車輛充電控制裝置的制造方法
【專利摘要】一種車輛充電控制裝置(1)，包括充電單元(31)和校正單元(33)。充電單元被配置成通過以下來執行用于抑制電池的劣化的充電操作：對電池進行充電，直到電池的接受電流小于預定電流值的充電結束階段為止，所述電池安裝在車輛上。校正單元被配置成基于接受電流的行為來校正電池的充電率。另外，校正單元被配置成基于充電結束階段中的行為與所述充電操作同步地校正充電率。
【專利說明】
車輛充電控制裝置
技術領域
[0001]本發明涉及對安裝在車輛上的電池的充電率進行校正的車輛充電控制裝置。
【背景技術】
[0002]已知校正電池的剩余容量的多種方法，包括使用從電池供給的電流的累積值的方法等(例如，日本專利申請公開第5-87896號(JP-5-87896A))。
[0003]然而，根據基于電池的接受電流的行為來校正電池的充電率(利用接受電流進行校正)的方法，需要使電池的充電狀態在一定時間內保持穩定。因此，當無計劃地做出利用接受電流的校正時，例如可能會對電池的充電狀態相對急劇波動的控制操作(例如用于控制通過交流發電機等產生的電壓的充電控制)進行不必要地限制。

【發明內容】

[0004]本發明提供了可以在適當時刻利用接受電流進行校正的車輛充電控制裝置。
[0005]根據本發明的一個方面的車輛充電控制裝置包括充電單元和校正單元。充電單元被配置成通過以下來執行用于抑制電池的劣化的充電操作:對電池進行充電，直到電池的接受電流小于預定電流值的充電結束階段為止，所述電池安裝在車輛上。校正單元被配置成基于接受電流的行為來校正電池的充電率。另外，校正單元被配置成基于充電結束階段中的行為與充電操作同步地來校正充電率。
[0006]根據本發明的一個方面，可以在適當時刻利用接受電流進行校正。
【附圖說明】
[0007]下面將參照附圖來描述本發明的示例性實施方式的特征、優點以及技術和工業意義，在附圖中，相同的附圖標記表示相同的元件，并且其中:
[0008]圖1是示出本發明的實施方式的車輛充電控制裝置的框圖；
[0009]圖2是不出利用接受電流的不例性校正的時序圖；
[0010]圖3是示出校正充電率的示例性方法的時序圖；以及[0011 ]圖4是示出校正充電率的示例性方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0012]圖1是示出本發明的實施方式的控制裝置I的框圖。控制裝置I是安裝在車輛100上的示例性車輛充電控制裝置，并且是對安裝在車輛100上的電池11的充電進行控制的裝置。控制裝置I例如是電子控制單元(ECU)。
[0013]車輛100配備有充電控制系統101。充電控制系統101配備有例如電池11、點火開關
21、電流測量單元22、溫度測量單元23、電壓測量單元24、交流發電機25和控制裝置I。
[0014]電池11是可以向安裝在車輛100中的負載(例如，電流測量單元22、控制裝置1、電力負載(未示出)等)提供電力的示例性二次電池。盡管電池11通過例如由交流發電機25產生電力來充電，但也可以由除了交流發電機25以外的發電裝置(例如，提供馬達等的再生電力的逆變器)來充電。交流發電機25例如是作為車輛100的移動電源的、與引擎26的旋轉同步產生電力的發電機。鉛電池可以作為電池11的具體示例。
[0015]點火開關21向控制裝置I輸出指示點火開關21的斷開狀態或接通狀態的點火信號。
[0016]電流測量單元22是測量流過電池11的電流(電池電流)的示例性裝置。電流測量單元22例如是檢測流至電池11的充電電流或從電池11流出的放電電流的電流傳感器。
[0017]溫度測量單元23是測量電池11本身的溫度或電池11周圍的溫度(電池溫度)的示例性裝置。溫度測量單元23例如是檢測電池溫度的溫度傳感器。
[0018]電壓測量單元24是測量電池11的電壓(電池電壓)的示例性裝置。電壓測量單元24例如是檢測電池電壓的電壓傳感器。
[0019]控制裝置I例如是具有充電控制單元31、充電率計算單元32和充電率校正單元33的電子裝置。在控制裝置I中，各個單元例如充電控制單元31等(包括后面描述的劣化確定單元41等)例如由配備有中央處理單元(CPU)的微型計算機來實現。
[0020]充電控制單元31是執行下述充電操作的示例性充電單元，所述充電操作用于通過對電池11進行充電直到電池11的接受電流I小于預定電流值Ith的充電結束階段為止來抑制電池11的劣化。這種充電操作在下文將被稱為刷新充電。此外，接受電流I是流至電池11的充電電流。
[0021]刷新充電是在具有恒定小電流和恒定高電壓的充電條件下通過相對長的充電時間(例如，30分鐘或更多)將電池充電至相對高的充電率(例如，S0C = 95%或更多)。
[0022]附帶地，表示電池的充電率的充電狀態(SOC)例如是被定義(剩余容量(Ah)/完全充電容量(Ah))X100(%))的值。
[0023]可以通過執行刷新充電來抑制電池11變得劣化。例如，在鉛電池的情況下，由于硫酸鹽化作用使硫酸鉛晶體在電池11的正極板和負極板上沉積，電池11的絕對容量減小，因此電池11進一步劣化。然而，可以通過執行刷新充電來分解和移除硫酸鉛晶體。因此，可以抑制電池11由于硫酸鹽化作用而進一步劣化。
[0024]充電率計算單元32是計算電池11的充電率的示例性計算單元。充電率計算單元32計算例如電池11的S0C。
[0025]充電率校正單元33是基于電池11的接受電流I的行為來對由充電率計算單元32計算的電池11的充電率進行校正的示例性校正單元。充電率校正單元33根據例如關于電池11的已知充電接受特性、基于由電流測量單元22測量的接受電流I的行為(隨時間的變化)來校正電池11的SOC。充電接受特性是指示接受電流I與SOC之間的關系的特性。充電率校正單元33利用例如表示關于電池11的預先測量的充電接受特性的數據。
[0026]圖2是基于電池11的接受電流I的行為來校正電池11的S0C(利用接受電流I進行校正)的示例性方法的時序圖。圖2示出了對電池11進行充電直到接受電流I小于預定電流值Ith的充電結束階段為止的過程。電池11在充電結束階段中的狀態是完全充電狀態之前的基本上完全充電狀態(例如，S0C = 90%或更多)。
[0027]例如，當電池11在具有恒定小電流和恒定高電壓的充電條件下通過相對長的充電時間進行充電并且然后達到基本上完全充電狀態時，接受電流I的電流值迅速減小，并且在時刻til處以及在時刻til之后的接受電流I減小至低于預定電流值Ith。然后，在時刻til處以及在時刻111之后，當在相同充電條件下繼續對電池11進行充電時，接受電流I的電流值的變化率變得等于或小于預定的下降率，并且SOC的變化率變得等于或小于預定的上升率。
[0028]電池11具有以下充電接受特性:在從接受電流I減小至低于電流值Ith (例如3A)的時刻111起經過恒定時間Tth(例如2分鐘)時的時刻112處，SOC等于常數SI (例如95 % )。
[0029]因此，充電率校正單元33在具有恒定小電流和恒定高電壓的充電條件下通過相對長的充電時間對電池11進行充電，并且在從接受電流I減小至低于電流值I th起經過恒定時間Tth時進行利用常數SI替換SOC的電流值的校正。在圖2的情況下，充電率校正單元33進行以下校正:在時刻tl2處將SOC重新設置成從時刻tl2處的校正前SOC偏移了偏移量a的校正后S0C(=常數SI)。
[0030]以此方式，充電率校正單元33可以通過利用接受電流I進行校正來以高準確度校正電池11的充電率。然后，在利用接受電流I進行校正之后，充電率校正單元33還可以通過以下來以高準確度校正在時刻tl2處以及在時刻tl2之后的充電率:針對通過利用接受電流I的校正所獲得的校正后SOC繼續進行另一校正，例如對電池11的充電/放電電流的積分等。
[0031]此外，充電率校正單元33可以通過以下來在適當的時刻利用接受電流I進行校正:基于充電結束階段中接受電流I的行為與刷新充電同步地校正電池11的充電率。這是因為:通過用于抑制電池11的劣化的刷新充電，電池11的狀態可以轉移至用于利用接受電流I進行校正所需的基本上完全充電狀態。
[0032]因此，通過使利用接受電流I的校正與刷新充電同步來獲得例如以下效果:使得確保對電池的充電狀態相對急劇波動執行的控制操作的機會與提高校正電池的充電率的準確度彼此協調。例如，可以防止使電池的充電狀態相對急劇波動的控制操作被限制(還被禁止)僅用于利用接受電流I的校正。此外，可以例如在電池的劣化的很大進展之前利用接受電流I進行校正，因此可以準確且連續地校正電池的充電率。
[0033]附帶地，例如用于控制由交流發電機產生電壓的充電控制、停止和起動控制(S&S控制)等可以作為對電池的充電狀態相對急劇波動的控制操作。S&S控制是在滿足預定停止條件時使引擎暫時停止并且在滿足預定起動條件時使引擎重新起動的控制。
[0034]在圖1中，控制裝置I具有例如劣化確定單元41。劣化確定單元41是確定電池11的劣化程度的示例性確定單元。劣化確定單元41基于可評價指數來確定電池11的劣化程度。
[0035]例如，安裝在車輛100上的引擎26的怠速停止的次數的累計值、引擎26的怠速停止時間的累計值、電池11的放電量的累計值、電池11的電壓的下降量等可以作為這樣的指數。
[0036]當由劣化確定單元41確定的劣化程度達到預定閾值th時，充電控制單元31執行刷新充電。當執行刷新充電時，電池11的劣化程度被初始化。當劣化程度達到預定閾值th時，執行刷新充電。因此，充電率校正單元33可以與劣化程度達到預定閾值th同步地進行利用接受電流I的校正。因此，可以在與電池11的劣化的進展程度對應的期望時刻處利用接受電流I進行校正，其中，最近的刷新充電的時刻被視為起始點。
[0037]圖3是示出校正電池11的充電率的示例性方法的時序圖。時段tl至t2、t3至t4以及t5至t6中的每一個是點火開關21接通的時段。時段t2至t3以及t4至t5中的每一個是點火開關21斷開的時段。B和B’表示利用接受電流I的校正。當在時段tl至t2中的時刻t7處執行刷新充電時進行校正B。當在時段t5至t6中的時刻t8處執行刷新充電時進行校正B’。
[0038]充電率校正單元33基于例如下述校正值Δ來校正電池11的充電率，該校正值Δ是基于在充電結束階段中接受電流I的行為與刷新充電同步地計算的。例如，在圖3的情況下，在時刻t7處計算校正值△，并且在時刻t8處重新計算校正值△。在校正值△是在劣化程度達到閾值th之前計算的情況下，充電控制單元31不執行刷新充電。例如，如果在點火開關21接通的時段t3至t4中劣化程度未達到閾值th，則不執行刷新充電，因此，也不進行利用接受電流I的校正。因此，可以防止不必要地進行利用接受電流I的校正。
[0039]如果由于校正值△是在劣化程度達到閾值th之前計算的而未執行刷新充電，則充電率校正單元33基于與在最近時間之前執行的已經與刷新充電同步地計算的校正值Δ來對由充電率計算單元32獲得的當前充電率進行校正。例如，充電率校正單元33基于在時刻t7處計算的校正值△來對從時刻t7至隨后計算校正值△的時刻t8的時段中的充電率進行校正。因此，即使由于不執行刷新充電而未計算校正值△，也可以基于已經計算的校正值Δ來以高準確度繼續校正充電率。
[0040]校正值△是根據例如充電率的第一計算值α?與充電率的第二計算值α2之間的差值D而確定的值，其中，第一計算值α?是基于在充電結束階段中接受電流I的行為與刷新充電同步地計算的，第二計算值α2是在計算第一計算值α?的大約相同時間處基于電池11的電壓而計算的。即，第二計算值α2是基于充電結束階段中電池11的電壓、基于電池11的電壓與充電率之間的關系的規則而計算的充電率。校正值A可以例如是等于差值D的值或者是通過將差值D乘以預定比例常數而得到的值。
[0041 ]因此，充電率校正單元33可以做出如下校正:例如，將電池11的當前充電率重新設置成通過將校正值A加至由充電率計算單元32計算的充電率或者從由充電率計算單元32計算的充電率減去校正值A而得到的值。
[0042]充電率校正單元33基于校正值Δ來對由充電率計算單元32根據例如下述方法計算的充電率進行校正，該方法不同于基于充電結束階段中接受電流I的行為與刷新充電同步地計算充電率的方法。
[0043]基于電池的充電/放電量的累計值來計算充電率的方法可以作為計算充電率的不同方法的具體示例。替選地，可以提到基于在車輛的點火開關斷開的狀態下的電池電壓以及在點火開關接通的狀態下的電池的充電/放電量的累計值來計算充電率的方法。
[0044]充電率計算單元32基于在點火開關21斷開狀態下的電池11的電壓、基于例如電池11的電壓與充電率之間的關系的規則來計算電池11的充電率β。圖3中的A表示根據電池電壓計算充電率β。然后，充電率校正單元33通過以下來校正充電率β:將由電流測量單元22測量的電池電流的累計值(Ah)加至例如與由充電率計算單元32計算的充電率β對應的剩余容量(Ah)或者從例如與由充電率計算單元32計算的充電率β對應的剩余容量(Ah)減去由電流測量單元22測量的電池電流的累積值(Ah)。圖3中的C表示通過對電池電流積分來校正充電率β。此外，充電率校正單元33基于利用接受電流I的校正B來校正充電率β。
[0045]即使例如在點火開關21斷開的狀態下電流測量單元22無法對電流進行積分，也可以通過以此方式組合多個校正方法來在長時間內以高準確度繼續校正電池11的充電率。
[0046]在圖1中，控制裝置I可以具有更換檢測單元42，該更換檢測單元42基于例如能夠檢測電池11的拆卸和安裝的信號來檢測電池11的更換。更換檢測單元42是檢測電池11的更換的示例性檢測單元。更換檢測單元42通過例如檢測電池11的內阻的變化來檢測電池11的更換。
[0047]充電率校正單元33基于接受電流I的行為與由更換檢測單元42檢測到電池11的更換的檢測時刻同步地校正當前充電率。例如，充電率校正單元33基于接受電流I的行為來校正電池11的充電率，直到從電池11安裝至車輛100的時刻起經過預定時間為止。當電池11被更換時，更換的電池11趨于被完全充電。因此，通過使利用接受電流I的校正與電池11的更換同步，可以在適當時刻做出利用接受電流I的校正，即使將該時刻有意調整成用于對電池11進行基本上完全充電的刷新充電的時刻。從而，可以高效且準確地校正充電率。
[0048]控制裝置I可以具有例如初始化檢測單元43。初始化檢測單元43是檢測充電率的校正的初始化的示例性檢測單元。初始化檢測單元43檢測例如電池11的校正值已經被重新設置。
[0049]充電率校正單元33基于接受電流I的行為與由初始化檢測單元43檢測到充電率的校正的初始化的檢測時刻同步地校正當前充電率。例如，充電率校正單元33基于接受電流I的行為來校正電池11的充電率，直到從電池的充電率的校正被初始化的時刻起經過預定時間為止。當充電率的校正被初始化時，電池11趨于被完全充電。因此，通過使利用接受電流I的校正與充電率的校正的初始化同步，可以在適當時刻進行利用接受電流I的校正，即使將該時刻有意調整成用于對電池11進行基本上完全充電的刷新充電的時刻。從而，可以高效且準確地校正充電率。
[0050]控制裝置I可以具有控制切換單元51。控制切換單元51可以在由于從低容量充電造成的偏振的影響而無法利用接受電流I進行校正的情況下(例如在需要計算校正值A時)限制使用充電率的控制(例如充電控制、S&S控制等)。由于這個限制，可以防止使用不準確的充電率。因此，可以防止電池11的過放電、引擎26的起動故障和電池11的進一步的劣化。[0051 ]圖4是示出校正充電率的示例性方法的流程圖。
[0052]在步驟SlOO中，充電率計算單元32基于電池電壓和電池電流的累計值中至少之一來計算電池11的充電率。
[0053]在步驟SlOl中，充電控制單元31基于接受電流I的行為來確定充電率校正單元33是否已經計算了校正值Δ。
[0054]在步驟S102中，充電率校正單元33通過更換檢測單元42確定電池11是否已經被更換。
[0055]在步驟S103中，充電控制單元31基于通過劣化確定單元41所獲得的劣化程度來確定是否應當執行刷新充電來防止進一步劣化以及是否計算校正值Δ。
[0056]附帶地，步驟S10US102和S103不一定需要以此順序來執行。
[0057]步驟104是在確定已經計算了校正值△、電池尚未被更換以及沒有進一步劣化的情況下的處理。充電率校正單元33基于已經計算的校正值△來校正充電率。
[0058]在步驟S105中，充電率校正單元33基于在步驟S104中校正的充電率來命令控制切換單元51執行正常控制。
[0059]步驟S106是在確定尚未計算校正值△、電池已經被更換或已經進一步劣化的情況下的處理。充電控制單元31執行刷新充電使得電池11被完全充電，并且充電率校正單元33通過進行利用接受電流I的校正來計算校正值A。
[0060]步驟107是在完成刷新充電時進行轉移的處理。充電率校正單元33確定是否可以進行利用接受電流I的校正以及是否可以在可以以高準確度利用接受電流I進行校正的狀態下計算校正值A。
[0061]如果可以利用接受電流I進行校正并且可以在可以以高準確度利用接受電流I進行校正的狀態下計算校正值A，則充電率校正單元33基于校正值△來校正充電率。
[0062]步驟S108是在不可以利用接受電流I進行校正以及不可以在可以以高準確度利用接受電流I進行校正的狀態下計算校正值A時進行轉移的處理。充電率校正單元33命令控制切換單元51限制(并且也禁止)執行使用充電率的控制。例如，充電率校正單元33命令控制切換單元51使用為了安全起見估計的充電率。
[0063]盡管上面參照本發明的實施方式已經描述了車輛充電控制裝置，但本發明不應當被限制于本發明的上述實施方式。具有其他實施方式中的一個或一些的組合以及各種修改和改進例如替換等可以在本發明的范圍內。
[0064]例如，車輛充電控制裝置可以是單個控制單元或由多個控制單元構成的裝置。此夕卜，電池可以是除了鉛電池以外的另一類型的二次電池(例如，鋰離子電池等)。
[0065]此外，利用接受電流I的校正不限于基于接受電流I的電流值和該電流值的變化來校正充電率的方法。它也適于采用基于接受電流I的電流的累計值和該累計值的變化來校正充電率的方法。
[0066]此外，充電率校正單元33可以與檢測到除了劣化以外的電池特性的變化(例如，電池中的電解液的量的增加或減少、向電池中投入添加劑等)的時刻同步地校正充電率。
【主權項】
1.一種車輛充電控制裝置，包括: 充電單元，其被配置成通過以下來執行用于抑制電池的劣化的充電操作:對所述電池進行充電，直到所述電池的接受電流小于預定電流值的充電結束階段為止，所述電池安裝在車輛上；以及 校正單元，其被配置成基于所述接受電流的行為來校正所述電池的充電率，其中， 所述校正單元被配置成基于所述充電結束階段中的行為與所述充電操作同步地來校正所述充電率。2.根據權利要求1所述的車輛充電控制裝置，進一步包括: 確定單元，其被配置成確定所述電池的劣化程度，其中， 所述充電單元被配置成當所述劣化程度達到閾值時執行所述充電操作。3.根據權利要求2所述的車輛充電控制裝置，其中， 所述校正單元被配置成基于校正值來校正所述充電率，基于所述充電結束階段中的行為與所述充電操作同步地計算所述校正值，以及 當在所述劣化程度達到所述閾值之前計算所述校正值時，所述充電單元不執行所述充電操作。4.根據權利要求3所述的車輛充電控制裝置，其中， 當不執行所述充電操作時，所述校正單元被配置成基于已經與所述充電操作同步地計算的先前校正值來校正所述充電率。5.根據權利要求3或4所述的車輛充電控制裝置，其中， 通過所述校正單元計算所述校正值。6.根據權利要求1至5中任一項所述的車輛充電控制裝置，其中， 所述校正單元被配置成基于所述行為與所述電池的更換同步地校正所述充電率。7.根據權利要求1至6中任一項所述的車輛充電控制裝置，其中， 所述校正單元被配置成基于所述行為與所述充電率的校正的初始化同步地校正所述充電率。8.根據權利要求1或2所述的車輛充電控制裝置，其中， 所述校正單元被配置成基于校正值來校正根據第二方法計算的充電率，所述第二方法不同于基于所述充電結束階段中的行為與所述充電操作同步地計算所述充電率的第一方法，所述校正值是基于所述充電結束階段中的行為與所述充電操作同步地計算的。9.根據權利要求8所述的車輛充電控制裝置，其中， 所述校正值是根據所述充電率的第一計算值與所述充電率的第二計算值之間的差值而確定的，所述第一計算值是基于所述充電結束階段中的行為與所述充電操作同步地計算的，而所述第二計算值是大約在計算所述第一計算值的時間處基于所述電池的電壓來計算的。10.根據權利要求8或9所述的車輛充電控制裝置，其中， 所述第二方法是基于所述電池的放電量和所述電池的充電量的累計值來計算所述充電率的方法。11.根據權利要求10所述的車輛充電控制裝置，其中， 所述第二方法是基于所述電池的斷開電壓和所述累計值來計算所述充電率的方法， 所述斷開電壓是在所述車輛的點火開關斷開的狀態下的電壓。12.根據權利要求8至11中任一項所述的車輛充電控制裝置，其中， 通過所述校正單元計算所述校正值。13.根據權利要求1至12中任一項所述的車輛充電控制裝置，其中， 所述校正單元被配置成:當所述充電率未被與所述充電操作同步地校正時，限制使用所述充電率的控制。14.根據權利要求1至13中任一項所述的車輛充電控制裝置，其中， 所述校正單元被配置成:當所述充電操作完成時，基于所述充電結束階段中的行為來校正所述充電率。15.根據權利要求1至14中任一項所述的車輛充電控制裝置，進一步包括: 充電率計算單元，其被配置成計算所述充電率。16.根據權利要求1至15中任一項所述的車輛充電控制裝置，其中， 所述充電單元被配置成:在所述充電操作中，至少在預定充電時間內將所述電池充電到至少預定充電率。17.根據權利要求1至16中任一項所述的車輛充電控制裝置，其中， 所述校正單元被配置成通過以下來校正所述充電率:將在所述接受電流下降至低于所述預定電流值之后經過預定時間時所獲得的充電率偏移預定量。
【文檔編號】G01R31/36GK106029434SQ201580008702
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2015年1月28日
【發明人】榊原和彥, 伊藤耕巳, 佐藤宏, 吉田健
【申請人】豐田自動車株式會社