CN113002356A - 车辆、车辆控制系统以及车辆控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种车辆、车辆控制系统以及车辆控制方法。所述车辆包括：电池包，包括二次电池、构成为检测所述二次电池的状态的电池传感器、第一控制装置；及第二控制装置，与所述电池包分开设置，所述第一控制装置构成为，使用所述电池传感器的检测值来设定表示所述二次电池的电池功率的上限值的功率上限值，所述第二控制装置构成为，使用所述二次电池的温度来设定所述电池功率的上限值的保护值，并且以使所述功率上限值不超过所述保护值的方式设定所述功率上限值。

Description

车辆、车辆控制系统以及车辆控制方法
技术领域
本公开涉及车辆、车辆控制系统以及车辆控制方法。
背景技术
在日本特开2019-156007号公报中，公开了一种控制装置，其使用表示搭载于车辆的二次电池的输入功率的上限值的功率上限值(Win)来控制二次电池的输入功率。
发明内容
近年来，以二次电池为动力源的电动车辆(例如电动汽车或混合动力车)的普及正在发展。在电动车辆中，考虑在二次电池的容量或性能因电池劣化等而降低的情况下，更换搭载于电动车辆的二次电池。
二次电池通常以电池包的形态搭载于车辆。电池包构成为包括二次电池、检测二次电池的状态(例如，电流、电压和温度)的传感器以及控制装置。以下，有时将内置于电池包的控制装置、传感器分别记载为“电池ECU”、“电池传感器”。在电池包搭载与二次电池匹配的周边设备(例如，传感器和控制装置)。在电池包中，进行保养以使二次电池及其周边设备正常工作。因此，在更换搭载于车辆的二次电池时，从车辆保养的观点出发，认为优选的是对包括搭载于车辆的电池包在内进行更换，而不是仅更换二次电池。
如上述日本特开2019-156007所记载的那样，已知有一种控制装置，该控制装置与电池包分开搭载于车辆，并使用功率上限值来控制二次电池的输入功率。该控制装置构成为进行功率基准的输入限制。功率基准的输入限制是以使二次电池的输入功率不超过功率上限值的方式控制二次电池的输入功率的处理。通常，在采用进行功率基准的输入限制的控制装置的车辆搭载电池包，该电池包包括使用电池传感器的检测值来求出功率上限值的电池ECU。
但是，在对包括电池包在内进行更换的情况下，例如，若更换后的电池包为廉价的电池包，则由于更换前后的电池ECU的运算精度的不同，有时未必与更换前的电池ECU成为相同的输出结果。因此，要求考虑到电池包被更换的情况来监视来自电池包的输出结果的适当与否，使得二次电池的输入输出功率不会变得过剩。
本公开提供一种监视来自电池包的输出结果的适当与否，并抑制二次电池的输入输出功率变得过剩的情况的车辆、车辆控制系统以及车辆控制方法。
本公开第一方式所涉及的车辆，具备：电池包，包括二次电池、构成为检测二次电池的状态的电池传感器、第一控制装置；及第二控制装置，与电池包分开设置。第一控制装置构成为，使用电池传感器的检测值来设定表示二次电池的电池功率的上限值的功率上限值。第二控制装置构成为，使用二次电池的温度来设定电池功率的上限值的保护值，并以使所述功率上限值不超过保护值的方式设定功率上限值。
如此，第一控制装置在由于某种原因而将功率上限值的大小设定为过大的值的情况下，能够利用由第二控制装置设定的保护值来保护二次电池的输入输出功率。
在上述方式中，也可以还具备第三控制装置，该第三控制装置与电池包分开设置，并构成为以使电池功率不超过在第二控制装置中所设定的功率上限值的方式控制电池功率。第二控制装置也可以构成为，对第一控制装置与第三控制装置之间的通信进行中继。
如此，通过在第二控制装置中设定保护值，能够保护二次电池的输入输出功率，并且通过对第一控制装置与第三控制装置之间的通信进行中继，能够在不变更第一控制装置和第三控制装置各自的结构的前提下，由第一控制装置和第三控制装置协作地进行二次电池的电池功率的控制。
在上述方式中，第二控制装置也可以构成为，以使电池功率不超过所设定的功率上限值的方式控制电池功率。
如此，通过在第二控制装置中设定保护值，能够保护二次电池的输入输出功率，并且能够由第一控制装置和第二控制装置协作地进行二次电池的电池功率的控制。
在上述方式中，电池传感器也可以包括温度传感器，该温度传感器构成为检测二次电池的温度。第二控制装置也可以构成为，使用温度传感器的检测值来设定保护值。
如此，通过第二控制装置使用第一控制装置在设定功率上限值时所使用的电池传感器的检测值来设定保护值，能够高精度地判定第一控制装置的输出结果的适当与否。
在上述方式中，也可以还具备温度传感器，该温度传感器与电池传感器分开设置，并构成为检测二次电池的温度。第二控制装置也可以构成为使用温度传感器的检测值来设定保护值。
如此，通过第二控制装置使用与电池传感器分开设置的温度传感器的检测值来设定保护值，从而即使在电池传感器发生了故障的情况下，也能够高精度地判定第一控制装置的输出结果的适当与否。
在上述方式中，由所述第一控制装置设定的所述功率上限值也可以是暂定地设定所述二次电池的所述电池功率的所述上限值所得的暂定功率上限值。所述第二控制装置也可以构成为，通过将所述保护值与所述暂定功率上限值进行比较来设定所述功率上限值。
在上述方式中，所述第二控制装置也可以构成为，在所述暂定功率上限值为所述保护值以下的情况下，将所述暂定功率上限值设定为所述功率上限值，并且在所述暂定功率上限值比所述保护值大的情况下，将所述保护值设定为所述功率上限值。
本公开的第二方式所涉及的车辆控制系统是构成为能够安装包括二次电池的电池包的车辆控制系统。该车辆控制系统具备：控制部，该控制部构成为，在电池包安装于该车辆控制系统的情况下，以使二次电池的电池功率不超过表示二次电池的电池功率的上限值的功率上限值的方式控制电池功率；及设定部，所述设定部构成为，在从电池包输入了功率上限值时，使用二次电池的温度来设定电池功率的上限值的保护值，并以使功率上限值不超过保护值的方式设定功率上限值。
本公开的又一方面所涉及的车辆控制方法包括如下步骤：安装有包括二次电池的电池包的车辆控制系统从电池包取得表示二次电池的电池功率的上限值的功率上限值；车辆控制系统使用二次电池的温度来设定电池功率的上限值的保护值；及车辆控制系统以使功率上限值不超过保护值的方式设定功率上限值。
根据本公开，能够提供一种监视来自电池包的输出结果的适当与否并抑制二次电池的输入输出功率变得过剩的情况的车辆、车辆控制系统以及车辆控制方法。
附图说明
下面将参考附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业重要性，附图中相同的附图标记表示相同的元件，并且其中：
图1是表示本公开的实施方式所涉及的电动车辆的结构的图。
图2是表示本公开的实施方式所涉及的车辆中包含的各控制装置的连接方式的图。
图3是表示用于决定目标电池功率的映射图的一例的图。
图4是表示电池包、HVECU以及网关ECU的详细结构的图。
图5示出了表示蓄电池11的温度与保护值之间的预先确定的关系的映射图的一例。
图6是表示变形例中的电池包10以及HVECU50的详细结构的图。
图7是表示其他变形例中的电池包、HVECU以及网关ECU的详细结构的图。
具体实施方式
参照附图对本公开的实施方式进行详细说明。图中，相同或相当的部分标注同一标号，并且不重复其说明。以下，也将电子控制单元(Electronic Control Unit)称为“ECU”。
图1是表示本公开的实施方式所涉及的电动车辆(以下，记载为车辆)100的结构的图。在本实施方式中，就车辆100而言，设想了前轮驱动的四轮汽车(更特定地是混合动力车)，但车轮的数量及驱动方式能够适当变更。例如，驱动方式可以是后轮驱动，也可以是四轮驱动。
参照图1，在车辆100搭载有包括电池ECU13的电池包10。另外，与电池包10分开地，电动机ECU23、发动机ECU33、HVECU50和网关ECU60被搭载于车辆100。电动机ECU23、发动机ECU33、HVECU50和网关ECU60分别位于电池包10的外侧。电池ECU13位于电池包10的内部。在本实施方式中，电池ECU13、网关ECU60、HVECU50分别相当于本公开所涉及的“第一控制装置”、“第二控制装置”、“第三控制装置”的一例。
电池包10包括蓄电池11、电压传感器12a、电流传感器12b、温度传感器12c、电池ECU13以及SMR(System Main Relay：系统主继电器)14。蓄电池11作为二次电池发挥功能。在本实施方式中，采用包含电连接的多个锂离子电池的电池组作为蓄电池11。构成电池组的各二次电池也被称为“电池单元”。在本实施方式中，构成蓄电池11的各锂离子电池相当于“电池单元”。另外，电池包10所包含的二次电池并不限于锂离子电池，也可以是其他的二次电池(例如镍氢电池)。作为二次电池，可以采用电解液式二次电池，也可以采用全固态式二次电池。
电压传感器12a检测蓄电池11的每个电池单元的电压。电流传感器12b检测流过蓄电池11的电流(将充电侧设为负)。温度传感器12c检测蓄电池11的每个电池单元的温度。各传感器将其检测结果向电池ECU13输出。电流传感器12b设置于蓄电池11的电流路径。在本实施方式中，电压传感器12a及温度传感器12c各自针对每一个电池单元设置一个。但是，并不限于此，电压传感器12a及温度传感器12c各自也可以针对每多个电池单元设置一个，还可以相对于一个电池组仅设置一个。以下，将电压传感器12a、电流传感器12b以及温度传感器12c统称为“电池传感器12”。电池传感器12可以是除了上述传感器功能以外，还具有SOC(State Of Charge：荷电状态)推定功能、SOH(State of Health：健康状态)推定功能、电池单元电压的均等化功能、诊断功能以及通信功能的BMS(Battery Management System：电池管理系统)。
SMR14构成为切换对电池包10的外部连接端子T1、T2与蓄电池11进行连结的电力路径的连接/切断。作为SMR14，例如可以采用电磁式的机械继电器。在本实施方式中，PCU(Power Control Unit：功率控制单元)24与电池包10的外部连接端子T1、T2连接。蓄电池11经由SMR14与PCU24连接。在SMR14处于闭合状态(连接状态)时，能够在蓄电池11与PCU24之间进行电力的授受。另一方面，在SMR14处于开路状态(切断状态)时，连结蓄电池11与PCU24的电力路径被切断。在本实施方式中，SMR14由电池ECU13控制。电池ECU13按照来自HVECU50的指示来控制SMR14。SMR14例如在车辆100行驶时处于闭合状态(连接状态)。
车辆100具备发动机31、第一电动发电机21a(以下记为“MG21a”)、第二电动发电机21b(以下记为“MG21b”)作为行驶用的动力源。MG21a和21b分别为兼具作为通过被供给驱动电力而输出转矩的电动机的功能以及作为通过被施加转矩而产生发电电力的发电机的功能这两者的电动发电机。作为MG21a和21b，分别使用交流电动机(例如，永磁同步电动机或感应电动机)。MG21a和21b分别经由PCU24与蓄电池11电连接。MG21a、MG21b分别具有转子轴42a、42b。转子轴42a、42b分别相当于MG21a、MG21b的旋转轴。
车辆100还具备单小齿轮型行星齿轮42。发动机31的输出轴41和MG21a的转子轴42a分别与行星齿轮42连结。发动机31例如是包括多个气缸(例如，4个气缸)的火花点火式内燃机。发动机31通过使燃料在各气缸内燃烧来生成动力，并利用所生成的动力使所有气缸共用的曲轴(未图示)旋转。发动机31的曲轴经由未图示的扭振阻尼器与输出轴41连接。通过曲轴旋转，输出轴41也旋转。
行星齿轮42具有3个旋转要素，即输入要素、输出要素和反作用力要素。更具体而言，行星齿轮42具有：太阳齿轮；与太阳齿轮同轴配置的齿圈；与太阳齿轮及齿圈啮合的小齿轮；以及将小齿轮以能够自转且能够公转的方式进行保持的行星齿轮架。行星齿轮架相当于输入要素，齿圈相当于输出要素，太阳齿轮相当于反作用力要素。
发动机31和MG21a分别经由行星齿轮42与驱动轮45a、45b机械连结。发动机31的输出轴41与行星齿轮42的行星齿轮架连结。MG21a的转子轴42a与行星齿轮42的太阳齿轮连结。行星齿轮架被输入由发动机31输出的转矩。行星齿轮42构成为将发动机31输出到输出轴41的转矩分配并传递给太阳齿轮(进而MG21a)和齿圈。在发动机31输出的转矩向齿圈输出时，由MG21a产生的反作用力转矩作用于太阳齿轮。
行星齿轮42及MG21b构成为，将从行星齿轮42输出的动力和从MG21b输出的动力合并而传递到驱动轮45a、45b。更具体而言，在行星齿轮42的齿圈安装有与从动齿轮43啮合的输出齿轮(未图示)。另外，安装于MG21b的转子轴42b的驱动齿轮(未图示)也与从动齿轮43啮合。从动齿轮43以将MG21b输出到转子轴42b的转矩和从行星齿轮42的齿圈输出的转矩合成的方式发挥作用。如此合成的驱动转矩传递到差动齿轮44，进一步经由从差动齿轮44向左右延伸的驱动轴44a、44b传递到驱动轮45a、45b。
在MG21a、21b分别设置有检测MG21a、21b的状态(例如，电流、电压、温度和转速)的电动机传感器22a和22b。电动机传感器22a及22b分别将其检测结果向电动机ECU23输出。在发动机31设置有检测发动机31的状态(例如，进气量、进气压力、进气温度、排气压力、排气温度、催化剂温度、发动机冷却水温度以及转速)的发动机传感器32。发动机传感器32将其检测结果向发动机ECU33输出。
HVECU50构成为向发动机ECU33输出用于控制发动机31的指令(控制指令)。发动机ECU33构成为按照来自HVECU50的指令来控制发动机31的各种致动器(例如，未图示的节气门、点火装置以及喷射器)。HVECU50能够通过发动机ECU33来进行发动机控制。
HVECU50构成为向电动机ECU23输出用于分别控制MG21a及MG21b的指令(控制指令)。电动机ECU23构成为，按照来自HVECU50的指令，生成与MG21a及MG21b各自的目标转矩相对应的电流信号(例如，表示电流的大小及频率的信号)，并将所生成的电流信号向PCU24发送。HVECU50能够通过电动机ECU23来进行电动机控制。
PCU24例如构成为包括与MG21a、21b对应设置的两个变换器、以及配置在各变换器与蓄电池11之间的转换器。PCU24构成为将蓄积在蓄电池11中的电力分别供给到MG21a及MG21b，并且将由MG21a及MG21b分别产生的电力供给到蓄电池11。PCU24构成为能够单独地控制MG21a、MG21b的状态，例如能够使MG21a成为再生状态(即发电状态)，并且使MG21b成为动力运行状态。PCU24构成为能够将由MG21a及MG21b中的一方产生的电力供给到另一方。MG21a及MG21b构成为能够相互授受电力。
车辆100构成为进行HV(Hybrid Vehicle：混合动力车辆)行驶和EV(ElectricVehicle：电动车辆)行驶。HV行驶是一边由发动机31产生行驶驱动力一边通过发动机31及MG21b进行的行驶。EV行驶是在发动机31停止的状态下通过MG21b进行的行驶。在发动机31停止的状态下，不再进行各气缸中的燃烧。当各气缸中的燃烧停止时，不再由发动机31产生燃烧能量(进而不再产生车辆的行驶驱动力)。HVECU50构成为根据状况切换EV行驶和HV行驶。
图2是表示本公开的实施方式所涉及的车辆100中包含的各控制装置的连接方式的图。参照图2，车辆100包括局部总线B1和全局总线B2。局部总线B1和全局总线B2例如分别是CAN(Controller Area Network：控制器局域网)总线。
在局部总线B1连接有电池ECU13、电动机ECU23和发动机ECU33。虽然省略了图示，但在全局总线B2连接有例如HMI(Human Machine Interface：人机接口)控制装置。作为HMI控制装置的例子，可举出控制导航系统或仪表面板的控制装置。另外，全局总线B2经由未图示的CGW(中央网关)与其他的全局总线连接。
HVECU50与全局总线B2连接。HVECU50构成为与连接于全局总线B2的各控制装置相互进行CAN通信。另外，HVECU50经由网关ECU60与局部总线B1连接。网关ECU60构成为对HVECU50与连接于局部总线B1的各控制装置(例如，电池ECU13、电动机ECU23和发动机ECU33)之间的通信进行中继。HVECU50经由网关ECU60与连接于局部总线B1的各控制装置相互进行CAN通信。这样，在本实施方式中，由与局部总线B1连接的各控制装置构成车辆控制系统。
在本实施方式中，采用微型计算机作为电池ECU13、电动机ECU23、发动机ECU33、HVECU50和网关ECU60中的每一个。电池ECU13、电动机ECU23、发动机ECU33、HVECU50、网关ECU60分别构成为包括处理器13a、23a、33a、50a、60a、RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)13b、23b、33b、50b、60b、存储装置13c、23c、33c、50c、60c以及通信I/F(接口)13d、23d、33d、50d、60d。作为各处理器，可以采用例如CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)。各通信I/F包括CAN控制器。RAM作为临时存储由处理器处理的数据的作业用存储器发挥功能。存储装置构成为能够保存所存储的信息。各存储装置例如包括ROM(Read OnlyMemory：只读存储器)及能够改写的非易失性存储器。在各存储装置中，除了程序以外，还存储有在程序中使用的信息(例如，映射图、公式以及各种参数)。通过各处理器执行存储在各存储装置中的程序，由此执行车辆的各种控制。但是，并不限于此，各种控制也可以通过专用的硬件(电子电路)来执行。各ECU所具备的处理器的数量也是任意的，任一ECU可以具备多个处理器。
再次参照图1，对蓄电池11的充放电控制进行说明。以下，将蓄电池11的输入功率和蓄电池11的输出功率统称为“电池功率”。HVECU50使用蓄电池11的SOC(State OfCharge：荷电状态)来决定目标电池功率。然后，HVECU50以使电池功率接近目标电池功率的方式控制蓄电池11的充放电。但是，这样的蓄电池11的充放电控制受到后述的输入输出限制的制约。以下，有时将充电侧(输入侧)的目标电池功率记载为“目标输入功率”，并将放电侧(输出侧)的目标电池功率记载为“目标输出功率”。在本实施方式中，用正(+)表示放电侧的功率，用负(-)表示充电侧的功率。但是，在比较功率的大小时，与符号(+/-)无关地以绝对值进行比较。即，值越接近于0，功率越小。在针对功率设置上限值和下限值的情况下，上限值位于功率的绝对值较大的一侧，下限值位于功率的绝对值较小的一侧。功率超过正侧的上限值意味着功率与上限值相比向正侧变大(即，相对于0向正侧远离)。功率超过负侧的上限值意味着功率与上限值相比向负侧变大(即，相对于0向负侧远离)。SOC表示蓄电余量，例如将当前的蓄电量相对于满充电状态的蓄电量的比例用0～100％来表示。作为SOC的测定方法，可以采用例如电流积分法或OCV推定法这样的公知的方法。
图3是表示用于决定目标电池功率的映射图的一例的图。在图3中，基准值C0表示SOC的控制中心值，功率值PA表示目标输入功率的上限值，功率值PB表示目标输出功率的上限值。参照图1及图3，根据该映射图，在蓄电池11的SOC为基准值C0时，目标电池功率成为“0”，不进行蓄电池11的充放电。在蓄电池11的SOC比基准值C0小的区域(放电过多区域)中，蓄电池11的SOC越小则目标输入功率越大，直到目标输入功率达到上限值(功率值PA)为止。另一方面，在蓄电池11的SOC比基准值C0大的区域(充电过多区域)中，蓄电池11的SOC越大则目标输出功率也越大，直到目标输出功率达到上限值(功率值PB)为止。HVECU50按照图3所示的映射图来决定目标电池功率，通过以使电池功率接近所决定的目标电池功率的方式进行蓄电池11的充放电，从而能够使蓄电池11的SOC接近基准值C0。SOC的基准值C0既可以是固定值，也可以根据车辆100的状况而可变。
HVECU50构成为使用电池ECU13及网关ECU60来进行蓄电池11的输入限制及输出限制。
电池ECU13构成为，使用电池传感器12的检测值来将蓄电池11的输入功率的上限值PWin作为暂定值而求出。另外，电池ECU13构成为，使用电池传感器12的检测值来将蓄电池11的输出功率的上限值PWout作为暂定值而求出。
网关ECU60介于电池包10与HVECU50之间，并使用从电池包10输出的PWin及PWout来设定最终的输入功率的上限值Win及最终的输出功率的上限值Wout。由此，Win和Wout被输入到HVECU50。
HVECU50使用从网关ECU60输入的Win和Wout来控制电池功率。即，HVECU50通过控制发动机31和PCU24来以使电池功率不超过Win及Wout的方式调整电池功率。因此，例如，在Win或Wout小于目标电池功率(即，接近0)的情况下，电池功率被控制成Win或Wout，而不是目标电池功率。如此，HVECU50能够对电池包10中包含的蓄电池11适当地进行功率基准的输入限制及输出限制。
在具有以上这样的结构的车辆100中，考虑在蓄电池11的容量或性能因电池劣化等而降低的情况下，更换搭载于车辆100的蓄电池11。
蓄电池11通常以如上所述的电池包10的形态搭载于车辆100。如上所述，在电池包10搭载与蓄电池11匹配的周边设备(例如电池传感器12及电池ECU13)。在电池包10中，进行保养以使蓄电池11及其周边设备正常工作。因此，在更换搭载于车辆100的蓄电池11时，从车辆保养的观点出发，认为优选的是对包括搭载于车辆100的电池包10在内进行更换，而不是仅更换蓄电池11。
但是，在对包括电池包在内进行更换的情况下，例如，若更换后的电池包为廉价的电池包，则由于更换前后的电池ECU的运算精度的不同，有时未必与更换前的电池ECU成为相同的输出结果。因此，要求考虑到电池包被更换的情况来监视来自电池包(具体而言是来自电池ECU13)的输出结果的适当与否，使得蓄电池11的输入输出功率不会变得过剩。
因此，在本实施方式中，电池ECU13和网关ECU60以如下方式进行动作。即，电池ECU13使用电池传感器12的检测值来设定表示蓄电池11的电池功率的上限值的功率上限值PWin及PWout。网关ECU60使用蓄电池11的温度来设定电池功率的上限值的保护值GWin及GWout，并以使功率上限值Win及Wout不超过保护值的方式设定功率上限值Win及Wout。
如此，电池ECU13在由于某种原因而将功率上限值PWin及PWout的大小设定为过大的值的情况下，能够利用由网关ECU60设定的保护值GWin及GWout来保护蓄电池11的输入输出功率。
以下，对本实施方式中的电池ECU13、HVECU50及网关ECU60的详细结构进行说明。
图4是表示电池包10、HVECU50和网关ECU60的详细结构的图。参照图2及图4，在本实施方式中，电池包10中包含的蓄电池11是包含多个电池单元111的电池组。各电池单元111例如是锂离子电池。各电池单元111具备正极端子111a、负极端子111b、电池壳体111c。蓄电池11中，一个电池单元111的正极端子111a与相邻的另一个电池单元111的负极端子111b通过具有导电性的汇流条112电连接。电池单元111彼此串联连接。
电池包10除了上述蓄电池11以外，还内置电池传感器12、电池ECU13、SMR14。从电池传感器12向电池ECU13输出的信号(以下，也称为“电池传感器信号”)包括表示从电压传感器12a输出的电压VB的信号、表示从电流传感器12b输出的电流IB的信号、以及表示从温度传感器12c输出的温度TB的信号。电压VB表示各电池单元111的电压的实测值。电流IB表示流过蓄电池11的电流的实测值(将充电侧设为负)。温度TB表示各电池单元111的温度的实测值。
电池ECU13反复取得最新的电池传感器信号。电池ECU13取得电池传感器信号的间隔(以下，也称为“采样周期”)既可以是固定值，也可以是可变的。在本实施方式中，将采样周期设为8毫秒。但是，并不限于此，采样周期也可以在规定范围(例如，1毫秒以上且1秒以下的范围)内可变。
电池ECU13包括PWin运算部131和PWout运算部132。PWin运算部131构成为使用电池传感器12的检测值(即，电池传感器信号)来求出PWin。作为PWin的运算方法，可以采用公知的方法。PWin运算部131可以决定PWin以进行用于保护蓄电池11的充电功率限制。PWin例如可以被决定为抑制蓄电池11中的过充电、Li析出、高速率劣化以及电池过热。PWout运算部132构成为使用电池传感器12的检测值(即，电池传感器信号)来求出PWout。作为PWout的运算方法，可以采用公知的方法。PWout运算部132可以决定PWout以进行用于保护蓄电池11的放电功率限制。PWout例如可以被决定为抑制蓄电池11中的过放电、Li析出、高速率劣化以及电池过热。在电池ECU13中，例如通过图2所示的处理器13a和由处理器13a执行的程序来具体实现PWin运算部131和PWout运算部132。但是，并不限于此，上述各部也可以通过专用的硬件(电子电路)来具体实现。
电池包10将PWin运算部131求出的PWin、PWout运算部132求出的PWout以及从电池传感器12输入的信号(即，电池传感器信号)作为指令信号S1向网关ECU60输出。这些信息从电池包10中包含的电池ECU13向设于电池包10的外部的网关ECU60输出。如图2所示，电池ECU13与网关ECU60通过CAN通信来交换信息。
网关ECU60包括以下说明的GWin运算部61、Win设定部62、GWout运算部63以及Wout设定部64。在网关ECU60中，例如通过图2所示的处理器60a和由处理器60a执行的程序来具体实现GWin运算部61、Win设定部62、GWout运算部63以及Wout设定部64。但是，并不限于此，上述各部也可以通过专用的硬件(电子电路)来具体实现。
GWin运算部61构成为，独立于ECU13地使用电池传感器12的检测值来求出输入功率的上限值的保护值GWin。在本实施方式中，GWin运算部61例如使用温度TB来决定保护值GWin。GWin运算部61例如使用温度TB、表示温度TB与保护值GWin之间的预先确定的关系的映射图或公式等来决定保护值GWin。
图5示出了表示蓄电池11的温度TB与保护值GWin及GWout之间的预先确定的关系的映射图的一例。图5的纵轴表示保护值GWin及GWout。图5的横轴表示蓄电池11的温度TB。图5的L11表示温度TB与保护值GWin之间的关系。图5的L12表示温度TB与保护值GWout之间的关系。图5所示的映射图预先存储于存储装置60c(图2)。
如图5的L11所示，温度TB与保护值GWin具有如下关系：在温度TB从TB(1)到TB(2)之间变化的情况下，以规定的值成为恒定的状态，在温度TB低于温度TB(1)的情况下，温度TB越小则GWin的大小越小，在温度TB高于温度TB(2)的情况下，温度TB越大则GWin的大小越小。GWin运算部61根据图5的L11计算与温度TB对应的保护值GWin。另外，也可以代替温度TB的实测值，采用例如平均电池单元温度、最大电池单元温度以及最小电池单元温度中的任一个作为温度TB。
返回到图4，Win设定部62构成为，使用从GWin运算部61输入的保护值GWin和从ECU13输入的暂定值PWin来求出输入功率的上限值Win。Win设定部62在暂定值PWin的大小为保护值GWin的大小以下的情况下，将暂定值PWin设定为输入功率的上限值Win。另一方面，Win设定部62在暂定值PWin的大小比保护值GWin大的情况下，将保护值GWin设定为输入功率的上限值Win。
GWout运算部63构成为，独立于ECU13地使用电池传感器12的检测值来求出输出功率的上限值的保护值GWout。在本实施方式中，GWout运算部63例如使用温度TB来决定保护值GWout。GWout运算部63例如使用温度TB、表示温度TB与保护值GWout之间的预先确定的关系的映射图或公式等来决定保护值GWout。
如图5的L12所示，温度TB与保护值GWout具有如下关系：在温度TB从TB(1)到TB(2)之间变化的情况下，以规定的值成为恒定的状态，在温度TB低于温度TB(1)的情况下，温度TB越小则GWout的大小越小，在温度TB高于温度TB(2)的情况下，温度TB越大则GWout的大小越小。GWout运算部63根据图5的L12计算与温度TB对应的保护值GWout。
返回到图4，Wout设定部64构成为，使用从GWout运算部63输入的保护值GWout和从ECU13输入的暂定值PWout来求出输出功率的上限值Wout。Wout设定部64在暂定值PWout的大小为保护值GWout的大小以下的情况下，将暂定值PWout设定为输出功率的上限值Wout。另一方面，Wout设定部在暂定值PWout的大小比保护值GWout的大小大的情况下，将保护值GWout设定为输出功率的上限值Wout。
这样，当从电池包10向网关ECU60输入了暂定值PWin、PWout以及电池传感器信号时，由GWin运算部61及Win设定部62设定输入功率的上限值Win，并由GWout运算部63及Wout设定部64设定输出功率的上限值Wout。然后，从网关ECU60向HVECU50输出上限值Win、Wout及电池传感器信号作为指令信号S2。如图2所示，网关ECU60和HVECU50通过CAN通信来交换信息。
HVECU50包括以下说明的控制部51。在HVECU50中，例如由图2所示的处理器50a和由处理器50a执行的程序来具体实现控制部51。但是，并不限于此，控制部51也可以通过专用的硬件(电子电路)来具体实现。
控制部51构成为使用上限值Win来控制蓄电池11的输入功率。另外，控制部51构成为使用上限值Wout来控制蓄电池11的输出功率。在本实施方式中，控制部51以使蓄电池11的输入功率及输出功率分别不超过上限值Win及Wout的方式创建针对图1所示的MG21a、MG21b及发动机31中的每一个的控制指令SM1、SM2及SE。控制部51将包含针对MG21a及MG21b的控制指令SM1及SM2和针对发动机31的控制指令SE的指令信号S3输出到网关ECU60。然后，从HVECU50输出的指令信号S3中的控制指令SM1及SM2通过网关ECU60向电动机ECU23发送。电动机ECU23按照接收到的控制指令SM1及SM2来控制PCU24(图1)。另外，从HVECU50输出的指令信号S3中的控制指令SE通过网关ECU60向发动机ECU33输送。发动机ECU33按照接收到的控制指令SE来控制发动机31。通过按照控制指令SM1、SM2和SE来控制MG21a、MG21b和发动机31，从而以使得蓄电池11的输入功率和输出功率分别不超过上限值Win和Wout的方式进行控制。HVECU50通过控制发动机31及PCU24，能够调整蓄电池11的输入功率及输出功率。
如以上所说明的那样，本实施方式所涉及的车辆100具备包括电池ECU13的电池包10、以及与电池包10分开设置的HVECU50和网关ECU60。网关ECU60构成为对电池ECU13与HVECU50之间的通信进行中继。在网关ECU60搭载有GWin运算部61、Win设定部62、GWout运算部63以及Wout设定部64。Win设定部62基于由GWin运算部61求出的保护值GWin与从电池包10输入的暂定值PWin之间的比较结果，来设定输入功率的上限值Win。因此，Win设定部62例如在暂定值PWin的大小为保护值GWin的大小以下的情况下，将暂定值PWin设定为上限值Win，并且在暂定值PWin的大小超过保护值GWin的大小的情况下(低于图5的L11的情况)，将保护值GWin设定为上限值Win。
Wout设定部64基于由GWout运算部63求出的保护值GWout与从电池包10输入的暂定值PWout之间的比较结果，来设定输出功率的上限值Wout。因此，Wout设定部64例如在暂定值PWout的大小为保护值GWout的大小以下的情况下，将暂定值PWout设定为上限值Wout，并且在暂定值PWout的大小超过保护值GWout的大小的情况下(超过图5的L12的情况)，将保护值GWout设定为上限值Wout。
HVECU50构成为使用从网关ECU60输入的上限值Win来控制蓄电池11的输入功率。而且，HVECU50构成为使用从网关ECU60输入的上限值Wout来控制蓄电池11的输出功率。因此，HVECU50能够使用上限值Win及Wout适当地进行功率基准的输入限制和功率基准的输出限制。
这样，在电池ECU13中，在由于某种原因而使功率上限值的暂定值PWin及PWout的大小成为过大的值时，能够利用保护值GWin及GWout来保护蓄电池11。即，能够监视在电池ECU13中计算出的功率上限值的暂定值PWin及PWout的适当与否，使得蓄电池11的电池功率不会变得过剩。因此，能够提供一种监视来自电池包10的输出结果的适当与否，并抑制二次电池的输入输出功率变得过剩的情况的车辆以及车辆控制系统。
而且，通过在网关ECU60中设定保护值GWin和GWout，能够保护蓄电池11的输入输出功率，并且通过由网关ECU60对电池ECU13与HVECU50之间的通信进行中继，能够在不变更电池ECU13和HVECU50各自的结构的前提下，由电池ECU13和HVECU50协作地进行二次电池的电池功率的控制。
而且，通过网关ECU60使用电池ECU13在设定功率上限值的暂定值PWin和PWout时所使用的电池传感器12的检测值来设定保护值GWin和GWout，能够高精度地判定电池ECU13的输出结果的适当与否。
而且，如上述那样安装有电池包10的、包括HVECU50和网关ECU60的车辆控制系统能够通过包括以下说明的第一至第三步骤的车辆控制方法来控制蓄电池11的输入输出功率。
在第一步骤中，该车辆控制系统从电池包10取得蓄电池11的电池功率的上限值的暂定值PWin及PWout。在第二步骤中，该车辆控制系统使用蓄电池11的温度TB来设定电池功率的上限值的保护值GWin及GWout。在第三步骤中，该车辆控制系统以使功率上限值Win及Wout不超过保护值GWin及GWout的方式设定功率上限值Win及Wout。
通过第一至第三步骤，能够提供一种如上述那样监视来自电池包10的输出结果的适当与否，并抑制二次电池的输入输出功率变得过剩的情况的车辆控制方法。
以下，对变形例进行记载。在上述实施方式中，对在网关ECU60中使用蓄电池11的温度TB来设定电池功率的上限值的保护值GWin及GWout的情况进行了说明，但例如在蓄电池11的电池功率的上限值除了蓄电池11的温度TB以外还依赖于蓄电池11的SOC的情况下，也可以除了蓄电池11的温度TB以外还使用蓄电池11的SOC来设定电池功率的上限值的保护值GWin及GWout。
而且，在上述的实施方式中，将在局部总线B1连接有电池ECU13、电动机ECU23及发动机ECU33的情况作为一例进行了说明，但电动机ECU23及发动机ECU33也可以连接于全局总线B2。
而且，在上述的实施方式中，作为电动车辆的结构，将如图1所示的混合动力车辆的结构作为一例进行了说明，但并不特别限定于混合动力车辆。电动车辆例如可以是不搭载发动机的电动汽车，也可以是构成为能够使用从车辆外部供给的电力对电池包内的二次电池进行充电的PHV。
而且，在上述的实施方式中，将HVECU50经由电池ECU13来控制SMR14的结构作为一例进行了说明，但是HVECU50也可以构成为不经由电池ECU13而直接地控制SMR14。
而且，在上述的实施方式中，将电池包10中包含的蓄电池11(二次电池)为电池组的情况作为一例进行了说明，但蓄电池11例如也可以为单电池。
而且，在上述实施方式中，以将HVECU50和网关ECU60作为独立的ECU而设置的车辆控制系统的结构为一例进行了说明，但例如也可以是包括将HVECU50和网关ECU60集成为一个ECU而得到的ECU的车辆控制系统。
图6是表示变形例中的电池包10以及HVECU50的详细结构的图。在该变形例中，车辆控制系统具有将图4中所示的网关ECU60的功能导入到HVECU50所得的结构，HVECU50相当于“第二控制装置”的一例。
如图6所示，电池包10的结构与在图4中所说明的电池包10的结构相同。因此，不重复其详细结构的说明。
另一方面，图6所示的HVECU50的结构与在图4中所说明的HVECU50的结构相比，不同点在于包括GWin运算部52、Win设定部53、GWout运算部54、Wout设定部55。GWin运算部52、Win设定部53、GWout运算部54以及Wout设定部55分别相当于图4的网关ECU60中包含的GWin运算部61、Win设定部62、GWout运算部63以及Wout设定部64。因此，不重复各结构的详细说明。
如此，通过在HVECU50中设定保护值GWin及GWout，能够保护蓄电池11的输入输出功率，并且能够在不追加网关ECU60的前提下，由电池ECU13和HVECU50协作地进行蓄电池11的电池功率的控制。
而且，在上述实施方式中，对网关ECU60使用电池ECU13在设定功率上限值的暂定值PWin及PWout时所使用的电池传感器12的检测值来设定保护值GWin及GWout的情况进行了说明，但例如也可以使用与电池传感器12分开设置并检测蓄电池11的温度的温度传感器的检测值来设定保护值GWin及GWout。
图7是表示其他变形例中的电池包10、HVECU50以及网关ECU60的详细结构的图。
如图7所示，电池包10的结构与图4中所说明的电池包10的结构相比，不同之处在于温度传感器15与电池传感器12的温度传感器12c分开设置于蓄电池11。除此以外的结构与在图4中所说明的电池包10的结构相同。因此，不重复其详细的说明。
温度传感器15设置于构成蓄电池11的多个电池单元中的任一个，并检测蓄电池11的温度TB’。另外，温度传感器15例如可以与温度传感器12c同样地针对构成蓄电池11的多个电池单元中的每一个而设置，或者也可以针对每多个电池单元设置一个。
表示由温度传感器15检测出的温度TB’的信号作为与来自电池ECU13的指令信号不同的指令信号S4输出到网关ECU60。输入到网关ECU60的温度TB’被分别输入到GWin运算部61及GWout运算部63。GWin运算部61及GWout运算部63使用温度TB’和图5所示的映射图来计算保护值GWin及GWout。
如此，通过网关ECU60使用与电池传感器12分开设置的温度传感器15的检测值来设定保护值GWin及GWout，从而即使在电池传感器12发生了故障的情况下，也能够高精度地判定电池ECU13的输出结果的适当与否。
而且，在上述实施方式中，对使用蓄电池11的温度TB来设定电池功率的上限值的保护值GWin及GWout的情况进行了说明，但也可以代替设定电池功率的上限值的保护值而设定充放电时的允许电流的保护值。网关ECU60例如通过将电池功率的上限值的保护值GWin以及GWout除以蓄电池11的电压VB，来设定充放电时的允许电流的保护值。在从电池包10输入了允许电流的暂定值的情况下，网关ECU60在暂定值的大小比保护值的大小大的情况下，将保护值作为允许电流输出到HVECU50。另外，网关ECU60在暂定值的大小比保护值的大小小的情况下，将暂定值作为允许电流输出到HVECU50。HVECU50以使蓄电池11的电池功率不超过从网关ECU60输入的允许电流的方式控制蓄电池11的电池功率。
另外，在上述实施方式中，对根据电池功率的上限值的暂定值PWin及PWout与保护值GWin及GWout之间的比较结果来设定上限值Win及Wout，并以使电池功率不超过所设定的上限值Win及Wout的方式控制电池功率的情况进行了说明，但例如在暂定值PWin的大小比保护值GWin的大小大的状态持续到经过预先确定的时间为止的情况下，或者，在暂定值PWout的大小比保护值GWout的大小大的状态持续到经过预先规定的时间为止的情况下，也可以使SMR14成为切断状态，或者，除此以外或取而代之，实施无电池行驶，在该无电池行驶中，不使用蓄电池11的功率而使用通过发动机31的动作由MG21a发电产生的电力来驱动MG21b。
另外，上述的变形例也可以将其全部或一部分进行适当组合来实施。应当认为本次公开的实施方式在所有方面均是例示，而不是限制性的。本发明的范围并不是上述的说明，而是由权利要求书表示，并且意在包括与权利要求书等同的含义和范围内的所有改变。

Claims (9)

1.一种车辆，其特征在于，包括：
电池包，包括二次电池、构成为检测所述二次电池的状态的电池传感器、第一控制装置；及
第二控制装置，与所述电池包分开设置，
所述第一控制装置构成为，使用所述电池传感器的检测值来设定表示所述二次电池的电池功率的上限值的功率上限值，
所述第二控制装置构成为，
使用所述二次电池的温度来设定所述电池功率的上限值的保护值，并以使所述功率上限值不超过所述保护值的方式设定所述功率上限值。
2.根据权利要求1所述的车辆，其特征在于，
还包括第三控制装置，该第三控装置与所述电池包分开设置，并构成为以使所述电池功率不超过在所述第二控制装置中所设定的所述功率上限值的方式控制所述电池功率，所述第二控制装置构成为，对所述第一控制装置与所述第三控制装置之间的通信进行中继。
3.根据权利要求1所述的车辆，其特征在于，
所述第二控制装置构成为，以使所述电池功率不超过所设定的所述功率上限值的方式控制所述电池功率。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的车辆，其特征在于，
所述电池传感器包括温度传感器，该温度传感器构成为检测所述二次电池的温度，
所述第二控制装置构成为使用所述温度传感器的检测值来设定所述保护值。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的车辆，其特征在于，
所述车辆还包括温度传感器，该温度传感器与所述电池传感器分开设置，并构成为检测所述二次电池的温度，所述第二控制装置构成为使用所述温度传感器的检测值来设定所述保护值。
6.根据权利要求1所述的车辆，其特征在于，
由所述第一控制装置设定的所述功率上限值是暂定地设定所述二次电池的所述电池功率的所述上限值所得的暂定功率上限值，
所述第二控制装置构成为，通过将所述保护值与所述暂定功率上限值进行比较来设定所述功率上限值。
7.根据权利要求6所述的车辆，其特征在于，
所述第二控制装置构成为，
在所述暂定功率上限值为所述保护值以下的情况下，将所述暂定功率上限值设定为所述功率上限值，并且在所述暂定功率上限值比所述保护值大的情况下，将所述保护值设定为所述功率上限值。
8.一种车辆控制系统，构成为能够安装包括二次电池的电池包，其特征在于，包括：
控制部，所述控制部构成为，在所述电池包安装于所述车辆控制系统的情况下，以使所述二次电池的电池功率不超过表示所述二次电池的电池功率的上限值的功率上限值的方式控制所述电池功率；及
设定部，所述设定部构成为，在从所述电池包输入了所述功率上限值时，使用所述二次电池的温度来设定所述电池功率的上限值的保护值，并以使所述功率上限值不超过所述保护值的方式设定所述功率上限值。
9.一种车辆控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
安装有包括二次电池的电池包的车辆控制系统从所述电池包取得表示所述二次电池的电池功率的上限值的功率上限值；
所述车辆控制系统使用所述二次电池的温度来设定所述电池功率的上限值的保护值；及
所述车辆控制系统以使所述功率上限值不超过所述保护值的方式设定所述功率上限值。
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