CN108933303A - 当不在充电时按需调节电池的方法 - Google Patents

Abstract

根据本公开的示例性方面的方法除了其他方面以外包括当不在充电时响应于操作者对以减小行驶里程为代价的改进性能的要求而对电动车辆的电池进行调节。根据本公开的示例性方面的电动车辆系统除了其他方面以外还包括电池、被配置为从电池接收电力以驱动车轮的电机以及当不在充电时响应操作者对以减小行驶里程为代价的改进性能的要求而产生调节电池的控制信号的系统控制装置。

Description

当不在充电时按需调节电池的方法

技术领域

本公开涉及一种用于电动车辆的方法和系统，其中电池可以当不在充电时响应于操作者对以减小可行驶里程为代价的改进性能的要求而进行调节。

背景技术

降低机动车辆燃料消耗和排放的需求是众所周知的。因此，正在开发减少或完全消除对内燃发动机依赖的车辆。电动车辆是目前正在为此目的而开发的一种车辆类型。通常，电动车辆不同于传统的机动车辆，因为它们被一个或多个电池供电的电机选择性地驱动。相反，传统的机动车辆完全依靠内燃发动机来驱动车辆。

用于为电机和其他电力负载供电的高电压电池组通常包括多个电池总成或电池阵列，该电池阵列包括由电池单元组成的多个互连的电池模块。这些高压电池的功率输出是各种因素(其中之一是电池温度)的函数。在极端炎热和寒冷的环境温度下，电池充电和放电的能力可能受到限制。由于没有发动机来补偿电池电量的损失，所以这个问题对于电池电动车(Battery Electric Vehicle，BEV)而言变得更加危险。因此，充电和放电功率限制的这些减少会降低车辆的性能和驾驶性能。

发明内容

根据本公开的示例性方面的方法除了其他方面以外包括当不在充电时响应于操作者对以减小可行驶里程为代价的改进性能的要求而对电动车辆的电池进行调节。

在前述方法的另一非限制性实施例中，该方法包括确定电池的状态以确定使电池达到期望性能容量水平所需能量的量。

在任一前述方法的另一非限制性实施例中，该方法包括将电池温度和电池荷电状态中的至少一个与阈值进行比较以确定电池的状态。

在任何前述方法的进一步的非限制性实施例中，该方法包括基于使电池达到期望性能容量水平所需的能量的量来估计对可行驶里程的影响。

在任何前述方法的另一非限制性实施例中，该方法包括向操作者传达在电池被调节到期望性能容量水平的情况下可用的估计可行驶里程。

在任何前述方法的进一步的非限制性实施例中，估计步骤包括定义多个性能水平并且基于使电池达到每个性能水平所需的能量的量来估计每个性能水平对可行驶里程的影响。

在任何前述方法的另一非限制性实施例中，该方法包括向操作者传达对每个性能水平可用的估计可行驶里程。

在任何前述方法的进一步的非限制性实施例中，方法包括响应于操作者对以减小可行驶里程为代价的改进性能的肯定要求而对电池进行调节。

在任何前述方法的另一个非限制性实施例中，调节步骤包括加热或冷却电池。

在任何前述方法的进一步非限制性实施例中，电动车辆包含电池电动车辆或插电式混合动力电动车辆。

根据本公开的另一个示例性方面的方法除了其他方面以外包括：响应于电动车辆的下一次使用或行进时间或者响应于电动车辆不在充电而生产操作者提示，该操作者提示允许操作者批准针对以减小可行驶里程为代价的改进性能而调节电动车辆的电池。

在任何前述方法的另一非限制性实施例中，该方法包括确定电池的状态以确定使电池达到期望性能容量水平所需的能量的量。

在任何前述方法的另一个非限制性实施例中，该方法包括将电池温度和电池荷电状态中的至少一个与阈值进行比较以确定电池的状态。

在任何前述方法的另一非限制性实施例中，该方法包括基于使电池达到期望性能容量水平所需的能量的量来估计对可行驶里程的影响。

在任何前述方法的另一非限制性实施例中，该方法包括向操作者传达在电池被调节到期望性能容量水平的情况下可用的估计可行驶里程。

在任何前述方法的另一非限制性实施例中，方法包括响应于操作者对以减小可行驶里程为代价的改进性能而对电池进行调节。

根据本公开的另一示例性方面的系统除了其他方面以外包括：电池、被配置为从电池接收电力以驱动车轮的电机以及当不在充电时对以减小可行驶里程为代价的改进性能的要求而生成调节电池的控制信号的系统控制装置。

在前述系统的另一个非限制性实施例中，系统包括配置为允许操作者将使用时间表传达给系统控制装置的界面，并且其中系统控制装置被配置为识别下一次使用或行进时间，以及如果下一次使用或行进时间处于不在充电状态期间，则生成操作者提示，所述操作者提示允许操作者选择以减小可行驶里程为代价的增加的性能模式。

在前述系统中的任一进一步的非限制性实施例中，系统控制装置确定电池的状态以确定使电池达到期望性能容量水平所需的能量的量，基于调节电池的能量需要来估计对可行驶里程的影响，以及向操作者传达在电池被调节到期望性能容量水平的情况下可用的估计可行驶里程。

在任何前述系统的另一非限制性实施例中，该系统包括加热系统和冷却系统，其中系统控制被配置为当不在充电时响应于操作者对改进性能容量的选择，启动加热或冷却系统以将电池的温度置于实现下一次使用或行进时间的期望性能容量水平的期望范围内。

前述段落、权利要求书或以下描述和附图的实施例、实例和替代方案，包括可以独立地或以任何组合方式进行的它们的各个方面或各个单独特征中的任一个。结合一个实施例描述的特征适用于所有实施例，除非这些特征不兼容。

根据以下详细描述，本公开的各种特征和优点对于本领域技术人员将变得显而易见。伴随详细描述的附图可以简要描述如下。

附图说明

图1示意性地示出了电动车辆和充电站；

图2是示出用于当不在充电时对电动车辆的电池进行预处理的方法的流程图。

具体实施方式

本公开详述了当不在充电时响应于操作者对以减小可行驶里程为代价的改进性能的要求而调节电动车辆的电池的示例性方法。这些和其他特征在该详细描述的以下段落中更详细地讨论。

图1示意性地示出包括电池12、电机14和一对车轮16的示例电动车辆10。电机14可以从电池12接收电力。电机14将电力转换为驱动车轮16的扭矩。在一些实施例中，电池12是高压牵引电池。

示例电动车辆10是全电动车辆，即电池电动车辆(BEV)。在其他示例中，电动车辆10是混合动力电动车辆或插电式混合动力电动车辆(Plug-in Hybrid Electric Vehicle，PHEV)，其可以选择性地用内燃发动机替代电机或者除了电机之外还用内燃发动机提供的扭矩来驱动车轮16。其他带有燃料电池的电动车辆在热管理方面也很重要。

电池12将周期性地需要再充电。充电站18可以提供电力给电池12再充电。充电站18包括可以接合电动车辆10的端口22以将电动车辆10电耦接到充电站18的电线组件20。当电动车辆10和充电站18是电耦接的，电力可以从电网电源24移动到电动车辆10。来自电网电源24的电力为电池12再充电。

示例电动车辆10包括用于控制电池12和电机14的操作以及与车辆10的操作者配合的系统。该系统包括彼此相互通信的控制器30和操作者界面32。控制器30可以包括处理器、存储器以及经由本地接口通信地耦接的一个或多个输入和/或输出(I/O)设备接口。本地接口可以包括例如但不限于一个或多个总线和/或其他有线或无线连接。本地接口可以具有其他元件，为简单起见，省略了其他元件，例如用于实现通信的控制器、缓冲区(缓存)、驱动程序、中继器和接收器。此外，本地接口可以包括用于实现上述部件之间的适当通信的地址、控制和/或数据连接。

控制器30可以是用于执行软件的硬件设备，尤其是存储在存储器中的可以包括一个或多个单独程序的软件，每个程序包括用于实现逻辑功能的可执行指令的有序列表。控制器30可以是定制的或商业上可用的处理器、中央处理单元(CPU)、与计算设备相关联的若干处理器中的辅助处理器、基于半导体的微处理器(以微芯片或芯片组的形式)或通常任何执行软件指令的设备。存储器可以包括易失性存储器元件(例如，随机存取存储器(RAM，例如动态RAM(DRAM)、静态RAM(SRAM)、同步动态RAM(SDRAM)、视频RAM(VRAM)等)和/或非易失性存储器元件(例如只读存储器(ROM)、硬盘驱动器、磁带、只读光盘驱动器(CD-ROM)等)的任何一个或结合。

界面32可以包括可以与控制器输入和输出接口通信的各种输入和输出设备。界面32例如可以是车辆10内的触摸屏，通过该触摸屏信息可以被传达给操作者或者操作者可以通过该触摸屏与控制器30通信。另外，界面32还可以包括无线通信接口，其中车辆控制器30和操作者可以经由诸如智能电话或平板电脑的移动设备或者例如互联网浏览器进行通信。

电池12是示例性电动车辆电池。电池12可以是包括能够输出电力以操作电机14的多个电池总成(即电池阵列或电池单元的组)的高压牵引电池组。在一个非限制性实施例中，电动车辆10以电动车辆(Electric Vehicle，EV)模式运行，在该模式下电机14用于车辆推进，由此将电池12荷电状态消耗至其在某些驾驶模式/循环下的最小允许值。

在一个示例中，当车辆不在使用中时，操作者优选地将电线20放置在充电端口22中，使得充电站18可以补充耗尽的电池电力。可选地，存在不需要用于充电的插头连接的无线充电系统。然而，通常在使用过程中，车辆10停放在不包括充电站的位置，这意味着车辆不在充电。

如上所讨论的，本公开的一个示例性方法针对调节BEV 10的电池12以允许操作者选择提供以减小可行驶里程为代价的更高的车辆性能的模式的方法。在一个示例中，控制器30确定电池状态以确定使电池达到期望的性能容量水平所需的能量的量。在一个示例中，基于电池的荷电状态和/或电池温度来确定电池的状态。例如，期望的性能水平可以基于期望的速度能力、加速能力等。如图2所示，控制器30首先检测如100所示的下一次使用时间(Next Usage Time，NUT)或行进时间何时可用。在一个示例中，操作者经由界面32与控制器30通信以识别对于车辆10每天或多天计划的一个或多个行进时间/NUT。当车辆正在充电时，控制器30然后可以基于操作者何时计划下一次使用车辆来启动电池加热或冷却，从而可以实现期望的车辆性能水平。然而，如果在车辆未充电时发生下一次使用时间，则控制器30传统上不启动用于提高性能的电池加热或冷却，因为这可能对车辆可行驶里程产生不利影响。

然而，随着BEV 10的可行驶里程继续被延长，期望为操作者提供具有提高的性能而不是增加的可行驶里程的选择。一旦确定在车辆不充电时发生下一次使用时间，控制器30就开始进行确定电池是否可以如102所示进行调节的分析。如104所示，该方法首先确定车辆10是否处于不在充电情况。如果车辆处于不在充电，则控制器30然后确定电池12的当前状态。例如，如106所示的控制器30确定来自电池12的可用电力是否由于电池12的当前温度而受到限制。在一个示例中，步骤106有两个温度阈值，其包括第一阈值T1和第二阈值T2，其中低于第一阈值T1电池需要加热，高于第二阈值T2电池需要冷却。要注意的是T1的温度值低于T2。换句话说，如果电池温度在两个阈值之间，则不需要热管理/调节。如108所示，控制器30还可以确定来自电池12的可用能量是否由于电池荷电状态C而受到限制，其中荷电状态C必须大于阈值C1。换句话说，将当前电池温度和当前荷电状态与相应的阈值进行比较，以确定是否需要进行调节以将电池置于在下一次“行进时间”提供期望的性能水平的适当的状态。

如果控制器30确定电池温度满足阈值要求并且电池荷电状态满足阈值，则可以这样做，因为电池的当前状态足以达到期望的性能水平。例如，如果确定电池温度在由T1和T2限定的预定温度范围内，并且电池荷电状态高于预定荷电状态阈值C1，则如110所示作出关于将电池12置于在提供期望性能水平的条件下所需的能量的量的确定。在一个示例中，所需能量的量基于为车辆提供完整或最高的性能水平。在另一个示例中，识别多个性能水平并且针对每个性能水平确定能量的量。

如112所示的，基于该确定，控制器30将估计在电池12将被调节为用于期望提高性能水平的情况下车辆10的剩余可行驶里程。例如，控制器30将确定当前可用的可行驶里程以及对可行驶里程的估计影响，即可行驶里程减少量，这将在操作者选择调节的情况下产生。如114处所示，控制器30然后将提示操作者根据估计的对车辆可行驶里程的影响在调节电池1与有限或增加的性能模式之间进行选择。控制器30通过经由界面32将信息传达给操作者来做到这一点。在一个示例中，信息包括可行驶里程减小的量以及在调节电池12将出现的情况下可用的可行驶里程。

如116所示，如果操作者肯定地选择以减小可行驶里程为代价的增加的性能水平，则控制器30然后将确定电池12需要处于以便实现期望的性能水平的温度。在一个示例，车辆包括由控制器30控制的加热系统40和冷却系统42(图1)。如图2中118所示，如果需要加热，则控制器30将发出启动加热系统40的控制信号。如120所示，如果需要冷却，则控制器30将发出启动冷却系统42的控制信号。随后冷却或加热电池12直到达到所需的温度范围。可以使用任何类型的加热或冷却系统来加热/冷却电池12。

如122所示，如果需要加热，则控制器30将识别目标电池冷却温度。然后，如124所示，控制器30将确定实现目标电池冷却剂温度的加热器工作周期。然后控制器30将发出控制阀门、泵和/或其他加热系统部件以执行如126所示的加热器工作周期的控制信号。

如128所示，如果需要冷却，则控制器30将识别目标电池冷却剂温度。然后，如130所示，控制器30将确定实现目标电池冷却剂温度的冷却工作周期。然后，如132所示，控制器30将发出控制阀门、泵和/或其他空调系统部件以执行冷却工作循环的控制信号。

该方法对于当车辆不在充电时在高温或低温环境下持续相当长的时间的情况是有用的。例如，如果操作者开车去机场旅行，车辆可能会处于几天的不在充电状态。操作者可以已经向控制器30传达了当操作者从旅行中返回时的估计行进时间/NUT。然后，控制器30可以基于这个行进时间/NUT确定电池的当前状态并且向操作者提供具有可用的增加的性能水平的选择。

在这个示例中，操作者可以已经表明操作者正在计划在抵达机场时返回家中。如果车辆已经处于非常寒冷的环境几天，则控制器30然后可以确定加热电池以将电池置于提供一个或多个不同性能水平的温度范围内所需的能量。控制器30还可以确定对由于热调节电池所需的能量而导致的可行驶里程的影响。然后，控制器可以向操作者传达针对每个性能水平可用的可行驶里程有多少，并且允许用户批准或不批准条件策略。

虽然不同的非限制性实施例被示出为具有特定的组件或步骤，但是本公开的实施例不限于那些特定的组合。可以将任何非限制性实施例中的一些组件或特征与来自任何其他非限制性实施例的特征或组件结合使用。

应当理解，在几个附图中相同的附图标记表示相应或相似的元件。应当理解，尽管在这些示例性实施例中公开并示出了特定的部件布置，但是其它设置也可以从本公开的教导中受益。

上述描述应被解释为说明性的，而不是任何限制。本领域普通技术人员将理解，某些修改可能落入本公开的范围内。由于这些原因，应研究以下权利要求以确定本公开的真实范围和内容。

Claims (15)

1.一种方法，包含：

当不在充电时响应于操作者对以减小可行驶里程为代价的改进性能的要求而调节电动车辆的电池。

2.如权利要求1所述的方法，包含：

确定所述电池的状态以确定使所述电池达到期望性能容量水平所需能量的量。

3.如权利要求2所述的方法，包含：

将电池温度和电池荷电状态中的至少一个与阈值进行比较以确定所述电池的所述状态。

4.如权利要求2所述的方法，包含：

基于使所述电池达到所述期望性能容量水平所需的能量的量来估计对可行驶里程的影响，并且可选地，向所述操作者传达在所述电池被调节到所述期望性能容量水平的情况下可用的估计可行驶里程。

5.如权利要求4所述的方法，其中所述估计步骤包括：

定义多个性能水平并且基于使所述电池达到每个性能水平所需的能量的量来估计每个性能水平对可行驶里程的影响，并且可选地，向所述操作者传达对每个性能水平可用的估计可行驶里程。

6.如权利要求4所述的方法，包含：

响应于操作者对以减小可行驶里程为代价的改进性能的肯定要求而对所述电池进行调节，并且可选地，所述调节步骤包括加热或冷却所述电池。

7.如权利要求1所述的方法，其中所述电动车辆包含电池电动车辆或插电式混合动力电动车辆。

8.一种方法，包含：

响应于电动车辆的下一次使用或行进时间或者响应于所述电动车辆不在充电而生成操作者提示，所述操作者提示允许操作者批准针对以减小可行驶里程为代价的改进性能而调节所述电动车辆的电池。

9.如权利要求8所述的方法，包含：

确定所述电池的状态以确定使所述电池达到期望性能容量水平所需的能量的量，并且可选地，将电池温度和电池荷电状态中的至少一个与阈值进行比较以确定所述电池的所述状态。

10.如权利要求9所述的方法，包含：

基于调节所述电池所需的能量的量来估计对可行驶里程的影响，并且可选地，向所述操作者传达在所述电池被调节到所述期望性能容量水平的情况下可用的估计可行驶里程。

11.如权利要求10所述的方法，包含：

响应于操作者对以减小可行驶里程为代价的改进性能的肯定要求而对所述电池进行调节。

12.一种电动车辆系统，包含：

电池，

被配置为从所述电池接收电力以驱动车轮的电机，以及

当不在充电时响应于操作者对以减小可行驶里程为代价的改进性能的要求而生成调节所述电池的控制信号的系统控制装置。

13.如权利要求12所述的系统，包含：

界面，所述界面配置为允许所述操作者将使用时间表传达给所述系统控制装置，并且其中所述系统控制装置被配置为：

确定下一次使用或行进时间，以及

如果所述下一次使用或行进时间处于不在充电状态期间，则生成操作者提示，所述操作者提示允许操作者选择以减小可行驶里程为代价的增加的性能模式。

14.如权利要求13所述的系统，其中：

所述系统控制装置

确定所述电池的状态以确定使所述电池达到期望性能容量水平所需的能量的量，

基于调节所述电池所需的能量的量估计对可行驶里程的影响，以及

向所述操作者传达在所述电池被调节到所述期望性能容量水平的情况下可用的估计可行驶里程。

15.如权利要求14所述的系统，包含：

加热系统和冷却系统，其中系统控制被配置为当不在充电时响应于操作者对改进性能容量的选择，启动所述加热系统或所述冷却系统以将所述电池的温度置于实现所述下一次使用或行进时间的所述期望性能水平容量的期望范围内。