JP2010252427A

JP2010252427A - 自動車およびこれに搭載された二次電池の充電方法

Info

Publication number: JP2010252427A
Application number: JP2009096352A
Authority: JP
Inventors: Hiroki Endo; 弘樹遠藤; Masaya Yamamoto; 雅哉山本
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-04-10
Filing date: 2009-04-10
Publication date: 2010-11-04

Abstract

【課題】車両をシステムオフした状態で外部電源からの電力を用いて二次電池を充電する際の二次電池の劣化を抑制する。
【解決手段】車両をシステム停止した後に充電器によって商用電源からの電力によりバッテリを充電する際に、電池温度Ｔｂが閾値Ｔｒｅｆ未満のときには、空調装置の駆動を禁止すると共にバッテリの充電を禁止する（Ｓ２００，Ｓ２１０）。これにより、バッテリの温度Ｔｂが閾値Ｔｒｅｆ未満のときに過大な電力によってバッテリが充電されることによるバッテリ５０の劣化を抑制することができると共に充電器により商用電源からの電力を用いて空調装置を駆動したときに空調装置の負荷が変動することによって予期しない過大な電力によってバッテリが充電されてしまうのを抑止することができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、自動車およびこれに搭載された二次電池の充電方法に関し、詳しくは、走行用の動力を入出力可能な電動機と、電動機と電力のやりとりが可能な二次電池と、二次電池に蓄えられている蓄電容量の全容量に対する割合としての蓄電割合を検出する蓄電割合検出手段と、二次電池の温度を検出する温度検出手段と、蓄電割合と二次電池の温度とに基づいて二次電池を充放電してもよい最大電力としての入出力制限を設定する入出力制限設定手段と、入出力制限の範囲内で電動機を駆動して走行するよう電動機を制御する駆動制御手段と、を備える自動車およびこうした自動車に搭載された二次電池の外部電源からの電力を用いた二次電池の充電方法に関する。

従来、この種の自動車としては、エンジンと、エンジンに直結された電動発電機と、電動発電機と電力のやりとりを行なう主電池とを搭載するハイブリッド車において、主電池の温度が所定温度未満のときに電動発電機が発電中であり且つ主電池の開放電圧値が上限電圧値を越え且つ電動発電機の発電電力値が設定電力値未満のときには電動発電機の発電運転を禁止するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この自動車は、上述の制御により、主電池の寿命を延長するものとしている。

特開２００２−０５８１１２号公報

ハイブリッド自動車を含む電気自動車としては、車両をシステムオフした状態で外部電源からの電力を用いて搭載している二次電池を充電するものも提案されている。二次電池は、種類によっても異なるが、二次電池の温度が低いときに大きな電力によって充放電すると劣化が促進され、二次電池の寿命が短くなったり、二次電池の性能を十分発揮することができないようになってしまう。

本発明の自動車およびこれに搭載された二次電池の充電方法は、走行用の動力を出力する電動機とこの電動機に電力を供給する二次電池とを備える自動車において、車両をシステムオフした状態で外部電源からの電力を用いて二次電池を充電する際の二次電池の劣化を抑制することを主目的とする。

本発明の自動車およびこれに搭載された二次電池の充電方法は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の自動車は、
走行用の動力を入出力可能な電動機と、前記電動機と電力のやりとりが可能な二次電池と、前記二次電池に蓄えられている蓄電容量の全容量に対する割合としての蓄電割合を検出する蓄電割合検出手段と、前記二次電池の温度を検出する温度検出手段と、前記検出された蓄電割合と前記検出された温度とに基づいて前記二次電池を充放電してもよい最大電力としての入出力制限を設定する入出力制限設定手段と、前記設定された入出力制限の範囲内で前記電動機を駆動して走行するよう前記電動機を制御する駆動制御手段と、を備える自動車であって、
外部電源に接続されて該外部電源からの電力を用いて前記二次電池を充電する充電手段と、
車両がシステムオフされており且つ前記充電手段が前記外部電源に接続された状態で前記充電手段により前記二次電池を充電するときに、前記検出された温度が予め設定された所定温度以上のときには所定の充電シーケンスにより前記二次電池が充電されるよう前記充電手段を制御し、前記検出された温度が前記所定温度未満のときには前記所定の充電シーケンスによる充電より充電が制限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。

この本発明の自動車では、車両がシステムオフされており且つ充電手段が外部電源に接続された状態で充電手段により二次電池を充電するときに、二次電池の温度が予め設定された所定温度以上のときには所定の充電シーケンスにより二次電池が充電されるよう充電手段を制御し、二次電池の温度が所定温度未満のときには所定の充電シーケンスによる充電より充電が制限されるよう充電手段を制御する。これにより、二次電池の温度が低いときにおける二次電池の劣化を抑制することができる。

こうした本発明の自動車において、前記充電制御手段は前記検出された温度が前記所定温度未満のときには前記二次電池の充電を行なわない手段であるものとすることもできるし、前記充電制御手段は前記検出された温度が前記所定温度未満のときには前記所定の充電シーケンスで用いる電力より低い電力で前記二次電池が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し、前記充電制御手段は前記検出された温度が前記所定温度未満のときには前記設定された入出力制限の範囲内で前記二次電池が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。

また、本発明の自動車において、前記充電制御手段は、前記検出された温度が前記所定温度未満のときには車両が搭載する補機の少なくとも一部の作動を禁止する手段であるものとすることもできる。こうすれば、補機の負荷変動に伴って二次電池が過大な電力によって充電されるのを抑制することができる。補機としては、乗員室の空気調和を行なう空調装置などを挙げることができる。

さらに、本発明の自動車において、走行用の動力を出力可能な内燃機関を備えるものとすることもできる。即ち、ハイブリッド自動車とすることができるのである。ハイブリッド自動車の場合には、走行用の動力を内燃機関から出力することができるから、二次電池の温度が低いときに二次電池の充電を制限、特に全く充電しないものとしても走行することができる。こうしたハイブリッド自動車としては、更に、動力を入出力可能な発電機と、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３つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、を備えるものとすることもできる。

本発明の二次電池の充電方法は、
走行用の動力を入出力可能な電動機と、前記電動機と電力のやりとりが可能な二次電池と、前記二次電池に蓄えられている蓄電容量の全容量に対する割合としての蓄電割合を検出する蓄電割合検出手段と、前記二次電池の温度を検出する温度検出手段と、前記検出された蓄電割合と前記検出された温度とに基づいて前記二次電池を充放電してもよい最大電力としての入出力制限を設定する入出力制限設定手段と、前記設定された入出力制限の範囲内で前記電動機を駆動して走行するよう前記電動機を制御する駆動制御手段と、外部電源に接続されて該外部電源からの電力を用いて前記二次電池を充電する充電手段と、を備える自動車において、車両がシステムオフされており且つ前記充電手段が前記外部電源に接続された状態で前記充電手段により前記二次電池を充電するときの二次電池の充電方法であって、
前記二次電池の温度が予め設定された所定温度以上のときには所定の充電シーケンスにより前記二次電池が充電されるよう前記充電手段を制御し、前記二次電池の温度が前記所定温度未満のときには前記所定の充電シーケンスによる充電より充電が制限されるよう前記充電手段を制御する、
ことを特徴とする。

本発明の二次電池の充電方法では、車両がシステムオフされており且つ充電手段が外部電源に接続された状態で充電手段により二次電池を充電するときに、二次電池の温度が予め設定された所定温度以上のときには所定の充電シーケンスにより二次電池が充電されるよう充電手段を制御し、二次電池の温度が所定温度未満のときには所定の充電シーケンスによる充電より充電が制限されるよう充電手段を制御する。これにより、二次電池の温度が低いときにおける二次電池の劣化を抑制することができる。

本発明の一実施例としての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。バッテリ５０における電池温度Ｔｂと入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔとの関係の一例を示す説明図である。バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）と入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの補正係数との関係の一例を示す説明図である。実施例のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される充電制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。変形例の充電制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。変形例の充電制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としての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、ガソリンや軽油などを燃料とするエンジン２２と、エンジン２２を駆動制御するエンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという。）２４と、エンジン２２のクランクシャフト２６にキャリアが接続されると共に駆動輪３８ａ，３８ｂにデファレンシャルギヤ３７を介して連結された駆動軸３６にリングギヤが接続されたプラネタリギヤ３０と、例えば同期発電電動機として構成されて回転子がプラネタリギヤ３０のサンギヤに接続されたモータＭＧ１と、例えば同期発電電動機として構成されて回転子が駆動軸３６に接続されたモータＭＧ２と、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動するためのインバータ４１，４２と、インバータ４１，４２の図示しないスイッチング素子をスイッチング制御することによってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという。）４０と、インバータ４１，４２を介してモータＭＧ１，ＭＧ２と電力をやりとりする例えばリチウムイオン二次電池として構成されたバッテリ５０と、商用電源に接続されてバッテリ５０を充電可能な充電器５６と、車両全体を制御するハイブリッド用電子制御ユニット７０と、を備える。

充電器５６は、リレー５５を介してバッテリ５０の出力端子に接続された電力ラインに接続されており、電源コード５７を介して供給される商用電源からの交流電力を直流電力に変換するＡＣ／ＤＣコンバータ５８と、ＡＣ／ＤＣコンバータ５８からの直流電力の電圧を変換して電力ライン側に供給するＤＣ／ＤＣコンバータ５９とを備える。

ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、図示しないが、ＣＰＵ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、ＣＰＵの他に処理プログラムを記憶するＲＯＭと、データを一時的に記憶するＲＡＭと、入出力ポートと、通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット７０には、バッテリ５０の端子間に設置された電圧センサ５１ａからの電池電圧Ｖｂやバッテリ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，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，シフトレバーのポジションを検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰやアクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダルの踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキポジションＢＰ，車速センサ８８からの車速Ｖなどを入力ポートを介して入力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット７０からは、リレー５５への駆動信号やＡＣ／ＤＣコンバータ５８へのスイッチング制御信号，ＤＣ／ＤＣコンバータ５９へのスイッチング制御信号などが出力ポートを介して出力されている。また、ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，空調装置９０と通信ポートを介して接続されており、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，空調装置９０と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。さらに、ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、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バッテリ５０に蓄えられた蓄電容量の全容量に対する割合としての残容量（ＳＯＣ）を演算したり、演算した残容量（ＳＯＣ）と電池温度Ｔｂとに基づいてバッテリ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。バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、電池温度Ｔｂに基づいて入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値を設定し、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）に基づいて出力制限用補正係数と入力制限用補正係数とを設定し、設定した入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値に補正係数を乗じることにより設定することができる。図２に電池温度Ｔｂと入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔとの関係の一例を示し、図３にバッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）と入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの補正係数との関係の一例を示す。

こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０にって実行される以下に説明する駆動制御によって走行する。ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、エンジン２２を運転しながら走行するときには、まず、アクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃと車速センサ８８からの車速Ｖとに応じて走行のために駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに要求される要求トルクＴｒ＊を設定し、要求トルクＴｒ＊にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒ（例えば、モータＭＧ２の回転数や車速Ｖに換算係数を乗じて得られる回転数）を乗じて走行に要求される走行用パワーＰｄｒｖを計算する。次に、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）に基づいてバッテリ５０を充放電するための充放電要求パワーＰｂ＊と走行用パワーＰｄｒｖと損失Ｌｏｓｓとの和としてエンジン２２から出力すべき要求パワーＰｅ＊を計算すると共にエンジン２２を効率よく運転することができるエンジン２２の回転数ＮｅとトルクＴｅとの関係としての動作ライン（例えば燃費最適動作ライン）と計算した要求パワーＰｅ＊とを用いてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する。そして、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で、エンジン２２の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊となるようにするための回転数フィードバック制御によりモータＭＧ１から出力すべきトルクとしてのトルク指令Ｔｍ１＊を設定すると共に要求トルクＴｒ＊からモータＭＧ１をトルク指令Ｔｍ１＊で駆動したときにプラネタリギヤ３０を介してリングギヤ軸３２ａに作用するトルクを減じて得られる走行用トルクＴｍ２ｄｒｖと駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａの振動を抑制するための駆動軸制振トルクＴｖｄとの和のトルクをモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊として設定する。こうして設定したエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊についてはエンジンＥＣＵ２４に送信すると共にモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０に送信する。目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを受信したエンジンＥＣＵ２４は、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とによってエンジン２２が運転されるようエンジン２２の吸入空気量制御や燃料噴射制御，点火制御などを実行し、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２がトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で駆動されるようインバータ４１，４２のスイッチング素子をスイッチング制御する。

また、ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、エンジン２２の運転を停止した状態で走行するときには、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに応じてリングギヤ軸３２ａに要求される要求トルクＴｒ＊を設定し、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内でモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊には値０を設定すると共にモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊にはリングギヤ軸３２ａに要求トルクＴｒ＊を出力するトルクを設定する。そして、設定したトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０に送信する。トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２がトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で駆動されるようインバータ４１，４２のスイッチング素子をスイッチング制御する。

実施例のハイブリッド自動車２０では、自宅や予め設定した充電ポイントに到達するときにエンジン２２の始動については十分に行なうことができる程度にバッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）が低くなるように走行中にバッテリ５０の充放電の制御を行ない、自宅や予め設定した充電ポイントで車両をシステム停止した後に電源コード５７を商用電源に接続し、充電器５６によって商用電源からの電力によりバッテリ５０を充電する。そして、バッテリ５０の充電後にシステム起動したときには、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）がエンジン２２の始動を行なうことができる程度に設定された閾値Ｓｈｖに至るまでモータ運転モードによる走行（電動走行）を優先して走行する電動走行優先モードにより走行し、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）が閾値Ｓｈｖに至った以降はエンジン運転モードによる走行（ハイブリッド走行）を優先して走行するハイブリッド走行優先モードにより走行する。

また、実施例のハイブリッド自動車２０では、充電器５６によって商用電源からの電力によりバッテリ５０を充電する状態として空調装置９０の操作パネル９２から次に車両をシステム起動する予定の時刻とそのときの乗員室の温度設定を入力することにより、システム起動する予定の時刻より少し前に空調装置９０を作動して乗員室を設定温度とするシステム起動前の空調を実行する。

次に、車両をシステム停止した後に充電器５６によって商用電源からの電力によりバッテリ５０を充電する際の動作について説明する。図４は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される充電制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。

充電制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、まず、温度センサ５１ｃからの電池温度Ｔｂを入力し（ステップＳ１００）、電池温度Ｔｂが閾値Ｔｒｅｆ以上であるか否かを判定する処理を実行する（ステップＳ１１０）。ここで、閾値Ｔｒｅｆは、低温時のバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔが小さくなる上限温度であり、バッテリ５０の性能により定めることができる。実施例のバッテリ５０の場合、閾値Ｔｒｅｆとして、例えばマイナス１０℃やマイナス１５℃などを用いることができる。

電池温度Ｔｂが閾値Ｔｒｅｆ以上のときには、バッテリ５０を通常の充電シーケンスによって充電することが可能であると判断し、空調装置９０の駆動を許可すると共に（ステップＳ１２０）、通常の充電シーケンスによる充電を行なって（ステップＳ１３０〜Ｓ１８０）、バッテリ５０の充電を終了し（ステップＳ１９０）、本ルーチンを終了する。通常の充電シーケンスとしては、まず、通常時におけるバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎか或いはこれより若干低い電力として予め定められた電力Ｗｈｉによる充電を開始し（ステップＳ１３０）、電圧センサ５１ａからの電池電圧Ｖｂが閾値Ｖｒｅｆに至るまで電力Ｗｈｉによる充電を行なう（ステップＳ１４０，Ｓ１５０）。電力Ｗｈｉによる充電は、ＡＣ／ＤＣコンバータ５８により出力される電力とＤＣ／ＤＣコンバータ５９により出力される電力とが電力ＷｈｉとなるようＡＣ／ＤＣコンバータ５８とＤＣ／ＤＣコンバータ５９の図示しないスイッチング素子をスイッチング制御するように行なわれる。ここで、閾値Ｖｒｅｆは、バッテリ５０の充電完了の電池電圧として予め定められた電圧である。電力Ｗｈｉによる充電により電池電圧Ｖｂが閾値Ｖｒｅｆに至ると、電力Ｗｈｉより小さい電力として予め定められた電力Ｗｌｏｗ（例えば、Ｗｈｉ／２程度の電力）による充電を開始し（ステップＳ１６０）、電圧センサ５１ａからの電池電圧Ｖｂが閾値Ｖｒｅｆに至るまで電力Ｗｌｏｗによる充電を行ない（ステップＳ１７０，Ｓ１８０）、電池電圧Ｖｂが閾値Ｖｒｅｆに至ったときに充電を終了する（ステップＳ１９０）。電力Ｗｌｏｗによる充電は、ＡＣ／ＤＣコンバータ５８により出力される電力とＤＣ／ＤＣコンバータ５９により出力される電力とが電力ＷｌｏｗとなるようＡＣ／ＤＣコンバータ５８とＤＣ／ＤＣコンバータ５９の図示しないスイッチング素子をスイッチング制御するように行なわれる。このように、大きな電力Ｗｈｉにより充電した後に小さい電力Ｗｌｏｗで充電するのは、大きな電力Ｗｈｉによって充電すると、充電電流が大きくなりバッテリ５０の内部抵抗による電圧降下によりバッテリ５０が充電完了に至っていなくても電池電圧Ｖｂが閾値Ｖｒｅｆに至ることに基づく。即ち、その後に、小さい電力Ｗｌｏｗによって充電することにより、バッテリ５０を本来の充電完了の電池電圧にすることができるのである。なお、大きな電力Ｗｈｉによる充電のことを高速充電と称す。

一方、電池温度Ｔｂが閾値Ｔｒｅｆ未満のときには、バッテリ５０を通常の充電シーケンスにより充電することはできないと判断し、空調装置９０の駆動を禁止すると共に（ステップＳ２００）、バッテリ５０の充電も禁止して（ステップＳ２１０），本ルーチンを終了する。ここで、空調装置９０の駆動を禁止するのは、バッテリ５０を充電せずに、充電器５６により商用電源からの電力を用いて空調装置９０を駆動すると、空調装置９０の負荷が変動することによって予期しない過大な電力によってバッテリ５０が充電されてしまうのを抑制するためである。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、車両をシステム停止した後に充電器５６によって商用電源からの電力によりバッテリ５０を充電する際に、電池温度Ｔｂが閾値Ｔｒｅｆ未満のときには、バッテリ５０の充電を禁止する。これにより、バッテリ５０の温度Ｔｂが閾値Ｔｒｅｆ未満のときに過大な電力によってバッテリ５０が充電されることによるバッテリ５０の劣化を抑制することができる。しかも、電池温度Ｔｂが閾値Ｔｒｅｆ未満のときには空調装置９０の駆動も禁止するから、充電器５６により商用電源からの電力を用いて空調装置９０を駆動したときに、空調装置９０の負荷が変動することによって予期しない過大な電力によってバッテリ５０が充電されてしまうのを抑止することができる。もとより、電池温度Ｔｂが閾値Ｔｒｅｆ以上のときには、高速充電を用いてバッテリ５０を充電するから、バッテリ５０を迅速に充電することができる。また、電池温度Ｔｂが閾値Ｔｒｅｆ以上のときには、空調装置９０の駆動を許可するから、次に車両をシステム起動する予定の時刻に乗員室を設定した温度に空気調和することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、車両をシステム停止した後に充電器５６によって商用電源からの電力によりバッテリ５０を充電する際に、電池温度Ｔｂが閾値Ｔｒｅｆ未満のときには、バッテリ５０の充電を禁止するものとしたが、高速充電を禁止して電力Ｗｌｏｗによる充電によりバッテリ５０を充電するものとしてもよい。この場合の充電制御ルーチンの一例を図５に示す。このルーチンでは、電池温度Ｔｂが閾値Ｔｒｅｆ未満のときには、空調装置９０の駆動を禁止し（ステップＳ２００）、電力Ｗｌｏｗによる充電を開始し（ステップＳ１６０）、電圧センサ５１ａからの電池電圧Ｖｂが閾値Ｖｒｅｆに至るまで電力Ｗｌｏｗによる充電を行ない（ステップＳ１７０，Ｓ１８０）、電池電圧Ｖｂが閾値Ｖｒｅｆに至ったときに充電を終了する（ステップＳ１９０）。こうすれば、電池温度Ｔｂが閾値Ｔｒｅｆ未満のときでも、バッテリ５０の時間を要するものの、バッテリ５０を充電することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、車両をシステム停止した後に充電器５６によって商用電源からの電力によりバッテリ５０を充電する際に、電池温度Ｔｂが閾値Ｔｒｅｆ未満のときには、バッテリ５０の充電を禁止するものとしたが、バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎの範囲内でバッテリ５０を充電するものとしてもよい。この場合の充電制御ルーチンの一例を図６に示す。このルーチンでは、電池温度Ｔｂが閾値Ｔｒｅｆ未満のときには、空調装置９０の駆動を禁止し（ステップＳ２００）、バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎにマージンとしての電力αを加えたものを充電電力Ｗｃｈｇとして設定し（ステップＳ２２０）、電力Ｗｃｈｇによる充電を開始し（ステップＳ２３０）、電圧センサ５１ａからの電池電圧Ｖｂが閾値Ｖｒｅｆに至るまで電力Ｗｃｈｇによる充電を行ない（ステップＳ１７０，Ｓ１８０）、電池電圧Ｖｂが閾値Ｖｒｅｆに至ったときに充電を終了する（ステップＳ１９０）。こうすれば、電池温度Ｔｂが閾値Ｔｒｅｆ未満のときでも、バッテリ５０の時間を要するものの、バッテリ５０を充電することができる。

実施例では、本発明をハイブリッド自動車２０の形態として説明したが、ハイブリッド自動車の形態とする場合、上述のエンジン２２とプラネタリギヤ３０とモータＭＧ１，ＭＧ２，バッテリ５０とからなる構成に限定されるものではなく、エンジンと走行用のモータとモータに電力を供給することができるバッテリとを備えるものであれば、如何なる構成のハイブリッド自動車としても構わない。また、本発明は、ハイブリッド自動車の形態だけでなく、エンジンを搭載しない電気自動車の形態としてもよいし、こうした自動車に搭載された二次電池の充電方法の形態としてもよい。

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、バッテリ５０が「二次電池」に相当し、バッテリ５０の充放電電流Ｉｂの積算値に基づいてバッテリ５０に蓄えられた蓄電容量の全容量に対する割合としての残容量（ＳＯＣ）を演算するハイブリッド用電子制御ユニット７０が「蓄電割合検出手段」に相当し、温度センサ５１ｃが「温度検出手段」に相当し、電池温度Ｔｂに基づいて入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値を設定すると共にバッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）に基づいて出力制限用補正係数と入力制限用補正係数とを設定し、設定した入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値に補正係数を乗じることによりバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを設定するハイブリッド用電子制御ユニット７０が「入出力制限設定手段」に相当し、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で要求トルクにより走行するようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２を制御するハイブリッド用電子制御ユニット７０とエンジンＥＣＵ２４とモータＥＣＵ４０とが「駆動制御手段」に相当し、ＡＣ／ＤＣコンバータ５８とＤＣ／ＤＣコンバータ５９とを備える充電器５６が「充電手段」に相当し、車両をシステム停止した後に充電器５６によって商用電源からの電力によりバッテリ５０を充電する際に、電池温度Ｔｂが閾値Ｔｒｅｆ以上のときには空調装置９０の駆動を許可すると共に通常の充電シーケンスによりバッテリ５０を充電し、電池温度Ｔｂが閾値Ｔｒｅｆ未満のときには空調装置９０の駆動を禁止すると共にバッテリ５０の充電を禁止する図４に例示する充電制御ルーチンを実行するハイブリッド用電子制御ユニット７０が「充電制御手段」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、駆動軸に動力を入出力可能な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。「二次電池」としては、リチウムイオン二次電池として構成されたバッテリ５０に限定されるものではなく、ニッケル水素二次電池やニッケルカドミウム二次電池，鉛蓄電池などの種々の二次電池であっても構わない。「蓄電割合検出手段」としては、バッテリ５０の充放電電流Ｉｂの積算値に基づいてバッテリ５０に蓄えられた蓄電容量の全容量に対する割合としての残容量（ＳＯＣ）を演算を演算するものに限定されるものではなく、バッテリ５０の開放電圧に基づいて残容量（ＳＯＣ）を演算するものなど、二次電池に蓄えられている蓄電容量の全容量に対する割合としての蓄電割合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。「入出力制限設定手段」としては、電池温度Ｔｂに基づいて入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値を設定すると共にバッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）に基づいて出力制限用補正係数と入力制限用補正係数とを設定し、設定した入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値に補正係数を乗じることによりバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを設定するものに限定されるものではなく、蓄電割合と二次電池の温度とに基づいて二次電池を充放電してもよい最大電力としての入出力制限を設定するものであれば如何なるものとしても構わない。「駆動制御手段」としては、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で要求トルクにより走行するようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２を制御するハイブリッド用電子制御ユニット７０とエンジンＥＣＵ２４とモータＥＣＵ４０とからなるものに限定されるものではなく、単一の電子制御ユニットとするなど、入出力制限の範囲内で電動機を駆動して走行するよう電動機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。「充電手段」としては、ＡＣ／ＤＣコンバータ５８とＤＣ／ＤＣコンバータ５９とを備える充電器５６に限定されるものではなく、外部電源に接続されて該外部電源からの電力を用いて前記二次電池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。「充電制御手段」としては、車両をシステム停止した後に充電器５６によって商用電源からの電力によりバッテリ５０を充電する際に、電池温度Ｔｂが閾値Ｔｒｅｆ以上のときには空調装置９０の駆動を許可すると共に通常の充電シーケンスによりバッテリ５０を充電し、電池温度Ｔｂが閾値Ｔｒｅｆ未満のときには空調装置９０の駆動を禁止すると共にバッテリ５０の充電を禁止するものに限定されるものではなく、電池温度Ｔｂが閾値Ｔｒｅｆ未満のときには高速充電を禁止して電力Ｗｌｏｗによる充電によりバッテリ５０を充電するものとしたり、電池温度Ｔｂが閾値Ｔｒｅｆ未満のときにはバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎの範囲内でバッテリ５０を充電するものとたりするなど、車両がシステムオフされており且つ充電手段が外部電源に接続された状態で充電手段により二次電池を充電するときに、二次電池の温度が予め設定された所定温度以上のときには所定の充電シーケンスにより二次電池が充電されるよう充電手段を制御し、二次電池の温度が所定温度未満のときには所定の充電シーケンスによる充電より充電が制限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。

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、自動車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、２２エンジン、２４エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２６クランクシャフト、３０プラネタリギヤ、３６駆動軸、３７デファレンシャルギヤ、３８ａ，３８ｂ駆動輪、４０モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２インバータ、５０バッテリ、５１ａ電圧センサ、５１ｂ電流センサ、５１ｃ温度センサ、５５リレー、５６充電器、５７電源コード、５８ＡＣ／ＤＣコンバータ、５９ＤＣ／ＤＣコンバータ、７０ハイブリッド用電子制御ユニット、８２シフトポジションセンサ、８４アクセルペダルポジションセンサ、８６ブレーキペダルポジションセンサ、８８車速センサ、９０空調装置、ＭＧ１，ＭＧ２モータ。

Claims

走行用の動力を入出力可能な電動機と、前記電動機と電力のやりとりが可能な二次電池と、前記二次電池に蓄えられている蓄電容量の全容量に対する割合としての蓄電割合を検出する蓄電割合検出手段と、前記二次電池の温度を検出する温度検出手段と、前記検出された蓄電割合と前記検出された温度とに基づいて前記二次電池を充放電してもよい最大電力としての入出力制限を設定する入出力制限設定手段と、前記設定された入出力制限の範囲内で前記電動機を駆動して走行するよう前記電動機を制御する駆動制御手段と、を備える自動車であって、
外部電源に接続されて該外部電源からの電力を用いて前記二次電池を充電する充電手段と、
車両がシステムオフされており且つ前記充電手段が前記外部電源に接続された状態で前記充電手段により前記二次電池を充電するときに、前記検出された温度が予め設定された所定温度以上のときには所定の充電シーケンスにより前記二次電池が充電されるよう前記充電手段を制御し、前記検出された温度が前記所定温度未満のときには前記所定の充電シーケンスによる充電より充電が制限されるよう前記充電手段を制御する充電制御手段と、
を備える自動車。
請求項１記載の自動車であって、
前記充電制御手段は、前記検出された温度が前記所定温度未満のときには前記二次電池の充電を行なわない手段である、
自動車。
請求項１記載の自動車であって、
前記充電制御手段は、前記検出された温度が前記所定温度未満のときには前記所定の充電シーケンスで用いる電力より小さい電力で前記二次電池が充電されるよう前記充電手段を制御する手段である、
自動車。
請求項１記載の自動車であって、
前記充電制御手段は、前記検出された温度が前記所定温度未満のときには前記設定された入出力制限の範囲内で前記二次電池が充電されるよう前記充電手段を制御する手段である、
自動車。
請求項１ないし４のいずれか１つの請求項に記載の自動車であって、
前記充電制御手段は、前記検出された温度が前記所定温度未満のときには車両が搭載する補機の少なくとも一部の作動を禁止する手段である、
自動車。
請求項１ないし５のいずれか１つの請求項に記載の自動車であって、
走行用の動力を出力可能な内燃機関、
を備える自動車。
請求項６記載の自動車であって、
動力を入出力可能な発電機と、
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３つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、
を備える自動車。
走行用の動力を入出力可能な電動機と、前記電動機と電力のやりとりが可能な二次電池と、前記二次電池に蓄えられている蓄電容量の全容量に対する割合としての蓄電割合を検出する蓄電割合検出手段と、前記二次電池の温度を検出する温度検出手段と、前記検出された蓄電割合と前記検出された温度とに基づいて前記二次電池を充放電してもよい最大電力としての入出力制限を設定する入出力制限設定手段と、前記設定された入出力制限の範囲内で前記電動機を駆動して走行するよう前記電動機を制御する駆動制御手段と、外部電源に接続されて該外部電源からの電力を用いて前記二次電池を充電する充電手段と、を備える自動車において、車両がシステムオフされており且つ前記充電手段が前記外部電源に接続された状態で前記充電手段により前記二次電池を充電するときの二次電池の充電方法であって、
前記二次電池の温度が予め設定された所定温度以上のときには所定の充電シーケンスにより前記二次電池が充電されるよう前記充電手段を制御し、前記二次電池の温度が前記所定温度未満のときには前記所定の充電シーケンスによる充電より充電が制限されるよう前記充電手段を制御する、
ことを特徴とする二次電池の充電方法。