JP2004364350A - ツインバッテリ搭載車のバッテリ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ツインバッテリ搭載車の高負荷運転中に、高出力型バッテリの耐熱余裕がなくなって、これに呼応した高出力型バッテリ出力の制限で動力性能が悪くなるのを抑制する。
【解決手段】Ｓ２１で、現在地から目的地までの経路を複数区間に分割し、Ｓ２２，Ｓ２３で、道路半径が小さいカーブほど直後の要求出力が大きいから、区間ごとに道路半径が小さいカーブの頻度分布を作成し、Ｓ２４，Ｓ２５では、各区間における複数のポイントの勾配を積算することにより登り勾配の頻度分布を作成する。Ｓ２６，Ｓ２７では、区間ごとの上記頻度分布から高負荷変動区間の抽出を行うと共に各区間のバッテリ出力設定値Ｐｏｃを設定するが、Ｓ２７では更に、高負荷変動区間の直前区間のＰｏｃを高負荷変動区間のそれよりも大きくする。Ｓ２８で要求バッテリ出力ＰｏがＰｏ＜Ｐｏｃと判定する時、Ｓ２９で大容量型バッテリ出力のみによりＰｏを賄うようバッテリ出力分担割合Ｒを決定し、Ｐｏ≧Ｐｏｃと判定する時、Ｓ３０で高出力型バッテリおよび大容量型バッテリの双方によりＰｏを賄うようＲを決定する。
【選択図】 図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動車両などの電源として、低出力大容量の大容量型バッテリと高出力小容量の高出力型バッテリとを搭載したツインバッテリ搭載車のバッテリ制御装置に関するもので ある。
【０００２】
【従来の技術】
電動車両の電源としては、走行状態により車両の要求バッテリ出力が大きく変動するため、また、長い走行距離を要求されるのにバッテリ搭載スペースが大きく制限されるため、長時間小電力放電に適した低出力大容量の大容量型バッテリと、短時間大電力放電に適した高出力小容量の高出力型バッテリとを組み合わせて車両に搭載するのが有利であり、ツインバッテリ搭載車が従来より例えば特許文献１などにより提案されている。
【０００３】
かかるツインバッテリ搭載車の大容量型バッテリおよび高出力型バッテリを出力制御するに当たって、上記の特許文献１には車両の走行状況を考慮することなく一定の制御方式を採用することが記載されている。
しかし、このように走行状況を考慮しないで両バッテリの出力制御を行う場合、例えば加速状態が連続する走行条件や、加速頻度が高くなる走行条件の時とか、登坂走行が続く場合などにおいて、高出力型バッテリに相当するパワー電源の容量が不足するという問題が懸念される。
またその他にも、高出力型バッテリからの出力値が大きく、さらにその高出力頻度が高い場合には、高出力型バッテリの出力に伴う自己発熱による過熱が生じてバッテリの耐熱余裕代がなくなり、その結果、高出力型バッテリの出力を絞らなければならなくなって車両の負荷要求に対し十分な電力を供給できず、車両の動力性能に支障をきたすという問題も懸念される。
【０００４】
これらの問題に対し特許文献２には、大容量型バッテリおよび高出力型バッテリの組み合わせシステムに対して要求される負荷出力が大きく、更に、所定加速度以上の状態が所定時間以上継続した場合や、所定時間以内に所定加速度以上の加速度が頻発する場合などの車両走行状況のもとでは大容量型バッテリからの出力を増加させ、高出力型バッテリからの出力を減少させるといったバッテリ制御方式が提案され、
また特許文献３には、高出力型バッテリの温度、高出力型バッテリの定格性能を超えて運転される時間の長さや負荷の大きさといったような高出力型バッテリの使用状況を表すパラメータを基に高出力型バッテリの利用範囲を可変制御するバッテリ制御方式が提案されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭５０−１５３２２８号公報
【特許文献２】
特開平０８−０３３１２０号公報
【特許文献２】
特開平０８−０１９１１５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これら特許文献２，３に記載のバッテリ制御方式は何れも、現時点よりも前における車両の走行状況や、バッテリ出力履歴の蓄積により生じるバッテリ温度の上昇などを基に、つまり、現時点までの過去のデータに基づき高出力型バッテリの出力範囲を制限したり決定するものであるため、問題解決に至っていないのが実情である。
つまり、現在までの過去のデータを反映させて高出力型バッテリからの出力を制御する方式では、実際の適用において、高出力型バッテリの容量不足や自己発熱に伴う耐熱余裕代の減少による高出力型バッテリの出力制限が発生するのを避けられず、車両の負荷要求に対し十分なバッテリ電力を供給できなくなるといった、前記従来からの問題を解消することができない。
【０００７】
以下、具体的な例を用いて説明するに、例えば、山岳路を走行するような場合、山岳路に入ってしばらく走行したのちに、所定加速度以上の加速度が頻発することで山岳路に入ったことが検出され、この検出時点で高出力型バッテリの出力が制限されることになる。
さらには、所定加速度以上の加速度が頻発したなどの後に高出力型バッテリの温度が上昇し、これが検出される等の所定条件が成立した後で、高出力型バッテリの出力が制限されることになる。
【０００８】
このように従来のバッテリ制御方式では、山岳路の検出手法からして所定の条件が成立して実際に山岳路が検出されるのは、山岳路に入った直後ではなくて山岳路をしばらく走行した後にその検出が行われるものであり、その結果、山岳路に入った後しばらく走行したところで高出力型バッテリの出力が制限されることになる。
ところで、このような山岳路検出タイミングが山岳路を上りきった状態に一致することはまれで、実際は未だ山岳路登坂中であることがほとんどで、車両は高負荷走行状況である。
かかる高負荷状況であるにもかかわらず上記のように山岳路検出に呼応して高出力型バッテリの出力を制限するのでは、バッテリ電力不足から車両の動力性能が高負荷に対して不足するのを免れず、車両の運転性に支障をきたすという問題を相変わらず発生する。
【０００９】
本発明は、上記の問題がとりもなおさず、走行条件を走行後のデータを基に検出してバッテリ制御に資することに起因するとの事実認識に基づき、
そして、両バッテリに対する要求出力をバッテリ出力設定値との対比により大小判定して両バッテリの出力分担割合を決定すれば、当該バッテリ出力設定値を例えば道路地図データなどから前もって求めておくことにより、走行条件を走行前から判断して両バッテリの出力分担割合を上記のような問題を生ずることのないよう決定し得るとの観点から、
この着想を具体化して上記の問題を解消し得るようにしたツインバッテリ搭載車のバッテリ制御装置を提案することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この目的のため本発明によるツインバッテリ搭載車のバッテリ制御装置は、請求項１に記載のごとく、
車両が要求する要求バッテリ出力の大小判定に用いるバッテリ出力設定値を走行前に演算するためのバッテリ出力設定値演算手段と、
この手段で求めたバッテリ出力設定値および上記要求バッテリ出力の比較結果に応じて大容量型バッテリおよび高出力型バッテリの出力分担割合を決定するバッテリ出力分担割合決定手段と、
この手段により決定したバッテリ出力分担割合で大容量型バッテリおよび高出力型バッテリからの出力を分配して上記の要求バッテリ出力を賄うバッテリ出力配分手段とを具備した構成になることを特徴とする。
【００１１】
【発明の効果】
要求バッテリ出力をバッテリ出力設定値との対比により大小判定し、その判定結果に応じ大容量型バッテリおよび高出力型バッテリの出力分担割合を決定して要求バッテリ出力を賄うようにしたから、そして要求バッテリ出力の上記大小判定に用いるのバッテリ出力設定値を走行前に求めておくことから、車両の走行条件を走行前から判断して両バッテリの出力分担割合を前記のような問題を生ずることのないよう決定し得ることとなり、
まだ高負荷状況であるにもかかわらず高出力型バッテリの出力を制限して車両の動力性能が高負荷に対し不足し、車両の運転性が低下するような問題を回避することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態になるツインバッテリ搭載車のバッテリ制御装置を示し、ツインバッテリ搭載車は高出力型バッテリ１および大容量型バッテリ２を搭載され、これらバッテリ１，２からの電力を用いてモータなどの車両側負荷３を駆動することにより走行する電動車両とする。
【００１３】
バッテリ制御装置は、高出力型バッテリ１および大容量型バッテリ２を出力制御するもので、これらバッテリ１，２の出力分担割合Ｒを演算するバッテリ出力分担割合演算手段４と、このバッテリ出力分担割合Ｒで高出力型バッテリ１および大容量型バッテリ２の出力を車両側負荷３に分配出力して要求バッテリ出力Ｐｏを賄うバッテリ出力配分手段５とにより構成する。
バッテリ出力分担割合演算手段４はバッテリ１，２の出力分担割合Ｒを演算するために、上記の要求バッテリ出力Ｐｏを読み込むほか、ナビゲーションシステムなどで用いる地図データから車両の現在地情報、目的地情報、道路半径情報、道路勾配情報を読み込むと共に、大容量型バッテリ２の電力残量Ｓ１ｎを検出する大容量型バッテリ残量センサ１１からの信号と、高出力型バッテリ１の電力残量Ｓ２ｎを検出する高出力型バッテリ残量センサ１２からの信号と、大容量型バッテリ２の温度Ｔ１ｎを検出する大容量型バッテリ温度センサ１３からの信号と、高出力型バッテリ１の温度Ｔ２ｎを検出する高出力型バッテリ温度センサ１４からの信号と、両バッテリ１，２を搭載した場所の周辺温度Ｔ０ｎを検出するバッテリ周辺温度センサ１５からの信号とを入力されるものとする。
【００１４】
ここで図１に示した本実施の形態におけるバッテリ出力分担割合演算手段４は、上記バッテリ出力分担割合Ｒを演算するだけでなく、現在地から目的地までの経路探索を行うと共に道路半径情報および道路勾配情報を読み込むナビゲーションシステムの機能をも果たすものとする。
【００１５】
しかし図２に示すように、バッテリ出力分担割合演算手段４から経路探索機能を除外して経路探索手段６を別に設け、この手段６が現在地情報および目的地情報を入力されて現在地から目的地までの経路探索を行うようにしてもよいことは言うまでもない。
ただしこの場合、経路探索手段６は探索結果を現在地から目的地までの探索経路情報としてバッテリ出力分担割合演算手段４に入力し、バッテリ出力分担割合演算手段４はこの探索経路から車両が外れた時に経路再探索要求を経路探索手段６に指令するものとする。
【００１６】
図１におけるバッテリ出力分担割合演算手段４は、上記の入力情報をもとに図３の制御プログラムを実行してバッテリ１，２の出力分担割合Ｒを演算する。
図３の制御プログラムは車両のエンジン始動時に開始され、先ずステップＳ１において現在地および目的地の取得を行う。
現在地に関しては、運転者等からの入力とする方法のほか、ＧＰＳ等などの手段を用いて取得する方法等を利用することが可能であり、目的地に関しては、運転者等からの入力情報を使用する手段等が可能である。
【００１７】
これら現在地および目的地の取得ができた場合は、当該取得の可否を判定するステップＳ２が制御をステップＳ３に進めて、取得された現在地および目的地の情報に基づき経路探索を行い、現在地から目的地まで走行経路を選択する。
走行経路の探索に関しては複数経路の選択が可能な場合もあり、このような場合は勿論、運転者に走行経路の最終選択を促し、運転者が指示した走行経路を用いる。
ステップＳ４では、上記のような走行経路の決定がなされたか否かをチェックし、走行経路の決定がなされた時に制御をステップＳ５に進めて以下のような経路依存モードによりバッテリ出力分担割合Ｒを決定する。
かかる経路依存モードによるバッテリ出力分担割合Ｒの決定は、ステップＳ６で未だ目的地に到着していない（走行終了前）と判定し、且つ、ステップＳ７で車両が決定走行経路上を走行中であると判定する間、継続的に実行される。
【００１８】
経路依存モードによるバッテリ出力分担割合Ｒの決定要領は図４に示す如きもので、先ずステップＳ２１において、現在地から目的地までの走行経路を図５に区間０１〜１６として例示するように一定距離ごとの複数の区間に分割する。
次いでステップＳ２２〜ステップＳ２５において、各区間０１〜１６における道路半径および道路勾配の分析を行う。
ステップＳ２２およびステップＳ２３で行う道路半径の分析に際しては、道路半径が小さいカーブほど、差し掛かる前の減速度が大きく、当該カーブを抜けた後に速度を上げるため加速度が大きく、要求出力が大きくなることから、区間０１〜１６ごとに道路半径を加味した頻度分布を図５に道路半径頻度マップとして例示するごとく作成し、道路半径が小さいカーブの頻度が高い区間を特定する。図５の例においては、区間０４、区間０６、区間１４が、道路半径の小さいカーブの頻度が高い区間に相当する。
【００１９】
ステップＳ２４およびステップＳ２５で行う道路勾配分布の分析に際しては、各区間０１〜１６内における複数のポイントの勾配を代表として、登り勾配をプラス、下り勾配をマイナスとし、各ポイントでの道路勾配を積算することにより道路勾配頻度を求め、登り勾配の頻度が高い区間を特定する。
図５のように高度変化する道路の場合、区間０４および区間１４が、登り勾配頻度の高い区間に相当する。
【００２０】
図４の次のステップＳ２６においては、ステップＳ２２〜ステップＳ２５で上記のように行った区間０１〜１６ごとの道路半径および道路勾配に関する分析結果から、以下のようにして高負荷変動区間の抽出を行う。
図５の道路について説明するに、図５では区間０４および区間１４において、道路半径の小さいカーブの頻度が高く、且つ、登り勾配の出現頻度が高いことから、これら両区間においては、車両の走行に必要とされる要求出力自体が大きく、また、要求出力が大きくなる頻度も高くなる。
ステップＳ２６では、このような区間０４および区間１４をもって高負荷変動区間としてその抽出を行う。
【００２１】
本発明におけるバッテリ出力設定値演算手段を成すステップＳ２７においては、ステップＳ２２〜ステップＳ２５で前記のように行った区間０１〜１６ごとの道路半径および道路勾配に関する分析結果から、各区間０１〜１６のバッテリ出力設定値Ｐｏｃを設定する。
ここでバッテリ出力設定値Ｐｏｃは、図１に示す要求バッテリ出力Ｐｏの大小判定に用いるもので、要求バッテリ出力Ｐｏがバッテリ出力設定値Ｐｏｃ以上の時は高出力型バッテリ１および大容量型バッテリ２の出力の双方により要求バッテリ出力Ｐｏを賄うべきと判断し、要求バッテリ出力Ｐｏがバッテリ出力設定値Ｐｏｃ未満の時は大容量型バッテリ２の出力のみにより要求バッテリ出力Ｐｏを賄うべきであると判断するのに用いる、要求バッテリ出力Ｐｏの大小判定基準値である。
【００２２】
しかし基本的には、できるだけ余裕のある大容量型バッテリ２の出力に依存するのが良いことからバッテリ出力設定値Ｐｏｃは、図５の高負荷変動区間０４，区間１４およびこれらの直前区間０３，１４以外のバッテリ出力設定値Ｐｏｃに例示するごとく、大容量型バッテリ２の定格出力に応じて決定する。
ところで本実施の形態においては、本発明の前記した目的を達成するためバッテリ出力設定値Ｐｏｃに特に以下の調整を施すこととする。
【００２３】
つまり、図５の区間０４および区間１４に例示される高負荷変動区間の走行においては、高出力型バッテリ１からの出力が必然的に増えるため、高出力型バッテリ１の自己発熱量が大きくなり、これに伴い温度が上昇して耐熱余裕代が減少し、バッテリからの出力の制限が必要となることが推定される。
この場合、前記したごとく車両の負荷要求に対し十分なバッテリ出力を供給することができず、車両の動力性能に支障をきたす問題を生ずる。
【００２４】
かかる問題の解決のためには、つまり、これらの区間０４、区間１４の走行中に高出力型バッテリの温度上昇による出力制限を発生させないようにするためには、これら高負荷変動区間へ入る直前に出力型バッテリの負担を抑えて温度をできるだけ下げておくのがよい。
図４のステップＳ２７において従って、このようなバッテリの出力制御が可能となるようバッテリ出力設定値Ｐｏｃを修正する。
【００２５】
ここでも図５の例に基づき説明するに、バッテリ出力設定値Ｐｏｃの設定に当たっては、道路半径の小さいカーブの頻度が高く、且つ、登り勾配の出現頻度が高い高負荷変動区間０４，１４において高出力型バッテリからの出力に依存する度合いが高くなり、これら区間の走行中に高出力型バッテリの温度上昇による出力制限が行われて車両動力性能に支障が及ぶと予想されるため、
これら高負荷変動区間０４，１４の直前における直前区間０３，１３のバッテリ出力設定値Ｐｏｃを、大容量型バッテリ２の定格出力に応じて決定した区間０１，０２，０５〜１２，１５，１６のバッテリ出力設定値Ｐｏｃよりも、上記の支障が解消される所定量だけ高くする。
そして、高負荷変動区間０４，１４におけるバッテリ出力設定値Ｐｏｃは逆に図５に示すごとく、大容量型バッテリ２の定格出力に応じて決定した区間０１，０２，０５〜１２，１５，１６のバッテリ出力設定値Ｐｏｃよりも、後述の目的が達成されるよう低くする。
【００２６】
図４の次のステップＳ２８においては、要求バッテリ出力Ｐｏがバッテリ出力設定値Ｐｏｃ未満か否かを判定し、Ｐｏ＜Ｐｏｃであると判定する時はステップＳ２９において、大容量型バッテリ２の出力のみにより要求バッテリ出力Ｐｏを賄うようバッテリ出力分担割合Ｒを決定し、これを図１のごとくバッテリ出力配分手段５に指令する。
しかし、ステップＳ２８でＰｏ≧Ｐｏｃであると判定する時はステップＳ３０において、詳しくは後述するが、高出力型バッテリ１および大容量型バッテリ２の環境に応じ、これらバッテリ１，２の出力の双方により要求バッテリ出力Ｐｏを賄うようバッテリ出力分担割合Ｒを決定し、これを図１のごとくバッテリ出力配分手段５に指令する。
従って、これらステップＳ２９およびステップＳ３０は、本発明におけるバッテリ出力分担割合決定手段に相当する。
【００２７】
バッテリ出力配分手段５は、指令されたバッテリ出力分担割合Ｒで大容量型バッテリ２の出力のみにより、または、高出力型バッテリ１および大容量型バッテリ２の出力の双方により要求バッテリ出力Ｐｏを賄うよう、これらバッテリ１，２からの出力を車両要求負荷３に向かわせる。
かように、Ｐｏ＜Ｐｏｃであると時は大容量型バッテリ２の出力のみを用い、Ｐｏ≧Ｐｏｃである時は高出力型バッテリ１および大容量型バッテリ２の環境に応じ、これらバッテリ１，２の出力の双方を用いることで、両バッテリ１，２の特性に良くマッチした分担割合で要求バッテリ出力Ｐｏを実現することができる。
【００２８】
ところで本実施の形態においては、前記のように高負荷変動区間０４，１４を前もって抽出しておき、その直前区間０３，１３におけるバッテリ出力設定値Ｐｏｃを、大容量型バッテリ２の定格出力に応じて決定した区間０１，０２，０５〜１２，１５，１６のバッテリ出力設定値Ｐｏｃよりも高くするから、高負荷変動区間０４，１４の直前区間０３，１３において高出力型バッテリ１を用いる傾向を減じて高出力型バッテリ１への負担を抑えることができる。
従って、高負荷変動区間０４，１４の直前区間０３，１３で前もって高出力型バッテリ１の発熱量を抑えることが可能となり、高負荷変動区間０４，１４での走行中に高出力型バッテリ１の自己発熱量が増えても、これに伴う温度上昇による耐熱余裕代の減少がバッテリ１からの出力制限を要求するほどのものになる割合を小さくすることが可能となる。
【００２９】
なお本実施の形態においては、図５につき述べると、直前区間０３，１３で高出力型バッテリ１の使用を抑制する分、大容量型バッテリ２の出力が増加する傾向となるが、一般に大容量型バッテリ２の熱容量は高出力型バッテリ１の熱容量に比べて大きいことから、直前区間０３，１３で大容量型バッテリ２からの発熱が問題になることはない。
とは言っても、直前区間０３，１３で大容量型バッテリ２の出力を多用する分、その直後における高負荷変動区間０４，１４でも通常通りに大容量型バッテリ２の出力を使うと、走行条件によっては熱的に苦しくなる場合がある。
しかし本実施の形態においては、高負荷変動区間０４，１４のバッテリ出力設定値Ｐｏｃを、大容量型バッテリ２の定格出力に応じて決定した区間０１，０２，０５〜１２，１５，１６のバッテリ出力設定値Ｐｏｃよりも低くするから、大容量型バッテリ２の出力の使用が抑制され、このバッテリ２が熱的に苦しくなる事態の発生を防止することができる。
【００３０】
なお上記では、本実施の形態になるバッテリ制御装置を単独で用いる場合について上記の作用効果を述べたが、これを、前記特許文献２，３に記載されているバッテリシステムの制御方法と併用し、本実施の形態における上記の作用が得られなくなった故障時のフェールセーフ対策を施すことも可能である。
【００３１】
図３のステップＳ６で、目的地に到着して走行を終了したと判定する場合、制御をステップＳ８に進め、ステップＳ５で前記のごとくに行っていた経路依存モードでの制御をクリアして終了する。
またステップＳ７で車両が、探索経路から外れた道路を走行するようになったと判定する時は、ステップＳ９で経路の再探索をするか否かを判定し、再探索をする場合制御をステップＳ１に戻して前記のループを繰り返す。
ステップＳ２で現在地および目的地の取得ができなかったと判定した時や、ステップＳ４で探索による経路の決定がなされなかったと判定した時や、ステップＳ９で経路の再探索を行わないと判定した場合は、制御をステップＳ１０に進め、ここで、高出力型バッテリ１および大容量型バッテリ２の環境に応じ、これらバッテリ１，２の出力の双方により要求バッテリ出力Ｐｏを賄うようバッテリ出力分担割合Ｒを決定し、これを図１のごとくバッテリ出力配分手段５に指令する。
【００３２】
図３のステップＳ１０および図４のステップＳ３０におけるバッテリ出力分担割合Ｒの決定要領は同じもので、図１のバッテリ出力分担割合演算手段４は、例えば図６の機能別ブロック線図により示すような以下の演算により、ステップＳ１０およびステップＳ３０でのバッテリ出力分担割合Ｒの決定を行う。
大容量型バッテリ２の残量Ｓ１ｎを検出する大容量型バッテリ残量センサ１１からの信号は大容量型バッテリ残量演算部２１に送られて大容量型バッテリ２の残量Ｓ１ｎの算出に供され、バッテリ出力分担割合演算部２０に送られる。
同様に、高出力型バッテリ１の残量Ｓ２ｎを検出する高出力型バッテリ残量センサ１２からの信号は高出力型バッテリ残量演算部２２に送られて高出力型バッテリ残量Ｓ２ｎの算出に供され、バッテリ出力分担割合演算部２０に送られる。
【００３３】
また、大容量型バッテリ２の温度Ｔ１ｎを検出する温度センサ１３からの信号は、バッテリ１，２が搭載されている周辺の温度Ｔ０ｎを検出する温度センサ１５からの信号と共に大容量型バッテリ耐熱余裕代演算部２３に送られ、この大容量型バッテリ耐熱余裕代演算部２３は、大容量型バッテリ温度Ｔ１ｎおよびバッテリ周辺温度Ｔ０ｎに基づき大容量型バッテリ２の耐熱余裕代を算出してバッテリ出力分担割合演算部２０に送る。
同様に、高出力型バッテリ１の温度Ｔ２ｎを検出する温度センサ１４からの信号は、バッテリ１，２が搭載されている周辺の温度Ｔ０ｎを検出する温度センサ１５からの信号と共に高出力型バッテリ耐熱余裕代演算部２４に送られ、この高出力型バッテリ耐熱余裕代演算部２４は高出力型バッテリ温度Ｔ２ｎおよびバッテリ周辺温度Ｔ０ｎに基づき高出力型バッテリ１の耐熱余裕代を算出してバッテリ出力分担割合演算部２０に送る。
【００３４】
バッテリ出力分担割合演算部２０は、上記の大容量型バッテリ残量Ｓ１ｎおよび高出力型バッテリ残量Ｓ２ｎと、大容量型バッテリ耐熱余裕代および高出力型バッテリ耐熱余裕代とに基づき、高出力型バッテリ１および大容量型バッテリ２の出力分担割合Ｒを演算してバッテリ出力配分手段５に送出する。
高出力型バッテリ１および大容量型バッテリ２の出力の双方により要求バッテリ出力Ｐｏを賄うに際し、これらバッテリ１，２の出力分担割合Ｒを上記のような要領で逐次演算する本実施の形態によれば、走行状況に応じて逐次変化する要求バッテリ出力Ｐｏを賄うに当たり、バッテリ１，２の残量Ｓ１ｎ，Ｓｎ２およびそれぞれの耐熱余裕代に応じてバッテリ１，２の出力分担割合Ｒを決定することとなり、
当該バッテリ１，２の出力分担割合Ｒを、バッテリ１，２の残量Ｓ１ｎ，Ｓｎ２およびそれぞれの耐熱余裕代に応じた最適なものにすることができる。
従って、さまざまな走行状況下でツインバッテリ搭載車が本来有している性能を十分活かし切ることができ、これにより、走行状況により一方のバッテリのみの残量を減らしてしまったり、一方のバッテリの耐熱余裕代のみを厳しい状況にしてしまうといった問題を生ずることがなくなる。
【００３５】
上記のバッテリ出力分担割合演算部２０を図７に基づき、そして要求バッテリ出力ＰｏがＰｏ≧０（出力要求）である場合について以下に詳述する。
瞬時ｎにおける大容量型バッテリ残量Ｓ１がＳ１ｎ、高出力型バッテリ残量Ｓ２がＳ２ｎ、車両の要求バッテリ出力ＰｏがＰｏｎであるとすると、ブロック３１において、バッテリ残量Ｓ１ｎ，Ｓ２ｎに応じた大容量型バッテリ２の電力配分比率αをαｎ（高出力型バッテリ１の電力配分比率は１−αｎ）として求める。
このバッテリ残量に応じた大容量型バッテリ２の電力配分比率αは、要求バッテリ出力に対する大容量型バッテリ２からの出力比率を示すパラメータであり、その値は０〜１の範囲を取るものとする。
これより、大容量型バッテリ２から出力されるバッテリ残量に応じた電力Ｐ１ｎはαｎ×Ｐｏｎと表すことができる。
【００３６】
一方で、要求バッテリ出力に対する高出力側バッテリ１からの出力比率は（１−αｎ）であり、高出力側バッテリから出力される電力Ｐ２ｎは（１−αｎ）×Ｐｏｎと表すことができる。
例えば、瞬時ｎにおけるそれぞれのバッテリ残量に比例した出力比率としたい場合は、αｎの値をαｎ＝Ｓ１ｎ／（Ｓ１ｎ＋Ｓ２ｎ）とすればよい。
従って、それぞれのバッテリ残量に応じた出力配分の演算は、少なくともそれぞれのバッテリ残量Ｓ１、Ｓ２を入力とし、αを出力とするテーブルやマップを用いることにより行うことができる。
また例えば、大容量型バッテリ２の残量がゼロである場合は、大容量型バッテリからの出力取り出しは不可能であるから、この時のαは０であることが望ましく、逆に高出力型バッテリ１の残量がゼロである場合、αは１であることが望ましいことなども考えると、上記のαは図７のブロック３１に例示されているようなＳ１，Ｓ２，αの３軸および面Ｍからなるマップで表すことができる。
ただし、ここではそれぞれのバッテリの残量Ｓ１，Ｓ２はそれぞれのバッテリの容量を規格化した値（０≦Ｓ１，Ｓ２≦１）としてある。
【００３７】
ある時点ｎでのそれぞれのバッテリ１，２に設けられた残量センサ１１，１２で検出されたバッテリ残量がＳ１ｎ，Ｓ２ｎであったとすると、このマップ上のＳ１−Ｓ２平面にＳ１＝Ｓ１ｎ、Ｓ２＝Ｓ２ｎとした点を考え、この点を通過しα軸に平行な線と面Ｍとの交点をα軸に射影した点の値αｎが、その時点ｎで残量を基準とした電力配分比率として求められるように工夫されたものである。
【００３８】
一般に大容量型バッテリ２は容量自体は大きいが最大出力や定格出力が小さく、逆に高出力型バッテリ１は出力自体は大きいが容量が少ないことが一般的であり、これら特性の異なるバッテリ１，２を組合せて用いることが多い。
また特許文献２にも示されているように、車両からの要求バッテリ出力が小さいような運転状況においては大容量型バッテイからの出力配分を大きくするなど、車両からの出力要求により出力比率を変更することが一般に望ましい。
さらに、それぞれのバッテリ１，２が出力可能な最大電力に関しては、車両への搭載条件などの制約などにより車両から要求される電力Ｐｏの上限値がそれぞれのバッテリ単独で出力可能な最大値を超えるような状況も考えられる。
このような場合にも残量に応じた電力配分比率αの算出に当たって何らかの制限を設けることが望ましいこともある。例えば、残量Ｓ１，Ｓ２から求められるαにおいて、ある時点ｎでの電力Ｐｏｎに対して大容量型バッテリからの最大出力をＰ１ｍａｘとしてαｎ≦Ｐ１ｍａｘ／Ｐｏｎとすることなどである。
【００３９】
このようなことは、それぞれのバッテリ残量に応じた電力配分比率を決めるに当たって車両から要求されるバッテリ出力Ｐｏをも考慮する必要性を示している。
ただし、このような要件に関しても車両からの要求バッテリ出力Ｐｏに応じて、上記で説明したようなマップを複数持つことで対応することが可能となる。
例えば図８に示すように、要求バッテリ出力Ｐｏに応じた複数のα算出マップを持ち、ある時点ｎでの車両からの要求バッテリ出力Ｐｏｎに隣接した２つのマップから、その時点での残量Ｓ１ｎ，Ｓ２ｎに応じたそれぞれからαを求め、それらを補間した値として出力配分比率αｎを算出すればよい。
【００４０】
ここで示した例では、大容量型バッテリからの取り出し比率をαと定義したことから、車両の要求バッテリ出力Ｐｏが小さいような運転状況においては、大容量型バッテリからの出力配分を大きくする場合、要求バッテリ出力Ｐｏが小さい状況に対応したマップでは大容量型バッテリの出力を増やす方向となるため、面Ｍは全体的にαが大きい側に移動し、逆に要求バッテリ出力Ｐｏが大きい状況に対応したマップでは面Ｍは全体的にαが小さい側に移動する。
このような面Ｍの形状は、車両の使われ方から想定される要求バッテリ出力の大きさや頻度、また、車両に搭載するバッテリの容量や出力といたパラメータにより異なるものの、車両の計画時点において設計的に求めることが可能である。
また、例えば使われ方を想定した走行シミュレーションや走行データの統計分析などの手段を用いることによっても求めることが可能であるし、そのなかで容易に変更することも可能である。
【００４１】
以上、それぞれのバッテリ残量Ｓ１，Ｓ２に応じたバッテリ電力配分比率を算出する手段について述べたが、耐熱余裕代に基づくバッテリ電力配分比率もまったく同様の手段で算出することができる。
両バッテリの耐熱余裕代Ｙ１，Ｙ２は、図７における耐熱余裕代演算部２３，２４（図６におけると同様なもの）内に例示したごとく、バッテリ周辺温度Ｔ０と両バッテリ温度Ｔ１，Ｔ２との関係により求められ、図７では、ある時点ｎでの大容量型バッテリ２の耐熱余裕代Ｙ１をＹ１ｎ、高出力型バッテリ１の耐熱余裕代Ｙ２をＹ２ｎ、車両から要求されているバッテリ出力ＰｏをＰｏｎとして示した。
【００４２】
図７のブロック３２は、両バッテリの耐熱余裕代Ｙ１ｎ，Ｙ２ｎを基に電力配分比率βを求めるもので、上記と同じ時点ｎでの電力配分比率βを図７ではβｎとして示した。
電力配分比率βは、要求バッテリ出力Ｐｏに対する大容量型バッテリ２からの出力比率を示すパラメータであり、その値は０〜１の範囲を取る。
これより大容量型バッテリ２から出力される電力Ｐ１ｎはβｎ×Ｐｏｎと表すことができる。
上記の電力配分比率βは、図７のブロック３２内に例示したようなＹ１，Ｙ２，βの３軸および面Ｎからなるマップであらわすことができる。
ただしここでは、両バッテリの耐熱余裕代Ｙ１，Ｙ２はそれぞれを規格化した値（０≦Ｙ１，Ｙ２≦１）としてある。
要求バッテリ出力Ｐｏに対する対応も、バッテリ残量について前述したこと同様の方法で対応することが可能であり、且つ、車両の計画時点において設計的に求めることが可能である。
【００４３】
上記したようにして図７の手段３１，３２により、ある時点ｎにおいてそれぞれ求められるバッテリ残量に応じた大容量型バッテリの電力配分比率αｎと、耐熱余裕代に応じた大容量型バッテリの電力配分比率βｎの値を求めることができる。
ただし、それぞれのバッテリの残量と耐熱余裕代とは１対１の固定された関係にないことから、αｎとβｎ値が必ずしも一致するとは限らない。
しかし、それぞれの電力配分比率αｎ、βｎを入力としてその時点で、これら電力配分比率αｎ、βｎに対して重み付けを付することができる。
【００４４】
そのためにブロック３３で重み付け係数γを設定することとし、図７では、前記した時点と同じ時点ｎにおける重み付け係数をγｎとして示した。
ブロック３３で設定した重み付け係数γ（γｎ）を、バッテリ残量に応じた大容量型バッテリの電力配分比率αｎ、および耐熱余裕代に応じた大容量型バッテリの電力配分比率βｎと共にブロック３４に入力し、このブロック３４は、これらを基に次式の演算により最終的なバッテリ出力分担割合Ｒを求める。
Ｒ＝γｎαｎ＋（１−γｎ）βｎ
ここで重み付け係数γ（γｎ）は、バッテリ残量に応じた大容量型バッテリの電力配分比率αｎと、耐熱余裕代に応じた大容量型バッテリの電力配分比率βｎとの間に大きな差が生じない範囲において、それらの平均値として求めれば良く、γｎ＝０．５とすれば良い。
しかし、αｎとβｎとの間にある程度以上の乖離ができる場合は、重み付け係数γｎを変更するのが望ましい。
例えば、対象とする車両の使われ方としてバッテリ残量の変化代に対し耐熱余裕代の変化代のほうが大きくなる傾向がある場合においては、αｎとβｎとの間にある程度以上の差異がでた場合、耐熱余裕代に応じた電力配分比率βｎ側に重みを移動するのが望ましい。
【００４５】
図７のブロック３３はこれを実現するためのものであり、バッテリ残量および耐熱余裕代に応じた電力配分比率α、βを入力として配分比率の重み付け係数γを求めるものである。
ある時点ｎでの、バッテリ残量に応じた大容量型バッテリの電力配分比率αおよび耐熱余裕代に基づく大容量型バッテリの電力配分比率βがそれぞれαｎ、βｎであったとすると、うブロック３３内に例示したマップ上のα−β平面にα＝αｎ、β＝βｎとした点を考え、この点を通過し、γ軸に平行な線と面Ｌとの交点をγ軸に射影した点の値γｎとして配分比率の重み付け係数を求める。
このような手段により重み付け係数γを算出することで、バッテリ残量および耐熱余裕代に基づきそれぞれ算出された電力配分比率αｎ、βｎに対し、車両やシステムの特長に応じて幅広い範囲で適切なバッテリ出力分担割合Ｒを得ることが可能となる。
【００４６】
以上は、車両から両バッテリ１，２対し出力要求があった場合に限定し説明をしたが、減速時のように回生制動などに応じて車両からバッテリ１，２に電力が入力される場合も同様の考え方を適用し得ることは言うまでもない。
車両からバッテリ１，２への電力の入力は要求バッテリ出力Ｐｏの極性が逆になることであり、演算上は要求バッテリ出力Ｐｏの符号をプラスからマイナスにすることで同様の制御が可能である。
このためには図９に示すごとく、バッテリ残量に応じた電力配分比率αを算出するブロック３１、および、耐熱余裕代に応じた電力配分比率βを算出するブロック３２にそれぞれ、要求バッテリ出力Ｐｏがマイナス（Ｐｏ＜０）となった場合の電力配分比率α，βに関するマップを追加し、バッテリ１，２への入力時はこれらマップを基に電力配分比率α，βを求めることで同様の制御が可能となるようにする。
ただし、バッテリからの出力の場合はバッテリ残量が大きい側を優先するのに対し、バッテリへの入力の場合はバッテリ残量が少ない側を優先する。
耐熱余裕代に関してもバッテリからの出力状態とバッテリへの入力状態とでは、発熱量や耐熱温度など耐熱余裕代に関連する特性が異なることなどを考慮する必要があること勿論である。
【００４７】
図１０は、図６に代わるバッテリ出力分担割合演算手段４の構成例を示し、演算部２１〜２４はそれぞれ図６に同符号で示すものと同様のものである。
この構成例は、車両として予め定められたバッテリ出力基本配分比率ε０を演算部４１で求め、このバッテリ出力基本配分比率ε０に対し以下の修正を行ってバッテリ出力分担割合Ｒを求めるものである。
ここでバッテリ出力基本配分比率ε０は、要求バッテリ出力Ｐｏに対する大容量型バッテリ出力の比率（０≦ε０≦１）であり、大容量型バッテリからの出力はε０×Ｐｏで表される。
バッテリ出力修正比率演算部４２は、演算部２１，２２で求めたバッテリ残量Ｓ１，Ｓ２に基づき図７につき前述したαのマップ検索と同様なマップ検索によりバッテリ出力修正比率δ１を求め、バッテリ出力修正比率演算部４３は、演算部２３，２４で求めた耐熱余裕代Ｙ１，Ｙ２に基づき図７につき前述したβのマップ検索と同様なマップ検索によりバッテリ出力修正比率δ２を求める。
【００４８】
バッテリ出力比率演算部４４，４５は、これらバッテリ出力基本配分比率ε０およびバッテリ出力修正比率δ１，δ２を基に以下の演算によりバッテリ出力分担割合Ｒを求める。
Ｒ＝ε０・δ１・δ２
ただしδ１，δ２に関しては、基本配分比率ε０に対しそれぞれのバッテリ残量から判断して大容量型バッテリの出力比率を増大させたい場合はδ１＞１、基本配分比率ε０に対しそれぞれの耐熱余裕代から判断して大容量型バッテリの出力比率を増大させたい場合はδ２＞１とする。
このように図１０で示した処理によりバッテリ出力分担割合Ｒを決定する場合においても、車載バッテリに対する出力状態のみでならず、入力状態をも含めてそれぞれのバッテリの持つ本来の性能を十分に引き出すことができて実用上大いに有利である。
【００４９】
なお前記では、高出力型バッテリ１および大容量型バッテリ２としてそれぞれ二次電池を用いた電源システムのバッテリ制御装置につき述べたが、例えば、高出力型バッテリに代えてコンデンサ（キャパシタ）を使用する電源システムや、大容量型バッテリに代えて燃料電池を使用する電源システムに対しても、本発明の前記の着想は任意に適用し得ることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態になるツインバッテリ搭載車のバッテリ制御装置を示すブロック線図である。
【図２】本発明の他の実施の形態になるツインバッテリ搭載車のバッテリ制御装置を示すブロック線図である。
【図３】図１におけるバッテリ出力分担割合演算手段が実行するバッテリ出力分担割合の演算処理に関する制御プログラムを示すフローチャートである。
【図４】同バッテリ出力分担割合の演算プログラムにおける、経路依存モードでのバッテリ出力分担割合の決定処理を示すフローチャートである。
【図５】同経路依存モードで作成する道路半径頻度マップおよび道路勾配頻度マップと、バッテリ出力設定値との関係を示す説明図である。
【図６】図３および図４に示す制御プログラムにおける、環境に応じたバッテリ出力分担割合の決定処理を示す機能別ブロック線図である。
【図７】同じく環境に応じたバッテリ出力分担割合の決定処理に関する他の例を示す機能別ブロック線図である。
【図８】同じく環境に応じたバッテリ出力分担割合の決定処理に関する更に他の例を示す機能別ブロック線図である。
【図９】同じく環境に応じたバッテリ出力分担割合の決定処理に関する別の例を示す機能別ブロック線図である。
【図１０】同じく環境に応じたバッテリ出力分担割合の決定処理に関する更に別の例を示す機能別ブロック線図である。
【符号の説明】
１ 高出力型バッテリ
２ 大容量型バッテリ
３ 車両側負荷
４ バッテリ出力分担割合演算手段
５ バッテリ出力配分手段
６ 経路探索手段
１１ 大容量型バッテリ残量センサ
１２ 高出力型バッテリ残量センサ
１３ 大容量型バッテリ温度センサ
１４ 高出力型バッテリ温度センサ
１５ バッテリ周辺温度センサ
２０ バッテリ出力分担割合演算部
２１ 大容量型バッテリ残量演算部
２２ 高出力型バッテリ残量演算部
２３ 大容量型バッテリ耐熱余裕代演算部
２４ 高出力型バッテリ耐熱余裕代演算部

Claims (8)

1. 低出力大容量の大容量型バッテリと、高出力小容量の高出力型バッテリとを搭載し、これらバッテリからの電力を用いるようにした車両において、
   車両が要求する要求バッテリ出力の大小判定に用いるバッテリ出力設定値を走行前に演算するためのバッテリ出力設定値演算手段と、
   該手段で求めたバッテリ出力設定値および前記要求バッテリ出力の比較結果に応じて前記大容量型バッテリおよび高出力型バッテリの出力分担割合を決定するバッテリ出力分担割合決定手段と、
   該手段により決定したバッテリ出力分担割合で前記大容量型バッテリおよび高出力型バッテリからの出力を分配して前記要求バッテリ出力を賄うバッテリ出力配分手段とを具備したことを特徴とするツインバッテリ搭載車のバッテリ制御装置。
2. 請求項１に記載のバッテリ制御装置において、前記バッテリ出力分担割合決定手段は、前記要求バッテリ出力が前記バッテリ出力設定値より小さいとき大容量型バッテリからの出力のみを用い、前記要求バッテリ出力が前記バッテリ出力設定値以上であるとき大容量型バッテリおよび高出力型バッテリの両方からの出力を用いるよう、前記バッテリ出力分担割合を決定するよう構成したことを特徴とするツインバッテリ搭載車のバッテリ制御装置。
3. 請求項１または２に記載のバッテリ制御装置において、前記バッテリ出力設定値演算手段は、車両に設定した現在地から目的地までの経路を複数の区間に区分して経路区間ごとに前記バッテリ出力設定値を決定するよう構成したことを特徴とするツインバッテリ搭載車のバッテリ制御装置。
4. 請求項３に記載のバッテリ制御装置において、前記バッテリ出力設定値演算手段は、前記経路区間ごとに道路湾曲半径の頻度分析および道路勾配の頻度分析を行った分析結果に基づき前記バッテリ出力設定値を決定するよう構成したことを特徴とするツインバッテリ搭載車のバッテリ制御装置。
5. 請求項４に記載のバッテリ制御装置において、前記バッテリ出力設定値演算手段は、前記道路湾曲半径の小さい頻度が高く、且つ、前記道路勾配の登り勾配頻度が高い経路区間の直前における経路区間のバッテリ出力設定値を除いて前記経路区間ごとのバッテリ出力設定値を同じとし、該直前における経路区間のバッテリ出力設定値を他の経路区間のバッテリ出力設定値よりも大きな値に設定するよう構成したことを特徴とするツインバッテリ搭載車のバッテリ制御装置。
6. 請求項４に記載のバッテリ制御装置において、前記バッテリ出力設定値演算手段は、前記道路湾曲半径の小さい頻度が高く、且つ、前記道路勾配の登り勾配頻度が高い高負荷経路区間のバッテリ出力設定値、および該経路区間の直前における経路区間のバッテリ出力設定値を除いて前記経路区間ごとのバッテリ出力設定値を同じとし、該直前における経路区間のバッテリ出力設定値を他の何れの経路区間のバッテリ出力設定値よりも大きな値に設定すると共に、前記高負荷経路区間のバッテリ出力設定値を他の何れの経路区間のバッテリ出力設定値よりも小さな値に設定するよう構成したことを特徴とするツインバッテリ搭載車のバッテリ制御装置。
7. 請求項５または６に記載のバッテリ制御装置において、前記バッテリ出力設定値演算手段は、前記同じにするバッテリ出力設定値を前記大容量型バッテリの定格出力に応じて決定するよう構成したことを特徴とするツインバッテリ搭載車のバッテリ制御装置。
8. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載のバッテリ制御装置において、前記バッテリ出力分担割合決定手段は、大容量型バッテリおよび高出力型バッテリの両方からの出力を用いるよう前記バッテリ出力分担割合を決定する場合、これら両バッテリの残存電力および温度と、これらバッテリの周辺温度とに応じて該バッテリ出力分担割合を決定するよう構成したことを特徴とするツインバッテリ搭載車のバッテリ制御装置。

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