CN106981895B - 车辆的充放电装置 - Google Patents

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Abstract

提供能抑制带给乘客的不协调的感觉的车辆的充放电装置。ECM判断铅酸电池与锂离子电池的2个电池之间的电压的差是否是规定值THv以上(步骤S1),在判断为2个电池之间的电压的差是规定值THv以上的情况下,提高施加于铅酸电池的电负荷(步骤S2),在判断为2个电池之间的电压的差不是规定值THv以上的情况下,连接2个电池(步骤S3)。

Description

车辆的充放电装置
技术领域
本发明涉及车辆的充放电装置。
背景技术
在搭载有混合动力系统的车辆中,搭载有在EV行驶模式中用于向产生车辆的驱动力的电动发电机供应电力的电池和用于向车辆所搭载的电负载供应电力的电池的至少2个系统的电池。而且,有时还搭载作为电负载用电池的2种电池。
在专利文献1中,记载了为了适当地实施对电负载供应电力而具备2种电池和切换两电池之间的导通状态的开关的构成。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:特开2014-033571号公报
发明内容
发明要解决的问题
在专利文献1所记载的构成中,在两电池之间被切换开关阻断的状态下,各个电池单独向各个电负载供应电力,因此电池之间的电压会产生差。若电压的差大,在两电池被连接时2个电池电压成为相同电压,因此电压急剧变化。
在电池电压变化时,对电负载的供应电压也变化,因此照明设备类的亮度和风扇的驱动声会变化。由于该变化,有可能带给乘客不协调的感觉。
本发明的目的在于通过控制电池的充电状态或放电状态来抑制连接到电池的照明设备类的亮度和风扇的驱动声的变化并抑制带给乘客的不协调的感觉。
用于解决问题的方案
解决上述问题的本发明的车辆的充放电装置的一方式是具备充电特性不同的2个电池的车辆的充放电装置,具备:负荷量控制部,其控制施加于上述2个电池中的至少一方的电负荷量;以及连接开关,其连接或者断开上述2个电池,上述负荷量控制部在上述2个电池的电压的差超过规定值的状态下对上述2个电池进行连接时,在使上述电负荷量阶梯性地变化以将上述2个电池的电压的差限制为小于规定值后,连接上述2个电池。
发明效果
本发明可提供能抑制带给乘客的不协调的感觉的车辆的充放电装置。
附图说明
图1是表示应用了本发明的实施方式的车辆的充放电装置的车辆的主要部分的构成图。
图2是表示本发明的实施方式的车辆的充放电装置的电池连接动作的流程图。
图3是表示本发明的实施方式的车辆的充放电装置的充电动作的流程图。
图4是用于说明图2所示的电池连接动作的作用的定时图。
图5是用于说明图3所示的充电动作的作用的定时图。
附图标记说明
1 车辆
3 ISG(发电机)
4 一般负载(电负载)
6 铅酸电池(电池)
34 连接开关
39 电压传感器
50 电压传感器
51 负荷量控制部
52 发电控制部
具体实施方式
以下,参照附图说明应用了本发明的实施方式的车辆的充放电装置的车辆。
如图1所示,车辆1包括:内燃机型的发动机2、ISG(Integrated StarterGenerator:集成启动发电机)3、一般负载4、被保护负载5、铅酸电池6、电池包7以及ECM(Engine Control Module:发动机控制模块)8。
在发动机2中形成有多个气缸。在本实施方式中,发动机2构成为对各气缸进行包括进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程的一连串的4个冲程。
ISG3通过带等与发动机2的输出轴连结。ISG3作为通过被供应电力而旋转的电动机发挥功能,利用未图示的驱动轮或发动机2进行旋转从而作为发出对后述的2个电池充电的电力的发电机发挥功能。
一般负载4是允许被供应的电力的变动的负载,包括例如空调装置用的鼓风机10、用于冷却发动机2的冷却水的散热器风扇11、用于使发动机2的冷却水循环的电动水泵12、生成辅助制动装置的负压的电动负压泵13以及室内灯14等。
被保护负载5是要求稳定的电力供应的负载,例如包括导航系统20、音响装置21、仪表类22、空调面板23、前照灯24、转向角传感器25以及车载摄像头26等。
铅酸电池6是能充电的12V的二次电池,设为总是对一般负载4供应电力。铅酸电池6对作为电动机发挥功能的ISG3供应电力,另一方面,被作为发电机发挥功能的ISG3充电。
电池包7包括锂离子电池30、开关31至33、连接开关34以及BMS(BatteryManagement System:电池管理系统)35。电池包7具有输入端部36和输出端部37。
输入端部36通过保险丝38连接到ISG3、一般负载4和铅酸电池6。输出端部37连接到被保护负载5。输出端部37包括:第1端子37a,其在开关31闭合的状态下连接到被保护负载5;第2端子37b,其在开关31和开关32闭合的状态下连接到被保护负载5;以及第3端子37c,其在开关31和开关33闭合的状态下连接到被保护负载5。
锂离子电池30是能充电的12V的二次电池。车辆1设有未图示的电动发电机。向电动发电机供应电力的电池是未图示的100V的锂离子电池。
以下,还将铅酸电池6和锂离子电池30统称为“2个电池”。锂离子电池30设有电压传感器39。
开关31通过BMS35的控制闭合或者断开。在开关31断开时,锂离子电池30成为从输入端部36和输出端部37完全阻断的状态。在开关31闭合时,锂离子电池30成为连接到输入端部36和输出端部37的状态。
开关32通过与配件开关(以下,仅称为“ACC”)40的状态相应的BMS35的控制而闭合或者断开。在开关31或者开关32断开时,锂离子电池30成为从第2端子37b完全阻断的状态。
在开关31和开关32闭合时,锂离子电池30成为连接到第2端子37b的状态,在ACC40闭合时向工作的被保护负载5供应电力。
开关33通过与点火开关(以下,仅称为“IG”)41的状态相应的BMS35的控制而闭合或者断开。在开关31或者开关33断开时,锂离子电池30成为从第3端子37c完全阻断的状态。
在开关31和开关33闭合时,锂离子电池30成为连接到第3端子37c的状态,对在IG41闭合时工作的被保护负载5供应电力。
连接开关34将充电特性不同的2个电池电连接或者电阻断。连接开关34通过与来自ECM8的指示相应的BMS35的控制而闭合或者断开。
在开关31或者连接开关34断开时,铅酸电池6和锂离子电池30成为被完全阻断的状态。在开关31和连接开关34闭合时,铅酸电池6和锂离子电池30成为被并联连接的状态。此外,在本实施方式中,说明开关31是常闭合的开关。
BMS35由计算机单元构成,上述计算机单元具备CPU(Central Processing Unit:中央处理器)、RAM(Random Access Memory:随机存取存储器)、ROM(Read Only Memory:只读存储器)、保存备份用的数据等的闪存存储器、输入端口、输出端口和网络模块。
该计算机单元的ROM保存有各种常数、各种映射等以及用于使该计算机单元作为BMS35发挥功能的程序。即,CPU以RAM为操作区域来执行ROM所保存的程序,由此,该计算机单元作为本实施方式的BMS35发挥功能。
BMS35通过连接到网络模块的CAN(Controller Area Network:控制器局域网)或者遵循FlexRay等标准的车内LAN(Local Area Network:局域网)与ECM8等其它控制器相互进行通信。
在本实施方式中,BMS35根据ACC40、IG41的状态和来自ECM8的指示等将开关31至33和连接开关34的各状态控制为闭合或者断开。
ECM8由计算机单元构成,上述计算机单元具备CPU、RAM、ROM、保存备份用的数据等的闪存存储器、输入端口、输出端口以及网络模块。
该计算机单元的ROM保存有各种常数、各种映射等以及用于使该计算机单元作为ECM8发挥功能的程序。即,CPU以RAM为操作区域来执行ROM所保存的程序,由此,该计算机单元作为本实施方式的ECM8发挥功能。ECM8通过连接到网络模块的车内LAN与BMS35等其它控制器相互进行通信。
在本实施方式中,ECM8的输入端口连接着设于发动机2和ISG3的传感器类。ECM8的输出端口连接着包括发动机2的各部、ISG3和一般负载4的各种控制对象类。
ECM8基于从各种传感器类和BMS35等其它控制器得到的信息控制各种控制对象类和BMS35等其它控制器。
在本实施方式中,ECM8具有作为检测铅酸电池6的电压的电压传感器50的功能和作为控制2个电池的电负荷量的负荷量控制部51的功能。
ECM8在2个电池的电压的差超过了规定值的状态下将2个电池电连接时,使电负荷量阶梯性地变化以将2个电池的电压的差约束为小于规定值THv,然后连接2个电池。规定值THv是预先以实验的方式规定的适当值。
在仅用电动发电机的动力驱动车辆1时,发动机2停止,2个电池之间的连接也被阻断。在此期间,一般负载4和被保护负载5分别被铅酸电池6和锂离子电池30供应电力。
在由于铅酸电池6或者锂离子电池30的剩余电容的下降、空调装置的驱动或者暖机等原因使发动机2再启动时,利用ISG3发电,将2个电池之间连接。ECM8在2个电池之间的充电状态的差为规定值THv以上时,通过使与电压高的电池连接的电负载的负荷量阶梯性地增加而使其接近另一方电池的电压。此时,ECM8在不带来对乘客施加的不协调的感觉的范围内逐渐增加负荷量。该范围事先存储于ECM8的ROM。
例如ECM8判断电压传感器50的检测值与电压传感器39的检测值的差、即2个电池之间的电压的差是否是规定值THv以上。ECM8使散热器风扇11、电动水泵12和电动负压泵13等一般负载4的驱动量阶梯性地变化直至2个电池之间的电压的差小于规定值THv,由此提高施加于铅酸电池6的电负荷。
ECM8以2个电池之间的电压的差约束为小于规定值THv为契机,对BMS35进行指示以使连接开关34闭合。
ECM8具有作为控制ISG3的发电转矩的发电控制部52的功能。ECM8在由ISG3发电时,使发电转矩的增加率约束为规定值以内并且周期性地变化。
在2个电池之间被连接后,2个电池通过ISG3的发电而被充电。ECM8一边使电压的变化率小的期间和电压的变化率大的期间周期性地组合一边使发电转矩上升直至铅酸电池6和锂离子电池30的电压成为目标值为止。ECM8在不带来对乘客施加的不协调的感觉的范围内使负荷量变化。该范围事先存储于ECM8的ROM。
例如ECM8将1个周期分为第1期间T1和比第1期间T1长的第2期间T2,使ISG3的发电转矩周期性地增加,直至2个电池的剩余电容成为目标量为止。
ECM8进行控制,使得第1期间T1的ISG3的发电转矩以增加率d1上升,第2期间T2的ISG3的发电转矩以比增加率d1低的增加率d2上升。第1期间T1、第2期间T2、增加率d1和增加率d2分别是预先规定的值。
参照图2说明如上所示构成的本发明的实施方式的车辆的充放电装置的电池连接动作。此外,从发动机2再启动到2个电池的连接完成为止反复实施以下说明的电池连接动作。
首先,在步骤S1中,ECM8判断2个电池之间的电压的差是否是规定值THv以上。即,ECM8判断从电压传感器50的检测值(以下也称为“Pb电池电压”)减去电压传感器39的检测值(以下也称为“锂电池电压”)而得到的值是否是规定值THv以上。
在判断为从Pb电池电压减去锂电池电压而得到的值是规定值THv以上的情况下,ECM8使电池连接动作进入步骤S2。在判断为从Pb电池电压减去锂电池电压而得到的值不是规定值THv以上的情况下,ECM8使电池连接动作进入步骤S3。
在步骤S2中,ECM8提高施加于铅酸电池6的电负荷。在实施了步骤S2的处理后,ECM8终止电池连接动作。在步骤S3中,ECM8连接2个电池。在实施了步骤S3的处理后,ECM8终止电池连接动作。
参照图3说明本发明的实施方式的车辆的充放电装置的充电动作。此外,在通过电池连接动作连接了2个电池后,从开始2个电池的充电到2个电池的充电完成为止反复执行以下说明的充电动作。
首先,在步骤S11中,若ISG3没有开始发电,则ECM8进行控制使得ISG3开始发电。在执行了步骤S11的处理后,ECM8使充电动作进入步骤S12。
在步骤S12中,ECM8判断是否是第1期间T1。在判断为是第1期间T1的情况下,ECM8使电池连接动作进入步骤S13。在判断为不是第1期间T1、即是第2期间T2的情况下,ECM8使电池连接动作进入步骤S14。
在步骤S13中,ECM8使ISG3的发电转矩以增加率d1上升。在执行了步骤S13的处理后,ECM8终止充电动作。在步骤S14中,ECM8使ISG3的发电转矩以增加率d2上升。在执行了步骤S14的处理后,ECM8终止充电动作。
锂离子电池的1个特征在于,与铅酸电池相比内部电阻更低,因此充电性能更高,在将锂离子电池与铅酸电池连接的状态下进行充电时,先完成锂离子电池的充电。
因而,在上述充电动作中,ECM8在锂离子电池30的充电完成的情况下,对BMS35进行指示以使连接开关34断开。之后,在铅酸电池6的充电完成的情况下,使ISG3停止发电。
参照图4说明以上所说明的电池连接动作的作用。在图4中,横轴表示时刻,纵轴从上起表示发动机2的工作状态、连接开关34的状态、铅酸电池6(图中记为“Pb”)及锂离子电池30(图中记为“Li”)的电压以及一般负载4的负荷量。
在时刻t1,发动机2停止,车辆1仅被电动发电机的动力驱动。在时刻t2,若需要进行铅酸电池6或者锂离子电池30中的至少一方的充电,则ECM8使一般负载4的驱动量阶梯性地变化,使得2个电池的电压的差约束为小于规定值THv。
在时刻t3,发动机2工作。在时刻t4,在2个电池的电压的差小于规定值THv时,通过由ECM8控制的BMS35将连接开关34闭合,铅酸电池6与锂离子电池30被连接。
参照图5说明以上所说明的充电动作的作用。在图5中,横轴表示时刻,纵轴从上起表示发动机2的工作状态、连接开关34的状态、ISG3的发电转矩、铅酸电池6(图中记为“Pb”)和锂离子电池30(图中记为“Li”)的电压。
在时刻t4,铅酸电池6与锂离子电池30被连接,在时刻t5,开始铅酸电池6与锂离子电池30的充电。ISG3的发电转矩以增加率d1上升直至从时刻t5经过第1期间T1的时刻t6为止。ISG3的发电转矩以增加率d2上升直至从时刻t6经过第2期间T2的时刻t7为止。
ISG3的发电转矩以增加率d1上升直至从时刻t7经过第1期间T1的时刻t8为止。ISG3的发电转矩以增加率d2上升直至从时刻t8经过第2期间T2的时刻t9为止。
这样,ISG3的发电转矩使增加率约束为规定范围内并且周期性地变化。之后,在锂离子电池30的充电完成的情况下,连接开关34断开,在铅酸电池6的充电完成的情况下,基于ISG3的发电停止。
如上所示,本实施方式能够防止在将2个电池电连接时施加于电负载的电压急剧变化。因而,本实施方式能抑制照明设备类的亮度和风扇的驱动声的变化,并能抑制带给乘客的不协调的感觉。
另外,本实施方式使发电转矩的增加率一边周期性地变化一边增加,由此能以更短的时间达到目标发电量。
另外,本实施方式通过将发电转矩的增加率约束为一定范围内,由此能将照明设备类的亮度和风扇的驱动声的变化抑制到不使乘客察觉的程度。
此外,在本实施方式中,作为2个电池的电压的差是规定值THv以上的例子,说明了Pb电池电压比锂电池电压高的情况,但Pb电池电压有时比锂电池电压低。在该情况下,ECM8通过使ISG3的驱动量增加而使Pb电池电压上升。
另外,在本实施方式中,作为本发明的发电机说明了应用ISG的例子,但若是交流发电机等能发电的装置,则能用作本发明的发电机。
以上,虽然公开了本发明的实施方式,但是应明白可在不脱离本发明的范围的情况下对本实施方式施加变更。以施加了这种变更的等同物包含于权利要求书所记载的发明为前提公开了本发明的实施方式。

Claims (2)

1.一种车辆的充放电装置,具备充电特性不同的2个电池,上述车辆的充放电装置的特征在于,具备:
负荷量控制部,其控制施加于上述2个电池中的至少一方的电负荷量;以及
连接开关,其连接或者断开上述2个电池,
上述负荷量控制部在上述2个电池的电压的差超过规定值的状态下对上述2个电池进行连接时,在使上述电负荷量阶梯性地变化以将上述2个电池的电压的差限制为小于规定值后,连接上述2个电池。
2.根据权利要求1所述的车辆的充放电装置,其特征在于,具备:
发电机,其发电用于对上述2个电池充电;以及
发电控制部,其控制上述发电机的发电转矩,
上述发电控制部在上述发电机发电的情况下,使发电转矩的增加率限制在规定值以内并且周期性地变化。
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