电池充电控制方法、电动交通工具充电方法、电池充电控制设备以及电动交通工具.pdf

本发明描述电池充电控制方法、电动交通工具充电方法、电池充电控制设备以及电动交通工具。在一个布置中，电池充电控制方法包含存取由电力分配系统供应的电能的价格信息，且使用所述价格信息控制来自所述电力分配系统的用以在不同时刻对可再充电电池进行充电的所述电能的量的调整。本发明还描述其它布置。

权利要求书1.  一种电池充电控制方法，其包括：存取由电力分配系统供应的电能的价格信息；使用所述价格信息控制来自所述电力分配系统的用以在不同时刻对可再充电电池进行充电的所述电能的量的调整；其中所述存取包括存取包含在未来时间周期中由所述电力分配系统供应的所述电能的多个拟议价格的所述价格信息，且所述控制包括在多个所述不同时刻的基于所述多个拟议价格来控制所述调整；以及接收改变所述拟议价格中的一者的更新，且所述控制包括由于所述接收所述更新而调整所述电能的所述量。2.  根据权利要求1所述的方法，其中所述控制包括使用所述价格信息来与不使用所述价格信息执行所述控制所述调整的布置相比降低对所述可再充电电池进行充电的成本。3.  根据权利要求1所述的方法，其中所述控制包括使用所述价格信息在所述不同时刻使用来自所述电力分配系统的所述电能的不同量进行充电。4.  根据权利要求3所述的方法，其中所述控制包括在所述不同时刻中的一个时刻停止所述充电。5.  根据权利要求3所述的方法，其中所述控制包括在所述不同时刻中的第一时刻使用比所述不同时刻中的第二时刻增加的量的所述电能进行充电，原因在于所述电能的价格在所述不同时刻中的所述第一时刻比在所述不同时刻中的所述第二时刻低。6.  根据权利要求1所述的方法，其中所述存取包括存取包括在所述不同时刻所述电能的不同价格的所述价格信息，且所述控制包括由于所述不同价格而在所述不同时刻增加和减少用以对所述可再充电电池进行充电的所述电能的所述量。7.  根据权利要求1所述的方法，其中所述存取包括从所述电力分配系统接收所述价格 信息。8.  根据权利要求1所述的方法，其进一步包括存取描述将所述可再充电电池充电到期望状态的期望未来时间点的信息，且其中所述控制包括进行控制以使得所述可再充电电池在所述期望未来时间点之前到达所述期望状态。9.  根据权利要求1所述的方法，其进一步包括基于所述可再充电电池的当前电荷状态来确定用以对所述可再充电电池进行充电的预期时间量，且其中所述控制包括由于所述确定所述预期时间量而进行控制。10.  根据权利要求1所述的方法，进一步包括：使用所述价格信息，确定要被用于对所述可再充电电池进行充电的所述电能的第一量；在第一时刻，使用所述电能的所述第一量对所述可再充电电池进行充电；其中，所述存取包括接收更新，所述更新在所述第一时刻后改变所述价格信息；其中，所述控制包括在接收所述更新后，控制第二时刻的调整以使用与所述第一量不同的所述电能的第二量对所述可再充电电池进行充电；使用所述电能的所述第二量对所述可再充电电池进行充电。11.  根据权利要求1所述的方法，其中所述控制包括使用所述价格信息，在不同时刻，使用来自所述电力分配系统的电能的不同的非零量对所述可再充电电池的充电进行控制。12.  根据权利要求1所述的方法，进一步包括：存取与所述可再充电电池的温度有关的信息；使用所述所存取的与所述可再充电电池的温度有关的信息来加热或冷却所述可再充电电池。13.  一种电动交通工具充电方法，其包括：将具有耗尽电荷状态的电动交通工具与电力分配系统耦合；存取所述电力分配系统的电能的价格信息；使用所述电力分配系统的所述电能对所述电动交通工具进行充电；使用所述价格信息控制所述电动交通工具的所述充电在不同时刻消耗的所述电能的量；以及其中所述存取包括从所述电力分配系统接收所述价格信息。14.  根据权利要求13所述的方法，其中所述充电包括基于所述价格信息在所述不同时刻以不同速率进行充电。15.  根据权利要求14所述的方法，其中所述控制包括在所述不同时刻中的一个时刻停止所述充电。16.  根据权利要求14所述的方法，其中所述充电包括在所述不同时刻中的第一时刻使用比所述不同时刻中的第二时刻增加的量的所述电能进行充电，原因在于所述电能的价格在所述不同时刻中的所述第一时刻比在所述不同时刻中的所述第二时刻低。17.  根据权利要求13所述的方法，其中所述存取包括在所述不同时刻所述电能的不同价格的所述价格信息，且所述控制包括由于所述不同价格而在所述不同时刻增加和减少所述充电消耗的所述电能的量。18.  一种电池充电控制设备，其包括：处理电路，其经配置以：存取由电力分配系统供应的电能的价格信息；存取与所述可再充电电池的容量有关的信息；以及使用所述价格信息和与所述可再充电电池的所述容量有关的所述信息控制来自所述电力分配系统的用以在不同时刻对可再充电电池进行充电的所述电能的量的调整。19.  根据权利要求18所述的设备，其中所述价格信息包括在所述不同时刻所述电能的不同价格，且所述处理电路经配置以由于所述不同价格而在所述不同时刻增加和减少用以对所述可再充电电池进行充电的所述电能的所述量。20.  根据权利要求18所述的设备，其中所述价格信息包含在未来时间周期中的一个或 一个以上拟议价格，且所述处理电路经配置以在所述未来时间周期的相应时刻基于所述一个或一个以上拟议价格来控制所述调整。21.  根据权利要求20所述的设备，其中所述处理电路经配置以接收改变所述一个或一个以上拟议价格中的一者的更新，且由于接收所述更新而控制所述电能的所述量的所述调整。22.  根据权利要求18所述的设备，其中所述处理电路配置以：使用所述价格信息来确定要被用于对所述可再充电电池进行充电的所述电能的第一量；在第一时刻使用所述电能的所述第一量对所述可再充电电池的充电进行控制；存取更新，所述更新在所述第一时刻后改变所述价格信息；基于所述更新，控制第二时刻的调整以使用与所述第一量不同的所述电能的第二量对所述可再充电电池进行充电。23.  根据权利要求18所述的设备，其中所述处理电路配置为使用所述价格信息，在不同时刻，使用由所述电力分配系统供应的所述电能的不同的非零量对所述可再充电电池的充电进行控制。24.  根据权利要求18所述的设备，进一步包括气候系统，所述气候系统配置为加热或冷却所述可再充电电池以改进所述可再充电电池的充电效率，以及其中所述处理电路配置为使用与所述可再充电电池的温度有关的信息来控制所述气候系统以加热或冷却所述可再充电电池。25.  根据权利要求18所述的设备，其中所述处理电路配置以：存取与所述可再充电电池的当前电荷状态有关的信息；使用与所述可再充电电池的当前电荷状态有关的信息，控制来自所述电力分配系统的用于对所述可再充电电池进行充电的电能的量。26.  根据权利要求18所述的设备，其中所述处理电路配置以：确定与所述可再充电电池的未来电荷状态相对应的充电周期；将所述充电周期分为与所述电能的不同价格相对应的多个时间间隔；其中所述多个时刻中的一个时刻发生在一个间隔期间，而所述多个时刻中的另一个时刻发生在另一个间隔期间。

说明书电池充电控制方法、电动交通工具充电方法、电池充电控制设备以及电动交通工具
      分案申请的相关信息      
本案是分案申请。该分案的母案是申请日为2010年5月11日、申请号为201080020969.5、发明名称为“电池充电控制方法、电动交通工具充电方法、电池充电控制设备以及电动交通工具”的发明专利申请案。
      政府权利声明      
本发明是根据美国能源部授予的契约DE-AC0676RLO1830在政府支持下完成的。政府对本发明具有特定权利。
技术领域
本发明在各种实施例中涉及电池充电控制方法、电动交通工具充电方法、电池充电控制设备以及电动交通工具。
背景技术
混合电动交通工具的使用是广泛的。在这些交通工具中，电池由交通工具本身再充电而不需要依赖于到电力分配系统的插入式连接。然而，现在正在开发新一代的交通工具，其将依赖于从电力分配系统汲取电能以对可再充电电池进行充电。此类交通工具包含插入式混合电动交通工具和插入式电动交通工具。这些交通工具可在连接到电力分配系统后即刻开始充电。
发明内容
附图说明
下文参见以下附图来描述本发明的优选实施例。
图1是根据一个实施例的电池系统和电力分配系统的框图。
图2是根据一个实施例的控制器的框图。
图3是根据一个实施例的与电池充电设备和电力分配系统耦合的电动交通工具的说明性表示。
图4是根据一个实施例的电池充电方法的流程图。
图5A是说明根据一个实施例的价格信息的曲线图。
图5B是说明根据一个实施例的搁置时间信息的曲线图。
图5C是说明根据一个实施例的时间表信息的曲线图。
图5D是说明根据另一实施例的时间表信息的曲线图。
图5E是说明根据一个实施例的时间表信息的曲线图。
具体实施方式
本发明是为了促进美国专利法的“促进科学和有用技术的进步”(第1章第8部分)的本质目的而提交的。
本发明的至少一些方面是针对用于对可再充电电池进行充电的方法和设备。在本文描述的一些实施例中，在可再充电电池的充电期间使用价格信息。在下文描述的一个特定实施例中，关于由电力分配系统供应的电能的价格的价格信息用以控制可再充电电池的一个或一个以上充电操作。在本文的一些实例实施例中，本发明描述用于对电动交通工具的电池进行充电的方法和设备。在其它实施例中，可再充电电池可在除了交通工具应用以外的应用中使用。本文中描述其它方面和实施例，且其由权利要求书涵盖。
参见图1，电池系统12的一个实施例经展示为与电力分配系统10耦合。虽然在图1的实施例中仅展示一个电池系统12，但在其它实施例中，许多额外的电池系统12可与电力分配系统10耦合。在一个实施例中，电力分配系统10经布置以将电能提供到电池系统12以对电池系统12的一个(或一个以上，如果存在的话)可再充电电池16进行充电。在下文描述的一些实施例中，可再充电电池16可用以对电动交通工具(例如，插入式混合电动交通工具(PHEV)、电动交通工具(EV))供电。在其它实施例中，可再充电电池16可在其它设备中和/或在不同应用中使用。
在一个实施例中，电力分配系统10包括经配置以从供应源向顾客或消费者递送住宅、商业、工业或其它电能的任何适当的电能递送系统。电力分配系统10经布置以提供供电池系统12消耗的电能以例如用于操作和用于对可再充电电池16进行再充电。电力分配系统10可布置为经配置以供应电能的一个或一个以上源(例如，发电机或其它 构造)。根据电能的使用，发电机可被个别地带到在线(例如，在电网上)或离线(例如，不在电网上)，或者可调整其输出。电力分配系统10包含分配电网，所述分配电网可包括多个切换站、变压器和输电线，其经布置以将电能从源传输到负载(例如电池系统12)。在一些布置中，输电线可使用跨越较远地理位置之间的广大距离(例如，数百或数千英里)的高压线来传输电能。
除了远程定位的发电机外，电力分配系统10还可包含位于电池系统12附近的一个或一个以上发电机。举例来说，在一个实施例中，电力分配系统10可包含位于与电池系统12相同的相邻处中的一个或一个以上发电机，且所述一个或一个以上发电机可经配置以将电力提供到所述相邻处中的一些或全部。在另一更特定实例中，电力分配系统10可包含位于电池系统12连接到的结构中或邻近处的一个或一个以上发电机。所述一个或一个以上发电机可经配置以将电力提供到所述结构。在一些情况下，所述一个或一个以上发电机可经配置以在电力分配系统10的另一发电机被停用的情况下或在通常将电力提供到所述结构的输电线被停用的情况下将电力提供到所述结构。在一些情况下，所述一个或一个以上发电机可位于住宅、商业、工业或其它结构中或邻近处。
在一个实施方案中，电力分配系统10经布置以在60Hz的系统频率下提供交流电能。系统频率是系统电压的频率。在实例布置中，电力分配系统10可在120/240VAC、120/208VAC、277/480VAC或其它适当电压的示范性电压下提供电能。
如上所述，在所描述的实施例中，电池系统12包含一个或一个以上可再充电电池16。可再充电电池16可在不同实施方案中具有不同配置(例如，在一些实例中为铅酸、镍氢、锂离子)。在使用期间，可再充电电池16的电荷状态减少，且来自电力分配系统10的电能经配置以供应电能以用于将可再充电电池16再充电到增加的电荷状态。
另外，在一个实施例中，电池系统12还包含电池充电设备14。在所描绘的实施例中，电池充电设备14耦合在电力分配系统10与可再充电电池16之间。在一个实施例中，电池充电设备14经配置以使用来自电力分配系统10的电能来实施对可再充电电池16的充电操作。
在所描绘的实施例中，电池充电设备14包含充电器18和控制器20。充电器18经配置以从电力分配系统10接收电能且将电能提供到可再充电电池16以对可再充电电池16进行充电。由此，在一个实施例中，充电器18可更改从电力分配系统10接收的电能的形式，且将经更改的电能提供到可再充电电池16。举例来说，充电器18可更改电能的电压和/或可将电能更改为直流(DC)电能而不是AC电能。
如本文根据一个实施例论述，充电器18可在不同的时刻将不同量的电能施加到可 再充电电池16。此外，在一个实施例中，控制器20可控制充电器18在何时且以何种速率将电能施加到可再充电电池16。
在下文以额外细节论述的一个实施例中，控制器20经配置以存取关于由电力分配系统20供应的电能的价格的价格信息。价格信息可描述电能的价格(例如，在一个实施例中，以美分/千瓦小时为单位)。举例来说，价格信息可描述在未来的时间周期中电能的未来价格。在一些情况下，电力分配系统10的操作者可随着时间更改由电力分配系统10供应的电能的价格。举例来说，电能的价格可能在白天期间较高，白天存在比夜晚大的电力总消耗。在一个实施例中，操作者可在二十四小时周期的过程期间收取若干不同的价格。因此，在一个实施例中，价格信息可描述电能在未来二十四小时周期内的按小时价格。价格可基于小时而改变。控制器20可另外存取对价格信息的更新，如下文更详细描述。
控制器20可经由价格信息源22存取价格信息。价格信息源22可以许多不同形式体现。在一个实施例中，价格信息源22可为可含有、存储或维持价格信息的制品。举例来说，价格信息源22可为USB驱动器、软盘、压缩磁盘、硬盘驱动器、随机存取存储器、只读存储器、快闪存储器、高速缓存存储器和/或能够存储价格信息的其它配置。电力分配系统10可用价格信息对所述制品进行编程且随后将制品耦合到控制器20。
在另一实施例中，价格信息源22可包含以下各项中的一者或一者以上：服务器、计算机或存储价格信息的其它数据装置，其可经由通信网络与控制器20通信。举例来说，价格信息源22可为因特网上的服务器，且控制器20可经由有线和/或无线通信连接到因特网。在其它布置中，服务器可位于专用网络上，且控制器20可经由有线和/或无线通信(例如，经由电力线载波(PLC)网络)与服务器通信。在另一布置中，电力分配系统10的功率计可包括价格信息源22，且控制器22可例如经由PLC网络与所述功率计通信。
在一个实施例中，控制器20可使用价格信息来控制充电器18，如下文进一步论述。举例来说，在一个实施例中，通过使用价格信息，控制器20可增加或减少由充电器18提供以对可再充电电池16进行充电的电能的量。在一个更特定实例中，控制器20可使用价格信息来确定控制器20可允许充电器18对可再充电电池16进行充电的至少一个时间窗。所述时间窗可包含二十四小时周期的一个或一个以上小时段，在所述小时段期间由电力分配系统10供应的电能的价格与所述二十四小时周期的其它窗相比较低。以此方式优化对可再充电电池16进行充电的成本可对为在对可再充电电池16进行充电时消耗的电能付费的个人或实体来说是经济上有利的。
举例来说，电池充电设备14可在下午3:00连接到电力分配系统10，且控制器20可确定(例如，使用可再充电电池16的当前电荷状态)可再充电电池16在二十四小时周期(在下午3:00开始的二十四小时周期)期间应被充电六小时。控制器20可基于价格信息而确定从晚上9:00到早上3:00对可再充电电池16进行充电将得到所述二十四小时周期期间可获得的最低可能成本。在一些情况下，可能具有在所述二十四小时周期期间也可得到最低可能成本的若干时间窗。举例来说，从晚上10:00到早上4:00的充电成本可与从晚上9:00到早上3:00的充电成本相同。当然，可替代地使用价格信息的不同长度周期和其它分辨率。举例来说，如果价格信息以半小时间隔度描述未来二十四小时周期的价格，那么控制器20可基于半小时时间段来选择充电窗(例如，晚上8:30到早上2:30)。在另一实例中，可使用在一天的不同时间发生的多个不连续的窗。
控制器20还可经配置以存取关于可再充电电池16的信息，且使用存取的信息来控制用以对可再充电电池16进行充电的电能的量和/或充电器18的充电时间。另外，控制器20可存取用于在控制充电速率和/或时间时使用的其它信息。举例来说，在一个实施例中，控制器20可与充电器18通信以存取与可再充电电池16的当前电荷状态、可再充电电池16的温度和/或可再充电电池16的容量有关的信息。
在说明性实例中，控制器20还可存取用户输入的信息(例如，电池16完全充电的未来期望时间点)以控制用以对可再充电电池16进行充电的电能的量和/或充电时间。控制器20也可使用额外信息来控制充电。
参见图2，展示控制器20的一个实施例。在所描绘的实施例中，所说明的实例控制器20包含处理电路22、存储电路24、外部接口26和用户接口28。在其它实施例中，控制器20可包含更多、更少和/或替代组件。
在一个实施例中，处理电路22经布置以处理数据、控制数据存取和存储、发出命令以及控制其它期望的操作。举例来说，在一个实施例中，处理电路22经配置以存取关于由电力分配系统10供应的电能的价格的价格信息、关于可再充电电池16的电荷状态的信息以及用户输入的信息。在一个实施例中，处理电路22可利用存取的信息来控制充电器18相对于可再充电电池16的充电操作。
在至少一个实施例中，处理电路22可包括经配置以实施由适当媒体提供的期望编程的电路。举例来说，处理电路22可实施为经配置以执行可执行指令(包含例如软件和/或固件指令)的处理器和/或其它结构和/或硬件电路中的一者或一者以上。处理电路22的示范性实施例包含硬件逻辑、PGA、FPGA、ASIC、状态机和/或单独或与处理器组合的其它结构。处理电路22的这些实例是用于说明，且其它配置也是可能的。
存储电路24经配置以存储例如可执行代码或指令(例如，软件和/或固件)等编程、电子数据、数据库或其它数字信息，且可包含处理器可用的媒体。举例来说，在一个实施例中，处理电路22可控制存储电路24以存储从系统10、可再充电电池16存取的信息和/或用户输入的信息。
处理器可用的媒体可在可含有、存储或维持供指令执行系统使用或与指令执行系统连接的编程、数据和/或数字信息的任何计算机程序产品或制品25中体现，所述指令执行系统在示范性实施例中包含处理电路。举例来说，示范性处理器可用的媒体可包含例如电子、磁性、光学、电磁、红外或半导体媒体等物理媒体中的任一者。处理器可用的媒体的一些更特定实例包含(但不限于)便携式磁性计算机磁盘，例如软盘、压缩磁盘、硬盘驱动器、随机存取存储器、只读存储器、快闪存储器、高速缓存存储器和/或能够存储编程、数据或其它数字信息的其它配置。
本文描述的至少一些实施例或方面可使用存储在上文描述的适当存储电路24内且/或经由网络或其它传输媒体通信且经配置以控制适当处理电路的编程来实施。举例来说，编程可经由适当媒体提供，包含例如体现于制品内。在另一实例中，编程可体现于经由例如通信网络(例如，因特网和/或专用网络)、有线电气连接、光学连接和/或电磁能量等适当传输媒体、经由通信接口传送或使用其它适当通信结构提供的数据信号(例如，经调制载波、数据包、数字表示等)内。在仅一个实例中，包含处理器可用的代码的示范性编程可作为体现于载波中的数据信号来传送。
外部接口26经布置以实施控制器20的外部通信和/或数据采集。举例来说，在一个实施例中，外部接口26可与价格信息源22和充电器18耦合。外部接口26可实施为网络接口卡(NIC)、串行或并行连接、USB端口、火线接口、快闪存储器接口、软盘驱动器或任何其它合适的布置。
用户接口28经配置以与用户交互，包含将数据传达给用户(例如，显示数据供用户观察、以可听方式将数据传送给用户等)以及接收来自用户的输入(例如，触觉输入、语音指令等)。因此，在一个示范性实施例中，用户接口28可包含经配置以描绘视觉信息的显示器(例如，阴极射线管、LCD等)和音频系统以及键盘、鼠标和/或其它输入装置。也可利用用于与用户交互的任何其它合适的设备。在一个布置中，用户可输入信息以控制充电器18的充电。举例来说，用户可指定电池16将完全充电的未来时间点。
参见图3，相对于呈包含一个或一个以上可再充电电池16的电动交通工具34的形式的负载来描述电池系统12(在图1中说明)的充电操作的一个实施例。交通工具34可至少部分地由电动机(未图示)提供动力。电动机可消耗由可再充电电池16存储的 电能以至少部分地提供原动力来推进交通工具34。
图3中的电池系统12的布置是说明性的，用于阐释本发明的一些方面，且其它布置也是可能的。举例来说，电池系统12的电池充电设备14可安装在家庭、工作地点或期望实施可再充电电池16的充电且来自电力分配系统10的电能可供消耗的任何其它位置。虽然图3描绘电动交通工具34中的可再充电电池16，但由电池充电设备14充电的可再充电电池16可在除了电动交通工具34以外的不同应用中使用。
此外，电池系统12的一个或一个以上组件可在其它实施例中以不同方式实施。举例来说，在一些实施方案中，电池充电设备14可由交通工具34机载。在其它布置中，充电器18可由交通工具34机载且控制器20可位于交通工具34外部。另外，可再充电电池16可从交通工具34(或其它负载的外壳)拆卸且与充电器18耦合，充电器18在一些实施例中未位于交通工具上。
交通工具34可包含气候系统36。气候系统36可经配置以修改与交通工具34相关联的温度。举例来说，气候系统36可包含用于冷却交通工具34的舱室的空气调节器。或者或另外，气候系统36可包含用于加热舱室的加热器。在一个实施例中，气候系统36可测量和/或监视与交通工具34相关联的一个或一个以上温度，且可将描述测得和/或监视到的温度的信息提供到控制器20和/或充电器18。交通工具34的用户可向交通工具34提供所需温度(例如，所需的舱室温度)。在一些配置中，气候系统36可具有对描述所需温度的信息的存取权。
在一个布置中，气候系统36可经配置以加热和/或冷却可再充电电池16。如此做法可在极端天气条件下有帮助。举例来说，如果温度非常冷，那么气候系统36可加热可再充电电池16以改善可再充电电池16的性能。类似地，如果温度非常热，那么气候系统36可冷却可再充电电池16。加热和/或冷却可再充电电池16可使可再充电电池16的充电更有效，或在一些实施例中可改善可再充电电池16的可用寿命。
如上所述，在一个实施例中，控制器20可由交通工具34机载。如果控制器20是机载的，那么交通工具34可经由简单的电缆连接到电力分配10，且在交通工具34与电力分配10之间除了电缆以外可能不需要任何电路。在此实施例中，控制器20可使用有线和/或无线连接(例如，经由交通工具34机载的促进交通工具34的装置之间的通信的控制器区域网络(CAN)总线)与充电器18和/或气候系统36通信。举例来说，控制器20可从气候系统36检索温度信息。此外，控制器20可与交通工具34机载的其它装置(例如，导航系统、交通工具计算机等)通信。
在另一实施例中，控制器20可在交通工具34的外部。如果在外部，那么控制器20 可使用一个或一个以上有线和/或无线连接(例如，经由紫蜂(ZigBee)无线连接、电力线载波(PLC)连接、具有插入交通工具34中的J1772SAE标准五针插头的电缆，或任何其它合适布置)与充电器18、气候系统36和/或交通工具34的其它装置通信。在一个实施例中，控制器20可建置到用以将电动交通工具34连接到电力分配系统20的电缆中。在此实施例中，控制器20可表现为电缆中的“凸块”。可使用任何合适的通信系统和电力递送系统来在系统10与电池系统12之间传送通信、数据和能量。
如上所述，控制器20可包含用户接口28。用户可经由用户接口28向控制器20传送信息，例如期望的充电完成时间、在充电完成时期望的电池电荷状态(例如，50％充电、80％充电、100％充电等)、交通工具34的期望温度、是否将交通工具34预加热或预冷却到期望温度等。在一个实施例中，用户接口28可与交通工具34集成且可用于除了传送与可再充电电池16的充电有关的信息以外的目的。举例来说，用户接口28也可用以控制交通工具34的娱乐系统或交通工具34的导航系统。
如上文相对于图1论述，控制器20经配置以使用电能的价格信息来控制在不同时刻充电器18用来对可再充电电池16进行充电的来自电力分配系统10的电能量的调整。控制器20可例如经由价格信息源22存取电能的价格信息。
在一些实施例中，控制器20可在无用户干预的情况下自动存取价格信息，且可自动且在无用户干预的情况下控制对充电器18用来对可再充电电池16进行充电的电能量的调整。
在一个实施例中，与不执行使用价格信息的对调整的控制的布置相比，控制器20使用价格信息来减少对可再充电电池16进行充电的成本。举例来说，控制器20可通过使充电器18能够在时间周期的当电能价格最低时的部分期间对可再充电电池16进行充电且在电能成本较高时减少对交通工具34进行充电或不对交通工具34进行充电，从而与不知道价格信息的电池充电设备相比降低了对可再充电电池16进行充电的成本。
控制器20可使用价格信息控制充电器18在不同时刻使用不同量的电能来对可再充电电池16进行充电。举例来说，在一个时刻(例如，在电能价格增加的时间)，控制器20可停止充电。此外，控制器20可控制充电器18在不同时刻中的第一时刻使用比所述不同时刻中的第二时刻增加的电能量来对可再充电电池16进行充电，原因在于电能的价格在不同时刻中的所述第一时刻比在不同时刻中的所述第二时刻低。举例来说，控制器20可在当电能以第一价格可用时的一个时刻配置充电器18以按最大速率的50％进行充电，且稍后在当电能以低于第一价格的价格可用时的第二时刻配置充电器18以按最大速率的90％进行充电。在另一实例中，充电器可在电能的价格升高时完全停止充电， 且可在电能的价格较低时使用最大量的电能进行充电。
如上文论述，价格信息可包含在不同时刻电能的不同价格。举例来说，价格信息可指示在二十四小时周期中的按小时价格，其中至少一些价格相对于彼此不同。控制器20可由于不同的价格而增加和/或减少用于在不同时刻对可再充电电池16进行充电的电能的量。价格信息可包含在未来时间周期内的一个或一个以上拟议价格，且控制器20可在未来时间周期的相应时刻基于所述一个或一个以上拟议价格而控制充电器20。在一些配置中，控制器20可从电力分配系统10接收价格信息。
在一些情况下，控制器20可接收改变所述一个或一个以上拟议价格中的一者的更新，且可由于更新的接收而调整电能的量。对拟议价格的更新可起因于电力分配系统10中的改变。举例来说，如果从电力分配系统10可获得的电力量突然改变(例如，因为电力产生源被停用或主要输电线被停用或因为现场发电机已被激活)，那么拟议价格可相应地改变(例如，价格可急剧增加，因为供应较低且需求较高)。在一个实施例中，如果价格更新改变先前的拟议价格，那么控制器可更改充电(例如，在成本增加的情况下减少或停止充电，或在成本降低的情况下增加充电)。
在一个实施例中，控制器20可存取描述用于将可再充电电池16充电到期望状态的期望未来时间点的信息。举例来说，控制器20可经由用户接口28存取所述信息。控制器20可控制充电器18以使得可再充电电池16在期望未来时间点之前到达期望状态。此外，控制器20可基于可再充电电池16的当前电荷状态而确定用以对可再充电电池16进行充电的预期时间量，且可由于预期时间量的确定而控制充电器18。
在一些布置中，控制器20可控制气候系统36。如此做法可包含控制器20估计气候系统36将电动交通工具34的温度带到期望温度所将消耗的时间量。在一个实施例中，控制器20可基于气候系统36将消耗的估计时间量而控制充电器18在不同时刻消耗的电能的量，以避免气候系统36与充电器18同时启用。
参见图4，根据一个实施例说明对可再充电电池进行充电的方法。虽然图4描绘以特定方式布置的方法的动作，但所述方法的其它实施例也是可能的，包含包括比图4中说明的动作多或少的动作和/或以与图4中说明的次序不同的次序执行的动作的实施例。下文中，将图4的方法描述为由控制器20实施。然而，其它实施例也是可能的，其中与控制器20分开的其它电路可执行所述方法。此外，相对于交通工具应用来描述图4。所述方法可替代地应用于除了交通工具应用以外的包含可再充电电池16的其它应用。
在动作A10处，控制器20例如通过从价格信息源22接收价格信息而存取价格信息。在一个实施例中，价格信息可包含在未来时间周期(例如，下一个二十四小时)中来自 电力分配系统10的电能的价格。所述时间周期可划分为若干间隔(例如，一小时间隔)且价格信息可包含针对所述间隔中的每一者的价格。另外，在一个实施例中，价格信息可包含瞬时更新。所述价格中的一些或全部可彼此不同。
在动作A12处，控制器20存取与对可再充电电池16进行充电相关联的其它信息。所述其它信息可包含可再充电电池16的当前电荷状态(例如，20％充电)，在一个实施例中控制器20可从充电器18检索所述当前电荷状态。控制器20还可存取描述期望电荷状态(例如，100％充电)的信息，其可由用户(例如，经由用户接口28)提供。控制器20还可存取描述可再充电电池16应被充电到期望电荷状态的未来时间的信息。此信息可由用户提供，且在一个配置中控制器20可经由用户接口28或存储电路24存取此信息。
在一个实施例中，控制器20可存取描述可再充电电池16的能量存储容量(例如，14kWh)的信息和描述电力分配系统10可递送到电池充电设备14的功率量(例如，1kW)的信息。在一些情况下，功率量可与电能流过的断路器的安培额定值有关。举例来说，如果电力分配系统10在120V下递送电能经过15A断路器，那么功率量可为1.4kW。
在动作A14处，控制器20可确定是否应预加热或预冷却交通工具34。在一个实施例中，用户可指示(例如，经由用户接口28)交通工具应在某一未来时间之前被带到期望温度。或者或另外，控制器20可确定是否应在充电器18对可再充电电池16进行充电之前或同时预加热或预冷却可再充电电池16。
在动作A16处，如果应预加热或预冷却交通工具34，那么控制器20存取描述舱室的期望温度和/或可再充电电池16的期望温度的温度信息。在一个实施例中，控制器20还可例如从机载温度感测装置存取描述交通工具34的一个或一个以上当前温度的信息。
在动作A18处，控制器20可使用期望温度和当前温度来估计气候系统36将交通工具34的温度带到期望温度所将花费的时间量。
在动作A20处，控制器20可确定用户是否期望立即对可再充电电池16进行充电。如果是，那么控制器20可能不使用价格信息来控制充电器18。而是，控制器20可简单地启用充电器18。
在动作A22处，控制器20可使用以下各项中的一些或全部来优化对可再充电电池16进行充电的成本：在动作A10中存取的价格信息、在A12中存取的其它信息以及在动作A18中确定的估计时间。优化成本可包含与不考虑价格信息的充电方法相比降低充电成本。优化成本还可包含使成本最小化以使得成本是在与价格信息相关联的未来时间周期(例如，下一个二十四小时)内可实现且满足用户期望的对可再充电电池16进行 充电的最低可能成本。控制器20可通过控制充电器18在与价格信息相关联的未来时间周期的相对于所述未来时间周期的其它间隔具有最低价格的间隔期间对可再充电电池16进行充电来优化成本。
在下文描述的一个实施例中，控制器20可使用约束方程式和使线性问题最小化的方法来优化成本。可替代地使用优化成本的其它公式和技术。
在动作A24处，由于成本的优化，控制器20可确定指定充电器18应在何时且使用多少电能来对可再充电电池16进行充电的时间表。在一个实施例中，时间表可指定与价格信息相关联的未来周期的间隔的子集，在所述子集期间充电器18应对可再充电电池16进行充电以便优化成本。举例来说，如果未来周期由针对二十四小时间隔的价格信息组成，那么控制器20可确定充电器18将需要所述间隔中的六个间隔来将可再充电电池16充电到期望电荷状态，且充电器18需要在第十九个间隔之前完成充电。控制器20可随后确定(例如，使用下文描述的方法)应使用在第十九个间隔的开始之前发生的十八个间隔中的哪六个来对可再充电电池16进行充电。在一个实施例中，控制器20可使用价格信息来做出此确定。
时间表还可指定充电器18用来对可再充电电池16进行充电的电能量。举例来说，控制器20可确定充电器18应在所述间隔中的一些间隔期间使用一个电能量且在所述间隔中的其它间隔期间使用较低电能量。
举例来说，有人可能会在下班回家之后在下午6:00将电动交通工具34连接到电力分配系统10(例如，经由电池充电设备14)，且可能会指定(例如，经由用户接口28)电动交通工具34(即，可再充电电池16)将在早上6:30(即，期望的未来时间点)之前再充电到满容量。控制器20可与充电器18通信以确定可再充电电池16的当前电荷状态。通过使用当前电荷状态、可再充电电池16的容量以及电池充电设备14可从电力分配系统10接收电能的速率(例如，对于120伏/15安线路来说为1.4kW)，控制器20可确定在晚上10:00到早上4:00之间对可再充电电池16进行充电将最便宜。
在一个实施例中，控制器20可使用在动作A18中确定的时间估计来形成时间表。在一些配置中，由充电器18与气候系统36的组合汲取的总功率可超过电力分配系统10可将电能递送到电池充电设备14和气候系统36的速率，从而潜在地使断路器跳闸。因此，在一些实施例中，控制器20可确定充电时间表以使得充电器18和气候系统36不同时启用。在一个实施例中，控制器20可形成时间表以使得气候系统36恰在用户指定的未来时间之前将交通工具34的温度带到期望温度，从而预期用户可在所述未来时间使用交通工具34。因此，时间表可指示充电器18在气候系统36经启用时的时间之前完 成充电。
在一个实施例中，控制器20可确定充电时间表以使得充电器18以减少的电能量进行充电，使得由充电器18和气候系统36汲取的总功率不超过电力分配系统10可将电能递送到电池充电设备14和气候系统36的速率。在此实施例中，充电器18和气候系统36两者可同时操作。
如果控制器20先前在动作A20处确定充电器18应立即开始对可再充电电池16进行充电，那么在动作A24处确定的时间表可简单地指示充电器18应立即开始充电。
在动作A26处，控制器20可根据由控制器20确定的时间表来控制充电器18。控制充电器18可包含启用充电器18、停用充电器18和/或当充电器18经启用时调整充电器18用来对可再充电电池16进行充电的电能量。如果时间表包含启用气候系统36，那么动作A26还可包含控制器20控制气候系统36。
在一些配置中，控制器20可在与先前接收的价格信息相关联的周期期间接收对先前接收的价格信息的更新。这些更新可替换先前接收的价格信息。举例来说，更新可指示针对所述周期的间隔中的三个间隔的新价格。电力分配系统10的操作者可由于影响操作者供应电能的能力的事件而使用更新来快速增加价格。举例来说，如果主要输电线经停用，那么操作者可快速且相当大地升高针对所述周期的间隔的价格，作为在操作者供应电能的能力受到经停用输电线妨碍时的时间期间不鼓励消耗电能的方式。
如果控制器20接收到价格更新，那么控制器20可响应于接收到价格更新而重复图4的动作中的一者或一者以上。举例来说，控制器可在动作A10处存取经更新价格，可在动作A22处重复对充电成本的优化，可在动作A24处修正充电时间表，且可在动作A26处执行经修正的充电时间表。
下文描述使充电成本最小化的方法的一个实施例。在其它实施例中可替代地使用用于最小化成本的其它公式和技术。
下文描述使用约束方程式和使线性问题最小化的方法来优化充电成本的方法的一个实施例。控制器20可使用此方法来优化充电成本。在其它实施例中，控制器20可替代地使用用于优化充电成本的其它方法和/或技术。
优化对可再充电电池16进行充电的成本可经公式化为以下线性编程问题：
最小化
Z＝cipi(2.4a)     (方程式1)
经受以下约束：
An,mPn≤bm(2.4a)     (方程式2)
目标函数可写为：
      Z=Σi=124cipiΔt]]>     (方程式3)
其中Z是在24小时周期中消耗的电的成本，ci是以$/kWh为单位的在小时i中的电的成本，pi是以kW为单位的在小时i中递送到充电器18的平均功率，且Δt是一小时。
关于约束方程式，bm是可从到电力分配系统10的连接汲取的最大功率(例如，对于120伏/15安连接来说为1.4kW)，An,m是具有若干个1的对角矩阵，且Pn是以kW为单位的在小时n中递送到充电器18的平均功率。
在一些情况下，可能存在仅一个约束方程式，其约束可再充电电池16在用户指定时间到达期望电荷状态(SOC)(例如，50％充电、75％充电、100％充电等)。约束矩阵变为(1,24)矩阵。约束方程式可如下写出：
      SOCinitial+1capbatΣi=1npiΔt=SOCend]]>     (方程式4)
或经再布置：
      Σi=1npiΔt=(SOCend-SOCinitial)·capbat]]>     (方程式5)
其中capbat是可再充电电池16的容量，SOCinitial是可再充电电池16的初始电荷状态(例如，10％)，且SOCend是期望的SOC(例如，100％)。
关于决策变量存在以下界限
0≤pi≤pmax     (方程式6)
其中pmax是可从到电力分配系统10的连接汲取的最大充电电力(例如，对于120V/15A电源来说为1.4kW)，且capbat是以kWh为单位的可再充电电池16的额定能量容量。
从计算的观点来看，使优化问题无量纲可为实际的。可定义以下无量纲变量：
      p*=ppmax]]>     (方程式7)
      c*=ccmax]]>     (方程式8)
      Δt*=ΔtΔt0]]>     (方程式9)
因此，无量纲目标函数可重写为：
      Z*=ZcmaxpmaxΔt0=Σi=124aipi*]]>     (方程式10)
其中无量纲成本系数为
      ai=Δt*ci*]]>     (方程式11)
且无量纲约束方程式可重写为：
      Σi=1npi*=(SOCend-SOCinitial)·capbatpmaxΔt*Δt0]]>     (方程式12)
其中关于无量纲变量的界限为
      0≤pi*≤1]]>     (方程式13)
可使用许多不同技术来解决线性优化问题，包含在以引用方式并入本文中的书籍 《数值配方－科学计算的艺术》(“Numerical Recipes,The Art of Scientific Computing”，剑桥大学出版社，1988年)的第10章中描述的技术。
根据此技术，指派以下阵列和变量：
M：约束方程式的数目。此处M＝1；
N：决策变量的数目：此处假定前24个决策变量表示24个按小时问题空间。时间变量当然可减少到例如15分钟而不是一小时。在此实例中，N＝24。
NP＝N+1；
MP＝M+2；
A：约束矩阵。其还含有目标函数。约束矩阵的大小是(M+2,N+1)；
A(1,n+1...NP)＝目标函数的系数
A(2,n+1...NP)＝约束系数。这可为搁置时间(可再充电电池16连接到电力分配系统10且可用于充电的时间)。
在一个实例中，可使用以下无量纲变量：
表A：无量纲变量
      无量纲C*＝C/Cmax   dt*＝dt/dt0  定义Cmax＝$11$ dt0＝1小时1小时 dt1小时 dt*1  Pmax1.4kW Cap14kWh
随后，可使用以下电费率和交通工具的搁置时间。时间列中的值表示时间周期的间隔。搁置时间是可再充电电池16可被充电的时间。在表B中，“1”指示可再充电电池16可在所述间隔期间充电，且“0”指示可再充电电池16不可在所述间隔期间充电。在一个实施例中，间隔7:00到12:00可在搁置时间之外，因为用户可能已将7:00指定为期望的充电完成时间。因此，控制器20可确定时间表以使得在从7:00到12:00的间隔期间不发生充电。
表B：费率和TOU费率以及搁置时间
      时间电费率[$/kWh]无量纲费率(C*)搁置时间13:000.07720.07720      
      14:000.07720.0772015:000.07720.0772016:000.07720.0772117:000.07720.0772118:000.07720.0772119:000.04520.0452120:000.04520.0452121:000.04520.0452122:000.04520.0452123:000.03580.035810:000.03580.035811:000.03580.035812:000.03580.035813:000.03580.035814:000.03580.035815:000.03580.035816:000.03580.035817:000.04520.045208:000.04520.045209:000.04520.0452010:000.04520.0452011:000.04520.0452012:000.07720.07720
使得：
A(1,...)＝(0,0.0772,0.0772,0.0772,0.0772,0.0772,0.0772,0.0452,....0.0772)；
A(2,...)＝(10,0,0,0,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,0,0,0,0,0,0)；且
cap/pmax/dt*/dt0＝14kWh/1.4kW/1h/1＝10。
参见图5A，说明上文关于表A和B描述的优化实例的结果。图5A说明与由电力分配系统10提供的电能相关联的价格信息。应注意，价格在夜间时间期间较低。
参见图5B，说明与上文关于表A和B描述的实例相关联的搁置时间。应注意，根据搁置时间，可再充电电池16可用于在15:00与7:00的小时之间进行充电。
参见图5C，说明与上文关于表A和B描述的实例相关联的充电时间表。应注意，时间表指示用以对可再充电电池16进行充电的最具成本效率的时间是在20:00与7:00之间。
参见图5D，说明图5C的充电时间表的经修改版本。图5C的充电时间表已经修改以允许时间供气候系统36在7:00之前将交通工具34带到期望温度。根据经修改的充电时间表，鉴于将交通工具34带到期望温度的需要，用以对可再充电电池16进行充电的最具成本效率的时间是在19:00与6:00之间。
参见图5E，说明与气候系统36相关联的时间表。根据时间表，控制器20应在6:00开始启用气候系统36且在7:00停用气候系统36以在7:00之前将交通工具34带到期望温度。
遵照法规，已关于结构和方法特征以或多或少特定的语言描述了本发明的实施例。然而，应了解，整个发明不限于所展示和/或描述的特定特征和/或实施例，因为所揭示的实施例包括实现本发明的若干形式。因此，在根据均等物原则适当解释的所附权利要求书的适当范围内以本发明的形式或修改中的任一者来主张本发明。