JP2007151222A

JP2007151222A - 電気自動車の制御装置

Info

Publication number: JP2007151222A
Application number: JP2005338645A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Iwanaga; 篤士岩永; Tomonari Taguchi; 知成田口; Kazuhiro Anpo; 和太安保
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-11-24
Filing date: 2005-11-24
Publication date: 2007-06-14

Abstract

【課題】静音性を確保しつつ余剰回生電力を有効利用して蓄電装置を冷却することができる電気自動車の制御装置を提供する。
【解決手段】バッテリ３０が車室内に配置された電気自動車１において、ＥＣＵ５０は、バッテリ３０の温度に基づく充電制限が行われる場合、バッテリ３０の温度に基づき余剰回生電力にて空調装置４０を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、蓄電装置を有する電気自動車の制御装置に関する。

電気自動車では、バッテリに蓄えられた電力を用いてモータを駆動して車両を駆動する。バッテリは充放電時に発熱するが、バッテリ温度が上昇すると電池性能が低下するばかりでなく寿命も低下する。そこで、従来、バッテリ温度の上昇による性能や寿命の低下を回避するため、バッテリを冷却するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、電気自動車では、一般に、制動時および減速時には、車輪の駆動力によってモータを駆動し、モータを発電機として動作させて回生発電を行い、その回生電力でバッテリを充電している。この回生充電を行う際、バッテリには受け入れ可能な電力に限度があり、バッテリの充電可能電力を超えて充電することはできない。そのため、回生電力が充電可能電力を超える場合には、バッテリの充電に利用できない余剰回生電力が生じる。

特許文献２には、バッテリの充電に利用できない余剰回生電力を利用して、バッテリ冷却用の冷却ファンを駆動させるものが提案されている。この構成によれば、余剰回生電力を有効利用してバッテリを冷却することができる。

特開２００５−１３７０９１号公報特開２００５−６３６８２号公報特開２００５−３９８８５号公報特開２００５−３３９８１号公報国際公開９４／２１４８１号パンフレット

しかし、上記特許文献１に記載された技術では、バッテリを車室内に配置した車両の場合、冷却ファンの風量を増大してしまうと、ファン作動音が増大し、ドライバー等の乗員に不快感を与えてしまう。

そこで、本発明は、静音性を確保しつつ余剰回生電力を有効利用して蓄電装置を冷却することができる電気自動車の制御装置を提供する。

本発明は、蓄電装置が車室内に配置された電気自動車の制御装置において、蓄電装置の温度に基づく充電制限が行われる場合、蓄電装置の温度に基づき余剰回生電力にて空調装置を制御するものである。

本発明の一実施態様では、前記電気自動車は、駆動源としてエンジンおよびモータを有するハイブリッド自動車である。

本発明によれば、静音性を確保しつつ余剰回生電力を有効利用して蓄電装置を冷却することができる電気自動車の制御装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。

図１は、本実施の形態に係る電気自動車の制御装置を含む電気自動車１の概略構成を示すブロック図である。本実施の形態における電気自動車１は、車室内に蓄電装置が配置され、当該蓄電装置に蓄えられた電力を用いてモータを駆動し、これにより車両を駆動するものである。電気自動車１の種類は特に限定されないが、ここでは駆動源としてエンジンおよびモータを有するハイブリッド自動車である。

図１において、電気自動車１は、電力回生装置１０を有する。この電力回生装置１０は、モータを含み、車両の制動時および減速時に当該モータを発電機として動作させることにより、制動時および減速時における機械的エネルギーを電気的エネルギーに変換する装置である。この電力回生装置１０には、電力分配装置２０を介して、蓄電装置としてのバッテリ３０が接続されており、電力回生装置１０の回生電力にてバッテリ３０を充電することができるようになっている。

より具体的には、本実施の形態では、電力回生装置１０は走行用のモータ１１およびインバータ１２を含み、モータ１１はインバータ１２および電力分配装置２０を介してバッテリ３０に接続されている。力行時には、インバータ１２は、バッテリ３０の直流電力を交流電力に変換してモータ１１に供給し、モータ１１を回転駆動する。一方、回生時には、インバータ１２は、モータ１１の回生電力を直流電力に変換してバッテリ３０に供給し、バッテリ３０を充電する。

また、バッテリ３０は、本実施の形態では図１に示されるように、ケース３１に収容されて車室内に配置されている。ケース３１の内面とバッテリ３０の外面との間には、空気が流通するための（熱交換のための）空間３２が設けられている。また、ケース３１には、車室と空間３２とを連通させる２つの開口３３，３４が設けられている。

電力回生装置１０には、さらに、電力分配装置２０を介して、空調装置４０のコンプレッサ（以下、Ａ／Ｃコンプレッサと称す）４１が接続されており、電力回生装置１０の回生電力をＡ／Ｃコンプレッサ４１に供給することができるようになっている。

電力分配装置２０は、後述するＥＣＵ５０の制御指示に従って、電力回生装置１０の回生電力をバッテリ３０とＡ／Ｃコンプレッサ４１とに分配し、バッテリ３０の電力をモータ１１とＡ／Ｃコンプレッサ４１とに分配する装置である。

電気自動車１は、さらに電子制御ユニット（ECU :Electronic Control Unit）５０を有する。このＥＣＵ５０は、温度計６０により測定されたバッテリ３０の温度や適宜の手段で検知されたバッテリ３０の充電状態（SOC :State OF Charge）等の入力を受け付け、これらに基づいて電力分配装置２０等を制御することにより、バッテリ３０の充電や冷却に関する制御を行うものである。

図２は、ＥＣＵ５０の動作手順を示すフローチャートである。以下、図２を参照して、ＥＣＵ５０の動作について説明する。

ＥＣＵ５０は、外部から入力されるＳＯＣに基づき、バッテリ３０が満充電か否かを判断する（Ｓ１）。ここで、満充電とは、それ以上充電する必要がない状態を意味し、充電可能な最大容量まで充電された状態とは必ずしも一致しない。

満充電であると判断された場合（Ｓ１：ＹＥＳ）、ＥＣＵ５０は、電力回生装置１０による回生を行わないこととし（Ｓ２）、ステップＳ１に戻る。

一方、満充電でないと判断された場合（Ｓ１：ＮＯ）、ＥＣＵ５０は、温度計６０の出力に基づき、バッテリ３０の温度が所定温度Ｔ℃以上であるか否かを判断する（Ｓ３）。ここで、所定温度Ｔ℃は、バッテリ３０の性能や寿命の低下を回避する観点より予め設定される。

バッテリ３０の温度がＴ℃以上でないと判断された場合（Ｓ３：ＮＯ）、ＥＣＵ５０は、充電制限を解除状態とし（Ｓ４）、ステップＳ１に戻る。具体的には、ＥＣＵ５０は、回生電力がバッテリ３０に供給されるように電力分配装置２０を制御する。このように、バッテリ３０の温度がＴ℃未満の場合、満充電になるまで回生が実施され、回生電力にてバッテリ３０が充電される。

一方、バッテリ３０の温度がＴ℃以上であると判断された場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、ＥＣＵ５０は、充電制限を有効状態とするとともに（Ｓ５）、回生電力によるＡ／Ｃコンプレッサ４１の増速を行う（Ｓ６）。具体的には、ＥＣＵ５０は、回生電力がバッテリ３０に供給されないように、かつ回生電力がＡ／Ｃコンプレッサ４１に供給されるように電力分配装置２０を制御する。このように、バッテリ３０の温度がＴ℃以上の場合、バッテリ３０の充電制限は行われるが、回生は実施され（回生制限は行われず）、充電に利用されない回生電力（余剰回生電力）は、Ａ／Ｃコンプレッサ４１の増速に使用される。そして、Ａ／Ｃコンプレッサ４１の増速により車室内温度が低下し、車室内に設置されたバッテリ３０の温度が低下する。例えば、低温の車室内空気は、開口３３からケース３１内の空間３２に流入し、空間３２においてバッテリ３０と熱交換して暖められた後、開口３４から流出する。

ＥＣＵ５０は、温度計６０の出力を監視し、バッテリ３０の温度が所定温度Ｔ’℃以下になるまで、充電制限およびＡ／Ｃコンプレッサ４１の増速を維持する（Ｓ７：ＮＯ）。そして、バッテリ３０の温度が所定温度Ｔ’℃以下になると（Ｓ７：ＹＥＳ）、回生電力によるＡ／Ｃコンプレッサ４１の増速を止めるとともに（Ｓ８）、充電制限を解除状態とし（Ｓ４）、ステップＳ１に戻る。具体的には、ＥＣＵ５０は、回生電力がＡ／Ｃコンプレッサ４１に供給されないように、かつ回生電力がバッテリ３０に供給されるように電力分配装置２０を制御する。このように、バッテリ３０の温度がＴ’℃以下まで低下すると、回生電力によるＡ／Ｃコンプレッサ４１の増速が停止され、充電制限が解除され、その後、満充電になるまで回生が実施され、回生電力にてバッテリ３０が充電される。

以上のとおり、本実施の形態では、蓄電装置が車室内に配置された電気自動車において、蓄電装置の温度に基づく充電制限が行われる場合、蓄電装置の温度に基づき余剰回生電力にて空調装置を制御する。具体的には、余剰回生電力にて空調装置を駆動することにより、蓄電装置を冷却する。このため、本実施の形態によれば、静音性を確保しつつ余剰回生電力を有効利用して蓄電装置を冷却することができる。

より具体的に言えば、本実施の形態によれば、バッテリ３０の温度上昇に伴う充電制限が入る状況においても電力を回生し、その電力を活用し充電制限が解除できるようバッテリ３０を冷却するので、車両全体としてのエネルギー効率を向上させることができ、燃費向上を実現することができる。また、本実施の形態によれば、車室内に配置されたバッテリ３０を空調装置４０により冷却するので、冷却ファンを用いる場合と比較して、静音性に優れ、快適性を確保することができる。また、風の温度を下げることができるので、高い熱交換性能を得ることができる。

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更することができる。例えば、上記実施の形態では、充電制限を行う場合、回生電力をバッテリ３０に全く供給しないこととしたが、充電制限の態様はこれに限定されず、例えば次のような態様であってもよい。すなわち、ある態様では、ＥＣＵ５０は、バッテリ３０の温度に応じて充電可能電力を決定し、回生電力が充電可能電力を超える場合には、回生電力のうち充電可能電力に相当する電力をバッテリ３０に供給し、残りの電力（余剰回生電力）をＡ／Ｃコンプレッサ４１に供給する。ここで、上記充電可能電力は、好適にはバッテリ温度が高くなるにつれて小さくなるように決定される。また別の態様では、ＥＣＵ５０は、バッテリ３０の温度に応じて充電利用割合を決定し、回生電力のうち当該充電利用割合分をバッテリ３０に供給し、残りの電力（余剰回生電力）をＡ／Ｃコンプレッサ４１に供給する。ここで、上記充電利用割合は、好適にはバッテリ温度が高くなるにつれて小さくなるように決定される。

また、バッテリ３０が満充電の場合において、上記実施の形態では回生しないこととしたが、回生を実施して回生電力をバッテリ３０以外の負荷（例えば、Ａ／Ｃコンプレッサ４１や抵抗など）で消費することとしてもよい。

また、バッテリ３０の電力は、Ａ／Ｃコンプレッサ４１に供給されてもよい。例えば、バッテリ３０の温度がＴ℃以上である場合、回生電力だけでなく、バッテリ３０の電力をＡ／Ｃコンプレッサ４１に供給してもよい。

実施の形態に係る電気自動車の制御装置を含む電気自動車の概略構成を示すブロック図である。ＥＣＵの動作手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１電気自動車、１０電力回生装置、１１モータ、１２インバータ、２０電力分配装置、３０バッテリ、４０空調装置、４１Ａ／Ｃコンプレッサ、５０ＥＣＵ、６０温度計。

Claims

蓄電装置が車室内に配置された電気自動車の制御装置において、
蓄電装置の温度に基づく充電制限が行われる場合、蓄電装置の温度に基づき余剰回生電力にて空調装置を制御することを特徴とする電気自動車の制御装置。
請求項１に記載の電気自動車の制御装置において、
前記電気自動車は、駆動源としてエンジンおよびモータを有するハイブリッド自動車であることを特徴とする電気自動車の制御装置。