專利名稱：電池充電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電池充電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
日本特開平08(1996)-230441A(申請?zhí)枮?995-37164)示出一種電池系統(tǒng)，其中該電池系統(tǒng)被配置為通過將來自外部電源的電力供給至諸如空調(diào)等的各種負載至少之一和安裝在電動車輛中的車載電池來進行對該電池充電的充電操作和對該負載進行驅(qū)動的驅(qū)動操作，其中該空調(diào)用于在該充電操作期間調(diào)整車輛的內(nèi)部溫度。為了不妨礙電池的充電，該電池系統(tǒng)大體上被配置為通過使用外部電源可供給的可用電力中除去該電池所需的電力以外的剩余電力來向空調(diào)供給電力。

發(fā)明內(nèi)容
然而，在剩余電力所驅(qū)動的空調(diào)是PWM脈沖驅(qū)動式空調(diào)以及在優(yōu)先對電池進行電力供給的同時利用剩余電力向空調(diào)的負載供給電力的一些情況下，上述電池系統(tǒng)遇到以下問題。由于脈沖驅(qū)動式空調(diào)所消耗的電力以脈沖波形周期性地改變，因此該空調(diào)的消耗電力周期性地下降到用于驅(qū)動空調(diào)的空調(diào)驅(qū)動用電力以下。在這種情況下，對空調(diào)進行驅(qū)動要使用的電力中的一部分不是被空調(diào)所消耗的，而是連同電池所需的電力一起被供給至電池。結(jié)果，供給至電池的電力超過該電池可容許的容許充電電力，因而電池的電壓變得高于電池的上限電壓。此外，上述現(xiàn)有技術(shù)提出了如下結(jié)構(gòu)，其中該結(jié)構(gòu)被配置為在空調(diào)的驅(qū)動開始時臨時減少供給至車載電池的充電電流，從而適應空調(diào)的驅(qū)動開始時所產(chǎn)生的尖峰電流。然而，電池系統(tǒng)被配置為在啟動空調(diào)時臨時減少電池充電電流之后優(yōu)先向電池供給電力。因此，無法避免上述問題。本發(fā)明的目的是提供一種電池充電系統(tǒng)，其中該電池充電系統(tǒng)通過在電池的充電操作和負載的電力供給之間分配外部電力來良好地進行電池的充電操作和負載的電力供給操作，并且有效地防止了電池電壓超過預定上限電壓。根據(jù)本發(fā)明的電池充電系統(tǒng)被配置為將供給至電池的電力限制為容許電池電力，并且在生成了用于向負載供給電力的請求的情況下，在保持用于將來自外部電源的供給電力限制為該容許電池電力的限制的狀態(tài)中，將來自該外部電源的供給電力在電池和負載之間進行分配。


圖I是示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的電池充電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖。圖2是示出圖I所示的PTC加熱器5的消耗電力的圖。圖3示出可以應用根據(jù)本實施例的電池充電系統(tǒng)的示例情況。圖4是示出根據(jù)本實施例的電池充電處理的示例的流程圖。
圖5是示出圖3的情況中電池的SOC和來自外部AC電源100的供給電力Psup之間的關(guān)系的圖。圖6是示出圖3的情況(空調(diào)優(yōu)先模式)中供給至電池4的充電電力和供給至PTC加熱器5的驅(qū)動電力之間的關(guān)系的圖。圖7是示出比較例中供給至電池4的充電電力和供給至PTC加熱器5的驅(qū)動電力之間的關(guān)系的圖。圖8是示出圖3的情況(充電優(yōu)先模式)中供給至電池4的充電電力和供給至PTC加熱器5的驅(qū)動電力之間的關(guān)系的圖。圖9示出可以應用根據(jù)本實施例的電池充電系統(tǒng)的另一示例情況。圖10是示出圖9的情況(空調(diào)優(yōu)先模式)中供給至電池4的充電電力和供給至PTC加熱器5的驅(qū)動電力之間的關(guān)系的圖。圖11是示出圖9的情況(充電優(yōu)先模式)中供給至電池4的充電電力和供給至·PTC加熱器5的驅(qū)動電力之間的關(guān)系的圖。
具體實施例方式圖I示出根據(jù)本發(fā)明實施例的電池系統(tǒng)。在本實施例中，該電池系統(tǒng)是如下的電池充電系統(tǒng)，其中在所示實施例中，該電池充電系統(tǒng)用于使用電能作為驅(qū)動動力的諸如混合動力車輛或電動車輛(EV)等的車輛。然而，本發(fā)明不限于此。圖I所示的電池充電系統(tǒng)I包括經(jīng)由強電線2相互連接的充電器3、電池4、PTC加熱器5、壓縮機6和DC/DC轉(zhuǎn)換器7。電池充電系統(tǒng)I被配置為經(jīng)由強電線2與外部AC電源100電連接。通常，外部AC電源100經(jīng)由強電線2與電池充電系統(tǒng)I相連接以對電池4進行充電。該示例的電池4是包括諸如鋰離子電池等的二次電池的組合的電池組。如圖I所示，電池4與電池控制器8相連接，其中電池控制器8被配置為監(jiān)視構(gòu)成電池4的各單元。在該示例中，電池4是要安裝在車輛中的車載電池。 電池控制器8周期性地感測電池4的各單元的電壓、電池4的總電壓和電池4的充電電流/放電電流。根據(jù)感測到的這些狀態(tài)，電池控制器8計算電池4的SOC(充電狀態(tài))、電池4的上限充電電壓Vu_UM、以及作為電池4能夠容許的充電電力的容許充電電力PUM。上限充電電壓Vifum是用作對電池4進行充電時的上限的電壓?？梢愿鶕?jù)電池4的SOC和電池4的內(nèi)部阻抗來計算出上限充電電壓Vifum作為用于防止電池4的劣化的預設(shè)上限電壓。例如，可以將上限充電電SVifum設(shè)置為等于在各單元(或這些單元的一部分)內(nèi)開始鋰的沉積或析出的電壓或者等于比開始鋰的沉積的電壓低了預定值的電壓。然而，上限電壓的設(shè)置不限于這些方法。容許充電電力Pum是電池4能夠容許的充電電力，并且通常設(shè)置成使得在向電池4供給充電電力時防止電池4的總電壓超過前述上限充電電壓Vifum的電力。當電池4的SOC上升時，電池4的總電壓增加，因而該總電壓接近上限充電電壓Vifumij因此，上限充電電壓Vu-UM通常隨著電池4的SOC的上升而減小，并且上限充電電壓Vifum隨著電池4的SOC的下降而增大。電池控制器8根據(jù)容許充電電力Pum而在該容許充電電力Pum的范圍內(nèi)確定要供給至電池4的充電電力，并將由此確定的充電電力作為請求充電電力Pbat連同容許充電電力Pum和電池4的SOC —起發(fā)送至系統(tǒng)控制單元10。PTC加熱器5是被配置為利用經(jīng)由強電線2從電池4或外部AC電源100供給的電力進行驅(qū)動的加熱器，由此對要供給至配備有該電池充電系統(tǒng)的車輛的諸如乘坐室等的車廂內(nèi)的空調(diào)風進行加熱。PTC加熱器5具有如下被稱為PTC特性的特性隨著加熱器元件的溫度的上升，電氣阻抗值增加并且電力消耗下降。在所示實施例中，PTC加熱器5包括第一 (PTC)加熱器，其在PWM控制模式下利用脈沖波形的電力進行驅(qū)動；以及第二(PTC)加熱器，其利用恒定電力進行驅(qū)動。PTC加熱器5可以通過對驅(qū)動第一加熱器所用的脈沖波形的占空比或占空因數(shù)進行控制，來控制每單位時間的發(fā)熱量，由此調(diào)整要供給至車輛車廂的空調(diào)風的溫度。PTC加熱器5的PWM控制 是基于系統(tǒng)控制單元10的命令進行的。數(shù)學式I圖2示出從強電線2供給電力時PTC加熱器5的消耗電力。圖2示出三個連續(xù)時間段作為示例。第一時間段(TcTT1)是沒有向PTC加熱器5供給電力的OFF(斷開)時間段(PTC加熱器斷開)。第二時間段(T1^r2)是經(jīng)由強電線2從電池4或從外部AC電源100以P2供給電力的ON(接通)時間段(PTC加熱器接通)。第三時間段是停止電力供給的OFF時間段(PTC加熱器斷開)。電力供給在時刻T1開始，并且在時刻T2終止。如圖2所示，在經(jīng)由強電線從電池4或外部AC電源100以水平P2供給電力并且PTC加熱器5為ON的情況下，使第二加熱器的消耗電力恒定保持在水平P1,而PWM脈沖驅(qū)動式第一加熱器的消耗電力在消耗電力為P2-P1的狀態(tài)和消耗電力為O的狀態(tài)之間周期性地改變。因此，PTC加熱器5的總消耗電力在消耗電力為P2的狀態(tài)和消耗電力為P2-P1的狀態(tài)之間周期性地改變。因而，該系統(tǒng)在如下狀態(tài)之間交替改變經(jīng)由強電線2所供給的電力P2全部被消耗并且無剩余電力的狀態(tài)；以及僅消耗了經(jīng)由強電線2所供給的電力P2中的電力P1并且剩下剩余電力(P2-P1)的狀態(tài)。壓縮機6是用于對車輛所設(shè)置的空調(diào)內(nèi)的制冷循環(huán)(未示出)中的制冷劑進行壓縮的制冷壓縮機。壓縮機6通過經(jīng)由強電線2從電池4或外部AC電源100所供給的電力P2進行驅(qū)動?？照{(diào)控制放大器9是用于控制PTC加熱器5和壓縮機6的控制裝置。例如，空調(diào)控制放大器9獲得與溫度傳感器(未示出)所感測到的車廂內(nèi)部溫度有關(guān)的信息以及與對車廂內(nèi)部進行空氣調(diào)節(jié)所用的目標溫度有關(guān)的信息。根據(jù)所獲得的信息，空調(diào)控制放大器9確定對PTC加熱器5和壓縮機6進行驅(qū)動所需的請求驅(qū)動電力，并將由此確定的請求驅(qū)動電力作為請求驅(qū)動電力Pac發(fā)送至系統(tǒng)控制單元10。DC/DC轉(zhuǎn)換器7是用于對經(jīng)由強電線2從電池4所供給的電力進行轉(zhuǎn)換的裝置。將DC/DC轉(zhuǎn)換器7轉(zhuǎn)換得到的電力經(jīng)由弱電線11供給至弱電輔助裝置12。充電器3接收來自系統(tǒng)控制單元10的電力供給命令。根據(jù)該電力供給命令，充電器3將從外部AC電源100供給的電力轉(zhuǎn)換成DC電力，并將轉(zhuǎn)換得到的電力供給至電池4、PTC加熱器5和壓縮機6。充電器3可以是安裝在車輛內(nèi)的車載裝置，或者可以是設(shè)置在車輛外的外部裝置。此外，充電器3通過與外部AC電源100進行通信來獲得與外部AC電源100的可用供給電力Pmax有關(guān)的信息，并將與可用供給電力Pmax有關(guān)的信息發(fā)送至系統(tǒng)控制單元10。系統(tǒng)控制單元10是用于通過與電池控制器8、空調(diào)控制放大器9和充電器3進行通信來控制電池控制系統(tǒng)I的裝置。根據(jù)從電池控制器8發(fā)送來的請求充電電力Pbat和容許充電電力PUM、從空調(diào)控制放大器9發(fā)送來的請求驅(qū)動電力Pac以及從充電器3發(fā)送來的外部AC電源100的可用供給電力Pmax,系統(tǒng)控制單元10將從外部AC電源100要供給至電池4以及構(gòu)成空調(diào)的PTC加熱器5和壓縮機6的電力設(shè)置為供給電力PSUP，并且將包括所設(shè)置的供給電力Psup的電力供給命令傳送至充電器3。根據(jù)來自系統(tǒng)控制單元10的電力供給命令，充電器3根據(jù)供給電力Psup來向電池4、PTC加熱器5和壓縮機6供給電力。此外，在從空調(diào)控制放大器9接收到請求驅(qū)動電力PA。的情況下，系統(tǒng)控制單元10計算出驅(qū)動PTC加熱器5和壓縮機6所使用的電力作為容許電力PPEK，并將所計算出的容許電力Ppek發(fā)送至空調(diào)控制放大器9。空調(diào)控制放大器9通過使用從外部AC電源100所供給的供給電力PSUP，在容許電力Ppek的范圍內(nèi)來驅(qū)動和控制PTC加熱器5和壓縮機6。通過檢查系統(tǒng)控制單元10是被設(shè)置為相對于電池4的充電而優(yōu)先驅(qū)動空調(diào)的第一模式(空調(diào)優(yōu)先模式)還是被設(shè)置為相對于空調(diào)的驅(qū)動而優(yōu)先對電池4進行充電的第二模式(充電優(yōu)先 模式)，根據(jù)從外部AC電源100對電池4進行充電的模式，基于請求驅(qū)動電力PA。來確定容許電力P·。例如，在空調(diào)優(yōu)先模式的情況下，系統(tǒng)控制單元10可以將容許電力Ppek設(shè)置為請求驅(qū)動電力Pac(Pper=Pac)，由此優(yōu)先對空調(diào)進行驅(qū)動。系統(tǒng)控制單元10可以是安裝在車輛內(nèi)的車載單元，或者可以是設(shè)置在車輛外的外部單元。圖4示出適用于圖3所示的情況的根據(jù)本實施例的電池充電處理。圖3示出如下示例情況到作為預定出發(fā)時間(或時刻)的時間T13為止，已經(jīng)將電池4充電為滿充電狀態(tài)，并將車廂內(nèi)的溫設(shè)置為目標溫度。在圖3的示例中，在時間Tltl,該系統(tǒng)開始用于利用來自外部AC電源100的電力對電池4進行充電的充電操作。在繼續(xù)該充電操作直到接近滿充電狀態(tài)的充電狀態(tài)之后，該系統(tǒng)在繼續(xù)進行針對電池4的充電操作的情況下，在時間T11開始用于驅(qū)動PTC加熱器5的驅(qū)動操作。然后，在車廂的內(nèi)部溫度上升至目標溫度的情況下，該系統(tǒng)在時間T12停止用于驅(qū)動PTC加熱器5的驅(qū)動操作。之后，該系統(tǒng)繼續(xù)進行充電操作直至預定出發(fā)時間T13為止，由此使電池4進入滿充電狀態(tài)。在圖3的示例中，在作為用以開始加熱器驅(qū)動操作的時刻的T11處，電池4已被充電為接近滿充電狀態(tài)的接近滿狀態(tài)。因此，在T11處，電池4的SOC高于預定的SOC值SOCtl (如后面所述)。利用圖I所示的系統(tǒng)控制單元10來進行圖4示出的電池充電處理。首先，在步驟SI中，系統(tǒng)控制單元10判斷電池控制器8是否生成了用于向電池4供給充電電力的充電電力供給請求。從Si起，系統(tǒng)控制單元10在判斷為生成了充電電力供給請求的情況下進入步驟S2，并且在判斷為沒有生成充電電力供給請求的情況下重復步驟SI。系統(tǒng)控制單元10可以通過檢查從電池控制器8是否發(fā)送了請求充電電力Pbat來判斷是否生成了充電電力供給請求。在步驟S2中，系統(tǒng)控制單元10判斷空調(diào)控制放大器9是否生成了用于向PTC加熱器5供給驅(qū)動電力的驅(qū)動電力供給請求。系統(tǒng)控制單元10在判斷為沒有生成驅(qū)動電力供給請求的情況下進入步驟S3，并且在判斷為生成了驅(qū)動電力供給請求的情況下進入步驟S8。系統(tǒng)控制單元10可以通過檢查從空調(diào)控制放大器9是否發(fā)送了請求驅(qū)動電力Pa。來判斷是否生成了驅(qū)動電力供給請求。在步驟S3中，系統(tǒng)控制單元10從充電器3獲得外部AC電源100的可用供給電力
在S3之后的步驟S4中，系統(tǒng)控制單元10獲得電池控制器8所計算出的電池4的S0C，并且檢查電池4的SOC是否大于或等于預定值S0Q。從步驟S4起，系統(tǒng)控制單元10在判斷為電池4的SOC小于預定值SOCtl的情況下進入步驟S5，并且在判斷為電池4的SOC大于或等于預定值SOCtl的情況下進入步驟S8。在本實施例中，預定值SOCtl是用以判斷電池4的狀態(tài)是否接近滿充電狀態(tài)的值。在步驟S5中，系統(tǒng)控制單元10檢查SI中所獲得的請求充電電力Pbat是否大于或等于S3中所獲得的可用供給電力P·。從S5起，系統(tǒng)控制單元10在判斷為請求充電電力Pbat大于或等于可用供給電力Pmax的情況下進入步驟S6，并且在判斷為請求充電電力Pbat小于可用供給電力Pmax的情況下進入步驟S7。在步驟S6中，系統(tǒng)控制單元10根據(jù)請求充電電力Pbat大于或等于可用供給電力Pmax這一判斷結(jié)果，將來自外部AC電源100的供給電力Psup設(shè)置為等于外部AC電源100的可用供給電力Pmx(Psup=Pmax)。另一方面，在步驟S7中，系統(tǒng)控制單元10根據(jù)請求充電電力Pbat小于可用供給電力Pmax這一判斷結(jié)果，將來自外部AC電源100的供給電力Psup設(shè)置為等于來自電池控制器8的請求充電電力Pbat(Psup=Pbat)。在S2中判斷為空調(diào)控制放大器9生成了用于向PTC加熱器5供給驅(qū)動電力的驅(qū)動電力供給請求的情況下或者在S4中判斷為電池4的SOC大于或等于預定值SOCtl的情況下，進入步驟S8。在S8中，系統(tǒng)控制單元10獲得電池控制器8所計算出的電池4的容許充電電力PUM。該容許充電電力Pum是電池4能夠容許的充電電力，并且是由電池控制器8根據(jù)電池4的SOC和電池4的內(nèi)部阻抗而周期性計算出的。在步驟S9中，系統(tǒng)控制單元10將從外部AC電源100供給至電池4的供給電力Psup設(shè)置為等于S8中所獲得的容許充電電力Pum(Psup=Pum)。在本實施例的步驟S4中判斷為電池4的SOC高于或等于預定值SOCtl的情況下，電池4處于接近滿充電狀態(tài)的接近滿狀態(tài)。因此，如果利用較大的電力對電池4進行充電，則電池4的總電壓可能增加超過前述上限充電電壓Vifumij因此，系統(tǒng)控制單元10將從外部AC電源100供給至電池4的供給電力Psup限制為電池4能夠容許的容許充電電力PUM。因而，本實施例的系統(tǒng)可以通過將供給電力Psup限制為容許充電電力Pum來有效地防止電池4的總電壓超過上限充電電壓Vu_lIM。在圖3的情況中，在響應于用于供給驅(qū)動電力的請求來驅(qū)動PTC加熱器5的情況下(S2的回答為“是”)，電池4處于接近滿充電狀態(tài)的接近滿狀態(tài)，因而電池4的SOC大于預定值S0C。。因此，即使在生成了用于向PTC加熱器5供給電力的驅(qū)動電力供給請求的情況下(S2的回答為“是”)，本實施例的系統(tǒng)也將從外部AC電源100供給至電池4的供給電力Psup限制為容許充電電力Pm。在步驟SlO中，系統(tǒng)控制單元10將與S6、S7或S9中所確定的供給電力Psup相對應的電力供給至充電器3。因而，從外部AC電源100進行供電量為供給電力Psup的電力供給。在S2中不存在來自空調(diào)控制放大器9的用于供給驅(qū)動電力的請求的情況下，本實施例的系統(tǒng)將供給電力Psup從外部AC電源100供給至電池4，由此對電池4進行充電。另一方面，在S2中推斷出空調(diào)控制放大器9生成了驅(qū)動電力供給請求的情況下，將供給電力Psup從外部AC電源100供給至PTC加熱器5以及電池4。在這種情況下，系統(tǒng)控制單元10計算容許電力Ppek并將該容許電力Ppek發(fā)送至空調(diào)控制放大器9。因此，在容許電力Ppek的范圍內(nèi)對PTC加熱器5進行驅(qū)動，并且利用來自外部AC電源100的供給電力Psup中的剩余電力對電池4進行充電。數(shù)學式2在SlO之后，系統(tǒng)控制單元10返回至SI，并且重復SfSlO的處理。數(shù)學式3
圖5示出電池充電系統(tǒng)I的用于在圖3的情況下根據(jù)圖4的電池充電處理來對電池4進行充電并對PTC加熱器5進行驅(qū)動的操作。圖5是示出在圖3的情況下電池4的SOC和來自外部AC電源100的供給電力Psup之間的關(guān)系的圖。以下說明涉及這樣的例子用于從外部AC電源100對電池4進行充電的充電模式被設(shè)置為相對于電池4的充電操作而優(yōu)先空調(diào)的驅(qū)動操作的模式(空調(diào)優(yōu)先模式)。在圖3的示例中，在時間Tltl處將請求充電電力Pbat從電池控制器8發(fā)送至系統(tǒng)控制單元10，并且系統(tǒng)控制單元10通過重復步驟Sf S7和SlO來將供給電力Psup從外部AC電源100供給至電池4，由此進行對電池4進行充電的充電操作。如圖5所示，電池4的SOC隨著電池4的充電操作的進行而上升。電池4的容許充電電力Pum隨著電池4的SOC的上升而減小。在這種情況下，將來自外部AC電源100的供給電力Psup設(shè)置為可用供給電力Pmax (S6的情況)或請求充電電力Pbat (S7的情況)。數(shù)學式4在電池4的SOC變?yōu)榈扔诨蚋哂陬A定值SOCtl的情況下(S4的回答為“是”)，將供給電力Psup設(shè)置為容許充電電力Pum (S9)。系統(tǒng)控制單元10通過重復步驟Sf S4和SfSlO來進行利用容許充電電力Pum對電池4進行充電的充電操作。時間Ta是電池4的SOC變?yōu)榈扔诨虼笥陬A定值SOCtl的時刻。數(shù)學式5從電池4的SOC變?yōu)榈扔诨虼笥陬A定值SOCtl的時間Ta到時間T11,利用容許充電電力Pum來進行電池4的充電操作。在時間T11處，將請求驅(qū)動電力Pac從空調(diào)控制放大器9發(fā)送至系統(tǒng)控制單元10。在這種情況下，系統(tǒng)控制單元10在S2中判斷為生成了用于向PTC加熱器5供給驅(qū)動電力的驅(qū)動電力供給請求，并且在S9中將來自外部AC電源100的供給電力Psup設(shè)置為容許充電電力PUM。換句話說，即使在生成了驅(qū)動電力供給請求的情況下(S2中為“是”)，系統(tǒng)控制單元10在S9中也使來自外部AC電源100的供給電力Psup保持在容許充電電力PUM。在T11I12的時間段內(nèi)，該系統(tǒng)利用容許充電電力Pum來進行電池4的充電操作和PTC加熱器5的驅(qū)動操作。數(shù)學式6然后，在車廂的內(nèi)部溫度已達到目標溫度之后的時間T12處，該系統(tǒng)停止PTC加熱器5的驅(qū)動操作。之后，該系統(tǒng)重復步驟Sf S4和SfSlO從而利用容許充電電力Pum來繼續(xù)進行電池4的充電操作，直到車輛預定出發(fā)的時間T13為止，由此將電池4充電為滿充電狀態(tài)。
圖6示出T廣T12的時間段內(nèi)供給至電池4的充電電力和供給至PTC加熱器5的驅(qū)動電力之間的關(guān)系。在圖6中，以堆積方式示出供給至電池4的充電電力和供給至PTC加熱器5的驅(qū)動電力。例如，在時間Tb處，從外部AC電源100供給至電池4的充電電力等于PUM。在時間Tc處，從外部AC電源100供給至電池4的充電電力為PA，并且從外部AC電源100供給至PTC加熱器5的驅(qū)動電力為PUM_PA。在時間Td處，從外部AC電源100和電池4將驅(qū)動電力供給至PTC加熱器5，并且該驅(qū)動電力等于Pum+ I Pb I。也就是說，電池4在時間Td處于放電狀態(tài)。此外，在圖6的示例中，將用于從外部AC電源100對電池4進行充電的電池充電模式設(shè)置為空調(diào)優(yōu)先模式。因此，將用于驅(qū)動PTC加熱器5的容許電力Ppek設(shè)置為請求驅(qū)動電力PAC。 數(shù)學式7如圖6所示，在TaI11W時間段(PTC加熱器斷開時間段)內(nèi)，將來自外部AC電源100的供給電力Psup設(shè)置為容許充電電力PUM，并將該供給電力Psup從外部AC電源100供給至電池4以對電池4進行充電。在本實施例中，即使在T廣T11的(PTC加熱器斷開)時間段之后的T11I12的(PTC加熱器接通)時間段內(nèi)，電池充電系統(tǒng)I也在沒有改變T廣T11的(PTC加熱器斷開)時間段內(nèi)的設(shè)置的情況下持續(xù)將從外部AC電源100所供給的供給電力Psup設(shè)置為容許充電電力Plim,并且將該供給電力Psup從外部AC電源100供給至電池4和PTC加熱器5。如圖6所示，由于根據(jù)本實施例的PTC加熱器5包括以PWM控制模式進行控制的脈沖驅(qū)動式第一加熱器和利用恒定電力進行驅(qū)動的恒定驅(qū)動式第二加熱器，因此在T11I12的(PTC加熱器接通)時間段內(nèi)，用于驅(qū)動PTC加熱器5的驅(qū)動電力周期性地改變。伴隨著該周期性改變，電池4的充電電力發(fā)生改變，并且電池4在PTC加熱器5的驅(qū)動電力增加至最高水平的峰值處發(fā)生放電。在T11I12的(PTC加熱器接通)時間段(S2為“是”的時間段)內(nèi)，(在S9中)將來自外部AC電源100的供給電力Psup設(shè)置為容許充電電力Pum(Psup=Pl1m)，該設(shè)置相對于T廣T11的(PTC加熱器斷開)時間段(S4為“是”的時間段)保持不變。因此，根據(jù)本實施例的電池充電系統(tǒng)I即使在T11I12的(PTC加熱器接通)時間段內(nèi)也可以使電池4的充電電力保持在容許充電電力Plh或容許充電電力Pum以下，因而有效地防止了電池4的總電壓超過上限充電電壓Vifum,由此防止電池4的劣化。在圖6中，為了簡化說明，以簡化形式示出PTC加熱器5的脈沖波形。本發(fā)明在脈沖波形、占空比和頻率方面不限于圖6的示例。與本實施例相對比，如圖7的比較例所示，在PTC加熱器5接通時來自外部AC電源100的供給電力Psup根據(jù)用于驅(qū)動PTC加熱器5的請求驅(qū)動電力Pac而增加的情況下，供給至電池4的充電電力在PTC加熱器5的驅(qū)動電力變?yōu)樽钚〉臅r刻(例如，時間Te)處增加得超過電池4的容許充電電力PUM。結(jié)果，電池4的總電壓超過上限充電電壓Vifum,并且電池4發(fā)生劣化。此外，在圖7的比較例中，在PTC加熱器在時間T12處斷開的情況下，要供給至PTC加熱器5的電力被供給至電池4，因此向電池4供給的電力超過容許充電電力PUM。結(jié)果，同樣，在這種情況下，電池4的總電壓超過上限充電電壓Vifum,并且電池4發(fā)生劣化。與圖7的比較例相對比，根據(jù)本實施例的電池充電系統(tǒng)I可以通過在T11I12的(PTC加熱器接通)時間段以及T廣T11的(PTC加熱器斷開)時間段內(nèi)持續(xù)將來自外部AC電源100的供給電力Psup設(shè)置在容許充電電力Pum來解決這些問題。數(shù)學式8如圖6所示，在T11I12的(PTC加熱器接通)時間段內(nèi)，在PTC加熱器5的驅(qū)動電力最大的區(qū)間(例如 ，時間Td)處，電池4發(fā)生放電，由此SOC可能下降。特別是在將用于從外部AC電源100對電池4進行充電的電池充電模式設(shè)置為空調(diào)優(yōu)先模式的情況下，SOC下降的可能性較高。然而，如上所述，由于容許充電電力Pum隨著SOC的下降而增加，因此在SOC下降的情況下，電池控制器8使容許充電電力Pum增加。因此，本實施例的電池充電系統(tǒng)I可以通過隨著SOC的下降而增加容許充電電力Pum、由此增加來自外部AC電源100的供給電力Psup,來維持電池4的SOC。結(jié)果，如圖5所示，SOC在T11I12的(PTC加熱器接通)時間段內(nèi)保持大致恒定或沒有下降。圖5示出在T11I12的(PTC加熱器接通)時間段內(nèi)SOC和來自外部AC電源100的供給電力Psup保持恒定。然而，實際上，SOC和供給電力Psup各自通過重復如下過程而周期性地上下改變S0C的下降一容許充電電力Pum(和供給電力Psup)的上升一SOC的上升一容許充電電力PUM(和供給電力Psup)的下降一SOC的下降……。如上所述，在通過利用被限制為容許充電電力Pum的供給電力Psup來對電池4進行充電的狀態(tài)下生成了用于驅(qū)動脈沖驅(qū)動式PTC加熱器5的驅(qū)動請求的情況下，根據(jù)本實施例的電池充電系統(tǒng)I通過持續(xù)將供給電力Psup限制為容許充電電力Pum來進行電池4的充電操作和PTC加熱器5的驅(qū)動操作。因此，該電池充電系統(tǒng)通過持續(xù)將供給電力Psup限制為容許充電電力PUM，可以在如圖6所示將電池4的充電電力保持為不超過容許充電電力Pum的狀態(tài)的情況下驅(qū)動PTC加熱器5。因而，該系統(tǒng)可以適當?shù)剡M行電池4的充電操作和PTC加熱器5的驅(qū)動操作，有效地防止電池4的總電壓超過上限充電電壓Vifum,由此防止電池4的劣化。另外，通過在對諸如PTC加熱器5等的強電輔助裝置進行驅(qū)動時持續(xù)將來自外部AC電源100的供給電力Psup限制為容許充電電力PUM，即使在諸如PTC加熱器5等的輔助裝置斷開的情況下將用于驅(qū)動該輔助裝置的電力供給至電池4，根據(jù)本實施例的電池充電系統(tǒng)I也可以有效防止供給至電池4的電力超過容許充電電力PUM。此外，即使由于諸如PTC加熱器5等的脈沖驅(qū)動式輔助裝置發(fā)生故障或者其它原因而導致針對負載的電力供給被切斷，根據(jù)本實施例的電池充電系統(tǒng)I也同樣可以防止供給至電池4的電力超過容許充電電力PlIM。在所示實施例中強電線2對應于被配置為與外部電源進行電連接的電線；電池4對應于與電線電連接并被配置為利用經(jīng)由該電線所供給的電力進行充電的電池或車載電池；PTC加熱器5可以用作負載，電池控制器8可以用作電池電力請求部和用于計算電池能夠容許的容許電池電力的計算部；空調(diào)控制放大器9可以用作負載電力請求部；以及系統(tǒng)控制單元10可以用作用于對從外部電源向電池和負載的電力供給進行控制的控制部。盡管以上通過參考本發(fā)明的特定實施例說明了本發(fā)明，但本發(fā)明不限于上述實施例。實施例中所公開的各要素包括本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)的所有修改、設(shè)計改變和等同物。在圖6的不例中,將電池充電模式設(shè)置為用于相對于電池4的充電操作而優(yōu)先PTC加熱器5的驅(qū)動操作的模式(空調(diào)優(yōu)先模式)，因此將用于驅(qū)動PTC加熱器5的容許電力Pper設(shè)置為請求驅(qū)動電力PAC；。然而，在將電池充電模式設(shè)置為用于相對于PTC加熱器5的驅(qū)動操作而優(yōu)先電池4的充電操作的模式(充電優(yōu)先模式)的情況下，如圖8所示，可以將容許電力Ppek設(shè)置為等于如下的值，其中該值使得脈沖驅(qū)動PTC加熱器5時供給電力的最大值Ptqp小于容許充電電力PUM。通過以這種方式設(shè)置用于驅(qū)動PTC加熱器5的容許電力Ppee,電池充電系統(tǒng)可以優(yōu)先于PTC加熱器5的驅(qū)動操作而進行電池4的充電操作，由此縮短電池4的充電時間。本發(fā)明不限于圖3所示的示例情況。除圖3的情況以外，根據(jù)本發(fā)明的電池充電處理也可適用于諸如圖9所示的情況等的各種其它情況。在圖9所示的示例情況中，該系統(tǒng)在時間T2tl處利用來自外部AC電源100的電力開始電池4的充電操作，由于電池4滿充電而終止電池4的充電操作，在比預定出發(fā)時間T23提前了預定時間長度的時間T22處開始PTC加熱器5的驅(qū)動操作，并且持續(xù)PTC加熱器5的驅(qū)動操作直到預定出發(fā)時間T23為止。在圖9的情況中，在T21之后不進行電池4的充電操作。同樣在這種情況下，如圖3所示的情況那樣，如圖10和11所示，電池充電系統(tǒng)I在T22I23的時間段(PTC加熱器接通時間段)內(nèi)，通過將來自外部AC電源100的供給電力Psup設(shè)置為容許充電電力Pum (持續(xù)進行用于將供給電力Psup限制為容許充電電力Pum的限制)來進行PTC加熱器5的驅(qū)動操作。圖10是示出在空調(diào)優(yōu)先模式下供給至電池4的充電電力和供給至PTC加熱器5的驅(qū) 動電力之間的關(guān)系的圖。圖11是示出在充電優(yōu)先模式下供給至電池4的充電電力和供給至PTC加熱器5的驅(qū)動電力之間的關(guān)系的圖。在圖10和圖11的情況下，由于電池4的狀態(tài)與圖6的示例相比更接近滿充電狀態(tài)，因此與圖6所示的水平相比，容許充電電力Pum較小。在圖4所示的流程圖的示例中，在PTC加熱器5的驅(qū)動操作中，使來自外部AC電源100的供給電力Psup保持等于容許充電電力PUM。然而，代替容許充電電力PlIM，可以使用采用以下方式所計算出的預定電力ρ·(限制電力)來限制來自外部AC電源100的供給電力Psup。系統(tǒng)控制單元10采用以下方式來計算該電力PCULC。首先，系統(tǒng)控制單元10從空調(diào)控制放大器9接收與驅(qū)動PTC加熱器5用的請求驅(qū)動電力PA。有關(guān)的信息，并且計算在對PTC加熱器5進行驅(qū)動的脈沖驅(qū)動操作期間的PTC加熱器5的消耗電力的最小值Pbot(圖8所示)。將由此計算出的最小值Pbct設(shè)置為最小驅(qū)動電力Pmh。然后，系統(tǒng)控制單元10從充電器3獲得可用供給電力Pmax并從電池控制器8獲得請求充電電力PBAT，并且通過確定Pmax和Pbat之間的差來計算剩余電力PKES。然后，系統(tǒng)控制單元10計算目標驅(qū)動電力PTAK，該目標驅(qū)動電力為在剩余電力Pkes的范圍內(nèi)的、小于或等于如上所述根據(jù)請求驅(qū)動電力Pac所確定的最小驅(qū)動電力Pmin的電力。然后，系統(tǒng)控制單元10通過將目標驅(qū)動電力Ptak和容許充電電力？相加到一起來確定預定電力Pqjlc。通過(與電池4的充電操作相關(guān)聯(lián)地)將PTC加熱器5的驅(qū)動操作期間來自外部AC電源100的供給電力設(shè)置為由此計算出的電力Pcmc,電池充電系統(tǒng)可以抑制針對電池4的充電電力因PTC加熱器5的驅(qū)動操作而減少，并且保持用于防止電池4的充電電力超過容許充電電力Pum的狀態(tài)。在所示實施例中，負載采用PTC加熱器5的形式。然而，負載不限于PTC加熱器5。負載可以是脈沖驅(qū)動式的其它輔助裝置或其它類型的負載。在脈沖驅(qū)動式負載以外的負載的情況下，同樣，如所示實施例那樣，在例如針對負載的電力供給因該負載的故障而被切斷并且對該負載進行驅(qū)動所使用的電力被供給至電池4的情況下，電池充電系統(tǒng)可以通過持續(xù)進行用于將來自外部AC電源100的供給電力Psup限制為容許充電電力PUM(或所計算出的電力PCULC)的限制，來防止供給至電池4的電力超過容許充電電力PUM。如上所述，根據(jù)所示實施例的電池充電系統(tǒng)⑴包括電線、電池、負載、電池電力請求部、負載電力請求部和控制部。電線是被配置為與外部電源進行電連接的線。在所示實施例中，電線是用于向電池和負載供給電力的強電線(2)。諸如被配置為安裝在車輛內(nèi)的車載電池等的電池(4)與電線電連接，并被配置為利用經(jīng)由電線所供給的電力進行充電。諸如輔助裝置等的負載與電線電連接，并被配置為接收經(jīng)由電線所供給的電力。負載可以是諸如PTC加熱器5等的脈沖驅(qū)動式裝置。電池電力請求部被配置為請求向電池供給充電電力。電池電力請求部⑶可被配置為產(chǎn)生電池電力供給請求(Pbat)。負載電力請求部被配置為請求向負載供給驅(qū)動電力。負載電力請求部(9)可被配置為產(chǎn)生負載電力供給請求(Pac)?？刂撇渴侨缦碌牟考?10)，其中該部件(10)用于根據(jù)來自電池電力請求部的請求充電電力(Pbat)和來自負載電力請求部的請求負載電力(Pac)來對從外部電源要供給至電池和負載的供給電力進行控制。 控制部被配置為在負載斷開并且來自外部電源的供給電力沒有被供給至負載的負載斷開狀態(tài)下，施加用于將來自外部電源(100)的供給電力(Psup)限制為限制電力(Plim)的限制。控制部還被配置為在負載從斷開狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榻油顟B(tài)以將供給電力供給至電池和負載的情況下，持續(xù)進行用于將來自外部電源(100)的供給電力限制為限制電力(Plim, Pculc)的限制。在所示實施例中，控制部(10)可被配置為在優(yōu)先進行針對負載的電力供給的模式的情況下，(例如通過將容許負載電力(Ppek)設(shè)置為請求負載電力(Ppek=Pac))向負載供給請求負載電力(Pd。在電池充電系統(tǒng)中，該控制部可被配置為在優(yōu)先進行對電池進行充電的充電操作的模式的情況下，(例如通過將容許負載電力(Ppek)設(shè)置為用以防止針對負載的供給電力超過容許電池電力(Pum)的值)控制針對負載的供給電力，從而防止針對負載的供給電力超過容許電池電力(Pum)。根據(jù)所示實施例，如上所述，一種電池充電處理，利用(經(jīng)由電線2)從外部電源所供給的電力來對電池(4)進行充電以及對負載(5)進行驅(qū)動，包括以下步驟第一步驟或限制步驟(S9，S8)，用于施加用以將從外部電源供給至電池的電力限制為容許電池電力(Pum)的限制；以及第二步驟或持續(xù)(或檢查)步驟(S2)，用于檢查是否生成了用于向負載供給驅(qū)動電力的負載電力請求，并且在生成了該負載電力請求的情況下持續(xù)進行該限制。根據(jù)所示實施例的電池充電處理還可以包括第三步驟(S4)，用于檢查電池的SOC是否高于或等于預定水平(SOCtl),并且使第一步驟(S9)施加用于將從外部電源供給至電池的電力限制為容許電池電力(Pl1m)的限制。除了第一步驟和第二步驟以外或者除了第一步驟、第二步驟和第三步驟以外，根據(jù)所示實施例的電池充電處理還可以包括分配步驟(SlO)。該分配步驟是如下步驟，其中該步驟用于在生成了用于向負載供給電力的請求的情況下，在保持用于將來自外部電源的供給電力限制為容許電池電力的限制的狀態(tài)中，將來自外部電源的供給電力在電池和負載之間進行分配。在該分配步驟中，向負載供給低于或等于請求負載電力(Pac)的容許負載電力(Ppee)的范圍內(nèi)的電力。
根據(jù)所示實施例的變形例，一種電池充電處理，用于利用(經(jīng)由電線2)從外部電源供給的電力來對電池(4)進行充電以及對負載(5)進行驅(qū)動，包括以下步驟第一步驟，用于在響應于向負載(5)供給電力的請求來根據(jù)請求負載電力對負載進行驅(qū)動的驅(qū)動操作中，計算出針對負載的供給電力的最小值(Pbot)作為最小驅(qū)動電力；第二步驟，用于計算出由外部電源能夠供給的可用供給電力和供給至車載電池的電力之間的差所確定出的剩余電力的范圍內(nèi)的、低于或等于最小驅(qū)動電力的電力作為目標負載驅(qū)動電力；第三步驟，用于將目標驅(qū)動電力(Ptak)與容許電池電力的總和設(shè)置為限制電力；以及第四步驟，用于在將來自外部電源(100)的供給電力(Psup)限制為限制電力(Pcmc)的限制范圍內(nèi)，將來自外部電源(100)的供給電力(Psup)在電池⑷和負載(5)之間進行分配。根據(jù)本發(fā)明的電池充電系統(tǒng)I可以在用于向電池供給電力并同時向負載供給電力的組合操作中，將供給至電池的充電電力與供給至負載的驅(qū)動電力的總和限制為容許電池電力。因此，根據(jù)本發(fā)明的電池充電系統(tǒng)可以良好地進行用于向電池供給電力并同時向負載供給電力的組合操作，并且有效地防止電池的電壓超過上限電壓。本發(fā)明基于2010年6月9日提交的在先日本專利申請2010-131978和2011年 4月18日提交的在先日本專利申請2011-091896。這些日本專利申請的全部內(nèi)容通過引用包含于此。
權(quán)利要求
1.一種電池充電系統(tǒng),包括 強電線，其與外部電源進行電連接； 車載電池，其與所述強電線電連接，并且利用經(jīng)由所述強電線所供給的電力進行充電； 負載，其與所述強電線電連接，并且接收經(jīng)由所述強電線所供給的電力； 計算部，其計算出所述車載電池能夠容許的充電電力作為容許電池電力； 電池電力請求部,其請求向所述車載電池供給充電電力； 負載電力請求部，其請求向所述負載供給電力；以及 控制部，其根據(jù)來自所述電池電力請求部的請求充電電力和來自所述負載電力請求部的請求負載電力，來對從所述外部電源要供給至所述車載電池和所述負載的供給電力進行控制， 其中，所述控制部被配置為 將從所述外部電源供給至所述車載電池的電力限制為所述容許電池電力，以及在所述負載電力請求部生成了用于向所述負載供給電力的請求的情況下，在保持用于將來自所述外部電源的供給電力限制為所述容許電池電力的限制的狀態(tài)中，將來自所述外部電源的供給電力在所述車載電池和所述負載之間進行分配。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電池充電系統(tǒng)，其中，所述控制部被配置為在所述車載電池的充電狀態(tài)高于或等于預定值、同時所述負載電力請求部生成了用于向所述負載供給電力的請求的情況下，在持續(xù)進行用于將來自所述外部電源的供給電力限制為所述容許電池電力的限制的狀態(tài)中，將來自所述外部電源的供給電力在所述車載電池和所述負載之間進行分配。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的電池充電系統(tǒng)，其中，所述控制部被配置為在保持用于將所述供給電力限制為所述容許電池電力的限制的狀態(tài)中向所述負載供給電力時、所述計算部將所述容許電池電力改變?yōu)樗鋈菰S電池電力的改變后的值的情況下，通過使用所述改變后的值來將所述供給電力限制為所述容許電池電力。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3中任一項所述的電池充電系統(tǒng)，其中，所述控制部被配置為在優(yōu)先進行針對所述負載的電力供給的模式的情況下，將所述請求負載電力供給至所述負載。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任一項所述的電池充電系統(tǒng)，其中，所述控制部被配置為在優(yōu)先進行對所述車載電池充電的充電操作的模式的情況下，控制針對所述負載的供給電力，以使針對所述負載的供給電力的最大值小于所述容許電池電力。
6.—種電池充電系統(tǒng),包括 強電線，其與外部電源進行電連接； 車載電池，其與所述強電線電連接，并且利用經(jīng)由所述強電線所供給的電力進行充電； 負載，其與所述強電線電連接，并且接收經(jīng)由所述強電線所供給的電力； 設(shè)置部，其將所述車載電池能夠容許的充電電力設(shè)置為容許電池電力； 電池電力請求部,其請求向所述車載電池供給充電電力； 負載電力請求部，其請求向所述負載供給電力；以及控制部，其根據(jù)來自所述電池電力請求部的請求充電電力和來自所述負載電力請求部的請求負載電力，來對從所述外部電源要供給至所述車載電池和所述負載的供給電力進行控制， 其中，所述控制部被配置為 在響應于所述負載電力請求部的用于向所述負載供給電力的請求、根據(jù)所述負載電力請求部的所述請求負載電力來對所述負載進行驅(qū)動的驅(qū)動操作中，計算出針對所述負載的供給電力的最小值作為最小驅(qū)動電力， 計算出由所述外部電源能夠供給的可用供給電力和供給至所述車載電池的電力之間的差所確定出的剩余電力的范圍內(nèi)的、低于或等于所述最小驅(qū)動電力的電力作為目標驅(qū)動電力， 將所述目標驅(qū)動電力與所述容許電池電力的總和設(shè)置為限制電力，以及 在用于將來自所述外部電源的供給電力限制為所述限制電力的限制范圍內(nèi)，將來自所述外部電源的供給電力在所述車載電池和所述負載之間進行分配。
7.—種電池充電方法，其利用從外部電源所供給的電力來對電池進行充電以及對負載進行驅(qū)動，所述電池充電方法包括以下步驟 第一步驟，其施加用于將從所述外部電源供給至所述電池的電力限制為容許電池電力的限制；以及 第二步驟，其檢查是否生成了用于向所述負載供給驅(qū)動電力的負載電力請求，并且在生成了所述負載電力請求的情況下持續(xù)進行所述限制。
全文摘要
一種電池充電系統(tǒng)，包括電池；負載；以及控制器，用于根據(jù)請求充電電力和請求負載電力來對從外部電源要供給至電池和負載的供給電力進行控制。該控制器將從外部電源供給至電池的電力限制為容許電池電力，并且在生成了用于向負載供給電力的請求的情況下，在保持用于將來自外部電源的供給電力限制為容許電池電力的限制的狀態(tài)中，將來自外部電源的供給電力在電池和負載之間進行分配。
文檔編號H02J7/00GK102934322SQ20118002837
公開日2013年2月13日 申請日期2011年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月9日
發(fā)明者長倉只人, 風間勇 申請人:日產(chǎn)自動車株式會社