用于預測充電過程持續(xù)時間的方法
【專利摘要】一種用于預測車輛電池的將來充電過程的持續(xù)時間的方法。所述方法包括估算對應于將來充電過程的開始的車輛電池的將來充電量。所述方法另外地包括估算電池的將來溫度。所述方法再另外地包括確定將要在將來充電過程期間施加到電池的將來充電功率或其特性，其中將來充電功率或其特性是基于估算的將來充電量和估算的將來溫度的并且表示將使電池的溫度在將來充電過程期間保持在或低于閾值溫度的充電功率或其特性。所述方法再另外地包括基于估算的將來充電量以及確定的將來充電功率或其特性來預測將來充電過程的持續(xù)時間。
【專利說明】用于預測充電過程持續(xù)時間的方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明總體上涉及一種插電式電動車輛，更具體涉及一種用于預測插電式電動車輛的電池的一個或多個將來充電過程的持續(xù)時間的方法。

【背景技術】
[0002]插電式電動車輛可以通過各種不同功率源和充電布置以多種不同方式充電。插電式電動車輛可以充電的一種具體方式是通過外部高壓充電器(諸如，是充電站的一部分并且提供200V-600V的DC功率的充電器)來實現(xiàn)的。通過外部高壓充電器為插電式電動車輛充電的一個優(yōu)點是充電的速度快。這種類型的充電布置(其也被稱為“快速充電”)可以顯著地降低充電次數(shù)并且同時提供在10kW-300kW之間的充電功率。如在此使用的，術語“快速充電”包含滿足下述狀態(tài)的任何充電事件或布置:外部功率源以超過車輛電池的C速率(即，當在一個小時內放電到100%放電深度的點時電池可以輸送的電流的理論量)的充電速率為插電式電動車輛充電。例如，如果車輛電池具有45安培-小時的C速率，那么超過45安培的任何充電事件都可以被認為是“快速充電”事件。
[0003]通常，可以基于標稱電池溫度來引用將來快速充電過程的持續(xù)時間。然而，隨著電池溫度在例如駕駛循環(huán)(導致充電過程的性能變化)期間改變，完成充電過程所需要的時間的量比引用的持續(xù)時間可能明顯更長或更短。這可能是因為，例如，由充電站提供的將通常為了充電目的施加到電池的某些功率可能轉移到用于冷卻電池的熱管理系統(tǒng)。為了避免向車輛使用者提供可能完全不準確的充電過程持續(xù)時間的預測，通常直到充電過程開始之后才進行這種預測，以便獲得更準確的電池溫度，所述更準確的電池溫度可隨后被用于替代標稱溫度來預測充電過程的持續(xù)時間。
[0004]雖然可能提供一種與使用標稱電池溫度的常規(guī)技術相比較充電過程持續(xù)時間的更準確預測，但是這種技術的一個缺點在于直到充電過程開始才進行預測。這樣一來，車輛使用者不知道將提前多長時間起動充電過程，并且因此，不能將這一因素納入他/她的出行規(guī)劃。這樣一來，由于可能增加到出行的未知的時間量(由一個或多個充電過程的執(zhí)行導致的)，出行可能占用的時間的量可能明顯不同于使用者預計的時間的量(增加了)。


【發(fā)明內容】

[0005]根據(jù)一個實施型式，提供了一種用于預測車輛電池的將來充電過程的持續(xù)時間的方法。所述方法可包括下述步驟:估算對應于將來充電過程的開始的車輛電池的將來充電量；估算車輛電池的將來溫度；確定將要在將來充電過程期間施加到車輛電池的將來充電功率或其特性，其中將來充電功率或其特性是基于估算的將來充電量和估算的將來電池溫度的并且表示將使電池的溫度在將來充電過程期間保持在或低于閾值溫度的充電功率或其特性；以及，基于估算的將來充電量以及確定的將來充電功率或其特性來預測將來充電過程的持續(xù)時間。
[0006]根據(jù)另一個實施型式，提供了一種用于預測車輛電池的將來充電過程的持續(xù)時間的方法。所述方法包括下述步驟:估算對應于將來充電過程的開始的車輛電池的將來充電量；估算對應于將來充電過程的結束的車輛電池的將來溫度；基于估算的將來充電量和估算的將來溫度來確定將要在將來充電過程期間施加到車輛電池的將來充電功率或其特性；以及，基于估算的將來充電量以及確定的將來充電功率或其特性來預測將來充電過程的持續(xù)時間。
[0007]根據(jù)又一個實施型式，提供了一種用于預測車輛電池的將來充電過程的持續(xù)時間的方法。所述方法可包括下述步驟:使用車輛遵循的規(guī)劃路線來確定到充電地點的距離，將會在所述充電地點處執(zhí)行將來充電過程；至少部分基于到充電地點的距離來估算對應于將來充電過程的開始的車輛電池的將來充電量；至少部分基于到充電地點的距離來估算車輛電池的將來溫度；確定將會在將來充電過程期間施加到車輛電池的將來充電功率或其特性(譬如，最大充電功率或其特性)，其中將來充電功率或其特性是基于估算的將來充電量和估算的將來溫度的并且表示將使電池的溫度在將來充電過程期間保持在或低于閾值溫度的充電功率或其特性；以及，基于估算的將來充電量以及確定的將來充電功率或其特性來預測將來充電過程的持續(xù)時間。
[0008]本發(fā)明還包括如下方案:
1.一種用于預測車輛電池的將來充電過程的持續(xù)時間的方法，包括步驟:
估算與將來充電過程的開始相對應的車輛電池的將來充電量；
估算車輛電池的將來溫度；
確定在將來充電過程期間要施加到車輛電池的將來充電功率或其特性，其中，將來充電功率或其特性是基于估算的將來充電量和估算的將來電池溫度的，并且表示將使電池的溫度在將來充電過程期間保持處在或低于閾值溫度的充電功率或其特性；以及
基于估算的將來充電量以及確定的將來充電功率或其特性來預測將來充電過程的持續(xù)時間。
[0009]2.根據(jù)方案I所述的方法，其中，所述將來充電量包括下述項中的一項:
在將來充電過程的開始時的車輛電池的充電狀態(tài)(SOC);
在將來充電過程的開始時的車輛電池的估算的充電狀態(tài)(S0C)與在將來充電過程期間車輛電池將要充電達到的預定的充電狀態(tài)(SOC)之間的差值；
與車輛電池的當前狀態(tài)相對應的車輛的距離里程；以及
車輛的估算距離里程與在將來充電過程期間車輛電池將要充電達到的預定距離里程之間的差值。
[0010]3.根據(jù)方案I所述的方法，其中，估算將來車輛電池溫度的步驟包括:
獲得車輛電池的開始溫度；
確定由預期的一個或多個事件發(fā)生導致的車輛電池溫度預期增加量；以及將所述開始溫度與預期溫度增加量加在一起來獲得估算的將來車輛電池溫度。
[0011]4.根據(jù)方案3所述的方法，其中，估算的將來電池溫度是在預期的車輛操作結束時的估算的將來電池溫度，并且另外地其中，確定車輛電池溫度的預期增加量的步驟包括確定在將來充電過程之前由預期的車輛操作導致的預期溫度增加量。
[0012]5.根據(jù)方案4所述的方法，其中，確定由車輛操作導致的預期溫度增加量包括基于下述項中的一項或多項來如此進行: 車輛電池的當前的充電狀態(tài)(SOC)；
到要執(zhí)行將來充電過程的地點的已知距離；
車輛的推進功率；以及車輛電池周圍的環(huán)境溫度。
[0013]6.根據(jù)方案5所述的方法，其中，車輛的推進功率包括在預定距離或時間量內車輛的平均推進功率。
[0014]7.根據(jù)方案3所述的方法，其中，估算的將來電池溫度是在將來充電過程結束時的估算的將來電池溫度，并且另外地其中，確定車輛電池溫度的預期增加量的步驟包括確定由預期的將來充電過程執(zhí)行導致的預期溫度增加量。
[0015]8.根據(jù)方案7所述的方法，其中，確定由將來充電過程執(zhí)行導致的預期溫度增加量的步驟包括基于下述項中的一項或多項來如此進行:
估算的電池將來充電量；
估算的電池將來充電量與期望充電量之間的差值；
能在將來充電過程的執(zhí)行期間施加到車輛電池的充電功率或其特性的默認量；以及車輛電池周圍的環(huán)境溫度。
[0016]9.根據(jù)方案3所述的方法，其中，所述將來充電過程是要在第一將來充電過程之后執(zhí)行的第二將來充電過程，并且另外地其中，在獲得步驟中獲得的開始溫度包括與所述第一將來充電過程相對應的車輛電池預期溫度。
[0017]10.根據(jù)方案I所述的方法，其中，所述步驟中的每個步驟均在車輛電池在要執(zhí)行將來充電過程的地點處插電之前執(zhí)行。
[0018]11.一種用于預測車輛電池的將來充電過程的持續(xù)時間的方法，所述方法包括步驟:
估算與將來充電過程的開始相對應的車輛電池的將來充電量；
估算與將來充電過程的結束相對應的車輛電池的將來溫度；
基于估算的將來充電量和估算的將來溫度來確定要在將來充電過程期間施加到車輛電池的將來充電功率或其特性；以及
基于估算的將來充電量以及確定的將來充電功率或其特性來預測將來充電過程的持續(xù)時間。
[0019]12.根據(jù)方案11所述的方法，其中，所述將來充電功率或其特性表示將使電池的溫度在將來充電過程期間保持處在或低于閾值溫度的最大充電功率或其特性。
[0020]13.根據(jù)方案11所述的方法，其中，所述將來充電量包括下述項中的一項:
在將來充電過程的開始時的車輛電池的充電狀態(tài)(SOC);
在將來充電過程的開始時的車輛電池的估算的充電狀態(tài)(S0C)與在將來充電過程期間車輛電池要充電達到的預定的充電狀態(tài)(SOC)之間的差值；
與車輛電池的當前狀態(tài)相對應的車輛的距離里程；以及
車輛的估算距離里程與在將來充電過程期間車輛電池要充電達到的預定距離里程之間的差值。
[0021]14.根據(jù)方案11所述的方法，其中，估算將來車輛電池溫度的步驟包括:
獲得車輛電池的開始溫度； 確定由預期的一個或多個事件發(fā)生導致的車輛電池溫度預期增加量；以及將開始溫度與預期溫度增加量加在一起來獲得估算的將來車輛電池溫度。
[0022]15.根據(jù)方案14所述的方法，其中，確定車輛電池溫度預期增加量的步驟包括下述項中的一項或多項:
確定由在將來充電過程之前的預期的車輛操作導致的預期溫度增加量；以及確定由預期的將來充電過程執(zhí)行導致的預期溫度增加量。
[0023]16.根據(jù)方案14所述的方法，其中，所述將來充電過程是要在第一將來充電過程之后執(zhí)行的第二將來充電過程，并且另外地其中，在所述獲得步驟中獲得的開始溫度包括與所述第一將來充電過程相對應的車輛電池預期溫度。
[0024]17.根據(jù)方案11所述的方法，其中，所述步驟中的每個步驟均在車輛電池在要執(zhí)行將來充電過程的地點插電之前執(zhí)行。
[0025]18.一種用于估算車輛電池的將來充電過程的持續(xù)時間的方法，所述方法包括下述步驟:
使用車輛要遵循的規(guī)劃路線來確定到要執(zhí)行將來充電過程的充電地點的距離；
至少部分地基于到所述充電地點的距離來估算與將來充電過程的開始相對應的車輛電池的將來充電量；
至少部分地基于到所述充電地點的距離來估算車輛電池的將來溫度；
確定要在將來充電過程期間施加到車輛電池的將來充電功率或其特性，其中，將來充電功率或其特性是基于估算的將來充電量和估算的將來溫度的，并且表示將使電池溫度在將來充電過程期間保持處在或低于閾值溫度的充電功率或其特性；以及
基于估算的將來充電量以及確定的將來充電功率或其特性來預測將來充電過程的持續(xù)時間。
[0026]19.根據(jù)方案18所述的方法，其中，所述步驟中的每個步驟均是在車輛電池在充電地點插電之前執(zhí)行的。
[0027]20.根據(jù)方案18所述的方法，其中，確定到要執(zhí)行將來充電過程的充電地點的距離的步驟包括從車輛的導航模塊獲取距離。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]隨后將結合附圖來描述優(yōu)選的示例性實施型式，其中類似的附圖標記指代類似的兀件，并且其中:
圖1是可以采用本發(fā)明公開的系統(tǒng)和方法的示例性插電式電動車輛的示意圖；
圖2是可用于預測插電式電動車輛(諸如圖1中示出的電動車輛)的一個或多個將來充電過程的持續(xù)時間的方法的示例性實施型式的流程圖；
圖3描繪了需要多個充電過程的插電式電動車輛的出行的時間線，所述多個充電過程的持續(xù)時間可以使用圖2所示的方法來預測；
圖4是用于預測插電式電動車輛(諸如圖1所示的電動車輛)的一個或多個將來充電過程的持續(xù)時間的算法的示例性實施型式的方框圖，并且其中所述插電式電動車輛可以被圖2所示的方法所采用；以及
圖5A-?是可被用于圖2中示出的方法中并且被圖4中示出的算法使用的各種步驟的查詢表或者曲線(profile)的示意圖。

【具體實施方式】
[0029]本發(fā)明描述的系統(tǒng)和方法可用于預測插電式電動車輛的電池的一個或多個將來充電過程的持續(xù)時間。更特定地，在一個實施型式中，所述系統(tǒng)和方法可用于預測車輛電池的一個或多個將來快速充電過程(譬如，供應10kW-300kW充電功率的充電過程)的持續(xù)時間。根據(jù)示例性實施型式，所述方法使用車輛電池的將來充電量和車輛電池的將來溫度的估算值來確定將在將來充電過程期間施加到車輛電池的將來充電功率或其特性(譬如，充電電流或充電速率)，所述車輛電池的將來充電量對應于將來充電過程的開始，所述車輛電池的將來溫度對應于將來充電過程的結束。使用車輛電池的確定將來充電功率或其特性以及估算將來充電量，充電方法可以預測將來充電過程的持續(xù)時間，并且以較高的準確性和精度進行該預測。以此方式，所述系統(tǒng)和方法使得使用者能夠在開始出行之前知道出行(該出行需要一個或多個充電過程)將占用的時間的長度，并且因此，使得使用者能夠相應地規(guī)劃他/她的出行。
[0030]參閱圖1，圖中示出了示例性插電式電動車輛10的可與本發(fā)明描述的充電方法一起使用的某些部件。雖然在具體插電式電動車輛的背景下提供了下面的描述，但是應當理解的是，該車輛僅僅是一個示例并且其他車輛當然也可以備選地使用其他車輛。例如，下面描述的充電系統(tǒng)和方法可以與從某些外部或非車載功率源獲得電功率的任何類型的插電式電動車輛一起使用，所述插電式電動車輛插電式包含插電式混合電動車輛(PHEV)、電池電動車輛(BEV)、增程式電動車輛(EREV)、使用傳導件(通過芯或電纜充電)的插電式電動車輛或者使用感應件(在不使用芯或電纜的情況下充電)的插電式電動車輛，以上僅列舉了幾種可能的示例。根據(jù)一個實施型式，插電式電動車輛10與外部功率源12相互作用并且除其他部件以外包含功率連接件20、電池充電器24、隔離硬件26、電池30、電動機32、逆變器/轉換器34、發(fā)動機36、發(fā)電機38、控制模塊40、使用者界面42和導航模塊44。因為插電式車輛10的許多部件是所屬領域普遍公知的，并且因為許多不同部件和布置可以與本發(fā)明的方法一起使用，所以在此提供了前述部件的簡要說明而不是提供它們的個體結構和功能的詳細描述。
[0031]外部功率源12為插電式電動車輛高水平的電功率，并且可以是所屬領域中公知的多種不同電源中的一種。根據(jù)示例性實施型式，外部功率源12是非車載、高壓功率源(是專用充電站或亭的一部分)并且為插電式電動車輛10提供高壓DC功率(譬如，200V-600V)以便快速充電。外部功率源12可被設計成為插電式電動車輛10提供相對恒定的功率水平，以便隨著電壓增加安培數(shù)對應地減小。在另一個實施型式中，外部功率源12是為插電式電動車輛提供高安培數(shù)DC或AC功率(譬如，50A-500A)的非車載高安培數(shù)功率源。外部功率源12可被聯(lián)接到公共電力或者它可以由來自太陽能電池板、風輪機、水力發(fā)電裝置、生物發(fā)電裝置等的可再生能源提供能量；它可以提供AC或DC功率；它可以是高壓的、高安培數(shù)的或者具備兩者的；或者它可以與用電纜充電的傳導件或者通過空氣聯(lián)接的感應件接合，以上僅列舉了幾種可能的示例。外部功率源12不限于任何特定類型或實施型式，只要它可以為插電式電動車輛10提供高功率水平(譬如，10kff-300kff)o
[0032]功率連接件20是插電式電動車輛上的電氣入口或插口(功率耦合器插入或連接到它里面)。這就允許車輛擁有者將插電式電動車輛10容易地連接到充電點(像外部功率源12)以及從充電點脫開。功率連接件20不限于任何特定設計或者構造，并且可以是任何類型的入口、連接件、插口、塞、端口、插座等(包含那些基于傳導、感應的裝置)以及/或者其他類型電氣連接件。這些連接類型中的某些符合國際標準(譬如，IEC62196、SAE J1772、CHAdeMO等)。在一個實施型式中，功率連接件20是定位在插電式車輛10的外部上以便它可被容易地觸及(譬如，在鉸接的門或擋板下面)的高電壓電氣入口，并且包含用于將電功率傳送到車輛以及通訊或控制信號的連接件。其他布置和實施型式當然也是可能的。
[0033]功率耦合器22將外部功率源連接到功率連接件，并且可以具有任何適當類型或構造。功率耦合器22 (有時稱為電動車輛供應設備(EVSE)電線插頭)可以是特殊設計以便與插電式電動車輛一起使用的電線專用電線插頭(諸如，在標準SAE J-1772和J-1773中描述的那些)，并且包含第一端、電纜或芯、控制單元和第二端。功率耦合器22的第一端插入到外部功率源12中，并且第二端是插入到插電式電動車輛上的功率連接件20中的特殊設計的連接件。電纜從外部功率源12提供電功率到插電式電動車輛10，但是還可以在功率耦合器22的控制單元與定位在車輛上的裝置(像控制模塊40)之間傳送一個或多個通訊信號。功率耦合器22中的控制單元可以包含任何數(shù)量的電子部件包含，但當然不限于，傳感器、收發(fā)器、處理裝置、存儲裝置、接觸器、開關、接地故障斷路器(GFCI)部件以及任何其他適當部件。在一個實施型式中，功率耦合器22中的控制單元監(jiān)測圍繞功率耦合器的各種狀態(tài)(譬如，電功率、電壓、電流和/或功率水平的存在，功率耦合器的溫度等)，并且與注重這些狀態(tài)的控制模塊40通訊。所屬領域的技術人員應當理解的是，本發(fā)明描述的系統(tǒng)和方法不限于任何特定功率耦合器或電線插頭，并且可以使用任何數(shù)量的不同功率耦合器。
[0034]電池充電器24可以從多種源(包含外部和/或內部功率源)接收電功率，并且使用這種功率來為電池充電。在外部功率源的情形中，如已經解釋的那樣，電池充電器24可以從外部功率源12通過功率源22和連接件20接收電功率。在內部功率源的情形中，電池充電器24可以從再生制動、電機驅動的發(fā)電機38或者某些其他內部源通過車輛內的電氣連接件接收電功率。所屬領域的技術人員應當理解的是，電池充電器24可以根據(jù)任何數(shù)量的不同實施型式來提供，可以任何數(shù)量的不同構造來連接，并且可以包含任何數(shù)量的不同部件-譬如變壓器、整流器、開關電源、濾波裝置、冷卻裝置、傳感器、控制單元和/或所屬領域中公知的任何其他適當部件。
[0035]隔離硬件26連接到功率連接件并且可以與外部功率源隔離、控制外部功率源控制和/或以其他方式為外部功率源提供路徑到插電式電動車輛內的不同裝置。例如，隔離硬件26可被聯(lián)接到功率連接件20并且被設計成從外部功率源12接收高壓功率并且直接輸送高壓功率到電池30，而無需經過正常充電路徑或通道。通過穿過某些部件，例如電池充電器24，如果未配備操縱這種高壓、安培數(shù)和/或功率水平的那些部件可能更理想。此外，隔離硬件26可具有接觸器以及/或者隔離和保護使用者及其他車輛裝置免收由外部功率源12提供的高功率水平影響的其他電氣部件。對于當車輛通過傳統(tǒng)功率源以低壓充電以及通過多個功率源充電時的情況，插電式電動車輛還可包含低壓硬件。在某些實施型式中，隔離硬件26具有繼電器、接觸器、晶體管(譬如，場效應晶體管(FET)等)，或者它們的某些組合。
[0036]電池30為插電式電力車輛提供電功率，并且取決于特定實施型式，可以是車輛的主電功率源或者為了功率輔助目的可以與其他功率源結合使用，以上僅列舉了 2個示例。可以使用許多不同電池類型和布置，包含但當然不限于，在此示意性示出的一個類型或布置包含電池組50、電池單元52、一個或多個電池傳感器54以及電池控制單元56。電池組50是高壓電池組并且可以包含一批相同的或不同的電池單元52，所述電池單元52串聯(lián)連接、并聯(lián)連接或者以兩者組合的方式連接以便輸送期望的電壓、安培數(shù)、容量、功率密度和/或其他性能特性?？傮w上，期望提供高功率和能量密度，這已導致許多類型的電池的發(fā)展和使用，包含化學電池、非化學電池和其他電池。適當電池類型的某些示例包含基于下述技術的那些電池:鋰離子、鎳金屬氫化物(NiMH)、鎳鎘(NiCd)、鈉鎳氯化物(NaNiCl)或者某些其他電池技術。根據(jù)示例性實施型式，電池組50基于鋰離子技術并且取決于其特定設計和應用提供大致40V-600V的電壓。例如，使用雙模式混合動力系統(tǒng)的重型卡車可能需要能夠提供高壓水平的電池組，輕型車輛可能需要較低的電壓水平。在其他實施型式中，電池30是皮帶交流發(fā)電機起動器(BAS)或BAS+型系統(tǒng)的一部分并且因此僅需要電池組提供低壓水平。在任何情形中，電池組50應被設計成承受重復充電和放電循環(huán)并且被設計成從外部功率源12接收電能。所屬領域技術人員應當理解的是，在此示出和描述的系統(tǒng)和方法不限于任何一種特定類型的電池、化學性能和/或布置，而是可以采用多種不同的電池類型。
[0037]電池傳感器54可包含能夠監(jiān)測電池狀態(tài)(諸如，電池溫度、電池電壓、電池電流、電池充電狀態(tài)(S0C)、電池健康狀態(tài)(S0H)、環(huán)境溫度等)的硬件和/或軟件部件的任何組合。這些傳感器可以集成在單元30內(譬如，智慧或智能電池)，它們可以是定位在電池單元的外部的外部傳感器，或者它們可以根據(jù)某些其他已知布置而提供。電池傳感器54可以，按照逐個電池單元(cell-by-cell)的原則、按照跨電池單元的塊或區(qū)域的平均或共同原則、按照選定某些電池單元來代表整個電池組的代表性原則，或者根據(jù)所屬領域中公知的某些其他原則或技術，監(jiān)測和確定電池狀態(tài)。來自電池傳感器54的輸出可被提供到電池控制單元56、電池充電器24、控制模塊40或者某些其他適當裝置。
[0038]電池控制單元56可包含任何種類的電子處理裝置、存儲裝置、輸入/輸出(I/O)裝置和其他公知部件，并且可以執(zhí)行關于各種控制和/或通訊的功能。例如，電池控制單元56可以從各種電池傳感器54接收傳感器信號、將傳感器信號裝載到適當?shù)膫鞲衅飨⒅幸约巴ㄟ^通訊總線等將傳感器消息發(fā)送到控制模塊40。電池控制單元56能夠收集電池傳感器讀數(shù)并且將它們存儲在局部存儲器中，以便復雜的傳感器消息之后可以提供到控制模塊40，或者傳感器讀數(shù)可以在它們一到達電池控制單元就被遞送到模塊40或某些其他目的地，以上僅列舉了幾種可能的示例。除了發(fā)送電池傳感器讀數(shù)到控制模塊40以便隨后的處理，電池控制單元56本身還能夠處理或分析傳感器讀數(shù)。其他的能力還有，電池控制單元56可以存儲相關電池特性以及有關于電池的電池單元的化學性能、電池單元容量、電池電壓的上限和下限、電池電流限制、電池溫度限制或閾值、溫度曲線、電池阻抗、駕駛歷史曲線(譬如，對應于一個或多個最近駕駛的RMS電流、附屬載荷、推進功率、能量消耗等)、充電/放電事件的次數(shù)或歷史(包含例如充電事件之間的行駛距離)等等的背景信息。備選地，這些信息中的某些或所有可以被存儲和/或監(jiān)測在插電式電動車輛10的其他部件(例如，控制模塊40)中。在某些實施型式中，電池控制單元56可被配置成執(zhí)行下面描述的方法的一個或多個步驟。
[0039]電動機32可以使用存儲在電池30中的電能來驅動一個或多個車輪，所述一個或多個車輪轉而推進車輛。雖然圖1將電動機32示意性地描繪成單個非連續(xù)裝置，但是電動機可以與發(fā)電機組合(所謂的“電動發(fā)電機”)或者它可以包含多個電動機(譬如，用于前輪和后輪的獨立電動機、用于每個車輪的獨立電動機、用于不同功能的獨立電動機等)，以上僅列舉了幾種可能的示例?；旌蟿恿囕v10不限于任何一個特定類型的電動機，而是許多不同的電動機類型、大小、技術等都可以使用。在一個示例中，電動機32包含AC電動機(譬如，三相或其他多相AC感應電動機等)以及可以在再生制動期間使用的發(fā)電機。電動機32可以根據(jù)任何數(shù)量的不同實施型式來提供(譬如，AC或DC電動機、刷式或無刷電動機、永磁電動機等)，它可被以任何數(shù)量的不同構造連接，并且它可包含任何數(shù)量的不同部件(像冷卻特征、傳感器、控制單元和/或所屬領域中公知的任何其他適當部件)。
[0040]逆變器/轉換器34可以用作電池30與電動機32之間的媒介，因為這兩個裝置通常設計成根據(jù)不同操作參數(shù)起作用。例如，在車輛推進逆變器/轉換器34期間可能建立來自電池30的電壓并且將電流從DC轉化成AC以便驅動電動機32，然而，在再生制動期間，逆變器/轉換器可以將由制動事件產生的電壓步降(st印-down)并且將電流從AC轉化成DC以便它可以被電池適當?shù)卮鎯?。在某種意義上，逆變器/轉換器34管理這些不同操作參數(shù)(S卩，AC與DC、各種電壓水平等)如何一起工作。逆變器/轉換器34可以包含用于用于DC到AC轉換的逆變器、用于AC到DC轉換的整流器、用于增加電壓的步升(st印-up)轉換器或變壓器、用于降低電壓的步降轉換器或變壓器、其他適當能量管理部件，或者它們的某些組合。在圖1示出的實施型式中，逆變器和轉換器單元集成到單個雙向裝置之中；然而，其他實施型式當然也是可能的。應當認識到的是，逆變器/轉換器34可以根據(jù)任何數(shù)量的不同實施型式(譬如，具有獨立逆變器和轉換器單元、雙向或單向等)來提供，可被以任何數(shù)量的不同構造連接，并且可以包含任何數(shù)量的不同部件(像冷卻系統(tǒng)、傳感器、控制單元和/或所屬領域公知的任何其他適當部件)。
[0041]發(fā)動機36可以使用常規(guī)的內燃技術驅動發(fā)電機38，并且可以包含所屬領域公知的任何適當類型的發(fā)動機。適當發(fā)動機的某些示例包含汽油發(fā)動機、柴油發(fā)動機、乙醇發(fā)動機、柔性燃料發(fā)動機、自然進氣發(fā)動機、渦輪增壓發(fā)動機、機械增壓發(fā)動機、回轉式發(fā)動機、奧托循環(huán)發(fā)動機、艾特金循環(huán)發(fā)動機和米勒循環(huán)發(fā)動機，以及類型為所屬領域公知的任何其他適當?shù)陌l(fā)動機。根據(jù)在此示出的特定實施型式，發(fā)動機36是使用它的機械輸出來轉動電動機38的小的燃料高效的發(fā)動機(譬如，小位移、渦輪增壓四缸發(fā)動機)。所屬領域技術人員應當理解的是，發(fā)動機36可以根據(jù)任何數(shù)量的不同實施型式來提供，可以任何數(shù)量的不同構造連接(譬如，發(fā)動機36可以是平行混合動力系統(tǒng)的一部分，在所述系統(tǒng)中發(fā)動機還機械地聯(lián)接到車輪而不是排他地用于生成電)，并且可以包含任何數(shù)量的不同部件(像傳感器、控制器單元和/或所屬領域公知的任何其他適當部件)。
[0042]發(fā)電機38機械地聯(lián)接到發(fā)動機36以便發(fā)動機的機械輸出使發(fā)電機生成可提供到電池30、電動機32或者兩者的電功率。值得注意的是，發(fā)電機38可以根據(jù)任何數(shù)量的不同實施型式來提供(譬如，電動機32的發(fā)電機與發(fā)電機38可以組合成單個單元)，可以以任何數(shù)量的不同構造連接，并且可以包含任何數(shù)量的不同部件(像傳感器、控制單元和/或所屬領域中公知的任何其他適當部件)。發(fā)電機38不限于任何特定發(fā)電機類型或實施型式。
[0043]控制模塊40可被用于控制、約束或以其他方式管理插電式電動車輛10的某些操作或功能，并且根據(jù)一個示例性實施型式，包含處理裝置60和存儲裝置62。處理裝置60可以包含執(zhí)行用于軟件、固件、程序、算法、程序代碼等的指令的任何類型的適當電子處理器(譬如，微處理器、微控制器、專用集成電路(ASIC)等)。這種處理器不限于任何一種類型的部件或裝置。存儲裝置62可以包含任何類型的適當電子存儲裝置并且可以存儲各種數(shù)據(jù)和信息。這包含例如:感測的電池狀態(tài)、驅動歷史曲線(譬如，對應于一個或多個最近駕駛的RMS電流、附屬載荷、推進功率(譬如，平均推進功率、能量消耗)等);查詢表和其他數(shù)據(jù)結構；溫度限制或閾值的值；默認或標準充電功率值(譬如，充電站可能提供的標稱或默認充電功率)或者它們的特性的值(譬如，充電電流、充電速率等);軟件、固件、程序、算法、程序代碼和其他電子指令；部件特性和背景信息；等等，它們中的某些或所有可以用于執(zhí)行本發(fā)明的方法。本發(fā)明的方法(以及這些任務需要的任何其他電子指令和/或信息)還可以存儲或以其他方式保持在存儲裝置62中。控制模塊40可以通過I/O裝置和適當連接件(像通訊總線)電子地連接到其他車輛裝置和模塊，以便它們可以根據(jù)需要相互作用。這些當然僅是控制模塊40的某些可能的布置、功能和能力，而其他的布置、功能和能力當然也是可能的。
[0044]取決于特定實施型式，控制模塊40可以是獨立電子模塊(例如，電池充電控制模塊、車輛集成控制模塊(VICM)、牽引功率逆變模塊(TPM)、電池功率逆變模塊(BPM)等)，它可被結合或包含在車輛中的其他電子模塊(譬如，動力系控制模塊、發(fā)動機控制模塊、混合控制模塊等)內，或者它可以是更大的網絡或系統(tǒng)(譬如，電池管理系統(tǒng)(BMS)、車輛能量管理系統(tǒng)等)的一部分，以上僅列舉了幾種可能的示例?？刂颇K40不限于任何特定類型、種類或構造。
[0045]使用者界面42可包含硬件、軟件以及/或者使車輛使用者能夠與車輛交換信息或數(shù)據(jù)的其他部件的任意組合。這包含例如輸入部件(像觸摸屏顯示器、話筒、鍵盤、按鈕或者使用者界面42從車輛使用者接收信息的其他控制件)以及輸出部件(像視覺顯示器、儀表盤或者使用者界面42提供信息到車輛使用者的聽覺系統(tǒng))。在某些情形中，使用者界面42包含具備輸入和輸出能力的部件，像視覺和聽覺界面。聽覺界面可以是使用聲音辨認和/或其他人機界面(HMI)技術的自動聲音處理系統(tǒng)的一部分。使用者界面42可以是獨立模塊；它可以是資訊娛樂系統(tǒng)的一部分或者車輛中的某些其他模塊、裝置或系統(tǒng)的一部分；它可以安裝在儀表盤或中控臺上(譬如，具有由導航模塊提供的地圖、駕駛員信息中心(DIC))；它可以突出到擋風玻璃上(譬如，具有平視顯示器)；它可以集成在現(xiàn)有音頻系統(tǒng)內；或者它可以僅包含用來與手提式計算機或其他計算裝置連接的電子連接件或端口，以上僅列舉了幾種示例。如下面更詳細地解釋的，以有助于本發(fā)明的方法的方式，使用者界面42可被用于從使用者收集信息以及/或者被用于提供信息(例如，一個或多個將來充電過程的預測持續(xù)時間)到使用者。其他使用者界面可以作為替代來使用，而在此示出和描述的示例性使用者界面42僅代表可能的示例中的一種。
[0046]導航模塊44提供各種導航相關的服務，包含被本發(fā)明的方法所使用的服務和信息。取決于特定實施型式，導航模塊44可以是獨立部件或者它可以集成在車輛內的某些其他部件或系統(tǒng)(諸如，使用者界面42)之內。導航模塊可以包含其他部件、裝置、模塊等(像遠程通訊單元或GPS單元)的任意組合，并且可以使用車輛的當前位置以及道路或地圖數(shù)據(jù)來提供路線信息、方向、路線距離、路線行駛時間、交通狀態(tài)(譬如，交通繁忙、交通暢通等)、道路狀態(tài)(譬如，道路建筑、車道/道路封閉、地形類型等)、關于充電站的信息(譬如，在特定地理區(qū)域內或沿著指定、預計路線到充電站的地點和距離，所述充電站可能配置成提供的輸出充電功率能力等)，或者可能被本發(fā)明論述的方法所需要的任何其他信息。如下面將更詳細地描述的，這種類型的導航相關信息可被提供到控制模塊40、使用者界面42和/或某些其他裝置或者可被從它們接收，以便它可被本發(fā)明的方法納入考慮。
[0047]此外，插電式電動車輛10的預測描述以及圖1的繪圖將僅示出一個潛在車輛布置并且僅一般地使出該潛在車輛布置。任何數(shù)量的其他車輛布置和結構(明顯不同于圖1中示出的那些車輛布置和結構)都可被替代性地使用。
[0048]現(xiàn)在參閱圖2，圖中示出了可被用于預測車輛電池的一個或多個將來充電過程(譬如，將來快速充電的充電過程)的持續(xù)時間(即，時間的量)的方法100的示例性實施型式。如上面簡述的，通過預測在給定出行期間可能需要的一個或多個將來充電過程的持續(xù)時間，方法100使得使用者能夠知道充電過程將占用多長，并且因此，知道總的出行本身將占用多長時間。這樣一來，使用者將知道到達特定目的地將會需要多少時間，并且因此，將能夠更好地規(guī)劃他/她的出行。相應地，并且參照圖3中描繪的時間線，方法100能夠確定將要在出行的駕駛循環(huán)之間執(zhí)行的每個充電過程的相應持續(xù)時間。為了說明和清楚的目的，下面對方法100的描述將關于上述插電式電動車輛10。然而，應當理解的是，方法100的應用并不意味著對這種車輛構造或布置的限制；相反，方法100可以找到在任何數(shù)量的車輛(具有任何數(shù)量的構造或布置)中的應用，并且因此，方法100不限于任一個特定車輛或者車輛構造或布置。另外，在一個實施型式中，插電式電動車輛10的控制模塊40、它的處理器60，特別地，被配置成執(zhí)行方法100。然而，應當理解的是，在其他實施型式中，方法100的步驟中的某些或所有可以被插電式電動車輛10的其他部件(例如，電池控制單元56或其他適當部件)執(zhí)行。相應地，本公開不限于由插電式電動車輛10的任何一個或多個特定部件執(zhí)行的方法100。
[0049]參閱圖2，在一個實施型式中，方法100包含估算電池30的將來充電量(對應于將來充電過程的開始)的步驟102。在方法100被用于預測多個充電過程的持續(xù)時間的示例中，這種將來充電過程可包括多個將來充電過程中的第一個。無論如何，將來充電量可以具有多種形式并且可以以多種方式估算。
[0050]例如，在一個實施型式中，將來充電量可包括在將來充電過程的開始時電池30的估算充電(即，在充電過程的開始時的估算S0C，或“socSCP”)，這可以以下面更詳細描述的方式確定。
[0051]在其他實施型式中，將來充電量可以是直接或間接源于SOCsct的參數(shù)。比如，估算將來充電量可包括電池30的SOCsep與在將來充電過程期間電池30將被充電的期望SOC(即，在充電過程的結束時的期望S0C，或“S0CECP”)之間的差值。SOCecp可以是任何預定SOC值，例如:100%，如果期望完全充電；80%，如果期望“大體上”充電；或者任何其他值。無論SOCecp的特定值如何，將來充電量可以是稱為SOC的并且是輸送回到電池30來將電池30的SOC帶到SOCkp所需的能量的量。因此，在這種實施型式中，需要的充電量(或“S0CKEQ”)可以通過從預定 SOCecp 減去 SOCscp (B卩，SOCeeq=SOCecp - SOCscp)來確定。
[0052]在又一個實施型式中，將來充電量可以稱為需要被輸送回到電池中的實際能量，或者可以是將電池充電量帶到某期望水平所需要的千瓦時的量，它可以通過電池30的SOCsep來間接確定，以及通過上述電池30的SOCkeq來直接確定。更特定地，一旦確定了SOCkeq，可以采用使SOC與能量關聯(lián)的數(shù)據(jù)結構(例如，查詢表或預先限定的曲線)來確定稱為kWh的并且需要被輸送會到電池30中以便將電池30帶到期望的充電水平的特定量值。例如，如果期望的SOCecp是80%并且SOCscp估算為20%，那么可以確定的是，SOCeeq是60%。使用SOC與能量之間的已知關系，可以確定的是，需要60%的S0CKEQ、6kWh的能量，并且因此，在該示例中，估算的充電量將為6kWh。
[0053]上述實施型式中的每個都需要確定電池30的S0CseP。所屬領域技術人員應當理解的是，所屬領域中公知的任何數(shù)量的技術都可被用于估算電池的SOCscp，并且因此，沒有提供詳細描述。然而，概述一種示例性技術，考慮到充電站(在該充電站將執(zhí)行將來充電過程)的距離(或里程)并且考慮來自車輛的駕駛歷史的某些關于電池的信息(譬如，在一定量的行駛距離期間消耗的電池能量的量(譬如，最近行駛的50英里))的算法可以被采用以便預測當車輛到達充電站時電池的SOC將處于什么程度(S卩，SOCscp)0在特定實施型式中，考慮到能量與電池的SOC之間的已知線性關系，SOCscp可以使用或者基于電池的當前剩余能量、到充電站或地點的距離(即，駕駛循環(huán)距離)以及車輛的當前長期經濟性(譬如，mph/kWh)來估算。更特定地，已知駕駛循環(huán)距離和經濟性，可以做出在駕駛循環(huán)期間將使用多少能量的確定。該能量的量可以隨后從電池的當前能量水平減去，以便估算在駕駛循環(huán)的結束時將保持在電池中的能量的量。隨后，通過在駕駛循環(huán)的結束時的剩余能量的估算量，并且使用能量與SOC之間的已知線性關系，可以確定socSCP。
[0054]在上述實施型式中，可被用于確定SOCscp的關于電池的信息可以存儲在存儲裝置(例如，控制模塊40的存儲裝置62)或其他適當裝置中并且可以從存儲裝置或其他適當裝置中獲取。關于到充電站的距離，該距離可以是已知或大致的距離，并且可以以任何數(shù)量的方式獲取。例如，當車輛10將采取或遵循的路線被規(guī)劃或編程到例如車輛10的導航模塊44之中時,沿著該路線的一個或多個充電站的地點以及到該地點或者它們之間的相應距離可以被通過導航模塊44或車輛10的其他部件獲得或者以其他方式確定(譬如，運算、獲取等)。在另一個示例中，使用者可能知道到充電站的特定距離并且可以使用例如使用者界面42來輸入該距離。在兩個示例中的任一個之中，實際距離(或者至少實際距離的相當接近的概算)已知并且可以如下面將要描述的方式來使用。在某些其他示例中，到充電站的實際距離可能是未知的，而是可以使用關于電池的一個或多個參數(shù)以及/或者與電池相關的其他電池信息來概算。例如，在一個實施型式中，到充電站的距離可以基于與車輛之前的操作相關的信息，例如而非限制地，車輛的平均出行長度歷史。更特定地，在兩個或多個先前充電過程之間的車輛行駛的距離可以存儲在存儲器例如控制模塊40的存儲裝置62或其他適當裝置中，并且可以隨后被平均來概算到將來充電過程將要執(zhí)行的充電站的距離。在其他實施型式中，距離可以至少部分基于在執(zhí)行方法100時的電池30的當前SOC來概算。更特定地，如果可以做出一旦電池已損耗到某個已建立的下限(譬如，0%S0C或0%與當前SOC之間并且電池不能下降到低于它的SOC (譬如，10-20%S0C))車輛10就將充電的設定，那么當前SOC與下限之間的差值就可以使用所屬領域中公知的技術(包含例如下面描述的技術、可以至少部分基于相關于電池的SOC值來確定電池的里程的技術)轉化成大致里程。相應地，到充電站的距離可以以多種方式概算，包含但不限于上面描述的那些。
[0055]無論如何，距離和關于電池的信息一旦已經獲取或者以其他方式獲得，那么它就可以被所屬領域公知的一個或多個算法或公式使用以便運算電池30的估算S0CSCP。
[0056]雖然上面的描述關于步驟102中估算的將來充電量(被用電池SOC或需要的能量來表示或表達)，但是本公開不意味著對本發(fā)明的限制。相反，在其他實施型式中，步驟102中估算的將來充電量可以被用車輛10以及其電池30的駕駛里程(特定地，在充電過程的開始時)(在一個實施型式中它可以源于電池30的SOCsep)來表不或表達。例如,在一個實施型式中，充電量可包括在充電過程的開始時的電池30的估算剩余里程(“RSCP”)，它可以以下面更詳細描述的方式確定。在其他實施型式中，它可以是源于Rsct的參數(shù)。例如，步驟102中估算的將來充電量可包括電池30的Rsep與在將來充電過程期間電池30充電的期望里程(即，充電過程的結束時的期望里程，或“RKP”)之間的差值。Recp可以是任何預定里程，例如，如果期望完全充電可以是第一里程，如果期望“大體上”充電可以是第二里程，或者可以是任何其他里程。無論如何，將來充電量可以是在輸送回到電池來將電池帶到等于Rkp的充電水平的里程(譬如，英里、千米等)方面的能量的量。在這種實施型式中，可以通過從特定Recp減去電池30的Rscp來確定需要的充電量(“Rkeq”)(BP, Reeq = Recp -RscpX
[0057]上述實施型式中的每個都需要確定電池30的RSCP。所屬領域技術人員應當理解的是，任何數(shù)量的所屬領域中公知的技術都可被用于估算電池30的Rscp，并且因此，沒有提供詳細描述。然而，概述一種示例性技術，考慮到電池的SOC (譬如，SOCsaO的算法并且考慮來自車輛的駕駛歷史的某些關于電池的信息(譬如，在一定量的行駛距離期間消耗的電池能量的量(譬如，最近行駛的50英里))的算法可以被采用以便預測電池的里程。相應地，在一個實施型式中，電池30的SOCsep以及可以例如存儲在存儲裝置(例如控制模塊40的存儲裝置62)或其他適當裝置中并且可以例如從存儲裝置或其他適當裝置獲取某些電池相關的信息可被用于估算或確定當車輛達到充電站時電池30的里程(S卩，Rscp)將會是多少。
[0058]雖然應當理解的是，考慮到前面的描述中電池30的估算的將來充電量可以具有任何數(shù)量的形式，但是為了說明和清楚的目的，下面的描述將主要關于某些實施型式，在所述實施型式中估算的將來充電量是以SOC方式表現(xiàn)的并且是將電池30的充電量提高到特定充電水平所需要的或者以里程(譬如，英里、千米等)的形式表現(xiàn)的并且是需要輸送回到電池中來將電池帶到等于特定里程(即，上面描述的Rkeq)的充電水平的能量的量。
[0059]繼續(xù)參閱圖2，方法100另外地包括估算電池30的將來溫度的步驟104。取決于特定實施方式，將來溫度可包括對應于將來充電過程的開始的估算的溫度或者對應于將來充電過程的結束的估算的溫度。在一個實施型式中，步驟104可包括多個子步驟。比如，步驟104可包括獲得電池30的開始溫度的第一子步驟。在將來充電過程是多個第一將來充電過程的示例中，Tfffe包括在方法100被執(zhí)行時的電池30的當前溫度?？梢詮亩鄠€源(例如，直接從一個或多個電池傳感器54，或者間接從例如電池控制單元56、控制模塊的存儲器62或插電式電動車輛10的其他適當部件)獲得。備選地，并且如下面將要更詳細描述的，在充電過程是將要在第一充電過程之后執(zhí)行的第二或隨后的將來充電過程的示例中，Tmij可包括對應于剛好前一個充電過程的結束的估算的溫度，并且可以不包括在執(zhí)行方法100時的當前電池溫度。
[0060]無論如何，步驟104可以包括確定由一個或多個事件的預期發(fā)生導致的電池30的溫度的預期增加量(Twn)的第二子步驟。這些事件可包含例如在將來充電過程之前的車輛的預期操作(譬如，車輛駕駛到充電站，將在所述充電站處執(zhí)行將來充電過程)，并且在至少某些實施型式中，可包含將來充電過程本身的預期執(zhí)行，以上僅列舉了幾個可能的示例。在圖4描繪的實施型式中，確定并且考慮每個由插電式電動車輛10的操作以及將來充電過程的執(zhí)行導致的相應的預期溫度增加量。然而，應當理解的是，在其他實施型式中，這些事件中的僅一個的發(fā)生，或者一個或多個另外或備選事件的發(fā)生，可以納入考慮。
[0061]由車輛的操作導致的預期溫度增加量可以以多種方式確定。在一個實施型式中，可以使用使一個或多個參數(shù)或輸入與溫度增加量相關聯(lián)的數(shù)據(jù)結構(譬如，一維或多維查詢表或預先限定的曲線)?？梢允褂萌魏螖?shù)量的參數(shù)或輸入，包含但不限于下面描述的那些。
[0062]一個這種參數(shù)是到將來充電過程將要在該處執(zhí)行的地點的距離(S卩，到充電站的距離)。正如上面通過確定步驟102中的電池30的SOCscp，這種距離可以是已知或概算距離，并且可以以例如與上面關于步驟102描述的相同的方式被獲取或者以其他方式確定。相應地，到充電站的距離可以以多種方式獲取或者獲得，并且在任何示例中，可以如蝦米昂將要描述的那樣來使用。
[0063]可被使用的另一個參數(shù)是插電式電動車輛10的推進功率。更特別地，在一個實施型式中，推進功率包括在預定距離或預定時間段期間(譬如，在一定數(shù)量的車輛10的在前駕駛循環(huán)期間，在行駛的某個距離期間等)車輛10的平均推進功率。平均推進功率可以使用所屬領域中眾所周知的技術來確定，并且可以使用例如存儲在電池控制單元56、控制模塊40的存儲器62或者任何其他適當裝置上或中的駕駛歷史曲線來實現(xiàn)。用于確定平均推進功率的駕駛歷史曲線可以包含信息(例如，電池30上的附屬載荷、在充電之間的最近駕駛循環(huán)期間流動的RMS電流等)。無論如何，一旦確定，那么平均推進功率就可以入下面將要描述的那樣來使用。
[0064]可被使用的又一個參數(shù)是電池30周圍的環(huán)境溫度。正如電池30本身的溫度，環(huán)境溫度可以從多個源以多種方式獲得，包含從一個或毒狗額電池傳感器54直接獲得或者從電池控制單元56、控制模塊40的存儲器62或車輛10的其他適當部件間接獲得。應當理解的是，環(huán)境溫度可以或可以不顯著地有助于電池溫度的增加，其中在某些示例中歸因于環(huán)境溫度的電池溫度的增加可以被忽略，然而在其他示例中歸因于環(huán)境溫度的電池溫度的增加可能比較重要。
[0065]一旦獲取或者獲得了被納入確定由車輛10的操作導致的電池溫度增加量方面的考慮的用于每個參數(shù)的值，那么所述的值可隨后被用于確定預期溫度增加量。在一個實施型式中，這必須使用適當?shù)臄?shù)據(jù)結構例如查詢表或預定的曲線，所述適當?shù)臄?shù)據(jù)結構使參數(shù)與預期溫度增加量相關聯(lián)。例如，并且參照圖4和5A，假設到充電站的已知或概算距離以及平均推進功率是將要納入確定由車輛的操作導致的電池溫度的預期增加量方面考慮的參數(shù)。僅為了說明起見，另外地假設前述距離是50英里并且平均推進功率是llkW。這些數(shù)值可被輸入到圖5A所示的查詢表或曲線中或者在圖5A所示的查詢表或曲線中查詢到，并且可以做出預期溫度增加量將為大致16°C的確定。雖然上面的描述是關于使用數(shù)據(jù)結構來確定由車輛10的預期操作導致的預期電池溫度增加量方面的，但是預期溫度增加量可以備選地使用所屬領域中公知的公式或算法或者使用其他公知方法或技術來運算或計算。
[0066]關于由將來充電過程的執(zhí)行導致的預期溫度增加量，這種增加還可以以多種方式確定。正如上述電池溫度增加量，在一個實施型式中，可以使用使一個或多個參數(shù)或輸入與預期溫度增加量相關聯(lián)的數(shù)據(jù)結構(譬如，一維或多維查詢表、曲線等)?？梢圆捎萌魏螖?shù)量的參數(shù)或輸入，包含但不限于下面描述的那些。
[0067]一個這種參數(shù)是步驟102中估算的電池30的將來充電量。相應地，在其中電池30的將來充電量納入考慮的實施型式中，在執(zhí)行步驟102之后執(zhí)行步驟104。因此，在一個實施型式中，在將來充電過程的開始時的電池30的SOC (即，上面描述的SOCsep)以及/或者SOCscp與期望SOC (B卩，上面描述的SOCkeq)之間的差值都可以至少部分被使用，以便確定由將來充電過程的執(zhí)行導致的電池30的預期溫度增加量。在另一個實施型式中，在將來充電過程的開始時的電池30的里程(即，上面描述的Rscp)以及/或者Rscp與到在將來充電過程期間電池30將要充電的地方的期望里程(即，上面描述的Rkeq)之間的差值都可以被使用。
[0068]可以被采用的另一個參數(shù)是可以再將來充電過程的執(zhí)行期間被施加到電池30的充電功率的默認或標準量或其一個或多個特性的量值(譬如，充電電流、充電速率等)。在一個實施型式中，這可以是無論可能被使用的特定充電站如何都可以施加的靜態(tài)、標稱值(譬如，20kW)。該值可以作為設計、制造或者裝配車輛或其特定部件的一部分來確定，并且可以被編程到適當?shù)拇鎯ρb置(例如，控制模塊40的存儲器62)或者車輛10的其他適當裝置之中，以及從適當?shù)拇鎯ρb置或者車輛10的其他適當裝置獲取。然而，在另一個實施型式中，該值可能更大程度上是動態(tài)值(它取決于將要用來執(zhí)行將來充電過程的特定充電站)。在這種實施型式中，取決于充電站的充電功率的默認或標準量或其特性的值可以以與上面關于獲取或獲得到充電站的已知距離的描述相同的方式來獲取或者獲得。更特別地，導航模塊44或車輛10的其他適當裝置可被配置成獲取對于沿著規(guī)劃路線定位的一個或多個充電站的默認充電功率值，以及隨后被用于編程到插電式電動車輛10的部件中的靜態(tài)值之外的用途的那個或那些值。無論充電功率或其特性的值是靜態(tài)值或者是取決于充電站的，它都可以被如下面將要描述的那樣使用。
[0069]可被用于確定由將來充電過程的執(zhí)行導致的電池溫度的增加的又一個參數(shù)是電池30周圍的環(huán)境溫度。如上面描述的，環(huán)境溫度可以從多個源以多種方式獲得，包含從一個或多個電池傳感器54直接獲得或者從電池控制單元56、控制模塊40的存儲器62或者車輛10的其他部件間接獲得。正如上面描述的，應當理解的是，環(huán)境溫度可以或可以不顯著地有助于電池溫度的增加，其中在某些示例中歸因于環(huán)境溫度的電池溫度的增加可以被忽略，然而在其他示例中歸因于環(huán)境溫度的電池溫度的增加可能比較重要。
[0070]無論如何，一旦獲取或者獲得了將被納入確定由將來充電過程的執(zhí)行導致的電池溫度增加量方面的考慮的每個參數(shù)的值，那么所述的值可隨后被用于確定預期的溫度增加量。在一個實施型式中，這必須使用適當?shù)臄?shù)據(jù)結構例如查詢表或預先限定的曲線，所述適當?shù)臄?shù)據(jù)結構使所述參數(shù)與預期溫度增加量相關聯(lián)。例如，并且參照圖4和5B，假設將要納入考慮的參數(shù)是可被施加到電池30的默認或標準充電功率以及在步驟102中確定的電池30的充電量。僅為了說明起見，另外地假設前述默認充電功率是20kW并且充電量是70英里。這些數(shù)值可被輸入到圖5B所示的查詢表或充電功率/充電量/溫度增加量曲線中或者在圖5B所示的查詢表或充電功率/充電量/溫度增加量曲線中查詢到，并且可以做出預期溫度增加量將為15°C的確定。雖然上面的描述是關于使用數(shù)據(jù)結構來確定由將來充電過程的預期執(zhí)行導致的預期電池溫度增加量方面的，但是應當理解的是，溫度增加量可以備選地使用所屬領域中公知的公式或算法或者使用其他公知方法或技術來運算或計算。
[0071]繼續(xù)參照圖4，一旦已經確定由一個或多個事件的預期發(fā)生導致的電池溫度的一個或多個預期增加量，那么步驟104包括將預期電池溫度增加量(B卩，總的“Twn”)加上開始溫度(Tfffe)以便獲得電池30的估算的將來溫度的另外的子程序。相應地，在其中包括在將來充電過程的開始時的估算的將來電池溫度(“TSCP”)并且由車輛的操作導致的溫度增加星是納入考慮的唯一溫度增加星的不例中，將來溫度(即，Tsep)將為Tsep = T丨始+τ.η，其中Twn是由車輛的預期操作導致的預期溫度增加量。備選地，在其中包括在將來充電過程的結束時的估算的將來電池溫度(“ Tecp”)并且由車輛的操作以及將來充電過程本身的執(zhí)行導致的相應溫度增加量都將納入考慮的示例中，將來溫度(即，Tkp)將為Trcp = T^+TJ1Λ，其中Twn是由車輛的預期操作以及將來充電過程的執(zhí)行兩者導致的預期溫度增加量。
[0072]在執(zhí)行步驟102和104之后，方法100往后進行至步驟106，所述步驟106至少部分基于在步驟102中確定的電池30的估算的將來充電量以及在步驟104中確定的電池30的估算的將來溫度以便確定將要在將來充電過程期間施加到電池30的將來充電功率或其特性(譬如，充電電流或充電速率)。
[0073]在一個實施型式中，確定的將來充電功率或其特性表示將在將來充電過程的執(zhí)行期間使電池30的溫度保持在或低于閾值溫度的充電功率或其特性(譬如，最大)。期望將電池溫度保持低于閾值的原因在于，如果電池溫度在太長時間內保持太高，那么它的使用壽命可能顯著降低。相應地，溫度閾值的目的是保證電池30的溫度在充電過程期間不會再太長時間內保持太高，從而保證將不會由于充電過程的執(zhí)行而導致電池30的使用壽命顯著地降低。因此，在一個實施型式中，溫度閾值對應于在將來充電過程期間電池30允許達到的最大溫度，并且它可以作為設計、制造或者裝配車輛或其特定部件的一部分來確定，并且可以被編程到適當?shù)拇鎯ρb置(例如，控制模塊40的存儲器62)或者車輛10的其他適當裝置之中，以及從適當?shù)拇鎯ρb置或者車輛10的其他適當裝置獲取。無論如何，步驟106可以以多種方式執(zhí)行。
[0074]在其中電池30的估算的將來溫度是在將來充電過程的開始時的估算的將來溫度(Tscp)的實施型式中，步驟106可包括與數(shù)據(jù)結構(譬如，一維或多維查詢表、預先限定的曲線等)結合來使用Tsct以及在充電過程的開始時的充電的估算量，所述數(shù)據(jù)結構使這些參數(shù)與充電功率(或其特性)相關聯(lián)。輸出將來充電功率或其特性可以是已知用來將電池溫度保持在或低于給予估算溫度和估算充電量輸入的閾值溫度的經驗值。
[0075]在其中電池30的估算的將來溫度是在將來充電過程的結束時的估算的溫度(即，Tecp)的實施型式中，步驟106可包括多個子步驟。例如，在一個這種實施型式中，步驟106可包含將Tkp與閾值溫度相比較的第一子步驟。如果比較發(fā)現(xiàn)Tkp小于(或者，在某些實施型式中，等于或小于)閾值溫度，那么步驟106包括確定將要在將來充電過程期間施加到電池30的將來充電功率或其特性的預定默認或標準值。這種默認或標準值可以與上面關于步驟104描述的相同，并且可以以與上面描述的相同方式獲取或者獲得。備選地，步驟106中確定的默認或標準值可以不同于上面的描述但是可以以與上面關于步驟104的描述大體上相同的方式來獲取。
[0076]然而，如果比較發(fā)現(xiàn)Tecp超過(或者，在某些實施型式中，等于或超過)閾值溫度，那么步驟106包括確定將使電池溫度在將來充電過程期間保持在或低于溫度閾值的一個或多個將來充電功率值或其特性的值。這可以以多種方式來實現(xiàn)。例如，在一個實施型式中，可以使用使閾值溫度以及步驟102中確定的電池30的將來充電量與充電功率或其特性相關聯(lián)的數(shù)據(jù)結構(譬如，多維查詢表或預先限定的曲線)。更特定地，來自步驟102的將來充電量(它可包括例如上面描述的sockeq、rkeq等)可以被從查詢表或曲線查詢到或者被輸入到查詢表或曲線中，并且將使電池溫度在將來充電過程期間保持為低于、保持在或者至少基本上接近于溫度閾值的一個或多個充電功率值(或其特性的值)可以被確定。例如，并且參照圖4和5C，僅為了說明起見，假設TKP=46°C、溫度閾值為40°C并且來自步驟102的充電量(以里程方式)為Rkeq=40英里。使用圖5C的查詢表或曲線，20kW的充電功率可以被施加到電池30直到電池被充電到等于正好小于30英里的里程的水平，在該點電池溫度達到40°C。相應地，可以確定將要至少在將來充電過程的第一部分期間施加到電池30的20kW的第一將來充電功率。然而，在該示例中，因為電池需要充電到等于40英里的里程的水平，并且因為20kW可以僅被用于在沒有超過(或者至少超過不多于可接受的量)溫度閾值的情況下將電池30充電到等于30英里，所以必須確定第二、較低將來充電功率來完成充電過程，同時還將電池溫度保持低于或保持為盡可能接近于閾值溫度。在該示例中，可以確定15kW的第二將來充電功率以便充分地完成將來充電過程。雖然上面的描述是關于使用數(shù)據(jù)結構來確定一個或多個將來充電功率值或其特性的值方面的，但是應當理解的是，該或這些值可以備選地使用所屬領域中公知的公式或算法或者使用其他公知方法或技術來運算或計算。
[0077]—旦在步驟106中確定了一個或多個將來充電功率值或其一個或多個特性的值，那么方法100可以往后進行至步驟108，所述步驟108預測或估算將來充電過程的持續(xù)時間。在一個實施型式中，這種預測是至少部分基于在步驟102中估算的電池30的將來充電量以及在步驟106中確定的將來充電功率或其特性的。步驟108可以以各種方式來執(zhí)行。例如，在一個實施型式中，可以使用使將來充電量以及將來充電功率(或其一個或多個特性)與預測的充電過程持續(xù)時間相關聯(lián)的數(shù)據(jù)結構(譬如，多維查詢表或預先限定的曲線)。更特定地，來自步驟102的將來充電量(它可包括例如上面描述的S0CKEQ、Rkeq等)可以被從查詢表或預先限定的曲線查詢到或者被輸入到查詢表或預先限定的曲線中，并且將來充電過程的持續(xù)時間可以被獲得。例如，并且參照圖4和5D，僅為了說明起見，假設來自步驟102的充電量(以里程方式)為Rkeq=1英里并且1kW的單個將來充電功率在步驟106中確定。使用圖中的查詢表或曲線，可以預測將來充電過程的20分鐘的持續(xù)時間。在另一個示例中，現(xiàn)在假設來自步驟102的充電量(以里程方式)為Rkeq=SO英里，并且在步驟106中，對于充電電池30來說20kW的第一將來充電功率確定為高達60英里(B卩，0-60英里)并且對于充電電池30來說1kW的第二將來充電功率確定為剩余的19英里(B卩，61-80英里)。使用圖中的查詢表或曲線，可以預測充電過程的第一部分(即，以20kW充電到60英里)的40分鐘的持續(xù)時間，并且可以預測充電過程的第二部分(即，以20kW從61英里充電到80英里)的20分鐘的持續(xù)時間，從而導致60分鐘的總的將來充電過程的持續(xù)時間預測。雖然上面的描述是關于使用數(shù)據(jù)結構來預測將來充電過程的持續(xù)時間方面的，但是應當理解的是，該或這些值可以備選地使用所屬領域中公知的公式或算法或者使用其他公知方法或技術來運算或計算。
[0078]無論如何，一旦已經預測了將來充電過程的持續(xù)時間，那么它可以通過適當?shù)嘏渲玫娘@示裝置(例如車輛10的使用者界面42)來顯示給使用者。預測可被視覺地呈現(xiàn)或顯示的特定方式可以改變。例如，預測可以以條形圖或某些其他圖示的形式呈現(xiàn)或顯示。另夕卜，或者備選地，預測可以以文字、數(shù)字或者文字與字母的形式呈現(xiàn)或顯示(譬如，“將來充電過程#1的持續(xù)時間-20分鐘”)。另外，或者備選地，預測可以以聽覺形式通過例如定位在插電式電動車輛10內的揚聲器來顯示。相應地,所屬領域技術人員應當理解的是,本公開不限于將來充電過程的預測的持續(xù)時間呈現(xiàn)或顯示到車輛的使用者/乘員的任何特定裝置或方式。
[0079]一旦已經以上面描述的方式預測了將來充電過程的持續(xù)時間，那么方法100就可以循環(huán)回到步驟102并且可以重復相同的將來充電過程或者一個或多個隨后的將來充電過程。
[0080]在第一示例中，方法100可以運行來預測單個將來充電過程的不同持續(xù)時間，所述的不同持續(xù)時間中的每個都對應于在將來充電過程期間電池30可以被充電達到的不同期望水平。更特定地，在一個實施型式中，并且如上面描述的，步驟102中估算的充電量可包括下述差值中的一個:在將來充電過程的開始時的估算SOC(SOCscp)與在將來充電過程期間電池將要充電達到的期望SOC (SOCkp)之間的差值，在將來充電過程的開始時的(以英里方式)里程(Rscp)與在將來充電過程期間電池將要充電達到的期望里程(Rkp)之間的差值。在一個實施型式中，可以對于不同值(SOCkp或Rrcp)來執(zhí)行方法100。例如，方法100可以在將來充電過程期間執(zhí)行將電池30充電到大體上充滿(譬如，80%的S0C)，并且隨后對于相同充電過程再次執(zhí)行完全充電(譬如，100%的S0C)。預測的持續(xù)時間中的每個都可以隨后顯示給使用者看并且允許他/她來確定在將來充電過程期間為電池30充多少電。這將允許使用者衡量可以為電池30充較少的電但是也占用較少時間的充電過程與可以為電池30充較多的電但是也占用較多時間的充電過程的優(yōu)點和缺點。
[0081]在第二示例中，方法100可以運行來預測由一個或多個駕駛循環(huán)分隔開的一個或多個隨后的將來充電過程的持續(xù)時間。更特定地，并且參照圖3，如果特定出行需要由駕駛循環(huán)分隔開的兩個或者多個充電過程，那么方法100可以重復多次(等于充電過程的數(shù)量)，以便預測每個將來充電過程的持續(xù)時間。在這種實施型式中，預測對于出行的第一將來充電過程的持續(xù)時間與對于相同出行的第二或隨后將來充電過程的持續(xù)時間之間的一個差異在于:用作步驟104中的電池30的開始溫度(Tfffe)來估算電池30的將來溫度的特定溫度(譬如，取決于特定實施方式，是第二將來充電過程的開始時的溫度(Tsct)或第二充電過程的結束時的溫度(TKP))。更特別地，不像對于第一將來充電過程的方法(其中步驟104中使用的的Tmij是在該方法執(zhí)行時的電池30的溫度)的迭代，在對于第二、隨后的將來充電過程的方法的迭代中，Tfffe可以是對于第一將來充電過程的估算的充電結束的電池溫度Tecp(即，剛好在充電過程之前)。換句話說，并且如圖4中所示的，方法100的第一迭代的在步驟104中估算的Tkp被用作方法100的下一個迭代(對于剛好在所述第一將來充電過程之后的將來充電過程執(zhí)行的)中的開始溫度然而，在其中估算Tkp大于上面其他地方描述的閾值的示例中，在一個實施型式中，可被用于方法100的下一個迭代中的Tfffe的溫度可以是閾值的值本身(或者其他值)，所述閾值的值可能比估算的Tkp更準確，因為電池30的溫度保持在或低于在執(zhí)行剛好在充電過程之前的期間的溫度閾值，并且因此，應當未達到估算的ΤΚΡ。無論如何，并且參照圖3，在預測了第一示出的將來充電過程的持續(xù)時間，可以預測對于第二示出的將來充電過程的持續(xù)時間，其中，總體而言，來自方法的第一迭代的Trcp被用作方法的第二迭代的步驟104中的
[0082]無論方法100是否對于相同未來充電過程重復或者如上面描述的預測多個充電過程的持續(xù)時間，在一個實施型式中，它可以另外或備選地重復任何數(shù)量的次數(shù)(譬如，根據(jù)特定速率)，以便細微地協(xié)調或更精確地預測將來充電過程的充電持續(xù)時間。更特定地，方法100可以在車輛開始出行之前執(zhí)行第一次，以便給予車輛的使用者出行可能占用的時間的總量的概念。隨后，隨著車輛行駛并且可能影響充電過程持續(xù)時間預測的上面描述的各種參數(shù)(譬如，電池SOC、電池溫度、平均推進功率、環(huán)境溫度、到充電站的距離等)的改變，方法100可以重復任何數(shù)量的次數(shù)，以便將這些改變納入考慮并且基本上實時相應地調節(jié)預測的充電過程的持續(xù)時間。因此，可以做出更精確和準確的預測。
[0083]應當理解的是，前面的描述并不是對本發(fā)明的限制，而是本發(fā)明的一個或多個優(yōu)選示例性實施型式的描述。本發(fā)明不限于本發(fā)明公開的特定實施型式，而是完全通過下面的權利要求限定。此外，除了上面明確限定的術語或短語，前面的描述中包含的陳述是涉及特定實施型式的，而不應理解為對本發(fā)明的范圍的限制或者對權利要求中使用的術語的定義的限制。對所屬領域技術人員來說，各種其他實施型式以及對所公開的實施型式的各種改變和改型將變得顯而易見。例如，步驟的特定組合和次序僅是一種可能性，因為本發(fā)明的方法可包含具有更少、更多或不同于在此示出的步驟的步驟的組合。所有此類其他實施型式、改變和改型將落入所附權利要求的范圍內。
[0084]如說明書和權利要求書中使用的，當結合一個或多個部件或其他物品的列表使用時，術語“例如”、“譬如”、“比如”、“諸如”和“像”以及動詞“包括”、“具有”、“包含”和它們的其他動詞形式每個都被理解為開放式的，意味著所述列表不被認為是排除了其他額外的部件或物品。其他術語將使用它們最廣義的合理含義來解釋，除非它們在需要不同解釋的背景中被使用。
【權利要求】
1.一種用于預測車輛電池的將來充電過程的持續(xù)時間的方法，包括步驟: 估算與將來充電過程的開始相對應的車輛電池的將來充電量； 估算車輛電池的將來溫度； 確定在將來充電過程期間要施加到車輛電池的將來充電功率或其特性，其中，將來充電功率或其特性是基于估算的將來充電量和估算的將來電池溫度的，并且表示將使電池的溫度在將來充電過程期間保持處在或低于閾值溫度的充電功率或其特性；以及 基于估算的將來充電量以及確定的將來充電功率或其特性來預測將來充電過程的持續(xù)時間。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，所述將來充電量包括下述項中的一項: 在將來充電過程的開始時的車輛電池的充電狀態(tài)(SOC ); 在將來充電過程的開始時的車輛電池的估算的充電狀態(tài)(S0C)與在將來充電過程期間車輛電池將要充電達到的預定的充電狀態(tài)(SOC)之間的差值； 與車輛電池的當前狀態(tài)相對應的車輛的距離里程；以及 車輛的估算距離里程與在將來充電過程期間車輛電池將要充電達到的預定距離里程之間的差值。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，估算將來車輛電池溫度的步驟包括: 獲得車輛電池的開始溫度； 確定由預期的一個或多個事件發(fā)生導致的車輛電池溫度預期增加量；以及 將所述開始溫度與預期溫度增加量加在一起來獲得估算的將來車輛電池溫度。
4.根據(jù)權利要求3所述的方法，其中，估算的將來電池溫度是在預期的車輛操作結束時的估算的將來電池溫度，并且另外地其中，確定車輛電池溫度的預期增加量的步驟包括確定在將來充電過程之前由預期的車輛操作導致的預期溫度增加量。
5.根據(jù)權利要求4所述的方法，其中，確定由車輛操作導致的預期溫度增加量包括基于下述項中的一項或多項來如此進行: 車輛電池的當前的充電狀態(tài)(SOC)； 到要執(zhí)行將來充電過程的地點的已知距離； 車輛的推進功率；以及 車輛電池周圍的環(huán)境溫度。
6.根據(jù)權利要求5所述的方法，其中，車輛的推進功率包括在預定距離或時間量內車輛的平均推進功率。
7.根據(jù)權利要求3所述的方法，其中，估算的將來電池溫度是在將來充電過程結束時的估算的將來電池溫度，并且另外地其中，確定車輛電池溫度的預期增加量的步驟包括確定由預期的將來充電過程執(zhí)行導致的預期溫度增加量。
8.根據(jù)權利要求7所述的方法，其中，確定由將來充電過程執(zhí)行導致的預期溫度增加量的步驟包括基于下述項中的一項或多項來如此進行: 估算的電池將來充電量； 估算的電池將來充電量與期望充電量之間的差值； 能在將來充電過程的執(zhí)行期間施加到車輛電池的充電功率或其特性的默認量；以及 車輛電池周圍的環(huán)境溫度。
9.一種用于預測車輛電池的將來充電過程的持續(xù)時間的方法，所述方法包括步驟: 估算與將來充電過程的開始相對應的車輛電池的將來充電量； 估算與將來充電過程的結束相對應的車輛電池的將來溫度； 基于估算的將來充電量和估算的將來溫度來確定要在將來充電過程期間施加到車輛電池的將來充電功率或其特性；以及 基于估算的將來充電量以及確定的將來充電功率或其特性來預測將來充電過程的持續(xù)時間。
10.一種用于估算車輛電池的將來充電過程的持續(xù)時間的方法，所述方法包括下述步驟: 使用車輛要遵循的規(guī)劃路線來確定到要執(zhí)行將來充電過程的充電地點的距離； 至少部分地基于到所述充電地點的距離來估算與將來充電過程的開始相對應的車輛電池的將來充電量； 至少部分地基于到所述充電地點的距離來估算車輛電池的將來溫度； 確定要在將來充電過程期間施加到車輛電池的將來充電功率或其特性，其中，將來充電功率或其特性是基于估算的將來充電量和估算的將來溫度的，并且表示將使電池溫度在將來充電過程期間保持處在或低于閾值溫度的充電功率或其特性；以及 基于估算的將來充電量以及確定的將來充電功率或其特性來預測將來充電過程的持續(xù)時間。
【文檔編號】B60L11/18GK104424396SQ201410434109
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2014年8月29日 優(yōu)先權日:2013年8月30日
【發(fā)明者】C.J.特瓦羅, I.L.漢娜, T.K.希菲爾 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作有限責任公司