JP2015058818A - Device for controlling battery in vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は走行用電力源としてモータを搭載した車両のバッテリ制御装置に係り、詳しくはモータの電源であるバッテリのSOC(充電率:State Of Charge)を制御するバッテリ制御装置に関する。 The present invention relates to a battery control device for a vehicle equipped with a motor as a traveling power source, and more particularly to a battery control device that controls SOC (State Of Charge) of a battery that is a power source of the motor.
例えばハイブリッド車両では、降坂路の走行中などにモータを回生制御することにより車両の位置エネルギを回生電力として回収してバッテリに充電している。また登坂路の走行中などでは、バッテリからの放電電力によりモータを力行制御して駆動力を発生させ、これによりエンジンの負担を軽減して燃費節減を図っている。バッテリの過度の充放電は耐久性を低下させる要因になるため、これを防止すべく、バッテリのSOCを常に所定の制御範囲内に保つようにモータの回生制御や力行制御を実行している。
しかしながら、例えば標高差が大きな降坂路の走行時には、多くの回生電力が得られるにも拘わらず、バッテリのSOCが制御範囲の上限に達した時点で回生制御を中止せざるを得なくなる。よって、その後の車両の位置エネルギは、車速調整のためのブレーキにより熱として無駄に消費されてしまう。
For example, in a hybrid vehicle, regenerative control of a motor during traveling on a downhill road, for example, recovers the vehicle's potential energy as regenerative power and charges the battery. Further, when traveling on an uphill road, the motor is controlled by powering with the discharge power from the battery to generate driving force, thereby reducing the burden on the engine and reducing fuel consumption. Excessive charging / discharging of the battery causes a decrease in durability. Therefore, in order to prevent this, regeneration control and power running control of the motor are executed so that the SOC of the battery is always kept within a predetermined control range.
However, for example, when traveling on a downhill road where the altitude difference is large, the regenerative control must be stopped when the SOC of the battery reaches the upper limit of the control range even though a large amount of regenerative power is obtained. Therefore, the subsequent potential energy of the vehicle is wasted as heat by the brake for adjusting the vehicle speed.
そこで、例えば特許文献1に記載されたハイブリッド車両では、ナビゲーション情報などに基づき自車の走行経路上に降坂路が存在すると予測したときに、一時的にSOCの制御範囲を拡張するSOC拡張制御を実行している。SOC拡張制御は、降坂路に到達するまでの走行中、及び降坂路での走行中に実行される。降坂路に到達するまでの走行中には、SOCの制御範囲を拡張した上で、モータ駆動を多用してSOCを制御範囲の下限付近まで低下させる。モータの駆動によりエンジンの負担が軽減され、燃費向上に貢献する。そして、このときのバッテリ電力の消費分は後の降坂路の走行中に回生制御によって回収され、回生電力の充電によりバッテリのSOCは拡張後の制御範囲の上限まで増加する。このようにして充電された電力は後の走行でモータ駆動に利用され、燃費向上に貢献する。
一方、このようにSOC拡張制御は燃費面で有利な反面、バッテリの劣化を促進させる要因になり得る。このため特許文献1の技術ではバッテリ保護の観点から、SOC拡張制御を予め設定した制限回数繰り返すと、以降はSOC拡張制御の実行を禁止して通常のSOC制御範囲内でSOCを制御している。
Therefore, for example, in the hybrid vehicle described in
On the other hand, while the SOC expansion control is advantageous in terms of fuel efficiency, it can be a factor for promoting the deterioration of the battery. For this reason, in the technology of
上記特許文献1の技術では、SOC拡張制御によるバッテリ劣化を防止できるものの、制限回数に達した後にはSOC拡張制御を実行しないことから、その燃費面などのメリットが得られなくなる。そして、バッテリ劣化の進行は使用期間のみならず使用環境などの影響も大きく受けるため、制限回数を的確に設定することは困難であり、必然的に適切なタイミングでSOC拡張制御の実行を禁止することができない。よって、バッテリの劣化防止のために十分なマージンの確保を要し、必要以上に早期にSOC拡張制御が禁止されてしまう場合があった。
Although the technique of
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、SOC拡張制御を適切に実行することでより多くの回生電力をバッテリに充電可能とした上で、バッテリの劣化状態を反映した適切なタイミングでSOC拡張制御を禁止でき、もってバッテリ容量を燃費向上に最大限に活用することができる車両のバッテリ制御装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve such problems, and the purpose of the present invention is to charge more regenerative power to the battery by appropriately executing the SOC expansion control. An object of the present invention is to provide a battery control device for a vehicle that can prohibit SOC expansion control at an appropriate timing reflecting the deterioration state of the battery, and can make maximum use of the battery capacity for improving fuel efficiency.
上記の目的を達成するため、本発明の車両のバッテリ制御装置は、バッテリの充電率を予め設定された制御範囲内に保持しながら、バッテリの充放電に伴って走行用動力源の力行制御及び回生制御を実行すると共に、車両が予め設定された特定の走行状態にあるときに充電率拡張制御手段により充電率の制御範囲を拡張し、拡張後の制御範囲に基づきバッテリの充電率を制御する充電率拡張制御を実行する車両のバッテリ制御装置において、充電率拡張制御手段が、拡張後の制御範囲をバッテリの劣化に関わらず絶対量として略一定幅に保持すると共に、バッテリの総容量に対する比率として予め設定された上限許容値及び下限許容値に基づき拡張後の制御範囲を制限することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a battery control device for a vehicle according to the present invention includes a power running control of a power source for traveling and a battery power charging / discharging while maintaining a charge rate of the battery within a preset control range. While performing regenerative control, the control range of the charge rate is expanded by the charge rate expansion control means when the vehicle is in a predetermined traveling state set in advance, and the charge rate of the battery is controlled based on the expanded control range In the battery control device for a vehicle that executes the charge rate expansion control, the charge rate expansion control means holds the control range after expansion in a substantially constant range as an absolute amount regardless of the deterioration of the battery, and a ratio to the total capacity of the battery As described above, the control range after expansion is limited based on an upper limit allowable value and a lower limit allowable value set in advance.
車両が特定の走行状態のときに充電率拡張制御が実行され、バッテリの充電率の制御範囲が拡張されると共に、この拡張後の制御範囲がバッテリの劣化に関わらず絶対量として略一定幅に保持される。そして、このような拡張後の制御範囲が、バッテリの総容量に対する比率として設定された上限許容値や下限許容値に基づき制限される。これらの許容値は、バッテリの劣化の観点から充電率の制御範囲の適否を正確に判断可能な指標であるため、バッテリの劣化状態を反映した適切なタイミングで充電率拡張制御の制御範囲を制限できる。結果として、バッテリの劣化限界まで充電率の制御範囲を拡張し続けることが可能となる。 The charge rate expansion control is executed when the vehicle is in a specific traveling state, the control range of the battery charge rate is expanded, and the control range after the expansion is approximately constant as an absolute amount regardless of the deterioration of the battery. Retained. Then, such an extended control range is limited based on an upper limit allowable value and a lower limit allowable value set as a ratio to the total battery capacity. These allowable values are indicators that can accurately determine the suitability of the charge rate control range from the viewpoint of battery deterioration, so limit the control range for charge rate expansion control at an appropriate timing that reflects the battery deterioration state. it can. As a result, it is possible to continue to extend the control range of the charging rate to the battery degradation limit.
その他の態様として、拡張後の制御範囲の上限が上限許容値に達し、拡張後の制御範囲の下限が下限許容値に達した以降は拡張後の制御範囲を制限し、その後に拡張前の制御範囲の上限が上限許容値に達し、拡張前の制御範囲の下限が下限許容値に達した以降は、充電率拡張制御の実行を禁止して拡張前の制御範囲を制限するように、充電率拡張制御手段を構成することが望ましい。
バッテリの劣化状態を反映した適切なタイミングで充電率拡張制御の制御範囲を制限できると共に、同じく劣化状態を反映した適切なタイミングで充電率拡張制御の実行を禁止可能となる。
As another aspect, after the upper limit of the control range after the expansion reaches the upper limit allowable value, the control range after the expansion is limited after the lower limit of the control range after the expansion reaches the lower limit allowable value, and then the control before the expansion is performed. After the upper limit of the range reaches the upper limit allowable value and the lower limit of the control range before expansion reaches the lower limit allowable value, the charging rate is set so that execution of the charging rate expansion control is prohibited and the control range before expansion is limited. It is desirable to constitute an extended control means.
The control range of the charge rate expansion control can be limited at an appropriate timing that reflects the deterioration state of the battery, and the execution of the charge rate expansion control can be prohibited at an appropriate timing that also reflects the deterioration state.
別の態様として、バッテリの総容量と相関する劣化指標を推定する劣化指標推定手段を備え、拡張前の充電率の制御範囲を所定の拡張幅に基づき拡張して新品時のバッテリに対応する拡張後の制御範囲とし、劣化指標推定手段により推定されたバッテリの劣化指標に基づき、新品時のバッテリの総容量を補償すべく拡張後の制御範囲を拡大することにより、バッテリの劣化に関わらず拡張後の制御範囲を絶対量として略一定幅に保持するように、充電率拡張制御手段を構成することが望ましい。
バッテリの総容量と相関する劣化指標に基づき、新品時のバッテリの総容量を補償すべく拡張後の制御範囲が拡大される。よって、バッテリの劣化に関わらず拡張後の制御範囲を絶対量として略一定幅に保持でき、必然的に上限許容値や下限許容値に基づき拡張後の制御範囲を的確に制限可能となる。
As another aspect, the apparatus includes a deterioration index estimating means for estimating a deterioration index that correlates with the total capacity of the battery, and extends the control range of the charging rate before expansion based on a predetermined expansion width to expand to correspond to a battery when new. Expands the control range after expansion to compensate for the total capacity of the battery when it is new, based on the battery degradation index estimated by the degradation index estimation means. It is desirable to configure the charging rate expansion control means so that the subsequent control range is maintained in an almost constant width as an absolute amount.
Based on the deterioration index that correlates with the total capacity of the battery, the expanded control range is expanded to compensate for the total capacity of the battery when it is new. Therefore, regardless of the deterioration of the battery, the expanded control range can be held in an almost constant range as an absolute amount, and the expanded control range can inevitably be limited based on the upper limit allowable value and the lower limit allowable value.
本発明によれば、SOC拡張制御を適切に実行することでより多くの回生電力をバッテリに充電可能とした上で、バッテリの劣化状態を反映した適切なタイミングでSOC拡張制御の実行を禁止でき、もってその時々のバッテリ容量を燃費向上に最大限に活用することができる。 According to the present invention, it is possible to charge the battery with more regenerative power by appropriately executing the SOC expansion control, and prohibit the execution of the SOC expansion control at an appropriate timing reflecting the deterioration state of the battery. Therefore, the battery capacity at that time can be utilized to the maximum for improving fuel efficiency.
以下、本発明をハイブリッド型トラックのバッテリ制御装置に具体化した一実施形態を説明する。
図1は本実施形態のバッテリ制御装置が搭載されたハイブリッド型トラックを示す全体構成図である。
ハイブリッド型トラック1は所謂パラレル型ハイブリッド車両として構成されており、以下の説明では、車両と称する場合もある。車両1には走行用動力源としてディーゼルエンジン(以下、エンジンという)2、及び例えば永久磁石式同期電動機のように発電機としても作動可能なモータ3が搭載されている。エンジン2の出力軸にはクラッチ4が連結され、クラッチ4にはモータ3の回転軸を介して自動変速機5の入力側が連結されている。自動変速機5の出力側にはプロペラシャフト6を介して差動装置7が連結され、差動装置7には駆動軸8を介して左右の駆動輪9が連結されている。
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is embodied in a battery controller for a hybrid truck will be described.
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing a hybrid truck on which the battery control device of this embodiment is mounted.
The
自動変速機5は一般的な手動変速機をベースとしてクラッチ4の断接操作及び変速段の切換操作を自動化したものであり、本実施形態では、前進12速後退1速の変速段を有している。当然ながら、変速機5の構成はこれに限るものではなく任意に変更可能であり、例えば手動式変速機として具体化してもよいし、2系統の動力伝達系を備えたいわゆるデュアルクラッチ式自動変速機として具体化してもよい。
The
モータ3にはインバータ10を介してバッテリ11が接続されている。バッテリ11に蓄えられた直流電力はインバータ10により交流電力に変換されてモータ3に供給され(力行制御)、モータ3が発生した駆動力は自動変速機5で変速された後に駆動輪9に伝達されて車両1を走行させる。また、例えば車両1の減速時や降坂路での走行時には、駆動輪9側からの逆駆動によりモータ3が発電機として作動する(回生制御)。モータ3が発生した負側の駆動力は制動力として駆動輪9側に伝達されると共に、モータ3が発電した交流電力がインバータ10で直流電力に変換されてバッテリ11に充電される。
A
このようなモータ3が発生する駆動力は上記クラッチ4の断接状態に関わらず駆動輪9側に伝達され、これに対してエンジン2が発生する駆動力はクラッチ4の接続時に限って駆動輪9側に伝達される。従って、クラッチ4の切断時には、上記のようにモータ3が発生する正側または負側の駆動力が駆動輪9側に伝達されて車両1が走行する。また、クラッチ4の接続時には、エンジン2及びモータ3の駆動力が駆動輪9側に伝達されたり、或いはエンジン2の駆動力のみが駆動輪側に伝達されたりして車両1が走行する。
The driving force generated by the motor 3 is transmitted to the
車両ECU13は車両全体を統合制御するための制御回路である。そのために車両ECU13には、アクセルペダル14の操作量θaccを検出するアクセルセンサ15、ブレーキペダル16の踏込操作を検出するブレーキスイッチ17、車両1の速度Vを検出する車速センサ18、エンジン2の回転速度Neを検出するエンジン回転速度センサ19、及びモータ3の回転速度Ntを検出するモータ回転速度センサ20などの各種センサ・スイッチ類が接続されている。
また、車両ECU13には、図示はしないがクラッチ4を断接操作するアクチュエータ、及び自動変速機5を変速操作するアクチュエータなどが接続されると共に、エンジン制御用のエンジンECU22、インバータ制御用のインバータECU23、及びバッテリ11を管理するバッテリECU24が接続されている。
The
The
車両ECU13は、運転者によるアクセル操作量θaccなどに基づき車両1を走行させるために必要な要求トルクを算出し、その要求トルクやバッテリ11のSOCなどに基づき車両1の走行モードを選択する。本実施形態では走行モードとして、エンジン2の駆動力のみを用いるE/Gモード、モータ3の駆動力のみを用いるEVモード、及びエンジン2及びモータ3の駆動力を共に用いるHEVモードが設定されており、その何れかの走行モードを車両ECU13が選択するようになっている。
The
車両ECU13は選択した走行モードに基づき、要求トルクをエンジン2やモータ3が出力すべきトルク指令値に換算する。例えばHEVモードでは要求トルクをエンジン2側及びモータ3側に配分した上で、その時点の変速段に基づきエンジン2及びモータ3のトルク指令値を算出する。また、E/Gモードでは要求トルクを変速段に基づきエンジン2へのトルク指令値に換算し、EVモードでは要求トルクを変速段に基づきモータ3へのトルク指令値に換算する。
The
そして、車両ECU13は選択した走行モードを実行すべく、EVモードでは上記クラッチ4を切断し、E/Gモード及びHEVモードではクラッチ4を接続した上で、エンジンECU22及びインバータECU23にトルク指令値を適宜出力する。また、車両1の走行中において車両ECU13は、アクセル操作量θaccや車速Vなどに基づき図示しないシフトマップから目標変速段を算出し、この目標変速段を達成すべく、アクチュエータによりクラッチ4の断接操作及び変速段の切換操作を実行する。
Then, the
一方、エンジンECU22は、車両ECU13から入力された走行モード及びトルク指令値を達成するように噴射量制御や噴射時期制御を実行する。例えばE/GモードやHEVモードでは、正側のトルク指令値に対してエンジン2に駆動力を発生させ、負側のトルク指令値に対してエンジンブレーキを発生させる。また、EVモードの場合には、燃料噴射の中止によりエンジン2を停止保持する、またはアイドル運転状態とする。
On the other hand, the
また、インバータECU23は、車両ECU13から入力された走行モード及びトルク指令値を達成するように、インバータ10を介してモータ3を制御する。例えばEVモードやHEVモードでは、正側のトルク指令値に対してモータ3を力行制御して正側の駆動力を発生させ、負側のトルク指令値に対してはモータ3を回生制御して負側の駆動力を発生させる。また、E/Gモードの場合には、モータ3の駆動力を0に制御する。
Further, the
また、バッテリECU24は、バッテリ11の温度、バッテリ11の電圧、インバータ10とバッテリ11との間に流れる電流などを検出し、これらの検出結果からバッテリ11のSOCを逐次算出して車両ECU13に出力する。これと並行してバッテリECU24は、バッテリ11の劣化指標(SOH:State of Health)を逐次推定し、これをバッテリ11の劣化に関する情報として車両ECU13に出力する(劣化指標推定手段)。
劣化指標は、バッテリ11の使用に伴って次第に低下するバッテリ11の総容量と相関するものであり、その推定には周知の手法を適用できる。例えば、特開2000−131404号公報や特開2010−78530号公報に記載されているように、バッテリの満充電時の容量とバッテリの内部抵抗とから劣化指標を推定すればよい(劣化指標推定手段)。
Further, the
The deterioration index correlates with the total capacity of the
一方、バッテリ11の過度の充放電は耐久性を低下させる要因になるため、このような事態を回避すべく、車両ECU13はバッテリ11のSOCを常に所定の制御範囲内に保つように上記モータ3の回生制御や力行制御を実行している。
さらに、特許文献1の技術と同じく、車両ECU13は自車の走行経路上に降坂路が存在すると予測したときに、一時的にSOCの制御範囲を拡張するSOC拡張制御を実行する(充電率拡張制御手段)。そして、バッテリ保護の観点から、バッテリ11の劣化により総容量がある程度低下した時点でSOC拡張制御の実行を禁止する必要があるが、制限回数を指標とした特許文献1の技術では、適切なタイミングでSOC拡張制御の実行を禁止できないという問題がある。そこで、本実施形態では、別の指標に基づきSOC拡張制御の実行を禁止しており、以下、車両ECU13により実行される処理について説明する。
On the other hand, excessive charging / discharging of the
Further, similar to the technique of
まず、降坂路の走行に先立ってSOC拡張制御を実行するには、自車の走行経路上の降坂路を予測する必要があり、そのために車両ECU13には、図1に示すようにナビゲーション装置31及び通信装置32が接続されている。
ナビゲーション装置31は自己の記憶領域に予め地図情報を記憶しており、車両1の走行中にはアンテナを介してGPS情報を逐次受信して地図上の自車位置を特定する。また、通信装置32は路側に設置されているデータセンタの路側通信システムとの間で路車間通信を行うと共に、周囲を走行中の他車との間で車々間通信を行う。通信対象としては、例えば自車が保有しない地図情報、道路情報(道路のカーブや勾配など)や交通情報(渋滞情報、事故情報、工事情報など)、或いは地域情報(観光スポットの案内など)などがあり、通信装置32は、これらの情報を路側通信システムや他車から取得したり、逆に他車に供給したりする。
First, in order to execute the SOC expansion control prior to traveling on the downhill road, it is necessary to predict the downhill road on the traveling route of the own vehicle. For this purpose, the
The
車両ECU13は、これらの各種情報をナビゲーション装置31及び通信装置32から取得し、自車の走行経路上の道路状況を予測する。例えば自車の走行経路上に降坂路が存在する場合には、自車位置から降坂路までの距離、降坂路の長さや路面勾配などの情報を取得する。
The
車両ECU13は、車両1の走行中において図2に示すSOC制御モード切換ルーチンを所定の制御インターバルで実行する。当該ルーチンは、通常時(SOC拡張制御以外のとき)に適用される通常のSOC制御範囲を設定する通常設定モードと、SOC拡張制御で適用される拡張後のSOC制御範囲を設定する拡張設定モードとを切り換えるためのものである。
まず、ステップS2でナビゲーション装置31及び通信装置32から道路情報を取得する。続くステップS4では、取得した道路情報に基づき自車の走行経路上の前方に降坂路が存在するか否かを判定する。判定がNo(否定)のときにはステップS6に移行して、通常設定モードを選択した後に一旦ルーチンを終了する。
The
First, road information is acquired from the
また、ステップS4の判定がYes(肯定)のときにはステップS8に移行し、自車が前方の降坂路に対して予め設定された距離まで接近したか否かを判定し、Noのときには上記ステップS6で通常設定モードを選択する。また、ステップS8の判定がYesのときにはステップS10で降坂路が終了したか否かを判定し、Yesのときには上記ステップS6で通常設定モードを選択する。また、ステップS10の判定がNoのときにはステップS12に移行し、拡張設定モードを選択した後にルーチンを終了する。 Further, when the determination in step S4 is Yes (positive), the process proceeds to step S8, where it is determined whether or not the vehicle has approached a predetermined distance with respect to the downhill road ahead. Use to select the normal setting mode. If the determination in step S8 is Yes, it is determined in step S10 whether or not the downhill road has ended. If yes, the normal setting mode is selected in step S6. When the determination in step S10 is No, the process proceeds to step S12, and after the extended setting mode is selected, the routine is terminated.
従って、自車の走行経路上の前方に降坂路が存在する場合にはSOC拡張制御の実行条件が成立したと見なし、自車が降坂路に設定距離まで接近した時点から降坂路の走行を終了する時点までの期間中において拡張設定モードが選択される。この期間中には、拡張設定モードにより設定された拡張後のSOC制御範囲に基づきSOC拡張制御が実行されて燃費向上が図られる。
なお、SOC拡張制御の実行条件には、車両1の駆動系側の制限などを付加することもできる。例えば、高温或いは低温でのモータ3やバッテリ11の運転を防止するために、温度条件に関する制限を付加してもよい。また、過剰な充放電によるバッテリ11の異常発熱を防止するために、充放電電流に関する制限を付加してもよい。
Therefore, if there is a downhill road ahead on the traveling route of the vehicle, it is considered that the execution condition of the SOC expansion control is satisfied, and the traveling on the downhill road is terminated when the vehicle approaches the downhill road to the set distance. The extension setting mode is selected during the period up to the point of time. During this period, the SOC expansion control is executed based on the post-expansion SOC control range set in the expansion setting mode, and fuel efficiency is improved.
In addition, restrictions on the driving system side of the
図2のステップS6で通常設定モードを選択すると、車両ECU13は図3に示す通常SOC範囲設定ルーチンを開始する。上記のように当該ルーチンでは通常のSOC制御範囲を設定するが、本実施形態ではバッテリ11の劣化指標に応じてSOC制御範囲を補正する点で、特許文献1の技術と相違する。
まずステップS22で、自己の記憶領域に格納されている通常のSOCの制御範囲RNGbaseを読み出す。このSOCの制御範囲RNGbaseは新品時のバッテリ11の総容量に対応する最適値(例えば40〜60%)として予め設定されたものである。続くステップS24では、バッテリECU24からバッテリ11の劣化に関する情報として劣化指標を取得し、その劣化指標に基づきステップS26で現在のバッテリ11が劣化しているか否かを判定する。
When the normal setting mode is selected in step S6 of FIG. 2, the
First, in step S22, the normal SOC control range RNGbase stored in its own storage area is read. The SOC control range RNGbase is set in advance as an optimum value (for example, 40 to 60%) corresponding to the total capacity of the
未だバッテリ11が劣化していない場合には、ステップS26でNoの判定を下してルーチンを終了する。この場合には、ステップS22で読み出したSOCの制御範囲RNGbaseがそのままバッテリ11のSOC制御に適用され、この制御範囲RNGbase内にバッテリ11のSOCを保つようにモータ3の回生制御や力行制御が実行される。
また、バッテリ11が劣化しているとしてステップS26でYesの判定を下したときにはステップS28に移行し、ステップS22で読み出したSOCの制御範囲RNGbaseをバッテリ11の劣化指標に基づき拡大方向に補正した後、ルーチンを終了する。
詳しくはステップS26では、その時々のバッテリ11の劣化指標に基づきバッテリ11の新品時からの総容量の低下幅を算出し、新品時の総容量を補償するように、SOCの制御範囲RNGbaseの上限を増加方向に補正すると共に、下限を低下方向に補正する。これにより通常のSOCの制御範囲RNGbase(新品時に相当)はバッテリ11の劣化に応じて次第に拡大され、拡大された後のSOCの制御範囲RNGbaseに基づきバッテリ11のSOCが制御される。
If the
If the determination in step S26 is Yes because the
More specifically, in step S26, the upper limit of the SOC control range RNGbase is calculated so as to calculate a decrease amount of the total capacity from the
図4は通常のSOC制御範囲RNGbaseの補正状況を示すタイムチャートであり、バッテリ11の使用に伴って総容量は次第に低下している。例えば特許文献1の技術では、バッテリ11の総容量に対してSOCの制御範囲RNGbaseを所定比率に維持し続けている。このため図4に破線で示すように、バッテリ11の総容量の低下と共に使用可能な容量も次第に低下してしまう。
本実施形態では図4に実線で示すように、総容量の低下に応じてSOCの制御範囲RNGbaseが次第に拡大方向に補正される。このため、バッテリ11の使用可能な容量は低下することなく、所定の期間に亘って略一定に保たれる。なお、SOCの制御範囲RNGbaseを過度に拡大するとバッテリ11の劣化が著しくなるため、所定の期間が経過した時点AでSOC制御範囲RNGbaseの拡大は中止され、それ以降はバッテリ11の使用可能な容量が低下し始める。
FIG. 4 is a time chart showing the correction status of the normal SOC control range RNGbase, and the total capacity gradually decreases as the
In the present embodiment, as indicated by a solid line in FIG. 4, the SOC control range RNGbase is gradually corrected in the expansion direction in accordance with a decrease in the total capacity. For this reason, the usable capacity of the
図4の最下段ではSOCの制御範囲RNGbaseを総容量に対する比率で表したが、SOCの制御範囲RNGbaseを絶対量であるバッテリ容量(Kwh)とした場合には図5のように表される。
SOCの制御範囲RNGbaseを拡大補正しない場合には、その時々のバッテリ11の総容量に対する所定の比率としてSOCの制御範囲RNGbaseが設定される。このため図5に破線で示すように、絶対量としてのSOCの制御範囲RNGbaseはバッテリ11の劣化(総容量の低下)に伴って次第に縮小されることになる。本実施形態では、使用可能なバッテリ容量を略一定に保つように、バッテリ11の総容量に対するSOC制御範囲RNGbaseの比率が次第に拡大される。よって、図5に実線で示すように、絶対量としてのSOCの制御範囲RNGbaseはバッテリ11の劣化に関わらず略一定幅に保たれる。
In the lowermost part of FIG. 4, the SOC control range RNGbase is expressed as a ratio to the total capacity. However, when the SOC control range RNGbase is an absolute battery capacity (Kwh), it is expressed as shown in FIG.
When the SOC control range RNGbase is not enlarged and corrected, the SOC control range RNGbase is set as a predetermined ratio to the total capacity of the
一方、図2のステップS12で拡張SOCモードを選択すると、車両ECU13は図6に示す拡張SOC範囲設定ルーチンを開始する。上記のように当該ルーチンではSOC拡張制御に適用する拡張後のSOC制御範囲RNGextを設定するが、本実施形態ではバッテリ11の劣化指標に応じて拡張後のSOC制御範囲RNGextを補正する点で、特許文献1の技術と相違する。
まずステップS32で、自己の記憶領域に格納されている拡張後のSOCの制御範囲RNGextを読み出す。この拡張後のSOCの制御範囲RNGextは、上記したバッテリ11の新品時に対応する通常のSOCの制御範囲RNGbaseをベースとして、その上限及び下限を所定の拡張幅(例えば10%)でそれぞれ拡張したものである。
On the other hand, when the extended SOC mode is selected in step S12 of FIG. 2, the
First, in step S32, the expanded SOC control range RNGext stored in its own storage area is read. The expanded SOC control range RNGext is based on the normal SOC control range RNGbase corresponding to the
続くステップS34以降の処理は、図3のステップS24以降のものと同様である。まずステップS34でバッテリ11の劣化指標を取得し、その劣化指標に基づきステップS36でバッテリ11が劣化しているか否かを判定し、Noのときにはルーチンを終了する。ステップS36の判定がYesのときにはステップS38に移行し、ステップS32で読み出した拡張後のSOCの制御範囲RNGextをバッテリ11の劣化指標に基づき拡大方向に補正した後、ルーチンを終了する。このようにして拡張後のSOCの制御範囲RNGextが設定され、この制御範囲RNGextに基づきSOC拡張制御が実行されてバッテリ11のSOCが制御される。
The subsequent processing after step S34 is the same as that after step S24 in FIG. First, in step S34, a deterioration index of the
従って、例えば特許文献1の技術のように、その時々のバッテリ11の総容量に対する所定の比率としてSOCの制御範囲RNGbaseを設定した場合には、図5に破線で示すように、通常のSOCの制御範囲RNGbaseと同じく拡張後のSOCの制御範囲RNGextもバッテリ11の劣化に伴って次第に縮小される。
これに対して本実施形態では、バッテリ11の総容量に対する拡張後のSOC制御範囲RNGextの比率が次第に拡大されるため、絶対量としての拡張後のSOCの制御範囲RNGextはバッテリ11の劣化に関わらず略一定幅に保たれる。詳しくは、拡張後のSOCの制御範囲RNGextのベースとなる通常の制御範囲RNGbaseについても、その制御範囲RNGbaseを拡張するための拡張幅Extについても、バッテリ11の劣化に関わらず略一定幅に保たれ、結果として拡張後のSOCの制御範囲RNGextも略一定幅に保たれる。このため、SOC拡張制御の実行中には、バッテリ容量を最大限に活用してSOCを大きく変動させることができ、燃費向上に十分に貢献可能となる。
Therefore, for example, when the SOC control range RNGbase is set as a predetermined ratio to the total capacity of the
On the other hand, in this embodiment, the ratio of the SOC control range RNGext after expansion to the total capacity of the
このようにしてSOC拡張制御では、拡張後のSOCの制御範囲RNGextに基づきバッテリ11のSOCが制御される。しかし、本制御においては、絶対量としての拡張後のSOCの制御範囲RNGextを略一定幅に保持し続けることから、バッテリ11の総容量の低下に伴って、総容量に対して拡張後のSOCの制御範囲RNGextが占める比率が次第に増加する。そして、それに伴ってバッテリ11の劣化が著しくなるため、ある時点でSOC制御範囲RNGextの拡張を禁止する必要がある。
このような観点から、本実施形態ではバッテリ11の総容量に対する所定の比率として予め上限許容値LMTup及び下限許容値LMTloを設定し(例えば20〜80%)、これらの許容値内にSOC制御範囲RNGextを制限している。
Thus, in the SOC extension control, the SOC of the
From this point of view, in this embodiment, the upper limit allowable value LMTup and the lower limit allowable value LMTlo are set in advance as a predetermined ratio with respect to the total capacity of the battery 11 (for example, 20 to 80%), and the SOC control range is within these allowable values. RNGext is restricted.
バッテリ11の劣化の観点からSOCの制御範囲RNGextの設定が適切か否かを正確に判断するには、現在のバッテリ11の総容量に対してSOCの制御範囲RNGextが占める比率を指標とすることが最も望ましい。バッテリ11のSOCは制御範囲RNGext内で変動し、制御範囲RNGextが広いほどSOCが総容量の上限または下限に接近してバッテリ11の劣化が著しくなるためである。
そして、絶対量としてのSOCの制御範囲RNGextを略一定幅に保持する本実施形態のSOC拡張制御によれば、バッテリ11の劣化に伴って総容量に対するSOC制御範囲RNGextの比率が次第に増加する。よって、何れかの時点でSOCの制御範囲RNGextの上限及び下限がそれぞれの許容値LMTup,LMTloに到達し、それ以降は現状のSOCの制御範囲RNGextが不適切であると判断できる。
In order to accurately determine whether or not the setting of the SOC control range RNGext is appropriate from the viewpoint of deterioration of the
Then, according to the SOC expansion control of the present embodiment in which the SOC control range RNGext as an absolute amount is maintained at a substantially constant width, the ratio of the SOC control range RNGext to the total capacity gradually increases as the
図5に実線で示すようにバッテリ11の新品時(図5のポイントa)から総容量は次第に低下し、それに伴ってSOCの制御範囲RNGextの上限及び下限がそれぞれの許容値LMTup,LMTloに到達すると(図5のポイントb)、以降はSOCの制御範囲RNGextがこれらの上限許容値LMTup及び下限許容値LMTloの範囲内に制限される(充電率拡張制御手段)。よって、SOC拡張制御は継続されるものの、上限及び下限の拡張幅が次第に縮小される。
なお、SOCの制御範囲RNGextの上限と下限が相前後して許容値LMTup,LMTloに到達する場合もあり得る。この場合には、到達した側から順に許容値LMTup,LMTloに基づく制限を開始すればよい。
As indicated by the solid line in FIG. 5, the total capacity gradually decreases from the time when the
Note that the upper limit and the lower limit of the SOC control range RNGext may reach the permissible values LMTup and LMTlo. In this case, the restriction based on the allowable values LMTup and LMTlo may be started in order from the arrival side.
上限及び下限の拡張幅Extが0まで縮小された時点で実質的なSOC拡張制御は禁止され(図5のポイントc)、通常のSOC制御範囲RNGbaseが適用される。その後もバッテリ11の総容量は低下し、総容量に対するSOCの制御範囲RNGbaseの比率が増加し続ける。このため、上限許容値LMTup及び下限許容値LMTloに基づく制限により通常のSOCの制御範囲RNGbaseが次第に縮小される(充電率拡張制御手段)。
When the upper limit and lower limit extension width Ext is reduced to 0, substantial SOC extension control is prohibited (point c in FIG. 5), and the normal SOC control range RNGbase is applied. Thereafter, the total capacity of the
ここで、新品のバッテリ11が使用に伴って劣化限界に達して廃棄されるまでの期間は、例えば車両1の走行距離で10万Km程度のかなり長期間に亘る。これに対して降坂路の予測に基づきSOC拡張制御を実行する期間は、例えば数Km程度のごく短期間である。このためバッテリ11の全使用期間中において、降坂路毎の多数のSOC拡張制御の実行期間が点在する関係となる。そして、降坂路の予測によりSOC拡張制御の実行条件が成立すると、その時点で設定されているSOCの制御範囲RNGextがバッテリ11のSOC制御に適用される。
Here, the period until the
具体的には、バッテリ11の新品時から上限許容値LMTup及び下限許容値LMTloによる制限が開始されるまでの期間中(図5のポイントa〜b)においてSOC拡張制御の実行条件が成立すると、通常のSOC制御範囲RNGbaseに拡張幅Extを加算した拡張後のSOCの制御範囲RNGextに基づきSOC拡張制御が実行される。
また、上限許容値LMTup及び下限許容値LMTloによる制限が開始されてから拡張幅Extが0に縮小されるまでの期間中(図5のポイントb〜c)においてSOC拡張制御の実行条件が成立すると、次第に縮小されるその時々の拡張後のSOCの制御範囲RNGextに基づきSOC拡張制御が実行される。また、拡張幅が0に縮小された以降の期間中(図5のポイントc以降)においてSOC拡張制御の実行条件が成立すると、実質的なSOC拡張制御は禁止され、次第に縮小される通常のSOCの制御範囲RNGbaseに基づきバッテリ11のSOCが制御される。
Specifically, when the condition for executing the SOC expansion control is satisfied during a period (points a and b in FIG. 5) from when the
Further, when the execution condition for the SOC expansion control is satisfied during the period (points b to c in FIG. 5) from when the restriction by the upper limit allowable value LMTup and the lower limit allowable value LMTlo is started until the expansion width Ext is reduced to zero. Then, the SOC expansion control is executed based on the SOC control range RNGext after the expansion that is gradually reduced. Further, if the execution condition of the SOC expansion control is satisfied during the period after the expansion width is reduced to 0 (after point c in FIG. 5), the normal SOC expansion control is prohibited and gradually reduced. The SOC of the
以上のように本実施形態の車両1のバッテリ制御装置によれば、降坂路の予測に基づきSOC拡張制御の実行条件が成立したときにSOCの制御範囲RNGbaseを拡張幅Extにより拡張すると共に、この拡張後のSOCの制御範囲RNGextをバッテリ11の劣化に関わらず絶対量として略一定幅に保持している。そして、このような拡張後のSOCの制御範囲RNGextを、バッテリ11の総容量に対する比率として設定された上限許容値LMTup及び下限許容値LMTloに基づき制限している。これらの許容値LMTup,LMTloは、バッテリ11の劣化の観点からSOCの制御範囲RNGextの適否を正確に判断可能な指標であるため、バッテリ11の劣化状態を反映した適切なタイミングでSOC拡張制御の制御範囲RNGextを制限できる(図5のポイントb〜c)。また、劣化状態を反映した適切なタイミングでSOC拡張制御の実行を禁止することもできる(図5のポイントc以降)。
As described above, according to the battery control device of the
よって、SOC拡張制御の実行中にバッテリ11の劣化限界までSOCの制御範囲RNGextを拡張し続けることができ、もってバッテリ11の総容量を燃費向上に最大限に活用することができる。
また、バッテリ11の仕様変更に伴って総容量が変化すると、特許文献1の技術では新たな制限回数を設定するための適合試験が必要になる。これに対して本実施形態によれば、バッテリ11の総容量の変化に対応してSOC拡張制御の制御範囲RNGextを制限するタイミング、及びSOC拡張制御の実行を禁止するタイミングが自ずと変更される。例えばバッテリ11の仕様変更に伴って総容量が低下した場合には、より早期にSOC拡張制御の制御範囲RNGextが制限され、同じくより早期にSOC拡張制御の実行が禁止される。よって、バッテリ11を仕様変更した場合であっても、適合試験を実施することなく、常にバッテリ11の劣化限界までSOCの制御範囲RNGextを拡張し続けることができる。
Therefore, it is possible to continue to extend the SOC control range RNGext to the deterioration limit of the
Further, if the total capacity changes with the specification change of the
以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では走行用動力源としてエンジン2及びモータ3を搭載したハイブリッド型トラックに適用したが、これに限ることはない。例えば走行用動力源としてモータ3のみを搭載した電気自動車に適用してもよいし、バスや乗用車に適用してもよい。
This is the end of the description of the embodiment, but the aspect of the present invention is not limited to this embodiment. For example, in the above embodiment, the present invention is applied to a hybrid truck equipped with the
また上記実施形態では、自車の走行経路上に降坂路が予測されたときに、その降坂路に到達するまでの走行中及び降坂路での走行中(特定の走行状態)にSOC拡張制御を実行したが、これに限ることはない。例えば、降坂路での走行中のみにSOC拡張制御を実行してもよい。また、車両1の減速中(特定の走行状態)にSOC拡張制御を実行することにより、バッテリ11への充電電力の増加を図ってもよい。
Further, in the above embodiment, when a downhill road is predicted on the traveling route of the host vehicle, the SOC expansion control is performed during traveling until reaching the downhill road and during traveling on the downhill road (a specific traveling state). Yes, but not limited to this. For example, the SOC expansion control may be executed only during traveling on a downhill road. Further, the charging power to the
1 トラック(車両)
3 モータ
11 バッテリ
13 車両ECU(充電率拡張制御手段)
24 バッテリECU(劣化指標推定手段)
1 truck (vehicle)
3
24 battery ECU (degradation index estimating means)
Claims (3)
上記充電率拡張制御手段は、上記拡張後の制御範囲を上記バッテリの劣化に関わらず絶対量として略一定幅に保持すると共に、該バッテリの総容量に対する比率として予め設定された上限許容値及び下限許容値に基づき上記拡張後の制御範囲を制限することを特徴とする車両のバッテリ制御装置。 While maintaining the charging rate of the battery within a preset control range, power running control and regenerative control of the driving power source is executed in accordance with charging / discharging of the battery, and the vehicle is set in a specific running state. In the vehicle battery control device for executing the charge rate expansion control for extending the control range of the charge rate by the charge rate expansion control means when the vehicle is in the state and controlling the charge rate of the battery based on the control range after the expansion,
The charging rate expansion control means holds the control range after expansion in a substantially constant range as an absolute amount regardless of the deterioration of the battery, and sets an upper limit allowable value and a lower limit set in advance as a ratio to the total capacity of the battery. A battery control apparatus for a vehicle, wherein the control range after the expansion is limited based on an allowable value.
上記充電率拡張制御手段は、上記拡張前の充電率の制御範囲を所定の拡張幅に基づき拡張して上記新品時のバッテリに対応する拡張後の制御範囲とし、上記劣化指標推定手段により推定されたバッテリの劣化指標に基づき、新品時のバッテリの総容量を補償すべく上記拡張後の制御範囲を拡大することにより、上記バッテリの劣化に関わらず拡張後の制御範囲を絶対量として略一定幅に保持することを特徴とする請求項1または2に記載の車両のバッテリ制御装置。 A deterioration index estimating means for estimating a deterioration index correlated with the total capacity of the battery,
The charging rate expansion control means expands the control range of the charging rate before expansion based on a predetermined expansion width to be an expanded control range corresponding to the new battery, and is estimated by the deterioration index estimation means. By expanding the control range after expansion to compensate for the total capacity of the new battery based on the deterioration index of the battery, the control range after expansion is almost constant as an absolute amount regardless of the deterioration of the battery. The vehicle battery control device according to claim 1, wherein the vehicle battery control device is held in the vehicle.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017103971A (en) * | 2015-12-04 | 2017-06-08 | いすゞ自動車株式会社 | Battery control system, hybrid vehicle, and battery control method |
| JP2017218053A (en) * | 2016-06-09 | 2017-12-14 | トヨタ自動車株式会社 | Control device for hybrid vehicle |
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| JP2025007133A (en) * | 2023-06-30 | 2025-01-17 | プライムプラネットエナジー&ソリューションズ株式会社 | Computer program for power supply, power supply system, and power supply method |
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2013
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