CN111016736B - 充电控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种充电控制装置，能够适当地抑制由电动车辆的放置时间中的高外界气温及高充电率所引起的电池的劣化，延长电池的寿命。本发明涉及一种充电控制装置，控制利用外部电源对作为电动车辆的车辆(EV)的电池(3)进行充电的外部充电。此充电控制装置在执行外部充电之前，推测从开始外部充电到车辆(EV)向目的地出发为止的车辆(EV)的放置时间(第一放置时间(TM_S1)及第二放置时间(TM_S2))，获取所推测的放置时间中的外界气温预计值(T_hat)，基于外界气温预计值(T_hat)，以电池(3)的充电率(SOC)在放置时间中不超过规定的充电率上限值(SOCLMT)的方式控制外部充电，规定的充电率上限值能够抑制电池(3)的劣化。

Description

充电控制装置
技术领域
本发明涉及一种充电控制装置，控制向电动汽车或插电式混合动力汽车(Plug-inhybrid vehicle)等电动车辆的电池的充电。
背景技术
作为电动汽车的电池而通常使用的锂离子电池具有下述特性，即，电池的温度越高，而且充电率(SOC)越高，则越容易进行劣化等。此种劣化主要在车辆不行驶的停车中进行。考虑到此种特性，例如专利文献1中揭示了抑制电池的劣化的充电控制装置。
所述充电控制装置在使用外部电源进行充电时，推测电池成为充满电状态的充电完成时刻，并且推测车辆的当前位置周边的、在所推测的充电完成时刻的外界气温。而且，当所述推测外界气温为规定温度以上时，在电池成为充满电状态之前结束充电，当推测外界气温低于规定温度时，继续充电直至电池成为充满电状态。
[现有技术文献]
[专利文献]
专利文献1：日本专利特开2015-89246号公报
发明内容
[发明所要解决的问题]
如上文所述，现有的充电控制装置推测进行外部充电时的充电完成时刻及在所述时刻的外界气温，并基于所述推测外界气温来决定是否将电池充电至充满电状态。但是，用户未必在刚完成外部充电后立即使用车辆，在外部充电完成后到开始使用车辆为止的期间中将车辆放置的情况也多。因此，对于现有的充电控制装置来说，当外界气温在此种车辆的放置期间中从充电完成时的推测外界气温开始上升时，经充电至充满电状态的电池受到高的外界气温的影响，结果无法抑制电池的劣化。
本发明是为了解决此种问题而成，其目的在于提供一种充电控制装置，能够适当地抑制由电动车辆的放置时间中的高外界气温及高充电率所引起的电池的劣化，延长电池的寿命。
[解决问题的技术手段]
为了达成所述目的，技术方案1的发明是一种充电控制装置，控制利用外部电源(充电桩CS)对电动车辆(实施方式(以下，在本技术方案中相同)的车辆EV)的电池3进行充电的外部充电，包括：放置时间推测部件(电子控制单元(Electronic Control Unit，ECU)10、图2的步骤4、步骤5)，在执行外部充电之前，推测从开始外部充电到电动车辆向目的地出发为止的电动车辆的放置时间(第一放置时间TM_S1、第二放置时间TM_S2)；外界气温预计值获取部件(气温信息数据库(Database，DB)25、电子控制单元10、步骤6、步骤7)，获取所推测的放置时间中，作为外界气温的预计值的外界气温预计值T_hat；以及充电控制部件(电子控制单元10、步骤10、步骤13)，基于所获取的外界气温预计值T_hat，以电池3的充电率SOC在放置时间中不超过规定的充电率上限值SOCLMT的方式控制外部充电，规定的充电率上限值SOCLMT能够抑制电池3的劣化。
根据所述充电控制装置，在执行利用外部电源对电池进行充电的外部充电之前，推测从开始外部充电时起到电动车辆向目的地出发为止的电动车辆的放置时间。而且，获取所推测的放置时间中的外界气温预计值。另外，基于所获取的外界气温预计值，以电池的充电率在放置时间中不超过能够抑制电池劣化的规定上限值的方式控制外部充电。
通过以上的控制，即便在外部充电的完成后将电动车辆放置，外界气温在此放置时间中上升般时，也通过基于外界气温预计值将由外部充电所得的电池的充电率控制为规定的充电率上限值以下，从而抑制电池的劣化。由此，能够适当地抑制由电动车辆的放置时间中的高外界气温及高充电率所引起的电池的劣化，延长电池的寿命。
技术方案2的发明是技术方案1所记载的充电控制装置，还包括：历史数据存储部件(使用历史数据库24)，存储历史数据，所述历史数据表示用户使用电动车辆的使用历史，且还包括：目的地推测部件，基于当前的日期时间、电动车辆的当前位置及历史数据来推测目的地。
根据所述结构，在外部充电后电动车辆朝向的目的地是根据当前的日期时间、当前位置及历史数据而推测。此结构基于以下观点。即，电动车辆的用户大多例如在工作日的早晚通勤，在休息日的白天休息，如此而以与星期或时间相应的规则性来驾驶电动车辆，很少无计划地进行驾驶。因此，通过存储用户以往的使用历史作为历史数据，并且将当前的日期时间或当前位置与历史数据对照等，从而可推测用户意欲的目的地。因此，能够根据如此推测的目的地来适当地推测电动车辆的放置时间。
技术方案3的发明是技术方案1或技术方案2所记载的充电控制装置，放置时间推测部件推测从开始外部充电时起到电动车辆向目的地出发为止的第一放置时间TM_S1、及电动车辆到达目的地后到从目的地出发为止的第二放置时间TM_S2作为放置时间(步骤4、步骤5)，外界气温预计值获取部件获取第一最高外界气温TH_hat1及第二最高外界气温TH_hat2，第一最高外界气温TH_hat1为针对第一放置时间TM_S1获取的外界气温预计值T_hat中的最高温度、及第二最高外界气温TH_hat2为针对第二放置时间TM_S2获取的外界气温预计值T_hat中的最高温度(步骤6、步骤7)，所述充电控制装置还包括：上限值设定部件(电子控制单元10、步骤8、步骤9、步骤11)，根据所获取的第一最高外界气温TH_hat1、及第二最高外界气温TH_hat2中更高的一者，来设定充电率上限值SOCLMT。
根据所述结构，作为电动车辆的放置时间，除了推测从开始外部充电时起到向目的地出发时为止的第一放置时间以外，还推测从到达目的地达时起到从目的地出发时为止的第二放置时间。而且，获取作为在第一放置时间及第二放置时间中分别获取的外界气温预计值中的最高温度的第一最高外界气温及第二最高外界气温。另外，根据第一最高外界气温及第二最高外界气温中更高的一者来设定充电率上限值，因而能够更适当地进行外部充电时的利用充电率上限值的电池充电率的限制，更适当地抑制由放置时间中的高外界气温及高充电率所引起的电池的劣化。
技术方案4的发明是技术方案3所记载的充电控制装置，还包括：消耗充电率计算部件(电子控制单元10、步骤12)，算出电动车辆在外部充电后行驶至目的地所消耗的消耗充电率ΔSOC，充电控制部件在第二最高外界气温TH_hat2高于第一最高外界气温TH_hat1时，将成为外部充电时的目标的目标充电率SOCCMD设定为充电率上限值SOCLMT与所算出的消耗充电率ΔSOC之和(步骤8、步骤12)。
根据所述结构，算出电动车辆行驶至目的地所消耗的消耗充电率。而且，当第二最高外界气温高于第一最高外界气温时，将成为外部充电时的目标的目标充电率设定为根据第二最高外界气温所设定的充电率上限值与消耗充电率之和。由此，电池通过外部充电而充电至充电率上限值与消耗充电率之和，借此确保高的充电率。然后，当电动车辆行驶至目的地时，在此期间中消耗充电率的程度被消耗，由此电池的充电率减少至充电率上限值。因此，即便在此后的第二放置时间中，外界气温上升至第二最高外界气温时，也可适当地抑制电池3的劣化。如以上那样，能够一方面尽可能确保由外部充电所得的充电率，一方面适当地抑制第二放置时间中的电池的劣化。
技术方案5的发明是技术方案4所记载的充电控制装置，还包括：实际充电率获取部件(电流电压计21、电子控制单元10)，获取作为电池的实际的充电率的实际充电率SOCA，充电控制部件在所获取的实际充电率SOCA为目标充电率SOCCMD以上时，保留外部充电(步骤14、步骤16)。
根据所述结构，当电池的实际充电率为目标充电率以上时，保留(不执行)电池的外部充电，因而能够避免不必要的外部充电及由此引起的电池的劣化。
附图说明
图1是将适用本发明的充电控制装置与作为电动车辆的车辆及充电桩一起表示的框图。
图2是表示充电控制处理的流程图。
图3是图2的充电控制处理中所用的上限值映射。
图4是表示通过充电控制处理所得的动作例的图。
图5是表示通过充电控制处理所得的另一动作例的图。
[符号的说明]
3：电池
10：电子控制单元
21：电流电压温度计
24：使用历史数据库
25：气温信息数据库
EV：车辆
CS：充电桩
TM_S1：第一放置时间
TM_S2：第二放置时间
T_hat：外界气温预计值
SOCLMT：充电率上限值
TH_hat1：第一最高外界气温
TH_hat2：第二最高外界气温
ΔSOC：消耗充电率
SOCCMD：目标充电率
SOCA：实际充电率
具体实施方式
以下，一方面参照附图一方面对本发明的优选实施方式进行详细说明。适用本发明的电动车辆如图1所示，为具备作为动力源的马达2、向马达2提供电力的驱动用的电池3、及对电池3进行充电的充电器4的车辆EV，或者并用马达与发动机作为动力源且具有外部充电功能的插电式混合动力汽车(未图示)等。电池3是由高压的锂离子电池等所构成。
如所述图所示，车辆EV的情况下，电池3的充电是使车辆EV停在自家或充电站的充电桩CS(外部电源)的附近，在将连接于充电器4的车辆侧连接器5连接至充电桩CS的充电侧连接器6的状态下进行，由此电力从充电桩CS侧经由充电器4而蓄积于电池3。此时的充电器4的动作是由电子控制单元(ECU)10进行控制。
对于电子控制单元10，从电流电压温度计21输入有表示流经电池3的电流、电压、温度的检测信号。电子控制单元10基于所述检测信号而算出电池3的实际的充电率(实际充电率)SOCA，并且以实际充电率SOCA成为目标充电率SOCCMD的方式控制充电器4的动作。
对于电子控制单元10，连接有日历(calender)22及导航装置23。日历22对当前的年月日、星期及时刻进行计时。而且，电子控制单元10从导航装置23获取由全球定位系统(Global Positioning System，GPS)功能所得的车辆EV的当前的位置信息或地图信息、堵车信息等。而且，由电子控制单元10所得的运算结果适当显示于导航装置23的画面。进而，对于电子控制单元10，连接有车辆EV的使用历史数据库24。使用历史数据库24学习驾驶员使用车辆EV的历史并存储。
进而，对于电子控制单元10，经由国际互联网(Internet)等通信网络30而连接有气温信息数据库25。在气温信息数据库25，存储有与规定的广域内的多数个观测点有关的位置信息及气温信息。所述气温信息包括各观测点的当前气温、及从当前到规定时间后的时刻为止预计的每隔规定时间间隔的多数个预计气温，并随时更新。
电子控制单元10是由包含输入输出(Input-Output，I/O)接口、中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)及只读存储器(Read Only Memory，ROM)(均未图示)等的微计算机(micro computer)所构成。电子控制单元10执行充电控制处理，即，根据来自所述的日历22、导航装置23、使用历史数据库24及气温信息数据库25的各种信息等，控制对车辆EV的电池3的充电。本实施方式中，电子控制单元10相当于放置时间推测部件、外界气温预计值获取部件、充电控制部件、目的地推测部件、上限值设定部件、消耗充电率计算部件及实际充电率获取部件。
图2是表示所述充电控制处理的流程图。本处理控制在充电桩CS进行外部充电时的充电量，以控制电池3的劣化。本处理中，首先在步骤1(图示为“S1”。以下相同)中判别车辆EV是否连接于充电桩CS。当其答案为否(NO)时，直接结束本处理。
当步骤1的答案为是(YES)，为了外部充电而将车辆EV连接于充电桩CS时，获取连接时参数(步骤2)。所述连接时参数表示向充电桩CS连接时的状况，包括从日历22读出的连接的日期时间及星期、或从导航装置23读出的车辆EV的当前位置等。
接着，通过根据所获取的这些连接时参数、与存储于使用历史数据库24的历史数据将这些对照等，从而推测完成外部充电后的车辆EV的行驶日程(步骤3)。当在自家进行外部充电时，所述行驶日程中例如包括用户完成外部充电后朝向的目的地(例如工作地)、从自家的出发时刻、到达目的地的到达时刻、在目的地的驻车时间、从目的地的出发时刻、或到达自家的到达时刻等。
如上文所述，车辆EV的用户大多例如在工作日的早晚通勤，在休息日的白天休息，如此而以与星期或时间相应的规则性来驾驶车辆EV，很少无计划地进行驾驶。因此，通过学习用户以往的使用历史并作为历史数据而存储，并且如所述那样将用于外部充电的连接时所得的连接时参数进行对照，从而能以较良好的精度推测外部充电完成后的行驶日程。
在继所述步骤3之后的步骤4中，基于推测的行驶日程来算出第一放置时间TM_S1。所述第一放置时间TM_S1相当于从开始外部充电时起到向目的地出发为止的车辆EV的停车时间。
在随后的步骤5中，基于行驶日程来算出第二放置时间TM_S2。所述第二放置时间TM_S2相当于从车辆EV到达目的地时起到向自家出发为止的车辆EV的停车时间。
接下来，根据步骤4中算出的第一放置时间TM_S1及此时的车辆EV的位置(自家)，搜索气温信息数据库25，由此读出第一放置时间TM_S1中的每隔规定时间间隔的多数个外界气温预计值T_hat，并且算出这些值中的最高值作为第一放置时间TM_S1中的最高温度，即第一最高外界气温TH_hat1(步骤6)。
同样地，根据步骤5中算出的第二放置时间TM_S2及此时的车辆EV的位置(目的地)，搜索气温信息数据库25，由此读出第二放置时间TM_S2中的每隔规定时间间隔的多数个外界气温预计值T_hat，并且算出这些值中的最高值作为第二放置时间TM_S2中的最高温度，即第二最高外界气温TH_hat2(步骤7)。
接下来，判别第一最高外界气温TH_hat1是否为第二最高外界气温TH_hat2以上(步骤8)。当该答案为是(YES)而TH_hat1≧TH__hat2时，使用更高或同等的第一最高外界气温TH_hat1来搜索图3所示的上限值映射，由此算出充电率上限值SOCLMT(步骤9)。
关于所述上限值映射，通过实验等而预先求出在外界气温T_hat下放置车辆EV时可抑制电池3的劣化的充电率SOC的上限值，并以充电率上限值SOCLMT的形式表示。如上文所述，电池3具有其温度越高，而且充电率SOC越高，则越容易进行劣化等特性。因此，上限值映射中，外界气温T_hat越高，则充电率上限值SOCLMT设定为越小的值。而且，当外界气温T_hat为30℃以上时，充电率上限值SOCLMT设定为规定的一定值(例如70％)。
接着，将步骤9中算出的上限值SOCLMT设定为外部充电时的目标充电率SOCCMD(步骤10)，进入后述的步骤14。
另一方面，当所述步骤8的答案为否(NO)而TH_hat1＜TH_hat2时，使用更高的第二最高外界气温TH_hat2来搜索图3的表，由此算出充电率上限值SOCLMT(步骤11)。
接下来，算出车辆EV从当前地行驶至目的地所消耗的消耗充电率ΔSOC(步骤12)。关于该消耗充电率ΔSOC，例如算出与从当前地到目的地的行驶距离相应的行驶用的电量、与空调等辅机用的电量之和作为充电率近似值。
然后，将如所述那样算出的充电率上限值SOCLMT与消耗充电率ΔSOC之和设定为外部充电时的目标充电率SOCCMD(步骤13)，进入步骤14。
所述步骤14中，判别电池3的实际充电率SOCA是否小于步骤10或步骤13中设定的目标充电率SOCCMD。当其答案为是(YES)时，执行充电动作(步骤15)，结束本处理。由此，以电池3的实际充电率SOCA成为目标充电率SOCCMD的方式对电池3进行充电。
另一方面，当所述步骤14的答案为否(NO)时，实际充电率SOCA为目标充电率SOCCMD以上，故而保留(不执行)充电动作(步骤16)，结束本处理。由此，能够避免不必要的外部充电及由此引起的电池3的劣化。
图4及图5分别表示通过图2的充电控制处理所得的两个动作例。两者均表示在19点将车辆EV连接于自家的充电桩CS而开始外部充电的示例。当如此将车辆EV连接于充电桩CS时，图2的步骤1的答案成为是(YES)，实质上开始图2的充电控制处理。
通过执行步骤2及步骤3，两例均针对在自家的19点的外部充电开始而推测下述相同的行驶日程，即，第二天8点：自家出发→同日9点：到达工作地点→同日18点：工作地点出发→同日19点：到达自家。而且，基于所述行驶日程，两例均算出第一放置时间TM_S1(外部充电开始时(19点)～自家出发时(第二天8点))及第二放置时间TM_S2(到达工作地点时(第二天9点)～工作地点出发时(同日18点))(步骤4、步骤5)。
图4的示例中，针对所述的第一放置时间TM_S1及第二放置时间TM_S2所搜索的外界气温预计值T_hat随着时间经过而降低。其结果为，在第一放置时间TM_S1中，在其初期(外部充电开始时)出现第一最高外界气温TH_hat1(＝25℃)，在第二放置时间TM_S2中，在其初期(到达工作地点时)出现第二最高外界气温TH_hat2(＝23℃)，并且TH_hat1＞TH_hat2成立。
由此，图4的示例中，图2的步骤8的答案成为是(YES)，由此根据第一最高外界气温TH_hat1，通过图3的上限值映射将充电率上限值SOCLMT设定为85％(步骤9)，将所述充电率上限值SOCLMT作为目标充电率SOCCMD而进行外部充电(步骤10、步骤15)。
以上的结果为，电池3的充电率SOC在预计外界气温为最高温度(＝25℃)的外部充电开始时小于85％，在低于最高温度的外部充电完成时上升至85％，然后，在从自家出发之前的第一放置时间TM_S1的期间中维持于所述值。而且，充电率SOC伴随从自家向工作地点的行驶而以消耗充电率ΔSOC的程度(例如10％)减少，由此成为约75％，然后在从工作地点出发之前的第二放置时间TM_S2的期间中维持于所述值。
如以上那样，图4的示例中，在包括预计出现电池3的最高温度的外部充电开始时的、第一放置时间TM_S1的期间中，即便在所述最高温度下放置车辆EV时，充电率SOC也限制于可抑制电池3的劣化的充电率上限值SOCLMT(85％)以下。因此，能够适当地抑制由放置时间中的高外界气温及高充电率所引起的电池3的劣化，能够延长电池3的寿命。
另一方面，图5的示例中，针对第一放置时间TM_S1及第二放置时间TM_S2搜索的气温预计值T_hat如图示那样变化。其结果为，在第一放置时间TM_S1中，在其末期(自家出发时)出现第一最高外界气温TH_hat1(＝29℃)，在第二放置时间TM_S2中，在其中途出现第二最高外界气温TH_hat2(＝33℃)，并且TH_hat1＜TH_hat2的关系成立。
由此，图5的示例中，图2的步骤8的答案成为否(NO)，由此根据第二最高外界气温TH_hat2，通过图3的上限值映射将充电率上限值SOCLMT设定为70％(步骤11)。另外，将对所述充电率上限值SOCLMT加上消耗充电率ΔSOC(例如10％)所得的值(＝80％)设定为目标充电率SOCCMD，将所述目标充电率SOCCMD作为目标进行外部充电(步骤13、步骤15)。
然后，电池3的充电率SOC在第一放置时间TM_S1的期间中维持于所述值(80％)。而且，在所述第一放置时间TM_S1的末期，虽然预计外界气温预计值T_hat上升至第一放置时间TM_S1中的最高温度即29℃，但此时的充电率SOC为80％，低于图3的上限值映射中相当于T_hat＝29℃的充电率上限值(＝81％)，因而不会对电池3的劣化造成影响。
而且，充电率SOC伴随从自家向工作地点的行驶而以消耗充电率ΔSOC的程度(例如10％)减少，由此成为约70％，然后，在从工作地点出发之前的第二放置时间TM_S2的期间中维持于所述值。因此，即便外界气温在第二放置时间TM_S2的中间时上升至最高温度(＝33℃)，充电率SOC也限制于可在所述外界气温下抑制电池3的劣化的充电率上限值SOCLMT(70％)以下。因此，所述图5的示例中，也能够适当地抑制由放置时间中的高外界气温及高充电率所引起的电池3的劣化，能够延长电池3的寿命。
此外，本发明不限定于所说明的实施方式，能以各种形态实施。例如，实施方式(图2的处理)中，根据包括将车辆EV连接于充电桩CS的日期时间或车辆EV的位置的连接时参数及历史数据库等，来推测车辆EV的目的地。本发明不限于此，例如在车辆EV的用户通过导航装置23输入目的地时，可将其优先，基于所输入的目的地来进行充电控制处理。
而且，当车辆EV由多个用户共用时，也可针对每个用户进行对使用历史数据库24的历史数据的存储，并且在将车辆EV连接于充电桩CS时确定本次的用户，基于这些数据针对每个用户进行目的地及放置时间的推测。
进而，实施方式所示的充电率上限值SOCLMT或外界气温预计值T_hat等数值仅为例示，当然也可采用适当的其他值。而且，实施方式中，电动车辆为电动汽车，但不限于此，本发明可适用于具有外部充电功能的其他电动车辆、例如并用马达与发动机作为动力源的插电式混合动力汽车等。此外，可在本发明的主旨的范围内适当变更细节部分的结构。

Claims (4)

1.一种充电控制装置，控制利用外部电源对电动车辆的电池进行充电的外部充电，所述充电控制装置的特征在于，包括：
放置时间推测部件，在执行所述外部充电之前，推测从开始所述外部充电到所述电动车辆向目的地出发为止的所述电动车辆的放置时间；
外界气温预计值获取部件，获取推测的所述放置时间中，作为外界气温的预计值的外界气温预计值；以及
充电控制部件，基于获取的所述外界气温预计值，以所述电池的充电率在所述放置时间中不超过规定的充电率上限值的方式控制所述外部充电，规定的所述充电率上限值能够抑制所述电池的劣化，且
所述放置时间推测部件推测从所述外部充电开始时到所述电动车辆向所述目的地出发为止的第一放置时间、及从所述电动车辆到达所述目的地到从所述目的地出发为止的第二放置时间作为所述放置时间，
所述外界气温预计值获取部件获取第一最高外界气温及第二最高外界气温，所述第一最高外界气温为针对所述第一放置时间获取的所述外界气温预计值中的最高温度，所述第二最高外界气温为针对所述第二放置时间获取的所述外界气温预计值中的最高温度，
所述充电控制装置还包括：上限值设定部件，基于获取的所述第一最高外界气温及所述第二最高外界气温中更高的一者来设定所述充电率上限值。
2.根据权利要求1所述的充电控制装置，其特征在于，还包括：
历史数据存储部件，存储历史数据，所述历史数据表示用户使用所述电动车辆的使用历史，
所述充电控制装置还包括目的地推测部件，所述目的地推测部件基于当前的日期时间、所述电动车辆的当前位置及所述历史数据来推测所述目的地。
3.根据权利要求1或2所述的充电控制装置，其特征在于，还包括：
消耗充电率计算部件，算出所述电动车辆在所述外部充电后行驶至所述目的地所消耗的消耗充电率，
所述充电控制部件在所述第二最高外界气温高于所述第一最高外界气温时，将成为所述外部充电时的目标的目标充电率设定为所述充电率上限值与算出的所述消耗充电率之和。
4.根据权利要求3所述的充电控制装置，其特征在于，还包括：
实际充电率获取部件，获取作为所述电池的实际的充电率的实际充电率，
所述充电控制部件在获取的所述实际充电率为所述目标充电率以上时，保留所述外部充电。
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