CN114248656A - 用于电动化车辆电池的充电时间预测 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了“用于电动化车辆电池的充电时间预测”。本公开涉及预测电动化车辆的电池的充电时间。示例性电动化车辆包括：电机，其被配置为提供旋转输出动力以驱动电动化车辆；电池组，其被配置为向电机输出电力；以及控制器。控制器被配置为预测指示电池组的充电速率的曲线(profile)。基于是否基于电池组的至少一个充电极限预测电池组将被充电来预测曲线。

Description

用于电动化车辆电池的充电时间预测
技术领域
本公开涉及预测电动化车辆的电池的充电时间。
背景技术
电动化车辆不同于常规的机动车辆，因为电动化车辆使用由牵引电池供电的一个或多个电机来选择性地驱动。电机可代替内燃发动机或作为内燃发动机的补充来驱动电动化车辆。示例性电动化车辆包括混合动力电动车辆(HEV)、插电式混合动力电动车辆(PHEV)、燃料电池车辆(FCV)和电池电动车辆(BEV)。
牵引电池是相对高压电池，其选择性地为电动化车辆的电机和其他电气负载供电。例如，插电式电动化车辆的牵引电池可在公共或私有电动化车辆充电站处进行充电。插电式电动化车辆包括充电端口，所述充电端口被配置为联接至所述电动化车辆充电站的插头。当插头联接至充电端口时，电动化车辆充电站可为牵引电池充电。
发明内容
一种根据本公开的示例性方面的电动化车辆尤其包括：电机，其被配置为提供旋转输出动力以驱动电动化车辆；电池组，其被配置为向电机输出电力；以及控制器。控制器被配置为预测指示电池组的充电速率的曲线(profile)。基于是否基于电池组的至少一个充电极限预测电池组将被充电来预测曲线。
在前述电动化车辆的另外的非限制性实施例中，控制器被配置为使用曲线来预测电池组达到目标荷电状态之前剩余的时间量。
在任一前述电动化车辆的另外的非限制性实施例中，目标荷电状态是100％。
在任一前述电动化车辆的另外的非限制性实施例中，目标荷电状态由用户设置并且小于100％。
在任一前述电动化车辆的另外的非限制性实施例中，基于到目标驾驶目的地的距离来确定目标荷电状态。
在任一前述电动化车辆的另外的非限制性实施例中，至少一个充电极限是温度极限，并且当电池组的温度低于温度阈值时，所述曲线指示电池组将基于温度极限进行充电。
在任一前述电动化车辆的另外的非限制性实施例中，控制器预测电池组将保持低于温度阈值的时间段。
在任一前述电动化车辆的另外的非限制性实施例中，至少一个充电极限是短期电流极限，并且当电池组准许基于短期电流极限进行充电时，曲线指示电池组将基于短期电流极限进行充电。
在任一前述电动化车辆的另外的非限制性实施例中，当所述电池组准许基于多个短期电流极限进行充电时，所述曲线指示所述电池组将基于短期电流极限中的每一个进行充电。
在任一前述电动化车辆的另外的非限制性实施例中，至少一个充电极限是电池单元保护极限，并且当控制器预测环境状况或电池组的状况将达到或超过电池单元保护阈值时，所述曲线指示电池组将基于电池单元保护极限进行充电。
在任一前述电动化车辆的另外的非限制性实施例中，曲线指示预测电池组是使用恒定电流充电还是恒定电压充电来进行充电。
在任一前述电动化车辆的另外的非限制性实施例中，电动化车辆包括充电端口，所述充电端口被配置为联接到插头。
在任一前述电动化车辆的另外的非限制性实施例中，插头是电动化车辆充电站的插头。
在任一前述电动化车辆的另外的非限制性实施例中，所述电动化车辆是电池电动车辆和插电式混合动力电动车辆中的一者。
一种根据本公开的示例性方面的方法尤其包括预测指示电池组的充电速率的曲线。基于是否基于电池组的至少一个充电极限预测电池组将被充电来预测曲线。
在前述方法的另外的非限制性实施例中，所述方法包括使用所述曲线来预测电池组达到目标荷电状态之前剩余的时间量。
在任一前述方法的另外的非限制性实施例中，至少一个充电极限是温度极限，并且当电池组的温度低于温度阈值时，所述曲线指示电池组将基于温度极限充电一定时间段。
在任一前述方法的另外的非限制性实施例中，至少一个充电极限是短期电流极限，并且当电池组准许基于短期电流极限进行充电时，曲线指示电池组将基于短期电流极限进行充电。
在任一前述方法的另外的非限制性实施例中，至少一个充电极限是电池单元保护极限，并且当预测环境状况或电池组的状况达到或超过电池单元保护阈值时，所述曲线指示电池组将基于电池单元保护极限进行充电。
在任一前述方法的另外的非限制性实施例中，所述曲线指示预测电池组是使用恒定电流充电还是恒定电压充电来进行充电。
附图说明
图1示意性地示出电动化车辆的包括动力传动系统的各种部件。
图2示意性地示出与电动化车辆充电站相邻的电动化车辆。
图3是表示示例性方法的流程图。
图4是表示使用示例性方法创建的示例性曲线的图表。
具体实施方式
本公开涉及预测电动化车辆的电池的充电时间。示例性电动化车辆包括：电机，其被配置为提供旋转输出动力以驱动电动化车辆；电池组，其被配置为向电机输出电力；以及控制器。控制器被配置为预测指示电池组的充电速率的曲线(profile)。基于是否基于电池组的至少一个充电极限预测电池组将被充电来预测曲线。本公开提供精确的充电时间估计，这增加了用户的信心和满意度。从下面的书面描述中将会理解这些和其他益处。
图1示意性地示出电动化车辆12的动力传动系统10。尽管描述为电池电动车辆(BEV)，但是应理解，本文描述的概念不限于BEV并且可扩展到其他电动化车辆，包括其他插电式电动化车辆，诸如插电式混合动力电动车辆(PHEV)。因此，尽管在这个实施例中未示出，但是电动化车辆12可配备有内燃发动机，可单独或结合其他能量源采用所述内燃发动机来推进电动化车辆12。
在非限制性实施例中，电动化车辆12是仅通过电力(诸如通过电机14)推进的纯电动车辆，而无需内燃发动机的任何辅助。电机14可充当电动马达、发电机或两者。电机14接收电力并提供旋转输出动力。电机14可连接至变速箱16以按预定齿轮比调整电机14的输出扭矩和转速。变速箱16通过输出轴20连接至一组驱动轮18。高压总线22通过逆变器26将电机14电连接至电池组24。电机14、变速箱16和逆变器26可统称为变速器28。
电池组24是能量存储装置，并且在此示例中是示例性电动化车辆电池。在这方面，电池组24可以简单地称为“电池”电池组24可为高压牵引电池组，所述高压牵引电池组包括能够输出电力以操作电动化车辆12的电机14和/或其他电气负载的多个电池总成25(即，电池阵列或电池单元组)。其他类型的能量存储装置和/或输出装置也可以用于为电动化车辆12供电。
电动化车辆12还包括充电系统30以用于周期性地给电池组24的电池单元充电。充电系统30可连接至外部电源，诸如输电网络64(图2)，以用于接收电力并向电池单元分配电力。
在一个非限制性实施例中，充电系统30包括接口，在所述示例中，所述接口是位于电动化车辆12上的充电端口32。充电端口32适于选择性地从外部电源接收电力，诸如从连接到外部电源的电力电缆接收电力，然后将电力分配给电池组24以对电池单元充电。一个示例性外部电源是电动化车辆充电站60(图2)，诸如公开可用的电动化车辆充电站。在另一个示例中，电动化车辆充电站是私有的，诸如家庭或企业的电动化车辆充电站。充电端口32可以被配置为联接到供应交流(AC)电力的插头或供应直流(DC)电力的插头。在这方面，充电系统30可配备有电力电子装置，所述电力电子装置用于将从外部电源接收的AC电力转换为DC电力，以用于对电池组24的电池单元进行充电。在一些示例中，充电系统30还可包括DC至DC转换器。充电系统30还可适应来自外部电源的一个或多个常规电压源(例如，110伏、220伏等)。
电动化车辆12还包括控制器50，所述控制器可以用可执行指令编程以用于与电动化车辆12的各种部件交互并且操作所述各种部件。控制器50被配置为从电动化车辆12接收信息，并且被配置为解译所述信息并基于所述信息向电动化车辆12的各种部件发出命令。在图1和图2中示意性地示出了控制器50。应理解，控制器50可以包括硬件和软件，并且可以是整个车辆控制模块的一部分，诸如车身控制模块(BCM)或车辆系统控制器(VSC)，或可以替代地是与BCM或VSC分开的独立控制器。此外，控制器50可被编程有可执行指令，以用于与电动化车辆12的各种部件交互并操作所述各种部件。控制器50另外包括处理单元和非暂时性存储器以用于执行车辆系统的各种控制策略和模式。
图2示意性地示出了相对于电动化车辆充电站60(“充电站60”)的电动化车辆12，即诸如BEV或PHEV的插电式电动化车辆。充电站60被配置为直接地或间接地对电池组24充电。充电站60包括系绳型充电器总成62并且联接至输电网络64，所述输电网络是电网电源。充电器总成62将电力从输电网络64传送到电动化车辆12。在所述示例中，充电器总成62包括端子66、插头68以及端子66和插头68之间的充电器电缆70。插头68可以具有对应于充电端口32的配置的标准插头配置。尽管示出了示例性充电站60，但是本公开扩展到其他类型的车辆到电网接口。
使用充电站60给电动化车辆12充电涉及将电动化车辆12定位在充电站60附近并且经由充电端口32将插头68电联接到电动化车辆12。电力然后可以从输电网络64移动到电动化车辆12，并且具体地移动到电池组24。当电动化车辆12处于充电位置时，电池组24可被充电。
在本公开中，控制器50被配置为预测电池组24的充电时间并且经由人机接口(“HMI”)72(图1)将所述预测的充电时间传递给用户。预测的充电时间是控制器50预测电池组24将从其当前荷电状态(“SOC”)充电到目标SOC所需的时间。在特定示例中，预测的充电时间是在充电期间在达到目标SOC以前的剩余时间。HMI 72可以是电动化车辆12内部的显示器。HMI 72可以替代地或另外地是用户的移动装置，诸如移动电话。此外，HMI可以替代地或另外地是基于云的用户接口(诸如应用程序)，其中用户可以访问和查看预测的充电时间。
控制器50被配置为接收多个输入74A-74N以用于预测电池组24的充电时间。在图1中，74B和74N之间的省略号代表控制器50接收任何数量的输入。特别地，本公开扩展到控制器50接收一个或多个输入的配置。
作为示例，输入74A-74N包括电池组24的当前荷电状态(SOC)、电池组24的容量、诸如电动化车辆12的温度和压力的环境状况、电动化车辆12的当前状况，包括与电动化车辆12的暖通空调(HVAC)系统、DC/DC转换器、动力传动系统和电池充电模块相关联的状况。输入74A-74N还可以包括与行程规划相关联的输入，诸如目标目的地、全球定位系统(GPS)信息、实时交通更新等。输入74A-74N还可以包括与电池组24的电加热器或其他热管理系统相关联的功率。输入74A-74N可以另外包括流动通过电池组24的电流、电池组24的电压、电池组24的可用最大能量和最大电池单元电压(例如，电池总成25的电压)。输入74A-74N还可以包括充电站60的充电能力、充电站60的充电功率模式、和/或充电站60的最大充电功率，诸如充电站是否是DC快速充电站。另一个示例性输入包括电动化车辆12的驾驶历史。这些输入74A-74N是示例性的。可以使用附加的或更少的输入。
基于输入74A-74N，控制器50被配置为预测指示电池组24的充电速率的曲线。所述曲线是电池组24的荷电状态(SOC)和时间之间的预测关系，并且可以被控制器50用来预测电池组24达到特定SOC所需的时间量。所述曲线不假设电池组24将在整个充电循环(即，当前SOC和目标SOC之间的时间)以恒定速率充电。相反，根据输入74A-74N，所述曲线指示电池组24将在充电循环内以多种不同的速率充电。
图3是表示预测电池组24的当前SOC和目标SOC之间的曲线的示例性方法100的流程图。将相对于图3描述电动化车辆12和曲线的各种另外的方面。应理解，图1和图2中描述并示出的部件用于执行示例性方法100。
控制器50使用利用方法100创建的曲线来预测电池组24从其当前SOC充电到目标SOC所需的时间量。在一个示例中，目标SOC是充满电，即100％SOC。控制器50还可以使用小于100％SOC的预定目标SOC。在另一个示例中，目标SOC由用户设置，并且再次可以是100％SOC或小于100％SOC，诸如80％SOC。在又一个示例中，基于电动化车辆12到达目标行驶目的地所需的预测荷电来由控制器50设置目标SOC。在所述示例中，控制器50可以使用GPS、交通信息等来预测目标SOC。
在方法100中，控制器50首先确定电池组24是否正在被充电，诸如电动化车辆12是否插上插头(即，插头68联接到充电端口32)以及充电站60是否起作用(active)。如果是，则方法100在102处开始，其中控制器50确定一个或多个冷温度极限是否被预测为在即将到来的充电循环期间(即，当前SOC和目标SOC之间的时间段)起作用。冷温度极限是充当对电池组24的充电速率的限制的与电池组24相关联的多个充电极限中的一者。这些充电极限通常由电池组24的制造商和/或单个电池总成25的制造商限定。充电极限是控制器50已知的(例如，编程到控制器50中或控制器50可容易访问)。
在102处，控制器50从一个或多个传感器接收指示电池组24的温度和/或电动化车辆12的环境温度的信息。在102处，如果控制器50确定电池组24的温度当前低于温度阈值或预测将下降到低于温度阈值，则在104处，控制器50基于一个或多个冷电池温度极限预测电池组24将充电一定时间段。控制器50基于电动化车辆12的环境状况、电池组24的当前温度和/或基于与电池组24的电加热器相关的信息来预测冷电池温度极限将起作用的时间段。在示例中，如果电池组24的当前温度为0℃，并且温度阈值为5℃，则控制器50将确定冷电池温度极限将在充电开始时起作用一定时间段。控制器50可以确定冷电池温度极限将起作用10分钟，这是控制器50预测电池组24的温度将达到或超过5℃所需的时间段。在其他示例中，可能存在另外的冷温度极限。例如，控制器50可以预测电池组24将根据第一冷温度极限充电直到电池组24从-10℃加热到0℃。然后，在所述示例中，控制器50预测电池组24将根据第二冷温度极限充电，这准许比第一冷温度极限更多的电流通过电池组24，直到电池组24从0℃加热到5℃。在任一情况下，响应于来自控制器50的指令，电动化车辆12和/或充电站60的各种部件被配置为在冷电池温度极限或本文讨论的任何充电极限就位时限制流动通过电池组24的电流。本段中提到的特定温度(即-10℃、0℃和5℃)是示例性的，并且本公开扩展到其他温度阈值。
在106处，控制器50接下来确定是否准许短期电流极限。短期电流极限是与电池组24相关联的另外的示例性充电极限。短期电流极限准许电池组24在预定的、相对短的时间段内以相对高的电流水平充电。例如，制造商可以将电池组24额定为例如以500安培充电5分钟，然后以400安培充电10分钟，然后以300安培充电15分钟。所述示例相当于以超过与电池组24的正常充电相关联的电流的速率充电30分钟。通过准许在短时间内以相对高的电流充电，电池组24充电相对快，并且相对于电池组24在相对高的电流下长时间充电的情况，减少了电池组24的损耗。如果短期电流极限被准许，则在108处，控制器50将那些短期电流极限中的每一个添加到曲线。控制器50将与每个短期电流极限相关联的时间量添加到曲线，并且当在充电循环中基于每个短期电流极限预测电池组24将充电时进一步将所述时间量添加到曲线。
在110处，控制器50考虑是否基于恒定电流充电来预测电池组24进行充电，并且在112处，控制器50考虑是否基于恒定电压充电来预测电池组24进行充电。在恒定电流充电期间，充电站60向电池组24供应相对均匀的电流，而不考虑其他变量，诸如当前电池SOC、电池组24的当前温度或电动化车辆12的当前环境温度。在恒定电压充电期间，充电站60向电池组24供应相对均匀的电压。恒定电压充电通常发生在电池SOC相对较高时，诸如90％SOC或以上。如果预测将发生恒定电流充电，则在114处将其添加到曲线。同样，如果预测将发生恒定电压充电，则在116处，将其添加到曲线。当控制器50将恒定电流和/或恒定电压充电添加到曲线时，控制器50还将与每种类型的充电相关联的预测时间量添加到曲线。控制器50还更新曲线，使得曲线指示每种类型的充电何时发生。
在118处，控制器50预测电池组24是否将根据一个或多个电池单元保护极限进行充电。电池单元保护极限是与电池组24相关联的另外的示例性充电极限。示例性电池单元保护极限包括充电期间的过量电流、高环境温度、电池组24的高温、电池组24和/或电池总成25内部的高压积聚等。控制器50可以预测环境状况和/或电池组24的状况(即，输入74A-74N中的一个)可能接近与电池单元保护极限相关联的电池单元保护阈值。如果是，则在120处，控制器50将所述电池单元保护极限充电添加到曲线。尽管电池单元保护极限充电可在任何时间发生，但是已知电池组24根据恒定电流充电和恒定电压充电之间的电池单元保护极限进行充电。因此，在本公开的一个示例性方面，控制器50可以被编程为预测在恒定电流充电发生一定时间段后电池单元保护极限是否将就位。当将电池单元保护极限添加到曲线时，控制器50根据电池单元保护极限和所述充电极限何时出现来预测电池组24预期充电的时间量。值得注意的是，电池组24不一定会根据预测的电池单元保护极限进行充电。相反，控制器50仅预测电池组24将根据一个或多个电池单元保护极限进行充电，以便建立能够向用户提供精确充电时间估计的曲线。在充电循环期间控制器50将使用实时信息来确定电池组24是否应根据电池单元保护极限进行充电。
在122处，控制器50基于方法100的前述步骤的结果来完成曲线。在124处，控制器50使用所述曲线来预测电池组24从其当前SOC充电到目标SOC将花费的时间量。所述预测经由HMI 72传递给用户。
图4以图形方式示出了使用方法100创建的示例性曲线。在图4中，曲线200由曲线图上的线表示，其中时间在X轴上，并且电池组24的SOC在右侧Y轴上。Y轴还包括左侧的充电电流。示出了线202，其指示在充电循环期间流动通过电池组24的预测的充电电流。
曲线200以图形方式表示电池组24的SOC如何在一组特定条件下预测随时间推移变化。特别地，在图4的示例中，电池组24在时间T0处以10％SOC开始。控制器50基于在时间T0或其附近存在的状况(即，输入74A-74N)在时间T0或其附近执行整个方法100，以便创建曲线200。在其他示例中，控制器50可以预测输入74A-74N将如何在充电循环内变化，并且在时间T0处创建曲线时考虑那些预测的变化。在另一个示例中，控制器50可在充电循环期间实时更新输入74A-74N，并且根据需要更新曲线，以考虑输入74A-74N的变化。
在图4的示例中，目标SOC是100％SOC，并且控制器50确定在时间T4处电池组24将达到100％SOC。在示例中，时间T4可以是约2小时。在时间T0处或其附近，经由HMI 72向用户报告时间T4。控制器50还可以向HMI 72发送更新的充电时间估计。
参考方法100和图4的示例，在102处，控制器50预测电池组24的温度高于温度阈值，使得冷温度极限不起作用。在106处，控制器50预测电池组24准许短期电流极限。因此，在108处，控制器50将多个短期电流极限添加到曲线200。在所述示例中，在时间T0和T1之间，曲线200指示电池组24将从时间T0开始达到时间T1以前，在一定时间段内以500安培充电，然后在一定时间段内以400安培充电，然后在一定时间段内以250安培充电。
在时间T1处，电池组24的SOC被预测达到约60％SOC。从时间T1到T2，在110处，控制器50确定电池组24将基于恒定电流充电进行充电。在所述示例中，从时间T1到T2，电池组24以200安培充电。在时间T2处，电池组24的SOC被预测为约85％SOC。
在118处，控制器50预测电池组24从时间T2到T3将基于一个或多个电池单元保护极限进行充电。例如，控制器50可以使用输入74A-74N基于电池组24的预测温度或压力来进行所述预测。在时间T3处，随着电池组24的SOC被预测为处于约95％SOC，在112处，控制器50预测在电池组在T4处达到100％SOC以前电池组24将基于恒定电压充电进行充电。
同样，图4是代表性的一个示例性曲线。方法100可以用于创建任意数量的曲线。作为另一个示例性曲线，如图4的示例中，电池组24可以具有10％SOC的当前荷电，并且目标SOC可以是50％SOC。在所述示例中，控制器50可以确定通过根据短期电流限制对电池组24充电可以达到目标SOC。在这种情况下，曲线将不包括恒定电流或恒定电压充电。各种其他示例性曲线落入本公开的范围内。
对预测的参考，诸如控制器50做出预测，包括控制器50使用查找表和/或算法来基于输入74A-74N中的一个或多个来输出预测。在图4的示例中，基于控制器50的多个预测，使用方法100创建曲线200，并且曲线200指示那些预测中的每一个。
应理解，例如“约”和“基本上”的术语并不旨在为无边界术语，并且应被解释为与本领域技术人员将解释这些术语的方式一致。
尽管不同示例具有在图示中示出的特定部件，但是本公开的实施例不限于那些特定的组合。可将来自示例中的一者的部件或特征中的一些与来自所述示例中的另一者的特征或部件组合地使用。另外，随附于本公开的各个附图不一定按比例绘制，并且一些特征可能被放大或最小化以示出特定部件或布置的某些细节。
本领域普通技术人员将理解，上述实施例是示例性而非限制性的。也就是说，对本公开的修改将落入权利要求的范围内。因此，应研究所附权利要求来确定其真实范围和内容。

Claims (14)

1.一种电动化车辆，其包括：
电机，其被配置为提供旋转输出动力以驱动所述电动化车辆；
电池组，其被配置为向所述电机输出电力；以及
控制器，其被配置为预测指示所述电池组的充电速率的曲线，其中基于是否基于所述电池组的至少一个充电极限预测所述电池组将被充电来预测所述曲线。
2.如权利要求1所述的电动化车辆，其中所述控制器被配置为使用所述曲线来预测所述电池组达到目标荷电状态以前的剩余时间量。
3.如权利要求2所述的电动化车辆，其中所述目标荷电状态是100％。
4.如权利要求2所述的电动化车辆，其中所述目标荷电状态由用户设置并且小于100％。
5.如权利要求2所述的电动化车辆，其中基于到目标驾驶目的地的距离来确定所述目标荷电状态。
6.如权利要求1所述的电动化车辆，其中：
所述至少一个充电极限是温度极限，并且
当所述电池组的温度低于温度阈值时，所述曲线指示所述电池组将基于所述温度极限进行充电。
7.如权利要求6所述的电动化车辆，其中所述控制器预测所述电池组将保持低于所述温度阈值的时间段。
8.如权利要求1所述的电动化车辆，其中：
所述至少一个充电极限是短期电流极限，并且
当所述电池组准许基于短期电流极限进行充电时，所述曲线指示所述电池组将基于所述短期电流极限进行充电。
9.如权利要求8所述的电动化车辆，其中当所述电池组准许基于多个短期电流极限进行充电时，所述曲线指示所述电池组将基于所述短期电流极限中的每一个进行充电。
10.如权利要求1所述的电动化车辆，其中：
所述至少一个充电极限是电池单元保护极限，并且
当所述控制器预测环境状况或所述电池组的状况将达到或超过电池单元保护阈值时，所述曲线指示所述电池组将基于所述电池单元保护极限进行充电。
11.如权利要求1所述的电动化车辆，其中所述曲线指示预测所述电池组是使用恒定电流充电还是恒定电压充电来进行充电。
12.如权利要求1所述的电动化车辆，其还包括：
充电端口，其被配置为联接到插头。
13.如权利要求12所述的电动化车辆，其中所述插头是电动化车辆充电站的插头。
14.如权利要求1所述的电动化车辆，其中所述电动化车辆是电池电动车辆和插电式混合动力电动车辆中的一者。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6928372B2 (en) 2003-07-29 2005-08-09 Motorola, Inc. Method for estimating time to full-charge in a rechargeable battery
DE102011008675A1 (de) 2011-01-15 2012-07-19 Daimler Ag Verfahren zum Aufladen einer Batterie eines Fahrzeuges
US8963494B2 (en) 2012-05-18 2015-02-24 Tesla Motors, Inc. Charge rate optimization
DE102016107271A1 (de) 2016-04-20 2017-10-26 Rwe International Se Ladesystem und Verfahren zum Betreiben eines Ladesystems
CN107240728A (zh) 2017-07-24 2017-10-10 江西优特汽车技术有限公司 一种充电时间显示系统
KR102554151B1 (ko) * 2017-10-24 2023-07-12 삼성전자주식회사 배터리 충전 방법 및 장치
EP3943336A4 (en) * 2019-03-22 2022-03-30 NISSAN MOTOR Co., Ltd. METHOD OF POWER RECEIVING CONTROL OF POWER MEMORY ELEMENTS AND POWER RECEIVING CONTROL DEVICE
KR20210029878A (ko) * 2019-09-06 2021-03-17 주식회사 엘지화학 배터리 관리 장치, 배터리 관리 방법, 배터리 팩 및 전기 차량
CN110723029B (zh) 2019-09-27 2021-09-14 东软睿驰汽车技术（沈阳）有限公司 一种充电策略的确定方法及装置

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