電池充電控制裝置制造方法
【專利摘要】在正在進行電池加溫的情況下(S12)，將電池加溫開始時的電池蓄電狀態設為電池保持容量SOChold(S14、S15)，控制向電池的充電電力使得SOC保持為SOChold。在處于計時充電預約時刻內的情況下(S11)，控制向電池的充電電力使得SOC成為滿充電狀態SOCfull(S16)。即使在緊接著加溫開始之后由于加熱器消耗電力的急劇增加而SOC有暫時惡化的趨勢，也能夠通過保持SOC=SOChold來在計時預約充電時刻內按目標使SOC成為滿充電狀態，從而能夠最大限度地提高使用廉價的深夜電力的充電比例來抑制運行成本。
【專利說明】電池充電控制裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種在以下系統中使用的電池充電控制裝置，該系統具備:能夠指定充電時刻來進行充電的電池；以及電力負載，其在規定條件成立時利用經由電池的充電電力系統提供的電力來動作。
【背景技術】
[0002]作為這樣的具備電池和電力負載的系統，有例如專利文獻I所記載的那樣包括電動車輛的電池和在不使用該電池時加溫來進行溫度調節的加熱器的電池暖機裝置。
[0003]安裝在電動車輛中的電池有可能在寒冷地區使用，有時在不使用時電池電解液凍結。
[0004]當電池溫度降低時，盡管蓄電狀態SOC沒有降低，但電池的可輸入輸出電力由于內部電阻的增大而降低，當電池電解液凍結時，電池的可輸入輸出電力最終成為0，在以電池為行駛能源的電動車輛的情況下，變得無法行駛。
[0005]因此，需要一種電池溫度控制裝置，其在溫度降低至電池的可輸入輸出電力產生所述問題的狀態之前，通過加熱器對電池進行加溫來進行溫度調節。
[0006]專利文獻I所記載的電池暖機裝置例如在以這種目的通過加熱器對電池進行加溫來進行溫度調節時，如下實現這些。
[0007]也就是說，在電池溫度降低至低于設定溫度時，使加熱器動作來對電池進行加溫，而如果此時電池蓄電狀態低于規定值，則還同時對電池進行充電，還想要通過因充電產生的熱來對電池進行加溫。
[0008]但是，在專利文獻I所記載的技術中，在電池溫度降低至低于設定溫度時，如果電池蓄電狀態低于規定值，則還同時對電池進行充電，因此，此時，只要電池溫度低于設定溫度，就直到電池蓄電狀態變為規定值以上為止持續對電池進行充電。
[0009]但是，對于電池的充電，在抑制運行成本的意義上優選的是使用廉價的深夜電力進行充電，例如鑒于這樣的要求，或者為了在出發時刻成為滿充電，能夠指定電池的充電時刻是有利的。
[0010]在對像這樣能夠指定電池的充電時刻的車輛使用上述專利文獻I的電池暖機裝置的情況下，產生如下問題。
[0011]也就是說，在專利文獻I的裝置中，如上所述，在電池溫度降低至低于設定溫度、且電池蓄電狀態低于規定值時，對電池進行充電使得電池蓄電狀態增大，因此，導致在上述的充電指定時刻以外的時刻進行用于增大該電池蓄電狀態的電池充電。
[0012]當像這樣在充電指定時刻以外的時刻進行用于增大電池蓄電狀態的電池充電時，例如產生如下的問題:不會使用廉價的深夜電力對電池進行充電，或至少是充電量中的相當大的充電量是通過深夜電力以外的昂貴的電力來供應的，從而運行成本變高。
[0013]專利文獻1:日本特開2000-040536號公報
【發明內容】
[0014]本發明的目的在于提供一種電池充電控制裝置，該電池充電控制裝置除了充電指定時刻以外盡量抑制用于增大電池蓄電狀態的電池充電，使得能夠避免例如上述那樣的與運行成本有關的問題。
[0015]為了該目的，本發明的電池充電控制裝置構成為如下結構。
[0016]首先，說明成為本發明的前提的電池充電控制裝置，該電池充電控制裝置具備:電池，其能夠指定充電時刻來進行充電；以及電力負載，其與該電池的充電電力系統連接，在規定條件成立時利用經由該充電電力系統提供的電力來動作。
[0017]本發明的特征在于如下結構:對所述電池充電控制裝置設置如下的蓄電狀態保持用充電電力控制單元。
[0018]該蓄電狀態保持用充電電力控制單元在上述電力負載動作的期間，在未處于指定的上述充電時刻內的情況下，使向電池的充電電力保持為低于滿充電的規定的電池蓄電狀態。
[0019]根據本發明的所述電池充電控制裝置，在電力負載利用經由充電電力系統提供的電力來動作的期間，在當前未處于指定的充電時刻內的情況下，使向電池的充電電力保持為低于滿充電的規定的電池蓄電狀態，因此，通過適當地設定該規定的電池蓄電狀態，能夠抑制在未處于指定的充電時刻內的期間進行用于增大電池蓄電狀態的電池充電。
[0020]因而，能夠主要在充電指定時刻內進行用于增大電池蓄電狀態的電池充電，能夠進行滿足指定充電時刻的目的的充電控制，例如，能夠以廉價的深夜電力來供應充電量中的相當大的充電量，從而能夠實現運行成本的降低。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1是將成為本發明的一個實施例的電池充電控制裝置與電池溫度調節裝置的概要一起示出的控制系統圖。
[0022]圖2是表示圖1中的控制器所執行的電池充電控制程序的流程圖。
[0023]圖3是圖2所示的電池充電控制程序的動作時序圖。
[0024]圖4是將圖3中的電池加溫開始時tl與所指定的充電結束時刻t3之間的時間軸放大示出的動作時序圖。
【具體實施方式】
[0025]以下，基于圖示的實施例來詳細說明本發明的實施方式。
[0026]圖1是成為本發明的一個實施例的電池充電控制裝置的控制系統圖，在本實施例中，設該電池充電控制裝置用于對在電動汽車、混合動力車輛等電動車輛的行駛中使用的主電池I進行充電。
[0027]另外，設主電池I是將層疊多個電池殼體(battery shell)來進行單元化所得的電池模塊以多個為一組進行一體化所得的能夠用于行駛用馬達的驅動的大容量的電池。
[0028]在圖1中，2是用于進行電池I的溫度調節的加熱器，相當于本發明中的電力負載，該加熱器2對于上述電池模塊以沿著電池殼體的層疊方向的方式配置，緊挨著電池模塊而設置，能夠對電池I進行加溫。[0029]在圖1中，3是用于電動車輛的行駛驅動的電動馬達，該電動馬達3經由逆變器4與電池I電連接。
[0030]而且，在逆變器4與電池I之間的電路中插入設置主繼電器開關5，該主繼電器開關5與電動車輛的未圖示的點火開關(ignition switch)連動地通過同樣未圖示的驅動控制器進行閉合斷開，在點火開關接通時閉合，在點火開關斷開時斷開。
[0031]在與點火開關的接通連動地主繼電器開關5閉合的期間，來自電池I的直流電力通過逆變器4進行直流一交流變換，并且在該逆變器4的控制下向電動馬達3輸出，通過該馬達3的驅動能夠使電動車輛行駛。
[0032]在與點火開關的斷開連動地主繼電器開關5斷開的情況下，來自電池I的直流電力不能流向電動馬達3，通過該馬達3的停止能夠將電動車輛保持為停車狀態。
[0033]在逆變器4的直流側與主繼電器開關5之間連接設置充電器7，在將該充電器7與充電站、自家中的電池充電設備的外部電源連接時，通過未圖示的充電控制器而主繼電器開關5閉合，能夠通過外部電源對電池I進行充電。
[0034]以下說明上述那樣提供的電池I的溫度調節和充電控制。
[0035]緊挨著電池模塊而以沿著電池殼體的層疊方向的方式設置的加熱器2如圖1所示那樣電連接在逆變器4的直流側與主繼電器開關5之間，在該連接部與加熱器2之間的電路中插入設置加熱器開關8，使得能夠如上述那樣進行電池I的溫度調節。
[0036]通過負責電池I的溫度調節和充電控制的控制器9，經由繼電器驅動電路6控制加熱器開關8的閉合斷開。
[0037]該控制器9還在主繼電器開關5與點火開關的斷開連動地斷開的期間以及主繼電器開關5與充電器7向外部電源的連接連動地閉合的期間，經由繼電器驅動電路6還對該主繼電器開關5進行閉合斷開控制。
[0038]此外，控制器9在主繼電器開關5與點火開關的斷開連動地斷開的期間，與加熱器開關8的“閉合”同步地將主繼電器開關5也閉合而使加熱器2蓄能(啟動)，與加熱器開關8的“斷開”同步地將主繼電器開關5也斷開而使加熱器2消能(關閉)。
[0039]另外，控制器9在主繼電器開關5與充電器7向外部電源的連接連動地閉合的期間，以加熱器開關8處于“閉合”狀態為條件，對主繼電器開關5進行閉合斷開控制來進行作為本發明的目的的后述的電池充電控制，而且在加熱器開關8為“斷開”的情況下，斷開主繼電器開關5來不進行電池充電。
[0040]為了通過加熱器開關8和主繼電器開關5的上述閉合斷開來進行加熱器2的啟動、關閉控制(電池溫度調節的啟動、關閉)以及電池I的充電控制，而向控制器9輸入來自檢測電池I的蓄電狀態SOC的電池蓄電狀態檢測傳感器11的信號、來自檢測電池I的溫度Tbat的電池溫度傳感器12的信號以及來自由車輛的使用者在指示電池I的充電開始時刻與充電結束時刻之間的電池充電時刻時進行操作的充電時刻指示器13的信號。
[0041]此外，充電時刻指示器13用于由車輛的使用者指示電池充電時刻，以通過使用廉價的深夜電力對電池I進行滿充電來抑制運行成本、或者在出發時刻電池I正好成為滿充電而使行駛距離最長等。
[0042]控制器9基于這些輸入信息執行未圖示的控制程序來進行電池溫度調節，并且執行圖2所示的控制程序來按照以下的要領進行電池I的充電控制。[0043]首先，概要性地說明通過點火開關的斷開(主繼電器開關5的“斷開”)而從電動馬達3(逆變器4)被切斷從而成為非使用狀態的電池I的溫度調節。
[0044]非使用狀態的電池I在特別嚴寒的地區由于電解液的凍結而可輸入輸出電力成為0，變得無法行駛，因此，需要適當地使加熱器2動作來對電池I進行加溫以進行溫度調節。
[0045]因此，在點火開關斷開的期間，檢查電池溫度Tbat是否低于圖3所例示的加溫開始溫度Tbat_start (例如-17°C左右)以及是否為同樣是圖3所例示的加溫結束溫度Tbat_stop (例如-10°C )以上。
[0046]在電池溫度Tbat降低至低于加溫開始溫度Tbat_start (Tbat〈Tbat_start)的圖3的瞬間tl之前，由于當前不需要擔心電池電解液的凍結，因此控制器9斷開加熱器開關8和主繼電器開關5，由此使加熱器2關閉，從而不對電池I進行加溫。
[0047]在電池溫度Tbat變得低于加溫開始溫度Tbat_start (Tbat〈Tbat_start)的圖3的tl，控制器9閉合加熱器開關8和主繼電器開關5，由此使加熱器2啟動來對電池I進行加溫。
[0048]之后，控制器9在每次經過上述時間間隔時，檢查電池溫度Tbat是否為加溫結束溫度Tbat_stop以上,在如圖3的瞬間tl以后那樣不為Tbat彡Tbat_stop的期間，控制器9繼續使加熱器開關8和主繼電器開關5為“閉合”，由此使加熱器2啟動來繼續對電池I進行加溫。
[0049]然后，在成為Tbat彡Tbat_stop時,控制器9使加熱器開關8和主繼電器開關5為“斷開”，由此使加熱器2關閉來結束電池I的加溫。
[0050]通過重復以上的循環，電池I不會仍處于Tbat〈Tbat_stop的狀態，能夠防止電解液凍結而導致無法行駛的情況 。
[0051]另外，在成為Tbat彡Tbat_stop時，使加熱器2關閉來結束電池I的加溫，因此，能夠防止由于不必要地啟動加熱器2而所消耗的電力浪費。
[0052]接著，根據圖2詳細說明控制器9所執行的電池I的充電控制。
[0053]從如圖3的瞬間t0那樣將充電器7與充電站、自家中的電池充電設備的外部電源連接由此主繼電器開關5閉合而成為可充電狀態時起，執行圖2的控制程序。
[0054]在步驟Sll中，檢查是否處于通過充電時刻指示器13指定的充電開始時刻與充電結束時刻之間的計時充電預約時刻內。
[0055]在圖3中，將所指定的充電開始時刻示為瞬間tl之后的t3，而且將所指定的充電結束時刻示為瞬間t4。
[0056]在步驟Sll中判定為當前不處于計時充電預約時刻內(t3?t4)的情況下,在步驟S12中，根據加熱器開關8是否處于閉合來檢查是否正在對電池I進行加溫。
[0057]此外，在如圖3的瞬間t0以后那樣處于充電器連接狀態時，存在來自充電器7的電力，因此如果加熱器開關8為閉合，則能夠與主繼電器開關5的閉合、斷開無關地使加熱器2動作，因而，在步驟S12中，如上述那樣，能夠只根據加熱器開關8是否處于閉合來檢查是否正在對電池I進行加溫。
[0058]如果如圖3的加溫開始瞬間tl之前那樣不是正在對電池I進行加溫，則在步驟S13中，如從圖4的加溫開始瞬間tl之前的電池充電電力Pchg=O可知那樣，通過使主繼電器開關5 “斷開”來禁止對電池I進行充電。
[0059]在步驟S12中判定為通過啟動加熱器2而正在對電池I進行加溫的情況下，在步驟S14中，檢查是否已經獲取應該在該加溫開始時(在圖3中為tl)獲取的電池保持容量SOChold0
[0060]如果還沒有獲取電池保持容量SOChold，則在步驟S15中將加溫開始時(在圖3中為tl)的電池蓄電狀態SOC (tl)設定為電池保持容量SOChold之后，使控制進入步驟S16，如果已經通過執行步驟S15獲取到電池保持容量SOChold，則跳過該步驟S15，使控制進入步驟S16。
[0061 ] 步驟S16相當于本發明中的蓄電狀態保持用充電電力控制單元，在該步驟S16中，通過主繼電器開關5的閉合、斷開來控制向電池I的充電電力Pchg，使得電池蓄電狀態SOC保持為電池保持容量SOChold。
[0062]該控制能夠通過如下方式來實現:如果S0C〈S0Chold，則通過主繼電器開關5的閉合而從充電器7向電池I供給充電電力，而且如果成為SOC=SOChold,則通過主繼電器開關5的斷開而不從充電器7向電池I供給充電電力。
[0063]在像這樣控制向電池I的充電電力Pchg使得電池蓄電狀態SOC保持為電池保持容量SOChold的情況下，能夠得到如下效果。
[0064]圖4比圖3更加放大示出圖3的加溫開始時tl與所指定的充電開始時刻t3之間的時間軸，在緊接著瞬間tl之后加熱器消耗電力Pheat急劇增加，與此相應地，電池蓄電狀態SOC如從緊接著瞬間tl之后的電池電壓Vbat的用實線表示的降低趨勢可知那樣暫時惡化。
[0065]如果對所述電池蓄電狀態SOC的惡化放置不理，則產生以下的問題:無法在圖3的計時預約充電時刻t3?t4內按目標使電池蓄電狀態SOC成為滿充電狀態，使用廉價的深夜電力的充電比例降低，從而運行成本變高，或者在瞬間t4的充電結束后的行駛開始時電池I不是滿充電狀態，從而行駛距離變短。
[0066]另外，在本實施例中，在步驟S16中，在圖4的緊接著加溫開始時tl之后如圖4所示那樣使向電池I的充電電力Pchg增大，使得電池蓄電狀態SOC保持為電池保持容量SOChold,因此，即使在緊接著瞬間tl之后，也能夠如用虛線表示的那樣使電池電壓Vbat保持為與電池保持容量SOChold相當的水平。
[0067]因此，除了圖3的計時預約充電時刻t3?t4以外，不進行使電池蓄電狀態SOC增大得比瞬間tl的水平高的電池充電，能夠在圖3的計時預約充電時刻t3?t4內按目標使電池蓄電狀態SOC成為滿充電狀態，能夠最大限度地提高使用廉價的深夜電力的充電比例來抑制運行成本，而且能夠可靠地使電池I在瞬間t4的充電結束后的行駛開始時成為滿充電狀態，能夠最大限度地延長行駛距離。
[0068]在圖2的步驟Sll中判定為當前處于充電開始時刻t3(參照圖3)與充電結束時刻t4(參照圖3)之間的計時充電預約時刻內的情況下，使控制進入步驟S17。
[0069]在該步驟S17中，通過主繼電器開關5的閉合、斷開來控制向電池I的充電電力Pchg，使得電池蓄電狀態SOC成為滿充電狀態SOCfulI。
[0070]該控制能夠通過如下方式來實現:如果S0C〈S0Cfull，則通過主繼電器開關5的閉合而從充電器7向電池I供給充電電力，而且，如果成為SOC=SOCfulI，則通過主繼電器開關5的斷開而不從充電器7向電池I供給充電電力。
[0071]在像這樣在計時充電預約時刻t3?t4內對電池I進行充電使得電池蓄電狀態SOC成為滿充電狀態SOCfull的情況下，能夠可靠地達到指定計時充電預約時刻的目的，全部用廉價的深夜電力來供應為了該滿充電而消耗的電力，從而能夠抑制運行成本。
[0072]根據上述的本實施例的電池充電控制裝置，如圖3、圖4所示那樣，在瞬間tl以后的通過加熱器2(電力負載)的動作來對電池I進行加溫的過程中，根據當前是否處于計時充電預約時刻(t3?t4)，如果當前不處于計時充電預約時刻(t3?t4)，則控制向電池I的充電電力Pchg，使得電池蓄電狀態SOC保持為加溫開始時11的電池蓄電狀態SOC (tl)即電池保持容量SOChold，因此，即使如圖4所示那樣在緊接著加溫開始時tl之后加熱器消耗電力Pheat急劇增加，從而與此相應地電池蓄電狀態SOC如從緊接著瞬間tl之后的電池電壓Vbat的用實線表示的降低趨勢可知那樣有暫時惡化的趨勢，也能夠如用虛線表示的那樣使緊接著瞬間tl之后的電池電壓Vbat保持為與電池保持容量SOChold相當的水平。
[0073]因而，除了圖3的計時預約充電時刻t3?t4以外，不進行使電池蓄電狀態SOC增大得比瞬間tl的水平高的電池充電，能夠在之后的圖3的計時預約充電時刻t3?t4內按目標使電池蓄電狀態SOC成為滿充電狀態，能夠最大限度地提高使用廉價的深夜電力的充電比例來抑制運行成本，而且能夠可靠地使電池I在瞬間t4的充電結束后的行駛開始時成為滿充電狀態，能夠最大限度地延長行駛距離。
[0074]另外，在當前處于計時充電預約時刻(t3?t4)的情況下，控制向電池I的充電電力Pchg，使得電池蓄電狀態SOC成為滿充電狀態SOCfull，因此，全部用廉價的深夜電力來供應為了該滿充電而消耗的電力，從而能夠抑制運行成本。
【權利要求】
1.一種電池充電控制裝置，具備:電池，其能夠指定充電時刻來進行充電；以及電力負載，其與該電池的充電電力系統連接，在規定條件成立時利用經由該充電電力系統提供的電力來動作， 在該電池充電控制裝置中設置有蓄電狀態保持用充電電力控制單元，該蓄電狀態保持用充電電力控制單元在上述電力負載動作的期間，在未處于指定的上述充電時刻內的情況下，使向上述電池的充電電力保持為低于滿充電的規定的電池蓄電狀態。
2.根據權利要求1所述的電池充電控制裝置，其特征在于， 上述低于滿充電的規定的電池蓄電狀態是使電池保持為上述電力負載開始動作時的電池蓄電狀態所需的充電電力。
3.根據權利要求1或2所述的電池充電控制裝置，其特征在于， 上述電力負載是在電池低于規定溫度時對電池進行加溫來進行溫度調節的加熱器。
【文檔編號】H02J7/00GK103430423SQ201280012912
【公開日】2013年12月4日 申請日期:2012年3月1日 優先權日:2011年3月11日
【發明者】高野敦史, 沖野一彥, 山本直樹, 樋口真介, 飯森崇, 曾我力, 長倉只人 申請人:日產自動車株式會社