對車輛的電池單元中的功率流的控制的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種車輛以及對車輛的電池單元中的功率流的控制。所述車輛包括用于向車輛提供推進(jìn)能量的高壓牽引電池。電池控制模塊控制電池的操作，并且還指令進(jìn)行電池的電池單元的電池單元平衡或電池單元之間的電池單元平衡，以保持流過多個單元的電量的相對均衡。電池控制模塊與車輛中的交互顯示屏或者車外的通信裝置通信。用戶可定義車輛進(jìn)入休眠模式的時間段。在休眠模式期間，電池控制模塊禁止電池中的電池單元平衡。當(dāng)用戶定義時間段的到期時，電池控制模塊啟用電池單元平衡。
【專利說明】對車輛的電池單元中的功率流的控制
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開總體上涉及控制具有高壓牽引電池的車輛中的電池單元平衡。
【背景技術(shù)】
[0002]混合動力車輛(HEV)可由發(fā)動機(jī)和牽引電池推進(jìn)。插電式混合動力車輛(PHEV)包括可通過電連接到外部電源進(jìn)行充電的牽引電池。純電動車輛(BEV)不包括發(fā)動機(jī)，并且僅由牽引電池推進(jìn)。HEV、PHEV和BEV是至少部分地由牽引電池推進(jìn)的車輛的三個示例。在這些應(yīng)用中，牽引電池可包括具有獨立的電池單元的電池組,獨立的電池單元在操作期間充電和放電。在電池單元平衡操作期間，牽引電池還可從電池單元放出電能并在電池單元之間傳遞電能。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]根據(jù)一個實施例，提供了一種用于控制純電動車輛中的電池單元平衡的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括具有多個電池單元的電池組、電機(jī)、用戶界面和至少一個控制器。電機(jī)被構(gòu)造為將來自電池組的電能轉(zhuǎn)換成車輛的動力。用戶界面被設(shè)置在車輛內(nèi)。所述至少一個控制器與電池組和用戶界面通信。所述至少一個控制器被編程為(i)向用戶界面提供交互式日歷，以便用戶輸入開始時刻和結(jié)束時刻，(ii)當(dāng)車輛在開始時刻和結(jié)束時刻之間的時間段內(nèi)熄火時，禁止電池單元平衡，(iii)在結(jié)束時刻之后，指令進(jìn)行電池單元平衡。
[0004]根據(jù)另一實施例，一種車輛包括具有多個電池單元的電池組、電機(jī)和至少一個控制器。電機(jī)被構(gòu)造為將來自電池組的電能轉(zhuǎn)換成車輛的動力。所述至少一個控制器被編程為在用戶定義時間段內(nèi)禁止電池單元平衡。所述至少一個控制器還被編程為響應(yīng)于用戶定義時間段的到期，指令進(jìn)行電池單元平衡。
[0005]根據(jù)又一實施例，提供了一種在具有高壓牽引電池的車輛中控制電池單元平衡功能的方法。所述方法包括在用戶定義時間段內(nèi)禁止高壓牽引電池中的電池單元平衡。所述方法還包括響應(yīng)于用戶定義時間段的到期，在禁止階段之后，隨后啟用電池單元平衡。所述方法還包括在用戶界面上顯示日歷，其中，用戶定義時間段由用戶在用戶界面上的日歷上選擇的開始日期和結(jié)束日期來定義。
[0006]所述用戶界面安裝在車輛中。所述用戶界面是能夠向車輛無線地傳達(dá)開始日期和結(jié)束日期的移動通信裝置的一部分。
[0007]所述方法還包括在用戶界面上顯示多個時間，其中，用戶定義時間段由用戶在用戶界面上選擇的開始時間和結(jié)束時間來定義。所述用戶界面安裝在車輛中。所述用戶界面是能夠向車輛無線地傳送開始時間和結(jié)束時間的移動通信裝置的一部分。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0008]圖1是具有牽引電池和關(guān)聯(lián)的控制模塊的車輛的示意圖；
[0009]圖2是圖1中的車輛的用戶界面的正視圖；
[0010]圖3是與車輛通信的遙控鑰匙的說明性的硬件示圖；
[0011]圖4是與車輛通信的移動通信裝置的說明性的硬件示圖；
[0012]圖5是示出被編程到車輛的控制器中來控制車輛的電池單元平衡功能的算法的流程圖。
【具體實施方式】
[0013]在此描述了本公開的實施例。然而，應(yīng)該理解的是，所公開的實施例僅僅是示例，并且其它的實施例可采用多種和替代的形式。附圖不一定按比例繪制；可夸大或最小化一些特征以示出特定組件的細(xì)節(jié)。因此，在此公開的具體結(jié)構(gòu)和功能性細(xì)節(jié)不應(yīng)解釋為限制，而僅僅作為用于教導(dǎo)本領(lǐng)域的技術(shù)人員以多種形式使用本發(fā)明的代表性基礎(chǔ)。如本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將理解的是，參照任一附圖所描述和示出的多個特征可以與在一個或者更多個其他的附圖中示出的特征相結(jié)合，以產(chǎn)生沒有被明確地示出或描述的實施例。所示出的特征的結(jié)合提供用于典型應(yīng)用的代表性實施例。然而，與本公開的教導(dǎo)一致的特征的各種組合和修改會被期望用于特定的應(yīng)用或?qū)嵤?br>
[0014]參照圖1，提供了一種車輛10。車輛10可以是具有能夠向車輛提供推進(jìn)力的發(fā)動機(jī)和電機(jī)的混合動力車輛(HEV)、能夠連接到外部電源進(jìn)行充電的插電式混合動力車輛(PHEV)、不具有發(fā)動機(jī)并僅由高壓電池推進(jìn)的純電動車輛(BEV)或者任何其它至少部分地由牽引電池或電池系統(tǒng)12推進(jìn)的車輛。電池系統(tǒng)12電連接到電機(jī)或者電動機(jī)/發(fā)電機(jī)(M/G) 14。例如，M/G14可通過從發(fā)動機(jī)(未示出)接收扭矩或者通過再生制動從車輪16接收扭矩而作為發(fā)電機(jī)操作。可選擇地，M/G14可作為電動機(jī)操作。S卩，M/G14可將來自電池系統(tǒng)12的存儲的電能轉(zhuǎn)換成使車輪16運動的機(jī)械動力。
[0015]電池系統(tǒng)12可包括具有多個單獨的電池單元20的電池組18。如將會進(jìn)一步討論的，每個電池單元20可分別充電或放電。每個電池單元20通過開關(guān)24串聯(lián)連接到各自的電阻器22。在其它示例中，電池單元20可并聯(lián)連接到一個或者更多個電阻器22。其它布置也是可以的。開關(guān)24可選擇性地打開或者閉合以完成電池單元20和它們各自的電阻器22之間的電連接。應(yīng)該理解的是，開關(guān)24可以是接觸器或機(jī)械開關(guān)，或者開關(guān)24可以是固態(tài)電子開關(guān)(諸如晶體管)。
[0016]車輛10還包括用于控制電池系統(tǒng)12的電池控制模塊(BCM) 26、用于控制BCM26的車輛系統(tǒng)控制器(VSC) 28和車輛10內(nèi)的其它控制器(未示出)。所提到的BCM26或“控制器”可以指車輛10中的一個或者更多個可直接地或間接地控制電池系統(tǒng)12的控制器。BCM26可指令電池系統(tǒng)12從M/G14或者車輛10外部的電源接收電流進(jìn)行充電，以向M/G14提供用于推進(jìn)的電流，或者通過電阻器22放出電流以進(jìn)行放電或電池單元平衡，如下面將要討論的。BCM26還可監(jiān)控或調(diào)節(jié)電池組18中的單獨的電池單元20的相對充電量。
[0017]BCM26可保持電池單元20中的荷電狀態(tài)(“S0C”)的平衡或相對均衡。這可被稱為電池單元平衡。例如，可通過將能量從一個電池單元20轉(zhuǎn)移到另一個電池單元20實現(xiàn)電池單元平衡，或者通過消耗電池單元20中的能量，使得電池單元20在隨后由于操作而進(jìn)行充電或放電之前達(dá)到一個共同的電壓(common voltage)。傳感器(未示出)可電連接到各自的個體電池單元，并直接由附著的電池單元供電。根據(jù)電池單元平衡的需要，傳感器將分別附著的電池單元的SOC作為輸入傳送給BCM26。
[0018]在電池單元平衡的一個實施例中，BCM26通過附著到電池單元20中的一個或者更多個電池單元的傳感器檢測最小S0C。最小SOC表示電池組18中具有最低的SOC的一個電池單元的S0C。隨后，通過關(guān)閉其各自的開關(guān)24或者其它公知的放電方法對電池組18中的其它電池單元20進(jìn)行放電，直到每個電池單元20均具有基本等于最小SOC的各自的S0C。在電池單元平衡的另一實施例中，指令電量從至少一個電池單元20轉(zhuǎn)移到具有最小SOC的電池單元中。
[0019]作為一個示例，BCM26可指令所有的電池單元20放電而達(dá)到最小S0C，以實現(xiàn)電池單元平衡。在另一示例中，BCM26可指令電池單元20中的選擇組進(jìn)行放電。在又一示例中，BCM26可指令電池單元20中的一個或者更多個通過有線電路將存儲的電量轉(zhuǎn)移給其它的具有較低SOC的電池單元20中，使得電能在電池單元20之間平衡。用于電池單元平衡的其它系統(tǒng)也是可以預(yù)想到的。
[0020]可自動地產(chǎn)生用于啟動電池系統(tǒng)12的電池單元平衡的觸發(fā)條件。例如，響應(yīng)于相對于其它電池單元的高的S0C，BCM26可指令關(guān)閉開關(guān)24以使特定的電池單元20進(jìn)行放電或消耗。如果BCM26檢測一個或者更多個電池單元20高于閾值的明顯的過量荷電(例如，高于100%荷電狀態(tài)的荷電量)，可出現(xiàn)另一觸發(fā)條件。然后，BCM26可指令那些電池單元20進(jìn)行相應(yīng)地放電。當(dāng)BCM26確定有必要啟動一個或者更多個電池單元20的電池單元平衡功能時，可預(yù)期其它自動的觸發(fā)條件。
[0021]當(dāng)包括高壓電池或電池系統(tǒng)12的車輛10熄火(例如通過點火開關(guān)斷開(key-OFF)事件)時，車輛10的BCM26可繼續(xù)指令進(jìn)行電池單元平衡功能和其它的電池消耗指令。當(dāng)車輛10熄火時，BCM26可利用現(xiàn)有的電池電量并對電池單元20之間的相對SOC進(jìn)行連續(xù)或者間隔的檢查，指令電池單元平衡功能保持電池系統(tǒng)12的電池單元20之間的相對均衡。在車輛停用的長時間段內(nèi)，這些功能不必要地造成浪費。例如，如果當(dāng)車輛10的用戶長時間(例如，在假期期間)離開時，車輛10保持熄火，則電池系統(tǒng)12可具有明顯低于用戶最后一次使車輛10運行時的S0C。這直接影響當(dāng)車輛下一次被起動時車輛10內(nèi)的可用電力。另外，在不啟用車輛的長時間期間，保持插入外部電源的PHEV中，所浪費的能量可從外部電源提取到車輛10中，以保持電池單元平衡功能。
[0022]根據(jù)本公開中的各種實施例，提供了一種系統(tǒng)、方法和控制器，所述系統(tǒng)、方法和控制器用于在不啟用的長時間期間，禁止電池單元平衡功能和其它電池消耗事件。
[0023]參照圖2，提供了一種用戶界面32。在這一說明性實施例中，用戶界面32設(shè)置在資訊系統(tǒng)內(nèi)，資訊系統(tǒng)被安裝到車輛10的乘客艙的儀表板區(qū)域34。用戶界面32可包括發(fā)光二極管(LED)屏幕、等離子屏幕、有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)屏幕，或者其它此類顯示屏。用戶界面32還可以是觸摸屏，使得用戶可通過觸摸屏幕來選擇呈現(xiàn)給用戶的選項和信息。所述屏幕電連接到控制模塊(例如，BCM26、VSC28)，以基于用戶做出的選擇來指令進(jìn)行動作。
[0024]可在車輛10的用戶界面32上設(shè)置假期模式或休眠模式。例如，在用戶選擇選項將車輛設(shè)置在假期模式的情況下，用戶界面32可利用日歷和/或鐘表來提示用戶。然后，用戶可設(shè)置開始日期和結(jié)束日期，和/或任一天的開始時間和結(jié)束時間。開始日期和時間、結(jié)束日期和時間可被統(tǒng)稱為開始時刻和結(jié)束時刻。開始時刻和結(jié)束時刻之間的時間段定義車輛10將自動進(jìn)入假期模式的用戶選擇時間段。在假期模式下，BCM26禁止或以其它方式不允許電池單元平衡的指令進(jìn)行。這樣，用戶可定義不期望發(fā)生車輛10的操作的預(yù)定的、用戶定義時間段。在這一時間段結(jié)束時，BCM26可啟用如前面所述的電池單元平衡功能。因此，當(dāng)用戶在用戶定義的結(jié)束時刻之后到達(dá)車輛10時，在與車輛10沒有設(shè)置假期模式相比電池系統(tǒng)12保持較高的SOC時的狀態(tài)下電池單元20被適當(dāng)?shù)仄胶狻?br>
[0025]在一個實施例中，用戶可以不為每個具體的假期模式直接輸入開始時刻和結(jié)束時亥|J。作為示例，車輛10可配備有全球定位系統(tǒng)(GPS)。基于車輛在一個位置的時間超過預(yù)定的時間(例如，一天)，BCM26可指令進(jìn)入假期模式并禁止電池單元平衡。這一實施例還可與已知的調(diào)度軟件(learned scheduling software)結(jié)合,在該調(diào)度軟件中，車輛可確定用戶采取的駕駛模式，當(dāng)車輛的控制器估算用戶將于數(shù)小時(或數(shù)天)的時間內(nèi)不會啟用他的車輛時禁止電池單元平衡。
[0026]用戶定義時間段可被遠(yuǎn)程地輸入到車輛10的控制器內(nèi)(而不是直接輸入到車輛的用戶界面32中)。參照圖3，可通過遙控鑰匙38設(shè)置所述時間段。遙控鑰匙38被編程為無線地與安裝在車輛10內(nèi)的接收器40通信，接收器40電連接到BCM26。例如，用戶可以數(shù)次按下遙控鑰匙38上的鎖定/解鎖按鈕42，以設(shè)置假期模式的開始時刻。然后，啟用假期模式并禁止電池單元平衡。由于還沒設(shè)置假期模式的結(jié)束時刻，所以那時用戶定義時間段是無期限的。用戶可隨后返回車輛10并數(shù)次按下鎖定/解鎖按鈕42，以啟用結(jié)束時刻，結(jié)束假期模式并使車輛利用電池單元平衡。
[0027]除了按下鎖定/解鎖按鈕42使假期模式失效外，點火開關(guān)接通(key-ON)事件也可以結(jié)束假期模式。在這樣的實施例中，當(dāng)車輛10處于假期模式并且電池單元平衡被禁止時，用戶可轉(zhuǎn)動鑰匙或采用其他的方式來啟用車輛，這設(shè)置結(jié)束時刻并結(jié)束電池單元平衡的禁止。然后，在車輛10推進(jìn)之前或推進(jìn)期間，BCM26可啟用電池單元平衡。
[0028]參照圖4，假期模式的時間段可從移動通信裝置46 (諸如遠(yuǎn)離車輛10的移動電話或計算機(jī))被遠(yuǎn)程地設(shè)置。移動通信裝置46可與收發(fā)器48或者另一個安裝到車輛10的移動通信裝置無線地通信。接收器/收發(fā)器48或者另外的移動通信裝置接收由遠(yuǎn)程的移動通信裝置46設(shè)置的用戶定義時間段。移動通信裝置46可包括類似的日歷和時間顯示器，類似于車輛中的用戶界面32的日歷和時間顯示器。用戶可設(shè)置開始日期、結(jié)束日期、開始時間和/或結(jié)束時間，以定義所述時間段。所述時間段通過蜂窩數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)無線地傳送給接收器/收發(fā)器48，或者直接傳送給車輛10的接收器/收發(fā)器48。接收器/收發(fā)器48將用戶定義時間段傳送給BCM26，根據(jù)前面描述的方法，在所述時間段的時長內(nèi)，BCM26禁止電池系統(tǒng)12中的電池單元平衡功能。
[0029]應(yīng)該理解的是，移動通信裝置46可以是通過現(xiàn)有的蜂窩網(wǎng)絡(luò)50將所述時間段傳送給接收器/收發(fā)器48的移動電話?？蛇x擇地，根據(jù)公知的方法，移動通信裝置46可以是通過與接收器/收發(fā)器48無線通信的因特網(wǎng)傳送所述時間段的計算機(jī)。
[0030]參照圖5，示出了一種方法或算法100。算法100可被編程到BCM26或者車輛10內(nèi)的其它控制器中。在操作102中，BCM26接收來自用戶的請求，該請求指示用戶期望設(shè)置電池單元平衡功能被禁用的休眠或假期模式。根據(jù)前面所描述的方法，操作102可由用戶經(jīng)通過用戶界面32、通過移動通信裝置46，滾動菜單或者通過按下遙控鑰匙38上的按鈕42而被啟動。
[0031]在操作104中，響應(yīng)于設(shè)置休眠模式的請求，為用戶顯示開始和/或結(jié)束時刻。所述開始和/或結(jié)束時刻可以是日歷、日期列表、鐘表、時間列表等的形式。所述開始和/或結(jié)束時刻可被顯示在用戶界面32、移動通信裝置46或者與車輛10的控制器通信的任何合適的裝置上。當(dāng)然，在實施例(諸如圖3中示出的一個實施例)中，如果用戶從遙控鑰匙38設(shè)置開始時刻，則可以不需要操作104。
[0032]在操作106中，BCM26或者其它控制器從上述裝置接收所述開始時刻。類似于操作106，在操作108中，BCM26或者其它的控制器從上述裝置的接收結(jié)束時刻。
[0033]在操作110中，響應(yīng)于等于開始時刻的時間/日期，電池單元平衡功能被禁止。在操作112中示出，電池單元平衡在開始時刻時被禁止，并且在結(jié)束時刻的時間/日期以前不可用。
[0034]應(yīng)該理解的是，按照上面描述的實施例，在禁止電池單元平衡之前，可不必接收結(jié)束時刻。例如，如果用戶設(shè)置了休眠模式的開始時刻而沒有設(shè)置結(jié)束時刻，則車輛會持續(xù)地禁止電池單元平衡。直到接收了結(jié)束時刻并且與電池單元平衡被禁止的當(dāng)前日期/時間相匹配。在一個實施例中，用戶從遙控鑰匙38設(shè)置開始時間，啟動電池單元平衡禁止，直到點火開關(guān)接通事件或者通過鑰匙38采取其它動作BCM26才啟用電池單元平衡。因此，操作102-112的具體的布置并非為了限制也不是必須的，而是僅僅是示例性的。
[0035]在此所公開的過程、方法或者算法可傳送到可包括任何現(xiàn)有的可編程電子控制單元或者專用電子控制單元的處理裝置、控制器或者計算機(jī)/通過所述處理裝置、控制器或者計算機(jī)來實現(xiàn)。類似地，所述過程、方法或者算法可以以多種形式被存儲為可由控制器或者計算機(jī)執(zhí)行的數(shù)據(jù)和指令，所述數(shù)據(jù)和指令包括(但不限于)永久地存儲在不可寫的存儲介質(zhì)(諸如ROM裝置)上的信息和可變地存儲在可寫入的存儲介質(zhì)(諸如軟盤、磁數(shù)據(jù)帶存儲器、CD、RAM裝置以及其它磁性介質(zhì)和光學(xué)介質(zhì))上的信息。所述過程、方法或者算法還可以在軟件可執(zhí)行對象中實現(xiàn)?？蛇x擇地，所述過程、方法或者算法可以整體或部分利用合適的硬件組件(諸如專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、狀態(tài)機(jī)、控制器)或任意其它硬件組件或裝置、或者硬件、軟件和固件組件的組合而實現(xiàn)。
[0036]雖然上面描述了示例性實施例，但是并非旨在使這些實施例描述權(quán)利要求涵蓋的全部可能的形式。在說明書中使用的詞語是描述性的而非限制性的詞語，并且應(yīng)理解的是，在不脫離本公開的精神和范圍的情況下，可作出各種改變。如前面所述，不同實施例的特征可結(jié)合，以形成本發(fā)明的可能沒有明確描述或示出的進(jìn)一步的實施例。雖然不同的實施例可描述為相對于一個或更多個期望的特性，提供優(yōu)勢或優(yōu)先于其他實施例或者現(xiàn)有技術(shù)實施方式，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該意識到，根據(jù)具體應(yīng)用和實施方式，一個或更多個特征或特性可以進(jìn)行折衷以實現(xiàn)期望的整體系統(tǒng)屬性。這些屬性可包括(但不限于)成本、強(qiáng)度、耐久性、壽命周期成本、市場性、外觀、包裝、尺寸、可維修性、重量、可制造性、組裝容易性等。這樣，被描述為相對于一個或更多個特性不如其他實施例或現(xiàn)有技術(shù)實施的實施例不在本公開的范圍之外，并且在用于特殊應(yīng)用時能夠令人滿意。
【權(quán)利要求】
1.一種車輛,包括: 包括多個電池單元的電池組； 電機(jī)，被構(gòu)造為將來自電池組的電力轉(zhuǎn)換成車輛的動力； 至少一個控制器，被編程為在用戶定義時間段內(nèi)禁止電池單元平衡。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛，其中，所述至少一個控制器還被編程為響應(yīng)于用戶定義時間段的到期，指令進(jìn)行電池單元平衡。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的車輛，其中，所述至少一個控制器被構(gòu)造為指令在電池單元之間轉(zhuǎn)移電能，以定義電池單元平衡。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的車輛，其中，所述至少一個控制器被構(gòu)造為指令從多個電池單元中的一個電池單元中消耗電能，以定義電池單元平衡。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛，其中，點火開關(guān)接通事件定義用戶定義時間段的結(jié)束，使得所述至少一個控制器被進(jìn)一步編程為響應(yīng)于點火開關(guān)接通事件，啟用電池單元平衡。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛，所述車輛還包括與所述至少一個控制器通信的用戶界面，其中，所述至少一個控制器被進(jìn)一步編程為顯示日歷，以便用戶選擇開始日期和結(jié)束日期，所述用戶定義時間段由開始日期和結(jié)束日期來定義。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛，所述車輛還包括與所述至少一個控制器通信的用戶界面，其中，所述至少一個控制器被進(jìn)一步編程為顯示多個時間，以便用戶選擇開始時間和結(jié)束時間，所述用戶定義時間段由開始時間和結(jié)束時間來定義。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛，所述車輛還包括與所述至少一個控制器通信的收發(fā)器，其中，用戶定義時間段由收發(fā)器接收的日期范圍和時間范圍中的至少一種來定義。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛，所述車輛還包括移動通信裝置，所述移動通信裝置與所述至少一個控制器通信并能夠通過無線通信接收用戶定義時間段。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛，所述車輛還包括接收器，所述接收器與所述至少一個控制器通信并被構(gòu)造為從遙控鑰匙接收用戶定義時間段的開始時間，而后從遙控鑰匙接收用戶定義時間段的結(jié)束時間。
【文檔編號】H02J7/00GK104052098SQ201410093292
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年3月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月13日
【發(fā)明者】邁克爾·愛德華·洛夫特斯 申請人:福特全球技術(shù)公司