车辆的再生控制装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及再生控制装置，用于在电动汽车或混合动力型电动汽车这种能够进行发动机的再生能量产生的制动的车辆中，避免因再生时的过电压引起的单电池的劣化。
【背景技术】
[0002]在现有技术中，作为例如电动汽车或混合动力型电动汽车的驱动源，已知有如下驱动源，即:搭载作为旋转电动机的发动机，在发动机与电源装置之间设置作为发动机驱动装置的逆变器，并且设置控制发动机的扭矩等的发动机控制装置，利用逆变器发送发动机的驱动信号即发动机电流来驱动发动机。逆变器将来自电源装置的直流电力变换成根据扭矩指令值而决定的交流电流，并利用交流电流驱动发动机。发动机控制装置为了生成用于驱动发动机的交流电流而将控制信号发送至逆变器来控制逆变器。
[0003]驱动这种发动机的发动机驱动装置(逆变器)以电源装置为能源进行驱动。作为电源装置，例如，可以使用将由二次电池等构成的多个单电池串联地连接的蓄电池系统。
[0004]以这种蓄电池系统作为驱动用电源并搭载于车辆上，利用来自蓄电池系统的电力供给驱动发动机。另外，以如下方式构成，即，在车辆减速时等，将通过发动机的再生操作产生的再生能量积累于蓄电池系统中，并在蓄电池系统和发动机之间进行电能的授受。
[0005]在蓄电池系统进行电力供给以及电力再生的情况下，根据构成蓄电池系统的单电池的状态，能够供给的电力以及能够再生的电力中具有限制。例如，在单电池的充电状态为充满电状态的情况下，不能接收发动机再生的电力。另外，在单电池的充电量较少的情况下，不能向发动机供给电力。另外，构成蓄电池系统的单电池根据其用法不同，性能的劣化受到影响。例如，单电池的端子间电压成为制定的充电.再生禁止电压以上的过电压或成为制定的电压以下的情况，均会引起单电池的性能劣化。由于这样，因此，蓄电池系统实施限制地使用，使单电池的端子间电压不会成为制定的电压以上.以下。
[0006]作为这种例子，专利文献I中记载如下技术，即，在将单电池串联地连接的蓄电池系统用于再生的情况下，判定构成蓄电池系统的单电池的端子间电压是否超过充电.再生禁止电压以下的规定的再生限制电压，在判定为超过再生限制电压时，预测任一单电池的端子间电压达到规定的充电?再生禁止电压时的总电压(即构成蓄电池系统的单电池的端子间电压之和)，并根据预测的总电压和实际的总电压的偏差来限制再生量。
[0007]现有技术文献
[0008]专利文献
[0009]专利文献1:(日本)特开2004-173424号公报
[0010]发明所要解决的课题
[0011]在上述专利文献I中，在构成蓄电池系统的多个单电池中的任一单电池的端子间电压超过规定的再生限制电压时，预测单电池的端子间电压达到禁止再生的再生禁止电压时的总电压，并基于该总电压预测值和实际的总电压的偏差限制再生。即，检测构成蓄电池系统的单电池的端子间电压，在检测的端子间电压超过规定的再生限制电压时，预测达到再生禁止电压的总电压，但在检测多个单电池的端子间电压时，产生检测的时间延迟。
[0012]例如，在使用锂离子电池单元(单电池)构成蓄电池系统的情况下，单电池的端子间开路电压为3.7V左右，为了将向发动机.逆变器供给的电压设为360V左右，将例如96个单电池串联地连接。在这样构成蓄电池系统的多个单电池中，在开电路电压(OCV:OpenCircuit Voltage)、内部电阻等表示单电池的特性的参数中存在偏差，因此，根据动作条件(电流，温度)不同，各单电池的端子间电压分别变化。为了抑制单电池各自的劣化等，还需要分别检测这种多个单电池的端子间电压，因此，需要时间来检测全部的单电池的端子间电压。此外，构筑同时检测这种多个电压的硬件的价格非常高，一般通过顺次检测多个单电池的电压等方法来实现。
[0013]另外，一般而言，在车辆的发动机执行再生的情况下，车辆的速度从较高的状态向较低的状态过渡，但与车辆速度较低时即发动机转速较低时相比，车辆速度较高时即发动机转速较高时一方的再生能量更大，因此，再生的开始阶段一方的再生量变大。即，在进行一般的再生的情况下，在再生初期的再生量大，成为达到充电.再生禁止电压的过电压的可會生1? O
[0014]因此，如专利文献I所记载的技术，在达到规定的再生限制电压后而预测成为再生禁止电压的总电压的方法中，在从再生初期起再生量大且存在单电池的端子间电压的检测延迟的情况下，在预测成为再生禁止电压的总电压之前有可能达到再生禁止电压，且由于达到再生禁止电压，有时紧急执行再生禁止。
[0015]即，在车辆中有可能从再生初期起产生较大的再生量，且在单电池的端子间电压的检测中存在延迟的情况下，若是如专利文献I所记载那样的方法，则难以在再生禁止电压达到前实施再生限制。
【发明内容】
[0016]对于这种现有的问题，本发明在即便存在单电池的端子间电压的检测延迟的情况下，也进行再生限制，以不达到再生禁止电压。即，本发明的目的在于，在使用由多个单电池构成的蓄电池系统时，在多个单电池的端子间电压等状态检测中产生延迟的情况下，为了抑制各单电池的劣化，均在各单电池的端子间电压达到再生禁止电压之前，立即开始再生限制，并且增加再生量直到接近再生禁止电压的界限。
[0017]用于解决课题的方案
[0018]本发明提供一种车辆的再生控制装置，具备:发动机，其通过再生能够产生车辆制动力；蓄电池系统，其包含可充放电的多个单电池；蓄电池监视装置，其检测所述蓄电池系统的状态以及各单电池的状态；和再生限制装置，其限制伴随车辆的制动请求的所述发动机的再生量，使该再生量不超过规定的再生限制量，该车辆的再生控制装置的特征在于，具有:第一再生限制区间，在所述车辆的制动请求时开始，且基于一定值或与之前的所述蓄电池系统的状态相应的再生限制量进行再生限制；和
[0019]第二再生限制区间，接着所述第一再生限制区间进行，且基于在所述第一再生限制区间的再生中从所述蓄电池监视装置取得的各单电池的状态制定再生限制量。
[0020]所述第一再生限制区间的再生限制量，例如，以所述蓄电池系统的总电压低于规定的总电压限制值的方式设定，且为了可靠地保护各单电池而预计余量并设定成比较小的再生量。因此，即便在车辆速度较高的制动初期，也能够可靠地避免达到再生禁止电压。
[0021]与之相对，第二再生限制区间的再生限制量基于在第一再生限制区间的再生中实际取得的各单电池的状态制定，因此，可以设定成接近界限的比较大的再生量。
[0022]在优选的一方式中，基于所述第一再生限制区间中的各单电池的状态，制定所述第二再生限制区间的再生限制量，以确定再生时易于达到再生禁止电压的单电池，使该单电池不会达到再生禁止电压。因此，即使多个单电池的特性中存在偏差，任意单电池也不会达到再生禁止电压。
[0023]在所述第一再生限制区间取得的各单电池的状态包含例如各单电池的端子间电压、电流值、充电量(SOC)、劣化状态(SOH)、内部电阻值中的至少一项。
[0024]例如，在所述第一再生限制区间的再生中，可以使再生量变化成至少两个不同的状态，根据各个状态下的各单电池的状态确定再生时成为最大电压的单电池。
[0025]发明效果
[0026]根据本发明，在车辆的制动请求时，在检测全部的单电池的状态之前，基于规定的再生限制量立即开始再生限制，因此，即使在车辆速度较高的制动初期，也能够可靠地避免达到再生禁止电压。而且，基于在该第一再生限制区间之间中所取得的各单电池的状态的检测，制定第二再生限制区间的再生限制量，因此，在第二再生限制区间，可以得到各单电池不会达到再生禁止电压的接近界限的比较大的再生量。因此，能够兼得各单电池的可靠的劣化防止和更大的再生能量的回收。
【附图说明】
[0027]图1是表示作为本发明的再生控制装置的一个实施例的车辆用电动动力传动系统的整体结构的说明图；
[0028]图2是表示制动请求时的再生控制的一例的流程图；
[0029]图3是表示制动请求时的再生控制的另一例的流程图；
[0030]图4是表示制动请求时的再生控制的又一例的流程图；
[0031]图5是表示制动请求时的再生控制的又一例的流程图；
[0032]图6是表示制动请求时的再生控制的又一例的流程图；
[0033]图7是将再生控制时的蓄电池电流等变化与数据收发一起在时序中表示的说明图；
[0034]图8是表示相对于单电池状态不同的两种情况(Casel、Case2)的不同的动作情形的说明图；
[0035]图9是与作为再生控制的一部分的制动请求判定相关的流程图；
[0036]图10是运算电动动力传动系统的请求制动力的处理的块图；
[0037]图11是表示图6所示的再生控制的一部分的流程图；
[0038]图12是表示图6所示的再生控制的一部分的流程图；
[0039]图13是表示图6所示的再生控制的一部分的流程图；
[0040]图14是表示图6所示的再生控制的一部分的流程图；
[0041]图15是表示图6所示的再生控制的一部分的流程图；
[0042]图16是表不电动动力传动系统的另一个实施例的整体结构的说明图；
[0043]图17是表不电动动力传动系统的又一个实施例的整体结构的说明图。
[0044]符号说明
[0045]100 电动动力传动系统
[0046]200 发动机
[0047]300 发动机控制装置
[0048]310 发动机控制指令运算部
[0049]320 发动机驱动控制部
[0050]330 发动机再生控制部
[0051]500 蓄电池系统
[0052]510 蓄电池监视装置
[0053]540 温度传感器
[0054]521、522单电池监视装置
[0055]531、532 组件
[0056]560 单电池
[0057]600 车辆控制器
[0058]700 制动操作装置
[0059]710 制动控制器
[0060]800 加速踏板传感器
[0061]810 制动踏板传感器
[0062]820 车速传感器
[0063]900 控制网络
【具体实施方式】
[0064]图1是应用了本发明的再生控制装置的电动动力传动系统100的一个实施例，表示系统整体的概要。
[0065]电动动力传动系统100由作为旋转电动机的发动机200、作为发动机驱动装置的逆变器400、输出逆变器的控制指令的发动机控制装置300、向逆变器400供给电力的蓄电池系统500构成。
[0066]电动动力传动系100的发动机控制装置300搭载于车辆，经由控制网络900与进行车辆整体的控制的车辆控制器600、运算向操作摩擦制动720的制动操作装置700的指令的制动控制器710连接。
[0067]进行车辆整体控制的车辆控制器600接收来自加速踏板传感器800、制动踏板传感器810、车速传感器820等的传感器的检测信号，并基于驾驶员操作或车辆状态，运算向电动动力传动系100的指令。
[0068]另外，制动控制器710根据驾驶员的制动动作，决定摩擦制动和电动动力传动系100的再生制动的分配，并进行摩擦制动720和电动动力传动系100的再生制动的合作控制。
[0069]蓄电池系统500由:由能够进行锂离子电池等充放电的多个单电池560 (以下，称为单电池或单体电池(cell))构成的多个蓄电池组件(531、532…)、对各蓄电池组件(531、532…)均检测该蓄电池组件(531、532…)内的各个单电池560的状态的单电池监视装置(521、522…)、检测蓄电池系统500内的各种温度的温度传感器540、基于来自单电池监视装置(521、522…)的信息或温度传感器540的信息检测蓄电池系统500整体的状态的蓄电池监视装置510而构成。
[0070]发动机控制装置300由:运算向逆变器400的驱动指令的发动机控制指令运算部310、基于从车辆控制器600发送的驱动力或制动力的请求运算发动机驱动扭矩控制指令的发动机驱动控制部320、运算发动机制动扭矩控制指令的发动机再生控制部330而构成。
[0071]在发动机控制装置300的发动机控制指令运算部310中，采用设置于发动机200的来自旋转角传感器(未图示)的旋转角信号、设置于发动机200的来自电流传感器(未图示)的三相电流检测值，运算实现发动机驱动控制部320或发动机再生控制部330中运算的发动机扭矩指令的逆变器400的驱动指令，并将该指令输出至逆变器400，来驱动逆变器 400。
[0072]发动机驱动控制部320基于来自作为上位控制器的车辆控制器600的驱动力请求，运算发动机200、逆变器400、蓄电池系统500中能够输出的驱动扭矩指令，并将驱动扭矩指令输出至发动机控制指令运算部310。
[0073]发动机再生控制部330基于来自作为上位控制器的车辆控制器600或制动控制器710的制动力请求，运算发动机200、逆变器400、蓄电池系统500中能够输出的制动扭矩指令，并将驱动扭矩指令输出至发动机控制指令运算部310。此外，发动机再生控制部330中的详细处理进行后述。
[0074]逆变器400根据从发动机控制装置300的发动机控制指令运算部310根据扭矩指令输出的脉冲宽度调制(PWM)所对应的驱动信号，控制发动机200的驱动以及再生动作。例如，在驱动发动机200时，将从蓄电池系统500输出的直流电力变换成三相交流电力，并供给至发动机200，在发动机200再生时，将从发动机200输出的三相交流电力变换成直流电力，对蓄电池系统500进行充电。
[0075]发动机200由例如利用永久磁铁作为磁场的永久磁铁式的三相交流同步发动机等构成，通过从逆变器400供给的三相交流电力，进行驱动控制，在车辆减速时，从驱动轮向发动机200传递驱动力，发动机200作为发电机发挥作用而产生再生制动力，由此，能够将车辆的动能设为电能进行回收。
[0076]在图1的实施例中，发动机再生控制部330包含判定装置311、再生控制装置332、蓄电池信息取得装置333、再生限制运算装置334、存储装置335而构成。
[0077]发动机再生控制部330的判定装置331接收来自车辆控制器600的制动请求信号，且接收来自蓄电池系统500的蓄电池监视装置510的蓄电池系统500的状态，进行用于在发动机200和逆变器400执行再生的判定，并且将与蓄电池系统500的状态相应的再生限制信息发送至车辆控制器600或制动控制器710。
[0078]具体而言，在车辆控制器600中基于根据驾驶员的加速操作或制动操作判定的制动请求，发动机再生控制部330的判定装置331判定具有再生请求。基于该判定结果，在蓄电池信息取得装置333中执行从监视蓄电池系统500的各单电池560的状态、蓄电池组件(531,532)的状态、温度信息等蓄电池系统500整体的状态的蓄电池监视装置510得到蓄电池信息。在蓄电池信息取得装置333中，取得从蓄电池监视装置510输出的蓄电池信息，且实施挤进等，以在判定装置331判定为需要蓄电池信息取得的时刻向蓄电池监视装置510发送蓄电池信息。
[0079]在蓄电池信息取得装置333中，取得:蓄电池系统500的蓄电池整体的总电压值、电流信号值、构成蓄电池的各单电池560的电压值、电流值、在蓄电池监视装置500或单电池监视装置(521、522)内部运算的内部电阻推定值、蓄电池整体的总开路电压推定值、每个单电池560的开路电压推定值、在蓄电池系统500内设置的多个温度传感器540的温度检测值等的信息。
[0080]在蓄电池信息取得装置333中取得的蓄电池系统500内部的各种检测值、推定值等储存至存储装置335。在存储装置335中，以规定时间分类短期存储的蓄电池信息和长期存储的蓄电池信息，并基于储存于此的蓄电池信息，判定装置331判定蓄电池系统500的状态，进行各种处理。
[0081]如果发动机再生控制部330的判定装置判定为具有再生请求，则车辆控制器600基于根据驾驶员的加速操作或制动操作判定的制动请求，使蓄电池信息取得装置333执行蓄电池信息取得，并且利用再生控制装置332执行再生请求后的再生控制。
[0082]如果根据判定装置331具有再生请求，则再生控制装置332基于在再生限制运算装置334中设定的再生限制量运算再生扭矩指令。在再生控制装置332中运算的再生扭矩指令发送至发动机控制指令运算部310，在发动机控制指令运算部310中，基于发送来的再生扭矩指令运算到逆变器的电流指令。
[0083]在判定装置331中，基于在再生限制运算装置334中设定的再生限制，在再生控制装置332中运算再生控制的扭矩指令，并且作为在再生控制部330中能够再生的再生量，向作为上位控制器的车辆控制器600或为了再生合作控制向制动控制器710发送发动机200和逆变器400的再生限制量。关于再生限制量，在利用再生控制装置332运算再生控制扭矩指令之前，在再生限制运算装置334中设定再生限制量。因此，在利用再生控制装置332运算再生控制扭矩指令之前，向作为上位控制器的车辆控制器600或制动控制器710发送再生限制量，由此，车辆控制器600或制动控制器710能够掌握在发动机200和逆变器400中可再生的量。据此，基于再生限制可决定再生制动和摩擦制动产生的制动分配。因此，能够进行再生合作控制等中的摩擦制动和再生制动的良好的分担或切换。
[0084]在本发明的一个实施方式中，判定装置331接收制动请求时，首先，从再生限制运算装置334选择现在的构成蓄电池系统500的单电池560的任意一项均不会成为达到