CN110525265A - 电源装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电源装置，其搭载在车辆中，具备：高压电池；低压电池，其输出电压与高压电池相比较低，能够利用高压电池的输出电力进行充电；以及控制部，其进行高压电池以及低压电池的充放电控制，在车辆的主开关未接通的状态下，在功耗大于规定值的期间，控制部进行使高压电池向规定的车载设备供给电力的抽取控制。

Description

电源装置
技术领域
本发明涉及搭载在车辆等中的电源装置。
背景技术
在车辆等中，采用具备高压电池(主电池)和输出电压比高压电池低的低压电池(辅助电池)的电源装置。高压电池和低压电池经由DC/DC变换器连接。在DC/DC变换器的高压侧，设置有高压电池和电动机/发电机(MG)等从而构成高压电力系统。另外，在DC/DC变换器的低压侧，设置有低压电池、以及空调、音响等称为辅助设备的车载设备从而构成低压电力系统。通过DC/DC变换器将高压电池的输出电压降压后供给至低压电力系统，能够利用高压电池的输出电力进行低压电池的充电及驱动辅助设备等。
专利文献1(日本特开2014-138536号公报)中公开了一种车辆电源装置，该车辆电源装置在车辆停止时通过高压电池的输出电力对低压电池进行充电。由此，抑制在车辆停止时由于待机电流而低压电池发生的过放电。另外，对高压电池的充电是在行驶时进行的，蓄电量包括对低压电池进行充电的量相应的蓄电量在内，进行控制以使得此前的停车时间的平均值越大则高压电池的蓄电量越大。
专利文献2(日本特开2012-50281号公报)中公开了一种充电系统，该充电系统中，通过在高压电池的蓄电量较小时，将低压电池的充电时的目标蓄电量设定为较小，从而抑制在高压电池的蓄电量较小时向低压电池输出的量，确保行驶用电力。
通过车辆的电子化、高性能化的发展，从而即使没有在行驶时，也会请求功耗较大的辅助设备进行动作。例如，即使在主开关(启动开关或点火开关)断开的情况下，也会请求使用照相机以及显示装置显示后方等方向的图像的电子后视镜、或者通过传感器等检测从后方等方向靠近的车辆等并发出警告的下车辅助系统这种辅助设备进行动作。在这样的辅助设备中，如果从低压电池供给电力，则有可能导致低压电池的DOD(放电深度)增加、性能劣化、寿命缩短。
发明内容
本发明就是鉴于上述课题而提出的，其目的在于提供一种抑制低压电池性能劣化的电源装置。
为了解决上述课题，本发明的一个方面提供一种搭载在车辆中的电源装置，其具备：高压电池；低压电池，其输出电压与高压电池相比较低，能够利用高压电池的输出电力进行充电；以及控制部，其能够进行高压电池以及低压电池的充放电控制，在车辆的主开关未接通的状态下，在功耗大于规定值的期间，控制部进行使高压电池向规定的车载设备供给电力的抽取控制。
由此，由于在主开关断开的情况下，能够从高压电池抽取电力并供给至规定的车载设备，所以能够抑制低压电池的SOC降低。
另外，也可以是在车辆行驶时，控制部在进行使高压电池充电的补充充电中，使蓄电量与所述车辆不具备所述规定的车载设备的情况相比增加了与抽取电力量相应的蓄电量，其中，所述抽取电力量为预测在下次非行驶期间的抽取控制中从高压电池供给至所述规定的车载设备的电力量。
由此，高压电池能够在车辆行驶时补充由于抽取而释出的电力量。
另外，也可以是控制部基于抽取电力量、电源装置的充放电能力、以及根据行驶历史记录推定的行程时间确定补充充电的所需时间。
另外，也可以是控制部以使得平均燃料消耗恶化量与不进行抽取控制以及补充充电的情况相比成为规定值以下的方式，确定用于补充充电的高压电池的蓄电量的增加量、抽取控制中的高压电池的蓄电量的降低量、以及所需时间。
由此，能够进行合适的抽取控制以及补充充电控制。
如上所述，根据本发明，由于即使主开关断开，也能够从高压电池抽取电力而供给至规定的车载设备，所以即使规定的车载设备的功耗变大，低压电池也不会发生SOC降低，能够抑制低压电池的品质降低、寿命缩短。
附图说明
图1是本发明的一个实施方式所涉及的电源装置的功能框图。
图2是表示本发明的一个实施方式所涉及的电源装置的处理的时序图。
图3是表示本发明的一个实施方式所涉及的电源装置的处理的顺序图。
图4是表示本发明的一个实施方式所涉及的电源装置的处理的顺序图。
图5是表示本发明的一个实施方式所涉及的电源装置的处理的顺序图。
图6是表示本发明的一个实施方式所涉及的电源装置的补充充电的所需时间与平均燃料消耗恶化量之间的关系的图。
图7是表示本发明的一个实施方式所涉及的电源装置的补充充电中、目标蓄电量与燃料消耗恶化量之间的关系、以及高压电池的蓄电量的降低量与燃料消耗恶化量之间的关系的图。
具体实施方式
(概要)
本发明所涉及的电源装置具备高压电池和低压电池，DC/DC变换器对高压电池侧的电压降压后供给至低压电池侧。即使在主开关接通之外的情况下，DC/DC变换器也进行动作而向辅助设备供给来自高压电池的电力。由此，能够抑制低压电池的过放电导致的性能劣化。
(实施方式)
下面，参照附图对本发明的一个实施方式进行详细说明。
＜结构＞
图1示出了本实施方式中的电源装置10的功能框图。电源装置10搭载在车辆中，含有高压电池11(主电池)、输出电压比高压电池11低的低压电池12(辅助电池)、DC/DC变换器13、以及控制部14。高压电池11和低压电池12经由DC/DC变换器13连接。从DC/DC变换器13位置观察的高压电池11侧为高压电力系统，连接有电动机/发电机(MG)20等高压系统的负载以及发电机、或充电器等。另外，从DC/DC变换器13位置观察的低压电池12侧为低压电力系统，连接有空调、音响、电子后视镜、下车辅助系统等辅助设备30。此外，对于电子后视镜以及下车辅助系统等，有时请求在非行驶时且主开关断开的状态下也进行动作，对这些动作时的功耗大于规定值的辅助设备30称为特定的辅助设备30。高压电力系统的电压能够通过DC/DC变换器13降压后供给至低压电力系统，从而进行低压电池12的充电或驱动辅助设备30。另外，电源装置10能够从车辆所具备的装备系统40获取表示车辆的各种状态及对车辆进行的操作等内容的信息。
控制部14包括管理部141和充放电执行部142，所述管理部141与高压电池11的各种状态、低压电池12的各种状态以及来自辅助设备30的电力请求、从装备系统40获取的对车辆进行的操作等对应地，确定高压电池11、低压电池12的充放电量、以及向MG 20、辅助设备30供给的电力供给量等控制内容，所述充放电执行部142基于管理部141确定好的控制内容，控制DC/DC变换器13等执行高压电池11、低压电池12的充放电。
<处理的概要>
以下说明本实施方式所涉及的电源装置10的处理的一个示例。图2是说明电源装置10的处理的时序图。
在图2所示的时序图中，如本发明所述，以实线示出在主开关断开的非行驶时从高压电池11向特定的辅助设备30供给电力(以下称为“抽取”)的情况，以虚线示出不进行抽取的情况。
在本实施方式中，如图2所示，至少在从用户乘车至主开关接通而变为行驶状态为止的期间T1中，DC/DC变换器13进行动作，进行抽取(行驶前处理)。
在从主开关接通直至主开关断开为止的行驶状态的期间T2中，高压电池11经由MG20被充电。此时，以能够充入与非行驶时从高压电池11抽取的电力量相当的电力量的方式，将SOC(蓄电量)的目标值设定为大于SOC中心值。此处，SOC中心值是指充放电控制中的蓄电量的目标值，一般例如设定为适于进行高压电池11的劣化抑制及燃料消耗量恶化抑制的值。以下，以与没有特定的补助设备30的情况相比，向高压电池11充电中增加了在非行驶时从高压电池11抽取的电力量相应的量的情况，称为补充充电。另外，在该期间T2中，从低压电池12向辅助设备30供给电力，但是DC/DC变换器13进行动作而从高压电力系统向低压电力系统供给电力，以使低压电池12的SOC达到规定的目标值。
然后，在从主开关断开而变为非行驶状态开始至少至用户下车为止的期间T3中，DC/DC变换器13继续进行动作，进行抽取(行驶后处理)。
然后，如果用户下车，则DC/DC变换器13停止，特定的辅助设备30的动作停止。
通过进行这样的控制，如图2所示，在期间T1、T3中，由于低压电池12的SOC不会显著降低，DOD不会增加，所以能够抑制低压电池12的劣化。此外，在期间T1之前的期间T0以及期间T3之后的期间T4中，低压电池12由于自放电而SOC略微下降，但该程度与虚线所示的情况相比较小。
对于以上处理，以下进行详细说明。
<行驶前处理>
图3是说明电源装置10的行驶前处理的顺序图。在期间T0即用户未乘车、车辆处于非行驶、主开关断开的状态下，装备系统40进行待机以能够在出现对车辆的操作时检测到该操作。
(步骤S101)：装备系统40检测到用户已乘车这一情况，向控制部14的管理部141通知。乘车检测例如可以通过检测到打开车门这一用户进行的规定操作进行。此外，在用户短时间内开关车门的情况下，有可能并未乘车，因此，也可以利用车门打开后的经过时间等提高乘车检测的精确度。另外，规定操作不限于车门操作，也可以是其他操作。另外，也可以通过乘车传感器等各种传感器检测用户是否就座。另外，作为就座检测对象的座位可以仅仅是驾驶座，也可以包括其他座位。
(步骤S102)：管理部141接收来自装备系统40的通知，判定抽取条件是否成立。抽取条件例如是高压电池11的SOC为规定值以上、或者从上次主开关断开后本处理的执行次数为规定值以下、或者PCU(电源控制单元)的上一次规定期间内的通电时间为规定值以下。执行次数以及通电时间例如可以通过参照日志从而获得。如此，抽取条件例如设定为，在短时间内反复执行本处理而使得高压电力系统的负担较大的情况下不成立。在抽取条件不成立的情况下，结束本处理。在抽取条件成立的情况下，管理部141将开始抽取的指示向控制部14的充放电执行部142通知，处理前进至接下来的步骤S103。
(步骤S103)：充放电执行部142使DC/DC变换器13进行动作，开始进行抽取，从而使特定的辅助设备30进行动作。此外，优选为充放电执行部142监测高压电池11的输出电力，以不输出限制值以上的电力的方式控制DC/DC变换器13(输出监控)，抑制高压电池11的过放电等品质降低。此外，抽取不仅可以在主开关断开的情况下进行，在低压电池12能够向所有辅助设备30供给电力的辅助设备模式的情况下也可以进行。
(步骤S104)：在装备系统40检测到用户进行的主开关接通操作的情况下，处理跳转至后述的行驶中处理。
(步骤S105)：有时用户虽然乘车但并不接通主开关就下车。在本步骤中，装备系统40检测到用户下车，向管理部141通知。下车检测例如通过检测出车门被打开后又关闭进而进行了车门锁定这一用户进行的规定操作而进行。规定操作不限于车门操作，也可以是其他操作。另外，也可以通过乘车传感器等各种传感器检测用户下车。装备系统40或管理部141将抽取停止的指示向充放电执行部142通知，然后处理前进至步骤S107。
(步骤S106)：有时用户虽然乘车但并不接通主开关，在较长时间内也不下车。在本步骤中，管理部141监测抽取的状态，如果满足规定的抽取停止条件时，则将抽取停止的指示向充放电执行部142通知，处理前进至步骤S107。此处，抽取停止条件例如是从抽取开始起经过时间为规定时间以上、或高压电池11的SOC小于规定值。如此，抽取停止条件例如设定为，在高压电力系统的负担变大的情况下成立。
(步骤S107)：充放电执行部142获取低压电池12的SOC，如果SOC为规定的下限值以上，则前进至S108。如果低压电池12的SOC小于规定的下限值，则继续进行抽取直至SOC达到下限值为止。
(步骤S108)：充放电执行部142使DC/DC变换器停止，从而停止进行抽取。
(步骤S109)：管理部141进行各种日志数据的更新,例如上述步骤S102中所述的执行次数的增量、抽取执行时间及抽取电力量等实际值的追加等。
<行驶中处理>
图4是说明电源装置10的行驶中处理的顺序图。
(步骤S201)：装备系统40将检测到主开关的接通操作这一情况向充放电执行部142通知。
(步骤S202)：充放电执行部142变化为表示能够向MG 20供给电力并能够使车辆行驶这一状态的Ready ON状态，并将该情况向管理部141通知。
(步骤S203)：管理部141计算出预计在下一次非行驶期间通过抽取而从高压电池11供给至特定的辅助设备30的电力量。该电力量例如能够通过基于表示非行驶时的放电历史记录等的日志进行推断而计算得到。将计算出的电力量设为与不进行抽取的情况相比高压电池11中的蓄电量的增加量(补充充电所需能量)。
(步骤S204)：管理部141计算出补充充电的所需时间。该所需时间例如以处于基于行驶历史记录推断出的行程时间内的方式计算得到。此处，所谓行程代表性地为从行驶开始至结束为止的期间，是基于车辆的行驶及停止的时序模型而以规定的方法定义的。
(步骤S205)：与步骤S204并行地，充放电执行部142确定充放电的控制参数。控制参数例如为用于高压电池11劣化抑制以及燃料消耗量恶化抑制而确定的高压电池11的中心SOC及SOC的允许下限值即下限SOC、用于补充充电的从充电目标值的中心SOC开始增加的增加量(提升量)等。此外，优选步骤S204中的管理部141和本步骤中的充放电执行部142进行通信，调查在以控制参数确定的允许范围内的充放电能力(可能性)的充电控制中，能否实现在所需时间内充入补充充电所需能量，在无法实现的情况下，修正所需时间以能够实现。如此，所需时间的确定是在管理部141及充放电执行部142之间通过抽象化的请求及响应的接口执行的。
(步骤S206)：充放电执行部142基于在步骤S205中确定的控制参数、及低压电池12的SOC的目标值等，进行高压电池11以及低压电池12的充放电控制，从而将高压电池11以及低压电池12的SOC维持在合适的范围内的同时，驱动MG 20以及辅助设备30。
(步骤S207)：管理部141随时和充放电执行部142进行通信而获取补充充电的状况，更新补充充电所需能量以及补充充电的所需时间，直至补充充电结束为止。
(步骤S208)：在装备系统40检测到用户进行的主开关断开操作的情况下，处理跳转至后述的行驶后处理。
<行驶后处理>
图5是说明电源装置10的行驶后处理的顺序图。
(步骤S301)：装备系统40将检测到主开关断开操作这一情况向充放电执行部142通知。
(步骤S302)：充放电执行部142停止对MG 20供给电力，变化为表示车辆的非行驶状态的Ready OFF状态，并将该情况向管理部141通知。另外，也可以是充放电执行部142更新上述可能性，并向管理部141通知。
(步骤S303)：管理部141与上述步骤S102同样地，判定抽取条件是否成立。本步骤的抽取条件例如为高压电池11的SOC为规定值以上。如此，抽取条件例如设定为，在短时间内反复执行本处理而使得高压电力系统的负担较大的情况下不成立。在抽取条件不成立的情况下，结束本处理。在抽取条件成立的情况下，管理部141将开始抽取的指示向充放电执行部142通知，处理前进至接下来的步骤S304。
(步骤S304)：充放电执行部142开始抽取，从而使特定的辅助设备30进行动作。此外，优选为充放电执行部142监测高压电池11的输出电力，以不输出限制值以上的电力的方式控制DC/DC变换器(输出监控)，抑制高压电池11的过放电等品质降低。
(步骤S305)：在本步骤中，装备系统40检测用户下车，向管理部141通知。下车检测例如通过检测出车门被打开后又关闭这一用户进行的规定操作而进行。规定操作不限于车门操作，也可以是其他操作。另外，也可以通过乘车传感器等各种传感器检测用户下车。装备系统40或管理部141将抽取停止的指示向充放电执行部142通知，然后处理前进至步骤S307。
(步骤S306)：有时用户虽然断开了主开关但在较长时间内不下车。在本步骤中，管理部141监测抽取的状态，如果满足规定的抽取停止条件时，则将抽取停止的指示向充放电执行部142通知，处理前进至步骤S307。此处，抽取停止条件例如是从抽取开始起经过时间为规定时间以上、或高压电池11的SOC小于规定值。如此，抽取停止条件例如设定为，在高压电力系统的负担变大的情况下成立。
(步骤S307)：充放电执行部142使DC/DC变换器停止，从而停止抽取。
(步骤S308)：管理部141进行数据更新,所述数据包括存储行程时间、重置上述步骤S102中所述的执行次数、以及将抽取执行时间及抽取电力量等实际值向步骤S203所述的日志中追加等。在上述各种数据更新中，如存储行程时间以及重置执行次数这样对行驶后的抽取实际值没有影响的数据，可以在步骤S302之后、步骤S303之前进行更新。此外，也可以在用户未下车而将主开关接通的情况下，再次进行上述的行驶中处理。
图6示出了补充充电的所需时间与不进行抽取的情况下的平均燃料消耗恶化量之间的关系。如图6所示，如果所需时间短于规定值，则需要增加单位时间的发电量，与不进行抽取的情况相比燃料消耗量恶化。如果所需时间为规定值以上，则与不进行抽取的情况相比，燃料消耗量不会恶化。这是因为，即使在不进行抽取的情况下，也在行驶时花费一定时间对SOC大幅降低的低压电池12进行充电，因此，对燃料消耗量的影响程度相同。通常优选所需时间以不发生燃料消耗量恶化的范围内的值作为基准值进行设定。
然而，有时根据用户的使用方式推断出的行程期间较短的情况下行程内无法完成补充充电。在该情况下，也可以允许平均燃料消耗量的恶化处于规定的阈值以下，而将所需时间设定得较短，落在规定的缩短边界值以上的范围内。
图7中示出了行驶时的充放电控制中的、高压电池11的SOC的目标值距离SOC中心值的提升量与燃料消耗恶化量之间的关系、以及行驶前的抽取导致的高压电池11的SOC降低量与燃料消耗恶化量之间的关系。如果提升量变大，则获取再生电力的量减少，燃料消耗量恶化。因此，优选补充充电时的提升量以燃料消耗量恶化较小的范围内的值作为基准值进行设定。另外，如果抽取量较多，则发动机启动次数增加，燃料消耗量恶化。因此，由抽取导致的SOC降低量通常设定为0，如图2所示，以使得SOC不低于SOC中心值的方式控制SOC。
然而，由于用户的使用方式不同，在从乘车直至开始行驶为止的期间或从行驶结束直至下车为止的期间较长的情况下、以及在行程内临时乘降较多的情况下等，抽取的电力量增加。该情况下，也可以允许平均燃料消耗量恶化处于规定的阈值以下，而将提升量设定在规定的提升边界值以下的范围内。另外，也可以是以平均燃料消耗量恶化不超过规定阈值的方式将SOC降低量设定在规定的抽取边界值以下的范围内，从而允许SOC小于SOC中心值。
另外，在即使进行上述应对也没有完成补充充电、或者抽取电力量超过一定量而使得高压电池11的SOC小于下限值等的情况下，也可以不进行或中断从高压电池11进行的抽取，而切换为从低压电池12进行电力供给。
＜效果＞
根据本发明，由于即使主开关断开，也能够从高压电池抽取电力而供给至特定的辅助设备，所以即使特定的辅助设备的功耗较大，低压电池的SOC也不会降低，能够抑制低压电池的品质降低、寿命缩短。另外，由于与不具备特定的辅助设备的情况相比，在行驶中向高压电池充电时增加了从高压电池供给至特定的辅助设备的量，所以能够抑制不必要的充放电导致的电力损耗、以及对燃料消耗量恶化的影响。另外，通过基于PCU等的通电时间等判定是否能够进行抽取，能够实现从耐久性的角度出发的部件保护。另外，管理部通过与充放电执行部之间基于所需能量以及充放电能力进行的抽象化的请求、响应，从而确定对高电压电池充入与抽取量对应的电力量所需时间，所以无需与多个构成部件各自的控制要素之间的特性相匹配的设计，接口及内部处理的设计、安装容易。
此外，在以上的说明中，将车辆设为具备发动机以及交流发电机的混合动力车辆，但即使是不具备全部上述发动机及交流发电机的电动汽车也能够应用本发明进行抽取，从而能够抑制低压电池的品质降低、寿命缩短。
另外，本发明不仅可以被理解为电源装置，还可以理解为电源装置所具有计算机执行的方法、程序、记录有程序的计算机可读取的非易失性存储介质、或者搭载有电源装置的车辆。
本发明对于车辆等中的电源装置有用。

Claims (4)

1.一种电源装置，其搭载在车辆中，其特征在于，
具备：高压电池；
低压电池，其输出电压与所述高压电池相比较低，利用所述高压电池的输出电力进行充电；以及
控制部，其进行所述高压电池以及所述低压电池的充放电控制，
在所述车辆的主开关未接通的状态下，在功耗大于规定值的期间，所述控制部进行使所述高压电池向规定的车载设备供给电力的抽取控制。
2.根据权利要求1所述的电源装置，其中，
在所述车辆行驶时，所述控制部在进行使所述高压电池充电的补充充电中，使蓄电量与所述车辆不具备所述规定的车载设备的情况相比增加了与抽取电力量相应的蓄电量，其中，所述抽取电力量为预测在下次非行驶期间的所述抽取控制中从所述高压电池供给至所述规定的车载设备的电力量。
3.根据权利要求2所述的电源装置，其中，
所述控制部基于所述抽取电力量、所述电源装置的充放电能力、以及根据行驶历史记录推定的行程时间确定所述补充充电的所需时间。
4.根据权利要求3所述的电源装置，其中，
所述控制部以使得平均燃料消耗恶化量与不进行所述抽取控制以及所述补充充电的情况相比成为规定值以下的方式，确定用于所述补充充电的所述高压电池的蓄电量的增加量、所述抽取控制中的所述高压电池的蓄电量的降低量、以及所述所需时间。
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