用于车辆的蓄电系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及安装在车辆上的蓄电系统。
【背景技术】
[0002] 已知当因为过度充放电，二次电池的内电阻增大时，加速电池劣化。在日本专利申 请公开No . 2010-060406( JP 2010-060406)中，在估算的内电阻的增大程度的基础上，限制 二次电池的输入和输出电力。由此，抑制电池劣化。
【发明内容】
[0003] 然而，在限制电池的输出（放电）的状态下，例如，电池的输出对于车辆请求变得不 足。在限制电池的输入(充电）的情况下，不能将再生的电力完全充电到电池中，因此，能量 效率降低并且燃料经济性恶化。
[0004] 本发明提供一种蓄电系统，其中，经由双向DC-DC转换器，使主电池和辅机电池 (auxiliary battery)相互并联连接，从辅机电池供应由鉴于保护主电池而设定的输入/输 出限制导致的不足电力，并且在保持供应满足车辆请求的电力的同时，抑制燃料经济性恶 化。主电池向车辆驱动电动机供应电力。辅机电池向安装在车辆上的辅机(auxi 1 iary)供应 电力。
[0005] 本发明的一个方面是提供一种蓄电系统。该蓄电系统包括主电池、辅机电池、双向 DC-DC转换器和控制器。主电池被配置为向车辆的驱动电动机供应电力。辅机电池被配置为 向安装在车辆上的辅机供应电力。双向DC-DC转换器被提供在辅机电池和从主电池到驱动 电动机的电力供应路径之间。双向DC-DC转换器被配置为降压从电力供应路径到辅机电池 的输出电压，并且被配置为升压从辅机电池到电力供应路径的输出电压。
[0006] 控制器被配置为控制辅机电池的充电和放电。控制器被配置为当主电池的容许输 出电力降低并且电力对于要求的车辆输出变得不足时，通过使用双向DC-DC转换器放电辅 机电池，来向电力供应路径供应电力。控制器被配置为当主电池的容许输入电力降低并且 由驱动电动机产生的再生电力未被完全充电到主电池时，通过使用双向DC-DC转换器，将再 生电力的一部分充电到辅机电池。
[0007] 根据上述方面，例如，即使当鉴于保护主电池，减小容许输出电力时，可以通过来 自辅机电池的电力，补偿对于要求的车辆输出不足的电力量。因此，可以保持满足车辆请求 的电力供应。即使当鉴于保护主电池，减小容许输入电力，也可以当再生电力未被完全充电 到主电池中时，将再生电力充电的一部分到辅机电池中。因此，能量效率提高，并且可以抑 制燃料经济性的劣化。
[0008] 在上述方面中，主电池可以是非水二次电池（non-aqueous secondary battery) 〇 当主电池是非水二次电池时，控制器可以被配置为控制放电电力，使得放电电力不超出容 许输出电力。控制器可以被配置为计算评价值。评价值可以是用于基于在主电池的充电和 放电期间的电流值，来评价作为由于主电池的放电导致的、主电池的电解质中的离子浓度 的偏置的结果，减小主电池的输出性能的劣化分量的值。控制器可以被配置为当评价值超 出目标值时，减小容许输出电力。
[0009] 控制器可以被配置为在评价值超出目标值前，当评价值表示离子浓度向放电侧偏 置的状态时，通过使用双向DC-DC转换器放电辅机电池，并且将来自辅机电池的电力充电到 主电池。通过以这种方式，在与放电相反的方向中充电主电池，可以消除由由于放电主电池 导致的离子浓度的偏置造成的劣化。因此，可以抑制基于由离子浓度的偏置造成的劣化的 容许输出电力的降低。
[0010] 在上述方面中，控制器可以被配置为在评价值超出目标值后，继续通过使用双向 DC-C转换器放电辅机电池，并且将来自辅机电池的电力充电到主电池。通过减小容许输出 电力，可以消除离子浓度向放电侧偏置的状态，同时抑制由离子浓度的偏置造成的劣化。因 此，可以缩短对容许输出电力施加输出限制持续的时间。
[0011] 在上述方面中，控制器可以被配置为基于在主电池的充电和放电期间的电流值， 计算第二评价值。第二评价值可以是用于评价作为由于主电池的充电导致的、电解质中的 离子浓度的偏置的结果，减小主电池的输入性能的劣化分量的值。控制器可以被配置为当 第二评价值超出第二目标值时，减小容许输入电力。控制器可以被配置为当评价值表示离 子浓度向放电侧偏置的状态时，将辅机电池的S0C的目标S0C设定为高于预定S0C值的第一 S0C值。控制器可以被配置为当第二评价值表示离子浓度向充电侧偏置的状态时，将辅机电 池的S0C的目标S0C设定为低于预定S0C值的第二S0C值，并且根据设定的目标S0C，控制辅机 电池的充电和放电。通过该构造，可以确保在容许输出电力减小时，从辅机电池输出大量电 力用于车辆请求。可以在容许输入电力减小时，确保用于充电未被完全充电到主电池中的 再生电力的大容量。
[0012] 在上述方面中，控制器可以被配置为基于第一输入/输出限制、第二输入/输出限 制和第三输入/输出限制的每一个，计算用于减小容许输出电力的受限量和用于减小容许 输入电力的受限量。第一输入/输出限制、第二输入/输出限制和第三输入/输出限制被用于 作为主电池的非水二次电池。第一输入/输出限制、第二输入/输出限制和第三输入/输出限 制被用于作为主电池的非水二次电池。第一输入/输出限制可以是用于抑制作为由于主电 池的充电和放电导致的、主电池的电解质中的离子浓度的偏置的结果，减小主电池的输入/ 输出性能的劣化的限制。第二输入/输出限制可以是用于抑制电连接到主电池的载流部件 的温度的限制。第三输入/输出限制可以是用于抑制超出主电池的上限电压或下限电压的 限制。控制器可以被配置为基于在受限量的对中的、计算的最大的受限量的对，通过放电辅 机电池来向电力供应路径供应电力，并且将再生电力的一部分充电到辅机电池中。通过该 构造，通过在多个输入/输出限制的对中的最必要的受限量的对的基础上，减小容许输出电 力和容许输入电力，可以保持供应满足车辆请求的电力并且抑制燃料经济性的劣化，同时 适当地保护电池。
【附图说明】
[0013] 在下文中，将参考附图，描述本发明的示例性实施例的特征、优点和技术及工业重 要性，其中，相同的数字表示相同的元件，以及其中：
[0014] 图1是示出根据第一实施例的电池系统的构造的视图；
[0015]图2是示出第一实施例中，响应于高速率劣化，对电池组的输入/输出限制以及对 辅机电池的充/放电控制的处理流程图的视图；
[0016]图3是示出第一实施例中，响应于对电池组的输出限制，辅机电池的充/放电量和 车辆请求的相关性的时序图；
[0017] 图4是示出第一实施例中，响应于对电池组的输入限制，辅机电池的充/放电量和 车辆请求的相关性的时序图；
[0018] 图5是示出第一实施例中，对辅机电池的S0C控制的处理流程图的视图；
[0019] 图6是用于示例第一实施例中，基于高速率劣化的辅机电池的目标S0C的相关性的 时序图；
[0020] 图7是示出第二实施例中，关于高速率劣化，电池组、辅机电池的充/放电量和车辆 请求的消除处理、抑制处理和限制处理的相关性的时序图；
[0021] 图8是示出第二实施例中，响应于高速率劣化，对电池组的输入/输出限制的处理 流程图的视图，并且是示出对电池组的充/放电控制，包括高速率消除处理和高速率抑制处 理以及对辅机电池的充/放电控制的例子的视图；
[0022] 图9是示出图8中所示的高速率消除处理的详细流程图的视图；
[0023] 图10是示出高速率抑制阈值和受损累积量的图；
[0024] 图11是不出图8中所不的尚速率抑制处理的详细流程图的视图；
[0025] 图12是示例用于第三实施例中，响应于通电部件的温度增大，限制输入和输出电 力的控制的时序图；
[0026] 图13是示出第三实施例中，响应于通电部件的温度增大，输入/输出电力限制开始 阈值和电池温度之间的相关性的图；
[0027] 图14是示出第三实施例中，响应于通电部件的温度增大，限制输入和输出电力以 及对辅机电池的充/放电控制的处理的处理流程图的视图；
[0028] 图15是示出第四实施例中，响应于电池组的过充电（上限电压）和过放电（下限电 压），输入/输出限制和辅机电池的充/放电量的相关性的时序图；
[0029] 图16是示出第四实施例中，响应于电池组的过充电（上限电压）和过放电（下限电 压），输入/输出限制处理和对辅机电池的充/放电控制的处理流程图的视图；以及
[0030] 图17是示出当执行多个输入/输出限制处理时，在由输入/输出限制的对中的对应 一个要求的辅机电池的充/放电量的基础上，确定预定输入/输出限制的对和相关的对辅机 电池的充/放电控制的控制流程图的视图。
【具体实施方式】
[0031] 在下文中，将描述本发明的实施例。将描述第一实施例。
[0032] 图1是示出根据本实施例的电池系统的构造的视图。根据本实施例的电池系统可 以安装在车辆上。车辆是混合动力车辆或电动车。图1中所示的电池系统是在混合动力车辆 上安装该电池系统的例子。电动车仅包括电池组(稍后所述)作为用于驱动车辆的动力源。 [0033]电池组10是供应用于驱动车辆的电力的主电池。电池组10包括相互串联连接的多 个单电池11。二次电池，诸如镍氢电池和锂离子电池可以用作每一单电池11。代替二次电 池，可以使用双电层电容器。
[0034] 考虑到例如电池组10的要求输出，可以根据需要设定构成电池组10的单电池11的 数量。在本实施例中，通过使所有单电池11相互串联连接，形成电池组10。替代地，电池组10 可以包括相互并联连接的多个单电池11。
[0035] 当每一单电池11是非水电解质二次电池，诸如锂离子电池时，每一单电池11的正 极由能够吸藏或释放离子(例如，锂离子)的材料制成。例如，钴酸锂或锰酸锂可以用作正极 的材料。每一单电池11的负极由能够吸藏或释放离子(例如锂离子)的材料制成。例如，碳可 以用作负极的材料。当充电每一单电池11时，正极将离子释放到电解液中，以及负极吸藏电 解液中的离子。当放电每一单电池11时，正极吸藏电解液中的离子，以及负极将离子释放到 电解液中。
[0036] 电压传感器21检测电池组10的端子电压，或检测每一单电池11的电压。电压传感 器21将检测结果输出到控制器30。电压传感器21能够检测多个单电池11的每一个的电压 值。电压传感器21能够检测相互之间串联连接为一个块的一组预定多个单电池的电压。可 以根据需要设定包括在一块中的单电池11的数量。
[0037]电流传感器22检测流过电池组10的电流，并且将检测结果输出到控制器30。在本 实施例中，在连接到电池组10的正极端子的正极线PL中提供电流传感器22，然而，电流传感 器22不限于这种配置。电流传感器22仅需要能够检测流过电池组10的电流，可以根据需要， 设定提供电流传感器22的电流路径的位置。例如，可以在连接到电池组10的负极端子的负 极线NL中提供电流传感器22。可以使用多个电流传感器22。
[0038]在本实施例中，正值被用作当电池组10放电时，由电流传感器22检测的电流值。负 值（ΙΒ〈0)被用作当充电电池组10时，由电流传感器22检测的电流值。这也适用于检测流过 辅机电池40(稍后所述)的电流的电流传感器43。
[0039] 温度传感器23检测电池组10的温度（电池温度）。温度传感器23将检测结果输出到 控制器30。温度传感器23可以被提供在电池组10的一个点处或可以提供在电池组10内的相 互不同的多个点处。当使用多个检测温度时，根据需要，电池组10的温度可以是多个检测温 度中的最小值或最大值、多个检测温度的中值或平均值等。
[0040]电池组10经由正极线PL和负极线NL连接到逆变器24。系统主继电器SMR-B被提供 在与电池组10的正极端子相连的正极线PL中。系统主继电器SMR-G被提供在与电池组10的 负极端子相连的负极线NL中。在从控制器30接收控制信号时，系统主继电器SMR-B，SMR-G的 每一个在接通状态和断开状态之间切换。
[00411当点火开关处于接通状态时，控制器30将系统主继电器SMR-B，SMR-G设定为接通 状态。由此，完成电池组10与逆变器24的连接，并且图1中所示的电池系统进入起动状态 (Ready-on状态）。将有关车辆的点火开关的开/关状态的信息输入到控制器30。控制器30响 应于点火开关从断开状态切换到接通状态，起动电池系统。
[0042]当点火开关处于断开状态时，控制器30将系统主继电器SMR-B，SMR-G设定为断开 状态。由此，中断电池组10和逆变器24的连接，并且电池系统进入停止状态(Ready-Off状 态）
[0043]逆变器24将从电池组10输出的直流电转换成交流电，并且将交流电输出到电动发 电机MG2。例如，三相交流电动机可以被用作电动发电机MG2。电动发电机MG2在从逆变器24 接收交流电时，生成用于驱动车辆的动能。电动发电机MG2连接到驱动轮25。由电动发电机 MG2生成的动能被传递到驱动轮25。由此，可以驱动车辆。
[0044] 当车辆减速或停止时，电动发电机MG2将在车辆制动期间生成的动能转换成电能 (交流电）。逆变器24将从电动发电机MG2输出的交流电转换成直流电，并且将直流电输出到 电池组10。由此，可以将再生电力存储在电池组10中。
[0045] 在根据本实施例的电池系统中，电池组10连接到逆变器24,然而，电池系统不限于 这种构造。具体地，可以在电池组10和逆变器24之间的电流路径中提供升压电路。当使用升 压电路时，可以将电池组10的输出电压升压并且将升压的电力输出到逆变器24。通过使用 该升压电路，可以将逆变器24的输出电压降压，并且将降压的电力输出到电池组10。
[0046]动力分配机构26将发动机27的动力传递到驱动轮25或将该动力传递到电动发电 机MG1。电动发电机MG1在接收发动机27的动力时发电。由电动发电机MG1生成的交流电经由 逆变器24，被供应到电动发电机MG2，或供应到电池组10。当由电动发电机MG1生成的电力被 供应到电动发电机MG2时，可以通过使用由电动发电机MG2生成的电能，驱动该驱动轮25。当 由电动发电机MG1生成的电力被供应到电池组10时，可以充电电池组10。
[0047]控制器30包括存储器31。将控制器30执行预定处理(特别地，在本实施例中所述的 处理)有关的信息存储在存储器31中。在本实施例中，存储器31包括在控制器30中。替代地， 可以在控制器30外部提供存储器31。控制器30可以由单个电子控制单元(ECU)形成或可以 由多个E⑶形成。当控制器30由多个E⑶形成时，每一 E⑶能够与另一个E⑶或其他E⑶通信。 [0048] 控制器30通过使用电压传感器21、电流传感器22和温度传感器23的检测结果，估 算电池组10的S0C。控制器30在估算的S0C和满充电容量的基础上，响应于