车辆的电池控制装置的制作方法

本发明涉及车辆的电池控制装置。

背景技术：

在混合动力车辆、电动汽车中搭载有用于驱动行驶用电动机的电池。该电池在温度低的状态下得到的性能低，因此在低温时要将电池预热。

一般地，搭载于混合动力车辆、电动汽车的电池使用加热器来预热，或者通过电池的内部发热来预热。

特别是，在由不需要搭载加热器的电池的内部发热进行的预热中，为了促进电池的预热而需要适当地控制充放电。

例如，专利文献1中公开了基于电池的状态来设定用于将电池预热的充放电电压的目标电压，以电池的端子电压收于目标电压的方式控制电动机和发动机的转矩而交替地按脉冲状重复充电和放电来将电池预热。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开2006-174597号公报

技术实现要素：

发明要解决的问题

然而，在该专利文献1记载的装置中，通过控制电动机和发动机的转矩来进行电池的充放电控制，因此在如插入式混合动力车辆那样连接外部电源而以固定的电力对电池充电的情况下，有充电的电力是固定的而不能及早将电池预热的问题。

从而，本发明的目的在于提供在由外部电源对电池充电时能及早将电池预热的车辆的电池控制装置。

用于解决问题的方案

为了解决上述问题，本发明是一种车辆的电池控制装置，上述车辆具备：电池，该电池能由外部电源进行充电并且能向车辆的电负载供电；以及控制部，该控制部控制上述电池的充放电，在上述车辆的电池控制装置中，上述控制部，在上述电池与上述外部电源连接的情况下，且上述控制部判断上述电池需要预热时，控制上述电池交替进行使从上述外部电源充电和向消耗电力比上述外部电源大的上述电负载放电。

发明效果

这样，根据本发明，能提供在由外部电源对电池充电时能及早将电池预热的车辆的电池控制装置。

附图说明

图1是本发明的一实施方式的车辆的电池控制装置的框图。

图2是示出本发明的一实施方式的车辆的电池控制装置控制的电池的soc和内部电阻的关系的坐标图。

图3是示出本发明的一实施方式的车辆的电池控制装置控制的电池的放电时间和内部电阻的关系的坐标图。

图4是示出本发明的一实施方式的车辆的电池控制装置的外部电源连接控制处理的步骤的流程图。

图5是示出本发明的一实施方式的车辆的电池控制装置的外部电源连接控制处理的充放电电流的变化的时序图。

附图标记说明

1车辆

2电池

3充电器

4电负载

5ecu(控制部)

6外部电源

21电压传感器

22温度传感器

23电流传感器

具体实施方式

以下，参照附图详细说明本发明的实施方式的车辆的电池控制装置。

图1中，搭载有本发明的一实施方式的车辆的电池控制装置的车辆1包含电池2、充电器3、电负载4以及作为控制部的ecu(electroniccontrolunit：电子控制单元)5。

电池2例如包括镍蓄电池或锂蓄电池等，是将多个单格电池串联连接而构成的。电池2经由未图示的逆变器向未图示的驱动用电动机供应电力。另外，电池2也向电负载4供应电力。在电池2上设置有检测各单格电池的单格电池电压的电压传感器21、检测电池2的温度的温度传感器22、检测充电电流和放电电流的电流传感器23等。

充电器3连接到充电连接器31，利用经由充电连接器31从外部电源6供应的电力对电池2进行充电。充电器3包含将交流电力转换为直流电力的转换器和将直流电力升压的升压电路。充电连接器31将外部电源6和充电器3连接。

电负载4利用从电池2供应的电力进行运转，例如，包含具备电动压缩机、ptc(positivetemperaturecoefficient：正温度系数)加热器的空调装置、座椅加热器等。

ecu5包括具备cpu(centralprocessingunit：中央处理单元)、ram(randomaccessmemory：随机存取存储器)、rom(readonlymemory：只读存储器)、闪存、输入端口以及输出端口的计算机单元。

ecu5的rom中存储有各种控制常数、各种映射等以及用于使该计算机单元作为ecu5发挥功能的程序。即，通过cpu执行存储在rom中的程序，该计算机单元作为ecu5发挥功能。

ecu5的输入端口连接着包含上述电压传感器21、温度传感器22以及电流传感器23的各种传感器类。另一方面，ecu5的输出端口连接着包含充电器3和电负载4的各种控制对象类。

在充电连接器31连接到外部电源6时，在电池2的充电容量低于预先设定的目标充电容量的情况下，ecu5利用来自外部电源6的电力对电池2进行充电。目标充电容量是预先通过实验等求出的，存储在ecu5的rom中。

另外，在充电连接器31连接到外部电源时，在电池2的温度低于规定温度的情况下，ecu5判断为需要对电池2预热，进行电池2的预热。规定容量是预先通过实验等求出的，存储在ecu5的rom中。规定容量设定为比目标充电容量低的值。

ecu5进行电池2的预热到电池2的温度变为目标电池温度以上为止。ecu5也可以在电池2的预热结束后进行电池2的充电到电池2的充电容量变为目标充电容量为止。目标电池温度是预先通过实验等求出的，存储在ecu5的rom中。

ecu5在进行电池2的预热时使得反复进行电池2的充电和放电而将电池2预热。

ecu5也可以在电池2的温度低于规定温度并且电池2的充电容量(soc：stateofcharge)在规定容量以下的情况下进行电池2的预热。

电池2的内部电阻越大则充放电电流所致的损耗越大，电池2的加温越快。如图2所示，电池2的内部电阻根据soc而变化，soc越低则内部电阻越大。因此，当电池2的充电容量在规定容量以下，例如在30％～40％之间而进行充放电时，能及早预热。

而且，为了加快电池2的加温，在内部电阻较大的状态下对电池2进行充放电是有利的。如图3所示，放电时间为连续60秒的放电与放电时间为连续10秒的放电相比，能增大内部电阻。因此，希望用于电池2的预热的充放电的连续放电时间尽可能长。

ecu5在进行电池2的预热的情况下使预先设定的第1时间t1的充电和预先设定的第2时间t2的放电反复进行。

放电与充电相比由电池2的内部电阻引起的损耗较大，因此第2时间t2设定得比第1时间t1短，例如，使得电池2的soc在30％和40％之间变化。

第1时间t1和第2时间t2是预先通过实验等求出的，存储在ecu5的rom中。

ecu5在用于电池2的预热的充电时利用来自外部电源6的电力进行充电。外部电源6例如在一般家庭的充电中电压为交流200v或100v，电力为2kw程度。

ecu5在用于电池2的预热的放电时将电负载4连接到电池2，使电负载4运转。希望放电时的消耗电力比来自外部电源6的充电电力大，例如，优选为4kw程度。

参照图4说明如上构成的本实施方式的车辆的电池控制装置进行的外部电源连接控制处理。此外，以下说明的外部电源连接控制处理是在充电连接器31连接到外部电源6而成为能进行来自外部电源6的电力供应的状态时开始的。

在步骤s1中，ecu5判断电池2的充电容量是否在上述规定容量以下。在判断为电池2的充电容量不在规定容量以下的情况下，ecu5进入步骤s8的处理。

在判断为电池2的充电容量在规定容量以下的情况下，在步骤s2中，ecu5判断温度传感器22检测出的电池2的温度是否低于规定温度。在判断为电池2的温度不低于规定温度的情况下，ecu5进入步骤s8的处理。

在判断为电池2的温度低于规定温度的情况下，在步骤s3中，ecu5利用来自外部电源6的电力开始电池2的充电。

在步骤s4中，ecu5判断从开始电池2的充电起是否经过了第1时间t1。在判断为未经过第1时间t1的情况下，ecu5重复步骤s4的处理。

在判断为经过了第1时间t1的情况下，在步骤s5中，ecu5结束电池2的充电，开始向消耗比来自外部电源6的充电电力大的电力的电负载4放电。

在步骤s6中，ecu5判断从开始放电起是否经过了第2时间t2。在判断为未经过第2时间t2的情况下，ecu5重复步骤s6的处理。

在判断为经过了第2时间t2的情况下，在步骤s7中，ecu5结束电池2的放电，判断电池2的温度是否在目标电池温度以上。在判断为电池2的温度不在目标电池温度以上的情况下，ecu5返回步骤s3重复处理。

在判断为电池2的温度在目标电池温度以上的情况下，或者在步骤s1中判断为电池2的充电容量不在规定容量以下的情况下，或者在步骤s2中判断为电池2的温度不低于规定温度的情况下，在步骤s8中，ecu5判断电池2的充电容量是否低于目标充电容量。在判断为电池2的充电容量不低于目标充电容量的情况下，ecu5结束处理。

在判断为电池2的充电容量低于目标充电容量的情况下，在步骤s9中，ecu5将电池2充电到目标充电容量为止，结束处理。

参照图5说明这种外部电源连接控制处理的动作。

由于充电连接器31连接到外部电源6，充电容量(soc)在规定容量以下，电池温度低于规定温度，因此由外部电源6的充电量电力2kw在第1时间t1的期间进行充电。通过该充电，soc上升到40％程度，电池2的温度也上升。由该充电引起的内部发热在内部电阻为3ω时为300w。

当经过第1时间t1时，由4kw的电负载4在第2时间t2的期间进行放电。通过该放电，soc下降到30％程度，电池2的温度也上升。由该放电引起的内部发热在内部电阻为3ω时为1200w。

反复进行这种充电和放电，将soc保持在30％～40％之间，并且电池2的温度上升。

当外部电源6的充电电力为2kw，电负载4的放电电力为4kw，电池的内部电阻为3ω程度时，由电池2的内部电阻引起的损耗在充电时为300w，在放电时为1200w，平均为750w程度。

估算内部损耗为0.75kw的情况下的电池2的温度上升。

估算条件为：电池2包括100个单格电池。单格电池内部包含50％的电解液，电解液的密度以及比重与水相同。忽略从单格电池表面向外部的放热。单格电池温度在预热开始时为0℃，目标电池温度为25℃。

当单格电池的大小为10cm×10cm×2cm时，电池2的电解液的体积成为以下的式1那样。

0.0002m³×电解液50％×100个＝0.01m³...(式1)

当电解液的密度为1000kg/m³，比热为4.2kj/(kg·℃)时，升温时间t成为以下的式2那样。

t秒＝(体积×密度×比热×升温)/内部损耗＝1400秒...(式2)

即，能以约23分钟使电池2从0℃加温到25℃。

这样，在上述实施方式中，在充电连接器31连接到外部电源6的情况下，在电池2的温度小于规定温度时，ecu5使得交替进行由外部电源6的输出电力进行的充电和向消耗比外部电源6的输出电力大的电力的电负载4的放电。

由此，在判断为需要对电池2预热时，使得交替进行由外部电源6的输出电力进行的充电和向消耗比外部电源6的输出电力大的电力的电负载4的放电。因此，能有效地增加由电池2的内部电阻引起的发热，在由外部电源6对电池2充电时，能及早将电池2预热。

另外，ecu5在进行电池2的预热时使得进行预先设定的第1时间t1的充电和比第1时间t1短的第2时间t2的放电。

由此，以比充电时间短的时间进行向消耗比充电电力大的电力的电负载4的放电。因此，能一边使充电容量在规定的范围内变化一边进行电池2的充放电，能及早将电池2预热。

另外，ecu5在电池2的充电容量在规定容量以下的情况下进行电池2的预热。

由此，在电池2的充电容量在规定容量以下的情况下，进行电池2的预热。因此，能在电池2的内部电阻大的状态下进行充放电，能及早将电池2预热。

另外，利用由电池2的内部电阻引起的发热将电池2预热，因此不需要追加用于电池2的预热的暖气设备，能削减成本。

另外，由于利用由电池2的内部电阻引起的发热将电池2预热，因此在电池2中不产生结露，能抑制电池2的绝缘劣化和腐蚀。

以上公开了本发明的实施方式，但是显然本领域技术人员能不脱离本发明的范围地加以变更。意在将全部的这种修正和等价物包含在所附的权利要求中。