JP2018176820A - Hybrid vehicle - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve fuel economy while protecting a battery in a hybrid vehicle incorporating a battery including a lithium ion secondary cell.SOLUTION: A vehicle 1 includes: an engine 50; a battery 100 including a lithium ion secondary cell; a gyro sensor 108 for detecting an inclination of the battery 100; a motor-generator 10 enabled for generation using power generated by the engine 50; and a PCU 200 for converting power between the battery 100 and motor-generator 10. An ECU 300 determines operation points of the engine 50 and motor-generator 10 so as to increase charging power for the battery 100 as a fuel usage efficiency E increases when charging the battery 100. In a case where an inclination θy of the battery 100 is larger than a given value, the ECU 300 calculates density distribution of lithium salt by using the inclination of the battery 100 and corrects the operation points on the basis of the calculated density distribution.SELECTED DRAWING: Figure 10

Description

本開示は、ハイブリッド車両に関し、より特定的には、リチウムイオン二次電池を含むバッテリが搭載されたハイブリッド車両に関する。   The present disclosure relates to a hybrid vehicle, and more particularly to a hybrid vehicle equipped with a battery including a lithium ion secondary battery.

近年、ハイブリッド車両の普及が進んでいる。ハイブリッド車両では、燃料を効率的に利用することで燃費を向上させることが特に求められる。そのため、エンジンおよびモータの運転状態(運転点)を適切に決定するための手法が提案されている。たとえば特開2001−298805号公報(特許文献1)は、車速と、車両への駆動力指令値と、燃料の利用効率に関連した効率指標とに基づいて、エンジンおよびモータの運転点を決定するハイブリッド車両を開示する。   In recent years, the spread of hybrid vehicles has progressed. In hybrid vehicles, it is particularly required to improve fuel efficiency by efficiently using fuel. Therefore, a method for appropriately determining the operating state (operating point) of the engine and the motor has been proposed. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-298805 (Patent Document 1) determines operating points of an engine and a motor based on a vehicle speed, a driving force command value to a vehicle, and an efficiency index related to fuel utilization efficiency. Disclose a hybrid vehicle.

特開2001−298805号公報JP 2001-298805 A 特開2013−071622号公報JP, 2013-071622, A

リチウムイオン二次電池が走行用のバッテリとして搭載されたハイブリッド車両が市販されている。一般に、リチウムイオン二次電池(以下、「バッテリ」とも記載する)において大電流での充放電(いわゆるハイレート充放電)が行なわれると、電解液中のリチウム塩の濃度(以下、「塩濃度」とも略す)に偏りが生じ得ることが知られている。塩濃度に偏りが生じると、バッテリの内部抵抗が増加することにより電池性能(充放電性能)が低下し得る。一般に、このような劣化は「ハイレート劣化」とも称される。   There are commercially available hybrid vehicles in which lithium ion secondary batteries are mounted as running batteries. Generally, when charging / discharging at a large current (so-called high rate charging / discharging) is performed in a lithium ion secondary battery (hereinafter also referred to as "battery"), the concentration of lithium salt in the electrolyte (hereinafter referred to as "salt concentration" It is known that bias may occur. When the salt concentration is biased, the battery performance (charge / discharge performance) may be reduced due to the increase in the internal resistance of the battery. Generally, such degradation is also referred to as "high rate degradation".

ハイレート充放電により塩濃度の偏りが生じる要因の1つとして、ハイレート充放電により電極体が膨張し、それにより電極体内部の電解液に偏りが生じる点が挙げられる。ハイレート充放電により生じた電解液の偏りは、ハイレート充放電終了後には時間の経過とともに緩和される。それに伴い、塩濃度の偏りも次第に均一化される。   One of the causes of the occurrence of the deviation of the salt concentration due to the high rate charge / discharge is that the electrode body expands due to the high rate charge / discharge, which causes the deviation of the electrolyte solution inside the electrode body. The bias of the electrolyte solution generated by the high rate charge and discharge is alleviated with the passage of time after the high rate charge and discharge is completed. Along with this, the bias of salt concentration is gradually equalized.

しかしながら、バッテリが搭載されたイブリッド車両が坂道を走行中あるいは坂道に駐車中には、バッテリに傾きが生じる。この傾きの大きさによっては、電解液が電極体の下方に滞留しやすくなる一方で、電極体の上方では電解液が不足しやすくなる状況が生じ得る。その結果、バッテリが水平の状態と比べて、電解液の偏り(および、それによる塩濃度の偏り)が均一化されにくくなる可能性がある。   However, while the vehicle equipped with a battery is traveling on a slope or parked on a slope, the battery tilts. Depending on the size of the inclination, the electrolytic solution may be easily retained below the electrode assembly, but the electrolytic solution may be easily insufficient above the electrode assembly. As a result, as compared with the state in which the battery is horizontal, the bias of the electrolyte solution (and the bias of the salt concentration due to it) may be less likely to be made uniform.

特許文献1に開示されたハイブリッド車両では、効率指標を用いてエンジンとモータとの運転点を決定することで燃費を向上させることは開示されているものの、道路勾配等によりバッテリが傾くことがハイレート劣化に与える影響については何ら考慮されていない。このため、バッテリを適切に保護することができない可能性がある。   In the hybrid vehicle disclosed in Patent Document 1, although it is disclosed that fuel efficiency is improved by determining the operating point of the engine and the motor using the efficiency index, it is possible that the battery may be inclined due to road gradient or the like. No consideration is given to the impact on deterioration. For this reason, there is a possibility that the battery can not be protected properly.

本開示は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、リチウムイオン二次電池を含むバッテリを搭載したハイブリッド車両において、燃費の向上を図りつつ、ハイレート劣化からバッテリを適切に保護することである。   The present disclosure has been made to solve the above problems, and an object of the present disclosure is to properly protect a battery from high rate deterioration while improving fuel efficiency in a hybrid vehicle equipped with a battery including a lithium ion secondary battery. It is to be.

本開示のある局面に従うハイブリッド車両は、燃料を利用して動力を発生させるエンジンと、リチウムイオン二次電池を含むバッテリと、バッテリの傾きを検出する検出装置と、エンジンにより発生した動力を用いて発電可能に構成された回転電機と、バッテリと回転電機との間で電力変換を行なう電力変換装置と、エンジンおよび電力変換装置を制御可能に構成された制御装置とを備える。制御装置は、バッテリへの充電時における燃料の利用効率が高いほどバッテリへの充電電力が大きくなるようにエンジンおよび回転電機の運転状態を決定する。制御装置は、バッテリの傾きが所定値よりも大きい場合に、バッテリの傾きを用いてバッテリ内のリチウム塩の濃度分布を算出し、算出された濃度分布に応じて運転状態を修正する。   A hybrid vehicle according to one aspect of the present disclosure uses an engine that generates power using fuel, a battery that includes a lithium ion secondary battery, a detection device that detects an inclination of the battery, and power generated by the engine. A rotating electrical machine configured to be capable of generating electric power, a power conversion device that performs power conversion between a battery and the rotating electrical machine, and a control device configured to control an engine and the power conversion device. The control device determines the operating state of the engine and the rotating electrical machine such that the charging power to the battery increases as the fuel utilization efficiency at the time of charging the battery increases. The controller calculates the concentration distribution of the lithium salt in the battery using the inclination of the battery when the inclination of the battery is larger than a predetermined value, and corrects the operating state according to the calculated concentration distribution.

上記構成によれば、バッテリが傾くことによって生じるリチウム塩の濃度分布(リチウム塩の濃度の偏り)を考慮してエンジンおよび回転電機の運転状態(運転点)が修正される。したがって、燃料の利用効率を用いて燃費の向上を図りつつ、バッテリを適切に保護することが可能になる。   According to the above configuration, the operating state (operating point) of the engine and the rotating electrical machine is corrected in consideration of the concentration distribution of lithium salt (bias in the concentration of lithium salt) generated by the battery tilting. Therefore, it is possible to appropriately protect the battery while improving fuel efficiency using the utilization efficiency of the fuel.

本開示によれば、リチウムイオン二次電池を含むバッテリを搭載したハイブリッド車両において、燃費の向上を図りつつ、バッテリを適切に保護することができる。   According to the present disclosure, in a hybrid vehicle equipped with a battery including a lithium ion secondary battery, the battery can be appropriately protected while improving fuel consumption.

本開示の実施の形態に係るハイブリッド車両の全体構成を概略的に示す図である。FIG. 1 schematically shows an overall configuration of a hybrid vehicle according to an embodiment of the present disclosure. バッテリの構成をより詳細に示す図である。It is a figure which shows the structure of a battery in more detail. 各セルの構成をより詳細に説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of each cell in more detail. 本実施の形態における運転点の決定手法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the determination method of the operating point in this Embodiment. 図4に示した例と同一条件における運転点とバッテリへの充電電力との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship of the operating point and the charging electric power to a battery in the same conditions as the example shown in FIG. バッテリの傾きに応じて電解液の偏りが生じる様子を説明するための図である。It is a figure for demonstrating a mode that the bias of electrolyte solution arises according to the inclination of a battery. バッテリの傾きθx,θyに応じたバッテリの内部抵抗の変化率の測定結果の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the measurement result of the change rate of the internal resistance of the battery according to inclination (theta) x of the battery, and (theta) y. 図7(B)に示した測定結果をまとめた図である。It is the figure which put together the measurement result shown to FIG. 7 (B). 本実施の形態における運転点決定処理を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the driving | operation point determination process in this Embodiment. 図9に示した傾斜処理(S113)を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the inclination process (S113) shown in FIG.

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。   Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding portions are denoted by the same reference characters and description thereof will not be repeated.

[実施の形態]
<ハイブリッド車両の全体構成>
図1は、本開示の実施の形態に係るハイブリッド車両の全体構成を概略的に示す図である。図1を参照して、車両1は、ハイブリッド車両であって、モータジェネレータ10,20と、動力分割装置30と、駆動輪40と、エンジン50と、パワーコントロールユニット(PCU:Power Control Unit)200と、システムメインリレー(SMR:System Main Relay)と、バッテリ100と、電子制御装置(ECU:Electronic Control Unit)300と、ナビゲーション装置400とを備える。
Embodiment
<Overall Configuration of Hybrid Vehicle>
FIG. 1 schematically shows an overall configuration of a hybrid vehicle according to an embodiment of the present disclosure. Referring to FIG. 1, vehicle 1 is a hybrid vehicle, and includes motor generators 10 and 20, power split device 30, drive wheel 40, engine 50, and a power control unit (PCU) 200. , A system main relay (SMR), a battery 100, an electronic control unit (ECU: Electronic Control Unit) 300, and a navigation device 400.

エンジン50は、空気と燃料との混合気を燃焼させたときに生じる燃焼エネルギーをピストンやロータなどの運動子の運動エネルギーに変換することによって動力を出力する内燃機関である。   The engine 50 is an internal combustion engine that outputs motive power by converting combustion energy generated when a mixture of air and fuel is burned into kinetic energy of a moving element such as a piston or a rotor.

動力分割装置30は、たとえば、サンギヤ、キャリア、リングギヤ(いずれも図示せず)の3つの回転軸を有する遊星歯車機構を含む。動力分割装置30は、エンジン50から出力される動力を、モータジェネレータ10を駆動する動力と、駆動輪40を駆動する動力とに分割する。   Power split device 30 includes, for example, a planetary gear mechanism having three rotation shafts of a sun gear, a carrier, and a ring gear (none of which are shown). Power split device 30 splits the power output from engine 50 into power for driving motor generator 10 and power for driving drive wheels 40.

モータジェネレータ10,20の各々は、交流回転電機であり、たとえば、ロータに永久磁石が埋設された三相交流同期電動機である。   Each of motor generators 10 and 20 is an AC rotating electric machine, and is, for example, a three-phase AC synchronous motor in which permanent magnets are embedded in a rotor.

モータジェネレータ10は、主として、動力分割装置30を経由してエンジン50により駆動される発電機として用いられる。モータジェネレータ10が発電した電力は、PCU200を介してモータジェネレータ20またはバッテリ100に供給される。なお、モータジェネレータ10は、本開示に係る「回転電機」に相当する。   Motor generator 10 is mainly used as a generator driven by engine 50 via power split device 30. The electric power generated by motor generator 10 is supplied to motor generator 20 or battery 100 via PCU 200. The motor generator 10 corresponds to the "rotating electric machine" according to the present disclosure.

モータジェネレータ20は、主として電動機として動作し、駆動輪40を駆動する。モータジェネレータ20は、バッテリ100からの電力およびモータジェネレータ10の発電電力の少なくとも一方を受けて駆動され、モータジェネレータ20の駆動力は駆動軸に伝達される。一方、車両の制動時や下り斜面での加速度低減時には、モータジェネレータ20は、発電機として動作して回生発電を行なう。モータジェネレータ20が発電した電力は、PCU200を介してバッテリ100に供給される。   The motor generator 20 mainly operates as an electric motor and drives the drive wheel 40. Motor generator 20 is driven by receiving at least one of the power from battery 100 and the generated power of motor generator 10, and the driving force of motor generator 20 is transmitted to the drive shaft. On the other hand, at the time of braking the vehicle or reducing the acceleration on the downward slope, the motor generator 20 operates as a generator to perform regenerative power generation. The electric power generated by motor generator 20 is supplied to battery 100 via PCU 200.

PCU200は、ECU300からの制御信号に従って、バッテリ100とモータジェネレータ10,20との間で双方向の電力変換を実行する。PCU200は、モータジェネレータ10,20の状態をそれぞれ別々に制御可能に構成されており、たとえば、モータジェネレータ10を回生状態(発電状態)にしつつ、モータジェネレータ20を力行状態にすることができる。PCU200は、たとえば、モータジェネレータ10,20に対応して設けられる2つのインバータと、各インバータに供給される直流電圧をバッテリ100の出力電圧以上に昇圧するコンバータ(いずれも図示せず)とを含んで構成される。なお、PCU200は、本開示に係る「電力変換装置」に相当する。   PCU 200 executes bi-directional power conversion between battery 100 and motor generators 10, 20 in accordance with a control signal from ECU 300. PCU 200 is configured to be capable of separately controlling the states of motor generators 10 and 20. For example, motor generator 20 can be brought into a power running state while motor generator 10 is brought into a regeneration state (power generation state). PCU 200 includes, for example, two inverters provided corresponding to motor generators 10 and 20, and a converter (not shown) for boosting DC voltage supplied to each inverter to an output voltage of battery 100 or more. It consists of The PCU 200 corresponds to the “power conversion device” according to the present disclosure.

SMR150は、バッテリ100とPCU200との間に電気的に接続されている。SMR150は、ECU300からの制御信号に応答して開放/閉成される。これにより、バッテリ100とPCU200との間の導通および遮断が切り替えられる。   SMR 150 is electrically connected between battery 100 and PCU 200. SMR 150 is opened / closed in response to a control signal from ECU 300. Thereby, conduction and interruption between battery 100 and PCU 200 are switched.

バッテリ100は、各々がリチウムイオン二次電池である複数のセル110(図2参照)を含んで構成される。バッテリ100は、モータジェネレータ10,20を駆動するための電力を蓄え、PCU50を通じてモータジェネレータ10,20へ電力を供給する。また、バッテリ100は、モータジェネレータ10,20の発電時にPCU200を通じて発電電力を受けて充電される。   Battery 100 is configured to include a plurality of cells 110 (see FIG. 2) each of which is a lithium ion secondary battery. Battery 100 stores power for driving motor generators 10 and 20, and supplies power to motor generators 10 and 20 through PCU 50. Further, battery 100 receives and generates electric power through PCU 200 when electric power is generated by motor generators 10 and 20.

バッテリ100には、電圧センサ102と、電流センサ104と、温度センサ106とが設けられている。電圧センサ102は、バッテリ100において並列接続される複数のセルの電圧VBを検出する。電流センサ104は、バッテリ100に入出力される電流IBを検出する。温度センサ106は、セル毎の温度TBを検出する。各センサは、その検出結果をECU300に出力する。なお、温度センサ106は、バッテリ100に対して複数個(セル数よりも少ない数)設けられ、隣接する複数(たとえば数個)のセルを監視単位として温度を検出してもよい。   The battery 100 is provided with a voltage sensor 102, a current sensor 104, and a temperature sensor 106. Voltage sensor 102 detects voltages VB of a plurality of cells connected in parallel in battery 100. Current sensor 104 detects a current IB input / output to / from battery 100. The temperature sensor 106 detects the temperature TB for each cell. Each sensor outputs the detection result to the ECU 300. A plurality of temperature sensors 106 (number smaller than the number of cells) may be provided for the battery 100, and temperature may be detected using a plurality of (for example, several) adjacent cells as a monitoring unit.

バッテリ100には、ジャイロセンサ108がさらに設けられている。たとえば車両1が坂道を走行中の場合または車両1が坂道に停車中の場合には、車両1の傾きが生じ得る。ジャイロセンサ108は、バッテリ100の水平方向からの傾きθを検出する。より詳細には、ジャイロセンサ108は、水平方向に対するセル110(後述)の短辺方向(x軸方向)の傾きθx、および、水平方向に対するセル110の長辺方向(y軸方向)の傾きθyの両方を検出する。ジャイロセンサ108は、その検出結果をECU300に出力する。なお、ジャイロセンサ108の設置箇所はバッテリ100に限られず、車両1の他の箇所(たとえば図示しないヒルスタートアシストシステム)に設置されていてもよい。なお、ジャイロセンサ108は、本開示に係る「検出装置」に相当する。   The battery 100 is further provided with a gyro sensor 108. For example, when the vehicle 1 is traveling on a slope or when the vehicle 1 is stopped on a slope, the vehicle 1 may tilt. The gyro sensor 108 detects the inclination θ of the battery 100 from the horizontal direction. More specifically, the gyro sensor 108 has an inclination θx in the short side direction (x axis direction) of the cell 110 (described later) with respect to the horizontal direction and an inclination θy in the long side direction (y axis direction) with respect to the horizontal direction. To detect both. The gyro sensor 108 outputs the detection result to the ECU 300. The installation location of the gyro sensor 108 is not limited to the battery 100, and may be installed at another location of the vehicle 1 (for example, a hill start assist system not shown). The gyro sensor 108 corresponds to the “detection device” according to the present disclosure.

ナビゲーション装置400は、人工衛星(図示せず)からの電波に基づいて車両1の位置を特定するためのGPS(Global Positioning System)受信機(図示せず)を含む。ナビゲーション装置400は、GPS受信機により特定された車両1の位置情報(GPS情報)を用いて、車両1の各種ナビゲーション処理を実行する。より具体的には、ナビゲーション装置400は、車両1のGPS情報とメモリ(図示せず)に記憶された道路地図データとに基づいて、車両1の周辺の道路地図に車両1の現在位置を重ね合わせてナビ画面(図示せず)に表示させる。また、ナビゲーション装置400は、GPS情報を用いて、車両1の現在値から目的地までの推奨経路を案内する。   Navigation device 400 includes a GPS (Global Positioning System) receiver (not shown) for identifying the position of vehicle 1 based on radio waves from a satellite (not shown). The navigation device 400 executes various navigation processing of the vehicle 1 using the position information (GPS information) of the vehicle 1 specified by the GPS receiver. More specifically, the navigation device 400 superimposes the current position of the vehicle 1 on the road map around the vehicle 1 based on the GPS information of the vehicle 1 and the road map data stored in the memory (not shown). In addition, the navigation screen (not shown) is displayed. The navigation device 400 also guides a recommended route from the current value of the vehicle 1 to the destination using GPS information.

ECU300は、CPU(Central Processing Unit)302と、メモリ(より具体的にはROM(Read Only Memory)およびRAM(Random Access Memory))304と、各種信号を入出力するための入出力ポート(図示せず)とを含んで構成される。ECU300は、各センサから受ける信号並びにメモリ304に記憶されたプログラムおよびマップに基づいてエンジン50およびPCU200を制御する。これにより、バッテリ100の充放電が制御される。   The ECU 300 includes a central processing unit (CPU) 302, a memory (more specifically, a read only memory (ROM) and a random access memory (RAM)) 304, and an input / output port (not shown) for inputting and outputting various signals. And is included. ECU 300 controls engine 50 and PCU 200 based on the signals received from each sensor and the program and map stored in memory 304. Thereby, charge and discharge of the battery 100 are controlled.

図2は、バッテリ100の構成をより詳細に示す図である。図3は、各セル110の構成をより詳細に説明するための図である。なお、図2および図3において、車両1は水平状態(平地を走行中または駐車中の状態)であるとする。   FIG. 2 shows the configuration of battery 100 in more detail. FIG. 3 is a diagram for explaining the configuration of each cell 110 in more detail. In FIGS. 2 and 3, it is assumed that the vehicle 1 is in a horizontal state (running on a flat ground or in a parked state).

図2を参照して、バッテリ100は、複数のセル110と、一対のエンドプレート120と、拘束バンド130と、複数のバスバー140とを含む。図2では、複数のセル110が積層されることより形成された積層体のうち、積層方向(x軸方向)の一方端が部分的に示されている。積層体の一方端および積層方向の他方端にそれぞれ対向するように、一対のエンドプレート120が配置されている。一対のエンドプレート120は、すべてのセル110を挟み込んだ状態で拘束バンド130によって拘束されている。各セル110は正極端子113および負極端子114(図3参照)を有する。あるセルの正極端子113と隣接するセルの負極端子114とは、バスバー140によって締結されるとともに電気的に接続されている。これにより、複数のセル110が直列に接続されている。   Referring to FIG. 2, battery 100 includes a plurality of cells 110, a pair of end plates 120, a restraining band 130, and a plurality of bus bars 140. In FIG. 2, one end of the stacking direction (x-axis direction) of the stacked body formed by stacking the plurality of cells 110 is partially shown. A pair of end plates 120 is disposed to face one end of the stack and the other end in the stacking direction. The pair of end plates 120 is restrained by the restraint band 130 with all the cells 110 sandwiched therebetween. Each cell 110 has a positive electrode terminal 113 and a negative electrode terminal 114 (see FIG. 3). The positive electrode terminal 113 of a certain cell and the negative electrode terminal 114 of the adjacent cell are fastened by the bus bar 140 and electrically connected. Thereby, a plurality of cells 110 are connected in series.

図3を参照して、図3においてセル110は、その内部を透視して示されている。セル110は、略直方体形状の電池ケース111を有する。電池ケース111の短辺方向(厚み方向)をx軸方向とし、長辺方向(長さ方向)をy軸方向とし、高さ方向をz軸方向とする。鉛直方向は負のz軸方向であり、水平方向はxy平面方向である。   Referring to FIG. 3, cell 110 is shown in FIG. 3 in a transparent manner. The cell 110 has a substantially rectangular battery case 111. The short side direction (thickness direction) of the battery case 111 is taken as the x-axis direction, the long side direction (longitudinal direction) is taken as the y-axis direction, and the height direction is taken as the z-axis direction. The vertical direction is the negative z-axis direction, and the horizontal direction is the xy plane direction.

電池ケース111の上面は蓋体112によって封じられている。正極端子113および負極端子114の各々の一方端は、蓋体112から外部に突出している。正極端子113および負極端子114の他方端は、電池ケース111内部において、内部正極端子および内部負極端子(いずれも図示せず)にそれぞれ接続されている。電池ケース111の内部には電極体115が収容されている。電極体115は、正極116と負極117とがセパレータ118を介して積層され、その積層体が捲回されることにより形成されている。電解液は、正極116、負極117、およびセパレータ118等に保持されている。   The top surface of the battery case 111 is sealed by a lid 112. One end of each of the positive electrode terminal 113 and the negative electrode terminal 114 protrudes from the lid 112 to the outside. The other ends of the positive electrode terminal 113 and the negative electrode terminal 114 are connected to the internal positive electrode terminal and the internal negative electrode terminal (both not shown) in the battery case 111. An electrode body 115 is accommodated in the battery case 111. The electrode body 115 is formed by laminating the positive electrode 116 and the negative electrode 117 with the separator 118 interposed therebetween, and winding the laminated body. The electrolytic solution is held by the positive electrode 116, the negative electrode 117, the separator 118, and the like.

正極116、負極117、セパレータ118および電解液には、リチウムイオン二次電池の正極、負極、セパレータ、および電解液として従来公知の構成および材料をそれぞれ用いることができる。一例として、電解液は、有機溶媒(たとえばDMC(dimethyl carbonate)とEMC(ethyl methyl carbonate)とEC(ethylene carbonate)との混合溶媒)と、リチウム塩(たとえばLiPF)と、添加剤(たとえばLiBOB(lithium bis(oxalate)borate)またはLi[PF(C])とを含む。 For the positive electrode 116, the negative electrode 117, the separator 118, and the electrolytic solution, conventionally known configurations and materials can be used as a positive electrode, a negative electrode, a separator, and an electrolytic solution of a lithium ion secondary battery. As an example, the electrolytic solution includes an organic solvent (for example, a mixed solvent of DMC (dimethyl carbonate), EMC (ethyl methyl carbonate) and EC (ethylene carbonate)), a lithium salt (for example, LiPF 6 ), an additive (for example, LiBOB (Lithium bis (oxalate) borate) or Li [PF 2 (C 2 O 4 ) 2 ]).

<エンジンおよびモータジェネレータの運転点の決定>
以上のように構成された車両1において、エンジン50およびモータジェネレータ10の運転状態は、燃費(=車両1の走行距離/エンジン50による燃料消費量)が最適となるように決定される。以下、エンジン50およびモータジェネレータ10の運転状態を「運転点」と称し、この運転点の決定手法について、図4および図5を用いて説明する(なお、図4および図5の詳細については特許文献1参照)。
<Determination of operating point of engine and motor generator>
In the vehicle 1 configured as described above, the operating states of the engine 50 and the motor generator 10 are determined such that fuel consumption (= travel distance of the vehicle 1 / fuel consumption by the engine 50) is optimal. Hereinafter, the operating state of engine 50 and motor generator 10 will be referred to as “operating point”, and the method of determining the operating point will be described using FIGS. 4 and 5 (note that details of FIGS. 4 and 5 are patent) Reference 1).

図4は、本実施の形態における運転点の決定手法を説明するための図である。図4において、横軸は、エンジン50の回転速度(エンジン回転速度)を示す。縦軸は、エンジン50からの出力トルク(エンジントルク)を示す。   FIG. 4 is a diagram for explaining the method of determining the operating point in the present embodiment. In FIG. 4, the horizontal axis indicates the rotational speed of the engine 50 (engine rotational speed). The vertical axis represents the output torque (engine torque) from the engine 50.

図4では、燃料消費量が等しい「等高線」が細い実線で示されている。また、同一のエンジン出力を得る場合に、エンジン50、モータジェネレータ10の効率を考慮して燃料消費量が最少となる「最適燃費線」が太い実線で示されている。運転点は、最適燃費線上に定められる。図4では、最適燃費線上に6つの運転点A,N,B〜Eが例示されている。   In FIG. 4, “contour lines” with equal fuel consumption are shown by thin solid lines. Further, when obtaining the same engine output, the “optimum fuel consumption line” in which the fuel consumption is minimized in consideration of the efficiencies of the engine 50 and the motor generator 10 is shown by a thick solid line. The operating point is determined on the optimal fuel consumption line. In FIG. 4, six operating points A, N, and B to E are illustrated on the optimum fuel consumption line.

運転点Aは、できるかぎりモータジェネレータ20により車両1を駆動し(たとえばバッテリ100から放電可能な最大電力をモータジェネレータ20に供給して車両1を駆動し)、駆動力の不足分をエンジン50からの出力でまかなう場合の運転点である。   The driving point A drives the vehicle 1 by the motor generator 20 as much as possible (for example, the maximum power that can be discharged from the battery 100 is supplied to the motor generator 20 to drive the vehicle 1), and It is an operating point when it is covered by the output of.

運転点Aから運転点Nを経由して運転点Eに行くに従ってエンジン50への燃料供給量が増加し、それに伴いバッテリ100からの放電電力が減少する一方で、バッテリ100への充電電力が大きくなる。運転点Nでは、バッテリ100の充放電電力(充電電力および放電電力)が0となる運転点である。そして、B−C−D−Eの順にバッテリ100への充電電力が増加していく。運転点Eは、できるかぎりバッテリ100への充電電力を大きくするために、エンジン50で車両1を駆動するとともにエンジン50によりは亜聖した動力を用いてモータジェネレータ10に発電させる場合の運転点である。   From the operating point A to the operating point E via the operating point N, the amount of fuel supplied to the engine 50 increases, and accordingly the discharge power from the battery 100 decreases, while the charge power to the battery 100 is large. Become. The operating point N is an operating point at which the charge / discharge power (charge power and discharge power) of the battery 100 becomes zero. Then, the charging power to the battery 100 increases in the order of B-C-D-E. The operating point E is an operating point in the case where the vehicle 50 is driven by the engine 50 and power generated by the motor generator 10 is generated by using the power of the engine 50 in order to increase charging power to the battery 100 as much as possible. .

最適燃費線上において、運転点は、バッテリ100への充電時におけるエンジン50による燃料の利用効率を示す「燃料利用効率E」に基づいて決定される。燃料利用効率Eは、たとえば以下のように定めることができる。すなわち、まず、ユーザがナビゲーション装置400を操作して車両1の目的地を入力した場合に、その目的地におけるバッテリ100のSOCの目的値(目標SOC)が設定(算出)される。SOCの目的値は、予め定められた固定値であってもよいし、たとえば目的地に応じて決定される可変値であってもよい。   On the optimum fuel consumption line, the operating point is determined based on “fuel utilization efficiency E” that indicates the utilization efficiency of fuel by engine 50 when charging battery 100. The fuel utilization efficiency E can be determined, for example, as follows. That is, first, when the user operates navigation device 400 to input the destination of vehicle 1, the target value (target SOC) of the SOC of battery 100 at the destination is set (calculated). The target value of the SOC may be a predetermined fixed value or, for example, a variable value determined according to the destination.

たとえば、燃料利用効率Eが相対的に高い場合にのみバッテリ100が充電されるように運転点を決定すると、バッテリ100の充電機会が減るので、目的地における実際のSOCは相対的に低くなる。逆に、燃料利用効率Eがある程度低くてもバッテリ100が充電されるように運転点を決定すると、バッテリ100の充電機会が増える分、目的地における実際のSOCは相対的に高くなる。したがって、燃料利用効率Eに仮の値を設定し、目的地までの走行経路におけるSOCの変化を予測して目的地におけるSOCの予測値とSOCの目標値とを比較する。目的地におけるSOCの予測値が目標値よりも高い場合には、燃料利用効率Eを前回値から減少させてSOCの予測値を再計算する。一方、目的地におけるSOCの予測値が目標値よりも高い場合には、燃料利用効率Eを前回値から増加させてSOCの予測値を再計算する。そして、目的地におけるSOCの予測値が目標値に一致するまで(両者の差が所定値よりも小さくなるまで)燃料利用効率Eの計算を繰り返す。SOCの予測値が目標値に一致した場合の燃料利用効率Eが採用される(詳細は特許文献1参照)。このようにして算出された燃料利用効率Eを用いて、運転点が以下のように決定される。   For example, if the operating point is determined such that the battery 100 is charged only when the fuel utilization efficiency E is relatively high, the actual SOC at the destination becomes relatively low because the charging opportunity of the battery 100 is reduced. Conversely, if the operating point is determined such that the battery 100 is charged even if the fuel utilization efficiency E is low to some extent, the actual SOC at the destination becomes relatively high as the charging opportunity of the battery 100 increases. Therefore, a temporary value is set for the fuel utilization efficiency E, and a change in SOC in the traveling route to the destination is predicted, and the predicted value of SOC at the destination is compared with the target value of SOC. If the predicted value of SOC at the destination is higher than the target value, the fuel utilization efficiency E is decreased from the previous value, and the predicted value of SOC is recalculated. On the other hand, when the predicted value of SOC at the destination is higher than the target value, the fuel utilization efficiency E is increased from the previous value, and the predicted value of SOC is recalculated. Then, the calculation of the fuel utilization efficiency E is repeated until the predicted value of the SOC at the destination matches the target value (until the difference between the two becomes smaller than a predetermined value). The fuel use efficiency E when the predicted value of the SOC matches the target value is adopted (see Patent Document 1 for details). The operating point is determined as follows using the fuel utilization efficiency E calculated in this way.

図5は、図4に示した例と同一条件における運転点とバッテリ100への充電電力との関係を示す図である。図5において、横軸は、運転点Aにおける燃料供給量を基準とした燃料供給量の増加量(燃料増加量)Δfuelを示す。   FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the operating point and the charging power to the battery 100 under the same conditions as the example shown in FIG. In FIG. 5, the horizontal axis indicates an increase (fuel increase) Δfuel of the fuel supply based on the fuel supply at the operating point A.

図5の下図の縦軸は、バッテリ100への充電電力、または、運転点Aにおけるバッテリ100からの放電電力を基準としたバッテリ100への充電電力の増加量(電力差)Δbatを示す。また、曲線L1は、燃料増加量Δfuelとバッテリ100への充電電力との関係を示す。   The vertical axis in the lower part of FIG. 5 represents the amount of increase (power difference) Δbat of the charging power to battery 100 or the charging power to battery 100 based on the discharging power from battery 100 at operating point A. Curve L1 shows the relationship between the amount of increase in fuel Δfuel and the charging power to battery 100.

図5の上図の縦軸は、燃料増加量Δfuelと充電電力の増加量Δbatとの比(=ΔΔfuel/bat)である燃料利用効率Eを示す。また、曲線L2は、曲線L1における燃料増加量Δfuelと燃料利用効率Eとの関係を示す。曲線L1,L2は、車速Vと駆動力との組合せ条件毎に予め実験により求めておくことができる。   The vertical axis in the upper part of FIG. 5 indicates the fuel utilization efficiency E which is the ratio of the fuel increase amount Δfuel to the charge power increase amount Δbat (= ΔΔfuel / bat). Further, the curve L2 shows the relationship between the fuel increase amount Δfuel and the fuel utilization efficiency E in the curve L1. The curves L1 and L2 can be obtained in advance by experiment for each combination condition of the vehicle speed V and the driving force.

まず、上述のような再計算を繰り返すことで燃料利用効率Eが算出される。そして、算出された燃料利用効率Eから運転点が決定される。図5に示した例では、たとえば、ある燃料利用効率Eが曲線L2上でB’と求められた場合には、B’に対応する曲線L1上の点であるBが運転点として決定される。同様に、燃料利用効率Eが曲線L2上でC’と求められた場合には、C’に対応する曲線L1上の点であるCが運転点として決定される。他の燃料利用効率Eについても同様である。   First, the fuel utilization efficiency E is calculated by repeating the above recalculation. Then, the operating point is determined from the calculated fuel utilization efficiency E. In the example shown in FIG. 5, for example, when a certain fuel utilization efficiency E is determined as B ′ on the curve L2, a point B on the curve L1 corresponding to B ′ is determined as the operating point . Similarly, when the fuel utilization efficiency E is determined as C 'on the curve L2, a point C on the curve L1 corresponding to C' is determined as the operating point. The same applies to the other fuel utilization efficiency E.

このような手法で運転点を決定することで、燃費が高い状態でエンジン50を駆動させ(最適燃費線上で駆動させ)、かつ、燃料利用効率Eに応じたバッテリ100への充電電力を決定することができる。   By determining the operating point by such a method, engine 50 is driven in a state of high fuel consumption (driven on the optimal fuel consumption line), and charge power to battery 100 according to fuel utilization efficiency E is determined. be able to.

<バッテリの傾き>
ここで、車両1がたとえば坂道を走行中の場合あるいは坂道に駐車中である場合には、バッテリ100に傾きθx,θyが生じる。上述のように、傾きθxとは、水平方向に対するセル110の短辺方向(x軸方向)の傾きを示し、傾きθyとは、水平方向に対するセル110の長辺方向(y軸方向)である。傾きθx,θyによっては、電極体115内部の電解液に偏りが生じたり、一旦生じた偏りが緩和したりし得る。
<Slope of battery>
Here, when the vehicle 1 is traveling on a slope, for example, or when the vehicle 1 is parked on a slope, inclinations θx and θy occur in the battery 100. As described above, the inclination θx indicates the inclination in the short side direction (x-axis direction) of the cell 110 with respect to the horizontal direction, and the inclination θy is the long side direction (y-axis direction) of the cell 110 with respect to the horizontal direction. . Depending on the inclinations θx and θy, the electrolytic solution in the electrode body 115 may be biased, or the bias once generated may be alleviated.

図6は、バッテリ100の傾きに応じて電解液の偏りが生じる様子を説明するための図である。図6および後述する図7では、バッテリ100を構成する複数のセル110のうちの1つのセルについて、水平に設置された場合と、傾きθyが生じた場合とを模式的に示している。   FIG. 6 is a diagram for explaining how the electrolyte solution is biased according to the inclination of the battery 100. As shown in FIG. FIG. 6 and FIG. 7 described later schematically show the case where one of the plurality of cells 110 constituting the battery 100 is horizontally installed and the case where the inclination θy occurs.

図6(A)に示すようにバッテリ100が水平に設置されている場合には、電極体115(破線で示す)の図中左側と右側とで均等に電解液の流入および流出が起こる。   When the battery 100 is installed horizontally as shown in FIG. 6A, the inflow and the outflow of the electrolyte occur equally between the left side and the right side of the electrode body 115 (indicated by a broken line) in the drawing.

これに対し、図6(B)に示すようにバッテリ100が傾きθyだけ傾いている場合には、電極体115の図中左側における電解液の流出量は、図中右側における電解液の流出量よりも大きくなり得る。また、電極体115の図中左側では、図中右側と比べて、電極体115への電解液の流入が起こりにくくなり得る。その結果、バッテリ100が傾いている場合には、バッテリ100が水平である場合と比べて、リチウム塩の偏りが緩和されにくくなる。   On the other hand, when the battery 100 is inclined by θy as shown in FIG. 6B, the outflow amount of the electrolyte on the left side of the electrode body 115 is the outflow amount of the electrolyte on the right side in the drawing. It can be bigger than that. Further, on the left side of the electrode body 115 in the drawing, the inflow of the electrolytic solution to the electrode body 115 may be less likely to occur than in the right side of the drawing. As a result, when the battery 100 is inclined, the bias of the lithium salt is less likely to be alleviated as compared with the case where the battery 100 is horizontal.

このように、バッテリ100の傾きθx,θyによっては、電極体115の下方(負のz軸方向)に電解液が滞留しやすくなる一方で、電極体115の上方では電解液が不足しやすくなる状況が生じ得る。これにより、バッテリ100が水平に設置された状態と比べて、電解液の偏りの均一化が妨げられる。その結果として、ハイレート劣化により生じた塩濃度の偏りの緩和速度が遅くなる(単位時間当たりの緩和量が小さくなる)可能性がある。   As described above, depending on the inclinations θx and θy of the battery 100, the electrolyte tends to stay below the electrode body 115 (in the negative z-axis direction), while the electrolyte tends to run short above the electrode body 115. Situations can arise. Thereby, the equalization of the bias of the electrolytic solution is prevented in comparison with the state where the battery 100 is installed horizontally. As a result, there is a possibility that the relaxation rate of the deviation of the salt concentration caused by the high rate deterioration may be slowed (the amount of relaxation per unit time is decreased).

図7は、バッテリ100の傾きθx,θyに応じたバッテリ100の内部抵抗の変化率の測定結果の一例を示す図である。バッテリ100を図7(A)の(a)〜(f)に示す各状態に設置し、所定の期間が経過する毎にバッテリ100の内部抵抗を測定した。その測定結果が図7(B)に示されている。図7(B)において、横軸は、初期状態(たとえば製造直後の状態)からの経過時間を示し、縦軸は、バッテリ100の内部抵抗の変化率(以下、「抵抗変化率」と略す)を示す。抵抗変化率とは、初期状態での内部抵抗に対する評価試験実施後の内部抵抗の比を意味する。   FIG. 7 is a diagram showing an example of the measurement results of the rate of change of the internal resistance of battery 100 according to the inclinations θx and θy of battery 100. The battery 100 was installed in each state shown in (a) to (f) of FIG. 7A, and the internal resistance of the battery 100 was measured each time a predetermined period passed. The measurement results are shown in FIG. 7 (B). In FIG. 7B, the horizontal axis indicates the elapsed time from the initial state (for example, the state immediately after manufacture), and the vertical axis indicates the rate of change in internal resistance of battery 100 (hereinafter abbreviated as "rate of change in resistance"). Indicates The rate of change in resistance means the ratio of the internal resistance after the evaluation test to the internal resistance in the initial state.

図7(A)を参照して、状態(a)は、傾きθx=0°かつ傾きθy=90°の状態である。状態(b)は、傾きθx=0°かつ傾きθy=−90°の状態である。状態(c)は、傾きθx=0°かつ傾きθy=45°の状態である。状態(d)は、傾きθx=0°かつ傾きθy=−45°の状態である。状態(e)は、傾きθx=θy=0°の状態、すなわち対照測定のための状態である。状態(f)は、傾きθx=90°かつ傾きθy=0°の状態である。なお、内部抵抗の測定手法としては公知の各種手法を採用することができる。   Referring to FIG. 7A, the state (a) is a state where the inclination θx = 0 ° and the inclination θy = 90 °. The state (b) is a state in which the inclination θx = 0 ° and the inclination θy = −90 °. The state (c) is a state where the inclination θx = 0 ° and the inclination θy = 45 °. The state (d) is a state where the inclination θx = 0 ° and the inclination θy = -45 °. State (e) is the state of slope θx = θy = 0 °, ie the state for the control measurement. The state (f) is a state in which the inclination θx = 90 ° and the inclination θy = 0 °. In addition, various well-known methods are employable as a measuring method of internal resistance.

図7(B)を参照して、状態(a)および状態(b)の抵抗変化率が最も大きく、次いで状態(c)および状態(d)の抵抗変化率が大きく、状態(f)の抵抗変化率は相対的に小さい。また、対照測定のための状態(e)(傾きθx=θy=0°の状態)の抵抗変化率が最も小さいことが分かる。また、傾きθxの影響は比較的小さいことが分かる。   Referring to FIG. 7 (B), the rate of change in resistance in states (a) and (b) is the largest, and then the rate of change in resistance in states (c) and (d) is large, the state (f) resistance The rate of change is relatively small. In addition, it is understood that the rate of change in resistance in the state (e) for the control measurement (state in which the inclination θx = θy = 0 °) is the smallest. Also, it can be seen that the influence of the inclination θx is relatively small.

図8は、図7(B)に示した測定結果をまとめた図である。図8において、横軸は、長辺方向の傾きθyを表す。なお、短辺方向の傾きθxは0°である。縦軸は、初期状態の状態(e)での内部抵抗を基準とした場合、初期状態時から所定期間(数カ月)経過後における抵抗変化率が示されている。図8を参照して、長辺方向の傾きθyが大きいほど、抵抗変化率が大きくなることが分かる。このため、以下では傾きθyが変化する場合について代表的に説明する。ただし、傾きθyに加えて傾きθxについても考慮してもよい。   FIG. 8 is a diagram summarizing the measurement results shown in FIG. 7 (B). In FIG. 8, the horizontal axis represents the inclination θy in the long side direction. The inclination θx in the short side direction is 0 °. The ordinate represents the rate of change in resistance after a predetermined period (several months) has elapsed since the initial state, based on the internal resistance in the state (e) in the initial state. Referring to FIG. 8, it can be seen that the rate of change in resistance increases as the gradient θy in the long side direction increases. Therefore, in the following, the case where the inclination θy changes will be described representatively. However, the inclination θx may be taken into consideration in addition to the inclination θy.

<運転点決定処理>
図9は、本実施の形態における運転点決定処理を説明するためのフローチャートである。このフローチャートに示される処理は、所定条件が成立する度または所定周期が経過する度にメインルーチンから呼び出されて実行される。また、図9および後述する図10のフローチャートに含まれる各ステップ(以下「S」と略す)は、基本的にはECU300によるソフトウェア処理によって実現されるが、ECU300内に作製された専用のハードウェア(電気回路)によって実現されてもよい。
<Operation point determination process>
FIG. 9 is a flowchart for explaining the operating point determination process in the present embodiment. The process shown in this flowchart is called from the main routine and executed each time a predetermined condition is satisfied or a predetermined cycle elapses. Although each step (hereinafter abbreviated as "S") included in the flowchart of FIG. 9 and the flowchart of FIG. 10 described later is basically realized by software processing by ECU 300, dedicated hardware manufactured in ECU 300 (Electrical circuit) may be realized.

図1および図9を参照して、S101において、ECU300は、ナビゲーション装置400から車両1の現在地を取得する。また、ECU300は、バッテリ100の現在のSOCを推定する。SOCの推定手法としては公知の手法を用いることができる。   Referring to FIGS. 1 and 9, ECU 300 acquires the current location of vehicle 1 from navigation device 400 in S101. Further, ECU 300 estimates the current SOC of battery 100. A known method can be used as the SOC estimation method.

S102において、ECU300は、ユーザによる目的地の設定または変更があったか否かを判定する。なお、目的地の設定(変更)には、車両1が従来の推奨経路から逸脱したり道路状況の変化があったりすることによる推奨経路の変更を含んでもよい。目的地の設定(変更)があった場合(S102においてYES)、ECU300は、処理をS103に進める。一方、目的地の設定(変更)がなかった場合(S102においてNO)には、ECU300は、以下のS103〜S107の処理をスキップし、処理をS108に進める。   In S102, the ECU 300 determines whether the user has set or changed the destination. The setting (changing) of the destination may include the change of the recommended route due to the vehicle 1 deviating from the conventional recommended route or the change of the road condition. If there is setting (change) of the destination (YES in S102), the ECU 300 advances the process to S103. On the other hand, when there is no setting (change) of the destination (NO in S102), the ECU 300 skips the processing of S103 to S107 described below, and advances the processing to S108.

S103において、ECU300は、目的地までの推奨経路の探索結果をナビゲーション装置400から取得する。さらに、ECU300は、目的地までの推奨経路をn(nは2以上の自然数)個の区間に仮想的に分割する。この分割手法としては、経路上の特徴がある地点を分割点として分割する手法や、目的地までの距離をn等分する手法などがあ挙げられる。ECU300は、各区間における平均勾配、曲率半径、標高などの道路環境をナビゲーション装置400から取得する。なお、これら道路環境に関する情報は、他の車両との通信(いわゆる車車間通信)により取得してもよい。   In S103, the ECU 300 acquires the search result of the recommended route to the destination from the navigation device 400. Further, the ECU 300 virtually divides the recommended route to the destination into n (n is a natural number of 2 or more) segments. Examples of this division method include a method of dividing a point having a feature on a route as a division point, and a method of equally dividing a distance to a destination into n. The ECU 300 acquires, from the navigation device 400, the road environment such as the average slope, the curvature radius, and the altitude in each section. The information on the road environment may be acquired by communication with another vehicle (so-called inter-vehicle communication).

S104において、ECU300は、各区間の道路環境などに基づいて目的地におけるSOCの目標値(目標SOC)を設定(算出)する。   In S104, the ECU 300 sets (calculates) a target value (target SOC) of the SOC at the destination based on the road environment of each section.

S105において、ECU300は、各区間の道路環境に基づいて、各区間における車速Vと駆動力指令値とを予測する。各区間の車速Vは、たとえば、基本的には道路の制限速度を用いつつ、右折/左折をする交差点では右折/左折に伴う減速度を考慮したり、道路の曲率に応じた加速度/減速度を考慮したりすることによって予測することができる。各区間の駆動力指令値は、たとえば、車速Vに応じた走行抵抗分(空気抵抗分+転がり抵抗分)の駆動力と、前区間との速度差に応じた加減速度分の駆動力と、道路勾配に応じた加減速分の駆動力とから予測することできる(詳細は特許文献1参照)。   In S105, the ECU 300 predicts the vehicle speed V and the driving force command value in each section based on the road environment of each section. The vehicle speed V of each section is, for example, basically using the speed limit of the road, while considering the deceleration accompanying the right turn / left turn at the intersection where the right turn / left turn, acceleration / deceleration according to the curvature of the road Can be predicted by taking account of The driving force command value of each section is, for example, a driving force for traveling resistance (air resistance + rolling resistance) according to the vehicle speed V, and an acceleration / deceleration for driving speed according to the speed difference from the previous section, It can be predicted from the driving force for acceleration and deceleration according to the road slope (see Patent Document 1 for details).

S106において、ECU300は、燃料利用効率Eを算出する。燃料利用効率Eの算出手法については図4および図5にて詳細に説明したため、説明は繰り返さない。   In S106, the ECU 300 calculates the fuel utilization efficiency E. The method of calculating the fuel utilization efficiency E has been described in detail in FIG. 4 and FIG. 5, so the description will not be repeated.

S107において、ECU300は、S106にて算出した燃料利用効率Eと、S105にて予測した各区間における車速Vおよび駆動力指令値P*とに基づいて、各区間のSOCを予測する。より具体的には、上述したように燃料利用効率Eと車速Vの予測値と駆動力指令値P*の予測値に基づいて各区間における運転点を求めることで、各区間におけるバッテリ100の充放電電力を算出することができる。したがって、現在のSOC(S101にて推定した値)を初期値として各区間における充放電電力を時間積分することにより、各区間におけるSOCを予測することができる。   In S107, the ECU 300 predicts the SOC of each section based on the fuel utilization efficiency E calculated in S106 and the vehicle speed V and the driving force command value P * in each section predicted in S105. More specifically, as described above, by obtaining the operating point in each section based on the predicted value of fuel utilization efficiency E and vehicle speed V and the predicted value of driving force command value P *, charging of battery 100 in each section is completed. Discharge power can be calculated. Therefore, SOC in each section can be predicted by temporally integrating charge / discharge power in each section with the current SOC (the value estimated in S101) as an initial value.

S108において、ECU300は、図示しない車速センサから現在の車速Vを取得する。   In S108, the ECU 300 acquires the current vehicle speed V from a vehicle speed sensor (not shown).

S109において、ECU300は、S108にて取得した車速Vと、アクセルセンサ(図示せず)により取得されたアクセル開度Accとから、駆動力指令値P*を算出する。より具体的には、たとえば、予め設定した駆動力指令値のテーブルを参照することによって、車速Vおよびアクセル開度Accに対応する駆動力指令値P*を算出することができる。   In S109, the ECU 300 calculates the driving force command value P * from the vehicle speed V acquired in S108 and the accelerator opening Acc acquired by the accelerator sensor (not shown). More specifically, for example, by referring to a table of driving force command values set in advance, it is possible to calculate the driving force command value P * corresponding to the vehicle speed V and the accelerator opening Acc.

S110において、ECU300は、各区間において、各区間の実際の車速V(測定値)と車速Vの予測値との誤差、および、実際の駆動力指令値P*と駆動力指令値P*の予測値との誤差が、それぞれの所定値より大きいか否かを判断する。これらの誤差の算出手法としては、たとえば特許文献1に記載の手法を用いることができる。車速Vおよび駆動力指令値P*のうちの少なくとも一方の誤差が所定値よりも大きい場合(S110においてYES)には、ECU300は、処理をS105に戻す。両方の誤差がいずれも所定値以下の場合(S110においてNO)には、ECU300は、処理をS111に進める。   In S110, ECU 300 estimates an error between the actual vehicle speed V (measured value) of each section and the predicted value of vehicle speed V in each section, and predicts actual driving force command value P * and driving force command value P *. It is determined whether the error from the value is larger than each predetermined value. As a method of calculating these errors, for example, the method described in Patent Document 1 can be used. If the error of at least one of vehicle speed V and driving force command value P * is larger than the predetermined value (YES in S110), ECU 300 returns the process to S105. If both errors are equal to or less than the predetermined value (NO in S110), the ECU 300 advances the process to S111.

S111において、ECU300は、各区間において、現在のSOCと予測SOCとの誤差が所定値より大きいか否かを判断する。SOCの誤差が所定値よりも大きい場合(S111においてYES)には、ECU300は、処理をS106に戻す。予測誤差が所定値以下の場合(S111においてNO)には、ECU300は、処理をS112に進める。   In S111, the ECU 300 determines whether the error between the current SOC and the predicted SOC is larger than a predetermined value in each section. If the error of SOC is larger than the predetermined value (YES in S111), ECU 300 returns the process to S106. If the prediction error is less than or equal to the predetermined value (NO in S111), the ECU 300 advances the process to S112.

S112において、ECU300は、燃料利用効率Eと現在の車速Vおよび駆動力指令値P*とに基づいて運転点を決定する。この決定手法については図4および図5にて詳細に説明したため、説明は繰り返さない。   In S112, the ECU 300 determines the operating point based on the fuel utilization efficiency E, the current vehicle speed V, and the driving force command value P *. The determination method is described in detail in FIG. 4 and FIG. 5, so the description will not be repeated.

さらに、S113において、ECU300は、バッテリ100の傾きを考慮に入れるための「傾斜処理」を実行する。   Furthermore, in S113, the ECU 300 executes “tilting processing” to take into consideration the tilt of the battery 100.

図10は、図9に示した傾斜処理(S113)を説明するためのフローチャートである。   FIG. 10 is a flowchart for explaining the tilt processing (S113) shown in FIG.

図1および図10を参照して、S201において、ECU300は、ジャイロセンサ108からバッテリ100の傾きθyを取得する。   1 and 10, in S201, ECU 300 obtains inclination θy of battery 100 from gyro sensor 108.

S202において、ECU300は、S201にて取得した傾きθyが所定値よりも大きいか否かを判定する。所定値は、傾きθyの影響を無視することができなくなる値であり、実験またはシミュレーションにより予め求めることができる。傾きθyが所定値よりも大きい場合(S202においてYES)、ECU300は、処理をS203に進める。   In S202, the ECU 300 determines whether the inclination θy acquired in S201 is larger than a predetermined value. The predetermined value is a value that can not ignore the influence of the inclination θy, and can be obtained in advance by experiment or simulation. If inclination θy is larger than the predetermined value (YES in S202), ECU 300 advances the process to S203.

S203において、ECU300は、バッテリ100内のリチウム塩の濃度分布を、たとえば流体力学に基づくシミュレーションを実行することにより算出する。このシミュレーションには公知の手法を用いることができるので、詳細な説明は繰り返さない(たとえば特開2017−168211号公報参照)。   In S203, ECU 300 calculates the concentration distribution of the lithium salt in battery 100, for example, by executing a simulation based on fluid dynamics. A known method can be used for this simulation, and thus the detailed description will not be repeated (see, for example, JP-A-2017-168211).

S204において、ECU300は、S201にて取得した傾きθyをS203におけるリチウム塩の濃度分布の算出結果に反映させる。たとえば、図8に示したような測定結果に基づいて様々な傾きθyに対応する補正係数を設定し、その補正係数を用いてリチウム塩の濃度分布の算出結果を補正することができる。   In S204, the ECU 300 reflects the inclination θy acquired in S201 in the calculation result of the concentration distribution of the lithium salt in S203. For example, correction coefficients corresponding to various inclinations θy can be set based on the measurement results as shown in FIG. 8, and the calculation results of the concentration distribution of lithium salt can be corrected using the correction coefficients.

S205において、ECU300は、S204にて傾きθyの影響が反映されたリチウム塩の濃度分布の算出結果(補正結果)に応じて、バッテリ100の充放電電力を制限する。より具体的には、たとえば、リチウム塩の濃度分布の偏りが大きいほど、バッテリ100への充電電力の制御上限値を示す充電電力上限値Winを低く設定する。この設定は、たとえば、リチウム塩の濃度分布の偏りを示す指標値と充電電力上限値Winとの対応関係をマップとして予め準備しておくことにより実現することができる。   In S205, the ECU 300 limits the charge / discharge power of the battery 100 according to the calculation result (correction result) of the concentration distribution of the lithium salt in which the influence of the inclination θy is reflected in S204. More specifically, for example, charging power upper limit value Win indicating a control upper limit value of charging power to battery 100 is set lower as the concentration distribution of the lithium salt is more unevenly distributed. This setting can be realized, for example, by preparing in advance, as a map, a correspondence between an index value indicating deviation of concentration distribution of lithium salt and charging power upper limit value Win.

S206において、ECU300は、S205にて算出された充放電電力(特に充電電力)の範囲内でバッテリ100の充放電が行なわれるように、運転点を再度決定する(修正する)。より具体的には、一例として、S205にて充電電力上限値Wintが通常時よりも低く設定された場合には、バッテリ100への充電電力が充電電力上限値Winを上回らないように運転点を決定する。たとえば、図4に示した例においては、通常時にはN〜Eの間の最適燃費線上で運転点が決定されるところ、充電電力上限値Wintが通常時よりも低く設定された場合には、最適燃費線上のN〜C間の範囲に運転点の範囲が制限される。   In S206, the ECU 300 again determines (corrects) the operating point so that charging / discharging of battery 100 is performed within the range of the charging / discharging power (particularly charging power) calculated in S205. More specifically, as one example, when the charging power upper limit Wint is set to be lower than the normal time in S205, the operating point is set so that the charging power to the battery 100 does not exceed the charging power upper limit Win. decide. For example, in the example shown in FIG. 4, the operating point is normally determined on the optimum fuel consumption line between N and E, but is optimal when the charging power upper limit Wint is set lower than the normal time. The range of the operating point is limited to the range between N and C on the fuel efficiency line.

なお、S203において傾きθyが所定値以下の場合(S202においてNO)には、S204〜S206の処理がスキップされ、処理が図9に示したフローチャートへと戻される。また、図示しないが、ECU300は、S206(あるいは図9のS112)にて決定された運転点が実現されるように、エンジン50のトルクおよびモータジェネレータ10,20のトルクを制御する。   If the inclination θy is equal to or less than the predetermined value in S203 (NO in S202), the processing in S204 to S206 is skipped, and the processing is returned to the flowchart shown in FIG. Further, although not shown, the ECU 300 controls the torque of the engine 50 and the torque of the motor generators 10, 20 such that the operating point determined in S206 (or S112 in FIG. 9) is realized.

以上のように、本実施の形態によれば、バッテリ100の傾きθx,θy(特にθyにより生じるリチウム塩の濃度分布(リチウム塩の濃度の偏り)を考慮して、エンジン50およびモータジェネレータ10の運転点(運転状態)が修正される。したがって、燃料利用効率Eを用いて燃費の向上を図りつつ、バッテリ100を適切に保護することができる。   As described above, according to the present embodiment, in consideration of inclinations θx and θy of battery 100 (in particular, concentration distribution of lithium salt (bias in concentration of lithium salt) generated by θy), engine 50 and motor generator 10 Accordingly, the fuel use efficiency E can be used to improve the fuel efficiency, and the battery 100 can be appropriately protected.

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   It should be understood that the embodiments disclosed herein are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present disclosure is indicated not by the description of the embodiments described above but by the claims, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the claims.

1 車両、10,20 モータジェネレータ、30 動力分割装置、40 駆動輪、50 エンジン、100 バッテリ、102 電圧センサ、104 電流センサ、106 温度センサ、108 ジャイロセンサ、110 セル、111 電池ケース、112 蓋体、113 正極端子、114 負極端子、115 電極体、116 正極、117 負極、118 セパレータ、120 エンドプレート、130 拘束バンド、140 バスバー、150 SMR、200 PCU、300 ECU、302 CPU、304 メモリ、400 ナビゲーション装置。   Reference Signs List 1 vehicle, 10, 20 motor generator, 30 power split device, 40 drive wheels, 50 engines, 100 batteries, 102 voltage sensors, 104 current sensors, 106 temperature sensors, 108 gyro sensors, 110 cells, 111 battery cases, 112 lids 113 positive electrode terminal 114 negative electrode terminal 115 electrode body 116 positive electrode 117 negative electrode 118 separator 118 end plate 130 restraint band 140 bus bar 150 SMR 200 PCU 300 ECU 302 CPU 304 memory 400 navigation apparatus.

Claims (1)

燃料を利用して動力を発生させるエンジンと、
リチウムイオン二次電池を含むバッテリと、
前記バッテリの傾きを検出する検出装置と、
前記エンジンにより発生した動力を用いて発電可能に構成された回転電機と、
前記バッテリと前記回転電機との間で電力変換を行なう電力変換装置と、
前記エンジンおよび前記電力変換装置を制御可能に構成され、前記バッテリへの充電時における前記燃料の利用効率が高いほど前記バッテリへの充電電力が大きくなるように前記エンジンおよび前記回転電機の運転状態を決定する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記バッテリの傾きが所定値よりも大きい場合に、前記バッテリの傾きを用いて前記バッテリ内のリチウム塩の濃度分布を算出し、算出された濃度分布に応じて前記運転状態を修正する、ハイブリッド車両。
An engine that generates power using fuel;
A battery including a lithium ion secondary battery,
A detection device for detecting the inclination of the battery;
A rotating electrical machine configured to be capable of generating power using power generated by the engine;
A power converter for performing power conversion between the battery and the rotating electrical machine;
The operating state of the engine and the rotary electric machine is configured to be configured to be able to control the engine and the power conversion device, and the charging power to the battery increases as the utilization efficiency of the fuel at the time of charging the battery increases. Control device to determine
The controller calculates the concentration distribution of lithium salt in the battery using the inclination of the battery when the inclination of the battery is larger than a predetermined value, and the operating state is calculated according to the calculated concentration distribution. A hybrid vehicle that corrects.
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