充電速率優(yōu)化的制作方法
【專利摘要】一種用于電動(dòng)車輛的電池組的充電系統(tǒng)，包括：電氣耦合至電池組的充電站，所述充電站在第一操作模式中以最大快速充電速率將充電能量傳輸?shù)剿瞿芰看鎯?chǔ)系統(tǒng)，并且在第二操作模式中以較慢的充電速率來將充電能量傳輸?shù)剿瞿芰看鎯?chǔ)系統(tǒng)；數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)獲取指示電池組的充電狀態(tài)(SOC)的數(shù)據(jù)的集合以及一個(gè)或多個(gè)期望的充電優(yōu)化參數(shù)；以及站控制，所述站控制響應(yīng)于數(shù)據(jù)的集合以及所述期望的充電優(yōu)化參數(shù)，自動(dòng)地建立用于電池組的充電配置文件，以每當(dāng)充電站能夠以所述較慢的充電速率來向電池組傳輸足夠的能量以滿足SOC目標(biāo)和充電完成時(shí)間目標(biāo)時(shí)，使控制信號(hào)生效并且以所述第二操作模式來操作充電站，否則使控制信號(hào)生效并且以第一操作模式操作充電站。
【專利說明】充電速率優(yōu)化

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明一般地涉及充電速率優(yōu)化，并且更具體地而不排他地，涉及當(dāng)S0C和重點(diǎn)完成時(shí)間目標(biāo)的主要考慮沒有受到較慢充電速率不利影響時(shí)，基于對(duì)經(jīng)濟(jì)、電池壽命等的次要考慮的優(yōu)化的用戶需要來實(shí)現(xiàn)比最快速率小的充電速率。

【背景技術(shù)】
[0002]充電高性能電池組涉及許多精細(xì)考慮和細(xì)微之處，以便于最大化有時(shí)競(jìng)爭(zhēng)的最大電池組壽命、性能和可用性的目標(biāo)。為了用戶方便，快速充電器被設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)用于個(gè)人和公共充電站。這些充電器被設(shè)計(jì)為快速恢復(fù)用戶對(duì)其電動(dòng)車輛的訪問。該提高的充電速度可能以減少電池壽命為代價(jià)。
[0003]對(duì)于許多電動(dòng)車輛(EV)用戶，盡可能快地對(duì)其EV進(jìn)行充電被認(rèn)為是非常重要的，并且這些用戶每當(dāng)，可能甚至當(dāng)較慢的充電選項(xiàng)可能是更經(jīng)濟(jì)、更有效和/或?qū)﹄姵亟M更好時(shí)選擇最快充電選項(xiàng)。需要一種基于用戶需要來提供快速充電優(yōu)化的系統(tǒng)和方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]公開了一種基于用戶需要來提供快速充電優(yōu)化的系統(tǒng)和方法。當(dāng)用戶在整個(gè)充電時(shí)段中沒有以其他方式需要完全充電速率(最快充電總是可用的)時(shí)，使用手動(dòng)或自動(dòng)確定或推定的實(shí)際用戶需要來優(yōu)化充電速率。
[0005]提供以下本發(fā)明的概述以促進(jìn)對(duì)于快速充電優(yōu)化的一些技術(shù)特征的理解，而不期望是對(duì)本發(fā)明的全面描述。對(duì)本發(fā)明的各種方面的全面理解可以通過將整個(gè)說明書、權(quán)利要求、附圖和摘要作為整體來獲得。除了公共電力充電，本發(fā)明還適用于在其他充電情況。
[0006]一種用于能量存儲(chǔ)系統(tǒng)的充電系統(tǒng)包括:電氣耦合至能量存儲(chǔ)系統(tǒng)的充電站，該充電站在第一操作模式中以最大快速充電速率將充電能量傳輸?shù)侥芰看鎯?chǔ)系統(tǒng)，并且在第二操作模式中以較慢的充電速率來將充電能量傳輸?shù)侥芰看鎯?chǔ)系統(tǒng)；數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)，獲取指示能量存儲(chǔ)系統(tǒng)的充電狀態(tài)(S0C)的數(shù)據(jù)的集合以及一個(gè)或多個(gè)期望的充電優(yōu)化參數(shù)；以及站控制，該站控制響應(yīng)于該數(shù)據(jù)的集合以及期望的充電優(yōu)化參數(shù)，自動(dòng)地建立用于能量存儲(chǔ)系統(tǒng)的充電配置文件，以使每當(dāng)充電站能夠以較低的充電速率來向能量存儲(chǔ)系統(tǒng)傳輸足夠的能量以滿足S0C目標(biāo)和充電完成時(shí)間目標(biāo)時(shí)，使控制信號(hào)生效并且以第二操作模式來操作充電站，否則使控制信號(hào)生效并且以第一操作模式來操作充電站。
[0007]—種用于能量存儲(chǔ)系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的充電方法，包括a)收集數(shù)據(jù)以應(yīng)答優(yōu)化查詢，該優(yōu)化查詢被設(shè)計(jì)為針對(duì)能量存儲(chǔ)系統(tǒng)來建立S0C目標(biāo)和充電完成時(shí)間目標(biāo)，對(duì)充電能量存儲(chǔ)系統(tǒng)的主要考慮包括滿足S0C目標(biāo)和充電完成目標(biāo)；b)使用微處理器系統(tǒng)來確定滿足主要考慮是否需要來自耦合到能量存儲(chǔ)系統(tǒng)的充電站的最大快速充電速率；c)當(dāng)需要嘗試滿足主要考慮時(shí)，以最大快速充電速率來對(duì)能量存儲(chǔ)系統(tǒng)進(jìn)行充電；否則d)當(dāng)滿足主要考慮不需要最大快速充電速率時(shí)，以比快速充電速率更慢的次級(jí)充電速率來對(duì)能量存儲(chǔ)系統(tǒng)進(jìn)行充電，次級(jí)充電速率響應(yīng)于一個(gè)或多個(gè)次要考慮，包括提高的經(jīng)濟(jì)充電周期以及提高的能量存儲(chǔ)系統(tǒng)的壽命中的一個(gè)或多個(gè)。
[0008]本發(fā)明的其他特征、益處和優(yōu)點(diǎn)將在查看包括說明書、附圖和權(quán)利要求的本公開時(shí)變得顯而易見。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]在各個(gè)附圖中，相同的附圖標(biāo)記指相同或功能上類似的元件，并且附圖被包括僅在并且形成本說明書的一部分，附圖進(jìn)一步圖示了本發(fā)明，并且與本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】一起用于說明本發(fā)明的原理。
[0010]圖1圖示具有用戶需要優(yōu)化特征的增強(qiáng)的充電站；以及
[0011]圖2圖示了用于增強(qiáng)的充電過程的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0012]本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種基于用戶需要來提供快速充電優(yōu)化的系統(tǒng)和方法。提供以下描述以使得本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠做出并使用本發(fā)明，并且在專利申請(qǐng)及其需要的上下文中被提供。
[0013]對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的各種修改以及這里描述的一般原理和特征對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的。因此，本發(fā)明不意在限于所示出的實(shí)施例，而是符合根據(jù)這里描述的原理和特征的最大的范圍。
[0014]圖1圖示了增強(qiáng)的充電系統(tǒng)100，包括具有用戶需要優(yōu)化特征的優(yōu)化的快速充電站105。快速充電站105供應(yīng)用于對(duì)能量存儲(chǔ)系統(tǒng)進(jìn)行再充電的電能(例如，在電動(dòng)車輛中使用的高性能電池組、插入式混合電動(dòng)-汽油車輛、半靜態(tài)和移動(dòng)電氣單元等)。針對(duì)來自對(duì)充電站105設(shè)置最大充電速率的能量/電源110 (例如，電網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)AC線路功率、電池源等)的期望電氣特征來轉(zhuǎn)換和適當(dāng)?shù)靥幚碓撾娔?。本發(fā)明適用于任何充電站105，而不論其使用恒定功率、恒定電流、恒定電壓、算法充電曲線或提供充電速率范圍的其他充電配置文件并且不論電源110的性質(zhì)如何。
[0015]如上所述，充電站105適用于許多不同的系統(tǒng)，并且提供不同量的充電能量，不論是1、2級(jí)或3級(jí)充電器還是當(dāng)前沒有實(shí)現(xiàn)的其他配置，并且都可以適當(dāng)?shù)剡m用本發(fā)明。為了簡(jiǎn)化討論并且有助于理解本發(fā)明的各方面，描述了充電站105包括使用電網(wǎng)能量來使電源110對(duì)電動(dòng)車輛115進(jìn)行充電的3級(jí)快速充電器。
[0016]增強(qiáng)的充電系統(tǒng)100包括站控制125，其監(jiān)督充電并且基于用戶120的實(shí)際需要來實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)膬?yōu)化配置文件。通信網(wǎng)絡(luò)130被示出為互連增強(qiáng)的充電系統(tǒng)100的選擇的組件。通信網(wǎng)絡(luò)130可以以有限模式、無線模式或有線和無線模式的組合來實(shí)現(xiàn)?？梢源嬖谌坑稍鰪?qiáng)的充電系統(tǒng)100采用的有線和無線技術(shù)的很多不同實(shí)施方式，其中的一些以下進(jìn)一步說明。并不是增強(qiáng)的充電系統(tǒng)100的所有方面都將包括相同的組件或提供相同的互連。信息和數(shù)據(jù)在互連的選擇的組件之間以適應(yīng)于期望和實(shí)現(xiàn)的優(yōu)化的程度和性質(zhì)來進(jìn)行流動(dòng)。
[0017]增強(qiáng)的充電系統(tǒng)100還包括用戶接口 135以及這里作為車輛增強(qiáng)140的一般功能。用戶接口 135可以是任何適當(dāng)?shù)妮斎?輸出系統(tǒng)，以使得用戶120能夠直接輸入可以從其選擇或構(gòu)建用于用戶120的優(yōu)化充電配置文件的充電優(yōu)化數(shù)據(jù)、快速充電配置文件或其他明示或推斷的數(shù)據(jù)。用戶接口 135可以被集成到和/或分布在增強(qiáng)的充電系統(tǒng)100的其他部件中的一個(gè)或多個(gè)中。車輛增強(qiáng)140包括可以在建立和實(shí)現(xiàn)期望的優(yōu)化配置文件中使用的特征和系統(tǒng)。
[0018]例如，對(duì)于在特定高性能電動(dòng)車輛115的能量存儲(chǔ)系統(tǒng)中使用的一些電池單元化學(xué)性，快速充電的頻繁和擴(kuò)展使用可能不利地影響能量存儲(chǔ)系統(tǒng)的使用壽命性能。對(duì)于這些電池單元化學(xué)性和充電實(shí)現(xiàn)中的一些，電動(dòng)車輛115的某個(gè)車輛增強(qiáng)(例如，系統(tǒng)或組件的環(huán)境控制)將有助于計(jì)數(shù)快速充電的不利影響中的一些。一個(gè)這樣的環(huán)境控制用于確保能量存儲(chǔ)系統(tǒng)在優(yōu)化的充電配置文件的開始被實(shí)現(xiàn)之前處于最優(yōu)溫度。在這樣的情況下，車輛增強(qiáng)140包括用于用作電動(dòng)車輛115的推進(jìn)能量存儲(chǔ)系統(tǒng)的電池組的溫度控制(通常是加熱器)。其他實(shí)現(xiàn)可以采用適用于這些應(yīng)用和設(shè)計(jì)考慮的替代或附加車輛增強(qiáng)系統(tǒng)。
[0019]站控制125從增強(qiáng)的充電系統(tǒng)100的組件收集可用數(shù)據(jù)以建立將充電能量/功率從充電站105傳輸?shù)诫妱?dòng)車輛115的優(yōu)化的充電配置文件。該優(yōu)化的充電配置文件可以是動(dòng)態(tài)的或靜態(tài)的，并且可以由用戶120來明確設(shè)置(例如，使用用戶接口 135)，或者從其他可用數(shù)據(jù)進(jìn)行推斷。對(duì)于優(yōu)選的實(shí)施方式，優(yōu)化的充電配置文件主要確保用戶120滿足其對(duì)使用電動(dòng)車輛115的需要。其次，只要這些主要需要被滿足，就可以優(yōu)化其他考慮。
[0020]主要考慮是由站控制125設(shè)置的，站控制125確定用戶120何時(shí)需要電動(dòng)車輛115可用以及當(dāng)用戶120期望使用電動(dòng)車輛115時(shí)對(duì)電動(dòng)車輛115的何種范圍要求。存在使站控制125可以建立或推斷對(duì)這些問題的應(yīng)答的很多不同的方法，該應(yīng)答被用于建立充電優(yōu)化配置文件。
[0021]通常，針對(duì)給用戶120的優(yōu)化問題“你何時(shí)需要以及需要走多遠(yuǎn)”的應(yīng)答是“盡可能快地需要以及我需要走得盡可能遠(yuǎn)”。這可以在這樣的一般方面或諸如從現(xiàn)在開始的一個(gè)小時(shí)中80英里的明確的充電狀態(tài)(S0C)方面被表達(dá)。在這些情況下，充電站105提供最大可用快速充電速率以滿足用戶120的主要需要。然而，在其他情況下，對(duì)優(yōu)化問題的應(yīng)答是一些其他的，并且在這些情況下，增強(qiáng)的充電系統(tǒng)100在不與對(duì)一般情況下的主要考慮的滿足發(fā)生干擾的情況下提供很多優(yōu)點(diǎn)。
[0022]在一些情況下，用戶120可能不知道或沒有認(rèn)識(shí)到比最大快速充電小將滿足其當(dāng)前的優(yōu)化問題。用戶可能知道從現(xiàn)在開始他們需要3個(gè)小時(shí)到達(dá)城市X，但是沒有認(rèn)識(shí)到對(duì)于該范圍的不必要的S0C可能以除了最大快速充電之外的一些其他方式來實(shí)現(xiàn)。對(duì)于當(dāng)滿足用戶的主要需要的“中間充電速率”情況產(chǎn)生時(shí)的情況，那么增強(qiáng)的充電系統(tǒng)100能夠?qū)崿F(xiàn)被優(yōu)化為包括次要考慮的充電配置文件。這些次要考慮可以由用戶120來建立、由充電站105的所有者/操作員來設(shè)置或者一些組合。一些代表性次要考慮包括電池壽命節(jié)約模式、經(jīng)濟(jì)模式、充電器隊(duì)列裝置(例如，其他客戶是否正在等待使用充電器)、充電器狀態(tài)或其他模式使得站控制125能夠考慮次要考慮提供了可能以其他方式無法提供的選項(xiàng)。
[0023]增強(qiáng)的充電系統(tǒng)100更智能，并且更優(yōu)化地使用可用資源。例如，用戶120請(qǐng)求(明示地或暗示地)從充電開始兩個(gè)小時(shí)80% S0C，站控制125針對(duì)該具體充電使用確定車輛增強(qiáng)(例如，電池組的預(yù)熱)和較低充電速率的最優(yōu)組合以滿足用戶主要需要。這消除/最小化由于該充電周期而導(dǎo)致的可能的電池壽命退化的任何風(fēng)險(xiǎn)。另外，當(dāng)次要考慮是更經(jīng)濟(jì)模式時(shí)，站控制125可能不使用用于電池組預(yù)熱的能量。
[0024]在一些情況下，可能能夠基于用于使用高性能充電的一些分級(jí)定價(jià)架構(gòu)來對(duì)用戶120進(jìn)行充電(例如，基于以英里/分鐘或kWh/分鐘等位單元測(cè)量的充電的費(fèi)用)。對(duì)于用戶120不需要最高價(jià)格的充電速率的充電情況，自動(dòng)使用價(jià)格較低的速度較慢的充電速度有利于用戶120，特別是對(duì)于經(jīng)濟(jì)模式次要考慮。本發(fā)明的實(shí)施方式可以適用于不同的次要考慮的集合。
[0025]可用于站控制125的數(shù)據(jù)越多，增強(qiáng)的充電系統(tǒng)100能夠定義和實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)膬?yōu)化充電配置文件就越合適。優(yōu)選地，站控制125考慮當(dāng)前在電動(dòng)車輛115中存儲(chǔ)有多少電能并且理解增強(qiáng)的充電系統(tǒng)100的其他充電參數(shù)以能夠準(zhǔn)確估計(jì)充電次數(shù)和期望的S0C級(jí)別以滿足用戶120的主要需要。該數(shù)據(jù)可以從車輛上傳感器、車輛上管理系統(tǒng)等來提供。
[0026]站控制125使用通信網(wǎng)絡(luò)130訪問充電站105、電動(dòng)車輛115、用戶120和/或用戶接口 135來收集任何可用的需要或期望的數(shù)據(jù)。在一些實(shí)現(xiàn)中，站控制125不僅可以從電動(dòng)車輛115獲得主要充電參數(shù)(例如，當(dāng)前S0C)，也可以訪問板上或基于云的電子行程計(jì)劃/導(dǎo)航系統(tǒng)以自動(dòng)地輔助建立對(duì)優(yōu)化問題(例如，用戶120的下一站有多遠(yuǎn)以及對(duì)于離開/到達(dá)是否有規(guī)劃的時(shí)間)的應(yīng)答。站控制125訪問可用數(shù)據(jù)來制定許多明確定義的不同的問題/響應(yīng)，或者允許其智能干預(yù)、滿足期望的主要和選擇的次要考慮的優(yōu)化的充電配置文件。
[0027]優(yōu)化的充電配置文件可以是靜態(tài)的、動(dòng)態(tài)的或一些組合。靜態(tài)配置文件是在充電周期的開始時(shí)設(shè)置的。其在完成時(shí)停止，或者可以被中斷，諸如提早終止充電或重新定義充電配置文件。增強(qiáng)的充電系統(tǒng)100使得還能夠使用動(dòng)態(tài)充電配置文件。例如，用戶120可以使用通信網(wǎng)絡(luò)130來與站控制125周期性地進(jìn)行通信(例如，用戶120可以采用操作與站控制125和/或電動(dòng)車輛115無線地進(jìn)行通信的軟件處理的適當(dāng)?shù)碾娮釉O(shè)備(例如，智能電話等))。對(duì)優(yōu)化問題的改變(例如，午餐進(jìn)行得比預(yù)期更長(zhǎng)并且更多時(shí)間可用于充電或改變目的地使得需要較小的范圍)導(dǎo)致當(dāng)與站控制125進(jìn)行通信時(shí)，諸如通過從由用戶120攜帶的便攜式電子設(shè)備輸入更新的數(shù)據(jù)來對(duì)優(yōu)化配置文件進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整。
[0028]在一些情況下，充電站105可能能夠同時(shí)提供對(duì)多個(gè)電動(dòng)車輛的可變速率充電。充電站105能夠基于若干用戶的優(yōu)先級(jí)和優(yōu)化問題的聚合來一次向不同的電動(dòng)車輛自動(dòng)地分配不同的充電速率。在一些情況下，充電站105將無法同時(shí)向所有用戶提供完全快速充電，并且增強(qiáng)的充電系統(tǒng)100將在若干電動(dòng)車輛之間動(dòng)態(tài)地分配充電能量傳輸速率。
[0029]增強(qiáng)的充電系統(tǒng)100向若干電動(dòng)車輛的用戶并且向充電站105的所有者/操作員提供額外選項(xiàng)。簡(jiǎn)單的優(yōu)先級(jí)系統(tǒng)將使首先到達(dá)充電站105的第一電動(dòng)車輛(車輛A)接受高于稍后到達(dá)的第二電動(dòng)車輛(車輛B)的優(yōu)先級(jí)。然而，基于優(yōu)化問題，其可以是車輛B需要完全快速充電，而車輛A可能使用中間充電并且仍然滿足兩個(gè)用戶的期望的S0C和離開目標(biāo)。增強(qiáng)的充電系統(tǒng)100能夠重新分配充電站105的資源以滿足兩個(gè)用戶的需要。
[0030]還存在其他選項(xiàng)。在無法同時(shí)滿足充電站105的所有用戶的所有需要的情況下，站控制125可以向請(qǐng)求對(duì)其行程計(jì)劃的改變(例如，延遲某個(gè)預(yù)定時(shí)間離開)的用戶提供時(shí)間上最先的較高優(yōu)先級(jí)作為適當(dāng)補(bǔ)償。站控制125能夠智能地進(jìn)行提供，因?yàn)槠淅斫馑挟?dāng)前的充電期望和規(guī)劃的充電完成時(shí)間。例如，如果用戶A同意延遲她的離開15分鐘以滿足用戶B對(duì)最大快速充電的需要，則可以向用戶A對(duì)她的充電費(fèi)用的折扣。在達(dá)成一致時(shí)，向用戶通知新的充電規(guī)劃同時(shí)使兩個(gè)用戶都滿意結(jié)果。在一些實(shí)施方式中，在需求超過容量的情況下，充電站105的同時(shí)用戶可以參與對(duì)充電速率的實(shí)時(shí)競(jìng)價(jià)。因此，增強(qiáng)的充電系統(tǒng)100可以建立用于不同層級(jí)的充電速度的動(dòng)態(tài)價(jià)格以滿足具有緊急需要的用戶。
[0031 ] 在一些情況下，可以滿足使充電站105考慮新到達(dá)的可能已經(jīng)具有處于用于充電的最優(yōu)溫度或附近的電池組的總體優(yōu)化目標(biāo)。向該用戶給予充電優(yōu)先級(jí)可以有助于滿足增強(qiáng)的充電系統(tǒng)100的其他實(shí)現(xiàn)的次要考慮。這可以是有利的，因?yàn)橄惹坝糜趯?duì)預(yù)熱階段的需要不受延遲充電開始的影響，并且因此，不論充電是“現(xiàn)在”執(zhí)行還是“稍后”執(zhí)行，都將消耗相同量的能量來加熱和充電。只要以其他方式滿足用戶的主要需要，改變充電順序或優(yōu)先級(jí)都不會(huì)不利地影響先前用戶。在該情況下，與嚴(yán)格基于到達(dá)順序執(zhí)行充電的情況相t匕，當(dāng)考慮兩個(gè)駕駛員的能量消耗時(shí)，使用的總體能量較少。
[0032]圖2圖示了諸如可以由圖1中示出的增強(qiáng)的充電系統(tǒng)100實(shí)現(xiàn)的增強(qiáng)的充電過程200的流程圖。過程200包括步驟205-235，并且在步驟205處開始以收集用于應(yīng)答對(duì)用戶的優(yōu)化問題的一些版本的數(shù)據(jù):“你何時(shí)需要你的電動(dòng)車輛準(zhǔn)備好以及你需要走多遠(yuǎn)？ ”。過程200從電動(dòng)車輛和/或用戶接受數(shù)據(jù)以明確應(yīng)答該問題，或者可以從其他可用數(shù)據(jù)推斷應(yīng)答，并且將此設(shè)置為主要考慮。基于收集的數(shù)據(jù)，過程200接下來在步驟210處建立對(duì)是否需要最大/快速充電以滿足主要考慮的應(yīng)答。當(dāng)對(duì)該問題的應(yīng)答是“是”時(shí)，過程200分支到步驟215以發(fā)起需要的快速充電。當(dāng)對(duì)步驟210的問題的應(yīng)答是“否”時(shí)，那么過程200分支到步驟220，以構(gòu)建包括一個(gè)或多個(gè)次要考慮的優(yōu)化配置文件。這些次要考慮可以包括“經(jīng)濟(jì)”模式或“最佳電池壽命”模式、這些模式的組合或某個(gè)完全不同的模式。該模式可以由充電站的用戶或所有者/操作員來設(shè)置或影響。在步驟220處構(gòu)建了優(yōu)化配置文件之后，過程200前進(jìn)到步驟225以使用優(yōu)化配置文件來發(fā)起充電，該優(yōu)化配置文件很可能但是不必不同于步驟215的最大快速充電。
[0033]在步驟215和步驟225之后，過程200在步驟230進(jìn)行第二測(cè)試以確定是否已經(jīng)發(fā)生可能影響當(dāng)前應(yīng)用的充電速率的任何改變(即，對(duì)由過程200使用的主要或次要考慮的改變)。這些改變可以是明示的改變，或者可以在影響增強(qiáng)的充電系統(tǒng)100的其他因素中暗示。明示改變包括對(duì)通信到站控制125的離開時(shí)間或目的地的表達(dá)改變。暗示改變包括暗示對(duì)離開時(shí)間或目的地的改變、影響充電速率和/或影響車輛增強(qiáng)的次要因素。例如，在使用現(xiàn)有優(yōu)化配置文件來實(shí)際發(fā)起充電之前，溫度數(shù)據(jù)當(dāng)前指示當(dāng)在先前測(cè)試(例如，能量存儲(chǔ)系統(tǒng)已經(jīng)冷卻)期間沒有相對(duì)于預(yù)熱的先前優(yōu)勢(shì)時(shí)，現(xiàn)在有利于預(yù)熱能量存儲(chǔ)系統(tǒng)。當(dāng)在步驟230處沒有改變時(shí)，過程200實(shí)施步驟235并且繼續(xù)充電，如步驟215或步驟225所確定的。過程200繼續(xù)從步驟235到步驟230處的測(cè)試進(jìn)行循環(huán)，同時(shí)在進(jìn)行或檢測(cè)到重要改變的情況下進(jìn)行充電。
[0034]當(dāng)步驟230處的測(cè)試指示不存在可能影響對(duì)優(yōu)化問題的應(yīng)答的改變時(shí)，過程200返回到步驟205以按需要或適當(dāng)?shù)厥占碌臄?shù)據(jù)。過程200繼續(xù)直至充電終止。
[0035]已經(jīng)在一般意義上描述了上述系統(tǒng)和方法，有助于理解本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的細(xì)節(jié)。在這里的描述中，提供了很多具體細(xì)節(jié)，諸如組件和/或方法的示例，以提供對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例的全面理解。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的很多實(shí)施方式包括用于電動(dòng)車輛的快速3級(jí)充電器，諸如包含在公共充電站中。本發(fā)明還可以在其他上下文中實(shí)現(xiàn)。所公開的本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)的很多優(yōu)點(diǎn)之一是用戶不總是具有在實(shí)現(xiàn)有效充電配置文件以滿足次要考慮中理解很多細(xì)微差別以及最近的微妙關(guān)系的任務(wù)。注意，對(duì)于任何具體能量存儲(chǔ)系統(tǒng)，為了構(gòu)建和實(shí)現(xiàn)有效充電配置文件以最優(yōu)地增強(qiáng)電池壽命存在細(xì)微差別。通過使用這里公開的系統(tǒng)和方法，用戶不需要學(xué)習(xí)或理解這些演進(jìn)的細(xì)微差別。用戶可以集中于目標(biāo)，并且該系統(tǒng)和方法可以最優(yōu)地實(shí)現(xiàn)最滿足這些目標(biāo)的充電配置文件。當(dāng)細(xì)微差別演進(jìn)時(shí)，系統(tǒng)和方法易于更新以實(shí)現(xiàn)適當(dāng)需要，而完全不需要來自用戶的具體涉及。系統(tǒng)和方法的一個(gè)或多個(gè)組件被實(shí)施為使用使用執(zhí)行從存儲(chǔ)器存取的指令的微處理器，這些指令可在軟件或固件中提供。
[0036]本發(fā)明的一些特征和益處可以以這樣的模式來實(shí)現(xiàn)并且并不是在每個(gè)情況都是需要的。然而，相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明的實(shí)施例可以在沒有一個(gè)或多個(gè)具體細(xì)節(jié)的情況下或者通過其他裝置、系統(tǒng)、部件、方法、組件、材料、部件等來實(shí)踐。在其他實(shí)例中，沒有具體示出或詳細(xì)描述公知的結(jié)構(gòu)、材料或操作，以避免混淆本發(fā)明的實(shí)施例的各方面。
[0037]在該說明書中，對(duì)“一個(gè)實(shí)施例”、“實(shí)施例”或“具體實(shí)施例”引用是指結(jié)合實(shí)施例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)或特征被包括在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例中并且并不是在所有實(shí)施例中是必要的。因此，在該說明書中各個(gè)位置處的短語“在一個(gè)實(shí)施例中”、“在實(shí)施例中”或“在具體實(shí)施例中”的相應(yīng)出現(xiàn)沒有必要指同一實(shí)施例。此外，本發(fā)明的任何具體實(shí)施例的具體特征、結(jié)構(gòu)或特性可以以任何適當(dāng)?shù)姆绞脚c一個(gè)或多個(gè)其他實(shí)施例組合。應(yīng)當(dāng)理解，根據(jù)這里的教導(dǎo)，這里描述和圖示的本發(fā)明的實(shí)施例的其他變化和修改是可能的，并且應(yīng)當(dāng)被視作本發(fā)明的精神和范圍的一部分。
[0038]還應(yīng)當(dāng)理解，附圖/圖中所描繪的一個(gè)或多個(gè)元件還可以以更分離或集成的方式被實(shí)現(xiàn)，或者甚至在特定情況下被移除或呈現(xiàn)為不可操作的，因?yàn)檫@是根據(jù)具體應(yīng)用來使用的。
[0039]此外，附圖/圖中的任何信號(hào)箭頭應(yīng)當(dāng)僅被認(rèn)為是示例性的而不是限制性的，除非另有明確說明。此外，這里使用的術(shù)語“或”通常意在指“和/或”，除非另有說明。注意，還應(yīng)當(dāng)考慮組件或步驟的組合，其中術(shù)語被預(yù)見為描述分離或組合的能力是不清楚的。
[0040]如這里的描述和所附權(quán)利要求中使用的，“一”和“該”包括復(fù)數(shù)引用，除非上下文清楚地另外指示。而且，如這里的描述和所附權(quán)利要求中使用的，“在…中”的含義包括“在…上”和“在…中”，除非上下文清楚地另外指示。
[0041]包括摘要中描述的本發(fā)明的所示實(shí)施例的上述說明并不意在窮盡或?qū)⒈景l(fā)明限制為這里公開的確切形式。盡管這里僅出于說明的目的描述了例如本發(fā)明的具體實(shí)施例，但是各種等同修改能夠在如本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)和理解的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。如示，可以根據(jù)本發(fā)明的說明性實(shí)施例的前述描述來對(duì)本發(fā)明進(jìn)行這些修改，并且這些修改被包括在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。
[0042]因此，雖然這里已經(jīng)參考本發(fā)明的具體實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是在前述公開中意指修改、各種改變和替換的范圍，并且應(yīng)當(dāng)理解，在一些情況下，可以在不脫離如所闡述的本發(fā)明的范圍和精神的情況下，可以不相應(yīng)使用其他特征的情況下，采用本發(fā)明的實(shí)施例的一些特征。因此，可以進(jìn)行許多修改以使具體情況或材料適合本發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍和精神。期望本發(fā)明不限于以下權(quán)利要求中使用的具體術(shù)語和/或在設(shè)想用于執(zhí)行本發(fā)明的最佳模式公開的具體實(shí)施例，但是本發(fā)明將包括落在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)的任何和所有實(shí)施例和等價(jià)物。因此，本發(fā)明的范圍將僅由所附的權(quán)利要求來確定。
【權(quán)利要求】
1.一種用于能量存儲(chǔ)系統(tǒng)的充電系統(tǒng)，包括: 電氣耦合至所述能量存儲(chǔ)系統(tǒng)的充電站，所述充電站在第一操作模式中以最大快速充電速率將充電能量傳輸?shù)剿瞿芰看鎯?chǔ)系統(tǒng)，并且在第二操作模式中以較慢的充電速率來將充電能量傳輸?shù)剿瞿芰看鎯?chǔ)系統(tǒng)，所述模式響應(yīng)于控制信號(hào)； 數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)獲取指示所述能量存儲(chǔ)系統(tǒng)的充電狀態(tài)(SOC)的數(shù)據(jù)的集合以及一個(gè)或多個(gè)期望的充電優(yōu)化參數(shù)；以及 站控制，所述站控制響應(yīng)于所述數(shù)據(jù)的集合以及所述期望的充電優(yōu)化參數(shù)，自動(dòng)地建立用于所述能量存儲(chǔ)系統(tǒng)的第一充電配置文件，其中每當(dāng)所述充電站能夠以所述較慢的充電速率來向所述能量存儲(chǔ)系統(tǒng)傳輸足夠的能量以滿足充電目標(biāo)和充電完成時(shí)間目標(biāo)時(shí)，所述第一充電配置文件使所述控制信號(hào)生效并且以所述第二操作模式來操作所述充電站，每當(dāng)所述充電站不能以所述較慢的充電速率向所述能量存儲(chǔ)系統(tǒng)傳輸足夠的能量以滿足所述充電目標(biāo)時(shí)，所述第一充電配置文件使所述控制信號(hào)生效以在所述第一操作模式操作所述充電站。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的充電系統(tǒng)，其中，所述能量存儲(chǔ)系統(tǒng)提供用于車輛的電動(dòng)推進(jìn)電機(jī)的推進(jìn)能量，并且其中，所述充電目標(biāo)包括具體驅(qū)動(dòng)范圍以及具體充電完成時(shí)間目標(biāo)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的充電系統(tǒng)，其中，多個(gè)不同充電配置文件中的每一個(gè)能夠在充電會(huì)話期間滿足所述充電目標(biāo)，其中，所述站控制基于優(yōu)化目標(biāo)從所述多個(gè)充電配置文件中選擇具體的一個(gè)充電配置文件。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的充電系統(tǒng)，其中，所述優(yōu)化目標(biāo)包括成本最小化選項(xiàng)，所述成本最小化選項(xiàng)最小化用于在所述充電會(huì)話期間傳輸能量以滿足所述充電目標(biāo)的成本。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的充電系統(tǒng)，進(jìn)一步包括車輛增強(qiáng)系統(tǒng)，所述車輛增強(qiáng)系統(tǒng)在實(shí)施時(shí)提高所述能量存儲(chǔ)系統(tǒng)的充電相關(guān)參數(shù)，所述車輛增強(qiáng)系統(tǒng)與在最短時(shí)間中對(duì)所述能量存儲(chǔ)系統(tǒng)提供期望的SOC等級(jí)不兼容， 其中，所述站控制在所述第一操作模式中抑制所述車輛增強(qiáng)系統(tǒng)的致動(dòng)，并且在所述第二操作模式中啟用所述車輛增強(qiáng)系統(tǒng)的所述致動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的充電系統(tǒng)，其中，所述車輛增強(qiáng)系統(tǒng)包括加熱器，所述充電相關(guān)參數(shù)包括電池壽命，并且在以所述較慢充電速率開始能量傳輸之前，所述致動(dòng)預(yù)熱所述能量存儲(chǔ)系統(tǒng)到期望溫度。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的充電系統(tǒng)，其中，所述車輛增強(qiáng)系統(tǒng)在所述成本優(yōu)化選項(xiàng)有效時(shí)被禁用。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的充電系統(tǒng)，其中，所述優(yōu)化目標(biāo)響應(yīng)于在所述充電會(huì)話期間傳輸能量以滿足所述充電目標(biāo)，來最小化電池壽命退化。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的充電系統(tǒng)，其中，所述第一充電配置文件包括響應(yīng)于所述數(shù)據(jù)的集合來在所述第一操作模式和所述第二操作模式之間進(jìn)行切換。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的充電系統(tǒng)，其中，所述站控制響應(yīng)于所述數(shù)據(jù)的集合來檢測(cè)對(duì)所述充電目標(biāo)的改變，并且響應(yīng)于所述第一充電配置文件對(duì)所述能量存儲(chǔ)系統(tǒng)的能量傳輸開始之后建立第二充電配置文件，其中，所述站控制動(dòng)態(tài)地改變能量傳輸以實(shí)施所述第二充電配置文件來滿足對(duì)所述充電目標(biāo)的所述改變。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的充電系統(tǒng)，進(jìn)一步包括通信網(wǎng)絡(luò)，所述通信網(wǎng)絡(luò)向所述站控制通信所述能量存儲(chǔ)系統(tǒng)和所述充電站的多個(gè)數(shù)據(jù)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的充電系統(tǒng)，其中，所述通信網(wǎng)絡(luò)包括有線和無線通信路徑二者。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的充電系統(tǒng)，進(jìn)一步包括用戶接口，所述用戶接口使用所述通信網(wǎng)絡(luò)與所述站控制進(jìn)行通信，所述用戶接口接受明確地識(shí)別充電目標(biāo)的用戶數(shù)據(jù)。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的充電系統(tǒng)，進(jìn)一步包括用戶接口，所述用戶接口使用所述通信網(wǎng)絡(luò)與所述站控制進(jìn)行通信，所述用戶接口接收所述站控制自動(dòng)地從其建立所述充電目標(biāo)的用戶數(shù)據(jù)。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的充電系統(tǒng)，其中，所述能量存儲(chǔ)系統(tǒng)包括電池組，所述電池組向電動(dòng)車輛提供推進(jìn)能量，并且其中，所述電動(dòng)車輛提供所述站控制自動(dòng)地從其建立所述充電目標(biāo)的數(shù)據(jù)。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的充電系統(tǒng)，其中，所述能量存儲(chǔ)系統(tǒng)包括電池組，所述電池組向電動(dòng)車輛提供推進(jìn)能量，并且其中，所述電動(dòng)車輛提供所述站控制自動(dòng)地從其建立所述充電目標(biāo)的數(shù)據(jù)。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的充電系統(tǒng)，進(jìn)一步包括車輛增強(qiáng)系統(tǒng)，所述車輛增強(qiáng)系統(tǒng)在實(shí)施時(shí)改進(jìn)所述能量存儲(chǔ)系統(tǒng)的充電相關(guān)參數(shù)，所述車輛增強(qiáng)系統(tǒng)與在最短時(shí)段中對(duì)所述能量存儲(chǔ)系統(tǒng)提供期望的SOC等級(jí)不兼容， 其中，所述站控制在所述第一操作模式中抑制所述車輛增強(qiáng)系統(tǒng)的致動(dòng)，并且在所述第二操作模式中啟用所述車輛增強(qiáng)系統(tǒng)的所述致動(dòng)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的充電系統(tǒng)，其中，所述車輛增強(qiáng)系統(tǒng)包括加熱器，所述充電相關(guān)參數(shù)包括電池壽命，并且在以所述較慢充電速率開始能量傳輸之前，所述致動(dòng)將所述能量存儲(chǔ)系統(tǒng)預(yù)熱到期望溫度。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的充電系統(tǒng)，進(jìn)一步包括車輛增強(qiáng)系統(tǒng)，所述車輛增強(qiáng)系統(tǒng)在實(shí)施時(shí)改進(jìn)所述能量存儲(chǔ)系統(tǒng)的充電相關(guān)參數(shù)，所述車輛增強(qiáng)系統(tǒng)與在最短時(shí)段中對(duì)所述能量存儲(chǔ)系統(tǒng)提供期望的SOC等級(jí)不兼容， 其中，所述站控制在所述第一操作模式中抑制所述車輛增強(qiáng)系統(tǒng)的致動(dòng)，并且在所述第二操作模式中啟用所述車輛增強(qiáng)系統(tǒng)的所述致動(dòng)。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的充電系統(tǒng)，其中，所述車輛增強(qiáng)系統(tǒng)包括加熱器，所述充電相關(guān)參數(shù)包括電池壽命，并且在以所述較慢充電速率開始能量傳輸之前，所述致動(dòng)將所述能量存儲(chǔ)系統(tǒng)預(yù)熱到期望溫度。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的充電系統(tǒng)，其中，所述一個(gè)或多個(gè)充電優(yōu)化參數(shù)包括一個(gè)或多個(gè)次要考慮，所述一個(gè)或多個(gè)次要考慮包括所述能量存儲(chǔ)系統(tǒng)的優(yōu)化的經(jīng)濟(jì)充電以及用于所述能量存儲(chǔ)系統(tǒng)的優(yōu)化的電池壽命。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的充電系統(tǒng)，其中，所述一個(gè)或多個(gè)優(yōu)化參數(shù)包括一個(gè)或多個(gè)次要考慮，所述一個(gè)或多個(gè)次要考慮包括所述能量存儲(chǔ)系統(tǒng)的優(yōu)化的經(jīng)濟(jì)充電以及用于所述能量存儲(chǔ)系統(tǒng)的優(yōu)化的電池壽命。
23.根據(jù)權(quán)利要求12所述的充電系統(tǒng)，包括便攜式電子設(shè)備，所述便攜式電子設(shè)備支持充電控制過程的操作，所述便攜式電子設(shè)備與所述站控制無線地進(jìn)行通信以直接或間接地設(shè)置或改變所述充電目標(biāo)中的一個(gè)或多個(gè)。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的充電系統(tǒng)，包括便攜式電子設(shè)備，所述便攜式電子設(shè)備支持充電控制過程的操作，所述便攜式電子設(shè)備與所述站控制無線地進(jìn)行通信以直接或間接地設(shè)置或改變所述充電目標(biāo)中的一個(gè)或多個(gè)。
25.根據(jù)權(quán)利要求11所述的充電系統(tǒng)，其中，所述能量存儲(chǔ)系統(tǒng)包括電池組，所述電池組向電動(dòng)車輛提供推進(jìn)能量，并且其中，所述電動(dòng)車輛提供所述站控制自動(dòng)地從其建立所述充電目標(biāo)的數(shù)據(jù)，并且其中，所述電動(dòng)車輛包括導(dǎo)航系統(tǒng)，所述導(dǎo)航系統(tǒng)包括識(shí)別未來行進(jìn)路線的數(shù)據(jù)集合，所述導(dǎo)航系統(tǒng)使用所述通信網(wǎng)絡(luò)與所述站控制進(jìn)行通信，并且其中，所述站控制響應(yīng)于所述未來行進(jìn)路線來自動(dòng)地建立所述充電目標(biāo)。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的充電系統(tǒng)，其中，所述電動(dòng)車輛包括導(dǎo)航系統(tǒng)，所述導(dǎo)航系統(tǒng)包括識(shí)別未來行進(jìn)路線的數(shù)據(jù)集合，所述導(dǎo)航系統(tǒng)使用所述通信網(wǎng)絡(luò)與所述站控制進(jìn)行通信，并且其中，所述站控制響應(yīng)于所述未來行進(jìn)路線來自動(dòng)地建立所述充電目標(biāo)。
27.一種用于能量存儲(chǔ)系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的充電方法，所述方法包括: a)收集數(shù)據(jù)以應(yīng)答優(yōu)化查詢，所述優(yōu)化查詢被設(shè)計(jì)為針對(duì)所述能量存儲(chǔ)系統(tǒng)來建立SOC目標(biāo)和充電完成時(shí)間目標(biāo)，對(duì)所述能量存儲(chǔ)系統(tǒng)進(jìn)行充電的主要考慮包括滿足所述SOC目標(biāo)和所述充電完成目標(biāo)； b)使用微處理器系統(tǒng)來確定滿足所述主要考慮是否需要來自耦合到所述能量存儲(chǔ)系統(tǒng)的充電站的最大快速充電速率； c)當(dāng)需要嘗試滿足所述主要考慮時(shí)，以所述最大快速充電速率來對(duì)所述能量存儲(chǔ)系統(tǒng)進(jìn)行充電；否則 d)當(dāng)滿足所述主要考慮不需要所述最大快速充電速率時(shí)，以比所述快速充電速率更慢的次級(jí)充電速率來對(duì)所述能量存儲(chǔ)系統(tǒng)進(jìn)行充電，所述次級(jí)充電速率響應(yīng)于一個(gè)或多個(gè)次要考慮，包括提高的經(jīng)濟(jì)充電周期以及提高的用于所述能量存儲(chǔ)系統(tǒng)的壽命中的一項(xiàng)或多項(xiàng)。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的充電方法，其中，所述數(shù)據(jù)收集步驟包括: al)從所述能量存儲(chǔ)系統(tǒng)訪問當(dāng)前SOC ;以及 a2)訪問所述充電站的當(dāng)前充電可用狀態(tài)。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的充電方法，其中，所述數(shù)據(jù)收集步驟進(jìn)一步包括下述中的一個(gè)或多個(gè): a3)訪問與行程計(jì)劃/導(dǎo)航相關(guān)聯(lián)的用戶數(shù)據(jù)； a4)訪問由所述用戶從直接或間接暗示所述SOC目標(biāo)的便攜式電子設(shè)備無線通信的用戶數(shù)據(jù)；以及 a5)訪問由所述用戶從直接或間接暗示所述充電完成目標(biāo)的便攜式電子設(shè)備無線通信的用戶數(shù)據(jù)。
30.根據(jù)權(quán)利要求27所述的充電方法，進(jìn)一步包括: f)針對(duì)對(duì)所述主要考慮的改變的指示來定期地監(jiān)視所述收集的數(shù)據(jù)，以及 g)每當(dāng)所述指示產(chǎn)生對(duì)所述主要考慮的所述改變時(shí)，重復(fù)a)_e)。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的充電方法，進(jìn)一步包括: h)針對(duì)對(duì)所述次要考慮的改變的指示來定期地監(jiān)視所述收集的數(shù)據(jù)，以及
i)每當(dāng)所述指示產(chǎn)生對(duì)所述次要考慮的所述改變時(shí)，重復(fù)a)_e)。
【文檔編號(hào)】H02J7/00GK104321947SQ201380025720
【公開日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2013年5月10日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月18日
【發(fā)明者】C·H·基施亞瑪, K·R·凱爾蒂 申請(qǐng)人:特斯拉汽車公司