CN111384732A - 用于为车辆的蓄电池充电的方法、蓄电池充电装置以及车辆 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种用于为车辆的蓄电池充电的方法，包括确定蓄电池的至少一个运行参数；基于所确定的至少一个运行参数来确定针对蓄电池的充电电压；以及基于所确定的充电电压为蓄电池充电。以此方式，可以使蓄电池在充电时处于最佳状态，从而提高蓄电池的使用寿命。本公开还提供一种蓄电池充电装置、计算机可读介质以及包括蓄电池充电装置的车辆。

Description

用于为车辆的蓄电池充电的方法、蓄电池充电装置以及车辆

技术领域

本公开的实施例总体上涉及能量管理，更具体地，涉及一种用于为车辆的蓄电池充电的方法、蓄电池充电装置以及车辆。

背景技术

车辆，尤其是电动车辆，即使在处于非行驶状态的情况下，车辆内部的特定电子部件也可能消耗蓄电池中的电量，这种消耗电流被称作“暗电流”。当蓄电池电量不足时，蓄电池会请求馈入供电电源，例如直流电源(DC-DC)，以为该蓄电池供电。

传统方式下，行车中直流电源(DC-DC)(例如，对于纯电动车)或者发电机(例如，对于燃油车或混合动力车)给蓄电池充电电压是固定的。这会导致过充或充电不满，以至于影响蓄电池的寿命。在严重的情况下，车辆将无法正常启动。此外，以恒定电压为蓄电池充电也会增加电量损耗(例如，对于纯电动车)或者油耗(例如，对于燃油车或混合动力车)。

发明内容

本公开的实施例旨在提供一种用于为车辆的蓄电池充电的方法、蓄电池充电装置以及车辆，以至少部分地解决现有技术中存在的上述问题。

在本公开的第一方面，提供一种用于为车辆的蓄电池充电的方法。该方法包括确定蓄电池的至少一个运行参数；基于所确定的至少一个运行参数来确定针对蓄电池的充电电压；以及基于所确定的充电电压为蓄电池充电。

根据一些实施例，至少一个运行参数选自下列参数中的一项或多项：蓄电池的电量、蓄电池的温度、蓄电池的电流、或者蓄电池的电压。

根据一些实施例，确定蓄电池的至少一个运行参数包括确定蓄电池的温度；并且确定针对蓄电池的充电电压包括响应于所确定的蓄电池的温度位于第一温度区间，将充电电压确定为第一充电电压。

根据一些实施例，确定针对蓄电池的充电电压还包括：响应于所确定的蓄电池的温度位于第二温度区间，将充电电压确定为第二充电电压。

根据一些实施例，确定针对蓄电池的充电电压还包括：响应于所确定的蓄电池的温度位于第三温度区间，将充电电压确定为第三充电电压。

根据一些实施例，第一充电电压为第一电压范围中的一个恒定值。

根据一些实施例，第二充电电压为第二电压范围中的一个恒定值。

根据一些实施例，第三充电电压为蓄电池的温度的线性函数。

根据一些实施例，第一温度区间中的温度低于第二温度区间中的温度。

根据一些实施例，第一温度区间中的温度低于第三温度区间中的温度，并且第三温度区间中的温度低于第二温度区间中的温度。

根据一些实施例，车辆包括电动车辆。

在本公开的第二方面，提供一种蓄电池充电装置。该蓄电池充电装置包括至少一个处理器，以及包括计算机程序指令的至少一个存储器，至少一个存储器和计算机程序指令被配置为，与至少一个处理器一起，使得蓄电池充电装置执行根据第一方面所述的方法。

在本公开的第三方面，提供一种计算机可读介质。该计算机可读介质包括机器可执行指令，机器可执行指令在被执行时使机器执行根据第一方面所述的方法。

在本公开的第四方面，提供一种车辆。该车辆包括蓄电池以及根据第二方面所述的蓄电池充电装置。

根据一些实施例，车辆包括电动自行车、电动摩托车和电动汽车中的一种或多种。

通过以下参照附图对示例实施例的说明，本公开的进一步特征将变得显而易见。应当理解，发明内容部分并非旨在标识本公开的实施例的关键或重要特征，亦非旨在用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。

附图说明

通过结合附图更详细地描绘本公开的示例实施例，本公开的上述目的和其它目的、特征和优点将变得更加明显。在本公开的示例实施例中，相同的附图标记通常表示相同的部件。

图1示出了能够实施本公开的实施例的示例性场景的示意图。

图2示出了根据本公开的实施例的蓄电池充电装置的示意图。

图3示出了根据本公开的实施例的用于为车辆的蓄电池充电的方法的流程图。

图4示出了根据本公开的实施例的蓄电池的温度与充电电压的关系的示意图。

图5示出了可以用来实施本公开的实施例的装置的示意性框图。

具体实施方式

现在将参考几个示例实施例来描述本公开。应当理解，这些实施例仅为了使本领域技术人员能够更好地理解并由此实现本公开，而不是对本公开技术方案的范围提出任何限制的目的来描述。

如本文所使用的，术语“包括”及其变体将被解读为意指“包括但不限于”的开放式术语。术语“基于”将被解读为“至少基于部分”。术语“一个实施例”和“实施例”应被理解为“至少一个实施例”。术语“另一实施例”应理解为“至少一个其他实施例”。术语“第一”、“第二”等可以指代不同或相同的对象。在下面可能包含其他明确的和隐含的定义。除非上下文另外明确指出，否则术语的定义在整个说明书中是一致的。

如在上文中所述，在传统方式下，车辆(尤其是电动车辆)的直流电源(DC-DC)(例如，对于纯电动车)或者发电机(例如，对于燃油车或混合动力车)给蓄电池充电电压是固定的。由于多种参数(例如，环境温度)会影响蓄电池的最佳充电接受电压，传统的恒压充电模式在蓄电池的状态不明时会影响蓄电池的使用寿命。此外，过度充电会造成车辆能量损耗，从而导致电量损耗(例如，对于纯电动车)或者油耗(例如，对于燃油车或混合动力车)的增加。

为了解决上述问题以及潜在的其他问题，基于本发明人对于蓄电池充电特性的研究，本公开的实施例提供了一种用于为车辆的蓄电池充电的方法、蓄电池充电装置以及车辆。本公开的充电方法以及充电装置能够为车辆的电源***提供一个智能调节充电电压的方法。该方法可以让蓄电池始终处于一个最佳充电状态，从而有效地提升蓄电池的使用寿命，并且减少车上蓄电池零部件的损坏率，以及降低整车能量损耗。在下文中将参考图1至图5来具体描述本公开的一些示例实施例。

图1示出了能够实施本公开的实施例的示例性场景的示意图。如图1所示，在车辆100中，尤其是电动车辆中，通常包括蓄电池充电装置110，其能够管理用于车辆100的蓄电池(未示出)的充电、放电和性能监控相关的操作。

图2示出了根据本公开的实施例的蓄电池充电装置110的示意图。如图2所示，一般来说，蓄电池充电装置110可以包括蓄电池111、智能电池传感器(IBS)112，电子控制单元(ECU)113以及电源114。可以通过任意的电源114以有线或以无线的方式对车辆100的蓄电池111进行充电。该电源114例如可以是直流对直流电源(DC-DC)，也可以例如是由发动机带动工作的发电机。尽管在本实施例中，该电源114被布置在车辆的内部，应当理解，电源114也可以被布置在车辆的外部。

蓄电池111是车辆100的主要供电电源之一。即使在车辆100未启动的情况下，蓄电池111也要为车辆100内部的一些低压用电器供电，所提供的电流被称作“暗电流”。蓄电池111在车辆100启动时做启动电源，而在启动后作为用电器，由电源114为其充电。当车辆100用电器负荷超过电源114的能力时，蓄电池111辅助放电，保证车辆电源***稳定。

IBS112被配置用于监测蓄电池111的电量(也被称作充电状态(SOC))、温度、电流、电压等蓄电池的运行参数，将其通过总线将上述参数的监测结果反馈至ECU 113处进行处理。

ECU 113被配置为根据IBS112提供的参数来控制蓄电池。例如，ECU 113可以包括预定的算法和策略，以根据IBS112提供的蓄电池111的运行参数来确定为蓄电池111充电的充电电压。应该理解，ECU113可为单独的控制模块，也可以是集成蓄电池中的蓄电池管理模块，还可以是集成在车辆中的车辆控制***等。

IBS112和ECU 113之间可以通过本地互连网络(LIN)通信，其遵循LIN2.1的协议。在蓄电池充电装置110中，IBS112可以是从节点，主节点可以是支持LIN通信的ECU 113，ECU113和电源114之间可以是CAN总线通信。

电源114是整个车辆的主要电源。电源114通常用于为整个车辆的低压用电器供电，以及为蓄电池111充电。电源114的充电额定电压通常受ECU 113控制。

此外，蓄电池充电装置110还可以包括车身控制模块(BCM)115和网关(GW)116。BCM115通常用来控制车身的多个用电器。GW 116通常作为汽车内部通信局域网的核心，通过GW116可以实现各条总线上信息的共享，以及实现汽车内部的网络管理和故障诊断功能。

根据本公开的控制方法的步骤可以在ECU 113、BCM 115、GW116或车辆的电源管理控制模块(未图示)之一中被实现，也可以由上述各个控制模块中的两个或两个以上协同工作来实现。本公开在此方面不作出限制。

图3示出了根据本公开的实施例的用于为车辆的蓄电池充电的方法300的流程图。在一些实施例中，方法300可以由图1和图2示出的蓄电池充电装置110来实现，例如由蓄电池充电装置110中的ECU 113来实现。或者，方法300可以由独立于车辆100的其他处理单元来实现。为了便于讨论，将结合图1和图2来讨论方法300。

如图3所示，在框310，确定蓄电池111的至少一个运行参数。该至少一个运行参数指示蓄电池111的运行状态。

在一些实施例中，该运行参数可以选自下列参数中的一项或多项：蓄电池111的电量SOC、蓄电池111的温度、蓄电池111的电流、或者蓄电池111的电压等。应当理解，本公开确定运行参数的目的在于根据运行参数与最佳充电电压的关系来为蓄电池111充电。因此，本公开对于运行参数的类型不作出特别的限制。能够指示蓄电池111的运行状态的一个或多个参数都在本公开的范围内。为了便于说明，下文以蓄电池111的温度为例对本公开的实施例进行说明。

再次参见图3，在框320，基于所确定的至少一个运行参数来确定针对蓄电池111的充电电压。本发明人基于对蓄电池充电特性的研究发现：

(1)当蓄电池温度过低时，电池活性降低，充电困难。因此，在此情况下，要提升充电电压。优选地，以高电压恒压充电，以便提高充电效率。

(2)当蓄电池温度过高时，如果充电电压也过高，会导致析气过快，造成失水和极板腐蚀。因此，在此情况下，应当降低充电电压，以低电压恒压充电，以便降低对电池的损坏。

(3)在温度处于低温和高温之间的区间时，如果蓄电池温度较低，则应当提升充电电压，以迅速提高蓄电池的电量，防止蓄电池过放电(过放电对蓄电池寿命会产生影响)；如果蓄电池温度较高，则应当降低蓄电池充电电压，以防止过充。

因此，为了基于蓄电池111的温度来调节充电电压，从而使充电电压始终处于对蓄电池111最有利的区间，在一些实施例中，可以响应于所确定的蓄电池111的温度位于第一温度区间，将充电电压确定为第一充电电压。例如，第一温度区间可以代表较低的温度区间，例如，小于等于0℃的温度区间。在此情况下，优选地，可以将第一充电电压确定为一个电压范围(在本文中亦称为“第一电压范围”)中的一个恒定值。例如，可以将充电电压确定为(15.5V，16.0V)这一电压范围内的一个恒定值(例如，15.5V)。由此，根据本公开的方法的实施例能够在蓄电池111温度较低的情况下，以高电压恒压充电，以便提高充电效率。

在一些实施例中，可以响应于所确定的蓄电池111的温度位于第二温度区间，将充电电压确定为第二充电电压。例如，第二温度区间可以代表较高的温度区间，例如，大于等于40℃的温度区间。在此情况下，优选地，可以将第二充电电压确定为一个电压范围(在本文中亦称为“第二电压范围”)中的一个恒定值。例如，可以将充电电压确定为(13.0V，13.5V)这一电压范围内的一个恒定值(例如，13.5V)。由此，根据本公开的方法的实施例能够在蓄电池111温度较高的情况下，降低充电电压，以低电压恒压充电，以便降低对电池的损坏。

在一些实施例中，可以响应于所确定的蓄电池111的温度位于第三温度区间，将充电电压确定为第三充电电压。例如，第三温度区间可以代表位于第一温度区间和第二温度区间之间的温度区间(例如，大于0℃并且小于40℃)。在此情况下，优选地，可以将第三充电电压设置为蓄电池111的温度的函数。例如，第三充电电压可以为蓄电池111的温度的线性函数，如下式(1)所示：

U＝C-D*T(1)

其中，U表示充电电压；T表示蓄电池111的温度；参数C表示一个常数；参数D表示线性函数中的斜率。上述各个参数的数值例如可以为：0℃＜T＜40℃；C＝(15.5，16.0)；D＝(0.05，0.075)。

通过将第三充电电压表示为蓄电池111的温度的线性函数，可以根据蓄电池111的实际温度来线性地调节充电电压，从而有效地防止蓄电池过放电和过充。

根据上述对于蓄电池111的温度和充电电压关系的描述，在一些实施例中，可以通过下式(2)所示的分段函数来表示蓄电池111的温度和充电电压之间的关系：

其中，U表示充电电压；T表示蓄电池111的温度；A和B分别表示电压范围；参数C表示一个常数；参数D表示线性函数中的斜率。

基于上述的式(2)，例如在一些实施例中，A取值为15.5，B取值为13.5，C取值为15.5，D取值为0.05，则上述的式(2)成为下式(3)：

上述式(3)的关系如图4中的分段函数所示。

再次参见图3，在框330，基于所确定的充电电压来为蓄电池111充电。

此外，在一些实施例中，根据本公开的方法中涉及的车辆包括电动车辆，例如，电动自行车、电动摩托车和电动汽车等。

由此可见，根据本公开的实施例的方法能够根据蓄电池的实际运行参数来确定合适的充电电压，使得蓄电池始终处于一个最佳充电状态，从而有效地提升蓄电池的使用寿命，并且减少车上蓄电池零部件的损坏率，以及降低整车能量损耗。

图5示出了适合实现本公开的实施例的装置500的简化框图。在一些实施例中，装置500可以用来实现蓄电池充电装置，例如图1和图2中示出的蓄电池充电装置110。

如图5中示出的，装置500包括控制器510。控制器510控制装置500的操作和功能。例如，在某些实施例中，控制器510可以借助于与其耦合的存储器520中所存储的指令530来执行各种操作。

存储器520可以是适用于本地技术环境的任何合适的类型，并且可以利用任何合适的数据存储技术来实现，包括但不限于基于半导体的存储器件、磁存储器件和***、光存储器件和***。应当理解，尽管图5中仅示出了一个存储器520，但是在装置500中可以存在多个物理不同的存储器单元。

控制器510可以是适用于本地技术环境的任何合适的类型，并且可以包括但不限于通用计算机、专用计算机、微控制器、数字信号控制器(DSP)、以及基于控制器的多核控制器架构中的一个或多个。装置500也可以包括多个控制器510。控制器510与收发器540耦合，收发器540可以借助于一个或多个天线550和/或其他部件来实现信息的接收和发送。

当装置500充当蓄电池充电装置110时，控制器510、存储器520、指令530和收发器540可以配合操作，以实现上文参考图所描述的方法300。上文参考图3所描述的所有特征均适用于装置500，此处不再赘述。

应当注意，本公开的实施例可以通过硬件、软件或者软件和硬件的结合来实现。硬件部分可以利用专用逻辑来实现；软件部分可以存储在存储器中，由适当的指令执行***，例如微处理器或者专用设计硬件来执行。本领域的技术人员可以理解上述的设备和方法可以使用计算机可执行指令和/或包含在处理器控制代码中来实现，例如在可编程的存储器或者诸如光学或电子信号载体的数据载体上提供了这样的代码。

作为示例，本公开的实施例可以在机器可执行指令的上下文中被描述，机器可执行指令诸如包括在目标的真实或者虚拟处理器上的器件中执行的程序模块中。一般而言，程序模块包括例程、程序、库、对象、类、组件、数据结构等，其执行特定的任务或者实现特定的抽象数据结构。在各实施例中，程序模块的功能可以在所描述的程序模块之间合并或者分割。用于程序模块的机器可执行指令可以在本地或者分布式设备内执行。在分布式设备中，程序模块可以位于本地和远程存储介质二者中。

用于实现本公开的方法的计算机程序代码可以用一种或多种编程语言编写。这些计算机程序代码可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程的数据处理装置的处理器，使得程序代码在被计算机或其他可编程的数据处理装置执行的时候，引起在流程图和/或框图中规定的功能/操作被实施。程序代码可以完全在计算机上、部分在计算机上、作为独立的软件包、部分在计算机上且部分在远程计算机上或完全在远程计算机或服务器上执行。

在本公开的上下文中，计算机程序代码或者相关数据可以由任意适当载体承载，以使得设备、装置或者处理器能够执行上文描述的各种处理和操作。载体的示例包括信号、计算机可读介质、等等。信号的示例可以包括电、光、无线电、声音或其它形式的传播信号，诸如载波、红外信号等。

计算机可读介质可以是包含或存储用于或有关于指令执行***、装置或设备的程序的任何有形介质。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或计算机可读存储介质。计算机可读介质可以包括但不限于电子的、磁的、光学的、电磁的、红外的或半导体***、装置或设备，或其任意合适的组合。计算机可读存储介质的更详细示例包括带有一根或多根导线的电气连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存储存取器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光存储设备、磁存储设备，或其任意合适的组合。

此外，尽管在附图中以特定顺序描述了本公开的方法的操作，但是这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作，或是必须执行全部所示的操作才能实现期望的结果。相反，流程图中描绘的步骤可以改变执行顺序。附加地或备选地，可以省略某些步骤，将多个步骤组合为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。还应当注意，根据本公开的两个或更多装置的特征和功能可以在一个装置中具体化。反之，上文描述的一个装置的特征和功能可以进一步划分为由多个装置来具体化。

应当理解，本公开的以上详细实施例仅仅是为了举例说明或解释本公开的原理，而不是限制本公开。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替代、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。同时，本公开所附的权利要求旨在覆盖落入权利要求的范围和边界或范围和边界的等同物内的所有变化和修改。

Claims (15)

1.一种用于为车辆的蓄电池充电的方法，包括：

确定所述蓄电池的至少一个运行参数；

基于所确定的至少一个运行参数来确定针对所述蓄电池的充电电压；以及

基于所确定的充电电压为所述蓄电池充电。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个运行参数选自下列参数中的一项或多项：所述蓄电池的电量、所述蓄电池的温度、所述蓄电池的电流、或者所述蓄电池的电压。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述确定所述蓄电池的至少一个运行参数包括：确定所述蓄电池的温度；并且

所述确定针对所述蓄电池的充电电压包括：响应于所确定的所述蓄电池的温度位于第一温度区间，将所述充电电压确定为第一充电电压。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述确定针对所述蓄电池的充电电压还包括：响应于所确定的所述蓄电池的温度位于第二温度区间，将所述充电电压确定为第二充电电压。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述确定针对所述蓄电池的充电电压还包括：响应于所确定的所述蓄电池的温度位于第三温度区间，将所述充电电压确定为第三充电电压。

6.根据权利要求3至5中任一项所述的方法，其中所述第一充电电压为第一电压范围中的一个恒定值。

7.根据权利要求4或5所述的方法，其中所述第二充电电压为第二电压范围中的一个恒定值。

8.根据权利要求5所述的方法，其中所述第三充电电压为所述蓄电池的温度的线性函数。

9.根据权利要求4或5所述的方法，其中所述第一温度区间中的温度低于所述第二温度区间中的温度。

10.根据权利要求5所述的方法，其中所述第一温度区间中的温度低于所述第三温度区间中的温度，并且所述第三温度区间中的温度低于所述第二温度区间中的温度。

11.根据权利要求1所述的方法，其中所述车辆包括电动车辆。

12.一种蓄电池充电装置，包括：

至少一个处理器；以及

包括计算机程序指令的至少一个存储器，所述至少一个存储器和所述计算机程序指令被配置为，与所述至少一个处理器一起，使得所述蓄电池充电装置执行根据权利要求1至11中任一项所述的方法。

13.一种计算机可读介质，所述计算机可读介质包括机器可执行指令，所述机器可执行指令在被执行时使机器执行根据权利要求1至11中任一项所述的方法。

14.一种车辆，包括蓄电池以及根据权利要求12所述的蓄电池充电装置。

15.根据权利要求14所述的车辆，其中所述车辆包括电动自行车、电动摩托车和电动汽车中的一种或多种。

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