專利名稱：車用電池充電控制技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種車用電池充電控制技術(shù)。更具體地，本發(fā)明涉及一種用于在對安裝在例如電動車等中使用的電池進行充電時考慮電池的耐用性而控制電池充電操作的技術(shù)。
背景技術(shù)：
安裝在電動車等中使用以提供驅(qū)動車輛/向車輛 提供動力所需的能量的電池的特性會隨溫度狀況等而變化。大部分時間車輛在具有正常溫度條件(32-90° F)的環(huán)境中運轉(zhuǎn)，因此，在其設(shè)計中通常將車輛中的電氣系統(tǒng)開發(fā)成滿足正常溫度條件。
然而，當將如上面所描述的電池那樣的電池用于低溫環(huán)境(例如，就像通常在北方氣候中所見到的零度以下的環(huán)境)時，與在正常溫度中使用電池相比，電池的特性可能會明顯退化。此外，當同時在正常溫度和低溫中使用相同的電流量時，如果電池持續(xù)在較低溫中使用，那么由于電池的化學特性，會縮短該電池的壽命等。
具體來說，當電池的溫度降到某個溫度以下時，產(chǎn)生電力的被激活的鋰離子明顯地遲緩，以致鋰離子以金屬鋰的狀態(tài)析出在電極表面上(例如，產(chǎn)生鋰電鍍(L1-plating) 現(xiàn)象)，從而引起例如容量降低、內(nèi)阻增加等惡化特性。
常規(guī)地，慢速充電技術(shù)已經(jīng)被用來以小電流對大多數(shù)電池充電，并且快速充電方法已經(jīng)被用來在短時間內(nèi)對電池充電。慢速充電需要長時間地以小電流對電池充電。在這種情況下，慢速充電以足夠小的電流對電池充電，從而防止由于輸入電流帶來的電池異常反應(yīng)而引起的現(xiàn)象(例如，容量降低、內(nèi)阻增加等)。因此，慢速充電可以被認為是安全的充電技術(shù)，然而，其需要花費令人不悅的時間量來對電池進行充電。
另一方面，快速充電需要在短時間內(nèi)完成充電，因此，以較大電流進行充電。因此， 不同于慢速充電，快速充電總是面臨由于充電周期過程中的異常反應(yīng)(在充電周期間內(nèi)的溫度增加等)而引起的電池性能的下降，并且當在低溫下用大電流進行充電時，可能存在由于鋰(Li)電鍍等引起的更加致命的電池性能的下降。
然而，由于充電需要在相當短的時間段內(nèi)完成以確保駕駛員可方便地使用車輛， 優(yōu)選在不降低電池耐用性的范圍內(nèi)的快速時間內(nèi)進行充電。
作為上述背景技術(shù)所描述的內(nèi)容僅為改善對本發(fā)明背景的理解。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明致力于提供一種車用電池充電控制技術(shù)，其被配置成通過在對安裝在車輛中的電池進行充電的同時,將電池的充電控制在適于溫度環(huán)境的電流比率(current rate) 來防止電池惡化，從而改善電池的耐用性。本發(fā)明還被配置成，盡可能迅速地充電以改進車輛的便利性。
在本發(fā)明的示例性實施方式中，車用電池充電控制方法包括基于在以特定電流比率充電時在各個給定溫度下是否出現(xiàn)電池的惡化現(xiàn)象，形成隨著在不發(fā)生電池惡化的范圍內(nèi)的溫度而變化的對電池充電的峰(最大)電流的映射關(guān)系(map)，以確定在給定溫度下不發(fā)生惡化現(xiàn)象的電流范圍；輸入電池的溫度并從輸入溫度的映射關(guān)系計算出最大電流值；并且將電池的充電電流控制在最大電流值的范圍內(nèi)。
在一些實施方式中，控制單元被配置成輸入電池的溫度并從映射關(guān)系計算出該輸入溫度的最大電流值，其中該映射關(guān)系形成隨著在不出現(xiàn)電池惡化的電流范圍內(nèi)的溫度而變化的用于對電池充電的最大電流；并且基于電池的輸入溫度，將電池的充電電流控制在最大電流值的范圍內(nèi)。
在另一實施方式中，車用電池充電控制裝置包括輸入單元，被配置成接收電池的溫度；控制器，被配置成包括由隨著不出現(xiàn)電池惡化的范圍內(nèi)的溫度而變化的為電池充電的最大電流而形成的映射關(guān)系，根據(jù)從輸入單元輸入的溫度從映射關(guān)系計算出最大電流并根據(jù)所計算的最大電流來確定電池的充電電流和充電電壓；以及輸出單元，被配置成由控制器所確定的充電電流和充電電壓來控制電池的充電操作。
以下討論本發(fā)明的其他方面和優(yōu)選實施方式。


現(xiàn)在將參考在附圖中圖示的某些示例性實施方式來詳細描述本發(fā)明的以上和其他特征，附圖在下文中僅以示例的方式給出，因此不限制本發(fā)明，其中
圖1是根據(jù)本發(fā)明示例性實施方式的根據(jù)在目標電池可能經(jīng)受的溫 度范圍內(nèi)的各個溫度和電池的電流流速來測試是否發(fā)生電池惡化現(xiàn)象的表格；
圖2是以圖形的形式示出由隨著在不出現(xiàn)電池惡化的范圍內(nèi)的溫度而變化的能夠?qū)﹄姵爻潆姷淖畲箅娏餍纬傻那沂褂脠D1的表格所確定的映射關(guān)系的圖3是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實施方式的車用電池充電控制方法的例子的流程圖；以及
圖4是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實施方式的車用電池充電控制裝置的例子的流程圖。
應(yīng)當理解的是，附圖不必要成比例，而是呈現(xiàn)出闡明本發(fā)明基本原則的各種優(yōu)選特征的略微簡化的表示。本文中公開的本發(fā)明的具體設(shè)計特征，例如具體尺寸、取向、位置和形狀，將部分地由特定意向的應(yīng)用和使用環(huán)境來決定。
在附圖中，參照數(shù)字是指貫穿附圖的本發(fā)明的相同或等同部分。
具體實施方式
在下文中，將會詳細做出對本發(fā)明多種實施方式的參考，其中的例子在附圖中圖解并在下面說明。盡管本發(fā)明將結(jié)合示例性實施方式進行描述，但應(yīng)該理解，本說明書不意在將本發(fā)明局限于那些示例性實施方式。相反，本發(fā)明旨在不僅包括示例性實施方式，而且還包括多種替換、修改、同等物以及其他的實施方式，這些可以包括在所附權(quán)利要求限制的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。
應(yīng)該理解的是，在本文中用到的術(shù)語“車輛”或“車輛的”或其他類似術(shù)語一般包括機動車輛，例如載客汽車，包括運動型多功能車(SUV)、公共汽車、卡車和各種商用車輛； 包括各種船和艇在內(nèi)的水運工具；飛行器等；還包含混合動力車、電動車、插電式混合電動車、氫動力車和其他替代燃料車(例如，從非石油資源得來的燃料)。本文中提到的混合動力車是具有兩種或更多種動力來源的車，例如同時為汽油動力和電動力的車。
參照圖1 3，根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的車用電池充電控制技術(shù)包括在電池當前所正在經(jīng)受的溫度范圍中施加特定的電池電流比率，基于電池的惡化現(xiàn)象是否在各個溫度出現(xiàn)，來形成隨著在電池的惡化不出現(xiàn)的范圍內(nèi)的溫度而變化的能夠?qū)﹄姵爻潆姷淖畲箅娏鞯挠成潢P(guān)系(Sio);輸入電池的溫度并從該輸入溫度的映射關(guān)系中計算出最大電流值(S20);并且基于該輸入溫度將電池的充電電流控制在最大電流值的范圍內(nèi)(S30)。
也就是說，根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的控制技術(shù)測試是否當電池在特定溫度下(在極低溫)以特定電流比率進行充電時由于鋰沉淀(鋰電鍍)現(xiàn)象而出現(xiàn)電池的惡化， 基于所測試的數(shù)據(jù)，來獲得在電池的現(xiàn)在溫度下能夠?qū)﹄姵爻潆姸辉斐呻姵貝夯淖畲箅娏鳎⑶蚁鄳?yīng)地對電池進行充電，從而可以實現(xiàn)在確保電池耐用性的范圍內(nèi)盡可能最迅速的充電。
作為參考，電流比率定義如下
電流比率(A)=充電/放電電流(A) /電池額定量(battery rate capacity)。
為形成映射關(guān)系(SlO)，可以將映射關(guān)系的溫度范圍限制于等于或小于車輛通常經(jīng)受的最小正常溫度(例如，32° F或0°C)的溫度范圍。原因在于，該溫度范圍極不可能引起電池在正常溫度條件下的惡化，并且用于存儲映射關(guān)系的存儲空間可能由此而被降至最小。
通常來說，電池的溫度趨于在充電過程中被逐漸升高，因此，考慮到這種趨勢，優(yōu)選通過周期性和反復性地測量和接收電池的溫度(例如，通過傳感器)來控制溫度。通過反復地重新計算(S20)所供給的電流并控制在充電過程中所供給的電流(S30)來反映 (reflect) 隨著充電而變化的電池溫度變化，甚至可以增強充電速度。
當控制對電池的充電時(S30)，可以將電池的充電電流控制在最大電流值以使可能的充電時間最小化，這有助于改善車輛的便利性。同時，可以在車輛開發(fā)時大體上形成映射關(guān)系。在實際車輛中，電池的充電僅基于來自于預先提供的映射關(guān)系的數(shù)據(jù)，通過電流供應(yīng)運算(S20)來加以控制。
圖4是示出能夠?qū)崿F(xiàn)上述提及的功能的車用電池充電控制裝置的例子的框圖。該電池充電控制裝置包括含有多個單元的控制單元400。示例性地，被配置成接收電池的溫度的輸入單元10，以及被配置成包括映射關(guān)系的控制器20，其中該映射關(guān)系由隨著在不出現(xiàn)電池惡化的范圍內(nèi)的溫度而變化的能夠?qū)﹄姵爻潆姷淖畲箅娏餍纬伞？刂破?0還根據(jù)從輸入單元10輸入的溫度從映射關(guān)系中計算最大電流，并且根據(jù)所計算的最大電流來確定電池的充電電流和充電電壓，該裝置還包括根據(jù)控制器20所確定的充電電流和充電電壓來控制電池的充電操作的輸出單元30。
雖然以上裝置被描述為被多個控制器/單元控制，但是這些單元可以被組合為任何單元的組合，即單個控制器或多個控制器和傳感器。
此外，如上所述配置的控制裝置執(zhí)行如上所述的充電控制技術(shù)，從而安裝在車輛中的電池可以在低于正常溫度的溫度條件下在電池的耐用性不受阻礙的范圍內(nèi)進行更加迅速地充電。
如上所述，本發(fā)明的示例性實施方式通過將電池充電期間的電流比率控制在適合于電池充電時正經(jīng)受的溫度環(huán)境的電流比率，來防止電池的惡化，從而提高電池的耐用性。 本發(fā)明的示例性實施方式還能夠盡可能快速地對電池充電以改進車輛的便利性。
盡管已經(jīng)結(jié)合當前被認為是實踐示例性的實施方式來說明本發(fā)明，應(yīng)該理解的是，本發(fā)明并不受限于所公開的實施方式，相反，旨在涵蓋包括在所附權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)的各種更改和等同設(shè)置。
權(quán)利要求
1.一種車用電池充電控制方法，其包括通過控制單元形成隨溫度范圍而變的對車輛中的電池在所述電池的當前溫度下進行充電而不使所述電池惡化的最大電流的映射關(guān)系；通過所述控制單元輸入所述電池的溫度，并從所輸入溫度的映射關(guān)系中計算出最大電流值；并且通過所述控制單元將所述電池的充電電流控制在所述最大電流值的范圍內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，將所述映射關(guān)系的溫度范圍限制在小于車輛通常經(jīng)受的最低正常溫度的溫度范圍。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括，通過周期性和反復地測量并接收所述電池的溫度來控制溫度，并且通過對所施加的電流進行反復地重新計算并控制充電以反映所述電池的溫度變化。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述控制單元將所述充電電流設(shè)置為所述最大電流值。
5.一種車用電池充電控制方法，其包括將電池的溫度輸入控制單元；通過所述控制單元基于映射關(guān)系來計算輸入溫度的最大電流值，所述映射關(guān)系包括， 用于在所述輸入溫度下對所述電池進行充電且不對所述電池造成因在所述輸入溫度下的電流值而引起的惡化的最大電流范圍；并且通過所述控制單元將在所述電池充電期間所供給的電流控制在所述最大電流值的范圍內(nèi)。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，還包括，通過周期性和反復地接收所述電池的新溫度測量來調(diào)整所述輸入溫度，并且通過反復地重新計算所施加的電流并控制所施加的充電電流以反映所述電池的溫度變化。
7.一種車用電池充電控制裝置，其包括輸入單元，被配置成接收電池的溫度；控制器，被配置成，包括具有隨著在不發(fā)生電池惡化的范圍內(nèi)的多個溫度而變化的電池最大電流充電范圍的映射關(guān)系，并且根據(jù)從所述輸入單元輸入的溫度基于所述映射關(guān)系來計算出最大電流并根據(jù)所計算的最大電流來確定所述電池的充電電流和充電電壓；以及輸出單元，被配置成根據(jù)所確定的充電電流和充電電壓來控制所述電池的充電操作。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電池充電技術(shù)，其在給安裝在車輛中的電池充電時，通過將電池的充電控制在適合于電池正充電時當下溫度環(huán)境的電流比率來防止電池的惡化，從而改進電池的耐用性；同時，使得電池盡可能快速地充電以提高車輛的便利性。
文檔編號H02J7/00GK103022585SQ20111045451
公開日2013年4月3日 申請日期2011年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月26日
發(fā)明者金宇成, 趙一 申請人:現(xiàn)代自動車株式會社, 起亞自動車株式會社