具体实施方式

在整个说明书中，相同的附图标记指代相同的元件。并非将描述本发明的实施例的所有元件，并且将省略对本领域中公知的或在示例性实施例中彼此重叠的描述。在整个说明书中使用的术语如“～部分”、“～模块”、“～构件”、“～块”等可以用软件和/或硬件来实现，而多个“～部分”、“～模块”、“～构件”、“～块”可以在单个元素中实现，或者单个“～部分”、“～模块”、“～构件”、“～块”可以包括多个元件。

还将理解，术语“连接”及其派生词既指直接连接又指间接连接，并且间接连接包括通过无线通信网络的连接。

除非另外提及，否则术语“包括(或包括的)”和“包含(或包含的)”是包括性的或开放式的，并且不排除其他未叙述的元件或方法步骤。还将理解，术语“构件”及其派生词既指构件与另一构件接触时，又指两个构件之间存在另一构件时。

此外，当描述层在另一层或基板“上”时，该层可以直接在另一层或基板上，或者第三层可以设置在其间。

将理解，尽管术语第一、第二、第三等在本文中可用于描述各种元件、组件、区域、层和/或部分，但是这些元件、组件、区域、层和/或部分应不受这些条款的限制。这些术语仅用于区分一个元件、组件、区域、层或部分与另一区域、层或部分。

应当理解，除非上下文另外明确指出，否则单数形式的“一”、“一个”和“该”包括复数形式。

用于方法步骤的附图标记仅是为了便于解释而使用，而不是限制步骤的顺序。因此，除非上下文另外明确指出，否则可以以其他方式实践所写顺序。

在下文中，将参考附图描述本发明的操作原理和实施例。

本发明中公开的车辆可以是混合动力车辆，但不限于此。

在下文中，参考附图详细描述根据本发明的方面的车辆的实施例和控制车辆的方法。

图1是根据本发明的实施例的系统的控制框图。

参考图1，车辆可以包括：电池120；测量装置130，其用于测量电池120的温度和电压；电行为预测器140，其用于预测当根据电池120的测量温度和电压的充电电流施加到电池120时端电压、充电状态(SOC)和发热量中的至少一个；热行为预测器150，其用于使用由电行为预测器140预测的发热量，根据电池120的充电时间变化量和冷却剂来预测电池120的温度变化量；以及控制器110，其基于端电压、充电状态、由电行为预测器140预测的热量，或者根据充电时间变化量和冷却剂的电池120的温度变化量中的至少一个来确定车辆电池的估计充电时间。

预测模块100可以包括电行为预测器140和热行为预测器150。在本发明中，预测模块100可以是处理器，如CPU或控制器，或者预测模块100可以与控制器110集成在一起。

控制器110可以控制冷却风扇或加热系统以维持最佳的电池工作温度，并且可以通过检测过电压、过电流和过热来诊断电池故障。

当单位时间后的充电状态、电压和温度达到改变充电电流和功率的条件时，控制器110可以改变由电行为预测器140和热行为预测器150使用的充电电流和功率。

电行为预测器140和热行为预测器150可以使用相互预测结果来重新预测端电压、充电状态(SOC)、热量和温度变化量中的至少一个。

控制器110可以利用以下来实现：存储器，其存储用于控制车辆中的组件的操作的算法或关于实现该算法的程序的数据；以及处理器，其使用存储在存储器中的数据来进行上述操作。存储器和处理器可以在单独的芯片中实现。或者，存储器和处理器可以在单个芯片中实现。在本发明中，控制器110可以将预测模块100和测量装置130作为单独的装置进行控制，或者预测模块100和测量装置130可以作为一个装置嵌入在控制器110中。

电池120是向车辆中设置的多个装置供电的装置。电池120可以包括高压电池或低压电池。

高压电池可以是适用于驱动车辆的电池，而低压电池可以是适用于车辆附件(如无线电、空调、导航等)的电池，但不限于此。

另外，该系统还可以包括电池控制器作为BMS(电池管理系统)(未示出)，其优化电池120的管理以增加能量效率并延长其寿命。电池控制器可以通过实时监视电池电压、电流和/或温度，预先防止过度充电和放电，从而提高电池安全性和可靠性。电池控制器可以配置在电池120中。

测量装置130可以包括电池传感器，并且可以检测电池120的内部电阻、累积的放电量、放电顺序、放电时间或平均放电电流。此外，测量装置中包括的传感器130不限于电池传感器，并且可以包括能够测量电池120的充电状态、性能状态或放电状态的其他组件。

充电器可以向电池120提供充电电流。可以由控制器110控制从充电器(未示出)提供的充电电流的水平。

可以将通过控制器110从充电器提供的充电电流提供到电池120以分别对多个电池进行充电，并且随着对多个电池进行充电，充电状态增加并且电压也增加。

图2是根据本发明的实施例的预测模块的控制框图。

参考图2，预测模块100可以包括电行为预测器140和热行为预测器150。

预测模块100可以从测量装置130接收电池120的温度和电压，并且可以从BMS接收电池120的充电电流、充电状态(SOC)和功率。

预测模块220可以从存储在存储器中的充电映射图和充电策略接收根据接收到的电池120的温度和电压的充电电流条件。

这里，条件可以包括：当电压升高时改变充电电流和功率的温度、充电状态(SOC)升高时改变充电电流和功率的温度、温度升高时改变充电电流和功率的温度、温度下降时改变充电电流和功率的温度、改变加热器工作条件的温度以及改变冷却器252(参见图4)的工作条件的温度，但不限于此。

当基于接收到的条件将改变的充电电流施加到电池120时，电行为预测器140可以预测电池120的端电压、充电状态(SOC)和热量中的至少一个。

电行为预测器140可以使用电池电动势(其为电池120的固有电压)，电池120的内电阻，电池120的充电电流，短期极化电压和长期极化电压中的至少一个来预测端电压。

电行为预测器140可以使用预测的端电压、充电电流和电动势中的至少一个来预测热量。

热行为预测器150可以使用电池120的热容量和热传递系数来预测电池120随时间的温度变化量。

热行为预测器150可以使用电池120和冷却剂之间的热交换关系来预测电池120和冷却剂随时间的温度变化量。

热行为预测器150可以使用电池120的发热量，电池120与冷却剂之间交换的热量，和由于外部空气对流而产生的热交换量中的至少一个来预测电池120随时间的温度变化量。

热行为预测器150可以使用电池120和冷却剂之间交换的热量，从加热器251供应的热量和从冷却器252中除去的热量中的至少一个来预测冷却剂随时间的温度变化量(参见图4)。

由冷却器252除去的热量可以指由冷却器252中的冷却剂去除的热量。

热行为预测器150可以使用由电行为预测器140预测的热量来预测电池120和冷却剂随时间的温度变化量。

另外，电行为预测器140可以使用预测的温度变化量来重新预测电池120的发热量，并且热行为预测器150可以使用新预测的热量来预测温度的变化量。

预测模块100可以通过电行为预测器140和热行为预测器150根据对电池120充电的时间变化量来预测温度变化量。

图3是说明根据本发明的实施例的电行为预测器的等效电路的视图。

参考图3，电行为预测器140使用电池120的电特性，并且可以使用电动势242(其为电池120的固有电压)与由电池120的内电阻和充电电流产生的极化电压的关系预测端电压241和发热量。

作为电池120的固有电压的电动势242可以具有针对特定充电状态(SOC)的特定电动势值。

可以使用电动势242、电池120的内部电阻、充电电流、长期极化电压244和短期极化电压243来预测端电压241。

极化电压243和244可以是当施加充电电流时除电动势242以外的电压变化量。

短期极化电压243可以是在相对短的时间内消失的电压分量，而长期极化电压244可以是需要更长时间消失的电压分量。

可以通过将电动势242、短期极化电压243和长期极化电压244相加，并且进一步加上通过将内电阻乘以充电电流而获得的电压值来预测端电压241。

参考下面的等式1，可以预测发热量Q_B。

[等式1]

Q_B：Q_B＝I×(E_oc-V)

在此，I是充电电流，E_oc是电动势242，V是端电压241。

电行为预测器140可以使用等效电路240。

图4是说明根据本发明的实施例的热行为预测器的配置的视图。

参考图4，假设电池120是一个蓄热体(thermal mass)，而冷却剂是另一蓄热体，则热行为预测器150可以通过计算电池120和冷却剂之间的热交换来预测电池120和冷却剂随时间的温度变化量。

如何通过计算冷却剂与电池120之间的热交换量来预测冷却剂随时间的温度变化量对于本领域普通技术人员来说是显而易见的。

例如，可以通过识别冷却剂的流量的变化来计算电池120和冷却剂之间的热交换。

电池120和冷却剂之间的热交换的计算可以在BMS中进行，但是不限于此。

首先，可以使用下面的等式2、3和4来预测根据电池120和冷却剂的时间变化量的温度变化量。

参考下面的等式2，可以预测电池120和冷却剂之间的热交换量Q_ex。

[等式2]

Q_ex：Q_ex＝U×A_ex×(T_B-T_C)。

在此，根据总热传递系数、冷却剂流量和电池120与冷却剂之间的温度差，U可以不同。A_ex可以是电池120和冷却剂之间的传热面积，T_B可以是电池120的温度，而T_C可以是冷却剂的温度。

参考下面的等式3，可以预测由于电池120和外部空气之间的对流引起的热交换量Q∞。

[等式3]

Q_∞＝h×A_B×(T_B-T_∞)

在此，h可以是由于电池120和外部空气之间的对流引起的热传递系数，A_B可以是由于电池120和外部空气之间的对流引起的热传递面积。

参考下面的等式4，在由电行为预测器140预测的热量Q_B中，通过计算电池120和冷却剂之间的热交换量Q_ex与由于电池120和外部空气之间的对流引起的热交换量Q_∞之间的差，可以预测电池120随时间的温度变化量。

[等式4]

在此，M_B可以是电池120的质量，而C_B可以是电池120的热容量。

接下来，可以使用下面的等式5来预测冷却剂随时间的温度变化量。

可以通过将加热器251的功耗与加热器251的效率相乘来预测从加热器251供应的热量Q_heat。

可以通过将冷却器252的功率消耗与冷却器252的效率相乘来预测从冷却器252除去的热量Q_cool。

参考下面的等式5，通过将电池120和冷却剂之间的热交换量Q_ex，从加热器251供应的热量Q_heat和从冷却器252除去的热Q_cool相加，可以计算冷却剂随时间的温度变化量。

[等式5]

这里，M_c可以是冷却剂的质量，而C_c可以是冷却剂的热容量。

图5是说明根据本发明的实施例的预测模块的预测方法的视图。

测量装置130可以测量电池120的当前温度和电压(310)。

预测模块100可以从BMS接收电池120的充电电流、功率和充电状态(SOC)(320)。

预测模块100可以从存储在存储器中的充电映射图和充电策略中接收改变电池120的充电电流和功率的条件(330)。

预测模块100可以根据接收到的条件来预测用改变的充电电流进行充电的电池120随时间的温度变化量(340)。

电行为预测器140可以预测端电压、充电状态(SOC)以及发热量。

使用预测的发热量，热行为预测器150可以预测电池120和冷却剂随时间的温度变化量。

控制器110可以通过将预测模块100的时间变化量添加到现有的估计充电时间来确定估计充电时间(350)。

控制器110可以基于所确定的估计充电时间来比较电池120的当前电量和电池120的目标电量(360)。

当电池120的当前充电量小于或等于目标充电量时，控制器110可以将改变电池120的充电电流和功率的条件与电池120的当前充电电流和功率进行比较(S370)。

如果满足以上条件，则预测模块220可以重复这些过程以从存储在存储器中的充电映射图和充电策略重新接收电池120的充电电流、功率和充电状态(SOC)(320)。

如果条件不满足，则预测模块100可以使用现有的充电电流和功率来预测电池120在单位时间变化量后的端电压、SOC、发热量以及电池120和冷却器252的随时间变化量的温度变化量(340)。

更具体地，由于将由电行为预测器140预测的热量用于温度预测，并且所预测的温度被再次用于电行为预测器140中，因此可以通过将预测结果反映在电行为预测器140和热行为预测器150中来重复进行计算，直到单位时间内的温度变化量收敛(converge)到预定水平或更小为止。

通过连续地累积单位时间，可以预测直到达到目标充电量所花费的总充电时间(350)。

在当前电池充电量变得大于目标充电量时(S360)，控制器110可以终止过程。

在当前电池充电量尚未达到目标充电量时，控制器110可以重复进行计算，直到单位时间内的温度变化量收敛到预定水平或更小。

在当前电池充电量尚未达到目标充电量，但是满足改变充电电流和充电功率的条件时，电行为预测器140和热行为预测器150所使用的充电电流可以改变为变化后的电流和功率(370)。

这里，条件可以包括：电压升高时改变充电电流和功率的温度，充电状态(SOC)升高时改变充电电流和功率的温度，温度升高时改变充电电流和功率的温度，温度下降时改变充电电流和功率的温度，和改变加热器工作条件的温度以及改变冷却器252的工作条件的温度，但不限于此。

根据本发明的实施例，基于车辆电池的温度和电压的临界条件而改变充电电流和充电状态。响应于车辆的各种环境变化，可以准确地预测车辆电池的估计充电时间。

另外，可以在无需对每个充电条件进行测试来创建数据库的情况下通过预测估计的充电时间来减少不便。

所公开的实施例可以以存储可由处理器进行的计算机可执行指令的记录介质的形式实现。指令可以以程序代码的形式存储，并且当由处理器进行时，指令可以生成程序模块以进行所公开的实施例的操作。记录介质可以非暂时地实现为计算机可读记录介质。

非暂时性计算机可读记录介质可以包括存储可以由计算机解释的命令的所有种类记录介质。例如，非暂时性计算机可读记录介质可以是例如ROM、RAM、磁带、磁盘、闪存、光学数据存储装置等。

到目前为止，已经参考附图描述本发明的实施例。对于本领域普通技术人员应该显而易见的是，在不变化本发明的技术思想或基本特征的情况下，可以以不同于上述实施例的其他形式来实践本发明。上面的实施例仅是示例性的，并且不应在限定的意义上进行解释。