蓄電系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】車(chē)輛的蓄電系統(tǒng)，包括電池、溫度傳感器、電池加熱器、充電器和控制器。所述電池配置為向電動(dòng)機(jī)供應(yīng)電力用于所述車(chē)輛的行駛，并且配置為用從外部電源供應(yīng)的外部電力進(jìn)行充電。所述溫度傳感器配置為檢測(cè)所述電池的溫度。所述電池加熱器配置為升高所述電池的溫度。所述充電器配置為可與所述外部電源連接，并且將所述外部電力分別傳遞至所述電池和所述電池加熱器。所述控制器配置為執(zhí)行充電控制。所述充電控制是用所述外部電力對(duì)所電池進(jìn)行充電的控制。所述控制器配置為存儲(chǔ)一映射。所述映射為所述電池的每一溫度指定一比率，該比率是當(dāng)充電時(shí)間最小化時(shí)、供應(yīng)至所述電池加熱器的升溫功率與所述外部電力的最大功率之比。所述控制器配置為使用所述映射，根據(jù)在充電開(kāi)始時(shí)測(cè)得的所述電池的溫度計(jì)算所述比率。所述控制器配置為使用與計(jì)算出的所述比率相對(duì)應(yīng)的所述升溫功率，在充電期間執(zhí)行溫度調(diào)節(jié)控制。所述溫度調(diào)節(jié)控制是在充電期間將所述外部電力的一部分供應(yīng)至所述電池加熱器、以升高所述電池的溫度的控制。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
蓄電系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及車(chē)輛的蓄電系統(tǒng)，該蓄電系統(tǒng)包括電池，所述電池向電動(dòng)機(jī)供應(yīng)電力，并可以采用由外部電源供應(yīng)的電力進(jìn)行充電。
【背景技術(shù)】
[0002]在插電式混合動(dòng)力車(chē)輛或電動(dòng)車(chē)輛中，向電動(dòng)機(jī)供應(yīng)電力用于車(chē)輛的行駛的電池可以采用由外部電源供應(yīng)的電力進(jìn)行充電(外部充電)。眾所周知的是，由于電池的溫度(電池溫度)下降，充電時(shí)間被延長(zhǎng)或增加。這是因?yàn)?，?dāng)電池溫度低時(shí)，內(nèi)阻增大，并且充電效率降低。
[0003]在公開(kāi)號(hào)為2012-191783(JP 2012-191783 A)的日本專(zhuān)利申請(qǐng)所描述的系統(tǒng)中，當(dāng)使用計(jì)時(shí)器對(duì)電池進(jìn)行外部充電時(shí)，充電功率的一部分被加熱器用作為升溫功率，并且在外部充電期間用加熱器對(duì)電池加溫，從而提高充電效率。在這種情況下，由于無(wú)法用預(yù)定充電完成時(shí)間到來(lái)之前加熱器消耗的電量來(lái)對(duì)電池充電，因此延長(zhǎng)了預(yù)定的充電完成時(shí)間，并且用加熱器消耗的功率量對(duì)電池進(jìn)行額外充電。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]由加熱器消耗的電力無(wú)法用于對(duì)電池充電，因此，當(dāng)由加熱器消耗過(guò)大的功率(升溫功率)量時(shí)，減少了供應(yīng)至電池的充電功率，因而延長(zhǎng)了充電時(shí)間。另一方面，即使當(dāng)在電池溫度低的情況下向電池提供大量的充電功率時(shí)，由于內(nèi)阻的增加導(dǎo)致了充電效率低下，充電損失增大，并且充電時(shí)間延長(zhǎng)。
[0005]然而，在JP2012-191783 A的系統(tǒng)中，沒(méi)有考慮如何將從外部電源提供的功率在升溫功率和充電功率之間分配，并且充電所需的時(shí)間段被簡(jiǎn)單地延長(zhǎng)了，從而用與升溫功率相對(duì)應(yīng)的電力對(duì)電池額外地進(jìn)行充電。
[0006]因此，本發(fā)明的目的是提供一種蓄電系統(tǒng)，該蓄電系統(tǒng)能夠在短時(shí)間段內(nèi)對(duì)電池進(jìn)行充電，而同時(shí)在充電期間使用從外部電源供應(yīng)的電力的一部分作為用于升高電池的溫度的升溫功率。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的車(chē)輛的蓄電系統(tǒng)，包括電池、溫度傳感器、電池加熱器、充電器和控制器。所述電池配置為向電動(dòng)機(jī)提供電力用于所述車(chē)輛的行駛，且配置為用從外部電源提供的外部電力進(jìn)行充電。所述溫度傳感器配置為檢測(cè)所述電池的溫度。所述電池加熱器配置為升高所述電池的溫度。所述充電器配置為可與所述外部電源連接，并且將所述外部電力分別傳遞至所述電池和所述電池加熱器。所述控制器配置為執(zhí)行充電控制。所述充電控制是用所述外部電力對(duì)所電池進(jìn)行充電的控制。所述控制器配置為存儲(chǔ)一映射。所述映射為所述電池的每一溫度指定了一比率，該比率是當(dāng)充電時(shí)間最小化時(shí)、供應(yīng)至所述電池加熱器的升溫功率與所述外部電力的最大功率之比。所述控制器配置為使用所述映射，從當(dāng)充電開(kāi)始時(shí)測(cè)得的所述電池的溫度計(jì)算所述比率。所述控制器配置為使用與計(jì)算出的所述比率相對(duì)應(yīng)的所述升溫功率，在充電期間執(zhí)行溫度調(diào)節(jié)控制。所述溫度調(diào)節(jié)控制是在充電期間將所述外部電力的一部分供應(yīng)至所述電池加熱器、以升高所述電池的溫度的控制。
[0008]根據(jù)本發(fā)明，使用為當(dāng)充電開(kāi)始時(shí)測(cè)得的所述電池的每一溫度指定了供應(yīng)至所述電池加熱器的所述升溫功率與當(dāng)所述充電時(shí)間最小化時(shí)的所述外部電力的所述最大功率的之比的所述映射，計(jì)算所述升溫功率與所述最大功率的比率。由于使用與計(jì)算出的所述比率相對(duì)應(yīng)的所述升溫功率，執(zhí)行在充電期間的溫度調(diào)節(jié)控制，因此，可以在短時(shí)間內(nèi)對(duì)所述電池進(jìn)行充電的同時(shí)升高所述電池的溫度。
[0009]由所述電池加熱器消耗的電力無(wú)法用于對(duì)所述電池進(jìn)行充電。因此，當(dāng)相對(duì)于所述外部電力的升溫功率的量太大時(shí)，提供給所述電池的充電功率被減少，并且充電時(shí)間被延長(zhǎng)。在另一方面，即使當(dāng)在電池的溫度低的情況下向電池提供大量的充電功率時(shí)，由于低充電效率，充電損耗被增大，并且充電時(shí)間被延長(zhǎng)。即，充電時(shí)間根據(jù)電池溫度的變化而變化，并且還根據(jù)提供給電池加熱器的升溫功率與外部電力的最大功率的比率的變化而變化。因此，根據(jù)本發(fā)明，基于隨供應(yīng)至電池加熱器的升溫功率與外部電力的最大功率的比率而變化的充電時(shí)刻，為當(dāng)充電開(kāi)始時(shí)測(cè)得的所述電池的每一溫度指定一比率，該比率是當(dāng)所述充電時(shí)間最小化時(shí)、供應(yīng)至電池加熱器的升溫功率與外部電力的最大功率之比。接著，根據(jù)為每個(gè)電池溫度指定所述比率的映射，用計(jì)算出的升溫功率執(zhí)行充電過(guò)程中的溫度調(diào)節(jié)控制。因此，可以在最短的充電時(shí)間內(nèi)對(duì)電池進(jìn)行充電的同時(shí)升高電池的溫度。
[0010]在根據(jù)本發(fā)明的上述方面的蓄電系統(tǒng)中，所述控制器可能配置為在第一充電模式和第二充電模式中執(zhí)行所述充電控制和所述溫度調(diào)節(jié)控制。在所述第一充電模式中，用第一充電功率對(duì)所述電池進(jìn)行充電直到所述電池的電量變得等于第一電量，并且向所述電池加熱器提供第一升溫功率。在所述第二充電模式，在所述電池的電量達(dá)到所述第一電量之后，以作為固定值的第二充電功率對(duì)所述電池進(jìn)行充電，且向所述電池加熱器提供第二升溫功率。所述控制器可能配置為當(dāng)基于所述映射計(jì)算出的所述升溫功率作為所述第一升溫功率時(shí)，將基于所述映射計(jì)算出的所述升溫功率和所述最大功率之間的差值設(shè)定為所述第一充電功率。所述控制器可能配置為當(dāng)設(shè)定的所述第一充電功率小于所述第二充電功率時(shí)，重新設(shè)定所述第一升溫功率，以使得所述第一充電功率變得大于所述第二充電功率。
[0011]在如上所述蓄電系統(tǒng)中，所述控制器可能配置為將所述最大功率和所述第二充電功率之間的差值與基于所述映射計(jì)算出的所述升溫功率進(jìn)行比較。所述控制器可能配置為使用所述差值和基于所述映射計(jì)算出的所述升溫功率中較小的一個(gè)來(lái)設(shè)定所述第一升溫功率。所述控制器還可能配置為將所述最大功率和設(shè)定的所述第一升溫功率之間的差值設(shè)定為所述第一充電功率。當(dāng)所述第一充電模式的所述充電功率減少時(shí)，在所述第一充電模式中的所述充電時(shí)間被延長(zhǎng)，并且整個(gè)充電時(shí)間被延長(zhǎng)。因此，為了抑制所述充電時(shí)間的延長(zhǎng)，在所述第二充電模式中作為固定值的所述功率可能被設(shè)定為至少在所述第一充電模式中要確保的所述充電功率。
[0012]然而，取決于外部電力的最大功率，當(dāng)基于所述映射計(jì)算出的升溫功率和最大功率之間的差值被設(shè)定為所述第一充電功率時(shí)，以這種方式設(shè)定的所述第一充電功率可能小于所述第二充電功率。在這種情況下，可能不能確保至少在所述第一充電模式中要確保的所述充電功率。
[0013]因此，當(dāng)基于所述映射計(jì)算出的所述升溫功率和所述最大功率之間的差值被設(shè)定為所述第一充電功率，并且所述第一充電功率因此被設(shè)定為小于所述第二充電功率時(shí)，所述第一升溫功率被重新設(shè)定，以使得所述第一充電功率變得大于所述第二充電功率。也就是說(shuō)，在所述外部電力的所述最大功率之外，當(dāng)不能確保至少在所述第一充電模式中要確保的所述充電功率時(shí)，對(duì)用在所述第一充電模式中的所述第一升溫功率進(jìn)行設(shè)定，其中更高的優(yōu)先級(jí)被賦予了充電。采用這種布置，可以抑制在所述第一充電模式中的充電時(shí)間的延長(zhǎng)。
[0014]基于所述映射計(jì)算出的升溫功率提供相對(duì)于所述外部電力的最大功率的最短充電時(shí)間。因此，當(dāng)使用與基于所述映射計(jì)算出的升溫功率不同的升溫功率執(zhí)行溫度調(diào)節(jié)控制時(shí)，在所述第一充電模式中的充電時(shí)間變得比根據(jù)所述映射的最短充電時(shí)間要長(zhǎng)。然而，當(dāng)所述充電功率小時(shí)，即使當(dāng)電池的溫度上升時(shí)，充電時(shí)間也不會(huì)縮短。因此，通過(guò)其中被賦予充電而不是升溫的更高優(yōu)先級(jí)的第一充電模式中的溫度調(diào)節(jié)控制，所述充電時(shí)間延長(zhǎng)為比根據(jù)所述映射的最短充電時(shí)間更長(zhǎng)，但是抑制了在所述第一充電模式中的充電時(shí)間的延長(zhǎng)，并且可以更早做出從所述第一充電模式到所述第二充電模式的轉(zhuǎn)變，因此，可以縮短所述充電時(shí)間。
[0015]為了設(shè)定所述第一升溫功率以使得所述第一充電功率不會(huì)變得小于所述第二充電功率，所述控制器可以將所述最大功率與所述第二充電功率之間的差值與基于所述映射計(jì)算出的所述升溫功率進(jìn)行比較，并且使用所述差值和基于所述映射計(jì)算出的所述升溫功率中較小的一個(gè)來(lái)設(shè)定所述第一升溫功率。所述控制器還可以將所述最大功率和由此設(shè)定的所述第一升溫功率之間的差值作為所述第一充電功率。
[0016]在根據(jù)本發(fā)明的上述方面的蓄電系統(tǒng)中，所述控制器可能配置為在第一充電模式和第二充電模式中執(zhí)行所述充電控制和所述溫度調(diào)節(jié)控制。在所述第一充電模式中，所述外部電源的所述最大功率和基于所述映射計(jì)算出的所述升溫功率之間的差值被設(shè)定為第一充電功率，所述電池用所述第一充電功率進(jìn)行充電、直到所述電池的電量變得等于第一電量，同時(shí)向所述電池加熱器提供基于所述映射計(jì)算出的所述升溫功率。在所述第二充電模式中，在所述電池的電量達(dá)到所述第一電量后，用小于所述第一充電功率的第二充電功率對(duì)所述電池進(jìn)行充電，并且向所述電池加熱器提供所述最大功率和所述第二充電功率之間的差值，或者與所述電池加熱器的最大輸出相對(duì)應(yīng)的電力。
[0017]在所述第一充電模式中，充電和整個(gè)最大功率被用于所述電池的充電和所述電池的溫度的上升。另一方面，在所述第二充電模式中，用小于所述最大功率(所述第一充電功率)的所述第二充電功率對(duì)所述電池進(jìn)行充電。因此，所述最大功率和所述第二充電功率之間的差值可以作為剩余功率而可用。因此，在所述第二充電模式中，所述最大功率和所述第二充電功率之間的差值可能用作升溫功率。
[0018]因此，第一充電模式中的升溫功率和第二充電模式中的升溫功率被可變地控制，并且第二充電模式中的升溫功率被設(shè)定為可以與外部電力的最大功率相關(guān)地使用的最大可用功率，或者被設(shè)定為與在可被用作升溫功率的外部電力的范圍內(nèi)的電池加熱器的最大輸出相對(duì)應(yīng)的電力。采用這種布置，使用大于第一充電模式中的升溫電力，在第二充電模式中升高溫度，因此，可以更快地升高電池溫度。因此，可以進(jìn)一步提高充電效率，并且可以進(jìn)一步縮短充電時(shí)間。
【附圖說(shuō)明】
[0019]下面參照附圖的描述有助于更好地理解本發(fā)明的示例性實(shí)施例的特征、優(yōu)勢(shì)，以及技術(shù)和工業(yè)意義。附圖中相同或相似的附圖標(biāo)記代表相同或相似的部件。
[0020]圖1為根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的安裝在車(chē)輛上的電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為用于說(shuō)明根據(jù)第一實(shí)施例的包括電池的溫度調(diào)節(jié)控制的外部充電控制的示意圖；
圖3為展示了根據(jù)第一實(shí)施例的提供給電池加熱器的升溫功率與外部電力的最大功率的比率和隨該比率變化的充電時(shí)間之間的關(guān)系的示意圖；
圖4為根據(jù)第一實(shí)施例的，基于提供給電池加熱器的升溫功率與外部電力的最大功率的比率和隨該比率變化的充電時(shí)間之間的關(guān)系，為當(dāng)充電開(kāi)始時(shí)測(cè)得的電池的每個(gè)溫度指定當(dāng)充電時(shí)間最小化時(shí)的比率的映射的例子的示意圖；
圖5為表明了根據(jù)第一實(shí)施例的在第一充電模式和第二充電模式中升溫功率和與外部電力相關(guān)的充電功率之間的比率的曲線(xiàn)圖；
圖6為展示了根據(jù)第一實(shí)施例的包括電池的溫度調(diào)節(jié)控制的外部充電控制的處理流程的不意圖；
圖7為展示了在第一實(shí)施例的外部充電控制的處理流程中，計(jì)算在第一充電模式中的升溫功率的方法的變形例的示意圖；
圖8為展示了將根據(jù)外部電力的最大功率抑制溫度調(diào)節(jié)控制的處理流程加入到第一實(shí)施例的外部充電控制的處理流程中的變形例的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]以下將描述本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。
[0022]圖1到8展示了本發(fā)明的第一實(shí)施例。圖1為展示了安裝在本實(shí)施例的車(chē)輛上的電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的框圖。該電池系統(tǒng)可能安裝在車(chē)輛上，如具有用來(lái)自外部電源的功率充電電池的插電式混合動(dòng)力車(chē)輛，或電動(dòng)車(chē)輛。
[0023]本實(shí)施例的電池系統(tǒng)包括充電/放電系統(tǒng)和外部充電系統(tǒng)。在該充電/放電系統(tǒng)中，電池I的DC功率通過(guò)逆變器4提供給電動(dòng)發(fā)電機(jī)(MG)，在車(chē)輛的制動(dòng)過(guò)程中，用可再生能源對(duì)該電池I進(jìn)行充電。在外部充電系統(tǒng)中，為電池I提供了溫度調(diào)節(jié)器，用來(lái)自外部電源23的電力對(duì)電池I進(jìn)行充電。
[0024]如圖1所示，電池I是具有電串聯(lián)連接的多個(gè)單位電池的電池組。二次單電池，如金屬氫化物鎳單電池或鋰離子單電池，可能用作每個(gè)單位電池。雙電層電容器也可能代替二次單電池使用。
[0025]上述多個(gè)單位電池2(蓄電裝置)通過(guò)母線(xiàn)串聯(lián)連接，并構(gòu)成電池I。多個(gè)電并聯(lián)連接的兩個(gè)或兩個(gè)以上單位電池2的組可能串聯(lián)連接，以構(gòu)成電池I?？赡芨鶕?jù)安裝有電池I的車(chē)輛的所需輸出等，根據(jù)需要確定構(gòu)成電池I的單位電池2的數(shù)量。
[0026]在本實(shí)施例的電池系統(tǒng)中，DC/DC轉(zhuǎn)換器3(升壓電路)連接在電池I和逆變器4之間，并且連接到電池I的DC/DC轉(zhuǎn)換器3連接到逆變器4 JC/DC轉(zhuǎn)換器3可以增加或提高電池I的輸出電壓，并且將該輸出電壓傳送到逆變器4 AC/DC轉(zhuǎn)換器3可以降低從逆變器4到電池I的輸出電壓。
[0027]在連接到電池I的正極端子的正極線(xiàn)PL中和連接到電池I的負(fù)極端子的負(fù)極線(xiàn)NL中分別設(shè)置有系統(tǒng)主繼電器SMR-B、SMR-G。系統(tǒng)主繼電器SMR-B、SMR-G在接通和關(guān)斷之間切換，以響應(yīng)來(lái)自控制器10的控制信號(hào)。系統(tǒng)主繼電器SMR-P和限流電阻器R與系統(tǒng)主繼電器SMR-G并聯(lián)連接，系統(tǒng)主繼電器SMR-P和限流電阻器R串聯(lián)連接。
[0028]系統(tǒng)主繼電器SMR-B、SMR-G允許電池I和DC/DC轉(zhuǎn)換器3(逆變器4)彼此電連接。為了將電池I連接到DC/DC轉(zhuǎn)換器3上，控制器10首先將系統(tǒng)主SMR-B、SMR-G從關(guān)斷切換到接通。因此，電流流過(guò)限流電阻器R，從而可以抑制或阻止當(dāng)電池I連接到逆變器4時(shí)將流過(guò)的涌入電流。
[0029]在將系統(tǒng)主繼電器SMR-P從關(guān)斷切換到接通之后，控制器10將系統(tǒng)主繼電器SMR-P從接通切換到關(guān)斷。通常這種方式，完成電池I和DC/DC轉(zhuǎn)換器3(逆變器4)之間的連接，圖1所示的電池系統(tǒng)進(jìn)入啟動(dòng)狀態(tài)(準(zhǔn)備就緒)?？刂破?0接收與車(chē)輛的點(diǎn)火開(kāi)關(guān)的接通/關(guān)斷(IG-0N/IG-0FF)有關(guān)的信息。控制器10啟動(dòng)電池系統(tǒng)，以響應(yīng)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)從關(guān)斷到接通的切換。
[0030]在另一方面，當(dāng)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)從接通切換到關(guān)斷時(shí)，控制器10將系統(tǒng)主繼電器SMR-B、SMR-G從接通切換到關(guān)斷。因此，電池I和DC/DC轉(zhuǎn)換器3(逆變器4)彼此斷開(kāi)連接，電池系統(tǒng)進(jìn)入停止?fàn)顟B(tài)。
[0031]監(jiān)測(cè)單元6監(jiān)測(cè)電池I的端子之間的電壓，或者監(jiān)測(cè)每個(gè)單位電池2的電壓。監(jiān)測(cè)單元6將檢測(cè)結(jié)果輸出到控制器10。檢測(cè)單元6可能檢測(cè)多個(gè)單位電池2中的每個(gè)單位電池的電壓值，或者監(jiān)測(cè)跨串聯(lián)連接的給定數(shù)量的單位電池2的電壓，作為一個(gè)框?？赡芨鶕?jù)需要設(shè)定包括在一個(gè)框內(nèi)的單位電池2的數(shù)量。
[0032]電流傳感器7檢測(cè)流過(guò)電池I的電流，并且將檢測(cè)結(jié)果輸出到控制器10。在本實(shí)施例中，電流傳感器7設(shè)置在連接到電池I的正極端子上的正極線(xiàn)PL中。倘若電流傳感器7可以檢測(cè)流過(guò)電池I的電流，可能適當(dāng)設(shè)定設(shè)置電流傳感器的位置。例如，電流傳感器7可能設(shè)置在連接到電池I的負(fù)極端子上的負(fù)極線(xiàn)NL中。還可能使用兩個(gè)或兩個(gè)以上電流傳感器7。
[0033]溫度傳感器8檢測(cè)電池I的溫度(電池溫度)。溫度傳感器8輸出檢測(cè)結(jié)果到控制器
10。溫度傳感器8可能設(shè)置在電池I中的一個(gè)位置，或者可能設(shè)置在電池I中的兩個(gè)或兩個(gè)以上的不同位置。當(dāng)使用兩個(gè)或兩個(gè)以上檢測(cè)到的電池I的溫度時(shí)，可能適當(dāng)?shù)貙蓚€(gè)或兩個(gè)以上檢測(cè)到的溫度的最小值或最大值、或者這兩個(gè)或兩個(gè)以上檢測(cè)到的溫度的中間值或平均值用作電池I的溫度。
[0034]控制器10可能包括存儲(chǔ)器10a。該存儲(chǔ)器1a存儲(chǔ)監(jiān)測(cè)單元6、電流傳感器7和溫度傳感器8各自的檢測(cè)值、使用相應(yīng)的檢測(cè)值計(jì)算出的S0C、全部充電容量等計(jì)算值、在充電/放電控制中使用的各種信息，等等。存儲(chǔ)器1a可能配置為外部連接到控制器10的單獨(dú)存儲(chǔ)區(qū)域。也就是說(shuō)，存儲(chǔ)器1a可能并入控制器10，或者外部連接到控制器10。這同樣適用于后面將描述的充電控制裝置30的存儲(chǔ)器30a。
[0035]控制器10基于由監(jiān)測(cè)單元6監(jiān)測(cè)到的電壓值、由電流傳感器7檢測(cè)到的電流值和由溫度傳感器8檢測(cè)到的電池溫度，計(jì)算(估計(jì))電池I的S0C。接著，控制器10基于計(jì)算出的SOC和估計(jì)出的全部充電容量的值，執(zhí)行電池I的充電/放電控制。控制器10可能配置為包括相應(yīng)的功能單元，如SOC估計(jì)單元、全部充電容量計(jì)算單元等等。
[0036]電池I的SOCXstate of charge，荷電狀態(tài))代表當(dāng)前電池I的充電容量與完全充電容量的比率，完全充電容量是SOC的上限。SOC可能從電池I的開(kāi)路電壓(OCV)指定。例如，電池I的OCV和SOC之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系預(yù)先存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器1a中，作為OCV-SOC映射?？刂破?0根據(jù)由監(jiān)測(cè)單元6檢測(cè)的閉路電壓(CCV)計(jì)算電池I的0CV，并且根據(jù)OCV-SOC映射計(jì)算S0C。
[0037]由于電池I的OCV和SOC之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系根據(jù)電池溫度變化，因此可能在存儲(chǔ)器1a中為每個(gè)電池溫度存儲(chǔ)0SV-S0C，并且根據(jù)當(dāng)從電池I的OCV估計(jì)SOC時(shí)檢測(cè)到的電池溫度，可以通過(guò)從各電池溫度的OCV-SOC映射中選擇一個(gè)OCV-SOC映射估計(jì)電池I的SOC。
[0038]因此，控制器10可以通過(guò)監(jiān)測(cè)在充電或放電過(guò)程中由監(jiān)測(cè)單元6檢測(cè)到的電壓值(CCV)，把握電池I的過(guò)充電狀態(tài)或過(guò)放電狀態(tài)。例如，控制器10可能通過(guò)抑制電池I的充電以致計(jì)算出的SOC不會(huì)變得高于相對(duì)于完全充電容量的預(yù)定上限S0C，或者抑制放電以致計(jì)算出的SOC不會(huì)變得低于下限S0C，執(zhí)行充電/放電控制。
[0039]控制器10可能提供用于DC/DC轉(zhuǎn)換器3、逆變器4和電動(dòng)發(fā)電機(jī)5中的每一個(gè)，或者可能配置為由兩個(gè)或兩個(gè)以上控制裝置構(gòu)成的一個(gè)控制單元。
[0040]接著，將描述用于采用來(lái)自外部電源23的外部電力對(duì)電池I進(jìn)行充電的電池系統(tǒng)的外部充電系統(tǒng)。外部充電系統(tǒng)用來(lái)自外部電源23的外部電力對(duì)電池I進(jìn)行外部充電，并且使用溫度調(diào)節(jié)器執(zhí)行電池I的溫度調(diào)節(jié)。即使在充電/放電系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)和控制停止的狀態(tài)下，外部充電系統(tǒng)也獨(dú)立于充電/放電系統(tǒng)啟動(dòng)和控制。
[0041 ] 充電器20通過(guò)充電線(xiàn)PLl、NL1連接到電池I。充電線(xiàn)PLl連接到電池I的正極端子和系統(tǒng)主繼電器SMR-B之間的正極線(xiàn)路PL ο充電線(xiàn)NLI連接到電池I的負(fù)極端子和系統(tǒng)主繼電器SMR-G之間的負(fù)極線(xiàn)NL。
[0042]充電繼電器Rchl、Rch2分別設(shè)置在充電線(xiàn)PLl、NL1中。充電繼電器Rchl、Rch2在接通和關(guān)斷之間切換，以響應(yīng)來(lái)自充電控制裝置30的信號(hào)。
[0043]充電插頭22連接到入口 21。該充電插頭22是設(shè)置在從外部電源23延伸出的充電電纜中的連接器。采用充電插頭22連接到入口 21，外部電力可以通過(guò)充電器20從外部電源23提供到電池I。通過(guò)這種方式，可以使用外部電源23對(duì)電池I充電。當(dāng)從外部電源23提供交流功率時(shí)，充電器20將來(lái)自外部電源23的交流功率轉(zhuǎn)換為直流功率，并且將該直流功率提供給電池I。采用從外部電源23提供的電力對(duì)電池I進(jìn)行充電將被稱(chēng)為“外部充電”。
[0044]雖然在本實(shí)施例中是在充電插頭22連接到入口21的狀態(tài)下進(jìn)行外部充電的，但是本發(fā)明的外部充電系統(tǒng)不限于這種布置。更具體地，可能使用所謂的非接觸式充電系統(tǒng)將外部電源23的電力提供給電池I。在該非接觸式充電系統(tǒng)中，可以利用電磁感應(yīng)或共振現(xiàn)象，使得可以提供功率而無(wú)需電流通過(guò)電纜。該非接觸式充電系統(tǒng)可能適當(dāng)?shù)夭捎靡阎牟贾没蚪Y(jié)構(gòu)。
[0045]充電器20包括DC/DC轉(zhuǎn)換器20a。該DC/DC轉(zhuǎn)換器20a連接到電池加熱器40，并且可操作以升高從充電器20產(chǎn)生的直流功率的電壓，并且將產(chǎn)生的功率傳送到電池加熱器40。該電池加熱器40是用于升高電池I的溫度的加熱裝置，并且還是由外部電力驅(qū)動(dòng)的溫度調(diào)節(jié)器。
[0046]例如，可能將電能轉(zhuǎn)換為熱能的電加熱器用作電池加熱器40。電池加熱器40可能設(shè)置為與電池I直接接觸，或者可能間接設(shè)置有插入在電熱器40和電池I之間的部件或間隔。并且，兩個(gè)或兩個(gè)以上電加熱器可能構(gòu)成一個(gè)電池加熱器40。在這種情況下，加熱部分可能設(shè)置在電池I中的兩個(gè)或兩個(gè)以上位置。
[0047]充電器20執(zhí)行第一功率供應(yīng)以將外部電力提供給電池I，和第二功率供應(yīng)以通過(guò)DC/DC轉(zhuǎn)換器20a將外部電力提供給電池加熱器40。充電器20根據(jù)充電控制裝置30的控制信號(hào)運(yùn)行，并且可能同時(shí)執(zhí)行第一功率供應(yīng)和第二功率供應(yīng)。
[0048]開(kāi)關(guān)Rhl、Rh2設(shè)置在將DC/DC轉(zhuǎn)換器20a與電池加熱器40連接的電源線(xiàn)中。開(kāi)關(guān)Rhl、Rh2在充電控制裝置30的控制下在接通和關(guān)斷之間切換。當(dāng)開(kāi)關(guān)Rhl、Rh2接通時(shí)，DC/DC轉(zhuǎn)換器20a和電池加熱器40彼此連接。
[0049]圖2是用于說(shuō)明包括電池I的溫度調(diào)節(jié)的外部充電控制的示意圖。在圖2中，橫縱表示時(shí)間，縱軸表示電池I的S0C，通過(guò)溫度傳感器8分別檢測(cè)電池加熱器40的加熱器輸出和電池溫度。
[0050]在本實(shí)施例中，在兩個(gè)充電模式，即，第一充電模式和第二充電模式中選擇一個(gè)充電模式執(zhí)行外部充電。在第一充電模式中，執(zhí)行恒流(CC)充電，也就是說(shuō)，當(dāng)外部充電開(kāi)始時(shí)檢測(cè)到的電池I的初始SOC小于第一充電模式的閾值S0C_th時(shí)，電池I用設(shè)定的可允許的充電電流進(jìn)行充電。在第二充電模式中，執(zhí)行恒流恒壓(CCCV)充電，也就是說(shuō)，電池I用限制為小于第一充電模式的充電電流的值的充電電流進(jìn)行充電，以致電池I的電壓控制為等于或低于給定的值。
[0051 ] 例如，如圖2所示，當(dāng)電池I的初始SOC小于閾值S0C_th時(shí)，充電控制裝置30在時(shí)刻tl開(kāi)始用于外部電源23的最大功率相對(duì)應(yīng)的恒定充電電流進(jìn)行充電。電池I的SOC(電壓)隨時(shí)間上升，并且在時(shí)刻t2達(dá)到閾值S0C_th ο在這個(gè)時(shí)刻(t2)，充電控制裝置30切換到恒流恒壓充電(第二充電模式)，在該恒流恒壓充電中，充電電流限定為較小的值以致電池I的電壓控制為等于或低于給定的值。當(dāng)SOC在時(shí)刻t3達(dá)到上限SOC時(shí)，充電控制裝置30完成充電。
[0052]在恒流恒壓充電中，如上所述，提供上限電壓，并且在充電的過(guò)程中當(dāng)SOC達(dá)到閾值S0C_th時(shí)，限制充電電流。當(dāng)在SOC較高的狀態(tài)下執(zhí)行充電時(shí)，充電效率降低。因此，提供上限電壓，并且充電電流限制為較小的值，從而由于充電效率的降低而抑制溫度的上升和過(guò)電壓。當(dāng)在較低的溫度執(zhí)行充電時(shí)，電池阻力(內(nèi)阻)增大。因此，電壓依照產(chǎn)生的充電電流和內(nèi)阻而增大，可以從V=IR(R:內(nèi)阻)的關(guān)系的角度來(lái)理解。由于電壓變得過(guò)高并且電池的退化隨著充電電流的增大而加劇，因此在充電過(guò)程中當(dāng)電壓達(dá)到上限電壓時(shí)充電電流限制為較小的值，以影響恒流恒壓充電，從而可以抑制或阻止電池退化。
[0053]在圖2的例子中，在外部充電過(guò)程中設(shè)定的上限SOC等于或低于完全充電容量，并可能被設(shè)定為在電池I的充電/放電控制下允許的上限SOC O閾值S0C_th是做出從第一充電模式轉(zhuǎn)換到第二充電模式的閾值。當(dāng)在外部充電開(kāi)始時(shí)檢測(cè)到的初始SOC大于閾值S0C_th，可能在第二充電模式開(kāi)始充電，而無(wú)需通過(guò)第一充電模式。
[0054]在本實(shí)施例中，從外部電源23提供的外部電力的一部分用作升高電池I的溫度的升溫功率Pt，使得在充電過(guò)程中電池I的溫度在控制下可調(diào)節(jié)。如上所述，當(dāng)電池I的電池溫度較低時(shí)充電效率降低。因此，電池I被充電時(shí)，它的溫度被電池加熱器40升高，從而提高充電效率，并且縮短充電時(shí)間。
[0055]然而，存在對(duì)外部電源23的外部電力的上限功率(最大功率P)的限制。當(dāng)外部電力的一部分用作運(yùn)行電池加熱器40的電力時(shí)，由電池加熱器40消耗的升溫功率Pt變?yōu)椴豢梢杂糜陔姵豂的充電的功率。因此，當(dāng)升溫功率Pt太大時(shí)，由于充電效率較小，因而提供給電池I的充電功率減小，并且充電時(shí)間延長(zhǎng)。
[0056]也就是說(shuō)，充電時(shí)間根據(jù)電池I的電池溫度而變化，并且還根據(jù)提供給電池加熱器40的升溫功率Pt與外部電力的最大功率P的比率而變化。圖3展示了提供給電池加熱器40的升溫功率Pt與外部電力的最大功率P的比率和充電時(shí)間的關(guān)系，所述充電時(shí)間根據(jù)升溫功率Pt與最大功率P的比率而變化。
[0057]在圖3中，縱軸表示充電時(shí)間，橫軸表示升溫功率Pt與外部電力的最大功率P的比率。圖3展示了處于在外部充電開(kāi)始時(shí)測(cè)得的給定電池溫度下，當(dāng)升溫功率Pt與最大功率P的比率改變時(shí)充電時(shí)間的改變。在這個(gè)例子中，在充電過(guò)程中提供給電池加熱器40的升溫功率Pt在每個(gè)充電時(shí)間段都是恒定的。
[0058]如圖3所示，當(dāng)整個(gè)外部電力都用作充電功率時(shí)(升溫功率Pt=O)，充電時(shí)間等于A。隨著充電功率減少，并且充電功率所減少的電力的量用作升溫功率，充電時(shí)間被縮短。這是因?yàn)?，相比于電池I的溫度沒(méi)有上升的情況，充電效率隨著電池I的溫度的上升而增大。
[0059]因此，當(dāng)用作升溫功率Pt的電力相對(duì)于從外部電源23提供的最大功率P變化，從而提高升溫功率Pt與最大功率P的比率時(shí)，充電時(shí)間被逐步縮短，并且當(dāng)該比率變得等于特定比率α?xí)r到達(dá)最小值(充電時(shí)間B)。接著，當(dāng)增大升溫功率Pt以提供上面所指出的超過(guò)比率α的比率，相反地，當(dāng)上面所指出的比率增大到比率β，充電時(shí)間被延長(zhǎng)，并且變得等于充電時(shí)間A(在沒(méi)有溫度升高的情況下)。
[0060]當(dāng)外部電力中的用作充電功率的電力和用作升溫功率Pt的電力之間的比率變化時(shí)，充電時(shí)間也變化。當(dāng)用作升溫功率Pt的電力的量太大或太小時(shí)，充電時(shí)間被延長(zhǎng)。
[0061]在本實(shí)施例中，預(yù)先指定了當(dāng)充電時(shí)間最小化時(shí)，相對(duì)于最大功率P的與比率α相對(duì)應(yīng)的升溫功率Pt。換句話(huà)說(shuō)，當(dāng)提供給電池I的一部分外部電力用作升溫功率Pt時(shí)，預(yù)先指定了當(dāng)充電時(shí)間為最小化時(shí)的升溫功率Pt與最大功率P的比率。
[0062]圖4展示了為當(dāng)每個(gè)充電開(kāi)始時(shí)測(cè)得的電池I的電池溫度指定當(dāng)充電時(shí)間最小化時(shí)升溫功率Pt的比率α的映射的一個(gè)例子。
[0063]圖4所示的映射可能通過(guò)實(shí)驗(yàn)等預(yù)先設(shè)定，如圖3所示。由于充電時(shí)間取決于電池I的電池溫度，因此相對(duì)于最大功率P的升溫功率Pt還根據(jù)當(dāng)外部充電開(kāi)始時(shí)測(cè)得的電池溫度而變化。如在圖4的例子中，為電池I的每個(gè)電池溫度獲得在充電時(shí)間最小化時(shí)升溫功率與最大功率的比率。圖4的映射可能預(yù)先存儲(chǔ)在充電控制裝置30的存儲(chǔ)器30a中。
[0064]在如上所述的第一充電模式中，米用與在充電時(shí)間最小化時(shí)的升溫功率與最大功率的比率相對(duì)應(yīng)的升溫功率執(zhí)行用于電池I的溫度調(diào)節(jié)的控制。在本實(shí)施例中，當(dāng)初始SOC小于閾值S0C_th時(shí)，進(jìn)行恒流充電，如圖2所示。同時(shí)，當(dāng)電池溫度低于預(yù)定值，并且確定溫度需要變化時(shí)，在充電過(guò)程中外部電力的一部分用作升溫功率Pt，并且用剩余的外部電力對(duì)電池I進(jìn)行充電。
[0065]此外，如上所述，在圖3的例子中，根據(jù)在映射中指定的比率α計(jì)算出的升溫功率Pt在提供給電池加熱器40時(shí)保持恒定，在第一充電模式的充電過(guò)程中不會(huì)改變。也就是說(shuō)，采用與升溫功率Pt相對(duì)應(yīng)的恒定加熱器輸出升高電池I的溫度。
[0066]如圖2的中間圖所示，電池加熱器40用于升溫功率Pt相對(duì)應(yīng)的恒定加熱器輸出進(jìn)行加熱操作。如圖2的最下圖所示，根據(jù)電池加熱器40的加熱操作和電池I自身的充電操作，電池I的電池溫度隨時(shí)間增加。
[0067]在本實(shí)施例的溫度調(diào)節(jié)控制中，升溫功率Pt被控制為在外部充電的過(guò)程中的充電操作中的第一充電模式和第二充電模式之間不同。更具體地，在第二充電模式中用于升高電池I的溫度的升溫功率Pt被控制為大于在第一充電模式中用于升高電池I的溫度的升溫功率Pt。
[0068]圖5為表明在第一充電模式和第二充電模式中相對(duì)于外部電力的升溫功率Pt和充電功率之間的比率的示意圖。如圖5所示，在第二充電模式中，用小于第一充電模式的充電功率Pl(最大功率P —升溫功率Pt)的充電功率P2對(duì)電池I充電。這是因?yàn)樵诘诙潆娔Ｊ街袌?zhí)行使用充電功率P2的恒流恒壓充電，其中，如上所述，鑒于充電效率、過(guò)電壓等，充電電流被限制為較小的值。
[0069]也就是說(shuō)，在第一充電模式，整個(gè)最大功率P用于充電和溫度升高，使得充電功率Pl和升溫功率Pt之和變?yōu)榈扔谧畲蠊β蔖。另一方面，在第二充電模式中，用小于充電功率PI的充電功率P2進(jìn)行充電，因此，最大功率P和充電功率P2之間的差值可以作為剩余電力獲得。因此，在第二充電模式中，最大功率P和充電功率P2之間的差值事實(shí)上可能用作升溫功率。
[0070]因此，在第一充電模式中的升溫功率P和在第二充電模式中的升溫功率Pt可變化地控制，使得在第二充電模式中的升溫功率Pt設(shè)定為可以相對(duì)于外部電力的最大功率P使用的最大可用功率，或者設(shè)定為與在可以用作升溫功率的外部電力的范圍內(nèi)的電池加熱器40的最大輸出Ph相對(duì)應(yīng)的電力。米用這種布置，由于升溫功率大于與第一充電模式的比率α相對(duì)應(yīng)的升溫功率Pt，可以在第二充電模式中更大程度地升高電池溫度。因此，可以進(jìn)一步提高充電效率，并且可以進(jìn)一步縮短充電時(shí)間。
[0071]充電功率Ρ2可能被設(shè)定為基于與閾值S0C_th和上限SOC之間的差值SOC相對(duì)應(yīng)的電力的量，預(yù)先設(shè)定的固定值。在第二充電模式中，用給定的充電電流對(duì)電池I充電，該給定的充電電流限制為電池I的電壓不會(huì)超過(guò)上限電壓，如上所述。因此，可能預(yù)先根據(jù)限制的充電電流設(shè)定用與差值SOC相對(duì)應(yīng)的電量對(duì)電池I充電所需的充電功率P2。
[0072]在本實(shí)施例的外部充電控制下，在第一充電模式中與最大功率相對(duì)應(yīng)的充電功率Pl可根據(jù)升溫功率Pt變化地控制，而在第二充電模式中，用小于充電功率Pl的恒定充電功率P2進(jìn)行充電，同時(shí)充電電流限制為較小的值。
[0073]在第二充電模式中，充電功率P2可能設(shè)定為上限充電功率。也就是說(shuō)，在第二充電模式中，為了限制充電電流不引起過(guò)電壓，充電功率P2可能設(shè)定為上限充電功率，并且可能用等于或小于上限充電功率的電量對(duì)電池I充電。
[0074]圖6是說(shuō)明了本實(shí)施例的包括穩(wěn)定調(diào)節(jié)控制的外部充電控制的處理流程的示意圖。通過(guò)充電控制裝置30執(zhí)行圖6的過(guò)程。
[0075]當(dāng)充電插頭22連接到入口21(在步驟SlOl中的“是”)，由入口 21生成的充電插頭連接信號(hào)傳輸?shù)匠潆娍刂蒲b置30，使得充電控制裝置30開(kāi)始外部充電孔。
[0076]在外部充電控制開(kāi)始的時(shí)候，充電控制裝置30將充電繼電器Rchl、Rch2從關(guān)斷切換到接通，并且將充電器20連接到電池I。此時(shí)，充電控制裝置30從溫度傳感器8獲得當(dāng)充電開(kāi)始時(shí)測(cè)得的電池I的電池溫度T。并且，充電控制粧30從監(jiān)測(cè)單元6獲得監(jiān)測(cè)到的電池I的電壓值，并且在充電開(kāi)始時(shí)計(jì)算初始SOC(步驟S102)。
[0077]當(dāng)檢測(cè)到的電池溫度T高于溫度Tb(在步驟S103中的“否”)時(shí)，充電控制裝置30執(zhí)行正常外部充電，無(wú)需使用電池加熱器40升高電池I的溫度(步驟S124)。溫度Tb預(yù)先設(shè)定為電池I不需要被電池加熱器40加熱的溫度，并且，鑒于隨電池溫度變化的充電效率，可能通過(guò)實(shí)驗(yàn)等獲得。
[0078]當(dāng)電池溫度T小于溫度Tb(步驟S103中的“是”)時(shí)，充電控制裝置30判斷初始SOC是否小于閾值S0C_th (步驟S104 )。當(dāng)初始SOC小于閾值S0C_th時(shí)，充電控制裝置30判斷電池溫度T是否低于溫度Ts(步驟S105)。溫度Ta是提供用于判斷在第一充電模式中是否執(zhí)行溫度調(diào)節(jié)的溫度閾值，換句話(huà)說(shuō)，電池I的溫度是否需要升高。溫度Ta可能設(shè)定為比溫度Tb小的值。
[0079]當(dāng)在步驟S104中判斷初始SOC大于閾值S0C_th時(shí)，充電控制裝置30進(jìn)入步驟SI 15，開(kāi)始在第二充電模式中的充電控制，無(wú)需執(zhí)行在第一充電模式中的充電控制。
[0080]當(dāng)初始SOC小于閾值S0C_th，并且電池溫度T低于溫度Ta時(shí)，充電控制裝置30提供部分外部電力給電池加熱器40，從而在充電的過(guò)程中升高電池I的溫度，通常在第一充電模式中對(duì)電池I進(jìn)行充電。
[0081 ]最初，充電控制裝置30根據(jù)在步驟S102中檢測(cè)出的電池溫度T，使用圖4所示的映射(步驟S106)計(jì)算(指定)升溫功率Pt與最大功率P的比率α。充電控制裝置30根據(jù)最大功率P和計(jì)算出的比率α計(jì)算第一充電模式的充電功率Ρ1。也就是說(shuō)，充電控制裝置30將最大功率P和根據(jù)比率α計(jì)算出的升溫功率Pt之間的差值設(shè)定為充電功率Pl，并且開(kāi)始對(duì)電池I進(jìn)行充電(步驟S107)。并且，充電控制裝置30根據(jù)在步驟S106中計(jì)算出的比率α計(jì)算與最大功率P相對(duì)應(yīng)的升溫功率Pt，并且將計(jì)算出的升溫功率Pt計(jì)算為第一充電模式的升溫功率。充電控制裝置30開(kāi)始溫度升高控制以便將以這種方式設(shè)定的升溫功率傳送到電池加熱器40(步驟S108)。升溫功率Pt通過(guò)充電器20的DC/DC轉(zhuǎn)換器20a提供給電池加熱器40。步驟S107和S108可能按相同的時(shí)序串行執(zhí)行，或者以可以被認(rèn)為等于相同的時(shí)序的較短的時(shí)間串行執(zhí)行。
[0082]充電控制裝置30根據(jù)需要檢測(cè)電池I的電池溫度T和SOC(電壓)，同時(shí)升溫功率Pt作為外部電力的一部分提供給電池加熱器40，充電功率Pl作為外部電力的剩余部分提供給電池I用于充電。在涉及溫度升高的第一充電模式中的充電過(guò)程中，當(dāng)電池溫度T變得高于溫度Ta (步驟SI 09 )時(shí)，停止向電池加熱器40提供升溫功率Pt，從而停止電池溫度的升高，并且充電功率Pl被設(shè)定為最大功率P，使得電池I用最大功率P(步驟S111)充電。
[0083]在另一方面，在第一充電模式中，用于充電功率Pl相對(duì)于的充電電流進(jìn)行充電(步驟S110 )，直到電池I的SOC變得等于閾值S0C_th。當(dāng)電池I的SOC變得大于閾值S0C_th (在步驟SllO中的“是”)時(shí)，即使電池溫度T低于溫度Ta，充電控制裝置30仍完成在第一充電模式中的充電，并且切換到第二充電模式。類(lèi)似地，在步驟SI 12，在溫度升高停止(步驟SI 12中的“是”)之后，當(dāng)SOC變得大于閾值S0C_th，充電控制裝置30完成在第一充電模式中的充電，并且切換到第二充電模式。
[0084]當(dāng)在步驟S105中判斷電池溫度T高于溫度Ta時(shí)，在第一充電模式中的充電過(guò)程中不需要升高電池I的溫度。因此，充電控制裝置30將充電功率Pl設(shè)定為最大功率P，并且執(zhí)行用最大功率P對(duì)電池I進(jìn)行充電的控制(步驟S113)。當(dāng)電池I的SOC變得大于閾值S0C_th(步驟S114中的“是”)時(shí)，充電控制裝置30完成在第一充電模式中的充電，并且切換到第二充電模式。
[0085]接著，充電控制裝置30在步驟SI 15判斷電池溫度T是否低于溫度Tb。當(dāng)電池溫度T高于溫度Tb，判斷在第二充電模式中的充電過(guò)程中不需要使用電池加熱器40升高電池I的溫度，并且開(kāi)始在第二充電模式中的充電，無(wú)需升高電池I的溫度(步驟S122)。
[0086]在第二模式中開(kāi)始充電時(shí)，當(dāng)判斷電池溫度T低于溫度Tb時(shí)(步驟S115中的“是”)，充電控制裝置30判斷在第二充電模式中的充電過(guò)程中存在用電池加熱器40升高電池I的溫度的需要，并且控制系統(tǒng)從而將充電功率P2傳送到電池1(步驟S116)，還將高于在第一充電模式中的升溫功率Pt的升溫功率提供給電池加熱器40(步驟SI 17)。
[0087]在步驟S116中，用作為如上所述預(yù)先設(shè)定的固定值的充電功率P2開(kāi)始充電。并且，通過(guò)從最大功率P減去充電功率P2獲得的差值功率(P - P2)，或者電池加熱器40的最大輸出Ph，被設(shè)定為第二充電模式的升溫功率Pt，并將升溫功率Pt提供給電池加熱器40。
[0088]在涉及溫度升高的第二充電模式中的充電過(guò)程中，充電控制裝置30檢測(cè)電池I的電池溫度T和S0C。當(dāng)電池溫度T高于溫度Tb時(shí)(步驟S118)，充電控制裝置30停止將升溫功率Pt提供給電池加熱器40，以停止在第二充電模式中的電池I的溫度的升高，并且控制該系統(tǒng)從而用充電功率P2對(duì)電池I充電(步驟S120 )。
[0089]在涉及溫度升高的第二充電模式中的充電過(guò)程中，當(dāng)電池I的SOC變得等于上限SOC(步驟S119)時(shí)，即使電池溫度T低于溫度Tb，充電控制裝置30仍執(zhí)行充電終止操作以完成外部充電控制(步驟S129)。并且，在溫度升高停止并且電池I被控制為用充電功率P2充電之后，當(dāng)電池I的SOC變得等于上限S0C(S121)時(shí)，充電控制裝置30執(zhí)行充電終止操作以完成外部充電控制(步驟S129)。
[0090]當(dāng)在步驟S115中判斷電池溫度T高于溫度Tb時(shí)，由于在第二充電模式中的充電過(guò)程中不需要升高電池I的溫度，充電控制裝置30只執(zhí)行用充電功率P2對(duì)電池I充電的充電控制(步驟S122)。接著，當(dāng)電池I的SOC變得等于上限S0C(在步驟S123中的“是”)時(shí)，充電控制裝置30執(zhí)行充電終止操作以完成外部充電控制(步驟S129)。
[0091]當(dāng)在步驟S103中判斷電池溫度T高于溫度Tb時(shí)，確定同時(shí)在第一充電模式和第二充電模式中，換句話(huà)說(shuō)，對(duì)于整個(gè)外部充電控制，不需要升高電池I的溫度。在這種情況下，執(zhí)行沒(méi)有溫度升高的正常外部充電。當(dāng)初始SOC小于閾值S0C_th(在步驟S124中的“是”)時(shí)，充電控制裝置30將充電功率Pl設(shè)定為最大功率P，并且執(zhí)行用最大功率P對(duì)電池I充電的控制(步驟S125)。當(dāng)電池I的SOC變得大于閾值S0C_th(在步驟S126中的“是”)時(shí)，充電控制裝置30完成在第一充電模式的充電，并且切換到第二充電模式。
[0092]接著，充電控制裝置30開(kāi)始在第二充電模式中的充電，并且只執(zhí)行用作為固定值的充電功率P2對(duì)電池I進(jìn)行充電的充電控制(步驟S127)。當(dāng)電池I的SOC變得等于上限SOC(步驟S128中的“是”)，充電控制粧30執(zhí)行充電終止操作以完成外部充電控制(步驟S129)。當(dāng)在步驟S124判斷初始SOC大于閾值S0C_th時(shí)，充電控制裝置30控制該系統(tǒng)，從而在第二充電模式中開(kāi)始外部充電(步驟S127)。
[0093]在步驟S129的充電終止操作中，計(jì)算出充電終止時(shí)的電池I的SOC(終止S0C)，從而計(jì)算出完全充電容量，并且充電繼電器Rchl、Rch2從接通切換到關(guān)斷，從而從電池I上斷開(kāi)充電器20的連接?？赡苁褂贸跏糞OC和終止S0C，以及在第一充電模式和/或第二充電模式中提供給電池I的充電電流的積分值，計(jì)算出完全充電容量。
[0094]在上面的描述中，已經(jīng)以即時(shí)充電為例，描述了本實(shí)施例的涉及溫度調(diào)節(jié)控制的外部充電控制，該即時(shí)充電在通過(guò)將從外部電源23延伸出的充電插頭22連接到入口 21觸發(fā)時(shí)開(kāi)始。然而，本發(fā)明不限于這種充電類(lèi)型。
[0095]本發(fā)明可能應(yīng)用于定時(shí)充電，其中，在預(yù)定充電開(kāi)始時(shí)刻開(kāi)始充電。例如，當(dāng)推動(dòng)定時(shí)充電開(kāi)關(guān)(未圖示)時(shí)，允許用戶(hù)設(shè)定充電開(kāi)始時(shí)刻和/或充電結(jié)束時(shí)刻，并且，當(dāng)設(shè)定的充電開(kāi)始時(shí)刻到來(lái)時(shí)開(kāi)始充電，或者當(dāng)根據(jù)設(shè)定的充電結(jié)束時(shí)刻和當(dāng)前時(shí)刻計(jì)算出的充電開(kāi)始時(shí)刻到來(lái)時(shí)開(kāi)始充電。在圖6的例子中，可能在步驟SlOl之前判斷當(dāng)前時(shí)刻是否是充電開(kāi)始時(shí)刻，并且當(dāng)當(dāng)前時(shí)刻時(shí)充電開(kāi)始時(shí)刻時(shí)可能開(kāi)始外部充電。在外部充電控制的過(guò)程中當(dāng)充電結(jié)束時(shí)刻到來(lái)時(shí)，該系統(tǒng)還可能被迫完成外部充電。
[0096]根據(jù)本實(shí)施例，為每個(gè)當(dāng)充電開(kāi)始時(shí)測(cè)量出的電池I的電池溫度指定充電時(shí)間最小化的比率α，并且用相對(duì)于最大功率P的最佳升溫功率Pt執(zhí)行充電過(guò)程中的溫度調(diào)節(jié)。因此可以在短時(shí)間內(nèi)對(duì)電池I充電，同時(shí)升高電池I的溫度。
[0097]如圖3和4所示的最大功率P和升溫功率Pt之間的比率α根據(jù)最大功率P而變化。這是因?yàn)榭梢杂米魃郎毓β蔖t的電量，換言之，可以用作充電功率的電力的量，根據(jù)最大功率P而變化。因此，對(duì)于外部電源23的每個(gè)充電規(guī)格(最大功率、最大輸出電壓、最大輸出電流)，如圖4所示的映射可能存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器30a中。
[0098]在這種情況下，如以下將描述的圖8所示的變形例，在步驟SI111中，充電控制裝置30執(zhí)行操作以檢查最大功率P。接著，在圖6的步驟S106，充電控制裝置30從存儲(chǔ)器30a中檢索與最大功率P相對(duì)應(yīng)的映射，并且根據(jù)在步驟S102中獲得的電池溫度計(jì)算比率α。
[0099]圖7展示了在本實(shí)施例的外部充電控制中的第一充電模式中的充電過(guò)程中的升溫功率Pt的計(jì)算方法的變形例。
[0100]在第一充電模式和第二充電模式中執(zhí)行本實(shí)施例的外部充電。當(dāng)?shù)谝怀潆娔Ｊ降某潆姽β蔖I被減小時(shí)，在第一充電模式中的充電時(shí)間被延長(zhǎng)，并且總的充電時(shí)間被延長(zhǎng)。在本實(shí)施例中，具體地，采用設(shè)定為大于第二充電模式的充電功率Ρ2的第一充電模式的充電功率Pl進(jìn)行充電。因此，當(dāng)由于外部電力的一部作為升溫功率Pt而減小充電功率Pl時(shí)，充電時(shí)間被延長(zhǎng)。因此，為了抑制充電時(shí)間的延長(zhǎng)，第二充電模式的充電功率Ρ2可能被設(shè)定為至少在第一充電模式中要確保的充電功率。
[0101]與此同時(shí)，外部電源23的最大功率P根據(jù)外部電源23的輸出規(guī)格而變化。在商用電源的情況下，例如，在日本，標(biāo)準(zhǔn)輸出電壓為100V和200V，在國(guó)外，標(biāo)準(zhǔn)輸出電壓包括等于或大于200V的電壓。因此，根據(jù)外部電力的最大功率P，通過(guò)從最大功率P中減去基于圖4所示的映射的升溫功率Pt獲得的電力可能小于第二充電模式的充電功率Ρ2，并且可能不能確保至少在第一充電模式中要確保的充電功率Ρ2。
[0102]因此，當(dāng)根據(jù)基于映射的比率α計(jì)算出的升溫功率被設(shè)定為第一充電模式的升溫功率Pt時(shí)，基于比率α計(jì)算出的升溫功率和最大功率P之間的差值可能設(shè)定為充電功率Pl。當(dāng)設(shè)定的充電功率PI小于作為固定值的充電功率Ρ2時(shí)，第一充電模式的升溫功率Pt被重新改變和設(shè)定使得充電功率Pl變得大于充電功率Ρ2。
[0103]也就是說(shuō)，當(dāng)不能確保至少在第一充電模式中要確保的外部電力的最大功率P中的充電功率PI (=充電功率Ρ2 )時(shí)，用給予充電的比溫度升高更高的優(yōu)先級(jí)設(shè)定(改變)在第一充電模式中的充電過(guò)程中的升溫功率Pt。
[0104]更具體地，將通過(guò)從外部電力的最大功率P中減去充電功率Ρ2獲得的差值功率與根據(jù)基于圖4所示的映射的比率α計(jì)算出的升溫功率Pt進(jìn)行比較，使用差值功率和計(jì)算出的升溫功率Pt中的較小的一個(gè)在第一充電模式中執(zhí)行使用電池加熱器40的溫度調(diào)節(jié)。采用這種布置，可以抑制在第一充電模式中的充電時(shí)間的延長(zhǎng)。
[0105]當(dāng)充電時(shí)間最短時(shí)，與基于圖4所示的映射的比率α相對(duì)應(yīng)的升溫功率為相對(duì)于外部電力的最大功率P的升溫功率。因此，當(dāng)用小于與α相對(duì)應(yīng)的升溫功率的差值功率(Ρ-Ρ2)執(zhí)行溫度調(diào)節(jié)控制時(shí)，在第一充電模式中的充電時(shí)間變得比最短的充電時(shí)間更長(zhǎng)。然而，當(dāng)充電功率較小時(shí)，即使在電池I的溫度升高時(shí)，充電時(shí)間也不會(huì)縮短。因此，通過(guò)在給予充電比溫度升高更高的優(yōu)先級(jí)的第一充電模式中的充電過(guò)程中的溫度調(diào)節(jié)控制，充電時(shí)間變得比基于使用與根據(jù)映射的比率α相對(duì)應(yīng)的升溫功率進(jìn)行溫度升高的最短充電時(shí)間更長(zhǎng)。然而，由于抑制了在第一充電模式中的充電時(shí)間的延長(zhǎng)，因此更早做出從第一充電模式到第二充電模式的轉(zhuǎn)換，相比不能確保需要的最小充電功率Ρ2的情況，可以縮短充電時(shí)間。
[0106]如圖7所示，在執(zhí)行圖6所示的步驟S107后，充電控制裝置30根據(jù)在步驟S106中計(jì)算出的比率α和外部電力的最大功率P，計(jì)算出在第一充電模式中使用的升溫功率Pt
(51101)0
[0107]當(dāng)充電控制裝置30將根據(jù)比率α計(jì)算出的升溫功率Pt設(shè)定為在第一充電模式中使用的升溫功率，可以判斷根據(jù)比率α計(jì)算出的升溫功率Pt是否大于差值功率(P - Ρ2)
(51102)。當(dāng)升溫功率Pt大于差值功率時(shí)，在第一充電模式中使用的充電功率Pl被設(shè)定為最大功率P和根據(jù)比率α計(jì)算出的升溫功率Pt之間的差值，并且根據(jù)比率α計(jì)算出的升溫功率Pt被設(shè)定為升溫功率。接著，設(shè)定的升溫功率被提供給電池加熱器40，從而開(kāi)始升高電池I的溫度(S1103)。
[0108]當(dāng)升溫功率Pt小于差值功率，并且差值功率(P- Ρ2)大于0(步驟S1104中的“是”)時(shí)，換言之，當(dāng)最大功率P和根據(jù)比率α計(jì)算出的升溫功率Pt直接的差值被設(shè)定為充電功率Pl，并且設(shè)定的充電功率Pl小于作為固定值的充電功率Ρ2時(shí)，在第一充電模式中使用的升溫功率Pt被設(shè)定為差值功率(P - Ρ2)使得升溫功率Pl變得大于充電功率Ρ2。充電控制裝置30開(kāi)始提供不同于根據(jù)比率α計(jì)算出的升溫功率Pt到電池加熱器40，從而開(kāi)始升高電池I的溫度(S1105)。當(dāng)在步驟S1104中判斷差值功率(P - Ρ2)小于O時(shí)，充電控制裝置30確定在外部電力的最大功率P中沒(méi)有可以用作升溫功率Pt的電力，并且進(jìn)入到步驟S124，以控制系統(tǒng)執(zhí)行沒(méi)有溫度升高的正常外部充電。
[0109]圖8展示了將根據(jù)外部電力的最大功率抑制溫度調(diào)節(jié)控制的處理流程加入到本實(shí)施例的外部充電控制的處理流程中的變形例的示意圖。
[0110]如上面關(guān)于圖7的變形例(外部電力的最大功率P較低)所解釋的，充電功率隨著最大功率P的減少而減少，并且即使當(dāng)電池I的溫度升高時(shí)，充電時(shí)間也不會(huì)縮短。因此，在圖8所示的變形例中，預(yù)先判斷最大功率P是否可以在第一充電模式中的充電過(guò)程中確實(shí)提供所需的充電功率Ρ2，并且當(dāng)可以確保所需的充電功率Ρ2時(shí)，執(zhí)行涉及電池I的溫度調(diào)節(jié)的外部充電控制。
[0111]如圖8所示，當(dāng)在步驟S103中確定電池I的電池溫度T低于溫度Tb，并且需要升高電池I的溫度時(shí)，當(dāng)外部充電控制開(kāi)始時(shí)，充電控制裝置30通過(guò)入口 21和充電插頭22從外部電源23獲得有關(guān)最大功率(或最大輸出電壓、最大輸出電流)的充電規(guī)格信息(步驟S1111)。當(dāng)獲得的最大功率P小于預(yù)定功率(在步驟SI 112中的“否”)時(shí)，充電控制裝置30進(jìn)入步驟S124，并且控制該系統(tǒng)從而執(zhí)行沒(méi)有溫度升高的正常外部充電。當(dāng)最大功率P大于預(yù)定功率(在步驟S1112中的“是”)時(shí)，充電控制裝置30進(jìn)入步驟S104以執(zhí)行在第一充電模式中的充電和/或在第二充電模式中的充電，同時(shí)升高電池I的溫度。
[0112]在第二充電模式中預(yù)先設(shè)定的充電功率P2，或者大于充電功率P2的任何功率可能設(shè)定為在步驟S1112中使用的預(yù)定功率。例如，由于在第一充電模式中用大于第二充電模式的充電功率P2進(jìn)行充電，大于充電功率P2的電力可能被設(shè)定為最大功率P的閾值，基于該閾值可以判斷電池I的溫度是否要升高，因此，可以早做出從第一充電模式到第二充電模式的轉(zhuǎn)換，如上所述。
[0113]雖然在如上所述的實(shí)施例中，在第一充電模式和第二充電模式的兩個(gè)階段進(jìn)行充電，但本發(fā)明不限于這種布置。例如，在充電期間(即，直到SOC增大到上限S0C)，系統(tǒng)可能被控制處于三個(gè)或三個(gè)以上不同充電模式中，或者只處于一個(gè)充電模式中。這這種情況下，為每個(gè)當(dāng)充電開(kāi)始時(shí)測(cè)得的電池I的電池溫度預(yù)先指定充電時(shí)間最小化的比率α，因此可以用相對(duì)于最大功率P的最佳升溫功率Pt執(zhí)行充電過(guò)程中的溫度調(diào)節(jié)控制，并且可以在短時(shí)間內(nèi)完成充電，同時(shí)升高電池的溫度。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.車(chē)輛的蓄電系統(tǒng)，該蓄電系統(tǒng)包括: 電池，其配置為向電動(dòng)機(jī)供應(yīng)電力用于所述車(chē)輛的行駛，且所述電池配置為用從外部電源供應(yīng)的外部電力進(jìn)行充電； 溫度傳感器，其配置為檢測(cè)所述電池的溫度； 電池加熱器，其配置為升高所述電池的溫度； 充電器，其配置為可與所述外部電源連接，并且將所述外部電力分別傳遞至所述電池和所述電池加熱器；以及控制器，其配置為: 執(zhí)行充電控制，所述充電控制是用所述外部電力對(duì)所電池進(jìn)行充電的控制； 存儲(chǔ)一映射，所述映射為所述電池的每一溫度指定了一比率，該比率是當(dāng)充電時(shí)間為最小化時(shí)、供應(yīng)至所述電池加熱器的升溫功率與所述外部電力的最大功率之比； 使用所述映射，從當(dāng)充電開(kāi)始時(shí)測(cè)得的所述電池的溫度計(jì)算所述比率； 使用與計(jì)算出的所述比率相對(duì)應(yīng)的所述升溫功率，在充電期間執(zhí)行溫度調(diào)節(jié)控制，所述溫度調(diào)節(jié)控制是在充電期間將所述外部電力的一部分供應(yīng)至所述電池加熱器、以升高所述電池的溫度的控制。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄電系統(tǒng)，其中，所述控制器配置為: 在第一充電模式和第二充電模式中執(zhí)行所述充電控制和所述溫度調(diào)節(jié)控制，所述第一充電模式是下述模式:其中以第一充電功率對(duì)所述電池進(jìn)行充電、直到所述電池的電量變得等于第一電量，且向所述電池加熱器供應(yīng)第一升溫功率;所述第二充電模式是下述模式:其中在所述電池的電量達(dá)到所述第一電量之后，以作為固定值的第二充電功率對(duì)所述電池進(jìn)行充電，且向所述電池加熱器供應(yīng)第二升溫功率， 當(dāng)基于所述映射計(jì)算出的所述升溫功率作為所述第一升溫功率時(shí)，將基于所述映射計(jì)算出的所述升溫功率與所述最大功率之間的差值設(shè)定為所述第一充電功率，并且 當(dāng)設(shè)定的所述第一充電功率小于所述第二充電功率時(shí)，重新設(shè)定所述第一升溫功率，以使得所述第一充電功率變得大于所述第二充電功率。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的蓄電系統(tǒng)，其中，所述控制器配置為: 將所述最大功率和所述第二充電功率之間的差值與基于所述映射計(jì)算出的所述升溫功率進(jìn)行比較， 使用所述差值和基于所述映射計(jì)算出的所述升溫功率中較小的一個(gè)來(lái)設(shè)定所述第一升溫功率，并且 將所述最大功率和所設(shè)定的所述第一升溫功率之間的差值設(shè)定為所述第一充電功率。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄電系統(tǒng)，其中， 所述控制器配置為在第一充電模式和第二充電模式中執(zhí)行所述充電控制和所述溫度調(diào)節(jié)控制，所述第一充電模式是下述模式:其中將所述外部電源的所述最大功率與基于所述映射計(jì)算出的所述升溫功率之間的差值設(shè)定為第一充電功率，且以所述第一充電功率對(duì)所述電池進(jìn)行充電、直到所述電池的電量變得等于第一電量，同時(shí)將基于所述映射計(jì)算出的所述升溫功率供應(yīng)至所述電池加熱器;所述第二充電模式是下述模式:其中在所述電池的電量達(dá)到所述第一電量后，以小于所述第一充電功率的第二充電功率對(duì)所述電池進(jìn)行充電，且將所述最大功率與所述第二充電功率之間的差值，或與所述電池加熱器的最大輸出相對(duì)應(yīng)的電力，供應(yīng)至所述電池加熱器供應(yīng)。
【文檔編號(hào)】H01M10/63GK106029432SQ201580006838
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2015年2月18日
【發(fā)明人】村田崇
【申請(qǐng)人】豐田自動(dòng)車(chē)株式會(huì)社