DE102020132257A1

DE102020132257A1 - Fahrzeug, Fahrzeugsteuersystem und Fahrzeugsteuerverfahren

Info

Publication number: DE102020132257A1
Application number: DE102020132257.7A
Authority: DE
Inventors: Yoshiaki Kikuchi; Junichi Matsumoto; Akio UOTANI
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2019-12-19
Filing date: 2020-12-04
Publication date: 2021-06-24
Also published as: JP7272258B2; CN113002357A; US11858366B2; CN113002357B; JP2021097566A; US20210188108A1

Abstract

Ein Fahrzeug umfasst ein Batteriepaket (10) mit einer Sekundärbatterie, einem einen Zustand der Sekundärbatterie erfassenden Batteriesensor (12) und einer ersten Steuervorrichtung; eine von dem Batteriepaket (10) getrennt bereitgestellte zweite Steuervorrichtung; und einen Umwandler. Die erste Steuervorrichtung ist dazu eingerichtet, einen Erfassungswert des Batteriesensors (12) zur Erlangung eines oberen Stromgrenzwerts zu verwenden, der einen oberen Grenzwert eines Eingangsstroms der Sekundärbatterie anzeigt. Die zweite Steuervorrichtung ist dazu eingerichtet, einen oberen Leistungsgrenzwert, der eine obere Grenze einer Eingangsleistung der Sekundärbatterie anzeigt, zur Steuerung der Eingangsleistung der Sekundärbatterie zu verwenden. Der Umwandler ist dazu eingerichtet, eine Umwandlung des oberen Stromgrenzwerts in den oberen Leistungsgrenzwert durchzuführen.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeug, ein Fahrzeugsteuersystem und ein Fahrzeugsteuerverfahren.
Stand der Technik
Die Druckschrift JP 2019 - 156 007 A offenbart eine Steuervorrichtung, die eine Eingangsleistung einer Sekundärbatterie unter Verwendung eines oberen Leistungsgrenzwerts (Win) steuert, der einen oberen Grenzwert der Eingangsleistung der an einem Fahrzeug angebrachten Sekundärbatterie anzeigt.
ERFINDUNGSZUSAMMENFASSUNG
Elektrisch angetriebene Fahrzeuge (beispielsweise Elektrofahrzeuge oder Hybridfahrzeuge), die als eine Leistungsquelle eine Sekundärbatterie verwenden, haben sich in den letzten Jahren weit verbreitet. Falls die Kapazität oder die Leistungsfähigkeit der Sekundärbatterie aufgrund einer Batterieverschlechterung oder dergleichen abnimmt, ist es bei den elektrisch angetriebenen Fahrzeugen vorstellbar, dass die an dem elektrisch angetriebenen Fahrzeug angebrachte Sekundärbatterie ersetzt wird.
Die Sekundärbatterie ist im Allgemeinen an einem Fahrzeug in der Form eines Batteriepakets angebracht. Das Batteriepaket umfasst eine Sekundärbatterie, einen Sensor, der den Zustand der Sekundärbatterie (beispielsweise einen Strom, eine Spannung und eine Temperatur) erfasst, und eine Steuervorrichtung. Nachstehend kann die in dem Batteriepaket eingebaute Steuervorrichtung als eine „elektronische Batteriesteuereinheit (ECU)“ bezeichnet sein, und der in dem Batteriepaket eingebaute Sensor kann als ein „Batteriesensor“ bezeichnet sein. An dem Batteriepaket sind periphere Vorrichtungen (beispielsweise ein Sensor und eine Steuervorrichtung) angebracht, die für die Sekundärbatterie geeignet sind. Das Batteriepaket wird derart gewartet, dass die Sekundärbatterie und ihre peripheren Vorrichtungen normal arbeiten können. Falls daher die an dem Fahrzeug angebrachte Sekundärbatterie ersetzt wird, wird es aus dem Blickwinkel einer Fahrzeugwartung als bevorzugt angesehen, nicht nur die Sekundärbatterie, sondern das an dem Fahrzeug angebrachte gesamte Batteriepaket zu ersetzen.
Gemäß der Druckschrift JP 2019 - 156 007 A gibt es eine herkömmliche Steuervorrichtung, die getrennt von einem Batteriepaket an einem Fahrzeug angebracht ist und die die Eingangsleistung der Sekundärbatterie unter Verwendung eines oberen Leistungsgrenzwerts steuert (nachstehend auch als „Leistungsbegrenzungssteuervorrichtung“ bezeichnet). Die Leistungsbegrenzungssteuervorrichtung ist dazu eingerichtet, eine leistungsbasierte Eingangsbeschränkung durchzuführen. Die leistungsbasierte Eingangsbeschränkung ist ein Vorgang einer Steuerung der Eingangsleistung der Sekundärbatterie, sodass die Eingangsleistung der Sekundärbatterie den oberen Leistungsgrenzwert nicht überschreitet. Im Allgemeinen ist ein Fahrzeug mit einer die leistungsbasierte Eingangsbeschränkung durchführenden Steuervorrichtung mit einem Batteriepaket ausgestattet, das eine Batterie-ECU umfasst, die einen oberen Leistungsgrenzwert unter Verwendung eines Erfassungswerts von einem Batteriesensor erlangt (nachstehend auch als „Leistungsbegrenzungsbatteriepaket“ bezeichnet).
Andererseits ist eine Steuervorrichtung bekannt, die an einem Fahrzeug von dem Batteriepaket getrennt angebracht ist, und die den Eingangsstrom der Sekundärbatterie durch Verwendung eines oberen Stromgrenzwerts steuert, der einen oberen Grenzwert des Eingangsstroms der Sekundärbatterie anzeigt (nachstehend auch als „Strombegrenzungssteuervorrichtung“ bezeichnet). Die Strombegrenzungssteuervorrichtung ist dazu eingerichtet, eine strombasierte Eingangsbeschränkung durchzuführen. Die strombasierte Eingangsbeschränkung ist ein Vorgang einer Steuerung des Eingangsstroms der Sekundärbatterie derart, dass der Eingangsstrom der Sekundärbatterie den oberen Stromgrenzwert nicht überschreitet. Im Allgemeinen ist ein Fahrzeug mit einer die strombasierte Eingangsbeschränkung durchführenden Steuervorrichtung mit einem Batteriepaket einschließlich einer Batterie-ECU ausgestattet, die einen oberen Stromgrenzwert unter Verwendung eines Erfassungswerts von einem Batteriesensor erlangt (nachstehend auch als „Strombegrenzungsbatteriepaket“ bezeichnet).
Abhängig von der Situation einer Versorgung und eines Bedarfes (oder dem Lagerzustand) des Batteriepakets kann das Strombegrenzungsbatteriepaket leichter als das Leistungsbegrenzungsbatteriepaket verfügbar sein. Jedoch war es hinsichtlich von Fahrzeugen des Standes der Technik nicht erwartet, ein Strombegrenzungsbatteriepaket in Kombination mit einer Leistungsbegrenzungssteuervorrichtung zu verwenden, sodass keine Untersuchung über Einrichtungen zur Verwendung eines Strombegrenzungsbatteriepakets in Kombination mit einer Leistungsbegrenzungssteuervorrichtung durchgeführt wurde. Somit ist es schwierig, ein Strombegrenzungsbatteriepaket in einem Fahrzeug anzuwenden, das mit einer Leistungsbegrenzungssteuervorrichtung ausgestattet ist.
Die vorliegende Offenbarung stellt ein Fahrzeug, ein Fahrzeugsteuersystem und ein Fahrzeugsteuerverfahren bereit, die eine leistungsbasierte Eingangsbeschränkung auf einer in einem Strombegrenzungsbatteriepaket umfassten Sekundärbatterie durchführen können.
Ein Fahrzeug gemäß einer ersten Ausgestaltung der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Batteriepaket mit einer ersten Steuervorrichtung, eine getrennt von dem Batteriepaket bereitgestellte zweite Steuervorrichtung und einen Umwandler. Das Batteriepaket umfasst ferner eine Sekundärbatterie und einen Batteriesensor, der einen Zustand der Sekundärbatterie erfasst. Die erste Steuervorrichtung ist dazu eingerichtet, einen Erfassungswert des Batteriesensors zu verwenden, um einen oberen Stromgrenzwert zu erlangen, der einen oberen Grenzwert eines Eingangsstroms der Sekundärbatterie anzeigt. Die zweite Steuervorrichtung ist dazu eingerichtet, einen oberen Leistungsgrenzwert zu verwenden, der einen oberen Grenzwert einer Eingangsleistung der Sekundärbatterie anzeigt, um die Eingangsleistung der Sekundärbatterie zu steuern. Der Umwandler ist dazu eingerichtet, eine Umwandlung des oberen Stromgrenzwerts in den oberen Leistungsgrenzwert durch Durchführen einer Multiplikation eines Spannungswerts der Sekundärbatterie mit dem oberen Stromgrenzwert in einem Zustand durchzuführen, in dem ein dem oberen Stromgrenzwert entsprechender Strom fließt (nachstehend als „geschätzter Spannungswert“ bezeichnet).
Das Fahrzeug ist mit dem Umwandler ausgestattet, der den oberen Stromgrenzwert in den oberen Leistungsgrenzwert umwandelt. Die Spannung der Sekundärbatterie ändert sich abhängig von der Größe des Stroms. Der Umwandler verwendet den abgeschätzten Spannungswert (d.h. den Spannungswert der Sekundärbatterie in dem Zustand, in dem der dem oberen Stromgrenzwert entsprechende Strom fließt), um den oberen Stromgrenzwert in den oberen Leistungsgrenzwert umzuwandeln. Insbesondere wandelt der Umwandler den oberen Stromgrenzwert in den oberen Leistungsgrenzwert durch Multiplizieren des oberen Stromgrenzwerts mit dem abgeschätzten Spannungswert um. Dies ermöglicht es, den dem oberen Stromgrenzwert entsprechenden oberen Leistungsgrenzwert mit hoher Genauigkeit zu erlangen. Gemäß der vorstehenden Konfiguration kann die zweite Steuervorrichtung eine leistungsbasierte Eingangsbeschränkung geeignet durchführen, auch falls das Strombegrenzungsbatteriepaket angewendet wird. Die zweite Steuervorrichtung entspricht der vorstehend beschriebenen Leistungsbegrenzungssteuervorrichtung.
Gemäß der vorstehenden Ausgestaltung kann der Umwandler dazu eingerichtet sein, die durch den Batteriesensor erfassten gemessenen Werte eines Stroms und einer Spannung der Sekundärbatterie, einen internen Widerstand der Sekundärbatterie und den oberen Stromgrenzwert zum Erlangen des abgeschätzten Spannungswerts zu verwenden.
Der Umwandler mit der vorstehenden Konfiguration kann den abgeschätzten Spannungswert leicht und geeignet erlangen. Nachfolgend kann der Umwandler den oberen Stromgrenzwert in den oberen Leistungsgrenzwert mit einer hohen Genauigkeit unter Verwendung des abgeschätzten Spannungswerts umwandeln, der wie vorstehend beschrieben erlangt ist. Nachstehend können die durch den Batteriesensor erfassten gemessenen Werte des Stroms und der Spannung der Sekundärbatterie als „Ist-Strom“ und „Ist-Spannung“ bezeichnet sein. Der Strom, die Spannung und der interne Widerstand der Sekundärbatterie weisen eine Beziehung auf, die durch „interner Widerstand = Spannung / Strom“ dargestellt ist. Der interne Widerstand der Sekundärbatterie, der zum Erlangen des abgeschätzten Spannungswerts verwendet wird, kann vorab in einer Speichervorrichtung gespeichert sein. Der interne Widerstand der Sekundärbatterie, der in der Speichervorrichtung gespeichert ist, kann ein fester Wert sein oder kann in Übereinstimmung mit der Temperatur der Sekundärbatterie veränderlich sein. Der vorstehend beschriebene Umwandler kann den abgeschätzten Spannungswert auf der Grundlage des Ist-Stroms, der Ist-Spannung, des oberen Stromgrenzwerts und des internen Widerstands in Übereinstimmung mit einem Ausdruck „abgeschätzter Spannungswert = Ist-Spannung + (oberer Stromgrenzwert - Ist-Strom) × interner Widerstand“ erlangen.
Bei der vorstehenden Ausgestaltung kann das Fahrzeug ferner eine von dem Batteriepaket getrennt bereitgestellte dritte Steuervorrichtung umfassen, die dazu eingerichtet ist, eine Kommunikation zwischen der ersten Steuervorrichtung und der zweiten Steuervorrichtung weiterzuleiten. Der Umwandler kann an der dritten Steuervorrichtung angebracht sein. Das Batteriepaket kann zur Ausgabe des oberen Stromgrenzwerts eingerichtet sein. Das Fahrzeug kann derart eingerichtet sein, dass bei Eingabe des oberen Stromgrenzwerts von dem Batteriepaket an die dritte Steuervorrichtung der Umwandler die Umwandlung des oberen Stromgrenzwerts in den oberen Leistungsgrenzwert durchführt und der obere Leistungsgrenzwert von der dritten Steuervorrichtung an die zweite Steuervorrichtung ausgegeben wird.
Bei der vorstehenden Konfiguration umfasst die von dem Batteriepaket getrennt bereitgestellte dritte Steuervorrichtung den Umwandler, und der Umwandler wandelt den oberen Stromgrenzwert in den oberen Leistungsgrenzwert um.
Somit kann der Umwandler an dem Fahrzeug ohne eine Änderung der Konfigurationen des Batteriepakets (einschließlich der ersten Steuervorrichtung) und der zweiten Steuervorrichtung angebracht sein.
Bei der vorstehenden Ausgestaltung kann die dritte Steuervorrichtung dazu eingerichtet sein, bei Eingabe des oberen Stromgrenzwerts die Umwandlung durchzuführen und den oberen Leistungsgrenzwert auszugeben, und bei Eingabe des oberen Leistungsgrenzwerts den oberen Leistungsgrenzwert ohne Durchführung der Umwandlung auszugeben.
Falls das Fahrzeug mit dem Strombegrenzungsbatteriepaket ausgestattet ist, führt bei der vorstehenden Ausgestaltung die dritte Steuervorrichtung die Umwandlung auf dem von dem Strombegrenzungsbatteriepaket eingegebenen oberen Stromgrenzwert durch, und gibt den oberen Leistungsgrenzwert aus. Falls andererseits das Fahrzeug mit dem Leistungsbegrenzungsbatteriepaket ausgestattet ist, gibt die dritte Steuervorrichtung den oberen Leistungsgrenzwert aus, ohne die Umwandlung auf dem von dem Leistungsbegrenzungsbatteriepaket eingegebenen oberen Leistungsgrenzwert durchzuführen. Somit kann gemäß der vorstehenden Konfiguration die zweite Steuervorrichtung die leistungsbasierte Eingangsbeschränkung sowohl in dem Fall, in dem das Strombegrenzungsbatteriepaket angewendet wird, als auch in dem Fall geeignet durchführen, in dem das Leistungsbegrenzungsbatteriepaket angewendet wird.
Bei der vorstehenden Ausgestaltung kann sowohl die erste Steuervorrichtung, die zweite Steuervorrichtung, als auch dritte Steuervorrichtung ein Mikrocomputer sein, der mit einem fahrzeuginternen Lokalbereichsnetzwerk (LAN) verbunden ist. In dem fahrzeuginternen LAN kann die erste Steuervorrichtung mit der zweiten Steuervorrichtung über die dritte Steuervorrichtung verbunden sein, um mit der zweiten Steuervorrichtung über die dritte Steuervorrichtung zu kommunizieren.
Es ist zu beachten, dass LAN eine Abkürzung für „Lokalbereichsnetzwerk“ ist. Bei der vorstehenden Ausgestaltung ist jede der ersten bis dritten Steuervorrichtungen ein Mikrocomputer. Der Mikrocomputer weist eine geringe Größe und eine hohe Verarbeitungskapazität auf, sodass er als eine fahrzeuginterne Steuervorrichtung geeignet ist. Die dritte Steuervorrichtung kann den oberen Stromgrenzwert über das fahrzeuginterne LAN von der ersten Steuervorrichtung empfangen, mit dem Umwandler den oberen Stromgrenzwert in den oberen Leistungsgrenzwert umwandeln, und nachfolgend den oberen Leistungsgrenzwert über das fahrzeuginterne LAN an die zweite Steuervorrichtung übermitteln. Mit der vorstehenden Konfiguration kann jede Steuervorrichtung die benötigte Berechnung und Kommunikation geeignet durchführen. Als das Kommunikationsprotokoll des fahrzeuginternen LANs kann ein CAN (Steuerungsbereichsnetzwerk, bzw. „controller area network“) oder ein FlexRay angewandt werden.
Die dritte Steuervorrichtung kann auch für andere Zwecke als die Umwandlung des oberen Grenzwerts (d.h. eine Umwandlung des oberen Stromgrenzwerts in den oberen Leistungsgrenzwert) verwendet werden. Die dritte Steuervorrichtung kann dazu eingerichtet sein, Informationen zu verwalten (beispielsweise Fahrzeugdaten zu sammeln). Ferner kann die dritte Steuervorrichtung als ein zentrales Gateway (bzw. zentraler Zugang, „central gateway“, CGW) wirken.
Bei der vorstehenden Ausgestaltung kann der Umwandler an der ersten Steuervorrichtung angebracht sein. Die erste Steuervorrichtung kann dazu eingerichtet sein, mit dem Umwandler die Umwandlung des unter Verwendung des Erfassungswerts des Batteriesensors erlangten oberen Stromgrenzwerts in den oberen Leistungsgrenzwert durchzuführen und den oberen Leistungsgrenzwert an die zweite Steuervorrichtung auszugeben, falls die erste Steuervorrichtung mit der zweiten Steuervorrichtung verbunden ist.
Der Umwandler kann in der ersten Steuervorrichtung (d.h. innerhalb des Batteriepakets) eingebaut sein. In dieser Konfiguration kann der obere Stromgrenzwert innerhalb des Batteriepakets in den oberen Leistungsgrenzwert umgewandelt werden, und der obere Leistungsgrenzwert kann von dem Batteriepaket ausgegeben werden. Somit kann die zweite Steuervorrichtung die leistungsbasierte Eingangsbeschränkung ohne Hinzufügen der dritten Steuervorrichtung geeignet durchführen.
Bei der vorgenannten Ausgestaltung kann der Umwandler an der zweiten Steuervorrichtung angebracht sein. Das Batteriepaket kann dazu eingerichtet sein, den oberen Stromgrenzwert auszugeben. Die zweite Steuervorrichtung kann dazu eingerichtet sein, mit dem Umwandler die Umwandlung des von dem Batteriepaket eingegebenen oberen Stromgrenzwerts in den oberen Leistungsgrenzwert durchzuführen und die Eingangsleistung der Sekundärbatterie derart zu steuern, dass die Eingangsleistung der Sekundärbatterie den oberen Leistungsgrenzwert nicht überschreitet.
Bei der vorstehenden Konfiguration umfasst die von dem Batteriepaket getrennt bereitgestellte zweite Steuervorrichtung den Umwandler, und der Umwandler wandelt den oberen Stromgrenzwert in den oberen Leistungsgrenzwert um. Daher kann der Umwandler an dem Fahrzeug ohne eine Änderung der Konfiguration des Batteriepakets (das die erste Steuervorrichtung umfasst) angebracht sein. Ferner kann die zweite Steuervorrichtung die leistungsbasierte Eingangsbeschränkung ohne Hinzufügen der dritten Steuervorrichtung geeignet durchführen.
Das Fahrzeug gemäß der vorstehenden Ausgestaltung kann ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug sein, das unter Verwendung von elektrischer Leistung fährt, die in der Sekundärbatterie in dem Batteriepaket gespeichert ist. Das elektrisch angetriebene Fahrzeug umfasst ein Elektrofahrzeug (EV), ein Hybridfahrzeug (HV) und ein Plug-In-Hybridfahrzeug (PHV).
Das Fahrzeug kann ein Hybridfahrzeug mit einem ersten Motorgenerator, einem zweiten Motorgenerator und einer Maschine sein. Eine elektrische Leistung kann von der Sekundärbatterie in dem Batteriepaket sowohl zu dem ersten Motorgenerator als auch zu dem zweiten Motorgenerator zugeführt werden. Sowohl die Maschine als auch der erste Motorgenerator können mechanisch mit Antriebsrädern des Hybridfahrzeugs mittels eines Planetengetriebes verbunden sein. Das Planetengetriebe und der zweite Motorgenerator können derart eingerichtet sein, dass eine von dem Planetengetriebe ausgegebene Antriebskraft und eine von dem zweiten Motorgenerator ausgegebene Antriebskraft kombiniert werden und an die Antriebsräder übermittelt werden. Die zweite Steuervorrichtung kann eine Steueranweisung für sowohl den ersten Motorgenerator, den zweiten Motorgenerator als auch die Maschine erzeugen, sodass die Eingangsleistung der Sekundärbatterie den oberen Leistungsgrenzwert nicht überschreitet.
Ein Fahrzeugsteuersystem gemäß einer zweiten Ausgestaltung der vorliegenden Offenbarung ist derart eingerichtet, dass ein Batteriepaket mit einer Sekundärbatterie und einem Batteriesensor, der einen Zustand der Sekundärbatterie erfasst, an dem Fahrzeugsteuersystem angebracht ist. Das Fahrzeugsteuersystem umfasst eine Steuereinheit, die dazu eingerichtet ist, die Eingangsleistung der Sekundärbatterie derart zu steuern, dass die Eingangsleistung der Sekundärbatterie einen oberen Leistungsgrenzwert nicht überschreitet, falls das Batteriepaket an das Fahrzeugsteuersystem angebracht ist, und eine Umwandlungseinheit, die derart eingerichtet ist, dass, falls ein einen oberen Grenzwert eines Eingangsstroms der Sekundärbatterie anzeigender oberer Stromgrenzwert und ein Erfassungswert des Batteriesensors von dem Batteriepaket eingegeben werden, die Umwandlungseinheit den Erfassungswert des Batteriesensors und den oberen Stromgrenzwert zum Erlangen eines abgeschätzten Spannungswerts (d.h. eines Spannungswertes der Sekundärbatterie in einem Zustand, in dem ein dem oberen Stromgrenzwert entsprechender Strom fließt) verwendet, und eine Umwandlung des oberen Stromgrenzwerts in den oberen Leistungsgrenzwert durch Durchführen einer Multiplikation des oberen Stromgrenzwerts mit dem abgeschätzten Spannungswert durchführt.
Gemäß der vorstehenden Ausgestaltung wird der obere Leistungsgrenzwert, der dem oberen Stromgrenzwert entspricht, durch Multiplizieren des oberen Stromgrenzwerts mit dem abgeschätzten Spannungswert erlangt. Auch falls das Strombegrenzungsbatteriepaket angewandt wird, ist es daher möglich, die leistungsbasierte Eingangsbeschränkung auf der in dem Strombegrenzungsbatteriepaket umfassten Sekundärbatterie geeignet durchzuführen.
Ein Fahrzeugsteuerverfahren gemäß einer dritten Ausgestaltung der vorliegenden Offenbarung umfasst: Erlangen, mit einem Fahrzeugsteuersystem, an dem ein Batteriepaket mit einer Sekundärbatterie und einem einen Zustand der Sekundärbatterie erfassenden Batteriesensor angebracht ist, eines oberen Stromgrenzwerts, der einen oberen Grenzwert eines Eingangsstroms der Sekundärbatterie anzeigt, und eines Erfassungswerts des Batteriesensors von dem Batteriepaket, Erlangen, mit dem Fahrzeugsteuersystem, eines abgeschätzten Spannungswerts (d.h. eines Spannungswerts der Sekundärbatterie in einem Zustand, in dem ein dem oberen Stromgrenzwert entsprechender Strom fließt) unter Verwendung des Erfassungswerts des Batteriesensors und des oberen Stromgrenzwerts, Durchführen, mit dem Fahrzeugsteuersystem, einer Umwandlung des oberen Stromgrenzwerts in einen oberen Leistungsgrenzwert, der einen oberen Grenzwert einer Eingangsleistung der Sekundärbatterie anzeigt, durch Durchführen einer Multiplikation des oberen Stromgrenzwerts mit dem abgeschätzten Spannungswert, und Steuern, mit dem Fahrzeugsteuersystem, der Eingangsleistung der Sekundärbatterie unter Verwendung des oberen Leistungsgrenzwerts.
Bei der vorstehenden Ausgestaltung wird der dem oberen Stromgrenzwert entsprechende obere Leistungsgrenzwert durch Multiplizieren des oberen Stromgrenzwerts mit dem abgeschätzten Spannungswert erlangt. Auch falls das Strombegrenzungsbatteriepaket angewandt wird, ist es daher möglich, die leistungsbasierte Eingangsbeschränkung auf der in dem Strombegrenzungsbatteriepaket umfassten Sekundärbatterie geeignet durchzuführen.
Die vorstehende Konfiguration ermöglicht es, ein Fahrzeug, ein Fahrzeugsteuersystem und ein Fahrzeugsteuerverfahren bereitzustellen, die eine leistungsbasierte Eingangsbeschränkung auf einer in einem Strombegrenzungsbatteriepaket umfassten Sekundärbatterie durchführen können.
Figurenliste
Merkmale, Vorteile und technische sowie industrielle Bedeutung der exemplarischen Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung beschrieben, in der gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen, und wobei:

1 eine Darstellung zeigt, die eine Konfiguration eines Fahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht;
2 eine Darstellung zeigt, die eine Verbindungsbetriebsart von Steuervorrichtungen veranschaulicht, die in dem Fahrzeug gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung umfasst sind;
3 eine Darstellung zeigt, die ein Beispiel einer Karte veranschaulicht, die zum Einstellen einer Zielbatterieleistung in dem Fahrzeug gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung verwendet wird;
4 eine Darstellung zeigt, die eine ausführliche Konfiguration eines Batteriepakets, einer elektronischen Steuereinheit (ECU) eines Gateways und einer ECU eines Hybridfahrzeugs (HV) gemäß 1 veranschaulicht;
5 eine Darstellung zeigt, die eine ausführliche Konfiguration einer Umwandlungseinheit gemäß 4 veranschaulicht;
6 eine Darstellung zum Beschreiben eines Verfahrens zum Erlangen eines abgeschätzten Spannungswerts gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung zeigt;
7 eine Darstellung zeigt, die ein erstes Beispiel eines Fahrzeugsteuersystems gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht;
8 eine Darstellung zeigt, die ein zweites Beispiel des Fahrzeugsteuersystems gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht;
9 eine Darstellung zeigt, die ein Abwandlungsbeispiel der Gateway-ECU gemäß 4 veranschaulicht;
10 eine Darstellung zeigt, die ein Abwandlungsbeispiel der HV-ECU gemäß 4 veranschaulicht;
11 eine Darstellung zeigt, die ein erstes Abwandlungsbeispiel des Fahrzeugsteuersystems gemäß 4 veranschaulicht; und
12 eine Darstellung zeigt, die ein zweites Abwandlungsbeispiel des Fahrzeugsteuersystems gemäß 4 veranschaulicht.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung sind nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben. Es ist zu beachten, dass dieselben oder entsprechenden Teile in der Zeichnung durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet sind, und eine wiederholte Beschreibung dieser weggelassen ist. Nachstehend ist eine elektronische Steuereinheit auch als „ECU“ bezeichnet.
1 zeigt eine Darstellung, die eine Konfiguration eines Fahrzeugs gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel veranschaulicht. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird eine Verwendung eines vierrädrigen Fahrzeugs mit einem Vorderradantrieb (genauer, ein Hybridfahrzeug) angewandt, jedoch können die Anzahl von Rädern und das Antriebssystem je nach Bedarf geändert sein. Beispielsweise kann das Antriebssystem ein Vierradantrieb sein.
Unter Bezugnahme auf 1 ist ein Fahrzeug 100 mit einem Batteriepaket 10 ausgestattet, das eine Batterie-ECU 13 umfasst. Ferner sind von dem Batteriepaket getrennt eine Motor-ECU 23, eine Maschinen-ECU 33, eine HV-ECU 50 und eine Gateway-ECU 60 an dem Fahrzeug 100 angebracht. Die Motor-ECU 23, die Maschinen-ECU 33, die HV-ECU 50 und die Gateway-ECU 60 sind außerhalb des Batteriepakets 10 gelegen. Die Batterie-ECU 13 ist innerhalb des Batteriepakets 10 gelegen. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel entsprechen die Batterie-ECU 13, die HV-ECU 50 und die Gateway-ECU 60 jeweils Beispielen einer „ersten Steuervorrichtung“, einer „zweiten Steuervorrichtung“ und einer „dritten Steuervorrichtung“ gemäß der vorliegenden Offenbarung.
Das Batteriepaket 10 umfasst eine Batterie 11, einen Spannungssensor 12a, einen Stromsensor 12b, einen Temperatursensor 12c, die Batterie-ECU 13 und ein Systemhauptrelais (SMR) 14. Die Batterie 11 wirkt als eine Sekundärbatterie.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist eine zusammengesetzte Batterie mit einer Vielzahl von elektrisch verbundenen Lithiumionen-Batterien als die Batterie 11 angewandt. Jede Sekundärbatterie, die die zusammengesetzte Batterie ausbildet, wird auch als „Zelle“ bezeichnet. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel entspricht jede die Batterie 11 ausbildende Lithiumionen-Batterie der „Zelle“. Die in dem Batteriepaket 10 umfasste Sekundärbatterie ist nicht auf die Lithiumionen-Batterie begrenzt, und kann eine andere Sekundärbatterie sein (beispielsweise eine Nickel-Metallhydrid-Batterie). Als die Sekundärbatterie kann eine Elektrolytlösungs-Sekundärbatterie oder eine Festkörpersekundärbatterie (bzw. „all-solid-state secondary battery“) verwendet sein.
Der Spannungssensor 12a erfasst die Spannung jeder Zelle der Batterie 11. Der Stromsensor 12b erfasst einen Strom, der durch die Batterie 11 fließt (die Ladeseite nimmt einen negativen Wert an). Der Temperatursensor 12c erfasst die Temperatur jeder Zelle der Batterie 11. Die Sensoren geben die Erfassungsergebnisse an die Batterie-ECU 13 aus. Der Stromsensor 12b ist in dem Strompfad der Batterie 11 bereitgestellt. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist für jede Zelle ein Spannungssensor 12a und ein Temperatursensor 12c bereitgestellt. Jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht hierauf begrenzt, und für jeden Satz von mehreren Zellen kann ein Spannungssensor 12a und ein Temperatursensor 12c bereitgestellt sein, oder nur ein Spannungssensor 12a und ein Temperatursensor 12c können für eine zusammengesetzte Batterie bereitgestellt sein. Nachstehend sind der Spannungssensor 12a, der Stromsensor 12b und der Temperatursensor 12c gemeinsam als „Batteriesensor 12“ bezeichnet. Der Batteriesensor 12 kann zusätzlich zu den vorgenannten Sensorfunktionen ein Batterieverwaltungssystem (BMS) sein, das eine Ladezustand-Abschätzfunktion (SOC-Abschätzfunktion), eine Gesundheitszustand-Abschätzfunktion (SOH-Abschätzfunktion), eine Zellspannungsausgleichsfunktion, eine Diagnosefunktion und eine Kommunikationsfunktion aufweist.
Das SMR 14 ist dazu eingerichtet, eine Verbindung und eine Trennung von Leistungspfaden umzuschalten, die externe Verbindungsklemmen T1 und T2 des Batteriepakets 10 und der Batterie 11 verbinden. Beispielsweise kann ein elektromagnetisches mechanisches Relais als das SMR 14 verwendet sein. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist eine Leistungssteuereinheit (PCU) 24 mit den externen Verbindungsklemmen T1 und T2 des Batteriepakets 10 verbunden. Die Batterie 11 ist mit der PCU 24 über das SMR 14 verbunden. Falls sich das SMR 14 in dem geschlossenen Zustand (verbundenen Zustand) befindet, kann eine Leistung zwischen der Batterie 11 und der PCU 24 übermittelt werden. Falls sich im Gegensatz dazu das SMR 14 in einem offenen Zustand (getrennten Zustand) befindet, sind die die Batterie 11 und die PCU 24 verbindenden Leistungspfade getrennt. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das SMR 14 durch die Batterie-ECU 13 gesteuert. Die Batterie-ECU 13 steuert das SMR 14 entsprechend einer Anweisung von der HV-ECU 50. Das SMR 14 befindet sich beispielweise in dem geschlossenen Zustand (verbundenen Zustand), falls das Fahrzeug 100 fährt.
Das Fahrzeug 100 umfasst als Leistungsquellen zum Fahren eine Maschine 31, einen ersten Motorgenerator 21a (nachstehend als „MG 21a“ bezeichnet) und einen zweiten Motorgenerator 21b (nachstehend als „MG 21b“ bezeichnet). Der MG 21a und der MG 21b sind Motorgeneratoren, die sowohl eine Funktion als ein Motor, der durch Empfangen einer Antriebsleistung ein Drehmoment ausgibt, als auch eine Funktion als ein Generator aufweisen, der durch Empfangen des Drehmoments eine elektrische Leistung erzeugt. Als der MG 21a und der MG 21b ist ein Wechselstrommotor (AC-Motor) (beispielsweise ein Permanentmagnetsynchronmotor oder ein Induktionsmotor) verwendet. Der MG 21a und der MG 21b sind mit der Batterie 11 über die PCU 24 elektrisch verbunden. Der MG 21a weist eine Rotorwelle 42a auf, und der MG 21b weist eine Rotorwelle 42b auf. Die Rotorwelle 42a entspricht einer Drehwelle des MG 21a, und die Rotorwelle 42b entspricht einer Drehwelle des MG 21b.
Das Fahrzeug 100 umfasst ferner ein Einzelritzel-Planetengetriebe 42. Eine Ausgangswelle 41 der Maschine 31 und die Rotorwelle 42a des MG 21a sind mit dem Planetengetriebe 42 verbunden. Die Maschine 31 ist beispielsweise eine interne Brennkraftmaschine mit Fremdzündung einschließlich einer Vielzahl von Zylindern (beispielsweise vier Zylindern). Die Maschine 31 verbrennt in jedem Zylinder einen Kraftstoff, um eine Antriebskraft zu erzeugen, und die erzeugte Antriebskraft dreht eine (nicht gezeigte) von allen Zylindern geteilte Kurbelwelle. Die Kurbelwelle der Maschine 31 ist mit der Ausgangswelle 41 mittels eines (nicht gezeigten) Torsionsdämpfers verbunden. Die Ausgangswelle 41 dreht sich gemeinsam mit einer Rotation der Kurbelwelle. Die Maschine 31 ist nicht auf eine Benzinmaschine begrenzt, und kann eine Dieselmaschine sein.
Das Planetengetriebe 42 weist drei rotierende Bauelemente auf, und zwar ein Eingangsbauelement, ein Ausgangsbauelement und ein Reaktionskraftbauelement. Insbesondere umfasst das Planetengetriebe 42 ein Sonnenzahnrad, ein Ringzahnrad, das koaxial mit dem Sonnenzahnrad angeordnet ist, ein Ritzelzahnrad, das mit dem Sonnenrad und dem Ringzahnrad in Eingriff steht, und einen Träger, der das Ritzelzahnrad derart hält, dass das Ritzelzahnrad rotieren und umlaufen kann. Der Träger entspricht dem Eingangsbauelement, das Ringzahnrad entspricht dem Ausgangsbauelement und das Sonnenrad entspricht dem Reaktionskraftbauelement.
Die Maschine 31 und der MG 21a sind mechanisch miteinander über das Planetengetriebe 42 verbunden. Die Ausgangswelle 41 der Maschine 31 ist mit dem Träger des Planetengetriebes 42 verbunden. Die Rotorwelle 42a des MG 21a ist mit dem Sonnenzahnrad des Planetengetriebes 42 verbunden. Die Drehmomentausgabe von der Maschine 31 wird an den Träger eingegeben. Das Planetengetriebe 42 ist dazu eingerichtet, die Drehmomentausgabe von der Maschine 31 an die Ausgangswelle 41 in ein Drehmoment, das zu dem Sonnenzahnrad (letztendlich, dem MG 21a) übermittelt wird, und ein Drehmoment auszugeben, das an das Ringzahnrad übermittelt wird. Falls die Drehmomentausgabe von der Maschine 31 an das Ringzahnrad ausgegeben wird, wirkt ein durch den MG 21a erzeugtes Reaktionsdrehmoment auf das Sonnenzahnrad.
Das Planetengetriebe 42 und der MG 21b sind derart eingerichtet, dass die von dem Planetengetriebe 42 ausgegebene Antriebskraft (d.h. eine an das Ringzahnrad ausgegebene Antriebskraft) und die von dem MG 21b ausgegebene Antriebskraft (d.h. eine von der Rotorwelle 42b ausgegebene Antriebskraft) kombiniert werden, und an die Antriebsräder 45a und 45b übermittelt werden. Genauer gesagt ist ein (nicht gezeigtes) mit einem angetriebenen Zahnrad 43 in Eingriff stehendes Ausgangszahnrad an dem Ringzahnrad des Planetengetriebes 42 angebracht. Ein (nicht gezeigtes) an der Rotorwelle 42b des MG 21b angebrachtes Antriebszahnrad steht auch mit dem angetriebenen Zahnrad 43 in Eingriff. Das angetriebene Zahnrad 43 verbindet die Drehmomentausgabe von dem MG 21b an die Rotorwelle 42b mit der Drehmomentausgabe von dem Ringzahnrad des Planetengetriebes 42. Das somit kombinierte Antriebsdrehmoment wird an ein Differentialgetriebe 44 übermittelt, und mittels Antriebswellen 44a und 44b ferner an die Antriebsräder 45a und 45b übermittelt, die sich von dem Differentialgetriebe 44 nach rechts und nach links erstrecken.
Der MG 21a ist mit einem Motorsensor 22a bereitgestellt, der den Zustand (beispielsweise einen Strom, eine Spannung, eine Temperatur und eine Drehzahl) des MG 21a erfasst. Der MG 21b ist mit einem Motorsensor 22b bereitgestellt, der den Zustand (beispielsweise einen Strom, eine Spannung, eine Temperatur und eine Drehzahl) des MG 21b erfasst. Die Motorsensoren 22a und 22b geben ihre Erfassungsergebnisse an die Motor-ECU 23 aus. Die Maschine 31 ist mit einem Maschinensensor 32 bereitgestellt, der den Zustand der Maschine 31 (beispielsweise eine Einlassluftmenge, einen Einlassdruck, eine Einlasstemperatur, einen Abgasdruck, eine Abgastemperatur, eine Katalysatortemperatur, eine Maschinenkühlmitteltemperatur und eine Maschinendrehzahl) erfasst. Der Maschinensensor 32 gibt sein Erfassungsergebnis an die Maschinen-ECU 33 aus.
Die HV-ECU 50 ist dazu eingerichtet, eine Anweisung (Steueranweisung) zur Steuerung der Maschine 31 an die Maschinen-ECU 33 auszugeben. Die Maschinen-ECU 33 ist dazu eingerichtet, verschiedene Stellglieder der Maschine 31 (beispielsweise eine Drosselklappe, eine Zündvorrichtung und eine (nicht gezeigte) Einspritzdüse) in Übereinstimmung mit der Anweisung von der HV-ECU 50 zu steuern. Die HV-ECU 50 kann durch die Maschinen-ECU 33 eine Maschinensteuerung durchführen.
Die HV-ECU 50 ist dazu eingerichtet, eine Anweisung (Steueranweisung) zur Steuerung von sowohl dem MG 21a als auch dem MG 21b an die Motor-ECU 23 auszugeben. Die Motor-ECU 23 ist dazu eingerichtet, Stromsignale (beispielsweise Signale, die die Größe und die Frequenz des Stroms angeben) zu erzeugen, die in Übereinstimmung mit der Anweisung von der HV-ECU 50 mit dem Zieldrehmoment sowohl des MG 21a als auch des MG 21b übereinstimmen, und die erzeugten Stromsignale an die PCU 24 auszugeben. Die HV-ECU 50 kann durch die Motor-ECU 23 eine Motorsteuerung durchführen.
Die PCU 24 umfasst beispielsweise zwei Inverter, die jeweils dem MG 21a und dem MG 21b entsprechen, und einen (nicht gezeigten) Umwandler, der zwischen jedem Inverter und der Batterie 11 angeordnet ist. Die PCU 24 ist dazu eingerichtet, eine in der Batterie 11 akkumulierte Leistung sowohl zu dem MG 21a als auch zu dem MG 21b zuzuführen, und eine von sowohl dem MG 21a als auch dem MG 21b erzeugte elektrische Leistung an die Batterie 11 zuzuführen. Die PCU 24 ist derart eingerichtet, dass die Zustände des MG 21a und des MG 21b getrennt gesteuert werden können, und sich beispielsweise der MG 21b in dem leistungsbetriebenen Zustand befinden kann, während sich der MG 21a in dem regenerativen Zustand befindet (d.h. dem Leistungserzeugungszustand). Die PCU 24 ist dazu eingerichtet, dazu in der Lage zu sein, die von entweder dem MG 21a oder dem MG 21b erzeugte elektrische Leistung an den anderen zuzuführen. Der MG 21a und der MG 21b sind dazu eingerichtet, in der Lage zu sein, eine Leistung an- und voneinander zu übermitteln und zu empfangen.
Das Fahrzeug 100 ist dazu eingerichtet, ein Hybridfahrzeugfahren (HV-Fahren) und ein Elektrofahrzeugfahren (EV-Fahren) durchzuführen. Das HV-Fahren ist ein Fahren, das durch Betreiben der Maschine 31 und des MG 21b durchgeführt wird, wobei die Maschine 31 eine Antriebskraft für ein Fahren erzeugt. Das EV-Fahren ist ein Fahren, das durch Betreiben des MG 21b durchgeführt wird, wobei die Maschine 31 gestoppt ist. Falls die Maschine 31 gestoppt ist, wird in den Zylindern keine Verbrennung durchgeführt. Falls die Verbrennung in den Zylindern gestoppt ist, erzeugt die Maschine 31 keine Verbrennungsenergie (die Antriebskraft für ein Fahren). Die HV-ECU 50 ist dazu eingerichtet, zwischen dem EV-Fahren und dem HV-Fahren abhängig von der Situation umzuschalten.
2 zeigt eine Darstellung, die eine Verbindungsbetriebsart der Steuervorrichtungen veranschaulicht, die in dem Fahrzeug 100 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst sind. Unter Bezugnahme auf 2 zusammen mit 1 umfasst das Fahrzeug 100 ein fahrzeuginternes Lokalbereichsnetzwerk (LAN) mit einem lokalen Bus B1 und einem globalen Bus B2. Die Steuervorrichtungen (beispielsweise die Batterie-ECU 13, die Motor-ECU 23 und die Maschinen-ECU 33), die an dem Fahrzeug 100 angebracht sind, sind mit dem fahrzeuginternen LAN verbunden. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ein Steuerungsbereichsnetzwerk (CAN) als ein Kommunikationsprotokoll des fahrzeuginternen LANs angewendet. Der lokale Bus B1 und der globale Bus B2 sind beispielsweise CAN-Busse. Jedoch ist das Kommunikationsprotokoll des fahrzeuginternen LANs nicht auf das CAN begrenzt, und kann jedes Protokoll wie etwa FlexRay sein.
Die Batterie-ECU 13, die Motor-ECU 23 und die Maschinen-ECU 33 sind mit dem lokalen Bus B1 verbunden. Obwohl dies nicht gezeigt ist, ist eine Vielzahl von Steuervorrichtungen mit dem globalen Bus B2 verbunden. Die Steuervorrichtungen, die mit dem globalen Bus B2 verbunden sind, umfassen beispielsweise eine Steuervorrichtung einer Mensch-Maschinen-Schnittstelle (HMI). Beispiele der HMI-Steuervorrichtung umfassen eine Steuervorrichtung, die ein Navigationssystem oder eine Instrumententafel steuert. Der globale Bus B2 ist mit einem anderen globalen Bus mittels eines zentralen Gateways (CGW) verbunden, das nicht gezeigt ist.
Die HV-ECU 50 ist mit dem globalen Bus B2 verbunden. Die HV-ECU 50 ist dazu eingerichtet, eine CAN-Kommunikation mit jeder Steuervorrichtung durchzuführen, die mit dem globalen Bus B2 verbunden ist. Die HV-ECU 50 ist mit dem lokalen Bus B1 über die Gateway-ECU 60 verbunden. Die Gateway-ECU 60 ist dazu eingerichtet, eine Kommunikation zwischen der HV-ECU 50 und jeder Steuervorrichtung (beispielsweise der Batterie-ECU 13, der Motor-ECU 23 und der Maschinen-ECU 33) weiterzuleiten, die mit dem lokalen Bus B1 verbunden ist. Die HV-ECU 50 ist dazu eingerichtet, eine CAN-Kommunikation mit jeder Steuervorrichtung gegenseitig durchzuführen, die über die Gateway-ECU 60 mit dem lokalen Bus B1 verbunden ist. Die Gateway-ECU 60 kann dazu eingerichtet sein, Daten in Bezug auf das Fahrzeug 100 zu sammeln und zu speichern (beispielsweise verschiedene Informationsteile, die durch fahrzeuginterne Sensoren erlangt sind, und die nachstehend beschriebenen IWin, IWout, Win, Wout und Steueranweisungen S_M1, S_M2, und S_E). Ferner kann die Gateway-ECU 60 eine Firewall-Wirkung aufweisen. Die Gateway-ECU 60 kann dazu eingerichtet sein, eine nicht autorisierte Kommunikation in Zusammenarbeit mit zumindest entweder der Firewall-Funktion oder einer Fehlererfassungsfunktion der CAN-Kommunikation zu erfassen.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ein Mikrocomputer als die Batterie-ECU 13, die Motor-ECU 23, die Maschinen-ECU 33, die HV-ECU 50 und die Gateway-ECU 60 verwendet. Die Batterie-ECU 13 umfasst eine Verarbeitungseinrichtung 13a, einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) 13b, eine Speichervorrichtung 13c und eine Kommunikationsschnittstelle (I/F) 13d. Die Motor-ECU 23 umfasst eine Verarbeitungseinrichtung 23a, ein RAM 23b, eine Speichervorrichtung 23c und eine Kommunikations-I/F 23d. Die Maschinen-ECU 33 umfasst eine Verarbeitungseinrichtung 33a, ein RAM 33b, eine Speichervorrichtung 33c und eine Kommunikations-I/F 33d. Die HV-ECU 50 umfasst eine Verarbeitungseinrichtung 50a, ein RAM 50b, eine Speichervorrichtung 50c und eine Kommunikations-I/F 50d. Die Gateway-ECU 60 umfasst eine Verarbeitungseinrichtung 60a, ein RAM 60b, eine Speichervorrichtung 60c und eine Kommunikations-I/F 60d. Eine Zentralverarbeitungseinheit (CPU) kann beispielweise als die Verarbeitungseinrichtungen verwendet werden. Jede Kommunikations-I/F umfasst eine CAN-Steuereinrichtung. Jedes RAM wirkt als ein Arbeitsspeicher, der zeitweilig durch die Verarbeitungseinrichtung verarbeitete Daten speichert. Jede Speichervorrichtung ist dazu eingerichtet, dazu in der Lage zu sein, gespeicherte Informationen zu speichern. Jede Speichervorrichtung umfasst beispielsweise einen Nur-Lese-Speicher (ROM) und einen wiederbeschreibbaren nichtflüchtigen Speicher. Jede Speichervorrichtung speichert zusätzlich zu einem Programm Informationen, die in dem Programm verwendet werden (beispielsweise eine Karte, einen mathematischen Ausdruck und verschiedene Parameter). Verschiedene Steuerungen des Fahrzeugs 100 werden ausgeführt, falls die Verarbeitungseinrichtungen die in den Speichervorrichtungen gespeicherte Programme ausführen. Jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht hierauf begrenzt, und verschiedene Steuerungen können durch eine dedizierte Hardware (elektronische Schaltung) ausgeführt werden. Die Anzahl von Verarbeitungseinrichtungen, die in jeder ECU umfasst sind, ist nicht begrenzt, und jede ECU kann eine Vielzahl von Verarbeitungseinrichtungen umfassen.
Wieder unter Bezugnahme auf 1 ist nachstehend eine Lade-/Entladesteuerung der Batterie 11 beschrieben. Nachstehend sind die Eingangsleistung der Batterie 11 und die Ausgangsleistung der Batterie 11 gemeinsam als „Batterieleistung“ bezeichnet. Die HV-ECU 50 bestimmt eine Zielbatterieleistung unter Verwendung des SOC der Batterie 11. Nachfolgend steuert die HV-ECU 50 ein Laden/Entladen der Batterie 11, sodass die Batterieleistung näher an die Zielbatterieleistung kommt. Jedoch ist eine solche Lade-/Entladesteuerung der Batterie 11 durch eine später nachstehend beschriebene Eingangs-/Ausgangsbeschränkung beschränkt. Nachstehend kann die Zielbatterieleistung auf der Ladeseite (Eingangsseite) als „Zieleingangsleistung“ bezeichnet sein, und die Zielbatterieleistung auf der Entladeseite (Ausgangsseite) kann als „Zielausgangsleistung“ bezeichnet sein. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Leistung auf der Entladeseite durch einen positiven Wert (+) dargestellt, und die Leistung auf der Ladeseite ist durch einen negativen Wert (-) dargestellt. Jedoch wird bei einem Vergleich der Größe der Leistung der Absolutwert unabhängig von dem positiven oder negativen Vorzeichen (+/-) verwendet. Das heißt, die Größe der Leistung ist umso kleiner, je näher der Wert an Null kommt. Falls ein oberer Grenzwert und ein unterer Grenzwert für die Leistung eingestellt sind, ist der obere Grenzwert auf der Seite gelegen, auf der der Absolutwert der Leistung groß ist, und der untere Grenzwert ist auf der Seite gelegen, auf der der Absolutwert der Leistung klein ist. Die den oberen Grenzwert auf der positiven Seite überschreitende Leistung bedeutet, dass die Leistung auf der positiven Seite größer als der obere Grenzwert wird (d.h. die Leistung bewegt sich in Bezug auf die Null zu der positiven Seite weg). Die Leistung, die den oberen Grenzwert auf der negativen Seite überschreitet, bedeutet, dass die Leistung auf der negativen Seite größer als der obere Grenzwert wird (d.h. die Leistung bewegt sich in Bezug auf die Null zu der negativen Seite weg). Der SOC gibt die verbleibende Ladungsmenge an, und das Verhältnis der gegenwärtigen Ladungsmenge zu der Ladungsmenge in dem vollständig geladenen Zustand ist beispielsweise durch einen Bereich zwischen 0% und 100% dargestellt. Als das Messverfahren des SOC kann ein bekanntes Verfahren wie etwa ein Stromintegrationsverfahren oder ein Abschätzverfahren einer Leerlaufspannung (OCV) angewandt werden.
3 zeigt eine Darstellung, die ein Beispiel einer Karte veranschaulicht, die für eine Bestimmung der Zielbatterieleistung verwendet wird. In 3 gibt ein Bezugswert C₀ einen Steuermittelwert der SOC an, ein Leistungswert P_A gibt einen Maximalwert der Zieleingangsleistung an, und ein Leistungswert P_B gibt einen Maximalwert der Zielausgangsleistung an. Unter Bezugnahme auf 3 zusammen mit 1 ist gemäß dieser Karte die Zielbatterieleistung „0“, falls der SOC der Batterie 11 der Bezugswert C₀ ist und die Batterie 11 weder geladen noch entladen wird. In dem Gebiet, in dem der SOC der Batterie 11 kleiner als der Bezugswert C₀ ist (Gebiet übermäßiger Entladung), wird die Zieleingangsleistung mit kleinerem SOC der Batterie 11 größer, bis die Zieleingangsleistung den Maximalwert (Leistungswert P_A) erreicht. Im Gegensatz dazu wird in einem Gebiet, in dem der SOC der Batterie 11 größer als der Bezugswert C₀ ist (Überladegebiet), die Zielausgangsleistung mit größerem SOC der Batterie 11 größer, bis die Zielausgangsleistung den Maximalwert (Leistungswert P_B) erreicht. Die HV-ECU 50 bestimmt die Zielbatterieleistung in Übereinstimmung mit der Karte gemäß 3, und lädt und entlädt die Batterie 11, sodass die Batterieleistung näher zu der bestimmten Zielbatterieleistung kommt, um dadurch den SOC der Batterie 11 näher an den Bezugswert C₀ zu bringen. Der Bezugswert C₀ des SOC kann ein fester Wert sein, oder kann abhängig von der Situation des Fahrzeugs 100 veränderlich sein.
Die HV-ECU 50 ist dazu eingerichtet, eine Eingangsbeschränkung und eine Ausgangsbeschränkung der Batterie 11 durchzuführen. Die HV-ECU 50 stellt einen ersten oberen Leistungsgrenzwert (nachstehend als „Win“ bezeichnet), der einen oberen Grenzwert der Eingangsleistung der Batterie 11 anzeigt, und einen zweiten oberen Leistungsgrenzwert (nachstehend als „Wout“ bezeichnet) ein, der einen oberen Grenzwert der Ausgangsleistung der Batterie 11 anzeigt, und steuert die Batterieleistung derart, dass die Batterieleistung nicht die eingestellten Win und Wout überschreitet. Die HV-ECU 50 stellt die Batterieleistung durch Steuerung der Maschine 31 und der PCU 24 ein. Falls Win oder Wout kleiner (d.h. näher zu Null) als die Zielbatterieleistung ist, wird die Batterieleistung jeweils auf Win oder Wout anstelle der Zielbatterieleistung gesteuert. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel entspricht Win einem Beispiel des „oberen Leistungsgrenzwerts“ gemäß der vorliegenden Offenbarung.
Die Batterie-ECU 13 ist dazu eingerichtet, einen Erfassungswert des Batteriesensors 12 zu verwenden, um einen ersten oberen Stromgrenzwert (nachstehend auch als „IWin“ bezeichnet) zu erlangen, der einen oberen Grenzwert des Eingangsstroms der Batterie 11 anzeigt. Die Batterie-ECU 13 ist auch dazu eingerichtet, einen Erfassungswert des Batteriesensors 12 zu verwenden, um einen zweiten oberen Stromgrenzwert (nachstehend auch als „IWout“ bezeichnet) zu erlangen, der einen oberen Grenzwert des Ausgangsstroms der Batterie 11 anzeigt. Das heißt, das Batteriepaket 10 entspricht einem Strombegrenzungsbatteriepaket. Andererseits ist die HV-ECU 50 dazu eingerichtet, Win zu verwenden, um die Eingangsleistung der Batterie 11 zu steuern. Die HV-ECU 50 ist dazu eingerichtet, eine leistungsbasierte Eingangsbeschränkung durchzuführen (d.h. einen Vorgang einer Steuerung der Eingangsleistung der Batterie 11, sodass die Eingangsleistung der Batterie 11 Win nicht überschreitet). Ferner ist die HV-ECU 50 dazu eingerichtet, Wout zur Steuerung der Ausgangsleistung der Batterie 11 zu verwenden. Die HV-ECU 50 ist dazu eingerichtet, eine leistungsbasierte Ausgangsbeschränkung durchzuführen (d.h. einen Vorgang einer Steuerung der Ausgangsleistung der Batterie 11, sodass die Ausgangsleistung der Batterie 11 Wout nicht überschreitet). Das heißt, die HV-ECU 50 entspricht einer Leistungsbegrenzungssteuervorrichtung. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel entspricht IWin einem Beispiel des „oberen Stromgrenzwerts“ gemäß der vorliegenden Offenbarung.
Gemäß der vorstehenden Beschreibung umfasst das Fahrzeug 100 das Strombegrenzungsbatteriepaket (d.h. das Batteriepaket 10) und die Leistungsbegrenzungssteuervorrichtung (d.h. die HV-ECU 50). In dem Fahrzeug 100 wird das Strombegrenzungsbatteriepaket in Kombination mit der Leistungsbegrenzungssteuervorrichtung verwendet. IWin und IWout werden von dem Batteriepaket 10 ausgegeben, und IWin und IWout werden durch die Gateway-ECU 60, die zwischen dem Batteriepaket 10 und der HV-ECU 50 eingefügt ist, jeweils in Win und Wout umgewandelt. Dadurch werden Win und Wout an die HV-ECU 50 eingegeben. Mit dieser Konfiguration kann die HV-ECU 50 eine leistungsbasierte Eingangsbeschränkung und eine leistungsbasierte Ausgangsbeschränkung auf der in dem Batteriepaket 10 umfassten Batterie 11 geeignet durchführen.
4 zeigt eine Darstellung, die eine ausführliche Konfiguration des Batteriepakets 10, der Gateway-ECU 60 und der HV-ECU 50 veranschaulicht. S1 und S4 in 4 geben jeweils einen ersten Schritt und einen vierten Schritt an, die später nachstehend beschrieben sind. Unter Bezugnahme auf 4 zusammen mit 2 ist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Batterie 11, die in dem Batteriepaket 10 umfasst ist, eine zusammengesetzte Batterie mit einer Vielzahl von Zellen 111. Jede Zelle 111 ist beispielsweise eine Lithiumionen-Batterie. Jede Zelle 111 umfasst eine positive Elektrodenklemme 111a, eine negative Elektrodenklemme 111b und ein Batteriegehäuse 111c. Die Spannung zwischen der positiven Elektrodenklemme 111a und der negativen Elektrodenklemme 111b entspricht einer Zellenspannung Vs. In der Batterie 11 sind die positive Elektrodenklemme 111a einer Zelle 111 und die negative Elektrodenklemme 111b einer zu der einen Zelle 111 benachbarten anderen Zelle 111 elektrisch miteinander durch eine Busschiene 112 verbunden, die eine Leitfähigkeit aufweist. Die Zellen 111 sind miteinander in Serie verbunden. Jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht hierauf begrenzt, und jede Verbindungsbetriebsart kann in der zusammengesetzten Batterie angewandt sein.
Das Batteriepaket 10 umfasst zusätzlich zu der Batterie 11 den Batteriesensor 12, die Batterie-ECU 13 und das SMR 14. Von dem Batteriesensor 12 an die Batterie-ECU 13 ausgegebene Signale (nachstehend auch als „Batteriesensorsignale“ bezeichnet) umfassen ein von dem Spannungssensor 12a ausgegebenes Spannungssignal VB, ein von dem Stromsensor 12b ausgegebenes Stromsignal IB und ein von dem Temperatursensor 12c ausgegebenes Temperatursignal TB. Das Spannungssignal VB gibt einen Messwert der Spannung jeder Zelle 111 an (Zellenspannung Vs). Das Stromsignal IB gibt einen Messwert des Stroms an, der durch die Batterie 11 fließt (die Ladeseite nimmt einen negativen Wert an). Das Temperatursignal TB gibt einen Messwert der Temperatur jeder Zelle 111 an.
Die Batterie-ECU 13 erlangt wiederholt die neuesten Batteriesensorsignale. Das Intervall, mit dem die Batterie-ECU 13 die Batteriesensorsignale erlangt (nachstehend auch als „Abtastzyklus“ bezeichnet), kann ein fester Wert sein, oder kann variabel sein. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Abtastzyklus 8 ms. Jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht hierauf begrenzt, und der Abtastzyklus kann innerhalb eines vorbestimmten Bereichs variabel sein (beispielsweise ein Bereich von 1 ms bis 1 s). Nachstehend kann die Anzahl von Malen, zu denen die Batterie-ECU 13 die Batteriesensorsignale pro Zeiteinheit erlangt, als „Abtastrate“ bezeichnet sein. Es gibt eine Tendenz, dass die Genauigkeit einer Erlangung von Win und Wout (d.h. eine Umwandlungsgenauigkeit) durch den später nachstehend beschriebenen Umwandlungsvorgang umso höher ist, je höher die Abtastrate ist.
Die Batterie-ECU 13 umfasst eine IWin-Berechnungseinheit 131 und eine IWout-Berechnungseinheit 132. Die IWin-Berechnungseinheit 131 ist dazu eingerichtet, den Erfassungswert des Batteriesensors 12 (d.h. die Batteriesensorsignale) zur Erlangung von IWin zu verwenden. Ein bekanntes Verfahren kann als das Berechnungsverfahren von IWin verwendet werden. Die IWin-Berechnungseinheit 131 kann IWin derart bestimmen, dass die Ladestrombegrenzung zum Schutz der Batterie 11 durchgeführt wird. IWin kann beispielsweise zur Unterdrückung eines Überladens, einer Li-Abscheidung, einer hohen Verschlechterungsrate und einer Batterieüberhitzung in der Batterie 11 bestimmt sein. Die IWout-Berechnungseinheit 132 ist dazu eingerichtet, den Erfassungswert des Batteriesensors 12 (d.h. die Batteriesensorsignale) zur Erlangung von IWout zu verwenden. Ein bekanntes Verfahren kann als das Berechnungsverfahren IWout verwendet werden. Die IWout-Berechnungseinheit 132 kann IWout derart bestimmen, dass eine Entladestrombegrenzung zum Schutz der Batterie 11 durchgeführt wird. IWout kann beispielsweise zur Unterdrückung eines Überentladens, einer Li-Abscheidung, einer hohen Verschlechterungsrate und einer Batterieüberhitzung in der Batterie 11 bestimmt sein. In der Batterie-ECU 13 sind beispielsweise die IWin-Berechnungseinheit 131 und die IWout-Berechnungseinheit 132 durch die Verarbeitungseinrichtung 13a gemäß 2 und das durch die Verarbeitungseinrichtung 13a ausgeführte Programm umgesetzt. Jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht hierauf begrenzt, und die IWin-Berechnungseinheit 131 und die IWout-Berechnungseinheit 132 können durch eine dedizierte Hardware (einen elektronischen Schaltkreis) umgesetzt sein.
Das Batteriepaket 10 gibt einen durch die IWin-Berechnungseinheit 131 berechneten IWin, einen durch die IWout-Berechnungseinheit 132 berechneten IWout und die von dem Batteriesensor 12 erlangten Signale (d.h. die Batteriesensorsignale) an die Gateway-ECU 60 aus. Diese Informationsteile werden von der in dem Batteriepaket 10 umfassten Batterie-ECU 13 an die Gateway-ECU 60 ausgegeben, die außerhalb des Batteriepakets 10 bereitgestellt ist. Gemäß 2 tauschen die Batterie-ECU 13 und die Gateway-ECU 60 Informationen durch eine CAN-Kommunikation aus.
Die Gateway-ECU 60 umfasst eine Umwandlungseinheit 600 gemäß der nachstehenden Beschreibung. 5 zeigt eine Darstellung, die eine ausführliche Konfiguration der Umwandlungseinheit 600 veranschaulicht. S2 und S3 gemäß 5 geben jeweils einen zweiten und einen dritten Schritt an, die später nachstehend beschrieben sind. Unter Bezugnahme auf 5 zusammen mit 4 umfasst die Umwandlungseinheit 600 eine erste Abschätzeinheit 611, eine zweite Abschätzeinheit 621 und Berechnungseinheiten 612 und 622. In der Gateway-ECU 60 ist beispielsweise die Umwandlungseinheit 600 (und daher die erste Abschätzeinheit 611, die zweite Abschätzeinheit 621 und die Berechnungseinheiten 612 und 622) durch die Verarbeitungseinrichtung 60a gemäß 2 und das durch die Verarbeitungseinrichtung 60a ausgeführte Programm umgesetzt. Jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht hierauf begrenzt, und die Umwandlungseinheit 600 kann durch eine dedizierte Hardware (einen elektronischen Schaltkreis) umgesetzt sein. Die Umwandlungseinheit 600 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel entspricht einem Beispiel eines „Umwandlers“ gemäß der vorliegenden Offenbarung.
Die erste Abschätzeinheit 611 schätzt einen Spannungswert (nachstehend auch als „V1“ bezeichnet) der Batterie 11 in einem Zustand ab, in dem ein Strom fließt, der IWin entspricht. V1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel entspricht einem Beispiel eines „abgeschätzten Spannungswerts“ gemäß der vorliegenden Offenbarung. Zusätzlich schätzt die zweite Abschätzeinheit 621 einen Spannungswert (nachstehend als „V2“ bezeichnet) der Batterie 11 in einem Zustand ab, in dem ein Strom fließt, der IWout entspricht.
6 zeigt eine Darstellung zum Beschreiben des Verfahrens zum Abschätzen von V1 mit der ersten Abschätzeinheit 611. Unter Bezugnahme auf 6 zusammen mit 5 verwendet die erste Abschätzeinheit 611 den Ist-Strom und die Ist-Spannung der Batterie 11 (d.h. die gemessenen Werte des Stroms und der Spannung der Batterie 11, die durch den Batteriesensor 12 erfasst sind), den internen Widerstand der Batterie 11 und IWin, um V1 zu erlangen. Eine Darstellung M1 gemäß 6 zeigt den nachstehenden Beziehungsausdruck. $V1 = VBs - (IWin - IB) \times R$
In dem vorstehenden Beziehungsausdruck gibt „R“ den internen Widerstand an, „IB“ gibt den Ist-Strom an, und „VBs“ gibt die Ist-Spannung an. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die durchschnittliche Zellenspannung (beispielsweise der Durchschnittswert der Spannungen von allen der Zellen 111) als VBs angewandt. Jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht hierauf begrenzt. Anstelle der durchschnittlichen Zellenspannung kann die maximale Zellenspannung (d.h. der höchste Spannungswert unter den Spannungen der Zellen 111) die minimale Zellenspannung (d.h. der niedrigste Spannungswert unter den Spannungen der Zellen 111) oder die Zwischenklemmenspannung der zusammengesetzten Batterie (d.h. die Spannung, die zwischen den externen Verbindungsklemmen T1 und T2 angelegt ist, falls sich der SMR 14 in dem geschlossenen Zustand befindet) als VBs angewandt werden. Die erste Abschätzeinheit 611 kann VBs unter Verwendung der Batteriesensorsignale erlangen (insbesondere des Spannungssignals VB). Der vorstehende Beziehungsausdruck ist in der Speichervorrichtung 60c (2) vorab gespeichert. Der vorstehende Beziehungsausdruck kann einen vorbestimmten Korrekturterm umfassen (beispielsweise einen Korrekturterm hinsichtlich einer Polarisation).
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel bezieht sich die erste Abschätzeinheit 611 auf eine Karte M2 zum Erlangen des internen Widerstands der Batterie 11. In der Karte M2 gibt „R“ den internen Widerstand an, und „TB“ gibt die Temperatur der Batterie 11 an. Die Karte M2 ist eine Information, die die Beziehung zwischen der Temperatur (TB) der Batterie 11 und dem internen Widerstand (R) der Batterie 11 anzeigt, und ist in der Speichervorrichtung 60c (2) vorab gespeichert. Die erste Abschätzeinheit 611 kann den internen Widerstand der Batterie 11 von der Temperatur der Batterie 11 erlangen. Die Temperatur der Batterie 11, die zum Erlangen des internen Widerstands verwendet wird, ist beispielsweise ein gemessener Wert der Temperatur der Batterie 11, die durch den Temperatursensor 12c erfasst ist. Beispielsweise kann jede von einer durchschnittlichen Zellentemperatur, einer maximalen Zellentemperatur und einer minimalen Zellentemperatur als die Temperatur der Batterie 11 angewandt werden. Wie in der Karte M2 gezeigt ist, neigt der interne Widerstand der Batterie 11 dazu, sich mit steigender Temperatur der Batterie 11 zu verringern. Die erste Abschätzeinheit 611 kann den Ist-Strom und die Ist-Spannung periodisch erfassen, und die Karte M2 auf der Grundlage der Beziehung zwischen dem Ist-Strom und der Ist-Spannung korrigieren.
Das Verfahren zum Abschätzen von V1 mit der ersten Abschätzeinheit 611 wurde vorstehend unter Bezugnahme auf 6 beschrieben. V2 wird ebenso durch ein Verfahren abgeschätzt, das dem vorstehend beschriebenen Verfahren zum Abschätzen von V1 ähnlich ist. Die zweite Abschätzeinheit 621 schätzt V2 in Übereinstimmung mit dem nachstehenden Beziehungsausdruck ab. Da das Verfahren zum Abschätzen von V2 mit der zweiten Abschätzeinheit 621 im Wesentlichen dasselbe wie das Verfahren zur Abschätzung von V1 gemäß der vorstehenden Beschreibung ist, wird lediglich der Beziehungsausdruck gezeigt, und die ausführliche Beschreibung ist weggelassen. $V2 = VBs + (Iwout - IB) \times R$
Unter Bezugnahme wieder auf 4 und 5 verwendet die Berechnungseinheit 612 V1, der durch die erste Abschätzeinheit 611 erlangt ist, um IWin in Win umzuwandeln. Genauer wandelt die Berechnungseinheit 621 IWin in Win durch Durchführen der Berechnung um, die durch den nachstehenden Ausdruck F1 dargestellt ist. Der Ausdruck F1 ist vorab in der Speichervorrichtung 60c (2) gespeichert. $Win = IWin \times V1$
Die Berechnungseinheit 612 empfängt V1 von der ersten Abschätzeinheit 611, und multipliziert IWin, der von dem Batteriepaket 10 eingegeben ist (4), mit V1. In dieser Weise wandelt die Berechnungseinheit 612 IWin in Win durch Multiplizieren von IWin mit V1 in Übereinstimmung mit dem vorstehenden Ausdruck F1 um.
Die Berechnungseinheit 622 verwendet V2, der durch die zweite Abschätzeinheit 621 erlangt ist, um IWout in Wout umzuwandeln. Genauer wandelt die Berechnungseinheit 622 IWout in Wout durch Durchführen der Berechnung um, die durch den nachstehenden Ausdruck F2 dargestellt ist. Der Ausdruck F2 ist vorab in der Speichervorrichtung 60c (2) gespeichert. $Wout = IWout \times V2$
Die Berechnungseinheit 622 empfängt V2 von der zweiten Abschätzeinheit 621, und multipliziert IWout, der von dem Batteriepaket 10 eingegeben ist (4), mit V2. In dieser Weise wandelt die Berechnungseinheit 622 IWout in Wout durch Multiplizieren von IWout mit V2 in Übereinstimmung mit dem vorstehenden Ausdruck F2 um.
Falls unter Bezugnahme auf 4 IWin, IWout und die Batteriesensorsignale von dem Batteriepaket 10 an die Gateway-ECU 60 eingegeben werden, wandelt die Umwandlungseinheit 600 der Gateway-ECU 60 (siehe 5 für eine ausführliche Konfiguration) IWin und IWout jeweils in Win und Wout um. Nachfolgend werden Win, Wout und die Batteriesensorsignale von der Gateway-ECU 60 an die HV-ECU 50 ausgegeben. Die Gateway-ECU 60 erlangt nacheinander IWin, IWout und VBs von dem Batteriepaket 10 in Echtzeit, berechnet Win und Wout, und übermittelt Win und Wout an die HV-ECU 50. Win und Wout werden von der Gateway-ECU 60 an die HV-ECU 50 nacheinander unter Verwendung der neuesten IWin, IWout und VBs aktualisiert (d.h. Echtzeitwerten). Gemäß 2 tauschen die Gateway-ECU 60 und die HV-ECU 50 Informationen durch eine CAN-Kommunikation aus.
Die HV-ECU 50 umfasst eine Steuereinheit 51, die nachstehend beschrieben ist. In der HV-ECU 50 ist die Steuereinheit 51 beispielsweise durch die Verarbeitungseinrichtung 50a gemäß 2 und das durch die Verarbeitungseinrichtung 50a ausgeführte Programm umgesetzt. Jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht hierauf begrenzt, und die Steuereinheit 51 kann durch dedizierte Hardware (einen elektronischen Schaltkreis) umgesetzt sein.
Die Steuereinheit 51 ist dazu eingerichtet, Win zur Steuerung der Eingangsleistung der Batterie 11 zu verwenden. Ferner ist die Steuereinheit 51 dazu eingerichtet, Wout zur Steuerung der Ausgangsleistung der Batterie 11 zu verwenden. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel erschafft die Steuereinheit 51 die Steueranweisungen S_M1, S_M2 und S_E jeweils für den MG 21a, den MG 21b und die Maschine 31 gemäß 1, sodass die Eingangsleistung und die Ausgangsleistung der Batterie 11 jeweils Win und Wout nicht überschreiten. Die Steuereinheit 51 gibt Steueranweisungen S_M1 und S_M2 für den MG 21a und den MG 21b an die Motor-ECU 23 aus, und gibt die Steueranweisung S_E für die Maschine 31 an die Maschinen-ECU 33 aus. Die von der HV-ECU 50 ausgegebenen Steueranweisungen S_M1 und S_M2 werden durch die Gateway-ECU 60 an die Motor-ECU 23 geschickt. Die Motor-ECU 23 steuert die PCU 24 (1) in Übereinstimmung mit den empfangenen Steueranweisungen S_M1 und S_M2. Die von der HV-ECU 50 ausgegebene Steueranweisung S_E wird durch die Gateway-ECU 60 an die Maschinen-ECU 33 gesendet. Die Maschinen-ECU 33 steuert die Maschine 31 in Übereinstimmung mit der empfangenen Steueranweisung S_E. Der MG 21a, der MG 21b und die Maschine 31 werden jeweils in Übereinstimmung mit den Steueranweisungen S_M1, S_M2 und S_E gesteuert, sodass die Eingangsleistung und die Ausgangsleistung der Batterie 11 derart gesteuert werden, dass sie Win und Wout jeweils nicht überschreiten. Die HV-ECU 50 kann die Eingangsleistung und die Ausgangsleistung der Batterie 11 durch eine Steuerung der Maschine 31 und der PCU 24 einstellen. Die HV-ECU 50 erlangt nacheinander Win und Wout von der Gateway-ECU 60 in Echtzeit, erschafft die Steueranweisungen S_M1, S_M2 und S_E unter Verwendung der neuesten Win und Wout (d.h. Echtzeitwerten), und übermittelt die Steueranweisungen S_M1, S_M2 und S_E an die Motor-ECU 23 und die Maschinen-ECU 33.
Gemäß der vorstehenden Beschreibung umfasst das Fahrzeug 100 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das Batteriepaket 10 mit der Batterie-ECU 13, sowie die HV-ECU 50 und die Gateway-ECU 60, die von dem Batteriepaket 10 getrennt bereitgestellt sind. Die Gateway-ECU 60 ist dazu eingerichtet, eine Kommunikation zwischen der Batterie-ECU 13 und der HV-ECU 50 weiterzugeben. Die Umwandlungseinheit 600 ist in der Gateway-ECU 60 umfasst. Die Umwandlungseinheit 600 wandelt IWin in Win durch Multiplizieren von V1 (d.h. dem Spannungswert der Batterie 11 in dem Zustand, in dem der IWin entsprechende Strom fließt) mit IWin um. Die Umwandlungseinheit 600 wandelt IWout in Wout durch Multiplizieren von V2 (d.h. dem Spannungswert der Batterie 11 in dem Zustand, in dem der IWout entsprechende Strom fließt) mit IWout um. Die Batterie-ECU 13 ist dazu eingerichtet, den Erfassungswert des Batteriesensors 12 zur Erlangung von IWin (d.h. des oberen Stromgrenzwerts, der den oberen Grenzwert des Eingangsstroms der Batterie 11 anzeigt) und IWout zu verwenden (d.h. des oberen Stromgrenzwerts, der den oberen Grenzwert des Ausgangsstroms der Batterie 11 anzeigt). Das Batteriepaket 10 ist dazu eingerichtet, IWin und IWout ausgeben. Falls IWin und IWout von dem Batteriepaket 10 an die Gateway-ECU 60 eingegeben werden, wandelt die Umwandlungseinheit 600 der Gateway-ECU 60 IWin und IWout jeweils in Win und Wout um, und die Gateway-ECU 60 gibt Win und Wout an die HV-ECU 50 aus. Die HV-ECU 50 ist dazu eingerichtet, die Eingangsleistung der Batterie 11 unter Verwendung von Win (d.h., dem oberen Leistungsgrenzwert, der den oberen Grenzwert der Eingangsleistung der Batterie 11 anzeigt) zu steuern.
Ferner ist die HV-ECU 50 dazu eingerichtet, die Ausgangsleistung der Batterie 11 unter Verwendung von Wout (d.h. dem oberen Leistungsgrenzwert, der den oberen Grenzwert der Ausgangsleistung der Batterie 11 anzeigt) zu steuern.
Da das Fahrzeug 100 die Umwandlungseinheit 600 umfasst, können IWin und IWout, die von dem Strombegrenzungsbatteriepaket ausgegeben werden (beispielsweise dem Batteriepaket 10) jeweils in Win und Wout umgewandelt werden. Obwohl die Spannung der Batterie 11 sich abhängig von der Größe des Stroms ändert, kann die Umwandlungseinheit 600 Win und Wout, die IWin und IWout entsprechen, mit einer hohen Genauigkeit durch Multiplizieren von IWin und IWout mit jeweils V1 und V2 erlangen. Die HV-ECU 50 kann die leistungsbasierte Eingangsbeschränkung und die leistungsbasierte Ausgangsbeschränkung unter Verwendung der somit erlangten Win und Wout geeignet durchführen.
Die in dem Fahrzeug 100 umfassten Steuerteile können in vorbestimmte Einheiten modularisiert werden, um ein Fahrzeugsteuersystem ausbilden.
7 zeigt eine Darstellung, die ein erstes Beispiel des Fahrzeugsteuersystems veranschaulicht. Unter Bezugnahme auf 7 umfasst ein Fahrzeugsteuersystem 201 die MGs 21a und 21b, die Motorsensoren 22a und 22b, die Motor-ECU 23, die PCU 24, die Maschine 31, den Maschinensensor 32, die Maschinen-ECU 33, das Planetengetriebe 42, die HV-ECU 50 und die Gateway-ECU 60, die modularisiert sind. Das Fahrzeugsteuersystem 201 ist derart eingerichtet, dass das Batteriepaket 10 (4) angebracht werden kann.
8 zeigt eine Darstellung, die ein zweites Beispiel des Fahrzeugsteuersystems veranschaulicht. Unter Bezugnahme auf 8 ist ein Fahrzeugsteuersystem 202 durch Modularisieren der Steuerteile des Fahrzeugsteuersystems 201 unter Ausschluss der Maschinensteuerteile (d.h. der Maschine 31, des Maschinensensors 32 und der Maschinen-ECU 33) eingerichtet. Das Fahrzeugsteuersystem 202 ist derart eingerichtet, dass das Batteriepaket 10 (4) und die Maschinensteuerteile angebracht werden können.
Das modularisierte Fahrzeugsteuersystem kann als eine Komponente behandelt werden. Eine Modularisierung der Steuerteile gemäß der vorstehenden Beschreibung erleichtert eine Herstellung des Fahrzeugs. Eine Modularisierung ermöglicht auch, dass Teile zwischen verschiedenen Fahrzeugmodellen geteilt werden.
Die Fahrzeugsteuersysteme 201 und 202 umfassen jeweils die HV-ECU 50 und die Gateway-ECU 60. Falls das Batteriepaket 10 (4) an jedes der Fahrzeugsteuersysteme 201 und 202 angebracht wird, steuert die HV-ECU 50 die Eingangsleistung der Batterie 11 derart, dass die Eingangsleistung der Batterie 11 Win nicht überschreitet, und steuert die Ausgangsleistung der Batterie 11 derart, dass die Ausgangsleistung der Batterie 11 Wout nicht überschreitet. In dem Fahrzeugsteuersystem 201, 202 entspricht die HV-ECU 50 einem Beispiel der „Steuereinheit“ gemäß der vorliegenden Offenbarung. Falls IWin von dem Batteriepaket 10 eingegeben wird, verwendet die Gateway-ECU 60 den Erfassungswert (beispielsweise eine Spannung, einen Strom und eine Temperatur) des Batteriesensors 12 und IWin, um V1 zu erlangen, und multipliziert IWin mit V1, um IWin in Win umzuwandeln. Falls ferner IWout von dem Batteriepaket 10 eingegeben wird, verwendet die Gateway-ECU 60 den Erfassungswert (beispielsweise eine Spannung, einen Strom und eine Temperatur) des Batteriesensors 12 und IWout, um V2 zu erlangen, und multipliziert IWout mit V2, um IWout in Wout umzuwandeln. In dem Fahrzeugsteuersystem 201, 202 entspricht die Gateway-ECU 60 einem Beispiel der „Umwandlungseinheit“ gemäß der vorliegenden Offenbarung.
Das Fahrzeugsteuersystem 201, 202, an das das Batteriepaket 10 angebracht ist, kann die Eingangsleistung der Batterie 11 durch das Fahrzeugsteuerverfahren gesteuert werden, das den nachstehend beschriebenen ersten bis vierten Schritt umfasst.
In dem ersten Schritt (beispielsweise S1 in 4) erlangt das Fahrzeugsteuersystem 201, 202 IWin und den Erfassungswert des Batteriesensors 12 von dem Batteriepaket 10. In dem zweiten Schritt (beispielsweise S2 in 5) verwendet das Fahrzeugsteuersystem 201, 202 IWin und den Erfassungswert (beispielsweise eine Spannung, einen Strom und eine Temperatur) des Batteriesensors 12, um V1 zu erlangen. In dem dritten Schritt (beispielsweise S3 in 5) wandelt das Fahrzeugsteuersystem 201, 202 IWin in Win durch Multiplizieren von IWin mit V1 um. In dem vierten Schritt (beispielsweise S4 in 4) steuert das Fahrzeugsteuersystem 201, 202 die Eingangsleistung der Batterie 11 unter Verwendung von WIn.
Zusätzlich kann das Fahrzeugsteuersystem 201, 202, an dem das Batteriepaket 10 angebracht ist, die Ausgangsleistung der Batterie 11 durch das Fahrzeugsteuerverfahren steuern, das den nachstehend beschriebenen fünften bis achten Schritt umfasst.
In dem fünften Schritt erlangt das Fahrzeugsteuersystem 201, 202 IWout und den Erfassungswert des Batteriesensors 12 von dem Batteriepaket 10. In dem sechsten Schritt verwendet das Fahrzeugsteuersystem 201, 202 den Erfassungswert (beispielsweise eine Spannung, einen Strom und eine Temperatur) des Batteriesensors 12 und IWout, um V2 zu erlangen. In dem siebten Schritt wandelt das Fahrzeugsteuersystem 201, 202 IWout in Wout durch Multiplizieren von IWout mit V2 um. In dem achten Schritt steuert das Fahrzeugsteuersystem 201, 202 die Ausgangsleistung der Batterie 11 unter Verwendung von Wout.
Gemäß dem vorstehenden Fahrzeugsteuerverfahren können die Fahrzeugsteuersysteme 201 und 202 die leistungsbasierte Eingangsbeschränkung und die leistungsbasierte Ausgangsbeschränkung unter Verwendung von Win und Wout durchführen.
Falls das Strombegrenzungsbatteriepaket mit der Leistungsbegrenzungssteuervorrichtung verbunden ist, wird bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel die Gateway-ECU 60 derart angewandt, dass die leistungsbasierte Eingangsbeschränkung und die leistungsbasierte Ausgangsbeschränkung auf der in dem Strombegrenzungsbatteriepaket umfassten Sekundärbatterie durchgeführt werden. Das heißt, gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die Gateway-ECU 60 angewandt, die dazu eingerichtet ist, mit dem Strombegrenzungsbatteriepaket verbindbar zu sein, und die nicht mit dem Leistungsbeschränkungsbatteriepaket verbunden werden kann. Jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht hierauf begrenzt, und die Gateway-ECU 60X gemäß 9 kann anstelle der Gateway-ECU 60 angewandt sein, die bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel angewandt ist. 9 zeigt eine Darstellung, die ein Abwandlungsbeispiel der Gateway-ECU 60 gemäß 4 veranschaulicht.
Unter Bezugnahme auf 9 umfasst die Gateway-ECU 60X einen Verbinder C21 zum Verbinden eines Batteriepakets 10A mit der Gateway-ECU 60X, und einen Verbinder C22 zum Verbinden eines Batteriepakets 10B mit der Gateway-ECU 60X. Das Batteriepaket 10A ist ein Strombegrenzungsbatteriepaket, das einen Verbinder C11 für eine externe Verbindung umfasst, und das IWin, IWout und die Batteriesensorsignale an den Verbinder C11 ausgibt. Das Batteriepaket 10B ist ein Leistungsbegrenzungsbatteriepaket, das einen Verbinder C12 für eine externe Verbindung umfasst, und das Win, Wout und die Batteriesensorsignale an den Verbinder C12 ausgibt. Die HV-ECU 50 ist mit einem Ausgangsanschluss C3 der Gateway-ECU 60X mittels einer Signalleitung verbunden.
Falls der Verbinder C11 des Batteriepakets 10A mit dem Verbinder C21 der Gateway-ECU 60X verbunden ist, werden IWin, IWout und die Batteriesensorsignale von dem Batteriepaket 10A an den Verbinder C21 eingegeben. Nachfolgend wandelt die Umwandlungseinheit 600 der Gateway-ECU 60X IWin und IWout jeweils in Win und Wout um, und Win und Wout und die Batteriesensorsignale werden zu dem Ausgangsanschluss C3 ausgegeben. Nachfolgend werden Win, Wout und die Batteriesensorsignale von der Gateway-ECU 60X an die HV-ECU 50 ausgegeben.
Falls andererseits der Verbinder C12 des Batteriepakets 10B mit dem Verbinder C22 der Gateway-ECU 60X verbunden ist, werden Win, Wout und die Batteriesensorsignale von dem Batteriepaket 10B an den Verbinder C22 eingegeben. Die Gateway-ECU 60X gibt Win, Wout und die Batteriesensorsignale, die an den Verbinder C22 eingegeben werden, an dem Ausgangsanschluss C3 wie sie sind aus. Das heißt, die vorstehende Umwandlung wird nicht durchgeführt. Somit werden Win, Wout und die Batteriesensorsignale von der Gateway-ECU 60X an die HV-ECU 50 ausgegeben.
Falls IWin und IWout eingegeben werden, führt gemäß der vorstehenden Beschreibung die Gateway-ECU 60X gemäß diesem Abwandlungsbeispiel die Umwandlung in Übereinstimmung mit den vorstehenden Ausdrücken F1 und F2 durch, um jeweils Win und Wout auszugeben. Falls Win und Wout eingegeben werden, gibt die Gateway-ECU 60X Win und Wout aus, ohne die vorstehende Umwandlung durchzuführen. In einem Fahrzeug, das die Gateway-ECU 60X umfasst, werden Win und Wout von der Gateway-ECU 60X sowohl bei Verwendung des Strombegrenzungsbatteriepakets 10A als auch bei Verwendung des Leistungsbegrenzungsbatteriepakets 10B ausgegeben. Somit kann in einem solchen Fahrzeug die HV-ECU 50 die leistungsbasierte Eingangsbeschränkung und die leistungsbasierte Ausgangsbeschränkung sowohl bei Anwendung des Strombegrenzungsbatteriepakets 10A als auch bei Anwendung des Leistungsbegrenzungsbatteriepakets 10B durchführen.
In dem Beispiel in 9 umfasst die Gateway-ECU 60X getrennt den Eingangsanschluss für ein Strombegrenzungsbatteriepaket (Verbinder C21) und den Eingangsanschluss für ein Leistungsbegrenzungsbatteriepaket (Verbinder C22). Jedoch kann die Gateway-ECU dazu eingerichtet sein, in einer anderen Form sowohl mit dem Strombegrenzungsbatteriepaket als auch mit dem Leistungsbegrenzungsbatteriepaket verbindbar zu sein. Beispielsweise kann die Gateway-ECU einen Eingangsanschluss umfassen, mit dem sowohl das Strombegrenzungsbatteriepaket als auch das Leistungsbegrenzungsbatteriepaket verbunden werden können. Die Gateway-ECU kann dazu eingerichtet sein, in einem initialen Vorgang, wenn das Batteriepaket mit dem Eingangsanschluss verbunden wird, zu erkennen, ob das Batteriepaket das Strombegrenzungsbatteriepaket oder das Leistungsbegrenzungsbatteriepaket ist. Falls das mit dem Eingangsanschluss verbundene Batteriepaket das Strombegrenzungsbatteriepaket ist, kann die Gateway-ECU eine Umwandlungslogik aktivieren (beispielsweise, die Umwandlungseinheit 600 gemäß 9), um IWin und IWout, die darin eingegeben werden, jeweils in Win und Wout umzuwandeln, und Win und Wout an den Ausgangsanschluss auszugeben. Falls andererseits das mit dem Eingangsanschluss verbundene Batteriepaket das Leistungsbegrenzungsbatteriepaket ist, kann die Gateway-ECU direkt Win und Wout, die darin eingegeben werden, an den Ausgangsanschluss ausgeben, ohne die Umwandlungslogik zu aktivieren.
Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Anzahl von oberen Leistungsgrenzwerten, die für die Eingangsbeschränkung der Batterie 11 benötigt sind, eins. Jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht hierauf begrenzt, und die Eingangsbeschränkung kann unter Verwendung einer Vielzahl von oberen Leistungsgrenzwerten durchgeführt werden. Beispielsweise kann eine HV-ECU 50X gemäß 10 anstelle der bei dem vorstehenden Ausführungsbeispiel angewandten HV-ECU 50 angewandt werden. 10 zeigt eine Darstellung, die ein Abwandlungsbeispiel der HV-ECU 50 gemäß 4 veranschaulicht.
Unter Bezugnahme auf 10 zusammen mit 4 ist die Hardware-Konfiguration der HV-ECU 50X dieselbe wie die Konfiguration der HV-ECU 50 gemäß 2. Jedoch umfasst die HV-ECU 50X zusätzlich zu der Steuereinheit 51 eine Schutzeinheit 53. In der HV-ECU 50X werden beispielsweise die Steuereinheit 51 und die Schutzeinheit 53 durch die Verarbeitungseinrichtung 50A gemäß 2 und das durch die Verarbeitungseinrichtung 50A ausgeführte Programm umgesetzt. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht hierauf begrenzt, und die Steuereinheit 51 und die Schutzeinheit 53 können durch eine dedizierte Hardware (einen elektronischen Schaltkreis) umgesetzt sein.
Win, Wout und die Batteriesensorsignale werden beispielsweise an die HV-ECU 50X von der Gateway-ECU 60 gemäß 4 eingegeben. Die Schutzeinheit 53 verwendet eine Karte M, um einen dritten oberen Leistungsgrenzwert (nachstehend auch als „GWin“ bezeichnet), der den oberen Grenzwert der Eingangsleistung der Batterie 11 anzeigt, und einen vierten oberen Leistungsgrenzwert (nachstehend auch als „GWout“ bezeichnet) zu erlangen, der den oberen Grenzwert der Ausgangsleistung der Batterie 11 anzeigt. GWin ist ein Schutzwert für Win, und falls Win ein unnormaler Wert ist (insbesondere ein übermäßig großer Wert), beschränkt GWin anstelle von Win die Eingangsleistung der Batterie 11. GWout ist ein Schutzwert für Wout, und falls Wout ein unnormaler Wert ist (insbesondere ein übermäßig großer Wert), beschränkt GWout anstelle von Wout die Ausgangsleistung der Batterie 11.
Die Karte (bzw. das Kennfeld) M ist eine Information (bzw. Informationen), die die Beziehung zwischen der Temperatur der Batterie 11 und sowohl GWin als auch GWout anzeigt, und ist in der Speichervorrichtung 50c (2) vorab gespeichert. Eine Linie L11 in der Karte M gibt die Beziehung zwischen der Temperatur der Batterie 11 und GWin an. Eine Linie L12 in der Karte M gibt die Beziehung zwischen der Temperatur der Batterie 11 und GWout an.
Die Schutzeinheit 53 bezieht sich auf die Karte M, um GWin und GWout in Übereinstimmung mit der gegenwärtigen Temperatur der Batterie 11 zu erlangen. Nachfolgend gibt die Schutzeinheit 53 den kleineren von Win und Gwin an die Steuereinheit 51 aus, und gibt den kleineren von Wout und GWout an die Steuereinheit 51 aus. Falls sich beispielsweise die Temperatur der Batterie 11 und Win in einem Zustand P11 in der Karte M befinden, wird Win an die Steuereinheit 51 ausgegeben, und falls sich die Temperatur der Batterie 11 und Win in einem Zustand P12 in der Karte M befinden, wird GWin (Linie L11) an die Steuereinheit 51 ausgegeben. Nachstehend kann die Situation, in der Win GWin überschreitet (beispielsweise die Situation, in der der Zustand P12 hergestellt ist) als „Win mit Schutz“ bezeichnet werden. Falls sich die Temperatur der Batterie 11 und Wout in einem Zustand P21 in der Karte M befinden, wird Wout an die Steuereinheit 51 ausgegeben, und falls sich die Temperatur der Batterie 11 und Wout in einem Zustand P22 in der Karte M befinden, wird GWout (Linie L12) an die Steuereinheit 51 ausgegeben. Nachstehend kann die Situation, in der Wout GWout überschreitet (beispielsweise die Situation, in der der Zustand P22 hergestellt ist) als „Wout mit Schutz“ bezeichnet werden.
Die Temperatur der Batterie 11, die zur Erlangung von GWin und GWout verwendet wird, ist ein Messwert der Temperatur der Batterie 11, der beispielsweise durch den Temperatursensor 12c gemäß 4 erfasst ist. Beispielsweise kann irgendeine der Durchschnittszellentemperatur, der maximalen Zellentemperatur und der minimalen Zellentemperatur als die Temperatur der Batterie 11 angewandt sein.
Zusätzlich zu dem oberen Leistungsgrenzwert werden die Batteriesensorsignale auch von der Schutzeinheit 53 an die Steuereinheit 51 ausgegeben. Die Steuereinheit 51 steuert die Eingangsleistung und die Ausgangsleistung der Batterie 11 unter Verwendung des oberen Leistungsgrenzwerts, der von der Schutzeinheit 53 empfangen ist. Insbesondere erschafft die Steuereinheit 51 die Steueranweisungen S_M1, S_M2 für den MG 21a, MG 21b und die Steueranweisung S_E für die Maschine 31 gemäß 1, sodass die Eingangsleistung und die Ausgangsleistung der Batterie 11 die oberen Leistungsgrenzwerte nicht überschreiten. Die Steuereinheit 51 steuert die Eingangsleistung der Batterie 11 derart, dass die Eingangsleistung der Batterie 11 nicht den kleineren von Win und GWin überschreitet. Infolgedessen überschreitet die Eingangsleistung der Batterie 11 weder Win noch GWin. Die Steuereinheit 51 steuert die Ausgangsleistung der Batterie 11 derart, dass die Ausgangsleistung der Batterie 11 nicht den kleineren von Wout und GWout überschreitet. Infolgedessen überschreitet die Ausgangsleistung der Batterie 11 weder Wout noch GWout.
Die Schutzeinheit 53 kann Win mit Schutz und Wout mit Schutz in der Speichervorrichtung 50c (2) aufzeichnen, und auf der Grundlage der aufgezeichneten Daten eine Konformität/Nichtkonformität des in dem Fahrzeug angebrachten Batteriepakets (beispielsweise des Batteriepakets 10 gemäß 4) bestimmen. Beispielsweise kann die Schutzeinheit 53 bestimmen, dass das Batteriepaket nicht konform ist, falls die Frequenz von „Win mit Schutz“ und/oder die Frequenz von „Wout mit Schutz“ einen vorbestimmten Wert überschreitet. Zusätzlich kann die Schutzeinheit 53 bestimmen, dass das Batteriepaket nicht konform ist, falls die Dauer, während der der Zustand „Win mit Schutz“ andauert und/oder die Dauer, mit der der Zustand „Wout mit Schutz“ andauert, einen vorbestimmten Wert überschreitet.
Die HV-ECU 50X kann das Bestimmungsergebnis einer Konformität/Nichtkonformität des Batteriepakets in der Speichervorrichtung 50c (2) aufzeichnen. Zusätzlich kann die HV-ECU 50X einen Benutzer über die Nichtkonformität benachrichtigen, falls es bestimmt ist, dass das Batteriepaket nicht konform ist. Diese Benachrichtigung kann den Benutzer auffordern, das Batteriepaket zu ersetzen. Der Benachrichtigungsvorgang an den Benutzer ist optional, und die Benachrichtigung kann durch eine Anzeige (beispielsweise eine Anzeige von Zeichen oder Bildern) auf einer Anzeigevorrichtung, durch einen Ton (einschließlich einer Stimme) aus einem Lautsprecher oder durch eine Beleuchtung (einschließlich eines Blinkens) einer vorbestimmten Leuchte ausgeführt werden.
Win, Wout können GWin, GWout aufgrund einer unzureichenden Genauigkeit einer Umwandlung von IWin, IWout in Win, Wout jeweils überschreiten. Falls somit Win GWin überschreitet und/oder falls Wout GWout überschreitet, kann die HV-ECU 50X ein vorbestimmtes Signal an die Batterie-ECU 13 gemäß 4 übermitteln, um die Abtastrate der Batterie-ECU 13 zu erhöhen (und daher die Anzahl von Daten der Batteriesensorsignale, die von der Batterie-ECU 13 an die Gateway-ECU 60 pro Zeiteinheit übermittelt werden).
Gemäß dem Abwandlungsbeispiel gemäß 10 ist es möglich, die Batterie 11 mit GWin und GWout zu schützen, falls aus irgendeinem Grund Win oder Wout übermäßig große Werte annehmen.
Gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel umfasst die Gateway-ECU 60 die Umwandlungseinheit 600. Jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht hierauf begrenzt und eine andere ECU kann diese Wirkungen aufweisen.
11 zeigt eine Darstellung, die ein erstes Abwandlungsbeispiel des Fahrzeugsteuersystems gemäß 4 veranschaulicht. Unter Bezugnahme auf 11 ist das Fahrzeugsteuersystem gemäß dem ersten Abwandlungsbeispiel dasselbe wie das Fahrzeugsteuersystem gemäß 4 mit der Ausnahme, dass anstelle der HV-ECU 50 eine HV-ECU 50Y angewandt ist, und die Gateway-ECU 60 weggelassen ist. Die Hardware-Konfiguration der HV-ECU 50Y ist dieselbe wie die Konfiguration der HV-ECU 50 gemäß 2. Jedoch umfasst die HV-ECU 50Y die Umwandlungseinheit 600 (siehe 5) zusätzlich zu der Steuereinheit 51. In der HV-ECU 50Y sind beispielsweise die Steuereinheit 51 und die Umwandlungseinheit 600 durch die Verarbeitungseinrichtung 50a und das durch die Verarbeitungseinrichtung 50a ausgeführte Programm umgesetzt. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht hierauf begrenzt, und die Steuereinheit 51 und die Umwandlungseinheit 600 können durch dedizierte Hardware (einen elektronischen Schaltkreis) umgesetzt sein.
Das Batteriepaket 10 gibt IWin, IWout und die Batteriesensorsignale an die HV-ECU 50Y aus. Die Umwandlungseinheit 600 der HV-ECU 50Y wandelt IWin und IWout, die von dem Batteriepaket 10 eingegeben sind, jeweils in Win und Wout um. Win und Wout werden jeweils von der Umwandlungseinheit 600 an die Steuereinheit 51 eingegeben. Die Steuereinheit 51 erschafft die Steueranweisungen S_M1, S_M2 und S_E jeweils für den MG 21a, den MG 21b und die Maschine 31 gemäß 1, und gibt die Steueranweisungen S_M1 und S_M2 an die Motor-ECU 23 aus, und gibt die Steueranweisung S_E an die Maschinen-ECU 33 aus, sodass die Eingangsleistung und die Ausgangsleistung der Batterie 11 jeweils Win und Wout nicht überschreiten.
In dem Fahrzeugsteuersystem gemäß dem ersten Abwandlungsbeispiel umfasst die HV-ECU 50Y, die von dem Batteriepaket 10 getrennt bereitgestellt ist, einen Umwandler (d.h. die Umwandlungseinheit 600), und der Umwandler wandelt IWin und IWout jeweils in Win und Wout um. Somit kann der Umwandler an dem Fahrzeug ohne eine Änderung der Konfiguration des Batteriepakets angebracht sein. Ferner kann die HV-ECU 50Y die leistungsbasierte Eingangsbeschränkung und die leistungsbasierte Ausgangsbeschränkung ohne Hinzufügen der vorstehend beschriebenen Gateway-ECU 60 (4) geeignet durchführen.
12 zeigt eine Darstellung, die ein zweites Abwandlungsbeispiel des Fahrzeugsteuersystems gemäß 4 veranschaulicht. Unter Bezugnahme auf 12 ist das Fahrzeugsteuersystem gemäß dem zweiten Abwandlungsbeispiel dasselbe wie das Fahrzeugsteuersystem gemäß 4 mit Ausnahme, dass ein Batteriepaket 10X (mit einer Batterie-ECU 13X) anstelle des Batteriepakets 10 (mit der Batterie-ECU 13) angewandt ist, und die Gateway-ECU 60 weggelassen ist. Die Hardware-Konfiguration der in dem Batteriepaket 10X umfassten Batterie-ECU 13X ist dieselbe wie die Konfiguration der Batterie-ECU 13 gemäß 2. Jedoch umfasst die Batterie-ECU 13X die Umwandlungseinheit 600 (siehe 5) zusätzlich zu der IWin-Berechnungseinheit 131 und der IWout-Berechnungseinheit 132. In der Batterie-ECU 13X sind beispielsweise die IWin-Berechnungseinheit 131, die IWout-Berechnungseinheit 132 und die Umwandlungseinheit 600 durch die Verarbeitungseinrichtung 13a gemäß 2 und das durch die Verarbeitungseinrichtung 13a ausgeführte Programm umgesetzt. Jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht hierauf begrenzt, und die IWin-Berechnungseinheit 131, die IWout-Berechnungseinheit 132 und die Umwandlungseinheit 600 können durch dedizierte Hardware (einen elektronischen Schaltkreis) umgesetzt sein.
Die Umwandlungseinheit 600 der Batterie-ECU 13X empfängt IWin und IWout jeweils von der IWin-Berechnungseinheit 131 und der IWout-Berechnungseinheit 132, und wandelt IWin und IWout jeweils in Win und Wout um. Das Batteriepaket 10X gibt Win, Wout und die Batteriesensorsignale an die HV-ECU 50 aus. Die Steuereinheit 51 der HV-ECU 50 erschafft jeweils die Steueranweisungen S_M1, S_M2 und S_E für den MG 21a, den MG 21b und die Maschine 31 gemäß 1, und gibt die Steueranweisungen S_M1 und S_M2 an die Motor-ECU 23 aus, und gibt die Steueranweisung S_E an die Maschinen-ECU 33 aus, sodass die Eingangsleistung und die Ausgangsleistung der Batterie 11 jeweils Win und Wout nicht überschreiten.
In dem Fahrzeugsteuersystem gemäß dem zweiten Abwandlungsbeispiel ist der Umwandler (d.h. die Umwandlungseinheit 600) in der Batterie-ECU 13X eingebaut (d.h. innerhalb des Batteriepakets 10X). Mit dieser Konfiguration werden IWin und IWout jeweils in Win und Wout innerhalb des Batteriepakets 10X umgewandelt, sodass Win und Wout von dem Batteriepaket 10X ausgegeben werden können. Daher kann die HV-ECU 50 die leistungsbasierte Eingangsbeschränkung und die leistungsbasierte Ausgangsbeschränkung ohne Hinzufügen der vorstehend beschriebenen Gateway-ECU 60 (4) durchführen.
Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel und jedem Abwandlungsbeispiel wird die Ausgangsbeschränkung der Sekundärbatterie konform zu der Eingangsbeschränkung der Sekundärbatterie durchgeführt, jedoch kann das Verfahren der Ausgangsbeschränkung der Sekundärbatterie je nach Bedarf geändert sein. Beispielsweise kann der obere Leistungsgrenzwert der Sekundärbatterie auf der Ausgangsseite durch ein Berechnungsverfahren berechnet sein, das sich von dem des oberen Leistungsgrenzwerts der Sekundärbatterie auf der Eingangsseite unterscheidet.
Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel und jedem Abwandlungsbeispiel sind die Batterie-ECU 13, die Motor-ECU 23 und die Maschinen-ECU 33 mit einem lokalen Bus B1 (siehe 2) verbunden. Jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht hierauf begrenzt, und die Motor-ECU 23 und die Maschinen-ECU 33 können mit dem globalen Bus B2 verbunden sein.
Die Konfiguration des Fahrzeugs ist nicht auf die Konfiguration gemäß 1 beschränkt. Obwohl in 1 ein Hybridfahrzeug gezeigt ist, ist das Fahrzeug nicht auf das Hybridfahrzeug begrenzt, und kann beispielsweise ein Elektrofahrzeug sein, in dem keine Maschine angebracht ist. Ferner kann das Fahrzeug ein Plug-In-Hybridfahrzeug (PHV) sein, das derart eingerichtet ist, dass die Sekundärbatterie in dem Batteriepaket unter Verwendung einer von außerhalb des Fahrzeugs zugeführten elektrischen Leistung geladen werden kann. Ferner kann die HV-ECU 50 dazu eingerichtet sein, den SMR 14 unter Umgehung der Batterie-ECU 13 direkt zu steuern. Die in dem Batteriepaket 10 umfasste Batterie 11 (Sekundärbatterie) ist nicht auf die zusammengesetzte Batterie begrenzt, und kann eine einzelne Batterie sein.
Die vorstehend beschriebenen Abwandlungsbeispiele können in jeder beliebigen Kombination umgesetzt sein. Die vorliegend offenbarten Ausführungsbeispiele sind in jeder Hinsicht als veranschaulichend und als nicht einschränkend zu erachten. Der Umfang der vorliegenden Erfindung ist durch die Patentansprüche und nicht durch die vorstehenden Ausführungsbeispiele gezeigt, und soll alle solchen Abwandlungen innerhalb des Sinns und Umfangs umfassen, der jenem der Patentansprüche äquivalent ist.
Ein Fahrzeug umfasst ein Batteriepaket (10) mit einer Sekundärbatterie, einem einen Zustand der Sekundärbatterie erfassenden Batteriesensor (12) und einer ersten Steuervorrichtung, eine von dem Batteriepaket (10) getrennt bereitgestellte zweite Steuervorrichtung und einen Umwandler. Die erste Steuervorrichtung ist dazu eingerichtet, einen Erfassungswert des Batteriesensors (12) zur Erlangung eines oberen Stromgrenzwerts zu verwenden, der einen oberen Grenzwert eines Eingangsstroms der Sekundärbatterie anzeigt. Die zweite Steuervorrichtung ist dazu eingerichtet, einen oberen Leistungsgrenzwert, der eine obere Grenze einer Eingangsleistung der Sekundärbatterie anzeigt, zur Steuerung der Eingangsleistung der Sekundärbatterie zu verwenden. Der Umwandler ist dazu eingerichtet, eine Umwandlung des oberen Stromgrenzwerts in den oberen Leistungsgrenzwert durchzuführen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2019156007 A [0002, 0005]

Claims

Fahrzeug, mit: einem Batteriepaket (10) mit einer Sekundärbatterie, einem Batteriesensor (12), der einen Zustand der Sekundärbatterie erfasst, und einer ersten Steuervorrichtung; einer zweiten Steuervorrichtung, die von dem Batteriepaket (10) getrennt bereitgestellt ist; und einem Umwandler, wobei: die erste Steuervorrichtung dazu eingerichtet ist, einen Erfassungswert des Batteriesensors (12) zur Erlangung eines oberen Stromgrenzwerts zu verwenden, der einen oberen Grenzwert eines Eingangsstroms der Sekundärbatterie anzeigt; die zweite Steuervorrichtung dazu eingerichtet ist, einen oberen Leistungsgrenzwert zu verwenden, der einen oberen Grenzwert einer Eingangsleistung der Sekundärbatterie anzeigt, um die Eingangsleistung der Sekundärbatterie zu steuern; und der Umwandler dazu eingerichtet ist, eine Umwandlung des oberen Stromgrenzwerts in den oberen Leistungsgrenzwert durch Durchführen einer Multiplikation eines abgeschätzten Spannungswerts mit dem oberen Stromgrenzwert durchzuführen, wobei der abgeschätzte Spannungswert ein Spannungswert der Sekundärbatterie in einem Zustand ist, in dem ein dem oberen Stromgrenzwert entsprechender Strom fließt.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei der Umwandler dazu eingerichtet ist, gemessene Werte eines Stroms und einer Spannung der Sekundärbatterie, die durch den Batteriesensor (12) erfasst sind, einen internen Widerstand der Sekundärbatterie und den oberen Stromgrenzwert zu verwenden, um den abgeschätzten Spannungswert zu erlangen.
Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, ferner mit einer dritten Steuervorrichtung, die von dem Batteriepaket (10) getrennt bereitgestellt ist und dazu eingerichtet ist, eine Kommunikation zwischen der ersten Steuervorrichtung und der zweiten Steuervorrichtung weiterzuleiten, wobei der Umwandler an der dritten Steuervorrichtung angebracht ist; das Batteriepaket (10) zur Ausgabe des oberen Stromgrenzwerts eingerichtet ist; und das Fahrzeug derart eingerichtet ist, dass bei Eingabe des oberen Stromgrenzwerts von dem Batteriepaket (10) an die dritte Steuervorrichtung der Umwandler die Umwandlung des oberen Stromgrenzwerts in den oberen Leistungsgrenzwert durchführt, und der obere Leistungsgrenzwert von der dritten Steuervorrichtung an die zweite Steuervorrichtung ausgegeben wird.
Fahrzeug nach Anspruch 3, wobei die dritte Steuervorrichtung dazu eingerichtet ist, bei Eingabe des oberen Stromgrenzwerts die Umwandlung durchzuführen und den oberen Leistungsgrenzwert auszugeben, und bei Eingabe des oberen Leistungsgrenzwerts den oberen Leistungsgrenzwert ohne Durchführung der Umwandlung auszugeben.
Fahrzeug nach Anspruch 3 oder 4, wobei: sowohl die erste Steuervorrichtung, die zweite Steuervorrichtung als auch die dritte Steuervorrichtung ein Mikrocomputer ist, der mit einem fahrzeuginternen Lokalbereichsnetzwerk verbunden ist; und in dem fahrzeuginternen Lokalbereichsnetzwerk die erste Steuervorrichtung über die dritte Steuervorrichtung mit der zweiten Steuervorrichtung verbunden ist, um über die dritte Steuervorrichtung mit der zweiten Steuervorrichtung zu kommunizieren.
Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, wobei: der Umwandler an der ersten Steuervorrichtung angebracht ist; und die erste Steuervorrichtung dazu eingerichtet ist, mit dem Umwandler die Umwandlung des unter Verwendung des Erfassungswerts des Batteriesensors (12) erlangten oberen Stromgrenzwerts in den oberen Leistungsgrenzwert durchzuführen und den oberen Leistungsgrenzwert an die zweite Steuervorrichtung auszugeben, falls die erste Steuervorrichtung mit der zweiten Steuervorrichtung verbunden ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, wobei: der Umwandler an der zweiten Steuervorrichtung angebracht ist; das Batteriepaket (10) zur Ausgabe des oberen Stromgrenzwerts eingerichtet ist; und die zweite Steuervorrichtung dazu eingerichtet ist, mit dem Umwandler die Umwandlung des von dem Batteriepaket (10) eingegebenen oberen Stromgrenzwerts in den oberen Leistungsgrenzwert durchzuführen und die Eingangsleistung der Sekundärbatterie derart zu steuern, dass die Eingangsleistung der Sekundärbatterie den oberen Leistungsgrenzwert nicht überschreitet.
Fahrzeugsteuersystem, das derart eingerichtet ist, dass ein Batteriepaket (10) mit einer Sekundärbatterie und einem Batteriesensor (12), der einen Zustand der Sekundärbatterie erfasst, an dem Fahrzeugsteuersystem angebracht ist, wobei das Fahrzeugsteuersystem umfasst: eine Steuereinheit, die dazu eingerichtet ist, eine Eingangsleistung der Sekundärbatterie derart zu steuern, dass die Eingangsleistung der Sekundärbatterie einen oberen Leistungsgrenzwert nicht überschreitet, falls das Batteriepaket (10) an das Fahrzeugsteuersystem angebracht ist; und eine Umwandlungseinheit, die derart eingerichtet ist, dass, falls ein oberer Stromgrenzwert, der einen oberen Grenzwert eines Eingangsstroms der Sekundärbatterie anzeigt, und ein Erfassungswert des Batteriesensors (12) von dem Batteriepaket (10) eingegeben werden, die Umwandlungseinheit den Erfassungswert des Batteriesensors (12) und den oberen Stromgrenzwert zum Erlangen eines abgeschätzten Spannungswerts verwendet, wobei der abgeschätzte Spannungswert ein Spannungswert der Sekundärbatterie in einem Zustand ist, in dem ein dem oberen Stromgrenzwert entsprechender Strom fließt, und eine Umwandlung des oberen Stromgrenzwerts in den oberen Leistungsgrenzwert durch Durchführen einer Multiplikation des oberen Stromgrenzwerts mit dem abgeschätzten Spannungswert durchzuführen.
Fahrzeugsteuerverfahren, mit: Erlangen, mit einem Fahrzeugsteuersystem, an das ein Batteriepaket (10) mit einer Sekundärbatterie und einem Batteriesensor (12) angebracht ist, der einen Zustand der Sekundärbatterie erfasst, eines oberen Stromgrenzwerts, der einen oberen Grenzwert eines Eingangsstroms der Sekundärbatterie anzeigt, und eines Erfassungswerts des Batteriesensors (12) von dem Batteriepaket (10); Erlangen, mit dem Fahrzeugsteuersystem, eines abgeschätzten Spannungswerts unter Verwendung des Erfassungswerts des Batteriesensors (12) und des oberen Stromgrenzwerts, des abgeschätzten Spannungswerts, der ein Spannungswert in der Sekundärbatterie in einem Zustand ist, in dem ein dem oberen Stromgrenzwert entsprechender Strom fließt; Durchführen, mit dem Fahrzeugsteuersystem, einer Umwandlung des oberen Stromgrenzwerts in einen einen oberen Grenzwert einer Eingangsleistung der Sekundärbatterie anzeigenden oberen Leistungsgrenzwert durch Durchführen einer Multiplikation des oberen Stromgrenzwerts mit dem abgeschätzten Spannungswert; und Steuern der Eingangsleistung der Sekundärbatterie unter Verwendung des oberen Leistungsgrenzwerts mit dem Fahrzeugsteuersystem.