阅读说明：本技术 充放电控制装置 (Charge and discharge control device ) 是由 坂下大树 于 2019-07-11 设计创作，主要内容包括：本发明提供充放电控制装置,具备路径信息取得部、确定过放电区间和过充电区间的区间确定部以及对电池的充放电进行控制的充放电控制部。充放电控制部构成为将过充电区间中的充电电流值限制为一定的第1上限值,在过充电区间中的充电电流值维持为第1上限值的情况下,在过充电区间的终点处充电率达到最大充电率。充放电控制部进一步构成为将过放电区间中的放电电流值限制为一定的第2上限值,在过放电区间中的放电电流值维持为第2上限值的情况下,在过放电区间的终点处充电率达到最小充电率。(The invention provides a charge and discharge control device, which comprises a path information acquisition part, a section determination part for determining an overdischarge section and an overcharge section, and a charge and discharge control part for controlling the charge and discharge of a battery. The charge/discharge control unit is configured to limit the charge current value in the overcharge period to a fixed 1 st upper limit value, and to set the charge rate to the maximum charge rate at the end of the overcharge period when the charge current value in the overcharge period is maintained at the 1 st upper limit value. The charge/discharge control unit is further configured to limit the discharge current value in the overdischarge interval to a constant 2 nd upper limit value, and to set the charging rate to the minimum charging rate at the end point of the overdischarge interval when the discharge current value in the overdischarge interval is maintained at the 2 nd upper limit value.)

充放电控制装置

技术领域

本公开涉及充放电控制装置。

背景技术

公知有具备作为动力源的发动机和电动发电机的混合动力汽车。混合动力汽车在例如启动时等发动机的燃烧效率低时，使电动发电机作为电动机来驱动而对发动机进行辅助，从而能够实现燃油经济性的提高。向这种电动发电机供给电力的电池，当作为其温度的电池温度变得过高时容易发展为热劣化。因此，例如在专利文献1公开有如下技术：通过在电池温度处于规定的限制温度以上时限制电动发电机的输出、即限制电池的充放电，从而抑制电池温度的过度上升。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2015-33154号公报

发明内容

发明所要解决的课题

在记载于专利文献1的方法中，虽然能够抑制电池温度的过度上升，但是根据电池温度来限制充放电，从而难以确保电池的充放电量，有可能导致燃油经济性的恶化等。

本公开的目的在于，提供能够抑制电池温度的上升且能够确保电池的充放电量的充放电控制装置。

用于解决课题的手段

根据本公开的一方式，提供充放电控制装置，构成为对搭载于具备作为动力源的电动发电机的混合动力车辆的电池的充放电进行控制。所述充放电控制装置具备：路径信息取得部，构成为取得当前位置为起点的预定行驶路径；区间确定部，构成为根据所述预定行驶路径中的位能变化来推定所述电池的充电率的推移，确定所述预定行驶路径中的过放电区间和过充电区间；以及充放电控制部，构成为通过对所述电动发电机的输出进行控制来对所述电池的充放电进行控制。所述过充电区间包含所述充电率持续上升至最大充电率之后维持为所述最大充电率的区间，所述过放电区间包含所述充电率持续降低至最小充电率之后维持为所述最小充电率的区间。所述充放电控制部构成为将所述过充电区间中的充电电流值限制为一定的第1上限值，所述第1上限值被设定为，在所述过充电区间中的所述充电电流值维持为所述第1上限值时，在所述过充电区间的终点处，所述充电率达到所述最大充电率。所述充放电控制部进一步构成为将所述过放电区间中的放电电流值限制为一定的第2上限值，所述第2上限值被设定为，在所述过放电区间中的所述放电电流值维持为所述第2上限值时，在所述过放电区间的终点处，所述充电率达到所述最小充电率。

附图说明

图1是示意地示出搭载一实施方式的充放电控制装置的混合动力汽车的概略结构的功能框图。

图2是示意地示出预定行驶路径的一例的图。

图3(a)是示意地示出路径信息的一例的当前位置信息的图，图3(b)是示意地示出路径信息的一例的区间信息的图。

图4是示出混合动力ECU的一例的功能框图。

图5(a)是示出过充电区间的一例的图，图5(b)是示出过充电区间的另一例的图。

图6(a)是示出过放电区间的一例的图，图6(b)是示出过放电区间的另一例的图。

图7是在一般控制的一例中，示出预定行驶路径、充电率的推定推移、充放电电流以及电池温度的关系的图。

图8是在温度上升抑制控制的一例中，示出预定行驶路径、充电率的推定推移、充放电电流以及电池温度的关系的图。

图9是在温度上升抑制控制的另一例中，示出充电率的推定推移与充放电电流的关系的图。

具体实施方式

参照图1～图9，对充放电控制装置的一实施方式进行说明。

如图1所示，作为混合动力汽车的车辆10具备作为动力源的发动机11以及电动发电机(以下，称为M/G)12。发动机11的旋转轴13与M/G12的旋转轴14通过离合器15可断接地连接。M/G12的旋转轴14通过变速器16和驱动轴17等而与驱动轮18连接。

发动机11是例如具有多个气缸的柴油发动机，燃料在各气缸中燃烧从而产生使旋转轴13旋转的转矩。在离合器15处于连接状态时，发动机11产生的转矩经由M/G12的旋转轴14、变速器16以及驱动轴17被传递到驱动轮18。

M/G12通过逆变器21而与电池20电连接。电池20为可充放电的二次电池，由彼此电连接的多个单体电池构成。M/G12以如下方式作为电动机来发挥功能：通过蓄电在电池20的电力经由逆变器21被供给到M/G12，从而M/G12使旋转轴14旋转来对发动机11进行辅助。M/G12作为电动机来发挥功能时产生的电动机转矩Tm，经由变速器16和驱动轴17而被传递到驱动轮18。另外，M/G12以如下方式作为发电机来发挥功能：将例如利用加速器断开时的旋转轴14的旋转来发电的电力经由逆变器21蓄电在电池20。M/G12作为发电机来发挥功能时产生的制动转矩为再生转矩Tr。

变速器16对M/G12的旋转轴14具有的转矩进行变速，将该变速的转矩经由驱动轴17传递给驱动轮18。变速器16构成为能够设定多个变速比Rt。

在使M/G12作为电动机来发挥功能时，逆变器21将来自电池20的直流电压转换为交流电压而向M/G12供给电力。另外，在使M/G12作为发电机来发挥功能时，逆变器21将来自M/G12的交流电压转换为直流电压来供给给电池20，并对电池20进行充电。

车辆10包含具有作为高压类部件的这些M/G12、逆变器21以及电池20的高压电路。以下，将从逆变器21向M/G12供给电力时在电池20中流过的电流称为放电电流，将从逆变器21向电池20供给电力时在电池20中流过的电流称为充电电流。

上述的发动机11、离合器15、逆变器21以及变速器16等，通过对车辆10进行统筹控制的控制装置30而被控制。

控制装置30由混合动力ECU31、发动机ECU32、逆变器ECU33、电池ECU34、变速器ECU35、信息ECU37等构成，各ECU31～37例如通过CAN(Control Area Network)彼此连接。

各ECU(Electronic Control Unit)31～37主要由处理器、存储器、输入接口以及输出接口等经由总线彼此连接的微控制器构成。各ECU31～37经由输入接口取得作为与车辆10的状态有关的信息的状态信息，根据该取得的状态信息以及存储在存储器中的控制程序和各种数据来执行各种处理。

混合动力ECU31经由输入接口取得各ECU32～37输出的各种状态信息。例如，混合动力ECU31根据来自发动机ECU32的信号，取得来自驾驶者的请求转矩Tdrv和作为发动机11的旋转轴13的转速的发动机转速Ne。混合动力ECU31根据来自逆变器ECU33的信号，取得作为M/G12的旋转轴14的转速的电动机转速Nm。混合动力ECU31根据来自电池ECU34的信号，取得电池电压和电池20的充电率SOC。混合动力ECU31根据来自变速器ECU35的信号，取得离合器15的断接状态信息、变速器16中的变速比Rt等。混合动力ECU31根据来自信息ECU37的信号来取得车速v和路径信息等。

混合动力ECU31根据所取得的信息来生成各种控制信号，将该生成的控制信号经由输出接口输出给各ECU32～37。混合动力ECU31运算作为针对发动机11的指示转矩的发动机指示转矩Teref，将表示该运算的发动机指示转矩Teref的控制信号输出给发动机ECU32。混合动力ECU31运算作为对于M/G12的指示转矩的电动机指示转矩Tmref，将表示该运算的电动机指示转矩Tmref的控制信号输出给逆变器ECU33。混合动力ECU31将指示离合器15的断接的控制信号以及指示变速器16中的变速比Rt的控制信号输出给变速器ECU35。

发动机ECU32取得发动机转速Ne和加速踏板51的加速操作量ACC，并且控制燃料喷射量和喷射时机等以使从混合动力ECU31输入的发动机指示转矩Teref量的转矩作用到旋转轴13。发动机ECU32根据加速操作量ACC和发动机转速Ne等来运算来自驾驶者的请求转矩Tdrv，将该运算的请求转矩Tdrv输出给混合动力ECU31。

逆变器ECU33取得电动机转速Nm，并且控制逆变器21以使从混合动力ECU31输入的电动机指示转矩Tmref量的转矩作用到旋转轴14。

电池ECU34对电池20的充放电电流I进行监视，根据该充放电电流I的积算值来运算电池20的充电率SOC。电池ECU34除了取得电池20的充放电电流I以外还取得电池电压。

变速器ECU35根据来自混合动力ECU31的离合器15的断接请求来控制离合器15的断接。另外，变速器ECU35根据来自混合动力ECU31的表示变速比Rt的控制信号来控制变速器16的变速比Rt。

信息ECU37根据来自作为信息取得部53的构成要素的各种传感器的信号来取得各种信息，将该取得的信息输出给混合动力ECU31。例如，信息ECU37取得基于来自车速传感器的信号的车辆10的车速v，将该取得的车速v输出给混合动力ECU31。

另外，信息ECU37取得由表示车辆10的当前位置的当前位置信息以及作为关于车辆10以当前位置为起点行驶的预定路径、即预定行驶路径的各区间的信息的区间信息构成的路径信息。关于预定行驶路径，例如在几km～几十km的范围内取得。

关于信息取得部53，作为与上述的路径信息有关的装置，具有例如定位装置、汽车导航装置这类的路径信息生成部54。这些定位装置、汽车导航装置具有关联有对道路的各位置的坐标进行了规定的道路位置信息、对各位置的标高进行了规定的标高信息、对道路的各位置规定了例如高速道路等道路的分类的分类信息等的地图信息。

定位装置通过卫星定位系统取得表示车辆10的当前位置的当前位置信息。定位装置根据该当前位置信息和地图信息来设定预定行驶路径，生成关于该设定的预定行驶路径的区间信息。

汽车导航装置通过卫星定位系统取得表示车辆10的当前位置的当前位置信息。汽车导航装置将驾驶者设定的到目的地为止的路径等设定为预定行驶路径，生成关于该预定行驶路径的区间信息。

如图2所示，在设定预定行驶路径时，路径信息由图3(a)所示的当前位置信息和图3(b)所示的区间信息构成。

如图3(a)所示，当前位置信息由当前位置P0、当前位置P0的标高H0及其分类构成。将连结节点的区间称为单位区间。如图3(b)所示，区间信息由单位区间的终点位置Pk、标高Hk、区间长度Lk、坡度值θk(k为1以上的整数)以及分类等构成。

混合动力ECU31根据从信息ECU37输入的各种信息，执行车辆10在高速道路上高速行驶中时的电池20的充放电的控制、即高速行驶时充放电控制。

混合动力ECU31包含通过执行与高速行驶时充放电控制有关的各种程序来发挥功能的各种功能部。即，混合动力ECU31具备取得部61、重量运算部62、控制选择部63、行驶阻力设定部64、区间确定部65以及转矩控制部66。

取得部61相当于路径信息取得部。取得部61取得信息ECU37输出的路径信息并且取得车速v。另外，取得部61取得加速操作量ACC、发动机转速Ne以及变速器16中的变速比Rt等。

重量运算部62运算车辆10的自重W。重量运算部62例如根据加速操作量ACC、发动机转速Ne、车速v以及变速器16中的变速比Rt等来运算车辆10的自重W。

控制选择部63根据取得部61取得的各种信息，选择关于M/G12的输出的控制方式。控制选择部63根据路径信息和车速v，在车辆10在高速道路上高速行驶中(例如车速为60km/h以上)时选择温度上升抑制控制，除此以外的情况下选择一般控制。

行驶阻力设定部64设定区间信息中的关于各单位区间的行驶阻力。行驶阻力设定部64在对于基于各区间的坡度值θk的坡度阻力、基于道路分类的滚动阻力等考虑对应于车辆形状的空气阻力的基础上对各区间设定行驶阻力。

区间确定部65推定预定行驶路径中的充电率SOC的推移来确定过放电区间Td和过充电区间Tc。

区间确定部65假设自重W的车辆10以一定的车速v在预定行驶路径上高速行驶而推定充电率SOC的推移。区间确定部65在对于基于自重W和每个区间的标高差的位能的变化，考虑基于车速v、行驶阻力及区间长度的阻力损失以及M/G12和逆变器21的转换效率等的基础上，推定预定行驶路径中的电池20的充电率SOC的推移。并且，区间确定部65根据充电率SOC的推移来设定预定行驶路径中的过充电区间Tc和过放电区间Td。

过充电区间Tc包含充电率SOC从最小充电率SOC1上升到最大充电率SOC2为止的上升区间以及充电率SOC维持为最大充电率SOC2的最大维持区间。例如，如图5(a)所示，过充电区间Tc包含充电率SOC持续上升到最大充电率SOC2的区间、即连续上升区间71以及继连续上升区间71之后充电率SOC维持为最大充电率SOC2的最大维持区间72。另外例如，如图5(b)所示，过充电区间Tc在上升区间73的中途包含充电率SOC不会达到最小充电率SOC1的暂时放电区间74。另外，过充电区间Tc在最大维持区间76包含充电率SOC不会达到最小充电率SOC1的暂时放电区间75。

过放电区间Td包含充电率SOC从最大充电率SOC2降低到最小充电率SOC1为止的降低区间以及充电率SOC维持为最小充电率SOC1的最小维持区间。例如，如图6(a)所示，过放电区间Td包含充电率SOC持续降低到最小充电率SOC1的区间、即连续降低区间81以及继连续降低区间81之后充电率SOC维持为最小充电率SOC1的最小维持区间82。另外例如，如图6(b)所示，过放电区间Td在降低区间83的中途包含充电率SOC不会到达最大充电率SOC2的暂时充电区间84。另外，过放电区间Td在最小维持区间86包含充电率SOC不会达到最大充电率SOC2的暂时充电区间85。

转矩控制部66相当于充放电控制部。转矩控制部66通过对M/G12的输出进行控制来控制电池20的充放电。转矩控制部66根据路径信息和车速v，在车辆10处于高速道路上的高速行驶中时执行温度上升抑制控制，在除此以外的情况下执行一般控制。在一般控制中，转矩控制部66以追随位能变化的方式根据其时时的行驶状态来控制电动机指示转矩Tmref，以使得关于电动机转矩Tm使燃油经济性变得最高、且关于再生转矩Tr在最短时间内达到最大充电率SOC2。

在温度上升抑制控制中，转矩控制部66关于过充电区间Tc设定作为一定的充电电流值的第1上限值来控制M/G12的输出。在充电电流值维持为第1上限值时，第1上限值被设定为充电率SOC在过充电区间Tc的终点处达到最大充电率SOC2。另外，转矩控制部66关于过放电区间Td设定作为一定的放电电流值的第2上限值来控制M/G12的输出。在放电电流值维持为第2上限值时，第2上限值被设定为充电率SOC在过放电区间Td的终点处达到最小充电率SOC1。

参照图7和图8，对温度上升抑制控制的一例进行说明。首先，参照图7对通过一般控制来控制M/G12的输出时的电池温度的推移进行说明。如上所述，在一般控制中，M/G12的输出被控制为追随车辆10的位能变化。

在取得部61取得的路径信息中所示的预定行驶路径(当前位置P0～位置P6)中，如图7的第一段所示，标高H变化。此时，充电率SOC根据位能等的变化而变化。如图7的第二段所示，充电率SOC在最小维持区间(位置P1～位置P2和位置P5～位置P6)中维持为最小充电率SOC1，并且在最大维持区间(位置P3～位置P4)中维持为最大充电率SOC2。这是因为，关于放电，M/G12的电动机转矩Tm被控制为根据其时时的行驶状态使燃油经济性成为最高。另外，这是因为，关于充电，M/G12的再生转矩Tr被控制为在最短时间内达到最大充电率SOC2。在这种一般控制中，如图7的第三段所示，在短时间内大的放电电流或充电电流流过电池20之后，放电或充电停止。在电池20中，由内部电阻引起的发热量与电流的平方成比例，因此如图7的第四段所示，电池温度TmpB急剧上升之后慢慢下降，其结果，电池20的最高温度和平均温度变高。

另一方面，如图8所示，在通过温度上升抑制控制来控制M/G12的输出的情况下，对于图8的第一段所示的预定行驶路径，区间确定部65将从当前位置P0(起点)到位置P2(终点)为止设定为过放电区间Td1、将从位置P2(起点)到位置P4(终点)为止设定为过充电区间Tc1、将从位置P4(起点)到位置P6(终点)为止设定为过放电区间Td2。

如图8的第二段和第三段所示，转矩控制部66在过放电区间Td1、Td2中设定作为一定的放电电流值Id1、Id2的上限值来控制M/G12的输出。在放电电流值维持为上限值时，在过放电区间Td1、Td2中充电率SOC以从起点(P0、P4)到终点(P2、P6)为止的一定的变化率来变化，而且在终点(P2、P6)处充电率SOC成为最小充电率SOC1。在过放电区间Td1、Td2中，充分确保充电率SOC达到最小充电率SOC1的放电量的可能性高。因此，即使设定作为一定的放电电流值Id1、Id2的上限值也能够在终点(P2、P6)处使充电率SOC以高概率达到最小充电率SOC1。另外，转矩控制部66在过充电区间Tc1中，设定作为一定的充电电流值Ic1的上限值来控制M/G12的输出。在充电电流值维持为上限值时，在过充电区间Tc1中充电率SOC以从起点(P2)到终点(P4)为止的一定的变化率来变化，而且在终点(P4)处充电率SOC成为最大充电率SOC2。在过充电区间Tc1中，充分确保充电率SOC达到最大充电率SOC2的充电量的可能性高。因此，即使设定作为一定的充电电流值Ic1的上限值，也能够在终点(P4)处使充电率SOC以高概率达到最大充电率SOC2。

根据这种结构，如图8的第四段所示，在过放电区间Td1、Td2和过充电区间Tc1的各个终点处，能够以高概率使充电率SOC与一般控制相同且能够抑制电池温度TmpB的最高温度和平均温度。即，能够抑制电池温度TmpB的上升且确保电池20的充放电量。

参照图9，对温度上升抑制控制的另一例进行说明。另外，在图9中，在第一段示出进行了一般控制时的充电率SOC的推移，在第二段示出进行了温度上升抑制控制时的充电率SOC的推移，在第三段示出流过电池20的电流值。

如图9的第一段所示，该例的过放电区间Td3在到充电率SOC从最大充电率SOC2降低至最小充电率SOC1为止的中途，具有充电率SOC不会到达最大充电率SOC2的暂时充电区间Tc31、Tc32。另外，过充电区间Tc4在到充电率SOC从最小充电率SOC1上升至最大充电率SOC2为止的中途，具有充电率SOC不会到达最小充电率SOC1的暂时放电区间Td4。

如图9的第二段和第三段所示，转矩控制部66在过放电区间Td3中的暂时充电区间Tc31、Tc32以及过充电区间Tc4中的暂时放电区间Td4中，通过一般控制对M/G12的输出进行控制。另外，转矩控制部66在过放电区间Td3中设定作为一定的放电电流值Id3的上限值来控制M/G12的输出。上限值是至少部分根据充电区间Tc31、Tc32中的区间长度和充电率SOC的上升量而被设定。在放电电流值维持为上限值时，在过放电区间Td3的终点(位置P16)处充电率SOC成为最小充电率SOC1。转矩控制部66在过充电区间Tc4中设定作为一定的充电电流值Ic4的上限值来控制M/G12的输出。上限值是至少部分根据放电区间Td4中的区间长度和充电率SOC的降低量而被设定。在充电电流值维持为上限值时，在过充电区间Tc4的终点(位置P19)处充电率SOC成为最大充电率SOC2。

根据这种结构，能够在过放电区间Td3和过充电区间Tc4的各个终点处以高概率使充电率SOC与一般控制相同，而且能够抑制电池温度TmpB的最高温度和平均温度。即，能够抑制电池温度TmpB的上升且确保电池20的充放电量。

对本实施方式的作用和效果进行说明。

(1)在过充电区间Tc中充分确保充电率SOC达到最大充电率SOC2的充电量的可能性高。因此，即使将充电电流值限制为一定的充电电流值也能够在过充电区间Tc的终点处以高概率使充电率SOC到达最大充电率SOC2。另外，在过放电区间Td中充分确保充电率SOC达到最小充电率SOC1的放电量的可能性高。因此，即使将放电电流值限制为一定的放电电流值也能够在过放电区间Td的终点处以高概率使充电率SOC达到最小充电率SOC1。并且，能够通过在这些过充电区间Tc和过放电区间Td中将充放电电流限制为一定值来抑制电池温度TmpB的上升。即，根据混合动力ECU31，能够抑制电池温度TmpB的上升且确保电池20的充放电量。

(2)过充电区间Tc在充电率SOC从最小充电率SOC1上升到最大充电率SOC2为止的上升区间包含暂时放电区间。根据这种结构，更长的区间被设定为过充电区间Tc，因此能够在预定行驶路径中提高充电电流被限制的区间的比例。其结果，能够有效地抑制电池温度TmpB的上升且确保电池20的充放电量。

(3)过充电区间Tc在最大维持区间包含暂时放电区间。根据这种结构，更长的区间被设定为过充电区间Tc，因此能够在预定行驶路径中进一步提高充电电流被控制为一定的充电电流的区间的比例。其结果，能够进一步有效地抑制电池温度TmpB的上升且确保电池20的充放电量。

(4)混合动力ECU31在暂时放电区间Td4等中通过一般控制对M/G12的输出进行控制。由此，能够有效地进行过充电区间Tc中的暂时放电区间的放电。其结果，能够提高过充电区间Tc中的燃油经济性。

(5)过放电区间Td在充电率SOC从最大充电率SOC2降低至最小充电率SOC1为止的降低区间包含暂时充电区间。由此，更长的区间被设定为过放电区间Td，因此能够在预定行驶路径中提高放电电流被控制为一定的放电电流的区间的比例。其结果，能够有效地抑制电池温度TmpB的上升且确保电池20的充放电量。

(6)过放电区间Td在最小维持区间包含暂时充电区间。根据这种结构，更长的区间被设定为过放电区间Td，因此能够在预定行驶路径中进一步提高放电电流被限制为一定的放电电流的区间的比例。其结果，能够进一步有效地抑制电池温度TmpB的上升且确保电池20的充放电量。

(7)混合动力ECU31在暂时充电区间Tc31等中通过一般控制对M/G12的输出进行控制。能够高效地进行过放电区间Td中的暂时充电区间的充电。

(8)温度上升抑制控制是当在高速道路上高速行驶时执行。根据这种结构，所推定的充电率SOC的推移与实际的充电率SOC的推移之间的误差变小，从而能够使上述的(1)～(7)的效果进一步显著。

(9)在温度上升抑制控制中，除了抑制电池温度TmpB的上升以外，对于电池20的负荷变小，从而抑制放电时的热损失。由此，提高电池20的放电效率，因此能够使基于M/G12的燃料减少效率提高。

能够如下所述变更本实施方式来实施。关于本实施方式和以下的变更例，能够在技术上不矛盾的范围内彼此组合来实施。

·例如，当在最小维持区间包含暂时充电区间时，该充电区间之前的最小维持区间与该充电区间之后的最小维持区间也可以被包含在彼此不同的过放电区间Td。

·过放电区间Td也可以仅包含连续降低区间和继连续降低区间之后的最小维持区间。

·例如，当在最大维持区间包含暂时放电区间时，该放电区间之前的最大维持区间和该放电区间之后的最大维持区间也可以被包含在彼此不同的过充电区间Tc。

·过充电区间Tc也可以仅包含连续上升区间与继连续上升区间之后的最大维持区间。

·关于温度上升抑制控制，不限于当车辆10在高速道路上高速行驶时执行，例如也可以当在公路上高速行驶时执行。即，温度上升抑制控制可以在车速v的变化少的状況下执行。