ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО С ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ, СПОСОБ ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ ЗАРЯДА И МАШИНОЧИТАЕМЫЙ НОСИТЕЛЬ ХРАНЕНИЯ ДАННЫХ С СОХРАНЕННОЙ ПРОГРАММОЙ ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ СПОСОБА ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ ЗАРЯДА Российский патент 2011 года по МПК H02J7/00 B60L3/00 H01M10/48 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение, в общем, относится к транспортным средствам с электроприводом, способам оценки состояния заряда и машиночитаемому носителю хранения данных с сохраненной программой для выполнения компьютером для осуществления способа оценки состояния заряда и, в частности, к технологиям, используемым для оценки состояния заряда устройства накопления электроэнергии, установленного в транспортном средстве с электроприводом.

Уровень техники

Гибридные транспортные средства, электромобили и другие аналогичные транспортные средства с электроприводом, которые могут использовать электродвигатель для того, чтобы передвигаться, используют устройства накопления (аккумулирования) электроэнергии в форме ионно-литиевого аккумулятора, никель-водородного аккумулятора или аналогичного вторичного аккумулятора, или электрического двухслойного конденсатора большой емкости и т.п., чтобы снабжать электродвигатель электроэнергией. То, насколько устройство накопления электроэнергии заряжено, указывается посредством величины состояния заряда, которая, в общем, указывается посредством состояния заряда (SOC). Полностью заряженное состояние устройства накопления электроэнергии определяется как SOC=100%, а величина заряда в 0 определяется как SOC=0%. В дальнейшем описании состояние заряда также упоминается просто как SOC.

В выложенной патентной заявке Японии 2000-258513 раскрыт способ вычисления SOC, который позволяет точно вычислять SOC вторичного аккумулятора. Способ вычисления SOC корректирует заранее определенное значение сопротивления, которое заранее предоставляется для аккумулятора в соответствии с температурой аккумулятора, чтобы вычислить внутреннее сопротивление аккумулятора, которое определяет вольтамперную характеристику аккумулятора, и в соответствии с ней вычисляется напряжение разомкнутой цепи (в дальнейшем также упоминаемое как OCV), и корреляция OCV относительно SOC, представляющая корреляцию между OCV и SOC, используется для того, чтобы вычислять SOC на основе вычисленного OCV.

Тем не менее, в указанном способе вычисления SOC согласно выложенной патентной заявке Японии 2000-258513 многократно вычисляет SOC в течение периода времени, который начинается с момента, когда источник питания транспортного средства включается, и продолжается до тех пор, пока он не выключается, включая время, в течение которого транспортное средство перемещается. Таким образом, на него оказывает значительное влияние возмущение.

Например, на напряжение аккумулятора V влияет внутреннее сопротивление, и помимо этого, так называемое напряжение поляризации, которое многократно варьируется согласно статистике частой зарядки/разрядки и тем самым влияет на точность вычисления OCV. Отметим, что широко известно, что поляризация может изменяться при зарядке/разрядке так, что значительно отклоняется от диапазона, в котором управляется SOC.

Кроме того, в то время когда транспортное средство перемещается, его окружающая среда также значительно варьируется, и на способ вычисления SOC согласно вышеупомянутой публикации в этом отношении также оказывает существенное влияние возмущение, и SOC может быть оценено с низкой точностью.

Сущность изобретения

Задачей настоящего изобретения является создание транспортного средства с электроприводом, способное осуществлять оценку с высокой точностью SOC устройства накопления электроэнергии, используемого для перемещения транспортного средства.

Другой задачей настоящего изобретения является создание способа, который позволяет оценивать с более высокой точностью состояние заряда, или SOC, устройства накопления электроэнергии, установленного в транспортном средстве с электроприводом и используемого для того, чтобы вызывать перемещение транспортного средства.

Еще одной задачей настоящего изобретения является создание машиночитаемого носителя хранения данных с сохраненной программой для выполнения компьютером для выполнения способа оценки с повышенной точностью состояния заряда, или SOC, устройства накопления электроэнергии, установленного в транспортном средстве с электроприводом и используемого для того, чтобы вызывать перемещение транспортного средства.

В соответствии с настоящим изобретением, транспортное средство с электроприводом включает в себя первое устройство накопления электроэнергии, способное заряжаться и разряжаться, зарядное устройство, электросиловая установка (электродвигатель) и устройство управления для управления электросиловой установкой. Зарядное устройство выполнено с возможностью зарядки первого устройства накопления электроэнергии от источника питания, внешнего для транспортного средства. Электросиловая установка выполнена с возможностью обмена электроэнергией с первым устройством накопления электроэнергии. Устройство управления включает в себя блок управления зарядкой/разрядкой, первый функциональный блок, второй функциональный блок и блок оценки состояния заряда. Блок управления зарядкой/разрядкой управляет электросиловой установкой так, чтобы давать возможность первому устройству накопления электроэнергии и электросиловой установке обмениваться электроэнергией друг с другом в ответ на запрос, полученный на зарядку первого устройства накопления электроэнергии посредством зарядного устройства. Первый функциональный блок вычисляет вольтамперную характеристику, показывающую корреляцию между напряжением и током первого устройства накопления электроэнергии, на основе напряжения и тока первого устройства накопления электроэнергии, которые предоставляются, когда первое устройство накопления электроэнергии и электросиловая установка обмениваются электроэнергией. Второй функциональный блок вычисляет напряжение разомкнутой цепи первого устройства накопления электроэнергии на основе вольтамперной характеристики, вычисленной посредством первого функционального блока. Блок оценки состояния заряда оценивает состояние заряда первого устройства накопления электроэнергии из напряжения разомкнутой цепи, вычисленного посредством второго функционального блока, учитывая предварительно заданную корреляцию между напряжением разомкнутой цепи первого устройства накопления электроэнергии и состоянием заряда первого устройства накопления электроэнергии.

Предпочтительно, после того как блок оценки состояния заряда оценивает состояние заряда первого устройства накопления электроэнергии, зарядное устройство начинает заряжать первое устройство накопления электроэнергии.

Предпочтительно, электросиловая установка включает в себя, по меньшей мере, одно второе устройство накопления электроэнергии, способное заряжаться и разряжаться. Первый функциональный блок дополнительно вычисляет вольтамперную характеристику, показывающую корреляцию между напряжением и током, по меньшей мере, одного второго устройства накопления электроэнергии, на основе напряжения и тока, по меньшей мере, одного второго устройства накопления электроэнергии, которые предоставляются, когда первое устройство накопления электроэнергии и, по меньшей мере, одно второе устройство накопления электроэнергии обмениваются электроэнергией между собой. Второй функциональный блок дополнительно вычисляет напряжение разомкнутой цепи, по меньшей мере, одного второго устройства накопления электроэнергии на основе вольтамперной характеристики, по меньшей мере, одного второго устройства накопления электроэнергии, вычисленной посредством первого функционального блока. Блок оценки состояния заряда дополнительно оценивает состояние заряда, по меньшей мере, одного второго устройства накопления электроэнергии из напряжения разомкнутой цепи, по меньшей мере, одного второго устройства накопления электроэнергии, вычисленного посредством второго функционального блока, учитывая предварительно заданную корреляцию между напряжением разомкнутой цепи и состоянием заряда, по меньшей мере, одного второго устройства накопления электроэнергии.

Также предпочтительно, электросиловая установка дополнительно включает в себя множество устройств преобразования напряжения, связанных с первым устройством накопления электроэнергии и, по меньшей мере, одним вторым устройством накопления электроэнергии. Блок управления зарядкой/разрядкой управляет множеством устройств преобразования напряжения так, чтобы давать возможность первому устройству накопления электроэнергии и, по меньшей мере, одному второму устройству накопления электроэнергии обмениваться электроэнергией.

Предпочтительно, устройство управления дополнительно включает в себя блок определения ухудшения характеристик для определения того, как ухудшаются характеристики первого устройства накопления электроэнергии, на основе вольтамперной характеристики, вычисленной посредством первого функционального блока.

Кроме того, в соответствии с настоящим изобретением, способ оценки состояния заряда - это способ оценки состояния заряда устройства накопления электроэнергии, установленного в транспортном средстве с электроприводом. Транспортное средство с электроприводом включает в себя первое устройство накопления электроэнергии, способное заряжаться и разряжаться, зарядное устройство и электросиловую установку. Зарядное устройство выполнено с возможностью зарядки первого устройства накопления электроэнергии от источника питания, внешнего для транспортного средства. Электросиловая установка выполнена с возможностью обмена электроэнергией с первым устройством накопления электроэнергии. Способ включает этапы с первого по четвертый. На первом этапе электросиловой установкой управляют так, чтобы дать возможность первому устройству накопления электроэнергии и электросиловой установке обмениваться электроэнергией между собой в ответ на запрос, полученный на зарядку первого устройства накопления электроэнергии посредством зарядного устройства. На втором этапе вычисляют вольтамперную характеристику, показывающую корреляцию между напряжением и током первого устройства накопления электроэнергии, на основе напряжения и тока первого устройства накопления электроэнергии, которые предоставляются, когда первое устройство накопления электроэнергии и электросиловая установка обмениваются электроэнергией между собой. На третьем этапе напряжение разомкнутой цепи первого устройства накопления электроэнергии вычисляют на основе вычисленной вольтамперной характеристики. На четвертом этапе состояние заряда первого устройства накопления электроэнергии оценивают из напряжения разомкнутой цепи, вычисленного на третьем этапе, учитывая предварительно заданную корреляцию между напряжением разомкнутой цепи и состоянием заряда первого устройства накопления электроэнергии.

Предпочтительно, способ оценки состояния заряда дополнительно включает в себя пятый этап. На пятом этапе зарядку первого устройства накопления электроэнергии посредством зарядного устройства начинают после четвертого этапа для оценки состояния заряда первого устройства накопления электроэнергии.

Предпочтительно, электросиловая установка включает в себя, по меньшей мере, одно второе устройство накопления электроэнергии, способное заряжаться и разряжаться. На втором этапе дополнительно вычисляют вольтамперную характеристику, показывающую корреляцию между напряжением и током, по меньшей мере, одного второго устройства накопления электроэнергии, на основе напряжения и тока, по меньшей мере, одного второго устройства накопления электроэнергии, которые предоставляются, когда первое устройство накопления электроэнергии и, по меньшей мере, одно второе устройство накопления электроэнергии обмениваются электроэнергией между собой. На третьем этапе напряжение разомкнутой цепи, по меньшей мере, одного второго устройства накопления электроэнергии дополнительно вычисляют на основе вольтамперной характеристики, по меньшей мере, одного второго устройства накопления электроэнергии, вычисленной на втором этапе. На четвертом этапе состояние заряда, по меньшей мере, одного второго устройства накопления электроэнергии дополнительно оценивают из напряжения разомкнутой цепи, по меньшей мере, одного второго устройства накопления электроэнергии, вычисленного на третьем этапе, учитывая предварительно заданную корреляцию между напряжением разомкнутой цепи и состоянием заряда, по меньшей мере, одного второго устройства накопления электроэнергии.

Также предпочтительно, электросиловая установка дополнительно включает в себя множество устройств преобразования напряжения, связанных с первым устройством накопления электроэнергии и, по меньшей мере, одним вторым устройством накопления электроэнергии, и на первом этапе множеством устройств преобразования напряжения управляют так, чтобы давать возможность первому устройству накопления электроэнергии и, по меньшей мере, одному второму устройству накопления электроэнергии обмениваться электроэнергией между собой.

Предпочтительно, способ оценки состояния заряда дополнительно включает в себя шестой этап. На шестом этапе то, как ухудшаются характеристики первого устройства накопления электроэнергии, определяют на основе вольтамперной характеристики, вычисленной на втором этапе.

Кроме того, в соответствии с настоящим изобретением носитель хранения данных - это машиночитаемый носитель хранения данных с сохраненной программой, для выполнения компьютером способа оценки состояния заряда.

В настоящем изобретении, когда зарядка первого устройства накопления электроэнергии посредством зарядного устройства запрошена, электросиловая установка управляется так, чтобы давать возможность первому устройству накопления электроэнергии и электросиловой установке обмениваться электроэнергией между собой, и вольтамперная характеристика вычисляется на основе текущего напряжения и тока первого устройства накопления электроэнергии. Поскольку зарядка/разрядка, которая может изменять поляризацию, может выполняться без ограничения, налагаемого посредством того, как транспортное средство в настоящее время перемещается, и транспортное средство также окружено более стабильной средой, чем когда оно перемещается, вольтамперная характеристика может быть вычислена точно. В соответствии с этой точно вычисленной вольтамперной характеристикой, вычисляется OCV первого устройства накопления электроэнергии, и из вычисленного OCV оценивается SOC.

Настоящее изобретение, таким образом, дает возможность оценки SOC первого устройства накопления электроэнергии с высокой точностью.

Краткое описание чертежей

В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительного варианта воплощения со ссылками на сопроводительные чертежи, на которых:

Фиг. 1 изображает блок-схему транспортного средства с электроприводом в первом варианте осуществления согласно настоящему изобретению;

Фиг. 2 - функциональная блок-схема ECU аккумулятора, показанного на фиг. 1;

Фиг. 3 представляет вольтамперную характеристику устройства накопления электроэнергии;

Фиг. 4 - блок-схема последовательности операций способа оценки SOC устройства накопления электроэнергии посредством ECU аккумулятора из фиг. 2;

Фиг. 5 - функциональная блок-схема части, участвующей в управлении посредством MG-ECU, показанного на фиг. 1, для зарядки;

Фиг. 6 - функциональная блок-схема ECU аккумулятора во втором варианте осуществления;

Фиг. 7 представляет вольтамперную характеристику устройства накопления электроэнергии;

Фиг. 8 - блок-схема последовательности операций способа для оценки SOC устройства накопления электроэнергии ECU аккумулятора во втором варианте осуществления;

Фиг. 9 - блок-схема транспортного средства с электроприводом, способного принимать электроэнергию от внешнего источника питания через инвертор;

Фиг. 10 показывает цепи замещения нуль-фазы инверторов и электродвигателей-генераторов, показанных на фиг. 9.

Предпочтительные варианты осуществления изобретения

Далее настоящее изобретение описывается согласно вариантам осуществления со ссылками на чертежи. На чертежах идентичные или соответствующие компоненты обозначаются посредством идентичных номеров и не описываются подробно несколько раз.

Первый вариант осуществления

Фиг. 1 изображает блок-схему, в общем, показывающую транспортное средство с электроприводом в первом варианте осуществления настоящего изобретения. Транспортное средство 100 с электроприводом включает в себя устройства 6-1, 6-2 накопления электроэнергии, преобразователи 8-1, 8-2, конденсатор C, инверторы 20-1, 20-2, электродвигатели-генераторы MG1, MG2, механизм 22 трансмиссии движущей силы и ведущий вал 24. Кроме того, транспортное средство 100 с электроприводом также включает в себя преобразователь 26 для зарядки и блок 28 приема электроэнергии. Кроме того, транспортное средство 100 с электроприводом также включает в себя ECU (электронный блок управления) 30 аккумулятора, MG-ECU 32, датчики 10-1, 10-2 тока и датчики 12-1, 12-2, 18 напряжения.

Устройство 6-1, 6-2 накопления электроэнергии является заряжаемым/разряжаемым источником питания постоянного тока и сформировано, например, из ионно-литиевого аккумулятора, никель-металлогидридного аккумулятора или аналогичного вторичного аккумулятора. Устройство 6-1 накопления электроэнергии соединено с преобразователем 8-1 через линию PL1 положительной полярности и линию NL1 отрицательной полярности. Устройство 6-2 накопления электроэнергии соединено с преобразователем 8-2 через линию PL2 положительной полярности и линию NL2 отрицательной полярности. Отметим, что, по меньшей мере, одно из устройств 6-1, 6-2 накопления электроэнергии может быть выполнено в виде электрического двухслойного конденсатора.

Преобразователь 8-1 предусмотрен между устройством 6-1 накопления электроэнергии и главными положительной и отрицательной шинами MPL и MNL и действует в ответ на сигнал PWC1 возбуждения, принимаемый от MG-ECU 32, чтобы преобразовывать напряжение между устройством 6-1 накопления электроэнергии и главными положительной и отрицательной шинами MPL и MNL. Преобразователь 8-2 предусмотрен между устройством 6-2 накопления электроэнергии и главными положительной и отрицательной шинами MPL и MNL и действует в ответ на сигнал PWC2 возбуждения, принимаемый от MG-ECU 32, чтобы преобразовывать напряжение между устройством 6-2 накопления электроэнергии и главными положительной и отрицательной шинами MPL и MNL. Другими словами, преобразователи 8-1, 8-2 подключены к главным положительной и отрицательной шинам MPL и MNL параллельно друг другу.

Датчик 10-1 тока детектирует ток Ib1, вводимый/выводимый из устройства 6-1 накопления электроэнергии, и выводит обнаруженное значение в ECU 30 аккумулятора и MG-ECU 32. Датчик 10-2 тока детектирует ток Ib2, вводимый/выводимый из устройства 6-2 накопления электроэнергии, и выводит обнаруженное значение в ECU 30 аккумулятора и MG-ECU 32. Отметим, что каждый датчик 10-1, 10-2 тока детектирует ток, который выводится (или разряжается) из связанного с ним устройства накопления электроэнергии как положительное значение, и ток, который вводится (или заряжается) в устройство накопления электроэнергии, как отрицательное значение. Отметим, что хотя фиг. 1 показывает датчики 10-1, 10-2 тока, детектирующие токи в линиях PL1, PL2 положительной полярности, соответственно, датчики 10-1, 10-2 тока могут детектировать токи в линиях NL1, NL2 отрицательной полярности, соответственно.

Датчик 12-1 напряжения детектирует напряжение между линией PL1 положительной полярности и линией NL1 отрицательной полярности, т.е. напряжение Vb1 устройства 6-1 накопления электроэнергии, и выводит детектируемое значение в ECU 30 аккумулятора и MG-ECU 32. Датчик 12-2 напряжения детектирует напряжение между линией PL2 положительной полярности и линией NL2 отрицательной полярности, т.е. напряжение Vb2 устройства 6-2 накопления электроэнергии, и выводит детектируемое значение в ECU 30 аккумулятора и MG-ECU 32.

Сглаживающий конденсатор C подключен между главной положительной шиной MPL и главной отрицательной шиной MNL, чтобы снижать переменную составляющую напряжения в главной положительной шине MPL и главной отрицательной шине MNL. Датчик 18 напряжения детектирует напряжение Vh между главной положительной шиной MPL и главной отрицательной шиной MNL и выводит детектируемое значение в MG-ECU 32.

Инверторы 20-1 и 20-2 подключены параллельно друг другу к главным положительной и отрицательной шинам MPL и MNL, и инверторы 20-1 и 20-2 принимают электроэнергию возбуждения (энергию постоянного тока) от главной положительной шины MPL и главной отрицательной шины MNL, преобразуют принимаемую энергию постоянного тока в энергию переменного тока и выводят энергию переменного тока в электродвигатели-генераторы MG1 и MG2, соответственно. Кроме того, инверторы 20-1 и 20-2 принимают энергию переменного тока, генерируемую посредством электродвигателей-генераторов MG1 и MG2, соответственно, преобразуют энергию переменного тока в энергию постоянного тока и выводят энергию постоянного тока как рекуперативную электроэнергию в главную положительную шину MPL и главную отрицательную шину MNL.

Электродвигатели-генераторы MG1 и MG2 принимают энергию переменного тока от инверторов 20-1 и 20-2, соответственно, чтобы генерировать вращательную энергию возбуждения. Кроме того, электродвигатели-генераторы MG1, MG2 принимают внешнюю силу вращения, чтобы генерировать мощность переменного тока. Электродвигатель-генератор MG1, MG2 сформирован, например, в виде трехфазной вращающейся электрической машины переменного тока, включающей в себя ротор, имеющий встроенный постоянный магнит, и статор, имеющий трехфазную катушку с соединением звездой, и электродвигатели-генераторы MG1, MG2 соединены с механизмом 22 трансмиссии движущей силы, которая соединена с ведущим валом 24, чтобы обеспечить передачу вращательной энергии возбуждения на колесо (не показано).

Отметим, что, если транспортное средство 100 с электроприводом является гибридным транспортным средством, электродвигатели-генераторы MG1, MG2 также соединены с двигателем (не показан) через механизм 22 трансмиссии движущей силы или ведущий вал, 24 и MG-ECU 32 осуществляет управление так, чтобы давать возможность двигателю и электродвигателям-генераторам MG1, MG2 генерировать свои соответствующие силы приведения в движение в оптимальном соотношении. Отметим, что один из электродвигателей-генераторов MG1, MG2 может выступать исключительно в качестве электродвигателя, а другой может выступать исключительно в качестве электрогенератора.

Преобразователь 26 для зарядки предусматривается между главными положительной и отрицательной шинами MPL и MNL и блоком 28 приема электроэнергии. Когда устройства 6-1, 6-2 накопления электроэнергии заряжаются от внешнего источника 34 питания (к примеру, системного источника питания), внешнего для транспортного средства, преобразователь 26 для зарядки принимает энергию переменного тока от внешнего источника 34 питания через блок 28 приема электроэнергии, преобразует ее в энергию постоянного тока и выводит ее на главную положительную шину MPL и главную отрицательную шину MNL. Блок 28 приема электроэнергии является входной клеммой для ввода энергии переменного тока, подаваемой из внешнего источника 34 питания, и реализован, например, как зарядный штепсель, разъем и т.п.

ECU 30 аккумулятора принимает значение тока Ib1, детектируемое посредством датчика 10-1 тока, и значение напряжения Vb1, детектируемое посредством датчика 12-1 напряжения, и из них оценивает SOC устройства 6-1 накопления электроэнергии. Кроме того, ECU 30 аккумулятора принимает значение тока Ib2, детектируемое посредством датчика 10-2 тока, и значение напряжения Vb2, детектируемое посредством датчика 12-2 напряжения, и из них оценивает SOC устройства 6-2 накопления электроэнергии. Способ оценки SOC подробнее описывается ниже.

ECU 30 аккумулятора оценивает SOC устройств 6-1, 6-2 накопления электроэнергии не только когда источник питания транспортного средства для перемещения включен, но также когда устройства 6-1, 6-2 накопления электроэнергии заряжаются от внешнего источника 34 питания. Более конкретно, когда зарядка устройств 6-1, 6-2 накопления электроэнергии от внешнего источника 34 питания запрошена, ECU 30 аккумулятора выводит значение ΔP управления электрической мощности в MG-ECU 32 для зарядки/разрядки между устройствами 6-1 и 6-2 накопления электроэнергии через преобразователи 8-1, 8-2 и главную положительную шину MPL и главную отрицательную шину MNL, и ECU 30 аккумулятора оценивает SOC устройств 6-1 и 6-2 накопления электроэнергии, соответственно, из напряжения Vb1 и тока Ib1 устройства 6-1 накопления электроэнергии и напряжения Vb2 и тока Ib2 устройства 6-2 накопления электроэнергии, которые собраны, когда устройства 6-1, 6-2 накопления электроэнергии заряжаются/разряжаются между собой.

Отметим, что после того, как ECU 30 аккумулятора получает оцененное SOC, ECU 30 аккумулятора начинает зарядку устройств 6-1, 6-2 накопления электроэнергии от внешнего источника 34 питания, и в то время как устройства 6-1, 6-2 накопления электроэнергии заряжаются, ECU 30 аккумулятора, например, интегрирует ток зарядки с ранее оцененным SOC, выступающим в качестве первоначального значения, чтобы вычислять SOC устройств 6-1, 6-2 накопления электроэнергии. Когда зарядка устройств 6-1, 6-2 накопления электроэнергии от внешнего источника 34 питания закончена, ECU 30 аккумулятора снова выводит значение ΔP управления электрической мощности в MG-ECU 32 и оценивает SOC устройств 6-1, 6-2 накопления электроэнергии из напряжений и токов устройств 6-1, 6-2 накопления электроэнергии, которые накоплены в то время, когда устройства 6-1, 6-2 накопления электроэнергии заряжаются/разряжаются между собой, и ECU 30 аккумулятора использует оцененные SOC для того, чтобы корректировать SOC, вычисленные в то время как устройства 6-1, 6-2 накопления электроэнергии заряжаются от внешнего источника 34 питания, и ECU 30 аккумулятора тем самым определяет конечное SOC. Следует отметить, что в вышеупомянутом описании, значение ΔP управления электрической мощности для зарядки/разрядки между устройствами 6-1 и 6-2 накопления электроэнергии инвертируется по знаку при необходимости, чтобы не допускать чрезмерной зарядки/разрядки устройств 6-1, 6-2 накопления электроэнергии.

Кроме того, когда внешний источник 34 питания заряжает устройства 6-1, 6-2 накопления электроэнергии, ECU 30 аккумулятора вычисляет значения PB1 и PB2 управления электрической мощности зарядки для указания электроэнергии, которая должна быть заряжена от внешнего источника 34 питания в устройства 6-1 и 6-2 накопления электроэнергии, соответственно, и выводит вычисленные значения PB1, PB2 управления электрической мощности зарядки в MG-ECU 32.

MG-ECU 32 вычисляет для электродвигателей-генераторов MG1, MG2 целевые значения TR1, TR2 крутящего момента и целевые значения MRN1, MRN2 скорости на основе того, как транспортное средство в настоящее время передвигается, положения педали акселератора транспортного средства и т.п., и MG-ECU 32 генерирует сигнал PWI1 возбуждения, чтобы давать возможность электродвигателю-генератору MG1 формировать крутящий момент, имеющий целевое значение TR1 крутящего момента, и иметь скорость, имеющую целевое значение MRN1 скорости, и выводит генерируемый сигнал PWI1 возбуждения в инвертор 20-1, чтобы управлять инвертором 20-1. Кроме того, MG-ECU 32 генерирует сигнал PWI2 возбуждения, чтобы давать возможность электродвигателю-генератору MG2 формировать крутящий момент, имеющий целевое значение TR2 крутящего момента, и иметь скорость, имеющую целевое значение MRN2 скорости, и выводит генерируемый сигнал PWI2 возбуждения в инвертор 20-2, чтобы управлять инвертором 20-1.

Кроме того, MG-ECU 32 генерирует сигналы PWC1 и PWC2 возбуждения на основе целевых значений TR1, TR2 крутящего момента и целевых значений MRN1, MRN2 скорости, и значений, обнаруженных посредством датчиков 10-1, 10-2 тока и датчиков 12-1, 12-2, 18 напряжения, для возбуждения преобразователей 8-1 и 8-2, соответственно, и MG-ECU 32 выводит генерируемые сигналы PWC1, PWC2 возбуждения в преобразователи 8-1, 8-2, чтобы управлять преобразователями 8-1, 8-2, соответственно.

Кроме того, когда зарядка устройств 6-1, 6-2 накопления электроэнергии от внешнего источника 34 питания запрошена, MG-ECU 32 генерирует сигналы PWC1, PWC2 возбуждения, на основе значения ΔP управления электрической мощности, принимаемого от ECU 30 аккумулятора, и значений, обнаруженных посредством датчиков 10-1, 10-2 тока и датчиков 12-1, 12-2, 18 напряжения, и выводит генерируемые сигналы PWC1, PWC2 возбуждения в преобразователи 8-1, 8-2.

Кроме того, когда устройства 6-1, 6-2 накопления электроэнергии заряжаются от внешнего источника 34 питания, MG-ECU 32 генерирует сигналы PWC1, PWC2 возбуждения на основе значений PB1, PB2 управления электрической мощности зарядки, принимаемых от ECU 30 аккумулятора и значений, обнаруженных посредством датчиков 10-1, 10-2 тока и датчиков 12-1, 12-2, 18 напряжения, и MG-ECU 32 выводит сигнал в преобразователь 26 для зарядки, чтобы инструктировать его функционирование, а также выводит генерируемые сигналы PWC1, PWC2 возбуждения в преобразователи 8-1, 8-2.

Фиг. 2 - это функциональная блок-схема ECU 30 аккумулятора, показанного на фиг. 1. ECU 30 аккумулятора содержит блок 50 вычисления V-I-характеристики, блок 52 вычисления OCV, блок 54 оценки начального SOC, блок 56 управления зарядкой/разрядкой, блок 58 вычисления SOC и блок 60 управления зарядкой.

В то время как блок 50 вычисления V-I-характеристики принимает от блока 56 управления зарядкой/разрядкой сигнал, указывающий, что устройства 6-1, 6-2 накопления электроэнергии в настоящее время заряжаются/разряжаются между собой, блок 50 вычисления V-I-характеристики собирает напряжение Vb1 и ток Ib1 устройства 6-1 накопления электроэнергии и напряжение Vb2 и ток Ib2 устройства 6-2 накопления электроэнергии, и блок 50 вычисления V-I-характеристики вычисляет вольтамперную характеристику устройства 6-1 накопления электроэнергии из собранного напряжения Vb1 и тока Ib1 и вольтамперную характеристику устройства 6-2 накопления электроэнергии из собранного напряжения Vb2 и тока Ib2. Например, блок 50 вычисления V-I-характеристики может использовать обнаруженные значения собранного напряжения Vb1 (Vb2) и тока Ib1 (Ib2) для того, чтобы вычислять кривую регрессии, чтобы вычислять вольтамперную характеристику устройства 6-1 (6-2) накопления электроэнергии.

Блок 52 вычисления OCV вычисляет OCV устройств 6-1 и 6-2 накопления электроэнергии на основе вольтамперных характеристик устройств 6-1, 6-2 накопления электроэнергии, соответственно, вычисленных посредством блока 50 вычисления V-I-характеристики. Более конкретно, блок 52 вычисления OCV вычисляет в качестве OCV устройства 6-1 (6-2) накопления электроэнергии напряжение, предполагаемое для нулевого тока в вольтамперной характеристике устройства 6-1 (6-2) накопления электроэнергии вычисленной посредством блока 50 вычисления V-I-характеристики.

На Фиг. 3 показана вольтамперная характеристика устройства накопления электроэнергии, где горизонтальная ось представляет ток Ib, вводимый/выводимый для устройства накопления электроэнергии, а вертикальная ось представляет напряжение Vb устройства накопления электроэнергии. Напряжение Vb и ток Ib, собранные во множестве точек в то время, как устройства 6-1, 6-2 накопления электроэнергии заряжаются/разряжаются между собой, используются посредством блока 50 вычисления V-I-характеристики для того, чтобы вычислять вольтамперную характеристику каждого устройства накопления электроэнергии (линия k), и блок 52 вычисления OCV задает в качестве OCV напряжение Vb, предполагаемое для тока Ib нуля в вычисленной вольтамперной характеристике. Отметим, что линия k вольтамперной характеристики имеет наклон, который указывает зависимость изменения напряжения от изменения тока, т.е. внутреннее сопротивление устройства накопления электроэнергии.

Блок 54 (фиг. 2) оценки начального SOC использует предварительно заданную карту корреляции OCV-SOC или выражение корреляционной модели, указывающее корреляцию, которую устройство 6-1 накопления электроэнергии имеет между OCV и SOC, для того чтобы оценивать SOC устройства 6-1 накопления электроэнергии из OCV устройства 6-1 накопления электроэнергии, вычисленного посредством блока 52 вычисления OCV. Кроме того, аналогично блок 54 оценки начального SOC использует карту корреляции OCV-SOC или выражение корреляционной модели, предварительно заданное для устройства 6-2 накопления электроэнергии, чтобы оценивать SOC устройства 6-2 накопления электроэнергии из OCV устройства 6-2 накопления электроэнергии, вычисленного посредством блока 52 вычисления OCV. Как только блок 54 оценки начального SOC завершил оценку SOC устройств 6-1, 6-2 накопления электроэнергии, блок 54 оценки начального SOC выводит в блок 56 управления зарядкой/разрядкой и блок 60 управления зарядкой сигнал, указывающий, что он завершил оценку SOC.

Когда блок 56 управления зарядкой/разрядкой принимает команду CHRG, чтобы заряжать устройства 6-1, 6-2 накопления электроэнергии от внешнего источника 34 питания, блок 56 управления зарядкой/разрядкой формирует значение ΔP управления электрической мощности для зарядки/разрядки между устройствами 6-1 и 6-2 накопления электроэнергии до того, как внешний источник 34 питания заряжает устройства 6-1, 6-2 накопления электроэнергии, и блок 56 управления зарядкой/разрядкой выводит формируемое значение ΔP управления электрической мощности в MG-ECU 32. В данном изобретении значение ΔP управления электрической мощности является целевым значением для электроэнергии, заряжаемой/разряжаемой между устройствами 6-1 и 6-2 накопления электроэнергии, а его знак указывает направление электроэнергии. Отметим, что команда CHRG, чтобы выполнять зарядку, например, активируется, когда пользователь оперирует с кнопкой начала зарядки для внешнего источника 34 питания, подключенного к блоку 28 приема электроэнергии (фиг. 1).

Кроме того, в то время как блок 56 управления зарядкой/разрядкой выводит значение ΔP управления электрической мощности в MG-ECU 32, блок 56 управления зарядкой/разрядкой выводит в блок 50 вычисления V-I характеристики сигнал, указывающий, что устройства 6-1, 6-2 накопления электроэнергии в настоящее время заряжаются/разряжаются между собой, и когда блок 56 управления зарядкой/разрядкой принимает от блока 54 оценки начального SOC сигнал, указывающий, что блок 54 оценки начального SOC закончил оценку SOC, блок 56 управления зарядкой/разрядкой прекращает формирование значения ΔP управления электрической мощности, а также прекращает вывод в блок 50 вычисления V-I-характеристики сигнала, указывающего, что устройства 6-1, 6-2 накопления электроэнергии в настоящее время заряжаются/разряжаются между собой.

Кроме того, когда блок 56 управления зарядкой/разрядкой принимает от блока 58 вычисления SOC сигнал, указывающий, что зарядка устройств 6-1, 6-2 накопления электроэнергии от внешнего источника 34 питания закончена, блок 56 управления зарядкой/разрядкой снова формирует и выводит значение ΔP управления электрической мощности в MG-ECU 32, а также выводит в блок 50 вычисления V-I характеристики сигнал, указывающий, что устройства 6-1, 6-2 накопления электроэнергии в настоящее время заряжаются/разряжаются между собой. И когда блок 56 управления зарядкой/разрядкой принимает от блока 54 оценки начального SOC сигнал, указывающий, что он закончил оценку SOC, блок 56 управления зарядкой/разрядкой прекращает формирование значения ΔP управления электрической мощности, а также прекращает вывод в блок 50 вычисления V-I-характеристики сигнала, указывающего, что устройства 6-1, 6-2 накопления электроэнергии в настоящее время заряжаются/разряжаются между собой.

В то время как внешний источник 34 питания заряжает устройства 6-1, 6-2 накопления электроэнергии, блок 58 вычисления SOC использует в качестве первоначального значения SOC устройства 6-1 накопления электроэнергии, которое оценено посредством блока 54 оценки начального SOC, и интегрирует ток Ib1 устройства 6-1 накопления электроэнергии, чтобы вычислять SOC устройства 6-1 накопления электроэнергии. Аналогично, блок 58 вычисления SOC использует в качестве первоначального значения SOC устройства 6-2 накопления электроэнергии, которое оценено посредством блока 54 оценки начального SOC, и интегрирует ток Ib2 устройства 6-2 накопления электроэнергии, чтобы вычислять SOC устройства 6-2 накопления электроэнергии. Блок 58 вычисления SOC выводит вычисленные SOC устройств 6-1, 6-2 накопления электроэнергии в блок 60 управления зарядкой.

Кроме того, когда блок 58 вычисления SOC определяет из вычисленных SOC устройств 6-1, 6-2 накопления электроэнергии, что устройства 6-1, 6-2 накопления электроэнергии полностью заряжены, блок 58 вычисления SOC выводит в блок 56 управления зарядкой/разрядкой сигнал, указывающий, что устройства 6-1, 6-2 накопления электроэнергии полностью заряжены.

Когда блок 60 управления зарядкой принимает команду CHRG, чтобы заряжать устройства 6-1, 6-2 накопления электроэнергии от внешнего источника 34 питания, а также принимает от блока 54 оценки начального SOC сигнал, указывающий, что он закончил оценку SOC, блок 60 управления зарядкой формирует значения PB1 и PB2 управления электрической мощности зарядки для устройств 6-1 и 6-2 накопления электроэнергии, соответственно, и выводит формируемые значения PB1, PB2 управления электрической мощности зарядки в MG-ECU 32.

Кроме того, когда блок 60 управления зарядкой принимает от блока 58 вычисления SOC сигнал, указывающий, что зарядка устройств 6-1, 6-2 накопления электроэнергии от внешнего источника 34 питания закончена, блок 60 управления зарядкой прекращает формирование значений PB1, PB2 управления электрической мощности зарядки.

На Фиг. 4 представлена блок-схема последовательности операций способа оценки SOC устройств 6-1, 6-2 накопления электроэнергии ECU 30 аккумулятора по фиг. 2. ECU 30 аккумулятора определяет, на основе команды CHRG, чтобы выполнять зарядку, запрошена ли зарядка устройств 6-1, 6-2 накопления электроэнергии от внешнего источника 34 питания (этап S10). Если ECU 30 аккумулятора определяет, что нет запроса выполнять зарядку (НЕТ на этапе S10), ECU 30 аккумулятора не допускает выполнение следующей последовательности этапов и переходит к этапу S130.

Если на этапе S10 ECU 30 аккумулятора определяет, что есть запрос, чтобы выполнять зарядку (ДА на этапе S10), ECU 30 аккумулятора формирует значение ΔP управления электрической мощности для зарядки/разрядки между устройствами 6-1 и 6-2 накопления электроэнергии и выводит значение в MG-ECU 32. В ответ на значение ΔP управления электрической мощности, MG-ECU 32 управляет преобразователями 8-1, 8-2, и устройства 6-1, 6-2 накопления электроэнергии заряжаются/разряжаются между собой (этап S20).

В то время как устройства 6-1, 6-2 накопления электроэнергии заряжаются/разряжаются между собой, ECU 30 аккумулятора собирает напряжение Vb1 и ток Ib1 устройства 6-1 накопления и напряжение Vb2 и ток Ib2 устройства 6-2 накопления, и ECU 30 аккумулятора вычисляет вольтамперную характеристику устройства 6-1 накопления электроэнергии из собранного напряжения Vb1 и тока Ib1 и вольтамперную характеристику устройства 6-2 накопления электроэнергии из собранного напряжения Vb2 и тока Ib2 (этап S30).

Как только вольтамперная характеристика каждого устройства накопления электроэнергии вычислена, ECU 30 аккумулятора вычисляет OCV устройства 6-1 накопления электроэнергии на основе вычисленной вольтамперной характеристики устройства 6-1 накопления электроэнергии и OCV устройства 6-2 накопления электроэнергии на основе вычисленной вольтамперной характеристики устройства 6-2 накопления электроэнергии (этап S40). Более конкретно, ECU 30 аккумулятора задает в качестве OCV устройств 6-1 и 6-2 накопления электроэнергии напряжения, предполагаемые для нулевого тока в вольтамперных характеристиках устройств 6-1 и 6-2 накопления электроэнергии, соответственно.

Как только OCV каждого устройства накопления электроэнергии вычислено, ECU 30 аккумулятора использует карту корреляции OCV-SOC или выражение корреляционной модели, предварительно заданное для устройства 6-1 накопления электроэнергии, для того чтобы оценивать SOC устройства 6-1 накопления электроэнергии из вычисленного OCV устройства 6-1 накопления электроэнергии. Аналогично, ECU 30 аккумулятора использует карту корреляции OCV-SOC или выражение корреляционной модели устройства 6-2 накопления электроэнергии, для того чтобы оценивать SOC устройства 6-2 накопления электроэнергии из вычисленного OCV устройства 6-2 накопления электроэнергии (этап S50).

Как только ECU 30 аккумулятора закончил оценку SOC каждого устройства накопления электроэнергии, ECU 30 аккумулятора формирует значения PB1, PB2 управления электрической мощности зарядки для устройств 6-1, 6-2 накопления электроэнергии, соответственно, и выводит значения в MG-ECU 32. В ответ MG-ECU 32 возбуждает преобразователь 26 для зарядки, и преобразователи 8-1 и 8-2 управляются на основе значений PB1 и PB2 управления электрической мощности зарядки, соответственно, чтобы начинать зарядку устройств 6-1, 6-2 накопления электроэнергии от внешнего источника 34 питания (этап S60).

В то время как внешний источник 34 питания заряжает устройства 6-1, 6-2 накопления электроэнергии, ECU 30 аккумулятора использует в качестве первоначального значения SOC устройств 6-1 и 6-2 накопления электроэнергии, которые оценены на этапе S50, и интегрирует каждый из токов Ib1 и Ib2, чтобы вычислять SOC устройств 6-1 и 6-2 накопления электроэнергии, соответственно (этап S70). ECU 30 аккумулятора затем определяет из вычисленных SOC устройств 6-1, 6-2 накопления электроэнергии, закончена ли зарядка устройств 6-1, 6-2 накопления электроэнергии (этап 80).

Если ECU 30 аккумулятора определяет, что зарядка устройств 6-1, 6-2 накопления электроэнергии не закончена (НЕТ на этапе S80), ECU 30 аккумулятора возвращается к этапу S70 и продолжает зарядку устройств 6-1, 6-2 накопления электроэнергии и вычисление SOC. Напротив, если на этапе S80 ECU 30 аккумулятора определяет, что зарядка устройств 6-1, 6-2 накопления электроэнергии закончена (ДА на этапе S80), ECU 30 аккумулятора прекращает вывод значений PB1, PB2 управления электрической мощности зарядки в MG-ECU 32 и заканчивает зарядку устройств 6-1, 6-2 накопления электроэнергии от внешнего источника 34 питания.

После того как зарядка устройств 6-1, 6-2 накопления электроэнергии от внешнего источника 34 питания закончена, ECU 30 аккумулятора выводит значение ΔP управления электрической мощности в MG-ECU 32 и снова дает возможность устройствам 6-1, 6-2 накопления электроэнергии заряжаться/разряжаться между собой (этап S90), и аналогично тому, как выполнено на этапах S20-S40, ECU 30 аккумулятора оценивает SOC устройств 6-1, 6-2 накопления электроэнергии (этапы S100-S120).

Таким образом, в первом варианте осуществления, зарядке устройств 6-1, 6-2 накопления электроэнергии от внешнего источника 34 питания предшествует зарядка/разрядка между устройствами 6-1 и 6-2 накопления электроэнергии. В то время как устройства 6-1, 6-2 накопления электроэнергии заряжаются/разряжаются между собой, собираются напряжение и ток каждого устройства накопления электроэнергии, и вычисляется вольтамперная характеристика устройства накопления электроэнергии. В соответствии с вычисленной вольтамперной характеристикой вычисляется OCV устройства накопления электроэнергии, и из результата вычисления оценивается SOC устройства накопления электроэнергии.

Как только SOC каждого устройства накопления электроэнергии оценено, внешний источник 34 питания заряжает устройства 6-1, 6-2 накопления электроэнергии. После того как зарядка устройств 6-1, 6-2 накопления электроэнергии от внешнего источника 34 питания закончена, зарядка/разрядка между устройствами 6-1 и 6-2 накопления электроэнергии снова выполняется, и аналогично тому, как выполнялось до того, как зарядка устройств 6-1, 6-2 накопления электроэнергии от внешнего источника 34 питания началась, оценивается SOC каждого устройства накопления электроэнергии. Отметим, что это SOC используется для того, чтобы корректировать SOC, которое вычислено при зарядке 6-1, 6-2 устройств накопления электроэнергии от внешнего источника 34 питания, и таким образом определяется конечное SOC.

Фиг. 5 - это функциональная блок-схема части, участвующей в управлении посредством MG-ECU 32 на фиг. 1, чтобы выполнять зарядку. MG-ECU 32 содержит блок 70 задания целевых значений, первый блок 72-1 управления и второй блок 72-2 управления.

Когда блок 70 задания целевых значений принимает команду CHRG, чтобы выполнять зарядку, а также принимает значение ΔP управления электрической мощности от ECU 30 аккумулятора, блок 70 задания целевых значений делит принимаемое значение ΔP управления электрической мощности на напряжение Vb1, чтобы формировать целевой ток IR1, и делит значение ΔP управления электрической мощности, которое инвертировано по знаку, на напряжение Vb2, чтобы формировать целевой ток IR2.

Кроме того, когда блок 70 задания целевых значений принимает команду CHRG, чтобы выполнять зарядку, а также принимает значения PB1, PB2 управления электрической мощности зарядки от ECU 30 аккумулятора, блок 70 задания целевых значений делит значение PB1 управления электрической мощности зарядки на напряжение Vb1, чтобы формировать целевой ток IR1, и делит значение PB2 управления электрической мощности зарядки на напряжение Vb2, чтобы формировать целевой ток IR2.

Первый блок 72-1 управления включает в себя модули 74-1, 78-1 вычитания, блок 76-1 PI-управления и блок 80-1 модуляции. Блок 74-1 вычитания вычитает ток Ib1 из целевого тока IR1, выводимого из блока 70 задания целевых значений, и выводит результат вычисления в блок 76-1 PI-управления. Блок 76-1 PI-управления выполняет пропорционально-интегральную операцию с отклонением целевого тока IR1 и током Ib1, выступающими в качестве ввода, и выводит результат вычисления в блок 78-1 вычитания.

Блок 78-1 вычисления вычитает вывод блока 76-1 PI-управления из инверсии теоретического коэффициента повышающего преобразования преобразователя 8-1, указанного посредством "напряжение VR/напряжение Vb1" (целевое напряжение для напряжения Vh), и выводит результат вычисления в блок 80-1 модуляции как команду Ton1 нагрузки. Блок 80-1 модуляции генерирует сигнал PWC1 возбуждения на основе команды Ton1 нагрузки и несущей волны, генерируемой посредством блока колебаний (не показан), и выводит генерируемый сигнал PWC1 возбуждения в преобразователь 8-1.

Второй блок 72-2 управления включает в себя модули 74-2, 78-2 вычитания, блок 76-2 PI-управления и блок 80-2 модуляции. Блок 74-2 вычитания вычитает ток Ib2 из целевого тока IR2, выводимого из блока 70 задания целевых значений, и выводит результат вычисления в блок 76-2 PI-управления. Блок 76-2 PI-управления выполняет пропорционально-интегральную операцию с отклонением целевого тока IR2 и током Ib2, выступающими в качестве ввода, и выводит результат вычисления в блок 78-2 вычитания.

Блок 78-2 вычисления вычитает вывод блока 76-2 PI-управления из инверсии теоретического коэффициента повышающего преобразования преобразователя 8-2, указанного посредством "напряжение Vb1/напряжение VR", и выводит результат вычисления в блок 80-2 модуляции как команду Ton2 нагрузки. Блок 80-2 модуляции генерирует сигнал PWC2 возбуждения на основе команды Ton2 нагрузки и несущей волны, генерируемой посредством блока колебаний (не показан), и выводит генерируемый сигнал PWC2 возбуждения в преобразователь 8-2.

Таким образом, в первом варианте осуществления, когда зарядка устройств 6-1, 6-2 накопления электроэнергии от внешнего источника 34 питания запрошена, преобразователи 8-1, 8-2 управляются так, чтобы дать возможность устройствам 6-1 и 6-2 накопления электроэнергии заряжаться/разряжаться между собой до того, как устройства 6-1, 6-2 накопления электроэнергии заряжены от внешнего источника 34 питания. При этом напряжение и ток каждого устройства накопления электроэнергии собираются, и из них вычисляется вольтамперная характеристика устройства накопления электроэнергии. Поскольку каждое устройство накопления электроэнергии может заряжаться/разряжаться так, чтобы разрешать поляризацию, без ограничения, налагаемого посредством того, как транспортное средство в настоящее время передвигается (большая величина заряжается/разряжается), и транспортное средство также окружено средой, более стабильной, чем когда оно передвигается, вольтамперная характеристика может быть вычислена более точно. В соответствии с этой точно вычисленной вольтамперной характеристикой OCV каждого устройства накопления электроэнергии вычисляется, и из вычисленного OCV оценивается SOC устройства накопления электроэнергии. Таким образом, в первом варианте осуществления SOC каждого устройства накопления электроэнергии может быть оценено с высокой точностью.

Кроме того, в первом варианте осуществления, зарядка/разрядка каждого устройства накопления электроэнергии для вычисления вольтамперной характеристики и OCV, чтобы оценивать SOC, выполняется между устройствами 6-1 и 6-2 накопления электроэнергии. Хотя потеря электроэнергии возникает в преобразователях 8-1, 8-2, электроэнергия никогда не расходуется неэкономно. Кроме того, если потеря электроэнергии возникает при зарядке/разрядке между устройствами 6-1 и 6-2 накопления электроэнергии, потеря может быть восполнена посредством последующей зарядки от внешнего источника 34 питания.

Второй вариант осуществления

Во втором варианте осуществления дополнительно определяют, ухудшаются ли характеристики каждого устройства 6-1, 6-2 накопления электроэнергии, из вольтамперной характеристики, вычисленной при зарядке/разрядке между устройствами 6-1 и 6-2 накопления электроэнергии.

Второй вариант осуществления касается транспортного средства с электроприводом, в общем, идентичного по конфигурации транспортному средству 100 с электроприводом первого варианта осуществления, показанного на фиг. 1.

Фиг. 6 - это функциональная блок-схема ECU 30A аккумулятора во втором варианте осуществления. ECU 30A аккумулятора соответствует по конфигурации ECU 30 аккумулятора первого варианта осуществления, как показано на фиг. 2, с добавлением блока 62 определения ухудшения характеристик.

Блок 62 определения ухудшения характеристик использует вольтамперные характеристики устройств 6-1, 6-2 накопления электроэнергии, которые вычислены посредством блока 50 вычисления V-I-характеристики при зарядке/разрядке между устройствами 6-1 и 6-2 накопления электроэнергии, чтобы определять то, как ухудшаются характеристики устройств 6-1, 6-2 накопления электроэнергии. Более конкретно, блок 62 определения ухудшения характеристик вычисляет зависимость изменения напряжения от изменения тока, т.е. внутреннее сопротивление устройства накопления электроэнергии, на основе вольтамперной характеристики, вычисленной посредством блока 50 вычисления V-I-характеристики, и определяет из результата вычисления то, как ухудшаются характеристики каждого устройства накопления электроэнергии.

На Фиг. 7 представлена вольтамперная характеристика устройства накопления электроэнергии. Линия k1 (k2) представляет вольтамперную характеристику идентичного устройства накопления электроэнергии, и как описано выше, напряжение, предполагаемое для нулевого тока, указывает OCV. Линия k1 (k2) имеет наклон, который указывает величину изменения напряжения относительно изменения тока, т.е. внутреннее сопротивление устройства накопления электроэнергии.

Вольтамперная характеристика, указываемая посредством линии k2, имеет наклон больший, чем наклон, который имеет вольтамперная характеристика, указываемая посредством линии k1. Другими словами, можно сказать, что устройство накопления электроэнергии, имеющее вольтамперную характеристику, указываемую посредством линии k2, имеет большее внутреннее сопротивление, чем устройство, имеющее вольтамперную характеристику, указываемую посредством линии k1, и таким образом, его характеристики ухудшились в большей степени.

Соответственно во втором варианте осуществления зависимость (или кривая) изменения напряжения относительно изменения тока вычисляется согласно вольтамперной характеристике каждого устройства накопления электроэнергии, вычисленной посредством блока 50 вычисления V-I-характеристики, чтобы определять, как ухудшаются характеристики устройства накопления электроэнергии. Во втором варианте осуществления точная вольтамперная характеристика, вычисленная при зарядке/разрядке между устройствами 6-1 и 6-2 накопления электроэнергии, используется для определения того, ухудшились ли их характеристики. Таким образом, то, ухудшились ли их характеристики, также может быть определено с высокой точностью.

На Фиг. 8 показана блок-схема последовательности операций способа оценки SOC устройств 6-1, 6-2 накопления электроэнергии посредством ECU 30A аккумулятора во втором варианте осуществления. Эта блок-схема последовательности операций способа соответствует блок-схеме последовательности операций способа по фиг. 4 с добавлением этапов S55, S57, S125.

Более конкретно, как только SOC каждого устройства накопления электроэнергии оценено на этапе S50, ECU 30A аккумулятора использует вольтамперную характеристику каждого устройства накопления электроэнергии, которая вычислена на этапе S30, для того чтобы определять, как ухудшаются характеристики каждого устройства накопления электроэнергии (этап S55). Более конкретно, ECU 30A аккумулятора вычисляет наклон вольтамперной характеристики каждого устройства накопления электроэнергии и сравнивает вычисленный наклон с предварительно заданным пороговым значением, чтобы определять, как ухудшаются характеристики каждого устройства накопления электроэнергии.

Затем на этапе S55, если ECU 30A аккумулятора определяет, что, по меньшей мере, одно из устройств 6-1 и 6-2 накопления электроэнергии имеет свою вольтамперную характеристику с наклоном, превышающим пороговое значение, и таким образом, его характеристики серьезно ухудшились (NG на этапе S55), ECU 30A аккумулятора выдает предупреждение пользователю (этап S57). Наоборот, если на этапе S55 ECU 30A аккумулятора определяет, что каждое устройство накопления электроэнергии имеет свою вольтамперную характеристику с наклоном, не превышающим пороговое значение, и таким образом его характеристики серьезно не ухудшились (ОК на этапе S55), ECU 30A аккумулятора переходит к этапу S60.

Кроме того, как только SOC каждого устройства накопления электроэнергии оценено на этапе S120, ECU 30A аккумулятора использует вольтамперную характеристику каждого устройства накопления электроэнергии, которая вычислена на этапе S100, чтобы определять, как ухудшаются характеристики каждого устройства накопления электроэнергии (этап S125).

Если на этапе S125 ECU 30A аккумулятора определяет, что характеристики, по меньшей мере, одного из устройств 6-1, 6-2 накопления электроэнергии ухудшились (NG на этапе S125), ECU 30A аккумулятора переходит к этапу S57. Напротив, если на этапе S125 ECU 30A аккумулятора определяет, что характеристики ни одного из устройств 6-1, 6-2 накопления электроэнергии не ухудшились (ОК на этапе S125), ECU 30A аккумулятора переходит к этапу S130.

Таким образом, во втором варианте осуществления SOC каждого устройства накопления электроэнергии может быть оценено с высокой точностью, и также может быть определено с высокой точностью то, как ухудшаются характеристики каждого устройства накопления электроэнергии.

Следует отметить, что хотя в каждом вышеописанном варианте осуществления, когда внешний источник 34 питания заряжает устройства 6-1, 6-2 накопления электроэнергии, преобразователь 26, предназначенный для зарядки, используется для того, чтобы принимать электроэнергию, которая принимается от внешнего источника 34 питания, в главной положительной шине MPL и главной отрицательной шине MNL, альтернативно, отдельный преобразователь для зарядки может не предусматриваться, и инверторы 20-1, 20-2 могут использоваться для того, чтобы принимать электроэнергию от внешнего источника 34 питания.

На Фиг. 9 показана блок-схема транспортного средства с электроприводом, допускающего прием электроэнергии от внешнего источника 34 питания через инверторы 20-1, 20-2. Транспортное средство 100A с электроприводом соответствует по конфигурации транспортному средству 100 с электроприводом на фиг. 1, за исключением преобразователей 26 для зарядки и положительных линий ACL1, ACL2 питания.

Линия ACL1 питания имеет один конец, подключенный к электродвигателю-генератору MG1 в нейтральной точке N1, и другой конец, подключенный к блоку 28 приема электроэнергии. Линия ACL2 питания имеет один конец, подключенный к электродвигателю-генератору MG2 в нейтральной точке N2, и другой конец, подключенный к блоку 28 приема электроэнергии.

Когда внешний источник 34 питания заряжает устройства 6-1, 6-2 накопления электроэнергии, инверторы 20-1, 20-2 принимают энергию переменного тока, принимаемую от внешнего источника 34 питания, через линии ACL1, ACL2 питания посредством электродвигателей-генераторов MG1, MG2 в нейтральных точках N1, N2, преобразуют энергию переменного тока в энергию постоянного тока способом, описанным ниже, и выводят энергию постоянного тока в главную положительную шину MPL и главную отрицательную шину MNL.

На Фиг. 10 показана эквивалентная нуль-фазная схема инверторов 20-1, 20-2 и электродвигателей-генераторов MG1, MG2, показанных на фиг. 9. Каждый инвертор 20-1, 20-2 сформирован из трехфазной мостовой схемы и имеет шесть переключающих элементов, которые имеют комбинации включения/выключения в восьми шаблонах. Из восьми шаблонов переключения два шаблона разрешают межфазному напряжению быть нулевым, и это состояние напряжения упоминается как нулевой вектор напряжения. Для нулевого вектора напряжения три переключающих элемента верхних плеч могут рассматриваться как переключаемые во взаимно одинаковое состояние (т.е. все включены или отключены), и три переключающих элемента нижних плеч также могут рассматриваться как переключаемые во взаимно одинаковое состояние. Соответственно, на фиг. 10 три переключающих элемента верхних плеч инвертора 20-1 совместно показаны как верхнее плечо 20-1A, а три переключающих элемента нижних плеч инвертора 20-1 совместно показаны как нижнее плечо 20-1B. Аналогично, три переключающих элемента верхних плечей инвертора 20-2 совместно показаны как верхнее плечо 20-2A, а три переключающих элемента нижних плеч инвертора 20-2 совместно показаны как нижнее плечо 20-2B.

Как показано на фиг. 10, эквивалентная нуль-фазная схема может рассматриваться как однофазный ШИМ-преобразователь (PWM-преобразователь), имеющий вход однофазной энергии переменного тока, принимаемой в нейтральных точках N1, N2 через линии ACL1, ACL2 электропитания. Соответственно, варьирование вектора нулевого напряжения в каждом из инверторов 20-1, 20-2 и управление инверторами 20-1, 20-2 для их переключения, чтобы они выступали в качестве плеч однофазного PWM-преобразователя, дает возможность преобразования энергии переменного тока, принимаемой от внешнего источника 34 питания через входные линии ACL1, ACL2 электропитания, в энергию постоянного тока и вывода ее на главные положительную и отрицательную шины MPL и MNL.

Отметим, что хотя в каждом вышеприведенном варианте осуществления транспортное средство 100 (100A) с электроприводом описано как включающее в себя два устройства 6-1, 6-2 накопления электроэнергии и преобразователя 8-1, 8-2, соответствующих им, соответственно, альтернативно оно может включать в себя больше устройств накопления электроэнергии и преобразователей, соответствующих им. В этом случае, зарядка/разрядка между множеством устройств накопления электроэнергии до их зарядки от внешнего источника 34 питания дает возможность оценки SOC каждого устройства накопления электроэнергии с высокой точностью посредством вышеописанного способа.

Кроме того, в каждом вышеописанном варианте осуществления, транспортное средство 100 (100A) с электроприводом может быть гибридным транспортным средством, имеющим дополнительно установленный двигатель внутреннего сгорания, использующий топливо для того, чтобы генерировать кинетическую энергию, электромобилем, который не имеет установленного двигателя внутреннего сгорания, транспортным средством на топливных элементах, имеющим дополнительно установленный топливный элемент, использующий топливо для того, чтобы генерировать электрическую энергию, и т.п.

Следует отметить, что в вышеприведенном описании управление, осуществляемое посредством ECU 30, 30A аккумулятора, фактически выполняется посредством блока центрального процессора (CPU). CPU считывает из постоянного запоминающего устройства (ROM) программу, включающую в себя каждый этап согласно блок-схемам последовательности операций способа по фиг. 4 и 8, и выполняет считываемую программу для того, чтобы осуществлять процесс в соответствии с блок-схемами последовательности операций способа по фиг. 4 и 8. Таким образом, ROM соответствует машиночитаемому (CPU) носителю сохраненных данных, сохраняющему каждый этап согласно блок-схемам последовательности операций способа по фиг. 4 и 8.

Следует отметить, что в вышеприведенном описании одно из устройств 6-1, 6-2 накопления электроэнергии соответствует "первому устройству накопления электроэнергии" в настоящем изобретении. Когда устройство 6-1 накопления электроэнергии соответствует "первому устройству накопления электроэнергии", преобразователи 8-1, 8-2 и устройство 6-2 накопления электроэнергии формируют "устройство электроэнергии" в настоящем изобретении, а когда устройство 6-2 накопления электроэнергии соответствует "первому устройству накопления электроэнергии", преобразователи 8-1, 8-2 и устройство 6-1 накопления электроэнергии формируют "устройство электроэнергии" в настоящем изобретении.

Кроме того, преобразователь 26 для зарядки соответствует "зарядному устройству" в настоящем изобретении, а инверторы 20-1, 20-2, электродвигатели-генераторы MG1, MG2 и линии ACL1, ACL2 питания в транспортном средстве 100A с электроприводом также формируют "зарядное устройство" в настоящем изобретении. Кроме того, ECU 30, 30A аккумулятора и MG-ECU 32 формируют "управляющее устройство" в настоящем изобретении, а блок 50 вычисления V-I-характеристики соответствует "первому функциональному блоку" в настоящем изобретении. Кроме того, блок 52 вычисления OCV соответствует "второму функциональному блоку" в настоящем изобретении, а блок 54 оценки начального SOC соответствует "блоку оценки состояния заряда" в настоящем изобретении.

Кроме того, когда устройство 6-1 накопления электроэнергии соответствует "первому устройству накопления электроэнергии", устройство 6-2 накопления электроэнергии соответствует "по меньшей мере, одному второму устройству накопления электроэнергии" в настоящем изобретении, а когда устройство 6-2 накопления электроэнергии соответствует "первому устройству накопления электроэнергии", устройство 6-1 накопления электроэнергии соответствует "по меньшей мере, одному второму устройству накопления электроэнергии" в настоящем изобретении. Кроме того, преобразователи 8-1, 8-2 соответствуют "множеству устройств преобразования напряжения" в настоящем изобретении.

Следует понимать, что варианты осуществления, раскрытые в данном документе, являются иллюстративными, а не ограничивающими в каком-либо смысле. Объем настоящего изобретения задается посредством формулы изобретения, а не вышеприведенного описания, и имеет намерение включать в себя любые модификации в рамках объема и сущности, эквивалентные формуле изобретения.

Изобретение относится к транспортным средствам с электроприводом. Когда зарядка каждого устройства накопления электроэнергии от источника питания, внешнего для транспортного средства, запрошена (ДА в S10), то до того, как каждое устройство накопления электроэнергии заряжается, устройства накопления электроэнергии заряжаются/разряжаются между собой (S20). Управляющее устройство аккумулятора вычисляет вольтамперную характеристику каждого устройства накопления электроэнергии на основе напряжения и тока каждого устройства накопления электроэнергии, собираемых, когда устройства накопления электроэнергии заряжаются/разряжаются между собой (S30). Функциональный блок каждого устройства накопления электроэнергии вычисляет напряжение разомкнутой цепи (OCV) на основе вычисленной вольтамперной характеристики (S40), и состояние заряда каждого устройства накопления электроэнергии оценивается из вычисленного (OCV) (S50). Технический результат - повышение точности оценки состояния заряда устройства накопления электроэнергии. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Транспортное средство с электроприводом, содержащее:
первое устройство (6-1) накопления электроэнергии, способное заряжаться и разряжаться;
зарядное устройство (26, 20-1, 20-2, MG1, MG2, АСL1, ACL2), выполненное с возможностью зарядки упомянутого первого устройства (6-1) накопления электроэнергии от источника (34) питания, внешнего для транспортного средства;
электросиловое устройство (8-1, 8-2, 6-2), выполненное с возможностью обмена электроэнергией с упомянутым первым устройством (6-1) накопления электроэнергии; и
управляющее устройство (30, 32, 30А, 32) для управления электросиловым устройством (8-1, 8-2, 6-2), причем управляющее устройство (30, 32, 30А, 32), включает в себя:
блок (56, 32) управления зарядкой/разрядкой для управления электросиловым устройством (8-1, 8-2, 6-2), чтобы дать возможность первому устройству (6-1) накопления электроэнергии и электросиловому устройству (8-1, 8-2, 6-2) обмениваться электроэнергией между собой в ответ на запрос, принимаемый, чтобы заряжать первое устройство (6-1) накопления электроэнергии посредством зарядного устройства (26, 20-1, 20-2, MG1, MG2, АСL1, ACL2);
первый функциональный блок (50) для вычисления вольтамперной характеристики, показывающей корреляцию между напряжением и током первого устройства (6-1) накопления электроэнергии, на основе напряжения и тока, которые предоставляются, когда первое устройство (6-1) накопления электроэнергии и электросиловое устройство (8-1, 8-2, 6-2) обмениваются электроэнергией между собой;
второй функциональный блок (52) для вычисления напряжения разомкнутой цепи первого устройства (6-1) накопления электроэнергии на основе вольтамперной характеристики, вычисленной посредством первого функционального блока (50); и
блок (54) оценки состояния заряда для оценки состояния заряда первого устройства (6-1) накопления электроэнергии из напряжения разомкнутой цепи, вычисленного посредством второго функционального блока (52), относительно предварительно заданной корреляции между напряжением разомкнутой цепи первого устройства (6-1) накопления электроэнергии и состоянием заряда первого устройства (6-1) накопления электроэнергии.

2. Транспортное средство с электроприводом по п.1, отличающееся тем, что после того, как упомянутый блок (54) оценки состояния заряда оценил состояние заряда первого устройства (6-1) накопления электроэнергии, зарядное устройство (26; 20-1, 20-2, MG1, MG2, АСL1, ACL2) начинает заряжать первое устройство (6-1) накопления электроэнергии.

3. Транспортное средство с электроприводом по п.1 или 2, отличающееся тем, что:
электросиловое устройство (8-1, 8-2, 6-2) включает в себя, по меньшей мере, одно второе устройство (6-2) накопления электроэнергии, способное заряжаться и разряжаться;
при этом первый функциональный блок (50) дополнительно вычисляет вольтамперную характеристику, показывающую корреляцию между напряжением и током, по меньшей мере, одного второго устройства (6-2) накопления электроэнергии, на основе напряжения и тока, по меньшей мере, одного второго устройства (6-2) накопления электроэнергии, которые предоставляются, когда первое устройство (6-1) накопления электроэнергии и, по меньшей мере, одно второе устройство (6-2) накопления электроэнергии обмениваются электроэнергией между собой; второй функциональный блок (52) дополнительно вычисляет напряжение разомкнутой цепи, по меньшей мере, одного второго устройства (6-2) накопления электроэнергии на основе вольтамперной характеристики, по меньшей мере, одного второго устройства (6-2) накопления электроэнергии, вычисленной посредством первого функционального блока (50); и
блок (54) оценки состояния заряда дополнительно оценивает состояние заряда, по меньшей мере, одного второго устройства (6-2) накопления электроэнергии из напряжения разомкнутой цепи, по меньшей мере, одного второго устройства (6-2) накопления электроэнергии, вычисленного посредством второго функционального блока (52), относительно предварительно заданной корреляции, между напряжением разомкнутой цепи и состоянием заряда, по меньшей мере, одного второго устройства (6-2) накопления электроэнергии.

4. Транспортное средство с электроприводом по п.3, отличающееся тем, что:
электросиловое устройство (8-1, 8-2, 6-2) дополнительно включает в себя множество устройств (8-1, 8-2) преобразования напряжения, связанных с первым устройством (6-1) накопления электроэнергии и, по меньшей мере, одним вторым устройством (6-2) накопления электроэнергии; и блок (56, 32) управления зарядкой/разрядкой управляет множеством устройств (8-1, 8-2) преобразования напряжения, чтобы дать возможность первому устройству (6-1) накопления электроэнергии и, по меньшей мере, одному второму устройству (6-2) накопления электроэнергии обмениваться электроэнергией между собой.

5. Транспортное средство с электроприводом по п.1, отличающееся тем, что устройство (30А, 32) управления дополнительно включает в себя блок (62) определения ухудшения характеристик для определения того, как ухудшаются характеристики первого устройства (6-1) накопления электроэнергии, на основе вольтамперной характеристики, вычисленной посредством первого функционального блока (50).

6. Способ оценки состояния заряда устройства накопления электроэнергии, установленного в транспортном средстве с электроприводом, причем транспортное средство с электроприводом содержит:
первое устройство (6-1) накопления электроэнергии, способное заряжаться и разряжаться;
зарядное устройство (26; 20-1, 20-2, MG1, MG2, АСL1, ACL2), выполненное с возможностью зарядки первого устройства (6-1) накопления электроэнергии от источника (34) питания, внешнего для транспортного средства; и
электросиловое устройство (8-1, 8-2, 6-2), выполненное с возможностью обмена электроэнергией с первым устройством (6-1) накопления электроэнергии, при этом способ содержит этапы, на которых:
на первом этапе управляют электросиловым устройством (8-1, 8-2, 6-2), чтобы давать возможность первому устройству (6-1) накопления электроэнергии и электросиловому устройству (8-1, 8-2, 6-2) обмениваться электроэнергией между собой в ответ на запрос, принимаемый, чтобы заряжать первое устройство (6-1) накопления электроэнергии посредством зарядного устройства (26; 20-1, 20-2, MG1, MG2, АСL1, ACL2);
на втором этапе вычисляют вольтамперную характеристику, показывающую корреляцию между напряжением и током первого устройства (6-1) накопления электроэнергии, на основе напряжения и тока, которые предоставляются, когда первое устройство (6-1) накопления электроэнергии и электросиловое устройство (8-1, 8-2, 6-2) обмениваются электроэнергией между собой;
на третьем этапе вычисляют напряжение разомкнутой цепи первого устройства (6-1) накопления электроэнергии на основе вычисленной вольтамперной характеристики; и
на четвертом этапе оценивают состояние заряда первого устройства (6-1) накопления электроэнергии из напряжения разомкнутой цепи, вычисленного на третьем этапе, относительно предварительно заданной корреляции, между напряжением разомкнутой цепи и состоянием заряда первого устройства (6-1) накопления электроэнергии.

7. Способ оценки состояния заряда по п.6, отличающийся тем, что дополнительно содержит пятый этап, на котором начинают зарядку первого устройства (6-1) накопления электроэнергии посредством зарядного устройства (26, 20-1, 20-2, MG1, MG2, АСL1, ACL2) после четвертого этапа, на котором оценивают состояние заряда первого устройства (6-1) накопления электроэнергии.

8. Способ оценки состояния заряда по п.6 или 7, отличающийся тем, что: электросиловое устройство (8-1, 8-2, 6-2) включает в себя, по меньшей мере, одно второе устройство (6-2) накопления электроэнергии, способное заряжаться и разряжаться;
на втором этапе дополнительно вычисляют вольтамперную характеристику, указывающую корреляцию между напряжением и током, по меньшей мере, одного второго устройства (6-2) накопления электроэнергии, на основе напряжения и тока, по меньшей мере, одного второго устройства (6-2) накопления электроэнергии, которые предоставляются, когда первое устройство (6-1) накопления электроэнергии и, по меньшей мере, одно второе устройство (6-2) накопления электроэнергии обмениваются электроэнергией между собой; на третьем этапе дополнительно вычисляют напряжение разомкнутой цепи, по меньшей мере, одного второго устройства (6-2) накопления электроэнергии на основе вольтамперной характеристики, по меньшей мере, одного второго устройства (6-2) накопления электроэнергии, вычисленной на втором этапе; и
на четвертом этапе дополнительно оценивают состояние заряда, по меньшей мере, одного второго устройства (6-2) накопления электроэнергии из напряжения разомкнутой цепи, по меньшей мере, одного второго устройства (6-2) накопления электроэнергии, вычисленного на третьем этапе, относительно предварительно заданной корреляции между напряжением разомкнутой цепи и состоянием заряда, по меньшей мере, одного второго устройства (6-2) накопления электроэнергии.

9. Способ оценки состояния заряда по п.8, отличающийся тем, что:
электросиловое устройство (8-1, 8-2, 6-2) дополнительно включает в себя множество устройств (8-1, 8-2) преобразования напряжения, связанных с первым устройством (6-1) накопления электроэнергии и, по меньшей мере, одним вторым устройством (6-2) накопления электроэнергии; и
на первом этапе упомянутым множеством устройств преобразования напряжения управляют так, чтобы давать возможность первому устройству (6-1) накопления электроэнергии и, по меньшей мере, одному второму устройству (6-2) накопления электроэнергии обмениваться электроэнергией между собой.

10. Способ оценки состояния заряда по п.6, отличающийся тем, что дополнительно содержит шестой этап, на котором определяют то, как ухудшаются характеристики первого устройства (6-1) накопления электроэнергии, на основе вольтамперной характеристики, вычисленной на втором этапе.

11. Машиночитаемый носитель хранения данных с сохраненной программой для выполнения компьютером способа оценки состояния заряда по п.6.