CN103986209B - 一种车用蓄电池充电***及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种车用蓄电池充电***及方法，属于电池技术领域。车用蓄电池充电***，包括：整车控制单元，采集启动开关状态信号，采集到启动开关断开后，检测蓄电池的第一电量，并根据第一电量计算整车可静置时间，然后向自保持电路发请求下电信号；自保持电路，接收到请求下电信号后，控制整车下电；远程控制单元，对整车下电时间进行计时，并在整车下电时间达到整车可静置时间后，向自保持电路发送唤醒信号；自保持电路，在接收到唤醒信号后，唤醒整车控制单元；整车控制单元，在被唤醒后开始检测蓄电池的第二电量，并根据第二电量计算预计充电时间，然后按照预计充电时间对蓄电池进行充电。该车用蓄电池充电***及方法，能耗小，成本低。

Description

一种车用蓄电池充电***及方法
技术领域
本发明涉及电池技术领域，特别涉及一种车用蓄电池充电***及方法。
背景技术
随着新能源汽车行业的迅速发展，混合动力汽车和电动汽车得到了越来越频繁的应用。这就必然会出现一个和传统燃油车相同的问题：车辆在长时间静置情况下，车上的12V蓄电池馈电，导致车辆不能正常启动。为了防止蓄电池亏电而影响整车启动，出现了能够自动对蓄电池进行充电的车用蓄电池充电***。
如图1所示，为现有技术中的车用蓄电池充电***的结构框图。该蓄电池充电***通常包括：高压电池1、直流-直流转换器2、蓄电池3、控制电路4和启动开关5。其中，直流-直流转换器2的一端与高压电池1相连，另一端与蓄电池3相连，控制电路4两端分别与直流-直流转换器2和启动开关5相连。高压电池1的输出电压通常为380V，通过直流-直流转换器2能够将高压电池1输出的380V直流电压转换为的12V直流电压给蓄电池3充电。
该车用蓄电池充电***的工作原理如下：当启动开关5被设置为ON状态，即拧动汽车钥匙至ON档时，控制电路4向直流-直流转换器2发送触发信号，使直流-直流转换器2开始工作，通过直流-直流转换器2将高压电池1输出的380V直流电压转换为12V直流电压，为蓄电池3充电。当车辆需要长时间停放时，驾驶员通常将启动开关5拧到OFF档，此时，控制电路4向直流-直流转换器2发送控制信号，使其停止工作，从而使高压电池1停止为蓄电池3充电。将整车下电后，蓄电池3不与充电设备相连，而通过蓄电池3已有电量为整车供电的状态称为车辆静置状态，则从启动开关5断开时刻开始，车辆开始进入静置状态。在车辆处于静置状态情况下，控制电路4持续检测蓄电池3的电压，当蓄电池3的电压低于设定值(例如10.5V)时，控制电路4将向直流-直流转换器2发送触发信号使其开始工作，从而通过高压电池1为蓄电池3进行充电。
现有技术中的车用蓄电池充电***，虽然能够自动为蓄电池充电，但是由于需要增加专门的控制电路，导致制造成本较高；并且在车辆处于静置状态下，控制电路需要持续检测蓄电池的电压，造成能耗较高。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种车用蓄电池充电***及方法，能耗小，成本低。
本发明实施例提供的技术方案如下：
一方面，提供一种车用蓄电池充电***，包括：高压电池、直流-直流转换器、蓄电池和启动开关，所述直流-直流转换器连接在所述高压电池和所述蓄电池之间，还包括：连接在所述直流-直流转换器和启动开关之间的整车控制单元，以及与所述蓄电池相连的远程控制单元，所述远程控制单元和所述整车控制器之间连接有自保持电路；
所述整车控制单元，用于采集启动开关状态信号，并在采集到所述启动开关断开信号后，开始检测蓄电池的第一电量，并根据所述第一电量计算整车可静置时间，然后向所述自保持电路发送请求下电信号；
所述自保持电路，用于在接收到所述请求下电信号后，控制整车下电；
所述远程控制单元，用于对整车下电时间进行计时，并在所述整车下电时间达到所述整车可静置时间后，向所述自保持电路发送唤醒信号；
所述自保持电路，还用于在接收到所述唤醒信号后，唤醒所述整车控制单元；
所述整车控制单元，还用于在被唤醒后开始检测所述蓄电池的第二电量，并根据所述第二电量计算预计充电时间，然后按照所述预计充电时间对所述蓄电池进行充电。
优选地，还包括：连接在所述高压电池和所述直流-直流转换器之间的高压继电器；所述高压继电器还通过所述整车控制单元与所述自保持电路相连，所述高压继电器在所述自保持电路控制整车下电后，切断所述高压电池与所述直流-直流转换器之间的连接，停止对所述蓄电池充电。
优选地，所述根据所述第一电量计算整车可静置时间包括：根据所述第一电量计算所述蓄电池的SOC，然后根据所述SOC计算所述整车可静置时间。
优选地，所述根据所述第二电量计算预计充电时间包括：根据所述第二电量计算所述蓄电池的SOC，然后根据所述SOC计算所述预计充电时间。
另一方面，提供一种车用蓄电池充电方法，包括：
采集启动开关状态信号；
如果采集到所述启动开关断开信号，开始检测蓄电池的第一电量，并根据所述第一电量计算整车可静置时间，然后向自保持电路发送请求下电信号；
所述自保持电路在接收到所述请求下电信号后，控制整车下电；
对整车下电时间进行计时，并在所述整车下电时间达到所述整车可静置时间后，开始检测所述蓄电池的第二电量，并根据所述第二电量计算预计充电时间，然后按照所述预计充电时间对所述蓄电池进行充电。
优选地，所述整车下电时间达到所述整车可静置时间后，还包括：向所述自保持电路发送唤醒信号，所述自保持电路在接收到所述唤醒信号后，唤醒整车控制单元，以使所述整车控制单元进行蓄电池第二电量的检测，以及预计充电时间计算。
优选地，所述根据所述第一电量计算整车可静置时间包括：根据所述第一电量计算所述蓄电池的SOC，并根据所述SOC计算所述整车可静置时间。
优选地，所述根据所述第二电量计算预计充电时间包括：根据所述第二电量计算所述蓄电池的SOC，并根据所述SOC计算所述预计充电时间。
本发明实施例提供的车用蓄电池充电***及方法，在检测到启动开关断开信号后，并不立刻控制整车下电，而是设置下电延迟时间，在该延迟时间内通过检测蓄电池电量，计算出整车可静置时间后才控制整车下电，在整车下电时间达到整车可静置时间后，再次检测蓄电池电量，计算预计充电时间，并按照该预计充电时间对蓄电池进行充电。该车用蓄电池充电***及方法，只需要在检测到启动开关断开信号后以及整车下电时间达到整车可静置时间后才检测蓄电池的电量，且不需要时刻检测蓄电池的电量信息，能耗较小，不需要额外增加控制电路，能够有效降低成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是现有技术中的车用蓄电池充电***的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种车用蓄电池充电***的结构示意图；
图3是蓄电池的SOC与整车可静置时间之间的关系曲线图；
图4是蓄电池的SOC与预计充电时间之间的关系曲线图；
图5是本发明实施例提供的一种车用蓄电池充电方法的流程图。
附图标记：
1高压电池；2直流-直流转换器；3蓄电池；4控制电路；
5启动开关；6整车控制单元；7远程控制单元；
8高压继电器；9自保持电路。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例的方案，下面结合附图和实施方式对本发明实施例作进一步的详细说明。
如图2所示，为本发明实施例提供的一种车用蓄电池充电***的结构示意图，可以包括高压电池1、直流-直流转换器2、蓄电池3和启动开关5，其中，直流-直流转换器2可以连接在高压电池1和蓄电池3之间，该车用蓄电池充电***还可以包括：连接在直流-直流转换器2和启动开关5之间的整车控制单元(VehicleControlUnit，简称VCU)6，以及与蓄电池3相连的远程控制单元7(英文简称T-BOX)，在远程控制单元7和整车控制器6之间还可以连接有自保持电路9。整车控制单元6能够采集启动开关状态信号，并在采集到启动开关5断开信号后，开始检测蓄电池3的第一电量，并根据第一电量计算整车可静置时间，然后向自保持电路9发送请求下电信号；自保持电路9可以在接收到请求下电信号后，控制整车下电；远程控制单元7可以对整车下电时间进行计时，并在整车下电时间达到整车可静置时间后，向自保持电路9发送唤醒信号；自保持电路9还可以在接收到唤醒信号后，唤醒整车控制单元6；整车控制单元6可以在被唤醒后开始检测蓄电池3的第二电量，并根据第二电量计算预计充电时间，然后按照预计充电时间对蓄电池3进行充电。
上述启动开关的状态信号可以包括闭合状态和断开状态。整车控制单元采集到启动开关断开信号后，可以不立刻控制整车下电，而是设置一定的下电延迟时间，整车控制单元在该延迟时间内检测蓄电池的第一电量并计算出整车可静置时间，然后才向自保持电路发送下电请求信号，自保持电路在接收到下电请求信号后控制整车下电。整车下电后，直流-直流转换器将停止工作，从而使高压电池不再对蓄电池充电。其中，自保持电路具体可以采用现有技术中最常规的实现方案，例如，采用一个或多个继电器相连加以实现，此处不再赘述。
整车控制单元在检测出蓄电池的第一电量后，可以先根据该第一电量计算出蓄电池的SOC(荷电状态，StateOfCharge)，然后再根据SOC计算出整车可静置时间。其中，整车可静置时间可以指，整车下电后蓄电池不与充电设备相连，以蓄电池已有电量能够不发生完全馈电且能够保证整车正常启动所能持续的时间。
在本发明实施例中，蓄电池的SOC计算方法可以为：
SOC = SOC 0 + 1 sCnom ∫ Ibatdt + SOC t + SOC e
SOC0为初始计算的SOC值，该值可以根据上电初始电压值进行预估，sCnom为安时积分修正因子，Ibat为蓄电池放电电流，SOCt为蓄电池温度修正因子，SOCe为环境状态修正因子。
在本发明实施例中，整车控制单元检测出蓄电池的第一电量或者第二电量后，都可以通过上述公式计算出蓄电池的SOC。
如图3所示，为蓄电池的SOC与整车可静置时间之间的关系曲线图。
整车控制单元可以根据计算得到的蓄电池SOC与整车可静置时间之间的函数关系，计算出整车可静置时间T1：
T1＝f(SOC,Ibat,Vbat)+f(Iveh,Vveh)
其中，T1为整车可静置时间，f为对应法则，Ibat为蓄电池电流，Vbat为蓄电池电压，Iveh为电路中的电流，Vveh为电路两端的电压。
如图4所示，为蓄电池的SOC与预计充电时间之间的关系曲线图。
整车控制单元可以根据计算得到的蓄电池SOC与预计充电时间之间的函数关系，计算出预计充电时间T2：
T2＝f(SOC,Ibat,Vbat)
其中，T2为整车可静置时间，f为对应法则，Ibat为蓄电池电流，Vbat为蓄电池电压。
在本发明实施例中，还可以包括：连接在高压电池1和直流-直流转换器2之间的高压继电器8，其中，高压继电器8还可以通过整车控制单元6与自保持电路9相连，高压继电器8在自保持电路9控制整车下电后，可以切断高压电池1与直流-直流转换器2之间的连接，从而停止对蓄电池3充电。
本发明实施例提供的车用蓄电池充电***，在检测到启动开关断开信号后，并不立刻控制整车下电，而是设置下电延迟时间，在该延迟时间内通过检测蓄电池电量，计算出整车可静置时间后才控制整车下电，在整车下电时间达到整车可静置时间后，再次检测蓄电池电量，计算预计充电时间，并按照该预计充电时间对蓄电池进行充电。该车用蓄电池充电***及方法，只需要在检测到启动开关断开信号后以及整车下电时间达到整车可静置时间后才检测蓄电池的电量，且不需要时刻检测蓄电池的电量信息，能耗较小，不需要额外增加控制电路，能够有效降低成本。
相应地，本发明实施例还提供了一种车用蓄电池充电方法，如图5所示，该车用蓄电池充电方法可以包括以下步骤：
步骤101：采集启动开关状态信号，并在采集到启动开关断开信号后，开始检测蓄电池的第一电量，并根据第一电量计算整车可静置时间，然后向自保持电路发送请求下电信号；
步骤102：自保持电路在接收到请求下电信号后，控制整车下电；
步骤103：对整车下电时间进行计时，并在整车下电时间达到整车可静置时间后，开始检测蓄电池的第二电量，并根据第二电量计算预计充电时间，然后按照预计充电时间对蓄电池进行充电。
其中，在上述步骤中优选采用整车控制单元采集启动开关的状态信号，检测蓄电池的第一电量，并根据所检测的第一电量计算整车可静置时间，以及向自保持电路发送请求下电信号，可以通过远程控制单元(T-BOX)来对整车下电时间进行计时。当然也可以将整车控制单元、远程控制单元所执行的工作内容，通过软件编程加以实现。
在整车下电时间达到整车可静置时间后，还包括：向自保持电路发送唤醒信号，自保持电路在接收到唤醒信号后，唤醒整车控制单元，以使整车控制单元进行蓄电池第二电量的检测以及预计充电时间的计算。
其中，在整车下电时间达到整车可静置时间后，为了防止蓄电池继续馈电造成整车无法正常启动，需要开始为蓄电池充电。通过检测蓄电池的第二电量，能够较为准确地计算出预计充电时间，当充电时间达到预计充电时间后可以自动停止充电，从而有效节约能源，同时防止继续充电可能发生的安全事故问题。
上述根据第一电量计算整车可静置时间可以包括：根据第一电量计算蓄电池的SOC，并根据SOC计算整车可静置时间。
上述根据第二电量计算预计充电时间可以包括：根据第二电量计算蓄电池的SOC，并根据SOC计算预计充电时间。
其中，蓄电池的SOC、整车可静置时间和预计充电时间的计算方法及公式与***实施例相同，此处不再赘述。
本发明实施例提供的车用蓄电池充电方法，在检测到启动开关断开信号后，并不立刻控制整车下电，而是设置下电延迟时间，在该延迟时间内通过检测蓄电池电量，计算出整车可静置时间后才控制整车下电，在整车下电时间达到整车可静置时间后，再次检测蓄电池电量，计算预计充电时间，并按照该预计充电时间对蓄电池进行充电。该车用蓄电池充电***及方法，只需要在检测到启动开关断开信号后以及整车下电时间达到整车可静置时间后才检测蓄电池的电量，且不需要时刻检测蓄电池的电量信息，能耗较小，不需要额外增加控制电路，能够有效降低成本。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于方法实施例而言，由于其基本相似于***实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见***实施例的部分说明即可。其中，方法实施例中涉及的作为执行主体的各电路元件的连接关系，不限于***实施例所示意性给出的具体电路连接，无论采用何种电路连接方式，只要能够实现相应的功能都落入本发明的保护范围。以上所描述的***实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种车用蓄电池充电***，包括高压电池、直流-直流转换器、蓄电池和启动开关，所述直流-直流转换器连接在所述高压电池和所述蓄电池之间，其特征在于，还包括：连接在所述直流-直流转换器和启动开关之间的整车控制单元，以及与所述蓄电池相连的远程控制单元，所述远程控制单元和所述整车控制器之间连接有自保持电路；
所述整车控制单元，用于采集启动开关状态信号，并在采集到所述启动开关断开信号后，开始检测蓄电池的第一电量，并根据所述第一电量计算整车可静置时间，然后向所述自保持电路发送请求下电信号；
所述自保持电路，用于在接收到所述请求下电信号后，控制整车下电；
所述远程控制单元，用于对整车下电时间进行计时，并在所述整车下电时间达到所述整车可静置时间后，向所述自保持电路发送唤醒信号；
所述自保持电路，还用于在接收到所述唤醒信号后，唤醒所述整车控制单元；
所述整车控制单元，还用于在被唤醒后开始检测所述蓄电池的第二电量，并根据所述第二电量计算预计充电时间，然后按照所述预计充电时间对所述蓄电池进行充电。
2.根据权利要求1所述的车用蓄电池充电***，其特征在于，还包括：连接在所述高压电池和所述直流-直流转换器之间的高压继电器；所述高压继电器还通过所述整车控制单元与所述自保持电路相连，所述高压继电器在所述自保持电路控制整车下电后，切断所述高压电池与所述直流-直流转换器之间的连接，停止对所述蓄电池充电。
3.根据权利要求1或2任一项所述的车用蓄电池充电***，其特征在于，所述根据所述第一电量计算整车可静置时间包括：根据所述第一电量计算所述蓄电池的SOC，然后根据所述SOC计算所述整车可静置时间。
4.根据权利要求1或2任一项所述的车用蓄电池充电***，其特征在于，所述根据所述第二电量计算预计充电时间包括：根据所述第二电量计算所述蓄电池的SOC，然后根据所述SOC计算所述预计充电时间。
5.一种车用蓄电池充电方法，其特征在于，包括：
采集启动开关状态信号；
如果采集到所述启动开关断开信号，开始检测蓄电池的第一电量，并根据所述第一电量计算整车可静置时间，然后向自保持电路发送请求下电信号；
所述自保持电路在接收到所述请求下电信号后，控制整车下电；
对整车下电时间进行计时，并在所述整车下电时间达到所述整车可静置时间后，向所述自保持电路发送唤醒信号，所述自保持电路在接收到所述唤醒信号后，唤醒整车控制单元，所述整车控制单元开始检测所述蓄电池的第二电量，并根据所述第二电量计算预计充电时间，然后按照所述预计充电时间对所述蓄电池进行充电。
6.根据权利要求5所述的车用蓄电池充电方法，其特征在于：所述根据所述第一电量计算整车可静置时间包括：根据所述第一电量计算所述蓄电池的SOC，并根据所述SOC计算所述整车可静置时间。
7.根据权利要求5所述的车用蓄电池充电方法，其特征在于，所述根据所述第二电量计算预计充电时间包括：根据所述第二电量计算所述蓄电池的SOC，并根据所述SOC计算所述预计充电时间。
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