JP2010163095A - 車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の駐車時に燃費の悪化を抑制しつつ、電池パックの温度を適切な温度に制御する。
【解決手段】ＰＭ−ＥＣＵは、プレ空調換気制御中であって（Ｓ１００にてＹＥＳ）、車室内の温度または吸気温度が電池温度よりも低い場合に（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、電池冷却ファンを駆動するステップ（Ｓ１０４）を含む、プログラムを実行する。
【選択図】図３

Description

本発明は、駆動用モータと、駆動用モータに電力を供給する電池パックが搭載された車両の制御に関し、特に、車両の駐車時に実行されるプレ換気制御中あるいはプレ空調制御中の電池パックの冷却制御に関する。

車両の駐車時においては、車両の外部の温度が高い場合には、車両に搭載された電池パックの温度が上昇する場合がある。特開２００６−２４４８２９号公報（特許文献１）には、車室内の温度と電池パックの温度とを検出して、たとえば、車両が炎天下に放置された場合であって、電池パックに導入される空気の温度が電池パックの温度よりも低い場合にファンを駆動させる技術が開示される。

特開２００６−２４４８２９号公報

しかしながら、上述した公報に開示された技術においては、車両が炎天下に放置された場合には、車室内の温度も上昇しているため、電池パックに導入される空気の温度も上昇していることとなる。そのため、車室内の温度が低下しない限りファンを駆動させることができず電池パックの冷却を行なうことができないという問題がある。また、ファンの駆動を電池パックの電力にのみ依存する場合には、電池パックの電力が消費されることとなり、燃費が悪化する場合がある。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、車両の駐車時に燃費の悪化を抑制しつつ、電池パックの温度を適切な温度に制御する車両の制御装置を提供することである。

この発明のある局面に係る車両の制御装置は、駆動用モータと、駆動用モータに電力を供給する電池パックと、太陽電池とが搭載された車両の制御装置である。電池パックには、電池パックに車室内の空気を供給する冷却ファンが設けられる。車両の駐車時であって、かつ、運転者により車両のシステムを起動する操作が行なわれる前に少なくとも太陽電池の電力を用いて車室内において換気制御と空調制御とを含む空調換気制御が実行される。この制御装置は、空調換気制御が行なわれているか否かを判定するための制御判定手段と、車室内の温度を検出するための車室内温度検出手段と、電池パックの温度を検出するための電池温度検出手段と、冷却ファンによって発生される空気の流れにおいて電池パックよりも上流の空気の温度を検出するための吸気温度検出手段と、車室内の温度および上流の空気の温度のうちの少なくともいずれか一方が電池パックの温度よりも低いか否かを判定するための温度判定手段と、空調換気制御が行なわれている場合であって、かつ、車室内の温度および上流の空気の温度のうちの少なくともいずれか一方が電池パックの温度よりも低い場合に、空調換気制御が終了するまで少なくとも太陽電池の電力を用いて冷却ファンを駆動するように制御するための制御手段とを含む。

本発明によると、たとえば、高温環境下で車両が放置され、電池温度が上昇した場合などに、空調換気制御により適切な温度に調整された車室内の空気を用いて電池パックを冷却することができる。また、少なくとも太陽電池の電力を用いて空調換気制御および冷却ファンの制御を行なうため、電池パックの電池寿命の悪化および自己放電に伴なう燃費の悪化を抑制することができる。

本実施の形態におけるハイブリッド車両の全体ブロック図である。 本実施の形態に係る車両の制御装置の構成の一部を示す制御ブロック図である。 本実施の形態に係る車両の制御装置であるＰＭ−ＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。

図１に、本実施の形態において電動車両の一例として示されるハイブリッド車両の全体ブロック図を示す。図１を参照して、ハイブリッド車両１００は、電池パックＢ１と、インバータ１２，１４と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、ＨＶ−ＥＣＵ１６と、エンジンＥＮＧと、動力分割機構１８と、リダクションギヤ２０と、ドライブシャフト２２と、前輪ＦＲ，ＦＬと、後輪ＲＲ，ＲＬとを備える。また、ハイブリッド車両１００は、太陽電池２４と、コンバータ２６と、ＰＭ−ＥＣＵ２８と、電池監視ユニット３０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２と、補機バッテリＢ２と、電池冷却ファン３４と、空調装置３６とをさらに備える。

動力分割機構１８は、エンジンＥＮＧとモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２とに結合されてこれらの間で動力を分配する。たとえば、動力分割機構１８としては、サンギヤ、プラネタリキャリヤおよびリングギヤの３つの回転軸を有する遊星歯車機構を用いることができる。そして、この３つの回転軸がエンジンＥＮＧおよびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の各回転軸にそれぞれ接続され、モータジェネレータＭＧ２の回転軸がリダクションギヤ２０によってドライブシャフト２２に結合される。

そして、モータジェネレータＭＧ１は、エンジンＥＮＧによって駆動される発電機として動作し、かつ、エンジンＥＮＧの始動を行ない得る電動機として動作するものとしてハイブリッド車両１００に組込まれ、モータジェネレータＭＧ２は、前輪ＦＲ，ＦＬを駆動する電動機としてハイブリッド車両１００に組込まれる。

電池パックＢ１は、充放電可能な直流電源であり、たとえば、ニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池から成る。電池パックＢ１は、インバータ１２，１４およびＤＣ／ＤＣコンバータ３２へ直流電力を供給する。また、車両が走行モードのとき、電池パックＢ１は、エンジンＥＮＧの出力を用いてモータジェネレータＭＧ１により発電された電力および回生制動時にモータジェネレータＭＧ２により発電された電力によって充電される。

なお、「走行モード」は、図示されないイグニッションキー（または車両システムを起動／停止するためのパワースイッチ、以下同じ。）がオン状態であって車両が走行可能なときの車両状態（すなわち、車両システムの起動状態）であり、「停止モード」は、イグニッションキーがオフ状態であって車両が走行可能でないときの車両状態（すなわち、車両システムの停止状態）である。なお、電池パックＢ１として、大容量のキャパシタを用いてもよい。

インバータ１２は、エンジンＥＮＧの出力を用いてモータジェネレータＭＧ１が発電した３相交流電圧をＨＶ−ＥＣＵ１６からの制御信号に基づいて直流電圧に変換し、その変換した直流電圧を電池パックＢ１へ出力する。また、インバータ１２は、エンジンＥＮＧの始動時、ＨＶ−ＥＣＵ１６からの制御信号に基づいて、電池パックＢ１から受ける直流電圧を３相交流電圧に変換し、その変換した３相交流電圧をモータジェネレータＭＧ１へ出力する。

インバータ１４は、ＨＶ−ＥＣＵ１６からの制御信号に基づいて、電池パックＢ１から受ける直流電圧を３相交流電圧に変換し、その変換した３相交流電圧をモータジェネレータＭＧ２へ出力する。また、インバータ１４は、車両の回生制動時、モータジェネレータＭＧ２が発電した３相交流電圧をＨＶ−ＥＣＵ１６からの制御信号に基づいて直流電圧に変換し、その変換した直流電圧を電池パックＢ１へ出力する。

モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、３相交流電動機であり、たとえば３相交流同期電動機から成る。モータジェネレータＭＧ１は、エンジンＥＮＧの出力を用いて３相交流電圧を発生し、その発生した３相交流電圧をインバータ１２へ出力する。また、モータジェネレータＭＧ１は、インバータ１２から受ける３相交流電圧によって駆動力を発生し、エンジンＥＮＧの始動を行なう。モータジェネレータＭＧ２は、インバータ１４から受ける３相交流電圧によって車両の駆動トルクを発生する。また、モータジェネレータＭＧ２は、車両の回生制動時、前輪ＦＲ，ＦＬの回転力を用いて３相交流電圧を発生し、その発生した３相交流電圧をインバータ１４へ出力する。

ＨＶ−ＥＣＵ１６は、イグニッションキーからの信号ＩＧに基づいて、車両が走行モードであるか停止モードであるかを判定する。そして、ＨＶ−ＥＣＵ１６は、走行モード時、インバータ１２，１４を駆動するための制御信号を生成し、その生成した制御信号をインバータ１２，１４へ出力する。

太陽電池２４は、たとえば、車両のルーフに配設される。太陽電池２４は、日射を受けて発電し、その発電した電力をコンバータ２６へ出力する。コンバータ２６は、太陽電池２４から受ける電力を電池冷却ファン３４の駆動可能な電圧レベルに変換して電池冷却ファン３４に出力する。また、コンバータ２６は、太陽電池２４から受ける電力を空調装置３６の作動可能な電圧レベルに変換して、空調装置３６に出力する。

ＰＭ−ＥＣＵ２８は、補機バッテリＢ２またはＤＣ／ＤＣコンバータ３２から供給される電力により作動し、電池冷却ファン３４を制御する。具体的には、ＰＭ−ＥＣＵ２８は、電池冷却ファン３４を駆動するための制御指令ＦＮを生成して、その生成した制御指令ＦＮを電池冷却ファン３４へ出力する。

ここで、車両の停止モード時に、ＰＭ−ＥＣＵ２８は、所定の頻度で電池監視ユニット３０を起動する。具体的には、ＰＭ−ＥＣＵ２８は、電池監視ユニット３０の起動を指示する指令ＥＮ１を所定の頻度で活性化して電池監視ユニット３０へ出力する。そして、ＰＭ−ＥＣＵ２８は、起動された電池監視ユニット３０から電池パックＢ１の温度ＴＢを取得する。なお、ＰＭ−ＥＣＵ２８は、電池監視ユニット３０から電池パックＢ１の温度ＴＢを取得すると、指令ＥＮ１を非活性化して電池監視ユニット３０を停止させる。

さらに、車両の停止モード時に、ＰＭ−ＥＣＵ２８は、補機バッテリＢ２の電圧レベルを監視する。そして、ＰＭ−ＥＣＵ２８は、補機バッテリＢ２の電圧レベルが予め設定されたしきい値を下回ると、補機バッテリＢ２のＳＯＣが低下していると判断し、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２の起動を指示する指令ＥＮ２を活性化してＤＣ／ＤＣコンバータ３２へ出力する。

電池監視ユニット３０は、電池パックＢ１の温度ＴＢを含む電池パックＢ１の状態を監視する。この電池監視ユニット３０は、イグニッションキーがオフされるとシステム電源のオフに伴なって停止されるところ、車両の停止モード中は、ＰＭ−ＥＣＵ２８からの指令ＥＮ１に応じて所定の頻度で起動される。そして、電池監視ユニット３０は、指令ＥＮ１に応じて起動されると、電池パックＢ１の温度ＴＢを検出してＰＭ−ＥＣＵ２８へ出力し、その後、指令ＥＮ１が非活性化されると停止する。

ＤＣ／ＤＣコンバータ３２は、電池パックＢ１から受ける直流電圧を補機系の電圧レベルに変換して補機バッテリＢ２へ出力する。ここで、このＤＣ／ＤＣコンバータ３２も、イグニッションキーがオフされるとシステム電源のオフに伴なって停止されるところ、車両の停止モード中は、ＰＭ−ＥＣＵ２８からの指令ＥＮ２に応じて起動される。

電池冷却ファン３４は、コンバータ２６から電力の供給を受けて作動し、電池パックＢ１へ冷却風を供給する。ここで、この電池冷却ファン３４も、イグニッションキーがオフされるとシステム電源のオフに伴なって停止されるところ、車両の停止モード中は、ＰＭ−ＥＣＵ２８からの制御指令ＦＮに応じて起動される。

空調装置３６は、Ａ／Ｃ−ＥＣＵと、Ａ／Ｃ−ＥＣＵからの指令に基づいて換気モードを外気を車室内に導入する外気導入モードと車室内の空気を循環させる内気循環モードとのうちのいずれか一方から他方に切り換えるための切換ダンパと、Ａ／Ｃ−ＥＣＵからの指令に基づいて作動する空調用のブロアファンと、ブロアファンの作動により車室内から吸入される空気の温度を低下させるためのエバポレータと、ブロアファンの作動により車室内から吸入される空気の温度を上昇させるヒータと、車室内の温度を検出して、検出結果をＡ／Ｃ−ＥＣＵに出力する車室内温度センサ（いずれも図示せず）とを含む。

空調装置３６は、車両の停止モード時において、少なくとも太陽電池２４により発電された電力を用いてプレ空調換気制御を実行する。プレ空調換気制御は、プレ換気制御と、プレ空調制御とを含む。

プレ換気制御は、運転者により車両のシステムを起動する操作が行なわれる前の停止モード時に、太陽電池２４からの電力を用いて切換ダンパを駆動して、内気循環モードから外気導入モードに換気モードを切り換えた後にブロアファンを駆動して、外気を車室内に導入する制御である。

空調装置３６は、たとえば、車両の停止モード時に、予め定められた条件が成立した場合にプレ換気制御を実行する。予め定められた条件は、たとえば、太陽電池２４の発電電力が、少なくともブロアファンの作動に必要な最低限の電力と、Ａ／Ｃ−ＥＣＵの作動に必要な最低限の電力と、電池冷却ファン３４の作動に必要な最低限の電量との和よりも大きいという条件と、電池パックＢ１のＳＯＣ（State of Charge）が予め定められた値以上であって、かつ、電池パックＢ１の電池温度ＴＢが予め定められた温度以上であるという条件とのうちのいずれか一方が成立するという条件である。

プレ空調制御は、運転者により車両のシステムを起動する操作が行なわれる前の停止モード時に、太陽電池２４または電池パックＢ１の電力を用いて空調装置３６を作動させて車室内の温度を予め設定された温度にする制御である。具体的には、空調装置３６は、切換ダンパを駆動して、外気導入モードから内気循環モードに換気モードを切り換えた後に、車室内の温度が運転者等により予め設定された温度になるように、ブロアファンにより送風される空気をエバポレータあるいはヒータに接触させて車室内に供給される空気の温度を調節する。

空調装置３６は、たとえば、車両の停止モード時に、予め定められた条件が成立した場合にプレ空調制御を実行する。予め定められた条件は、たとえば、電池パックＢ１のＳＯＣが予め定められた値以上であって、かつ、電池パックＢ１の電池温度ＴＢが予め定められた温度以上であるという条件である。

図２に示すように、電池パックＢ１は、一方端が車室内に設けられる吸気口に接続される吸気通路３８の他方端に接続される。吸気通路３８の途中には、電池冷却ファン３４が設けられる。また、電池パックＢ１は、一方端が車外に向けて設けられる排気口に接続される排気通路４０の他方端に接続される。

吸気通路３８の途中であって、吸気通路３８の電池冷却ファン３４よりも上流側には吸気通路３８内の空気の温度（以下、吸気温度と記載する）を検出する吸気温度センサ５０が設けられる。吸気温度センサ５０は、検出された吸気温度を示す信号をＰＭ−ＥＣＵ２８に出力する。なお、吸気温度センサ５０は、電池冷却ファン３４によって発生される空気の流れにおいて電池パックＢ１よりも上流の空気の温度を検出できればよく、特に、電池冷却ファン３４の上流側の位置に限定して設けられるものではない。

さらに、電池パックＢ１には、電池パックＢ１のケース内に収納される電池セルの電池温度ＴＢを検出する電池温度センサ５２が設けられる。電池温度センサ５２は、検出された電池温度ＴＢを示す信号を、電池監視ユニット３０を経由してＰＭ−ＥＣＵ２８に出力する。

また、ＰＭ−ＥＣＵ２８は、Ａ／Ｃ−ＥＣＵ４２からプレ空調換気制御情報と、車室内温度情報とを受信する。プレ空調換気制御情報とは、プレ換気制御が実行中であるか否かを示す情報と、プレ空調制御が実行中であるか否かを示す情報とを含む。車室内温度情報とは、車室内温度センサ４４により検出される車室内の温度を含む情報である。

以上のような構成を有する車両において、本実施の形態においては、ＰＭ−ＥＣＵ２８が、プレ空調換気制御中に、車室内の温度および吸気温度のうちの少なくともいずれか一方の温度が電池温度ＴＢよりも低い場合に、太陽電池２４の電力を用いて電池冷却ファン３４を駆動する点に特徴を有する。

図３を参照して、本実施の形態に係る車両の制御装置であるＰＭ−ＥＣＵ２８およびＡ／Ｃ−ＥＣＵ４２で実行されるプログラムの制御構造について説明する。

ステップ（以下、ステップをＳと記載する）１００にて、ＰＭ−ＥＣＵ２８は、プレ空調換気制御中であるか否かを判定する。すなわち、ＰＭ−ＥＣＵ２８は、Ａ／Ｃ−ＥＣＵ４２から受信するプレ空調換気制御情報に基づいて、プレ換気制御中であるか否か、または、プレ空調制御中であるか否かを判定する。プレ空調換気制御中であると（すなわち、プレ換気制御中であるかプレ換気制御中であると）（Ｓ１００にてＹＥＳ）、処理はＳ１０２に移される。もしそうでないと（Ｓ１００にてＮＯ）、処理はＳ１０６に移される。

Ｓ１０２にて、ＰＭ−ＥＣＵ２８は、車室内の温度または吸気温度が電池温度ＴＢよりも低いか否かを判定する。ＰＭ−ＥＣＵ２８は、吸気温度センサ５０による検出結果と、Ａ／Ｃ−ＥＣＵ４２から受信する車室内温度情報に基づいて車室内の温度または吸気温度が電池温度ＴＢよりも低いか否かを判定する。車室内の温度または吸気温度が電池温度ＴＢよりも低いと（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、処理はＳ１０４に移される。もしそうでないと（Ｓ１０２にてＮＯ）、処理はＳ１０６に移される。

Ｓ１０４にて、ＰＭ−ＥＣＵ２８は、電池冷却ファン３４を太陽電池２４からの供給される電力を用いて駆動する。ＰＭ−ＥＣＵ２８は、電池冷却ファン３４に制御指令ＦＮを送信して、電池冷却ファン３４を駆動する。Ｓ１０６にて、Ａ／Ｃ−ＥＣＵ４２は、プレ空調換気制御が継続するか否かを判定する。Ａ／Ｃ−ＥＣＵ４２は、上述したプレ換気制御の実行条件あるいはプレ空調制御の実行条件が成立している場合は、プレ空調換気制御が継続すると判定し、それらの実行条件が成立しない場合は、プレ空調換気制御が継続しないと判定する。なお、ＰＭ−ＥＣＵ２８がＡ／Ｃ−ＥＣＵ４２から受信するプレ空調換気制御情報に基づいてプレ空調換気制御が継続するか否かを判定するようにしてもよい。プレ空調換気制御が継続すると判定されると（Ｓ１０６にてＹＥＳ）、処理はＳ１００に戻される。もしそうでないと（Ｓ１０６にてＮＯ）、この処理は終了する。なお、車室内の温度または吸気温度が電池温度ＴＢ以上である場合であって、かつ、電池冷却ファン３４が駆動中の場合に、電池冷却ファン３４の駆動を停止するようにしてもよい。

以上のような構造およびフローチャートに基づく本実施の形態に係る車両の制御装置であるＰＭ−ＥＣＵ２８の動作について説明する。

たとえば、高温の環境下での車両の駐車時であって、かつ、運転者により車両のシステムを起動する操作が行なわれる前の停止モード時において、太陽電池２４による発電電力が車室内空調ファンの最低必要電力と、ＥＣＵの必要電力と、電池冷却ファン３４の最低必要電力とを加算した電力以上であって、かつ、電池温度ＴＢが予め定められた温度以上であったり、あるいは、電池パックＢ１のＳＯＣが予め定められた値以上であって、かつ、電池温度ＴＢが予め定められた温度以上である場合に、空調装置３６は、太陽電池２４の電力を用いたプレ換気制御を実行する。

あるいは、電池パックＢ１のＳＯＣが予め定められた値以上であって、かつ、電池温度ＴＢが予め定められた温度以上である場合に、空調装置３６は、太陽電池２４の電力および電池パックＢ１の電力を用いてプレ空調制御を実行する。

このような場合、すなわち、プレ空調換気制御中において（Ｓ１００にてＹＥＳ）、車室内の温度または吸気温度が電池温度ＴＢよりも低いと（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、電池冷却ファン３４が太陽電池２４の電力を用いて駆動される（Ｓ１０４）。

電池冷却ファン３４の駆動により車室内の空気は、吸気通路３８を流通して電池パックＢ１に供給されることとなる。また、車室内の空気はプレ空調換気制御により電池パックＢ１の電池温度ＴＢよりも低い温度に調節されているため、電池パックＢ１の温度は電池冷却ファン３４から供給される空気との熱交換により低下することとなる。電池冷却ファン３４の駆動は、プレ空調換気制御が継続する間（Ｓ１０６にてＮＯ）、車室内の温度または吸気温度が電池温度ＴＢよりも低い場合（Ｓ１０２にてＹＥＳ）に継続されることとなる。

以上のようにして、本実施の形態に係る車両の制御装置によると、たとえば、高温環境下で車両が放置され、電池温度ＴＢが上昇した場合などに、プレ空調換気制御により適切な温度に調整された車室内の空気を用いて電池パックを冷却することができる。また、少なくとも太陽電池の電力を用いてプレ空調換気制御および電池冷却ファンの制御を行なうため、電池パックの電池寿命の悪化および自己放電に伴なう燃費の悪化を抑制することができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１２，１４ インバータ、１８ 動力分割機構、２０ リダクションギヤ、２２ ドライブシャフト、２４ 太陽電池、２６ コンバータ、２８ ＰＭ−ＥＣＵ、３０ 電池監視ユニット、３２ ＤＣ／ＤＣコンバータ、３４ 電池冷却ファン、３６ 空調装置、３８ 吸気通路、４０ 排気通路、４２ Ａ／Ｃ−ＥＣＵ、４４ 車室内温度センサ、５０ 吸気温度センサ、５２ 電池温度センサ、１００ ハイブリッド車両、Ｂ１ 電池パック、Ｂ２ 補機バッテリ、ＥＮＧ エンジン、ＦＲ，ＦＬ 前輪、ＭＧ１，ＭＧ２ モータジェネレータ、ＲＲ，ＲＬ 後輪。

Claims (1)

1. 駆動用モータと、前記駆動用モータに電力を供給する電池パックと、太陽電池とが搭載された車両の制御装置であって、前記電池パックには、前記電池パックに車室内の空気を供給する冷却ファンが設けられ、前記車両の駐車時であって、かつ、運転者により前記車両のシステムを起動する操作が行なわれる前に少なくとも前記太陽電池の電力を用いて車室内において換気制御と空調制御とを含む空調換気制御が実行され、
   前記空調換気制御が行なわれているか否かを判定するための制御判定手段と、
   前記車室内の温度を検出するための車室内温度検出手段と、
   前記電池パックの温度を検出するための電池温度検出手段と、
   前記冷却ファンによって発生される空気の流れにおいて前記電池パックよりも上流の空気の温度を検出するための吸気温度検出手段と、
   前記車室内の温度および前記上流の空気の温度のうちの少なくともいずれか一方が前記電池パックの温度よりも低いか否かを判定するための温度判定手段と、
   前記空調換気制御が行なわれている場合であって、かつ、前記車室内の温度および前記上流の空気の温度のうちの少なくともいずれか一方が前記電池パックの温度よりも低い場合に、前記空調換気制御が終了するまで少なくとも前記太陽電池の電力を用いて前記冷却ファンを駆動するように制御するための制御手段とを含む、車両の制御装置。

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