DE10235458A1

DE10235458A1 - Batterie-Steuerungssystem

Info

Publication number: DE10235458A1
Application number: DE10235458A
Authority: DE
Inventors: Yoshiaki Kikuchi
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2001-08-03
Filing date: 2002-08-02
Publication date: 2003-05-15
Anticipated expiration: 2022-08-03
Also published as: JP4118035B2; JP2003047108A; FR2828348B1; US20030025479A1; FR2828348A1; DE10235458B4; US6600293B2

Abstract

Es wird ein Batteriesteuerungssystem angegeben, das relativ gleichmäßig Memory-Effekte beseitigen kann, die bei einer an einem Hybridfahrzeug angebrachten Batterie verursacht werden, wobei eine Verschlechterung der Batterie und des Fahrzeugleistungsvermögens vermieden wird. Bei Erfassung der Erzeugung von Ladungs-Memory-Effekten ändert eine HVECU die Mitte eines Steuerungsbereichs für die Ladungsmenge der Batterie (SOC, Ladungszustand) von dessem normalen Bereich zu einem Wert in der Nähe einer oberen Grenze eines Ladungseignungsbereichs. Diese SOC-Steuerung wird für eine vorbestimmte Zeitdauer fortgestzt, um die Ladungs-Memory-Effekte zu beseitigen. Unter einer derartigen Steuerung variiert der SOC im Wesentlichen in einem Bereich, der niedriger ist als der, in dem eine übermäßige Ladung verursacht werden könnte, so dass eine Batterieverschlechterung aufgrund eines übermäßigen Ladens und ein Leistungsverbrauchsabfall aufgrund eines verbotenen Ladens verhindert werden können. Dabei wird bei Erfassung von Entladungs-Memory-Effekten die Mitte des Steuerungsbereichs auf einen Wert in der Nähe einer unteren Grenze des Ladungseignungsbereichs eingestellt, so dass eine Verschlechterung des dynamischen Leistungsvermögens des Fahrzeugs vermieden wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Batteriesteuerungssystem zur Steuerung einer Ladungsmenge einer Sekundärbatterie, die an einem Hybridfahrzeug angebracht ist, und insbesondere die Beseitigung von Memory-Effekten, die in der Sekundärbatterie erzeugt werden, die eine Nickelverbindung verwendet.

Im Stand der Technik sind Hybridfahrzeuge bekannt, die zusätzlich zu einem Fahrzeugantriebsmotor mit einem durch eine Brennkraftmaschine angetriebenen Generator ausgerüstet sind. Ein derartiges Hybridfahrzeug ist zusätzlich mit einer Batterie (Hauptbatterie) ausgerüstet, so dass die das Fahrzeugantriebsbatterie unter Verwendung von Leistung aus der Batterie angetrieben wird, die umgekehrt unter Verwendung von Leistung aus dem Generator geladen wird. Der Fahrzeugantriebsmotor und die Brennkraftmaschine werden zur Rotation der Räder beim Fahren verwendet.

Ein Ladungspegel einer Batterie wird zur Steuerung unter Verwendung eines als Ladungszustand oder SOC (state of charge) bekannten Indexes beobachtet. Der SOC ist durch ein Verhältnis von Restladung (verbleibender Ladung) in bezug auf die volle Ladungskapazität definiert.

Gegenwärtig wird der SOC im allgemeinen unter Verwendung eines Messverfahrens, dass eine Korrelation zwischen dem SOC und dem Batterie-Spannung-Strom-Verhalten (I-V- Verhalten) zur Zeit des Ladens (oder Entladens) verwendet, und eines Messverfahrens gemessen, dass eine Akkumulation von Ladungs- und Entladungsmengen verwendet.

Ein Batteriesteuerungssystem steuert das Laden und Entladen einer Batterie auf der Grundlage des SOC. Insbesondere werden für die Ladungs- und Entladungssteuerung SOC-Werte in drei Bereiche unterteilt, nämlich in einen Ladungsverbotsbereich, einen Entladungsverbotsbereich und einen Ladungseignungsbereich. In dem Ladungsverbotsbereich entsprechend beispielsweise einem SOC von 80 bis 100% ist ein weiteres Laden verboten, da dies zu einer übermäßigen Ladung führen könnte. In dem Entladungsverbotsbereich entsprechend beispielsweise einem SOC von 0 bis 20% ist eine weitere Entladung zur Vermeidung einer übermäßigen Entladung verboten. In dem Ladungseignungsbereich entsprechend beispielsweise einem SOC von 20 bis 80% sind sowohl eine übermäßige Ladung als auch eine übermäßige Entladung unwahrscheinlich, weshalb sowohl weiteres Laden als auch Entladen erlaubt sind.

Der Leistungsverbrauchswirkungsgrad verschlechtert sich in dem Ladungsverbotsbereich, da aufgrund des verbotenen Ladens redundante Leistung nicht in Leistung zurück erzeugt wird, jedoch als Wärme oder dergleichen verbraucht wird. In dem Entladungsverbotsbereich wird demgegenüber der Motor nicht angetrieben, da die Entladung verboten ist, und die Brennkraftmaschinenleistung wird zum Laden der Batterie verwendet, was das dynamische Leistungsvermögen des Fahrzeugs nachteilig beeinträchtigt.

Im Hinblick auf das vorstehend beschriebene steuert ein Batteriesteuerungssystem derart, dass der SOC innerhalb des Ladungseignungsbereichs gehalten wird. Insbesondere wird der Antrieb des Motors und des Generators während eines normalen Fahrens derart gesteuert, dass der SOC innerhalb eines vorbestimmten Steuerungsbereichs variiert, der mit einem vorbestimmten Soll- Ladungsmengenpegel, beispielsweise etwa 50%, in der Mitte eingestellt ist.

Dabei wenden Hybridfahrzeuge oft NiMH-Batterien an. Mit Batterien, die eine Nickelverbindung verwenden, verursachen wiederholtes Laden und Entladen innerhalb eines um den vorstehend erwähnten Soll- Ladungsmengenpegels eingestellten vorbestimmten Steuerungsbereichs Memory-Effekte.

Memory-Effekte werden in Elektroprodukten durch wiederholtes Laden einer Batterie vor einem vollständigen Entladen verursacht. Wenn einmal Memory-Effekte erzeugt worden sind, sinkt eine elektromotorische Kraft nach einer kleineren Entladungsmenge ab, selbst wenn die Entladung beginnt, wenn die Batterie sich in einem vollständig geladenen Zustand befindet. Das heißt, dass die effektive Betriebszeit der Batterie verringert wird. Derartige Memory-Effekte werden ebenfalls als Entladungs- Memory-Effekte bezeichnet, um sie von den nachstehend beschriebenen Ladungs-Memory-Effekten zu unterscheiden. Entladungs-Memory-Effekte können durch übermäßiges Laden der Batterie beseitigt werden.

Ladungs-Memory-Effekte werden durch wiederholtes Entladen einer Batterie vor einem vollständigen Laden (Aufladen) der Batterie verursacht. Wenn einmal Ladungs-Memory- Effekte verursacht worden sind, wird die Ladungsempfänglichkeit der Batterie verschlechtert. Das heißt, dass die elektromotorische Kraft der Batterie einen Pegel erreicht, der äquivalent zu dem in einem vollständig geladenen Zustand ist, wenn sie eine kleinere Ladungsmenge empfängt. Anders ausgedrückt wird die maximale Ladungskapazität der Batterie verringert.

Obwohl das Laden normaler elektrischer Vorrichtungen im wesentlichen fortgesetzt wird, bis die Vorrichtung vollständig geladen ist, wird das Laden eines Hybridfahrzeug derart gesteuert, dass Laden und Entladen innerhalb eines vorbestimmten Steuerungsbereichs wiederholt werden, der innerhalb des Ladungseignungsbereichs wie vorstehend beschrieben eingestellt ist. Daher werden bei einem Hybridfahrzeug Entladungs-Memory-Effekte ähnlich zu den bei anderen elektrischen Vorrichtungen verursacht, und weiterhin ist es ebenfalls wahrscheinlich, dass Ladungs-Memory-Effekte verursacht werden, von denen es unwahrscheinlich ist, dass sie in normalen Elektroprodukten verursacht werden.

Wie es vorstehen beschrieben worden ist, verwendet ein Hybridfahrzeug Energie aus einer Batterie, um das dynamische Leistungsvermögen zu verbessern, wandelt kinetische Energie in elektrische Energie unter Verwendung einer Regenerationsbremse um und speichert die umgewandelte Energie in einer Batterie zur Verbesserung des Leistungsverbrauchs. Daher wird, wenn Ladungs-Memory- Effekte erzeugt werden und somit die maximale Ladungskapazität in einem Hybridfahrzeug verringert wird, das Fahrzeugleistungsvermögen verschlechtert, da sowohl die abgebbare Energiemenge und die entnehmbare Menge verringert werden.

Derartigen Memory-Effekten kann entgegengewirkt werden bzw. sie können verringert werden, indem übermäßig geladen wird. Die japanische Offenlegungsschrift Nr. 2001-69602 schlägt beispielsweise eine Technik vor, bei der ein Steuerungsbereich für eine SOC-Variation größer eingestellt wird, so dass man sich näher an einen vollständigen Entladungspegel oder Ladungspegel befindet, um Memory-Effekte zu beseitigen.

Obwohl Ladungs-Memory-Effekte durch übermäßiges Laden beseitigt werden können, wie es vorstehend beschreiben worden ist, erzeugt ein übermäßiges Entladen Wasserstoffmoleküle (H₂) und Sauerstoffmoleküle (O₂) durch die Elektrolyse von Wasser in der Batterie, was einen Anstieg des internen Drucks verursacht. Weiterhin verursacht die Rekombinationsreaktion zwischen H₂ und OZ einen Temperaturanstieg. Derartige Anstiege des internen Drucks und der Temperatur beschleunigt die Batterieverschlechterung. Gegenwärtig ist es jedoch, da die Variation der elektrischen Last eine Hybridfahrzeugs während des Fahrens groß ist, schwierig, ein stabiles Laden mit einer niedrigen Rate anzuwenden, um Anstiege der Temperatur und des Innendrucks zur Beseitigung der Ladungs-Memory-Effekte zu vermeiden.

Da ein übermäßiges Laden zur Beseitigung von Entladungs- Memory-Effekten zu einer signifikanten Verschlechterung des dynamischen Leistungsvermögens führt, ist es zusätzlich vorzuziehen, dass während des Fahrens kein übermäßiges Laden angewandt wird.

Weiterhin verbleibt bei der vorstehend beschriebenen Technik zur Einstellung eines größeren Steuerungsbereichs für die SOC-Variation derart, dass man sich näher an dem voll geladenen oder entladenen Pegel befindet, ein variierender SOC innerhalb eines Ladungseignungsbereichs, der ein mittlerer Bereich ist, bei dem die Batterie für eine längere Zeit weder vollständig geladen noch entladen wird. Folglich ist zur Beseitigung von Memory-Effekten eine längere Zeit erforderlich.

Die Erfindung wurde in Anbetracht der vorstehend beschriebenen Probleme gemacht und ihr liegt die Aufgabe zugrunde, ein Batteriesteuerungssystem zu schaffen, dass relativ gleichmäßig Memory-Effekte, die durch eine in einem Hybridfahrzeug verwendeten Batterie erzeugt werden, beseitigen kann, wobei eine Verschlechterung des Fahrzeugleistungsvermögens und der Batterie vermieden wird.

Diese Aufgabe wird durch ein Batteriesteuerungssystem, wie es in Patentanspruch 1 definiert ist, oder alternativ durch ein Batteriesteuerungssystem gelöst, wie es in Patentanspruch 5 definiert ist.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung wird ein Batteriesteuerungssystem geschaffen mit einer Memory- Effekt-Ermittlungseinrichtung zur Ermittlung einer Erzeugung von Memory-Effekten in der Sekundärbatterie, und einer Soll-Pegel-Einstellungseinrichtung zur Einstellung des Soll-Ladungsmengenpegels auf einen vorbestimmten normalen Pegel, wenn die Erzeugung von Memory-Effekten nicht ermittelt wird, und auf einen Pegel nahe an der Grenze, der sich näher an einer oberen Grenze oder einer unteren Grenze eines Ladungseignungsbereichs (Bereich, der für Ladung geeignet ist) als der normale Pegel befindet, wenn die Erzeugung von Memory-Effekten ermittelt wird.

Insbesondere wird bei Ermittlung der Erzeugung von Memory-Effekten zumindest eine dieser Vorgänge angewandt, nämlich Erhöhen eines Soll-Ladungsmengenpegels von einem normalen Pegel auf in die Nähe der oberen Grenze eines Ladungseignungsbereichs oder Verringerung des Soll- Ladungsmengenpegels von dem normalen Pegel auf in die Nähe der unteren Grenze des Ladungseignungsbereichs. Die Erhöhung des Sollladungsmengenpegels auf einen Pegel in der Nähe des oberen Grenzpegels kann Ladungs-Memory- Effekte beseitigen, während die Verringerung des Sollladungsmengenpegels auf einen Pegel in der Nähe des unteren Grenzpegels Entladungs-Memory-Effekte beseitigen kann.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung kann die Ladungsmenge derart gesteuert werden, dass sie sich innerhalb eines vorbestimmten Steuerungsbereichs befindet, der den Soll-Ladungspegel in der Mitte aufweist und innerhalb des Ladungseignungsbereichs eingestellt ist, und ein Steuerungsbereich für den Pegel nahe an der Grenze gleich groß oder schmaler als ein Steuerungsbereich für den normalen Pegel sein.

Insbesondere wird ein vorbestimmter Steuerungsbereich, der um einen Soll-Ladungsmengenpegel zentriert ist, als Soll-Steuerungsbereich einer gespeicherten Ladungsmenge innerhalb des Ladungseignungsbereichs eingestellt, und eine gespeicherte Ladungsmenge wird derart gesteuert, dass sie während des Fahrens innerhalb dieses Bereichs variiert. Da der Steuerungsbereich für den Pegel in der Nähe der Grenze entweder gleich groß oder schmaler als der Steuerungsbereich für den normalen Pegel ist, ist ein Steuerungsbereich für einen Pegel nahe an der Grenze (grenznahen Pegel) kleiner als der Ladungseignungsbereichs und näher an entweder die obere oder die untere Grenze des Ladungseignungsbereichs eingestellt. Diese Anordnung erhöht die Wahrscheinlichkeit, dass die Ladungsmenge innerhalb eines Bereichs variiert, der näher an der oberen oder unteren Grenze ist, was eine gleichmäßigere (glattere) Beseitigung von Ladungs- oder Entladungs-Memory-Effekten als im Vergleich mit einem Fall ermöglicht, bei dem beispielsweise der Steuerungsbereich als der gesamte Ladungseignungsbereich eingestellt ist.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung kann die Soll- Pegel-Einstelleinrichtung den Soll-Ladungsmengenpegel auf den Pegel nahe der Grenze für eine vorbestimmte Zeitdauer halten, wenn die Erzeugung von Memory-Effekten ermittelt ist.

Insbesondere wird bei Ermittlung der Erzeugung von Memory-Effekten der Soll-Ladungspegel auf einen Pegel in der Nähe der Grenze eingestellt und dort für eine vorbestimmte Zeit gehalten, wobei nach dem Verstreichen der vorbestimmten Zeit der Soll-Ladungsmengenpegel auf den normalen Pegel zurückgebracht wird. Die vorbestimmte Zeit, während der der Soll-Ladungsmengenpegel auf den Pegel in der Nähe der Grenze gehalten wird, wird auf der Grundlage der Zeitdauer ermittelt, die zur Beseitigung der Memory-Effekte erforderlich ist. Die zur Beseitigung von Memory-Effekten erforderliche Zeit, bei der der Soll- Ladungsmengenpegel auf den Pegel in der Nähe der Grenze gehalten wird, kann beispielsweise in Abhängigkeit von einem Unterschied zwischen dem Pegel in der Nähe der Grenze und der oberen oder unteren Grenze des Ladungseignungsbereichs, oder der Größe des Ladungssteuerungsbereichs variieren.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorzugsweise der Pegel nahe an der Grenze in der Nähe des oberen Bereichs des Ladungseignungsbereichs eingestellt sein.

Eine an einem Hybridfahrzeug angebrachte Sekundärbatterie ist allgemein eine Kombinationsbatterie, die aus einer Vielzahl von in Reihe geschalteten Batterien (Einheitszellen) besteht, in der eine Ladungsmenge für jede Einheitszelle variieren kann. Gemäß dieser Ausgestaltung können durch Erhöhung des Soll- Ladungsmengenpegels in die Nähe der oberen Grenze des Ladungseignungsbereichs eine Variation in den Ladungsmengen zwischen den die Sekundärbatterie bildenden Einheitszellen verringert werden, so dass Ladungsmengen der jeweiligen die Sekundärbatterie bildenden Einheitszellen gleichförmig gemacht werden können.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird ein Batteriesteuerungssystem geschaffen zur Steuerung einer Ladungsmenge einer an einem Hybridfahrzeug angebrachten Sekundärbatterie derart, dass die Ladungsmenge in der Nähe eines vorbestimmten Soll-Ladungsmengenpegels gehalten wird, der innerhalb eines Ladungseignungsbereichs eingestellt ist, in dem übermäßiges Laden und Entladen vermieden wird, mit einer Memory-Effekt-Ermittlungseinrichtung zur Ermittlung einer Erzeugung von Memory-Effekten in der Sekundärbatterie, und einer Soll-Pegel-Einstellungseinrichtung zur Einstellung des Soll-Ladungsmengenpegels auf einen vorbestimmten normalen Pegel, wenn die Erzeugung von Memory-Effekten nicht ermittelt wird, und in der Nähe einer oberen Grenze des Ladungseignungsbereichs, wenn die Erzeugung von Ladungs-Memory-Effekten ermittelt wird, und in der Nähe einer unteren Grenze des Ladungseignungsbereichs, wenn die Erzeugung von Entladungs-Memory-Effekten ermittelt wird.

Kurzbeschreibung der Zeichnung

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild, das schematisch den Gesamtaufbau eines Batteriesteuerungssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht,

Fig. 2 zeigt einen schematischen Graphen in Bezug auf das Spannungsverhalten während der Ladezeit,

Fig. 3 ein Flussdiagramm zur Beschreibung der Beseitigung von Ladungs-Memory-Effekten, und

Fig. 4A und 4B Darstellungen, die Beispiele für SOC- Variationen mit Verstreichen der Zeit unter einer Ladungsmengensteuerung des Systems gemäß der Erfindung veranschaulichen.

Nachstehend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in Form eines Batteriesteuerungssystems für ein Hybridfahrzeug unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild, das schematisch den Gesamtaufbau eines Blockschaltbild gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt, bei dem eine Hauptbatterie eines Hybridfahrzeugs bzw. eine Batterie 10 eine Nickel-Metallwasserstoff-(NiMH-)Batterie ist. Die Batterie 10 ist eine Kombinationsbatterie, die aus einer Vielzahl von in Reihe geschalteten Batteriezellen besteht, aus der eine Hochspannung, beispielsweise 280 V, erhalten werden kann.
Die Batterie 10 besteht aus Batterieblöcken, die jeweils aus einer kleinen Zahl in Reihe geschalteter Batteriezellen besteht, und die Spannung jedes Batterieblocks wird durch einen Spannungssensor 12gemessen. In der Zeichnung ist ein Batterieblock durch ein Batteriesymbol dargestellt. Ein Ergebnis der Messung durch den Spannungssensor 12 wird einer Batterie-ECU (elektronischen Steuerungseinrichtung für die Batterie) 14 zugeführt.
Ein Stromsensor 16 misst den Lade- und Entladestrom in bezug auf die Batterie 10 und ein Ergebnis der Messung wird der Batterie-ECU 14 zugeführt. Die Batterie 10 weist einen Temperatursensor 18 zur Messung ihrer Temperatur auf, und ein Ergebnis der Messung wird ebenfalls der Batterie-ECU 14 zugeführt.
Die Batterie-ECU 14 akkumuliert den Lade- oder Entladestrom in bezug auf die Batterie 10 zur Schätzung des SOC (Ladungszustands) der Batterie 10. Außerdem ermittelt die Batterie-ECU 14 die Erzeugung von Ladungs- Memory-Effekten in der Batterie 10 auf der Grundlage von Informationen bezüglich Spannung, Strom und Temperatur während des Entladens oder Ladens in bezug auf die Batterie 10, wobei die Informationen aus dem Spannungssensor 12, dem Stromsensor 16 und dem Temperatursensor 18 erhalten werden.
Fig. 2 zeigt einen Graphen, der schematisch eine Spannungskennlinie (Spannungseigenschaften) während der Ladezeit zur Erklärung der Ladungs-Memory-Effekte der Batterie 10 darstellt. Die Abszisse des Graphen gibt eine Ladungsmenge der Batterie 10 an, während die Ordinate deren elektromotorische Kraft angibt. Die durchgezogene Linie zeigt die anfängliche Kennlinie 20, d. h., vor der Erzeugung von Ladungs-Memory-Effekten oder nach deren Beseitigung, wohingegen die gepunktete Linie eine Spannungskennlinie 22 mit vorhandenen Ladungs-Memory- Effekten darstellt.
Wenn einmal Memory-Effekte erzeugt worden sind, steigt die elektromotorische Kraft zu einer frühen Stufe an, wenn die Ladungsmenge ansteigt, so dass dementsprechend die maximale Ladungskapazität verringert wird. Die Batterie-ECU 14 speichert beispielsweise Informationen bezüglich der anfänglichen Spannungskennlinie 20. Es sei bemerkt, dass, die Spannungskennlinien (das Spannungsverhalten) in Abhängigkeit von der Temperatur variieren können, die Batterie-ECU 14 eine Vielzahl anfänglicher Spannungskennlinien 20 relativ zu unterschiedlichen Temperaturen speichert.
Die Batterie-ECU 14 ermittelt dann die gegenwärtige Spannungskennlinie auf der Grundlage einer elektromotorischen Kraft der Batterie 10, die durch den Spannungssensor 12 gemessen wird, und einer Ladungsgröße, die auf der Grundlage des Messungsergebnisses durch den Stromsensor 16 berechnet wird. Die Batterie-ECU 14 vergleicht die ermittelte gegenwärtige Spannungskennlinie und die anfängliche Spannungskennlinie 20 entsprechend der durch den Temperatursensor 18 ermittelten Temperatur, und, wenn sie ermittelt hat, dass die maximale Ladungskapazität verringert worden ist, schließt sie daraus auf eine Erzeugung von Ladungs-Speicher-Effekten. Es sei bemerkt, dass die Batterie 10 andere Sensoren wie einen Drucksensor aufweisen kann, so dass die Batterie- ECU 14 die Verringerung der maximalen Ladungskapazität aufgrund von Ladungs-Memory-Effekten auf der Grundlage anderer Informationen wie Druckinformationen usw. ermittelt.
Die Batterie-ECU 14 gibt den erhaltenen SOC zu einer HVECU (elektronische Steuerungseinheit für das Hybridfahrzeug) 30 aus, und benachrichtigt bei Erfassung von Ladungs-Memory-Effekten die HVECU 30 in bezug auf diese Tatsache. Auf der Grundlage des aus der Batterie- ECU 14 zugeführten SOC steuert die HVECU 30 den Betrieb einer Last 32. Dabei kann die Last 32 einen Antriebsmotor, einen Generator, einen Umrichter usw. aufweisen und wird derart gesteuert, dass dadurch der Leistungsverbrauch aus der Batterie 10 gesteuert wird. Das heißt, dass Leistung aus der Batterie 10 über den Umrichter 34 einem Antriebsmotor 36 zugeführt wird.
Die HVECU 30 ermittelt ein Ausgangsdrehmoment des Antriebsmotor 36 auf der Grundlage eines Ausmaßes, um welches ein Beschleunigungspedal betätigt wird, und steuert den Umrichter 34 zu Umsetzung des ermittelten Ausgangsdrehmoments, um dadurch den Antriebsmotor 36 zu steuern. Außerdem sendet die HVECU 30 eine leistungsbezogene Anfrage zu einer Maschinen-ECU (elektronische Steuerungseinheit für die Brennkraftmaschine) 40, um die Antriebskraft eines durch die Brennkraftmaschine angetriebenen Generators 42 zu steuern. Mit dieser Anordnung kann die Ladungsmenge für die Batterie 10 gesteuert werden.
Nachstehend ist die Beseitigung von Ladungs-Memory- Effekten durch dieses System beschrieben. Fig. 3 zeigt ein Flussdiagramm zur Beschreibung der Beseitigung der Ladungs-Memory-Effekte.
In diesem System wird zum Schutz der Batterie 10 der SOC im wesentlichen derart gesteuert, dass er innerhalb eines geeigneten SOC-Bereichs (Ladungseignungsbereichs, Bereich, der für die Ladung geeignet ist) bleibt, der durch untere und obere Steuerungsgrenzen definiert ist. Insbesondere ist ein Soll-SOC (Soll-Ladungsmengenpegel) innerhalb des geeigneten SOC-Bereichs derart eingestellt, dass der SOC innerhalb eines vorbestimmten Steuerungsbereichs variiert, der mit dem Soll-SOC als Mitte eingestellt ist.
Die oberen und unteren Steuerungsgrenzen sind beispielsweise jeweils als SOC von 80% und 20% eingestellt. Auf der Grundlage der I-V-Kennlinie (I-V- Verhalten), die auf der Grundlage der Ausgänge aus dem Spannungssensor 12 und dem Stromsensor 16 erhalten wird, macht die Batterie-ECU 14 eine Untergrenzenermittlung, wenn ermittelt wird, dass der SOC der Batterie 10 sich derart variiert hat, dass er die untere Grenze erreicht, und macht eine Obergrenzenermittlung, wenn ermittelt wird, dass der SOC eine obere Steuerungsgrenze erreicht hat. Wenn beispielsweise eine Untergrenzenermittlung durchgeführt worden ist, verbietet die HVECU 30 die Entladung aus der Batterie 10. Das heißt, dass die HVECU 30 die Last 32 derart steuert, dass dem Antriebsmotor 36 verboten wird, eine größere Menge an Leistung zu verbrauchen, als sie durch den Generator 42 erzeugt wird. Wenn die Obergrenzenermittlung durchgerührt worden ist, verbietet demgegenüber die HVECU 30 ein Laden der Batterie 10.
Dabei beobachtet die Batterie-ECU 14 dieses Systems, ob Ladungs-Memory-Effekte erzeugt werden, auf der Grundlage von Ausgängen verschiedener Sensoren, die für die Batterie 10 bereitgestellt wird. Wenn keine Erzeugung von Ladungs-Memory-Effekten ermittelt wird (S50), wendet die HVECU 30 eine normale Ladungsmengensteuerung durch beispielsweise Einstellung des Soll-SOC der Batterie 10 auf einen normalen Wert wie 50% an (S55). Das heißt, das für einen SOC, der größer als 50% ist, die HVECU 30 derart steuert, dass weniger Leistung unter Verwendung der Brennkraftmaschinenleistung erzeugt wird, um das Entladen aus der Batterie 10 zu beschleunigen. Für kleinere SOC als 50% steuert demgegenüber die HVECU 30 derart, dass eine größere Leistung unter Verwendung der Brennkraftmaschinenleistung erzeugt wird, um das Laden der Batterie 10 zu beschleunigen (S60).
Fig. 4A und 4B zeigen Graphen von Beispielen für eine SOC-Variation mit Verstreichen der Zeit unter der Ladungsmengensteuerung durch das System gemäß der Erfindung. Fig. 4A betrifft eine Steuerung zur normalen Zeit, wie vorstehend beschreiben, wohingegen Fig. 4B eine Steuerung mit vorhandenen Ladungs-Memory-Effekten, wie es nachstehend beschrieben ist. Wie es in Fig. 4A gezeigt ist, steuert die HVECU 30 zur normalen Zeit derart, dass der SOC innerhalb eines vorbestimmten Steuerungsbereichs mit einem SOC von 50% in der Mitte variiert (beispielsweise ± 10%).
Wenn die Batterie-ECU 14 die Erzeugung von Ladungs- Memory-Effekten ermittelt (S50) wird demgegenüber diese Tatsache der HVECU 30 mitgeteilt. Bei Empfang einer die Erzeugung von Ladungs-Memory-Effekten mitteilenden Nachricht aktiviert die HVECU 30 einen Zeitgeber zur Messung des Verstreichens einer vorbestimmten Zeit. Dann wird eine Ermittlung durchgeführt, ob eine vorbestimmte Zeit verstrichen ist, und, bei Ermittlung, dass sie noch nicht verstrichen ist (S65) stellt die HVECU 30 den Soll- SOC der Batterie 10 auf einen Wert in der Nähe der oberen Steuerungsgrenze, das heißt, auf einen Pegel in der Nähe der Grenze (grenznahen Pegel) ein, und wendet eine Steuerung für das Vorhandensein von Ladungs-Memory- Effekten unter Verwendung dieses Soll-SOC an (S70). Insbesondere wird der Soll-SOC derart eingestellt, dass die obere Grenze eines Steuerungsbereichs, der mit dem Soll-SOC als Mitte ermittelt ist, nicht die obere Steuerungsgrenze des geeigneten SOC-Bereichs überschreitet. Dabei ist der Steuerungsbereich als ±10% eingestellt, ähnlich wie bei der normalen Steuerung, und der Soll-SOC ist auf 70% im Hinblick auf die Tatsache eingestellt, dass die obere Steuerungsgrenze 80% ist. Wenn der SOC größer als 70% ist, steuert die HVECU 30 derart, dass eine geringere Menge an Leistung unter Verwendung der Brennkraftmaschinenleistung erzeugt wird, um die Entladung aus der Batterie 10 zu beschleunigen. Wenn der SOC kleiner als 70% ist, steuert demgegenüber die HVECU 30 derart, dass eine größere Menge an Leistung unter Verwendung der Brennkraftmaschinenleistung erzeugt wird, um das Laden der Batterie 10 zu beschleunigen. Fig. 4B zeigt eine SOC-Variation unter dieser Steuerung.
Eine derartige Steuerung, bei der Batterieladung und -entladung mit einem in der Nähe der oberen Steuerungsgrenze eingestellten Soll-SOC wiederholt wird, wird bis zum Ablauf der wie vorstehend beschrieben eingestellten vorbestimmten Zeit fortgesetzt. Bei Ermittlung des Ablaufs der vorbestimmten Zeit in S65 wird der Soll-SOC wieder auf den normalen Wert eingestellt, und die normale Ladungs- und Entladungssteuerung wird wieder aufgenommen (555, S60).
Dabei wird die zu messende vorbestimme Zeit auf der Grundlage einer Zeit ermittelt, die zur Beseitigung der Ladungs-Memory-Effekte erforderlich ist. Eine zur Beseitigung der Ladungs-Memory-Effekte kann in Abhängigkeit von einem Unterschied zwischen der oberen Steuerungsgrenze und einem Soll-SOC, der unter der Steuerung für das Vorhandensein von Memory-Effekten eingestellt werden, oder von einer Größe eines SOC- Steuerungsbereichs variieren, der mit dem Soll-SOC als Mitte eingestellt ist.
Es sei bemerkt, dass, obwohl ein Aufbau zur Beseitigung von Ladungs-Memory-Effekten wie vorstehend beschreiben ist, das System zur Beseitigung von Entladungs- Speichereffekten aufgebaut sein kann. In diesem Fall ermittelt die Batterie-ECU 14 die Erzeugung von Entladungs-Memory-Effekten, und die HVECU 30 stellt bei Erzeugung von Entladungs-Memory-Effekten einen Soll-SOC in der Nähe einer unteren Steuerungsgrenze, d. h. einen Pegel in der Nähe der unteren Grenze (beispielsweise einen SOC von 30%) ein, bevor die Ladungs- und Entladungssteuerung mit einem Steuerungsbereich von ±10% beginnt. Diese Steuerung wird für eine vorbestimmte Zeit fortgesetzt.
Bei dem Batteriesteuerungssystem gemäß der Erfindung kann, da Memory-Effekte ohne Anwendung einer übermäßigen Ladung oder Entladung einer Batterie beseitigt werden können, eine Verschlechterung der Batterie und des Fahrzeugleistungsvermögens, wie es bei der herkömmlichen Beseitigung von Memory-Effekten verursacht wird, vermieden werden. Weiterhin wird zur Beseitigung der Ladungs-Memory-Effekte ein Soll-Ladungsmengenpegel auf einen vorbestimmten höheren Pegel eingestellt, und wird ein Ladungsmengensteuerungsbereich derart eingestellt, dass er auf diesen Soll-Ladungsmengenpegel zentriert ist und enger als ein Ladungseignungsbereich (für die Ladung geeigneten Bereich) ist. Mit diesen Anordnungen ist es wahrscheinlicher, dass eine Ladungsmenge innerhalb des höheren Ladungsmengenbereichs variiert, der effektiv Memory-Effekte beseitigen kann, und daher können Ladungs- Memory-Effekte gleichmäßig beseitigt werden. Ähnliche Vorteile können bei der Beseitigung von Entladungs- Memory-Effekten erreicht werden.
Die Erfindung wurde anhand des vorstehenden Ausführungsbeispiels beschreiben, jedoch ist der technische Umfang der Erfindung nicht auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt. Es ist klar, dass verschiedene Modifikationen und Verbesserungen zu dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel hinzugefügt werden können, und das auf diese Weise modifizierte oder verbesserte Ausführungsbeispiel in dem technischen Umfang der Erfindung enthalten sind.
Vorstehend wurde ein Batteriesteuerungssystem angegeben, das relativ gleichmäßig Memory-Effekte beseitigen kann, die bei einer an einem Hybridfahrzeug angebrachten Batterie verursacht werden, wobei eine Verschlechterung der Batterie und des Fahrzeugleistungsvermögens vermieden wird. Bei Erfassung der Erzeugung von Ladungs-Memory- Effekten ändert eine HVECU die Mitte eines Steuerungsbereichs für die Ladungsmenge der Batterie (SOC, Ladungszustand) von dessen normalen Bereich zu einem Wert in der Nähe einer oberen Grenze eines Ladungseignungsbereichs. Diese SOC-Steuerung wird für eine vorbestimmte Zeitdauer fortgesetzt, um die Ladungs- Memory-Effekte zu beseitigen. Unter einer derartigen Steuerung variiert der SOC im wesentlichen in einem Bereich, der niedriger ist als der, in dem eine übermäßige Ladung verursacht werden könnte, so dass eine Batterieverschlechterung aufgrund eines übermäßigen Ladens und ein Leistungsverbrauchsabfall aufgrund eines verbotenen Ladens verhindert werden können. Dabei wird bei Erfassung von Entladungs-Memory-Effekten die Mitte des Steuerungsbereichs auf einen Wert in der Nähe einer unteren Grenze des Ladungseignungsbereichs eingestellt, so dass eine Verschlechterung des dynamischen Leistungsvermögens des Fahrzeugs vermieden wird.

Claims

1. Batteriesteuerungssystem zur Steuerung einer Ladungsmenge einer an einem Hybridfahrzeug angebrachten Sekundärbatterie derart, dass die Ladungsmenge in der Nähe eines vorbestimmten Soll-Ladungsmengenpegels gehalten wird, der innerhalb eines Ladungseignungsbereichs eingestellt ist, in dem übermäßiges Laden und Entladen vermieden wird, mit
einer Memory-Effekt-Ermittlungseinrichtung zur Ermittlung einer Erzeugung von Memory-Effekten in der Sekundärbatterie, und
einer Soll-Pegel-Einstellungseinrichtung zur Einstellung des Soll-Ladungsmengenpegels auf einen vorbestimmten normalen Pegel, wenn die Erzeugung von Memory-Effekten nicht ermittelt wird, und auf einen Pegel nahe an der Grenze, der sich näher an einer oberen Grenze oder einer unteren Grenze des Ladungseignungsbereichs als der normale Pegel befindet, wenn die Erzeugung von Memory-Effekten ermittelt wird.

2. Batteriesteuerungssystem nach Anspruch 1, wobei die Ladungsmenge derart gesteuert wird, dass sie sich innerhalb eines vorbestimmten Steuerungsbereichs befindet, der den Soll-Ladungspegel in der Mitte aufweist und innerhalb des Ladungseignungsbereichs eingestellt ist, und
ein Steuerungsbereich für den Pegel nahe an der Grenze gleichgroß oder schmaler als ein Steuerungsbereich für den normalen Pegel ist.

3. Batteriesteuerungssystem nach Anspruch 1, wobei die Soll-Pegel-Einstelleinrichtung den Soll- Ladungsmengenpegel auf den Pegel nahe der Grenze für eine vorbestimmte Zeitdauer hält, wenn die Erzeugung von Memory-Effekten ermittelt ist.

4. Batteriesteuerungssystem nach Anspruch 1, wobei der Pegel nahe an der Grenze in der Nähe des oberen Bereichs des Ladungseignungsbereichs eingestellt ist.

5. Batteriesteuerungssystem zur Steuerung einer Ladungsmenge einer an einem Hybridfahrzeug angebrachten Sekundärbatterie derart, dass die Ladungsmenge in der Nähe eines vorbestimmten Soll-Ladungsmengenpegels gehalten wird, der innerhalb eines Ladungseignungsbereichs eingestellt ist, in dem übermäßiges Laden und Entladen vermieden wird, mit
einer Memory-Effekt-Ermittlungseinrichtung zur Ermittlung einer Erzeugung von Memory-Effekten in der Sekundärbatterie, und
einer Soll-Pegel-Einstellungseinrichtung zur Einstellung des Soll-Ladungsmengenpegels auf einen vorbestimmten normalen Pegel, wenn die Erzeugung von Memory-Effekten nicht ermittelt wird, und in der Nähe einer oberen Grenze des Ladungseignungsbereichs, wenn die Erzeugung von Ladungs-Memory-Effekten ermittelt wird, und in der Nähe einer unteren Grenze des Ladungseignungsbereichs, wenn die Erzeugung von Entladungs-Memory-Effekten ermittelt wird.