CN105048526A - 电池充电装置及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电池充电装置及其方法，根据本发明实施例的电池充电装置包括：副电池感测部，其感测副电池的充电状态；主电池感测部，其感测并联于所述副电池的所述主电池的充电状态(State？of？Charge)，利用从所述副电池感测部接收到的所述副电池的充电状态与所述主电池的充电状态计算电池的集成充电状态的值；以及电子控制单元(Electric？Control？Unit；ECU)，其根据所述集成充电状态控制包括所述副电池与所述主电池的电池的充电。本发明能够防止主电池性能下降，并且能够使副电池及主电池完全充电。

Description

电池充电装置及其方法
技术领域
本发明涉及电池充电装置及其方法，尤其涉及一种对车辆的电池充电的装置及其方法。
背景技术
智能型电池传感器(IntelligentBatterySensor；IBS)测定电池的电流、电压及温度等并生成电池的状态信息。电池的状态信息包括电池的充电容量、电池的寿命等相关信息。这种电池的状态信息传送到车辆内的电子控制单元(ElectricControlUnit；以下简称ECU)，车辆内的ECU根据接收到的电池的状态信息计算车辆行驶时电池能够提供的最大能量，限制车辆减速时消耗多余能量。如上所述，智能型电池传感器是防止电池过充电，最佳化电池的使用范围方面必不可少的装置。
图1为显示包括智能型电池传感器的一般发电控制系统的构成的框图。
参照图1，一般发电控制系统包括智能型电池传感器(IntelligenceBatterySensor；IBS)110、电子控制单元(ElectricControlUnit；以下简称ECU)120及发电装置130。一般发电控制系统的智能型电池传感器110感测车辆电池的温度、电流及充电量等电池状态，并将感测到的电池状态作为电池状态信息I1发送到ECU120。
ECU120根据接收到的电池状态信息I1生成发电命令I2，并将生成的发电命令I2发送到发电装置130。
发电装置130根据接收到的发电命令I2充电设置于车辆上的电池。
图2a为显示车速变化时的电池电压变化的示意图。
参照图2a，从车速开始加速的时间点t1起，电池电压开始降低。在车速上升期间(t1～t2)，电池电压保持降低后的电压V1。之后，从车速开始下降的时间点t3起，电池电压开始上升。在车速下降期间(t3～t4)，电池电压保持上升后的电压V2。
图2b是显示控制图2a所示电池电压变化的电路构成的电路图，图2b中(a)是说明车速上升期间电路的工作的电路图，图2b中(b)是说明车速下降期间电路的工作的电路图。
参照图2b中(a)，发电机21在车速上升期间(t1～t2)不对电池23充电。因此，电池23的电压保持降低后的电池电压V1。相反，参照图2b中(b)，车速下降期间(t3～t4)，发电机22对电池24充电。由于通过发电机22对电池充电，因此电池电压保持上升后的状态。
现在，车辆上配备有黑匣子等在驻车状态下也需要供电的电子设备。即，驻车状态下电池的电量仍会不断消耗。因此，长时间驻车的情况下电池容易放电。电池放电会影响发动车辆，给驾驶员造成不便。为解决这种问题，提出了一种除了在车辆上安装主电池之外还安装副电池的技术方案。
但是，有时主电池完全充电的情况下副电池却并没有完全充电。例如，两个电池彼此相连的情况下，若电池之间的电压不相同，那么电流从电压高的电池流向电压低的电池，造成两个电池的电压相同。
通常，从空间来看车辆的主电池设置在靠近发电机的发动机舱内，副电池设置在后备箱内。此时，靠近发电机的主电池的电压高，而副电池由于其安装位置，因此其电压比主电池低。因此，副电池的充电比主电池慢。
另外，现有智能型电池传感器只监控主电池的充电量，当主电池充电结束时向ECU发送禁止发电请求。因此，副电池未完全充电的情况下发电机仍停止对电池充电。例如，仅根据主电池的充电状态控制发电的状态下，智能型电池传感器监控到主电池充电结束并将其监控结果发送到ECU的情况下，ECU向发电机发送禁止发电命令。
但此时可能出现副电池未完全充电的情况。副电池未完全充电的情况下，主电池起到发电机的作用对副电池充电。但这样情况将会降低车辆电池的性能。
发明内容
技术问题
本发明的目的在于提供一种通过集成管理副电池与主电池，以使副电池及主电池完全充电的电池充电装置及其方法。
技术方案
为达成上述目的，根据本发明一个方面的对车辆电池充电的装置包括：副电池感测部，其感测副电池的充电状态；主电池感测部，其感测并联于所述副电池的所述主电池的充电状态(StateofCharge)，利用从所述副电池感测部接收到的所述副电池的充电状态与所述主电池的充电状态计算电池的集成充电状态的值；以及电子控制单元(ElectricControlUnit；以下简称ECU)，其根据所述集成充电状态控制包括所述副电池与所述主电池的电池的充电。
其中，所述主电池感测部利用下述数学式计算所述集成充电状态的值，
[数学式]
例如，所述电子控制单元比较所述集成充电状态的值与预先设定的充电结束基准值，并根据比较结果控制所述电池的充电，当所述电子控制单元在所述集成充电状态的值小于所述充电结束基准值时控制使得所述电池充电。
又例如，所述电子控制单元根据所述集成充电状态的值与车辆的行驶状态控制所述电池的充电，当所述车辆的行驶状态为减速行驶的情况下，控制所述电池的充电使得所述集成充电状态的值上升，在所述车辆的行驶状态为加速行驶的情况下，控制使得所述电池停止充电。
所述副电池感测部通过按时间累加所述副电池的充电电流及放电电流感测所述副电池的充电状态，所述副电池感测部与所述主电池感测部通过局域互联网络(LocalInterconnectNetwork；LIN)通信连接。
另外，根据本发明一个实施例的对车辆的包括副电池与主电池的电池充电的方法包括：监控所述副电池的充电状态与并联于所述副电池的所述主电池的充电状态的步骤；计算集成所述副电池的充电状态与所述主电池的充电状态的集成充电状态的值的步骤；以及根据所述集成充电状态的值控制所述电池的充电的步骤。
计算的所述步骤利用下述数学式计算所述集成充电状态的值，
[数学式]
例如，控制的所述步骤具体是，比较所述集成充电状态的值与预先设定的充电结束基准值，并根据所述比较结果控制使得所述电池充电，其中当所述比较结果为所述集成充电状态的值小于所述充电结束基准值时控制使得所述电池充电，当所述比较结果为所述集成充电状态的值在所述充电结束基准值以上时，控制使得所述电池不充电。
又例如，控制的所述步骤具体是，根据所述集成充电状态的值与车辆的行驶状态控制所述电池的充电，其中当所述车辆的行驶状态为减速行驶的情况下，控制所述电池的充电使得所述集成充电状态的值上升，当所述车辆的行驶状态为加速行驶的情况下，控制使得所述电池停止充电。
所述副电池的充电状态是按时间累加所述副电池的充电电流及放电电流得到的。
技术效果
本发明根据副电池的充电状态进行发电控制，以防止主电池性能下降。
并且，利用智能型电池传感器集成管理并联的副电池与主电池的充电状态，以使副电池及主电池完全充电。
附图说明
图1为显示包括智能型电池传感器的一般发电控制系统的构成的示意图；
图2a为显示车速变化时的电池电压变化的示意图；
图2b是用于控制图2a所示电池电压变化的简要发电控制电路图；
图3为显示根据本发明实施例的智能型电池传感器的框图；
图4为显示根据本发明实施例的电池充电系统的框图；
图5为具体显示图4所示副电池感测部与主电池感测部的各构成的框图；
图6为显示根据本发明实施例的电池充电方法的信号流程图。
具体实施方式
可参照附图及以下说明的实施例明确本发明的优点、特征及实现方法。但是，本发明并非限定于以下公开的实施例，而是以不同的多种形态实现，本实施例仅仅使本发明的公开更加完整，使本发明所属技术领域的普通技术人员容易理解本发明的范畴，本发明由技术方案的范畴定义。另外，本说明书中所采用的术语用于说明实施例，而并非对本发明加以限定。本说明书中单数型在语句中未明确提及的情况下还包括复数型。
在做具体说明之前，先简单说明能够适用于本发明的智能型电池传感器(IntelligentBatterySensor)。但需要注意的是这只是为帮助理解本说明书，在没有对本发明明确限定的情况下，不应理解为限定本发明的技术方案。
图3为能够适用于本发明的智能型电池传感器的框图。
参照图3，智能型电池传感器310连接于电池320的负极端子，周期性监控电池的电流、电压及温度。之后，智能型电池传感器310根据监控到的电池的电流、电压及温度数据感测电池320的状态。
智能型电池传感器310将感测到的电池状态信息发送到电子控制单元(ElectricControlUnit；以下简称ECU)340。其中，电池状态信息包括电池充电状态(StateofCharge；SoC)、电池劣化状态(StateofHealth；SoH)、电池启动状态(StateofFunction；SoF)及电池内部温度(BatteryTemperature)等。
电池320向车辆供电。
并联电阻(ShuntResistor)330是用于测定输入到智能型电池传感器310的电流的电阻，其连接智能型电池传感器310与电池320的负极端子。
智能型电池传感器310通过测定经过并联电阻330的电流及并联电阻330的两端之间的电压差监控电池的状态，并通过车辆内的网络通信将该监控结果发送到ECU340。其中，车辆内的网络通信可以是局域互联网络(LocalInterconnectNetwork；LIN)、控制器局域网络(ControllerAreaNetwork；CAN)及媒体导向系统传输(MediaOrientedSystemsTransport；MOST)通信中的一种。以下实施例假设车辆内的网络通信为局域互联网络(LocalInterconnectNetwork；LIN)，但并非限定于此。
ECU340根据接收到的电池状态生成对电池320充电的充电命令并发送到发电装置。
另外，本发明为确保设置在车辆上的副电池能够完全充电而设计了监控副电池的充电状态的副电池感测部，该副电池感测部与主电池感测部通过车辆内的网络通信连接。
主电池感测部能够通过车辆内的网络通信从副电池感测部接收副电池的状态信息，因此主电池感测部不仅能够管理主电池，还能够集成管理副电池。因此，能够确保主电池及副电池完全充电。
为了上述工作，根据本发明实施例可如图4构成。图4为显示根据本发明实施例的电池充电系统的框图。
根据本发明实施例的电池充电系统400包括副电池感测部410、主电池感测部420、ECU430、发电装置440、副电池450及主电池460。
副电池感测部410感测副电池的充电状态。例如，副电池感测部410监控副电池的状态，通过监控到的状态信息感测副电池的充电状态。感测到的副电池充电状态信息I41通过LIN通信发送到主电池感测部420。
主电池感测部420通过LIN通信接收副电池充电状态信息I41，并集成监控接收到的副电池充电状态信息与主电池的充电状态生成电池的集成充电状态信息I43。其中，监控到的电池的集成充电状态是基于副电池的充电状态与主电池的充电状态的充电状态。
主电池感测部420将生成的集成充电状态信息I43发送到ECU430。
ECU430根据接收到的集成充电状态信息I43生成电池充电命令。ECU430将生成的电池充电命令I45发送到发电装置440。
发电装置440根据接收到的电池充电命令I45控制副电池450及主电池460的充电。
根据一个实施例，ECU430在主电池充电结束而副电池没有充电时识别为集成充电状态低。在本说明书中集成充电状态可解释为集成充电量，定义为基于副电池的充电量与主电池的充电量的充电量。这种集成充电量通过以下数学式1进行详细说明。
ECU430在识别到的集成充电量低于预先设定的充电结束基准值时生成电池充电命令I45。
发电装置440根据接收到的电池充电命令向电池施加充电电流。主电池460充电结束的情况下，主电池460的电压与发电装置440的电压差很小。因此，主电池460中通有来自发电装置440的少量充电电流。
相反，由于副电池450的电压与发电装置450的电压之间具有较大电压差，因此发电装置440提供的充电电流中大部分施加到副电池450对副电池450充电。
如上所述，根据本发明实施例的电池充电系统利用包括副电池充电状态的集成充电状态控制电池充电，因此能够在不降低主电池性能的情况下使副电池完全充电。
图5为具体显示图4所示副电池感测部与主电池感测部的各构成的框图。
参照图5，集成管理副电池的充电量的电池充电系统的副电池感测部520感测副电池510的充电状态。为此，副电池感测部520包括监控部521及感测部523。
监控部521监控副电池510的状态。例如，监控部521监控表示副电池状态的电压、温度及电流等。为此，监控部521包括电压监控部21、温度监控部23及电流监控部25。监控部521监控副电池的状态，将监控到的副电池510的充电状态信息发送到感测部523。
感测部523利用接收到的副电池510的状态信息感测包括副电池510的充电状态的副电池510的状态。为此，感测部523包括副电池充电状态感测部22、温度感测部24、劣化状态感测部26及启动能力感测部28。
副电池的温度感测部24接收副电池510的温度信息，感测副电池510的温度。劣化状态感测部26接收副电池510的状态信息，数值化副电池510的劣化状态。其中，电池劣化状态指电池寿命。启动能力感测部28接收副电池510的状态信息，数值化副电池的启动能力。副电池的启动能力是指通过副电池510的供电以启动车辆的能力。
根据一个实施例，副电池充电状态感测部22接收监控到的副电池的状态信息，以感测副电池的充电状态(StateofCharge；SoC)。充电状态(SoC)可以以百分比形式表示当前剩余电量与电池总容量之比。充电状态(SoC)的表示范围为0％～100％，100％表示完全充电状态。
副电池充电状态感测部22利用副电池510的充电电流及放电电流信息感测副电池的充电状态(SoC)。例如，副电池充电状态感测部22按时间累加副电池510的充电电流及放电电流获取副电池的充电状态(SoC)。副电池充电状态感测部22将累加的副电池510的充电状态信息发送到主电池感测部540。
主电池感测部540接收副电池510的充电状态信息，并计算集成副电池510的充电状态与主电池530的充电状态的集成充电状态。为此，主电池感测部540包括监控部541及感测部543。
监控部541监控主电池530的状态。例如，主电池感测部540的监控部541监控主电池的温度、电流及电压等。为此，监控部541包括电压监控部41、温度监控部43及电流监控部45。
主电池感测部540的感测部543感测表示主电池530的充电状态与副电池510的充电状态的集成充电状态。为此，主电池感测部540的感测部543包括集成充电状态感测部42、温度感测部44、劣化状态感测部46及启动能力感测部48。主电池感测部540的感测部543的各构成执行与副电池感测部520的感测部523的各构成相同的功能。因此，有关此部分的具体说明用关于副电池感测部520的感测部523的说明代替。
根据本发明的实施例，集成充电状态感测部42感测基于副电池510的充电状态与主电池530的充电状态的集成充电状态(SoC)。
集成充电状态包括副电池510的充电状态及主电池530的充电状态。例如，主电池感测部540利用副电池510的充电量和主电池的充电量之和与副电池的总容量和主电池的总容量之和的比例值感测集成充电状态(SoC)。根据一个实施例，集成充电状态(SoC)可用[数学式1]表示：
[数学式1]
集成充电状态感测部42将通过[数学式1]获取的集成充电状态发送到ECU550。
ECU550根据接收到的集成充电状态生成充电命令。例如，ECU550比较接收到的集成充电状态与充电结束基准值。ECU550根据比较结果生成对副电池510及主电池530中至少一个充电的电池充电命令。例如，集成充电状态(SoC)为30％，小于充电结束基准值80％，此时ECU550生成电池充电命令。
根据另一实施例，ECU550根据从主电池感测部540接收到的集成充电状态与行驶情况信息生成电池充电命令。例如，ECU550可对集成充电状态及行驶情况信息赋予加权值生成充电命令。
ECU550根据车辆行驶情况信息，当车辆在减速行驶的情况下，即使集成充电状态大于充电结束基准值也生成充电命令。例如，集成充电状态为85％，充电结束基准值为80％，但如果处于减速行驶状态，那么ECU550仍生成使集成充电状态上升的充电命令。
相反，当车辆在加速行驶的情况下，ECU550即使集成充电状态(SoC)小于充电结束基准值也不生成充电命令。例如，集成充电状态为50％，充电结束基准值为80％，但如果处于加速状态，那么不生成使集成充电状态上升的充电命令。
关于ECU550生成充电命令的举例只是用于说明本发明的实施例，而实际上可以利用关于车速变化的加权值与关于集成充电状态的加权值导出多种实施例。
ECU550将生成的充电命令发送到发电装置560。发动机控制器(EngineController)或车身控制模块(BodyControlModule；BCM)也可以生成充电命令。
发电装置560根据充电命令对副电池510及主电池530充电。发电装置560包括交流发电装置(Alternator)、启动电机(StartMotor)及发动机等。
电力负荷570是车辆的各种电子控制装置。
如上所述，根据实施例的电池充电系统还集成管理副电池510的充电状态，确保不降低主电池530性能的情况下使副电池510完全充电。
图6为显示根据本发明一个实施例的电池充电方法的信号流程图。
步骤S611中，副电池感测部520监控副电池状态。其中，副电池感测部520监控的副电池状态包括副电池510的温度、电压及电流等。
步骤S613中，副电池感测部520利用在步骤S611监控的结果计算副电池510充电状态。例如，副电池感测部520按时间累加充电电流及放电电流得到副电池510的充电状态。其中，充电状态(StateofCharge；SoC)是将电池的充电状态数值化得到的数据。例如，充电状态(SoC)可以是将电池的当前剩余容量与总容量之比转换为百分比形式得到的值。
步骤S615中，将副电池感测部520计算的副电池充电状态的值发送到主电池感测部540。其中，副电池感测部520与主电池感测部540可以通过局域互联网络(LocalInterconnectNetwork；LIN)通信共享电池充电状态信息。
步骤S617中，主电池感测部540为计算集成充电状态而监控主电池530的充电状态。其中，监控主电池530的充电状态的方式可以与步骤S611中监控副电池510的充电状态的方式相同。
步骤S619中，主电池感测部540利用监控到的主电池530的充电状态计算主电池充电状态。其中，计算主电池530的充电状态的方式可以与步骤S613中计算副电池510的充电状态的方式相同。
步骤S621中，主电池感测部540计算包括计算得到的主电池充电状态与通过步骤S615接收到的副电池510的充电状态的集成充电状态。例如，主电池感测部540可利用上述[数学式1]计算电池的集成充电状态(SoC)。
步骤S623中，主电池感测部540将计算的集成充电状态的值发送到ECU550。
步骤S625中，ECU550监控车辆的行驶状态。例如，ECU550监控车辆的速度、速度变化量及发动机状态。
步骤S627中，ECU550监控通过步骤S623接收到的集成充电状态。
步骤S629中，ECU550利用步骤S625监控到的车辆的行驶状态与步骤S627监控到的集成充电状态控制对车辆电池充电的发电装置560。此时，ECU550根据车辆的行驶状态与电池的集成充电状态控制对电池充电的发电装置560。
根据一个实施例，当集成副电池510与主电池530的充电状态进行发电控制的情况下，当副电池510没有充电时无论主电池530的充电状态如何，计算出的集成充电状态均为低。因此，ECU550向发电装置560发送用于提高集成充电状态的发电命令。
发电装置560根据接收到的电池充电命令向电池施加充电电流。在主电池530充电结束的情况下，主电池530的电压与发电装置560的电压差很小。因此，主电池530通有来自发电装置560的少量充电电流。
相反，副电池510的电压与发电装置560的电压之间的电压差较大，因此发电装置560提供的充电电流中大部分都施加到副电池510使得副电池510充电。
副电池510完全充电的情况下，集成充电状态大于充电结束基准值。此时，主电池感测部540向ECU550发送充电结束信号。ECU550根据接收到的充电结束信号生成禁止发电命令。之后，ECU550将生成的禁止发电命令发送到发电装置560。决定发电控制的电池充电结束基准值随车辆及电池而各不相同。
如上所述，根据本发明实施例的电池充电系统利用包括副电池充电状态的集成充电状态控制电池充电，因此能够在不降低主电池性能的情况下使副电池完全充电。
本领域的普通技术人员应当理解：其可以在不变更本发明的技术方案或必要技术特征的前提下可以以其他多种形态变形实施。因此无论从何种角度来讲，以上说明的实施例都只作为举例说明，而并非用于限定。本发明的范围为技术方案所指的范围，从技术方案范围的意思及均等概念中导出的所有变更或变形形态均包含于本发明的范围。

Claims (15)

1.一种电池充电装置，其特征在于，包括：
副电池感测部，其感测副电池的充电状态；
主电池感测部，其感测并联于所述副电池的所述主电池的充电状态，利用从所述副电池感测部接收到的所述副电池的充电状态与所述主电池的充电状态计算电池的集成充电状态的值；以及
电子控制单元，其根据所述集成充电状态控制包括所述副电池与所述主电池的电池的充电。
2.根据权利要求1所述的电池充电装置，其特征在于：
所述主电池感测部利用下述数学式计算所述集成充电状态的值，
3.根据权利要求2所述的电池充电装置，其特征在于：
所述电子控制单元比较所述集成充电状态的值与预先设定的充电结束基准值，并根据比较结果控制所述电池的充电。
4.根据权利要求3所述的电池充电装置，其特征在于：
所述电子控制单元在所述集成充电状态的值小于所述充电结束基准值时控制使得所述电池充电。
5.根据权利要求2所述的电池充电装置，其特征在于：
所述电子控制单元根据所述集成充电状态的值与车辆的行驶状态控制所述电池的充电。
6.根据权利要求5所述的电池充电装置，其特征在于：
所述电子控制单元在所述车辆的行驶状态为减速行驶的情况下，控制所述电池的充电使得所述集成充电状态的值上升，在所述车辆的行驶状态为加速行驶的情况下，控制使得所述电池停止充电。
7.根据权利要求1所述的电池充电装置，其特征在于：
所述副电池感测部通过按时间累加所述副电池的充电电流及放电电流感测所述副电池的充电状态。
8.根据权利要求1所述的电池充电装置，其特征在于：
所述副电池感测部与所述主电池感测部通过局域互联网络通信连接。
9.一种电池充电方法，是包括副电池与主电池的电池的充电方法，其特征在于，包括：
监控所述副电池的充电状态与并联于所述副电池的所述主电池的充电状态的步骤；
计算集成所述副电池的充电状态与所述主电池的充电状态的集成充电状态的值的步骤；以及
根据所述集成充电状态的值控制所述电池的充电的步骤。
10.根据权利要求9所述的电池充电方法，其特征在于：
计算的所述步骤利用下述数学式计算所述集成充电状态的值，
11.根据权利要求10所述的电池充电方法，其特征在于：
控制的所述步骤具体是，比较所述集成充电状态的值与预先设定的充电结束基准值，并根据比较结果控制使得所述电池充电。
12.根据权利要求11所述的电池充电方法，其特征在于：
控制的所述步骤具体是，比较所述集成充电状态的值与预先设定的充电结束基准值，当所述比较结果为所述集成充电状态的值小于所述充电结束基准值时控制使得所述电池充电，当所述比较结果为所述集成充电状态的值在所述充电结束基准值以上时，控制使得所述电池不充电。
13.根据权利要求10所述的电池充电方法，其特征在于：
控制的所述步骤具体是，根据所述集成充电状态的值与车辆的行驶状态控制所述电池的充电。
14.根据权利要求13所述的电池充电方法，其特征在于：
控制的所述步骤具体是，当所述车辆的行驶状态为减速行驶的情况下，控制所述电池的充电使得所述集成充电状态的值上升，当所述车辆的行驶状态为加速行驶的情况下，控制使得所述电池停止充电。
15.根据权利要求9所述的电池充电方法，其特征在于：
所述副电池的充电状态是按时间累加所述副电池的充电电流及放电电流得到的。
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