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CN101384461A - 用于二次电池充电的控制器和控制方法 - Google Patents

用于二次电池充电的控制器和控制方法 Download PDF

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CN101384461A CNA2007800055939A CN200780005593A CN101384461A CN 101384461 A CN101384461 A CN 101384461A CN A2007800055939 A CNA2007800055939 A CN A2007800055939A CN 200780005593 A CN200780005593 A CN 200780005593A CN 101384461 A CN101384461 A CN 101384461A
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power
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Abstract

一种用于二次电池(10)的充电/放电控制器，包括用于判定是否存在用于对二次电池(10)持续充电/放电的要求的装置，用于在比根据二次电池(10)的电池状况而周期性地或者在每个时间点确定的充电/放电电力限制小的范围内设定对二次电池(10)的持续充电/放电电力的装置，以及用于当判定装置判定存在用于持续充电/放电的要求时、控制由发电装置产生的电力和由负载装置消耗的电力中的至少一者使得对二次电池(10)进行充电/放电的电力是由设定装置设定的持续充电/放电电力的装置。控制器(2)可以在诸如在升高二次电池(10)的温度所需要的时间那样相对较长的时间段期间持续对二次电池(10)的充电/放电时，抑制二次电池(10)的电压过度变化。

Description

用于二次电池充电的控制器和控制方法
技术领域
本发明涉及一种用于二次电池的充电/放电控制器和用于控制二次电池的充电和放电的方法，并具体而言，涉及通过在低温时对二次电池进行充电/放电来升高温度的控制器和控制方法。
背景技术
二次电池安装在例如在行驶时发电的混合动力车辆或燃料电池车辆上。在混合动力车辆中，蓄积在二次电池中的电力由电动机转换成驱动力，然后该驱动力单独地或者该驱动力和由发动机产生的驱动力一起传递到车轮。在燃料电池车辆中，取决于行驶状况，除了由燃料电池产生的电力之外，蓄积在二次电池中的电力施加到电动机，然后将由该电动机产生的驱动力传递到车轮。
因为二次电池通过化学反应蓄积电能，所以充电/放电特性响应于环境状况特别是温度而显著变化。具体地，在低温时，化学反应的反应度降低较大，使得不能发挥平时的性能。例如，如果将能够在从20℃至40℃的最佳温度范围内供应约21kW电力的二次电池在0℃使用，则它仅仅能够供应约5kW。
由于这个原因，在冬天的早晨或者在寒冷的地区，因为二次电池处于低温，存在不能供应所需的电力和不能平滑地起动和加速这样的问题。鉴于此，如在日本专利申请公报No.JP-A-2000-92614中所公开的，公知一种设备，其在二次电池的温度低于规定温度时执行控制，使得在规定的充电/放电范围内二次电池的强制充电/放电和所产生的电阻热将二次电池带到规定温度。
此外，日本专利申请公报No.JP-A-2003-272712描述了这样的设备：当电池的温度低于规定值时在规定的范围内使电池的充电状态反复放电和充电。此外，日本专利申请公报No.JP-A-2003-274565描述了这样的设备：通过使对蓄电部分(其包括二次电池)进行充电的发电装置和从蓄电部分放电的放电装置交替工作来使二次电池发热。
在日本专利申请公报No.JP-A-2000-92614、日本专利申请公报No.JP-A-2003-272712和日本专利申请公报No.JP-A-2003-274565中还描述了在不限制为反复充电/放电状况的情况下主动地对二次电池进行充电以升高二次电池的温度的设备。例如，日本专利申请公报No.JP-A-7-79503描述了响应于二次电池的温度来升高发电机的输出电压以通过充电电阻促进发热的设备。此外，日本专利申请公报No.JP-A-2000-40532描述了当发动机冷却剂的温度较低时设定较高的SOC(充电状态)来对二次电池进行充电并促进其升温的设备。
为了提高二次电池的充电/放电性能，二次电池通常被设计成具有小内阻。由于这个原因，如在JP-A-2000-92614、JP-A-2003-272712、JP-A-2003-274565、JP-A-7-79503和JP-A-2000-40532中所描述的，对于通过反复充电和放电或者主动充电进行取决于内阻的焦耳热的二次电池升温操作，每单位时间所产生的热量并没有那么大。升温操作直到通常的工作温度的完成因为需要相对较长的时间，例如，约数分钟至10和20分钟之间。
为了保护二次电池，将二次电池的充电/放电电力限制为基于化学反应的观点根据各时间点二次电池的充电状态所确定的充电/放电电力限制。在平常的升温操作中，为了缩短升温时间，将充电/放电电力设定成与所限制的充电/放电电力一致。
然而，当在充电/放电电力限制的范围内执行持续的二次电池的充电/放电时，存在着这样的情况：在电极处发生的极化作用变大，使得由于极化作用而在二次电池的输出电压中发生过大的电压变化(电压升高或电压降低)。当在二次电池的输出电压中发生这种过大电压变化时，这种变化影响与二次电池连接的逆变器或电动机，由此引起行驶性能降低的问题。
发明内容
本发明提供了用于二次电池的充电/放电控制器，其在对二次电池的充电/放电持续达相对较长的时间段(诸如升温操作时间段)时抑制了二次电池的电压的过大变化。
本发明的第一方面是一种用于系统中的二次电池的充电/放电控制器，所述系统具有：可再充电的二次电池；连接到所述二次电池以产生电力的发电装置；以及连接到所述二次电池并消耗电力的负载装置。根据此方面的用于二次电池的充电/放电控制器具有用于判定是否存在用于对所述二次电池持续充电/放电的要求的装置；用于在比根据所述二次电池的电池状况而在每个时间点设定或周期性地设定的充电/放电电力限制小的范围内设定用于对所述二次电池持续充电/放电的持续充电/放电电力的装置；以及用于当所述判定装置判定存在用于持续充电/放电的所述要求时，控制由所述发电装置产生的电力和由所述负载装置消耗的电力中的至少一者，使得对所述二次电池进行充电/放电的电力是由所述设定装置设定的所述持续充电/放电电力的装置。
根据此方面，当判定装置判定存在持续充电/放电的要求时，将用于持续对二次电池的充电/放电的持续充电/放电电力设定成小于根据二次电池的电池状况周期性地或者在每个时间点确定的充电/放电电力限制。然后，使用所设定的持续充电/放电电力持续对二次电池充电/放电。通过这样做，与使用作为在短时间中的限制值的充电/放电电力限制对二次电池进行充电/放电的情况相比，因为在电极中流动的电流较小，而能够抑制在电极中发生的极化作用。
即使二次电池的充电/放电持续了相对较长的时间段，也能够抑制二次电池的输出的电压变化。
所述设定装置可以将所述受到限制的充电/放电电力设定为等于或者小于通过将所述充电/放电电力限制乘以规定降低常数而获得的值的值。
此方面可以还包括用于确定所述二次电池的电池温度的电池温度传感器，并且，如果由所述电池温度传感器表明所述二次电池的温度在规定值以下，则所述判定装置判定存在用于持续充电/放电的所述要求。
此方面可以还包括充电状态(SOC)获得装置，其用于确定所述二次电池的SOC；以及充电/放电切换装置，其用于确定执行对所述二次电池的充电还是放电，使得电池的SOC处于或维持在可接受范围内，设定装置可以根据由所述充电/放电切换装置所确定的充电或者放电，来确定用于对所述二次电池持续充电的持续充电电力或者用于对所述二次电池持续放电的持续放电电力。
本发明的第二方面涉及一种控制二次电池的充电/放电的方法。用于控制二次电池的充电/放电的方法包括以下步骤：
判定是否存在用于对可再充电的二次电池持续充电/放电的要求；
在比根据每个时间点的所述二次电池的电池状况设定的充电/放电电力限制小的范围内设定用于对所述二次电池持续充电/放电的持续充电/放电电力；以及
当判定存在用于持续充电/放电的所述要求时，控制由发电装置产生的电力和由负载装置消耗的电力中的至少一者，使得对所述二次电池进行充电/放电的电力是由所述设定步骤设定的所述持续充电/放电电力，其中，所述发电装置连接到所述二次电池以产生电力，所述负载装置连接到所述二次电池以消耗电力。
以类似的方式，本发明的第三方面涉及一种用于系统中的二次电池的充电/放电控制器，包括：判定设备，其判定是否存在用于对可再充电的二次电池持续充电/放电的要求；设定设备，其在比根据每个时间点的所述二次电池的电池状况确定的充电/放电电力限制小的范围内设定用于对所述二次电池持续充电/放电的持续充电/放电电力；以及控制器，其当所述判定设备判定存在用于持续充电/放电的所述要求时，控制由发电机产生的电力和由负载设备消耗的电力中的至少一者，使得对所述二次电池进行充电/放电的电力是由所述设定设备设定的所述持续充电/放电电力，其中，所述发电机连接到所述二次电池以产生电力，所述负载设备连接到所述二次电池以消耗电力。
本发明实现了一种用于二次电池的充电/放电控制器，其能够在诸如升高温度操作期间之类的相对较长的时间段期间持续对二次电池充电/放电的情况下抑制二次电池的电压过度变化。
附图说明
参照附图从以下对优选实施例的描述本发明的前述和其它目的、特征和优点将变得清楚，其中，类似的标号用于表示类似的元件，在附图中：
图1是安装了根据本发明实施例的用于二次电池的充电/放电控制器的车辆的简化构成图；
图2是根据本发明实施例的用于二次电池的充电/放电控制器的主要部分的简化构造；
图3是用于示出在特定的温度的情况下根据本发明实施例的二次电池的充电/放电电力限制的示例的图；
图4A和图4B是用于描述通过持续对二次电池10进行充电来升高温度的情况的图；
图5A和图5B是用于描述确定持续充电/放电电力的处理流程的流程图；
图6A、图6B和图6C是用于描述在降低常数α＝1的情况下伴随着升高温度的操作在各个部分处的时间波形的示例的图；并且
图7A、图7B和图7C是用于描述在降低常数α＝0.5的情况下伴随着升高温度的操作在各个部分处的时间波形的示例的图。
具体实施方式
以下参照附图描述本发明优选实施例。相同或者类似的元件用附图中相同的参考标号表示，并且其描述将不再重复。
图1示出了其上安装根据本发明的用于二次电池的充电/放电控制器的车辆100的简化构造。
车辆100是具有发动机ENG以及电动发电机MG1和MG2的混合动力车辆的示例。车辆100包括发动机ENG、动力分割装置6、减速器18、车轮20、电力控制单元PCU、蓄电设备4、控制器2以及电动发电机MG1和MG2。
发动机ENG燃烧燃料和空气的混合物，并使得曲轴(未示出)旋转，由此产生驱动力。由发动机ENG产生的驱动力由驱动力分割装置6分成两个路径。一个路径经由减速器18驱动车轮20，另一路径驱动电动发电机MG1以发电。
电力控制单元PCU电连接到第一电动发电机MG1、第二电动发电机MG2和蓄电设备4，并响应于来自控制器2的指令执行电力的互相交换和转换。电力控制单元PCU包括变压器DC/DC和逆变器INV。变压器DC/DC将从蓄电设备4供应的DC电力变换为规定电压，并将该电压供应到逆变器INV，并且将从逆变器INV供应的DC电力变换为规定电压并将该电压供应到蓄电设备4。逆变器INV将从变压器DC/DC供应的DC电力转换为AC电力，并执行与电动发电机MG1和电动发电机MG的AC电力的交换。
蓄电设备4电连接到电力控制单元PCU，蓄积从电力控制单元PCU供应的DC电力，并将所蓄积的电力供应到电力控制单元PCU。蓄电设备4包括二次电池，该二次电池由一组串联连接的多个电池单元形成。如下文所述，蓄电设备4将二次电池的温度、电流值和电压值等输出到控制器12。
电动发电机MG1和MG2例如是三相AC旋转电机。第二电动发电机MG2设置在与发动机ENG和驱动力分割装置6相同的转轴上，并在发动机ENG和车轮20之间交换驱动力。电动发电机MG1接收由驱动力分割装置6分割的发动机驱动力。尽管电动发电机MG1和MG2均能用作电动机和发电机两者，但是在根据本发明的此实施例的车辆100中，电动发电机MG1用作发电机，电动发电机MG2用作电动机。
通过执行事先存储的程序，控制器2基于由传感器(未示出)传输的信号、行驶状况、加速器角度的变化率、蓄电设备4的SOC和存储的对照图等执行计算。通过这样做，控制器2响应于驾驶员的操作来控制安装在车辆100上的电路和设备以实现规定的车辆100的工作状况。作为此控制的一部分，当分别执行车辆100的驱动和再生制动时，控制器2将规定的指令施加到电力控制单元PCU以切换电动发电机MG1和MG2的工作。
作为示例，当驱动车辆100时，电动发电机MG2接收从电力控制单元PCU供应的AC电力，并产生驱动力。当这完成时，由电动发电机MG2产生的驱动力经由减速器18传递到车轮20。此外，发动机ENG响应于行驶状况在工作和停止状况之间切换。因而车辆100从电动发电机MG2和发动机ENG中的至少一者接收驱动力。由电动发电机MG1所产生的电力的一部分在被电力控制单元PCU转换为DC电力之后蓄积在蓄电设备4中，其他部分则经由电力控制单元PCU供应到电动发电机MG2。
在车辆100的再生制动过程中，电动发电机MG2由车轮20经由减速器18驱动，并作为发电机工作。即，电动发电机MG2作为将制动能转换成电能的再生制动器工作。由电动发电机MG2产生的电力在被电力控制单元DC转换成DC电力之后蓄积在蓄电设备4中。
此处使用的术语再生制动包括在混合动力车辆的驾驶员操作制动踏板的情况下伴随再生制动进行的制动，还包括在不操作制动踏板的情况下，在行驶过程中通过将加速器踏板设定为关闭而在执行再生制动的同时进行的减速(或者停止加速)。
此外，控制器2判定是否存在对包括二次电池10的蓄电设备4作出的持续充电/放电要求，并且如果作出存在持续充电/放电要求的判定，则确定用于持续对二次电池10充电/放电的持续充电/放电电力，使得其小于充电/放电电力限制。此处使用的术语持续充电/放电电力包括用于持续充电的持续充电电力#WIN和用于持续放电的持续放电电力#WOUT。
控制器2控制由电动发电机MG1和MG2产生和消耗的电力中的至少一者，使得对二次电池10持续充电和从二次电池10持续放电的电力成为所确定的持续充电/放电电力。同时，控制器2基于由电动发电机MG1和MG2所产生和消耗的电力来计算对发动机ENG要求的输出，并将rpm指令发送到发动机ENG。即，控制器2通常在正在对二次电池进行充电时增大发动机输出，而在正在对二次电池放电时减小发动机输出。
本发明实施例中的对二次电池的充电/放电控制通过由控制器2执行事先存储的程序来实现。
作为对二次电池10持续充电/放电的示例，在本发明的实施例中，如果二次电池10的温度低于适于工作的最小值(最小工作温度)，则通过当持续对二次电池10进行充电/放电时由内阻产生的焦耳热将二次电池10的温度升高到最小工作温度。
图2是示出根据本发明的此实施例的用于二次电池的充电/放电控制器的主要部分的简化构造图。
蓄电设备4电连接到电力控制单元PCU并与电力控制单元PCU交换DC电力。蓄电设备4具有二次电池10、检测二次电池10的输出端子处的电压值的电压值检测器14、检测流入和流出二次电池10的电流值的电流值检测器16和检测二次电池10的每个电池单元的温度的温度传感器12。可以适合用作二次电池的电池例如包括锂离子电池和镍氢电池。
控制器2的示例是ECU(电子控制单元)，其包括CPU(中央处理单元)7、作为RAM(随机存取存储器)或ROM(只读存储器)等的存储器8等。如果从温度传感器12获得的二次电池10的温度低于最小工作温度，则控制器2响应于二次电池10的SOC持续对二次电池10进行充电或者放电。
在典型的混合动力车辆中，必须维持这样的状况：响应于驾驶员的操作，驱动电力可以供应到电动发电机MG2，并且从电动发电机MG1再生产生的电力可以蓄积在蓄电设备4中。为了这样做，控制对二次电池10的充电/放电电力，使得其SOC在可接受范围(例如，40％至60％)内。在此情况下，如果二次电池10的SOC低于可接受SOC范围的下限值(SOC下限值)，则二次电池10以持续充电电力#WIN被持续充电(以下“充电模式”)，并且如果二次电池10的SOC高于可接受SOC范围的上限值(SOC上限值)，则二次电池10以持续放电电力#WOUT被持续放电(以下“放电模式”)。
即，如果由电动发电机MG1产生的电力是P1[kW](所产生的电力取正值)，由电动发电机MG2产生驱动力所消耗的电力是P2[kW](所消耗的电力取正值)，则当在电力控制单元PCU中没有损失时，对二次电池充电的充电电力Pc[kW]是Pc[kW]＝P1—P2(其中，P1>P2)，而从二次电池10放电的放电电力是Pd[kW]＝P2—P1(其中，P2>P1)。
在充电模式中，控制器2将转矩指令和rpm指令等发送到电力控制单元PCU，使得充电电力Pc是持续充电电力#WIN，并且控制电动发电机MG1和MG2的电力P1和P2中的至少一者。
然而，在放电模式中，控制器2将转矩指令和rpm指令等发送到电力控制单元PCU，使得放电电力Pd是持续放电电力#WOUT，并且控制电动发电机MG1和MG2的电力P1和P2中的至少一者。
如果车辆100正在移动，则需要产生由驾驶员进行的操作所要求的、用于车辆100的驱动力，即经由减速器18传递到车轮20(图1)的驱动力。由于这个原因，控制器2基于预定的对照图等确定由电动发电机MG2产生的驱动力和由发动机ENG产生的驱动力的总和及其之间的比率，并将转矩和rpm指令两者发送到电力控制单元PCU，并将rpm指令发送到发动机ENG。
在其中获得二次电池10的SOC的构造中，可以使用各种公知的技术。一个示例是控制器2在每个时间点根据从电压值检测器14和电流值检测器16分别检测到的电压值和电流值得到二次电池10的开路电压OCV，并将此开路电压OCV应用于表示在预先实验测量的二次电池10的基准状况下SOC和开路电压OCV之间关系的充电/放电特性，由此获得二次电池10的SOC。此外，可以使用二次电池10的输入和输出电流的积分值来修正基于基准充电/放电特性获得的SOC。因为以此方式获得SOC的构造是公知的，此处就不再描述。
图3示出了在特定温度的情况下二次电池10的充电/放电电力限制的示例。
参照图3，在二次电池10中，响应于二次电池10的化学反应的限制来确定充电电力限制WIN和放电电力限制WOUT(其为各时间点处短时间限制值)。此处使用的术语充电/放电电力包括充电电力限制WIN和放电电力限制WOUT。
根据二次电池10的SOC确定充电电力限制WIN和放电电力限制WOUT。例如，在锂离子电池的情况下，将其确定为使得每个电池单元的电压上限和电压下限分别是4.2V和3.0V。此外，充电/放电电力限制取决于电池的温度而变化较大。
由于此原因，控制器2存储预先实验获得的由二次电池10的SOC和电池温度界定的充电/放电电力限制对照图，并基于所获得的SOC和电池温度获得每个时间点的充电/放电电力限制。控制器2限制二次电池10的充电电力和放电电力，使得充电/放电电力限制不被超过。可以使界定充电/放电电力限制的对照图包括除了SOC和电池温度以外的参数，诸如二次电池10的劣化程度。
因为充电/放电电力限制是每个时间点处的短时间限制值，如果不对充电/放电电力限制的范围进行特定限制就持续对二次电池10放电，则将发生较大的极化作用，因而，二次电池的输出电压的变化过大。
图4A和图4B描述在其中以充电电力限制对二次电池10持续充电的情况下伴随时间的经过的变化。
图4A示出了二次电池10的SOC随着时间的变化。图4B示出了二次电池10的输出电压随着时间的变化。
如果二次电池10以充电电力限制WIN被持续充电，则二次电池19的SOC随着充电时间的增大而单调增加。
随着二次电池10的SOC的增加，如图4A所示，二次电池10的输出电压理论上根据基准充电/放电特性(理论值)增大。然而，如图4B所示，二次电池10实际显示的输出电压有时示出与理论值相比电压过大增大。这认为是由于在长的时间段上的持续充电电力(充电电流)，发生较大的极化作用。
相反，如果二次电池10以充电电力限制WOUT被持续放电，则存在二次电池10的输出电压表现出相对于理论值过大的电压下降的情况。对于这种现象，认为原因在于经过长时间段的持续的放电电力(放电电流)，所以产生较大的极化作用。
以此方式，即使在将充电电力和放电电力限制为每个时间点的充电/放电电力限制，也存在其中发生电压变化过大的情况。这是因为为了达到保护二次电池10的目的，将充电/放电电力限制确定为基于每个时间点的电池状况的“短时间”限制值，而没有考虑持续充电和放电。
鉴于此，根据本发明的此实施例的控制器2在存在对二次电池10充电/放电的持续充电/放电要求的情况下(诸如当升高二次电池10的温度时)将持续充电/放电电力确定成小于充电/放电电力限制。具体地，控制器2将持续充电/放电电力确定为不超过通过将每个时间点的充电/放电电力限制乘以规定的降低常数α(其中，0<α<1)获得的降低电力值。
图5A和图5B是示出与确定持续充电/放电电力相关的处理的流程图。
作为存在对二次电池10的持续充电/放电要求的示例中，在二次电池10的温度低于最佳工作温度的最小值(最小工作温度)的情况下，控制器2判定是否存在升高二次电池10的温度的需要。控制器2首先从温度传感器12获得二次电池10的温度(步骤S100)。然后，控制器10判定所获得的电池温度是否低于最小工作温度，以判定是否需要升高二次电池10的温度(步骤S102)。
如果电池温度低于最小工作温度(在步骤S102中的“是”)，则控制器2判定存在对二次电池10的持续充电/放电要求，并获得二次电池10的SOC(步骤S104)。控制器2然后判定二次电池10的SOC是否低于SOC下限值(步骤S106)。
如果二次电池10的SOC低于SOC下限值(步骤S106中的“是”)，控制器2转变到“充电模式”以持续对二次电池10进行充电(步骤S108)。
如果二次电池10的SOC为SOC下限值或以上(步骤S106中的“否”)，控制器2判定二次电池10的SOC是否超过SOC上限值(步骤S110)。
如果二次电池10的SOC超过SOC上限值(步骤S110中的“是”)，则控制器2转变为“放电模式”，以持续对二次电池10放电(步骤S112)。
如果二次电池10的SOC为SOC下限值或以上(步骤S106中的“否”)，并且还没有超过SOC上限值(步骤S110中的“否”)，则控制器2维持当前选定的模式(步骤S113)。例如，紧接在点火被开启之后，因为存在由控制器2选定的模式不确定的情况，可以将一个或另一个模式(例如，充电模式)预先选定为初始值。
控制器2然后计算对二次电池10持续充电/放电的电力(暂定值)(步骤S114)。持续充电/放电电力的暂定值是根据例如二次电池10的电池温度和最小工作温度之间的差、二次电池10的内阻值和外部气温确定的。控制器2然后判定当前选定的模式是“充电模式”还是“放电模式”(步骤S116)。
如果当前选定的模式是“充电模式”(在步骤S116为“充电模式”)，则控制器2通过将与当前SOC相对应的充电电力限制WIN乘以降低常数α以计算降低电力(充电模式)(步骤S118)。控制器2然后将持续充电/放电电力(暂定值)限制为不超过所计算的降低电力(充电模式)，并将持续充电电力#WIN确定为该限制后的值(步骤S120)。
如果当前选定的模式是“放电模式”(在步骤S116为“放电模式”)，则控制器2通过将与当前SOC对应的充电电力限制WOUT乘以降低常数α来计算降低电力(放电模式)(步骤S122)。作为示例，降低常数取0.5等。
控制器2然后将持续充电/放电电力(暂定值)限制为不超过所计算的降低电力(放电模式)，并将持续放电电力#WOUT确定为该限制后的值(步骤S124)。
如果电池温度是最小工作温度或者以上(步骤S102中的“否”)，则控制器2判定不存在对二次电池10的持续充电/放电要求，并且将持续充电/放电电力设定为零(步骤S126)。
在步骤S120、S124和S126设定持续充电/放电电力(持续充电电力#WIN或者持续放电电力输出#WOUT)之后，控制器2通过将持续充电/放电电力的要求添加到根据驾驶员操作的要求来形成最终指令，并将该指令发送到电力控制单元PCU和发动机ENG(步骤S128)。
在以上步骤之后，控制器2连续地或者以规定的间隔重复执行以上所述的处理。
在以上所述的流程图中，尽管给出的示例是降低常数α是固定值的示例，但是对此没有限制，并且降低常数α可以响应于升高二次电池10的温度所需的时间(该时间由二次电池10的温度和最小工作温度之间的温差来预测)(此即放电持续时间)和外部气温而变化。
此外，在以上所述的流程图中，尽管给出的示例是不管模式是充电模式或者放电模式，都统一计算持续充电/放电电力(暂定值)的一个示例，但是可选地，持续充电电力(暂定值)或者持续放电电力(暂定值)可以针对充电和放电模式分别独立地计算。
图6A、图6B和图6C示出了在降低常数α＝1的情况下伴随着温度的升高各时间点处的时间波形的示例。
图6A示出了二次电池10的电池温度随时间的变化。图6B示出了二次电池10的SOC随时间的变化。
图6C示出了二次电池10的充电/放电电力随时间的变化。如图6A所示，当例如点火开启时，如果二次电池10的温度在最小工作温度以下，则控制器2开始升高二次电池10的温度。
如图6B所示，当点火开启时，控制器2向二次电池10的SOC的可接受限制内向二次电池10供应持续充电电力#WIN，以开始进行充电(充电模式)。此后，当二次电池10的SOC超过SOC上限值时，控制器2转变为放电模式，并引起从二次电池10以持续放电电力#WOUT放电。此后，控制器2在充电模式和放电模式之间交替以在将二次电池10的温度升高到最小工作温度的同时将二次电池10的SOC维持在SOC可接受限制内。
如图6C所示，在降低常数α是1的情况下，即，如果持续充电/放电电力被允许达到在当前时间点的充电/放电电力限制(充电电力限制WIN或者放电电力限制WOUT)，则在二次电池10处产生与充电/放电电力限制一致的充电/放电电力。由于此原因，存在着如上所述二次电池10的电压会过度变化的情况。
图7A、图7B和图7C示出了在降低常数α＝0.5的情况下伴随着温度的升高在各位置处的时间波形的示例。
图7A示出了二次电池10的电池温度随时间的变化。图7B示出了二次电池10的SOC随时间的变化。
图7C示出了二次电池10的充电/放电电力随时间的变化。如图7A和图7B所示，类似于图6A和图6B的情况，在例如当点火开启时的时间点，如果二次电池10的电池温度在最小工作温度以下，则控制器2在维持二次电池10的SOC在SOC可接受限制内的同时开始升高二次电池10的温度。
在图7C中，因为降低常数α是0.5，所以二次电池10的持续充电/放电电力(持续充电电力#WIN或者持续放电电力#WOUT)被限制为当前时间点的充电/放电电力限制(充电电力限制WIN或者放电电力限制WOUT)的50％。结果，因为在二次电池10中流动的电流的值减小，所以电极部分处的极化作用被抑制，并且能够避免二次电池10的过度的电压变化。因而，即使存在对二次电池10的持续充电/放电要求(诸如当升高二次电池10的温度时)，也不会使车辆100的行驶性能恶化。
此外，因为对于二次电池10的充电/放电电力从充电/放电电力限制减小为持续充电/放电电力，升高温度的时间(二次电池10的持续放电时间)与图6A、图6B、图6C的情况相比较长。然而，对于在二次电池10中发生的极化作用的程度，因为减小在电极中流动的电流的效果更大，与图6A、图6B、图6C的情况相比，极化作用减小。由于此原因，可以抑制二次电池10的电压的变化。
尽管在本发明实施例中，可以通过电动发电机MG1和MG2来实现“发电装置”和“负载装置”，但是在许多情况下，电动发电机MG1实现“发电装置”，而电动发电机MG2实现“负载装置”。控制器2实现“判定装置”、“设定装置”、“控制装置”、“电池温度获得装置”和“SOC获得装置”。
根据本发明实施例，在存在对二次电池10持续充电/放电要求的情况下(诸如在冬天的早晨或者在寒冷的地区升高二次电池的温度时)将持续充电/放电电力设定成小于充电/放电电力限制。此外，因为二次电池以此设定的持续充电/放电电力持续充电和放电，所以与以充电/放电电力限制来实现持续充电/放电的情况相比，可以抑制在二次电池中发生极化作用。由于此原因，当二次电池被持续充电和放电时，可以减小由于极化而引起的二次电池的电压的过度变化。
因而，可以抑制过度的电压变化对逆变器或者电动机的影响，并在冬天的早晨和在寒冷的地区实现稳定的行驶性能。
尽管本发明的实施例针对安装了根据本发明的二次电池的混合动力车辆的示例进行描述，但是本发明不限于混合动力车辆，并可应用于具有二次电池并且具有发电装置和负载装置的系统。作为一个示例，可应用于安装燃料电池的燃料电池车辆。
尽管已经参照实施例描述了本发明，但是应该理解本发明不限于这些示例性的实施例。本发明的范围不是由其说明书限定，而是由权利要求限定，并包括本领域的技术人员在不脱离本发明的范围的情况下可以想到的任何变化、修改、改进和/或者等同布置。

Claims (6)

1.一种用于系统中的二次电池的充电/放电控制器，所述系统包括：可再充电的二次电池；连接到所述二次电池以产生电力的发电装置；以及连接到所述二次电池以消耗电力的负载装置，所述用于二次电池的充电/放电控制器的特征在于包括：
用于判定是否存在用于对所述二次电池持续充电/放电的要求的装置；
用于在比根据每个时间点的所述二次电池的电池状况确定的充电/放电电力限制小的范围内设定用于对所述二次电池持续充电/放电的持续充电/放电电力的装置；以及
用于当所述判定装置判定存在用于持续充电/放电的所述要求时，控制由所述发电装置产生的电力和由所述负载装置消耗的电力中的至少一者，使得对所述二次电池进行充电/放电的电力是由所述设定装置设定的所述持续充电/放电电力的装置。
2.根据权利要求1所述的用于二次电池的充电/放电控制器，其中，所述设定装置将所述受到限制的充电/放电电力设定为等于或者小于通过将所述充电/放电电力限制乘以规定降低常数而获得的值的值。
3.根据权利要求1或2所述的用于二次电池的充电/放电控制器，还包括用于获得所述二次电池的电池温度的电池温度获得装置，其中，如果由所述电池温度获得装置获得的所述电池温度在规定值以下，则所述判定装置判定存在用于持续充电/放电的所述要求。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的用于二次电池的充电/放电控制器，还包括：
充电状态(SOC)获得装置，其用于获得所述二次电池的充电状态；以及
充电/放电切换装置，其用于确定执行对所述二次电池的充电还是放电，使得由所述充电状态获得装置获得的所述充电状态在可接受范围内，
其中，所述设定装置根据由所述充电/放电切换装置所确定的充电或者放电，来设定用于对所述二次电池持续充电的持续充电电力或者用于对所述二次电池持续放电的持续放电电力。
5.一种用于系统中的二次电池的充电/放电控制器，包括：
判定设备，其判定是否存在用于对可再充电的二次电池持续充电/放电的要求；
设定设备，其在比根据每个时间点的所述二次电池的电池状况确定的充电/放电电力限制小的范围内设定用于对所述二次电池持续充电/放电的持续充电/放电电力；以及
控制器，其当所述判定设备判定存在用于持续充电/放电的所述要求时，控制由发电机产生的电力和由负载设备消耗的电力中的至少一者，使得对所述二次电池进行充电/放电的电力是由所述设定设备设定的所述持续充电/放电电力，其中，所述发电机连接到所述二次电池以产生电力，所述负载设备连接到所述二次电池以消耗电力。
6.一种用于控制系统中的二次电池的充电/放电的方法，包括以下步骤：
判定是否存在用于对可再充电的二次电池持续充电/放电的要求；
在比根据每个时间点的所述二次电池的电池状况确定的充电/放电电力限制小的范围内设定用于对所述二次电池持续充电/放电的持续充电/放电电力；以及
当判定存在用于持续充电/放电的所述要求时，控制由发电装置产生的电力和由负载装置消耗的电力中的至少一者，使得对所述二次电池进行充电/放电的电力是由所述设定步骤设定的所述持续充电/放电电力，其中，所述发电装置连接到所述二次电池以产生电力，所述负载装置连接到所述二次电池以消耗电力。
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