CN102458901A - 电池充放电控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供可通过电池来驱动电动机的车辆中的电池充放电控制装置。其检测电池的温度，计算温度检测开始以后的电池的温度历史分布，并根据该电池的温度历史分布来计算电池的寿命工作量。根据电池的寿命工作量与车辆的行驶距离来计算表示每个单位距离增加的工作量的工作量增加速度的容许值。对实际的电池的实际工作量增加速度与工作量增加速度的容许值进行比较，当实际工作量增加速度大于工作量增加速度的容许值时，对于在通常行驶方式中根据需要进行限制的电池的输出，进一步限制基于实际工作量增加速度与工作量增加速度的容许值之差的限制值。由此，能够更正确地进行电池的寿命延长控制，该电池的寿命延长控制是通过设定与过去的电池温度变化相应的适当的充放电容许量来进行的。

Description

电池充放电控制装置

技术领域

本发明涉及控制对车辆驱动用电动机进行供电的电池的充放电的电池充放电控制装置，更详细地说，涉及根据与车辆行驶距离相应的电池工作量来控制电池的输出以及再生的电池充放电控制装置。

背景技术

目前，存在装载着将作为内燃机的汽油或柴油发动机和电动机这2种动力源进行组合使用的动力传递系统的车辆。将这样的动力传递系统称为混合动力系统。该电动机由装载在车辆上的高压电池提供的电力来驱动。例如，在采用交流电机作为电动机的情况下，利用逆变器等的电路将从电池输出的直流电变换为交流电，并通过该交流电来驱动电动机。

这种混合动力系统中的电池因为与车辆的行驶相关，所以其必需具有高的可靠性。另外，这种电池的输出特性很大程度上依赖于其使用情况(行驶距离或驾驶员的驾驶方法、空调或汽车音响等辅助设备的使用频度等)，所以仅仅通过从使用开始的经过年数，难以判定电池的劣化状态。

已知存在汽车的电池控制装置，判定电池的劣化状态并且还作为在规定的情况下进行抑制电池劣化的控制的装置(例如，参照日本特开2007-323999号公报(以下，称为“专利文献1”))。在专利文献1的电池控制装置中进行如下的控制(目标SOC的变更、电池的充放电量的限制等)：根据电池的电压、电流以及温度，在每一规定时机计算电池的劣化速度，并根据计算出的劣化速度与基准劣化速度的比较结果来抑制电池的劣化。

即，在专利文献1中公开有：为了算出作为电池劣化度的劣化速度即充电状态量(SOC：State of Charge：充电状态)而检测电池的内部电阻(阻抗)并使用其增大率的电阻劣化计算方式；和检测电流容量并使用其变化率的降低率的电流容量劣化计算方式。另外，在专利文献1中，作为电流容量的检测方式，公开了利用电池开路电压的推定值，根据开路电压来计算剩余容量SOCv的方式和根据电流累计来算出剩余容量SOCc的方式。

发明内容

发明所要解决的问题

但是，在专利文献1所公开的电阻劣化计算方式中，采用电池的等效电路模型，进行将每一单位时间的电流的移动平均值和温度作为条件的阻抗测定，制作出阻抗表，根据实测的端子电压和电流来求出开路电压，并利用映射数据等根据开路电压的推定值来求出剩余容量SOCv。

另外，在专利文献1所公开的电流容量劣化计算方式中，根据系统启动时的开路电压，利用表来求出剩余容量的初始值，并从剩余容量的初始值减去消耗容量来求出剩余容量SOCc，所述消耗容量基于电流与电池效率之积的积分值和根据电流容量表求出的电池的电流容量。

这样，在专利文献1所公开的电池控制装置中，因为使用多个表、以及执行推定操作等，所以具有这样的问题：求出电池剩余容量SOC的方法复杂化，导致系统的存储器容量及处理能力增大。

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的是提供如下所述的电池充放电控制装置：其可以根据电池过去的温度历史分布以及与电池温度相应的实际的电池实际工作量增加速度来求出电池的劣化度，并根据需要来限制电池的输出。

解决问题的手段

为了解决上述课题，本发明的电池充放电控制装置是可利用电池(20)来驱动电动机(3)的车辆(1)中的电池充放电控制装置(10)，该电池充放电控制装置(10)具备：温度检测部(101)，其检测电池(20)的温度；温度历史分布计算部(14)，其计算温度检测部(101)开始进行温度检测以后的电池(20)的温度历史分布；寿命工作量计算部(15)，其根据由温度历史分布计算部(14)计算出的电池(20)的温度历史分布来计算电池(20)的寿命工作量；行驶距离检测部(13)，其检测车辆(1)的行驶距离；工作量增加速度容许值计算部(16)，其根据寿命工作量计算部(15)计算出的电池(20)的寿命工作量与行驶距离检测部(13)检测出的行驶距离，来计算表示每个单位距离所增加的工作量的工作量增加速度的容许值；实际工作量增加速度计算部(12)，其计算实际的电池(20)的实际工作量增加速度；比较部(17)，其对工作量增加速度容许值计算部(16)计算出的工作量增加速度的容许值与实际工作量增加速度计算部(12)计算出的电池(20)的实际工作量增加速度进行比较；以及电池输出限制部(18)，其在比较部(17)判定实际工作量增加速度大于工作量增加速度的容许值时，对于在通常行驶方式中根据需要进行限制的电池(20)的输出，进一步限制基于实际工作量增加速度与工作量增加速度的容许值之差的限制值。

因为通过这样的结构来控制是否根据电池温度历史分布限制电池的输出，所以与现有方法相比，可简化控制逻辑。另外，能够更正确地进行延长电池寿命的控制，该延长电池寿命的控制通过设定与过去的电池的温度变化相应的适当的充放电容许量来进行。

在本发明的电池充放电控制装置中，温度检测部(101)在从车辆(1)的起动开始到停止为止的每个规定时机检测电池(20)的温度，温度历史分布计算部(14)可以计算从车辆(1)的起动开始到温度检测部(101)的最新检测时刻为止的期间所检测出的温度历史的分布，作为温度历史分布。

另一方面，在本发明的电池充放电控制装置中，温度检测部(101)在从车辆(1)的起动开始到停止为止的每个规定时机检测电池(20)的温度，温度历史分布计算部(14)可以计算从车辆(1)初次起动时起到温度检测部(101)的最新检测时刻为止的期间所检测出的温度历史的分布，作为温度历史分布。

在本发明的电池充放电控制装置中，也可以将电池(20)的输出控制成根据车辆(1)起动后的经过时间而减少。

在本发明的电池充放电控制装置中，电池输出限制部(18)可构成为根据限制值使电池(20)的输出逐渐变化。

在本发明的电池充放电控制装置中，还可以在电池输出限制部(18)限制电池(20)的输出的期间，限制对电池(20)的充电。由此，即使在电池的输出(放电)以及电池的输入(充电)中的任一情况下，也能够在规定情况下降低电池的负荷，能够延长电池的寿命。

此外，在上面的说明中，在括弧内标记的附图参照符号是为了参考后述实施方式中对应的构成要素而例示的符号。

发明的效果

根据本发明能够提供如下的电池充放电控制装置：与现有方法相比，可简化是否根据电池的温度历史分布来限制电池的输出的控制逻辑，并可以更正确地进行电池的寿命延长控制，该电池的寿命延长控制通过设定与过去的电池温度变化相应的适当的充放电容许量来进行。

附图说明

图1是扼要地示出车辆的动力传递系统以及控制系统的框图。

图2是示出本发明中的图1所示的电子控制单元的功能的框图。

图3是示出电池的温度历史分布以及寿命工作量相对于电池温度的关系的图表。

图4是示出电池的终生工作量的推移以及电池在输出限制时的输出图形的曲线图。

图5是用于说明电池的输出限制处理的框图。

图6是示出由本发明实施方式中的电子控制单元执行的输出限制处理的流程图。

图7是示出本发明第1实施方式中的容许值计算处理的流程图。

图8是示出本发明第1实施方式的1个驱动周期中的标志设定处理的流程图。

图9是示出本发明第1实施方式中的输出值决定处理的流程图。

图10是示出本发明第2实施方式中的容许值计算处理的流程图。

图11是示出本发明第2实施方式中的终生驱动中的标志设定处理的流程图。

图12是示出本发明第2实施方式中的输出值决定处理的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图来详细说明本发明的电池充放电控制装置的优选实施方式。本发明的电池充放电控制装置应用于电动汽车或混合动力汽车等装载有车辆驱动用高压电池的车辆中，例如，为了控制车辆整体，可通过装载于车辆内的电子控制单元(ECU：Electronic Control Unit)及用于控制高压电池的电池ECU等来实现。在以下的实施方式中说明了电子控制单元控制发动机并且控制电池及电动机的情况。

(第1实施方式)

首先，说明第1实施方式中的车辆的结构。图1是扼要地示出车辆的动力传递系统以及控制系统的框图。如图1所示，本实施方式的车辆1是所谓的混合动力车辆，其具备：发动机2；配设在该发动机2的输出轴上并与发动机2直接连接的电动机3；与发动机2以及电动机3的输出轴连结的变速器4；与变速器4的输出轴连结的差动机构5；左右前轮7R、7L，它们是经由左右车轴6R、6L与该差动机构5连结的驱动轮；和作为从动轮的左右后轮8R、8L。

另外，车辆1具备：用于控制发动机2以及电动机3的电子控制单元(“ECU：Electronic Control Unit”)10；对电动机3供电并且在再生时通过电动机3的驱动(动能)进行充电的高压电池20；以及用于控制电动机3的电源驱动单元(以下，称为“PDU”)30。

如图1所示，电动机3与PDU 30连接，PDU 30与电子控制单元10以及电池20分别连接。PDU 30根据电子控制单元10的指令从电池20对电动机3供电(电池20的放电)或者从电动机3对电池20供电(电池20的充电)。

在电池20的附近设置有检测电池20的温度的温度传感器101。在电池20与PDU30之间设置有电流/电压传感器102，该电流/电压传感器102检测在电池20充电时以及放电时的电池20的电流以及电压。将温度传感器101以及电流/电压传感器102的检测数据输出至电子控制单元10。

另外，在电动机3的附近设置有检测电动机3的转速的电动机转速传感器103，在左右车轴6R、6L的附近设置有检测各个车轴6R、6L的转速的转速传感器104(在图1中仅示出右轮7R侧的转速传感器104)。将电动机转速传感器103以及转速传感器104的检测数据输出至电子控制单元10。

此外，虽然省略图示，但为了对发动机2进行驱动控制，还设置有检测发动机2的输出轴转速的转速传感器、检测发动机2的冷却水温度的发动机冷却水ON传感器、检测车辆1的车速的车速传感器、用于控制变速器4及差动机构5的未图示的油压控制装置的油压传感器及油温传感器等。另外，变速器4既可以是有级变速器也可以是无级变速器，此外，既可以是自动变速器也可以是手动变速器。

这里，对电池20的温度与电阻的关系进行说明。当在电池20的放电中及充电中电池20的元件温度上升时，化学反应速度提高，电池20的输出增加。但是，在电池20内还促进了负极合金腐蚀及正极腐蚀等电池20的劣化反应。电池20的劣化如以下的阿列纽斯(Arrhenius)方程式所示，取决于电池20的温度。

【式1】

k＝Ae^-Ea/RT

这里，k表示反应速度常数，Ea表示活化能量，R表示气体常数，T表示绝对温度。因此，在本发明中，在电池20的温度历史偏向于高温侧的情况下，通过限制电池20的输出，可控制为使电池20的寿命至少延长到后述的目标行驶距离为止。

接着，说明本实施方式的电子控制单元10的结构。图2是示出本发明中图1所示的电子控制单元的功能的框图。如图2所示，电子控制单元10具备存储器11、累计放电量检测部12、行驶距离检测部13、温度历史分布计算部14、寿命工作量计算部15、工作量增加速度容许值计算部16、比较部17和电池输出限制部18。

存储器11以规定的定时取得由温度传感器101检测出的电池20的温度并暂时保存该温度。另外，如图3B所示，存储器11预先保存与电池20的温度相对应的每一单位距离所消耗的单位寿命工作量。

累计放电量检测部12根据电流/电压传感器102的检测数据来检测电池20的累计放电量(从电池20放出的电流值的累计量)，并将检测到的电池20的累计放电量数据输出至存储器11，进行临时保存。另外，作为本发明的实际工作量增加速度计算部的比较部17根据累计放电量检测部12所检测出并保存在存储器11内的电池20的累计放电量与行驶距离检测部13所检测出并保存在存储器11内的行驶距离，计算出表示如上所述的实际工作量的斜率的实际工作量增加速度。

此外，本发明的实际工作量增加速度计算部可取代累计放电量检测部12，检测累计充电量(流入电池20的电流值的累计量)，并根据检测到的累计充电量计算出实际工作量增加速度，或者可检测累计电量(电池20的电流值与电压值之积的累计量)，根据检测到的累计电量来算出实际工作量增加速度。

行驶距离检测部13，在本实施方式中，根据转速传感器104所检测出的车轴6R、6L的转速数据来检测1个驱动周期(以下，称为“1个DC”)中的车辆1的行驶距离。具体地说，行驶距离检测部13通过将前轮7R、7L的轮胎周长与车轴6R、6L的转速相乘，来检测(计算)车辆1的行驶距离。将检测出的车辆1的行驶距离数据输出到存储器11并进行临时保存。此外，行驶距离检测部13可根据未图示的车速传感器所检测出的车辆1的车速的积分值来计算车辆1的行驶距离。

在本实施方式中，温度历史分布计算部14计算在1个DC中从温度传感器101开始检测电池20的温度起到目前为止(1个DC中)的电池20的温度历史分布。具体地说，如图3A所示，温度历史分布计算部14在每个规定的温度历史范围上对在存储器11中临时保存的1个DC中的电池20的温度进行汇总，将各温度历史范围的比例计算为分布图。

在本实施方式中，作为温度历史范围，分成温度区域1、温度区域2、温度区域3、温度区域4这4个等级(温度区域1＜温度区域2＜温度区域3＜温度区域4)。但是，在本发明中可构成为：不用将温度历史分成适当的温度历史区域来求出其分布，而是按照每1℃来求出其分布。

寿命工作量计算部15根据温度历史分布计算部14所计算出的电池20的温度历史分布(各温度范围中的出现比例)以及预先保存到存储器11内的单位寿命工作量(图3B参照)来计算在这样的温度历史分布下使用电池20时的电池20的寿命工作量。具体地说如图4A所示，寿命工作量计算部15例如根据行驶距离检测部13检测出的车辆1的行驶距离的累计值为规定行驶距离Xkm时的电池20的温度历史分布与各个温度区域的单位寿命工作量，来计算车辆1可行驶到目标行驶距离Dt的电池20的寿命工作量Wt。

工作量增加速度容许值计算部16根据寿命工作量计算部15计算出的寿命工作量Wt与行驶距离检测部13检测出的行驶距离来计算表示每一单位距离增加的工作量的工作量增加速度的容许值。

这里，所谓工作量增加速度就是累计工作量除以行驶距离所得到的值，即图4A的曲线图中的实际工作量的斜率。在本实施方式中，如图4A的Dt为X时那样，在工作量增加速度大于工作量增加容许线的斜率的情况下，如后所述，通过给电池20的输出施加限制来进行控制，使得实际工作量接近于工作量增加容许线。此外，在图4A中，目标行驶距离Dt是作为装载有电池20的车辆1不用更换该电池20而应该能行驶的目标的行驶距离，是与车种无关的固定值。另外，上述寿命工作量Wt根据电池20的温度历史而变化。可通过使实际工作量接近于工作量增加容许线，来延长电池20的寿命，并且使车辆1的终生行驶距离接近于目标行驶距离Dt。

比较部17对计算出的实际工作量增加速度与工作量增加速度容许值计算部16计算出的工作量增加速度的容许值进行比较。将比较部17的比较结果输出至电池输出限制部18。

电池输出限制部18在从比较部17被输入实际工作量增加速度大于工作量增加速度的容许值这样的比较结果时，对于在通常行驶方式中根据需要进行限制的电池20的输出，进一步限制基于实际工作量增加速度与工作量增加速度的容许值之差的限制值。

这里，在通常行驶方式中根据需要进行限制的电池20的输出是例如为了使电池20的剩余容量SOC变为规定值以下而进行限制的电池20的输出等。此外，电池20的SOC是电子控制单元10的推定值，由电子控制单元10根据电流/电压传感器102检测出的电池20的放电以及充电电流量或电压来计算(推定)。

此外，可控制电池20的输出，使得根据车辆1起动后开始的经过时间而减少。具体地说，如图4B所示，PDU 30可对电池20进行控制，使得以车辆1起动之后例如1秒左右的瞬时输出、之后3～10秒左右的小于瞬时输出的不规则输出、和这之后的小于不规则输出的连续输出进行放电。

在本实施方式中，温度传感器101在从车辆1的起动到停止即1个DC中的每个规定时机检测电池20的温度，将检测到的温度数据输出至电子控制单元10的存储器11。然后，温度历史分布计算部14计算从车辆1的起动到温度传感器101的最新检测时刻的期间所检测出的电池20的温度历史分布，作为温度历史分布。

接着，概略说明本实施方式的电池充放电控制装置(电子控制单元10)所执行的电池20的输出限制处理。图5是用于说明电池20的输出限制处理的框图。

如图5所示，利用温度传感器101以及电流/电压传感器102来检测电池20的最低温度、最高温度以及电流值/电压值(框B1)，电子控制单元10根据电流值以及电压值来计算(推定)电池20的SOC，根据这些数据利用与各个输出对应的电池规格表来检索电池20的规格值(框B2～B4)。根据检索出的电池20的各规格值，在后述的第2实施方式中进行车辆1的终生驱动中的输出限制(框B5)。此外，该终生驱动中的输出限制实质上与1个DC中的输出限制相同，仅温度历史分布的对象不同，所以这里省略详细的说明。

并且，在1个DC中的输出限制(框B6)中，电子控制单元10根据电池20的各个规格值，首先计算与电池20的各个输出相对应的校正值，用于抑制电池20的升温(框B61)，并计算要输出用于抑制该升温的校正值的节能时间(框B62)。然后，电子控制单元10根据与各个输出相对应的校正值以及节能时间来执行电池20的辅助输出限制的计算处理(框B7)。

接着，采用图2以及图6来说明本实施方式中的电池充放电控制装置(电子控制单元10)的动作。图6是示出本发明实施方式中的电子控制单元所执行的输出限制处理的流程图。在车辆1起动时，例如每10m秒连续执行该输出限制处理10次。

在输出限制处理中，电子控制单元10首先执行容许值计算处理(步骤S1)。然后，电子控制单元10根据容许值计算处理所算出的工作量差来执行标志设定处理(步骤S2)。然后，电子控制单元10根据在标志设定处理中设定的标志来执行输出值决定处理(步骤S3)，结束该输出限制处理。

接着，说明图6所示的流程图的详细流程。图7是示出本发明第1实施方式中的容许值计算处理的流程图。图8是示出本发明第1实施方式的1个驱动周期中的标志设定处理的流程图。图9是示出本发明第1实施方式中的输出值决定处理的流程图。

在容许值计算处理中，电子控制单元10取得在1个DC中存储器11所保存的电池20的温度历史分布、在1个DC中行驶距离检测部13检测出并保存到存储器11内的车辆1的行驶距离、和在1个DC中累计放电量检测部12检测出并保存到存储器11内的电池20的总放电量(步骤S101)，将这些数据输出到温度历史分布计算部14。

温度历史分布计算部14根据存储器11所保存的电池20的温度历史分布算出每一温度阈值(温度区域)的分布比例(步骤S102)。例如，在图3A所示的例子中，温度区域1占整个温度区域的比例是a％，温度区域2占整个温度区域的比例是b％，温度区域3占整个温度区域的比例是c％，温度区域4占整个温度区域的比例是d％。

然后，寿命工作量计算部15检索如图3B所示的每一温度阈值的每单位行驶距离的寿命工作量即单位寿命工作量(步骤S103)，将检索到的单位寿命工作量输出至工作量增加速度容许值计算部16。工作量增加速度容许值计算部16根据在步骤S102中算出的每一温度阈值的分布比例和该单位寿命工作量来算出工作量增加速度的容许值(步骤S104)。在图3A以及图3B所示的例子中，此阶段的工作量增加速度的容许值采用各个温度区域的单位寿命工作量及其比例来构成以下这样的值。此外，图3B的每一单位距离的寿命工作量作为一例示出。

工作量增加速度的容许值

＝A×a/100+B×b/100+C×c/100+D×d/100

这里，图3B的各个温度区域的寿命工作量可表示为车辆1按照对应的每单位行驶距离的寿命工作量(单位寿命工作量)行驶到预先假定的目标行驶距离Dt时电池20所消耗的总工作量。例如，当假定为在电池20的温度是温度区域1的状态下车辆1行驶到目标行驶距离Dt时，温度区域1的寿命工作量W1以及每个单位距离的寿命工作量A具有以下的关系。

A＝W1/Dt

此外，当将温度区域1～4的寿命工作量分别设为W1～W4、将对应的每个单位距离的寿命工作量设为A～D时，对于W2和B、W3和C、W4和D，同样的关系也成立。这里，当采用图3A的各个温度区域的分布比例时，在W1～W4和Wt之间，以下这样的关系成立。

Wt＝W1×a/100+W2×b/100+W3×c/100+W4×d/100

此外，根据每个单位行驶距离的寿命工作量A(Ah/km)＝寿命工作量W1(kAh)/Dt的关系，按照图3B首先基于各个温度区域的每个单位距离的寿命工作量A～D与图3A的分布比例来如上所述地算出寿命工作量Wt，并将该寿命工作量Wt除以目标行驶距离Dt，由此还可以求出每个单位行驶距离的寿命工作量。在此情况下，寿命工作量W1的计算公式与求出工作量增加速度的容许值的计算公式相同，与下述情况等效：各温度区域的每个单位距离的寿命工作量A～D乘以目标行驶距离Dt而成为A×Dt～D×Dt。在存储器11中可存储A×Dt～D×Dt来代替各温度区域的每个单位距离的寿命工作量A～D。

然后，比较部17(这里，为实际工作量增加速度计算部)根据存储器11所保存的1个DC中的车辆1的行驶距离与存储器11所保存的1个DC中的电池20的总放电量，来算出车辆1的实际累计工作量以及表示累计工作量的斜率的实际工作量增加速度(步骤S105)。并且，比较部17对该实际工作量增加速度与在步骤S104中算出的工作量增加速度的容许值进行比较来算出其工作量差(步骤S106)，并结束该容许值计算处理。

这里，采用图4A对工作量增加速度的容许值进行具体说明。图4A图示出实际工作量增加速度与工作量增加速度的容许值的关系。如上所述，实际工作量增加速度因为是将实际的累计工作量除以行驶距离而得到的值，所以与图4A所示的实际工作量的规定行驶距离中的斜率对应。另外，工作量增加速度的容许值因为是将考虑了每个温度区域的分布比例的寿命工作量除以目标行驶距离Dt而得到的值，所以与图4A所示的工作量增加容许线对应。在此例中，为了便于理解，而利用温度恒定的一次函数来表示工作量增加容许线。例如，在图4A所示的例子中，当行驶距离是Xkm时，实际工作量超过工作量增加容许线，所以工作量的容许值为负值，当行驶距离为Y(＞X)km时，实际工作量低于工作量增加容许线，所以工作量的容许值为正值。在工作量的容许值为负的情况下，通过后述的输出值决定处理来限制电池20的输出。由此，可利用简单的控制逻辑来延长电池20的寿命。另一方面，在工作量的容许值为正的情况下，通过输出值决定处理来解除电池20的输出限制，并根据情况使并用电池20和发动机2的行驶区域增大。由此，能够使电池20在寿命工作量中的车辆1的总行驶距离接近于目标行驶距离Dt，并且通过并用行驶区域的增加可提高车辆1的燃料经济性(燃料效率)。

接着，对本实施方式中的1个DC中的标志设定处理进行说明。首先，电子控制单元10判断是否能够实施限制电池20的输出的节能。即，电子控制单元10判断是否满足PS判断条件(步骤S201)。作为PS判断条件，包括：电池20的温度是否处于规定温度区域；车辆1的行驶状态是否是需要电池20的高输出的状态等。作为需要电池20的高输出的行驶状态，例如具有车辆1爬坡度大的坡道的状态等。

当在步骤S201中判断为不满足PS判断条件时，电子控制单元10直接结束该1个DC中的标志设定处理。另一方面，当判断为满足PS判断条件时，电子控制单元10判断在容许值计算处理中算出的工作量差是否是第1阈值以上，作为是否执行PS限制的判断(步骤S202)。

当判断为工作量差是第1阈值以上时，电子控制单元10为了请求电池20的输出限制，而设定PS限制ON标志(步骤S208)，并结束该1个DC中的标志设定处理。当判断为工作量差小于第1阈值时，电子控制单元10接着判断是否设定有PS限制维持标志以及是否设定有PS限制ON标志(步骤S203、S204)。

当判定为没有设定PS限制维持标志和PS限制ON标志时，电子控制单元10设定PS限制恢复标志(步骤S206)，并结束该1个DC中的标志设定处理。另一方面，当判断为设定有PS限制维持标志或PS限制ON标志的任意一个时，电子控制单元10接着判断工作量差是否是小于第1阈值的第2阈值以下，来作为是否解除PS限制的判断(步骤S205)。当判断为工作量差是第2阈值以下时，电子控制单元10设定PS限制恢复标志(步骤S206)，并结束该1个DC中的标志设定处理。另一方面，当判断为工作量差大于第2阈值时，电子控制单元10设定PS限制维持标志(步骤S207)，并结束该1个DC中的标志设定处理。

接着，说明根据1个DC中的标志设定处理所设定的标志来决定电池20的输出值的输出值决定处理。电子控制单元10首先判断是否设定有PS限制ON标志以及是否设定有PS限制维持标志(步骤S301、S302)。

当在步骤S302中判断为设定有PS限制维持标志时，电子控制单元10将在上次处理时设定的各个输出的减少量或恢复量与电池20的通常的输出相加来决定电池的输出值(步骤S311)，并结束该输出值决定处理。当判断为PS限制ON标志以及PS限制维持标志都没有被设定时，电子控制单元10根据在容许值计算处理中算出的工作量差来设定瞬时输出恢复量(步骤S303)，并设定不规则输出恢复量(步骤S304)，设定连续输出恢复量(步骤S305)。

然后，电子控制单元10判断是否许可基于时间的变化(步骤S306)。即，电子控制单元10根据是否在每10m秒中连续地重复这一系列的处理10次，来决定是否许可各个输出的变更。当判断为不许可电池20的各个输出的变化时，电子控制单元10直接结束该输出值决定处理。

另一方面，当判断为许可电池20的各个输出的变化时，电子控制单元10将在步骤S303～S305中设定的各个输出的恢复量与电池20的通常的输出值相加，来决定电池20的输出值(步骤S311)，并结束该输出值决定处理。

当在步骤S301中判断为设定有PS限制ON标志时，电子控制单元10根据在容许值计算处理中算出的工作量差来设定瞬时输出减少量(步骤S307)，设定不规则输出减少量(步骤S308)，设定连续输出减少量(步骤S309)。

并且，与步骤S306的处理相同，电子控制单元10判断是否许可基于时间的变化(步骤S310)。即，电子控制单元10根据是否每10m秒中连续地重复这一系列的处理10次，来决定是否许可各个输出的变更。当判断为不许可电池20的各个输出的变化时，电子控制单元10直接结束该输出值决定处理。

另一方面，当判断为许可电池20的各个输出的变化时，电子控制单元10将在步骤S307～S309中设定的各个输出的减少量与电池20的通常的输出值相加，来决定电池20的输出值(步骤S311)，并结束该输出值决定处理。在步骤S307～S309的处理中，因为各个输出的减少量是负值，所以电池20的输出值被限制为小于通常的输出值的值。这里，也可采用已设置成的工作量差越大、应该设定的电池20的输出的减少量就越大的映射，来决定电池20的输出值。

此外，将在步骤S311中决定的电池20的输出值作为来自电子控制单元10的指令值输出到PDU 30。例如，如图4B所示，PDU 30根据该指令值从电池20的通常输出值根据需要阶段性地限制电池20的输出。这样，电池输出限制部18可根据电池20的输出的限制值来控制PDU 30，使得电池20的输出逐渐变化。

此外，省略图示及其说明，但在电动机3的再生时，与在此之前的说明相反的理论成立。即，当使电动机3再生(例如，车辆1施加再生制动)时，将电动机3发出的电力(电能)供给到电池20。因此，可通过使与电池20的输出对应的阈值的符号相反，在电动机3的再生时也可执行限制对电池20充电这样的相同的控制。这样，在电池输出限制部18限制电池20的输出的期间，电子控制单元10可控制PDU 30，以限制对电池20的充电量。

(第2实施方式)

以下，说明本发明的第2实施方式。此外，第2实施方式中的车辆也具有与第1实施方式的车辆1相同的结构，因为第2实施方式中的电子控制单元也具有与第1实施方式的电子控制单元10相同的结构，所以省略车辆以及电子控制单元的图示及其说明。

在本实施方式中，与第1实施方式相比，其控制是不同的，不是采用1个DC中的电池20的温度历史分布，而是采用车辆1的终生驱动中的电池20的温度历史分布。在利用终生驱动中的电池20的温度历史分布来限制电池20的输出的过程中，为了抑制电池20的临时的高负荷时的干扰，而采用某程度的行驶距离中的电池20的温度历史分布。此外如图5所示，本发明的电池充放电装置可合并执行第1实施方式(1个DC)与第2实施方式(终生)两者的控制。

在本实施方式中，温度传感器101在从车辆1的起动到停止的每个规定时机检测电池20的温度，并将检测到的温度数据输出至电子控制单元10的存储器11。然后，温度历史分布计算部14计算从车辆1初次起动时(例如，出厂时)开始到温度传感器101的最新检测时刻为止的期间所检测出的电池20的温度历史的分布，作为温度历史分布。

接着，采用图1以及图2的框图以及图10～12的流程图来说明第2实施方式中的电池充放电装置的动作。此外，本实施方式中的输出限制处理的整体流程与图6所示的第1实施方式的输出限制处理相同，所以省略图示及其说明。图10是示出本发明第2实施方式中的容许值计算处理的流程图。图11是示出本发明第2实施方式的终生驱动中的标志设定处理的流程图。图12是示出本发明第2实施方式中的输出值决定处理的流程图。这些容许值计算处理、终生驱动中的标志设定处理以及输出值决定处理，作为一系列的处理，在车辆1的起动时，例如以在每10m秒中连续10次的方式被实施。

在容许值计算处理中，电子控制单元10取得：作为目前为止检测到的过去的累计量而保存在存储器11内的电池20的温度历史分布，和行驶距离检测部13检测出并作为目前为止检测到的过去的累计量而保存在存储器11内的车辆1的总行驶距离，以及累计放电量检测部12检测出并作为目前为止检测到的过去的累计量而保存在存储器11内的电池20的总放电量(步骤S401)，将这些数据输出到温度历史分布计算部14。

温度历史分布计算部14根据存储器11所保存的电池20的终生温度历史分布来算出每个温度阈值(温度区域)的分布比例(步骤S402)。

然后，寿命工作量计算部15检索每个温度阈值的每单位行驶距离的寿命工作量，即单位寿命工作量(步骤S403)，并将检索到的单位寿命工作量输出至工作量增加速度容许值计算部16。工作量增加速度容许值计算部16根据在步骤S402中算出的每个温度阈值的分布比例和该单位寿命工作量，来算出终生寿命工作量中的工作量增加速度的容许值(步骤S404)。

然后，工作量增加速度容许值计算部16根据寿命工作量计算部15算出的终生寿命工作量、行驶距离检测部13检测出并保存在存储器11内的车辆1的终生行驶距离和目标行驶距离Dt(参照图4A)，来算出当前时刻的工作量增加速度的容许值(步骤S405)。

在本实施方式中的图4A所示的例子中，当行驶距离为Xkm时，电子控制单元10首先判断是否进行电池20的输出限制。这里，因为实际工作量超过工作量增加容许线，所以工作量的容许值为负值，如后所述，电子控制单元10限制为使电池20的输出值减少。接着，当行驶距离为Y(＞X)km时，电子控制单元10执行第2次的判断。这里，因为实际工作量低于工作量增加容许线，所以工作量的容许值为正值，如后所述，电子控制单元10进行控制，以解除电池20的输出的限制。

然后，比较部17(这里为实际工作量增加速度计算部)根据存储器11所保存的车辆1的总行驶距离和存储器11所保存的电池20的总放电量来算出车辆1的实际累计工作量以及表示累计工作量的斜率的实际工作量增加速度(步骤S405)。然后，比较部17将该实际工作量增加速度和在步骤S404中算出的工作量增加速度的容许值进行比较，来算出该工作量差(步骤S406)，并结束该容许值计算处理。

接着，对终生驱动的标志设定处理进行说明。首先，电子控制单元10判断是否可实施限制电池20的输出的节能。即，电子控制单元10判断是否满足PS判断条件(步骤S501)。作为PS判断条件，包括：电池20的温度是否处于规定的温度区域；车辆1的行驶状态是否是需要电池20的高输出的状态。作为需要电池20的高输出的行驶状态，例如具有车辆1爬坡度大的坡道的状态等。

当在步骤S501中判断为不满足PS判断条件时，电子控制单元10设定无PS限制标志(步骤S510)，并结束该终生驱动的标志设定处理。另一方面，当判断为满足PS判断条件时，电子控制单元10判断已确定了是否执行上次的PS限制的判断之后的行驶距离是否为规定的阈值(这里，为如图4A所示的k(＝Y-X)km)以上(步骤S502)。在图4中如上所述，例如首次判断时是行驶距离为Xkm的时刻，在第2次以后的判断时可以为从Xkm起每kkm的时刻(X+k(＝Y)km，X+2kkm，…)。此外，本发明不限定于这种行驶距离的阈值，作为终生驱动，可采用适合于计算电池20的温度历史的分布比例的行驶距离的阈值。

当判断为确定后行驶距离短于规定的阈值时，电子控制单元10直接结束该终生驱动的标志设定处理。另一方面，当判断为确定后行驶距离是规定的阈值以上时，电子控制单元10判断是否设定有PS限制大标志(步骤S503)。

当判断为设定有PS限制大标志时，是要求电池的输出限制的状态。在此情况下，作为是否转移与PS限制相关的标志的判断，电子控制单元10判断在容许值计算处理中算出的工作量差是否是阈值2以下(步骤S504)。当判断为工作量差大于阈值2时，电子控制单元10在保持着设定为PS限制大标志的状态下，结束该终生驱动的标志设定处理。当判断为工作量差是阈值2以下时，电子控制单元10取代PS限制大标志而设定PS限制小标志(步骤S509)，并结束该终生驱动的标志设定处理。

另一方面，在步骤S503中，当判断为没有设定PS限制大标志时，电子控制单元10接着判断是否设定有PS限制小标志(步骤S505)。当判断为设定有PS限制小标志时，处理流程转移至步骤S507。当判断为没有设定PS限制小标志即设定有无PS限制标志时，处理流程转移至步骤S506。

在步骤S506中，电子控制单元10判断工作量差是否是阈值3以上，作为是否转移与PS限制相关的标志的判断。当判断为工作量是阈值3以上时，电子控制单元10取代无PS限制标志，设定PS限制小标志(步骤S509)，并结束该终生驱动的标志设定处理。另一方面，当判断为工作量小于阈值3时，电子控制单元10保持设定无PS限制标志(步骤S510)，并结束该终生驱动的标志设定处理。

在步骤S507中，电子控制单元10判断工作量差是否是阈值4以下，作为是否转移与PS限制相关的标志的判断。当判断为工作量差是阈值4以下时，电子控制单元10取代PS限制小标志而设定无PS限制标志(步骤S510)，并结束该终生驱动的标志设定处理。另一方面，当判断为工作量大于阈值4时，电子控制单元10接着判断工作量差是否是阈值1以上，作为是否转移与PS限制相关的标志的判断(步骤S508)。

当判断为工作量差是阈值1以上时，电子控制单元10取代PS限制小标志，设定PS限制大标志(步骤S511)，并结束该终生驱动的标志设定处理。另一方面，当判断为工作量差小于阈值1时，电子控制单元10保持着设定为PS限制小标志的状态，结束该终生驱动的标志设定处理。

此外，作为是否转移与上述PS限制相关的标志的判断而采用的阈值1～阈值4是各不相同的值，具有阈值1＞阈值2＞阈值3

＞阈值4这样的关系。这里，“阈值1”与是否已经设定PS限制小标志无关，通过在标志设定处理时使工作量差进一步变大来促进电池20的节能的增大，因此成为最大的阈值。“阈值2”在已经设定PS限制大标志的状态下，根据在标志设定处理时工作量差变小的情况来判断是否可缩小节能，因此成为小于阈值1、大于阈值3的阈值。“阈值3”在没有进行本实施方式的输出限制(节能)的状态下设定为当工作量差产生时立即执行节能，因此成为小于阈值1以及阈值2的阈值，例如为0附近的值。“阈值4”在已经设定PS限制小标志的状态下，如果在标志设定处理时成为小于阈值3某程度的工作量差，则表明限制输出的效果已足够，从而解除输出限制(节能)，因此成为最小的阈值。

接着，说明根据终生驱动的标志设定处理所设定的标志来决定电池20的输出值的输出值决定处理。电子控制单元10首先根据车辆1的行驶状态或电池20的温度等，来判断是否可实施限制电池20的输出的节能(步骤S601)。当判断为不能执行节能时，电子控制单元10从存储器11调用电池20的通常输出值(步骤S603)，将电池20的输出值决定为该通常输出值(步骤S611)，并结束该输出值决定处理。

另一方面，当判断为可执行节能时，电子控制单元10判断是否设定有无PS限制标志(步骤S602)。当判断为设定有无PS限制标志时，电子控制单元10从存储器11中调用电池20的通常输出值(步骤S603)，并将电池20的输出值决定为该通常输出值(步骤S611)，结束该输出值决定处理。

当判断为没有设定无PS标志时，电子控制单元10接着判断是否设定有PS限制小标志(步骤S604)。当判断为设定有PS限制小标志时，处理流程转移至步骤S605。另一方面，当判断为没有设定PS限制小标志时，处理流程转移至步骤S608。

当在步骤S604中判断为设定有PS限制小标志时，电子控制单元10从存储器11中调用电池20的通常输出值，并且调用与根据容许值计算处理所算出的工作量差求出的瞬时输出、不规则输出以及连续输出相对应的各个设定值S(在PS限制小时的设定值)。然后，电子控制单元10将各个输出中的通常输出和设定值S中较小的一方分别设定为瞬时输出、不规则输出以及连续输出(步骤S605～S607)，将各个输出值决定为已设定的输出值(步骤S611)，并结束该输出值决定处理。

另一方面，当在步骤S604中判断为没有设定PS限制小标志时，为设定有PS限制大标志。因此，电子控制单元10从存储器11中调用电池20的通常输出值，并且调用与根据容许值计算处理所算出的工作量差求出的瞬时输出、不规则输出以及连续输出相对应的各个设定值L(在PS限制大时的设定值)。然后，电子控制单元10将各输出中的通常输出和设定值L中较小的一方分别设定为瞬时输出、不规则输出以及连续输出(步骤S608～S610)，将各个输出值决定为已设定的输出值(步骤S611)，并结束该输出值决定处理。

此外，虽然省略图示及其说明，但与第1实施方式相同，在电动机3的再生时，与在此之前的说明相反的理论成立。即，当使电动机3再生时，将利用电动机3发电的电力提供给电池20，所以通过使与电池20的输出对应的阈值符号相反，在电动机3的再生时也可执行限制对电池20充电这样的相同控制。这样，在电池输出限制部18限制电池20的输出的期间，电子控制单元10可控制PDU 30，以限制对电池20的充电量。

如以上所说明的那样，本发明的电池充放电控制装置具备检测电池20的温度的温度传感器101以及电子控制单元10，并且电子控制单元10具备：温度历史分布计算部14，其计算温度传感器101的温度检测开始以后的电池20的温度历史分布；寿命工作量计算部15，其根据温度历史分布计算部14计算出的温度历史分布来计算电池20的寿命工作量；行驶距离检测部13，其检测车辆1的行驶距离；工作量增加速度容许值计算部16，其根据寿命工作量计算部15计算出的寿命工作量和行驶距离检测部13检测出的行驶距离，来计算表示每个单位距离增加的工作量的工作量增加速度的容许值；累计放电量检测部12，其检测电池20的累计放电量；比较部17，其对根据累计放电量检测部12检测出的电池20的累计放电量与行驶距离检测部13检测出的行驶距离算出的实际工作量增加速度、和工作量增加速度容许值计算部16计算出的工作量增加速度容许值进行比较；以及电池输出限制部18，其利用比较部17，当实际工作量增加速度大于工作量增加速度容许值时，对于在通常行驶方式中根据需要进行限制的电池20的输出，进一步限制基于实际工作量增加速度与工作量增加速度容许值之差的限制值。因为本发明的电池充放电控制装置是这样构成的，所以根据电池20的温度历史分布来进行是否限制电池20的输出的控制。因此，与现有方法相比，可简化控制逻辑，并可以更正确地进行电池20的寿命延长控制，该电池20的寿命延长控制是通过设定与过去的电池20的温度变化相应的适当的充放电容许量来进行的。这样，在装载同样的电池20的所有车辆1中，可保证电池20的寿命。另外，在电池20的温度历史分布低于工作量增加容许线这样的电池20的使用环境中，超过电池20的保证值(例如目标行驶距离Dt)时，也可继续使用该电池20。

此外，通过参照在电子控制单元10的存储器11内存储的电池20的温度历史分布数据及总行驶距离数据等，可以确认当前电池20的损耗值。另外，还可以通过将这样的数据与被更换/废弃等的电池20关联起来，根据电池20的数据来判断是否可进行再利用。

在本发明的电池充放电控制装置中，温度传感器101在从车辆1的起动开始到停止为止的每个规定时机检测电池20的温度，温度历史分布计算部14可以计算从车辆1的起动开始到温度传感器101的最新检测时刻为止的期间中检测出的温度历史的分布，作为温度历史分布。由此，可根据1个驱动周期中的电池20的温度历史分布，决定是否限制电池20的输出。

取而代之或者除此之外，在本发明的电池充放电控制装置中，温度传感器101在从车辆1的起动开始到停止为止的每个规定时机检测电池20的温度，温度历史分布计算部14可计算车辆1从初次起动时开始到温度传感器101的最新检测时刻为止的期间所检测出的温度历史分布，作为温度历史分布。由此，可根据终生驱动中的电池20的温度历史分布来决定是否限制电池20的输出。通过采用终生驱动中的电池20的温度历史分布，可抑制电池20的临时的高负荷时的干扰，并能够更可靠地进行电池20的寿命延长控制。

在本发明的电池充放电控制装置中，电池20的输出可控制为根据车辆1起动之后的经过时间而减少。

在本发明的电池充放电控制装置中，电池输出限制部18可构成为根据限制值而使电池20的输出逐渐变化。

在本发明的电池充放电控制装置中，在电池输出限制部18限制电池20的输出的期间，还可以限制对电池20的充电。由此，在电池20的输出(放电)以及电池20的输入(充电)中的任一情况下，都能够在规定的情况下降低电池20的负荷。

以上，根据附图详细说明了本发明的电池充放电控制装置的实施方式，但本发明并不限定于这些结构，在权利要求、说明书以及附图所记载的技术思想范围内可进行各种变形。此外，即使是具有说明书以及附图没有直接记载的形状/构造/功能的结构，只要起到本发明的作用/效果，就处于本发明的技术思想范围内。即，构成电池充放电控制装置的电子控制单元10、电动机3及变速器4等各个部可置换为能够发挥同样功能的任意的结构。另外，可附加任意的构成物。

此外，在本发明的第1实施方式中，说明了利用1个DC中的电池20的温度历史分布来决定是否限制电池20的输出的情况，在第2实施方式中，说明了利用终生驱动的电池20的温度历史分布来决定是否限制电池20的输出的情况。但是，本发明的电池充放电控制装置也可构成为在1台车辆1中同时执行这2个控制。

在此情况下，例如在根据1个DC中的电池20的温度历史分布而确定的一时性的电池20的高负荷时，将电池20的输出限制设定得较小，在根据终生驱动的电池20的温度历史分布来决定的常用的电池20的高负荷状况下，可将电池20的输出限制设定得较大。由此，可与电池20的使用环境相应地设定电池20的输出限制，而不会非常妨碍驾驶员(用户)的使用状况(车辆1的操作性)。

Claims (6)

1.一种可通过电池来驱动电动机的车辆中的电池充放电控制装置，其特征在于，具备：

温度检测部，其检测所述电池的温度；

温度历史分布计算部，其计算所述温度检测部的温度检测开始以后的所述电池的温度历史分布；

寿命工作量计算部，其根据所述温度历史分布计算部计算出的所述电池的温度历史分布来计算所述电池的寿命工作量；

行驶距离检测部，其检测所述车辆的行驶距离；

工作量增加速度容许值计算部，其根据所述寿命工作量计算部计算出的所述电池的寿命工作量与所述行驶距离检测部检测出的所述行驶距离，来计算表示每个单位距离增加的工作量的工作量增加速度的容许值；

实际工作量增加速度计算部，其计算实际的所述电池的实际工作量增加速度；

比较部，其对所述工作量增加速度容许值计算部计算出的所述工作量增加速度的容许值与所述实际工作量增加速度计算部计算出的所述电池的实际工作量增加速度进行比较；以及

电池输出限制部，其在所述比较部判定所述实际工作量增加速度大于所述工作量增加速度的容许值时，对于在通常行驶方式中根据需要进行限制的所述电池的输出，进一步限制基于所述实际工作量增加速度与所述工作量增加速度的容许值之差的限制值。

2.根据权利要求1所述的电池充放电控制装置，其特征在于，

所述温度检测部在从所述车辆的起动开始到停止为止的每个规定时机检测所述电池的温度，所述温度历史分布计算部计算在从所述车辆的起动开始到所述温度检测部的最新检测时刻为止的期间中检测出的温度历史的分布，作为所述温度历史分布。

3.根据权利要求1所述的电池充放电控制装置，其特征在于，

所述温度检测部在从所述车辆的起动开始到停止为止的每个规定时机检测所述电池的温度，所述温度历史分布计算部计算在从所述车辆初次起动时开始到所述温度检测部的最新检测时刻为止的期间中检测出的温度历史的分布，作为所述温度历史分布。

4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的电池充放电控制装置，其特征在于，所述电池的输出被控制成根据所述车辆起动后的经过时间而减少。

5.根据权利要求1至3中的任意一项所述的电池充放电控制装置，其特征在于，所述电池输出限制部根据所述限制值使所述电池的输出逐渐变化。

6.根据权利要求1至3中的任意一项所述的电池充放电控制装置，其特征在于，在所述电池输出限制部限制所述电池的输出的期间，还限制对该电池的充电。

Images