JP6530443B2 - Low voltage battery deterioration detection system and vehicle equipped with the system - Google Patents
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Description
この発明は、高圧バッテリと、該高圧バッテリの高電圧よりも低電圧の低圧バッテリとを備える機器において、前記低圧バッテリの劣化を検知する低圧バッテリの劣化検知システム及び該システムの搭載車両に関する。 The present invention relates to an apparatus for detecting deterioration of a low voltage battery and a vehicle equipped with the system, which detects deterioration of the low voltage battery, in an apparatus including a high voltage battery and a low voltage battery whose voltage is lower than the high voltage of the high voltage battery.
従来から、例えば、特許文献1には、内燃機関の始動時に低圧バッテリから高圧バッテリを充電するように昇降圧コンバータを制御し、該制御時に、前記低圧バッテリの電流−電圧特性を分析し、該低圧バッテリの劣化状態を判定する車両の制御装置が開示されている(特許文献1の[0025]、[0028]、[0033])。 Conventionally, for example, in Patent Document 1, a buck-boost converter is controlled to charge a high voltage battery from a low voltage battery at the start of an internal combustion engine, and the current-voltage characteristic of the low voltage battery is analyzed at the time of control. A control device for a vehicle which determines a deterioration state of a low voltage battery is disclosed ([0025], [0028], [0033] of Patent Document 1).
ところで、上記従来技術に係る車両の制御装置では、一定の電流値が流れている場合であって、所定時間内に電圧値が降下する度合が大きいときに、低圧バッテリが劣化していると判定している(特許文献1の[0033])。 By the way, in the control device of the vehicle according to the above-mentioned prior art, it is judged that the low voltage battery is deteriorated when the constant current value is flowing and the voltage value is largely dropped within the predetermined time. ([0033] of Patent Document 1).
しかしながら、一定の電流値を流すことで取得される電流−電圧特性は、ピンポイントの特性であり、低圧バッテリの使用領域全体の電流−電圧特性ではないので、低圧バッテリの劣化検知が限定的な範囲になってしまう。 However, since the current-voltage characteristics obtained by flowing a constant current value are pinpoint characteristics and not current-voltage characteristics of the entire low-voltage battery usage area, detection of deterioration of the low-voltage battery is limited. It becomes a range.
この発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、使用領域全体を含む低圧バッテリの電気的特性(広範囲な電気的特性)を取得することを可能とする低圧バッテリの劣化検知システム及び該システムの搭載車両を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of such problems, and is a system for detecting deterioration of a low voltage battery which can obtain the electric characteristics (a wide range of electric characteristics) of the low voltage battery including the entire use area. An object is to provide a vehicle equipped with the system.
この発明に係る低圧バッテリの劣化検知システムは、
高圧負荷に高電圧を印加する高圧バッテリと、
低圧負荷に低電圧を印加する低圧バッテリと、
前記高圧バッテリと前記低圧バッテリとの間に設けられ、前記低電圧を前記高電圧に昇圧するか、前記高電圧を前記低電圧に降圧する昇降圧コンバータと、
該昇降圧コンバータの昇降圧を制御する昇降圧制御手段と、
前記低圧バッテリの電気的特性を取得する電気的特性取得手段と、
前記低圧バッテリの劣化度合を取得する劣化度合取得手段と、
を備え、
前記昇降圧制御手段は、前記昇降圧コンバータの昇圧制御を行って前記低圧バッテリから前記高圧バッテリに電流の供給を行い、
前記電気的特性取得手段は、前記電流が供給されているときに、前記低圧バッテリの前記電気的特性を取得し、
前記劣化度合取得手段は、前記電気的特性に基づいて前記低圧バッテリの劣化度合いを取得し、
前記昇降圧制御手段は、前記電流の供給を行う際に、前記昇降圧コンバータの昇圧比を可変するように構成される。
The low voltage battery deterioration detection system according to the present invention is
High voltage battery which applies high voltage to high voltage load,
A low voltage battery that applies a low voltage to a low voltage load;
A buck-boost converter, provided between the high voltage battery and the low voltage battery, which boosts the low voltage to the high voltage or reduces the high voltage to the low voltage.
Buck-boost control means for controlling the buck-boost of the buck-boost converter;
Electrical characteristic acquisition means for acquiring the electrical characteristics of the low voltage battery;
Deterioration degree acquiring means for acquiring the deterioration degree of the low voltage battery;
Equipped with
The step-up / step-down control means performs step-up control of the step-up / step-down converter to supply current from the low voltage battery to the high voltage battery.
The electrical characteristic acquiring unit acquires the electrical characteristic of the low voltage battery when the current is supplied.
The deterioration degree acquiring means acquires the deterioration degree of the low voltage battery based on the electrical characteristic,
The step-up / step-down control means is configured to vary the step-up ratio of the step-up / step-down converter when supplying the current.
この発明によれば、低圧バッテリの劣化度合を取得する際に、前記昇降圧コンバータの昇圧比を可変する昇圧制御を行うことで、前記低圧バッテリから高圧バッテリに供給される電流を可変し、該可変電流を供給したときに取得される前記低圧バッテリの前記電気的特性に基づいて前記低圧バッテリの劣化度合いを取得するようにしたので、低圧バッテリの使用領域の広い範囲での電気的特性を取得することができ、劣化度合(電気的特性)の取得精度を向上できる。 According to the present invention, when obtaining the degree of deterioration of the low voltage battery, the current supplied from the low voltage battery to the high voltage battery is varied by performing boost control to change the boost ratio of the buck-boost converter. Since the degree of deterioration of the low voltage battery is acquired based on the electrical characteristics of the low voltage battery acquired when the variable current is supplied, the electrical characteristics in a wide range of the use area of the low voltage battery are acquired It is possible to improve the acquisition accuracy of the degree of deterioration (electrical characteristics).
この場合において、前記昇降圧制御手段は、
前記昇降圧コンバータの昇圧比を可変する際、
前記低圧バッテリから前記高圧バッテリへ供給される電流が、徐々に小さい値になるように設定してもよい。
In this case, the buck-boost control means
When changing the boost ratio of the buck-boost converter,
The current supplied from the low voltage battery to the high voltage battery may be set to a gradually smaller value.
この発明によれば、前記広い範囲での電気的特性を確実に得ることができる。 According to this invention, the electrical characteristics in the wide range can be reliably obtained.
さらに、前記昇降圧制御手段は、
前記電流を大きい値から前記小さい値に減衰振動的に変化させるように前記昇圧比を設定してもよい。
Further, the buck-boost control means
The step-up ratio may be set to change the current from a large value to a small value in a damped oscillation manner.
このように、低圧バッテリから高圧バッテリに供給される電流値を減衰振動させることで、低圧バッテリの低圧負荷が、例えば、車両の実走行時に大小変化する状況に的確に対応した電気的特性を取得することができる。また、前記低圧バッテリから前記高圧バッテリへ供給される電流が、最初に放電方向で大きい値となるように設定された後に、充電方向、放電方向、充電方向、…と流れる方向を変更しつつ小さい値まで減衰していることから、充電方向時には、高圧バッテリ側から低圧バッテリ側に電流がもどされるので、低圧バッテリの残容量の低下を抑制することができる。 As described above, by damping and oscillating the current value supplied from the low voltage battery to the high voltage battery, for example, the low voltage load of the low voltage battery appropriately acquires the electrical characteristics corresponding to the situation where the magnitude changes during actual traveling of the vehicle. can do. Also, after the current supplied from the low voltage battery to the high voltage battery is initially set to a large value in the discharging direction, the charging direction, the discharging direction, the charging direction,. Since the current value is attenuated from the high voltage battery side to the low voltage battery side in the charge direction, the decrease of the remaining capacity of the low voltage battery can be suppressed.
上記した発明に係る低圧バッテリの劣化検知システムは、車両に搭載してもよい。 The deterioration detection system for a low voltage battery according to the invention described above may be mounted on a vehicle.
この場合、該車両は、
内燃機関と、
該内燃機関の始動時に、前記高圧バッテリから電力が供給されてクランクシャフトを回転駆動する回転電機と、を備え、
前記高圧バッテリの電力により前記回転電機を回転駆動して前記内燃機関を始動する前記始動時に、前記昇降圧制御手段は、前記昇降圧コンバータの昇圧比を可変して、前記昇圧制御を行い、前記低圧バッテリから前記高圧バッテリに電流の供給を行うことで、該高圧バッテリを充電し、前記電気的特性取得手段は、前記電流を供給中の前記低圧バッテリの前記電気的特性を取得し、前記劣化度合取得手段は、該電気的特性に基づいて前記低圧バッテリの劣化度合いを取得するよう構成される。
In this case, the vehicle
An internal combustion engine,
An electric rotating machine which is supplied with electric power from the high-voltage battery at the start of the internal combustion engine to rotationally drive a crankshaft;
At the start-up, when the internal combustion engine is started by rotationally driving the rotary electric machine by the power of the high-voltage battery, the step-up / step-down control means changes the step-up ratio of the step-up / step-down converter to perform the step-up control. By supplying a current from the low voltage battery to the high voltage battery, the high voltage battery is charged, and the electrical characteristic acquiring means acquires the electrical characteristic of the low voltage battery being supplied with the current, and the deterioration is caused The degree acquisition means is configured to acquire the degree of deterioration of the low voltage battery based on the electrical characteristic.
この発明に係る車両によれば、低圧バッテリの電気的特性を取得するための高圧バッテリの充電電力を、内燃機関の始動用に利用できるので、高圧バッテリに内燃機関の始動用の電力を確保しておく必要がない。 According to the vehicle of the present invention, since the charging power of the high voltage battery for acquiring the electrical characteristics of the low voltage battery can be used for starting the internal combustion engine, the power for starting the internal combustion engine is secured in the high voltage battery. There is no need to keep
また、この車両において、
前記低圧負荷は、
前記低圧バッテリに直接接続される走行系負荷と、
前記低圧バッテリから遮断手段を介して接続されるとともに、前記昇降圧コンバータの低圧側に接続される非走行系負荷とに、分けられ、
前記昇降圧制御手段は、
前記電流値を大きい値から小さい値に減衰振動的に変化させるように前記昇圧比を設定する際、前記走行系負荷の電流値の実走行時の変動量に基づいて減衰振動させてもよい。
Also, in this vehicle,
The low pressure load is
A traveling system load directly connected to the low voltage battery;
The low-voltage battery is connected to the non-traveling system load connected via the blocking means and connected to the low-pressure side of the buck-boost converter,
The buck-boost control means
When the step-up ratio is set so as to change the current value from a large value to a small value in a damped oscillation manner, the damped vibration may be performed based on the amount of fluctuation during the actual running of the current value of the traveling system load.
この発明によれば、前記走行系負荷の電流値の実走行時の変動量に基づき、低圧バッテリから高圧バッテリに供給される電流値を減衰振動させているので、走行系負荷が大小変化する状況に的確に対応した電気的特性(劣化度合)を取得することができる。 According to the present invention, the current value supplied from the low voltage battery to the high voltage battery is attenuated and oscillated based on the amount of fluctuation during the actual traveling of the current value of the traveling system load, so the traveling system load changes in size Electrical characteristics (deterioration degree) corresponding to the above can be acquired.
この発明によれば、低圧バッテリの、使用領域全体を含む広い範囲で電気的特性を取得することができ、劣化度合(電気的特性)の取得精度を向上できる。 According to the present invention, the electrical characteristics can be acquired in a wide range including the entire use area of the low voltage battery, and the acquisition accuracy of the degree of deterioration (electrical characteristics) can be improved.
以下、この発明に係る低圧バッテリの劣化検知システム及び該システムの搭載車両について好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, a system for detecting deterioration of a low voltage battery and a vehicle equipped with the system according to the present invention will be exemplified and described in detail with reference to the accompanying drawings.
[構成]
図1は、この実施形態に係る低圧バッテリの劣化検知システムが搭載されたこの実施形態に係る車両10の概略構成図である。
[Constitution]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a
車両10は、シリーズパラレル式ハイブリッド車両を示している。ただし、この発明に係る低圧バッテリの劣化検知システムが適用される車両10は、ハイブリッド車両に限らず、電気自動車(EV)、燃料電池自動車等でもよい。
車両10は、基本的には、内燃機関(ENG)12と、モータジェネレータ内包変速機14と、高圧バッテリ16と、低圧バッテリ18と、昇降圧コンバータ(第1昇降圧コンバータSUDC1)21と、昇降圧コンバータ(第2昇降圧コンバータSUDC2)22と、インバータ(第1インバータINV1)31と、インバータ(第2インバータINV2)32と、制御手段(コントロールユニット)としてのECU(Electronic Control Unit)20と、を備える。
この実施形態において、ECU20は、公知のように、CPU及びメモリを有し、前記CPUが前記メモリに記憶されたプログラムを読み出して実行することで、第1及び第2昇降圧コンバータ21、22の昇降圧を制御する昇降圧制御手段、低圧バッテリ18の電気的特性(電流電圧特性等)を取得する電気的特性取得手段、及び低圧バッテリ18の劣化度合を取得する劣化度合取得手段等として機能する。これらの手段は、ECU20を分割して設けるようにしてもよい。
In this embodiment, as is known, the
モータジェネレータ内包変速機14は、モータジェネレータ(第1モータジェネレータMG1)41と、モータジェネレータ(第2モータジェネレータMG2)42と、駆動システム44と、減速機46と、を備える。減速機46には、車輪(駆動輪)48が連結されている。
The motor generator
駆動システム44は、内燃機関(エンジン:ENG)12と減速機46とを直結させるクラッチと、前記クラッチと減速機46との間に介装される変速機又は固定ギヤ段と、を備える。
The
一方の昇降圧コンバータ21は、モータジェネレータ42の力行時に、高圧バッテリ16の高電圧Vhの1次電圧V1を昇圧して2次電圧V2とし、インバータ32を通じて走行用のモータジェネレータ42に高圧バッテリ16の電力を供給する。一方、モータジェネレータ42の回生時に、インバータ32に発生する2次電圧V2を1次電圧V1である高電圧Vhに降圧して高圧バッテリ16を充電する。
One step-up / down
他方の昇降圧コンバータ22は、基本的には、高圧バッテリ16の高電圧Vhの電力を、降圧した低電圧Vbの電力に変換し、ヒューズ50を介して、低電圧(低圧バッテリ電圧又はバッテリ電圧ともいう。)Vbを発生する低圧バッテリ18に供給し、該低圧バッテリ18を充電する。
The other buck-
ECU20は、低圧バッテリ18の電気的特性、例えば電流−電圧特性を取得する際に、昇降圧コンバータ22を低圧バッテリ18側から高圧バッテリ16側に通過する電流Isudc2の大きさを制御する昇圧制御を行うように昇圧比を設定する。昇圧比を大きくすると、低圧バッテリ18側から高圧バッテリ16側に通過する電流Isudc2が大きくなるので、ECU20は、電流Isudc2の波形又はバッテリ電流Ibの波形が所望の波形となるように昇圧比を制御する。
The
低圧バッテリ18は、低電圧Vbの電力を、走行系負荷51に直接供給するとともに、ヒューズ50を介して快適装備系負荷52に供給する。
The
低電圧Vbで駆動される走行系負荷51は、例えば、電動パワーステアリング装置のモータ、ワイパーモータ等の車両10の走行のために必須の負荷であり、低圧バッテリ18から走行系負荷電流Irが供給される。
The traveling
快適装備系負荷52は、例えば、ラジオやオーディオ装置等のAV機器や空調装置を含む非走行系負荷であり、低圧バッテリ18から快適装備系負荷電流Icが供給される。
The comfort
低圧バッテリ18には、バッテリ電圧Vb及びバッテリ電流Ibを検知する電圧センサ53及び電流センサ54が取り付けられている。バッテリ電圧Vb及びバッテリ電流Ibは、ECU20により取得される。
The
なお、図1中、太い実線は機械連結を示し、二重実線は電力配線を示し、細い実線は制御線を示している。 In FIG. 1, thick solid lines indicate mechanical connection, double solid lines indicate power wiring, and thin solid lines indicate control lines.
[車両10の全体動作及び内燃機関12の始動動作]
ここで、シリーズパラレル式ハイブリッド車両である車両10の公知の動作について簡単に説明する。車両10は、(a)EVドライブモードと、(b)エンジンドライブモードと、(c)ハイブリッドドライブモードでの走行が可能である。
[Overall Operation of
Here, a known operation of the
(a)EVドライブモードでは、ECU20により駆動システム44が開放され、内燃機関12及びモータジェネレータ41が停止される。
(A) In the EV drive mode, the
一方、高圧バッテリ16の電力により昇降圧コンバータ21(昇圧制御)及びインバータ32を通じて、モータジェネレータ42が電動機として駆動(力行運転)される。車両10の制動時には、モータジェネレータ42の回生電力がインバータ32及び昇降圧コンバータ21(降圧制御)を通じて高圧バッテリ16を充電する。
On the other hand, the
(b)エンジンドライブモードでは、ECU20により駆動システム44が締結され、基本的には、モータジェネレータ41、42が停止され、内燃機関12により車輪48が駆動されるが、状況に応じてモータジェネレータ42による車輪48の駆動を加えたり、モータジェネレータ41による発電を行ったりする。
(B) In the engine drive mode, the
ここで、車両10の内燃機関12の始動について説明する。ECU20の制御下に、イグニッションがONになると、高圧バッテリ16の直流電力が昇降圧コンバータ21及びインバータ31を通じて交流電力に変換されて、モータジェネレータ41を(モータとして)回転させる。
Here, starting of the
該モータジェネレータ41の回転により内燃機関12のクランクシャフトを回転駆動(クランキング)して内燃機関12を始動(スタート)させる。
The rotation of the
すなわち、内燃機関12は、高圧バッテリ16の電力により、モータジェネレータ41を、いわゆるスタータモータとして作動させることで始動する。
That is, the
後に比較例1として説明するように、内燃機関のみにより車輪が駆動されるコンベンショナルな内燃機関自動車では、始動時(イグニッションON時)に、低圧バッテリ18の電力によりスタータモータを回して、内燃機関を作動させるので、この始動時の低圧バッテリ18から持ち出される電流をモニタすることにより低圧バッテリ18の電気的特性を取得することができる。しかし、始動時に高電圧Vhが印加されているモータジェネレータ41により内燃機関12を始動させるハイブリッド自動車では、始動時に低圧バッテリ18の電気的特性を取得することができない。
As will be described later as Comparative Example 1, in a conventional internal combustion engine vehicle in which the wheels are driven only by the internal combustion engine, the starter motor is rotated by the power of the
(c)ハイブリッドドライブモードでは、ECU20により駆動システム44が開放され、シリーズ式ハイブリッドとして機能する。すなわち、基本的には、ECU20の制御下に内燃機関12が始動される。この場合、内燃機関12の回転動力によりモータジェネレータ41を発電機として駆動し、該モータジェネレータ41の発電電力で、インバータ31、及びインバータ32を通じてモータジェネレータ42の駆動を行う。
(C) In the hybrid drive mode, the
モータジェネレータ41で発生した発電電力の中、余剰の発電電力は、インバータ31、昇降圧コンバータ21(降圧制御)を介して高圧バッテリ16に充電される。逆に、駆動に必要な出力が大きく、エンジン駆動のみでは効率が悪くなる場合は、高圧バッテリ16の電力をも利用し、昇降圧コンバータ21(昇圧制御)及びインバータ32を介してモータジェネレータ42を駆動する。
Of the generated power generated by the
[低圧バッテリ18の劣化度合い取得動作]
[第1実施例]
図2のタイムチャートを参照して第1実施例を説明する。
[Deterioration degree acquisition operation of low voltage battery 18]
[First embodiment]
The first embodiment will be described with reference to the time chart of FIG.
時点t0〜時点t1の期間では内燃機関12が停止している、いわゆるイグニッションオフ(IGOFF)の期間である。
In a period from time point t0 to time point t1, it is a period of so-called ignition off (IGOFF) in which the
繁雑さを避けるために、このIGOFF期間では、低圧バッテリ18からのバッテリ電流Ibの流出(放電)及び流入(充電)はないものとしている。従って、バッテリ電圧Vbは、開放電圧Vocv(OCV:Open Circuit Voltage)になっている。
In order to avoid complexity, it is assumed that there is no outflow (discharge) and inflow (charge) of the battery current Ib from the
時点t1〜時点t2の間で、イグニッションONの要求が発生したものとする。このイグニッションON(IGON)要求期間では、低圧バッテリ18から快適装備系負荷電流Icに相当するバッテリ電流Ib=Ibcが流れているものとする。バッテリ電流Ibcの供給により低圧バッテリ電圧Vbが、開放電圧Vocvから降下電圧Vc分降下したバッテリ電圧Vb=Vbc=Vocv−Vcになる。
It is assumed that an ignition ON request occurs between time t1 and time t2. In this ignition ON (IGON) request period, it is assumed that a battery current Ib = Ibc corresponding to the comfort equipment system load current Ic flows from the
ここで、降下電圧Vcは、低圧バッテリ18の内部抵抗をrbとすると、Vc=Ibc×rbになる。
時点t2〜時点t4間は、内燃機関12のスタート(START)期間とされる。
Here, assuming that the internal resistance of the
A period from time t2 to time t4 is a start (START) period of the
このとき、ECU20は、時点t2〜時点t4(積極的劣化度合取得期間Ti)の間で、昇降圧コンバータ22の昇圧比を可変する昇圧制御を行うことで、低圧バッテリ18側から高圧バッテリ16側に流れ込む電流Isudc2を一旦大きな電流Isudc2mに設定した後、ゼロ値まで徐々に値が小さくなるように可変する。
At this time, the
これに伴い、低圧バッテリ18から流れでる放電電流であるバッテリ電流Ibは、大きな放電電流Ib1(Ib1=Isudc2m)からゼロ値まで徐々に値が小さくなる放電電流Ib2、放電電流Ib3とされる。
Accordingly, battery current Ib, which is a discharge current flowing from
例えば、この3点の放電電流Ib1、Ib2、Ib3を、電流センサ54を通じてECU20で取得するとともに、この3点でのバッテリ電圧Vbを電圧センサ53を通じてECU20でバッテリ電圧Vb1、Vb2、Vb3として取得する。
For example, the discharge current Ib1, Ib2 and Ib3 at three points are acquired by the
一方、時点t2から遅延時間Td後の時点t3〜時点t4の間で高圧バッテリ16の電力によりモータジェネレータ41に始動電流Istartが供給され、内燃機関12が始動し、時点t4以降、内燃機関12は、準備完了(READY)状態とされる。
On the other hand, between time t3 and time t4 after delay time Td from time t2, the start current Istart is supplied to the
時点t4以降、昇降圧コンバータ22は、高圧バッテリ16から低圧バッテリ18側に電流Isudc2を供給し、バッテリ電圧Vbは、時点t5の開放電圧Vocvを経由して、上昇し、その後、この例では、一定電圧に至る。
After time t4, the buck-
図3は、ECU20での低圧バッテリ18の電気的特性(バッテリ特性)を推定するための電流−電圧特性を示している。
FIG. 3 shows a current-voltage characteristic for estimating the electrical characteristic (battery characteristic) of the
電流電圧座標(Ib,Vb)上に、開放電圧Vocv(0,Vocv)と、快適装備系電流電圧(Ibc,Vbc)の他、時点t2〜時点t4での積極的劣化度合取得期間Ti(図2)での電流電圧(Ib1,Vb1)、(Ib2,Vb2)、(Ib3,Vb3)をプロットし、実線で示すバッテリ特性を推定している。破線は実際のバッテリ特性である。 In addition to the open circuit voltage Vocv (0, Vocv) and the comfort equipment system current voltage (Ibc, Vbc) on the current voltage coordinate (Ib, Vb), the active deterioration degree acquisition period Ti at time t2 to time t4 (see FIG. Current voltages (Ib1, Vb1), (Ib2, Vb2), and (Ib3, Vb3) in 2) are plotted, and battery characteristics shown by solid lines are estimated. The dashed line is the actual battery characteristic.
図4に示すように、この第1実施例によれば、イグニッションON時に、昇降圧コンバータ22を逆方向に制御し、すなわち、低圧バッテリ18側から高圧バッテリ16側に電流Isudc2を逆流させ、且つバッテリ電流Ibの放電電流を放電電流Ib1からゼロ値まで電流Ib2、電流Ib3等と徐々に低下させ、電流センサ54で検知した放電電流Ib1、Ib2、Ib3、及び該放電電流でのバッテリ電圧Vb1、Vb2、Vb3を電圧センサ53で検知することで、バッテリ特性(図3の実線のバッテリ特性)を高精度に推定することができる。
As shown in FIG. 4, according to the first embodiment, when the ignition is ON, buck-
実線で示したバッテリ特性(推定)から低圧バッテリ18の劣化、特に、内部抵抗の上昇を正確に見積もることができる。なお、内部抵抗の正常値及び経時変化は、ECU20内に記憶されている。内部抵抗が大きくなると、バッテリ特性の傾斜(ΔVb/ΔIb)が急になる。換言すれば、同じバッテリ電流(放電電流)Ibであってもバッテリ電圧Vbの電圧降下が大きくなる。
From the battery characteristics (estimated) shown by the solid line, the deterioration of the
図3に示すように、この第1実施例によれば、走行系負荷51を使用する場合の常用域である、低圧バッテリ18の使用領域Adの高電流域での推定精度を改善することができる。
As shown in FIG. 3, according to the first embodiment, it is possible to improve the estimation accuracy in the high current area of the use area Ad of the
しかも、内燃機関12の始動に使用するエネルギを、低圧バッテリ18からの放電電流Ibとして供給できるので、高圧バッテリ16のエネルギを内燃機関12の始動用として保留しておく必要がない。
Moreover, since the energy used to start the
なお、使用領域Adは、車両10のアイドルストップの許否(特性が劣化している場合には、アイドルストップを禁止する。)を判定する領域でもあり、自動運転の許否を判定する(使用領域Adでの特性が劣化している場合には、自動運転を許可しない。)領域でもある。
The use area Ad is also an area for determining whether or not the idle stop of the
[第2実施例]
図5のタイムチャートを参照して第2実施例を説明する。
Second Embodiment
The second embodiment will be described with reference to the time chart of FIG.
図5のタイムチャート上で用いている符号に関し、図2のタイムチャート上で用いている符号と同じもの又は対応するものには同一の符号を付けている。 With respect to the reference numerals used on the time chart of FIG. 5, the same reference numerals are attached to the same or corresponding parts as those used on the time chart of FIG.
この第2実施例によれば、イグニッションON時に、昇降圧コンバータ22を逆方向と通常方向で交互に切替制御し、すなわち、低圧バッテリ18側と高圧バッテリ16側とで電流Isudc2を減衰振動的に変動させることで、走行系負荷51の実際の使用条件(実走行時)に近似した条件でバッテリ特性(図3参照)を推定することができる。
According to the second embodiment, when the ignition is ON, switching control is performed alternately between the buck-
より具体的には、低圧バッテリ18から高圧バッテリ16へ供給される電流Isudc2(=Ib)が、最初に放電方向で大きい値(放流電流Ib1)となるように設定された後に、充電方向、放電方向(放流電流Ib2)、充電方向、放電方向(放流電流Ib3)、…と流れる方向を変更しつつ小さい値(放流電流Ib3)まで減衰していることから、充電方向時には、高圧バッテリ16側から低圧バッテリ18側に電流がもどされるので、低圧バッテリ18の残容量の低下を抑制することができる。
More specifically, after the current Isudc2 (= Ib) supplied from the
[まとめ及び比較例]
以上説明したように上述した実施形態に係る低圧バッテリ18の劣化検知システムは、高圧負荷であるモータジェネレータ42等に接続される高電圧Vhの高圧バッテリ16と、低圧負荷である走行系負荷51及び快適装備系負荷52に接続される低電圧Vbの低圧バッテリ18と、高圧バッテリ16と低圧バッテリ18との間に設けられ、低電圧Vbを高電圧Vhに昇圧するか、高電圧Vhを低電圧Vbに降圧する昇降圧コンバータ22と、該昇降圧コンバータ22の昇降圧を制御する昇降圧制御手段、低圧バッテリ18の電気的特性を取得する電気的特性取得手段、及び低圧バッテリ18の劣化度合を取得する劣化度合取得手段として機能するECU20と、を備える。
[Summary and comparative example]
As described above, the deterioration detection system for the
ECU20は、昇降圧コンバータ22の昇圧制御を行って低圧バッテリ18から高圧バッテリ16に放電電流Isudc2の供給を行い、該放電電流Isudc2を供給中の、低圧バッテリ18の電気的特性を取得し、該電気的特性に基づいて低圧バッテリ18の劣化度合いを取得する際に、昇降圧コンバータ22の昇圧比を可変する。
The
このように、低圧バッテリ18の劣化度合を判定する際に、昇降圧コンバータ22の昇圧比を可変する昇圧制御を行って低圧バッテリ18から高圧バッテリ16に電流Isudc2の供給を行い、該電流Isudc2を供給中の、低圧バッテリ18の前記電気的特性に基づいて低圧バッテリ18の劣化度合いを取得するようにしたので、低圧バッテリ18が低圧負荷(快適装備系負荷52と走行系負荷51)に低電圧であるバッテリ電圧Vbを印加するバッテリであるにも拘わらず、低圧バッテリ18の使用領域Adを含む広い範囲で電気的特性を取得することができ、劣化度合(電気的特性)の取得精度を向上できる。
As described above, when determining the degree of deterioration of the
ECU20は、昇降圧コンバータ22の昇圧比を可変する際、低圧バッテリ18から高圧バッテリ16へ供給される電流Isudc2が、最初に大きい値(Isudc2m)となるように設定した後、徐々に小さい値になるように設定することで、使用領域Adを含む広い範囲での電気的特性を確実に得ることができる(図2)。
The
あるいは、ECU20は、前記電流Isudc2を大きい値から前記小さい値に減衰振動的に変化させるように前記昇圧比を設定することで、低圧負荷、特に走行系負荷51が車両10の実走行時に大小変化する状況に的確に対応した電気的特性を取得することができる(図3)。
この場合、低圧バッテリ18から高圧バッテリ16へ供給される電流Isudc2が、最初に放電方向で大きい値の放電電流Ib1となるように設定された後に、充電方向、放電方向(放電電流Ib2)、充電方向、放電方向(放電電流Ib3)…と流れる方向を変更しつつ小さい値まで減衰していることから、充電方向時には、高圧バッテリ16側から低圧バッテリ18側に電流Isudc2がもどされるので、低圧バッテリ18の残容量の低下を抑制することができる。
Alternatively, the
In this case, after the current Isudc2 supplied from the
[車両]
上記した低圧バッテリの劣化検知システムが搭載された車両10は、図1に示したように、内燃機関12と、該内燃機関12の始動時に、高圧バッテリ16から電力が供給されてクランクシャフトを回転駆動する回転電機としてのモータジェネレータ41と、を備え、昇降圧制御手段としてのECU20は、内燃機関12のモータジェネレータ41による始動時に、昇降圧コンバータ22の昇圧比(Vh/Vb)を可変して、前記昇圧制御を行い、低圧バッテリ18から高圧バッテリ16に電流Isud2(バッテリ電流Ib、、図2等参照)の供給を行うことで、該高圧バッテリ16を充電し、電気的特性取得手段としてのECU20は、前記電流Isud2(バッテリ電流Ib)を供給中の低圧バッテリ18の前記電気的特性を取得し、劣化度合取得手段としてのECU20は、該電気的特性に基づいて低圧バッテリ18の劣化度合いを取得する。
[vehicle]
As shown in FIG. 1, the
なお、車両10は、時点t2〜時点t3の間でバッテリ電流Ibにより充電された高圧バッテリ16の電力、及び時点t3〜時点t4の間でのバッテリ電流Ibの電力による始動電流Istartを、第1昇降圧コンバータ21、及び第1インバータ(INV1)31を通じて第1モータジェネレータ(MG1)41に供給し、該第1モータジェネレータ41(MG1)を回転駆動する。第1モータジェネレータ(MG1)41の回転により内燃機関12が始動する。
このように、始動時に、低圧バッテリ18の電気的特性を取得するための高圧バッテリ16への充電電力(低圧バッテリ18から高圧バッテリ16への時点t2〜時点t3、t4までの充電電力)を、内燃機関12の始動用{図2、図5のスタート電流Istart(高圧バッテリ16)}に利用できるので、高圧バッテリ16に始動用の電力を確保しておく必要がない。
Thus, at start-up, the charging power to the
ここで、前記低圧負荷は、低圧バッテリ18に直接接続される走行系負荷51と、低圧バッテリ18から遮断手段、例えばヒューズ50を介して接続されるとともに、昇降圧コンバータ22の低圧側に接続される非走行系負荷としての快適装備系負荷52とに、分けられる。
Here, the low voltage load is connected to a traveling
この場合、ECU20は、前記電流値を大きい値から小さい値に減衰振動的に変化させるように前記昇圧比を設定する際、車両10の走行系負荷51の電流Irの実走行時の変動量に基づいて減衰振動させる。
In this case, when setting the boost ratio so as to change the current value from a large value to a small value in a damping oscillation manner, the
このように、走行系負荷51の電流Irの実走行時の変動量に基づき、低圧バッテリ18から高圧バッテリ16に供給される電流Isudc2を減衰振動させているので、走行系負荷51が大小変化する状況に的確に対応した電気的特性を取得することができる。
As described above, since the current Isudc2 supplied from the
なお、ヒューズ50が遮断したとしても、走行系負荷51は、低圧バッテリ18により動作させることができる。この場合、内燃機関12は、高圧バッテリ16の電力により始動させることができる。
Even if the
[比較例1]
図6は、比較例1に係るコンベンショナル内燃機関自動車(エンジン車両)のスタータモータによる始動状態を説明するタイムチャートであり、時点t2にて低圧バッテリからスタータモータに始動電流Istart(放電電流Ibs)を供給した状態を示している。なお、図6には、エンジン始動後の時点t4からのオルタネータ電流Iacgも描いている。
Comparative Example 1
FIG. 6 is a time chart for explaining the starting state of the conventional internal combustion engine automobile (engine vehicle) according to Comparative Example 1 by the starter motor. At time t2, the starting current Istart (discharge current Ibs) is applied to the starter motor from the low voltage battery. It shows the state of supply. FIG. 6 also depicts the alternator current Iacg from time t4 after engine start.
この比較例1では、始動電流Istartを供給しているとき、バッテリ電流Ibは、始動電流Istartに対応した大きな放電電流Ibsが流れることから、バッテリ電圧Vbも大きな電圧降下を発生して、バッテリ電圧Vbsまで低下する。 In this first comparative example, when the starting current Istart is supplied, the battery current Ib causes a large voltage drop because the large discharge current Ibs corresponding to the starting current Istart flows. It drops to Vbs.
図7は、低圧バッテリ18の電気的特性(バッテリ特性)を推定するための比較例1に係る電流−電圧特性を示している。
FIG. 7 shows the current-voltage characteristics according to Comparative Example 1 for estimating the electrical characteristics (battery characteristics) of the
この図6、図7例では、始動電流Istartが流れる時間が一瞬であって、積極的劣化度合取得期間Tj内での大電流側のプロットが1点であり少ないことから第1実施例及び第2実施例に比較して、電流−電圧特性の測定精度が良くない。 In this example shown in FIGS. 6 and 7, the time that the starting current Istart flows is an instant, and the plot on the large current side in the positive deterioration degree acquisition period Tj is one point, which is smaller than the first embodiment and the first embodiment. The measurement accuracy of the current-voltage characteristics is not good as compared with the two embodiments.
[比較例2]
図8は、比較例2に係るハイブリッド車両のエンジン始動状態を説明するタイムチャートであり、時点t2にて高圧バッテリ16からエンジン始動電流Istartを供給した状態を示している。
Comparative Example 2
FIG. 8 is a time chart for explaining the engine start state of the hybrid vehicle according to Comparative Example 2, and shows a state in which the engine start current Istart is supplied from the
この比較例2に係るハイブリッド車両では、エンジン始動時t2〜t3の電流が低圧バッテリから流れでないで、高圧バッテリから始動電流Istartが供給されるため、エンジン始動時t2〜t3の電流Ibqが、イグニッションON時の電流Ibc(快適装備系負荷電流)と略同値であり、図9に示すように、低圧バッテリ18の使用領域Adの高電流域での推定精度が悪いことが分かる。
In the hybrid vehicle according to the second comparative example, the current from time t2 to time t3 of the engine start does not flow from the low voltage battery, and the starting current Istart is supplied from the high voltage battery. It is approximately the same value as the current Ibc at the time of ON (comfortable equipment system load current), and as shown in FIG. 9, it can be seen that the estimation accuracy in the high current region of the use region Ad of the
なお、この発明は、上述の実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and it goes without saying that various configurations can be adopted based on the contents described in this specification.
10…車両 12…内燃機関(エンジン)
16…高圧バッテリ 18…低圧バッテリ
20…ECU 22…昇降圧コンバータ
42…モータジェネレータ 51…走行系負荷
52…快適装備系負荷
10
16 ...
Claims (4)
前記内燃機関の始動後の使用領域では、始動直前の使用領域での電流値に比較して大きな値の電流を消費する低圧負荷に低電圧を印加する低圧バッテリと、
前記高圧バッテリと前記低圧バッテリとの間に設けられ、前記低電圧を前記高電圧に昇圧するか、前記高電圧を前記低電圧に降圧する昇降圧コンバータと、
該昇降圧コンバータの昇降圧を制御する昇降圧制御手段と、
前記低圧バッテリの電気的特性を取得する電気的特性取得手段と、
前記低圧バッテリの劣化度合を取得する劣化度合取得手段と、
を備え、
前記高圧バッテリの電力により前記回転電機を通じて前記内燃機関を始動する際に、前記始動直前から始動直後まで、前記昇降圧制御手段は、前記昇降圧コンバータの昇圧制御を行って前記低圧バッテリから前記高圧バッテリに電流の供給を行い、
前記電気的特性取得手段は、前記電流が供給されているときに、前記低圧バッテリの前記電気的特性を取得し、
前記劣化度合取得手段は、前記電気的特性に基づいて前記低圧バッテリの劣化度合いを取得し、
前記昇降圧制御手段は、前記内燃機関の前記始動直前から前記始動直後まで、前記低圧バッテリから前記高圧バッテリに前記電流の供給を行う際に、前記始動直前に前記低圧バッテリから前記高圧バッテリへ供給される電流が、前記始動後の前記使用領域と同等の前記大きな値となり、以降、前記始動直後まで徐々に小さい値になるように前記昇降圧コンバータの昇圧比を可変する
ことを特徴とする低圧バッテリの劣化検知システム。 A high voltage battery for applying a high voltage to a rotating electrical machine for starting an internal combustion engine ;
In a use area of the internal combustion engine after start-up , a low-voltage battery which applies a low voltage to a low-voltage load which consumes a large current compared to the current value in the use area immediately before start-up ;
A buck-boost converter, provided between the high voltage battery and the low voltage battery, which boosts the low voltage to the high voltage or reduces the high voltage to the low voltage.
Buck-boost control means for controlling the buck-boost of the buck-boost converter;
Electrical characteristic acquisition means for acquiring the electrical characteristics of the low voltage battery;
Deterioration degree acquiring means for acquiring the deterioration degree of the low voltage battery;
Equipped with
When starting the internal combustion engine through the rotary electric machine with the power of the high voltage battery, the buck-boost control means performs boost control of the buck-boost converter from immediately before to immediately after the start to start the low voltage battery from the low voltage battery Supply current to the battery,
The electrical characteristic acquiring unit acquires the electrical characteristic of the low voltage battery when the current is supplied.
The deterioration degree acquiring means acquires the deterioration degree of the low voltage battery based on the electrical characteristic,
The step-up / step-down control means supplies the current from the low voltage battery to the high voltage battery immediately before the start when the low voltage battery supplies the current to the high voltage battery from immediately before the start of the internal combustion engine to immediately after the start. The step-up ratio of the buck-boost converter is varied so that the current to be used becomes the large value equivalent to the use area after the start-up, and then gradually becomes a small value until immediately after the start-up. Battery degradation detection system.
前記昇降圧制御手段は、
前記電流を大きい値から前記小さい値に減衰振動的に変化させるように前記昇圧比を設定する
ことを特徴とする低圧バッテリの劣化検知システム。 In the low voltage battery deterioration detection system according to claim 1 ,
The buck-boost control means
A system for detecting deterioration of a low voltage battery, wherein the step-up ratio is set so that the current is attenuated and changed from a large value to the small value.
該車両は、
前記内燃機関と、
該内燃機関の始動時に、前記高圧バッテリから電力が供給されてクランクシャフトを回転駆動する前記回転電機と、を備え、
前記高圧バッテリの電力により前記回転電機を回転駆動して前記内燃機関を始動する前記始動時に、前記昇降圧制御手段は、前記昇降圧コンバータの昇圧比を可変して、前記昇圧制御を行い、前記低圧バッテリから前記高圧バッテリに電流の供給を行うことで、該高圧バッテリを充電し、前記電気的特性取得手段は、前記電流を供給中の前記低圧バッテリの前記電気的特性を取得し、前記劣化度合取得手段は、該電気的特性に基づいて前記低圧バッテリの劣化度合いを取得する
ことを特徴とする車両。 It is a vehicle by which the degradation detection system of the low voltage battery according to claim 1 or 2 is mounted,
The vehicle is
The internal combustion engine;
At the start of the internal combustion engine, and a said rotary electric machine for rotating the crankshaft power is supplied from the high-voltage battery,
At the start-up, when the internal combustion engine is started by rotationally driving the rotary electric machine by the power of the high-voltage battery, the step-up / step-down control means changes the step-up ratio of the step-up / step-down converter to perform the step-up control. By supplying a current from the low voltage battery to the high voltage battery, the high voltage battery is charged, and the electrical characteristic acquiring means acquires the electrical characteristic of the low voltage battery being supplied with the current, and the deterioration is caused A vehicle characterized in that the degree acquisition means acquires the degree of deterioration of the low voltage battery based on the electrical characteristic.
前記低圧負荷は、
前記低圧バッテリに直接接続される走行系負荷と、
前記低圧バッテリから遮断手段を介して接続されるとともに、前記昇降圧コンバータの低圧側に接続される非走行系負荷とに、分けられ、
前記昇降圧制御手段は、
前記電流値を大きい値から小さい値に減衰振動的に変化させるように前記昇圧比を設定する際、前記走行系負荷の電流値の実走行時の変動量に基づいて減衰振動させる
ことを特徴とする車両。 In the vehicle according to claim 3 ,
The low pressure load is
A traveling system load directly connected to the low voltage battery;
The low-voltage battery is connected to the non-traveling system load connected via the blocking means and connected to the low-pressure side of the buck-boost converter,
The buck-boost control means
When setting the boost ratio so as to change the current value from a large value to a small value in a damping oscillation, the damping vibration is performed based on the amount of fluctuation during the actual traveling of the current value of the traveling system load. The vehicle to be
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