JP2005269824A

JP2005269824A - Hybrid system

Info

Publication number: JP2005269824A
Application number: JP2004081250A
Authority: JP
Inventors: Mitsuhiro Nakagaki; 充弘中垣
Original assignee: Yanmar Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 2004-03-19
Filing date: 2004-03-19
Publication date: 2005-09-29

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a hybrid system using a nickel hydride battery as a power storage unit in which overdischarge and overcharge of the nickel hydride battery are prevented and battery capacity can be used efficiently by estimating the charging state (SOC) of the nickel hydride battery accurately regardless of the SOC or the magnitude of charge/discharge current, and overcharge is prevented by regulating the charging current at the time of charging the nickel hydride battery. <P>SOLUTION: When the SOC of a nickel hydride battery 27 being operated by a system controller 1 falls within a constant voltage SOC range where the nickel hydride battery 27 exhibits constant voltage characteristics, the SOC is estimated based on the integrated value of charge/discharge current of the nickel hydride battery 27. When the SOC is lower than the constant voltage SOC range, the SOC is estimated based on the inclination of preset discharge voltage characteristics D of the nickel hydride battery 27 and then discharge end thereof is determined. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、エンジンから少なくとも機械的駆動力と電力を取り出すハイブリッドシステムに関し、特に、エンジンをアシストする電動機（モータ）への電力の供給及び発電機からの発電電力の蓄電を行う蓄電装置として、ニッケル水素電池を備えるハイブリッドシステムに関する。 The present invention relates to a hybrid system that extracts at least mechanical driving force and electric power from an engine, and in particular, as a power storage device that supplies electric power to a motor (motor) that assists the engine and stores electric power generated from the generator. The present invention relates to a hybrid system including a hydrogen battery.

近年、自動車や、建設機械などの作業機などにおいては、エンジンを駆動源とする発電機と、この発電機による発電電力を蓄電する蓄電装置としてのバッテリ（二次電池）と、このバッテリから供給される電力が用いられて駆動するモータ（電動機）とを備え、発電機によるバッテリの蓄電と、モータによるエンジンのトルクアシストとを行うことで、省エネルギー化を図りつつ、エンジンを有効に使用することによって効率的な運転を可能とする、いわゆるハイブリッドシステムが採用されており、このような技術が今後の主流となりつつある。 In recent years, in working machines such as automobiles and construction machines, a generator using an engine as a drive source, a battery (secondary battery) as a power storage device that stores electric power generated by the generator, and supply from this battery A motor (electric motor) that is driven using the generated electric power, and the battery is stored by the generator and the engine is torque-assisted by the motor, so that the engine can be used effectively while saving energy. So-called hybrid systems that enable efficient operation are adopted, and such technology is becoming the mainstream in the future.

このようなハイブリッドシステムにおいては、蓄電装置として用いられるバッテリとして、大電流放電が可能であり使用可能な温度範囲が広い等の理由から、ニッケル水素電池が一般的に使用されている（例えば、特許文献１参照。）。
そして、こうしたハイブリッドシステムにおいては、加速時や高い作業負荷がかかったとき等の高負荷状態では、バッテリからモータへ電力が供給されモータによるトルクアシストが行われ、減速時や作業負荷がかかってないとき等の低負荷状態では、発電機からの発電電力がバッテリに蓄電される。つまり、エンジンの高負荷状態ではバッテリの放電が行われ、低負荷状態ではバッテリの充電が行われており、エンジンの負荷状態に応じてバッテリの充放電電流が変化する。そこで、このようなバッテリの充放電に対応するため、バッテリの残存容量（充電状態：ＳＯＣ）は５０％程度に維持されることが好ましく、そのため、ＳＯＣは検出する必要がある。
また、バッテリが満充電状態付近及び完全放電状態付近にある場合は、バッテリの過充電及び過放電を防止するため、バッテリのＳＯＣ検出のより高い正確性が要求される。 In such a hybrid system, a nickel metal hydride battery is generally used as a battery used as a power storage device because it can discharge a large current and has a wide usable temperature range (for example, a patent) Reference 1).
In such a hybrid system, power is supplied from the battery to the motor in a high load state such as when accelerating or when a high work load is applied, and torque assist is performed by the motor, and no deceleration or work load is applied. In a low load state such as when, the generated power from the generator is stored in the battery. That is, the battery is discharged in a high load state of the engine, and the battery is charged in a low load state, and the charge / discharge current of the battery changes according to the load state of the engine. Therefore, in order to cope with such charging / discharging of the battery, it is preferable that the remaining capacity (charged state: SOC) of the battery is maintained at about 50%, and therefore the SOC needs to be detected.
Further, when the battery is in the vicinity of the fully charged state and the fully discharged state, higher accuracy of the SOC detection of the battery is required in order to prevent overcharging and overdischarging of the battery.

特開平１１−１６５５４０号公報JP 11-165540 A

しかし、前記特許文献１にも示されているように、ハイブリッドシステムの蓄電装置としてニッケル水素電池を使用した場合、ＳＯＣの検出について、及びニッケル水素電池の充電時において次のような不具合がある。 However, as shown in Patent Document 1, when a nickel metal hydride battery is used as the power storage device of the hybrid system, there are the following problems with respect to the detection of the SOC and when the nickel metal hydride battery is charged.

まず、ニッケル水素電池のＳＯＣの検出について説明する。
図２はニッケル水素電池の放電時におけるＳＯＣに対する電圧特性を示す図であるが、この図に示すように、ニッケル水素電池を放電させると、ＳＯＣの減少にともない電池電圧も低下する。ＳＯＣが大きいときは、ＳＯＣの減少にともなう電池電圧の低下は小さく、電池電圧は略一定の電圧を保つ。つまり、ＳＯＣが大きい領域ではニッケル水素電池は定電圧特性を示す。ところが、ＳＯＣが少なくなってニッケル水素電池が完全放電状態に近付くと、電池電圧は急激に低下する。
このように、ＳＯＣがある程度よりも大きい領域では、ニッケル水素電池は定電圧特性を示し、ＳＯＣの変化にともなって電池電圧はほとんど変化しないため、ＳＯＣを検出する際、電池電圧に基づいて推定することが困難であった。 First, the detection of the SOC of the nickel metal hydride battery will be described.
FIG. 2 is a diagram showing the voltage characteristics with respect to the SOC at the time of discharging of the nickel metal hydride battery. As shown in this figure, when the nickel metal hydride battery is discharged, the battery voltage decreases as the SOC decreases. When the SOC is large, the decrease in the battery voltage accompanying the decrease in the SOC is small, and the battery voltage is maintained at a substantially constant voltage. That is, the nickel metal hydride battery exhibits a constant voltage characteristic in a region where the SOC is large. However, when the SOC is reduced and the nickel metal hydride battery approaches a fully discharged state, the battery voltage rapidly decreases.
Thus, in a region where the SOC is larger than a certain level, the nickel metal hydride battery exhibits a constant voltage characteristic, and the battery voltage hardly changes as the SOC changes. Therefore, when the SOC is detected, the estimation is based on the battery voltage. It was difficult.

次に、ニッケル水素電池の充電時について説明する。
図５はニッケル水素電池の充電時における電圧特性を示す図であるが、この図における従来の電圧特性曲線に示すように、ニッケル水素電池は充電時間が経過していくと、満充電状態付近に至るまでは、略一定の電池電圧を保ち、満充電状態付近のある時点から急激に電池電圧が上昇する。そして、電池電圧が頂点に達した後、電圧が下降する時点をニッケル水素電池の満充電状態として充電完了、即ち充電終止としていた。
このように、ニッケル水素電池を充電する際の充電終止を、ニッケル水素電池の電圧特性のみに基づいて決定すると、満充電状態付近で大電流による充電が行われた場合など、ニッケル水素電池の過充電を引き起こしてしまうおそれがある。 Next, the charging time of the nickel metal hydride battery will be described.
FIG. 5 is a diagram showing the voltage characteristics during charging of the nickel metal hydride battery. As shown in the conventional voltage characteristic curve in this figure, the nickel metal hydride battery approaches the fully charged state as the charging time elapses. Until the battery voltage is maintained, a substantially constant battery voltage is maintained, and the battery voltage rapidly increases from a certain point in the vicinity of the fully charged state. Then, after the battery voltage reaches the peak, the time when the voltage drops is set to the fully charged state of the nickel metal hydride battery, that is, the charging is completed, that is, the charging is terminated.
As described above, when the end of charging when charging the nickel-metal hydride battery is determined based only on the voltage characteristics of the nickel-metal hydride battery, overcharge of the nickel-metal hydride battery may occur, for example, when charging with a large current is performed near the fully charged state. There is a risk of charging.

そこで、本発明は、これらの不具合を解消するためのものであり、蓄電装置としてニッケル水素電池を使用するハイブリッドシステムにおいて、ニッケル水素電池のＳＯＣや充放電電流の大小に関わらず、正確なＳＯＣの推定を可能とすることにより、ニッケル水素電池の過放電・過充電を防止するとともに効率の良い電池容量の使用を可能とすることを目的とする。また、ニッケル水素電池の充電時において、充電電流を調整することによって過充電を防止することを目的とする。 Therefore, the present invention is for solving these problems, and in a hybrid system using a nickel-metal hydride battery as a power storage device, an accurate SOC can be obtained regardless of the SOC of the nickel-metal hydride battery or the charge / discharge current. By enabling the estimation, it is an object to prevent overdischarge / overcharge of the nickel metal hydride battery and to enable efficient use of the battery capacity. It is another object of the present invention to prevent overcharging by adjusting the charging current when charging a nickel metal hydride battery.

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。 The problems to be solved by the present invention are as described above. Next, means for solving the problems will be described.

即ち、請求項１においては、エンジンと、該エンジンをアシストするモータと、これらを制御する制御手段と、前記エンジンを駆動源とする発電機と、前記モータへの電力の供給及び前記発電機からの発電電力の蓄電を行う蓄電装置としてのニッケル水素電池と、を有するハイブリッドシステムにおいて、前記制御手段は、該制御手段によって演算される前記ニッケル水素電池の充電状態が、ニッケル水素電池が定電圧特性を示す所定の充電状態範囲内にある場合は、ニッケル水素電池の充放電電流の積算値に基づいてニッケル水素電池の充電状態を推定し、前記演算される充電状態が、前記所定の充電状態範囲を下回った場合は、予め設定される、ニッケル水素電池の充電状態に対する放電時の電池電圧の特性を示す放電電圧特性曲線の傾きに基づいて、ニッケル水素電池の充電状態を推定するとともにニッケル水素電池の放電終止を決定するものである。 That is, in claim 1, an engine, a motor that assists the engine, a control unit that controls these, a generator that uses the engine as a drive source, supply of electric power to the motor, and the generator In a hybrid system having a nickel-metal hydride battery as a power storage device that stores the generated power of the battery, the control means is configured such that the charge state of the nickel-metal hydride battery calculated by the control means is a constant voltage characteristic of the nickel hydride battery. Is in the predetermined charge state range, the charge state of the nickel metal hydride battery is estimated based on the integrated value of the charge / discharge current of the nickel metal hydride battery, and the calculated charge state is the predetermined charge state range. Below the preset value, the slope of the discharge voltage characteristic curve indicating the battery voltage characteristics during discharge with respect to the state of charge of the nickel metal hydride battery is preset. Based on, it is what determines the final discharge of the nickel hydrogen battery with estimating the state of charge of the nickel-hydrogen battery.

請求項２においては、前記制御手段は、前記ニッケル水素電池の放電電流が大きくなるに従い、前記放電電圧特性曲線の放電終止充電状態を、高充電状態側に推移させ、ニッケル水素電池の放電電流が小さくなるに従い、前記放電電圧特性曲線の放電終止充電状態を、低充電状態側に推移させるものである。 According to a second aspect of the present invention, the control means shifts the discharge end charge state of the discharge voltage characteristic curve to the high charge state side as the discharge current of the nickel metal hydride battery increases, so that the discharge current of the nickel metal hydride battery is As the voltage decreases, the discharge end charge state of the discharge voltage characteristic curve is shifted to the low charge state side.

請求項３においては、前記制御手段は、前記ニッケル水素電池の充電時、ニッケル水素電池の電池電圧値が、予め設定される規定値を上回った場合、ニッケル水素電池への充電電流を減少させ、前記電池電圧値の時間変化率が負の値となった時に、ニッケル水素電池の充電を停止させるものである。 In claim 3, when the nickel hydride battery is charged, when the battery voltage value of the nickel hydride battery exceeds a preset value, the control means reduces the charging current to the nickel hydride battery. When the time change rate of the battery voltage value becomes a negative value, the charging of the nickel metal hydride battery is stopped.

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。 As effects of the present invention, the following effects can be obtained.

請求項１においては、定電圧特性を示すため電圧に基づいて推定することが困難であったニッケル水素電池のＳＯＣを、正確に推定することが可能となる。 According to the first aspect of the present invention, it is possible to accurately estimate the SOC of the nickel-metal hydride battery, which has been difficult to estimate based on the voltage because it exhibits constant voltage characteristics.

請求項２においては、定電圧特性を示すため電圧に基づいて推定することが困難であったニッケル水素電池のＳＯＣを、正確に推定することが可能となるとともに、ニッケル水素電池の充放電電流の大小に応じてＳＯＣを推定することができる。これにより、ニッケル水素電池の電池容量を効率良く使用することができ、ニッケル水素電池の過放電・過充電を防止することができる。 In claim 2, it is possible to accurately estimate the SOC of the nickel-metal hydride battery, which has been difficult to estimate based on the voltage because of the constant voltage characteristics, and the charge / discharge current of the nickel-metal hydride battery The SOC can be estimated according to the size. Thereby, the battery capacity of the nickel metal hydride battery can be used efficiently, and overdischarge and overcharge of the nickel metal hydride battery can be prevented.

請求項３においては、ニッケル水素電池の過充電を防止することができる。これにより、ニッケル水素電池の寿命を延ばすことができる。また、ニッケル水素電池のＳＯＣが１００％付近の充電末期では、充電電流を少量にすることにより、ニッケル水素電池の容量密度及び充電精度を高めることができる。 According to the third aspect of the present invention, overcharge of the nickel metal hydride battery can be prevented. Thereby, the lifetime of a nickel metal hydride battery can be extended. In addition, at the end of charging when the SOC of the nickel metal hydride battery is near 100%, the capacity density and charging accuracy of the nickel metal hydride battery can be increased by reducing the charging current.

次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明に係るハイブリッドシステムの構成の一例を示す図、図２はニッケル水素電池の放電時におけるＳＯＣに対する電圧特性を示す図、図３は電解液の比重と電池回路電圧の関係を示す図、図４は電解液の比重とニッケル水素電池の放電深度（ＤＯＤ）の関係を示す図、図５はニッケル水素電池の充電時における電圧特性を示す図である。 Next, embodiments of the invention will be described.
FIG. 1 is a view showing an example of the configuration of a hybrid system according to the present invention, FIG. 2 is a view showing voltage characteristics with respect to SOC during discharge of a nickel metal hydride battery, and FIG. FIG. 4 is a graph showing the relationship between the specific gravity of the electrolyte and the discharge depth (DOD) of the nickel metal hydride battery, and FIG. 5 is a graph showing the voltage characteristics when the nickel metal hydride battery is charged.

まず、本発明に係るハイブリッドシステムの概略構成について図１を用いて説明する。
なお、本実施例においては、モータ及び発電機の機能を兼ね備えたモータジェネレータ１１を有するハイブリッドシステムを用いて説明するが、これに限定されず、モータと発電機とを別々に備えた構成のハイブリッドシステム等においても本発明の効果を得ることができる。つまり、本発明は、エンジンをアシストするモータへの電力の供給及び発電機からの発電電力の蓄電を行う蓄電装置として、ニッケル水素電池を有するハイブリッドシステムにおいて適用可能である。 First, a schematic configuration of a hybrid system according to the present invention will be described with reference to FIG.
In this embodiment, a hybrid system having a motor generator 11 having both functions of a motor and a generator will be described. However, the present invention is not limited to this, and a hybrid having a configuration in which a motor and a generator are separately provided. The effects of the present invention can also be obtained in a system or the like. That is, the present invention can be applied to a hybrid system having a nickel-metal hydride battery as a power storage device that supplies power to a motor that assists the engine and stores power generated by the generator.

本ハイブリッドシステムは、エンジン２の出力軸部の駆動を、エンジン２と、モータ及び発電機として機能するモータジェネレータ１１との両方により可能としている。前記出力軸部から取り出された駆動力は、クラッチ部や動力伝達装置などを介して、自動車や作業機などにおける走行部や各種作業部などの負荷７に伝達される。 In this hybrid system, the output shaft of the engine 2 can be driven by both the engine 2 and the motor generator 11 that functions as a motor and a generator. The driving force extracted from the output shaft portion is transmitted to a load 7 such as a traveling portion or various working portions in an automobile or a work machine via a clutch portion or a power transmission device.

モータジェネレータ１１は、エンジン２のクランク軸にその駆動軸が連結された状態で付設されており、インバータコンバータ１２を介して蓄電システム部２０と電気的に接続されている。
また、モータジェネレータ１１は、モータまたは発電機として機能するものであり、モータとして機能することによって負荷７を駆動するエンジン２のトルクアシストを行い、発電機として機能することによってその発電電力及び負荷７側の慣性力などによる回生発電を蓄電装置へと蓄電する。
前記インバータコンバータ１２は、インバータまたはコンバータとして機能するものであり、入力される電力を直流または交流に変換するとともに、所定の電圧及び周波数に変換するものである。
前記蓄電システム部２０には、蓄電装置としてのニッケル水素電池２７と、該ニッケル水素電池２７の出入力電圧を昇降圧する昇降圧チョッパ２２と、ニッケル水素電池２７の充放電電流の検出及びニッケル水素電池２７の端子電圧の検出を行う電流・電圧センサ２５とが設けられている。
前記電流・電圧センサ２５によって検出される電流値及び電圧値は、昇降圧チョッパ２２を介してシステムコントローラ１に入力される。 The motor generator 11 is attached with the drive shaft connected to the crankshaft of the engine 2, and is electrically connected to the power storage system unit 20 via the inverter converter 12.
Further, the motor generator 11 functions as a motor or a generator, performs torque assist of the engine 2 that drives the load 7 by functioning as a motor, and functions as a generator to generate the generated power and the load 7. The regenerative power generated by the inertial force on the side is stored in the power storage device.
The inverter converter 12 functions as an inverter or a converter, and converts input power into direct current or alternating current and also converts it into a predetermined voltage and frequency.
The power storage system unit 20 includes a nickel metal hydride battery 27 as a power storage device, a step-up / step-down chopper 22 that steps up and down the input / output voltage of the nickel metal hydride battery 27, detection of charge / discharge current of the nickel metal hydride battery 27, and a nickel hydride battery A current / voltage sensor 25 for detecting the terminal voltage of 27 is provided.
The current value and voltage value detected by the current / voltage sensor 25 are input to the system controller 1 via the step-up / down chopper 22.

以上のエンジン２、インバータコンバータ１２、及び昇降圧チョッパ２２は、制御手段としてのシステムコントローラ１と通信接続されており、該システムコントローラ１によって本ハイブリッドシステムが制御される構成となっている。 The engine 2, the inverter converter 12, and the step-up / down chopper 22 are connected in communication with the system controller 1 as control means, and the hybrid system is controlled by the system controller 1.

このような構成のハイブリッドシステムにおいて、前述したようにモータ及び発電機としての機能を有するモータジェネレータ１１は、作業状況などに応じて各機能を発揮する。
モータジェネレータ１１をモータとして作動させる場合には、ニッケル水素電池２７から電力が供給される。ニッケル水素電池２７から供給される電力は、インバータコンバータ１２に入力される。このとき、インバータコンバータ１２はインバータとして機能して、入力された電力を所定に変換し、この変換された電力をモータジェネレータ１１に供給する。
このように、モータジェネレータ１１がモータとして作動することにより、その駆動力が、エンジン２のクランク軸と連結しているモータジェネレータ１１の駆動軸からエンジン２に伝達され、エンジン２の起動時のスタータとしての利用や高負荷時のトルクアシストが行われる。 In the hybrid system having such a configuration, as described above, the motor generator 11 having functions as a motor and a generator exhibits each function in accordance with a work situation or the like.
When the motor generator 11 is operated as a motor, electric power is supplied from the nickel metal hydride battery 27. The electric power supplied from the nickel metal hydride battery 27 is input to the inverter converter 12. At this time, the inverter converter 12 functions as an inverter, converts the input power into a predetermined value, and supplies the converted power to the motor generator 11.
Thus, when the motor generator 11 operates as a motor, the driving force is transmitted to the engine 2 from the driving shaft of the motor generator 11 connected to the crankshaft of the engine 2, and the starter at the time of starting the engine 2 is started. Use and torque assist at high load.

一方、モータジェネレータ１１を発電機として作動させる場合には、エンジン２の駆動力によりモータジェネレータ１１が作動して発電が行われる。モータジェネレータ１１で発電される電力は、インバータコンバータ１２に入力される。この際、インバータコンバータ１２はコンバータとして機能する。そして、インバータコンバータ１２によって所定の変換が行われた電力は、ニッケル水素電池２７に蓄電される。 On the other hand, when the motor generator 11 is operated as a generator, the motor generator 11 is operated by the driving force of the engine 2 to generate power. The electric power generated by the motor generator 11 is input to the inverter converter 12. At this time, the inverter converter 12 functions as a converter. Then, the electric power subjected to the predetermined conversion by the inverter converter 12 is stored in the nickel metal hydride battery 27.

このようなモータジェネレータ１１によるトルクアシスト及び発電は、システムコントローラ１からインバータコンバータ１２へ送信される速度指令（モータ指令）及びエンジン２の燃料噴射量や機関回転数などを基準にして、エンジン２にかかる負荷に応じて行われる。つまり、エンジン２にかかる負荷が一定値より高くなった場合に、ニッケル水素電池２７から電力を供給してモータジェネレータ１１をモータとして作動させ、エンジン２のトルクアシストを行い、エンジン２にかかる負荷が一定値より低くなった場合に、モータジェネレータ１１を発電機として作動させ、該モータジェネレータ１１による発電電力をニッケル水素電池２７へと蓄電するように制御されている。 Such torque assist and power generation by the motor generator 11 are applied to the engine 2 on the basis of the speed command (motor command) transmitted from the system controller 1 to the inverter converter 12, the fuel injection amount of the engine 2, the engine speed, and the like. This is performed according to the load. That is, when the load applied to the engine 2 becomes higher than a certain value, the electric power is supplied from the nickel metal hydride battery 27 to operate the motor generator 11 as a motor, the torque assist of the engine 2 is performed, and the load applied to the engine 2 is increased. When the voltage is lower than a certain value, the motor generator 11 is operated as a generator, and the power generated by the motor generator 11 is controlled to be stored in the nickel metal hydride battery 27.

以上のような構成のハイブリッドシステムにおいて、前述したように、蓄電装置としてのニッケル水素電池２７は、エンジン２をアシストするモータとして作動するモータジェネレータ１１への電力の供給、及び発電機として作動するモータジェネレータ１１からの発電電力の蓄電を行うものであり、これらの所作にともなって充放電を行う。そのため、ニッケル水素電池２７の残存容量（充電状態：ＳｔａｔｅｏｆＣｈａｒｇｅ、以下、「ＳＯＣ」とする。）は、正確に推定される必要がある。つまり、ハイブリッドシステムにおける蓄電装置のＳＯＣは、ハイブリッドシステムが適用される自動車や作業機などの走行や作業などに密接に関わっているため、蓄電装置のＳＯＣをより正確に推定してこれを走行や作業などに反映させることにより、ハイブリッドシステムの電気効率の向上や、蓄電装置の過放電・過充電を防止することができる。以下、本発明のハイブリッドシステムにおける蓄電装置としてのニッケル水素電池２７のＳＯＣの推定、及びニッケル水素電池２７の充電方法について説明する。 In the hybrid system having the above-described configuration, as described above, the nickel metal hydride battery 27 as the power storage device supplies power to the motor generator 11 that operates as a motor that assists the engine 2 and the motor that operates as a generator. The power generated from the generator 11 is stored, and charging / discharging is performed in accordance with these operations. Therefore, the remaining capacity of the nickel metal hydride battery 27 (state of charge: hereinafter referred to as “SOC”) needs to be accurately estimated. In other words, the SOC of the power storage device in the hybrid system is closely related to the traveling and work of an automobile or work machine to which the hybrid system is applied. Therefore, the SOC of the power storage device can be estimated more accurately and traveled. By reflecting it in work and the like, it is possible to improve the electrical efficiency of the hybrid system and to prevent overdischarge / overcharge of the power storage device. Hereinafter, the estimation of the SOC of the nickel metal hydride battery 27 as the power storage device in the hybrid system of the present invention and the charging method of the nickel metal hydride battery 27 will be described.

まず、ニッケル水素電池２７のＳＯＣの推定について説明する。
本発明においては、ＳＯＣがある所定の値より大きい領域にある場合は、略一定の電池電圧値を示すというニッケル水素電池２７の定電圧特性に鑑み、ニッケル水素電池２７が定電圧特性を示すＳＯＣの領域にある場合は、ＳＯＣの推定をニッケル水素電池２７の充放電電流に基づいて行い、定電圧特性を示すＳＯＣの領域を下回ると、ＳＯＣの推定をニッケル水素電池２７の電池電圧に基づいて行うこととしている。 First, the estimation of the SOC of the nickel metal hydride battery 27 will be described.
In the present invention, in view of the constant voltage characteristic of the nickel metal hydride battery 27 that indicates a substantially constant battery voltage value when the SOC is in a region greater than a predetermined value, the SOC in which the nickel metal hydride battery 27 exhibits a constant voltage characteristic. If the current is in the region, the SOC is estimated based on the charge / discharge current of the nickel-metal hydride battery 27. If the SOC is lower than the SOC region showing constant voltage characteristics, the SOC is estimated based on the battery voltage of the nickel-metal hydride battery 27. To do.

すなわち、本ハイブリッドシステムにおいては、システムコントローラ１によって演算されるニッケル水素電池２７のＳＯＣが、ニッケル水素電池２７が定電圧特性を示す所定のＳＯＣ範囲内にある場合は、ニッケル水素電池２７の充放電電流の積算値に基づいてニッケル水素電池２７のＳＯＣを推定し、システムコントローラ１によって演算されるＳＯＣが、前記所定のＳＯＣの範囲を下回った場合は、ニッケル水素電池２７のＳＯＣに対する放電時の電池電圧の特性を示す曲線の傾きに基づいて、ニッケル水素電池２７のＳＯＣを推定するとともにニッケル水素電池２７の放電終止を決定している。以下、詳細に説明する。 That is, in this hybrid system, when the SOC of the nickel metal hydride battery 27 calculated by the system controller 1 is within a predetermined SOC range where the nickel metal hydride battery 27 exhibits constant voltage characteristics, the charge / discharge of the nickel metal hydride battery 27 is performed. When the SOC of the nickel metal hydride battery 27 is estimated based on the integrated value of the current and the SOC calculated by the system controller 1 falls below the predetermined SOC range, the battery at the time of discharging the SOC of the nickel metal hydride battery 27 Based on the slope of the curve indicating the voltage characteristics, the SOC of the nickel metal hydride battery 27 is estimated and the end of discharge of the nickel metal hydride battery 27 is determined. Details will be described below.

まず、システムコントローラ１によるニッケル水素電池２７のＳＯＣの演算方法について説明する。
ニッケル水素電池２７のＳＯＣは、ニッケル水素電池２７の起電力とニッケル水素電池２７の電解液の比重との関係から、システムコントローラ１にて演算される。
具体的に説明すると、充放電中の電池電圧（ニッケル水素電池２７の端子電圧）Ｖ_ＮＩは、次式（１）により表される。
Ｖ_ＮＩ＝Ｅ_Ｏ±Ｉ_ＣＤ・Ｒ_Ｏ・・・（１）
この式を用いてニッケル水素電池２７のＳＯＣを算出する。式（１）において、Ｅ_Ｏはニッケル水素電池２７の起電力（電池開路電圧）、Ｉ_ＣＤはニッケル水素電池２７の充放電電流、Ｒ_Ｏはニッケル水素電池２７の内部抵抗である。ニッケル水素電池２７の充放電電流Ｉ_ＣＤは、電流の向きによって充電電流または放電電流となり、式（１）においては、正（＋）の場合には、充電電流であり、負（−）の場合には放電電流である。 First, a method of calculating the SOC of the nickel metal hydride battery 27 by the system controller 1 will be described.
The SOC of the nickel metal hydride battery 27 is calculated by the system controller 1 from the relationship between the electromotive force of the nickel metal hydride battery 27 and the specific gravity of the electrolyte solution of the nickel metal hydride battery 27.
More specifically, the battery voltage during charging / discharging (terminal voltage of the nickel metal hydride battery 27) V _NI is expressed by the following equation (1).
V _NI = E _O ± I _CD · R _O (1)
The SOC of the nickel metal hydride battery 27 is calculated using this equation. In Equation (1), E 2 _O is the electromotive force (battery open circuit voltage) of the nickel metal hydride battery 27, I _CD is the charge / discharge current of the nickel metal hydride battery 27, and R 2 _O is the internal resistance of the nickel metal hydride battery 27. The charging / discharging current I _CD of the nickel metal hydride battery 27 becomes a charging current or a discharging current depending on the direction of the current. In the formula (1), the charging current is positive (+) and negative (−). Is the discharge current.

前記電流・電圧センサ２５によって検出される電池電圧Ｖ_ＮＩ、及び充放電電流Ｉ_ＣＤは、昇降圧チョッパ２２からシステムコントローラ１に送信される。システムコントローラ１は、入力された電池電圧Ｖ_ＮＩ及び充放電電流Ｉ_ＣＤに基づいてニッケル水素電池２７の内部抵抗Ｒ_Ｏを演算する。この算出された内部抵抗Ｒ_Ｏに基づき、式（１）から電池開路電圧Ｅ_Ｏを演算する。そして、予めシステムコントローラ１には、図３に示すような、電池開路電圧Ｅ_Ｏとニッケル水素電池２７の電解液の比重との関係と、図４に示すような、電解液の比重とニッケル水素電池２７の放電深度（ＤｅｐｔｈｏｆＤｉｓｃｈａｒｇｅ、以下、「ＤＯＤ」とする。）との関係が記憶されている。なお、システムコントローラ１には、電解液とＤＯＤとの関係に代えて、電解液とＳＯＣとの関係を予め記憶させておいてもよい。このＤＯＤとＳＯＣとは、ともにニッケル水素電池２７の充電状態を表す量であり、両者の間には、ＤＯＤ＋ＳＯＣ＝１００％という関係がある。 The battery voltage V _NI detected by the current / voltage sensor 25 and the charge / discharge current I _CD are transmitted from the step-up / down chopper 22 to the system controller 1. The system controller 1 calculates the internal resistance R _O of the nickel metal hydride battery 27 based on the input battery voltage V _NI and charge / discharge current I _CD . Based on the calculated internal resistance R _O , the battery open circuit voltage E _O is calculated from Equation (1). The system controller 1 previously stores the relationship between the battery open circuit voltage _EO and the specific gravity of the electrolyte solution of the nickel hydride battery 27 as shown in FIG. 3, and the specific gravity of the electrolyte solution and the nickel hydride as shown in FIG. The relationship with the depth of discharge (hereinafter referred to as “DOD”) of the battery 27 is stored. Note that the system controller 1 may store in advance the relationship between the electrolytic solution and the SOC instead of the relationship between the electrolytic solution and DOD. Both DOD and SOC are quantities representing the state of charge of the nickel metal hydride battery 27, and there is a relationship of DOD + SOC = 100% between the two.

電池開路電圧Ｅ_Ｏが分かると、システムコントローラ１は、電池開路電圧Ｅ_Ｏと電解液の比重との関係により、ある電池温度（周囲温度）に対するニッケル水素電池２７の比重が算出される。そして、算出された電解液の比重から、電解液の比重とＤＯＤとの関係によりニッケル水素電池２７のＤＯＤが演算され、このＤＯＤに対するニッケル水素電池２７のＳＯＣが演算される。なお、このニッケル水素電池２７のＳＯＣの演算方法は一例であり、システムコントローラ１によって一定以上の正確性を有するニッケル水素電池２７のＳＯＣが随時演算できる方法であれば、予め記憶される計算式を用いる等の他の方法を採用してもよく、前記演算方法に限定されるものではない。 When the battery open circuit voltage E _O is known, the system controller 1 calculates the specific gravity of the nickel metal hydride battery 27 with respect to a certain battery temperature (ambient temperature) based on the relationship between the battery open circuit voltage E _O and the specific gravity of the electrolyte. Then, the DOD of the nickel metal hydride battery 27 is calculated from the calculated specific gravity of the electrolyte solution based on the relationship between the specific gravity of the electrolyte solution and the DOD, and the SOC of the nickel metal hydride battery 27 with respect to this DOD is calculated. The method of calculating the SOC of the nickel metal hydride battery 27 is an example. If the SOC of the nickel metal hydride battery 27 having a certain level of accuracy can be calculated at any time by the system controller 1, a calculation formula stored in advance is used. Other methods, such as using, may be employ | adopted and it is not limited to the said calculation method.

このようにして、システムコントローラ１において演算されるニッケル水素電池２７のＳＯＣが、前記所定のＳＯＣ範囲（以下、「定電圧ＳＯＣ範囲」とする。）内にある場合は、ニッケル水素電池２７の充放電電流の積算値に基づいてＳＯＣを推定する。以下、この充放電電流の積算値に基づいて推定するＳＯＣをＳＯＣ１とする。
この場合、ニッケル水素電池２７の充放電電流Ｉ_ＣＤを積分してＳＯＣ１を推定する。具体的には、前記定電圧ＳＯＣ範囲は、例えば、約８０％〜６０％に設定される。
まず、システムコントローラ１からの指示により、ニッケル水素電池２７の充放電電流Ｉ_ＣＤを電流・電圧センサ２５により検出する。このとき、検出された充放電電流Ｉ_ＣＤはシステムコントローラ１に入力される。次に、システムコントローラ１は、ニッケル水素電池２７の充放電電流Ｉ_ＣＤを積分（電流積算）することにより、Ｉ_ＣＤ・Δｔを求める。ここで、Δｔは、充放電電流Ｉ_ＣＤの検出時間である。 Thus, when the SOC of the nickel metal hydride battery 27 calculated in the system controller 1 is within the predetermined SOC range (hereinafter referred to as “constant voltage SOC range”), the charge of the nickel metal hydride battery 27 is charged. The SOC is estimated based on the integrated value of the discharge current. Hereinafter, the SOC estimated based on the integrated value of the charge / discharge current is referred to as SOC1.
In this case, the SOC1 is estimated by integrating the charge / discharge current I _CD of the nickel metal hydride battery 27. Specifically, the constant voltage SOC range is set to about 80% to 60%, for example.
First, the charge / discharge current I _CD of the nickel metal hydride battery 27 is detected by the current / voltage sensor 25 in accordance with an instruction from the system controller 1. At this time, the detected charge / discharge current I _CD is input to the system controller 1. Next, the system controller 1 obtains I _CD · Δt by integrating (current integrating) the charge / discharge current I _CD of the nickel metal hydride battery 27. Here, Delta] t is the detection time of the charge and discharge current _{I CD.}

そして、ＳＯＣ１を次式により推定する。
ＳＯＣ１＝ＳＯＣ±Ｉ_ＣＤ・Δｔ・・・（２）
式（２）の右辺のＳＯＣは、前述したように、ニッケル水素電池２７の電池電圧Ｖ_ＮＩ及び充放電電流Ｉ_ＣＤを検出することにより算出されるＳＯＣである。また、右辺の±（プラスマイナス）の符号は、前述の式（１）の場合と同様に、ニッケル水素電池２７の充放電電流の向きによって定まり、充電電流のときは＋（プラス）となり、放電電流のときは−（マイナス）となる。そして、式（２）によれば、ニッケル水素電池２７にて充放電が行われている場合には、ＳＯＣに変動があることを示しており、その変動後のＳＯＣをＳＯＣ１としている。ＳＯＣ１は、ニッケル水素電池２７が充電状態の場合には増加し、放電状態の場合には減少するため、このＳＯＣ１からニッケル水素電池２７の状態の変化を知ることができる。
このように、ニッケル水素電池２７のＳＯＣが前記定電圧ＳＯＣ範囲内にある場合、充放電電流の積算値に基づいてＳＯＣ１を推定することにより、ニッケル水素電池２７が定電圧特性を示すＳＯＣの範囲においても、正確なＳＯＣの推定が可能となる。 Then, SOC1 is estimated by the following equation.
SOC1 = SOC ± I _CD · Δt (2)
As described above, the SOC on the right side of the equation (2) is an SOC calculated by detecting the battery voltage V _NI and the charge / discharge current I _CD of the nickel metal hydride battery 27. The sign of ± (plus or minus) on the right side is determined by the direction of the charge / discharge current of the nickel-metal hydride battery 27, as in the case of the above-described formula (1). It becomes-(minus) at the time of electric current. And according to Formula (2), when charging / discharging is performed in the nickel-metal hydride battery 27, it has shown that there exists fluctuation | variation in SOC, SOC after the fluctuation | variation is set to SOC1. Since the SOC1 increases when the nickel metal hydride battery 27 is in a charged state and decreases when the nickel hydride battery 27 is in a discharged state, the change in the state of the nickel metal hydride battery 27 can be known from the SOC1.
As described above, when the SOC of the nickel metal hydride battery 27 is within the constant voltage SOC range, the SOC range in which the nickel metal hydride battery 27 exhibits constant voltage characteristics is estimated by estimating the SOC 1 based on the integrated value of the charge / discharge current. In this case, it is possible to accurately estimate the SOC.

一方、システムコントローラ１において演算されるニッケル水素電池２７のＳＯＣが、前記定電圧ＳＯＣ範囲（約８０％〜６０％）を下回った場合は、ニッケル水素電池２７の電池電圧Ｖ_ＮＩに基づいてＳＯＣを推定する。以下、この電池電圧Ｖ_ＮＩに基づいて推定するＳＯＣをＳＯＣ２とする。
この場合、図２に示すような、ニッケル水素電池２７のＳＯＣに対する放電時の電池電圧Ｖ_ＮＩの特性を示す曲線（以下、「放電電圧特性曲線Ｄ」とする。）の傾きに基づいて推定する。
図２に示す放電電圧特性曲線Ｄからわかるように、ニッケル水素電池２７のＳＯＣが前記定電圧ＳＯＣ範囲を下回った場合は、ニッケル水素電池２７の電池電圧Ｖ_ＮＩは、ＳＯＣの減少にともなって除々に低下していく。そして、ＳＯＣが少なくなってニッケル水素電池２７が完全放電状態に近付くと、電池電圧Ｖ_ＮＩは急激に低下する。このように、ＳＯＣが前記定電圧ＳＯＣ範囲を下回ると、ニッケル水素電池２７の電池電圧Ｖ_ＮＩはＳＯＣの減少にともなって変化（低下）するため、この電池電圧Ｖ_ＮＩの変化率、即ち放電電圧特性曲線Ｄの傾きに基づいてＳＯＣ２を推定する。 On the other hand, when the SOC of the nickel metal hydride battery 27 calculated by the system controller 1 falls below the constant voltage SOC range (approximately 80% to 60%), the SOC is calculated based on the battery voltage V _NI of the nickel metal hydride battery 27. presume. Hereinafter, the SOC estimated based on the battery voltage V _NI is defined as SOC2.
In this case, the estimation is based on the slope of a curve (hereinafter referred to as “discharge voltage characteristic curve D”) indicating the characteristics of the battery voltage V _NI during discharge with respect to the SOC of the nickel metal hydride battery 27 as shown in FIG. .
As can be seen from the discharge voltage characteristic curve D shown in FIG. 2, when the SOC of the nickel-metal hydride battery 27 falls below the constant voltage SOC range, the battery voltage V _NI of the nickel-metal hydride battery 27 gradually increases as the SOC decreases. It will drop to. When the SOC decreases and the nickel metal hydride battery 27 approaches a fully discharged state, the battery voltage V _NI rapidly decreases. As described above, when the SOC falls below the constant voltage SOC range, the battery voltage V _NI of the nickel metal hydride battery 27 changes (decreases) as the SOC decreases. Therefore, the rate of change of the battery voltage V _NI , that is, the discharge voltage. Based on the slope of the characteristic curve D, SOC2 is estimated.

具体的には、システムコントローラ１に、前記放電電圧特性曲線Ｄを予めマップとして（グラフを）記憶させておく。そして、前述したようにシステムコントローラ１において演算されるニッケル水素電池２７のＳＯＣが、前記定電圧ＳＯＣ範囲（範囲内の最小設定値）を下回った場合、システムコントローラ１は、ニッケル水素電池２７の電池電圧Ｖ_ＮＩのＳＯＣに対する変化率（ｄＶ_ＮＩ／ｄＳＯＣ）を算出する。そして、この電池電圧Ｖ_ＮＩの変化率（傾き）に対応する放電電圧特性曲線Ｄの位置からＳＯＣ２を推定する。 Specifically, the system controller 1 stores the discharge voltage characteristic curve D as a map (graph) in advance. As described above, when the SOC of the nickel metal hydride battery 27 calculated in the system controller 1 falls below the constant voltage SOC range (minimum set value within the range), the system controller 1 The rate of change of the voltage V _NI with respect to the SOC (dV _NI / dSOC) is calculated. Then, to estimate the SOC2 from the position of the discharge voltage characteristic curve D corresponding to the rate of change of the battery voltage V _NI (slope).

また、このようにして推定されるＳＯＣ２が、ニッケル水素電池２７の完全放電状態（ＳＯＣ＝０％）となった場合、この時点をニッケル水素電池２７の放電終止としている。
この場合、放電電圧特性曲線Ｄにおいて、ニッケル水素電池２７が放電終止となるＳＯＣに対応する位置の傾きを、規定値（以下、「放電終止変化率」とする。）としてシステムコントローラ１に予め設定しておく。
通常は、ハイブリッドシステムにおいてニッケル水素電池２７の充放電を両立させるため、ニッケル水素電池２７のＳＯＣは５０％程度に維持するのが好ましいが、例えば、モータのみを駆動源として電動走行を行う場合など、ニッケル水素電池２７からの電力の供給が多くなりＳＯＣが低下した場合、放電電圧特性曲線Ｄに沿って電池電圧Ｖ_ＮＩが低下していく。そして、電池電圧Ｖ_ＮＩのＳＯＣに対する変化率が、前記放電終止変化率に達した時点で、システムコントローラ１は、ニッケル水素電池２７の放電を停止させる。つまり、予め設定される前記放電終止変化率により、ニッケル水素電池２７の放電終止を決定している。 Further, when the SOC2 estimated in this way becomes a complete discharge state (SOC = 0%) of the nickel metal hydride battery 27, the discharge of the nickel metal hydride battery 27 is terminated.
In this case, in the discharge voltage characteristic curve D, the slope of the position corresponding to the SOC at which the nickel metal hydride battery 27 ends discharge is preset in the system controller 1 as a specified value (hereinafter referred to as “discharge end change rate”). Keep it.
Usually, in order to achieve both charging and discharging of the nickel metal hydride battery 27 in the hybrid system, it is preferable to maintain the SOC of the nickel metal hydride battery 27 at about 50%. However, for example, when electric running is performed using only the motor as a drive source. When the supply of electric power from the nickel metal hydride battery 27 increases and the SOC decreases, the battery voltage V _NI decreases along the discharge voltage characteristic curve D. Then, when the rate of change of the battery voltage V _NI with respect to the SOC reaches the discharge end change rate, the system controller 1 stops the discharge of the nickel metal hydride battery 27. That is, the discharge end of the nickel metal hydride battery 27 is determined based on the preset discharge end change rate.

このうように、ニッケル水素電池２７のＳＯＣを推定する場合において、ＳＯＣが、電池電圧Ｖ_ＮＩが定電圧特性を示す定電圧ＳＯＣ範囲内にある場合は、ＳＯＣの推定をニッケル水素電池２７の充放電電流の積算値に基づいて行い、ＳＯＣが、前記定電圧ＳＯＣ範囲を下回った場合は、ニッケル水素電池２７の電池電圧Ｖ_ＮＩの変化率に基づいて推定することにより、定電圧特性を示すため電圧に基づいて推定することが困難であったニッケル水素電池２７のＳＯＣを、正確に推定することが可能となる。 As described above, when the SOC of the nickel metal hydride battery 27 is estimated, if the SOC is within the constant voltage SOC range in which the battery voltage V _NI indicates the constant voltage characteristic, the estimation of the SOC is charged to the charge of the nickel metal hydride battery 27. In order to show constant voltage characteristics by performing estimation based on the rate of change of the battery voltage V _NI of the nickel metal hydride battery 27 when the SOC falls below the constant voltage SOC range, based on the integrated value of the discharge current. It is possible to accurately estimate the SOC of the nickel-metal hydride battery 27 that has been difficult to estimate based on the voltage.

以上説明したようなＳＯＣの推定により、ニッケル水素電池２７のＳＯＣを正確に推定することができるのであるが、例えば、ニッケル水素電池２７を大電流で放電させた場合、電池電圧Ｖ_ＮＩは低下し、放電電圧特性曲線Ｄは、図２のＤＨに示すような特性曲線となる。つまり、ニッケル水素電池２７からの放電電流が大電流となることにより、電池電圧Ｖ_ＮＩは低下し放電可能な時間も短くなる。
このような場合、前述したように、予め設定される放電電圧特性曲線Ｄの傾きに基づいてＳＯＣ２を推定すると、推定されるべきＳＯＣ２よりも多く推定してしまうこととなる。つまり、ニッケル水素電池２７の放電電流が大きくなると、電池電圧Ｖ_ＮＩの変化率、特にＳＯＣが完全放電状態付近では、その変化率が高くなるため、この場合の電池電圧Ｖ_ＮＩの変化率を放電電圧特性曲線Ｄに対応させてＳＯＣ２を推定すると、放電電流が大きい程、推定されるべきＳＯＣ２よりも大きい値を推定することとなってしまう。
逆に、放電電流が小さくなると、電池電圧Ｖ_ＮＩの変化率が小さくなるため、放電電流が小さい程、推定されるべきＳＯＣ２よりも小さい値を推定することとなる。 As described above, the SOC of the nickel metal hydride battery 27 can be accurately estimated by estimating the SOC. For example, when the nickel metal hydride battery 27 is discharged with a large current, the battery voltage V _NI decreases. The discharge voltage characteristic curve D is a characteristic curve as indicated by DH in FIG. That is, when the discharge current from the nickel metal hydride battery 27 becomes a large current, the battery voltage V _NI is lowered and the dischargeable time is also shortened.
In such a case, as described above, if the SOC2 is estimated based on the slope of the discharge voltage characteristic curve D that is set in advance, it is estimated more than the SOC2 that should be estimated. That is, when the discharge current of the nickel-metal hydride battery 27 increases, the rate of change of the battery voltage V _NI increases, particularly when the SOC is near the complete discharge state. Therefore, the rate of change of the battery voltage V _{NI in} this case is discharged. When the SOC2 is estimated in correspondence with the voltage characteristic curve D, a value larger than the SOC2 to be estimated is estimated as the discharge current is large.
Conversely, when the discharge current is reduced, the rate of change of the battery voltage V _NI is reduced. Therefore, the smaller the discharge current, the smaller the estimated value of SOC2.

そこで、本発明においては、前述したように、放電電圧特性曲線Ｄの傾きに基づいてＳＯＣ２を推定するＳＯＣの範囲、即ち、定電圧ＳＯＣ範囲を下回る範囲でのＳＯＣ２の推定に際しては、ニッケル水素電池２７の放電電流が大きくなるに従い、放電終止時のＳＯＣ（以下、「放電終止ＳＯＣ」とする。）を、高ＳＯＣ側に推移させ、逆に、放電電流が小さくなるに従い、放電終止ＳＯＣを低ＳＯＣ側に推移させることとしている。
ここで、「放電終止ＳＯＣ」とは、放電電圧特性曲線Ｄの傾き（変化率）が前記放電終止変化率となる時点でのＳＯＣであり、本実施例においては放電終止ＳＯＣ＝０％としている。
また、「放電終止ＳＯＣを推移する」とは、放電電圧特性曲線Ｄの傾きに対応する放電終止ＳＯＣの値を変化させることであり、放電終止ＳＯＣのみを推移させることと、前記定電圧ＳＯＣ範囲を下回る範囲において、放電電圧特性曲線Ｄの傾きに対応するＳＯＣの値の範囲（目盛り）を縮小または拡大することとを含む概念とする。 Therefore, in the present invention, as described above, in the SOC range in which the SOC2 is estimated based on the slope of the discharge voltage characteristic curve D, that is, the SOC2 in the range below the constant voltage SOC range, As the discharge current 27 increases, the SOC at the end of discharge (hereinafter referred to as “discharge end SOC”) is shifted to the high SOC side. Conversely, as the discharge current decreases, the discharge end SOC decreases. Transition to the SOC side.
Here, the “discharge end SOC” is the SOC when the slope (change rate) of the discharge voltage characteristic curve D reaches the discharge end change rate, and in this embodiment, the discharge end SOC = 0%. .
“Transitioning discharge end SOC” means changing the value of discharge end SOC corresponding to the slope of the discharge voltage characteristic curve D, and changing only the discharge end SOC, and the constant voltage SOC range. In this range, the concept includes the reduction or expansion of the SOC value range (scale) corresponding to the slope of the discharge voltage characteristic curve D.

図２においては、放電電流が大きくなった場合の放電電圧特性曲線ＤＨに対応させるため、放電終止ＳＯＣを高ＳＯＣ側に推移させた（ＳＯＣの値の範囲を縮小させた）場合を示す。この場合、放電終止ＳＯＣを推移させないとすると、実際はＳＯＣが放電終止ＳＯＣ付近に達しているにも関わらずＳＯＣを２０％付近であると推定することとなるが、放電終止ＳＯＣを推移させることにより、より正確なＳＯＣの推定を行うことが可能となる。
また、図示は省略するが、例えば、微小な電流による放電が継続するような場合、電池電圧Ｖ_ＮＩは上昇し、放電電圧特性曲線は高電圧側かつＳＯＣの範囲が拡大する方向になだらかな曲線となる。この場合、放電終止ＳＯＣを低ＳＯＣ側に推移させる（ＳＯＣの値の範囲を拡大させる）ことにより、推定されるべきＳＯＣよりも少なく推定することもなくなる。
このように、ニッケル水素電池２７の充放電電流の大小に応じて放電終止ＳＯＣを推移させることにより、充放電電流に応じて放電電圧特性曲線を設定する必要もなくなり、基準となる放電電圧特性曲線Ｄを設定することにより、充放電電流の大きさに応じて正確なＳＯＣを推定することが可能となる。 FIG. 2 shows a case where the discharge end SOC is shifted to the high SOC side (the range of the SOC value is reduced) in order to correspond to the discharge voltage characteristic curve DH when the discharge current increases. In this case, if the end-of-discharge SOC is not changed, the SOC is estimated to be about 20% even though the SOC has actually reached the vicinity of the end-of-discharge SOC. However, by changing the end-of-discharge SOC, Thus, it is possible to estimate the SOC more accurately.
Although illustration is omitted, for example, when the discharge with a minute current continues, the battery voltage V _NI increases, and the discharge voltage characteristic curve is a gentle curve in the direction of increasing the SOC range on the high voltage side. It becomes. In this case, the end-of-discharge SOC is shifted to the low SOC side (the range of the SOC value is expanded), so that it is not estimated less than the SOC to be estimated.
Thus, by changing the discharge end SOC in accordance with the charge / discharge current of the nickel metal hydride battery 27, it is not necessary to set the discharge voltage characteristic curve according to the charge / discharge current, and the discharge voltage characteristic curve as a reference By setting D, it is possible to estimate an accurate SOC according to the magnitude of the charge / discharge current.

つまり、本発明におけるニッケル水素電池２７のＳＯＣの推定は、ＳＯＣが前記定電圧ＳＯＣ範囲内にある場合は、充放電電流の大小に関わらず、この充放電電流の積算値に基づいて行い、ＳＯＣが定電圧ＳＯＣ範囲を下回った場合は、充放電電流の大小に応じて放電終止ＳＯＣを推移させながら、前記放電電圧特性曲線Ｄの傾きに基づいて行う。 That is, when the SOC is within the constant voltage SOC range, the estimation of the SOC of the nickel metal hydride battery 27 according to the present invention is performed based on the integrated value of the charge / discharge current regardless of the magnitude of the charge / discharge current. When the voltage falls below the constant voltage SOC range, the discharge end SOC is changed according to the magnitude of the charge / discharge current, and the discharge voltage characteristic curve D is changed.

このように、ニッケル水素電池２７のＳＯＣを推定することにより、定電圧特性を示すため電圧に基づいて推定することが困難であったニッケル水素電池２７のＳＯＣを、正確に推定することが可能となるとともに、ニッケル水素電池２７の充放電電流の大小に応じてＳＯＣを推定することができる。これにより、ニッケル水素電池２７の電池容量を効率良く使用することができ、ニッケル水素電池２７の過放電・過充電を防止することができる。 Thus, by estimating the SOC of the nickel-metal hydride battery 27, it is possible to accurately estimate the SOC of the nickel-metal hydride battery 27, which has been difficult to estimate based on the voltage because it exhibits constant voltage characteristics. In addition, the SOC can be estimated according to the charge / discharge current of the nickel metal hydride battery 27. Thereby, the battery capacity of the nickel metal hydride battery 27 can be used efficiently, and overdischarge and overcharge of the nickel metal hydride battery 27 can be prevented.

次に、ニッケル水素電池２７の充電方法について図５を用いて説明する。
図５には、ニッケル水素電池２７の充電時における電池電圧Ｖ_ＮＩの時間変化（充電電圧特性）を表しており、太線で示すのが本発明における充電電圧特性曲線Ｃであり、細線で示すのが従来の充電電圧特性曲線である。これらを比較しながら、本発明におけるニッケル水素電池２７の充電方法について説明する。 Next, a method for charging the nickel metal hydride battery 27 will be described with reference to FIG.
FIG. 5 shows the time change (charge voltage characteristics) of the battery voltage V _NI when the nickel metal hydride battery 27 is charged. A thick line indicates the charge voltage characteristic curve C in the present invention, which is indicated by a thin line. Is a conventional charge voltage characteristic curve. The method for charging the nickel metal hydride battery 27 in the present invention will be described while comparing these.

まず、従来のニッケル水素電池２７の充電方法について説明する。
ニッケル水素電池２７の充電時においては、通常、ニッケル水素電池２７の電池電圧Ｖ_ＮＩは、略一定の電圧値となる電圧特性を示す。そして、充電される時間が経過してニッケル水素電池２７の満充電状態に近付くと、ある時点から電池電圧Ｖ_ＮＩが急激に上昇する。この急激に上昇した電池電圧Ｖ_ＮＩが頂点に達し、その後、下降し始める時点をニッケル水素電池２７の充電終止時としていた。つまり、ニッケル水素電池２７を充電する際システムコントローラ１は、充電電流の大きさに関わらず、充電していく過程のニッケル水素電池２７の充電特性によって、電池電圧Ｖ_ＮＩが自動的に下降し始める時点を充電終止と判断し、この時点をニッケル水素電池２７の満充電状態としてニッケル水素電池２７への充電電流を停止していた。 First, a conventional method for charging the nickel metal hydride battery 27 will be described.
When the nickel metal hydride battery 27 is charged, the battery voltage V _NI of the nickel metal hydride battery 27 usually exhibits a voltage characteristic having a substantially constant voltage value. When the time for charging elapses and the nickel metal hydride battery 27 approaches a fully charged state, the battery voltage V _NI suddenly increases from a certain point. The time when the battery voltage V _NI that suddenly increased reached the peak and then began to decrease was defined as the end of charging of the nickel metal hydride battery 27. That is, when charging the nickel metal hydride battery 27, the system controller 1 automatically starts to decrease the battery voltage V _NI depending on the charge characteristics of the nickel metal hydride battery 27 in the process of charging regardless of the magnitude of the charging current. The time point was determined to be the end of charging, and this time point was regarded as a fully charged state of the nickel metal hydride battery 27 and the charging current to the nickel metal hydride battery 27 was stopped.

しかし、このようにニッケル水素電池２７の充電終止を判断すると、充電電流の大きさが制限されていないため、例えばニッケル水素電池２７の満充電状態付近で大電流の充電が行われた場合、ニッケル水素電池２７が過充電となるおそれがある。そこで、本発明においては、ニッケル水素電池２７充電時、ニッケル水素電池２７が満充電状態に近付くと充電電流を減少させ、この後、電池電圧が下降し始める時点を充電終止として、ニッケル水素電池２７の過充電を防止する。 However, when the end of charging of the nickel-metal hydride battery 27 is determined in this way, the magnitude of the charging current is not limited. For example, when charging with a large current is performed near the fully-charged state of the nickel-metal hydride battery 27, nickel The hydrogen battery 27 may be overcharged. Therefore, in the present invention, when the nickel metal hydride battery 27 is charged, the charge current is decreased when the nickel metal hydride battery 27 approaches a fully charged state, and thereafter, the point in time when the battery voltage starts to decrease is regarded as the end of charge. To prevent overcharging.

具体的には、ニッケル水素電池２７の充電時において、略一定の電圧値となる電圧特性を示す範囲から電池電圧Ｖ_ＮＩが急激に上昇し始めるが、この付近の電池電圧を上限値Ｖ_{ＮＩＭＡＸ}として予めシステムコントローラ１に設定しておく。
そして、ニッケル水素電池２７の充電時、電池電圧Ｖ_ＮＩが上限値Ｖ_{ＮＩＭＡＸ}を超えるまでは、充電電流Ｉ_Ｃを最大電流としてニッケル水素電池２７の充電を行う。ニッケル水素電池２７の充電時間が経過していくことにより、ニッケル水素電池２７のＳＯＣは除々に大きくなる。そして、電池電圧Ｖ_ＮＩが上昇して前記上限値Ｖ_{ＮＩＭＡＸ}となった時、充電電流Ｉ_Ｃを減少させる。ここでの充電電流Ｉ_Ｃの減少の程度は限定されるものではないが、例えば、一定時間経過毎に充電電流Ｉ_Ｃを半減させて行く等の方法がある。 Specifically, when the nickel metal hydride battery 27 is charged, the battery voltage V _NI starts to rapidly increase from a range showing a voltage characteristic having a substantially constant voltage value. The battery voltage in the vicinity _thereof is _set as the upper limit value V _NIMAX. It is set in the system controller 1 in advance.
Then, charging of the nickel hydrogen battery 27, until the battery voltage _{V NI} exceeds the upper limit value _{V Nimax} performs charging of the nickel hydrogen battery 27 the charging current _{I C} as a maximum current. As the charging time of the nickel metal hydride battery 27 elapses, the SOC of the nickel metal hydride battery 27 gradually increases. When the battery voltage V _NI increases to _{reach the} upper limit value V _NIMAX , the charging current I _C is decreased. The degree of reduction of the charging current I _C here is not limited, but for example, there is a method of halving the charging current I _C every elapse of a certain time.

このようにして、充電電流Ｉ_Ｃを減少させニッケル水素電池２７の充電を継続していくと、図５に示す充電電圧特性曲線Ｃに示すように、ニッケル水素電池２７のＳＯＣが、満充電状態となる１００％に近付くため、充電電流Ｉ_Ｃを減少させても電池電圧Ｖ_ＮＩが変化しなくなる（充電電圧特性曲線Ｃの頂点近傍）。この状態では、充電電流Ｉ_Ｃも微小電流となる。そして、除々に電流が流れなくなり、電池電圧Ｖ_ＮＩが一定となるため、この状態では特別な制御を必要としない。その後、電池電圧Ｖ_ＮＩが下降し始めた時点、即ち電池電圧の時間変化率（ｄＶ_ＮＩ／ｄｔ）が負の値となった時点をニッケル水素電池２７の充電終止とする。 In this way, when the charging current I _C is decreased and the charging of the nickel metal hydride battery 27 is continued, the SOC of the nickel metal hydride battery 27 is in a fully charged state as shown in the charging voltage characteristic curve C shown in FIG. since approaches 100% as the, not change even the battery voltage V _NI reduces the charging current I _C (near the apex of the charging voltage characteristic curve C). In this state, the charging current I _C is also a very small current. In addition, since no current flows gradually and the battery voltage V _NI becomes constant, no special control is required in this state. After that, when the battery voltage V _NI starts to drop, that is, when the time change rate (dV _NI / dt) of the battery voltage becomes a negative value, the charging of the nickel metal hydride battery 27 is terminated.

このように、ニッケル水素電池２７の充電時において、満充電状態付近になると充電電流を減少させることにより、ニッケル水素電池２７の過充電を防止することができる。これにより、ニッケル水素電池２７の寿命を延ばすことができる。また、ニッケル水素電池２７のＳＯＣが１００％付近の充電末期では、充電電流を少量にすることにより、ニッケル水素電池２７の容量密度及び充電精度を高めることができる。 As described above, when the nickel metal hydride battery 27 is charged, the charge current is reduced when the nickel hydride battery 27 is in the vicinity of the fully charged state, thereby preventing the nickel metal hydride battery 27 from being overcharged. Thereby, the lifetime of the nickel metal hydride battery 27 can be extended. Further, at the end of charge when the SOC of the nickel metal hydride battery 27 is near 100%, the capacity density and the charge accuracy of the nickel metal hydride battery 27 can be increased by reducing the charge current.

本発明に係るハイブリッドシステムの構成の一例を示す図。The figure which shows an example of a structure of the hybrid system which concerns on this invention. ニッケル水素電池の放電時におけるＳＯＣに対する電圧特性を示す図。The figure which shows the voltage characteristic with respect to SOC at the time of discharge of a nickel metal hydride battery. 電解液の比重と電池回路電圧の関係を示す図。The figure which shows the relationship between specific gravity of electrolyte solution, and battery circuit voltage. 電解液の比重とニッケル水素電池の放電深度（ＤＯＤ）の関係を示す図。The figure which shows the relationship between the specific gravity of electrolyte solution, and the discharge depth (DOD) of a nickel-hydrogen battery. ニッケル水素電池の充電時における電圧特性を示す図。The figure which shows the voltage characteristic at the time of charge of a nickel hydride battery.

Explanation of symbols

１システムコントローラ
２エンジン
１１モータジェネレータ
２５電流・電圧センサ
２７ニッケル水素電池 1 System Controller 2 Engine 11 Motor Generator 25 Current / Voltage Sensor 27 Nickel Metal Hydride Battery

Claims

An engine, a motor that assists the engine, a control unit that controls them, a generator that uses the engine as a drive source, and a power storage that supplies power to the motor and stores the generated power from the generator In a hybrid system having a nickel metal hydride battery as a device,
The control means includes
When the state of charge of the nickel-metal hydride battery calculated by the control means is within a predetermined state of charge state where the nickel-metal hydride battery exhibits constant voltage characteristics, the nickel-metal hydride battery is charged based on the integrated value of the charge / discharge current of the nickel-metal hydride battery. Estimate the state of charge of the hydrogen battery,
When the calculated state of charge falls below the predetermined state of charge, based on a slope of a discharge voltage characteristic curve indicating a characteristic of the battery voltage at the time of discharging with respect to the state of charge of the nickel metal hydride battery, which is set in advance. A hybrid system characterized by estimating the state of charge of a nickel metal hydride battery and determining the end of discharge of the nickel metal hydride battery.

The control means includes
As the discharge current of the nickel metal hydride battery increases, the discharge end charge state of the discharge voltage characteristic curve is shifted to the high charge state side,
The hybrid system according to claim 1, wherein the discharge end charge state of the discharge voltage characteristic curve is shifted to the low charge state side as the discharge current of the nickel metal hydride battery decreases.

The control means includes
When charging the nickel metal hydride battery,
When the battery voltage value of the nickel metal hydride battery exceeds a preset specified value, the charge current to the nickel metal hydride battery is decreased, and when the rate of change over time of the battery voltage value becomes a negative value, The hybrid system according to claim 1, wherein charging of the battery is stopped.