JP2004134129A - 蓄電池の充放電制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】バッテリのSOCを高精度に確定する。
【解決手段】バッテリの充放電制御装置は、充電電流値が一定値に低下するまでバッテリ23に所定電圧で定電圧充電を行う定電圧充電手段と、前記定電圧充電手段による定電圧充電後にバッテリ23を放電して予め設定した電圧値になった時点で該電圧値の定電圧にて放電し放電電流値が所定電流値以下になるまで放電させる定電圧放電手段と、前記定電圧放電手段による定電圧放電で前記放電電流値が所定電流値以下になったときのバッテリ23の充電状態を予め設定された上限SOCと判定する充電量判定手段と、を備える。
【選択図】 図1
【解決手段】バッテリの充放電制御装置は、充電電流値が一定値に低下するまでバッテリ23に所定電圧で定電圧充電を行う定電圧充電手段と、前記定電圧充電手段による定電圧充電後にバッテリ23を放電して予め設定した電圧値になった時点で該電圧値の定電圧にて放電し放電電流値が所定電流値以下になるまで放電させる定電圧放電手段と、前記定電圧放電手段による定電圧放電で前記放電電流値が所定電流値以下になったときのバッテリ23の充電状態を予め設定された上限SOCと判定する充電量判定手段と、を備える。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ハイブリッド車両に搭載するなどして用いられる蓄電池の充放電制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、バッテリの残容量(SOC:State of charge)の検出は、例えば鉛バッテリでは、電解液の比重を測定しその比重に基づいてSOCを求めたり、バッテリの無負荷状態での端子電圧、いわゆる開路電圧(OCV)を測定しそのOCVに基づいてSOCを求めている。
(例えば、特許文献1参照)
また、ニッケル水素電池のように、外部特性が全域SOCで現れない電池では、バッテリの負荷状態での端子電圧、いわゆる閉路電圧(CCV)を測定しそのCCVと電流および電池温度に基づいてSOCを求めている。
(例えば、特許文献2参照)
一方、バッテリの劣化判定は、電流−電圧特性から内部抵抗を算出し、この内部抵抗値に基づいて判定している。
(例えば、特許文献3参照)
【0003】
【特許文献1】
特開2001−97150号公報(第2頁、第4頁)
【特許文献2】
特開平10−319100号公報(第3頁)
【特許文献3】
特開平11−7985号公報(第2頁)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ハイブリッド車両に鉛電池を搭載する場合、電解液の比重から残容量(SOC)を検出する方法では、検出精度が低い等の理由から実用的でない。
また、OCVは無電流状態で検出することが求められるので、OCVからSOCを検出することができるのはエンジン始動時のみに限られる。走行中のSOCを求めるためには、SOCはバッテリ内に貯留されている電荷の総量に対応することから、例えば、バッテリの充電電流および放電電流を所定期間毎に積算して積算充電量および積算放電量を算出し、これらの積算充電量および積算放電量を初期状態あるいは充放電開始直前のSOCに加算又は減算することで現時点のSOCを算出する必要がある。しかしながら、この方法では、積算充電量および積算放電量を算出する際に、電流検出器の測定誤差等が累積されることとなるため、長時間に亘るSOCの算出ではSOCの誤差が増大してしまう場合がある。
【0005】
また、ハイブリッド車両の電源としての使用を想定すると、満充電によるSOCリセットは、エネルギ効率、回生エネルギの回収の観点からは不適当である。さらに、ハイブリッド車両の電源として使用した場合には、中間域(例えば、50〜80%)のSOCで使用するため、過充電を行った後に満充電と判定することも困難であった。
一方、CCVと電流と電池温度からSOCを求める方法では、電解液が活物質であることもあってそれまでの充放電履歴の影響を受けるため、精度よくSOCを推定することが困難であった。
【0006】
また、電流−電圧特性から内部抵抗を算出しバッテリの劣化判定を行う場合、電流−電圧特性がそれまでの充放電履歴の影響を受けるため、内部抵抗の増加を精度よく検出することが困難で、バッテリの劣化判定の精度が悪かった。
そこで、この発明は、バッテリのSOCを予め設定した所定のSOCに高精度に設定することができ、また、バッテリの劣化判定を高精度に行うこともできる蓄電池の充放電制御装置を提供するものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項1に係る発明は、蓄電池(例えば、後述する実施の形態におけるバッテリ23)の温度によって定まる所定電圧(例えば、後述する実施の形態における第一電圧値V1)にて充電を行い、充電電流値が一定値(例えば、後述する実施の形態における第一電流値I1)に低下するか充電時間が予め設定した所定充電時間(例えば、後述する実施の形態における所定時間TM1)に達するかの少なくとも一方の充電終了条件が満たされるまで定電圧で前記蓄電池に充電を行う定電圧充電手段(例えば、後述する実施の形態におけるステップS31a〜S42)と、前記定電圧充電手段による定電圧充電後に前記蓄電池を放電して予め設定した電圧値(例えば、後述する実施の形態における第二電圧値V2)になった時点で該電圧値の定電圧にて放電し、放電電流値が所定電流値(例えば、後述する実施の形態における第二電流値I2)以下になるまで放電させる定電圧放電手段(例えば、後述する実施の形態におけるステップS43〜S52)と、前記定電圧放電手段による定電圧放電で放電電流値が前記所定電流値以下になった時点の前記蓄電池の充電状態を予め設定された基準上限充電量(例えば、後述する実施の形態における上限SOC)と判定する充電量判定手段(例えば、後述する実施の形態におけるステップS58)と、を備えたことを特徴とする蓄電池の充放電制御装置である。
このように構成することにより、定電圧放電の終了時点の蓄電池の充電状態を極めて高い精度で目標値である基準上限充電量にすることができる。また、定電圧充電と定電圧放電を行うことにより、バッテリの電極の活性化を図ることができる。
【0008】
請求項2に係る発明は、請求項1に記載の発明において、前記定電圧放電手段により定電圧充電後の放電を開始してから予め設定した所定の放電電流値(例えば、後述する実施の形態における第二電流値I2)に低下するまでの所要時間(例えば、後述する実施の形態における経過時間TF1)に基づいて蓄電池の劣化を判定する劣化判定手段(例えば、後述する実施の形態におけるステップS53)を備えたことを特徴とする。
このように構成することにより、極めて高い精度で基準上限充電量を確定した上で、放電電流が所定の放電電流値に低下するまでの所要時間が前記所定時間以下であるときに蓄電池が劣化していると判定することができる。
【0009】
請求項3に係る発明は、請求項1に記載の発明において、前記定電圧放電手段により定電圧充電後の放電を開始してから所定時間経過後の放電電流値に基づいて蓄電池の劣化を判定する劣化判定手段を備えたことを特徴とする。
このように構成することにより、極めて高い精度で基準上限充電量を確定した上で、定電圧充電後の放電を開始してから所定時間経過後の放電電流値が前記所定電流値以下であるときに蓄電池が劣化していると判定することができる。
【0010】
請求項4に係る発明は、請求項1に記載の発明において、前記定電圧放電手段による定電圧放電で放電電流値が前記所定電流値以下になるまでの放電量(例えば、後述する実施の形態における放電量AhDIS2)に基づいて蓄電池の劣化を判定する劣化判定手段(例えば、後述する実施の形態におけるステップS54)を備えたことを特徴とする。
このように構成することにより、極めて高い精度で基準上限充電量を確定した上で、定電圧放電で放電電流値が前記所定電流値以下になるまでの放電量が前記所定値以下のときに蓄電池が劣化していると判定することができる。
【0011】
請求項5に係る発明は、請求項1に記載の発明において、前記定電圧放電手段による定電圧放電で放電電流値が前記所定電流値以下になった直後に前記蓄電池を放電させたときの放電電流、放電電圧、蓄電池の温度から算出される蓄電池の内部抵抗(例えば、後述する実施の形態における内部抵抗RA)に基づいて蓄電池の劣化を判定する劣化判定手段(例えば、後述する実施の形態におけるステップS55)を備えたことを特徴とする。
このように構成することにより、極めて高い精度で基準上限充電量を確定した上で、前記放電電流、前記放電電圧、蓄電池の前記温度から算出される蓄電池の内部抵抗が劣化前の初期の内部抵抗よりも増大したときに蓄電池が劣化していると判定することができる。
【0012】
請求項6に係る発明は、請求項1に記載した発明において、前記充電量判定手段により基準上限充電量(例えば、後述する実施の形態における上限SOC)と判定された後、該蓄電池の充電状態が予め設定された下限充電量(例えば、後述する実施の形態における下限SOC)に低下するまでの前記蓄電池の放電量(例えば、後述する実施の形態における放電量AhDIS1)に基づいて蓄電池の劣化を判定する劣化判定手段(例えば、後述する実施の形態におけるステップS59)を備えたことを特徴とする。
このように構成することにより、極めて高い精度で基準上限充電量を確定した上で、前記基準上限充電量から前記下限充電量に低下するまでの前記蓄電池の放電量が所定の放電量よりも少ないときに蓄電池が劣化していると判定することができる。
【0013】
請求項7に係る発明は、請求項2から請求項6のいずれかに記載の発明において、前記劣化判定手段により前記蓄電池が劣化していると判定された場合に、定電圧充電を所定時間継続する回復充電処理(例えば、後述する実施の形態におけるステップS61)を実行することを特徴とする。
このように構成することにより、蓄電池を劣化から回復させることができる。
【0014】
請求項8に係る発明は、請求項1から請求項7のいずれかに記載の発明において、外気温度あるいは予測外気温度が所定温度以下のときに、前記定電圧充電手段により定電圧充電を実行した後、前記定電圧放電手段により定電圧放電を実行し、さらに前記充電量判定手段により前記蓄電池の充電状態を基準上限充電量に設定することを特徴とする。
このように構成することにより、外気温度あるいは予測外気温度が所定温度以下のときに、蓄電池の充電状態を基準上限充電量に引き上げて、蓄電池の電解液の凍結を防止することができる。
【0015】
請求項9に係る発明は、請求項1から請求項7のいずれかに記載の発明において、前記蓄電池の充電状態が予め設定された下限充電量以下に低下したときに、前記定電圧充電手段により定電圧充電を実行した後、前記定電圧放電手段により定電圧放電を実行し、さらに前記充電量判定手段により前記蓄電池の充電状態を基準上限充電量に設定することを特徴とする。
このように構成することにより、蓄電池の充電状態を基準上限充電量に管理するのが容易に行うことができるとともに、準定期的に蓄電池の充電量を真値に書き換えることができる。
【0016】
請求項10に係る発明は、請求項1から請求項7のいずれかに記載の発明において、所定時間の間に前記定電圧充電手段による定電圧充電および前記定電圧放電手段による定電圧放電が一度も実行されないときには、強制的に、前記定電圧充電手段により定電圧充電を実行した後、前記定電圧放電手段により定電圧放電を実行し、さらに前記充電量判定手段により前記蓄電池の充電状態を基準上限充電量に設定することを特徴とする。
このように構成することにより、長時間継続して定電圧充電および定電圧放電が実行されない事態を回避することができる。
【0017】
請求項11に係る発明は、請求項1から請求項7のいずれかに記載の発明において、前記蓄電池はエンジン(例えば、後述する実施の形態におけるエンジン1)により駆動されるモータ(例えば、後述する実施の形態におけるモータ・ジェネレータ2)または発電機により充電され、前記エンジンの暖機運転中であって前記蓄電池の充電量が所定充電量(例えば、後述する実施の形態におけるSOC1)以上であるときに、前記定電圧充電手段により定電圧充電を実行した後、前記定電圧放電手段により定電圧放電を実行し、さらに前記充電量判定手段により前記蓄電池の充電状態を基準上限充電量に設定することを特徴とする。
このように構成することにより、エンジン暖機中の余剰エネルギを蓄電池に回収して蓄電池の充電量を高い状態に維持することができる。
【0018】
請求項12に係る発明は、請求項1から請求項7のいずれかに記載の発明において、前記蓄電池は、車両駆動用エンジン(例えば、後述する実施の形態におけるエンジン1)により駆動される発電可能な車両駆動用モータ(例えば、後述する実施の形態におけるモータ・ジェネレータ2)により充電されるとともに、前記車両駆動用モータおよび補機(例えば、後述する実施の形態における補機33)への給電に用いられ、前記定電圧放電手段による定電圧放電時には前記蓄電池は補機への給電のみに用いられ前記車両駆動用モータは発電に用いられることを特徴とする。
このように構成することにより、安定した状態での定電圧放電が保証される。
【0019】
請求項13に係る発明は、請求項1から請求項7のいずれかに記載の発明において、前記蓄電池は車両駆動用エンジン(例えば、後述する実施の形態におけるエンジン1)により駆動されるモータ(例えば、後述する実施の形態におけるモータ・ジェネレータ2)または発電機により充電され、車両が所定速度以上で安定走行するクルーズ状態のときに、前記定電圧充電手段により定電圧充電を実行した後、前記定電圧放電手段により定電圧放電を実行し、さらに前記充電量判定手段により前記蓄電池の充電状態を基準上限充電量に設定することを特徴とする。
このように構成することにより、発電をしても燃費悪化への影響が少ないクルーズ時に発電を行って蓄電池の充電状態を基準上限充電量に引き上げることができる。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施の形態を図1から図11の図面を参照して説明する。図1は、この発明に係る蓄電池の充放電制御装置を備えたハイブリッド車両の全体的なシステム構成を示すブロック図である。
このハイブリッド車両では、エンジン1と発電可能なモータ(以下、モータ・ジェネレータという)2が直結されており、エンジン1とモータ・ジェネレータ2の少なくとも一方の動力が、変速機構3を介して車両の駆動輪4に伝達されるように構成されている。
【0021】
エンジン1は、複数の気筒(図示省略)を有するエンジンであり、その各気筒は、吸気弁アクチュエータ5により駆動される吸気弁6を介して吸気管7に接続されるとともに、排気弁アクチュエータ8により駆動される排気弁9を介して排気管10に接続されている。吸気管7には、スロットルアクチュエータ11により駆動されるスロットル弁12と燃料噴射弁13が上流側から順に装着され、排気管10には排ガス浄化用の触媒装置14が装着されている。エンジン1の各気筒に供給された混合気は、点火装置15によって点火され燃焼される。
【0022】
また、エンジン1には、エンジン1の運転状態を検出するためのセンサとして、エンジン1の機関温度(具体的にはエンジン1の冷却水温TW)を検出する温度センサ16やエンジン1の回転速度NEを検出する回転速度センサ17等のセンサが備えられ、さらに、エンジンlの運転制御を行うためにCPU等を含む電子回路により構成されたエンジンコントローラ(以下、エンジンECUという)20が備えられている。
【0023】
このエンジンECU20には、温度センサ16、回転速度センサ17の出力信号や、車両のアクセル操作量θApを検出するアクセルセンサ21、車速Vcarを検出する車速センサ22の出力信号等が入力される。そして、エンジンECU20は、各センサからの出力信号(入力データ)や予め定められたプログラム等に基づいて吸気弁アクチュエータ5、排気弁アクチュエータ8、スロットルアクチュエータ11、燃料噴射弁13、点火装置15を制御し、それによりエンジン1の運転制御を行う。
【0024】
また、エンジンECU20は、車両の運転状態からモータ・ジェネレータ2の動作を決定する機能を備え、例えば、エンジン駆動を補助するためにモータ・ジェネレータ2によるアシストを要求したり、車両の減速時のエネルギを回収するためにモータ・ジェネレータ2による回生を要求したり、車両停止直後にエンジンを停止するアイドル停止を要求する。
【0025】
モータ・ジェネレータ2は、その電源としてのバッテリ23(蓄電池)にパワードライブ回路(以下、PDUという)24を介して接続され、PDU24を介してバッテリ23との間で電力(モータ・ジェネレータ2の力行動作時の供給電力や回生動作時の回生電力)を授受可能とされている。また、バッテリ23はDC/DCコンバータ32によって電圧を降圧して12ボルト駆動の補機33に給電可能となっている。なお、この実施の形態では、バッテリ23は鉛バッテリで構成されており、モータ・ジェネレータ2は例えば3相のDCブラシレスモータで構成されており、PDU24は複数のスイッチング素子をブリッジ接続したインバータを備えている。
【0026】
そして、モータ・ジェネレータ2には、モータ・ジェネレータ2の動作状態を検出するために、モータ・ジェネレータ2の回転速度NMを検出する回転速度センサ25等のセンサが備えられ、また、モータ・ジェネレータ2の動作制御を行うためにCPU等を含む電子回路により構成されたモータコントローラ(以下、モータECUという)26が備えられている。このモータECU26には、回転速度センサ25からの出力信号等が入力される。そして、モー夕ECU26は、回転速度センサ25からの出力信号(入力データ)や予め定められたプログラム等に基づいて、エンジンECU20から要求された動作に対しモータ・ジェネレータ2の発電、駆動を、PDU24を介して制御する。
【0027】
また、バッテリ23には、バッテリ23の端子間の電圧VBおよび電流IB(以下、それぞれバッテリ電圧VB、バッテリ電流IBということもある)をそれぞれ検出する電圧センサ27、電流センサ28と、バッテリ23の温度(以下、バッテリ温度という)TBを検出する温度センサ29とが備えられるとともに、バッテリ23の状態を監視するためにCPU等を含む電子回路により構成されたバッテリコントローラ(以下、バッテリECUという)30が備えられている。このバッテリECU30には、電圧センサ27、電流センサ28、温度センサ29の出力信号等が入力される。そして、バッテリECU30は、各センサからの出力信号(入力データ)や予め定められたプログラムに基づいてバッテリ23のSOC算出やバッテリ23の劣化判定処理等を行う。
エンジンECU20 、モータECU26、およびバッテリECU30はバス31を介して相互に接続されており、それぞれがセンサから取得した検出データや、制御処理に際して生成したデータを相互に授受可能とされている。
【0028】
ところで、通常、ハイブリッド車両では、鉛バッテリからなるバッテリ23の寿命の観点から、高いSOC値で管理することが望まれる。また、アイドル停止機能を有するハイブリッド車両では、アイドル停止機能の商品性(停止時間および停止頻度)を確保するために、基本的に高いSOC値で管理するのが好ましい。しかしながら、ハイブリッド車両では回生エネルギを効率よく回収するために、充電は所定のSOC値までに留めておくことが望まれる。
【0029】
これらを両立するために、ハイブリッド車両のバッテリでは、劣化のない初期の満充電時の容量(以下、満充電容量と称す)を100%とした場合に、上限SOCを100%よりも所定値だけ低い目標値に制御することが最適である。また、ハイブリッド車両では、アイドル停止後のエンジン始動性を確保するために最低限必要なSOC値(以下、これを下限SOCと称す)があり、バッテリのSOCを下限SOC以上に管理する必要がある。
【0030】
したがって、ハイブリッド車両のバッテリにおいては、下限SOCから上限SOCの範囲で管理するのが最適であり、そのように管理した場合、バッテリの使用域は中間SOCとなる。なお、下限SOC値は、バッテリのVITマップから検出される。ここで、VITマップとは、例えば初期状態等の劣化していないバッテリ23の定常状態での電圧特性に基づいて作成されたマップであり、バッテリ23のSOCに応じた電流値と電圧値とバッテリ温度との関係を示す三次元マップであって、予め実験的に求めることができる。
【0031】
以上の理由から、このハイブリッド車両では、バッテリ23を上限SOCと下限SOCの間で管理することとし、SOCが下限SOCに達するなど所定の条件が満たされたときに、モータ・ジェネレータ2で発電をしてバッテリ23の充電を行い上限SOCに制御するようにした。
また、この出願の発明者は、SOCを高精度で確定することができる方法を実験的に取得し、この方法を前記上限SOCの確定に実施した。上限SOCの確定方法は、次の手順に従って行う。
【0032】
(1)定電圧充電
まず、バッテリの充電電圧を所定の電圧値(第一電圧値)に保持しながらバッテリ23の充電を行い(以下、これを定電圧充電と称す)、上限SOCよりも若干高いSOC値(以下、これを過上限SOCと称す)まで引き上げる。例えば、上限SOCを80%に設定した場合、過上限SOCは85%程度に設定する。過上限SOCに達したか否かは、定電圧充電実行時におけるバッテリの充電電流の変化や定電圧充電の充電時間から判定することができる。このとき、バッテリ23が劣化していない状態であれば、過上限SOCは±数%程度の誤差範囲に抑えることができる。
【0033】
(2)定電圧放電
次に、発電を停止して、バッテリ23から放電を行い、前記第一電圧値よりも所定電圧だけ低い所定の電圧値(第二電圧値)に低下するまで放電だけを継続する。そして、第二電圧値まで低下したら、バッテリの放電電圧をこの第二電圧値に保持させるべく、放電および充電(発電)を行う。つまり、放電により電圧が低下しないように放電に協調して充電を行い、電圧一定にする(以下、これを定電圧放電、あるいは、負荷協調発電と称す)。そして、この定電圧放電を上限SOCに達するまで継続し、上限SOCに達した時に定電圧放電を終了する。
【0034】
このように定電圧充電と定電圧放電を行うと、定電圧放電の終了時点のSOCを極めて高い精度で目標値である上限SOCにすることができることが、実験的に確認された。したがって、極めて高い精度で上限SOCを確定することができる。また、定電圧充電と定電圧放電を行うことにより、バッテリの電極の活性化を図ることができ、回生の受け入れ性能が向上し、ハイブリッド車両の燃費が向上することが、実験的に確認された。
【0035】
また、このハイブリッド車両では、このように高い精度で上限SOCを確定する処理を実行している間に、および、該処理終了直後に、バッテリ23の出力特性を利用して、バッテリ23の劣化判定を実行することとした。このように、高い精度で上限SOCを確定した上で、バッテリ23の劣化判定処理を実行するので、劣化判定の精度が高まる。さらに、このハイブリッド車両では、劣化判定処理を実行した結果、バッテリ23の劣化が認められたときには、劣化から回復させるためのリフレッシュ充電(回復充電)処理を実行することにした。
【0036】
以下、この実施の形態における蓄電池の充放電制御について、図2〜図10のフローチャートに従って具体的に説明する。
なお、この実施の形態では、バッテリ23の満充電容量の80%を上限SOCとして設定し、満充電容量の85%を過上限SOCとして設定した。ただし、上限SOC、過上限SOCの各SOC値は前記数値に限られるものではない。
図2および図3に示すフローチャートは、充放電制御ルーチンを示すものであり、この充放電制御ルーチンは、エンジン1を始動させるイグニッションスイッチがON状態になると一連の処理が開始される。
すなわち、ステップS01においてイグニッションスイッチのON状態が検出されると、ステップS02に進み、無負荷状態におけるバッテリ23の端子電圧(すなわち開路電圧OCV)を電圧センサ27により検出するとともに、温度センサ29によりバッテリ23の温度TBを検出する。
【0037】
次に、ステップS03に進み、ステップS01でイグニッションスイッチのON状態が検出される前までの放置時間(エンジン停止時間)tと予め設定された所定時間Tparkとを比較する。
ステップS03において、放置時間tが所定時間Tpark以上(t≧Tpark)であると判定された場合には、ステップS04に進み、初期状態等の劣化のないバッテリ23の無負荷状態での電圧特性により作成されたOCVとSOCとの関係を示すマップ(図示せず)を参照して、ステップS02で検出されたOCVに対応するSOCを算出する。
【0038】
次に、ステップS05に進み、ステップS04で算出されたSOCと、この充放電制御ルーチンを前回実行した際に最後に記憶されたSOC値(以下、前回メモリSOC値と略す)とを比較する。ステップS05において、ステップS04で算出されたSOCが前回メモリSOC値以下(SOC≦前回メモリSOC値)と判定された場合には、ステップS04で算出されたSOCを今回実行時のSOCとして、ステップS07に進む。
【0039】
一方、ステップS05において、ステップS04で算出されたSOCが前回メモリSOC値より大きい(SOC>前回メモリSOC値)と判定された場合には、ステップS06に進んで、前回メモリSOC値を今回実行時のSOCとし、ステップS07に進む。また、ステップS03において、放置時間tが所定時間Tparkよりも小さい(t<Tpark)と判定した場合も、ステップS06に進み、前回メモリSOC値を今回実行時のSOCとして、ステップS07に進む。
すなわち、放置時間tが短い場合にはバッテリ23の電圧が飽和していないことを考慮して前回走行後のSOC値を採用する。また、車両を放置している間にバッテリ23のSOCが増大することは通常あり得ないので、放置時間tが十分な場合であってもOCVから算出したSOC値が前回メモリSOC値より大なる場合は、前回走行後のSOC値を採用する。
【0040】
そして、ステップS07においては、温度センサ29によりバッテリ23の温度TBを検出するとともに、図示しない外気温センサにより外気温TAを検出し、さらに、ステップS08に進んで最低気温予測処理を実行して外気温TAに基づいて最低気温TAminを予測する。
次に、ステップS09に進んで、エンジン暖機中か否かを判定する。
ステップS09において暖機中でない(NO)と判定された場合には、ステップS10に進み、ステップS08で予測された最低気温TAminと、予め設定された所定温度XCとを比較する。
【0041】
一方、ステップS09において暖機中である(YES)と判定された場合には、ステップS11に進み、SOCと予め設定した所定値SOC1(例えば75%)とを比較する。ステップS11において、SOCが所定値SOC1よりも小さい(SOC<SOC1)と判定された場合にはステップS10に進み、SOCが所定値SOC1以上(SOC≧SOC1)であると判定された場合には、ステップS22に進んでモードCとし、さらにステップS30に進んで上限SOC制御を実行する。このように暖機中であってSOCがSOC1以上のときに上限SOC制御を実行するのは、暖機中の余剰エネルギを発電により回収して、SOCを高い状態に維持させるためである。
【0042】
また、ステップS10において、予測された最低気温TAminが所定温度XC以下(TAmin≦XC)と判定された場合も、ステップS22に進んでモードCとし、さらにステップS30に進んで上限SOC制御を実行する。このように外気温が所定温度XC以下になると予測されたときに上限SOC制御を実行するのは、上限SOC制御によりSOCを上限値に引き上げることにより電解液の凍結を防止し、始動時のバッテリ出力を確保するためであり、SOCが低い状態でバッテリ23の電解液が凍結して出力低下することを防止する。
【0043】
一方、ステップS10において、予測された最低気温TAminが所定温度XCよりも大きい(TAmin>XC)と判定された場合には、ステップS12に進む。ステップS12においては、バッテリー23の充電電流および放電電流の電流値IBを積算して積算充電量および積算放電量からなる電流積算(例えば、充電電流に対して正とする)を算出し、この電流積算をバッテリ23の初期全容量に対する百分率表示として、これを前回のSOC値に加算することによって現在のSOCを算出する。
【0044】
次に、ステップS13に進み、「下限SOC検出および判定処理」を実行して、下限SOCを検出するとともに、ステップS12で算出した現在のSOCが該下限SOCに達しているか否かを判定する。
なお、下限SOCは、通常の温度域(例えば、0°C以上)では通常40〜50%程度に設定しVITマップから検出するが、低温域(例えば、0°C未満)では通常温度域のときよりも大きい例えば70%に設定する。
次に、ステップS14に進んでタイマ処理を実行することにより、上限SOC制御を前回終了してからの経過時間(Time)を計測する。
【0045】
次に、ステップS15に進み、ステップS13における「下限SOC検出および判定処理」の結果に基づいて、現在のSOCが下限SOC以下か否かを判定する。
ステップS15において下限SOC以下(YES)と判定された場合には、ステップS16に進み、前回上限SOCを設定してから今回下限SOC以下と判定されるまでの放電量(換言すると、バッテリ23が下限SOCに達して上限SOC制御に移行したときの下限SOCに達するまでの放電量)を電流積算により算出し、この放電量を放電量AhDIS1に設定する。その後、ステップS22に進んでモードCとし、さらにステップS30に進んで上限SOC制御を実行する。
【0046】
一方、ステップS15において下限SOCに達していない(NO)と判定された場合には、ステップS17に進み、ステップS14におけるタイマ処理の結果に基づいて、経過時間Timeと予め設定された所定時間XTとを比較する。ステップS17において、経過時間Timeが所定時間XT以上(Time≧XT)であると判定された場合には、ステップS22に進んでモードCとし、さらにステップS30に進んで上限SOC制御を実行する。このように、上限SOC制御を前回終了してからの経過時間Timeが所定時間XT以上になったときに上限SOC制御を実行するのは、長時間に亘って電流積算によるSOC値の算出を続けると、積算誤差が大きくなりSOC値に対する信頼性が低下するので、上限SOC制御を実行することによってSOCの真値を得るためである。
【0047】
ステップS17において、経過時間Timeが所定時間XTよりも小さい(Time<XT)と判定された場合には、ステップS18に進み、クルーズ発電が許可されているか否かを判定する。
ステップS18においてクルーズ発電が許可されている(YES)と判定された場合には、ステップS22に進んでモードCとし、さらにステップS30に進んで上限SOC制御を実行する。このようにクルーズ走行時に上限SOC制御を実行するのは、クルーズ走行時に発電を行っても燃費への影響が少ないこと、および、SOCをなるべく高く維持することでバッテリ23の寿命を延ばすためである。
【0048】
ステップS18においてクルーズ発電が許可されていない(NO)と判定された場合には、ステップS19に進み、現在のSOCと予め所定に設定されたアシスト禁止残容量SOC2(例えば65%程度)とを比較する。
ステップS19において、現在のSOCがアシスト禁止残容量SOC2よりも小さい(SOC<SOC2)と判定された場合には、ステップS21に進み、モードBとして、アシストを禁止し、バッテリ23の電力をアイドル停止中の補機33への給電(放電)にしか使用しない。これは、下限SOC以下か否かの判定をほぼ一定の低電流で放電している時に実行することによりその判定精度を向上させるためと、アイドル停止機能の商品性を確保するためである。したがって、このハイブリッド車両では、モータアシストは、SOCがSOC2から上限SOCの範囲にあるときに限って実行可能となる。
【0049】
一方、ステップS19において、現在のSOCがアシスト禁止残容量SOC2以上(SOC≧SOC2)であると判定された場合には、ステップS20に進み、モードAとして、通常の充放電制御(すなわち、モータアシスト要求による放電、および、減速回生による充電)を実行する。
そして、ステップS20でモードAとされた場合、あるいはステップS21でモードBとされた場合は、上限SOC制御を実行することなく、ステップS07に戻る。
一方、ステップS22でモードCとされた場合には、ステップS30に進んで上限SOC制御を実行した後、ステップS23に進み、モードAとなって、通常の充放電制御を実行した後、ステップS07に戻る。
【0050】
次に、ステップS30の上限SOC制御について、図4〜図10のフローチャートに従って説明する。図4〜図6に示すフローチャートは上限SOC制御ルーチンを示すものである。
上限SOC制御には、定電圧充電処理と、定電圧放電処理と、バッテリ劣化判定処理の3つの処理が含まれている。図4〜図6に示す上限SOC制御ルーチンにおいて、ステップS31a〜S42の一連の処理は定電圧充電処理(定電圧充電手段)に対応し、ステップS43〜S52の一連の処理は定電圧放電処理(定電圧放電手段)に対応し、ステップS53,S54,S55,S59のそれぞれの処理はバッテリ劣化判定処理(劣化判定手段)に対応する。
【0051】
まず、ステップS31aにおいて後述するフローチャートでの判定に用いられる放電容量低下フラグLOSOCFLGをリセットして「0」とし、次に、ステップS31に進み、現在のバッテリ温度TBに応じて、定電圧充電の際の目標電圧と目標電流、すなわち第一電圧値V1および第一電流値I1を図示しないテーブル(TB)等を参照して設定する。
次に、ステップS32に進み、モータアシスト要求があるか否かを判定する。ステップS32においてモータアシスト要求がない(NO)と判定された場合には、ステップS33に進み、ステップS31において設定した第一電圧値V1による定電圧充電(図4では「CV発電」と記す)を実行する。
【0052】
そして、ステップS33からステップS34に進み、アイドル停止要求があるか否かを判定する。ステップS34においてアイドル停止要求がない(NO)と判定された場合には、ステップS35に進み、現在のバッテリ23の充電電圧VとステップS31で設定した第一電圧値V1とを比較する。
ステップS35において、充電電圧Vが第一電圧値V1以上(V≧V1)であると判定された場合には、ステップS36に進み、現在のバッテリ23の充電電流IとステップS31で設定した第一電流値I1とを比較する。
【0053】
ステップS36において、充電電流Iが第一電流値I1以下(I≦I1)と判定された場合には、上限SOC(80%)よりも若干大きく設定された過上限SOC(85%)に達したと推定できるので、ステップS43に進み、定電圧充電処理から定電圧放電処理へと移行する。
一方、ステップS36において、充電電流Iが第一電流値I1よりも大きい(I>I1)と判定された場合には、ステップS37に進んでタイマ処理を実行することにより、充電電圧Vが目標値である第一電圧値V1以上になってからの経過時間TVIを計測する。
【0054】
次に、ステップS38に進み、ステップS37におけるタイマ処理の結果に基づいて、経過時間TV1と予め設定された所定時間TM1とを比較する。ステップS38において経過時間TV1が所定時間TM1以上(TV1≧TM1)であると判定された場合には、前記過上限SOCに達したと推定できるので、ステップS43に進み、定電圧充電処理から定電圧放電処理へと移行する。
つまり、定電圧充電処理は、(1)バッテリ23の充電電圧Vが第一電圧値V1以上(V≧V1)でバッテリ23の充電電流Iが第一電流値I1以下(I≦I1)に低下するか、(2)バッテリ23の充電電圧Vが第一電圧値V1以上(V≧V1)でバッテリ23の充電電流Iは第一電流値I1以下(I≦I1)に低下していないが充電時間が所定時間TM1を越えるか、のいずれかの充電終了条件が満たされたときに終了する。
【0055】
そして、ステップS35において、充電電圧Vが第一電圧値V1よりも小さい(V<V1)と判定された場合、および、ステップS38において経過時間TV1が所定時間TM1よりも小さい(TV1<TM1)と判定された場合には、ステップS32に戻って、定電圧充電を継続する。
また、ステップS32においてモータアシスト要求あり(YES)と判定された場合には、ステップS39に進み、バッテリ23への充電を禁止してステップS34に進む。モータアシスト要求があるということは、運転者は加速を要求しているわけであり、このようなときに充電をすると運転者に違和感を与え、ドライバビリティが悪化する。そこで、モータアシスト要求があるときには充電を禁止することにより、ドライバビリティの悪化を防止する。ただし、この場合、モータアシスト要求があってもモータアシストは行わない。
【0056】
また、ステップS34においてアイドル停止要求あり(YES)と判定された場合には、ステップS40に進み、今回の上限SOC制御はSOCが下限SOCに達したことにより実行したのか否かを判定する。
ステップS40において、下限SOCに達したことにより上限SOC制御を実行した(YES)と判定された場合には、アイドル停止を実行することなく、ステップS35に進む。
一方、ステップS40において、下限SOC以外の理由から上限SOC制御を実行した(NO)と判定された場合には、ステップS41に進んでアイドル停止を実行し、さらにステップS42に進んでアイドル停止終了か否かを判定する。ステップS42においてアイドル停止終了でない(NO)と判定された場合にはステップS41に戻ってアイドル停止を継続し、アイドル停止終了(YES)と判定された場合には、ステップS35に進む。つまり、アイドル停止中は充電を中断し、その間、バッテリ23は車両の要求に応じて放電を行い、アイドル停止が終了すると再び定電圧充電を継続することとなる。
【0057】
そして、ステップS43において、現在のバッテリ温度TBに応じて、定電圧放電の際の目標電圧と目標電流、すなわち第二電圧値V2および第二電流値I2を図示しないテーブル(TB)等を参照して設定する。
次にステップS44に進み、定電圧充電を停止し(換言すると、発電を停止し)、バッテリ23から補機33へ電力の供給(放電)を行う。さらに、ステップS45に進んでタイマ処理を実行することにより、ステップS44の発電停止からの経過時間TF1を計測する。
次に、ステップS46に進み、現在のバッテリ23の放電電圧VとステップS43で設定した第二電圧値V2とを比較する。ステップS46において放電電圧Vが第二電圧値V2よりも大きい(V>V2)と判定された場合には、ステップS44に戻り、ステップS46において放電電圧Vが第二電圧値V2以下(V≦V2)と判定された場合には、ステップS47に進む。すなわち、発電を停止して補機33への給電を開始したならば、バッテリ23の放電電圧Vが第二電圧値V2に達するまでは発電停止と補機への給電(放電)を継続する。
【0058】
そして、ステップS47においては、放電電圧Vが第二電圧値V2を維持するように、補機33への給電(放電)とモータ・ジェネレータ2による発電制御を行い、つまり、補機負荷に協調した発電制御を行うことにより定電圧を保持する。なお、この間、モータ・ジェネレータ2への給電(すなわち、モータアシスト)、およびアイドル停止は禁止する。これにより、安定した状態での定電圧放電を保証する。以下、ステップS47の処理を定電圧放電(図5においてはCV放電と記す)、あるいは、補機負荷協調定電圧発電と称す。
次に、ステップS48に進み、ステップS47の定電圧放電における放電量を電流積算により算出し、この放電量を放電量AhDIS2に設定する。
次に、ステップS49に進み、バッテリ23の放電電圧VとステップS43で設定した第二電圧値V2とを比較する。
【0059】
ステップS49において放電電圧Vが第二電圧値V2以下(V≦V2)と判定された場合には、ステップS50に進み、バッテリ23の放電電流IとステップS43で設定した第二電流値I2とを比較する。
ステップS50において放電電流Iが第二電流値I2以下(I≦I2)と判定された場合には、SOCが上限SOCまで低下したと推定できるので、ステップS53に進んで第一の劣化判定処理を実行して、定電圧放電処理を終了し、ステップS54に進む。
一方、ステップS50において放電電流Iが第二電流値I2よりも大きい(I>I2)と判定された場合には、ステップS51に進んでタイマ処理を実行することにより、放電電圧Vが目標値である第二電圧値V2以下になってからの経過時間TV2を計測する。
【0060】
次に、ステップS52に進み、ステップS51におけるタイマ処理の結果に基づいて、経過時間TV2と予め設定された所定時間TM2とを比較する。ステップS52において経過時間TV2が所定時間TM2以上(TV2≧TM2)であると判定された場合には、SOCが上限SOCまで低下したと推定できるので、定電圧放電処理を終了して、ステップS54に進む。
つまり、定電圧放電処理は、(1)バッテリ23の放電電圧Vが第二電圧値V2以下(V≦V2)で、バッテリ23の放電電流Iが第二電流値I2以下(I≦I2)まで低下するか、(2)バッテリ23の放電電圧Vが第二電圧値V2以下(V≦V2)で、バッテリ23の放電電流Iは第二電圧値V2以下(I≦I2)まで低下していないが第二電圧値V2以下による定電圧放電時間が所定時間TM2に達するか、のいずれかの放電終了条件が満たされたときに終了する。
【0061】
そして、ステップS49において、放電電圧Vが第二電圧値V2よりも大きい(V>V1)と判定された場合、および、ステップS52において経過時間TV2が所定時間TM2よりも小さい(TV2<TM2)と判定された場合には、ステップS47に戻って、定電圧放電を継続する。
【0062】
また、ステップS54においては第二の劣化判定処理を実行し、さらにステップS55に進んで第三の劣化判定処理を実行する。
そして、ステップS55からステップS56に進み、今回の上限SOC制御はSOCが下限SOCに達したことにより実行したのか否かを判定する。
ステップS56において、下限SOCに達したことにより上限SOC制御を実行した(YES)と判定された場合には、ステップS59に進んで第四の劣化判定処理を実行した後、ステップS57に進む。
一方、ステップS56において、下限SOC以外の原因で上限SOC制御を実行した(NO)と判定された場合には、第四の劣化判定処理を実行することなく、ステップS57に進む。
【0063】
ここで、ステップS53の第一の劣化判定処理、ステップS54の第二の劣化判定処理、ステップS55の第三の劣化判定処理、ステップS59の第四の劣化判定処理について説明する。
第一の劣化判定処理における劣化判定原理は次の通りである。定電圧充電によりバッテリ23のSOCを過上限SOCに至らせた後、バッテリ23の放電電流が第二電流値I2に低下するまで(すなわち、上限SOCに低下するまで)定電圧放電を行った場合に、バッテリ23が劣化していないときには第二電流値I2に低下するまでに所定時間以上が必要である。なお、この所定時間は実験的に求めることができる。しかしながら、バッテリ23が劣化して充電受け入れ性能が低下しているときには、定電圧充電後のSOCが所望する過上限SOCまで達しないため、第二電流値I2に低下するまでの所要時間が短くなり、前記所定時間が経過する前に第二電流値I2以下に低下してしまう。したがって、ステップS44で発電を停止してからステップS49でバッテリの放電電流Iが第二電流値I2以下(I≦I2)と判定されるまでの経過時間が、前記所定時間以上か否かの判定に基づいて、バッテリ23の劣化の有無を判定することができる。
【0064】
なお、第一の劣化判定処理は、ステップS44で発電を停止してから所定時間後に検出されるバッテリの放電電流Iが規定電流値以上の場合にバッテリ23は劣化していないと判定し、前記規定電流値よりも小さい場合にバッテリ23が劣化していると判定することも可能である。
【0065】
以下、ステップS53の第一の劣化判定処理について図7のフローチャートに従って説明する。図7のフローチャートは第一の劣化判定処理を示すサブルーチンである。
まず、ステップS531において、ステップS45で計測した発電停止からの経過時間TF1と予め設定した所定時間(例えば、10秒)とを比較する。
ステップS531において、経過時間TF1が所定時間以上(TF1≧10sec)であると判定された場合には、バッテリ23は劣化していないので、ステップS532に進んで劣化量F1に「0%」を設定し、さらにステップS533に進み、劣化カウンタN1に「0」を設定して本サブルーチンの実行を終了する。
【0066】
これに対して、ステップS531において、経過時間TF1が前記所定時間より小さい(TF1<10sec)と判定された場合には、バッテリ23が劣化していると判断され、ステップS534に進み、劣化量Fが「100%」か否かを判定する。なお、この劣化量Fは後述するステップS63において設定される劣化量の最大値である。第二から第四の劣化判定処理において劣化量Fという場合も同様である。また、劣化量F=100%とはバッテリ23が完全劣化状態であることを意味する。
ステップS534において劣化量Fが100%ではない(NO)と判定された場合には、ステップS535に進んで、劣化カウンタN1に「1」を加算し(N1←N1+1)、さらにステップS536に進み、暫定的に劣化量F1に「100%」を設定して、本サブルーチンの実行を終了する。
【0067】
なお、ステップS534において劣化量Fが100%である(YES)と判定された場合には、ステップS533に進み、劣化カウンタN1に「0」を設定して本サブルーチンの実行を終了する。
したがって、第一の劣化判定処理では、劣化量F1は0%か100%のいずれかである。
【0068】
第二の劣化判定処理における劣化判定原理は次の通りである。定電圧充電によりバッテリ23のSOCを過上限SOCに至らせた後、上限SOCに低下したと判定されるまで定電圧放電を行った場合に、バッテリ23が劣化していないときには、定電圧放電により上限SOCに低下したと判定されるまでの放電容量が所定値以上あるはずである。なお、前記放電容量の所定値は予め実験的に求めることができる。しかしながら、バッテリ23が劣化して充電受け入れ性能が低下しているときには、定電圧充電後のSOCが所望する過上限SOCまで達しないため、その後の定電圧放電で上限SOCに低下したと判定されるまでの放電容量が前記所定値よりも小さくなる。したがって、ステップS47の定電圧放電を開始してからステップS54に進むまでの放電量AhDIS2と予め設定された所定値Ah2との比較により、バッテリ23の劣化を判定することができる。
【0069】
以下、ステップS54の第二の劣化判定処理について図8のフローチャートに従って説明する。図8のフローチャートは第二の劣化判定処理を示すサブルーチンである。
まず、ステップS541において、ステップS48で得た放電量AhDIS2と予め設定された所定の放電容量Ah2とを比較する。
ステップS541において、放電量AhDIS2が放電容量Ah2より大きい(AhDIS2>Ah2)と判定された場合には、バッテリ23は劣化していないので、ステップS542に進んで劣化量F2に「0%」を設定し、さらにステップS543に進み、劣化カウンタN2に「0」を設定して本サブルーチンの実行を終了する。
【0070】
これに対して、ステップS541において、放電量AhDIS2が放電容量Ah2以下(AhDIS2≦Ah2)と判定された場合には、バッテリ23が劣化していると判断され、ステップS544に進み、放電量AhDIS2に対応する劣化量F2を百分率表示で算出する。
次に、ステップS545に進み、ステップS544で算出した劣化量F2と上限SOC制御ルーチンを前回実行したときの劣化量F(以下、前回劣化量Fと称す。第三および第四の劣化判定処理においても同様)とを比較する。
【0071】
ステップS545において、ステップS544で算出した劣化量F2が前回劣化量F以上(F2≧前回劣化量F)であると判定された場合には、バッテリ23の劣化が進んでいるので、ステップS546に進んで放電量AhDIS2に「0」を設定した後、ステップS547に進み、劣化カウンタN2に「1」を加算して(N2←N2+1)、本サブルーチンの実行を終了する。
なお、ステップS545において劣化量F2が前回劣化量Fよりも小さい(F2<前回劣化量F)と判定された場合には、ステップS543に進み、劣化カウンタN2に「0」を設定して本サブルーチンの実行を終了する。
【0072】
第三の劣化判定処理は、定電圧放電終了直後はバッテリ23の状態が極めて安定していることに着目して、定電圧放電処理の終了直後にバッテリ23の内部抵抗RAを測定し、測定された内部抵抗RAとバッテリ23が劣化していない時の初期内部抵抗Riniとを比較し、初期内部抵抗Riniに対する内部抵抗の増加量に基づいて劣化判定を行う。
以下、ステップS55の第三の劣化判定処理について図9のフローチャートに従って説明する。図9のフローチャートは第三の劣化判定処理を示すサブルーチンである。
まず、ステップS551においては、バッテリ23における発電を停止してバッテリ23から補機33に所定のパルス放電を行う。
次に、ステップS552に進み、ステップS551でのパルス放電の際のバッテリ23の放電電圧Vと放電電流Iを測定し、これから現在のバッテリ23の内部抵抗RAを算出する。
【0073】
次に、ステップS553に進み、バッテリ温度TBに対応する初期内部抵抗Riniをテーブルを参照する等して算出する。
そして、ステップS554に進み、ステップS552で算出された内部抵抗RAとステップS553で算出された初期内部抵抗Riniとを比較する。
ステップS554において内部抵抗RAが初期内部抵抗Riniよりも小さい(RA<Rini)と判定された場合には、バッテリ23は劣化していないので、ステップS555に進んで劣化量F3に「0%」を設定し、さらにステップS556に進み、劣化カウンタN3に「0」を設定して本サブルーチンの実行を終了する。
【0074】
これに対して、ステップS554において内部抵抗RAが初期内部抵抗Rini以上である(RA≧Rini)と判定された場合には、バッテリ23は劣化していると判断され、ステップS557に進み、内部抵抗RAに対応する劣化量F3を百分率表示で算出する。ここで、劣化量F3は次式から求める。
F3={(RA−Rini)/Rini/α}×100
したがって、内部抵抗がα%増加したときの劣化量F3は100%となる。
【0075】
次に、ステップS558に進み、ステップS557で算出した劣化量F3と前回劣化量Fとを比較する。
ステップS558において、ステップS557で算出した劣化量F3が前回劣化量F以上(F3≧前回劣化量F)であると判定された場合には、バッテリ23の劣化が進んでいるので、ステップS559に進み、劣化カウンタN3に「1」を加算して(N3←N3+1)、本サブルーチンの実行を終了する。
また、ステップS558において劣化量F3が前回劣化量Fよりも小さい(F3<前回劣化量F)と判定された場合には、ステップS556に進み、劣化カウンタN3に「0」を設定して本サブルーチンの実行を終了する。
【0076】
第四の劣化判定処理は、バッテリ23が下限SOCに達して上限SOC制御に移行したときの下限SOCに達するまでの放電量と、バッテリ23が劣化していないときの下限SOCから上限SOCまでの初期容量とを比較し、初期容量に対する前記放電量の減少の程度に基づいて劣化判定を行う。
以下、ステップS59の第四の劣化判定処理について図10のフローチャートに従って説明する。図10のフローチャートは第四の劣化判定処理を示すサブルーチンである。
前述したように、図3に示されるステップS16において、バッテリ23が下限SOCに達して上限SOC制御に移行したときの下限SOCに達するまでの放電量がAhDIS1に設定されている。
【0077】
まず、ステップS591においては、ステップS16で設定されたAhDIS1に基づいて劣化量F4を百分率表示で算出する。劣化量F4は次式から求める。
F4=100−(AhDIS1/初期容量)×100
したがって、AhDIS1が初期容量に等しいときは劣化量F4=0%であり、また例えば、AhDIS1が初期容量の75%であるときは劣化量F4=25%となる。
次に、ステップS592に進み、ステップS591で算出した劣化量F4と予め設定された規定値(%)とを比較する。
【0078】
ステップS592において、劣化量F4が前記規定値よりも小さい(F4<規定値)と判定された場合には、バッテリ23は劣化していないと判断され、ステップS593に進んで劣化カウンタN4に「0」を設定し、さらにステップS597に進み、AhDIS1に「0%」を設定して本サブルーチンの実行を終了する。
これに対して、ステップS592において劣化量F4が前記規定値以上(F4≧規定値)と判定された場合には、バッテリ23は劣化していると判断され、ステップS594に進み、ステップS591で算出した劣化量F4と前回劣化量Fとを比較する。
【0079】
ステップS594において、劣化量F4が前回劣化量F以上(F4≧前回劣化量F)であると判定された場合には、バッテリ23の劣化が進んでいるので、ステップS595に進み、劣化カウンタN4に「1」を加算する(N4←N4+1)。
そして、ステップS596に進み、初期値として「0」が設定されていた放電容量低下フラグLOSOCFLGに「1」を設定した後、ステップS597に進んで、AhDIS1に「0」を設定して、本サブルーチンの実行を終了する。したがって、AhDIS1は第四の劣化判定処理ルーチンを実行する毎に「0」にリセットされることとなる。
また、ステップS594において劣化量F4が前回劣化量Fよりも小さい(F4<前回劣化量F)と判定された場合には、ステップS593に進み、劣化カウンタN4に「0」を設定して本サブルーチンの実行を終了する。
【0080】
ここで再び、図6の上限SOC制御ルーチンに戻って説明する。
ステップS57においては、劣化カウンタN1〜N4の総てのカウント値が「0」か否かを判定する。
ステップS57において総ての劣化カウンタN1〜N4のカウント値が「0」である(YES)と判定された場合には、第一から第四のいずれの劣化判定処理によってもバッテリ23の劣化が認められないので、ステップS58に進み、SOCに上限SOC(この実施の形態では80%)を設定して、この上限SOC制御ルーチンの実行を一旦終了する。
【0081】
一方、ステップS57において、劣化カウンタN1〜N4のうちの少なくとも一つのカウンタのカウント値が「0」でない(NO)と判定された場合には、ステップS60に進み、劣化カウンタN1〜N4のいずれかのカウンタのカウント値が「2」以上か否かを判定する。
ステップS60において、劣化カウンタN1〜N4のいずれのカウント値も「2」以上ではない(N1〜N4<2)と判定された場合には、ステップS61に進み、リフレッシュ充電処理(回復充電処理)を実行する。つまり、この実施の形態では、第一から第四のいずれかの劣化判定処理においてバッテリ23が劣化していると判定され、カウンタN1〜N4のいずれかのカウント値に「1」が設定されたときには、バッテリ23においてリフレッシュ充電処理を実行する。
【0082】
ここで、リフレッシュ充電処理とは、バッテリ23のSOCを満充電容量近くまで高めるための処理であり、ステップS33と同様にバッテリ23の充電電圧を第一電圧値V1に保持しながら定電圧充電を行い、ステップS33の定電圧充電の場合よりも十分に長い時間をかけることによって実現する。バッテリ23の劣化が一過的なもので回復可能な状態であれば、このリフレッシュ充電処理を行うことにより、バッテリ23のSOCは例えば95%程度まで引き上げることができる。
【0083】
次に、ステップS62に進んで、放電容量低下フラグLOSOCFLGが「1」か否かを判定する。前述したように、放電容量低下フラグLOSOCFLGは初期値が「0」であり、第四の劣化判定処理のステップS594において劣化量F4が前回劣化量F以上(F4≧前回劣化量F)となり劣化が進行していると判断されたときに「1」とされるフラグである。
【0084】
ステップS62において放電容量低下フラグLOSOCFLGが「1」でない(NO)と判定された場合には、ステップS43に戻って定電圧放電処理に移行する。つまり、この場合には、ステップS61のリフレッシュ充電処理の終了後に、ステップS43〜S52の定電圧放電処理を実行し、この定電圧放電処理の終了後に、再び、ステップS53〜S55の第一から第三の劣化判定処理を実行し、また、ステップS56で「YES」判定の場合にはステップS59の第四の劣化判定処理を実行する。
【0085】
そして、リフレッシュ充電処理後の第二から第四の劣化判定処理における劣化判定で、劣化量F2〜F4のいずれもが前回劣化量Fよりも減少した場合、換言すると、リフレッシュ充電処理を実行したことによりバッテリ23の劣化が回復した場合には、ステップS543,S556,S593において劣化カウンタN2〜N4のカウント値が「0」に設定され、また、リフレッシュ充電処理後の第一の劣化判定処理のステップS533において劣化カウンタN1のカウント値が「0」に設定される。
したがって、この場合には、ステップS57において劣化カウンタN1〜N4の総てのカウント値が「0」である(YES)と判定されて、ステップS58に進み、SOCに上限SOC(この実施の形態では80%)を設定して、この上限SOC制御ルーチンの実行を一旦終了する。
【0086】
一方、リフレッシュ充電処理後の第二から第四の劣化判定処理における劣化判定で、劣化量F2〜F4のいずれか一つでも前回劣化量Fよりも増大した場合、換言すると、リフレッシュ充電処理を実行してもバッテリ23の劣化が回復しない場合には、劣化量の増大が認められた劣化判定処理におけるカウンタのカウント値に「1」が加算されて「2」となる。
したがって、この場合には、ステップS57で「NO」判定された後、ステップS60において、劣化カウンタN1〜N4のいずれかのカウンタのカウント値が「2」以上(N1〜N4≧2)であると判定されるので、ステップS63に進み、第一から第四の劣化判定処理において設定された劣化量F1〜F4の中で最大値を、劣化量Fに設定する(劣化量F←MAX(F1,F2,F3,F4))。
そして、ステップS63からステップS64に進み、総てのカウンタN1〜N4のカウント値に「0」を設定し、さらに、ステップS58に進んで、SOCに上限SOCを設定し、この上限SOC制御ルーチンの実行を一旦終了する。
【0087】
また、ステップS61におけるリフレッシュ充電処理の終了後、ステップS62において放電容量低下フラグLOSOCFLGが「1」である(YES)と判定された場合には、ステップS43の定電圧放電処理に戻ることなく、ステップS58に進みSOCに上限SOCを設定して、この上限SOC制御ルーチンの実行を一旦終了する。
【0088】
なお、この実施の形態においては、ステップS31a〜S42の処理を実行することにより定電圧充電手段が実現され、ステップS43〜S52の処理を実行することにより定電圧放電手段が実現され、ステップS53,S54,S55,S59の各処理を実行することにより劣化判定手段が実現され、ステップS58の処理を実行することにより充電量判定手段が実現され、ステップS61の処理を実行することにより回復充電処理が実現される。
【0089】
図11は、定電圧充電処理と定電圧放電処理の際の、バッテリ電圧、バッテリ電流、モータ出力、アイドル停止要求、アシスト要求の時間的変化の一例を示すタイムチャートである。
この例のタイムチャートでは、定電圧充電処理中にアイドル要求があったときには、モータ・ジェネレータ2は発電を停止し、バッテリ23は補機負荷に応じた放電を行う。そして、アイドル停止要求がなくなると、再び定電圧充電が継続される。
また、定電圧充電処理中にアシスト要求があったときには、バッテリ23は充放電を停止し、モータアシストは行われない。そして、アシスト要求がなくなると、再び定電圧充電が継続される。
バッテリ23の充電電流が所定電流値I1に達したとき、あるいは、第一電圧値V1による定電圧充電が所定時間継続されたときに、定電圧充電は終了する。定電圧放電処理では、バッテリ23の放電電圧が第二電圧値V2に達した後、補機負荷協調定電圧発電が行われる。
そして、バッテリ23の放電電流が所定電流値I2に達したときに、補機負荷協調定電圧発電を終了し、定電圧放電処理を終了する。
【0090】
〔他の実施の形態〕
なお、この発明は前述した実施の形態に限られるものではない。
例えば、前述した実施の形態はこの発明を鉛蓄電池の充放電制御装置に適用したものであるが、この発明はリチウムイオン蓄電池の充放電制御装置にも応用することが可能である。
また、前述した実施の形態ではハイブリッド車両に搭載された蓄電池の充放電制御装置に適用した態様であるが、蓄電池は車載用に限るものではなく、種々の使用態様の蓄電池に対しこの発明は適用可能である。
【0091】
【発明の効果】
以上説明するように、請求項1に係る発明によれば、定電圧放電の終了時点の蓄電池の充電状態を極めて高い精度で目標値である基準上限充電量にすることができ、その結果、極めて高い精度で基準上限充電量を確定することができるという優れた効果が奏される。また、定電圧充電と定電圧放電を行うことにより、バッテリの電極の活性化を図ることができるので、この蓄電池がハイブリッド車両に搭載されている場合には、回生の受け入れ性能が向上し、ハイブリッド車両の燃費を向上させることができるという効果もある。
【0092】
請求項2に係る発明によれば、極めて高い精度で基準上限充電量を確定した上で、定電圧充電後の放電を開始してから前記所定の放電電流値に低下するまでの所要時間に基づいて蓄電池の劣化判定をすることができるので、劣化判定精度が向上するという効果がある。
請求項3に係る発明によれば、極めて高い精度で基準上限充電量を確定した上で、定電圧充電後の放電を開始してから所定時間経過後の放電電流値に基づいて蓄電池の劣化判定をすることができるので、劣化判定精度が向上するという効果がある。
【0093】
請求項4に係る発明によれば、極めて高い精度で基準上限充電量を確定した上で、定電圧放電で放電電流値が前記所定電流値以下になるまでの放電量に基づいて蓄電池の劣化判定をすることができるので、劣化判定精度が向上するという効果がある。
請求項5に係る発明によれば、極めて高い精度で基準上限充電量を確定した上で、充電量判定手段により基準上限充電量と判定された直後に蓄電池を放電させたときの放電電流、放電電圧、蓄電池の温度から算出される蓄電池の内部抵抗に基づいて蓄電池の劣化判定をすることができるので、劣化判定精度が向上するという効果がある。
【0094】
請求項6に係る発明によれば、極めて高い精度で基準上限充電量を確定した上で、前記基準上限充電量から前記下限充電量に低下するまでの前記蓄電池の放電量に基づいて蓄電池の劣化判定をすることができるので、劣化判定精度が向上するという効果がある。
請求項7に係る発明によれば、回復充電処理を実行することによって蓄電池を劣化から回復させることができるので、再び基準上限充電量を高精度に確定することができるようになる。
請求項8に係る発明によれば、外気温度あるいは予測外気温度が所定温度以下のときに、蓄電池の充電状態を基準上限充電量に引き上げることにより蓄電池の電解液の凍結を防止することができるので、始動性を確保することができるという効果がある。
【0095】
請求項9に係る発明によれば、蓄電池の充電状態を基準上限充電量に管理するのが容易に行うことができるとともに、準定期的に蓄電池の充電量を真値に書き換えることができるので、蓄電池の充電量管理を適正に行うことができるという効果がある。
請求項10に係る発明によれば、長時間継続して定電圧充電および定電圧放電が実行されない事態を回避することができ、強制的に定電圧充電、定電圧放電、基準上限充電量の設定を行うことで、電流積算誤差に起因して増大した蓄電池の充電量検出誤差を解消させることができ、蓄電池の充電量管理をより適正に行うことができるという効果がある。
【0096】
請求項11に係る発明によれば、エンジン暖機中の余剰エネルギを蓄電池に回収して蓄電池の充電量を高い状態に維持することができるという効果がある。
請求項12に係る発明によれば、安定した状態での定電圧放電が保証されるので、基準上限充電量をより正確に確定することができるという効果がある。
請求項13に係る発明によれば、発電を行っても燃費悪化への影響が少ないクルーズ時に発電を行って蓄電池の充電状態を基準上限充電量まで高めることができるので、蓄電池の寿命を延ばすことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係る蓄電池の充放電制御装置を備えたハイブリッド車両の全体的なシステム構成を示すブロック図であり。
【図2】この発明に係る蓄電池の充放電制御装置における一実施の形態の充放電制御を示すフローチャート(その1)である。
【図3】前記実施の形態における充放電制御を示すフローチャート(その2)である。
【図4】前記実施の形態における上限SOC制御を示すフローチャート(その1)である。
【図5】前記実施の形態における上限SOC制御を示すフローチャート(その2)である。
【図6】前記実施の形態における上限SOC制御を示すフローチャート(その3)である。
【図7】前記実施の形態における第一の劣化判定処理を示すフローチャートである。
【図8】前記実施の形態における第二の劣化判定処理を示すフローチャートである。
【図9】前記実施の形態における第三の劣化判定処理を示すフローチャートである。
【図10】前記実施の形態における第四の劣化判定処理を示すフローチャートである。
【図11】前記実施の形態において、定電圧充電処理と定電圧放電処理実行時のタイムチャートの一例である。
【符号の説明】
1 エンジン
2 モータ・ジェネレータ(モータ)
23 バッテリ(蓄電池)
33 補機
ステップS31a〜S42 定電圧充電手段
ステップS43〜S52 定電圧放電手段
ステップS53〜S55,S59 劣化判定手段
ステップS58 充電量判定手段
ステップS61 回復充電処理
【発明の属する技術分野】
この発明は、ハイブリッド車両に搭載するなどして用いられる蓄電池の充放電制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、バッテリの残容量(SOC:State of charge)の検出は、例えば鉛バッテリでは、電解液の比重を測定しその比重に基づいてSOCを求めたり、バッテリの無負荷状態での端子電圧、いわゆる開路電圧(OCV)を測定しそのOCVに基づいてSOCを求めている。
(例えば、特許文献1参照)
また、ニッケル水素電池のように、外部特性が全域SOCで現れない電池では、バッテリの負荷状態での端子電圧、いわゆる閉路電圧(CCV)を測定しそのCCVと電流および電池温度に基づいてSOCを求めている。
(例えば、特許文献2参照)
一方、バッテリの劣化判定は、電流−電圧特性から内部抵抗を算出し、この内部抵抗値に基づいて判定している。
(例えば、特許文献3参照)
【0003】
【特許文献1】
特開2001−97150号公報(第2頁、第4頁)
【特許文献2】
特開平10−319100号公報(第3頁)
【特許文献3】
特開平11−7985号公報(第2頁)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ハイブリッド車両に鉛電池を搭載する場合、電解液の比重から残容量(SOC)を検出する方法では、検出精度が低い等の理由から実用的でない。
また、OCVは無電流状態で検出することが求められるので、OCVからSOCを検出することができるのはエンジン始動時のみに限られる。走行中のSOCを求めるためには、SOCはバッテリ内に貯留されている電荷の総量に対応することから、例えば、バッテリの充電電流および放電電流を所定期間毎に積算して積算充電量および積算放電量を算出し、これらの積算充電量および積算放電量を初期状態あるいは充放電開始直前のSOCに加算又は減算することで現時点のSOCを算出する必要がある。しかしながら、この方法では、積算充電量および積算放電量を算出する際に、電流検出器の測定誤差等が累積されることとなるため、長時間に亘るSOCの算出ではSOCの誤差が増大してしまう場合がある。
【0005】
また、ハイブリッド車両の電源としての使用を想定すると、満充電によるSOCリセットは、エネルギ効率、回生エネルギの回収の観点からは不適当である。さらに、ハイブリッド車両の電源として使用した場合には、中間域(例えば、50〜80%)のSOCで使用するため、過充電を行った後に満充電と判定することも困難であった。
一方、CCVと電流と電池温度からSOCを求める方法では、電解液が活物質であることもあってそれまでの充放電履歴の影響を受けるため、精度よくSOCを推定することが困難であった。
【0006】
また、電流−電圧特性から内部抵抗を算出しバッテリの劣化判定を行う場合、電流−電圧特性がそれまでの充放電履歴の影響を受けるため、内部抵抗の増加を精度よく検出することが困難で、バッテリの劣化判定の精度が悪かった。
そこで、この発明は、バッテリのSOCを予め設定した所定のSOCに高精度に設定することができ、また、バッテリの劣化判定を高精度に行うこともできる蓄電池の充放電制御装置を提供するものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項1に係る発明は、蓄電池(例えば、後述する実施の形態におけるバッテリ23)の温度によって定まる所定電圧(例えば、後述する実施の形態における第一電圧値V1)にて充電を行い、充電電流値が一定値(例えば、後述する実施の形態における第一電流値I1)に低下するか充電時間が予め設定した所定充電時間(例えば、後述する実施の形態における所定時間TM1)に達するかの少なくとも一方の充電終了条件が満たされるまで定電圧で前記蓄電池に充電を行う定電圧充電手段(例えば、後述する実施の形態におけるステップS31a〜S42)と、前記定電圧充電手段による定電圧充電後に前記蓄電池を放電して予め設定した電圧値(例えば、後述する実施の形態における第二電圧値V2)になった時点で該電圧値の定電圧にて放電し、放電電流値が所定電流値(例えば、後述する実施の形態における第二電流値I2)以下になるまで放電させる定電圧放電手段(例えば、後述する実施の形態におけるステップS43〜S52)と、前記定電圧放電手段による定電圧放電で放電電流値が前記所定電流値以下になった時点の前記蓄電池の充電状態を予め設定された基準上限充電量(例えば、後述する実施の形態における上限SOC)と判定する充電量判定手段(例えば、後述する実施の形態におけるステップS58)と、を備えたことを特徴とする蓄電池の充放電制御装置である。
このように構成することにより、定電圧放電の終了時点の蓄電池の充電状態を極めて高い精度で目標値である基準上限充電量にすることができる。また、定電圧充電と定電圧放電を行うことにより、バッテリの電極の活性化を図ることができる。
【0008】
請求項2に係る発明は、請求項1に記載の発明において、前記定電圧放電手段により定電圧充電後の放電を開始してから予め設定した所定の放電電流値(例えば、後述する実施の形態における第二電流値I2)に低下するまでの所要時間(例えば、後述する実施の形態における経過時間TF1)に基づいて蓄電池の劣化を判定する劣化判定手段(例えば、後述する実施の形態におけるステップS53)を備えたことを特徴とする。
このように構成することにより、極めて高い精度で基準上限充電量を確定した上で、放電電流が所定の放電電流値に低下するまでの所要時間が前記所定時間以下であるときに蓄電池が劣化していると判定することができる。
【0009】
請求項3に係る発明は、請求項1に記載の発明において、前記定電圧放電手段により定電圧充電後の放電を開始してから所定時間経過後の放電電流値に基づいて蓄電池の劣化を判定する劣化判定手段を備えたことを特徴とする。
このように構成することにより、極めて高い精度で基準上限充電量を確定した上で、定電圧充電後の放電を開始してから所定時間経過後の放電電流値が前記所定電流値以下であるときに蓄電池が劣化していると判定することができる。
【0010】
請求項4に係る発明は、請求項1に記載の発明において、前記定電圧放電手段による定電圧放電で放電電流値が前記所定電流値以下になるまでの放電量(例えば、後述する実施の形態における放電量AhDIS2)に基づいて蓄電池の劣化を判定する劣化判定手段(例えば、後述する実施の形態におけるステップS54)を備えたことを特徴とする。
このように構成することにより、極めて高い精度で基準上限充電量を確定した上で、定電圧放電で放電電流値が前記所定電流値以下になるまでの放電量が前記所定値以下のときに蓄電池が劣化していると判定することができる。
【0011】
請求項5に係る発明は、請求項1に記載の発明において、前記定電圧放電手段による定電圧放電で放電電流値が前記所定電流値以下になった直後に前記蓄電池を放電させたときの放電電流、放電電圧、蓄電池の温度から算出される蓄電池の内部抵抗(例えば、後述する実施の形態における内部抵抗RA)に基づいて蓄電池の劣化を判定する劣化判定手段(例えば、後述する実施の形態におけるステップS55)を備えたことを特徴とする。
このように構成することにより、極めて高い精度で基準上限充電量を確定した上で、前記放電電流、前記放電電圧、蓄電池の前記温度から算出される蓄電池の内部抵抗が劣化前の初期の内部抵抗よりも増大したときに蓄電池が劣化していると判定することができる。
【0012】
請求項6に係る発明は、請求項1に記載した発明において、前記充電量判定手段により基準上限充電量(例えば、後述する実施の形態における上限SOC)と判定された後、該蓄電池の充電状態が予め設定された下限充電量(例えば、後述する実施の形態における下限SOC)に低下するまでの前記蓄電池の放電量(例えば、後述する実施の形態における放電量AhDIS1)に基づいて蓄電池の劣化を判定する劣化判定手段(例えば、後述する実施の形態におけるステップS59)を備えたことを特徴とする。
このように構成することにより、極めて高い精度で基準上限充電量を確定した上で、前記基準上限充電量から前記下限充電量に低下するまでの前記蓄電池の放電量が所定の放電量よりも少ないときに蓄電池が劣化していると判定することができる。
【0013】
請求項7に係る発明は、請求項2から請求項6のいずれかに記載の発明において、前記劣化判定手段により前記蓄電池が劣化していると判定された場合に、定電圧充電を所定時間継続する回復充電処理(例えば、後述する実施の形態におけるステップS61)を実行することを特徴とする。
このように構成することにより、蓄電池を劣化から回復させることができる。
【0014】
請求項8に係る発明は、請求項1から請求項7のいずれかに記載の発明において、外気温度あるいは予測外気温度が所定温度以下のときに、前記定電圧充電手段により定電圧充電を実行した後、前記定電圧放電手段により定電圧放電を実行し、さらに前記充電量判定手段により前記蓄電池の充電状態を基準上限充電量に設定することを特徴とする。
このように構成することにより、外気温度あるいは予測外気温度が所定温度以下のときに、蓄電池の充電状態を基準上限充電量に引き上げて、蓄電池の電解液の凍結を防止することができる。
【0015】
請求項9に係る発明は、請求項1から請求項7のいずれかに記載の発明において、前記蓄電池の充電状態が予め設定された下限充電量以下に低下したときに、前記定電圧充電手段により定電圧充電を実行した後、前記定電圧放電手段により定電圧放電を実行し、さらに前記充電量判定手段により前記蓄電池の充電状態を基準上限充電量に設定することを特徴とする。
このように構成することにより、蓄電池の充電状態を基準上限充電量に管理するのが容易に行うことができるとともに、準定期的に蓄電池の充電量を真値に書き換えることができる。
【0016】
請求項10に係る発明は、請求項1から請求項7のいずれかに記載の発明において、所定時間の間に前記定電圧充電手段による定電圧充電および前記定電圧放電手段による定電圧放電が一度も実行されないときには、強制的に、前記定電圧充電手段により定電圧充電を実行した後、前記定電圧放電手段により定電圧放電を実行し、さらに前記充電量判定手段により前記蓄電池の充電状態を基準上限充電量に設定することを特徴とする。
このように構成することにより、長時間継続して定電圧充電および定電圧放電が実行されない事態を回避することができる。
【0017】
請求項11に係る発明は、請求項1から請求項7のいずれかに記載の発明において、前記蓄電池はエンジン(例えば、後述する実施の形態におけるエンジン1)により駆動されるモータ(例えば、後述する実施の形態におけるモータ・ジェネレータ2)または発電機により充電され、前記エンジンの暖機運転中であって前記蓄電池の充電量が所定充電量(例えば、後述する実施の形態におけるSOC1)以上であるときに、前記定電圧充電手段により定電圧充電を実行した後、前記定電圧放電手段により定電圧放電を実行し、さらに前記充電量判定手段により前記蓄電池の充電状態を基準上限充電量に設定することを特徴とする。
このように構成することにより、エンジン暖機中の余剰エネルギを蓄電池に回収して蓄電池の充電量を高い状態に維持することができる。
【0018】
請求項12に係る発明は、請求項1から請求項7のいずれかに記載の発明において、前記蓄電池は、車両駆動用エンジン(例えば、後述する実施の形態におけるエンジン1)により駆動される発電可能な車両駆動用モータ(例えば、後述する実施の形態におけるモータ・ジェネレータ2)により充電されるとともに、前記車両駆動用モータおよび補機(例えば、後述する実施の形態における補機33)への給電に用いられ、前記定電圧放電手段による定電圧放電時には前記蓄電池は補機への給電のみに用いられ前記車両駆動用モータは発電に用いられることを特徴とする。
このように構成することにより、安定した状態での定電圧放電が保証される。
【0019】
請求項13に係る発明は、請求項1から請求項7のいずれかに記載の発明において、前記蓄電池は車両駆動用エンジン(例えば、後述する実施の形態におけるエンジン1)により駆動されるモータ(例えば、後述する実施の形態におけるモータ・ジェネレータ2)または発電機により充電され、車両が所定速度以上で安定走行するクルーズ状態のときに、前記定電圧充電手段により定電圧充電を実行した後、前記定電圧放電手段により定電圧放電を実行し、さらに前記充電量判定手段により前記蓄電池の充電状態を基準上限充電量に設定することを特徴とする。
このように構成することにより、発電をしても燃費悪化への影響が少ないクルーズ時に発電を行って蓄電池の充電状態を基準上限充電量に引き上げることができる。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施の形態を図1から図11の図面を参照して説明する。図1は、この発明に係る蓄電池の充放電制御装置を備えたハイブリッド車両の全体的なシステム構成を示すブロック図である。
このハイブリッド車両では、エンジン1と発電可能なモータ(以下、モータ・ジェネレータという)2が直結されており、エンジン1とモータ・ジェネレータ2の少なくとも一方の動力が、変速機構3を介して車両の駆動輪4に伝達されるように構成されている。
【0021】
エンジン1は、複数の気筒(図示省略)を有するエンジンであり、その各気筒は、吸気弁アクチュエータ5により駆動される吸気弁6を介して吸気管7に接続されるとともに、排気弁アクチュエータ8により駆動される排気弁9を介して排気管10に接続されている。吸気管7には、スロットルアクチュエータ11により駆動されるスロットル弁12と燃料噴射弁13が上流側から順に装着され、排気管10には排ガス浄化用の触媒装置14が装着されている。エンジン1の各気筒に供給された混合気は、点火装置15によって点火され燃焼される。
【0022】
また、エンジン1には、エンジン1の運転状態を検出するためのセンサとして、エンジン1の機関温度(具体的にはエンジン1の冷却水温TW)を検出する温度センサ16やエンジン1の回転速度NEを検出する回転速度センサ17等のセンサが備えられ、さらに、エンジンlの運転制御を行うためにCPU等を含む電子回路により構成されたエンジンコントローラ(以下、エンジンECUという)20が備えられている。
【0023】
このエンジンECU20には、温度センサ16、回転速度センサ17の出力信号や、車両のアクセル操作量θApを検出するアクセルセンサ21、車速Vcarを検出する車速センサ22の出力信号等が入力される。そして、エンジンECU20は、各センサからの出力信号(入力データ)や予め定められたプログラム等に基づいて吸気弁アクチュエータ5、排気弁アクチュエータ8、スロットルアクチュエータ11、燃料噴射弁13、点火装置15を制御し、それによりエンジン1の運転制御を行う。
【0024】
また、エンジンECU20は、車両の運転状態からモータ・ジェネレータ2の動作を決定する機能を備え、例えば、エンジン駆動を補助するためにモータ・ジェネレータ2によるアシストを要求したり、車両の減速時のエネルギを回収するためにモータ・ジェネレータ2による回生を要求したり、車両停止直後にエンジンを停止するアイドル停止を要求する。
【0025】
モータ・ジェネレータ2は、その電源としてのバッテリ23(蓄電池)にパワードライブ回路(以下、PDUという)24を介して接続され、PDU24を介してバッテリ23との間で電力(モータ・ジェネレータ2の力行動作時の供給電力や回生動作時の回生電力)を授受可能とされている。また、バッテリ23はDC/DCコンバータ32によって電圧を降圧して12ボルト駆動の補機33に給電可能となっている。なお、この実施の形態では、バッテリ23は鉛バッテリで構成されており、モータ・ジェネレータ2は例えば3相のDCブラシレスモータで構成されており、PDU24は複数のスイッチング素子をブリッジ接続したインバータを備えている。
【0026】
そして、モータ・ジェネレータ2には、モータ・ジェネレータ2の動作状態を検出するために、モータ・ジェネレータ2の回転速度NMを検出する回転速度センサ25等のセンサが備えられ、また、モータ・ジェネレータ2の動作制御を行うためにCPU等を含む電子回路により構成されたモータコントローラ(以下、モータECUという)26が備えられている。このモータECU26には、回転速度センサ25からの出力信号等が入力される。そして、モー夕ECU26は、回転速度センサ25からの出力信号(入力データ)や予め定められたプログラム等に基づいて、エンジンECU20から要求された動作に対しモータ・ジェネレータ2の発電、駆動を、PDU24を介して制御する。
【0027】
また、バッテリ23には、バッテリ23の端子間の電圧VBおよび電流IB(以下、それぞれバッテリ電圧VB、バッテリ電流IBということもある)をそれぞれ検出する電圧センサ27、電流センサ28と、バッテリ23の温度(以下、バッテリ温度という)TBを検出する温度センサ29とが備えられるとともに、バッテリ23の状態を監視するためにCPU等を含む電子回路により構成されたバッテリコントローラ(以下、バッテリECUという)30が備えられている。このバッテリECU30には、電圧センサ27、電流センサ28、温度センサ29の出力信号等が入力される。そして、バッテリECU30は、各センサからの出力信号(入力データ)や予め定められたプログラムに基づいてバッテリ23のSOC算出やバッテリ23の劣化判定処理等を行う。
エンジンECU20 、モータECU26、およびバッテリECU30はバス31を介して相互に接続されており、それぞれがセンサから取得した検出データや、制御処理に際して生成したデータを相互に授受可能とされている。
【0028】
ところで、通常、ハイブリッド車両では、鉛バッテリからなるバッテリ23の寿命の観点から、高いSOC値で管理することが望まれる。また、アイドル停止機能を有するハイブリッド車両では、アイドル停止機能の商品性(停止時間および停止頻度)を確保するために、基本的に高いSOC値で管理するのが好ましい。しかしながら、ハイブリッド車両では回生エネルギを効率よく回収するために、充電は所定のSOC値までに留めておくことが望まれる。
【0029】
これらを両立するために、ハイブリッド車両のバッテリでは、劣化のない初期の満充電時の容量(以下、満充電容量と称す)を100%とした場合に、上限SOCを100%よりも所定値だけ低い目標値に制御することが最適である。また、ハイブリッド車両では、アイドル停止後のエンジン始動性を確保するために最低限必要なSOC値(以下、これを下限SOCと称す)があり、バッテリのSOCを下限SOC以上に管理する必要がある。
【0030】
したがって、ハイブリッド車両のバッテリにおいては、下限SOCから上限SOCの範囲で管理するのが最適であり、そのように管理した場合、バッテリの使用域は中間SOCとなる。なお、下限SOC値は、バッテリのVITマップから検出される。ここで、VITマップとは、例えば初期状態等の劣化していないバッテリ23の定常状態での電圧特性に基づいて作成されたマップであり、バッテリ23のSOCに応じた電流値と電圧値とバッテリ温度との関係を示す三次元マップであって、予め実験的に求めることができる。
【0031】
以上の理由から、このハイブリッド車両では、バッテリ23を上限SOCと下限SOCの間で管理することとし、SOCが下限SOCに達するなど所定の条件が満たされたときに、モータ・ジェネレータ2で発電をしてバッテリ23の充電を行い上限SOCに制御するようにした。
また、この出願の発明者は、SOCを高精度で確定することができる方法を実験的に取得し、この方法を前記上限SOCの確定に実施した。上限SOCの確定方法は、次の手順に従って行う。
【0032】
(1)定電圧充電
まず、バッテリの充電電圧を所定の電圧値(第一電圧値)に保持しながらバッテリ23の充電を行い(以下、これを定電圧充電と称す)、上限SOCよりも若干高いSOC値(以下、これを過上限SOCと称す)まで引き上げる。例えば、上限SOCを80%に設定した場合、過上限SOCは85%程度に設定する。過上限SOCに達したか否かは、定電圧充電実行時におけるバッテリの充電電流の変化や定電圧充電の充電時間から判定することができる。このとき、バッテリ23が劣化していない状態であれば、過上限SOCは±数%程度の誤差範囲に抑えることができる。
【0033】
(2)定電圧放電
次に、発電を停止して、バッテリ23から放電を行い、前記第一電圧値よりも所定電圧だけ低い所定の電圧値(第二電圧値)に低下するまで放電だけを継続する。そして、第二電圧値まで低下したら、バッテリの放電電圧をこの第二電圧値に保持させるべく、放電および充電(発電)を行う。つまり、放電により電圧が低下しないように放電に協調して充電を行い、電圧一定にする(以下、これを定電圧放電、あるいは、負荷協調発電と称す)。そして、この定電圧放電を上限SOCに達するまで継続し、上限SOCに達した時に定電圧放電を終了する。
【0034】
このように定電圧充電と定電圧放電を行うと、定電圧放電の終了時点のSOCを極めて高い精度で目標値である上限SOCにすることができることが、実験的に確認された。したがって、極めて高い精度で上限SOCを確定することができる。また、定電圧充電と定電圧放電を行うことにより、バッテリの電極の活性化を図ることができ、回生の受け入れ性能が向上し、ハイブリッド車両の燃費が向上することが、実験的に確認された。
【0035】
また、このハイブリッド車両では、このように高い精度で上限SOCを確定する処理を実行している間に、および、該処理終了直後に、バッテリ23の出力特性を利用して、バッテリ23の劣化判定を実行することとした。このように、高い精度で上限SOCを確定した上で、バッテリ23の劣化判定処理を実行するので、劣化判定の精度が高まる。さらに、このハイブリッド車両では、劣化判定処理を実行した結果、バッテリ23の劣化が認められたときには、劣化から回復させるためのリフレッシュ充電(回復充電)処理を実行することにした。
【0036】
以下、この実施の形態における蓄電池の充放電制御について、図2〜図10のフローチャートに従って具体的に説明する。
なお、この実施の形態では、バッテリ23の満充電容量の80%を上限SOCとして設定し、満充電容量の85%を過上限SOCとして設定した。ただし、上限SOC、過上限SOCの各SOC値は前記数値に限られるものではない。
図2および図3に示すフローチャートは、充放電制御ルーチンを示すものであり、この充放電制御ルーチンは、エンジン1を始動させるイグニッションスイッチがON状態になると一連の処理が開始される。
すなわち、ステップS01においてイグニッションスイッチのON状態が検出されると、ステップS02に進み、無負荷状態におけるバッテリ23の端子電圧(すなわち開路電圧OCV)を電圧センサ27により検出するとともに、温度センサ29によりバッテリ23の温度TBを検出する。
【0037】
次に、ステップS03に進み、ステップS01でイグニッションスイッチのON状態が検出される前までの放置時間(エンジン停止時間)tと予め設定された所定時間Tparkとを比較する。
ステップS03において、放置時間tが所定時間Tpark以上(t≧Tpark)であると判定された場合には、ステップS04に進み、初期状態等の劣化のないバッテリ23の無負荷状態での電圧特性により作成されたOCVとSOCとの関係を示すマップ(図示せず)を参照して、ステップS02で検出されたOCVに対応するSOCを算出する。
【0038】
次に、ステップS05に進み、ステップS04で算出されたSOCと、この充放電制御ルーチンを前回実行した際に最後に記憶されたSOC値(以下、前回メモリSOC値と略す)とを比較する。ステップS05において、ステップS04で算出されたSOCが前回メモリSOC値以下(SOC≦前回メモリSOC値)と判定された場合には、ステップS04で算出されたSOCを今回実行時のSOCとして、ステップS07に進む。
【0039】
一方、ステップS05において、ステップS04で算出されたSOCが前回メモリSOC値より大きい(SOC>前回メモリSOC値)と判定された場合には、ステップS06に進んで、前回メモリSOC値を今回実行時のSOCとし、ステップS07に進む。また、ステップS03において、放置時間tが所定時間Tparkよりも小さい(t<Tpark)と判定した場合も、ステップS06に進み、前回メモリSOC値を今回実行時のSOCとして、ステップS07に進む。
すなわち、放置時間tが短い場合にはバッテリ23の電圧が飽和していないことを考慮して前回走行後のSOC値を採用する。また、車両を放置している間にバッテリ23のSOCが増大することは通常あり得ないので、放置時間tが十分な場合であってもOCVから算出したSOC値が前回メモリSOC値より大なる場合は、前回走行後のSOC値を採用する。
【0040】
そして、ステップS07においては、温度センサ29によりバッテリ23の温度TBを検出するとともに、図示しない外気温センサにより外気温TAを検出し、さらに、ステップS08に進んで最低気温予測処理を実行して外気温TAに基づいて最低気温TAminを予測する。
次に、ステップS09に進んで、エンジン暖機中か否かを判定する。
ステップS09において暖機中でない(NO)と判定された場合には、ステップS10に進み、ステップS08で予測された最低気温TAminと、予め設定された所定温度XCとを比較する。
【0041】
一方、ステップS09において暖機中である(YES)と判定された場合には、ステップS11に進み、SOCと予め設定した所定値SOC1(例えば75%)とを比較する。ステップS11において、SOCが所定値SOC1よりも小さい(SOC<SOC1)と判定された場合にはステップS10に進み、SOCが所定値SOC1以上(SOC≧SOC1)であると判定された場合には、ステップS22に進んでモードCとし、さらにステップS30に進んで上限SOC制御を実行する。このように暖機中であってSOCがSOC1以上のときに上限SOC制御を実行するのは、暖機中の余剰エネルギを発電により回収して、SOCを高い状態に維持させるためである。
【0042】
また、ステップS10において、予測された最低気温TAminが所定温度XC以下(TAmin≦XC)と判定された場合も、ステップS22に進んでモードCとし、さらにステップS30に進んで上限SOC制御を実行する。このように外気温が所定温度XC以下になると予測されたときに上限SOC制御を実行するのは、上限SOC制御によりSOCを上限値に引き上げることにより電解液の凍結を防止し、始動時のバッテリ出力を確保するためであり、SOCが低い状態でバッテリ23の電解液が凍結して出力低下することを防止する。
【0043】
一方、ステップS10において、予測された最低気温TAminが所定温度XCよりも大きい(TAmin>XC)と判定された場合には、ステップS12に進む。ステップS12においては、バッテリー23の充電電流および放電電流の電流値IBを積算して積算充電量および積算放電量からなる電流積算(例えば、充電電流に対して正とする)を算出し、この電流積算をバッテリ23の初期全容量に対する百分率表示として、これを前回のSOC値に加算することによって現在のSOCを算出する。
【0044】
次に、ステップS13に進み、「下限SOC検出および判定処理」を実行して、下限SOCを検出するとともに、ステップS12で算出した現在のSOCが該下限SOCに達しているか否かを判定する。
なお、下限SOCは、通常の温度域(例えば、0°C以上)では通常40〜50%程度に設定しVITマップから検出するが、低温域(例えば、0°C未満)では通常温度域のときよりも大きい例えば70%に設定する。
次に、ステップS14に進んでタイマ処理を実行することにより、上限SOC制御を前回終了してからの経過時間(Time)を計測する。
【0045】
次に、ステップS15に進み、ステップS13における「下限SOC検出および判定処理」の結果に基づいて、現在のSOCが下限SOC以下か否かを判定する。
ステップS15において下限SOC以下(YES)と判定された場合には、ステップS16に進み、前回上限SOCを設定してから今回下限SOC以下と判定されるまでの放電量(換言すると、バッテリ23が下限SOCに達して上限SOC制御に移行したときの下限SOCに達するまでの放電量)を電流積算により算出し、この放電量を放電量AhDIS1に設定する。その後、ステップS22に進んでモードCとし、さらにステップS30に進んで上限SOC制御を実行する。
【0046】
一方、ステップS15において下限SOCに達していない(NO)と判定された場合には、ステップS17に進み、ステップS14におけるタイマ処理の結果に基づいて、経過時間Timeと予め設定された所定時間XTとを比較する。ステップS17において、経過時間Timeが所定時間XT以上(Time≧XT)であると判定された場合には、ステップS22に進んでモードCとし、さらにステップS30に進んで上限SOC制御を実行する。このように、上限SOC制御を前回終了してからの経過時間Timeが所定時間XT以上になったときに上限SOC制御を実行するのは、長時間に亘って電流積算によるSOC値の算出を続けると、積算誤差が大きくなりSOC値に対する信頼性が低下するので、上限SOC制御を実行することによってSOCの真値を得るためである。
【0047】
ステップS17において、経過時間Timeが所定時間XTよりも小さい(Time<XT)と判定された場合には、ステップS18に進み、クルーズ発電が許可されているか否かを判定する。
ステップS18においてクルーズ発電が許可されている(YES)と判定された場合には、ステップS22に進んでモードCとし、さらにステップS30に進んで上限SOC制御を実行する。このようにクルーズ走行時に上限SOC制御を実行するのは、クルーズ走行時に発電を行っても燃費への影響が少ないこと、および、SOCをなるべく高く維持することでバッテリ23の寿命を延ばすためである。
【0048】
ステップS18においてクルーズ発電が許可されていない(NO)と判定された場合には、ステップS19に進み、現在のSOCと予め所定に設定されたアシスト禁止残容量SOC2(例えば65%程度)とを比較する。
ステップS19において、現在のSOCがアシスト禁止残容量SOC2よりも小さい(SOC<SOC2)と判定された場合には、ステップS21に進み、モードBとして、アシストを禁止し、バッテリ23の電力をアイドル停止中の補機33への給電(放電)にしか使用しない。これは、下限SOC以下か否かの判定をほぼ一定の低電流で放電している時に実行することによりその判定精度を向上させるためと、アイドル停止機能の商品性を確保するためである。したがって、このハイブリッド車両では、モータアシストは、SOCがSOC2から上限SOCの範囲にあるときに限って実行可能となる。
【0049】
一方、ステップS19において、現在のSOCがアシスト禁止残容量SOC2以上(SOC≧SOC2)であると判定された場合には、ステップS20に進み、モードAとして、通常の充放電制御(すなわち、モータアシスト要求による放電、および、減速回生による充電)を実行する。
そして、ステップS20でモードAとされた場合、あるいはステップS21でモードBとされた場合は、上限SOC制御を実行することなく、ステップS07に戻る。
一方、ステップS22でモードCとされた場合には、ステップS30に進んで上限SOC制御を実行した後、ステップS23に進み、モードAとなって、通常の充放電制御を実行した後、ステップS07に戻る。
【0050】
次に、ステップS30の上限SOC制御について、図4〜図10のフローチャートに従って説明する。図4〜図6に示すフローチャートは上限SOC制御ルーチンを示すものである。
上限SOC制御には、定電圧充電処理と、定電圧放電処理と、バッテリ劣化判定処理の3つの処理が含まれている。図4〜図6に示す上限SOC制御ルーチンにおいて、ステップS31a〜S42の一連の処理は定電圧充電処理(定電圧充電手段)に対応し、ステップS43〜S52の一連の処理は定電圧放電処理(定電圧放電手段)に対応し、ステップS53,S54,S55,S59のそれぞれの処理はバッテリ劣化判定処理(劣化判定手段)に対応する。
【0051】
まず、ステップS31aにおいて後述するフローチャートでの判定に用いられる放電容量低下フラグLOSOCFLGをリセットして「0」とし、次に、ステップS31に進み、現在のバッテリ温度TBに応じて、定電圧充電の際の目標電圧と目標電流、すなわち第一電圧値V1および第一電流値I1を図示しないテーブル(TB)等を参照して設定する。
次に、ステップS32に進み、モータアシスト要求があるか否かを判定する。ステップS32においてモータアシスト要求がない(NO)と判定された場合には、ステップS33に進み、ステップS31において設定した第一電圧値V1による定電圧充電(図4では「CV発電」と記す)を実行する。
【0052】
そして、ステップS33からステップS34に進み、アイドル停止要求があるか否かを判定する。ステップS34においてアイドル停止要求がない(NO)と判定された場合には、ステップS35に進み、現在のバッテリ23の充電電圧VとステップS31で設定した第一電圧値V1とを比較する。
ステップS35において、充電電圧Vが第一電圧値V1以上(V≧V1)であると判定された場合には、ステップS36に進み、現在のバッテリ23の充電電流IとステップS31で設定した第一電流値I1とを比較する。
【0053】
ステップS36において、充電電流Iが第一電流値I1以下(I≦I1)と判定された場合には、上限SOC(80%)よりも若干大きく設定された過上限SOC(85%)に達したと推定できるので、ステップS43に進み、定電圧充電処理から定電圧放電処理へと移行する。
一方、ステップS36において、充電電流Iが第一電流値I1よりも大きい(I>I1)と判定された場合には、ステップS37に進んでタイマ処理を実行することにより、充電電圧Vが目標値である第一電圧値V1以上になってからの経過時間TVIを計測する。
【0054】
次に、ステップS38に進み、ステップS37におけるタイマ処理の結果に基づいて、経過時間TV1と予め設定された所定時間TM1とを比較する。ステップS38において経過時間TV1が所定時間TM1以上(TV1≧TM1)であると判定された場合には、前記過上限SOCに達したと推定できるので、ステップS43に進み、定電圧充電処理から定電圧放電処理へと移行する。
つまり、定電圧充電処理は、(1)バッテリ23の充電電圧Vが第一電圧値V1以上(V≧V1)でバッテリ23の充電電流Iが第一電流値I1以下(I≦I1)に低下するか、(2)バッテリ23の充電電圧Vが第一電圧値V1以上(V≧V1)でバッテリ23の充電電流Iは第一電流値I1以下(I≦I1)に低下していないが充電時間が所定時間TM1を越えるか、のいずれかの充電終了条件が満たされたときに終了する。
【0055】
そして、ステップS35において、充電電圧Vが第一電圧値V1よりも小さい(V<V1)と判定された場合、および、ステップS38において経過時間TV1が所定時間TM1よりも小さい(TV1<TM1)と判定された場合には、ステップS32に戻って、定電圧充電を継続する。
また、ステップS32においてモータアシスト要求あり(YES)と判定された場合には、ステップS39に進み、バッテリ23への充電を禁止してステップS34に進む。モータアシスト要求があるということは、運転者は加速を要求しているわけであり、このようなときに充電をすると運転者に違和感を与え、ドライバビリティが悪化する。そこで、モータアシスト要求があるときには充電を禁止することにより、ドライバビリティの悪化を防止する。ただし、この場合、モータアシスト要求があってもモータアシストは行わない。
【0056】
また、ステップS34においてアイドル停止要求あり(YES)と判定された場合には、ステップS40に進み、今回の上限SOC制御はSOCが下限SOCに達したことにより実行したのか否かを判定する。
ステップS40において、下限SOCに達したことにより上限SOC制御を実行した(YES)と判定された場合には、アイドル停止を実行することなく、ステップS35に進む。
一方、ステップS40において、下限SOC以外の理由から上限SOC制御を実行した(NO)と判定された場合には、ステップS41に進んでアイドル停止を実行し、さらにステップS42に進んでアイドル停止終了か否かを判定する。ステップS42においてアイドル停止終了でない(NO)と判定された場合にはステップS41に戻ってアイドル停止を継続し、アイドル停止終了(YES)と判定された場合には、ステップS35に進む。つまり、アイドル停止中は充電を中断し、その間、バッテリ23は車両の要求に応じて放電を行い、アイドル停止が終了すると再び定電圧充電を継続することとなる。
【0057】
そして、ステップS43において、現在のバッテリ温度TBに応じて、定電圧放電の際の目標電圧と目標電流、すなわち第二電圧値V2および第二電流値I2を図示しないテーブル(TB)等を参照して設定する。
次にステップS44に進み、定電圧充電を停止し(換言すると、発電を停止し)、バッテリ23から補機33へ電力の供給(放電)を行う。さらに、ステップS45に進んでタイマ処理を実行することにより、ステップS44の発電停止からの経過時間TF1を計測する。
次に、ステップS46に進み、現在のバッテリ23の放電電圧VとステップS43で設定した第二電圧値V2とを比較する。ステップS46において放電電圧Vが第二電圧値V2よりも大きい(V>V2)と判定された場合には、ステップS44に戻り、ステップS46において放電電圧Vが第二電圧値V2以下(V≦V2)と判定された場合には、ステップS47に進む。すなわち、発電を停止して補機33への給電を開始したならば、バッテリ23の放電電圧Vが第二電圧値V2に達するまでは発電停止と補機への給電(放電)を継続する。
【0058】
そして、ステップS47においては、放電電圧Vが第二電圧値V2を維持するように、補機33への給電(放電)とモータ・ジェネレータ2による発電制御を行い、つまり、補機負荷に協調した発電制御を行うことにより定電圧を保持する。なお、この間、モータ・ジェネレータ2への給電(すなわち、モータアシスト)、およびアイドル停止は禁止する。これにより、安定した状態での定電圧放電を保証する。以下、ステップS47の処理を定電圧放電(図5においてはCV放電と記す)、あるいは、補機負荷協調定電圧発電と称す。
次に、ステップS48に進み、ステップS47の定電圧放電における放電量を電流積算により算出し、この放電量を放電量AhDIS2に設定する。
次に、ステップS49に進み、バッテリ23の放電電圧VとステップS43で設定した第二電圧値V2とを比較する。
【0059】
ステップS49において放電電圧Vが第二電圧値V2以下(V≦V2)と判定された場合には、ステップS50に進み、バッテリ23の放電電流IとステップS43で設定した第二電流値I2とを比較する。
ステップS50において放電電流Iが第二電流値I2以下(I≦I2)と判定された場合には、SOCが上限SOCまで低下したと推定できるので、ステップS53に進んで第一の劣化判定処理を実行して、定電圧放電処理を終了し、ステップS54に進む。
一方、ステップS50において放電電流Iが第二電流値I2よりも大きい(I>I2)と判定された場合には、ステップS51に進んでタイマ処理を実行することにより、放電電圧Vが目標値である第二電圧値V2以下になってからの経過時間TV2を計測する。
【0060】
次に、ステップS52に進み、ステップS51におけるタイマ処理の結果に基づいて、経過時間TV2と予め設定された所定時間TM2とを比較する。ステップS52において経過時間TV2が所定時間TM2以上(TV2≧TM2)であると判定された場合には、SOCが上限SOCまで低下したと推定できるので、定電圧放電処理を終了して、ステップS54に進む。
つまり、定電圧放電処理は、(1)バッテリ23の放電電圧Vが第二電圧値V2以下(V≦V2)で、バッテリ23の放電電流Iが第二電流値I2以下(I≦I2)まで低下するか、(2)バッテリ23の放電電圧Vが第二電圧値V2以下(V≦V2)で、バッテリ23の放電電流Iは第二電圧値V2以下(I≦I2)まで低下していないが第二電圧値V2以下による定電圧放電時間が所定時間TM2に達するか、のいずれかの放電終了条件が満たされたときに終了する。
【0061】
そして、ステップS49において、放電電圧Vが第二電圧値V2よりも大きい(V>V1)と判定された場合、および、ステップS52において経過時間TV2が所定時間TM2よりも小さい(TV2<TM2)と判定された場合には、ステップS47に戻って、定電圧放電を継続する。
【0062】
また、ステップS54においては第二の劣化判定処理を実行し、さらにステップS55に進んで第三の劣化判定処理を実行する。
そして、ステップS55からステップS56に進み、今回の上限SOC制御はSOCが下限SOCに達したことにより実行したのか否かを判定する。
ステップS56において、下限SOCに達したことにより上限SOC制御を実行した(YES)と判定された場合には、ステップS59に進んで第四の劣化判定処理を実行した後、ステップS57に進む。
一方、ステップS56において、下限SOC以外の原因で上限SOC制御を実行した(NO)と判定された場合には、第四の劣化判定処理を実行することなく、ステップS57に進む。
【0063】
ここで、ステップS53の第一の劣化判定処理、ステップS54の第二の劣化判定処理、ステップS55の第三の劣化判定処理、ステップS59の第四の劣化判定処理について説明する。
第一の劣化判定処理における劣化判定原理は次の通りである。定電圧充電によりバッテリ23のSOCを過上限SOCに至らせた後、バッテリ23の放電電流が第二電流値I2に低下するまで(すなわち、上限SOCに低下するまで)定電圧放電を行った場合に、バッテリ23が劣化していないときには第二電流値I2に低下するまでに所定時間以上が必要である。なお、この所定時間は実験的に求めることができる。しかしながら、バッテリ23が劣化して充電受け入れ性能が低下しているときには、定電圧充電後のSOCが所望する過上限SOCまで達しないため、第二電流値I2に低下するまでの所要時間が短くなり、前記所定時間が経過する前に第二電流値I2以下に低下してしまう。したがって、ステップS44で発電を停止してからステップS49でバッテリの放電電流Iが第二電流値I2以下(I≦I2)と判定されるまでの経過時間が、前記所定時間以上か否かの判定に基づいて、バッテリ23の劣化の有無を判定することができる。
【0064】
なお、第一の劣化判定処理は、ステップS44で発電を停止してから所定時間後に検出されるバッテリの放電電流Iが規定電流値以上の場合にバッテリ23は劣化していないと判定し、前記規定電流値よりも小さい場合にバッテリ23が劣化していると判定することも可能である。
【0065】
以下、ステップS53の第一の劣化判定処理について図7のフローチャートに従って説明する。図7のフローチャートは第一の劣化判定処理を示すサブルーチンである。
まず、ステップS531において、ステップS45で計測した発電停止からの経過時間TF1と予め設定した所定時間(例えば、10秒)とを比較する。
ステップS531において、経過時間TF1が所定時間以上(TF1≧10sec)であると判定された場合には、バッテリ23は劣化していないので、ステップS532に進んで劣化量F1に「0%」を設定し、さらにステップS533に進み、劣化カウンタN1に「0」を設定して本サブルーチンの実行を終了する。
【0066】
これに対して、ステップS531において、経過時間TF1が前記所定時間より小さい(TF1<10sec)と判定された場合には、バッテリ23が劣化していると判断され、ステップS534に進み、劣化量Fが「100%」か否かを判定する。なお、この劣化量Fは後述するステップS63において設定される劣化量の最大値である。第二から第四の劣化判定処理において劣化量Fという場合も同様である。また、劣化量F=100%とはバッテリ23が完全劣化状態であることを意味する。
ステップS534において劣化量Fが100%ではない(NO)と判定された場合には、ステップS535に進んで、劣化カウンタN1に「1」を加算し(N1←N1+1)、さらにステップS536に進み、暫定的に劣化量F1に「100%」を設定して、本サブルーチンの実行を終了する。
【0067】
なお、ステップS534において劣化量Fが100%である(YES)と判定された場合には、ステップS533に進み、劣化カウンタN1に「0」を設定して本サブルーチンの実行を終了する。
したがって、第一の劣化判定処理では、劣化量F1は0%か100%のいずれかである。
【0068】
第二の劣化判定処理における劣化判定原理は次の通りである。定電圧充電によりバッテリ23のSOCを過上限SOCに至らせた後、上限SOCに低下したと判定されるまで定電圧放電を行った場合に、バッテリ23が劣化していないときには、定電圧放電により上限SOCに低下したと判定されるまでの放電容量が所定値以上あるはずである。なお、前記放電容量の所定値は予め実験的に求めることができる。しかしながら、バッテリ23が劣化して充電受け入れ性能が低下しているときには、定電圧充電後のSOCが所望する過上限SOCまで達しないため、その後の定電圧放電で上限SOCに低下したと判定されるまでの放電容量が前記所定値よりも小さくなる。したがって、ステップS47の定電圧放電を開始してからステップS54に進むまでの放電量AhDIS2と予め設定された所定値Ah2との比較により、バッテリ23の劣化を判定することができる。
【0069】
以下、ステップS54の第二の劣化判定処理について図8のフローチャートに従って説明する。図8のフローチャートは第二の劣化判定処理を示すサブルーチンである。
まず、ステップS541において、ステップS48で得た放電量AhDIS2と予め設定された所定の放電容量Ah2とを比較する。
ステップS541において、放電量AhDIS2が放電容量Ah2より大きい(AhDIS2>Ah2)と判定された場合には、バッテリ23は劣化していないので、ステップS542に進んで劣化量F2に「0%」を設定し、さらにステップS543に進み、劣化カウンタN2に「0」を設定して本サブルーチンの実行を終了する。
【0070】
これに対して、ステップS541において、放電量AhDIS2が放電容量Ah2以下(AhDIS2≦Ah2)と判定された場合には、バッテリ23が劣化していると判断され、ステップS544に進み、放電量AhDIS2に対応する劣化量F2を百分率表示で算出する。
次に、ステップS545に進み、ステップS544で算出した劣化量F2と上限SOC制御ルーチンを前回実行したときの劣化量F(以下、前回劣化量Fと称す。第三および第四の劣化判定処理においても同様)とを比較する。
【0071】
ステップS545において、ステップS544で算出した劣化量F2が前回劣化量F以上(F2≧前回劣化量F)であると判定された場合には、バッテリ23の劣化が進んでいるので、ステップS546に進んで放電量AhDIS2に「0」を設定した後、ステップS547に進み、劣化カウンタN2に「1」を加算して(N2←N2+1)、本サブルーチンの実行を終了する。
なお、ステップS545において劣化量F2が前回劣化量Fよりも小さい(F2<前回劣化量F)と判定された場合には、ステップS543に進み、劣化カウンタN2に「0」を設定して本サブルーチンの実行を終了する。
【0072】
第三の劣化判定処理は、定電圧放電終了直後はバッテリ23の状態が極めて安定していることに着目して、定電圧放電処理の終了直後にバッテリ23の内部抵抗RAを測定し、測定された内部抵抗RAとバッテリ23が劣化していない時の初期内部抵抗Riniとを比較し、初期内部抵抗Riniに対する内部抵抗の増加量に基づいて劣化判定を行う。
以下、ステップS55の第三の劣化判定処理について図9のフローチャートに従って説明する。図9のフローチャートは第三の劣化判定処理を示すサブルーチンである。
まず、ステップS551においては、バッテリ23における発電を停止してバッテリ23から補機33に所定のパルス放電を行う。
次に、ステップS552に進み、ステップS551でのパルス放電の際のバッテリ23の放電電圧Vと放電電流Iを測定し、これから現在のバッテリ23の内部抵抗RAを算出する。
【0073】
次に、ステップS553に進み、バッテリ温度TBに対応する初期内部抵抗Riniをテーブルを参照する等して算出する。
そして、ステップS554に進み、ステップS552で算出された内部抵抗RAとステップS553で算出された初期内部抵抗Riniとを比較する。
ステップS554において内部抵抗RAが初期内部抵抗Riniよりも小さい(RA<Rini)と判定された場合には、バッテリ23は劣化していないので、ステップS555に進んで劣化量F3に「0%」を設定し、さらにステップS556に進み、劣化カウンタN3に「0」を設定して本サブルーチンの実行を終了する。
【0074】
これに対して、ステップS554において内部抵抗RAが初期内部抵抗Rini以上である(RA≧Rini)と判定された場合には、バッテリ23は劣化していると判断され、ステップS557に進み、内部抵抗RAに対応する劣化量F3を百分率表示で算出する。ここで、劣化量F3は次式から求める。
F3={(RA−Rini)/Rini/α}×100
したがって、内部抵抗がα%増加したときの劣化量F3は100%となる。
【0075】
次に、ステップS558に進み、ステップS557で算出した劣化量F3と前回劣化量Fとを比較する。
ステップS558において、ステップS557で算出した劣化量F3が前回劣化量F以上(F3≧前回劣化量F)であると判定された場合には、バッテリ23の劣化が進んでいるので、ステップS559に進み、劣化カウンタN3に「1」を加算して(N3←N3+1)、本サブルーチンの実行を終了する。
また、ステップS558において劣化量F3が前回劣化量Fよりも小さい(F3<前回劣化量F)と判定された場合には、ステップS556に進み、劣化カウンタN3に「0」を設定して本サブルーチンの実行を終了する。
【0076】
第四の劣化判定処理は、バッテリ23が下限SOCに達して上限SOC制御に移行したときの下限SOCに達するまでの放電量と、バッテリ23が劣化していないときの下限SOCから上限SOCまでの初期容量とを比較し、初期容量に対する前記放電量の減少の程度に基づいて劣化判定を行う。
以下、ステップS59の第四の劣化判定処理について図10のフローチャートに従って説明する。図10のフローチャートは第四の劣化判定処理を示すサブルーチンである。
前述したように、図3に示されるステップS16において、バッテリ23が下限SOCに達して上限SOC制御に移行したときの下限SOCに達するまでの放電量がAhDIS1に設定されている。
【0077】
まず、ステップS591においては、ステップS16で設定されたAhDIS1に基づいて劣化量F4を百分率表示で算出する。劣化量F4は次式から求める。
F4=100−(AhDIS1/初期容量)×100
したがって、AhDIS1が初期容量に等しいときは劣化量F4=0%であり、また例えば、AhDIS1が初期容量の75%であるときは劣化量F4=25%となる。
次に、ステップS592に進み、ステップS591で算出した劣化量F4と予め設定された規定値(%)とを比較する。
【0078】
ステップS592において、劣化量F4が前記規定値よりも小さい(F4<規定値)と判定された場合には、バッテリ23は劣化していないと判断され、ステップS593に進んで劣化カウンタN4に「0」を設定し、さらにステップS597に進み、AhDIS1に「0%」を設定して本サブルーチンの実行を終了する。
これに対して、ステップS592において劣化量F4が前記規定値以上(F4≧規定値)と判定された場合には、バッテリ23は劣化していると判断され、ステップS594に進み、ステップS591で算出した劣化量F4と前回劣化量Fとを比較する。
【0079】
ステップS594において、劣化量F4が前回劣化量F以上(F4≧前回劣化量F)であると判定された場合には、バッテリ23の劣化が進んでいるので、ステップS595に進み、劣化カウンタN4に「1」を加算する(N4←N4+1)。
そして、ステップS596に進み、初期値として「0」が設定されていた放電容量低下フラグLOSOCFLGに「1」を設定した後、ステップS597に進んで、AhDIS1に「0」を設定して、本サブルーチンの実行を終了する。したがって、AhDIS1は第四の劣化判定処理ルーチンを実行する毎に「0」にリセットされることとなる。
また、ステップS594において劣化量F4が前回劣化量Fよりも小さい(F4<前回劣化量F)と判定された場合には、ステップS593に進み、劣化カウンタN4に「0」を設定して本サブルーチンの実行を終了する。
【0080】
ここで再び、図6の上限SOC制御ルーチンに戻って説明する。
ステップS57においては、劣化カウンタN1〜N4の総てのカウント値が「0」か否かを判定する。
ステップS57において総ての劣化カウンタN1〜N4のカウント値が「0」である(YES)と判定された場合には、第一から第四のいずれの劣化判定処理によってもバッテリ23の劣化が認められないので、ステップS58に進み、SOCに上限SOC(この実施の形態では80%)を設定して、この上限SOC制御ルーチンの実行を一旦終了する。
【0081】
一方、ステップS57において、劣化カウンタN1〜N4のうちの少なくとも一つのカウンタのカウント値が「0」でない(NO)と判定された場合には、ステップS60に進み、劣化カウンタN1〜N4のいずれかのカウンタのカウント値が「2」以上か否かを判定する。
ステップS60において、劣化カウンタN1〜N4のいずれのカウント値も「2」以上ではない(N1〜N4<2)と判定された場合には、ステップS61に進み、リフレッシュ充電処理(回復充電処理)を実行する。つまり、この実施の形態では、第一から第四のいずれかの劣化判定処理においてバッテリ23が劣化していると判定され、カウンタN1〜N4のいずれかのカウント値に「1」が設定されたときには、バッテリ23においてリフレッシュ充電処理を実行する。
【0082】
ここで、リフレッシュ充電処理とは、バッテリ23のSOCを満充電容量近くまで高めるための処理であり、ステップS33と同様にバッテリ23の充電電圧を第一電圧値V1に保持しながら定電圧充電を行い、ステップS33の定電圧充電の場合よりも十分に長い時間をかけることによって実現する。バッテリ23の劣化が一過的なもので回復可能な状態であれば、このリフレッシュ充電処理を行うことにより、バッテリ23のSOCは例えば95%程度まで引き上げることができる。
【0083】
次に、ステップS62に進んで、放電容量低下フラグLOSOCFLGが「1」か否かを判定する。前述したように、放電容量低下フラグLOSOCFLGは初期値が「0」であり、第四の劣化判定処理のステップS594において劣化量F4が前回劣化量F以上(F4≧前回劣化量F)となり劣化が進行していると判断されたときに「1」とされるフラグである。
【0084】
ステップS62において放電容量低下フラグLOSOCFLGが「1」でない(NO)と判定された場合には、ステップS43に戻って定電圧放電処理に移行する。つまり、この場合には、ステップS61のリフレッシュ充電処理の終了後に、ステップS43〜S52の定電圧放電処理を実行し、この定電圧放電処理の終了後に、再び、ステップS53〜S55の第一から第三の劣化判定処理を実行し、また、ステップS56で「YES」判定の場合にはステップS59の第四の劣化判定処理を実行する。
【0085】
そして、リフレッシュ充電処理後の第二から第四の劣化判定処理における劣化判定で、劣化量F2〜F4のいずれもが前回劣化量Fよりも減少した場合、換言すると、リフレッシュ充電処理を実行したことによりバッテリ23の劣化が回復した場合には、ステップS543,S556,S593において劣化カウンタN2〜N4のカウント値が「0」に設定され、また、リフレッシュ充電処理後の第一の劣化判定処理のステップS533において劣化カウンタN1のカウント値が「0」に設定される。
したがって、この場合には、ステップS57において劣化カウンタN1〜N4の総てのカウント値が「0」である(YES)と判定されて、ステップS58に進み、SOCに上限SOC(この実施の形態では80%)を設定して、この上限SOC制御ルーチンの実行を一旦終了する。
【0086】
一方、リフレッシュ充電処理後の第二から第四の劣化判定処理における劣化判定で、劣化量F2〜F4のいずれか一つでも前回劣化量Fよりも増大した場合、換言すると、リフレッシュ充電処理を実行してもバッテリ23の劣化が回復しない場合には、劣化量の増大が認められた劣化判定処理におけるカウンタのカウント値に「1」が加算されて「2」となる。
したがって、この場合には、ステップS57で「NO」判定された後、ステップS60において、劣化カウンタN1〜N4のいずれかのカウンタのカウント値が「2」以上(N1〜N4≧2)であると判定されるので、ステップS63に進み、第一から第四の劣化判定処理において設定された劣化量F1〜F4の中で最大値を、劣化量Fに設定する(劣化量F←MAX(F1,F2,F3,F4))。
そして、ステップS63からステップS64に進み、総てのカウンタN1〜N4のカウント値に「0」を設定し、さらに、ステップS58に進んで、SOCに上限SOCを設定し、この上限SOC制御ルーチンの実行を一旦終了する。
【0087】
また、ステップS61におけるリフレッシュ充電処理の終了後、ステップS62において放電容量低下フラグLOSOCFLGが「1」である(YES)と判定された場合には、ステップS43の定電圧放電処理に戻ることなく、ステップS58に進みSOCに上限SOCを設定して、この上限SOC制御ルーチンの実行を一旦終了する。
【0088】
なお、この実施の形態においては、ステップS31a〜S42の処理を実行することにより定電圧充電手段が実現され、ステップS43〜S52の処理を実行することにより定電圧放電手段が実現され、ステップS53,S54,S55,S59の各処理を実行することにより劣化判定手段が実現され、ステップS58の処理を実行することにより充電量判定手段が実現され、ステップS61の処理を実行することにより回復充電処理が実現される。
【0089】
図11は、定電圧充電処理と定電圧放電処理の際の、バッテリ電圧、バッテリ電流、モータ出力、アイドル停止要求、アシスト要求の時間的変化の一例を示すタイムチャートである。
この例のタイムチャートでは、定電圧充電処理中にアイドル要求があったときには、モータ・ジェネレータ2は発電を停止し、バッテリ23は補機負荷に応じた放電を行う。そして、アイドル停止要求がなくなると、再び定電圧充電が継続される。
また、定電圧充電処理中にアシスト要求があったときには、バッテリ23は充放電を停止し、モータアシストは行われない。そして、アシスト要求がなくなると、再び定電圧充電が継続される。
バッテリ23の充電電流が所定電流値I1に達したとき、あるいは、第一電圧値V1による定電圧充電が所定時間継続されたときに、定電圧充電は終了する。定電圧放電処理では、バッテリ23の放電電圧が第二電圧値V2に達した後、補機負荷協調定電圧発電が行われる。
そして、バッテリ23の放電電流が所定電流値I2に達したときに、補機負荷協調定電圧発電を終了し、定電圧放電処理を終了する。
【0090】
〔他の実施の形態〕
なお、この発明は前述した実施の形態に限られるものではない。
例えば、前述した実施の形態はこの発明を鉛蓄電池の充放電制御装置に適用したものであるが、この発明はリチウムイオン蓄電池の充放電制御装置にも応用することが可能である。
また、前述した実施の形態ではハイブリッド車両に搭載された蓄電池の充放電制御装置に適用した態様であるが、蓄電池は車載用に限るものではなく、種々の使用態様の蓄電池に対しこの発明は適用可能である。
【0091】
【発明の効果】
以上説明するように、請求項1に係る発明によれば、定電圧放電の終了時点の蓄電池の充電状態を極めて高い精度で目標値である基準上限充電量にすることができ、その結果、極めて高い精度で基準上限充電量を確定することができるという優れた効果が奏される。また、定電圧充電と定電圧放電を行うことにより、バッテリの電極の活性化を図ることができるので、この蓄電池がハイブリッド車両に搭載されている場合には、回生の受け入れ性能が向上し、ハイブリッド車両の燃費を向上させることができるという効果もある。
【0092】
請求項2に係る発明によれば、極めて高い精度で基準上限充電量を確定した上で、定電圧充電後の放電を開始してから前記所定の放電電流値に低下するまでの所要時間に基づいて蓄電池の劣化判定をすることができるので、劣化判定精度が向上するという効果がある。
請求項3に係る発明によれば、極めて高い精度で基準上限充電量を確定した上で、定電圧充電後の放電を開始してから所定時間経過後の放電電流値に基づいて蓄電池の劣化判定をすることができるので、劣化判定精度が向上するという効果がある。
【0093】
請求項4に係る発明によれば、極めて高い精度で基準上限充電量を確定した上で、定電圧放電で放電電流値が前記所定電流値以下になるまでの放電量に基づいて蓄電池の劣化判定をすることができるので、劣化判定精度が向上するという効果がある。
請求項5に係る発明によれば、極めて高い精度で基準上限充電量を確定した上で、充電量判定手段により基準上限充電量と判定された直後に蓄電池を放電させたときの放電電流、放電電圧、蓄電池の温度から算出される蓄電池の内部抵抗に基づいて蓄電池の劣化判定をすることができるので、劣化判定精度が向上するという効果がある。
【0094】
請求項6に係る発明によれば、極めて高い精度で基準上限充電量を確定した上で、前記基準上限充電量から前記下限充電量に低下するまでの前記蓄電池の放電量に基づいて蓄電池の劣化判定をすることができるので、劣化判定精度が向上するという効果がある。
請求項7に係る発明によれば、回復充電処理を実行することによって蓄電池を劣化から回復させることができるので、再び基準上限充電量を高精度に確定することができるようになる。
請求項8に係る発明によれば、外気温度あるいは予測外気温度が所定温度以下のときに、蓄電池の充電状態を基準上限充電量に引き上げることにより蓄電池の電解液の凍結を防止することができるので、始動性を確保することができるという効果がある。
【0095】
請求項9に係る発明によれば、蓄電池の充電状態を基準上限充電量に管理するのが容易に行うことができるとともに、準定期的に蓄電池の充電量を真値に書き換えることができるので、蓄電池の充電量管理を適正に行うことができるという効果がある。
請求項10に係る発明によれば、長時間継続して定電圧充電および定電圧放電が実行されない事態を回避することができ、強制的に定電圧充電、定電圧放電、基準上限充電量の設定を行うことで、電流積算誤差に起因して増大した蓄電池の充電量検出誤差を解消させることができ、蓄電池の充電量管理をより適正に行うことができるという効果がある。
【0096】
請求項11に係る発明によれば、エンジン暖機中の余剰エネルギを蓄電池に回収して蓄電池の充電量を高い状態に維持することができるという効果がある。
請求項12に係る発明によれば、安定した状態での定電圧放電が保証されるので、基準上限充電量をより正確に確定することができるという効果がある。
請求項13に係る発明によれば、発電を行っても燃費悪化への影響が少ないクルーズ時に発電を行って蓄電池の充電状態を基準上限充電量まで高めることができるので、蓄電池の寿命を延ばすことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係る蓄電池の充放電制御装置を備えたハイブリッド車両の全体的なシステム構成を示すブロック図であり。
【図2】この発明に係る蓄電池の充放電制御装置における一実施の形態の充放電制御を示すフローチャート(その1)である。
【図3】前記実施の形態における充放電制御を示すフローチャート(その2)である。
【図4】前記実施の形態における上限SOC制御を示すフローチャート(その1)である。
【図5】前記実施の形態における上限SOC制御を示すフローチャート(その2)である。
【図6】前記実施の形態における上限SOC制御を示すフローチャート(その3)である。
【図7】前記実施の形態における第一の劣化判定処理を示すフローチャートである。
【図8】前記実施の形態における第二の劣化判定処理を示すフローチャートである。
【図9】前記実施の形態における第三の劣化判定処理を示すフローチャートである。
【図10】前記実施の形態における第四の劣化判定処理を示すフローチャートである。
【図11】前記実施の形態において、定電圧充電処理と定電圧放電処理実行時のタイムチャートの一例である。
【符号の説明】
1 エンジン
2 モータ・ジェネレータ(モータ)
23 バッテリ(蓄電池)
33 補機
ステップS31a〜S42 定電圧充電手段
ステップS43〜S52 定電圧放電手段
ステップS53〜S55,S59 劣化判定手段
ステップS58 充電量判定手段
ステップS61 回復充電処理
Claims (13)
- 蓄電池の温度によって定まる所定電圧にて充電を行い、充電電流値が一定値に低下するか充電時間が予め設定した所定充電時間に達するかの少なくとも一方の充電終了条件が満たされるまで定電圧で前記蓄電池に充電を行う定電圧充電手段と、
前記定電圧充電手段による定電圧充電後に前記蓄電池を放電して予め設定した電圧値になった時点で該電圧値の定電圧にて放電し、放電電流値が所定電流値以下になるまで放電させる定電圧放電手段と、
前記定電圧放電手段による定電圧放電で放電電流値が前記所定電流値以下になった時点の前記蓄電池の充電状態を予め設定された基準上限充電量と判定する充電量判定手段と、
を備えたことを特徴とする蓄電池の充放電制御装置。 - 前記定電圧放電手段により定電圧充電後の放電を開始してから予め設定した所定の放電電流値に低下するまでの所要時間に基づいて蓄電池の劣化を判定する劣化判定手段を備えたことを特徴とする請求項1に記載の蓄電池の充放電制御装置。
- 前記定電圧放電手段により定電圧充電後の放電を開始してから所定時間経過後の放電電流値に基づいて蓄電池の劣化を判定する劣化判定手段を備えたことを特徴とする請求項1に記載の蓄電池の充放電制御装置。
- 前記定電圧放電手段による定電圧放電で放電電流値が前記所定電流値以下になるまでの放電量に基づいて蓄電池の劣化を判定する劣化判定手段を備えたことを特徴とする請求項1に記載の蓄電池の充放電制御装置。
- 前記定電圧放電手段による定電圧放電で放電電流値が前記所定電流値以下になった直後に前記蓄電池を放電させたときの放電電流、放電電圧、蓄電池の温度から算出される蓄電池の内部抵抗に基づいて蓄電池の劣化を判定する劣化判定手段を備えたことを特徴とする請求項1に記載の蓄電池の充放電制御装置。
- 前記充電量判定手段により基準上限充電量と判定された後、該蓄電池の充電状態が予め設定された下限充電量に低下するまでの前記蓄電池の放電量に基づいて蓄電池の劣化を判定する劣化判定手段を備えたことを特徴とする請求項1に記載の蓄電池の充放電制御装置。
- 前記劣化判定手段により前記蓄電池が劣化していると判定された場合に、定電圧充電を所定時間継続する回復充電処理を実行することを特徴とする請求項2から請求項6のいずれかに記載の蓄電池の充放電制御装置。
- 外気温度あるいは予測外気温度が所定温度以下のときに、前記定電圧充電手段により定電圧充電を実行した後、前記定電圧放電手段により定電圧放電を実行し、さらに前記充電量判定手段により前記蓄電池の充電状態を基準上限充電量に設定することを特徴とする請求項1から請求項7のいずれかに記載の蓄電池の充放電制御装置。
- 前記蓄電池の充電状態が予め設定された下限充電量以下に低下したときに、前記定電圧充電手段により定電圧充電を実行した後、前記定電圧放電手段により定電圧放電を実行し、さらに前記充電量判定手段により前記蓄電池の充電状態を基準上限充電量に設定することを特徴とする請求項1から請求項7のいずれかに記載の蓄電池の充放電制御装置。
- 所定時間の間に前記定電圧充電手段による定電圧充電および前記定電圧放電手段による定電圧放電が一度も実行されないときには、強制的に、前記定電圧充電手段により定電圧充電を実行した後、前記定電圧放電手段により定電圧放電を実行し、さらに前記充電量判定手段により前記蓄電池の充電状態を基準上限充電量に設定することを特徴とする請求項1から請求項7のいずれかに記載の蓄電池の充放電制御装置。
- 前記蓄電池はエンジンにより駆動されるモータまたは発電機により充電され、前記エンジンの暖機運転中であって前記蓄電池の充電量が所定充電量以上であるときに、前記定電圧充電手段により定電圧充電を実行した後、前記定電圧放電手段により定電圧放電を実行し、さらに前記充電量判定手段により前記蓄電池の充電状態を基準上限充電量に設定することを特徴とする請求項1から請求項7のいずれかに記載の蓄電池の充放電制御装置。
- 前記蓄電池は、車両駆動用エンジンにより駆動される発電可能な車両駆動用モータにより充電されるとともに、前記車両駆動用モータおよび補機への給電に用いられ、前記定電圧放電手段による定電圧放電時には前記蓄電池は補機への給電のみに用いられ前記車両駆動用モータは発電に用いられることを特徴とする請求項1から請求項7のいずれかに記載の蓄電池の充放電制御装置。
- 前記蓄電池は車両駆動用エンジンにより駆動されるモータまたは発電機により充電され、車両が所定速度以上で安定走行するクルーズ状態のときに、前記定電圧充電手段により定電圧充電を実行した後、前記定電圧放電手段により定電圧放電を実行し、さらに前記充電量判定手段により前記蓄電池の充電状態を基準上限充電量に設定することを特徴とする請求項1から請求項7のいずれかに記載の蓄電池の充放電制御装置。
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Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008029820A1 (fr) * | 2006-09-08 | 2008-03-13 | Panasonic Corporation | Accumulateur |
JP2008099461A (ja) * | 2006-10-13 | 2008-04-24 | Hitachi Ltd | 電源制御装置及びそれを用いた鉄道車両 |
JP2013207855A (ja) * | 2012-03-27 | 2013-10-07 | Toyota Industries Corp | 鉛蓄電池の充電装置 |
JP2013252765A (ja) * | 2012-06-06 | 2013-12-19 | Nissan Motor Co Ltd | 車両の駆動装置 |
WO2014014024A1 (ja) * | 2012-07-19 | 2014-01-23 | いすゞ自動車株式会社 | 車両の惰性走行制御装置 |
JP2014189173A (ja) * | 2013-03-27 | 2014-10-06 | Isuzu Motors Ltd | ハイブリッド電動車両 |
JP2019158531A (ja) * | 2018-03-12 | 2019-09-19 | 古河電気工業株式会社 | データ処理装置および診断方法 |
EP2741936B1 (en) * | 2011-08-12 | 2020-02-19 | CPS Technology Holdings LLC | System and method for energy prediction in battery packs |
WO2022071651A1 (ko) * | 2020-09-29 | 2022-04-07 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 이차전지 성능 추정 장치, 시스템 및 그 방법 |
-
2002
- 2002-10-08 JP JP2002295142A patent/JP2004134129A/ja not_active Withdrawn
Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008029820A1 (fr) * | 2006-09-08 | 2008-03-13 | Panasonic Corporation | Accumulateur |
CN101511628B (zh) * | 2006-09-08 | 2011-04-13 | 松下电器产业株式会社 | 蓄电装置 |
US8063611B2 (en) | 2006-09-08 | 2011-11-22 | Panasonic Corporation | Accumulator |
JP2008099461A (ja) * | 2006-10-13 | 2008-04-24 | Hitachi Ltd | 電源制御装置及びそれを用いた鉄道車両 |
EP2741936B1 (en) * | 2011-08-12 | 2020-02-19 | CPS Technology Holdings LLC | System and method for energy prediction in battery packs |
JP2013207855A (ja) * | 2012-03-27 | 2013-10-07 | Toyota Industries Corp | 鉛蓄電池の充電装置 |
JP2013252765A (ja) * | 2012-06-06 | 2013-12-19 | Nissan Motor Co Ltd | 車両の駆動装置 |
WO2014014024A1 (ja) * | 2012-07-19 | 2014-01-23 | いすゞ自動車株式会社 | 車両の惰性走行制御装置 |
JP2014189173A (ja) * | 2013-03-27 | 2014-10-06 | Isuzu Motors Ltd | ハイブリッド電動車両 |
JP2019158531A (ja) * | 2018-03-12 | 2019-09-19 | 古河電気工業株式会社 | データ処理装置および診断方法 |
WO2022071651A1 (ko) * | 2020-09-29 | 2022-04-07 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 이차전지 성능 추정 장치, 시스템 및 그 방법 |
JP2023519273A (ja) * | 2020-09-29 | 2023-05-10 | エルジー エナジー ソリューション リミテッド | 二次電池性能推定装置、システムおよびその方法 |
JP7443646B2 (ja) | 2020-09-29 | 2024-03-06 | エルジー エナジー ソリューション リミテッド | 二次電池性能推定装置、システムおよびその方法 |
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