KR20090117835A - 전동차량, 충전상태 추정방법 및 충전상태 추정방법을 컴퓨터에 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록매체 - Google Patents

전동차량, 충전상태 추정방법 및 충전상태 추정방법을 컴퓨터에 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록매체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량 외부의 전원으로부터 각 축전장치의 충전이 요구되면(S10에서 YES), 각 축전장치의 충전에 앞서, 축전장치 사이에서 충방전이 실시된다(S20). 전지 ECU는, 이 충방전 시에 수집되는 각 축전장치의 전압 및 전류에 의거하여 각 축전장치의 전압 전류 특성을 산출한다(S30). 그리고, 산출된 전압 전류 특성에 의거하여 각 축전장치의 OCV가 산출되고(S40), 그 산출된 OCV에 의거하여 각 축전장치의 SOC가 추정된다(S50).

Description

전동차량, 충전상태 추정방법 및 충전상태 추정방법을 컴퓨터에 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록매체{ELECTRIC VEHICLE, METHOD FOR ESTIMATING STATE OF CHARGE, AND COMPUTER READABLE RECORDING MEDIUM RECORDING PROGRAM FOR EXECUTING STATE OF CHARGE ESTIMATION METHOD ON COMPUTER}
본 발명은, 전동차량, 충전상태 추정방법 및 충전상태 추정방법을 컴퓨터에 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 관한 것으로, 특히, 전동차량에 탑재된 축전장치의 충전상태를 추정하는 기술에 관한 것이다.
하이브리드 차량(Hybrid Vehicle)이나 전기자동차(Electric Vehicle) 등 전동기를 사용하여 주행 가능한 전동차량에서는, 전동기에 전력을 공급하는 축전장치로서, 리튬이온전지나 니켈수소전지 등의 2차 전지나, 대용량의 전기 2중층 커패시터 등이 사용된다. 축전장치의 충전상태를 나타내는 상태량으로서는, SOC(State of Charge)가 일반적으로 사용되고, 만충전상태를 SOC = 100%로 하고, 충전량 0의 상태를 SOC = 0%로 하여, 축전장치의 충전상태가 나타내진다(이하, 충전상태를 단지 「SOC」라고도 칭한다.).
일본국 특개2000-258513호 공보는, 2차 전지의 SOC를 정밀도 좋게 산출 가능 한 SOC 연산방법을 개시한다. 이 SOC 연산방법에서는, 전지에 관하여 미리 주어지는 소정 저항값을 전지온도에 의거하여 보정함으로써 전지의 내부 저항이 산출된다. 그리고, 그 산출된 내부 저항에 의해 정해지는 전지의 전압 전류 특성에 의거하여 개방단 전압(이하 「OCV : Open Circuit Voltage」라고도 칭한다.)이 산출되고, OCV와 SOC의 상 사이를 나타내는 OCV 대 SOC 상관을 사용하여, 산출된 OCV에 의거하여 SOC가 산출된다.
그러나, 일본국 특개2000-258513호 공보에 기재된 SOC 연산방법은, 차량의 주행 중을 포함하여 차량 전원이 온되고 나서 오프될 때까지 반복하여 SOC 연산을 행하는 것으로, 외란의 영향을 크게 받는다.
예를 들면, 전지의 전압(V)은, 내부 저항 외에 이른바 분극 전압의 영향도 받는 바, 분극 전압은, 빈번하게 반복되는 충방전의 이력에 의해 변화되고, OCV의 산출 정밀도에 영향을 미친다. 또한, 분극은, SOC의 제어영역으로부터 크게 떨어지도록 충방전을 행함으로써 해소할 수 있는 것이 알려져 있다.
또, 차량 주행 중은 주위 환경도 크게 변화되기 때문에, 상기 공보에 기재된 SOC 연산방법은, 그 점에서도 외란의 영향을 크게 받아, SOC 추정 정밀도가 저하할가능성이 있다.
그러므로, 본 발명의 목적은, 차량 주행용 축전장치의 SOC를 고정밀도로 추정 가능한 전동차량을 제공하는 것이다.
또, 본 발명의 다른 목적은, 전동차량에 탑재된 차량 주행용 축전장치의 SOC를 더욱 고정밀도로 추정 가능한 충전상태 추정방법을 제공하는 것이다.
또, 본 발명의 다른 목적은, 전동차량에 탑재된 차량 주행용 축전장치의 SOC를 더욱 고정밀도로 추정 가능한 충전상태 추정방법을 컴퓨터에 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록매체를 제공하는 것이다.
본 발명에 의하면, 전동차량은, 충방전 가능한 제 1 축전장치와, 충전장치와, 전력장치와, 전력장치를 제어하는 제어장치를 구비한다. 충전장치는, 차량 외부의 전원으로부터 제 1 축전장치를 충전 가능하게 구성된다. 전력장치는, 제 1 축전장치와 전력을 수수 가능하게 구성된다. 제어장치는, 충방전 제어부와, 제 1 및 제 2 연산부와, 충전상태 추정부를 포함한다. 충방전 제어부는, 충전장치에 의한 제 1 축전장치의 충전이 요구되면, 제 1 축전장치와 전력장치의 사이에서 전력을 수수하도록 전력장치를 제어한다. 제 1 연산부는, 제 1 축전장치와 전력장치의 사이에서 전력이 수수되고 있을 때의 제 1 축전장치의 전압 및 전류에 의거하여, 전압과 전류의 상관관계를 나타내는 전압 전류 특성을 산출한다. 제 2 연산부는, 제 1 연산부에 의해 산출된 전압 전류 특성에 의거하여 제 1 축전장치의 개방단 전압을 산출한다. 충전상태 추정부는, 미리 설정된 제 1 축전장치의 개방단 전압과 충전상태의 상관관계를 이용하여, 제 2 연산부에 의해 산출된 개방단 전압에 의거하여 제 1 축전장치의 충전상태를 추정한다.
바람직하게는, 충전상태 추정부에 의한 제 1 축전장치의 충전상태의 추정 후, 충전장치에 의한 제 1 축전장치의 충전이 개시된다.
바람직하게는, 전력장치는, 충방전 가능한 적어도 하나의 제 2 축전장치를 포함한다. 제 1 연산부는, 제 1 축전장치 및 적어도 하나의 제 2 축전장치 사이에서 전력이 수수되고 있을 때의 적어도 하나의 제 2 축전장치의 전압 및 전류에 의거하고, 적어도 하나의 제 2 축전장치에 대한 전압과 전류의 상관관계를 나타내는 전압 전류 특성을 다시 산출한다. 제 2 연산부는, 제 1 연산부에 의해 산출된 적어도 하나의 제 2 축전장치의 전압 전류 특성에 의거하여 적어도 하나의 제 2 축전장치의 개방단 전압을 다시 산출한다. 충전상태 추정부는, 미리 설정된 적어도 하나의 제 2 축전장치의 개방단 전압과 충전상태의 상관관계를 이용하여, 제 2 연산부에 의해 산출된 적어도 하나의 제 2 축전장치의 개방단 전압에 의거하여 적어도 하나의 제 2 축전장치의 충전상태를 더 추정한다.
더욱 바람직하게는, 전력장치는, 제 1 축전장치 및 적어도 하나의 제 2 축전장치에 대응하여 설치되는 복수의 전압 변환장치를 더 포함한다. 충방전 제어부는, 제 1 축전장치 및 적어도 하나의 제 2 축전장치 사이에서 전력을 수수하도록 복수의 전압 변환장치를 제어한다.
바람직하게는, 제어장치는, 제 1 연산부에 의해 산출된 전압 전류 특성에 의거하여 제 1 축전장치의 열화상태를 판정하는 열화 판정부를 더 포함한다.
또, 본 발명에 의하면, 충전상태 추정방법은, 전동차량에 탑재된 축전장치의 충전상태를 추정하는 충전상태 추정방법이다. 전동차량은, 충방전 가능한 제 1 축전장치와, 충전장치와, 전력장치를 구비한다. 충전장치는, 차량 외부의 전원으로부터 제 1 축전장치를 충전 가능하게 구성된다. 전력장치는, 제 1 축전장치와 전력을 수수 가능하게 구성된다. 충전상태 추정방법은, 제 1 내지 제 4 단계를 포함한다. 제 1 단계에서는, 충전장치에 의한 제 1 축전장치의 충전이 요구되면, 제 1 축전장치와 전력장치의 사이에서 전력을 수수하도록 전력장치를 제어한다. 제 2 단계에서는, 제 1 축전장치와 전력장치의 사이에서 전력이 수수되고 있을 때의 제 1 축전장치의 전압 및 전류에 의거하여, 전압과 전류의 상관관계를 나타내는 전압 전류 특성을 산출한다. 제 3 단계에서는, 그 산출된 전압 전류 특성에 의거하여 제 1 축전장치의 개방단 전압을 산출한다. 제 4 단계에서는, 미리 설정된 제 1 축전장치의 개방단 전압과 충전상태의 상관관계를 이용하여, 제 3 단계에서 산출된 개방단 전압에 의거하여 제 1 축전장치의 충전상태를 추정한다.
바람직하게는, 충전상태 추정방법은, 제 5 단계를 더 포함한다. 제 5 단계에서는, 제 4 단계에 의한 제 1 축전장치의 충전상태의 추정 후, 충전장치에 의한 제 1 축전장치의 충전을 개시한다.
바람직하게는, 전력장치는, 충방전 가능한 적어도 하나의 제 2 축전장치를 포함한다. 그리고, 제 2 단계에서, 제 1 축전장치 및 적어도 하나의 제 2 축전장치 사이에서 전력이 수수되고 있을 때의 적어도 하나의 제 2 축전장치의 전압 및 전류에 의거하여, 적어도 하나의 제 2 축전장치에 대한 전압과 전류의 상관관계를 나타내는 전압 전류 특성이 다시 산출된다. 제 3 단계에서, 제 2 단계에서 산출된 적어도 하나의 제 2 축전장치의 전압 전류 특성에 의거하여 적어도 하나의 제 2 축전장치의 개방단 전압이 다시 산출된다. 제 4 단계에서, 미리 설정된 적어도 하나의 제 2 축전장치의 개방단 전압과 충전상태의 상관관계를 이용하여, 제 3 단계에서 산출된 적어도 하나의 제 2 축전장치의 개방단 전압에 의거하여 적어도 하나의 제 2 축전장치의 충전상태가 다시 추정된다.
더욱 바람직하게는, 전력장치는, 제 1 축전장치 및 적어도 하나의 제 2 축전장치에 대응하여 설치되는 복수의 전압 변환장치를 더 포함한다. 그리고, 제 1 단계에서, 제 1 축전장치 및 적어도 하나의 제 2 축전장치 사이에서 전력을 수수하 도록 복수의 전압 변환장치가 제어된다.
바람직하게는, 충전상태 추정방법은, 제 6 단계를 더 포함한다. 제 6 단계에서는, 제 2 단계에서 산출된 전압 전류 특성에 의거하여 제 1 축전장치의 열화상태를 판정한다.
또, 본 발명에 의하면, 기록매체는, 컴퓨터 판독 가능한 기록매체로서, 상기한 어느 하나의 충전상태 추정방법을 컴퓨터에 실행시키기 위한 프로그램을 기록한다.
본 발명에서는, 충전장치에 의한 제 1 축전장치의 충전이 요구되면, 제 1 축전장치와 전력장치의 사이에서 전력을 수수하도록 전력장치가 제어되고, 그 때의 제 1 축전장치의 전압 및 전류에 의거하여 전압 전류 특성을 산출한다. 이 때, 차량의 주행 상황에 의한 제약을 받지 않고 분극을 해소 가능한 충방전이 가능하고, 또한, 주행 시에 비하여 주위 환경도 안정되어 있기 때문에, 전압 전류 특성을 정확하게 산출하는 것이 가능하다. 그리고, 이 정확하게 산출된 전압 전류 특성에 의거하여 제 1 축전장치의 OCV가 산출되고, 그 산출된 OCV에 의거하여 SOC가 추정된다.
따라서, 본 발명에 의하면, 제 1 축전장치의 SOC를 고정밀도로 추정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태 1에 의한 전동차량의 전체 블럭도,
도 2는 도 1에 나타내는 전지 ECU의 기능 블럭도,
도 3은 축전장치의 전압 전류 특성을 나타낸 도,
도 4는 도 2에 나타내는 전지 ECU에 의한 축전장치의 SOC 추정방법을 나타내는 플로우차트,
도 5는 도 1에 나타내는 MG-ECU의 충전제어에 관한 부분의 기능 블럭도,
도 6은 실시형태 2에서의 전지 ECU의 기능 블럭도,
도 7은 축전장치의 전압 전류 특성을 나타낸 도,
도 8은 실시형태 2에서의 전지 ECU에 의한 축전장치의 SOC 추정방법을 나타내는 플로우차트,
도 9는 인버터를 사용하여 외부 전원으로부터의 전력을 입력 가능한 전동차량의 전체 블럭도,
도 10은 도 9에 나타내는 인버터 및 모터제너레이터의 영상(零相) 등가회로를 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대하여, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한, 도면에서 동일 또는 상당부분에는 동일부호를 붙이고 그 설명은 반복하지 않는다.
[실시형태 1]
도 1은, 본 발명의 실시형태 1에 의한 전동차량의 전체 블럭도이다. 도 1을 참조하여, 전동차량(100)은, 축전장치(6-1, 6-2)와, 컨버터(8-1, 8-2)와, 콘덴서(C)와, 인버터(20-1, 20-2)와, 모터제너레이터(MG1, MG2)와, 동력 전달기구(22)와, 구동축(24)을 구비한다. 또, 전동차량(100)은, 충전용 컨버터(26)와, 수전부(28)를 더 구비한다. 또한, 전동차량(100)은, 전지 ECU(Electronic Control Unit)(30)와, MG-ECU(32)와, 전류센서(10-1, 10-2)와, 전압센서(12-1, 12-2, 18)를더 구비한다.
축전장치(6-1, 6-2)는, 충방전 가능한 직류전원이고, 예를 들면, 리튬이온전지나 니켈수소전지 등의 2차 전지로 이루어진다. 축전장치(6-1)는, 양극선(PL1) 및 음극선(NL1)을 거쳐 컨버터(8-1)에 접속된다. 축전장치(6-2)는, 양극선(PL2) 및 음극선(NL2)을 거쳐 컨버터(8-2)에 접속된다. 또한, 축전장치(6-1, 6-2)의 적어도 한쪽을 전기 2중층 커패시터로 구성하여도 된다.
컨버터(8-1)는, 축전장치(6-1)와 주정모선(MPL)(主正母線) 및 주부모선(MNL)(主負母線)의 사이에 설치되고, MG-ECU(32)로부터의 구동신호(PWC1)에 의거하여, 축전장치(6-1)와 주정모선(MPL) 및 주부모선(MNL)의 사이에서 전압 변환을 행한다. 컨버터(8-2)는, 축전장치(6-2)와 주정모선(MPL) 및 주부모선(MNL)의 사이에 설치되고, MG-ECU(32)로부터의 구동신호(PWC2)에 의거하여, 축전장치(6-2)와 주정모선(MPL) 및 주부모선(MNL)의 사이에서 전압 변환을 행한다. 즉, 컨버터(8-1, 8-2)는, 주정모선(MPL) 및 주부모선(MNL)에 서로 병렬하여 접속된다.
전류센서(10-1)는, 축전장치(6-1)에 대하여 입출력되는 전류(Ib1)를 검출하고, 그 검출값을 전지 ECU(30) 및 MG-ECU(32)에 출력한다. 전류센서(10-2)는, 축전장치(6-2)에 대하여 입출력되는 전류(Ib2)를 검출하고, 그 검출값을 전지 ECU(30) 및 MG-ECU(32)에 출력한다. 또한, 전류센서(10-1, 10-2)는, 대응하는 축전장치로부터 출력되는 전류(방전 전류)를 양의 값으로서 검출하고, 대응하는 축전장치에 입력되는 전류(충전 전류)를 음의 값으로서 검출한다. 또한, 도 1에서는, 전류센서(10-1, 10-2)가 각각 양극선(PL1, PL2) 전류를 검출하는 경우가 나타나 있으나, 전류센서(10-1, 10-2)는, 각각 음극선(NL1, NL2)의 전류를 검출하여도 된다.
전압센서(12-1)는, 양극선(PL1)과 음극선(NL1) 사이의 전압, 즉 축전장치(6-1)의 전압(Vb1)을 검출하고, 그 검출값을 전지 ECU(30) 및 MG-ECU(32)에 출력한다. 전압센서(12-2)는, 양극선(PL2)과 음극선(NL2) 사이의 전압, 즉 축전장치(6-2)의 전압(Vb2)을 검출하고, 그 검출값을 전지 ECU(30) 및 MG-ECU(32)에 출력한다.
평활 콘덴서(C)는, 주정모선(MPL)과 주부모선(MNL) 사이에 접속되고, 주정모선(MPL) 및 주부모선(MNL)에 포함되는 전력 변동성분을 저감한다. 전압센서(18)는, 주정모선(MPL)과 주부모선(MNL) 사이의 전압(Vh)을 검출하고, 그 검출값을 MG-ECU(32)에 출력한다.
인버터(20-1, 20-2)는, 주정모선(MPL) 및 주부모선(MNL)에 서로 병렬하여 접속된다. 그리고, 인버터(20-1, 20-2)는, 주정모선(MPL) 및 주부모선(MNL)으로부터 공급되는 구동전력(직류전력)을 교류전력으로 변환하여 각각 모터제너레이터(MG1, MG2)에 출력한다. 또, 인버터(20-1, 20-2)는, 각각 모터제너레이터(MG1, MG2)가 발전하는 교류전력을 직류전력으로 변환하여 회생 전력으로서 주정모선(MPL) 및 주부모선(MNL)에 출력한다.
모터제너레이터(MG1, MG2)는, 각각 인버터(20-1, 20-2)로부터 공급되는 교류전력을 받아 회전 구동력을 발생한다. 또, 모터제너레이터(MG1, MG2)는, 외부로부터의 회전력을 받아 교류전력을 발생한다. 모터제너레이터(MG1, MG2)는, 예를 들면, 영구자석이 매설된 로터와 Y 결선된 삼상 코일을 가지는 스테이터를 구비하는 3상 교류 회전전기로 이루어진다. 그리고, 모터제너레이터(MG1, MG2)는, 동력 전달기구(22)와 연결되고, 동력 전달기구(22)에 다시 연결되는 구동축(24)을 거쳐 회전 구동력이 차륜(도시 생략)에 전달된다.
또한, 이 전동차량(100)이 하이브리드 차량인 경우에는, 모터제너레이터(MG1, MG2)는, 동력 전달기구(22) 또는 구동축(24)을 거쳐 엔진(도시 생략)에도 연결된다. 그리고, MG-ECU(32)에 의해, 엔진이 발생하는 구동력과 모터제너레이터(MG1, MG2)가 발생하는 구동력이 최적의 비율이 되도록 제어가 실행된다. 또한, 모터제너레이터(MG1, MG2) 중 어느 한쪽을 오로지 전동기로서 기능시키고, 다른쪽의 모터제너레이터를 오로지 발전기로서 기능시켜도 된다.
충전용 컨버터(26)는, 주정모선(MPL) 및 주부모선(MNL)과 수전부(28) 사이에 설치된다. 그리고, 충전용 컨버터(26)는, 차량 외부의 외부 전원(34)(예를 들면 계통 전원)으로부터 축전장치(6-1, 6-2)의 충전이 행하여질 때, 수전부(28)에 의해 수전되는 외부 전원(34)으로부터의 교류전력을 직류전력으로 변환하여 주정모선(MPL) 및 주부모선(MNL)으로 출력한다. 수전부(28)는, 외부 전원(34)으로부터 공급되는 교류전력을 입력하기 위한 입력단자이고, 예를 들면 충전 플러그나 커넥터 등으로 이루어진다.
전지 ECU(30)는, 전류센서(10-1)로부터의 전류(Ib1)의 검출값과 전압센서(12-1)로부터의 전압(Vb1)의 검출값에 의거하여 축전장치(6-1)의 SOC를 추정한다. 또, 전지 ECU(30)는, 전류센서(10-2)로부터의 전류(Ib2)의 검출값과 전압센서(12-2)로부터의 전압(Vb2)의 검출값에 의거하여 축전장치(6-2)의 SOC를 추정한다. 또한, SOC의 추정방법에 대해서는, 나중에 상세하게 설명한다.
여기서, 전지 ECU(30)는, 주행용 차량 전원이 온되어 있는 동안 뿐만 아니라, 외부 전원(34)으로부터 축전장치(6-1, 6-2)의 충전이 행하여질 때에도, 축전장치(6-1, 6-2)의 SOC를 추정한다. 더욱 구체적으로는, 전지 ECU(30)는, 외부 전원(34)으로부터 축전장치(6-1, 6-2)의 충전이 요구되면, 컨버터(8-1, 8-2) 및 주정모선(MPL) 및 주부모선(MNL)을 거쳐 축전장치(6-1, 6-2) 사이에서 충방전을 행하기 위한 전력 지령값(ΔP)을 MG-ECU(32)에 출력한다. 그리고, 전지 ECU(30)는, 축전장치(6-1, 6-2) 사이에서 충방전이 행하여지고 있을 때에 수집되는 축전장치(6-1)의 전압(Vb1) 및 전류(Ib1) 및 축전장치(6-2)의 전압(Vb1) 및 전류(Ib2)에 의거하여 축전장치(6-1, 6-2)의 SOC를 각각 추정한다.
또한, SOC의 추정 후, 전지 ECU(30)는, 외부 전원(34)으로부터 축전장치(6-1, 6-2)의 충전을 개시하고, 축전장치(6-1, 6-2)의 충전 중, 예를 들면, 먼저 추정된 SOC를 초기값으로 하여 충전 전류를 적산하는 등으로 하여 축전장치(6-1, 6-2)의 SOC를 연산한다. 그리고, 충전이 종료되면, 전지 ECU(30)는, 전력 지령값(ΔP) 을 MG-ECU(32)에 다시 출력하고, 축전장치(6-1, 6-2) 사이에서 충방전이 행하여지고 있을 때에 수집되는 축전장치(6-1, 6-2)의 전압 및 전류에 의거하여 축전장치(6-1, 6-2)의 SOC를 추정한다. 그리고, 전지 ECU(30)는, 그 추정된 SOC를 사용하여 충전 시에 연산된 SOC를 보정하고, 최종적인 SOC를 결정한다. 또한, 상기에 있어서, 축전장치(6-1, 6-2) 사이에서 충방전을 행하기 위한 전력 지령값(ΔP)은, 축전장치(6-1, 6-2)가 과방전 또는 과충전이 되지 않도록 적절히 부호 반전된다.
또, 전지 ECU(30)는, 외부 전원(34)으로부터 축전장치(6-1, 6-2)의 충전 시, 외부 전원(34)으로부터 축전장치(6-1, 6-2)로의 충전 전력을 지시하기 위한 충전 전력 지령값(PB1, PB2)을 각각 산출하고, 그 산출한 충전 전력 지령값(PB1, PB2)을 MG-ECU(32)에 출력한다.
MG-ECU(32)는, 주행상황이나 액셀러레이터 개방도 등에 의거하여, 모터제너레이터(MG1, MG2)의 토오크 목표값(TR1, TR2) 및 회전수 목표값(MRN1, MRN2)을 산출한다. 그리고, MG-ECU(32)는, 모터제너레이터(MG1)의 발생 토오크 및 회전수가 각각 토오크 목표값(TR1) 및 회전수 목표값(MRN1)이 되도록 구동신호(PWI1)를 생성하고, 그 생성한 구동신호(PWI1)를 인버터(20-1)에 출력하여 인버터(20-1)를 제어한다. 또, MG-ECU(32)는, 모터제너레이터(MG2)의 발생 토오크 및 회전수가 각각 토오크 목표값(TR2) 및 회전수 목표값(MRN2)이 되도록 구동신호(PWI2)를 생성하고, 그 생성한 구동신호(PWI2)를 인버터(20-2)에 출력하여 인버터(20-1)를 제어한다.
또, MG-ECU(32)는, 토오크 목표값(TR1, TR2) 및 회전수 목표값(MRN1, MRN2) 및 전류센서(10-1, 10-2) 및 전압센서(12-1, 12-2, 18)로부터의 각 검출값에 의거 하여, 컨버터(8-1, 8-2)를 각각 구동하기 위한 구동신호(PWC1, PWC2)를 생성한다. 그리고, MG-ECU(32)는, 그 생성한 구동신호(PWC1, PWC2)를 각각 컨버터(8-1, 8-2)에 출력하고, 컨버터(8-1, 8-2)를 제어한다.
또, MG-ECU(32)는, 외부 전원(34)으로부터 축전장치(6-1, 6-2)의 충전이 요구되면, 전지 ECU(30)로부터의 전력 지령값(ΔP) 및 전류센서(10-1, 10-2) 및 전압센서(12-1, 12-2, 18)로부터의 각 검출값에 의거하여 구동신호(PWC1, PWC2)를 생성하고, 그 생성한 구동신호(PWC1, PWC2)를 컨버터(8-1, 8-2)에 출력한다.
또한, MG-ECU(32)는, 외부 전원(34)으로부터 축전장치(6-1, 6-2)의 충전 시, 전지 ECU(30)로부터의 충전 전력 지령값(PB1, PB2) 및 전류센서(10-1, 10-2) 및 전압센서(12-1, 12-2, 18)로부터의 각 검출값에 의거하여 구동신호(PWC1, PWC2)를 생성한다. 그리고, MG-ECU(32)는, 충전용 컨버터(26)의 작동을 지시하는 신호를 충전용 컨버터(26)에 출력함과 동시에, 생성된 구동신호(PWC1, PWC2)를 컨버터(8-1, 8-2)에 출력한다.
도 2는, 도 1에 나타낸 전지 ECU(30)의 기능 블럭도이다. 도 2를 참조하여, 전지 ECU(30)는, V-I 특성 산출부(50)와, OCV 산출부(52)와, 초기 SOC 추정부(54)와, 충방전 제어부(56)와, SOC 연산부(58)와, 충전제어부(60)를 포함한다.
V-I 특성 산출부(50)는, 축전장치(6-1, 6-2) 사이에서 충방전 중인 것을 나타내는 신호를 충방전 제어부(56)로부터 받고 있을 때, 축전장치(6-1)의 전압(Vb1) 및 전류(Ib1) 및 축전장치(6-2)의 전압(Vb2) 및 전류(Ib2)를 수집한다. 그리고, V-I 특성 산출부(50)는, 그 수집된 전압(Vb1) 및 전류(Ib1)에 의거하여 축전장 치(6-1)의 전압 전류 특성을 산출하고, 수집된 전압(Vb2) 및 전류(Ib2)에 의거하여 축전장치(6-2)의 전압 전류 특성을 산출한다. 예를 들면, V-I 특성 산출부(50)는, 수집된 전압(Vb1, Vb2) 및 전류(Ib1, Ib2)의 검출값을 사용하여 회귀곡선을 산출함으로써 축전장치(6-1, 6-2)의 전압 전류 특성을 산출할 수 있다.
OCV 산출부(52)는, V-I 특성 산출부(50)에 의해 산출된 축전장치(6-1, 6-2) 전압 전류 특성에 의거하여 축전장치(6-1, 6-2)의 OCV를 각각 산출한다. 구체적으로는, OCV 산출부(52)는, V-I 특성 산출부(50)에 의해 산출된 축전장치(6-1, 6-2)의 전압 전류 특성에서, 전류가 영일 때의 전압을 축전장치(6-1, 6-2)의 OCV로서 산출한다.
도 3은, 축전장치의 전압 전류 특성을 나타낸 도면이다. 도 3을 참조하여, 가로축은 축전장치에 대하여 입출력되는 전류(Ib)를 나타내고, 세로축은 축전장치의 전압(Vb)을 나타낸다. 축전장치(6-1, 6-2) 사이에서의 충방전 중에 수집되는 복수 포인트의 전압(Vb) 및 전류(Ib)를 사용하여, V-I 특성 산출부(50)에 의해 각 축전장치의 전압 전류 특성[선(k)]이 산출된다. 그리고, OCV 산출부(52)에 의하여 그 산출된 전압 전류 특성에서 전류(Ib)가 영일 때의 전압(Vb)이 OCV가 된다. 또한, 전압 전류 특성을 나타내는 선(k)의 기울기는, 전류변화에 대한 전압 변화의 의존성, 즉, 축전장치의 내부 저항을 나타낸다.
다시 도 2를 참조하여, 초기 SOC 추정부(54)는, 미리 설정된 축전장치(6-1)의 OCV와 SOC의 상관관계를 나타내는 OCV-SOC 상관 맵 또는 상관 모듈식을 이용하여, OCV 산출부(52)에 의해 산출된 축전장치(6-1)의 OCV에 의거하여 축전장치(6-1) 의 SOC를 추정한다. 또, 마찬가지로, 초기 SOC 추정부(54)는, 미리 설정된 축전장치(6-2)의 OCV-SOC 상관 맵 또는 상관 모듈식을 이용하여, OCV 산출부(52)에 의해 산출된 축전장치(6-2)의 OCV에 의거하여 축전장치(6-2)의 SOC를 추정한다. 그리고, 초기 SOC 추정부(54)는, 축전장치(6-1, 6-2)의 SOC의 추정이 완료되면, SOC의 추정완료를 나타내는 신호를 충방전 제어부(56) 및 충전 제어부(60)에 출력한다.
충방전 제어부(56)는, 외부 전원(34)으로부터 축전장치(6-1, 6-2)의 충전을 지시하는 충전 지령(CHRG)을 받으면, 외부 전원(34)으로부터 축전장치(6-1, 6-2) 의 충전에 앞서 축전장치(6-1, 6-2) 사이에서 충방전을 행하기 위한 전력 지령값(ΔP)을 생성하고, 그 생성한 전력 지령값(ΔP)을 MG-ECU(32)에 출력한다. 여기서, 전력 지령값(ΔP)은, 축전장치(6-1, 6-2) 사이에서 충방전되는 전력의 목표값 이고, 그 부호에 의해 전력의 방향이 나타난다. 또한, 충전 지령(CHRG)은, 예를 들면, 수전부(28)(도 1)에 외부 전원(34)이 접속되어 있을 때에 이용자에 의해 충전 개시 버튼 등이 조작되면 활성화된다.
또, 충방전 제어부(56)는, 전력 지령값(ΔP)의 MG-ECU(32)로의 출력 중, 축전장치(6-1, 6-2) 사이에서 충방전 중인 것을 나타내는 신호를 V-I 특성 산출부(50)에 출력한다. 그리고, 충방전 제어부(56)는, 초기 SOC 추정부(54)로부터 SOC의 추정 완료를 나타내는 신호를 받으면, 전력 지령값(ΔP)의 생성을 정지함과 동시에, 충방전 중을 나타내는 신호의 V-I 특성 산출부(50)에 대한 출력을 정지한다.
또, 충방전 제어부(56)는, 외부 전원(34)으로부터 축전장치(6-1, 6-2)의 충 전이 완료된 것을 나타내는 신호를 SOC 연산부(58)로부터 받으면, 다시 전력 지령값(ΔP)을 생성하여 MG-ECU(32)에 출력함과 동시에, 축전장치(6-1, 6-2) 사이에서 충방전 중인 것을 나타내는 신호를 V-I 특성 산출부(50)에 출력한다. 그리고, 충방전 제어부(56)는, 초기 SOC 추정부(54)로부터 SOC의 추정 완료를 나타내는 신호를 받으면, 전력 지령값(ΔP)의 생성을 정지함과 동시에, 충방전 중을 나타내는 신호의 V-I 특성 산출부(50)에 대한 출력을 정지한다.
SOC 연산부(58)는, 외부 전원(34)으로부터 축전장치(6-1, 6-2)의 충전 중, 초기 SOC 추정부(54)에 의해 추정된 축전장치(6-1)의 SOC를 초기값으로 하여, 축전장치(6-1)의 전류(Ib1)를 적산함으로써 축전장치(6-1)의 SOC를 산출한다. 마찬가지로 하여, SOC 연산부(58)는, 초기 SOC 추정부(54)에 의해 추정된 축전장치(6-2)의 SOC를 초기값으로 하여, 축전장치(6-2)의 전류(Ib2)를 적산함으로써 축전장치(6-2)의 SOC를 산출한다. 그리고, SOC 연산부(58)는, 그 산출된 축전장치(6-1, 6-2)의 SOC를 충전 제어부(60)에 출력한다.
또, SOC 연산부(58)는, 연산된 축전장치(6-1, 6-2)의 SOC에 의거하여 축전장치(6-1, 6-2)의 충전이 완료되었다고 판정하면, 축전장치(6-1, 6-2)의 충전 완료를 나타내는 신호를 충방전 제어부(56)에 출력한다.
충전 제어부(60)는, 외부 전원(34)으로부터 축전장치(6-1, 6-2)의 충전을 지시하는 충전 지령(CHRG)을 받고, 또한, 초기 SOC 추정부(54)로부터 SOC의 추정 완료를 나타내는 신호를 받으면, 축전장치(6-1, 6-2)에 대한 충전 전력 지령값(PB1, PB2)을 각각 생성하고, 그 생성한 충전 전력 지령값(PB1, PB2)을 MG-ECU(32)에 출 력한다.
또, 충전 제어부(60)는, 외부 전원(34)으로부터 축전장치(6-1, 6-2)의 충전이 완료된 것을 나타내는 신호를 SOC 연산부(58)로부터 받으면, 충전 전력 지령값 (PB1, PB2)의 생성을 정지한다.
도 4는, 도 2에 나타낸 전지 ECU(30)에 의한 축전장치(6-1, 6-2)의 SOC 추정방법을 나타내는 플로우차트이다. 도 4를 참조하여, 전지 ECU(30)는, 충전 지령 (CHRG)에 의거하여, 외부 전원(34)으로부터 축전장치(6-1, 6-2)의 충전이 요구되고 있는지의 여부를 판정한다(단계 S10). 전지 ECU(30)는, 충전 요구는 없는 것으로 판정되면(단계 S10에서 NO), 이후의 일련의 처리를 실행하지 않고 단계 S130으로 처리를 이행한다.
단계 S10에서 충전 요구가 있었던 것으로 판정되면(단계 S10에서 YES), 전지 ECU(30)는, 축전장치(6-1, 6-2) 사이에서 충방전을 행하기 위한 전력 지령값(ΔP)을 생성하여 MG-ECU(32)에 출력한다. 그렇게 하면, MG-ECU(32)에 의해 전력 지령값(ΔP)에 의거하여 컨버터(8-1, 8-2)가 제어되고, 축전장치(6-1, 6-2) 사이에서 충방전이 실시된다(단계 S20).
축전장치(6-1, 6-2) 사이에서의 충방전 중, 전지 ECU(30)는, 축전장치(6-1)의 전압(Vb1) 및 전류(Ib1) 및 축전장치(6-2)의 전압(Vb2) 및 전류(Ib2)를 수집한다. 그리고, 전지 ECU(30)는, 그 수집된 전압(Vb1) 및 전류(Ib1)에 의거하여 축전장치(6-1)의 전압 전류 특성을 산출하고, 수집된 전압(Vb2) 및 전류(Ib2)에 의거하여 축전장치(6-2)의 전압 전류 특성을 산출한다(단계 S30).
각 축전장치의 전압 전류 특성이 산출되면, 전지 ECU(30)는, 산출된 축전장치(6-1)의 전압 전류 특성에 의거하여 축전장치(6-1)의 OCV를 산출하고, 축전장치(6-2)의 전압 전류 특성에 의거하여 축전장치(6-2)의 OCV를 산출한다(단계 S40). 구체적으로는, 전지 ECU(30)는, 축전장치(6-1, 6-2)의 전압 전류 특성에서 전류가 영일 때의 전압을 각각 축전장치(6-1, 6-2)의 OCV로 한다.
각 축전장치의 OCV가 산출되면, 전지 ECU(30)는, 미리 설정된 축전장치(6-1)의 OCV-SOC 상관 맵 또는 상관 모듈식을 이용하여, 산출된 축전장치(6-1)의 OCV에 의거하여 축전장치(6-1)의 SOC를 추정한다. 마찬가지로, 전지 ECU(30)는, 축전장치(6-2)의 OCV-SOC 상관 맵 또는 상관 모듈식을 이용하여, 산출된 축전장치(6-2) 의 OCV에 의거하여 축전장치(6-2)의 SOC를 추정한다(단계 S50).
각 축전장치의 SOC의 추정이 완료되면, 전지 ECU(30)는, 축전장치(6-1, 6-2)에 대한 충전 전력 지령값(PB1, PB2)을 각각 생성하여 MG-ECU(32)에 출력한다. 그렇게 하면, MG-ECU(32)에 의해 충전용 컨버터(26)가 구동됨과 동시에 충전 전력 지령값(PB1, PB2)에 의거하여 컨버터(8-1, 8-2)가 각각 제어되고, 외부 전원(34)으로부터 축전장치(6-1, 6-2)의 충전이 개시된다(단계 S60).
외부 전원(34)으로부터 축전장치(6-1, 6-2)의 충전 중, 전지 ECU(30)는, 단계 S50에서 추정된 축전장치(6-1, 6-2)의 SOC를 초기값으로 하여, 전류(Ib1, Ib2)를 각각 적산함으로써 축전장치(6-1, 6-2)의 SOC를 각각 산출한다(단계 S70). 그리고, 전지 ECU(30)는, 그 산출된 축전장치(6-1, 6-2)의 SOC에 의거하여, 축전장치(6-1, 6-2)의 충전이 완료되었는지의 여부를 판정한다(단계 80).
축전장치(6-1, 6-2)의 충전이 완료되어 있지 않다고 판정되면(단계 S80에서 NO), 전지 ECU(30)는, 단계 S70으로 처리를 되돌려, 축전장치(6-1, 6-2)의 충전 및 S0C 연산을 계속한다. 한편, 단계 S80에서, 축전장치(6-1, 6-2)의 충전이 완료된 것으로 판정되면(단계 S80에서 YES), 전지 ECU(30)는, MG-ECU(32)에 대한 충전 전력 지령값(PB1, PB2)의 출력을 정지하고, 외부 전원(34)으로부터 축전장치(6-1, 6-2)의 충전을 종료한다.
충전이 완료되면, 전지 ECU(30)는, 전력 지령값(ΔP)을 MG-ECU(32)에 출력하고, 축전장치(6-1, 6-2) 사이에서의 충방전을 다시 실시한다(단계 S90). 그리고, 전지 ECU(30)는, 단계 S20 ~ S40와 동일하게 하여 축전장치(6-1, 6-2)의 SOC를 추정한다(단계 S100 ~ S120).
이와 같이, 이 실시형태 1에서는, 외부 전원(34)으로부터 축전장치(6-1, 6-2)의 충전 시, 충전에 앞서 축전장치(6-1, 6-2) 사이에서 충방전이 실시된다. 이 축전장치(6-1, 6-2) 사이에서의 충방전 중에 각 축전장치의 전압 및 전류가 수집되고, 각 축전장치의 전압 전류 특성이 산출된다. 그리고, 산출된 전압 전류 특성 에 의거하여 각 축전장치의 OCV가 산출되고, 그 산출결과에 의거하여 각 축전장치의 SOC가 추정된다.
각 축전장치의 SOC가 추정되면, 외부 전원(34)으로부터 축전장치(6-1, 6-2)의 충전이 실행된다. 그리고, 충전이 종료하면, 다시 축전장치(6-1, 6-2) 사이에서 충방전이 실시되고, 충전 개시 전과 마찬가지로 하여 각 축전장치의 SOC가 추정된다. 또한, 이 S0C를 사용하여 충전 시에 연산된 S0C가 보정되고, 최종적인 SOC 가 결정된다.
도 5는 도 1도에 나타낸 MG-ECU(32)의 충전 제어에 관한 부분의 기능 블럭도이다. 도 5를 참조하여, MG-ECU(32)는, 목표값 설정부(70)와, 제 1 제어부(72-1)와, 제 2 제어부(72-2)를 포함한다.
목표값 설정부(70)는, 충전 지령(CHRG)을 받고, 또한, 전지 ECU(30)로부터 전력 지령값(ΔP)을 받으면, 그 받은 전력 지령값(ΔP)을 전압(Vb1)으로 나누어 목표 전류(IR1)를 생성하고, 전력 지령값(ΔP)을 부호 반전한 값을 전압(Vb2)으로 나누어 목표 전류(IR2)를 생성한다.
또, 목표값 설정부(70)는, 충전 지령(CHRG)을 받고, 또한 전지 ECU(30)로부터 충전 전력 지령값(PB1, PB2)을 받으면, 충전 전력 지령값(PB1)을 전압(Vb1)으로 나누어 목표 전류(IR1)를 생성하고, 충전 전력 지령값(PB2)을 전압(Vb2)으로 나누어 목표 전류(IR2)를 생성한다.
제 1 제어부(72-1)는, 감산부(74-1, 78-1)와, PI 제어부(76-1)와, 변조부(80-1)를 포함한다. 감산부(74-1)는, 목표값 설정부(70)로부터 출력되는 목표 전류(IR1)로부터 전류(Ib1)를 감산하고, 그 연산결과를 PI 제어부(76-1)에 출력한다. PI 제어부(76-1)는, 목표 전류(IR1)와 전류(Ib1)의 편차를 입력으로 하여 비례 적분 연산을 행하고, 그 연산결과를 감산부(78-1)에 출력한다.
연산부(78-1)는, 전압(Vb1)/전압(VR)[전압(Vh)의 목표 전압]으로 나타내는 컨버터(8-1)의 이론 승압비의 역수로부터 PI 제어부(76-1)의 출력을 감산하고, 그 연산결과를 듀티 지령(Ton1)으로서 변조부(80-1)에 출력한다. 변조부(80-1)는, 듀 티 지령(Ton1)과 도시 생략한 발진부에 의해 생성되는 반송파(캐리어파)에 의거하여 구동신호(PWC1)를 생성하고, 그 생성한 구동신호(PWC1)를 컨버터(8-1)에 출력한다.
제 2 제어부(72-2)는, 감산부(74-2, 78-2)와, PI 제어부(76-2)와, 변조부(80-2)를 포함한다. 감산부(74-2)는, 목표값 설정부(70)로부터 출력되는 목표 전류(IR2)로부터 전류(Ib2)를 감산하고, 그 연산결과를 PI 제어부(76-2)에 출력한다. PI 제어부(76-2)는, 목표 전류(IR2)와 전류(Ib2)의 편차를 입력으로 하여 비례 적분 연산을 행하고, 그 연산결과를 감산부(78-2)에 출력한다.
연산부(78-2)는, 전압(Vb2)/전압(VR)으로 나타내는 컨버터(8-2)의 이론 승압비의 역수로부터 PI 제어부(76-2)의 출력을 감산하고, 그 연산결과를 듀티 지령 (Ton2)으로서 변조부(80-2)에 출력한다. 변조부(80-2)는, 듀티 지령(Ton2)과 도시생략한 발진부에 의해 생성되는 반송파(캐리어파)에 의거하여 구동신호(PWC2)를 생성하고, 그 생성한 구동신호(PWC2)를 컨버터(8-2)에 출력한다.
이상과 같이, 이 실시형태 1에서는, 외부 전원(34)으로부터 축전장치(6-1, 6-2)의 충전이 요구되면, 충전에 앞서 축전장치(6-1, 6-2) 사이에서 충방전을 행하 도록 컨버터(8-1, 8-2)가 제어된다. 그리고, 그 때에 수집되는 각 축전장치의 전압 및 전류에 의거하여 각 축전장치의 전압 전류 특성이 산출된다. 이 때, 차량의 주행상황에 의한 제약을 받는 일 없이 각 축전장치에서 분극을 해소 가능한 충방전이 가능하고(충방전량 크다), 또, 주행시에 비하여 주위 환경도 안정되어 있기 때문에, 전압 전류 특성을 정확하게 산출할 수 있다. 그리고, 이 정확하게 산출된 전압 전류 특성에 의거하여 각 축전장치의 OCV가 산출되고, 그 산출된 OCV에 의거하여 각 축전장치의 SOC가 추정된다. 따라서, 이 실시형태 1에 의하면, 각 축전장치의 SOC를 고정밀도로 추정할 수 있다.
또, 이 실시형태 1에 의하면, 전류 전압 특성 및 OCV를 산출하여 SOC를 추정하기 위한 각 축전장치의 충방전은 축전장치(6-1, 6-2) 사이에서 행하여지기 때문에, 컨버터(8-1, 8-2)에서의 전력 손실은 발생하나, 전력이 쓸데 없이 버려지거나 소비되는 일은 없다. 또, 축전장치(6-1, 6-2) 사이에서의 충방전 시에 전력 손실이 발생하여도, 그 후의 외부 전원(34)으로부터의 충전에 의해 손실분을 보충하는 것이 가능하다.
(실시형태 2)
실시형태 2에서는, 축전장치(6-1, 6-2) 사이에서의 충방전 시에 산출되는 전압 전류 특성에 의거하여, 각 축전장치의 열화 판정이 다시 실시된다.
실시형태 2에 의한 전동차량의 전체 구성은, 도 1에 나타낸 실시형태 1에 의한 전동차량(100)과 동일하다.
도 6은, 실시형태 2에서의 전지 ECU(30A)의 기능 블럭도이다. 도 6을 참조하여, 전지 ECU(30A)는, 도 2에 나타낸 실시형태 1에서의 전지 ECU(30)의 구성에 서 열화 판정부(62)를 더 포함한다.
열화 판정부(62)는, 축전장치(6-1, 6-2) 사이에서의 충방전 시에 V-I 특성 산출부(50)에 의해 산출된 축전장치(6-1, 6-2)의 전압 전류 특성을 사용하여, 축전장치(6-1, 6-2)의 열화상태를 각각 판정한다. 구체적으로는, 열화 판정부(62)는, V-I 특성 산출부(50)에 의해 산출된 전류 전압 특성에 의거하여, 전류 변화에 대한 전압 변화의 의존성, 즉 축전장치의 내부 저항을 산출하고, 그 산출결과에 의거하여 각 축전장치의 열화상태를 판정한다.
도 7은, 축전장치의 전압 전류 특성을 나타낸 도면이다. 도 7을 참조하여, 선(k1, k2)은, 동일한 축전장치의 전압 전류 특성을 나타내고, 상기한 바와 같이 전류가 영일 때의 전압은 OCV를 나타낸다. 선(k1)(k2)의 기울기는, 전류 변화에 대한 전압 변화의 크기, 즉, 축전장치의 내부 저항을 나타낸다.
선(k2)으로 나타내는 전류 전압 특성은, 선(k1)으로 나타내는 전류 전압 특성보다 기울기가 크다. 즉, 선(k2)으로 나타내는 전류 전압 특성을 가지는 축전장치는, 선(k1)으로 나타내는 전류 전압 특성을 가지는 축전장치보다 내부 저항이 크고, 열화가 진행되고 있다고 할 수 있다.
그래서, 이 실시형태 2에서는, V-I 특성 산출부(50)에 의해 산출된 각 축전장치의 전압 전류 특성에서 전류 변화에 대한 전압 변화의 의존성(기울기)을 산출함으로써, 각 축전장치의 열화상태를 판정하는 것으로 한 것이다. 그리고, 이 실시형태 2에서는, 축전장치(6-1, 6-2) 사이에서의 충방전 시에 산출되는 정확한 전류 전압 특성에 의거하여 열화 판정이 행하여지기 때문에, 열화 판정 정밀도도 높다.
도 8은, 실시형태 2에서의 전지 ECU(30A)에 의한 축전장치(6-1, 6-2)의 SOC 추정방법을 나타내는 플로우차트이다. 도 8을 참조하여, 이 플로우차트는, 도 4에 나타낸 플로우차트에서, 단계 S55, S57, S125를 더 포함한다.
즉, 단계 S50에서 각 축전장치의 SOC가 추정되면, 전지 ECU(30A)는, 단계 S30에서 산출된 각 축전장치의 전압 전류 특성에 의거하여 각 축전장치의 열화 판정을 행한다(단계 S55). 구체적으로는, 전지 ECU(30A)는, 각 축전장치의 전압 전류 특성의 기울기를 산출하고, 그 산출된 기울기를 미리 설정된 문턱값과 비교함으로써 열화 판정을 행한다.
그리고, 단계 S55에서, 축전장치(6-1, 6-2)의 적어도 한쪽에서 전압 전류 특성의 기울기가 문턱값보다 크고, 열화가 진행되고 있는 것으로 판정되면(단계 S55에서 NG), 전지 ECU(30A)는, 이용자에 대하여 경고를 출력한다(단계 S57). 한편, 단계 S55에서, 각 축전장치의 전류 전압 특성의 기울기가 문턱값 이하이고, 열화는 진행되고 있지 않는 것으로 판정되면(단계 S55에서 OK), 전지 ECU(30A)는, 단계 S60으로 처리를 이행한다.
또, 단계 S120에서 각 축전장치의 SOC가 추정되면, 전지 ECU(30A)는, 단계 S 100에서 산출된 각 축전장치의 전압 전류 특성에 의거하여 각 축전장치의 열화 판정을 행한다(단계 S125).
그리고, 단계 S125에서 축전장치(6-1, 6-2)의 적어도 한쪽이 열화되고 있는 것으로 판정되면(단계 S125에서 NG), 전지 ECU(30A)는, 단계 S57로 처리를 이행한다. 한편, 단계 S125에서 축전장치(6-1, 6-2)의 어느 것이나 열화되고 있지 않는 것으로 판정되면(단계 S125에서 OK), 전지 ECU(30A)는, 단계 S130으로 처리를 이행한다.
이상과 같이, 이 실시형태 2에 의하면, 각 축전장치의 SOC를 고정밀도로 추 정 가능함과 동시에, 각 축전장치의 열화상태도 고정밀도로 판정할 수 있다.
또한, 상기한 각 실시형태에서는, 외부 전원(34)으로부터 축전장치(6-1, 6-2)의 충전 시, 충전 전용으로 설치된 충전용 컨버터(26)를 사용하여 외부 전원(34)으로부터의 전력을 주정모선(MPL) 및 주부모선(MNL)에 도입하는 것으로 하였으나, 충전용 컨버터를 따로 설치하는 일 없이, 인버터(20-1, 20-2)를 사용하여 외부 전원(34)으로부터의 전력을 입력하도록 하여도 된다.
도 9는, 인버터(20-1, 20-2)를 사용하여 외부 전원(34)으로부터의 전력을 입력 가능한 전동차량의 전체 블럭도이다. 도 9를 참조하여, 이 전동차량(100A)은, 도 1에 나타낸 전동차량(100)의 구성에서, 충전용 컨버터(26)를 구비하지 않고, 전력선(ACL1, ACL2)을 더 구비한다.
전력선(ACL1)의 한쪽 끝은, 모터제너레이터(MG1)의 중성점(N1)에 접속되고, 그 다른쪽 끝은, 수전부(28)에 접속된다. 전력선(ACL2)의 한쪽 끝은, 모터제너레이터(MG2)의 중성점(N2)에 접속되고, 그 다른쪽 끝은, 수전부(28)에 접속된다.
그리고, 인버터(20-1, 20-2)는, 외부 전원(34)으로부터 축전장치(6-1, 6-2)의 충전이 행하여질 때, 뒤에서 설명하는 방법에 의하여 전력선(ACL1, ACL2)을 거쳐 모터제너레이터(MG1, MG2)의 중성점(N1, N2)에 부여되는 외부 전원(34)으로부터의 교류전력을 직류전력으로 변환하여 주정모선(MPL) 및 주부모선(MNL)에 출력한다.
도 10은, 도 9에 나타낸 인버터(20-1, 20-2) 및 모터제너레이터(MG1, MG2) 영상 등가회로를 나타낸 도면이다. 도 10을 참조하여, 각 인버터(20-1, 20-2)는, 3상 브리지회로로 이루어지고, 각 인버터(20-1, 20-2)에서는, 6개의 스위칭소자의 온/오프의 조합은 8 패턴 존재한다. 그 8개의 스위칭 패턴 중 2개는 상간 전압이 영이 되고, 그와 같은 전압상태는 영 전압 벡터라 불리운다. 영 전압 벡터에 대해서는, 상 아암의 3개의 스위칭 소자는 서로 동일한 스위칭상태(모두 온 또는 오프)라고 간주할 수 있고, 또, 하 아암의 3개의 스위칭 소자도 서로 동일한 스위칭상태라고 간주할 수 있다. 따라서, 이 도 10에서는, 인버터(20-1)의 상 아암의 3개의 스위칭 소자는 상 아암(20-1A)으로서 정리하여 나타내고, 인버터(20-1)의 하 아암의 3개의 스위칭 소자는 하 아암(20-1B)으로서 정리하여 나타내고 있다. 마찬가지로, 인버터(20-2)의 상 아암의 3개의 스위칭 소자는 상 아암(20-2A)으로서 정리하여 나타내고, 인버터(20-2)의 하 아암의 3개의 스위칭 소자는 하 아암(20-2B)으로서 정리하여 나타내고 있다.
도 10에 나타내는 바와 같이, 이 영상 등가회로는, 전력선(ACL1, ACL2)을 거쳐 중성점(N1, N2)에 부여되는 단상 교류전력을 입력으로 하는 단상 PWM 컨버터라고 볼 수 있다. 그래서, 인버터(20-1, 20-2)의 각각에서 영 전압 벡터를 변화시키고, 인버터(20-1, 20-2)를 단상 PWM 컨버터의 아암으로서 동작하도록 스위칭 제어함으로써, 전력선(ACL1, ACL2)으로부터 입력되는 외부 전원(34)으로부터의 교류전력을 직류전력으로 변환하여 주정모선(MPL) 및 주부모선(MNL)에 출력할 수 있다.
또한, 상기한 각 실시형태에서는, 전동차량(100, 100A)은, 2개의 축전장치(6-1, 6-2) 및 각각에 대응하는 컨버터(8-1, 8-2)를 포함하는 것으로 하였으나, 더욱 많은 축전장치 및 그것에 대응하는 컨버터를 구비하여도 된다. 그 경우, 외 부 전원(34)으로부터의 충전 실행 전에 그 복수의 축전장치 사이에서 충방전을 행함으로써, 상기한 방법에 의해 각 축전장치의 SOC를 고정밀도로 추정할 수 있다.
또, 상기한 각 실시형태에서, 전동차량(100, 100A)은, 연료를 사용하여 운동에너지를 발생하는 내연기관을 더 탑재한 하이브리드 차량이나, 내연기관을 탑재하지 않은 전기자동차, 연료를 사용하여 전기 에너지를 발생하는 연료전지(Fuel Cell)를 더 탑재한 연료 전지차이어도 된다.
또한, 상기에서, 전지 ECU(30, 30A)에서의 제어는, 실제로는, CPU(Central Processing Unit)에 의해 행하여지고, CPU는, 도 4, 도 8에 나타낸 플로우차트의 각 단계를 구비하는 프로그램을 R0M(Read 0nly Memory)으로부터 판독하고, 그 판독한 프로그램을 실행하여 도 4, 도 8에 나타낸 플로우차트에 따라 처리를 실행한다. 따라서, ROM은, 도 4, 도 8에 나타낸 플로우차트의 각 단계를 구비하는 프로그램을 기록한 컴퓨터(CPU) 판독 가능한 기록매체에 상당한다.
또한, 상기에서, 축전장치(6-1, 6-2) 중 어느 한쪽은, 본 발명에서의「제 1 축전장치」에 대응한다. 그리고, 축전장치(6-1)가 「제 1 축전장치」에 대응할 때, 컨버터(8-1, 8-2) 및 축전장치(6-2)는, 본 발명에서의 「전력장치」를 형성하고, 축전장치(6-2)가 「제 1 축전장치」에 대응할 때, 컨버터(8-1, 8-2) 및 축전장치(6-1)는, 본 발명에서의 「전력장치」를 형성한다.
또, 충전용 컨버터(26)는, 본 발명에서의 「충전장치」에 대응하고, 전동차량(100A)에서의 인버터(20-1, 20-2), 모터제너레이터(MG1, MG2) 및 전력선(ACL1, ACL2)도, 본 발명에서의 「충전장치」를 형성한다. 또한, 전지 ECU(30, 30A) 및 MG-ECU(32)는, 본 발명에서의 「제어장치」를 형성하고, V-I 특성 산출부(50)는, 본 발명에서의 「제 1 연산부」에 대응한다. 또한, OCV 산출부(52)는, 본 발명에서의 「제 2 연산부」에 대응하고, 초기 SOC 추정부(54)는, 본 발명에서의 「충전상태 추정부」에 대응한다.
또한, 축전장치(6-1)가 「제 1 축전장치」에 대응할 때, 축전장치(6-2)는, 본 발명에서의 「적어도 하나의 제 2 축전장치」에 대응하고, 축전장치(6-2)가 「제 1 축전장치」에 대응할 때, 축전장치(6-1)는, 본 발명에서의 「적어도 하나의 제 2 축전장치」에 대응한다. 또한, 컨버터(8-1, 8-2)는, 본 발명에서의 「복수의 전압 변환장치」에 대응한다.
금회 개시된 실시형태는, 모든 점에서 예시로서 제한적인 것은 아니라고 생각해야 할 것이다. 본 발명의 범위는, 상기한 실시형태의 설명이 아니고 청구범위에 의해 나타내고, 청구범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.

Claims (11)

  1. 충방전 가능한 제 1 축전장치(6-1)와,
    차량 외부의 전원(34)으로부터 상기 제 1 축전장치(6-1)를 충전 가능하게 구성된 충전장치(26 ; 20-1, 20-2, MG1, MG2, ACL1, ACL2)와,
    상기 제 1 축전장치(6-1)와 전력을 수수 가능하게 구성된 전력장치(8-1, 8-2, 6-2)와,
    상기 전력장치(8-1, 8-2, 6-2)를 제어하는 제어장치(30, 32 ; 30A, 32)를 구비하고,
    상기 제어장치(30, 32 ; 30A, 32)는,
    상기 충전장치(26 ; 20-1, 20-2, MG1, MG2, ACL1, ACL2)에 의한 상기 제 1 축전장치(6-1)의 충전이 요구되면, 상기 제 1 축전장치(6-1)와 상기 전력장치(8-1, 8-2, 6-2)의 사이에서 전력을 수수하도록 상기 전력장치(8-1, 8-2, 6-2)를 제어하는 충방전 제어부(56, 32)와,
    상기 제 1 축전장치(6-1)와 상기 전력장치(8-1, 8-2, 6-2)의 사이에서 전력이 수수되고 있을 때의 상기 제 1 축전장치(6-1)의 전압 및 전류에 의거하여, 상기 전압과 상기 전류의 상관관계를 나타내는 전압 전류 특성을 산출하는 제 1 연산부(50)와,
    상기 제 1 연산부(50)에 의해 산출된 전압 전류 특성에 의거하여 상기 제 1 축전장치(6-1)의 개방단 전압을 산출하는 제 2 연산부(52)와,
    미리 설정된 상기 제 1 축전장치(6-1)의 개방단 전압과 충전상태의 상관관계를 이용하여, 상기 제 2 연산부(52)에 의해 산출된 개방단 전압에 의거하여 상기 제 1 축전장치(6-1)의 충전상태를 추정하는 충전상태 추정부(54)를 포함하는 전동차량.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 충전상태 추정부(54)에 의한 상기 제 1 축전장치(6-1)의 충전상태의 추정 후, 상기 충전장치(26 ; 20-1, 20-2, MG1, MG2, ACL1, ACL2)에 의한 상기 제 1 축전장치(6-1)의 충전이 개시되는 전동차량.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 전력장치(8-1, 8-2, 6-2)는, 충방전 가능한 적어도 하나의 제 2 축전장치(6-2)를 포함하고,
    상기 제 1 연산부(50)는, 상기 제 1 축전장치(6-1) 및 상기 적어도 하나의 제 2 축전장치(6-2) 사이에서 전력이 수수되고 있을 때의 상기 적어도 하나의 제 2 축전장치(6-2)의 전압 및 전류에 의거하여, 상기 적어도 하나의 제 2 축전장치(6-2)에 대한 전압과 전류의 상관관계를 나타내는 전압 전류 특성을 더 산출하고,
    상기 제 2 연산부(52)는, 상기 제 1 연산부(50)에 의해 산출된 상기 적어도 하나의 제 2 축전장치(6-2)의 전압 전류 특성에 의거하여 상기 적어도 하나의 제 2 축전장치(6-2)의 개방단 전압을 더 산출하고,
    상기 충전상태 추정부(54)는, 미리 설정된 상기 적어도 하나의 제 2 축전장치(6-2)의 개방단 전압과 충전상태의 상관관계를 이용하여, 상기 제 2 연산부(52)에 의해 산출된 상기 적어도 하나의 제 2 축전장치(6-2)의 개방단 전압에 의거하여 상기 적어도 하나의 제 2 축전장치(6-2)의 충전상태를 더 추정하는 전동차량.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 전력장치(8-1, 8-2, 6-2)는, 상기 제 1 축전장치(6-1) 및 상기 적어도 하나의 제 2 축전장치(6-2)에 대응하여 설치되는 복수의 전압변환장치(8-1, 8-2)를더 포함하고,
    상기 충방전 제어부(56, 32)는, 상기 제 1 축전장치(6-1) 및 상기 적어도 하나의 제 2 축전장치(6-2) 사이에서 전력을 수수하도록 상기 복수의 전압 변환장치(8-1, 8-2)를 제어하는 전동차량.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제어장치(30A, 32)는, 상기 제 1 연산부(50)에 의해 산출된 전압 전류 특성에 의거하여 상기 제 1 축전장치(6-1)의 열화상태를 판정하는 열화 판정부(62)를 더 포함하는 전동차량.
  6. 전동차량에 탑재된 축전장치의 충전상태를 추정하는 충전상태 추정방법에 있어서,
    상기 전동차량은,
    충방전 가능한 제 1 축전장치(6-1)와,
    차량 외부의 전원(34)으로부터 상기 제 1 축전장치(6-1)를 충전 가능하게 구성된 충전장치(26 ; 20-1, 20-2, MG1, MG2, ACL1, ACL2)와,
    상기 제 1 축전장치(6-1)와 전력을 수수 가능하게 구성된 전력장치(8-1, 8-2, 6-2)를 구비하고,
    상기 충전상태 추정방법은,
    상기 충전장치(26 ; 20-1, 20-2, MG1, MG2, ACL1, ACL2)에 의한 상기 제 1 축전장치(6-1)의 충전이 요구되면, 상기 제 1 축전장치(6-1)와 상기 전력장치(8-1, 8-2, 6-2)의 사이에서 전력을 수수하도록 상기 전력장치(8-1, 8-2, 6-2)를 제어하는 제 1 단계와,
    상기 제 1 축전장치(6-1)와 상기 전력장치(8-1, 8-2, 6-2)의 사이에서 전력이 수수되고 있을 때의 상기 제 1 축전장치(6-1)의 전압 및 전류에 의거하여, 상기전압과 상기 전류의 상관관계를 나타내는 전압 전류 특성을 산출하는 제 2 단계와,
    그 산출된 전압 전류 특성에 의거하여 상기 제 1 축전장치(6-1)의 개방단 전압을 산출하는 제 3 단계와,
    미리 설정된 상기 제 1 축전장치(6-1)의 개방단 전압과 충전상태의 상관관계를 이용하여, 상기 제 3 단계에서 산출된 개방단 전압에 의거하여 상기 제 1 축전장치(6-1)의 충전상태를 추정하는 제 4 단계를 포함하는 충전상태 추정방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 제 4 단계에 의한 상기 제 1 축전장치(6-1)의 충전상태의 추정 후, 상기 충전장치(26 ; 20-1, 20-2, MG1, MG2, ACL1, ACL2)에 의한 상기 제 1 축전장치(6-1)의 충전을 개시하는 제 5 단계를 더 포함하는 충전상태 추정방법.
  8. 제 6항 또는 제 7항에 있어서,
    상기 전력장치(8-1, 8-2, 6-2)는, 충방전 가능한 적어도 하나의 제 2 축전장치(6-2)를 포함하고,
    상기 제 2 단계에서, 상기 제 1 축전장치(6-1) 및 상기 적어도 하나의 제 2 축전장치(6-2) 사이에서 전력이 수수되고 있을 때의 상기 적어도 하나의 제 2 축전장치(6-2)의 전압 및 전류에 의거하여, 상기 적어도 하나의 제 2 축전장치(6-2)에 대한 전압과 전류의 상관관계를 나타내는 전압 전류 특성이 더 산출되고,
    상기 제 3 단계에서, 상기 제 2 단계에서 산출된 상기 적어도 하나의 제 2 축전장치(6-2)의 전압 전류 특성에 의거하여 상기 적어도 하나의 제 2 축전장치(6-2)의 개방단 전압이 더 산출되고,
    상기 제 4 단계에서, 미리 설정된 상기 적어도 하나의 제 2 축전장치(6-2)의 개방단 전압과 충전상태의 상관관계를 이용하여, 상기 제 3 단계에서 산출된 상기적어도 하나의 제 2 축전장치(6-2)의 개방단 전압에 의거하여 상기 적어도 하나의 제 2 축전장치(6-2)의 충전상태가 더 추정되는 충전상태 추정방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 전력장치(8-1, 8-2, 6-2)는, 상기 제 1 축전장치(6-1) 및 상기 적어도 하나의 제 2 축전장치(6-2)에 대응하여 설치되는 복수의 전압 변환장치(8-1, 8-2)를 더 포함하고,
    상기 제 1 단계에서, 상기 제 1 축전장치(6-1) 및 상기 적어도 하나의 제 2 축전장치(6-2) 사이에서 전력을 수수하도록 상기 복수의 전압 변환장치(8-1, 8-2)가 제어되는 충전상태 추정방법.
  10. 제 6항에 있어서,
    상기 제 2 단계에서 산출된 전압 전류 특성에 의거하여 상기 제 1 축전장치(6-1)의 열화상태를 판정하는 제 6 단계를 더 포함하는 충전상태 추정방법.
  11. 제 6항에 기재된 충전상태 추정방법을 컴퓨터에 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록매체.
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