JP2006174596A - Battery warm-up controller for hybrid car - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To recover the capacity of a battery in its early stage by controlling the charge and discharge properly, according to the operating situation of a vehicle or the residual capacity of the battery, and accelerating the temperature rise by the internal heat generation of the battery. <P>SOLUTION: In case that the temperature of a cell is under a prescribed temperature, this controller computes the amount of power generation of a generator from the quantity of charge/discharge power of a battery and the quantity of running power (S7), and decides the charge mode or discharge mode in pulse charge/discharge and controls the generator. At this time, the amount of being added to the quantity of running power becomes the charge mode to charge the battery, and the amount of being subtracted from the quantity of running power becomes the discharge mode to discharge the battery. Therefore, this can perform the warm-up by the charge/discharge of the battery while fulfilling the quantity of running power to the request for drive as a vehicle, thus this can recover the essential capacity of the battery quickly without marring the travellability of the vehicle. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、エンジンとモータとを併用するハイブリッド車に搭載されるバッテリの充放電を制御して該バッテリの内部発熱による暖機を行なうハイブリッド車のバッテリウォームアップ制御装置に関する。   The present invention relates to a battery warm-up control device for a hybrid vehicle that controls charging / discharging of a battery mounted on a hybrid vehicle that uses both an engine and a motor to warm up the battery by internal heat generation.

一般に、バッテリは、温度が低下すると容量が低下するため、電気自動車やハイブリッド自動車等の走行用電力源として用いられた場合、始動不良や制御性の悪化を招く可能性がある。このため、従来から、ヒータやバッテリの内部抵抗を利用した発熱により、低温時にバッテリを暖機する技術が種々提案されている。   In general, since the capacity of a battery decreases when the temperature decreases, there is a possibility that starting failure or deterioration of controllability may be caused when the battery is used as a power source for traveling such as an electric vehicle or a hybrid vehicle. For this reason, conventionally, various techniques for warming up the battery at a low temperature by heat generation utilizing the internal resistance of the heater or the battery have been proposed.

例えば、特許文献１には、バッテリの温度が所定温度未満である場合、バッテリの充電又は放電の少なくとも一方を行ない、また、放電時には、バッテリの側部に配置された抵抗器により放電電力を供給して外部からバッテリを暖める技術が開示されている。   For example, in Patent Document 1, when the temperature of the battery is lower than a predetermined temperature, at least one of charging and discharging of the battery is performed, and at the time of discharging, discharge power is supplied by a resistor disposed on the side of the battery. And the technique of heating a battery from the outside is disclosed.

特許文献２には、バッテリの温度と電圧と電流とから充電可能電力あるいは放電可能電力を演算し、その演算結果と予め定められた充電電力あるいは放電電力のそれぞれの所望値により、バッテリの暖機運転の可否を決定する技術が開示されている。   In Patent Document 2, chargeable power or dischargeable power is calculated from the temperature, voltage, and current of the battery, and the warm-up of the battery is calculated based on the calculation result and each desired value of the predetermined charge power or discharge power. A technique for determining whether or not to drive is disclosed.

更に、特許文献３には、バッテリの温度が所定値以下の場合、バッテリの充電状態が予め設定された閾値以上のときには、閾値以上の所定領域内で充放電を繰り返し、充電状態が閾値未満のときには、閾値未満の所定領域内で充放電を繰り返す技術が開示されている。
特開２０００−４０５３６号公報 特開２００３−２３７０４号公報 特開２００３−２７２７１２号公報 Further, in Patent Document 3, when the temperature of the battery is equal to or lower than a predetermined value, when the charge state of the battery is equal to or higher than a preset threshold value, charging / discharging is repeated within a predetermined region equal to or higher than the threshold value, and the charge state is lower than the threshold value. In some cases, a technique is disclosed in which charging and discharging are repeated within a predetermined region less than a threshold value.
JP 2000-40536 A JP 2003-23704 A JP 2003-272712 A

しかしながら、特許文献１に開示の技術は、低温時に充放電の目安として残存容量（充電状態；ＳＯＣ）１００％付近を基準としているため、バッテリ保護の観点から望ましくないばかりでなく、電圧・電流の細かい制御が困難である。また、低温でバッテリの内部抵抗が大きい場合には、最初からフル容量での充電は困難であると推測される。更には、バッテリの外部にヒータを使用した場合、バッテリ本体に霜付きが発生する虞がある。   However, since the technique disclosed in Patent Document 1 is based on a remaining capacity (charged state: SOC) of about 100% as a standard for charging / discharging at low temperatures, it is not desirable from the viewpoint of battery protection. Fine control is difficult. Moreover, when the internal resistance of the battery is large at low temperatures, it is assumed that charging with full capacity is difficult from the beginning. Furthermore, when a heater is used outside the battery, the battery body may be frosted.

特許文献２に開示の技術は、電気車のモータ単体での充放電制御であり、ハイブリッド車へ適用する場合には、装置及び制御が複雑化し、適用が困難である。更に、特許文献３に開示の技術は、バッテリの温度上昇のスピードが車両の運転状況によって大きく左右されるため、短時間で或る程度の急激な発熱が継続的に必要な低温時は（例えば、０°Ｃ以下）、すぐに熱が奪われてしまい、効率が低下する虞がある。   The technology disclosed in Patent Document 2 is charge / discharge control by a single motor of an electric vehicle, and when applied to a hybrid vehicle, the apparatus and control are complicated and difficult to apply. Furthermore, since the speed of the battery temperature increase greatly depends on the driving condition of the vehicle, the technique disclosed in Patent Document 3 is at a low temperature that requires a certain amount of rapid heat generation in a short time (for example, , 0 ° C. or less), heat is quickly taken away, and the efficiency may decrease.

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、車両の運転状況やバッテリの残存容量に応じて適切に充放電を制御し、バッテリの内部発熱による温度上昇を促進してバッテリ容量を早期に回復させることのできるハイブリッド車のバッテリウォームアップ制御装置を提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and appropriately controls charging / discharging according to the driving state of the vehicle and the remaining capacity of the battery, promotes a temperature rise due to internal heat generation of the battery, and quickly recovers the battery capacity. An object of the present invention is to provide a battery warm-up control device for a hybrid vehicle that can be operated.

上記目的を達成するため、本発明によるハイブリッド車のバッテリウォームアップ制御装置は、走行駆動力を発生するモータに電力を供給すると共に、エンジンによって駆動される発電機からの発電電力によって充電されるバッテリの充放電を制御して該バッテリの内部発熱による暖機を行なうハイブリッド車のバッテリウォームアップ制御装置において、上記バッテリを暖機するための充放電電圧の目標電圧を、上記バッテリの残存容量を含むバッテリ状態に基づく上下限範囲内で設定する目標充放電電圧設定手段と、上記目標電圧に対応する充放電電力と上記モータの要求トルクに基づく走行用電力とに基づいて上記発電機の発電量を算出する発電量算出手段と、上記バッテリの温度が規定温度未満のとき、上記バッテリの端子電圧が上記目標電圧に収束するよう上記発電機の発電量を制御するエンジン制御手段とを備えたことを特徴とする。   In order to achieve the above object, a battery warm-up control device for a hybrid vehicle according to the present invention supplies electric power to a motor that generates driving force and is charged by electric power generated by a generator driven by an engine. In a battery warm-up control device for a hybrid vehicle that controls warming by internal heat generation of the battery by controlling charging / discharging of the battery, the target voltage of the charging / discharging voltage for warming up the battery includes the remaining capacity of the battery The amount of power generated by the generator is determined based on target charge / discharge voltage setting means that is set within an upper and lower limit range based on the battery state, charge / discharge power corresponding to the target voltage, and travel power based on the required torque of the motor. When the power generation amount calculating means for calculating and the battery temperature is lower than the specified temperature, the terminal voltage of the battery is increased. Characterized by comprising an engine control unit for controlling the power generation amount of the generator so as to converge to the target voltage.

その際、発電機の発電量は、バッテリの端子電圧と上記目標電圧との差、バッテリの開放電圧、及びバッテリの内部抵抗より充放電電力を算出し、算出した充放電電力の走行用電力に対する減算或いは加算分として算出することが望ましい。また、エンジンを介した発電機による充電モードと放電モードとの切換えは、バッテリの端子電圧と目標電圧との差が基準値以内にない場合、充電モードと放電モードとの切換えを禁止する一方、充放電電流の電流変化量或いは充放電電力が既定値に達したときには、充電モードと放電モードとの切換えを強制的に行うことが望ましく、エンジンの回転数或いはトルクの指示値が予め設定した上下限範囲を逸脱した場合には、エンジンを停止させ、新たな目標電圧と新たな発電量とに基づいて発電機の制御を再開することが望ましい。   At that time, the amount of power generated by the generator is calculated by calculating the charge / discharge power from the difference between the terminal voltage of the battery and the target voltage, the open circuit voltage of the battery, and the internal resistance of the battery. It is desirable to calculate as subtraction or addition. In addition, switching between the charging mode and the discharging mode by the generator via the engine prohibits switching between the charging mode and the discharging mode when the difference between the battery terminal voltage and the target voltage is not within the reference value, When the amount of change in charge / discharge current or charge / discharge power reaches a predetermined value, it is desirable to forcibly switch between the charge mode and the discharge mode, and the engine speed or torque instruction value is set in advance. When deviating from the lower limit range, it is desirable to stop the engine and restart the control of the generator based on the new target voltage and the new power generation amount.

バッテリ暖機の目標電圧を設定する際に用いるバッテリ残存容量は、バッテリの充放電電流の積算値に基づく第１の残存容量とバッテリの開放電圧に基づく第２の残存容量とをバッテリの使用状況に応じて設定したウェイトを用いて重み付け合成することで、高精度に演算することができる。   The remaining battery capacity used when setting the target battery warm-up voltage is determined by using the first remaining capacity based on the integrated value of the charge / discharge current of the battery and the second remaining capacity based on the open circuit voltage of the battery. It is possible to perform calculation with high accuracy by performing weighted synthesis using weights set in accordance with.

本発明によるハイブリッド車のバッテリウォームアップ制御装置は、車両の運転状況やバッテリの残存容量に応じて適切に充放電を制御することができ、バッテリの内部発熱による温度上昇を促進してバッテリ容量を早期に回復させることができる。   The battery warm-up control device for a hybrid vehicle according to the present invention can appropriately control charging / discharging according to the driving state of the vehicle and the remaining capacity of the battery, and promotes a temperature rise due to internal heat generation of the battery to reduce the battery capacity. It can be recovered early.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１〜図１１は本発明の実施の一形態に係わり、図１はハイブリッド車のシステム構成図、図２は残存容量の推定アルゴリズムを示すブロック図、図３は電流容量テーブルの説明図、図４は等価回路モデルを示す回路図、図５はインピーダンステーブルの説明図、図６は残存容量テーブルの説明図、図７はウェイトテーブルの説明図、図８はパワー量の演算アルゴリズムを示すブロック図、図９及び図１０はバッテリのウォームアップ制御処理を示すフローチャート、図１１はパルス充放電の制御状態を示す説明図である。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 to 11 relate to an embodiment of the present invention, FIG. 1 is a system configuration diagram of a hybrid vehicle, FIG. 2 is a block diagram showing an estimation algorithm of remaining capacity, and FIG. 3 is an explanatory diagram of a current capacity table. 4 is a circuit diagram showing an equivalent circuit model, FIG. 5 is an explanatory diagram of an impedance table, FIG. 6 is an explanatory diagram of a remaining capacity table, FIG. 7 is an explanatory diagram of a weight table, and FIG. 8 is a block diagram showing a power amount calculation algorithm. 9 and 10 are flowcharts showing the battery warm-up control process, and FIG. 11 is an explanatory diagram showing the control state of pulse charge / discharge.

図１は、ハイブリッド（ＨＥＶ）車のシステム構成を示し、本形態においては、走行駆動用の駆動モータ（交流モータ）１と、この駆動モータ１と別体で配置されたジェネレータ（発電機）２と、ジェネレータ２を駆動するエンジン３とを備えたシリーズハイブリッド車である。駆動モータ１は、電源ユニット４からの直流電力を交流電力に変換する駆動用インバータ５によって駆動され、出力軸に連結される図示しないギヤ等を介して駆動輪に走行駆動力を伝達する。   FIG. 1 shows a system configuration of a hybrid (HEV) vehicle. In this embodiment, a driving motor (AC motor) 1 for driving driving and a generator (generator) 2 arranged separately from the driving motor 1 are shown. And a series hybrid vehicle including an engine 3 that drives the generator 2. The drive motor 1 is driven by a drive inverter 5 that converts DC power from the power supply unit 4 into AC power, and transmits traveling driving force to driving wheels via a gear (not shown) connected to an output shaft.

電源ユニット４は、例えば複数のセルを封止した電池パックを複数個直列に接続して構成されるバッテリ６と、このバッテリ６のエネルギーマネージメントを行う演算ユニット（演算ＥＣＵ）７とを１つの筐体内にパッケージしたものである。この電源ユニット４のバッテリ６は、駆動用インバータ５を介して駆動モータ１に電力を供給し、ジェネレータ２で発電した交流電力を直流電力に変換する発電用インバータ８によって充電される。   The power supply unit 4 includes, for example, a battery 6 configured by connecting a plurality of battery packs in which a plurality of cells are sealed in series, and an arithmetic unit (arithmetic ECU) 7 that performs energy management of the battery 6 in one housing. Packaged in the body. The battery 6 of the power supply unit 4 is charged by a power generation inverter 8 that supplies power to the drive motor 1 via the drive inverter 5 and converts AC power generated by the generator 2 into DC power.

また、電源ユニット４の演算ＥＣＵ７は、マイクロコンピュータ等から構成され、バッテリ６の充電状態(State of charge;SOC）で示される残存容量ＳＯＣやバッテリ６における入出力可能な最大電力で示される入出力可能パワー量Ｐの演算、バッテリ６の冷却や充電の制御、異常検出及び異常検出時の保護動作等のエネルギーマネージメントを行うと共に、低温時にバッテリ６を暖機（ウォームアップ）し、温度低下によって低下したバッテリ容量を早期に回復させ、始動不良や制御性の悪化を防止するウォームアップ制御を行うようにしている。   The arithmetic ECU 7 of the power supply unit 4 is composed of a microcomputer or the like, and has an input / output indicated by the remaining capacity SOC indicated by the state of charge (SOC) of the battery 6 and the maximum power that can be input / output by the battery 6. Performs energy management such as calculation of possible power amount P, control of cooling and charging of battery 6, detection of abnormality and protection operation when abnormality is detected, and warms up battery 6 at low temperature and decreases due to temperature decrease Thus, warm-up control is performed to recover the battery capacity at an early stage and prevent start-up failure and deterioration of controllability.

このバッテリ６のウォームアップ制御は、電源ユニット４の演算ＥＣＵ７と、アクセル開度やブレーキ信号等の運転者の操作による信号に基づいて駆動モータ１及びエンジン３（ジェネレータ２）を含むＨＥＶ制御系を統合的に制御するＨＥＶ制御用電子制御ユニット（ＨＥＶ制御用ＥＣＵ）２０との連携によって実行される。このため、演算ＥＣＵ７は、ウォームアップ制御の各パラメータ（後述する目標充放電電圧Ｖ’やバッテリ内部抵抗Ｒ等のパラメータ）を算出し、これらのパラメータを、例えばＣＡＮ（Controller Area Network）通信等を介してＨＥＶ制御用ＥＣＵ２０に送信する。   The warm-up control of the battery 6 is performed by a calculation ECU 7 of the power supply unit 4 and a HEV control system including the drive motor 1 and the engine 3 (generator 2) based on signals by the driver's operation such as an accelerator opening degree and a brake signal. It is executed in cooperation with an HEV control electronic control unit (HEV control ECU) 20 that performs integrated control. For this reason, the arithmetic ECU 7 calculates each parameter of warm-up control (parameters such as a target charge / discharge voltage V ′ and battery internal resistance R, which will be described later), and uses these parameters, for example, CAN (Controller Area Network) communication or the like. To the ECU 20 for HEV control.

ＨＥＶ制御用ＥＣＵ２０は、同様に、マイクロコンピュータ等を中心として構成され、図１においては、エンジン３（ジェネレータ２、発電用インバータ８）、駆動モータ１（駆動用インバータ５）を制御するコントローラ機能を含むものとして図示しているが、それぞれ個別の装置として構成しても良い。   Similarly, the HEV control ECU 20 is configured mainly with a microcomputer or the like, and in FIG. 1, has a controller function for controlling the engine 3 (generator 2, power generation inverter 8) and drive motor 1 (drive inverter 5). Although illustrated as including, each may be configured as an individual device.

本形態におけるバッテリ６のウォームアップ制御は、ジェネレータ２の出力によるバッテリ６の充電と放電とを繰返して内部抵抗による発熱を生じさせ、セル温度を上昇させる方式を採用しており、車両としての走行性を損なうことなくジェネレータ２の発電量を効率良く制御し、バッテリ本来の容量を迅速に回復させることを可能としている。   The warm-up control of the battery 6 in this embodiment employs a system in which the battery 6 is repeatedly charged and discharged by the output of the generator 2 to generate heat due to internal resistance, and the cell temperature is increased. Thus, the power generation amount of the generator 2 can be efficiently controlled without impairing the performance, and the original capacity of the battery can be quickly recovered.

この場合、バッテリのウォームアップを効率的に行うためには、残存容量ＳＯＣや入出力可能パワー量Ｐを高精度に把握する必要があり、本形態においては、残存容量ＳＯＣ及び入出力可能パワー量Ｐを、特有のアルゴリズムに従って高精度に演算している。先ず、本形態における残存容量ＳＯＣ、入出力可能パワー量Ｐの演算処理について説明する。   In this case, in order to efficiently warm up the battery, it is necessary to accurately grasp the remaining capacity SOC and the input / output available power amount P. In this embodiment, the remaining capacity SOC and the input / output available power amount are required. P is calculated with high accuracy according to a specific algorithm. First, calculation processing of the remaining capacity SOC and the input / output possible power amount P in this embodiment will be described.

演算ＥＣＵ７における残存容量ＳＯＣの演算は、電圧センサ１０で測定したバッテリ６の端子電圧Ｖ、電流センサ１１で測定したバッテリ６の充放電電流Ｉ、温度センサ１２で測定したバッテリ６の温度（セル温度）Ｔに基いて、図２に示す推定アルゴリズムに従って実行される。   The calculation of the remaining capacity SOC in the calculation ECU 7 includes the terminal voltage V of the battery 6 measured by the voltage sensor 10, the charge / discharge current I of the battery 6 measured by the current sensor 11, the temperature of the battery 6 measured by the temperature sensor 12 (cell temperature). ) Based on T, it is executed according to the estimation algorithm shown in FIG.

このＳＯＣ推定アルゴリズムでは、バッテリ６で測定可能なパラメータ、すなわち、端子電圧Ｖ、電流Ｉ、温度Ｔを用い、電流積算に基づく第１の残存容量としての残存容量ＳＯＣｃと、バッテリ開放電圧Ｖｏの推定値に基づく第２の残存容量としての残存容量ＳＯＣｖとを並行して演算し、それぞれを重み付けして合成した残存容量ＳＯＣを、バッテリ６の残存容量として出力する。   In this SOC estimation algorithm, parameters that can be measured by the battery 6, that is, the terminal voltage V, current I, and temperature T are used, and the remaining capacity SOCc as the first remaining capacity based on current integration and the estimation of the battery open voltage Vo are estimated. The remaining capacity SOCv as the second remaining capacity based on the value is calculated in parallel, and the remaining capacity SOC synthesized by weighting each is output as the remaining capacity of the battery 6.

電流Ｉの積算による残存容量ＳＯＣｃと、開放電圧Ｖｏの推定による残存容量ＳＯＣｖとは、それぞれに一長一短があり、電流積算による残存容量ＳＯＣｃは、誤差が累積し易く、特に高負荷継続時の誤差が大きい反面、突入電流等の負荷変動に強い。一方、開放電圧推定による残存容量ＳＯＣｖは、通常の使用時において、略正確な値を求めることが可能であるが、負荷が短時間で大きく変動したときに値が振動する可能性がある。   The remaining capacity SOCc obtained by integrating the current I and the remaining capacity SOCv obtained by estimating the open circuit voltage Vo have advantages and disadvantages, respectively. The remaining capacity SOCc obtained by integrating the current easily accumulates errors. On the other hand, it is strong against load fluctuations such as inrush current. On the other hand, the remaining capacity SOCv based on the open-circuit voltage estimation can be obtained as a substantially accurate value during normal use, but the value may oscillate when the load greatly fluctuates in a short time.

従って、本ＳＯＣ推定アルゴリズムでは、電流Ｉを積算して求めた残存容量ＳＯＣｃ(t)と、バッテリ開放電圧Ｖｏの推定値から求めた残存容量ＳＯＣｖ(t)とを、バッテリ６の使用状況に応じて随時変化させる第１のウェイト（重み係数）としてのウェイトｗにより重み付けして合成することにより、残存容量ＳＯＣｃ，ＳＯＣｖ双方の欠点を打消して互いの利点を最大限に引き出すようにしている。ウェイトｗは、ｗ＝０〜１の間で変化させ、合成後の最終的な残存容量ＳＯＣ(t)は、以下の（１）式で与えられる。
ＳＯＣ(t)＝ｗ・ＳＯＣｃ(t)＋(１−ｗ)・ＳＯＣｖ(t)…（１） Accordingly, in the present SOC estimation algorithm, the remaining capacity SOCc (t) obtained by integrating the current I and the remaining capacity SOCv (t) obtained from the estimated value of the battery open voltage Vo are determined according to the usage state of the battery 6. Thus, the weights w as the first weight (weighting coefficient) that is changed as needed are weighted and combined, so that the disadvantages of both the remaining capacities SOCc and SOCv are canceled out and the mutual advantages are maximized. The weight w is changed between w = 0 and 1, and the final remaining capacity SOC (t) after synthesis is given by the following equation (1).
SOC (t) = w.SOCc (t) + (1-w) .SOCv (t) (1)

ウェイトｗは、現在のバッテリの使用状況を的確に表すことのできるパラメータを用いて決定する必要があり、そのパラメータとしては、単位時間当たりの電流の変化率や残存容量ＳＯＣｃ，ＳＯＣｖの間の偏差等を用いることが可能である。単位時間当たりの電流変化率は、バッテリの負荷変動を直接的に反映しているが、単なる電流変化率では、スパイク的に発生する電流の急激な変化の影響を受けてしまう。   The weight w needs to be determined using a parameter that can accurately represent the current battery usage. The parameters include the current change rate per unit time and the deviation between the remaining capacities SOCc and SOCv. Etc. can be used. The current change rate per unit time directly reflects the load fluctuation of the battery, but the mere current change rate is affected by a sudden change in current that occurs in a spike manner.

従って、本形態においては、瞬間的に発生する電流の変化の影響を防止するため、所定のサンプリング数の単純平均、移動平均、加重平均等の処理を施した電流変化率を用いるようにしており、特に、電流の遅れを考慮した場合、バッテリの充放電状態の変化に対して、過去の履歴を過剰となることなく適切に反映することのできる移動平均を用いてウェイトｗを決定するようにしている。   Therefore, in this embodiment, in order to prevent the influence of a change in current that occurs instantaneously, a current change rate subjected to processing such as a simple average, a moving average, and a weighted average of a predetermined sampling number is used. In particular, when considering a delay in current, the weight w is determined using a moving average that can appropriately reflect the past history without excessively changing the charge / discharge state of the battery. ing.

この電流Ｉの移動平均値に基づいてウェイトｗを決定することにより、電流Ｉの移動平均値が大きいときには、電流積算のウェイトを高くして開放電圧推定のウェイトを下げ、負荷変動の影響を電流積算によって正確に反映すると共に、開放電圧推定時の振動を防止することができる。逆に、電流Ｉの移動平均値が小さいときには、電流積算のウェイトを下げ、開放電圧推定のウェイトを高くすることにより、電流積算時の誤差の累積による影響を回避し、開放電圧の推定により正確な残存容量を算出することができる。   By determining the weight w based on the moving average value of the current I, when the moving average value of the current I is large, the weight of the current integration is increased to lower the weight of the open circuit voltage estimation, and the influence of the load fluctuation is While accurately reflecting by integration, vibration during open circuit voltage estimation can be prevented. Conversely, when the moving average value of current I is small, the effect of error accumulation during current integration is avoided by reducing the current integration weight and increasing the open-circuit voltage estimation weight. The remaining capacity can be calculated.

すなわち、電流Ｉの移動平均は、電流の高周波成分に対するローパスフィルタとなり、この移動平均のフィルタリングにより、走行中の負荷変動で発生する電流のスパイク成分を、遅れ成分を助長することなく除去することができる。これにより、バッテリ状態をより的確に把握することができ、残存容量ＳＯＣｃ，ＳＯＣｖ双方の欠点を打消して互いの利点を最大限に引き出し、残存容量の推定精度を大幅に向上することができる。   That is, the moving average of the current I becomes a low-pass filter with respect to the high frequency component of the current, and the moving average filtering can remove the spike component of the current generated by the load fluctuation during traveling without promoting the delay component. it can. As a result, the battery state can be grasped more accurately, the disadvantages of both the remaining capacities SOCc and SOCv can be canceled, the mutual advantages can be maximized, and the estimation accuracy of the remaining capacities can be greatly improved.

更に、本ＳＯＣ推定アルゴリズムの特徴として、電池理論に基づいてバッテリ内部状況を電気化学的に把握し、バッテリ開放電圧Ｖｏに基づく残存容量ＳＯＣｖの演算精度の向上を図っている。次に、ＳＯＣ推定アルゴリズムによる残存容量ＳＯＣｃ，ＳＯＣｖの演算について詳述する。   Further, as a feature of the present SOC estimation algorithm, the internal state of the battery is electrochemically grasped based on the battery theory, and the calculation accuracy of the remaining capacity SOCv based on the battery open voltage Vo is improved. Next, the calculation of the remaining capacities SOCc and SOCv by the SOC estimation algorithm will be described in detail.

先ず、電流積算による残存容量ＳＯＣｃは、以下の（２）式に示すように、ウェイトｗを用いて合成した残存容量ＳＯＣをベース値として、所定時間毎に電流Ｉを積算して求められる。
ＳＯＣｃ(t)＝ＳＯＣ(t-1)−∫[(１００ηＩ／Ａｈ)＋ＳD]ｄｔ／３６００…（２）
但し、η ：電流効率
Ａｈ：電流容量（温度による変数）
ＳD ：自己放電率 First, as shown in the following equation (2), the remaining capacity SOCc by current integration is obtained by integrating the current I every predetermined time with the remaining capacity SOC synthesized using the weight w as a base value.
SOCc (t) = SOC (t−1) −∫ [(100ηI / Ah) + SD] dt / 3600 (2)
Where η: current efficiency
Ah: Current capacity (variable depending on temperature)
SD: Self-discharge rate

（２）式における電流効率η及び自己放電率ＳDは、それぞれ定数と見なすことができるが（例えば、η＝１、ＳD＝０）、電流容量Ａｈは、温度に依存して変化する。従って、この電流積算による残存容量ＳＯＣｃの算出に際しては、温度によるセル容量の変動を関数化して算出した電流容量Ａｈを用いる。   Although the current efficiency η and the self-discharge rate SD in the equation (2) can be regarded as constants (for example, η = 1, SD = 0), the current capacity Ah varies depending on the temperature. Therefore, when calculating the remaining capacity SOCc by this current integration, the current capacity Ah calculated by functionalizing the variation of the cell capacity with temperature is used.

図３は、温度Ｔをパラメータとして、所定の基準とする定格容量（例えば、所定セル数を基準単位とした場合の定格電流容量）に対する容量比Ａｈ’を格納した電流容量テーブルの例を示すものであり、常温（２５°Ｃ）における容量比Ａｈ’（＝１．００）に対し、低温になる程、電流容量が減少するため、容量比Ａｈ’の値が大きくなる。この電流容量テーブルから参照した容量比Ａｈ’を用い、計測対象毎の温度Ｔにおける電流容量Ａｈを算出することができる。   FIG. 3 shows an example of a current capacity table storing a capacity ratio Ah ′ with respect to a rated capacity with a temperature T as a parameter (for example, a rated current capacity with a predetermined number of cells as a reference unit). Since the current capacity decreases as the temperature becomes lower than the capacity ratio Ah ′ (= 1.00) at room temperature (25 ° C.), the value of the capacity ratio Ah ′ increases. Using the capacity ratio Ah ′ referred to from this current capacity table, the current capacity Ah at the temperature T for each measurement target can be calculated.

また、（２）式による残存容量ＳＯＣｃ(t)の演算は、具体的には演算ＥＣＵ７における離散時間処理によって実行され、１演算周期前の合成残存容量ＳＯＣ(t-1)を、電流積算のベース値として入力している（図２のブロック図における遅延演算子Ｚ^-1）。従って、誤差が累積したり、発散することがなく、万一、初期値が真値と大きく異なっていても、所定の時間経過後（例えば、数分後）には、真値に収束させることができる。 Further, the calculation of the remaining capacity SOCc (t) by the equation (2) is specifically executed by discrete time processing in the calculation ECU 7, and the combined remaining capacity SOC (t−1) one calculation cycle before is calculated as the current integration. It is input as a base value (delay operator Z ⁻¹ in the block diagram of FIG. 2). Therefore, errors do not accumulate or diverge, and even if the initial value is significantly different from the true value, it should converge to the true value after a predetermined time (for example, after several minutes). Can do.

一方、開放電圧Ｖｏの推定に基づく残存容量ＳＯＣｖを求めるには、先ず、図４に示す等価回路モデルを用いてバッテリの内部インピーダンスＺを求める。この等価回路は、抵抗分Ｒ１〜Ｒ３、容量分Ｃ１，ＣＰＥ１，ＣＰＥ２（但し、ＣＰＥ１，ＣＰＥ２は二重層容量分）の各パラメータを、直列及び並列に組合わせた等価回路モデルであり、交流インピーダンス法における周知のCole-Coleプロットをカーブフィッティングすることにより、各パラメータを決定する。   On the other hand, in order to obtain the remaining capacity SOCv based on the estimation of the open circuit voltage Vo, first, the internal impedance Z of the battery is obtained using the equivalent circuit model shown in FIG. This equivalent circuit is an equivalent circuit model in which parameters of resistance components R1 to R3 and capacitance components C1, CPE1, and CPE2 (where CPE1 and CPE2 are double layer capacitance components) are combined in series and in parallel. Each parameter is determined by curve fitting a well-known Cole-Cole plot in the method.

これらのパラメータから求められるインピーダンスＺは、バッテリの温度や電気化学的な反応速度、充放電電流の周波数成分によって大きく変化する。従って、インピーダンスＺを決定するパラメータとして、前述の単位時間当たりの電流Ｉの移動平均値を周波数成分の置き換えとして採用し、電流Ｉの移動平均値と温度Ｔとを条件とするインピーダンス測定を行ってデータを蓄積した後、温度Ｔと単位時間当たりの電流Ｉの移動平均値とに基づいてインピーダンスＺのテーブルを作成する。そして、このテーブルを利用してインピーダンスＺを求め、このインピーダンスＺと、実測した端子電圧Ｖと電流Ｉとから、以下の（３）式を用いて開放電圧Ｖｏの推定値を求める。
Ｖ＝Ｖｏ−Ｉ・Ｚ…（３） The impedance Z obtained from these parameters varies greatly depending on the temperature of the battery, the electrochemical reaction rate, and the frequency component of the charge / discharge current. Accordingly, the moving average value of the current I per unit time described above is used as a frequency component replacement as a parameter for determining the impedance Z, and impedance measurement is performed on the condition of the moving average value of the current I and the temperature T. After storing the data, a table of impedance Z is created based on the temperature T and the moving average value of the current I per unit time. Then, the impedance Z is obtained using this table, and the estimated value of the open circuit voltage Vo is obtained from the impedance Z, the measured terminal voltage V, and the current I using the following equation (3).
V = Vo-I · Z (3)

尚、電流Ｉの移動平均値は、例えば、電流Ｉのサンプリングを０．１ｓｅｃ毎、電流積算の演算周期を０．５ｓｅｃ毎とした場合、５個のデータを移動平均して求められる。前述したように、電流Ｉの移動平均値は、ウェイトｗを決定するパラメータとしても用いられ、ウェイトｗ、インピーダンスＺの演算を容易としているが、詳細には、低温になる程、バッテリの内部インピーダンスが増加して電流変化率が小さくなるため、後述するように、ウェイトｗ、インピーダンスＺは、直接的には、電流Ｉの移動平均値を温度補正した補正後電流変化率ＫΔＩ／Δｔを用いて決定する。   Note that the moving average value of the current I is obtained, for example, by moving and averaging five pieces of data when the sampling of the current I is performed every 0.1 sec and the calculation cycle of current integration is performed every 0.5 sec. As described above, the moving average value of the current I is also used as a parameter for determining the weight w and facilitates the calculation of the weight w and the impedance Z. In detail, the internal impedance of the battery decreases as the temperature decreases. As will be described later, the weight w and the impedance Z are directly calculated using the corrected current change rate KΔI / Δt obtained by correcting the moving average value of the current I with temperature, as will be described later. decide.

図５は、電流変化率ΔＩ／Δｔ（単位時間当たりの電流Ｉの移動平均値）を温度補正した補正後電流変化率ＫΔＩ／Δｔと温度Ｔとをパラメータとして、等価回路のインピーダンスＺを格納したインピーダンステーブルの例を示すものであり、概略的には、補正後電流変化率ＫΔＩ／Δｔが同じ場合には、温度Ｔが低くなる程、インピーダンスＺが増加し、同じ温度では、補正後電流変化率ＫΔＩ／Δｔが小さくなる程、インピーダンスＺが増加する傾向を有している。   FIG. 5 shows the impedance Z of the equivalent circuit with the corrected current change rate KΔI / Δt obtained by correcting the temperature of the current change rate ΔI / Δt (moving average value of the current I per unit time) and the temperature T as parameters. An example of an impedance table is shown. Generally, when the corrected current change rate KΔI / Δt is the same, the impedance Z increases as the temperature T decreases, and at the same temperature, the corrected current change As the rate KΔI / Δt decreases, the impedance Z tends to increase.

尚、図５及び後述する図６に示すテーブルにおいては、通常の条件下で使用される範囲のデータを示し、他の範囲のデータは記載を省略してある。   In the table shown in FIG. 5 and FIG. 6 to be described later, data in a range used under normal conditions is shown, and data in other ranges is omitted.

開放電圧Ｖｏの推定後は、バッテリ内の電気化学的な関係に基づいて残存容量ＳＯＣｖを演算する。具体的には、平衡状態での電極電位とイオンの活量との関係を記述した周知のネルンストの式を適用し、開放電圧Ｖｏと残存容量ＳＯＣｖとの関係を表すと、以下の（４）式を得ることができる。
Ｖｏ＝Ｅ＋[(Ｒｇ・Ｔ／Ｎｅ・Ｆ)×ｌｎＳＯＣｖ／(１００−ＳＯＣｖ)]＋Ｙ…（４）
但し、Ｅ ：標準電極電位（本形態のリチウムイオン電池では、Ｅ＝３．７４５）
Ｒｇ：気体定数（８．３１４Ｊ／ｍｏｌ−Ｋ）
Ｔ ：温度（絶対温度Ｋ）
Ｎｅ：イオン価数（本形態のリチウムイオン電池では、Ｎｅ＝１）
Ｆ ：ファラデー定数（９６４８５Ｃ／ｍｏｌ） After the open circuit voltage Vo is estimated, the remaining capacity SOCv is calculated based on the electrochemical relationship in the battery. Specifically, a well-known Nernst equation describing the relationship between the electrode potential and the ion activity in an equilibrium state is applied, and the relationship between the open-circuit voltage Vo and the remaining capacity SOCv is expressed as the following (4). The formula can be obtained.
Vo = E + [(Rg · T / Ne · F) × lnSOCv / (100−SOCv)] + Y (4)
However, E: Standard electrode potential (E = 3.745 in the lithium ion battery of this embodiment)
Rg: Gas constant (8.314 J / mol-K)
T: temperature (absolute temperature K)
Ne: Ion valence (Ne = 1 in the lithium ion battery of this embodiment)
F: Faraday constant (96485 C / mol)

尚、（４）式におけるＹは補正項であり、常温における電圧−ＳＯＣ特性をＳＯＣの関数で表現したものである。ＳＯＣｖ＝Ｘとすると、以下の（５）式に示すように、ＳＯＣの三次関数で表すことができる。
Ｙ＝−１０^-6Ｘ³＋９・１０^-5Ｘ²＋０．０１３Ｘ−０．７３１１…（５） Note that Y in the equation (4) is a correction term and expresses the voltage-SOC characteristic at normal temperature as a function of SOC. If SOCv = X, it can be expressed by a cubic function of SOC as shown in the following equation (5).
Y = −10 ⁻⁶ X ³ + 9 · 10 ⁻⁵ X ² + 0.013X−0.7311 (5)

以上の（４）式により、残存容量ＳＯＣｖには、開放電圧Ｖｏのみならず温度Ｔとの間にも強い相関性があることがわかる。この場合、開放電圧Ｖｏと温度Ｔとをパラメータとして、直接、（４）式を用いて残存容量ＳＯＣｖを算出することも可能であるが、実際には、使用する電池特有の充放電特性や使用条件等に対する考慮が必要となる。   From the above equation (4), it can be seen that the remaining capacity SOCv has a strong correlation not only with the open circuit voltage Vo but also with the temperature T. In this case, the remaining capacity SOCv can be calculated directly using the equation (4) using the open-circuit voltage Vo and the temperature T as parameters. Consideration of conditions is necessary.

従って、以上の（４）式の関係から実際の電池の状態を把握する場合には、常温でのＳＯＣ−Ｖｏ特性を基準として、各温度域での充放電試験或いはシミュレーションを行い、実測データを蓄積する。そして、蓄積した実測データから開放電圧Ｖｏと温度Ｔとをパラメータする残存容量ＳＯＣｖのテーブルを作成しておき、このテーブルを利用して残存容量ＳＯＣｖを求める。図６は、残存容量テーブルの例を示すものであり、概略的には、温度Ｔ及び開放電圧Ｖｏが低くなる程、残存容量ＳＯＣｖが小さくなり、温度Ｔ及び開放電圧Ｖｏが高くなる程、残存容量ＳＯＣｖが大きくなる傾向を有している。   Therefore, when grasping the actual state of the battery from the relationship of the above equation (4), a charge / discharge test or simulation in each temperature range is performed based on the SOC-Vo characteristics at room temperature, and the measured data is obtained. accumulate. Then, a table of the remaining capacity SOCv that parameters the open circuit voltage Vo and the temperature T is created from the accumulated measured data, and the remaining capacity SOCv is obtained using this table. FIG. 6 shows an example of the remaining capacity table. Generally, the lower the temperature T and the open circuit voltage Vo, the smaller the remaining capacity SOCv, and the higher the temperature T and the open circuit voltage Vo, the remaining capacity. The capacity SOCv tends to increase.

そして、残存容量ＳＯＣｃ,ＳＯＣｖを算出した後は、前述の（１）式に示したように、残存容量ＳＯＣｃ,ＳＯＣｖを、テーブル参照等によって決定したウェイトｗを用いて重み付け合成し、残存容量ＳＯＣを算出する。図７は、ウェイトｗを決定するためのウェイトテーブルの例を示し、補正後電流変化率ＫΔＩ／Δｔをパラメータとする一次元テーブルである。このウェイトテーブルは、概略的には、補正後電流変化率ＫΔＩ／Δｔが小さくなる程、すなわち、バッテリ負荷変動が小さい程、ウェイトｗの値を小さくして電流積算による残存容量ＳＯＣｃの重みを小さくする傾向を有している。   After calculating the remaining capacities SOCc and SOCv, as shown in the above equation (1), the remaining capacities SOCc and SOCv are weighted and synthesized using the weight w determined by referring to the table or the like, and the remaining capacities SOC are obtained. Is calculated. FIG. 7 shows an example of a weight table for determining the weight w, and is a one-dimensional table using the corrected current change rate KΔI / Δt as a parameter. This weight table generally indicates that the smaller the corrected current change rate KΔI / Δt, that is, the smaller the battery load fluctuation, the smaller the value of the weight w and the smaller the weight of the remaining capacity SOCc due to current integration. Have a tendency to

一方、入出力可能パワー量Ｐの演算は、ＳＯＣ推定アルゴリズムと同様の図８に示す演算アルゴリズムに従って実行される。この演算アルゴリズムでは、バッテリ６で測定可能なパラメータ、すなわち、端子電圧Ｖ、電流Ｉ、温度Ｔを用い、バッテリ６の開放電圧Ｖｏに基づくパワー量ＰＶと、バッテリ６の電流Ｉに基づくパワー量ＰＣとを並行して演算し、それぞれを重み付けして合成した値をバッテリ６のパワー量Ｐとして出力する。   On the other hand, the calculation of the input / output possible power amount P is executed according to the calculation algorithm shown in FIG. 8 similar to the SOC estimation algorithm. In this calculation algorithm, parameters measurable by the battery 6, that is, the terminal voltage V, current I, and temperature T are used, and the power amount PV based on the open voltage Vo of the battery 6 and the power amount PC based on the current I of the battery 6. Are calculated in parallel, and a value obtained by weighting and combining each of them is output as the power amount P of the battery 6.

すなわち、バッテリ６の開放電圧Ｖｏに基づくパワー量ＰＶは、通常の使用時において、略正確な値を求めることが可能であるが、負荷が短時間で大きく変動したときに値が振動する可能性がある。一方、バッテリ６の電流Ｉに基づくパワー量ＰＣは、誤差が累積し易く、特に高負荷継続時の誤差が大きい反面、突入電流等の負荷変動に強い。従って、本パワー量演算アルゴリズムでは、開放電圧Ｖｏに基づいて求めたパワー量ＰＶと電流Ｉに基づいて求めたパワー量ＰＣとを、バッテリ６の使用状況に応じて随時変化させる第２のウェイトとしてのウェイトｗｐにより重み付けして合成し、双方の欠点を打消して互いの利点を最大限に引き出すようにしている。   That is, the power amount PV based on the open-circuit voltage Vo of the battery 6 can be obtained as a substantially accurate value during normal use, but the value may vibrate when the load greatly fluctuates in a short time. There is. On the other hand, the power amount PC based on the current I of the battery 6 tends to accumulate errors, and is particularly resistant to load fluctuations such as inrush currents, while the error during high load continuation is large. Therefore, in the present power amount calculation algorithm, the power amount PV obtained based on the open circuit voltage Vo and the power amount PC obtained based on the current I are used as second weights that change as needed according to the usage state of the battery 6. The weights wp are combined and combined, and both disadvantages are canceled to maximize each other's advantages.

ウェイトｗｐは、残存容量ＳＯＣの合成に用いるウェイトｗと同様、電流Ｉの移動平均に基づいて決定されるものであり（ｗｐ＝０〜１）、合成後の最終的なパワー量Ｐは、以下の（６）式で与えられる。
Ｐ＝ｗｐ・ＰＣ＋(１−ｗｐ)・ＰＶ…（６） The weight wp is determined based on the moving average of the current I as in the case of the weight w used for the synthesis of the remaining capacity SOC (wp = 0 to 1). The final power amount P after the synthesis is as follows: (6).
P = wp * PC + (1-wp) * PV (6)

電流Ｉの移動平均値に基づいてウェイトｗｐを決定することにより、電流Ｉの移動平均値が大きいときには、電流Ｉに基づくパワー量ＰＣのウェイトを高くして開放電圧Ｖｏに基づくパワー量ＰＶのウェイトを下げ、負荷変動の影響を電流によって正確に反映すると共に振動を防止することができる。逆に、電流Ｉの移動平均値が小さいときには、電流Ｉに基づくパワー量ＰＣのウェイトを下げ、開放電圧Ｖｏに基づくパワー量ＰＶのウェイトを高くすることにより、電流の誤差の累積による影響を回避し、開放電圧に基づく正確なパワー量を算出することができる。   By determining the weight wp based on the moving average value of the current I, when the moving average value of the current I is large, the weight of the power amount PC based on the open voltage Vo is increased by increasing the weight of the power amount PC based on the current I. , And the effect of load fluctuation can be accurately reflected by the current and vibration can be prevented. Conversely, when the moving average value of the current I is small, the weight of the power amount PC based on the current I is lowered, and the weight of the power amount PV based on the open circuit voltage Vo is increased, thereby avoiding the influence due to accumulation of current errors. In addition, an accurate power amount based on the open circuit voltage can be calculated.

（６）式に示すパワー量Ｐは、詳細には、バッテリ６に入力（充電）可能な最大電力量で示される入力可能パワー量Ｐchargeと、バッテリ６から出力（放電）可能な最大電力量で示される出力可能パワー量Ｐdischargeとを総称するものであり、それぞれ、（６）式を基本とする以下の（７），（８）式により個別に演算される。   Specifically, the power amount P shown in the equation (6) is an input possible power amount Pcharge indicated by the maximum power amount that can be input (charged) to the battery 6 and a maximum power amount that can be output (discharged) from the battery 6. The output possible power amount Pdischarge shown is a generic name, and is calculated individually by the following equations (7) and (8) based on the equation (6).

すなわち、入力可能パワー量Ｐchargeは、以下の（７）式により、開放電圧Ｖｏに基づく第１の入力可能パワー量としてのパワー量ＰＶchargeと、電流Ｉの移動平均に基づく第２の入力可能パワー量としてのパワー量ＰＣchargeとを重み付け合成した値として求められる。また、出力可能パワー量Ｐdischargeは、以下の（８）式により、開放電圧Ｖｏに基づく第１の出力可能パワー量としてのパワー量ＰＶdischargeと、電流Ｉの移動平均に基づく第２の出力可能パワー量としてのパワー量ＰＣdischargeとを重み付け合成した値として求められる。
Ｐcharge＝ｗｐ・ＰＣcharge＋(１−ｗｐ)・ＰＶcharge…（７）
Ｐdischarge＝ｗｐ・ＰＣdischarge＋(１−ｗｐ)・ＰＶdischarge…（８） That is, the input possible power amount Pcharge is obtained by the following equation (7), the power amount PVcharge as the first input possible power amount based on the open circuit voltage Vo and the second input possible power amount based on the moving average of the current I. As a value obtained by weighted synthesis of the power amount PCcharge. Further, the output possible power amount Pdischarge is expressed by the following equation (8), the second output possible power amount based on the power amount PVdischarge as the first outputable power amount based on the open circuit voltage Vo and the moving average of the current I. As a value obtained by weighting and combining the power amount PCdischarge.
Pcharge = wp / PCcharge + (1-wp) / PVcharge (7)
Pdischarge = wp / PCdischarge + (1-wp) / PVdischarge (8)

各パワー量ＰＶcharge,ＰＶdischarge,ＰＣcharge,ＰＣdischargeは、具体的には、バッテリ６の内部インピーダンスＺ、開放電圧Ｖｏ、予め定められたバッテリの特性を保証する上下限のバッテリ電圧である上限電圧Ｖｍａｘ及び下限電圧Ｖｍｉｎ、電流Ｉの移動平均値、１演算周期前の入力可能パワー量Ｐcharge(t)、１演算期前の出力可能パワー量Ｐdischarge(t)を用いて演算される。   Specifically, each of the power amounts PVcharge, PVdischarge, PCcharge, and PCdischarge includes the internal impedance Z of the battery 6, the open circuit voltage Vo, the upper limit voltage Vmax that is the upper and lower limit battery voltage that guarantees predetermined battery characteristics, and the lower limit. The calculation is performed using the moving average value of the voltage Vmin and the current I, the input power amount Pcharge (t) before the calculation cycle, and the output power amount Pdischarge (t) before the calculation period.

上限電圧Ｖｍａｘ、下限電圧Ｖｍｉｎは、それぞれ、残存容量ＳＯＣの上限（１００％）を与える電圧、下限（０％）を与える電圧として定義することができ、温度に依存して変化することから、温度Ｔをパラメータとするテーブルを参照して求める。上限電圧Ｖｍａｘ及び下限電圧Ｖｍｉｎのテーブルは、温度Ｔをパラメータとして上限電圧Ｖｍａｘ及び下限電圧Ｖｍｉｎを格納した専用のテーブルを作成しておき、この専用のテーブルを参照して求めても良いが、残存容量ＳＯＣの演算で用いる残存容量テーブル（図６参照）を利用し、所定の温度Ｔにおける開放電圧Ｖｏの上下限を参照することにより、その温度Ｔでの上限電圧Ｖｍａｘ，下限電圧Ｖｍｉｎを知ることができる。   The upper limit voltage Vmax and the lower limit voltage Vmin can be defined as a voltage that gives an upper limit (100%) and a voltage that gives a lower limit (0%), respectively, and changes depending on the temperature. It is obtained by referring to a table having T as a parameter. The table of the upper limit voltage Vmax and the lower limit voltage Vmin may be obtained by creating a dedicated table storing the upper limit voltage Vmax and the lower limit voltage Vmin using the temperature T as a parameter and referring to this dedicated table. The upper limit voltage Vmax and the lower limit voltage Vmin at the temperature T are known by using the remaining capacity table (see FIG. 6) used in the calculation of the capacity SOC and referring to the upper and lower limits of the open circuit voltage Vo at the predetermined temperature T. Can do.

そして、入力可能パワー量ＰＶchargeは、以下の（９）式に示すように、上限電圧Ｖｍａｘと開放電圧Ｖｏとの差をインピーダンスＺで除算して得られる電流値に、上限電圧Ｖｍａｘを乗算した電力量として求められる。また、出力可能パワー量ＰＶdischargeは、以下の（１０）式に示すように、開放電圧Ｖｏと下限電圧Ｖｍｉｎとの差をインピーダンスＺで除算して得られる電流値に、下限電圧Ｖｍｉｎを乗算した電力量として求められる。
ＰＶcharge＝［（Ｖｍａｘ−Ｖｏ）／Ｚ］・Ｖｍａｘ…（９）
ＰＶdischarge＝［（Ｖｏ−Ｖｍｉｎ）／Ｚ］・Ｖｍｉｎ…（１０） The input possible power amount PVcharge is obtained by multiplying the current value obtained by dividing the difference between the upper limit voltage Vmax and the open circuit voltage Vo by the impedance Z by the upper limit voltage Vmax as shown in the following equation (9). As a quantity. Further, as shown in the following equation (10), the output possible power amount PVdischarge is a power obtained by multiplying the current value obtained by dividing the difference between the open circuit voltage Vo and the lower limit voltage Vmin by the impedance Z by the lower limit voltage Vmin. As a quantity.
PVcharge = [(Vmax−Vo) / Z] · Vmax (9)
PVdischarge = [(Vo−Vmin) / Z] · Vmin (10)

一方、電流Ｉの移動平均に基づくパワー量ＰＣcharge,ＰＣdischargeは、離散時間処理における１演算周期前の合成パワー量Ｐ(t-1)をベース値として用いており（図８のブロック図における遅延演算子Ｚ^-1）、誤差が累積したり、発散することがなく、万一、初期値が真値と大きく異なっていても、所定の時間経過後（例えば、数分後）には、真値に収束させることができる。 On the other hand, the power amounts PCcharge and PCdischarge based on the moving average of the current I use the combined power amount P (t−1) one cycle before the discrete time processing as a base value (delay calculation in the block diagram of FIG. 8). Child Z ^-1 ), errors do not accumulate or diverge, and even if the initial value is significantly different from the true value, the true value is reached after a predetermined time (for example, after several minutes). Can be converged to.

すなわち、電流Ｉの移動平均値をＩ’とすると、以下の（１１）式に示すように、１演算周期前の合成入力可能パワー量Ｐcharge(t-1)と、移動平均値Ｉ’にインピーダンスＺをを乗算した入力電力量Ｉ'²Ｚとにより、現時点での入力可能パワー量ＰＣchargeを求める。また、以下の（１２）式に示すように、１演算周期前の合成出力可能パワー量ＰＣdischargeと、移動平均値Ｉ’にインピーダンスＺを乗算した出力電力量Ｉ'²Ｚとにより、現時点での出力可能パワー量ＰＣdischargeを求める。
ＰＣcharge＝Ｐcharge(t-1)−Ｉ'²Ｚ…（１１）
ＰＣdischarge＝Ｐdischarge(t-1)−Ｉ'²Ｚ…（１２） In other words, when the moving average value of the current I is I ′, as shown in the following equation (11), the combined input possible power amount Pcharge (t−1) before the calculation cycle and the moving average value I ′ have an impedance. Based on the input power amount I ′ ² Z multiplied by Z, the current input power amount PCcharge is obtained. Further, as shown in the following equation (12), the combined output possible power amount PCdischarge before one operation cycle and the output power amount I ′ ² Z obtained by multiplying the moving average value I ′ by the impedance Z The amount of output power PCdischarge is obtained.
PCcharge = Pcharge (t−1) −I ′ ² Z (11)
PCdischarge = Pdischarge (t-1) −I ′ ² Z (12)

そして、前述の（７）式に示したように、（９）式により算出した入力可能パワー量ＰＶchargeと、（１１）式により算出した入力可能パワー量ＰＣchargeとをウェイトｗｐを用いて重み付けして合成し、入力可能パワー量Ｐchargeを算出する。また、前述の（８）式に示したように、（１０）式により算出した出力可能パワー量ＰＶdischargeと、（１２）式により算出した出力可能パワー量ＰＣdischargeとをウェイトｗｐを用いて重み付けして合成し、出力可能パワー量Ｐdischargeを算出する。   Then, as shown in the above equation (7), the input possible power amount PVcharge calculated by the equation (9) and the input allowable power amount PCcharge calculated by the equation (11) are weighted using the weight wp. Combining and calculating the input possible power amount Pcharge. Further, as shown in the above equation (8), the outputable power amount PVdischarge calculated by the equation (10) and the outputable power amount PCdischarge calculated by the equation (12) are weighted using the weight wp. Combining and calculating the output possible power amount Pdischarge.

以上の残存容量ＳＯＣや入出力可能パワー量Ｐからは、演算ＥＣＵ７の目標充放電電圧設定手段としての機能により、バッテリ６のウォームアップ制御における充放電パターンの電圧上限値Ｖｍａｘ’及び電圧下限値Ｖｍｉｎ’の範囲内で充放電電圧の目標値が設定される。この充放電パターンは、充電と放電とを交互にパルス状に繰返すパターンであり、本形態においては、効率の良い発熱を促すため、ＣＶ（Constant Voltage）充放電を採用している。ＣＶ充放電を採用する理由は、バッテリの内部抵抗（内部インピーダンス）は、同じ温度では電流変化率が小さくなる程、つまり交流よりも直流を流したほうが大きくなることと、充放電の立ち上がり時に大電流が流れるが、時間と共に０に収束するためである。   From the remaining capacity SOC and the input / output possible power amount P, the function as the target charge / discharge voltage setting means of the arithmetic ECU 7 causes the voltage upper limit value Vmax ′ and the voltage lower limit value Vmin of the charge / discharge pattern in the warm-up control of the battery 6. The target value of charge / discharge voltage is set within the range of '. This charging / discharging pattern is a pattern in which charging and discharging are alternately repeated in a pulse shape. In this embodiment, CV (Constant Voltage) charging / discharging is adopted to promote efficient heat generation. The reason for adopting CV charge / discharge is that the internal resistance (internal impedance) of the battery is larger when the rate of change in current is smaller at the same temperature, that is, when a direct current is applied rather than an alternating current. This is because the current flows but converges to 0 with time.

電圧上限値Ｖｍａｘ’及び電圧下限値Ｖｍｉｎ’は、それぞれ、パルス充放電における最大電圧、最小電圧を規制してバッテリを保護するための制御リミッタであり、温度に依存して変化する上限電圧Ｖｍａｘ及び下限電圧Ｖｍｉｎからバッテリの劣化度を考慮して設定される。そして、この電圧上限値Ｖｍａｘ’と電圧下限値Ｖｍｉｎ’との範囲内で、パルス充放電制御における目標電圧としての目標充放電電圧Ｖ’が決定され、バッテリ６の端子電圧Ｖが目標充放電電圧Ｖ’に収束するよう、エンジン３を介してジェネレータ２の発電量Ｐｗを制御する。   The voltage upper limit value Vmax ′ and the voltage lower limit value Vmin ′ are control limiters for protecting the battery by regulating the maximum voltage and the minimum voltage in pulse charge / discharge, respectively, and the upper limit voltage Vmax and the voltage upper limit value Vmax that change depending on the temperature. The lower limit voltage Vmin is set in consideration of the degree of battery deterioration. Then, a target charge / discharge voltage V ′ as a target voltage in the pulse charge / discharge control is determined within the range between the voltage upper limit value Vmax ′ and the voltage lower limit value Vmin ′, and the terminal voltage V of the battery 6 becomes the target charge / discharge voltage. The power generation amount Pw of the generator 2 is controlled via the engine 3 so as to converge to V ′.

エンジン３を介したジェネレータ２の制御は、ＨＥＶ制御用ＥＣＵ２０の発電量算出手段及びエンジン制御手段としての機能により、駆動モータ１による走行に必要なパワー量（走行パワー量）ＰＤＲに対して目標充放電電圧Ｖ’に収束させるためのパワー量（充放電パワー量）ΔＰを加算或いは減算してジェネレータ２の発電量Ｐｗを求め、ジェネレータ２の出力が発電量Ｐｗとなるようにエンジン３を制御する。   Control of the generator 2 via the engine 3 is performed by a function as a power generation amount calculation unit and an engine control unit of the HEV control ECU 20 with respect to a power amount (traveling power amount) PDR required for traveling by the driving motor 1. The power generation amount Pw of the generator 2 is obtained by adding or subtracting the power amount (charge / discharge power amount) ΔP for convergence to the discharge voltage V ′, and the engine 3 is controlled so that the output of the generator 2 becomes the power generation amount Pw. .

走行パワー量ＰＤＲは、現在の車速及びモータ要求トルクから算出することができ、充放電パワー量ΔＰは、以下の（１３），（１３’）式に示すように、放電の場合と充電の場合とに対し、現在のバッテリ６の開放電圧Ｖｏと目標充放電電圧Ｖ’との差、及びバッテリ６の内部抵抗Ｒ（内部インピーダンスＺ）を用いて算出することができる。
放電の場合
ΔＰ＝(Ｖ’−Ｖｏ)²／Ｒ…（１３）
但し、ΔＰ≦Ｐｄ（出力可能パワー量Ｐdischargeに基づく放電可能パワー量）
充電の場合
ΔＰ＝−(Ｖ’−Ｖｏ)²／Ｒ…（１３’）
但し、ΔＰ≧Ｐｃ（入力可能パワー量Ｐchargeに基づく充電可能パワー量） The travel power amount PDR can be calculated from the current vehicle speed and the motor required torque, and the charge / discharge power amount ΔP can be calculated in the case of discharging and charging as shown in the following formulas (13) and (13 ′). Can be calculated using the difference between the current open circuit voltage Vo and the target charge / discharge voltage V ′ and the internal resistance R (internal impedance Z) of the battery 6.
In the case of discharge ΔP = (V′−Vo) ² / R (13)
However, ΔP ≦ Pd (dischargeable power amount based on output possible power amount Pdischarge)
In case of charging ΔP = − (V′−Vo) ² / R (13 ′)
However, ΔP ≧ Pc (chargeable power amount based on input possible power amount Pcharge)

そして、走行パワー量ＰＤＲと充放電パワー量ΔＰとを用い、以下の（１４）式に示すように、ジェネレータ２の発電量Ｐｗを算出することができる。すなわち、充電の場合には、発電量Ｐｗは、走行パワー量ＰＤＲに充放電パワー量ΔＰを加算して上乗せした値となり、放電の場合には、発電量Ｐｗは、駆動モータ１の走行パワー量ＰＤＲから充放電パワー量ΔＰを減算した値となる。
Ｐｗ＝ＰＤＲ−ΔＰ…（１４） Then, using the travel power amount PDR and the charge / discharge power amount ΔP, the power generation amount Pw of the generator 2 can be calculated as shown in the following equation (14). In other words, in the case of charging, the power generation amount Pw is a value obtained by adding the charging / discharging power amount ΔP to the traveling power amount PDR, and in the case of discharging, the power generation amount Pw is the traveling power amount of the drive motor 1. A value obtained by subtracting the charge / discharge power amount ΔP from the PDR.
Pw = PDR−ΔP (14)

（１４）式による発電量Ｐｗは、エンジン３の回転数制御を主とするジェネレータ２の制御により、バッテリ６の端子電圧Ｖが目標充放電電圧Ｖ’に収束するよう制御される。このときのエンジントルクＥｑ、エンジン回転数Ｎ、発電量Ｐｗの関係は、以下の（１５）式に示す関係となる。
Ｅｑ＝６０×Ｐｗ／２πＮ…（１５） The power generation amount Pw according to the equation (14) is controlled so that the terminal voltage V of the battery 6 converges to the target charge / discharge voltage V ′ by the control of the generator 2 that mainly controls the rotational speed of the engine 3. At this time, the relationship between the engine torque Eq, the engine speed N, and the power generation amount Pw is expressed by the following equation (15).
Eq = 60 × Pw / 2πN (15)

次に、以上のバッテリウォームアップ制御処理について、図９及び図１０に示すフローチャートを用いて説明する。尚、図９及び図１０のフローチャートは、電源ユニット４の演算ＥＣＵ７及びＨＥＶ制御用ＥＣＵ２０によるシステム全体の動作の流れを示すものであり、低温時に所定時間毎に実行され、バッテリ温度が回復して本来の容量を発揮できるようになった時点で終了される。   Next, the battery warm-up control process described above will be described using the flowcharts shown in FIGS. The flowcharts of FIGS. 9 and 10 show the flow of the entire system operation by the arithmetic ECU 7 and the HEV control ECU 20 of the power supply unit 4 and are executed at predetermined time intervals at low temperatures to recover the battery temperature. It is finished when the original capacity can be demonstrated.

この処理がスタートすると、先ず、ステップＳ１において、バッテリ６の端子電圧Ｖ、電流Ｉ、温度Ｔ、残存容量ＳＯＣ(t-1)、入出力可能パワー量Ｐのデータ入力の有無を調べる。尚、端子電圧Ｖは複数の電池パックの平均値、電流Ｉは複数の電池パックの電流の総和を取り、それぞれ、例えば０．１ｓｅｃ毎にデータを取得するものとする。また、温度Ｔは、例えば１０ｓｅｃ毎に取得するものとする。   When this process starts, first, in step S1, the presence / absence of data input of the terminal voltage V, current I, temperature T, remaining capacity SOC (t-1), and input / output possible power amount P of the battery 6 is checked. The terminal voltage V is the average value of the plurality of battery packs, and the current I is the sum of the currents of the plurality of battery packs. For example, data is acquired every 0.1 sec. The temperature T is acquired every 10 seconds, for example.

その結果、ステップＳ１において新たなデータ入力がない場合には、そのまま本処理を抜け、新たなデータ入力がある場合、ステップＳ１からステップＳ２へ進んで、セル温度Ｔが規定温度以下か否かを調べる。この規定温度は、それ未満の温度ではバッテリ容量の低下により制御上の支障が生じる虞のある温度であり、例えば、図３の電流容量テーブルで示される特性から、予め規定温度が１０°Ｃに設定されている。   As a result, if there is no new data input in step S1, this process is left as it is, and if there is new data input, the process proceeds from step S1 to step S2 to check whether the cell temperature T is lower than the specified temperature. Investigate. This specified temperature is a temperature at which the battery capacity may be reduced due to a decrease in battery capacity. For example, from the characteristics shown in the current capacity table of FIG. Is set.

そして、セル温度Ｔが規定温度を越えており、ウォームアップを要しない場合には、ステップＳ２から処理を抜ける。また、規定温度以下の場合には、ステップＳ３へ進んで、セル温度Ｔが規定温度に到達しているか否かを調べ、規定温度に到達している場合には、同様に処理を抜け、規定温度に到達していない場合、ステップＳ４へ進む。   If the cell temperature T exceeds the specified temperature and no warm-up is required, the process is terminated from step S2. On the other hand, if the temperature is not more than the specified temperature, the process proceeds to step S3 to check whether the cell temperature T has reached the specified temperature. If the temperature has not been reached, the process proceeds to step S4.

ステップＳ４では、ＣＶ充放電における制御リミッタとしての電圧上限値Ｖｍａｘ’及び電圧下限値Ｖｍｉｎ’を、バッテリ温度Ｔ、上限電圧Ｖｍａｘ、下限電圧Ｖｍｉｎ、劣化度等を考慮して決定し、ステップＳ５で、ＣＶ充放電における目標充放電電圧Ｖ’を、パルス充放電における充電モード及び放電モードに対してそれぞれ決定する。   In step S4, the voltage upper limit value Vmax ′ and the voltage lower limit value Vmin ′ as control limiters in CV charge / discharge are determined in consideration of the battery temperature T, the upper limit voltage Vmax, the lower limit voltage Vmin, the degree of deterioration, and the like in step S5. The target charge / discharge voltage V ′ in CV charge / discharge is determined for each of the charge mode and discharge mode in pulse charge / discharge.

次に、ステップＳ６へ進み、バッテリ６の端子電圧Ｖ、目標充放電電圧Ｖ’、内部抵抗Ｒを用い、前述の（１３）式に従って充放電パワー量ΔＰを演算する。そして、ステップＳ７で、前述の（１４）式に従って、現在の車速及びモータ要求トルクから算出される走行パワー量ＰＤＲから充放電パワー量ΔＰを減算して発電量Ｐｗを算出する。   Next, the process proceeds to step S6, and the charge / discharge power amount ΔP is calculated according to the above-described equation (13) using the terminal voltage V of the battery 6, the target charge / discharge voltage V ', and the internal resistance R. In step S7, the power generation amount Pw is calculated by subtracting the charge / discharge power amount ΔP from the travel power amount PDR calculated from the current vehicle speed and the motor required torque according to the above-described equation (14).

続くステップＳ８では、発電量Ｐｗから前述の（１５）式に基づいて算出したエンジン回転数Ｎ及びエンジントルクＥｑが、エンジン３を予め設定した制御可能な上限及び下限の範囲内にあり、エンジン３に対する制御指示が可能か否かを判定する。その結果、ステップＳ７で算出した発電量Ｐｗの値が小さく、エンジントルクＥｑやエンジン回転数Ｎが設定範囲を逸脱して制御不能と判断される場合には、ステップＳ８から処理を抜けて一旦エンジン３を停止させ、次の処理周期で目標充放電電圧Ｖ’を再設定する。   In the subsequent step S8, the engine speed N and the engine torque Eq calculated from the power generation amount Pw based on the above-described equation (15) are within the controllable upper and lower limits set in advance, and the engine 3 It is determined whether or not a control instruction can be issued. As a result, if the value of the power generation amount Pw calculated in step S7 is small and the engine torque Eq and the engine speed N deviate from the set range and are determined to be uncontrollable, the process is skipped from step S8 and the engine is temporarily set. 3 is stopped, and the target charge / discharge voltage V ′ is reset in the next processing cycle.

また、ステップＳ７で算出した発電量Ｐｗから算出されるエンジントルクＥｑやエンジン回転数Ｎが設定範囲内にあり、エンジン３の制御可能範囲内にある場合には、ステップＳ８からステップＳ９へ進み、エンジン回転数Ｎの指示値を出力する。そして、ステップＳ１０でパルス充放電における充電モード或いは放電モードを決定し、エンジン３を介してジェネレータ２の発電量Ｐｗを制御する。   If the engine torque Eq and the engine speed N calculated from the power generation amount Pw calculated in step S7 are within the set range and within the controllable range of the engine 3, the process proceeds from step S8 to step S9. The indicated value of the engine speed N is output. In step S <b> 10, the charging mode or discharging mode in pulse charge / discharge is determined, and the power generation amount Pw of the generator 2 is controlled via the engine 3.

このエンジン３を介したジェネレータ２の発電量Ｐｗの制御（パルス充放電）は、例えば、エンジン３のスロットル開度をエンジン回転数Ｎの指示値に基づいて調整する等して行われ、バッテリ６の端子電圧Ｖが目標充放電電圧Ｖ’に一致するよう、比例及び積分フィードバック制御等により行われる。但し、積分フィードバックを実施する場合には、充放電の切換時に積分器をリセットする。   The control (pulse charge / discharge) of the power generation amount Pw of the generator 2 via the engine 3 is performed, for example, by adjusting the throttle opening of the engine 3 based on the indicated value of the engine speed N, etc. Is performed by proportional and integral feedback control or the like so that the terminal voltage V is equal to the target charge / discharge voltage V ′. However, when performing integral feedback, the integrator is reset when switching between charge and discharge.

このとき、図１１に示すように、エンジン３（ジェネレータ２）が停止状態から始動したとき最初の充放電のスタートは、電池セルへの負担を軽減するため、そのときの残存容量ＳＯＣを基準として振幅値を小さく周期を短くするように初期設定する。その後、セル温度Ｔ，残存容量ＳＯＣ，入出力可能パワー量Ｐ，電流値Ｉ，電圧Ｖ等のパラメータを監視しながら、ジェネレータ２の発電量Ｐｗが電圧上限値Ｖｍａｘ’及び電圧下限値Ｖｍｉｎ’の範囲内でパルス状に増減され、バッテリ電圧及びバッテリ電流の振幅が大きく且つ周期が長くされる。   At this time, as shown in FIG. 11, when the engine 3 (generator 2) is started from the stopped state, the first charge / discharge start is based on the remaining capacity SOC at that time in order to reduce the burden on the battery cell. Initial setting is made so that the amplitude value is reduced and the cycle is shortened. Thereafter, while monitoring parameters such as the cell temperature T, the remaining capacity SOC, the input / output possible power amount P, the current value I, and the voltage V, the power generation amount Pw of the generator 2 is set to the voltage upper limit value Vmax ′ and the voltage lower limit value Vmin ′. The pulse voltage is increased or decreased within the range, the amplitude of the battery voltage and the battery current is increased, and the period is lengthened.

この発電量Ｐｗに対する指示は、図１１に破線で示す走行パワー量ＰＤＲに加算される分がバッテリ６を充電する充電モードになり、走行パワー量ＰＤＲから減算される分がバッテリ６から放電する放電モードとなる。これにより、車両としての駆動要求に対する走行パワー量ＰＤＲを満足しながら、バッテリ６の充放電による暖機を行うことができ、車両の走行性を損なうことなく、バッテリ本来の容量を迅速に回復させることができる。   The instruction for the power generation amount Pw is the charging mode in which the amount added to the travel power amount PDR indicated by the broken line in FIG. 11 is charged in the battery 6 and the amount subtracted from the travel power amount PDR is discharged from the battery 6. It becomes a mode. As a result, the battery 6 can be warmed up by charging / discharging while satisfying the travel power amount PDR for the drive request of the vehicle, and the original capacity of the battery can be quickly recovered without impairing the travel performance of the vehicle. be able to.

その後、ステップＳ１０からステップＳ１１へ進み、負荷の変動等により発電量Ｐｗに基準以上の変動があるか否かを調べる。その結果、発電量Ｐｗの変動がない場合には、ステップＳ１１からステップＳ１２へ進み、目標充放電電圧Ｖ’とバッテリ端子電圧Ｖとの差が基準値以内か否かを調べる。   Thereafter, the process proceeds from step S10 to step S11, and it is checked whether or not the power generation amount Pw has a fluctuation exceeding the reference due to a fluctuation in load or the like. As a result, if there is no fluctuation in the power generation amount Pw, the process proceeds from step S11 to step S12, and it is checked whether or not the difference between the target charge / discharge voltage V 'and the battery terminal voltage V is within a reference value.

そして、ステップＳ１２において、目標充放電電圧Ｖ’とバッテリ端子電圧Ｖとの差が基準値以内にない場合には、ステップＳ１２からステップＳ１１へ戻って現在の充電或いは放電状態を維持する。すなわち、ジェネレータ２の発電制御によりバッテリ端子電圧Ｖが目標充放電電圧Ｖ’に近づいても、互いの差が基準値以内に達するまでは、充放電の切換えを禁止する。   If the difference between the target charge / discharge voltage V ′ and the battery terminal voltage V is not within the reference value in step S12, the process returns from step S12 to step S11 to maintain the current charge or discharge state. That is, even when the battery terminal voltage V approaches the target charge / discharge voltage V ′ by the power generation control of the generator 2, switching between charge / discharge is prohibited until the difference between the two reaches a reference value.

また、ステップＳ１２において、目標充放電電圧Ｖ’とバッテリ端子電圧Ｖとの差が基準値以内となったときには、ステップＳ１２からステップＳ１３へ進み、充放電を切換える条件が成立する状態となったか否かを調べる。充放電の切換条件は、例えば、充放電パワー量が予め規定した充放電量（充電可能パワー量Ｐｃ、或いは放電可能パワー量Ｐｄ）に達したとき、或いは充放電電流の変化量が規定電流変化量に達したときであり、この充放電切換条件が成立しない場合には、ステップＳ１１へ戻り、充放電切換条件が成立したとき、ステップＳ１３から一旦処理を抜け、次の処理周期で、発電量Ｐｗを新たに算出して充電と放電とを切換える。この充放電の切換えは、通常の状態では、制御リミッタである電圧上限値Ｖｍａｘ’や電圧下限値Ｖｍｉｎ’に徐々に近づく方向に可変され、これにより、パルス充放電の電圧パルス幅が徐々に長くなる（周期が徐々に長くなる）。   In step S12, when the difference between the target charge / discharge voltage V ′ and the battery terminal voltage V is within the reference value, the process proceeds from step S12 to step S13, and whether or not a condition for switching charge / discharge is satisfied. Find out. The charge / discharge switching conditions are, for example, when the charge / discharge power amount reaches a predetermined charge / discharge amount (chargeable power amount Pc or dischargeable power amount Pd), or the change amount of the charge / discharge current is a specified current change. If the charging / discharging switching condition is not satisfied, the process returns to step S11. When the charging / discharging switching condition is satisfied, the process once exits from step S13, and the power generation amount is reached in the next processing cycle. Pw is newly calculated to switch between charging and discharging. In the normal state, this charge / discharge switching is varied in a direction gradually approaching the voltage upper limit value Vmax ′ and the voltage lower limit value Vmin ′, which are control limiters, whereby the voltage pulse width of the pulse charge / discharge is gradually increased. (The cycle becomes longer gradually).

一方、ステップＳ１１において、発電量Ｐｗが変動したときには、ステップＳ１４へ分岐して、再度、ステップＳ８と同様の判定、すなわち、発電量Ｐｗにより算出したエンジン回転数Ｎ及びエンジントルクＥｑが、エンジン３を制御可能な上限及び下限の範囲内にあり、エンジン３に対する制御指示が可能か否かを判定する。そして、ステップＳ１４において、エンジントルクＥｑやエンジン回転数Ｎが規定範囲内で制御不能と判断される場合には、ステップＳ１４から処理を抜けて一旦エンジン３を停止させ、次の処理周期で目標充放電電圧Ｖ’を再設定する。   On the other hand, when the power generation amount Pw fluctuates in step S11, the process branches to step S14, and the same determination as in step S8, that is, the engine speed N and the engine torque Eq calculated based on the power generation amount Pw are the engine 3 Is within the range of an upper limit and a lower limit that can be controlled, and it is determined whether or not a control instruction to the engine 3 is possible. If it is determined in step S14 that the engine torque Eq or the engine speed N is not controlled within the specified range, the process exits from step S14 and the engine 3 is temporarily stopped and the target value is satisfied in the next processing cycle. Reset the discharge voltage V ′.

また、エンジントルクＥｑやエンジン回転数Ｎが規定範囲内にあり、エンジン３の制御可能範囲内にある場合には、ステップＳ１４からステップＳ１５へ進み、エンジン回転数Ｎの指示値を変更、又は対応するエンジントルクＥｑの指示値を出力し、ステップＳ１０へ戻り、充放電のモードを決定してパルス充放電を継続する。このような充放電を、セル温度Ｔ、入出力可能パワー量Ｐ、残存容量ＳＯＣ等の監視結果に応じてパルス充放電の電圧振幅や周期を可変しながら続行し、セル温度が上昇して規定温度に到達したときには、ステップＳ２或いはステップＳ３から処理を抜けて実質的にウォームアップを終了する。   If the engine torque Eq or the engine speed N is within the specified range and is within the controllable range of the engine 3, the process proceeds from step S14 to step S15, and the indicated value of the engine speed N is changed or dealt with. The instruction value of the engine torque Eq to be output is output, the process returns to step S10, the charge / discharge mode is determined, and the pulse charge / discharge is continued. Such charging / discharging is continued while varying the voltage amplitude and period of pulse charging / discharging according to the monitoring results of the cell temperature T, the input / output possible power amount P, the remaining capacity SOC, etc., and the cell temperature rises and is specified. When the temperature is reached, the process is terminated from step S2 or step S3, and the warm-up is substantially ended.

尚、以上の実施の形態では、シリーズハイブリッド車について説明したが、本発明は、シリーズハイブリッド車に限定されることなく、シリーズ・パラレルハイブリッド車にも適用可能である。   In the above embodiment, a series hybrid vehicle has been described. However, the present invention is not limited to a series hybrid vehicle, and can also be applied to a series / parallel hybrid vehicle.

ハイブリッド車のシステム構成図Hybrid vehicle system configuration diagram 残存容量の推定アルゴリズムを示すブロック図Block diagram showing remaining capacity estimation algorithm 電流容量テーブルの説明図Illustration of current capacity table 等価回路モデルを示す回路図Circuit diagram showing equivalent circuit model インピーダンステーブルの説明図Illustration of impedance table 残存容量テーブルの説明図Explanation of remaining capacity table ウェイトテーブルの説明図Illustration of weight table パワー量の演算アルゴリズムを示すブロック図Block diagram showing power amount calculation algorithm バッテリのウォームアップ制御処理を示すフローチャートFlow chart showing battery warm-up control process バッテリのウォームアップ制御処理を示すフローチャート（続き）Flowchart showing battery warm-up control process (continued) パルス充放電の制御状態を示す説明図Explanatory drawing showing the control state of pulse charge / discharge

符号の説明Explanation of symbols

１ 駆動モータ
２ ジェネレータ（発電機）
３ エンジン
６ バッテリ
７ 演算ユニット（目標充放電電圧設定手段）
２０ ハイブリッド制御用電子制御ユニット（発電量算出手段、エンジン制御手段）
Ｖ’ 目標充放電電圧（目標電圧）
ΔＰ 充放電パワー量（充放電電力）
ＰＤＲ 走行パワー量
Ｐｗ 発電量
Ｖ 端子電圧
Ｖｏ 開放電圧
Ｒ 内部抵抗
ＳＯＣ 残存容量（合成後の残存容量）
ＳＯＣｃ 残存容量（第１の残存容量）
ＳＯＣｖ 残存容量（第２の残存容量）
ｗ ウェイト
代理人 弁理士 伊 藤 進 1 Drive motor 2 Generator (generator)
3 Engine 6 Battery 7 Arithmetic unit (Target charge / discharge voltage setting means)
20 Electronic control unit for hybrid control (power generation amount calculation means, engine control means)
V 'target charge / discharge voltage (target voltage)
ΔP Amount of charge / discharge power (charge / discharge power)
PDR Traveling power amount Pw Power generation amount V Terminal voltage Vo Open voltage R Internal resistance SOC Residual capacity (Remaining capacity after synthesis)
SOCc remaining capacity (first remaining capacity)
SOCv remaining capacity (second remaining capacity)
w weight
Agent Patent Attorney Susumu Ito

Claims (5)

走行駆動力を発生するモータに電力を供給すると共に、エンジンによって駆動される発電機からの発電電力によって充電されるバッテリの充放電を制御して該バッテリの内部発熱による暖機を行なうハイブリッド車のバッテリウォームアップ制御装置において、
上記バッテリを暖機するための充放電電圧の目標電圧を、上記バッテリの残存容量を含むバッテリ状態に基づく上下限範囲内で設定する目標充放電電圧設定手段と、
上記目標電圧に対応する充放電電力と上記モータの要求トルクに基づく走行用電力とに基づいて上記発電機の発電量を算出する発電量算出手段と、
上記バッテリの温度が規定温度未満のとき、上記バッテリの端子電圧が上記目標電圧に収束するよう上記発電機の発電量を制御するエンジン制御手段とを備えたことを特徴とするハイブリッド車のバッテリウォームアップ制御装置。 A hybrid vehicle that supplies electric power to a motor that generates a driving force and controls charging / discharging of a battery that is charged by electric power generated by a generator driven by an engine to perform warm-up by internal heat generation of the battery. In the battery warm-up control device,
Target charge / discharge voltage setting means for setting a target voltage of a charge / discharge voltage for warming up the battery within an upper and lower limit range based on a battery state including a remaining capacity of the battery;
A power generation amount calculating means for calculating a power generation amount of the generator based on charging / discharging power corresponding to the target voltage and traveling power based on the required torque of the motor;
An engine control means for controlling the amount of power generated by the generator so that the terminal voltage of the battery converges to the target voltage when the temperature of the battery is lower than a specified temperature; Up control device. 上記発電量算出手段は、
上記バッテリの端子電圧と上記目標電圧との差、上記バッテリの開放電圧、及び上記バッテリの内部抵抗より上記充放電電力を算出し、算出した充放電電力の上記走行用電力に対する減算或いは加算分として上記発電量を算出することを特徴とする請求項１記載のハイブリッド車のバッテリウォームアップ制御装置。 The power generation amount calculating means is:
The charge / discharge power is calculated from the difference between the terminal voltage of the battery and the target voltage, the open-circuit voltage of the battery, and the internal resistance of the battery, and the calculated charge / discharge power is subtracted or added to the travel power. The battery warm-up control device for a hybrid vehicle according to claim 1, wherein the power generation amount is calculated. 上記エンジン制御手段は、
上記バッテリの端子電圧と上記目標電圧との差が基準値以内にない場合、上記発電機による充電モードと放電モードとの切換えを禁止する一方、充放電電流の電流変化量或いは充放電電力が既定値に達したときには、上記発電機による充電モードと放電モードとの切換えを強制的に行うことを特徴とする請求項１又は２記載のハイブリッド車のバッテリウォームアップ制御装置。 The engine control means includes
When the difference between the terminal voltage of the battery and the target voltage is not within the reference value, switching between the charging mode and the discharging mode by the generator is prohibited, while the current change amount or charging / discharging power of the charging / discharging current is predetermined. 3. The battery warm-up control device for a hybrid vehicle according to claim 1, wherein when the value is reached, switching between the charging mode and the discharging mode by the generator is forcibly performed. 上記エンジン制御手段は、
上記エンジンの回転数或いはトルクの指示値が、予め設定した上下限範囲を逸脱した場合、上記エンジンを停止させ、上記目標充放電電圧設定手段による新たな目標電圧と、上記発電量算出手段による新たな発電量とに基づいて上記発電機の制御を再開することを特徴とする請求項１〜３の何れか一に記載のハイブリッド車のバッテリウォームアップ制御装置。 The engine control means includes
When the engine speed or torque instruction value deviates from the preset upper / lower limit range, the engine is stopped, a new target voltage by the target charge / discharge voltage setting means, and a new power generation amount calculation means by the new power generation amount calculation means. The battery warm-up control device for a hybrid vehicle according to any one of claims 1 to 3, wherein the control of the generator is restarted based on the amount of generated power. 上記目標充放電電圧設定手段は、
上記バッテリの充放電電流の積算値に基づく第１の残存容量と上記バッテリの開放電圧に基づく第２の残存容量とを上記バッテリの使用状況に応じて設定したウェイトを用いて重み付け合成し、上記バッテリの残存容量を算出することを特徴とする請求項１〜４の何れか一に記載のハイブリッド車のバッテリウォームアップ制御装置。 The target charge / discharge voltage setting means includes:
The first remaining capacity based on the integrated value of the charging / discharging current of the battery and the second remaining capacity based on the open voltage of the battery are weighted and synthesized using weights set according to the usage status of the battery, The battery warm-up control device for a hybrid vehicle according to any one of claims 1 to 4, wherein the remaining capacity of the battery is calculated.

Images