用于电气化车辆中的电池充电和热管理控制的方法和系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及电动车辆。具体地，本公开涉及电气化车辆的电池充电，电池的热管理，以及车辆舱室的热管理。
【背景技术】
[0002]当电动车辆连接到用于电动车辆中的电池的充电系统时，该充电系统以一种已知的形式提供恒定的电荷水平。充电系统开始给电池充电，随后一旦电池被完全充电就终止(cease)充电。电池充电速率取决于当前存储在电池中的电荷水平而变化。没电的电池以比更满的电池更快的速率充电。但是这些已知的充电系统没有考虑电池上剩余的当前电荷水平，电池的热状态，或诸如电动车辆可何时再次使用的外部因素。施加恒定电荷会在成本和能量方面均效率低下，并且不利于电池的耐用性和长寿命。
[0003]此外，电池在约华氏75°的温度下更有效和高效地操作。如果电池的温度由于环境温度或其它因素而非常冷，则电池输出较小的功率。另一方面，高的电池温度减少电池的寿命。此外，由于在被插入时立即充电，电池无法利用可用的较便宜的电力利用率(electrical utility rate)，例如，在深夜或在凌晨。
[0004]当前，当驾驶员在延长的时间之后恢复车辆的使用时，车辆乘客室，又名舱室，将具有与其周围环境相等的温度。其结果是，当恢复车辆使用时，如果环境温度是热或冷的，则乘客室将同样也会不希望地是冷或热的。因此，在本领域内期望进一步改进。
【发明内容】
[0005]在一种形式中，本公开提供一种用于操作插电式混合动力车辆或电动车辆中的电池充电系统、电池热调节(condit1ning)系统、和/或车辆舱室调节系统的控制系统。通过提供根据所公开实施例的反馈控制过程，可以以如此的方式来实施电池充电以便快速和高效地给充电电池，同时使电池功率和电池预期寿命最大化，但使成本最小化。
[0006]本公开还提供一种控制系统，其实现用于给电动车辆充电的策略，并提供输入系统以便输入各种变量，其将影响控制单元的操作，所述控制单元转而控制电池充电系统、电池热调节系统、和/或车辆舱室调节系统中的一个或多个。
[0007]在另一种形式中，本公开还提供给电池充电的方法，其包括计算直到已由驾驶员或另一源预设的驱动时间(drive time)的时间量，计算给电池充电所需的时间量，基于两个所计算的量来确定开始给电池充电的时间，并且在该时间处开始给电池充电。该方法还可提供电池的热调节和/或车辆舱室的热调节。
[0008]在另一种形式中，充电系统可用于对电池进行热管理以便使电池寿命和功率最大化。
[0009]还在另一种形式中，充电系统结合来自车辆用户、电池系统、外部因素或所有上述三者的输入以便对电池进行热管理和充电。
[0010]还在另一种形式中，该方法允许车辆用户在进入车辆之前加热或冷却车辆。
[0011]在另一种形式中，本公开提供成本高效的电池系统的充电策略。
[0012]本公开的其它适用性方面将从下文所提供的详细描述变得显而易见。但应当理解的是，包括所公开实施例和附图的详细描述在本质上仅仅是示例性的，意旨只是为了示出的目的而并非意旨限制本发明的范围、其应用或用途。因此，不脱离本发明主旨的变型意旨处于本发明的范围之内。
【附图说明】
[0013]图1是根据所公开实施例的用于给电池充电的控制系统；
[0014]图2A和图2B是根据所公开实施例的充电方法的流程图；以及
[0015]图3A和图3B是根据第二所公开实施例的充电方法的流程图。
【具体实施方式】
[0016]图1示出根据所公开实施例的用于给电池充电的控制系统10。在一个实施例中，控制系统10可并入到单独的充电装置或与家庭或其它充电位置的电气系统合并在一起的充电装置内。在另一个实施例中，控制系统10的一些或所有部件都并入到车辆本身内。充电装置随后可连接到车辆的车载控制和电气系统以及其它系统内。控制系统10由此可将命令提供给车辆的车载系统并向车辆的电池供应电荷。控制系统10提供输入系统15，以允许用户输入预设条件，诸如用户预期下一次使用车辆的期望时间，称之为驱动时间(DT)，以及当恢复使用时用户希望车辆所处的期望舱室温度。输入系统15还允许外部因素被输入到控制系统10内，诸如像降低的电力利用率的时间，针对未来某段持续时间的天气或温度预报，以及目前的环境温度。这些因素可由用户输入，或者可以是来自诸如计算机网络或环境传感器(未示出)的不同外部源的输入。输入系统15可以是键盘，硬连线输入终端，计算机应用(例如，智能电话应用或基于互联网的实用工具(utility))，或其它类似的设备或应用。
[0017]系统10还包括控制单元20，电池充电系统25，电池热调节系统30，以及车辆舱室调节系统35。基于用户和外部输入，根据各种所公开实施例的控制单元20控制提供电荷到车辆的电池的电池充电系统25，管理电池的温度的电池热调节系统30，以及管理车辆舱室的温度的车辆舱室调节系统35。控制单元20可以是处理器，并且可包含存储器，其用于存储计算机指令以便实行由控制单元20所实施的各种功能。在一个实施例中，控制单元20还维护内部时钟，以便使得控制单元20能够计算在实施计算的时间和由输入系统15针对各种动作所输入的时间之间的持续时间。该内部时钟可由输入系统设定，可从外部(例如由卫星)供应，或可在内部维护。
[0018]电池充电系统25配置成提供电荷到车辆电池并平衡电池的单元之间的电荷。电池充电系统25还向控制单元20提供反馈以便通知控制单元20电池的充电和/或平衡状
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[0019]电池热调节系统30用于根据所需增加或减小电池的温度以便将电池保持在最佳电池温度的预设公差内或如果电池温度超过所述温度则使电池处于所述公差内。电池热调节系统30将在必要时冷却或加热电池。在一个实施例中，电池热调节系统30配置成向控制单元20提供反馈以便通知控制单元20电池的热状态。
[0020]车辆舱室调节系统35用于根据需要冷却或加热车辆以便使舱室温度处于预设舱室温度的预设公差内。在一个实施例中，车辆舱室调节系统35是车辆的环境控制系统。如果需要的话，车辆舱室调节系统35还可向控制单元20提供反馈以便通知控制单元20车辆舱室的热状态。可以设想提供一种充电系统，其可以调整电池的温度，并增加充电的成本效率，同时当用户恢复车辆的使用时还提供舒适的乘客室温度。
[0021]图2A和图2B示出用于插电式混合动力车辆或全电动车辆的、用于给电池充电以及管理电池和舱室的温度的方法100。充电系统10配置成实现方法100，由此通过监视和控制电池的电荷水平、电池的热条件(即，电池温度)、以及车辆舱室温度来优化电池的有效性。该方法100可在存储于计算机可读介质(其可以是随机存取存储器(RAM)装置，非易失性随