵引电池101汲取电力或对所述高压牵引电池101进行充电的马达/发电机操作。在其他实施例中，电动化车辆102可以是由内燃发动机结合一个或多个电机提供动力的混合动力电动车辆(HEV)，所述一个或多个电机可以各自作为马达和/或发电机操作。在各种实施例中，牵引电池101可以是高容量或长续航里程牵引电池，其在满电时提供至少100英里的可行驶里程。对于HEV实施例，车辆可以具有各种动力传动系统配置，包括例如串联式混合动力配置、并联式混合动力配置或并联/串联式混合动力配置。车辆102可以包括各种类型的变速器或齿轮箱配置，包括例如功率分流配置、无级变速器(CVT)或阶梯传动比变速器。根据本公开的基于直到随后的充电事件为止的预期驾驶距离或里程对电动化车辆到小于满电的SOC的车辆充电的控制通常与特定类型的车辆或特定车辆动力传动系统的实现方式无关。
如图1所示，计算平台104可以包括被配置为执行指令、命令和其他例程以支持本文描述的过程、功能或算法的一个或多个处理器106。例如，计算平台104可以被配置为执行车辆应用的指令，包括车载车辆充电设置或编程108，以提供如本文描述的各种特征，包括向外部计算装置或云服务器选择性地无线传输车辆数据以进行存储和处理以确定预期驾驶距离和/或目标SOC设置170，并无线地接收预期驾驶距离、目标SOC和/或如本文描述的各种其他数据。
可以直接地或者从相关联或连接的手持移动装置126(例如，诸如智能电话)自外部计算装置或云服务器146传输/接收车辆数据和充电数据。可以使用多种类型的计算机可读存储介质110以非易失性或持久性方式来维持充电器控制指令、参数或其他数据108。计算机可读介质110(也称为处理器可读介质或存储装置)包括参与提供可以由计算平台104的控制器或处理器106读取或访问以控制充电器103和当连接到外部电源时牵引电池101的相关联充电的指令或其他数据的任何非暂时性介质(例如，有形介质)。可以根据使用多种编程语言和/或技术创建的计算机程序来编译或解译计算机可执行指令，例如所述编程语言和/或技术包括但不限于以下项的单独或组合形式：Java、C、C++、C#、Objective C、Fortran、Pascal、Java Script、Python、Perl和PL/SQL。
例如，计算平台104可以具备各种特征，其允许车辆乘员/用户与计算平台104交互并手动输入预期驾驶距离或里程，或者接受/拒绝/修改由控制器自动学习或从远程计算装置接收的建议驾驶距离或里程。例如，计算平台104可以从人机界面(HMI)控件112接收输入，所述HMI控件被配置为提供乘员与车辆102的交互。作为示例，计算平台104可以与被配置为调用计算平台104上的功能的一个或多个软件或硬件按钮(未示出)或其他HMI控件(例如，方向盘音频按钮、按键通话按钮、仪表板控件等)对接。在一个或多个实施例中，HMI 112可以用于手动地输入或选择在随后的充电事件之前的预期的驾驶里程或距离，其可以包括单次行程，或者可以包括充电事件之间的多次行程。HMI 112可以包括用于将来自各种车辆传感器的信息呈现给驾驶员/乘员的一个或多个视频屏幕或显示器，诸如显示器114或移动装置126的连接/耦合的显示器。
计算平台104还可以驱动一个或多个显示器114或以其他方式与其通信，所述一个或多个显示器114被配置为通过视频控制器116向车辆乘员提供视觉输出。在一些情况下，显示器114可以是进一步配置为经由视频控制器116接收用户触摸输入的触摸屏，而在其他情况下，显示器114可以仅为显示器，而没有触摸输入能力。计算平台104还可以驱动包括一个或多个扬声器118的车辆音频系统或以其他方式与所述车辆音频系统通信，所述一个或多个扬声器被配置为通过音频控制器119向车辆乘员提供音频输出。可以提供一个或多个传声器用于言语输入和处理。
计算平台104还可以通过导航控制器120而具备导航和路线规划特征，所述导航控制器被配置为响应于经由例如HMI控件112进行的用户输入而计算导航路线，并且经由扬声器118和显示器114输出规划路线和指令。路线规划或实际路线/行程数据以及规划和/或实际车辆充电数据可以选择性地传输到外部云服务器146，以用于基于选定目标而改变自适应充电设置。可以从全球导航卫星系统(GNSS)控制器122收集用于导航或用于确定行程数据或充电位置的位置数据，所述GNSS控制器被配置为与多个卫星通信并计算车辆102的位置。GNSS控制器可以被配置为支持各种当前和/或未来的全球或区域定位系统，诸如全球定位系统(GPS)、伽利略、北斗、全球导航卫星系统(GLONASS)等。用于路线规划的地图数据可以作为车辆数据的一部分存储在存储装置110中。导航软件可以存储在存储装置110中。替代地，导航软件和配置数据(例如偏好、保存的地址等)可以分别存储在具备非易失性存储介质(未示出)的导航控制器120内。位置数据还可以用于提供预期的环境温度以及学习或以其他方式处理与能量消耗、驾驶习惯、驾驶地形、交通等相关联的车辆行程数据，以提供预期驾驶距离/里程数据并确定如本文所述的目标或最终SOC。
计算平台104可以被配置为通过无线收发器130经由无线连接128与车辆用户/乘员的移动装置126无线地通信。移动装置126可以是各种类型的便携式计算装置中的任何一种，诸如蜂窝电话、平板计算机、智能手表、膝上型计算机、便携式音乐播放器、或具有处理器的其他装置，所述处理器耦合到存储器并且被配置用于与计算平台104通信，以将车辆数据传送到外部云服务器146，并且从外部云服务器146接收充电设置或用于计算充电设置的数据并将所述数据传送到计算平台104。替代地，车辆计算平台104可以经由相关联的收发器130直接与外部云服务器146无线地通信。无线收发器130可以与Wi-Fi控制器132、蓝牙控制器134、射频识别(RFID)控制器136、近场通信(NFC)控制器138和其他控制器(诸如，Zigbee收发器和/或IrDA收发器(未示出))通信，并且被配置为与移动装置126的兼容无线收发器通信。
计算平台104还可以被配置为经由一个或多个车载网络142与车辆控制器通信，所述车辆控制器可以包括各种电子控制模块或单元(ECU)140。作为一些示例，车载网络142可以包括但不限于控制器局域网(CAN)、以太网网络和面向媒体的系统传输(MOST)中的一者或多者。
ECU 140可以包括远程信息处理控制单元(TCU)144，所述TCU被配置为使用调制解调器(未示出)通过无线连接148来控制车辆102与外部云服务器146之间的远程通信。外部云服务器146可以包括经由各种类型的有线或无线网络(例如，互联网)连接的一个或多个服务器或者计算机。应注意，术语云在整个本公开中用作通用术语，并且可以指涉及多个服务器、计算机、装置等的任何基于云的服务。在各种实施例中，外部云服务器146收集车辆数据并分析所述数据以确定预期驾驶里程或距离和/或目标SOC(小于100％或满电)或类似的充电设置。外部云服务器146可以使用任何处理策略(包括人工智能(AI)、机器学习、神经网络等)来处理车辆行程数据和相关数据以确定如本文所述的充电设置。本公开通常与特定处理策略无关。
TCU 144可以设置有本地非易失性存储装置(未示出)，所述本地非易失性存储装置被配置为记录和存储用于TCU 144的TCU配置数据150。配置数据150可以包括与TCU 144的设置有关的各种数据。作为一些非限制性示例，配置数据150可以包括标识、连接到云146的网络设置、数据包订阅、通知偏好、车辆标识数据、车辆电池充电设置兼容性数据等。
ECU 140还可以包括动力传动系统控制模块(PCM)152，所述PCM被配置为监测和控制车辆102的动力传动系统操作。例如，PCM 152可以被配置为控制至少一个电动马达的操作以向车辆提供推进动力。设置和用户偏好可以作为用于PCM 152的PCM配置数据存储在本地存储装置中。在具有阶梯传动比变速器的电动化车辆的实施例中，PCM 152可以控制变速器的换挡规律或换挡感觉。
ECU 140还可以包括车身控制模块(BCM)154，所述BCM被配置为监测和控制车辆102的底盘或车身操作。例如，BCM 154可以被配置为使用经由一个或多个传感器(未示出)检测到的信号控制和监测车辆车身功能，诸如车门锁定/解锁、车辆占用、盲区监测等。类似地，可以将BCM 154的配置作为BCM配置数据(未示出)存储在BCM 154中。
ECU 140还可以包括电子稳定性控件(ESC)156，所述ESC被配置为使用来自速度传感器(未示出)的信号来监测车辆操作状态，并且在需要时控制车辆操作的稳定性，诸如通过基于选定的车辆配置文件激活防抱死制动器(ABS)、牵引控件等进行。ESC 156的配置和设置可以作为ESC配置数据本地存储在非易失性存储介质中。ECU 140还可以包括自主驾驶控制器(ADC)158，所述ADC被配置为监测和控制车辆102的自主驾驶特征，所述自主驾驶特征可能会基于特定应用和/或选定的车辆配置文件而变化。自主驾驶特征可以包括车道保持辅助、与其他车辆的距离、自适应巡航控制、手脱开方向盘警报、自动制动、具有多个灵敏度等级的制动减轻等。ADC 158的配置和设置可以作为ADC配置数据存储在非易失性存储介质中。
车辆102还可以设置有电池电子控制模块(BECM)160，以控制车辆牵引电池的电池单元平衡、充电、放电和其他操作。BECM 160可以连接到车载网络142，并且被配置为与车辆102的各种ECU 140通信并从其收集数据。BECM可以提供数据以基于所公布的计算策略来监测或计算电池寿命健康状态(HOL)。BECM还可以测量各种电池参数，诸如电池单元电压、温度、电流和/或电阻，以监测电池操作和性能。BECM 160可以经由诸如OBD-II连接器(未示出)的连接端口连接到车载网络142。替代地，包括BECM 160的一个或多个ECU 140可以与计算平台104集成并且与车载网络142直接通信。在一个实施例中，BECM 160响应于检测到电动化车辆与外部电源的连接，通过基于如本文所述的预期驾驶距离和电池温度控制对车辆到目标SOC的充电来控制对牵引电池101的充电。
ECU 140还可以包括专用短程通信(DSRC)控制器162，所述DSRC控制器162被配置为与其他车辆或数字实体的兼容控制器进行无线通信。
除了充电设置108之外，可以为一些应用提供高级充电设置170，以实现关于控制充电速率、充电开始时间、结束时间等的更高级特征，以实现目标SOC。特定充电设置108、170以及可以用于实现充电设置108、170的一个或多个控制器可以根据应用和实现方式而变化。
如图1总体所示，电动化车辆102包括：牵引电池101，所述牵引电池被配置为从外部电源充电；车辆充电器103，所述车辆充电器被配置为控制从外部电源对牵引电池101的充电；收发器130，所述收发器被配置为向诸如移动电话126或云146等外部计算装置无线地传输车辆行程数据；人机界面(HMI)112；和控制器140，所述控制器与车辆充电器103、收发器130和HMI 112通信，所述控制器140被配置为在对牵引电池101的充电期间向车辆充电器103传送小于100％荷电状态(SOC)的目标SOC，所述目标SOC至少基于在来自外部电源的下一次电池充电之前的预期车辆行驶距离。目标SOC可以进一步基于温度和牵引电池寿命健康状态(HOL)估计。可以根据使用预期温度、预期车辆行驶距离和行驶距离余量或缓冲计算的最小目标SOC来选择目标SOC。温度可以是基于当前牵引电池温度和环境温度预报的在操作期间牵引电池101的估计温度。目标SOC可以经由收发器130或TCU144从外部计算装置126、146来接收。外部计算装置可以包括移动电话126。预期车辆行驶距离可以由控制器140和外部计算装置126、146中的至少一者至少基于车辆行程数据来学习和/或计算。可以经由来自HMI 112的输入来接收预期车辆行驶距离，或者可以使用HMI 112来接受、拒绝或以其他方式修改所接收的行驶距离。
还如图1所示，一个或多个控制器140与持久性车载车辆存储器110、车辆充电器103、超驰接口模块124和HMI 112通信，以使用小于如本文所述的满电SOC的所确定的目标SOC来选择性地控制车辆充电器103。基于由外部云服务器146从电动化车辆102接收的历史车辆行程数据和/或牵引电池充电数据，外部云服务器146可以确定预期驾驶距离和/或目标SOC，或者可以向控制器140提供数据以用于确定目标或最终SOC。
图2和图3是示出用于电动化车辆的智能电池充电的系统或方法的代表性实施例的操作的流程图。所公开的过程、方法、算法或逻辑可能够递送到车载车辆或远程/外部处理装置、控制器或计算机或由其实现，所述车载车辆或远程/外部处理装置、控制器或计算机可以包括任何现有的可编程电子控制单元或专用电子控制单元或电路。类似地，所述过程、方法或算法可存储为可由控制器或计算机执行的呈许多形式的数据和指令，所述形式包括但不限于永久地存储在诸如ROM装置的不可写存储介质上的信息和可改动地存储在诸如闪存、磁带或磁盘、光学磁带或光盘、RAM装置和其他磁性介质、光学介质和组合介质等可写存储介质上的信息。所述过程、方法或算法也可以以软件可执行对象来实施。替代地，可以使用合适的硬件部件、或硬件、软件和固件部件的组合整体地或部分地实施所述过程、方法或算法，所述硬件部件诸如专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、状态机、控制器或其他硬件部件或装置。
关于本文所述的功能、过程、系统、方法等的操作，应当理解，尽管已经将此类过程等的步骤可能描述为按照某个有序序列发生，但是此类过程可以在所描述的功能或步骤以本文所述的顺序之外的顺序执行的情况下来实践。还应理解，可以同时执行某些步骤，可以添加其他步骤，或者可以省略本文所描述的某些步骤。换句话说，本文中的过程的描述是出于说明某些实施例的目的而提供的，并且不应被理解为对所要求保护的主题的限制，除了其中发现的明确限制。
图2的流程图示出了用于以高水平对具有高容量或长续航里程电池的车辆进行智能充电的代表性实施例。如图所示，响应于车辆充电线连接到外部电源(经由电缆，或无线地/电感地)，或者响应于由车辆HMI或在连接的移动装置或外部计算机或服务器上发起的对应充电APP的激活，逻辑在210处开始。在随后的充电事件之前的估计或预期的驾驶距离或里程然后由车辆控制器计算或以其他方式确定，或者由外部计算装置确定并传送到车辆，如在220处所指示。车辆HMI可以显示估计的车辆行驶距离(在该示例中定义为Dis_suggest)，所述估计的车辆行驶距离可以从车辆操作历史和客户偏好智能地获知。客户可以在230、240处接受如所表示的Dis_suggest的值，在250、260处输入预期驾驶距离的新值，或者在270处选择使用满电距离作为预期车辆行驶距离(定义为Dis_exp)。Dis_exp值将用于在280处确定期望的电池充电水平或目标/最终SOC，以在具有较少的电池循环劣化和更好的操作效率的情况下在下一次(或多次)行程的选定距离中为车辆提供足够的电池电力和能量，如本文更详细描述的。然后，车辆控制器和电池充电器中的一个或多个使用目标SOC(在该示例中为SOC充电)或对应的电池电压来将电池充电到目标。
在一个实施例中，自学习模型用于基于关于客户日常的每次充电行驶距离和车辆被使用和充电的时间的历史数据来提供Dis_suggest的值。作为自学习模型的示例，每次充电的车辆行驶距离可以基于车辆使用天数(诸如星期一、星期二......星期日)而分类为集群。当调用自学习模型或算法时，它首先确定当前充电事件与下一次预期充电事件之间的哪一天(哪些天)，并识别将使用哪个集群来确定预期或估计的驾驶距离。例如，驾驶距离可以仅经由统计分析来确定，诸如对应集群的行驶距离的第90个百分位数或(第99个百分位数)。当然，可以开发更复杂的学习模型，考虑更多信息，诸如车辆位置、常规行驶路线、地形、交通、车辆充电和使用的时间等。可以使用遗忘(或衰减)滤波器来过滤历史数据以使Dis_suggest在最近车辆使用信息上权重更大。
图3是示出用于相对于用于确定特定预期驾驶距离的目标电池电量的代表性策略来控制车辆充电的系统或方法的操作的流程图。在310处，确定在随后的充电事件之前的预期驾驶距离(Dis_exp)是否小于电池满电的驾驶距离(Dis_fullrange)，其可以对应于100％SOC或在充电期间电池被充电到的所设计的最大SOC水平(可以使用不同的最大SOC水平，这取决于充电电流或充电类型，诸如快速充电、2级充电等)。如果距离超出满电距离，则将目标SOC设定为SOC_full，如在312处所指示。否则，可以获得额外的车辆/行程数据，诸如车辆的位置(用于电力/能量消耗估计)、当前电池温度、环境温度预报、车辆使用历史等，如在330处所指示。
存储在车辆计算平台的或存在于系统外的电池热模型可以用于基于电池的现有温度(T电池.现有)、环境温度预报(T环境.预报)和车辆操作历史来针对下一次驾驶估计电池温度范围，如在330处所示。然后，系统可以基于当前时间的电池真实容量(C真实)，其可以从BECM接收)并基于在步骤320、330中获得或计算的车辆/行程信息来估计在预期行驶距离(Dis_exp)内SOC的放电深度(ΔSOC)。ΔSOC是通过该充电从充电事件的开始到充电事件的结束提供的SOC(SOC充电)与根据存储在控制器中的客户使用历史数据的下一次(多次)行程结束时的预期SOC(SOC结束)的差值。该ΔSOC表示为了满足下一次行程的推进能量请求而消耗的SOC范围，并且可以包括各种预期的损耗和附件消耗，这取决于特定的实现方式。变化或ΔSOC可以是预期驾驶距离、当前真实电池容量、估计的电池温度和客户使用历史或历史行程信息的函数，如在340处通常如下表示：
ΔSOC＝f(Dis_exp，T电池，C真实，客户使用数据)
在350处，系统确定SOC结束_最小值，其是在下一次行程结束时要用尽的最小SOC，考虑到：a)在预期温度为车辆提供预定放电电力的SOC，SOCPwrLim＝f(Pwr_dischLimit，T环境.预报)，这如图5中所示，如果电池SOC低于某个值，则电池放电电力将急剧下降；b)提供行驶距离余量或缓冲的SOC，类似于针对常规车辆上的低燃料警告确定的燃料水平，诸如提供足以用于30英里行驶(或更长，这取决于客户的舒适水平)的能量的SOC。该值表示为SOC保存。然后，最终值由上述两个考虑因素中的最大SOC确定，如通常在350处并如下表示：
SOC结束_最小＝Maximum(SOC保存，SOCPwrLim)
然后，如在360处所表示的，对于下一次驾驶的多个不同的SOC结束值中的每一个，系统可以评估在估计的电池温度的给定的ΔSOC对电池寿命健康状态(HOL)的影响。当工作温度和RMS电流相同时，电池循环劣化取决于循环深度ΔSOC，和SOC摆动范围。对于具有在范围[SOC结束，SOC结束+ΔSOC]中的具有指定ΔSOC的SOC摆动的循环，对电池HOL的影响可以用SOC结束的函数(表示为HOLefct(SOC结束))来评估，并且SOC结束在范围[SOC最小，(SOC满-ΔSOC)]内。HOLefct(SOC结束)的值或函数的参数可以通过ΔSOC、温度和电流的范围进行车外校准。较高的值表示较低的电池劣化。当电池从当前的SOC充电到SOC结束+ΔSOC并放电到SOC结束时，该系统将调用HOLefct模型或查找现有的表来获得HOLefct与SOC结束的关系，其中SOC结束利用所接收的摆动深度ΔSOC和其他信息(例如，温度和电流)从SOC结束_最小变化到(SOC满-ΔSOC)。
在370处，对于给定的ΔSOC、电阻和温度，系统可以用变化的SOC结束值来评估对电池操作效率的影响。电池操作效率取决于电池充电和放电电阻，其取决于电池SOC和温度，如以下所表示：
Eff电池＝f(R充电(SOC，T电池)，R放电(SOC，T电池)，I)
当在期望的电池温度，以估计的充电和放电电流将电池从现有SOC充电到水平SOC结束+ΔSOC并且然后放电到SOC结束时，Eff电池将提供电池工作效率的信息。当ΔSOC被确定时，因此得知R充电和R放电的变化以及SOC结束的变化，也会得知SOC结束对Eff电池的影响。该影响可以表示为例如Effefct(SOC结束)在范围[SOC结束_最小，(SOC满-ΔSOC)]中的函数(或表)。Effefct(SOC结束)的值或函数的参数可以通过ΔSOC、温度和电流的范围进行车外校准。Effefct的值越高，反映电池效率相对越高。
当电池在具有所接收的摆动深度ΔSOC和其他信息(例如，温度和电流)的从SOC结束_最小变化到(SOC满-ΔSOC)的SOC结束的范围内从当前的SOC充电到水平SOC结束+ΔSOC时，所述系统可以调用Effefct模型或查找现有的表来得到Effefct与SOC结束之间的关系。
在380处，所述系统通过优化成本函数来确定期望或最佳的最终SOC值：
J＝γ1HOLefct(SOC结束)+γ2Effefct(SOC结束)
其中SOC结束_最佳＝arg max(J)，在SOC属于[SOC结束，SOC结束+ΔSOC]的集合并受SOC结束≥SOC结束_最小约束的条件下。
然后可以在390处根据以下确定SOC充电水平：
SOC充电＝SOC结束_最佳+ΔSOC
目标SOC充电将直接发送到电池充电器控件，或者转换为电池单元电压，所述电池单元电压将发送到电池充电控件。
利用根据本公开的所提出的电池充电管理系统和方法，所述控制可以基于客户预期的使用里程、电池寿命模型、电池操作效率和温度来智能地确定用于对高容量或长续航里程电池充电的目标SOC。
图4示出了对于在相同温度下的相同充电/放电电流速率，具有由线410、420和430表示的不同放电深度(DOD)的电池容量衰减与电流吞吐量的关系。可以看出，在相同的电流吞吐量，与从较低的SOC水平循环到最小SOC相比，当从较高的SOC水平循环到最小SOC时，电池容量的减少更多。如图4的数据所示，根据本公开的实施例可以通过比较不同的充电水平来改善电池寿命。例如，假设第一车辆在每次车辆充电时从耗尽(SOC最小)开始充满电(SOC满)，如线430所表示。比较在每次车辆充电时将第二车辆从耗尽(SOC最小)充电到小于最大容量的中等容量(SOC中等)，如线420所表示。最后，在每次车辆充电时将基于预期驾驶距离充电到小于最大容量的第三车辆与从耗尽(SOC最小)充电到小于最大容量的目标(SOC低)进行比较，如线410所表示。为了比较，假设车辆应用的其他条件相同，因此电池将在相同时间段内具有相同的能量吞吐量。从图4中明显的是，充电到大约SOC低(相对于车辆1的较浅充电/放电深度)的目标SOC的第三车辆具有的容量衰减比第一车辆小大约17％。这导致第三车辆的续航里程比第一车辆的续航里程多大约20％。因此，所提出的充电控制可以增加电池寿命和操作效率，并且在电池的寿命内显着减少BEV的EV续航里程减小。
另外，电池SOC还影响电池供电能力和与电池内阻相关的操作(充电和放电)效率。对于相同的温度，通常在较低的SOC，电池具有较高的电阻(工作效率变得较低)。图5中示出了SOC对电池供电能力的影响。较高的SOC降低了电池充电能力，由线510表示，并且较低的SOC降低了电池放电能力，由线520表示。
虽然上文描述了示例性实施例，但这些实施例并不意图描述本发明的所有可能形式。相反，本说明书中所使用的字词为描述性而非限制性的字词，并且应理解，可在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种改变。另外，可将各种实施的实施例的特征进行组合，以形成本发明的另外的实施例。
根据本发明，提供了一种电动化车辆，其具有：牵引电池，所述牵引电池被配置为从外部电源充电；车辆充电器，所述车辆充电器被配置为控制从所述外部电源对所述牵引电池的充电；收发器，所述收发器被配置为向外部计算装置无线地传输车辆行程数据；人机界面(HMI)；和控制器，所述控制器与所述车辆充电器、所述收发器和所述HMI通信，所述控制器被配置为在对所述牵引电池的充电期间向所述车辆充电器传送小于100％荷电状态(SOC)的目标SOC，所述目标SOC至少基于在来自所述外部电源的下一次电池充电之前的预期车辆行驶距离。
根据实施例，所述目标SOC进一步基于温度和牵引电池寿命健康状态(HOL)估计和车辆使用历史。
根据实施例，所述目标SOC选自被计算为提供所述车辆的预定放电电力和行驶距离余量或缓冲以及所述预期车辆行驶距离的ΔSOC耗尽里程的最小目标SOC，并且其中所述目标SOC基于使用等于或高于最小目标SOC和ΔSOC耗尽里程的最终SOC计算的估计HOL的变化来计算。
根据实施例，所述温度包括基于当前牵引电池温度和环境温度预报的在操作期间所述牵引电池的估计温度。
根据实施例，所述目标SOC经由所述收发器从所述外部计算装置来接收。
根据实施例，所述外部计算装置包括移动电话。
根据实施例，所述预期车辆行驶距离由所述控制器和所述外部计算装置中的至少一者至少基于所述车辆行程数据来计算。
根据实施例，经由来自所述HMI的输入来接收所述预期车辆行驶距离。
根据本发明，一种用于控制从外部电源对具有牵引电池的电动化车辆的充电的方法包括，通过控制器：响应于检测到所述电动化车辆与所述外部电源的连接以及在随后的电池充电事件之前的预期驾驶事件距离小于与所述牵引电池的满电相关联的最大驾驶距离：估计在所述预期驾驶事件的操作期间所述牵引电池的温度；基于所述牵引电池的所述估计温度和所述预期驾驶事件距离来估计Δ荷电状态(SOC)；基于所述ΔSOC来计算最小目标SOC；针对多个最终SOC估计与所述ΔSOC和所述估计温度相关联的电池寿命健康状态(HOL)的变化；基于所述ΔSOC和所述牵引电池在操作期间的温度来估计针对多个最终SOC的电池操作效率；基于电池HOL的所述变化和所述多个最终SOC中的选定一者来计算所期望的最终SOC；基于所述期望的最终SOC和所述ΔSOC来计算目标SOC；以及响应于当前SOC小于所述目标SOC而对所述牵引电池充电。
在本发明的一个方面，所述方法包括经由所述电动化车辆的HMI接收所述预期驾驶事件距离。
在本发明的一个方面，所述方法包括经由所述电动化车辆的与所述控制器通信的收发器无线地接收所述预期驾驶事件距离。
在本发明的一个方面，所述方法包括从所述电动化车辆向外部计算装置传输充电数据和行程数据。
在本发明的一个方面，所述外部计算装置包括移动电话。
在本发明的一个方面，所述方法包括基于多个车辆驾驶事件计算所述预期驾驶事件距离。
在本发明的一个方面，估计在所述预期驾驶事件的操作期间所述牵引电池的温度包括基于当前牵引电池温度和针对所述预期驾驶事件的环境温度预报来估计所述温度。
根据本发明，提供了一种用于控制电动化车辆充电的系统，其具有：牵引电池，所述牵引电池被配置为经由车辆充电器从外部电源充电；收发器，所述收发器被配置为向外部计算机无线地传输车辆数据并从所述外部计算机无线地接收在随后的车辆充电事件之前的预期驾驶距离；人机界面(HMI)；和控制器，所述控制器与所述车辆充电器、所述收发器和所述HMI通信，所述控制器被配置为控制所述车辆充电器以基于在所述预期驾驶距离期间所述牵引电池的估计温度、针对所述预期距离满足推进能量的ΔSOC、对于所述ΔSOC的对牵引电池寿命健康状态(HOL)的放电深度效应和在所述预期驾驶距离期间的所估计的牵引电池工作效率来将所述牵引电池充电到小于最大可能荷电状态(SOC)的优化的最终SOC。
根据实施例，本发明的特征还在于：外部计算机，所述外部计算机被配置为接收所述车辆数据并基于所述车辆数据来计算所述预期驾驶距离。
根据实施例，所述控制器响应于经由所述HMI接收的输入而用不同的预期驾驶距离替换所述无线地接收的预期驾驶距离。
根据实施例，所述控制器被配置为响应于所述预期驾驶距离和所述牵引电池的所述估计温度、基于所述车辆数据来计算所述ΔSOC。
根据实施例，所述外部计算机包括移动电话。

Claims (15)

1.一种电动化车辆，其包括：
牵引电池，所述牵引电池被配置为从外部电源充电；
车辆充电器，所述车辆充电器被配置为控制从所述外部电源对所述牵引电池的充电；
收发器，所述收发器被配置为向外部计算装置无线地传输车辆行程数据；
人机界面(HMI)；和
控制器，所述控制器与所述车辆充电器、所述收发器和所述HMI通信，所述控制器被配置为在对所述牵引电池的充电期间向所述车辆充电器传送小于100％荷电状态(SOC)的目标SOC，所述目标SOC至少基于在来自所述外部电源的下一次电池充电之前的预期车辆行驶距离。
2.如权利要求1所述的电动化车辆，其中所述目标SOC进一步基于温度和牵引电池寿命健康状态(HOL)估计。
3.如权利要求2所述的电动化车辆，其中所述目标SOC选自使用当前SOC和所述预期车辆行驶距离计算的最小目标SOC，以及基于使用所述最小目标SOC和第二目标SOC计算的估计HOL的变化计算的所述第二目标SOC。
4.如权利要求2所述的电动化车辆，其中所述温度包括基于当前牵引电池温度和环境温度预报的在操作期间所述牵引电池的估计温度。
5.如权利要求1所述的电动化车辆，其中所述目标SOC经由所述收发器从所述外部计算装置来接收。
6.如权利要求5所述的电动化车辆，其中所述外部计算装置包括移动电话。
7.如权利要求1所述的电动化车辆，其中所述预期车辆行驶距离由所述控制器和所述外部计算装置中的至少一者至少基于所述车辆行程数据来计算。
8.如权利要求1所述的电动化车辆，其中经由来自所述HMI的输入来接收所述预期车辆行驶距离。
9.一种用于控制从外部电源对具有牵引电池的电动化车辆的充电的方法，所述方法包括，通过控制器：
响应于检测到所述电动化车辆与所述外部电源的连接以及在随后的电池充电事件之前的预期驾驶事件距离小于与所述牵引电池的满电相关联的最大驾驶距离：
估计在所述预期驾驶事件的操作期间所述牵引电池的温度；
基于所述牵引电池的所述估计温度和所述预期驾驶事件距离来估计Δ荷电状态(SOC)；
基于当前SOC和所述ΔSOC来计算最小目标SOC；
估计与所述ΔSOC和所述估计温度相关联的电池寿命健康状态(HOL)的变化；
基于所述ΔSOC和所述牵引电池在操作期间的温度来估计针对多个最终SOC的电池操作效率；
基于电池HOL的所述变化和所述多个最终SOC中的选定一者来计算期望的最终SOC；
基于所述期望的最终SOC和所述ΔSOC来计算目标SOC；以及
响应于当前SOC小于所述目标SOC而对所述牵引电池充电。
10.如权利要求9所述的方法，其还包括经由所述电动化车辆的HMI接收所述预期驾驶事件距离。
11.如权利要求9所述的方法，其还包括基于多个车辆驾驶事件计算所述预期驾驶事件距离。
12.如权利要求9所述的方法，其中估计在所述预期驾驶事件的操作期间所述牵引电池的温度包括基于当前牵引电池温度和针对所述预期驾驶事件的环境温度预报来估计所述温度。
13.如权利要求10所述的方法，其还包括经由所述电动化车辆的与所述控制器通信的收发器无线地接收所述预期驾驶事件距离。
14.如权利要求13所述的方法，其还包括从所述电动化车辆向外部计算装置传输充电数据和行程数据。
15.如权利要求14所述的方法，其中所述外部计算装置包括移动电话。
CN202110016855.3A 2020-01-13 2021-01-07 用于高容量电池的智能车辆电池充电 Pending CN113103923A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/741,382 US11417916B2 (en) 2020-01-13 2020-01-13 Intelligent vehicle battery charging for high capacity batteries
US16/741,382 2020-01-13

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113103923A true CN113103923A (zh) 2021-07-13

Family

ID=76542834

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110016855.3A Pending CN113103923A (zh) 2020-01-13 2021-01-07 用于高容量电池的智能车辆电池充电

Country Status (3)

Country Link
US (2) US11417916B2 (zh)
CN (1) CN113103923A (zh)
DE (1) DE102021100163A1 (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114084045A (zh) * 2021-11-10 2022-02-25 轻橙时代(深圳)科技有限责任公司 一种动力电池生命周期管理方法
US20220097553A1 (en) * 2020-09-30 2022-03-31 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Charging control method, server, and system
US20220289072A1 (en) * 2021-03-11 2022-09-15 Hyundai Motor Company Device for controlling temperature of battery in vehicle and method for operating the same

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112622693A (zh) * 2020-12-25 2021-04-09 广州橙行智动汽车科技有限公司 一种电池管理方法、装置及车辆
FR3126560A1 (fr) * 2021-08-26 2023-03-03 Psa Automobiles Sa Procede de gestion d’une session de recharge d’un vehicule electrifie pour determiner un etat de charge cible en fin de charge
CN114194067B (zh) * 2021-11-17 2024-06-07 深圳鼎匠科技有限公司 汽车电池智能管理方法、系统及其计算机可读存储介质
DE102021130669A1 (de) 2021-11-23 2023-05-25 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Bestimmen eines empfohlenen maximalen Ziel-Ladezustands eines Elektrofahrzeugs
CN114161979B (zh) * 2021-12-06 2023-09-29 国网天津市电力公司 一种用于电动汽车电池的综合管理系统
CN114597992A (zh) * 2022-02-23 2022-06-07 深圳市道通合创新能源有限公司 一种充电截止电量的获取和设置方法、充电管理系统
CN114683964B (zh) * 2022-03-29 2024-04-26 北京芯虹科技有限责任公司 一种电池状态信息确定方法及充电设备
GB2621328A (en) * 2022-08-05 2024-02-14 Caterpillar Inc Method for monitoring a state of charge of a battery of an electric work vehicle
US20240149719A1 (en) * 2022-11-07 2024-05-09 Volvo Car Corporation Method and apparatus for optimal timed charging

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2399827T3 (es) * 1998-10-09 2013-04-03 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Dispositivo para el cargo de tarifas
KR100759706B1 (ko) * 2005-05-11 2007-09-17 주식회사 엘지화학 하이브리드 차량용 배터리의 충전상태 추정 방법
JP4793237B2 (ja) * 2006-11-28 2011-10-12 トヨタ自動車株式会社 二次電池の充放電制御装置、および、それを備える車両
US7849944B2 (en) 2007-06-12 2010-12-14 Ut-Battelle, Llc Self-learning control system for plug-in hybrid vehicles
US8319605B2 (en) * 2007-06-19 2012-11-27 Magna Electronics, Inc. Remote vehicle control system utilizing multiple antennas
DE102009046991A1 (de) * 2009-11-23 2011-05-26 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Leistungsverbesserung von elektrisch betriebenen Fahrzeugen
US20110224868A1 (en) * 2010-03-12 2011-09-15 John K. Collings, III System for Determining Driving Pattern Suitability for Electric Vehicles
JP2012016078A (ja) * 2010-06-29 2012-01-19 Hitachi Ltd 充電制御システム
JP2012228165A (ja) 2011-04-07 2012-11-15 Honda Motor Co Ltd 電気自動車充電制御システム
US9126488B2 (en) * 2011-04-22 2015-09-08 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Charging device and charging method
US8970173B2 (en) * 2012-02-28 2015-03-03 Tesla Motors, Inc. Electric vehicle battery lifetime optimization operational mode
US9306412B2 (en) 2012-03-30 2016-04-05 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Optimum charging for electric-based vehicle
KR102015496B1 (ko) * 2013-03-04 2019-08-28 엘지전자 주식회사 전자 기기, 전기 차량 및 무선 전력 전송장치
KR102082415B1 (ko) * 2013-05-27 2020-02-27 엘지전자 주식회사 무선 전력 전송 장치 및 그 방법
CN104417347B (zh) 2013-09-09 2017-08-04 比亚迪股份有限公司 混合动力汽车的控制系统和控制方法
US20150095114A1 (en) * 2013-09-30 2015-04-02 Elwha Llc Employment related information center associated with communication and control system and method for wireless electric vehicle electrical energy transfer
US9248756B2 (en) 2014-03-07 2016-02-02 Ford Global Technologies, Llc Plug-in vehicle eco charging mode
KR102283958B1 (ko) * 2014-04-07 2021-07-30 삼성에스디아이 주식회사 전기 자동차의 주행 제어 시스템 및 주행 제어 방법
US10675983B2 (en) * 2015-01-13 2020-06-09 Volvo Car Corporation Method and arrangement for determining a value of the state of energy of a battery in a vehicle
KR20170091913A (ko) * 2016-02-02 2017-08-10 삼성전자주식회사 영상 서비스 제공 방법 및 장치
KR102534961B1 (ko) * 2016-05-04 2023-05-23 삼성전자주식회사 무선 전력 송신기 및 무선 전력 수신기와 그 동작 방법
TW201804426A (zh) * 2016-07-25 2018-02-01 楊政憲 電動車區域共享管理方法
CN107776417A (zh) * 2016-08-25 2018-03-09 北京同步科技有限公司 电动汽车充电状态智能显示系统及其显示方法
KR20180068411A (ko) * 2016-12-14 2018-06-22 삼성전자주식회사 무인 비행 전자 장치의 운행 제어 방법 및 이를 지원하는 전자 장치
KR102380348B1 (ko) * 2017-03-24 2022-03-31 삼성전자주식회사 무선 전력 송신 장치 및 거치 형태에 따른 무선 전력 송신 방법

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220097553A1 (en) * 2020-09-30 2022-03-31 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Charging control method, server, and system
US20220289072A1 (en) * 2021-03-11 2022-09-15 Hyundai Motor Company Device for controlling temperature of battery in vehicle and method for operating the same
US11745622B2 (en) * 2021-03-11 2023-09-05 Hyundai Motor Company Device for controlling temperature of battery in vehicle and method for operating the same
CN114084045A (zh) * 2021-11-10 2022-02-25 轻橙时代(深圳)科技有限责任公司 一种动力电池生命周期管理方法
CN114084045B (zh) * 2021-11-10 2023-11-03 轻橙时代(深圳)科技有限责任公司 一种动力电池生命周期管理方法

Also Published As

Publication number Publication date
US11417916B2 (en) 2022-08-16
US20210218073A1 (en) 2021-07-15
DE102021100163A1 (de) 2021-07-15
US11967683B2 (en) 2024-04-23
US20220376313A1 (en) 2022-11-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11967683B2 (en) Intelligent vehicle battery charging for high capacity batteries
CN111055850B (zh) 用于驾驶员行为指导和按需移动充电的智能机动车辆、系统和控制逻辑
US10718630B2 (en) Electric vehicle cloud-based optimal charge route estimation
US10800287B2 (en) Vehicle rechargeable energy storage system and method of preconditioning the rechargeable energy storage system
US10875420B2 (en) Full-service charging station for an electric vehicle and method of operating the same
US20220024347A1 (en) Determining a minimum state of charge for an energy storage means of a vehicle
US20210146785A1 (en) Driver model estimation, classification, and adaptation for range prediction
CN107878218A (zh) 优化插电式车辆车队的自适应系统和方法
US20150329003A1 (en) Electric vehicle operation to manage battery capacity
US11173801B2 (en) Electric vehicle with remote adaptive charge programming using override of on-board charge programming
US10611262B2 (en) Adaptive cruise control system
CN104044535B (zh) 用户接口系统和方法
CN114604250A (zh) 对动态基于路段的剩余能量可行驶距离的电动化车辆控制
CN113119756A (zh) 用于bev性能的车辆装载反馈
US11358603B2 (en) Automated vehicle profile differentiation and learning
CN110979040A (zh) 经由智能手机应用程序的自适应插电提醒
GB2562856A (en) Electric vehicle charging
CN115923576A (zh) 用于影响电动化车辆充电决策的系统和方法
US20200298724A1 (en) Intelligent soc reset system for autonomous vehicle
CN116572788A (zh) 电动化车辆与充电挂车之间电力流优先级排序系统和方法
CN114643900A (zh) 用于量化电池使用的系统和方法
US20230182600A1 (en) Systems and methods for controlling power flow between electrified vehicles and charging trailers during in-flight energy transfers
US11988517B2 (en) Vehicle system for adaptive energy consumption prediction
US11872903B2 (en) System and method for recalibrating a traction battery through bi-directional power transfer
US20230304810A1 (en) Traffic-info-incorporated nnt driver model for ev trip energy prediction

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination