CN112297933A

CN112297933A - 控制从充电源到电动车辆的功率分配的系统和方法

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Publication number: CN112297933A
Application number: CN202010758200.9A
Authority: CN
Inventors: 王跃云; D.J.布鲁克斯; J-M.康; D.K.格林
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2019-08-01
Filing date: 2020-07-31
Publication date: 2021-02-02
Anticipated expiration: 2040-07-31
Also published as: CN112297933B; US20210031643A1; US11203265B2

Abstract

本文中公开了控制从充电源到具有电池的电动车辆的功率分配的系统和方法。该系统包括多个开关，所述多个开关可选择性地连接在充电源、电池和热电路之间。控制器被构造成控制所述多个开关的操作来为电动车辆提供多种设置。控制器被构造成部分地基于来自移动应用程序的触发信号从所述多种设置中进行选择。所述多种设置包括外部功率模式、充电模式、放电模式以及混合充电和调节模式。混合充电和调节模式允许在对电池和车辆的车厢中的至少一者进行热调节的同时对电池充电。混合充电和调节模式使得能够在热调节功率（P_T）和充电功率（P_C）之间进行功率分流。

Description

控制从充电源到电动车辆的功率分配的系统和方法

技术领域

引言

本公开涉及一种用于控制从充电源到具有电池的电动车辆的功率分配的系统和方法。在过去的几年中，纯电动车辆和部分电动车辆的使用已大大增加，这些车辆采用电池作为排他性或非排他性的推进源。电池需要定期充电，并且可被用作为用于车辆的多个部件（包括高压部件和低压部件两者）的能量源。在某些温度（诸如，冰点以下的温度）下，电池的充电和放电可能不是最佳的。

背景技术

无。

发明内容

本文中公开了控制从充电源到具有电池的电动车辆的功率分配的系统和方法。热电路被构造成选择性地从充电源接收功率。该系统包括多个开关，所述多个开关可选择性地连接在充电源、电池和热电路之间。控制器被构造成控制所述多个开关的操作来为电动车辆提供多种设置。移动应用程序被构造成与控制器进行界面连接，其中移动应用程序被存储在移动装置上。

控制器包括处理器和其上记录有指令的有形非暂时性存储器。控制器被构造成部分地基于来自移动应用程序的触发信号从所述多种设置中进行选择。所述多种设置包括外部功率模式、充电模式、放电模式以及混合充电和调节模式。混合充电和调节模式允许在对电池和电动车辆的内部车厢中的至少一者进行热调节的同时对电池充电。混合充电和调节模式使得能够在热调节功率（P_T）和充电功率（P_C）之间进行功率分流。

移动应用程序被构造成当多个因素满足相应的预定义标准时发送触发信号。所述多个因素可包括预定义的警报设立时间、预测的出发时间和电池温度中的至少一者。云单元可被构造成与移动应用程序和控制器进行界面连接并向移动应用程序和控制器提供用户配置文件数据。用户配置文件数据可包括记录的出发时间历史、在平均车辆启动时间处的车厢温度、在平均车辆启动时间处的电池温度以及在平均车辆启动时间处的电池电量状态。

移动应用程序可被构造成确定电动车辆在预定义的警报设立时间处是否不在充电（诸如例如，未插入到充电源中）。当电动车辆在预定义的警报设立时间不在充电时，移动应用程序被构造成：确定电池和内部车厢中的至少一者的预热时间；以及提醒用户在出发时间之前利用外部功率模式将电动车辆连接到充电源历时至少第一持续时间。第一持续时间大于预热时间，从而允许在出发时间之前有足够的时间对电池进行预热。

电池的预热时间（t）可至少部分地基于电池温度（T_b），使得：

。此处，dQ是从电池释放的热量，h是热交换系数，A是电池的有效表面积，T_c,out是被构造成冷却电池的冷却剂的温度，T_a是环境温度，M_b是电池的质量，并且C_pb是电池热容量。

所述多个开关可包括：第一开关，其选择性地将充电源连接到控制器；第二开关，其选择性地将控制器连接到电池；以及第三开关，其选择性地将控制器连接到热电路。第三开关可连接在第二开关上游的第一结点处。当第一开关、第二开关和第三开关各自闭合时，混合充电和调节模式是操作的。当第一开关和第三开关闭合且第二开关断开时，外部功率模式是操作的，其中外部功率模式被构造成将电池与充电源断开连接。当第一开关和第二开关闭合且第三开关断开时，充电模式是操作的。当第二开关和第三开关闭合且第一开关断开时，放电模式是操作的。

在替代构型中，所述多个开关包括：第一开关，其选择性地将充电源连接到控制器；第二开关，其选择性地将控制器连接到电池；第三开关，其选择性地将控制器连接到热电路；以及第四开关，其选择性地将控制器连接到热电路。在替代构型中，第三开关连接在第二开关下游的第一结点处。第四开关连接在第二开关上游的第二结点和第三开关下游的第三结点处。此处，当第一开关、第二开关和第三开关各自闭合且第四开关断开时，混合充电和调节模式是操作的。当第一开关和第四开关闭合、第二开关和第三开关断开时，外部功率模式是操作的。当第一开关和第二开关闭合、第三开关和第四开关断开时，充电模式是操作的。当第一开关、第二开关和第四开关断开、第三开关闭合时，放电模式是操作的。

当电池温度小于或等于第一阈值时，控制器和移动应用程序中的至少一者可被构造成选择外部功率模式以对电池进行热调节，使得电池电流为零。当电池温度高于第一阈值且低于第二阈值时，控制器和移动应用程序中的至少一者可被构造成从所述多种设置中选择混合充电和调节模式并选择用于对电池充电的恒压充电模态。此处，调节功率（P_T）和充电功率（P_C）之间的功率分流部分地基于来自充电源的相应电压（V_c）和电池电流（I_b），使得：P_T= (P_C–I_b*V_c)。

当电池温度处于或高于第二阈值时，控制器和移动应用程序中的至少一者可被构造成从所述多种设置中选择混合充电和调节模式并选择用于对电池充电的恒流充电模态。此处，调节功率（P_T）和充电功率（P_C）之间的功率分流部分地基于电池的相应电压（V_b）和电池电流（I_b），使得：P_T= (P_C–I_b*V_b)。

本发明提供了以下技术方案：

1. 一种控制从充电源到具有电池的电动车辆的功率分配的系统，所述系统包括：

热电路，其被构造成选择性地从所述充电源接收功率；

多个开关，其可选择性地连接在所述充电源、所述电池和所述热电路之间；

控制器，其被构造成控制所述多个开关的操作来为所述电动车辆提供多种设置，所述多种设置包括外部功率模式、充电模式、放电模式以及混合充电和调节模式；

移动应用程序，其被构造成与所述控制器进行界面连接，所述移动应用程序存储在移动装置上；

其中，所述控制器包括处理器和其上记录有指令的有形非暂时性存储器，所述指令的执行引起所述控制器部分地基于来自所述移动应用程序的触发信号从所述多种设置中进行选择；并且

其中，所述混合充电和调节模式允许在对所述电池和所述电动车辆的内部车厢中的至少一者进行热调节的同时对所述电池充电，所述混合充电和调节模式使得能够在热调节功率（P_T）和充电功率（P_C）之间进行功率分流。

2. 根据技术方案1所述的系统，其中：

所述移动应用程序被构造成当多个因素满足相应的预定义标准时发送所述触发信号；并且

所述多个因素包括预定义的警报设立时间、预测的出发时间和电池温度中的至少一者。

3. 根据技术方案2所述的系统，其还包括：

云单元被构造成与所述移动应用程序和所述控制器进行界面连接并向所述移动应用程序和所述控制器提供用户配置文件数据；并且

其中，所述用户配置文件数据包括记录的出发时间历史、在平均车辆启动时间处的车厢温度、在所述平均车辆启动时间处的电池温度以及在所述平均车辆启动时间处的电池电量状态。

4. 根据技术方案1所述的系统，其中：

所述移动应用程序被构造成确定所述电动车辆在预定义的警报设立时间处是否不在充电；并且

当所述电动车辆在所述预定义的警报设立时间处不在充电时，所述移动应用程序被构造成：

确定所述电池和所述内部车厢中的至少一者的预热时间；以及

提醒用户在出发时间之前利用所述外部功率模式将所述电动车辆连接到所述充电源历时至少第一持续时间，所述第一持续时间大于所述预热时间。

5. 根据技术方案4所述的系统，其中：

所述电池的所述预热时间（t）部分地基于电池温度（T_b），使得：

；并且

其中，dQ是从所述电池释放的热量，h是热交换系数，A是所述电池的有效表面积，T_c,out是被构造成冷却所述电池的冷却剂的温度，T_a是环境温度，M_b是所述电池的质量，并且C_pb是电池热容量。

6. 根据技术方案1所述的系统，其中：

所述多个开关包括：第一开关，其选择性地将所述充电源连接到所述控制器；第二开关，其选择性地将所述控制器连接到所述电池；以及第三开关，其选择性地将所述控制器连接到所述热电路；

所述第三开关连接在所述第二开关上游的第一结点处；

当所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关各自闭合时，所述混合充电和调节模式是操作的；

当所述第一开关和所述第三开关闭合且所述第二开关断开时，所述外部功率模式是操作的，所述外部功率模式被构造成将所述电池与所述充电源断开连接；

当所述第一开关和所述第二开关闭合且所述第三开关断开时，所述充电模式是操作的；并且

当所述第二开关和所述第三开关闭合且所述第一开关断开时，所述放电模式是操作的。

7. 根据技术方案1所述的系统，其中：

所述多个开关包括：第一开关，其选择性地将所述充电源连接到所述控制器；第二开关，其选择性地将所述控制器连接到所述电池；第三开关，其选择性地将所述控制器连接到所述热电路；以及第四开关，其选择性地将所述控制器连接到所述热电路；

所述第三开关连接在所述第二开关下游的第一结点处；

所述第四开关连接在所述第二开关上游的第二结点和所述第三开关下游的第三结点处；

当所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关各自闭合且所述第四开关断开时，所述混合充电和调节模式是操作的；

当所述第一开关和所述第四开关闭合、所述第二开关和所述第三开关断开时，所述外部功率模式是操作的；

当所述第一开关和所述第二开关闭合、所述第三开关和所述第四开关断开时，所述充电模式是操作的；并且

当所述第一开关、所述第二开关和第四开关断开、所述第三开关闭合时，所述放电模式是操作的。

8. 根据技术方案1所述的系统，其中：

当电池温度小于或等于第一阈值时，所述控制器和所述移动应用程序中的至少一者被构造成选择所述外部功率模式以对所述电池进行热调节，使得电池电流为零。

9. 根据技术方案8所述的系统，其中：

当所述电池温度高于所述第一阈值且低于第二阈值时，所述控制器和所述移动应用程序中的至少一者被构造成从所述多种设置中选择所述混合充电和调节模式并选择用于对所述电池充电的恒压充电模态；并且

所述调节功率（P_T）和所述充电功率（P_C）之间的所述功率分流部分地基于来自所述充电源的相应电压（V_c）和所述电池电流（I_b），使得：P_T= (P_C–I_b*V_c)。

10. 根据技术方案9所述的系统，其中：

当所述电池温度处于或高于所述第二阈值时，所述控制器和所述移动应用程序中的至少一者被构造成从所述多种设置中选择所述混合充电和调节模式并选择用于对所述电池充电的恒流充电模态；并且

所述调节功率（P_T）和所述充电功率（P_C）之间的功率分流部分地基于所述电池的所述相应电压（V_b）和所述电池电流（I_b），使得：P_T= (P_C–I_b*V_b)。

11. 一种控制从充电源到具有电池和控制器的电动车辆的功率分配的方法，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：

将热电路构造成选择性地从所述充电源接收功率；

将多个开关连接在所述充电源、所述电池和所述热电路之间；

经由所述控制器控制所述多个开关的操作来为所述电动车辆提供多种设置，所述多种设置包括外部功率模式、充电模式、放电模式以及混合充电和调节模式；

将所述混合充电和调节模式构造成允许在对所述电池和所述电动车辆的内部车厢中的至少一者进行热调节的同时对所述电池充电，所述混合充电和调节模式使得能够在热调节功率（P_T）和充电功率（P_C）之间进行功率分流；

将移动应用程序存储在移动装置上并且将所述控制器构造成与所述移动应用程序进行界面连接；以及

经由所述控制器部分地基于来自所述移动应用程序的触发信号从所述多种设置中进行选择。

12. 根据技术方案11所述的方法，其还包括：

将所述移动应用程序构造成当多个因素满足相应的预定义标准时发送所述触发信号；并且

将预定义的警报设立时间、预测的出发时间和电池温度中的至少一者包括在所述多个因素中。

13. 根据技术方案12所述的方法，其还包括：

将云单元构造成与所述移动应用程序和所述控制器进行界面连接并向所述移动应用程序和所述控制器提供用户配置文件数据；并且

将记录的出发时间历史、在平均车辆启动时间处的车厢温度、在所述平均车辆启动时间处的电池温度以及在所述平均车辆启动时间处的电池电量状态包括在所述用户配置文件数据中。

14. 根据技术方案11所述的方法，其还包括：

将所述移动应用程序构造成确定所述电动车辆在预定义的警报设立时间处是否不在充电；

当所述电动车辆在所述预定义的警报设立时间处不在充电时，经由所述移动应用程序来确定所述电池和所述内部车厢中的至少一者的预热时间；以及

15. 根据技术方案14所述的方法，其还包括：

部分地基于电池温度（T_b）来确定所述电池的所述预热时间（t），使得：

；并且

16. 根据技术方案11所述的方法，其还包括：

提供所述多个开关，所述多个开关具有：第一开关，其选择性地将所述充电源连接到所述控制器；第二开关，其选择性地将所述控制器连接到所述电池；以及第三开关，其选择性地将所述控制器连接到所述热电路；

将所述第三开关连接在所述第二开关上游的第一结点处；

当所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关各自闭合时，操作所述混合充电和调节模式；

当所述第一开关和所述第三开关闭合且所述第二开关断开时，操作所述外部功率模式，所述外部功率模式被构造成将所述电池与所述充电源断开连接；

当所述第一开关和所述第二开关闭合且所述第三开关断开时，操作所述充电模式；并且

当所述第二开关和所述第三开关闭合且所述第一开关断开时，操作所述放电模式。

17. 根据技术方案11所述的方法，其还包括：

提供所述多个开关，所述多个开关具有：第一开关，其选择性地将所述充电源连接到所述控制器；第二开关，其选择性地将所述控制器连接到所述电池；第三开关，其选择性地将所述控制器连接到所述热电路；以及第四开关，其选择性地将所述控制器连接到所述热电路；

将所述第三开关连接在所述第二开关下游的第一结点处；

将所述第四开关连接在所述第二开关上游的第二结点和所述第三开关下游的第三结点处；

当所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关各自闭合且所述第四开关断开时，操作所述混合充电和调节模式；

当所述第一开关和所述第四开关闭合且所述第二开关和所述第三开关断开时，操作所述外部功率模式；

当所述第一开关和所述第二开关闭合且所述第三开关和所述第四开关断开时，操作所述充电模式；并且

当所述第一开关、所述第二开关和第四开关断开且所述第三开关闭合时，操作所述放电模式。

18. 根据技术方案11所述的方法，其还包括：

当电池温度小于或等于第一阈值时，经由所述控制器和所述移动应用程序中的至少一者来选择所述外部功率模式以对所述电池进行热调节，使得电池电流为零；

当所述电池温度高于所述第一阈值且低于第二阈值时，经由所述控制器和所述移动应用程序中的至少一者来从所述多种设置中选择所述混合充电和调节模式；以及

当所述电池温度高于所述第一阈值且低于所述第二阈值时选择用于对所述电池充电的恒压充电模态，并且将所述调节功率（P_T）和所述充电功率（P_C）之间的所述功率分流构造成部分地基于来自所述充电源的相应电压（V_c）和所述电池电流（I_b），使得：P_T= (P_C–I_b*V_c)。

19. 根据技术方案18所述的方法，其还包括：

当所述电池温度处于或高于所述第二阈值时，经由所述控制器和所述移动应用程序中的至少一者来从所述多种设置中选择所述混合充电和调节模式；并且

当所述电池温度处于或高于所述第二阈值时选择用于对所述电池充电的恒流充电模态，并且将所述调节功率（P_T）和所述充电功率（P_C）之间的所述功率分流构造成部分地基于所述电池的所述相应电压（V_b）和所述电池电流（I_b），使得：P_T= (P_C–I_b*V_b)。

20. 一种电动车辆，其包括：

电池，其被构造成至少部分地提供推进能量；

被构造成对所述电池进行热调节的热电路，所述热电路被构造成选择性地从充电源接收功率；

控制器，其被构造成控制所述多个开关的操作来为所述电动车辆提供多种设置，所述控制器包括处理器和其上记录有指令的有形非暂时性存储器；

其中，所述控制器被构造成部分地基于来自所述移动应用程序的触发信号从所述多种设置中进行选择，所述多种设置包括外部功率模式、充电模式、放电模式以及混合充电和调节模式；并且

当结合附图理解时，本公开的以上特征和优点以及其他特征和优点容易从用于实施本公开的最佳模式的以下详细描述显而易见。

附图说明

图1是将功率从充电源分配到电动车辆的系统的示意性图示，该电动车辆具有电池、多个开关和被构造成与移动应用程序进行界面连接的控制器；

图2是图1中所示的所述多个开关的替代构型的示意性片断图示；

图3是示出竖直轴线上的电池温度和水平轴线上的估计的热调节时间的示意性示例曲线图；

图4是可由图1的控制器和/或移动应用程序执行的方法的示意性流程图；以及

图5是可由图1的控制器和/或移动应用程序执行的混合协议的示意性流程图。

具体实施方式

参考附图，其中，相同的附图标记指代相同的部件，图1示意性地图示了用于控制到可再充电能量存储单元（本文中称为电池12）和电动车辆14的其他部件的功率分配的系统10。从充电源16引导功率，该充电源可以是零售充电站、工业单元、家庭单元或其他单元。电动车辆14可以是移动平台，诸如但不限于乘用车、运动型多用途车、轻型卡车、重型车辆、ATV、小型货车、公共车辆、运输车辆、自行车、机器人、农用器具（例如，拖拉机）、运动相关装备（例如，高尔夫球车）、船只、飞机和火车。电动车辆14可采取许多不同的形式，并且可以是部分电动或完全电动的。

参考图1，可通过操作性地连接到充电源16的用户界面18来促进与充电源16的通信。参考图1，系统10包括热电路20，该热电路被构造成选择性地从充电源16接收功率。热电路20包括高压加热器22、加压泵24和箱26。热流体（本文中称为冷却剂28）存储在箱26中并经由加压泵24递送到加热器22。冷却剂28可离开加热器22并进入嵌入电池12中或以其他方式热连接到电池12的冷却部分30（例如，冷却板）以用于调节电池12的温度的目的。热电路20还可包括电池冷却器或蒸发器32、空气压缩机34和冷凝器36，它们各自协同工作以根据需要降低冷却剂28的温度。将理解，热电路20可包括本领域技术人员可用的其他部件和电路。

参考图1，多个开关S可选择性地连接在充电源16、电池12和热电路20之间。所述多个开关S在处于接通（ON）状态时启用相应的电路连接，并且在处于断开（OFF）状态时禁用所述相应的电路连接。所述多个开关S可以是接头接触开关并且可由半导体组成。在一个示例中，所述多个开关S是硅MOSFET开关。可采用本领域技术人员可用的其他开关。电池12可包括具有不同化学物质的可再充电单元，包括但不限于锂离子、锂铁、镍金属氢化物和铅酸电池，其中单元的数量基于手头的应用而变化。

参考图1，控制器C被构造成控制所述多个开关S的操作来为电动车辆14提供多种（功率）设置。控制器C包括至少一个处理器P和至少一个存储器M（或非暂时性的有形的计算机可读存储介质），所述存储器上记录有指令以用于执行用于控制从充电源16到电动车辆14的功率分配的方法300。存储器M可以存储控制器可执行的指令集，并且处理器P可以执行存储在存储器M中的控制器可执行的指令集。

参考图1，移动应用程序38被构造成与控制器C进行界面连接。移动应用程序38可存储在移动装置40（诸如，由电动车辆14的用户操作的智能手机）上。附加地，控制器C和/或移动应用程序38可经由用户界面18与充电源16通信。控制器C被构造成部分地基于来自移动应用程序38的触发信号从所述多种设置中进行选择。移动应用程序38被构造成当多个因素满足相应的预定义标准时发送触发信号。所述多个因素可包括预定义的警报设立时间、预测的出发时间、插入式电量状态和电池温度。移动应用程序38可与控制器C通信，使得它有权访问控制器C中的数据。

参考图1，云单元42可被构造成与移动应用程序38和控制器C进行界面连接并向移动应用程序38和控制器C提供用户配置文件数据。用户配置文件数据可包括记录的出发时间历史、在平均车辆启动时间处的车厢温度、在平均车辆启动时间处的电池温度以及在平均车辆启动时间处的电池电量状态。参考图1，控制器C、云单元42和移动应用程序38可通过网络连接46进行通信，该网络连接可以是近程网络或远程网络。云单元42可以是公共、私有或商业信息源。替代地，移动应用程序38可内置到电动车辆14的信息娱乐系统中并在其上运行。可采用本领域技术人员可用的移动应用程序38（“apps”）的电路和部件。

参考图1，热电路20操作性地连接到辅助电源48，以用于热调节电动车辆14的各种部件。例如，可引导由充电源16供应的功率以用于热调节电动车辆14的内部车厢50。在一个示例中，由充电源16供应的功率处于相对高的电压（例如，360伏至400伏），辅助电源48被构造成供应相对低的电压（例如，12伏）并且采用DC-DC转换器52作为中间件。

可控制所述多个开关S来为电动车辆14提供多种设置，包括外部功率模式、充电模式、放电模式以及混合充电和调节模式。混合充电和调节模式被构造成允许在对电池12和内部车厢50中的至少一者进行热调节的同时对电池12充电。混合充电和调节模式使得能够在热调节功率（P_T）和充电功率（P_C）之间进行（总可用功率的）功率分流。移动应用程序38可被构造成允许以混合充电和调节模式对电池12和内部车厢50进行按需的预调节。

参考图1，所述多个开关S包括：第一开关54，其选择性地将充电源16连接到控制器C；第二开关56，其选择性地将控制器连接到电池12；以及第三开关58，其选择性地将控制器C连接到热电路20。在图1中所示的第一构型中，第三开关58连接在第二开关56上游的第一结点60处。在第一构型中，当第一开关54、第二开关56和第三开关58各自闭合时，混合充电和调节模式是操作的。当第一开关54和第三开关58闭合且第二开关56断开时,外部功率模式是操作的。外部功率模式被构造成将电池12与充电源16断开连接。当第一开关54和第二开关56闭合且第三开关58断开时，充电模式是操作的。当第二开关56和第三开关58闭合且第一开关54断开时，放电模式是操作的。在放电模式中，电池12将向电动马达（未示出）提供能量，该电动马达向电动车辆14提供推进功率。

图2是所述多个开关S的替代构型的示意性片断图示。此处，所述多个开关S包括：第一开关154，其选择性地将充电源16连接到控制器C；第二开关156，其选择性地将控制器C连接到电池12；以及第三开关158，其选择性地将控制器C连接到热电路20。替代构型包括第四开关159，该第四开关选择性地将控制器C连接到热电路20。参考图2，第三开关158连接在第二开关156下游的第一结点160处。第四开关159连接在第二开关156上游的第二结点162和第三开关158下游的第三结点164处。

在图2的替代构型中，当第一开关154、第二开关156和第三开关158各自闭合且第四开关159断开时，混合充电和调节模式是操作的。当第一开关154和第四开关159闭合、第二开关156和第三开关158断开时，外部功率模式是操作的。参考图2，当第一开关154和第二开关156闭合、第三开关158和第四开关159断开时，充电模式是操作的。当第一开关154、第二开关156和第四开关159断开、第三开关158闭合时，放电模式是操作的。

现在参考图3，示出了竖直轴线上的电池温度（T_b）和水平轴线上的（电池12的）预热时间的示意性示例曲线图。第一迹线202和第二迹线204针对第一可用功率和第二可用功率示出了相对于预热时间的电池温度，该第一可用功率大于该第二可用功率。起始温度由T_S指示。如图3中所示，第一预热时间（t₁）和第二预热时间（t₂）分别指示在第一可用功率和第二可用功率下达到期望的电池温度206（从起始温度T_S起）所需的时间。控制器C和移动应用程序38中的至少一者可被构造成以不同的功率水平生成多条迹线，以表示随时间推移的电池温度。

现在参考图4，示出了方法300的流程图。方法300可存储在图1的控制器C和移动应用程序38中的至少一者上并且可由其执行。方法300不需要以本文中所叙述的特定顺序来应用，并且可动态地执行。此外，将理解，可省略一些步骤。如本文中所使用的，术语“动态的”和“动态地”描述了实时执行并且以监测或以其他方式确定参数的状态和在例程的执行期间或例程执行的迭代之间规则地或定期地更新参数状态为特征的步骤或过程。

方法300在框302处开始，在该框处，确定是否已从移动应用程序38接收到触发信号。如果是这样，则方法300进行到框304。如果不是，则方法300结束。移动应用程序38可被构造成当多个因素满足相应的预定义标准时发送触发信号。所述多个因素可包括预定义的警报设立时间（例如，用户的唤醒时间）、在预测的出发时间之前的特定时间（例如，1小时）以及电池温度（例如，低于特定温度）。

依据框304，移动应用程序38和/或控制器C被构造成确定电动车辆14是否插入到充电源16中。如果电动车辆14在预定义的警报设立时间处不在充电（例如，未插入到充电源16中），则依据图4的框306，移动应用程序38和/或控制器C可被构造成确定电池12和内部车厢50中的至少一者的预热时间并与用户通信以在出发时间之前利用外部功率模式将电动车辆14连接或插入到充电源16历时第一持续时间。第一持续时间被选择为大于预热时间，以允许在预期的出发时间之前有足够的时间进行预热。

可使用本领域技术人员可用的方法和技术部分地基于下文所描述的方程式（1）、（2）和（3）来对电池12的预热时间进行建模。该方法可包括使用诸如MATLAB或C++之类的软件进行数值模拟。电池的预热时间（t）可部分地基于电池温度（T_b），使得：

（方程式1）。

此处，dQ是在电池12正在充电的情况下从电池12释放的热量，h是热交换系数，A是电池12的有效表面积，T_c,out是离开加热器22并进入电池12的冷却部分30的冷却剂28的温度，T_a是环境温度，M_b是电池的质量，并且C_pb是电池热容量。电池12、冷却剂28、加热器22和泵24之间的热交换可由以下方程式表示：

（方程式2）。

（方程式3）。

此处（除以上参数之外），T_c,in是进入加热器22的冷却剂28的温度，

是冷却剂28的流速，dQh是从加热器22转移到冷却剂28的热量，M_c是冷却剂28的质量，并且C_pc是冷却剂28的热容量。

可使用本领域技术人员可用的车厢气候热模型或查找表来获得内部车厢50的预热时间。至车厢气候热模型的输入因子可包括期望的车厢温度、循环的车厢空气流速、可用的冷却或加热功率、环境温度以及内部车厢50中的空气、壁和座椅的热容因子。附加地，依据图4的框308，移动应用程序38和/或控制器C可被构造成激活无线充电源16（如果充电源16是无线充电器）以在出发时间之前通过外部功率模式递送功率历时第一持续时间。

当电动车辆14插入到充电源16中时，方法300从框304进行到框310。在框310中，移动应用程序38和/或控制器C被构造成确定电池温度是否小于或等于第一阈值（T₀）。在一个示例中，第一阈值（T₀）是0摄氏度。如果是这样，则方法300进行到框312，在该框处，选择外部功率模式以对电池12进行热调节。电池电流被构造成在外部功率模式下为零。如由线314所指示的，方法300从框312循环回到框310，直到电池温度高于第一阈值（T₀）为止。

依据框310，如果电池温度大于第一阈值（T₀），则方法300进行到框316，在该框处，移动应用程序38和/或控制器C被构造成确定充电源16是否处于相对高的电压。如果充电源16处于相对低的电压（诸如，110伏），则方法300进行到框318，在该框处，选择顺序协议。顺序协议涉及：首先使用充电模式对电池12充电，且然后利用外部功率模式对内部车厢50（或其他部件）进行热调节。如果充电源16处于相对高的电压（诸如，240伏），则方法300进行到框320，在该框处，可选择顺序协议抑或混合协议400。

在图5中示出了混合协议400的流程图。依据图5的框402，移动应用程序38和/或控制器C被构造成确定电池温度是否高于第一阈值（T₀）且低于第二阈值（T₁）。如果是这样，则混合协议400进行到框408。在一个示例中，第一阈值（T₀）是32华氏度，且第二阈值（T₁）是45华氏度。可基于手头的应用来选择各种阈值。

当电池温度高于第二阈值（T₁）时，混合协议400从框402进行到框404。依据框404，控制器C和移动应用程序38中的至少一者被构造成从所述多种设置中选择混合充电和调节模式并选择用于对电池12充电的恒流充电模态。此处，调节功率（P_T）和充电功率（P_C）之间的功率分流部分地基于电池12的相应电压（V_b）和电池电流（I_b），使得：P_T= (P_C–I_b*V_b)。混合协议400从框404进行到框406，在该框406处，控制充电源16的加热/冷却PWM占空比以生成期望的加热或冷却功率来确保足够的功率。

在框408中，移动应用程序38和/或控制器C被构造成从所述多种设置中选择混合充电和调节模式连同用于对电池12充电的恒压充电模态。此处，调节功率（P_T）和充电功率（P_C）之间的功率分流部分地基于来自充电源的相应电压（V_c）和电池电流（I_b），使得：P_T=(P_C–I_b*V_c)。

接下来，依据框410，移动应用程序38和/或控制器C被构造成确定电池温度（Tb）是否高于目标预热温度（W）。在一个示例中，目标预热温度（W）被选择为60华氏度。如果是这样，则混合协议400进行到框416，在该框处，选择恒压充电模态抑或恒流充电模态来连续地对电池12充电。如果电池温度（T_b）小于目标预热温度（W），则混合协议400从框410进行到框412。

依据框412，控制器C和/或移动应用程序38被构造成确定电池12的电量状态（SOC）是否大于或等于预定义的目标电量状态（SOC_T）。可从与电池12通信的一个或多个传感器（未示出）获得电量状态。电量状态指的是相对于充满电的情况下可用的电量而言的可用于进行工作的存储电量并且可被视为对势能的评估，其在最小0％和最大100％之间扩展。如果是这样，则混合协议400从框412进行到框414，在该框414处，断开第二开关56、156（见图1和图2）以将电池12断开连接并停止对电池12充电。如果不是，则混合协议400循环回到框410。

总之，系统10允许在电动车辆14的预期的出发时间之前在不同的天气条件（诸如例如，在冰点以下的条件）下对电池12和/或内部车厢50进行智能预调节以及进行电池快速充电。对预调节的触发基于习得的个性化驾驶员行为以及移动应用程序38、来自云单元42的用户配置文件和电动车辆14的控制器C之间的通信。系统10具有允许电动车辆14的电气部件直接从诸如充电站16之类的源抑或从电池12灵活地获取能量的技术优点。因此，系统10改善了电动车辆14的运作。

图4至图5中的流程图图示了根据本公开的各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能的实施方式的架构、功能和操作。关于这一点，流程图或框图中的每个框可表示模块、段或代码的一部分，其包括用于实施（一个或多个）指定的逻辑功能的一个或多个可执行指令。还将注意，框图和/或流程图图示的每个框以及框图和/或流程图图示中的框的组合可由执行指定的功能或动作的基于专用硬件的系统或者专用硬件与计算机指令的组合来实施。这些计算机程序指令也可存储在计算机可读介质中，计算机可读介质可以指导控制器或其他可编程数据处理设备来以特定方式起作用，使得存储在计算机可读介质中的指令产生包括指令的制品，以实施流程图和/或框图的一个或多个框中指定的功能/动作。

图1的控制器C可以是电动车辆14的其他控制器的整体部分或者是操作性地连接到电动车辆14的其他控制器的单独模块。控制器C包括计算机可读介质（也称为处理器可读介质），该计算机可读介质包括参与提供可由计算机（例如，由计算机的处理器）读取的数据（例如，指令）的非暂时性（例如，有形）介质。这样的介质可采取许多形式，包括但不限于非易失性介质和易失性介质。非易失性介质可包括例如光盘或磁盘以及其他持久性存储器。易失性介质可包括例如动态随机存取存储器（DRAM），该DRAM可构成主存储器。这样的指令可通过包括同轴电缆、铜导线和光纤在内的一种或多种传输介质来传输，所述传输介质包含包括联接到计算机的处理器的系统总线的导线。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、其他磁性介质、CD-ROM、DVD、其他光学介质、打孔卡、纸带、具有孔图案的其他物理介质、RAM、PROM、EPROM、FLASH-EEPROM、其他存储器芯片或盒式磁带、或计算机可以从其读取的其他介质。

本文中所描述的查找表、数据库、数据存储库或其他数据存储器可包括用于存储、访问和检索各种种类的数据的各种种类的机制，包括分层数据库、文件系统中的一组文件、专有格式的应用程序数据库、关系数据库管理系统（RDBMS）等。每个这样的数据存储器可被包括在采用计算机操作系统（诸如，上文提到的计算机操作系统中的一个）的计算装置中，并且可经由网络以各种方式中的一种或多种被访问。文件系统可以是从计算机操作系统可访问的，并且可包括以各种格式存储的文件。RDBMS除了用于创建、存储、编辑和执行所存储的过程（诸如，上文提到的PL/SQL语言）的语言之外，还可采用结构化查询语言（SQL）。

详细和附图或图是对本公开的支持和描述，但是本公开的范围仅由权利要求书限定。虽然已详细描述了用于实施要求保护的公开的一些最佳模式和其他实施例，但是存在用于实践所附权利要求书中限定的本公开的各种替代性设计和实施例。此外，在附图中示出的实施例或本描述中提到的各种实施例的特性不必理解为彼此独立的实施例。相反，可能的是，在实施例的一个示例中描述的特性中的每一者可以与来自其他实施例的一个或多个其他期望的特性组合，从而导致没有以文字或通过参考附图来描述的其他实施例。因此，这样的其他实施例落入所附权利要求书的范围的框架内。

Claims

1.一种控制从充电源到具有电池的电动车辆的功率分配的系统，所述系统包括：

热电路，其被构造成选择性地从所述充电源接收功率；

2.根据权利要求1所述的系统，其中：

3.根据权利要求2所述的系统，其还包括：

4.根据权利要求1所述的系统，其中：

5.根据权利要求4所述的系统，其中：

；并且

6.根据权利要求1所述的系统，其中：

所述第三开关连接在所述第二开关上游的第一结点处；

7.根据权利要求1所述的系统，其中：

所述第三开关连接在所述第二开关下游的第一结点处；

8.根据权利要求1所述的系统，其中：

9.根据权利要求8所述的系统，其中：

10.根据权利要求9所述的系统，其中：