專利名稱：電池充電系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及用于電動車輛的電池充電系統(tǒng)，更具體地涉及一種充電系統(tǒng)，其響應(yīng)于操作者對所需車輛 行程或目的地的指示來估算車輛的充電持續(xù)時間。
背景技術(shù)：
在當(dāng)今世界，從車載電力儲存裝置(例如，電池)獲取一些或其全部電力的車輛可能需要從車外充電源-如公用電網(wǎng)或其它能量源定期再充電。從車外充電源獲取這種再充電能所需的時間量(即，充電持續(xù)時間)依賴于多種因素，包括所獲取的電荷量(例如，充電量)、車外充電源的可用性、車外充電源的特性(例如，其可提供充電的比率，即，充電率)和車載電池的特性(例如，它們可接受充電率)。與再充電相關(guān)的成本(即，充電成本)可能取決于充電量和其它因素，諸如車外充電源的位置(例如，充電位置)和充電所需的時間(即，充電時間)。充滿電動車輛的電池所需的充電持續(xù)時間已知超過八個小時。當(dāng)長的充電持續(xù)時間對操作者而言極其不方便時可能出現(xiàn)問題，如當(dāng)操作者有急事需要使用車輛并且/或者車外充電源的可用性受到限制或非常昂貴時。因此，操作者可能希望研究替代的辦法以獲得完全充電。此外，與季節(jié)性地或甚至每日地改變能量利用率的電力設(shè)施的實踐一致，充電提供者可操縱充電成本以便在非高峰時間鼓勵充電和不鼓勵在高峰時間充電。類似地，處于繁忙區(qū)域的能量提供者可評估接受充電服務(wù)的優(yōu)惠率。因此，操作者可能希望考慮可選的充電位置和/或充電時間。因此，期望提供一種發(fā)明，其能方便操作者對與操作者的電動車輛相關(guān)的充電持續(xù)時間、充電位置、充電時間和/或充電成本的管理以及操作者對所需行程和/或目的地信息的說明。期望提供一種發(fā)明，其可提供諸如充電持續(xù)時間和充電成本的信息給車輛操作者以方便操作者改進對操作者的時間和資金源的管理。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的一個示例性實施例中，電動車輛的電池充電系統(tǒng)包括操作者界面和配置成為車輛提供電力并從車外充電源獲取充電能量的電池。根據(jù)該實施例，操作者界面配置為接收限定所需車輛行程的操作者輸入并將其提供給充電控制器。充電控制器配置為接收操作者輸入、基于操作者輸入預(yù)測充電持續(xù)時間、將估算的充電持續(xù)時間提供給操作者界面以便顯示給操作者、并且響應(yīng)于操作者輸入來改變充電持續(xù)時間。在本發(fā)明的另一個示例性實施例中，一種對電池充電的方法包括接收限定所需車輛行程的操作者輸入，基于操作者輸入預(yù)測估算的充電持續(xù)時間，將估算的充電持續(xù)時間顯示給操作者，以及基于操作者輸入改變充電持續(xù)時間。方案I、一種用于電動車輛的電池充電系統(tǒng),該充電系統(tǒng)包括與車輛相關(guān)聯(lián)的一個或多個操作者界面，所述操作者界面配置為接收操作者輸入并將操作者輸入提供給與車輛相關(guān)聯(lián)的至少一個充電控制器；和
至少一個電池，其配置成為車輛提供電力并從車外充電源接收充電能量；其中該充電控制器配置為接收操作者輸入、至少部分地基于操作者輸入預(yù)測估算的充電持續(xù)時間、響應(yīng)于操作者輸入改變充電持續(xù)時間、以及將估算的充電持續(xù)時間提供給操作者界面以便顯示給操作者；其中操作者界面配置為從充電控制器接收估算的充電持續(xù)時間并將估算的充電持續(xù)時間顯示給操作者；并且其中操作者輸入限定所需車輛行程。方案2、如方案I的充電系統(tǒng)，其中操作者輸入限定操作者的使充電持續(xù)時間最小化的需要。 方案3、如方案I的充電系統(tǒng)，其中操作者輸入限定操作者對一個或多個電力消耗附件的計劃使用。方案4、如方案I的充電系統(tǒng)，其中操作者輸入限定所需車輛目的地。方案5、如方案4的充電系統(tǒng)，其中操作者輸入限定操作者確定到達所需車輛目的地的最早時間的需要。方案6、如方案I的充電系統(tǒng)，其中充電控制器配置為接收電池信息并至少部分地基于電池信息預(yù)測估算的充電持續(xù)時間。方案7、如方案6的充電系統(tǒng)，其中電池信息包括當(dāng)前充電狀態(tài)。方案8、如方案6的充電系統(tǒng)，其中電池信息包括電池存儲容量。方案9、如方案6的充電系統(tǒng)，其中電池信息包括電池性能估算。方案10、如方案I的充電系統(tǒng)，其中充電控制器配置為從車載源接收車載信息和至少部分地基于車載信息預(yù)測估算的充電持續(xù)時間。方案11、如方案10的充電系統(tǒng)，其中車載信息包括車輛的當(dāng)前位置。方案12、如方案10的充電系統(tǒng)，其中車載信息包括與車輛相關(guān)聯(lián)的歷史電力使用率。方案13、如方案I的充電系統(tǒng)，其中充電控制器配置為從車外源接收車外信息并至少部分地基于車外信息預(yù)測估算的充電持續(xù)時間。方案14、如方案13的充電系統(tǒng)，其中車外信息包括天氣信息。方案15、如方案13的充電系統(tǒng),其中車外信息包括交通信息。方案16、如方案13的充電系統(tǒng),其中車外信息包括與至少一個可選充電源相關(guān)聯(lián)的位置信息。方案17、如方案16的充電系統(tǒng),其中車外信息包括與至少一個可選充電源相關(guān)聯(lián)的能量成本信息。方案18、如方案16的充電系統(tǒng),其中車外信息包括與至少一個可選充電源相關(guān)聯(lián)的可用性信息。方案19、如方案16的充電系統(tǒng),其中車外信息包括與至少一個可選充電源相關(guān)聯(lián)的充電率信息。方案20、一種為電動車輛的電池充電的方法，該方法包括接收限定所需車輛行程的操作者輸入；至少部分地基于操作者輸入預(yù)測估算的充電持續(xù)時間；
將估算的充電持續(xù)時間顯示給操作者；以及基于操作者輸入改變充電持續(xù)時間。通過下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的詳細描述，本發(fā)明的以上特征和優(yōu)點以及其它特征和優(yōu)點將變得顯而易見。


在下面對各個實施例的詳細描述中，僅僅通過示例展示了其它特征、優(yōu)點和細節(jié)，該詳細描述參考附圖來進行，附圖中圖I是為電動車輛充電的示例性系統(tǒng)的示意圖；圖2是為電動車輛的電池充電的示例性方法的流程圖；和 圖3是為電動車輛充電的系統(tǒng)的示例性操作者界面的圖示。
具體實施例方式以下描述本質(zhì)上僅僅是示例性的且并非旨在限制本發(fā)明、其應(yīng)用或使用。應(yīng)當(dāng)理解的是，在所有附圖中，相應(yīng)的附圖標(biāo)記表示相同或相應(yīng)的部件和特征。根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例,如圖I所示，為電動車輛101的電池120充電的示例性系統(tǒng)100包括充電控制器130，該充電控制器130與車輛101相關(guān)聯(lián)并通過與車輛相關(guān)聯(lián)的操作者界面140 (例如，交互式顯示器、指示器、進度指示、開關(guān)、手柄、觸摸屏、語音、按鈕、撥盤等等)與操作者通信。電池120配置成根據(jù)充電控制器130的動作為車輛101提供電力并從車外充電源110接收充電能量。操作者界面140配置為接收操作者輸入并使這些輸入可被與車輛101相關(guān)聯(lián)的充電控制器130使用。在示例性實施例中，操作者界面140是車載導(dǎo)航系統(tǒng)并向操作者提供充電信息134且允許操作者將充電優(yōu)選信息142提供給充電控制器130。通過充電控制器130的操作，充電優(yōu)選信息142可改變電池120將被充電的程度。充電控制器130還使用充電優(yōu)選信息142產(chǎn)生充電信息134，操作者界面140可將充電信息顯示給操作者以使操作者能夠改進對時間和資金源的管理。充電控制器130配置為接收包含在充電優(yōu)選信息142中的操作者輸入并使用該信息至少部分地基于操作者輸入來預(yù)測估算的充電持續(xù)時間。在示例性實施例中，例如，操作者輸入通過限定特定目的地來限定所需車輛行程。在示例性實施例中，估算的充電持續(xù)時間表示預(yù)測的、電池接收足以使車輛能達到所需行程或到達所需目的地的充電量所需的時間量。當(dāng)?shù)竭_所需目的地所需的充電量小于完全充電量時，充電控制器130還可配置為響應(yīng)于操作者輸入來改變充電持續(xù)時間(例如，通過將充電持續(xù)時間限制為僅僅使車輛能夠到達目的地的必要時間長度)并提供估算的充電持續(xù)時間給操作者界面140以向操作者顯
/Jn ο充電控制器130還可通過通信模塊150與遠程設(shè)備160通信，通信模塊150可以任意適合的已知方式(例如，收發(fā)器、OnStar通信系統(tǒng)、蜂窩電話)與遠程通信設(shè)備之間來回發(fā)送和接收信息并且還可儲存信息用于以后使用。為了與遠程設(shè)備160通信，充電控制器130為通信模塊150提供車載信息132，通信模塊150傳送用于遠程設(shè)備160接收的分程中繼車載信息154。通信模塊150還接收來自遠程設(shè)備160的車外信息162，并傳送供充電控制器130使用的中繼車外信息152。在示例性實施例中，充電控制器130通過通信模塊150與遠程設(shè)備160通信，通信模塊150可以是諸如OnStar通信系統(tǒng)的通信系統(tǒng)。充電控制器130還可從包括來自電池120或其它源的電池信息122的多個其它源接收信息。電池信息122可包括如電池類型、電池性能特征、電池充電狀態(tài)、電池存儲容量、電池溫度、電流消耗、電壓、和其它與電池相關(guān)的有用參數(shù)。車載信息132可包括任意電池信息122以及由充電控制器130收集的其它車輛信息136如位置、附件設(shè)置、歷史電力使用、環(huán)境溫度、濕度、海拔，和充電優(yōu)選信息142。充電優(yōu)選信息142可包括操作者提供的信息，如充電控制模式、所需行程或目的地、充電可用資金、充電可用時間、預(yù)期的附件使用、操作者確定到達所需車輛目的地的最早時間的需求、操作者最小化充電持續(xù)時間的需求、和/或其它可能影響到達目的地所需的充電量的參數(shù)。充電信息134可包括對操作者有用的信息，如所需充電持續(xù)時間、預(yù)期的充電成本、可用的車輛行程、可用充電量使車輛能到達預(yù)定目的地的可能性、和其它對操作者有用的信息。中繼車載信息154可包括車載信息132。車外信息162可包括對計劃充電日程有 用的信息，如位置、可用性、等待時間、和與其它充電設(shè)備相關(guān)的充電成本。車外信息162還可包括定期更新的算法/軟件。中繼車外信息152包括車外信息162。在示例性實施例中，電池120從充電源110接收能量(即，通過充電源110充電)，并且充電控制器130可控制由電池120接收的充電能量的接收。例如，在接收電池信息122和充電優(yōu)選信息142以及中繼車外信息152時，充電控制器130產(chǎn)生車載信息132和充電信息134并根據(jù)充電控制器130使用的算法執(zhí)行電池120充電的控制。定期地，新的算法可以從遠程設(shè)備160傳送到充電控制器130。圖2示出了用于為電動車輛的電池充電的示例性方法200。如圖2所示，在操作210處，從操作者界面接收界面信息。該信息可限定所需目的地并且可包括充電優(yōu)選信息。在操作220處，接收車載信息，該信息限定車輛的當(dāng)前位置并可包括如這里描述的其它車輛信息。在操作230處，接收車外信息，該信息包括交通、天氣情況、中間充電站的地形位置，并且可包括中繼車外信息。一旦獲取到所需信息，在步驟240處，該系統(tǒng)確定所需的充電量。在示例性實施例中，該系統(tǒng)使用軟件解釋相關(guān)信息并在考慮交通、天氣、附件使用、和其它相關(guān)考慮因素的情況下確定使車輛能夠到達預(yù)期目的地所需的充電量。這可以使用任意合適的技術(shù)、基于例如具有使用作為距離、天氣、交通、電池溫度、和其它相關(guān)信息的函數(shù)的充電經(jīng)驗來完成。在操作250處，該系統(tǒng)計算獲取在操作240處確定的所需充電量需要多長時間(即，最小充電持續(xù)時間)。該預(yù)測的充電持續(xù)時間基于所需的充電量以及該系統(tǒng)存儲的歷史數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)可包括經(jīng)驗充電率和能量使用情況。在操作260處，所需充電量和所需充電持續(xù)時間通過界面?zhèn)魉筒@示以供操作者使用。該信息的顯示使操作者能夠知道在操作者出發(fā)前往預(yù)定目的地之前車輛需要被插上電源多長時間。基于這一信息，操作者可修改提供給界面的信息以便操作210到260可以重復(fù)進行。在操作270處，在充電期間可監(jiān)測電池的充電狀態(tài)以便在操作280處可以基于充電期間的充電狀態(tài)的變化來確定實際充電率。該信息可使操作250重復(fù)進行以便修改獲取在操作240處確定的所需充電量所需要的充電持續(xù)時間的計算。在操作290處，可以追蹤充電性能以便維持并更新該系統(tǒng)的操作中使用的充電歷史。最后，在操作299處，當(dāng)已經(jīng)獲得足夠的充電量或當(dāng)操作者通過界面發(fā)出命令時，該系統(tǒng)可以終止充電。因而，該系統(tǒng)和方法使操作者能在特定時刻及時做出是否以及何時減少用于車輛充電的時間量的精明選擇。這使操作者能僅僅向電池中充入滿足計劃需要所需的電量，如到達特定位置，這也可通過防止過度充電來提高電池壽命。這里公開的操作可通過充電控制器130或操作者界面140或遠程設(shè)備160使用的處理裝置來執(zhí)行，并且可以在車輛101上執(zhí)行，或者可以在車輛101外執(zhí)行并且例如通過OnStar通信系統(tǒng)傳輸給車輛101。信息可以多種形式存儲，包括但不限于非可寫入儲存介質(zhì)-如ROM裝置和/或可寫入儲存介質(zhì)-如軟盤、磁帶、⑶、RAM裝置、和其它磁性和光學(xué)介質(zhì)。這里描述的完成操作的算法可以整體或部分實施為可執(zhí)行軟件對象或硬件部件，如專用集成電路(ASIC)或其它硬件部件或裝置，或者硬件、軟件和固件部件的組合。現(xiàn)在參考圖3，該圖更詳細地示出了操作者界面300的示例。所提供的虛擬按鈕使操作者能夠與充電系統(tǒng)交互作用，指定操作或計劃模式350(例如，“快速充電模式”或“最小成本模式”或“最快到達模式”)，檢查或比較所顯示的充電源身份或信息360，選擇一個或多個充電源370，和/或提供或選擇目的地303 (例如，“目的地=東大街123號，安內(nèi)德爾，98765”)，發(fā)現(xiàn)或比較或選擇充電源，和/或指定行程(例如，“所需行程=22英里”)。在其它實施例中，也可提供其它不同的特征/選項。在示例性實施例中，操作者界面300顯示當(dāng)前位置302和當(dāng)前充電狀態(tài)312?；诔潆姞顟B(tài)312和所知的有關(guān)車輛性能、交通、天氣信息和其它信息，也可以顯示當(dāng)前行程314。基于操作者選擇或定義的計劃目的地303，可以計算并顯示距離304和估算的行駛時間306。此外，基于當(dāng)前行程估計314和計算的到預(yù)定目的地303的距離304，可以顯示多余的/不足的行程316。如果行程不足，指示需要充電才能行駛到預(yù)定目的地，界面可以顯示所需的最小充電量318。根據(jù)操作模式，操作者或系統(tǒng)可以定義計劃充電量320，其將和與電池和充電設(shè)備相關(guān)聯(lián)的充電率信息一起被用以確定估算的充電持續(xù)時間322?；诠浪愕某潆姵掷m(xù)時間322，可以確定行駛時間306和當(dāng)前時間330、估算的到達時間340并顯示給操作者使用。而且，基于計劃充電數(shù)量320和與所選充電源相關(guān)聯(lián)的能量成本信息，可以顯示估算的充電成本324。 由于時間和資金的限制，電動車輛的操作者可能希望減少與特定充電事件相關(guān)聯(lián)的充電持續(xù)時間和/或充電成本。例如，操作者可能希望僅花足夠的時間為車輛充電以便行駛到所需位置-如家或另一充電位置?？蛇x地，操作者可能希望僅花足夠的錢為車輛充電以便行駛到所需位置-如家或另一充電位置。本發(fā)明提供一種用于實現(xiàn)這些和其它好處的系統(tǒng)和方法。盡管已經(jīng)參照示例性實施例描述了本發(fā)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可以對本發(fā)明做出各種變化且等同物可用來替代本發(fā)明的元件。此外，可以做出許多改型以使本發(fā)明教導(dǎo)適應(yīng)特定情形或材料而不脫離本發(fā)明的實質(zhì)范圍。因此，本發(fā)明將不局限于所公開的特定實施例，相反，本發(fā)明將包括落入本申請的保護范圍內(nèi)的所有實施例。
權(quán)利要求
1.一種用于電動車輛的電池充電系統(tǒng)，該充電系統(tǒng)包括 與車輛相關(guān)聯(lián)的一個或多個操作者界面，所述操作者界面配置為接收操作者輸入并將操作者輸入提供給與車輛相關(guān)聯(lián)的至少一個充電控制器；和 至少一個電池，其配置成為車輛提供電力并從車外充電源接收充電能量； 其中該充電控制器配置為接收操作者輸入、至少部分地基于操作者輸入預(yù)測估算的充電持續(xù)時間、響應(yīng)于操作者輸入改變充電持續(xù)時間、以及將估算的充電持續(xù)時間提供給操作者界面以便顯示給操作者； 其中操作者界面配置為從充電控制器接收估算的充電持續(xù)時間并將估算的充電持續(xù)時間顯示給操作者；并且 其中操作者輸入限定所需車輛行程。
2.如權(quán)利要求I的充電系統(tǒng)，其中操作者輸入限定操作者的使充電持續(xù)時間最小化的需要。
3.如權(quán)利要求I的充電系統(tǒng)，其中操作者輸入限定操作者對一個或多個電力消耗附件的計劃使用。
4.如權(quán)利要求I的充電系統(tǒng)，其中操作者輸入限定所需車輛目的地。
5.如權(quán)利要求4的充電系統(tǒng)，其中操作者輸入限定操作者確定到達所需車輛目的地的最早時間的需要。
6.如權(quán)利要求I的充電系統(tǒng)，其中充電控制器配置為接收電池信息并至少部分地基于電池信息預(yù)測估算的充電持續(xù)時間。
7.如權(quán)利要求6的充電系統(tǒng)，其中電池信息包括當(dāng)前充電狀態(tài)。
8.如權(quán)利要求6的充電系統(tǒng)，其中電池信息包括電池存儲容量。
9.如權(quán)利要求6的充電系統(tǒng)，其中電池信息包括電池性能估算。
10.一種為電動車輛的電池充電的方法，該方法包括 接收限定所需車輛行程的操作者輸入； 至少部分地基于操作者輸入預(yù)測估算的充電持續(xù)時間； 將估算的充電持續(xù)時間顯示給操作者；以及 基于操作者輸入改變充電持續(xù)時間。
全文摘要
一種用于電動車輛的電池充電系統(tǒng)，其包括操作者界面和配置成為車輛提供電力并從車外充電源獲取充電能量的電池。操作者界面配置為接收限定所需車輛行程的操作者輸入并將其提供給充電控制器。充電控制器配置為接收操作者輸入，基于操作者輸入預(yù)測充電持續(xù)時間，將估算的充電持續(xù)時間提供給操作者界面以便顯示給操作者，并響應(yīng)于操作者輸入改變充電持續(xù)時間。一種對電池充電的方法包括接收限定所需車輛行程的操作者輸入，基于操作者輸入預(yù)測估算的充電持續(xù)時間，將估算的充電持續(xù)時間顯示給操作者，以及基于操作者輸入改變充電持續(xù)時間。
文檔編號H02J7/14GK102916462SQ20121033633
公開日2013年2月6日 申請日期2012年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月4日
發(fā)明者A·D·伯納德 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作有限責(zé)任公司