JP3780979B2 - Charge / discharge control apparatus and method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば二次電池とキャパシタとを並列接続し、これら二次電池及びキャパシタの電力を電源として駆動するパラレルハイブリッド車に使用して好適な充放電制御装置及び方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、二次電池に蓄積した電力を用いて車両内の駆動モータや補機を駆動するハイブリッド車両が知られている。このようなハイブリッド車両に搭載される二次電池は、化学反応を利用しているため、周囲温度が低下すると内部抵抗が大きくなり、放電可能出力が低下する。
【0003】
このように放電可能出力が低下するため、低温での二次電池性能で車両の性能設計を行う必要があり、その結果、二次電池を多く車載することになる。すると、二次電池のコストアップや、二次電池の重量が増加することによる車両の動力性能の低下や燃費性能の低下が発生してしまう。
【0004】
これに対し、常温での二次電池性能で車両の性能設計を行うと、低温での燃費性能が著しく低下してしまう。そこで、従来では、低温時の二次電池性能が低下するが、コスト面と車両の動力性能などを考慮して車両を設計することが多い。
【0005】
また、従来より、ハイブリット車両の電源として、二次電池とキャパシタとを並列に接続した蓄電装置が検討されている。この蓄電装置は、低温時の電力出力特性を確保し、二次電池単体での蓄電装置と比較して小型化かつ低コストを実現可能であるという利点がある。これは、二次電池は温度変化により出力特性が大きく変化するのに対し、キャパシタは温度変化に対する出力特性がほとんど変化しないことによる。
【0006】
すなわち、このパラレルハイブリッド車両では、低温時の電力出力特性を満足させるために、二次電池を多く車載しなければならない分を低温性能の良いキャパシタで補う。また、このパラレルハイブリッド車両では、蓄電装置に要求される低温時の出力性能を、車両走行に支障がない程度の出力とする。
【0007】
このようなパラレルハイブリッド車両では、低温時に車両が走行を開始した場合、二次電池の放電可能電力が低く所定の燃費性能が得られないことになるので、蓄電装置内の二次電池を加熱し、二次電池の放電可能電力を向上させることが望まれる。二次電池を最も早く昇温させる手法としては、二次電池の最大電流値を車両駆動用モータ及び補機に流すことが考えられる。このことを利用した従来技術としては、例えば特開平11−026032号公報に記載されたものがある。
【0008】
この技術をパラレルハイブリット型車両に適用した場合、蓄電装置の最大電流値を車両駆動用モータ及び補機に流し、蓄電装置の残容量が低下したら蓄電装置を発電機で充電し、蓄電装置の残容量がある所定値以上となると充電を停止し、再度、蓄電装置の最大電流値を車両駆動用モータ及び補機に流すように制御をする。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の従来の技術では、車両の走行条件や補機の容量の制限によって蓄電装置の最大電流を充放電時に流すことができないといった問題がある。すなわち、その上限電力付近で使用されるように設定しておくため二次電池に流れる電流が最大となるSOCが決まるが、キャパシタと二次電池を並列に接続した蓄電装置では十分に対応できず、効率的に二次電池を昇温することが困難である。
【0010】
そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、蓄電装置を定電力で充放電する場合であっても、短時間で二次電池を昇温させることができる充放電制御装置及び方法を提供するものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明は、少なくとも1つの二次電池と少なくとも1つのキャパシタとを並列に接続した蓄電装置に対する充放電を制御するに際して、二次電池の動作時の発熱量が最大となるときの蓄電装置の残容量を演算し、二次電池の動作時の発熱量が最大となるときの蓄電装置の充放電周期を演算し、現在の蓄電装置の残容量を演算した蓄電装置の残容量とした後に、蓄電装置の充放電周期を演算した充放電周期にして蓄電装置に対する充放電をすることにより、二次電池の温度を制御することによって上述の課題を解決する。
【0012】
【発明の効果】
本発明によれば、二次電池の発熱量が最大となる蓄電装置の残容量になるように蓄電装置を充放電し、二次電池の発熱量が最大となる充放電周期で充放電するので、定電力にて蓄電装置の充放電を行う必要がある場合であっても、二次電池の温度を短時間で上昇させて、短時間で蓄電装置の放電可能出力及び充電可能入力を向上させることができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【0014】
本発明は、例えば図1に示すように構成されたハイブリッド型車両に適用される。
【0015】
[ハイブリッド型車両の構成]
このハイブリッド型車両は、その駆動系として、発電モータ1、エンジン2、クラッチ3、駆動モータ4、無段変速機5、ディファレンシャルギヤ6及び駆動輪7を備え、エンジン2及び駆動モータ4にて発生した駆動トルクを無段変速機5及びディファレンシャルギヤ6を介して駆動輪7に伝達する。
【0016】
このハイブリッド型車両は、発電モータ1の出力軸とエンジン2の出力軸、及びエンジン2の出力軸とクラッチ3の入力軸とが互いに連結されており、また、クラッチ3の出力軸と駆動モータ4の出力軸、及び駆動モータ4の出力軸と無段変速機5の入力軸とが互いに連結されている。このハイブリッド型車両は、車両運転者の運転操作に従ってクラッチ3を締結、解放する。クラッチ3は、パウダークラッチであり、駆動輪7に伝達するトルクを調節する。
【0017】
このハイブリッド型車両において、クラッチ3の締結時は、エンジン2及び駆動モータ4がハイブリッド型車両の推進源となり、クラッチ3の解放時は、駆動モータ4のみがハイブリッド型車両の推進源となり、無段変速機5及びディファレンシャルギヤ6を介して駆動輪7に伝達される。
【0018】
発電モータ1及び駆動モータ4は、三相同期電動機または三相誘導電動機などの交流機である。本例において、発電モータ1は、主としてエンジン2の始動と発電に用いられ、駆動モータ4は、主としてハイブリッド型車両の推進と制動に用いられる。
【0019】
このハイブリッド型車両では、発電モータ1がインバータ8により駆動されると共に、駆動モータ4がインバータ9により駆動される。インバータ8及びインバータ9は、共通のDCリンク10を介して蓄電装置11に接続されている。インバータ8では、発電モータ1にて発電した交流発電電力を直流電力にしてDCリンク10を介して蓄電装置11に充電すると共に、インバータ9やDC/DCコンバータ12に供給したりする。また、インバータ9では、蓄電装置11を放電させて直流電力を交流電力に変換して、駆動モータ4へ供給すると共に、駆動モータ4からの回生電力を蓄電装置11に充電する。また、蓄電装置11に充電された電力は、DCリンク10を介してDC/DCコンバータ12に供給され、ハイブリッド型車両の補機13に電力を供給する。
【0020】
蓄電装置11は、図2に示すように、二次電池21とキャパシタ22A、22Bとを並列接続した回路構成を有する。この蓄電装置11では、DCリンク10と接続され、インバータ8、インバータ9及びDC/DCコンバータ12からの直流電力を二次電池21及びキャパシタ22に充電すると共に、充電した直流電力をインバータ9又はDC/DCコンバータ12に放電する。
【0021】
更に、このハイブリッド型車両では、上述した各部を制御するコントローラ14を備える。このコントローラ14は、各部と制御線を介して接続され、エンジン2の回転速度、出力及び駆動トルク、クラッチ3の伝達トルク、発電モータ1の回転速度及びトルク、無段変速機5の変速比、蓄電装置11の充放電などを制御する。
【0022】
コントローラ14は、二次電池21の二次電池温度TB1を検出する二次電池温度センサ15、キャパシタ22のキャパシタ温度TB2を検出するキャパシタ温度センサ16、蓄電装置11の端子電圧VBを検出する電圧センサ17及び二次電池21の二次電池電流値IB1を検出する二次電池電流センサ18、キャパシタ22のキャパシタ電流値IB2を検出するキャパシタ電流センサ19からの信号が入力され、蓄電装置11の現在の残容量SOCを検出する機能を有する。
【0023】
また、コントローラ14は、二次電池温度TB1と蓄電装置11の現在の残容量SOCに対する蓄電装置11の放電可能電力及び充電可能電力のマップデータを予め用意して保持している。このコントローラ14は、二次電池温度TB1及び残容量SOCを検出すると、検出した二次電池温度TB1及び残容量SOCに応じてマップデータを参照して、蓄電装置11の放電可能電力PBOUT及び充電可能電力PBINを演算する。
【0024】
このような放電可能電力PBOUT及び充電可能電力PBINを演算するためのマップデータは、ハイブリッド型車両の設計段階時に二次電池21やキャパシタ22の容量や内部抵抗などによって作成されてコントローラ14内のROM(Read Only Memory)などにより記憶されている。
【0025】
更に、コントローラ14は、二次電池温度TB1、蓄電装置11の残容量SOC、蓄電装置11の実際の放電電力及び蓄電装置11の実際の充電電力に対する二次電池21の発熱量のマップデータを予め容易して保持している。このコントローラ14は、二次電池温度TB1、残容量SOCを検出すると共に、蓄電装置11を監視して実際の放電電力及び充電電力を検出すると、検出した各値に応じてマップデータを参照して、二次電池21の発熱量を演算する。
【0026】
このような二次電池21の発熱量を演算するためのマップデータは、ハイブリッド型車両の設計段階時に二次電池21やキャパシタ22の容量や内部抵抗などによって作成されてコントローラ14内のROM(Read Only Memory)などにより記憶されている。
【0027】
更にまた、コントローラ14は、ハイブリッド型車両の負荷変動が小さい状態である定速走行等において、エンジン2を制御してエンジン2の動力によりハイブリッド型車両を駆動させ、更に発電モータ1を制御して駆動させて発電を行わせて蓄電装置11の残容量SOCを制御する。また、コントローラ14では、発電モータ1及び駆動モータ4を制御することにより、発電モータ1及び駆動モータ4に流れる電流を制御することで、蓄電装置11を放電させる。すなわち、コントローラ14は、発電モータ1及び駆動モータ4の双方を同時に発電用又は駆動用に用いるように制御する。
【0028】
つぎに、上述のハイブリッド型車両において、二次電池21の発熱量を制御するときのコントローラ14の制御について説明する。
【0029】
コントローラ14は、例えば二次電池温度TB1が低温であって二次電池21の放電可能電力PBOUTが低くなる場合、二次電池21の発熱量が最大となる蓄電装置11の残容量SOCとなるように蓄電装置11を充放電させ、且つ二次電池21の発熱量が最大となる周期で充放電する制御をする。これにより、コントローラ14は、二次電池温度TB1を上昇させ、蓄電装置11の放電可能電力PBOUTを向上させる。
【0030】
ここで、蓄電装置11を定電力にて充放電させたとき、二次電池21の発熱量(W)は、図3に示すように、充電状態、すなわち残容量SOC(%)に対して変化する。図3において、二次電池21の発熱量が最大となるときの残容量SOCを「熱量最大残容量SOC*」と呼ぶ。
【0031】
図3によれば、熱量最大残容量SOC*から残容量SOCが高くなるほど二次電池21の発熱量が低くなる。これは、蓄電装置11の残容量SOCが高いほど蓄電装置11の開放電圧が高く、二次電池21に流れる電流値が小さくなるためである。一方、熱量最大残容量SOC*から残容量SOCが低くなるほど二次電池21の発熱量が低くなる。これは、蓄電装置11の放電可能電力PBOUTが要求される放電電力以下となり二次電池21に流れる電流値が小さくなるためである。
【0032】
このように二次電池21の発熱量が変化することから、コントローラ14では、蓄電装置11の残容量SOCを制御して二次電池21の発熱量を制御する。
【0033】
また、図4に、定電力で放電と充電とを繰り返して、充放電周期を変化させた場合の二次電池21の発熱量を示す。図4では、横軸に熱量最大残容量SOC*を中心として充放電を繰り返す際の充放電SOC幅(%)、縦軸に二次電池21の発熱量(W)を示す。
【0034】
図4によれば、ある充放電SOC幅(2α)のときに、二次電池21の発熱量が最大となる。ここで、充放電SOC幅(2α)で充電と放電を繰り返して一定の電力を供給することは、一定の充放電周期で充電と放電を繰り返すことに等しい。すなわち、コントローラ14は、駆動モータ4及び補機13にとって必要な定電力となるように放充電SOC幅(2α)にて充放電周期を制御することで二次電池21の発熱量を制御し、この充放電周期で充放電することで二次電池21の発熱量を最大とする。
【0035】
これは、充放電周期(2α)よりも速い周期で充放電をすると、内部抵抗の低いキャパシタ22側に全電流の大半が流れ、低温時にて内部抵抗の高い二次電池21側にはほとんど電流が流れないことによる。その結果、二次電池21のジュール発熱が抑えられ、二次電池21を効率よく昇温できない。これに対し、充放電周期(2α)よりも遅い周期で充放電をすると、蓄電装置11の放電可能電力PBOUTが要求される放電電力(定電力)以下となり二次電池21へ流れる電流値が小さくなる。
【0036】
そのため、コントローラ14は、低温時において蓄電装置11を充放電する際、二次電池21の温度を短時間にて上昇させるような充放電周期(2α)とするように蓄電装置11を制御する。このとき、コントローラ14は、二次電池21及びキャパシタ22の内部抵抗と二次電池21及びキャパシタ22の容量とのバランスに基づいて、最適な充放電周期を演算する。
【0037】
[コントローラ14による充放電制御処理]
つぎに、上述したハイブリッド型車両において、コントローラ14による充放電制御処理の処理手順について図5のフローチャートを参照して説明する。以下の説明では、二次電池温度TB1が低温であるときにハイブリッド型車両を駆動するために、二次電池21の温度を上昇させる場合の制御について説明する。
【0038】
コントローラ14は、車両運転者によりイグニッションスイッチがオンされると、ステップS1に処理を進め、蓄電装置11の放電可能電力PBOUTがハイブリッド型車両の走行に必要な電力出力未満か否かを判断する。コントローラ14は、蓄電装置11の放電可能電力PBOUTが電力出力未満である場合、蓄電装置11から放電して駆動モータ4が駆動しても、エンジン2の燃費性能が十分に発揮できないと判断してステップS2に処理を進める。
【0039】
一方、蓄電装置11の放電可能電力PBOUTが電力出力未満以上である場合は、蓄電装置11からの電力により駆動モータ4が十分に駆動可能であってエンジン2の燃費性能が十分に発揮可能と判断してステップS11に処理を進めて処理を終了する。
【0040】
ステップS2において、コントローラ14により、二次電池21の二次電池温度TB1を検出してステップS3に処理を進め、二次電池温度TB1に対する二次電池21の発熱量が最大となる蓄電装置11の熱量最大残容量SOC*を演算してステップS4に処理を進める。このとき、コントローラ14では、二次電池温度TB1から現在の二次電池21の内部抵抗を演算し、この内部抵抗から熱量最大残容量SOC*を演算する。
【0041】
ここで、二次電池温度TB1が変化すると、二次電池21の発熱量が最大となる熱量最大残容量SOC*が変化する。二次電池21の温度が上昇すると二次電池21の内部抵抗が小さくなるので、発熱量が低下する。また、二次電池21の内部抵抗が小さくなり、その結果、放電可能電力PBOUTが大きくなることから、この条件の電力を放電できる蓄電装置11の残容量SOCが小さくできる。一方、キャパシタ22は、温度変化に伴う内部抵抗の変化がほとんど無い。よって、二次電池21の発熱量が最大となる熱量最大残容量SOC*は二次電池温度TB1によって変化する。
【0042】
ステップS4において、コントローラ14により、蓄電装置11の熱量最大残容量SOC*を中心に充放電を繰り返す際に、二次電池21の発熱量が最大となる充放電SOC幅の半値αを演算してステップS5に処理を進める。
【0043】
ステップS5において、コントローラ14により、蓄電装置11の残容量SOCを検出するとステップS6に処理を進め、検出した残容量SOCと熱量最大残容量SOC*+αとを比較する。このとき、残容量SOCが熱量最大残容量SOC*+αと同値である場合にはそのままステップS9に処理を進める。また、残容量SOCが熱量最大残容量SOC*+αよりも高い場合にはステップS7に処理を進め、インバータ8及びインバータ9を制御することで蓄電装置11を熱量最大残容量SOC*+αまで放電してステップS9に処理を進めて、後述の二次電池21の昇温制御をする。一方、残容量SOCが熱量最大残容量SOC*+αよりも低い場合にはステップS8に処理を進め、インバータ8及びインバータ9を制御して熱量最大残容量SOC*+αまで充電してステップS9に処理を進めて、後述の二次電池21の昇温制御をする。
【0044】
ステップS9にて二次電池21の昇温制御が完了すると、ステップS10に処理を進め、コントローラ14により、昇温制御した結果、蓄電装置11の放電可能電力PBOUTがハイブリッド型車両の走行に必要な電力出力以上となったか否かを判定する。放電可能電力PBOUTが必要な電力出力以上となった場合には、ステップS11に処理を進め、ステップS9での昇温制御を停止し、放電可能電力PBOUTが必要な電力出力以上となっていない場合にはステップS9の処理を継続する。
【0045】
つぎに、上述のステップS9における二次電池21の昇温制御の処理手順について図6のフローチャートを参照して説明する。
【0046】
ステップS9に処理が移行すると、コントローラ14により、上述のステップS2〜ステップS8と同様の処理をステップS21〜ステップS27にて行って、ステップS28に処理を進める。
【0047】
ステップS28において、コントローラ14により、二次電池21の発熱量が最大となる蓄電装置11の充放電周期を、
放電時間t(dis)=(C ×(α/100)×3600)/P×2
充電時間t(chg)=(C×(α/100)×3600) /P×2
なる演算式にて求める。ここで、Cは蓄電装置11の全容量、Pは蓄電装置11を充放電する一定の電力値であり、発電モータ1、駆動モータ4の最大発電電力、最大駆動電力としている。これにより、コントローラ14では、放電時間t(dis)と充電時間t(dis)の和で表される充放電周期を決定する。
【0048】
例えば、1000Whの蓄電装置11で充放電の電力値が3000Wの場合では、αを2%とすると、放電時間t(dis)は48sとなり、二次電池21の発熱量が最大となる蓄電装置11の充放電周期は96sとなる。
【0049】
次のステップS29において、コントローラ14により、ステップS28にて決定した充放電周期となるようにインバータ8及びインバータ9を制御する。これにより、放電時間t(dis)だけ放電した後には、蓄電装置11の残容量SOCを二次電池21の発熱量が最大となる熱量最大残容量SOC*−αと等しくし、続いて充電時間t(chg)だけ充電した後には、蓄電装置11の残容量SOCを二次電池21の発熱量が最大となる熱量最大残容量SOC*+αと等しくする。
【0050】
次のステップS30において、コントローラ14により、充放電の回数が設定回数(例えば4〜5回)となったか否かを判定して、設定回数未満である場合はステップS21に処理を戻して再度ステップS21〜ステップS29の処理を繰り返し、充放電の回数が設定回数になった場合は、ステップS10に処理を進める。すなわち、コントローラ14では、繰り返してステップS21〜ステップS29の処理を行うことにより、熱量最大残容量SOC*及び充放電周期を更新しながら、ステップS29での充放電をする。
【0051】
なお、ハイブリッド型車両の走行条件に応じて蓄電装置11を充放電する電力値を制御する必要がある場合は、二次電池21を充放電する値を制御してもよい。
【0052】
[実施形態の効果]
以上詳細に説明したように、本実施形態に係るハイブリッド型車両によれば、二次電池温度TB1が低いために、蓄電装置11が走行に必要な電力出力に満たない場合、二次電池21の発熱量を最大とするような熱量最大残容量SOC*にて、二次電池21の発熱量が最大となる蓄電装置11の充放電周期で充放電することにしたので、短時間で二次電池21の昇温を行うことができる。したがって、このハイブリッド型車両によれば、二次電池21を短時間で昇温させることにより、蓄電装置11にハイブリット走行に必要電力出力を短時間にて実現することができ、高い燃費性能を発揮することができる。
【0053】
すなわち、このハイブリッド型車両によれば、コントローラ14により、発電モータ1及び駆動モータ4の双方を同時に発電用又は駆動用に用いて蓄電装置11の充放電を行うことができ、ハイブリッド型車両の負荷変動が小さい状態の定速走行時等においても、すばやく二次電池21を昇温することができる。
【0054】
また、このハイブリッド型車両によれば、二次電池21の昇温制御を行うことで充放電を繰り返して二次電池21の温度が上がって熱量最大残容量SOC*が変化しても、繰り返して熱量最大残容量SOC*を演算して充放電周期を制御するので、更に短時間にて二次電池21を昇温させることができ、効率よく二次電池21の昇温を行うことができる。
【0055】
なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
【0056】
すなわち、発電モータ1及び駆動モータ4としては、交流電動機に限らず直流電動機を用いても良く、発電モータ1及び駆動モータ4として直流電動機を用いた場合にはインバータ8及びインバータ9としてDC/DCコンバータを用いる。
【0057】
また、クラッチ3の締結時に、発電モータ1を車両の推進と制動に用いることもでき、駆動モータ4をエンジン2の始動や発電に用いることもできる。
【0058】
更に、クラッチ3は、パウダークラッチに限らず、乾式単板クラッチや湿式多板クラッチを用いても良い。
【0059】
更に、発電機としての発電モータ1に代えて、燃料電池を用いても上述と同様の効果を得ることができる。
【0060】
更にまた、本実施形態では、二次電池温度センサ15により測定した二次電池温度TB1及び残容量SOCから二次電池21の発熱量を演算したが、これに限らず、コントローラ14により、蓄電装置11の内部抵抗および蓄電装置11の開放電圧のマップデータから二次電池21の発熱量を演算しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用したハイブリッド型車両の構成を示すブロック図である。
【図2】蓄電装置の構成を示す回路図である。
【図3】蓄電装置の充電状態(残容量SOC)と二次電池の発電量との関係を示す図である。
【図4】充放電SOC幅と二次電池の発熱量との関係を示す図である。
【図5】本発明を適用したハイブリッド型車両において、コントローラによる充放電制御処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図6】コントローラにより二次電池の昇温制御を行うときの処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
1 発電モータ
2 エンジン
3 クラッチ
4 駆動モータ
5 無段変速機
6 ディファレンシャルギヤ
7 駆動輪
8,9 インバータ
10 DCリンク
11 蓄電装置
12 DC/DCコンバータ
13 補機
14 コントローラ
15 二次電池温度センサ
16 キャパシタ温度センサ
17 電圧センサ
18 二次電池電流センサ
19 キャパシタ電流センサ
21 二次電池
22 キャパシタ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a charge / discharge control apparatus and method suitable for use in, for example, a parallel hybrid vehicle in which a secondary battery and a capacitor are connected in parallel and the power of the secondary battery and the capacitor is driven as a power source.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a hybrid vehicle that drives a drive motor or an auxiliary machine in a vehicle using electric power stored in a secondary battery is known. Since the secondary battery mounted on such a hybrid vehicle uses a chemical reaction, when the ambient temperature decreases, the internal resistance increases and the dischargeable output decreases.
[0003]
Since the dischargeable output is thus reduced, it is necessary to design the performance of the vehicle with the performance of the secondary battery at a low temperature. As a result, a large number of secondary batteries are mounted on the vehicle. Then, the cost increase of a secondary battery, the fall of the power performance of a vehicle by the increase in the weight of a secondary battery, and the fall of a fuel consumption performance will generate | occur | produce.
[0004]
On the other hand, when the vehicle performance is designed with the performance of the secondary battery at room temperature, the fuel efficiency performance at low temperatures is significantly reduced. Therefore, conventionally, the performance of the secondary battery at low temperatures is lowered, but the vehicle is often designed in consideration of the cost and the power performance of the vehicle.
[0005]
Conventionally, a power storage device in which a secondary battery and a capacitor are connected in parallel has been studied as a power source for a hybrid vehicle. This power storage device is advantageous in that it can ensure power output characteristics at low temperatures and can be reduced in size and cost compared to a power storage device using a single secondary battery. This is because the output characteristics of the secondary battery greatly change due to temperature change, whereas the output characteristics of the capacitor hardly change with temperature change.
[0006]
In other words, in this parallel hybrid vehicle, in order to satisfy the power output characteristics at low temperatures, a large amount of secondary batteries that must be mounted on the vehicle are supplemented with capacitors having good low-temperature performance. In this parallel hybrid vehicle, the output performance at low temperatures required for the power storage device is set to an output that does not hinder vehicle travel.
[0007]
In such a parallel hybrid vehicle, when the vehicle starts running at a low temperature, the dischargeable power of the secondary battery is low and a predetermined fuel consumption performance cannot be obtained. Therefore, the secondary battery in the power storage device is heated. It is desired to improve the dischargeable power of the secondary battery. As a method of raising the temperature of the secondary battery earliest, it is conceivable to flow the maximum current value of the secondary battery to the vehicle drive motor and the auxiliary machine. As a prior art using this, there is one described in Japanese Patent Laid-Open No. 11-026032, for example.
[0008]
When this technology is applied to a parallel hybrid type vehicle, the maximum current value of the power storage device is passed to the vehicle drive motor and auxiliary equipment, and when the remaining capacity of the power storage device decreases, the power storage device is charged with a generator, and the remaining power storage device remains. When the capacity exceeds a predetermined value, charging is stopped, and control is performed so that the maximum current value of the power storage device flows again to the vehicle driving motor and the auxiliary machine.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-described conventional technology has a problem in that the maximum current of the power storage device cannot be supplied during charging / discharging due to vehicle running conditions and the capacity of auxiliary equipment. In other words, the SOC that maximizes the current flowing through the secondary battery is determined because it is set to be used in the vicinity of the upper limit power, but the power storage device in which the capacitor and the secondary battery are connected in parallel cannot sufficiently cope with it. It is difficult to efficiently raise the temperature of the secondary battery.
[0010]
Therefore, the present invention has been proposed in view of the above-described circumstances, and charge / discharge control that can raise the temperature of the secondary battery in a short time even when the power storage device is charged / discharged with constant power. An apparatus and method are provided.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, when controlling charging / discharging of a power storage device in which at least one secondary battery and at least one capacitor are connected in parallel, the remaining power storage device when the amount of heat generated during operation of the secondary battery is maximized. After calculating the capacity, calculating the charge / discharge cycle of the power storage device when the amount of heat generated during the operation of the secondary battery is maximum, and calculating the remaining capacity of the current power storage device as the calculated remaining capacity of the power storage device, The above-described problem is solved by controlling the temperature of the secondary battery by charging / discharging the power storage device with the charge / discharge cycle calculated from the charge / discharge cycle of the device.
[0012]
【The invention's effect】
According to the present invention, the power storage device is charged / discharged so that the amount of heat generated by the secondary battery becomes the maximum, and the charge / discharge cycle at which the heat generation amount of the secondary battery is maximized is charged / discharged. Even if it is necessary to charge and discharge the power storage device with constant power, the temperature of the secondary battery is raised in a short time to improve the dischargeable output and chargeable input of the power storage device in a short time be able to.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0014]
The present invention is applied to, for example, a hybrid vehicle configured as shown in FIG.
[0015]
[Configuration of hybrid vehicle]
This hybrid type vehicle includes a generator motor 1, an engine 2, a
[0016]
In this hybrid vehicle, the output shaft of the generator motor 1 and the output shaft of the engine 2 are connected to each other, and the output shaft of the engine 2 and the input shaft of the
[0017]
In this hybrid type vehicle, when the
[0018]
The generator motor 1 and the
[0019]
In this hybrid vehicle, the generator motor 1 is driven by the
[0020]
As shown in FIG. 2, the
[0021]
Further, the hybrid vehicle includes a
[0022]
The
[0023]
Further, the
[0024]
The map data for calculating the dischargeable power PBOUT and the chargeable power PBIN is created by the capacity and internal resistance of the
[0025]
Further, the
[0026]
Such map data for calculating the calorific value of the
[0027]
Furthermore, the
[0028]
Next, the control of the
[0029]
For example, when the secondary battery temperature TB1 is low and the dischargeable power PBOUT of the
[0030]
Here, when the
[0031]
According to FIG. 3, the heat generation amount of the
[0032]
Since the calorific value of the
[0033]
FIG. 4 shows the amount of heat generated by the
[0034]
According to FIG. 4, the calorific value of the
[0035]
This is because when charging / discharging is performed at a cycle faster than the charging / discharging cycle (2α), most of the total current flows to the capacitor 22 side having a low internal resistance, and almost no current flows to the
[0036]
Therefore, when charging / discharging the
[0037]
[Charge / Discharge Control Processing by Controller 14]
Next, in the hybrid vehicle described above, the processing procedure of the charge / discharge control processing by the
[0038]
When the ignition switch is turned on by the vehicle driver, the
[0039]
On the other hand, when the dischargeable power PBOUT of the
[0040]
In step S2, the
[0041]
Here, when the secondary battery temperature TB1 changes, the maximum amount of heat remaining SOC * at which the heat generation amount of the
[0042]
In step S4, the
[0043]
In step S5, when the
[0044]
When the temperature increase control of the
[0045]
Next, the processing procedure of the temperature rise control of the
[0046]
When the process proceeds to step S9, the
[0047]
In step S28, the
Discharge time t (dis) = (C × (α / 100) × 3600) / P × 2
Charging time t (chg) = (C × (α / 100) × 3600) / P × 2
It is calculated by the following formula. Here, C is the total capacity of the
[0048]
For example, in the case of a 1000 Wh
[0049]
In the next step S29, the
[0050]
In the next step S30, the
[0051]
In addition, when it is necessary to control the electric power value which charges / discharges the
[0052]
[Effect of the embodiment]
As described above in detail, according to the hybrid vehicle according to the present embodiment, when the
[0053]
That is, according to this hybrid vehicle, the
[0054]
Moreover, according to this hybrid type vehicle, even if the temperature of the
[0055]
The above-described embodiment is an example of the present invention. For this reason, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made depending on the design and the like as long as the technical idea according to the present invention is not deviated from this embodiment. Of course, it is possible to change.
[0056]
That is, the generator motor 1 and the
[0057]
In addition, when the
[0058]
Furthermore, the
[0059]
Further, even if a fuel cell is used instead of the generator motor 1 as a generator, the same effect as described above can be obtained.
[0060]
Furthermore, in this embodiment, the calorific value of the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a hybrid vehicle to which the present invention is applied.
FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a configuration of a power storage device.
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a state of charge of a power storage device (remaining capacity SOC) and a power generation amount of a secondary battery.
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a charge / discharge SOC width and a calorific value of a secondary battery.
FIG. 5 is a flowchart showing a processing procedure of charge / discharge control processing by a controller in a hybrid vehicle to which the present invention is applied.
FIG. 6 is a flowchart showing a processing procedure when performing temperature rise control of the secondary battery by the controller.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electric motor 2
Claims (7)
上記蓄電装置に充電する電力を発電する発電手段と、
上記蓄電装置に充電された電力を放電する放電手段と、
上記二次電池の動作時の発熱量が最大となるときの蓄電装置の残容量を演算する容量演算手段と、
上記二次電池の動作時の発熱量が最大となるときの蓄電装置の充放電周期を演算する周期演算手段と、
上記蓄電装置の残容量を検出する容量検出手段と、
上記容量検出手段にて検出した上記蓄電装置の残容量を上記容量演算手段で演算した残容量とするように上記発電手段又は放電手段を制御し、上記蓄電装置の充放電周期を上記周期演算手段で演算した充放電周期とするように上記発電手段及び放電手段を制御する制御手段と
を有することを特徴とする充放電制御装置。A power storage device in which at least one secondary battery and at least one capacitor are connected in parallel;
Power generation means for generating electric power for charging the power storage device;
Discharging means for discharging the electric power charged in the power storage device;
Capacity calculating means for calculating the remaining capacity of the power storage device when the amount of heat generated during operation of the secondary battery is maximized;
A cycle calculating means for calculating a charge / discharge cycle of the power storage device when the amount of heat generated during operation of the secondary battery is maximized;
Capacity detecting means for detecting the remaining capacity of the power storage device;
The power generation unit or the discharge unit is controlled so that the remaining capacity of the power storage device detected by the capacity detection unit becomes the remaining capacity calculated by the capacity calculation unit, and the charge / discharge cycle of the power storage device is determined by the cycle calculation unit. And a control means for controlling the power generation means and the discharge means so as to obtain the charge / discharge cycle calculated in (1).
上記制御手段は、上記温度測定手段にて検出した温度及び上記容量検出手段にて検出した残容量に対する放電可能電力を演算して、所定の放電可能電力よりも小さい場合に、上記容量演算手段で演算した残容量とするように上記発電手段又は放電手段を制御し、上記周期演算手段で演算した充放電周期で上記蓄電装置の充電と放電とを繰り返すように上記発電手段及び放電手段を制御することを特徴とする請求項1に記載の充放電制御装置。A temperature measuring means for measuring the temperature of the secondary battery;
The control means calculates the dischargeable power for the temperature detected by the temperature measurement means and the remaining capacity detected by the capacity detection means, and when it is smaller than a predetermined dischargeable power, the capacity calculation means The power generation unit or the discharge unit is controlled so as to have the calculated remaining capacity, and the power generation unit and the discharge unit are controlled so that charging and discharging of the power storage device are repeated in the charge / discharge cycle calculated by the cycle calculation unit. The charge / discharge control apparatus according to claim 1.
上記発電手段は上記エンジンで駆動される発電モータであり、上記放電手段は駆動モータ又は補機を駆動する手段であることを特徴とする請求項1に記載の充放電制御装置。The power storage device is mounted on a vehicle having an engine, a drive motor and an auxiliary machine,
2. The charge / discharge control apparatus according to claim 1, wherein the power generation means is a power generation motor driven by the engine, and the discharge means is a means for driving a drive motor or an auxiliary machine.
上記二次電池の動作時の発熱量が最大となるときの蓄電装置の残容量を演算する第1ステップと、
上記二次電池の動作時の発熱量が最大となるときの蓄電装置の充放電周期を演算する第2ステップと、
現在の蓄電装置の残容量を上記第1ステップにて演算した蓄電装置の残容量とする第3ステップと、
上記蓄電装置の充放電周期を、上記第2ステップにて演算した充放電周期にして上記蓄電装置に対する充放電をする第4ステップと
を有することを特徴とする充放電制御方法。In a charge / discharge control method for controlling charge / discharge of a power storage device in which at least one secondary battery and at least one capacitor are connected in parallel,
A first step of calculating a remaining capacity of the power storage device when the amount of heat generated during operation of the secondary battery is maximized;
A second step of calculating a charge / discharge cycle of the power storage device when the amount of heat generated during operation of the secondary battery is maximized;
A third step of setting the remaining capacity of the current power storage device to the remaining capacity of the power storage device calculated in the first step;
And a fourth step of charging / discharging the power storage device with the charge / discharge cycle of the power storage device being the charge / discharge cycle calculated in the second step.
上記第5ステップにて演算した放電可能電力が所定の放電可能電力よりも小さい場合に、上記第3ステップ及び第4ステップを実行することを特徴とする請求項5に記載の充放電制御方法。Before the first step, further includes a fifth step of calculating dischargeable power for the temperature of the secondary battery and the current remaining capacity of the power storage device,
The charge / discharge control method according to claim 5, wherein the third step and the fourth step are executed when the dischargeable power calculated in the fifth step is smaller than a predetermined dischargeable power.
上記第3ステップ及び第4ステップを、上記第6ステップにて更新した残容量及び充放電周期にて実行することを特徴とする請求項6に記載の充放電制御方法。A sixth step of updating the remaining capacity calculated in the first step and the charge / discharge cycle calculated in the second step;
The charge / discharge control method according to claim 6, wherein the third step and the fourth step are executed with the remaining capacity and the charge / discharge cycle updated in the sixth step.
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