具体实施方式

在下文中，将参考附图详细描述本公开的优选实施例。在描述之前，应当理解，说明书和所附权利要求书中使用的术语或词语不应被解释为限于一般含义和字典含义，而应在允许发明人适当定义术语以进行最佳解释的原理的基础上，基于与本公开的技术方面相对应的含义和概念来解释。

因此，本文描述的实施例和附图中示出的图示仅是本公开的最优选实施例，而并非旨在完全地描述本公开的技术方面，因此应当理解，在提交申请时可能已经对其进行各种其他等同替换和修改。

包括诸如“第一”、“第二”等的序数的术语用于在各种元件之中将一个元件与另一个元件区分开，但并非旨在通过这些术语来限制这些元件。

除非上下文另外明确指出，否则应当理解，术语“包括”在本说明书中使用时指定存在所陈述的元件，但不排除存在或添加一个或多个其他元件。另外，本文使用的术语“控制单元”是指至少一个功能或操作的处理单元，并且可以通过硬件或软件或者硬件和软件的组合来实现。

另外，在整个说明书中，将进一步理解，当元件被称为“连接”到另一元件时，它可以直接连接到另一元件，或者可以存在中间元件。

图1是示例性地示出了根据本公开的电动车辆1的配置的视图。

参考图1，电动车辆1包括电池组100、开关20和充电器10。

电池组100包括电池200和电池管理系统300。

电池200包括至少一个电池单体。当电池200包括多个电池单体时，电池单体中的每一个可以串联和/或并联电连接到其他电池单体。电池单体不限于特定类型，并且可以包括可以重复地再充电的任何类型，例如，锂离子二次电池。

开关20安装在连接在电池200与充电器10之间的电流路径上。即，电池200和充电器10通过开关20彼此电连接。开关20可以包括可以使用电信号控制的已知开关装置，诸如例如金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)和继电器等。

充电器10被配置为响应于来自电池管理系统300的请求，向电池200供应具有与该请求相对应的幅度的恒定电流或恒定电压。

电池管理系统300包括存储器310、感测单元320和控制单元330。

存储器310存储管理电池200需要的程序和各种类型的数据。例如，存储器310可以包括以下存储介质的至少一种类型：闪存型、硬盘型、固态磁盘(SSD)型、硅磁盘驱动器(SDD)型、微型多媒体卡型、随机存取存储器(RAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、只读存储器(ROM)、电可擦可编程只读存储器(EEPROM)和可编程只读存储器(PROM)。

特别地，存储器310可以存储充电序列表DT(参见图3)。充电序列表DT记录第一至第m温度范围、第一至第m SOC列表以及第一至第m电流列表之间的对应关系。m是2或更大的自然数。当i＝1至m时，第i温度范围、第i SOC列表和第i电流列表可以彼此关联。

每个SOC列表定义第一至第n SOC范围。每个电流列表定义第一至第n可允许恒定电流。n是2或更大的自然数。当j＝1至n时，第jSOC范围和第j可允许恒定电流可以彼此关联。

在第一至第m SOC列表中，与较低温度范围相关联的SOC列表的第n SOC范围的上限低于与较高温度范围相关联的SOC列表的第n SOC范围的上限。例如，如图3所示，与第一温度范围相关联的第一SOC列表的第五SOC范围的上限25％低于与高于第一温度范围的第二温度范围相关联的第二SOC列表的第五SOC范围的上限100％。这考虑到了电池200的电化学反应在低温环境中减慢的特性。

在每个电流列表中，与较高SOC范围相关联的可允许恒定电流低于与较低SOC范围相关联的可允许恒定电流。每个可允许恒定电流被预设以抑制由于充电电流而使电池200劣化的因素(例如，锂沉积、过电势等)。

将参考图3更详细地描述充电序列表DT。

感测单元320被设置为电连接到电池200。感测单元320包括电压传感器321、电流传感器322和温度传感器323。

电压传感器321电连接到电池200的正极端子和负极端子。电压传感器321被配置为检测跨电池200的电压，并将指示检测到的电压的电压信号输出到控制电路。电流传感器322可以串联连接到电池200与充电器10之间的开关20。电流传感器322被配置为检测流经电池200的电流，并将指示检测到的电流的电流信号输出到控制单元330。温度传感器323被配置为检测电池200的温度，并将指示检测到的温度的温度信号输出到控制单元330。

控制单元330可操作地耦合到充电器10、开关20、存储器310和感测单元320。控制单元330可以使用以下至少一个以硬件实现：专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理装置(DSPD)、可编程逻辑装置(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、微处理器和用于执行其他功能的电气单元。

控制单元330被配置为使用嵌入式模数转换器(ADC)将来自感测单元320的每个信号转换为数字信号，并周期性地确定指示电池200的状态的电池信息。电池信息包括最后预定时间段的电压历史、电流历史或温度历史中的至少一个。电池信息还可以包括电池200的充电状态(SOC)。SOC是指示电池200的剩余容量与电池200的最大容量之比的参数，并且可以表达为0至1或0至100％。最大容量指示可以存储在电池200中的最大电荷量。电池200在寿命开始时的最大容量可以被称为设计容量。

控制单元330可以基于以预定时间间隔(例如，0.001秒)收集的电压信号、电流信号和温度信号中的至少两个来确定电池200的SOC。各种已知的估计技术可以用于确定SOC。例如，使用定义SOC与开路电压(OCV)之间的对应关系的SOC-OCV表，可以从由感测单元320检测到的电池200的OCV来确定电池200的SOC。诸如涉及对电池电流进行周期性地积分的安培计数、等效电路模型或扩展卡尔曼滤波器的不同的估计技术可以用于确定SOC。

控制单元330可以基于电池信息使用充电器10来控制电池200的充电。当电池200正在充电时，控制单元330将开关20控制为接通状态。

图2是示例性地示出了根据本公开的第一实施例的电池管理方法的流程图，并且图3是示出了用于执行图2的电池管理方法的示例性充电序列表的视图。

图2的电池管理方法由电池管理系统300执行，以确定剩余充电时间，该剩余充电时间是将电池200从当前SOC充电至目标SOC所需的时间。

参考图1至图3，在步骤S200中，控制单元330使用感测单元320来检测电池200的电压、电流和温度。具体地，当感测单元320将电压信号、电流信号和温度信号输出到控制单元330时，控制单元330基于每个信号生成指示电池200的电压、电流和温度的电池信息。

在步骤S210中，控制单元330基于来自感测单元320的每个信号来确定电池200的当前SOC。

在步骤S220中，控制单元330基于检测到的温度从充电序列表DT中确定关注温度范围、关注SOC列表和关注电流列表。

图3示出了表DT，其中，m＝3，n＝5。参考图3，等于或低于-10℃的温度被定义为第一温度范围，-10℃至10℃之间的温度被定义为第二温度范围，并且等于或高于10℃的温度被定义为第三温度范围。第一SOC列表将0至5％的SOC定义为第一SOC范围，将5至10％的SOC定义为第二SOC范围，将10至15％的SOC定义为第三SOC范围，将15至20％的SOC定义为第四SOC范围，并将20％至25％的SOC定义为第五SOC范围。第二SOC列表将0至10％的SOC定义为第一SOC范围，将10至50％的SOC定义为第二SOC范围，将50至80％的SOC定义为第三SOC范围，并将80至90％的SOC定义为第四SOC范围，并将90％至95％的SOC定义为第五SOC范围。第三SOC列表将0至50％的SOC定义为第一SOC范围，将50至80％的SOC定义为第二SOC范围，将80至90％的SOC定义为第三SOC范围，并将90至95％的SOC定义为第四SOC范围，并将95至100％的SOC定义为第五SOC范围。第一电流列表将4A(安培)定义为第一可允许恒定电流，将3A定义为第二可允许恒定电流，将2A定义为第三可允许恒定电流，将1A定义为第四可允许恒定电流，并将0.3A定义为第五可允许恒定电流。第二电流列表将10A定义为第一可允许恒定电流，将8A定义为第二可允许恒定电流，将5A定义为第三可允许恒定电流，将2A定义为第四可允许恒定电流，并将1A定义为第五可允许恒定电流。第三电流列表将20A定义为第一可允许恒定电流，将10A定义为第二可允许恒定电流，将5.5A定义为第三可允许恒定电流，将2.3A定义为第四可允许恒定电流，并将1.1A定义为第五可允许恒定电流。

关注温度范围是在步骤S200中检测到的温度所属的第一至第n温度范围中的任一个。例如，当在步骤S200中检测到的温度为0℃时，由于0℃属于第二温度范围，所以控制单元330将第二温度范围确定为关注温度范围。另外，控制单元330可以将与关注温度范围(-10℃至10℃)相关联的第二SOC列表和第二电流列表分别确定为关注SOC列表和关注电流列表。目标SOC可以是由关注SOC列表定义的第n SOC范围的上限。例如，当第二电流列表被确定为关注SOC列表时，控制单元330可以将目标SOC确定为等于由第二电流列表定义的第五SOC范围的上限(95％)。

在步骤S230中，控制单元330确定第一至第n设定容量。第一至第n设定容量以一对一的关系与由关注SOC列表定义的第一至第n SOC范围相对应。当j＝1至n时，第j设定容量是与由关注SOC列表定义的第j SOC范围的下限和上限之间的差相对应的容量。例如，由于由第二SOC列表定义的第二SOC范围的下限和上限分别是10％和50％，所以第二设定容量可以等于最大容量的40％。作为参考，第j SOC范围的上限可以等于第j+1SOC范围的下限。

假设第二SOC列表是关注SOC列表，并且电池200的最大容量为10Ah(安培-小时)。第一设定容量被确定为1Ah，第二设定容量被确定为4Ah，第三设定容量被确定为3Ah，第四设定容量被确定为1Ah，并且第五设定容量被确定为0.5Ah。

在步骤S240中，控制单元330确定第一至第n目标容量。第一至第n目标容量还以一对一的关系与由关注SOC列表定义的第一至第n SOC范围相对应。当j＝1至n时，第j目标容量是在由关注SOC列表定义的第j SOC范围中对电池200充电所需的总容量。

假设第二SOC列表是关注SOC列表，电池200的最大容量是10Ah，并且在步骤S210中确定的当前SOC是30％。在这种情况下，由于当前SOC 30％属于第二SOC范围的10至50％，超出第二SOC列表的第一SOC范围0至10％，所以第一目标容量被确定为0Ah。另外，由于需要充电与最大容量的20％相对应的容量以达到第二SOC范围的上限50％，所以第二目标容量被确定为2Ah。由于第三至第五SOC范围的下限高于30％，所以第三至第五目标容量被确定为分别等于第三至第五设定容量。

在步骤S250中，控制单元330确定第一至第n范围估计时间。第一至第n范围估计时间基于在步骤S200中检测到的电流、第一至第n目标容量以及由关注电流列表定义的第一至第n可允许恒定电流。当j＝1至n时，第j范围估计时间是在第j SOC范围中对电池200充电所需的估计时间。控制单元330可以使用以下方程式1确定第一至第n范围估计时间。

<方程式1>

在方程式1中，I_m表示在步骤S200中检测到的电流，I[j]表示关注电流列表的第j可允许恒定电流，ΔQ_tg[j]表示第j目标容量，并且ΔT_r[j]表示第j范围估计时间。MIN(x，y)是输出x和y中较小一个的函数。MIN(z，z)＝z。

假设I_m＝8A。通过方程式1，第一范围估计时间将被确定为0Ah/8A＝0h(小时)，第二范围估计时间为2Ah/8A＝0.25h，第三范围估计时间为3Ah/5A＝0.375h，第四范围估计时间为1Ah/2A＝0.5h，并且第五范围估计时间为0.5Ah/1A＝0.5h。

在步骤S260中，控制单元330确定剩余充电时间。剩余充电时间等于第一至第n范围估计时间之和。例如，剩余充电时间＝(0+0.25+0.375+0.5+0.5)h＝1.625h。

在步骤S270中，控制单元330输出指示剩余充电时间的通知消息。通知消息可以经由有线或无线通信信道被传输到充电器10和/或与控制单元330耦合的上级控制器2。上级控制器2可以是电动车辆1的电子控制单元(ECU)。通信信道可以使用例如诸如控制器局域网(CAN)的有线通信协议，或诸如ZigBee或蓝牙的无线通信协议。

另一方面，独立于确定剩余充电时间的操作，控制单元330可以根据与步骤S220中确定的关注SOC列表和关注电流列表中的每一个相对应的目标充电序列来控制电池200的充电，直到电池200的SOC达到目标SOC为止。

图4是示例性地示出了根据本公开的第二实施例的电池管理方法的流程图，并且图5是用于在描述通过图4的电池管理方法进行的示例性充电过程中进行参考的图。

图4的电池管理方法用于根据目标充电序列对电池200充电，并更新用于确定图2的电池管理方法中的剩余充电时间的关注SOC列表。可以在步骤S220之后执行图4的电池管理方法。

参考图1至图4，在步骤S400中，控制单元330基于电池200的当前SOC来确定序列索引k。在j＝1至n的情况下，当电池200的当前SOC属于关注SOC列表的第j SOC范围时，序列索引k可以被确定为等于j。例如，当电池200的SOC为30％时，30％属于关注SOC列表的第二SOC范围，并且因此k＝2。

在步骤S410中，控制单元330确定第k充电电流。第k充电电流是在步骤S200中检测到的电流和由关注电流列表定义的第k可允许恒定电流中较小一个。例如，当序列索引k＝2时，在步骤S200中检测到的电流8A和第二可允许恒定电流8A相等，并且因此8A被确定为第二充电电流。在另一示例中，当序列索引k＝3时，在步骤S200中检测到的电流8A和第三可允许恒定电流5A中较小一个(5A)被确定为第三充电电流。

在步骤S420中，控制单元330向充电器10传输第k命令消息，以请求向电池200供应第k充电电流。充电器10被配置为响应于第k命令消息向电池200供应第k充电电流。

在步骤S430中，控制单元330确定电池200的SOC是否达到关注SOC列表的第k SOC范围的上限。步骤S430的值为“是”表示在第kSOC范围中的充电过程已经完成。当步骤S430的值为“是”时，执行步骤S440。当步骤S430的值为“否”时，可以再次执行步骤S430。

在步骤S440中，控制单元330确定第k范围花费时间。第k范围花费时间是在第kSOC范围内对电池200充电所花费的时间。例如，第k范围花费时间可以被确定为等于从确定第k充电电流的时间到电池200的SOC达到第k SOC范围的上限的时间的时间段。

在步骤S450中，控制单元330确定序列索引k是否等于n。当步骤S450的值为“否”时，执行步骤S460。步骤S450的值为“是”指示电池200的SOC达到目标SOC。当步骤S450的值为“是”时，执行步骤S470。

在步骤S460中，控制单元330将序列索引k增加1。在步骤S460之后，处理可以返回到步骤S410。

在步骤S470中，控制单元330确定第一至第n容量损失。当j＝1至n时，第j容量损失是第j目标容量与第k范围花费时间的电池200的增加容量之间的差。即，随着电池200劣化，第j容量损失可能增加，并且因此第j容量损失可以指示对第j SOC范围充电所需的总容量的减少。控制单元330可以使用以下方程式2确定第一至第n容量损失。

<方程式2>

ΔQ_loss[j]＝(ΔT_r[j]-ΔT_s[j])×MIN(I_m，I[j])

在方程式2中，ΔT_r[j]表示第j范围估计时间，ΔT_s[j]表示第j范围花费时间，并且ΔQ_loss[j]表示第j容量损失。方程式2可以表达为以下方程式2-1。

<方程式2-1>

ΔQ_loss[j]＝ΔQ_tg[j]-ΔT_s[j]×MIN(I_m，I[j])＝ΔQ_tg[j]-ΔQ_ch[j]

在方程式2-1中，ΔQ_ch[j]表示在第k范围花费时间内的电池200的增加的容量。

在步骤S480中，控制单元330更新关注SOC列表。控制单元330可以使用以下方程式3更新记录在充电序列表DT中的关注SOC列表。

<方程式3>

在方程式3中，ΔQ_set[k]表示第k设定容量，Q_max表示最大容量，SOC_limit[j]表示由更新的关注SOC列表定义的第j SOC范围的上限。

图5所示的曲线图示出了当在步骤S200中检测到的电流为8A、在步骤S210中确定的SOC＝30％并且在步骤S220中确定的关注SOC列表和关注电流列表分别是充电序列表DT的第二SOC列表和第二电流列表时，根据目标充电序列对电池200充电的过程。

参考图1至图5，从时间点t₂到时间点t₃，以第二充电电流8A对电池200充电。时间点t₃是当电池200的SOC达到第二SOC范围的上限50％时的时间点。从时间点t₂到时间点t₃的时间段ΔT_s[2]被确定为充电第二SOC范围所花费的第二范围花费时间。

从时间点t₃到时间点t₄，以第三充电电流5A对电池200充电。时间点t₄是电池200的SOC达到第三SOC范围的上限80％时的时间点。从时间点t₃到时间点t₄的时间段ΔT_s[3]被确定为在第三SOC范围内充电所花费的第三范围花费时间。

从时间点t₄到时间点t₅，以第四充电电流2A对电池200充电。时间点t₅是电池200的SOC达到第四SOC范围的上限90％时的时间点。从时间点t₄到时间点t₅的时间段ΔT_s[4]被确定为在第四SOC范围内充电所花费的第四范围花费时间。

从时间点t₅到时间点t₆，以第五充电电流1A对电池200充电。时间点t₆是电池200的SOC达到与第五SOC范围的上限相对应的目标SOC 95％时的时间点。从时间点t₅到时间点t₆的时间段ΔT_s[5]被确定为在第五SOC范围内充电所花费的第五范围花费时间。在时间点t₆，恒定电流充电可以转换为恒定电压充电。

同时，由于省略了在第一SOC范围内的充电，所以第一范围花费时间为0h。

假设第一至第五范围估计时间分别为0h、0.25h、0.375h、0.5h、0.5h，第一至第五范围花费时间分别为0h、0.1875h、0.365h、0.375h、0.5h，并且最大容量Q_max为10Ah。通过方程式2(或方程式2-1)，第一至第五容量损失分别被确定为0Ah、0.5Ah、0.05Ah、0.25Ah、0Ah。随后，通过方程式3，更新关注SOC列表。即，由关注SOC列表定义的第一至第五SOC范围中的每一个的上限从10％、50％、80％、90％、95％更新为10％、45％、74.5％、82％、82.5％。

以上描述的本公开的实施例不仅仅通过设备和方法来实现，并且可以通过执行与本公开的实施例的配置相对应的功能的程序或具有记录在其上的程序的记录介质来实现，并且本领域技术人员可以从前述实施例的公开中容易地实现这种实施方式。

尽管以上已经针对有限数量的实施例和附图描述了本公开，但是本公开不限于此，并且对于本领域技术人员而言显而易见的是，可以在本公开的技术方面和所附权利要求书的等同范围内对其进行各种修改和改变。

另外，由于本领域技术人员可以在不脱离本公开的技术方面的情况下对以上描述的本公开进行许多替换、修改和改变，所以本公开不限于上述实施例和附图，并且可以选择性地组合一些或全部实施例以允许各种修改。