DE112011102334T5

DE112011102334T5 - Speicherkapazitätsmanagementsystem

Info

Publication number: DE112011102334T5
Application number: DE112011102334T
Authority: DE
Inventors: Tomohiro Shibata; Shinichi Kitajima; Futoshi Ogura; Yukihiro Fukushima
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2010-07-13
Filing date: 2011-07-12
Publication date: 2013-04-18
Also published as: RU2524530C1; JPWO2012008462A1; WO2012008462A1; RU2013105797A; CN102985279B; CN102985279A; JP5608747B2; US9343920B2; US20130113433A1; BR112013000780A2

Abstract

Ein Speicherkapazitätsmanagementsystem für eine Batterie, die in einem Fahrzeug mit einem Elektromotor als eine Antriebsquelle bereitgestellt ist, umfasst eine Verschlechterungszustandsschätzeinheit, die einen Verschlechterungszustand der Batterie schätzt, eine Zonenfestlegungseinheit, die eine Speicherkapazität festlegt, wobei die Batterie gemäß einem Verschlechterungszustand der Batterie in mehreren Zonen verwendet werden kann, eine Ladezustandsberechnungseinheit, die einen Ladezustand der Batterie berechnet, eine Zonenbestimmungseinheit, die bestimmt, zu welcher Zone der mehreren Zonen, die von der Zonenfestlegungseinheit festgelegt sind, der Ladezustand der Batterie gehört, und eine Steueranweisungseinheit, die anweist, gemäß der von der Zonenbestimmungseinheit bestimmten Zone eine Steuerung auszuführen, die mit dem Laden oder Entladen der Batterie verbunden ist. Ein Bereich einer Speicherkapazität wenigstens einer vorgegebenen Zone der mehreren Zonen, die von der Zonenfestlegungseinheit festgelegt sind, bleibt ungeachtet des Verschlechterungszustands der Batterie konstant, während Bereiche der Speicherkapazitäten von Zonen außer der vorgegebenen Zone sich gemäß dem Verschlechterungszustand der Batterie ändern. Folglich kann die Leistung der Batterie ausreichend gezeigt werden, während der Einfluss der Verschlechterung auf ein minimales Niveau beschränkt wird.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Speicherkapazitätsmanagementsystem für eine Batterie, die in einem Fahrzeug installiert ist, das einen Elektromotor als eine Antriebsquelle hat.
Hintergrundtechnik
Eine Batterie ist in einem Fahrzeug, wie etwa einem EV (Elektrofahrzeug) oder einem HEV (Hybridelektrofahrzeug) montiert, um elektrische Leistung an einen Elektromotor zu liefern. Mehrere Speicherzellen, die in Reihe geschaltet sind, sind in der Batterie bereitgestellt. Speicherbatterien, wie etwa Nickelmetallhydridbatterien oder Lithiumionenbatterien werden für Speicherzellen verwendet. Um die Speicherbatterien jedoch sicher zu verwenden, muss der Ladezustand (SOC) der Batterie jederzeit überwacht werden, um so gesteuert zu werden, dass ein Überladen oder übermäßiges Entladen verhindert wird. Beachten Sie, dass der SOC einer Batterie basierend auf akkumulierten Werten der Lade- und Entladeströme und/oder einer Anschlussspannung der Batterie berechnet wird. In dem SOC (dem Steuer-SOC) ist ein Fehler enthalten, der basierend auf diesem Verfahren berechnet wird, und es besteht eine Abweichung zwischen dem Steuer-SOC und dem realen SOC (dem tatsächlichen SOC).
In einem Überwachungssystem zum Überwachen des SOC einer Batterie, die in einem Fahrzeug, wie etwa einem HEV montiert ist, ist der Bereich eines Steuer-SOC, in dem die Batterie verwendet werden kann (ein unterer Grenz-SOC bis zu einem oberen Grenz-SOC) in mehrere Bereiche unterteilt (auf die hier nachstehend als „Zonen” Bezug genommen wird), um die Batterie zu überwachen. 8 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Beziehung zwischen einem Bereich eines Steuer-SOC, in dem eine Batterie verwendet werden kann, und mehreren ihrer Zonen zeigt. Wie in 8 gezeigt, ist der Bereich des Steuer-SOC, in dem die Batterie verwendet werden kann, in vier Zonen, einschließlich der Zone C, der Zone B, der Zone A und der Zone D, von der Seite des unteren Grenz-SOC zu der Seite des oberen Grenz-SOC unterteilt. Die Zone A ist in drei Klassen, einschließlich der Klasse L, der Klasse M und der Klasse H, von der Seite des unteren Grenz-SOC zu der Seite des oberen Grenz-SOC unterteilt. Die Zone D ist in zwei Klassen, einschließlich der Klasse L und der Klasse H, von der Seite des unteren Grenz-SOC zu der Seite des oberen Grenz-SOC unterteilt. Eine Steuereinheit für die Batterie führt abhängig von der Zone oder Klasse, zu welcher der Steuer-SOC der Batterie gehört, die folgenden Steuerungen aus.
Die Batterie in der Zone C ist in einem derartigen geladenen Zustand, dass eine Brennkraftmaschine durch einen Elektromotor gestartet werden kann (ein Zustand, der den Verbrennungsmotorstart ermöglicht). Folglich unterbindet die Steuereinheit das Entladen der Batterie in der Zone C, aber erlaubt das Entladen für das Starten der Brennkraftmaschine durch den Elektromotor. Außerdem unterbindet die Steuereinheit ein EV-Fahren, in dem das Fahrzeug nur durch eine Antriebskraft von dem Elektromotor angetrieben wird, und eine Unterstützung des Fahrens des Fahrzeugs durch die Antriebskraft des Elektromotors. Beachten Sie, dass die Steuereinheit das Entladen der Batterie, deren Steuer-SOC niedriger als eine untere Grenze der Zone C (der untere Grenz-SOC) ist, vollständig unterbindet und ein erzwungenes Laden ausführt.
Die Batterie in der Zone B ist in einem derartigen geladenen Zustand, der die Zuführung von elektrischer Leistung an den Elektromotor sicherstellt, wenn das Fahrzeug eine Steigung hoch fährt oder startet (ein Zustand, der das Steigungshochfahren/Starten sicherstellt). Folglich unterbindet die Steuereinheit das Entladen der Batterie in der Zone B. Außerdem unterbindet die Steuereinheit das EV-Fahren und beschränkt die Unterstützung durch den Elektromotor.
Die Batterie in der Klasse L in der Zone A (auf die hier nachstehend als „Zone AL” Bezug genommen wird) ist in einem derartigen geladenen Zustand (einem ausreichend geladenen Zustand), der das Laden der Batterie durch Antreiben des Elektromotors durch die Brennkraftmaschine erlaubt und der das EV-Antreiben (das Antreiben nur basierend auf der Antriebskraft von dem Elektromotor) beschränkt. Folglich führt die Steuereinheit in der Batteriezone AL eine Standardsteuerung auf einer Ladeseite aus. Außerdem beschränkt die Steuereinheit den EV-Antrieb und erlaubt die Unterstützung durch den Elektromotor.
Außerdem ist die Batterie in der Klasse M in der Zone A (auf die hier nachstehend als „Zone AM” Bezg genommen wird) in einem derartigen geladenen Zustand, der das Laden der Batterie durch Antreiben des Elektromotors durch die Brennkraftmaschine erlaubt und das EV-Antreiben erlaubt (ein Zustand, der das Fahren auf einer flachen oder allgemeinen städtischen Straße ermöglicht). Folglich führt die Steuereinheit eine Standardsteuerung für die Batterie in der Zone AM aus. Außerdem erlaubt die Steuereinheit nicht nur den EV-Antrieb, sondern auch die Unterstützung durch den Elektromotor.
Außerdem ist die Batterie in der Klasse H in der Zone A (auf die hier nachstehend als „Zone AH” Bezug genommen wird) in einem derartigen geladenen Zustand, der das Laden der Batterie durch Antreiben des Elektromotors durch die Brennkraftmaschine beschränkt und den EV-Antrieb erlaubt (einen ausreichenden Rückgewinnungszustand mit beschränktem Laden). Folglich führt die Steuereinheit in der Zone AH eine Standardsteuerung auf einer Entladeseite der Batterie aus. Außerdem erlaubt die Steuereinheit den EV-Antrieb, um die Unterstützung durch den Elektromotor zu verbessern.
Die Batterie in der Klasse L in der Zone D (auf die hier nachstehend als „Zone DL” Bezug genommen wird) ist in einem derartigen Ladezustand, der das Laden der Batterie durch das Antreiben des Elektromotors durch die Brennkraftmaschine beschränkt (ein Vergrößerungszustand der Entladeseite mit beschränkten Laden). Folglich beschränkt die Steuereinheit das Laden der Batterie in der Zone DL. Außerdem verbessert die Steuereinheit den EV-Antrieb und die Unterstützung durch den Elektromotor.
Außerdem ist die Batterie in der Klasse H in der Zone D (auf die hier nachstehend als die „Zone DH” Bezug genommen wird) in einem derartigen geladenen Zustand, der das Laden der Batterie durch Antreiben des Elektromotors durch die Brennkraftmaschine unterbindet und den Rückgewinnungsbetrieb des Elektromotors während der Verlangsamung beschränkt (ein Zustand, in dem ein Überladen und ein Mangel an Verlangsamung verhindert werden). Folglich unterbindet die Steuereinheit das Laden der Batterie in der Zone DH und beschränkt ihre Rückgewinnung. Beachten Sie, dass die Steuereinheit das Laden und den Rückgewinnungsbetrieb der Batterie, deren Steuer-SOC höher als eine obere Grenze der Zone DH (der obere Grenz-SOC) ist, unterbindet, und die Batterie in einer erzwungenen Weise entlädt.
Dokument der verwandten Technik
Patentdokument

Patentdokument 1: Japanisches Patent Nr. 3705008
Patentdokument 2: Japanisches Patent Nr. 3754254
Patentdokument 3: Japanisches Patent Nr. 3915258
Patentdokument 4: JP-A-2010-035350

Zusammenfassung der Erfindung
Probleme, die von der Erfindung gelöst werden sollen
Die Batterie verschlechtert sich allmählich gemäß Bedingungen, einer Häufigkeit und einer Zeitdauer, wenn die Batterie verwendet wird. Dann wird die verfügbare Kapazität der Batterie in Verbindung mit der Verschlechterung der Batterie verringert. Nämlich wird die verfügbare Kapazität der Batterie von einem Anfangsstadium, in dem begonnen wird, die Batterie zu verwenden, allmählich in Richtung eines Endstadiums, in dem eine Lebensdauer der Batterie nahezu endet, verringert. Andererseits ändert sich der Bereich (der untere Grenz-SOC bis zu dem oberen Grenz-SOC) des Steuer-SOC der Batterie, der vorher beschrieben wurde, nicht in Form des Werts, selbst wenn die verfügbare Kapazität sich ändert. Wenngleich der Bereich des Steuer-SOC der Batterie sich auf diese Weise von dem Anfangsstadium bis zu dem Endstadium nicht ändert, verschlechtert sich die verfügbare Kapazität. 9 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Beziehung zwischen einer Änderung der verfügbaren Kapazität einer Batterie und mehreren Zonen eines Steuer-SOC zeigt, die sich gemäß einer Änderung in dem Batteriezustand von einem Anfangsstadium bis zu deren Endstadium ändert.
Wie in 9 gezeigt, nimmt ein Bereich einer Kapazität, der jeder der Zonen zugeordnet ist, in einem gleichmäßigen Verhältnis ab, wenn die verfügbare Kapazität der Batterie in Verbindung mit der Verschlechterung der Batterie abnimmt. Beachten Sie, dass, wenngleich nicht gezeigt, ein Bereich der Kapazität, der jeder der Klassen der Zone A zugeordnet ist, ebenfalls, in einem gleichmäßigen Verhältnis abnimmt. Wenn jedoch der Bereich einer Kapazität, welcher der Zone C zugeordnet ist, die auf den Zustand, in welchem der Verbrennungsmotorstart ermöglicht wird, abnimmt, ist es möglich, dass die Batterie nicht die notwendige elektrische Leistung an den Elektromotors liefern kann, um die Brennkraftmaschine zu starten. Wenn außerdem der Bereich einer Kapazität, welcher der Zone B zugeordnet ist, die auf den Zustand festgelegt ist, in dem das Steigungshochfahren/Starten sichergestellt wird, abnimmt, ist es möglich, dass die Steigungshochfahrleistung oder Startleistung des Fahrzeugs abnimmt. Wenn ferner der Bereich einer Kapazität, welcher der Zone AM zugeordnet ist, in welcher die Batterie mit dem bester Kraftstoffwirtschaftlichkeit geladen oder entladen wird, abnimmt, ist es möglich, dass die Kraftstoffwirtschaftlichkeit sich im Vergleich zu dem in dem Anfangsstadium der Batterie verschlechtert.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein Speicherkapazitätsmanagementsystem bereitzustellen, das ermöglicht, dass die Leistung einer Batterie ausreichend gezeigt wird, während die Wirkung der Verschlechterung der Batterie auf ein niedrigstes Niveau unterdrückt wird.
Mittel zum Lösen des Problems
Mit einem Blick auf die Lösung des Problems, um die vorstehende Aufgabe zu lösen, wird gemäß einer Erfindung von Patentanspruch 1 ein Speicherkapazitätsmanagementsystem (in einer Ausführungsform zum Beispiel ein Speicherkapazitätsmanagementsystem 113) für eine Batterie (in der Ausführungsform zum Beispiel eine Batterie 103) bereitgestellt, die in einem Fahrzeug mit einem Elektromotor (in der Ausführungsform zum Beispiel ein Elektromotor M) als eine Antriebsquelle bereitgestellt ist, dadurch gekennzeichnet, dass es umfasst: eine Verschlechterungszustandsschätzeinheit (in der Ausführungsform zum Beispiel eine Innenwiderstand-Berechnungseinheit 153), die einen Verschlechterungszustand der Batterie schätzt, eine Zonenfestlegungseinheit (in der Ausführungsform zum Beispiel eine Zonenfestlegungseinheit 155), die eine Speicherkapazität festlegt, wobei die Batterie gemäß einem Verschlechterungszustand der Batterie in mehreren Zonen verwendet werden kann, eine Ladezustandsberechnungseinheit (in der Ausführungsform zum Beispiel eine Berechnungseinheit 157 für einen Steuer-SOC), die einen Ladezustand der Batterie berechnet, eine Zonenbestimmungseinheit (in der Ausführungsform zum Beispiel eine Batteriezonen-Bestimmungseinheit 159), die bestimmt, zu welcher Zone der mehreren Zonen, die von der Zonenfestlegungseinheit festgelegt sind, der Ladezustand der Batterie gehört, und eine Steueranweisungseinheit (in der Ausführungsform zum Beispiel eine Steueranweisungseinheit 161), die anweist, gemäß der von der Zonenbestimmungseinheit bestimmten Zone eine Steuerung auszuführen, die mit dem Laden oder Entladen der Batterie verbunden ist, und dadurch gekennzeichnet, dass ein Bereich einer Speicherkapazität wenigstens einer vorgegebenen Zone der mehreren Zonen, die von der Zonenfestlegungseinheit festgelegt sind, ungeachtet des Verschlechterungszustands der Batterie konstant bleibt, während Bereiche der Speicherkapazitäten von Zonen außer der vorgegebenen Zone sich gemäß dem Verschlechterungszustand der Batterie ändern.
Ferner ist ein Speicherkapazitätsmanagementsystem gemäß einer Erfindung, die in Patentanspruch 2 dargelegt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steueranweisungseinheit anweist, in Verbindung mit dem Laden oder Entladen der Batterie abhängig davon, zu welcher Zone der mehreren Zonen der Ladezustand der Batterie gehört, eine andere Steuerung auszuführen.
Ferner ist ein Speicherkapazitätsmanagementsystem gemäß einer Erfindung, die in Patentanspruch 3 dargelegt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereiche der Speicherkapazitäten der Zonen außer der vorgegebenen Zone schmaler werden, wenn der Verschlechterungszustand der Batterie schlechter wird.
Ferner ist ein Speicherkapazitätsmanagementsystem gemäß einer in Patentanspruch 4 dargelegten Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass die Steueranweisungseinheit das Entladen der Batterie in der vorgegebenen Zone beschränkt oder unterbindet.
Ferner ist ein Speicherkapazitätsmanagementsystem gemäß einer in Patentanspruch 5 dargelegten Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug neben dem Elektromotor eine Brennkraftmaschine als eine Antriebsquelle hat und dass die Steueranweisungseinheit das Entladen der Batterie unterbindet, aber das Entladen der Batterie zum Starten der Brennkraftmaschine durch den Elektromotor in der vorgegebenen Zone erlaubt.
Ferner ist ein Speicherkapazitätsmanagementsystem gemäß einer in Patentanspruch 6 dargelegten Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebene Zone die Zone ist, in der die Batterie mit einer besten Kraftstoffwirtschaftlichkeit in den mehreren Zonen geladen oder entladen wird.
Ferner ist ein Speicherkapazitätsmanagementsystem gemäß einer in Patentanspruch 7 dargelegten Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug eine Brennkraftmaschine hat, die den Elektromotor antreiben kann, um die Batterie zu laden, und dass die Steueranweisungseinheit das Laden der Batterie durch Antreiben des Elektromotors durch die Brennkraftmaschine unterbindet und einen Rückgewinnungsbetrieb des Elektromotors beschränkt, während das Fahrzeug verlangsamt wird.
Ferner ist ein Speicherkapazitätsmanagementsystem gemäß einer in Patentanspruch 8 dargelegten Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass, wenn der Rückgewinnungsbetrieb des Elektromotors beschränkt wird, die Steueranweisungseinheit ein Verhältnis einer Rückgewinnungsbremskraft zu einer Gesamtbremskraft gemäß dem Ladezustand der Batterie ändert, während das Fahrzeug verlangsamt wird.
Ferner ist ein Speicherkapazitätsmanagementsystem gemäß einer in Patentanspruch 9 dargelegten Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass die Steueranweisungseinheit das Laden der Batterie durch Antreiben des Elektromotors durch die Brennkraftmaschine in den Zonen außer der vorgegeben Zone beschränkt.
Ferner ist ein Speicherkapazitätsmanagementsystem gemäß einer in Patentanspruch 10 dargelegten Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug neben dem Elektromotor eine Brennkraftmaschine (zum Beispiel die Brennkraftmaschine E) als eine Antriebsquelle hat und dass die Steueranweisungseinheit das Laden der Batterie erlaubt und den Antrieb des Fahrzeugs nur basierend auf einer Antriebskraft von dem Elektromotor in den Zonen außer der vorgegebenen Zone beschränkt.
Ferner ist ein Speicherkapazitätsmanagementsystem einer in Patentanspruch 11 dargelegten Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass die Zonen außer der vorgegebenen Zone die Zonen in den mehreren Zonen sind, in denen die Batterie mit einer besten Kraftstoffwirtschaftlichkeit geladen oder entladen wird, und ein Verengungsverhältnis des Bereichs der Speicherkapazität dann am kleinsten wird.
Vorteil der Erfindung
Gemäß dem Speicherkapazitätsmanagementsystem, das in den Ansprüchen 1 bis 11 dargelegt ist, kann die Leistung der Batterie ausreichend gezeigt werden, während der Einfluss der Verschlechterung auf einen minimalen Pegel unterdrückt wird.
Gemäß dem in Patentenanspruch 4 dargelegten Speicherkapazitätsmanagementsystem können die Steigungshochfahrleistung und die Startleistung des Fahrzeugs ausreichend gezeigt werden.
Gemäß dem in Patentanspruch 5 dargelegten Speicherkapazitätsmanagementsystem kann die Startleistung des Elektromotors durch die Brennkraftmaschine ausreichend gezeigt werden.
Gemäß dem in Patentanspruch 6 dargelegten Speicherkapazitätsmanagementsystem kann die Leistung der Batterie ohne Verschlechterung der Kraftstoffwirtschaftlichkeit ausreichend gezeigt werden.
Gemäß dem in Patentanspruch 8 dargelegten Speicherkapazitätsmanagementsystem kann eine drastische Änderung der Bremskraft verhindert werden.
Gemäß dem in Patentanspruch 11 dargelegten Speicherkapazitätsmanagementsystem kann die Leistung der Batterie ohne Verschlechterung der Kraftstoffwirtschaftlichkeit ausreichend gezeigt werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein schematisches Blockdiagramm eines HEV, in dem ein Speicherkapazitätsmanagementsystem einer Ausführung der Erfindung installiert ist.
2 ist ein Blockdiagramm, das innere Aufbauten eines Speichers 111 und eines Speicherkapazitätsmanagementsystems 113 zeigt.
3 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für ein Zonenfestlegungskennfeld zeigt, das festgelegt ist, um sich gemäß Änderungen des Steuer-SOC und des Innenwiderstands zu ändern, die sich gemäß einer Änderung der verfügbaren Kapazität einer Batterie 103 ändern.
4 ist ein anderes Diagramm, das ein anderes Beispiel für ein Zonenfestlegungskennfeld zeigt, das festgelegt ist, um sich gemäß Änderungen des Steuer-SOC und des Innenwiderstands zu ändern, die sich gemäß einer Änderung der verfügbaren Kapazität einer Batterie 103 ändern.
5 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Leerlaufspannung OCV und dem Steuer-SOC der Batterie 103 zeigt.
6 ist ein Flussdiagramm, das den Betrieb des Speicherkapazitätsmanagementsystems 113 zeigt.
7 ist eine Flussdiagramm, das den in 6 gezeigten Schritt S101 im Detail zeigt.
8 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Beziehung zwischen einem Bereich des Steuer-SOC, in dem die Batterie verwendet werden kann, und mehreren seiner Zonen zeigt.
9 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Beziehung zwischen einer Änderung der verfügbaren Kapazität einer Batterie und mehreren Zonen eines Steuer-SOC zeigt, die sich gemäß der Änderung in dem Zustand der Batterie von einem Anfangsstadium bis zu ihrem Endstadium ändern.
Beste Arten zum Ausführen der Erfindung
Hier nachstehend wird eine Ausführungsform der Erfindung unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Ein Speicherkapazitätsmanagementsystem dieser Ausführungsform, das nachstehend beschrieben wird, ist in einem Fahrzeug, wie etwa einem EV (Elektrofahrzeug) oder einem HEV (Hybridelektrofahrzeug) installiert, in dem ein Elektromotor, der durch von einer Batterie gelieferte elektrische Leistung angetrieben wird, als eine Antriebsquelle bereitgestellt ist.
1 ist ein schematisches Blockdiagramm eines HEV, in dem das Speicherkapazitätsmanagementsystem dieser Ausführungsform installiert ist. Das in 1 gezeigte HEV (auf das hier nachstehend einfach als „Fahrzeug” Bezug genommen wird) umfasst hauptsächlich eine Brennkraftmaschine E, einen Elektromotor M, ein Getriebe TM, angetriebene Räder W, eine elektrische Leistungssteuereinheit 101, eine Batterie 103, einen Stromsensor 105, einen Spannungssensor 107, einen Speicher 111 und ein Speicherkapazitätsmanagementsystem 113. In diesem Fahrzeug wird mittels des Getriebes TM eine Antriebskraft von der Brennkraftmaschine E und/oder dem Elektromotor M auf die angetriebenen Räder W übertragen. Wenn außerdem während der Verlangsamung eine Antriebskraft von der Seite der angetriebenen Räder W auf die Seite des Elektromotors M übertragen wird, wirkt der Elektromotor als ein Generator, um eine sogenannte Rückgewinnungsbremskraft zu erzeugen, wodurch die kinetische Energie einer Fahrzeugkarosserie als Rückgewinnungsenergie in die Batterie 103 rückgewonnen wird. Ferner wird der Elektromotor M durch die Ausgabe der Brennkraftmaschine E gemäß dem Antriebszustand des Fahrzeugs als der Generator angetrieben, und es wird erzeugte Energie hergestellt.
Die elektrische Leistungssteuereinheit 101 steuert die Lieferung von elektrischer Leistung von der Batterie 103 an den Elektromotor M, die mit dem Antrieb des Elektromotors M verbunden ist, und die Rückgewinnung rückgewonnener Energie von dem Elektromotor M in die Batterie 103.
Die Batterie 103 ist zum Beispiel eine NiMH-(Nickelmetallhydrid-)Batterie, in der ein Metallhydrid als ein kathodenaktives Material verwendet wird, oder eine Lithiumionenbatterie, ein elektrischer Doppelschichtkondensator oder ein Kondensator. Die Batterie 103 wird innerhalb eines Bereichs (ein unterer Grenz-SOC bis zu einem oberen Grenz-SOC) eines Steuer-SOC, in dem die Batterie verwendet werden kann, wiederholt geladen und entladen.
Der Stromsensor 105 erfasst einen Lade/Entladestrom Ib der Batterie 103. Der Lade/Entladestrom Ib umfasst einen Entladestrom, der von der Batterie 103 an den Elektromotor M geliefert wird, und einen Ladestrom, der von dem Elektromotor M, der ein Rückgewinnungsverfahren ausführt, an die Batterie 103 geliefert wird. Der Spanungssensor 107 erfasst eine Anschlussspannung Vb (auf die auch als CCV (Leerlaufspannung) Bezug genommen wird) der Batterie 103. Die Erfassungszeit des Stromsensors 105 und die Erfassungszeit des Spannungssensors 107 fallen im Wesentlichen zusammen.
Der Speicher 111 speichert Informationen über den Lade/Entladestrom Ib, der von dem Stromsensor 105 erfasst wird, und Informationen über die Anschlussspannung Vb, die von dem Spannungssensor 107 erfasst wird. Außerdem speichert der Speicher 111 ein Zonenfestlegungskennfeld, das einem Innenwiderstand der Batterie 103 entspricht. Das Zonenfestlegungskennfeld wird später beschrieben.
Das Speicherkapazitätsmanagementsystem 113 erhält Informationen über den Lade/Entladestrom Ib, der von dem Stromsensor 105 erfasst wird, und Informationen über die Anschlussspannung Vb, die von dem Spannungssensor 107 erfasst wird, und speichert sie in dem Speicher 111. Außerdem legt das Speicherkapazitätsmanagementsystem 113 einen Bereich einer Speicherkapazität für jede der mehreren Zonen (Zone C, Zone B, Zone A, Zone D), die den Bereich (der untere Grenz-SOC bis zu dem oberen Grenz-SOC) des Steuer-SOC ausmachen, in dem die Batterie verwendet werden kann, und jede der Klassen (Klasse L, Klasse M, Klasse H) der Zone A fest. Außerdem berechnet das Speicherkapazitätsmanagementsystem 113 einen Steuer-SOC der Batterie 103 basierend auf einer Leerlaufspannung (OVC) der Batterie 103. Das Speicherkapazitätsmanagementsystem 113 bestimmt basierend auf dem so berechneten Steuer-SOC, zu welcher Zone oder Klasse die Batterie 103 gehört. Ferner steuert das Speicherkapazitätsmanagementsystem 113 die elektrische Leistungssteuereinheit 101 gemäß der bestimmten Zone oder Klasse.
2 ist ein Blockdiagramm, das die inneren Aufbauten des Speichers 111 und des Speicherkapazitätsmanagementsystems 113 zeigt. Wie in 2 gezeigt, hat der Speicher 111 eine Strom/Spannungsinformationsspeichereinheit 121 und eine Speichereinheit 123 für festgelegte Zonen. Die Strom/Spannungsinformationsspeichereinheit 121 speichert den Lade/Entladestrom Ib und die Anschlussspannung Vb. Außerdem speichert die Speichereinheit 123 für festgelegte Zonen ein in 3 gezeigtes Zonenfestlegungskennfeld oder ein in 4 gezeigtes Zonenfestlegungskennfeld, in dem ein Bereich einer Speicherkapazität für jede Zone festgelegt ist, der dem Innenwiderstand der Batterie 103 entspricht.
3 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für ein Zonenfestlegungskennfeld zeigt, das festgelegt ist, um sich gemäß Änderungen des Steuer-SOC und des Innenwiderstands, die sich gemäß einer Änderung der verfügbaren Kapazität der Batterie 103 ändern, zu ändern. Wie in 3 gezeigt, werden in dem Zonenfestlegungskennfeld die Speicherkapazitätsbereiche der Zone AL, wie durch schräge Linien gezeigt, (Klasse L in Zone A), Zone AH (Klasse H in Zone A) und Zone DL (Klasse L in Zone D) verengt, wenn der Innenwiderstand der Batterie 103 zunimmt. Andererseits ändern die Speicherkapazitätsbereiche der Zone C, Zone B, Zone AM (Klasse M in Zone A) und Zone DH (Klasse H in Zone D) nicht, so dass sie konstant bleiben, selbst wenn der Innenwiderstand der Batterie sich ändert.
4 ist ein Diagramm, das ein anderes Beispiel für ein Zonenfestlegungskennfeld zeigt, das derart festgelegt ist, dass es sich gemäß Änderungen des Steuer-SOC und des Innenwiderstands, die sich gemäß einer Änderung der verfügbaren Kapazität der Batterie 103 ändern, ändert. Wie in 4 gezeigt, werden in dem Zonenfestlegungskennfeld, wie durch schräge Linien gezeigt, die Speicherkapazitätsbereiche der Zone AL, Zone AM, Zone AH und Zone DL verengt, wenn der Innenwiderstand der Batterie 103 zunimmt. Andererseits ändern sich die Speicherkapazitätsbereiche der Zone C, Zone B und Zone DH nicht, so dass sie konstant bleiben, selbst wenn der Innenwiderstand der Batterie sich ändert. Beachten Sie, dass das Verengungsverhältnis des Bereichs der Zone AM unter den Verengungsverhältnissen der Bereiche der Zone AL, Zone AM, Zone AH und Zone DL am kleinsten ist.
Wie in 2 gezeigt, hat das Speicherkapazitätsmanagementsystem 113 eine Strom/Spannungsinformationsgewinnungseinheit 151, eine Innenwiderstand-Berechnungseinheit 153, eine Zonenfestlegungseinheit 155, eine Berechnungseinheit 157 für den Steuer-SOC, eine Batteriezonen-Bestimmungseinheit 159 und eine Steueranweisungseinheit 161.
Die Strom/Spannungsinformationsgewinnungseinheit 151 gewinnt Informationen über einen Lade/Entladestrom Ib, der von dem Stromsensor 105 erfasst wird, und Informationen über eine Anschlussspannung Vb, die von dem Spannungssensor 107 erfasst wird, und speichert sie in die Strom/Spannungsinformationsspeichereinheit 121 des Speichers 111.
Die Innenwiderstand-Berechnungseinheit 153 liest Lade/Entladeströme Ib1, Ib2 und Anschlussspannungen Vb1, Vb2, die vorher von der Strom/Spannungsinformationsspeichereinheit 121 erfasst wurden, aus und berechnet durch den folgenden Ausdruck (1) einen Innenwiderstand Rn der Batterie 103: Rn = (Vb2 – Vb1)/(Ib2 – Ib1) (1)
Die Zonenfestlegungseinheit 155 legt Bereiche für die Speicherkapazitäten der jeweiligen Zonen 123 fest, die dem berechneten Innenwiderstand Rn entsprechen, fest.
Die Berechnungseinheit 157 für den Steuer-SOC berechnet durch den folgenden Ausdruck (2) eine Leerlaufspannung (OCV) der Batterie 103 basierend auf dem von der Zonenfestlegungseinheit 155 berechneten Innenwiderstand Rn, dem von dem Stromsensor 105 erfassten Lade/Entladestrom Ib und der von dem Spannungssensor 107 erfassten Anschlussspannung Vb. OCV = Vb + Ib × Rn (2)
Die Batteriezonen-Bestimmungseinheit 159 berechnet einen Steuer-SOC der Batterie 103, welcher der Leerlaufspannung OCV entspricht, unter Bezug auf ein in 5 gezeigtes Diagramm. 5 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen der Leerlaufspannung OCV und dem Steuer-SOC zeigt. Ferner bestimmt die Batteriezonen-Bestimmungseinheit 159 basierend auf der von der Zonenfestlegungseinheit 155 festgelegten Zone und dem berechneten Steuer-SOC, zu welcher Zone die Batterie 103 gehört.
Die Steueranweisungseinheit 161 gibt basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Gaspedalöffnung, dem Bremspedalkraftaufwand, dem Steuer-SOC und der Schaltposition gemäß der von der Batteriezonen-Bestimmungseinheit 159 bestimmten Zone eine Steueranweisung an die elektrische Leistungssteuereinheit 101 aus. Wie nämlich in der „Hintergrundtechnik” beschrieben, unterbindet die Steueranweisungseinheit 161 das Entladen der Batterie 103, die in der Zone C ist, erlaubt aber das Entladen der Batterie 103 zum Starten der Brennkraftmaschine E durch den Elektromotor M. Außerdem beschränkt die Steueranweisungseinheit 161 das Entladen der Batterie 103, die in der Zone B ist.
Außerdem erlaubt die Steueranweisungseinheit 161 das Laden der Batterie 103 durch Antreiben des Elektromotors M durch die Brennkraftmaschine E, wenn die Batterie 103 in der Zone AL ist, und beschränkt einen EV-Antrieb (ein Fahren basierend nur auf einer Antriebskraft von dem Elektromotor M). Außerdem beschränkt die Steueranweisungseinheit 161 das Laden der Batterie 103 durch Antreiben des Elektromotors M durch die Brennkraftmaschine E, wenn die Batterie 103 in der Zone AM ist, und erlaubt den EV-Antrieb. Außerdem beschränkt die Steueranweisungseinheit 161 das Laden der Batterie 103 durch den Antrieb des Elektromotors M durch die Brennkraftmaschine E, wenn die Batterie 103 in der Zone AH ist, und erlaubt den EV-Antrieb.
Außerdem beschränkt die Steueranweisungseinheit 161 das Laden der Batterie 103 durch Antreiben des Elektromotors M durch die Brennkraftmaschine E, wenn die Batterie 103 in der Zone DL ist. Ferner unterbindet die Steueranweisungseinheit 161 das Laden der Batterie 103 durch Antreiben des Elektromotors M durch die Brennkraftmaschine E, wenn die Batterie 103 in der Zone DH ist, und beschränkt einen Rückgewinnungsbetrieb des Elektromotors M während der Verlangsamung. Die Beschränkung des Rückgewinnungsbetriebs bedeutet das allmähliche Ändern eines Verhältnisses der Rückgewinnungsbremsmenge durch einen Rückgewinnungsbetrieb des Elektromotors während der Verlangsamung zu einer normalen Bremsmenge, um eine drastische Änderung in der Bremsmenge, die einem spezifischen Bremspedalkraftaufwand entspricht, zu vermeiden. Wenn nämlich ein Rückgewinnungsbetrieb in der Zone DH unterbunden wird, ändert sich die Bremskraft drastisch, da die Rückgewinnungsbremsmenge zu der gleichen Zeit wie der Steuer-SOC der Batterie 103 von der Zone DL in die Zone DH wechselt, null wird. Jedoch, kann die drastische Änderung der Bremskraft, wie in dieser Ausführungsform verhindert werden, indem die Rückgewinnungsbremskraft gemäß dem Steuer-SOC der Batterie in der Zone DH allmählich geändert wird.
6 ist ein Flussdiagramm, das den Betrieb des Speicherkapazitätsmanagementsystems 113 zeigt. Wie in 6 gezeigt, legt die Zonenfestlegungseinheit 155 Bereiche der Speicherkapazitäten der Zonen unter Bezug auf das Zonenfestlegungskennfeld fest (Schritt S101). In Schritt S101 liest die Innenwiderstand-Berechnungseinheit 153, wie in 7 gezeigt, die Lade/Entladeströme Ib1, Ib2 und Anschlussspannungen Vb1, Vb2 der Batterie 103 aus, die vorher von der Strom/Spannungsinformationsspeichereinheit 121 erfasst wurden (Schritt S121). Als nächstes berechnet die Innenwiderstand-Berechnungseinheit 153 einen Innenwiderstand Rn der Batterie 103 (Schritt S123). Als nächstes legt die Zonenfestlegungseinheit 155 Bereiche der Speicherkapazitäten der Zonen gemäß dem berechneten Innenwiderstand Rn fest (Schritt S125).
Als nächstes gewinnt die Strom/Spannungsinformationsgewinnungseinheit 151 Informationen über den von dem Stromsensor 105 erfassten Lade/Entladestrom Ib und Informationen über die von dem Spannungssensor 107 erfasste Anschlussspannung Vb (Schritt S103). Als nächstes berechnet die Berechnungseinheit 157 für den Steuer-SOC eine Leerlaufspannung OCV der Batterie 103 basierend auf dem in Schritt S123 berechneten Innenwiderstand Rn, dem Lade/Entladestrom Ib und der Anschlussspannung Vb (Schritt S105).
Als nächstes berechnet die Batteriezonen-Bestimmungseinheit 159 einen Steuer-SOC der Batterie 103, der der Leerlaufspannung OCV entspricht (Schritt S107). Ferner bestimmt die Batteriezonen-Bestimmungseinheit 159 basierend auf den in Schritt S101 festgelegten Zonen und dem in Schritt S107 berechneten Steuer-SOC, zu welcher Zone die Batterie 103 gehört (Schritt S109). Als nächstes gibt die Steueranweisungseinheit 161 eine Anweisung für die Steuerung, die der in Schritt S109 bestimmten Zone entspricht, an die elektrische Leistungssteuereinheit 101 aus (Schritt S111).
Folglich bestimmt der Speicherkapazitätsbereich der Zone C, der für den Bereich des Steuer-SOC festgelegt ist, in dem die Batterie 103 verwendet werden kann, wie vorstehend beschrieben, die elektrische Leistung, die an den Elektromotor M geliefert wird, der die Brennkraftmaschine E startet. Außerdem bestimmt der Speicherkapazitätsbereich der Zone B die Berghochfahrleistung und die Startleistung des Fahrzeugs. Außerdem bestimmt der Speicherkapazitätsbereich der Zone AM (Klasse M in Zone A) die Kraftstoffwirtschaftlichkeit in Verbindung mit dem Laden/Entladen der Batterie 103. Dann bestimmt der Speicherkapazitätsbereich der Zone DH die Steuerleistung der Batterie 103, um zu verhindern, dass die Batterie in einen Überladungszustand versetzt wird. In dieser Ausführungsform bleiben die Speicherkapazitätsbereiche der Zone C, Zone B, Zone AM und Zone DH, selbst wenn sich die Batterie 103 verschlechtert, in dem Fall, dass das in 3 gezeigte Zonenfestlegungskennfeld berücksichtigt wird, unverändert. Außerdem bleiben die Speicherkapazitätsbereiche der Zone C, Zone B und Zone DH in dem Fall, in dem das in 4 gezeigte Zonenfestlegungskennfeld berücksichtigt wird, unverändert. Folglich kann die Leistung der Batterie 103 hinreichend gezeigt werden, indem der Einfluss der verschlechterten Batterie 103 auf ein minimales Niveau unterdrückt wird.
Die Ausführungsform wurde als das Fahrzeug beschrieben, das das HEV ist, das nur durch die Antriebskraft von der Brennkraftmaschine E und/oder dem Elektromotor M angetrieben wird. Jedoch kann die Erfindung auch auf ein EV angewendet werden, das nur durch die Antriebskraft eines Elektromotors angetrieben wird. Außerdem kann die Erfindung auch auf ein serielles HEV angewendet werden, das durch die Antriebskraft eines Elektromotors angetrieben wird, der angetrieben wird, indem er als eine Antriebsquelle elektrische Leistung verwendet, die basierend auf der Leistung einer Brennkraftmaschine erzeugt wird.
Während die Erfindung im Detail und unter Bezug auf die spezifische Ausführungsform beschrieben wurde, ist für Fachleute der Technik, zu welcher die Erfindung gehört, offensichtlich, dass vielfältige Veränderungen oder Modifikationen daran vorgenommen werden können, ohne von dem Geist und Bereich der Erfindung abzuweichen.
Diese Patentanmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung (Nr. 2010-158743) , eingereicht am 13. Juli 2010, deren Inhalte hier per Referenz eingebunden sind.
Bezugszeichenliste

E: Brennkraftmaschine
M: Elektromotor
TM: Getriebe
W: angetriebene Räder
101: elektrische Leistungssteuereinheit
103: Batterie
105: Stromsensor
107: Spannungssensor
111: Speicher
113: Speicherkapazitätsmanagementsystem
121: Strom/Spannungsinformationsspeichereinheit
123: Speichereinheit für festgelegte Zonen
151: Strom/Spannungsinformationsgewinnungseinheit
153: Innenwiderstand-Berechnungseinheit
155: Zonenfestlegungseinheit
157: Berechnungseinheit für Steuer-SOC
159: Batteriezonen-Bestimmungseinheit
161: Steueranweisungseinheit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 3705008 [0011]
JP 3754254 [0011]
JP 3915258 [0011]
JP 2010-035350 A [0011]
JP 2010-158743 [0066]

Claims

Speicherkapazitätsmanagementsystem für eine Batterie, die in einem Fahrzeug mit einem Elektromotor als eine Antriebsquelle bereitgestellt ist, das aufweist: eine Verschlechterungszustandsschätzeinheit, die einen Verschlechterungszustand der Batterie schätzt; eine Zonenfestlegungseinheit, die eine Speicherkapazität festlegt, wobei die Batterie gemäß einem Verschlechterungszustand der Batterie in mehreren Zonen verwendet werden kann; eine Ladezustandsberechnungseinheit, die einen Ladezustand der Batterie berechnet; eine Zonenbestimmungseinheit, die bestimmt, zu welcher Zone der mehreren Zonen, die von der Zonenfestlegungseinheit festgelegt sind, der Ladezustand der Batterie gehört; und eine Steueranweisungseinheit, die anweist, gemäß der von der Zonenbestimmungseinheit bestimmten Zone eine Steuerung auszuführen, die mit dem Laden oder Entladen der Batterie verbunden ist, wobei ein Bereich einer Speicherkapazität wenigstens einer vorgegebenen Zone der mehreren Zonen, die von der Zonenfestlegungseinheit festgelegt sind, ungeachtet des Verschlechterungszustands der Batterie konstant bleibt, während Bereiche der Speicherkapazitäten von Zonen außer der vorgegebenen Zone sich gemäß dem Verschlechterungszustand der Batterie ändern.
Speicherkapazitätsmanagementsystem nach Anspruch 1, wobei die Steueranweisungseinheit anweist, in Verbindung mit dem Laden oder Entladen der Batterie abhängig davon, zu welcher Zone der mehreren Zonen der Ladezustand der Batterie gehört, eine andere Steuerung auszuführen.
Speicherkapazitätsmanagementsystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Bereiche der Speicherkapazitäten der Zonen außer der vorgegebenen Zone schmaler werden, wenn der Verschlechterungszustand der Batterie schlechter wird.
Speicherkapazitätsmanagementsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Steueranweisungseinheit das Entladen der Batterie in der vorgegebenen Zone beschränkt oder unterbindet.
Speicherkapazitätsmanagementsystem nach Anspruch 4, wobei: das Fahrzeug neben dem Elektromotor eine Brennkraftmaschine als eine Antriebsquelle hat; und die Steueranweisungseinheit das Entladen der Batterie unterbindet, aber das Entladen der Batterie zum Starten der Brennkraftmaschine durch den Elektromotor in der vorgegebenen Zone erlaubt.
Speicherkapazitätsmanagementsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die vorgegebene Zone die Zone ist, in der die Batterie mit einer besten Kraftstoffwirtschaftlichkeit in den mehreren Zonen geladen oder entladen wird.
Speicherkapazitätsmanagementsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei: das Fahrzeug eine Brennkraftmaschine hat, die den Elektromotor antreiben kann, um die Batterie zu laden; und die Steueranweisungseinheit das Laden der Batterie durch Antreiben des Elektromotors durch die Brennkraftmaschine unterbindet und einen Rückgewinnungsbetrieb des Elektromotors beschränkt, während das Fahrzeug verlangsamt wird.
Speicherkapazitätsmanagementsystem nach Anspruch 7, wobei, wenn der Rückgewinnungsbetrieb des Elektromotors beschränkt wird, die Steueranweisungseinheit ein Verhältnis einer Rückgewinnungsbremskraft zu einer Gesamtbremskraft gemäß dem Ladezustand der Batterie ändert, während das Fahrzeug verlangsamt wird.
Speicherkapazitätsmanagementsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Steueranweisungseinheit das Laden der Batterie durch Antreiben des Elektromotors durch die Brennkraftmaschine in den Zonen außer der vorgegeben Zone beschränkt.
Speicherkapazitätsmanagementsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei: das Fahrzeug neben dem Elektromotor eine Brennkraftmaschine als eine Antriebsquelle hat; und die Steueranweisungseinheit das Laden der Batterie erlaubt und den Antrieb des Fahrzeugs nur basierend auf einer Antriebskraft von dem Elektromotor in den Zonen außer der vorgegebenen Zone beschränkt.
Speicherkapazitätsmanagementsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5 und 7 bis 10, wobei die Zonen außer der vorgegebenen Zone die Zonen in den mehreren Zonen sind, in denen die Batterie mit einer besten Kraftstoffwirtschaftlichkeit geladen oder entladen wird, und ein Verengungsverhältnis des Bereichs der Speicherkapazität darin am kleinsten wird.