CN102405416B - 充电控制系统 - Google Patents

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Abstract

充电控制系统(10)具备：蓄电装置(102)；设定变动抑制系数的变动抑制系数设定处理部(214)；运算充电状态推定用运算值的变动抑制运算处理部(212)；和推定蓄电装置的充电状态的充电状态推定处理部(216)，变动抑制系数设定处理部(214)，在蓄电装置(102)的充电中的预定的期间内充电状态推定用运算值下降了的情况下变更变动抑制系数，使得在该预定的期间以后进行充电状态推定用运算值的运算时，由电压传感器(105)检测出的蓄电装置的两端电压与通过上次的运算求出的充电状态推定用运算值中蓄电装置的两端电压的比率变小。

Description

充电控制系统
技术领域
本发明涉及充电控制系统，特别涉及具备能够使用从外部商用电源供给的电力充电的蓄电装置的充电控制系统。
背景技术
近年来，开发出搭载了能够使用家庭用插座等进行充电的二次电池的插电式混合动力汽车等。而且，在对该二次电池进行充电时，以表示二次电池的充电状态的SOC(State Of Charge)处于预定的范围内的方式进行充电控制。在这里，二次电池的SOC能够根据二次电池的开路电压OCV(Open Circuit Voltage)推定，但二次电池的充电中不能测定开路电压OCV，所以根据二次电池的闭路电压CCV(Closed Circuit Voltage)推定二次电池的SOC。另外，CCV≈OCV+IR(I为在二次电池中流动的电流，R为二次电池的内部电阻)的关系式成立。
作为与本发明相关联的技术，例如，在专利文献1中公开一种控制二次电池的充电的充电控制电路，具备：电压检测部，其检测上述二次电池的端子电压；倾斜获取部，其在上述二次电池的充电中停止该充电，并且在该充电的停止中进行从由上述电压检测部检测的端子电压获取表示该端子电压的每预定时间的下降量的电压倾斜信息的倾斜信息获取处理；和充电结束判定部，其基于由上述倾斜获取部获取的上述电压倾斜信息，执行判定是否应该结束上述二次电池的充电的判定处理。
专利文献1：日本特开2009-296699号公报
发明内容
但是，在如上所述那样使用二次电池的闭路电压CCV推定SOC时，IR的值随着由家庭用插座等供给的商用电力的变动而变动，伴随于此，闭路电压CCV也变动，所以具有SOC的推定精度下降的可能性。因此，使用通过闭路电压CCV乘以预定的变动抑制系数(用于在运算上抑制商用电力的变动的系数)等运算而求出的SOC推定用运算值，进行SOC的推定。
但是，上述的变动抑制系数作为固定值使用预先根据经验求出的值等，存在由于二次电池的特性、使用环境等不是适当的值的情况，所以会有SOC的推定精度下降的情况。
本发明的目的在于提供一种能够进一步提高二次电池的SOC的推定精度的充电控制系统。
优选，本发明中的充电控制系统，具备：蓄电装置，其能够使用从外部商用电源供给的电力进行充电；电压检测部，其检测蓄电装置的两端电压；变动抑制系数设定部，其设定用于在运算上抑制外部商用电源的电力变动对蓄电装置的两端电压给予的影响的变动抑制系数；变动抑制运算部，其使用由电压检测部检测出的蓄电装置的两端电压、由变动抑制系数设定部设定的变动抑制系数和通过上次的运算求出的充电状态推定用运算值，运算蓄电装置的充电状态推定用运算值；和充电状态推定部，其基于充电状态推定用运算值推定蓄电装置的充电状态，变动抑制系数设定部，在蓄电装置的充电中的预定的期间内充电状态推定用运算值下降了的情况下变更变动抑制系数，使得在该预定的期间以后进行充电状态推定用运算值的运算时，由电压检测部检测出的蓄电装置的两端电压与通过上次的运算求出的充电状态推定用运算值中由电压检测部检测出的蓄电装置的两端电压的比率变小。
另外，优选，在本发明中的充电控制系统中，在将由电压检测部检测出的蓄电装置的两端电压设为V，变动抑制系数设为t，通过上次的运算求出的充电状态推定用运算值设为VfL，通过本次的运算求出的充电状态推定用运算值设为Vf的情况下，变动抑制运算部使用Vf＝(1-t)＊VfL+t＊V求出Vf，变动抑制系数设定部，基于在蓄电装置的充电中的预定的期间内充电状态推定用运算值Vf下降了的情况下算出的系数变更基准值，使变动抑制系数t的值变小。
另外，优选，在本发明中的充电控制系统中，变动抑制系数设定部，在预定的期间内充电状态推定用运算值Vf下降了的次数为x的情况下，将在预定的期间内充电状态推定用运算值Vf下降了的值的合计值除以x得到的下降平均值设为系数变更基准值。
另外，优选，在本发明中的充电控制系统中，变动抑制系数设定部，在预定的期间内充电状态推定用运算值Vf下降了的次数为x的情况下，将x设为系数变更基准值。
根据上述结构的充电控制系统，在蓄电装置的充电中的预定的期间内充电状态推定用运算值下降了的情况下，能够减小求出充电状态推定用运算值的运算式中受到外部商用电源的电力变动的影响的蓄电装置的两端电压的比率。因此，在通过运算求出充电状态推定用运算值的情况下能够抑制外部商用电源的电力变动的影响。
附图说明
图1是表示在本发明中的实施方式中充电控制系统的结构的图。
图2是在本发明中的实施方式中在向蓄电装置的插入式充电的前半充电期间内，在横轴取时间、在纵轴取充电状态推定用运算值Vf时表示Vf的变化的图。
具体实施方式
下面，在所有的附图中对同样的要素标记同一标号，省略重复的说明。另外，在本文中的说明中根据需要使用此以前叙述的标号。
图1是表示充电控制系统10的结构的图。充电控制系统10构成为包含蓄电装置侧电路100、充电装置侧电路200、电源部40、控制部20与外部充电线部50。在这里，蓄电装置侧电路100、充电装置侧电路200、电源部40与控制部20搭载于兼用发动机与马达进行行驶、能够使用家庭用插座等充电的插电式混合动力汽车。
蓄电装置侧电路100构成为包含蓄电装置102、电压传感器105、蓄电侧继电器电路部103、蓄电侧电容器112、DC/DC转换器电路114、A/C电路116、升降压转换器电路118、第1变换器电路120、第2变换器电路122、第1电动发动机124与第2电动发动机126。
蓄电装置102是用于向第1电动发动机124与第2电动发动机126供给电力的电池。另外，蓄电装置102是能够充放电的直流电源，能够使用例如具有由碳素物质构成的负极、用于锂离子移动的电解液和能够可逆地析出溶入锂离子的正极活性物质的锂离子二次电池。
蓄电装置102以表示充电状态的SOC(State Of Charge)处于预定的范围内的方式进行充电控制。在这里，蓄电装置102的SOC能够根据蓄电装置102的开路电压OCV(Open Circuit Voltage)推定，但在蓄电装置102的充电中不能测定开路电压OCV，所以根据蓄电装置102的闭路电压CCV(Closed Circuit Voltage)推定蓄电装置102的SOC。另外，CCV≈OCV+IR(I为在蓄电装置102中流动的电流，R为蓄电装置102的内部电阻)的关系式成立。
电压传感器105具有计测蓄电装置102的两端电压即闭路电压CCV的功能。
蓄电侧继电器电路部103构成为包含第1继电器电路部104、第2继电器电路部107与第3继电器电路部110。第1继电器电路部104是串联连接于正极侧线24的继电器，通过控制部20的控制指令进行连接或者切断的控制。第2继电器电路部107是将电阻元件108与通过控制部20的控制指令进行连接或者切断的控制的继电器106串联连接而构成的。另外，第2继电器电路部107串联连接于负极侧线26。第3继电器电路部110是并联连接于第2继电器电路部107的继电器，通过控制部20的控制指令进行连接或者切断的控制。
蓄电侧电容器112是连接于正极侧线24与负极侧线26之间、将正极侧线24与负极侧线26之间的电压变动平滑化的平滑电容器。
升降压转换器电路118具有使用线圈等对从蓄电装置102接受的直流电压升压的功能。具体地说，升降压转换器电路118将与晶体管等开关元件的开关动作相应地流动的电流作为能量储存于线圈。而且，升降压转换器电路118通过与将晶体管切断的定时同步地将该所储存的能量储存于电容器而进行升压。另外，升降压转换器电路118也能够将从第1变换器电路120或者第2变换器电路122接受的直流电压降压，对蓄电装置102充电。
第1变换器电路120以及第2变换器电路122在插电式混合动力汽车的牵引运行时，将作为升降压转换器电路118的输出电压的直流电压转换为交流电压而向第1电动发动机124或者第2电动发动机126供给，由此旋转驱动第1电动发动机124或者第2电动发动机126。另外，第1变换器电路120以及第2变换器电路122在插电式混合动力汽车的再生时，将由第1电动发动机124或者第2电动发动机126发电产生的交流电压转换为直流电压，经由升降压转换器电路118向蓄电装置102供给，由此对蓄电装置102充电。
第1电动发动机124以及第2电动发动机126是分别包含U相线圈、V相线圈与W相线圈而构成的三相交流旋转电机。第1电动发动机124通过由未图示的动力分配机构分配的发动机的动力而发电。而且，由第1电动发动机124发电产生的电力根据插电式混合动力汽车的行驶状态、蓄电装置102的SOC(State Of Charge)的状态而分开使用。另外，第2电动发动机126通过在蓄电装置102中储存的电力以及由第1电动发动机124发电产生的电力中的至少任一电力驱动。当然，第1电动发动机124以及第2电动发动机126的功能也可以分配与上述相反的功能。
DC/DC转换器电路114具有将作为主电池的蓄电装置102的输出电压降压为作为辅机电池的电源部40的充电电压的功能。
A/C电路116为了对未图示的压缩机进行驱动控制，构成为包含将蓄电装置102的直流电力转换为交流电力的变换器。
充电装置侧电路200是包含充电器202与充电侧继电器电路部205而构成的。
充电器202是由控制部20控制，用于将来自外部商用电源的交流电力转换成直流电力而对蓄电装置102供给的装置。充电器202经由外部充电线缆部50将来自外部商用电源的交流电力输入，通过AC/DC转换电路将该输入的交流电力转换成直流电力。然后，通过DC/AC转换电路将该直流电力转换为高频的交流电力，然后通过隔离变压器电路将该高频的交流电力转换为与初级线圈以及次级线圈的匝数比相应的电压级别，然后通过整流电路将该交流电力整流为直流电力而输出。
充电侧继电器电路部205是包含第1继电器电路部206与第2继电器电路部208而构成的。第1继电器电路部206是串联连接于正极侧线27的继电器，通过控制部20的控制指令进行接通或者切断的控制。第2继电器电路部208是串联连接于负极侧线29的继电器，通过控制部20的控制指令进行接通或者切断的控制。
外部充电线缆部50是构成为包含：插头56，其用于连接于作为外部商用电源的取出口的家庭用AC插座；CCID54，其包含用于停止从外部商用电源向充电器202的电力供给的继电器；和连接器52，其用于连接于输入口207，所述输入口207连接于充电器202。
电源部40是输出比作为主电池的蓄电装置102的输出电压低的电压的辅机电池，通过由DC/DC转换器电路114降压后的电压充电。电源部40的输出电压向控制器20供给。
控制部20经由控制线16与蓄电装置侧电路100连接，具有控制蓄电装置侧电路100的功能。进而，控制部20经由控制线18与充电装置侧电路200连接，具有控制充电装置侧电路200的功能。在这里，控制部20的功能中，特别说明如下功能：使用外部商用电源以蓄电装置102的SOC变为预定的值(例如80％)的方式一边推定SOC一边进行充电的插电式充电中，设定变动抑制系数以抑制外部商用电源的电力变动给SOC的推定带来的影响。另外，在这里，在进行插电式充电的情况下，将充电期间分为前半与后半两个阶段进行充电，前半充电期间以例如1kW的电力进行充电，后半充电期间以例如500W的电力进行充电。另外，在这里对于蓄电装置侧电路100与充电装置侧电路200通过一个控制部控制的例子进行了说明，但也可以是通过两个控制部控制。
控制部20是包含变动抑制运算处理部212、变动抑制系数设定处理部214与充电状态推定处理部216而构成的。
变动抑制运算处理部212具有如下功能：使用由电压传感器105检测的蓄电装置102的两端电压V(蓄电装置102的闭路电压CCV)、由变动抑制系数设定处理部204设定的变动抑制系数t、通过上次的运算求出的充电状态推定用运算值VfL运算蓄电装置102的充电状态推定用运算值Vf(通过本次的运算求出的充电状态推定用运算值)。具体地说，变动抑制运算处理部212使用Vf＝(1-t)＊VfL+t＊V的运算式求出充电状态推定用运算值Vf。
变动抑制系数设定处理部214具有如下功能：在向蓄电装置102的插入充电的前半充电期间设定初始设定用的系数值作为变动抑制系数。
另外，变动抑制系数设定处理部214具有下述的功能：在向蓄电装置102的插入式充电的前半充电期间内充电状态推定用运算值Vf下降了的情况下，变更变动抑制系数t，使得当在插入充电的后半充电期间内进行充电状态推定用运算值Vf的运算时，蓄电装置的两端电压V与充电状态推定用运算值VfL中蓄电装置的两端电压V的比率变小。具体地说，变动抑制系数设定处理部214基于在向蓄电装置102的插入式充电的前半充电期间内充电状态推定用运算值Vf下降了的情况下计算出的系数变更基准值B，将变动抑制系数t的值变更得较小。在这里，变动抑制系数设定处理部214在充电状态推定用运算值Vf在向蓄电装置102的插入式充电的前半充电期间内下降了的次数为x的情况下，计算在插入充电的前半充电期间内充电状态推定用运算值Vf下降了的值的合计值除以x得到的下降平均值A作为系数变更基准值B。另外，变动抑制系数设定处理部214也可以单纯将充电状态推定用运算值Vf在向蓄电装置102的插入式充电的前半充电期间内下降了的次数即x设为系数变更基准值B。能够这样确定系数变更基准值B是因为考虑：在向蓄电装置102的插入式充电中，插电式混合动力汽车没有使用电力的动作，所以蓄电装置102的两端电压V不会下降。
充电状态推定处理部216具有如下的功能：基于通过变动抑制运算处理部212的运算求出的充电状态推定用运算值Vf推定蓄电装置102的SOC。另外，充电状态推定处理部216具有如下的功能：在判断为充电到了蓄电装置102的SOC为预定的值(例如80％)的情况下，对充电器202进行停止向蓄电装置102的电力供给的控制。
接下来，使用图1、2对上述结构的充电控制系统10的作用进行说明。图2是在向蓄电装置102的插入式充电的前半充电期间内、在横轴取时间、在纵轴取充电状态推定用运算值Vf的情况下表示Vf的变化的图。在这里，如图2所示，在向蓄电装置102的插入式充电的前半充电期间内，充电状态推定用运算值Vf的值下降了3次(x＝3)，各次的下降量分别为d1、d2、d3，所以下降平均值A＝(d1+d2+d3)/3为系数变更基准值B。
而且，变动抑制系数设定处理部214与上述系数变更基准值B的大小成比例地将在向蓄电装置102的插入式充电的后半充电期间中使用的变动抑制系数t变小。由此，能够减小变动抑制运算处理部212求出充电状态推定用运算值Vf时的运算式“(1-t)＊VfL+t＊V”中V(蓄电装置102的闭路电压CCV)给予的影响。由此，在使用充电状态推定用运算值Vf推定蓄电装置102的SOC时，能够减小外部商用电源的电力变动给予的影响。因此，根据充电控制系统10的结构，能够进一步提高蓄电装置102的SOC的推定精度。
如上所述对通过充电控制系统10的结构，在向蓄电装置102的插入充电中、插电式混合动力汽车不进行使用电力的操作的情况进行了说明，但当在插入充电中进行了使用蓄电装置102的电力的操作例如室内灯的点亮、车头灯的点亮等操作时，也可以检测到进行了该电力消耗操作，停止由控制部20进行的变动抑制系数t的设定变更。
符号说明
10：充电控制系统
16、18：控制线
20：控制部
23、24、27：正极侧线
25、26、29：负极侧线
40：电源部
50：外部充电线缆部
52：连接器
54：CCID
56：插头
100：蓄电装置侧电路
102：蓄电装置
103：蓄电侧继电器电路部
104：第1继电器电路部
105：电压传感器
106：继电器
107：第2继电器电路部
108：电阻元件
110：第3继电器电路部
112：蓄电侧电容器
114：DC/DC转换器电路
116：A/C电路
118：升降压转换器电路
120：第1变换器电路
122：第2变换器电路
124：第1电动发动机
126：第2电动发动机
200：充电装置侧电路
202：充电器
204：变动抑制系数设定处理部
205：充电侧继电器电路部
206：第1继电器电路部
207：输入口
208：第2继电器电路部
212：变动抑制运算处理部
214：变动抑制系数设定处理部
216：充电状态推定处理部。

Claims (4)

1.一种充电控制系统，具备蓄电装置和电压检测部，所述蓄电装置能够使用从外部商用电源供给的电力进行充电，所述电压检测部检测蓄电装置的两端闭路电压，所述充电控制系统的特征在于，还具备：
变动抑制系数设定部，其设定用于在运算上抑制外部商用电源的电力变动对蓄电装置的两端闭路电压给予的影响的变动抑制系数；
变动抑制运算部，其使用由电压检测部检测出的蓄电装置的两端闭路电压、由变动抑制系数设定部设定的变动抑制系数和通过上次的运算求出的充电状态推定用运算值，运算蓄电装置的充电状态推定用运算值；和
充电状态推定部，其基于充电状态推定用运算值推定蓄电装置的充电状态，
变动抑制系数设定部，在蓄电装置的充电中的预定的期间内充电状态推定用运算值下降了的情况下变更变动抑制系数，使得在该预定的期间以后进行充电状态推定用运算值的运算时，由电压检测部检测出的蓄电装置的两端闭路电压与通过上次的运算求出的充电状态推定用运算值中由电压检测部检测出的蓄电装置的两端闭路电压的比率变小。
2.如权利要求1所记载的充电控制系统，其特征在于，
在将由电压检测部检测出的蓄电装置的两端闭路电压设为V，变动抑制系数设为t，通过上次的运算求出的充电状态推定用运算值设为VfL，通过本次的运算求出的充电状态推定用运算值设为Vf的情况下，变动抑制运算部使用Vf=（1-t）＊VfL+t＊V求出Vf，
变动抑制系数设定部，基于在蓄电装置的充电中的预定的期间内充电状态推定用运算值Vf下降了的情况下算出的系数变更基准值，使变动抑制系数t的值变小。
3.如权利要求2所记载的充电控制系统，其特征在于，
变动抑制系数设定部，在预定的期间内充电状态推定用运算值Vf下降了的次数为x的情况下，将在预定的期间内充电状态推定用运算值Vf下降了的值的合计值除以x得到的下降平均值设为系数变更基准值。
4.如权利要求2所记载的充电控制系统，其特征在于，
变动抑制系数设定部，在预定的期间内充电状态推定用运算值Vf下降了的次数为x的情况下，将x设为系数变更基准值。
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