二次电池的输入输出控制装置及车辆的制作方法

文档序号:7422631阅读:192来源:国知局
专利名称:二次电池的输入输出控制装置及车辆的制作方法
技术领域
本发明涉及二次电池的输入输出控制装置及车辆。本发明尤其涉 及能够抑制二次电池的发热量增加的二次电池的输入输出控制装置 以及具有该输入输出控制装置的车辆。
背景技术
近年来,以环境问题为背景,混合动力汽车(Hybrid Vehicle)和 电动汽车(Electric Vehicle)等受到关注。这些车辆装有电动机作为动 力源,其电源例如〗吏用二次电池。二次电池的过》文电和过充电是二次 电池性能降低之要因,因此须对二次电池的充放电进行适当控制。
特开2006-149181号公报中,公开了可防止电池电压急剧下降的 电流控制装置。该电流控制装置具有可探测电池放电电流的电流探测 单元;以及基于电流探测单元探测的电流值来控制电池放电电流的控 制单元。控制单元将电流探测单元探测的电流值求平方,再将该值按 时间序列累计而算出电流平方累计值。控制单元再基于该电流平方累 计值来限制电池放电电流。通过基于电流平方累计值来限制电池放电 电流,能够在电池电压急剧下降前限制放电的电流值。从而能够防止 大电流放电时电压的急剧下降。
在特开2006-149181号公报公开的电流控制装置中,若电流探测 单元发生异常,就不能获得正确的电流值。如果基于不正确的电流值 进行电池的充放电控制,则或者不能从电池获得所要的功率,或者电 池成为过放电状态。但是,特开2006-149181号公报中,并未说明有发 生此种问题之可能性存在
发明内容
本发明的目的在于提供能够更可靠地保护二次电池的二次电池 的输入输出控制装置以及具有该输入输出控制装置的车辆。
简言之,本发明是一种二次电池的输入输出控制装置,具有:基 于二次电池的输入输出功率估计输入输出二次电池的电池电流并输 出估计值的估计部;测量电池电流并输出测量值的电流测量部;以及 基于估计值和测量值来控制输入输出功率的控制部。
优选的是,控制部计算出将估计值的平方作了时间平滑化而得到 的第l值和将测量值的平方作了时间平滑化而得到的第2值,并基于第 l和第2值中大的一方与阈值之比较结果来控制输入输出功率。
更优选的是,如果控制部判定为第1和第2值中大的一方超过阁 值,就对输入输出功率执行限制。
更优选的是,输入输出控制装置还具有探测二次电池的电池温度 的温度探测部。控制部基于温度探测部探测的电池温度来改变输入输 出功率的限制值。
更优选的是,如果在预定期间第1值与第2值之差大于预定值,控 制部就使阈值降低。
本发明的另一形态是一种车辆,其具有:二次电池;基于二次电 池的输入输出功率来估计输入输出二次电池的电池电流并输出估计 值的估计部;测量电池电流并输出测量值的电流测量部;以及基于估 计值和测量值来控制输入输出功率的控制部。
优选的是,控制部计算出将估计值的平方作了时间平滑化而得到 的第l值和将测量值的平方作了时间平滑化而得到的第2值,并基于第 l和第2值中大的一方与阈值之比较结果来控制输入输出功率。
更优选的是,如果控制部判定为第1和第2值中大的一方超过阈 值,就对输入输出功率执行限制。
更优选的是,输入输出控制装置还具有探测二次电池的电池温度 的温度探测部,控制部基于温度探测部探测的电池温度来改变输入输 出功率的限制值。
更优选的是,如果在预定期间第1值与第2值之差大于预定值,控制部就使阈值降低。
因而,基于本发明,能够更可靠地保护二次电池。


图l表示本发明实施例1的车辆100的主要结构。
图2是图1的控制装置30的功能框图。
图3是图2的输入输出控制部33的功能框图。
图4表示估计电流Is与实测电流It的时间变动。
图5表示平滑化处理前的电流平方值和平滑化处理后的电流平方
值,
图6是实施例1中的输入输出限制处理的说明图。 图7表示实施例1的输入输出限制处理中的输入输出限制值的时 间变化。
图8表示输入输出限制处理中的增益mgin的时间变化。 图9表示输入输出限制处理中的增益mgout的时间变化。 图IO是表示图3的输入输出控制部33执行的输入输出限制处理的 流程图。
图ll是解除处理的说明图。
图12表示实施例1的解除处理中的输入输出限制值的时间变化。 图13表示解除处理中的增益mgin的时间变化。 图14表示解除处理中的增益mgout的时间变化。 图15是表示图3的输入输出控制部33执行的解除处理的流程图。
间变化。
图17表示实施例2的解除处理中的输入输出限制值的时间变化。
图18是表示实施例2中的输入输出限制处理的流程图。
图19是表示实施例2中的解除处理的流程图。
图20是实施例3中的输入输出限制处理的说明图。
图21是表示实施例3中的输入输出控制处理的流程图。图22是实施例3中的解除处理的说明图。
图23是表示实施例3中的解除处理的流程图。
具体实施例方式
以下,参照附图就本发明的实施方式作详细说明。另外,图中相 同或相当的部分均附加同一标记,不重复"^兌明。 [实施例l
<整体结构>
图1表示本发明实施例1的车辆100的主要结构。参照图1,车辆100 包括电池B;连接部40;升压变换器12;平滑用电容C1、 C2;电压 传感器13、 21;逆变器14、 22;发动才A4;电动发电4几MG1、 MG2; 动力分配机构3;车轮2;以及控制装置30。
车辆100还包括电源线PL1、 PL2;接地线SL;探测电池B端子 间的电压VB的电压传感器10;探测流入电池B的电流It的电流传感器 11;探测电池B的温度TMP的温度传感器42;以及监浮见单元44。作为 电池B,例如,可^^吏用铅蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等的二次电 池。
连接部40包括:在电池B的负极与接地线SL之间连接的系统主继 电器SMR3;在电池B的正极与电源线PL1之间连接的系统主继电器 SMR2;以及与系统主继电器SMR2并联连接的、串联连接的电阻R1 和系统主继电器SMR1 。系统主继电器SMR1 SMR3分別根据控制装 置30提供的控制信号CONTl CONT3来控制导通/非导通状态。
在系统主继电器SMR1 SMR3导通时,电容C1将电池B的端子间 电压平滑化。电容C1连接在电源线PL1与接地线SL之间。另夕卜,在电 源线PL1与接地线SL之间连接有辅机35。辅机35例如是电动空调器, 根据来自控制装置30的信号DRV进行控制。
电压传感器21探测出电容C1两端间的电压VL并输出给控制装置 30。升压变换器12将电容C1端子间的电压升压。电容C2将由升压变 换器12升压的电压平滑化。电压传感器13探测出平滑用电容C2的端子间电压VH并输出给控制装置30。
逆变器14将升压变换器12提供的直流电压变换成三相交流电压 后输出到电动发电机MG1。
动力分配机构3是与发动机4和电动发电机MG1 、 MG2连接并在 它们之间分配动力的机构。例如,作为动力分配机构可采用恒星齿轮、 行星齿轮、环状齿轮等具有3个转轴的行星齿轮机构。该3个转轴分别 与发动才几4、电动发电才几MG1、 MG2的各转轴连接。
再有,电动发电机MG2的转轴通过未图示的减速齿轮及差动齿 轮与车轮2连接。另外,还可在动力分配机构3的内部安装对于电动发 电机MG2的转轴的减速机。另外,也可构成为可转换该减速才几的减速 比。
升压变换器12包括:一端与电源线PL1连接的电抗器L1;在电源 线PL2与接地线SL之间串联连接的IGBT元件Q1、 Q2;分别与IGBT 元件Q1、 Q2并联连接的二极管D1、 D2。
电抗器L1的另一端与IGBT元件Q1的发射极和IGBT元件Q2的 集电极连接。二极管D1的阴极与IGBT元件Q1的集电极连接,二极管 Dl的阳极与IGBT元件Ql的发射极连接。二极管D2的阴极与IGBT元 件Q2的集电极连接,二极管D2的阳极与IGBT元件Q2的发射极连接。
逆变器14接受由升压变换器12升压后的电压,例如为了启动发动 机4而驱动电动发电机MG1。另外,逆变器14将通过发动机传递的动 力由电动发电机MG1发出的电功率回送到升压变换器121。此时,升 压变换器12在控制装置30控制下作为降压电路工作。
逆变器14包括U相臂15、 V相臂16和W相臂17。 U相臂15、 V相臂 16和W相臂17在电源线PL2与接地线SL之间并联连接。
U相臂15包含在电源线PL2与接地线SL之间串联连接的IGBT元 件Q3、 Q4和分别与IGBT元件Q3、 Q4并联连接的二极管D3、 D4。 二 极管D3的阴极与IGBT元件Q3的集电极连接,二极管D3的阳极与 IGBT元件Q3的发射极连接。二极管D4的阴极与IGBT元件Q4的集电 极连接,二极管D4的阳极与IGBT元件Q4的发射极连接。V相臂16包含在电源线PL2与接地线SL之间串联连接的IGBT元 件Q5、 Q6和分别与IGBT元件Q5、 Q6并联连接的二极管D5、 D6。 二 极管D5的阴极与IGBT元件Q5的集电极连接,二极管D5的阳极与 IGBT元件Q5的发射极连接。二极管D6的阴极与IGBT元件Q6的集电 极连接,二极管D6的阳极与IGBT元件Q6的发射极连接。
W相臂17包含在电源线PL2与接地线SL之间串联连接的IGBT元 件Q7、 Q8和分别与IGBT元件Q7、 Q8并联连接的二极管D7、 D8。 二 极管D7的阴极与IGBT元件Q7的集电极连接,二极管D7的阳极与 IGBT元件Q7的发射极连接。二极管D8的阴极与IGBT元件Q8的集电 极连接,二极管D8的阳极与IGBT元件Q8的发射极连接。
各相臂的中间点与电动发电机MG1的各相线圈的一端连接。即, 电动发电机MG1是三相的永久磁铁同步电动机,U、 V、 W相的3个线 圏各有一端共同连接于中点。而且,U相线圈的另一端与IGBT元件 Q3、 Q4的连接节点连接。V相线團的另一端与IGBT元件Q5、 Q6的连 接节点连接。W相线圏的另一端与IGBT元件Q7、 Q8的连接节点连接。
再有,也可取代以上的IGBT元件Q1 Q8而采用功率MOSFET等 其他功率开关元件。
电流传感器24探测出流过电动发电机MG1的电流作为电动机电 流值MCRT1,并将电动机电流值MCRT1输出给控制装置30。
逆变器22与电源线PL2和接地线SL连接。逆变器22将升压变换器 12输出的直流电压变换成三相交流电压后输出给驱动车轮2的电动发 电机MG2。另夕卜,逆变器22伴随再生制动而将电动发电机MG2产生的 电功率回送给升压变换器12。此时,升压变换器12由控制装置30控制 成作为降压电路工作。再有,逆变器22的内部结构与逆变器14相同(未 图示),不重复其详细说明。
电流传感器25探测出流过电动发电4几MG2的电流作为电动机电 流值MCRT2,并将电动机电流值MCRT2输出给控制装置30。
监视单元44监视电压VB、电流It及温度TMP,并将监视结果(即 电压VB、电流It及温度TMP)发送给控制装置30。再有,车辆100也可不包含监视单元44。在这种情况下,电压VB、电流It及温度TMP被直 接输入控制装置30。
控制装置30接受转矩指令值TR1、 TR2、电动机转速MRN1、 MRN2、电压VB、 VH、电流It的各值、电动机电流值MCRT1、 MCRT2 及启动指示IGON。然后,控制装置30对升压变换器12输出升压指示 PWU、降压指示PWD及指示禁止工作的信号CSDN。
控制装置30还对逆变器14输出驱动指示PWMI1和再生指示 PWMC1。驱动指示PWMI1是关于将升压变换器12输出的直流电压变 换成驱动电动发电机MG1的交流电压的指示。另外,再生指示 PWMC1是用以将电动发电机MG1发生的交流电压变换成直流电压 并回送到升压变换器12侧的指示。
同样,控制装置30对逆变器22输出驱动指示PWMI2和再生指示 PWMC2。驱动指示PWMI2是关于将直流电压变换成用以驱动电动发 电机MG2的交流电压的指示。另外,再生指示PWMC2是用以将电动 发电机MG2发生的交流电压变换成直流电压并回送到升压变换器12 侧的指示。
另外,控制装置30对辅机35发送信号DRV,使辅机35工作。
图2是图1的控制装置30的功能框图。再有,图2所示的控制装置 30可用硬件或软件实现。参照图2,控制装置30包括功率计算部31、 电流估计部32、输入输出控制部33以及辅机控制部34。
参照图2与图1,功率计算部31算出电动发电机MG1、 MG2的功 率、升压变换器12的损耗及辅机35的功耗。功率计算部31将这些合计, 计算出电池B的输入输出功率即功率PW。
具体而言,功率计算部31根据转矩指令值TR1和电动机转速 MRN1算出电动发电机MG1的功率。功率计算部31根据转矩指令值 TR2和电动机转速MRN2算出电动发电机MG2的功率。功率计算部31 根据升压指示PWU、降压指示PWD、电压VL、 VH算出升压变换器 12的损耗。功率计算部31根据来自辅机控制部34的信号DRV算出图1 所示辅机35的功耗。然后,功率计算部31将这些功率合计而算出功率PW。
电流估计部32从功率计算部31接收功率PW。另外,电流估计部 32还接收电压VB。电流估计部32将功率PW除以电压VB,算出电池B 的输入输出电流的估计值。电流估计部32将作为估计值的估计电流Is 输出。
输入输出控制部33接受转矩指令值TR1、 TR2和电动机转速 MRN1、 MRN2。输入输出控制部33还接受估计电流Is和电流It。电流 It是电流传感器ll测量的电池B的输入输出电流的测量值。以后,为了 与估计电流Is相区别,将电流It称为「实测电流Itj 。
输入输出控制部33用估计电流Is和实测电流It来控制输入输出电 池B的功率。具体而言,输入输出控制部33控制升压变换器12和逆变 器14、 22,以使电池B的输入输出功率不超过限制值。为此,输入输 出控制部33生成并输出升压指示PWU、降压指示PWD、信号CSDN、 驱动指示PWMIl、 PWMI2及再生指示PWMC1、 PWMC2。
如此,本实施例的二次电池的输入输出控制装置具有:根据电池B 的输入输出功率来估计输入输出电池B的电池电流并输出估计值(估 计电流Is)的电流估计部32;测量电池电流并输出测量值(实测电流It) 的电流传感器11;以及接收估计值和测量值后对输入输出功率进行控 制的输入输出控制部33。输入输出控制装置不仅用实测电流It还用估 计电流Is来控制电池B的输入输出,因此,能够更可靠地限制电池B的 发热量和电池B的外围部件(例如系统主继电器SMR1 SMR3或电源线 PL1、 PL2或接地线SL)的发热量的大幅度增加。因此,按照本实施例, 能够更可靠地保护电池B。
例如,考虑仅根据实测电流It来控制电池B的输入输出的情况。 若电流传感器ll发生异常,则实测电流It与真实电流值会有大的差异。 若实测电流It显著小于真实电流值,则输入输出控制部33判断为电池B 的负载比实际的小。因此,可能不限制流入电池B的电流而照旧进行 对电池B的输入输出。在这种情况下,就难以抑制电池B及外围部件的 发热。作为解决该问题的方法,例如考虑重复设置电流传感器的方法。
在这种情况下,即使2个电流传感器中有一方出故障,也可用另一方 的电流值来控制电池的输入输出。但是,增加电流传感器的数量导致 成本提高并增大设置空间。
本实施例中,用不同的2种方法(电池电流的测量和电池电流的估 计)来获得二次电池的输入输出电流。例如,在因电流传感器ll的异常 使实测电流It比实际值低得多时,输入输出控制部33就根据估计电流 Is来控制电池的输入输出。从而,能够对电池B输入输出适当大小的 功率。因此,按照本实施例,能够抑制电池B及外围部件的发热,因 此能够更可靠地保护电池B。另外,按照本实施例,能够限制电流传 感器数量的增加。
而且,按照本实施例,能够抑制电池B的发热增大,因此也能够 抑制电池B的外围部件的发热增大。所以,例如能够减小外围部件的 热容量,使得外围部件的小型化成为可能。
图3是图2的输入输出控制部33的功能框图。参照图3,输入输出 控制部33包括:电流平方值计算部51、 52;限制值确定部54;以及信号 生成部55。
电流平方值计算部51以预定的周期(例如100毫秒)取得估计电流 Is并将估计电流Is求平方。电流平方值计算部51将估计电流Is的平方值 的时间变动平滑化而算出电流平方值<182>。
电流平方值计算部52,与电流平方值计算部51—样,以预定的周 期取得实测电流It并求出实测电流It的平方。电流平方值计算部52将 实测电流It的平方值的时间变动平滑化后算出电流平方值<1^>。
具体而言,电流平方值计算部51、 52进行1次滤波处理并将电流 平方值平滑化。若将某个时刻t的平滑化前的电流平方值设为f(t),平 滑化后的电流平方值设为<I2>(t),则电流平方值<12>(0由下式(l)表 示。这里,电流平方值《V(t-l)表示时刻t的l个周期前的时刻的电流 平方值<12>, T表示滤波处理的常数。
<formula>formula see original document page 12</formula>图4表示估计电流Is及实测电流It的时间变动。图5表示平滑化处 理前的电流平方值和平滑化处理后的电流平方值。
如图4与图5所示,电池B的输入输出电流(实测电流It及估计电流 Is)的大小及符号总是随着车辆100的动作状况而变化。电池B的发热量 可以视为与电流值的平方具有依存关系。为了估计电池B的发热量, 求出实测电流It(及估计电流Is)的平方。但是,由于电池B的输入输出 电流的大小总在变动,电流平方值(Is2、 1。也总在变动。为了掌握电 流平方值的变迁(增加或减少的倾向),将电流平方值(Is2、 1。平滑化。
再有,根据电流平方值的时间变迁,能够掌握电流平方值〈Is、、 <^2>中哪个大。
回到图3,限制值确定部54接收电流平方值<1^>、 <Is2>,并接收 温度TMP。限制值确定部54选择电流平方值< 2>、《s、中大的一方。 限制值确定部54根据所选择的电流平方值来确定电池B的输入限制值 MWin及输出限制值MWout。信号生成部55接收实测电流It、转矩指 令值TR1、 TR2、电动机转速MRN1、 MRN2、输入限制值MWin、输 出限制值MWout。信号生成部55根据这些值生成并输出升压指示 PWU、降压指示PWD、信号CSDN、驱动指示PWMIl、 PWMI2及再 生指示PWMC1、 PWMC2。
接着,就本实施例的二次电池的输入输出控制装置的处理作详细
说明。再有,以下将使得输入输出限制值成为更小的处理称为r输入 输出限制处理」,将使得输入输出限制值返回原值的处理称为「解除 处理j 。
<输入输出限制处理>
图6用来说明实施例1中的输入输出限制处理。参照图6,若电池 B的输入输出功率随着时间经过而增加,则电流平方值〈ItV、《s、也 增加。另外,图6的电流平方值〈sV大于电流平方值《tV,但是电流 平方值<182>、 〈It、的大小关系并不以此为限定。
对电流平方值确定了阁值IIin、 IIout。阈值IIin是对电池B输入电 力时的阈值。阈值IIout是从电池B输出电力时的阈值。对电池B输入电力时,电流平方值<Is2>先于电流平方值<It2>达到阈值IIin(时刻 TA)。在时刻TA以后,图3的限制值确定部544吏输入限制值MWin减'J、。
另一方面,从电池B输出电力时,电流平方值〈IsV先于电流平方 值《tV达到阈值IIout(时刻TB)。在时刻TB后,限制值确定部54使输 出限制值MWout减小。
电流平方值之变大,意味着电池B及其外围部件的发热量变大。 实施例l中,2个电流平方值中大的一方一超过阅值,就使电池B的输 入输出限制值减小,以进一步限制电池B的输入输出功率。从而,即 使2个电流平方值中小的一方接近真实值,也能进一步限制电池B的输 入输出功率。因此,能够有效地抑制电池B及外围部件中的发热量的 大幅度增加。
再有,若仅将电流值求平方,则电流平方值(Is2、 It"的大小关系 可能总是变化。因而,根据电流平方值(Is2、 It"来设定输入输出限制 值时,其输入输出限制值也可能频繁发生变化。在这种情况下,就存 在不能有效抑制电池B及其外围部件的发热的可能性。如图6所示,通 过根据平滑化后的电流平方值的时间经过(换言之,电流平方值的时间 变迁)来确定2个电流平方值中哪个大,就可使输入输出限制值稳定。 因此,能够更有效果地抑制电池B及其外围部件的发热。
图7表示实施例1的输入输出限制处理中的输入输出限制值的时 间变化。参照图6与图7,在时刻TA前,输入限制值MWin保持在SWin。 若在时刻TA电流平方值《s、达到阁值IIin,限制值确定部54(图3)就 使输入限制值MWin从Swin逐渐减小。
在时刻tl输入限制值MWin达到MWI ^TAR。在时刻tl后,限制 值确定部54将输入限制值MWin保持在MWE^TAR。另外,时间Tin 表示从时刻TA到时刻tl的期间。
另一方面,在时刻TB前,输出限制值MWout保持在SWout。若 在时刻TB电流平方值〈Is、达到阔值IIout,限制值确定部54就将输出 限制值MWout从SWout逐渐减小。
在时刻t2,输出限制值MWout达到MWOUT—TAR。在时刻t2后,限制值确定部54将输出限制值保持在MWOUTJTAR。另夕卜,时间Tout 表示从时刻TB到时刻t2的期间。
以下,就输入限制值MWin及输出限制值MWout的变化进行更详 细的说明。限制值确定部54根据下式(2)计算出输入限制值MWin。式 (2)中mgin是随时间的经过而变化的增益。
MWin-MWIN一TAR+(SWin-MWIN一TAR)xmgin…(2) 图8表示输入输出限制处理中的增益mgin的时间变化。 参照图8,曲线图的橫轴表示从时刻TA(参照图5与图6)开始的经
过时间。在时刻TA增益mgin为l。在时刻TA后,增益mgin逐渐减小。
从时刻TA开始的经过时间一成为Tin以上,增益mgin就成为0。再有,
在时刻TA前mgin-l。
限制值确定部54根据下式(3)算出输出限制值MWout 。式(3)中
mgout是随时间的经过而变化的增益。
MWout=MWOUT_TAR+(SWout-MWOUT—TAR)xmgout"(3)
图9表示输入输出限制处理中的增益mgout的时间变化。参照图 9,曲线图的横轴表示从时刻TB(参照图5与图6)开始的经过时间。与 增益mgin的时间变化一样,在时刻TB增益mgout为l,在时刻TB后, 增益mgout逐渐减小。从时刻TB开始的经过时间一达到Tout以上,增 益mgout就成为0。再有,在时刻TB前mgout-l。
图IO是表示图3的输入输出控制部33执行的输入输出限制处理的 流程图。该流程图的处理,每隔一定时间或在预定的条件成立时从主 例程调出而执行。
参照图10与图3,在步骤S1,电流平方值计算部52取得实测电流 It的值。在步骤S2,电流平方值计算部52算出实测电流It的平方值。 在步骤S3 ,电流平方值计算部52将实测电流It的平方值的时间变动平 滑化后,算出电流平方值《t2、
在步骤S4,电流平方值计算部51取得估计电流Is的值。在步骤S5, 电流平方值计算部51算出估计电流Is的平方。在步骤S6,电流平方值 计算部51将估计电流Is的平方值的时间变动平滑化后算出电流平方值<IS >
再有,也可将步骤S1 S3的处理和步骤S4 S5的处理并行地执行。
在步骤S7,限制值确定部54判定电流平方值〈ItV、 〈Is、中大的 一方(图10中用MAX(〈ItV、 〈IsV)表示)是否大于阈值。对电池B输入 电力时的阈值是阈值IIin。从电池B输出电力时的阈值是阈值IIout。
若电流平方值<1^>、 〈Is、中大的一方即MAX(《t2、《sV)大于 阈值(步骤S7中"是"),则限制值确定部54使限制值减小。信号生成部 55根据限制值生成升压指示PWU、降压指示PWD、信号CSDN、驱动 指示PWMIl、 PWMI2及再生指示PWMC1、 PWMC2,并进行输入输 出控制,使电池B的输入输出功率不超过限制值(步骤S8)。
另一方面,若电流平方值〈t2、 〈sV中大的一方即MAX(〈It2、 <Is2>)为阈值以下(步骤S7中"否"),则限制值确定部54不使限制值改 变。这时,信号生成部55也生成并输出升压指示PWU、降压指示PWD、 信号CSDN、驱动指示PWMIl、 PWMI2及再生指示PWMC1、 PWMC2,并进行输入输出控制,使电池B的输入输出功率不超过限制 值(步骤S9)。步骤S8或步骤S9的处理一结束,整个处理就结束。
<解除处理>
图ll是解除处理的说明图。参照图ll,通过输入输出限制处理, 电流平方值〈tV、 <182>随着时间经过而減少。再有,与图6—样,图 11中电流平方值<182>大于电流平方值<1^>,但是电流平方值《sV、 <1^>之间的大小关系并不以此为限定。
阈值IIink表示对电池B输入电力时的阈值。阈值lIoutk^示从电 池B输出电力时的阈值。对电池B输入电力时,电流平方值〈IsV在电 流平方值〈tV之后达到阈值IIink(时刻TD)。在时刻TD后,图3的限制 值确定部54将输入限制值MWin逐渐增大。
从电池B输出电力时,电流平方值〈IsV也在电流平方值<1^>之后 达到阈值IIoutk(时刻TC)。在时刻TC后,限制值确定部54将输出限制 值MWout逐渐增大。
图12表示实施例1的解除处理中的输入输出限制值的时间变化。参照图12与图11,在时刻TD前,输入限制值MWin保持在 MWINJTAR。若在时刻TD电流平方值〈Is、达到阈值IIink,则限制值 确定部54(图3)按照式(2)将输入限制值MWin从MWIN—TAR逐渐增 大。在时刻t4,输入限制值MWin达到SWin。在时刻t4后,限制值确 定部54将输入限制值MWin保持在SWin。再有,时间Tink表示从时刻 TD到时刻t4的期间。
另一方面,从电池B输出电力时,在时刻TC前输出限制值MWout 保持在MWOUT—TAR。若在时刻TC电流平方值〈Is、达到阈值IIout, 则限制值确定部54按照式(3)将输出限制值MWout从MWOUTJTAR 逐渐增大。在时刻t3,输出限制值MWout达到SWout。在时刻t3后, 限制值确定部54将输出限制值MWout保持在SWout。再有,时间Toutk 表示从时刻T C到时刻t3的期间。
图13表示解除处理中的增益mgin的时间变化。参照图13,曲线 图的横轴表示从时刻TD(参照图11与图12)开始的经过时间。在时刻 TD增益mgin为O。在时刻TD后,增益mgin逐渐增大。从时刻TD开始 的经过时间一成为Tink以上,增益mgin就成为l。
图14表示解除处理中的增益mgout的时间变化。参照图14,曲线 图的横轴表示从时刻TC(参照图ll与图12)开始的经过时间。与增益 mgin的时间变化一样,在时刻TC增益mgout为O。时刻TC后,增益 mgout逐渐变大。从时刻TC开始的经过时间一成为Toutk以上,增益 mgout就成为1。
图15是表示图3的输入输出控制部33执行的解除处理的流程图。 每隔一定时间或在预定条件成立时,从主例程调出并执行该流程图的 处理。
参照图15与图10,解除处理与输入输出限制处理之不同在于,替 代步骤S7、 S8、 S9的处理而分别执行步骤S7A、 S18、 S19的处理。图 15的流程图中其他步骤的处理与图10的流程图中对应步骤的处理相 同。因此,以下说明步骤S7A、 S18、 S19的处理,后文不再重复关于 其他步骤的处理说明。参照图15与图3,在步骤S7A中,限制值确定部54判断电流平方 值〈It2〉、 〈IsV中大的一方即MAX(〈It、、 〈s、)是否小于阈值。对电 池B输入电力时的阈值为阈值IIink。从电池B输出电力时的阈值为阈 值IIoutk。
若电流平方值<112>、 〈Is、中大的一方即MAX(《t2、《s、)小于 阈值(步骤S7A中"是"),则限制值确定部54将限制值增大。信号生成 部55根据限制值生成升压指示PWU、降压指示PWD、信号CSDN、驱 动指示PWMIl、 PWMI2及再生指示PWMC1、 PWMC2,并进行输入 输出控制,以使电池B的输入输出功率不超过限制值(步骤S18)。
另一方面,若电流平方值<11;2>、 〈IsV中大的一方即MAX(〈It、、 〈Is、)为阈值以上(步骤S7A中"否,,),则限制值确定部54不改变限制 值。在这种情况下,信号生成部55也生成并输出升压指示PWU、降压 指示PWD、信号CSDN、驱动指示PWMIl、 PWMI2及再生指示 PWMC1, PWMC2,并进行输入输出控制,以使电池B的输入输出功 率不超过限制值(步骤S19)。步骤S18或步骤S19的处理一结束,整个处 理就结束。
这样,按照实施例l,根据实测电流及估计电流进行电池的输入 输出控制,从而能够更可靠地抑制电池发热量大幅度增加。因此,按 照实施例l,能够更可靠地保护电池。NLTAR增大。同样,从电池B输出电力时, 限制值确定部54随着电池温度的上升而将SWout、 MWOUTjTAR减 小,并随着电池温度的降低而将SWout、 MWOUT—TAR增大。
再有,改变输入输出限制值时,限制值确定部54也按照电池温度 使上述的值变化。若电池温度高,则可在减小限制值时将限制值的时 间变化率设大。从而,能够降低电池温度的上升率。
图18是表示实施例2中的输入输出限制处理的流程图。参照图18 与图IO,图18的流程图与图10的流程图之不同在于,取代步骤S8、 S9 的处理而执行步骤S8A、 S9A的处理。图18所示的流程图的其他步骤 的处理与图10所示的流程图的对应步骤的处理相同。因此,以下就步 骤S8A、 S9A的处理进行说明,后文不重复对其他步骤处理的说明。
参照图18与图3,若MAX(〈t2、 〈s、)大于阈值(步骤S7中"是"), 则限制值确定部54将限制值(输入限制值MWin或输出限制值MWout) 减小。但是,此时的限制值具有温度依存性,随电池温度而变化。信 号生成部55根据限制值生成并输出升压指示PWU、降压指示PWD、 信号CSDN、驱动指示PWMIl、 PWMI2及再生指示PWMC1、 PWMC2,并进行输入输出控制,以使电池B的输入输出功率不超过此 限制值(步骤SSA)。
另一方面,若MAX(〈It2、 〈IsV)在阈值以下(步骤S7中"否"), 则限制值确定部54使限制值随电池温度而变化。在这种情况下,信号 生成部55也生成并输出升压指示PWU、降压指示PWD、信号CSDN、 驱动指示PWMIl、 PWMI2及再生指示PWMC1、 PWMC2,并进行输 入输出控制,以使电池B的输入输出功率不超过限制值(步骤S9A)。
图19是表示实施例2中的解除处理的流程图。参照图19与图15, 图19的流程图与图15的流程图之不同在于,取代步骤S18、 S19的处理 而执行步骤S18A、 S19A的处理。图19所示的流程图的其他步骤的处 理与图15所示的流程图的对应步骤相同。
再有,步骤S18A、 S19A的处理是分别与图18所示的步骤S8A、 S9A的处理相同的处理,后文中不重复其详细说明。若步骤S7A中选择"是"(即,MAX(<It2>、 〈IsV)大于阈值),则执行步骤S18A的处理。 若步骤S7A中选择"否,,(即,MAX(<It2>、 〈IsV)为阈值以下),则执行 步骤19A的处理。
按照实施例2,电池温度越高限制值就设得越小,因此,在电池 温度高时能够进一步限制电池的输入输出功率。因此,按照实施例2, 能够比实施例l进一步抑制电池温度的上升。
[实施例3
实施例3的车辆及二次电池的输入输出控制装置的结构与实施例 l相同,后文不重复说明。
图20是实施例3中的输入输出限制处理的说明图。
参照图20, Al是从电流平方值〈It、、《s、中大的一方减去小的 一方后得到的值。在实施例3中,若在预定期间(例如数秒间)AI大于 预定值,则将阈值IIin、 IIout设定成低于通常值。
例如电流传感器发生异常时, 一般认为,电流平方值<1 >、 <Is2> 在电流平方值〈ItV、 <182>之差大的情况下发生变迁。预想这时会难 以适当地确定电池的输入输出限制值。即,可能会不能有效抑制电池 的发热量。
实施例3中,电流平方值< 2>、 〈IsV之差大时,就使阈值降低。 从而,进一步限制电池的输入输出功率,所以能够抑制电池发热量大 幅度增加。因此,按照实施例3,即使因任何理由而使实测电流It或估 计电流Is的精度降低,也能够抑制电池及其外围部件的发热量大幅度
增加o
图21是表示实施例3中的输入输出控制处理的流程图。参照图21 和图IO,图21所示的流程图与图10所示的流程图的不同点是,在步骤 S6的处理和步骤S7的处理之间增加了步骤S16、 S17的处理。图21所示 流程图的其他步骤的处理与图10所示流程图的对应步骤相同。因此, 后面就步骤S16、 S17的处理进行说明,不重复关于其他步骤处理的说 明。
参照图21和图3,在步骤S6的处理后,限制值确定部54判断厶I(参照图20)大于预定值的状态是否持续(步骤S16)。如果AI大于预定值的 状态在预定期间持续(步骤S16中"是"),则限制值确定部54将阈值IIin、 11out减小(步骤S17)。步骤S17的处理一结束,处理就进入步骤S7。
另一方面,若在步骤S16中选择"否",即AI小于预定值,或者AI 大于预定值的状态在比预定期间短的期间内持续,则处理进入步骤 S7。这时,不改变阈值。
图22是实施例3中的解除处理的说明图。
参照图22,若在解除处理中AI在预定期间大于预定值,则将阈 值IIink、 IIout设定低。
图23是表示实施例3中的解除处理的流程图。参照图23和图15, 图23所示的流程图与图15所示的流程图之不同在于,在步骤S6的处理 和步骤S7A的处理之间增加步骤S16、 S17的处理。图23所示流程图的 其他步骤的处理与图15所示流程图的对应步骤相同,因此后文不作重 复说明。
再有,步骤S16、 S17的处理分别与图21所示的步骤S16、 S17的 处理相同,因此后文不作重复说明。
如上所述,按照实施例3,在2个电流平方值中的一方异常的情况 下,也可抑制电池及其外围部件的发热量大幅度增加。
再有,本实施例中给出了适用于可由动力分配机构将发动机的动 力分配给车轴和发电机来进行传递的串联/并联型混合动力系统的示 例。但是,本发明也适用于使用仅驱动发电机的发动机并仅以使用由 发电机发生的电力的电动机来产生车轴驱动力的串联型混合动力汽 车,或仅用电动机行驶的电动汽车。这些汽车均可能搭载二次电池作 为电动机的电源,因此可采用本发明。
应当认为,这里公开的实施例的所有各点均为举例说明,而不是 用来限定。本发明的范围不是由上述说明而是由权利要求书表述,它 涵盖等同于权利要求书的含义及范围内的全部变更。
权利要求
1.一种二次电池的输入输出控制装置,具有基于二次电池的输入输出功率来估计输入输出所述二次电池的电池电流并输出估计值(Is)的估计部(32);测量所述电池电流并输出测量值(It)的电流测量部(11);以及基于所述估计值(Is)和所述测量值(It)来控制所述输入输出功率的控制部(33)。
2. 权利要求1所述的二次电池的输入输出控制装置,其特征在于, 所述控制部(3 3)算出所述估计值(I s)之平方经时间平滑化的第1值和所述测量值(It)之平方经时间平滑化的第2值,并基于所述第l和 第2值中大的一方与阈值之比较结果来控制所述输入输出功率。
3. 权利要求2所述的二次电池的输入输出控制装置,其特征在于, 在判定为所述第1和第2值中大的一方超出所述阈值时,所述控制部(33)对所述输入输出功率执行限制。
4. 权利要求3所述的二次电池的输入输出控制装置,其特征在于, 所述输入输出控制装置还具有探测所述二次电池的电池温度(TMP)的温度探测部(42),所述控制部(33)基于所述温度探测部(42)探测的所述电池温度 (TMP)来改变所述输入输出功率的限制值。
5. 权利要求3所述的二次电池的输入输出控制装置,其特征在于, 若在预定期间所述第l值与所述第2值之差大于预定值,则所述控制部(33)使所述阈值降低。
6. —种车辆,具有 二次电池(B);基于所述二次电池(B)的输入输出功率来估计输入输出所述二次 电池(B)的电池电流,并输出估计值(Is)的估计部(32);测量所述电池电流并输出测量值(It)的电流测量部(11);以及 基于所述估计值(Is)和所述测量值(It)来控制所述输入输出功率的控制部(33)。
7. 权利要求6所述的车辆,其特征在于,所述控制部(3 3)算出所述估计值(I s)之平方经时间平滑化的第1 值和所述测量值(It)之平方经时间平滑化的第2值,并基于所述第l和 第2值中大的一方与阈值之比较结果来控制所述输入输出功率。
8. 权利要求7所述的车辆,其特征在于,在判定为所述第1和第2值中大的一方超出所述阈值时,所述控制 部(33)限制所述输入输出功率。
9. 权利要求8所述的车辆,其特征在于,所述输入输出控制装置还具有探测所述二次电池(B)的电池温度 (TMP)的温度探测部(42),所述控制部(33)基于所述温度探测部(42)探测的所述电池温度 (TMP)来改变所述输入输出功率的限制值。
10. 权利要求8所述的车辆,其特征在于,若在预定期间所述第l值和所述第2值之差大于预定值,则所述控 制部(33)使所述阈值降低。
全文摘要
一种搭载于车辆的二次电池的输入输出控制装置,具有基于二次电池的输入输出功率来估计输入输出所述二次电池的电池电流并输出估计值(估计电流(Is))的电流估计部(32);测量所述电池电流并输出测量值(实测电流(It))的电流测量部(11);以及基于所述估计值(Is)和所述测量值(It)来控制所述输入输出功率的控制部(33)。输入输出控制装置不仅用实测电流(It)还用估计电流(Is)来控制电池B的输入输出功率,因此,能够更可靠地限制电池B的发热量和电池B的外围部件的发热量的大幅度增加。
文档编号H02J7/10GK101627519SQ200880007250
公开日2010年1月13日 申请日期2008年3月5日 优先权日2007年3月6日
发明者石下晃生 申请人:丰田自动车株式会社
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