JP2009303291A - 車両およびその制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】車両のシステムオフ時に空調装置を作動した後に外部電源による蓄電手段の充電をより適正に行なう。
【解決手段】車両のシステムオフ時に充電回路と車外の充電器とが接続された状態で事前空調が要求されたときに、高圧バッテリからの電力を用いて空調装置による事前空調を実行し(S100〜S140)、その後に外部電源からの電力を用いた充電が行なわれない状態で高圧バッテリの分極解消時間Tmが経過するのを待って(S150〜S180)、高圧バッテリの端子間電圧Vbに基づくより正確な蓄電量SOCを設定して目標蓄電量まで高蓄電量時レートI2より大きな通常時レートI1を用いて高圧バッテリを再充電する(S190〜S220)。これにより、高圧バッテリの過充電を抑制し、より速く、高圧バッテリを充電することができる。
【選択図】図2
【解決手段】車両のシステムオフ時に充電回路と車外の充電器とが接続された状態で事前空調が要求されたときに、高圧バッテリからの電力を用いて空調装置による事前空調を実行し(S100〜S140)、その後に外部電源からの電力を用いた充電が行なわれない状態で高圧バッテリの分極解消時間Tmが経過するのを待って(S150〜S180)、高圧バッテリの端子間電圧Vbに基づくより正確な蓄電量SOCを設定して目標蓄電量まで高蓄電量時レートI2より大きな通常時レートI1を用いて高圧バッテリを再充電する(S190〜S220)。これにより、高圧バッテリの過充電を抑制し、より速く、高圧バッテリを充電することができる。
【選択図】図2
Description
本発明は、車両およびその制御方法に関し、詳しくは、走行用の動力を出力する電動機を備える車両およびその制御方法に関する。
従来、この種の車両としては、バッテリとバッテリから給電される電気装置とを備え、バッテリの充電率SOCを推定するものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この車両では、イグニッションオンされたときに前回のイグニッションオフから所定時間が経過しているときには、バッテリの分極が実質的に解消されていると判断し、バッテリの電圧と充放電電流とをサンプリングして充電率SOCを算出している。
特開2007−121030号公報
走行用の動力を出力する電動機と、電動機に電力を供給するリチウムイオン二次電池などのバッテリとを備え、家庭用電源などの外部電源によりバッテリを満充電にした状態での走行開始と走行開始前の空調装置の作動とが可能な車両では、外部電源によりバッテリを満充電近くまで充電した状態で空調装置の作動によりバッテリの蓄電量が減少したときには、バッテリを過充電の状態にすることなく充電することが望まれる。
本発明の車両およびその制御方法は、車両のシステムオフ時に空調装置を作動した後に外部電源による蓄電手段の充電をより適正に行なうことを主目的とする。
本発明の車両およびその制御方法は、少なくとも上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
本発明の車両は、
走行用の動力を出力する電動機を備える車両であって、
前記電動機と電力のやり取りが可能な蓄電手段と、
車外の電源である外部電源に接続されたときに前記外部電源からの電力を用いて前記蓄電手段を充電する充電手段と、
前記蓄電手段からの電力を用いて乗員室の空気調和を行なう空調装置と、
前記蓄電手段の電圧を検出する電圧検出手段と、
車両のシステムオフ時に前記充電手段が前記外部電源に接続された状態で前記空調装置の作動が要求されたとき、前記空調装置が前記蓄電手段からの電力を用いて作動するよう前記空調装置を制御し、その後に所定の終了条件が成立したときに前記空調装置の作動を停止するよう前記空調装置を制御する空調制御手段と、
前記空調制御手段により前記空調装置の作動が停止された空調停止時のとき、該空調装置の作動停止から所定時間が経過するまでは前記蓄電手段が前記外部電源からの電力を用いて充電されないよう前記充電手段を制御し、前記空調装置の作動停止から前記所定時間が経過したときには前記検出された蓄電手段の電圧に対応する前記蓄電手段の蓄電量を設定すると共に該設定した蓄電手段の蓄電量から前記蓄電手段の目標蓄電量まで前記蓄電手段が前記外部電源からの電力を用いて充電されるよう前記充電手段を制御する充電制御手段と、
を備えることを要旨とする。
走行用の動力を出力する電動機を備える車両であって、
前記電動機と電力のやり取りが可能な蓄電手段と、
車外の電源である外部電源に接続されたときに前記外部電源からの電力を用いて前記蓄電手段を充電する充電手段と、
前記蓄電手段からの電力を用いて乗員室の空気調和を行なう空調装置と、
前記蓄電手段の電圧を検出する電圧検出手段と、
車両のシステムオフ時に前記充電手段が前記外部電源に接続された状態で前記空調装置の作動が要求されたとき、前記空調装置が前記蓄電手段からの電力を用いて作動するよう前記空調装置を制御し、その後に所定の終了条件が成立したときに前記空調装置の作動を停止するよう前記空調装置を制御する空調制御手段と、
前記空調制御手段により前記空調装置の作動が停止された空調停止時のとき、該空調装置の作動停止から所定時間が経過するまでは前記蓄電手段が前記外部電源からの電力を用いて充電されないよう前記充電手段を制御し、前記空調装置の作動停止から前記所定時間が経過したときには前記検出された蓄電手段の電圧に対応する前記蓄電手段の蓄電量を設定すると共に該設定した蓄電手段の蓄電量から前記蓄電手段の目標蓄電量まで前記蓄電手段が前記外部電源からの電力を用いて充電されるよう前記充電手段を制御する充電制御手段と、
を備えることを要旨とする。
この本発明の車両では、車両のシステムオフ時に充電手段が外部電源に接続された状態で空調装置の作動が要求されたときに、空調装置が蓄電手段からの電力を用いて作動するよう空調装置を制御し、その後に所定の終了条件が成立したときに空調装置の作動を停止するよう空調装置を制御する。そして、空調装置の作動が停止された空調停止時のときに、空調装置の作動停止から所定時間が経過するまでは蓄電手段が外部電源からの電力を用いて充電されないよう充電手段を制御し、空調装置の作動停止から所定時間が経過したときには検出された蓄電手段の電圧に対応する蓄電手段の蓄電量を設定すると共に設定した蓄電手段の蓄電量から蓄電手段の目標蓄電量まで蓄電手段が外部電源からの電力を用いて充電されるよう充電手段を制御する。したがって、所定時間として蓄電手段の分極の程度が小さくなる時間を用いることにより、蓄電手段の蓄電量をより正確に設定することができる。この結果、車両のシステムオフ時に空調装置を作動した後に外部電源による蓄電手段の充電をより適正に行なうことができる。ここで、「蓄電手段」には、リチウムイオン二次電池などが含まれる。また、「所定の終了条件」には、空調装置の作動開始から所定の作動時間が経過する条件などが含まれる。
こうした本発明の車両において、前記所定時間は、前記蓄電手段の温度が所定温度未満のときには前記蓄電手段の温度が前記所定温度以上のときより長い時間であるものとすることもできる。これは、蓄電手段の温度が低くなると蓄電手段の分極を解消するのに必要な時間が長くなる傾向にあることに基づく。
また、本発明の車両において、前記充電制御手段は、車両のシステムオフ時に前記充電手段が前記外部電源に接続された状態であって、前記空調停止時以外のときに前記蓄電手段の蓄電量が前記目標蓄電量より小さい所定量未満のときには第1の充電速度をもって前記蓄電手段が前記外部電源からの電力を用いて充電されるよう前記充電手段を制御し、前記空調停止時以外のときに前記蓄電手段の蓄電量が前記所定量以上のときには前記第1の充電速度より遅い第2の充電速度をもって前記蓄電手段が前記外部電源からの電力を用いて充電されるよう前記充電手段を制御し、前記空調停止時のときには前記設定した蓄電手段の蓄電量に拘わらず前記第1の充電速度をもって前記蓄電手段が前記外部電源からの電力を用いて充電されるよう前記充電手段を制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、車両のシステムオフ時に空調装置を作動した後に外部電源による蓄電手段の充電をより速く行なうことができる。
さらに、本発明の車両において、内燃機関と、前記蓄電手段と電力のやり取りが可能で、動力を入出力する発電機と、車軸に連結された駆動軸と前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸との3軸に接続され、該3軸のうちのいずれか2軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する3軸式動力入出力手段と、を備え、前記電動機は、前記駆動軸に接続されてなるものとすることもできる。ここで「3軸式動力入出力手段」は、シングルピニオン式やダブルピニオン式の遊星歯車機構であるものとすることもできるし、デファレンシャルギヤであるものとすることもできる。
本発明の車両の制御方法は、
走行用の動力を出力する電動機と、前記電動機と電力のやり取りが可能な蓄電手段と、車外の電源である外部電源に接続されたときに前記外部電源からの電力を用いて前記蓄電手段を充電する充電手段と、前記蓄電手段からの電力を用いて乗員室の空気調和を行なう空調装置と、前記蓄電手段の電圧を検出する電圧検出手段と、を備える車両の制御方法であって、
車両のシステムオフ時に前記充電手段が前記外部電源に接続された状態で前記空調装置の作動が要求されたとき、前記空調装置が前記蓄電手段からの電力を用いて作動するよう前記空調装置を制御し、その後に所定の終了条件が成立したときに前記空調装置の作動を停止するよう前記空調装置を制御し、
前記空調装置の作動が停止された空調停止時のとき、該空調装置の作動停止から所定時間が経過するまでは前記蓄電手段が前記外部電源からの電力を用いて充電されないよう前記充電手段を制御し、前記空調装置の作動停止から前記所定時間が経過したときには前記検出された蓄電手段の電圧に対応する前記蓄電手段の蓄電量を設定すると共に該設定した蓄電手段の蓄電量から前記蓄電手段の目標蓄電量まで前記蓄電手段が前記外部電源からの電力を用いて充電されるよう前記充電手段を制御する、
ことを特徴とする。
走行用の動力を出力する電動機と、前記電動機と電力のやり取りが可能な蓄電手段と、車外の電源である外部電源に接続されたときに前記外部電源からの電力を用いて前記蓄電手段を充電する充電手段と、前記蓄電手段からの電力を用いて乗員室の空気調和を行なう空調装置と、前記蓄電手段の電圧を検出する電圧検出手段と、を備える車両の制御方法であって、
車両のシステムオフ時に前記充電手段が前記外部電源に接続された状態で前記空調装置の作動が要求されたとき、前記空調装置が前記蓄電手段からの電力を用いて作動するよう前記空調装置を制御し、その後に所定の終了条件が成立したときに前記空調装置の作動を停止するよう前記空調装置を制御し、
前記空調装置の作動が停止された空調停止時のとき、該空調装置の作動停止から所定時間が経過するまでは前記蓄電手段が前記外部電源からの電力を用いて充電されないよう前記充電手段を制御し、前記空調装置の作動停止から前記所定時間が経過したときには前記検出された蓄電手段の電圧に対応する前記蓄電手段の蓄電量を設定すると共に該設定した蓄電手段の蓄電量から前記蓄電手段の目標蓄電量まで前記蓄電手段が前記外部電源からの電力を用いて充電されるよう前記充電手段を制御する、
ことを特徴とする。
この本発明の車両の制御方法では、車両のシステムオフ時に充電手段が外部電源に接続された状態で空調装置の作動が要求されたときに、空調装置が蓄電手段からの電力を用いて作動するよう空調装置を制御し、その後に所定の終了条件が成立したときに空調装置の作動を停止するよう空調装置を制御する。そして、空調装置の作動が停止された空調停止時のときに、空調装置の作動停止から所定時間が経過するまでは蓄電手段が外部電源からの電力を用いて充電されないよう充電手段を制御し、空調装置の作動停止から所定時間が経過したときには検出された蓄電手段の電圧に対応する蓄電手段の蓄電量を設定すると共に設定した蓄電手段の蓄電量から蓄電手段の目標蓄電量まで蓄電手段が外部電源からの電力を用いて充電されるよう充電手段を制御する。したがって、所定時間として蓄電手段の分極の程度が小さくなる時間を用いることにより、蓄電手段の蓄電量をより正確に設定することができる。この結果、車両のシステムオフ時に空調装置を作動した後に外部電源による蓄電手段の充電をより適正に行なうことができる。ここで、「蓄電手段」には、リチウムイオン二次電池などが含まれる。また、「所定の終了条件」には、空調装置の作動開始から所定の作動時間が経過する条件などが含まれる。
次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。
図1は、本発明の一実施例であるハイブリッド自動車20の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車20は、図示するように、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関として構成されたエンジン22と、エンジン22の出力軸としてのクランクシャフト24にキャリアが接続されると共にデファレンシャルギヤ34を介して駆動輪36a,36bに連結された駆動軸32にリングギヤが接続されたシングルピニオン式の遊星歯車機構30と、この遊星歯車機構30のサンギヤに接続されて同期発電電動機として構成されたモータMG1と、駆動軸32に接続されて同期発電電動機として構成されたモータMG2と、モータMG1,MG2の駆動回路としてのインバータ41,42にシステムメインリレー44を介して接続された高圧バッテリ50と、高圧バッテリ50からの電力を変圧するDC/DCコンバータ54から電力を供給される低圧バッテリ56と、車外の外部電源に接続されたときに高圧バッテリ50を充電する充電回路58と、乗員室21内の空気調和を行なう空調装置60と、車両全体をコントロールするメイン電子制御ユニット70とを備える。
高圧バッテリ50は、リチウムイオン二次電池として構成されており、バッテリ用電子制御ユニット(以下、バッテリECUという)52によって管理されている。また、高圧バッテリ50には、例えば家庭用電源(AC100V)などの外部電源に接続される車外の充電器90に取り付けられたコネクタ91に結合可能なコネクタ59が取り付けられて図示しない変圧器やAC/DCコンバータ,充電器90側と高圧バッテリ50側との接続や遮断を行なうリレーを含む充電回路58が接続されており、高圧バッテリ50は、充電回路58と車外の充電器90とが接続されたときにシステムメインリレー44をオフとした状態で車両のシステム起動前すなわち走行開始前に外部電源からの電力を用いて充電回路58により充電することができるようになっている。これにより、ハイブリッド自動車20は、高圧バッテリ50を満充電にした状態での走行開始が可能となる。バッテリECU52には、例えば高圧バッテリ50の端子間に設置された電圧センサ51aからの端子間電圧Vbや高圧バッテリ50の出力端子に接続された電力ラインに取り付けられた電流センサ51bからの充放電電流Ib,高圧バッテリ50に取り付けられた温度センサ51cからの電池温度Tbなど高圧バッテリ50を管理するのに必要な信号や、充電回路58に取り付けられた図示しない電圧センサや電流センサからの信号など充電回路58を制御するのに必要な信号などが入力されており、バッテリECU52からは、充電回路58のリレーをオンオフする信号など充電回路58を制御するための信号が出力されている。バッテリECU52は、必要に応じて高圧バッテリ50の状態に関するデータを通信によりメイン電子制御ユニット70に送信したり、メイン電子制御ユニット70からの制御信号を受信する。また、バッテリECU52は、高圧バッテリ50を管理するために電流センサ51bにより検出された充放電電流Ibの積算値に基づいて蓄電量SOCを演算したり、演算した蓄電量SOCと電池温度Tbとに基づいて高圧バッテリ50を充放電してもよい最大許容電力である入出力制限Win,Woutを演算している。
空調装置60は、乗員室21の内気または外気を乗員室21の吹き出し口21aに向けて送風するブロワ62と、ブロワ62からの空気を冷媒により冷却したり除湿したりするエバポレータ65を含む冷凍サイクル63と、エバポレータ65による冷却や除湿が行なわれた空気をエンジン22を熱源として加熱する図示しないヒータコアと、同じくエバポレータ65による冷却や除湿が行なわれた空気を低圧バッテリ56からの電力を用いて発熱して加熱するPTCヒータ66と、乗員室21内に取り付けられた操作パネル67と、装置全体をコントロールする空調用電子制御ユニット(以下、空調ECUという)68とを備える。冷凍サイクル63は、システムメインリレー44をオンとした状態で高圧バッテリ50からの電力を用いて駆動するコンプレッサ64や図示しないコンデンサおよびエキスパンションバルブ,エバポレータ65などからなり、冷媒を循環する。空調ECU68には、操作パネル67に取り付けられたスイッチやセンサとして空調のオンオフを指示するスイッチ67aからの信号や乗員室21内の温度を設定するスイッチ67bからの設定温度T*,乗員室21内の温度を検出する温度センサ67cからの乗員室温Tinなどが入力されており、空調ECU68からは、ブロワ62やコンプレッサ64への駆動信号,PTCヒータ66をオンオフする信号などが出力されている。空調ECU68は、入力した信号に基づいて乗員室温Tinが設定温度T*になるようブロワ62やコンプレッサ64,PTCヒータ66などを制御する。また、空調ECU68は、必要に応じて空調装置60の状態に関するデータを通信によりメイン電子制御ユニット70に送信したり、メイン電子制御ユニット70からの制御信号を受信する。
メイン電子制御ユニット70は、CPU72を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPU72の他に処理プログラムを記憶するROM74と、データを一時的に記憶するRAM76と、計時処理を実行するタイマ78と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。メイン電子制御ユニット70には、エンジン22の状態を検出する種々のセンサからの信号や例えば図示しない電流センサにより検出されるモータMG1,MG2に印加される相電流などのモータMG1,MG2を駆動制御するために必要な信号,イグニッションスイッチ80からのイグニッション信号の他、図示しない各種センサからのシフトポジションやアクセル開度,ブレーキペダルポジション,車速などが入力ポートを介して入力されている。メイン電子制御ユニット70からは、エンジン22を運転制御するための信号やインバータ41,42へのスイッチング制御信号,システムメインリレー44をオンオフする信号,DC/DCコンバータ54への駆動信号などが出力ポートを介して出力されている。メイン電子制御ユニット70は、前述したように、バッテリECU52や空調ECU68と通信ポートを介して接続されており、バッテリECU52や空調ECU68と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。なお、メイン電子制御ユニット70やバッテリECU52,空調ECU68は、図示しない電力ラインを介して低圧バッテリ56からの電力供給を受けて駆動する。
また、メイン電子制御ユニット70の入力ポートには、リモートコントロールキー84からの信号を受信する受信機82が接続されており、受信した信号に応じた処理を実行する。リモートコントロールキー84は、図示しないドアロックボタンやドアアンロックボタンの他に事前空調ボタン85を備え、操作者による操作に応じた微弱電波を出力する。したがって、メイン電子制御ユニット70は、操作者によるリモートコントロールキー84のボタン操作に応じてドアロックやドアアンロック,事前空調を実行することになる。ここで、事前空調は、イグニッションオンによりシステムメインリレー44をオンとして車両の走行開始が可能な状態となるよう車両をシステム起動する前に乗員室21内の空気調和を行なうことである。この事前空調は、実施例では、充電回路58と車外の充電器90とが接続されていない状態では高圧バッテリ50からの電力を直接または低圧バッテリ56を介して用いて空調装置60を作動することにより行なうと共に、充電回路58と車外の充電器90とが接続されている状態では充電回路58の図示しないリレーをオフとして外部電源からの電力を用いることなく高圧バッテリ50からの電力を直接または低圧バッテリ56を介して用いて空調装置60を作動することにより行なうものとし、受信機82により事前空調ボタン82の操作信号を受信したときに温度センサ67cからの乗員室温Tinが空調ECU68の図示しない不揮発性メモリに記憶されたスイッチ67bによる設定温度T*になるようブロワ62やコンプレッサ64,PTCヒータ66など制御することにより行なうものとした。
次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車20の動作、特に事前空調を実行すると共に外部電源からの電力を用いて高圧バッテリ50を充電する際の動作について説明する。図2はメイン電子制御ユニット70により実行される事前空調要求時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、車両のシステム起動前すなわちシステムオフ時に充電回路58と車外の充電器90とが接続された状態で受信機82により事前空調ボタン85の操作信号を受信したときに実行される。なお、実施例では、このルーチンの実行を開始するときの高圧バッテリ50の蓄電量SOCは満充電を示す目標蓄電量SOC*(例えば、80%や85%など)であるものとし、高圧バッテリ50が満充電になったときに充電回路58の図示しないリレーはオフとされるものとした。
事前空調要求時制御ルーチンが実行されると、メイン電子制御ユニット70のCPU72は、まず、システムメインリレー44をオンとし(ステップS100)、空調開始の指示信号を空調ECU68に出力すると共にタイマ78をスタートさせ(ステップS110)、事前空調の終了条件の成立を繰り返し判定する処理を実行する(ステップS120)。ここで、システムメインリレー44をオンとするのは、高圧バッテリ50からの電力を用いて空調装置60のコンプレッサ64を駆動可能な状態とするためである。また、空調開始の指示信号を受信した空調ECU68は、温度センサ67cからの乗員室温Tinが空調ECU68の図示しない不揮発性メモリに記憶されたスイッチ67bによる設定温度T*になるようブロワ62やコンプレッサ64,PTCヒータ66などを制御することにより乗員室21の空気調和を開始する。さらに、事前空調の終了条件は、タイマ78による計時時間が所定時間(例えば、5分や10分など)に至る条件やタイマ78による計時時間がこの所定時間に至る前に受信機82により事前空調ボタン85の操作信号を受信した条件などを用いることができる。なお、いまは、高圧バッテリ50が満充電になり充電回路58の図示しないリレーはオフとされているから、事前空調を実行している最中は高圧バッテリ50の充電は行なわれない。
事前空調の終了条件が成立したときには、空調停止の指示信号を空調ECU68に送信し(ステップS130)、システムメインリレー44をオフとする(ステップS140)。空調停止の指示信号を受信した空調ECU68は、ブロワ62やコンプレッサ64の駆動を停止しPTCヒータ66をオフとするなどにより空調装置60の作動を停止する。こうした事前空調の実行により、高圧バッテリ50の蓄電量SOCは満充電を示す目標蓄電量SOC*より低くなっている。
こうして空調装置60の作動を停止してシステムメインリレー44をオフとすると、温度センサ51cにより検出された電池温度TbをバッテリECU52から通信により入力し(ステップS150)、入力した電池温度Tbに基づいて高圧バッテリ50の分極を解消するための分極解消時間Tmを設定し(ステップS160)、タイマ78による計時時間をリセットすると共に再びスタートさせて(ステップS170)、タイマ78による計時時間が設定した分極解消時間Tmを経過するのを待つ(ステップS180)。ここで、分極解消時間Tmは、実施例では、電池温度Tbと分極解消時間Tmとの関係を予め実験や解析などにより求めて分極解消時間設定用マップとしてROM74に記憶しておき、電池温度Tbが与えられると記憶したマップから対応する分極解消時間Tmを導出して設定するものとした。図3に分極解消時間設定用マップの一例を示す。図示するように、分極解消時間Tmは、電池温度Tbが低いほど長くなるよう例えば数十秒から数分などの範囲で定められている。電池温度Tbが低いほど分極解消時間Tbが長くなるのは、電池温度Tbが低いほど高圧バッテリ50の内部抵抗が大きくなる傾向にあることなどに基づく。なお、実施例では、図3のマップに示す分極解消時間Tmは、乗員室温Tinが基準温度(例えば20℃など)になるよう所定時間に亘る事前空調を実行した後の高圧バッテリ50における電圧センサ51aからの端子間電圧Vbが分極解消と判断される電圧値(例えば電圧値の変化レートの絶対値が所定値未満に至ったときの電圧値など)に至るまでの時間の最大値として実験や解析などにより求めるものとした。
こうして空調装置60の作動停止から分極解消時間Tmが経過したときには、高圧バッテリ50の分極が解消されたと判断して、電圧センサ51aにより検出された端子間電圧VbをバッテリECU52から通信により入力し(ステップS190)、入力した端子間電圧Vbに基づいて高圧バッテリ50の蓄電量SOCを設定してバッテリECU52に送信する(ステップS200)。ここで、端子間電圧Vbに基づく蓄電量SOCは、実施例では、端子間電圧Vbと分極解消時の蓄電量SOCとの関係を予め実験や解析などにより求めて蓄電量設定用マップとしてROM74に記憶しておき、端子間電圧Vbが与えられると記憶したマップから対応する蓄電量SOCを導出して設定するものとした。蓄電量SOCを受信したバッテリECU52は、充放電電流Ibの積算値に基づく蓄電量SOCを受信した蓄電量SOCに置換し、その後は再び電流センサ51bからの充放電電流Ibを積算して蓄電量SOCを演算する。高圧バッテリ50の蓄電量SOCについて、充放電電流Ibを積算して演算すると時間経過に応じて実際の蓄電量からの乖離が大きくなる場合があるが、実施例では、分極解消時間Tmが経過したときの端子間電圧Vbに基づいて蓄電量SOCを設定するから、より正確な蓄電量SOCを設定することができる。
そして、充電回路58により高圧バッテリ50を充電する際に通常用いる通常時レートI1によって外部電源からの電力を用いた高圧バッテリ50の充電を開始する指示信号をバッテリECU52に送信し(ステップS210)、高圧バッテリ50が満充電の状態になったか否かを繰り返し判定し(ステップS220)、高圧バッテリ50が満充電の状態になったときには、事前空調要求時制御ルーチンを終了する。充電開始の指示信号を受信したバッテリECU52は、通常時レートI1による高圧バッテリ50の充電を開始するよう図示しないリレーをオンとして充電回路58を制御する。高圧バッテリ50の満充電の状態は、実施例では、バッテリECU52による充電回路58の制御により高圧バッテリ50の蓄電量SOCが目標蓄電量SOC*に至り、図示しないリレーをオフとして充電回路58の制御を停止した旨の信号をバッテリECU52から受信したときに判定するものとした。ここで、通常時レートI1は、事前空調を実行するとき以外に外部電源からの電力を用いて充電回路58により高圧バッテリ50を充電する際の単位時間当たりに高圧バッテリ50に印加する電流値として、高圧バッテリ50の蓄電量SOCが所定の高蓄電量(例えば70%など)未満のときに用いられるレート値であり、所定の高蓄電量以上のときに用いられる高蓄電量時レートI2より十分に大きなレート値である。こうして異なる2つのレート値を用いるのは、実施例のリチウムイオン二次電池としての高圧バッテリ50を高蓄電量時に充電する際に満充電を超えて過充電の状態とならないようにして高圧バッテリ50が劣化するのを回避するためである。これに対し、事前空調後の高圧バッテリ50の再充電に際して蓄電量SOCに拘わらずに通常時レートI1を用いるのは、高圧バッテリ50の分極が解消したときの端子間電圧Vbに基づくより正確な蓄電量SOCを用いて高圧バッテリ50を充電することができ、高圧バッテリ50が過充電の状態になるのを回避することができると考えられるためである。
図4に、車外の充電器90と充電回路58とが接続された状態で高圧バッテリ50の充電と空調装置60による事前空調と高圧バッテリ50の再充電とを行なうときの高圧バッテリ50の電圧の時間変化の一例を示す。図中、実線は電圧センサ51aからの端子間電圧Vbを示し、比較用の一点鎖線は外部電源により満充電とされた以降に分極がないとしたときの高圧バッテリ50の端子間電圧を示す。外部電源からの電力を用いて高圧バッテリ50が満充電の状態まで充電されると充電回路58の制御を停止し(時間t10)、操作者により事前空調が要求されると(時間t11)、高圧バッテリ50からの電力を用いて事前空調を行なう。そうすると、満充電のときより低くなった高圧バッテリ50の蓄電量SOCに対応する端子間電圧Vb(実線)は、分極がないとしたときの端子間電圧(一点鎖線)より低くなっている(時間t12)。これに対し、事前空調の終了後に、システムメインリレー44や充電回路58のリレーをオフとして高圧バッテリ50を電気的に切り離した状態で電池温度Tbに基づく分極解消時間Tmが経過すると、高圧バッテリ50の分極は解消する(時間t13)。このときの端子間電圧Vbに基づいてより正確な蓄電量SOCを設定し、この蓄電量SOCを起点として高圧バッテリ50を満充電の状態まで再充電する(時間t14)。こうしてより正確な蓄電量SOCを設定して高圧バッテリ50を再充電するから、高圧バッテリ50の過充電を回避することができる。また、事前空調の終了後は高圧バッテリ50の蓄電量SOCは満充電のときより若干低い値(例えば75%など)になるが、高圧バッテリ50の再充電に際して蓄電量SOCに拘わらずに通常時レートI1を用いた充電を行なうから、高圧バッテリ50をより速く充電することができる。さらに、高圧バッテリ50の再充電に際してバッテリECU52は低圧バッテリ56の電力を消費して充電制御を行なうから、通常時レートI1を用いたより速い充電により、バッテリECU52による電力消費を抑制して高圧バッテリ50の充電効率を高めることができる。
以上説明した実施例のハイブリッド自動車20によれば、車両のシステムオフ時に充電回路58と車外の充電器90とが接続された状態で事前空調が要求されたときに、高圧バッテリ50からの電力を用いて空調装置60による事前空調を実行し、その後に外部電源からの電力を用いた充電を行なうことなく高圧バッテリ50の分極解消時間Tmが経過するのを待って、高圧バッテリ50の端子間電圧Vbに基づくより正確な蓄電量SOCを設定して高圧バッテリ50を再充電するから、高圧バッテリ50の過充電を抑制することができる。また、高圧バッテリ50の再充電に際して高蓄電量時レートI2より大きな通常時レートI1を用いるから、高圧バッテリ50をより速く充電することができ、高圧バッテリ50の充電効率も高めることができる。
実施例のハイブリッド自動車20では、高圧バッテリ50の分極解消時間Tmを電池温度Tbが低いほど長くなる時間として設定するものとしたが、電池温度Tbが所定温度(例えば、0℃や−5℃など)未満の低温状態のときに低温時用の比較的長い時間(例えば数分など)を分極解消時間Tmとして設定すると共に電池温度Tbが所定温度以上の通常状態のときに低温時用の時間より短い通常時用の時間(例えば数十秒など)を分極解消時間Tmとして設定するものとしてもよいし、電池温度Tbに拘わらずに十分に長い時間(例えば数分など)を分極解消時間Tmとして予め設定しておくものとしてもよい。
実施例のハイブリッド自動車20では、高圧バッテリ50を再充電する際に、高蓄電量時レートI2より大きな通常時レートI1を用いるものとしたが、高圧バッテリ50の蓄電量SOCに応じたレート値(事前空調の終了後に高圧バッテリ50の蓄電量SOCが満充電のときより若干低い値となる場合を考えると、基本的には高蓄電量時レートI2)を用いるものとしてもよい。
実施例のハイブリッド自動車20では、高圧バッテリ50が満充電となった状態で事前空調が要求されたときの処理として説明したが、外部電源からの電力を用いて充電回路58により高圧バッテリ50を満充電に向けて充電している最中など高圧バッテリ50が満充電でない状態で事前空調が要求されたときの処理に適用するものとしてもよい。
実施例のハイブリッド自動車20では、リチウムイオン二次電池としての高圧バッテリ50を用いるものとしたが、リチウムイオン二次電池とは異なるタイプの二次電池などの蓄電装置を用いるものとしてもよい。
実施例のハイブリッド自動車20では、遊星歯車機構30を介してのエンジン22およびモータMG1からの動力とモータMG2からの動力とにより走行可能なハイブリッド自動車に適用して説明したが、エンジンからの動力の全てを発電機による発電に用いてバッテリを充電すると共にバッテリからの電力を電動機に供給し電動機からの動力により走行するハイブリッド自動車や、走行用の動力源として電動機のみを備える電気自動車に適用するものとしてもよい。
また、こうしたハイブリッド自動車に適用するものに限定されるものではなく、自動車以外の列車などの車両やこうした車両の制御方法の形態としてもよい。
ここで、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、モータMG2が「電動機」に相当し、高圧バッテリ50が「蓄電手段」に相当し、充電回路58が「充電手段」に相当し、空調装置60が「空調装置」に相当し、電圧センサ51aが「電圧検出手段」に相当し、車両のシステムオフ時に車外の充電器90と充電回路58とが接続された状態で事前空調が要求されたときに高圧バッテリ50からの電力を用いて空調装置60による事前空調が行なわれるよう指示などする図2の事前空調要求時制御ルーチンのステップS100〜S140の処理を実行するメイン電子制御ユニット70と指示信号を受信して空調装置60のブロワ62やコンプレッサ64,PTCヒータ66などを駆動する空調ECU68とが「空調制御手段」に相当し、空調装置60による事前空調の終了後にシステムメインリレー44や充電回路58の図示しないリレーをオフとした状態で電池温度Tbに基づく分極解消時間Tmが経過するのを待って端子間電圧Vbに基づく蓄電量SOCを設定しこの蓄電量SOCから満充電の状態に向けて高圧バッテリ50を再充電するよう指示などする図2の事前空調要求時制御ルーチンのステップS150〜S220の処理を実行するメイン電子制御ユニット70と外部電源からの電力を用いて高圧バッテリ50を再充電するよう充電回路58を制御するバッテリECU52とが「充電制御手段」に相当する。また、エンジン22が「内燃機関」に相当し、モータMG1が「発電機」に相当し、遊星歯車機構30が「3軸式動力入出力手段」に相当する。
ここで、「電動機」としては、同期発電電動機として構成されたモータMG2に限定されるものではなく、誘導電動機など、走行用の動力を出力するものであれば如何なるタイプの電動機であっても構わない。「蓄電手段」としては、リチウムイオン二次電池としての高圧バッテリ50に限定されるものではなく、異なるタイプの二次電池やキャパシタなど、電動機と電力のやりとりが可能であれば如何なるものとしても構わない。「充電手段」としては、充電回路58に限定されるものではなく、車外の電源である外部電源に接続されたときに外部電源からの電力を用いて蓄電手段を充電するものであれば如何なるものとしても構わない。「空調装置」としては、空調装置60に限定されるものではなく、蓄電手段からの電力を用いて乗員室の空気調和を行なうものであれば如何なるものとしても構わない。「電圧検出手段」としては、電圧センサ51aに限定されるものではなく、蓄電手段の電圧を検出するものであれば如何なるものとしても構わない。「空調制御手段」としては、メイン電子制御ユニット70と空調ECU68とからなる組み合わせに限定されるものではなく単一の電子制御ユニットにより構成されるなどとしてもよい。また、「空調制御手段」としては、車両のシステムオフ時に車外の充電器90と充電回路58とが接続された状態で事前空調が要求されたときに高圧バッテリ50からの電力を用いて空調装置60による事前空調を実行するものに限定されるものではなく、車両のシステムオフ時に充電手段が外部電源に接続された状態で空調装置の作動が要求されたとき、空調装置が蓄電手段からの電力を用いて作動するよう空調装置を制御し、その後に所定の終了条件が成立したときに空調装置の作動を停止するよう空調装置を制御するものであれば如何なるものとしても構わない。「充電制御手段」としては、メイン電子制御ユニット70とバッテリECU52とからなる組み合わせに限定されるものではなく単一の電子制御ユニットにより構成されるなどとしてもよい。また、「充電制御手段」としては、空調装置60による事前空調の終了後に充電回路58の図示しないリレーをオフとした状態で電池温度Tbに基づく分極解消時間Tmが経過するのを待って端子間電圧Vbに基づく蓄電量SOCを設定しこの蓄電量SOCから満充電の状態に向けて高圧バッテリ50を再充電するものに限定されるものではなく、空調制御手段により空調装置の作動が停止された空調停止時のとき、空調装置の作動停止から所定時間が経過するまでは蓄電手段が外部電源からの電力を用いて充電されないよう充電手段を制御し、空調装置の作動停止から所定時間が経過したときには検出された蓄電手段の電圧に対応する蓄電手段の蓄電量を設定すると共に設定した蓄電手段の蓄電量から蓄電手段の目標蓄電量まで蓄電手段が外部電源からの電力を用いて充電されるよう充電手段を制御するものであれば如何なるものとしても構わない。「内燃機関」としては、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関としてのエンジン22に限定されるものではなく、水素エンジンなど如何なるタイプの内燃機関であっても構わない。「発電機」としては、同期発電電動機として構成されたモータMG1に限定されるものではなく、誘導電動機など、動力を入出力するものであれば如何なるタイプの発電機としても構わない。「3軸式動力入出力手段」としては、上述の遊星歯車機構30に限定されるものではなく、ダブルピニオン式の遊星歯車機構を用いるものや複数の遊星歯車機構を組み合わせて4以上の軸に接続されるものやデファレンシャルギヤのように遊星歯車とは異なる差動作用を有するものなど、車軸に連結された駆動軸と内燃機関の出力軸と発電機の回転軸との3軸に接続され3軸のうちのいずれか2軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力するものであれば如何なるものとしても構わない。
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための最良の形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例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。
本発明は、車両の製造産業などに利用可能である。
20 ハイブリッド自動車、21 乗員室、21a 吹き出し口、22 エンジン、24 クランクシャフト、30 遊星歯車機構、32 駆動軸、34 デファレンシャルギヤ、36a,36b 駆動輪、41,42 インバータ、44 システムメインリレー、50 高圧バッテリ、51a 電圧センサ、51b 電流センサ、51c 温度センサ、52 バッテリ用電子制御ユニット(バッテリECU)、54 DC/DCコンバータ、56 低圧バッテリ、58 充電回路、59 コネクタ、60 空調装置、62 ブロワ、63 冷凍サイクル、64 コンプレッサ、65 エバポレータ、66 PTCヒータ、67 操作パネル、67a,67b スイッチ、67c 温度センサ、68 空調用電子制御ユニット(空調ECU)、70 メイン電子制御ユニット、72 CPU、74 ROM、76 RAM、78 タイマ、80 イグニッションスイッチ、82 受信機、84 リモートコントロールキー、85 事前空調ボタン、90 充電器、91 コネクタ、MG1,MG2 モータ。
Claims (6)
- 走行用の動力を出力する電動機を備える車両であって、
前記電動機と電力のやり取りが可能な蓄電手段と、
車外の電源である外部電源に接続されたときに前記外部電源からの電力を用いて前記蓄電手段を充電する充電手段と、
前記蓄電手段からの電力を用いて乗員室の空気調和を行なう空調装置と、
前記蓄電手段の電圧を検出する電圧検出手段と、
車両のシステムオフ時に前記充電手段が前記外部電源に接続された状態で前記空調装置の作動が要求されたとき、前記空調装置が前記蓄電手段からの電力を用いて作動するよう前記空調装置を制御し、その後に所定の終了条件が成立したときに前記空調装置の作動を停止するよう前記空調装置を制御する空調制御手段と、
前記空調制御手段により前記空調装置の作動が停止された空調停止時のとき、該空調装置の作動停止から所定時間が経過するまでは前記蓄電手段が前記外部電源からの電力を用いて充電されないよう前記充電手段を制御し、前記空調装置の作動停止から前記所定時間が経過したときには前記検出された蓄電手段の電圧に対応する前記蓄電手段の蓄電量を設定すると共に該設定した蓄電手段の蓄電量から前記蓄電手段の目標蓄電量まで前記蓄電手段が前記外部電源からの電力を用いて充電されるよう前記充電手段を制御する充電制御手段と、
を備える車両。 - 前記所定時間は、前記蓄電手段の温度が所定温度未満のときには前記蓄電手段の温度が前記所定温度以上のときより長い時間である請求項1記載の車両。
- 前記充電制御手段は、車両のシステムオフ時に前記充電手段が前記外部電源に接続された状態であって、前記空調停止時以外のときに前記蓄電手段の蓄電量が前記目標蓄電量より小さい所定量未満のときには第1の充電速度をもって前記蓄電手段が前記外部電源からの電力を用いて充電されるよう前記充電手段を制御し、前記空調停止時以外のときに前記蓄電手段の蓄電量が前記所定量以上のときには前記第1の充電速度より遅い第2の充電速度をもって前記蓄電手段が前記外部電源からの電力を用いて充電されるよう前記充電手段を制御し、前記空調停止時のときには前記設定した蓄電手段の蓄電量に拘わらず前記第1の充電速度をもって前記蓄電手段が前記外部電源からの電力を用いて充電されるよう前記充電手段を制御する手段である請求項1または2記載の車両。
- 前記蓄電手段は、リチウムイオン二次電池である請求項1ないし3のいずれか1つの請求項に記載の車両。
- 請求項1ないし4のいずれか1つの請求項に記載の車両であって、
内燃機関と、
前記蓄電手段と電力のやり取りが可能で、動力を入出力する発電機と、
車軸に連結された駆動軸と前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸との3軸に接続され、該3軸のうちのいずれか2軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する3軸式動力入出力手段と、
を備え、
前記電動機は、前記駆動軸に接続されてなる、
車両。 - 走行用の動力を出力する電動機と、前記電動機と電力のやり取りが可能な蓄電手段と、車外の電源である外部電源に接続されたときに前記外部電源からの電力を用いて前記蓄電手段を充電する充電手段と、前記蓄電手段からの電力を用いて乗員室の空気調和を行なう空調装置と、前記蓄電手段の電圧を検出する電圧検出手段と、を備える車両の制御方法であって、
車両のシステムオフ時に前記充電手段が前記外部電源に接続された状態で前記空調装置の作動が要求されたとき、前記空調装置が前記蓄電手段からの電力を用いて作動するよう前記空調装置を制御し、その後に所定の終了条件が成立したときに前記空調装置の作動を停止するよう前記空調装置を制御し、
前記空調装置の作動が停止された空調停止時のとき、該空調装置の作動停止から所定時間が経過するまでは前記蓄電手段が前記外部電源からの電力を用いて充電されないよう前記充電手段を制御し、前記空調装置の作動停止から前記所定時間が経過したときには前記検出された蓄電手段の電圧に対応する前記蓄電手段の蓄電量を設定すると共に該設定した蓄電手段の蓄電量から前記蓄電手段の目標蓄電量まで前記蓄電手段が前記外部電源からの電力を用いて充電されるよう前記充電手段を制御する、
車両の制御方法。
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JP2015095985A (ja) * | 2013-11-13 | 2015-05-18 | トヨタ自動車株式会社 | 車両用の蓄電システム |
JP2015107022A (ja) * | 2013-12-02 | 2015-06-08 | トヨタ自動車株式会社 | 車両の充放電制御装置 |
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CN113859158A (zh) * | 2020-06-30 | 2021-12-31 | 丰田自动车株式会社 | 车辆控制装置、方法、存储程序的存储介质及车辆 |
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2008
- 2008-06-10 JP JP2008151459A patent/JP2009303291A/ja active Pending
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