JP2014135840A

JP2014135840A - 車両制御システム

Info

Publication number: JP2014135840A
Application number: JP2013002380A
Authority: JP
Inventors: Keisuke Suzuki; 圭介鈴木
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2013-01-10
Filing date: 2013-01-10
Publication date: 2014-07-24
Anticipated expiration: 2033-01-10
Also published as: JP6047407B2

Abstract

【課題】
バッテリを含む電源系の複数の構成要素を温度上昇から保護することができる車両制御システムを提供すること。
【解決手段】
車両の状態に基づき、主バッテリ２の出力電力を用いて車両の駆動用の動力を発生可能なモータジェネレータ６を制御する車両制御システムであって、主バッテリ２を含む電源系の複数の構成要素の保護のため、主バッテリ２の出力電力を制限する最終の電力制限値として、複数の構成要素間で共通する値を設定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両制御システムに関する。

従来、バッテリの出力電力を用いて車両を駆動可能なモータを制御する車両制御システムが知られている。例えば特許文献１に記載のシステムは、バッテリの入出力可能電力を演算し、この入出力可能電力に応じて制限したモータの要求トルクに従ってモータの回転を制御する。また、バッテリの温度を推定し、推定した温度に基づきバッテリの入出力可能電力を補正する。

特開２００４−３２８９０５号

従来の技術では、バッテリを含む電源系の複数の構成要素を温度上昇から保護することができなかった。本発明の目的とするところは、これら複数の構成要素を温度上昇から保護することができる車両制御システムを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の車両制御システムは、バッテリを含む電源系の複数の構成要素間で共通する電力制限値を設定する。

よって、これら複数の構成要素を温度上昇から保護することができる。

実施例１の車両制御システムが適用される車両のシステム図である。実施例１の電力制限制御を達成するための各コントローラ１０〜３０の連携の一例を示すシステム図である。実施例１の車両コントローラ１０内で実行される第２の電力制限値の算出ロジックの一例を示すブロック線図である。実施例１の主バッテリ２を含む電源系を構成する要素毎の短時間定格値の一例を示す表である。実施例１の電力制限制御における主バッテリ２の出力電流（バッテリ電流値）の時間変化の一例を示すタイムチャートである。比較例２の電力制限制御における主バッテリ２の出力電流（バッテリ電流値）の時間変化の一例を示すタイムチャートである。

以下、本発明の車両制御システムを実現する形態を、図面に基づき説明する。

［実施例１］
［構成］
まず、構成を説明する。図１は、本実施例の車両制御システムが適用される車両のシステム図である。車両は、後輪８ｃ，８ｄがモータジェネレータ６により駆動される電動車両（電気自動車）である。車両の電源系は、高電圧バッテリである主バッテリ２と、DC-DCコンバータ３と、低電圧バッテリである副バッテリ４と、図外のリレーやヒューズ等の構成要素（構成部品）と、バッテリコントローラ（BMS）２０とを有している。主バッテリ２は、車両の駆動系の電源として機能する蓄電装置であり、例えばリチウムイオンバッテリを用いることができる。
副バッテリ４は、ブレーキ制御装置４０の電源としてのほか、照明や表示等のための車載補機の電源として機能する蓄電装置である。DC-DCコンバータ３は、主バッテリ２からの電圧を降圧して副バッテリ４に供給する。バッテリコントローラ２０は、主バッテリ２の充電状態（入力）及び出力を制御する電子制御装置（バッテリ制御装置）である。

車両の駆動系は、モータジェネレータ６とインバータ５とモータコントローラ（MC）３０とを有している。モータジェネレータ６は、例えばロータに永久磁石を埋設しステータにコイルが巻き付けられた交流同期電動機である。ロータの出力軸６０は、減速ギア７ａ及びディファレンシャルギア７ｂを介して車軸（後輪８ｃ，８ｄの駆動軸７ｃ）に連結されている。モータジェネレータ６は、主バッテリ２からの電力の供給を受けて回転駆動する電動機として動作することもできるし（この状態を「力行」と呼ぶ）、ロータが外力により回転している場合には、ステータコイルの両端に起電力を生じさせる発電機として機能して主バッテリ２を充電することもできる（この状態を「回生」と呼ぶ）。モータジェネレータ６がトルクを発生せず車両イナーシャによって回され、外部のトルクを消費している場合、モータジェネレータ６は発電機として機能する。モータジェネレータ６は、モータ制御装置としてのモータコントローラ３０からの制御指令に基づいて、インバータ５により作り出された三相交流を印加することにより制御される。インバータ５は、半導体スイッチング素子であり、モータコントローラ３０からの駆動指令（インバータ駆動信号としての指令信号）に基づいて、主バッテリ２の直流電力を交流電力に変換しモータジェネレータ６に供給することで、モータジェネレータ６を力行運転する。一方、インバータ５は、モータコントローラ３０からの回生指令（インバータ駆動信号としての指令信号）に基づいて、モータジェネレータ６で発生する交流電力を直流電力に変換してモータジェネレータ６を回生運転することで、主バッテリ２を充電する。

車両の制動系は、各車輪８ａ〜８ｄに設けられたホイルシリンダ42a〜42dと、油圧配管41a〜41dを介してホイルシリンダ42a〜42dに接続されたブレーキ制御装置４０と、図外のブレーキ操作ユニット（ブレーキペダル及びマスタシリンダ）とを有している。ブレーキ制御装置４０は、運転者のブレーキ操作とは独立に液圧を発生可能な液圧装置と、液圧装置の作動を制御するブレーキコントローラとを有し、副バッテリ４から供給される電力により作動する。ホイルシリンダ42a〜42dは、マスタシリンダないしブレーキ制御装置４０（液圧装置）から供給されるブレーキ液によりブレーキ液圧（ホイルシリンダ圧）を発生する。各車輪８ａ〜８ｄにおいて、ホイルシリンダ圧によりブレーキパッドがブレーキロータ43a〜43dに押し付けられることで、摩擦制動力が発生する。

車両コントローラ１０、バッテリコントローラ２０、モータコントローラ３０、及びブレーキ制御装置４０（ブレーキコントローラ）は、情報交換が可能な車内通信ライン（CAN通信線５０）を介して互いに接続されている。バッテリコントローラ２０は、主バッテリ２の充電状態を示すバッテリSOCを監視する。また、主バッテリ２と接続する電源ライン（電気回路）１には、主バッテリ２とインバータ５との間に、主バッテリ２の充放電電流を検出する電流センサ１ａが設けられており（図２参照）、電流センサ１ａの検出信号はバッテリコントローラ２０に入力される。バッテリSOCは、CAN通信線５０を介して車両コントローラ１０等に供給され、モータジェネレータ６の制御情報に用いられる。

モータジェネレータ６には、ロータの回転角（回転位置）を検出するレゾルバ６１が設けられており、レゾルバ６１の検出信号はモータコントローラ３０に入力される。モータコントローラ３０は、レゾルバ６１の検出信号、及び（車両コントローラ１０において演算される）目標モータジェネレータトルク等の信号の入力を受け、これらに基づきモータジェネレータ６の動作点（回転数、トルク）を制御する指令信号をインバータ５へ出力する。これにより、インバータ５によりモータジェネレータ６へ供給する電圧と電流を調節してその回転（回転数、トルク）を制御する。各車輪８ａ〜８ｄには、その回転速度（車輪速）を検出する車輪速検出手段として車輪速センサ９ａ〜９ｄが設けられており、車輪速センサ９ａ〜９ｄの検出信号はブレーキコントローラに入力される。ブレーキコントローラは、車輪速センサ９ａ〜９ｄの検出信号等に基づきブレーキ液圧を制御する指令信号を液圧装置へ出力し、液圧装置の作動を制御する。

車両コントローラ（VCM）１０は、車両全体を統合制御する電子制御ユニットである。車両コントローラ１０には、各センサ（車輪速センサ９ａ〜９ｄ等）からの検出信号が入力されると共に、CAN通信線５０を介して情報が入力される。車両コントローラ１０は、これらの入力情報に基づき車両の状態を検出し、検出した車両の状態に基づき、ブレーキ制御装置４０（ブレーキコントローラ）、バッテリコントローラ２０、及びモータコントローラ３０へ制御信号を出力することで、ブレーキ制御装置４０（液圧装置）、主バッテリ２、及びモータジェネレータ６の状態をそれぞれ制御する。車両の状態を示すパラメータには、車両の挙動を示すパラメータ（ホイルシリンダ圧等）のみでなく、運転者によるアクセルペダルやブレーキペダルの操作状態を示すパラメータが含まれる。例えば、車両コントローラ１０は、アクセルペダル操作量（踏込み量）等に基づき運転者の要求する車両の駆動力を算出し、この要求駆動力に応じてモータジェネレータ６の目標トルクを算出して、モータコントローラ３０へ出力する。

車両制御システムは、電源系を構成する各要素（主バッテリ２、リレー、ヒューズ等）を過度な温度上昇から保護するため、主バッテリ２が電源ライン１へ出力する電力を制限する電力制限制御を行う。図２は、電力制限制御を達成するための各コントローラ１０〜３０の連携の一例を示すシステム図である。バッテリコントローラ２０は、電流センサ１ａの検出信号を基に、第１の電力制限値を算出する。この第１の電力制限値は、主バッテリ２が温度上昇により損傷することを抑制するための、主バッテリ２の出力電力の制限値である。バッテリコントローラ２０は、算出した第１の電力制限値と、入力された電流センサ１ａの検出信号（以下、バッテリ電流値）とを車両コントローラ１０へ出力する。

車両コントローラ１０は、バッテリコントローラ２０から入力されるバッテリ電流値を基に、第２の電力制限値を算出する。この第２の電力制限値は、主バッテリ２を含む電源系を構成する各要素が温度上昇により損傷することを抑制するための、主バッテリ２の出力電力の制限値である。また、第２の電力制限値は、電力制限制御により主バッテリ２の出力電力が変動し、これによりモータジェネレータ６のトルクが変動して車両動作に異常が起きる（車両挙動が乱れる）ことを抑制するための電力制限値でもある。車両コントローラ１０は、バッテリコントローラ２０から入力される第１の電力制限値と、算出した第２の電力制限値とを比較して、いずれか小さい値をモータコントローラ３０へ最終の電力制限値として出力する。

モータコントローラ３０は、車両コントローラ１０から入力される最終の電力制限値を基に、インバータ駆動信号を算出してインバータ５へ出力する。これにより、主バッテリ２の出力電力が最終の電力制限値を越えないように、モータジェネレータ６の回転（トルク等）を制御する。具体的には、例えば力行時には、（車両コントローラ１０において演算される）運転者が要求する車両の駆動力に応じたモータジェネレータ６の目標トルクを実現するような主バッテリ２の出力電力値を、運転者要求電力値として算出する。そして、運転者要求電力値と最終の電力制限値とを比較し、いずれか小さい値を選択して主バッテリ２の最終的な出力電力値とし、これを実現すべくインバータ５への駆動信号を決定する。なお、モータコントローラ３０の代わりに、車両コントローラ１０が、運転者要求電力値を算出すると共にこれと最終の電力制限値とを比較し、いずれか小さい値を選択して主バッテリ２の最終的な出力電力値として、モータコントローラ３０へ出力するようにしてもよい。

本実施例では、車両コントローラ１０が算出する第２の電力制限値のほうが、バッテリコントローラ２０が算出する第１の電力制限値よりも小さくなるように、第２の電力制限値の算出ロジックにおける設定値（パラメータ）を予め調整しておく。これにより、最終の電力制限値として第１の電力制限値ではなく第２の電力制限値が選択され、モータコントローラ３０へ出力される。よって、第２の電力制限値により主バッテリ２の出力電力が制限されることで、電源系の各構成要素の損傷は抑制される。なお、第１の電力制限値は、車両コントローラ１０の電力制御が狙い通りに動作しなくても主バッテリ２を保護するためのバックアップとして機能する。

図３は、車両コントローラ１０内で実行される第２の電力制限値の算出ロジックの一例を示すブロック線図である。温度負荷率推定部101は、主バッテリ２を含む電源系の複数の構成要素において共通して負荷となる温度（温度負荷率）を推定する温度推定部である。温度負荷率は、特定の部位の温度を想定しているのではなく、電源系を構成する各要素を一体とみなした全体の（各構成要素に共通の）推定温度とも言える。具体的には、バッテリ電流値を時間積分（累積）し、その積分出力を温度負荷率とみなす。すなわち、バッテリ電流値を時間積分することで温度負荷率上昇分（発熱量）を推定する。そして、温度負荷率初期値をベースとして、上記推定された温度負荷率上昇分（発熱量）を加算し、後述する温度負荷率下降分推定部100により推定された温度負荷率下降分（放熱量）を減算することで、（後述するリミッタ処理前の）温度負荷率推定値αを算出する。温度負荷率初期値は、車両コントローラ１０の起動時に読み込まれる温度負荷率の初期値であり、例えば主バッテリ２のセルの温度や外気温度、又は前回制御していたときの温度負荷率推定値等から求めることができる。例えば、車両が長時間放置された場合には外気温度相当を温度負荷率初期値とし、長時間放置されない場合には前回制御時の温度負荷率推定値から放置時間に応じて低下した値を温度負荷率初期値としてもよい。

温度負荷率下降分推定部100は、例えばニュートンの冷却法則に従い、後述するリミッタ処理部102からフィードバック入力される（後述するリミッタ処理後の）温度負荷率推定値βと、放熱係数（熱伝達率）との積算値に基づき、温度負荷率下降分（放熱量）を推定する。すなわち、温度負荷率推定値βが高いほど放熱も進むため、これをフィードバックして温度負荷率下降分（放熱量）の推定に用いる。放熱係数は、主バッテリ２のみでなく、電源系を構成する各要素を一体とみなした全体の（各構成要素に共通の）放熱係数として、実験等により予め設定された値を用いる。リミッタ処理部102は、上記算出された温度負荷率推定値αと所定の温度負荷率最大値とを比較し、いずれか小さい値を選択して温度負荷率推定値βとする。すなわち、温度負荷率推定値のリミッタ処理を行う。温度負荷率最大値は、後述する許容電流推定部104が当該温度負荷率最大値を用いて許容電流値を算出する際、その許容電流値が、主バッテリ２含む電源系を構成する各要素の短時間定格値の全てを越えないように、実験等により予め設定された値を用いる。

図４は、主バッテリ２のシステムを構成する要素毎の短時間定格値の一例を示す表である。短時間定格値は、要素の温度保護の観点から、当該要素の温度上昇を余裕のある範囲に収めるための、主バッテリ２の充放電電流の定格値である。なお、主バッテリ２のセルについては連続定格値も併せて示す。主バッテリ２のシステムを構成する要素としては、バッテリセルの他、例えばリレーやヒューズ等がある。これらリレーやヒューズは、主バッテリ２（バッテリセル）以外の電源系を構成する要素Ａ，Ｂでもある。主バッテリ２のシステムはこれらの構成要素が一体のパッケージとして構成されている。これら各構成要素は、構成要素毎に大きさや設置場所が異なり、これにより熱マス（同じ電流に対する温度の変化速度ないし応答性）が相違する。よって、各構成要素の短時間定格値は、図４のようにそれぞれ異なって設定されている。例えば、構成要素Ａであれば、主バッテリ２の5[sec]における許容電流が平均して300[A]に設定されている（なお、許容時間5[sec]内に瞬間的に電流が許容電流値300[A]を越えても温度保護の観点から許容される）。

温度負荷率余裕分算出部103は、温度負荷率最大値から（上記リミッタ処理後の）温度負荷率推定値βを減算することで、温度負荷率余裕分を算出する。温度負荷率余裕分は、温度負荷率推定値βが温度負荷率最大値に対してどれだけ到達しているか、言い換えると、温度負荷率最大値に対してどれだけの温度負荷率の余裕分があるかを示す。許容電流算出部104は、温度負荷率最大値に対する温度負荷率余裕分の割合を算出し、その割合に応じて（後述するリミッタ処理前の）主バッテリ２の許容電流値ａを算出する。具体的には、温度負荷率余裕分を温度負荷率最大値で除算することで上記割合を算出し、算出した上記割合と電流制限初期値とを積算することで、許容電流値ａを算出する。電流制限初期値は、これを用いて算出される許容電流値ａが、電源系を構成する各要素（本実施例では主バッテリ２のシステムを構成するリレー等）の短時間定格値の全てを越えないように、実験等により予め設定された値を用いる。リミッタ処理部105は、算出された許容電流値ａと所定の最低電流制限値とを比較し、いずれか大きい値を選択して許容電流値ｂとする。すなわち、許容電流値のリミッタ処理を行う。最低電流制限値は、電源系を構成する各要素に最低限流す必要がある下限電流値であり、予め設定される。電力制限値算出部106は、許容電流値ｂと主バッテリ２の電圧値とを積算することで、第２の電力制限値を算出する。

［作用］
次に、作用を説明する。図５は、本実施例の車両制御システムにより電力制限制御を行った場合の主バッテリ２の出力電流（バッテリ電流値）の時間変化の一例を示すタイムチャートである。以下、説明を簡単にするため、許容電流値ａは最低電流制限値よりも常に大きく（許容電流値ｂは許容電流値ａであり）、第２の電力制限値は第１の電力制限値よりも常に小さい（最終の電力制限値は第２の電力制限値である）ものとする。また、主バッテリ２の電流と電力とを同等に扱うことができるものとする。

点線で示す運転者要求電流値（運転者要求電力値に相当）は、時刻ｔ１以前では略一定の比較的低い値（例えばゼロ）であり、時刻ｔ１からｔ２まで略一定の勾配で増加し、時刻ｔ２以後は比較的高い略一定値であるものとする。時刻ｔ２まで、一点鎖線で示す許容電流値ｂ（第２の電力制限値に相当）よりも運転者要求電流値（運転者要求電力値に相当）のほうが小さい。このため、運転者要求電流値のほうが主バッテリ２の最終的な出力電流値（出力電力値に相当）に設定され、バッテリ電流値は運転者要求電流値となるように制御される。時刻ｔ２後、許容電流値ｂのほうが運転者要求電流値よりも小さくなる。このため、許容電流値ｂのほうが主バッテリ２の最終的な（制限後の）出力電流値に設定され、バッテリ電流値は許容電流値ｂとなる（許容電流値ｂを越えない）ように制御される。

温度負荷率（推定値β）は、時刻ｔ１以前では略一定の低い値（例えば温度負荷率初期値）であり、時刻ｔ１後、バッテリ電流値が累積するのに応じて、上昇する。温度負荷率は、バッテリ電流値の時間積分に基づき推定される。また、温度負荷率は、その上昇が放熱量の増大としてフィードバック的に反映するよう推定されるため、時刻ｔ２後しばらくして略一定値に収束する。よって、温度負荷率はＳ字曲線状に時間変化する。すなわち、時刻ｔ１後、徐々に勾配が急になるように上昇した後、徐々に勾配が緩やかになるように上昇する。温度負荷率による電流制限値である許容電流値ｂは、時刻ｔ１以前では略一定の高い値（例えば電流制限初期値）であり、時刻ｔ１後、温度負荷率が上昇するのに応じて、低下する。許容電流値ｂは、温度負荷率最大値に対する温度負荷率（推定値β）の余裕分に基づき算出されるため、温度負荷率と相補的な逆Ｓ字曲線状に時間変化する。すなわち、時刻ｔ１後、温度負荷率の上昇に対応して、徐々に勾配が急になるように低下した後、徐々に勾配が緩やかになるように低下する。時刻ｔ２後しばらくして略一定値に収束する。バッテリ電流値は、時刻ｔ２後、許容電流値ｂとなるように制限制御されることで、許容電流値ｂと同様、徐々に（滑らかに）低下した後、略一定値となるように時間変化する。

以下、比較例との対比において、本実施例の車両制御システムの作用効果を説明する。比較例１は、バッテリコントローラ２０が、主バッテリ２の温度推定モデルを用意し、このモデルに基づき主バッテリ２のみの温度を推定して、この推定温度に基づき電力制限値を設定する。この電力制限値を満足するように主バッテリ２の出力電流を制御する。他の構成は本実施例と同様である。この比較例１では、温度推定が対象としている要素（主バッテリ２）以外の電源系の構成要素（リレーやヒューズ等）を温度上昇から保護することができない。言い換えると、比較例１では、主バッテリ２以外の電源系の複数の構成要素について電力制限値を設定していないため、これら複数の構成要素を適切に保護することができない。

これに対し、本実施例の車両制御システムは、主バッテリ２を含む電源系の複数の構成要素について第２の電力制限値を設定する。よって、これら複数の構成要素を温度上昇から保護することができる。具体的には、車両コントローラ１０は、バッテリコントローラ２０が主バッテリ２の保護のため設定する第１の電力制限値より小さい第２の電力制限値を設定する。この第２の電力制限値は、主バッテリ２だけでなく、主バッテリ２以外の電源系の構成要素（リレーやヒューズ等）を温度上昇から保護するため、第１の電力制限値より小さく設定される。よって、モータコントローラ３０が、主バッテリ２の出力電力が第２の電力制限値を越えないようモータジェネレータ６の回転を制御することで、主バッテリ２を含む電源系の複数の構成要素を温度上昇から適切に保護することができる。

より具体的には、車両コントローラ１０は、主バッテリ２を含む電源系の複数の構成要素のそれぞれの短時間定格値をいずれも越えないように、第２の電力制限値を設定する。このように設定された第２の電力制限値により主バッテリ２の出力電力を制限することで、各構成要素の短時間定格値（熱マス）が相違していても、これらの構成要素をより確実に温度上昇から保護することができる。このように、主バッテリ２の短時間定格値だけでなく、主バッテリ２以外の電源系の構成要素（リレーやヒューズ等）の短時間定格値を越えないような共通の第２の電力制限値を設定すると、第２の電力制限値は第１の電力制限値よりも小さい値となる（第２の電力制限値による制限量のほうが第１の電力制限値による制限量よりも大きくなる）。なお、本実施例では、主バッテリ２以外の電源系を構成する要素としてリレーやヒューズを例に説明したが、構成要素はこれらに限られないことは言うまでもない。

比較例２は、本実施例と同様、主バッテリ２を含む電源系の複数の構成要素について電力制限値を設定する。本実施例と異なり、構成要素毎に個別に電力制限値（許容電流値）を設定し、これらの制限値を用いて主バッテリ２の出力電力値を制限する。すなわち、比較例２では、車両コントローラ１０は、本実施例のような温度負荷率に基づく第２の電力制限値を算出しない。一方、バッテリコントローラ２０は、構成要素毎に電力制限値（許容電流値）を設定する。具体的には、比較例１と同様の温度推定モデルを構成要素毎に用意し、このモデルに基づき構成要素毎の温度を推定して、この推定温度に基づき構成要素毎の電力制限値を設定する。モータコントローラ３０は、バッテリコントローラ２０から入力される各電力制限値を主バッテリ２の出力電力が越えないように、モータジェネレータ６のトルクを制御する。他の構成は本実施例と同様である。

図６は、比較例２の電力制限制御における主バッテリ２の出力電流（バッテリ電流値）の時間変化の一例を示すタイムチャートである。運転者要求電流値（運転者要求電力値に相当）は図５と同様に変化するものとする。各構成要素（Ａ，Ｂ，主バッテリ２のセル）の短時間定格値（に表わされる熱マス）の相違に対応して、構成要素毎の許容電流値（電力制限値に相当）の変化速度は互いに異なる。例えば構成要素Ａは、他の構成要素よりも熱マスが小さい（同じ電流に対する温度変化速度が大きい）。これに伴い、構成要素Ａの許容電流値の変化速度は他の構成要素の許容電流値の変化速度よりも大きい。二点差線で示す構成要素Ａの許容電流値は、他の構成要素よりも速い時刻ｔ３で、運転者要求電流値（運転者要求電力値に相当）より小さくなる。構成要素Ｂは、構成要素Ａよりも熱マスが大きい。これに伴い、時刻ｔ３よりも遅い時刻ｔ５で、一点鎖線で示す要素Ｂの許容電流値が運転者要求電流値より小さくなる。主バッテリ２（のセル）は、構成要素Ｂよりも熱マスが大きい。これに伴い、時刻ｔ５よりも遅い時刻ｔ７で、点線で示すバッテリセルの許容電流値が運転者要求電流値より小さくなる。

時刻ｔ３まで、各構成要素の許容電流値よりも運転者要求電流値（運転者要求電力値に相当）のほうが小さい。このため、運転者要求電流値のほうが主バッテリ２の最終的な出力電流値（出力電力値に相当）に設定され、バッテリ電流値は運転者要求電流値となるように制御される。時刻ｔ３後、構成要素Ａの許容電流値のほうが運転者要求電流値よりも小さくなる。このため、構成要素Ａの許容電流値のほうが主バッテリ２の最終的な出力電流値に設定され、バッテリ電流値は構成要素Ａの許容電流値となる（構成要素Ａの許容電流値を越えない）ように制御される。バッテリ電流値が構成要素Ａの許容電流値により制限されて低下すると、バッテリ電流値（主バッテリ２の発熱量に相当）に応じて算出される構成要素Ａの許容電流値が低下から上昇に転じ、これに伴い、バッテリ電流値も上昇に転じる。時刻ｔ４後、構成要素Ａの許容電流値が運転者要求電流値より大きくなり、バッテリ電流値が再び運転者要求電流値となるように制御される。

時刻ｔ５後、構成要素Ｂの許容電流値が運転者要求電流値より小さくなるため、バッテリ電流値は構成要素Ｂの許容電流値となるように制御される。バッテリ電流値が構成要素Ｂの許容電流値により制限されて低下すると、バッテリ電流値に応じて算出される構成要素Ｂの許容電流値が低下から上昇に転じ、これに伴い、バッテリ電流値も上昇に転じる。時刻ｔ６後、構成要素Ｂの許容電流値が運転者要求電流値より大きくなり、バッテリ電流値が再び運転者要求電流値となるように制御される。時刻ｔ７後、バッテリセルの許容電流値が運転者要求電流値より小さくなるため、バッテリ電流値はバッテリセルの許容電流値となるように制限制御されて、バッテリセルの許容電流値と共に低下する。

以上のように、比較例２では、バッテリ電流値（出力電力値に相当）が各構成要素の許容電流値（電力制限値に相当）を上回らないよう、各構成要素で個別に制御される。すなわち、バッテリ電流値が各構成要素間で連携を持たずに独立して制限される。よって、バッテリ電流値は、時刻ｔ３以後、各構成要素の許容電流値により制限される度に変動する。すなわち、短時間の間に低下と上昇を繰り返す。よって、バッテリ電流値に応じたモータジェネレータ６のトルクが変動（振動）し、車両挙動が急変する等、車両挙動に影響を与えるおそれがある。また、比較例２のように、主バッテリ２に適用している温度推定方法を、その他の構成要素にも適用した場合、構成要素毎に温度推定モデルを用意することになり、電力制限値の設定が複雑になる。また、構成要素毎に詳細な実験データが必要になって煩雑である。

これに対し、本実施例では、主バッテリ２を含む電源系の複数の構成要素の保護のため、主バッテリ２の出力電力を制限する電力制限値として、複数の構成要素間で共通する値（第２の電力制限値）を設定する。よって、各構成要素の温度保護制御の際に用いる電力制限値（許容電流値）が複数の構成要素間で連携して設定されるためその変動が抑制される。例えば図５に示すように、電力制限値（許容電流値）の変化を変動（低下と上昇の繰り返し）のない滑らかなものにすることができる。よって、電力制限値（許容電流値）により制限される主バッテリ２の出力電力（バッテリ電流値）の変動も抑制される。したがって、電力制限に起因してモータジェネレータ６のトルクが変動し、車両動作に異常が起きる（車両挙動が乱れる）ことを抑制することができる。

具体的には、主バッテリ２を含む電源系の複数の構成要素に共通して負荷となる温度（温度負荷率）を推定し、推定された温度負荷率に基づき第２の電力制限値（＝最終の電力制限値）を設定する。このように、複数の構成要素に共通して負荷となる温度（温度負荷率）に基づき電力制限値を設定することで、これらの構成要素をより確実に温度上昇から保護することができる。本実施例では、バッテリ電流値の累積に応じて温度負荷率が上昇する簡単な温度推定モデル（図３参照）を用意し、このモデルを用いて推定した温度負荷率に基づき第２の電力制限値（＝最終の電力制限値）を設定する。よって、１つの温度推定モデルのみを用いて全ての構成要素の電力制限値を設定可能となるため、構成要素毎に温度推定モデルを用意する必要がなく、電力制限値の設定が容易である。また、温度推定モデルが１つであるため、構成要素毎に詳細な実験データが必要になることもない。また、温度推定モデル自体が比較的簡単な構成であるため、温度負荷率を比較的容易に推定でき、これにより電力制限値をより容易に設定することができる。

このとき、上記モデルの設定値（パラメータ）の適合を行い、全ての構成要素の短時間定格値を満足するように第２の電力制限値（＝最終の電力制限値）を設定する。例えば、推定された温度負荷率と温度負荷率最大値との差が大きいほど第２の電力制限値を大きく設定し、この第２の電力制限値が複数の構成要素のそれぞれの短時間定格値をいずれも越えないように、温度負荷率最大値（パラメータ）を予め設定する。よって、これらの構成要素をより確実に温度上昇から保護することができる。また、上記モデルを用いた第２の電力制限値の設定がより容易となる。なお、温度負荷率最大値以外のパラメータ（電流制限初期値や放熱係数等）についても同様である。すなわち、これらのパラメータの設定を実験やシミュレーションにより適合することで、各構成要素の短時間定格値を越えず、また変動（低下と上昇の繰り返し）も抑制できる適当な特性の第２の電力制限値（＝最終の電力制限値）を設定することが可能である。

［効果］
以下、本実施例の車両制御システムの効果を列挙する。
（０）車両の状態に基づき、主バッテリ２の出力電力を用いて車両の駆動用の動力を発生可能なモータジェネレータ６を制御する車両制御システムであって、主バッテリ２を含む電源系の複数の構成要素の保護のため、主バッテリ２の出力電力を制限する最終の電力制限値として、複数の構成要素間で共通する値（第２の電力制限値）を設定する。
よって、主バッテリ２を含む電源系の複数の構成要素を温度上昇から適切に保護することができる。また、より安定した車両挙動を得ることができる。

（１）車両を駆動するモータジェネレータ６と、モータジェネレータ６を駆動するための電力を出力する主バッテリ２と、モータジェネレータ６の回転を制御するモータコントローラ３０と、車両の状態に基づきモータジェネレータ６の制御信号をモータコントローラ３０へ出力する車両コントローラ１０と、主バッテリ２の出力電力を制限するための第１の電力制限値を設定するバッテリコントローラ２０と、を備え、車両コントローラ１０は、主バッテリ２の出力電力を制限するため、第１の電力制限値より小さい第２の電力制限値を設定してモータコントローラ３０へ出力し、モータコントローラ３０は、主バッテリ２の出力電力が第２の電力制限値を越えないようモータジェネレータ６の回転を制御する。
よって、主バッテリ２を含む電源系の複数の構成要素を温度上昇から適切に保護することができる。また、より安定した車両挙動を得ることができる。

（２）車両コントローラ１０は、主バッテリ２を含む電源系の複数の構成要素のそれぞれの短時間定格値をいずれも越えないように、第２の電力制限値を設定する。
よって、これらの構成要素をより確実に温度上昇から保護することができる。

（３）車両コントローラ１０は、温度負荷率（主バッテリ２を含む電源系の複数の構成要素に共通して負荷となる温度）を推定する温度負荷率推定部101を備え、推定された温度負荷率に基づき第２の電力制限値を設定する。
よって、これらの構成要素をより確実に温度上昇から保護することができる。

（４）温度負荷率推定部101は、主バッテリ２の出力電流値の累積に応じて温度負荷率が上昇する所定のモデルを用いて温度負荷率を推定する。
よって、電力制限値をより容易に設定することができる。

（５）車両コントローラ１０は、推定された温度負荷率と温度負荷率最大値（最大温度）との差が大きいほど第２の電力制限値を大きく設定し、第２の電力制限値が主バッテリ２を含む電源系の複数の構成要素のそれぞれの短時間定格値をいずれも越えないように温度負荷率最大値を予め設定する。
よって、これらの構成要素をより確実に温度上昇から保護することができる。また、上記モデルを用いた電力制限値の設定を容易化することができる。

［他の実施例］
以上、本発明を実現するための形態を、実施例に基づいて説明してきたが、本発明の具体的な構成は実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。例えば、本発明の車両制御システムが適用される車両は、モータと内燃機関を駆動力源として備えるハイブリッド車等であってもよい。実施例では、電力制限制御をモータジェネレータ６の力行時（主バッテリ２の放電時）に行う場合を例として説明したが、電力制限制御をモータジェネレータ６の回生時（主バッテリ２の充電時）に行ってもよい。

２主バッテリ
６モータジェネレータ
１０車両コントローラ
１０１温度負荷率推定部
２０バッテリコントローラ
３０モータコントローラ

Claims

車両を駆動するモータと、
前記モータを駆動するための電力を出力するバッテリと、
前記モータの回転を制御するモータコントローラと、
前記車両の状態に基づき前記モータの制御信号を前記モータコントローラへ出力する車両コントローラと、
前記バッテリの出力電力を制限するための第１の電力制限値を設定するバッテリコントローラと、を備え、
前記車両コントローラは、前記バッテリの出力電力を制限するため、前記第１の電力制限値より小さい第２の電力制限値を設定して前記モータコントローラへ出力し、
前記モータコントローラは、前記バッテリの出力電力が前記第２の電力制限値を越えないよう前記モータの回転を制御する
ことを特徴とする車両制御システム。
請求項１に記載の車両制御システムにおいて、
前記車両コントローラは、前記バッテリを含む電源系の複数の構成要素のそれぞれの短時間定格値をいずれも越えないように、前記第２の電力制限値を設定することを特徴とする車両制御システム。
請求項１または２に記載の車両制御システムにおいて、
前記車両コントローラは、前記バッテリを含む電源系の複数の構成要素に共通して負荷となる温度を推定する温度推定部を備え、前記推定された温度に基づき前記第２の電力制限値を設定することを特徴とする車両制御システム。
請求項３に記載の車両制御システムにおいて、
前記温度推定部は、前記バッテリの出力電流値の累積に応じて温度が上昇する所定のモデルを用いて、前記バッテリを含む電源系の複数の構成要素に共通して負荷となる温度を推定することを特徴とする車両制御システム。
請求項３または４に記載の車両制御システムにおいて、
前記車両コントローラは、
前記推定された温度と最大温度との差が大きいほど前記第２の電力制限値を大きく設定し、
前記第２の電力制限値が前記バッテリを含む電源系の複数の構成要素のそれぞれの短時間定格値をいずれも越えないように前記最大温度を予め設定する
ことを特徴とする車両制御システム。