用於車輛的個性化充電管理的製作方法
2023-09-20 08:27:45 2
專利名稱：用於車輛的個性化充電管理的製作方法
技術領域：
實施例大體涉及車輛中的能量管理。
背景技術：
電動車輛和混合動力車輛利用儲電電能來給車輛作業系統(例如發動機)以及車輛內的多個電氣裝置提供動力。各種能源可以用於在再充電期間恢復向車輛能量存儲裝置的供電。這樣的能源可以包括太陽能、住宅局域能量(例如住宅周圍的風力渦輪機和其他發電裝置)以及來自電網的電力。消費者選擇使用除車輛控制單元內的默認策略之外的何種能源。消費者的選擇從經濟性角度來看可能並不總是最理想的選擇(例如在尖峰時間從電網汲取電力是昂貴的)或者是不實際的(例如當光輻射不足時的太陽能)。有益的是具有一種管理系統，其可以在給定時間限制和環境條件和車輛條件的情況下建議那種替代性策略是最佳再充電策略。
發明內容
實施例的優點在於一種用於電動車輛的可配置能量管理再充電系統，其中基於偏好參數、車輛工況和環境條件來確定再充電方法。偏好參數可以被用戶劃分優先級並且包括基於時間的指標(time-based index)、基於成本的指標(cost-based index)和環保(綠色)指標(green index)。車輛工況數據、環境條件數據和偏好參數數據被獲得和分析以便在考慮到對再充電過程具有直接和間接影響的因素時推薦有助於用戶命令的最佳再充電策略。實施例提出一種用於給電動車輛再充電的可配置能量管理系統。能量存儲裝置存儲能量。車內可再生能源產生電能從而給車內能量存儲裝置再充電。至少一個車外可再生能源向車輛提供電能來給車內能量存儲裝置再充電。車輛通信模塊發送和接收數據。整合模塊(integration module)整合車內能量參數數據、車內可再生能量參數數據、車外可再生能量參數數據、用戶參數數據和基於網絡的數據。用戶接口裝置與車輛通信模塊和整合模塊通信。用戶接口裝置將用戶參數數據傳送給整合模塊。用戶參數數據包括給車內能量存儲裝置再充電時偏好參數的優先級。偏好參數包括基於時間的指標、基於成本的指標和環保指標中的至少一者。基於網絡的數據被整合模塊下載以供使用。整合模塊基於車內能量參數數據、車內可再生能量參數數據、車外可再生能量參數數據、用戶參數數據和基於網絡的數據來識別用於給車輛再充電的最佳能源。本發明還提供了以下技術方案。方案1.一種用於給電動車輛再充電的可配置能量管理系統，包括:
用於存儲能量的能量存儲裝置；
車內可再生能源，其產生電能以便給車內能量存儲裝置再充電；
至少一個車外可再生能源，其向所述車輛提供電能來給車內能量存儲裝置再充電； 車輛通信模塊，其發送和接收數據； 整合模塊，其整合車內能量參數數據、車內可再生能量參數數據、車外可再生能量參數數據、用戶參數數據和基於網絡的數據；以及
用戶接口裝置，其與所述車輛通信模塊和所述整合模塊通信，所述用戶接口裝置將所述用戶參數數據傳送給所述整合模塊，所述用戶參數數據包括給車內能量存儲裝置再充電時的偏好參數的優先級，其中所述偏好參數包括基於時間的指標、基於成本的指標和環保指標中的至少一者；
其中所述整合模塊基於所述車內能量參數數據、所述車內可再生能量參數數據、所述車外可再生能量參數數據、所述用戶參數數據和所述基於網絡的數據來識別用於給車輛再充電的最佳能源。方案2.根據方案2所述的可配置能量管理系統，其中所述整合模塊是遠程服務提供者，其與所述車輛通過所述車輛通信模塊通信，所述服務提供者具有計算裝置，所述計算裝置具有處理能力以及大的存儲器存儲能力以便執行用於確定偏好參數的優先級的統計和分析程序。方案3.根據方案2所述的可配置能量管理系統，其中所述服務提供者包括用於為每個被監測車輛保持相應參數數據的記錄的資料庫。方案4.根據方案3所述的可配置能量管理系統，其中所述遠程服務提供者監測多個車輛操作，其中所述多個車輛操作被用於確定偏好參數的優先級。方案5.根據方案I所述的可配置能量管理系統，其中所述接口模塊是能夠執行統計和分析程序的車內處理器。方案6.根據方案I所述的可配置能量管理系統，其中所述至少一個車外可再生能源包括來自電力事業服務提供者的電能。方案7.根據方案I所述的可配置能量管理系統，其中所述至少一個車外可再生能源包括住宅區域太陽能發電系統。方案8.根據方案I所述的可配置能量管理系統，其中所述至少一個車外可再生能源包括住宅區域風力渦輪機發電系統。方案9.根據方案I所述的可配置能量管理系統，其中所述車內能量參數數據包括可用充電電壓、車輛蓄電池的充電狀態以及啟用的車輛電負載中的至少一者。方案10.根據方案9所述的可配置能量管理系統，其中所述車內能量參數數據還包括所述能量存儲裝置的溫度數據。方案11.根據方案I所述的可配置能量管理系統，其中所述用戶參數數據還包括用戶識別的計劃行進路線。方案12.根據方案I所述的可配置能量管理系統，其中通過所述整合模塊獲得商用能量參數數據，其中所述商用能量參數數據包括商用能量的成本和商用能量的零售地點中的至少一者。方案13.根據方案I所述的可配置能量管理系統，其中所述車內可再生能源包括太陽能板陣列。方案14.根據方案13所述的可配置能量管理系統，其中所述車內可再生能源參數數據包括區域性天氣預報數據以便估計所述車內太陽能板陣列能夠捕獲的陽光輻射的量。
方案15.根據方案I所述的可配置能量管理系統，其中所述能量存儲裝置是低壓能量存儲裝置。方案16.根據方案15所述的可配置能量管理系統，還包括車內高能存儲裝置，所述車內高能存儲裝置被設置成從所述車內可再生能源和所述至少一個車外可再生能源接收電能。方案17.根據方案16所述的可配置能量管理系統，還包括被聯接在所述車內高能存儲裝置和低能存儲裝置之間的輔助動力模塊，其中所述輔助動力模塊將高壓轉換成低壓以便分配給所述低能存儲裝置。方案18.根據方案16所述的可配置能量管理系統，還包括AC至DC轉換器以用於將來自所述至少一個車外可再生能源的AC電壓轉換成DC電壓，被轉換的DC電壓被供應給所述車內高能存儲裝置。方案19.根據方案16所述的可配置能量管理系統，還包括用於存儲來自所述至少一個車外可再生能源的電能的車外能量存儲裝置。方案20.根據方案19所述的可配置能量管理系統，還包括DC至DC轉換器以用於將來自所述至少一個車外可再生能源的第一 DC電壓變換成用於存儲在所述車內高能存儲裝置內的第二 DC電壓。方案21.根據方案I所述的可配置能量管理系統，其中所述用戶接口裝置是無線智慧型電話。方案22.根據方案21所述的可配置能量管理系統，其中所述用戶接口裝置下載基於網絡的數據，該基於網絡的數據被提供給所述整合模塊。方案23.根據方案I所述的可配置能量管理系統，其中所述整合模塊下載所述基於網絡的數據。
圖1是個性化電動車輛能量管理系統的框圖。圖2是用於確定再充電策略的方法的流程圖。
具體實施例方式圖1示出了個性化充電能量管理系統10，其用於選擇性地控制供應給車輛各部件的電能。系統10包括車輛能量分配系統11，其包括可再生能源12，例如車載太陽能板陣列，其聯接到太陽能控制模塊14以用於將電能分配給能量存儲裝置16或分配給預調製裝置，例如電動馬達18 (例如HVAC鼓風機馬達)。應該理解，預調製裝置不限於鼓風機馬達，而是能夠包括任意推進系統部件。太陽能板陣列12包括由太陽能電池構成的板的陣列。板被互聯，通常是被串聯，使得電壓被加和並且能夠獲得所需電壓輸出。太陽能板陣列12捕獲的太陽能激勵太陽能電池中的電子從而產生電力。不過，太陽能電池能夠以串聯-並聯構造聯接從而獲得理想的模塊電壓。太陽能板陣列12所產生的電力是直流(DC)形式。太陽能控制模塊14包括處理器20、DC/DC轉換器22和開關24。DC/DC轉換器22被聯接在太陽能板陣列12和開關24之間。DC/DC轉換器22將太陽能板陣列12所產生的低壓DC轉換成高壓DC或者將太陽能板陣列12產生的高壓DC轉換成低壓DC。電流測量裝置26可以被聯接在太陽能板陣列12和DC/DC轉換器22之間以用於監控來自太陽能板陣列12的電流流動。開關24將太陽能板陣列12通過DC/DC轉換器22選擇性地聯接到能量存儲裝置16或馬達18。將太陽能板陣列12聯接到能量存儲裝置16被稱為再充電功能，而將太陽能板陣列12聯接到預調製裝置(例如馬達18)被稱為預調製功能。預調製模式包括向預調製裝置施加能量以便預調製(即更改)車輛的乘客艙或部件的溫度。例如，當存在相應條件時通過使用由太陽能板陣列12產生的電能給馬達18充能而泊車時，車輛的乘客艙可以被預調製(例如被冷卻)。其他預調製裝置可以包括但不限於預加熱器，例如用於發動機體的加熱裝置或者三元催化轉換器。再充電功能包括當存在其他預定條件時使用太陽能板陣列12所產生的電能給能量存儲裝置16再充電。如果車輛泊車並且正在由太陽能板陣列16產生太陽能，則可以啟用再充電功能。處理器20基於多種條件調節開關24的位置。所述多種條件包括但不限於車輛狀態(例如行駛或泊車)、太陽能可用性、蓄電池電壓以及車輛的車艙溫度和外部環境溫度間的溫差。處理器20還監測各車輛部件的負載要求。基於負載要求，處理器20可以致動開關28以從能量存儲裝置16向馬達18供應能量。處理器20還可以致動開關30以從能量存儲裝置16向預調製單元31分配能量。如果負載處於下述要求水平，即來自太陽能板陣列12和能量存儲裝置16的能量均不能單獨地供應適度能量至一個或更多個車輛部件，例如鼓風機馬達，則來自太陽能板陣列12和能量存儲裝置16的能量可以配合地用於給所述一個或更多個車輛部件供能。車輛能量分配系統11還包括蓄電池電動車輛高壓存儲裝置32。高壓能量存儲裝置32被聯接到外部源以便從外部源獲得高壓能量。高壓存儲裝置32被聯接到輔助動力模塊34，其將從高壓存儲裝置32接收的高壓轉換成低壓能量供應。輔助動力模塊(APM) 34被聯接到能量存儲裝置16和高壓存儲裝置32。APM 34用作如常規車輛上的交流發電機。APM提供在車輛高壓(HV)DC總線和低壓(LV)DC總線之間的動力流動。APM LV接口被連接到車輛LV DC總線以及低壓蓄電池。高壓能量存儲裝置32從多個能源接收能量，所述能源包括但不限於外部電力網36、住宅局域源38以及車內可再生能源12。外部電力網36包括從電力事業源接收的電能，所述電力事業源例如產生電並將其分配給住戶和企業的電力事業公司。外部電力網36經由AC/DC轉換器42被聯接到高壓存儲裝置32。住宅能源38包括在住宅處或附近或車輛可以再充電的其他地點處或附近產生的替代性可再生能源。住宅能源38包括但不限於非車輛太陽能板、風力渦輪機、存儲的能量。住宅能源捕獲的能量被聯接到住宅能量管理系統44，在此能量被用於家用目的或者存儲在家用住宅能量存儲裝置46內。住宅能量管理系統44可以被聯接到車輛高能存儲裝置32以便選擇性地將能量從住宅能量存儲裝置46傳遞到車輛高能存儲裝置32。車內可再生能源12可以包括被整合作為車輛一部分的太陽能板陣列、天然氣和其他可再生能源。車內可再生能源12經由DC-DC轉換器48被聯接到高壓存儲裝置32以便將太陽能板陣列12捕獲的能量提供給高壓存儲裝置32。
車輛的用戶通過例如智慧型電話的接口應用50來識別個性化電動車輛充電管理的配置。智慧型電話50通過車輛通信模塊52與車輛通信。車輛通信模塊52提供通信鏈路以用於在車輛和其他遠程實體或裝置之間發送和接收消息和數據。車輛通信模塊52還與服務提供者54通信。服務提供者54可以是當前由車輛上的車輛製造商所提供的基於訂購的通信服務，例如OnStar 。這種服務被用於通過無線通信系統提供例如但不限於車內安全性、遠程診斷系統和輪流導航的服務。遠程服務，例如OnStar ，具有足夠的計算裝置，其具有處理能力以及大的存儲器存儲能力以便執行系統10的統計和分析程序。與基於車內的系統相比，在利用遠程系統時，省去了針對基於車輛的系統每輛車內所需的附加硬體和軟體。不過，在替代性實施例中，服務提供者54可以是車內模塊。服務提供者54收集用戶輸入、監測車輛能量存儲條件、獲得車輛能量存儲狀態條件並且獲得其他遠程數據以便產生建議再充電策略。用戶將利用智慧型電話50或類似裝置輸入與日程行駛計劃有關的必要信息以及對於用戶而言什麼樣的再充電優先級(之後被稱為指標)是重要的(例如基於成本、時間或環保的再充電)。日程行駛計劃可以包括特定目的地或路線或者可以指示出用戶習慣行駛的典型工作日或周末行程。可以使用的附加信息包括起程時間和行駛長度。如所述，用戶可以指明每個指標的重要性。每個指標的重要性可以被分類為高、中或低。替代性地，可以利用任意其他的分級系統。車輛能量存儲狀態被用於產生與推薦的再充電策略有關的被告知決定。這種信息可以包括可用能源處的當前能量生成速率、可用充電電壓(例如120V或240V)、能量存儲裝置當前充電狀態、完好狀態、當前車輛負載或途中將使用的估計車輛負載(例如加熱器、A/C、燈、當前連接的設備充電器)。可以通過服務提供者54或者可以通過智慧型電話50來獲得與影響再充電策略的各種信息有關的雲計算(cloud computing)數據56,並將其發送至服務提供者54。雲數據56可以包括但不限於與電網電力、車輛燃料信息、充電站和天氣信息有關的數據。電網電力信息包括電力使用和分配率以及實時環保指標。車輛燃料信息包括與當地服務加油站(包括用戶頻繁光顧的那些加油站)有關的定價等級。充電站包括沿途或附近充電站的地點和價格。天氣信息提供細節，例如區域內的可用陽光以從太陽能板陣列捕獲太陽能。可以從一個或多個信息檢索源獲得雲數據56。信息檢索源的示例可以是基於網絡的來源、氣象站或公用事業公司或網絡數據服務提供者。一旦獲得必要信息，則服務提供者54分析來自各種來源的所有數據並且提供關於再充電策略的被優先級化的建議。可以利用各種用戶的偏好。下面是用戶偏好以及服務提供者基於服務提供者所獲得的參數數據而生成的被優先級化的建議的一些示例:
狀態優先級1:基於時間(時間=高，成本=中，環保指標=低)
-再充電時間:3小時 -再充電成本:$0.50 -再充電環保指標:％
狀態優先級2:基於成本(時間=中，成本=高，環保指標=低)
-再充電時間:4小時 -再充電成本:$0.35 -再充電環保指標:％ 狀態優先級3:基於環保指標(時間=低，成本=中，環保指標=高)
-再充電時間:6小時 -再充電成本:$0.30 -再充電環保指標:%%%
服務提供者54可以為車輛保持車輛專有信息以便車輛專有信息可以被用於確定該車輛的充電策略。例如，服務提供者54可以保持該車輛的車輛識別號(VIN)和相關數據。相關數據可以包括但不限於再充電歷史、蓄電池歷史、駕駛歷史。再充電歷史可以包括平均再充電時間、用於加油的日平均時間或典型加油水平。蓄電池歷史可以包括蓄電池的當前電荷、蓄電池的充電狀態、蓄電池的完好狀態以及蓄電池溫度。駕駛歷史可以包括平均駕駛時間和持續時間以及平均駕駛距離。服務提供者54可以保持並更新相關數據以作為典型車輛監控操作的一部分。可以從車輛內的數據監控模塊(例如動力系控制模塊、蓄電池控制模塊、車輛監督控制模塊或其他相關模塊)收集數據。服務提供者54用作整合器(integrator)來收集信息並且執行程序從而確定再充電策略以便向用戶輸出再充電建議策略。再充電建議策略可以經由用戶接口裝置50或其他車外或車內接口被輸出。下述方法描述了用於管理個性化再充電管理策略的過程。在框60，程序開始。在啟動車輛點火開關時或通過客戶致動來起動程序。在框61，服務提供者開啟有效再充電算法，其中從各種來源收集數據。在框62、63、64和65收集數據。在框62，獲得與車輛充電/能量有關的信息。這樣的信息可以包括針對來自車輛太陽能板陣列或任何其他車內可再生能源的能量可獲得的當前能量生成速率。其他信息可以包括再充電能力是120V還是240V、車輛相對於加油站的地點、蓄電池充電狀態(SOC)以及當前在車輛上運行的當前車輛負載。此外，負載和其他信息能夠被用於確定車輛是否能夠在起程前不加油的情況下行駛到下一目的地。在框63，關於與公用事業公司有關的用戶公用事業計劃做出決定。這樣的信息可以包括公用事業類型、充電速率和一天中特定時間的充電速率以及最大許用能量流速。在框64，用戶通信經由智慧型電話、基於住宅能量的管理系統或者網站輸入其日程行駛計劃。用戶可以輸入基於工作日或基於周末的習慣行駛的典型行駛計劃，或者可以輸入特定行駛計劃。在框65，駕駛員選擇指標選項中的一個。指標選項包括以基於時間的指標、基於成本的指標、基於環保的指標為基礎的選項或組合。在緊急需要再充電車輛時(例如如果用戶計劃早於典型起程時間)基於時間的選項是基於起程的。基於成本的指標是基於用戶針對再充電車輛是否想要最經濟性的成本。基於環保的指標是再充電公用事業具有最低CO2足跡(footprint)或最高環保指標。在框66，與住宅能量有關的信息被提供給住宅能量管理系統或者通過網站或其他長程通信網絡。與住宅能量有關的信息包括與可用資源處的當前能量生成速率有關的信息。這樣的資源包括基於住戶的資源、基於風力的資源、基於車輛的資源或其他基於可再生能量的資源。在框67，來自框62-66的信息被提供給服務提供者或類似者以計算再充電策略。
在框68，基於下述數據估計車輛的能量需求，所述下述數據包括但不限於預期駕駛距離、蓄電池的S0C、天氣條件、交通、行駛計劃、駕駛類型和地圖數據。在步驟69，基於與能量成本、再充電時間和環保指標有關的用戶偏好來為客戶確定最佳能源。在步驟70，確定的再充電策略被提供給用戶來批准。在步驟71，確定客戶是否接受所述確定的再充電策略。如果確定用戶接受了該再充電策略，則在步驟72中車輛按照選定的再充電策略被編程以便再充電。如果用戶不接受該再充電策略，則返回步驟61。雖然已經具體描述了本發明的某些實施例，不過熟悉本發明所涉及的領域的技術人員將意識到如所附權利要求所限定的實踐本發明的各種替代性設計和實施例。
權利要求
1.一種用於給電動車輛再充電的可配置能量管理系統，包括: 用於存儲能量的能量存儲裝置； 車內可再生能源，其產生電能以便給車內能量存儲裝置再充電； 至少一個車外可再生能源，其向所述車輛提供電能來給車內能量存儲裝置再充電； 車輛通信模塊，其發送和接收數據； 整合模塊，其整合車內能量參數數據、車內可再生能量參數數據、車外可再生能量參數數據、用戶參數數據和基於網絡的數據；以及 用戶接口裝置，其與所述車輛通信模塊和所述整合模塊通信，所述用戶接口裝置將所述用戶參數數據傳送給所述整合模塊，所述用戶參數數據包括給車內能量存儲裝置再充電時的偏好參數的優先級，其中所述偏好參數包括基於時間的指標、基於成本的指標和環保指標中的至少一者； 其中所述整合模塊基於所述車內能量參數數據、所述車內可再生能量參數數據、所述車外可再生能量參數數據、所述用戶參數數據和所述基於網絡的數據來識別用於給車輛再充電的最佳能源。
2.根據權利要求2所述的可配置能量管理系統，其中所述整合模塊是遠程服務提供者，其與所述車輛通過所述車輛通信模塊通信，所述服務提供者具有計算裝置，所述計算裝置具有處理能力以及大的存儲器存儲能力以便執行用於確定偏好參數的優先級的統計和分析程序。
3.根據權利要求2所述的可配置能量管理系統，其中所述服務提供者包括用於為每個被監測車輛保持相應參數數據的記錄的資料庫。
4.根據權利要求3所述的可配置能量管理系統，其中所述遠程服務提供者監測多個車輛操作，其中所述多個車輛操作被用於確定偏好參數的優先級。
5.根據權利要求1所述的可配置能量管理系統，其中所述接口模塊是能夠執行統計和分析程序的車內處理器。
6.根據權利要求1所述的可配置能量管理系統，其中所述至少一個車外可再生能源包括來自電力事業服務提供者的電能。
7.根據權利要求1所述的可配置能量管理系統，其中所述至少一個車外可再生能源包括住宅區域太陽能發電系統。
8.根據權利要求1所述的可配置能量管理系統，其中所述至少一個車外可再生能源包括住宅區域風力渦輪機發電系統。
9.根據權利要求1所述的可配置能量管理系統，其中所述車內能量參數數據包括可用充電電壓、車輛蓄電池的充電狀態以及啟用的車輛電負載中的至少一者。
10.根據權利要求9所述的可配置能量管理系統，其中所述車內能量參數數據還包括所述能量存儲裝置的溫度數據。
全文摘要
本發明涉及用於車輛的個性化充電管理，即一種用於給電動車輛再充電的可配置能量管理系統。車內可再生能源產生電能以給車內能量存儲裝置再充電。至少一個車外可再生能源向車輛提供電能來給車內能量存儲裝置再充電。車輛通信模塊發送和接收數據。整合模塊整合車內能量參數數據、車內可再生能量參數數據、車外可再生能量參數數據、用戶參數數據和基於網絡的數據。用戶接口裝置將用戶參數數據傳送給整合模塊。用戶參數數據包括給車內能量存儲裝置再充電時偏好參數的優先級。整合模塊基於車內能量參數數據、車內可再生能量參數數據、車外可再生能量參數數據、用戶參數數據和基於網絡的數據來識別用於給車輛再充電的最佳能源。
文檔編號H02J7/00GK103094950SQ201210419370
公開日2013年5月8日 申請日期2012年10月29日 優先權日2011年10月27日
發明者V.P.阿特盧裡, S.B.古拉帕利 申請人:通用汽車有限責任公司, 通用汽車環球科技運作有限責任公司