JP2012133900A

JP2012133900A - 加温装置

Info

Publication number: JP2012133900A
Application number: JP2010282654A
Authority: JP
Inventors: Takashi Otsuka; 隆大塚
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2010-12-20
Filing date: 2010-12-20
Publication date: 2012-07-12
Anticipated expiration: 2030-12-20
Also published as: US20140008348A1; CN103262335A; EP2658028A1; JP5749926B2; WO2012086294A1

Abstract

【課題】バッテリから供給可能な電力量を増加させる加温装置を提供する。
【解決手段】加温装置１であって、蓄電装置２と、蓄電装置２と電気的に接続し、蓄電装置２から供給される電力によって蓄電装置２を暖機する暖機手段３と、蓄電装置２を暖機手段３によって暖機することで、蓄電装置２から負荷５に供給可能な電力量を、蓄電装置２を暖機手段３によって暖機しない場合に蓄電装置２から負荷５に供給可能な電力量よりも大きくする暖機制御手段４とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は加温装置に関するものである。

従来、車両に搭載された蓄電装置を家庭用の電源で充電する場合に、蓄電装置を加熱して充電することで蓄電装置の充電効率を向上させるものが、特許文献１に開示されている。

特開２００９−２５４０９７号公報

電源に接続されておらず、蓄電装置の温度が低い状態から車両を発進させると、蓄電装置から供給可能な電力量が低下することが知られている。しかし、上記発明においては、車両が家庭用の電源に接続されておらず、気温が低い屋外に停車しており、蓄電装置の温度が低い状態から発進する場合については考慮されていない。そのため、上記発明において、このような状態から発進する場合に蓄電装置から供給される電力量が小さくなり、例えば車両の走行距離が短くなる、といった問題点がある。

本発明はこのような問題点を解決するために発明されたもので、電源に接続しておらず、温度が低い状態から電力供給を開始する蓄電装置の電力量を増加させることを目的とする。

本発明の第１の態様は、加温装置であって、蓄電装置と、蓄電装置と電気的に接続し、蓄電装置から供給される電力によって蓄電装置を暖機する暖機手段と、蓄電装置を暖機手段によって暖機することで蓄電装置から負荷に供給可能な電力量を、蓄電装置を暖機手段によって暖機しない場合に蓄電装置から負荷に供給可能な電力量よりも大きくする暖機制御手段とを備えることを特徴とする。

本発明の第２の態様は、第１の態様において、蓄電装置の充電状態を検出する充電状態検出手段と、蓄電装置の温度を検出する温度検出手段と、蓄電装置の充電状態と蓄電装置の温度とに基づいて暖機手段によって蓄電装置を暖機しない場合に蓄電装置から負荷に供給可能な第１電力量を算出する第１電力量算出手段と、暖機手段によって蓄電装置を暖機する場合に蓄電装置から負荷に供給可能な第２電力量を算出する第２電力量算出手段とを備え、暖機制御手段は、第２電力量が第１電力量よりも大きい場合に、暖機手段によって前記蓄電装置を暖機することを特徴とする。

本発明の第３の態様は、第２の態様において、第２電力量算出手段は、暖機手段によって暖機する目標温度を複数設定し、設定した目標温度毎に第２電力量を算出し、暖機制御手段は、目標温度毎に算出した第２電力量の中で最大となる値と、第１電力量とを比較することを特徴とする。

本発明の第４の態様は、第１の態様において、蓄電装置の充電状態を検出する充電状態検出手段と、蓄電装置の温度を検出する温度検出手段と、暖機手段によって蓄電装置を暖機しない場合に蓄電装置の充電状態と蓄電装置の温度とに基づいて蓄電装置から負荷に供給可能な第１電力量を算出する第１電力量算出手段と、暖機手段によって蓄電装置を暖機する場合に蓄電装置から負荷に供給可能な第２電力量を算出する第２電力量算出手段と、蓄電装置に要求されている第３電力量を算出する第３電力量算出手段を備え、暖機制御手段は、第１電力量が第３電力量よりも小さく、かつ第２電力量が第３電力量以上である場合に、暖機手段によって蓄電装置を暖機することを特徴とする。

本発明の第５の態様は、第４の態様において、暖機制御手段は、蓄電装置が第３電力量を供給可能となる温度まで暖機手段によって蓄電装置を暖機することを特徴とする。

第１の態様によると、暖機手段によって蓄電装置を暖機することで蓄電装置から負荷に供給可能な電力量を、暖機手段によって蓄電装置を暖機しない場合の電力量よりも大きくすることができ、温度が低い状態から電力を供給する場合でも負荷に十分な電力を供給することができる。

第２の態様によると、暖機手段により蓄電装置を暖機することで蓄電装置から供給可能な電力量が増加する場合にのみ、蓄電装置を暖機することで、蓄電装置が必要以上に暖機されることを抑制することができる。そのため、暖機手段によって消費される電力量を抑制し、かつ蓄電装置から供給可能な電力量を増加させることができる。

第３の態様によると、暖機手段によって暖機する蓄電装置の目標温度を複数設定し、目標温度毎に蓄電装置から供給可能な第２電力量を算出し、その中で最大となる第２電力量と、蓄電装置を暖機しない場合の第１電力量とを比較し、大きい方の電力量が得られるように暖機手段を制御することで、蓄電装置から供給できる電力量を最大とすることができる。

第４の態様によると、第１電力量が第３電力量よりも小さく、かつ第２電力量が第３電力量以上である場合に、暖機手段によって蓄電装置を暖機することで、暖機手段による蓄電装置の暖機を必要な場合にのみ行うことができる。そのため、無駄な蓄電装置の電力量の消費を抑制し、効率良く蓄電装置を使用することができる。

第５の態様によると、暖機手段によって蓄電装置を暖機する場合に、第３電力量が得られる温度まで蓄電装置を暖機することで、暖機手段による蓄電装置の暖機を最小限に抑えることができる。

第１実施形態の加温装置を示す概略ブロック図である。第１実施形態の加温装置の制御を説明するためのタイムチャートである。バッテリのＳＯＣとバッテリの温度と暖機前バッテリ電力量との関係を示すマップである。バッテリのＳＯＣとバッテリの使用時間とバッテリ劣化量との関係を示すマップである。目標温度と現在の温度との偏差と温調装置によって消費される電力量との関係を示すマップである。第２実施形態の加温装置の制御を説明するためのタイムチャートである。

本発明の第１実施形態の加温装置１について図１を用いて説明する。

図１は加温装置を備えた車両の一部を示す概略構成図である。車両は、バッテリから供給される電力によってモータジェネレータで駆動力を発生させ、その駆動力で走行することができる。なお、本実施形態では車両に搭載された加温装置について説明するが、これに限られることはなく、加温装置は他の移動可能な電源装置に用いることができる。

加温装置１は、バッテリ２と、温調装置３と、バッテリコントローラ４とを備える。

バッテリ２は、モータジェネレータ５などに電力を供給する電力を蓄える。バッテリ２は、急速充電コネクタ６または通常充電コネクタ７によって充電され、また車両の回生時などにモータジェネレータ５によって充電される。

温調装置３は、バッテリ２を暖めるヒーターである。

バッテリコントローラ４は、バッテリ２の温度を検出する温度センサ１０からの信号、バッテリ２の電圧を検出する電圧センサ１１からの信号、バッテリ２の電流を検出する電流センサ１２からの信号、ナビゲーションシステム８からの信号などに基づいて、温調装置３の制御信号を出力する。バッテリコントローラ４は、電圧センサ１１からの信号および電流センサ１２からの信号に基づいてバッテリ２の充電率（充電状態、以下ＳＯＣ（state of charge）とする。）を算出する。

バッテリコントローラ４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどによって構成され、ＣＰＵがＲＯＭに格納されたプログラムを実行することで、その機能が発揮される。

ナビゲーションシステム８は、運転者の操作によって目的地が入力されると、ＧＰＳ信号に基づいて目的地までの道順、現在地、交通情報、周辺情報、地形などを表示する。

次に本実施形態における加温装置の制御について図２のフローチャートを用いて説明する。

ステップＳ１００では、バッテリコントローラ４は、バッテリ２のＳＯＣを読み出す。バッテリ２のＳＯＣは、前回の車両スイッチがＯＦＦとされた時に記憶されている。

ステップＳ１０１では、バッテリコントローラ４は、温度センサ１０の信号に基づいてバッテリ２の温度を検出する。

ステップＳ１０２では、バッテリコントローラ４は、バッテリ２のＳＯＣとバッテリ２の温度とによって現在のバッテリ２が出力可能な電力量（以下、暖機前バッテリ電力量（第１電力量）という。）を図３のマップに基づいて算出する。図３はバッテリ２のＳＯＣとバッテリ２の温度と暖機前バッテリ電力量との関係を示すマップであり、バッテリ２のＳＯＣが大きくなると暖機前バッテリ電力量は大きくなり、また、バッテリ２の温度が高くなると暖機前バッテリ電力量は大きくなる。

また、バッテリ性能はバッテリ２の使用時間が長くなると劣化する。そのため、図４に示すマップに基づいてバッテリ２の劣化量を算出し、図３で算出する暖機前バッテリ電力量を補正しても良い。図４はバッテリ２のＳＯＣとバッテリ２の使用時間とバッテリ２の劣化量との関係を示したものであり、バッテリ２の使用時間が長くなると、バッテリ２の劣化量が大きくなる。つまり暖機前バッテリ電力量は低下する。暖機前バッテリ電力量を補正する場合には、図３のマップによって算出した暖機前バッテリ電力量から図４のマップによって算出したバッテリ２の劣化量を減算し、暖機前バッテリ電力量を算出する。

ステップＳ１０３では、バッテリコントローラ４は、温調装置３によって暖めるバッテリ２の目標温度を設定する。ここでは、現在設定されている目標温度よりも所定温度高い温度に目標温度を設定する。本制御の最初の目標温度は、ステップＳ１０１によって検出したバッテリ２の温度よりも所定温度高い温度である。なお、本実施形態では所定温度は１℃であるが、これに限られることはなく、１℃よりも小さくても大きくても良い。

ステップＳ１０４では、バッテリコントローラ４は、バッテリ２のＳＯＣとバッテリ２の温度などに基づいてバッテリ２を温調装置３によって暖めた場合に使用可能なバッテリ電力量（以下、暖機後バッテリ電力量（第２電力量）という。）を式（１）に基づいて算出する。

暖機後バッテリ電力量＝Ｐ１＋Ｐ２−Ｐ３・・・式（１）
Ｐ１は温調装置３によって加温した場合の電力量である。Ｐ２はバッテリ２を加温するまでにバッテリ２の自己発熱により上昇する電力量である。Ｐ３は温調装置３により消費される電力量である。

Ｐ１は図３に示すマップによって算出される。Ｐ２はバッテリ２の電流、電圧、および内部抵抗に基づいて算出される。Ｐ３は図５に示すマップによって算出される。図５は目標温度と現在のバッテリ２の温度との偏差と温調装置３によって消費される電力量との関係を示すマップであり、偏差が大きくなると温調装置３によって消費される電力量は大きくなる。

なお、暖機後バッテリ電力量を暖機前バッテリ電力量と同様にバッテリ２の使用時間によって劣化量を算出し、暖機後バッテリ電力量を補正しても良い。補正方法は、暖機前バッテリ電力量と同様である。

ステップＳ１０５では、バッテリコントローラ４は、目標温度がバッテリ２の上限温度かどうか判定する。目標温度がバッテリ２の上限温度である場合にはステップＳ１０６へ進み、目標温度がバッテリ２の上限温度ではない場合にはステップＳ１０３へ戻り上記制御を繰り返す。本実施形態では、バッテリ２の目標温度を上限温度まで設定し、設定された目標温度毎に暖機後バッテリ電力量を算出する。

ステップＳ１０６では、バッテリコントローラ４は、ステップＳ１０２によって算出した暖機前バッテリ電力量と、目標温度毎に算出した暖機後バッテリ電力量の中で最大となる最大暖機後バッテリ電力量とを比較する。そして、最大暖機後バッテリ電力量が暖機前バッテリ電力量よりも大きい場合にはステップＳ１０７へ進み、最大暖機後バッテリ電力量が暖機前バッテリ電力量以下である場合にはステップＳ１１１へ進む。

ステップＳ１０７では、バッテリコントローラ４は、最大暖機後バッテリ電力量を得ることができるバッテリ２の温度を最終目標温度として設定する。

ステップＳ１０８では、バッテリコントローラ４は、温調装置３によってバッテリ２の暖機を開始する。

ステップＳ１０９では、バッテリコントローラ４は、温度センサ１０の信号に基づいてバッテリ２の温度を検出する。

ステップＳ１１０では、バッテリコントローラ４は、ステップＳ１０９によって検出したバッテリ２の温度がステップＳ１０７によって設定した最終目標温度となったかどうか判定する。そして、バッテリ２の温度が最終目標温度になると暖機を終了し、ステップＳ１１１へ進む。

ステップＳ１１１では、バッテリコントローラ４は、バッテリ電力量データを総合コントローラ（図示せず）に送信する。

本発明の第１実施形態の効果について説明する。

温調装置３によってバッテリ２を暖機することで、バッテリ２からモータジェネレータ５に供給可能な暖機後バッテリ電力量を、温調装置３によってバッテリ２を暖機しない場合の暖機前バッテリ電力量よりも大きくすることができる。そのため、充電設備に接続されておらず、温度が低い状態から車両を発進させる場合に、バッテリ２からモータジェネレータ５に供給できる電力量を増加させ、車両の走行距離を長くすることができる。

温調装置３によってバッテリ２を暖機することで、バッテリ２からモータジェネレータ５に供給できる暖機後バッテリ電力量が、温調装置３によってバッテリ２を暖機しない場合にバッテリ２からモータジェネレータ５に供給できる暖機前バッテリ電力量よりも大きい場合に、温調装置３によってバッテリ２を暖機することで、温調装置３によって消費される電力量を抑制し、かつバッテリ２からモータジェネレータ５に供給できる電力量を増加させ、車両の走行距離を長くすることができる。

温調装置３によって暖機する場合にバッテリ２の目標温度を複数設定し、設定した目標温度毎に暖機後バッテリ電力量を算出し、その中で最大となる最大暖機後バッテリ電力量と、暖機前バッテリ電力量とを比較し、最大暖機後バッテリ電力量が暖機前バッテリ電力量よりも大きい場合に、最大暖機後バッテリ電力量となる温度を最終目標温度として設定する。そして、最終目標温度となるように温調装置３によってバッテリ２を暖機する。そのため、バッテリ２で供給可能な最大電力量をモータジェネレータ５に供給することができ、車両の走行距離を長くすることができる。

次に本発明の第２実施形態について説明する。

本実施形態の構成は第１実施形態と同じなので、ここでの説明は省略する。

次に本実施形態における加温装置の制御について図６のフローチャートを用いて説明する。ここでは運転者がナビゲーションシステム８を用いて目的地を設定したものとする。

ステップＳ２００〜ステップＳ２０２の制御は、第１実施形態のステップＳ１００〜ステップＳ１０２までの制御と同じなので、ここでの説明は省略する。

ステップＳ２０３では、バッテリコントローラ４は、ナビゲーションシステム８からの信号に基づいて目的地まで車両が到達するまでに必要なバッテリ電力量（以下、必要バッテリ電力量（要求電力量）とする。）を算出する。つまり、バッテリコントローラ４は、目的地まで走行するために、バッテリ２に要求される電力量を算出する。

ステップＳ２０４では、バッテリコントローラ４は、暖機前バッテリ電力量と必要バッテリ電力量とを比較する。そして暖機前バッテリ電力量が必要バッテリ電力量よりも小さい場合にはステップＳ２０５へ進み、暖機前バッテリ電力量が必要バッテリ電力量以上である場合にはステップＳ２１６へ進む。

ステップＳ２０５およびステップＳ２０６の制御は第１実施形態のステップＳ１０３とステップＳ１０４と同じ制御なので、ここでの説明は省略する。

ステップＳ２０７では、バッテリコントローラ４は、暖機後バッテリ電力量と必要バッテリ電力量とを比較する。そして、暖機後バッテリ電力量が必要バッテリ電力量以上となるとステップＳ２０８へ進み、暖機後バッテリ電力量が必要バッテリ電力量よりも小さい場合にはステップＳ２０５へ戻り、上記制御を繰り返す。

ステップＳ２０８では、バッテリコントローラ４は、目標温度を必要バッテリ温度として設定する。つまり必要バッテリ温度は、バッテリ４を暖機することで、必要バッテリ電力量を得ることができる最小の温度である。

ステップＳ２０９では、バッテリコントローラ４は、必要バッテリ温度を設定可能かどうか判定する。つまり、必要バッテリ温度がバッテリ２の上限温度よりも低い温度であるかどうかどうか判定する。そして、必要バッテリ温度が設定できない場合にはステップＳ２１０へ進み、必要バッテリ温度が設定可能な場合にはステップＳ２１２へ進む。

ステップＳ２１０では、バッテリコントローラ４は、ナビゲーションシステム８にバッテリ電力量ＮＧ信号を総合コントローラに送信する。

ナビゲーションシステム８が車両の近くにある充電設備を表示し、運転者が充電設備を選択すると、ステップＳ２１１では、バッテリコントローラ４は、ナビゲーションシステム８からの信号に基づいて、選択された充電設備まで車両が到達するために必要な必要バッテリ電力量を新たに算出する。そして、ステップＳ２０４に戻り、新たな目的地、新たな必要バッテリ電力量に基づいて、上記制御を繰り返す。

ステップＳ２１２では、バッテリコントローラ４は、必要バッテリ温度を最終目標温度として設定する。

ステップＳ２１３では、バッテリコントローラ４は、温調装置３によってバッテリ２の暖機を開始する。

ステップＳ２１４では、バッテリコントローラ４は、温度センサ１０の信号に基づいてバッテリ２の温度を検出する。

ステップＳ２１５では、バッテリコントローラ４は、バッテリ２の温度が最終目標温度となったかどうか判定する。そして、バッテリ２の温度が最終目標温度となると、ステップＳ２１６へ進む。

ステップＳ２１６では、バッテリコントローラ４は、バッテリ電力量ＯＫ信号を総合コントローラに送信する。

本発明の第２実施形態の効果について説明する。

暖機前バッテリ電力量がバッテリ２に要求されている必要バッテリ電力量よりも小さく、かつ暖機後バッテリ電力量が必要バッテリ電力量以上である場合に、温調装置３でバッテリ２を暖機する。バッテリ２を温調装置３によって暖機する必要がある場合にのみ温調装置３でバッテリ２を暖機するので、無駄なバッテリ消費を抑制し、効率良くバッテリ２を使用することができる。

温調装置３によってバッテリ２を暖機する場合に、バッテリ２の温度が必要バッテリ電力量を供給可能となる必要バッテリ温度（最終目標温度）まで暖機することで、温調装置３によるバッテリ２の暖機を最小限に抑えることができる。また、バッテリ２の暖機を最小限に抑えることで、暖機にかかる時間を短くし、車両を素早く発進させることができる。

なお、第２実施形態において、ナビゲーションシステム８に暖機後バッテリ電力量の信号を出力しても良い。これによって、運転者は到達可能な充電設備を１回の操作で設定することができる。

本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内でなしうるさまざまな変更、改良が含まれることは言うまでもない。

１加温装置
２バッテリ（蓄電装置）
３温調装置（暖機手段）
４バッテリコントローラ（暖機制御手段、充電状態検出手段、第１電力量算出手段、第２電力量算出手段、第３電力量算出手段）
５モータジェネレータ（負荷）
１０温度センサ（温度検出手段）

Claims

蓄電装置と、
前記蓄電装置と電気的に接続し、前記蓄電装置から供給される電力によって前記蓄電装置を暖機する暖機手段と、
前記蓄電装置を前記暖機手段によって暖機することで、前記蓄電装置から負荷に供給可能な電力量を、前記蓄電装置を前記暖機手段によって暖機しない場合に前記蓄電装置から前記負荷に供給可能な電力量よりも大きくする暖機制御手段とを備えることを特徴とする加温装置。
前記蓄電装置の充電状態を検出する充電状態検出手段と、
前記蓄電装置の温度を検出する温度検出手段と、
前記暖機手段によって前記蓄電装置を暖機しない場合に前記蓄電装置の充電状態と前記蓄電装置の温度とに基づいて前記蓄電装置から前記負荷に供給可能な第１電力量を算出する第１電力量算出手段と、
前記暖機手段によって前記蓄電装置を暖機する場合に前記蓄電装置から前記負荷に供給可能な第２電力量を算出する第２電力量算出手段とを備え、
前記暖機制御手段は、前記第２電力量が前記第１電力量よりも大きい場合に、前記暖機手段によって前記蓄電装置を暖機することを特徴とする請求項１に記載の加温装置。
前記第２電力量算出手段は、前記暖機手段によって暖機する目標温度を複数設定し、設定した目標温度毎に前記第２電力量を算出し、
前記暖機制御手段は、前記目標温度毎に算出した前記第２電力量の中で最大となる値と、前記第１電力量とを比較することを特徴とする請求項２に記載の加温装置。
前記蓄電装置の充電状態を検出する充電状態検出手段と、
前記蓄電装置の温度を検出する温度検出手段と、
前記暖機手段によって前記蓄電装置を暖機しない場合に前記蓄電装置の充電状態と前記蓄電装置の温度とに基づいて前記蓄電装置から前記負荷に供給可能な第１電力量を算出する第１電力量算出手段と、
前記暖機手段によって前記蓄電装置を暖機する場合に前記蓄電装置から前記負荷に供給可能な第２電力量を算出する第２電力量算出手段と、
前記蓄電装置に要求されている第３電力量を算出する第３電力量算出手段を備え、
前記暖機制御手段は、前記第１電力量が前記第３電力量よりも小さく、かつ前記第２電力量が前記第３電力量以上である場合に、前記暖機手段によって前記蓄電装置を暖機することを特徴とする請求項１に記載の加温装置。
前記暖機制御手段は、前記蓄電装置が前記第３電力量を供給可能となる温度まで前記暖機手段によって前記蓄電装置を暖機することを特徴とする請求項４に記載の加温装置。