专利名称：电池充电系统和方法
技术领域：
本发明总体上涉及用于电动车辆的电池充电系统，更具体地涉及一种充电系统，其响应于操作者对所需车辆 行程或目的地的指示来估算车辆的充电持续时间。
背景技术：
在当今世界，从车载电力储存装置(例如，电池)获取一些或其全部电力的车辆可能需要从车外充电源-如公用电网或其它能量源定期再充电。从车外充电源获取这种再充电能所需的时间量(即，充电持续时间)依赖于多种因素，包括所获取的电荷量(例如，充电量)、车外充电源的可用性、车外充电源的特性(例如，其可提供充电的比率，即，充电率)和车载电池的特性(例如，它们可接受充电率)。与再充电相关的成本(即，充电成本)可能取决于充电量和其它因素，诸如车外充电源的位置(例如，充电位置)和充电所需的时间(即，充电时间)。充满电动车辆的电池所需的充电持续时间已知超过八个小时。当长的充电持续时间对操作者而言极其不方便时可能出现问题，如当操作者有急事需要使用车辆并且/或者车外充电源的可用性受到限制或非常昂贵时。因此，操作者可能希望研究替代的办法以获得完全充电。此外，与季节性地或甚至每日地改变能量利用率的电力设施的实践一致，充电提供者可操纵充电成本以便在非高峰时间鼓励充电和不鼓励在高峰时间充电。类似地，处于繁忙区域的能量提供者可评估接受充电服务的优惠率。因此，操作者可能希望考虑可选的充电位置和/或充电时间。因此，期望提供一种发明，其能方便操作者对与操作者的电动车辆相关的充电持续时间、充电位置、充电时间和/或充电成本的管理以及操作者对所需行程和/或目的地信息的说明。期望提供一种发明，其可提供诸如充电持续时间和充电成本的信息给车辆操作者以方便操作者改进对操作者的时间和资金源的管理。
发明内容
在本发明的一个示例性实施例中，电动车辆的电池充电系统包括操作者界面和配置成为车辆提供电力并从车外充电源获取充电能量的电池。根据该实施例，操作者界面配置为接收限定所需车辆行程的操作者输入并将其提供给充电控制器。充电控制器配置为接收操作者输入、基于操作者输入预测充电持续时间、将估算的充电持续时间提供给操作者界面以便显示给操作者、并且响应于操作者输入来改变充电持续时间。在本发明的另一个示例性实施例中，一种对电池充电的方法包括接收限定所需车辆行程的操作者输入，基于操作者输入预测估算的充电持续时间，将估算的充电持续时间显示给操作者，以及基于操作者输入改变充电持续时间。方案I、一种用于电动车辆的电池充电系统,该充电系统包括与车辆相关联的一个或多个操作者界面，所述操作者界面配置为接收操作者输入并将操作者输入提供给与车辆相关联的至少一个充电控制器；和
至少一个电池，其配置成为车辆提供电力并从车外充电源接收充电能量；其中该充电控制器配置为接收操作者输入、至少部分地基于操作者输入预测估算的充电持续时间、响应于操作者输入改变充电持续时间、以及将估算的充电持续时间提供给操作者界面以便显示给操作者；其中操作者界面配置为从充电控制器接收估算的充电持续时间并将估算的充电持续时间显示给操作者；并且其中操作者输入限定所需车辆行程。方案2、如方案I的充电系统，其中操作者输入限定操作者的使充电持续时间最小化的需要。 方案3、如方案I的充电系统，其中操作者输入限定操作者对一个或多个电力消耗附件的计划使用。方案4、如方案I的充电系统，其中操作者输入限定所需车辆目的地。方案5、如方案4的充电系统，其中操作者输入限定操作者确定到达所需车辆目的地的最早时间的需要。方案6、如方案I的充电系统，其中充电控制器配置为接收电池信息并至少部分地基于电池信息预测估算的充电持续时间。方案7、如方案6的充电系统，其中电池信息包括当前充电状态。方案8、如方案6的充电系统，其中电池信息包括电池存储容量。方案9、如方案6的充电系统，其中电池信息包括电池性能估算。方案10、如方案I的充电系统，其中充电控制器配置为从车载源接收车载信息和至少部分地基于车载信息预测估算的充电持续时间。方案11、如方案10的充电系统，其中车载信息包括车辆的当前位置。方案12、如方案10的充电系统，其中车载信息包括与车辆相关联的历史电力使用率。方案13、如方案I的充电系统，其中充电控制器配置为从车外源接收车外信息并至少部分地基于车外信息预测估算的充电持续时间。方案14、如方案13的充电系统，其中车外信息包括天气信息。方案15、如方案13的充电系统,其中车外信息包括交通信息。方案16、如方案13的充电系统,其中车外信息包括与至少一个可选充电源相关联的位置信息。方案17、如方案16的充电系统,其中车外信息包括与至少一个可选充电源相关联的能量成本信息。方案18、如方案16的充电系统,其中车外信息包括与至少一个可选充电源相关联的可用性信息。方案19、如方案16的充电系统,其中车外信息包括与至少一个可选充电源相关联的充电率信息。方案20、一种为电动车辆的电池充电的方法，该方法包括接收限定所需车辆行程的操作者输入；至少部分地基于操作者输入预测估算的充电持续时间；
将估算的充电持续时间显示给操作者；以及基于操作者输入改变充电持续时间。通过下面结合附图对本发明的详细描述，本发明的以上特征和优点以及其它特征和优点将变得显而易见。
在下面对各个实施例的详细描述中，仅仅通过示例展示了其它特征、优点和细节，该详细描述参考附图来进行，附图中图I是为电动车辆充电的示例性系统的示意图；图2是为电动车辆的电池充电的示例性方法的流程图；和 图3是为电动车辆充电的系统的示例性操作者界面的图示。
具体实施例方式以下描述本质上仅仅是示例性的且并非旨在限制本发明、其应用或使用。应当理解的是，在所有附图中，相应的附图标记表示相同或相应的部件和特征。根据本发明的示例性实施例,如图I所示，为电动车辆101的电池120充电的示例性系统100包括充电控制器130，该充电控制器130与车辆101相关联并通过与车辆相关联的操作者界面140 (例如，交互式显示器、指示器、进度指示、开关、手柄、触摸屏、语音、按钮、拨盘等等)与操作者通信。电池120配置成根据充电控制器130的动作为车辆101提供电力并从车外充电源110接收充电能量。操作者界面140配置为接收操作者输入并使这些输入可被与车辆101相关联的充电控制器130使用。在示例性实施例中，操作者界面140是车载导航系统并向操作者提供充电信息134且允许操作者将充电优选信息142提供给充电控制器130。通过充电控制器130的操作，充电优选信息142可改变电池120将被充电的程度。充电控制器130还使用充电优选信息142产生充电信息134，操作者界面140可将充电信息显示给操作者以使操作者能够改进对时间和资金源的管理。充电控制器130配置为接收包含在充电优选信息142中的操作者输入并使用该信息至少部分地基于操作者输入来预测估算的充电持续时间。在示例性实施例中，例如，操作者输入通过限定特定目的地来限定所需车辆行程。在示例性实施例中，估算的充电持续时间表示预测的、电池接收足以使车辆能达到所需行程或到达所需目的地的充电量所需的时间量。当到达所需目的地所需的充电量小于完全充电量时，充电控制器130还可配置为响应于操作者输入来改变充电持续时间(例如，通过将充电持续时间限制为仅仅使车辆能够到达目的地的必要时间长度)并提供估算的充电持续时间给操作者界面140以向操作者显
/Jn ο充电控制器130还可通过通信模块150与远程设备160通信，通信模块150可以任意适合的已知方式(例如，收发器、OnStar通信系统、蜂窝电话)与远程通信设备之间来回发送和接收信息并且还可储存信息用于以后使用。为了与远程设备160通信，充电控制器130为通信模块150提供车载信息132，通信模块150传送用于远程设备160接收的分程中继车载信息154。通信模块150还接收来自远程设备160的车外信息162，并传送供充电控制器130使用的中继车外信息152。在示例性实施例中，充电控制器130通过通信模块150与远程设备160通信，通信模块150可以是诸如OnStar通信系统的通信系统。充电控制器130还可从包括来自电池120或其它源的电池信息122的多个其它源接收信息。电池信息122可包括如电池类型、电池性能特征、电池充电状态、电池存储容量、电池温度、电流消耗、电压、和其它与电池相关的有用参数。车载信息132可包括任意电池信息122以及由充电控制器130收集的其它车辆信息136如位置、附件设置、历史电力使用、环境温度、湿度、海拔，和充电优选信息142。充电优选信息142可包括操作者提供的信息，如充电控制模式、所需行程或目的地、充电可用资金、充电可用时间、预期的附件使用、操作者确定到达所需车辆目的地的最早时间的需求、操作者最小化充电持续时间的需求、和/或其它可能影响到达目的地所需的充电量的参数。充电信息134可包括对操作者有用的信息，如所需充电持续时间、预期的充电成本、可用的车辆行程、可用充电量使车辆能到达预定目的地的可能性、和其它对操作者有用的信息。中继车载信息154可包括车载信息132。车外信息162可包括对计划充电日程有 用的信息，如位置、可用性、等待时间、和与其它充电设备相关的充电成本。车外信息162还可包括定期更新的算法/软件。中继车外信息152包括车外信息162。在示例性实施例中，电池120从充电源110接收能量(即，通过充电源110充电)，并且充电控制器130可控制由电池120接收的充电能量的接收。例如，在接收电池信息122和充电优选信息142以及中继车外信息152时，充电控制器130产生车载信息132和充电信息134并根据充电控制器130使用的算法执行电池120充电的控制。定期地，新的算法可以从远程设备160传送到充电控制器130。图2示出了用于为电动车辆的电池充电的示例性方法200。如图2所示，在操作210处，从操作者界面接收界面信息。该信息可限定所需目的地并且可包括充电优选信息。在操作220处，接收车载信息，该信息限定车辆的当前位置并可包括如这里描述的其它车辆信息。在操作230处，接收车外信息，该信息包括交通、天气情况、中间充电站的地形位置，并且可包括中继车外信息。一旦获取到所需信息，在步骤240处，该系统确定所需的充电量。在示例性实施例中，该系统使用软件解释相关信息并在考虑交通、天气、附件使用、和其它相关考虑因素的情况下确定使车辆能够到达预期目的地所需的充电量。这可以使用任意合适的技术、基于例如具有使用作为距离、天气、交通、电池温度、和其它相关信息的函数的充电经验来完成。在操作250处，该系统计算获取在操作240处确定的所需充电量需要多长时间(即，最小充电持续时间)。该预测的充电持续时间基于所需的充电量以及该系统存储的历史数据。该数据可包括经验充电率和能量使用情况。在操作260处，所需充电量和所需充电持续时间通过界面传送并显示以供操作者使用。该信息的显示使操作者能够知道在操作者出发前往预定目的地之前车辆需要被插上电源多长时间。基于这一信息，操作者可修改提供给界面的信息以便操作210到260可以重复进行。在操作270处，在充电期间可监测电池的充电状态以便在操作280处可以基于充电期间的充电状态的变化来确定实际充电率。该信息可使操作250重复进行以便修改获取在操作240处确定的所需充电量所需要的充电持续时间的计算。在操作290处，可以追踪充电性能以便维持并更新该系统的操作中使用的充电历史。最后，在操作299处，当已经获得足够的充电量或当操作者通过界面发出命令时，该系统可以终止充电。因而，该系统和方法使操作者能在特定时刻及时做出是否以及何时减少用于车辆充电的时间量的精明选择。这使操作者能仅仅向电池中充入满足计划需要所需的电量，如到达特定位置，这也可通过防止过度充电来提高电池寿命。这里公开的操作可通过充电控制器130或操作者界面140或远程设备160使用的处理装置来执行，并且可以在车辆101上执行，或者可以在车辆101外执行并且例如通过OnStar通信系统传输给车辆101。信息可以多种形式存储，包括但不限于非可写入储存介质-如ROM装置和/或可写入储存介质-如软盘、磁带、⑶、RAM装置、和其它磁性和光学介质。这里描述的完成操作的算法可以整体或部分实施为可执行软件对象或硬件部件，如专用集成电路(ASIC)或其它硬件部件或装置，或者硬件、软件和固件部件的组合。现在参考图3，该图更详细地示出了操作者界面300的示例。所提供的虚拟按钮使操作者能够与充电系统交互作用，指定操作或计划模式350(例如，“快速充电模式”或“最小成本模式”或“最快到达模式”)，检查或比较所显示的充电源身份或信息360，选择一个或多个充电源370，和/或提供或选择目的地303 (例如，“目的地=东大街123号，安内德尔，98765”)，发现或比较或选择充电源，和/或指定行程(例如，“所需行程=22英里”)。在其它实施例中，也可提供其它不同的特征/选项。在示例性实施例中，操作者界面300显示当前位置302和当前充电状态312。基于充电状态312和所知的有关车辆性能、交通、天气信息和其它信息，也可以显示当前行程314。基于操作者选择或定义的计划目的地303，可以计算并显示距离304和估算的行驶时间306。此外，基于当前行程估计314和计算的到预定目的地303的距离304，可以显示多余的/不足的行程316。如果行程不足，指示需要充电才能行驶到预定目的地，界面可以显示所需的最小充电量318。根据操作模式，操作者或系统可以定义计划充电量320，其将和与电池和充电设备相关联的充电率信息一起被用以确定估算的充电持续时间322。基于估算的充电持续时间322，可以确定行驶时间306和当前时间330、估算的到达时间340并显示给操作者使用。而且，基于计划充电数量320和与所选充电源相关联的能量成本信息，可以显示估算的充电成本324。 由于时间和资金的限制，电动车辆的操作者可能希望减少与特定充电事件相关联的充电持续时间和/或充电成本。例如，操作者可能希望仅花足够的时间为车辆充电以便行驶到所需位置-如家或另一充电位置。可选地，操作者可能希望仅花足够的钱为车辆充电以便行驶到所需位置-如家或另一充电位置。本发明提供一种用于实现这些和其它好处的系统和方法。尽管已经参照示例性实施例描述了本发明，本领域技术人员可以理解的是，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对本发明做出各种变化且等同物可用来替代本发明的元件。此外，可以做出许多改型以使本发明教导适应特定情形或材料而不脱离本发明的实质范围。因此，本发明将不局限于所公开的特定实施例，相反，本发明将包括落入本申请的保护范围内的所有实施例。
权利要求
1.一种用于电动车辆的电池充电系统，该充电系统包括 与车辆相关联的一个或多个操作者界面，所述操作者界面配置为接收操作者输入并将操作者输入提供给与车辆相关联的至少一个充电控制器；和 至少一个电池，其配置成为车辆提供电力并从车外充电源接收充电能量； 其中该充电控制器配置为接收操作者输入、至少部分地基于操作者输入预测估算的充电持续时间、响应于操作者输入改变充电持续时间、以及将估算的充电持续时间提供给操作者界面以便显示给操作者； 其中操作者界面配置为从充电控制器接收估算的充电持续时间并将估算的充电持续时间显示给操作者；并且 其中操作者输入限定所需车辆行程。
2.如权利要求I的充电系统，其中操作者输入限定操作者的使充电持续时间最小化的需要。
3.如权利要求I的充电系统，其中操作者输入限定操作者对一个或多个电力消耗附件的计划使用。
4.如权利要求I的充电系统，其中操作者输入限定所需车辆目的地。
5.如权利要求4的充电系统，其中操作者输入限定操作者确定到达所需车辆目的地的最早时间的需要。
6.如权利要求I的充电系统，其中充电控制器配置为接收电池信息并至少部分地基于电池信息预测估算的充电持续时间。
7.如权利要求6的充电系统，其中电池信息包括当前充电状态。
8.如权利要求6的充电系统，其中电池信息包括电池存储容量。
9.如权利要求6的充电系统，其中电池信息包括电池性能估算。
10.一种为电动车辆的电池充电的方法，该方法包括 接收限定所需车辆行程的操作者输入； 至少部分地基于操作者输入预测估算的充电持续时间； 将估算的充电持续时间显示给操作者；以及 基于操作者输入改变充电持续时间。
全文摘要
一种用于电动车辆的电池充电系统，其包括操作者界面和配置成为车辆提供电力并从车外充电源获取充电能量的电池。操作者界面配置为接收限定所需车辆行程的操作者输入并将其提供给充电控制器。充电控制器配置为接收操作者输入，基于操作者输入预测充电持续时间，将估算的充电持续时间提供给操作者界面以便显示给操作者，并响应于操作者输入改变充电持续时间。一种对电池充电的方法包括接收限定所需车辆行程的操作者输入，基于操作者输入预测估算的充电持续时间，将估算的充电持续时间显示给操作者，以及基于操作者输入改变充电持续时间。
文档编号H02J7/14GK102916462SQ20121033633
公开日2013年2月6日 申请日期2012年8月3日 优先权日2011年8月4日
发明者A·D·伯纳德 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司