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Technisches
Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Steuerungsvorrichtung und ein
Steuerungsverfahren für eine
an Bord befindliche Batterie. Im Einzelnen betrifft die Erfindung
eine Steuerungsvorrichtung und ein Steuerungsverfahren für eine in
einem Fahrzeug angeordnete Batterie, bei dem als Maschine eine Brennkraftmaschine
und als Motor eine elektrische drehende Maschine vorgesehen ist,
und das durch Zuführung
einer Antriebsleistung von zumindest einer der Maschine und des
Motors gefahren werden kann.
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Stand der
Technik
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Ein
Hybridfahrzeug wird durch eine Antriebskraft von zumindest einer
der Maschine als Brennkraftmaschine und einem Motor als elektrische
rotierende Maschine betrieben. Die Maschine und der Motor des Hybridfahrzeugs
werden selektiv entsprechend dem Fahrzustand (Betriebszustand) des
Fahrzeugs verwendet, um auf diese Weise eine effektive Verwendung
der jeweiligen Merkmale der Maschine und des Motors zu erreichen.
Im Vergleich zu Fahrzeugen, die mit lediglich einer Maschine betrieben werden,
verbraucht ein Hybridfahrzeug im Allgemeinen weniger Brennstoff
und gibt weniger Abgase an die Umwelt ab.
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Das
Hybridfahrzeug gibt jedoch noch immer Abgase ab, da Brennstoff zum
Antreiben der Maschine verbrannt wird. Um es einem Katalysator zu
ermöglichen,
das Abgas in befriedigender Weise zu reinigen, ist es erforderlich,
den Katalysator ausreichend aufzuheizen. Es ist beispielsweise bekannt, dass
eine Aufwärmung
zum Anheben der Temperatur des Katalysators erforderlich ist, wenn
die Maschine gestartet wird, nachdem sie während einer längeren Zeitdauer
angehalten war.
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Die
Japanische Druckschrift JP 2000-110604 offenbart eine Fahrzeugbatteriesteuerungsvorrichtung,
die in der Lage ist, einen Katalysator in der Weise aufzuwärmen, dass
das Abgas ohne Verschlechterung der Brennstoffeffizienz gereinigt wird.
Die Batteriesteuerungsvorrichtung umfasst eine Batterieladeerfassungseinheit
zur Erfassung des Ladezustands (SOC, state of charge) einer Sekundärbatterie,
eine Leistungsanforderungseinstelleinheit zum Einstellen einer Leistungsanforderung
an eine Maschine auf der Basis von vorbestimmten Parametern einschließlich des
erfassten Ladezustands (SOC), und eine Maschinensteuerungseinheit
zur Steuerung der Maschine in der Weise, dass die Ausgangsleistung
der Maschine ungefähr
gleich der eingestellten Leistungsanforderung ist. Die Leistungsanforderungseinstelleinheit
stellt die Leistungsanforderung auf einen Wert ein, der größer ist
als derjenige für
einen normalen Betrieb, falls eine Aufwärmanforderung vorliegt, zum
Zwecke des Anhebens der Temperatur des Katalysators unter der Bedingung, dass
der erfasste Ladezustand innerhalb eines vorbestimmten Bereichs
liegt.
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Mit
dieser Batteriesteuerungsvorrichtung wird der Ladezustand der Sekundärbatterie
erfasst, und im Falle des Bereitstellens einer Aufwärmanforderung
zum Anheben der Temperatur des Katalysators unter der Bedingung,
dass der Ladezustand SOC innerhalb eines vorbestimmten Bereichs
liegt, wird eine Leistung entsprechend eines Betrags von der Maschine
ausgegeben, der ausreichend ist zum Laden der Sekundärbatterie
und der größer ist
als die Leistung in einem Normalzustand. Auf diese Weise kann eine
angemessene Abgasemissionsmenge von der Maschine sichergestellt
werden. Die Temperatur des Katalysators in dem Abgasdurchgang der
Maschine kann in ausreichender Weise in Verbindung mit den in angemessener
Weise erhitzten Abgasen erhöht
werden, sodass der Katalysator in optimaler Weise aufgewärmt werden
kann. Die größere Leistungsabgabe
der Maschine wird mittels eines Motorgenerators in eine elektrische
Leistung zum Laden der Sekundärbatterie
umgewandelt. Daher tritt kein Energieverlust auf, und es kann eine
Verschlechterung der Brennstoffeffizienz verhindert werden.
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Bei
der Batteriesteuerungsvorrichtung gemäß der Offenbarung in der vorstehend
genannten Druckschrift wird der Ladezustand SOC der Sekundärbatterie
erfasst, und es wird ein Leistungsbetrag, der größer ist als in einem normalen
Zustand, als eine Leistungsanforderung eingestellt, falls eine Aufwärmanforderung
vorliegt, zum Erhöhen
der Temperatur des Katalysators unter der Bedingung, dass der Ladezustand
innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt. Insbesondere werden
zwei unterschiedliche Kennfelder zur Definition der Ladeanforderung bezüglich des
Ladezustands der Sekundärbatterie gespeichert.
Entsprechend einer Aufwärmanforderung
wird eines dieser Kennfelder verwendet zur Definition der Ladeanforderung
bezüglich
des Ladezustands, der höher
ist als derjenige bei der Verwendung des Kennfelds, wenn keine Aufwärmanforderung
ausgegeben wird. In dem Falle des Erfordernisses eines Aufwärmvorgangs
ist es unmöglich,
wenn beispielsweise die Maschine nach einer längeren Zeitdauer des Anhaltens
gestartet werden soll, dass der Ladezustand SOC der Sekundärbatterie
groß genug
ist, dass er in einen Entladeanforderungsbereich dieses Kennfelds
bei dem Aufwärmvorgang
enthalten ist, und somit ist der Ladezustand SOC der Sekundärbatterie
zu dieser Zeit üblicherweise
in einen Ladeanforderungsbereich auf dem Kennfeld. Fordert in diesem
Zustand der Fahrer eine Beschleunigung durch Betätigen bzw. Niederdrücken beispielsweise der
Beschleunigungseinrichtung an, dann wird keine elektrische Leistung
von der Sekundärbatterie
infolge der hohen Ladeanforderung der Sekundärbatterie entladen. Es wird
daher keine elektrische Leistung von der Batterie zu dem Motorgenerator
zugeführt, der
als Motor dient, sodass das Fahrzeug nicht mittels des Motors angetrieben
werden kann.
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Mit
anderen Worten, die gesamte zur Beschleunigung des Fahrzeugs erforderliche
Leistung wird von der Maschine aufgebracht. Obwohl es in der Japanischen
Druckschrift JP 2000-110604 nicht explizit offenbart ist, kann ferner
die Maschine ihre Ausgangsleistung erhöhen zur Bereitstellung einer
befriedigenden Leistung entsprechend der Beschleunigungsanforderung
und kann weiter die Ausgangsleistung erhöhen, um es dem Motorgenerator
zu ermöglichen,
elektrische Leistung zu erzeugen. Wird in entsprechender Weise die
Maschinenausgangsleistung erhöht,
um die Leistungsanforderung durch den Fahrer zu befriedigen, dann
wird eine größere Abgasmenge
auch in dem Aufwärmbetrieb
erzeugt. In einem Zustand, bei dem die Katalysatortemperatur nicht
ausreichend ansteigt, sodass der Katalysator nicht seine volle Reinigungsfähigkeit
bereitstellen kann, wird eine Abgasmenge erzeugt, die mittels des in
der Aufwärmung
befindlichen Katalysators nicht gereinigt werden kann. Dies führt zu einem
Problem, dass nicht gereinigtes Abgas abgegeben werden kann.
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Offenbarung
der Erfindung
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Batteriesteuerungsvorrichtung
und ein Batteriesteuerungsverfahren für ein Fahrzeug derart auszugestalten,
sodass das Fahrzeug in ausreichender Weise auch in einem Aufwärmbetrieb
zur Aktivierung eines Katalysators beschleunigt werden kann, während der
Ausstoß von ungereinigtem
Abgas verhindert wird.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Batteriesteuerungsvorrichtung
und ein Batteriesteuerungsverfahren für ein Fahrzeug bereitzustellen,
bei dem das Fahrzeug mittels einer Antriebskraft von einem Elektromotor
in der Weise betrieben werden kann, dass eine Verkürzung der
Batterielebensdauer in einem Fall unterdrückt wird, bei dem die Aufwärmung eines
Katalysators nicht nötig ist,
da die Priorität
auf einem Antrieb des Elektromotors vor einer Vergrößerung einer
Belastung der Batterie in dem Fall liegt, dass die Aufwärmung des
Katalysators erforderlich ist.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Batteriesteuerungsvorrichtung
und ein Batteriesteuerungsverfahren für ein Fahrzeug bereitzustellen,
bei dem der Elektromotor angetrieben werden kann, ungeachtet dessen,
ob die Temperatur der Batterie hoch oder niedrig ist.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt eine weitere Aufgabe zugrunde, eine
Batteriesteuerungsvorrichtung und eine Batteriesteuerungsverfahren
für ein Fahrzeug
derart auszugestalten, dass die Verschlechterung der Batterie infolge
eines übergroßen Temperaturanstiegs
verhindert werden kann.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung steuert eine Batteriesteuerungsvorrichtung eine
Batterie, die angebracht ist an einem Fahrzeug mit einer Maschine
zur Erzeugung einer Antriebskraft durch Verbrennen eines Brennstoffs,
einem Katalysator zur Reinigung von durch die Verbrennung erzeugtem
Abgas, einem Elektromotor zur Erzeugung einer Antriebskraft, und
wobei die Batterie dem Elektromotor elektrische Leistung zuführt. Das
Fahrzeug wird durch zumindest eine der jeweiligen Antriebskräfte von
der Maschine und dem Elektromotor betrieben bzw. angetrieben. Die
Steuerungsvorrichtung umfasst eine Beschleunigungsanforderungserfassungseinheit
zur Erfassung einer Beschleunigungsanforderung des Fahrzeugs, eine
Bestimmungseinheit zur Bestimmung, ob eine Aufwärmung zur Vergrößerung der
Temperatur des Katalysators erforderlich ist, und eine Steuerungseinheit
zur Steuerung der elektrischen Lade-/Entladeleistung der Batterie zum
Antreiben des Fahrzeugs mittels des Elektromotors in dem Fall, dass
die Bestimmungseinheit bestimmt, dass die Aufwärmung erforderlich ist und
die Beschleunigungsanforderung erfasst wird.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung erfasst die Beschleunigungsanforderungserfassungseinheit eine
Beschleunigungsanforderung des Fahrzeugs, und die Bestimmungseinheit
bestimmt, ob ein Aufwärmen
des Katalysators erforderlich ist oder nicht. Die Steuerungseinheit
steuert in dem Fall, dass bestimmt wird, dass die Aufwärmung erforderlich
ist und die Beschleunigungsanforderung erfasst. ist, die elektrische
Lade-/Entladeleistung der Batterie in der Weise, dass das Fahrzeug
mittels des Elektromotors angetrieben wird und somit die Beschleunigungsanforderung
erfüllt
ist. Insbesondere wird anstelle des Antreibens des Fahrzeugs mittels
der Maschine (oder zusätzlich
zu dem Antreiben des Fahrzeugs mittels der Maschine) vielmehr ein
Antreiben des Fahrzeugs mittels des Elektromotors durch eine Vergrößerung des
Entladebereichs zur Verwendung einer resultierenden elektrischen
Leistung bewirkt, die von der Batterie ungeachtet des Zustands der
Batterie entladen wird. Somit wird nach Durchführung einer Beschleunigungsanforderung
während
des Aufwärmens
des Katalysators der Elektromotor im Hinblick auf eine Ergänzung der
Antriebsleistung angetrieben bzw. angesteuert, wodurch eine Vergrößerung der
Maschinenausgangsleistung unterdrückt und auf diese Weise verhindert
wird, dass die Maschinenausgangsleistung einen höheren Wert als erforderlich
erreicht (höher
als der Wert, der erforderlich ist zum Aufwärmen des Katalysators) und
zur Vermeidung der Emission von Abgas entsprechend eines Betrags,
der größer ist
als der Betrag, der mittels des aufgewärmten Katalysators gereinigt
werden kann. Die Batteriesteuerungsvorrichtung kann somit für ein Fahrzeug
bereitgestellt werden, wobei das Fahrzeug in ausreichender Weise
beschleunigt werden kann, auch in dem Aufwärmvorgang, und es kann verhindert
werden, dass nicht gereinigtes Abgas ausgestoßen wird.
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Vorzugsweise
umfasst die Steuerungseinheit eine Begrenzungseinheit zum Begrenzen
der elektrischen Lade-/Entladeleistung
der Batterie, eine Aufhebungseinheit zum Aufheben der Begrenzung der
elektrischen Lade-/Entladeleistung,
falls die Bestimmungseinheit bestimmt, dass das Aufwärmen erforderlich
ist, im Vergleich zu einer Begrenzung der elektrischen Lade-/Entladeleistung
in dem Fall, dass die Aufwärmung
nicht nötig
ist.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung begrenzt die Steuerungseinheit die elektrische Lade-/Entladeleistung
der Batterie zu dem Zweck des Schützens der Batterie, während die
Aufhebungseinheit die Begrenzung der elektrischen Lade-/Entladeleistung
aufhebt, insbesondere die elektrische Entladeleistung, nach einer
Beschleunigungsanforderung in dem Aufwärmvorgang im Vergleich zu der
elektrischen Lade-/Entladeleistung
in dem Fall, dass die Aufwärmung
unnötig
ist. Auch wenn sich die Ladezustand SOC in einem Bereich befindet,
bei dem üblicherweise
eine Entladung nicht auftritt, wird elektrische Leistung von der
Batterie zu dem Elektromotor geführt, um
der Beschleunigungsanforderung ohne Vergrößerung der Abgasemission der
Maschine zu entsprechen. Ist die Aufwärmung unnötig, dann kann die elektrische
Lade-/Entladeleistung zum Schützen
der Batterie gegenüber
einer verkürzten
Batterielebensdauer beispielsweise infolge eines übergroßen Ladens/Entladens
der Batterie begrenzt werden. Mit anderen Worten, ist eine Aufwärmung erforderlich, dann
wird die Begrenzung der Entladung aufgehoben, während die Ladung/Entladung
der Batterie in angemessener Weise begrenzt werden kann, falls die
Aufwärmung
unnötig
ist. In diesem Fall kann die Batteriesteuerungsvorrichtung für das Fahrzeug
in der Weise ausgestaltet sein, dass eine Verkürzung der Batterielebensdauer
in dem Fall unterdrückt
wird, dass das Aufwärmen
des Katalysators unnötig
ist, während
eine Priorität
dem Antrieb durch den Elektromotor über eine Vergrößerung der
Belastung der Batterie in dem Fall gegeben wird, dass das Aufwärmen des
Katalysators nötig
ist, um es dem Fahrzeug zu erlauben, mittels der Antriebskraft des
Elektromotors betrieben zu werden.
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Vorzugsweise
umfasst die Batteriesteuerungsvorrichtung eine Temperaturerfassungseinheit zur
Erfassung der Temperatur der Batterie. Die Begrenzungseinheit begrenzt
die elektrische Lade-/Entladeleistung auf der Basis der erfassten
Temperatur.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung erfasst die Temperaturerfassungseinheit die Temperatur
der Batterie, und die Begrenzungseinheit begrenzt die elektrische
Lade-/Entladeleistung
auf der Basis der erfassten Temperatur. Die elektrische Lade-/Entladeleistung
kann somit in angemessener Weise entsprechend der Batterietemperatur
begrenzt werden. Es kann sodann beispielsweise ein Temperaturbereich definiert
werden, bei dem ein Laden/Entladen der Batterie durchgeführt werden
kann, und liegt die Batterietemperatur außerhalb dieses Temperaturbereichs,
dann wird das Laden/Entladen der Batterie zur Vermeidung einer Verschlechterung
der Batterie beendet.
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Ferner
hebt die Aufhebungseinrichtung die Begrenzung der elektrischen Lade-/Entladeleistung auf
der Basis der Batterietemperatur auf, falls bestimmt wird, dass
die Aufwärmung
erforderlich ist.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung hebt die Aufhebungseinrichtung die Begrenzung der elektrischen
Lade-/Entladeleistung
auf der Basis der Batterietemperatur auf, falls bestimmt wird, dass
die Aufwärmung
erforderlich ist. Ist die Aufwärmung
erforderlich, dann kann die Begrenzung der elektrischen Lade-/Entladeleistung
auf der Basis der Batterietemperatur aufgehoben werden. Somit kann
die Batteriesteuerungsvorrichtung für ein Fahrzeug in der Weise ausgestattet
sein, dass der Lade-/Entladebereich der Batterie beispielsweise
in dem Fall ausgeweitet werden kann, dass die Aufwärmung erforderlich
ist, im Vergleich zu dem Fall, dass die Aufwärmung unnötig ist, sodass der Elektromotor
ungeachtet dessen betrieben werden kann, ob sich die Batterie in
einem höheren
oder niedrigeren Temperaturzustand befindet.
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Die
Batteriesteuerungsvorrichtung umfasst ferner eine Erhöhungserfassungseinheit
zur Erfassung einer Erhöhung
der Temperatur der Batterie. Die Begrenzungseinheit begrenzt eine
elektrische Lade-/Entladeleistung auf der Basis der erfassten Erhöhung (Steigerung).
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung erfasst die Erhöhungserfassungseinheit
eine Erhöhung
der Batterietemperatur, und die Steuerungseinheit begrenzt die elektrische
Lade-/Entladeleistung auf der Basis der erfassten Erhöhung. Die
elektrische Lade-/Entladeleistung kann somit entsprechend einer Erhöhung der
Temperatur begrenzt werden. Somit kann die Batteriesteuerungsvorrichtung
für das
Fahrzeug in der Weise ausgestaltet sein, dass das Laden/Entladen
der Batterie beendet wird, falls eine übergroße Temperaturerhöhung erfasst
wird, die als eine Abnormalität
der Batterie betrachtet werden kann, zur Verhinderung einer Verschlechterung
der Batterie infolge des übergroßen Temperaturanstiegs.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Batteriesteuerungsverfahren
vorgesehen zur Steuerung einer in einem Fahrzeug angeordneten Batterie,
mit einer Maschine zur Erzeugung einer Antriebskraft durch Verbrennen
von Brennstoff, einem Katalysator zum Reinigen von durch die Verbrennung
erzeugtem Abgas, einem Elektromotor zur Erzeugung einer Antriebskraft,
und der Batterie zum Zuführen
einer elektrischen Leistung zu dem Elektromotor.
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Das
Fahrzeug wird durch zumindest eine der jeweiligen Antriebskräfte der
Maschine und des Elektromotors betrieben. Das Batteriesteuerungsverfahren
umfasst die Schritte des Erfassens einer Beschleunigungsanforderung
des Fahrzeugs, der Bestimmung, ob ein Aufwärmen zur Erhöhung der
Temperatur des Katalysators erforderlich ist, und eine Steuerung
der elektrischen Lade-/Entladeleistung der Batterie zum Antreiben
des Fahrzeugs mittels des Elektromotors in dem Fall, dass in dem
Bestimmungsschritt bestimmt wird, dass die Aufwärmung erforderlich ist, und
die Beschleunigungsanforderung erfasst wird.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird in dem Schritt des Erfassens einer Beschleunigungsanforderung
des Fahrzeugs die Beschleunigungsanforderung des Fahrzeugs erfasst
und in dem Schritt des Bestimmens, ob ein Aufwärmen erforderlich ist oder nicht,
wird bestimmt, ob das Aufwärmen
erforderlich ist oder nicht. In dem Schritt der Steuerung der elektrischen
Lade-/Entladeleistung der Batterie wird die elektrische Lade-/Entladeleistung
der Batterie in der Weise gesteuert, dass das Fahrzeug mittels des Elektromotors
angetrieben werden kann, falls bestimmt wird, dass die Aufwärmung des
Katalysators erforderlich ist und dass eine Beschleunigungsanforderung
ermittelt wird. Insbesondere wird anstelle des Antreibens des Fahrzeugs
durch die Maschine (oder zusätzlich
zum Antreiben des Fahrzeugs mittels der Maschine) ein Antreiben
des Fahrzeugs mittels des Elektromotors mit einer von der Batterie
entladenen elektrischen Leistung bewirkt, ungeachtet des Zustands
der Batterie, solange die Batterie die Leistung abgeben kann. Nach
einer Beschleunigungsanforderung in dem Katalysatoraufwärmvorgang
wird der Elektromotor angetrieben zur Ergänzung einer Antriebsleistung,
um auf diese Weise eine Vergrößerung der
Maschinenausgangsleistung zu verhindern, um der Maschine nicht zu
erlauben, einen Wert höher als
erforderlich (höher
als der erforderliche Wert zum Aufwärmen des Katalysators) zu erreichen
und die Emission von Abgas entsprechend einer Menge zu vermeiden,
die größer ist
als ein Betrag (Menge), den der Katalysator bei der Aufwärmung reinigen
kann. Mittels des bei dem Fahrzeug vorgesehene Batteriesteuerungsverfahrens
kann das Fahrzeug in ausreichender Weise auch in dem Aufwärmvorgang
beschleunigt werden, und es kann verhindert werden, dass ungereinigtes
Abgas ausgestoßen
wird.
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Kurzbeschreibung der Figuren
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Es
zeigen:
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1 eine
Gesamtdarstellung einer Leistungseinheit eines Fahrzeugs gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung,
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2 eine
teilweise Darstellung der Leistungseinheit des Fahrzeugs gemäß dem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung,
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3A und 3B jeweilige
Kennfelder zur Verwendung bei der Berechnung von SW(IN) und SW(OUT),
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4 ein
Kennfeld zur Verwendung bei der Berechnung von ηW(IN),
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5A und 5B jeweilige
Kennfelder zur Verwendung bei der Berechnung von HW(IN) und HW(OUT)
in dem Fall, dass das Aufwärmen
eines Katalysators unnötig
ist,
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6A und 6B jeweilige
Kennfelder zur Verwendung bei der Berechnung von HW(IN) und HW(OUT)
in einem Fall, bei dem das Aufwärmen
des Katalysators erforderlich ist,
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7 ein
Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung eines Steuerungsaufbaus eines
Programms zur Durchführung
mittels einer Hybrid-Elektroniksteuerungseinheit (HV-ECU) gemäß dem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung,
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8 ein
Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung eines Steuerungsaufbaus einer
Unterroutine zur Berechnung von SW(IN) und SW(OUT),
-
9 ein
Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung eines Steuerungsaufbaus einer
Unterroutine zur Berechnung von ηW(IN),
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10 ein
Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung eines Steuerungsaufbaus einer
Unterroutine zur Berechnung von HW(IN) und HW(OUT), und
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11A und 11B Werte
W(IN) und W(OUT) bezüglich
der Batterietemperatur TB.
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Beste Art zur Umsetzung
der Erfindung
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Ausführungsbeispiele
der vorliegende Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die
Figuren beschrieben. Hierbei werden gleiche Komponenten mit gleichen
Bezugszeichen und mit gleichen Namen bezeichnet und dienen in der
gleichen Weise, sodass eine entsprechende Beschreibung derselben
nicht wiederholt wird.
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Gemäß den 1 und 2 folgt
nun eine Beschreibung einer Leistungseinheit eines Fahrzeugs, das
eine Hybrid-ECU (elektronische Steuerungseinheit, elektronische
Hybridsteuerungseinheit) 112 aufweist zum Implementieren
einer Batteriesteuerungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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Gemäß der Darstellung
in 1 umfasst die Leistungseinheit eine Maschine 100,
einen Motorgenerator (MG) 102, einen mit dem Motorgenerator 102 verbundenen
Inverter 106, eine mit dem Inverter 106 verbundene
Batterie 110 und die Hybrid-ECU 112 (HV-ECU) zur
Steuerung der Maschine 100 und des Inverters 106.
Die Maschine 100, der Motorgenerator 102, der
Inverter 106 und die Batterie 110 sind mit der Hybrid-ECU 112 verbunden.
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Die
Maschine 100 verbrennt einen fossilen Brennstoff wie Benzin
zur Erzeugung einer Antriebskraft, wobei entsprechend dem Verbrennungsprozess
erzeugtes Abgas abgegeben wird. Das Abgas wird sodann einen mit
der Maschine 100 verbundenen Abgasrohr 114 zugeführt, wird
mittels eines Katalysators 116 gereinigt, der in dem Abgasrohr 114 angeordnet
ist, und danach von dem Fahrzeug nach außen abgegeben bzw. ausgestoßen.
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Der
Katalysator 116 oxidiert Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid
in Kohlendioxid und Wasser und reduziert Stickoxide. Der Katalysator 116 ist ein
Drei-Wege-Katalysator.
Für eine
effektive Reinigung der Abgasemission mittels des Katalysators 116 sollte
der Katalysator 116 in ausreichender Weise aufgewärmt sein.
Wurde die Maschine 100 während einer längeren Zeitdauer
angehalten und wird sie nun gestartet, dann ist die Temperatur des
Katalysators 116 entsprechend niedrig. Zum Anheben der Temperatur
desselben ist ein Aufwärmen
erforderlich. Es wird bei der Batteriesteuerungsvorrichtung gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
in Verbindung mit der Katalysatortemperatur TC bestimmt, ob der Katalysator 116 aufgewärmt ist
oder nicht. Zu diesem Zweck ist ein Katalysatortemperatursensor 118 im Abgasrohr 114 in
der Nähe
des Katalysators 116 vorgesehen. Der Temperatursensor 118 ist
mit der Hybrid-ECU 112 verbunden zur Übertragung der Katalysatortemperatur
TC in Form eines Erfassungssignals zur Hybrid-ECU 112.
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Die
Bestimmung, ob die Aufwärmung
des Katalysators 116 erforderlich ist oder nicht, kann
alternativ durchgeführt
werden mittels einer Messung der Zeit, die abgelaufen ist seit dem
Einschalten eines (nicht gezeigten) Zündschalters zu der Startposition
oder der seit dem Starten abgelaufenen Zeit.
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Der
Motorgenerator 102 erzeugt eine Antriebskraft mit einer
von der Batterie 110 zugeführten elektrischen Leistung.
Falls das Fahrzeug unter einer regenerativen Steuerung steht, dient
der Motorgenerator 102 als ein elektrischer Generator zur
Umwandlung der kinetischen Energie des Fahrzeugs in elektrische
Energie, womit sodann die Batterie 110 geladen werden kann.
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Die
durch die Maschine 110 und den Motorgenerator 102 abgegebenen
Antriebsleistungen werden einer Leistungsaufteilungseinrichtung 120 zugeführt, die
aus einem Planetengetriebesatz besteht und mittels eines Reduktionsgetriebes 122,
eines Differenzialgetriebes 124 und einer Antriebswelle 126 zu
(nicht gezeigten) Rädern übertragen.
Falls das Fahrzeug langsamer wird, dann werden die Drehungen der
Räder mittels
der Antriebswelle 126, dem Differenzialgetriebe 124,
dem Reduktionsgetriebe 122 und der Leistungsaufteilungseinrichtung 120 zu
dem Motorgenerator 102 übertragen.
Der Motorgenerator 102 wird somit gedreht und dient als
ein elektrischer Generator. Ferner wird die von der Maschine 100 abgegebene
Antriebskraft ebenfalls zum Drehen des Motorgenerators 102 über die
Leistungsaufteilungseinrichtung 120 verwendet, um auf diese
Weise elektrische Leistung zu erzeugen. Der Inverter 106 wandelt
den von der Batterie 110 zugeführten Gleichstrom in einen
Wechselstrom zum Antreiben des Motorgenerators 102 um.
Der Inverter 106 wandelt ferner den von dem Motorgenerator 102 erzeugten Wechselstrom
in einen Gleichstrom zum Laden der Batterie 110 um.
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Die
Batterie 110 ist eine Sekundärbatterie mit in Reihe geschalteten
Batteriemodulen, von denen jedes aus einer Vielzahl von Speicherzellen
besteht. Die Batterie 110 wird in der Weise gesteuert,
dass der elektrische Ladeleistungspegel und der elektrische Entladeleistungspegel
jeweils innerhalb eines begrenzten Bereichs liegen.
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Ein
Beschleunigungspositionssensor 129 zur Erfassung eines
Betätigungsbetrags
eines Beschleunigungspedals 128, ein Bremspositionssensor 131 zur
Erfassung eines Betätigungsbetrags
eines Bremspedals 130 und ein Schaltpositionssensor 133 zur
Erfassung der Schaltpositioneines Schalthebels 132 sind
ferner mit der Hybrid-ECU 112 (HV-ECU) verbunden.
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Ferner
sind gemäß der Darstellung
in 2 ein Spannungssensor 134 zur Erfassung
des Spannungswerts der Batterie 110, ein Stromsensor 136 zur
Erfassung des Stromwerts desselben und ein Batterietemperatursensor 138 zur
Erfassung der Temperatur derselben mit der Hybrid-ECU 112 verbunden.
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Die
Hybrid-ECU 112 steuert die Maschine 100, den Motorgenerator 102,
den Inverter 106 und die Batterie 110 auf der
Basis der jeweiligen Erfassungssignale, die von den vorstehend beschriebenen
Sensoren übertragen
wurden, in der Weise, dass das Fahrzeug entsprechend einer Beschleunigungsanforderung
von einem Fahrer betrieben wird bzw. fährt. Die Hybrid-ECU 112 stellt
auf der Basis des erfassten Zustands der Batterie 110 einen
Ladeleistungsbegrenzungswert (nachstehend als W(IN) bezeichnet)
als auch einen Entladeleistungsbegrenzungswert (nachstehend als
W(OUT) bezeichnet) ein, die jeweilige Begrenzungen (Grenzen) der
elektrischen Leistung zum Laden der Batterie 110 und der elektrischen
Leistung zum Entladen der Batterie 110 darstellen.
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Zum
Einstellen von W(IN) berechnet die Hybrid-ECU 112 einen
ersten Ladeleistungsbegrenzungswert (nachstehend als SW(IN) bezeichnet),
einen zweiten Ladeleistungsbegrenzungswert (nachstehend als ηW(IN) bezeichnet)
und einen dritten Ladeleistungsbegrenzungswert (nachstehend als HW(IN)
bezeichnet) ein. Der Maximalwert von SW(IN), ηW(IN) und HW(IN) wird als W(IN)
eingestellt. Ferner berechnet die Hybrid-ECU 112 zum Einstellen
von W(OUT) einen ersten Entladeleistungsbegrenzungswert (nachstehend
als SW(OUT) bezeichnet) und einen dritten Entladeleistungsbegrenzungswert
(nachstehend als HW(OUT) bezeichnet) ein. Das Minimum von SW(OUT)
und HW(OUT) wird als W(OUT) eingestellt.
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In
dem Ausführungsbeispiel
sind SW(IN), ηW(IN),
HW(IN) und W(IN) als negative Werte dargestellt, und es repräsentieren
SW(OUT), HW(OUT) und W(OUT) positive Werte.
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Die
Werte SW(IN) und SW(OUT) werden jeweils auf der Basis eines Batteriespannungswerts
V und einer Batterietemperatur TB entsprechend einem in der Hybrid-ECU
(HV-ECU) 112 gespeicherten Kennfeld berechnet. Die 3A und 3B zeigen jeweilige
Kennfelder zur Berechnung von SW(IN) und SW(OUT) bezüglich eines
bestimmten Batteriespannungswerts V. Eine Vielzahl von Kennfeldern, die ähnlich sind
wie diejenigen der 3A und 3B, die
für jeweilige
Batteriespannungswerte V angepasst sind, sind gespeichert. Entsprechend
diesen Kennfeldern werden die Werte SW(IN) und SW(OUT) jeweils auf
einen Wert gesetzt, der mit einer Batteriespannung V und der Batterietemperatur TB
korreliert. Liegt die Batterietemperatur TB bei 80°C oder –30°C, dann sind
unter Bezugnahme auf diese Kennfelder die korrelierten Werte SW(IN)
und SW(OUT) Werte, die jeweils die elektrische Ladeleistung (Aufladeleistung)
und die elektrische Entladeleistung zur Beendigung der Ladung und
der Entladung der Batterie 110 begrenzen. In diesem Ausführungsbeispiel
wird der Wert SW(IN) durch einen negativen Wert und SW(OUT) durch
einen positiven Wert repräsentiert.
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Der
Wert ηW(IN)
wird auf der Basis der verbleibenden Kapazität der Batterie RAHR und einer Batterietemperatur
TB entsprechend einem in der Hybrid-ECU 112 gespeicherten
Kennfeld berechnet. 4 zeigt ein Kennfeld zur Berechnung
von ηW(IN).
Gemäß diesem
Kennfeld wird ηW(IN)
auf einen Wert gesetzt, der mit der Batterietemperatur TB und der
verbleibenden Kapazität
der Batterie RAHR korreliert ist. In diesem Kennfeld ist der mit
der Batterietemperatur TB von 67,5°C und der verbleibenden Batteriekapazität RAHR von
6,7 Ah korrelierte Wert ηW(IN)
ein Wert zur Begrenzung der elektrischen Ladeleistung zum Beenden
der Ladung der Batterie 110. In diesem Ausführungsbeispiel
wird der Wert ηW(IN)
durch einen negativen Wert repräsentiert.
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Die
Werte HW(IN) und HW(OUT) werden auf unterschiedliche Weise in Abhängigkeit
davon berechnet, ob die Aufwärmung
eines Katalysators 116. unnötig oder erforderlich ist.
Ist die Aufwärmung
des Katalysators 116 unnötig, dann werden HW(IN) und HW(OUT)
in der Weise berechnet, wie es für
die Werte SW(IN) und SW(OUT) erfolgt ist, d.h. auf der Basis eines
Batteriespannungswerts und einer Batterietemperatur TB entsprechend
den in der Hybrid-ECU 112 gespeicherten Kennfeldern. Die 5A und 5B zeigen
jeweils Kennfelder zur Berechnung von HW(IN) und HW(OUT) bezüglich einer
bestimmten Batteriespannung V in dem Fall, dass die Aufwärmung des
Katalysators 116 unnötig
ist. Eine Vielzahl von unterschiedlichen Kennfeldern, die jeweils
für entsprechende
Batteriespannungen V angepasst und gleichartig zu den in den 5A und 5B gezeigten
Kennfeldern sind, sind gespeichert. Entsprechend diesen Kennfeldern
werden die Werte HW(IN) und HW(OUT) auf einen Wert gesetzt, der
mit der Batteriespannung V und der Batterietemperatur TB korreliert
ist. Beträgt
die Batterietemperatur TB 60°C oder –30°C, dann sind
gemäß diesem
Kennfeld HW(IN) und HW(OUT) Werte zur Begrenzung der elektrischen
Lade-/Entladeleistung zum Beenden der Aufladung/Entladung der Batterie 110.
Mit anderen Worten, HW(IN) und HW(OUT) werden in der Weise eingestellt,
dass die Temperatur, bei der die Aufladung/Entladung durch HW(IN)
und HW(OUT) begrenzt ist, niedriger ist als die Temperatur, bei
der die Ladung/Entladung durch SW(IN) und SW(OUT) begrenzt ist.
-
In
dem Fall, dass die Aufwärmung
des Katalysators 116 erforderlich ist, werden HW(IN) und HW(OUT)
entsprechend in der Hybrid-ECU 112 gespeicherten Kennfeldern
auf der Basis einer Erhöhung
der Batterietemperatur ΔTB
eingestellt, die eine Temperaturerhöhung von Start der Maschine
ist. Die 6A und 6B zeigen
jeweilige Kennfelder zur Berechnung der Werte HW(IN) und HW(OUT)
in dem Fall, dass die Aufwärmung
des Katalysators 116 erforderlich ist. Entsprechend diesen
Kennfeldern werden HW(IN) und HW(OUT) auf Werte gesetzt, die mit einer
Batterietemperaturerhöhung ΔTB korreliert sind.
Ist die Batterietemperaturerhöhung ΔTB gleich 5°C, dann sind
HW(IN) und HW(OUT) jeweilige Werte zum Begrenzen der elektrischen
Lade-/Entladeleistung zum. Beenden des Ladens/Aufladens der Batterie 110.
In diesem Ausführungsbeispiel
ist HW(IN) durch einen negativen Wert und HW(OUT) durch einen positiven
Wert repräsentiert.
-
Die
in den 3A bis 6B gezeigten Kennfelder
sind lediglich beispielhafte Darstellungen, und die vorliegende
Erfindung ist nicht auf diese Kennfelder beschränkt.
-
Ein
Steuerungsaufbau des mittels der Hybrid-ECU 112 verarbeitenden
bzw. durchgeführten Programms
wird nun unter Bezugnahme auf 7 beschrieben.
-
In
Schritt (nachstehend als S abgekürzt) 100 bestimmt
die Hybrid-ECU (HV-ECU) 112, ob ein (nicht gezeigter) Zündschalter
eingeschaltet ist oder nicht (IG-ON, IG-OFF). Ist der Zündschalter
eingeschaltet (JA in S100, IG-ON), dann geht der Ablauf über zu S200.
Trifft dies nicht zu (NEIN in S100), dann wartet der Ablauf bis
der Zündschalter
eingeschaltet ist.
-
In
S200 initialisiert die Hybrid-ECU 112 das System und setzt
eine Aufwärmprioritätsmarke.
In S250 erfasst die Hybrid-ECU 112 die Batterietemperatur
TB und speichert die erfasste Batterietemperatur TB als eine Anfangsbatterietemperatur
TB(1). In S300 erfasst die Hybrid-ECU 112 die Katalysatortemperatur
TC.
-
In
S400 bestimmt die Hybrid-ECU 112, ob die erfasste Katalysatortemperatur
TC höchstens (gleich
oder kleiner) eine vorbestimmte Katalysatoraufwärmtemperatur TC(0) ist. Ist
die Katalysatortemperatur TC höchstens
die Katalysatoraufwärmtemperatur
TC(0) (JA in S400), dann geht der Ablauf zu S600. Trifft dies nicht
zu (NEIN in S400), dann geht der Ablauf über zu S500. In S500 bewirkt
die Hybrid-ECU 112 ein Rücksetzen der Aufwärmprioritätsmarke.
-
In
S600 verarbeitet die Hybrid-ECU 112 eine Unterroutine zur
Berechnung von SW(IN) und SW(OUT). In S700 bearbeitet die Hybrid-ECU 112 eine
Unterroutine zur Berechnung von ηW(IN).
In S800 verarbeitet die Hybrid-ECU 112 eine Unterroutine
zur Berechnung von HW(IN) und HW(OUT). Diese Unterroutine (S600,
S700, S800, S900) wird nachstehend im Einzelnen beschrieben.
-
In
S900 stellt die Hybrid-ECU 112 einen maximalen Wert von
SW(IN), ηW(IN)
und HW(IN) als W(IN) ein. Die Hybrid-ECU 112 stellt ferner
den Minimalwert von SW(OUT) und HW(OUT) als W(OUT) ein.
-
In
S910 erfasst die Hybrid-ECU 112 einen Betätigungsbetrag
(Betrag des Niederdrückens)
des Beschleunigungspedals 128. In S920 betreibt die Hybrid-ECU 112 die
Maschine 100, den Motorgenerator (MG) 102 und
den Inverter 106 gemäß dem erfassten Betätigungsbetrag
in der Weise, dass der elektrische Lade-/Entladeleistungspegel der
Batterie 110 nicht W(IN) und W(OUT) überschreitet.
-
In
S1000 bestimmt die Hybrid-ECU 112, ob der Zündschalter
ausgeschaltet ist (IG-OFF). Ist der Zündschalter ausgeschaltet (JA
in S1000), dann ist der Ablauf vollendet. Trifft dies nicht zu (NEIN
in S1000), dann kehrt der Ablauf zu S300 zurück.
-
Es
wird nun die Unterroutine zur Berechnung von SW(IN) und SW(OUT)
unter Bezugnahme auf 8 beschrieben.
-
In
S610 erfasst die Hybrid-ECU 112 die Batteriespannung V
und die Batterietemperatur TB(2). In S620 berechnet die Hybrid-ECU 112 die
Werte SW(IN) und SW(OUT) auf der Basis der Batteriespannung V und
der Batterietemperatur TB(2) gemäß den in
Verbindung mit den 3A und 3B beschriebenen
Kennfeldern.
-
Die
Unterroutine zur Berechnung von ηW(IN) wird
nachstehend unter Bezugnahme auf 9 beschrieben.
-
In
S705 erfasst die Hybrid-ECU 112 die verbleibende Batteriekapazität RAHR und
eine Batterietemperatur TB(3). Zur Erfassung der verbleibenden Batteriekapazität RAHR kann
jedes bekannte Verfahren wie ein allgemein angewendetes Verfahren
zur Berechnung der verbleibenden Kapazität verwendet werden, und eine
detaillierte Beschreibung desselben ist hier weggelassen.
-
In
S710 bestimmt die Hybrid-ECU 112, ob die Aufwärmprioritätsmarke
gesetzt ist oder nicht. Ist die Aufwärmprioritätsmarke gesetzt (JA in S710), dann
geht der Ablauf über
zu S720. Trifft dies nicht zu (NEIN in S710), dann geht der Ablauf über zu S730.
-
In
S720 liegt die Hybrid-ECU 12 die Batterietemperatur TB
auf einen vorbestimmten festen Wert TB(0) fest.
-
In
S730 berechnet die Hybrid-ECU 112 den Wert ηW(IN) auf
der Basis der verbleibenden Batteriekapazität RAHR und der Batterietemperatur
TB entsprechend dem vorstehend beschriebenen Kennfeld gemäß 4.
Wurde bestimmt, dass die Aufwärmung
unnötig
ist, dann wird hierbei ηW(IN)
auf einen Wert gesetzt, der mit der erfassten Batterietemperatur
TB(3) und der verbleibenden Batteriekapazität RAHR korreliert ist. Wird
hingegen bestimmt, dass die Aufwärmung
erforderlich ist, dann wird ηW(IN) auf
einen Wert entsprechend dem in 4 gezeigten Kennfeld
gesetzt, der mit dem festen Wert TB(0) und der erfassten verbleibenden
Batteriekapazität
RAHR korreliert ist, während
die Batterietemperatur TB bei dem vorbestimmten festen Wert TB(0)
festgelegt ist.
-
In
diesem Fall wird der festgelegte Wert TB(0) auf einen Wert gesetzt,
der nicht bewirkt, dass der Wert ηW(IN) die Ladung/Entladung
der Batterie 110 begrenzt. Insbesondere wird der feste
Wert TB(0) auf einen Wert gesetzt, der es ermöglicht, dass der Wert ηW(IN) kleiner
ist als SW(IN) und HW(IN). Da die Batterietemperatur TB auf einen
festen Wert TB(0) festgelegt ist, begrenzt der Wert ηW(IN) nicht die
elektrische Lade-/Entladeleistung der Batterie 110 bezüglich der
Batterietemperatur TB.
-
Die
Unterroutine zur Berechnung HW(IN) und HW(OUT) wird nachstehend
unter Bezugnahme auf 10 beschrieben.
-
In
S810 erfasst die Hybrid-ECU 112 die Batteriespannung die
und Batterietemperatur (4). In S820 bestimmt die Hybrid-ECU 112,
ob die Aufwärmprioritätsmarke
gesetzt ist. Ist die Aufwärmprioritätsmarke
gesetzt (JA in S820), dann geht der Ablauf zu S830 über. Trifft
dies nicht zu (NEIN in S820), dann geht der Ablauf zu S850 über.
-
In
S830 berechnet die Hybrid-ECU 112 die Batterietemperaturerhöhung ΔTB aus der
Differenz zwischen der in S810 erfassten Batterietemperatur TB(4)
und der in S250 gespeicherten Anfangsbatterietemperatur TB(1).
-
In
S840 berechnet die Hybrid-ECU 112 die Werte HW(IN) und
HW(OUT) auf der Basis der berechneten Batterietemperaturerhöhung ΔTB gemäß den in
den 6A und 6B gezeigten
und vorstehend beschriebenen Kennfeldern. Hierbei werden HW(IN)
und HW(OUT) auf der Basis der Batterietemperaturerhöhung ΔTB ohne Bezugnahme
auf die Batterietemperatur TB berechnet. Daher ist die elektrische
Lade-/Entladeleistung der Batterie 110 nicht in Verbindung
mit der Batterietemperatur TB selbst begrenzt.
-
In
S850 berechnet die Hybrid-ECU 112 die Werte HW(IN) und
HW(OUT) auf der Basis der Batteriespannung V der in S810 erfassten
Batterietemperatur TB(4) jeweils gemäß den in den 5A und 5B gezeigten
und vorstehend beschriebenen Kennfeldern. Hierbei werden HW(IN)
und HW(OUT) in der Weise eingestellt, dass die Temperatur, bei der die
Ladung/Entladung durch HW(IN) und HW(OUT) begrenzt ist, niedriger
ist als die Temperatur, bei der die Ladung/Entladung durch SW(IN)
und SW(OUT) begrenzt ist.
-
Unter
erneuter Bezugnahme auf 7 werden nun die in S900 eingestellten
Werte W(IN) und W(OUT) im Einzelnen beschrieben. In dem Fall, dass das
Aufwärmen
des Katalysators 116 erforderlich ist im Vergleich zu dem
Fall, bei dem das Aufwärmen des
Katalysators 116 unnötig
ist, sind W(IN) und W(OUT) beliebige Werte, die die Begrenzung der elektrischen
Lade-/Entladeleistung der Batterie 110 unter Bezugnahme
auf die Batterietemperatur TB aufheben. Mit anderen Worten, falls
die Aufwärmung des
Katalysators 116 erforderlich ist, werden W(IN) und W(OUT)
in der Weise eingestellt, dass eine Ladung/Entladung der Batterie 110 erlaubt
ist, auch wenn die Batterietemperatur TB ein relativ hohe Temperatur
ist, im Vergleich mit W(IN) und W(OUT) in dem Fall, dass die Aufwärmung des
Katalysators unnötig
ist. Die vorstehenden Abläufe
werden nunmehr unter Bezugnahme auf die jeweiligen 11A und 11B beschrieben,
die in dem Falle verarbeitet werden, dass die Aufwärmung des
Katalysators 116 unnötig
ist, und in dem Fall, dass die Aufwärmung des Katalysators 116 erforderlich
ist.
-
[Ein Fall bei dem die
Aufwärmung
des Katalysators 116 unnötig ist]
-
11A zeigt die Werte SW(IN), SW(OUT), HW(IN) und
HW(OUT), vorausgesetzt, dass die Aufwärmung des Katalysators 116 unnötig ist
und der Batteriespannungswert V nun V(X) beträgt. Die Werte SW(IN) und SW(OUT)
werden auf der Basis des Batteriespannungswerts V und der Batterietemperatur
TB ungeachtet des Zustands des Katalysators 116 berechnet
(S620). Ist die Aufwärmung
des Katalysators 116 unnötig, d.h. ist insbesondere
die Katalysatortemperatur TC höher
als die Katalysatoraufwärmtemperatur
TC(0) und ist die Katalysatoraufwärmmarke gesetzt, dann werden
HW(IN) und HW(OUT) jedenfalls auf der Basis des Batteriespannungswerts
V und der Batterietemperatur TB berechnet (S850). Somit werden die
Werte SW(IN), SW(OUT), HW(IN) und HW(OUT) gemäß der Darstellung in 11A berechnet. Hierbei ist aus einem Vergleich
zwischen SW(IN) und HW(IN) unter der Bedingung, dass die Batterietemperatur
TB gleich TB(X) ist, erkennbar, dass HW(IN) größer ist (und somit die elektrische
Ladeleistung der Batterie 110 begrenzt). Ist nun W(IN)
einzustellen, dann wird HW(IN) bevorzugt gegenüber SW(IN) ausgewählt. In
gleichartiger Weise ist aus einem Vergleich zwischen SW(OUT) und
HW(OUT) erkennbar, dass HW(OUT) kleiner ist (und somit die elektrische
Entladeleistung der Batterie 110 begrenzt). Ist nun W(OUT) einzustellen,
dann wird HW(OUT) bevorzugt gegenüber SW(OUT) ausgewählt. Erreicht
die Batterietemperatur TB zumindest TB(Y), dann sind W(IN) und W(OUT)
gleich Null, sodass die elektrische Lade-/Entladeleistung begrenzt
ist zur Beendigung der Ladung/Entladung der Batterie 110.
-
[Ein Fall, bei dem die
Aufwärmung
des Katalysators 116 erforderlich ist]
-
11B zeigt die Werte SW(IN), SW(OUT), HW(IN) und
HW(OUT), vorausgesetzt, dass die Aufwärmung des Katalysators 116 erforderlich
ist und der Batteriespannungswert V gleich V(X) ist. Auf der Basis
des Spannungswerts V und der Batterietemperatur TB werden ungeachtet
des Zustands des Katalysators 116 die Werte SW(IN) und
SW(OUT) berechnet (S620). Ist ferner eine Aufwärmung des Katalysators 116 erforderlich,
und ist insbesondere die Katalysatortemperatur TC gleich oder niedriger
als die Katalysatoraufwärmtemperatur
TC(0) und ist die Katalysatoraufwärmmarke gesetzt, dann wird,
in Verbindung mit dem Festlegen der Batterietemperatur TB auf einen
festen Wert TB(0) (S720) der Wert ηW(IN) auf der Basis des Festwerts
TB(0) und der verbleibenden Batteriekapazität RAHR berechnet (S730). Somit
bewirkt ηW(IN)
keine Begrenzung der elektrischen Lade-/Entladeleistung der Batterie 110 bezüglich der
Batterietemperatur TB. Ferner werden HW(IN) und HW(OUT) auf der
Basis lediglich der Batterietemperaturerhöhung ΔTB ohne Bezugnahme auf die Batterietemperatur
TB berechnet (S840). HW(IN) und HW(OUT) begrenzen nicht die elektrische
Lade-/Entladeleistung
der Batterie 110 bezüglich
der Batterietemperatur TB gemäß der Angabe mittels
der gestrichelten Linie in 11B.
Somit werden gemäß der Darstellung
in 11B die Werte SW(IN), SW(OUT), HW(IN) und HW(OUT)
auf diese Weise berechnet.
-
Unter
Bezugnahme auf die Batterietemperatur TB werden die Werte W(IN)
und W(OUT) jeweils auf Werte eingestellt, die bestimmt sind durch SW(IN)
und SW(OUT). Erreicht die Batteriespannung TB den Wert TB(Z), der
höher ist
als TB(Y), dann werden die Werte W(IN) und W(OUT) zu Null zum Begrenzen
der elektrischen Lade-/Entladeleistung und um auf diese Weise die
Ladung/Entladung der Batterie 110 zu beenden.
-
Gemäß der Darstellung
in den 11A und 11B werden
die Werte W(IN) und W(OUT) in dem Falle, dass eine Aufwärmung des
Katalysators 116 erforderlich ist, in der Weise eingestellt,
dass die Ladung/Entladung der Batterie 110 erlaubt ist,
auch wenn die Batterietemperatur TB relativ hoch ist im Vergleich
zu dem Fall, bei dem die Aufwärmung
unnötig
ist. Auf diese Weise hebt die Hybrid-ECU 112 die Begrenzung
der elektrischen Lade-/Entladeleistung bezüglich der Batterietemperatur
TB zum Erweitern des Temperaturbereichs auf, bei dem die Ladung/Entladung
der Batterie 110 durchgeführt werden kann (im Einzelnen
den Temperaturbereich, bei dem die Entladung durchgeführt werden
kann). Somit kann der Motorgenerator 102 auch mit einer
Batterie 110, die eine höhere Temperatur aufweist, betrieben
werden.
-
Auch
wenn infolge des Ladens/Entladens der elektrischen Leistung der
Batterie 110 eine Wärme
erzeugt wird, sodass eine Temperatur erreicht wird, bei der im Normalfall
die Ladung/Entladung gesperrt wird, kann in diesem Fall der Motorgenerator 102 kontinuierlich
betrieben werden, falls die Aufwärmung
des Katalysators 116 erforderlich ist. Mit anderen Worten,
wird bestimmt, dass die Aufwärmung
des Katalysators 116 erforderlich ist und liegt eine Beschleunigungsanforderung
von dem Fahrzeug vor, dann steuert die Hybrid-ECU 112 die
elektrische Lade-/Entladeleistung
der Batterie, sodass das Fahrzeug mittels des Motorgenerators 102 oder
einer Kombination der Maschine 100 und des Motorgenerators 102 angetrieben
wird.
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Es
werden nun jeweils Betriebsvorgänge
der Batteriesteuerungsvorrichtung dieses Ausführungsbeispiels mit dem vorstehend
beschriebenen Aufbau auf der Basis der vorstehende beschriebenen
Ablaufdiagramme für
den Fall beschrieben, dass die Aufwärmung des Katalysators 116 unnötig ist
(Katalysatortemperatur TC ist höher
als die Katalysatoraufwärmtemperatur
(0)) und den Fall, bei dem die Aufwärmung des Katalysators 116 erforderlich
ist (Katalysatortemperatur TC ist gleich oder niedriger als die Katalysatoraufwärmtemperatur
TC(0)).
-
[Ein Fall, bei dem die
Aufwärmung
des Katalysators 116 unnötig ist]
-
Ein
Fahrer schaltet den Zündschalter
zu der Startposition (JA in S100) zur Initialisierung und zum Einstellen
der Aufwärmprioritätsmarke
(S200). Sodann wird die Batterietemperatur TB erfasst und es wird
die erfasste Batterietemperatur TB als eine Anfangsbatterietemperatur
TB(1) gespeichert (S250). Danach wird die Katalysatortemperatur
TC erfasst (S300). Da die Katalysatortemperatur TC höher als die
Katalysatoraufwärmtemperatur
TC(0) ist (NEIN in S400) wird die Katalysatoraufwärmmarke
rückgesetzt
(S500), und es wird danach die Unterroutine zur Berechnung von SW(IN)
und SW(OUT) verarbeitet (S600).
-
Mittels
der Unterroutine zur Berechnung von SW(IN) und SW(OUT) werden zuerst
die Batteriespannung V und die Batterietemperatur TB(2) erfasst (S610).
Danach werden auf der Basis der erfassten Batteriespannung V und
der Batterietemperatur TB(2) die Werte SW(IN) und SW(OUT) berechnet (S620).
-
Nach
der Berechnung von SW(IN) und SW(OUT) wird die Unterroutine zur
Berechnung von ηW(IN)
durchgeführt
(S700). Mittels der Unterroutine zur Berechnung von ηW(IN) werden
die verbleibende Batteriekapazität
RAHR und die Batterietemperatur TB(3) erfasst (S705). Da die Aufwärmprioritätsmarke in
S500 rückgesetzt
ist (NEIN in S710), wird der Wert ηW(IN) auf der Basis der verbleibenden
Batteriekapazität
RAHR und der Batterietemperatur TB(3), die in Schritt S705 erfasst
wurden, berechnet (S730).
-
Nach
der Berechnung von ηW(IN)
(S730) wird die Unterroutine zur Berechnung von HW(IN) und HW(OUT)
durchgeführt
(S800). Durch die Unterroutine zur Berechnung von HW(IN) und HW(OUT) werden
die Batteriespannung V und die Batterietemperatur TB(4) erfasst
(S810). Da die Aufwärmprioritätsmarke
in S500 rückgesetzt
ist (NEIN in S820), werden HW(IN) und HW(OUT) auf der Basis der
Batteriespannung V und der Batterietemperatur TB(4) berechnet, die
in S810 erfasst wurden (S850).
-
Sind
die Berechnungen von SW(IN), SW(OUT), ηW(IN), HW(IN) und HW(OUT) abgeschlossen,
dann wird ein Maximalwert von SW(IN), ηW(IN) und HW(IN) als W(IN)
eingestellt, während der
Minimalwert von SW(OUT) und HW(OUT) als W(OUT) eingestellt wird
(S900).
-
Gemäß der Darstellung
in 11A wird bei der Einstellung von W(IN) dem Wert
HW(IN) vor dem Wert SW(OUT) Priorität gegeben. Ferner wird bei
der Einstellung von W(OUT) dem Wert HW(OUT) vor SW(OUT) Priorität gegeben.
-
Nach
dem Einstellen von W(IN) und W(OUT) (S900) wird ein Betätigungsbetrag
des Beschleunigungspedals 128 erfasst (S910), und es werden
die Maschine 100, der Motorgenerator 102 und der
Inverter 106 entsprechend dem erfassten Betätigungsbetrag
betrieben, sodass der elektrische Lade-/Entladeleistungspegel der Batterie 110 nicht
W(IN) und W(OUT) überschreitet.
-
Danach
wird bestimmt (S100), ob der Zündschalter
ausgeschaltet ist oder nicht. Ist der Zündschalter ausgeschaltet (JA
in S100), dann ist der Ablauf abgeschlossen. Trifft dies nicht zu
(NEIN in S100), dann werden Verarbeitungen in und nach Schritt S300
zur Erfassung der Katalysatortemperatur TC wiederholt.
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[Ein Fall, bei dem die
Aufwärmung
des Katalysators 116 erforderlich ist]
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Schritt
S300 und die vorangehenden Schritte sind beiden Fällen, diesem
Fall und dem vorstehend beschriebenen Fall gemeinsam, bei dem die
Aufwärmung
des Katalysators 116 unnötig ist, und es wird daher
die Beschreibung nicht wiederholt, sodass nun nachfolgend Schritt
S400 und die folgenden Schritte beschrieben werden.
-
Da
die Katalysatortemperatur TC höchstens die
Aufwärmtemperatur
TC(0) ist (JA in S400), ist die Aufwärmprioritätsmarke noch immer eingestellt, während die
Unterroutine zur Berechnung von SW(IN) und SW(OUT) verarbeitet wird
(S600).
-
Mittels
der Unterroutine zur Berechnung von SW(IN) und SW(OUT) werden zuerst
die Batteriespannung V und die Batterietemperatur TB(2) erfasst.
Auf der Basis der erfassten Batteriespannung und der Batterietemperatur
TB(2) werden sodann SW(IN) und SW(OUT) berechnet.
-
Nach
der Berechnung von SW(IN) und SW(OUT) (S620) wird die Unterroutine
zur Berechnung von ηW(IN)
verarbeitet (S700). Mittels der Unterroutine zur Berechnung von ηW(IN) werden
die verbleibende Batteriekapazität
RAHR und die Batterietemperatur TB(3) erfasst (S705). Da die Aufwärmprioritätsmarke
noch immer gesetzt ist (JA in S710), wird die Batterietemperatur
TB auf einen festen Wert TB(0) festgelegt (S720), und es wird ηW(IN) auf
der Basis der verbleibenden Batteriekapazität RAHR und des festen Werts
TB(0) berechnet (S730).
-
Nach
der Berechnung von ηW(IN)
in (S730) wird die Unterroutine zur Berechnung von HW(IN) und HW(OUT)
verarbeitet (S800). Mittels der Unterroutine zur Berechnung von
HW(IN) und HW(OUT) werden die Batteriespannung V und die Batterietemperatur
TB(4) erfasst (S810). Da die Aufwärmprioritätsmarke noch immer besetzt
ist (JA in S820), wird die Batterietemperaturerhöhung ΔTB aus einer Differenz zwischen
der in S810 erfassten Batterietemperatur TB(4) und einer in S250
gespeicherten Anfangsbatterietemperatur TB(1) berechnet (S830). Danach
werden auf der Basis der Batterietemperaturerhöhung ΔTB die Werte HW(IN) und HW(OUT) berechnet
(S840).
-
Nach
den jeweiligen Berechnungen von SW(IN), SW(OUT), ηW(IN), HW(IN)
und HW(OUT) werden der Maximalwert von SW(IN), ηW(IN) und HW(IN) als W(IN)
eingestellt, während
der Minimalwert von SW(OUT) und HW(OUT) als W(OUT) eingestellt wird
(S900).
-
Gemäß der Darstellung
in 11B werden W(IN) und W(OUT) hierbei auf jeweilige
Werte eingestellt, die durch SW(IN) und SW(OUT) bezüglich der Batterietemperatur
TB definiert sind. Mit anderen Worten, falls die Aufwärmung des
Katalysators 116 erforderlich ist, dann wird die Lade-/Entladeleistung der
Batterie 110 und insbesondere die Entladung der Batterie 110 erlaubt,
auch wenn die Batterie 110 eine höhere Temperatur erreicht im
Vergleich zu dem Fall, bei dem die Aufwärmung des Katalysators 116 unnötig ist.
Somit dient der Motorgenerator 102 als ein Motor, der mittels
der von der Batterie 110 entladenen elektrische Leistung
betrieben wird. Mit anderen Worten, wenn eine Beschleunigungsanforderung
vorliegt, während
der Katalysator aufgewärmt
wird, dann wird die elektrische Lade-/Entladeleistung der Batterie
in der Weise gesteuert, dass das Fahrzeug mittels des Motorgenerators 102 angetrieben
wird.
-
Nach
der Einstellung W(IN) und W(OUT) gemäß (S900) wird ein Betätigungsbetrag
des Beschleunigungspedals 128 erfasst (S910), und es werden
die Maschine 100, der Motorgenerator 102 und der
Inverter 106 entsprechend dem erfassten Betätigungsbetrag
betrieben (S920), sodass die elektrische Lade-/Entladeleistung der
Batterie 110 nicht die Werte W(IN) und W(OUT) überschreitet.
-
Dabei
ist zu beachten, dass bei diesem Ausführungsbeispiel die Hybrid-ECU 112 in
dem Fall des Erfordernisses des Aufwärmens die Werte W(IN) und W(OUT)
in der Weise einstellt, dass der Motorgenerator 102 auch
dann betrieben wird, falls die Batterie 110 eine Temperatur
aufweist die höher
ist als in dem Fall, bei dem die Aufwärmung unnötig ist. Die Hybrid-ECU 112 kann
jedoch einen Betrieb des Motorgenerators 102 erlauben,
auch wenn die Batterie 110 eine niedrigere Temperatur aufweist.
-
Mit
der Batteriesteuerungsvorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel
ist entsprechend der vorstehenden Beschreibung die Begrenzung der elektrischen
Lade-/Entladeleistung
bezüglich
der Batterietemperatur in dem Fall aufgehoben, bei dem eine Aufwärmung des
Katalysators erforderlich ist, um auf diese Weise eine Ladung/Entladung
der Batterie zu erlauben, auch wenn die Batterietemperatur TB eine
höhere
Temperatur im Vergleich zu derjenigen in dem Fall erreicht hat,
dass die Aufwärmung unnötig ist.
Somit erweitert die Hybrid-ECU in dem Fall des Erfordernisses einer
Aufwärmung
den Temperaturbereich, der eine Ladung/Entladung, und insbesondere
die Entladung der Batterie erlaubt, im Vergleich zu dem Fall, bei
dem die Aufwärmung
unnötig ist.
Der Motorgenerator kann sodann als ein Motor mit der von der Batterie
entladenen elektrischen Leistung betrieben werden, auch wenn die
Batterie eine höhere
Temperatur aufweist. Wird der Katalysator aufgewärmt, dann verleiht die Hybrid-ECU
dem Ansteuern des Motorgenerators als Motor Priorität über einer
Vergrößerung der
Belastung infolge der exzessiven Ladung/Entladung, wenn die Batterie
eine höhere
Temperatur aufweist, um die Maschine zu unterstützen und auf diese Weise das
Fahrzeugs mittels des Motorgenerators zu beschleunigen. Wird sodann eine
Beschleunigungsanforderung ausgegeben, während der Katalysator aufgewärmt wird,
dann verhindert die Hybrid-ECU eine Vergrößerung der Ausgabe (Ausgangsleistung)
der Maschine und ein Überschreiten
eines Ausgangsleistungspegels, der zum Aufwärmen des Katalysators erforderlich
ist. Es können
somit Emissionen von Abgas mit einer Menge, die größer ist
als eine Menge, die der Katalysator im Aufwärmzustand reinigen kann, verhindert
werden.
-
Obwohl
die vorliegende Erfindung im Einzelnen veranschaulicht und beschrieben
wurde, ist es erkennbar, dass die Beschreibung lediglich beispielhaft
zur Veranschaulichung dient und die Erfindung hierdurch nicht beschränkt ist,
wobei der Bereich der vorliegenden Erfindung lediglich durch die
zugehörigen
Patentansprüche
bestimmt ist.
-
ZUSAMMENFASSUNG
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Eine
Hybrid-ECU (elektronische Steuerungseinheit) stellt einen Ladeleistungsgrenzwert
W(IN) und einen Entladeleistungsgrenzwert W(OUT) ein, die jeweilige
Grenzwerte der elektrischen Leistung zum Laden einer Batterie und
zum Entladen derselben bilden. Der Ladeleistungsgrenzwert W(IN)
und der Entladeleistungsgrenzwert W(OUT) werden in der Weise eingestellt,
dass in dem Fall, dass das Aufwärmen
eines Katalysators erforderlich ist, die Aufladung und Entladung
der Batterie erlaubt ist, auch wenn die Batterietemperatur TB höher ist,
im Vergleich zu dem Fall, bei dem das Aufwärmen des Katalysators nicht
erforderlich ist. Ist somit das Aufwärmen des Katalysators erforderlich,
dann werden die Begrenzungen bezüglich
der elektrischen Lade-/Entladeleistung
im Hinblick auf die Batterietemperatur aufgehoben, um auf diese
Weise den Lade-/Entladetemperaturbereich für die Batterie zu vergrößern. Es kann
daher ein Motorgenerator betrieben werden, während die Batterietemperatur
hoch ist.