CN100474689C - 二次电池的控制装置以及二次电池输出功率的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种控制二次电池输出功率的装置及其方法。用以解决低温状态下车辆不易启动及二次电池性能易退化的技术问题。二次电池控制装置(1)控制二次电池(40)的输出功率，该二次电池(40)搭载于含有内燃机动力源、启动内燃机的启动马达(38)及车辆控制装置(20)的车辆上。该控制装置(1)包括一个控制电路(5)，该控制电路(5)设定所述二次电池在设定时间内可输出的放电功率的上限值，并提供给所述车辆控制装置(20)。所述控制电路在同时满足预定由所述二次电池向所述启动马达供给电力、及所述上限值小于驱动所述启动马达电力值这两个要件时，将所述上限值的值重新设定为大于或等于驱动所述启动马达所需的电力值。

Description

二次电池的控制装置以及二次电池输出功率的控制方法

技术领域

本发明涉及一种控制搭载于车辆上的二次电池输出功率的装置及其方法。

技术背景

近年以来，搭载用作动力源的引擎和驱动马达的混合动力汽车(“HEV”：Hybrid Electric Vehicle)已经得到实际应用。HEV中备有一个向驱动马达供给电力的二次电池。

在HEV中，当引擎的输出功率比行驶时所需要的动力大时，剩余的动力就会被利用来驱动发电机、对二次电池进行充电。当HEV车辆在制动时或减速时，通过车轮的旋转驱动马达，由马达向二次电池充电。此时，马达即被用作发电机。反之，引擎的输出功率较小时，HEV为了补充不足的电力，通过二次电池放电来驱动马达。此时，马达又被用作HEV的动力源。

HEV将以往汽车通过热能的形式排放到大气中的能量积存到了二次电池中。因此，HEV的能效比以往的汽车要高，HEV的燃耗比起以往的汽车，也有了一个飞跃性的进步。

在HEV中，给启动引擎的启动马达提供电力，也是通过给驱动马达提供电力的二次电池来进行的。但是，在零度以下的低温状态时，二次电池的放电电压会大幅下降，容易发生二次电池无法启动引擎的情况。因此在日本专利“特开2002-195138号”公报中，二次电池控制装置(电池ECU)对二次电池的放电功率进行限制，提高了在低温状态下启动引擎的可靠性。

具体而言，电池ECU设定了一个使得二次电池能够驱动启动马达的最低电压。当开始对启动马达驱动时，原先高于最低电压的二次电池的放电电压一旦下降到最低电压时，电池ECU即暂停供给电力。接下来，电池ECU在停止供给电力后，等待由于放电电流使得电池内部发热从而引起的放电电压上升，随后再次允许向启动马达供给电力。电池ECU进行这一处理直至引擎发动起来。如此，现有的电池ECU，通过反复使二次电池进行放电和停止放电，使得在低温状态下引擎得以确实启动。

搭载于HEV上的二次电池，通常由串联的多个电池单元(单电池)构成。多个单电池的容量差异，会导致单电池放电能力的差异。这会使得容量低的电池过放电，也会引起单电池的换极。在短时间内反复进行放电和停止放电，则换极会更容易发生。日本专利“特开2005-195138号”公开的技术中，反复开关启动马达，容易使得换极的频率增大，也容易使二次电池的寿命缩短。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种在低温状态下可以切实启动引擎的控制二次电池输出功率的装置及其方法。

为达到上述目的，本发明的发明内容之一是，对于含有内燃机动力源、启动上述内燃机的启动马达、以及车辆控制装置的车辆上搭载着的二次电池，提供一种控制该二次电池输出功率的二次电池控制装置。该二次电池控制装置包含有一个控制电路，该控制电路对上述二次电池在设定的时间内可以输出的放电功率设定一个上限值，然后将该上限值提供给上述车辆控制装置。上述控制电路在同时满足两个要件的前提下，会将上述上限值的值重新设定为大于或等于上述启动马达驱动所需的电力值。这两个要件是：第一要件为预定从上述二次电池向上述启动马达供给电力；第二要件为上述上限值小于驱动上述启动马达所需的电力值。

本发明的另一内容是，对于含有内燃机动力源、启动上述内燃机的启动马达、以及车辆控制装置的车辆上搭载着的二次电池，提供一种控制该二次电池输出功率的方法。该方法包括以下步骤：步骤(a)，对上述二次电池在设定时间内可以输出的放电功率设定一个上限值；步骤(b)，判断是否预定从上述二次电池向上述启动马达供给电力；步骤(c)，判断设定好的上述上限值是否小于驱动上述启动马达所需的电力值；步骤(d)，通过步骤(b)判定是预定给上述启动马达供给电力的，且在步骤(c)中设定好的上述上限值被判定为小于驱动上述启动马达所需的电力值时，将在上述步骤(a)中设定好的上述上限值的值重新设定为大于或等于驱动上述启动马达所需的电力值；步骤(e)，向上述车辆控制装置提供上述步骤(a)中设定好的上限值，或者上述步骤(d)中重新设定的上述上限值。

本发明的有益效果为：

1.在低温状态下二次电池的端子电压即使下降，也能够向启动马达供给电力，得以确切地启动引擎，提高了在低温状态下引擎启动的可靠性。

2.启动马达不会被时开时关，因此二次电池的放电电压不会在短时间内反复上升和下降。从而使得二次电池受到的损伤会比现有技术中二次电池受到的损伤要小，并可以阻止二次电池的性能退化。

附图说明

图1为本发明第一实施方式所表示的搭载有二次电池控制装置的车辆的概略方框图。

图2为图1的电池ECU的概略方框图。

图3表示的是伴随上限值下调处理的二次电池端子电压和上限值之间的变化关系。

图4表示的是引擎启动时二次电池的端子电压和上限值之间的变化关系。

图5为本发明第一实施方式的二次电池输出功率控制方法流程图。

图6为向启动马达供给电力的监测处理流程图。

图7为本发明第二实施方式的二次电池的输出功率控制方法流程图。

图8为本发明第三实施方式的二次电池的输出功率控制方法流程图。

图9表示的是引擎启动时的二次电池的SOC(state of charge，充电剩余容量)和上限值的变化关系。

具体实施方式

以下，就本发明的第一实施方式中的控制二次电池输出功率的装置和方法，参照图1～图4进行说明。

图1表示的是按照第一实施方式的搭载有二次电池控制装置的电动车辆。电动车辆以HEV为例。电动车辆包括有内燃机(引擎)24和马达26。内燃机(引擎)24及马达26是生成传动轴28驱动力的动力源。传动轴28同车轮联接(图中未表示)。二次电池40为马达26的供给电力源。

二次电池40通过继电器单元29和变流器22，向马达26供给电力。二次电池40通过继电器单元29和变流器22，也向用于启动引擎的启动马达38供给电力。变流器22将从二次电池40出来的直流电转换为马达驱动用的交流电。在图1中省略了变流器22和启动马达38之间联结线的图示。

引擎24通过分动器25、减速器27以及传动轴28向车轮传送动力。马达26通过减速器27及传动轴28向车轮传送动力。在二次电池40需要充电时，引擎24的动力的一部分通过分动器25传送给发电机23。

由发电机23产生的电力，通过变流器22及继电器单元29提供给二次电池40，用以充电。电动车辆在减速时或制动时，马达26即作为发电机使用。由马达26产生的电力，也可以通过变流器22及继电器单元29提供给二次电池40，用以充电。

继电器单元29包括继电器30～32和电阻33。继电器31联接于二次电池40的正极端子和变流器22的高电位输入端子之间。继电器32联接于二次电池40的负极端子和变流器22的低电位输入端子之间。继电器30和电阻33串联，和继电器31并联。继电器30和电阻33共同被用于，车辆启动时，变流器22的平滑电容器(图中未表示)的预充电。

电动车辆中的控制装置包括，第一实施方式中的二次电池控制装置(电池ECU)1、车辆控制装置(车辆ECU)20和引擎控制装置(引擎ECU)21。引擎ECU21主要控制引擎24的点火时间和燃料喷射量。电池ECU1主要进行二次电池40的端子电压测定、SOC的计算和性能是否衰退的判断，再将这些结果作为信息传送给车辆ECU20。电池ECU1的具体构成及功能，结合图2在后叙述。

车辆ECU20依据由电池ECU1或引擎ECU21等提供的信息，控制变流器22，并由此来控制马达26或启动马达38的驱动。作为由引擎ECU21提供的信息，可以例举为引擎24的运转状态或是曲轴的旋转角等。在电池ECU1提供的信息中，除了二次电池40的SOC等信息之外，还包括有二次电池40生成的放电功率的上限值。表示油门踏板37的操作量、刹车踏板36的操作量、以及由变速杆35所选定的变动范围等的信息，输入到车辆ECU20中，被用于控制变流器22。

车辆ECU20，通过向继电器30～32供给启动电压(最小动作电压)，使得继电器30～32处于闭合状态，停止供给启动电压则使得继电器30～32处于开启状态。具体来说，点火装置(IG)34被检测到处于开启状态后，车辆ECU20即做出反应，将继电器30及继电器32变换为闭合状态。这样，对变流器22的平滑电容器的预充电就开始进行。预充电结束时，车辆ECU20将继电器31变换到闭合状态，二次电池40就通过变流器22向马达26供给电力。点火装置34被检测到处于闭合状态后，车辆ECU20做出反应停止供给启动电压。

车辆ECU20对检测到点火装置34处于开启状态做出反应，在供给启动电压之前，将开启状态检测信号传送到电池ECU1。另一方面，车辆ECU20对检测到点火装置34处于闭合状态做出反应，停止供给启动电压，将启动电压供给停止信号传送给电池ECU1。

在启动马达38和变流器22之间的连接线上，还设有一个图中未表示的切换启动马达38开启/闭合的继电器。当车辆ECU20检测得知点火装置34处于引擎启动位置时，就会向切换启动马达38开启/闭合的继电器提供启动电压，将此继电器转换为闭合状态。继电器为闭合状态时，电力就被供给到启动马达38，通过启动马达38的驱动力引擎被启动。车辆ECU20检测得知点火装置34处于引擎启动位置时，即向电池ECU1发送一个引擎启动信号。

在第一实施方式中，二次电池40由电池块B₁～B₂₀组成。电池块B₁～B₂₀收纳于电池箱42中。电池块B₁～B₂₀分别由2个电池模块用电学方式串联构成，而每个电池模块又都由6个单电池11用电学方式串联构成。单电池11可以使用镍氢电池或者锂离子电池。对于电池块、电池模块以及单电池11的数量不做特别限定。此外，二次电池40的结构构成也不仅限于上述所举的例子。

在电池箱42内，设置有多个温度传感器43。将温度比较接近的多个电池块作为一组，或者可以将任一和别的电池块存在温度差的一个电池块作为一组，每个组设置一个温度传感器43，通过这样设置若干个温度传感器43。分组可以根据事先通过实验测得的各电池块的温度来进行。

接下来，就第一实施方式中二次电池控制装置的构成，参照图2进行说明。如图2所示，电池ECU1主要包括：电流测定部2、电压测定部4、温度测定部3、控制电路5和存储部(储存器)6。

电压测定部4测定二次电池40的端子电压。在第一实施方式中，电压测定部4测定电池块B₁～B₂₀的各个端子电压Vu₁～Vu₂₀。在电压测定部4生成确定端子电压Vu₁～Vu₂₀的电压数据，提供给控制电路5。电压测定部4对于控制电路5的电压数据的提供，按照预先设定好的周期进行，控制电路5将该电压数据储存于存储部6。

电流测定部2，测定二次电池40在充放电时电流的电流值I。在第一实施方式中，电流测定部2将电流传感器44提供的模拟信号转变为数字信号，根据这个信号，电流测定部2生成用于确定在充电时输入到二次电池40的电流值I、和在放电时从二次电池40供给的电流值I的电流数据，并将此电流数据输出给控制电路5。电流测定部2生成的电流数据在充电时为负，在放电时为正。通过电流测定部2给控制电路5提供电流数据，也是按照预先设定好的周期进行的，控制电路5也将该电流数据储存于存储部6。

温度测定部3测定二次电池40的电池温度。在第一实施方式中，温度测定部3将由设置在每个组中的各个温度传感器43提供的模拟信号转变为数字信号，根据这个信号生成确定各组电池温度的温度数据，并将此温度数据提供给控制电路5。通过温度测定部3给控制电路5提供温度数据，也是按照预先设定好的周期进行，控制电路5也将该温度数据储存于存储部6。

控制电路5包括：上限值设定部7、演算部8、通讯部9和监测部10。其中，上限值设定部7对于在设定时间内二次电池40能够输出的放电功率的上限值进行设定。在第一实施方式中，上限值设定部7设定两种上限值，即短时间输出功率上限值Pp和长时间输出功率上限值Pn。设定好的短时间输出功率上限值Pp和长时间输出功率上限值Pn，分别作为短时间输出功率信息和长时间输出功率信息，储存于存储部6中。

短时间输出功率上限值Pp，限制的是诸如在1~2秒这种短的设定时间内二次电池40能够输出的放电功率的上限。如车辆起步时、换档时、或是启动引擎时，在这种短时间内要求高输出电量的情况时，为了限制二次电池的放电功率，就要使用到短时间输出功率上限值Pp。长时间输出功率上限值Pn，限制的是诸如10秒左右这种较长时间内二次电池40能够输出的放电功率的上限。如车辆在常规行驶时，为了限制二次电池40的放电输出功率，就要使用到长时间输出功率上限值Pn。

在第一实施方式中，上限值设定部7利用以电池温度和SOC为参数的二维坐标，设定短时间输出功率上限值Pp以及长时间输出功率上限值Pn。具体来说，二维坐标是这样构成的，即将中纵轴(或者横轴)设为电池温度，将横轴(或是纵轴)设为SOC，在纵轴和横轴的交点处记录下最适宜的上限值。关于二维坐标中的短时间输出功率上限值Pp和长时间输出功率上限值Pn，分别通过预先试验做成并储存在存储部6中。上限值设定部7根据温度数据，确定每组电池温度中的最低电池温度，参照该温度、和后述的演算部8推定出的SOC以及二维坐标，设定出最适宜的短时间输出功率上限值Pp以及长时间输出功率上限值Pn。

当车辆启动后(引擎发动后)二次电池40的端子电压下降时，为了控制二次电池40的端子电压下降，上限值设定部7就将上限值下调。关于这一点，参照图3予以说明。图3显示了进行上限值下调处理时，二次电池的端子电压和上限值的变化关系。

如图3所示，在设定短时间输出功率上限值Pp以及长时间输出功率上限值Pn时，上限值设定部7，对于短时间输出功率上限值Pp设定第一基准电压或较低的基准电压V₂₁，对于长时间输出功率上限值Pn设定第二基准电压或较高的基准电压V₂₂。上限值设定部7从每个电池块中测定出的端子电压Vu₁～Vu₂₀中确定出最低端子电压Vu_min。将最低端子电压Vu_min和第一基准电压V₂₁以及第二基准电压V₂₂进行比较。这种比较可以是每隔一定时间进行或者经常进行。

比较的结果，如果最低端子电压Vu_min下降到第二基准电压V₂₂时，如图3所示，上限值设定部7，就将长时间输出功率上限值Pn的值重新设定为更小的值。在下调长时间输出功率上限值Pn时，上限值设定部7会将长时间输出功率的信息重新记录。

如果最低端子电压Vu_min下降到第一基准电压V₂₁时，上限值设定部7，就将短时间输出功率上限值Pp的值重新设定为更小的值。短时间输出功率上限值Pp下调时，上限值设定部7将短时间输出功率的信息重新记录。

在存储部6中，储存了显示温度与各温度上最适宜的第一基准电压V₂₁以及第二基准电压V₂₂之间关系的坐标图。上限值设定部7确定最低电池温度，参照该温度和关系图，设定第一基准电压V₂₁以及第二基准电压V₂₂。关系图可以根据预先实施的放电实验结果，并考虑二次电池的性能、负荷后做成。

这样，上限值设定部7，随着二次电池40的端子电压下降，通过进行短时间输出功率上限值Pp以及长时间输出功率上限值Pn的下调，来阻止端子电压的下降。但是，如图3所示，在二次电池40的端子电压不上升的情况下，就会进一步对短时间输出功率上限值Pp以及长时间输出功率上限值Pn进行下调。虽然图3中未作表示，在最低端子电压Vu_min上升到足够的程度时，上限值设定部7就会上调短时间输出功率上限值Pp以及长时间输出功率上限值Pn。

为了提高在低温状态下引擎启动的可靠性，当引擎启动时，在满足以下第一要件和第二要件的情况下，上限值设定部7就会对设定好的上限值进行重新设定(上调)。在第一实施方式中，进行短时间输出功率上限值Pp的重新设定。关于这一点，参照图4予以说明。图4显示的是引擎启动时二次电池的端子电压和上限值的变化。

第一要件为，预定从二次电池40向启动马达38供给电力。在第一实施方式中，当上限值设定部7从车辆ECU20接收到引擎启动信号时，可以判断成第一要件得到满足。这时上限值设定部7建立一个引擎启动标记(FLG＝1)。在第一实施方式中，如图4所示，引擎启动信号的逻辑电平从低切换到高时，就认为引擎启动信号被输出了。

第二要件为设定的上限值要小于驱动启动马达所需要的电力值α(参照图4)，即由于输出功率的限制使得引擎的启动处于困难状态。在第一实施方式中，上限值设定部7把短时间输出功率上限值Pp和电力值α加以比较，短时间输出功率上限值Pp小于电力值α时，即判定第二要件得到满足。电力值α是通过预先实验得到的值，被储存于存储部6中。

当第一和第二要件得到满足时，如图4所示，上限值设定部7对短时间输出功率上限值Pp进行重新设定，将短时间输出功率上限值Pp的值上调到与驱动启动马达所需要的电力值α相同或以上的值。这时，上限值设定部7也重新记录短时间输出功率信息的内容。在图4的例子中，上限值设定部7设定“短时间输出功率上限值Pp＝电力值α”。因此，即使在低温状态下，引擎启动的可靠性也可以得到提高。

通讯部9，对于搭载于车辆上的车辆ECU20，输出提供短时间输出功率上限值Pp和长时间输出功率上限值Pn。在第一实施方式中，通讯部9向车辆ECU20提供储存在存储部当中的短时间输出功率信息和长时间输出功率信息。对车辆ECU20提供的短时间输出功率信息和长时间输出功率信息，每隔一定的时间进行，或者每当进行上调或下调时进行。

在被提供了短时间输出功率信息以及长时间输出功率信息时，车辆ECU20在二次电池40的使用方面，受到短时间输出功率上限值Pp或长时间输出功率上限值Pn的限制约束。也就是说，车辆ECU20在一个由短时间输出功率信息限定的短时间输出功率上限值Pp、或由长时间输出功率信息限定的长时间输出功率上限值Pn的范围内，使用二次电池40，驱动马达26(参照图1)或者启动马达38(参照图1)。

为了阻止由于二次电池40向启动马达38(参照图1)供给不必要的电力所造成的二次电池40的性能退化，监测部10对启动马达38的电力供给进行监测。具体来说，监测部10对于二次电池40向启动马达38供给电力的次数、一次供给电力的供给时间、以及从开始向启动马达38供给电力后经过的时间等数值当中，至少进行其中一项的测定。

在第一实施方式中，监测部10对于电力供给的次数、一次供给电力的供给时间、以及经过的时间，全部进行了测定。监测部10含有一个测定供给时间的计时器。供给电力的次数，一次供给电力的供给时间以及经过时间，分别预先设定有上限值，设定好的上限值储存于存储部6中。监测部10将测定好的供给电力的次数、一次供给电力的供给时间以及经过时间等数值，分别和相对应的上限值对比，若任何一个测定值超过上限值的，则停止对启动马达38的供给电力。

演算部8用来推定二次电池40的SOC。推定出的SOC通过通讯部9提供给车辆ECU20。在第一实施方式中，演算部8根据二次电池40的累计容量Q来推定第一SOC。演算部8根据以往充的放电情况来推定第二SOC。进而，演算部8求出第一SOC和第二SOC的差值，根据求得的差值对第一SOC进行补正，将补正后的第一SOC作为二次电池40的SOC。

第一SOC的推定，具体根据以下步骤进行。首先，演算部8读取储存在存储部6中的电流数据获得电流值I，获得的电流值I是在充电时的电流即为(—)的情况时，把电流值I乘以充电效率。然后，演算部8将得到的电流值I(充电时的乘积值)在设定好的时间段内进行累积，算出累计容量Q。接下来，演算部8求出根据预先通过实验得到的充满电时的容量与累计容量Q的差，随后求得该差值对比于充满电时容量的比值，该比值(％)即推定为第一SOC。

第二SOC的推定按照以下步骤进行。首先，演算部8在设定的期间内，在每一个电池块中，从由电压测定部4提供的电压数据和由电流测定部2提供的电流等数据中，取得若干个端子电压的电压值和充放电时电流的电流值I的成对数据。获取的成对数据，作为充放电历史记录，储存于存储部6中。

接下来，演算部8从储存在存储部6中的每个电池块的成对数据中，选出具有代表性的电池块的、去除了上限值及下限值后得到的平均成对数据。然后，演算部8，从这些选出的具有代表性的成对数据中，采用回归分析法，求得一次近似直线(V-I近似直线)。然后演算部8再求得V-I近似直线与表示电压轴线上的截距值，以此作为代表性电池块的无负荷电压OCV。

接下来，演算部8根据累计容量Q的每一单位时间的变化量ΔQ，推定出二次电池40的极化电压。具体来说，演算部8对变化量ΔQ进行延时处理以及平均化处理，并据此算出，去除了相当于ΔQ中不需要的高频部分的变动部分后的变化量ΔQ′。然后，演算部8参照一个以温度为纵轴(或者横轴)、以ΔQ′为横轴(或者纵轴)并且记录了对应于横轴与纵轴交点的极化电压的二维坐标，以及算出的变化量ΔQ′和最低电池温度，来确定极化电压。演算部8将该确定的极化电压推定为二次电池40的极化电压。该二维坐标也储存于存储部6中。

随后，演算部8从具有代表性的电池块的无负荷电池OCV中减去推定得出的极化电压，来算出具有代表性的电池的电动势。然后，演算部8参照一个以温度为纵轴(或者横轴)、以电动势为横轴(或者纵轴)并且记录了对应于横轴与纵轴交点的SOC的二维坐标，以及算出的电动势和最低电池温度，来确定SOC，将此SOC推定为第二SOC。该二维坐标也储存于存储部6中。

在上述例子中，采用了选出具有代表性的电池块来算出OCV的方法，但也不仅限于这种方法。例如，也可以算出二次电池整体的无电荷电压，从该无电荷电压算出二次电池整体的电动势，来推定出第二SOC。

下面就本发明的第一实施方式中的二次电池的输出功率控制方法，参照图5给予说明。第一实施方式中的二次电池的输出功率控制方法，是通过电池ECU1来实施的。

如图5所示，在初始阶段，上限值设定部7，根据二次电池40的最低电池温度以及演算部8推定出的SOC，设定短时间输出功率上限值Pp和长时间输出功率上限值Pn(步骤S1)。随后，上限值设定部7判断车辆ECU20是否输出了引擎启动信号(步骤S2)。在引擎启动信号被输出的情况下，上限值设定部7即建立一个引擎启动标记(FLG＝1)，随后实施步骤S3以下的处理程序。

在步骤S3中，上限值设定部7判断短时间输出功率上限值是否小于电力值α。当短时间输出功率上限值Pp大于或等于启动马达38的驱动所需要的电力值α的，则没有必要重新设定短时间输出功率上限值Pp。这样，通讯部9直接把在步骤S1设定的短时间输出功率上限值Pp和在步骤S1设定的长时间输出功率上限值Pn，作为短时间输出功率信息和长时间输出功率信息输出提供给车辆ECU20(步骤S8)。

另一方面，在短时间输出功率上限值Pp小于电力值α的情况下，上限值设定部7重新设定短时间输出功率上限值Pp，将短时间输出功率上限值Pp上调到驱动启动马达38所需的电力值α(步骤S4)。此时，上限值设定部7重新记录短时间输出功率信息的内容。

然后，通讯部9把在步骤S4中重新设定的短时间输出功率上限值Pp、和步骤S1中设定的长时间输出功率上限值Pn，分别作为短时间输出功率信息以及长时间输出功率信息提供给车辆ECU20(步骤S5)。

当步骤S5被实施时，向启动马达38供给电力亦被进行。但是在步骤S3，根据判断出的步骤S1中设定的短时间输出功率上限值Pp小于电力值α这一事实，可以认为二次电池40在低温状态下其性能处于比较容易衰退的状态。为此，监测部10监测二次电池40向启动马达38的供给电力(步骤S6)。关于步骤S7的详细情况，在后说明。

此后，监测部10判断是否接收到了车辆ECU20发出的表示引擎24启动结束的启动结束信号(步骤S7)，如没有接收到启动结束信号，则再次实施步骤S7，若接收到启动信号则结束处理。

另外，在步骤S2中，在引擎启动信号没有输出(FLG＝0)的情况下，因为引擎24已经启动，车辆处于启动状态，所以上限值设定部7实施步骤S11以后的步骤。

在步骤S11中，上限值设定部7判断最低端子电压Vu_min是否低于第二基准电压V₂₂。如最低端子电压Vu_min高于第二基准电压V₂₂，则上限值设定部7实施步骤S13。反之，如果最低端子电压Vu_min低于或等于第二基准电压V₂₂，上限值设定部7就会阻止端子电压的下降，下调长时间输出功率上限值Pn(步骤S12)，其后实施步骤S13。

在步骤S13中，上限值设定部7判断最低端子电压Vu_min是否低于第一基准电压V₂₁。如最低端子电压Vu_min高于第一基准电压V₂₁，则上限值设定部7实施步骤15。反之，如果最低端子电压Vu_min低于或等于第一基准电压V₂₁，上限值设定部7则下调短时间输出功率上限值Pp(步骤S14)，其后实施步骤15。

在步骤15中，通讯部9向车辆ECU20提供短时间输出功率信息和长时间输出功率信息，以此结束处理。

如此，在第一实施方式中，在启动引擎24的时候，只有在规定的要件被满足的情况下，引擎24才被允许启动。车辆发动后(引擎24启动后)，在二次电池40的端子电压下降的时候，为了阻止端子电压的下降，对短时间输出功率上限值Pp以及长时间输出功率上限值Pn进行下调。控制电路5按照一定的周期(例如100ms周期)实施如图5所示的处理。

在此，就图5所示的步骤S7，结合图6给予具体说明。图6表示的是对启动马达的供给电力进行监测时进行的处理的流程图。图6所表示的处理，是由图2中表示的监测部10进行的，在以下的说明当中适当地参照图1及图2。在图6表示的例子中，供给电力次数的上限值设定为2次、一次供给电力的供给时间上限值设定为2秒、经过时间的上限值设定为10分钟。这些上限值也不仅限于图6中所举的例子。

如图6所示，图5中表示的步骤S6一旦结束，监测部10就将总计经过时间T设定为0(零)，然后开始计时器的计时(步骤S21)。这时，引擎启动标记被建立，即FLG＝1。FLGb是一个在以下的步骤S2后面的循环处理中，表示上次循环时的引擎启动标记是否被建立的标记。在步骤S21的时间点上FLGb为零(FLGb＝0)。

然后，监测部10判断现在引擎启动标记是否被建立，即判断是否FLG>0(步骤S22)。如果引擎启动标记没有被建立，即FLG等于或小于0(零)的时候，将FLG定为0(零)(步骤S28)，再实施步骤S27。

当引擎启动标记被建立(FLG＝1)时，监测部10判断上次的循环时FLG是否为1，即判断FLGb>0是否成立(步骤S23)。

在FLGb>0不成立的情况下，监测部10就会在表示向启动马达38供给电力次数的这个参数(次数N：初期值为0)上加上1(步骤S29)。然后监测部10就会判断次数N是否大于2(步骤S30)。

在次数N小于或等于2的情况下，监测部10就会设定FLGb＝1(步骤S26)，然后实施步骤S27。反之，在次数N大于2的情况下，因为供给电力的次数超过了上限值，则停止从二次电池40向启动马达38供给电力(步骤S31)，在结束本处理的同时，也结束图5所示的处理。

另一方面，在步骤S23中，在FLGb>0成立的情况下，监测部10就会在表示向启动马达38供给一次电力的供给时间这个参数(时间Tn：初期值为0(零))上加上1(步骤S24)。然后监测部10就判断时间Tn是否大于2(步骤S25)。

在时间Tn小于或等于2的情况下，监测部10将设定FLGb＝1(步骤S26)，实施步骤S27。反之，在时间Tn大于2的情况下，因为一次的供给电力时间超过了上限值，则实施步骤S31，停止由二次马达40向启动马达38供给电力，结束本处理以及图5所示的处理。

在步骤S27中，监测部10判断总计经过时间T是否超过了10分钟。在总计经过时间超过了10分钟的情况下，因为供给电力的经过时间超过了上限值，则监测部10实施步骤S31，停止由二次电池40向启动马达38供给电力，结束本处理以及图5显示的处理。

另一方面，在总计经过时间T等于或小于10分钟的情况下，监测部10会让上限设定部7判断从车辆ECU20输出的引擎启动信号现在是否也继续输出(步骤S32)。步骤S32和图5所示的步骤S2为同样的步骤。

在引擎启动信号现在也是继续被输出的情况下，监测部10会使得上限值设定部7建立引擎启动标记(FLG＝1)(步骤S33)。另一方面，在引擎启动信号停止的情况下，监测部10会让上限值部7撤下引擎启动标记(FLG＝0)(步骤S34)。其后，监测部10再次实施步骤S22以后的处理程序。

在图6的例子中，步骤S22实施以后，到再次实施步骤S22的循环处理的所需时间被设定为1秒，但也不仅限于这样的设定。图6所示的处理也可以和图5所示的处理分别实施。在这种情况下，在引擎发生故障无法启动引擎的时候，可以阻止二次电池40的无谓消耗。但在这种情况下，供给电力的次数、一次供给电力的供给时间以及经过时间等的上限值，也可以设定为和上述值不同的数值。

如上所述，在第一实施方式中，即使短时间输出功率上限值Pp达不到电力值α的水平，也能够确保引擎启动所需要的最低限度的电力。因此，根据第一实施方式，在低温状态下二次电池的端子电压即使下降，也会向启动马达38供给电力，所以可以确切地启动引擎。

在第一实施方式中，由于启动马达38不被时开时关，所以和现有技术不同，二次电池的放电电压不在短时间内反复上升和下降。如图4中所示，一旦设定短时间输出功率上限值Pp＝α，虽然二次电池的端子电压会下降，但这时二次电池40受到的损伤会比现有技术中二次电池受到的损伤要小。因此，第一实施方式比起现有技术，可以阻止二次电池的性能退化。

另外，在第一实施方式中，通过监测部10监测向启动马达38的供给电力，所以也可以进一步阻止二次电池的性能恶化。在第一实施方式中，车辆起动后，在二次电池的端子电压下降时，短时间输出功率上限值Pp以及长时间输出功率上限值Pn中的任一数值，或者双方的数值就会被下调，因此即使在车辆起动以后也可以阻止二次电池的性能退化。

然而，在现有技术中，只要二次电池的端子电压不大于等于最低电压，电力就不会供给到启动马达，从而发生引擎完全启动不了的情况。相对于此，在第一实施方式中，因为二次电池的端子电压不是引擎启动的要件，所以可以避免上述情况的发生。

图5及图6所示的处理，也可以作为计算机程序提供。该程序可以安装到包含在电池ECU1中的微型计算机，依靠包含在控制电路5中的CPU(Centralprocessing unit，中央处理器)来运行。这种情况下，电压测定部4可以由电压传感器的连接电路和CPU构成，电流测定部2可以由电流传感器44的连接电路和CPU构成，温度测定部3可以由温度传感器43的连接电路和CPU构成，存储部6也可以是微型计算机中设置的存储器。

在HEV领域，车辆ECU也可以具备有电池ECU的功能。这种情况下，第一实施方式中的电池ECU1也可以通过这种方式实现，即在车辆ECU中包含的微型计算机内，装入具体实现图5及图6的各种处理的程序，通过运行这一程序来实施各种处理。

关于本发明的第二实施方式中的控制二次电池输出功率的装置和方法，参照图7予以说明。

首先，就第二实施方式中的二次电池控制装置进行说明。第二实施方式中的二次电池控制置(电池ECU)，在由上限值设定部7进行的处理这一点上，和第一实施形态有所不同。其他的构成，第二实施方式和第一实施方式相同。

第二实施方式的上限值设定部7，当引擎启动时，在满足上述第一及第二要件的基础上，还要在满足下述的第三要件时，设定的上限值才会被进行重新设定(上调)。在这一点上，第二实施方式和第一实施方式不同。即使在第二实施方式中，也对短时间输出功率上限值Pp进行重新设定。

第三要件即为，二次电池40的端子电压要大于或等于基准电压V₁(参照图4)。上限值设定部7，把最低端子电压Vu_min与基准电压V₁进行比较，当最低端子电压Vu_min大于或等于基准电压V₁时，第三要件即被判定为得到满足。

在第二实施方式中，存储部中也储存有显示温度与该温度上最适宜的基准电压V₁之间关系的坐标图。上限值设定部7确定出最低电池温度，参照该温度和坐标图，设定出基准电压V₁。该坐标图也是根据预先实施的放电实验结果，再对二次电池的性能及负荷加以考虑后做成的。在制作该坐标图时，通过放电实验得出不会对各单电池的寿命造成影响的临界电压(V₂₁)，再对单电池间的个体差异以及由于放置造成的影响加以考虑，然后加上一个余量值(margin)使得任何一个单电池都不会发生换极，最终设定出基准电压V₁。

接下来，对本发明的第二实施方式中的二次电池的输出控制方法给予说明。第二实施方式中的二次电池的输出控制方法是由电池ECU1实施的。在图7和图5中，同样的步骤上标注了同样的符号。

如图7所示，上限值设定部7最初和第一实施方式一样，实施步骤S1～S3。在步骤S3中，短时间输出功率上限值Pp如果判断下来，是大于或等于启动马达驱动需要的电力值α的，通讯部就会将在步骤S1设定的短时间输出功率上限值Pp和在步骤S1设定的长时间输出功率上限值Pn，作为短时间输出功率信息和长时间输出功率信息输出给车辆ECU。

反之，在短时间输出功率上限值Pp小于电力值α的情况下，上限值设定部7就会进一步判断最低端子电压Vu_min是否大于或等于基准电压V₁(步骤S9)。如果最低端子电压Vu_min达不到基准电压V₁，向启动马达供给电力就会有可能造成二次电池的性能退化，所以上限值设定部7就将短时间输出功率上限值Pp重新设定为0，并重新记录短时间输出功率信息(步骤S10)。

随后，实施步骤S8，通讯部把在步骤S10中重新设定的短时间输出功率上限值Pp以及在步骤1中设定的长时间输出功率上限值Pn，作为短时间输出功率信息和长时间输出功率信息输出给车辆ECU。

另一方面，在最低端子电压Vu_min大于或等于基准电压V₁的情况下，和第一实施方式一样，上限值设定部7对短时间输出功率上限值重新设定，将短时间输出功率上限值Pp的值上调到驱动启动马达所需要的电力值α的水准(步骤4)。这时上限值设定部7也会将短时间输出功率信息的内容重新记录。然后也和第一实施方式一样，上限值设定部7实施步骤S5～S7。在步骤S2当中，在引擎启动信号没有被输出(FLG＝0)的情况下，由于引擎已经启动、车辆被发动了，所以和第一实施方式一样，上限值设定部7实施步骤S11～S15。

如上所述，在第二实施方式当中，也和第一实施方式一样，即使短时间输出功率上限值Pp达不到电力值α的水平，也能够确保引擎启动所需要的最低限度的电力，所以可以确切地启动引擎。和第一实施方式一样，启动马达不会被时开时关，和现有技术比较起来，也可以阻止二次电池的性能退化。

此外，在第二实施方式当中，设定有基准电压V1，二次电池的最低端子电压Vu_min低于基准电压V₁的时候，就不会向启动马达供给电力，所以和第一实施方式相比，可进一步阻止二次电池的性能退化。

在第二实施方式中，电池ECU也可以通过电脑程序来实现。即在微型计算机中装入可以具体实现如图7所示的各种处理的程序，通过运行该程序来实施各种处理。

接下来，就本发明第三实施方式的控制二次电池输出功率的装置和方法，参照图8以及图9予以说明。第三实施方式中的二次电池控制装置(电池ECU)，在通过上限值设定部7进行处理的这点上，和第一实施方式不同。而其他的构成，第三实施方式和第一实施方式则相同。

第三实施方式中的上限值设定部7，当引擎启动时，在满足上述第一及第二要件的基础上，还要在满足下述的第四要件时，设定的上限值才会进行重新设定(上调)。在这一点上，第三实施方式和第一实施方式不同。在第三实施方式中，也对短时间输出功率上限值Pp进行重新设定。

第四要件即为二次电池40的SOC要大于或等于基准SOC。上限值设定部7把演算部推定出的SOC和基准SOC进行比较，在演算部推定的SOC大于或等于基准SOC的情况下，即可判定第四要件得到满足。基准SOC的例子在后述的图8及图9中作为REF表示出来。

在第三实施方式中，表示温度以及该温度上最适宜的SOC之间关系的二维坐标图也被储存在存储部中。上限值设定部7确定出最低电池温度，参照该温度和坐标图，设定出基准SOC。该坐标图也是根据预先实施的放电实验结果，再对二次电池的性能及负荷加以考虑后做成的。在制作该坐标图时，通过放电实验得出不会对各单电池的寿命造成影响的临界SOC，再对单电池间的个体差异以及由于放置造成的影响加以考虑，然后加上一个余量值使得任何一个单电池都不会发生换极，最终设定出基准SOC。

接下来，就本发明的第三实施方式的二次电池的输出功率控制方法，参照图8及图9给予说明。第三实施方式中的二次电池的输出功率控制方法由电池ECU1实施。在图8和图5中，同样的步骤上标注了同样的符号。

如图8所示，上限值设定部7最初和第一实施方式一样，实施步骤S1～S3。在步骤S3中，短时间输出功率上限值Pp如果判断下来，是大于或等于驱动启动马达所需的电力值α的，通讯部就会把在步骤S1设定的短时间输出功率上限值Pp和在步骤S1设定的长时间输出功率上限值Pn，作为短时间输出功率信息和长时间输出功率信息输出给车辆ECU。

反之，在短时间输出功率上限值Pp小于电力值α的情况下，上限值设定部7就会进一步判断二次电池的SOC是否大于或等于基准SOC(REF)(步骤S16)。如果二次电池的SOC达不到基准SOC的，则和第二实施方式一样，上限值设定部7将短时间输出功率上限值Pp重新设定为0(零)，并重新记录短时间输出功率信息(步骤S10)。

步骤S10实施以后，实施步骤S8，通讯部会把在步骤S10中重新设定的短时间输出功率上限值Pp、以及在步骤S1中设定的长时间输出功率上限值Pn，作为短时间输出功率信息和长时间输出功率信息输出到车辆ECU中。

另一方面，在演算部推定的二次电池SOC大于或等于基准SOC(REF)的情况下，如图9所示，和第一实施方式一样，上限值设定部7对短时间输出功率上限值Pp重新设定，将短时间输出功率上限值Pp的值上调到驱动启动马达所需要的电力值α的水准(步骤S4)。这时上限值设定部7也将短时间输出功率信息的内容重新记录。然后，上限值设定部7和第一实施方式一样，实施步骤S5～S7。在步骤S2中，当引擎启动信号没有被输出(FLG＝0)时，由于引擎也已经启动、车辆被发动了，所以和第一实施方式一样，上限值设定部7实施步骤S11～S15。

如上所述，在第三实施方式当中，也和第一实施方式一样，即使短时间输出功率上限值Pp达不到电力值α的水平，也能够确保引擎启动所需要的最低限度的电力，所以可以确切地启动引擎。和第一实施方式一样，启动马达不会被时开时关，和现有技术比较起来，也可以阻止二次电池的性能退化。

此外，在第三实施方式当中，设定有基准SOC，二次电池的SOC小于基准SOC的时候，就不会向启动马达供给电力，所以和第一实施方式相比，可以更加阻止二次电池的性能退化。

在第三实施方式中，电池ECU也可以通过实施电脑程序来实现。即在微型计算机中装入可以具体实现如图8所示的各种处理的程序，通过运行该程序来实施各种处理。

本发明所揭示的二次电池用的输出功率控制装置以及二次电池的输出功率控制方法，如果是供给车辆启动马达电力的二次电池，则不仅限于HEV，对于一般的引擎汽车也是有效的。

Claims (11)

1.一种二次电池控制装置，用于控制搭载在车辆上的二次电池的输出功率，所述车辆具有包含内燃机的动力源、启动所述内燃机的启动马达以及车辆控制装置，其特征在于，所述二次电池控制装置包括：

控制电路，对所述二次电池在设定的时间内可以输出的放电功率的上限值进行设定，将所述上限值提供给所述车辆控制装置；

所述控制电路在同时满足以下两个要件的时候，将所述上限值的值重新设定为大于或等于驱动所述启动马达所需的电力值，其第一要件为预定由所述二次电池向所述启动马达供给电力，其第二要件为所述上限值小于驱动所述启动马达所需的电力值。

2.根据权利要求1的二次电池控制装置，其特征在于，还包括测定所述二次电池的端子电压的电压测定部；

所述控制电路，在满足通过所述电压测定部测得的所述端子电压大于或等于基准电压这一第三要件的时候。将所述上限值的值重新设定为大于或等于驱动所述启动马达所需的电力值。

3.根据权利要求1的二次电池控制装置，其特征在于，所述控制电路推定所述二次电池的SOC；

在满足推定出的所述二次电池的SOC大于或等于预先设定好的基准SOC这一第四要件的时候，所述控制电路将设定的所述上限值的值重新设定为大于或等于驱动所述启动马达所需的电力值。

4.根据权利要求1的二次电池控制装置，其特征在于，所述动力源还包含有一个马达，所述二次电池至少适合向所述启动马达和所述马达供给电力。

5.根据权利要求1的二次电池控制装置，其特征在于，还包括一个测定所述二次电池的端子电压的电压测定部；

所述控制电路，在所述电压测定部测得的端子电压下降到低于所述二次电池的基准电压的第一基准电压时，下调所述上限值的值。

6.根据权利要求5的二次电池控制装置，其特征在于，

所述控制电路，将对应于短设定时间期间的第一上限值、和对应于比所述短设定时间期间长的时间期间、且比第一上限值的值更低的第二上限值，都设定为上述上限值；

对于所述第一上限值和所述第二上限值，分别设定所述第一基准电压；以及

当所述电压测定部测得的端子电压，下降到所述第一和第二上限值中的任意一个所对应的所述第一基准电压时，下调所述第一和第二上限值中的所述任意一个的值；

在同时满足第一要件、和第二要件即所述第一上限值小于驱动所述启动马达所需的电力值的时候，将所述第一上限值的值重新设定为大于或等于驱动所述启动马达所需的电力位。

7.根据权利要求1的二次电池控制装置，其特征在于，还包括一个存储器，就对于向所述启动马达供给电力的次数、一次所述供给电力的供给时间、以及从最初所述供给电力开始所经过的时间之中的至少一个数值所设定的上限值进行储存；

所述控制电路。对于向所述启动马达进行供给电力的次数、一次所述供给电力的供给时间、以及从最初所述供给电力开始所经过的时间之中的至少一个数值进行测定，

测得的测定值超过上述存储器中储存的所述上限值时，停止由所述二次电池向所述启动马达供给电力。

8.一种控制二次电池输出功率的二次电池控制方法，所述二次电池搭载于包含有内燃机的动力源、启动所述内燃机的启动马达以及车辆控制装置的车辆上，其特征在于，包括以下步骤：

(a)设定所述二次电池在设定时间内可以输出的放电功率的上限值；

(b)判断是否预定由所述二次电池向所述启动马达供给电力；

(c)判断设定的所述上限值是否小于驱动所述启动马达所需的电力值；

(d)若在所述步骤(b)判断是预定向所述启动马达供给电力，且在所述步骤(c)判断设定的所述上限值是小于驱动所述启动马达所需的电力值的时候，将所述步骤(a)中设定的所述上限值的值重新设定为大于或等于驱动所述启动马达所需的电力值；

(e)将所述步骤(a)中设定的上限值或者所述步骤(d)中重新设定的所述上限值提供给所述车辆控制装置。

9.根据权利要求8的方法，其特征在于，还包括以下步骤：

(f)测定所述二次电池的端子电压；

(g)判断所述步骤(f)中测得的端子电压是否大于或等于基准电压；

当所述步骤(g)判断所述端子电压是大于或等于基准电压的时候，所述步骤(d)还包括把在所述步骡(a)设定的所述上限值的值重新设定为大于或等于驱动所述启动马达所需的电力值。

10.根据权利要求8的方法，其特征在于，还包括以下步骤：

(h)推定所述二次电池的SOC；

(i)判断所述步骤(h)中推定的所述二次电池的SOC是否大于或等于基准SOC；

当所述步骤(i)判断所述二次电池的SOC是大于或等于基准电压的时候，所述步骤(d)还包括把在所述步骤(a)设定的所述上限值的值重新设定为大于或等于驱动所述启动马达所需的电力值。

11.根据权利要求8的方法，其特征在于，还包括以下步骤：

对于向所述启动马达供给电力的次数、一次所述供给电力的供给时间、以及从最初所述供给电力开始所经过的时间，至少对其中一个数值设定的上限值进行储存的步骤；

对于向所述启动马达供给电力的次数、一次所述供给电力的供给时间、以及从最初向所述启动马达供给电力开始所经过的时间，至少对其中一个数值进行测定的步骤；

把所述测定值和所述储存着的上限值进行比较，所述测定值超过所述储存的上限值的时候，让由所述二次电池向所述启动马达供给电力停止的步骤。

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