CN111746312A - 车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明提供车辆，其即使在电池充电的过程中同时使用电力的情况下，也能够抑制反复进行电池的放电和充电。该车辆具备：电池，其积蓄用于行驶的电力；电力输入部，其能够从车辆的外部输入对电池进行充电的电力；电源功能部，其能够从与电池和电力输入部连接的电力线接受电力而向除行驶马达以外的设备提供电源电压；以及控制部，其进行经由电力线的电力的传送控制。并且，在从电力输入部输入电力且电源功能部正在动作时，控制部能够执行电力调整处理，所述电力调整处理是抑制从电力输入部输入的电力与输入到电源功能部的电力之间的差的处理。

Description

车辆
技术领域
本发明涉及一种车辆，其具备积蓄用于行驶的电力的电池以及可从车辆外部输入电池的充电电力的电力输入部。
背景技术
EV(Electric Vehicle：电动车)或PHEV(Plug-in Hybrid Electric Vehicle：插电式混合动力车)等车辆具备积蓄用于行驶的电力的电池和可从外部输入电池的充电电力的电力输入部。近年来，在这样的车辆中，利用电池的电力向各种电气设备提供电源电压的便利性功能已经用于实践。通过便利性功能，例如，可以驱动车辆的电动空调，或者从设置在车厢内的插座提供AC电源电压等。通过提供AC电源电压，例如，可以在车厢内使用家用电器。
在专利文献1中，作为与本发明相关的技术，如下车辆：其在电池的充电过程中有空调装置的工作请求时，以从充电器提供空调装置的电力与电池的充电电力合计起来的电力的方式，确定请求电力。根据电池的可充电电力来确定请求电力，由此抑制电池被过度充电。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-83076号公报
发明内容
技术问题
假设无论便利性功能的使用与否，都通过相同的控制来输入电力，从而对电池进行充电直至充满电为止。在这种情况下，在电池充满电时，停止输入电力，在因便利性功能而使用电池的电力，并且电池的充电率降低时，再次进行电力的输入，对电池进行充电直至充满电为止。如此反复进行电池的放电和充电会加快电池的劣化。在专利文献1的技术中，在电池几乎充满电的情况下，会反复进行因空调装置的驱动而引起的电池的放电和经由充电器的电池的充电。
本发明的目的在于，提供一种即使在电池的充电过程中同时进行电力利用的情况下，也能够抑制反复进行电池的放电和充电。
技术方案
方式1所述的发明的车辆的特征在于，具备：
电池，其积蓄用于行驶的电力；
电力输入部，其能够从车辆的外部输入对所述电池进行充电的电力；
电源功能部，其能够从与所述电池和所述电力输入部连接的电力线接受电力而向除行驶马达以外的设备提供电源电压；以及
控制部，其进行经由所述电力线的电力的传送控制，
在从所述电力输入部输入电力且所述电源功能部正在动作时，所述控制部能够执行电力调整处理，所述电力调整处理是抑制从所述电力输入部输入的电力与输入到所述电源功能部的电力的差的处理。
方式2所述的发明在方式1所述的车辆的基础上，其特征在于，
所述控制部基于所述电池的可充电电力，切换所述电力调整处理的执行和不执行所述电力调整处理。
方式3所述的发明在方式2所述的车辆的基础上，其特征在于，
所述电源功能部包含输出电源电压的多个元件，
在所述电池的可充电电力大于规定的阈值时，所述控制部执行所述电力调整处理，
所述规定的阈值根据所述电源功能部中的动作的元件而被设定为不同的值。
方式4所述的发明在方式1至3中任一项所述的车辆的基础上，其特征在于，
所述控制部基于所述电池的充电率，切换所述电力调整处理的执行和不执行所述电力调整处理。
方式5所述的发明在方式1至4中任一项所述的车辆的基础上，其特征在于，
所述车辆具备能够设定车辆的控制模式的模式设定部，
所述控制部基于所述控制模式，切换所述电力调整处理的执行和不执行所述电力调整处理。
方式6所述的发明在方式1至5中任一项所述的车辆的基础上，其特征在于，
所述控制部在从所述电力输入部输入电力且所述电源功能部正在动作时，所述控制部选择多个电力传送模式中的任一模式，
所述多个电力传送模式包括：
第一传送模式，其执行所述电力调整处理；
第二传送模式，其在所述电池的充电电力不超过可充电电力的范围内从所述电力输入部输入最大电力。
发明效果
根据本发明，通过控制部执行电力调整处理，将从电力输入部输入的电力与电源功能部所使用的电力之间的差抑制为小的值，因此，在此期间，电池不会进行大的放电或大的充电。因此，即使在输入电力的期间使用电源功能部，也能够减小电池的充电率的大幅变动，抑制促使电池劣化。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的车辆的框图。
图2是表示由车辆控制部执行的电力传送模式的选择处理的流程的流程图。
图3是用于说明实施方式中的充电控制的时序图。
图4是表示零输入输出模式下的电力流动的说明图。
图5是用于说明比较例中的充电控制的时序图。
图6是表示比较例的电力流动的说明图。
符号说明
1 车辆
11 电池
13 行驶马达
15 车辆控制部
19 模式设定部
20 设备操作部
21 空调用逆变器
23 车载逆变器
25 电源功能部
31 充电连接器
33 通信部
34 充电控制部
101 充电插头
Lb 电力线
Rs 系统主继电器
Rpr 预充电继电器
Rj 充电用继电器
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。
图1是表示本发明的实施方式的车辆的框图。本发明的实施方式的车辆1是EV或PHEV等汽车，具备：电池11，其积蓄用于行驶的电力；行驶马达13，其驱动驱动轮；逆变器12，其在电池11与行驶马达13之间转换电力；以及BCU(Battery Control Unit：电池控制单元)14，其管理电池11的状态。电池11输出对行驶马达13进行驱动的高电压，可以被称为高电压电池。电池11为例如锂离子电池或氢化镍电池等二次电池。
车辆1还具备系统主继电器Rs(阳极侧的继电器Rp和阴极侧的继电器Rn)、预充电继电器Rpr和预充电元件R1。电池11经由系统主继电器Rs连接于电力线Lb。在系统主继电器Rs处于断开状态时，电池11和电力线Lb以使两者之间不流通电流的方式被电切断。在系统主继电器Rs处于连接状态时，电池11和电力线Lb以使电流在两者之间流通的方式被电连接。系统主继电器Rs处于连接状态是指，阳极侧的继电器Rp和阴极侧的继电器Rn两者均处于被导通的状态。系统主继电器Rs处于断开状态是指，阳极侧的继电器Rp和阴极侧的继电器Rn中的任一个或两个处于被断开的状态。
在电力线Lb与电池11之间的电压差大时，预充电继电器Rpr和预充电元件(例如，电阻)R1对电力线Lb或连接于电力线Lb的设备的输入电容进行预充电，从而能够使电力线Lb的电压缓慢上升。
车辆1还具备电源功能部25，该电源功能部25向除行驶马达13以外的电气设备提供电源电压。作为一例，电源功能部25包括空调逆变器21以及车载逆变器23等。空调用逆变器21对从电力线Lb输送来的电力进行转换而并将驱动电力输出到空调22(压缩机等)。车载逆变器23将从电力线Lb输送来的电力转换为AC电源电压，并将其输出到车内插座24。车辆1的乘客通过使车载逆变器23动作，能够将例如家用电器连接到车内插座24而进行使用。
另外，代替车内插座24或者除了车内插座24之外，车载逆变器23也可以连接有能够在车辆1的附近(车厢外)使用电器的车外插座。或者，电源功能部25也可以具备能够连接外接用转换器的连接器和继电器来代替车载逆变器23。并且，也可以进行如下配置：通过将外接用转换器连接到连接器且继电器被接通，从而利用车辆控制部15的控制，从电力线Lb向转换器提供电力，并且从外接用转换器向车外插座输出AC电源电压。通过这样的配置，车辆1的用户能够在车辆1的附近使用家用电器。
车辆1还具备车辆控制部15，其执行行驶控制和各部分的控制。车辆控制部15可以由一个ECU(Electronic Control Unit：电子控制单元)构成，也可以由彼此关联动作的多个ECU构成。ECU具有CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)、存储CPU所执行的控制程序和控制数据的存储部、以及供CPU展开数据的RAM(Random Access Memory：随机存储器)。
车辆控制部15例如根据驾驶操作部的操作来驱动逆变器12，并且使行驶马达13执行动力运行或再生运行。由此，实现了与驾驶操作对应的车辆1的行驶。除此以外，车辆控制部15进行系统主继电器Rs和预充电继电器Rpr的切换控制、电源功能部25的各元件的启动和停止控制、经由模式设定部19和设备操作部20的来自乘客的输入控制等。经由设备操作部20的来自乘客的输入包括电源功能部25的各元件的启动请求。在能够利用模式设定部19设定的控制模式中包括抑制电池11的劣化的劣化抑制模式。模式设定部19和设备操作部20配置在仪表板等车厢内的乘客可操作的位置。应予说明，模式设定部19、设备操作部20或这两者也可以不配置在车厢内，例如，也可以采用如下构成：从便携式设备(所谓的智能手机等)经由远程信息处理服务进行模式设定、各元件的控制或这两者。
车辆1还具备：充电连接器(电力输入部)31，其可以从车辆1的外部输入电池11的充电电力；通信部33，其经由充电连接器31与车辆1外部的供电设备进行通信；以及充电控制部34，其进行电池11的充电控制。在充电连接器31与电力线Lb之间设置有充电用继电器Rj。充电控制部34经由通信线Lc与BCU14和车辆控制部15进行通信，并与它们协作以进行电池11的充电控制。充电控制部34和BCU14是例如ECU。在供电设备所具有的充电插头101被连接到充电连接器31的状态下，充电控制部34能够经由通信部33向供电设备发出供电和停止的请求。供电的请求包括规定电力大小的请求和恒定电压输出的请求等。充电控制部34通过充电继电器Rj的切换以及向供电设备进行供电请求或停止请求，能够切换来自充电插头101的DC电压的输出和停止输出、以及能够切换从充电连接器31向电力线Lb的DC电压的输出和停止输出。车辆控制部15和充电控制部34相当于本发明的控制部的一例。
应予说明，在上述充电连接器31的示例中，示出了连接有输出DC电压的充电插头101的例子。然而，代替这种充电连接器31，或者除了这种充电连接器31之外，还可以具备被输入AC电压的AC充电连接器。在这种情况下，在AC充电连接器与电力线Lb之间设置有将AC电源电压转换为充电用DC电压的转换器。并且，充电控制部34通过切换转换器的启动和停止，从而切换向电力线Lb的充电用DC电压的输出和停止输出。
<电力传送模式的选择处理>
图2是表示由车辆控制部执行的电力传送模式的选择处理的流程的流程图。例如，在充电用继电器Rj被接通而从充电插头101向电力线Lb输出DC电压时，以规定的控制周期执行该选择处理。
如果开始电力传送模式的选择处理，则车辆控制部15进行车辆的控制模式是否为电池11的劣化抑制模式的判断(步骤S1)、电源功能部25是否在动作过程中的判断(步骤S2)、以及电池11的充电率是否高于表示对行驶不造成障碍的水平的阈值(例如80％)的判断(步骤S3)。
若步骤S1至S3中的所有判断结果均为“是”，则车辆控制部15判断可由动作过程中的电源功能部25发生的急剧负载变动的大小(步骤S4)。例如，即使在空调22的强弱被切换时或被停止时等，空调用逆变器21也会缓慢改变输出电力。因此，将较小的值分配给空调用逆变器21而作为急剧的负荷变动的指标值。另一方面，由于电气设备与车内插座24的连接或断开，车载逆变器23的负载可能会急剧改变。因此，将较大的值分配给车载逆变器23而作为急剧的负载变动的指标值。在步骤S4中，车辆控制部15计算出分配给电源功能部25中的动作过程中的一个或多个元件的急剧的负载变动的指标值的总和，并将其与预定的阈值进行比较而判断大小。
作为步骤S4的判断结果，若判定为负载变动大，则车辆控制部15将大的第一阈值(例如1kW)设定为Win阈值(步骤S5)。另一方面，若判定为负荷变动小，则车辆控制部15将比第一阈值小的第二阈值(例如0.5kW)设定为Win阈值(步骤S6)。
接着，车辆控制部15将当前的电池11的可充电电力Win与在步骤S5或步骤S6中设定的Win阈值进行比较(步骤S7)，若可充电电力Win为Win阈值以上，则处理进入步骤S8，若可充电电力Win小于Win阈值，则处理进入步骤S9。可充电电力Win是指，能够正常地向电池11充电的最大电力，并且根据电池11的充电率、温度、内部电阻等而改变，是根据BCU14所监视的信息而计算出的。可充电电力Win也称为充电限制电力或充电上限电力。
在步骤S1至S4、S7的判断结果中的任何一判定结果为“否”时，车辆控制部15选择最大传送模式(相当于本发明的第二传送模式)作为经由电力线Lb的电力的传送模式(步骤S9)。最大传送模式是在电池11的充电电力不超过可充电电力Win的范围内，从充电插头101输出最大电力的模式。在最大传送模式下，在电池11的充电率低且可充电电力Win大于供电设备的最大输出电力时，充电控制部34向供电设备请求输出最大电力。此外，在电池11的充电率高且可充电电力Win小时，充电控制部34以考虑急剧的负载变动而将可充电电力Win乘以裕度系数(例如90％或80％)而得的电力输入到电池11的方式，向供电设备请求输出，。
另一方面，在步骤S1至S4、S7中的判断结果均为“是”时，车辆控制部15选择零输入输出的传送模式(相当于本发明的第一传送模式)作为经由电力线Lb的电力的传送模式(步骤S8)。零输入输出的传送模式是抑制从充电插头101输入的电力与输出到电源功能部25的电力之间的差，并将该差调整为零或小的值的模式。该调整(电力调整处理)通过如下方式实现：以使充电插头101的输出电压与电池11的输出电压一致的方式，充电控制部34向供电设备进行请求。或者，该调整(电力调整处理)通过如下方式实现：以进行基于电池11的输入输出电流的反馈控制而使充电插头101的输出电压升高或降低的方式，充电控制部34向供电设备进行请求。通过利用反馈控制以使电池11的输入输出电流收敛到零的方式使充电插头101的输出电压升降，从而抑制从充电插头101输入的电力与输出到电源功能部25的电力之间的差。另外，在从电源功能部25接受电源电压而进行动作的电气设备中有负载的强弱能够改变的机构的情况下，可以通过车辆控制部15进行以使电池11的输入输出电流收敛于零的方式改变电气设备的强弱的反馈控制，从而实现零输入输出的传送模式。作为能够改变负载强弱的电气设备，例如有加热器等。
若在步骤S8或S9中确定了电力的传送模式，则结束电力传送模式的选择处理，车辆控制部15以实现所确定的传送模式的方式与充电控制部34协作而执行与上述电力传送相关的控制处理。
图3是说明实施方式中的充电控制的时序图。图4是表示零输入输出模式下的电力的流动的说明图。图3和图4表示车辆1的控制模式被设定为电池劣化抑制模式时的动作。
如图3所示，若在电池11的充电率(SOC)低的状态下进行电池11的充电和电源功能部25的利用，则以最大传送模式从充电插头101提供电力。并且，将来自充电插头101的供给电力与电源功能部25的使用电力之间的差发送至电池11，对电池11进行充电。
若电池11的充电率(SOC)变高且转移到零输入输出的传送模式，则通过车辆控制部15和充电控制部34的控制，将来自充电插头101的供给电力与电源功能部25的使用电力的差调整为零或小的值。如图4所示，通过该调整，抑制电池11的放电和充电。
图5是用于说明比较例中的充电控制的时序图。图6是表示比较例的电力的流动的说明图。比较例表示根据电池11的可充电电力Win来控制充电插头101的输出电力的结构。
如图5所示，在比较例中，若电池11的充电率(SOC)变高且可充电电力Win变小，则来自充电插头101的供给电力变得小于电源功能部25的使用电力。此时，如图6所示，该差值的电力从电池11向电源功能部25输出。并且，若电池11的充电率稍微降低而可充电电力Win变大，则来自充电插头101的供给电力再次变大。此时，如图6所示，传送供给电力与使用电力之间的差值的电力而对电池11进行充电。如上所述，在比较例的结构中，在电池11的充电率变高的状态下，反复进行电池11的放电和充电，促使电池11的劣化。
另一方面，如图3和图4所示，在本实施方式中，减少了这种电池11的反复放电和充电，能够抑制促使电池11劣化。
如上所述，根据本实施方式的车辆1，在从充电连接器31输入电力并且电源功能部25正在动作时，车辆控制部15能够将经由电力线Lb的电力的传送模式切换至零输入输出的传送模式。并且，在零输入输出的传送模式下，车辆控制部15和充电控制部34执行电力调整处理，该电力调整处理抑制来自充电插头101的供给电力与输入到电源功能部25的电力之间的差。因此，在通常的充电控制中，即使在反复进行从电池11向电源功能部25输出电力(放电)和电池11的充电的情况下，也能够通过上述传送模式的切换来减少这种反复放电和充电的情况。并且，能够抑制电池11的劣化。
此外，根据本实施方式的车辆1，基于电池11的可充电电力Win的值，切换是否选择零输入输出的传送模式(图2中的步骤S7至S9)。若在电池11的可充电电力Win小时设置为零输入输出的传送模式，则在有电源功能部25中的急剧的负载的减少的情况下，电池11可能会被过度充电。因此，在本实施方式中，根据可充电电力Win的值，通过不转移到零输入输出的传送模式来减少电池11被过度充电的情况。
另外，根据本实施方式的车辆1，基于电源功能部25所包括的多个元件(例如，空调用逆变器21和车载逆变器23)中的动作的元件来改变Win阈值。并且，在电池11的可充电电力Win大于Win阈值的情况下，车辆控制部15将电力的传送模式切换为零输入输出的传送模式。假设电源功能部25包括发生负载的急剧变动的类型、不发生负载的急剧变动的类型、具有大的负载变动的类型以及仅发生小的负载变动的类型等各种类型。因此，车辆控制部15根据电源功能部25的动作过程中的元件来改变Win阈值的值，从而能够在不对电池11进行过度充电的范围内，允许向零输入输出的传送模式转移。
此外，根据本实施方式的车辆1，如图2的步骤S3所示，基于电池11的充电率来切换是否选择零输入输出的传送模式(图2中的步骤S3、S8、S9)。例如，若在充电率低时选择零输入输出的传送模式，则在电池11的充电率保持低的状态下不进行充电，会给用户带来不适感。因此，能够通过上述结构来消除这种用户的不适感。
而且，根据本实施方式的车辆1，构成为在用户设定电池劣化抑制模式作为车辆的控制模式时，能够选择零输入输出的传送模式(图2的步骤S1、S8、S9)。因此，用户可以通过设定车辆的控制模式来选择是使电池11的充电速度优先还是使电池11的劣化抑制优先。
此外，根据本实施方式的车辆1，作为从充电连接器31输入电力且电源功能部25动作时能够切换的电力传送模式，包含最大传送模式和零输入输出的传送模式。因此，在不可能反复进行电池11的放电和充电的情况下，能够通过最大传送模式对电池11进行高速充电。
以上，对本发明的实施方式进行了说明。然而，本发明不限于上述实施方式。例如，本发明的电源功能部不限于图1的结构，例如，也可以包括输出直流电压作为连接装置的电源电压的DC/DC转换器、直接输出电池的电压作为连接装置的电源电压的继电器等。另外，在上述实施方式中，示出了根据车辆的控制模式、电池的充电率、电池的可充电电力Win等多个条件来切换是否选择零输入输出的传送模式的结构。然而，也可以省略这些条件中的一个或多个条件。另外，在上述实施方式中，示出了车辆控制部和充电控制部作为本发明的控制部，并示出了与它们协作地切换电力的传送模式的结构。然而，也可以通过车辆控制部和充电控制部中的一个或专用的控制部来执行切换电力的传送模式的控制。另外，在上述实施方式中，作为电力输入部，虽然示出了以有线的方式输入电力的构成，但是也可以采用以无线的方式输入电力的构成。
另外，在上述实施方式中，虽然示出了在从充电连接器31输入电力且电源功能部25动作时，系统主继电器Rs维持连接状态的结构，但是也可以在零输入输出的传送模式时，组合使用将系统主继电器Rs切换至断开状态的控制。由此，进一步抑制反复进行电池11的放电和充电。另外，在不脱离本发明的主旨的范围内可以适当地改变实施方式中示出的细节。

Claims (10)

1.一种车辆，其特征在于，具备：
电池，其积蓄用于行驶的电力；
电力输入部，其能够从车辆的外部输入对所述电池进行充电的电力；
电源功能部，其能够从与所述电池和所述电力输入部连接的电力线接受电力而向除行驶马达以外的设备提供电源电压；以及
控制部，其进行经由所述电力线的电力的传送控制，
在从所述电力输入部输入电力且所述电源功能部正在动作时，所述控制部能够执行电力调整处理，所述电力调整处理是抑制从所述电力输入部输入的电力与输入到所述电源功能部的电力之间的差的处理。
2.根据权利要求1所述的车辆，其特征在于，
所述控制部基于所述电池的可充电电力，切换所述电力调整处理的执行和不执行所述电力调整处理。
3.根据权利要求2所述的车辆，其特征在于，
所述电源功能部包含输出电源电压的多个元件，
在所述电池的可充电电力大于规定的阈值时，所述控制部执行所述电力调整处理，
所述规定的阈值根据所述电源功能部中的动作的元件而被设定为不同的值。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的车辆，其特征在于，
所述控制部基于所述电池的充电率，切换所述电力调整处理的执行和不执行所述电力调整处理。
5.根据权利要求1～3中任一项所述的车辆，其特征在于，
所述车辆具备能够设定车辆的控制模式的模式设定部，
所述控制部基于所述控制模式，切换所述电力调整处理的执行和不执行所述电力调整处理。
6.根据权利要求4所述的车辆，其特征在于，
所述车辆具备能够设定车辆的控制模式的模式设定部，
所述控制部基于所述控制模式，切换所述电力调整处理的执行和不执行所述电力调整处理。
7.根据权利要求1～3中任一项所述的车辆，其特征在于，
在从所述电力输入部输入电力且所述电源功能部正在动作时，所述控制部选择多个电力传送模式中的任一模式，
所述多个电力传送模式包括：
第一传送模式，执行所述电力调整处理；以及
第二传送模式，在所述电池的充电电力不超过可充电电力的范围内从所述电力输入部输入最大电力。
8.根据权利要求4所述的车辆，其特征在于，
在从所述电力输入部输入电力且所述电源功能部正在动作时，所述控制部选择多个电力传送模式中的任一模式，
所述多个电力传送模式包括：
第一传送模式，执行所述电力调整处理；以及
第二传送模式，在所述电池的充电电力不超过可充电电力的范围内从所述电力输入部输入最大电力。
9.根据权利要求5所述的车辆，其特征在于，
在从所述电力输入部输入电力且所述电源功能部正在动作时，所述控制部选择多个电力传送模式中的任一模式，
所述多个电力传送模式包括：
第一传送模式，执行所述电力调整处理；以及
第二传送模式，在所述电池的充电电力不超过可充电电力的范围内从所述电力输入部输入最大电力。
10.根据权利要求6所述的车辆，其特征在于，
在从所述电力输入部输入电力且所述电源功能部正在动作时，所述控制部选择多个电力传送模式中的任一模式，
所述多个电力传送模式包括：
第一传送模式，执行所述电力调整处理；以及
第二传送模式，在所述电池的充电电力不超过可充电电力的范围内从所述电力输入部输入最大电力。
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