JP2024512834A - 充電時間の決定方法及びｂｍｓ、電池、電気エネルギーデバイス - Google Patents

充電時間の決定方法及びｂｍｓ、電池、電気エネルギーデバイス Download PDF

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Abstract

本願は、充電時間の決定方法、ＢＭＳ及び電池、電気エネルギーデバイスを開示する。当該方法は、電池の充電温度を決定することと、前記充電温度が第１設定範囲を超える場合、前記電池の充電温度を前記第１設定範囲に調整するための第１時間を推定することと、前記電池の充電温度を前記第１設定範囲に調整した後、前記電池をターゲットＳＯＣに充電するための第２時間を推定することと、前記電池の充電開始時間及び前記第１時間、前記第２時間に基づいて、前記電池を前記ターゲットＳＯＣに充電するための時間を決定することと、を含む。本願により決定される電池の充電時間はより正確であり、ユーザーが電池の充電状態を即時且つ正確に把握することに便利である。

Description

（関連出願の相互参照）
本願は、２０２２年２月８日に出願された名称が「充電時間の決定方法及びＢＭＳ、電池、電気エネルギーデバイス」である中国特許出願第２０２２１０１１８０２０．３号の優先権を主張し、当該出願のすべての内容は参照により明細書に組み込まれている。
本願は、電池充電分野に関し、具体的には充電時間の決定方法及び電池管理システム（ＢＭＳ）、電池、電気エネルギーデバイスに関する。
新エネルギー電気自動車の急速な普及に伴い、自動車を使用する場合、充電時間は日常生活において多くの電気自動車の所有者の主な関心事の１つになっている。ソフトウェアアルゴリズムによって今回の充電過程にかかる時間を正確に予測することで、電気自動車の所有者が車の使用時間と仕事生活時間を合理的に手配するために正確な時間根拠を提供することができる。現在の電池充電時間は、主に残量及び充電ポールの出力電流値に依存し、その商によって充電時間が決定される。この計算方法は理想的過ぎであり、且つ充電過程において電池の充電状態が温度などによって変化するため、充電時間の決定方法が不正確になり、ユーザー特に車の所有者に多大な不便をもたらす。
上記問題を鑑み、本願は、電池状態での充電時間を正確に決定できる充電時間の決定方法、ＢＭＳ及び電池、電気エネルギーデバイスを提供する。
第１態様によれば、本願は、以下を含む充電時間の決定方法を提供する。
電池の充電温度を決定する。上記充電温度が第１設定範囲を超えた場合、上記電池の充電温度を上記第１設定範囲に調整するための第１時間を推定する。上記電池の充電温度を上記第１設定範囲に調整した後、上記電池をターゲットＳＯＣに充電するための第２時間を推定する。上記電池の充電開始時間、上記第１時間及び上記第２時間に基づいて、上記電池を上記ターゲットＳＯＣに充電するための時間を決定する。
本願の実施例において、現在の充電環境の充電温度に基づいて電池の可能な充電方法を決定する、温度が高過ぎる又は低過ぎる時に、電池の一部の充電電流がまず充電温度を調節する、設定温度範囲内に調節される時、従来の充電方法によって電池を充電する。本願の実施例は、現在の充電温度を検出することによって、同様に温度検出結果に基づいて、電池充電の残り時間の決定方法を調整し、電池のためにより正確な電池充電時間を決定する。
特定の実施例において、前述の上記電池の充電温度を上記第１設定範囲に調整するための第１時間を推定することは、充電温度、調整すべきターゲット温度及び昇温速度に基づいて、上記第１時間を計算することを含む。上記調整すべきターゲット温度は上記第１設定範囲内の値であり、上記充電温度は上記第１設定範囲内の最小値より小さい。
本願の実施例において、充電温度及び調整すべきターゲット温度に基づいて、第１時間を決定し、即ち電池の充電温度を現在温度から第１設定範囲内に調整するための時間を第１時間とする。この時に一部の充電電流が電池の充電温度を調節するために分流されているため、充電ポールからの出力電流はすべての電池充電電流ではない。従って、本願の実施例の温度調節方法により決定された第１時間はより正確である。この例は充電温度が第１設定範囲より低いケースである。
特定の実施例において、前述の上記電池の充電温度を上記第１設定範囲に調整する第１時間を推定することは、充電温度と調整すべきターゲット温度及び温降速度に基づいて、上記第１時間を計算することを含む。上記調整すべきターゲット温度は上記第１設定範囲内の値であり、上記充電温度は上記第１設定範囲内の最小値より大きい。
本願の実施例において、充電温度及び調整すべきターゲット温度に基づいて、第１時間を決定し、即ち電池充電温度を現在の温度から第１設定範囲内に調整するための時間を第１時間とする。この時に一部の充電電流が電池の充電温度を調節するために分流されているため、充電ポールからの出力電流はすべての電池の充電電流ではない。従って、本願の実施例の温度調節方法により決定された第１時間はより正確である。この例は充電温度が第１設定範囲より高いケースである。
特定の実施例において、上記電池をターゲットＳＯＣまで充電する第２時間を推定することは、充電温度が上記第１設定範囲に達する上記電池の第１ＳＯＣを決定することと、上記第１ＳＯＣ、上記ターゲットＳＯＣ及び上記電池のセル容量に基づいて、上記電池の充電すべき電量を決定することを含む、上記充電すべき電量及び充電デバイスの充電電流に基づいて、上記第２時間を計算する。
本願の実施例において、電池の現在の充電温度が第１設定温度に達した場合、現在のＳＯＣ及びターゲットＳＯＣに基づいて、充電時間が決定され、決定された充電時間はより正確である。
特定の実施例において、充電温度で上記第１設定範囲に達する上記電池の第１ＳＯＣを決定することは、上記電池を充電するとともに充電温度を調整する場合、上記電池の充電温度の調整により消費される電流及び充電デバイスの充電電流に基づいて、上記電池の有効充電電流を決定することを含む、上記電池の現在ＳＯＣ、上記電池のセル容量、上記有効充電電流及び上記第１時間に基づいて、上記第１ＳＯＣを計算する。
本願の実施例において、電池温度を調節するとともに電池を充電する場合、電池温度を調節する時に占有する電流を決定することで、電池を充電する時の有効充電電流を決定し、それにより計算された電池の充電時間時がより正確となる。
特定の実施例において、充電温度が上記第１設定範囲に達する上記電池の第１ＳＯＣを決定することは、上記電池の充電温度を調整するのみの場合、上記電池の現在ＳＯＣを上記第１ＳＯＣとして決定することを含む。
本願の実施例において、現在、電池温度を調整するのみで充電しないと決定した場合、この時、電池現在の現在ＳＯＣを、その後第１温度範囲に達した場合に電池を充電する時のＳＯＣとし、それにより電池現在のＳＯＣを再度決定することなく、電池の充電時間の決定効率を向上させることができる。
特定の実施例において、上記方法は、上記充電デバイスの最大充電電流及び上記充電デバイスの実際の出力電流係数を取得することと、上記最大充電電流及び上記実際の出力電流係数の積を上記充電デバイスの充電電流として決定することと、を含む。
本願の実施例において、充電ポールなど、充電デバイスの最大充電電流を取得するとともにその出力電流係数を取得することで、充電デバイスの実際出力電流を決定し、それにより電池を充電する場合の実際の出力電流を決定する、それにより電池の充電時間を決定する時に決定される充電時間がより正確となる。
特定の実施例において、前述の上記充電デバイスの実際の出力電流係数を取得することは、上記電池の充電データ履歴に基づいて、上記充電デバイスの実際の出力電流係数を較正することを含む。
本願の実施例において、充電デバイスの充電データ履歴に基づいて、実際の出力電流係数を決定することができる。例えば、充電デバイスの公称出力電流及び実際の出力電流履歴に基づいて、充電デバイスの実際の出力電流係数を統計することができる。このようにして、電池充電時間の精度を向上させる。
特定の実施例において、前述の上記充電デバイスの実際の出力電流係数を取得することは、上記充電デバイスの最大充電電流及び上記電池の実際の充電電流に基づいて、上記充電デバイスの実際の出力電流係数を計算することを含む。
本願の実施例において、充電デバイスの公称最大充電電流及び現在の実際の出力電流に基づいて、現在の実際の出力電流係数を直接計算することで、充電デバイスの実際の出力電流係数を決定することもできる。
特定の実施例において、上記方法は、周期到達又は請求メッセージの送信に応答して、上記電池を上記ターゲットＳＯＣに充電するための時間に関連する情報をターゲット対象に出力することを含む。
本願の実施例において、電気自動車のディスプレイダッシュボード又は車載ディスプレイユニットなどの電子デバイスを介して電池の充電時間を出力することができ、ネットワーク接続を介して充電時間をユーザーの電子デバイスに送信することもできる。ユーザーが現在の充電時間を知ることができ、充電時間に基づいて行動計画を作成するなどに便利である。本願の実施例は、電池充電時間の把握を大幅に容易にする。
第２態様によれば、本願は、プロセッサ及び記憶媒体を含む電池管理システムを提供する上記記憶媒体にコンピュータプログラムが記憶され、上記コンピュータプログラムが上記プロセッサにより実行される時、上記充電時間の決定方法に基づいて、充電時間を計算することができる。
第３態様によれば、本願は、電池セル及び上記電池管理システムを含む電池を提供する。
第４態様によれば、本願は、デバイス本体と、上記電池を使用した電源を含む電気エネルギーデバイスを提供する。
上記の説明は、本実用新案の実施例の技術方案の概要に過ぎない、本実用新案の実施例の技術手段をより明確に理解するために、明細書の内容に従って実施することができる。また、本実用新案の実施例の上記及び他の目的、特徴及び利点をより明らか且つ分かりやすくするために、本実用新案の具体的な実施形態を以下に列挙する。
以下の好ましい実施形態に対する詳しい説明を読むことによって、他の様々な利点やメリットは、当業者にとって明らかになっている。図面は、好ましい実施形態を示す目的にのみ使用され、本願を制限するものではない。すべての図面において、同じ図面の符号で同じ部品を示す。
本願の幾つかの実施例により提供される車両の構成図である。 本願の一実施例の電池の構成図を示す。 本願の一実施例の電池モジュールの構成図を示す。 本願の幾つかの実施例により提供される電池単体の分解構成図である。 本願の幾つかの実施例により提供される充電時間の決定方法のフローチャートである。
以下、図面に合わせて本願の技術的解決手段の実施例を詳しく説明する。以下の実施例は、本願の技術的解決手段をより明らかに説明するものに過ぎない。従って、例のみとして使用され、本願の保護範囲を限定しない。
別段の定義がない限り、明細書で使用されるすべての技術と科学用語は、本願に属する技術分野の技術者に一般的に理解される意味と同じである。明細書で使用される用語は、具体的な実施例を説明する目的にのみ使用され、本願を制限することを意図しない。本願の明細書、特許請求の範囲及び上記の図面説明における「含む」と「有する」という用語並びにそれらの任意の変形は、非排他的な包含をカバーすることを意図する。
本願の実施例の説明において、「第１」「第２」などの技術用語は、異なる対象を区別するにのみ使用され、相対重要性を指示又は暗示するか、もしくは、示された技術的特徴の数、特定の順序又は優先順位を暗黙的に示すと理解すべきではない。本願の実施例の説明において、別段の明確かつ具体的な限定がない限り、「複数」は２つ以上を意味する。
明細書での「実施例」への言及は、実施例に合わせて説明される特定の特徴、構造又は特性が本願の少なくとも１つの実施例に含まれ得ることを意味する。明細書の様々な位置で当該フレーズの出現は、必ずしもすべてが同じ実施例を指すとは限らず、他の実施例と相互排除する独立又は代替の実施例でもない。本技術分野の技術者によって明示的及び暗黙的に理解されるべきことは、明細書に記載される実施例が他の実施例と組み合わせることができる。
本願の実施例の説明において、「及び／又は」という用語は、関連する対象を説明するための関連関係に過ぎず、３種類の関係が存在できることを示す。例えば、Ａ及び／又はＢは、Ａが単独で存在する、ＡとＢが同時に存在する、Ｂが単独で存在するという３つのケースを示すことができる。また、明細書の文字「／」は一般的に、前後に関連する対象が「又は」の関係であることを示す。
本願の実施例の説明において、「複数」という用語は、２つ以上（２つを含む）を指し、同様に「複数のグループ」は、２つ以上のグループ（２つのグループを含む）を指し、「複数のシート」は、２つ以上のシート（２つのシートを含む）を指す。
本願の実施例の説明において、「中央」「縦」「横」「長さ」「幅」「厚さ」「上」「下」「前」「後」「左」「右」「垂直」「水平」「頂」「底」「内」「外」「時計回り」「反時計回り」「軸方向」「径方向」「円周方向」などにより指示される方向又は位置関係は、図面に示される方向又は位置関係に基づくものであり、本願の実施例を説明しやすくし、説明を簡略化するためのものであり、示される装置又は素子が必ず特定の方向を有し、特定の方向で構成又は操作しなければならないことを指示又は暗示するものではない。従って、本願の実施例を制限するものとして理解されるべきではない。
本願の実施例の説明において、別途明確な規定や限定がない限り、「取付」「連結」「接続」「固定」などの技術用語は、広義的に理解されるべきである。例えば、固定的な接続でもよく、着脱可能な接続もよく、又は一体的な接続もよい。機械的接続であってもよく、電気的接続であってもよい。直接連結してもよく、中間仲介部材によって間接的に連結してもよい。２つの素子内部の連通又は２つの素子の相互作用関係であり得る。本技術分野の一般技術員にとって、具体的な状況に応じて、本願における上記用語の具体的な意味を理解することができる。
現在、市場の状況の進展の観点から、動力電池の応用はますます広くなっている。動力電池は、水力、火力、風力及び太陽光発電所などのエネルギー貯蔵電力システムに適用されるだけでなく、電気自転車、電気オートバイ、電気自動車などの電気交通手段、及び軍事機器や航空宇宙などの多くの分野にも適用される。動力電池の応用分野の継続的な拡大に伴い、その市場需要もますます拡大している。
本発明者は、電池の残り充電時間の決定過程において、主に電池の残量及び充電ポールの出力電流値に基づいて電池の残り充電時間を決定することに気付いた。しかし、電池の充電電流が電池の充電状態によって変化する。特に電池の充電温度が－１０℃未満など、低過ぎる又は高過ぎる場合、電池の使用状態を保障するために、一般的に電池の充電温度を調整した後に充電する必要がある。同様に、電池の充電温度が４０℃より高い場合、同様に電池の充電温度を調整した後に電池を充電する必要がある。この時、充電デバイスの出力電流に基づいて電池の充電時間を決定すると、不正確になり、ユーザー、特に電気自動車の所有者が行動計画を作成するのに役立たない。
本発明者は研究により、電池の充電時間を正確に決定するために、電池を充電する場合、現在の充電温度を検出する必要があり、現在の充電温度が設定温度範囲内になっていないと決定する時、現在の実際の充電電流に基づいて電池の充電時間を決定する必要があり、この方法により決定される充電時間がより正確であり、参考により役立つことに気付いた。
本願の実施例にかかる充電時間の決定方法を使用した電池は、車両、船舶又は航空機などの電気装置に適用できる。ユーザーが電池の充電時間に基づいて自己の後続の行動を調整するのに役立つ。
本願の実施例は、充電時間の決定方法を使用した電池を電源とする電気装置を提供する。電気装置は、携帯電話、タブレット、ノートパソコン、電気おもちゃ、電気工具、バッテリーカー、電気自動車、船、宇宙船などであってもよいが、これらに限定されない。その中で、電気おもちゃは、ゲーム機、電気自動車のおもちゃ、電気船のおもちゃ及び電気飛行機のおもちゃなどの固定式又は可動式の電気おもちゃを含んでもよいが、これらに限定されない。宇宙船は、飛行機、ロケット、スペースシャトル及びスペースクラフトなどを含んでもよい。
図１を参照すると、図１は、本願の幾つかの実施例により提供される車両１００の構成図である。車両１００は、燃料自動車、ガス自動車又は新エネルギー自動車であってもよく、新エネルギー自動車は純電気自動車、ハイブリッド自動車又は範囲拡張自動車などであってもよい。車両１００の内部に電池１０が設置され、電池１０は車両１００の下部又は前部又は後部に設置されてもよい。電池１０は、車両１００の給電に使用されてもよい。例えば、電池１０は車両１００の操作電源として使用されてもよい。車両１００は、コントローラ１１０及びモーター１２０を更に含んでもよい。コントローラ１１０は電池１０がモーター１２０に電力を供給するように制御することに用いられる。例えば、車両１００の起動、ナビゲーション及び走行時の動作電力需要に用いられる。
本願の幾つかの実施例において、電池１０は、車両１００の操作電源だけでなく、車両１００の駆動電源として使用することもできる。燃料油や天然ガスを代替又は部分的に代替して車両１００に駆動力を提供する。
様々な電力使用需要を満たすために、電池１０は複数の電池単体２１０を含むことができる。電池単体２１０とは、電池モジュール又は電池パックを構成する最小ユニットを指す。複数の電池単体２１０は電極端子を介して直列接続及び／又は並列接続されて様々な適用シナリオに適用される。本願で言及される電池は、電池モジュール又は電池パックを含む。そのうち、複数の電池単体２１０の間は直列接続又は並列接続又はハイブリッド接続されてもよい。ハイブリッド接続とは、直列接続と並列接続の混合を指す。電池１０は電池パックとも呼ばれる。本願の実施例における複数の電池単体２１０は、電池パックを直接構成してもよいが、まず電池モジュール２０を構成し、更に電池モジュール２０が電池パックを構成してもよい。
図２は、本願の一実施例の電池１０の構成図を示す。図２において、電池１０は、複数の電池モジュール２０及び筐体３０を含んでもよく、複数の電池モジュール２０が筐体３０の内部に収容されている。筐体３０は、液体又は他の異物が電池単体２１０の充電又は放電に影響を与えないように、電池単体２１０又は電池モジュール２０の収容に用いられる。筐体３０は、単独の長方体又は円柱体又は球体などの簡単な立体構造であってもよいが、長方体又は円柱体又は球体などの簡単な立体構造を組み合わせた複雑な立体構造であってもよい。本願の実施例はこれらに対して限定しない。筐体３０の材質は、アルミニウム合金、鉄合金などの合金材料であってもよく、ポリカーボネート、ポリイソシアヌレート発泡プラスチックなどの高分子材料であってもよく、又はガラス繊維とエポキシ樹脂などの複合材料であってもよい。本願の実施例はこれらに対しても限定しない。
幾つかの実施例において、筐体３０は、第１部分３０１及び第２部分３０２を含んでもよく、第１部分３０１と第２部分３０２が互いに覆い、第１部分３０１と第２部分３０２が電池単体２１０を収容するための空間を共同で制限する。第２部分３０２は一端が開口する中空構造であってもよく、第１部分３０１は板状構造であってもよい。第１部分３０１は第２部分３０２の開口側を覆うことで、第１部分３０１と第２部分３０２が電池単体２１０を収容するための空間を共同で制限する。第１部分３０１及び第２部分３０２は、いずれも、片側が開口する中空構造であってもよく、第１部分３０１の開口側が第２部分３０２の開口側を覆う。
図３は、本願の一実施例の電池モジュール２０の構成図を示す。図３において、電池モジュール２０は、複数の電池単体２１０を含んでもよく、複数の電池単体２１０がまず直列接続又は並列接続又はハイブリッド接続されて電池モジュール２０を構成し、更に複数の電池モジュール２０が直列接続又は並列接続又はハイブリッド接続されて電池１０を構成してもよい。本願において、電池単体２１０は、リチウムイオン電池、ナトリウムイオン電池又はマグネシウムイオン電池などを含んでもよい。本願の実施例はこれらに対して限定しない。電池単体２１０は円柱体、扁平体、長方体又は他の形状などを呈してもよい。本願の実施例はこれらに対しても限定しない。電池単体２１０は一般的に、パッケージ方法に応じて、円筒形電池単体２１０、四角形電池単体２１０及びソフトパック電池単体２１０という３種類に分けられる。本願の実施例はこれらに対しても限定しない。しかし、説明を簡潔にするために、以下の実施例は四角形電池単体２１０を例として説明する。
図４は、本願の幾つかの実施例により提供される電池単体２１０の分解構成図である。電池単体２１０は電池を構成する最小ユニットを指す。図４に示すように、電池単体２１０はエンドキャップ２１１、ケーシング２１２及びセルコンポーネント２１３を含む。
エンドキャップ２１１とは、電池単体２１０の内部環境を外部環境から隔離するためにケーシング２１２の開口部を覆う部品を指す。限定することなく、エンドキャップ２１１の形状は、ケーシング２１２に適合するようにケーシング２１２の形状に合わせることができる。選択的に、エンドキャップ２１１は、特定の硬度と強度を有する材質（例えばアルミニウム合金）で作成することができる。このように、エンドキャップ２１１は、圧迫や衝突を受ける時に変形しないため、電池単体２１０は、より高い構造強度を有し、安全性も向上することができる。エンドキャップ２１１には電極端子２１１ａなどの機能部品が設置されてもよい。電極端子２１１ａは、電池単体２１０の電気エネルギーを出力又は入力するために、セルコンポーネント２１３との電気的接続に用いられてもよい。幾つかの実施例において、エンドキャップ２１１には、電池単体２１０の内部圧力又は温度が閾値に達する時に内部圧力を解放するための圧力解放機構が更に設置されてもよい。エンドキャップ２１１の材質も、銅、鉄、アルミニウム、ステンレス鋼、アルミニウム合金、プラスチックなど、様々であってもよい。本願の実施例はこれらに対して特に限定しない。幾つかの実施例において、エンドキャップ２１１の内側に絶縁部材が更に設置されてもよい。絶縁部材は、ケーシング２１２内の電気接続部品をエンドキャップ２１１から隔離させ、短絡のリスクを低減することができる。例示的に、絶縁部材は、プラスチック、ゴムなどであり得る。
ケーシング２１２は、エンドキャップ２１１に合わせて電池単体２１０の内部環境を形成するためのコンポーネントである。その中、形成された内部環境は、セルコンポーネント２１３、電解液（図示せず）及び他の部品を収容することに用いられる。ケーシング２１２とエンドキャップ２１１は独立した部品であってもよく、またはケーシング２１２に開口を設置し、開口部でエンドキャップ２１１が開口を覆って電池単体２１０の内部環境を形成させる。限定することなく、エンドキャップ２１１とケーシング２１２とを一体化させてもよい。具体的には、エンドキャップ２１１とケーシング２１２は、他の部品をケーシングに入れる前に共通の接続面を形成させることができる。ケーシング２１２の内部をパッケージする必要がある時、エンドキャップ２１１でケーシング２１２を覆う。ケーシング２１２は、長方体形、円柱体形、六角柱形などの様々な形状及び様々なサイズであってもよい。具体的には、ケーシング２１２の形状は、セルコンポーネント２１３の具体的な形状とサイズに応じて決定することができる。ケーシング２１２の材質は、銅、鉄、アルミニウム、ステンレス鋼、アルミニウム合金、プラスチックなど、様々であってもよい。本願の実施例はこれらに対して特に限定しない。
セルコンポーネント２１３は、電池単体２１０において電気化学反応が起こる部品である。ケーシング２１２内には、１つ又は複数のセルコンポーネント２１３が含まれてもよい。セルコンポーネント２１３は、主に正極ピースと負極ピースが巻き付けたり積み重ねたりすることで形成され、通常、正極ピースと負極ピースとの間にセパレータが設けられている。正極ピースと負極ピースの活物質を有する部分がセルコンポーネントの本体部を構成し、正極ピースと負極ピースの活物質を有しない部分がそれぞれラグ（図示に示されていない）を構成する。正極ラグと負極ラグは、共同で本体部の同じ端に配置されてもよく、それぞれ本体部の両端に配置してもよい。電池の充電と放電過程において、正極活物質と負極活物質が電解液と反応し、ラグが電極端子に接続されて電流回路を形成する。
新エネルギー電気自動車の急速な普及に伴い、自動車を使用する場合、電気自動車の充電時間は日常生活にて、多くの電気自動車の所有者の主な関心事の１つとなっている。ソフトウェアアルゴリズムによって今回の充電過程にかかる時間を正確に予測することで、電気自動車の所有者が車の使用時間と仕事生活時間を合理的に手配するための正確な時間根拠を提供することができる。現在の残り充電時間の計算方法は以下のとおりである。
残り充電時間＝残量（ＣＡＰ＿ｒｅｍａｉｎ）／充電ポールの出力電流値（Ｉ＿ａｃｔ）
上記の計算式によって、今回の充電過程の電池の残り充電時間を概略的に算出することができる。上記の計算式によって、今回の充電過程の残り充電時間を概略的に算出することができるが、この計算方法は、ある特別なモードで充電過程の他の要因の影響を考慮しないため、計算された残り充電時間と実際の充電時間との誤差が大きくなる。そのうち、この計算式により計算された完全に充電する場合の残り充電時間の誤差が大きくなる主な要因は、電池が低温（冬に低温のままで充電を開始）又は高温（夏に高温のままで充電を開始）で充電を開始する時、残り充電時間の計算式で充電開始段階に熱管理を起動する時の熱管理負荷の消費電流を考慮せず、実際に電池ＰＡＣＫに充電する電流が小さくなるため、残り充電時間の計算誤差に影響を与えることである。
通常、電気自動車を低温又は高温で充電する時、充電の安全性及び充電速度を確保するために、車載熱管理システムを介して電気自動車のＰＡＣＫ温度を適切な充電温度範囲（２０℃～３５℃）に昇温又は降温して充電する必要がある。しかし、充電ガン出力電力が一定（通常、３．３Ｋｗ、６．６Ｋｗなど）であるため、熱管理の起動過程では、熱管理システムは電流を消費する必要がある。充電ガン出力電力が一定である場合、熱管理を起動すると、実際にＰＡＣＫに充電する電流が小さくなるため、充電時間が延長する。残り充電時間を計算する場合、熱管理の起動による実際のＰＡＣＫに充電する電流が減少する影響を考慮しないと、上記の式によって残り充電時間を計算する時の誤差が増加する。
例えば、電気自動車が－１０℃の時に充電を開始すると、この時、電気自動車が充電しながら加熱する段階に入り、充電ポールの出力電力が３．３Ｋｗ、出力電流を６Ａと仮定する。現在、熱管理が起動されない場合、充電ポールから出力した６Ａの電流は電気自動車ＰＡＣＫに充電されるが、熱管理を起動するため、実際にＰＡＣＫに充電する電流は１～２Ａのみとなる。この時、上記の電池の充電時間計算式により計算された残り充電時間は、６Ａを使用して計算された残り充電時間より３～６倍程度大きくなる。熱管理を起動した後、加熱又は冷却を経て、電気自動車の充電温度は適切なターゲット温度に達する。熱管理を停止した後、この時、充電ポールから出力した６Ａの電流は電気自動車ＰＡＣＫに充電されるため、実際の充電過程において、開始段階で熱管理を起動又は停止する場合にのみ、実際にＰＡＣＫに充電される電流が減少する。充電の開始段階でこのより小さい電流で残り充電時間を計算すると、計算された残り充電時間と実際の充電時間との誤差が大きくなる。これは、電気自動車のユーザーにとって不快な体験となる。
上記問題を解決するために、本願の実施例は、残り充電時間精度の計算方法を提供する。車両全体が充電段階に入ると、充電ポールと車両全体が情報交換を完了し、車両全体と電池管理システム（ＢＭＳ）が内部通信を完了し、電池管理システム（ＢＭＳ）が低速充電の残り充電時間を計算し、車両全体ダッシュボード又は充電ポールに表示するか、又はクライアント端末ＡＰＰに送信する。
図５は、本願の幾つかの実施例により提供される充電時間の決定方法のフローチャートである。図５に示すように、本願の実施例の充電時間の決定方法は以下の処理ステップを含む。
ステップ５０１：電池の充電温度を決定し、上記充電温度が第１設定範囲を超える場合、上記電池の充電温度を上記第１設定範囲に調整するための第１時間を推定する。
本願の幾つかの実施例によれば、電池の充電時間を決定する前、まず電池の充電温度を検出する。検出すべき温度が設定温度範囲外の場合、他の方法によって電池の充電時間を推定する必要がある。本願の実施例において、第１設定範囲は、５℃～３５℃又は１２℃～３８℃などを含む。本願は、第１設定範囲の具体的な範囲を限定せず、電池の実際充電状態に応じて設定してもよく、又は異なる電池のタイプに従って第１設定範囲などを設定してもよい。
ステップ５０２：上記電池の充電温度を上記第１設定範囲に調整した後、上記電池をターゲットＳＯＣに充電するための第２時間を推定する。
本願の幾つかの実施例によれば、現在の充電温度が設定温度より低いと決定した場合、充電温度を第１設定範囲内に調整した後、電池をターゲットＳＯＣに充電するための第２時間を推定する必要がある。ここでのターゲットＳＯＣは１００％などを含んでもよいが、当然ながら、ユーザーのニーズに応じて、ターゲットＳＯＣを設定してもよい。例えば、ターゲットＳＯＣを９５％、８０％などに設定する。
ステップ５０３：上記電池の充電開始時間及び上記第１時間、上記第２時間に基づいて、上記電池を上記ターゲットＳＯＣに充電するための時間を決定する。
本願の幾つかの実施例によれば、電池充電の開始時間、推定される第１時間及び第２時間に基づいて、電池の充電時間、即ち電池をターゲットＳＯＣに充電するための時間を決定することができ、それによりユーザーに正確な電池の充電時間を提供することができる、ユーザーは充電時間に基づいて、対応する行動計画を作成することに便利である。
本願の実施例において、現在の充電環境の充電温度に基づいて電池の可能な充電方法を決定し、温度が高過ぎる又は低過ぎる時、電池の一部の充電電流がまず充電温度を調節し、設定温度範囲内に調節される時、従来の充電方法によって電池を充電する。本願の実施例は、現在の充電温度を検出することによって、同様に温度検出結果に基づいて電池充電の残り時間の決定方法を調整し、電池のためにより正確な電池の充電時間を決定する。
本願の幾つかの実施例によれば、前述の上記電池の充電温度を上記第１設定範囲に調整するための第１時間を推定することは、以下を含む。
充電温度と調整すべきターゲット温度及び昇温速度に基づいて、上記第１時間を計算する。上記調整すべきターゲット温度は上記第１設定範囲内の値であり、上記充電温度は上記第１設定範囲内の最小値より小さい。
本願の実施例において、充電温度及び調整すべきターゲット温度に基づいて、第１時間を決定し、即ち電池充電温度を現在の温度から第１設定範囲内に調整するための時間を第１時間とする。この時に一部の充電電流が電池の充電温度を調節するために分流されているため、充電ポールからの出力電流はすべての電池の充電電流ではない。従って、本願の実施例の温度調節方法により決定された第１時間はより正確である。この例は充電温度が第１設定範囲より低いケースである。
本願の幾つかの実施例によれば、前述の上記電池の充電温度を上記第１設定範囲に調整するための第１時間を推定することは、以下を含む。
充電温度と調整されるターゲット温度及び温降速度に基づいて、上記第１時間を計算する。上記調整されるターゲット温度は上記第１設定範囲内の値であり、上記充電温度は上記第１設定範囲内の最小値より大きい。
本願の実施例において、充電温度及び調整すべきターゲット温度に基づいて、第１時間を決定し、即ち電池充電温度を現在の温度から第１設定範囲内に調整するための時間を第１時間とする。この時に一部の充電電流が電池の充電温度を調節するために分流されているため、充電ポールからの出力電流はすべての電池の充電電流ではない。従って、本願の実施例の温度調節方法により決定された第１時間はより正確である。この例は充電温度が第１設定範囲より高いケースである。
本願の幾つかの実施例によれば、前述の上記電池をターゲットＳＯＣに充電するための第２時間を推定することは、以下を含む。
充電温度が上記第１設定範囲に達する上記電池の第１ＳＯＣを決定する。
上記第１ＳＯＣ、上記ターゲットＳＯＣ及び上記電池のセル容量に基づいて、上記電池の充電すべき電量を決定する。
上記充電すべき電量及び充電デバイスの充電電流に基づいて、上記第２時間を計算する。
本願の実施例において、電池の現在の充電温度が第１設定温度に達した場合、現在のＳＯＣ及びターゲットＳＯＣに基づいて、充電時間を決定することで、決定される充電時間がより正確となる。
本願の幾つかの実施例によれば、上記充電温度が上記第１設定範囲に達する上記電池の第１ＳＯＣを決定することは、以下を含む。
上記電池を充電するとともに充電温度を調整する場合、上記電池の充電温度の調整により消費される電流及び充電デバイスの充電電流に基づいて、上記電池の有効充電電流を決定する。
上記電池の現在ＳＯＣ、上記電池のセル容量、上記有効充電電流及び上記第１時間に基づいて、上記第１ＳＯＣを計算する。
本願の実施例において、電池温度を調節するとともに電池を充電する場合、電池温度を調節するために占有する電流を決定することで、電池を充電する時の有効充電電流を決定し、それにより計算された電池の充電時間時がより正確となる。
本願の幾つかの実施例によれば、上記充電温度が上記第１設定範囲に達する上記電池の第１ＳＯＣを決定することは、以下を含む。
上記電池の充電温度を調整するのみの場合、上記電池の現在ＳＯＣを上記第１ＳＯＣとして決定する。
本願の実施例において、電池が現在で温度調整のみを行い、充電しないと決定した場合、この時、電池現在の現在ＳＯＣを、その後第１温度範囲に達した場合に電池を充電する時のＳＯＣとし、それにより電池現在のＳＯＣを再度決定することなく、電池の充電時間の決定効率を向上させることができる。
本願の幾つかの実施例によれば、上記方法は、以下を更に含む。
上記充電デバイスの最大充電電流及び上記充電デバイスの実際の出力電流係数を取得する。
上記最大充電電流及び上記実際の出力電流係数の積を上記充電デバイスの充電電流として決定する。
本願の実施例において、充電ポールなど、充電デバイスの最大充電電流を取得するとともにその出力電流係数を取得することで、充電デバイスの実際出力電流を決定し、それにより電池を充電する場合の実際の出力電流を決定し、それにより電池の充電時間を決定する時に決定された充電時間がより正確となる。
本願の幾つかの実施例によれば、前述の上記充電デバイスの実際の出力電流係数を取得することは、以下を含む。
上記電池の充電データ履歴に基づいて、上記充電デバイスの実際の出力電流係数を較正する。
本願の実施例において、充電デバイスの充電データ履歴に基づいて、実際の出力電流係数を決定することができる。例えば、充電デバイスの公称出力電流及び実際の出力電流履歴に基づいて、充電デバイスの実際の出力電流係数を統計することができる。このようにして、電池の充電時間の精度を向上させる。
本願の幾つかの実施例によれば、前述の上記充電デバイスの実際の出力電流係数を取得することは、以下を含む。
上記充電デバイスの最大充電電流及び上記電池の実際の充電電流に基づいて、上記充電デバイスの実際の出力電流係数を計算する。
本願の実施例において、充電デバイスの公称最大充電電流及び現在の実際の出力電流に基づいて、現在の実際の出力電流係数を直接計算することで、充電デバイスの実際の出力電流係数を決定することもできる。
本願の幾つかの実施例によれば、上記方法は、以下を更に含む。
周期到達又は請求メッセージの送信に応答して、上記電池を上記ターゲットＳＯＣに充電するための時間に関連する情報をターゲット対象に出力する。
本願の実施例において、電気自動車のディスプレイダッシュボード又は車載ディスプレイユニットなどの電子デバイスを介して電池の充電時間を出力することができ、ネットワーク接続を介して充電時間をユーザーの電子デバイスに送信することもできる。ユーザーが現在の充電時間を知ることができ、ユーザーが充電時間に基づいて行動計画を作成するなどに便利である。本願の実施例は、電池充電時間の把握を大幅に容易にする。
以下は具体的な例によって、本願の実施例の技術的解決手段の本質を更に説明する。
低温又は高温で充電される電気自動車の場合、充電の残り時間の計算が不正確であるモードについて、残り充電時間を計算するための電池管理システム（ＢＭＳ）の計算ロジックは以下のとおりである。
ステップ１：低温又は高温での電池の低速充電について、充電開始温度（Ｔ＿ｂｅｇｉｎ）が低過ぎる又は高過ぎる場合、熱管理をオンにして適切な充電ターゲット温度（Ｔ＿Ｔａｒｇｅｔ）に加熱又は降温する必要がある。
ステップ２：低温を例として、充電開始段階に入る。この時、熱管理起動段階の残り充電時間（Ｒｅｍａｉｎｔｉｍｅ＿ＴｈｅｒＭａｎＯｐｅｎ）を推定する必要がある。具体的な計算方法は、（充電ターゲット温度（Ｔ＿Ｔａｒｇｅｔ）－充電開始温度（Ｔ＿ｂｅｇｉｎ））／温度上昇速度である。
充電段階に入って高温モードになる場合、熱管理起動段階の残り充電時間（Ｒｅｍａｉｎｔｉｍｅ＿ＴｈｅｒＭａｎＯｐｅｎ）を（充電ターゲット温度（Ｔ＿Ｔａｒｇｅｔ）－充電開始温度（Ｔ＿ｂｅｇｉｎ））／温度下降速度と推定する。
ステップ３：温度を設定温度範囲内に調整した後、電池が充電開始段階に入る。この時、低温低速充電又は高温低速充電である場合、熱管理起動から対応する充電ターゲット温度に達した後の残り充電時間値を予測する必要がある。熱管理起動からターゲット温度に達する残り充電時間の計算方法は、以下の通りである。
（充電ターゲットＳＯＣ（ＳＯＣ＿Ｔａｒｇｅｔ）－推定された熱管理が充電ターゲット温度に達した後のＳＯＣ（ＳＯＣ＿ＮｏｒｍａｌＣｈａｒｇｅ））＊セル容量（Ｃａｐ＿Ｃｅｌｌ）／充電ポールの最大能力の電流値（ＡＣＭａｘＣｕｒｒ）＊実際の出力電流係数（ＯＢＣＯｕｔ＿ｒａｔｉｏ）
充電開始段階では、この時、低温低速充電又は高温低速充電である場合、熱管理段階を起動し、前述の推定された熱管理が充電ターゲット温度に達した後のＳＯＣ値（ＳＯＣ＿ＮｏｒｍａｌＣｈａｒｇｅ）の計算方法は、以下の通りである。
現在のＳＯＣ値（ＳＯＣ＿Ｎｏｗ）－（充電ポールの最大能力の電流値（ＡＣＭａｘＣｕｒｒ）＊実際の出力電流係数（ＯＢＣＯｕｔ＿ｒａｔｉｏ）－熱管理により消費される電流（Ｃｕｒｒ＿Ｃｏｎｓｕｍｅ））＊推定された熱管理起動段階の残り充電時間（Ｒｅｍａｉｎｔｉｍｅ＿ＴｈｅｒＭａｎＯｐｅｎ）
本願の幾つかの実施例によれば、充電開始段階では、この時、低温低速充電又は高温低速充電である場合、熱管理を起動し、この時の残り充電時間の計算ロジックは、以下の通りである。
推定された熱管理起動段階の残り充電時間（Ｒｅｍａｉｎｔｉｍｅ＿ＴｈｅｒＭａｎＯｐｅｎ）＋推定された熱管理が充電ターゲット温度に達した後に通常且つ安定的な充電過程に入る残り充電時間（Ｒｅｍａｉｎｔｉｍｅ＿ＮｏｒｍａｌＣｈａｒｇｅ）
推定された熱管理起動段階の残り充電時間（Ｒｅｍａｉｎｔｉｍｅ＿ＴｈｅｒＭａｎＯｐｅｎ）の計算ロジックは、ステップ１とステップ２によって計算される。
本願の幾つかの実施例によれば、本願の実施例は、プロセッサ及び記憶媒体を含み、上記記憶媒体にコンピュータプログラムが記憶され、上記コンピュータプログラムが上記プロセッサにより実行される時、上記充電時間の決定方法に基づいて、充電時間を計算することができる電池管理システムが更に記載されている。
本願の幾つかの実施例によれば、本願の実施例は、電池セル及び前述の電池管理システムを含む電池が更に記載されている。
本願の幾つかの実施例によれば、本願は、デバイス本体と、上記電池を使用した電源と、を含む電気エネルギーデバイスが更に記載されている。
本願の実施例の電気エネルギーデバイスは、前述の任意の電池を使用したデバイス又はシステムであってもよい。
最後に説明すべきことは、上記の各実施例は、本願の技術的解決手段を説明するものに過ぎず、それらを制限するものではない。前述の各実施例を参照して本願を詳しく説明したが、本技術分野の一般技術者は、依然として前述の各実施例に記載された技術的解決手段を修正するか、又はその一部又は全ての技術的特徴に対して同等置換を行うことができる。これらの修正や置換により技術的解決手段の本質が本願の各実施例の技術的解決手段の範囲から逸脱することなく、いずれも本願の特許請求の範囲及び明細書の範囲に含まれると理解すべきである。特に、構造上の矛盾がない限り、各実施例で言及された各技術的特徴はいずれも、任意の方式で組み合わせることができる。本願は、明細書で開示された特定の実施例に限定されず、特許請求の範囲内のすべての技術的解決手段が含まれる。

Claims (13)

  1. 充電時間の決定方法であって、
    電池の充電温度を決定することと、
    前記充電温度が第１設定範囲を超えた場合、前記電池の充電温度を前記第１設定範囲に調整するための第１時間を推定することと、
    前記電池の充電温度を前記第１設定範囲に調整した後、前記電池をターゲットＳＯＣに充電するための第２時間を推定することと、
    前記電池の充電開始時間、前記第１時間及び前記第２時間に基づいて、前記電池を前記ターゲットＳＯＣに充電するための時間を決定することと、を含む、
    ことを特徴とする方法。
  2. 前記電池の充電温度を前記第１設定範囲に調整するための第１時間を推定することは、
    充電温度、調整すべきターゲット温度及び昇温速度に基づいて、前記第１時間を計算することを含み、
    前記調整すべきターゲット温度は前記第１設定範囲内の値であり、前記充電温度は前記第１設定範囲内の最小値より小さい、
    ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. 前記電池の充電温度を前記第１設定範囲に調整するための第１時間を推定することは、
    充電温度、調整すべきターゲット温度及び降温速度に基づいて、前記第１時間を計算することを含み、
    前記調整すべきターゲット温度は前記第１設定範囲内の値であり、前記充電温度は前記第１設定範囲内の最小値より大きい、
    ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
  4. 前記電池をターゲットＳＯＣに充電するための第２時間を推定することは、
    充電温度が前記第１設定範囲に達する前記電池の第１ＳＯＣを決定することと、
    前記第１ＳＯＣ、前記ターゲットＳＯＣ及び前記電池のセル容量に基づいて、前記電池の充電すべき電量を決定することと、
    前記充電すべき電量及び充電デバイスの充電電流に基づいて、前記第２時間を計算することと、を含む、
    ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
  5. 充電温度が前記第１設定範囲に達する前記電池の第１ＳＯＣを決定することは、
    前記電池を充電するとともに充電温度を調整する場合、前記電池の充電温度の調整により消費される電流及び充電デバイスの充電電流に基づいて、前記電池の有効充電電流を決定することと、
    前記電池の現在ＳＯＣ、前記電池のセル容量、前記有効充電電流及び前記第１時間に基づいて、前記第１ＳＯＣを計算することと、を含む、
    ことを特徴とする請求項４に記載の方法。
  6. 充電温度が前記第１設定範囲に達する前記電池の第１ＳＯＣを決定することは、
    前記電池の充電温度を調整するのみの場合、前記電池の現在ＳＯＣを前記第１ＳＯＣとして決定することを含む、
    ことを特徴とする請求項４に記載の方法。
  7. 前記方法は、
    前記充電デバイスの最大充電電流及び前記充電デバイスの実際の出力電流係数を取得することと、
    前記最大充電電流及び前記実際の出力電流係数の積を前記充電デバイスの充電電流として決定することと、を更に含む、
    ことを特徴とする請求項４～６の何れか一項に記載の方法。
  8. 前記充電デバイスの実際の出力電流係数を取得することは、
    前記電池の充電データ履歴に基づいて、前記充電デバイスの実際の出力電流係数を較正することを含む、
    ことを特徴とする請求項７に記載の方法。
  9. 前記充電デバイスの実際の出力電流係数を取得することは、
    前記充電デバイスの最大充電電流及び前記電池の実際の充電電流に基づいて、前記充電デバイスの実際の出力電流係数を計算することを含む、
    ことを特徴とする請求項７に記載の方法。
  10. 前記方法は、
    周期到達又は請求メッセージの送信に応答して、前記電池を前記ターゲットＳＯＣに充電するための時間に関連する情報をターゲット対象に出力することを更に含む、
    ことを特徴とする請求項１～９の何れか一項に記載の方法。
  11. プロセッサ及び記憶媒体を含む電池管理システムであって、
    前記記憶媒体にコンピュータプログラムが記憶され、前記コンピュータプログラムが前記プロセッサにより実行される時、請求項１～９の何れか一項に記載の方法に基づいて、充電時間を計算する、
    ことを特徴とする電池管理システム。
  12. 電池セルと、請求項１１に記載する電池管理システムと、を含む、
    ことを特徴とする電池。
  13. デバイス本体と、請求項１２に記載の電池を使用した電源と、を含む、
    ことを特徴とする電気エネルギーデバイス。
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