CN111717138A - 车辆用电池控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种车辆用电池控制装置。车辆用电池控制装置包括：传感器，获取能够在自动驾驶时作为主电池的后备的副电池的信息；DDC，设置在主电池与副电池之间；切换部，切换副电池的连接状态为与手动驾驶时对应的状态和与自动驾驶时对应的状态；以及控制部，基于传感器获取的信息控制DC‑DC转换器以及切换部，来控制副电池的充电及放电，在进行第一电池控制并判断为副电池能够输出后备电力的情况下，许可自动驾驶，进行精度比第一电池控制更高的第二电池控制，判断副电池能否输出后备电力。

Description

车辆用电池控制装置
技术领域
本发明涉及一种车辆用电池控制装置。
背景技术
在日本特开第2018-069900号中公开了一种电池控制装置，该电池控制装置搭载于可自动驾驶的车辆、具备向配件等电装部件供给电力的铅酸电池和自动驾驶后备用锂离子电池。在该电池控制装置中，在锂离子电池从供电线断开的状态下铅酸电池正在充电时产生了自动驾驶的请求的情况下，使供电线的电压降低至锂离子电池的开路电压并将锂离子电池与供电线连接。由此，在将锂离子电池和铅酸电池这双方连接到供电线的状态下，能够仅将铅酸电池充电。由此，日本特开第2018-069900号所记载的电池控制装置兼顾了确保通过锂离子电池进行自动驾驶的跛行行驶时所需的后备电力、和防止铅酸电池的充电延迟。
发明内容
上述日本特开第2018-069900号所记载的电池控制装置在产生自动驾驶的请求时不确认电池的蓄电量而执行自动驾驶。然而，为了确保车辆的安全，期望在产生了自动驾驶的请求的情况下，在执行自动驾驶之前判断锂离子电池能否输出跛行行驶时所需的后备电力。该判断通常需要实际流过在跛行行驶中消耗的电流来使电池暂时放电，其后将电池充电至规定的蓄电量，因此花费时间。因此，即使驾驶员等请求了自动驾驶，也无法立即执行自动驾驶。
本发明提供一种能够尽快执行驾驶员等请求的自动驾驶的车辆用电池控制装置。
本发明的一个方式是控制能够在自动驾驶时作为主电池的后备的副电池的车辆用电池控制装置，包括：传感器，获取副电池的电流、电压、以及温度相关的信息；DC-DC转换器，设置在主电池与副电池之间；切换部，切换副电池的连接状态为与手动驾驶时对应的状态和与自动驾驶时对应的状态；以及控制部，通过基于传感器获取的信息控制DC-DC转换器以及切换部，来控制副电池的充电及放电，控制部在点火接通后的手动驾驶期间，进行第一电池控制以初步判断副电池能否输出在自动驾驶的跛行行驶时所需的后备电力，在进行第一电池控制并判断为副电池能够输出后备电力的情况下，许可自动驾驶，在许可自动驾驶之后，响应于规定的请求而执行自动驾驶，且在许可自动驾驶之后，进行精度比第一电池控制更高的第二电池控制，判断副电池能否输出后备电力。
根据上述车辆用电池控制装置，如果能在驾驶员等发出自动驾驶的请求之前初步判断副电池能够输出跛行行驶时所需的后备电力，则能够在许可自动驾驶之后尽快执行所请求的自动驾驶。
附图说明
下面将参照附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义，其中相同的附图标记表示相同的元素，并且其中：
图1是示出本发明的一个实施方式所涉及的车辆用电池控制装置的概略结构的图。
图2A是说明手动驾驶时的车辆用电池控制装置的状态的图。
图2B是说明自动驾驶时的车辆用电池控制装置的状态的图。
图3是说明控制部执行的电池控制的处理工序的流程图。
图4是说明图3的第一电池控制的详细的处理工序的流程图。
图5A是说明图3的第二电池控制的详细的处理工序的流程图。
图5B是说明图3的第二电池控制的详细的处理工序的流程图。
图6是说明第一电池控制所使用的劣化检测脉冲的一个示例的图。
图7是示出第一电池控制所使用的电池标准电阻映射的一个示例的图。
图8A是说明电池标准电阻映射的使用例的图。
图8B是说明电池标准电阻映射的使用例的图。
图9是示出第二电池控制所使用的后备实际电流的一个示例的图。
图10是说明判断副电池的异常的一个示例的图。
图11A是示出T4判定映射的一个示例的图。
图11B是示出T5判定映射的一个示例的图。
图12是示出本车辆用电池控制装置中的自动驾驶的执行定时的图。
图13是示出现有技术的车辆用电池控制装置中的自动驾驶的执行定时的图。
图14是示出本车辆用电池控制装置中的其他自动驾驶的执行定时的图。
具体实施方式
本发明是控制能够在自动驾驶时作为主电池的后备的副电池的车辆用电池控制装置。该车辆用电池控制装置在点火接通后的手动驾驶的期间，在短时间内推定副电池的状态，如果基于该推定结果能够初步判断为副电池能够输出自动驾驶的跛行行驶时所需的后备电力，则变为能够立即许可自动驾驶的状态。由此，如果在驾驶员等发出自动驾驶的请求之前初步判断为副电池能够输出后备电力，则能够在变为许可自动驾驶的状态之后尽快执行所请求的自动驾驶。
[实施方式]
以下，对本发明的实施方式，一边参照附图一边详细地进行说明。
＜结构＞
图1是示出包括本发明的一个实施方式所涉及的车辆用电池控制装置1的电源系统的概略结构的图。图1例示的电源系统具备车辆用电池控制装置1，该车辆用电池控制装置1包括主电池11、副电池12、1次系统仪器21、2次系统仪器22、电力供给部30、连接切换电路40、控制部51、传感器(S)52、以及加热器(H)53。本电源系统搭载于能够切换手动驾驶与自动驾驶的车辆。
主电池11、1次系统仪器21、连接切换电路40、以及电力供给部30通过第一布线101电连接。副电池12以及连接切换电路40通过第二布线102电连接。2次系统仪器22以及连接切换电路40通过第三布线103电连接。
电力供给部30是例如交流发电机、DC-DC转换器等能够输出规定的电力的仪器。该电力供给部30输出的电力被供给到主电池11、1次系统仪器21、以及连接切换电路40。
主电池11是例如铅酸蓄电池、锂离子电池等构成为能够充放电的二次电池。主电池11蓄积电力供给部30输出的电力，或者将自身蓄积的电力释放给1次系统仪器21以及连接切换电路40。
副电池12是例如铅酸蓄电池、锂离子电池等构成为能够充放电的二次电池。副电池12经由连接切换电路40蓄积电力供给部30输出的电力、主电池11的电力，或者经由连接切换电路40将自身蓄积的电力释放(供给)给2次系统仪器22等。该副电池12冗余地设计为，即使在自动驾驶时主电池11故障的情况下，也能够作为后备代替主电池11维持对负责自动驾驶的2次系统仪器22的电源供给。
1次系统仪器21是通过电力供给部30输出的电力和/或主电池11蓄积的电力来动作的车载仪器。
2次系统仪器22是通过电力供给部30输出的电力和/或主电池11蓄积的电力来动作的车载仪器。该2次系统仪器22包括在自动驾驶中紧急时使车辆行驶至安全场所停车、即所谓的跛行行驶所需的仪器。如后述那样，2次系统仪器22构成为，在手动驾驶时通过电力供给部30输出的电力和/或主电池11蓄积的电力来动作，在自动驾驶时还可以通过副电池12蓄积的电力来动作。
连接切换电路40的结构包括第一开关41、第二开关42、以及DC-DC转换器43。第一开关41可开闭地配置在第一布线101与第三布线103之间。第二开关42可开闭地配置在第二布线102与第三布线103之间。该第一开关41以及第二开关42可以采用例如半导体继电器、机械继电器等。DC-DC转换器43配置在第一布线101与第二布线102之间，是将经由第一布线101输入的电力的电压变换为规定的电压并输出的变压器。
控制部51例如由包括微型计算机等的自动驾驶ECU(Electronic Control Unit)构成，基于从未图示的车载仪器获取的车辆信息(点火的ON/OFF状态、手动驾驶/自动驾驶的状态等)，控制连接切换电路40的第一开关41以及第二开关42的开闭状态。
具体而言，在车辆处于手动驾驶状态时，控制部51闭合第一开关41来将第一布线101与第三布线103连接，且断开第二开关42来将第二布线102与第三布线103切断。由此，如图2A所示，电力供给部30输出的电力和/或主电池11蓄积的电力被直接供给到2次系统仪器22。另一方面，在车辆处于自动驾驶状态时，控制部51断开第一开关41来将第一布线101与第三布线103切断，且闭合第二开关42来将第二布线102与第三布线103连接。由此，如图2B所示，电力供给部30输出的电力和/或主电池11蓄积的电力经由DC-DC转换器43间接地供给到2次系统仪器22。
此外，控制部51基于从传感器52获取的副电池12的状态，控制连接切换电路40的DC-DC转换器43的电压指示值、以及由加热器53加热的状态。关于该控制在下面记载。
传感器52设置在副电池12的附近，是用于监测副电池12的状态的元件。该传感器52包括测量副电池12的端子电压的电压传感器、测量流入副电池12/从副电池12流出的电流的电流传感器、以及测量副电池12的温度的温度传感器等。由传感器52监测的副电池12的状态被输出到控制部51。
加热器53设置在副电池12的附近，是用于加热副电池12的元件。该加热器53例如可以使用利用发动机产生的热的热交换器等。加热器53由控制部51控制。
＜控制＞
接下来，还参照图3至图5B，说明本实施方式所涉及的车辆用电池控制装置1进行的控制。图3是说明车辆用电池控制装置1的控制部51执行的电池控制的处理工序的流程图。图4是说明图3的第一电池控制(步骤S302)的详细处理工序的流程图。图5A以及图5B是说明图3的第二电池控制(步骤S309)的详细处理工序的流程图。
(1)电池控制的流程
在车辆的点火变为接通状态(IG-ON)后开始图3例示的电池控制，重复执行图3例示的电池控制直至点火变为断开状态(IG-OFF)。另外，将点火刚刚断开后的车辆的状态作为进行手动驾驶的状态来进行说明。
步骤S301：控制部51闭合第一开关41且断开第二开关42，将连接切换电路40设定为手动驾驶(图2A)。在连接切换电路40被设定为手动驾驶后，处理前进到步骤S302。
步骤S302：控制部51在手动驾驶的期间，实施短时间(第一时间)即可结束的简单的第一电池控制，推定副电池12的状态。关于该第一电池控制在下面记载。
步骤S303：控制部51基于第一电池控制对副电池12的推定结果，初步判断副电池12是否处于能够输出规定的后备电力的状态。后备电力是指在主电池11故障的情况等紧急时副电池12代替主电池11成为电力供给源时，驱动2次系统仪器22以至少使车辆跛行行驶到安全的场所为止所需的电力。在副电池12处于能够输出后备电力的状态下(在S303中为“是”)，处理前进到步骤S304，在副电池12不处于能够输出后备电力的状态的情况下(在S303中为“否”)，则处理前进到步骤S305。
步骤S304：控制部51许可自动驾驶。该自动驾驶的许可是指将车辆用电池控制装置1变为请求等待状态，在该请求等待状态下，能够响应于由驾驶员的指示等而产生的自动驾驶请求，立即切换为自动驾驶。在自动驾驶被许可后，处理前进到步骤S306。
步骤S305：控制部51禁止自动驾驶。该自动驾驶的禁止是指将车辆用电池控制装置1变为如下状态：即使由驾驶员的指示等产生了自动驾驶请求，也不将连接切换电路40切换为自动驾驶。在自动驾驶被禁止后，处理前进到步骤S314。
步骤S306：控制部51判断是否许可了自动驾驶。在许可了自动驾驶的情况下(在S306中为“是”)，处理前进到步骤S307，在未许可自动驾驶的情况下(在S306中为“否”)，处理前进到步骤S314。
步骤S307：控制部51判断是否由驾驶员的指示等产生了自动驾驶请求。在产生了自动驾驶请求的情况下(在S307中为“是”)，处理前进到步骤S308。另外，如果未产生自动驾驶请求，则将副电池12的SOC控制为预先确定的用于手动驾驶的SOC，直至点火变为断开状态为止。
步骤S308：控制部51断开第一开关41且闭合第二开关42，将连接切换电路40设定为自动驾驶(图2B)。由此，开始自动驾驶。在连接切换电路40被设定为自动驾驶后，处理前进到步骤S309。
步骤S309：在自动驾驶的期间，控制部51实施比上述第一电池控制耗费更长时间(第二时间)且精度更高的第二电池控制，来确认副电池12的状态。关于该第二电池控制在下面记载。
步骤S310：控制部51基于第二电池控制对副电池12的确认结果，判断副电池12是否处于能够输出后备电力的状态。在副电池12处于能够输出后备电力的状态的情况下(在S310中为“是”)，处理前进到步骤S311，在副电池12不处于能够输出后备电力的状态的情况下(在S310中为“否”)，处理前进到步骤S312。
步骤S311：控制部51继续当前正在执行的自动驾驶。之后，处理前进到步骤S313。
步骤S312：控制部51禁止自动驾驶。具体而言，控制部51停止当前正在执行的自动驾驶，在将驾驶的权限移交给驾驶员之后禁止自动驾驶。在自动驾驶被禁止后，处理前进到步骤S314。
步骤S313：控制部51判断自动驾驶是否由于驾驶员的指示等而结束。在自动驾驶结束的情况下(在S313中为“是”)，处理前进到步骤S314，在自动驾驶未结束的情况下(在S313中为“否”)，处理前进到步骤S309。
步骤S314：控制部51闭合第一开关41且断开第二开关42，将连接切换电路40设定为手动驾驶(图2A)。在连接切换电路40被设定为手动驾驶后，处理前进到步骤S306。
在车辆的点火变为断开状态的时间点，上述步骤S301～S314的处理结束。
(2)第一电池控制
在图3的步骤S302中的第一电池控制中，进行图4所示的以下的步骤S401～S410。
步骤S401：控制部51判断副电池12的温度以及SOC(蓄电量)是否满足各自的基准。如果副电池12的温度过低或者SOC过少，则第一电池控制的判断精度会降低，因此首先判断是否副电池12的温度满足规定的温度基准且副电池12的SOC满足规定的SOC基准。各基准基于副电池12的规格、车辆所需的性能等而适当地设定。能够基于从传感器52获取的信息计算副电池12的SOC。在副电池12的温度以及SOC满足各基准的情况下(在S401中为“是”)，处理前进到步骤S403，在副电池12的温度以及SOC不满足各基准的情况下(在S401中为“否”)，处理前进到步骤S402。
步骤S402：控制部51将副电池12加热并充电，直至副电池12的温度以及SOC满足各基准。使用加热器53进行副电池12的加热，通过控制DC-DC转换器43的电压指示值来进行副电池12的充电。在副电池12的温度以及SOC满足各基准后，处理前进到步骤S403。
步骤S403：控制部51使用劣化检测脉冲，实施副电池12的充放电。劣化检测脉冲是指例如图6的左图所示那样的周期为200毫秒程度(第一时间)的单脉冲。控制部51观测随着使用该劣化检测脉冲的充放电而变化的副电池12的电压以及电流。例如如图6的左图所示，控制部51能够获取放电波峰时的副电池12的电压以及电流的组、和充电波峰时的副电池12的电压以及电流的组。在副电池12的充放电完成后，处理前进到步骤S404。
步骤S404：控制部51分别计算副电池12的当前的电阻值R、副电池12的当前的SOC(当前SOC)下的输出实现温度T1、以及在使副电池12的SOC变化为规定的值C2时(SOC_C2)的输出实现温度T2。如下计算电阻值R、输出实现温度T1、以及输出实现温度T2。
基于在上述步骤S403中获取的副电池12的电压以及电流的组计算副电池12的电阻值R。例如如图6的右图所示，能够将放电波峰时的电压以及电流的组(白四边形□)和充电波峰时的电压以及电流的组(黑四边形■)绘制在电压电流直角坐标系上，将通过该绘制出的2个坐标的直线的斜率计算作为电阻值R。另外，在绘制出的坐标为3个以上的情况下，根据使用最小二乘法等求出的近似直线的斜率来计算电阻值R即可。
输出实现温度T1是在当前SOC下副电池12变为能够输出后备电力的状态时的温度，输出实现温度T2是在SOC_C2下副电池12变为能够输出后备电力的状态时的温度(第一温度)。值C2是在自动驾驶时作为副电池12的充放电的控制中心的SOC(第二蓄电量)，被设定为小于在后述的手动驾驶时作为副电池12的充放电的控制中心的SOC即值C1(第一蓄电量)(C1＞C2)。使用副电池12的当前的电阻值R、规定的电池标准电阻映射、以及能够输出后备电力的规定的电阻值Rref，来计算该输出实现温度T1以及T2。
电池标准电阻映射是指如图7例示的那样，能够将电池的温度[℃]和电池的SOC[％]作为参数来求出电池的电阻值[Ω]的二维对应表。该电池标准电阻映射例如可以基于通过使用电池的实验而获得的实测值来生成，也可以基于使用电池的规格而运算出的设计值来生成。在图7中，示出如果电池的SOC＝60％且温度＝-15℃则电阻值R＝r15，如果电池的SOC＝40％且温度＝5℃则电阻值R＝r53。
参照图8A以及图8B，具体地进行说明。考虑副电池12在SOC＝60％且温度＝10℃时的实测值为电阻值R的情况(图8A的右图带有阴影的部位)。在该情况下，首先，参照电池标准电阻映射中的条件同为SOC＝60％且温度＝10℃时的电阻值r65。接下来，求出在电池标准电阻映射中想要预测的条件下的电阻值与参照对象的电阻值r65之比。例如，在想要预测副电池12在SOC＝40％且温度＝0℃时的电阻值R43(图8A的右图粗框部位)的情况下，求出在电池标准电阻映射中条件同为SOC＝40％且温度＝0℃时的电阻值r43与参照对象的电阻值r65之比(＝r43/r65)。然后，通过将该求出的比乘以副电池12的实测值即电阻值R，从而能够预测副电池12的电阻值R43(R43＝R×r43/r65)。
使用同样的工序，分别预测在副电池12的当前SOC即SOC＝60％时的、在所有温度(-15～+15℃)下的电阻值R15～R75、以及在副电池12的SOC_C2即SOC＝40％时的、在所有温度(-15～+15℃)下的电阻值R13～R73(图8B)。
并且，在当前SOC(60％)时的副电池12的电阻值R15～R75、以及在SOC_C2(40％)时的副电池12的电阻值R13～R73的预测结束后，最后计算出输出实现温度T1以及T2。基于关于副电池12而预先规定的、能够输出后备电力的电阻值Rref来确定输出实现温度T1以及T2的计算。例如在副电池12的SOC＝60％时，在R15～R35满足电阻值Rref的情况下，计算出-5℃作为输出实现温度T1。此外，在副电池12的SOC＝40％时，在R13～R23满足电阻值Rref的情况下，计算出-10℃作为输出实现温度T2。
步骤S405：控制部51判断在上述步骤S404中计算出的输出实现温度T2是否低于规定的判定温度T3。判定温度T3是为了判定电池是否已经劣化到不适于用作后备的程度而预先设定的温度(第一基准温度)。典型而言，判定温度T3是判断需要更换电池的温度。该判断如下实施：如果通过温度变化能够使副电池12满足能够输出后备电力的电阻值，但必须使温度过度上升的情况下，判定不适合用作后备。在输出实现温度T2低于判定温度T3的情况下(在S405中为“是”)，处理前进到步骤S406，在输出实现温度T2为判定温度T3以上的情况下(在S405中为“否”)，处理前进到步骤S407。
步骤S406：控制部51初步判断副电池12能够输出后备电力。在判断为能够输出后备电力后，处理前进到步骤S408。
步骤S407：控制部51初步判断副电池12无法输出后备电力。在判断为无法输出后备电力后，第一电池控制结束。
步骤S408：控制部51判断副电池12的温度是否为上述步骤S404中计算出的输出实现温度T1以上。该判断是为了判断当前的副电池12是否处于能够输出后备电力的输出实现温度T1以上的状态而进行的。在副电池12的温度为输出实现温度T1以上的情况下(在S408中为“是”)，处理前进到步骤S410，在副电池12的温度低于输出实现温度T1的情况下(在S408中为“否”)，处理前进到步骤S409。
步骤S409：控制部51将副电池12加热，直至副电池12的温度达到输出实现温度T1。使用加热器53进行副电池12的加热。在副电池12的温度达到输出实现温度T1后，处理前进到步骤S410。
步骤S410：控制部51将作为副电池12的充放电的控制中心的SOC(控制SOC)设定为值C1。该值C1是在手动驾驶时设定的副电池12的控制SOC，为了尽快进行从手动驾驶到自动驾驶的切换，优选基于蓄电上限值而在不会过充电的范围中设定得尽可能高。在副电池12的控制SOC被设定为值C1后，第一电池控制结束。
通过实施依照上述步骤S401～S410的处理的第一电池控制，能够在短时间内初步判断副电池12的状态。
(3)第二电池控制
在图3的步骤S309的第二电池控制中，进行图5A以及图5B所示的以下的步骤S501～S516的处理。另外，图5A的处理和图5B的处理通过连接符号X以及连接符号Y分别结合。
步骤S501：控制部51判断是否是从手动驾驶切换到自动驾驶而刚刚开始自动驾驶。具体而言，在图3的流程图中，在处理进行到步骤S308之后的情况下判断为刚刚开始自动驾驶，在处理进行到步骤S313之后的情况下判断为不是刚刚开始自动驾驶。在刚刚开始自动驾驶的情况下(在S501中为“是”)，处理前进到步骤S502，在不是刚刚开始自动驾驶的情况下(在S501中为“否”)，处理前进到步骤S513。
步骤S502：控制部51判断副电池12的SOC是否为值C1以上。只要副电池12的SOC至少为值C1，则在将后述的后备所需的实际电流进行放电的处理中，副电池12的SOC就不会降低到2次系统仪器22的动作停止的水平，因此要进行该判断。在副电池12的SOC为值C1以上的情况下(在S502中为“是”)，处理前进到步骤S504，在副电池12的SOC小于值C1的情况下(在S502中为“否”)，处理前进到步骤S503。
步骤S503：控制部51对副电池12充电，直至副电池12的SOC变为值C1。通过控制DC-DC转换器43的电压指示值来进行副电池12的充电。在副电池12的SOC变为值C1后，处理前进到步骤S504。
步骤S504：控制部51基于后备所需的实际电流(后备实际电流)开始副电池12的放电。该后备实际电流是指，在紧急时副电池12代替主电池11为了使2次系统仪器22动作以至少使车辆跛行到安全的场所而所需的电流，需要例如图9所示那样长时间(第二时间。例如15秒)地持续供给规定的电流。由于花费时间来流过后备实际电流，因此与上述第一电池控制相比，能够更高精度地判断副电池12的状态。在开始基于后备实际电流的副电池12的放电后，处理前进到步骤S505。
步骤S505：控制部51判断副电池12的电压的降低是否正常。该判断是为了判断副电池12是否存在某些异常(电池单元异常等)而进行的。在上述步骤S504中，如图9所示，流过恒定值的后备实际电流，因此认为除了放电开始时之外，副电池12的电压都以小于规定值(正值)的大小的变化速度d降低。但是，如图10的左图所示，在副电池12存在某些异常的情况下，产生副电池12的电压以规定值以上的大小的变化速度d急剧地大幅降低的现象，对该现象进行判断以使得副电池12的电压不低于保证2次系统仪器22的动作的最低保证电压(作为一个示例为10.5V)。另外，为了与通常的车辆行驶时发生的由于电动制动器、电动助力转向器的工作而引起的正常的电压降相区别，在检测到有基于冲击电流的放电电流的变动的情况下(图10的右图)，即使副电池12的电压以规定值以上的大小的变化速度降低，也判断为正常。在副电池12的电压降低为正常的情况下(在S505中为“是”)，处理前进到步骤S506，在副电池12的电压降低不正常的情况下(在S505中为“否”)，处理前进到步骤S507。
步骤S506：由于副电池12的电压降低正常，因此控制部51判断副电池12基于后备实际电流的放电是否已按预定计划结束。在副电池12的放电已结束的情况下(在S506中为“是”)，处理前进到步骤S508，在副电池12的放电尚未结束的情况下(在S506中为“否”)，处理前进到步骤S505。
步骤S507：由于副电池12的电压降低异常，因此控制部51中止副电池12的放电。通过在判断出异常的时间点立即中止放电，能够避免副电池12的电压降低到最低保证电压以下，防止2次系统仪器22的动作停止。在中止了副电池12的放电后，处理前进到步骤S517。
步骤S508：控制部51计算副电池12能够一边维持最低保证电压一边向2次系统仪器22供给的实际电力(可输出电力P)。该可输出电力P能够基于在基于后备实际电流的放电结束的时间点的副电池12的电压值(放电后电压降Vend)和在放电期间从副电池12流出的电流的平均值(平均电流Iave)，通过下述式子[1]来计算(参照图9)。在计算了可输出电力P后，处理前进到步骤S509。
可输出电力P＝放电后电压降Vend×平均电流Iave……[1]
步骤S509：控制部51判断在上述步骤S508中计算出的副电池12的可输出电力P是否满足规定的保证温度T4下的电力条件。保证温度T4是在从开始使用还未经过很长时间而电池随时间的劣化较小的情况下想要保证能够执行后备的、副电池12的最低温度(第二基准温度)。该判断基于规定的判定映射来进行。判定映射是示出以副电池12的温度[℃]和SOC[％]为参数的、能够执行后备的可输出电力P的二维对应表。
在图11A中示出了保证温度T4＝-15℃下的判定映射的一个示例。图11A的T4判定映射示出了为了在温度＝-15℃且SOC＝40％时副电池12能够执行后备，而在各状态下副电池12应当满足的可输出电力P的值(P11～P53)。例如如果在温度＝0℃且SOC＝45％时计算出的副电池12的可输出电力P为T4判定映射所示的可输出电力P42以上，则判定为即使副电池12变化为温度＝-15℃且SOC＝40％，也能够保证能够执行后备。
由此，在该步骤S509中，通过判定在上述步骤S508中计算出的副电池12的可输出电力P是否为与在该计算时的副电池12的温度以及SOC对应的T4判定映射的可输出电力P以上，来判断是否满足保证温度T4下的电力条件。在可输出电力P满足保证温度T4下的电力条件的情况下(在S509中为“是”)，处理前进到步骤S511，在可输出电力P不满足保证温度T4下的电力条件的情况下(在S509中为“否”)，处理前进到步骤S510。
步骤S510：由于在上述步骤S509中可输出电力P不满足保证温度T4下的电力条件，因此控制部51判定为副电池12的输出由于随时间的劣化而降低，接下来判断副电池12的可输出电力P是否满足规定的保证温度T5下的电力条件。该保证温度T5是在一边通过加热器53对劣化正在发展的副电池12进行温度管理一边继续使用副电池12的情况下，希望保证能够执行后备的副电池12的最低温度(第二基准温度)，被设定为比上述保证温度T4高。该判断也基于示出以副电池12的温度[℃]和SOC[％]为参数的、能够执行后备的可输出电力P的判定映射来进行。
在图11B中示出了保证温度T5＝-10℃下的判定映射的一个示例。图11B的T5判定映射示出了为了在温度＝-10℃且SOC＝40％时副电池12能够执行后备，而在各状态下副电池12应当满足的可输出电力P的值(P111～P143)。例如如果在温度＝0℃且SOC＝45％时计算出的副电池12的可输出电力P为T5判定映射所示的可输出电力P132以上，则判定为即使副电池12变化为温度＝-10℃且SOC＝40％，也能够保证能够执行后备。
由此，在该步骤S510中，通过判定在上述步骤S508中计算出的副电池12的可输出电力P是否为与在该计算时的副电池12的温度以及SOC对应的T5判定映射的可输出电力P以上，来判断是否满足保证温度T5下的电力条件。在可输出电力P满足保证温度T5下的电力条件的情况下(在S510中为“是”)，处理前进到步骤S512，在可输出电力P不满足保证温度T5下的电力条件的情况下(在S510中为“否”)，处理前进到步骤S517。
另外，在上述步骤S509以及S510中，说明了使用2个保证温度T4以及T5来判断副电池12的可输出电力P是否满足规定的电力条件的情况。但是，该判断可以仅使用保证温度T4来进行，也可以根据由副电池12的随时间的劣化引起的输出降低的程度(劣化程度)，阶梯性地使用3个以上保证温度来进行。
步骤S511：控制部51将保证温度T4设定为监测温度。监测温度是用于判断是否应继续正在执行的自动驾驶的基准。在设定了监测温度后，处理前进到步骤S513。
步骤S512：控制部51将保证温度T5设定为监测温度。在设定了监测温度后，处理前进到步骤S513。
步骤S513：控制部51将作为副电池12的充放电的控制中心的SOC(控制SOC)设定为值C2。该值C2是在自动驾驶时设定的副电池12的控制SOC，优选根据耐受电压比1次系统仪器21低的2次系统仪器22来合适地设定。在将副电池12的控制SOC设定为值C2后，处理前进到步骤S514。
步骤S514：控制部51判断副电池12的SOC是否能够通过值C2来控制。该判断是为了检测在上述步骤S513中将控制SOC设定为值C2但在实际的动作中无法通过值C2控制副电池12的状况(异常、劣化)而进行的。在能够通过值C2控制副电池12的SOC的情况下(在S514中为“是”)，处理前进到步骤S515，在通过值C2无法控制副电池12的情况下(在S514中为“否”)，处理前进到步骤S517。
步骤S515：控制部51判断副电池12的温度是否为监测温度以上。该判断是为了检测副电池12的温度是否低于上述保证温度(T4或者T5)而进行的。在副电池12的温度为监测温度以上的情况下(在S515中为“是”)，处理前进到步骤S516，在副电池12的温度低于监测温度的情况下(在S515中为“否”)，处理前进到步骤S517。
步骤S516：控制部51判断为副电池12能够输出后备电力。在判断了该能够输出后，第二电池控制结束。
步骤S517：控制部51判断为副电池12无法输出后备电力。在判断了该无法输出后，第二电池控制结束。
通过实施依照上述步骤S501～S517的处理的第二电池控制，能够使用后备实际电流高精度地判断副电池12的状态。
(4)时序图
参照图12以及图13，对在本实施方式所涉及的车辆用电池控制装置1中能够尽快执行由驾驶员请求的自动驾驶的情况进行说明。图12是示出本实施方式所涉及的车辆用电池控制装置1中的自动驾驶的执行定时的图。图13是示出现有技术的车辆用电池控制装置中的自动驾驶的执行定时的图。
在图12所示的本车辆用电池控制装置1中，在手动驾驶的阶段实施第一电池控制，许可自动驾驶(定时(1))。由此，如果实际产生了自动驾驶请求(定时(2))，则能够立即开始自动驾驶。与该自动驾驶的执行并行地实施第二电池控制，之后如果高精度地判断为副电池12能够作为自动驾驶的后备(定时(3))，则继续自动驾驶。
与之相对，在图13所示的现有技术的车辆用电池控制装置中，在实际产生了自动驾驶请求后实施电池控制。因此，即使实际产生了自动驾驶请求(定时(2))，在做出判断之前也不能开始自动驾驶(定时(3))。由此，自动驾驶的开始延迟了从定时(2)到定时(3)的期间的时间。
另外，在例如寒冷地区等副电池12的温度低并且SOC降低的状况下，如图14所示，也可以在点火接通的同时通过加热器53将副电池12加热来使温度上升。由此，能够在点火接通后的短时间内确保输出电力，能够尽快使自动驾驶变为许可状态。
[作用/效果]
根据上述本发明的一个实施方式所涉及的车辆用电池控制装置1，在点火接通后的手动驾驶期间，在短时间内推定副电池12的状态(第一电池控制)，基于该推定结果初步判断副电池12能否输出在自动驾驶的跛行行驶时所需的后备电力(第一电池控制)。然后，如果初步判断为副电池12能够输出后备电力，则设为能够立即许可自动驾驶的状态。由此，如果在驾驶员等发出自动驾驶的请求之前就初步判断为副电池12能够输出后备电力，则能够尽快执行在变为许可自动驾驶的状态之后请求的自动驾驶。
此外，根据本实施方式所涉及的车辆用电池控制装置1，在许可自动驾驶后根据来自驾驶员等的请求实际执行自动驾驶时，实际流过在自动驾驶的跛行行驶时所需的后备电流，来高精度地判断副电池12能否输出后备电力(第二电池控制)。由此，能够可靠地判断副电池12能否输出后备电力。
此外，根据本实施方式所涉及的车辆用电池控制装置1，在判断为在第二电池控制下的副电池12的放电期间副电池12的输出电压已经以规定值以上的大小的变化速度降低的情况下，停止副电池12的放电。由此，避免副电池12的电压降低到保证2次系统仪器22的动作的最低保证电压以下，能够防止2次系统仪器22的动作停止。
此外，根据本实施方式所涉及的车辆用电池控制装置1，基于2次系统仪器22的耐受电压来设定在自动驾驶时作为副电池12的充放电的控制中心的控制SOC(SOC_C2)。通过该控制，在自动驾驶时能够兼顾2次系统仪器22的保护和后备的保证。
以上，对本发明的一个实施方式进行了说明，本发明还可以处理为车辆用电池控制装置、包括车辆用电池控制装置的电源系统、车辆用电池控制装置执行的电池控制方法、电池控制程序以及存储有该程序的计算机可读取的非易失性存储介质、或者搭载有车辆用电池控制装置的车辆。
本发明的车辆用电池控制装置能够用于具备自动驾驶的后备用电池的车辆等。

Claims (7)

1.一种车辆用电池控制装置，其特征在于包括：
传感器，获取能够在自动驾驶时作为主电池的后备的副电池的电流、电压、以及温度相关的信息；
DC-DC转换器，设置在所述主电池与所述副电池之间；
切换部，切换所述副电池的连接状态为与手动驾驶时对应的状态和与自动驾驶时对应的状态；以及
控制部，其配置为：
通过基于所述传感器获取的信息控制所述DC-DC转换器以及所述切换部，来控制所述副电池的充电及放电；
在点火接通后的手动驾驶期间，进行第一电池控制以初步判断所述副电池能否输出在自动驾驶的跛行行驶时所需的后备电力；
在进行所述第一电池控制并判断为所述副电池能够输出所述后备电力的情况下，许可自动驾驶；
在许可自动驾驶之后，响应于请求而执行自动驾驶；并且
在许可自动驾驶之后，进行精度比所述第一电池控制更高的第二电池控制，判断所述副电池能否输出所述后备电力。
2.根据权利要求1所述的车辆用电池控制装置,其特征在于，
所述控制部配置为，作为所述第一电池控制而执行：
对所述副电池实施基于第一时间的充电及放电，
基于该充电及放电时的电流以及电压的变化来计算所述副电池的电阻值，
推定在满足基于该计算出的电阻值而获得的后备所需的电阻值以及蓄电量时、所述副电池的第一温度是否小于第一基准温度，
在推定为所述副电池的第一温度小于所述第一基准温度的情况下，判断为所述副电池能够输出所述后备电力。
3.根据权利要求2所述的车辆用电池控制装置,其特征在于，
所述控制部配置为，作为所述第二电池控制而执行：
对所述副电池实施基于比所述第一时间更长的第二时间的放电；
计算该放电期间的平均电流以及放电后的电压降；
判定基于该计算出的平均电流以及电压降而获得的所述副电池能够输出的电力在第二基准温度下是否为向所述副电池请求的所述后备电力以上；
在判定为所述副电池能够输出的电力在所述第二基准温度下为向所述副电池请求的所述后备电力以上的情况下，判断为所述副电池能够输出所述后备电力。
4.根据权利要求3所述的车辆用电池控制装置,其特征在于，
所述控制部配置为，作为所述副电池的放电而使自动驾驶的跛行行驶时所需的电流流动。
5.根据权利要求3或者4所述的车辆用电池控制装置,其特征在于，
所述控制部配置为，在判断为在所述第二电池控制中所述副电池的放电期间所述副电池的输出电压以规定值以上的变化速度降低的情况下，停止所述副电池的放电。
6.根据权利要求3至5中任意一项所述的车辆用电池控制装置,其特征在于，
所述控制部配置为，根据所述副电池的劣化程度设置多个所述第二基准温度。
7.根据权利要求1至6中任意一项所述的车辆用电池控制装置,其特征在于，
所述控制部配置为，在手动驾驶时，将所述副电池的蓄电量控制为基于蓄电上限值设定的第一蓄电量，在自动驾驶时，将所述副电池的蓄电量控制为比所述第一蓄电量更低的第二蓄电量，该第二蓄电量是基于在自动驾驶时与所述副电池电连接的车载仪器的耐受电压而设定。
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