JP2007221914A - 車両用二次電池の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】二次電池の過熱をより効果的に防止することができる車両用二次電池の制御装置を提供する。
【解決手段】現時点より過去の所定時間ｔ０におけるアクセル開度Ａの履歴が設定値Ａ０を超える頻度が閾値より高い場合や、現時点より過去の所定時間ｔ０における車両加速度αの履歴が設定値α０を超える頻度が閾値より高い場合は、放電制限フラグＦｏｕｔが１に設定され、二次電池の放電電力Ｗｏｕｔが制限される。その場合は、放電制限フラグＦｏｕｔが１に変化した時点ｔ１から、二次電池１６の放電電力の上限値ＷＬ１が二次電池１６の放電許容最大値Ｗｍａｘ１から所定値Ｗ１まで徐々に減少するよう放電電力の制限値ＷＬ１が設定される。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両用二次電池の制御装置に関し、特に、二次電池に蓄えられたエネルギーを利用して走行可能な車両にて用いられる車両用二次電池の制御装置に関する。

二次電池は、充放電の際の化学反応により発熱するため、二次電池の過熱を防止しながら二次電池の充放電制御を行う必要がある。下記特許文献１には、二次電池の過熱の防止を図ったハイブリッド自動車の制御装置が開示されている。特許文献１においては、バッテリ（二次電池）の温度を検出する温度検出部を設け、そのときの検出温度においてバッテリの充放電に許容される許容電力値を導出し、その許容電力値から求められるインバータの入力電力の許容値に基づいてモータのトルク指令値を決定することで、バッテリの温度が上限温度以上にならないようにしている。

その他にも、下記特許文献２によるハイブリッド車両の制御装置、下記特許文献３による電気自動車の制御装置、及び下記特許文献４による二次電池の制御装置が開示されている。

特開２００１−１１２１１０号公報 特開２００５−１２９２９号公報 特開平１０−３４１５０５号公報 特開２００５−１３７０９１号公報

二次電池の過熱をより効果的に防止するためには、二次電池の過熱を予測して二次電池の充放電制御を行うことが望ましい。特許文献１においては、二次電池の温度に基づいてモータのトルク指令値を決定することで、二次電池の充放電に制限を加えている。しかし、二次電池の温度が上限温度付近まで上昇してから二次電池の充放電に制限が加えられることになるため、車両の加速時や減速時（回生時）等、二次電池の放電量や充電量が大きい場合には、二次電池の温度が急激に上昇して上限温度に到達しやすくなる。

本発明は、二次電池の過熱をより効果的に防止することができる車両用二次電池の制御装置を提供することを目的とする。

本発明に係る車両用二次電池の制御装置は、上述した目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明に係る車両用二次電池の制御装置は、二次電池に蓄えられたエネルギーを利用して走行可能な車両にて用いられる車両用二次電池の制御装置であって、車両の加速状態に関わる状態量を取得する加速状態取得部と、加速状態取得部で取得された状態量に基づいて二次電池の出力量を制限する制限部と、を備えることを要旨とする。

本発明によれば、車両の加速状態に関わる状態量に基づいて二次電池の出力量を制限することで、二次電池の過熱状態を予測して二次電池の出力量を予め制限することができるので、二次電池の過熱をより効果的に防止することができる。

本発明の一態様では、制限部は、加速状態取得部で取得された状態量の履歴に基づいて二次電池の出力量を制限することが好適である。この態様では、制限部は、加速状態取得部で取得された所定時間における状態量の履歴が設定値を超える度合に基づいて二次電池の出力量を制限することが好適である。

本発明の一態様では、制限部は、加速状態取得部で取得された状態量に基づいて二次電池の出力量を制限するときは、二次電池の出力量の上限値を徐々に減少させることが好適である。

本発明の一態様では、制限部は、加速状態取得部で取得された状態量に基づいて二次電池の出力量及び入力量を制限することが好適である。

また、本発明に係る車両用二次電池の制御装置は、二次電池に蓄えられたエネルギーを利用して走行可能で且つ二次電池の冷却が冷却装置により行われる車両にて用いられる車両用二次電池の制御装置であって、車両の加速状態に関わる状態量を取得する加速状態取得部と、加速状態取得部で取得された状態量に基づいて冷却装置による二次電池の冷却状態を制御する制御部と、を備えることを要旨とする。

本発明によれば、車両の加速状態に関わる状態量に基づいて冷却装置による二次電池の冷却状態を制御することで、二次電池の過熱状態を予測して二次電池の冷却制御を行うことができるので、二次電池の過熱をより効果的に防止することができる。

本発明の一態様では、加速状態取得部は、車両の加速状態に関わる状態量として、少なくともアクセル開度またはその時間変化率を取得することが好適である。また、本発明の一態様では、加速状態取得部は、車両の加速状態に関わる状態量として、少なくとも車両の加速度を取得することが好適である。

また、本発明に係る車両用二次電池の制御装置は、二次電池に蓄えられたエネルギーを利用して走行可能な車両にて用いられる車両用二次電池の制御装置であって、車両の減速状態に関わる状態量を取得する減速状態取得部と、減速状態取得部で取得された状態量に基づいて二次電池の入力量を制限する制限部と、を備えることを要旨とする。

本発明によれば、車両の減速状態に関わる状態量に基づいて二次電池の入力量を制限することで、二次電池の過熱状態を予測して二次電池の入力量を予め制限することができるので、二次電池の過熱をより効果的に防止することができる。

本発明の一態様では、制限部は、減速状態取得部で取得された状態量に基づいて二次電池の入力量及び出力量を制限することが好適である。

また、本発明に係る車両用二次電池の制御装置は、二次電池に蓄えられたエネルギーを利用して走行可能で且つ二次電池の冷却が冷却装置により行われる車両にて用いられる車両用二次電池の制御装置であって、車両の減速状態に関わる状態量を取得する減速状態取得部と、減速状態取得部で取得された状態量に基づいて冷却装置による二次電池の冷却状態を制御する制御部と、を備えることを要旨とする。

本発明によれば、車両の減速状態に関わる状態量に基づいて冷却装置による二次電池の冷却状態を制御することで、二次電池の過熱状態を予測して二次電池の冷却制御を行うことができるので、二次電池の過熱をより効果的に防止することができる。

本発明の一態様では、減速状態取得部は、車両の減速状態に関わる状態量として、少なくとも車両の減速度を取得することが好適である。

また、本発明に係る車両用二次電池の制御装置は、二次電池に蓄えられたエネルギーを利用して走行可能な車両にて用いられる車両用二次電池の制御装置であって、車両が走行する路面の勾配を取得する路面勾配取得部と、路面勾配取得部で取得された路面の勾配に基づいて二次電池の入力量及び出力量の少なくとも一方を制限する制限部と、を備えることを要旨とする。

本発明によれば、車両が走行する路面の勾配に基づいて二次電池の入力量及び出力量の少なくとも一方を制限することで、二次電池の過熱状態を予測して二次電池の入力量及び出力量の少なくとも一方を予め制限することができるので、二次電池の過熱をより効果的に防止することができる。

また、本発明に係る車両用二次電池の制御装置は、二次電池に蓄えられたエネルギーを利用して走行可能で且つ二次電池の冷却が冷却装置により行われる車両にて用いられる車両用二次電池の制御装置であって、車両が走行する路面の勾配を取得する路面勾配取得部と、路面勾配取得部で取得された路面の勾配に基づいて冷却装置による二次電池の冷却状態を制御する制御部と、を備えることを要旨とする。

本発明によれば、車両が走行する路面の勾配に基づいて冷却装置による二次電池の冷却状態を制御することで、二次電池の過熱状態を予測して二次電池の冷却制御を行うことができるので、二次電池の過熱をより効果的に防止することができる。

以下、本発明を実施するための形態（以下実施形態という）を図面に従って説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る車両用二次電池の制御装置を含むハイブリッド車両の駆動システムの概略構成を示す図である。動力を発生可能なエンジン（内燃機関）５０の出力軸は、動力分配機構５２に連結されている。動力分配機構５２は、エンジン５０の出力軸の他に、減速機１４の入力軸及び発電可能なジェネレータ（発電機）５４の回転子とも連結されている。ここでの動力分配機構５２は、例えばリングギアとキャリアとサンギアとを有する遊星歯車機構により構成することができる。減速機１４の出力軸は駆動輪１９と連結されている。動力分配機構５２は、エンジン５０からの動力を駆動輪１９及びジェネレータ５４に分配する。動力分配機構５２から駆動輪１９に分配された動力は、車両の走行に用いられる。一方、動力分配機構５２からジェネレータ５４に分配された動力は、ジェネレータ５４による発電電力に変換される。ジェネレータ５４による発電電力については、動力を発生可能なモータ（電動機）１０にインバータ１２を介して供給可能である。また、ジェネレータ５４による発電電力をインバータ１２を介して二次電池１６に回収することもできる。

電気エネルギーを蓄える二次電池１６は、例えばニッケル水素電池により構成される。二次電池１６からの電力は、インバータ１２による電力変換（直流から交流）が行われてからモータ１０の巻線に供給される。モータ１０は、インバータ１２から巻線に供給された電力を回転子の動力に変換する。モータ１０の回転子は減速機１４の入力軸に連結されており、モータ１０の動力は、減速機１４で減速されてから駆動輪１９に伝達され、車両の走行に用いられる。また、モータ１０の回生運転により、車両の動力をモータ１０の発電電力に変換し、インバータ１２を介して二次電池１６に回収することもできる。以上のように、本実施形態のハイブリッド車両では、二次電池１６に蓄えられた電気エネルギーを利用してモータ１０を回転駆動することで車両の走行を行うことが可能である。さらに、エンジン５０の動力を利用して車両の走行を行うことも可能である。また、車両の運動エネルギーを電気エネルギーに変換して二次電池１６に回収することも可能である。

二次電池１６の放電電力はモータ１０の回転駆動に用いられ、ジェネレータ５４やモータ１０による発電電力は二次電池１６の充電に用いられるが、二次電池１６の充放電の際には、その内部で化学反応が行われることにより発熱する。本実施形態では、二次電池１６の過熱を防止するために、二次電池１６の冷却を行う冷却装置１８が設けられている。ここでの冷却装置１８は、二次電池１６に風をあてることで二次電池１６の冷却を行う冷却ファンを備える。

また、本実施形態では、ハイブリッド車両の走行状態を検出するセンサとして、二次電池１６の電圧Ｖｂを検出する電圧センサ６１と、二次電池１６の電流Ｉｂを検出する電流センサ６２と、二次電池１６の温度Ｔｂを検出する温度センサ６３と、アクセル開度Ａを検出するアクセル開度センサ６４と、車両の加速度α（あるいは減速度）を検出する加速度センサ６５と、車両の速度（車速）Ｖを検出する車速センサ６６と、が設けられている。ただし、加速度センサ６５を省略して、車両の加速度α（あるいは減速度）を車速Ｖの微分値（差分値）により取得することもできる。

電子制御ユニット４２は、ＣＰＵを中心としたマイクロプロセッサとして構成されており、処理プログラムを記憶したＲＯＭと、一時的にデータを記憶するＲＡＭと、入出力ポートと、を備える。この電子制御ユニット４２には、電圧センサ６１からの二次電池１６の電圧Ｖｂを示す信号、電流センサ６２からの二次電池１６の電流Ｉｂを示す信号、温度センサ６３からの二次電池１６の温度Ｔｂを示す信号、アクセル開度センサ６４からのアクセル開度Ａを示す信号、加速度センサ６５からの車両の加速度α（あるいは減速度）を示す信号、及び車速センサ６６からの車速Ｖを示す信号等が入力ポートを介して入力されている。一方、電子制御ユニット４２からは、エンジン５０とモータ１０とジェネレータ５４の駆動制御を行うための駆動制御信号、及び冷却装置１８の冷却ファンの駆動制御を行うための冷却制御信号等が出力ポートを介して出力されている。インバータ１２は、二次電池１６とモータ１０及びジェネレータ５４との間で電力変換を行うため、電子制御ユニット４２は、インバータ１２のスイッチング素子のスイッチング制御を行うことで、モータ１０及びジェネレータ５４の駆動制御、つまり二次電池１６の充放電電力（入出力量）の制御を行うことができる。また、冷却装置１８（冷却ファン）の駆動制御については、二次電池１６の温度Ｔｂに基づいて行うことができる。

本実施形態では、二次電池１６の過熱を防止するために、冷却装置１８（冷却ファン）により二次電池１６の冷却を行っているが、高負荷走行（大電力放電）を長時間行う等、車両のあらゆる走行条件に対して二次電池１６の冷却性能を満たすように冷却装置１８を設計すると、冷却装置１８の大型化を招くことになる。その一方で、車両の走行性能を確保するためには、モータ１０が大きい動力を発生する（二次電池１６が大電力放電を行う）ことも要求される。

そこで、本実施形態では、電子制御ユニット４２は、二次電池１６の過熱を防止するために、二次電池１６の放電電力（出力量）Ｗｏｕｔを制限する。さらに、電子制御ユニット４２は、二次電池１６の過熱状態を予測して二次電池１６の放電電力Ｗｏｕｔを制限するために、車両の加速状態に基づいて二次電池１６の放電電力Ｗｏｕｔを制限する。以下、電子制御ユニット４２が二次電池１６の放電電力Ｗｏｕｔを制限する処理の詳細について、図２のフローチャートを用いて説明する。図２のフローチャートによる処理は、予め決められた時間毎に繰り返して実行される。なお、車両加速度αについては車両の加速側を正とし、放電電力Ｗｏｕｔについては二次電池１６の放電側を正とする。

まずステップＳ１０１では、車両の加速状態に関わる状態量として、アクセル開度センサ６４からのアクセル開度Ａを示す信号、及び加速度センサ６５からの車両加速度αを示す信号等の読み込み処理が実行される。次にステップＳ１０２では、現時点より過去の所定時間ｔ０におけるアクセル開度Ａの履歴が設定値Ａ０を超える頻度（割合）が閾値以下であるか否かが判定される。ここでの所定時間ｔ０については、例えば３０分程度の時間を設定することもできるし、運転者のアクセル操作パターンの学習のためにさらに長い時間を設定することもできる。アクセル開度Ａの履歴が設定値Ａ０を超える頻度が閾値以下である場合（ステップＳ１０２の判定結果がＹＥＳの場合）は、ステップＳ１０３に進む。一方、アクセル開度Ａの履歴が設定値Ａ０を超える頻度が閾値より大きい場合（ステップＳ１０２の判定結果がＮＯの場合）は、ステップＳ１０４に進む。ただし、ここでの閾値には、ヒステリシスを持たせる。すなわち、アクセル開度Ａが設定値Ａ０を超える頻度が閾値Ａ１より大きくなった場合はステップＳ１０４に進むが、その後は、この頻度が閾値Ａ２以下（Ａ２＜Ａ１）にならない限りはステップＳ１０４に進み、この頻度が閾値Ａ２以下になった場合にステップＳ１０３に進む。同様に、アクセル開度Ａが設定値Ａ０を超える頻度が閾値Ａ２以下になった場合はステップＳ１０３に進むが、その後は、この頻度が閾値Ａ１より大きくならない限りはステップＳ１０３に進み、この頻度が閾値Ａ１より大きくなった場合にステップＳ１０４に進む。

ステップＳ１０３では、現時点より過去の所定時間ｔ０における車両加速度αの履歴が設定値α０を超える頻度（割合）が閾値以下であるか否かが判定される。車両加速度αの履歴が設定値α０を超える頻度が閾値以下である場合（ステップＳ１０３の判定結果がＹＥＳの場合）は、ステップＳ１０５に進む。一方、車両加速度αの履歴が設定値α０を超える頻度が閾値より大きい場合（ステップＳ１０３の判定結果がＮＯの場合）は、ステップＳ１０４に進む。ただし、ここでの閾値についても、ヒステリシスを持たせる。すなわち、車両加速度αが設定値α０を超える頻度が閾値α１より大きくなった場合はステップＳ１０４に進むが、その後は、この頻度が閾値α２以下（α２＜α１）にならない限りはステップＳ１０４に進み、この頻度が閾値α２以下になった場合にステップＳ１０５に進む。同様に、車両加速度αが設定値α０を超える頻度が閾値α２以下になった場合はステップＳ１０５に進むが、その後は、この頻度が閾値α１より大きくならない限りはステップＳ１０５に進み、この頻度が閾値α１より大きくなった場合にステップＳ１０４に進む。

ステップＳ１０４では、二次電池１６の放電制限フラグＦｏｕｔが１に設定され、二次電池１６の放電電力（出力量）Ｗｏｕｔが制限される。ここでは、図３のタイムチャートに示すように、放電制限フラグＦｏｕｔが１に変化した時点ｔ１から、二次電池１６の放電電力の制限値（上限値）ＷＬ１が二次電池１６の放電許容最大値Ｗｍａｘ１から所定値Ｗ１まで徐々に減少するよう放電電力の制限値ＷＬ１が設定される。ここでの所定値Ｗ１は、冷却装置１８の冷却性能に基づいて設定される。そして、二次電池１６の放電電力Ｗｏｕｔがこの上限値ＷＬ１を超えないようインバータ１２のスイッチング制御が行われることで二次電池１６の放電制御が行われる。なお、二次電池１６の放電電力Ｗｏｕｔについては、二次電池１６の電圧Ｖｂ及び電流Ｉｂから演算することができる。

一方、ステップＳ１０５では、二次電池１６の放電制限フラグＦｏｕｔが０に設定される。ここでは、図３のタイムチャートに示すように、放電制限フラグＦｏｕｔが０に変化した時点ｔ２から、二次電池１６の放電電力の制限値（上限値）ＷＬ１が所定値Ｗ１から放電許容最大値Ｗｍａｘ１まで徐々に増大するよう放電電力の制限値ＷＬ１が設定される。

なお、本実施形態では、二次電池１６の過熱を防止するための二次電池１６の充電電力（入力量）Ｗｉｎの制限については、例えば特許文献４に開示されている技術を適用することができる。より具体的には、車速Ｖが閾値よりも大きい場合に、二次電池１６の充電電力Ｗｉｎに制限を加えることができる。また、車速Ｖが閾値よりも大きくなる状態が予め定められた時間よりも長い時間継続した場合に、二次電池１６の充電電力Ｗｉｎに制限を加えることもできる。また、車速Ｖが閾値よりも大きくなる頻度が予め定められた頻度よりも大きい場合に、二次電池１６の充電電力Ｗｉｎに制限を加えることもできる。また、二次電池１６の充電電力Ｗｉｎが閾値よりも大きくなる状態が予め定められた時間よりも長い時間継続した場合に、二次電池１６の充電電力Ｗｉｎに制限を加えることもできる。また、二次電池１６の充電電力Ｗｉｎが閾値よりも大きくなる頻度が予め定められた頻度よりも大きい場合に、二次電池１６の充電電力Ｗｉｎに制限を加えることもできる。

二次電池１６の放電電力Ｗｏｕｔは、インバータ１２を介してモータ１０に供給されることで車両の走行に使用されるが、車両の加速時には二次電池１６の放電電力（出力量）Ｗｏｕｔが増大して二次電池１６の発熱量が増大する。そして、車両の加速が頻繁に繰り返される走行状態では、二次電池１６の大電力放電が頻繁に繰り返されることで、二次電池１６の過熱が生じやすくなる。そのため、アクセル開度Ａや車両加速度α等の車両の加速状態を示す状態量の履歴に基づいて、二次電池１６の過熱状態を予測することができる。例えばアクセル開度Ａの履歴が設定値Ａ０を超える頻度が高くなっている場合や、車両加速度αの履歴が設定値α０を超える頻度が高くなっている場合は、二次電池１６の過熱が生じやすくなっていると予測することができる。本実施形態では、このような場合に二次電池１６の放電電力（出力量）の制限値（上限値）ＷＬ１を減少させることで、二次電池１６の過熱状態を予測して二次電池１６の放電電力Ｗｏｕｔを予め制限することができる。そのため、二次電池１６の温度Ｔｂが急激に上昇して許容される上限温度に達する前に、二次電池１６の温度上昇を予め抑制することができる。したがって、本実施形態によれば、二次電池の過熱をより効果的に防止することができる。

そして、本実施形態では、ステップＳ１０４において二次電池１６の放電電力Ｗｏｕｔを制限するときに二次電池１６の放電電力の制限値（上限値）ＷＬ１を徐々に減少させるため、二次電池１６の放電電力Ｗｏｕｔ（モータ１０の動力）の急激な低下によって、動力性能や燃費性能等の車両性能の急激な変化を抑えることができる。さらに、車両性能の急激な変化によって、運転者が違和感を受けるのを防止することもできる。なお、ハイブリッド車両においては、二次電池１６の放電電力Ｗｏｕｔ（モータ１０の動力）の低下によって車両動力が車両要求動力よりも低下する場合に、エンジン５０の動力によって車両動力の低下分を補償することができる。

次に、本実施形態の他の構成例について説明する。

以上の本実施形態の説明では、図２のフローチャートにおいて、ステップＳ１０２またはステップＳ１０３の判定結果がＮＯの場合に、ステップＳ１０４で二次電池１６の放電電力の上限値ＷＬ１を徐々に減少させるものとした。ただし、本実施形態では、ステップＳ１０２及びステップＳ１０３の判定結果がＮＯの場合に、ステップＳ１０４で二次電池１６の放電電力の上限値ＷＬ１を徐々に減少させることもできる。また、本実施形態では、ステップＳ１０２による処理とステップＳ１０３による処理とを入れ替えることもできる。また、本実施形態では、ステップＳ１０２及びステップＳ１０３のいずれか一方を省略することもできる。ステップＳ１０２を省略した場合は、車両加速度αの履歴が設定値α０を超える頻度が閾値より大きいときに、二次電池１６の放電電力の制限値ＷＬ１を徐々に減少させる。ステップＳ１０３を省略した場合は、アクセル開度Ａの履歴が設定値Ａ０を超える頻度が閾値より大きいときに、二次電池１６の放電電力の制限値ＷＬ１を徐々に減少させる。

また、本実施形態では、図２のフローチャートのステップＳ１０２における設定値Ａ０や閾値Ａ１を車速Ｖに応じて変化させることもできる。車速Ｖが高いほどモータ１０の動力（二次電池１６の放電電力Ｗｏｕｔ）が増大しやすくなって二次電池１６の過熱が生じやすくなるため、ステップＳ１０２において車速Ｖの増大に対して設定値Ａ０及び閾値Ａ１のいずれか１つ以上を減少させることで、車速Ｖが高いほど二次電池１６の放電電力Ｗｏｕｔに制限がかかりやすくなる。その結果、二次電池の過熱を車速Ｖに応じてより効果的に防止することができる。同様に、ステップＳ１０３において、車速Ｖの増大に対して設定値α０及び閾値α１のいずれか１つ以上を減少させることもできる。

また、過去の所定時間ｔ０におけるアクセル開度Ａの時間変化率ｄＡ／ｄｔの履歴が設定値を超える頻度が閾値より高くなっている場合も、車両の加速（二次電池１６の大電力放電）が頻繁に繰り返されていると判断されるため、二次電池１６の過熱が生じやすくなっていると予測することができる。そのため、本実施形態では、この場合においても二次電池１６の放電電力の上限値ＷＬ１を減少させることができる。つまり、車両の加速状態を示す状態量として、アクセル開度Ａに代えてまたは加えて、アクセル開度Ａの時間変化率ｄＡ／ｄｔを用いることもできる。また、過去の所定時間ｔ０におけるアクセル操作（踏み込み）回数の履歴が閾値より多い場合も、二次電池１６の大電力放電が頻繁に繰り返されていると判断されるため、二次電池１６の過熱が生じやすくなっていると予測することができる。そのため、本実施形態では、この場合においても二次電池１６の放電電力の上限値ＷＬ１を減少させることができる。

また、二次電池１６の放電電力及び充電電力のいずれか一方に制限が加えられている（制限値が減少している）場合は、二次電池１６の充放電収支に偏りが生じやすくなり、二次電池１６の充電状態（ＳＯＣ）が設定範囲から外れやすくなる。そこで、本実施形態では、図２のフローチャートのステップＳ１０４において、二次電池１６の放電電力（出力量）Ｗｏｕｔだけでなく二次電池１６の充電電力（入力量）Ｗｉｎにも制限を加えることができる。

より具体的には、電子制御ユニット４２は、図４のタイムチャートに示すように、ステップＳ１０４において放電制限フラグＦｏｕｔが１に変化した時点ｔ１から、二次電池１６の放電電力の制限値（上限値）ＷＬ１を放電許容最大値Ｗｍａｘ１から所定値Ｗ１まで徐々に減少させるとともに、二次電池１６の充電電力の制限値（上限値）ＷＬ２を充電許容最大値Ｗｍａｘ２から所定値Ｗ２まで徐々に減少させる。ここでの所定値Ｗ２は、冷却装置１８の冷却性能に基づいて設定される。そして、二次電池１６の電力が制限値以下となるよう二次電池１６の充放電制御が行われる。さらに、電子制御ユニット４２は、図４のタイムチャートに示すように、ステップＳ１０５において放電制限フラグＦｏｕｔが０に変化した時点ｔ２から、二次電池１６の放電電力の制限値（上限値）ＷＬ１を所定値Ｗ１から放電許容最大値Ｗｍａｘ１まで徐々に増大させるとともに、二次電池１６の充電電力の制限値（上限値）ＷＬ２を所定値Ｗ２から充電許容最大値Ｗｍａｘ２まで徐々に増大させる。なお、充電電力Ｗｉｎについては二次電池１６の充電側を正としている。

この構成例によれば、二次電池１６の充放電収支が釣り合うように二次電池１６の充放電電力（入出力量）に制限を加えることができるので、二次電池１６の充放電収支に偏りが生じるのを抑止し、二次電池１６の充電状態（ＳＯＣ）を設定範囲内に保つことができる。

また、車両の走行負荷が増大する登坂時においても、二次電池１６の放電電力Ｗｏｕｔが増大して二次電池１６の発熱量が増大することで、二次電池１６の過熱が生じやすくなる。そのため、車両が走行する路面の勾配θを路面勾配センサにより検出（取得）することによっても二次電池１６の過熱状態を予測することができ、電子制御ユニット４２は、路面勾配センサで検出された路面勾配θに基づいて二次電池１６の放電電力Ｗｏｕｔを制限することもできる。例えば路面勾配θが所定勾配θ１より大きい上り勾配（上り坂）である頻度が閾値より大きい場合は、二次電池１６の放電電力の制限値ＷＬ１を徐々に減少させる。また、路面勾配θが所定勾配θ１より大きい上り勾配である状態が予め定められた時間よりも長い時間継続する場合に、二次電池１６の放電電力の制限値ＷＬ１を徐々に減少させることもできる。さらに、二次電池１６の充放電収支を釣り合わせるために、二次電池１６の放電電力の制限値ＷＬ１を徐々に減少させるとともに、二次電池１６の充電電力の制限値ＷＬ２を徐々に減少させることもできる。

なお、路面勾配センサとしては、例えば斜度センサ等を用いることができる。また、アクセル開度Ａに対する車両加速度αの関係を検出することによっても、車両が走行する路面の勾配θを推定することができる。また、本実施形態の車両が、車両の現在位置を検出する車両位置検出装置と、路面勾配情報を含む道路地図データを地図データベースに記憶しているナビゲーション装置とを備える場合は、車両の現在位置に対応する路面勾配情報をナビゲーション装置（地図データベース）から読み出すことによっても、車両が走行する路面の勾配θを検出することができる。

また、本実施形態では、電子制御ユニット４２は、二次電池１６の過熱状態を予測して二次電池１６の充電電力（入力量）Ｗｉｎを制限するために、車両の減速状態に基づいて二次電池１６の充電電力Ｗｉｎを制限することもできる。以下、電子制御ユニット４２が二次電池１６の充電電力Ｗｉｎを制限する処理の詳細について、図５のフローチャートを用いて説明する。図５のフローチャートによる処理も、予め決められた時間毎に繰り返して実行される。なお、車両減速度βについては車両の減速側を正とし、充電電力Ｗｉｎについては二次電池１６の充電側を正とする。

まずステップＳ２０１では、車両の減速状態に関わる状態量として、加速度センサ６５からの車両減速度β（β＝−α）を示す信号等の読み込み処理が実行される。次にステップＳ２０２では、現時点より過去の所定時間ｔ０における車両減速度βの履歴が設定値β０を超える頻度（割合）が閾値以下であるか否かが判定される。車両減速度βの履歴が設定値β０を超える頻度が閾値以下である場合（ステップＳ２０２の判定結果がＹＥＳの場合）は、ステップＳ２０４に進む。一方、車両減速度βの履歴が設定値β０を超える頻度が閾値より大きい場合（ステップＳ２０２の判定結果がＮＯの場合）は、ステップＳ２０３に進む。ただし、ここでの閾値についても、ヒステリシスを持たせる。すなわち、車両減速度βが設定値β０を超える頻度が閾値β１より大きくなった場合はステップＳ２０３に進むが、その後は、この頻度が閾値β２以下（β２＜β１）にならない限りはステップＳ２０３に進み、この頻度が閾値β２以下になった場合にステップＳ２０４に進む。同様に、車両減速度βが設定値β０を超える頻度が閾値β２以下になった場合はステップＳ２０４に進むが、その後は、この頻度が閾値β１より大きくならない限りはステップＳ２０４に進み、この頻度が閾値β１より大きくなった場合にステップＳ２０３に進む。

ステップＳ２０３では、二次電池１６の充電制限フラグＦｉｎが１に設定され、二次電池１６の充電電力（入力量）Ｗｉｎが制限される。ここでは、図６のタイムチャートに示すように、充電制限フラグＦｉｎが１に変化した時点ｔ３から、二次電池１６の充電電力の制限値（上限値）ＷＬ２が二次電池１６の充電許容最大値Ｗｍａｘ２から所定値Ｗ２まで徐々に減少するよう充電電力の制限値ＷＬ２が設定される。そして、二次電池１６の充電電力Ｗｉｎがこの上限値ＷＬ２を超えないようインバータ１２のスイッチング制御が行われることで二次電池１６の充電制御が行われる。

一方、ステップＳ２０４では、二次電池１６の充電制限フラグＦｉｎが０に設定される。ここでは、図６のタイムチャートに示すように、充電制限フラグＦｉｎが０に変化した時点ｔ４から、二次電池１６の充電電力の制限値（上限値）ＷＬ２が所定値Ｗ２から充電許容最大値Ｗｍａｘ２まで徐々に増大するよう充電電力の制限値ＷＬ２が設定される。

モータ１０の回生運転により車両の動力がモータ１０の発電電力に変換されてから二次電池１６に供給されることで二次電池１６の充電が行われるが、車両の減速時には二次電池１６の充電電力（入力量）Ｗｉｎが増大して二次電池１６の発熱量が増大する。そして、車両の減速が頻繁に繰り返される走行状態では、二次電池１６の大電力充電が頻繁に繰り返されることで、二次電池１６の過熱が生じやすくなる。そのため、車両減速度β等の車両の減速状態を示す状態量の履歴に基づいて、二次電池１６の過熱状態を予測することができる。例えば車両減速度βの履歴が設定値β０を超える頻度が高くなっている場合は、二次電池１６の過熱が生じやすくなっていると予測することができる。そこで、このような場合に二次電池１６の充電電力（入力量）の制限値（上限値）ＷＬ２を減少させることで、二次電池１６の過熱状態を予測して二次電池１６の充電電力Ｗｉｎを予め制限することができる。そのため、二次電池１６の温度Ｔｂが急激に上昇して許容される上限温度に達する前に、二次電池１６の温度上昇を予め抑制することができる。したがって、二次電池の過熱をより効果的に防止することができる。また、ステップＳ２０３において二次電池１６の充電電力Ｗｉｎを制限するときに二次電池１６の充電電力の制限値（上限値）ＷＬ２を徐々に減少させるため、二次電池１６の充電電力Ｗｉｎ（モータ１０の回生動力）の急激な低下によって運転者が違和感を受けるのを防止することができる。

なお、図５のフローチャートによる処理でも、ステップＳ２０２における設定値β０や閾値β１を車速Ｖに応じて変化させることもできる。車速Ｖが高いほどモータ１０の回生動力（二次電池１６の充電電力Ｗｉｎ）が増大しやすくなって二次電池１６の過熱が生じやすくなるため、ステップＳ２０２において車速Ｖの増大に対して設定値β０及び閾値β１のいずれか１つ以上を減少させることで、車速Ｖが高いほど二次電池１６の充電電力Ｗｉｎに制限がかかりやすくなる。その結果、二次電池の過熱を車速Ｖに応じてより効果的に防止することができる。

また、過去の所定時間ｔ０におけるブレーキ操作量Ｂ（例えば図示しないセンサにより検出）の履歴が設定値を超える頻度が閾値より高くなっている場合も、車両の減速（二次電池１６の大電力充電）が頻繁に繰り返されていると判断されるため、二次電池１６の過熱が生じやすくなっていると予測することができる。そのため、この場合においても二次電池１６の充電電力の上限値ＷＬ２を減少させることができる。つまり、車両の減速状態を示す状態量として、ブレーキ操作量Ｂを用いることもできる。また、過去の所定時間ｔ０におけるブレーキ操作（踏み込み）回数の履歴が閾値より多い場合も、二次電池１６の大電力充電が頻繁に繰り返されていると判断されるため、二次電池１６の過熱が生じやすくなっていると予測することができる。そのため、この場合においても二次電池１６の充電電力の上限値ＷＬ２を減少させることができる。

また、図５のフローチャートによる処理でも、ステップＳ２０３において、二次電池１６の充電電力（入力量）Ｗｉｎだけでなく二次電池１６の放電電力（出力量）Ｗｏｕｔにも制限を加えることができる。より具体的には、電子制御ユニット４２は、ステップＳ２０３において充電制限フラグＦｉｎが１に変化した時点ｔ３から、二次電池１６の充電電力の制限値（上限値）ＷＬ２を充電許容最大値Ｗｍａｘ２から所定値Ｗ２まで徐々に減少させるとともに、二次電池１６の放電電力の制限値（上限値）ＷＬ１を放電許容最大値Ｗｍａｘ１から所定値Ｗ１まで徐々に減少させる。これによって、二次電池１６の充放電収支が釣り合うように二次電池１６の充放電電力（入出力量）に制限を加えることができ、二次電池１６の充電状態（ＳＯＣ）を設定範囲内に保つことができる。

また、車両が下り坂を走行するときにも、二次電池１６の充電電力Ｗｉｎが増大して二次電池１６の発熱量が増大することで、二次電池１６の過熱が生じやすくなる。そのため、電子制御ユニット４２は、路面勾配センサで検出された路面勾配θに基づいて二次電池１６の充電電力Ｗｉｎを制限することもできる。例えば路面勾配θが所定勾配θ２より大きい下り勾配（下り坂）である頻度が閾値より大きい場合は、二次電池１６の充電電力の制限値ＷＬ２を徐々に減少させる。また、路面勾配θが所定勾配θ２より大きい下り勾配である状態が予め定められた時間よりも長い時間継続する場合に、二次電池１６の充電電力の制限値ＷＬ２を徐々に減少させることもできる。さらに、二次電池１６の充放電収支を釣り合わせるために、二次電池１６の充電電力の制限値ＷＬ２を徐々に減少させるとともに、二次電池１６の放電電力の制限値ＷＬ１を徐々に減少させることもできる。

以上の本実施形態の説明では、車両の加速状態や車両の減速状態や路面勾配θに基づいて二次電池１６の過熱状態を予測して二次電池１６の放電電力Ｗｏｕｔ及び充電電力Ｗｉｎの少なくとも一方を制限するものとした。ただし、本実施形態では、電子制御ユニット４２は、車両の加速状態や車両の減速状態や路面勾配θに基づいて二次電池１６の放電電力Ｗｏｕｔ及び充電電力Ｗｉｎの少なくとも一方を制限するとともに（あるいはこれに代えて）冷却装置１８による二次電池１６の冷却状態を制御することもできる。例えば図２のフローチャートのステップＳ１０４または図５のフローチャートのステップＳ２０３においては、二次電池１６の電力制限に加えて（あるいは電力制限に代えて）、冷却ファンの回転数を増大させて冷却ファンにより二次電池１６にあてる風量を増大させることで、冷却装置１８の冷却能力を増大させる。また、路面勾配θが所定勾配θ１より大きい上り勾配（上り坂）である頻度が閾値より大きい場合や、路面勾配θが所定勾配θ１より大きい上り勾配である状態が予め定められた時間よりも長い時間継続する場合においても、二次電池１６の電力制限に加えて（あるいは電力制限に代えて）、冷却ファンの風量を増大させて冷却装置１８の冷却能力を増大させることもできる。また、路面勾配θが所定勾配θ２より大きい下り勾配（下り坂）である頻度が閾値より大きい場合や、路面勾配θが所定勾配θ２より大きい下り勾配である状態が予め定められた時間よりも長い時間継続する場合においても、二次電池１６の電力制限に加えて（あるいは電力制限に代えて）、冷却ファンの風量を増大させて冷却装置１８の冷却能力を増大させることもできる。

以上の説明では、図１に示す構成のハイブリッド車両に対して本発明を適用した場合について説明した。ただし、他の構成のハイブリッド車両に対しても本発明の適用が可能である。さらに、ハイブリッド車両に限らず電気自動車に対しても本発明の適用が可能である。

以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等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において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明の実施形態に係る車両用二次電池の制御装置を含むハイブリッド車両の駆動システムの概略構成を示す図である。 電子制御ユニットが二次電池の放電電力を制限する処理を説明するフローチャートである。 電子制御ユニットが二次電池の放電電力を制限する処理を説明するタイムチャートである。 電子制御ユニットが二次電池の放電電力及び充電電力を制限する処理を説明するタイムチャートである。 電子制御ユニットが二次電池の充電電力を制限する処理を説明するフローチャートである。 電子制御ユニットが二次電池の充電電力を制限する処理を説明するタイムチャートである。

符号の説明

１０ モータ（電動機）、１２ インバータ、１４ 減速機、１６ 二次電池、１８ 冷却装置、１９ 駆動輪、４２ 電子制御ユニット、５０ エンジン（内燃機関）、５２ 動力分配機構、５４ ジェネレータ（発電機）、６１ 電圧センサ、６２ 電流センサ、６３ 温度センサ、６４ アクセル開度センサ、６５ 加速度センサ、６６ 車速センサ。

Claims (14)

1. 二次電池に蓄えられたエネルギーを利用して走行可能な車両にて用いられる車両用二次電池の制御装置であって、
   車両の加速状態に関わる状態量を取得する加速状態取得部と、
   加速状態取得部で取得された状態量に基づいて二次電池の出力量を制限する制限部と、
   を備えることを特徴とする車両用二次電池の制御装置。
2. 請求項１に記載の車両用二次電池の制御装置であって、
   制限部は、加速状態取得部で取得された状態量の履歴に基づいて二次電池の出力量を制限することを特徴とする車両用二次電池の制御装置。
3. 請求項２に記載の車両用二次電池の制御装置であって、
   制限部は、加速状態取得部で取得された所定時間における状態量の履歴が設定値を超える度合に基づいて二次電池の出力量を制限することを特徴とする車両用二次電池の制御装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１に記載の車両用二次電池の制御装置であって、
   制限部は、加速状態取得部で取得された状態量に基づいて二次電池の出力量を制限するときは、二次電池の出力量の上限値を徐々に減少させることを特徴とする車両用二次電池の制御装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１に記載の車両用二次電池の制御装置であって、
   制限部は、加速状態取得部で取得された状態量に基づいて二次電池の出力量及び入力量を制限することを特徴とする車両用二次電池の制御装置。
6. 二次電池に蓄えられたエネルギーを利用して走行可能で且つ二次電池の冷却が冷却装置により行われる車両にて用いられる車両用二次電池の制御装置であって、
   車両の加速状態に関わる状態量を取得する加速状態取得部と、
   加速状態取得部で取得された状態量に基づいて冷却装置による二次電池の冷却状態を制御する制御部と、
   を備えることを特徴とする車両用二次電池の制御装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１に記載の車両用二次電池の制御装置であって、
   加速状態取得部は、車両の加速状態に関わる状態量として、少なくともアクセル開度またはその時間変化率を取得することを特徴とする車両用二次電池の制御装置。
8. 請求項１〜７のいずれか１に記載の車両用二次電池の制御装置であって、
   加速状態取得部は、車両の加速状態に関わる状態量として、少なくとも車両の加速度を取得することを特徴とする車両用二次電池の制御装置。
9. 二次電池に蓄えられたエネルギーを利用して走行可能な車両にて用いられる車両用二次電池の制御装置であって、
   車両の減速状態に関わる状態量を取得する減速状態取得部と、
   減速状態取得部で取得された状態量に基づいて二次電池の入力量を制限する制限部と、
   を備えることを特徴とする車両用二次電池の制御装置。
10. 請求項９に記載の車両用二次電池の制御装置であって、
    制限部は、減速状態取得部で取得された状態量に基づいて二次電池の入力量及び出力量を制限することを特徴とする車両用二次電池の制御装置。
11. 二次電池に蓄えられたエネルギーを利用して走行可能で且つ二次電池の冷却が冷却装置により行われる車両にて用いられる車両用二次電池の制御装置であって、
    車両の減速状態に関わる状態量を取得する減速状態取得部と、
    減速状態取得部で取得された状態量に基づいて冷却装置による二次電池の冷却状態を制御する制御部と、
    を備えることを特徴とする車両用二次電池の制御装置。
12. 請求項９〜１１のいずれか１に記載の車両用二次電池の制御装置であって、
    減速状態取得部は、車両の減速状態に関わる状態量として、少なくとも車両の減速度を取得することを特徴とする車両用二次電池の制御装置。
13. 二次電池に蓄えられたエネルギーを利用して走行可能な車両にて用いられる車両用二次電池の制御装置であって、
    車両が走行する路面の勾配を取得する路面勾配取得部と、
    路面勾配取得部で取得された路面の勾配に基づいて二次電池の入力量及び出力量の少なくとも一方を制限する制限部と、
    を備えることを特徴とする車両用二次電池の制御装置。
14. 二次電池に蓄えられたエネルギーを利用して走行可能で且つ二次電池の冷却が冷却装置により行われる車両にて用いられる車両用二次電池の制御装置であって、
    車両が走行する路面の勾配を取得する路面勾配取得部と、
    路面勾配取得部で取得された路面の勾配に基づいて冷却装置による二次電池の冷却状態を制御する制御部と、
    を備えることを特徴とする車両用二次電池の制御装置。

Images