电池温度调节控制装置的制作方法

电池温度调节控制装置
相关申请的援引
1.本技术以2020年12月24日提交申请的日本专利申请第2020-215152号为基础，在此援引其记载内容。
技术领域
2.本公开涉及对装设于车辆的电池进行温度调节控制的电池温度调节控制装置。


背景技术：

3.以往，在专利文献1中记载有对装设于车辆的电池的温度进行控制的电池温度控制装置。在该现有技术中，基于在车载导航装置中设定的目的地信息来预测下次的充电时刻，并且基于预测的充电时刻在充电之前实施电池的温度调节控制。由此，对充电中的电池的温度偏离基准温度范围而使充电时间变长这一情况进行抑制。现有技术文献专利文献
4.专利文献1：日本专利特开2016-220310号公报


技术实现要素：

5.在上述现有技术中，在车辆没有对车载导航装置设定目的地而驾驶的情况下，由于无法预测下次的充电时刻，因此，不能在充电之前实施电池的温度调节控制，进而在充电中电池的温度容易偏离基准温度范围。
6.鉴于上述问题，本公开的目的在于能够尽可能可靠地预测下次的充电时刻。
7.为了达成上述目的，本公开的一个方式的电池温度调节控制装置包括蓄电余量获取部、第一距离计算部、目标温度计算部、第二距离计算部和询问决定部。
8.蓄电余量获取部获取供给车辆的行驶用电力的电池的蓄电余量。第一距离计算部基于蓄电余量的值来计算车辆能够行驶的距离即第一距离。目标温度计算部对开始对电池充电时的电池的目标温度进行计算。第二距离计算部对考虑到电池的温度变成目标温度所需的事前电池温度调节时间的行驶距离即第二距离进行计算。
9.询问决定部在能用于车辆行驶的电力量为基准电力量以下的情况下，决定向乘员询问在距车辆的当前位置的距离为第二距离以上且第一距离以下的场所的所有能充电场所中的哪个能充电场所处进行充电。
10.由此，即使车辆在没有设定目的地的情况下驾驶，也会促使乘员设定能充电场所的目的地，因此，能够尽可能可靠地预测下次的充电时刻。因此，能够在充电之前尽可能可靠地实施电池的温度调节，因此，能够尽可能地对在充电中电池的温度偏离基准温度范围而使充电时间变长这一情况进行抑制。
11.而且，由于考虑到第一距离及第二距离而询问乘员，因此，能够对在到达能充电场所之前电池的蓄电余量变为零而不能行驶、或者在电池的温度调节完成之前到达能充电场
所这样的事态发生进行抑制。
附图说明
12.参照附图和以下详细的记述，可以更明确本公开的上述目的、其他目的、特征和优点。图1是第一实施方式的电池温度调节装置的结构图。图2是表示应用于第一实施方式的电池温度调节装置的制冷循环装置的结构图。图3是表示由第一实施方式的控制装置进行的温度调节控制的流程图。图4是在图3所示的温度调节控制中用于计算充电开始时的目标电池温度的控制特性图。图5是在图3所示的温度调节控制中用于计算事前电池温度调节量的控制特性图。图6是表示在图3所示的温度调节控制中向乘员询问时显示于显示器的图像的图。图7是表示图3所示的温度调节控制中的电力量与续航距离之间的关系的控制特性图。图8是表示第二实施方式的温度调节控制中的电力量与续航距离之间的关系的控制特性图。图9是第三实施方式的电池温度调节装置的结构图。
具体实施方式
13.以下，参照附图，对用于实施本公开的多个方式进行说明。在各实施方式中，有时对与在先前的实施方式中说明的事项对应的部分标注相同的附图标记，并省略重复的说明。在各实施方式中仅对结构的一部分进行说明的情况下，对于结构的其他部分能应用在先说明的其他实施方式。不仅是各实施方式中具体明确记载了能够组合的部分之间的组合，只要不对组合造成阻碍，即使没有明确记载，也可以将实施方式之间部分地进行组合。
14.(第一实施方式)以下，使用图1～图7对第一实施方式进行说明。电池温度调节装置10装设于从行驶用电动机得到行驶用的驱动力的车辆(例如电动汽车或插电式混合动力汽车)。电池温度调节装置10通过控制电池加热部11和电池冷却部12来调节图2所示的电池80的温度。
15.电池80是储存向行驶用电动机供给的行驶用电力的二次电池。电池80也向各种车载设备供给电力。
16.能够将车辆停车时从外部电源供给的电力向电池80充电。外部电源例如是商用电源。用于从外部电源向电池80充电的充电器设置在汽车经销商、便利店、超市以及高速公路的服务区等设施中。
17.本实施方式的电池80是锂离子电池。电池80是通过层叠配置多个电池单元并将这些电池单元电串联或并联连接而形成的所谓电池组。
18.这种电池的输入输出性能在处于低温时容易降低，在处于高温时容易劣化。因此，电池的温度必须维持在能够充分利用电池的充放电容量的适当的温度范围内(例如15℃以上且55℃以下)。
19.因此，能够利用由电池温度调节装置10生成的温热来加热电池80、或者利用由电
池温度调节装置10生成的冷热来冷却电池80。本实施方式的电池温度调节装置10中的加热对象物和冷却对象物是电池80。
20.如图1所示，电池温度调节装置10包括对电池80进行加热的电池加热部11和对电池80进行冷却的电池冷却部12。例如，电池加热部11使用被加热器等加热的空气或水来加热电池80。例如，电池冷却部12利用图2所示的制冷循环20的制冷剂对电池80进行冷却。
21.电池加热部11和电池冷却部12的动作由控制装置60控制。控制装置60是进行电池80的温度调节控制的电池温度调节控制装置。
22.控制装置60由包括cpu、rom和ram等的已知的微型计算机及其周边电路构成。然后，基于储存在该rom内的控制程序进行各种运算、处理，并且对连接在其输出侧的电池加热部11及电池冷却部12等各种控制对象设备的动作进行控制。
23.如图1所示，在控制装置60的输入侧连接有电池温度传感器61、电池电压传感器62、电池电流传感器63等各种传感器。然后，向控制装置60输入各种传感器的检测信号。
24.电池温度传感器61是对电池温度tb(即，电池80的温度)进行检测的电池温度检测部。本实施方式的电池温度传感器61具有多个温度传感器，并且对电池80的多个部位的温度进行检测。因此，在控制装置60中，也能够对电池80的各部分的温度差进行检测。作为电池温度tb，采用多个温度传感器的检测值的最大值或最小值。
25.电池电压传感器62对电池80的电压进行检测。由于电池80的蓄电余量soc与电池80的电压具有相关关系，因此，通过由电池电压传感器62来检测电池80的电压，能够掌握电池80的蓄电余量soc。
26.电池电流传感器63对电池80的输入输出电流进行检测。通过累积由电池电流传感器63检测出的电流值，可知电池80的蓄电余量soc的变化量，因此，能够掌握电池80的蓄电余量soc。
27.控制装置60具有询问决定部601、第一距离计算部602、第二距离计算部603、蓄电余量获取部604、目标温度计算部605。
28.询问决定部601决定是否向乘员询问电池80的充电场所。第一距离计算部602计算第一距离d1。第一距离d1是考虑到事前电池温度调节的剩余能行驶距离。事前电池温度调节是指在开始充电之前调节电池80的温度，以在开始对电池80充电时，使电池80成为目标温度tbo。
29.第二距离计算部603计算第二距离d2。第二距离d2是考虑到事前电池温度调节所需的时间(以下，称为事前电池温度调节时间)的行驶距离。即，第二距离d2是预想在事前电池温度调节完成之前行驶的距离。
30.蓄电余量获取部604基于电池电压传感器62检测出的电池80的电压，获取电池80的当前的蓄电余量soc。目标温度计算部605对电池80的目标温度tbo进行计算。
31.控制装置60能够与导航装置70进行双向通信。导航装置70是进行向当前位置或目的地的路径的引导来辅助乘员的驾驶的装置。导航装置70由包括cpu、rom和ram等的众所周知的微型计算机及其周边电路和周边设备构成。然后，基于储存在该rom内的程序进行各种运算、处理。
32.导航装置70具有当前位置获取部701、储存部702、提示控制部703、导航部704和设定操作部705。
33.当前位置获取部701使用gps天线来获取车辆的当前位置的信息。gps是global positioning system(全球定位系统)。当前位置获取部701也可以使用gps以外的手段来获取车辆的当前位置的信息。
34.储存部702储存表示道路的形状、充电站的位置的地图信息。也可以经由能够与广域通信网连接的通信设备(未图示)来获取地图信息。通信设备可以是与导航装置70一体型的通信模块，也可以是与导航装置70连接的便携电话等。
35.提示控制部703使用显示器703a向乘员提供信息。例如，提示控制部703在显示器703a上显示储存在储存部702中的地图信息，并且在所显示的地图上显示由当前位置获取部701获取的车辆的当前位置的信息。提示控制部703也可以使用扬声器以声音来输出与显示在显示器703a上的地图信息相关的信息等。
36.设定操作部705由乘员操作。通过由乘员操作设定操作部705，能够选择并设定在显示器703a上显示的多个信息中的任一个。设定操作部705是触摸板或触摸面板等接触型输入装置。设定操作部705也可以是声音输入装置等非接触型输入装置。
37.图2所示的制冷循环20是具有压缩机21、散热器22、膨胀阀23和电池冷却部12的蒸汽压缩式制冷机。在制冷循环20中，使用氟利昂类制冷剂作为制冷剂。制冷循环20构成高压侧制冷剂压力不超过制冷剂临界压力的亚临界制冷循环。
38.压缩机21吸入制冷剂并压缩、排出。散热器22是使从压缩机21排出的高温高压的制冷剂散热并冷凝的高压侧热交换器。例如，散热器22是使从压缩机21排出的制冷剂向外部空气散热的室外热交换器。
39.膨胀阀23使在散热器22中冷凝的制冷剂减压膨胀。电池冷却部12是使由膨胀阀23减压膨胀的低温低压的制冷剂从电池80吸热而使制冷剂蒸发的低压侧热交换器。在电池冷却部12中蒸发后的制冷剂被吸入至压缩机21。
40.图3是表示由本实施方式的控制装置60进行的温度调节控制的流程图。该流程图所示的温度调节控制在车辆的点火开关(即，车辆系统的起动开关)从接通到断开的期间，以规定的周期反复执行。
41.在步骤s100中，对向乘员询问充电场所是否结束进行判定。“向乘员询问充电场所”是指，在显示器703a上显示当前位置周边的充电器(换言之，能充电场所)的场所，并且促使乘员通过设定操作部705来设定由哪个充电器进行充电的处理。
42.在步骤s100中判定为向乘员询问充电场所没有结束的情况下，前进到步骤s110。
43.在步骤s110中，使用以下的数学式f1来计算对电池80进行充电的电力量δsoc(以下，称为充电电力量δsoc。)。δsoc＝socmax－socmi n
…
(f1)socmax是电池80的蓄电余量soc的上限值，socmi n是电池80的蓄电余量soc的下限值。在本例中，上限值socmax和下限值socmi n是预先储存在控制装置60中的固定值。也可以根据车辆的使用状况等适当地修正上限值socmax及下限值socmi n。
44.接着，在步骤s120中，对充电开始时的目标电池温度tbo进行计算。基于充电电力量δsoc，使用图4所示的控制映射来计算充电开始时的目标电池温度tbo。例如，充电电力量δsoc的值越大，充电开始时的目标电池温度tbo越小。步骤s120相当于控制装置60的目标温度计算部605。
45.接着，在步骤s130中，基于当前的电池温度tb，使用以下的数学式f2来计算目标电池温度差δtbo。δtbo＝tb-tbo
…
(f2)接着，在步骤s140中，对事前电池温度调节量qtb进行计算。基于充电开始时的目标电池温度差δtbo，使用图5所示的控制映射来计算事前电池温度调节量qtb。
46.接着，在步骤s150中，对是否需要向乘员询问进行判定。具体而言，在能够用于车辆行驶的电力量qa超过基准电力量q1的情况下，判定为不需要向乘员询问，否则，判定为需要向乘员询问。
47.能够用于车辆行驶的电力量qa是到下限蓄电余量socmi n为止的剩余电力量(即，相当于从当前的蓄电余量soc减去下限蓄电余量socmi n后的蓄电余量的电力量)减去事前电池温度调节量qtb后的值。基准电力量q1是预先储存在控制装置60中的固定值。步骤s150相当于控制装置60的询问决定部601。
48.在步骤s150中判定为不需要向乘员询问的情况下，返回至步骤s110。在步骤s150中判定为需要向乘员询问的情况下，前进至步骤s160，在执行了向乘员的询问之后，返回至步骤s100。
49.在步骤s160中执行了向乘员的询问的情况下，如图6所示，在显示器703a上显示当前位置lc周边的充电器cg的场所，并且促使乘员通过设定操作部705来设定由哪个充电器cg进行充电。
50.由此，乘员能够操作设定操作部705，并且选择进行充电的充电器cg、或者选择在所显示的充电器cg不充电(即，取消询问)。
51.在显示器703a上显示以当前位置lc为中心的地图信息、第一距离d1和第二距离d2。而且，处于第二距离d2以上且第一距离d1以下的场所的充电器cg能够由乘员选择。
52.第一距离d1是能够以从相当于当前的蓄电余量soc的电力量减去事前电池温度调节量qtb后的电力量行驶的距离。通过第一距离计算部602，使用图7中的映射、即表示电力量与续航距离之间的关系的映射来计算第一距离d1。
53.基于在步骤s140中计算出的事前电池温度调节量qtb来计算第二距离d2。例如，基于事前电池温度调节量qtb和电池冷却部12的电池冷却能力来计算事前电池温度调节时间，并且基于事前电池温度调节时间和车辆的平均行驶速度来计算第二距离d2。
54.例如，电池冷却部12的电池冷却能力和车辆的平均行驶速度的设想值预先储存在控制装置60中。电池冷却部12的电池冷却能力也可以基于制冷循环的压缩机的转速来计算。车辆的平均行驶速度也可以根据车辆的实际行驶速度的历史来计算。
55.在由乘员选择了进行充电的充电器时，控制装置60基于距充电器的距离和事前电池温度调节量qtb来决定电池冷却部12的电池冷却能力，以使在到达所选择的充电器时的电池80的温度成为目标电池温度tbo。
56.即，在到达充电场所之前调节电池80的温度，以使车辆到达充电场所时的电池80的温度处于适当温度范围内，并且使充电中的电池80的温度不会上升到超过适当温度范围。由此，能够尽可能地缩短充电时间。
57.在步骤s100中判定为向乘员询问充电场所已经结束的情况下，前进至步骤s200，并且进行对是否进行再次询问进行判定的控制处理。
58.在步骤s200中，获取从车辆的当前位置到乘员所设定的充电器cg(即，充电预定场所)为止的距离。
59.在步骤s210中，基于在步骤s200中获取的距离，使用图7的映射来计算所需电力量qn。所需电力量qn是乘员行驶至设定为目的地的充电器cg所需的电力量。
60.在步骤s220中，与步骤s140同样地计算事前电池温度调节量qtb。在步骤s230中，基于所需电力量qn、事前电池温度调节量qtb和满充电容量qf，使用以下的公式f3来计算所需蓄电余量socn。socn＝(qn qtb)/qf
×
100
…
(f3)满充电容量qf是在电池80的蓄电余量soc为100％时蓄积在电池80中的电力量。
61.在步骤s240中，对电池80的当前的蓄电余量soc是否超过在步骤s230中计算出的所需蓄电余量socn进行判定。
62.在步骤s240中判定为当前的电池80的蓄电余量soc超过所需蓄电余量socn的情况下，前进至骤s250，并且对是否存在来自乘员的充电场所变更请求进行判定。在步骤s250中存在来自乘员的充电场所变更请求的情况下，前进至骤s260，并且在执行向乘员的再次询问之后，返回至步骤s100。即，在步骤s260中，再次执行与步骤s150相同的向乘员的询问。
63.在步骤s240中判定为当前的电池80的蓄电余量soc不超过所需蓄电余量socn的情况下，前进至骤s260，并且在执行向乘员的再次询问之后，返回至步骤s100。步骤s240～s260相当于控制装置60的询问决定部601。
64.在本实施方式中，如在步骤s150中说明的那样，控制装置60的询问决定部601在能用于车辆的行驶的电力量qa为基准电力量q1以下的情况下，决定向询问乘员在距车辆的当前位置lc的距离为第二距离d2以上且第一距离d1以下的场所处的所有充电器cg中的哪个充电器cg处进行充电。
65.由此，即使车辆在没有设定目的地的情况下驾驶，也会促使乘员设定充电器cg的目的地，因此，能够尽可能可靠地预测下次的充电时刻。因此，能够在充电之前尽可能可靠地实施电池80的温度调节控制，因此，能够尽可能地对在充电中电池80的温度偏离基准温度范围而使充电时间变长这一情况进行抑制。
66.而且，由于考虑到第一距离d1及第二距离d2而询问乘员，因此，能够对在到达充电器cg之前电池80的蓄电余量soc变为零而不能行驶、或者在电池80的温度调节完成之前到达充电器cg这样的事态发生进行抑制。
67.在本实施方式中，如在步骤s240、s260中说明的那样，控制装置60的询问决定部601在行驶至由乘员设定为目的地的充电器cg所需的电池80的蓄电余量socn比电池80的当前的蓄电余量soc多的情况下，向乘员再次询问由哪个充电器cg进行充电。
68.由此，即使到设定为目的地的充电器cg为止的路线根据道路状况等各种状况而变更，也能够尽可能促使乘员将适当的充电器cg设定为目的地。另外，能够对在到达充电器cg之前电池80的蓄电余量soc变为零而不能行驶的情况进行抑制。
69.(第二实施方式)在上述第一实施方式中，第一距离计算部602使用图7映射、即表示电力量与续航距离之间的关系的映射来计算第一距离d1，但是在本实施方式中，如图8所示，第一距离计算部602使用车辆的实际行驶所产生的电力量的消耗历史对表示电力量与续航距离之间的
关系的映射进行修正。
70.例如，图8中的双点划线l1表示预先储存在控制装置60中的映射，在每隔规定时间的消耗电力量比设想消耗电力量多的情况下，如图8中的实线l2所示那样修正映射。由此，能够在显示器703a上显示更适当的第一距离d1。
71.在本实施方式中，控制装置60的第一距离计算部602基于电池80的蓄电余量soc的值与实际行驶的电力量的实际消耗来计算第一距离d1，因此，能够反映乘员的驾驶特性，从而提高第一距离d1的计算精度。
72.(第三实施方式)在上述第一实施方式中，在由乘员选择了进行充电的充电器cg时立即开始电池80的温度调节，但是在本实施方式中，在由乘员选择了进行充电的充电器cg后，决定开始电池80的温度调节的时刻，并且在所决定的时刻处开始电池80的温度调节。
73.如图9所示，控制装置60具有时刻预测部606和温度调节决定部607。时刻预测部606对利用由乘员设定的充电器cg开始充电的时刻进行预测。温度调节决定部607决定开始电池80的温度调节的时刻和电池80的温度调节能力，以使电池80的温度在时刻预测部606所预测的时刻处成为目标电池温度tbo。
74.例如，在距由乘员选择的充电器cg为止的距离明显地比第二距离d2长的情况下，如果在由乘员选择了进行充电的充电器cg时立即开始电池80的温度调节，则电池80的温度会比时刻预测部606所预测的时刻大幅度地提前成为目标电池温度tbo。因此，在这种情况下，即使由乘员选择了进行充电的充电器cg，也不会立即开始电池80的温度调节，而是决定开始电池80的温度调节的时刻，以在由乘员设定的充电器cg开始充电的时刻处完成电池80的温度调节。
75.由此，能够更适当地调节充电器cg开始充电时的电池80的温度。在如本实施方式那样电池冷却部12是利用制冷循环20的制冷剂来冷却电池80的结构的情况下，如果使制冷循环20的压缩机21的转速过小，则效率会变差，因此，延迟充电开始时刻并使压缩机以规定转速以上进行动作来调节电池80的温度有时会使效率变好。另外，使制冷循环20的压缩机21的转速过大，效率也会变差，因此，能够实施适当的制冷循环20的运转。
76.本公开不限定于上述实施方式，能够在不脱离本公开的主旨的范围内进行以下的各种变形。
77.在上述实施方式中，在步骤s150中使用的基准电力量q1是预先储存在控制装置60中的固定值，但是也可以是距当前位置lc的距离为第一距离d1以下的场所的充电器cg的个数越多，将基准电力量q1决定为越小的值。
78.由此，在将电池80的蓄电余量soc用完之前能够到达的充电器cg越多，越能够减少向乘员的询问频率，因此，能够对以不必要的频率频繁地进行向乘员询问这一情况进行抑制。其结果是，能够减少乘员对询问感到麻烦和不安。
79.在上述实施方式中，在步骤s160中执行了向乘员的询问的情况下，如图6所示，在显示器703a上显示当前位置lc周边的充电器cg的场所，并且促使乘员通过设定操作部705来设定由哪个充电器cg进行充电。
80.与此相对，在步骤s160中执行了向乘员的询问的情况下，处于第二距离d2以上且第一距离d1以下的场所的所有的充电器cg也可以在显示器703a上以列表显示并能够由乘
员选择。
81.上述实施方式的制冷循环20具有对电池80进行冷却的电池冷却部12作为低压侧热交换器，但是除了电池冷却部12之外，制冷循环20还可以具有对向车室内送风的空气进行冷却除湿的制冷剂空气热交换器作为低压侧热交换器。优选的是，制冷剂空气热交换器使制冷剂相对于电池冷却部12并联地流动。
82.上述实施方式的制冷循环20具有散热器22作为高压侧热交换器，但是除了散热器22之外，还可以具有对向车室内送风的空气或电池80进行加热的加热用热交换器作为高压侧热交换器。
83.制冷循环20也可以具有对制冷剂向多个低压侧热交换器和多个高压侧热交换器的流动进行切换的切换机构。
84.在上述实施方式的制冷循环20中，使用氟利昂类制冷剂作为制冷剂，但是制冷剂的种类不限定于此，也可以使用二氧化碳等自然制冷剂或烃类制冷剂等。
85.上述实施方式的制冷循环20构成高压侧制冷剂压力不超过制冷剂的临界压力的亚临界制冷循环，但是也可以构成高压侧制冷剂压力超过制冷剂的临界压力的超临界制冷循环。
86.在上述实施方式中，电池冷却部12是由制冷循环20的制冷剂来直接冷却电池80的直冷式的冷却部，但是电池冷却部12也可以是使用被制冷循环20的制冷剂冷却的空气或水来冷却电池80的空冷、水冷式的冷却部。
87.电池冷却部12也可以是使用珀耳帖元件来冷却电池80的冷却部。珀尔帖元件是通过通电来产生冷热的电子冷却装置。
88.虽然基于实施例对本公开进行了记述，但是应当理解，本公开并不限定于上述实施例、结构。本公开也包含各种各样的变形例、等同范围内的变形。除此之外，各种各样的组合、方式、进而在它们中包含仅一个要素、其以上或其以下的其他组合、方式也属于本公开的范畴、思想范围。