CN112055913A - 充电控制装置、输送设备以及程序 - Google Patents
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Abstract
本发明提供充电控制装置。该充电控制装置具备存储将蓄电池的温度以及电压作为指标来规定充电限制值的多个充电信息、和用于基于蓄电池的温度以及电压从多个充电信息中选择一个充电信息的选择信息的存储部;获取蓄电池的温度以及充电量的获取部;基于获取部获取的蓄电池的温度以及充电量和选择信息,从多个充电信息中选择一个信息的选择部;以及使用获取部获取的蓄电池的温度以及充电量和由选择部选择的信息,控制蓄电池的充电的充电控制部。
Description
技术领域
本发明涉及充电控制装置、输送设备以及程序。
背景技术
作为二次电池的充电方式,已知有恒流恒压方式等的充电方式(例如,参照下述专利文献。)。
专利文献1:国际公开第2016/113791号
专利文献2:日本特开2008-253129号公报
专利文献3:日本特开平8-106921号公报
发明内容
期望一种能够缩短至蓄电池的充电完成为止的时间的充电方式。
根据本发明的第一方式,提供一种充电控制装置。充电控制装置可以具备存储将蓄电池的温度以及电压作为指标来规定充电限制值的多个充电信息、和用于基于蓄电池的温度以及电压从多个充电信息中选择一个充电信息的选择信息的存储部。充电控制装置可以具备获取蓄电池的温度以及充电量的获取部。充电控制装置可以具备基于获取部获取的蓄电池的温度以及充电量和选择信息,从多个充电信息中选择一个信息的选择部。充电控制装置可以具备使用获取部获取的蓄电池的温度以及充电量和由选择部选择的信息,控制蓄电池的充电的充电控制部。
多个充电信息可以包含将蓄电池的温度以及电压作为指标来规定充电电力的充电电力信息、和将蓄电池的温度以及电压作为指标来规定充电电流的充电电流信息。选择部可以基于获取部获取的蓄电池的温度以及电压和选择信息,选择充电电力信息以及充电电流信息中的一方的信息。
在由选择部选择了充电电力信息的情况下,充电控制部可以以基于获取部获取的蓄电池的温度以及电压和充电电力信息规定的充电电力使蓄电池充电。获取部可以获取以基于蓄电池的温度以及电压和充电电力信息规定的充电电力对蓄电池充电时的蓄电池的温度以及电压。在由选择部基于获取部获取的蓄电池的温度以及电压和选择信息选择了充电电流信息的情况下,充电控制部可以从使用充电电力信息的充电切换至使用充电电流信息的充电来使蓄电池充电。
充电控制部在切换至使用充电电流信息的蓄电池的充电之后,蓄电池的电压成为目标电压以上的情况下,可以从使用充电电流信息的充电切换至恒压充电来使蓄电池充电。
获取部可以获取蓄电池的温度以及蓄电池具有的多个电池的各个的电池电压。选择部可以基于获取部获取的蓄电池的温度以及电池电压和选择信息,选择充电电力信息以及充电电流信息中的一方的信息。在由选择部基于蓄电池的温度以及至少一个电池的电池电压和选择信息选择了充电电流信息的情况下,充电控制部可以切换至使用充电电流信息的充电来使蓄电池充电。
选择信息可以将蓄电池的温度、和成为从使用充电电力信息的充电切换至使用充电电流信息的充电的阈值的切换电压建立对应。选择部在蓄电池的电压达到了通过选择信息而与蓄电池的温度建立对应的切换电压的情况下,可以选择充电电流信息作为蓄电池的充电所使用的信息。
选择信息可以在预先设定的温度以上的温度范围中,将更高的切换电压与更低的温度建立对应。另一方面,在小于预先设定的温度的温度范围中,也可以将更低的切换电压与更低的温度建立对应。
充电控制部在蓄电池的温度为比预先设定的温度高的预先设定的上限温度以上的情况下,可以与蓄电池的电压无关地,以基于获取部获取的蓄电池的温度以及电压和充电电流信息规定的充电电流来使蓄电池充电。
在第二方式中,充电控制装置可以具备存储将蓄电池的温度以及充电状态作为指标来规定充电限制值的多个充电信息、和用于基于蓄电池的温度以及充电状态从多个充电信息中选择一个信息的选择信息的存储部。充电控制装置可以具备获取蓄电池的温度以及充电状态的获取部。充电控制装置可以具备基于获取部获取的蓄电池的温度以及充电状态和选择信息,从多个充电信息中选择一个信息的选择部。充电控制装置可以具备使用获取部获取的蓄电池的温度以及充电状态和由选择部选择的信息,控制蓄电池的充电的充电控制部。
在第三方式中,提供一种具备上述充电控制装置的输送设备。
在第四方式中,提供一种程序。程序可以使计算机作为存储将蓄电池的温度以及电压作为指标来规定充电限制值的多个充电信息、用于基于蓄电池的温度以及电压来从多个充电信息中选择一个充电信息的选择信息的存储部发挥功能。程序可以使计算机作为获取蓄电池的温度以及充电量的获取部发挥功能。程序可以使计算机作为基于获取部获取的蓄电池的温度以及充电量和选择信息,从多个充电信息中选择一个信息的选择部发挥功能。程序可以使计算机作为使用获取部获取的蓄电池的温度以及充电量和由选择部选择的信息,控制蓄电池的充电的充电控制部发挥功能。
在第五方式中,提供一种程序。程序可以使计算机作为存储将蓄电池的温度以及充电状态作为指标来规定充电限制值的多个充电信息、和用于基于蓄电池的温度以及充电状态从多个充电信息中选择一个信息的选择信息的存储部发挥功能。程序可以使计算机作为获取蓄电池的温度以及充电状态的获取部发挥功能。程序可以使计算机作为基于获取部获取的蓄电池的温度以及充电状态和选择信息,从多个充电信息中选择一个信息的选择部发挥功能。程序可以使计算机作为使用获取部获取的蓄电池的温度以及充电状态和由选择部选择的信息,控制蓄电池的充电的充电控制部发挥功能。
另外,上述的发明的概要并未例举本发明的所有必要技术特征。另外,这些特征组的子组合也可以成为发明。
附图说明
图1简要示出一实施方式的充电***5的构成。
图2简要示出充电ECU40的功能构成。
图3以表格形式示出充电电力映射的一例。
图4以表格形式示出充电电流映射的一例。
图5将由映射选择映射选择的映射表示于电池电压-温度平面上。
图6将充电控制部200决定的充电电力以及充电电流的变化表示于充电电力映射以及充电电流映射上。
图7简要示出基于充电ECU40的充电控制的电池电压的时间发展。
图8简要示出基于充电ECU40的充电控制的蓄电池温度的时间发展。
图9简要示出表示OCV和电池电压的对应关系的SOC-电压图。
图10是表示车辆10的充电时的充电ECU40的处理的流程图。
图11简要示出作为充电ECU40发挥功能的计算机1000的一例。
具体实施方式
以下,通过发明的实施方式对本发明进行说明,但以下的实施方式不对权利要求书涉及的发明进行限定。另外,实施方式中说明的所有特征的组合对于发明的解决手段未必是必须的。
图1简要示出一实施方式的充电***5的构成。充电***5具备充电装置8和车辆10。车辆10是输送设备的一例。车辆10例如是电动汽车。电动汽车是包括蓄电池式电动输送设备(BEV)、插电式混合动力电动汽车(PHEV)的电动汽车。车辆10也可以是具备提供动力的至少一部分的内燃机的混合动力汽车。
车辆10具备驱动轮12、马达单元14、蓄电池20、蓄电池ECU30、充电ECU40、车辆ECU50、PCU70和逆变器80。ECU是Electronic Control Unit的简称。PCU是Power ControlUnit的简称。
蓄电池20蓄积电能。蓄电池20蓄积的电能作为直流电向PCU70供给。PCU70将来自蓄电池20的直流电转换成交流电并向马达单元14供给。马达单元14利用从蓄电池20供给的交流电来输出动力。马达单元14的动力被传递至驱动轮12。另外,马达单元14将通过驱动轮12等传递的车辆10的动能转换成电能来产生再生电。PCU70将产生的再生电转换成直流电并在蓄电池20中蓄积。
逆变器80将经由车辆10具备的受电部18从充电装置8供给的交流电转换成直流电并向蓄电池20供给。在蓄电池20中设置电流传感器26。电流传感器26检测向蓄电池20供给的电流。电流传感器26检测从逆变器80向蓄电池20供给的电力。另外,电流传感器26检测从蓄电池20向PCU70供给的电流。表示电流传感器26检测出的电流值的信号被供给至蓄电池ECU30。
蓄电池20中设置有串联的多个电池组21、包含温度传感器24a、温度传感器24b以及温度传感器24c的多个温度传感器24。电池组21具有串联的多个电池22。电池22可以是锂离子电池、镍氢电池等。温度传感器24检测蓄电池20内的温度。温度传感器24为了检测蓄电池20内的高温部的温度以及低温部的温度,被设置于蓄电池20内的多个位置。表示由温度传感器24检测出的温度的信号供给至蓄电池ECU30。
蓄电池20将表示由电压传感器检测的多个电池22的每个的电池电压的信号向蓄电池ECU30供给。例如,在蓄电池20具有M个电池22的情况下,蓄电池20将表示M个电池电压的信号向蓄电池ECU30供给。电池电压被测定为正极以及负极之间的电压。
蓄电池ECU30监视蓄电池20的状态来输出各种信号。例如,蓄电池ECU30基于从蓄电池20供给的电池电压信号、从电流传感器26供给的电流信号、以及从温度传感器130供给的温度信号等的各种信号,计算各电池22的SOC以及内部电阻等的各种状态量。SOC是Stateof charge的简称。蓄电池ECU30将计算出的各种状态量向车辆ECU50以及充电ECU40供给。
车辆ECU50基于从充电ECU40、蓄电池ECU30以及PCU70供给的信息,来控制PCU70。车辆ECU50若检测出充电装置8的充电连接器9被***至受电部18这一情况,则从充电装置8获取充电装置8的识别信息。车辆ECU50在能够通过充电装置8对蓄电池20充电的情况下,将表示可充电的充电允许信息和SOC的要求值向充电ECU40供给。充电ECU40基于从蓄电池ECU30以及车辆ECU50供给的信息,来控制逆变器80对蓄电池20充电。
充电ECU40存储将蓄电池20的温度以及电池电压映射于恒定功率充电的充电电力的充电电力映射(map)、将蓄电池20的温度以及电池电压映射于恒流充电的充电电流的充电电流映射、将蓄电池20的温度以及电池电压映射于充电电流映射以及充电电力映射的任一个的映射选择映射。充电ECU40基于从蓄电池ECU30获取的蓄电池20的温度以及电池电压和映射选择映射,选择充电电力映射以及充电电流映射的任一个的映射。充电ECU40使用选择的映射和从蓄电池ECU30获取的蓄电池20的温度以及电池电压,对充电ECU40充电。
例如,映射选择映射被设定为,在电池电压小于预先设定的电压的情况下或蓄电池20的温度小于预先设定的温度的情况下选择充电电力映射,在蓄电池20的电压为预先设定的电压以上的情况下或蓄电池20的温度在预先设定的温度以上的情况下选择充电电流映射。因此,充电ECU40在充电开始时的蓄电池20的温度以及电池电压比较低的情况下,利用基于充电电力映射的恒定功率充电开始充电。若蓄电池20的充电进行而蓄电池20的温度、电池电压上升,则充电ECU40切换至基于充电电流映射的恒流充电。之后,若蓄电池20的电池电压达到了目标电压,则进行一定期间的恒压充电并结束蓄电池20的充电。
在电池电压比较低的情况下,即SOC比较低的情况下,电池22不太会因充电而劣化。在这种情况下,通过以由充电电力映射规定的电力进行充电,抑制劣化同时以比较大的电流充电,由此能够缩短充电时间。若通过充电电池电压变高,即若SOC比较高,则切换至遵循充电电流映射的恒流充电来阶段性地切换充电电流,由此一边抑制劣化一边对蓄电池20充电。并且,若蓄电池20的电压达到了目标电压,则进行恒压充电。在电池电压比较高的情况下,即SOC比较高的情况下,电池22容易因充电而劣化。此时,通过以由充电电流映射规定的电流进行充电,例如能够抑制锂离子电池中的锂的电析或活性物质的构造变化等的负极劣化同时进行充电。由此,与例如以CCCV(恒流恒压:Constant Current ConstantVoltage)充电进行急速充电的情况相比,能够抑制电池22的劣化,同时大幅缩短达到目标电压后的恒压充电的时间。由此,能够缩短总的充电时间。
图2简要示出充电ECU40的功能构成。充电ECU40具备处理部290和存储部280。处理部290具备获取部210、选择部220和充电控制部200。
处理部290可以是微处理器等的处理装置。充电ECU40是一种计算机。存储部280存储充电ECU40的工作所需的信息。存储部280存储充电ECU40的控制程序、控制程序使用的常数以及变量、以及控制程序的运算所需的临时的信息。
获取部210获取从蓄电池ECU30供给的信息、从车辆ECU50供给的信息、以及从逆变器80供给的信息。获取部210从蓄电池ECU30获取表示蓄电池20的电压、SOC、温度、内部电阻以及上限允许电流的信息。另外,获取部210获取从车辆ECU50供给的充电允许信息和表示SOC的要求值的信息。在受电部18连接有充电连接器9,车辆ECU50根据从充电装置8获取的识别信息判断为能够通过充电装置8进行车辆10的充电的情况下,充电允许信息以及表示SOC的要求值的信息被从车辆ECU50供给至充电ECU40。
充电控制部200控制蓄电池20的充电。例如,充电控制部200控制蓄电池20的急速充电。充电控制部200通过控制逆变器80,来控制从充电装置8向蓄电池20供给的电力。
存储部280存储将蓄电池20的温度以及电压作为指标来规定充电电力的充电电力映射、将蓄电池20的温度以及电压作为指标来规定充电电流的充电电流映射、用于基于蓄电池20的温度以及电压从充电电力映射以及充电电流映射中选择蓄电池20的充电所使用的信息的映射选择映射。充电电力映射是将蓄电池20的温度以及电压作为指标来规定充电电力的充电电力信息的一例。充电电力映射是将蓄电池20的温度以及电压作为指标来规定充电电流的充电电流信息的一例。
选择部220基于获取部210获取的蓄电池20的温度以及电压和映射选择映射,选择充电电力映射以及充电电流映射中的一方的信息。充电控制部200使用获取部210获取的蓄电池20的温度以及电压和由选择部220选择的信息,控制蓄电池20的充电。由此,基于映射选择映射,决定是参照充电电力映射进行蓄电池的充电,还是参照充电电流映射进行蓄电池的充电,并对蓄电池20充电,因此能够选择与充电中的各时间点的蓄电池20的状态对应的充电方法。
充电控制部200在由选择部220选择了充电电力映射的情况下,以基于获取部210获取的蓄电池20的温度以及电压和充电电力映射规定的充电电力使蓄电池20充电。获取部210获取以基于蓄电池20的温度以及电压和充电电力映射规定的充电电力对蓄电池20充电时的蓄电池20的温度以及电压。在由选择部220基于获取部210获取的蓄电池20的温度以及电压和映射选择映射选择了充电电流映射的情况下,充电控制部200从使用充电电力映射的充电切换至使用充电电流映射的充电来使蓄电池20充电。
例如,映射选择映射将蓄电池20的温度、和成为从使用充电电力映射的充电向使用充电电流映射的充电切换的阈值的切换电压建立对应。例如,映射选择映射在比预先设定的温度低的温度范围中,对更低的温度对应更高的切换电压。映射选择映射也可以在比该预先设定的温度低的温度范围中,对更低的温度对应更低的切换电压。由此,在蓄电池的温度处于高温侧的温度区域时,对更低的温度对应更高的切换电压。另一方面,在蓄电池的温度处于低温侧的温度区域时,对更低的温度对应更低的切换电压。作为预先设定的温度,例如能够使用0℃等。另外,在电池22是锂离子电池的情况下,蓄电池20的温度越是低温,充电时可能越发生基于锂的电析的容量降低。因此,也可以通过映射选择映射在低温切换为充电电流映射,从而按照充电电流映射来限制充电电流进行充电。由此,能够限制锂离子的移动量来进行充电,因此能够抑制蓄电池的劣化。在蓄电池20的电压达到了根据映射选择映射而与蓄电池20的温度对应的切换电压的情况下,选择部220选择充电电流映射作为蓄电池20的充电所使用的信息。由此,在电池22不太会因充电而劣化的低电压区域,能够控制为越是低电压则越能够以大电流充电,在电池22容易因充电而劣化的高电压区域,能够控制为能够抑制以大电流充电。由此,能够抑制电池22的劣化,同时缩短总的充电时间。
充电控制部200在切换为使用充电电流映射的蓄电池20的充电后,在蓄电池20的电压成为目标电压以上的情况下,从使用充电电流映射的充电切换为恒压充电来使蓄电池20充电。由此,在基于充电的劣化的影响较大的高电压区域,能够保护蓄电池20,同时恰好充电至目标电压。
另外,在充电电力映射中规定充电电力的蓄电池20的电压可以是电池电压。同样,在充电电流映射中规定充电电流的蓄电池20的电压可以是电池电压。在映射选择映射中规定映射的蓄电池20的电压可以是电池电压。此时,作为电池电压,可以使用蓄电池20所具有的任意的电池22的电池电压。作为电池电压,可以使用蓄电池20所具有的多个电池22的电池电压。例如,获取部210获取蓄电池20的温度以及蓄电池20具有的多个电池的各个的电池电压。并且,选择部220基于获取部210获取的蓄电池20的温度以及电池电压和映射选择映射,选择充电电力映射以及充电电流映射中的一方的映射。在由选择部220基于蓄电池20的温度以及至少一个电池22的电池电压和映射选择映射选择了充电电流映射的情况下,充电控制部200切换为使用充电电流映射的充电来使蓄电池20充电。由此,在一个电池22的状态成为适于按照充电电流映射充电的状态的情况下,能够切换为充电电流映射来充电,因此能够抑制在特定的电池22中劣化发展的情况。
如以上说明那样,根据充电ECU40,能够根据蓄电池20的状态来适当地切换充电电力映射以及充电电流映射进行充电。由此,能够抑制电池22的劣化,同时控制为能够缩短蓄电池20的急速充电所要的时间。
另外,充电电力映射以及充电电流映射是将蓄电池20的温度以及电压作为指标来规定充电限制值的多个充电信息的一例,映射选择映射是用于基于蓄电池20的温度以及电压从多个充电信息中选择一个充电信息的选择信息的一例。选择部220可以基于获取部210获取的蓄电池20的温度以及充电量和该选择信息,从多个充电信息中选择一个信息。充电控制部200可以使用获取部210获取的蓄电池20的温度以及充电量和由选择部220选择的信息,控制蓄电池的充电。例如,多个充电信息中可以包含第一充电电力映射以及第二充电电力映射。此时,选择部220可以基于蓄电池20的温度以及电压和选择信息,从第一充电电力映射以及第二充电电力映射中选择一个充电电力映射。另外,在多个充电信息中包含第一充电电流映射以及第二充电电流映射的情况下,选择部220可以基于蓄电池20的温度以及电压和选择信息,从第一充电电流映射以及第二充电电流映射中选择一个充电电流映射。另外,对于充电信息而言,除了充电电力值和充电电流值以外,可以规定充电电压值等各种充电限制值。
图3以表格形式示出充电电力映射的一例。根据充电电力映射,若提供了电池电压以及温度,则决定一个充电电力P。在允许电力映射中,以不超过能够对蓄电池20通电的最大电流的方式设定充电电力。
充电控制部200参照充电电力映射,决定根据从蓄电池ECU30供给的蓄电池20的温度以及电池电压规定的充电电力P。例如,根据图3所示的充电电力映射,充电控制部200在蓄电池20的温度为25℃以上且小于30℃,电池电压为3.0V以上且小于3.5V的情况下,将P30、25决定为充电电力。充电控制部200以决定的充电电力P对蓄电池20进行恒定功率充电。
作为根据充电电力映射决定充电电力所用的蓄电池20的温度,充电控制部200可以使用由温度传感器24检测出的温度的最大值T1。充电控制部200可以针对多个电池22的每个,决定在充电电力映射中根据T1以及电池电压规定的充电电力P。此时,充电控制部200可以将根据多个电池22的各个的电池电压以及T1决定的充电电力P中的最小的电力决定为蓄电池20的充电电力。
图4以表格形式示出充电电流映射的一例。根据充电电流映射,若提供了电池电压以及温度,则决定一个充电电流I。在充电电流映射中,例如,以能够抑制在高SOC区域中对蓄电池20充电时的蓄电池20的劣化的方式设定充电电流I。例如,在电池22是锂离子电池的情况下,以能够抑制Li电析、活性物质的构造变化等的负极劣化的方式设定充电电流I。另外,考虑蓄电池20的温度、与蓄电池20的温度对应的电池22的内部电阻的变化,以充电电流、发热量不会过剩的方式设定充电电流I。
充电控制部200参照充电电流映射,决定根据从蓄电池ECU30供给的蓄电池20的温度以及电池电压规定的充电电流I。例如,根据图4所示的充电电流映射,充电控制部200在蓄电池20的温度为45℃以上且小于50℃,电池电压为4.0V以上且小于4.1V的情况下,将I40、45决定为充电电流。充电控制部200以决定的充电电流I对蓄电池20进行恒流充电。
作为根据充电电流映射决定充电电流所用的蓄电池20的温度,充电控制部200可以使用由温度传感器24检测出的温度的最大值T1。充电控制部200可以针对多个电池22的每个,决定在充电电流映射中根据T1以及电池电压规定的充电电流I。此时,充电控制部200可以将根据多个电池22的各个的电池电压以及T1决定的充电电流I中的最小的电流决定为蓄电池20的充电电流。
图5将由映射选择映射选择的映射示出在电池电压-温度平面上。根据映射选择映射,若提供了蓄电池20的温度以及电池电压,则规定充电电力映射以及充电电流映射中的一个映射。映射选择映射决定电池电压-温度平面上成为充电电力映射和充电电流映射的分界的分界线500。在0℃以上的温度范围中,充电电力映射在电池电压-温度平面上,位于分界线500的低温侧或分界线500的低电压侧。在0℃以上的温度范围,充电电流映射在电池电压-温度平面上,位于分界线500的高温侧或分界线500的高电压侧。在小于0℃的温度范围,充电电力映射在电池电压-温度平面上,位于分界线500的高温侧或分界线500的低电压侧。在小于0℃的温度范围,充电电流映射在电池电压-温度平面上,位于分界线500的低温侧或分界线500的高电压侧。
Tcri是能够适用充电电力映射的上限温度。在蓄电池20的温度为Tcri以上的情况下,一定适用充电电流映射。
选择部220参照映射选择映射,使用由温度传感器24检测的温度的最大值T1,将与T1对应的分界线500上的座标的电池电压确定为切换电压V1。例如,选择部220在多个电池22的电池电压中不存在超过切换电压V1的电池电压的情况下选择充电电力映射,在超过切换电压V1的电池电压至少存在1个的情况下,选择充电电流映射。若由选择部220选择了充电电流映射以及充电电力映射的任一个的映射,则充电控制部200按照图3所示的充电电力映射或图4所示的充电电流映射来决定充电电力或充电电流。
图6将由充电控制部200决定的充电电力以及充电电流的变化示出在充电电力映射以及充电电流映射上。在充电开始时,充电控制部200参照根据充电开始时的电池电压以及温度选择的充电电力映射,根据该电池电压以及温度将P30、25决定为充电电力。充电控制部200以P30、25开始恒定功率充电。在P30、25的恒定功率充电中,若在T1为25℃以上且小于30℃的状态下电池电压达到了3.1V,则充电控制部200切换为P31、25的恒定功率充电。充电控制部200按照从蓄电池ECU30供给的温度以及电池电压,参照充电电力映射来依次切换充电电力。
在P39、45的恒定功率充电中,当至少一个电池22的电池电压成为与T1对应的切换电压V1以上时,由选择部220选择充电电流映射。充电控制部200将参照的映射从充电电力映射切换为充电电流映射,将充电方式切换为I40、45的恒流充电。充电控制部200按照从蓄电池ECU30供给的温度以及电池电压,参照充电电流映射来依次切换充电电流。
若在I41、45的恒流充电中电池电压达到了目标电压4.2V,则充电控制部200切换为恒压充电。充电控制部200在以切换为恒压充电的时间点的充电电压进行了30分钟的恒压充电之后,停止蓄电池20的充电。
图7简要示出基于充电ECU40的充电控制的电池电压的时间发展。实线700表示基于充电ECU40的充电控制的电池电压的时间发展。虚线710作为比较例,表示进行了CCCV充电时的电池电压的时间发展。图8简要示出基于充电ECU40的充电控制的蓄电池温度的时间发展。实线800表示基于充电ECU40的充电控制的蓄电池温度的时间发展。虚线810作为比较例,表示进行了CCCV充电时的蓄电池温度的时间发展。
若基于作为比较例的CCCV充电,则例如以0.7~1C左右的特定的充电速率进行电流充电,在电池电压成为预先设定的充电结束电压4.2V的时刻t1',为了维持充电结束电压而切换为使充电电流减少的恒压充电,并在时刻t2'结束充电。如图7所示,若以CCCV充电方式进行急速充电,则由于大电流的恒流充电而迅速地达到充电结束电压并马上切换为恒压充电,因此至恒压充电结束的时刻t2'为止的时间变长。另外,由于温度较高,接近规定充电电压的状态持续较长时间,因此加快了电池的劣化。例如,由于蓄电池的循环特性的劣化,加快了电池容量的降低。
相对于此,如图7以及图8所示,根据充电ECU40的充电控制,在电池电压较低的情况下,一边按照充电电力映射切换充电电力一边进行充电。在电池电压较低的情况下,即SOC较低的情况下,由于基于充电的电池22的劣化较小,因此能够抑制劣化,同时将更多的电能蓄积于蓄电池20。
若T1为45℃,出现了电池电压达到了4.0V的电池22,则在时刻t1按照映射选择映射选择充电电流映射,按照充电电流映射切换充电电流并进行充电。通过按照充电电流映射来切换充电电流,例如在蓄电池20为锂离子的情况下,能够以能够抑制Li电析、活性物质的构造变化等的负极劣化的电流值来充电。根据充电电流映射,由于能够根据蓄电池20的温度来切换充电电流,因此能够考虑基于温度的电池22的内部电阻的变化,使得不会供给过剩的充电电流。另外,能够根据蓄电池20的温度,使得基于充电的发热量不会过剩。
若通过恒流充电出现了电压达到4.2V的电池22,则切换为恒压充电,以30分钟左右的时间结束恒压充电。由此,与CCCV充电相比,能够缩短至恒压充电结束的时刻t2为止的时间。
图9简要示出表示OCV和电池电压的对应关系的SOC-电压图。蓄电池ECU30以及充电ECU40存储将电池电压和SOC建立对应的SOC-电压图。例如,蓄电池ECU30将根据各电池22的电池电压算出的各电池22的SOC向充电ECU40供给。例如,蓄电池ECU30将根据电池22的电池电压Vx和SOC-电压图决定的SOCx计算为电池22的SOC。蓄电池ECU30按照每个温度存储SOC映射。由此,充电ECU40参照与由温度传感器24检测的蓄电池20的温度对应的SOC-电压图,根据电池电压计算SOC。
图10是表示车辆10的充电时的充电ECU40的处理的流程图。本流程图的处理在从车辆ECU50供给了表示充电允许信息和SOC的要求值的信息的情况下开始。
在S902中,充电控制部200基于从车辆ECU50获取的SOC的要求值,决定SOCobj。SOCobj是成为充电的目标值的SOC。充电控制部200参照上述的SOC-电压图,计算与SOCobj对应的目标电压Vobj。
在S904中,获取部210从蓄电池ECU30获取包含电池电压、蓄电池20的温度的蓄电池信息。蓄电池ECU30例如以1秒至10秒等的间隔,将蓄电池20中检测的当前的电池电压、电流、温度向充电ECU40发送。另外,在充电控制的开始时,蓄电池ECU30根据检测的电压、电流、温度计算内部电阻。蓄电池ECU30将基于算出的内部电阻以及当前的SOC的充电上限电流向充电ECU40发送。蓄电池20的充电在充电上限电流的范围内进行。
在S910中,选择部220判断蓄电池20的最大温度T1是否在上限温度Tcri以上。在最大温度T1在上限温度Tcri以上的情况下,处理转移至S936。S936以后的处理后述。在最大温度T1小于上限温度Tcri的情况下,在S912中,选择部220参照映射选择映射,计算与最大温度T1对应的切换电压V1。
在S914中,选择部220判断电池电压V是否小于V1。作为电池电压V,可以使用多个电池22的电池电压中的最大值。在电池电压V为V1以上的情况下,处理转移至S936。在电池电压V小于V1的情况下,在S916中,选择部220选择充电电力映射。在S918中,充电控制部200按照充电电力映射切换充电电力并使蓄电池20进行恒定功率充电。另外,恒定功率充电在充电装置8的最大供给电力的范围内进行。
在S920中,若获取部210获取了从蓄电池ECU30定期发送的电池电压以及温度,则选择部220判断蓄电池20的最大温度T1是否在上限温度Tcri以上。在最大温度T1在上限温度Tcri以上的情况下,处理转移至S936。在最大温度T1小于上限温度Tcri的情况下,在S932中,选择部220参照映射选择映射来计算切换电压V1。
在S934中,选择部220判断电池电压V是否小于V1。作为电池电压V,可以使用多个电池22的电池电压中的最大值。在电池电压V为V1以上的情况下,将处理转移至S936。在电池电压V小于V1的情况下,将处理转移至S918。由此,充电控制部200继续按照充电电力映射的充电电力。
在S936中,选择部220选择充电电流映射。在S938中,充电控制部200按照充电电流映射切换充电电流并使蓄电池20进行恒流充电。
在S940中,若获取部210获取了从蓄电池ECU30定期发送的电池电压,则在S950中,充电控制部200判断电池电压V是否为目标电压Vobj以上。作为电池电压V,可以使用多个电池22的电池电压中的最大值。在电池电压V小于目标电压Vobj的情况下,将处理转移至S938,继续进行按照充电电流映射的恒流充电。在电池电压V为目标电压Vobj以上的情况下,在S952中,充电控制部200切换为恒压充电。充电控制部200使基于切换为恒压充电的时间点的充电电压的恒压充电持续预先设定的时间。作为进行恒压充电的时间,可以使用30分钟左右的时间。若开始恒压充电经过了预先设定的时间,则在S954中,充电控制部200停止蓄电池20的充电。
如以上说明那样,根据充电***5中的充电ECU40的控制,能够根据将蓄电池20的电压以及温度作为指标的状态来切换按照充电电力映射的充电和按照充电电流映射的充电。由此,通过在因充电发生的劣化较小的状态下按照充电电力映射充电,在因充电发生的劣化较大的状态下按照充电电流映射充电,能够抑制蓄电池20的劣化,同时缩短充电时间。
如上所述,若基于CCCV充电,则不仅至充电结束为止的时间变长,也加快了蓄电池的劣化。若为了抑制因在SOC较高的状态下充电而导致的劣化的加快而在恒流充电的后期使充电电流阶段性地下降,则充电时间变得更长。另外,由于蓄电池的内部电阻随温度变化,因此存在发生充电过剩或充电不足的情况。另外,若设定将基于内部电阻的电压下降与基准电压相加的充电结束电压,则存在由于因充电发生的热而蓄电池成为高温,劣化加快的情况。
相对于此,如上所述,根据充电ECU40的控制,能够抑制蓄电池20的劣化,同时缩短充电时间。另外,该充电时间的缩短效果不太依赖于蓄电池20的劣化状态,充电时间的缩短效果能够在从蓄电池20的BOL(Beginning of Life)开始至EOL(End of Life)的整个期间得到。例如,由于在BOL中蓄电池20的劣化没有加快,内部电阻较小,因此能够不使电流值下降地按照充电电力映射进行充电。另一方面,虽然在EOL中存在蓄电池的劣化加快而内部电阻变大的情况,但通过按照充电电力映射将电流比较大地设定,能够使蓄电池20的温度上升而降低内部电阻。因此,根据充电ECU40的控制,在从BOL至EOL的整个期间能够缩短充电时间。
以上说明的映射选择映射中的温度以及电压和充电电力映射以及充电电流映射的对应关系、充电电力映射以及充电电流映射中的温度以及电压、充电电力映射所规定的充电电力以及充电电流映射所规定的充电电流的具体的值可以根据蓄电池20的种类、容量、内部设计来设定。
在以上的说明中,在基于映射选择映射的映射选择、基于充电电力映射的充电电力以及基于充电电流映射的充电电流的决定中,说明了使用蓄电池20的电压的情况。但是,如参照图9说明的那样,由于电压和SOC存在对应关系,因此在映射选择、充电电力以及充电电流的决定中,也可以取代蓄电池20的电压而使用SOC等的充电状态。即,充电电力映射可以将蓄电池20的温度以及充电状态作为指标来规定充电电力,充电电流映射可以将蓄电池20的温度以及充电状态作为指标来规定充电电流。另外,映射选择映射可以是用于基于蓄电池20的温度以及充电状态从充电电力映射以及充电电流映射中选择蓄电池的充电所用的映射的选择信息的一例。此时,获取部210可以获取蓄电池20的温度以及充电状态,选择部220可以基于获取部210获取的蓄电池的温度以及充电状态和映射选择映射,选择充电电力映射以及充电电流映射中的一方的映射。充电控制部200可以使用获取部210获取的蓄电池20的温度以及充电状态和由选择部220选择的映射,控制蓄电池20的充电。作为蓄电池的充电状态,除了蓄电池的SOC和电压以外,也能够使用表示蓄电池的充电状态的各种指标。
图11简要示出作为充电ECU40发挥功能的计算机1000的一例。本实施方式涉及的计算机1000具备具有通过主控制器1092相互连接的CPU1010、RAM1030以及图形控制器1085的CPU***部、具有通过输入输出控制器1094与主控制器1092连接的ROM1020、通信I/F1040、硬盘驱动器1050以及输入输出芯片1080的输入输出部。
CPU1010基于ROM1020以及RAM1030所保存的程序动作,进行各单元的控制。图形控制器1085获取CPU1010等在设置于RAM1030内的帧缓冲器上生成的图像数据,并显示于显示器上。也可以取而代之,图形控制器1085将保存CPU1010等生成的图像数据的帧缓冲器包含于内部。
通信I/F1040利用有线或无线经由网络与其他的装置通信。另外,通信I/F1040作为进行通信的硬件发挥功能。硬盘驱动器1050保存CPU1010使用的程序以及数据。
ROM1020保存计算机1000启动时执行的启动程序以及依赖于计算机1000的硬件的程序等。输入输出芯片1080例如经由并行端口、串行端口、键盘端口、鼠标端口等将各种输入输出装置与输入输出控制器1094连接。
经由RAM1030向硬盘驱动器1050提供的程序被保存于IC卡等的记录介质从而被利用者提供。程序被从记录介质读出,并经由RAM1030安装至硬盘驱动器1050,在CPU1010中被执行。
安装于计算机1000,并使计算机1000作为充电ECU40发挥功能的程序可以在CPU1010等中工作,使计算机1000作为包含获取部210、选择部220、充电控制部200以及存储部280的充电ECU40的各单元分别发挥功能。这些程序所记述的信息处理被读入计算机1000,由此作为软件和上述的各种硬件资源相协作的具体单元发挥功能。通过利用这些具体单元来实现与本实施方式中的计算机1000的使用目的对应的信息的运算或加工,由此构建与使用目的对应的特有的充电ECU40。
以上,利用实施方式对本发明进行了说明,但本发明的技术范围不限于上述实施方式所记载的范围。能够对上述实施方式实施多种变更或改良对于本领域技术人员而言是显而易见的。实施了这样的变更或改良的方式也能够包含于本发明的技术范围根据权利要求的记载是显而易见的。
对于权利要求书、说明书以及附图中示出的装置、***、程序以及方法中的动作、流程、步骤以及步骤等的各处理的执行顺序而言,应注意没有特别明示“之前”、“先行”等,另外,只要不是将之前的处理的输出在之后的处理中使用,就可以以任意的顺序实现。对于权利要求书、说明书以及附图中的动作流程而言,即使为了便利而使用了“首先”、“接着”等进行了说明,但并不意味着必须以这样的顺序来实施。
附图标记说明
5 充电***
8 充电装置
9 充电连接器
10 车辆
12 驱动轮
14 马达单元
18 受电部
20 蓄电池
21 电池组
22 电池
24 温度传感器
26 电流传感器
30 蓄电池ECU
40 充电ECU
50 车辆ECU
70 PCU
80 逆变器
130 温度传感器
200 充电控制部
210 获取部
220 选择部
280 存储部
290 处理部
500 分界线
700,800 实线
710,810 虚线
1000 计算机
1010 CPU
1020 ROM
1030 RAM
1040 通信I/F
1050 硬盘驱动器
1080 输入输出芯片
1085 图形控制器
1092 主控制器
1094 输入输出控制器。
Claims (12)
1.一种充电控制装置,其中,具备:
存储部,存储将蓄电池的温度以及电压作为指标来规定充电限制值的多个充电信息、和用于基于所述蓄电池的温度以及电压从所述多个充电信息中选择一个充电信息的选择信息;
获取部,获取所述蓄电池的温度以及充电量;
选择部,基于所述获取部获取的所述蓄电池的温度以及充电量和所述选择信息,从所述多个充电信息中选择一个信息;以及
充电控制部,使用所述获取部获取的所述蓄电池的温度以及充电量、和由所述选择部选择的所述信息,控制所述蓄电池的充电。
2.根据权利要求1所述的充电控制装置,其中,
所述多个充电信息包含:将所述蓄电池的温度以及电压作为指标来规定充电电力的充电电力信息、和将所述蓄电池的温度以及电压作为指标来规定充电电流的充电电流信息,
所述选择部基于所述获取部获取的所述蓄电池的温度以及电压和所述选择信息,选择所述充电电力信息以及所述充电电流信息中的一方的信息。
3.根据权利要求2所述的充电控制装置,其中,
在由所述选择部选择了所述充电电力信息的情况下,所述充电控制部以基于所述获取部获取的所述蓄电池的温度以及电压和所述充电电力信息规定的充电电力来使所述蓄电池充电,
所述获取部获取以基于所述蓄电池的温度以及电压和所述充电电力信息规定的充电电力对所述蓄电池充电时的所述蓄电池的温度以及电压,
在由所述选择部基于所述获取部获取的所述蓄电池的温度以及电压和所述选择信息选择了所述充电电流信息的情况下,所述充电控制部从使用所述充电电力信息的充电切换至使用所述充电电流信息的充电来使所述蓄电池充电。
4.根据权利要求3所述的充电控制装置,其中,
所述充电控制部在切换至使用所述充电电流信息的所述蓄电池的充电之后,在所述蓄电池的电压成为目标电压以上的情况下,从使用所述充电电流信息的充电切换至恒压充电来使所述蓄电池充电。
5.根据权利要求3或4所述的充电控制装置,其中,
所述获取部获取所述蓄电池的温度以及所述蓄电池具有的多个电池的各个电池电压,
所述选择部基于所述获取部获取的所述蓄电池的温度以及所述电池电压和所述选择信息,选择所述充电电力信息以及所述充电电流信息中的一方的信息,
在由所述选择部基于所述蓄电池的温度以及至少一个电池的电池电压和所述选择信息选择了所述充电电流信息的情况下,所述充电控制部切换至使用所述充电电流信息的充电来使所述蓄电池充电。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的充电控制装置,其中,
所述选择信息将所述蓄电池的温度、和成为从使用所述充电电力信息的充电向使用所述充电电流信息的充电切换的阈值的切换电压建立对应,
在所述蓄电池的电压达到了通过所述选择信息而与所述蓄电池的温度建立对应的切换电压的情况下,所述选择部选择所述充电电流信息作为所述蓄电池的充电所使用的信息。
7.根据权利要求6所述的充电控制装置,其中,
所述选择信息在预先设定的温度以上的温度范围中,将更高的切换电压与更低的温度建立对应,在小于所述预先设定的温度的温度范围中,将更低的切换电压与更低的温度建立对应。
8.根据权利要求7所述的充电控制装置,其中,
在所述蓄电池的温度为比所述预先设定的温度高的预先设定的上限温度以上的情况下,所述充电控制部与所述蓄电池的电压无关地,以基于所述获取部获取的所述蓄电池的温度以及电压和所述充电电流信息规定的充电电流使所述蓄电池充电。
9.一种充电控制装置,其中,具备:
存储部,存储将蓄电池的温度以及充电状态作为指标来规定充电限制值的多个充电信息、和用于基于所述蓄电池的温度以及充电状态从所述多个充电信息中选择一个信息的选择信息;
获取部,获取所述蓄电池的温度以及充电状态;
选择部,基于所述获取部获取的所述蓄电池的温度以及充电状态和所述选择信息,从所述多个充电信息中选择一个信息;以及
充电控制部,使用所述获取部获取的所述蓄电池的温度以及充电状态、和由所述选择部选择的所述信息,控制所述蓄电池的充电。
10.一种输送设备,其中,
具备权利要求1至9中任一项所述的充电控制装置。
11.一种程序,用于使计算机作为如下单元发挥功能:
存储部,存储将蓄电池的温度以及电压作为指标来规定充电限制值的多个充电信息、和用于基于所述蓄电池的温度以及电压从所述多个充电信息中选择一个充电信息的选择信息;
获取部,获取所述蓄电池的温度以及充电量;
选择部,基于所述获取部获取的所述蓄电池的温度以及充电量和所述选择信息,从所述多个充电信息中选择一个信息;以及
充电控制部,使用所述获取部获取的所述蓄电池的温度以及充电量和由所述选择部选择的所述信息,控制所述蓄电池的充电。
12.一种程序,用于使计算机作为如下单元发挥功能:
存储部,存储将蓄电池的温度以及充电状态作为指标来规定充电限制值的多个充电信息、和用于基于所述蓄电池的温度以及充电状态从所述多个充电信息中选择一个信息的选择信息;
获取部,获取所述蓄电池的温度以及充电状态;
选择部,基于所述获取部获取的所述蓄电池的温度以及充电状态和所述选择信息,从所述多个充电信息中选择一个信息;以及
充电控制部,使用所述获取部获取的所述蓄电池的温度以及充电状态和由所述选择部选择的所述信息,控制所述蓄电池的充电。
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