專利名稱：二次電池的輸入輸出控制裝置以及車輛的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及二次電池的輸入輸出控制裝置以及車輛。
背景技術：
最近，作為考慮到環(huán)境的汽車，混合動力汽車(Hybrid Vehicle)以及 電動汽車(Electric Vehicle)受到了極大的關注。并且，混合動力汽車一 部分被付諸實用。
所述混合動力汽車為除了以往的發(fā)動機以外，還將直流電源、逆變 器、以及通過逆變器驅動的馬達作為動力源的汽車。g卩，通過驅動發(fā)動機 來得到動力源，并且通過逆變器將來自直流電源的直流電壓轉換為交流電 壓，通過轉換的交流電壓使馬達旋轉來得到動力源。另外，電動汽車為將 直流電源、逆變器、以及通過逆變器驅動的馬達作為動力源的汽車。
在混合動力汽車或者電動汽車中一般安裝二次電池來作為直流電源。 通過進一步發(fā)揮二次電池的性能能夠提高汽車的性能。
例如，日本專利文獻特開2005-039989號公報公開了二次電池的輸出 管理裝置。在要求二次電池進行超過額定輸出的輸出的情況下，所述輸出 管理裝置基于二次電池的溫度來設定該輸出的大小以及該輸出的持續(xù)時 間。
電池的內部電阻一般具有溫度依存性。例如，電池的內部電阻隨著電 池周圍的溫度下降而增大。當電池的內部電阻升高時，與對電池輸入輸出 的電力的變化相對的電池電壓的變化增大。當電池電壓的變化增大時，則 可能發(fā)生電池電壓超過使用范圍的上限值或者低于該使用范圍的下限值的 情況。但是，在日本專利文獻特開2005-039989號公報中并未特別針對這 樣的問題進行公開。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于，提供能夠根據(jù)電池溫度來切實地控制電池電壓的 一)&由》+b的f^r >在全.4J.i臺生ll站罷!；f I^/fenzj^^^ — ^^A^+hdAi^ \ tA山；t六生il站罷車輛。
根據(jù)本發(fā)明的要點， 一種二次電池的輸入輸出控制裝置，包括溫度 檢測部，檢測二次電池的電池溫度；電壓檢測部，檢測二次電池的電池電 壓；以及設定部，接受溫度檢測部所檢測的電池溫度和電壓檢測部所檢測 的電池電壓，并針對二次電池設定輸入輸出的電力的限制值。設定部根據(jù) 電池溫度改變與電池電壓相對的限制值的變化的比率。
優(yōu)選的是，設定部包括進行控制運算的運算部，所述控制運算基于二 次電池的目標電壓與電池電壓的偏差。運算部根據(jù)電池溫度改變用于控制 運算的控制增益。設定部還包括設定限制值的初始值的初始值設定部； 以及基于初始值和運算部的運算結果來確定限制值的限制值確定部。
更優(yōu)選的是，運算部確定控制增益以使得隨著電池溫度下降而控制增 益減小。
更優(yōu)選的是，控制運算為比例積分運算?？刂圃鲆姘ū壤鲆婧头e 分增益。運算部包括系數(shù)設定部、比例運算部、積分運算部、以及加法 部。系數(shù)設定部根據(jù)電池溫度設定第一以及第二系數(shù)。比例運算部將第一 系數(shù)和第一增益相乘來設定比例增益并使用比例增益來運算偏差的比例 值，所述第一增益與電池溫度無關并且是固定的。積分運算部將第二系數(shù) 和第二增益相乘來設定積分增益并使用積分增益來運算偏差的積分值，所 述第二增益與電池溫度無關并且是固定的。加法部將比例值和積分值相 加。
按照本發(fā)明的另一方面， 一種車輛，包括二次電池、以及控制二次電 池的輸入輸出的輸入輸出控制裝置。輸入輸出控制裝置包括溫度檢測 部，檢測二次電池的電池溫度；電壓檢測部，檢測二次電池的電池電壓； 以及設定部，接受溫度檢測部所檢測的電池溫度和電壓檢測部所檢測的電 池電壓，并針對二次電池設定輸入輸出的電力的限制值。設定部根據(jù)電池 溫度改變與電池電壓相對的限制值的變化的比率。優(yōu)選的是，設定部包括進行控制運算的運算部，所述控制運算基于二 次電池的目標電壓與電池電壓的偏差。運算部根據(jù)電池溫度改變用于控制
伝算的;K 生ll土曾然。i^宗窯f^石句古壬.i^宗呢生iW古的inf^^吉的^n々6/吉W宗垂R. 以及基于初始值和運算部的運算結果來確定限制值的限制值確定部。
更優(yōu)選的是，運算部確定控制增益以使得隨著電池溫度下降而控制增 益減小。
更優(yōu)選的是，控制運算為比例積分運算。控制增益包括比例增益和積 分增益。運算部包括系數(shù)設定部、比例運算部、積分運算部、以及加法 部。系數(shù)設定部根據(jù)電池溫度設定第一以及第二系數(shù)。比例運算部將第一 系數(shù)和第一增益相乘來設定比例增益并使用比例增益來運算偏差的比例 值，所述第一增益與電池溫度無關并且是固定的。積分運算部將第二系數(shù) 和第二增益相乘來設定積分增益并使用積分增益來運算偏差的積分值，所 述第二增益與電池溫度無關并且是固定的。加法部將比例值和積分值相 加。
因此根據(jù)本發(fā)明，能夠根據(jù)電池溫度切實地控制電池電壓。


圖1是示出包括本實施方式的二次電池的輸入輸出控制裝置的車輛的 結構的示意圖2是在圖1的控制部14中包括的電池12的輸入輸出控制系統(tǒng)的框
圖3是示出圖2的PI控制部123的結構的圖4是說明圖3的系數(shù)設定部134所參考的曲線圖的圖5是說明電池12的放電電力與電池電壓VB的關系的圖6是說明在與溫度無關地設定圖2的PI控制部123中的反饋增益而
將該反饋增益設定為固定的情況下可能產生的問題的圖7是說明在根據(jù)溫度來改變圖2的PI控制部123中的反饋增益的情
況下的效果的圖8是表示圖2所示的輸入輸出控制系統(tǒng)114所進行的處理的流程圖9是說明電池12的充電電力與電池電壓VB的關系的圖。
具體實施例方式
以下，參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行詳細的說明。此外，對圖中 相同或相當?shù)牟糠謽擞浵嗤臉颂?，并且不進行重復說明。
圖1是示出包括本實施方式的二次電池的輸入輸出控制裝置的車輛的 結構的示意圖。
參考圖1，混合動力汽車1包括前輪20R、 20L、后輪22R、 22L、發(fā) 動機2、行星齒輪16、差動齒輪18、以及齒輪4、 6。
混合動力汽車1還包括配置在車輛后方的電池12;對電池12輸出
的直流電力進行升壓的升壓單元32;在與升壓單元32之間接收/發(fā)送直流 電力的逆變器36;經由行星齒輪16接受發(fā)動機2的動力來進行發(fā)電的電 動發(fā)電機MG1;以及旋轉軸與行星齒輪16相連接的電動發(fā)電機MG2。逆 變器36進行連接在電動發(fā)電機MG1、 MG2上的交流電力與來自升壓電路 的直流電力之間的轉換。
行星齒輪16具有第一 第三旋轉軸。第一旋轉軸與發(fā)動機2相連 接，第二旋轉軸與電動發(fā)電機MG1相連接，第三旋轉軸與電動發(fā)電機 MG2相連接。
在所述第三旋轉軸上安裝有齒輪4，該齒輪4通過對齒輪6進行驅動 從而將動力傳遞給差動齒輪18。差動齒輪18將從齒輪6接受的動力傳遞 給前輪20R、 20L，并且經由齒輪6、 4將前輪20R、 20L的旋轉力傳遞給 行星齒輪的第三旋轉軸。
行星齒輪16起著在發(fā)動機2、電動發(fā)電機MG1、 MG2之間分割動力 的作用。即，只要確定了行星齒輪16的三個旋轉軸中的兩個旋轉軸的旋 轉，則剩下的一個的旋轉軸的旋轉必然被確定。因此，通過使發(fā)動機2在 效率最高的區(qū)域內工作，并且控制電動發(fā)電機MG1的發(fā)電量來使電動發(fā) 電機MG2驅動，從而進行車速的控制并且實現(xiàn)整體的能效(energy-effcient)優(yōu)良的汽車。作為直流電源的電池12例如包括鎳氫或者鋰離子等的二次電池，其
將直流電力供應給升壓單元32，并通過來自升壓單元32的直流電力進行
吝由皿
升壓單元32對從電池12接受的直流電壓進行升壓，并將升壓后的直 流電壓供應給逆變器36。逆變器36將被供應的直流電壓轉換為交流電 壓，并在發(fā)動機起動時對電動發(fā)電機MG1進行驅動控制。另外，在發(fā)動 機起動后，電動發(fā)電機MG1發(fā)電得到的交流電力通過逆變器36轉換為直 流，并通過升壓單元32轉換為適于給電池12充電的電壓，來對電池12進 行充電。
另外，逆變器36用于驅動電動發(fā)電機MG2。電動發(fā)電機MG2輔助發(fā) 動機2來驅動前輪20R、 20L。在制動時，電動發(fā)電機進行再生運行，并 將車輪的旋轉能量轉換為電能。獲得的電能經由逆變器36以及升壓單元 32而返回到電池12中。
在升壓單元32與電池12之間設置有系統(tǒng)主繼電器28、 30，用于在車 輛未運行時隔斷高壓電。
電池12包括內部電阻Rb。內部電阻Rb —般具有溫度依存性。例 如，內部電阻Rb隨著溫度下降而升高。
混合動力汽車1還包括安裝在電池12中的溫度傳感器24以及電壓傳 感器26，以及根據(jù)溫度傳感器24和電壓傳感器26的輸出來控制發(fā)動機 2、逆變器36、以及升壓單元32的控制部14。溫度傳感器24檢測電池的 溫度T并發(fā)送給控制部14。電壓傳感器26檢測電池12的端子間電壓(電 池電壓VB)并發(fā)送給控制部14。
控制部14接受溫度T以及電池電壓VB，并設定針對電池12輸入輸 出的電力的限制值。控制部14根據(jù)溫度T來改變限制值的變化相對于電 池電壓VB的變化的比率。
更詳細地說，控制部14使溫度T越小則限制值的變化相對于電池電 壓VB的變化的比率越小，溫度T越大則限制值的變化相對于電池電壓 VB的變化的比率越大。由此，即使電池12的溫度變化，也能夠使電池電 壓VB接近目標電壓。
9圖2是在圖1的控制部14中包括的電池12的輸入輸出控制系統(tǒng)的框
圖。此外，圖2所示的輸入輸出控制系統(tǒng)可以通過軟件實現(xiàn)，也可以通過
參考圖2，本實施方式的輸入輸出控制系統(tǒng)114構成反饋控制系統(tǒng)。 輸入輸出控制系統(tǒng)114包括目標值生成部121、減法部122、 PI控制部 123、初始值設定部124、最終值確定部125、以及輸入輸出處理部126。
目標值生成部121生成并輸出作為電池12的電壓的目標值的目標電 壓VB0。目標電壓值VBO可以為固定值，也可以例如為根據(jù)電池12的劣 化狀況而設定的值。
減法部122從目標電壓VB0中減去電池電壓VB，并將該相減結果輸 出給PI控制部123。
PI控制部123將目標電壓VB0與電池電壓VB的偏差作為輸入來進行 比例積分運算，并將該運算結果輸出給最終值確定部125。 PI控制部123 根據(jù)溫度T改變控制增益(以下，也稱為"反饋增益")。關于PI控制 部123的結構將在后面進行說明。
初始值設定部124設定輸入到電池12中的電力的限制值Win的初始 值(初始值Win0)以及從電池12輸出的電力的限制值Wout的初始值 (初始值WoutO)。初始值WinO、 Wout0的設定的方法不被特別限定。例 如，初始值設定部124可以預先存儲將電池電壓VB與初始值Win0予以 對應的曲線圖(map)、以及將電池電壓VB與初始值WoutO予以對應的曲線 圖。此時，初始值設定部124將會基于圖l的電壓傳感器26所檢測的電池 電壓VB來確定初始值WinO或者初始值Wout0。
最終值確定部125接受來自初始值設定部124的初始值Win0和PI控 制部123的運算結果。最終值確定部125使用PI控制部123的運算結果對 初始值Win0進行校正，從而確定輸入給電池12的電力的限制值Win。
同樣地，最終值確定部125接受來自初始值設定部124的初始值 Wout0和PI控制部123的運算結果。最終值確定部125使用PI控制部123 的運算結果對初始值Wout0進行校正，從而確定輸入給電池12的電力的 限制值Wout。艮卩，PI控制部123根據(jù)溫度來改變限制值Win的校正量和電力的限制值Wout的校正量。
輸入輸出處理部126基于從最終值確定部125給予的限制值Win進行 針對電池12的充電。另外，基于從最終值確定部125給予的限制值Wout
講行來自電池12的放由,。輸入輸,屮々卜理部126誦付伸圖i所云的升n;雖元
32、逆變器36、發(fā)動機2工作，從而進行針對電池12的充電或者來自電 池12的放電。
圖3是示出圖2的PI控制部123的結構的圖。
參考圖3， PI控制部123包括比例運算部131、積分運算部132、系數(shù) 設定部134、以及加法部135。積分運算部132包括放大部136和積分部 137。
比例運算部131使用通過輸入的系數(shù)kP (T)與預定的增益kPD的積 而確定的比例增益(kP (T) XkPD)來運算偏差(VB0 —VB)的比例 值。積分運算部132使用通過輸入的系數(shù)kl (T)與預定的增益kID的積 而確定的積分增益(kl (T) XkID)來運算偏差(VB0—VB)的積分值。
kPD、 kID是電池溫度為預定溫度(例如一30°C)時(以下稱為"默 認")的增益。kP (T) 、 kl (T)是根據(jù)溫度變化的系數(shù)。因此，比例運 算部131中的比例增益以及積分運算部132中的積分增益根據(jù)溫度而變 化。
放大部136使用積分增益(kl (T) XkID)來放大偏差(VB0 — VB)。積分部137對放大部136的輸出進行時間積分。此外，也可以將積 分部137設置在放大部136的前級。
系數(shù)設定部134根據(jù)溫度T改變系數(shù)kP (T) 、 kl (T)。例如，系數(shù) 設定部B4通過參考圖4所示的曲線圖來確定系數(shù)kP (T) 、 kl (T)。系 數(shù)設定部134將系數(shù)kP (T) 、 kl (T)分別輸出給比例運算部131和積分 運算部132。
加法部135將比例運算部131的運算結果(比例值)與積分運算部 132的運算結果(積分值)相加。加法部135中的運算結果成為PI控制部 123的輸出。
圖4是說明圖3的系數(shù)設定部134所參考的曲線圖的圖。
ii參考圖4，在電池的溫度為預定值TL (在上述的例子中為一3(TC) 時，系數(shù)kP (T) 、 kl (T)均為1。隨著電池的溫度從預定值TL上升而 系數(shù)kP (T) 、 kl (T)升高。此外，系數(shù)kP (T) 、 kl (T)的變化相對 干慰麼奪仆,的hk蜜不脲干圖4所云的曲絆的金it蜜.能敏刷加力目抿由她1
的特性或反饋控制系統(tǒng)中的響應性等適當?shù)卮_定。
接著，對本實施方式的輸入輸出控制裝置的效果進行說明。此外，以
下主要對從電池12取出電力的情況進行說明。
圖5是說明電池12的放電電力與電池電壓VB的關系的圖。 參考圖5，曲線cl c3是示出放電時的電池12的電力與電池電壓VB 之間關系的曲線。曲線cl、 c3分別表示電池的內部電阻相對較低的狀態(tài)和 電池的內部電阻相對較高的狀態(tài)下的電池12的放電電力與電池電壓VB間 的關系，曲線c2表示電池的內部電阻相對較高的狀態(tài)與相對較低的狀態(tài)的 中間的狀態(tài)下的電池12的放電電力與電池電壓VB間的關系。
不管曲線cl c3中的哪一個，隨著放電電力增大而電池電壓VB均從 作為開放電壓的電壓VO開始下降。
接著，對與電池電壓VB的微小變化量相對的電力P的微小變化量的 溫度變化進行說明。如果將圖1所示的電池12的起始電力設為Eo，將內 部電阻Rb的阻值設為R，將流經電池12的電流設為I，則電池電壓VB 表示為(Eo—IXR)。另外，從電池12輸出的電力P表示為IXVB。因 此，針對電力P和電池電壓VB，以下的式(1)所示的關系成立。
尸"(五o-剛/i xra…(1)
這里，將與電池電壓VB的變化量相對的電力P的變化量設為 dP/dV。 dP/dV與將式(1)所示的電力P以電池電壓VB進行微分得到的 結果相等。因此，dP/dV可按照以下的式(2)來表示。
^p/c/r = (￡。-2fb)/a …(2)
一般，電池的溫度越是下降則電池的內部電阻越高。S卩，在(Eo — VB)固定的情況下，電池的溫度越是下降則dP/dV越小。與此相反，電池 的溫度越是下降則(dP/dV)越大。
曲線cl c3示出了上述的dP/dV的關系。在圖5中，將電力P的微小
12變化量設為AP。另外，在曲線Cl、 C2、 C3中，將與AP對應的電池電壓 VB的變化量分另U設為AF1、 AF2、 AF3 。針對AF1、 AK2 、 AF3 ， AF1 < AF2<AK3的關系成立。因lt匕，(AF1/AP) < < (AF3/AP)
的羊玄成fT—設夷i由她17的媳瞎鉞縣下^固_^由+ P的亦/f》站甜由、〉+fa
電壓VB的靈敏度越高。
圖6是說明在與溫度無關地將圖2的PI控制部123中的反饋增益設定 為固定的情況下可能產生的問題的圖。
參考圖6，對電池的放電電力進行控制以使得電池的放電電力以Po為 中心并僅在AP內變化。這里，電壓VL為電池電壓VB的下限值，例如基 于電池的性能和電池的使用狀況(劣化狀況)等而確定。通過確保電池電 壓VB高于電壓VL的狀態(tài)，能夠例如防止電池的過放電。
在曲線cl、 c2中，即使電池的放電電力僅在AP內變化，電池電壓VB 也總是比電壓VL高。與此相對，在曲線c3中，由于與放電電力的變化相 對的電池電壓VB的變化大，因此，當僅使電池的放電電力在AP內變化 時，會產生電池電壓VB低于電壓VL的狀態(tài)。
圖7是說明在根據(jù)溫度來改變圖2的PI控制部123中的反饋增益的情 況下的效果的圖。
參考圖7， AP1、 AP2、 AP3分別表示在曲線cl c3中電池電壓VB從 目標電壓VB0變化至V1時的電池12的放電電力的變化量。
參考圖7以及圖2，在內部電阻小的情況下，即在電池溫度高的情況 下，將PI控制部123中的反饋增益設定得很大。此時，可以說設定反饋增 益以使得電池的放電電力沿曲線cl來變化。
在電池溫度高的情況下，由于電池的內部電阻減小，因此與電池的輸 出電力的變化相對的電池電壓VB的變化小。在本實施方式中，在電池溫 度高的情況下增大反饋增益來增大限制值Wout的校正量。由此，能夠增 大限制值Wout的變化。即使電池電壓VB的變化小，也能夠提高輸入輸 出控制系統(tǒng)114的響應性。因此，電池電壓VB能夠在短時間內接近目標 電壓VB0。
與此相對，在內部電阻大的情況下，即電池溫度低的情況下，將PI控制部123中的反饋增益設定得很小。在電池溫度低的情況下，與電池的輸
出電力的變化相對的電池電壓VB的變化大。因此，如果與目標電壓VBO
和電池電壓VB間的偏差(即(VBO—VB))相對的反饋增益增大至需要 W卜.fiiil衣龍傷il力n紫生由她由r; vr的4計油 由袖由n; vr的tt油 由、Mi
電壓VB的波動等的可能性。
在本實施方式中，在電池溫度低的情況下使反饋增益減小。由此，限 制值Wout的校正量變小，從而能夠減小與電池電壓VB的變化相對的限 制值Wout的變化。由此，由于能夠使電池電壓VB的變動減小，因此能 夠防止電池電壓VB的過沖、下沖、以及波動等。
其結果是，在本實施方式中，在從電池中取出電力的情況下，能夠控 制從電池輸出的電力以使得電池電壓VB的下限值(電壓VI)高于電壓 VL。 g卩，根據(jù)電池溫度來切實地控制電池的電壓。
圖8是表示圖2所示的輸入輸出控制系統(tǒng)114所進行的處理的流程 圖。在每一次預定的條件成立時或者每隔固定的間隔執(zhí)行該流程圖的處 理。
參考圖8以及圖2，首先輸入輸出控制系統(tǒng)114取得電池電壓VB的 值以及溫度T的值(步驟Sl)。接著，參考圖8以及圖3來說明步驟 S2、 S3的處理。
在步驟S2中，系數(shù)設定部134基于溫度T以及曲線圖(參考圖4)來 計算系數(shù)kP (T) 、 kl (T)。
在步驟S3中，PI控制部123給默認增益加上系數(shù)來設定反饋增益。 更詳細地說，在步驟S3中，比例運算部131通過給默認增益(增益 kPD)加上系數(shù)kP (T)來設定比例增益。同樣，在步驟S3中，積分運算 部132通過向默認增益(增益kID)加入系數(shù)kl (T)來設定積分增益。
再次參考圖8以及圖2來說明步驟S4的處理。在步驟S4中，輸入輸 出控制系統(tǒng)114基于電壓超過量(即偏差(VBO—VB))來執(zhí)行反饋控制 (PI控制)。當步驟S4的處理結束時，全部的處理再次返回步驟S1。
此外，不僅是從電池輸出電力的情況，即使在向電池輸入電力的情況 下也能夠應用本實施方式的輸入輸出控制裝置。圖9是說明電池12的充電電力與電池電壓VB的關系的圖。
參考圖9，曲線c4 c6是表示充電時的電池12的電力與電池電壓VB 的關系的曲線。曲線c4 c6分別表示電池的內部電阻相對較低的狀態(tài)以及 電池的內部電陽相對較髙的狀態(tài)下的由池1 .的克由由力由.池由.FR VR的
關系。曲線c5表示在電池的內部電阻相對較高的狀態(tài)與相對較低的狀態(tài)的 中間的狀態(tài)下的電池12的充電電力與電池電壓VB的關系。
不管曲線c4 c6中的哪一個，其電池電壓VB均隨著充電電力增大而 升高。即使在電池12的充電時，電池12的內部電阻越高則電池電壓VB 的變化相對于充電電力的變化的比率也越大。
電壓VH為電池電壓VB的上限值，例如基于電池的性能、電池的使 用狀況(劣化狀況)等而確定。通過保持在電池電壓VB小于電壓VH的 狀態(tài)，能夠防止例如電池的過充電。AP4、 AP5、 AP6分別表示在曲線 c4 c5中電池電壓VB從電壓V2變化至電壓V3時的充電電力的變化量。 此外，目標電壓VB0是電壓V2與電壓V3之間的電壓。
在內部電阻小的情況下，即在電池溫度高的情況下，將圖2的PI控制 部123中的反饋增益設定得很大。另一方面，在內部電阻高的情況下，即 電池溫度低的情況下，將PI控制部123中的反饋增益設定得很大。
在電池溫度高的情況下，由于反饋增益增大，因此限制值Win的校正 量變大。其結果是，充電電力的變化增大。因此，即使電池電壓VB的變 化小，也能夠提高輸入輸出控制系統(tǒng)114的響應性。另一方面，在電池溫 度低的情況下，與電池的輸出電力的變化相對的電池電壓VB的變化增 大，而反饋增益減小。此時，由于限制值Win的校正量減小，因此能夠減 小與電池電壓VB的變化相對的限制值Win的變化。由此，能夠防止電池 電壓VB的過沖、下沖、以及波動等。
艮口，與從電池12取出電力的情況相同，在對電池12進行充電的情況 下，也能夠與電池的溫度無關地抑制與針對電池的輸入電力相對的電池電 壓VB的變動(使電池電壓VB接近目標電壓VBO)。
其結果是，能夠控制輸入給電池的電力以使得電池電壓VB的上限值 (電壓V3)低于電壓VH。這樣，根據(jù)本實施方式，能夠根據(jù)電池溫度切實地控制電池的電壓。
此外，在本實施方式中，用于表示對電池12進行充電時的處理的流 程與圖8所示的流程是相同的，因此不再重復以后的說明。
參考圖1對本實施方式中的二次電池的輸入輸出控制裝置進行概括的 說明。二次電池的輸入輸出控制裝置包括檢測電池12的電池溫度(溫
度T)的溫度傳感器24;檢測電池12的電池電壓(電池電壓VB)的電壓 傳感器26;以及接受溫度傳感器24所檢測的溫度T和電壓傳感器26所檢 測的電池電壓VB，并針對電池12設定輸入輸出的電力的限制值
(Win/Wout)的控制部14?？刂撇?4根據(jù)溫度T改變限制值的變化相對 于電池電壓VB的比率。
參考圖2，優(yōu)選的是，控制部14包括運算部(PI控制部123)，所述 運算部進行基于電池12的目標電壓VB0與電池電壓VB的偏差的控制運 算。PI控制部123根據(jù)溫度T改變用于控制運算的控制增益?？刂撇?4 還包括設定限制值的初始值(Win0/Wout0)的初始值設定部124;以及 基于限制值的初始值和PI控制部123的運算結果來確定限制值
(Win/Wout)的最終值確定部125。
更優(yōu)選的是，PI控制部123確定控制增益以使得隨著溫度T下降而控 制增益減小。
參考圖3，更優(yōu)選的是，運算部(PI控制部123)的控制運算為比例 積分運算?？刂圃鲆姘ū壤鲆婧头e分增益。PI控制部123包括系數(shù)設 定部134、比例運算部131、積分運算部132、以及加法部135。比例運算 部131根據(jù)溫度T來設定系數(shù)kP (T) 、 kl (T)(第一以及第二系數(shù))。 比例運算部131將系數(shù)kP (T)和增益kPD相乘來設定比例增益并使用該 比例增益來運算偏差的比例值，所述增益kPD與溫度T無關并且是固定 的。積分運算部132將系數(shù)kl (T)與增益kID相乘來設定積分增益并使 用該積分增益來運算偏差的積分值，所述增益kID與溫度T無關并且是固 定的。加法部135對比例值和積分值進行相加。
如上所述，在本實施方式中，由于能夠根據(jù)電池的溫度來切實地控制 電池的電壓，因此能夠充分發(fā)揮電池的蓄電性能和放電性能。根據(jù)本實施方式，混合動力汽車1包括上述任一項記載的二次電池的 輸入輸出控制裝置以及電池12。由于通過輸入輸出控制裝置能夠充分發(fā)揮 電池的蓄電性能和放電性能，因此能夠充分發(fā)揮車輛的性能。
此外，沐以卜的說明中示'屮了將太戀施方式的二汝由池的綸入綸,屮豐牟
制裝置應用于能夠通過動力分割機構來分割發(fā)動機的動力并傳遞給車軸和 發(fā)電機的串聯(lián)/并聯(lián)型混合動力系統(tǒng)的例子。但是，本發(fā)明也可以應用于僅 使用發(fā)動機來驅動發(fā)電機并僅通過使用由發(fā)電機發(fā)電得到的電力的馬達來 產生車軸的驅動力的串聯(lián)型混合動力汽車、或者僅通過馬達運行的電動汽 車。
應認為本次公開的實施方式的所有點均僅為例示而不用于限制本發(fā) 明。本發(fā)明的范圍并非以上述的說明表示，而是通過權利要求書表示，意 圖在于包括與權利要求書同等意思以及范圍內的所有的變更。
權利要求
1. 一種二次電池的輸入輸出控制裝置，包括溫度檢測部，檢測二次電池的電池溫度；電壓檢測部，檢測所述二次電池的電池電壓；以及設定部，接受所述溫度檢測部所檢測的所述電池溫度和所述電壓檢測部所檢測的所述電池電壓，設定向二次電池輸入或從二次電池輸出的電力的限制值，所述設定部根據(jù)所述電池溫度改變與所述電池電壓相對的所述限制值的變化的比率。
2. 根據(jù)權利要求1所述的二次電池的輸入輸出控制裝置，其中， 所述設定部包括運算部，該運算部進行基于所述二次電池的目標電壓與所述電池電壓的偏差的控制運算，所述運算部根據(jù)所述電池溫度改變用于所述控制運算的控制增益， 所述設定部還包括初始值設定部，設定所述限制值的初始值；以及限制值確定部，基于所述初始值和所述運算部的運算結果來確定所述 限制值。
3. 根據(jù)權利要求2所述的二次電池的輸入輸出控制裝置，其中， 所述運算部確定所述控制增益以使得所述控制增益隨著所述電池溫度下降而減小。
4. 根據(jù)權利要求2所述的二次電池的輸入輸出控制裝置，其中，所述控制運算為比例積分運算， 所述控制增益包括比例增益和積分增益，所述運算部包括系數(shù)設定部，根據(jù)所述電池溫度設定第一以及第二系數(shù)；比例運算部，將所述第一系數(shù)和第一增益相乘來設定所述比例增益， 并使用所述比例增益來運算所述偏差的比例值，所述第一增益與所述電池溫度無關并且是固定的；積分運算部，將所述第二系數(shù)和第二增益相乘來設定所述積分增益， 并使用所述積分增益來運算所述偏差的積分值，所述第二增益與所述電池 溫度無關并且是固定的；以及加法部，將所述比例值和所述積分值相加。
5. —種車輛，包括二次電池和對所述二次電池的輸入輸出進行控制的 輸入輸出控制裝置，其中，所述輸入輸出控制裝置包括 溫度檢測部，檢測二次電池的電池溫度； 電壓檢測部，檢測所述二次電池的電池電壓；以及設定部，接受所述溫度檢測部所檢測的所述電池溫度和所述電壓檢測 部所檢測的所述電池電壓，設定向二次電池輸入或從二次電池輸出的電力 的限制值，所述設定部根據(jù)所述電池溫度改變與所述電池電壓相對的所述限制值 的變化的比率。
6. 根據(jù)權利要求5所述的車輛，其中，所述設定部包括運算部，該運算部進行基于所述二次電池的目標電壓 與所述電池電壓的偏差的控制運算，所述運算部根據(jù)所述電池溫度改變用于所述控制運算的控制增益， 所述設定部還包括初始值設定部，設定所述限制值的初始值；以及限制值確定部，基于所述初始值和所述運算部的運算結果來確定所述 限制值。
7. 根據(jù)權利要求6所述的車輛，其中，所述運算部確定所述控制增益以使得所述控制增益隨著所述電池溫度 下降而減小。
8. 根據(jù)權利要求6所述的車輛，其中， 所述控制運算為比例積分運算， 所述控制增益包括比例增益和積分增益， 所述運算部包括系數(shù)設定部，根據(jù)所述電池溫度設定第一以及第二系數(shù)；比例運算部，將所述第一系數(shù)和第一增益相乘來設定所述比例增益， 并使用所述比例增益來運算所述偏差的比例值，所述第一增益與所述電池 溫度無關并且是固定的；積分運算部，將所述第二系數(shù)和第二增益相乘來設定所述積分增益， 并使用所述積分增益來運算所述偏差的積分值，所述第二增益與所述電池 溫度無關并且是固定的；以及加法部，將所述比例值和所述積分值相加。
全文摘要
安裝在混合動力汽車(1)中的二次電池的輸入輸出控制裝置包括溫度傳感器(24)，檢測電池(12)的電池溫度(T)；電壓傳感器(26)，檢測電池(12)的電池電壓(VB)；以及控制部(14)，接受溫度傳感器(24)所檢測的溫度(T)和電壓傳感器(26)所檢測的電池電壓(VB)，并針對電池(12)設定輸入輸出的電力的限制值?？刂撇?14)根據(jù)溫度(T)改變與電池電壓(VB)相對的輸入輸出限制值的變化的比率。
文檔編號H01M10/44GK101523660SQ20078003773
公開日2009年9月2日 申請日期2007年9月26日 優(yōu)先權日2006年11月8日
發(fā)明者上地健介, 佐藤春樹, 菊池義晃 申請人:豐田自動車株式會社