充電控制裝置和充電控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種充電控制裝置和充電控制方法。
[0002]本申請要求2012年9月24日申請的日本專利申請的特愿2012-209193號的優(yōu)先權(quán)，針對文獻(xiàn)參照中引用的指定國，上述申請記載的內(nèi)容作為參照引用入本申請中，并作為本申請的記載的一部分。
【背景技術(shù)】
[0003]公開了如下那樣設(shè)定的電池組的充電裝置:以規(guī)定的邊界溫度Tc為界限，在最高電池溫度低于邊界溫度Tc的情況下，以固定的電流值A(chǔ)l充電，在最高電池溫度高于邊界溫度Tc的情況下，以比電流值A(chǔ)l小的電流值A(chǔ)2充電，其中，最高電池溫度是構(gòu)成電池組的多個(gè)二次電池中的溫度最高的電池的溫度(專利文獻(xiàn)I)。
[0004]專利文獻(xiàn)1:日本特開2001-314046號公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

_5] 發(fā)明要解決的問題
[0006]然而，在上述充電裝置中，僅根據(jù)電池的溫度條件來設(shè)定電池的充電電流，因此，在電池的溫度高而以小的電流值進(jìn)行了充電的情況下，存在過度耗費(fèi)充電時(shí)間而給用戶帶來不適感的冋題。
[0007]本發(fā)明所要解決的問題是，提供一種能夠在不給用戶帶來不適感的充電時(shí)間內(nèi)對電池充電的充電控制裝置或者充電控制方法。
_8] 用于解決問題的方案
[0009]本發(fā)明參照表示電池的充電電力與電池的狀態(tài)及電池的充電時(shí)間的關(guān)系的對應(yīng)表來運(yùn)算在運(yùn)算出的允許充電時(shí)間內(nèi)對電池充電的充電電力，并通過運(yùn)算出的充電電力來控制充電器的輸出電力，由此解決上述問題。
_0] 發(fā)明的效果
[0011 ] 根據(jù)本發(fā)明，運(yùn)算使充電在允許充電時(shí)間內(nèi)結(jié)束的充電電力來控制電池的充電，由此不再超出允許充電時(shí)間地對電池充電，因此能夠防止充電時(shí)間過長而給用戶帶來不適感。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的充電系統(tǒng)的框圖。
[0013]圖2是表示與圖1的電池的充電電流對應(yīng)的最高電壓單元的電壓特性的曲線圖。
[0014]圖3是圖1的充電時(shí)間運(yùn)算部中記錄的對應(yīng)表的概要圖。
[0015]圖4是圖1的允許充電時(shí)間運(yùn)算部中記錄的對應(yīng)表的概要圖。
[0016]圖5是表示由圖1的充電時(shí)間運(yùn)算部運(yùn)算出的充電電力和充電時(shí)間的特性、以及允許充電時(shí)間與充電電力及充電時(shí)間的特性的關(guān)系的曲線圖。
[0017]圖6的(a)是表示圖1的電池中的與充電時(shí)間對應(yīng)的充電電力的特性的曲線圖，圖6的(b)是表示圖1的電池中的與充電時(shí)間對應(yīng)的電池溫度的特性的曲線圖。
[0018]圖7是表示圖1的電池中的與充電時(shí)間對應(yīng)的充電電力的特性的曲線圖。
[0019]圖8是表示圖1的LBC的控制過程的流程圖。
[0020]圖9是本發(fā)明的變形例所涉及的充電系統(tǒng)的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面，基于附圖來說明本發(fā)明的實(shí)施方式。
[0022]圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的充電控制裝置的充電系統(tǒng)的框圖。本例的充電系統(tǒng)是對裝載于電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力車輛這些車輛等的電池充電的系統(tǒng)。充電控制裝置是充電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的一部分，裝載于該車輛等。
[0023]本例的充電系統(tǒng)具備充電器10、電池20以及LBC 50。電池20和LBC 50裝載于車輛側(cè)。此外，裝載充電控制裝置的車輛除了具備電池20等結(jié)構(gòu)以外，還具備電動(dòng)機(jī)等結(jié)構(gòu)，在圖1中省略了圖示。
[0024]充電器10是對電池20充電的充電器，設(shè)置于車輛的外部。充電器10具有基于LBC 50的控制將從交流電源100輸入的電力變換為適于電池20的充電的電力并輸出到電池20的充電電路。充電器10具有逆變器、DC/DC轉(zhuǎn)換器以及控制器等。充電器10通過線纜等與電池20連接。
[0025]電池20是通過連接多個(gè)鋰離子電池等二次電池(以下也稱為單元。)而構(gòu)成的電池，是車輛的動(dòng)力源。電池20經(jīng)由逆變器(未圖示)與電動(dòng)機(jī)(未圖示)連接。能夠通過該電動(dòng)機(jī)的再生對電池20充電，還能夠利用車輛外的充電器10對電池20充電。
[0026]LBC(鋰離子電池控制器)50是如下的控制器:根據(jù)連接于電池20的電壓傳感器、電流傳感器以及檢測電池20的溫度的傳感器的檢測值來測量電池20的SOC等，管理已被充電至電池20的電池容量等電池20的狀態(tài)。另外，LBC50還是如下控制器:通過與充電器10進(jìn)行控制信號的發(fā)送和接收來控制充電器10，由此控制電池20的充電。
[0027]LBC 50具有電流檢測部51、電壓檢測部52、溫度檢測部53、SOC運(yùn)算部54、可充電電力運(yùn)算部55、充電時(shí)間運(yùn)算部56、允許充電時(shí)間運(yùn)算部57、限制充電電力運(yùn)算部58以及指令值運(yùn)算部59。
[0028]電流檢測部51與電池20連接，是檢測電池20的電流的傳感器。電流檢測部51的檢測值被輸出到SOC運(yùn)算部54、可充電電力運(yùn)算部55以及充電時(shí)間運(yùn)算部56。
[0029]電壓檢測部52與電池20連接，是檢測電池20的電壓的傳感器。電壓檢測部52檢測電池20所包含的多個(gè)電池各自的電壓以及該多個(gè)電池的總電壓。電壓檢測部52的檢測值被輸出到可充電電力運(yùn)算部55和充電時(shí)間運(yùn)算部56。
[0030]溫度檢測部53設(shè)置于電池20，是檢測電池20的溫度的傳感器。溫度檢測部51的檢測值被輸出到可充電電力運(yùn)算部55、充電時(shí)間運(yùn)算部56以及允許充電時(shí)間運(yùn)算部57。
[0031]SOC運(yùn)算部54通過對由電流檢測部51檢測出的檢測值進(jìn)行累加來對充電電流進(jìn)行積分，從而運(yùn)算電池20的SOC。SOC運(yùn)算部54將運(yùn)算出的SOC輸出到充電時(shí)間運(yùn)算部56和允許充電時(shí)間運(yùn)算部57。
[0032]此外，SOC運(yùn)算部54也可以根據(jù)電壓檢測部52的檢測電壓來運(yùn)算電池20的S0C。電池20的電壓與SOC之間具有相關(guān)性，因此，表示該相關(guān)性的對應(yīng)表被記錄在存儲器40中，SOC運(yùn)算部54參照存儲器40的該對應(yīng)表運(yùn)算與電壓檢測部52的檢測電壓對應(yīng)的SOC來作為電池20的SOC。
[0033]此外，電池20的電壓與SOC的相關(guān)性根據(jù)電池20的劣化度不同而變化，因此也可以將對應(yīng)表設(shè)為與電池20的劣化度相應(yīng)的對應(yīng)表。例如根據(jù)電池20的內(nèi)阻來運(yùn)算電池20的劣化度即可。另外，例如能夠使用由電流檢測部51檢測出的電流值的變化和由電壓檢測部52檢測出的電壓的變化來計(jì)算電池20的內(nèi)阻。
[0034]可充電電力運(yùn)算部55根據(jù)電流檢測部51的檢測電流、電壓檢測部52的檢測電壓以及溫度檢測部53的檢測溫度來運(yùn)算電池20的可充電電力?？沙潆婋娏κ窃陔姵?0的充電時(shí)能夠在抑制電池20的劣化加劇的同時(shí)充電的最大電力，是能夠從充電器10輸入到電池20的最大的輸入電力。此外，可充電電力一般也被稱為可輸入電力或者最大可充電電力、最大可輸入電力，在本實(shí)施方式中記載為可充電電力。可充電電力運(yùn)算部55按以下方法來運(yùn)算可充電電力。
[0035]對于電池20，與電池20的性能相應(yīng)地對各單元設(shè)定充電上限電壓。充電上限電壓是為了防止電池20的劣化而成為對電池20充電時(shí)的上限的電壓。充電上限電壓被設(shè)定為在構(gòu)成電池20的電池(單元)的內(nèi)部開始析出鋰的電壓或者比開始析出鋰的電壓低的電壓。
[0036]根據(jù)電池溫度、輸入到電池20的充電電流以及電池20的內(nèi)阻來運(yùn)算充電上限電壓。例如，電池20的充電電流越大，則所運(yùn)算出的充電上限電壓越低，電池20的充電電流越小，則所運(yùn)算出的充電上限電壓越高。
[0037]在電池20由多個(gè)電池構(gòu)成的情況下，必須將多個(gè)電池中的電壓最高的電池的電壓抑制為充電上限電壓。可充電電力運(yùn)算部55根據(jù)由電壓檢測部52檢測出的各單元的電壓來確定電壓最高的單元?？沙潆婋娏\(yùn)算部55基于所確定的單元的電壓、該單元的內(nèi)阻、單元的充電電流以及充電上限電壓來運(yùn)算能夠輸入到電池的可輸入電流。
[0038]根據(jù)具有最高的端子電壓的單元的內(nèi)阻和該單元的充電上限電壓來計(jì)算可輸入電流。根據(jù)由電壓檢測部52檢測出的該單元的端子電壓和該單元的充電電流來運(yùn)算單元的內(nèi)阻。
[0039]圖2是說明可輸入電流(Imax)的運(yùn)算方法的圖?？沙潆婋娏\(yùn)算部55根據(jù)具有最高的端子電壓的單元的內(nèi)阻，如圖2所示那樣運(yùn)算該單元的內(nèi)阻線LK。
[0040]內(nèi)阻線Lk是針對具有最高的端子電壓的單元表示該單元的充電電流與該單元的電壓的關(guān)系的直線。此外，例如能夠根據(jù)電池20的總內(nèi)阻和電池20的開路電壓來計(jì)算內(nèi)阻線LK。電池20的總內(nèi)阻是電池20所包含的多個(gè)單元的整體的電阻值。
[0041]充電上限電壓線Lv um與電池20的充電電流具有相關(guān)性。因此，表示充電上限電壓與電池20的充電電流的相關(guān)性的對應(yīng)表被預(yù)先記錄于存儲器，可充電電力運(yùn)算部55通過參照該對應(yīng)表并使用電流檢測部51的檢測電流來運(yùn)算充電上限電壓(相當(dāng)于充電上限電壓線Lvjjm)即可。
[0042]在圖2所示的特性中，充電上限電壓線Lv UM與內(nèi)阻線Lκ的交點(diǎn)處的電流成為能夠向具有最高的端子電壓的單元輸入的可輸入電流。由此，利用可充電電力運(yùn)算部55運(yùn)算出可輸入電流。
[0043]而且，可充電電力運(yùn)算部55能夠通過對電池20的總內(nèi)阻乘以可輸入電流(Imax)的平方來運(yùn)算可充電電力。此外，可充電電力的運(yùn)算方法也可以是除上述方法以外的方法?？沙潆婋娏\(yùn)算部55將運(yùn)算出的可充電電力輸出到指令值運(yùn)算部59。
[0044]返回到圖1，充電時(shí)間運(yùn)算部56基于表示電池20的狀態(tài)、電池20的充電時(shí)間以及電池的充電電力的對應(yīng)關(guān)系的對應(yīng)表來運(yùn)算充電時(shí)間。另外，充電時(shí)間運(yùn)算部56使用該對應(yīng)表來運(yùn)算與電池20的充電時(shí)間對應(yīng)的電池的充電電力的特性，并輸出到限制充電電力運(yùn)算部58。充電時(shí)間運(yùn)算部56基于電池20的溫度運(yùn)算充電時(shí)間來作為表示電池20的狀態(tài)的指標(biāo)。電池20的充電電力表示在充電中實(shí)際被供給至電池20的電力，是根據(jù)電流檢測部51的檢測電流和電壓檢測部52的檢測電壓運(yùn)算出的值。