CN104724107A

CN104724107A - 车辆控制设备

Info

Publication number: CN104724107A
Application number: CN201410781911.2A
Authority: CN
Inventors: 近藤佑美; 田渊博明
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2013-12-18
Filing date: 2014-12-16
Publication date: 2015-06-24
Also published as: US20150166046A1; JP2015117633A

Abstract

公开了一种车辆控制设备，包括：传感器，获得表示电池的劣化程度的状态的信息；控制器，允许充电控制和怠速停止控制中的至少一种，以使得电池的劣化程度不影响执行控制的方式，直到影响电池的寿命的预定参数满足控制禁止条件为止，电池控制根据车辆的行进状态控制交流发电机，其中，根据电池的劣化程度改变控制禁止条件以使得随着电池的劣化程度变得越高而变得越难以满足控制禁止条件。

Description

车辆控制设备

技术领域

本公开涉及一种车辆控制设备。

背景技术

日本公开特许公报第2011-189768号(下文中被称为“专利文献1”)公开了混合动力车辆的这种配置：其中，根据充电状态来设置充电和放电的限流值，将限制值设置为在一个过程中的充电操作时的充电电容量，然后控制充电以便不超过该限制值，其中将假定劣化特性与实际劣化进行比较，然后基于比较结果来改变限流值或充电电容量限制值。

在其中执行燃料经济性控制(诸如，用于根据车辆的行进状态控制交流发电机的充电控制、怠速停止控制等)的配置的情况下，在提高燃料经济性方面，像平常一样执行燃料经济性控制同时保持电池的寿命是有用的。

关于这一点，例如，根据在专利文献1中所公开的配置，基于假定劣化特性与实际劣化之间的比较结果来改变例如再生时的用于充电操作的充电电容量限制值。因而，可能存在无法像平常一样执行充电操作并因而无法高效地提高燃料经济性的情况。

因此，本公开的目的在于提供一种车辆控制设备，其可以像平常一样执行燃料经济性控制(诸如，用于根据车辆的行进状态控制交流发电机的充电控制以及怠速停止控制)，在执行燃料经济性控制的同时保持电池的寿命。

发明内容

根据本公开的一方面，公开了一种车辆控制设备，包括：传感器，获得表示电池的劣化程度的状态的信息；控制器，允许充电控制和怠速停止控制中的至少一种，以使得电池的劣化程度不影响执行该控制的方式，直到影响电池的寿命的预定参数满足控制禁止条件为止，充电控制根据车辆的行进状态控制交流发电机，其中，根据电池的劣化程度改变控制禁止条件以使得随着电池的劣化程度变得越高而变得越难以满足控制禁止条件。

附图说明

图1是示出根据一个实施例的车辆的电源系统的配置的图。

图2是示出根据一个实施例的车辆的控制系统的系统配置的图。

图3是由充电控制ECU 10执行的处理的流程图的示例。

图4是说明图3所示的处理的图。

具体实施方式

以下将参照附图详细描述实施例。

图1是用于示出根据一个实施例的车辆的电源系统的配置的图。该实施例适合于仅安装有发动机的车辆(即，除了混合动力车辆和电动车辆)。在图1所示的配置中，交流发电机40机械地连接至发动机42。交流发电机40是基于发动机42的动力而发电的发电机。利用交流发电机40产生的电力来对电池60进行充电并驱动车辆负荷50。注意，为电池60设置了电流传感器62。电流传感器62检测电池电流(即，至电池60的充电电流以及来自电池60的放电电流)。通常，电池60是铅酸电池；然而，可使用其他类型的电池(或电容器)。为电池60设置了电压传感器64。注意，电压传感器64和电流传感器62可由电压传感器64和电流传感器62与处理器(例如，微计算机)合并在一起的单个传感器单元65构成。另外，电流传感器62可以例如是分流电阻，并且可基于电流传感器62检测到的电流值与分流电阻的电阻值的乘积来计算电压。在这种情况下，电流传感器62也用作电压传感器64。车辆负荷50是任意的，并且包括起动器52、空调、刮水器等。在这样的配置中，通过控制交流发电机40产生的电压，可以控制电池60的SOC(充电状态)。

控制系统1包括充电控制ECU(电子控制单元)10和怠速停止控制ECU 30。注意，图2中的元件之间的连接方式是任意的。例如，连接方式可包括经由诸如CAN(控制器区域网)等总线的连接、经由其他ECU等的间接连接、直接连接以及实现无线通信的连接。注意，ECU的功能的部件是任意的，并且特定ECU的部分或全部功能可由其他ECU(其可以包括未示出的ECU)实现。例如，充电控制ECU 10的部分或全部功能可由怠速停止控制ECU 30实现，或者相反地，怠速停止ECU 30的部分或全部功能可由充电控制ECU 10实现。

充电控制ECU 10可由例如用于控制发动机的发动机ECU实现。充电控制ECU 10包括电池状态确定部12、电池容量计算部14、充电/放电量计算部15、发电电压指示部16以及燃料经济性禁止部18，如图2所示。注意，这些部分仅仅表示由软件资源实现的假想功能，并且这些部件也是任意的。因而，实现例如电池状态确定部12的部分或全部程序可以并入实现充电/放电量计算部15的程序中。

电池状态确定部12确定电池60的劣化程度。确定电池60的劣化程度的方式是各种各样的，并且可使用任意方式。例如，电池60的劣化程度与电池60的内部电阻相关，因而，可以根据电池60的内部电阻计算电池60的劣化程度。计算电池60的内部电阻的方式是各种各样的，并且可使用任意方式。在该示例中，电池状态确定部12基于来自电压传感器64的信息来检测在发动机起动时的电池电压，并且根据在发动机起动时的电池电压来确定电池60的劣化程度。这是因为电池60的劣化程度影响在发动机起动时的电池电压。通常，电池60的劣化程度变得越高，在发动机起动时的电池电压就变得越低。以下，作为示例，假设用n+1个步骤(n大于或等于2)确定劣化程度，以使得k变得越大，劣化程度就变得越高，其中劣化水平“0”表示劣化程度最小(例如，劣化未发生)的状态。

电池容量计算部14基于电流传感器62的检测值等来计算电池60的电流SOC。计算电池60的SOC的具体方式可以是任意的。例如，可以基于在点火开关接通(ON)事件时电池60的SOC以及在点火开关接通事件之后的充电量与放电量之间的差来计算电池60的电流SOC。另外，可以考虑电池60的温度以计算电池60的SOC。

充电/放电量计算部15基于电流传感器62的检测值来计算累积充电/放电量。累积充电/放电量可以是充电电流和放电电流的时间积分值，以使得充电电流和放电电流用其绝对值积分。以下，作为示例，假设充电/放电量计算部15计算从点火开关接通事件的时刻起的累积充电/放电量。换言之，当关断点火开关时，将累积充电/放电量重置为初始值0。

在如下文中所述的燃料经济性禁止部18不禁止充电控制的状况下，发电电压指示部16基于车辆行进状态和电池容量计算部14计算出的电池60的SOC，来确定交流电动机40的发电电压(目标值)。例如，车辆行进状态包括车辆停止状态、加速状态、恒定车速状态、减速状态等。根据车辆行进状态确定交流发电机40的发电电压的方式是任意的。例如，在车辆速度基本上恒定的恒定车速状态下，发电电压指示部16指示交流发电机40的发电电压，以使得电池60的SOC保持在恒定值α(小于100％)。另外，在加速状态下，发电电压指示部16停止交流发电机40的发电以提高加速能力。在减速状态下，发电电压指示部16执行交流发电机40的电力再生操作。注意，当在车辆停止状态下执行怠速停止控制时，在正执行怠速停止控制的时间段中停止交流发电机40。

在如下文中所述的燃料经济性禁止部18禁止充电控制的情况下，发电电压指示部16指示预定的恒定值作为交流发电机40的发电电压，而与车辆行进状态等无关。例如，可以设置预定的恒定值以使得电池60达到其充满电状态并且保持在充满电状态。替选地，发电电压指示部16可指示交流发电机40的发电电压，以使得电池容量计算部14计算出的电池60的SOC变为100％。

燃料经济性禁止部18基于电池状态确定部12确定的电池60的劣化程度、电池容量计算部14计算出的电池60的SOC以及充电/放电量计算部15计算出的累积充电/放电量，来确定是否允许燃料经济性控制。为了提高燃料经济性的目的而执行燃料经济性控制。在该示例中，燃料经济性控制包括充电控制和怠速停止(停止和起动)控制。燃料经济性禁止部18禁止充电控制和怠速停止控制ECU 30的怠速停止控制。下文中描述燃料经济性禁止部18的细节。

怠速停止控制ECU 30执行怠速停止控制。怠速停止控制的细节是任意的。通常，当在低速范围内在车辆停止状态或减速状态下满足预定怠速停止开始条件时，怠速停止控制停止发动机42，然后在满足预定的怠速停止结束条件时重新起动发动机42。预定的怠速停止开始条件包括不从燃料经济性禁止部18输出禁止指令的条件。换言之，当燃料经济性禁止部18生成禁止指令时，怠速停止控制被禁止并从而不被执行。下文中将描述用于生成禁止指令的逻辑。

图3是充电控制ECU 10执行的处理的流程图的示例。图3所示的处理例程在点火开关接通时启动，然后以预定周期重复执行，直到点火开关关断为止。

在步骤30₀中，电池状态确定部12基于来自电压传感器64的信息，来检测在发动机起动时的电池电压(发动机启动电压Vstart)，并且确定发动机起动电压Vstart是否大于或等于预定值α0。预定值α0可对应于在劣化水平“0”下电池60的发动机起动电压Vstart的可能范围的最小值。注意，劣化水平“0”可对应于电池60的全新状态等。如果发动机起动电压Vstart大于或等于预定值α0，则处理例程进行到步骤S31₀，否则，处理进行到步骤S30₁。

在步骤S30₁中，电池状态确定部12确定发动机起动电压Vstart是否大于或等于预定值α1。预定值α1小于预定值α0，并且可对应于在劣化水平“1”下电池60的发动机起动电压Vstart的可能范围的最小值。如果发动机起动电压Vstart大于或等于预定值α1，则处理例程进行到步骤S31₁，否则，处理进行到步骤S31₂(未示出)。

在步骤S30_n-1中，电池状态确定部12确定发动机起动电压Vstart是否大于或等于预定值α_n-1。预定值α_n-1小于预定值α_n-2，并且可对应于在劣化水平“n-1”下电池60的发动机起动电压Vstart的可能范围的最小值。如果发动机起动电压Vstart大于或等于预定值α_n-1，则处理例程进行到步骤S31_n-1，否则，处理进行到步骤S31_n。

在步骤S31₀中，燃料经济性禁止部18设置两个阈值，即，可容许的累积充电/放电量A₀[As]和可放电(可用)电池容量C₀[％]。当终止步骤S31₀的处理时，处理例程进行到步骤S32。可容许的累积充电/放电量A₀对应于在劣化水平“0”下就寿命维持方面而言对于电池60可容许的可放电电池容量的上限。

在步骤S31₁中，燃料经济性禁止部18设置两个阈值，即，可容许的累积充电/放电量A₁以及可放电(可用)电池容量C₁。当终止步骤S31₁的处理时，处理例程进行到步骤S32。可容许的累积充电/放电量A₁对应于在劣化水平“1”下就寿命维持而言对于电池60可容许的累积充电/放电量的上限。可容许的累积充电/放电量A₁小于可容许的累积充电/放电量A₀。这是因为使得可容许的累积充电/放电量随着电池60的劣化程度变得越大而越小有助于寿命维持。可放电电池容量C₁对应于在劣化水平“1”下就寿命维持而言对于电池60可容许的可放电电池容量的上限。可放电电池容量C₁小于可放电电池容量C₀。这是因为使得可放电电池容量随着电池60的劣化程度变得越大而越小有助于寿命维持。

在步骤S31_n-1中，燃料经济性禁止部18设置两个阈值，即，可容许的累积充电/放电量A_n-1和可放电(可用)电池容量C_n-1。当终止步骤S31_n-1的处理时，处理例程进行到步骤S32。可容许的累积充电/放电量A_n-1对应于在劣化水平“n-1”下就寿命维持而言对于电池60可容许的累积充电/放电量的上限。可容许的累积充电/放电量A_n-1小于可容许的累积充电/放电量A_n-2。可放电电池容量C_n-1对应于在劣化水平“n-1”下就寿命维持而言对于电池60可容许的可放电电池容量的上限。

在步骤31_n中，燃料经济性禁止部18设置两个阈值，即，可容许的累积充电/放电量A_n和可放电(可用)电池容量C_n。当终止步骤S31_n的处理时，处理例程进行到步骤S32。可容许的累积充电/放电量A_n对应于在劣化水平“n”下就寿命维持而言对于电池60可容许的累积充电/放电量的上限。可容许的累积充电/放电量A_n小于可容许的累积充电/放电量A_n-1。可放电电池容量C_n对应于在劣化水平“n”下就寿命维持而言对于电池60可容许的可放电电池容量的上限。可放电电池容量C_n小于可放电电池容量C_n-1。注意，劣化水平“n”对应于例如必须被调换的电池60的状态或者紧接在该状态之前的电池60的状态。以该方式，设置根据劣化水平(即，发动机起动电压)不同的可容许的累积充电/放电量A_k和可放电电池容量C_k。换言之，改变可容许的累积充电/放电量A_k和可放电电池容量C_k，以使得可容许的累积充电/放电量A_k和可放电电池容量C_k随着劣化水平“k”变得越大(即，发动机起动电压变得越小)而变得越小。

在步骤S32中，燃料经济性禁止部18在步骤S30_k(k为0至n中的一个)中设置的可容许的累积充电/放电量A_k和可放电电池容量C_k的对应范围内允许燃料经济性控制(充电控制和怠速停止控制)。换言之，燃料经济性禁止部18允许燃料经济性控制(充电控制和怠速停止控制)的执行，直到累积充电/放电量超过可容许的累积充电/放电量A_k或者电池容量的减少量超过可放电电池容量C_k。具体地，燃料经济性禁止部18确定充电/放电量计算部15计算出的最新累积充电/放电量(从这次点火开关接通事件的时间开始的累积充电/放电量)是否超过可容许的累积充电/放电量A_k。另外，燃料经济性禁止部18基于电池容量计算部14计算出的电池60的最新SOC来计算从这次点火开关接通事件的时间开始的电池容量的减少量，并且确定所计算出的电池容量的减少量是否超过可放电电池容量C_k。如果这些确定结果中的任意一个是肯定的，则燃料经济性禁止部18禁止燃料经济性控制，否则，燃料经济性禁止部18允许燃料经济性控制。注意，在该实施例中，当累积充电/放电量超过可容许的累积充电/放电量A_k或者电池容量的减少量超过可放电电池容量C_k时，禁止燃料经济性控制；然而，当累积充电/放电量超过可容许的累积充电/放电量A_k并且电池容量的减少量超过可放电电池容量C_k时，可禁止燃料经济性控制。另外，可仅利用累积充电/放电量是否超过可容许的累积充电/放电量A_k的确定，或者可仅利用电池容量的减少量是否超过可放电电池容量C_k的确定。换言之，可省略关于累积充电/放电量的确定和关于电池容量的减少量的确定之一。

注意，当燃料经济性禁止部18禁止燃料经济性控制时，燃料经济性禁止部18可将表示该事件(禁止指示)的信息传送至产生电压指示部16和怠速停止控制ECU 30。例如，该处理可通过将燃料经济性控制禁止标记设置在其接通(ON)状态来实现。

以预定周期重复步骤S32的处理，直到关断点火开关(步骤S33的确定结果变得肯定)为止。然而，如果在步骤S32中禁止燃料经济性控制，则处理例程可立即结束而无需等待点火开关关断事件。换言之，所禁止的状态继续，直到点火开关关断为止，因而，不取消所禁止的状态，直到点火开关关断为止。

根据图3所示的处理，根据电池60的劣化水平、以步进的方式改变可容许的累积充电/放电量和可放电电池容量，变得可以根据电池60的劣化水平维持电池60的寿命。由于随着电池60的劣化水平变得越高而越容易禁止燃料经济性控制，因此即使电池60的劣化水平高也变得可以维持电池60的寿命。另外，由于像平常一样允许燃料经济性控制直到累积充电/放电量超过可容许的累积充电/放电量或者电池容量的减少量超过可放电电池容量，因此可以在执行燃料经济性控制时以通常的方式执行该燃料经济性控制，这使得能够高效地提高燃料经济性。换言之，由于不根据电池60的劣化水平改变燃料经济性控制本身的控制逻辑，因此不根据电池60的劣化水平改变执行燃料经济性控制的方式。具体地，在充电控制的情况下，与劣化水平是“0”还是“n”无关，在恒定车速状态下，控制交流发电机40以使得电池60的SOC保持为恒定值α，在加速状态下，停止交流发电机40的电力产生，在减速状态下，以通常的方式执行交流发电机40的电力再生操作，以及在车辆停止状态下，以通常的方式进行怠速停止控制。

注意，在电池60是铅酸电池的情况下，如果使用电池60同时将其保持在充满电状态，则最有效地维持电池60的寿命。然而，将电池60保持在充满电状态要求交流发电机40恒定地(以恒定的发电电压)发电，这就燃料经济性而言是不期望的。因此，执行上述充电控制。另一方面，当执行充电控制时，电池60的SOC偏离其充满电状态的时间增加并且可能相对大地变化，这就电池60的寿命而言是不期望的。就此，根据图3所示的处理，允许以其通常的方式进行充电控制和怠速停止控制，直到累积充电/放电量超过可容许的累积充电/放电量或者电池容量的减少量超过可放电电池容量，这提高了改进的燃料经济性与所维持的电池60的寿命之间的兼容性。

注意，对于图3所示的处理，当在执行怠速停止控制(即，停止发动机42)的时间段期间累积充电/放电量超过可容许的累积充电/放电量或者电池容量的减少量超过可放电电池容量时，此时可立即重新起动发动机42。在这种情况下，在相同行程期间不允许再次进行怠速停止控制。

图4是说明图3所示的处理的图，其中从上侧按顺序示出充电/放电量、累积充电/放电量和燃料经济性控制的允许/禁止状态的时序数据。

在图4所示的示例中，在时间t0处接通点火开关，因而，开始计算累积充电/放电量。图中的阈值对应于根据在时间t0(在发动机起动时)检测到的发动机起动电压设置的可容许的累积充电/放电量，如上所述。在时间t1处，累积充电/放电量达到可容许的累积充电/放电量，因而，在时间t1之后禁止燃料经济性控制。换言之，在时间t1之前，燃料经济性禁止部18允许燃料经济性控制，因而，可执行充电控制和怠速停止控制。然而，即使燃料经济性禁止部18允许充电控制和怠速停止控制，也可在硬件资源(例如，交流发电机40)出故障或者正执行刷新充电等时禁止燃料经济性控制。换言之，燃料经济性控制可能由于除了燃料经济性禁止部18外的因素而被禁止或限制。在时间t1禁止燃料经济性控制之后，所禁止的燃料经济性控制的状态继续，直到在时间t2关断点火开关为止。

本文中所述的所有示例和条件语言旨在用于教育目的以帮助读者理解本发明和发明人为了促进本领域技术而贡献的构思，并且应被解释为不对这样具体陈述的示例和条件进行限制，本说明书中的这样的示例的组织也与展示本发明的优势和劣势无关。虽然详细描述了本发明的实施例，但是应该理解，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以对本发明进行各种改变、替换和变更。另外，可以组合上述实施例的全部或部分部件。

例如，在上述实施例中，电池状态确定部12基于发动机起动电压来确定电池60的劣化程度；然而，可以基于在发动机起动时的电池电压的减少量来确定电池60的劣化程度。另外，可以基于当对电池60充电预定时间段时电池60的SOC的改变量、温度直方图、容量直方图等来确定电池60的劣化程度。

另外，在上述实施例中，在确定是否满足燃料经济性控制禁止条件时考虑累积充电/放电量；然而，代替累积充电/放电量，可仅考虑充电电流的时间积分值或者放电电流的时间积分值。另外，替代累积充电/放电量或者除了累积充电/放电量外，考虑执行充电控制的时间段内的累积值。执行充电控制的时间段内的累积值可对应于执行充电控制或者怠速停止控制的时间段内的累积值。

另外，在上述实施例中，为了确定是否满足燃料经济性控制禁止条件，确定电池容量的减少量是否超过可放电电池容量；然而，替代该确定或者除了该确定外，可确定电池60的SOC是否变为在预定阈值以下。在这种情况下，可改变预定阈值以使得预定阈值随着电池60的劣化程度变得越高而变得越高。

另外，在上述实施例中，为了确定是否满足燃料经济性控制禁止条件，确定从点火接通事件起计数的怠速停止控制的执行次数是否超过可容许次数。在这种情况下，可改变可容许次数，以使得可容许次数随着电池60的劣化程度变得越高而变得越小。

另外，在上述实施例中，对于从点火接通事件到点火关断事件的单个行程执行图3所示的处理；然而，如果在单个行程期间通过怠速停止控制停止发动机42，则步骤S33的确定结果可以是肯定的，并且可以基于在发动机重新起动时的电池电压来开始从步骤S30₀起的处理。换言之，即使通过怠速停止控制停止发动机42，步骤S33的确定结果也可以是肯定的。在这种情况下，可将累积充电/放电量和电池容量的减少量清零为初始值0。

本申请基于2013年12月18日提交的日本优先权申请第2013-261737号，其全部内容通过引用结合于此。

Claims

1.一种车辆控制设备，包括：

传感器，获得表示电池的劣化程度的状态的信息；

控制器，允许充电控制和怠速停止控制中的至少一种控制以使得所述电池的劣化程度不影响执行该控制的方式，直到影响所述电池的寿命的预定参数满足控制禁止条件，所述充电控制根据车辆的行进状态控制交流发电机，其中

根据所述电池的劣化程度改变所述控制禁止条件，以使得随着所述电池的劣化程度变得越高而变得越难以满足所述控制禁止条件。

2.根据权利要求1所述的车辆控制设备，其中，所述预定参数包括以下中的至少一个：

在点火开关已接通之后的、至所述电池的充电电流的绝对值与来自所述电池的放电电流的绝对值的时间积分值；以及

在所述点火开关已接通之后的所述电池的充电状态SOC的减少量。

3.根据权利要求2所述的车辆控制设备，其中，当所述时间积分值超过第一预定值以及SOC的所述减少量超过第二预定值时，满足所述控制禁止条件，以及

改变所述第一预定值和所述第二预定值，以使得随着所述电池的劣化程度变得越高而所述第一预定值和所述第二预定值变得越小。

4.根据权利要求1所述的车辆控制设备，其中，所述传感器包括用于检测所述电池的电压的电压传感器，以及

所述控制器基于在发动机起动时所述电池的电压来确定所述电池的劣化程度。