CN110015157A - 电池充电控制方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电池充电控制方法，该方法包括接收输入到导航装置的目的地。当车辆起动时，接通开关以对电池充电。当电池的充电状态(SOC)变为大于预配置值时，在基于从导航装置导出的估计的目的地到达时间导出的第一时间间隔断开开关。在第一时间间隔已经过去的时间点再次接通开关。再次接通开关以在第二时间间隔对电池充电。

Description

电池充电控制方法和系统
技术领域
本发明涉及一种电池充电控制方法和系统。
背景技术
在混合动力车辆和电动车辆的情况下，电力负载和辅助电池并联连接到低压DC-DC转换器(LDC)的输出端。通常，当车辆行驶时，LDC始终进行操作，并且即使辅助电池已经完全充电，LDC也会对辅助电池充电。因此，由此导致的能量损失导致缺乏效率。
此外，当车辆停止行驶时使辅助电池尽可能地被完全充电对于防止辅助电池放电较为理想。然而，在常规技术中，因为无法得知车辆何时停止，所以辅助电池会连续充电，这将导致一些能量损失。因此，即使当辅助电池完全充电时，LDC也连续供应能量，因此发生能量损失。
因此，需要一种解决方案以通过控制对辅助电池的充电来减少LDC的能量损失，并通过确保当车辆停止行驶时车辆具有最佳SOC来提高燃料经济性。
在本背景技术部分中的以上描述仅用于增强对本公开的背景的理解，而不应该被视为表示对信息形成本领域技术人员已知的现有技术的确认。
发明内容
本发明涉及一种电池充电控制方法和系统。具体的实施例涉及一种电池充电控制方法和系统，其使用导航信息来确定车辆停止行驶的时间点。当车辆停止行驶时，系统控制辅助电池被尽可能地完全充电，以防止电池放电，并当辅助电池完全充电时防止能量流向辅助电池，从而使燃料经济性最大化。
本发明的实施例解决了上述问题。本发明的一个方面是提供一种电池充电控制方法和系统，其使用导航信息来确定车辆停止行驶的时间点。当车辆停止行驶时，系统控制辅助电池以被尽可能地完全充电。
根据一个方面，电池充电控制方法包括当车辆起动时接通开关以对电池充电。当电池的充电状态(SOC)大于预配置值时，在基于从导航装置传输的估计的目的地到达时间导出的第一时间间隔断开开关。在第一时间间隔已经过去的时间点再次接通开关以在第二时间间隔对电池充电。
断开开关包括断开开关并根据电力负载的大小来调整DC-DC转换器的输出电压，电力负载与电池一起并联地电连接至DC-DC转换器的输出端。
在断开开关的情况下，估计的目的地到达时间是从断开开关的时间点开始至到达的时间点之间的时间。
断开开关进一步包括通过使用以下等式导出第一时间间隔，
第一时间间隔＝T×(Pchg-2Pdiff-Pload)/(Pchg-Pdiff-Pload)，
其中T表示估计的目的地到达时间，Pchg表示充电功率，Pdiff表示放电功率，Pload表示负载功率。
断开开关进一步包括通过使用以下等式来导出第二时间间隔，
第二时间间隔＝T×(Pdiff)/(Pchg-Pdiff-Pload)，
其中T表示估计的目的地到达时间，Pchg表示充电功率，Pdiff表示放电功率，Pload表示负载功率。
根据本发明的实施例的电池充电控制系统包括电池、转换电压电平以对电池充电的DC-DC转换器以及连接在DC-DC转换器和电池之间的开关。导航装置从用户接收目的地。当目的地输入到导航装置并且车辆起动时，控制单元接通开关以对电池充电。当电池的充电状态(SOC)大于预配置值时，控制单元在基于从导航装置传输的估计的目的地到达时间间隔导出的第一时间间隔断开开关，并且在第一时间间隔已经过去的时间点再次接通开关，从而在第二时间间隔对电池充电。
系统进一步包括与电池一起并联地电连接到DC-DC转换器的输出端的电力负载，当电池的SOC变为大于预配置值时，控制单元在第一时间间隔断开开关并根据电力负载的大小调整DC-DC转换器的输出电压。
控制单元从导航装置接收的估计的目的地到达时间是从断开开关的时间点开始至到达的时间点之间的时间。
控制单元通过使用以下等式来导出第一时间间隔，
第一时间间隔＝T×(Pchg-2Pdiff-Pload)/(Pchg-Pdiff-Pload)，
其中T表示估计的目的地到达时间，Pchg表示充电功率，Pdiff表示放电功率，Pload表示负载功率。
控制单元通过使用以下等式来导出第二时间间隔，
第二时间间隔＝T×(Pdiff)/(Pchg-Pdiff-Pload)，
其中T表示估计的目的地到达时间间隔，Pchg表示充电功率，Pdiff表示放电功率，Pload表示负载功率。
根据本发明的实施例的电池充电控制方法和系统使用导航信息来确定车辆停止行驶的时间点，并且当车辆停止行驶时，控制辅助电池被尽可能地完全充电以防止电池放电，并且当辅助电池完全充电时防止能量流向辅助电池，从而使燃料经济性最大化。
此外，该方法和系统使LDC的消耗功率最小化，从而使主电池的能量消耗最小化。
此外，该方法和系统对辅助电池完全充电，然后断开辅助电池的开关，并且允许电力负载的电压通过LDC可变地控制，从而提高燃料经济性。
此外，该方法和系统能够通过包括基于时间计算的由于交通状态而增加的行驶时间而最大限度地使用LDC的可变电压控制。
此外，该方法和系统通过在到达点的完全充电控制和充电限制线的维护来最大限度地保持常规的可变电压控制，从而保持燃料经济性的效果。
此外，该方法和系统执行快速的完全充电控制，而非提高充电下限制线，从而使由于SOC的过度充电导致的燃料经济损失最小化。
此外，即使电力负载在到达点附近快速变化，因为辅助电池完全充电之后断开了继电器，因此辅助电池不受电力负载的影响。因此，可以在到达时使辅助电池处于完全充电状态。
附图说明
结合附图，本公开的上述和其它的方面、特征和优点从下面的详细描述中将更加显而易见，其中：
图1是根据本发明的实施例的电池充电控制系统的配置图；
图2是根据本发明的实施例的电池充电控制方法的流程图；并且
图3是用于解释根据本发明的实施例的电池充电控制方法的曲线图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图描述根据本发明的各个实施例的电池充电控制方法和系统。
图1是根据本发明的实施例的电池充电控制系统的配置图，图2是根据本发明的实施例的电池充电控制方法的流程图，并且图3是用于解释根据本发明的实施例的电池充电控制方法的曲线图。
首先，参照图1，根据本发明的实施例的电池充电控制系统可包括电池30、转换电压电平以对电池30充电的DC-DC转换器50以及连接在DC-DC转换器50和电池30之间的开关70。导航装置90被配置成从用户接收目的地以导出估计的目的地到达时间。控制单元100被配置成当目的地被输入到导航装置90并且车辆起动时接通开关70以对电池30充电。当电池30的充电状态(SOC)变为大于预配置值时，控制单元100针对基于从导航装置90传输的估计的目的地到达时间导出的第一时间间隔断开开关70。控制单元100在第一时间间隔已经过去的时间点再次接通开关70，从而在第二时间间隔对电池30充电。
电池30可以是接收从DC-DC转换器50供应的电力并且将电力供应到电力负载110的辅助电池，这将在本发明的实施例中进行描述。
在本发明的实施例中，DC-DC转换器50可以是低压DC-DC转换器(LDC)，其将从车辆低速充电器(车载电池充电器，OBC)输入的电压电平进行转换，然后输出转换后的电压电平的电压。DC-DC转换器50电连接到电池30和电力负载110中的每一个以对电池30充电。此外，当开关70断开时，DC-DC转换器50根据电力负载110的大小调整输出电压以供应调整后的输出电压，这将在下面进行描述。
开关70连接在DC-DC转换器50和电池30之间，并且可以是如本发明的实施例的继电器。开关70通过控制单元100接通和断开。当开关70接通时，对电池30充电。当开关70断开时，电池30与DC-DC转换器50和电力负载110的电连接被阻断，因此进行自然放电。
电力负载110可与电池30一起并联地电连接至DC-DC转换器50的输出端子。
导航装置90是这样的一种装置，其从全球定位系统(GPS)的卫星识别当前车辆位置，基于使用所识别的当前车辆位置映射的地理信息来提供与当前车辆地理位置有关的信息、关于到目的地的道路和路面上的交通状况的信息，以及提供估计的目的地到达时间。根据本发明的实施例，导航装置90可以是安装到车辆上的导航装置，或者是通过蓝牙或有线连接到车辆的移动终端(例如，蜂窝电话和平板装置)。
控制单元100可以多种方式实施。例如，可以使用例如在专用集成电路(ASIC)中实施的微控制器或数字逻辑电路的任何控制电路来控制的已知硬件。在一个示例中，控制单元100可以包括处理器和存储待通过处理器执行的程序的非暂时性计算机可读存储介质。该程序可以基于图2的流程图。
当导航装置90接收目的地并且车辆起动时，控制单元100接通开关70以对电池30充电。然后，当电池30的充电状态(SOC)变为大于预配置值时，控制单元100在基于从导航装置90传输的估计的目的地到达时间导出的第一时间间隔期间断开开关70。然后，控制单元100在第一时间间隔已经过去的时间点再次接通开关70，以在第二时间间隔期间对电池30充电。
预配置值是在控制单元100中预先配置的SOC，在本发明的实施例中可以是值80％至90％，并且可根据设置而变化。当电池30的SOC大于预配置值时，控制单元100确定电池30处于完全充电状态。然后，控制单元100断开开关70以防止由于完全充电的电池30的额外充电而导致的能量损失。
第一时间间隔指断开开关70期间的时间，并且指当电池30的SOC大于预配置值时控制单元100断开开关70的时间点开始到控制单元100在车辆到达目的地之前再次接通开关70的时间点之间的时间。
第一时间间隔可通过使用以下等式1来导出。在等式1中，T通常表示当用户向导航装置90输入目的地时所计算的估计的目的地到达时间。然而，根据本发明的用于导出第一时间间隔和第二时间间隔的估计的目的地到达时间可以是从断开开关70的时间点开始至到达的时间点之间的时间。也就是说，估计的目的地到达时间可指从通过在车辆起动时接通的开关70对电池30进行充电之后，当电池30的SOC达到预配置值时断开开关70的时间点开始至到达的时间点之间的时间。
例如，当对输入到导航装置90的目的地所计算出的估计的目的地到达时间为60分钟，并且在车辆起动时接通开关70后，电池30的SOC达到预配置值需要20分钟时，用于导出第一时间间隔和第二时间间隔的估计的目的地到达时间为通过从60分钟中减去20分钟的40分钟。Pchg表示充电功率，其对应于DC-DC转换器50的输出功率。Pdiff表示放电功率，其对应于在断开开关70之后并保持DC-DC转换器50的输出功率的预定时间内的功率损耗，该功率损耗通过连接到电池30的传感器进行测量。此外，Pdiff可通过从断开开关70的时间点开始的预定时间内测量的平均值来导出。Pload表示负载功率，其对应于负载消耗的功率。
[等式1]第一时间间隔＝T×(Pchg-2Pdiff-Pload)/(Pchg-Pdiff-Pload)
在等式1中，T表示估计的目的地到达时间，Pchg表示充电功率，Pdiff表示放电功率，Pload表示负载功率。
第二时间间隔指从车辆到达目的地之前再次接通开关70的时间点开始至到达目的地的时间点之间的时间。电池30在第二时间间隔期间进行充电以当车辆到达目的地时处于完全充电状态。因此，可以防止电池30在车辆停止时放电，从而可以防止由于电池30的放电而导致的耐久性劣化。此外，在车辆到达之前，电池30被预先完全充电，因此与车辆停止期间对电池30充电相比具有提高的充电效率。
第二时间间隔可通过导出的估计的目的地到达时间T与第一时间间隔之差来导出。具体地，第二时间间隔可通过使用以下等式2来导出。在等式2中，T、Pchg、Pdiff和Pload分别与在前述用于导出第一时间间隔的等式1中的T、Pchg、Pdiff和Pload相同。
[等式2]第二时间间隔＝T×(Pdiff)/(Pchg-Pdiff-Pload)
在等式2中，T表示估计的目的地到达时间，Pchg表示充电功率，Pdiff表示放电功率，Pload表示负载功率。
当电池30的SOC大于预配置值时，控制单元100在第一时间间隔内断开开关70，并且根据电力负载110的大小来调整DC-DC转换器50的输出电压。
当电池30的SOC大于预配置值时，控制单元100断开开关70，从而防止由于完全充电的电池30的额外充电而造成的能量损失。同时，控制单元100根据电力负载110的大小来调整DC-DC转换器50的输出电压，从而提高车辆的燃料经济性。
将通过以下电池充电控制方法来描述控制单元100的具体控制操作。
参照图2和图3，根据本发明的实施例的电池充电控制方法可包括以下操作：当导航装置接收目的地并且车辆起动时，接通开关以对电池充电(S100和S200)；当电池的充电状态(SOC)变为大于预配置值(X)时，在基于从导航装置传输的估计的目的地到达时间(间隔T')导出的第一时间间隔(间隔C)期间断开开关(S300和S400)；并且在第一时间间隔(间隔C)已经过去的时间点(2')再次接通开关以在第二时间间隔(间隔D)期间对电池充电(S700)。
在对电池充电的操作(S100和S200)中，首先，用户将目的地输入导航装置，从而计算估计的目的地到达时间。然后，当车辆起动时，接通开关从而对电池充电。电池被充电直到具有预配置值(X)的SOC(间隔A)。预配置值(X)是如上所述的预配置的充电状态(SOC)，在本发明的实施例中可以是80％至90％，并且可根据设置而变化。达到预配置值(X)的电池SOC可指电池被完全充电。
与上述的电池充电控制系统类似，估计的目的地到达时间通常是当用户将目的地输入到导航装置时计算出的估计的目的地到达时间(间隔T)。然而，根据本发明的用于导出第一时间间隔和第二时间间隔的估计的目的地到达时间(间隔T')可以是从断开开关的时间点(1')开始至到达的时间点(3')之间的时间。也就是说，估计的目的地到达时间(间隔T')可以是从通过在车辆起动时接通的开关对电池进行充电之后，当电池的SOC达到预配置值时断开开关的时间点(1')开始至到达的时间点(3')之间的时间。
在第一时间间隔断开开关的操作(S300和S400)中，当电池的SOC变为大于预配置值(X)时，断开开关。因此，当电池完全充电时断开开关可以从根本上阻断由于对完全充电的电池充电而造成的能量损失。当断开开关时，电力负载接收从DC-DC转换器而非电池供应的电力，并且DC-DC转换器的输出电压根据电力负载的大小进行调整，使得车辆的燃料经济性可以得到改善。
在断开开关之后，在预定时间(间隔B，其可根据设置而变化)内测量电池的放电功率。也就是说，放电功率被测量为从断开开关70的时间点开始的预定时间内测量的平均值(S500)。然后，基于所测量的放电功率和从断开开关的时间点(1')开始至到达的时间点(3')之间的估计的目的地到达时间(间隔T')，导出了断开开关期间的第一时间间隔(间隔C)，以及从车辆到达目的地之前再次接通开关的时间点(2')开始至到达目的地的时间点(3')之间的第二时间间隔(间隔D)(S600)。第一时间间隔(间隔C)和第二时间间隔(间隔D)通过使用以下等式来导出。
第一时间间隔(间隔C)＝T×(Pchg-2Pdiff-Pload)/(Pchg-Pdiff-Pload)
第二时间间隔(间隔D)＝T×(Pdiff)/(Pchg-Pdiff-Pload)
在等式中，T表示估计的目的地到达时间，Pchg表示充电功率，Pdiff表示放电功率，Pload表示负载功率。
T、Pchg、Pdiff和Pload分别与如上所述的在电池充电控制系统中用于导出第一时间间隔(间隔C)的等式1中的T、Pchg、Pdiff和Pload相同。
如从导出的等式所理解的，开端断开期间的第一时间间隔(间隔C)和在车辆到达目的地之前开关接通期间的第二时间间隔(间隔D)可基于估计的目的地到达时间而变化。因此，本发明允许在车辆到达目的地之前接通开关，从而在确保当车辆到达时电池被完全充电的同时对电池充电。
在导出第一时间间隔(间隔C)和第二时间间隔(间隔D)之后，开关在导出的第一时间间隔(间隔C)内断开。在第一时间间隔中，因为开关被断开，所以电池几乎不受电力负载的影响，因此在车辆到达之前变化幅度很小。
在第二时间间隔(间隔D)内对电池充电的操作中(S700)，在第一时间间隔(间隔C)已经过去的时间点(2')再次接通开关(S700)，从而在第二时间间隔(间隔D)内对电池充电。因此，电池被完全充电直到车辆到达目的地，从而防止当车辆停止时电池被放电，并且进一步阻断由于电池放电而导致的耐久性劣化。此外，在车辆到达之前，电池被预先完全充电，因此与在车辆停止期间对电池充电相比可以具有提高的充电效率。
如上所述，根据本发明的各个实施例的电池充电控制方法和系统使用导航信息来确定车辆停止行驶的时间点，并且当车辆停止行驶时，控制辅助电池尽可能地完全充电以防止电池放电，并且当辅助电池完全充电时防止能量流向辅助电池，从而使燃料经济性最大化。
此外，该方法和系统使LDC的消耗功率最小化，从而使主电池的能量消耗最小化。
此外，该方法和系统对辅助电池完全充电，然后断开辅助电池的开关，并且允许电力负载的电压通过LDC可变地控制，从而提高燃料经济性。
此外，该方法和系统能够通过包括基于时间计算的由于交通状态而增加的行驶时间而最大限度地使用LDC的可变电压控制。
此外，该方法和系统通过在到达点的完全充电控制和充电限制线的维护来最大限度地保持常规的可变电压控制，从而保持燃料经济性的效果。
此外，该方法和系统执行快速的完全充电控制，而非提高充电下限制线，从而使由于SOC的过度充电导致的燃料经济损失最小化。
此外，即使电力负载在到达点附近快速变化，因为辅助电池完全充电之后断开了继电器，因此辅助电池不受电力负载的影响。因此，可以在到达时使辅助电池处于完全充电状态。
已经说明和描述了本公开的特定实施例，但是在不脱离由所附权利要求提供的本公开的技术理念的情况下，各种改变和修改对于本领域普通技术人员来说将是显而易见的。

Claims (18)

1.一种电池充电控制方法，所述方法包括：
当车辆起动时，接通开关以对电池充电；
当所述电池的充电状态，即SOC大于预配置值时，在第一时间间隔断开所述开关，所述第一时间间隔基于从导航装置导出的估计的目的地到达时间导出，以及
在所述第一时间间隔已经过去的时间点再次接通所述开关，以在第二时间间隔对所述电池充电。
2.根据权利要求1所述的方法，其中断开所述开关包括断开所述开关并根据电力负载的大小来调整DC-DC转换器的输出电压，所述电力负载与所述电池一起并联地电连接到所述DC-DC转换器的输出端。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述估计的目的地到达时间是从断开所述开关的时间点开始至到达的时间点之间的持续时间。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述第一时间间隔利用以下等式导出：
第一时间间隔＝T×(Pchg-2Pdiff-Pload)/(Pchg-Pdiff-Pload)，
其中T表示估计的目的地到达时间，Pchg表示充电功率，Pdiff表示放电功率，Pload表示负载功率。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述第二时间间隔利用以下等式导出：
第二时间间隔＝T×(Pdiff)/(Pchg-Pdiff-Pload)。
其中T表示估计的目的地到达时间，Pchg表示充电功率，Pdiff表示放电功率，Pload表示负载功率。
6.一种系统，其包括：
电池；
DC-DC转换器，配置成转换电压电平以对所述电池充电；
开关，连接在所述DC-DC转换器和所述电池之间；
导航装置，配置成从用户接收目的地；以及
控制单元，配置成：
当车辆起动时接通所述开关以对所述电池充电；
当所述电池的充电状态，即SOC大于预配置值时，在第一时间间隔断开所述开关，所述第一时间间隔基于从所述导航装置传输的估计的目的地到达时间导出，并且
在所述第一时间间隔已经过去的时间点再次接通所述开关，从而在第二时间间隔对所述电池充电。
7.根据权利要求6所述的系统，进一步包括电力负载，其与所述电池一起并联地电连接至所述DC-DC转换器的输出端，其中所述控制单元被配置成当所述电池的SOC变为大于所述预配置值时，在所述第一时间间隔断开所述开关，并且调整所述DC-DC转换器的输出电压，所述输出电压根据所述电力负载的大小进行调整。
8.根据权利要求6所述的系统，其中所述估计的目的地到达时间是从断开所述开关的时间点开始至到达的时间点之间的持续时间。
9.根据权利要求8所述的系统，其中所述第一时间间隔利用以下等式导出：
第一时间间隔＝T×(Pchg-2Pdiff-Pload)/(Pchg-Pdiff-Pload)，
其中T表示估计的目的地到达时间，Pchg表示充电功率，Pdiff表示放电功率，以及Pload表示负载功率。
10.根据权利要求8所述的系统，其中所述第二时间间隔利用以下等式导出：
第二时间间隔＝T×(Pdiff)/(Pchg-Pdiff-Pload)。
其中T表示估计的目的地到达时间，Pchg表示充电功率，Pdiff表示放电功率，以及Pload表示负载功率。
11.一种用于电动车辆或混合动力车辆的控制单元，所述控制单元包括：
处理器；以及
存储器，联接到所述处理器，所述存储器存储将由所述处理器执行的程序，所述程序包括用于以下操作的指令：
接收目的地信息；
在车辆起动时接通开关以对电池充电；
当所述电池的充电状态，即SOC大于预配置值时，在第一时间间隔断开所述开关，所述第一时间间隔基于从所述目的地信息导出的估计的目的地到达时间导出；并且
在所述第一时间间隔已经过去的时间点再次接通所述开关，以在第二时间间隔对所述电池充电。
12.根据权利要求11所述的控制单元，其中断开所述开关包括断开所述开关并根据电力负载的大小来调整DC-DC转换器的输出电压，所述电力负载与所述电池一起并联地电连接至所述DC-DC转换器的输出端。
13.根据权利要求11所述的控制单元，其中所述估计的目的地到达时间是从断开所述开关的时间点开始至到达的时间点之间的持续时间。
14.根据权利要求13所述的控制单元，其中断开所述开关包括通过使用以下等式导出所述第一时间间隔：
第一时间间隔＝T×(Pchg-2Pdiff-Pload)/(Pchg-Pdiff-Pload)，
其中T表示估计的目的地到达时间，Pchg表示充电功率，Pdiff表示放电功率，以及Pload表示负载功率。
15.根据权利要求13所述的控制单元，其中断开所述开关包括通过使用以下等式导出所述第二时间间隔：
第二时间间隔＝T×(Pdiff)/(Pchg-Pdiff-Pload)。
其中T表示估计的目的地到达时间，Pchg表示充电功率，Pdiff表示放电功率，以及Pload表示负载功率。
16.一种车辆，包括：
根据权利要求11所述的控制单元；
电池；
开关；
DC-DC转换器，配置成转换电压电平以对所述电池充电，其中所述开关连接在所述DC-DC转换器与所述电池之间；以及
导航装置，配置成从用户接收目的地并将目的地信息提供给所述控制单元，
其中所述车辆包括混合动力车辆或电动车辆。
17.根据权利要求16所述的车辆，进一步包括电力负载，所述电力负载与所述电池一起并联地电连接到所述DC-DC转换器的输出端，其中所述控制单元被配置成当所述电池的SOC变为大于预配置值时，在第一时间间隔断开所述开关，并且调整所述DC-DC转换器的输出电压，所述输出电压根据所述电力负载的大小进行调整。
18.根据权利要求16所述的车辆，其中估计的目的地到达时间是从断开所述开关的时间点开始至到达的时间点之间的持续时间，所述第一时间间隔利用以下等式导出：
第一时间间隔＝T×(Pchg-2Pdiff-Pload)/(Pchg-Pdiff-Pload)
并且所述第二时间间隔利用以下等式导出：
第二时间间隔＝T×(Pdiff)/(Pchg-Pdiff-Pload)，
其中T表示所述估计的目的地到达时间间隔，Pchg表示充电功率，Pdiff表示放电功率，以及Pload表示负载功率。
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