JP6701699B2 - Battery control system, hybrid vehicle, and battery control method - Google Patents
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Description
本発明は、バッテリーの制御システム、ハイブリッド車両及びバッテリーの制御方法に関し、更に詳しくは、車両走行用の動力源であるモータージェネレーターと、該モータージェネレーターにインバーターを介して接続されるバッテリーと、制御装置と、を備えたバッテリーの制御システム、ハイブリッド車両及びバッテリーの制御方法に関する。 The present invention relates to a battery control system, a hybrid vehicle, and a battery control method, and more particularly, to a motor generator that is a power source for driving a vehicle, a battery connected to the motor generator via an inverter, and a control device. And a battery control system, a hybrid vehicle, and a battery control method.
近年、燃費向上及び環境対策などの観点から、車両の運転状態に応じて複合的に制御されるエンジン及びモータージェネレーターを有するハイブリッドシステムを備えたハイブリッド車両(以下「HEV」という。)が注目されている。このHEVにおいては、車両の加速時や発進時には、モータージェネレーターによる駆動力のアシストが行われる一方で、慣性走行時や始動時にはモータージェネレーターによる回生発電が行われる(例えば、特許文献1を参照)。 2. Description of the Related Art In recent years, a hybrid vehicle (hereinafter referred to as “HEV”) having a hybrid system including an engine and a motor generator that are controlled in a complex manner according to a driving state of the vehicle has been attracting attention from the viewpoint of improving fuel efficiency and environmental measures. There is. In this HEV, the driving force is assisted by the motor generator at the time of acceleration or starting of the vehicle, while regenerative power generation is performed by the motor generator at the time of inertial running or at the start (for example, refer to Patent Document 1).
一方、HEVや、エンジンを搭載せずにモータージェネレーターのみを車両の走行用の動力源とする電気自動車両(以下「EV」という。)のように、車両の走行用の動力源としてモータージェネレーターを搭載した車両においては、モータージェネレーターにインバーターを介して車両走行用のバッテリー(リチウムイオンバッテリーやニッケル水素バッテリー等)が接続される。そして、車両の走行状態に基づいて、モータージェネレーターとバッテリーの間で充放電を繰り返している。 On the other hand, a motor generator is used as a power source for running a vehicle, such as an HEV or an electric motor vehicle (hereinafter referred to as “EV”) that uses only a motor generator as a power source for running the vehicle without mounting an engine. In the installed vehicle, a battery for driving the vehicle (such as a lithium-ion battery or a nickel-hydrogen battery) is connected to the motor generator via an inverter. Then, charging/discharging is repeated between the motor generator and the battery based on the running state of the vehicle.
このモータージェネレーターとバッテリーの間の充放電は、バッテリーの充電率が一定の範囲(使用充電率範囲)に収まるように行われる。この使用充電率範囲とは、バッテリーの電気容量(バッテリーに最大限蓄電可能な量)を100(%)として、例えば、30(%)〜50(%)のように予め実験等により車両の出荷(新品)時に設定される。 The charging/discharging between the motor generator and the battery is performed so that the charging rate of the battery falls within a certain range (used charging rate range). The used charge rate range is, for example, 30 (%) to 50 (%) when the electric capacity of the battery (maximum amount of electricity that can be stored in the battery) is 100%, and the vehicle is shipped in advance through experiments or the like. Set when (new).
しかしながら、バッテリーの電気容量は、バッテリーに対する充放電が行われるにつれて、次第に減少していく。このようなバッテリーの劣化(バッテリーの電気容量の減少)が進むと、バッテリーの使用充電率範囲内で使用可能な電力量が減少するため、モータージェネレーターによる駆動力のアシスト量や回生電力量が減少し、エンジンの燃費が悪化する虞がある。 However, the electric capacity of the battery gradually decreases as the battery is charged and discharged. When such deterioration of the battery (reduction in the battery capacity) progresses, the amount of power that can be used within the range of the charging rate of the battery decreases, so the amount of driving power assisted by the motor generator and the amount of regenerative power decrease. However, the fuel efficiency of the engine may deteriorate.
この問題に関連して、メインバッテリーのSOCが常に目標値あるいは目標SOC範囲に入るように充放電を制御するとともに、メインバッテリーの劣化時には目標SOC範囲の下限値を引き上げることで、新品時の出力に近い出力を得るハイブリッド車両用電池の制御装置が提案されている(例えば、特許文献2参照)。 In connection with this problem, the charge/discharge is controlled so that the SOC of the main battery always falls within the target value or the target SOC range, and when the main battery deteriorates, the lower limit value of the target SOC range is raised to output the output when new. There has been proposed a hybrid vehicle battery control device that obtains an output close to (see, for example, Patent Document 2).
上記のハイブリッド車両用電池の制御装置では、メインバッテリーの劣化により出力低下が生じたときに、モーターの駆動力が低下して動力性能が悪化するので、この動力性能の悪化を抑制するために、目標SOC範囲の下限値を引き上げている。しかしながら、目標SOC範囲の下限値を引き上げることで、目標SOC範囲が狭まってしまうため、メインバッテリーの劣化が進行するにつれて、充放電の制御精度をより向上させる必要があり、制御装置への負担が大きくなるという問題がある。 In the above hybrid vehicle battery control device, when the output is reduced due to the deterioration of the main battery, the driving force of the motor is reduced and the power performance is deteriorated, so in order to suppress the deterioration of the power performance, Raising the lower limit of the target SOC range. However, increasing the lower limit of the target SOC range narrows the target SOC range. Therefore, as the deterioration of the main battery progresses, it is necessary to further improve the charge/discharge control accuracy, which imposes a burden on the control device. There is a problem of getting bigger.
本発明の目的は、車両走行用のバッテリーの劣化時に、バッテリーの充放電を制御する制御装置への負担を大きくすることなく、エンジンの燃費性能の悪化を抑制することができ、車両の商品力を向上させることができるバッテリーの制御システム、ハイブリッド車両及びバッテリーの制御方法を提供することにある。 An object of the present invention is to suppress deterioration of fuel efficiency performance of an engine without increasing a load on a control device for controlling charge/discharge of a battery when the battery for traveling the vehicle is deteriorated. It is to provide a battery control system, a hybrid vehicle, and a battery control method capable of improving the power consumption.
上記の目的を達成する本発明のバッテリーの制御システムは、車両走行用の動力源であるエンジン及びモータージェネレーターを有するハイブリッドシステムと、該モータージェネレーターにインバーターを介して接続されるバッテリーと、前記バッテリーの使用充電率範囲で前記モータージェネレーターと前記バッテリーの間の充放電を制御する制御装置と、を備えたバッテリーの制御システムにおいて、前記制御装置が、前記バッテリーに蓄電された電気量である第1蓄電量を、前回の制御時に算出した前記第1蓄電量に、前記バッテリーに対して前記インバーターを介して充放電される電流値である充放電電流値を予め設定した時間の間積算した値である電流積算値に関して今回の制御時に算出した値を加減算することで算出して、この算出した第1蓄電量を前記定格電気容量で除算して第1充電率を算出するとともに、前記バッテリーの充電率と前記バッテリーの開放電圧の相関関係を利用して、前記バッテリーの開放電圧に基づいて前記バッテリーの第2充電率を算出して、前記第1充電率と前記第2充電率の差である容量劣化判定指標に基づいて、前記バッテリーの定格電気容量に対する満充電状態の電気容量の減少率を推定算出するとともに、この推定算出した前記満充電状態の電気容量の減少率に基づいて、前記バッテリーの使用充電率範囲の上限値および下限値の両方を拡大させる制御を行うように構成される。 A battery control system of the present invention which achieves the above object, is a hybrid system having an engine and a motor generator that are power sources for vehicle running, a battery connected to the motor generator via an inverter, and a battery A control system for a battery, comprising: a control device that controls charging/discharging between the motor generator and the battery within a range of use rate of charge; wherein the control device is a first power storage device that is an amount of electricity stored in the battery. Is a value obtained by integrating a charge/discharge current value, which is a current value charged/discharged with respect to the battery via the inverter, for a preset time with the first charge amount calculated in the previous control. The integrated current value is calculated by adding and subtracting the value calculated at the time of this control, and the calculated first storage amount is divided by the rated electric capacity to calculate the first charging rate, and the charging rate of the battery is also calculated. And the open circuit voltage of the battery are used to calculate a second charging rate of the battery based on the open circuit voltage of the battery, and a capacity that is a difference between the first charging rate and the second charging rate. Based on the deterioration determination index, while estimating and calculating the reduction rate of the electric capacity in the fully charged state with respect to the rated electric capacity of the battery , based on the estimated reduction rate of the electric capacity in the fully charged state of the battery, It is configured to perform control to expand both the upper limit value and the lower limit value of the used charging rate range.
ここで、バッテリーの使用充電率範囲とは、予め実験等により設定される充電率の目標範囲であり、この目標範囲に収まるように、モータージェネレーターとバッテリーの間の充放電は制御される。また、バッテリーの電気容量とは、バッテリーの最大限蓄電可能な量である。 Here, the used charging rate range of the battery is a target range of the charging rate that is set in advance by experiments or the like, and charging/discharging between the motor generator and the battery is controlled so as to be within this target range. Further, the electric capacity of the battery is the maximum chargeable amount of the battery.
また、上記の目的を達成する本発明のハイブリッド車両は、エンジンの動力を伝達する出力軸に接続されたモータージェネレーターとして前記モータージェネレーターを構成するとともに、前記モータージェネレーターを有するハイブリッドシステムと上記のバッテリーの制御システムを備えて構成される。 In addition, the hybrid vehicle of the present invention that achieves the above-mentioned object configures the motor-generator as a motor-generator connected to an output shaft that transmits the power of the engine, and includes a hybrid system having the motor-generator and the battery described above. It is configured with a control system.
また、上記の目的を達成する本発明のバッテリーの制御方法は、車両走行用の動力源であるエンジン及びモータージェネレーターを有するハイブリッドシステムと、該モータージェネレーターにインバーターを介して接続されるバッテリーとを備え、前記バッテリーの使用充電率範囲で前記モータージェネレーターと前記バッテリーの間の充放電を制御するバッテリーの制御方法において、前記バッテリーに蓄電された電気量である第1蓄電量を、前回の制御時に算出した前記第1蓄電量に、前記バッテリーに対して前記インバーターを介して充放電される電流値である充放電電流値を予め設定した時間の間積算した値である電流積算値に関して今回の制御時に算出した値を加減算することで算出して、この算出した第1蓄電量を前記定格電気容量で除算して第1充電率を算出するとともに、前記バッテリーの充電率と前記バッテリーの開放電圧の相関関係を利用して、前記バッテリーの開放電圧に基づいて前記バッテリーの第2充電率を算出して、前記第1充電率と前記第2充電率の差である容量劣化判定指標に基づいて、前記バッテリーの定格電気容量に対する満充電状態の電気容量の減少率を推定算出する第1ステップと、前記第1ステップで推定算出した前記満充電状態の電気容量の減少率に基づいて、前記バッテリーの使用充電率範囲の上限値および下限値の両方を拡大させる制御を行う第2ステップとを有することを特徴とする方法である。 A battery control method of the present invention that achieves the above object includes a hybrid system having an engine and a motor generator that are power sources for driving a vehicle, and a battery connected to the motor generator via an inverter. In a battery control method for controlling charging/discharging between the motor generator and the battery within a range of a charging rate of use of the battery , a first storage amount, which is an amount of electricity stored in the battery, is calculated at a previous control. Regarding the current accumulated value, which is a value obtained by accumulating the charging/discharging current value, which is the current value charged/discharged to/from the battery via the inverter, for the preset time from the first stored amount The first charge rate is calculated by adding and subtracting the calculated value and dividing the calculated first charge amount by the rated electric capacity, and the correlation between the charge rate of the battery and the open circuit voltage of the battery is calculated. Using the relationship, the second charging rate of the battery is calculated based on the open-circuit voltage of the battery, and based on the capacity deterioration determination index which is the difference between the first charging rate and the second charging rate, A first step of estimating and calculating a rate of decrease of the fully charged electric capacity with respect to the rated electrical capacity of the battery; and the use of the battery based on the rate of decrease of the fully charged electric capacity estimated and calculated in the first step. And a second step of performing control for expanding both the upper limit value and the lower limit value of the state of charge range.
本発明のバッテリーの制御システム、ハイブリッド車両及びバッテリーの制御方法によれば、車両走行用のバッテリーの劣化によりバッテリーの電気容量の減少が生じたときに、この電気容量の減少率に基づいて、バッテリーの使用充電率範囲を拡大するという制御に制御を変更するだけで、モータージェネレーターによる回生電力量の低下を抑制することができる。そして、これにより、エンジンの燃費性能の悪化を抑制することができて、車両の数年使用後のエンジンの燃費性能を、車両の出荷時におけるエンジンの燃費性能よりほとんど変わらないようにすることができ、車両の商品力を向上させることができる。 According to the battery control system, the hybrid vehicle, and the battery control method of the present invention, when the electric capacity of the battery decreases due to the deterioration of the battery for vehicle traveling, the battery is reduced based on the decrease rate of the electric capacity. It is possible to suppress a decrease in the amount of regenerative electric power due to the motor generator simply by changing the control to control for expanding the usable charging rate range. As a result, deterioration of the fuel efficiency of the engine can be suppressed, and the fuel efficiency of the engine after several years of use of the vehicle can be made substantially the same as that of the engine at the time of shipment of the vehicle. Therefore, the product strength of the vehicle can be improved.
また、バッテリーの使用充電率範囲を拡大するため、バッテリーの劣化の進行に応じて、モータージェネレーターとバッテリーの間の充放電の制御精度を向上させる必要がなく、制御装置への負担が大きくなることもない。 In addition, since the range of battery charge rate is expanded, it is not necessary to improve the control accuracy of charge/discharge between the motor generator and the battery as the battery deteriorates, and the load on the control device increases. Nor.
また、バッテリーの電気容量の減少率に基づいて拡大されたバッテリーの使用充電率範囲を、バッテリーの内部抵抗の増大に起因するバッテリーの充放電効率の低下率に基づいてさらに拡大させると、バッテリーの充放電効率の低下によるエンジンの燃費性能の低下をより確実に抑制することができる。 In addition, if the range of battery charge rates expanded based on the rate of decrease in battery capacity is further expanded based on the rate of decrease in charge/discharge efficiency of the battery due to the increase in internal resistance of the battery, It is possible to more reliably suppress the deterioration of the fuel efficiency performance of the engine due to the deterioration of the charge/discharge efficiency.
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。図1は、本発明の実施形態からなるバッテリーの制御システムを備えたハイブリッド車両を示す。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a hybrid vehicle equipped with a battery control system according to an embodiment of the present invention.
このハイブリッド車両(以下「HEV」という。)は、普通乗用車のみならず、バスやトラックなどを含む車両であり、車両の運転状態に応じて複合的に制御されるエンジン10及びモータージェネレーター31を有するハイブリッドシステム30を備えている。
This hybrid vehicle (hereinafter referred to as “HEV”) is a vehicle including not only ordinary passenger vehicles but also buses, trucks, etc., and has an
エンジン10においては、エンジン本体11に形成された複数(この例では4個)の気筒12内における燃料の燃焼により発生した熱エネルギーにより、クランクシャフト13が回転駆動される。このエンジン10には、ディーゼルエンジンやガソリンエンジンが用いられる。クランクシャフト13の回転動力は、クランクシャフト13の一端部に接続するクラッチ14(例えば、湿式多板クラッチなど)を通じてトランスミッション20に伝達される。
In the
トランスミッション20で変速された回転動力は、プロペラシャフト22を通じてデファレンシャル23に伝達され、一対の駆動輪24にそれぞれ駆動力として分配される。
The rotational power changed by the
ハイブリッドシステム30は、モータージェネレーター31と、そのモータージェネレーター31に順に電気的に接続するインバーター35、高電圧バッテリー32、DC/DCコンバーター33及び低電圧バッテリー34とを有している。
The
高電圧バッテリー32としては、リチウムイオンバッテリーやニッケル水素バッテリーなどが好ましく例示される。また、低電圧バッテリー34には鉛バッテリーが用いられる。
As the
DC/DCコンバーター33は、高電圧バッテリー32と低電圧バッテリー34との間における充放電の方向及び出力電圧を制御する機能を有している。また、低電圧バッテリー34は、各種の車両電装品36に電力を供給する。
The DC/
このハイブリッドシステム30における種々のパラメータ、例えば、電流値、電圧値やSOC値などは、BMS(バッテリーマネジメントシステム)39により検出される。
Various parameters in the
モータージェネレーター31は、回転軸37に取り付けられた第1プーリー15とエンジン本体11の出力軸であるクランクシャフト13の他端部に取り付けられた第2プーリー16との間に掛け回された無端状のベルト状部材17を介して、エンジン10との間で動力を伝達する。なお、2つのプーリー15、16及びベルト状部材17の代わりに、ギヤボックスなどを用いて動力を伝達することもできる。また、モータージェネレーター31に接続するエンジン本体11の出力軸は、クランクシャフト13に限るものではなく、例えばエンジン本体11とトランスミッション20の間の伝達軸やプロペラシャフト22であっても良い。
The
このモータージェネレーター31は、エンジン本体11を始動するスターターモーター(図示せず)の代わりに、クランキングを行う機能を有していてもよい。
The
これらのエンジン10及びハイブリッドシステム30は、制御装置80により制御される。具体的には、HEVの発進時や加速時には、ハイブリッドシステム30は高電圧バッテリー32から電力を供給されたモータージェネレーター31により駆動力の少なくとも一部をアシストする一方で、慣性走行時や制動時においては、モータージェネレーター31による回生発電を行い、余剰の運動エネルギーを電力に変換して高電圧バッテリー32を充電する。
The
本発明のバッテリーの制御システムは、車両走行用の動力源であるモータージェネレーター31と、このモータージェネレーター31にインバーター35を介して接続される高電圧バッテリー(バッテリー)32と、制御装置80と、を備えたシステムである。
The battery control system of the present invention includes a
そして、制御装置80が、高電圧バッテリー32の電気容量Sの減少率ΔSを推定算出するとともに、この推定算出した電気容量Sの減少率ΔSに基づいて、高電圧バッテリー32の使用充電率範囲Rを範囲R1まで拡大させる制御を行うように構成する。
Then, the
ここで、高電圧バッテリー32の使用充電率範囲Rとは、予め実験等により設定される充電率の目標範囲であり、この目標範囲に収まるように、モータージェネレーター31と高電圧バッテリー32の間の充放電は制御される。また、高電圧バッテリー32の電気容量Sとは、高電圧バッテリー32の最大限蓄電可能な量である。電気容量Sの減少率ΔSの推定算出方法については、後述する。
Here, the used charging rate range R of the high-
高電圧バッテリー32の使用充電率範囲Rの範囲R1までの拡大の詳細について説明する。例えば、車両の出荷時(新品時)に、使用充電率範囲Rを40(%)〜70(%)に設定した場合、高電圧バッテリー32の電気容量Sが定格電気容量(車両の出荷時における高電圧バッテリー32の最大限蓄電可能な量)S0より10%劣化したときに、高電圧バッテリー32の使用可能な電流容量が変化しないように、使用充電率範囲Rを10%分拡大して範囲R1(35(%)〜75(%))に再設定する。
The details of the expansion of the used charging rate range R of the high-
この電気容量Sの減少率ΔSと使用充電率範囲Rの範囲R1までの拡大幅の関係は、予め実験等により制御マップまたは制御式の形で設定される。なお、この使用充電率範囲Rの範囲R1までの拡大は、使用充電率範囲Rの上限値または下限値のいずれか一方の値を変更して拡大するようにしてもよい。また、車両の出荷時に、高電圧バッテリー32の使用充電率範囲Rを狭く設定することで、高電圧バッテリー32の寿命を長期化させることができる。
The relationship between the reduction rate ΔS of the electric capacity S and the expansion width of the used charging rate range R up to the range R1 is set in advance in the form of a control map or a control formula by experiments or the like. The expansion of the used charging rate range R to the range R1 may be performed by changing one of the upper limit value and the lower limit value of the used charging rate range R. Further, by setting the use charging rate range R of the high-
また、制御装置80が、高電圧バッテリー32の充放電効率Cの低下率ΔCを推定算出するとともに、この推定算出した充放電効率Cの低下率ΔCに基づいて、電気容量Sの減少率ΔSに基づいて拡大された高電圧バッテリー32の使用充電率範囲R1をさらに範囲R2まで拡大させる制御を行うように構成する。
Further, the
この高電圧バッテリー32の充放電効率Cの低下率ΔCは、例えば、高電圧バッテリー32の内部抵抗が車両の出荷時の内部抵抗に対してどの程度上昇しているか、その内部抵抗の上昇率に基づいて推定算出することができる。この高電圧バッテリー32の内部抵抗は、高電圧バッテリー32に対する充放電時における、高電圧バッテリー32内部のセルの電圧変動に基づいて算出することができる。そして、高電圧バッテリー32の充放電効率Cの低下率ΔCと使用充電率範囲R1の範囲R2までの拡大幅の関係は、高電圧バッテリー32の内部抵抗の上昇がエンジン10の燃費にどの程度影響を及ぼすかを考慮して、予め実験等により制御マップまたは制御式の形で設定される。
The rate of decrease ΔC of the charging/discharging efficiency C of the high-
なお、上記の説明では、制御装置80が、電気容量Sの減少率ΔSの推定算出、充放電効率Cの低下率ΔCの推定算出、高電圧バッテリー32の使用充電率範囲Rの範囲R1または範囲R2への拡大を行っているが、これらの制御をBMS39が行うようにしてもよい。
In the above description, the
高電圧バッテリー32の電気容量Sの減少率ΔSの推定算出方法について説明する。この減少率ΔSの推定算出は、従来技術を用いて様々な方法で算出されるが、例えば、本発明者が創案する次のような方法でも算出することができ、この方法を用いることで、高電圧バッテリー32の電気容量Sの減少率ΔSの推定算出精度を向上させることができる。
A method for estimating and calculating the reduction rate ΔS of the electric capacity S of the
まず、高電圧バッテリー32の充電率(SOC値)を、高電圧バッテリー32に対してインバーター35を介して充放電される電流値である充放電電流値Iを実験等により予め設定した時間tの間積算した値である電流積算値Iiに基づいて推定算出する。この推定算出した充電率を第1充電率Cr1とする。その算出方法としては、まず、高電圧バッテリー32に蓄電された電気量である第1蓄電量S1を、前回の制御時に算出した第1蓄電量(電流積算開始時の蓄電量)S1bに今回の制御時に算出した電流積算値Iiを加減算(充電時は加算、放電時は減算)することにより推定算出する(S1=S1b±Ii。単位は通常Ahである。)。そして、この第1蓄電量S1を高電圧バッテリー32の定格電気容量(固定値)S0で除算すると、第1蓄電量S1を第1充電率Cr1(単位は通常パーセントである)に換算することができる(Cr1=S1/S0×100)。
First, the charging rate (SOC value) of the high-
次に、高電圧バッテリー32の充電率を、高電圧バッテリー32の開放電圧Vに基づいて推定算出する。この推定算出した充電率を第2充電率Cr2とする。この推定算出は、高電圧バッテリー32の充電率と開放電圧Vには相関関係(例えば、開放電圧Vが2.7V〜4.2Vで、第2充電率Cr2が0%〜100%というような線形の関係)があることを利用して、この相関関係を制御マップ等の形で設定して、この設定した制御マップ等を用いて行っている。
Next, the charging rate of the
第1充電率Cr1と第2充電率Cr2の差である容量劣化判定指標ΔCr(=Cr1−Cr2)を算出する。本発明者は、この容量劣化判定指標ΔCrがゼロでないときに高電圧バッテリー32の電気容量が劣化していることと、容量劣化判定指標ΔCrが大きくなるにつれて高電圧バッテリー32の電気容量の劣化が進行することを見出した。そして、第1充電率Cr1と第2充電率Cr2の差である容量劣化判定指標ΔCrに基づいて、高電圧バッテリー32の電気容量Sの減少率ΔSを推定すること、すなわち、高電圧バッテリー32の容量劣化状況を推定することを考えた。
A capacity deterioration determination index ΔCr (=Cr1-Cr2), which is the difference between the first charging rate Cr1 and the second charging rate Cr2, is calculated. The inventor has found that the electric capacity of the high-
ここで、容量劣化判定指標ΔCrに基づいて、高電圧バッテリー32の容量劣化状況を推定可能であることの原理について説明する。電流積算値Iiに基づいて推定算出される第1充電率Cr1は、定格電気容量(新品時容量に相当)S0に対する充電率である。一方、開放電圧Vに基づいて推定算出される第2充電率Cr2は、高電圧バッテリー32の劣化も含め、その推定時点のバッテリー性能を基にした、満充電状態に対する充電率である。
Here, the principle that the capacity deterioration state of the high-
したがって、第1充電率Cr1と第2充電率Cr2に差が生じるということは、高電圧バッテリー32の満充電状態の電気容量Sと定格電気容量S0に差が生じていることとなり、高電圧バッテリー32の容量劣化が生じているということになるので、第1充電率Cr1と第2充電率Cr2の差である容量劣化判定指標ΔCrに基づいて、高電圧バッテリー32の容量劣化状況を推定可能ということになる。
Therefore, the difference between the first charging rate Cr1 and the second charging rate Cr2 means that there is a difference between the fully charged state electric capacity S and the rated electric capacity S0 of the
また、高電圧バッテリー32の劣化の指標を示す上述の内部抵抗上昇度合いに基づき、予め設定した内部抵抗上昇度合いと電気容量低下の関係から容量低下状況を推定することも可能である。
It is also possible to estimate the capacity decrease state from the preset relationship between the internal resistance increase degree and the electric capacity decrease based on the above-described internal resistance increase degree indicating the deterioration index of the high-
次に、上記のバッテリーの制御システムを基にした、本発明のバッテリーの制御方法について、図2の制御フローを参照しながら説明する。図2の制御フローは、車両の走行距離(または走行時間)が予め設定した判定距離(または判定時間)増加する毎に、上級の制御フローから呼ばれて実施され、実施後に上級の制御フローに戻る制御フローとして示している。 Next, a battery control method of the present invention based on the above battery control system will be described with reference to the control flow of FIG. The control flow of FIG. 2 is called and executed by the advanced control flow each time the travel distance (or travel time) of the vehicle increases by a preset determination distance (or determination time). This is shown as a return control flow.
図2の制御フローについて説明する。図2の制御フローがスタートすると、ステップS10にて、高電圧バッテリー32の電気容量Sの減少率ΔSと充放電効率Cの低下率ΔCを算出する。これらの算出方法については上記したので省略する。ステップS10の制御を実施後、ステップS20に進む。
The control flow of FIG. 2 will be described. When the control flow of FIG. 2 starts, the reduction rate ΔS of the electric capacity S of the high-
ステップS20にて、ステップS10で算出した電気容量Sの減少率ΔSが実験等により予め設定される設定容量閾値ΔSc以上であるか否かを判定する。減少率ΔSが設定容量閾値ΔSc以上である場合(YES)は、ステップS30に進み、ステップS30にて、高電圧バッテリー32の使用充電率範囲Rを範囲R1まで拡大させる。この範囲R1の設定方法についても上記したので省略する。ステップS30の制御を実施後、ステップS40に進む。
In step S20, it is determined whether or not the reduction rate ΔS of the electric capacity S calculated in step S10 is equal to or larger than a set capacity threshold value ΔSc preset by experiments or the like. If the reduction rate ΔS is equal to or greater than the set capacity threshold value ΔSc (YES), the process proceeds to step S30, and in step S30, the used charging rate range R of the
ステップS40にて、ステップS10で算出した充放電効率Cの低下率ΔCが実験等により予め設定される設定効率閾値ΔCc以上であるか否かを判定する。低下率ΔCが設定効率閾値ΔCc以上である場合(YES)は、ステップS50に進み、ステップS50にて、バッテリー32の使用充電率範囲R1を範囲R2までさらに拡大させる。ステップS50の制御を実施後、リターンに進み、本制御フローを終了する。
In step S40, it is determined whether or not the rate of decrease ΔC of the charging/discharging efficiency C calculated in step S10 is equal to or higher than a preset efficiency threshold ΔCc set in advance by experiments or the like. If the reduction rate ΔC is equal to or higher than the set efficiency threshold ΔCc (YES), the process proceeds to step S50, and in step S50, the used charging rate range R1 of the
また、ステップS20にて、減少率ΔSが設定容量閾値ΔSc未満であると判定された場合(NO)や、ステップS40にて、低下率ΔCが設定効率閾値ΔCc未満であると判定された場合(NO)は、いずれの場合もリターンに進み、本制御フローを終了する。 Further, when it is determined in step S20 that the reduction rate ΔS is less than the set capacity threshold ΔSc (NO), or when it is determined in step S40 that the reduction rate ΔC is less than the set efficiency threshold ΔCc ( In the case of "NO", the process proceeds to the return in any case, and this control flow is ended.
なお、図2の制御フローを終了したときに、高電圧バッテリー32の使用充電率範囲Rをリターンに進んだ時点での高電圧バッテリー32の使用充電率範囲に更新して、次回の図2の制御フローを実施するときに、この更新した使用充電率範囲をステップS30の使用充電率範囲Rとして使用する。また、上記の設定容量閾値ΔSc及び設定効率閾値ΔCcについて、高電圧バッテリー32の使用充電率範囲Rが更新されるにつれて、これらの値を変更するようにしてもよい。
When the control flow of FIG. 2 is finished, the used charging rate range R of the
以上のように、上記のバッテリーの制御システムを基にした、本発明のバッテリーの制御方法は、車両走行用の動力源であるモータージェネレーター31と、このモータージェネレーター31にインバーター35を介して接続される高電圧バッテリー32と、を備えたバッテリーの制御方法において、高電圧バッテリー32の電気容量Sの減少率ΔSを推定算出するとともに、この推定算出した電気容量Sの減少率ΔSに基づいて、高電圧バッテリー32の使用充電率範囲Rを範囲R1まで拡大させる制御を行うことを特徴とする方法である。
As described above, the battery control method according to the present invention, which is based on the above-described battery control system, includes a
また、上記のバッテリーの制御方法において、高電圧バッテリー32の充放電効率Cの低下率ΔCを推定算出するとともに、この推定算出した充放電効率Cの低下率ΔCに基づいて、電気容量Sの減少率ΔSに基づいて拡大された高電圧バッテリー32の使用充電率範囲R1を範囲R2までさらに拡大させる制御を行うことが好ましい。
In addition, in the above battery control method, the decrease rate ΔC of the charging/discharging efficiency C of the high-
本発明のバッテリーの制御システム、ハイブリッド車両及びバッテリーの制御方法によれば、車両走行用の高電圧バッテリー32の劣化により高電圧バッテリー32の電気容量Sの減少が生じたときに、この電気容量Sの減少率ΔSに基づいて、高電圧バッテリー32の使用充電率範囲Rを拡大するという制御に制御を変更するだけで、モータージェネレーター31による回生電力量の低下を抑制することができる。そして、これにより、エンジン10の燃費性能の悪化を抑制することができて、車両の数年使用後のエンジン10の燃費性能を、車両の出荷時におけるエンジン10の燃費性能よりほとんど変わらないようにすることができ、車両の商品力を向上させることができる。
According to the battery control system, the hybrid vehicle, and the battery control method of the present invention, when the electric capacity S of the high-
また、高電圧バッテリー32の使用充電率範囲Rを拡大するため、高電圧バッテリー32の劣化の進行に応じて、モータージェネレーター31と高電圧バッテリー32の間の充放電の制御精度を向上させる必要がなく、制御装置80への負担が大きくなることもない。
In addition, in order to expand the use charging rate range R of the
また、高電圧バッテリー32の電気容量Sの減少率ΔSに基づいて拡大された高電圧バッテリー32の使用充電率範囲R1を、高電圧バッテリー32の内部抵抗の増大に起因する高電圧バッテリー32の充放電効率Cの低下率ΔCに基づいてさらに拡大させると、高電圧バッテリー32の充放電効率Cの低下によるエンジン10の燃費性能の低下をより確実に抑制することができる。
In addition, the used charging rate range R1 of the
10 エンジン
11 エンジン本体
30 ハイブリッドシステム
31 モータージェネレーター
32 高電圧バッテリー(バッテリー)
35 インバーター
80 制御装置
S バッテリーの電気容量
ΔS バッテリーの電気容量の減少率
C バッテリーの充放電効率
ΔC バッテリーの充放電効率の低下率
R、R1、R2 バッテリーの使用充電率範囲
10
35
Claims (3)
前記制御装置が、
前記バッテリーに蓄電された電気量である第1蓄電量を、前回の制御時に算出した前記第1蓄電量に、前記バッテリーに対して前記インバーターを介して充放電される電流値である充放電電流値を予め設定した時間の間積算した値である電流積算値に関して今回の制御時に算出した値を加減算することで算出して、
この算出した第1蓄電量を前記定格電気容量で除算して第1充電率を算出するとともに、
前記バッテリーの充電率と前記バッテリーの開放電圧の相関関係を利用して、前記バッテリーの開放電圧に基づいて前記バッテリーの第2充電率を算出して、
前記第1充電率と前記第2充電率の差である容量劣化判定指標に基づいて、前記バッテリーの定格電気容量に対する満充電状態の電気容量の減少率を推定算出するとともに、
この推定算出した前記満充電状態の電気容量の減少率に基づいて、前記バッテリーの使用充電率範囲の上限値および下限値の両方を拡大させる制御を行うように構成されることを特徴とするバッテリーの制御システム。 A hybrid system having an engine and a motor generator, which are power sources for running a vehicle, a battery connected to the motor generator via an inverter, and a charge between the motor generator and the battery within a usable charging rate range of the battery. In a battery control system including a control device for controlling discharge,
The control device is
A first charge amount, which is the amount of electricity stored in the battery, is added to the first charge amount calculated during the previous control, and a charge/discharge current that is a current value that is charged/discharged in/from the battery via the inverter. Calculated by adding/subtracting the value calculated during this control with respect to the current integrated value that is the value that has been integrated over a preset time,
The calculated first storage amount is divided by the rated electric capacity to calculate the first charging rate, and
Using the correlation between the charging rate of the battery and the open circuit voltage of the battery, the second charging rate of the battery is calculated based on the open circuit voltage of the battery,
Based on the capacity deterioration determination index which is the difference between the first charging rate and the second charging rate, while estimating and calculating the reduction rate of the fully charged state electric capacity with respect to the rated electric capacity of the battery,
A battery configured to perform control to expand both the upper limit value and the lower limit value of the used charging rate range of the battery based on the estimated reduction rate of the electric capacity in the fully charged state. Control system.
前記バッテリーに蓄電された電気量である第1蓄電量を、前回の制御時に算出した前記第1蓄電量に、前記バッテリーに対して前記インバーターを介して充放電される電流値である充放電電流値を予め設定した時間の間積算した値である電流積算値に関して今回の制御時に算出した値を加減算することで算出して、
この算出した第1蓄電量を前記定格電気容量で除算して第1充電率を算出するとともに、
前記バッテリーの充電率と前記バッテリーの開放電圧の相関関係を利用して、前記バッテリーの開放電圧に基づいて前記バッテリーの第2充電率を算出して、
前記第1充電率と前記第2充電率の差である容量劣化判定指標に基づいて、前記バッテリーの定格電気容量に対する満充電状態の電気容量の減少率を推定算出する第1ステップと、
前記第1ステップで推定算出した前記満充電状態の電気容量の減少率に基づいて、前記バッテリーの使用充電率範囲の上限値および下限値の両方を拡大させる制御を行う第2ステップとを有することを特徴とするバッテリーの制御方法。 A hybrid system having an engine and a motor generator that are power sources for running the vehicle, and a battery connected to the motor generator via an inverter, and between the motor generator and the battery within a usable charging rate range of the battery. In the control method of the battery for controlling the charge and discharge of
A first charge amount, which is the amount of electricity stored in the battery, is added to the first charge amount calculated during the previous control, and a charge/discharge current that is a current value that is charged/discharged in/from the battery via the inverter. Calculated by adding/subtracting the value calculated during this control with respect to the current integrated value that is the value that has been integrated over a preset time,
The calculated first storage amount is divided by the rated electric capacity to calculate the first charging rate, and
Using the correlation between the charging rate of the battery and the open circuit voltage of the battery, the second charging rate of the battery is calculated based on the open circuit voltage of the battery,
A first step of estimating and calculating a reduction rate of the fully charged state electric capacity with respect to the rated electric capacity of the battery , based on a capacity deterioration determination index which is a difference between the first charging rate and the second charging rate ;
A second step of performing control for expanding both the upper limit value and the lower limit value of the used charging rate range of the battery based on the reduction rate of the electric capacity in the fully charged state estimated and calculated in the first step. A method of controlling a battery, characterized by:
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JP4697247B2 (en) * | 2008-03-03 | 2011-06-08 | 日産自動車株式会社 | Hybrid vehicle |
WO2011135701A1 (en) * | 2010-04-28 | 2011-11-03 | トヨタ自動車株式会社 | Device for controlling and method for controlling charging of secondary battery |
JP5730501B2 (en) * | 2010-05-20 | 2015-06-10 | トヨタ自動車株式会社 | Electric vehicle and control method thereof |
US9285432B2 (en) * | 2011-07-26 | 2016-03-15 | GM Global Technology Operations LLC | Method and system for controlling a vehicle battery |
JP2013060056A (en) * | 2011-09-12 | 2013-04-04 | Mitsubishi Motors Corp | Control device for hybrid vehicle |
JP5720538B2 (en) * | 2011-11-15 | 2015-05-20 | トヨタ自動車株式会社 | Storage device control device |
JP6103623B2 (en) * | 2012-07-27 | 2017-03-29 | セイコーインスツル株式会社 | Electrochemical cell |
JP2015058818A (en) * | 2013-09-19 | 2015-03-30 | ダイムラー・アクチェンゲゼルシャフトDaimler AG | Device for controlling battery in vehicle |
US9457686B2 (en) * | 2014-04-29 | 2016-10-04 | Ford Global Technology, Llc | Method to adjust battery minimum state of charge limits based on battery power capability |
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