CN112572179B - 控制起动电池充电的方法和电池管理器、电动车辆和介质 - Google Patents

控制起动电池充电的方法和电池管理器、电动车辆和介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种控制起动电池充电的方法、电池管理器及电动车辆及存储介质，其中，该方法包括：检测到车辆进入起动电池充电模式；获取所述起动电池的初始电压值和DC输出下限电压值；当所述初始电压值大于等于所述DC输出下限电压值时，控制DC/DC装置输出第一电压值，以对所述起动电池充电，其中，所述第一电压值大于所述初始电压值；以及，每隔预设时间增大所述DC/DC装置输出的电压值，且增大幅度为预设电压幅值。本发明的方法、电池管理器和车辆，以动态充电电压对起动电池充电，可以避免低温充电出现析锂现象，提高稳定性，并兼顾充电效率。

Description

控制起动电池充电的方法和电池管理器、电动车辆和介质
技术领域
本发明涉及车辆技术领域，尤其是涉及一种控制起动电池充电的方法，以及电池管理器和电动车辆、非临时性计算机存储介质。
背景技术
乘用车起动电池普遍采用铅酸电池组成12V低压电源系统，充电功率主要由发电机和DC/DC装置输出决定，现有智能充电策略一般采用单一恒压充电。
采用单一恒压充电方式存在一些弊端，例如，在起始阶段往往充电电流极大，充电末尾阶段充电效率极差等。特别是在低温下电流极大，负极就有析锂风险；并且由于充电电流极大导致电池温升很高，也会影响电池的寿命。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种控制起动电池充电的方法，该方法可以避免起动电池低温充电时发生负极析锂，降低电池老化速率，兼顾充电效率。
本发明第二个目的在于提出一种存储所述方法的非临时性计算机存储介质。
本发明第三个目的在于提出一种电池管理器。
本发明第四个目的在于提出一种电动车辆。
为了达到上述目的，本发明第一方面实施例提出的控制起动电池充电的方法包括：检测到车辆进入起动电池充电模式；获取所述起动电池的初始电压值和设定的DC输出下限电压值；当所述初始电压值大于等于所述DC输出下限电压值时，控制DC/DC装置输出第一电压值，以对所述起动电池充电，其中，所述第一电压值大于所述初始电压值；以及，每隔预设时间增大所述DC/DC装置输出的电压值，且增大幅度为预设电压幅值。
根据本发明实施例的控制起动电池充电的方法，通过每隔预设时间增大DC/DC装置输出的电压值，即DC/DC装置输出电压值不是恒定的，并且随着起动电池电压的上升而增大，避免了初始充电电流过大而造成电池产热高，可以降低电池老化速度，特别是在低温充电时，可以避免初始充电电压过高出现负极析锂的问题，提高充电稳定性。
在一些实施例中，所述方法还包括：获取所述起动电池的当前电压值和设定的DC输出上限电压值；判断所述起动电池的当前电压值是否超过所述DC输出上限电压值；如果是，控制所述DC/DC装置输出所述DC输出上限电压值。
在一些实施例中，所述方法还包括：当所述初始电压值小于所述DC输出下限电压值时，控制所述DC/DC装置输出所述DC输出下限电压值。
在一些实施例中，所述方法还包括：记录所述起动电池的充电累计时间；在所述充电累计时间达到预设充电时间阈值时，控制所述DC/DC装置停止输出。
在一些实施例中，所述预设时间根据所述起动电池允许的充电电流进行调整。
在一些实施例中，所述起动电池包括铁电池。
在一些实施例中，所述方法还包括：检测所述起动电池的电流值；当所述电流值小于预设电流值时，触发所述起动电池充电模式。
本发明第二方面实施例的非临时性计算机存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现所述的控制起动电池充电的方法。
本发明第三方面实施例的电池管理器，包括：存储器；与所述存储器通信的至少一个处理器；其中，存储器中存储有被所述处理器执行的计算机指令，所述处理器执行所述计算机指令时实现所述的控制起动电池充电的方法。
根据本发明实施例的电池管理器，通过处理器执行上面实施例的控制起动电机充电的方法，可以避免起动电池低温充电时出现析锂现象，以及降低充电温升保证电池寿命，并兼顾充电效率。
本发明第四方面实施例的电动车辆，包括动力电池、DC/DC装置、起动电池和所述的电池管理器，所述DC/DC装置分别与所述动力电池和所述起动电池连接。
根据本发明实施例的电动车辆，通过电池管理器执行上面实施例的控制起动电机充电的方法，可以避免起动电池低温充电时出现析锂现象，以及降低充电温升保证电池寿命，并兼顾充电效率。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明的一个实施例的智能充电系统的电路图；
图2是根据本发明的一个实施例的智能充电系统的框图；
图3是根据本发明的一个实施例的控制起动电池充电的方法的流程图；
图4是根据本发明的另一个实施例的控制起动电池充电的方法的流程图；
图5是根据本发明的一个实施例的控制起动铁电池充电的方法的流程图；
图6是根据本发明的一个实施例的采用本发明实施例的方法时DC/DC装置输出电压值与采用恒定电压充电时DC/DC装置输出电压值的变化曲线图；
图7是根据本发明的一个实施例的电池管理器的框图；
图8是根据本发明的一个实施例的电动车辆的框图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，参考附图描述的实施例是示例性的，下面详细描述本发明的实施例。
本发明实施例的控制起动电池充电的方法，优化智能充电中DC/DC装置的输出电压，以避免起动电池充电时，低温负极析锂以及高温充电效率衰减的问题。
图1是根据本发明的一个实施例的智能充电系统的电路图，图2是根据本发明的一个实施例的智能充电系统的功能框图。
如图1和图2所示，其中，起动电池10为车辆低压负载60的供电电源。DC/DC装置20分别与动力电池30、发电机(BSG)40和起动电池10相连，可以实现高压电降压为低压电，并稳压输出，实现对起动电池10的充电。发电机40通过发动机50发电，以提供低压负载用电及满足起动电池10的充电需求。低压负载60代表了整车上所有用到12V电源的低压用电器。电池管理器70控制继电器开关及控制MOS管的开关动作。起动机80是一种具有起动发动机功能的电机。BCM(body control Module，车身控制模块)90负责所有低压负载60的配电。
下面参考图3-图6描述根据本发明实施例的控制起动电池充电的方法。
图3是根据本发明的一个实施例的控制起动电池充电的方法的流程图，如图3所示，本发明实施例的控制起动电池充电的方法至少包括步骤S1-步骤S4，具体如下。
S1，检测到车辆进入起动电池充电模式。
具体地，电池管理器可以实时检测起动电池的电流值，当电流值小于预设电流值时，触发起动电池充电模式，即起动电池电流不足即会触发智能充电策略。
S2，获取起动电池的初始电压值和DC输出下限电压值。
具体地，在起动电池电流不足时启动智能充电策略，认为此时起动电池的电流很小，接近没有电流通过的情况，其初始电压比较接近开路电压，即获取起动电池的开路电压。以及，可以设定DC/DC装置输出电压值的下限值和上限值，以兼顾充电效率，例如对于铁电池，其充电电压范围可以为13.2V-13.8V。
S3，当初始电压值大于等于DC输出下限电压值时，控制DC/DC装置输出第一电压值，以对起动电池充电。
其中，第一电压值大于DC输出下限电压值且小于DC输出上限电压值。
具体地，在初始电压值大于等于DC输出下限电压值时，则控制DC/DC装置输出一个比DC输出下限电压值大的电压值，可以兼顾充电效率。
例如，设DC输出下限电压值为A，DC输出上限电压值为B。DC/DC装置开启工作，并确认起动电池初始电压值例如开路电压为U0，若U0≥A,则控制DC/DC装置输出电压U＝U0+a，其中，a值为DC充电电压增量，a值大小由电池充电能力和DC/DC装置输出精度共同决定。
S4，每隔预设时间增大DC/DC装置输出的电压值，且增大幅度为预设电压幅值。
例如，每充电t分钟，充电电压上升a值。随着充电进行，起动电池的电压逐渐增大，即随着起动电池电压的变化实时调整DC/DC装置输出电压值，可以兼顾充电效率，保证充电效率。
其中，预设时间t可以是固定的，在一些实施例中，预设时间和充电速率可以根据起动电池允许的充电电流进行调整，每个电压下t值大小可以由电池充电能力决定，可以兼顾充电效率。
根据本发明实施例的控制起动电池充电的方法，通过每隔预设时间增大DC/DC装置输出的电压值，即DC/DC装置输出电压值不是恒定的，并且随着起动电池电压的上升而增大，避免了初始充电电流过大而造成电池产热高，降低电池老化速度，特别是在低温充电时，可以避免初始充电电压过高出现负极析锂的问题，提高充电稳定性，并兼顾充电效率。
进一步地，在充电过程中，避免充电电压超过DC输出上限电压值，以避免出现过充的问题。具体地，检测起动电池的当前电压值；判断起动电池的当前电压值是否超过DC输出上限电压值；如果是，控制DC/DC装置输出DC输出上限电压值。例如，充电中持续判定DC/DC装置输出电压是否超出DC上限电压值B：未超出，则DC/DC装置输出电压按a值增量上升；若超出，则按B值进行充电控制。既可以避免过充，又可以保证充电效率。
在一些实施例中，当初始电压值小于DC输出下限电压值时，控制DC/DC装置输出DC输出下限电压值。例如，若U0<A，控制DC/DC装置输出电压值为A，在避免充电初始阶段电流过大的同时，兼顾充电效率。
随着充电的进行，起动电池的电压越来越高，记录起动电池的充电累计时间，在充电累计时间达到预设充电时间阈值时，认为充电完成，控制DC/DC装置停止输出。其中，充电累计时间可以由电池充电能力和DC输出共同决定，以保证起动电池的电压达到需求。
图4是根据本发明的一个实施例的控制起动电池充电的方法的流程图，如图4所示，具体包括如下步骤。
S100，触发智能充电策略。
S101，DC/DC装置准备开启。
S102，确认起动电池U0是否小于A，如果是，执行步骤S103，否则，执行步骤S104。
S103，控制DC/DC装置输出电压U＝A，并进入步骤S105。
S104，DC/DC装置输出电压U＝U0+a，并进入步骤S105。
S105，1分钟后，U＝U+a。
S106，判断U0是否小于B，如果否，返回步骤S105，如果是，进入步骤S107。
S107，DC/DC装置输出电压值为B。
S108，充电累计时间达到预设充电时间阈值，智能充电控制结束。
下面以铁电池为例，铁电池智能充电中要求DC/DC装置输出电压范围在13.2V-13.8V之间，如果起动铁电池电压低于13.2V则DC/DC装置输出电压13.2V，如果起动铁电池电压高于13.2V，则DC/DC装置输出电压比电池电压高0.3V，10min后DC/DC装置输出电压增加0.1V，以此重复调节DC/DC装置输出电压值，直到DC/DC装置输出电压达到13.8V后不再增加，持续进行，累计1.5h后智能充电结束。
图5是根据本发明的一个实施例的起动铁电池充电控制过程的流程图，如图5所示，具体包括以下步骤。
S200，触发智能充电策略。
S201，DC/DC装置准备开启。
S202，确认起动电池U0是否小于13.2V，如果是，执行步骤S203，否则，执行步骤S204。
S203，控制DC/DC装置输出电压U＝13.2V，并进入步骤S205。
S204，DC/DC装置输出电压U＝U0+0.1V，并进入步骤S205。
S205，1分钟后，U＝U+0.1V。
S206，判断U0是否小于13.8V，如果否，返回步骤S205，如果是，进入步骤S207。
S207，DC/DC装置输出电压值为13.8V。
S208，充电累计时间达到1.5小时，智能充电控制结束。
图6是采用本示例中智能充电中DC/DC装置输出电压变化与单一恒压充电的曲线图。
其中，P1为本申请DC/DC装置输出电压值变化曲线，P2为采用恒压充电的电压变化曲线。本控制策略中DC/DC装置电压输出与传统电压输出存在根本性差异，电压随着起动电池SOC上升而上升，电流值平稳，能够有效减少充电过程中电池发热，降低起动电池老化率。
基于上面实施例的控制起动电池充电的方法，本发明第二方面实施例的非临时性计算机存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被执行时可以实现上面实施例的控制起动电池充电的方法。
图7是根据本发明的一个实施例的电池管理器的框图，如图7所示，电池管理器70至少包括存储器71和至少一个处理器72，当然，电池管理器70还可以包括如图1中所示的继电器以及MOS管等部件等。
其中，处理器72与存储器71通信，存储器71中存储有被处理器72执行的计算机指令，处理器72执行该计算机指令时实现上面实施例的控制起动电池充电的方法。
根据本发明实施例的电池管理器70，通过处理器72执行上面实施例的控制起动电机充电的方法，可以避免起动电池低温充电时出现析锂现象，以及降低充电温升保证电池寿命，并兼顾充电效率。
如图8所示，本发明实施例的电动车辆100包括动力电池30、DC/DC装置20、起动电池10和上面实施例的电池管理器70，DC/DC装置20分别与动力电池30和起动电池10连接，当然，电动车辆100还可以包括如图2所示的设备和装置等，在此不一一列举。其中，电池管理器70可以执行上面实施例的控制起动电池10充电的方法，具体实现过程可以参照上面实施例的说明。
根据本发明实施例的电动车辆100，通过电池管理器70执行上面实施例的控制起动电机充电的方法，可以避免起动电池低温充电时出现析锂现象，以及降低充电温升保证电池寿命，并兼顾充电效率。
需要说明的是，在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。
在本说明书的描述中，流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种控制起动电池充电的方法，其特征在于，包括：
检测到车辆进入起动电池充电模式；
获取所述起动电池的初始电压值和设定的DC输出下限电压值；
当所述初始电压值大于等于所述DC输出下限电压值时，控制DC/DC装置输出第一电压值，以对所述起动电池充电，其中，所述第一电压值大于所述初始电压值；以及
每隔预设时间增大所述DC/DC装置输出的电压值，且增大幅度为预设电压幅值。
2.根据权利要求1所述的控制起动电池充电的方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取所述起动电池的当前电压值和设定的DC输出上限电压值；
判断所述起动电池的当前电压值是否超过所述DC输出上限电压值；
如果是，控制所述DC/DC装置输出所述DC输出上限电压值。
3.根据权利要求1所述的控制起动电池充电的方法，其特征在于，所述方法还包括：
当所述初始电压值小于所述DC输出下限电压值时，控制所述DC/DC装置输出所述DC输出下限电压值。
4.根据权利要求1-3任一项所述的控制起动电池充电的方法，其特征在于，所述方法还包括：
记录所述起动电池的充电累计时间；
在所述充电累计时间达到预设充电时间阈值时，控制所述DC/DC装置停止输出。
5.根据权利要求1所述的控制起动电池充电的方法，其特征在于，所述预设时间根据所述起动电池允许的充电电流进行调整。
6.根据权利要求1所述的控制起动电池充电的方法，其特征在于，所述起动电池包括铁电池。
7.根据权利要求1所述的控制起动电池充电的方法，其特征在于，所述方法还包括：
检测所述起动电池的电流值；
当所述电流值小于预设电流值时，触发所述起动电池充电模式。
8.一种非临时性计算机存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现如权利要求1-7任一项所述的控制起动电池充电的方法。
9.一种电池管理器，其特征在于，包括：
存储器；
与所述存储器通信的至少一个处理器；
其中，存储器中存储有被所述处理器执行的计算机指令，所述处理器执行所述计算机指令时实现如权利要求1-7任一项所述的控制起动电池充电的方法。
10.一种电动车辆，其特征在于，包括：
动力电池、DC/DC装置、起动电池和如权利要求9所述的电池管理器，所述DC/DC装置分别与所述动力电池和所述起动电池连接。
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