JPWO2014174551A1 - 車両制御装置及び制御方法 - Google Patents
車両制御装置及び制御方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JPWO2014174551A1 JPWO2014174551A1 JP2015513360A JP2015513360A JPWO2014174551A1 JP WO2014174551 A1 JPWO2014174551 A1 JP WO2014174551A1 JP 2015513360 A JP2015513360 A JP 2015513360A JP 2015513360 A JP2015513360 A JP 2015513360A JP WO2014174551 A1 JPWO2014174551 A1 JP WO2014174551A1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- battery
- input
- deterioration
- value
- current value
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
- B60W20/00—Control systems specially adapted for hybrid vehicles
- B60W20/10—Controlling the power contribution of each of the prime movers to meet required power demand
- B60W20/13—Controlling the power contribution of each of the prime movers to meet required power demand in order to stay within battery power input or output limits; in order to prevent overcharging or battery depletion
- B60W20/14—Controlling the power contribution of each of the prime movers to meet required power demand in order to stay within battery power input or output limits; in order to prevent overcharging or battery depletion in conjunction with braking regeneration
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
- B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
- B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
- B60K6/42—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
- B60K6/44—Series-parallel type
- B60K6/445—Differential gearing distribution type
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
- B60L3/0023—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
- B60L3/0046—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to electric energy storage systems, e.g. batteries or capacitors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
- B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
- B60L58/12—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries responding to state of charge [SoC]
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
- B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
- B60W10/04—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units
- B60W10/06—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units including control of combustion engines
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
- B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
- B60W10/04—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units
- B60W10/08—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units including control of electric propulsion units, e.g. motors or generators
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
- B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
- B60W10/18—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of braking systems
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
- B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
- B60W10/24—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of energy storage means
- B60W10/26—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of energy storage means for electrical energy, e.g. batteries or capacitors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
- B60W20/00—Control systems specially adapted for hybrid vehicles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
- B60W20/00—Control systems specially adapted for hybrid vehicles
- B60W20/10—Controlling the power contribution of each of the prime movers to meet required power demand
- B60W20/15—Control strategies specially adapted for achieving a particular effect
- B60W20/16—Control strategies specially adapted for achieving a particular effect for reducing engine exhaust emissions
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
- B60W2510/00—Input parameters relating to a particular sub-units
- B60W2510/24—Energy storage means
- B60W2510/242—Energy storage means for electrical energy
- B60W2510/244—Charge state
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
- B60W2510/00—Input parameters relating to a particular sub-units
- B60W2510/24—Energy storage means
- B60W2510/242—Energy storage means for electrical energy
- B60W2510/246—Temperature
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
- B60W2530/00—Input parameters relating to vehicle conditions or values, not covered by groups B60W2510/00 or B60W2520/00
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
- B60W2530/00—Input parameters relating to vehicle conditions or values, not covered by groups B60W2510/00 or B60W2520/00
- B60W2530/12—Catalyst or filter state
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
- B60W2710/00—Output or target parameters relating to a particular sub-units
- B60W2710/06—Combustion engines, Gas turbines
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
- B60W2710/00—Output or target parameters relating to a particular sub-units
- B60W2710/08—Electric propulsion units
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
- B60W2710/00—Output or target parameters relating to a particular sub-units
- B60W2710/24—Energy storage means
- B60W2710/242—Energy storage means for electrical energy
- B60W2710/248—Current for loading or unloading
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/62—Hybrid vehicles
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S903/00—Hybrid electric vehicles, HEVS
- Y10S903/902—Prime movers comprising electrical and internal combustion motors
- Y10S903/903—Prime movers comprising electrical and internal combustion motors having energy storing means, e.g. battery, capacitor
- Y10S903/904—Component specially adapted for hev
- Y10S903/907—Electricity storage, e.g. battery, capacitor
Abstract
【課題】内燃エンジン及び走行用のモータを備えたハイブリッド車両において、排気ガス浄化用の触媒の劣化を考慮した電源装置の回生電力の充電制御技術を提供する。【解決手段】本発明のハイブリッド車両の制御装置は、バッテリの入力を許容する最大の電流値である許容入力電流値をバッテリの状態に応じて更新しながら、バッテリの入力を制御するコントローラを有する。コントローラは、車両減速時においてエンジンブレーキによる制動力及び走行用モータによる回生制動力が車両に作用する際に、エンジンの排気ガス浄化用の触媒の劣化度合いが所定値よりも大きい場合に、許容入力電流値に応じたバッテリの入力の制限を行わないように制御する。【選択図】図8
Description
本発明は、電源装置から供給される電力によって駆動する走行用のモータと内燃エンジンを備えるハイブリッド車両の制御装置に関する。
ハイブリッド車両は、内燃エンジン及び走行用のモータを備えている。ハイブリッド車両は、搭載される電源装置から供給される電力によってモータを駆動させ、車両の駆動源として利用している。
ハイブリッド車両は、内燃エンジン及び走行用のモータのいずれか一方もしくは両方を駆動源として用いて走行することができる。例えば、エンジンを停止してモータのみを駆動源として走行したり、内燃エンジン及びモータの両方を駆動源として走行することができる。また、電源装置は、車両の減速時の回生制動による電力や内燃エンジンによって発電された電力などを充電することができる。
一方で、電源装置として用いられるリチウムイオン二次電池は、例えば、使用態様によって負極表面にリチウム金属が析出することがある。リチウム金属の析出は、電池性能の低下を招く恐れがあるため、リチウム金属の析出を抑制するために、電源装置への入力許可電力を調整(制限)する制御が行われている。
しかしながら、アクセルペダルをオフした際の車両減速時において、電源装置への入力許可電力が制限されていると、モータによる回生制動力(回生ブレーキ)が小さくなり、その分エンジンの回転抵抗によるエンジンブレーキの制動力を大きく作用させる必要がある。エンジンブレーキによる制動力が大きく作用すると、エンジンの回転数が増加するため、エンジンから排気ガス浄化用の触媒に供給される排気ガスや空気の排出量が増加する。排気ガス浄化用の触媒に供給される排気ガスや空気の排出量の増加は、排気ガス浄化用の触媒の劣化を促進させてしまうことがある。
そこで、本発明は、内燃エンジン及び走行用のモータを備えたハイブリッド車両において、排気ガス浄化用の触媒の劣化を考慮した電源装置の回生電力の充電制御技術を提供することを目的とする。
本発明の車両制御装置は、エンジンと、車両の走行用モータと、走行用モータに電力を供給するバッテリとを備えたハイブリッド車両の制御装置である。車両制御装置は、バッテリの入力を許容する最大の電流値である許容入力電流値をバッテリの状態に応じて更新しながら、バッテリの入力を制御するコントローラを有する。
コントローラは、車両減速時においてエンジンブレーキによる制動力及び走行用モータによる回生制動力が車両に作用する際に、エンジンの排気ガス浄化用の触媒の劣化度合いが所定値よりも大きい場合に、許容入力電流値に応じたバッテリの入力の制限を行わないように制御する。
上記コントローラは、触媒の劣化度合いが第1所定値よりも大きく、かつバッテリの電池劣化度合いが第2所定値よりも小さい場合に、許容入力電流値に応じたバッテリの入力の制限を行わないように制御することができる。
上記コントローラは、触媒の劣化度合いが第1所定値よりも小さい場合、又は電池劣化度合いが第2所定値よりも大きい場合は、許容入力電流値に応じたバッテリの入力の制限を行うように制御することができる。
上記コントローラは、許容入力電流値をバッテリの温度又は/及びSOCに応じて更新しながら、バッテリの入力を制御する第1入力制御と、許容入力電流値をバッテリの充電状態に応じて更新しながら、バッテリの入力を制御する第2入力制御と、を遂行することができる。このとき、コントローラは、第2入力制御における許容入力電流値に応じたバッテリの入力の制限を行わないように制御するとともに、第1入力制御における許容入力電流値に基づくバッテリの入力制限値を超えない範囲で、第2入力制御における許容入力電流値に基づくバッテリの入力制限値を超える回生電力の入力を許容するように制御することができる。
上記コントローラは、回転数センサによって検出されたエンジンの回転数が、所定のエンジン回転数閾値を超えたか否かを判別し、エンジン回転数閾値を超えてエンジンが駆動された時間、エンジン回転数閾値を超えた回数、または、エンジン回転数閾値を超えた際のエンジンの回転数とエンジン回転数閾値との間の差分回転数に基づいて触媒の劣化度合いを算出することができる。このとき、エンジン回転数閾値は、エンジンブレーキによる制動力を作用させることでエンジンの回転数が増加することに伴って触媒の劣化が促進される状態を識別するための閾値である。
上記コントローラは、許容入力電流値に基づくバッテリの入力制限値を超える回生電力の入力を許容した際の、入力制限値を超えて回生電力が入力された時間、入力制限値を超えて回生電力が入力された回数、または、入力制限値を超えて入力された回生電力量に基づいて、電池劣化度合いを算出することができる。
上記バッテリは、リチウムイオン二次電池で構成することができる。この場合、コントローラは、リチウムイオン二次電池の負極電位が、リチウム金属の析出を規定する基準電位以下とならないように、許容入力電流値を設定するように制御することができる。
本発明の制御方法は、エンジンと、車両の走行用モータと、走行用モータに電力を供給するバッテリとを備えたハイブリッド車両において、バッテリの入力を許容する最大の電流値である許容入力電流値をバッテリの状態に応じて更新しながら、バッテリの入力を制御する制御方法である。本制御方法は、車両減速時においてエンジンブレーキによる制動力及び走行用モータによる回生制動力が車両に作用する際に、エンジンの排気ガス浄化用の触媒の劣化度合いが所定値よりも大きいか否かを判別するステップと、触媒の劣化度合いが所定値よりも大きいと判別された場合に、許容入力電流値に応じたバッテリの入力の制限を行わないように制御するステップと、を含む。
本発明によれば、劣化促進を許容できない触媒の劣化度合いである場合に、許容入力電流値に応じたバッテリの入力の制限を行わないように制御する。したがって、車両減速時の回生制動力が大きくなり、エンジンブレーキの制動力を低く抑えることができる。このため、触媒の劣化促進を抑制することができる。
以下、本発明の実施例について説明する。
(実施例1)
図1から図10は、実施例1を示す図である。図1は、本実施例のハイブリッド車両(Hybrid Vehicle)の構成ブロック図である。なお、ハイブリッド車両を一例に説明するが、本実施例の車両の制御装置は、外部電源からの外部充電機能を備えているプラグインハイブリッド車両(Plug-in Hybrid Vehicle)にも適用できる。
図1から図10は、実施例1を示す図である。図1は、本実施例のハイブリッド車両(Hybrid Vehicle)の構成ブロック図である。なお、ハイブリッド車両を一例に説明するが、本実施例の車両の制御装置は、外部電源からの外部充電機能を備えているプラグインハイブリッド車両(Plug-in Hybrid Vehicle)にも適用できる。
図1に示すように、ハイブリッド車100は、エンジン1、第1MG(Motor Generator)2、第2MG3、動力分配機構4、トランスミッション(無段変速機、減速装置など)5、及びバッテリ6が搭載される。
エンジン1の出力軸は、動力分配機構4に接続される。動力分配機構4は、トランスミッション5の入力軸及び第1MG(発電用モータ)2の入力軸と連結される。トランスミッション5の出力軸は、駆動輪7のディファレンシャルギア(差動装置)8に連結され、エンジン1の動力が動力分配機構4を介して駆動輪7に伝達される。また、トランスミッション5の出力軸は、第2MG(走行用モータ)3の出力軸と連結されている。第2MG3の動力は、トランスミッション5を介して駆動輪7に伝達されるようになっている。
動力分配機構4は、エンジン1が発生させる動力を2つの経路に分割し、トランスミッション5を介して駆動輪7に伝達する第1経路と、エンジン1が発生された動力を第1MG2に伝達して発電させる第2経路とを含む。動力分配機構4は、後述する車両制御装置10によって制御され、車両制御装置10は、エンジン1の駆動力を用いた走行制御やバッテリ6への充電制御等に応じて、第1及び第2経路それぞれに伝達される動力やその比率を制御する。
バッテリ6は、第2MG3に電力を供給する電源装置である。バッテリ6の直流電力は、インバータ9により交流電力に変換され、第2NG3に供給される。第2MG3は、三相同期モータや三相誘導モータなどの交流モータである。
インバータ9は、バッテリ6から出力された直流電力を交流電力に変換し、交流電力を第2MG3に出力する。第2MG3は、インバータ9から出力された交流電力を受けて、ハイブリッド車両100を走行させるための運動エネルギを生成する。第2MG3によって生成された運動エネルギは、トランスミッション5を介して駆動輪7に伝達される。
車両が減速したり、停止するときなどのハイブリッド車100の制動時には、駆動輪7がトランスミッション5を介して第2MG3を駆動させる。第2MG3は、ジェネレータ(発電機)として作動し、ハイブリッド車両100の制動時に発生する運動エネルギを電気エネルギ(交流電力)に変換する。
本実施例の第2MG3は、バッテリ6から供給される電力によって駆動する車両走行の駆動源であるとともに、制動エネルギを電力に変換する回生ブレーキとして作動する。第2MG3によって発電された電力(回生エネルギー)は、インバータ9を介してバッテリ6に蓄えられる。インバータ9は、第2MG3が生成した交流電力を直流電力に変換し、直流電力(回生電力)をバッテリ6に出力する。
なお、本実施例では、バッテリ6をインバータ9に接続しているが、これに限るものではない。具体的には、バッテリ6を昇圧回路に接続するとともに、昇圧回路をインバータ9に接続することができる。昇圧回路を用いることにより、バッテリ6の出力電圧を昇圧することができる。また、昇圧回路は、インバータ9からバッテリ6への出力電圧を降圧することができる。
第1MG2は、エンジン1の動力により回転駆動することにより発電し、インバータ9を介して発電した電力をバッテリ6に供給するジェネレータである。第1MG2は、第2MG3と同様に、三相同期モータや三相誘導モータなどの交流モータで構成できる。
第1MG2により発電された電力は、そのまま第2MG3を駆動させる電力として供給したり、バッテリ6に蓄えられる電力として供給することができる。例えば、第1MG2は、バッテリ6のSOC(State of Charge)やハイブリッド車両100の要求出力等に応じて制御され、第2MG3は、バッテリ6に蓄えられた電力、第1MG2により発電された電力のうちのいずれか一方又は両方の電力によって駆動制御されるようにすることができる。
エンジン1は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの燃料を燃焼させて動力を出力する公知の内燃機関である。エンジン1には、エンジン1の回転数センサ12が設けられる。回転数センサ12は、エンジン1の回転数を検出して、検出されたエンジン1の回転数(又は回転数を示す信号)を、エンジン制御装置11に出力する。アクセルポジションセンサ14は、アクセル開度(アクセルペダルの踏み込み量)を検出して、車両制御装置10に出力する。
エンジン1から排出される排気ガスは、浄化装置13を介して車外に排出される。浄化装置13は、一酸化炭素(CO)や炭化水素(HC)、窒素酸化物(NOx)といった有害成分を浄化する排ガス浄化触媒(三元触媒)を備えている。浄化装置13の排ガス浄化触媒は、白金(Pt)やパラジウム(Pd)等の酸化触媒と、ロジウム(Rh)等の還元触媒と、セリア(CeO2)等の助触媒等から構成することができる。この場合、酸化触媒の作用により排ガスに含まれるCOやHCが水(H2O)や二酸化炭素(CO2)に浄化され、還元触媒の作用により排ガスに含まれるNOxが窒素(N2)や酸素(O2)に浄化される。
エンジン制御装置11は、車両制御装置10からのエンジン制御信号に基づいてエンジン1を制御するエンジンECUである。エンジン制御装置11は、車両全体の制御を行うメインコントローラである車両制御装置10に接続されている。エンジン制御装置11は、回転数センサ12などの各種センサの検出値に基づいて、車両制御装置10によって定められた目標回転数及び目標トルクで動作するように、エンジン1の燃料噴射量や吸気する空気量、点火時期などを制御する。
バッテリ6は、電気的に直列に接続された複数の単電池61を有する組電池である。図2は、本実施例のハイブリッド車両100に搭載される電池システムの構成例を示す図である。
単電池61としては、リチウムイオン二次電池などの非水二次電池を用いることができる。単電池61の数は、バッテリ6の要求出力などに基づいて、適宜設定することができる。本実施例のバッテリ6では、すべての単電池61が直列に接続されているが、バッテリ6には、並列に接続された複数の単電池61が含まれていてもよい。
単電池61の正極は、イオン(例えば、リチウムイオン)を吸蔵および放出できる材料で形成される。正極の材料としては、例えば、コバルト酸リチウムやマンガン酸リチウムを用いることができる。単電池61の負極は、イオン(例えば、リチウムイオン)を吸蔵および放出できる材料で形成される。負極の材料としては、例えば、カーボンを用いることができる。単電池61を充電するとき、正極は、イオンを電解液中に放出し、負極は、電解液中のイオンを吸蔵する。また、単電池61を放電するとき、正極は、電解液中のイオンを吸蔵し、負極は、イオンを電解液中に放出する。
監視ユニット62は、バッテリ6の端子間電圧を検出したり、各単電池61の電圧を検出する。監視ユニット62は、検出結果を車両制御装置10に出力する。監視ユニット62は、複数の単電池61に対し、各単電池毎に電圧値それぞれを検出したり、直列に接続された所定数の単電池群を1ブロックとして電圧を検出することができる。1ブロックに含まれる単電池61の数は、任意に設定することができる。
電流センサ63は、バッテリ6に流れる電流を検出し、検出結果を車両制御装置10に出力する。本実施例では、バッテリ6の正極端子と接続された正極ラインPLに電流センサ63を設けているが、これに限るものではない。電流センサ63は、バッテリ6に流れる電流を検出できればよく、電流センサ63を設ける位置は適宜設定することができる。例えば、バッテリ6の負極端子と接続された負極ラインNLに電流センサ63を設けることができる。なお、複数の電流センサ63を用いることもできる。
温度センサ64は、バッテリ6の温度(電池温度)を検出する。温度センサ64は、検出結果を車両制御装置10に出力する。温度センサ64は、バッテリ6の一箇所に設けることもできるし、バッテリ6のうち、互いに異なる複数の箇所に設けることもできる。複数のバッテリ6の検出温度を用いる場合、バッテリ6の温度は、複数の検出温度のうちの最小値、最大値や複数の検出温度の中央値や平均値などを適宜用いることができる。
コンデンサ65は、正極ラインPLおよび負極ラインNLに接続されており、正極ラインPLおよび負極ラインNLの間における電圧変動を平滑化する。
正極ラインPL及び負極ラインNLには、システムメインリレーSMR−B,SMR−Gがそれぞれ設けられている。システムメインリレーSMR−B,SMR−Gは、車両制御装置10からの制御信号を受けることにより、オンおよびオフの間で切り替わる。
システムメインリレーSMR−Gには、システムメインリレーSMR−Pおよび電流制限抵抗Rが並列に接続されている。ここで、システムメインリレーSMR−Pおよび電流制限抵抗Rは、直列に接続されている。システムメインリレーSMR−Pは、車両制御装置10からの制御信号を受けることにより、オンおよびオフの間で切り替わる。電流制限抵抗Rは、バッテリ6を負荷(具体的には、インバータ9)と接続するときに、コンデンサ65に突入電流が流れることを抑制するために用いられる。
バッテリ6をインバータ9と接続するとき、車両制御装置10は、まず、システムメインリレーSMR−B,SMR−Pをオフからオンに切り替える。これにより、電流制限抵抗Rに電流が流れることになる。
次に、車両制御装置10は、システムメインリレーSMR−Gをオフからオンに切り替えた後に、システムメインリレーSMR−Pをオンからオフに切り替える。これにより、バッテリ6およびインバータ9の接続が完了し、図2に示す電池システムは、起動状態(Ready−On)となる。車両制御装置10には、ハイブリッド車両100のイグニッションスイッチのオン/オフ(IG−ON/IG−OFF)に関する情報が入力される。車両制御装置10は、イグニッションスイッチがオフからオンに切り替わることに応じて、電池システムを起動させる。
一方、イグニッションスイッチがオンからオフに切り替わったとき、車両制御装置10は、システムメインリレーSMR−B,SMR−Gをオンからオフに切り替える。これにより、バッテリ6およびインバータ9の接続が遮断され、電池システムは、停止状態(Ready−Off)となる。
車両全体の制御を行うメインコントローラである車両制御装置10は、ハイブリッド車両100全体で要求される車両要求出力、例えば、アクセルポジションセンサ14によって検出されるアクセルペダルの踏み込み量に基づいて要求駆動力を算出し、算出された車両要求出力に応じてエンジン1の出力制御及びバッテリ6の入出力制御を行う。
また、本実施例の車両制御装置10は、バッテリ6のSOCや劣化状態などを管理するとともに、バッテリ6の充放電動作を制御するバッテリECUとしても機能する。なお、車両制御装置10とは個別に、バッテリECUを設けた構成であってもよい。また、車両制御装置10及びエンジン制御装置11の各制御装置は、1つの制御装置で構成することも可能であり、メインコントローラとしての車両制御装置10が、エンジン制御装置11や個別に構成された場合のバッテリECU(バッテリ制御装置)の各機能を備えるように構成することもできる。
第1MG2および第2MG3には、不図示のモータの回転位置(角度)を検出するための回転位置センサが、それぞれ設けられている。第1MG2および第2MG3は、図1に示すように、インバータ9を介してバッテリ6と接続されており、インバータ9は、車両制御装置10からの制御信号に従って、第1MG2および第2MG3と、バッテリ6との間の双方向の電力変換を行う。車両制御装置10は、第1MG2の出力トルクおよび第2MG3の出力トルクを、それぞれのトルク指令値に合致させるように、インバータ9における電力変換を制御する。
また、第2MG3を駆動する際(放電)、第2MG3によって発電された回生電力を充電する際、及び第1MG2からバッテリ6に電力を充電する際それぞれの電流I及び電圧Vが、監視ユニット62及び電流センサ63によって検出される。これらの検出結果は、車両制御装置10に出力される。また、バッテリ6の検出温度も、適宜温度センサ64によって検出される検出結果が車両制御装置10に出力される。
車両制御装置10は、図2に示すように、メモリ10aを備えることができる。メモリ10aは、監視ユニット62、電流センサ63及び温度センサ64の各検出値や、各検出値を用いて算出されるSOCや満充電容量等の算出値、充放電制御に用いられる各種情報等を記憶している。なお、メモリ10aは、車両制御装置10に対して外部接続される個別の記憶領域として構成することもできる。つまり、メモリ10aは、車両制御装置10に対して内蔵又は外付けされる構成とすることができる。
そして、車両制御装置10は、運転状態に応じて駆動供給源を選択し、エンジン1及び第2MG3のうちの一方又は両方からの駆動力を用いたハイブリッド車両100の走行制御を遂行する。
例えば、アクセル開度が小さい場合や車速が低い場合などには、エンジン1からの駆動力を使用せずに(エンジン1を停止した状態で)、第2MG3のみを駆動源としてハイブリッド車両の走行制御(EV走行モード)を行う。なお、第2MG3のみを駆動源としてハイブリッド車両の走行制御の場合でも、エンジン1を駆動して第1MG2による発電制御を行うことができる。
一方、アクセル開度が大きい場合や車速が高い場合、又はバッテリ6のSOCが小さい場合などには、エンジン1を駆動源として用いた走行制御を遂行する。このとき、車両制御装置10は、エンジン1のみ、もしくはエンジン1および第2MG3の両方を駆動源としてハイブリッド車両の走行制御(HV走行モード)を行うことができる。
このように車両制御装置10は、ハイブリッド車両100全体で要求される車両要求出力を算出して運転状態に応じて駆動源を自動的に選択し、エンジン制御装置11を介してエンジン1を制御しつつ、バッテリ6の充放電制御を行い、エンジン1及び第2MG3のうちの一方又は両方からの駆動力を用いた車両の走行制御を遂行する。
次に、本実施例のハイブリッド車両100のバッテリ6の充放電制御について説明する。図3は、バッテリ6のSOCに応じた正極電位および負極電位の変化を示す図である。以下の説明では、以下では、バッテリ6の電流値IBについて、バッテリ6の放電時には正値(IB>0)とし、充電時には負値(IB<0)で示すものとする。
バッテリ6を構成する単電池61を充電すると、単電池61の電圧値VBが上昇する。図3に示すように、単電池61の電圧値VBは、正極電位および負極電位の差になるため、単電池61の充電が進むと、正極電位が上昇するとともに、負極電位が低下する。ここで、負極電位が基準電位(例えば、0[V])よりも低下すると、負極の表面にリチウム金属が析出してしまうことがある。
単電池61が通電状態にあるとき、過電圧が発生する。過電圧は、単電池61の内部抵抗に伴う電圧変化量であり、単電池61の通電を停止すれば、過電圧は低下する。単電池61を充電したとき、単電池61の電圧値VB(CCV:Closed Circuit Voltage)は、単電池61の開放電圧値(OCV:Open Circuit Voltage)に対して過電圧の分だけ上昇する。このため、過電圧によっては、負極電位が基準電位よりも低下してしまうおそれがある。
本実施例では、リチウム金属の析出を抑制するために、許容入力電流値を設定し、単電池61(バッテリ6)の入力電流値(充電電流値)が許容入力電流値を超えないようにする。許容入力電流値とは、単電池61を充電するときに許容される最大の電流値である。
許容入力電流値が上昇するときには、単電池61を充電するときの電流値を上昇させることができ、単電池61の入力性能を向上させることができる。一方、許容入力電流値が低下するときには、単電池61を充電するときの電流値を上昇させることができず、単電池61の充電が制限されやすくなる。
許容入力電流値は、以下に説明するように設定され、許容入力電流値の設定処理は、車両制御装置10によって行われる。
まず、バッテリ6の充放電履歴が無いとき、言い換えれば、バッテリ6の充放電を初めて行うとき、許容入力電流値Ilim[t]は、下記式(1)に基づいて算出される。
上記式(1)において、Ilim[0]は、充放電履歴が無い状態から充電したときにおいて、単位時間以内でのリチウム金属の析出を抑制できる最大の許容入力電流値である。許容入力電流値Ilim[0]は、実験などによって予め求めておくことができ、許容入力電流値Ilim[0]に関する情報は、メモリ10aに記憶しておくことができる。
上記式(1)の右辺第2項は、電流値IB、電池温度TBおよびSOC(State of Charge)の関数Fとして表される。このため、電流値IB、電池温度TBおよびSOCを特定することにより、関数Fの値が算出される。ここで、電流値IB、電池温度TBおよびSOCとしては、時間tにおける値がそれぞれ用いられる。また、SOCとは、満充電容量に対する、現在の充電容量の割合を示す。
バッテリ6や単電池61のSOCは、公知の手法を用いて推定することができる。例えば、バッテリ6(単電池61)を充放電したときの電流値IBを積算することにより、バッテリ6(単電池61)のSOCを推定することができる。一方、OCVおよびSOCは、所定の対応関係にあるため、この対応関係を予め求めておけば、バッテリ6(単電池61)のOCVを測定することにより、OCVに対応したSOCを特定することができる。
充放電履歴が無い状態から時間tまで充電が継続されたとき、上記式(1)の右辺第2項の値は、単位時間当たりにおいて、許容入力電流値Ilimを減少させる量を示し、許容入力電流値Ilim[0]から減算される。一方、充放電履歴が無い状態から時間tまで放電が継続されたとき、上記式(1)の右辺第2項の値は、単位時間当たりにおいて、許容入力電流値Ilimを増加(回復)させる量を示し、許容入力電流値Ilim[0]に加算される。
上記式(1)の右辺第3項は、時間t、電池温度TBおよびSOCの関数Gとして表される。このため、時間t、電池温度TBおよびSOCを特定することにより、関数Gの値が算出される。ここで、電池温度TBおよびSOCとしては、時間tにおける値がそれぞれ用いられる。上記式(1)の右辺第3項の値は、バッテリ6を放置し続けているときに、単位時間当たりにおいて、許容入力電流値Ilimを増加(回復)させる量を示す。ここで、バッテリ6の放置とは、バッテリ6の充放電を停止している状態(非通電状態)である。
一方、バッテリ6の充放電履歴があるとき、言い換えれば、バッテリ6を充放電した後では、許容入力電流値Ilim[t]は、下記式(2)に基づいて算出される。
上記式(2)において、Ilim[t]は、時間t(今回)における許容入力電流値であり、Ilim[t−1]は、時間「t−1」(前回)における許容入力電流値である。上記式(2)の右辺第2項は、電流値IB、電池温度TBおよびSOCの関数fとして表される。
関数fは、電流値IB、電池温度TBおよびSOCに依存する。すなわち、上記式(2)の右辺第2項の値は、電流値IB、電池温度TBおよびSOCを特定することによって算出することができる。ここで、電流値IB、電池温度TBおよびSOCとしては、時間tにおける値がそれぞれ用いられる。
バッテリ6を充電したとき、上記式(2)の右辺第2項の値は、単位時間当たりにおいて、許容入力電流値Ilimを減少させる量(減少量)を示し、許容入力電流値Ilim[t−1]から減算される。上述したように、充電時の電流値IBは負の値となるため、許容入力電流値Ilimを減少させたときには、許容入力電流値Ilimが0[A]に近づく。
一方、バッテリ6を放電したとき、上記式(2)の右辺第2項の値は、単位時間当たりにおいて、許容入力電流値Ilimを増加(回復)させる量(回復量)を示し、許容入力電流値Ilim[t−1]に加算される。ここで、許容入力電流値Ilimを増加させたときには、許容入力電流値Ilimが0[A]から離れる。
上記式(2)の右辺第3項は、電池温度TBおよびSOCの関数gと、許容入力電流値Ilim[0],Ilim[t−1]とによって表される。また、上記式(3)に示すように、関数gは係数βとして表され、係数βは、電池温度TBおよびSOCに依存する。このため、係数β、電池温度TBおよびSOCの対応関係を示すマップを予め求めておくことにより、電池温度TBおよびSOCに対応した係数βを特定することができる。電池温度TBおよびSOCとしては、時間tにおける値がそれぞれ用いられる。
ここで、係数β、電池温度TBおよびSOCの対応関係を示すマップは、メモリ10aに記憶しておくことができる。上記式(2)の右辺第3項の値は、バッテリ6を放置し続けたとき、単位時間当たりにおいて、許容入力電流値Ilimを増加(回復)させる量(回復量)を示す。上記式(2)の右辺第3項の値は、許容入力電流値Ilim[t−1]に対して加算される。
許容入力電流値Ilim[t]が0[A]であるときには、単電池61における負極活物質内のリチウムイオンが飽和状態となる。このため、「Ilim[0]−Ilim[t]」の値は、負極活物質内のリチウムイオンの量を示す。ここで、負極活物質中におけるリチウムイオンの量が減少することに応じて、上述した回復量を増加させることができる。
時間tにおける回復量は、時間「t−1」における回復量に依存し、時間「t−1」における回復量は、「Ilim[0]−Ilim[t−1]」で表される。ここで、上記式(2)の右辺第3項では、「Ilim[0]−Ilim[t−1]」の値を無次元化するために、「Ilim[0]−Ilim[t−1]」をIlim[0]で除算している。この除算した値に係数βを乗算することにより、単位時間当たりの回復量を得ることができる。
このように設定される許容入力電流値Ilim[t]を用いた本実施例のバッテリ6の充電電力の制限制御は、以下のように行うことができる。
許容入力電流値Ilim[t]は、バッテリ6を充放電しているときや、バッテリ6を放置しているときに、所定の周期で算出される。すなわち、時間tおよび時間「t−1」の間隔に相当する所定時間が経過するたびに、許容入力電流値Ilim[t]が更新されることになる。ここで、許容入力電流値Ilim[t]は、バッテリ6の充電を制御するときだけに用いられる。
許容入力電流値Ilim[t]を算出した後、車両制御装置10は、許容入力電流値Ilim[t]に基づいて、バッテリ6の入出力(充放電)を制御する。ここで、バッテリ6の入力を制御するときには、入力制限値(電力)Win[t]が設定され、バッテリ6の入力電力が入力制限値Win[t]を超えないように、バッテリ6の入力が制御される。入力制限値Win[t]は、例えば、以下に説明するように設定することができる。
なお、バッテリ6の充放電電力の制限値についても、バッテリ6の放電時を正値とする一方で、充電時には負値で示す。つまり、出力制限値Woutは、0または正値であり(Wout≧0)、入力制限値Winは、0または負値である(Win≦0)。
図4は、リチウム析出抑制制御におけるバッテリ6の電流値IBと入力制限値Win[t]との関係を示す図である。車両制御装置10は、許容入力電流値Ilim[t]に基づいて、入力電流制限値Itagを算出する。
入力電流制限値Itagは、入力制限値Win[t]を特定するための値である。具体的には、図4に示すように、車両制御装置10は、許容入力電流値Ilim[t]を所定量だけ、0[A]の側にオフセットさせることにより、入力電流制限値Itagを算出する。これにより、入力電流制限値Itagは、許容入力電流値Ilim[t]よりも0[A]に近い値となり、バッテリ6の入力が制限されやすくなる。
このように、許容入力電流値Ilim[t]および入力電流制限値Itagの間にマージンを持たせることにより、電流値IBが許容入力電流値Ilim[t]を超えにくくすることができる。入力電流制限値Itagに基づいて、バッテリ6の入力を制御するときには、電流値IBが入力電流制限値Itagに到達したときに、バッテリ6の入力制限が開始される。ここで、制御遅れなどにより、電流値IBが入力電流制限値Itagを超えてしまっても、電流値IBが許容入力電流値Ilim[t]に到達することを抑制できる。
次に、車両制御装置10は、入力電流制限値Itagに基づいて、入力制限値Win[t]を算出する。入力電流制限値Itagを設定すれば、入力制限値Win[t]を設定することができる。入力制限値Win[t]を設定したとき、車両制御装置10は、バッテリ6の入力電力が入力制限値Win[t]以下となるように、第2MG3のトルク指令を調整する。
例えば、入力制限値Win[t]は、下記式(4)に基づいて算出することができる。
上記式(4)において、SWin[t]は、バッテリ6の入力特性などを考慮して予め設定された入力制限値Winの上限値である。入力制限値SWin[t]に関する情報は、メモリ10aに記憶しておくことができる。
入力制限値SWin[t]は、例えば、電池温度TBやSOCに応じて変更することができる。
図5は、バッテリ6の電池温度TBと入力制限値SWin[t]との関係を示す図である。図5において、縦軸がバッテリ6の入力制限値、横軸がバッテリ6の電池温度TBである。また、図6は、バッテリ6のSOCと入力制限値SWin[t]との関係を示す図である。図6において、縦軸がバッテリ6の入力制限値、横軸がバッテリ6のSOCである。
まず、バッテリ6が高温になると、劣化を促進することが知られている。図5に示すように、高温時において入力制限値SWin[t]を高温になるに従って小さくなるように設定することができる。このように上限値を徐々に小さくしているのは、電池温度TBが高いときの充電は、充電効率が低下するとともに、充電効率低下に伴う温度上昇を考慮したことによるものである。
また、バッテリ6が低温時である場合、内部抵抗が増加する。このとき、大きな充電電流が流れると、バッテリ6の電圧値VBが上昇するため、バッテリ6及び通電部品の保護のために、低温時に大きな電流を流さないよう、電池温度TBが低くなるに従って入力制限値SWin[t]が小さくなるように設定することができる。
一方、図6に示すように、バッテリ6のSOCが高くなると、充電効率の低下及び充電効率の低下に伴う反応熱による発熱などが生じる。これを抑制するためにバッテリ6のSOCが高くなるに従って、入力制限値SWin[t]を小さく設定することができる。
このように入力制限値SWin[t]は、電池温度TBとSOCに応じて設定することができ、入力制限値SWin[t]と、電池温度TB(又は/及びSOC)との対応関係を図5等の例のように予め求めておけば、電池温度TB(又は/及びSOC)を検出することにより、入力制限値SWin[t]を特定することができる。
本実施例では、バッテリ6の電池温度TBとSOCに応じて設定される入力制限値SWin[t]をバッテリ6の入力制限値のベース(上限値)として、許容入力電流値Ilim[t]に基づいた入力制限値Win[t]を算出している。つまり、車両制御装置10は、許容入力電流値(入力制限値SWin)をバッテリ6の電池温度TB又は/及びSOCに応じて更新しながら、バッテリ6の入力を制御する第1入力制御と、許容入力電流値Ilim[t]をバッテリ6の充電状態に応じて更新しながら、バッテリ6の入力を制御する第2入力制御と、を遂行する。このため、入力制限値SWin[t]がバッテリ6に対して許容される入力電力の最大値(上限値)であり、許容入力電流値Ilim[t]に基づいて設定される入力制限値Win[t]は、入力制限値SWin[t]を超えない範囲で、さらに大きく(絶対値として小さく)制限された入力制限値である。
上記式(4)において、Kp,Kiは、予め設定されたゲインを示す。Itag1,Itag2は、入力電流制限値を示し、上述した入力電流制限値Itagに相当する。上記式(4)では、入力電流制限値Itagとして、2つの入力電流制限値Itag1,Itag2を設定している。ここで、入力電流制限値Itag1,Itag2は、互いに等しくてもよいし、互いに異ならせてもよい。
なお、上述した説明では、入力電流制限値Itagを設定しているが、これに限るものではない。具体的には、入力電流制限値Itagを設定せずに、許容入力電流値Ilim[t]に基づいて、入力制限値Win[t]を設定することもできる。
本実施例によれば、上記式(2)に示すように、単位時間当たりの減少量や、単位時間当たりの回復量を考慮して、許容入力電流値Ilim[t]を設定している。これにより、現在までの単電池10の充放電履歴を考慮した許容入力電流値Ilim[t]を設定することができる。そして、許容入力電流値Ilim[t]に基づいて、バッテリ6の入力を制御することにより、負極電位が基準電池よりも低下してしまうことを抑制できる。
なお、上記式(1),(2)は、単電池61の劣化を考慮しないときの許容入力電流値Ilim[t]を示しており、単電池61(バッテリ6)の劣化度合いが考慮されていない。そこで、単電池61が、使用(充放電)によって劣化することを考慮し、単電池61の劣化を考慮した許容入力電流値Ilim[t]を設定することができる。単電池61の劣化を考慮した許容入力電流値Ilim_d[t]は、下記式(5)に基づいて算出することができる。
上記式(5)において、ηは劣化係数を示す。上記式(1),(2)に示す許容入力電流値Ilim[t]に劣化係数ηを乗算することにより、単電池61の劣化を考慮した許容入力電流値Ilim_d[t]を算出することができる。ここで、劣化係数ηは、予め設定することができ、劣化度合いが大きいほど劣化係数ηを小さく設定され、劣化度合いが小さいほど劣化係数ηを大きく設定される。劣化係数ηに関する情報をメモリ10aに記憶しておくことができる。
劣化係数ηは、例えば、単電池61(バッテリ6)の使用年数に応じて決定することができる。単電池61の使用期間が0年(例えば、製造初期)の場合を劣化度合い「0」とすると、使用期間が長くなるにつれて劣化度合いが大きくなるので、劣化度合いに応じて劣化係数ηを設定することができる。例えば、劣化係数ηとしては、1よりも小さい値を用いることができる。単電池61の劣化が進行すると、リチウム金属が析出しやすくなることがあるため、単電池61の入力を制限することが好ましい。1よりも小さい値である劣化係数ηを用いれば、許容入力電流値Ilim_d[t]を許容入力電流値Ilim[t]よりも小さくすることができ、単電池61の入力を制限することができる。許容入力電流値Ilim_d[t]に基づいて、単電池61(バッテリ6)の入力を制御することにより、リチウム金属の析出を抑制しやすくなる。
上記説明のように、リチウム金属の析出を抑制するために、許容入力電流値を超えないように入力制限値Win[t]が制限されたバッテリ6の充放電制御を行うと、電池性能の低下が抑制される。しかしながら、バッテリ6への入力電力が制限されるので、エンジン1の浄化装置13における触媒劣化が促進されてしまうことがある。
ハイブリッド車両100では、アクセルペダルをオフした際の車両減速時において、車両に作用する制動力は、ブレーキぺダルの踏み込み量に応じて駆動輪7の回転を直接的に抑制させる制動力(駆動輪7に設けられたブレーキディスクにブレーキパットを押し付けてて駆動輪7の回転を抑制させる力)以外に、第2MG3による回生制動力(回生ブレーキ)と、エンジンの回転抵抗によるエンジンブレーキの制動力とがある。
なお、車両制御装置10は、アクセルポジションセンサ14で検出されるアクセルペダルの踏み込み量が0(又は基準値)である場合、アクセルペダルがオフされたこと、言い換えれば、アクセルペダルが踏み込まれていないオフ状態であることを把握することができる。また、アクセルペダルがオフされることには、アクセルペダルの踏み込み量が0となる場合以外にも、アクセルペダルが所定量の踏み込まれた状態からアクセルペダルが戻されて踏み込み量が減少することも含まれる。
車両制御装置10は、アクセルペダルをオフした際の車両減速時に、入力制限値Win[t]に応じて第2MG3によって発電される回生電力をバッテリ6に充電させる。つまり、車両制御装置10は、第2MG3を回生ブレーキとして、車両に回生制動力を作用させるように制御する。
しかしながら、上述のように、リチウム金属の析出を抑制するために、入力制限値Win[t]が、入力制限値SWin[t]よりもさらに制限されていると(Win[t]<SWin[t])、回生電力をバッテリ6に充電させる充電量が小さくなる。つまり、入力制限値Win[t]によって回生制動力が低くなってしまう。したがって、入力制限値Win[t]を超えるバッテリ6に充電できない回生電力量に対応する第2MG3による回生制動力は、ハイブリッド車両100に作用させることができないことになる。
このため、入力制限値Win[t]を超えるバッテリ6に充電できない回生電力量に対応する第2MG3による回生制動力の不足分を補うために、車両に対してエンジンブレーキの制動力が大きく作用させる必要がある。しかしながら、エンジンブレーキの制動力を大きくすると、エンジン1の回転数が増加してしまう。エンジン1の回転数の増加よって、エンジン1から浄化装置13(排気ガス浄化用の触媒)に供給される排気ガスや空気の排出量が増加するので、排気ガス浄化用の触媒の劣化が促進されてしまう。
したがって、入力制限値Win[t]によってバッテリ6の電池性能低下を抑制させることと、排気ガス浄化用の触媒の劣化促進とは、トレードオフ(相反する)関係にある。このため、電池性能の低下を抑制するだけでは、排気ガス浄化用の触媒の劣化が一方的に進んでしまい、排気ガスの浄化性能が低下してしまう。
そこで、本実施例では、排気ガス浄化用の触媒及びバッテリ6の各状態に応じて、アクセルペダルをオフした際の回生制動力とエンジンブレーキの制動力との割合を可変に制御する。具体的には、排気ガス浄化用の触媒の劣化が促進されてしまうと判断される場合には、回生制動力を大きく作用させる。言い換えれば、入力制限値Win[t]を一定量開放して入力制限を緩和し、第2MG3によって発電される回生電力をバッテリ6に対して多く充電させて、車両に作用する回生制動力を大きくする。車両に作用する回生制動力が大きくなることで、エンジンブレーキの制動力(エンジン1の回転数)を低くし、排気ガス浄化用の触媒の劣化を抑制させる。
本実施例では、排気ガス浄化用の触媒の状態を把握する指標の一例として、触媒劣化度合いDsを用いる。触媒劣化度合いDsは、エンジン1の回転数に応じた排気ガス等の排出量に基づく触媒の劣化量を示すものである。
図7は、回転数センサ12で検出されるエンジン1の回転数を示す図である。上述のようにエンジン1の回転数が増加すると、エンジン1から排気ガス浄化用の触媒に供給される排気ガスや空気の排出量が増加するので、触媒の浄化機能が低下する。そこで、触媒の浄化機能の低下に対するエンジン1の回転数の閾値、すなわち、触媒の劣化を促進させる排気ガス等の排気量に対応するエンジン1の回転数の閾値P(エンジン回転数閾値)を予め設定する。
閾値Pは、例えば、排気ガス等の排気量と触媒の劣化促進状態との関係を、試験や設計などで予め求め、触媒の劣化促進状態が所定値を超える排気ガス等の排気量に相当するエンジン1の回転数を閾値Pとして設定することができる。つまり、閾値Pは、エンジンブレーキによる制動力を作用させることでエンジン1の回転数が増加することに伴って排気ガス浄化用の触媒の劣化が促進される状態を識別するための閾値である。
そして、触媒の劣化は、単位時間当たりに排気ガスが接触した時間に応じて大きくなるので、図7に示すように、閾値Pを超えた回転数でエンジン1が回転した各時間Δtの合計値(時間累積値)を触媒の劣化度合いDsとして用いることができる。触媒の劣化度合いDsは、閾値Pを超えた回転数でエンジン1が回転した各時間Δtの合計値(Δt1+Δt2+・・・)として算出することができる。
なお、エンジン1の回転数の大きさによって触媒に接触する排気ガス等の排気量が異なるので、図7に示すように、Δt1に対応する閾値Pを超えた差分回転数(閾値Pを超えた際に回転数センサ12で検出されたエンジン1の回転数から閾値Pを差し引いた差分)の積算値(閾値Pを超えた点線と実線で囲まれる面積)を当該Δt1に対応する触媒劣化度合いΔDs1として算出し、各時間Δt1,t2・・・に対応するΔDs1,ΔDs2・・・の合計値を触媒劣化度合いDsとして算出するようにしてもよい。また、エンジン1の回転数が閾値Pを超えた回数を、触媒劣化度合いDsとして算出するようにしてもよい。本実施例の触媒劣化度合いDsは、閾値Pを超えてエンジン1が駆動された時間、閾値Pを超えた回数、または、閾値Pを超えた際のエンジン1の回転数と閾値Pとの間の差分回転数のいずれか1つ又はこれらの任意の組み合わせに基づいて、算出することができる。
次に、バッテリ6の状態を把握する指標の一例として、本実施例では、電池劣化度合いDbを用いる。電池劣化度合いDbは、リチウム金属の析出を抑制するための入力制限値Win[t]に対する超過入力電力の度合いを示すものである。
図8は、本実施例の排気ガス浄化用の触媒劣化を考慮したエンジン1の回転数とバッテリ6の入力制限との関係を示す図である。図8に示すように、入力制限値Win[t]を超える回生電力を許容して車両に対するエンジンブレーキの制動力(エンジン回転数)を小さくした場合、リチウム金属の析出を抑制するための入力制限値Win[t]を超過する回生電力が入力されることになる。
入力制限値Win[t]を超過して入力される回生電力は、リチウム金属の析出を促進させる要因となるので、バッテリ6の電池性能の低下を評価するパラメータとして用いることができる。
より具体的に説明すると、バッテリ6は、許容入力電流値Ilim[t]を超えることによってリチウム金属が析出しやすくなる。許容入力電流値Ilim[t]を超えることは、リチウム金属が実際に析出したり、リチウム金属が析出しやすい状態なので、許容入力電流値Ilim[t]を超えた時間を、電池劣化度合いとして捉えることができる。ここで、リチウム金属の析出を抑制するための入力制限値をWin[t]、触媒劣化度合いを考慮してWin[t]を一定量開放した入力制限値をTWin[t]、バッテリ6の電池温度TBとSOCに応じて設定される入力制限値Win[t]の上限値である入力制限値をSWin[t]とする(Win[t]<TWin[t]≦SWin[t])。
図8の例において、時間tbからSWin[t]よりも小さいWin[t]での入力制限が開始されるが、本実施例では、アクセルペダルをオフした際の車両減速時に、触媒劣化度合いを考慮してWin[t]を一定量開放してTWin[t]まで回生電力の入力を許容する。このとき、入力制限値Win[t]に対する超過回生電力が生じる。なお、図8の例では、TWin[t]=SWin[t]であり、Win[t]を入力制限値の上限値であるSWin[t]まで開放(大きく)している。
入力制限値Win[t]に対する超過回生電力は、時刻t5からt6までの時間Δtの間、バッテリ6に入力される。時間Δtの間は、バッテリ6が入力制限値Win[t]に対する超過回生電力を受け入れているのでエンジン1の回転数が低下するとともに、バッテリ6が入力制限値Win[t]を超えた超過回生電力を受け入れている状態なので、リチウム金属の析出、すなわち、電池性能の低下が促進されやすい状態となる。そこで、時刻t5からt6までの時間Δtをバッテリ6の電池性能の低下度合いとして捉え、入力制限値Win[t]を超えた超過回生電力を受け入れている状態の各時間(超過回生電力が入力されている各時間)を、電池劣化度合いDbとして算出する。
図8の例において、電池劣化度合いDbは、入力制限値Win[t]に対して超過回生電力が入力された時間Δtの合計値(Δt1+Δt2+・・・)で算出することができる。車両制御装置10は、電流値IB、電圧値VBに基づいて回生電力を監視し、入力制限値をTWin[t]とした場合に入力制限値Win[t]を越えてバッテリ6に回生電力が入力される時間を計測することができる。
また、入力制限値Win[t]を超過した回生電力の大きさによってもリチウム金属の析出に対するバッテリ6の電池性能の低下が異なるので、図8に示すように、時間Δtに対応する入力制限値Win[t]を超えた超過電力量(時間Δtにおいて一点鎖線と二点鎖線で囲まれた面積)を時間Δtに対応する電池劣化度合いΔDb1として算出し、各時間Δt1,t2・・・に対応するΔDb1,ΔDb2・・・の累積値を電池劣化度合いDbとして算出することもできる。また、入力制限値Win[t]を超えて回生電力が入力された回数を、電池劣化度合いDbとして算出するようにしてもよい。本実施例の電池劣化度合いDbは、バッテリ6の入力制限値Win[t]を超える回生電力の入力を許容した際の、入力制限値Win[t]を超えて回生電力が入力された時間、入力制限値Win[t]を超えて回生電力が入力された回数、または、入力制限値Win[t]を超えて入力された回生電力量(入力制限値Win[t]を超えて入力された回生電力量と入力制限値Win[t]との差分電力量)のいずれか1つ又はこれらの任意の組み合わせに基づいて、算出することができる。
図9は、触媒劣化度合いDsと電池劣化度合いDbとに基づいて、バッテリ6の入力制限値Win[t]を可変に制御する制御フローを示す図である。触媒劣化度合いDs及び電池劣化度合いDbは、例えば、0よりも大きな値とすることができる。
本実施例では、触媒劣化度合いDs及び電池劣化度合いDbそれぞれに、閾値を設定している。触媒劣化度合いDsが閾値Csよりも大きく、かつ電池劣化度合いDbが閾値Cbよりも小さい場合に、リチウム金属の析出を抑制するためのバッテリ6の入力制限値Win[t]を一定量大きくする。入力電力をWin[t]に制限せずに、回生電力の受け入れ量を大きくすることで、アクセルペダルをオフした際の車両減速時の回生制動力を大きくし、エンジンブレーキの制動力(エンジン1の回転数)を低く抑えるようにする(図8参照)。
図9に示すように、車両制御装置10は、イグニッションスイッチがオンされてからオフされるまでの間、許容入力電流値Ilim[t]及び入力制限値Win[t]の演算処理や設定処理と同様に、エンジン制御装置11を介して又は直接に回転数センサ12から出力されるエンジン1の回転数を取得する。車両制御装置10は、エンジン1が閾値Pを越える回転数で駆動された時間を算出し、閾値Pを越える回転数で駆動された時間を算出する度に、触媒劣化度合いDs(Δt又はΔDsの累積値)を算出する(S101)。
次に、車両制御装置10は、媒劣化度合いDsが閾値Csよりも大きく、電池劣化度合いDbが閾値Cbよりも小さいか否かを判別する(S102)。このとき、触媒劣化度合いを考慮して入力制限値がWin[t]からTWin[t]から変更されて回生電力が入力された履歴がない場合、すなわち、Win[t]が一定量開放されることでWin「t」を越えて回生電力が入力されたことがない場合には、電池劣化度合いDbは、初期値(例えば、0)を用いることができる。
車両制御装置10は、媒劣化度合いDsが閾値Csよりも大きく、かつ電池劣化度合いDbが閾値Cbよりも小さいと判別された場合、アクセルペダルをオフした際の車両減速時に、入力制限値Win[t]を一定量開放して入力制限値として入力制限値Win[t]よりも大きい入力制限値TWin[t]を設定する(S103)。例えば、バッテリ6の電池温度TBとSOCに応じて設定される入力制限値の上限値であるSWin[t]に設定することができる。なお、TWin[t]をSWin[t]としているが、これに限るものではない。TWin[t]は、Win[t]<TWin[t]≦SWin[t]の範囲で適宜設定することができる。
車両制御装置10は、アクセルペダルをオフした際の車両減速時に入力制限値Win[t]が一定量開放されることに伴い、入力制限値Win[t]に対する超過回生電力の各入力時間を計測し、計測された各入力時間を累積して電池劣化度合いDbを算出する(S104)。車両制御装置10は、監視ユニット62及び電流センサ63の各検出値である電流値IB,電圧値VBを取得する。取得された電流値IB、電圧値VBに基づいて回生電力を監視し、入力制限値Win[t]を越える回生電力が入力された時間を計測する。入力制限値Win[t]を越える回生電力が入力された時間が算出される度に、電池劣化度合いDb(Δt又はΔDbの累積値)を算出する。
一方、触媒劣化度合いDsが閾値Csよりも小さい、又は電池劣化度合いDbが閾値Cbよりも大きいと判別された場合、車両制御装置10は、アクセルペダルをオフした際の車両減速時に、入力制限値Win[t]を一定量開放せずに、リチウム金属の析出を抑制するための入力制限値Win[t]を、回生電力に対する入力制限値として設定する。
なお、触媒劣化度合いDsは、予め上限値を設定することができる。例えば、使用限度として10年使用した後に想定される触媒劣化度合いを上限値として定めることができる。触媒劣化度合いDsの閾値Csは、例えば、触媒劣化度合いの上限値に基づいて任意に設定することができる。閾値Csは、固定値又は変数値(例えば、現在の使用年数に応じた値)とすることができる。
同様に、電池劣化度合いDbは、予めその上限値を設定することができる。例えば、使用限度として10年使用した後に想定される電池性能の低下量(劣化量)を上限値として定めることができる。電池劣化度合いDbの閾値Cbは、例えば、電池劣化度合いの上限値に基づいて任意に設定することができる。閾値Cbも、固定値又は変数値(例えば、現在の使用年数に応じた値)とすることができる。
図10は、図9に示したリチウム金属の析出抑制のための入力制限値Win[t]を、触媒の劣化促進を考慮して可変する処理を適用した、ハイブリッド車両100のバッテリ6の入力制限の処理フローを示す図である。図10に示す処理は、車両制御装置10によって実行される。
図10に示すように、ステップS301において、車両制御装置10は、監視ユニット62の出力に基づいて、バッテリ6の電圧VBを検出する。また、車両制御装置10は、電流センサ63の出力に基づいて、バッテリ6の電流値IBを検出する。さらに、車両制御装置10は、温度センサ64の出力に基づいて、バッテリ6の電池温度TBを検出する。
ステップS302において、車両制御装置10は、バッテリ6のSOCを推定する。SOCを推定する方法は、上述した通りである。
ステップS303において、車両制御装置10は、上記式(2)に基づいて、許容入力電流値Ilim[t]を算出する。許容入力電流値Ilim[t]を算出した後、車両制御装置10は、許容入力電流値Ilim[t]に基づいて、バッテリ6の入出力(充放電)を制御する。このとき、車両制御装置10は、バッテリ6の電池温度TBとSOCとに応じて設定されるSWin[t]を算出し、算出されたSWin[t]を入力制限値に設定する。
次に、車両制御装置10は、ステップS304において、許容入力電流値Ilim[t]に基づくバッテリ6の入出力制御において電流値IBが入力電流制限値Itagを越えたか否かを判別する。
電流値IBが入力電流制限値Itagを越えていないと判別された場合は、ステップS307に進み、車両制御装置10は、SWin[t]に設定された入力制限値を変更せずに、入力制限値をSWin[t]として、バッテリ6の入出力(充放電)を制御する。
一方、ステップS304において、電流値IBが入力電流制限値Itagを越えたと判別された場合は、ステップS305に進み、車両制御装置10は、アクセルポジションセンサ14の検出値に基づいて、アクセルペダルがオフされたか否かを判別する。つまり、車両制御装置10は、アクセルペダルをオフされたことで車両が減速されたか否かを判別する。
車両制御装置10は、アクセルペダルがオフされていないと判別された場合、ステップS308に進み、入力電流制限値Itagに基づいてWin[t]を算出し、Win[t]を入力制限値の上限とした回生電力の入力制御を遂行する。
また、ステップS305において、アクセルペダルがオフされたと判別された場合、ステップS306に進む。車両制御装置10は、触媒劣化度合いDs及び電池劣化度合いDbを参照し、触媒劣化度合いDsが閾値Csよりも大きく、かつ電池劣化度合いDbが閾値Cbよりも小さいか否かを判別する。触媒劣化度合いDs及び電池劣化度合いDbは、図9の例で示したように、エンジン1の回転数及び触媒の劣化促進の抑制に対する入力電流制限値Itagに基づいて算出されるWin[t]を超過した回生電力(又は超過した回生電力が入力された時間)に基づいて、予め算出することができ、メモリ10aに記憶しておくことができる。
車両制御装置10は、触媒劣化度合いDsが閾値Csよりも大きく、かつ電池劣化度合いDbが閾値Cbよりも小さいと判別された場合、ステップS307に進み、入力電流制限値Itagに基づいて算出されたWin[t]を一定量大きくする。例えば、SWin[t](>Win[t])に設定することができる。
一方、車両制御装置10は、触媒劣化度合いDsが閾値Csよりも大きく、かつ電池劣化度合いDbが閾値Cbよりも小さい条件を満たさないと判別された場合、ステップS308に進み、Win[t]を一定量大きくせずに、入力電流制限値Itagに基づいて算出されたWin[t]を入力制限値の上限とした回生電力の入力制御を遂行する。
本実施例では、電池劣化度合い及び排気ガス浄化用の触媒の劣化度合いが共に低い状態であれば、入力制限値を一定量開放せずに、リチウム金属の析出を抑制するための入力制限値Win[t]に基づく回生電力の充電制御を行う一方で、触媒の劣化度合いを考慮せずに、回生電力の受け入れ量が低く制限されたことに伴うエンジンブレーキによる制動力を作用させる。
一方、電池劣化度合いがあまり進んでいないものの、触媒の劣化度合いが進んでいる場合は、排気ガス浄化用の触媒の劣化促進を抑制するために、入力制限値を一定量開放して回生電力の受け入れ量を増加させて、触媒の劣化促進を抑制させるための回生電力の入力制御を行う。
特に、触媒の劣化度合いが閾値Csを超えた場合は、バッテリ6の電池劣化度合いが閾値Cbを超えるまでは、入力電力をWin[t]に制限する入力制限を実施せずに、SWin[t]を上限値として回生電力の受け入れ量を大きくし、エンジン1の回転数を低く抑えて触媒の劣化促進を抑制させる。つまり、バッテリ6の電池性能を閾値Csまで低下させても、触媒の劣化促進を抑制させることを優先させた回生電力の入力制御を行う。
また、バッテリ6の電池劣化度合いが閾値Cbを超えた場合は、これ以上の電池性能の低下を許容できないものとして、回生電力の入力をWin[t]に制限する。つまり、触媒の劣化度合いが閾値Csを超えていても、バッテリ6の電池性能の低下を抑制することを優先させ、触媒の劣化が促進されてしまうことを許容し、リチウム金属の析出を抑制するための回生電力の入力制御を行う。
なお、本実施例の触媒の劣化度合いを考慮した回生電力の入力制御では、触媒の劣化促進を抑制するために入力電力をWin[t]に制限する入力制限を実施しないものの、上述のように、バッテリ6の電池温度TBとSOCとに応じた入力制限は実施している。
また、バッテリ6の電力のみを用いたハイブリッド車両100の駆動制御(EV走行)では、エンジン1を停止させることができる。本実施例の触媒の劣化度合いを考慮した回生電力の入力制御は、エンジン1が停止状態であれば、触媒の劣化促進を抑制するために入力制限値を一定量開放する制御を行わないようにすることができる、また、Win[t]を超える超過回生電力を不図示の補機バッテリに入力させて入力制限値Win[t]を一定量開放するように制御することができる。
また、バッテリ6の電力のみを用いたハイブリッド車両100の駆動制御(EV走行)において、エンジン1を停止させない駆動制御も行うことができる。この場合、本実施例の触媒の劣化度合いを考慮した回生電力の入力制御を行うことができる。また、エンジン1が停止している状態から、アクセルペダルをオフした際の車両減速時にエンジン1を始動するように制御し、本実施例の触媒の劣化度合いを考慮した回生電力の入力制御を行うようにすることもできる。
また、上記説明では、バッテリ6の入力制限を伴う充放電制御の一例として、リチウムイオン二次電池であるバッテリ6のリチウム金属の析出を抑制する入力制限値Win[t]について説明したが、他のバッテリ6の電池性能の低下を抑制するための入力制限に対しても本実施例の触媒劣化度合いを考慮した回生電力の入力制御を適用することができる。
例えば、リチウムイオン二次電池を高い入力値で所定時間充電させる充電動作を繰り返し行うと、充電動作中にリチウムイオン二次電池の電圧が降下するハイレート劣化現象(使用による経年劣化による摩耗劣化とは異なり、内部抵抗が急激に上昇する現象)が起こる。ハイレート劣化現象は、電圧上昇が急激に高くなることからリチウムイオン二次電池の入出力(電池性能)が低下してしまうので、リチウムイオン二次電池の入出力を制限する充放電制御が行われる。
このようなハイレート劣化による電池性能の低下を抑制するための入力制限によっても、回生制動力が低下するため、エンジンブレーキによる制動力の増加に伴う触媒の劣化が促進されてしまうが、本実施例の触媒劣化度合いを考慮した回生電力の入力制御を適用することで、触媒の劣化促進を抑制することができる。
一方、上述したこれらのバッテリ6の劣化モード別(リチウム金属の析出に基づく第1劣化モード、ハイレート劣化に基づく第2劣化モード)に、各電池劣化度合いを算出し、各電池劣化度合いが各閾値を超えるまで、触媒劣化度合いを考慮した回生電力の入力制御を行うようにすることもできる。また、劣化モード毎に算出される電池劣化度合いそれぞれを合算して1つの電池劣化度合いを算出し、電池劣化度合いを考慮した回生電力の入力制御を行うように制御することもできる。また、バッテリ6の使用による経年劣化による摩耗劣化を、電池劣化度合いとして考慮することもできる。例えば、バッテリ6の使用年数(使用頻度)に応じた摩耗劣化の電池劣化度合いを予めマップで規定しておき、各劣化モードで算出される電池劣化度合いに、摩耗劣化の劣化度合いを加算して、バッテリ6の電池劣化度合いDsとして用いることもできる。
また、上記では、バッテリ6の電池温度TBとSOCとに応じた入力制限を実施することを前提として、リチウム金属の析出を抑制するための入力制限値Win[t]による回生電力の入力制限を行いつつ、触媒の劣化促進を考慮してWin[t]を一定量開放する態様を一例に説明した。一方で、バッテリ6の電池温度TBとSOCとに応じたバッテリ6の入力制限制御に対し、触媒の劣化促進を考慮した入力制御を適用することもできる。
例えば、図5に示すように、高温時において入力電力を高温になるに従って小さくなるようなSWin[t]に基づく入力制御に対し、図6に示すようなバッテリ6のSOCが高くなるに従って、入力制限値をSWin[t]からより小さく制限することができる。このとき、電池温度TBに基づくSWin[t]がバッテリ6のSOCに応じてさらに制限されたWin[t]となるので、触媒の劣化促進を考慮してSOCに応じてさらに制限されるWin[t]を一定量開放するように制御することができる。逆に、バッテリ6のSOCに基づくSWin[t]をバッテリ6の電池温度に応じてさらに制限したWin[t]を、触媒の劣化促進を考慮して一定量開放するように制御することもできる。
したがって、バッテリ6の電池温度TBとSOCとに応じたバッテリ6の入力制御に対し、触媒の劣化促進を考慮した入力の制御を行う場合は、リチウムイオン二次電池以外にもニッケル水素二次電池などの他の二次電池をバッテリ6として用い、本実施例の触媒の劣化促進を考慮した入力の制御を行うことができる。
バッテリ6は、第2MG3に電力を供給する電源装置である。バッテリ6の直流電力は、インバータ9により交流電力に変換され、第2MG3に供給される。第2MG3は、三相同期モータや三相誘導モータなどの交流モータである。
本実施例によれば、上記式(2)に示すように、単位時間当たりの減少量や、単位時間当たりの回復量を考慮して、許容入力電流値Ilim[t]を設定している。これにより、現在までの単電池61の充放電履歴を考慮した許容入力電流値Ilim[t]を設定することができる。そして、許容入力電流値Ilim[t]に基づいて、バッテリ6の入力を制御することにより、負極電位が基準電位よりも低下してしまうことを抑制できる。
次に、車両制御装置10は、触媒劣化度合いDsが閾値Csよりも大きく、電池劣化度合いDbが閾値Cbよりも小さいか否かを判別する(S102)。このとき、触媒劣化度合いを考慮して入力制限値がWin[t]からTWin[t]に変更されて回生電力が入力された履歴がない場合、すなわち、Win[t]が一定量開放されることでWin「t」を越えて回生電力が入力されたことがない場合には、電池劣化度合いDbは、初期値(例えば、0)を用いることができる。
車両制御装置10は、触媒劣化度合いDsが閾値Csよりも大きく、かつ電池劣化度合いDbが閾値Cbよりも小さいと判別された場合、アクセルペダルをオフした際の車両減速時に、入力制限値Win[t]を一定量開放して入力制限値として入力制限値Win[t]よりも大きい入力制限値TWin[t]を設定する(S103)。例えば、バッテリ6の電池温度TBとSOCに応じて設定される入力制限値の上限値であるSWin[t]に設定することができる。なお、TWin[t]をSWin[t]としているが、これに限るものではない。TWin[t]は、Win[t]<TWin[t]≦SWin[t]の範囲で適宜設定することができる。
特に、触媒の劣化度合いが閾値Csを超えた場合は、バッテリ6の電池劣化度合いDbが閾値Cbを超えるまでは、入力電力をWin[t]に制限する入力制限を実施せずに、SWin[t]を上限値として回生電力の受け入れ量を大きくし、エンジン1の回転数を低く抑えて触媒の劣化促進を抑制させる。つまり、バッテリ6の電池性能を閾値Cbまで低下させても、触媒の劣化促進を抑制させることを優先させた回生電力の入力制御を行う。
Claims (8)
- エンジンと、車両の走行用モータと、前記走行用モータに電力を供給するバッテリとを備えたハイブリッド車両の制御装置であって、
前記バッテリの入力を許容する最大の電流値である許容入力電流値を前記バッテリの状態に応じて更新しながら、前記バッテリの入力を制御するコントローラを有し、
前記コントローラは、
車両減速時においてエンジンブレーキによる制動力及び前記走行用モータによる回生制動力が車両に作用する際に、前記エンジンの排気ガス浄化用の触媒の劣化度合いが所定値よりも大きい場合に、前記許容入力電流値に応じた前記バッテリの入力の制限を行わないように制御することを特徴とする車両制御装置。 - 前記コントローラは、前記触媒の劣化度合いが第1所定値よりも大きく、かつ前記バッテリの電池劣化度合いが第2所定値よりも小さい場合に、前記許容入力電流値に応じた前記バッテリの入力の制限を行わないように制御することを特徴とする請求項1に記載の車両制御装置。
- 前記コントローラは、前記触媒の劣化度合いが第1所定値よりも小さい場合、又は前記電池劣化度合いが第2所定値よりも大きい場合は、前記許容入力電流値に応じた前記バッテリの入力の制限を行うように制御することを特徴とする請求項2に記載の車両制御装置。
- 前記コントローラは、前記許容入力電流値を前記バッテリの温度又は/及びSOCに応じて更新しながら、前記バッテリの入力を制御する第1入力制御と、前記許容入力電流値を前記バッテリの充電状態に応じて更新しながら、前記バッテリの入力を制御する第2入力制御と、を遂行するとともに、
前記第2入力制御における許容入力電流値に応じた前記バッテリの入力の制限を行わないように制御し、前記第1入力制御における許容入力電流値に基づく前記バッテリの入力制限値を超えない範囲で、前記第2入力制御における許容入力電流値に基づく前記バッテリの入力制限値を超える回生電力の入力を許容することを特徴とする請求項1から3のいずれか1つに記載の車両制御装置。 - 前記コントローラは、回転数センサによって検出された前記エンジンの回転数が、所定のエンジン回転数閾値を超えたか否かを判別し、前記エンジン回転数閾値を超えて前記エンジンが駆動された時間、前記エンジン回転数閾値を超えた回数、または、前記エンジン回転数閾値を超えた際の前記エンジンの回転数と前記エンジン回転数閾値との間の差分回転数に基づいて、前記触媒の劣化度合いを算出し、
前記エンジン回転数閾値は、前記エンジンブレーキによる制動力を作用させることで前記エンジンの回転数が増加することに伴って前記触媒の劣化が促進される状態を識別するための閾値であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1つに記載の車両制御装置。 - 前記コントローラは、前記許容入力電流値に基づく前記バッテリの入力制限値を超える回生電力の入力を許容した際の、前記入力制限値を超えて回生電力が入力された時間、前記入力制限値を超えて回生電力が入力された回数、または、前記入力制限値を超えて入力された回生電力量に基づいて、前記電池劣化度合いを算出することを特徴とする請求項1から5のいずれか1つに記載の車両制御装置。
- 前記バッテリは、リチウムイオン二次電池であり、
前記コントローラは、前記リチウムイオン二次電池の負極電位が、リチウム金属の析出を規定する基準電位以下とならないように、前記許容入力電流値を設定することを特徴とする請求項1から6のいずれか1つに記載の電池システム。 - エンジンと、車両の走行用モータと、前記走行用モータに電力を供給するバッテリとを備えたハイブリッド車両において、前記バッテリの入力を許容する最大の電流値である許容入力電流値を前記バッテリの状態に応じて更新しながら、前記バッテリの入力を制御する制御方法であって、
車両減速時においてエンジンブレーキによる制動力及び前記走行用モータによる回生制動力が車両に作用する際に、前記エンジンの排気ガス浄化用の触媒の劣化度合いが所定値よりも大きいか否かを判別するステップと、
前記触媒の劣化度合いが所定値よりも大きいと判別された場合に、前記許容入力電流値に応じた前記バッテリの入力の制限を行わないように制御するステップと、
を含むことを特徴とする制御方法。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/JP2013/002820 WO2014174551A1 (ja) | 2013-04-25 | 2013-04-25 | 車両の制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP6056965B2 JP6056965B2 (ja) | 2017-01-11 |
JPWO2014174551A1 true JPWO2014174551A1 (ja) | 2017-02-23 |
Family
ID=51791163
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015513360A Active JP6056965B2 (ja) | 2013-04-25 | 2013-04-25 | 車両制御装置及び制御方法 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US9758155B2 (ja) |
JP (1) | JP6056965B2 (ja) |
CN (1) | CN105142948B (ja) |
DE (1) | DE112013006995B4 (ja) |
WO (1) | WO2014174551A1 (ja) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR3040158B1 (fr) * | 2015-08-17 | 2017-09-15 | Peugeot Citroen Automobiles Sa | Procede de repartition d’une consigne d’assistance de couple d’une fonction de depollution thermique pour un vehicule hybride |
JP6380304B2 (ja) * | 2015-09-03 | 2018-08-29 | トヨタ自動車株式会社 | ハイブリッド自動車 |
JP6445190B2 (ja) * | 2016-01-27 | 2018-12-26 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 電池制御装置 |
US10829106B2 (en) * | 2018-10-02 | 2020-11-10 | Ford Global Technologies, Llc | Method and system for improving drivability of PHEV having low traction battery discharge limits |
KR102439598B1 (ko) * | 2018-10-25 | 2022-09-05 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 이차 전지의 내부 가스 발생 가속 구간 판단 방법 |
JPWO2020213709A1 (ja) * | 2019-04-19 | 2020-10-22 | ||
CN115668580A (zh) * | 2022-01-11 | 2023-01-31 | 东莞新能安科技有限公司 | 电化学装置管理方法、充电装置、电池系统及电子设备 |
Family Cites Families (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001103602A (ja) * | 1999-09-29 | 2001-04-13 | Suzuki Motor Corp | ハイブリッド車の回生制御方法 |
JP3933096B2 (ja) | 2003-06-03 | 2007-06-20 | トヨタ自動車株式会社 | 車両に搭載されたバッテリ制御装置および制御方法 |
JP4293182B2 (ja) * | 2005-12-16 | 2009-07-08 | トヨタ自動車株式会社 | ハイブリッド自動車およびその制御方法 |
JP4375329B2 (ja) * | 2005-12-19 | 2009-12-02 | トヨタ自動車株式会社 | ハイブリッド車両およびその制御方法 |
JP4175370B2 (ja) * | 2006-01-13 | 2008-11-05 | トヨタ自動車株式会社 | ハイブリッド車両およびその制御方法 |
JP2007204004A (ja) * | 2006-02-06 | 2007-08-16 | Toyota Motor Corp | 車両の減速制御装置 |
JP4183013B1 (ja) * | 2007-05-15 | 2008-11-19 | トヨタ自動車株式会社 | 車両およびその制御方法 |
JP2009051466A (ja) * | 2007-08-29 | 2009-03-12 | Toyota Motor Corp | 車両の制御装置、制御方法、その方法を実現するプログラムおよびそのプログラムを記録した記録媒体 |
WO2010005079A1 (ja) * | 2008-07-11 | 2010-01-14 | トヨタ自動車株式会社 | バッテリの充放電制御装置、およびこれを備えたハイブリッド自動車 |
JP4780219B2 (ja) * | 2009-04-02 | 2011-09-28 | トヨタ自動車株式会社 | 動力出力装置、それを備えたハイブリッド自動車および動力出力装置の制御方法 |
JP5268853B2 (ja) * | 2009-10-08 | 2013-08-21 | 株式会社日立製作所 | ハイブリッド走行制御システム |
JP5093319B2 (ja) * | 2010-09-17 | 2012-12-12 | トヨタ自動車株式会社 | ハイブリッド自動車 |
JP5110155B2 (ja) | 2010-11-24 | 2012-12-26 | トヨタ自動車株式会社 | 車両用制御装置および車両用制御方法 |
JP5387597B2 (ja) * | 2011-03-02 | 2014-01-15 | トヨタ自動車株式会社 | 車両の制御装置 |
-
2013
- 2013-04-25 CN CN201380075920.3A patent/CN105142948B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2013-04-25 DE DE112013006995.4T patent/DE112013006995B4/de active Active
- 2013-04-25 JP JP2015513360A patent/JP6056965B2/ja active Active
- 2013-04-25 US US14/786,260 patent/US9758155B2/en active Active
- 2013-04-25 WO PCT/JP2013/002820 patent/WO2014174551A1/ja active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20160137186A1 (en) | 2016-05-19 |
CN105142948B (zh) | 2018-01-30 |
DE112013006995T5 (de) | 2016-03-10 |
WO2014174551A1 (ja) | 2014-10-30 |
DE112013006995B4 (de) | 2023-10-26 |
US9758155B2 (en) | 2017-09-12 |
JP6056965B2 (ja) | 2017-01-11 |
CN105142948A (zh) | 2015-12-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6056965B2 (ja) | 車両制御装置及び制御方法 | |
JP4494453B2 (ja) | 二次電池の制御装置および制御方法 | |
US10914255B2 (en) | Vehicle, control device for vehicle, and control method for vehicle | |
JP5862631B2 (ja) | 蓄電システム | |
JP5321757B2 (ja) | 蓄電装置の制御装置および制御方法 | |
WO2013051104A1 (ja) | 充電制御装置および充電制御方法 | |
JP5202576B2 (ja) | 車両用電源システム | |
US20130054072A1 (en) | Method for Operating a Motor Vehicle and the Motor Vehicle | |
US20170151880A1 (en) | Battery system of electrically powered vehicle | |
JP5733112B2 (ja) | 車両および車両の制御方法 | |
JP6761203B2 (ja) | 車両用燃料電池の電力制御装置 | |
JP5720538B2 (ja) | 蓄電装置の制御装置 | |
JP6424566B2 (ja) | ハイブリッド車両の制御装置 | |
US20130324363A1 (en) | Vehicle and method for controlling vehicle | |
US10981560B2 (en) | Hybrid vehicle | |
JP2015131573A (ja) | ハイブリッド車両 | |
JP2016025790A (ja) | 蓄電システム | |
JP2016107734A (ja) | 車両用電源制御装置 | |
JP2021082426A (ja) | 電池の充電方法および充電システム | |
JP5419745B2 (ja) | シリーズハイブリッド車両の制御装置 | |
JP2020192865A (ja) | 車両用電源制御装置 | |
JP5842607B2 (ja) | 非水二次電池の制御装置および制御方法 | |
JP2007168719A (ja) | ハイブリッド自動車 | |
JP2008104300A (ja) | 蓄電機構の状態を検知する検知器の結露防止装置 | |
JP2007097305A (ja) | 車両及びその車両を複数有する編成車両 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20161108 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20161121 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6056965 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |