车辆用控制装置

文档序号:598704 发布日期:2021-05-28 浏览:27次 >En<

阅读说明:本技术 车辆用控制装置 (Vehicle control device ) 是由 篠原雅典 筧淳平 杉田美树 伊藤耕巳 于 2020-11-06 设计创作,主要内容包括:本发明提供一种车辆用控制装置,包括至少一个电子控制单元,电子控制单元被构成为:当在行驶过程中预测有限制发电装置的动作的情况下,在能够利用来自发电装置的电力进行第1电池组件的充电时,以利用来自发电装置的电力对第1电池组件进行充电的方式控制转换器和发电装置,进而在第1电池组件的剩余容量为阈值以上时以对第2电池组件进行充电的方式控制发电单元;当在行驶过程中预测有限制时,在无法利用来自发电装置的电力进行第1电池组件的充电、且第1电池组件的剩余容量为阈值以下而第2电池组件的剩余容量为阈值以上时,以在第2电池组件的剩余容量不小于阈值的范围利用来自第2电池组件的电力对第1电池组件进行充电的方式控制发电单元。(The present invention provides a vehicle control device, comprising at least one electronic control unit, wherein the electronic control unit is configured to: when the operation of the power generation device is predicted to be limited during traveling, when the 1 st cell can be charged by the power from the power generation device, the converter and the power generation device are controlled so as to charge the 1 st cell by the power from the power generation device, and further, when the remaining capacity of the 1 st cell is equal to or more than a threshold value, the power generation unit is controlled so as to charge the 2 nd cell; when it is predicted that there is a restriction during traveling, the power generation unit is controlled so that the 1 st cell assembly cannot be charged with power from the power generation device, and when the 1 st cell assembly has a remaining capacity equal to or less than a threshold value and the 2 nd cell assembly has a remaining capacity equal to or greater than a threshold value, the 1 st cell assembly is charged with power from the 2 nd cell assembly in a range where the 2 nd cell assembly has a remaining capacity not less than the threshold value.)

车辆用控制装置

技术领域

本发明涉及车辆用控制装置。

背景技术

作为这种车辆用控制装置,提出了如下方案:第1电池组件(高压主电池组件)、第2电池组件(低压副电池组件)、转换器(DC/DC转换器)以及发电装置(充电器)都搭载于车辆(例如,参照日本特开2012-75241)。第1电池组件至少与输出行驶用的动力的马达交换电力。第2电池组件作为额定电压比第1电池组件低的电池组件而构成。转换器在第1电池组件与第2电池组件之间伴随电压的变换而变换电力。发电装置将设置于车辆外部的外部电源的电力供给到第1电池组件。在该装置中,在第2电池组件的剩余容量为规定的阈值以上时控制转换器,使得从第1电池组件输出来自第2电池组件的电力与车辆的要求输出之差的电力。而且,在第2电池组件的剩余容量小于规定的阈值时控制转换器,使得利用第1电池组件的电力对第2电池组件进行充电。通过这样的控制来抑制第1电池组件的放电,抑制第1电池组件的劣化。

发明内容

然而,在上述车辆用控制装置中,能够抑制第1电池组件的劣化,另一方面,第2电池组件频繁地被充放电,所以第2电池组件的劣化加深。另外,有时当在车辆的行驶过程中发电装置的动作被限制时,因行驶用的马达的电力消耗而第1电池组件的剩余容量下降,从而对车辆的行驶产生影响。因而,期望合适地管理第1电池组件的剩余容量。

本发明提供一种能够抑制第2电池组件的劣化、并且合适地管理第1电池组件的剩余容量的车辆用控制装置。

本发明的第一方案提供一种车辆用控制装置,搭载于具有第1电池组件、第2电池组件、转换器以及发电装置的车辆,控制所述转换器和所述发电装置,所述第1电池组件经由第1电力线而与行驶用的马达交换电力,所述第2电池组件连接于第2电力线,额定电压比所述第1电池组件的额定电压低,所述转换器在所述第1电力线、第2电力线之间伴随电压的变换而交换电力,所述发电装置能够将使用燃料进行发电而得到的电力供给到所述第1电力线,所述车辆用控制装置的特征在于,所述车辆用控制装置具备至少一个电子控制单元,其中,所述电子控制单元以如下方式构成:当在所述车辆的行驶过程中预测有对所述发电装置的动作的限制的情况下,在能够利用来自所述发电装置的电力进行所述第1电池组件的充电时,以利用来自所述发电装置的电力对所述第1电池组件进行充电、并且不对所述第2电池组件进行充电的方式,控制所述转换器和所述发电装置;当在所述车辆的行驶过程中预测有所述限制的情况下,在能够利用来自所述发电装置的电力进行所述第1电池组件的充电、所述第1电池组件的剩余容量为第1阈值以上时,以直至所述第2电池组件的剩余容量成为比所述行驶过程中未预测有所述限制时的所述第2电池组件的目标剩余容量高的第2阈值以上为止对所述第2电池组件进行充电的方式,控制所述转换器和所述发电装置;当在所述车辆的行驶过程中预测有所述限制时,在无法利用来自所述发电装置的电力进行所述第1电池组件的充电、且所述第1电池组件的剩余容量为比所述第1阈值低的第3阈值以下并且所述第2电池组件的剩余容量为比所述目标剩余容量低的第4阈值以上时,以在所述第2电池组件的剩余容量不小于所述第4阈值的范围利用来自所述第2电池组件的电力对所述第1电池组件进行充电的方式控制所述转换器。

在上述第一方案的车辆用控制装置中,当在车辆的行驶过程中预测有限制发电装置的动作的限制预测时,在能够利用来自发电装置的电力来进行第1电池组件的充电时,以利用来自发电装置的电力对第1电池组件进行充电、并且不对第2电池组件进行充电的方式控制转换器和发电装置,在第1电池组件被充电而第1电池组件的剩余容量成为第1阈值以上时,以直至第2电池组件的剩余容量成为比不是预测限制时的第2电池组件的目标剩余容量高的第2阈值以上为止对第2电池组件进行充电的方式,控制转换器和发电装置。由此,能够为在车辆的行驶过程中发电装置的动作被限制这一情况作准备而将第1电池组件的剩余容量设为更高的值。另外,在将第1电池组件的剩余容量设为第1阈值之后,将第2电池组件设为第2阈值,所以能够更可靠地确保第1电池组件的剩余容量。在预测限制时,在无法利用来自发电装置的电力来进行第1电池组件的充电、且第1电池组件的剩余容量为比第1阈值低的第3阈值以下并且第2电池组件的剩余容量为比目标剩余容量低的第4阈值以上时,以在第2电池组件的剩余容量不小于第4阈值的范围利用来自第2电池组件的电力对第1电池组件进行充电的方式控制转换器。在预测限制时,在无法利用来自发电装置的电力来进行第1电池组件的充电时,第1电池组件的剩余容量由于马达的电力消耗而容易下降。在第1电池组件的剩余容量为第3阈值以下而第2电池组件的剩余容量为第4阈值以上时,利用来自第2电池组件的电力对第1电池组件进行充电,所以能够将第1电池组件的剩余容量设为为了针对在车辆的行驶过程中发电装置的动作被限制这一情况而准备的更高的值。第2电池组件在预测限制时,在能够利用来自发电装置的电力来进行第1电池组件的充电、并且第1电池组件被充电而第1电池组件的剩余容量成为第1阈值以上时,充电至比第2电池组件的目标剩余容量高的第2阈值以上。因此,在预测限制时,在从能够利用来自发电装置的电力来进行第1电池组件的充电的状态切换到无法利用来自发电装置的电力来进行第1电池组件的充电的状态时,第2电池组件的剩余容量变高。因而,在利用来自第2电池组件的电力对第1电池组件进行了充电时,能够使第1电池组件的剩余容量变得更高。此时,在第2电池组件的剩余容量不小于第4阈值的范围利用来自第2电池组件的电力对第1电池组件进行充电,所以能够抑制第2电池组件的剩余容量的过度的下降,能够抑制第2电池组件的劣化。其结果,能够抑制第2电池组件的劣化,并合适地管理第1电池组件的剩余容量。

在上述第一方案中,所述电子控制单元也可以构成为当在所述车辆的行驶过程中执行对所述发电装置的动作的限制的情况下,在无法利用来自所述发电装置的电力进行所述第1电池组件的充电、且所述第1电池组件的剩余容量为所述第3阈值以下并且所述第2电池组件的剩余容量为所述第4阈值以上时,以在所述第2电池组件的剩余容量不小于所述第4阈值的范围利用来自所述第2电池组件的电力对所述第1电池组件进行充电的方式控制所述转换器。如果这样做,就能够抑制第1电池组件的剩余容量的下降,即使在发电装置的动作被限制时,也能够使车辆的行驶距离变得更长。

在上述第一方案中,所述电子控制单元也可以构成为在执行所述限制的情况下,在无法利用来自所述发电装置的电力进行所述第1电池组件的充电、且所述第1电池组件的剩余容量小于比所述第3阈值低的第5阈值时,使所述发电装置进行动作。如果这样做,就能够在第1电池组件的剩余容量下降至小于第5阈值时,利用来自发电装置的电力来进行第1电池组件的充电,能够抑制第1电池组件的剩余容量的过度的下降,并使车辆的行驶距离变得更长。

在上述第一方案中,在所述车辆的行驶过程中预测有所述限制时也可以包括预测有所述车辆进入对所述发电装置的动作进行限制的限制区域内时,执行所述限制时也可以包括所述车辆进入到所述限制区域内时。所述限制也可以所述车辆进入到对所述发电装置的动作进行限制的限制区域内。如果这样做,就能够在车辆进入到限制区域内之前,抑制第2电池组件的劣化,并使第1电池组件的剩余容量成为合适的值。另外,在所述车辆进入到限制区域内时,能够使车辆的行驶距离变得更长。

在上述第一方案中,所述车辆也可以具备能够执行利用来自外部电源的电力对所述第1电池组件进行充电的外部充电的充电装置,预测有所述限制时也可以包括预测有所述车辆向具有所述外部电源的外部电源设施停车时。所述限制也可以包括所述车辆向具有所述外部电源的外部电源设施停车。

如果这样做,就能够在车辆向外部电源设施停车之前,抑制第2电池组件的劣化,并使第1电池组件的剩余容量成为合适的值。

在上述第一方案中,所述发电装置也可以具有:引擎,使用燃料来输出动力;以及第1马达,旋转轴连接于所述引擎的输出轴,并且能够经由逆变器而与所述第1电力线交换电力,所述限制预测时也可以包括在车辆的行驶过程中预测有对所述引擎的运转进行限制时。所述限制也可以包括所述车辆的行驶过程中的所述引擎的运转限制。

在上述第一方案中,所述发电装置也可以是被构成为使用燃料进行发电的燃料电池。

附图说明

下面将参照附图说明本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业上的意义,其中相同的附图标记表示相同的元件,其中:

图1是示出搭载有作为本发明的一个实施例的车辆用控制装置的混合动力汽车20的结构概略的结构图。

图2是示出由HVECU70执行的控制例程的一个例子的流程图。

图3是示意地示出高电压电池组件50的剩余容量SOC1的说明图。

图4是示意地示出低电压电池组件60的剩余容量SOC2的说明图。

图5是示出变形例的控制例程的一个例子的流程图。

图6是示出变形例的混合动力汽车120的结构概略的结构图。

图7是示出燃料电池车220的结构概略的结构图。

具体实施方式

接下来,使用实施例来说明具体实施方式。

图1是示出搭载有作为本发明的一个实施例的车辆用控制装置的混合动力汽车20的结构概略的结构图。实施例的混合动力汽车20如图所示具备引擎22、行星齿轮30、马达MG1、MG2、逆变器41、42、高电压电池组件50、低电压电池组件60、DC/DC转换器62、充电器90、导航装置98以及混合动力车辆用电子控制单元(以下,称为“HVECU”)70。

引擎22作为以汽油、轻油等为燃料来输出动力的内燃机而构成。该引擎22由引擎用电子控制单元(以下,称为“引擎ECU”)24进行运转控制。

引擎ECU24虽然未图示,但作为以CPU为中心的微型处理器而构成,除了具备CPU之外,还具备存储处理程序的ROM、临时地存储数据的RAM、输入输出端口、通信端口。来自为了对引擎22进行运转控制而所需的各种传感器的信号、例如来自检测引擎22的曲轴26的旋转位置的曲柄位置传感器23的曲轴转角θcr等从输入端口输入到引擎ECU24。用于对引擎22进行运转控制的各种控制信号经由输出端口从引擎ECU24输出。引擎ECU24经由通信端口而与HVECU70连接。引擎ECU24根据来自曲柄位置传感器23的曲轴转角θcr,运算出引擎22的转速Ne。

行星齿轮30作为单小齿轮式的行星齿轮构造而构成。马达MG1的转子连接于行星齿轮30的太阳轮。经由差速齿轮38而与驱动轮39a、39b连结的驱动轴36连接于行星齿轮30的环形齿轮。引擎22的曲轴26经由减振器28连接于行星齿轮30的齿轮架。

马达MG1作为具有嵌入有永久磁铁的转子和缠绕有三相线圈的定子的同步发电电动机而构成,如上所述,转子连接于行星齿轮30的太阳轮。马达MG2与马达MG1同样地作为同步发电电动机而构成,转子连接于驱动轴36。

逆变器41连接于高电压系统电力线54,作为具有6个晶体管和6个二极管的公知的逆变器电路而构成。逆变器42与逆变器41同样地连接于高电压系统电力线54,作为具有6个晶体管和6个二极管的公知的逆变器电路而构成。逆变器41、42在电压进行作用时,由马达用电子控制单元(以下,称为“马达ECU”)40调节成对的晶体管的导通时间的比例,从而马达MG1、MG2的三相线圈形成旋转磁场,对马达MG1、MG2进行旋转驱动。

马达ECU40虽然未图示,但作为以CPU为中心的微型处理器而构成,除了具备CPU之外,还具备存储处理程序的ROM、临时地存储数据的RAM、输入输出端口、通信端口。来自为了对马达MG1、MG2进行驱动控制而所需的各种传感器的信号经由输入端口输入到马达ECU40。作为输入到马达ECU40的信号,例如能够举出来自检测马达MG1、MG2的转子的旋转位置的旋转位置检测传感器43、44的旋转位置θm1、θm2、来自检测在马达MG1、MG2的各相中流动的电流的电流传感器45u、45v、46u、46v的相电流Iu1、Iv1、Iu2、Iv2、来自安装于马达MG1的温度传感器45t的马达温度tm1。用于对马达MG1、MG2进行驱动控制的各种控制信号经由输出端口从马达ECU40输出。作为从马达ECU40输出的信号,例如能够举出向逆变器41、42的晶体管的开关控制信号。马达ECU40经由通信端口而与HVECU70连接。马达ECU40根据来自旋转位置检测传感器43、44的马达MG1、MG2的转子的旋转位置θm1、θm2,运算出马达MG1、MG2的转速Nm1、Nm2。

高电压电池组件50例如作为锂离子二次电池而构成,连接于高电压系统电力线54。该高电压电池组件50由电池组件用电子控制单元(以下,称为“电池组件ECU”)52管理。

电池组件ECU52虽然未图示,但作为以CPU为中心的微型处理器而构成,除了具备CPU之外,还具备存储处理程序的ROM、临时地存储数据的RAM、输入输出端口、通信端口。来自为了管理高电压电池组件50而所需的各种传感器的信号经由输入端口输入到电池组件ECU52。作为输入到电池组件ECU52的信号,例如,能够举出来自安装于高电压电池组件50的端子间的电压传感器51a的高电压电池组件50的电压Vb、来自安装于高电压电池组件50的输出端子的电流传感器51b的高电压电池组件50的电流Ib、来自安装于高电压电池组件50的温度传感器51c的高电压电池组件50的温度Tb。电池组件ECU52经由通信端口而与HVECU70连接。电池组件ECU52根据来自电流传感器51b的高电压电池组件50的电流Ib的累计值,运算出剩余容量SOC1。在此,“剩余容量”为能够从电池组件放电的电力的容量相对于电池组件的整体容量的比例。剩余容量SOC1为能够从高电压电池组件50放电的电力的容量相对于高电压电池组件50的整体容量的比例。在此,为了良好地保持高电压电池组件50的状态,高电压电池组件50的剩余容量SOC1被管理成以控制中心值S1ref(例如、55%、60%、65%等)为中心而处于下限阈值S1min(例如、5%、10%、15%等)至上限阈值S1max(例如、90%、95%、100%等)的范围内。

低电压电池组件60作为电压比高电压电池组件50低的二次电池、例如锂离子二次电池而构成,连接于低电压系统电力线64。低电压系统电力线64经由DC/DC转换器62连接于高电压系统电力线54。转向装置等辅助装置66连接于低电压系统电力线64。

DC/DC转换器62将高电压系统电力线54侧的电力变换为低电压而供给到低电压系统电力线64、或者将低电压系统电力线64的电力变换为高电压而供给到高电压系统电力线54。

充电器90连接于高电压系统电力线54,构成为能够在具有外部电源的充电设备、供电请求设备的设备侧连接器与车辆侧连接器92连接时,执行使用来自充电设备的电力来对高电压电池组件50进行充电的外部充电。该充电器90由HVECU70控制。

导航装置98虽然未图示,但具备装置主体、GPS天线、VICS(注册商标)天线以及显示器。装置主体虽然未图示,但具有CPU、ROM、RAM、存储介质、输入输出端口、通信端口。在装置主体的存储介质中存储有地图信息等。在地图信息中,作为数据库而存储有服务信息(例如、观光信息、停车场等)、各行驶区间(例如、信号机间、路口间等)的公路信息等。在公路信息中,包括距离信息、宽度信息、车道数信息、地域信息(市区、郊外)、类别信息(普通公路、高速公路)、坡度信息、法定速度、信号机的数量等。GPS天线接收与本车的当前地点有关的信息。VICS(注册商标)天线从信息中心接收拥堵信息、限制信息、灾害信息等。导航装置98当通过由用户进行的显示器的操作来设定目的地时,根据存储于装置主体的存储介质的地图信息、来自GPS天线的本车的当前地点以及设定的目的地来设定从本车的当前地点至目的地为止的预定行驶路线,将所设定的预定行驶路线显示于显示器,进行路线引导。导航装置98经由通信端口而与HVECU70连接。

HVECU70虽然未图示,但作为以CPU为中心的微型处理器而构成,除了具备CPU之外,还具备存储处理程序的ROM、临时地存储数据的RAM、输入输出端口、通信端口。来自各种传感器的信号经由输入端口输入到HVECU70。作为输入到HVECU70的信号,例如能够举出来自点火开关80的点火信号、来自检测变速杆81的操作位置的档位传感器82的档位SP。另外,还能够举出来自检测加速踏板83的踩踏量的加速踏板位置传感器84的加速踏板开度Acc、来自检测制动踏板85的踩踏量的制动踏板位置传感器86的制动踏板位置BP、来自车速传感器88的车速V。关于HVECU70,还能够举出来自安装于低电压电池组件60的端子间的电压传感器61a的低电压电池组件60的电压Vab、来自安装于低电压电池组件60的输出端子的电流传感器61b的低电压电池组件60的电流Iab、来自辅助装置66的辅助装置66动作所需的电力(辅助装置电力)Ph。向DC/DC转换器62、充电器90的控制信号经由输出端口从HVECU70输出。HVECU70如上所述经由通信端口而与引擎ECU24、马达ECU40、电池组件ECU52连接。

HVECU70根据来自电流传感器61b的低电压电池组件60的电流Iab的累计值而运算出剩余容量SOC2。剩余容量SOC2为能够从低电压电池组件60放电的电力的容量相对于低电压电池组件60的整体容量的比例。在此,为了良好地保持低电压电池组件60的状态,低电压电池组件60的剩余容量SOC2被管理成以控制中心值S2ref(例如、50%、55%、60%等)为中心而处于下限阈值S2min(例如、20%、25%、30%等)至上限阈值S2max(例如、98%、99%、100%等)的范围内。

这样构成的实施例的混合动力汽车20一边切换伴随引擎22的旋转停止而行驶的电动行驶模式(EV行驶模式)、伴随引擎22的旋转而行驶的混合动力行驶模式(HV行驶模式),一边行驶。

在EV行驶模式下,基本上以如下方式行驶。HVECU70首先根据加速踏板开度Acc和车速V,设定行驶所要求的要求转矩Td*。接着,以将马达MG1的转矩指令Tm1*设定为值0、并且使要求转矩Td*输出到驱动轴36的方式设定马达MG2的转矩指令Tm2*。然后,将所设定的马达MG1、MG2的转矩指令Tm1*、Tm2*发送到马达ECU40。马达ECU40对逆变器41、42的多个晶体管进行开关控制,以使得利用转矩指令Tm1*、Tm2*来驱动马达MG1、MG2。HVECU70控制DC/DC转换器62,以使得高电压系统电力线54的电力(来自高电压电池组件50的电力)降压到规定的低电压,使辅助装置电力Ph与为了使低电压电池组件60的剩余容量SOC2接近目标剩余容量SOC2*(基本上为控制中心值S2ref)而所需的能量Psoc2之和的电力从高电压系统电力线54供给到低电压系统电力线64。在该EV行驶模式下,当启动条件成立时,伴随由马达MG1驱动引擎22而启动引擎22,转移到HV行驶模式,所述启动条件是根据要求转矩Td*设定的车辆所要求的要求能量Pe*达到启动阈值Pst以上等。

在HV行驶模式下,基本上以如下方式行驶。HVECU70首先根据加速踏板开度Acc和车速V来设定行驶所要求的要求转矩Td*,并且根据所设定的要求转矩Td*和车速V来设定驾驶员行驶所要求的要求能量Pd*。接着,设定充放电要求能量Pb*(从高电压电池组件50放电时为正的值),该充放电要求能量Pb*是对辅助装置电力Ph加上为了使高电压电池组件50的剩余容量SOC1接近目标剩余容量SOC1*(基本上为控制中心值S1ref)而所需的能量Psoc1和为了使低电压电池组件60的剩余容量SOC2接近目标剩余容量SOC2*(基本上为控制中心值S2ref)而所需的能量Psoc2而得到的。然后,从要求能量Pd*减去充放电要求能量Pb*,计算车辆所要求的(引擎22所要求的)要求能量Pe*。当这样设定要求能量Pe*时,以从引擎22输出要求能量Pe*、并且使要求转矩Td*输出到驱动轴36的方式,设定引擎22的目标转速Ne*以及目标转矩Te*、马达MG1、MG2的转矩指令Tm1*、Tm2*。将马达MG1的转矩指令Tm1*设定为通过用于使引擎22以目标转速Ne*旋转的转速反馈控制而运算出的值。马达MG1的转矩指令Tm1*为压制引擎22的转速Ne的方向的转矩,所以在马达MG1的转速Nm1为正时(马达MG1向与引擎22相同的方向旋转时),马达MG1被再生驱动(作为发电机发挥功能)。然后,将引擎22的目标转速Ne*以及目标转矩Te*发送到引擎ECU24,并且将马达MG1、MG2的转矩指令Tm1*、Tm2*发送到马达ECU40。引擎ECU24以使引擎22按照目标转速Ne*以及目标转矩Te*运转的方式进行引擎22的吸入空气量控制、燃料喷射控制、点火控制等。马达ECU40以利用转矩指令Tm1*、Tm2*来驱动马达MG1、MG2的方式对逆变器41、42的多个晶体管进行开关控制。HVECU70控制DC/DC转换器62,以使高电压系统电力线54的电力(来自高电压电池组件50、马达MG1的电力)降压到规定的低电压,使辅助装置电力Ph与能量Psoc2之和的电力从高电压系统电力线54供给到低电压系统电力线64。在该HV行驶模式下,当停止条件成立时,使引擎22的运转停止,转移到EV行驶模式,所述停止条件是与上述同样地设定的要求能量Pe*达到比启动阈值Pst小的停止阈值Psp以下等。

接下来,说明这样构成的实施例的混合动力汽车20的动作、特别是导航装置98进行从本车的当前地点至目的地为止的预定行驶路线的路线引导时的动作。图2是示出由HVECU70执行的控制例程的一个例子的流程图。当在行驶过程中预测有限制引擎22的运转的预测限制时、以及当在行驶过程中预测出限制引擎22的运转之后实际中限制了引擎22的运转的限制时反复执行本例程。作为预测限制时,能够举出在预定行驶路线上存在根据法规等而限制引擎22的运转的限制区域,混合动力汽车20正在即将在距离限制区域规定距离(例如,几km等)之前的道路上行驶时等。关于限制时,能够举出混合动力汽车20的当前地点为限制区域内时等。在预测限制时以及限制时,引擎22的运转被限制,所以马达MG1的再生驱动被限制,马达MG1的发电电力向高电压系统电力线54的供给也被限制。此外,作为引擎22的运转限制,包括禁止引擎22的运转。

当执行本例程时,HVECU70执行输入高电压电池组件50的剩余容量SOC1和低电压电池组件60的剩余容量SOC2的处理(步骤S100)。高电压电池组件50的剩余容量SOC1经由通信从电池组件ECU52输入。低电压电池组件60的剩余容量SOC2输入根据来自电流传感器61b的低电压电池组件60的电流Iab的累计值运算出的值。

接着,判定是否为正在EV行驶模式下行驶(步骤S110)。在不是EV行驶模式时、即为HV行驶模式时,判断为引擎22为正在运转,能够利用来自作为发电机发挥功能的马达MG1的电力对高电压电池组件50进行充电,并且判定高电压电池组件50的剩余容量SOC1是否小于阈值S1(步骤S120)。阈值S1为用于判定高电压电池组件50的充电是否完成的阈值,为本发明的“第1阈值”的一个例子。阈值S1在实施例中设定为上限阈值S1max。阈值S1能够根据高电压电池组件50、低电压电池组件60的种类,通过实验、解析等来决定。

当在步骤S120中高电压电池组件50的剩余容量SOC1小于阈值S1时,判断为高电压电池组件50的充电未完成,对高电压电池组件50进行充电(步骤S130),结束本例程。

在HV行驶模式下通过将高电压电池组件50的目标剩余容量SOC1*设定为阈值S1(上限阈值S1max)来代替控制中心值S1ref,将能量Psoc2设定为值0而进行步骤S130的高电压电池组件50的充电。通过这样的目标剩余容量SOC1*、能量Psoc2的设定,从要求能量Pd*中减去将为了使高电压电池组件50的剩余容量SOC1接近目标剩余容量SOC1*(上限阈值S1max)而所需的能量Psoc1和能量Psoc2(=0)加到辅助装置电力Ph而得到的充放电要求能量Pb*(=Ph+Psoc1+Psoc2),计算要求能量Pe*(=Pd*-Pb*)。然后,以从引擎22输出要求能量Pe*,并且使要求转矩Td*输出到驱动轴36的方式,设定引擎22的目标转速Ne*以及目标转矩Te*、马达MG1、MG2的转矩指令Tm1*、Tm2*。然后,将引擎22的目标转速Ne*以及目标转矩Te*发送到引擎ECU24,并且将马达MG1、MG2的转矩指令Tm1*、Tm2*发送到马达ECU40。引擎ECU24以使引擎22按照目标转速Ne*以及目标转矩Te*运转的方式进行引擎22的吸入空气量控制、燃料喷射控制、点火控制等。马达ECU40以利用转矩指令Tm1*、Tm2*来驱动马达MG1、MG2的方式对逆变器41、42的多个晶体管进行开关控制。HVECU70以使高电压系统电力线54的电力降压到规定的低电压,使辅助装置电力Ph与能量Psoc2(=0)之和的电力从高电压系统电力线54供给到低电压系统电力线64的方式控制DC/DC转换器62。通过这样的控制,使引擎22运转,使马达MG1作为发电机发挥功能,从而对高电压电池组件50进行充电。此时,不进行低电压电池组件60的充电。在限制区域内引擎22的运转被限制,所以混合动力汽车20基本上在EV行驶模式下行驶。因此,在限制区域内,高电压电池组件50的剩余容量SOC1容易下降。在步骤S130中,为在这样的限制区域内高电压电池组件50的剩余容量SOC1下降做准备,通过对高电压电池组件50预先进行充电,从而能够使高电压电池组件50的剩余容量SOC1成为为限制区域内的行驶而准备的合适的值。

当在步骤S120中高电压电池组件50的剩余容量SOC1为阈值S1以上时,例如在高电压电池组件50被充电而高电压电池组件50的剩余容量SOC1成为阈值S1以上时,判断为高电压电池组件50的充电完成,接下来,判定低电压电池组件60的剩余容量SOC2是否小于阈值S2(步骤S140)。阈值S2为用于判定低电压电池组件60的充电是否完成的阈值,为本发明的“第2阈值”的一个例子。阈值S2被设定得比控制中心值S2ref高,在实施例中,被设定为上限阈值S2max。阈值S2能够根据高电压电池组件50、低电压电池组件60的种类通过实验、解析等来决定。

当在步骤S140中低电压电池组件60的剩余容量SOC2为阈值S2以上时,结束本例程,在低电压电池组件60的剩余容量SOC2小于阈值S2时,直至低电压电池组件60的剩余容量SOC2成为阈值S2(=上限阈值S2max)为止对低电压电池组件60进行充电(步骤S150),结束本例程。

在HV行驶模式下,通过将高电压电池组件50的目标剩余容量SOC1*设定为阈值S1来代替控制中心值S1ref,将低电压电池组件60的目标剩余容量SOC2*设定为上限阈值S2max来代替控制中心值S2ref而进行步骤S150中的低电压电池组件60的充电。通过这样的目标剩余容量SOC1*、目标剩余容量SOC2的设定,从要求能量Pd*减去充放电要求能量Pb*,计算要求能量Pe*,其中,所述充放电要求能量Pb*是将为了使高电压电池组件50的剩余容量SOC1接近目标剩余容量SOC1*(阈值S1)而所需的能量Psoc1和为了使低电压电池组件60的剩余容量SOC2接近目标剩余容量SOC2*(上限阈值S2max)而所需的能量Psoc2加到辅助装置电力Ph而得到的。然后,以从引擎22输出要求能量Pe*、并且使要求转矩Td*输出到驱动轴36的方式,设定引擎22的目标转速Ne*以及目标转矩Te*、马达MG1、MG2的转矩指令Tm1*、Tm2*。然后,将引擎22的目标转速Ne*以及目标转矩Te*发送到引擎ECU24,并且将马达MG1、MG2的转矩指令Tm1*、Tm2*发送到马达ECU40。引擎ECU24以使引擎22按照目标转速Ne*以及目标转矩Te*运转的方式进行引擎22的吸入空气量控制、燃料喷射控制、点火控制等。马达ECU40以利用转矩指令Tm1*、Tm2*来驱动马达MG1、MG2的方式对逆变器41、42的多个晶体管进行开关控制。HVECU70控制DC/DC转换器62,以使高电压系统电力线54的电力降压到规定的低电压,使辅助装置电力Ph与能量Psoc2之和的电力从高电压系统电力线54供给到低电压系统电力线64。通过这样的控制,使引擎22运转,使马达MG1进行再生驱动,从而能够对低电压电池组件60进行充电。此时,高电压电池组件50的剩余容量SOC1为阈值S1(上限阈值S1max)以上,所以不进行高电压电池组件50的充电。

这样,在步骤S100~S150中,在将高电压电池组件50的剩余容量SOC1充电至阈值S1之后,将低电压电池组件60的剩余容量SOC2充电至阈值S2。由于比低电压电池组件60更早地对高电压电池组件50进行充电,所以能够更可靠地确保高电压电池组件50的剩余容量SOC1。此外,关于在步骤S150中直至剩余容量SOC2成为阈值S2为止对低电压电池组件60进行充电的理由将在后面叙述。

当在步骤S110中为EV行驶模式时,判断为引擎22处于停止中,所以使马达MG1作为发电机发挥功能,无法利用来自马达MG1的电力进行高电压电池组件50的充电,并且判定高电压电池组件50的剩余容量SOC1是否为阈值S5以上(步骤S160)。阈值S5为用于判定是否能够进行EV行驶模式下的行驶的阈值。换言之,阈值S5为用于判定第1电池组件的劣化是否加深的阈值。然后,阈值S5为本发明中的“第5阈值”的一个例子。阈值S5在实施例中被设定为下限阈值S2min。

当在步骤S160中高电压电池组件50的剩余容量SOC1为阈值S5以上时,判断为能够进行EV行驶模式下的行驶,接着,判定高电压电池组件50的剩余容量SOC1是否为阈值S3以下(步骤S170),低电压电池组件60的剩余容量SOC2是否为阈值S4以上(步骤S180)。阈值S3为用于判定是否对高电压电池组件50进行充电比较好的阈值,为本发明的“第3阈值”的一个例子。阈值S3为比阈值S5(下限阈值S1min)高且比阈值S1(上限阈值S1max)低的剩余容量,被设定为比控制中心值S1ref稍微小的值(例如、40%、45%、50%等)。阈值S4为用于判定在低电压电池组件60中是否有对高电压电池组件50进行充电的富余的阈值,为本发明的“第4阈值”的一个例子。阈值S4被设定成比控制中心值S2ref、即在不是预测限制时之际的低电压电池组件60的目标剩余容量SOC2*低,在实施例中,被设定为下限阈值S2min。阈值S3,S4能够根据高电压电池组件50、低电压电池组件60的种类通过实验、解析等来决定。

当在步骤S170中高电压电池组件50的剩余容量SOC1超过阈值S3时,判断为无需对高电压电池组件50进行充电,结束本例程。

当在步骤S170中高电压电池组件50的剩余容量SOC1为阈值S3以下、在步骤S180中低电压电池组件60的剩余容量SOC2为阈值S4以上时,判断为对高电压电池组件50进行充电比较好、且在低电压电池组件60中有对高电压电池组件50进行充电的富余,在低电压电池组件60的剩余容量SOC2不低于阈值S4(下限阈值S2min)的范围利用来自低电压电池组件60的电力对高电压电池组件50进行充电(步骤S190),结束本例程。

步骤S190中的高电压电池组件50的充电通过一边执行EV行驶模式,一边以使低电压系统电力线64的电力升压到规定的高电压、并使从预先决定的能量Psoc2ref减去辅助装置电力Ph而得到的电力从低电压系统电力线64供给到高电压系统电力线54的方式控制DC/DC转换器62来进行。通过这样的控制,将来自低电压电池组件60的电力(=Psoc2ref-Ph)供给到高电压系统电力线54,对高电压电池组件50进行充电。由此,能够抑制高电压电池组件50的剩余容量SOC1的下降,能够使EV行驶模式下的行驶持续更长的距离。此时,将低电压电池组件60的剩余容量SOC2设为不低于阈值S4即下限阈值S2min的范围,所以能够抑制低电压电池组件60的剩余容量SOC2的过度下降,能够抑制低电压电池组件60的劣化。

当在步骤S170中高电压电池组件50的剩余容量SOC1为阈值S3以下、在步骤S180中低电压电池组件60的剩余容量SOC2小于阈值S4时,判断为对高电压电池组件50进行充电比较好、但在低电压电池组件60中没有对高电压电池组件50进行充电的富余,结束本例程。

当在步骤S160中高电压电池组件50的剩余容量SOC1小于阈值S5时,判断为高电压电池组件50的剩余容量SOC1低,所以继续EV行驶模式下的行驶是不合适的,结束EV行驶模式下的行驶(步骤S200),结束本例程。在结束EV行驶模式下的行驶之后,在为预测限制时之际,转移到基于HV行驶模式的行驶。在为限制时之际,作为高电压电池组件50的剩余容量SOC1过度地下降时的行驶而进行根据法规等决定的行驶。在根据法规等允许HV行驶模式下的行驶的情况下,开始HV行驶模式下的行驶即可。只要这样做,就能够对高电压电池组件50进行充电,能够使行驶距离变得更长。

图3是示意地示出高电压电池组件50的剩余容量SOC1的说明图。图4是示意地示出低电压电池组件60的剩余容量SOC2的说明图。当在HV行驶模式下行驶时,在步骤S110~S150中,在将高电压电池组件50的剩余容量SOC1设为阈值S1之后,将低电压电池组件60的剩余容量SOC2设为阈值S2。当在EV行驶模式下行驶时,在步骤S160~S190中,在低电压电池组件60的剩余容量SOC2不小于阈值S4的范围利用低电压电池组件60的电力对高电压电池组件50进行充电,使高电压电池组件50的剩余容量SOC1变高。当在步骤S160中高电压电池组件50的剩余容量SOC1小于阈值S5时,在步骤S170中结束EV行驶模式下的行驶。这样,在本实施例中,能够抑制高电压电池组件50的剩余容量SOC1超过阈值S1或者小于阈值S5、低电压电池组件60的剩余容量SOC2超过阈值S2或者小于阈值S4。由此,能够合适地管理高电压电池组件50的剩余容量SOC1和低电压电池组件60的剩余容量SOC2。

在搭载有以上说明的实施例的车辆用控制装置的混合动力汽车20中,在预测限制时中,在能够利用来自马达MG1的电力对高电压电池组件50进行充电时,以利用来自马达MG1的电力对高电压电池组件50进行充电,并且不对低电压电池组件60进行充电的方式控制引擎22、马达MG1以及DC/DC转换器62,在高电压电池组件50被充电而高电压电池组件50的剩余容量SOC1成为阈值S1时,以直至在低电压电池组件60的剩余容量SOC2成为比控制中心值S2ref(不是预测限制时之际的低电压电池组件60的目标剩余容量SOC*)高的阈值S2为止对低电压电池组件60进行充电的方式控制引擎22、马达MG1以及DC/DC转换器62。然后,在预测限制时、限制时,在无法利用来自马达MG1的电力对高电压电池组件50充电、且高电压电池组件50的剩余容量SOC1为比阈值S1低的阈值S3以下、并且低电压电池组件60的剩余容量SOC2为比控制中心值S2ref低的阈值S4以上时,以在低电压电池组件60的剩余容量SOC2不小于阈值S4的范围利用来自低电压电池组件60的电力对高电压电池组件50进行充电的方式控制DC/DC转换器62。由此,能够抑制低电压电池组件60的频繁充放电的同时,合适地管理高电压电池组件50的剩余容量SOC1。

在实施例的车辆用控制装置中,将以下情况设为预测限制时,其中,该情况是在预定行驶路线上设定有根据法规等而限制引擎22运转的限制区域、并且预测出混合动力汽车20进入限制区域内时。然而,当由导航装置98将目的地设定为有充电设备的场所时,混合动力汽车20在有充电设备的场所停车,引擎22的运转被限制(停止)而开始外部充电的可能性高,所以也可以将由导航装置98将目的地设定为有充电设备的场所而预测出混合动力汽车20向充电设备停车时设为预测限制时,执行图2的控制例程。在该情况下,在混合动力汽车20实际地停车在有充电设备的场所而引擎22的运转被限制了(停止)时,进行外部充电,所以不执行图2的控制例程。

在实施例的车辆用控制装置中,将阈值S4设定为下限阈值S2min(例如、20%、25%、30%等)。然而,下限阈值S2min因构成低电压电池组件60的电池的种类不同而大不相同。因此,在使HVECU70在各种车辆中通用的情况、将低电压电池组件60更换为由其它种类的电池构成的低电压电池组件的情况下,最好根据构成低电压电池组件60的电池的种类来设定阈值S4(下限阈值S2min)。在该情况下,不执行图2的控制例程,而执行图5的变形例的控制例程即可。

图5的变形例的控制例程与图2的控制例程不同的点在于在图2的控制例程的步骤S170与步骤S180之间执行步骤S375这点。因此,关于图2的控制例程的相同处理附加相同的附图标记,省略说明。

在步骤S375中,根据构成低电压电池组件60的电池的种类来设定阈值S4。例如,在低电压电池组件60为锂离子二次电池时,将阈值S4设定为上述下限阈值S2min即可,还可以在低电压电池组件60为铅蓄电池时,将阈值S4设为低电压电池组件60为铅电池的情况下的下限阈值S2min(例如、75%、80%、85%等)。然后,在低电压电池组件60的剩余容量SOC2不小于阈值S4的范围利用低电压电池组件60的电力对高电压电池组件50进行充电即可。

在实施例的车辆用控制装置中,将阈值S1设定为上限阈值S1max。然而,既可以将阈值S1设定成比上限阈值S1max稍微低,也可以设定成与高电压电池组件50的满充电相当的剩余容量、或者比与满充电相当的剩余容量稍微低。另外,在实施例的车辆用控制装置中,将阈值S3设定为比控制中心值S1ref稍微小的剩余容量。然而,只要将阈值S3设定成比阈值S5高且比阈值S1低即可,所以例如也可以设定成比控制中心值S1ref高。进而,在实施例的车辆用控制装置中,将阈值S5设为下限阈值S1min。然而,也可以将阈值S5设定成比下限阈值S1min稍微高。

在实施例的车辆用控制装置中,将阈值S2设定为上限阈值S2max。然而,既可以将阈值S2设定成比上限阈值S2max稍微低,也可以设定成与低电压电池组件60的满充电相当的剩余容量、或者比与该满充电相当的剩余容量稍微低。另外,在实施例的混合动力汽车20中,将阈值S4设定为下限阈值S2min。然而,也可以将阈值S4设定成比下限阈值S2min稍微高。

在实施例的车辆用控制装置中,将高电压电池组件50设为锂离子二次电池而构成。然而,也可以由种类与锂离子二次电池不同的电池、例如镍氢二次电池等构成高电压电池组件50。在该情况下,控制中心值S1ref、下限阈值S1min、上限阈值S1max的具体的数值根据电池的种类适当地决定。另外,在实施例的车辆用控制装置中,将低电压电池组件60设为锂离子二次电池而构成。然而,也可以由种类与锂离子二次电池不同的电池、例如铅蓄电池等构成低电压电池组件60。在该情况下,控制中心值S2ref、下限阈值S2min、上限阈值S2max的具体的数值根据电池的种类适当地决定。

在实施例的混合动力汽车20中,具备充电器90、车辆侧连接器92。然而,也可以不具备充电器90、车辆侧连接器92。

在实施例的混合动力汽车20中,如图1所示,采用如下结构:经由行星齿轮30将引擎22以及马达MG1连接于与驱动轮39a、39b连结的驱动轴36,并且将马达MG2连接于驱动轴36,经由高电压系统电力线54将高电压电池组件50连接于马达MG1、MG2,将DC/DC转换器62连接于高电压系统电力线54,经由低电压系统电力线64将低电压电池组件60连接于DC/DC转换器62。然而,也可以如图6所示,采用如下类型的混合动力汽车120的结构:将马达MG2连接于与驱动轮39a、39b连结的驱动轴36,并且将马达MG1连接于引擎22,经由高电压系统电力线54将高电压电池组件50连接于马达MG1、MG2,将DC/DC转换器62连接于高电压系统电力线54,经由低电压系统电力线64将低电压电池组件60连接于DC/DC转换器62。进而,也可以如图7所示,采用如下燃料电池车220的结构:将马达MG连接于与驱动轮39a、39b连结的驱动轴36,并且经由高电压系统电力线54将燃料电池222以及高电压电池组件50连接于马达MG,将DC/DC转换器62连接于高电压系统电力线54,经由低电压系统电力线64将低电压电池组件60连接于DC/DC转换器62。

实施例的高电压电池组件50能够视为本发明的“第1电池组件”,实施例的低电压电池组件60能够视为本发明的“第2电池组件”,实施例的引擎22、行星齿轮30以及马达MG1能够视为本发明的“发电装置”,实施例的DC/DC转换器62能够视为本发明的“转换器”,实施例的引擎ECU24、马达ECU40、电池组件ECU52以及HVECU70能够视为本发明的“车辆用控制装置”。

此外,实施例的主要要素与用于解决课题的手段一栏所记载的发明的主要要素的对应关系为用于具体地说明用于实施例实施用于解决课题的手段一栏所记载的发明的方式的一个例子,所以并不限定用于解决课题的手段一栏所记载的发明的要素。即,关于用于解决课题的手段一栏所记载的发明的解释应根据该栏的记载来进行,实施例仅仅是用于解决课题的手段一栏所记载的发明的一个具体例子。

以上,使用实施例说明了具体实施方式,但当然本发明完全不限定于这样的实施例,能够在不脱离本发明的要旨的范围内,以各种方式实施。

本发明能够用于车辆用控制装置的制造产业等。

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