CN111196168A - 车辆的充电控制装置 - Google Patents

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Abstract

一种车辆的充电控制装置，在未指定行驶路径的状态下利用来自外部电源的电力进行充电时控制为适合于今后的行驶的充电量，车辆具备利用从外部电源供给的电力及通过与车轮连结的电动机再生发电产生的电力进行充电的蓄电池，车辆的充电控制装置具备：信息获取单元，在停车中将来自外部电源的电力向所述蓄电池充电时，获取表示车辆的当前地的位置信息和与当前地相对的周围的海拔信息；算出单元，在未指定行驶路径的状态下，基于位置信息及海拔信息，算出从当前地至周围的规定地点为止会变化的蓄电池的SOC的变化量；及设定单元，根据算出的SOC的变化量，考虑朝向不同的规定地点在多个路径上移动时变化的SOC的推移而设定从外部电源向蓄电池充电的充电量。

Description

车辆的充电控制装置
技术领域
本发明涉及车辆的充电控制装置。
背景技术
专利文献1公开了即使在未指定行驶路径的情况下，基于车速和驱动转矩，也能推定行驶中的道路的斜度并算出海拔，进而使用海拔来控制蓄电池的充电率的方法。在专利文献1记载的结构中，算出至当前地为止的行驶区间中的海拔的平均值，将平均值与当前的海拔进行比较来判定是上坡还是下坡。此外，在专利文献1记载的结构中，执行根据该平均值与当前的海拔之差而使蓄电池的充电率的目标值或上限值或下限值变化的充电控制。
【在先技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】日本特开2001-095105号公报
发明内容
【发明的概要】
【发明要解决的课题】
然而，在专利文献1记载的结构中，由于是在行驶中能够执行的充电控制，因此例如在行驶前使蓄电池为充满电状态的情况下，如果在充电后的下坡的近前以蓄电池的充电率下降的方式进行控制，则在行驶前将从外部电源充电的电力作为热能等放出，电力经济性恶化。因此，即使在未指定行驶路径的情况下，在利用外部电源的电力进行充电时，也希望以成为适合于今后的行驶的蓄电电力的方式调整充电量。
本发明鉴于上述情况而做出，目的在于提供一种在未指定行驶路径的状态下利用来自外部电源的电力进行充电时，能够控制为适合于今后的行驶的充电量的车辆的充电控制装置。
【用于解决课题的方案】
本发明涉及一种车辆的充电控制装置，所述车辆具备蓄电池，所述蓄电池利用从外部电源供给的电力及通过与车轮连结的电动机再生发电产生的电力进行充电，其特征在于，所述车辆的充电控制装置具备：信息获取单元，在停车中将来自所述外部电源的电力向所述蓄电池充电时，获取表示车辆的当前地的位置信息和与所述当前地相对的周围的海拔信息；算出单元，在未指定行驶路径的状态下，基于所述位置信息及所述海拔信息，算出从所述当前地至周围的规定地点为止变化的所述蓄电池的SOC的变化量；及设定单元，根据所述算出的所述SOC的变化量，考虑朝向不同的所述规定地点在多个路径上移动时会变化的所述SOC的推移而设定从所述外部电源向所述蓄电池充电的充电量。
另外，可以是，所述规定地点包括距所述当前地的距离不同的多个地点，所述算出单元算出在从所述当前地至所述多个地点的各个地点为止所述车辆在平坦路上电动行驶的情况下由消耗所述蓄电池的电力引起的所述SOC的减少量，并且基于所述当前地与所述多个地点的海拔差，算出在上坡路上电动行驶的情况下由消耗所述蓄电池的电力引起的所述SOC的减少量和在下坡路上行驶的情况下由通过所述电动机进行再生发电引起的所述SOC的增加量，基于上述的减少量及增加量，分别算出相对于所述当前地的所述多个地点处的所述SOC的变化量。
根据该结构，基于车辆在平坦路上电动行驶时消耗的电力量来算出SOC相对于距离的减少量，以该距离引起的SOC的变化量为基础，可以将基于当前地与各地点的海拔差而算出的SOC的变化量相加。由此，在充电时，即使在未指定行驶路径的状态下，也能够算出由于今后的行驶而变化的SOC的变化量。
另外，可以是，在以所述多个地点中的相对于当前的SOC成为电力消耗的地点为对象的电力消耗量的最大值超过所述蓄电池为充满电状态下的电力量的情况下，所述设定单元将所述充电量设定为最大充电量。
根据该结构，在包含继续电动行驶时电力消耗增大的地点的情况下，在从外部电源的充电时，能够事先对能保证通过从当前地的电动行驶而到达目的地的电力量进行充电。由此，能够确保电动行驶下的续航距离。
另外，可以是，在关于所述多个地点的所有地点由于所述电动机进行的再生发电而相对于当前的SOC增加电力量的情况下，所述设定单元将所述充电量设定为最小充电量。
根据该结构，在根据海拔信息能够判断为当前地为山顶或山巅等的情况下，通过将充电量设为最小充电量能够确保使充电量有空余。由此，能够执行今后的下坡路上的再生制动，能够减少制动损失。
另外，可以是，在关于所述多个地点算出的所述SOC的变化量中的电力消耗量的最大值未超过所述蓄电池为充满电状态下的电力量的情况下，所述设定单元将所述充电量设定为与所述最大值相当的电力量。
根据该结构，在从外部电源的充电时，能够以比充满电状态的SOC少的充电量，保证电动行驶下的续航距离，因此能够设定适合于今后的行驶的充电量。
另外，可以是，所述信息获取单元从导航***获取地图信息，在所述地图信息中包含所述海拔信息和表示设置有所述外部电源的充电场所的可充电地点的信息，所述规定地点以包含多个所述可充电地点的方式设定。
根据该结构，能够考虑与当前地存在的充电设备不同的充电设备中的充电实施来设定当前地的从外部电源的充电量。
【发明效果】
根据本发明，即使在未指定行驶路径的状态下，使用当前地信息和周围的海拔信息来算出SOC的变化量，考虑朝向不同的规定地点在多个路径上移动时变化的SOC的推移来设定充电量，由此也能够将从外部电源的充电量控制为适合于今后的行驶的充电量。
附图说明
图1是示意性地表示实施方式的车辆及外部电源的图。
图2是表示以当前地为中心的海拔信息的控制映射。
图3是表示从当前地起的SOC的变化量的控制映射。
图4是表示充电量控制的控制流程的流程图。
图5是表示判断为应设为充满电状态的模式的一例的图。
图6是表示判断为可以不设为充满电状态的模式的一例的图。
【符号说明】
1 车辆
2 蓄电池
3 变换器
4 电动机
5 ECU
6 充电口
7 车轮
100 充电器
101 充电线缆
102 充电插头
具体实施方式
以下，参照附图，具体说明本发明的实施方式中的车辆的充电控制装置。需要说明的是，本发明没有限定为以下说明的实施方式。
图1是示意性地表示实施方式的车辆及外部电源的图。车辆1具备蓄电池2、变换器3、电动机4、ECU5、充电口6、车轮7。该车辆1是以电动机4为行驶用的动力源的电动车辆，搭载有蓄积用于向电动机4供给的电力的蓄电池2。通过将蓄电池2的电力经由变换器3向电动机4供给而驱动电动机4。而且，图1所示的车辆1为前轮驱动车，从电动机4输出的动力仅向四个车轮7中的前轮传递。此外，车辆1构成为能够将经由充电口6从作为外部电源的充电器100供给的电力向蓄电池2充电。
蓄电池2是具有多个电池单元的电池，由能够蓄积用于向电动机4供给的电力的二次电池构成。在对电动机4进行驱动时，从蓄电池2输出的电力经由变换器3向电动机4供给。而且，蓄电池2既能够蓄积经由充电口6从外部电源供给的电力，也能够蓄积通过再生制动由电动机4再生发电产生的电力。
变换器3是将从蓄电池2供给的直流电力转换成交流电力而向电动机4供给的电力转换装置。在变换器3设有与电动机4的各相对应的多个开关元件。构成变换器3的多个开关元件通过基于ECU5的开关控制来切换接通与断开。
在车辆1的行驶中，电动机4消耗蓄电池2蓄积的电力而进行驱动。电动机4由三相交流电动机构成。在车辆1中，在电动机4与车轮7之间也可以设置变速器或差动装置(均未图示)。而且，电动机4能够发挥电动机功能和发电功能。在车辆1在下坡路上行驶时，电动机4作为再生制动器发挥功能，能够将由电动机4再生发电产生的电力向蓄电池2充电。
ECU5由电子控制装置构成，该电子控制装置具备CPU、保存有各种程序等的数据的存储部、进行用于驱动控制电动机4的各种运算的运算处理部、实施各种控制的控制部。例如，运算处理部中的运算的结果、用于控制变换器3的指令信号从ECU5向变换器3输出。而且，ECU5执行将从外部电源的充电器100供给的电力向蓄电池2充电的外部充电控制。
充电口6是在将来自外部电源的电力向蓄电池2充电时与作为充电设备的充电器100连接的连接口。充电器100由具有充电线缆101及充电插头102的充电座构成。充电器100的充电插头102与充电口6连接。例如，在外部电源的充电器100是输出直流电力的DC充电座(急速充电座)的情况下，充电插头102为DC插头，充电口6为DC进口。或者，在外部电源的充电器100为输出交流电力的AC充电座(普通充电座)的情况下，充电插头102为AC插头，充电口6为AC进口。
另外，充电口6具有正极端子及负极端子，在充电口6与蓄电池2之间设有继电器部(均未图示)。该继电器部包括设置于充电口6的正极端子侧的正极端子侧开关元件和在设置于充电口6的负极端子侧的负极端子侧开关元件。ECU5在从充电器100的充电时，以使充电口6与蓄电池2之间能够导通的方式控制继电器部。具体而言，在从充电器100的充电时，该继电器部将充电口6与蓄电池2之间连接成能够导通。另一方面，在不是从充电器100的充电时，该继电器部将充电口6与蓄电池2之间切断成不能导通。
此外，ECU5在将来自作为充电设备的充电器100的电力向蓄电池2充电时，执行将蓄电池2的SOC(State Of Charge：充电状态)控制成适合于今后的行驶的充电量的充电量控制。充电量控制是在未指定行驶路径的状态下，基于海拔信息来设定外部充电时的充电量的控制。即，ECU5在车辆1在停车中，在不知道充电后向何处行驶的状态下执行充电量控制。SOC是表示蓄电池2的充电状态的数值，单位由[％]表示。
ECU5基于当前地信息和周围的海拔信息，算出从当前地至周围的各地点为止的SOC的变化量。该ECU5算出SOC相对于从当前地起的行驶距离的减少量(电力消耗量)，并算出SOC相对于与当前地的海拔的海拔差的减少量(电力消耗量)及增加量(电力再生量)。基于这样算出的SOC的变化量的信息，ECU5以下坡时的制动损失的减少为目的，在保证续航距离的基础上，算出在充电口6应充电的充电量。
当前地信息是表示车辆1的当前位置的位置信息。例如，ECU5从导航***获取当前地信息。而且，ECU5通过GPS(全球定位***)来获取车辆1的位置信息。此外，ECU5通过与作为外部电源的充电器100的通信，能够获取充电器100的设置场所即充电场所的位置信息。在从充电器100的充电时，该充电场所表示车辆1的当前地，因此可以将该充电场所设为当前地。
海拔信息是表示当前地的周围的海拔的信息。例如，ECU5从导航***获取地图信息，基于该地图信息来获取海拔信息。而且，ECU5通过与作为外部电源的充电器100的通信，能够获取充电器100的设置场所即充电场所的海拔信息。在从充电器100的充电时，可以将该充电场所的海拔信息作为当前地的海拔信息。
ECU5具备：获取当前地信息及海拔信息的信息获取部；算出从当前地至周围的各地点为止变化的SOC的变化量的算出部；基于算出的SOC的变化量来设定充电量的设定部。ECU5的信息获取部例如在充电口6连接有充电插头102的状态下通过与充电器100的通信，从作为充电座的充电器100获取当前地信息及海拔信息。ECU5的算出部基于信息获取部获取的周围的海拔信息，算出由于今后的行驶引起的SOC减少的量和增加的量。在该算出中，ECU5使用控制映射，以从当前地起的行驶距离成为规定距离的范围内为算出对象。并且，ECU5的设定部根据算出的SOC的变化量，考虑朝向控制映射内的不同地点在多个路径中移动时变化的SOC的推移来设定充电量。
图2是表示以当前地为中心的海拔信息的控制映射。在图2所示的映射中，当前地由纵轴及横轴为0的中心地点表示。该纵轴和横轴都表示距离。根据距当前地的距离而将控制映射内分割成网格状的各网格表示成为目的地的候补的地点。并且，网格内的数字表示海拔。该网格内的数字越大，则表示海拔越高。
在图2所示的例子中，当前地的海拔成为“2000”，在映射内朝向右上的地点而网格内的数字变大，海拔升高。映射右上的各地点的海拔与当前地的海拔相比，该海拔差(候补地点的海拔-当前地的海拔)为正值。在海拔差为正值的情况下，如果朝向该候补的地点行驶，则消耗电力，因此SOC减少。另一方面，映射左下的各地点与当前地的海拔之差为负值。在海拔差为负值的情况下，在朝向该地点行驶时，能够执行再生控制，因此SOC增加。
并且，ECU5算出将车辆1在平坦路上电动行驶时消耗的电力量(SOC的减少量)与基于海拔信息的算出的SOC的变化量相加的变化量。即，ECU5的算出部算出从当前地分别至多个地点为止车辆1在平坦路上电动行驶的情况下消耗蓄电池2的电力引起的SOC的减少量。关于该SOC相对于行驶距离的减少量，从当前地至各地点的距离越长，则电力消耗量越大。而且，ECU5的算出部基于当前地与多个地点的海拔差，算出在上坡路上电动行驶的情况下由于消耗蓄电池2的电力引起的SOC的减少量、及在下坡路上行驶的情况下由电动机4进行再生发电引起的SOC的增加量。此外，ECU5的算出部基于上述的减少量及增加量，将相对于距离的SOC变化量和相对于海拔的SOC变化量相加，分别算出相对于当前地的多个地点处的SOC的变化量。表示将它们相加后的SOC的变化量的图在图3中进行例示。
图3是表示从当前地起的SOC的变化量的控制映射。需要说明的是，图3所示的网格内的数字表示SOC的变化量。网格内的数字如果为正值则表示电力消耗，如果为负值则表示电力的再生。而且，在图3所示的映射中，当前地由纵轴及横轴为0的中心地点表示。该纵轴和横轴都表示距离。此外，图3的各地点表示与图2的各地点相同的地点。
如图3所示，在映射右上的各地点，SOC的变化量为正值。SOC的单位为[％]，因此在与当前的SOC相比由于电力消耗而蓄电池2的SOC下降的情况下，表示SOC下降了图3所示的正值的量。例如，由于朝向海拔高的位置行驶，因此会消耗电力。而且，在以正值超过100的地点，表示电力消耗超过蓄电池2为充满电状态下的电力的情况。即，在图3所示的映射上，表示即使在到达网格内的数字超过100的地点之前将蓄电池2的电力全部消耗，仅利用充电后的电动行驶也无法到达的情况。因此，在图3的右上的地点，为“128.3”而超过100％，因此表示即便假设在当前地将蓄电池2充满电，电力量也不足够。
另一方面，在图3所示的映射的右上以外的各地点，SOC的变化量为负值。SOC的单位为[％]，因此在与当前的SOC相比由于再生电力而引起蓄电池2的SOC上升的情况下，表示SOC上升图3所示的负值的量。在海拔比当前地低的地点，在下坡时实施再生制动，能够将再生发电产生的电力向蓄电池2充电。在上述成为负值的各地点，不会消耗在当前地在蓄电池2中蓄积的电力而能够到达。换言之，在到达该为负值的各地点时为了实施再生制动而需要使蓄电池2的充电量有空余，因此不希望蓄电池2在当前地成为充满电状态。假设如果成为充满电状态，则在下坡时无法执行再生制动，或者为了执行再生制动而必须使在行驶前从外部电源充电的电力在行驶中成为热能等而舍弃。
因此，在当前地的状态下，ECU5实施控制从外部电源供给的电力中的适合于今后的行驶的充电量的充电量控制。
图4是表示充电量控制的控制流程的流程图。图4所示的控制流程由ECU5执行。需要说明的是，图4所示的控制例程在车辆1利用来自外部电源的电力进行充电时执行。
ECU5判定从当前地起的SOC变化量的最大值是否为100％以上作为第一条件(步骤S1)。在步骤S1中，判定第一条件是否成立。“从当前地起的SOC变化量的最大值为100％以上”表示在将控制映射范围内的当前地与候补地进行比较的情况下，即便在当前地使蓄电池2为充满电状态在到达候补地的过程中，也会将该充满电的电力全部消耗。
在第一条件成立的情况下(步骤S1：是)，ECU5将SOC变化量的最大值(最大充电量)设定为充电量(步骤S2)。在步骤S2中，设定为将蓄电池2充满电的充电量。在第一条件成立时，SOC变化量为100％以上，因此为了保证该预测的电力消耗量(SOC的减少量)，在从外部电源的充电时，以使蓄电池2成为充满电状态的方式控制充电量。当实施步骤S2时，该控制例程结束。
在第一条件不成立的情况下(步骤S1：否)，ECU5判定从当前地起的SOC变化量的最大值是否为0％以下作为第二条件(步骤S3)。在步骤S2中，判定第二条件是否成立。“从当前地起的SOC变化量的最大值为0％以下”表示在将控制映射范围内的当前地与候补地进行比较的情况下，以再生状态能够到达全部的候补地。例如，在当前地为山顶的情况下，无论在到达哪个候补地时都能够在从山顶的下坡路上执行再生控制，能够确保再生电力的再生量。
在第二条件成立的情况下(步骤S3：是)，ECU5将最小充电量设定为充电量(步骤S4)。最小充电量是指在不知道行驶路径的状态下利用来自外部电源的电力进行充电时设定的充电量的最小值。例如，最小充电量包括不充电的情况，即充电量为0的情况。当实施步骤S4时，该控制例程结束。
在第二条件不成立的情况下(步骤S3：否)，ECU5将从当前地起的SOC变化量的最大值设定为充电量(步骤S5)。步骤S5使用的SOC变化量的最大值为“0％<最大值<100％”成立的值。“从当前地起的SOC变化量的最大值比0％大且比100％小(0％<最大值<100％)”表示在将控制映射范围内的当前地与候补地进行比较的情况下，如果在当前地使蓄电池2为充满电状态，则无论朝向哪个候补地进行电力行驶，在充满电的电力消耗尽之前都能够到达候补地。而且，SOC的变化量为正值的情况是指消耗蓄电池2的电力而SOC减少的情况。因此，步骤S5中的SOC的变化量的最大值表示SOC的减少量的最大值。在步骤S5中，为了保证在控制范围映射内朝向最消耗电力的候补地行驶时的电力，将与电力消耗量(SOC减少量)的最大值相当的电力量设定为充电量。当实施步骤S5时，该控制例程结束。
在此，参照图5、图6，对在从外部电源的充电时判断为应充满电的情况和在从外部电源的充电时判断为可以不用充满电的情况进行说明。
图5是表示判断为应设为充满电状态的模式的一例的图。如图5所示，存在从当前地向海拔高的目的地(例如地点P)行驶的可能性。在该情况下，产生从当前地至地点P持续上坡的行驶模式。因此，需要确保能够到达该地点P的充电量。因此，在当前地，在从外部电源的充电时，将蓄电池2的SOC设定为最大充电量。
图6是表示判断为可以不用设为充满电状态的模式的一例的图。如图6所示，从当前地开始，存在地点Q作为海拔高的目的地，但是存在其前方处成为下坡的情况。在该情况下，产生从地点Q至地点R持续下坡的行驶模式。因此，只要仅确保能够保证从当前地能够到达最大海拔地点的地点Q的电力消耗量的充电量即可。即，不需要从其前方处的地点Q至地点R的量的充电量。因此，在当前地，在从外部电源的充电时，控制为能够保证至地点Q消耗的电力量的充电量。即，ECU5的设定部根据通过算出部算出的SOC的变化量，设定为至地点Q之前SOC不枯竭的程度的充电量。由此，能够预知至之后的地点R为止的SOC的增加而抑制成为所需以上的充电量的情况。
如以上说明所述，根据实施方式，即使在未指定行驶路径的状态下，在从外部电源进行充电时，也能够基于海拔信息来控制充电量。由此，能够确保能够保证续航距离的充电量，并且也能够减少下坡时的制动损失。
需要说明的是，在上述的实施方式中，说明了车辆1由电动车辆构成的情况，但是本发明没有限定于此。本发明除了电动车辆之外，也可以适用于混合动力车辆。而且，混合动力车辆既可以适用串联式，也可以适用并联式。在将上述的充电控制适用于混合动力车辆的情况下，控制向成为动力源的电动机供给电力的蓄电池的SOC，当蓄电池的SOC下降时，通过发动机输出的动力能够继续行驶。
另外，ECU5的信息获取部在从作为充电座的充电器100获取当前地信息及海拔信息时，即使在充电口6未连接充电插头102的状态下，也可以通过与充电器100之间的近距离通信来获取信息。由此，在车辆1以接近充电器100的方式行驶中，即在充电口6连接充电插头102之前能够算出SOC的变化量。
此外，ECU5获取当前地信息及海拔信息的方法不限定为从上述的导航***、GPS、充电座(充电器100)的信息获取。ECU5只要从能够输入当前地信息及海拔信息的装置获取信息即可。
另外，关于ECU5的算出部使用的控制映射，距控制映射的范围的当前地的距离可以设定为包含与当前地的充电设备不同的充电设备的范围。即，可以使上述的控制映射包含多个可充电场所。ECU5从导航***获取的地图信息包含表示设置有充电座的可充电地点的信息。在该情况下，可以设定为能够保证从当前地的充电设备至下一接近的充电设备进行电动行驶的充电量。或者，控制映射的设定方法可以基于利用充满电状态的蓄电池2在平坦路上能够行驶的续航距离来设定控制映射的范围。在该情况下，也可以将控制映射设定为以车辆1的可续航距离为上限距离的范围。

Claims (6)

1.一种车辆的充电控制装置，
所述车辆具备蓄电池，所述蓄电池利用从外部电源供给的电力及通过与车轮连结的电动机再生发电产生的电力进行充电，
其特征在于，
所述车辆的充电控制装置具备：
信息获取单元，在停车中将来自所述外部电源的电力向所述蓄电池充电时，获取表示车辆的当前地的位置信息和与所述当前地相对的周围的海拔信息；
算出单元，在未指定行驶路径的状态下，基于所述位置信息及所述海拔信息，算出从所述当前地至周围的规定地点为止会变化的所述蓄电池的SOC的变化量；及
设定单元，根据算出的所述SOC的变化量，考虑朝向不同的所述规定地点在多个路径上移动时变化的所述SOC的推移而设定从所述外部电源向所述蓄电池充电的充电量。
2.根据权利要求1所述的车辆的充电控制装置，其特征在于，
所述规定地点包括距所述当前地的距离不同的多个地点，
所述算出单元算出在从所述当前地至所述多个地点的各个地点为止所述车辆在平坦路上电动行驶的情况下由消耗所述蓄电池的电力引起的所述SOC的减少量，并且基于所述当前地与所述多个地点的海拔差，算出在上坡路上电动行驶的情况下由消耗所述蓄电池的电力引起的所述SOC的减少量和在下坡路上行驶的情况下由通过所述电动机进行再生发电引起的所述SOC的增加量，基于上述的减少量及增加量，分别算出相对于所述当前地的所述多个地点处的所述SOC的变化量。
3.根据权利要求2所述的车辆的充电控制装置，其特征在于，
在以所述多个地点中的相对于当前的SOC成为电力消耗的地点为对象的电力消耗量的最大值超过所述蓄电池为充满电状态下的电力量的情况下，所述设定单元将所述充电量设定为最大充电量。
4.根据权利要求2或3所述的车辆的充电控制装置，其特征在于，
在关于所述多个地点的所有地点由于所述电动机进行的再生发电而相对于当前的SOC增加电力量的情况下，所述设定单元将所述充电量设定为最小充电量。
5.根据权利要求2～4中任一项所述的车辆的充电控制装置，其特征在于，
在关于所述多个地点算出的所述SOC的变化量中的电力消耗量的最大值未超过所述蓄电池为充满电状态下的电力量的情况下，所述设定单元将所述充电量设定为与所述最大值相当的电力量。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的车辆的充电控制装置，其特征在于，
所述信息获取单元从导航***获取地图信息，
在所述地图信息中包含所述海拔信息和表示设置有所述外部电源的充电场所的可充电地点的信息，
所述规定地点以包含多个所述可充电地点的方式设定。
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