CN104009530A - 非牵引电池控制器及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种非牵引电池控制器及其应用，非牵引电池控制器包括主处理器、电池管理模块、车辆通信模块和充电控制模块。在操作过程中，当车辆通信模块向主处理器发送信号以告知车辆的发动机正在运行、以及电池管理模块向主处理器发送信号以告知连接的电池的状态值低于第一控制值时，储存在与主处理器耦合的存储器中的电脑程序代码使得主处理器向充电控制模块发送信号以指示其为连接的电池充电。当车辆通信模块向主处理器发送信号以告知车辆的发动机正在运行、以及电池管理模块向主处理器发送信号以告知连接的电池的状态值介于第一控制值与第二控制值之间时，电脑程序代码使得主处理器向充电控制模块发送信号以指示其选择性地为连接的电池充电。

Description

非牵引电池控制器及其应用
技术领域
本发明涉及电池控制器。更具体地，本发明涉及非牵引电池控制器及其应用。
背景技术
众所周知，车辆燃油效率受到人们的极大关注。许多人、企业和政府组织担心化石燃油的成本上升、空气污染的程度加重以及全球变暖的威胁。目前所需的是比传统的电池和电池控制器能更有效地运行的电池和电池控制器，从而提高车辆的燃油效率。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提供一种能够提高车辆的燃油效率的非牵引电池控制器及其应用。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：非牵引电池控制器包括主处理器、电池管理模块、车辆通信模块、以及充电控制模块。在操作过程中，当车辆通信模块向主处理器发送信号以告知车辆的发动机正在运行、以及电池管理模块向主处理器发送信号以告知连接的电池的状态值低于第一控制值时，储存在与主处理器耦合的存储器中的电脑程序代码使得主处理器向充电控制模块发送信号以指示其为连接的电池充电。当车辆通信模块向主处理器发送信号以告知车辆的发动机正在运行、以及电池管理模块向主处理器发送信号以告知连接的电池的状态值介于第一控制值与第二控制值之间时，电脑程序代码使得主处理器向充电控制模块发送信号以指示其选择性地为连接的电池充电。
在一实施方式中，在电池被选择性地充电期间，电脑程序代码使得连接的电池例如当车辆正在刹车或减速时优选被充电，而当车辆处于怠速或加速时不被充电，由此提高车辆的燃油效率。
在下文中将结合附图详细地描述本发明的其他实施方式、特征和优点、以及本发明的各种实施方式的结构和操作。
附图说明
记载到本文中且作为本说明书的一部分的附图用于说明本发明，且与说明书一同用于进一步说明本发明的原理，以使相关领域的技术人员能够制造和使用本发明。此外，最左边的数字或参考编号的数字被标示在其首次出现的附图中。
图1是多种可使用本发明所述的非牵引电池组和非牵引电池控制器的车辆的示意图；
图2是本发明所述的非牵引电池组的一实施方式的立体图；
图3是本发明所述的非牵引电池组的一实施方式的方框图；
图4是本发明所述的非牵引电池组的一实施方式的方框图；
图5是本发明所述的非牵引电池控制器的一实施方式的方框图；
图6是本发明所述的车辆通信模块的一实施方式的方框图；
图7是本发明的一实施方式所述的用于接收车辆信息的电脑程序代码的流程图；
图8是本发明的一实施方式所述的用于产生硬件中断的电脑程序代码的流程图；
图9是本发明所述的充电控制模块的一实施方式的方框图；
图10是本发明所述的电池管理系统(BMS)模块的一实施方式的方框图；
图11是本发明所述的数据记录模块的一实施方式的方框图；
图12是非牵引电池控制器的电脑程序代码根据本发明的一实施方式而如何对各种控制值做出响应的示意图；
图13是本发明的一实施方式所述的用于调度程序线程的电脑程序代码的流程图；
图14是本发明的一实施方式所述的用于确定系统状态的电脑程序代码的流程图；
图15是本发明的一实施方式所述的用于确定车辆状态的电脑程序代码的流程图；
图16是本发明的一实施方式所述的用于确定电池状态的电脑程序代码的流程图；
图17是本发明的一实施方式所述的用于确定充电器状态的电脑程序代码的流程图；
图18A-C是如何将本发明的一实施方式所述的非牵引电池组安装到公交车中的示意图；
图19是本发明的一可实现的实施方式所述的数据处理系统的方框图。
具体实施方式
本发明提供一种非牵引电池控制器及其应用。在本文对本发明的详细描述中，所述“一个实施方式”、“一实施方式”、“一示例性实施方式”等表示所述实施方式可包括特定的特征、结构或特性，但未必每个实施方式都包括特定的特征、结构或特性。此外，这类短语未必是指相同的实施方式。进而，当结合一实施方式来描述特定的特征、结构或特性时，可结合其他实施方式来实现这样的特征、结构或特性，而无论这些实施方式是否被明确地描述过，这应认为是在本领域技术人员的知识范围内。
在一实施方式中，非牵引电池控制器包括主处理器、电池管理模块、车辆通信模块、以及充电控制模块。在操作过程中，当车辆通信模块向主处理器发送信号以告知车辆的发动机正在运行、以及电池管理模块向主处理器发送信号以告知连接的电池的状态值低于第一控制值时，储存在与主处理器耦合的存储器中的电脑程序代码使得主处理器向充电控制模块发送信号而指示其为连接的电池充电。当车辆通信模块向主处理器发送信号以告知车辆的发动机正在运行、以及电池管理模块向主处理器发送信号以告知连接的电池的状态值介于第一控制值与第二控制值之间时，电脑程序代码使得主处理器向充电控制模块发送信号而指示其选择性地为连接的电池充电。
在一实施方式中，在电池被选择性地充电期间，电脑程序代码使得连接的电池例如当车辆正在刹车或减速时优选被充电，而当车辆处于怠速或加速时不被充电，由此提高车辆的燃油效率。
图1显示各种可使用本发明所述的非牵引电池组100的车辆。这些车辆包括但不局限于公交车102、装甲车104、警车106、货车108、冷藏货车110、以及垃圾车112。相比于其他类型的车辆，这些车辆的共同之处在于它们长时间地怠速和/或频繁地启动和停止。
图2进一步显示非牵引电池组100。非牵引电池组的尺寸和形状使得它能安装在诸如公交车102的车辆中。不同的车辆会需要不同尺寸的电池组来为车辆的非牵引负荷提供电力，且需要不同形状的电池组以方便安装。
如图2所示，非牵引电池组100包括电池组外壳200、电池组盖202、电池均衡器外壳204（例如，如果均衡器包括在电池组中，如下文详述）、以及电池均衡器盖206。三个电池端子208、210和212延伸通过电池均衡器盖206。在一实施方式中，电池端子208是电池组的接地端。电池端子210提供12伏特的电池电力。电池端子212提供24伏特的电池电力。
图3进一步显示非牵引电池组100。如该图所示，非牵引电池组100包括具有多个电池单元301a-n的电池300、非牵引电池控制器302、接触器314、电流传感器316、保险丝318以及电池均衡器322。非牵引电池控制器302包括电池管理系统(BMS)模块304、数据记录模块306、主处理器308、车辆通信模块310、以及充电控制模块312。
在运行中，非牵引电池控制器302监测电池300的状态，且当充电器320提供电流而为电池300充电时起到控制作用，详见下文且参见图12-17。在电池300为锂离子电池的本发明的实施方式中，BMS模块304监测电池300的电池单元301a-n的电压，且将这些电池单元的电压提供给主处理器308。这些电压的总和是电池300的电压。BMS模块304还监测电池300的温度，且将这些信息提供给主处理器308。这些电压和温度值用于确保电池单元301a-n既不过充电也不过放电。当在主处理器308上运行的电脑程序编码例如确定电池300的电池单元301低于欠电压保护值或高于过电压保护值时，主处理器308使接触器314打开，以保护电池300。与接触器314串联的保险丝318用于过电流保护。
使用电流传感器316来确定电池300的充电状态。电流传感器316监测流入和流出电池300的电流，且将该信息提供给主处理器308。在实施方式中，电流传感器316是霍尔效应型电流传感器。在其他实施方式中使用其他类型的电流传感器。
车辆通信模块310接收来自车辆通信总线的信息，解码接收到的信息，且将解码信息提供给主处理器308。在一实施方式中，接收和解码的信息包括有关下列方面的信息：车辆是否点火，车辆是否在移动，车辆发动机的速度（例如每分钟转数），车辆油门踏板的位置，车辆的燃油消耗率，等等。在一实施方式中，接收的信息是符合汽车工程师SAEJ1939标准协会的CANBus信息。
充电控制模块312接收来自主处理器308的电池充电信号，且相应地控制充电器320，从而为电池300充电。在一实施方式中，充电器320是一种发动机驱动的车辆交流发电机；且充电控制模块312产生脉冲宽度调制信号，用于控制发动机驱动的交流发电机的励磁电流。有关其如何工作的更多细节详见下文，且例如参见图12-17。
在本发明的实施方式中，非牵引电池组100需要提供一个以上的输出电压，从而为安装有非牵引电池组100的车辆的各种负荷提供电力。这是通过使用电池均衡器322而实现的。
在图3所示的例子中，由非牵引电池组100可得到两个电压（即电压V1和V2）。电压V1（例如24伏特）优选用于为车辆的大多数直流负荷提供电力。电压V1是非牵引电池300的输出电压。电压V2（例如12伏特）用于为车辆的直流负荷的子设备提供电力。电池均衡器322从非牵引电池300的所有电池单元301a-n获得其输入功率，且以某种方式来提供电压V2，从而从非牵引电池300的所有电池单元301a-n同等地汲取电力。
在本发明的一些实施方式中，安装有非牵引电池300的车辆可具有其自身的车载电池均衡器。在这些实施方式中，要么应禁用/移走车辆的车载电池均衡器，要么应禁用/移走电池均衡器322。
数据记录模块306用于记录与非牵引电池组100的运行和状况有关的各种信息。可检索和审查该记录信息，例如用于确定非牵引电池组100的性能状况如何、以及/或安装有非牵引电池组100的车辆的燃油效率由于非牵引电池组100的使用而已提高了多少。在实施方式中，数据记录模块306记录有关下列方面的信息：电池单元301a-n的电压和温度，非牵引电池300的充电状态，安装有非牵引电池300的车辆的对地速度，以及车辆消耗燃油的速率。其它可记录的信息见下文，且例如参见图12-17。
图4显示非牵引电池组400。非牵引电池组400与非牵引电池组100类似，但它不包括诸如电池均衡器322的电池均衡器。非牵引电池组400旨在例如用于其直流负荷只需要一个直流电压的车辆中，或用于具有车载电池均衡器的车辆中。
图5进一步显示根据本发明的一实施方式所述的非牵引电池控制器302。如图5所示，非牵引电池控制器302包括电源模块500、风扇控制模块502、以及接触器控制模块504。除这些模块之外，还有上文中结合图3而描述的BMS模块304、数据记录模块306、具有存储器309的主处理器308、以及充电控制模块312。
如图5所示，主处理器308包括用于存储电脑程序代码的存储器501。该电脑程序代码当在主处理器308上运行时，可控制非牵引电池组100的操作。对该操作的说明见下文，并参见图12-17。
电源模块500向需要电力的非牵引电池控制器302的每个模块提供稳压电力。在一实施方式中，电源模块500的电源是非牵引电池300。
风扇控制模块502开启和关闭一或多个散热风扇。在一实施方式中，由风扇控制模块502控制的风扇用于向电池均衡器322提供强制风冷。也可使用一或多个风扇来冷却电池箱200。
接触器控制模块504根据由在主处理器308上运行的电脑程序代码产生的输入来打开和关闭接触器314。在操作中，接触器314被正常关闭。当在主处理器308上运行的电脑程序代码确定应打开接触器314以避免非牵引电池300过充电或过放电时，主处理器308向接触器控制模块504发送信号而指示应打开接触器314。接触器控制模块504于是向接触器314发送信号，以打开接触器314。
图6进一步显示根据本发明的一实施方式所述的车辆通信模块310。如图6所示，车辆通信模块310包括具有存储器602的处理器600、具有缓冲器605的CANBus通信模块604、以及嵌入式通信模块606。
在运行中，车辆通信模块310与安装有非牵引电池组100的车辆的各种构件通信。在实施方式中，该通信是通过在处理器600上运行的电脑程序代码以及CANBus通信模块604而实现的，详见下文。
嵌入式通信模块606负责促成车辆通信模块310与主处理器308进行通信。在实施方式中，嵌入式通信模块606实现在车辆通信模块310与主处理器308之间的串行外设接口(SPI)通信。
图7显示流程图700，说明用于接收来自安装有非牵引电池组100的车辆的各种构件的信息的电脑程序代码的操作。流程图700的步骤在本发明的实施方式中特别有用，其中需要使用车辆通信模块310，以在短时间内接收大量不同的信息。如图7所示，流程图700包括五个步骤。
在步骤702中，将信息掩码应用到诸如CANBus通信模块604的硬件接收器上。该信息掩码允许特定信息（例如油门踏板位置信息）被接收到CANBus通信模块604的硬件或缓冲器605内。由在处理器600上运行的电脑程序代码来选择应用的信息掩码。
在实施方式中，当信息被接收到硬件接收器/缓冲器605内时，信息从硬件接收器/缓冲器605传输到软件缓冲器。传输信息的一个理由是，它在等待由处理器600来处理刚接收到的信息的同时，释放出硬件接收器/缓冲器605而用于接收另外的信息。
在步骤704中，检查并确定是否有信息在软件缓冲器内。在实施方式中，软件缓冲器是存储器602的一部分。如果信息存在，该信息在步骤708中被处理。如果当检查时在软件缓冲器内没有信息，则执行步骤706。
在步骤706中，需要一等待期，以允许信息被硬件接收器接收且传输到软件缓冲器。
在步骤708中，驻留在软件缓冲器内的信息被处理。信息例如是通过以下方式而被处理的：读取包含在信息内的数据值，且将数据值写入到为数据值预留的处理器600的特定存储器位置。包含在接收到的信息内的数据值的例子详见下文，且参见图12-17。
在步骤710中，选择下一个用于硬件接收器/缓冲器605的信息掩码。该选择过程是由在处理器600上运行的电脑程序代码来实现的。在选择信息掩码之后，将其在步骤702中用于硬件接收器/缓冲器605，且重复在流程图700中所示的过程。将不同的信息掩码应用到硬件接收器/缓冲器605能够使不同类型的信息被选择性地接收。
图8显示流程图800，说明用于将由硬件接收器接收到的信息传输给软件缓冲器的电脑程序代码的操作。如图8所示，流程图800有四个步骤。
在步骤802中，信息被接收在CANBus通信模块604的硬件缓冲器605中。该信息的接收将触发硬件中断。
在步骤804中，信息掩码被应用到硬件缓冲器605上，由此避免任何更多的信息被接收到硬件缓冲器605内。这是由在处理器600上运行的电脑程序代码来完成的，以避免在步骤802中接收到的信息在其可传输到软件缓冲器之前被覆盖。
在步骤806中，在步骤802中接收的信息被传输到软件缓冲器。在实施方式中，软件缓冲器是处理器600的存储器602的一部分。
在步骤808中，在作为步骤802的一部分而完成对中断例程的触发后，处理器600返回到其正常操作。
图9进一步显示根据本发明的一实施方式所述的充电控制模块312。如图9所示，充电控制模块312包括具有存储器900的处理器902、电压传感模块904、充电器控制模块906、以及控制信号模块908。
如本文中所述，充电控制模块312产生一信号，用于控制充电器320的输出电流。如下文所述并参见图12-17，在主处理器308上执行的电脑程序代码确定何时应对电池300充电。该确定结果例如作为充电器的开/关信号或充电器的启用/禁用信号而被提供给控制信号模块908。
在一实施方式中，当控制信号模块908接收到充电器“开”或充电器“启用”信号时，它启用充电器控制模块906，从而使充电器控制模块906可向充电器320提供信号，由此来控制充电器320的输出电流。当充电器320是发动机驱动的交流发电机时，充电器控制模块906向交流发电机输出励磁电流，由此确定充电器320产生多少电流。在另一实施方式中，充电器控制模块906可控制稳压器的输出，由此控制励磁电流，并由此控制交流发电机的输出电流。
在操作过程中，电压传感模块904监测电池300的电压，且当电池300在电池充电期间到达一预定的电压操作点时，确保充电器控制模块906降低和/或关闭/调节充电器320的输出电流。在一些实施方式中，电池300的电压可由BMS模块304来监测，而非使用电压传感模块904，如图9所示。
图10进一步显示根据本发明的一实施方式所述的BMS模块304。如图10所示，BMS模块304包括具有存储器1002的处理器1000、电池平衡模块1004、电池电压模块1006、电池温度模块1008、以及传送(TX)/接收(RX)模块1010。
BMS模块304监测电池300的电池单元301a-n的电压和温度，且将该信息提供给在使用传输/接收模块1010的非牵引电池控制器302的主处理器308上运行的电脑程序代码。电池单元301a-n的电压由电池电压模块1006来确定。电池单元301a-n的温度由电池温度模块1008来确定。非牵引电池控制器302使用电池电压和电池温度信息来确保电池300在指定的电压和温度范围内安全地运行。
BMS模块304负责维持电池300的电池平衡。这是通过使用电池平衡模块1004而实现的。在实施方式中，电池平衡模块1004可包括任何已知的有源或无源的电池平衡电路，例如顶平衡分流电阻。
在一实施方式中，电池平衡模块1004在运行于处理器1000上的电脑程序代码的控制之下工作。电脑程序代码使用由电池电压模块1006提供且储存在存储器1002中的电压信息，由此例如打开和关闭与电池平衡模块1004的顶平衡分流电阻关联的开关。
图11进一步显示根据本发明的一实施方式所述的数据记录模块306。数据记录模块306包括具有存储器1102的处理器1100、数据接入端口1104、以及嵌入式通信模块1106。
数据记录模块306允许用户存取所储存的电池组100及安装有其的车辆的操作和性能数据。操作和性能信息由数据记录模块306例如从主处理器308接收，且储存在存储器1102中。储存在存储器1102中的信息通过数据接入端口1104而从存储器1102中检索/读取。在实施方式中，数据存取端口1104可以是任何已知的输入/输出端口，例如USB端口。
图12显示根据本发明的一实施方式所述的在非牵引电池控制器302的处理器上运行的电脑程序代码是如何响应多个控制值而对电池300进行充电的。在实施方式中，如图12所示而使用四个控制值。
控制值1用于阻止电池300完全放电。在一实施方式中，当电池300放电到控制值1表示的水平时，接触器314被打开，以避免电池300进一步放电。控制值1例如可以是电池300的电压水平或电池300的充电状态水平。例如当安装有电池组100的车辆已停放达较长时间、且车辆中的有源负荷在车停放时从电池300中汲取电力时，在达到控制值1时打开接触器314是有用的。在实施方式中，优选选择控制值1，从而在电池300仍具有充分的储存电量来启动安装有电池组100的车辆的水平下，使接触器314打开。
当电池300的电压或充电状态在由控制值1和控制值2确定的范围内时，电池300在安装有电池组100的车辆的发动机运行的同时始终被充电。这样做是因为希望在电池300中维持最少量的储存能量，由此例如在车辆停放时以及在使用期之间发动机关闭时为车辆的非牵引负荷提供电力。
当电池300的电压或充电状态在由控制值2和控制值3确定的范围内时，电池300在安装有电池组100的车辆的发动机运行的同时被选择性地充电。选择性充电是为了提高安装有电池组100的车辆的燃油效率。关于如何对电池300进行选择性充电，详见下文并参见图13-17。
当电池300的电压或充电状态在由控制值3和控制值4确定的范围内时，用于对电池300充电的电流从控制值3或其附近的最大电流减小到控制水平4或其附近的无电流。发生在控制水平3与控制水平4之间的充电电流的减小可最大限度地延长电池300的寿命，并避免充电器320对电池300过充电。
图13显示流程图1300，说明根据本发明的一实施方式所述的用于调度程序线程的电脑程序代码的操作。
如图13所示，流程图1300有三个步骤。在步骤1302中，系统状态线程的电脑程序代码在运行。在步骤1304中，电池状态线程的电脑程序代码在运行。在步骤1306中，充电器状态线程的电脑程序代码在运行。有关这些电脑程序代码线程中每个的更多细节，详见下文。
图14是一流程图，进一步说明流程图1300的步骤1302的电脑程序代码。电脑程序代码根据本发明的一实施方式来确定系统状态。在如图14所示的流程图中有八个步骤。
在步骤1400中，得到电池300的电压。在一实施方式中，由BMS模块304的电池电压模块1006来得到电池电压，且储存在存储器1002中。储存在存储器1002中的电压值然后传输到主处理器308的存储器309。
在步骤1402中，得到电池组100的所有温度值。在实施方式中，这包括电池300的电池单元的温度以及电池均衡器322的温度，如果存在的话。电池300的电池单元的温度在一实施方式中由BMS模块304的电池温度模块1008获得，且储存在存储器1002中。这些温度值然后传输到主处理器308的存储器309。电池均衡器322的温度，如果存在的话，是由风扇控制模块502得到的，且在必要时用于开启和关闭风扇，以将电池均衡器322的温度维持在其指定的温度操作极限内。
在步骤1404中，获得与电池300的电池单元的平衡状态有关的数据。在实施方式中，该数据包括电池单元301a-n的电压以及开关的位置，且这些开关可控制用于平衡电池单元301a-n的分流电阻的操作。该数据由BMS模块304得到，且传输到主处理器308的存储器309。
在步骤1406中，得到安装有电池组100的车辆的状态数据。在实施方式中，该数据是通过解码由车辆通信模块310接收的CANBus信息而获得的。该数据例如包括车辆速度信息、发动机的RPM、车辆的油门踏板位置、车辆的燃油消耗率等等。该数据传输到主处理器308，且储存在存储器309中。
在步骤1408中，更新车辆状态变量。有关该步骤的更多细节详见下文，并参见图15。
在步骤1410中，确定安装有电池组100的车辆的点火开关是否接通。如果点火开关接通，控制传递到步骤1412。如果点火开关关闭，控制传递到步骤1414。
在步骤1412中，设定/启用点火开关接通状态变量。控制从步骤1412传递到步骤1400。
在步骤1414中，复位/禁用点火开关接通状态变量。控制从步骤1414传递到步骤1400。
图15是一流程图，进一步说明图14中的流程图的步骤1408的电脑程序代码。电脑程序代码根据本发明的一实施方式来确定车辆状态。如图15的流程图所示，有十二个步骤。
在步骤1500中，确定车辆的油门踏板是否已松开或被松开。如果车辆的油门踏板未松开或未被松开，控制传递到步骤1502。在步骤1502中，复位/禁用踏板松开状态变量。控制从步骤1502传递到步骤1508。如果车辆的油门踏板松开或被松开，控制传递到步骤1504。在步骤1504中，设定/启用踏板松开状态变量。控制从步骤1504传递到步骤1508。
在步骤1508中，确定车辆的发动机RPM值是否大于最小的RPM值。如果发动机RPM值不大于最小值，控制传递到步骤1506。在步骤1506中，复位/禁用RPM最小状态变量。控制从步骤1506传递到步骤1512。如果发动机RPM值大于最小值，控制传递到步骤1510。在步骤1510中，设定/启用RPM最小状态变量。控制从步骤1510传递到步骤1512。
在步骤1512中，确定车辆是否在移动。如果车辆未在移动，控制传递到步骤1514。在步骤1514中，复位/禁用车辆移动状态变量。控制从步骤1514传递到步骤1516。如果车辆在移动，控制传递到步骤1518。在步骤1518中，设定/启用车辆移动状态变量。控制从步骤1518传递到步骤1516。
在步骤1516中，确定车辆是否在减速。如果车辆未在减速，控制传递到步骤1522。在步骤1522中，复位/禁用减速状态变量。控制从步骤1522传递到步骤1500。如果车辆在减速，控制传递到步骤1520。在步骤1520中，设定/启用减速状态变量。控制从步骤1520传递到步骤1500。
在实施方式中，上文结合图15的流程图而描述的状态变量的值储存在主处理器308的存储器309中。
图16是一流程图，进一步说明流程图1300的步骤1304的电脑程序代码。电脑程序代码根据本发明的一实施方式来确定电池状态。流程图从步骤1600开始。
在步骤1600中，检查点火开关接通状态变量。如果复位/禁用该变量，控制传递到步骤1602。在步骤1602中，设定/启用未充电状态变量。控制从步骤1602传递到步骤1600。如果设定/启用点火开关接通状态变量，控制传递到步骤1604。
在步骤1604中，确定电池300的温度是否高于用于给电池300充电所指定的最低温度。如果温度高于该最低温度，控制传递到步骤1608。如果温度不高于该最低温度，控制传递到步骤1606。在步骤1606中，开启可选的冷天加热器来加热电池。控制从步骤1606传递到步骤1602。
在步骤1608中，确定电池控制值（例如电池电压和/或电池充电状态）是否小于控制值4(CV-4)。在步骤1608中，如果确定电池控制值小于控制值4，控制传递到步骤1616。如果电池控制值不小于控制值4，控制传递到步骤1610。在步骤1610中，设定/启用未充电状态变量，且控制传递到步骤1612。在步骤1612中，设定/启用错误状态变量，且控制传递到步骤1614。在步骤1614中，指示灯开启，且控制传递到步骤1600。
在步骤1616中，确定电池控制值是否大于控制值2(CV-2)。如果电池控制值不大于控制值2，控制传递到步骤1618。在步骤1618中，设定/启用选择充电状态变量，且控制传递到步骤1600。在步骤1616中，如果确定电池控制值不大于控制值2，控制传递到步骤1620。
在步骤1620中，确定电池控制值是否大于控制值1(CV-1)。如果电池控制值不大于控制值1，控制传递到步骤1622。在步骤1622中，设定/启用始终充电状态变量，且控制传递到步骤1600。在步骤1620中，如果确定电池控制值不大于控制值1，控制传递到步骤1624。
在步骤1624中，设定/启用未充电状态变量，且控制传递到步骤1626。在步骤1626中，打开接触器（例如图3中的接触器314），以避免车辆负荷对电池的进一步放电，且控制传递到步骤1628。在步骤1628中，开启指示灯。
图17是一流程图，进一步说明流程图1306的步骤1304的电脑程序代码。电脑程序代码根据本发明的一实施方式来确定充电器状态。流程图从步骤1700开始。
在步骤1700中，确定是否设定/启用点火开关接通状态变量。如果未设定/启用点火开关接通状态变量，控制传递到步骤1702。在步骤1702中，禁用充电器（例如充电器320）。如果确定在步骤1700中设定/启用点火开关接通状态变量，控制传递到步骤1704。
在步骤1704中，确定是否设定/启用RPM最小值状态变量。如果未设定/启用RPM最小值状态变量，控制传递到步骤1702。如果确定在步骤1700中设定/启用RPM最小值状态变量，控制传递到步骤1706。
在步骤1706中，确定是否设定/启用始终充电状态变量。如果未设定/启用始终充电状态变量，控制传递到步骤1708。如果确定在步骤1706中设定/启用始终充电状态变量，控制传递到步骤1714。
在步骤1708中，确定是否设定/启用选择充电状态变量。如果未设定/启用选择充电状态变量，控制传递到步骤1702。如果确定在步骤1708中设定/启用选择充电状态变量，控制传递到步骤1710。
在步骤1710中，确定是否设定/启用踏板松开状态变量。如果未设定/启用踏板松开状态变量，控制传递到步骤1702。如果确定在步骤1710中设定/启用踏板松开状态变量，控制传递到步骤1712。
在步骤1712中，确定是否设定/启用减速状态变量。如果未设定/启用减速状态变量，控制传递到步骤1702。如果确定在步骤1712中设定/启用减速状态变量，控制传递到步骤1714。
在步骤1714中，启用充电器，以便可对电池（例如电池300）充电。如相关领域的技术人员可以理解的，在本文的描述中，只有在本文描述的情况下启用充电器，才可提高安装有电池组100的车辆的总燃油效率。燃油效率的提高例如是由于车辆只在其高效使用燃油时被充电，而在低效使用燃油时不充电，除非需要充电而继续为车辆负荷提供电力。在此描述的充电也捕获了一些车辆的动量能量，且使用该能量来为电池充电，否则该能量将通过车辆的制动器而作为热量被耗散掉。
图18A-C显示如何可将根据本发明的一实施方式所述的非牵引电池组100安装到公交车102中。
如图18A所示，电池组100安装在公交车102一侧上的电池托盘1802内。电池托盘1802位于公交车102的电池检修门1800之后。在实施方式中，电池托盘1802是当电池组100被改装到公交车中时持有公交车的原装电池的一托盘。一旦电池组100被安装在电池托盘1802上，公交车的电池电力电缆1804就连接到电池组100的电池端子1806上。
除了将电池电力电缆1804连接到电池组100的终端外，另外两个连接也必须作为电池组安装过程的一部分。这两个连接将非牵引电池控制器302连接到公交车的交流发电机励磁绕组和公交车的车辆通信总线（例如CANBus电路）上。
图18B显示公交车102的交流发电机1810。交流发电机1810位于发动机舱检修门1808之后的发动机舱1809内。交流发电机1810用于为电池组100的电池300充电。在实施方式中，交流发电机1810的励磁绕组如本文所述是通过充电控制模块312而被选择性地通电的。这样，充电控制模块与交流发电机的励磁绕组连接，以控制电池组100的电池300何时被充电。
图18C显示公交车102的CANBus通信电路（即车辆通信总线）的端点连接器1812。在实施方式中，端点连接器是公交车102的风扇单元1816的一部分，且它与非牵引电池控制器302的车辆通信模块310连接。这使得车辆通信模块310能够接收关于公交车102的数据，如本文所述。
如相关领域的技术人员可以理解的，在本文的描述中，本发明的各种特征可通过使用处理硬件、固件、软件和/或其组合来实现，例如专用集成电路(ASIC)。使用硬件、固件和/或软件来实施这些特征对于相关领域技术人员而言是显而易见的。此外，虽然已在上文中描述了本发明的各种实施方式，但应理解的是，它们是通过实施例而非限制的方式给出的。对相关领域技术人员显而易见的是，可在其中做出各种变化而无需脱离本发明的范围。
如本领域技术人员所理解的那样，本发明的各个方面可体现为系统、方法或电脑程序产品。因此，本发明的各个方面可采取以下形式：完全硬件实施方式，完全软件实施方式（包括固件、驻留软件、微代码等），或在本文中一般均可被称为“电路”、“模块”或“系统”的结合有软件和硬件方面的实施方式。此外，本发明可采取电脑程序产品的形式，其体现在在介质中体现为具有电脑可用程序代码的表达式的任何有形介质中。
可使用一或多个电脑可用或电脑可读介质的任何组合。电脑可用或电脑可读介质可以是但例如不局限于电子、磁、光、电磁、红外线或半导体的系统、装置、设备或传播介质。有关电脑可读介质的更多具体例子可包括如下：具有一或多个导线的电连接，便携式电脑磁盘，硬盘，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编程只读存储器（EPROM或闪存），光纤，便携式光盘只读存储器(CDROM)，光存储设备，诸如那些支持因特网或内联网的传输介质的传输介质，或磁存储设备。
值得注意的是，电脑可用或电脑可读介质甚至可以是纸或其他适当的在其上印刷有程序的介质，这是因为程序可通过例如纸或其他介质的光学扫描而以电子方式获得，然后，如果必要的话，编译、解释或以其它合适的方式进行处理，之后储存在电脑存储器中。在本发明的上下文中，电脑可用或电脑可读介质可以是任何可包含、储存、通信、传播或传输程序的介质，该程序被指令执行系统、处理器、装置或设备所使用或与它们相结合。电脑可用介质可包括通过在基带中或作为载波的一部分的方式而体现有电脑可用程序代码的传播数据信号。电脑可用程序代码可通过任何适当的介质而被传输，所述介质包括但不局限于无线、导线、光纤电缆或射频。
可采用一或多个编程语言的任何组合来编写用于执行本发明的实施方式的操作的电脑程序代码，包括诸如Java、Smalltalk、C++的面向对象的编程语言、以及诸如C编程语言或类似编程语言的常规过程编程语言。程序代码可通过以下方式而被执行：完全在用户电脑上，部分在用户电脑上，作为独立的软件包，部分在用户电脑上，部分在远程电脑上，或完全在远程电脑或服务器上。在后一种情况下，远程电脑可通过包括局域网(LAN)或广域网(WAN)在内的任何类型的网络而连接到用户电脑上，或可连接到外部电脑上（例如通过使用因特网服务提供商的因特网而建立连接）。
通过结合根据本发明实施方式所述的方法、装置（系统）和电脑程序产品的流程图和/或方框图，在本文中描述了本发明的各个方面。应当理解的是，可通过电脑程序指令来执行流程图和/或方框图中的每个方框、以及流程图和/或方框图中方框的组合。
这些电脑程序指令可提供给通用电脑、专用电脑的处理器或其他可编程数据处理装置，以生产机器，从而使这些通过电脑或其他可编程数据处理装置的处理器而执行的指令可创建一种用于执行在流程图和/或方框图的一或多个方框中指定的功能/动作的方法。这些电脑程序指令也可储存在一电脑可读介质中，该电脑可读介质可指示电脑或其他可编程数据处理装置以特定的方式而起作用，从而使储存在电脑可读介质中的指令产生出一种制品，该制品包括用于执行在流程图和/或方框图的一或多个方框中指定的功能/动作的指令装置。
电脑程序指令也可加载到电脑或其他可编程数据处理装置上，从而在电脑或其他可编程装置上执行一序列的操作步骤，由此产生电脑执行过程，从而使这些在电脑或其他可编程装置上执行的指令提供用于执行在流程图和/或方框图的一或多个方框中指定的功能/动作的过程。
现参见附图尤其是图19，该图提供了在其中可实现说明性实施方式的数据处理环境示例图。应当理解的是，图19只提供了一种实例方式的示意图，而不旨在暗示对在其中可实施不同实施方式的环境的任何限制。可对所描述的环境做出许多修改。
现在参见图19，其中根据本发明而描绘了数据处理系统的方框图。在该说明性实施例中，数据处理系统2200包括提供处理器单元2204之间通信的通信结构2202、存储器2206、永续性储存体2208、通信单元2210、输入/输出(I/O)单元2212、以及显示器2214。
处理器单元2204用于执行可加载到存储器2206内的软件的指令。处理器单元2204可以是多个处理器、多处理器芯或一些其他类型的处理器，这取决于特定的实施情况。如本文中关于一项目所使用的数字是指一或多个项目。进而，可通过使用在其中的单一芯片上存在有主处理器和辅助处理器的多个异类处理器系统，来实现处理器单元2204。如另一说明性实施例所述，处理器单元2204可以是包括有相同类型的多个处理器的对称多处理器系统。
存储器2206和永续性储存体2208是存储设备2216的实施例。存储设备是任何能够储存信息的硬件，该信息例如是指但不限于数据、以功能形式存在的程序代码、以及/或在临时基础和/或永久基础上的其他适当信息。在这些实施例中的存储器2206例如可以是随机存取存储器或任何其他适当的挥发性或非挥发性存储设备。永续性储存体2208可采用各种形式，这取决于特定的实施情况。
例如，永续性储存体2208可包括一或多个构件或装置，例如硬盘、闪存、可擦写光盘、可擦写磁带、或一些上述的组合。永续性储存体2208所使用的介质也可以是可移动的。例如，移动硬盘可用作永续性储存体2208。
在这些实施例中的通信单元2210用于与其他数据处理系统或装置的通信。在这些实施例中，通信单元2210可以是一网络接口卡。通信单元2210可通过使用物理和无线通信链路中的一或二者而提供通信。
输入/输出单元2212允许通过可连接到数据处理系统2200的其他装置而输入和输出数据。例如，输入/输出单元2212可通过键盘、鼠标和/或一些其他适当的输入装置而向用户输入提供连接。进而，输入/输出单元2212可将输出发送到打印机。显示器2214提供一种向用户显示信息的机制。
用于操作系统、应用程序和/或程序的指令可位于存储设备2216中，且存储设备2216通过通信结构2202而与处理器单元2204进行通信。在这些说明性实施例中，指令位于永续性储存体2208上的功能表中。这些指令可加载到存储器2206中，以便由处理器单元2204来执行。可由处理器单元2204通过使用电脑执行指令而执行不同实施方式的过程，且所述电脑执行指令可位于诸如存储器2206的存储器中。
这些指令是指可由处理器单元2204内的处理器读取和执行的电脑程序代码、电脑可用程序代码或电脑可读程序代码。不同实施方式中的程序代码可体现在诸如存储器2206或永续性储存体2208的不同的物理或电脑可读存储介质上。
程序代码2218以功能形式位于电脑可读介质2220上，电脑可读介质2220可选择性移动，且可加载或传输到数据处理系统2200而由处理器单元2204来执行。程序代码2218和电脑可读介质2220在这些实施例中形成电脑程序产品2222。在一实施例中，可读电脑介质2220可以是电脑可读存储介质2224或电脑可读信号介质2226。电脑可读存储介质2224例如可包括插入或放置到作为永续性储存体2208的一部分的驱动器或其他装置内的光盘或磁盘，用于传输到作为永续性储存体2208的一部分的诸如硬盘驱动器的存储设备上。电脑可读存储介质2224也可采用诸如硬盘驱动器、拇指驱动器、或闪存的永续性储存体的形式，且与数据处理系统2200连接。在一些情况下，电脑可读存储介质2224不可从数据处理系统2200中移走。在这些说明性实施例中，电脑可读存储介质2224是一非临时性电脑可读存储介质。
或者，程序代码2218可传输到使用电脑可读信号介质2226的数据处理系统2200。电脑可读信号介质2226例如可以是包含程序代码2218的传播数据信号。例如，电脑可读信号介质2226可以是电磁信号、光学信号、以及/或任何其他适当类型的信号。这些信号可通过通信链路而传输，例如无线通信链路、光纤电缆、同轴电缆、导线、以及/或任何其他适当类型的通信链路。换言之，在说明性实施例中的通信链路和/或连接可以是物理的和/或无线的。
在一些实施方式中，程序代码2218可在网络上通过电脑可读信号介质2226而从另一设备或数据处理系统下载到永续性储存体2208，以在数据处理系统2200内使用。例如，储存在服务器数据处理系统中的电脑可读存储介质内的程序代码可通过网络而从服务器下载到数据处理系统2200。提供程序代码2218的数据处理系统可以是服务器电脑、客户端电脑、或一些能够储存和传输程序代码2218的其他设备。
所述用于数据处理系统2200的不同构件并不旨在对可实现不同实施方式的方式提供架构限制。可在数据处理系统中实现不同的优选实施方式，所述数据处理系统包括除了那些用于举例说明数据处理系统2200的构件以外的构件、或代替这些构件的构件。可由所示的说明性实施例通过变体而得到图19所示的其他构件。可通过使用能够运行程序代码的任何硬件设备或系统来实现不同的实施方式。在一实施例中，数据处理系统可包括集成有无机构件的有机构件，以及/或可完全由除人类之外的有机构件组成。例如，存储设备可包括有机半导体。
在另一实施例中，在数据处理系统2200中的存储设备可以是可储存数据的任何硬件装置。存储器2206、永续性储存体2208和电脑可读介质2220是以实体形式存在的存储设备的实施例。
在另一实施例中，可使用总线系统来实现通信结构2202，且可包括一或多个总线，例如系统总线或输入/输出总线。当然，可通过使用任何适当类型的结构来实现总线系统，所述结构在附接到总线系统的不同构件或设备之间提供数据传输。此外，通信单元可包括一或多个用于传输和接收数据的设备，例如调制解调器或网络适配器。进而，存储器例如可以是存储器2206或高速缓存，例如那些在可存在于通信结构2202中的接口和存储器控制器中心内所使用的。
应理解的是，本文中除总结和摘要部分之外对本发明所作的详细描述旨在解释权利要求。总结和摘要部分可阐述本发明的如本发明人所设想的一或多个而非所有的示例性实施方式。

Claims (20)

1.一种非牵引电池控制器，包括：
主处理器；
耦合到所述主处理器的电池管理模块；
耦合到所述主处理器的车辆通信模块；
耦合到所述主处理器的充电控制模块；
耦合到所述主处理器的存储器；以及
储存在所述存储器中的电脑程序代码，其中，在操作期间：
当所述车辆通信模块向所述主处理器发送信号以告知车辆的发动机正在运行、以及所述电池管理模块向所述主处理器发送信号以告知连接的电池的状态值低于第一控制值时，所述电脑程序代码使得所述主处理器向所述充电控制模块发送信号以指示其始终对连接的电池进行充电，以及
当所述车辆通信模块向所述主处理器发送信号以告知所述车辆的所述发动机正在运行、以及所述电池管理模块向所述主处理器发送信号以告知连接的电池的状态值在第一控制值与第二控制值之间时，所述电脑程序代码使得所述主处理器向所述充电控制模块发送信号以指示其选择性地对连接的电池进行充电。
2.根据权利要求1所述的非牵引电池控制器，其中，所述第一控制值和所述第二控制值是电池电压值。
3.根据权利要求1所述的非牵引电池控制器，其中，所述第一控制值和所述第二控制值是电池充电状态值。
4.根据权利要求1所述的非牵引电池控制器，其中，当所述车辆通信模块向所述主处理器发送信号以告知所述车辆在移动时，所述电脑程序代码使得所述主处理器向所述充电控制模块发送信号以指示其选择性地对连接的电池进行充电。
5.根据权利要求1所述的非牵引电池控制器，其中，当所述车辆通信模块向所述主处理器发送信号以告知所述车辆的发动机正在以高于第一转速值的转速运行着时，所述电脑程序代码使得所述主处理器向所述充电控制模块发送信号以指示其选择性地对连接的电池进行充电。
6.根据权利要求1所述的非牵引电池控制器，其中，当所述电池管理模块向所述主处理器发送信号以告知连接的电池的状态值高于第三控制值时，所述电脑程序代码使得所述主处理器向所述充电控制模块发送信号以指示其不对连接的电池进行充电。
7.根据权利要求1所述的非牵引电池控制器，其中，当所述电池管理模块向所述主处理器发送信号以告知所述电池的电池单元的电压低于欠电压保护值时，所述电脑程序代码使得所述主处理器向接触器发送信号以指示其打开。
8.根据权利要求1所述的非牵引电池控制器，其中，当所述电池管理模块向所述主处理器发送信号以告知所述电池的电池单元的电压高于过电压保护值时，所述电脑程序代码使得所述主处理器向接触器发送信号以指示其打开。
9.根据权利要求1所述的非牵引电池控制器，其中，所述充电控制模块产生脉冲宽度调制信号，用于控制交流发电机的功率输出。
10.根据权利要求1所述的非牵引电池控制器，其中，所述车辆通信模块解码与所述车辆的油门踏板的位置有关的信息。
11.一种用于车辆的非牵引电池组，包括：
主处理器；
耦合到所述主处理器的电池管理模块；
耦合到所述电池管理模块的电池；
耦合到所述主处理器的车辆通信模块；
耦合到所述主处理器的充电控制模块；
耦合到所述主处理器的存储器；以及
储存在所述存储器中的电脑程序代码，其中，在操作期间：
当所述车辆通信模块向所述主处理器发送信号以告知车辆的发动机正在运行、以及所述电池管理模块向所述主处理器发送信号以告知所述电池的状态值低于第一控制值时，所述电脑程序代码使得所述主处理器向所述充电控制模块发送信号以指示其始终对所述电池进行充电，以及
当所述车辆通信模块向所述主处理器发送信号以告知所述车辆的发动机正在运行、以及所述电池管理模块向所述主处理器发送信号以告知所述电池的状态值在第一控制值与第二控制值之间时，所述电脑程序代码使得所述主处理器向所述充电控制模块发送信号以指示其选择性地对所述电池进行充电。
12.根据权利要求11所述的非牵引电池组，其中，所述第一控制值和所述第二控制值是电池电压值。
13.根据权利要求11所述的非牵引电池组，其中，当所述车辆通信模块向所述主处理器发送信号以告知所述车辆在移动时，所述电脑程序代码使得所述主处理器向所述充电控制模块发送信号以指示其选择性地对所述电池进行充电。
14.根据权利要求11所述的非牵引电池组，其中，当所述车辆通信模块向所述主处理器发送信号以告知所述车辆的发动机正在以高于第一转速值的转速运行着时，所述电脑程序代码使得所述主处理器向所述充电控制模块发送信号以指示其选择性地对所述电池进行充电。
15.根据权利要求11所述的非牵引电池组，其中，所述车辆通信模块解码与所述车辆的油门踏板的位置有关的信息。
16.一种车辆，包括：
发动机；
耦合到发动机的交流发电机；以及
耦合到所述交流发电机的非牵引电池组，其中，所述非牵引电池组包括：
主处理器；
耦合到所述主处理器的电池管理模块；
耦合到所述电池管理模块的电池；
耦合到所述主处理器的车辆通信模块；
耦合到所述主处理器的充电控制模块；
耦合到所述主处理器的存储器；以及
储存在所述存储器中的电脑程序代码，其中，在操作期间：
当所述车辆通信模块向所述主处理器发送信号以告知所述车辆的发动机正在运行、以及所述电池管理模块向所述主处理器发送信号以告知所述电池的状态值低于第一控制值时，所述电脑程序代码使得所述主处理器向所述充电控制模块发送信号以指示其始终对所述电池进行充电，以及
当所述车辆通信模块向所述主处理器发送信号以告知所述车辆的发动机正在运行、以及所述电池管理模块向所述主处理器发送信号以告知所述电池的状态值在第一控制值与第二控制值之间时，所述电脑程序代码使得所述主处理器向所述充电控制模块发送信号以指示其选择性地对所述电池进行充电。
17.根据权利要求16所述的车辆，其中，所述第一控制值和所述第二控制值是电池电压值。
18.根据权利要求16所述的车辆，其中，当所述车辆通信模块向所述主处理器发送信号以告知所述车辆在移动时，所述电脑程序代码使得所述主处理器向所述充电控制模块发送信号以指示其选择性地对所述电池进行充电。
19.根据权利要求16所述的车辆，其中，当所述车辆通信模块向所述主处理器发送信号以告知所述车辆的发动机正在以高于第一转速值的转速运行着时，所述电脑程序代码使得所述主处理器向所述充电控制模块发送信号以指示其选择性地对所述电池进行充电。
20.根据权利要求16所述的车辆，其中，所述车辆通信模块解码与所述车辆的油门踏板的位置有关的信息。
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