DE112013006995B4

DE112013006995B4 - Steuergerät für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE112013006995B4
Application number: DE112013006995.4T
Authority: DE
Inventors: Teruo Ishishita
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2013-04-25
Filing date: 2013-04-25
Publication date: 2023-10-26
Anticipated expiration: 2033-04-26
Also published as: JPWO2014174551A1; US9758155B2; DE112013006995T5; JP6056965B2; CN105142948A; CN105142948B; WO2014174551A1; US20160137186A1

Abstract

Fahrzeugsteuergerät (10) für ein Hybridfahrzeug (100) mit einem Verbrennungsmotor (1), einem Elektromotor (3) zum Fahren des Hybridfahrzeugs (100) und einer Batterie (6), die konfiguriert ist, eine elektrische Energie an den Elektromotor (3) zum Fahren bereitzustellen, miteinem Controller, der konfiguriert ist, einen zulässigen Eingabestromwert in Übereinstimmung mit einem Zustand der Batterie (6) zu aktualisieren und eine Eingabe an die Batterie (6) zu steuern, wobei der zulässige Eingabestromwert ein maximaler Stromwert ist, bis zu welchem die Eingabe an die Batterie (6) erlaubt ist,wobei der Controller eine Steuerung derart durchführt, dass eine Begrenzung der Eingabe an die Batterie (6) in Übereinstimmung mit dem zulässigen Eingabestromwert nicht durchgeführt wird, falls ein Verschlechterungsgrad (Ds) eines Katalysators zum Reinigen von Abgas von dem Verbrennungsmotor (1) größer als ein vorgegebener Wert ist, wenn eine Bremskraft einer Verbrennungsmotorbremse und eine regenerative Bremskraft des Elektromotors zum Fahren auf das Hybridfahrzeug (100) während einer Verzögerung des Hybridfahrzeugs (100) aufgebracht werden,wobei der Controller eine erste Eingabesteuerung, in der der zulässige Eingabestromwert in Übereinstimmung mit einer Temperatur und/ oder dem Ladezustand der Batterie (6) aktualisiert wird und die Eingabe an die Batterie (6) gesteuert wird, und eine zweite Eingabesteuerung durchführt, in der der zulässige Eingabestromwert in Übereinstimmung mit einem Ladezustand der Batterie (6) aktualisiert wird und die Eingabe an die Batterie (6) gesteuert wird, undder Controller eine Steuerung derart durchführt, dass die Begrenzung der Eingabe an die Batterie (6) in Übereinstimmung mit dem zulässigen Eingabestromwert in der zweiten Eingabesteuerung nicht durchgeführt wird, und wobei er eine Eingabe einer regenerativen Energie erlaubt, die einen Eingabegrenzwert der Batterie (6) basierend auf dem zulässigen Eingabestromwert in der zweiten Eingabesteuerung in einem Bereich überschreitet, der einen Eingabegrenzwert der Batterie (6) basierend auf dem zulässigen Eingabestromwert in der ersten Eingabesteuerung nicht überschreitet.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuergerät für ein Hybridfahrzeug mit einem Elektromotor zum Fahren, der mit elektrischer Energie angetrieben wird, die von einem Energiequellengerät und einem Verbrennungsmotor bereitgestellt wird.
Stand der Technik
Aus der JP 2012 - 182 934 A ist ein Hybridfahrzeug bekannt, das einen Verbrennungsmotor und einen Elektromotor zum Fahren enthält. Das Hybridfahrzeug treibt den Elektromotor mit elektrischer Energie an, die mittels eines daran angebrachten Energiequellengeräts bereitgestellt wird, und verwendet den Elektromotor als eine Antriebsquelle für das Fahrzeug.
Das Hybridfahrzeug kann fahren, indem es den Verbrennungsmotor und/ oder den Elektromotor als die Antriebsquelle zum Fahren verwendet. Zum Beispiel kann das Hybridfahrzeug den Verbrennungsmotor stoppen und nur den Elektromotor als die Antriebsquelle zum Fahren verwenden, oder es kann sowohl den Verbrennungsmotor als auch den Elektromotor als die Antriebsquelle zum Fahren verwenden. Das Energiequellengerät kann mit elektrischer Energie von einem regenerativen Bremsen bei einer Verzögerung des Fahrzeugs oder mit elektrischer Energie, die mittels des Verbrennungsmotors erzeugt wird, aufgeladen werden.
Zum Beispiel kann es in einer Lithiumionen-Sekundärbatterie, die als das Energiequellengerät verwendet wird, zu einer Abscheidung von Lithiummetall auf der Oberfläche einer negativen Elektrode aufgrund der Verwendungsbedingungen kommen. Da die Abscheidung von Lithiummetall die Batterieleistung verringern kann, wird eine Steuerung durchgeführt, um eine elektrische Energie, die in das Energiequellengerät eingegeben werden kann, einzustellen (zu begrenzen), um die Abscheidung von Lithiummetall zu unterdrücken.
Wenn ein Gaspedal losgelassen wird, um das Fahrzeug zu bremsen, verringert jedoch die Begrenzung der elektrischen Energie, die in das Energiequellengerät eingegeben werden kann, die regenerative Bremskraft (das regenerative Bremsen) des Elektromotors und dementsprechend ist es notwendig, eine größere Bremskraft einer Verbrennungsmotorbremse von einem Rotationswiderstand des Verbrennungsmotors aufzubringen. Da die Aufbringung der größeren Bremskraft der Verbrennungsmotorbremse die RPM (Drehzahl) des Verbrennungsmotors erhöht, emittiert der Verbrennungsmotor mehr Abgas und Luft, die einem Katalysator zur Abgas-Reinigung bereitgestellt werden. Die erhöhten Beträge von Abgas und Luft, die dem Katalysator zur Abgas-Reinigung bereitgestellt werden, können die Verschlechterung des Katalysators für eine Abgas-Reinigung fördern.
JP 2009 - 51 466 A offenbart eine Fahrzeugsteuerungsvorrichtung für ein Hybridfahrzeug, das einen Verbrennungsmotor, einen Elektromotor zum Fahren des Fahrzeugs und eine Batterie, die den Motor zum Fahren mit elektrischer Energie versorgt, umfasst. Eine Überwachungseinheit ist mit der Batterie verbunden und überwacht den Zustand der Batterie. In der Überwachungseinheit werden Informationen wie ein Spannungswert zwischen den Anschlüssen der Batterie, ein Lade-/ Entladestromwert der Batterie und eine Temperatur der Batterie von einem Spannungssensor, einem Stromsensor und einem Temperatursensor, die in der Batterie vorhanden sind, eingegeben. Die Überwachungseinheit berechnet die verbleibende Kapazität (SOC) der Batterie auf der Grundlage von Informationen wie dem Batteriestromwert und der Batterietemperatur. Die Steuereinheit überträgt einen Grenzwert für die Batterieladeleistung an die Überwachungseinheit. Die Überwachungseinheit steuert den Ladeleistungswert der Batterie derart, dass der Batterieladeleistungsgrenzwert nicht überschritten wird. Eine Überladung der Batterie wird verhindert und die Batterie wird geschützt. Der Grenzwert für die Batterieladeleistung kann auf der Grundlage der Batterietemperatur und des Ladezustands (SOC) berechnet werden. Der Eingangsstromwert kann aus der Batterieladeleistung berechnet werden. JP 2009 - 51 466 A befasst sich mit dem Problem der ausreichenden Abbremsung eines Fahrzeugs, wenn eine Verschlechterung des Katalysators verhindert werden muss. Die Steuerung in der JP 2009 - 51 466 A ist derart, dass der Grenzwert für die Batterieladeleistung bei Bedarf vorübergehend erhöht werden kann, um die Verringerung der Motorbremskraft durch eine Erhöhung der regenerativen Bremskraft zu kompensieren, so dass die erforderliche Bremsenergie in angemessener Weise erzeugt werden kann.
Die US 2012 / 0 130 577 A1 befasst sich mit dem Problem, die Verschlechterung eines Katalysators zu verhindern und gleichzeitig eine Verkürzung der Lebensdauer einer Batterie zu unterdrücken.
Die DE 11 2004 000 953 B4 betrifft eine Batteriesteuerung während des Aufwärmens des Katalysators, bei der die Lade-/Entladeleistung der Batterie zum Schutz der Batterie begrenzt wird.
Offenbarung der Erfindung
Probleme, die mittels der Erfindung gelöst werden sollen
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Technik vorzusehen, die in einem Hybridfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und einem Elektromotor zum Fahren verwendet wird, um die Aufladung eines Energiequellengeräts mit einer regenerativen Energie derart zu steuern, dass die Verschlechterung eines Katalysators für eine Abgas-Reinigung berücksichtigt wird.
Mittel zum Lösen der Probleme
Diese Aufgabe wird durch ein Fahrzeugsteuergerät nach Anspruch 1 und ein Steuerungsverfahren nach Anspruch 7 gelöst.
Ein Fahrzeugsteuergerät nach der vorliegenden Erfindung ist ein Steuergerät für ein Hybridfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor, einem Elektromotor zum Fahren des Fahrzeugs und einer Batterie, die konfiguriert ist, eine elektrische Energie an den Elektromotor zum Fahren bereitzustellen. Das Fahrzeugsteuergerät enthält einen Controller, der konfiguriert ist, einen zulässigen Eingabestromwert in Übereinstimmung mit dem Zustand der Batterie zu aktualisieren und eine Eingabe an die Batterie zu steuern, wobei der zulässige Eingabestromwert ein maximaler Stromwert ist, bis zu welchem die Eingabe an die Batterie erlaubt ist.
Der Controller führt eine Steuerung derart durch, dass eine Begrenzung der Eingabe an die Batterie in Übereinstimmung mit dem zulässigen Eingabestromwert nicht durchgeführt wird, falls ein Verschlechterungsgrad eines Katalysators zum Reinigen von Abgas von dem Verbrennungsmotor größer als ein vorgegebener Wert ist, wenn eine Bremskraft einer Verbrennungsmotorbremse und eine regenerative Bremskraft des Elektromotors zum Fahren auf das Fahrzeug während einer Verzögerung des Fahrzeugs aufgebracht werden.
Der Controller kann eine Steuerung derart durchführen, dass die Begrenzung der Eingabe an die Batterie in Übereinstimmung mit dem zulässigen Eingabestromwert nicht durchgeführt wird, wenn der Verschlechterungsgrad des Katalysators größer als ein erster vorgegebener Wert ist und ein Batterieverschlechterungsgrad der Batterie kleiner als ein zweiter vorgegebener Wert ist.
Der Controller kann eine Steuerung derart durchführen, dass die Begrenzung der Eingabe an die Batterie in Übereinstimmung mit dem zulässigen Eingabestromwert durchgeführt wird, wenn der Verschlechterungsgrad des Katalysators kleiner als der erste vorgegebene Wert ist oder der Batterieverschlechterungsgrad der Batterie größer als der zweite vorgegebene Wert ist.
Der Controller führt eine erste Eingabesteuerung, in welcher der zulässige Eingabestromwert in Übereinstimmung mit der Temperatur und/ oder dem SOC (Ladezustand) der Batterie aktualisiert wird und die Eingabe an die Batterie gesteuert wird, und eine zweite Eingabesteuerung, in welcher der zulässige Eingabestromwert in Übereinstimmung mit dem Ladezustand der Batterie aktualisiert wird und die Eingabe an die Batterie gesteuert wird, durch. Der Controller führt eine Steuerung derart durch, dass die Begrenzung der Eingabe an die Batterie in Übereinstimmung mit dem zulässigen Eingabestromwert in der zweiten Eingabesteuerung nicht durchgeführt wird, und erlaubt eine Eingabe einer regenerativen Energie, die einen Eingabegrenzwert der Batterie basierend auf dem zulässigen Eingabestromwert in der zweiten Eingabesteuerung in einem Bereich überschreitet, der einen Eingabegrenzwert der Batterie basierend auf dem zulässigen Eingabestromwert in der ersten Eingabesteuerung nicht überschreitet.
Der Controller kann bestimmen, ob die RPM (Drehzahl) des Verbrennungsmotors, die mittels eines RPM-Sensors erfasst wird, einen vorgegebenen Verbrennungsmotor-RPM-Schwellenwert überschreitet oder nicht, und kann den Verschlechterungsgrad des Katalysators berechnen und zwar basierend auf einem Zeitraum, für den der Verbrennungsmotor bei einer RPM angetrieben wird, die den Verbrennungsmotor-RPM-Schwellenwert überschreitet, basierend auf der Anzahl der Male, in denen der Verbrennungsmotor-RPM-Schwellenwert überschritten wird, oder basierend auf einem RPM-Unterschied zwischen der RPM des Verbrennungsmotors, wenn der Verbrennungsmotor-RPM-Schwellenwert überschritten wird, und dem Verbrennungsmotor-RPM-Schwellenwert. Der Verbrennungsmotor-RPM-Schwellenwert ist ein Schwellenwert zum Ermitteln des Zustands einer Förderung einer Verschlechterung des Katalysators, unter Einbeziehung einer Erhöhung in der Verbrennungsmotor-RPM aufgrund einer Aufbringung der Bremskraft der Verbrennungsmotorbremse.
Der Controller kann den Batterieverschlechterungsgrad berechnen und zwar basierend auf einem Zeitraum, für den die regenerative Energie, die den Eingabegrenzwert überschreitet, eingegeben wird, basierend auf der Anzahl der Male, in denen die regenerative Energie, die den Eingabegrenzwert überschreitet, eingegeben wird, oder basierend auf einem Eingabebetrag der regenerativen Energie, die den Eingabegrenzwert überschreitet, wenn die Eingabe der regenerativen Energie, die den Eingabegrenzwert der Batterie basierend auf dem zulässigen Eingabestromwert überschreitet, erlaubt wird.
Die Batterie kann aus einer Lithiumionen-Sekundärbatterie ausgebildet sein. In diesem Fall kann der Controller eine Steuerung durchführen, um den zulässigen Eingabestromwert derart einzustellen, dass ein negatives Elektrodenpotential der Lithiumionen-Sekundärbatterie nicht unter ein Referenzpotential zum Angeben einer Abscheidung von Lithiummetall fällt.
Ein Steuerungsverfahren nach der vorliegenden Erfindung ist ein Steuerungsverfahren in einem Hybridfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor, einem Elektromotor zum Fahren des Fahrzeugs und einer Batterie, die konfiguriert ist, eine elektrische Energie an den Elektromotor zum Fahren bereitzustellen, zum Aktualisieren eines zulässigen Eingabestromwerts in Übereinstimmung mit dem Zustand der Batterie und zum Steuern einer Eingabe an die Batterie, wobei der zulässige Eingabestromwert ein maximaler Stromwert ist, für den die Eingabe an die Batterie erlaubt ist. Das Steuerungsverfahren enthält den Schritt eines Bestimmens, ob ein Verschlechterungsgrad eines Katalysators zum Reinigen von Abgas von dem Verbrennungsmotor größer als ein vorgegebener Wert ist oder nicht, wenn eine Bremskraft einer Verbrennungsmotorbremse und eine regenerative Bremskraft des Elektromotors zum Fahren auf das Fahrzeug während einer Verzögerung des Fahrzeugs aufgebracht werden, und den Schritt eines Durchführens einer derartigen Steuerung, dass eine Begrenzung der Eingabe an die Batterie in Übereinstimmung mit dem zulässigen Eingabestromwert nicht durchgeführt wird, wenn der Verschlechterungsgrad des Katalysators größer als der vorgegebene Wert ist.
Vorteil der Erfindung
Nach der vorliegenden Erfindung wird die Steuerung derart durchgeführt, dass die Begrenzung der Eingabe an die Batterie in Übereinstimmung mit dem zulässigen Eingabestromwert nicht durchgeführt wird, wenn der Katalysatorverschlechterungsgrad auf einer Stufe ist, auf der die Förderung einer Verschlechterung nicht zulässig ist. Das kann die regenerative Bremskraft während einer Verzögerung des Fahrzeugs erhöhen und die Bremskraft der Verbrennungsmotorbremse gering halten. Als ein Ergebnis kann die Förderung einer Katalysatorverschlechterung verhindert werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen

1: Ein Blockdiagramm, das die Konfiguration eines Hybridfahrzeugs in Ausführungsform 1 zeigt.
2: Ein Diagramm, das eine beispielhafte Konfiguration eines Batteriesystems zeigt, das an dem Hybridfahrzeug in Ausführungsform 1 angebracht ist.
3: Ein Graph, der Änderungen in einem positiven Elektrodenpotential und einem negativen Elektrodenpotential hinsichtlich des SOC einer Batterie zeigt, die an dem Hybridfahrzeug in Ausführungsform 1 angebracht ist.
4: Graphen zum Beschreiben des Vorgangs einer Begrenzung einer zulässigen Eingabeenergie in die Batterie von Ausführungsform 1.
5: Ein Graph, der das Verhältnis zwischen einer Batterietemperatur und einem Eingabegrenzwert in Ausführungsform 1 zeigt.
6: Ein Graph, der das Verhältnis zwischen dem SOC und dem Eingabegrenzwert in Ausführungsform 1 zeigt.
7: Ein Graph, der das Verhältnis zwischen der RPM eines Verbrennungsmotors und der Verschlechterung eines Katalysators in Ausführungsform 1 zeigt.
8: Graphen, die das Verhältnis zwischen der RPM des Verbrennungsmotors und der Begrenzung einer Eingabe an die Batterie in Ausführungsform 1 zeigen, wobei die Verschlechterung des Katalysators für eine Abgas-Reinigung berücksichtigt wird.
9: Ein Diagramm, das einen Verarbeitungsfluss einer Steuerung der Eingabebegrenzung an die Batterie in Ausführungsform 1 zeigt, die variabel basierend auf einem Katalysatorverschlechterungsgrad ist.
10: Ein Diagramm, das einen Verarbeitungsfluss der Eingabebegrenzung an die Batterie in dem Hybridfahrzeug in Ausführungsform 1 zeigt.

Ausführungsform der Erfindung
Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend beschrieben.
Ausführungsform 1
1 bis 10 sind Diagramme, die Ausführungsform 1 zeigen. 1 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration eines Hybridfahrzeugs nach der vorliegenden Ausführungsform zeigt. Obwohl das Hybridfahrzeug als ein Beispiel beschrieben wird, ist ein Fahrzeugsteuergerät in der vorliegenden Ausführungsform auf ein Plug-In-Hybridfahrzeug mit einer Funktion zum externen Aufladen von einer externen Energiequelle anwendbar.
Wie in 1 gezeigt enthält ein Hybridfahrzeug 100 einen Verbrennungsmotor 1, einen ersten Motorgenerator (MG) 2, einen zweiten MG 3, einen Kraftübertragungsmechanismus 4, ein Getriebe (wie ein kontinuierlich variables Getriebe und einen Verzögerer) 5 und eine Batterie 6, wobei alle davon daran angebracht sind.
Der Verbrennungsmotor 1 hat eine Ausgangswelle, die mit dem Kraftübertragungsmechanismus 4 verbunden ist. Der Kraftübertragungsmechanismus 4 ist an eine Eingangswelle des Getriebes 5 und an eine Eingangswelle des ersten MG (Elektromotor für eine Kraft-/ Energieerzeugung) 2 gekoppelt. Eine Ausgangswelle des Getriebes 5 ist an ein Differenzialgetriebe 8 eines Antriebsrads 7 gekoppelt, um die Kraft/ Energie des Verbrennungsmotors 1 auf das Antriebsrad 7 durch den Kraftübertragungsmechanismus 4 zu übertragen. Die Ausgangswelle des Getriebes 5 wird auch an eine Ausgangswelle des zweiten MGs (Elektromotors zum Fahren) 3 gekoppelt. Die Kraft/ Energie des zweiten MG 3 wird an das Antriebsrad 7 durch das Getriebe 5 übertragen.
Der Kraftübertragungsmechanismus 4 teilt die Kraft, die mittels des Verbrennungsmotors 1 erzeugt wird, in zwei Pfade, in einen ersten Pfad zum Übertragen an das Antriebsrad 7 durch das Getriebe 5 und in einen zweiten Pfad zum Übertragen der Kraft, die mittels des Verbrennungsmotors 1 erzeugt wird, zu dem ersten MG 2 für eine Kraft-/ Energieerzeugung. Der Kraftübertragungsmechanismus 4 wird mittels eines Fahrzeugsteuergeräts 10, das später beschrieben wird, gesteuert. Das Fahrzeugsteuergerät 10 steuert die Kräfte, die an den ersten und zweiten Pfad übertragen werden, und das Verhältnis zwischen ihnen basierend auf einer Fahrsteuerung mit der Antriebskraft des Verbrennungsmotors 1 und einer Aufladesteuerung für die Batterie 6.
Die Batterie 6 ist ein Energiequellengerät zum Bereitstellen von elektrischer Energie an den zweiten MG 3. Die Gleichstromenergie (DC-Energie) von der Batterie 6 wird in eine Wechselstromenergie (AC-Energie) mittels eines Wechselrichters 9 umgewandelt und dem zweiten MG 3 bereitgestellt. Der zweite MG 3 ist ein Wechselstromelektromotor wie etwa ein Dreiphasensynchronmotor und ein Dreiphaseninduktionsmotor. Der Wechselrichter 9 wandelt die Gleichstromenergie, die von der Batterie 6 ausgegeben wird, in die Wechselstromenergie um und gibt die Wechselstromenergie an den zweiten MG 3 aus. Der zweite MG 3 erhält die Wechselstromenergie, die von dem Wechselrichter 9 ausgegeben wird, um eine kinetische Energie zum Fahren des Hybridfahrzeugs 100 zu erzeugen. Die kinetische Energie, die mittels des zweiten MG 3 erzeugt wird, wird an das Antriebsrad 7 durch das Getriebe 5 übertragen.
Beim Bremsen des Hybridfahrzeugs 100 zum Verzögern oder Stoppen des Fahrzeugs treibt das Antriebsrad 7 den zweiten MG 3 durch das Getriebe 5 an. Der zweite MG 3 wird als ein Generator (Energieerzeuger) betrieben und wandelt eine kinetische Energie, die bei einem Bremsen des Hybridfahrzeugs 100 erzeugt wird, in eine elektrische Energie (Wechselstromenergie) um.
Der zweite MG 3 in der vorliegenden Ausführungsform dient als die Antriebsquelle zum Fahren des Fahrzeugs, das mit der elektrischen Energie angetrieben wird, die von der Batterie 6 bereitgestellt wird, und dient auch als eine regenerative Bremse zum Umwandeln einer Bremsenergie in eine elektrische Energie. Die elektrische Energie (regenerative Energie), die mittels des zweiten MG 3 erzeugt wird, wird durch den Wechselrichter 9 an die Batterie 6 gesendet und in der Batterie 6 gespeichert. Der Wechselrichter 9 wandelt die Wechselstromenergie, die mittels des zweiten MG 3 erzeugt wird, in eine Gleichstromenergie um und gibt die Gleichstromenergie (regenerative Energie) an die Batterie 6 aus.
Obwohl die Batterie 6 mit dem Wechselrichter 9 in der vorliegenden Ausführungsform verbunden ist, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf begrenzt. Insbesondere kann die Batterie 6 mit einem Verstärkerstromkreis verbunden sein, der mit dem Wechselrichter 9 verbunden ist. Der Verstärkerstromkreis kann verwendet werden, um die Spannung zu erhöhen, die von der Batterie 6 ausgegeben wird. Der Verstärkerstromkreis kann auch die Spannung verringern, die von dem Wechselrichter 9 an die Batterie 6 ausgegeben wird.
Der erste MG 2 ist ein Generator, der angetrieben wird, um mit der Energie des Verbrennungsmotors zu rotieren, um eine elektrische Energie zu erzeugen, und stellt die erzeugte elektrische Energie der Batterie 6 durch den Wechselrichter 9 zur Verfügung. Der erste MG 2 kann aus einem Wechselstromelektromotor ausgebildet sein, wie etwa einem Dreiphasensynchronmotor und einem Dreiphaseninduktionsmotor, in ähnlicher Weise wie der zweite MG 3.
Die elektrische Energie, die mittels des ersten MG 2 erzeugt wird, kann als die elektrische Energie zum Antreiben des zweiten MG 3 bereitgestellt werden oder kann als die elektrische Energie, die in der Batterie 6 gespeichert wird, bereitgestellt werden. Zum Beispiel kann der erste MG 2 in Übereinstimmung mit dem SOC (Ladezustand) der Batterie 6 oder der Ausgabe, die von dem Hybridfahrzeug 100 erfordert wird, gesteuert werden. Der zweite MG 3 kann gesteuert werden, um mit der Energie, die in der Batterie 6 gespeichert ist und/ oder der Energie, die mittels des ersten MG 2 erzeugt wird, angetrieben zu werden.
Der Verbrennungsmotor 1 ist ein bekannter Verbrennungsmotor, der Kraftstoff verbrennt, um eine Kraft/ Energie auszugeben, wie etwa ein Ottomotor oder ein Dieselmotor. Der Verbrennungsmotor 1 wird mit einem RPM-Sensor 12 bereitgestellt. Der RPM-Sensor 12 erfasst die RPM (Drehzahl) des Verbrennungsmotors 1 und gibt die erfasste RPM des Verbrennungsmotors 1 (oder ein Signal, das die RPM angibt) an ein Verbrennungsmotorsteuergerät 11 aus. Ein Beschleunigerpositionssensor 14 erfasst eine Beschleunigeröffnung (den Betrag eines Drückens eines Gaspedals) und gibt diese an das Fahrzeugsteuergerät 10 aus.
Abgas, das von dem Verbrennungsmotor 1 emittiert wird, wird durch ein Reinigungsgerät 13 nach außerhalb des Fahrzeugs abgeführt. Das Reinigungsgerät 13 enthält einen Abgasreinigungskatalysator (Dreiwegekatalysator) zum Reinigen einer giftigen Komponente wie etwa Kohlenstoffmonoxid (CO), Kohlenwasserstoff (HC) und Stickoxid (NOx). Der Abgasreinigungskatalysator des Reinigungsgeräts 13 kann aus einem Oxidationskatalysator wie etwa Platin (Pt) und Palladium (Pd), einem Reduktionskatalysator wie etwa Rhodium (Rh) und einem Förderer wie etwa Ceroxid (CeO₂) ausgebildet sein. In diesem Fall reinigt der Einsatz des Oxidationskatalysators CO und HC, das in dem Abgas enthalten ist, zu Wasser (H₂O) und Kohlenstoffdioxid (CO₂), und der Einsatz des Reduktionskatalysators reinigt NOx, das in dem Abgas enthalten ist, zu Stickstoff (N₂) und Sauerstoff (O₂).
Das Verbrennungsmotorsteuergerät 11 ist eine Verbrennungsmotor-ECU zum Steuern des Verbrennungsmotors 1 basierend auf einem Verbrennungsmotorsteuersignal von dem Fahrzeugsteuergerät 10. Das Verbrennungsmotorsteuergerät 11 ist mit dem Fahrzeugsteuergerät 10, das als ein Hauptcontroller dient, der verantwortlich für eine Gesamtsteuerung des Fahrzeugs ist, verbunden. Das Verbrennungsmotorsteuergerät 11 steuert den Betrag einer Kraftstoffeinspritzung, den Betrag einer Luftabsaugung, den Zündzeitpunkt und dergleichen in dem Verbrennungsmotor 1 basierend auf den Werten, die mittels Sensoren, einschließlich des RPM-Sensors 12, erfasst werden, um einen Betrieb bei einer Soll-RPM und einem Soll-Drehmoment, die in dem Fahrzeugsteuergerät 10 festgelegt sind, zu erreichen.
Die Batterie 6 ist eine zusammengebaute Batterie mit einer Vielzahl von Zellen 61, die elektrisch in Reihe geschaltet sind. 2 ist ein Diagramm, das eine beispielhafte Konfiguration eines Batteriesystems zeigt, das an dem Hybridfahrzeug 100 der vorliegenden Ausführungsform angebracht ist.
Eine nichtwässrige Sekundärbatterie wie etwa eine Lithiumionen-Sekundärbatterie kann als die Zelle 61 verwendet werden. Die Anzahl der Zellen 61 kann basierend auf der Ausgabe, die von der Batterie 6 und dergleichen erfordert wird, geeignet eingestellt werden. Obwohl alle Zellen 61 in der Batterie 6 der vorliegenden Ausführungsform in Reihe geschaltet sind, kann eine Vielzahl von Zellen 61, die parallel geschaltet sind, in der Batterie 6 enthalten sein.
Eine positive Elektrode der Zelle 61 ist aus einem Material gemacht, das fähig ist, Ionen zu absorbieren und freizugeben (zum Beispiel Lithiumionen). Beispiele des Materials der positiven Elektrode können Lithiumkobalte und Lithiummanganate enthalten. Eine negative Elektrode der Zelle 61 ist aus einem Material gemacht, das fähig ist, Ionen zu absorbieren und freizugeben (zum Beispiel Lithiumionen). Ein Beispiel des Materials der negativen Elektrode kann Karbon sein. Beim Aufladen der Zelle 61 gibt die positive Elektrode die Ionen in eine elektrolytische Lösung frei und die negative Elektrode absorbiert die Ionen in der elektrolytischen Lösung. Beim Entladen der Zelle 61 absorbiert die positive Elektrode die Ionen in der elektrolytischen Lösung und die negative Elektrode gibt die Ionen in die elektrolytische Lösung frei.
Eine Überwachungseinheit 62 erfasst die Spannung zwischen Anschlussklemmen der Batterie 6 und erfasst die Spannung von jeder Zelle 61. Die Überwachungseinheit 62 gibt die Erfassungsergebnisse an das Fahrzeugsteuergerät 10 aus. Die Überwachungseinheit 62 kann den Spannungswert von jeder der Vielzahl von Zellen 61 erfassen oder kann die Spannung von einem Block von Zellen erfassen, die aus einer vorgegebenen Anzahl von Zellen bestehen, die in Reihe geschaltet sind. Die Anzahl der Zellen 61, die in einem Block enthalten sind, kann beliebig eingestellt werden.
Ein Stromsensor 63 erfasst einen Strom, der durch die Batterie 6 fließt, und gibt das Erfassungsergebnis an das Fahrzeugsteuergerät 10 aus. Obwohl die vorliegende Ausführungsform den Stromsensor 63 enthält, der an einer positiven Elektrodenleitung PL vorgesehen ist, die mit einer positiven Elektrodenklemme der Batterie 6 verbunden ist, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf begrenzt. Der Stromsensor 63 wird nur benötigt, um den Strom zu erfassen, der durch die Batterie 6 fließt, und die Position, die für den Stromsensor 63 vorgesehen ist, kann geeignet eingestellt werden. Zum Beispiel kann der Stromsensor 63 auf einer negativen Elektrodenleitung NL bereitgestellt werden, die mit einer negativen Elektrodenklemme der Batterie 6 verbunden ist. Eine Vielzahl von Stromsensoren 63 können verwendet werden.
Ein Temperatursensor 64 erfasst die Temperatur der Batterie 6 (Batterietemperatur). Der Temperatursensor 64 gibt das Erfassungsergebnis an das Fahrzeugsteuergerät 10 aus. Der Temperatursensor 64 kann an einem Punkt in der Batterie 6 vorgesehen sein oder kann an einer Vielzahl von verschiedenen Punkten in der Batterie 6 vorgesehen sein. Wenn eine Vielzahl von Temperaturen in der Batterie 6 erfasst werden, kann je nachdem der geringste Wert, der höchste Wert, der Medianwert oder der Durchschnittswert der Vielzahl von erfassten Temperaturen für die Temperatur der Batterie 6 verwendet werden.
Ein Kondensator 65 ist mit der positiven Elektrodenleitung PL und der negativen Elektrodenleitung NL verbunden und glättet Spannungsänderungen zwischen der positiven Elektrodenleitung PL und der negativen Elektrodenleitung NL.
Die positive Elektrodenleitung PL und die negative Elektrodenleitung NL sind mit einem Systemhauptrelais SMR-B bzw. einem Systemhauptrelais SMR-G versehen. Beide Systemhauptrelais SMR-B und SMR-G werden zwischen EIN und AUS als Antwort auf ein Steuerungssignal von dem Fahrzeugsteuergerät 10 geschaltet.
Das Systemhauptrelais SMR-G ist parallel zu einem Systemhauptrelais SMR-P und einem Strombegrenzungswiderstand R geschaltet. Das Systemhauptrelais SMR-P und der Strombegrenzungswiderstand R sind in Reihe geschaltet. Das Systemhauptrelais SMR-P wird zwischen EIN und AUS als Antwort auf ein Steuerungssignal von dem Fahrzeugsteuergerät 10 geschaltet. Der Strombegrenzungswiderstand R wird verwendet, um einen Einschaltstromfluss durch den Kondensator 65 zu verhindern, wenn die Batterie 6 mit einer Last (insbesondere dem Wechselrichter 9) verbunden ist.
Zum Verbinden der Batterie 6 mit dem Wechselrichter 9 schaltet das Fahrzeugsteuergerät 10 zuerst die Systemhauptrelais SMR-B und SMR-P von AUS auf EIN. Das bewirkt, dass ein elektrischer Strom durch den Strombegrenzungswiderstand R durchläuft.
Als Nächstes schaltet das Fahrzeugsteuergerät 10 das Systemhauptrelais SMR-G von AUS auf EIN und schaltet dann das Systemhauptrelais SMR-P von EIN auf AUS. Das vervollständigt die Verbindung zwischen der Batterie 6 und dem Wechselrichter 9 und das Batteriesystem, das in 2 gezeigt ist, ist in einem Bereit-EIN-Zustand. Das Fahrzeugsteuergerät 10 erhält Informationen über EIN/ AUS eines Zündschalters des Hybridfahrzeugs 100. Das Fahrzeugsteuergerät 10 startet das Batteriesystem als Antwort auf ein Umschalten des Zündschalters von AUS auf EIN.
Auf der anderen Seite schaltet, wenn der Zündschalter von EIN auf AUS geschaltet wird, das Fahrzeugsteuergerät 10 die Systemhauptrelais SMR-B und SMR-G von EIN auf AUS. Das unterbricht die Verbindung zwischen der Batterie 6 und dem Wechselrichter 9 und das Batteriesystem ist in einem Bereit-AUS-Zustand.
Das Fahrzeugsteuergerät 10, das als der Hauptcontroller dient, der für die Gesamtsteuerung des Fahrzeugs verantwortlich ist, berechnet die Ausgabe, die von dem Hybridfahrzeug 100 erfordert wird, zum Beispiel die erforderliche Antriebskraft in Übereinstimmung mit dem Betrag eines Drückens des Gaspedals, der mittels des Beschleunigerpositionssensors 14 erfasst wird, und steuert die Ausgabe von dem Verbrennungsmotor 1 und die Eingabe zu und Ausgabe von der Batterie 6 basierend auf der berechneten Ausgabe, die von dem Fahrzeug benötigt wird.
Das Fahrzeugsteuergerät 10 in der vorliegenden Ausführungsform dient auch als eine Batterie-ECU zum Verwalten des SOC und des Verschlechterungszustands der Batterie 6 und zum Steuern des Auflade-/ Entladebetriebs der Batterie 6. Alternativ kann eine Batterie-ECU unabhängig von dem Fahrzeugsteuergerät 10 vorgesehen sein. Die Steuergeräte mit dem Fahrzeugsteuergerät 10 und dem Verbrennungsmotorsteuergerät 11 können aus einem einzelnen Steuergerät ausgebildet sein und das Fahrzeugsteuergerät 10, das als der Hauptcontroller dient, kann die Funktionen des Verbrennungsmotorsteuergeräts 11 und der unabhängig davon vorgesehenen Batterie-ECU (Batteriesteuergerät) haben.
Sowohl der erste MG 2 als auch der zweite MG 3 sind mit einem nicht gezeigten Rotationspositionssensor zum Erfassen der Rotationsposition (Winkel) des Elektromotors versehen. Wie in 1 gezeigt ist, sind der erste MG 2 und der zweite MG 3 mit der Batterie 6 durch den Wechselrichter 9 verbunden und der Wechselrichter 9 wandelt die elektrische Energie bidirektional zwischen dem ersten MG 2 und dem zweiten MG 3 und der Batterie 6 in Übereinstimmung mit einem Steuerungssignal von dem Fahrzeugsteuergerät 10 um. Das Fahrzeugsteuergerät 10 steuert die elektrische Energieumwandlung in dem Wechselrichter 9 derart, dass die Ausgabedrehmomente des ersten MG 2 und des zweiten MG 3 mit ihren Drehmomentsollwerten übereinstimmen.
Wenn der zweite MG 3 angetrieben wird (beim Entladen), wenn die Batterie 6 mit der regenerativen Energie, die mittels des zweiten MG 3 erzeugt wird, aufgeladen wird, und wenn die Batterie 6 mit der elektrischen Energie von dem ersten MG 2 aufgeladen wird, werden Ströme I und Spannungen V jeweils mittels des Stromsensors 63 und der Überwachungseinheit 62 erfasst. Diese Erfassungsergebnisse werden an das Fahrzeugsteuergerät 10 ausgegeben. Die Temperatur der Batterie 6, die mittels des Temperatursensors 64 erfasst wird, wird je nachdem auch an das Fahrzeugsteuergerät 10 ausgegeben.
Wie in 2 gezeigt enthält das Fahrzeugsteuergerät 10 einen Speicher 10a. Der Speicher 10a speichert die Werte, die mittels der Überwachungseinheit 62, des Stromsensors 63 und des Temperatursensors 64, der Werte des SOC und einer Vollladungskapazität, die von den Erfassungswerten berechnet werden, und verschiedener Informationen zur Verwendung in einer Auflade-/ Entladesteuerung erfasst werden. Der Speicher 10a kann als ein separater Speicherbereich vorgesehen sein, der mit dem Fahrzeugsteuergerät 10 außenliegend verbunden ist. In anderen Worten kann der Speicher 10a innerhalb oder außenliegend angebracht an das Fahrzeugsteuergerät 10 enthalten sein.
Das Fahrzeugsteuergerät 10 wählt die Antriebsversorgungsenergie basierend auf dem Betriebszustand aus und steuert das Fahren des Hybridfahrzeugs 100, indem es die Antriebskraft von dem Verbrennungsmotor 1 und/ oder dem zweiten MG 3 verwendet.
Zum Beispiel wird, wenn die Beschleunigeröffnung klein ist oder die Fahrzeuggeschwindigkeit gering ist, die Antriebskraft von dem Verbrennungsmotor 1 nicht verwendet (wenn der Verbrennungsmotor 1 gestoppt ist), und es wird nur der zweite MG 3 als die Antriebsquelle verwendet, um das Fahren des Hybridfahrzeugs zu steuern (EV-Fahrmodus). Es sollte beachtet werden, dass während der Steuerung eines Fahrens des Hybridfahrzeugs, das nur den zweiten MG 3 als die Antriebsquelle verwendet, der Verbrennungsmotor 1 angetrieben werden kann, um die Energieerzeugung in dem ersten MG 2 zu steuern.
Wenn die Beschleunigeröffnung groß ist oder die Fahrzeuggeschwindigkeit hoch ist, oder wenn der SOC der Batterie 6 gering ist, wird die Fahrsteuerung durchgeführt, wobei der Verbrennungsmotor 1 als die Antriebsquelle verwendet wird. Das Fahrzeugsteuergerät 10 kann das Fahren des Hybridfahrzeugs steuern, indem nur der Verbrennungsmotor 1 oder sowohl der Verbrennungsmotor 1 als auch der zweite MG 3 als die Antriebsquelle verwendet werden (HV-Fahrmodus).
Wie oben beschrieben berechnet das Fahrzeugsteuergerät 10 die Ausgabe, die von dem Hybridfahrzeug 100 erfordert wird, um automatisch die Antriebsquelle basierend auf dem Betriebszustand auszuwählen, steuert den Verbrennungsmotor 1 durch das Verbrennungsmotorsteuergerät 11 und steuert das Aufladen/ Entladen der Batterie 6 und erreicht, dass die Fahrsteuerung für das Fahrzeug die Antriebskraft von dem Verbrennungsmotor und/ oder dem zweiten MG 3 verwendet.
Als Nächstes wird eine Beschreibung der Auflade-/ Entladesteuerung für die Batterie 6 in dem Hybridfahrzeug 100 der vorliegenden Ausführungsform gemacht. 3 ist ein Graph, der Änderungen in einem positiven Elektrodenpotential und einem negativen Elektrodenpotential hinsichtlich des SOC der Batterie 6 zeigt. In der folgenden Beschreibung wird angenommen, dass ein Stromwert IB der Batterie 6 einen positiven Wert (IB > 0) bei einem Entladen der Batterie 6 und einen negativen Wert (IB < 0) bei einem Aufladen der Batterie 6 hat.
Wenn die Zellen 61, die die Batterie 6 bilden, aufgeladen werden, wird ein Spannungswert VB der Zelle 61 erhöht. Wie in 3 gezeigt ist, entspricht der Spannungswert VB der Zelle 61 einer Differenz zwischen dem positiven Elektrodenpotential und dem negativen Elektrodenpotential. Wenn das Aufladen der Zelle 61 vorangeht, wird das positive Elektrodenpotential erhöht und das negative Elektrodenpotential wird verringert. Falls das negative Elektrodenpotential unter ein Referenzpotential (zum Beispiel 0 V) fällt, kann Lithiummetall auf der Oberfläche der negativen Elektrode abgeschieden werden.
Während die Zelle 61 mit Strom versorgt wird, tritt eine Überspannung auf. Die Überspannung ist der Betrag einer Spannungsänderung, die mit dem inneren Widerstand der Zelle 61 verbunden ist. Wenn die Energieversorgung der Zelle 61 gestoppt wird, wird die Überspannung verringert. Wenn die Zelle 61 aufgeladen wird, wird der Spannungswert VB der Zelle 61 (CCV: Entladespannung) auf eine Stufe erhöht, die höher als die Leerlaufspannung (OCV) der Zelle 61 durch die Überspannung ist. Somit kann das negative Elektrodenpotential abhängig von der Größe der Überspannung unter das Referenzpotential fallen.
In der vorliegenden Ausführungsform wird, um die Abscheidung von Lithiummetall zu verhindern, ein zulässiger Eingabestromwert eingestellt und derart gesteuert, dass ein Eingabestromwert (Aufladestromwert) der Zelle 61 (Batterie 6) den zulässigen Stromwert nicht überschreitet. Der zulässige Eingabestromwert ist der maximale Stromwert, der zum Aufladen der Zelle 61 erlaubt ist.
Wenn der zulässige Eingabestromwert erhöht wird, kann der Stromwert zum Aufladen der Zelle 61 erhöht werden, um die Eingabeleistung der Zelle 61 zu verbessern. Wenn der zulässige Eingabestromwert verringert wird, kann der Stromwert zum Aufladen der Zelle 61 nicht erhöht werden und das Aufladen der Zelle 61 neigt dazu, begrenzt zu werden.
Der zulässige Eingabestromwert wird, wie nachfolgend beschrieben, eingestellt und das Einstellen des zulässigen Eingabestromwerts wird mittels des Fahrzeugsteuergeräts 10 durchgeführt.
Zuerst wird, wenn keine Auflade-/ Entladehistorie für die Batterie 6 vorliegt, in anderen Worten wenn die Batterie 6 zum ersten Mal aufgeladen oder entladen wird, der zulässige Eingabestromwert Ilim(t) auf der Grundlage des folgenden Ausdrucks (1) berechnet: $\begin{array}{l} I_{l i m} [t] = I_{l i m} [0] - \int_{0}^{t} F (I B [t], T B [t], S O C [t]) d t - \int_{0}^{t} G (t, T B [t], S O C [t]) d t \\ (I_{l i m} [0] \leq I_{l i m} [t] < 0) \end{array}$
In dem Ausdruck (1) stellt Ilim[0] den maximalen zulässigen Eingabestromwert dar, bei dem die Abscheidung von Lithiummetall innerhalb einer Zeiteinheit verhindert werden kann, wenn die Batterie 6 mit keiner Auflade-/ Entladehistorie aufgeladen wird. Der zulässige Eingabestromwert Ilim[0] kann zuvor durch ein Experiment oder dergleichen bestimmt werden und die Information über den zulässigen Eingabestromwert Ilim[0] kann in dem Speicher 10a gespeichert werden.
In dem Ausdruck (1) wird ein zweiter Term einer rechten Seite als eine Funktion F des Stromwerts IB, der Batterietemperatur TB und des SOC (Ladezustands) dargestellt. Somit kann die Funktion F berechnet werden, indem der Stromwert IB, die Batterietemperatur TB und der SOC festgelegt werden. Der Stromwert IB, die Batterietemperatur TB und der SOC können gegeben sein, indem ihre Werte zu einem Zeitpunkt t verwendet werden. Der SOC bezieht sich auf das Verhältnis der derzeitigen Aufladekapazität zu der Vollladekapazität.
Der SOC der Batterie 6 oder der Zelle 61 können mit einem bekannten Verfahren abgeschätzt werden. Zum Beispiel kann der SOC der Batterie 6 (Zelle 61) abgeschätzt werden, indem die Stromwerte IB aufsummiert werden, wenn die Batterie 6 (Zelle 61) aufgeladen und entladen wird. Alternativ kann, da die OCV und der SOC eine vorgegebene Übereinstimmung haben, der SOC, der mit der OCV verbunden ist, festgelegt werden, indem die OCV der Batterie 6 (Zelle 61) gemessen wird, sobald die Übereinstimmung bestimmt wird.
Wenn das Aufladen von dem Zustand mit keiner Auflade-/ Entladehistorie zu dem Zeitpunkt t fortgesetzt wird, stellt der zweite Term der rechten Seite in dem Ausdruck (1) den Betrag dar, um den der zulässige Eingabestromwert Ilim pro Zeiteinheit verringert wird, und der Betrag wird von dem zulässigen Eingabestromwert Ilim[0] subtrahiert. Wenn das Entladen von dem Zustand mit keiner Auflade-/ Entladehistorie zu dem Zeitpunkt t fortgesetzt wird, stellt der zweite Term der rechten Seite in dem Ausdruck (1) den Betrag dar, um den der zulässige Eingabestromwert Ilim pro Zeiteinheit erhöht (wiederhergestellt) wird, und der Betrag wird zu dem zulässigen Eingabestromwert Ilim[0] addiert.
Ein dritter Term der rechten Seite in dem Ausdruck (1) wird als eine Funktion G der Zeit t, der Batterietemperatur TB und des SOC dargestellt. Somit kann die Funktion G berechnet werden, indem die Zeit t, die Batterietemperatur TB und der SOC festgelegt werden. Die Batterietemperatur TB und der SOC können gegeben sein, indem ihre Werte zu dem Zeitpunkt t verwendet werden. Der Wert des dritten Terms der rechten Seite in dem Ausdruck (1) stellt den Betrag dar, um den der zulässige Eingabestromwert Ilim pro Zeiteinheit erhöht (wiederhergestellt) wird, wenn die Batterie 6 zurückgelassen bleibt. Ein Zurücklassen der Batterie 6 bezieht sich auf den Zustand, in dem das Aufladen oder Entladen der Batterie gestoppt wird (Zustand, in dem sie nicht mit Strom versorgt wird).
Wenn die Batterie 6 eine Auflade-/ Entladehistorie hat, in anderen Worten nachdem die Batterie 6 aufgeladen oder entladen wurde, wird der zulässige Eingabestromwert Ilim[t] auf der Grundlage des folgenden Ausdrucks (2) berechnet: $I_{l i m} [t] = I_{l i m} [t - 1] - f (I B [t], T B [t], S O C [t]) d t - g (T B [t], S O C [t]) d t \times \frac{I_{lim} [0] - I_{lim} [t - 1]}{I_{lim} [0]}$
$β = g (T B [t], S O C [t]) d t$
In dem Ausdruck (2) stellt Ilim[t] den zulässigen Eingabestromwert zu dem Zeitpunkt t (gegenwärtiger Zeitpunkt) dar und Ilim[t-1] stellt den zulässigen Eingabestromwert zu einem Zeitpunkt t-1 (vorheriger Zeitpunkt) dar. Ein zweiter Term einer rechten Seite in dem Ausdruck (2) wird als eine Funktion f des Stromwerts IB, der Batterietemperatur TB und des SOC dargestellt.
Die Funktion f hängt von dem Stromwert IB, der Batterietemperatur TB und dem SOC ab. Somit kann der Wert des zweiten Terms der rechten Seite in dem Ausdruck (2) berechnet werden, indem der Stromwert IB, die Batterietemperatur TB und der SOC festgelegt werden. Der Stromwert IB, die Batterietemperatur TB und der SOC können gegeben sein, indem ihre Werte zu dem Zeitpunkt t verwendet werden.
Beim Aufladen der Batterie 6 stellt der Wert des zweiten Terms der rechten Seite in dem Ausdruck (2) den Betrag dar, um den der zulässige Eingabestromwert Ilim pro Zeiteinheit verringert wird (Verringerungsbetrag), und der Betrag wird von dem zulässigen Eingabestromwert Ilim[t-1] subtrahiert. Da der Stromwert IB während eines Aufladens einen negativen Wert hat, wie oben beschrieben ist, nähert sich der zulässige Eingabestromwert 0 A an, wenn der zulässige Eingabestromwert Ilim verringert wird.
Beim Entladen der Batterie 6 stellt der Wert des zweiten Terms der rechten Seite in dem Ausdruck (2) den Betrag dar, zu dem der zulässige Eingabestromwert Ilim pro Zeiteinheit addiert (wiederhergestellt) wird (Wiederherstellungsbetrag), und der Betrag wird zu dem zulässigen Eingabestromwert Ilim[t-1] addiert. Wenn der zulässige Eingabestromwert Ilim erhöht wird, entfernt sich der zulässige Eingabestromwert von 0 A.
Ein dritter Term der rechten Seite in dem Ausdruck (2) wird durch eine Funktion g der Batterietemperatur TB und des SOC, und der zulässigen Eingabestromwerte Ilim[0] und Ilim[t-1] dargestellt. Wie in dem Ausdruck (3) gezeigt ist, wird die Funktion g als ein Koeffizient β dargestellt. Der Koeffizient β hängt von der Batterietemperatur TB und des SOC ab. Somit kann der Koeffizient β, der mit der Batterietemperatur TB und dem SOC verbunden ist, festgelegt werden, indem vorher ein Kennfeld bestimmt wird, das die Übereinstimmung zwischen dem Koeffizienten β, der Batterietemperatur TB und dem SOC darstellt. Die Batterietemperatur TB und der SOC können gegeben sein, indem ihre Werte zu dem Zeitpunkt t verwendet werden.
Das Kennfeld, das die Übereinstimmung zwischen dem Koeffizienten β, der Batterietemperatur TB und dem SOC darstellt, kann in dem Speicher 10a gespeichert werden. Der Wert des dritten Terms der rechten Seite in dem Ausdruck (2) stellt den Betrag dar, um den der zulässige Eingabestromwert Ilim pro Zeiteinheit erhöht (wiederhergestellt) wird, wenn die Batterie 6 zurückgelassen bleibt. Der Wert des dritten Terms der rechten Seite in dem Ausdruck (2) wird zu dem zulässigen Eingabestromwert Ilim[t-1] addiert.
Wenn der zulässige Eingabestromwert 0 A ist, sind die Lithiumionen in einem negativen Elektrodenaktivmaterial der Zelle 61 gesättigt. Somit stellt der Wert von Ilim[0] - Ilim[t-1] den Betrag von Lithiumionen in dem negativen Elektrodenaktivmaterial dar. Wenn der Betrag von Lithiumionen in dem negativen Elektrodenaktivmaterial verringert wird, kann der Wiederherstellungsbetrag erhöht werden.
Der Wiederherstellungsbetrag zu dem Zeitpunkt t hängt von dem Wiederherstellungsbetrag zu dem Zeitpunkt t-1 ab und der Wiederherstellungsbetrag zu dem Zeitpunkt t-1 wird durch Ilim[0] - Ilim[t-1] dargestellt. In dem dritten Term der rechten Seite in dem Ausdruck (2) wird Ilim[0] - Ilim[t-1] durch Ilim[0] geteilt, um den Wert von Ilim[0] - Ilim[t-1] dimensionslos zu machen. Das Ergebnis der Division kann mit dem Koeffizienten β multipliziert werden, um den Wiederherstellungsbetrag pro Zeiteinheit zu erhalten.
Der zulässige Eingabestromwert Ilim[t], der auf diese Weise eingestellt wird, kann verwendet werden, um eine Steuerung zum Begrenzen der Aufladeleistung in der Batterie 6 der vorliegenden Ausführungsform wie oben beschrieben durchzuführen.
Der zulässige Eingabestromwert Ilim[t] wird in vorgegebenen Zeitspannen berechnet, während die Batterie 6 aufgeladen oder entladen wird, oder während die Batterie 6 zurückgelassen wird. Insbesondere wird der zulässige Eingabestromwert Ilim[t] jedes Mal aktualisiert, wenn ein vorgegebener Zeitraum, der der Zeitspanne zwischen dem Zeitpunkt t und dem Zeitpunkt t-1 entspricht, verstreicht. Der zulässige Eingabestromwert Ilim[t] wird nur zum Steuern des Aufladens der Batterie 6 verwendet.
Nach der Berechnung des zulässigen Eingabestromwerts Ilim[t] steuert das Fahrzeugsteuergerät 10 die Eingabe/ Ausgabe (das Aufladen/ Entladen) der Batterie 6 basierend auf dem zulässigen Eingabestromwert Ilim[t]. Zum Steuern der Eingabe zu der Batterie 6 wird ein Eingabegrenzwert (elektrische Energie) Win[t] eingestellt und die Eingabe zu der Batterie 6 wird derart gesteuert, dass die Eingabeenergie zu der Batterie 6 den Eingabegrenzwert Win[t] nicht überschreitet. Der Eingabegrenzwert Win[t] kann zum Beispiel wie nachfolgend beschrieben eingestellt werden.
Der Wert zum Begrenzen der Auflade-/ Entladeenergie in der Batterie 6 hat auch einen positiven Wert beim Entladen und einen negativen Wert beim Aufladen der Batterie 6.
Somit ist ein Ausgabegrenzwert Wout gleich null oder ein positiver Wert (Wout ≥ 0) und der Eingabegrenzwert Win ist gleich null oder ein negativer Wert (Win ≤ 0).
4 zeigt Graphen, die das Verhältnis zwischen dem Stromwert IB und dem Eingabegrenzwert Win[t] der Batterie 6 in der Steuerung zum Verhindern der Lithiumabscheidung darstellen. Das Fahrzeugsteuergerät 10 berechnet einen Eingabestromgrenzwert Itag basierend auf dem zulässigen Eingabestromwert Ilim[t].
Der Eingabestromgrenzwert Itag ist ein Wert zum Festlegen des Eingabegrenzwerts Win[t]. Insbesondere verschiebt, wie in 4 gezeigt ist, das Fahrzeugsteuergerät 10 den zulässigen Eingabestromwert Ilim[t] um einen vorgegebenen Betrag zu 0 A, um den Eingabestromgrenzwert Itag zu berechnen. Das bewirkt, dass der Eingabestromgrenzwert Itag näher bei 0 A als der zulässige Eingabestromwert Ilim[t] ist, so dass die Eingabe an die Batterie wahrscheinlicher begrenzt wird.
Die Marge zwischen dem zulässigen Eingabestromwert Ilim[t] und dem Eingabestromgrenzwert Itag erlaubt dem Stromwert IB, weniger einfach unter den zulässigen Eingabestromwert Ilim[t] zu fallen. In der Steuerung der Eingabe an die Batterie 6 basierend auf dem Eingabestromgrenzwert Itag wird die Begrenzung der Eingabe an die Batterie zu dem Zeitpunkt gestartet, zu dem der Stromwert IB den Eingabestromgrenzwert Itag erreicht. Selbst wenn der Stromwert IB unter den Eingabestromgrenzwert Itag aufgrund einer verzögerten Steuerung oder dergleichen fällt, kann verhindert werden, dass der Stromwert IB den zulässigen Eingabestromwert Ilim[t] erreicht.
Als Nächstes berechnet das Fahrzeugsteuergerät 10 den Eingabegrenzwert Win[t] basierend auf dem Eingabestromgrenzwert Itag. Sobald der Eingabestromgrenzwert Itag eingestellt ist, kann der Eingabegrenzwert Win[t] eingestellt werden. Wenn der Eingabegrenzwert Win[t] eingestellt ist, stellt das Fahrzeugsteuergerät 10 einen Drehmomentbefehl für den zweiten MG 3 derart ein, dass die Eingabeenergie an die Batterie 6 gleich oder geringer als der Eingabegrenzwert Win[t] ist.
Zum Beispiel kann der Eingabegrenzwert Win[t] auf der Grundlage des folgenden Ausdrucks (4) berechnet werden: $W_{i n} [t] = S W_{i n} [t] - K_{p} \times {I B [t] - I_{t a g 1} [t]} - K_{i} \times \int {I B [t] - I_{t a g 2} [t]} d t$
In dem Ausdruck (4) stellt SWin[t] den oberen Grenzwert des Eingabegrenzwerts Win dar, der vorher eingestellt wurde, indem die Eingabekennlinien oder dergleichen der Batterie 6 berücksichtigt wurden. Die Information über den Eingabegrenzwert SWin[t] kann in dem Speicher 10a gespeichert werden.
Der Eingabegrenzwert SWin[t] kann zum Beispiel abhängig von der Batterietemperatur TB und dem SOC geändert werden.
5 ist ein Graph, der das Verhältnis zwischen der Batterietemperatur TB und dem Eingabegrenzwert SWin[t] der Batterie 6 zeigt. In 5 stellt die vertikale Achse den Eingabegrenzwert der Batterie 6 dar und die horizontale Achse stellt die Batterietemperatur TB der Batterie 6 dar. 6 ist ein Graph, der das Verhältnis zwischen dem SOC und dem Eingabegrenzwert SWin[t] der Batterie 6 zeigt. In 6 stellt die vertikale Achse den Eingabegrenzwert der Batterie 6 dar und die horizontale Achse stellt den SOC der Batterie 6 dar.
Es ist bekannt, dass, wenn sich die Temperatur der Batterie 6 erhöht, die Verschlechterung derselben gefördert wird. Wie in 5 gezeigt ist, kann bei höheren Temperaturen eingestellt werden, dass der Eingabegrenzwert SWin[t] verringert wird, wenn sich die Temperatur erhöht. Der obere Grenzwert wird eingestellt, dass er allmählich auf diese Weise verringert wird, da die Aufladeeffizienz bei dem Aufladen bei höheren Batterietemperaturen TB verringert wird und sich die Temperatur mit der verringerten Aufladeeffizienz erhöht.
Wenn die Batterie 6 bei geringeren Temperaturen ist, wird der innere Widerstand erhöht. Falls ein großer Aufladestrom in dieser Situation fließt, wird der Spannungswert VB der Batterie 6 erhöht. Um die Batterie 6 die die Komponenten, durch die der Strom fließt, zu schützen, kann der Eingabegrenzwert SWin[t] eingestellt werden, dass er verringert wird, wenn die Batterietemperatur TB fällt, um den Fluss eines solchen großen Stroms bei geringeren Temperaturen zu vermeiden.
Wie in 6 gezeigt ist wird, wenn der SOC der Batterie 6 erhöht wird, die Aufladeeffizienz verringert und eine Wärme wird aufgrund einer Reaktionswärme, die aus der verringerten Aufladeeffizienz resultiert, erzeugt. Um dies zu verhindern kann der Eingabegrenzwert SWin[t] eingestellt werden, dass er verringert wird, wenn der SOC der Batterie 6 erhöht wird.
Wie oben beschrieben kann der Eingabegrenzwert SWin[t] in Übereinstimmung mit der Batterietemperatur TB und dem SOC eingestellt werden. Indem vorher die Übereinstimmung zwischen dem Eingabegrenzwert SWin[t] und der Batterietemperatur TB (und/ oder SOC) wie in dem Beispiel, das in 5 gezeigt ist, bestimmt wird, kann die Batterietemperatur TB (und/ oder SOC) erfasst werden, um den Eingabegrenzwert SWin[t] festzulegen.
In der vorliegenden Ausführungsform wird der Eingabegrenzwert SWin[t], der in Übereinstimmung mit der Batterietemperatur TB und dem SOC der Batterie 6 eingestellt ist, als die Basis (der obere Grenzwert) des Eingabegrenzwerts in der Batterie 6 verwendet, um den Eingabegrenzwert Win[t] basierend auf dem zulässigen Eingabestromwert Ilim[t] zu berechnen. Insbesondere führt das Fahrzeugsteuergerät 10 eine erste Eingabesteuerung einer Steuerung der Eingabe zu der Batterie 6, während es den zulässigen Eingabestromwert (Eingabegrenzwert SWin) in Übereinstimmung mit der Batterietemperatur TB und/ oder dem SOC der Batterie 6 aktualisiert, und eine zweite Eingabesteuerung einer Steuerung der Eingabe zu der Batterie 6 durch, während es den zulässigen Eingabestromwert Ilim[t] in Übereinstimmung mit dem Ladezustand der Batterie 6 aktualisiert. Somit ist der Eingabegrenzwert SWin[t] der maximale Wert (der obere Grenzwert) der Eingabeenergie, die für die Batterie 6 zulässig ist, und der Eingabegrenzwert Win[t], der auf der Grundlage des zulässigen Eingabestromwerts Ilim[t] eingestellt ist, ist der Eingabegrenzwert, der in einem größeren Ausmaß (zu einem kleineren absoluten Wert) innerhalb eines Bereichs begrenzt ist, welcher den Eingabegrenzwert SWin[t] nicht überschreitet.
In dem Ausdruck (4) stellen Kp und Ki voreingestellte Verstärkungen dar. Itag1 und Itag2 stellen Eingabestromgrenzwerte dar und entsprechen dem Eingabestromgrenzwert Itag, der oben beschrieben wurde. In dem Ausdruck (4) werden die zwei Eingabestromgrenzwerte Itag1 und Itag2 als der Eingabestromgrenzwert Itag eingestellt. Die Eingabestromgrenzwerte Itag1 und Itag2 können gleich oder verschieden voneinander sein.
Obwohl der Eingabestromgrenzwert Itag in der obigen Beschreibung eingestellt wird, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf begrenzt. Insbesondere kann der Eingabegrenzwert Win[t] auf der Grundlage des zulässigen Eingabestromwerts Ilim[t] eingestellt werden, ohne den Eingabestromgrenzwert Itag einzustellen.
Nach der vorliegenden Ausführungsform wird, wie in dem Ausdruck (2) gezeigt, der zulässige Eingabestromwert Ilim[t] eingestellt, indem der Verringerungsbetrag pro Zeiteinheit und der Wiederherstellungsbetrag pro Zeiteinheit berücksichtigt werden. Damit kann die Einstellung des zulässigen Eingabestromwerts Ilim[t] im Hinblick auf die Auflade-/ Entladehistorie der Zelle 61 bis zu der Gegenwart erreicht werden. Die Eingabe zu der Batterie 6 kann auf der Grundlage des zulässigen Eingabestromwerts lim[t] gesteuert werden, um zu verhindern, dass das negative Elektrodenpotential unter das Referenzpotential fällt.
Die Ausdrücke (1) und (2) zeigen den zulässigen Eingabestromwert Ilim[t], wenn die Verschlechterung der Zelle 61 nicht betrachtet wird, und berücksichtigen den Grad einer Verschlechterung der Zelle 61 (Batterie 6) nicht. Um die Verschlechterung der Zelle 61 aufgrund einer Nutzung (eines Aufladens und Entladens) mit einzubeziehen, kann der zulässige Eingabestromwert Ilim[t] unter Berücksichtigung der Verschlechterung der Zelle 61 eingestellt werden. Der zulässige Eingabestromwert Ilim_d[t] kann unter Berücksichtigung der Verschlechterung der Zelle 61 auf der Grundlage des folgenden Ausdrucks (5) berechnet werden: $I_{l i m_d} [t] = I_{l i m} [t] \times η$
In dem Ausdruck (5) stellt η einen Verschlechterungskoeffizienten dar. Der zulässige Eingabestromwert Ilim[t], der in den Ausdrücken (1) und (2) gezeigt ist, kann mit dem Verschlechterungskoeffizienten η multipliziert werden, um den zulässigen Eingabestromwert Ilim_d[t] unter Berücksichtigung der Verschlechterung der Zelle 61 zu berechnen. Der Verschlechterungskoeffizient η kann vorher derart eingestellt werden, dass ein kleinerer Verschlechterungskoeffizient η eingestellt wird, wenn der Verschlechterungsgrad höher ist, und dass ein größerer Verschlechterungskoeffizient η eingestellt wird, wenn der Verschlechterungsgrad geringer ist. Die Information über den Verschlechterungskoeffizienten η kann in dem Speicher 10a gespeichert werden.
Der Verschlechterungskoeffizient η kann zum Beispiel in Übereinstimmung mit dem Nutzungszeitraum der Zelle 61 (Batterie 6) bestimmt werden. Unter der Annahme, dass der Verschlechterungsgrad null ist, wenn der Nutzungszeitraum der Zelle 61 null ist (zum Beispiel in der Anfangsstufe nach einer Herstellung), ist der Verschlechterungsgrad höher, wenn der Nutzungszeitraum länger ist, und der Verschlechterungskoeffizient η kann in Übereinstimmung mit dem Verschlechterungsgrad eingestellt werden. Zum Beispiel kann ein Wert, der kleiner als eins ist, als der Verschlechterungskoeffizient η verwendet werden. Da das Lithiummetall dazu neigen kann, abgeschieden zu werden, wenn die Verschlechterung der Zelle 61 vorangeht, wird die Eingabe zu der Zelle 61 vorzugsweise begrenzt. Die Verwendung des Verschlechterungskoeffizienten η eines Werts kleiner als eins kann den zulässigen Eingabestromwert Ilim_d[t] so einstellen, dass er kleiner als der zulässige Eingabestromwert Ilim[t] ist, um die Eingabe zu der Zelle 61 zu begrenzen. Die Steuerung der Eingabe zu der Zelle 61 (Batterie 6) basierend auf dem zulässigen Eingabestromwert Ilim_d[t] verhindert einfach die Abscheidung von Lithiummetall.
Die Auflade-/ Entladesteuerung für die Batterie 6, die den Eingabegrenzwert Win[t] verwendet, der begrenzt ist, nicht unter den zulässigen Eingabestromwert zu fallen, um die Abscheidung von Lithiummetall wie oben beschrieben zu verhindern, verhindert eine Reduzierung in einer Batterieleistung. Die Begrenzung der Eingabeenergie zu der Batterie 6 kann jedoch die Verschlechterung des Katalysators in dem Reinigungsgerät 13 des Verbrennungsmotors 1 fördern.
In dem Hybridfahrzeug 100 enthält die Bremskraft, die auf das Fahrzeug aufgebracht wird, wenn das Gaspedal losgelassen wird, um das Fahrzeug zu bremsen, nicht nur die Bremskraft, die von einer direkten Unterdrückung der Rotation des Antriebsrads 7 in Übereinstimmung mit dem Betrag eines Drückens des Bremspedals erhalten wird (die Kraft, die die Rotation des Antriebsrads 7 unterdrückt, indem sie einen Bremsbelag gegen eine Bremsscheibe drückt, die für das Antriebsrad 7 vorgesehen ist), sondern auch die regenerative Bremskraft von dem zweiten MG 3 (regeneratives Bremsen) und die Bremskraft der Verbrennungsmotorbremse von einem Rotationswiderstand des Verbrennungsmotors.
Wenn der Betrag eines Drückens des Gaspedals, der mittels des Beschleunigerpositionssensors 14 erfasst wird, null (oder ein Referenzwert) ist, kann das Fahrzeugsteuergerät 10 feststellen, dass das Gaspedal losgelassen ist, in anderen Worten ein AUS-Zustand, in dem das Gaspedal nicht gedrückt wird. Die Fälle, in denen das Gaspedal losgelassen ist, enthalten nicht nur den Fall, in dem der Betrag eines Drückens des Gaspedals null ist, sondern auch den Fall, in dem der Betrag des Drückens des Gaspedals verringert wird, da das Pedal nach einem vorgegebenen Betrag eines Drückens zurückgestellt wird.
Wenn das Gaspedal losgelassen wird, um das Fahrzeug zu bremsen, lädt das Fahrzeugsteuergerät 10 die Batterie 6 mit der regenerativen Energie auf, die mittels des zweiten MG 3 in Übereinstimmung mit dem Eingabegrenzwert Win[t] erzeugt wird. In anderen Worten führt das Fahrzeugsteuergerät 10 Steuerungen derart durch, dass der zweite MG 3 als die regenerative Bremse dient, um die regenerative Bremskraft auf das Fahrzeug aufzubringen.
Wenn der Eingabegrenzwert Win[t] in einem größeren Ausmaß als der Eingabegrenzwert SWin[t] begrenzt wird (Win[t] < SWin[t]), um die Abscheidung von Lithiummetall wie oben beschrieben zu verhindern, wird jedoch der Aufladebetrag der Batterie 6 mit der regenerativen Energie verringert. In anderen Worten verringert der Eingabegrenzwert Win[t] die regenerative Bremskraft. Als ein Ergebnis kann die regenerative Bremskraft von dem zweiten MG 3, die dem regenerativen Energiebetrag entspricht, der den Eingabegrenzwert Win[t] überschreitet und somit nicht zum Aufladen der Batterie verwendet werden kann, nicht auf das Hybridfahrzeug 100 aufgebracht werden.
Um die verlorene regenerative Bremskraft von dem zweiten MG 3, die dem regenerativen Energiebetrag entspricht, der den Eingabegrenzwert Win[t] überschreitet und somit nicht zum Aufladen der Batterie 6 verwendet werden kann, zu kompensieren, ist es notwendig, die Bremskraft der Verbrennungsmotorbremse, die auf das Fahrzeug aufgebracht wird, zu erhöhen. Die erhöhte Bremskraft der Verbrennungsmotorbremse erhöht jedoch die RPM des Verbrennungsmotors 1. Die erhöhte RPM des Verbrennungsmotors 1 erhöht die Beträge von Abgas und Luft, die dem Reinigungsgerät 13 (dem Katalysator für eine Abgasreinigung) von dem Verbrennungsmotor 1 bereitgestellt werden, so dass die Verschlechterung des Katalysators für eine Abgasreinigung gefördert wird.
Somit wird ein Kompromiss gefunden zwischen der Verhinderung der verringerten Batterieleistung der Batterie 6 mit dem Eingabegrenzwert Win[t] und der Verhinderung der Förderung einer Verschlechterung des Katalysators für eine Abgasreinigung. Nur die Verhinderung der verringerten Batterieleistung fördert automatisch die Verschlechterung des Katalysators für eine Abgasreinigung, damit die Abgasreinigungsleistung verringert wird.
Um dies anzusprechen, erreicht die vorliegende Ausführungsform eine derartige Steuerung, dass das Verhältnis zwischen der regenerativen Bremskraft und der Bremskraft der Verbrennungsmotorbremse während des Loslassens des Gaspedals auf der Grundlage der Zustände des Katalysators für eine Abgasreinigung und der Batterie 6 variiert werden kann. Insbesondere wird, wenn bestimmt wird, dass die Verschlechterung des Katalysators für eine Abgasreinigung gefördert werden kann, die aufgebrachte regenerative Bremskraft erhöht. In anderen Worten wird der Eingabegrenzwert Win[t] um einen bestimmten Betrag geändert, um die Eingabegrenze zu lockern und die Batterie 6 wird mit einer regenerativeren Energie aufgeladen, die mittels des zweiten MG 3 erzeugt wird, um die regenerative Bremskraft, die auf das Fahrzeug aufgebracht wird, zu erhöhen. Die erhöhte regenerative Bremskraft, die auf das Fahrzeug aufgebracht wird, verringert die Bremskraft der Verbrennungsmotorbremse (die RPM des Verbrennungsmotors 1), um die Verschlechterung des Abgasreinigungskatalysators zu unterdrücken.
In der vorliegenden Ausführungsform wird ein Katalysatorverschlechterungsgrad Ds als ein beispielhafter Index zum Finden des Zustands des Katalysators für eine Abgasreinigung verwendet. Der Katalysatorverschlechterungsgrad Ds stellt den Grad einer Verschlechterung des Katalysators basierend auf dem Abgasbetrag der Abgase oder dergleichen in Übereinstimmung mit der RPM des Verbrennungsmotors 1 dar.
7 ist ein Graph, der die RPM des Verbrennungsmotors 1 zeigt, die mittels des RPM-Sensors 12 erfasst wird. Wie oben beschrieben emittiert der Verbrennungsmotor 1, wenn die RPM des Verbrennungsmotors 1 erhöht wird, mehr Abgas und Luft, die dem Katalysator für eine Abgasreinigung bereitgestellt werden, um die Reinigungsleistung des Katalysators zu verringern. Eine Annäherung an dieses Problem ist es, einen Schwellenwert einer RPM des Verbrennungsmotors 1, der mit der Verringerung in einer Reinigungsleistung des Katalysators verbunden ist, vorher einzustellen, das heißt einen Schwellenwert P einer RPM des Verbrennungsmotors 1 (Verbrennungsmotor-RPM-Schwellenwert), der mit dem Abgasbetrag von Abgasen oder dergleichen, bei dem die Verschlechterung des Katalysators gefördert wird, verbunden ist.
Der Grenzwert P kann zum Bespiel bereitgestellt werden, indem vorher das Verhältnis zwischen dem Abgasbetrag von Abgasen oder dergleichen und dem Zustand einer geförderten Verschlechterung des Katalysators mittels eines Tests oder Designs bestimmt wird und dann die RPM des Verbrennungsmotors 1, die mit dem Abgasbetrag der Abgase oder dergleichen, bei dem der Zustand einer geförderten Verschlechterung des Katalysators einen vorgegebenen Wert überschreitet, verbunden ist. In anderen Worten ist der Schwellenwert P ein Schwellenwert zum Erkennen des Zustands der geförderten Verschlechterung des Katalysators für eine Abgasreinigung, der von der erhöhten RPM des Verbrennungsmotors 1 aufgrund der Aufbringung der Bremskraft der Verbrennungsmotorbremse resultiert.
Da die Verschlechterung des Katalysators mit der Kontaktzeit mit dem Abgas pro Zeiteinheit erhöht wird, kann der Gesamtwert von Zeiträumen Δt (akkumulierter Zeitwert) als der Katalysatorverschlechterungsgrad Ds verwendet werden, wobei Δt einen Zeitraum darstellt, für den der Verbrennungsmotors 1 bei einer RPM rotiert, die den Schwellenwert P wie in 7 gezeigt, überschreitet. Der Katalysatorverschlechterungsgrad Ds kann als der Gesamtwert der Zeiträume Δt (Δt1 + Δt2 + ...) berechnet werden, für die der Verbrennungsmotor 1 bei einer RPM rotiert, die den Schwellenwert P überschreitet.
Der Abgasbetrag der Abgase oder dergleichen, der in Kontakt mit dem Katalysator ist, variiert abhängig von der RPM des Verbrennungsmotors 1. Somit kann wie in 7 gezeigt ein Katalysatorverschlechterungsgrad ΔDs1 für Δt1 als ein Summenwert (ein Gebiet, das von einer gepunkteten Linie und einer durchgezogenen Linie umgeben ist, das den Schwellenwert P überschreitet) von RPMs, die den Schwellenwert P für Δt1 überschreiten (Unterschiede, die erhalten werden, indem der Schwellenwert P von den RPMs des Verbrennungsmotors 1, die mittels des RPM-Sensors 12 erfasst werden, wenn der Schwellenwert P überschritten wird, subtrahiert wird), berechnet werden und der Gesamtwert von ΔDs1, ΔDs2 ... für Zeiträume Δt1, Δt2, ... kann als der Katalysatorverschlechterungsgrad Ds berechnet werden. Alternativ kann die Anzahl der Male, in denen die RPM des Verbrennungsmotors 1 den Schwellenwert P überschreitet, als der Katalysatorverschlechterungsgrad Ds berechnet werden. Der Katalysatorverschlechterungsgrad Ds in der vorliegenden Ausführungsform kann auf der Grundlage von einer oder irgendeiner Kombination aus dem Zeitraum, für den der Verbrennungsmotor 1 bei einer RPM angetrieben wird, die den Schwellenwert P überschreitet, aus der Anzahl der Male, in denen der Schwellenwert P überschritten wird, und aus dem RPM-Unterschied zwischen der RPM des Verbrennungsmotors 1, wenn der Schwellenwert P überschritten wird, und dem Schwellenwert P berechnet werden.
Die vorliegende Ausführungsform verwendet einen Batterieverschlechterungsgrad Db als einen beispielhaften Index zum Finden des Zustands der Batterie 6. Der Batterieverschlechterungsgrad Db stellt den Grad einer Überschusseingabeenergie über dem Eingabegrenzwert Win[t] zum Verhindern der Abscheidung von Lithiummetall dar.
8 zeigt Graphen, die das Verhältnis zwischen der RPM des Verbrennungsmotors 1 und der Begrenzung der Eingabe zu der Batterie 6, wobei die Verschlechterung des Katalysators für eine Abgasreinigung berücksichtigt wird, in der vorliegenden Ausführungsform darstellen. Wie in 8 gezeigt ist, wird, wenn der regenerativen Energie, die den Eingabegrenzwert Win[t] überschreitet, erlaubt wird, die Bremskraft der Verbrennungsmotorbremse (Verbrennungsmotor-RPM), die auf das Fahrzeug aufgebracht wird, zu verringern, die regenerative Energie, die den Eingabegrenzwert Win[t] zum Verhindern der Abscheidung von Lithiummetall überschreitet, eingegeben.
Da die Eingabe der regenerativen Energie, die den Eingabegrenzwert Win[t] überschreitet, zu der Förderung einer Abscheidung von Lithiummetall beiträgt, kann die regenerative Energie als ein Parameter zum Bewerten einer Verringerung in einer Batterieleistung der Batterie 6 verwendet werden.
Insbesondere kann die Batterie 6 mehr Abscheidung von Lithiummetall erfahren, wenn der zulässige Eingabestromwert Ilim[t] überschritten wird. Da ein Überschreiten des zulässigen Eingabestromwerts Ilim[t] den Zustand meint, in dem Lithiummetall tatsächlich abgeschieden wird oder Lithiummetall dazu neigt, abgeschieden zu werden, kann der Zeitraum, für den der zulässige Eingabestromwert Ilim[t] überschritten wird, als der Batterieverschlechterungsgrad angesehen werden. Es wird angenommen, dass Win[t] den Eingabegrenzwert zum Verhindern der Abscheidung von Lithiummetall darstellt, dass TWin[t] den Eingabegrenzwert darstellt, wenn Win[t] um einen bestimmten Betrag geändert wird, da der Katalysatorverschlechterungsgrad berücksichtigt wird, und dass SWin[t] den Eingabegrenzwert darstellt, der als der obere Grenzwert des Eingabegrenzwerts Win[t], der in Übereinstimmung mit der Batterietemperatur TB und dem SOC der Batterie 6 eingestellt wird, dient (Win[t] < Twin[t] ≤ SWin[t]).
In dem Beispiel von 8 wird die Eingabebegrenzung gestartet, wenn Win[t] zu einem Zeitpunkt tb kleiner als SWin[t] ist. In der vorliegenden Ausführungsform wird, wenn das Gaspedal losgelassen wird, um das Fahrzeug zu bremsen, der Katalysatorverschlechterungsgrad berücksichtigt, um Win[t] um einen bestimmten Betrag zu ändern, um die Eingabe der regenerativen Energie bis zu TWin[t] zu erlauben. Bei diesem Punkt tritt der Überschuss an regenerativer Energie über dem Eingabegrenzwert Win[t] auf. In dem Beispiel von 8 werden TWin[t] = SWin[t] und Win[t] auf SWin[t], der als der obere Grenzwert des Eingabegrenzwerts dient, geändert (erhöht).
Der Überschuss an regenerativer Energie über den Eingabegrenzwert Win[t] wird zu der Batterie 6 für einen Zeitraum Δt von einem Zeitpunkt t5 zu einem Zeitpunkt t6 eingegeben. Für den Zeitraum Δt wird die RPM des Verbrennungsmotors 1 verringert, da die Batterie 6 den Überschuss an regenerativer Energie über dem Eingabegrenzwert Win[t] erhält, und die Abscheidung von Lithiummetall, das heißt die Reduzierung in einer Batterieleistung wird einfach gefördert, da die Batterie 6 den Überschuss an regenerativer Energie über dem Eingabegrenzwert Win[t] erhält. Somit wird der Zeitraum Δt von dem Zeitpunkt t5 zu dem Zeitpunkt t6 als der Grad einer Batterieleistungsreduzierung angesehen und der Zeitraum, für den der Überschuss an regenerativer Energie über dem Eingabegrenzwert Win[t] erhalten wird (Zeitraum, für den der Überschuss an regenerativer Energie eingegeben wird) wird als der Batterieverschlechterungsgrad Db berechnet.
In dem Beispiel von 8 kann der Batterieverschlechterungsgrad Db als der Gesamtwert der Zeiträume Δt (Δt1 + Δt2 + ...), für die der Überschuss an regenerativer Energie über dem Eingabegrenzwert Win[t] eingegeben wird, berechnet werden. Das Fahrzeugsteuergerät 10 überwacht die regenerative Energie basierend auf dem Stromwert IB und dem Spannungswert VB und kann den Zeitraum messen, für den die regenerative Energie, die den Eingabegrenzwert Win[t] überschreitet, in die Batterie 6 eingegeben wird, wenn der Eingabegrenzwert auf TWin[t] eingestellt wird.
Da die Reduzierung in einer Batterieleistung der Batterie 6, die mittels der Abscheidung von Lithiummetall bewirkt wird, abhängig von der Größe der regenerativen Energie, die den Eingabegrenzwert Win[t] überschreitet, variiert, kann ein Batterieverschlechterungsgrad ΔDb1 für den Zeitraum Δt als ein Überschussenergiebetrag (ein Gebiet, das von einer Kettenlinie und einer doppelt gestrichelten Kettenlinie in dem Zeitraum Δt umgeben wird) über der Eingabegrenze Win[t] für den Zeitraum Δt, wie in 8 gezeigt, berechnet werden und der akkumulierte Wert von ΔDb1, ΔDb2, ... für Zeiträume Δt1, Δt2, ... kann als der Batterieverschlechterungsgrad Db berechnet werden. Alternativ kann die Anzahl der Male, bei denen die regenerative Energie, die den Eingabegrenzwert Win[t] überschreitet, eingegeben wird, als der Batterieverschlechterungsgrad Db berechnet werden. Der Batterieverschlechterungsgrad Db kann in der vorliegenden Ausführungsform auf der Grundlage von einer oder irgendeiner Kombination aus dem Zeitraum, für den die regenerative Energie, die den Eingabegrenzwert Win[t] überschreitet, eingegeben wird, aus der Anzahl der Male, bei denen die regenerative Energie, die den Eingabegrenzwert Win[t] überschreitet, eingegeben wird, und aus dem Eingabebetrag der regenerativen Energie, die den Eingabegrenzwert Win[t] überschreitet (eine Energiebetragsdifferenz zwischen dem Eingabebetrag der regenerativen Energie, die den Eingabegrenzwert Win[t] überschreitet, und dem Eingabegrenzwert Win[t]), berechnet werden, wenn die Eingabe der regenerativen Energie, die den Eingabegrenzwert Win[t] der Batterie 6 überschreitet, erlaubt wird.
9 zeigt einen Steuerungsfluss zum variablen Steuern des Eingabegrenzwerts Win[t] der Batterie 6 basierend auf dem Katalysatorverschlechterungsgrad Ds und dem Batterieverschlechterungsgrad Db. Der Katalysatorverschlechterungsgrad Ds und der Batterieverschlechterungsgrad Db können zum Beispiel auf Werte größer als null eingestellt werden.
In der vorliegenden Ausführungsform wird ein Schwellenwert für sowohl den Katalysatorverschlechterungsgrad Ds als auch den Batterieverschlechterungsgrad Db eingestellt. Wenn der Katalysatorverschlechterungsgrad Ds größer als ein Schwellenwert Cs ist und der Batterieverschlechterungsgrad Db kleiner als ein Schwellenwert Cb ist, wird der Eingabegrenzwert Win[t] der Batterie 6 zum Verhindern der Abscheidung von Lithiummetall um einen bestimmten Betrag erhöht. Die Erhöhung in einem annehmbaren Betrag einer regenerativen Energie, ohne die Eingabeenergie zu begrenzen, auf Win[t] erhöht die regenerative Bremskraft, wenn das Gaspedal losgelassen wird, um das Fahrzeug zu bremsen, wobei dadurch die Bremskraft der Verbrennungsmotorbremse (RPM des Verbrennungsmotors 1) gering gehalten wird (siehe 8).
Wie in 9 gezeigt, führt das Fahrzeugsteuergerät 10 die Berechnung und das Einstellen des zulässigen Eingabestromwerts Ilim[t] und des Eingabegrenzwerts Win[t] durch und erhält auch die RPM des Verbrennungsmotors 1, die von dem RPM-Sensor 12 durch das Verbrennungsmotorsteuergerät 11 oder direkt während des Zeitraums von EIN auf AUS des Zündschalters ausgegeben wird. Das Fahrzeugsteuergerät 10 berechnet den Zeitraum, für den der Verbrennungsmotor 1 bei einer RPM angetrieben wird, die den Schwellenwert P überschreitet und berechnet den Katalysatorverschlechterungsgrad Ds (den akkumulierten Wert von Δt oder ΔDs) jedes Mal, wenn es den Zeitraum berechnet, für den der Verbrennungsmotor 1 bei einer RPM, die den Schwellenwert P überschreitet, angetrieben wird (S101).
Als Nächstes bestimmt das Fahrzeugsteuergerät 10, ob der Katalysatorverschlechterungsgrad Ds größer als der Schwellenwert Cs ist oder nicht und ob der Batterieverschlechterungsgrad Db kleiner als der Schwellenwert Cb ist oder nicht (S102). Wenn keine Historie vorliegend ist, in der der Eingabegrenzwert von Win[t] auf TWin[t] geändert wird, um die regenerative Energie einzugeben, da der Katalysatorverschlechterungsgrad berücksichtigt wird, das heißt wenn die Änderung von Win[t] um einen bestimmten Betrag, um die Eingabe der regenerativen Energie, die Win[t] überschreitet, zu erlauben, nicht durchgeführt wurde, kann der anfängliche Wert (zum Beispiel null) als der Batterieverschlechterungsgrad Db verwendet werden.
Wenn bestimmt wird, dass der Katalysatorverschlechterungsgrad Ds größer als der Schwellenwert Cs ist, und dass der Batterieverschlechterungsgrad Db kleiner als der Schwellenwert Cb ist, ändert das Fahrzeugsteuergerät 10 den Eingabegrenzwert Win[t] um einen bestimmten Betrag, um den Eingabegrenzwert TWin[t] größer als den Eingabegrenzwert Win[t] als den Eingabegrenzwert einzustellen, wenn das Gaspedal losgelassen wird, um das Fahrzeug zu bremsen (S103). Zum Beispiel kann das Fahrzeugsteuergerät 10 SWin[t] einstellen, der als der obere Grenzwert des Eingabegrenzwerts dient, der in Übereinstimmung mit der Batterietemperatur TB und dem SOC der Batterie 6 eingestellt wird. Obwohl TWin[t] auf SWin[t] eingestellt wird, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf begrenzt. TWin[t] kann je nachdem innerhalb eines Bereichs von Win[t] < TWin[t] ≤ SWin[t] eingestellt werden.
Mit der Änderung des Eingabegrenzwerts Win[t] um den bestimmten Betrag, wenn das Gaspedal losgelassen wird, um das Fahrzeug zu bremsen, misst das Fahrzeugsteuergerät 10 jeden Zeitraum einer Eingabe des Überflusses an regenerativer Energie über dem Eingabegrenzwert Win[t] und sammelt die gemessenen Eingabezeiträume, um den Batterieverschlechterungsgrad Db zu berechnen (S104). Das Fahrzeugsteuergerät 10 erhält den Stromwert IB und den Spannungswert VB, die Werte sind, die jeweils mittels des Stromsensors 63 und der Überwachungseinheit 62 erfasst werden. Das Fahrzeugsteuergerät 10 überwacht die regenerative Energie basierend auf dem erhaltenen Stromwert IB und Spannungswert VB und misst den Zeitraum, für den die regenerative Energie, die den Eingabegrenzwert Win[t] überscheitet, eingegeben wird. Jedes Mal, wenn der Zeitraum, für den die regenerative Energie, die den Eingabegrenzwert Win[t] überschreitet, eingegeben wird, berechnet wird, berechnet das Fahrzeugsteuergerät 10 den Batterieverschlechterungsgrad Db (den akkumulierten Wert von Δt oder ΔDb).
Wenn bestimmt wird, dass der Katalysatorverschlechterungsgrad Ds kleiner als der Schwellenwert Cs ist oder dass der Batterieverschlechterungsgrad Db größer als der Schwellenwert Cb ist, ändert das Fahrzeugsteuergerät 10 den Eingabegrenzwert Win[t] nicht um den bestimmten Betrag und stellt den Eingabegrenzwert Win[t] zum Verhindern der Abscheidung von Lithiummetall als den Eingabegrenzwert für die regenerative Energie ein, wenn das Gaspedal losgelassen wird, um das Fahrzeug zu bremsen.
Ein oberer Grenzwert kann im Voraus für den Katalysatorverschlechterungsgrad Ds eingestellt werden. Zum Beispiel kann ein Katalysatorverschlechterungsgrad, der nach der Nutzungsgrenze von 10 Jahren angenommen wird, als der obere Grenzwert eingestellt werden. Der Grenzwert Cs des Katalysatorverschlechterungsgrads Ds kann zum Beispiel beliebig basierend auf dem oberen Grenzwert des Katalysatorverschlechterungsgrads eingestellt werden. Der Schwellenwert Cs kann ein fester oder variabler Wert sein (zum Beispiel ein Wert in Übereinstimmung mit der Nutzungsdauer).
In ähnlicher Weise kann auch ein oberer Grenzwert für den Batterieverschlechterungsgrad Db im Voraus eingestellt werden. Zum Beispiel kann eine Reduzierung in einer Batterieleistung (Verschlechterungsbetrag), die nach der Nutzungsgrenze von 10 Jahren angenommen wird, als der obere Grenzwert eingestellt werden. Der Schwellenwert Cb des Batterieverschlechterungsgrads Db kann zum Beispiel beliebig basierend auf dem oberen Grenzwert des Batterieverschlechterungsgrads eingestellt werden. Der Schwellenwert Cb kann auch ein fester oder variabler Wert sein (zum Beispiel ein Wert in Übereinstimmung mit dem Nutzungszeitraum).
10 ist ein Diagramm, das einen Verarbeitungsfluss eines Begrenzens der Eingabe zu der Batterie 6 in dem Hybridfahrzeug 100 zeigt, in dem die Verarbeitung eines Variierens des Eingabegrenzwerts Win[t] zum Verhindern der Abscheidung von Lithiummetall unter Berücksichtigung der Förderung einer Katalysatorverschlechterung, wie in 9 gezeigt, angewandt wird. Die Verarbeitung, die in 10 gezeigt ist, wird mittels des Fahrzeugsteuergeräts 10 durchgeführt.
Wie in 10 bei Schritt S301 gezeigt ist, erfasst das Fahrzeugsteuergerät 10 die Spannung VB der Batterie 6 basierend auf der Ausgabe von der Überwachungseinheit 62. Das Fahrzeugsteuergerät 10 erfasst auch den Stromwert IB der Batterie 6 basierend auf der Ausgabe von dem Stromsensor 63. Zusätzlich erfasst das Fahrzeugsteuergerät 10 die Batterietemperatur TB der Batterie 6 basierend auf der Ausgabe von dem Temperatursensor 64.
Bei Schritt S302 schätzt das Fahrzeugsteuergerät 10 den SOC der Batterie 6. Die Schätzung des SOC wird wie oben beschrieben durchgeführt.
Bei Schritt S303 berechnet das Fahrzeugsteuergerät 10 den zulässigen Eingabestromwert Ilim[t] basierend auf dem Ausdruck (2). Nach der Berechnung des zulässigen Eingabestromwerts Ilim[t] steuert das Fahrzeugsteuergerät 10 die Eingabe/ Ausgabe (das Aufladen/ Entladen) der Batterie 6 basierend auf dem zulässigen Eingabestromwert Ilim[t]. Bei diesem Punkt berechnet das Fahrzeugsteuergerät 10 SWin[t], der in Übereinstimmung mit der Batterietemperatur TB und dem SOC der Batterie 6 eingestellt ist, und stellt den berechneten SWin[t] als den Eingabegrenzwert ein.
Als Nächstes bestimmt das Fahrzeugsteuergerät 10 bei Schritt S304 basierend auf dem zulässigen Eingabestromwert Ilim[t], ob der Stromwert IB den Eingabestromgrenzwert Itag in der Eingabe-/ Ausgabesteuerung für die Batterie 6 überschreitet oder nicht.
Wenn bestimmt wird, dass der Stromwert IB den Eingabestromgrenzwert Itag nicht überschreitet, geht das Fahrzeugsteuergerät 10 vor zu Schritt 307, in dem es den Eingabegrenzwert, der auf SWin[t] eingestellt ist, nicht ändert und steuert die Eingabe/ Ausgabe (das Aufladen/ Entladen) der Batterie 6 mit SWin[t] als den Eingabegrenzwert.
Wenn bei Schritt S304 bestimmt wird, dass der Stromwert IB den Eingabestromgrenzwert Itag überschreitet, geht das Fahrzeugsteuergerät 10 vor zu Schritt 305, in dem es auf der Grundlage des Werts, der mittels des Beschleunigerpositionssensors 14 erfasst wird, bestimmt, ob das Gaspedal losgelassen ist oder nicht. In anderen Worten bestimmt das Fahrzeugsteuergerät 10, ob das Fahrzeug als Antwort auf das Loslassen des Gaspedals verzögert wird oder nicht.
Wenn bestimmt wird, dass das Gaspedal nicht losgelassen ist, geht das Fahrzeugsteuergerät 10 vor zu Schritt S308, in dem es Win[t] basierend auf dem Eingabestromgrenzwert Itag berechnet und führt die Steuerung der regenerativen Energieeingabe durch, indem es Win[t] als die Obergrenze des Eingabegrenzwerts verwendet.
Wenn bei Schritt 305 bestimmt wird, dass das Gaspedal losgelassen ist, geht das Fahrzeugsteuergerät 10 vor zu Schritt S306, in dem es sich auf den Katalysatorverschlechterungsgrad Ds und den Batterieverschlechterungsgrad Db bezieht, um zu bestimmen, ob der Katalysatorverschlechterungsgrad Ds größer als der Schwellenwert Cs ist oder nicht und ob der Batterieverschlechterungsgrad Db kleiner als der Schwellenwert Cb ist oder nicht. Wie in dem Beispiel von 9 gezeigt können der Katalysatorverschlechterungsgrad Ds und der Batterieverschlechterungsgrad Db im Voraus auf der Grundlage der RPM des Verbrennungsmotors 1 berechnet werden und die regenerative Energie, die Win[t] überschreitet, kann auf der Grundalge des Eingabestromgrenzwerts Itag zum Verhindern der Förderung einer Katalysatorverschlechterung berechnet werden (oder dem Zeitraum, für den die überschreitende regenerative Energie eingegeben wird) und kann in dem Speicher 10a gespeichert werden.
Wenn bestimmt wird, dass der Katalysatorverschlechterungsgrad Ds größer als der Schwellenwert Cs ist, und dass der Batterieverschlechterungsgrad Db kleiner als der Schwellenwert Cb ist, geht das Fahrzeugsteuergerät 10 vor zu Schritt 307, in dem es Win[t], der auf der Grundlage des Eingabestromgrenzwerts Itag berechnet wird, um einen bestimmten Betrag erhöht. Zum Beispiel kann SWin[t] (> Win[t]) eingestellt werden.
Wenn bestimmt wird, dass die Bedingung nicht erfüllt wird, dass der Katalysatorverschlechterungsgrad Ds größer als der Schwellenwert Cs ist, und dass der Batterieverschlechterungsgrad Db kleiner als der Schwellenwert Cb ist, geht das Fahrzeugsteuergerät 10 vor zu Schritt S308, in dem es Win[t] nicht um einen bestimmten Betrag erhöht und führt die Steuerung der regenerativen Energieeingabe mit der Obergrenze des Eingabegrenzwerts durch, der auf Win[t] eingestellt ist, welcher auf der Grundlage des Eingabestromgrenzwerts Itag berechnet wird.
In der vorliegenden Ausführungsform wird, wenn sowohl der Batterieverschlechterungsgrad als auch der Katalysatorverschlechterungsgrad für eine Abgasreinigung gering sind, der Eingabegrenzwert nicht um den bestimmten Betrag geändert und die Steuerung der regenerativen Energieaufladung wird auf der Grundlage des Eingabegrenzwerts Win[t] zum Verhindern der Abscheidung von Lithiummetall durchgeführt, und in Verbindung mit der Begrenzung des annehmbaren Betrags der regenerativen Energie auf die geringe Stufe wird die Bremskraft der Verbrennungsmotorbremse ohne Berücksichtigung des Katalysatorverschlechterungsgrads aufgebracht.
Wenn der Batterieverschlechterungsgrad nicht hoch ist, der Katalysatorverschlechterungsgrad jedoch hoch ist, wird der Eingabegrenzwert um den bestimmten Betrag geändert, um den annehmbaren Betrag der regenerativen Energie zu erhöhen, um die Förderung einer Verschlechterung des Katalysators für eine Abgasreinigung zu verhindern, wobei dadurch die Steuerung der regenerativen Energieeingabe, die beabsichtigt, die Förderung einer Katalysatorverschlechterung zu verhindern, durchgeführt wird.
Insbesondere wird, wenn der Katalysatorverschlechterungsgrad den Schwellenwert Cs überschreitet, die Eingabebegrenzung der Eingabeenergie auf Win[t] nicht durchgeführt und der annehmbare Betrag der regenerativen Energie wird erhöht, indem Swin[t] als der obere Grenzwert verwendet wird, bis der Batterieverschlechterungsgrad der Batterie 6 den Schwellenwert Cb überschreitet, so dass die RPM des Verbrennungsmotors 1 gering gehalten wird, um die Förderung einer Katalysatorverschlechterung zu verhindern. In anderen Worten wird die Steuerung der regenerativen Energieeingabe derart durchgeführt, dass das Verhindern der Förderung einer Katalysatorverschlechterung vorzugsweise selbst dann durchgeführt wird, wenn die Batterieleistung der Batterie 6 auf den Schwellenwert Cb reduziert wird.
Wenn der Batterieverschlechterungsgrad der Batterie 6 den Schwellenwert Cb überschreitet, wird die Eingabe der regenerativen Energie auf Win[t] begrenzt, unter der Annahme, dass eine weitere Reduzierung in einer Batterieleistung nicht erlaubt ist. Insbesondere wird, selbst wenn der Katalysatorverschlechterungsgrad den Schwellenwert Cs überschreitet, die Verhinderung der verringerten Batterieleistung der Batterie 6 vorzugsweise durchgeführt und die Förderung einer Katalysatorverschlechterung wird erlaubt, so dass die Steuerung der regenerativen Energieeingabe zum Verhindern der Abscheidung von Lithiummetall durchgeführt wird.
In der Steuerung der regenerativen Energieeingabe unter Berücksichtigung des Katalysatorverschlechterungsgrads in der vorliegenden Ausführungsform wird eine Eingabebegrenzung eines Begrenzens der Eingabeenergie auf Win[t] zum Verhindern der Förderung einer Katalysatorverschlechterung nicht durchgeführt, jedoch wird die Eingabesteuerung in Übereinstimmung mit der Batterietemperatur TB und dem SOC der Batterie 6 wie oben beschrieben durchgeführt.
Während der Fahrsteuerung (EV-Fahren) für das Hybridfahrzeug 100, das nur die elektrische Energie der Batterie 6 verwendet, kann der Verbrennungsmotor 1 gestoppt werden. In der Steuerung der regenerativen Energieeingabe unter Berücksichtigung des Katalysatorverschlechterungsgrads in der vorliegenden Ausführungsform kann die Steuerung einer Änderung des Eingabegrenzwerts um den bestimmten Betrag, um die Förderung einer Katalysatorverschlechterung zu verhindern, nicht während des Stopps des Verbrennungsmotors 1 durchgeführt werden. Zusätzlich ist es möglich, eine Steuerung derart durchzuführen, dass der Eingabegrenzwert Win[t] um den bestimmten Betrag geändert wird und ein Überschuss an regenerativer Energie über Win[t] in eine nicht gezeigte Hilfsbatterie eingegeben wird.
Die Fahrsteuerung (EV-Fahren) für das Hybridfahrzeug 100, das nur die elektrische Energie der Batterie 6 verwendet, kann auch durchgeführt werden, ohne den Verbrennungsmotor 1 zu stoppen. In diesem Fall kann die Steuerung der regenerativen Energieeingabe unter Berücksichtigung des Katalysatorverschlechterungsgrads wie in der vorliegenden Ausführungsform durchgeführt werden. Es ist auch möglich, den Verbrennungsmotor 1 zu starten, wenn das Gaspedal losgelassen ist, um das Fahrzeug nach dem Zustand, in dem der Verbrennungsmotor 1 gestoppt ist, zu bremsen, wobei dadurch die Steuerung der regenerativen Energieeingabe unter Berücksichtigung des Katalysatorverschlechterungsgrads in der vorliegenden Ausführungsform durchgeführt wird.
In dem Beispiel einer Auflade-/ Entladesteuerung, die die Begrenzung der Eingabe zu der Batterie 6 enthält, wurde die Beschreibung des Eingabegrenzwerts Win[t] zum Verhindern der Abscheidung von Lithiummetall in der Batterie 6, welche die Lithiumionen-Sekundärbatterie ist, gemacht. Die Steuerung der regenerativen Energieeingabe unter Berücksichtigung des Katalysatorverschlechterungsgrads in der vorliegenden Ausführungsform ist anwendbar, um eine Begrenzung zum Verhindern einer Verringerung in einer Batterieleistung der Batterie 6, die aus einem anderen Grund verursacht wurde, einzugeben.
Zum Beispiel tritt, wenn die Lithiumionen-Sekundärbatterie wiederholt bei einem hohen Eingabewert für eine vorgegebene Zeitdauer aufgeladen wird, ein Phänomen einer hohen Verschlechterungsrate (ein Phänomen, das eine plötzliche Erhöhung in einem inneren Widerstand umfasst, anders als eine Verschleißverschlechterung aufgrund einer Alterungsverschlechterung von einer Langzeitnutzung) auf, in dem die Spannung der Lithiumionen-Sekundärbatterie während eines Aufladebetriebs fällt. Da das Phänomen einer hohen Verschlechterungsrate die plötzliche Spannungserhöhung umfasst, wird die Eingabe/ Ausgabe (Batterieleistung) der Lithiumionen-Sekundärbatterie reduziert und somit wird die Auflade-/ Entladesteuerung einer Begrenzung der Eingabe/ Ausgabe der Lithiumionen-Sekundärbatterie durchgeführt.
Da eine derartige Eingabebegrenzung zum Verhindern der reduzierten Batterieleistung aufgrund der hohen Verschlechterungsrate auch die regenerative Bremskraft reduziert, wird die Bremskraft der Verbrennungsmotorbremse erhöht und die Katalysatorverschlechterung resultiert. Die Förderung der Katalysatorverschlechterung kann jedoch verhindert werden, indem die Steuerung der regenerativen Energieeingabe unter Berücksichtigung des Katalysatorverschlechterungsgrads in der vorliegenden Ausführungsform angewandt wird.
Es ist auch möglich, den Batterieverschlechterungsgrad für beide Verschlechterungsarten in der Batterie 6 zu berechnen (eine erste Verschlechterungsart in Bezug auf die Abscheidung von Lithiummetall und eine zweite Verschlechterungsart in Bezug auf die hohe Verschlechterungsrate) und die Steuerung einer regenerativen Energieeingabe unter Berücksichtigung des Katalysatorverschlechterungsgrads durchzuführen, bis jeder Batterieverschlechterungsgrad seinen Schwellenwert überschreitet. Die Batterieverschlechterungsgrade, die für die Verschlechterungsarten berechnet wurden, können aufsummiert werden, um einen einzelnen Batterieverschlechterungsgrad zu berechnen, der dann berücksichtigt wird, um die Steuerung einer regenerativen Energieeingabe durchzuführen. Verschleißverschlechterung aufgrund einer Alterungsverschlechterung von einer Langzeitnutzung der Batterie 6 kann auch als der Batterieverschlechterungsgrad betrachtet werden. Zum Beispiel kann ein Kennfeld im Voraus den Batterieverschlechterungsgrad von der Verschleißverschlechterung in Übereinstimmung mit dem Nutzungszeitraum (Nutzungsfrequenz) der Batterie 6 festlegen, der Verschlechterungsgrad von der Verschleißverschlechterung kann zu dem Batterieverschlechterungsgrad, der für jede Verschlechterungsart berechnet wird, addiert werden, und das Ergebnis kann als der Batterieverschlechterungsgrad Ds der Batterie 6 verwendet werden.
Die obige Beschreibung wurde von dem beispielhaften Aspekt gemacht, in dem, vorausgesetzt, dass die Eingabebegrenzung in Übereinstimmung mit der Batterietemperatur TB und dem SOC der Batterie 6 durchgeführt wird, der Eingabegrenzwert Win[t] zum Verhindern der Abscheidung von Lithiummetall verwendet wird, um die regenerative Energieeingabe zu begrenzen, und Win[t] wird um den bestimmten Betrag geändert, wenn die Förderung einer Katalysatorverschlechterung berücksichtigt wird. Die Eingabesteuerung unter Berücksichtigung der Förderung einer Katalysatorverschlechterung kann auf die Steuerung einer Begrenzung der Eingabe zu der Batterie 6 in Übereinstimmung mit der Batterietemperatur TB und dem SOC der Batterie 6 angewandt werden.
Zum Beispiel kann in der Eingabesteuerung der Eingabeenergie basierend auf SWin[t], der verringert wird, wenn sich die Temperatur auf höhere Temperaturen, wie in 5 gezeigt, erhöht, der Eingabegrenzwert mehr als SWin[t] begrenzt werden, wenn der SOC der Batterie 6, wie in 6 gezeigt, erhöht wird. Da SWin[t] basierend auf der Batterietemperatur TB auf Win[t] eingestellt wird, das begrenzter in Übereinstimmung mit dem SOC der Batterie 6 ist, kann Win[t], das begrenzter in Übereinstimmung mit dem SOC ist, gesteuert werden, damit es um einen bestimmten Betrag unter Berücksichtigung der Förderung einer Katalysatorverschlechterung geändert wird. Umgekehrt kann Win[t], das vorgesehen ist, indem SWin[t] basierend auf dem SOC der Batterie 6 mehr in Übereinstimmung mit der Batterietemperatur der Batterie 6 begrenzt wird, gesteuert werden, damit es um einen bestimmten Betrag unter Berücksichtigung der Förderung einer Katalysatorverschlechterung geändert wird.
Wenn die Eingabesteuerung unter Berücksichtigung der Förderung einer Katalysatorverschlechterung in der Steuerung der Eingabe zu der Batterie 6 in Übereinstimmung mit der Batterietemperatur TB und dem SOC der Batterie 6 durchgeführt wird, kann die Batterie 6 vorgesehen sein, indem nicht nur die Lithiumionen-Sekundärbatterie, sondern auch eine andere Sekundärbatterie wie etwa eine Nickelmetallhydridbatterie verwendet wird, um die Eingabesteuerung unter Berücksichtigung der Förderung einer Katalysatorverschlechterung in der vorliegenden Ausführungsform durchzuführen.
Bezugszeichenliste

1: Verbrennungsmotor
2: erster Motorgenerator (MG)
3: zweiter Motorgenerator MG
4: Kraftübertragungsmechanismus
5: Getriebe
6: Batterie
7: Antriebsrad
8: Differenzialgetriebe
9: Wechselrichter
10: Fahrzeugsteuergerät
10a: Speicher
11: Verbrennungsmotorsteuergerät
12: RPM-Sensor
13: Reinigungsgerät
14: Beschleunigerpositionssensor
61: Zelle
62: Überwachungseinheit
63: Stromsensor
64: Temperatursensor
65: Kondensator
100: Hybridfahrzeug
NL: negative Elektrodenleitung
PL: positive Elektrodenleitung
R: Strombegrenzungswiderstand
SMR-B: Systemhauptrelais
SMR-G: Systemhauptrelais
SMR-P: Systemhauptrelais

Claims

Fahrzeugsteuergerät (10) für ein Hybridfahrzeug (100) mit einem Verbrennungsmotor (1), einem Elektromotor (3) zum Fahren des Hybridfahrzeugs (100) und einer Batterie (6), die konfiguriert ist, eine elektrische Energie an den Elektromotor (3) zum Fahren bereitzustellen, mit einem Controller, der konfiguriert ist, einen zulässigen Eingabestromwert in Übereinstimmung mit einem Zustand der Batterie (6) zu aktualisieren und eine Eingabe an die Batterie (6) zu steuern, wobei der zulässige Eingabestromwert ein maximaler Stromwert ist, bis zu welchem die Eingabe an die Batterie (6) erlaubt ist, wobei der Controller eine Steuerung derart durchführt, dass eine Begrenzung der Eingabe an die Batterie (6) in Übereinstimmung mit dem zulässigen Eingabestromwert nicht durchgeführt wird, falls ein Verschlechterungsgrad (Ds) eines Katalysators zum Reinigen von Abgas von dem Verbrennungsmotor (1) größer als ein vorgegebener Wert ist, wenn eine Bremskraft einer Verbrennungsmotorbremse und eine regenerative Bremskraft des Elektromotors zum Fahren auf das Hybridfahrzeug (100) während einer Verzögerung des Hybridfahrzeugs (100) aufgebracht werden, wobei der Controller eine erste Eingabesteuerung, in der der zulässige Eingabestromwert in Übereinstimmung mit einer Temperatur und/ oder dem Ladezustand der Batterie (6) aktualisiert wird und die Eingabe an die Batterie (6) gesteuert wird, und eine zweite Eingabesteuerung durchführt, in der der zulässige Eingabestromwert in Übereinstimmung mit einem Ladezustand der Batterie (6) aktualisiert wird und die Eingabe an die Batterie (6) gesteuert wird, und der Controller eine Steuerung derart durchführt, dass die Begrenzung der Eingabe an die Batterie (6) in Übereinstimmung mit dem zulässigen Eingabestromwert in der zweiten Eingabesteuerung nicht durchgeführt wird, und wobei er eine Eingabe einer regenerativen Energie erlaubt, die einen Eingabegrenzwert der Batterie (6) basierend auf dem zulässigen Eingabestromwert in der zweiten Eingabesteuerung in einem Bereich überschreitet, der einen Eingabegrenzwert der Batterie (6) basierend auf dem zulässigen Eingabestromwert in der ersten Eingabesteuerung nicht überschreitet.
Fahrzeugsteuergerät (10) nach Anspruch 1, wobei der Controller eine Steuerung derart durchführt, dass die Begrenzung der Eingabe an die Batterie (6) in Übereinstimmung mit dem zulässigen Eingabestromwert nicht durchgeführt wird, wenn der Verschlechterungsgrad (Ds) des Katalysators größer als ein erster vorgegebener Wert ist und ein Batterieverschlechterungsgrad (Db) der Batterie (6) kleiner als ein zweiter vorgegebener Wert ist.
Fahrzeugsteuergerät (10) nach Anspruch 2, wobei der Controller eine Steuerung derart durchführt, dass die Begrenzung der Eingabe an die Batterie (6) in Übereinstimmung mit dem zulässigen Eingabestromwert durchgeführt wird, wenn der Verschlechterungsgrad (Ds) des Katalysators kleiner als der erste vorgegebene Wert ist oder der Batterieverschlechterungsgrad (Db) der Batterie (6) größer als der zweite vorgegebene Wert ist.
Fahrzeugsteuergerät (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Controller bestimmt, ob eine Drehzahl des Verbrennungsmotors (1), die mittels eines Drehzahlsensors (12) erfasst wird, einen vorgegebenen Verbrennungsmotordrehzahlschwellenwert (P) überschreitet oder nicht, und den Verschlechterungsgrad (Ds) des Katalysators basierend auf einem Zeitraum, für den der Verbrennungsmotor (1) bei einer Drehzahl angetrieben wird, die den Verbrennungsmotordrehzahlschwellenwert (P) überschreitet, basierend auf der Anzahl der Male, in denen der Verbrennungsmotordrehzahlschwellenwert (P) überschritten wird, oder basierend auf einem Drehzahlunterschied zwischen der Drehzahl des Verbrennungsmotors (1), wenn der Verbrennungsmotordrehzahlschwellenwert (P) überschritten wird, und dem Verbrennungsmotordrehzahlschwellenwert (P) berechnet, und der Verbrennungsmotordrehzahlschwellenwert (P) ein Schwellenwert zum Ermitteln eines Zustands einer Förderung einer Verschlechterung des Katalysators ist, die mit einer Erhöhung in der Verbrennungsmotordrehzahl aufgrund einer Aufbringung der Bremskraft der Verbrennungsmotorbremse einhergeht.
Fahrzeugsteuergerät (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Controller den Batterieverschlechterungsgrad (Db) basierend auf einem Zeitraum, für den die regenerative Energie, die den Eingabegrenzwert überschreitet, eingegeben wird, basierend auf der Anzahl der Male, in denen die regenerative Energie, die den Eingabegrenzwert überschreitet, eingegeben wird, oder basierend auf einem Eingabebetrag der regenerativen Energie, die den Eingabegrenzwert überschreitet, berechnet, wenn die Eingabe der regenerativen Energie, die den Eingabegrenzwert der Batterie basierend auf dem zulässigen Eingabestromwert überschreitet, erlaubt wird.
Fahrzeugsteuergerät (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Batterie (6) eine Lithiumionen-Sekundärbatterie ist und der Controller den zulässigen Eingabestromwert derart einstellt, dass ein negatives Elektrodenpotential der Lithiumionen-Sekundärbatterie nicht unter ein Referenzpotential zum Angeben einer Abscheidung von Lithiummetall fällt.
Steuerungsverfahren in einem Hybridfahrzeug (100) mit einem Verbrennungsmotor (1), einem Elektromotor (3) zum Fahren des Hybridfahrzeugs (100) und einer Batterie (6), die konfiguriert ist, eine elektrische Energie an den Elektromotor (3) zum Fahren bereitzustellen, zum Aktualisieren eines zulässigen Eingabestromwerts in Übereinstimmung mit einem Zustand der Batterie (6) und zum Steuern einer Eingabe an die Batterie (6), wobei der zulässige Eingabestromwert ein maximaler Stromwert ist, bis zu welchem die Eingabe an die Batterie (6) erlaubt ist, wobei das Verfahren die Schritte enthält: Bestimmen, unter Verwendung eines Controllers, ob ein Verschlechterungsgrad (Ds) eines Katalysators zum Reinigen von Abgas von dem Verbrennungsmotor (1) größer als ein vorgegebener Wert ist oder nicht, wenn eine Bremskraft einer Verbrennungsmotorbremse und eine regenerative Bremskraft des Elektromotors (3) zum Fahren auf das Hybridfahrzeug (100) während einer Verzögerung des Hybridfahrzeugs (100) aufgebracht werden; Durchführen einer derartigen Steuerung, unter Verwendung des Controllers, dass eine Begrenzung der Eingabe an die Batterie (6) in Übereinstimmung mit dem zulässigen Eingabestromwert nicht durchgeführt wird, wenn der Verschlechterungsgrad (Ds) des Katalysators größer als der vorgegebene Wert ist Durchführen, unter Verwendung des Controllers, einer ersten Eingabesteuerung, in der der zulässige Eingabestromwert in Übereinstimmung mit einer Temperatur und/ oder dem Ladezustand der Batterie (6) aktualisiert wird und die Eingabe an die Batterie (6) gesteuert wird, und einer zweiten Eingabesteuerung, in der der zulässige Eingabestromwert in Übereinstimmung mit einem Ladezustand der Batterie (6) aktualisiert wird und die Eingabe an die Batterie (6) gesteuert wird; und Durchführen der Steuerung derart, dass die Begrenzung der Eingabe an die Batterie (6) in Übereinstimmung mit dem zulässigen Eingabestromwert in der zweiten Eingabesteuerung nicht durchgeführt wird, und Erlauben einer Eingabe einer regenerativen Energie, die einen Eingabegrenzwert der Batterie (6) basierend auf dem zulässigen Eingabestromwert in der zweiten Eingabesteuerung in einem Bereich überschreitet, der einen Eingabegrenzwert der Batterie (6) basierend auf dem zulässigen Eingabestromwert in der ersten Eingabesteuerung nicht überschreitet.