用于车辆的辅助电池再充电系统及其控制方法与流程

本申请要求2015年12月15日申请的申请号为10-2015-0178993的韩国专利申请的优先权，其整体通过援引加入本文。

技术领域

本发明涉及一种有效地为车辆辅助电池再充电的方法，特别是涉及一种能够用来自主电池的电力为辅助电池再充电的方法，以及执行该方法的再充电系统。

背景技术：

车辆使用电池的电压起动，如室内灯之类的设备和如车辆空调之类的电子装置是由电池和发电机供电的。当通过转动起动电机而驱动车辆的发动机从而起动车辆时，通过风扇传动带连接到发动机的AC发电机发电从而为电池再充电。

在电动车(EV)或混合动力车(PHEV/HEV)的情况下，其电机执行能量再生和扭矩补充，并且主电池供电。通常，主电池提供高压(如，大约330V)。电动汽车除了具有主电池还具有辅助电池。辅助电池供电以操作用于将主电池的高压提供给电机控制单元(MCU)的电子开关或者用作操作车辆中由低压(如12V)驱动的装置时的电压平衡的缓冲装置。

特别是，主电池为电机和在车辆起动后由电驱动的车辆中的装置供电。辅助电池供电以操作用于将主电池的高压提供给电机控制单元(MCU)的电子开关，或者用作操作由低压(如12V)驱动的装置时的电压平衡的缓冲装置。辅助电池能够由将主电池的电压转换为低压的低压DC-DC转换器(LDC)再充电。当LED为辅助电池再充电时，根据辅助电池充电电流控制LDC的输出电压。现在将参考图1A-图1B描述辅助电池的充电逻辑(相关技术)。

图1A和图1B描述了控制车辆的辅助电池的充电的示例性逻辑。

在图1A和图1B中，通过给当前电池充电电流Batt Current Filtered施加电流限值Batt Current Limit和取消电流限值Cancellation Batt Current Limit，充电控制逻辑控制LDC电压。

参考图1A，当当前电池充电电流Batt Current Filtered大于电流限值Batt Current Limit的状况持续了预定的监测时间段(如，N＝10秒)时，LDC将输出电压(即，目标电压)减少一个步长(step)(如，0.1V)。以监测间隔重复这种过程。

当当前电池充电电流Batt Current Limit低于Cancellation Batt Current Limit时，如图1B所示，取消电压控制，从而将目标电压设置到默认LDC电压。这里，默认LDC电压可以是固定的或者根据辅助电池的状态，如辅助电池的荷电状态(SOC)和/或温度，是可控的。

当应用如图1A和图1B所示的逻辑时，如果已经开始放电的辅助电池开始再充电，则充电电流会长时间超过电流限值，从而目标电压会多次逐步下降(阶梯式下降)(step down)，并且目标电压和默认LDC电压之间的差会增加。这里，当辅助电池的再充电完成时，充电电池电流下降，当电池充电电流减少到低于取消电流限值时取消电压控制，从而多次逐步下降的目标电压恢复到默认LDC电压。当这种情况重复时，辅助电池的寿命会减少。

技术实现要素：

本发明提供一种有效地为车辆辅助电池再充电的再充电系统及控制方法，特别是，当根据充电电流控制目标电压时，防止低压DC-DC转换器(LDC)的目标电压反复突变的再充电系统及控制方法。

一种控制车辆的辅助电池再充电系统的方法包括以下步骤：获取辅助电池的充电电流；当充电电流超过限值范围时起动定时器；基于定时器值和辅助电池的温度信息更新电流限值；和利用更新的电流限值控制目标电压。

一种包含由处理器执行的程序指令的非临时性计算机可读介质，包括：获取辅助电池的充电电流的程序指令；当充电电流超过限值范围时起动定时器的程序指令；基于定时器值和辅助电池的温度信息更新电流限值的程序指令；和利用更新的电流限值控制目标电压的程序指令。

一种车辆的辅助电池再充电系统，包括：辅助电池；用主电池电力为辅助电池充电的低压DC-DC转换器(LDC)；获得辅助电池状态信息的辅助电池传感器；和LDC控制器，从辅助电池获得充电电流，当充电电流超过限值范围时起动定时器；基于定时器值和从辅助电池传感器获得的辅助电池的温度信息更新电流限值；和利用更新的电流限值控制LDC目标电压。

本发明具有以下优点。由于防止了LDC的目标电压突变，所以电池的寿命增加。特别是，由于电池电流限值根据充电时间更新，能够减少放电电池的再充电所需要的时间。

本发明的效果并不限于上述效果，从下面的描述中，对本领域技术人员来说未描述的其它效果也将变得清晰。

附图说明

图1A和图1B(相关技术)示出了控制车辆的辅助电池的再充电的示例性逻辑。

图2示出了根据本发明实施例的车辆辅助电池再充电系统的示例性结构的框图。

图3示出了在根据本发明实施例的再充电系统中管理定时器的示例性逻辑。

图4示出了在根据本发明实施例的再充电系统中更新电流限值的示例性逻辑。

图5示出了在根据本发明的实施例中使用更新的电流限值控制目标电压的示例性逻辑。

图6是在根据本发明的实施例的再充电系统中控制低压DC-DC转换器(LDC)的输出电压的处理的流程图。

具体实施方式

在本发明接下来的描述中，当可能会模糊本发明的技术主题时，与本文合并的已知的功能和结构的详细描述将被省略，附图描述了本发明的示例性实施例并且提供了本发明的更详细的描述。但是，本发明的范围将不限制于此。应当理解，并不试图将发明限制到本文公开的具体形式。相反，本发明覆盖了落入由权利要求所限制的本发明的精神和范围中的所有改变、等同和替换。

应当理解，在此使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语是通常机动车辆的总称，例如，乘用机动车，包括多功能运动车辆(SUV)、公共汽车、卡车、多种商务车辆，水上交通工具，包括多种船或舰，航空器，以及类似的，并且包括混合动力车辆、电动车辆、燃烧式、插入式混合电力车辆、氢动力车辆、燃料电池车辆，以及其它替代能源车辆(例如，从除了石油的资源获取的燃料)。这里所指的混合动力车是具有两种或更多动力源的车辆，例如油-电和电动车辆。

这里使用的术语仅用于描述特定的实施例的目的，且并不意欲限制本发明。正如在此使用的，除非特别说明，单数形式“一”、“一个”和“该”也包括复数形式。可进一步理解的是，当术语“包括”和/或“包含”用于这一说明书中时，指定了具有所表述的特征、整体、步骤、操作、元素和/或部件，但是也不排除还具有一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、部件和/或它们的组合。正如在此使用的，术语“和/或”包括了一个或多个列出的相关术语的所有组合。整个说明书中，除非是明确描述为相反的，则词“包括”及其变体如“组成”或“包括”将被理解为包括了所表述的组件，但并不排除任何其它的组件。另外，在说明书中描述的术语“单元”、“器”、“者”及“模块”是指执行至少一种功能和操作的单元，并且能够由硬件或者软件或者两者的结合实现。

根据本发明的一个实施例，当辅助电池的当前电池充电电流超过预定范围预定时间或者更长时操作定时器，根据定时器的持续时间和电池状态更新电流限值，并且当当前电池充电电流大于更新的电流限值时，周期性地减少目标电压。

这里，如果当前电池充电电流不大于更新的电流限值，则目标电压可重置到参考目标电压。

当电流限值被更新时，理想的是，随着定时器值和电池温度增加，电流限值减小。

另外，可以基于定时器值和电池温度利用参考预定表格的方法更新电流限值。这里，根据电池的SOC范围可以提供多张表格。

当当前电池充电电流在预定的范围内恢复时，定时器可以重置。

这里描述了能够执行前述的根据本发明实施例的辅助电池再充电处理的再充电系统。

图2示出了根据本发明实施例的车辆辅助电池再充电系统的示例性结构的框图。

参考图2，辅助电池再充电系统可以包括主电池210，转换主电池的输出电力从而为辅助电池230再充电的低压DC-DC转换器(LDC)220；测量辅助电池状态的辅助电池传感器240，和基于由辅助电池传感器240测量的电池状态信息控制LDC的LDC控制器250。

辅助电池传感器240可以测量辅助电池的电压、充电电流、温度和荷电状态(SOC)。

LDC控制器250确定由辅助电池传感器240测量的充电电流是否超过限值范围，当充电电流超过限值范围时起动定时器(或者如果定时器正在操作则保持定时器的操作)，并且当充电电流没有达到限值范围时重置定时器。这里，LDC控制器250以预定间隔重复确定充电电流是否超过限值范围。因此，当充电电流低于限值范围时定时器设置为0，并且当定时器正在操作并且充电电流持续超过限值范围时，保持定时器的操作。

定时器如下那样管理。当充电电流超过限值范围时，这意味着电池在放电之后切换到再充电模式(当电池放电时充电电流是负值)。因此，当辅助电池被放电时定时器设置为0，并且当辅助电池切换到再充电模式时操作。在更新电流限值时所参考的表格中，随着定时器值下降，电流限值增加。因此，当再充电开始时，定时器设置到相对小的值，从而设置高的电流限值，缩短电池再充电时间。在辅助电池中，持续充电时间和充电电流是重要的耐久性参数，其有助于辅助电池的快速状态恢复和耐久性维持。

与充电电流相比较的限值范围是电流限值减去预定的常数而获取的值。该常数作为预定区域带发挥作用以防止频繁的定时器重置。更具体地，LDC220通过调节辅助电池230的目标电压来控制辅助电池230的电流，这被多个参数影响，如电池的SOC和温度。由于电池特性导致甚至在同样的电压控制下电压的变化也不一致，所以当与充电电流比较时，电流限值减少该带状区域的量，以防止由于小电流变化而发生的频繁的定时器重置。

图3示出了在根据本发明实施例的再充电系统中管理定时器的示例性逻辑。

参考图3，LDC控制器从辅助电池传感器获得充电电流Batt Current Filtered，并且将获取的充电电流与通过电流限值Batt Current Limit减去带常数Batt CurrentLimitBand获取的值相比较。当充电电流Batt Current Filtered等于或者大于该值时，LDC控制器起动定时器(或者如果定时器正在操作时则保持定时器的操作)，否则重置定时器为0。

如上所述，LDC控制器基于定时器值和辅助电池的BTM(battery thermal management；电池热管理)更新电流限值。这里，能够参考根据定时器值和BTM预构建的表格。表1是这样的表格的一个示例。

[表1]

参考表1，能够构建参考表格，使得随着时间和BTM增加，电流限值减少。表格中的时间间隔、温度间隔和每个间隔的电流限值均是示例性的并且可能根据电池容量或者电池的物理/化学性质变化。

根据辅助电池的SOC可以提供多张参考表格。图4示出了使用多个SOC更新电流限值的逻辑。

图4示出了在根据本发明实施例的再充电系统中更新电流限值的示例性逻辑。

参考图4，能够基于定时器值Current Limit Timer和BTM更新电流限值。

根据电池SOC提供三张表格3D-MAP，并且能够参考对应于当前SOC的表格。

当更新电流限值时，能够基于更新的电流限值控制LDC的输出电压，即，目标电压。将参考图5对此进行描述。

图5示出了在根据本发明的实施例中使用更新的电流限值控制目标电压的示例性逻辑。

参考图5，当充电电流BattCurrent Filtered超过更新的电流限值时，LDC控制器通过当前LDC目标电压减去对应于一个限制电压步长(limit voltage step)的电压而将LDC输出电压设置为控制目标电压LDC Target Voltage′。相反地，当充电电流Batt Current Filtered未超过更新的电流限值时，LDC控制器将当前LDC目标电压设置为默认目标电压LDC Target Voltage″。这里，以预定间隔重复该逻辑。控制目标电压LDC Target Voltage′或者默认目标电压LDC Target Voltage″被输入到逻辑中作为下一个间隔的当前目标电压。

虽然图5中所示的逻辑看起来与通常的电压控制逻辑相似，但是能够更快速地完成充电并且电压的波动(voltage swing)最小化，因为电池的充电电流与更新的电流限值作比较。

前述逻辑布置为流程图并且参考图6进行描述。

图6是在根据本发明的实施例的再充电系统中控制(LDC)的输出电压的流程图。

参考图6，在LDC控制器的控制下，开始辅助电池再充电(S610)。辅助电池传感器周期性地感测充电电流(S620)，LDC控制器确定充电电流是否超过限制范围(即，通过当前限值减去带值而获取的值)(S630)。当充电电流超过限值范围时，定时器起动(S640A)。当定时器已经起动时，定时器值持续累加，当充电电流未达到限值范围时则将定时器设置为0(S640B)。

随后，LDC控制器基于定时器值、BTM和设定，利用辅助电池的SOC值更新电流限值(S650)，并且确定充电电流是否超过电流限值(S660)。当充电电流超过电流限值时，LDC控制器将LDC目标电压减小一个步长(S670A)，否则将LDC目标电压设置为参考(默认)目标电压(S670B)。

本发明可以通过代码实现，该代码可以被写入计算机可读记录介质中并且从而能够被计算机读出。计算机可读记录介质可以是任何类型的能够将数据以计算机可读方式存储在其中的记录装置。计算机可读记录介质例如包括HDD(硬盘驱动器)、SSD(固态硬盘)、SDD(硅盘驱动器)、ROM、RAM、磁带、软盘、光学数据存储和载波(如，互联网数据传输)。

本领域技术人员将意识到，本发明可以由除了本文的那些方案外的其它特定的方式来实现，而不偏离本发明的范围和本质特性。因此上述实施例只是做为示例来解释所有的方面，而不是限制。本发明的范围是由所附的权利要求及它们的法律意义上的等同物来确定的，而不是由上面的描述确定的，在所附权利要求的含义和等同物范围内的所有变化都是意图被包括在内的。