JP2010163095A - 車両の制御装置 - Google Patents
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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
【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。
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。
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)
- 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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