预测充电事件并使电动化车辆为充电做准备的系统和方法

技术领域

本公开涉及用于以改善整体充电体验的方式预测充电事件并使车辆为充电做好准备的车辆系统和方法。

背景技术

电动化车辆选择性地通过一个或多个牵引电池组供电电机来驱动。作为内燃发动机的替代或与内燃发动机组合地，电机可以推进电动化车辆。一些电动化车辆，诸如插电式混合动力电动车辆(PHEV)和电池电动车辆(BEV)，包括充电端口，所述充电端口可连接到电动车辆供电装备(EVSE)以对牵引电池组充电。

接触器系统将牵引电池组电耦合到车辆高压总线的各种部件。接触器系统的一个或多个接触器可在断开时将牵引电池组与这些部件隔离，并且在闭合时将牵引电池组可操作地连接到这些部件。接触器通常在车辆停机时自动断开，因此当充电事件开始时需要接触器再次闭合。

发明内容

根据本公开的示例性方面的一种车辆充电系统包括，除其它外：接触器系统，其包括至少一个接触器；以及控制模块，其被编程为当预测到充电事件可能在车辆停机后发生时，命令所述至少一个接触器在所述车辆停机时保持在闭合位置。

在前述车辆充电系统的另一非限制性实施例中，所述至少一个接触器在所述车辆停机之后的阈值时间量内保持在所述闭合位置处。

在前述车辆充电系统中的任一项的另一非限制性实施例中，所述阈值时间量是至少两分钟。

在前述车辆充电系统中的任一项的另一非限制性实施例中，在所述闭合位置中，所述至少一个接触器将牵引电池组可操作地连接到所述车辆充电系统的充电端口总成。

在前述车辆充电系统中的任一项的另一非限制性实施例中，所述控制模块还被编程为当预测到所述充电事件可能在所述车辆停机后发生时，命令充电端口总成执行功能。

在前述车辆充电系统中的任一项的另一非限制性实施例中，所述功能包括打开所述充电端口总成的充电端口门。

在前述车辆充电系统中的任一项的另一非限制性实施例中，所述功能包括点亮所述充电端口总成的充电端口照明模块。

在前述车辆充电系统中的任一项的另一非限制性实施例中，所述控制模块被编程为基于所述车辆充电系统的用户的习得充电习惯而预测到所述充电事件可能发生。

在前述车辆充电系统中的任一项的另一非限制性实施例中，所述习得充电习惯是基于充电位置数据推断的。

在前述车辆充电系统中的任一项的另一非限制性实施例中，所述习得充电习惯是基于充电时间数据推断的。

在前述车辆充电系统中的任一项的另一非限制性实施例中，所述习得充电习惯是基于电池充电水平数据推断的。

在前述车辆充电系统中的任一项的另一非限制性实施例中，所述控制模块被编程为基于点火关断状况推断出所述车辆停机。

根据本公开的另一个示例性方面的一种方法包括，除其它外：经由车辆充电系统的控制模块预测充电事件何时可能发生；以及响应于所述预测而命令所述车辆充电系统的接触器在车辆停机时保持闭合。

在前述方法的另一非限制性实施例中，所述预测包括监测所述车辆充电系统的用户的习得充电习惯。

在前述方法中的任一项的另一非限制性实施例中，所述监测包括监测充电位置数据、充电时间数据和/或电池充电水平数据。

在前述方法中的任一项的另一非限制性实施例中，所述方法包括：响应于所述预测，命令所述车辆充电系统的充电端口总成的充电端口门移动到打开位置。

在前述方法中的任一项的另一非限制性实施例中，所述方法包括：响应于所述预测，命令所述车辆充电系统的充电端口总成的充电端口照明模块点亮。

在前述方法中的任一项的另一非限制性实施例中，所述命令包括命令所述接触器在所述车辆停机之后的阈值时间量内保持闭合。

在前述方法中的任一项的另一非限制性实施例中，所述阈值时间量是至少两分钟。

在前述方法中的任一项的另一非限制性实施例中，当闭合时，所述接触器将牵引电池组可操作地连接至所述车辆充电系统的充电端口总成。

前述段落、权利要求或以下描述和附图的实施例、示例和替代方案(包括它们的各种方面或相应的各个特征中的任一者)可以独立地或以任何组合采用。结合一个实施例描述的特征适用于所有实施例，除非此类特征是不兼容的。

根据以下具体实施方式，本公开的各种特征和优点对于本领域技术人员而言将变得显而易见。可如下简要描述随附于具体实施方式的附图。

附图说明

图1示出了在充电事件期间电动化车辆可操作地连接到电动车辆供电装备(EVSE)系统。

图2示意性地示出了图1的电动化车辆的示例性充电系统。

图3示出了图1的电动化车辆的示例性充电端口总成。

图4是用于预测充电事件并为充电事件做好准备的示例性车辆方法的流程图。

具体实施方式

本公开描述了用于预测电动化车辆充电事件并为所述电动化车辆充电事件做好准备的系统和方法。可以利用习得充电习惯(诸如充电发生时的典型的充电位置、充电时间和电池电量水平)来预测用户何时可能对其电动化车辆进行充电。所述电动化车辆的接触器系统可以被控制用于响应于预测到充电事件而使所述接触器系统的一组接触器在车辆停机时保持在闭合位置。当预期到充电事件时保持接触器闭合减少了接触器磨损并降低了噪音、振动和刺耳声，从而有利于更令人满意的用户充电体验。在本具体实施方式的以下段落中更详细地讨论了本公开的这些和其他特征。

图1示出了包括牵引电池组12的示例性电动化车辆10。电动化车辆10可以包括能够从电机施加扭矩以提供动力用于驱动电动化车辆10的驱动轮14的任何电动化动力传动系统。在实施例中，电动化车辆10是插电式混合动力电动车辆(PHEV)。在另一个实施例中，电动化车辆是电池电动车辆(BEV)。因此，电动化车辆10的动力传动系统可在有或没有内燃发动机辅助的情况下电气地推进驱动轮14。

图1的电动化车辆10被示意性地示为汽车。然而，本公开的教导可以应用于任何类型的车辆，包括但不限于汽车、卡车、厢式货车、运动型多功能车辆(SUV)等。

尽管示意性地示出，但是牵引电池组12也可以是高压牵引电池组，其包括能够将电功率输出至电动化车辆10的一个或多个电机(例如，电动马达)的多个电池阵列16(例如，电池总成或电池单元组)。其他类型的能量存储装置和/或输出装置也可用于为电动化车辆10供电。

牵引电池组12可能周期性地需要充电以补充其能量水平。因此，电动化车辆10可以通过电动车辆供电装备(EVSE)系统22与电网电源20(例如，AC电力、太阳能、风能或其组合)连接，以便将能量从电网电源20传递到电动化车辆10，用于对牵引电池组12进行充电。

EVSE系统22可以包括EVSE壳体24和充电线总成26。EVSE壳体24可以被配置为壁箱、充电站支柱等。EVSE壳体24的具体配置并不意图限制本公开。EVSE壳体24可以包括用于协调电网电源20与电动化车辆10之间的能量传递的必要装备(例如，继电器、人机界面等)。

充电线总成26可以包括充电耦合器28和电缆30。电缆30可以在一端连接到充电耦合器28，并且在相对端连接到EVSE壳体24。充电耦合器28可以耦合(例如，插入)到电动化车辆10的充电端口总成32(有时称为车辆入口总成)，以便在电网电源20与电动化车辆10之间传递能量。在一些实施例中，充电线总成26可以包括第二充电耦合器，所述第二充电耦合器被配置为耦合到EVSE壳体24的插口。

在实施例中，充电耦合器28被配置成插入SAE J1772型充电端口总成。然而，在本公开的范围内还设想了其他充电耦合器配置。因此，充电耦合器28和充电端口总成32的具体配置并不旨在限制本公开。在本公开范围内，EVSE系统22还可被配置为提供任何级别的充电(例如，1级AC充电、2级AC充电、DC充电等)。

继续参考图1，图2是电动化车辆10的车辆充电系统44的高度示意性描绘。如下面进一步详细描述的，车辆充电系统44可以被配置为预测充电事件何时可能发生，并且当预测到充电事件可能发生时使电动化车辆10在车辆停机时为充电做好准备。

车辆充电系统44可以包括接触器系统34，所述接触器系统适于将牵引电池组12与作为电动化车辆10的高压总线36的一部分的其他部件选择性地隔离/耦合。接触器系统34可以包括一组或多组接触器38，所述一组或多组接触器可以被控制用于断开和闭合连接在位于高压总线36上的各种部件之间的高压电力线。例如，接触器系统34的接触器38可以被移动到闭合位置(用虚线表示)，以便将牵引电池组12可操作地连接到电机18(例如，电动马达)以用于为电机18供电以实现电动推进，和/或将牵引电池组12可操作地连接到充电端口总成32以便允许从电网电源20向牵引电池组12传递充电电力。替代地，接触器系统34的接触器38可以被移动到断开位置，以便将牵引电池组12与高压总线36的部件分离。可以提供相同或不同的一组接触器38以分别将牵引电池组12可操作地耦合到电机18和充电端口总成32。

接触器系统34可以是牵引电池组12的部件。在实施例中，接触器系统34是牵引电池组12的总线电气中心(BEC)的一部分。然而，在本公开的范围内，接触器系统34可以封装在牵引电池组12内的其他地方，或者可以替代地与牵引电池组12分开封装。

作为车辆充电系统44的另一部分，电动化车辆10可以包括电信模块46、全球定位系统(GPS)48、人机界面(HMI)50和控制模块52。这些部件和其他部件可以互连并且通过电动化车辆10的通信总线45彼此进行电子通信。通信总线45可以是有线通信总线，诸如控制器局域网(CAN)总线，或者是无线通信总线，诸如Wi-Fi、

电信模块46可以被配置用于实现与基于云的服务器系统54的双向通信。电信模块46可以通过云网络56(例如，互联网)进行通信以获得存储在服务器系统54上的各种信息或向服务器系统54提供信息，所述信息随后可以由电动化车辆10访问。服务器系统54可识别、收集和存储与电动化车辆10相关联的用户数据以用于验证目的。根据经授权的请求，可以随后经由一个或多个蜂窝塔58或某一其他已知的通信技术(例如，Wi-Fi、

在第一实施例中，电动化车辆10的用户/所有者可以使用HMI 50与服务器系统54接口连接。例如，HMI 50可以配备有应用64(例如，FordPass

在另一个实施例中，电动化车辆10的用户/所有者可替代地或另外地使用个人电子装置66(例如，智能电话、平板电脑、计算机、可穿戴智能装置等)与服务器系统54接口连接，以便协调车辆充电系统44的功能。个人电子装置66可以包括应用68(例如，FordPass

GPS 48被配置为精确定位电动化车辆10的位置坐标。GPS 48可以利用地理定位技术或任何其他卫星导航技术来估计电动化车辆10在任何时间点的地理位置。如下面进一步详述的，来自GPS 48的GPS数据可以用于推断电动化车辆10的用户的习得充电习惯。

控制模块52可以包括硬件和软件两者，并且可以是总体车辆控制系统(诸如，车辆系统控制器(VSC))的一部分，或者可以替代地是与VSC分开的独立控制器。在实施例中，控制模块52被编程有用于与车辆充电系统44的各种部件接口连接并命令所述各种部件的操作的可执行指令。虽然在图2的高度示意性的绘图内示出为单独的模块，但是电信模块46、GPS 48、HMI 50和控制模块52可以集成在一起作为电动化车辆10的公共模块的一部分。

控制模块52可以包括处理器78和非暂时性存储器80以用于执行与车辆充电系统44相关联的各种控制策略和模式。处理器78可以是定制的或可商购的处理器、中央处理单元(CPU)或者一般地是用于执行软件指令的任何装置。存储器80可以包括易失性存储器元件和/或非易失性存储器元件中的任一者或组合。

处理器78可以可操作地耦合到存储器80，并且可以被配置为基于从其他装置(诸如服务器系统54、电信模块46、GPS 48、HMI 50、牵引电池组12等)接收到的各种输入而执行存储在控制模块52的存储器80中的一个或多个程序。在实施例中，应用64(例如，FordPass

控制模块52可以接收并处理各种输入以用于预测充电事件何时可能发生并且在预测到所述充电事件可能发生时使电动化车辆10为充电做好准备。在本公开中，术语“充电事件”指示插入事件，其中充电线总成26的充电耦合器28被插入充电端口总成32中，使得能量可以从电网电源20传递到牵引电池组12。

在实施例中，至少基于来自GPS 48和/或服务器系统54的输入，控制模块52可以预测即将到来的充电事件何时可能发生。控制模块52可以被编程为通过评估电动化车辆10的用户的习得充电习惯来预测所述充电事件何时可能发生。习得充电习惯可以为基于与电动化车辆10相关联的历史充电相关数据而推断或者习得的值。每次发生电动化车辆10的充电事件时，可以监测与习得充电习惯相关联的充电相关数据，然后将其记录在GPS 48、服务器系统54和/或控制模块52的存储器80内。

在实施例中，控制模块52可以采用学习工具(诸如概率模型或神经网络)来基于习得充电习惯推断未来的充电事件何时可能发生。在另一个实施例中，服务器系统54可以采用基于云的计算工具来基于习得充电习惯推断未来的充电事件何时可能发生。然而，用于预测充电事件的具体方法并不旨在限制本公开。

在实施例中，用户的习得充电习惯可以基于充电位置数据82，所述充电位置数据可以被接收为控制模块52的输入。充电位置数据82可以包括用户通常插入以对电动化车辆10进行充电的位置。例如，用户通常可以在家中、在工作和/或在其他位置进行充电，并且可以对这些典型的充电位置进行学习和记录以帮助预测未来的充电事件。

在另一个实施例中，用户的习得充电习惯可以基于充电时间数据84，所述充电时间数据可以被接收为控制模块52的另一个输入。充电时间数据84可以包括用户通常插入以对电动化车辆10进行充电的当日时间。充电时间数据84可以包括诸如充电线总成26的充电耦合器28通常插入充电端口总成32中以进行充电的一周中的每一天的具体当日时间的信息，并且可以对一周中的每一天的每个典型时间进行学习和记录以帮助预测未来的充电事件。

在又一个实施例中，所述用户的习得充电习惯可以基于电池充电水平数据86，所述电池充电水平数据可以被接收为控制模块52的又一个输入。电池充电水平数据86可以包括关于每次用户插入以对电动化车辆10进行充电时牵引电池组12的特定荷电状态(SOC)的信息。例如，用户可以仅在牵引电池组12的SOC低于特定水平时进行充电，并且因此可以对这种类型的充电水平信息进行学习和记录以帮助预测未来的充电事件。

充电事件通常在电动化车辆10的点火关断状况之后发生。因此，控制模块52可以另外通过监测电动化车辆10的点火状态来预测充电事件何时可能发生。在这一方面，控制模块52还可以被配置为每次关闭点火系统以使电动化车辆10停机时从电动化车辆10的点火系统接收车辆停机信号88。

响应于接收到车辆停机信号88并预测到充电事件可能发生，控制模块52可以采取一个或多个步骤以使电动化车辆10为即将发生的充电事件做好准备。在实施例中，控制模块52可以被编程为响应于接收到车辆停机信号88并预测到充电事件可能发生而自动地向接触器系统34传送命令信号90。命令信号90指示接触器系统34在所述车辆停机之后的阈值时间量内将所述一组或多组接触器38保持在其闭合位置中。当预测到此后会发生充电事件时使接触器38在车辆停机后相对较短的时间段内保持闭合，减少接触器38的磨损，减少与点火接通到点火关断过渡相关联的噪音、振动和刺耳声，并有利于为用户提供改进和更加用户友好的充电过程。

在实施例中，用于维持接触器38闭合的阈值时间量可以是至少两分钟的长度或足以允许用户在车辆停机之后有足够的时间将电动化车辆10插入的任何其他长度。因此，阈值时间量是设计特定的设置，并且因此可以在本公开的范围内根据需要进行校准和/或调整。

在另一个实施例中，当已经接收到车辆停机信号88并且预测到所述充电事件可能发生时，控制模块52可以将命令信号92传送到电动化车辆10的充电端口总成32。命令信号92可以指示充电端口总成32打开充电端口门40(例如，经由充电端口总成32的自动开门器)、点亮充电端口照明模块42或两者(参见例如图3)。因此，电动化车辆10可以进一步为完成即将发生的充电事件做好准备。

继续参考图1至图3，图4以流程图的形式示意性地示出了用于预测充电事件并使电动化车辆10为充电事件做好准备的示例性方法100。车辆充电系统44的控制模块52可以被配置成采用适于执行示例性方法100的步骤的至少一部分的一种或多种算法。例如，方法100可以作为可执行指令存储在控制模块52的存储器80中，并且可执行指令可以体现在可以由控制模块52的处理器78执行的任何计算机可读介质内。

示例性方法100可以在框102处开始。在框104处，方法100可以监测电动化车辆10的用户的习得充电习惯。例如，所述监测可以包括在对电动化车辆10充电时监测典型的充电位置、充电时间以及电池电量水平。

接下来，在框106处，方法100可以基于所述习得充电习惯来预测充电事件是否可能很快发生。如果是，则方法100可以通过确定是否已经发生车辆停机来进行到框108。例如，车辆停机可以响应于点火关断状况而发生。

响应于充电事件预测和车辆停机，方法100可以通过在框110处命令接触器系统34将所述一组或多组接触器38保持在闭合位置来前进到框110。在车辆停机状况之后的一小段时间内保持接触器38闭合减少了接触器38的断开/闭合循环的次数，从而显著增加了部件预期寿命。

接下来，在框112处，方法100可以可选地命令充电端口总成32打开充电端口门40和/或点亮充电端口照明模块42。然后，方法100可在框114处结束。

本公开的车辆充电系统和方法被配置为当预测到未来的充电事件可能发生时使电动化车辆为充电做好准备。所述电动化车辆可以通过在车辆停机之后的阈值时间量内将充电系统接触器保持在闭合位置来为充电做好准备。在预期充电事件可能发生时保持接触器闭合可以提供许多优点，包括但不限于：减少接触器零件磨损，减少噪音、振动和刺耳声，有利于更令人满意的用户充电体验，减少需要作为高压总线的一部分提供的接触器的数量，等等。

尽管不同的非限制性实施例被示出为具有具体的部件或步骤，但是本公开的实施例不限于这些特定组合。可结合来自其他非限制性实施例中的任一个的特征或部件使用来自非限制性实施例中的任一个的一些部件或特征。

应当理解，贯穿若干附图，相似的附图标记标识对应或类似的元件。应当理解，尽管在这些示例性实施例中公开和示出了特定的部件布置，但是其他布置也可受益于本公开的教导。

以上描述应被解释为说明性的而不具有任何限制性意义。本领域普通技术人员应当理解，在本公开的范围内可出现一些修改。出于这些原因，应研究所附权利要求来确定本公开的真实范围和内容。