车辆及车辆的充电方法与流程

1.本公开涉及车辆及车辆的充电方法。


背景技术：

2.搭载有电池的车辆越来越普及。伴随于此，提出了与利用来自充电设备的供给电力对车载的电池进行充电的“外部充电”相关的各种各样的方法。国际公开第2012/144060所公开的车辆构成为在电池温度超过预定温度的情况下，根据电池温度的上升而严格地限制对电池进行充放电的电力。控制装置控制充电器，以基于预定温度与电池温度的温度差而确定的充电速率进行充电。


技术实现要素：

3.在来自充电设备的供给电力的传输路径电连接有继电器、接入口等电气部件。在外部充电的执行中，电气部件的温度可能因焦耳热而上升。由此，要求保护电气部件免受过热导致的故障。
4.若停止外部充电，则电气部件的温度降低。有时在外部充电停止后，不怎么空开时间就再次进行(或者重新开始)外部充电。在该情况下，即使电气部件的温度还未充分降低，电气部件的温度也重新开始上升。这样一来，有可能无法恰当地保护电气部件。
5.本公开提供车辆及车辆的充电方法，恰当地保护电气部件以使其免受伴随外部充电的温度上升的影响。
6.本公开的第1技术方案的车辆构成为能够执行外部充电，在该外部充电中，利用来自充电设备的供给电力对车载的蓄电装置进行充电。车辆具备：电气部件，与供给电力的传输路径电连接；温度传感器，构成为检测电气部件的温度；以及控制装置，构成为在由温度传感器检测出的温度为阈值温度以上的情况下，与由温度传感器检测出的温度小于阈值温度的情况相比，抑制供给电力。控制装置构成为当在外部充电停止后再次进行外部充电的情况下，与停止外部充电之前相比，降低阈值温度。
7.在本公开的第1技术方案中，控制装置当在外部充电停止后再次进行外部充电的情况下，与停止外部充电之前相比，降低阈值温度。由此，与未将阈值温度设定得低的情况(例如阈值温度为恒定的情况)相比，由温度传感器检测出的温度达到阈值温度为止的时间被缩短，因此提前抑制了来自充电设备的供给电力。其结果，电气部件的温度上升被抑制。由此，根据本公开的第1技术方案，能够恰当地保护电气部件以使其免受伴随着外部充电的温度上升的影响。
8.在本公开的第1技术方案中，也可以是控制装置构成为在降低了阈值温度之后，使阈值温度上升，直到阈值温度达到外部充电停止前的值为止。
9.根据本公开的第1技术方案，控制装置使阈值温度上升，直到达到外部充电停止前的值(即返回到原始值)为止。由此，当在外部充电重新开始后经过了足够的时间的情况下，能够与外部充电停止前同样地，恰当地保护电气部件。
10.在本公开的第1技术方案中，也可以是控制装置构成为在供给电力低于预定值之后，使阈值温度随着时间经过而上升。
11.在本公开的第1技术方案中，也可以是控制装置构成为从外部充电停止时起，使阈值温度随着时间经过而上升。
12.根据本公开的第1技术方案，在由温度传感器检测出的温度过早地达到阈值温度的情况下，来自充电设备的供给电力被不必要地抑制，外部充电所需的时间有可能变长。相对于此，在本公开的第1技术方案中，控制装置从供给电力低于预定值起(直接而言，从外部充电停止时起)使阈值温度随着时间经过而逐渐上升。由此，抑制了由温度传感器检测出的温度过早地达到阈值温度。其结果，能够防止外部充电的长期化。
13.在本公开的第1技术方案中，也可以是由温度传感器检测到的温度与电气部件中的未利用温度传感器检测的部分的温度之间的温度差越大，则外部充电停止时的阈值温度的降低量越大。
14.根据本公开的第1技术方案，由温度传感器检测的部分的温度与电气部件中的未由温度传感器检测的部分的温度之间的温度差(换言之，温度的不均匀性)越大，则阈值温度被降低得越大。由此，对于未由温度传感器检测的部分，也能够更可靠地保护其免受伴随外部充电的温度上升的影响。
15.在本公开的第1技术方案中，也可以是电气部件包括充电继电器，该充电继电器构成为根据控制装置的指令切断供给电力。
16.在本公开的第1技术方案中，也可以是电气部件包括与从充电设备延伸的充电线缆连接的接入口。
17.本公开的第2技术方案是一种车辆的充电方法。车辆构成为利用来自充电设备的供给电力进行车载电池的外部充电，包括控制装置。充电方法包括：作为检测步骤，利用控制装置检测与车辆中的供给电力的传输路径电连接的电气部件的温度；当在检测步骤中检测到的温度超过阈值温度的情况下，与在检测步骤中检测到的温度小于阈值温度的情况相比，利用控制装置抑制供给电力；以及当在外部充电停止后再次进行外部充电的情况下，与停止外部充电之前相比，利用控制装置降低阈值温度。
18.根据本公开的第2技术方案，能够与本公开的第1技术方案同样地，恰当地保护电气部件以使其免受伴随着外部充电的温度上升的影响。
19.根据本公开的技术方案，能够恰当地保护电气部件以使其免受伴随着外部充电的温度上升的影响。
附图说明
20.下面将参考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，在附图中，相同的附图标记显示相同的元件，其中：
21.图1是概略性地表示本公开的实施方式的充电系统的整体结构的图。
22.图2是概略性地表示车辆和充电设备的结构的框图。
23.图3是表示使用了阈值温度的充电抑制控制的一例的图。
24.图4是表示充电继电器的温度变化的一例的时序图。
25.图5是用于说明比较例中的充电抑制控制的时序图。
26.图6是用于说明本实施方式中的充电抑制控制的时序图。
27.图7a是设定温度阈值时所使用的映射的示意图。
28.图7b是设定温度阈值时所使用的映射的示意图。
29.图7c是设定温度阈值时所使用的映射的示意图。
30.图8是表示本实施方式中的充电抑制控制的处理步骤的流程图。
具体实施方式
31.以下，参照附图详细地说明本公开的实施方式。需要说明的是，对图中相同或者相当的部分标注相同的附图标记，不重复其说明。
32.实施方式
33.充电系统的整体结构
34.图1是概略性地表示本公开的实施方式的充电系统的整体结构的图。充电系统100具备车辆1、充电设备5以及充电线缆6。在图1中示出从充电设备5经由充电线缆6向车辆1供给电力的外部充电时(所谓的插电充电时)的状况。
35.车辆1例如是电动汽车(bev：battery electric vehicle，电池电动汽车)。但是，车辆1只要是构成为能够进行外部充电的车辆即可，例如也可以是插电混合动力车(phev：plug-in hybrid electric vehicle)。
36.充电设备5例如是设于公共的充电站(也被称为充电站、充电点)的充电器。
37.图2是概略性地表示车辆1和充电设备5的结构的框图。充电设备5是与供给大电力(高电压且大电流)的充电方式相对应的dc(direct current，直流电)充电器(所谓的快速充电器)。充电设备5将从系统电源7供给的交流电力转换为用于对搭载于车辆1的电池2充电的直流电力。充电设备5包括电力线acl、ac/dc转换器51、电压传感器52、供电线pl0、nl0以及控制电路50。
38.电力线acl与系统电源7电连接。电力线acl将来自系统电源7的交流电力向ac/dc转换器51传输。
39.ac/dc转换器51将电力线acl上的交流电力转换为用于对搭载于车辆1的电池2充电的直流电力。基于ac/dc转换器51进行的电力转换也可以通过用于改善功率因数的ac/dc转换和用于调整电压电平的dc/dc转换的组合来执行。从ac/dc转换器51输出的直流电力由正极侧的供电线pl0和负极侧的供电线nl0供给。
40.电压传感器52电连接在供电线pl0与供电线nl0之间。电压传感器52检测供电线pl0与供电线nl0之间的电压，将其检测结果向控制电路50输出。
41.控制电路50包括cpu(central processing unit，中央处理器)等处理器、rom(read only memory，只读存储器)和ram(random access memory，随机存取存储器)等存储器以及输入输出端口(均未图示)。控制电路50基于由电压传感器52检测出的电压、来自车辆1的信号以及存储于存储器的映射和程序，控制基于ac/dc转换器51进行的电力转换动作。
42.车辆1具备接入口11、充电线pl1、nl1、电压传感器121、电流传感器122、充电继电器131和132、温度传感器14、系统主继电器(smr：system main relay)151和152、电力线pl2和nl2、pcu(power control unit，功率控制单元)16、电动发电机17、动力传递齿轮18、驱动
轮19、电池2、电压传感器21、电流传感器22、温度传感器23以及ecu(electronic control unit，电子控制单元)3。
43.接入口11构成为能够伴随着嵌合等机械性的连结而插入充电线缆6的充电连接器61。伴随着充电连接器61的插入，维持供电线pl0与接入口11的正极侧的触点之间的电连接，并且，维持供电线nl0与接入口11的负极侧的触点之间的电连接。另外，通过利用充电线缆6连接接入口11和充电连接器61，车辆1的ecu3与充电设备5的控制电路50能够通过遵循can(controller area network，控制器局域网)等通信标准的通信而相互收发各种信号(指令、请求、消息、数据等)。
44.电压传感器12在比充电继电器131、132更靠近接入口11侧的位置电连接在充电线pl1与充电线nl1之间。电压传感器12检测充电线pl1与充电线nl1之间的直流电压，向ecu3输出其检测结果。
45.充电继电器131与充电线pl1连接，充电继电器132与充电线nl1连接。根据来自ecu3的指令而控制充电继电器131、132的闭合/断开。若充电继电器131、132闭合并且smr151、152闭合，则成为能够在接入口11与电池2之间进行电力传输的状态。
46.温度传感器14例如是热敏电阻。温度传感器14检测充电继电器131、132的温度(更具体而言，继电器端子的温度)，将其检测结果向ecu3输出。ecu3基于温度传感器14的检测结果，监视充电继电器131、132的温度。以下，将由ecu3使用温度传感器14监视的温度记载为“监视温度tm”。需要说明的是，温度传感器14是本公开的“温度传感器”的一例。监视温度tm是本公开的“电气部件的温度”的一例。
47.电池2是包含多个电池单元20的电池组。各电池单元20是锂离子电池或者镍氢电池等二次电池。电池2供给用于产生车辆1的驱动力的电力。另外，电池2蓄积由电动发电机17发电产生的电力。电池2的正极经由smr151与节点nd1电连接。节点nd1电连接到充电线pl1和电力线pl2。同样地，电池2的负极经由smr152与节点nd2电连接。节点nd2电连接到充电线nl1和电力线nl2。根据来自ecu3的指令而控制smr151、152的闭合/断开。
48.电压传感器21检测电池2的电压vb。电流传感器22检测对电池2输入输出的电流ib。温度传感器23检测电池2的温度tb。各传感器将其检测结果向ecu3输出。ecu3能够基于电压传感器21和/或电流传感器22的检测结果，推定电池2的soc(state ofcharge，荷电状态)。
49.pcu16电连接在电力线pl2、nl2与电动发电机17之间。pcu16包括转换器和逆变器(均未图示)，根据来自ecu3的指令驱动电动发电机17。
50.电动发电机17是交流旋转电机，例如是具备埋设有永磁体的转子的永磁体型同步电动机。电动发电机17的输出转矩经由动力传递齿轮18向驱动轮19传递，使车辆1行驶。另外，电动发电机17在车辆1的制动动作时，能够利用驱动轮19的旋转力进行发电。利用电动发电机17得到的发电电力由pcu16转换为电池2的充电电力。
51.ecu3与控制电路50同样地，包括cpu等处理器31、rom和ram等存储器32、输入输出端口33。ecu3根据来自各传感器等的信号而控制设备类，以使车辆1成为所期望的状态。需要说明的是，ecu3也可以构成为按每个功能分割为多个ecu(例如充电ecu，电池ecu、mg-ecu等)。
52.充电抑制控制
53.在利用自充电设备5供给的电力对电池2进行快速充电的过程中，与供给电力的传输路径电连接的电气部件的温度可能因焦耳热而上升。更具体而言，接入口11、充电继电器131、132等的温度有可能过度上升。为了保护上述电气部件，ecu3构成为能够执行“充电抑制控制”。在充电抑制控制中，与通常时(非执行充电抑制控制时)相比，抑制从充电设备5向车辆1的供给电力(限制得较小)。在充电抑制控制中，如以下说明的那样，对充电继电器131、132的温度(监视温度tm)设定阈值温度。
54.图3是表示使用了阈值温度的充电抑制控制的一例的图。横轴表示利用温度传感器14监视的充电继电器131、132的温度(监视温度)tm。纵轴表示向电池2的充电电流。
55.在图3所示的例子中，监视温度tm与2个阈值温度th1、th2进行比较。阈值温度th1比阈值温度th2低(th1《th2)。阈值温度th2比充电继电器131、132的耐热温度tr低(th2《tr)。
56.在监视温度tm小于阈值温度th1的情况下，充电电流被设定为通常值i0。在监视温度tm为阈值温度th1以上且小于阈值温度th2的情况下，充电电流被设定为比通常值i0小的抑制值isup。在监视温度tm为阈值温度th2以上的情况下，充电电流设定为0。即，从充电设备5向车辆1的电力供给(车辆1的外部充电)被禁止。
57.充电继电器的构成部件的温度变化
58.在图2所示的系统结构中，使用温度传感器14监视充电继电器131、132的温度。所述温度(监视温度tm)为继电器端子的温度。然而，充电继电器131、132除继电器端子之外还包括可动触头等其他构成部件。继电器端子的温度与可动触头的温度未必一定相等。也就是说，充电继电器131、132可能存在温度的不均匀性(最高温度与最低温度之间的温度差)。对于除能够使用温度传感器14监视温度的继电器端子之外的构成部件，也期望保护其免于过热。以下，将由于未设置温度传感器而未进行温度监视、但要求进行免于过热的保护的构成部件(例如可动触头)的温度记载为“非监视温度tu”。
59.图4是表示充电继电器131、132的温度变化的一例的时序图。横轴表示经过时间。纵轴表示温度(监视温度tm、非监视温度tu、耐热温度tr)。关于后述的图5和图6也是同样的。
60.在典型的充电继电器中，继电器端子暴露在壳体外部，另一方面，可动触头收纳于壳体内部。因此，容易产生从继电器端子向外部的散热，相对于此，不容易产生从可动触头向外部的散热。因而，在外部充电中，可动触头的温度(非监视温度tu)比继电器端子的温度(监视温度tm)更容易上升，在非执行外部充电时(停止时)更不容易降低。
61.如图4所示，若在时刻t0开始外部充电，则在外部充电中，监视温度tm上升，并且非监视温度tu上升。非监视温度tu比监视温度tm高。若在时刻t1外部充电停止，则监视温度tm降低，并且非监视温度tu降低。在此期间，非监视温度tu也比监视温度tm高。然而，在图4所示的例子中，非监视温度tu始终维持为低于耐热温度tr，因此能够防止因过热导致的可动触头的故障。
62.阈值温度的设定
63.在本实施方式中的充电抑制控制中，谋求基于监视温度tm来保护可动触头等构成部件。为了易于理解与本实施方式中的充电抑制控制相关的内容，首先对比较例中的充电抑制控制进行说明。
64.图5是用于说明比较例中的充电抑制控制的时序图。在时刻t0开始外部充电，在从时刻t0到时刻t1的期间进行外部充电。在所述期间中，在该例中，监视温度tm小于阈值温度th1，因此不会抑制从充电设备5向车辆1的供给电力。另外，非监视温度tu小于耐热温度tr，可动触头未过热。
65.在时刻t1，停止外部充电。与此同时，监视温度tm和非监视温度tu降低。然而，在监视温度tm和非监视温度tu充分降低之前，在时刻t2，重新开始外部充电。作为一例，车辆1从设于某一场所的充电设备向设于另一场所的充电设备移动，利用移动目的地的充电设备进行车辆1的外部充电。但是，车辆1的移动不是必须的，由相同的充电设备5进行的车辆1的外部充电也可以分2次进行。
66.若再次执行(以下，也记载为外部充电的“重新开始”)外部充电，则监视温度tm和非监视温度tu再次上升。在时刻t2以后，监视温度tm也小于阈值温度th1，因此从充电设备5向车辆1的供给电力不被抑制。然而，在时刻t3，非监视温度tu超过耐热温度tr。在该情况下，存在可动触头因过热而发生故障的可能性。
67.在比较例中，用于抑制从充电设备5向车辆1的供给电力的阈值温度th1设定为恒定。相对于此，在本实施方式中，如以下说明的那样，阈值温度th1设定为可变。
68.图6是用于说明本实施方式中的充电抑制控制的时序图。在本实施方式中，在停止外部充电的时刻t1，与外部充电停止前相比，阈值温度th1被大幅降低。之后，阈值温度th1逐渐变高。换言之，阈值温度th1从外部充电停止时起随着时间经过而上升。于是，在外部充电重新开始的时刻t2之后的时刻t4，监视温度tm超过阈值温度th1，开始抑制从充电设备5向车辆1的供给电力。时刻t4是比在比较例中非监视温度tu超过耐热温度tr的时刻t3(参照图5)早的时刻。因而，在时刻t4，非监视温度tu比耐热温度tr低。另外，伴随着抑制供给电力，时刻t4以后，非监视温度tu的进一步上升被抑制。因而，根据本实施方式，能够防止过热导致的可动触头的故障。
69.映射
70.ecu3通过参照储存于存储器32的映射mp来计算阈值温度th1。也可以代替映射而利用数据表、关系式等其他数据形式。
71.图7a～图7c是设定阈值温度th1时所使用的映射的示意图。在图7a～图7c的各图中，横轴表示外部充电停止时以后的经过时间δt。纵轴表示阈值温度th1。
72.如图7a所示，在外部充电停止时(经过时间δt＝0)，阈值温度th1比作为外部充电停止前的阈值温度th1的基准值ref降低α。α能够基于在可动触头的温度与继电器端子的温度之间可能产生的最大温度差来设定。期望的是，最大温度差越大，则α也设定得越大(即，增大阈值温度th1的降低幅度)。最大温度差能够通过事先的实验或者模拟来求出。
73.阈值温度th1随着时间经过而逐渐上升。然后，在从外部充电停止时起经过tc时，阈值温度th1达到外部充电停止前的基准值ref。由tc表示的期间是在外部充电停止时可动触头的温度与继电器端子的温度之间的温度差得以消除(换言之，成为热平衡)的期间，通过实验或者模拟来确定。之后，阈值温度th1维持为基准值ref。
74.需要说明的是，在外部充电时，通常，来自充电设备的供给电力(充电电流)被控制为在外部充电停止之前逐渐减小，最终成为0。因而，也可以不以外部充电停止时(供给电力＝0的时刻)为横轴的基准，而以从充电设备5向车辆1的供给电力(充电电流)低于比0大的
预定值的时刻为基准。也就是说，也可以从供给电力低于预定值的时刻起使阈值温度th1随着时间经过而上升。
75.另外，在图7a中示出阈值温度th1连续且曲线地上升的例子。然而，阈值温度th1的设定的方法并不限定于此。阈值温度th1也可以设定为以连续且直线地上升的方式上升(参照图7b)。阈值温度th1也可以设定为不连续地逐步地(阶梯式地)上升(参照图7c)。虽未图示，但阈值温度th1也可以分3段以上而逐步地上升。
76.处理流程
77.图8是表示本实施方式中的充电抑制控制的处理步骤的流程图。在外部充电中预先设定的条件成立的情况下(例如每隔预定的周期)，所述流程图被从主程序调出并执行。各步骤通过基于ecu3的软件处理来实现，但也可以由配置于ecu3内的硬件(电路)来实现。以下，将步骤简称为s。
78.在s1中，ecu3判定外部充电是否重新开始(再次执行)。处理返回到主程序，直到重新开始外部充电(在s1中为“否”)。在重新开始外部充电的情况下(在s1中为“是”)，ecu3使用ecu3的计时器(未图示)获取自外部充电停止时起的经过时间δt(s2)。ecu3通过参照映射mp(参照图7a～图7c)，根据在s2中获取的经过时间δt计算阈值温度th1(s3)。
79.在s4中，ecu3从温度传感器14获取监视温度tm。然后，ecu3判定监视温度tm是否为阈值温度th2以上(s5)。与阈值温度th1不同，阈值温度th2被设定为固定值(阈值温度th1的基准值ref与耐热温度tr之间的值)。在监视温度tm为阈值温度th2以上的情况下(在s5中为“是”)，ecu3要求充电设备5的控制电路50完全停止从充电设备5向车辆1的电力供给(s6)。
80.在监视温度tm小于阈值温度th2的情况下(在s5中为“否”)，ecu3使处理进入s7，判定监视温度tm是否为阈值温度th1以上。在监视温度tm为阈值温度th1以上的情况下(在s7中为“是”)，即，在监视温度tm为阈值温度th1以上且小于阈值温度th2的情况下，ecu3要求充电设备5的控制电路50抑制从充电设备5向车辆1的供给电力(s8)。
81.在监视温度tm小于阈值温度th1的情况下(在s7中为“否”)，ecu3不要求抑制从充电设备5向车辆1的供给电力(s9)。在该情况下，进行通常那样的电力供给。
82.如上所述，在本实施方式中，在外部充电停止时，与外部充电停止前相比，阈值温度th1降低。由此，当在外部充电停止后重新开始了外部充电的情况下，充电继电器131、132中的使用温度传感器14监视的继电器端子的温度(监视温度tm)达到阈值温度th1为止的时间被缩短。这样一来，从充电设备5向车辆1的供给电力被提前抑制。其结果，非监视对象的可动触头的温度(非监视温度tu)的进一步上升被抑制。由此，根据本实施方式，能够保护包括可动触头在内的充电继电器131、132整体免于过热。
83.需要说明的是，在本实施方式中，充电继电器131、132是本公开的“电气部件”的一例。然而，本公开的“电气部件”并不限定于此，也可以是接入口11。在接入口11中，也容易在电力端子与配置于壳体内部的线缆等构成部件之间产生温度差，因此本实施方式中的充电抑制控制是有用的。
84.在本实施方式中，对充电设备5为快速充电器的例子进行了说明。通常，ac(alternating current，交流电)充电中的供给电力比dc充电中的供给电力小，因此在ac充电中，部件的过热不易成为课题。然而，ecu3也可以在使用了供给ac电力的充电设备5(所谓的普通充电器)的外部充电时执行本实施方式中的充电抑制控制。
85.另外，本实施方式中的充电抑制控制不限于车辆1的插电充电时，也能够应用于车辆1的非接触充电时。虽未图示，但在车辆1的非接触充电时，从埋设于路面等的输电装置向车载的受电装置(受电线圈等)进行非接触的电力传输。在该情况下，本公开的“电气部件”既可以是充电继电器，也可以是受电装置。
86.应当认为本次公开的实施方式在所有方面都是例示而不是限制性的。本公开的范围不是由上述实施方式的说明而是由权利要求书示出，意图包含与权利要求书等同意义和范围内的所有变更。