CN105142948A - 车辆控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种在具备内燃机和行驶用马达的混合动力车辆中,考虑了排气净化用催化剂的劣化的电源装置的再生电力的充电控制技术。本发明的混合动力车辆的控制装置具有一边根据电池的状态来更新容许电池输入的最大电流值即容许输入电流值、一边控制电池的输入的控制器。控制器进行控制,以使得:在车辆减速时发动机制动的制动力和行驶用马达的再生制动力作用于车辆之际,发动机的排气净化用催化剂的劣化程度比预定值大的情况下,不进行根据容许输入电流值的电池的输入限制。
Description
技术领域
本发明涉及混合动力车辆的控制装置,上述混合动力车辆具备利用由电源装置供给的电力来驱动的行驶用马达(motor)和内燃机。
背景技术
混合动力车辆具备内燃机和行驶用马达。混合动力车辆利用由搭载的电源装置供给的电力来使马达驱动而将马达用作车辆的驱动源。
混合动力车辆可以将内燃机和行驶用马达中的任意一方或者双方用作驱动源来行驶。例如,可以使发动机停止而仅将马达作为驱动源来行驶,或者将内燃机和马达双方作为驱动源来行驶。另外,电源装置可以充入由车辆减速时的再生制动产生的电力和/或利用内燃机发电而产生的电力等。
另一方面,关于用作电源装置的锂离子二次电池,例如,存在根据使用状态在负极表面析出锂金属的情况。锂金属的析出有可能导致电池性能降低,因此,为了抑制锂金属的析出而执行调节(限制)向电源装置输入的输入许可电力的控制。
但是,在松开了加速踏板之际的车辆减速时,若限制朝向电源装置输入的输入许可电力,则由马达产生的再生制动力(再生制动)会变小,相应地,需要使由发动机的旋转阻力实现的发动机制动的制动力较大地发挥作用。若由发动机制动产生的制动力较大地发挥作用,则发动机的转速会增加,因此,从发动机供给至排气净化用催化剂的排气气体和/或空气的排出量会增加。供给至排气净化用催化剂的排气气体和/或空气的排出量的增加有可能会促进排气净化用催化剂的劣化。
(现有技术文献)
(专利文献)
专利文献1:日本特开2012-182934号公报
发明内容
(发明要解决的问题)
于是,本发明的目的在于提供一种在具备内燃机和行驶用马达的混合动力车辆中,考虑了排气净化用催化剂的劣化的电源装置的再生电力的充电控制技术。
(用于解决问题的技术方案)
本发明的车辆控制装置是具备发动机、车辆的行驶用马达、以及向行驶用马达供给电力的电池的混合动力车辆的控制装置。车辆控制装置具有一边根据电池的状态来更新容许电池输入的最大电流值即容许输入电流值、一边控制电池的输入的控制器。
控制器进行控制,以使得:在车辆减速时发动机制动的制动力和行驶用马达的再生制动力作用于车辆之际,发动机的排气净化用催化剂的劣化程度比预定值大的情况下,不进行根据容许输入电流值的电池的输入限制。
上述控制器可以进行控制,以使得:在催化剂的劣化程度比第一预定值大、且电池的电池劣化程度比第二预定值小的情况下,不进行根据容许输入电流值的电池的输入限制。
上述控制器可以进行控制,以使得:在催化剂的劣化程度比第一预定值小的情况下、或者在电池劣化程度比第二预定值大的情况下,进行根据容许输入电流值的电池的输入限制。
上述控制器可以执行第一输入控制和第二输入控制,在所述第一输入控制中,一边根据电池的温度和/或SOC来更新容许输入电流值、一边控制电池的输入,在所述第二输入控制中,一边根据电池的充电状态来更新容许输入电流值、一边控制电池的输入。此时,控制器可以进行控制以使得不进行根据第二输入控制中的容许输入电流值的电池的输入限制,所述控制器在不超过基于第一输入控制中的容许输入电流值的电池的输入限制值的范围内,容许超过基于第二输入控制中的容许输入电流值的电池的输入限制值的再生电力的输入。
上述控制器可以判别由转速传感器检测到的发动机的转速是否超过预定的发动机转速阈值,基于超过发动机转速阈值而驱动发动机的时间、超过发动机转速阈值的次数、或者超过发动机转速阈值时的发动机的转速与发动机转速阈值之间的差值转速,来计算催化剂的劣化程度。此时,发动机转速阈值是用于识别催化剂的劣化被促进的状态的阈值,所述催化剂的劣化被促进的状态是与由于使发动机制动的制动力发挥作用而发动机的转速增加这一状况相伴地产生的。
上述控制器可以根据容许超过基于容许输入电流值的电池的输入限制值的再生电力的输入时的、超过输入限制值来输入再生电力的时间、超过输入限制值来输入再生电力的次数、或者超过输入限制值来输入的再生电力量,来计算电池劣化程度。
上述电池可以由锂离子二次电池构成。在这样的情况下,控制器可以控制成设定容许输入电流值,以使得锂离子二次电池的负极电位不变为规定锂金属的析出的基准电位以下。
本发明的控制方法是在具备发动机、车辆的行驶用马达、以及向行驶用马达供给电力的电池的混合动力车辆中,一边根据电池的状态来更新容许电池输入的最大电流值即容许输入电流值、一边控制电池的输入的控制方法。本控制方法包括:判别步骤,在车辆减速时发动机制动的制动力和行驶用马达的再生制动力作用于车辆之际,判别发动机的排气净化用催化剂的劣化程度是否比预定值大;以及控制步骤,在判别为催化剂的劣化程度比预定值大的情况下,进行控制以使得不进行根据容许输入电流值的电池的输入限制。
(发明的效果)
根据本发明,在为无法容许促进劣化的催化剂的劣化程度的情况下,进行控制以使得不进行根据容许输入电流值的电池的输入限制。因此,车辆减速时的再生制动力变大,能够将发动机制动的制动力抑制得较低。因此,能够抑制催化剂的劣化促进。
附图说明
图1是实施例1的混合动力车辆的结构框图。
图2是示出搭载于实施例1的混合动力车辆的电池***的结构例的图。
图3是示出与搭载于实施例1的混合动力车辆的电池的SOC对应的正极电位和负极电位的变化的图。
图4是用于说明实施例1的电池的输入容许电力的限制处理的图。
图5是示出实施例1的电池温度与输入限制值的关系的图。
图6是示出实施例1的SOC与输入限制值的关系的图。
图7是示出实施例1的发动机的转速与催化剂劣化的关系的图。
图8是示出实施例1的考虑了排气净化用催化剂劣化的发动机的转速与电池的输入限制的关系的图。
图9是示出实施例1的根据催化剂劣化程度来可变地控制电池的输入限制的处理流程的图。
图10是示出实施例1的混合动力车辆的电池的输入限制的处理流程的图。
具体实施方式
以下,对本发明的实施例进行说明。
(实施例1)
图1至图10是示出实施例1的图。图1是本实施例的混合动力车辆(HybridVehicle)的结构框图。此外,虽然以混合动力车辆作为一个例子进行说明,但本实施例的车辆的控制装置也可以应用于具备来自外部电源的外部充电功能的插电式混合动力车辆(Plug-inHybridVehicle)。
如图1所示,混合动力车辆100搭载有发动机1、第一MG(电动发电机;MotorGenerator)2、第二MG3、动力分配机构4,变速器(无级变速器、减速装置等)5、以及电池6。
发动机1的输出轴与动力分配机构4连接。动力分配机构4与变速器5的输入轴和第一MG(发电用马达)2的输入轴连结。变速器5的输出轴与驱动轮7的差动齿轮(差动装置)8连结,发动机1的动力经由动力分配机构4传递至驱动轮7。另外,变速器5的输出轴与第二MG(行驶用马达)3的输出轴连结。第二MG3的动力经由变速器5传递至驱动轮7。
动力分配机构4将发动机1所产生的动力分配至2个路径,包含经由变速器5传递至驱动轮7的第一路径和将发动机1所产生的动力传递至第一MG2并使其发电的第二路径。动力分配机构4被下述的车辆控制装置10控制,车辆控制装置10根据使用了发动机1的驱动力的行驶控制和/或针对电池6的充电控制等,来控制分别传递至第一路径和第二路径的动力和/或其比率。
电池6是将电力供给至第二MG3的电源装置。电池6的直流电力通过变换器(inverter)9转换为交流电力,并供给至第二MG3。第二MG3是三相同步马达、三相感应马达等交流马达。
变换器9将由电池6输出的直流电力转换为交流电力,并将交流电力输出至第二MG3。第二MG3接受从变换器9输出的交流电力,并生成用于使混合动力车辆100行驶的动能。由第二MG3生成的动能经由变速器5传递至驱动轮7。
在车辆减速或停止时等混合动力车辆100制动时,驱动轮7经由变速器5来使第二MG3驱动。第二MG3作为发电机(generator)动作,将混合动力车辆100制动时所产生的动能转换为电能(交流电力)。
本实施例的第二MG3是利用从电池6供给的电力来驱动的车辆行驶的驱动源,并且作为将制动能量转换为电力的再生制动器来进行工作。利用第二MG3发电而生成的电力(再生能量)经由变换器9存储于电池6。变换器9将第二MG3所生成的交流电力转换为直流电力,并将直流电力(再生电力)输出至电池6。
此外,在本实施例中,将电池6与变换器9连接,但并不局限于此。具体而言,可以将电池6与升压电路连接,并且将升压电路与变换器9连接。通过使用升压电路,可以对电池6的输出电压进行升压。另外,升压电路能够对从变换器9向电池6输出的输出电压进行降压。
第一MG2是通过利用发动机1的动力的旋转驱动来发电,并经由变换器9将发电而生成的电力供给至电池6的发电机。第一MG2与第二MG3同样,可以由三相同步马达、三相感应马达等交流马达构成。
由第一MG2发电而生成的电力可以直接供给为使第二MG3驱动的电力、和/或供给为存储于电池6的电力。例如,第一MG2可以根据电池6的SOC(充电状态;StateofCharge)和/或混合动力车辆100的要求输出等而被控制,第二MG3可以根据存储于电池6的电力和利用第一MG2发电而生成的电力中的任意一方或者双方的电力而被驱动控制。
发动机1是汽油发动机、柴油发动机等使燃料燃烧而输出动力的众所周知的内燃机。发动机1设置有发动机1的转速传感器12。转速传感器12检测发动机1的转速,并将检测出的发动机1的转速(或者表示转速的信号)输出至发动机控制装置11。加速位置传感器14检测加速开度(加速踏板的踏入量),并输出至车辆控制装置10。
从发动机1排出的排气气体经由净化装置13被排出至车外。净化装置13具备对一氧化碳(CO)和/或烃(HC)、氮氧化物(NOx)这类有害成分进行净化的排气净化催化剂(三元催化剂)。净化装置13的排气净化催化剂可以由铂(Pt)和/或钯(Pd)等氧化催化剂、铑(Rh)等还原催化剂、氧化铈(CeO2)等助催化剂等构成。在这样的情况下,利用氧化催化剂的作用将排气气体所含的CO和/或HC净化为水(H2O)和/或二氧化碳(CO2),利用还原催化剂的作用将排气气体所含的NOx净化为氮(N2)、氧(O2)。
发动机控制装置11是基于来自车辆控制装置10的发动机控制信号来控制发动机1的发动机ECU。发动机控制装置11与进行车辆整体的控制的主控制器即车辆控制装置10连接。发动机控制装置11基于转速传感器12等各种传感器的检测值来控制发动机1的燃料喷射量和/或吸入的空气量、点火正时等,以使得以由车辆控制装置10确定的目标转速和目标转矩来动作。
电池6是具有串联地电连接的多个单电池61的电池组。图2是示出搭载于本实施例的混合动力车辆100的电池***的结构例的图。
作为单电池61,可以使用锂离子二次电池等非水二次电池。单电池61的数量可以基于电池6的要求输出等来适当设定。在本实施例的电池6中,所有的单电池61串联连接,但电池6中也可以包含并联连接的多个单电池61。
单电池61的正极由能够吸留和释放离子(例如锂离子)的材料形成。作为正极的材料,例如可以使用钴酸锂和/或锰酸锂。单电池61的负极由能够吸留和释放离子(例如锂离子)的材料形成。作为负极的材料,可以使用例如碳。将单电池61充电时,正极将离子释放至电解液中,负极吸留电解液中的离子。另外,将单电池61放电时,正极吸留电解液中的离子,负极将离子释放至电解液中。
监视单元62检测电池6的端子间电压和/或检测各单电池61的电压。监视单元62将检测结果输出至车辆控制装置10。监视单元62可以针对多个单电池61而按各单电池分别检测电压值,或者将串联连接的预定数量的单电池组作为1个模块来检测电压。1个模块所包含的单电池61的数量可以任意地设定。
电流传感器63检测流过电池6的电流,并将检测结果输出至车辆控制装置10。在本实施例中,与电池6的正极端子连接的正极线PL上设置有电流传感器63,但并不局限于此。电流传感器63只要能够检测流过电池6的电流即可,设置电流传感器63的位置可以适当设定。例如,可以在与电池6的负极端子连接的负极线NL上设置电流传感器63。此外,也可以使用多个电流传感器63。
温度传感器64检测电池6的温度(电池温度)。温度传感器64将检测结果输出至车辆控制装置10。温度传感器64可以设置于电池6的一个部位,也可以设置于电池6中的、互不相同的多个部位。在使用多个电池6的检测温度的情况下,电池6的温度可以适当使用多个检测温度中的最小值、最大值、多个检测温度的中值、平均值等。
电容器65与正极线PL和负极线NL连接,使正极线PL与负极线NL之间的电压波动平滑化。
在正极线PL和负极线NL上分别设置有***主继电器SMR-B、SMR-G。***主继电器SMR-B、SMR-G接收来自车辆控制装置10的控制信号,据此在导通与切断之间切换。
***主继电器SMR-G与***主继电器SMR-P和电流限制电阻R并联连接。在此,***主继电器SMR-P和电流限制电阻R被串联连接。***主继电器SMR-P接受来自车辆控制装置10的控制信号,据此在导通与切断之间切换。电流限制电阻R用于抑制当电池6与负载(具体而言,变换器9)连接时,浪涌电流(inrushcurrent)流过电容器65。
当电池6与变换器9连接时,车辆控制装置10首先将***主继电器SMR-B、SMR-P从切断切换为导通。据此,电流会流过电流限制电阻R。
接下来,车辆控制装置10将***主继电器SMR-G从切断切换为导通之后,将***主继电器SMR-P从导通切换为切断。据此,电池6和变换器9的连接完成,图2所示的电池***成为启动状态(Ready-On)。与混合动力车辆100的点火开关的导通/切断(IG-ON/IG-OFF)相关的信息被输入至车辆控制装置10。与点火开关从切断切换为导通相对应,车辆控制装置10使电池***启动。
另一方面,当点火开关从导通切换为切断时,车辆控制装置10将***主继电器SMR-B、SMR-G从导通切换为切断。据此,电池6和变换器9的连接被切断,电池***成为停止状态(Ready-Off)。
作为进行车辆整体的控制的主控制器的车辆控制装置10基于混合动力车辆100整体所要求的车辆要求输出、例如由加速位置传感器14检测的加速踏板的踏入量,来计算要求驱动力,并根据计算出的车辆要求输出来进行发动机1的输出控制和电池6的输入输出控制。
另外,本实施例的车辆控制装置10也作为管理电池6的SOC和/或劣化状态等、并且控制电池6的充放电动作的电池ECU发挥作用。此外,也可以构成为与车辆控制装置10独立地设置电池ECU。另外,车辆控制装置10和发动机控制装置11的各控制装置也可以由1个控制装置构成,也可以构成为作为主控制器的车辆控制装置10具备与发动机控制装置11独立地构成的情况下的电池ECU(电池控制装置)的各功能。
在第一MG2和第二MG3上分别设置有用于检测未图示的马达的旋转位置(角度)的旋转位置传感器。如图1所示,第一MG2和第二MG3经由变换器9与电池6连接,变换器9依据来自车辆控制装置10的控制信号,来进行第一MG2和第二MG3与电池6之间的双向的电力转换。车辆控制装置10控制变换器9中的电力转换,以使第一MG2的输出转矩和第二MG3的输出转矩与各自的转矩指令值一致。
另外,驱动第二MG3之际(放电)、充入利用第二MG3发电而生成的再生电力之际、以及从第一MG2向电池6充入电力之际的各个电流I和电压V通过监视单元62和电流传感器63来检测。这些检测结果输出至车辆控制装置10。另外,利用适当温度传感器64还检测电池6的检测温度而得到的检测结果被输出至车辆控制装置10。
如图2所示,车辆控制装置10可以具备存储器10a。存储器10a存储有监视单元62、电流传感器63以及温度传感器64的各检测值、和/或用各检测值计算的SOC和/或满充电容量等计算值、用于充放电控制的各种信息等。此外,存储器10a也可以构成为在外部与车辆控制装置10连接的独立的存储区域。也就是说,存储器10a可以作为车辆控制装置10的内置结构或者外部安装结构。
另外,车辆控制装置10根据运转状态来选择驱动供给源,执行使用了来自发动机1和第二MG3中的一方或者双方的驱动力的混合动力车辆100的行驶控制。
例如,在加速开度小的情况下、车速低的情况下等,不使用来自发动机1的驱动力(以停止了发动机1的状态),仅将第二MG3作为驱动源来进行混合动力车辆的行驶控制(EV行驶模式)。此外,在仅将第二MG3作为驱动源来进行混合动力车辆的行驶控制的情况下,也可以驱动发动机1来进行利用第一MG2的发电控制。
另一方面,在加速开度大的情况下、车速高的情况下,或者电池6的SOC小的情况下等,执行将发动机1用作驱动源的行驶控制。此时,车辆控制装置10可以仅将发动机1或者将发动机1和第二MG3双方作为驱动源来进行混合动力车辆的行驶控制(HV行驶模式)。
这样,车辆控制装置10计算混合动力车辆100整体所要求的车辆要求输出并根据运转状态来自动地选择驱动源,一边经由发动机控制装置11控制发动机1、一边进行电池6的充放电控制,执行使用了来自发动机1和第二MG3中的一方或者双方的驱动力的车辆的行驶控制。
接下来,对本实施例的混合动力车辆100的电池6的充放电控制进行说明。图3是示出根据电池6的SOC的正极电位和负极电位的变化的图。在以下的说明中,以下关于电池6的电流值IB,在电池6放电时以正值(IB>0)表示,在充电时以负值(IB<0)表示。
若对构成电池6的单电池61充电,则单电池61的电压值VB上升。如图3所示,由于单电池61的电压值VB为正极电位与负极电位的差,因此若对单电池61执行充电,则正极电位上升,并且负极电位降低。在此,若负极电位降得比基准电位(例如,0[V])低,则有可能会在负极的表面析出锂金属。
当单电池61处于通电状态时,产生过电压。过电压是伴随单电池61的内部电阻的电压变化量,若停止单电池61的通电,则过电压降低。当将单电池61充了电时,单电池61的电压值VB(CCV:ClosedCircuitVoltage;闭路电压)比单电池61的开路电压值(OCV:OpenCircuitVoltage;开路电压)上升过电压的量。因此,由于过电压而存在负极电位会比基准电位低的担忧。
在本实施例中,为了抑制锂金属的析出而设定容许输入电流值,以便使单电池61(电池6)的输入电流值(充电电流值)不超过容许输入电流值。容许输入电流值是对单电池61进行充电时容许的最大电流值。
当容许输入电流值上升时,能够使对单电池61进行充电时的电流值上升,能够使单电池61的输入性能提高。另一方面,当容许输入电流值降低时,无法使对单电池61进行充电时的电流值上升,会容易限制单电池61的充电。
容许输入电流值按以下说明的方式设定,容许输入电流值的设定处理由车辆控制装置10来执行。
首先,当电池6无充放电履历时,换言之,当初次执行电池6的充放电时,容许输入电流值Ilim[t]基于下述公式(1)来计算。
(Ilim[0]≤Ilim[t]<0)
在上述公式(1)中,Ilim[0]是在从无充放电履历的状态进行了充电时,能够抑制单位时间以内的锂金属的析出的最大的容许输入电流值。容许输入电流值Ilim[0]可以通过实验等预先求取,与容许输入电流值Ilim[0]相关的信息可以存储于存储器10a。
上述公式(1)的右边第2项表示为电流值IB、电池温度TB以及SOC(充电状态;StateofCharge)的函数F。因此,通过确定电流值IB、电池温度TB以及SOC来计算函数F的值。在此,作为电流值IB、电池温度TB以及SOC,分别使用在时间t的值。另外,SOC表示当前的充电容量相对于满充电容量的比例。
电池6、单电池61的SOC可以使用公知的方法来推算。例如,可以通过累计对电池6(单电池61)充放电时的电流值IB,来推算电池6(单电池61)的SOC。另一方面,由于OCV和SOC处于预定的对应关系,因此如果预先求出上述对应关系,则可以通过测量电池6(单电池61)的OCV来确定与OCV对应的SOC。
当从无充放电履历的状态到经过时间t为止持续充电时,上述公式(1)的右边第2项的值表示在每单位时间使容许输入电流值Ilim减少的量,被从容许输入电流值Ilim[0]中减去。另一方面,当从无充放电履历的状态到经过时间t为止持续放电时,上述公式(1)的右边第2项的值表示每单位时间使容许输入电流值Ilim增加(恢复)的量,被加在容许输入电流值Ilim[0]上。
上述公式(1)的右边第3项表示为时间t、电池温度TB以及SOC的函数G。因此,通过确定时间t、电池温度TB以及SOC来计算函数G的值。在此,分别使用在时间t的值来作为电池温度TB和SOC。上述公式(1)的右边第3项的值表示持续放置电池6时,在每单位时间使容许输入电流值Ilim增加(恢复)的量。在此,电池6的放置是停止电池6的充放电的状态(非通电状态)。
另一方面,当存在电池6的充放电履历时,换言之,在对电池6充放电之后,容许输入电流值Ilim[t]基于下述公式(2)来计算。
β=g(TB[t],SOC[t])dt…(3)
在上述公式(2)中,Ilim[t]是在时间t(本次)的容许输入电流值,Ilim[t-1]是在时间“t-1”(前次)的容许输入电流值。上述公式(2)的右边第2项表示为电流值IB、电池温度TB以及SOC的函数f。
函数f依赖于电流值IB、电池温度TB以及SOC。即,上述公式(2)的右边第2项的值可以通过确定电流值IB、电池温度TB以及SOC来计算。在此,分别使用在时间t的值作为电流值IB、电池温度TB以及SOC。
当对电池6进行了充电时,上述公式(2)的右边第2项的值表示每单位时间使容许输入电流值Ilim减少的量(减少量),被从容许输入电流值Ilim[t-1]中减去。如上述那样,由于充电时的电流值IB为负的值,因此,当使容许输入电流值Ilim减少时,容许输入电流值Ilim向0[A]靠近。
另一方面,当将电池6放电时,上述公式(2)的右边第2项的值表示每单位时间使容许输入电流值Ilim增加(恢复)的量(恢复量),被加在容许输入电流值Ilim[t-1]上。在此,当使容许输入电流值Ilim增加时,容许输入电流值Ilim远离0[A]。
上述公式(2)的右边第3项利用电池温度TB和SOC的函数g、容许输入电流值Ilim[0]、以及Ilim[t-1]来表示。另外,如上述公式(3)所示,函数g表示为系数β,系数β依赖于电池温度TB和SOC。因此,可以通过预先求出表示系数β、电池温度TB以及SOC的对应关系的映射,来确定与电池温度TB和SOC对应的系数β。分别使用在时间t的值来作为电池温度TB和SOC。
在此,表示系数β、电池温度TB以及SOC的对应关系的映射可以存储于存储器10a中。上述公式(2)的右边第3项的值表示当持续放置电池6时,每单位时间使容许输入电流值Ilim增加(恢复)的量(恢复量)。上述公式(2)的右边第3项的值被加在容许输入电流值Ilim[t-1]上。
当容许输入电流值Ilim[t]为0[A]时,单电池61中的负极活性物质内的锂离子为饱和状态。因此,“Ilim[0]-Ilim[t]”的值表示负极活性物质内的锂离子的量。在此,可以与负极活性物质中的锂离子的量的减少相应地增加上述的恢复量。
在时间t的恢复量依赖于在时间“t-1”的恢复量,在时间“t-1”的恢复量用“Ilim[0]-Ilim[t-1]”来表示。在此,关于上述公式(2)的右边第3项,为了使“Ilim[0]-Ilim[t-1]”的值无量纲化而用Ilim[0]去除“Ilim[0]-Ilim[t-1]”。可以通过在上述除得的值上乘以系数β来得到每单位时间的恢复量。
使用了这样设定的容许输入电流值Ilim[t]的本实施例的电池6的充电电力的限制控制可以按以下的方式进行。
当对电池6进行充放电时、放置电池6时,容许输入电流值Ilim[t]以预定的周期来计算。即,每经过与时间t和时间“t-1”的间隔相当的预定时间,就更新容许输入电流值Ilim[t]。在此,容许输入电流值Ilim[t]仅在控制电池6的充电时使用。
计算出容许输入电流值Ilim[t]之后,车辆控制装置10基于容许输入电流值Ilim[t]来控制电池6的输入输出(充放电)。在此,当控制电池6的输入时,设定输入限制值(电力)Win[t],控制电池6的输入以使得电池6的输入电力不超过输入限制值Win[t]。输入限制值Win[t]例如可以按以下说明的方式进行设定。
此外,关于电池6的充放电电力的限制值也是将电池6放电时作为正值来表示,另一方面,在充电时以负值表示。也就是说,输出限制值Wout为0或正值(Wout≥0),输入限制值Win为0或负值(Win≤0)。
图4示出抑制锂析出控制下的电池6的电流值IB与输入限制值Win[t]之间的关系的图。车辆控制装置10基于容许输入电流值Ilim[t]来计算输入电流限制值Itag。
输入电流限制值Itag是用于确定输入限制值Win[t]的值。具体而言,如图4所示,车辆控制装置10通过使容许输入电流值Ilim[t]向0[A]一侧偏移预定量来计算输入电流限制值Itag。据此,输入电流限制值Itag成为与容许输入电流值Ilim[t]相比靠近0[A]的值,电池6的输入会容易被限制。
这样,通过在容许输入电流值Ilim[t]与输入电流限制值Itag之间保持有余量,能够使电流值IB不易超过容许输入电流值Ilim[t]。在基于输入电流限制值Itag来控制电池6的输入的情况下,当电流值IB到达输入电流限制值Itag时,开始执行电池6的输入限制。在此,即使由于控制延迟等而电流值IB超过了输入电流限制值Itag,也能够抑制电流值IB到达容许输入电流值Ilim[t]。
接下来,车辆控制装置10基于输入电流限制值Itag来计算输入限制值Win[t]。如果设定输入电流限制值Itag,则能够设定输入限制值Win[t]。当设定了输入限制值Win[t]时,车辆控制装置10调节第二MG3的转矩指令,以便使电池6的输入电力在输入限制值Win[t]以下。
例如,输入限制值Win[t]可以基于下述公式(4)来计算。
Win[t]=SWin[t]-Kp×{IB[t]-Itag1[t]}-Ki×∫{IB[t]-Itag2[t]}dt…(4)
在上述公式(4)中,SWin[t]是考虑电池6的输入特性等而预先设定的输入限制值Win的上限值。与输入限制值SWin[t]相关的信息可以存储在存储器10a中。
输入限制值SWin[t]可以根据例如电池温度TB和/或SOC而改变。
图5是示出电池6的电池温度TB与输入限制值SWin[t]的关系的图。在图5中,纵轴为电池6的输入限制值,横轴为电池6的电池温度TB。另外,图6是示出电池6的SOC与输入限制值SWin[t]的关系的图。在图6中,纵轴为电池6的输入限制值,横轴为电池6的SOC。
首先,众所周知,若电池6为高温,则会促进劣化。如图5所示那样,可以设定成在高温时随着温度变高而使输入限制值SWin[t]变小。这样逐渐地使上限值减小是由于考虑到了电池温度TB高时的充电的充电效率降低,并且随着充电效率降低而温度上升。
另外,在电池6为低温时的情况下,内部电阻增加。此时,若流过大的充电电流,则电池6的电压值VB上升,因此,为了保护电池6和通电部件,可以设定成随着电池温度TB降低而使输入限制值SWin[t]减小,以便在低温时不流过大电流。
另一方面,如图6所示,若电池6的SOC变高,则会产生充电效率的降低和由伴随着充电效率的降低的反应热所导致的发热等。为了对此进行抑制,可以随着电池6的SOC变高,将输入限制值SWin[t]设定得较小。
这样,输入限制值SWin[t]可以根据电池温度TB和SOC来设定,如果按图5等的例子那样预先求出输入限制值SWin[t]与电池温度TB(和/或SOC)的对应关系,则可以通过检测电池温度TB(和/或SOC),来确定输入限制值SWin[t]。
在本实施例中,将根据电池6的电池温度TB和SOC设定的输入限制值SWin[t]作为电池6的输入限制值的基准(上限值)来计算基于容许输入电流值Ilim[t]的输入限制值Win[t]。也就是说,车辆控制装置10执行第一输入控制和第二输入控制,在上述第一输入控制中,一边根据电池6的电池温度TB和/或SOC来更新容许输入电流值(输入限制值SWin)、一边控制电池6的输入,在上述第二输入控制中,一边根据电池6的充电状态来更新容许输入电流值Ilim[t],一边控制电池6的输入。因此,输入限制值SWin[t]是电池6所容许的输入电力的最大值(上限值),基于容许输入电流值Ilim[t]来设定的输入限制值Win[t]是在不超出输入限制值SWin[t]的范围内,进一步较大(作为绝对值小)地限制的输入限制值。
在上述公式(4)中,Kp、Ki表示预先设定的增益。Itag1、Itag2表示输入电流限制值,与上述的输入电流限制值Itag相当。在上述公式(4)中,设定2个输入电流限制值Itag1、Itag2作为输入电流限制值Itag。在此,输入电流限制值Itag1、Itag2可以彼此相等,也可以彼此不同。
此外,在上述的说明中,设定了输入电流限制值Itag,但并不局限于此。具体而言,也可以基于容许输入电流值Ilim[t]来设定输入限制值Win[t],而不设定输入电流限制值Itag。
根据本实施例,如上述公式(2)所示那样,考虑每单位时间的减少量和/或每单位时间的恢复量来设定容许输入电流值Ilim[t]。据此,能够设定考虑了到当前为止的单电池10的充放电履历的容许输入电流值Ilim[t]。另外,基于容许输入电流值Ilim[t]来控制电池6的输入,据此能够抑制负极电位低于基准电位。
此外,上述公式(1)、(2)示出未考虑单电池61的劣化时的容许输入电流值Ilim[t],未考虑单电池61(电池6)的劣化程度。于是,可以考虑单电池61因使用(充放电)而劣化来设定考虑了单电池61的劣化的容许输入电流值Ilim[t]。考虑了单电池61的劣化的容许输入电流值Ilim_d[t]可以基于下述公式(5)来计算。
Ilim_d[t]=Ilim[t]×η…(5)
在上述公式(5)中,η表示劣化系数。通过对上述公式(1)、(2)所示的容许输入电流值Ilim[t]乘以劣化系数η,可以计算考虑了单电池61的劣化的容许输入电流值Ilim_d[t]。在此,劣化系数η可以预先设定,劣化程度越大则将劣化系数η设定得越小,劣化程度越小则将劣化系数η设定得越大。可以将与劣化系数η相关的信息存储在存储器10a中。
劣化系数η可以根据例如单电池61(电池6)的使用年数来确定。若设单电池61的使用期间为0年(例如,制造初始)的情况为劣化程度“0”,则随着使用期间变长,劣化程度会变大,因此,可以根据劣化程度来设定劣化系数η。例如,作为劣化系数η,可以使用比1小的值。若单电池61的劣化发展,则存在锂金属会容易析出的情况,因此,优选限制单电池61的输入。若使用作为比1小的值的劣化系数η,则能够使容许输入电流值Ilim_d[t]比容许输入电流值Ilim[t]小,能够限制单电池61的输入。基于容许输入电流值Ilim_d[t]来控制单电池61(电池6)的输入,据此容易抑制锂金属的析出。
如上述说明的那样,若为了抑制锂金属的析出而以不超过容许输入电流值的方式进行限制了输入限制值Win[t]的电池6的充放电控制,则电池性能的降低被抑制。但是,由于向电池6输入的输入电力被限制,因此,有可能会促进发动机1的净化装置13中的催化剂劣化。
在混合动力车辆100中,在松开加速踏板之际的车辆减速时,作用于车辆的制动力除了根据制动踏板的踏入量直接地抑制驱动轮7的旋转的制动力(向设置于驱动轮7的制动盘按压制动块(brakepad)而抑制驱动轮7的旋转的力)以外,还存在由第二MG3产生的再生制动力(再生制动)和由发动机的旋转阻力产生的发动机制动的制动力。
此外,车辆控制装置10能够在由加速位置传感器14检测的加速踏板的踏入量为0(或者基准值)的情况下,掌握加速踏板被松开这一情况,换言之,掌握处于加速踏板未被踩下的松开状态这一情况。另外,关于加速踏板被松开的情况,除了加速踏板的踏入量为0的情况以外,还包含从加速踏板被踏入预定量的状态开始加速踏板复原而踏入量减少的情况。
车辆控制装置10在松开加速踏板之际的车辆减速时,根据输入限制值Win[t]将由第二MG3发电而生成的再生电力充电至电池6。也就是说,车辆控制装置10进行控制,以使第二MG3作为再生制动器,并使再生制动力作用于车辆。
但是,如上述那样,若为了抑制锂金属的析出,与输入限制值SWin[t]相比,进一步限制输入限制值Win[t](Win[t]<SWin[t]),则将再生电力充电至电池6的充电量会变小。也就是说,会由于输入限制值Win[t]而再生制动力降低。因此,与超过输入限制值Win[t]的无法充入电池6的再生电力量对应的由第二MG3产生的再生制动力会无法作用于混合动力车辆100。
因此,为了补充与超过输入限制值Win[t]的无法充入电池6的再生电力量对应的由第二MG3产生的再生制动力的不足的量,需要使发动机制动的制动力较多地作用于车辆。但是,若增大发动机制动的制动力,则发动机1的转速会增加。由于发动机1的转速的增加,从发动机1供给至净化装置13(排气净化用催化剂)的排气气体、空气的排出量会增加,因此,会促进排气净化用催化剂的劣化。
因此,利用输入限制值Win[t]来抑制电池6的电池性能降低、与排气净化用催化剂的劣化促进处于此消彼长(相反)关系。因此,仅抑制电池性能的降低会在另一方面促进排气净化用催化剂的劣化,而排气的净化性能会降低。
于是,在本实施例中,根据排气净化用催化剂和电池6的各状态来可变地控制松开加速踏板之际的再生制动力与发动机制动的制动力的比例。具体而言,在判断为会促进排气净化用催化剂的劣化的情况下,使再生制动力较大地发挥作用。换言之,使输入限制值Win[t]放开一定量来放宽输入限制,向电池6较多地充入由第二MG3发电而产生的再生电力,来增大作用于车辆的再生制动力。通过增大作用于车辆的再生制动力,来减少发动机制动的制动力(发动机1的转速),抑制排气净化用催化剂的劣化。
在本实施例中,使用催化剂劣化程度Ds作为掌握排气净化用催化剂的状态的指标的一个例子。催化剂劣化程度Ds表示基于与发动机1的转速相对应的排气气体等的排出量的催化剂的劣化量。
图7是表示由转速传感器12检测的发动机1的转速的图。如上述那样,若发动机1的转速增加,则从发动机1供给至排气净化用催化剂的排气气体、空气的排出量增加,因此,催化剂的净化功能降低。于是,预先设定与催化剂的净化功能降低相对应的发动机1的转速的阈值、即与促进催化剂的劣化的排气气体等的排气量对应的发动机1的转速的阈值P(发动机转速阈值)。
关于阈值P,例如可以通过试验、设计等预先求取排气气体等的排气量与催化剂的劣化促进状态的关系,并将与催化剂的劣化促进状态超过预定值的排气气体等的排气量相当的发动机1的转速设定为阈值P。也就是说,阈值P是用于识别伴随着由于使发动机制动的制动力发挥作用而发动机1的转速增加,从而促进排气净化用催化剂的劣化的状态的阈值。
另外,催化剂的劣化根据每单位时间接触排气气体的时间而增大,因此,如图7所示,可以将发动机1以超过阈值P的转速旋转的各时间Δt的合计值(时间累积值)用作催化剂的劣化程度Ds。催化剂的劣化程度Ds可以计算为发动机1以超过阈值P的转速旋转的各时间Δt的合计值(Δt1+Δt2+···)。
此外,由于发动机1的转速大小不同而与催化剂接触的排气气体等的排气量不同,因此,如图7所示,也可以将与Δt1对应的超过了阈值P的差值转速(从超过了阈值P之际由转速传感器12检测出的发动机1的转速减去阈值P而得的差值)的累计值(超过了阈值P的由虚线和实线包围的面积)计算为与该Δt1对应的催化剂劣化程度ΔDs1,将与各时间Δt1、Δt2···对应的ΔDs1、ΔDs2···的合计值计算为催化剂劣化程度Ds。另外,也可以将发动机1的转速超过阈值P的次数计算为催化剂劣化程度Ds。本实施例的催化剂劣化程度Ds可以基于超过阈值P来驱动发动机1的时间、超过阈值P的次数、或超过阈值P时的发动机1的转速与阈值P之间的差值转速中的任意一个或者它们的任意组合来计算。
接下来,作为掌握电池6的状态的指标的一个例子,在本实施例中使用电池劣化程度Db。电池劣化程度Db表示过量输入电力相对于用于抑制锂金属的析出的输入限制值Win[t]的程度。
图8是示出本实施例的考虑了排气净化用催化剂劣化的发动机1的转速与电池6的输入限制的关系的图。如图8所示,在容许超过输入限制值Win[t]的再生电力而减小了针对车辆的发动机制动的制动力(发动机转速)的情况下,会输入超过用于抑制锂金属的析出的输入限制值Win[t]的再生电力。
由于超过输入限制值Win[t]而被输入的再生电力为促进锂金属的析出的主要原因,因此,可以用作评价电池6的电池性能的降低的参数。
若更具体地进行说明,关于电池6,由于超过容许输入电流值Ilim[t]而使锂金属变得容易析出。超过容许输入电流值Ilim[t]是指锂金属实际上析出、或者锂金属容易析出的状态,因此,可以获取超过了容许输入电流值Ilim[t]的时间来作为电池劣化程度。在此,设用于抑制锂金属的析出的输入限制值为Win[t],设考虑催化剂劣化程度而将Win[t]放开了一定量的输入限制值为TWin[t],并设根据电池6的电池温度TB和SOC设定的输入限制值Win[t]的上限值即输入限制值为SWin[t](Win[t]<TWin[t]≤SWin[t])。
在图8的例子中,从时间tb开始利用比SWin[t]小的Win[t]的输入限制,但在本实施例中,在松开加速踏板之际的车辆减速时,考虑催化剂劣化程度而将Win[t]放开一定量至TWin[t]为止来容许再生电力的输入。此时,产生相对于输入限制值Win[t]的过量再生电力。此外,在图8的例子中,TWin[t]=SWin[t],将Win[t]放开(增大)至输入限制值的上限值即SWin[t]。
相对于输入限制值Win[t]的过量再生电力在从时刻t5至t6为止的时间Δt的期间被输入至电池6。由于在时间Δt的期间,电池6接受相对于输入限制值Win[t]的过量再生电力,因此发动机1的转速降低,并且电池6为接受超过了输入限制值Win[t]的过量再生电力的状态,因此,成为容易促进锂金属的析出、即容易促进电池性能的降低的状态。于是,获取从时刻t5至t6为止的时间Δt作为电池6的电池性能的降低程度,计算出接受超过了输入限制值Win[t]的过量再生电力的状态的各时间(输入过量再生电力的各时间)来作为电池劣化程度Db。
在图8的例子中,电池劣化程度Db可以利用输入了相对于输入限制值Win[t]的过量再生电力的时间Δt的合计值(Δt1+Δt2+···)来计算。车辆控制装置10可以基于电流值IB、电压值VB来监视再生电力,并测量在使输入限制值为TWin[t]的情况下超过输入限制值Win[t]而向电池6输入再生电力的时间。
另外,根据超过了输入限制值Win[t]的再生电力的大小不同,针对锂金属的析出的电池6的电池性能的降低也不同,因此,如图8所示,也可以计算与时间Δt对应的超过了输入限制值Win[t]的过量电力量(在时间Δt中由单点划线和双点划线包围的面积)来作为与时间Δt对应的电池劣化程度ΔDb1,并计算与各时间Δt1、Δt2···对应的ΔDb1、ΔDb2···的累积值来作为电池劣化程度Db。另外,也可以计算超过输入限制值Win[t]而输入了再生电力的次数来作为电池劣化程度Db。本实施例的电池劣化程度Db可以基于容许超过电池6的输入限制值Win[t]的再生电力的输入之际的、超过输入限制值Win[t]来输入再生电力的时间、超过输入限制值Win[t]来输入再生电力的次数、或超过输入限制值Win[t]来输入的再生电力量(超过输入限制值Win[t]来输入的再生电力量与输入限制值Win[t]的差值电力量)中的任意一种或者它们的任意组合来计算。
图9是示出基于催化剂劣化程度Ds和电池劣化程度Db来可变地控制电池6的输入限制值Win[t]的控制流程的图。催化剂劣化程度Ds和电池劣化程度Db可以是例如比0大的值。
在本实施例中,对催化剂劣化程度Ds和电池劣化程度Db的每一个设定有阈值。在催化剂劣化程度Ds比阈值Cs大、并且电池劣化程度Db比阈值Cb小的情况下,使用于抑制锂金属的析出的电池6的输入限制值Win[t]增大一定量。通过不将输入电力限制为Win[t]而增大再生电力的接受量,来增大在松开加速踏板之际的车辆减速时的再生制动力,从而将发动机制动的制动力(发动机1的转速)抑制得较低(参照图8)。
如图9所示,车辆控制装置10在从点火开关导通到切断为止的期间,与容许输入电流值Ilim[t]和输入限制值Win[t]的运算处理、设定处理同样地,经由发动机控制装置11或者直接地获取从转速传感器12输出的发动机1的转速。车辆控制装置10计算以超过阈值P的转速驱动发动机1的时间,每次计算以超过阈值P的转速驱动的时间,就计算催化剂劣化程度Ds(Δt或者ΔDs的累积值)(S101)。
接下来,车辆控制装置10判别催化剂劣化程度Ds是否比阈值Cs大,电池劣化程度Db是否比阈值Cb小(S102)。此时,在不存在考虑催化剂劣化程度使输入限制值从Win[t]改变为TWin[t]而输入了再生电力的履历的情况下、即不存在通过使Win[t]放开一定量来超过Win[t]而输入了再生电力的情况下,电池劣化程度Db可以使用初始值(例如0)。
车辆控制装置10在判别为催化剂劣化程度Ds比阈值Cs大、且电池劣化程度Db比阈值Cb小的情况下,在松开加速踏板之际的车辆减速时,将输入限制值Win[t]放开一定量来设定比输入限制值Win[t]大的输入限制值TWin[t]来作为输入限制值(S103)。例如,可以设定为根据电池6的电池温度TB与SOC来设定的输入限制值的上限值即SWin[t]。此外,虽然将TWin[t]设定为SWin[t],但并不局限于此。TWin[t]可以在Win[t]<TWin[t]≤SWin[t]的范围内适当设定。
车辆控制装置10伴随着在松开加速踏板之际的车辆减速时将输入限制值Win[t]放开一定量,来测量针对输入限制值Win[t]的过量再生电力的各输入时间,并累积所测量的各输入时间来计算电池劣化程度Db(S104)。车辆控制装置10获取监视单元62和电流传感器63的各检测值、即电流值IB、电压值VB。基于所获取的电流值IB、电压值VB来监视再生电力,并测量超过输入限制值Win[t]的再生电力被输入的时间。每次计算超过输入限制值Win[t]的再生电力被输入的时间,就计算电池劣化程度Db(Δt或者ΔDb的累积值)。
另一方面,在判别为催化剂劣化程度Ds比阈值Cs小、或者电池劣化程度Db比阈值Cb大的情况下,车辆控制装置10在松开加速踏板之际的车辆减速时,不将输入限制值Win[t]放开一定量,而将用于抑制锂金属的析出的输入限制值Win[t]设定为针对再生电力的输入限制值。
此外,催化剂劣化程度Ds可以预先设定上限值。例如,作为使用限度,可以将假设使用了10年后的催化剂劣化程度确定为上限值。催化剂劣化程度Ds的阈值Cs例如可以基于催化剂劣化程度的上限值来任意地设定。阈值Cs可以设定为固定值或者变量值(例如,根据当前的使用年数的值)。
同样地,电池劣化程度Db可以预先设定其上限值。例如,作为使用限度,可以将假设使用了10年后的电池性能的降低量(劣化量)确定为上限值。电池劣化程度Db的阈值Cb例如可以基于电池劣化程度的上限值而任意地设定。阈值Cb也可以设定为固定值或者变量值(例如,根据当前的使用年数的值)。
图10是示出应用了图9所示的考虑催化剂的劣化促进来使用于抑制锂金属的析出的输入限制值Win[t]可变化的处理的、混合动力车辆100的电池6的输入限制的处理流程的图。图10所示的处理由车辆控制装置10来执行。
如图10所示,在步骤S301中,车辆控制装置10基于监视单元62的输出来检测电池6的电压VB。另外,车辆控制装置10基于电流传感器63的输出来检测电池6的电流值IB。进而,车辆控制装置10基于温度传感器64的输出来检测电池6的电池温度TB。
在步骤S302中,车辆控制装置10推算电池6的SOC。推算SOC的方法如上所述。
在步骤S303中,车辆控制装置10基于上述公式(2)来计算容许输入电流值Ilim[t]。计算出容许输入电流值Ilim[t]之后,车辆控制装置10基于容许输入电流值Ilim[t]来控制电池6的输入输出(充放电)。此时,车辆控制装置10计算根据电池6的电池温度TB和SOC来设定的SWin[t],并将计算出的SWin[t]设定为输入限制值。
接下来,在步骤S304中,车辆控制装置10判别在基于容许输入电流值Ilim[t]的电池6的输入输出控制中电流值IB是否超过了输入电流限制值Itag。
在判别为电流值IB未超过输入电流限制值Itag的情况下,移向步骤S307,车辆控制装置10不改变设定为SWin[t]的输入限制值,将输入限制值设定为SWin[t]来控制电池6的输入输出(充放电)。
另一方面,在步骤S304中,在判别为电流值IB超过了输入电流限制值Itag的情况下,移向步骤S305,车辆控制装置10基于加速位置传感器14的检测值来判别加速踏板是否被松开。也就是说,车辆控制装置10通过加速踏板是否被松开来判别车辆是否减速。
车辆控制装置10在判别为加速踏板未被松开的情况下,移向步骤S308,基于输入电流限制值Itag来计算Win[t],并执行将Win[t]作为输入限制值的上限的再生电力的输入控制。
另外,在步骤S305中,在判别为加速踏板被松开的情况下,移向步骤S306。车辆控制装置10参照催化剂劣化程度Ds和电池劣化程度Db,来判别催化剂劣化程度Ds是否比阈值Cs大、且电池劣化程度Db是否比阈值Cb小。如图9的例子所示,催化剂劣化程度Ds和电池劣化程度Db可以预先根据发动机1的转速和超过了基于针对抑制催化剂的劣化促进的输入电流限制值Itag计算的Win[t]的再生电力(或者超过的再生电力被输入的时间)来计算,并可以存储于存储器10a中。
车辆控制装置10在判别为催化剂劣化程度Ds比阈值Cs大、且电池劣化程度Db比阈值Cb小的情况下,移向步骤S307,使基于输入电流限制值Itag计算的Win[t]增大一定量。例如,可以设定为SWin[t](>Win[t])。
另一方面,车辆控制装置10在判别为不满足催化剂劣化程度Ds比阈值Cs大、且电池劣化程度Db比阈值Cb小的条件的情况下,移向步骤S308,不将Win[t]增大一定量,而执行将基于输入电流限制值Itag计算的Win[t]作为输入限制值的上限的再生电力的输入控制。
在本实施例中,如果是电池劣化程度和排气净化用催化剂的劣化程度都低的状态,则进行基于用于抑制锂金属的析出的输入限制值Win[t]的再生电力的充电控制,而不将输入限制值放开一定量,另一方面,不考虑催化剂的劣化程度而将再生电力的接受量限制得较低,与此相伴,使发动机制动的制动力发挥作用。
另一方面,在电池劣化程度未有多大发展、而催化剂的劣化程度发展了的情况下,为了抑制排气净化用催化剂的劣化促进,将输入限制值放开一定量而使再生电力的接受量增加,进行用于抑制催化剂的劣化促进的再生电力的输入控制。
尤其是,在催化剂的劣化程度超过了阈值Cs的情况下,直至电池6的电池劣化程度超过阈值Cb为止,不实施将输入电力限制为Win[t]的输入限制,而将SWin[t]作为上限值来增大再生电力的接受量,并将发动机1的转速抑制得较低来使催化剂的劣化促进得以抑制。也就是说,即便电池6的电池性能降低直至阈值Cs为止,也进行以抑制催化剂的劣化促进为优先的再生电力的输入控制。
另外,在电池6的电池劣化程度超过了阈值Cb的情况下,无法容许在此以上的电池性能的降低,则将再生电力的输入限制为Win[t]。也就是说,即便催化剂的劣化程度超过了阈值Cs,也以抑制电池6的电池性能的降低为优先,容许催化剂的劣化的促进,执行用于抑制锂金属的析出的再生电力的输入控制。
此外,在本实施例的考虑了催化剂的劣化程度的再生电力的输入控制中,虽然不实施为了抑制催化剂的劣化促进而将输入电力限制为Win[t]的输入限制,但如上所述,实施根据电池6的电池温度TB和SOC的输入限制。
另外,在仅使用了电池6的电力的混合动力车辆100的驱动控制(EV行驶)中,能够使发动机1停止。关于本实施例的考虑了催化剂的劣化程度的再生电力的输入控制,如果是发动机1停止的状态,则可以使得不进行为了抑制催化剂的劣化促进而将输入限制值放开一定量的控制,另外,可以控制成使超过Win[t]的过量再生电力输入至未图示的辅机电池而将输入限制值Win[t]放开一定量。
另外,在仅使用了电池6的电力的混合动力车辆100的驱动控制(EV行驶)中,也可以进行不使发动机1停止的驱动控制。在此情况下,可以进行本实施例的考虑了催化剂的劣化程度的再生电力的输入控制。另外,也可以控制成从发动机1停止的状态开始在松开加速踏板之际的车辆减速时使发动机1启动,来进行本实施例的考虑了催化剂的劣化程度的再生电力的输入控制。
另外,在上述说明中,作为伴随电池6的输入限制的充放电控制的一个例子,针对用于抑制作为锂离子二次电池的电池6的锂金属的析出的输入限制值Win[t]进行了说明,对于用于抑制其他的电池6的电池性能的降低的输入限制,也可以应用本实施例的考虑了催化剂劣化程度的再生电力的输入控制。
例如,若反复执行以高输入值使锂离子二次电池在预定时间充电的充电动作,则充电动作中会发生锂离子二次电池的电压降低的高速劣化现象(与由使用产生的历时劣化所导致的磨损劣化不同,内部电阻急剧地上升的现象)。由于高速劣化现象发生时,电压上升急剧地变高,因此,锂离子二次电池的输入输出(电池性能)会降低,所以执行限制锂离子二次电池的输入输出的充放电控制。
由于用于抑制因这种高速劣化造成的电池性能的降低的输入限制,再生制动力也会降低,因而会促进与因发动机制动而产生的制动力的增加相伴的催化剂的劣化,但是,能够通过应用本实施例的考虑了催化剂劣化程度的再生电力的输入控制,来抑制催化剂的劣化促进。
另一方面,也可以是按上述的这些电池6的劣化模式(基于锂金属的析出的第一劣化模式、基于高速劣化的第二劣化模式)计算各电池劣化程度,直至各电池劣化程度超过各阈值为止,进行考虑了催化剂劣化程度的再生电力的输入控制。另外,也可以控制成将按劣化模式计算的电池劣化程度的每一个合计而计算1个电池劣化程度,来执行考虑了电池劣化程度的再生电力的输入控制。另外,也可以将由于电池6的使用而引起的历时劣化所产生的磨损劣化考虑为电池劣化程度。例如,也可以预先利用映射规定与电池6的使用年数(使用频率)相应的磨损劣化的电池劣化程度,在以各劣化模式计算的电池劣化程度上加上磨损劣化的劣化程度来作为电池6的电池劣化程度Ds加以使用。
另外,上述作为一个例子说明了如下方案:以实施根据电池6的电池温度TB和SOC的输入限制为前提,进行基于用于抑制锂金属的析出的输入限制值Win[t]的再生电力的输入限制,并且考虑催化剂的劣化促进而将Win[t]放开一定量。另一方面,对于根据电池6的电池温度TB和SOC的电池6的输入限制控制,也可以应用考虑了催化剂的劣化促进的输入控制。
对于例如基于如图5所示的在高温时随着温度变高而使输入电力变小那样的SWin[t]的输入控制,可以如图6所示那样随着电池6的SOC变高而将输入限制值限制为比SWin[t]小。此时,基于电池温度TB的SWin[t]成为根据电池6的SOC被进一步限制的Win[t],因此,能够进行控制以使得考虑催化剂的劣化促进而将根据SOC被进一步限制的Win[t]放开一定量。相反地,也可以进行控制,以使得考虑催化剂的劣化促进,使根据电池6的电池温度将基于电池6的SOC的SWin[t]进一步限制而得的Win[t]放开一定量。
因此,在对于根据电池6的电池温度TB和SOC的电池6的输入控制,执行考虑了催化剂的劣化促进的输入控制的情况下,除了锂离子二次电池以外,也可以将镍氢二次电池等其他二次电池用作电池6来进行本实施例的考虑了催化剂的劣化促进的输入控制。
Claims (8)
1.一种车辆控制装置,是具备发动机、车辆的行驶用马达、以及向所述行驶用马达供给电力的电池的混合动力车辆的控制装置,其特征在于,
具有一边根据所述电池的状态来更新容许所述电池输入的最大电流值即容许输入电流值、一边控制所述电池的输入的控制器,
所述控制器进行控制,以使得:在车辆减速时发动机制动的制动力和所述行驶用马达的再生制动力作用于车辆之际,所述发动机的排气净化用催化剂的劣化程度比预定值大的情况下,不进行根据所述容许输入电流值的所述电池的输入限制。
2.根据权利要求1所述的车辆控制装置,其特征在于,
所述控制器进行控制,以使得:在所述催化剂的劣化程度比第一预定值大、且所述电池的电池劣化程度比第二预定值小的情况下,不进行根据所述容许输入电流值的所述电池的输入限制。
3.根据权利要求2所述的车辆控制装置,其特征在于,
所述控制器进行控制,以使得:在所述催化剂的劣化程度比第一预定值小的情况下、或者在所述电池劣化程度比第二预定值大的情况下,进行根据所述容许输入电流值的所述电池的输入限制。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的车辆控制装置,其特征在于,
所述控制器执行第一输入控制和第二输入控制,在所述第一输入控制中,一边根据所述电池的温度和/或SOC来更新所述容许输入电流值、一边控制所述电池的输入,在所述第二输入控制中,一边根据所述电池的充电状态来更新所述容许输入电流值、一边控制所述电池的输入,并且,
所述控制器进行控制以使得不进行根据所述第二输入控制中的容许输入电流值的所述电池的输入限制,所述控制器在不超过基于所述第一输入控制中的容许输入电流值的所述电池的输入限制值的范围内,容许超过基于所述第二输入控制中的容许输入电流值的所述电池的输入限制值的再生电力的输入。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的车辆控制装置,其特征在于,
所述控制器判别由转速传感器检测到的所述发动机的转速是否超过预定的发动机转速阈值,基于超过所述发动机转速阈值而驱动所述发动机的时间、超过所述发动机转速阈值的次数、或者超过所述发动机转速阈值时的所述发动机的转速与所述发动机转速阈值之间的差值转速,来计算所述催化剂的劣化程度,
所述发动机转速阈值是用于识别所述催化剂的劣化被促进的状态的阈值,所述催化剂的劣化被促进的状态是与由于使所述发动机制动的制动力发挥作用而所述发动机的转速增加这一状况相伴地产生的。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的车辆控制装置,其特征在于,
所述控制器根据容许超过基于所述容许输入电流值的所述电池的输入限制值的再生电力的输入时的、超过所述输入限制值来输入再生电力的时间、超过所述输入限制值来输入再生电力的次数、或者超过所述输入限制值来输入的再生电力量,来计算所述电池劣化程度。
7.根据权利要求1至6中任意一项所述的电池***,其特征在于,
所述电池是锂离子二次电池,
所述控制器设定所述容许输入电流值,以使得所述锂离子二次电池的负极电位不变为规定锂金属的析出的基准电位以下。
8.一种控制方法,是在具备发动机、车辆的行驶用马达、以及向所述行驶用马达供给电力的电池的混合动力车辆中,一边根据所述电池的状态来更新容许所述电池输入的最大电流值即容许输入电流值、一边控制所述电池的输入的控制方法,其特征在于,包括:
判别步骤,在车辆减速时发动机制动的制动力和所述行驶用马达的再生制动力作用于车辆之际,判别所述发动机的排气净化用催化剂的劣化程度是否比预定值大;以及
控制步骤,在判别为所述催化剂的劣化程度比预定值大的情况下,进行控制以使得不进行根据所述容许输入电流值的所述电池的输入限制。
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