专利名称：车用电池充电控制技术的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种车用电池充电控制技术。更具体地，本发明涉及一种用于在对安装在例如电动车等中使用的电池进行充电时考虑电池的耐用性而控制电池充电操作的技术。
背景技术：
安装在电动车等中使用以提供驱动车辆/向车辆 提供动力所需的能量的电池的特性会随温度状况等而变化。大部分时间车辆在具有正常温度条件(32-90° F)的环境中运转，因此，在其设计中通常将车辆中的电气系统开发成满足正常温度条件。
然而，当将如上面所描述的电池那样的电池用于低温环境(例如，就像通常在北方气候中所见到的零度以下的环境)时，与在正常温度中使用电池相比，电池的特性可能会明显退化。此外，当同时在正常温度和低温中使用相同的电流量时，如果电池持续在较低温中使用，那么由于电池的化学特性，会缩短该电池的寿命等。
具体来说，当电池的温度降到某个温度以下时，产生电力的被激活的锂离子明显地迟缓，以致锂离子以金属锂的状态析出在电极表面上(例如，产生锂电镀(L1-plating) 现象)，从而引起例如容量降低、内阻增加等恶化特性。
常规地，慢速充电技术已经被用来以小电流对大多数电池充电，并且快速充电方法已经被用来在短时间内对电池充电。慢速充电需要长时间地以小电流对电池充电。在这种情况下，慢速充电以足够小的电流对电池充电，从而防止由于输入电流带来的电池异常反应而引起的现象(例如，容量降低、内阻增加等)。因此，慢速充电可以被认为是安全的充电技术，然而，其需要花费令人不悦的时间量来对电池进行充电。
另一方面，快速充电需要在短时间内完成充电，因此，以较大电流进行充电。因此， 不同于慢速充电，快速充电总是面临由于充电周期过程中的异常反应(在充电周期间内的温度增加等)而引起的电池性能的下降，并且当在低温下用大电流进行充电时，可能存在由于锂(Li)电镀等引起的更加致命的电池性能的下降。
然而，由于充电需要在相当短的时间段内完成以确保驾驶员可方便地使用车辆， 优选在不降低电池耐用性的范围内的快速时间内进行充电。
作为上述背景技术所描述的内容仅为改善对本发明背景的理解。发明内容
本发明致力于提供一种车用电池充电控制技术，其被配置成通过在对安装在车辆中的电池进行充电的同时,将电池的充电控制在适于温度环境的电流比率(current rate) 来防止电池恶化，从而改善电池的耐用性。本发明还被配置成，尽可能迅速地充电以改进车辆的便利性。
在本发明的示例性实施方式中，车用电池充电控制方法包括基于在以特定电流比率充电时在各个给定温度下是否出现电池的恶化现象，形成随着在不发生电池恶化的范围内的温度而变化的对电池充电的峰(最大)电流的映射关系(map)，以确定在给定温度下不发生恶化现象的电流范围；输入电池的温度并从输入温度的映射关系计算出最大电流值；并且将电池的充电电流控制在最大电流值的范围内。
在一些实施方式中，控制单元被配置成输入电池的温度并从映射关系计算出该输入温度的最大电流值，其中该映射关系形成随着在不出现电池恶化的电流范围内的温度而变化的用于对电池充电的最大电流；并且基于电池的输入温度，将电池的充电电流控制在最大电流值的范围内。
在另一实施方式中，车用电池充电控制装置包括输入单元，被配置成接收电池的温度；控制器，被配置成包括由随着不出现电池恶化的范围内的温度而变化的为电池充电的最大电流而形成的映射关系，根据从输入单元输入的温度从映射关系计算出最大电流并根据所计算的最大电流来确定电池的充电电流和充电电压；以及输出单元，被配置成由控制器所确定的充电电流和充电电压来控制电池的充电操作。
以下讨论本发明的其他方面和优选实施方式。
现在将参考在附图中图示的某些示例性实施方式来详细描述本发明的以上和其他特征，附图在下文中仅以示例的方式给出，因此不限制本发明，其中
图1是根据本发明示例性实施方式的根据在目标电池可能经受的温 度范围内的各个温度和电池的电流流速来测试是否发生电池恶化现象的表格；
图2是以图形的形式示出由随着在不出现电池恶化的范围内的温度而变化的能够对电池充电的最大电流形成的且使用图1的表格所确定的映射关系的图3是示出根据本发明示例性实施方式的车用电池充电控制方法的例子的流程图；以及
图4是示出根据本发明示例性实施方式的车用电池充电控制装置的例子的流程图。
应当理解的是，附图不必要成比例，而是呈现出阐明本发明基本原则的各种优选特征的略微简化的表示。本文中公开的本发明的具体设计特征，例如具体尺寸、取向、位置和形状，将部分地由特定意向的应用和使用环境来决定。
在附图中，参照数字是指贯穿附图的本发明的相同或等同部分。
具体实施方式
在下文中，将会详细做出对本发明多种实施方式的参考，其中的例子在附图中图解并在下面说明。尽管本发明将结合示例性实施方式进行描述，但应该理解，本说明书不意在将本发明局限于那些示例性实施方式。相反，本发明旨在不仅包括示例性实施方式，而且还包括多种替换、修改、同等物以及其他的实施方式，这些可以包括在所附权利要求限制的本发明的精神和范围内。
应该理解的是，在本文中用到的术语“车辆”或“车辆的”或其他类似术语一般包括机动车辆，例如载客汽车，包括运动型多功能车(SUV)、公共汽车、卡车和各种商用车辆； 包括各种船和艇在内的水运工具；飞行器等；还包含混合动力车、电动车、插电式混合电动车、氢动力车和其他替代燃料车(例如，从非石油资源得来的燃料)。本文中提到的混合动力车是具有两种或更多种动力来源的车，例如同时为汽油动力和电动力的车。
参照图1 3，根据本发明的示例性实施方式的车用电池充电控制技术包括在电池当前所正在经受的温度范围中施加特定的电池电流比率，基于电池的恶化现象是否在各个温度出现，来形成随着在电池的恶化不出现的范围内的温度而变化的能够对电池充电的最大电流的映射关系(Sio);输入电池的温度并从该输入温度的映射关系中计算出最大电流值(S20);并且基于该输入温度将电池的充电电流控制在最大电流值的范围内(S30)。
也就是说，根据本发明的示例性实施方式的控制技术测试是否当电池在特定温度下(在极低温)以特定电流比率进行充电时由于锂沉淀(锂电镀)现象而出现电池的恶化， 基于所测试的数据，来获得在电池的现在温度下能够对电池充电而不造成电池恶化的最大电流，并且相应地对电池进行充电，从而可以实现在确保电池耐用性的范围内尽可能最迅速的充电。
作为参考，电流比率定义如下
电流比率(A)=充电/放电电流(A) /电池额定量(battery rate capacity)。
为形成映射关系(SlO)，可以将映射关系的温度范围限制于等于或小于车辆通常经受的最小正常温度(例如，32° F或0°C)的温度范围。原因在于，该温度范围极不可能引起电池在正常温度条件下的恶化，并且用于存储映射关系的存储空间可能由此而被降至最小。
通常来说，电池的温度趋于在充电过程中被逐渐升高，因此，考虑到这种趋势，优选通过周期性和反复性地测量和接收电池的温度(例如，通过传感器)来控制温度。通过反复地重新计算(S20)所供给的电流并控制在充电过程中所供给的电流(S30)来反映 (reflect) 随着充电而变化的电池温度变化，甚至可以增强充电速度。
当控制对电池的充电时(S30)，可以将电池的充电电流控制在最大电流值以使可能的充电时间最小化，这有助于改善车辆的便利性。同时，可以在车辆开发时大体上形成映射关系。在实际车辆中，电池的充电仅基于来自于预先提供的映射关系的数据，通过电流供应运算(S20)来加以控制。
图4是示出能够实现上述提及的功能的车用电池充电控制装置的例子的框图。该电池充电控制装置包括含有多个单元的控制单元400。示例性地，被配置成接收电池的温度的输入单元10，以及被配置成包括映射关系的控制器20，其中该映射关系由随着在不出现电池恶化的范围内的温度而变化的能够对电池充电的最大电流形成。控制器20还根据从输入单元10输入的温度从映射关系中计算最大电流，并且根据所计算的最大电流来确定电池的充电电流和充电电压，该装置还包括根据控制器20所确定的充电电流和充电电压来控制电池的充电操作的输出单元30。
虽然以上装置被描述为被多个控制器/单元控制，但是这些单元可以被组合为任何单元的组合，即单个控制器或多个控制器和传感器。
此外，如上所述配置的控制装置执行如上所述的充电控制技术，从而安装在车辆中的电池可以在低于正常温度的温度条件下在电池的耐用性不受阻碍的范围内进行更加迅速地充电。
如上所述，本发明的示例性实施方式通过将电池充电期间的电流比率控制在适合于电池充电时正经受的温度环境的电流比率，来防止电池的恶化，从而提高电池的耐用性。 本发明的示例性实施方式还能够尽可能快速地对电池充电以改进车辆的便利性。
尽管已经结合当前被认为是实践示例性的实施方式来说明本发明，应该理解的是，本发明并不受限于所公开的实施方式，相反，旨在涵盖包括在所附权利要求的精神和范围内的各种更改和等同设置。
权利要求
1.一种车用电池充电控制方法，其包括通过控制单元形成随温度范围而变的对车辆中的电池在所述电池的当前温度下进行充电而不使所述电池恶化的最大电流的映射关系；通过所述控制单元输入所述电池的温度，并从所输入温度的映射关系中计算出最大电流值；并且通过所述控制单元将所述电池的充电电流控制在所述最大电流值的范围内。
2.如权利要求1所述的方法，其中，将所述映射关系的温度范围限制在小于车辆通常经受的最低正常温度的温度范围。
3.如权利要求1所述的方法，还包括，通过周期性和反复地测量并接收所述电池的温度来控制温度，并且通过对所施加的电流进行反复地重新计算并控制充电以反映所述电池的温度变化。
4.如权利要求1所述的方法，其中，所述控制单元将所述充电电流设置为所述最大电流值。
5.一种车用电池充电控制方法，其包括将电池的温度输入控制单元；通过所述控制单元基于映射关系来计算输入温度的最大电流值，所述映射关系包括， 用于在所述输入温度下对所述电池进行充电且不对所述电池造成因在所述输入温度下的电流值而引起的恶化的最大电流范围；并且通过所述控制单元将在所述电池充电期间所供给的电流控制在所述最大电流值的范围内。
6.如权利要求5所述的方法，还包括，通过周期性和反复地接收所述电池的新温度测量来调整所述输入温度，并且通过反复地重新计算所施加的电流并控制所施加的充电电流以反映所述电池的温度变化。
7.一种车用电池充电控制装置，其包括输入单元，被配置成接收电池的温度；控制器，被配置成，包括具有随着在不发生电池恶化的范围内的多个温度而变化的电池最大电流充电范围的映射关系，并且根据从所述输入单元输入的温度基于所述映射关系来计算出最大电流并根据所计算的最大电流来确定所述电池的充电电流和充电电压；以及输出单元，被配置成根据所确定的充电电流和充电电压来控制所述电池的充电操作。
全文摘要
本发明公开了一种电池充电技术，其在给安装在车辆中的电池充电时，通过将电池的充电控制在适合于电池正充电时当下温度环境的电流比率来防止电池的恶化，从而改进电池的耐用性；同时，使得电池尽可能快速地充电以提高车辆的便利性。
文档编号H02J7/00GK103022585SQ20111045451
公开日2013年4月3日 申请日期2011年12月30日 优先权日2011年9月26日
发明者金宇成, 赵一 申请人:现代自动车株式会社, 起亚自动车株式会社