在电动车辆中提供恒定的可行驶里程的方法

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在电动车辆中提供恒定的可行驶里程的方法

时间:2019-12-28本站浏览次数:104

       

在电动车辆中提供恒定的可行驶里程的方法

本申请公开了一种在多年的时间段(例如,5、8、10年)内在电动车辆中实现恒定可行驶里程的方法,其中预设可行驶里程对应于以初始电池组容量可实现的可行驶里程的百分比。在每个充电循环之前,该方法首先确定当前电池组容量,然后基于当前电池组容量和预设可行驶里程确定一组优化充电参数。然后依照所述组优化充电参数执行充电。

电池组3〇9通过充电系统313充电。如图所示,优选地充电系统313被集成在车辆300内,但外部充电系统也可以被车辆3〇〇所用。充电系统313被配置成通常通过使用电源线317被电连接至外部源315(诸如市政电力网)。在至少一种配置下,例如,通过使用车辆300停在上面的感应式充电板,充电系统313无线地连接至外部源315。电池组309还可至少部分地使用例如再生制动系统的车载充电系统进行充电。

另一方面,在每次充电循环之前,该方法可以包括以下步骤:(i)确定当前车辆高度,和(ii)基于当前电池组容量、预设可行驶里程和车辆高度确定所述一组优化充电参数。另一方面,在每次充电循环之前,该方法可以包括以下步骤:(i)确定当前电池组温度,(ii)确定当前环境温度,(iii)确定当前车辆高度,以及(iv)基于当前电池组容量、预设可行驶里程、当前电池组温度、当前环境温度和车辆高度确定所述一组优化充电参数。另一方面,确定所述一组优化充电参数的步骤可以进一步包括以下步骤:选择所述一组优化充电参数以便在充电步骤期间最小化电池组荷电状态(SOC),同时仍向电池组提供足够的电荷以确保电动车辆能够在预设的一组驾驶条件下能够达到预设可行驶里程。另一方面,可以在完成确定所述一组优化充电参数的步骤之后立即执行电池组充电的步骤;可替换地,可以在完成确定所述一组优化充电参数的步骤之后推迟电池组充电的步骤。

在图7中,列701代表在第一个八年的使用期中特定EV电池组的电池组容量,其中容量是按电池组新使用时的容量(Ah)或在新使用时的能量容量(kWh)的百分比给出的。对于这个示例,当电池组是新使用时,该车辆的可行驶里程是200英里。在列701中指示的性能的相对快速的下降是由于电池误用引起的。尽管电池误用可能由各种条件(诸如重复的深度放电、高的充电率或放电率、在高SOC和高温下存放电池等等)引起,但是对于此特定例子,假设电池误用是由于在每个充电循环将电池组充电至100%S0C导致的。这种充电方案的效果是电池组性能的快速降低,如电池组容量所指示的(列701)以及类似地由相应的可行驶里程所指示的(列703)。列705和707代表当电池组在每个充电循环被充电至较低的S0C,具体而言每个充电循环充电至94%S0C时的同样的关系。因此,当电池组是新的并且仅仅充电至94%的容量时,其能够实现188英里的可行驶里程(g卩,与充电至100%S0C时提供的可行驶里程相比降低了6%)。然而,由于较不剧烈的充电方案,在此例子中经过8年的时间后电池寿命和性能均被提尚。因此,即使在第二个例子中使用的充电方案在初始时提供的可行驶里程减少,但是经过相对短的一段时间(例如,三年内)后,在第二个例子中的EV的可行驶里程超越了在第一个例子中的EV的可行驶里程。

图6示出了图5中示出的方法的变型;

在以上讨论的处理的变形中,如图5中所示,系统还监视当前电池温度(步骤501)和当前环境温度(步骤503)。然后在步骤4〇5中,在确定适当的充电参数(例如,最优电荷水平)时除了考虑当前电池容量和预设可行驶里程以外,还要考虑这些参数。

为了在步骤405中确定适当的充电参数,系统必须首先确定电池组309的当前容量(步骤409)。在一个实施例中,使用自我测试校准过程来周期性地测试电池组(步骤411)。尽管自我测试可以多种方式执行,但在一种配置中,当汽车插入充电电源并且在确定汽车将在足够允许测试过程完成的一段时间内不需要使用之后,系统才进入自我测试模式。系统控制器301可以例如使用接口305来询问驾驶员以确定执行测试的适当时间(例如,在夜里)。优选地,自我测试是按照预定计划执行的,例如每隔给定时间段执行一次(例如,每个月执行一次)或者每隔预定数目的充电循环执行一次(例如,每隔45个充电循环执行一次)。自我测试可以多种方式执行,例如通过监视电池性能同时将电池组完全充电,然后将电池组放电至预设水平(通常至“低电池”水平),然后将电池组再次充电。

在下文中,术语“电池”、“单体电池”(cell),以及“电池组电池单元(batterycell)”可互换地使用并且可以指多种不同的电池配置和化学组成中的任意一种。典型的电池化学组成包括,但不限于,锂离子、锂离子聚合物、镍金属氢化物、镍镉、镍氢、镍锌,和银锌。术语“电池组”在本文中使用时,指的是为了实现期望的电压和容量而电气互连的一个或多个电池组成的组件,其中电池组件典型地被容纳在外壳内。术语“电动车辆,,和“EV”可以互换使用。

为了帮助理解本发明的细节已经对本系统和方法进行了概括性说明。在一些示例中,已知的结构、材料,和/或操作并未特别示出或详细说明以避免掩盖本发明的各个方面。在其它情况下,已经给出了特定的细节以便提供对本发明的透彻理解。一个本领域技术人员将认识到本发明还可以其它特定的形式实施,例如适用于特定的系统或设备或情形下或材料或组件,而不背离其精神或基本特征。因此,本公开和说明书在此旨在说明而非限制本发明的范围。

一旦该处理被启动(步骤401),系统查找预设的可行驶里程(步骤403),该可行驶里程优选地存储在存储器303中。预设的可行驶里程被设置成小于,并且可能远小于在电池组309新使用时车辆能够达到的值。例如,预设的可行驶里程可以是基于电池组309在崭新时的容量的90%、80%、70%或更少。

为了在步骤405中确定适当的充电参数,系统必须首先确定电池组309的当前容量(步骤409)。在一个实施例中,使用自我测试校准过程来周期性地测试电池组(步骤411)。尽管自我测试可以多种方式执行,但在一种配置中,当汽车插入充电电源并且在确定汽车将在足够允许测试过程完成的一段时间内不需要使用之后,系统才进入自我测试模式。系统控制器301可以例如使用接口305来询问驾驶员以确定执行测试的适当时间(例如,在夜里)。优选地,自我测试是按照预定计划执行的,例如每隔给定时间段执行一次(例如,每个月执行一次)或者每隔预定数目的充电循环执行一次(例如,每隔45个充电循环执行一次)。自我测试可以多种方式执行,例如通过监视电池性能同时将电池组完全充电,然后将电池组放电至预设水平(通常至“低电池”水平),然后将电池组再次充电。




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