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文档序号:11121006
混合动力车辆的制造方法与工艺

本公开涉及混合动力车辆,更特别的是,涉及在混合动力车辆行驶期间对安装在混合动力车辆上的二次电池的充电和放电控制。



背景技术:

混合动力车辆即使在行驶期间也能够通过使用伴随发动机工作的发电给车辆上安装的二次电池充电。为此,如公开号为2011-225079的日本专利申请(JP 2011-225079 A)所述,二次电池的充电和放电通过执行强制放电控制或强制充电控制来控制,以使二次电池的充电状态(SOC)保持在预定范围内。特别是,JP 2011-225079 A描述了用于响应于强制充电控制的执行次数和强制放电控制的执行次数而更改控制中心SOC的控制。

公开号为2003-047108的日本专利申请(JP 2003-047108 A)描述了当已经检测到二次电池的充电记忆效应时,在通过增加目标SOC来避免车辆性能降低和电池劣化的同时消除该记忆效应。

但是,在JP 2011-225079 A描述的控制中,在由SOC接近控制下限而导致的强制充电实际被执行特定次数之前,执行一般的充电和放电控制。因此,不可能充分避免记忆效应的发生,这样,如JP 2003-047108 A的情况那样,存在这样的问题:即,在记忆效应已经发生之后改变对二次电池的充电和放电控制。



技术实现要素:

本公开提供一种混合动力车辆,其控制二次电池的充电和放电,使得避免发生记忆效应。

在本公开的一方面,一种混合动力车辆包括二次电池、驱动机构、内燃机、发电机构和电子控制单元。所述驱动机构被配置为,通过使用来自所述二次电池的电力来产生驱动力。所述发电机构被配置为,通过使用来自所述内燃机的动力输出来产生用于给所述二次电池充电的电力。所述电子控制单元被配置为,控制所述发电机构的操作,以使所述二次电池的SOC保持在预定控制目标。所述电子控制单元被配置为,基于累积电流值和所述二次电池的自放电导致的SOC减少量,计算推定的所述二次电池的实际SOC。所述累积电流值通过将所述二次电池的输入电流和输出电流进行累积而获得。所述电子控制单元被配置为,当所计算的推定的实际SOC已经减少到低于预定的第一下限SOC时,升高所述控制目标。

对于上述混合动力车辆,当反映无法通过累积电流获得的由二次电池的自放电导致的SOC减少量的所推定的实际SOC已经减少时,允许升高使用发电机构的SOC控制的控制目标。因此,通过防止自放电的影响导致实际SOC保持在低SOC范围内,可以防止二次电池的充电记忆效应的发生。

所述电子控制单元可以被配置为,基于所述累积电流值计算控制SOC,以及,当所述控制SOC已经减少到第二下限SOC时,通过操作所述发电机构来给所述二次电池强制充电,所述第二下限SOC高于所述第一下限SOC。所述电子控制单元可以进一步被配置为,即使所推定的实际SOC已经减少到低于所述第一下限SOC,但是当所述二次电池被强制充电的次数小于预定次数时,禁止升高所述控制目标。

对于该配置,在被激活以使控制SOC不会减少到低于第二下限SOC的强制充电(S1)被执行预定次数之前,即使所推定的实际SOC已经减少到下限SOC(Sx),也会禁止SOC控制目标的升高。因此,在低SOC范围内的保持时间达到特定程度之前,可以避免由控制目标的升高导致再生电力的回收量减少。因此,可以防止或减少混合动力车辆的能效降低。

所述电子控制单元可以被进一步配置为,当所述混合动力车辆已经被置于停车档超过预定时间,并且辅助负荷所消耗的电力大于或等于预定值时,升高所述控制目标。

对于该配置,当车辆进入其中SOC可能在低SOC范围内保持延长的时段的车辆状态时,可以预备地升高SOC控制目标。因此,可以进一步可靠地防止二次电池的充电记忆效应的发生。

根据本公开,可以在车辆行驶期间控制安装在混合动力车辆上的二次电池的充电和放电,使得防止二次电池记忆效应的发生。

附图说明

下面将参考附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义,在所述附图中,相同的参考标号表示相同的要素,其中:

图1是用于示出根据本公开的实施例的混合动力车辆的整体配置的框图;

图2是示出根据该实施例的安装在混合动力车辆上的二次电池的特征的概念图;

图3是示出计算控制SOC的处理的流程图;

图4是用于示出对混合动力车辆的二次电池的SOC控制的概要的概念图;

图5是根据该实施例的在混合动力车辆中重复地执行强制充电情况下的操作波形的实例;

图6是用于示出二次电池的实际SOC的变化的图形;

图7A和图7B是示出二次电池的充电记忆效应导致的满充电容量减少的概念图;

图8是示出根据该实施例的推定混合动力车辆中的二次电池的实际SOC的处理的流程图;

图9是示出计算自放电导致的SOC减少量的处理的第一流程图;

图10是示出计算自放电导致的SOC减少量的处理的第二流程图;

图11是示出计算反映充电效率的SOC减少量的处理的流程图;

图12是用于示出根据该实施例的在混合动力车辆中执行SOC控制的处理的流程图;

图13是用于示出根据该实施例的在混合动力车辆中执行SOC控制的处理的第一备选实施例的流程图;以及

图14是用于示出根据该实施例的在混合动力车辆中执行SOC控制的处理的第二备选实施例的流程图。

具体实施方式

下面将参考附图详细地描述本公开的实施例。在下面的描述中,相同的附图标记表示附图中相同或相应的部分,原则上不再重复其描述。

图1是用于示出根据本公开的实施例的混合动力车辆100的整体配置的框图。

如图1所示,混合动力车辆100包括发动机2、动力分割装置4、电动发电机6、10、传动齿轮8、驱动轴12、车轮14。混合动力车辆100进一步包括二次电池16、电力变换器18、19、电子控制单元(ECU)25、车速传感器29、加速踏板30、停车开关32、变档杆34、档位传感器36和IG开关38。

发动机2是内燃机,其通过将燃料燃烧所产生的热能转换为移动诸如活塞和转子之类的组件的动能来输出动力。

电动发电机6、10中的每一者是交流旋转电机,例如是三相交流同步电动机。电动发电机6不仅被用作由发动机2经由动力分割装置4驱动的发电机,而且还被用作用于启动发动机2的电动机。

电动发电机10主要作为电动机工作,并且被用于驱动混合动力车辆100的驱动轴12。另一方面,在混合动力车辆100的减速期间,电动发电机10作为发电机工作以执行再生发电。

动力分割装置4例如包括行星齿轮系,该行星齿轮系包括三个旋转要素,即,太阳齿轮、齿轮架和齿圈。动力分割装置4将发动机2的驱动力分割为被传输到电动发电机6的旋转轴的动力,以及被传输到传动齿轮8的动力。传动齿轮8与驱动轴12耦合(couple)以驱动齿轮14。传动齿轮8还与电动发电机10的旋转轴耦合。

二次电池16被提供作为可再充电直流电源。在该实施例中,二次电池16由镍金属氢化物二次电池构成。二次电池16经由系统主继电器(SMR)20与电力变换器18、19相连。

DC/DC转换器40被设置为,以便通过降低二次电池16的输出电压来产生辅助负荷45的电源电压。也就是说,当DC/DC转换器40工作时,辅助负荷45可以通过使用来自二次电池16的电力工作。

当驾驶员接通IG开关38时,SMR 20被接通。因此,混合动力车辆100进入可行驶状态。另一方面,当驾驶员关断IG开关38时,SMR 20被关断。当SMR 20被关断时,禁用使用二次电池16的电力的车辆行驶。在下文中,SMR 20处于关断状态的时间也被称为不使用二次电池16之时(或者二次电池16被搁置之时)。但是,根据图1的配置可以理解,即使当SMR 20处于关断状态时,即,不使用二次电池16时,辅助负荷45也可使用二次电池16的电力工作。

当SMR 20处于接通状态时,电力变换器18基于从ECU 25接收到的控制信号,双向地执行电动发电机6与二次电池16之间的直流/交流电力变换。类似地,当SMR 20处于接通状态时,电力变换器19基于从ECU 25接收到的控制信号,双向地执行电动发电机10与二次电池16之间的直流/交流电力变换。

因此,作为与二次电池16交换电力的结果,电动发电机6、10中的每一者能够输出正转矩以作为电动机工作,或者输出负转矩以作为发电机工作的。用于直流电压变换的升压转换器可以被设置在二次电池16与电力变换器18、19中的每一者之间。

电动发电机6能够构成发电机构,因为电动发电机6具有发电机工作模式,用于通过使用从发动机2输出并且经由动力分割装置4传输的动力产生用于给二次电池16充电的电力。当电动发电机10通过使用来自二次电池16的电力作为电动机工作时,电动发电机10能够实现驱动机构,用于通过使用来自二次电池16的电力产生车辆驱动力。

传感器单元17被设置在二次电池16中。传感器单元17被用于检测输出电压Vb(下文也称为电池电压Vb)、输入/输出电流Ib(下文也称为电池电流Ib)和温度Tb(下文也称为电池温度Tb)。由传感器单元17检测到的电池电压Vb、电池电流Ib和电池温度Tb被传输到ECU 25。

ECU 25包括中央处理单元(CPU)、存储装置、输入/输出缓冲器等(所有这些组件均未示出),并且控制混合动力车辆100中的各装置。这些控制可以通过专用硬件(电子电路)处理。ECU 25包括用于测定时间的计时器26。

进一步地,档位传感器36的输出信号和停车开关32的操作信号被输入ECU 25。驾驶员被允许通过操作变档杆34来选择倒车档位置(R位置)、空档位置(N位置)、前进档位置(D位置)和制动档位置(B位置)中的任一者。档位传感器36的输出信号指示当前已经通过变档杆34的操作而选择的档位。

驾驶员被允许借助一键式操作,通过操作(按下)用于选择停车档位置(P位置)的停车开关32来选择P位置。根据驾驶员对档位的选择,混合动力车辆100的档位被选择为倒车档(R档)、空档(N档)、前进档(D档)、制动档(B档)或停车档(P档)。当P档被选定时,通过激活停车锁机构(未示出)来锁定驱动轴12的旋转。

进一步地,作为加速踏板30的操作量的加速器操作量Acc和车速传感器29测量的混合动力车辆100的车速V被输入ECU 25。ECU 25响应于选定的档位、加速器操作量Acc和制动踏板(未示出)的操作量而控制混合动力车辆100的行驶。例如,如在混合动力车辆100停止或混合动力车辆100以低速行驶的情况下那样,当行驶负荷小并且发动机2的效率低时,ECU 25控制电力变换器19,以使混合动力车辆100停止发动机2,并且通过仅使用电动发电机10来行驶(EV模式)。另一方面,当行驶负荷增大,并且发动机2高效地工作时,ECU 25控制发动机2和电力变换器18、19,以使混合动力车辆100启动发动机2,并且通过使用发动机2和电动发电机10来行驶(HV模式)。

当混合动力车辆100因为制动踏板的操作而减速时,ECU 25控制电力变换器19,以使通过从电动发电机10输出负转矩来获得再生制动力。由负转矩的产生引起的再生电力可被电力变换器19变换为直流电力,然后可以被用于给二次电池16充电。

在此方式中,混合动力车辆100在二次电池16被充电或放电的同时行驶。二次电池16的充电状态由SOC指示,该SOC指示当前电量与满充电状态的百分比。SOC基于传感器单元17的检测值而被计算。由于混合动力车辆100包括上述发电机构,因此,允许在行驶期间控制二次电池16的SOC(在HV模式下)。下面详细地描述对根据该实施例的混合动力车辆100中的二次电池16的SOC的控制。

图2是示出安装在根据该实施例的混合动力车辆100上的二次电池的特征(SOC-电压特征)的概念图。图2示出特征曲线201,该曲线绘制出图1所示的二次电池16的SOC与电压(开路电压(OCV))之间的对应关系。

参考图2,二次电池16具有这样的特征:即,在低电压范围(AR2)和高电压范围(AR3)内,电压变化相对于SOC变化大;而在中间电压范围(AR1)内,电压变化相对于SOC变化小。此类电池特征例如在镍金属氢化物二次电池中显现得非常明显。

中间电压范围AR1、低电压范围AR2和高电压范围AR3基于电池电压(OCV)而彼此区分。例如,当OCV>V2时,二次电池16落在高电压范围AR3内,当OCV<V1时,二次电池16落在低电压范围AR2内。另一方面,当OCV落在V1到V2的范围内时,二次电池16落在中间电压范围AR1内。电压V1、V2可以根据每个二次电池的特征而提前确定。

通常,被安装在混合动力车辆100上的二次电池16的充电和放电被控制,以使SOC保持在大约50到60%的范围内,以便确保再生能量的回收容限。因此,二次电池16通常在中间电压范围AR1内使用。为此,很难基于电池电压Vb计算二次电池16的SOC。因此,在车辆行驶期间,二次电池16的SOC基本上基于电池电流Ib的累积值(integrated value)来计算。

图3是用于示出计算控制SOC的处理的流程图。参考图3,ECU 25在步骤S112计算一时段内电池电流Ib的累积值。在步骤S114,ECU 25根据基于在步骤S112计算的累积电流值的SOC变化来更新控制SOC。具体而言,根据上一控制时段内的控制SOC与SOC变化之和来计算当前控制时段内的控制SOC。

在步骤S116,ECU 25基于电池电压Vb判定OCV是否落在低电压范围AR2或高电压范围AR3内。当OCV落在低电压范围AR2或高电压范围AR3内时,ECU 25在步骤S118根据特征曲线201(图2),基于OCV校正控制SOC。也就是说,在其中OCV变化相对于SOC变化大的区域中,可以通过基于OCV校正基于累积电流值的控制SOC的计算值,提高控制SOC的精度。

另一方面,当OCV未落在低电压范围AR2或高电压范围AR3内时(在S116做出否定判定),ECU 25跳过步骤S116的处理。这样,在步骤S114计算的基于累积电流值的计算值被直接用作控制SOC。

如上所述,一般而言,二次电池16在中间电压范围AR1内被使用,因此,混合动力车辆100能够基于电池电流Ib的累积值来计算控制SOC。

另一方面,例如,当在服务中心等执行保养工作时,可以通过在充分管理下给二次电池16放电或充电,直至SOC达到低电压范围AR2或高电压范围AR3,基于电池电压Vb计算SOC。因此,当OCV落在低电压范围AR2或高电压范围AR3内时(在S116做出肯定判定),ECU 25在步骤S118通过使用电池电压Vb和特征曲线201来计算控制SOC。因此可以基于累积电流值校正控制SOC。

图4是用于示出对混合动力车辆的二次电池16的SOC控制的概念图。

参考图4,朝着作为直接目标的控制SOC来控制二次电池16的SOC。例如,如果控制目标中心Sr被设定作为SOC控制目标,则二次电池16的充电和放电被控制,以使控制SOC保持接近控制目标中心Sr。例如,SOC控制可以通过以下方式执行:即,以推动车辆所需的功率为基准加上用于SOC控制的充电电力或减去用于SOC控制的放电电力的方式调整发动机2的动力。在下面的描述中,作为单一SOC值的控制目标中心Sr(例如,大约50%)被设定为控制目标;替代地,控制目标可以被设定为具有特定宽度的SOC范围。

为了避免二次电池16的过放电和过充电,执行SOC控制,以使控制SOC不落在预定控制范围(控制下限S1到控制上限S3的范围)之外。

当控制SOC减少到控制下限S1时,通过操作发动机2来执行强制充电。在强制充电期间,即使当本来不需要发动机2的操作时,例如,当所需的车辆驱动力小时或者当混合动力车辆100停止时,也会强制操作发动机2以便产生用于给二次电池16充电的电力。强制充电持续,直至控制SOC达到S2。当控制SOC增加到S2时,强制充电结束。

另一方面,当控制SOC达到控制上限S3时,禁止二次电池16的充电。在这种情况下,不仅禁止通过使用发电机构来发电(即,使用发动机2的动力的发电),而且还禁止再生发电。在这种情况下,通过盘式制动机构(未示出)来确保车辆制动力。

借助此类包括发动机2的工作与停止之间的切换的输出控制,通过控制发电机构所产生的电力来执行SOC控制。

例如,如果在因为长时间停车而混合动力车辆100被置于P档的情况下操作辅助负荷45,则在接近控制下限S1的SOC范围内重复地执行强制充电,如图5所示。

图5是在根据该实施例的混合动力车辆中重复地执行强制充电情况下的操作波形的实例。

参考图5,当因为辅助负荷45中的电力消耗,控制SOC在时间t1处减少到控制下限S1时,操作发动机2,并开始强制充电。因此,控制SOC增加,并且在时间t2达到S2。因而,在时间t2处,强制充电结束,并且发动机2停止。

在时间t2之后,控制SOC再次减少,因此,从时间t3到时间t4再次执行强制充电。通过此方式,当类似的车辆状况继续时,进一步重复地执行间歇的强制充电。因此,二次电池16的SOC保持处于以下范围:其中,控制SOC落在S1到S2的范围内。

图6是用于示出二次电池16的实际SOC(下文也称为实际SOC)的变化的图形。

参考图6,已知在镍金属氢化物电池中,由于在没有电池电流Ib的时段内的自放电,SOC实际减少。也就是说,在基于电池电流Ib的累积值计算的控制SOC中,不会出现自放电导致的SOC减少。

因此,在控制SOC与实际SOC之间至少存在自放电导致的差值(SOC减少量)。在图6中,控制SOC(Sct)由实线指示,实际SOC(Sac)由虚线指示。

在图6中的时段110期间,在控制SOC与实际SOC之差相对小的状态下重复地执行二次电池16的强制充电。可以理解,实际SOC被控制为,通过使用将控制SOC保持在控制下限S1之上的强制充电,以便不处于低于控制下限S1的低SOC范围内。

相反,在时段115期间,由于自放电的影响导致的SOC减少量增加,因此在实际SOC与控制SOC之差大的状态下重复地执行二次电池16的强制充电。

在时段115期间,即使当执行强制充电,以使控制SOC不变得低于控制下限S1时,实际SOC也处于低于控制下限S1的低SOC范围内。如果发生二次电池16在此类低SOC范围内被重复地充电和放电的现象,则出现二次电池16的满充电容量因为所谓的充电记忆效应而减少的问题。

SOC控制中的控制下限S1被设置在这样的SOC范围内:即,即使当重复地执行充电和放电时,也不会发生充电记忆效应(在下面描述)。因此,当通过强制充电避免使实际SOC处于低于控制下限S1的范围内时,可以防止记忆效应的发生。一般而言,控制下限S1位于图2中的中间电压范围AR1内接近低电压范围AR2的一侧。

图7A和图7B是示出二次电池的充电记忆效应导致的满充电容量减少的概念图。图7A示出当二次电池16尚未劣化时(新电池),二次电池16的特征曲线201。特征曲线201与图2所示的特征曲线类似。在电池电压Vb已达到电压Vm的状态下,二次电池16变为满充电状态。

因此,与参考图2描述的基于电池电流Ib的累积值的控制SOC的管理并行,当电池电压Vb(或基于电池电压Vb的OCV)增加到电压Vm(或接近电压Vm的电压)时,可以认为二次电池16处于过充电状态。在这种情况下,如在参考图4描述的控制SOC增加到控制上限S3的情况中那样,禁止二次电池16的进一步充电。

另一方面,图7B示出与二次电池16尚未劣化时的特征曲线201相比,当作为在低SOC范围内重复充电和放电的结果而产生二次电池16的充电记忆效应时的特征曲线202。

参考图7B,当作为SOC处于低SOC范围的结果而产生充电记忆效应时,与特征曲线201相比,在特征曲线202中,针对SOC的电池电压(OCV)从低SOC范围移位到高电压侧。

因此,在其中SOC尚未达到最初满充电状态(100%)的范围内,电池电压Vb(或OCV)增加到图7A所示的电压Vm。因此,禁止二次电池16的进一步充电,所以可以理解,等价的满充电容量明显减少。这样,存在有关二次电池16的使用效率明显降低的问题。

因此,在根据该实施例的混合动力车辆中,执行对二次电池16的SOC控制,使得基于计算推定的实际SOC(至少反映自放电导致的SOC减少量)来防止充电记忆效应的发生。

图8是示出根据该实施例的推定混合动力车辆中的二次电池16的实际SOC的处理的流程图。图8所示的控制处理例如是在IG开关38处于接通状态期间,由ECU 25以预定的时间间隔重复地执行。

参考图8,在步骤S110,ECU 25基于二次电池16的传感器单元17的输出读取电池温度Tb、电池电压Vb和电池电流Ib。在步骤S110,ECU25计算控制SOC。在步骤S110,当前控制时段内的控制SOC通过图3所示的步骤S112到步骤S118的处理来计算。

当计算控制SOC时(S110),ECU 25在步骤S120获取ΔSOC1,ΔSOC1是由二次电池16的自放电导致的SOC减少量。ECU 25在步骤S130获取ΔSOC2,ΔSOC2是反映充电效率的SOC减少量。

在步骤S140,ECU 25基于在步骤S110计算的控制SOC、在步骤S120读取的SOC减少量ΔSOC1、以及在步骤S130读取的SOC减少量ΔSOC2,计算实际SOC的推定值Sac#。也就是说,实际SOC的推定值Sac#通过使用数学表达式Sac#=Sct-(ΔSOC1+ΔSOC2)来获得。

在该实施例中,在考虑自放电导致的SOC减少量(ΔSOC1)和反映充电效率的SOC减少量(ΔSOC2)这两者的情况下推定实际SOC。替代地,可以在仅考虑自放电导致的SOC减少量的情况下推定实际SOC。也就是说,在该实施例中,基于在控制SOC中反映的二次电池16的累积电流值和至少自放电导致的SOC减少量(ΔSOC1)计算实际SOC的推定值Sac#。

接下来参考图9到图11详细描述计算SOC减少量(ΔSOC1、ΔSOC2)的处理的具体实例。

图9和图10是示出用于计算自放电导致的SOC减少量(ΔSOC1)的控制处理的流程图。

参考图9,当SMR 20处于关断状态时(在S121做出肯定判定),ECU25在步骤S122激活计时器26,以便测量二次电池16的非使用时间(即,放置时间)。在步骤123,ECU 25存储SMR 20被关断时的SOC(例如,控制SOC)和电池温度Tb。

另一方面,在SMR 20处于关断状态以外的时间(在S121做出否定判定),不执行步骤S122和步骤S123的处理。此时,清除(clear)计时器26所测量的时间。

参考图10,当SMR 20处于接通状态时(在S124做出肯定判定),ECU 25在步骤S125获取计时器26测量的计时器值Tx。计时器值Tx是与从执行图9的步骤S122之时起经过的时间对应的值。

在二次电池16的非使用期间(即,混合动力车辆100中的SMR 20处于关断状态期间的时段),发生二次电池16的自放电。自放电导致的SOC减少量根据电池温度Tbx、SOC水平(SOCx)和非使用期间的放置时间而变化。在步骤S125获取的计时器值Tx与二次电池16的非使用时间(放置时间,其对应于自放电时段)对应。

因此,允许通过事先的实际机器试验等提前创建用于基于电池温度Tbx、SOC水平(SOCx)和放置时间(Tx)计算自放电导致的SOC减少量(ΔSOC1)的映射(map)。

在步骤S126,ECU 25通过使用上述提前创建的映射,基于二次电池的放置时间Tx,以及放置期间的电池温度Tbx和SOC水平(SOCx)计算一个放置时段期间的SOC减少量(ΔSOC1)。

由于控制SOC不在放置期间变化,因此,可以使用在步骤S123(图9)存储的控制SOC作为SOCx。可以使用在步骤S123(图9)存储的电池温度Tb作为电池温度Tbx。备选地,电池温度Tbx可以从步骤S126时的电池温度Tb与步骤S123时的电池温度Tb的平均值来获得。

通过此方式,获得一个放置时段(从SMR 20被关断的时间到SMR 20被接通的时间)期间由自放电导致的SOC减少量(ΔSOC1)。

在步骤S127,ECU 25通过将在步骤S126计算的ΔSOC1加到目前为止的累积值上来更新SOC减少量(ΔSOC1)。响应于电池电压落在低电压范围AR2或高电压范围AR3内,并且控制SOC被校正(图3中的S118)的事实,允许清除ΔSOC1(ΔSOC1=0)。另一方面,在清除ΔSOC1之前,在每次给二次电池16充电时,逐次累积(integrate)ΔSOC1。在图8的步骤S120,读出当时的ΔSOC1的累积值。

图11是示出计算反映充电效率的SOC减少量的处理的流程图。

参考图11,ECU 25在步骤S131判定二次电池16是否正被充电。当二次电池16正被充电时(在S131做出肯定判定),处理继续到步骤S132。在步骤S132,基于传感器单元17的输出获取充电期间的二次电池16的电池电压Vb、电池电流Ib和电池温度Tb。

ECU 25使处理继续到步骤S133,并且基于电池电压Vb、电池电流Ib和电池温度Tb计算SOC减少量ΔSOC2,ΔSOC2与充电电力损耗对应,并且反映充电效率。

理想地,当全部充电电流被使用在用于存储电力的电化学反应中时,充电效率为1.0;但实际上,部分电流被使用在副反应中,该副反应例如导致产生内部气体,其结果是充电效率变得低于1.0。已知充电效率响应于电池温度Tb和SOC而变化。因此,允许通过事先的实际机器试验等提前创建针对电池温度Tb和SOC的充电效率的映射。

当充电效率从1.0下降时,并非输入二次电池16的全部电力(Vb×Ib)对实际SOC的增加起作用。另一方面,由充电导致的控制SOC的增加基于电池电压Vb和电池电流Ib来计算。因此,在充电期间,响应于充电电力的损耗量,实际SOC与控制SOC之间出现差值。ΔSOC2指示每次充电时出现的上述差值。

例如,在步骤S133,允许基于控制SOC和通过使用基于电池温度Tb和充电电力(电池电压Vb和电池电流Ib)的映射而获取的充电效率中的至少一者来计算每个控制时段内的ΔSOC2。

在步骤S134,ECU 25通过将在步骤S133计算的ΔSOC2加到ΔSOC2的上一累积值上来更新SOC减少量(ΔSOC2)。响应于电池电压落在低电压范围AR2或高电压范围AR3内,并且控制SOC被校正(图3中的S118)的事实,允许清除ΔSOC2(ΔSOC2=0),同ΔSOC1一样。同样对于ΔSOC2,在清除ΔSOC2之前,在每次给二次电池16充电时,逐次累积ΔSOC2。在图8的步骤S130,读出当时的ΔSOC2的累积值。

图11示出在充电期间的每个控制时段内累积ΔSOC2的处理。替代地,可以在每次充电操作结束时,通过以下方式执行计算和累积ΔSOC2的处理:即,累积每一次充电操作的电池电流Ib,并且使用该充电操作中电池电流Ib的累积值、电池电压Vb和电池温度Tb(充电效率)。

图12是用于示出根据该实施例的在混合动力车辆中执行SOC控制的处理的流程图。根据图12的控制处理例如在IG开关38处于接通状态期间,由ECU 25以预定的时间间隔与图8所示的控制处理一起被重复地执行。

参考图12,ECU 25在步骤S200判定在图8的步骤S140获得的实际SOC的推定值Sac#是否已经减少到下限SOC(Sx)。

当Sac#尚未减少到下限SOC(Sx)时(在S200做出否定判定),ECU25在步骤S250将SOC控制的控制目标中心Sr(图4)设定为默认值Sr1。

另一方面,当实际SOC的推定值Sac#已经减少到低于下限SOC(Sx)时(在S200做出肯定判定),ECU 25使处理继续到步骤S260,并且将控制目标中心Sr从默认值升高(Sr=Sr1+α)。因此,作为强制充电的阈值的S1和S2(图4)也从其中Sr=Sr1的状态(即,默认状态)增加。类似地,作为用于禁止充电的阈值的S3(图4)理想地从其中Sr=Sr1的状态(即,默认状态)增加。

在步骤S300,ECU 25执行参考图4描述的SOC控制,以使在步骤S120(图8)计算的控制SOC保持在步骤S250或步骤S260中确定的控制目标(控制目标中心Sr)。

返回参考图6,在实际SOC与控制SOC之间存在大偏差的时段115内,即使在控制SOC被控制为不会变得低于控制下限S1时,实际SOC(Sac)也会在时间tx处减少到下限SOC(Sx)。因此,在时间tx处,在步骤S200(图12)做出肯定判定,这样,SOC控制目标被升高α(S260)。例如,当α=S1(默认值)-Sx时,允许控制SOC被控制为,以使实际SOC不会从时间tx起减少到低于控制下限S1的默认值。也就是说,在图6中,下限SOC(Sx)与第一下限SOC对应,控制下限S1与第二下限SOC对应。

因此,即使实际SOC相对于控制SOC(作为SOC控制的目标)的减少量增加,也可以避免实际SOC处于低SOC范围。因此可以防止发生二次电池16的充电记忆效应。

对于SOC减少量(ΔSOC1、ΔSOC2),推定SOC变化的精度与累积电流值相比降低。因此,基于累积电流值获得SOC控制中的直接控制值(控制SOC),同时在SOC控制的控制目标中反映SOC减少量。这样可以进一步将SOC稳定地控制在适当范围内。

如上所述,在清除SOC减少量ΔSOC1、ΔSOC2之前,逐次累积SOC减少量ΔSOC1、ΔSOC2。因此,基本上,在步骤S200(图12)中一旦做出肯定判定,并且SOC控制目标升高时,便可在步骤S118(图3)清除SOC减少量之前,理想地保持肯定判定。

备选地,作为在使SOC控制目标从默认值升高以确保再生能量的回收容限的同时执行SOC控制的结果,当实际SOC的推定值Sac#已经增加特定量时,允许SOC控制目标返回到默认值。例如,在SOC控制目标升高的同时,通过在步骤S200将下限SOC(Sx)设定为这样的值,可以实现此类控制:该值高于当SOC控制目标为默认值时的值。

备选实施例

下面描述设定SOC控制范围的备选实施例。

图13是示出根据该实施例的在混合动力车辆中执行SOC控制的处理的第一备选实施例的流程图。

通过将图13与图12进行比较,当实际SOC的推定值Sac#已经减少到下限SOC(Sx)时(当在S200做出肯定判定时),ECU 25进一步执行步骤S210。

在步骤S210,ECU 25判定执行强制充电控制的次数Ncrf是否超过判定值Nt。每次执行参考图4和图5描述的强制充电时,强制充电次数Ncf递增1。强制充电次数Ncf例如可以被管理为以设定时段(预定的天数或预定的月数)为单位的频率。

在Sac#减少到下限SOC(Sx)的情况下,当对应于充电和放电重复次数的强制充电次数Ncf超过判定值Nt时(当在S210做出肯定判定时),ECU 25使处理继续到与图12中同样的步骤S260,并且使SOC控制目标(Sr,S1到S3)从默认值升高。

另一方面,即使在Sac#减少到下限SOC(Sx)之前(当在S200做出否定判定)或者在Sac#已经减少到下限SOC(Sx)之后,当强制充电次数小(或者强制充电频率低)时(当在S210做出否定判定时),SOC控制目标(Sr,S1到S3)也保持在默认值(S250)。

因此,根据图13所示的备选实施例,当即使Sac#已经减少到下限SOC(Sx),通过强制充电进行的充电和放电的重复次数小时,也可禁止升高SOC控制目标。

因此,在低SOC范围充电和放电的实际重复导致发生充电记忆效应的风险升高之前,不升高SOC控制目标,因此可以防止或减少由再生电力的回收量减少导致的混合动力车辆100的能量效率降低。

图14是示出根据该实施例的在混合动力车辆中执行SOC控制的处理的第二备选实施例的流程图。

通过将图14与图13进行比较,ECU 25不仅执行图13所示的控制处理,而且还执行步骤S280和步骤S285。

ECU 25在步骤S280判定混合动力车辆100被置于P档的经过时间(放置时间)是否已经达到预定时间。允许通过响应于档位传感器36的输出信号而激活ECU 25的计时器26来测量处于P档的放置时间。

当处于P档的放置时间已经超过预定时间时(在S280做出肯定判定),ECU 25使处理继续到步骤S285,并且判定辅助负荷45消耗的电力是否大于或等于预定电力。步骤S285的判定可以基于辅助负荷45的工作状态(各个设备的接通/关断状态)来执行,或者通过实际测量所消耗的电力来执行。

当辅助负荷45消耗的电力大于或等于预定值时(当在S285做出肯定判定时),ECU 25使处理继续到步骤S290,并且使控制目标中心Sr从默认值升高(Sr=Sr1+β)。因此,图4所示的S1到S2的范围也从其中Sr=Sr1的状态(即,默认状态)起增加。

当处于P档的放置时间超过预定时间并且辅助负荷45消耗的电力大于或等于预定值时,车辆被置于其中强制充电容易重复发生的状态。因此,在该车辆状态下,即使当SOC控制目标在步骤S260(图12、图13)不升高时,SOC控制目标也在步骤S290预备地升高。步骤S290中的升高量β可以与步骤S260中的升高量相同。

当处于P档的放置时间尚未达到预定时间时(当在S280做出否定判定时)或者当辅助负荷45消耗的电力小于预定值时(当在S285做出否定判定时),ECU 25执行从图13所示的步骤S200起的处理。备选地,在步骤S280或步骤S285做出否定判定的情况下的处理可与图12类似。

因此,根据图14所示的备选实施例,当车辆被置于其中在实际SOC的推定值Sac#减少到下限SOC(Sx)之前强制充电容易重复发生的状态下时,可以预备地升高SOC控制目标。因此,可以进一步可靠地防止由重复充电和放电导致长时间处于低SOC范围所造成的二次电池16的充电记忆效应的发生。

当响应于步骤S280或步骤S285的判定结果,上述车辆状态消失时,结束步骤S290中的升高SOC控制目标。

另一方面,在SOC控制目标已经在步骤S260升高的时段内,不需要用于预备地升高SOC控制目标的步骤S290。因此,在这种情况下,步骤S280或步骤S285期望地被固定为否定判定。

在该实施例中,二次电池16为镍金属氢化物电池。替代地,本公开类似地可应用于这样的二次电池,该电池因为具有以下电压范围的电池特征而趋于具有控制SOC与实际SOC之差:在此范围内,就像在图2的情况下那样,电压变化相对于SOC变化小。

图1所示的混合动力车辆的配置只是示例性的。例如,本公开可应用于具有不同于图1所示不同的驱动系统配置的各种混合动力车辆,例如,其中专门使用发动机动力产生电力的串联式混合动力车辆和并联式混合动力车辆,只要混合动力车辆具有以下配置即可:即,允许SOC被产生用于在行驶期间给二次电池充电的电力的机构(发电机构)控制。

本公开还可应用于所谓的插电式混合动力车辆,这种车辆的二次电池16可以通过车辆外部的充电而实现外部充电。在外部充电期间,二次电池16通常被充到满充电状态,因此,校正控制SOC的误差(相对于实际SOC)的机会相对容易获得。

下面总结该实施例。控制二次电池的SOC,以使控制SOC(Sct)根据控制目标而被保持。由于自放电导致的SOC减少量等(无法从累积电流值中获取),二次电池的实际SOC可能减少到低于控制SOC。当通过推定SOC减少量而获得的实际SOC的推定值(Sac)减少到下限SOC(Sx)时,通过使SOC控制的控制目标朝着高SOC侧移位来防止实际SOC处于低SOC范围。

上述实施例是示例性的,并非在所有方面进行限制。本公开的范围由所附权利要求而非上述描述定义。本公开的范围旨在包含落在所附权利要求及其等同物的范围内的所有修改。

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