电动车辆、充电状态推定方法以及记录了用于使计算机执行充电状态推定方法的程序的...的制作方法

专利名称：电动车辆、充电状态推定方法以及记录了用于使计算机执行充电状态推定方法的程序的 ...的制作方法
技术领域：
本发明涉及电动车辆、充电状态推定方法以及记录了用于使计算机 执行充电状态推定方法的程序的计算机可读取的记录介质，特别是涉及 推定搭载于电动车辆的蓄电装置的充电状态的技术。
背景技术：
在混合动力车辆(Hybrid Vehicle )和电动车辆(Electric Vehicle ) 等可使用电动机行驶的电动车辆中，作为向电动机供给电力的蓄电装 置，使用锂离子电池和镍氢电池等二次电池，和大容量的双电荷层电容 器等。作为表示蓄电装置的充电状态的状态量， 一般使用SOC( State of Charge),将充满电状态设为SOC = 100%，将充电量为0的状态设为 SOC = 0%,来表示蓄电装置的充电状态(以下，也将充电状态简单地 称为"SOC")。
曰本特开2000-258513号公报，公开了能够高精度地计算二次电池 的SOC的SOC运算方法。在该SOC运算方法中，关于电池，基于电池 温度对预先给定的规定电阻值进行修正，由此计算出电池的内部电阻。而 且，基于由该计算出的内部电阻决定的电池的电压电流特性，计算开路电 压(以下，也称为"OCV: Open Circuit Voltage"),利用表示OCV和SOC 的相关性的SOC对OCV相关性，基于计算出的OCV来计算soc。
然而，日本特开2000-258513号>^才艮所记载的SOC的运算方法， 是包括车辆行驶中从接通车辆电源后到断开之前反复进行SOC运算的 方法，因此较大程度地受到干扰的影响。
例如，电池的电压V,除了内部电阻的影响以外在受到所谓的极化电 压的影响时，极化电压，因频繁地反复进行的充放电的履历而变化，给 OCV的计算精度带来影响。另外，已知，对于极化，可以通过以从SOC 的控制域较大程度地远离的方式进行充放电来消除。另外，由于在车辆行驶中周围环境也较大地改变，因此上述公报记
叙的soc的运算方法，在这方面也较大程度地受到干扰的影响，因而 存在soc推定精度降低的可能性。

发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种能够高精度地推定车辆行驶用的
蓄电装置的soc的电动车辆。
另外，本发明的另外的目的在于，提供一种充电状态推定方法，可 更高精度地推定搭载于电动车辆的车辆行驶用的蓄电装置的soc。
另外，本发明的另外的目的在于，提供一种计算机可读取的记录介 质，该介质记录了用于使计算机执行可更高精度地推定搭载于电动车辆
的车辆行驶用的蓄电装置的soc的充电状态推定方法的程序。
根据本发明，是一种电动车辆，具备可充放电的第一蓄电装置、充 电装置、电力装置以及控制电力装置的控制装置。充电装置构成为，可从 车辆外部的电源对第一蓄电装置进行充电。电力装置构成为，可与第一蓄 电装置授受电力。控制装置包括充放电控制部、第一及第二运算部、充 电状态推定部。充放电控制部，当要求利用充电装置对第一蓄电装置进行 充电时，控制电力装置以使在第一蓄电装置和电力装置之间授受电力。第 一运算部，基于在第一蓄电装置和电力装置之间授受电力时的第一蓄电装 置的电压及电流，计算表示电压与电流的相关关系的电压电流特性。第二 运算部，基于由第一运算部计算出的电压电流特性，计算第一蓄电装置的 开路电压。充电状态推定部，利用预先设定的第一蓄电装置的开路电压与 充电状态的相关关系，基于由第二运算部计算出的开路电压，来推定第一 蓄电装置的充电状态。
优选为，在由充电状态推定部进行了第一蓄电装置的充电状态的推定 后，开始利用充电装置对第一蓄电装置进行充电。
优选为，电力装置，包括至少一个可充放电的第二蓄电装置。第一运 算部，基于在第一蓄电装置和至少一个第二蓄电装置之间授受电力时的至 少一个第二蓄电装置的电压及电流，进一步计算关于至少一个第二蓄电装 置的表示电压及电流的相关关系的电压电流特性。第二运算部，基于由第 一运算部计算出的至少一个第二蓄电装置的电压电流特性，进一步计算少一个第二蓄电装置的开路电压。充电状态推定部，利用预先设定的至少 一个第二蓄电装置的开路电压与充电状态的相关关系，基于由第二运算部 计算出的至少一个第二蓄电装置的开路电压，进一步推定至少一个第二蓄 电装置的充电状态。
更优选为，电力装置，还包括与第一蓄电装置及至少一个第二蓄电装 置对应设置的多个电压变换装置。充放电控制部，控制多个电压变换装置， 以使在第一蓄电装置和至少一个第二蓄电装置之间授受电力。
优选为，控制装置，还包括劣化判定部，该劣化判定部基于由第一运 算部计算出的电压电流特性，判定第 一蓄电装置的劣化状态。
另外，根据本发明，是一种充电状态推定方法，用于推定搭载于电
动车辆的蓄电装置的充电状态。电动车辆，包括可充放电的第一蓄电装 置、充电装置、电力装置。充电装置，其构成为可从车辆外部的电源对第 一蓄电装置进行充电；电力装置，其构成为可与第一蓄电装置授受电力； 充电状态推定方法，包括第一步骤到到第四步骤。在第一步骤中，当要求 利用充电装置对第一蓄电装置进行充电时，控制电力装置，以使在第一蓄 电装置和电力装置之间授受电力。在第二步骤中，基于在第一蓄电装置和 电力装置之间授受电力时的第一蓄电装置的电压及电流，计算表示电压与 电流的相关关系的电压电流特性。在第三步骤中，基于该计算出的电压电 流特性，计算第一蓄电装置的开路电压。在第四步骤中，利用预先^:定的 第一蓄电装置的开路电压与充电状态的相关关系，基于在第三步骤中计算 出的开路电压，来推定第一蓄电装置的充电状态。
优选为，充电状态推定方法，还包括第五步骤。在第五步骤中，在通 过第四步骤进行了第一蓄电装置的充电状态的推定后，开始利用充电装置
对第一蓄电装置进行充电。
优选为，电力装置，包括至少一个可充放电的第二蓄电装置。而且， 在第二步骤中，基于在第 一蓄电装置和至少 一个第二蓄电装置之间授受电 力时的至少一个第二蓄电装置的电压及电流，进一步计算关于至少一个第 二蓄电装置的表示电压及电流的相关关系的电压电流特性。在第三步骤 中，基于在第二步骤中计算出的至少一个第二蓄电装置的电压电流特性，
进一步计算至少一个第二蓄电装置的开路电压。在第四步骤中，利用预先 设定的至少一个第二蓄电装置的开路电压与充电状态的相关关系，基于在第三步骤中计算出的至少一个第二蓄电装置的开路电压，进一步推定至少 一个第二蓄电装置的充电状态。
更优选为，电力装置，还包括与第一蓄电装置及至少一个第二蓄电装 置对应设置的多个电压变换装置。而且，在第一步骤中，控制多个电压变 换装置，以使在第一蓄电装置和至少一个第二蓄电装置之间授受电力。
优选为，充电状态推定方法，还包括第六步骤。在第六步骤中，基于 在第二步骤中计算出的电压电流特性，判定第一蓄电装置的劣化状态。
另外，根据本发明， 一种记录介质，是计算机可读取的记录介质， 记录用于使计算机执行上述任意一个充电状态推定方法的程序。
在本发明中，当要求利用充电装置对第一蓄电装置进行充电时，控制 电力装置，以使在第一蓄电装置和上述电力装置之间授受电力，基于此时 的第一蓄电装置的电压及电流，计算出电压电流特性。此时，能够不受 车辆行驶状况的制约而进行可消除极化的充放电，另外，由于与行驶时 相比周围环境也安静，因此能够正确地计算电压电流特性。而且，基于
该正确地计算出的电压电流特性计算第一蓄电装置的ocv,并基于该 计算出的ocv，推定soc。
因此，根据本发明，能够高精度地推定第一蓄电装置的soc。


图l是本发明的实施方式l的电动车辆的整体框图。
图2是图1所示的电池ECU的功能框图。 图3是表示蓄电装置的电压电流特性的图。
图4是表示基于图2所示的电池ECU的蓄电装置的SOC推定方法的 流程图。
图5是关于图1所示的MG-ECU的充电控制的部分功能框图。 图6是实施方式2中的电池ECU的功能框图。 图7是表示蓄电装置的电压电流特性的图。图8是表示实施方式2中的基于电池ECU的蓄电装置的SOC推定方 法的流程图。
图9是可利用逆变器从外部电源输入电力的电动车辆的整体框图。 图IO是图9所示的逆变器及电动发电机的零相等价电路的图。
具体实施例方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细地说明。另外，对于 图中相同或者相当的部分标记相同符号，且不重复其说明。
实施方式1
图l是本发明的实施方式l的电动车辆的整体框图。参照图l,电动 车辆100具备蓄电装置6-l、 6-2、转换器8-l、 8-2、电容器C、逆变 器20-1、 20-2、电动发电机MG1、 MG2、动力传递机构22和驱动轴 24。另外，电动车辆100还具备充电用转换器26、受电部28。此外， 电动车辆100还具备电池ECU (Electronic Control Unit) 30、 MG-ECU32、电流传感器10-1、 10-2、电压传感器12-1、 12-2、 18。
蓄电装置6-l、 6-2，是可充放电的直流电源，例如，由锂离子电池 和镍氢电池等二次电池构成。蓄电装置6-1通过正极线PL1及负极线 NLl与转换器8-1连接。蓄电装置6-2通过正极线PL2及负极线NL2 与转换器8-2连接。另外，可以将蓄电装置6-l、 6-2的至少一方利用双 电荷层电容器构成。
转换器8-1 ，设置在蓄电装置6-1和主正母线MPL及主负母线MNL 之间，基于来自MG-ECU32的驱动信号PWC1，在蓄电装置6-1和主 正母线MPL及主负母线MNL之间进行电压变换。转换器8-2，设置 在蓄电装置6-2和主正母线MPL及主负母线MNL之间，基于来自 MG-ECU32的驱动信号PWC2，在蓄电装置6-2和主正母线MPL及主 负母线MNL之间进行电压变换。即，转换器8-l、 8-2，相互并联地与 主正母线MPL及主负母线MNL连接。
电流传感器10-1，检测针对蓄电装置6-1输入输出的电流Ibl，并 将该检测值向电池ECU30及MG-ECU32输出。电流传感器10-2，检 测针对蓄电装置6-2输入输出的电流Ib2,并将该检测值向电池ECU30及MG-ECU32输出。另外，电流传感器10-1、 10-2，将从对应的蓄电 装置输出的电流(放电电流)检测为正值，将输入到对应的蓄电装置的 电流(充电电流)检测为负值。另外，在图1中，表示了电流传感器 10-1、 10-2分别检测正极线PLl、 PL2的电流的情况，然而电流传感器 10-1、 10-2也可以分别检测负极线NLl、 NL2的电流。
电压传感器12-1,检测正极线PL1和负极线NL1之间的电压，即 蓄电装置6-1的电压Vbl，并将该检测值向电池ECU30及MG-ECU32 输出。电压传感器12-2,检测正极线PL2和负极线NL2之间的电压， 即蓄电装置6-2的电压Vb2 ，并将该检测值向电池ECU30及MG-ECU32 输出。
平滑电容器C，连接于主正母线MPL和主负母线MNL之间，减 少主正母线MPL和主负母线MNL中包含的电力变动成分。电压传感 器18，检测主正母线MPL和主负母线MNL之间的电压Vh,并将该 检测值向MG-ECU32输出。
逆变器20-l、 20-2，相互并联地与主正母线MPL及主负母线MNL 连接。而且，逆变器20-l、 20-2，将从主正母线MPL及主负母线MNL 供给的驱动电力(直流电)变换为交流电，并分别向电动发电机MG1、 MG2输出。另外，逆变器20-1、 20-2，将分别由电动发电机MG1、 MG2发电的交流电变换为直流电，并作为再生电力向主正母线MPL 及主负母线MNL输出。
电动发电机MG1、 MG2，接受分别从逆变器20-l、 20-2供给的交 流电而产生旋转驱动力。另外，电动发电机MG1、 MG2，接受来自外 部的旋转力而产生交流电。电动发电机MG1、 MG2,例如，由具备埋 设了永磁 铁的转子和具有Y型接线的三相线圏的定子的三相交流旋转 电机构成。而且，电动发电机MG1、 MG2,与动力传递机构22连结， 并通过进一步与动力传递机构22连结的驱动轴24，将旋转驱动力向车 轮(未图示)传递。
另外，在该电动车辆100为混合动力车辆的情况下，电动发电机 MG1、 MG2，通过动力传递机构22或者驱动轴24也与发动机(未图 示)连结。而且，通过MG-ECU32执行控制，以使发动机产生的驱动 力和电动发电机MG1、 MG2产生的驱动力为最佳比率。另外，可以使电动发电机MG1、 MG2的任意一方作为专用的电动机发挥作用，将另 一方的电动发电机作为专用的发电机发挥作用。
充电用转换器26，设置在主正母线MPL及主负母线MNL和受电 部28之间。而且，充电用转换器26,在从车辆外部的外部电源34 (例 如系统电源)对蓄电装置6-l、 6-2进行充电时，将由受电部28接受的 来自外部电源34的交流电变换为直流电，并向主正母线MPL及主负 母线MNL输出。受电部28，是用于输入从外部电源34供给的交流电 的输入端子，例如由充电插头和连接器等构成。
电池ECU30，基于来自电流传感器10-1的电流Ibl的检测值和来 自电压传感器12-1的电压Vbl的检测值，推定蓄电转置6-1的SOC。 另外，电池ECU30，基于来自电流传感器10-2的电流Ib2的检测值和 来自电压传感器12-2的电压Vb2的检测值，推定蓄电转置6-2的SOC。 另外，对于SOC的推定方法，将在后面进行详细说明。
在此，不只是在行驶用的车辆电源已接通时，而且在从外部电源34 对蓄电装置6-l、 6-2进行充电时，电池ECU30也能推定蓄电装置6-1、 6-2的SOC。更具体而言，当要求从外部电源34对蓄电装置6-1、 6-2 充电时，电池ECU30,通过转换器8-l、 8-2以及主正母线MPL及主 负母线MNL，将用于在蓄电装置6-l、 6-2之间进行充放电的功率指令 值△ P向MG-ECU32输出。而且，电池ECU30,基于当在蓄电装置6-1 、 6-2之间进行充放电时所收集的蓄电装置6-1的电压Vbl及电流Ibl以 及蓄电装置6-2的电压Vbl及电流Ib2，分别推定蓄电装置6-1、 6-2
的soc。
另外，SOC推定后，电池ECU30，开始从外部电源34对蓄电装置 6-1、 6-2充电，在蓄电装置6-l、 6-2的充电过程中，例如，通过将先推定 的SOC作为初始值来累计充电电流等，;iMt算蓄电装置6-1、 6-2的SOC。 而且，当充电结束时，电池ECU30，再次将功率指令值△ P向MG-ECU32 输出，并基于在蓄电装置6-1、 6-2之间进行充放电时所收集的蓄电装 置6-l、 6-2的电压及电流推定蓄电装置6-1、 6-2的SOC。而且，电池 ECU30,使用该推定的SOC对充电时运算的SOC进行修正，决定最 终的SOC。另外，在上述中，为了不使蓄电装置6-l、 6-2过充电或者 过放电而适宜地将用于在蓄电装置6-1、 6-2之间进行充放电的功率指 令值AP反转符号。另外，电池ECU30,分别计算出充电功率指令值PB1、 PB2,并将 该计算出的充电功率指令值PB1、 PB2向MG-ECU32输出，该充电功 率指令值PB1、 PB2用于在从外部电源34对蓄电装置6-1、 6-2进行充 电时指示从外部电源34向蓄电装置6-l、 6-2的充电电力。
MG-ECU32，基于行驶状况和油门踏板的开度等，计算电动发电机 MG1、 MG2的转矩目标值TR1、 TR2以及转速目标值MRN1、 MRN2。 而且，MG-ECU32，以使电动发电机MG1产生的转矩及转速分别成为 转矩目标值TR1及转速目标值MRN1的方式生成驱动信号PWI1,并 将该生成的信号PWIl向逆变器20-l输出，来控制逆变器20-l。另夕卜， MG-ECU32 ，以使电动发电机MG2产生的转矩及转速分别成为转矩目 标值TR2及转速目标值MRN2的方式生成驱动信号PWI2,并将该生 成的信号PWI2向逆变器20-2输出，来控制逆变器20-l。
另外，MG-ECU32，基于转矩目标值TR1、 TR2及转速目标值 MRN1、 MRN2，以及来自电流传感器10-1、 10-2及电压传感器12-1、 12-2、 18的各检测值生成用于分别驱动转换器8-1、 8-2的驱动信号 PWC1、 PWC2。而且，MG-ECU32,将该生成的驱动信号PWC1、 PWC2 分别向转换器8-l、 8-2输出，来控制转换器8-l、 8-2。
另夕卜，当要求从外部电源34对蓄电装置6-1 、 6-2充电时，MG-ECU32 基于来自电池ECU30的功率指令值厶P以及来自电流传感器10-l、10-2 及电压传感器12-1、 12-2、 18的各检测值生成驱动信号PWC1、 PWC2， 并将该生成的驱动信号PWC1、 PWC2向转换器8-1、 8-2输出。 此外，在从外部电源34对蓄电装置6-1、 6-2充电时，MG-ECU32 基于来自电池ECU30的充电功率指令值PB1、 PB2以及来自电流传感 器10-1、 10-2及电压传感器12-1、 12-2、 18的各检测值生成驱动信号 PWC1、 PWC2。而且，MG-ECU32将指示充电用转换器26的动作的 信号向充电用转换器26输出，并且将生成的驱动信号PWC1、 PWC2 向转换器8-l、 8-2输出。
图2是图1所示的电池ECU30的功能框图。参照图2，电池ECU30 包括V-I特性计算部50、 OVC计算部52、初始SOC推定部54、充 放电控制部56、 SOC运算部58、充电控制部60。
V-I特性计算部50，在从充放电控制部接受了表示在蓄电装置6-1、6-2之间正在充放电过程中的信号时，收集蓄电装置6-l的电压Vbl及 电流Ibl以及蓄电装置6-2的电压Vb2及电流Ib2。而且，V-I特性计 算部50,基于该收集的电压Vbl及电流Ibl，计算出蓄电装覃6-1的 电压电流特性，且基于收集的电压Vb2及电流Ib2，计算蓄电装置6-2 的电压电流特性。例如，V-I特性计算部50，通过利用收集的电压Vbl (Vb2)及电流Ibl (Ib2)，计算回归曲线，从而能够计算出蓄电装置 6-1 (6-2)的电压电流特性。
OCV计算部52,基于由V-I特性计算部50计算出的蓄电装置6-1、 6-2的电压电流特性，分别计算蓄电装置6-l、 6-2的OCV。具体而言， OCV计算部52，在由V-I特性计算部50计算出的蓄电装置6-1 (6-2) 的电压电流特性中，将电流为零时的电压计算为蓄电装置6-1 ( 6-2 )的
ocv。
图3是表示蓄电装置的电压电流特性的图。参照图3，横轴表示针 对蓄电装置输入输出的电流Ib，纵轴表示蓄电装置的电压Vb。利用在 蓄电装置6-1、 6-2之间充放电过程中收集的多个点的电压Vb及电流 Ib，由V-I特性计算部50计算出各蓄电装置的电压电流特性(线k)。 而且，由OCV计算部52，将该计算出的电压电流特性中电流Ib为零 时的电压Vb作为OCV。另外，表示电压电流特性的线k的斜率，表 示电压变化对电流变化的依赖性、即蓄电装置的内部电阻。
再次参照图2,初始SOC的推定部54，利用预先设定的表示蓄电 装置6-1的OCV与SOC的相关关系的OCV-SOC相关映射图或者相关 模型式，基于由OCV计算部52计算出的蓄电装置6-l的OCV,推定 蓄电装置6-l的SOC。另外，同样地，初始SOC的推定部54，利用预 先设定的表示蓄电装置6-2的OCV-SOC相关映射图或者相关模型式， 基于由OCV计算部52计算出的蓄电装置6-2的OCV，推定蓄电装置 6-2的SOC。而且，当蓄电装置6-l、 6-2的SOC的推定结束时，初始 SOC的推定部54将表示SOC推定结束的信号向充放电控制部56及充 电控制部60输出。
当接受了指示从外部电源34对蓄电装置6-1、 6-2进行充电的充电 指令CHRG时，充放电控制部56,在从外部电源34对蓄电装置6-1、 6-2进行充电之前，生成用于在蓄电装置6-l、 6-2之间进行充放电的功 率指令值AP，并将该生成的功率指令值AP向MG-ECU32输出。在此，功率指令值AP,是在蓄电装置6-l、 6-2之间被充放电的电力的目 标值，且利用其符号表示电力的方向。另外，例如，在已将外部电源 34与受电.部28连接时，由利用者操作充电开始按键等激活充电指令 CHRG。
另外，充放电控制部56，在将功率指令值AP向MG-ECU32输出 过程中，将表示在蓄电装置6-1、 6-2之间正在充放电过程中的信号， 向V-I特性计算部50输出。而且，当从初始SOC推定部54接受了表 示SOC的推定结束的信号时，充放电控制部56，停止功率指令值AP 的生成，并且停止将表示充放电过程中的信号向V-I特性计算部50输
另外，在从SOC运算部58接受了表示从外部电源34对蓄电装置 6-1、 6-2的充电已结束的信号时，则，充放电控制部56再次生成功率 指令值AP并向MG-ECU32输出，并且将表示在蓄电装置6-1、 6-2之 间正在充放电过程中的信号，向V-I特性计算部50输出。而且，当从 初始SOC推定部54接受了表示SOC的推定结束的信号时，充放电控 制部56停止功率指令值AP的生成，并且停止将表示充放电过程中的 信号向v_i特性计算部50输出。
SOC运算部58,在从外部电源34对蓄电装置6-1、6-2充电过程中， 将由初始SOC推定部54推定的蓄电装置6-1的SOC作为初始值，通 过累计蓄电装置6-l的电流Ibl来计算蓄电装置6-1的SOC。同样，SOC 运算部58,将由初始SOC推定部54推定的蓄电装置6-2的SOC作为 初始值，通过累计蓄电装置6-2的电流Ib2来计算蓄电装置6-2的SOC。 并且，SOC运算部58，将该计算出的蓄电装置6-1、 6-2的SOC向充 电控制部60输出。
另外，SOC运算部58，当基于运算出的蓄电装置6-1、 6-2的SOC 判定为蓄电装置6-1、 6-2的充电已结束时，将表示蓄电装置6-1、 6-2 的充电结束的信号向充放电控制部56输出。
充电控制部60，当接受了指示从外部电源34对蓄电装置6-l、 6-2 进行充电的充电指令CHRG，并且，从初始SOC推定部54接受了表 示SOC的推定结束的信号时，分别生成针对蓄电装置6-l、 6-2的充电 功率指令值PB1、 PB2,并将该生成的充电功率指令值PB1、 PB2向MG-ECU32输出。
另夕卜，充电控制部60，当从SOC运算部58接受了表示从外部电源 34对蓄电装置6-1、 6-2的充电已结束的信号时，停止充电功率指令值 PB1、 PB2的生成。
图4表示基于图2所示的电池ECU30的蓄电装置6-1、 6-2的SOC推 定方法的流程图。参照图4，电池ECU30，基于充电指令CHRG来判定 是否已要求从外部电源34对蓄电装置6-l、 6-2充电(步骤SIO)。当判定 为没有充电要求时(在步骤S10中为否)，则，电池ECU30不执行以后的 一系列处理而是将处理向步骤S130转移。
当在步骤S10中判定为有充电要求时(在步骤S10中为是)，电池 ECU30,生成用于在蓄电装置6-1、 6-2之间进行充放电的功率指令值A P并向MG-ECU32输出。于是，由MG-ECU32基于功率指令值AP控制 转换器8-l、 8-2，并在蓄电装置6-l、 6-2之间实施充放电(步骤S20)。
在蓄电装置6-l、 6-2之间的充放电过程中，电池ECU30，收集蓄电 装置6-1的电压Vbl及电流Ibl，以及蓄电装置6-2的电压Vb2及电流 Ib2。而且，电池ECU30,基于其收集的电压Vbl及电流Ibl,计算蓄电 装置6-l的电压电流特性，并基于收集的电压Vb2及电流Ib2，计算蓄电 装置6-2的电压电流特性(步骤S30 )。
若计算出了各蓄电装置的电压电流特性，则，电池ECU30基于计 算出的蓄电装置6-1的电压电流特性计算蓄电装置6-1的OCV，且基 于蓄电装置6-2的电压电流特性计算蓄电装置6-2的OCV(步骤S40 )。 具体而言，电池ECU30，将在蓄电装置6-l、 6-2的电压电流特性中电 流为零时的电压，分别作为蓄电装置6-l、 6-2的OCV。
若计算出了各蓄电装置的OCV，则，电池ECU30，利用预先设定 的蓄电装置6-1的OCV-SOC相关映射图或者相关模型式，基于计算出 的蓄电装置6-1的OCV，推定蓄电装置6-1的SOC。同样地，电池 ECU30,利用蓄电装置6-2的OCV-SOC相关映射图或者相关模型式， 基于计算出的蓄电装置6-2的OCV,推定蓄电装置6-2的SOC (步骤 S50 )。
当各蓄电装置的SOC的推定结束时，电池ECU30，分别生成针对蓄电装置6-l、 6-2的充电功率指令值PB1、 PB2，并向MG-ECU32输 出。于是，由MG-ECU32驱动充电用转换器26，并且基于充电功率指 令值PB1、 PB2分别控制转换器8-1、 8-2,并开始从外部电源34对蓄 电装置6-l、 6-2进行充电(步骤S60)。
在从外部电源34对蓄电装置6-1、 6-2充电过程中，电池ECU30, 将在步骤S50中推定的蓄电装置6-l、 6-2的SOC作为初始值，通过分 别累计电流Ibl、Ib2,来分别计算蓄电装置6-1 、6-2的SOC(步骤S70 )。 而且，电池ECU30,基于该计算出的蓄电装置6-1、 6-2的SOC，来判 定蓄电装置6-l、 6-2的充电是否已结束(步骤S80)。
当判定为蓄电装置6-1、 6-2的充电未结束时(在步骤S80中为否), 电池ECU30将处理返回步骤S70，继续蓄电装置6-l、6-2的充电及SOC 运算。另一方面，当在步骤S80中判定为蓄电装置6-1、 6-2的充电已 结束时(在步骤S80中为是)，电池ECU30停止向MG-ECU32输出充 电功率指令值PB1、 PB2，结束从外部电源34对蓄电装置6-1、 6-2的 充电。
若充电结束，则，电池ECU30将功率指令值AP向MG-ECU32输 出，并再次实施在蓄电装置6-1、 6-2之间的充放电(步骤S卯)。而且， 与步骤S20~S40同样，电池ECU30推定蓄电装置6-1、 6-2的SOC(步 骤S100 ~ S200 )。
于是，在该实施方式l中，在从外部电源34对蓄电装置6-1、 6-2 充电时，在充电前在蓄电装置6-1、 6-2之间实施充放电。在该蓄电装 置6-1、 6-2之间的充放电过程中收集各蓄电装置的电压及电流，计算 出各蓄电装置的电压电流特性。而且，基于计算出的电压电流特性计算 各蓄电装置的OCV,基于该计算结果推定各蓄电装置的SOC。
若推定出了各蓄电装置的SOC，则执行从外部电源34对蓄电装置 6-1、 6-2的充电。并且在充电结束时，再次在蓄电装置6-1、 6-2之间 实施充放电，并与充电开始前同样，推定各蓄电装置的SOC。另外， 使用该SOC来修正充电时运算出的SOC，决定最终的SOC。
图5是表示图1所示的关于MG-ECU32的充电控制的部分功能框 图。参 图5， MG-ECU32包括目标值i殳定部70、第一控制部72-1、 第二控制部72-2。目标值设定部70接受充电指令CHRG，并且，当从电池ECU30 接受了功率指令值厶P时，用电压Vbl除以该接受的功率指令值AJP 生成目标电流IR1，用电压Vb2除以将功率指令值AP符号反转后的值 而生成目标电流IR2。
另外，目标值设定部70，接受充电指令CHRG，并且，当从电池 ECU30接受了充电功率指令值PB1、 PB2时，用电压Vbl除以充电功 率指令值PB1生成目标电流IR1 ，用电压Vb2除以充电功率指令值PB2 生成目标电流IR2。
第一控制部72-l包括减法部74-l、 78-1、 PI控制部76-1、调制 部80-l。减法部74-l，从目标设定部70输出的目标电流IR1中减去电 流Ibl，并将该运算结果向PI控制部76-1输出。PI控制部76-1，输入 目标电流IR1与电流Ibl的偏差进行比例积分运算，并将该运算结果 向减法部78-1输出。
运算部78-l，从以电压Vbl/电压VR (电压Vh的目标电压)表示 的转换器8-1的理论升压比的倒数中减去PI控制部76-1的输出，并将 该运算结果作为占空比指令Tonl向调制部80-1输出。调制部80-1， 基于占空比指令Tonl和由未图示的振荡部生成的载波(carrier wave) 生成驱动信号PWC1，并将该生成的驱动信号PWC1向转换器8-1输 出。
第二控制部72-2包括减法部74-2、 78-2、 PI控制部76-2、调制 部80-2。减法部74-2，从目标i殳定部70输出的目标电流IR2中减去电 流lb2，并将该运算结果向PI控制部76-2输出。PI控制部76-2，输入 目标电流IR2与电流Ib2的偏差进行比例积分运算，并将该运算结果 向减法部78-2输出。
运算部78-2,从以电压Vb2/电压VR表示的转换器8-2的理论升压 比的倒数中减去PI控制部76-2的输出，并将该运算结果作为占空比指 令Ton2向调制部80-2输出。调制部80-2，基于占空比指令Ton2和由 未图示的振荡部生成的载波(carrier wave )生成驱动信号PWC2，并 将该生成的驱动信号PWC2向转换器8-2输出。
如上所述，在该实施方式l中，当要求从外部电源34对蓄电装置 6-1、 6-2充电时，控制变换器8-l、 8-2,以使在充电之前在蓄电装置6-l、6-2之间进行充放电。而且，基于此时收集的各蓄电装置的电压及电流， 计算出各蓄电装置的电压电流特性。此时，能够不受车辆行驶状况的制 约在各蓄电装置中进行可消除极化的充放电(充放电量大)，另外，由 于与行驶时相比周围环境也安静，因此能够正确地计算电压电流特性。 而且，基于该正确地计算出的电压电流特性计算各蓄电装置的OCV, 并基于该计算出的OCV,推定各蓄电装置的SOC。因此，根据该实施 方式1，能够高精度地推定各蓄电装置的SOC。
另外，根据该实施方式l，由于用于计算电流电压特性及OCV、推 定SOC的各蓄电装置的充放电，是在蓄电装置6-1、 6-2之间进行的， 因此虽然在转换器8-l、 8-2中产生电力损耗，但电力不会被无用地损失或 消耗。另外，即使在蓄电装置6-l、 6-2之间充放电时产生电力损耗，也能 够通过之后的来自外部电源34的充电来补充损耗的量。
实施方式2
在实施方式2中，基于在蓄电装置6-1、 6-2之间充放电时计算出的 电压电流特性，进一步实施各蓄电装置的劣化判定。
实施方式2的电动车辆的整体构成，与图l所示的实施方式l的电 动车辆100相同。
图6是实施方式2的电池ECU30A的功能框图。参照图6，电池 ECU30A，在图2所示的实施方式1的电池ECU30的构成的基础上还 包括劣化判定部62。
劣化判定部62，利用在蓄电装置6-l、 6-2之间充放电时由V-I特性 计算部50计算出的蓄电装置6-l、 6-2的电压电流特性，分别判定蓄电装 置6-l、 6-2的劣化状态。具体而言，劣化判定部62，基于由V-I特性计 算部50计算出的电流电压特性，计算电压变化对电流变化的依赖性、即 蓄电装置的内部电阻，并基于该计算结果判定各蓄电装置的劣化状态。
图7是表示蓄电装置的电压电流特性的图。参照图7，线kl(k2) 表示相同的蓄电装置的电压电流特性，如上所述，电流为零时的电压表 示OCV。线kl (k2)的斜率，表示电压变化相对于电流变化的大小、 即蓄电装置的内部电阻。
线k2表示的电流电压特性，比线kl表示的电流电压特性的斜率大即，具有线k2表示的电流电压特性的蓄电装置，比具有线kl表示的 电流电压特性的蓄电装置的内部电阻大，因此可以说劣化处于进行中。
因此，在该实施方式2中，通过计算在由V-I特性计算部50计算 出的各蓄电装置的电压电流特性中电压变化对电流变化的依赖性(斜 率)，来判定各蓄电装置的劣化状态。而且，在该实施方式2中，基于 在蓄电装置6-1、 6-2之间的充放电时计算出的正确的电流电压特性， 进行劣化判定，因此劣化判定的精度也较高。
图8是表示实施方式2中的基于电池ECU30A的蓄电装置6-1、 6-2 的SOC推定方法的流程图。参照图8，该流程图是在图4所示的流程图 的基础上还包括步骤S55、 S57、 S125。
即，当在步骤S50中推定出了各蓄电装置的SOC时，电池ECU30A， 基于在步骤S30中计算出的各蓄电装置的电压电流特性，进行各蓄电 装置的劣化判定(步骤S55)。具体而言，电池ECU30A,计算各蓄电 装置的电压电流特性的斜率，通过将该计算出的斜率与预先设定的阈值 进行比较进行劣化判定。
而且，当在步骤S55中判定为在蓄电装置6-1、 6-2的至少一方电压 电流特性的斜率大于阈值，且劣化处于进行中(在步骤S55中NG)时， 则电池ECU30A对利用者输出警告(步骤S57)。另一方面，当在步骤 S55中判定为各蓄电装置的电流电压特性的斜率为阈值以下，且劣化未 进行(在步骤S55中OK)时，则电池ECU30A,将处理向步骤S60 转移。
另外，当在步骤S120中推定出了各蓄电装置的SOC时，电池 ECU30A，基于在步骤SIOO中计算出的各蓄电装置的电压电流特性， 进行各蓄电装置的劣化判定(步骤S125 )。
而且，当在步骤S125中判定为蓄电装置6-l、 6-2的至少一方已劣 化(在步骤S125中NG)时，则电池ECU30A，将处理向步骤S57转 移。另一方面，当在步骤S125中判定为蓄电装置6-l、 6-2均未劣化(在 步骤S125中OK)时，则电池ECU30A,将处理向步骤S130转移。
如上所述，根据该实施方式2，能够高精度地推定各蓄电装置的 SOC，并且能够高精度地判定各蓄电装置的劣化状态。另外，在上述各实施方式中，在从外部电源34对蓄电装置6-1、 6-2 充电时，利用充电专用而设置的充电用转换器26,将来自外部电源34 的电力输入主正母线MPL及主负母线MNL ，然而也可以不另外i殳定 充电用转换器，而是使用逆变器20-l、 20-2输入来自外部电源34的电 力。
图9是可利用逆变器20-l、 20-2输入来自外部电源34的电力的电动 车辆的整体框图。参照图9，该电动车辆IOOA，在图1所示的电动车辆 100的构成的基础上，不具备充电用转换器26而还具备电力线ACL1、 ACL2。
电力线ACL1的一端与电动发电机MG1的中性点Nl连接，另一 端与受电部28连接。电力线ACL2的一端与电动发电机MG2的中性 点N2连接，另一端与受电部28连接。
而且，在从外部电源34对蓄电装置6-1、 6-2进行充电时，逆变器 20-1、 20-2利用后述的方法，将通过电力线ACL1、 ACL2提供给电动 发电机MG1、 MG2的中性点N1、 N2的来自外部电源34的交流电变 换为直流电，并向主正母线MPL及主负母线MNL输出。
图IO是表示图9所示的逆变器20-l、 20-2及电动发电机MGl、 MG2 的零相等价电路的图。参照图10，各逆变器20-l、 20-2,由三相桥电路 构成，在各逆变器20-l、 20-2中，六个开关元件的导通/截止的组合存 在八种方式。该八种开关方式中的两种，相间电压为零，这样的电压状 态被称为零电压矢量。对于零电压矢量，可以认为，上桥臂的三个开关 元件是相互相同的开关状态(全导通或全截止)，另外，可以认为下桥 臂的三个开关元件也是相互相同的开关状态。因此，在该图10中，将 逆变器20-1的上桥臂的三个开关元件统一表示为上桥臂20-lA，将逆 变器20-1的下桥臂的三个开关元件统一表示为下桥臂20-lB。同样， 将逆变器20-2的上桥臂的三个开关元件统一表示为上桥臂20-2A，将 逆变器20-2的下桥臂的三个开关元件统一表示为下桥臂20-2B。
如图10所示，可以将该零相等价电路，看成将通过电力线ACL1、 ACL2提供到中性点Nl、 N2的单相交流电作为输入的单相PWM转换 器。因此，通过在各个逆变器20-1、 20-2中改变零电压矢量，使逆变 器20-1、 20-2作为单相PWM转换器的桥臂而工作，如此来进行开关控制，从而可以将从电力线ACL1、 ACL2输入的来自外部电源34的 交流电变换成为直流电，并向主正母线MPL及主负母线MNL输出。
另外，在上述各实施方式中，电动车辆100 ( 100A)，包括两个蓄 电装置6-1、 6-2以及分别与它们对应的转换器8-1、 8-2，然而也可以 进一步具备更多的蓄电装置以及与它们对应的转换器。在这种情况下， 通过在从外部电源34执行充电前在该多个蓄电装置之间进行充放电， 利用上述方法就能够高精度地推定各蓄电装置的SOC。
另外，在上述的各实施方式中，电动车辆100 ( 100A),可以是进 一步搭载了用燃料产生动能的内燃机的混合动力车辆，或未搭载内燃机 的电动汽车，或进一步搭载了用燃料产生电能的燃料电池(Fuel Cell) 的燃料电池车。
另外，在上述中，电池ECU30、 30A的控制，实际上是通过CPU (Central Processing Unit )进行的，CPU从ROM( Read Only Memory ) 中读出具备图4、图8所示的流程图的各步骤的程序，执行该已读出的 程序，并按照图4、图8所示的流程图执行处理。因此，ROM,相当 于记录了具备图4、图8所示的流程图的各步骤的程序的计算机(CPU) 可读取的i己录介质。
此外，在上述中，蓄电装置6-l、 6-2的任意一方，对应于本发明中 的"第一蓄电装置"。而且，在蓄电装置6-l对应于"第一蓄电装置" 时，转换器8-l、 8-2及蓄电装置6-2形成本发明中的"电力装置"，在 在蓄电装置6-2对应于"第一蓄电装置"时，转换器8-l、 8-2及蓄电装 置6-l形成本发明中的"电力装置"。
另外，充电用转换器26，对应于本发明中的"充电装置"，电动车 辆100A中的逆变器20-1、 20-2、电动发电机MG1、 MG2以及电力线 ACL1、 ACL2也形成本发明中的"充电装置"。此外，电池ECU30、 30A以及MG-ECU32，形成本发明中的"控制装置"，V-I特性运算部 50对应于本发明中的"第一运算部"。另外，OCV运算部52对应于本 发明中的"第二运算部"，初始SOC推定部54，对应于本发明中的"充 电状态推定部"。
另外，在蓄电装置6-1对应于"第一蓄电装置"时，蓄电装置6-2 对应于本发明中的"至少一个第二蓄电装置"，在蓄电装置6-2对应于"第一蓄电装置"时，蓄电装置6-l对应于本发明中的"至少一个第二 蓄电装置"。此外，转换器8-l、 8-2对应于本发明中的"多个电压变换 装置"。
对于本次所公开的实施方式，应认为所有的点是例示而不是限制性 的内容。本发明的范围，不是上述实施方式的说明，而由权利要求来表 示，且意味着包括与权利要求等同的含义以及在其范围内的所有的变 更。
权利要求
1.一种电动车辆，包括可充放电的第一蓄电装置(6-1)；充电装置(26、20-1、20-2、MG1、MG2、ACL1、ACL2)，其构成为可从车辆外部的电源(34)对上述第一蓄电装置(6-1)进行充电；电力装置(8-1、8-2、6-2)，其构成为可与上述第一蓄电装置(6-1)授受电力；控制装置(30、32；30A、32)，其控制上述电力装置(8-1、8-2、6-2)，上述控制装置(30、32；30A、32)，包括充放电控制部(56、32)，当要求利用上述充电装置(26；20-1、20-2、MG1、MG2、ACL1、ACL2)对上述第一蓄电装置(6-1)进行充电时，控制上述电力装置(8-1、8-2、6-2)，以使在上述第一蓄电装置(6-1)和上述电力装置(8-1、8-2、6-2)之间授受电力；第一运算部(50)，其基于在上述第一蓄电装置(6-1)和上述电力装置(8-1、8-2、6-2)之间授受电力时的上述第一蓄电装置(6-1)的电压及电流，计算表示上述电压与上述电流的相关关系的电压电流特性；第二运算部(52)，其基于由上述第一运算部(50)计算出的电压电流特性，计算上述第一蓄电装置(6-1)的开路电压；充电状态推定部(54)，其利用预先设定的上述第一蓄电装置(6-1)的开路电压与充电状态的相关关系，基于由上述第二运算部(52)计算出的开路电压，来推定上述第一蓄电装置(6-1)的充电状态。
2. 根据权利要求l所述的电动车辆，其中，在由上述充电状态推定部(54)进行了上述第一蓄电装置(6-1)的充电状态的推定后，开始利用上述充电装置(26; 20-1、 20-2、 MG1、 MG2、ACL1、 ACL2)对上述第一蓄电装置(6-1)进行充电。
3. 根据权利要求1或2所述的电动车辆，其中，上述电力装置(8-l、 8-2、 6-2)，包括至少一个可充放电的第二蓄电装置(6-2)，上述第一运算部(50)，基于在上述第一蓄电装置(6-1)和上述至少一个第二蓄电装置(6-2)之间授受电力时的上述至少一个第二蓄电装置(6-2)的电压及电流，进一步计算关于上述至少一个第二蓄电装置(6-2)的表示电压及电流的相关关系的电压电流特性，上述第二运算部(52)，基于由上述第一运算部(50)计算出的上述至少一个第二蓄电装置(6-2)的电压电流特性，进一步计算上述至少一个第二蓄电装置(6-2)的开路电压，上述充电状态推定部(54 )，利用预先设定的上述至少一个第二蓄电装置(6-2 )'的开路电压与充电状态的相关关系，基于'由上述第二运算部(52 )计算出的上述至少一个第二蓄电装置(6-2)的开路电压，进一步推定上述至少一个笫二蓄电装置(6-2)的充电状态。
4. 根据权利要求3所述的电动车辆，其中，上述电力装置(8-1、 8-2、 6-2),还包括与上述第一蓄电装置(6-1)及上述至少一个第二蓄电装置(6-2)对应设置的多个电压变换装置(8-1、8國2 )，上述充放电控制部(56、 32 ),控制上述多个电压变换装置(8-1、 8-2 ),以使在上述第一蓄电装置(6-1)和上述至少一个第二蓄电装置(6-2)之间授受电力。
5. 根据权利要求l所述的电动车辆，其中，上述控制装置(30A、 32)，还包括劣化判定部(62)，该劣化判定部(62)基于由上述第一运算部(50)计算出的电压电流特性，判定上述第一蓄电装置(6-1)的劣化状态。
6. —种充电状态推定方法，用于推定搭载于电动车辆的蓄电装置的充电状态，上述电动车辆，包括可充放电的第一蓄电装置(6-1);充电装置(26; 20-1、 20-2、 MG1、 MG2、 ACL1、 ACL2 )，其构成为可从车辆外部的电源(34)对上述第一蓄电装置(6-1)进行充电；电力装置(8-1、 8-2、 6-2)，其构成为可与上述第一蓄电装置(6-1)授受电力；上述充电状态推定方法，包括第一步骤，当要求利用上述充电装置(26; 20-1、 20-2、 MG1、 MG2、ACL1、 ACL2)对上述第一蓄电装置(6-1)进行充电时，控制上述电力装置(8-1、 8-2、 6-2)，以〗吏在上述第一蓄电装置(6-1)和上述电力装置(8画1、 8-2、 6-2)之间授受电力；第二步骤，基于在上述第一蓄电装置(6-1)和上述电力装置(8-1、8-2、 6-2)之间授受电力时的上述第一蓄电装置(6-1)的电压及电流，计算表示上述电压与上述电流的相关关系的电压电流特性；第三步骤，基于该计算出的电压电流特性，计算上述第一蓄电装置(6-1)的开路电压；第四步骤，利用预先设定的上述第一蓄电装置(6-1)的开路电压与充电状态的相关关系，基于在上述第三步骤中计算出的开路电压，来推定上述第一蓄电装置(6-1)的充电状态。
7. 根据权利要求6所述的充电状态推定方法，其中，还包括第五步骤，在通过上述第四步骤进行了上述第一蓄电装置(6-1)的充电状态的推定后，开始利用上述充电装置(26; 20-1、 20-2、 MG1、 MG2、ACL1、 ACL2)对上述第一蓄电装置(6-1)进行充电。
8. 根据权利要求6或7所述的充电状态推定方法，其中，上述电力装置(8-l、 8-2、 6-2)，包括至少一个可充放电的第二蓄电装置(6誦2 ),在上述第二步骤中，基于在上述第一蓄电装置(6-1)和上述至少一个第二蓄电装置(6-2)之间授受电力时的上述至少一个第二蓄电装置(6-2)的电压及电流，进一步计算关于上述至少一个第二蓄电装置(6-2)的表示电压及电流的相关关系的电压电流特性，在上述第三步骤中，基于在上述笫二步骤中计算出的上述至少一个第二蓄电装置(6-2)的电压电流特性，进一步计算上述至少一个第二蓄电装置(6-2)的开路电压，在上述第四步骤中，利用预先设定的上述至少一个第二蓄电装置(6-2 )的开路电压与充电状态的相关关系，基于在上述第三步骤中计算出的上述至少一个笫二蓄电装置(6-2)的开路电压，进一步推定上述至少一个第二蓄电装置(6-2)的充电状态。
9. 根据权利要求8所述的充电状态推定方法，其中，上述电力装置(8-1、 8-2、 6-2)，还包括与上述第一蓄电装置(6-1)及上述至少一个第二蓄电装置(6-2)对应设置的多个电压变换装置(8-1、8画2)，在上述第一步骤中，控制上述多个电压变换装置(8-1、 8-2),以使在上述笫一蓄电装置(6-1)和上述至少一个第二蓄电装置(6-2)之间授受电力。
10. 根据权利要求6所述的充电状态推定方法，其中，还包括第六步骤，基于在上述第二步骤中计算出的电压电流特性，判定上述第一蓄电装置(6-1)的劣化状态。
11. 一种计算机可读取的记录介质，其记录了用于使计算机执行权利要求6所述的充电状态推定方法的程序。
全文摘要
当要求从车辆外部的电源对各蓄电装置充电时(在S10中为是)，在各充电装置充电之前在蓄电装置之间实施充放电(S20)。电池ECU，基于该充放电时收集的各蓄电装置的电压及电流，计算各蓄电装置的电压电流特性(S30)。而且，基于计算出的电压电流特性计算各蓄电装置的OCV(S40)，且基于该计算出的OCV推定各蓄电装置SOC(S50)。
文档编号H02J7/00GK101627517SQ20088000700
公开日2010年1月13日 申请日期2008年2月29日 优先权日2007年3月6日
发明者冲良二 申请人:丰田自动车株式会社