CN104052098A - 对车辆的电池单元中的功率流的控制 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种车辆以及对车辆的电池单元中的功率流的控制。所述车辆包括用于向车辆提供推进能量的高压牵引电池。电池控制模块控制电池的操作，并且还指令进行电池的电池单元的电池单元平衡或电池单元之间的电池单元平衡，以保持流过多个单元的电量的相对均衡。电池控制模块与车辆中的交互显示屏或者车外的通信装置通信。用户可定义车辆进入休眠模式的时间段。在休眠模式期间，电池控制模块禁止电池中的电池单元平衡。当用户定义时间段的到期时，电池控制模块启用电池单元平衡。

Description

对车辆的电池单元中的功率流的控制

技术领域

本公开总体上涉及控制具有高压牵引电池的车辆中的电池单元平衡。

背景技术

混合动力车辆（HEV）可由发动机和牵引电池推进。插电式混合动力车辆（PHEV）包括可通过电连接到外部电源进行充电的牵引电池。纯电动车辆（BEV）不包括发动机，并且仅由牵引电池推进。HEV、PHEV和BEV是至少部分地由牵引电池推进的车辆的三个示例。在这些应用中，牵引电池可包括具有独立的电池单元的电池组，独立的电池单元在操作期间充电和放电。在电池单元平衡操作期间，牵引电池还可从电池单元放出电能并在电池单元之间传递电能。

发明内容

根据一个实施例，提供了一种用于控制纯电动车辆中的电池单元平衡的系统。所述系统包括具有多个电池单元的电池组、电机、用户界面和至少一个控制器。电机被构造为将来自电池组的电能转换成车辆的动力。用户界面被设置在车辆内。所述至少一个控制器与电池组和用户界面通信。所述至少一个控制器被编程为（i）向用户界面提供交互式日历，以便用户输入开始时刻和结束时刻，（ii）当车辆在开始时刻和结束时刻之间的时间段内熄火时，禁止电池单元平衡，（iii）在结束时刻之后，指令进行电池单元平衡。

根据另一实施例，一种车辆包括具有多个电池单元的电池组、电机和至少一个控制器。电机被构造为将来自电池组的电能转换成车辆的动力。所述至少一个控制器被编程为在用户定义时间段内禁止电池单元平衡。所述至少一个控制器还被编程为响应于用户定义时间段的到期，指令进行电池单元平衡。

根据又一实施例，提供了一种在具有高压牵引电池的车辆中控制电池单元平衡功能的方法。所述方法包括在用户定义时间段内禁止高压牵引电池中的电池单元平衡。所述方法还包括响应于用户定义时间段的到期，在禁止阶段之后，随后启用电池单元平衡。所述方法还包括在用户界面上显示日历，其中，用户定义时间段由用户在用户界面上的日历上选择的开始日期和结束日期来定义。

所述用户界面安装在车辆中。所述用户界面是能够向车辆无线地传达开始日期和结束日期的移动通信装置的一部分。

所述方法还包括在用户界面上显示多个时间，其中，用户定义时间段由用户在用户界面上选择的开始时间和结束时间来定义。所述用户界面安装在车辆中。所述用户界面是能够向车辆无线地传送开始时间和结束时间的移动通信装置的一部分。

附图说明

图1是具有牵引电池和关联的控制模块的车辆的示意图；

图2是图1中的车辆的用户界面的正视图；

图3是与车辆通信的遥控钥匙的说明性的硬件示图；

图4是与车辆通信的移动通信装置的说明性的硬件示图；

图5是示出被编程到车辆的控制器中来控制车辆的电池单元平衡功能的算法的流程图。

具体实施方式

在此描述了本公开的实施例。然而，应该理解的是，所公开的实施例仅仅是示例，并且其它的实施例可采用多种和替代的形式。附图不一定按比例绘制；可夸大或最小化一些特征以示出特定组件的细节。因此，在此公开的具体结构和功能性细节不应解释为限制，而仅仅作为用于教导本领域的技术人员以多种形式使用本发明的代表性基础。如本领域的普通技术人员将理解的是，参照任一附图所描述和示出的多个特征可以与在一个或者更多个其他的附图中示出的特征相结合，以产生没有被明确地示出或描述的实施例。所示出的特征的结合提供用于典型应用的代表性实施例。然而，与本公开的教导一致的特征的各种组合和修改会被期望用于特定的应用或实施。

参照图1，提供了一种车辆10。车辆10可以是具有能够向车辆提供推进力的发动机和电机的混合动力车辆（HEV）、能够连接到外部电源进行充电的插电式混合动力车辆(PHEV)、不具有发动机并仅由高压电池推进的纯电动车辆(BEV)或者任何其它至少部分地由牵引电池或电池系统12推进的车辆。电池系统12电连接到电机或者电动机/发电机（M/G）14。例如，M/G14可通过从发动机（未示出）接收扭矩或者通过再生制动从车轮16接收扭矩而作为发电机操作。可选择地，M/G14可作为电动机操作。即，M/G14可将来自电池系统12的存储的电能转换成使车轮16运动的机械动力。

电池系统12可包括具有多个单独的电池单元20的电池组18。如将会进一步讨论的，每个电池单元20可分别充电或放电。每个电池单元20通过开关24串联连接到各自的电阻器22。在其它示例中，电池单元20可并联连接到一个或者更多个电阻器22。其它布置也是可以的。开关24可选择性地打开或者闭合以完成电池单元20和它们各自的电阻器22之间的电连接。应该理解的是，开关24可以是接触器或机械开关，或者开关24可以是固态电子开关（诸如晶体管）。

车辆10还包括用于控制电池系统12的电池控制模块（BCM）26、用于控制BCM26的车辆系统控制器（VSC）28和车辆10内的其它控制器（未示出）。所提到的BCM26或“控制器”可以指车辆10中的一个或者更多个可直接地或间接地控制电池系统12的控制器。BCM26可指令电池系统12从M/G14或者车辆10外部的电源接收电流进行充电，以向M/G14提供用于推进的电流，或者通过电阻器22放出电流以进行放电或电池单元平衡，如下面将要讨论的。BCM26还可监控或调节电池组18中的单独的电池单元20的相对充电量。

BCM26可保持电池单元20中的荷电状态（“SOC”）的平衡或相对均衡。这可被称为电池单元平衡。例如，可通过将能量从一个电池单元20转移到另一个电池单元20实现电池单元平衡，或者通过消耗电池单元20中的能量，使得电池单元20在随后由于操作而进行充电或放电之前达到一个共同的电压（common voltage）。传感器（未示出）可电连接到各自的个体电池单元，并直接由附着的电池单元供电。根据电池单元平衡的需要，传感器将分别附着的电池单元的SOC作为输入传送给BCM26。

在电池单元平衡的一个实施例中，BCM26通过附着到电池单元20中的一个或者更多个电池单元的传感器检测最小SOC。最小SOC表示电池组18中具有最低的SOC的一个电池单元的SOC。随后，通过关闭其各自的开关24或者其它公知的放电方法对电池组18中的其它电池单元20进行放电，直到每个电池单元20均具有基本等于最小SOC的各自的SOC。在电池单元平衡的另一实施例中，指令电量从至少一个电池单元20转移到具有最小SOC的电池单元中。

作为一个示例，BCM26可指令所有的电池单元20放电而达到最小SOC，以实现电池单元平衡。在另一示例中，BCM26可指令电池单元20中的选择组进行放电。在又一示例中，BCM26可指令电池单元20中的一个或者更多个通过有线电路将存储的电量转移给其它的具有较低SOC的电池单元20中，使得电能在电池单元20之间平衡。用于电池单元平衡的其它系统也是可以预想到的。

可自动地产生用于启动电池系统12的电池单元平衡的触发条件。例如，响应于相对于其它电池单元的高的SOC，BCM26可指令关闭开关24以使特定的电池单元20进行放电或消耗。如果BCM26检测一个或者更多个电池单元20高于阈值的明显的过量荷电（例如，高于100%荷电状态的荷电量），可出现另一触发条件。然后，BCM26可指令那些电池单元20进行相应地放电。当BCM26确定有必要启动一个或者更多个电池单元20的电池单元平衡功能时，可预期其它自动的触发条件。

当包括高压电池或电池系统12的车辆10熄火（例如通过点火开关断开（key-OFF）事件）时，车辆10的BCM26可继续指令进行电池单元平衡功能和其它的电池消耗指令。当车辆10熄火时，BCM26可利用现有的电池电量并对电池单元20之间的相对SOC进行连续或者间隔的检查，指令电池单元平衡功能保持电池系统12的电池单元20之间的相对均衡。在车辆停用的长时间段内，这些功能不必要地造成浪费。例如，如果当车辆10的用户长时间（例如，在假期期间）离开时，车辆10保持熄火，则电池系统12可具有明显低于用户最后一次使车辆10运行时的SOC。这直接影响当车辆下一次被起动时车辆10内的可用电力。另外，在不启用车辆的长时间期间，保持插入外部电源的PHEV中，所浪费的能量可从外部电源提取到车辆10中，以保持电池单元平衡功能。

根据本公开中的各种实施例，提供了一种系统、方法和控制器，所述系统、方法和控制器用于在不启用的长时间期间，禁止电池单元平衡功能和其它电池消耗事件。

参照图2，提供了一种用户界面32。在这一说明性实施例中，用户界面32设置在资讯系统内，资讯系统被安装到车辆10的乘客舱的仪表板区域34。用户界面32可包括发光二极管（LED）屏幕、等离子屏幕、有机发光二极管（OLED）屏幕，或者其它此类显示屏。用户界面32还可以是触摸屏，使得用户可通过触摸屏幕来选择呈现给用户的选项和信息。所述屏幕电连接到控制模块（例如，BCM26、VSC28），以基于用户做出的选择来指令进行动作。

可在车辆10的用户界面32上设置假期模式或休眠模式。例如，在用户选择选项将车辆设置在假期模式的情况下，用户界面32可利用日历和/或钟表来提示用户。然后，用户可设置开始日期和结束日期，和/或任一天的开始时间和结束时间。开始日期和时间、结束日期和时间可被统称为开始时刻和结束时刻。开始时刻和结束时刻之间的时间段定义车辆10将自动进入假期模式的用户选择时间段。在假期模式下，BCM26禁止或以其它方式不允许电池单元平衡的指令进行。这样，用户可定义不期望发生车辆10的操作的预定的、用户定义时间段。在这一时间段结束时，BCM26可启用如前面所述的电池单元平衡功能。因此，当用户在用户定义的结束时刻之后到达车辆10时，在与车辆10没有设置假期模式相比电池系统12保持较高的SOC时的状态下电池单元20被适当地平衡。

在一个实施例中，用户可以不为每个具体的假期模式直接输入开始时刻和结束时刻。作为示例，车辆10可配备有全球定位系统（GPS）。基于车辆在一个位置的时间超过预定的时间（例如，一天），BCM26可指令进入假期模式并禁止电池单元平衡。这一实施例还可与已知的调度软件（learnedscheduling software）结合，在该调度软件中，车辆可确定用户采取的驾驶模式，当车辆的控制器估算用户将于数小时（或数天）的时间内不会启用他的车辆时禁止电池单元平衡。

用户定义时间段可被远程地输入到车辆10的控制器内（而不是直接输入到车辆的用户界面32中）。参照图3，可通过遥控钥匙38设置所述时间段。遥控钥匙38被编程为无线地与安装在车辆10内的接收器40通信，接收器40电连接到BCM26。例如，用户可以数次按下遥控钥匙38上的锁定/解锁按钮42，以设置假期模式的开始时刻。然后，启用假期模式并禁止电池单元平衡。由于还没设置假期模式的结束时刻，所以那时用户定义时间段是无期限的。用户可随后返回车辆10并数次按下锁定/解锁按钮42，以启用结束时刻，结束假期模式并使车辆利用电池单元平衡。

除了按下锁定/解锁按钮42使假期模式失效外，点火开关接通（key-ON）事件也可以结束假期模式。在这样的实施例中，当车辆10处于假期模式并且电池单元平衡被禁止时，用户可转动钥匙或采用其他的方式来启用车辆，这设置结束时刻并结束电池单元平衡的禁止。然后，在车辆10推进之前或推进期间，BCM26可启用电池单元平衡。

参照图4，假期模式的时间段可从移动通信装置46（诸如远离车辆10的移动电话或计算机）被远程地设置。移动通信装置46可与收发器48或者另一个安装到车辆10的移动通信装置无线地通信。接收器/收发器48或者另外的移动通信装置接收由远程的移动通信装置46设置的用户定义时间段。移动通信装置46可包括类似的日历和时间显示器，类似于车辆中的用户界面32的日历和时间显示器。用户可设置开始日期、结束日期、开始时间和/或结束时间，以定义所述时间段。所述时间段通过蜂窝数据网络无线地传送给接收器/收发器48，或者直接传送给车辆10的接收器/收发器48。接收器/收发器48将用户定义时间段传送给BCM26，根据前面描述的方法，在所述时间段的时长内，BCM26禁止电池系统12中的电池单元平衡功能。

应该理解的是，移动通信装置46可以是通过现有的蜂窝网络50将所述时间段传送给接收器/收发器48的移动电话。可选择地，根据公知的方法，移动通信装置46可以是通过与接收器/收发器48无线通信的因特网传送所述时间段的计算机。

参照图5，示出了一种方法或算法100。算法100可被编程到BCM26或者车辆10内的其它控制器中。在操作102中，BCM26接收来自用户的请求，该请求指示用户期望设置电池单元平衡功能被禁用的休眠或假期模式。根据前面所描述的方法，操作102可由用户经通过用户界面32、通过移动通信装置46，滚动菜单或者通过按下遥控钥匙38上的按钮42而被启动。

在操作104中，响应于设置休眠模式的请求，为用户显示开始和/或结束时刻。所述开始和/或结束时刻可以是日历、日期列表、钟表、时间列表等的形式。所述开始和/或结束时刻可被显示在用户界面32、移动通信装置46或者与车辆10的控制器通信的任何合适的装置上。当然，在实施例（诸如图3中示出的一个实施例）中，如果用户从遥控钥匙38设置开始时刻，则可以不需要操作104。

在操作106中，BCM26或者其它控制器从上述装置接收所述开始时刻。类似于操作106，在操作108中，BCM26或者其它的控制器从上述装置的接收结束时刻。

在操作110中，响应于等于开始时刻的时间/日期，电池单元平衡功能被禁止。在操作112中示出，电池单元平衡在开始时刻时被禁止，并且在结束时刻的时间/日期以前不可用。

应该理解的是，按照上面描述的实施例，在禁止电池单元平衡之前，可不必接收结束时刻。例如，如果用户设置了休眠模式的开始时刻而没有设置结束时刻，则车辆会持续地禁止电池单元平衡。直到接收了结束时刻并且与电池单元平衡被禁止的当前日期/时间相匹配。在一个实施例中，用户从遥控钥匙38设置开始时间，启动电池单元平衡禁止，直到点火开关接通事件或者通过钥匙38采取其它动作BCM26才启用电池单元平衡。因此，操作102-112的具体的布置并非为了限制也不是必须的，而是仅仅是示例性的。

在此所公开的过程、方法或者算法可传送到可包括任何现有的可编程电子控制单元或者专用电子控制单元的处理装置、控制器或者计算机/通过所述处理装置、控制器或者计算机来实现。类似地，所述过程、方法或者算法可以以多种形式被存储为可由控制器或者计算机执行的数据和指令，所述数据和指令包括（但不限于）永久地存储在不可写的存储介质（诸如ROM装置）上的信息和可变地存储在可写入的存储介质（诸如软盘、磁数据带存储器、CD、RAM装置以及其它磁性介质和光学介质）上的信息。所述过程、方法或者算法还可以在软件可执行对象中实现。可选择地，所述过程、方法或者算法可以整体或部分利用合适的硬件组件（诸如专用集成电路（ASIC）、现场可编程门阵列（FPGA）、状态机、控制器）或任意其它硬件组件或装置、或者硬件、软件和固件组件的组合而实现。

虽然上面描述了示例性实施例，但是并非旨在使这些实施例描述权利要求涵盖的全部可能的形式。在说明书中使用的词语是描述性的而非限制性的词语，并且应理解的是，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可作出各种改变。如前面所述，不同实施例的特征可结合，以形成本发明的可能没有明确描述或示出的进一步的实施例。虽然不同的实施例可描述为相对于一个或更多个期望的特性，提供优势或优先于其他实施例或者现有技术实施方式，但是本领域的普通技术人员应该意识到，根据具体应用和实施方式，一个或更多个特征或特性可以进行折衷以实现期望的整体系统属性。这些属性可包括（但不限于）成本、强度、耐久性、寿命周期成本、市场性、外观、包装、尺寸、可维修性、重量、可制造性、组装容易性等。这样，被描述为相对于一个或更多个特性不如其他实施例或现有技术实施的实施例不在本公开的范围之外，并且在用于特殊应用时能够令人满意。

Claims (10)

1.一种车辆，包括：

包括多个电池单元的电池组；

电机，被构造为将来自电池组的电力转换成车辆的动力；

至少一个控制器，被编程为在用户定义时间段内禁止电池单元平衡。

2.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述至少一个控制器还被编程为响应于用户定义时间段的到期，指令进行电池单元平衡。

3.根据权利要求2所述的车辆，其中，所述至少一个控制器被构造为指令在电池单元之间转移电能，以定义电池单元平衡。

4.根据权利要求2所述的车辆，其中，所述至少一个控制器被构造为指令从多个电池单元中的一个电池单元中消耗电能，以定义电池单元平衡。

5.根据权利要求1所述的车辆，其中，点火开关接通事件定义用户定义时间段的结束，使得所述至少一个控制器被进一步编程为响应于点火开关接通事件，启用电池单元平衡。

6.根据权利要求1所述的车辆，所述车辆还包括与所述至少一个控制器通信的用户界面，其中，所述至少一个控制器被进一步编程为显示日历，以便用户选择开始日期和结束日期，所述用户定义时间段由开始日期和结束日期来定义。

7.根据权利要求1所述的车辆，所述车辆还包括与所述至少一个控制器通信的用户界面，其中，所述至少一个控制器被进一步编程为显示多个时间，以便用户选择开始时间和结束时间，所述用户定义时间段由开始时间和结束时间来定义。

8.根据权利要求1所述的车辆，所述车辆还包括与所述至少一个控制器通信的收发器，其中，用户定义时间段由收发器接收的日期范围和时间范围中的至少一种来定义。

9.根据权利要求1所述的车辆，所述车辆还包括移动通信装置，所述移动通信装置与所述至少一个控制器通信并能够通过无线通信接收用户定义时间段。

10.根据权利要求1所述的车辆，所述车辆还包括接收器，所述接收器与所述至少一个控制器通信并被构造为从遥控钥匙接收用户定义时间段的开始时间，而后从遥控钥匙接收用户定义时间段的结束时间。