CN101687465A - 车辆用电源装置和其中的蓄电装置的充电状态推定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种车辆用电源装置，具备：电池(B1、B2)；充电装置(充电器(6)、升压转换器(12A、12B)、变换器(14、22))，其被构成为能够进行内部充电动作和外部充电动作，所述内部充电动作是利用由电动发电机(MG1、MG2)发电产生的电力来进行充电，所述外部充电动作是与车辆外部的电源(8)连结来进行充电；以及控制装置(30)，其对电池(B1、B2)的充电状态进行检测，并且进行充电装置的控制。控制装置(30)执行第一推定处理和第二推定处理，所述第一推定处理是在内部充电动作时推定充电状态，所述第二推定处理是在外部充电动作时推定充电状态。

Description

车辆用电源装置和其中的蓄电装置的充电状态推定方法
技术领域
本发明涉及车辆用电源装置和车辆用电源装置中的蓄电装置的充电状态推定方法，特别涉及构成为能够从外部进行充电的车辆用电源装置和车辆用电源装置中的蓄电装置的充电状态推定方法。
背景技术
最近，作为考虑环境的汽车，在车轮的驱动上并用电机和发动机的混合动力汽车受人注目。也正在研究使这样的混合动力汽车成为能够从外部进行充电的结构。这样一来，考虑通过在家中等进行充电来减少为进行燃料补充而前往加油站的次数，从而对于驾驶者带来便利变，并且也考虑通过利用便宜的深夜电力等来在成本方面也进行平衡。
在日本特开平8-19114号公报中公开了这样的具有能够进行外部充电的电池的混合动力车辆。
在电动汽车和混合动力汽车中，在能够从外部对电池进行充电的情况下，但从车辆外部进行充电(以下，称为外部充电)时，希望对电池充入尽可能多的能量，但为此需要进行控制使得高精度地检测电池的充电状态(SOC：State Of Charge)而不会变为过充电。
虽然对电池的充电状态的检测方法进行了各种研究，但是难以直接观测充电状态，一般采用根据能从外部进行观测的电压和电流来推定充电状态的方法。但是，当一边对充电状态进行推定、一边重复电池的充放电时，存在推定误差变大这样的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高了能够进行外部充电的蓄电装置的充电状态检测精度的车辆用电源装置以及车辆用电源装置中的蓄电装置的充电状态推定方法。
本发明概括为一种车辆用电源装置，具备：蓄电装置；充电装置，其被构成能够进行内部充电动作和外部充电动作，所述内部充电动作是利用由车载发电机发电产生的电力来对蓄电装置进行充电，所述外部充电动作是与车辆外部的电源连结、对蓄电装置进行充电；以及控制装置，其对蓄电装置的充电状态进行检测，并且进行充电装置的控制。控制装置执行第一推定处理和第二推定处理，所述第一推定处理是在充电装置中进行内部充电动作的情况下推定蓄电装置的充电状态，所述第二推定处理是在充电装置中进行外部充电动作的情况下推定蓄电装置的充电状态。
优选的是，车载发电机接受来自车载内燃机的动力来进行发电，充电装置为了在车辆的行驶中使蓄电装置的充电状态收敛于目标值而执行内部充电动作。
优选的是，车载发电机在车轮制动时进行再生动作，充电装置在车辆的行驶中执行内部充电动作。
优选的是，控制装置执行复位动作，该复位动作是在选择了执行外部充电动作的情况下，在外部充电动作之前，使蓄电装置放电，将蓄电装置的充电状态设定成预定状态。
更优选的是，车辆用电源装置还具备规定蓄电装置的放电电力上限值与蓄电装置的充电状态的关系的映射。映射包括：车辆行驶时参照的第一映射；和执行复位动作时参照的第二映射，该第二映射相比于第一映射而缓和了充电状态下限侧的放电电力上限值。
优选的是，车辆用电源装置还具备：对流入蓄电装置的电流进行检测的电流检测部；和对蓄电装置的电压进行检测的电压检测部。第一推定处理中，对第一运算结果和第二运算结果乘以预定的加权系数后进行相加，所述第一运算结果是对由电流检测部检测出的电流进行累计来推定充电状态的运算结果，所述第二运算结果是根据由电压检测部检测出的电压来推定充电状态的运算结果。第二推定处理中，对第一运算结果和第二运算结果乘以与第一推定部不同的加权系数后进行相加。
本发明的其他方式为一种车辆用电源装置的蓄电装置的充电状态推定方法，所述车辆用电源装置具备蓄电装置和充电装置，所述充电装置被构成为能够进行内部充电动作和外部充电动作，所述内部充电动作是利用由车载发电机发电产生的电力来对蓄电装置进行充电，所述外部充电动作是与车辆外部的电源连结、对蓄电装置进行充电，该充电状态推定方法包括：第一推定步骤，在充电装置中进行内部充电动作的情况下，推定蓄电装置的充电状态；和第二推定步骤，在充电装置中进行外部充电动作的情况下，推定蓄电装置的充电状态。
优选的是，车载发电机接受来自车载内燃机的动力来进行发电，充电装置为了在车辆的行驶中使蓄电装置的充电状态收敛于目标值而执行内部充电动作。
优选的是，车载发电机在车轮制动时进行再生动作，充电装置在车辆的行驶中执行内部充电动作。
优选的是，充电状态推定方法还包括复位步骤，该步骤在选择了执行外部充电动作的情况下，在外部充电动作之前，使蓄电装置放电，将蓄电装置的充电状态设定成预定状态。
更优选的是，车辆用电源装置还具备规定蓄电装置的放电电力上限值与蓄电装置的充电状态的关系的映射。映射包括：车辆行驶时参照的第一映射；和第二映射，其相比于第一映射而缓和了充电状态下限侧的放电电力上限值。复位步骤中参照第二映射使蓄电装置放电。
优选的是，车辆用电源装置还具备：对流入蓄电装置的电流进行检测的电流检测部；和对蓄电装置的电压进行检测的电压检测部。第一推定步骤中，对第一运算结果和第二运算结果乘以预定的加权系数后进行相加，所述第一运算结果是对由电流检测部检测出的电流进行累计来推定充电状态的运算结果，所述第二运算结果是根据由电压检测部检测出的电压来推定充电状态的运算结果。第二推定步骤中，对第一运算结果和第二运算结果乘以与第一推定部不同的加权系数后进行相加。
根据本发明，提高检测蓄电装置的充电状态的精度，因此能够在进行外部充电时对蓄电装置进行充电，直到变为接近上限值的较高的充电状态。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的车辆1的主要结构的图。
图2是表示图1的变换器14和22的详细结构的电路图。
图3是表示图1的升压转换器12A和12B的详细结构的电路图。
图4是表示从外部对电池进行了充电时的充电状态SOC的变化的概略的图。
图5是表示由图1的控制装置30执行的从外部进行充电时的一系列控制的流程图。
图6是用于说明与SOC复位处理关联的放电电力的限制值Wout的切换处理的流程图。
图7是表示图6的步骤S22或者S23中参照的映射的例子的图。
图8是用于详细说明图5的步骤S4中的SOC复位处理的流程图。
图9是表示电池的结构例的图。
图10是用于说明放电时的电池的各块的SOC的变化的图。
图11是用于说明SOC复位的原理的图。
图12是用于说明SOC推定处理的流程图。
图13是用于说明推定处理A中的电流累计处理的图。
图14是用于说明推定处理A中的根据开路电压OCV来推定SOC的图。
图15是表示推定处理A中的加权系数K2的例子的图。
图16是表示推定处理B中的加权系数K4的例子的图。
图17是图15示出的系数K2的变形例。
图18是用于说明电池电压VB与开路电压OCV的关系的图。
图19是表示实施方式2中执行的OCV映射的生成处理的流程图。
图20是用于说明OCV与电池电流的充放电的关系的图。
图21是表示实施方式2的变形例中执行的OCV映射的生成处理的流程图。
图22是用于说明重复充电和放电的状况的波形图。
图23是用于说明推定内部电阻R的方法的图。
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本发明的实施方式。对图中相同或相当的部分标记相同的符号，并不重复其说明。
[实施方式1]
图1是表示本发明的实施方式的车辆1的主要结构的图。
参照图1，车辆1包括：作为蓄电装置的电池B1、B2；作为电力变换器的升压转换器12A、12B；平滑用电容器CH；电压传感器10A、10B、13；变换器(inverter)14、22；发动机4；电动发电机MG1、MG2；动力分配机构3；以及控制装置30。
安装于该车辆的蓄电装置能够从外部进行充电。为此，车辆1还包括设置在例如AC100V的商用电源8和电池B1之间的充电器6。充电器6将交流变换成直流，并对电压进行调压后提供给电池。需说明的是，为了能够进行外部充电，其他也可以利用如下方式：使电动发电机MG1、MG2的定子线圈(stator coil)的中性点与交流电源连接的方式；合并升压转换器12A、12B来作为交流直流变换装置而发挥功能的方式。
平滑用电容器CH使由升压转换器12A、12B升压后的电压平滑化。电压传感器13对平滑用电容器CH的端子间电压VH进行检测，并输出到控制装置30。
变换器14将由升压转换器12B或12A提供的直流电压VH变换成三相交流电压，并输出到电动发电机MG1。变换器22将由升压转换器12B或12A提供的直流电压VH变换成三相交流电压，并输出到电动发电机MG2。
动力分配机构3是与发动机4和电动发电机MG1、MG2连结来在它们之间分配动力的机构。例如作为动力分配机构3可以使用具有太阳轮、行星架(Planet carrier)、齿圈(ring gear)的三个旋转轴的行星齿轮机构。行星齿轮机构中，三个旋转轴中的两个旋转轴的旋转被确定，则其他的一个旋转轴的旋转被强制确定。这三个旋转轴分别与发动机4、电动发电机MG1、MG2的各旋转轴连接。需说明的是，电动发电机MG2的旋转轴通过未作图示的减速齿轮、差动齿轮与车轮连结。另外，也可以在动力分配机构3的内部还装入针对电动发电机MG2的旋转轴的减速器。
电压传感器10A对电池B1的端子间的电压V1进行测定。为了与电压传感器10A一同监视电池B1的充电状态，设置有对电池B1中流过的电流I1进行检测的电流传感器11A。另外，在控制装置30中检测电池B1的充电状态SOC1。控制装置30根据电池B1的开路电压和电池B1中流过的电流I1的累计来算出充电状态。作为电池B1，例如可以采用铅蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等二次电池、双电层电容器等大容量电容等。
电压传感器10B对电池B2的端子间的电压V2进行测定。为了与电压传感器10B一同监视电池B2的充电状态，设置有对电池B2中流过的电流I2进行检测的电流传感器11B。另外，在控制装置30中检测电池B2的充电状态SOC2。控制装置30根据电池B2的开路电压和电池B2中流过的电流I2的累计来算出充电状态。作为电池B2，例如可以采用铅蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等二次电池、双电层电容器等大容量电容等。
电池B2和电池B1，例如以能够通过同时使用来输出连接于电源线的电负载(变换器22和电动发电机MG2)所容许的最大功率的方式，来设定可蓄电容量。由此，在未使用发动机的EV(Electric Vehicle：电动车辆)行驶中，可以进行最大功率的行驶。
并且，可以是：电池B2的电力被消耗完时，在电池B1之外还使用发动机4，由此即使不使用电池B2也能够进行最大功率的行驶。
变换器14与电源线PL2和接地线SL2连接。变换器14接受由升压转换器12A和12B升压后的电压，例如为了使发动机4起动而驱动电动发电机MG1。另外，变换器14使利用从发动机4传递的动力而由电动发电机MG1发电产生的电力返回到升压转换器12A和12B。此时，升压转换器12A和12B由控制装置30进行控制，使得作为将电压VH分别变换成电压V1、V2的电压变换电路进行动作。
变换器22与变换器14并联连接于电源线PL2和接地线SL2。变换器22将升压转换器12A和12B输出的直流电压变换成三相交流电压，并对驱动车轮的电动发电机MG2进行输出。另外，变换器22使伴随再生制动、在电动发电机MG2中发电产生的电力返回到升压转换器12A和12B。此时，升压转换器12A和12B由控制装置30进行控制，使得作为将电压VH分别变换成电压V1、V2的电压变换电路进行动作。
控制装置30接受电动发电机MG1、MG2的各转矩指令值、电机电流值和旋转速度、电压V1、V2、VH的各值、以及起动信号。并且，控制装置30对升压转换器12B输出升压指示、降压指示以及禁止动作指示。
另外，控制装置30对变换器14输出将作为升压转换器12A、12B的输出的直流电压变换成用于驱动电动发电机MG1的交流电压的驱动指示、以及将由电动发电机MG1发电产生的交流电压变换成直流电压并将其返回到升压转换器12A、12B侧的再生指示。
同样地，控制装置30对变换器22输出将直流电压变换成用于驱动电动发电机MG2的交流电压的驱动指示、和将由电动发电机MG2发电产生的交流电压变换成直流电压并将其返回到升压转换器12A、12B侧的再生指示。
而且，设置有驱动辅机负载35的辅机电池B3以及DC/DC转换器33。辅机负载35例如包括：各种ECU的电源、前照灯(headlight)、室内灯(room lamp)、电动车窗(power window)、喇叭(horn)、方向指示灯(winker)等。DC/DC转换器33与电源线PL1A和接地线SL2连接。充电时，充电电流Icg的一部分被分流，电流I3被供给到DC/DC转换器33。
图2是表示图1的变换器14和22的详细结构的电路图。
参照图1、图2，变换器14包括U相臂15、V相臂16以及W相臂17。U相臂15、V相臂16以及W相臂17并联连接在电源线PL2和接地线SL2之间。
U相臂15包括：串联连接在电源线PL2和接地线SL2之间的IGBT元件Q3、Q4；以及分别与IGBT元件Q3、Q4并联连接的二极管D3、D4。二极管D3的阴极与IGBT元件Q3的集电极连接，而二极管D3的阳极与IGBT元件Q3的发射极连接。二极管D4的阴极与IGBT元件Q4的集电极连接，二极管D4的阳极与IGBT元件Q4的发射极连接。
V相臂16包括：在电源线PL2和接地线SL2之间串联连接的IGBT元件Q5、Q6；以及分别与IGBT元件Q5、Q6并联连接的二极管D5、D6。二极管D5的阴极与IGBT元件Q5的集电极连接，二极管D5的阳极与IGBT元件Q5的发射极连接。二极管D6的阴极与IGBT元件Q6的集电极连接，二极管D6的阳极与IGBT元件Q6的发射极连接。
W相臂17包括：在电源线PL2和接地线SL2之间串联连接的IGBT元件Q7、Q8；以及分别与IGBT元件Q7、Q8并联连接的二极管D7、D8。二极管D7的阴极与IGBT元件Q7的集电极连接，二极管D7的阳极与IGBT元件Q7的发射极连接。二极管D8的阴极与IGBT元件Q8的集电极连接，二极管D8的阳极与IGBT元件Q8的发射极连接。
各相臂的中间点与电动发电机MG1的各相线圈的各相端连接。即，电动发电机MG1是三相的永磁体同步电机，U、V、W的3个线圈各自的一端都连接到中点。并且，U相线圈的另一端与从IGBT元件Q3、Q4的连接节点引出的线UL连接。另外，V相线圈的另一端与从IGBT元件Q5、Q6的连接节点引出的线VL连接。另外，W相线圈的另一端与从IGBT元件Q7、Q8的连接节点引出的线WL连接。
关于图1的变换器22，在连接到电动发电机MG2这一点与变换器14不同，但内部的电路结构与变换器14相同，因此不重复详细的说明。另外，在图2中示出对变换器提供控制信号PWMI、PWMC，它们是与驱动指示和再生指示对应的信号。
图3是表示图1的升压转换器12A和12B的详细结构的电路图。
参照图1、图3，升压转换器12A包括：一端与电源线PL1A连接的电抗器L1；串联连接在电源线PL2和接地线SL2之间的IGBT元件Q1、Q2；分别与IGBT元件Q1、Q2并联连接的二极管D1、D2。
电抗器L1的另一端与IGBT元件Q1的发射极和IGBT元件Q2的集电极连接。二极管D1的阴极与IGBT元件Q1的集电极连接，二极管D1的阳极与IGBT元件Q1的发射极连接。二极管D2的阴极与IGBT元件Q2的集电极连接，二极管D2的阳极与IGBT元件Q2的发射极连接。
关于图1的转换器12B，在代替电源线PL1A而与电源线PL1B连接这一点和升压转换器12A不同，但内部的电路结构与升压转换器12A相同，因此不重复详细的说明。另外，在图3中示出对升压转换器提供控制信号PWU、PWD，它们是分别与升压指示、降压指示对应的信号。
图4是表示从外部对电池进行充电时的充电状态SOC的变化的概略的图。
参照图4，在进行外部充电的情况下，在时刻0～t1，首先从电池进行放电，使得充电状态SOC下降。并且，当发现充电状态SOC已从电池电压充分下降时，在时刻t1实施后面详细说明的SOC复位处理。SOC复位处理是将在电池的充放电中产生了推定误差的SOC设定成预定值(图4中为5％)的处理。
当在时刻t1、SOC复位结束时，开始对电池进行充电。在时刻t1～t2，主要基于电流累计处理来推定SOC，当SOC超过X％(例如80％)时，基于电流累计处理和电池的开路电压OCV(Open Circuit Voltage)来推定SOC。并且，在SOC的推定值达到上限值时完成充电。
在希望延长基于电池的可行驶距离的情况下，进行充电到接近性能极限、且为了防止电池的过充电而高精度地推定SOC变得重要。因此，重要的是采用如下方法：能够进行消除误差的积累的SOC复位处理，然后在充电时尽量高精度地推定SOC。
图5是表示由图1的控制装置30执行的从外部进行充电时的一系列控制的流程图。
参考图1、图5，当开始该流程图的处理时，首先在步骤S1中判断是否有来自车辆外部的AC(交流)电源的输入。例如，可以在用于使充电器6与商用电源8连接的连接器部分设置电压检测传感器，从而对施加有交流电压这一情况进行检测，还可以设置对在连接器部分物理性地插入了充电用插头这一情况进行检测的检测开关，从而对插头的连接进行检测。
当在步骤S1中没有来自外部的AC输入时，则不进行外部充电，所以处理进入到步骤S8，结束该流程图的处理。另一方面，在步骤S1中有来自外部的AC输入的情况下，处理进入到步骤S2。
在步骤S2中，判断当前的电池B1、B2中的作为进行外部充电的对象的电池的SOC是否小于预定的阈值Sth0。这是因为：为了进行SOC复位，需要使电池放电，但当电池接近满充电时放电量过多，所以能量损失会变大。因此，在步骤S2中，在SOC＜Sth0不成立的情况下，跳过步骤S4的SOC复位处理，处理进入到步骤S5。另一方面，在步骤S2中SOC＜Sth0成立的情况下，处理进入到步骤S3，SOC复位标志被设置为1，在步骤S4中执行SOC复位处理。
在图5中仅在步骤S2中SOC较低的情况下进行步骤S4的SOC复位处理，但也可以不执行步骤S2而必须在外部充电时进行步骤S4的SOC复位。
图6是用于说明与SOC复位处理相关的放电电力的限制值Wout的切换处理的流程图。
为了确定能够从作为充放电对象的电池进行放电的电力的限制值Wout，定期执行图6的流程图的处理。在车辆中，当要求超过限制值Wout的来自电池的放电量时进行控制，使得将实际的放电量抑制为限制值Wout。
首先，在步骤S21中判断SOC复位标志是否设置为1。SOC复位标志是在图5的步骤S3中设置为1、在步骤S5中清除为0的标志，例如存储在图1的存储器27的预定区域内。在步骤S21中，当参照存储器27读出SOC复位标志、其值为1时，处理进入到步骤S22，当其值不是1时，处理进入到步骤S23。
图7是表示在图6的步骤S22或者S23中参照的映射的例子的图。
在图6的步骤S22(SOC复位时)中，参照图7的映射f2(SOC)来确定限制值Wout。另一方面，在图6的步骤S23(行驶时等)中，参照图7的映射f1(SOC)来确定限制值Wout。即，与当前推定的SOC的值对应的限制值Wout是参照图7的映射(map)而确定的。
此处，在SOC较低的区域中，以变为f2(SOC)≥f1(SOC)的关系的方式生成映射。因此，在SOC复位时设定的限制值Wout(即f2(SOC))相比于车辆行驶时等设定的限制值Wout(即f1(SOC))而缓和了限制。
如图7所示，行驶时等设定的映射f1(SOC)中，当SOC低于20％时，规定为Wout＝0，禁止从电池放电。这是因为：考虑到效率和电池寿命，在行驶时等进行管理使得SOC不低于管理下限值(例如20％)。
与此相对，在外部充电时的SOC复位中设定的映射f2(SOC)中，即使SOC为管理下限值(例如20％)以下，也还允许放电。SOC复位使SOC下降到5％左右，因此不能利用映射f1(SOC)来设定Wout。另外，映射f2(SOC)的值在SOC＝0时也为Wout＞0是因为：SOC为推定值，因此也存在相比于真实的值而偏向负侧的情况，通过在SOC推定值为负的情况下也允许放电，从而能够将SOC的真实的值设定为预定值(例如5％)。
在步骤S22或者步骤S23中，当限制值Wout的设定结束时，在步骤S24中，控制移至主程序。
需说明的是，在装入当SOC低于下限值时诊断为异常那样的程序(诊断程序)的情况下，当SOC复位标志设定为1时，如图6的流程图那样进行限制值Wout的切换，并且将该异常诊断程序设定为无效，当SOC复位标志清除为0时，可以再次追加将该异常诊断程序设定为有效的处理。
在图5的步骤S3中，将SOC复位标志设定为1，由此执行图6的步骤S22，限制值Wout利用映射f2(SOC)来进行设定。并且，进行步骤S4的SOC复位处理。
图8是用于详细说明图5的步骤S4中的SOC复位处理的流程图。
参照图8，首先在步骤S31中，执行来自成为SOC复位的对象的电池的放电。电池可以是电池B1、B2的任一个或者两个。
关于放电方法并没有进行特别的限定，可以通过对辅机电池B3进行充电来使电池B1或B2进行放电，也可以通过向电动发电机MG1、MG2的定子线圈流出不会产生转矩的电流来进行放电。
接着，在步骤S32中，判断是否有电压已下降到预定电压的电池块。
图9是表示电池的结构例的图。
电池B1、B2如图9所示，包括串联连接的电池块BL1～BLn，各个电池块包括串联连接的单元CE1～CE12。虽然未作图示，但关于块BL1～BLn的每一个，对电池电压进行测定，并对SOC进行推定。关于电流，因为电池块BL1～BLn是串联连接的，因此在任一个位置进行测定即可。
图10是用于说明放电时的电池的各块的SOC的变化的图。
为了简化说明，在图10中代表性地示出了块BL1～BL5。当执行图8的步骤S31中的放电时，以进一步低于通常行驶时的SOC的管理下限值(例如20％)的方式使各电池块的SOC下降。此处，SOC在串联连接的电池BL1～BL5上彼此相等是理想的，但由于电池块的制造上的偏差、对应于劣化度的偏差以及推定时的误差的差异，每个电池块多少会产生差异。
图11是用于说明SOC复位的原理的图。
参照图11，在SOC复位时，使电池放电直到SOC变为低于通常行驶时的管理下限值的预定值(例如5％)。此处，电池的各块的开路电压OCV，在SOC接近管理下限值附近(例如20％)时相对于SOC的变化而不太能发现变化。因此，在SOC为20％附近，基于OCV来重新推定SOC时，存在误差变大的可能性。另一方面，主动放电，当达到SOC为预定值(例如5％)的点P1附近时，当SOC发生变化则开路电压OCV发生较大变化。在此，在点P1，例如当SOC＝5％时、OCV＝13.2V这样的关系成立。因此，可以在点P1附近基于开路电压OCV来正确地重新设定SOC。
因此，使电池进行放电直到OCV变成13.2V，当OCV与13.2V一致时停止使用在此之前通过电流累计来推定出的SOC，将SOC设定为5％(复位)。
需说明的是，若将电池块的正负极间的测定电压设为V，电流设为I，块内部电阻值设为R(固定值)，则OCV可以利用下式(1)求得。
OCV＝V-RI    ...(1)
在图8的步骤S32中，对于各个块算出OCV，检测是否有OCV已下降到预定电压的块。在此，进行了放电的结果，设电池块BL3的开路电压OCV最初与13.2V一致。此时，若块BL3的SOC的推定值没有误差，则如图10所示那样，SOC应该为5％。如果在SOC不是5％的情况下，则认为是积累了由推定引起的误差的结果。
因此，在图8的步骤S33中将由式(1)求得的OCV已降低到预定电压(例如13.2V)的电池块的SOC设定为复位值(例如5％)。并且，在步骤S34中，对于其他的电池块，以保持与已将SOC设定成复位值的电池块的SOC推定值的差值的方式，设定为复位值+差值。
例如，设块BL3的OCV到达13.2V，此时，SOC推定值为8％。并且，同时设块BL4的OCV高于13.2V，SOC推定值为12％。于是，块BL3和BL4的SOC推定值的差值为12-8＝4％。并且，当已将块BL3的SOC复位为5％时，同时地对于块BL4，将SOC设定为在复位值上加上了差值4％的9％。
在此，SOC为推定值，因此也考虑差值为负的情况。例如，如图10所示那样，当块BL3的OCV到达了13.2V时，关于块BL5，尽管用式(1)求得的OCV高于13.2V，但也有推定的SOC低于块BL3的SOC的情况。在该情况下，当比较OCV的关系时，块BL5的SOC低于BL3的SOC是错误的，认为是由于推定误差发生了积累，因此在步骤S35中将块BL5的SOC也设定为复位值5％。由此来缩小SOC的误差。
需说明的是，关于其他的电池块也可以：在SOC为OCV变化较大的复位值附近、且能够根据OCV来设定SOC这样的情况下，使复位值附近的OCV与SOC的实际关系成为更详细的映射，在将块BL3设定为复位值时，将其他电池块设定为与OCV对应的SOC。
当步骤S35的处理结束时，在步骤S36中SOC复位处理完成，控制移至图5的流程图。
在图5的流程图中，当步骤S4的SOC复位处理结束时，处理进入到步骤S5。在步骤S5中，SOC复位处理执行中设定为1的SOC复位标志被清除为0。由此，在图6的步骤S23中利用通常时的映射f1(SOC)来设定Wout。
接着步骤S5，在步骤S6中进行利用外部AC输入的电池充电。其间，推定电池的各块的SOC。并且，在步骤S7中判断任一个块的推定的SOC是否到达了充电的目标值Sth1。
在步骤S7中，在SOC未到达目标值Sth1的情况下，处理回到步骤S6，继续进行外部充电。另一方面，在步骤S7中任一个块的SOC到达了目标值Sth1的情况下，处理进入到步骤S8，外部充电停止，完成充电。
在此，在步骤S6、S7中执行的外部充电中，在几个方面与车辆行驶中的条件不同。因此，为了确保SOC的精度且尽可能进行接近上限的较多的充电，可以变更SOC的推定处理来进行执行。
图12是用于说明SOC推定处理的流程图。每隔一定时间或者每当预定的条件成立时，在图1的控制装置30中执行该流程图的处理。例如，图1的控制装置可以是由几个ECU(Electronic Control Unit：电子控制单元)来实现的装置。具体来说，可以为如下结构：在用于管理电池的电池ECU中执行图12示出的SOC推定处理，将推定出的SOC发送到控制变换器或升压转换器的其它的ECU。
参照图12，首先在步骤S41中判断是否在外部充电中。外部充电中和其以外的情况的区别是：(1)若是外部充电中，因为是在执行了在先说明的SOC复位之后，因此能够复位推定误差、期待较高的SOC的推定精度；(2)在行驶中，充电电流与放电电流根据行驶模式(pattern)(加速、制动要求和路面的倾斜等)进行变动，但与此相比，在外部充电中能够将充电电流控制为大致恒定，因此不容易产生推定误差；(3)与行驶中不同，在外部充电中，SOC复位后进行充电而不产生放电，因此不需要进行对于过放电的保护。
因此，有效使用上述的条件的差异来在外部充电中进行更高精度的SOC推定。当在步骤S41中为外部充电中时，处理进入到步骤S42，在测定了电池电压V和电池电流I之后，在步骤S43中执行推定处理A。另一方面，当在步骤S41中不是外部充电中时，处理进入到步骤S44，在测定了电池电压V和电池电流I之后，在步骤S45中执行推定处理B。
在执行了步骤S43或者步骤S45的推定处理之后，处理进入到步骤S46，推定出的SOC被交给主程序或者其他的ECU来进行使用。
图13是用于说明推定处理A中的电流累计处理的图。
图14是用于说明推定处理A中的根据开路电压OCV来推定SOC的图。
图15是示出了推定处理A中的加权系数K2的例子的图。
图12的步骤S43中执行的推定处理A，如下式(2)那样使用电流累计值和开路电压OCV。
SOC＝∫K1×Idt+K2×SOC(OCV)       ...(2)
电流累计值是利用电池中输入输出SOC的变动量ΔSOC的电流I的累计值来求得的。如图13所示那样，对于测量到的电流值I，到该时刻为止的图形上的面积为累计值∫Idt。对该值乘以充电效率K1的结果为式(2)右边第一项。
式(2)的右边第二项的K2为加权系数，SOC(OCV)为与开路电压OCV对应的SOC，定义在图14所示那样的映射上。例如，在开路电压为V0的情况下，对应的SOC从映射读取SOC(V0)。
但是，如从图4可知那样，在SOC接近0％的区域和接近100％的区域中，当SOC变化时OCV会发生较大的变化，但在图14的中央平坦的部分中，即使SOC变化OCV也不怎么发生变化。因此，在这样的区域内，根据OCV来推定SOC的误差变大，具有不可靠性。
因此，反映为在由图14的映射求得的SOC(OCV)上乘以图15所示那样的加权系数K2来进行推定的SOC。在SOC为0％～X％(例如80％)的期间，系数K2例如被设定为0。需说明的是，即使系数K2不为0，只要是使SOC不反映OCV那样的足够小的值即可。因此，在SOC为0％～X％的期间，几乎不反映根据图14的开路电压OCV求得的SOC，主要通过图13的电流累计来推定SOC。
并且，当SOC超过X％(例如80％)时，使加权系数K2增大，反映根据开路电压OCV求得的SOC。例如，即使是在基于电流累计的SOC推定中产生误差、从而得到了少于实际的SOC的推定值的情况下，也能够在接近100％的一侧，OCV增加较大，SOC也增大相应的推定值，因此推定SOC到达充电停止阈值，从而使充电停止。因此，能够在满充电附近防止SOC的推定值被推定得少于实际的SOC，防止实际的SOC超过上限值、电池发生过充电。
图16是表示推定处理B中的加权系数K4的例子的图。
在图12的步骤S45中执行的推定处理B，如下式(3)那样使用电流累计值和开路电压OCV。
SOC＝∫K3×Idt+K4×SOC(OCV)   ...(3)
对电流累计值∫Idt乘以充电效率K3的结果为式(3)的右边第一项。另一方面，式(2)的右边第二项的K4为加权系数，SOC(OCV)定义在图16所示那样的映射上。
但是，如从图14可知那样，在SOC接近0％的区域和接近100％的区域中，当SOC变化时OCV变化较大，但在图14的中央的平坦的部分中，即使SOC变化OCV也不怎么发生变化。因此，在这样的区域中，根据OCV来推定SOC的误差变大，具有不可靠性。
因此，反映为在图14中求得的SOC(OCV)上乘以图16所示那样的加权系数K4来进行推定的SOC。因此，在SOC为Y％(例如20％)～Z％(例如70％)的期间，几乎不反映图14的根据开路电压OCV求得的SOC，通过图13的电流累计来推定SOC。
并且，当SOC超过Z％(例如70％)时，使加权系数K4增大，反映根据开路电压OCV求得的SOC。例如，即使是在基于电流累计的SOC推定中产生误差、得到了少于实际的SOC的推定值的情况下，也能够在接近100％的一侧，OCV增大，所以根据式(3)，SOC也对应地增大，因此SOC推定值到达充电停止阈值，从而使充电停止。因此，能够在满充电附近防止SOC的推定值被推定得少于实际的SOC，防止实际的SOC超过上限值、电池发生过充电。
另外，在推定处理B中，也应对考虑放电。因此，当SOC低于Y％(例如20％)时，使加权系数K4增大，反映根据开路电压OCV求得的SOC。例如，即使是在基于电流累计的SOC推定中产生误差、得到了多于实际的SOC的推定值的情况下，也能够在接近0％的一侧，OCV减少，所以根据式(3)，SOC也相应地减少，因此SOC推定值到达停止放电阈值，从而使放电停止。因此，能够在SOC管理值下限附近，防止SOC的推定值被推定得多于实际的SOC，防止实际的SOC低于下限值、电池发生过放电。
进行上述的推定处理A后的结果，在执行外部充电时，如图4所示那样推定SOC。即，在图4的时刻0～t1，首先从电池进行放电，实施SOC复位处理。然后，在开始对电池进行充电时，在时刻t1～t2，主要基于电流累计处理来推定SOC，当SOC超过X％(例如80％)时，基于电流累计处理和电池的开路电压OCV来推定SOC。
图17是图15示出的系数K2的变形例。
如图17所示那样，即使在推定处理A中，也可以在SOC接近0的W％(例如1％)以下的区域中，使系数K2增加。在该情况下，图16和图17的关系优选为W＜Y、且Z＜X。
参照图1再次概括说明以上的实施方式1。实施方式1中的车辆用电源装置包括：蓄电装置(电池B1或者B2)；充电装置(充电器6、升压转换器12A、12B、以及变换器14、22)，其被构成能够进行内部充电动作和外部充电动作，所述内部充电动作是利用由车载发电机(电动发电机MG1或者MG2)发电产生的电力来对蓄电装置进行充电，所述外部充电动作是与车辆外部的电源8连结、对蓄电装置进行充电；以及控制装置30，其对蓄电装置的充电状态进行检测，并且进行充电装置的控制。控制装置执行第一推定处理和第二推定处理，所述第一推定处理是在充电装置中进行内部充电动作的情况下推定蓄电装置的充电状态，所述第二推定处理是在充电装置中进行外部充电动作的情况下推定蓄电装置的充电状态。
优选的是，车载发电机(MG1)接受来自车载内燃机(发动机4)的动力来进行发电，充电装置为了在车辆的行驶中使蓄电装置的充电状态收敛于目标值而执行内部充电动作。
优选的是，车载发电机(MG2)在车轮制动时进行再生动作，充电装置在车辆的行驶中执行内部充电动作。
如图5所示，优选的是，控制装置执行复位动作(S4)，该复位动作是在选择了执行外部充电动作的情况下，在外部充电动作(S6、S7)之前，使蓄电装置放电，将蓄电装置的充电状态设定成预定状态。
如图7所示，更为优选的是，车辆用电源装置还具备规定蓄电装置的放电电力上限值与蓄电装置的充电状态的关系的映射。映射包括：车辆行驶时参照的第一映射(f1(SOC))；和执行复位动作时参照的第二映射(f2(SOC))，该第二映射相比于第一映射而缓和了充电状态下限侧的放电电力上限值。
优选的是，车辆用电源装置还具备对流入蓄电装置的电流进行检测的电流检测部(11A、11B)；和对蓄电装置的电压进行检测的电压检测部(10A、10B)。如图12所示，第一推定处理(S43)中，对第一运算结果和第二运算结果乘以预定的加权系数(K2)后进行相加，所述第一运算结果是对由电流检测部检测出的电流进行累计来推定充电状态的运算结果，所述第二运算结果是根据由电压检测部检测出的电压来推定充电状态的运算结果。第二推定处理(S45)中，对第一运算结果和第二运算结果乘以与第一推定部不同的加权系数(K4)后进行相加。
在实施方式1中，如上述那样进行SOC的推定处理，因此能提高SOC的精度。因此，在进行外部充电时，能够进行充电直到接近电池性能上限，能够延长利用电池的电力的可行驶距离。
[实施方式2]
在实施方式1中，为了进行SOC的推定而将电池的开路电压OCV用作参数。
图18是用于说明电池电压VB和开路电压OCV的关系的图。
参照图18，在对电池进行充电时，因为电池的内部电阻的影响，开路电压OCV无法进行直接测定。因此，根据OCV＝VB-RI的公式来算出OCV。其中，VB表示电池的端子间电压，R表示电池的内部电阻，I表示电池电流。
并且，将算出的OCV输入到图14示出的映射(以下称为OCV映射)，得到对应的SOC。其中，OCV映射因电池的劣化、存储器效果等而时时刻刻都在发生变化。因此，为了更高精度地推定SOC，优选也对应电池的现状的特性来重新生成OCV映射。
在实施方式2中，着眼于在执行外部充电时利用恒定的电流来进行充电、从而能够相比于通常行驶时而提高SOC推定的精度，OCV映射在外部充电时进行更新。
图19是表示在实施方式2中执行的OCV映射的生成处理的流程图。
参照图19，首先在步骤S61中执行SOC复位。关于SOC复位，已经利用图8的流程图进行了说明，因此不重复说明。
当步骤S61的SOC复位结束时，在步骤S62中执行利用恒定电流的外部充电，在步骤S63中对电池电压VB和电池电流I进行测定。并且，在步骤S64中，基于OCV＝VB-IR的公式来算出开路电压OCV。
接着，在步骤S65中进行OCV映射的登录。在执行外部充电时，如实施方式1的图7说明的那样，从开始时到SOC为80％为止，主要根据电流累计来求得SOC。使该SOC和算出的OCV对应地存储在存储器27中。并且，在步骤S66中判断SOC是否变为预定的阈值SOC(F)以上。阈值SOC(F)是相当于完成充电的目标的充电状态的值。
在步骤S66中，在SOC还未到达阈值SOC(F)的情况下，处理返回到步骤S62，再次执行步骤S62～S65的处理。在步骤S66中，在SOC≥SOC(F)成立的情况下，处理进入到步骤S67。在步骤S67中停止充电。此时，在存储器27内生成表示适应当前时刻的电池的状态(劣化、记忆效应等的状态)的OCV和SOC的关系的新映射。因为是进行SOC复位、积累的误差被复位、然后进行稳定的恒定电流充电而生成的映射，因此精度也较好。
因此，在步骤S68中，为了从下次开始进行参照而更新OCV映射，在步骤S69中结束处理。
[实施方式2的变形例]
在更新OCV映射时，也能够用其他的方法来求得OCV。
图20是用于说明OCV和电池电流的充放电的关系的图。
参照图20，当电池中没有流过电流时，电池的端子间电压为OCV。与此相对，当使电流流入电池而进行充电时，发现电池的端子间电压会增加内部电阻R和充电电流I的积的电压RI。相反地，当使电池放电时，会发现端子间电压减少电压RI。
因此，利用与充电电流相同大小的电流来进行短时间的电池的放电。这样，充电时的电池电压和放电时的电池电压的正中间为OCV。
充电时，提供一定时间的放电脉冲(3秒、5秒或者10秒左右)，由此能够在进行充电的同时对OCV进行观测。
图21是表示实施方式2的变形例中执行的OCV映射的生成处理的流程图。
参照图21，首先在步骤S81中执行了SOC复位之后，在步骤S82中利用电流i0来执行电流充电。并且，在步骤S83中测定电池电压VB(+)。接着，在步骤S84中施加一定时间(3秒～10秒左右)的放电脉冲。放电时的电流-i0的大小与充电时的电流+i0的大小相同、其方向不同。并且，在步骤S85中，对放电时的电池电压VB(-)进行测定。
图22是用于说明重复充电和放电的状况的波形图。
参照图21、图22，在时刻t1之前，利用充电电流+i0进行步骤S82的充电。并且，在即将到达时刻t1之前，对步骤S83的电压VB(+)进行测定。该电压VB(+)为OCV+i0·R。其中，R为此时的电池的内部电阻。
在时刻t1～t2，执行步骤S84的放电。放电电流被设定为-i0。并且，在即将到达时刻t2之前，对步骤S85的电池电压VB(-)进行测定。该电压VB(-)为OCV-i0·R。
并且，之后在步骤S86中，通过(VB(+)+VB(-))/2的运算来求得OCV。根据这个方法，即使电池的内部电阻R由于劣化等发生变化，也能够正确求得OCV。
并且，在步骤S87中，登录OCV映射的数据。在执行外部充电时，如实施方式1的图7说明的那样，从开始时到SOC为80％的期间，主要通过电流累计来求得SOC。使该SOC和算出的OCV对应地存储在存储器27中。并且，在步骤S88中，判断SOC是否变为预定的阈值SOC(F)以上。阈值SOC(F)是与完成充电的目标的充电状态相当的值。
在步骤S88中，在SOC还未到达SOC(F)的情况下，处理返回到步骤S82，再次执行步骤S82～S87的处理。在步骤S88中，在SOC≥SOC(F)已成立的情况下，处理进入到步骤S89。在步骤S89中停止充电。此时，在存储器27中生成表示符合当前时刻的电池的状态(劣化、记忆效应等的状态)的OCV和SOC的关系的新映射。因为是进行SOC复位、并且进行恒定电流充电而生成的映射，另外，也没有受到内部电阻R的变动的影响，因此精度较好。
因此，在步骤S90中，为了从下次开始进行参照而更新OCV映射，在步骤S91中结束处理。
需说明的是，可以合并图21、图22中说明的充放电处理来对内部电阻的变化进行检测。
图23是用于说明推定内部电阻R的方法的图。
参照图23设为：在充电时，电池端子间电压为VB1、充电电流为IB1(其中IB1＞0)，在紧接着的放电时，电池端子间电压为VB2、充电电流为IB2(其中IB1＜0)。这样，内部电阻R能够通过下式(4)来求得。
R＝(VB1-VB2)/(IB1-IB2)...(4)
这样，在进行外部充电时合并图21的步骤S86的运算来检测内部电阻R。在利用图22示出的值进行充放电的情况下，R＝(VB(+)-VB(-))/(i0×2)。求得该内部电阻R的运算可以只在充电中的某时刻进行一次，也可以每次执行步骤S86时进行。在每次执行步骤S86时进行的情况下，能够也生成表示SOC和内部电阻R的关系的映射。
这样求得的最新的内部电阻R例如可以用于如下情况：为了进行行驶中的SOC的推定，对于电池电压VB加减运算内部电阻R和充放电电流I的积，由此求出开路电压OCV。
在以上的实施方式中，示例了适用于图1示出那样的混合动力汽车的情况。
例如，在图1中，在车辆上搭载有2个电池B1、B2，可以控制为只对电池B1、B2的一方进行外部充电，也可以控制为对电池B1、B2两者进行外部充电。例如，对升压转换器12A进行恒定电压控制使得电压VH变成恒定电压，升压转换器12B进行恒定电流控制使得电流I2变成恒定电流。当适当调节电流I2时，则能够对电池B1、B2的一个电池充入来自充电器6的充电电流Icg，也能够对两者进行均等的充电。
另外，本实施方式公开的发明，即使是其他结构的车辆，只要是安装有能够进行外部充电的蓄电装置的车辆就可以适用。例如，本实施方式公开的发明也可以适用于未采用动力分配机构的串联混合动力汽车或并联混合动力汽车，或者即使是未安装有发动机的电动汽车也可以进行适用。
应该认为，本次公开的实施方式，在所有方面都只是例示而并非限制性的内容。本发明的范围并不是由上述的说明而是由权利要求所表示，包括与权利要求同等的含义和范围内的所有变更。

Claims (12)

1.一种车辆用电源装置，具备：
蓄电装置(B1、B2)；
充电装置(6、12A、12B、14、22)，其被构成能够进行内部充电动作和外部充电动作，所述内部充电动作是利用由车载发电机(MG1、MG2)发电产生的电力来对所述蓄电装置进行充电，所述外部充电动作是与车辆外部的电源(8)连结、对所述蓄电装置进行充电；以及
控制装置(30)，其对所述蓄电装置的充电状态进行检测，并且进行所述充电装置的控制，
所述控制装置执行第一推定处理和第二推定处理，所述第一推定处理是在所述充电装置中进行所述内部充电动作的情况下推定所述蓄电装置的充电状态，所述第二推定处理是在所述充电装置中进行所述外部充电动作的情况下推定所述蓄电装置的充电状态。
2.根据权利要求1所述的车辆用电源装置，其中，
所述车载发电机(MG1)接受来自车载内燃机(4)的动力来进行发电，
所述充电装置，为了在车辆的行驶中使所述蓄电装置的充电状态收敛于目标值而执行所述内部充电动作。
3.根据权利要求1所述的车辆用电源装置，其中，
所述车载发电机(MG2)在车轮制动时进行再生动作，
所述充电装置在车辆的行驶中执行所述内部充电动作。
4.根据权利要求1所述的车辆用电源装置，其中，
所述控制装置执行复位动作，该复位动作是在选择了执行所述外部充电动作的情况下，在所述外部充电动作之前，使所述蓄电装置放电，将所述蓄电装置的充电状态设定成预定状态。
5.根据权利要求4所述的车辆用电源装置，其中，
还具备规定所述蓄电装置的放电电力上限值与所述蓄电装置的充电状态的关系的映射，
所述映射包括：
车辆行驶时参照的第一映射(f1(SOC))；和
执行所述复位动作时参照的第二映射(f2(SOC)，该第二映射相比于所述第一映射而缓和了充电状态下限侧的放电电力上限值。
6.根据权利要求1～5的任一项所述的车辆用电源装置，其中，
还具备：
对流入所述蓄电装置的电流进行检测的电流检测部(11A、11B)；和
对所述蓄电装置的电压进行检测的电压检测部(10A、10B)，
所述第一推定处理中，对第一运算结果和第二运算结果乘以预定的加权系数后进行相加，所述第一运算结果是对由所述电流检测部检测出的电流进行累计来推定充电状态的运算结果，所述第二运算结果是根据由所述电压检测部检测出的电压来推定充电状态的运算结果，
所述第二推定处理中，对所述第一运算结果和所述第二运算结果乘以与所述第一推定部不同的加权系数后进行相加。
7.一种车辆用电源装置的蓄电装置的充电状态推定方法，所述车辆用电源装置具备蓄电装置和充电装置，所述充电装置被构成为能够进行内部充电动作和外部充电动作，所述内部充电动作是利用由车载发电机发电产生的电力来对所述蓄电装置进行充电，所述外部充电动作是与车辆外部的电源连结、对所述蓄电装置进行充电，该充电状态推定方法包括：
第一推定步骤，在所述充电装置中进行所述内部充电动作的情况下，推定所述蓄电装置的充电状态；和
第二推定步骤，在所述充电装置中进行所述外部充电动作的情况下，推定所述蓄电装置的充电状态。
8.根据权利要求7所述的充电状态推定方法，其中，
所述车载发电机接受来自车载内燃机的动力来进行发电，
所述充电装置，为了在车辆的行驶中使所述蓄电装置的充电状态收敛于目标值而执行所述内部充电动作。
9.根据权利要求7所述的充电状态推定方法，其中，
所述车载发电机在车轮制动时进行再生动作，
所述充电装置在车辆的行驶中执行所述内部充电动作。
10.根据权利要求7所述的充电状态推定方法，其中，
还包括复位步骤，该步骤在选择了执行所述外部充电动作的情况下，在所述外部充电动作之前，使所述蓄电装置放电，将所述蓄电装置的充电状态设定成预定状态。
11.根据权利要求10所述的充电状态推定方法，其中，
所述车辆用电源装置还具备规定所述蓄电装置的放电电力上限值与所述蓄电装置的充电状态的关系的映射，
所述映射包括：
车辆行驶时参照的第一映射；和
第二映射，其相比于所述第一映射而缓和了充电状态下限侧的放电电力上限值，
所述复位步骤中参照所述第二映射使所述蓄电装置放电。
12.根据权利要求7～11的任一项所述的充电状态推定方法，其中，
所述车辆用电源装置还具备：
对流入所述蓄电装置的电流进行检测的电流检测部；和
对所述蓄电装置的电压进行检测的电压检测部，
所述第一推定步骤中，对第一运算结果和第二运算结果乘以预定的加权系数后进行相加，所述第一运算结果是对由所述电流检测部检测出的电流进行累计来推定充电状态的运算结果，所述第二运算结果是根据由所述电压检测部检测出的电压来推定充电状态的运算结果，
所述第二推定步骤中，对所述第一运算结果和所述第二运算结果乘以与所述第一推定部不同的加权系数后进行相加。
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