电动车辆的电池充电装置和方法与流程

本发明涉及一种电动车辆的电池充电装置和方法，更具体涉及一种能够通过减少电池在低温充电期间的充电时间，来提高电动车辆的市销性的电动车辆的电池充电装置和方法。

背景技术：

一般来说，混合动力电动车被配置为利用高电压、高容量电池来控制电动机，以便利用电池的放电能来执行电池的电动机驱动控制，例如，车辆的启动；在启动车辆时增大启动转矩；行驶时发动机辅助；车辆停止时的发动机停止；怠速停止后的重新启动；以及诸如停止时的发电及行驶时的发电等电动机发电控制，从而将能量充入电池中。

混合动力电动车包括被称为电池管理系统(BMS：battery management system)的控制装置，其被配置成操作和管理电池以及操作控制装置(例如，控制器)。BMS主要被配置成：监控电池的电压、电流、温度等；计算并输出电池的荷电状态(SOC：state of charge)；并且测量和显示电池的荷电状态、错误信息等。此外，BMS还可被配置为执行电池的单元平衡、冷却、供给电压和电流限制等。然而，为了提高车辆的电池寿命和性能，当电池处于低温状态时，BMS一般不为电池充电。

技术实现要素：

本发明提供一种能够减少电池在低温充电期间的充电时间的电动车辆的电池充电装置和方法。

根据本发明的示例性实施例，电动车辆的电池充电装置可包括：温度传感器，其被配置为感测电池的温度；以及控制器，其被配置为基于温度，利用低电压转换器和电动机中的任何一者，使电池放电，然后为电池充电。

该控制器可被配置成当电池的温度在第一阈值温度至第二阈值温度之间时，利用低电压转换器使电池放电。该控制器还可被配置成当电池的温度等于或小于第一阈值温度时，利用电动机使电池放电。此外，该控制器还可被配置成当电池的放电时间超过阈值时间时，为电池充电；当电池的放电完成时，为电池充电。

根据本发明另一示例性实施例，一种电动车辆的电池充电方法，可包括以下步骤：确认安装在车辆中的电池的温度；基于温度，利用低电压转换器和电动机中的任何一者，使电池放电；以及为电池充电。电池的放电步骤可包括：当电池的温度在第一阈值温度至第二阈值温度之间时，利用低电压转换器使电池放电。电池的放电步骤还可包括：当电池的温度等于或小于第一阈值温度时，利用电动机，使电池放电。

此外，电池的充电步骤可包括：确认电池的放电时间的步骤，其中当电池的放电时间超过阈值时间时，为电池充电。电池的充电步骤还可包括：确认电池放电完成的步骤，其中当确认电池的放电完成时，为电池充电。

附图说明

通过下面结合附图的详细描述，本发明的上述及其他目的、特征和优点将会更加显而易见，其中：

图1为示出根据本发明示例性实施例的电动车辆的电池充电装置的主要组件的示例性框图；以及

图2为用于描述根据本发明示例性实施例的电动车辆的电池充电方法的示例性流程图。

附图标记说明：

110：温度传感器

120：电池

130：低电压转换器

140：电动机驱动器

150：控制器

具体实施方式

可以理解的是，本文中所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似的术语包括一般而言的机动车辆，比如包含运动型多用途车辆(SUV)、公共汽车、货车，各种商用车辆的客车、包含各种轮船和舰船的船只、飞行器等等，并且包括混合动力车辆、电动汽车、混合动力电动汽车、氢动力汽车和其它替代燃料汽车(例如，从除了石油以外的资源中取得的燃料)。如在本文中所引用的，混合动力车辆是具有两种或多种动力来源的车辆，例如汽油动力车辆和电动动力车辆二者。

虽然示例性实施例被描述为使用多个单元来执行示例性处理，但是应当理解，该示例性处理还可由一个或多个模块来执行。此外，应当理解，术语控制器/控制单元是指包括存储器和处理器的硬件装置。存储器被配置为存储模块，并且处理器被专门配置为执行所述模块，以执行下面将进一步描述的一个或多个处理。

此外，本发明的控制逻辑可表示为，包括由处理器、控制器/控制单元等执行的可执行程序指令的计算机可读介质上的非暂时性计算机可读媒介。计算机可读介质的示例包括，但不限于ROM、RAM、光盘(CD)-ROMs、磁带、软盘、闪存盘、智能卡和光数据存储设备。计算机可读记录介质也可分布在网络连接的计算机系统中，使得计算机可读介质，例如由远程信息处理服务器或控制器局域网(CAN：Controller Area Network)以分布式方式存储和执行。

本文所用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而并非意在限制本发明。除非上下文明确指出，否则如本文中所使用的单数形式“一”、“一个”和“该”等也意在包括复数形式。还应该理解的是，在本说明书中使用“包括”和/或“包含”等术语时，是意在指明存在该特征、整数、步骤、操作、元素和/或组件，而不排除一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元素、组件、和/或其组合的存在或增加。如本文中所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出项目的任何和所有组合。

除非明确指出或可从上下文明显看出，否则如本文中使用的术语“约”被理解为在本领域中的正常公差范围内，例如，在平均数的两个标准偏差内。“约”可以被理解为在所述值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或0.01％内。除非从上下文另外明确指出，否则本文所提供的所有数值都可由术语“约”来限定。

下文中，将参考附图，对本发明的各种示例性实施例进行描述。可对本发明的示例性实施例进行不同程度地改变及不同程度地实施，但是具体的示例性实施例将在附图中示出，并且将对其详细内容进行描述。然而，应当理解的是，本发明的各种示例性实施例并不限于具体的示例性实施例，而是包括被包含在本发明的构思和范围内的所有变型、等效及替换形式。在描述附图时，相同的附图标记表示相同的组件。

图1为示出根据本发明示例性实施例的电动车辆的电池充电装置的主要组件的示例性框图。参考图1，根据本发明示例性实施例的电池充电装置100可包括：温度传感器110、电池120、低电压转换器130、电动机驱动器140以及控制器150。控制器150可被配置为操作电池充电装置100的各组件。温度传感器110可被配置为测量电池120的温度，并向控制器150提供测量的结果。电池120可被配置为提供主要动力，以驱动电动车辆。因此，可通过控制器150的操作为电池120充电。

作为低压直流-直流(DC/DC)转换器的低电压转换器130，可被配置为将一般的直流(DC)转换为交流(AC)，利用线圈、变压器、电容等将AC升压或降压，然后将升压或降压的AC再次进行整流，并转换为DC，从而提供电力，以达到在每个电场负荷所使用的电压。低电压转换器130还可被配置为使电池120放电。电动机驱动器140可被配置成，利用从电池120施加的动力和控制器150的操作，来驱动(例如，操作)电动车辆中的预定装置，例如产生空气压力的压缩机(未示出)、空调系统、以及其他液压系统，并且可被配置成通过电动机(未示出)的操作而使电池120放电。

控制器150可被配置成感测车辆的开始启动(例如，当车辆被启动时)。当车辆启动时，控制器150可被配置成确认由温度传感器110所感测的电池120的温度。根据本发明的示例性实施例，控制器150可被配置成，当电池120的温度在第一阈值温度，例如大约-10℃，到第二阈值温度，例如大约0℃之间时，为电池120充电。控制器150可被配置成当电池120充电时，实时地或周期性地确认电池120的温度。然后，控制器150可被配置为，当正在充电的电池120的温度约为室 温时，通过操作低电压转换器130使电池120放电。控制器150可被配置成生成指令，以便将电池120的充电电流调整到约0A，并且将生成的指令提供给充电器(未示出)，充电器可被配置成暂停电池120的充电。因此，低电压转换器130可被配置成因电场负荷而使电池120放电。

为了便于说明，本说明书将第一阈值温度和第二阈值温度分别描述成-10℃和0℃，然而本发明并非限制于此。应当认识到，第一阈值温度和第二阈值温度可基于电池的类型和状态而有所变化。此外，控制器150可被配置成，响应于确认出由低电压转换器130完成电池120的放电或者电池120的放电时间超过阈值时间，再次为电池120充电。特别地，放电时间可以是指当由低电压转换器130使SOC下降达到小于约1％时的时间。

根据本发明的示例性实施例，控制器150可被配置为，当电池120的温度等于或小于第一阈值温度，例如约-10℃时，为电池120充电。特别地，控制器150可被配置为，当电池120正在充电时，实时地或周期性地确认电池120的温度。控制器150可被配置为，当正在充电的电池120的温度约为室温时，通过操作电动机驱动器140，利用电动机(未示出)使电池120放电。然后，控制器150可被配置为生成指令，以将电池120的充电电流调整到0A，并将所生成的指令提供给充电器，而充电器可被配置为暂停电池120的充电。控制器150可被配置为提供或输出放电信号到电机驱动器140，以操作电动机使得电池120的放电电流更大(例如，大于0A)。

控制器150可被配置成，响应于确认出由电动机完成电池120的放电或者电池120的放电时间超过阈值时间，再次为电池120充电。放电时间可以是当电动机使SOC下降小于约1％时的时间。因此，当电池在以较低温度充电的情况下电池的温度等于或大于阈值时，电池可被放电，因而可避免在电池充电期间发生极化。特别地，可去除极化，然后可再次为电池充电，因此，在充电期间，可增加电池的温度，然后可增加大致恒定的电流(CC)区段，从而减少充电时间。

图2是用于描述根据本发明示例性实施例的电动车辆的电池充电方法的示例性流程图。参考图1和图2，在步骤11中，控制器150可 被配置为感测车辆的启动，并执行步骤13。在步骤13中，控制器150可被配置为操作温度传感器110，以确认电池120的温度，并且确认电池120的温度是否处于第一阈值温度例如约-10℃至第二阈值温度例如约0℃之间。作为步骤13的确认结果，当电池120的温度处于约-10℃到0℃之间时，控制器150可执行步骤15；当电池120的温度不处于约-10℃到0℃之间时，控制器150可执行步骤25。

在步骤15中，控制器150可被配置成为电池120充电。在步骤17中，控制器150可被配置成，当电池的温度超过阈值时，连续地确认正在充电的电池120的温度，以执行步骤19。在步骤17中，当电池的温度未超过(例如，小于)阈值时，控制器150可将处理返回到步骤15，以便为电池120充电。特别地，阈值可以是约为室温的温度。在步骤19中，控制器150可被配置成操作低电压转换器130，以便为电池120充电。具体来说，控制器150可被配置为基于将电池120的充电电流调整到约0A的指令，暂停电池120的充电。

在步骤21中，响应于确认出由低电压转换器130完成电池120的放电，控制器150可执行步骤23，并且响应于确认出电池120的放电未完成，控制器150可将处理返回到步骤19，从而通过操作低电压转换器130连续地执行电池120的放电。特别地，在步骤21中，控制器150可被配置成确认出利用低电压转换器130完成电池120的放电，但是本发明并非限制于此。当利用低电压转换器130使电池120的放电时间超过阈值时间时，控制器150可执行步骤23，然后，当电池120的放电时间未超过阈值时间时，可将处理返回到步骤19。在步骤23中，控制器150可被配置成为电池120充电。

此外，控制器150可被配置成，当电池120的温度不处于约-10℃至0℃之间时，在步骤25中，确认电池120的温度是否等于或小于第一阈值温度，例如约-10℃。作为步骤25的确认结果，当电池120的温度等于或小于约-10℃时，控制器150可执行步骤27，并且当电池120的温度不等于或小于约-10℃时，例如，当电池120的温度等于或大于约0℃时，控制器150可执行步骤23。

在步骤27中，控制器150可被配置成为电池120充电。在步骤29中，控制器150可被配置成当电池的温度超过阈值时，连续地确认正 在充电的电池120的温度，以执行步骤31。在步骤29中，当电池的温度未超过阈值时，控制器150可将流程返回到步骤27，以便为电池120充电。

在步骤31中，控制器150可被配置成操作电机驱动器140，以便利用安装在车辆中的电动机(未示出)为电池120放电。特别地，控制器150可被配置成，基于将电池120的充电电流调整到约0A的指令，暂时停止电池120的充电。

在步骤33中，响应于确认出电动机完成电池120的放电，控制器150可执行步骤23，并且响应于确认出未完成电池120的放电，控制器150可将流程返回到步骤31，以便被配置成利用电动机连续地执行电池120的放电。在步骤33中，控制器150被配置成确认电池120的放电完成，然而本发明并非限制于此。响应于确认出电池120的放电时间超过阈值时间，控制器150可执行步骤23，并且响应于确认出电池120的放电时间未超过阈值时间，控制器150可使流程返回到步骤31。

如上所述，根据本发明的示例性实施例，通过在低温期间利用低电压转换器和电动机中的至少之一使电池放电，然后再次为电池充电，可以减少电池在低温期间的充电时间，并改善电动车辆的市销能力。

在本说明书和附图中所公开的本发明的示例性实施例仅作为具体示例被提供，以便有助于理解本发明，并且这些实施例不用于限制本发明的范围。因此，应当理解，除了文中所描述的本发明的示例性实施例之外，从本发明技术构思衍生出的所有变化或变型形式都包含在本发明的范围内。