JP2015076898A - バッテリ温度調整装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリの状態に拘わらず、回生ブレーキ力を安定させることができるバッテリ温度調整装置を提供する。【解決手段】ナビゲーション装置７で設定された走行経路上に下り区間の存在が検出され、且つバッテリ２の温度が所定温度以下であることが検出された場合に、ヒータ１２により所定の昇温速度でバッテリ２を加熱し、このときの昇温速度を、現在地から下り区間までの走行経路の状態に応じて設定する。【選択図】図１

Description

本発明は、電動車両が備える走行用のモータに電力を供給するバッテリの温度を調整するバッテリ温度調整装置に関する。

例えば、電気自動車（ＥＶ）や、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）等の電動車両においては、車両の減速時等にモータ（電動機）を発電させてバッテリの充電を行うことで制動力を得る技術、いわゆる回生ブレーキが知られている。この回生ブレーキは、例えば、下り坂で使用すると、加速を抑えつつバッテリの充電を行うことができるため、極めて有用である。

しかしながら、回生ブレーキによる制動力（回生ブレーキ力）は、バッテリの状態によって変化してしまう。例えば、バッテリの充電状態（ＳＯＣ）が所定値以上である場合に回生ブレーキを使用する場合、早期にバッテリの上限電圧に到達してしまうため、回生ブレーキ力を減少させる必要がある。

このようにバッテリの状態に応じて回生ブレーキ力を変化させると、車両の挙動、すなわち車両の減速感が変化してしまい、ドライバーに不安感を与えてしまう虞がある。このため、回生ブレーキ力は、極力変化させないことが好ましい。

このような問題を解消するための技術は様々提案されている。例えば、バッテリの充電率（ＳＯＣ）が所定値以上である場合に、走行経路上に存在する下り区間に応じてバッテリを適宜放電させるようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。

特許第４１００３３５号公報

しかしながら、回生ブレーキ力は、バッテリの充電状態（ＳＯＣ）だけでなく、バッテリの温度によっても変化してしまう虞がある。すなわち、バッテリが低温の状態では、バッテリの内部抵抗が増加して回生ブレーキ使用時に電圧が上昇し易いため、回生ブレーキ力を減少させる必要がある。そして、このように回生ブレーキ力を変化させると、車両の挙動、すなわち車両の減速感が変化してしまい、ドライバーに不安感を与えてしまう虞がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、バッテリの状態に拘わらず、回生ブレーキ力を安定させることができるバッテリ温度調整装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の第１の態様は、電動車両に搭載され、走行用モータに電力を供給するバッテリの温度を調整するバッテリ温度調整装置であって、前記バッテリの温度を検出するバッテリ温度検出手段と、前記バッテリを加熱する加熱手段と、ナビゲーション装置で設定された目的地までの走行経路の情報を検出する経路情報検出手段と、前記経路情報検出手段によって前記走行経路上に下り区間の存在が検出され、且つ前記バッテリ温度検出手段によって前記バッテリの温度が所定温度以下であることが検出された場合に、前記下り区間に到達するまでの間に、前記加熱手段を作動させて所定の昇温速度で前記バッテリを加熱する温度調整手段と、現在地から前記下り区間までの走行経路の状態に応じて前記昇温速度を設定する昇温速度設定手段と、を有することを特徴とするバッテリ温度調整装置にある。

本発明の第２の態様は、第１の態様のバッテリ温度調整装置において、前記昇温速度設定手段は、現在地から前記下り区間までの距離が短いほど前記昇温速度を高めることを特徴とするバッテリ温度調整装置にある。

本発明の第３の態様は、第１又は２の態様のバッテリ温度調整装置において、前記昇温速度設定手段は、現在地と前記下り区間との標高差が小さいほど前記昇温速度を高めることを特徴とするバッテリ温度調整装置にある。

本発明の第４の態様は、第１から３の何れか一つの態様のバッテリ温度調整装置において、前記昇温速度設定手段は、前記下り区間に到達する所要時間が短いほど前記昇温速度を高めることを特徴とするバッテリ温度調整装置にある。

本発明の第５の態様は、第１から４の何れか一つの態様のバッテリ温度調整装置において、前記電動車両が前記下り区間に到達した際に、前記バッテリの温度が所定温度よりも低い場合には、前記温度調整手段は、前記下り区間に到達後も、前記バッテリの温度が所定温度に到達するまで前記バッテリの加熱を継続することを特徴とするバッテリ温度調整装置にある。

かかる本発明のバッテリ温度調整装置によれば、バッテリの状態に拘わらず回生ブレーキ力を安定させることができる。また現在地から下り区間までの走行経路の状態に応じて、バッテリを加熱する際の昇温速度を適宜設定するようにしたので、下り区間に到達するまでに、バッテリを所望の温度とすることができる。また下り区間までの距離等に応じて、バッテリを適切に加熱することができるため、無駄な電力消費を抑制することもできる。

本発明の一実施形態に係るバッテリ温度調整装置を備えた電動車両の概略構成を示す図である。 本発明の一実施形態に係るバッテリ温度調整制御の一例を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係るバッテリ温度調整制御の一例を示すフローチャートである。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明に係るバッテリ温度調整装置を備えた電動車両の概略構成を示す図であり、図２及び図３は、本発明に係るバッテリ温度調整制御の一例を示すフローチャートである。

図１に示すように、本実施形態に係るバッテリ温度調整装置１０は、例えば、電気自動車や、ハイブリッド自動車等の電動車両１に搭載され、バッテリ２の温度調整を行う。

電動車両１は、高電圧のバッテリ（二次電池）２を備え、このバッテリ２はインバータ３を介して走行用モータ４と電気的に接続されている。すなわち走行用モータ４はインバータ３を介してバッテリ２から供給される電力によって駆動される。走行用モータ４は減速機５を介して駆動輪６に連結されている。また電動車両１は、ナビゲーション装置７を備えている。ナビゲーション装置７は、既存の構成であり、電動車両１の現在地から道路地図上で指定した目的地までの走行経路（走行ルート）を設定し案内する。

そしてバッテリ温度調整装置１０は、ナビゲーション装置７で走行経路が設定された際、その走行経路上における「下り区間」の有無を検出し、「下り区間」の存在を検出した場合に、バッテリ２を予め設定した設定温度まで加熱する。本実施形態に係るバッテリ温度調整装置１０は、バッテリ２の温度を検出するバッテリ温度検出手段としての温度センサ１１と、バッテリ２を加熱するためヒータ（加熱手段）１２と、制御部２０と、を備える。なお温度センサ１１及びヒータ１２の構成は特に限定されず、既存の構成を採用すればよい。また、バッテリ２を加熱するための加熱手段はヒータ１２に限定されず、例えばバッテリ２に電流を出入りさせることでバッテリ２を加熱するものであってもよい。

制御部２０は、経路情報検出手段２１と、温度調整手段２２と、昇温速度設定手段２３と、を備える。経路情報検出手段２１は、ナビゲーション装置７で設定された走行経路の情報を検出する。具体的には、経路情報検出手段２１は、走行経路上に存在する「下り区間」の情報を検出する。例えば、経路情報検出手段２１は、ナビゲーション装置７の地図情報等から、走行経路の各地点の標高や勾配等の各種情報を取得し、それに基づいて、走行経路上の「下り区間」が存在するか否かを判定する。

ここで、「下り区間」とは、電動車両１が走行した際に、回生によりバッテリ２が充電されることが予想される区間であり、例えば、所定勾配以上の下り坂が所定距離以上連続している区間とする。勿論、この「下り区間」の条件は、特に限定されるものではなく、適宜決定すればよい。例えば、「下り区間」は、所定範囲内に下り坂が断続的に存在する区間としてもよい。

また経路情報検出手段２１は、「下り区間」までの走行経路の情報も併せて検出する。具体的には、経路情報検出手段２１は、現在地から「下り区間」までの走行経路の距離や勾配を検出し、さらには、走行経路の天候や気温、渋滞状況等を検出するようにしてもよい。

温度調整手段２２は、必要に応じてヒータ１２を作動させてバッテリ２を所定の昇温速度で加熱し、バッテリ２が所望の温度となるように調整する。具体的には、温度調整手段２２は、走行経路上の「下り区間」の存在の有無に応じてヒータ１２を適宜作動させ、バッテリ２の温度を適宜調整する。

本実施形態では、温度調整手段２２は、温度センサ１１によってバッテリ２の温度が第１の所定温度（第１の閾値）以下であることが検出され、且つ経路情報検出手段２１によって走行経路上に「下り区間」の存在が検出されなかった場合に、ヒータ１２を作動させ、予め設定された第１の設定温度までバッテリ２を加熱する。このときのバッテリ２の加熱は、バッテリ２の劣化の抑制を目的とするものである。第１の設定温度は、第１の所定温度（第１の閾値）と同一或いはそれよりも若干高い温度に設定される。本実施形態では、第１の設定温度は、第１の所定温度と同一温度（例えば、−２０℃程度）に設定されている。

さらに、温度調整手段２２は、温度センサ１１によってバッテリ２の温度が第２の所定温度（第２の閾値）以下であることが検出され、且つ経路情報検出手段２１によって走行経路上に「下り区間」の存在が検出された場合には、温度調整手段２２は、第１の設定温度よりも高い第２の設定温度までバッテリ２を加熱する。このときのバッテリ２の加熱は、「下り区間」において回生によるバッテリの過充電を抑制し、所望の回生ブレーキ力を発揮させることを目的とするものであり、第２の所定温度（第２の閾値）は第１の所定温度（第２の閾値）よりも高い温度に設定されている。また第２の設定温度は、第２の所定温度（第２の閾値）と同一或いはそれよりも高い温度に設定される。本実施形態では、第２の設定温度は、第２の所定温度と同一温度（例えば、０℃程度）に設定されている。

またこのようにヒータ１２によってバッテリ２を加熱する際の昇温速度は、昇温速度設定手段２３によって適宜設定される。昇温速度設定手段２３は、例えば、経路情報検出手段２１によって検出（取得）された走行経路の情報に基づいて、現在地から「下り区間」までの走行経路の状態に応じて昇温速度を適宜設定する。本実施形態では、昇温速度設定手段２３は、現在地から「下り区間」までの距離に応じて昇温速度を設定している。具体的には、「下り区間」までの距離が短いほど昇温速度を高める。すなわち、昇温速度設定手段２３は、「下り区間」までの所用時間を予測し、所用時間が短いほど昇温速度を高めている。

このように昇温速度設定手段２３が、「下り区間」までの距離に応じて昇温速度を設定することで、電動車両１が「下り区間」に到達するまでに、バッテリ２を所望の温度とすることができる。また「下り区間」までの距離に応じて、バッテリを適切に加熱することができるため、無駄な電力消費を抑制することもできる。例えば、「下り区間」までの距離が比較的長い場合には、ヒータ１２の出力を弱めても、電動車両１が「下り区間」に到達するまでにはバッテリ２を所望の温度とすることができ、消費電力も少なく抑えることができる。

以下、本発明のバッテリ温度調整装置における温度調整制御の一例について、図２及び図３のフローチャートを参照して説明する。

図２に示すように、まずステップＳ１で、ナビゲーション装置７において目的地の入力を行う。これにより、ナビゲーション装置７によって、目的地までの走行経路が設定される。次いで、ステップＳ２で、ナビゲーション装置７の地図情報等に基づいて、走行経路上の「下り区間」の有無を検出する。次いでステップＳ３で、温度センサ１１によってバッテリ２の温度を計測する。

次にステップＳ４で、計測したバッテリ２の温度が第２の所定温度（第２の閾値）以上であるか否かを判定する。バッテリ２の温度が第２の所定温度以上であれば（ステップＳ４：Ｙｅｓ）、バッテリ２の加熱は必要ないため、そのまま処理を終了する。一方、バッテリ２の温度が第２の所定温度よりも低い場合には（ステップＳ４：Ｎｏ）、以降のステップで、必要に応じてバッテリ２の温度を調整する。まずはステップＳ５で、走行経路上に「下り区間」が存在するか否かを判断する。「下り区間」が存在しないと判断した場合には（ステップＳ５：Ｎｏ）、バッテリ２の劣化の抑制を目的としたバッテリ２の加熱を実行する。具体的には、ステップＳ６で、バッテリ２の加熱温度を第１の設定温度に設定する。次いで、バッテリ２の温度が第１の所定温度（第１の閾値）以上であるか否かを判定する（ステップＳ７）。バッテリ２の温度が第１の所定温度以上である場合には（ステップＳ７：Ｙｅｓ）、バッテリ２の加熱は必要ないため、そのまま処理を終了する。バッテリ２の温度が第１の所定温度よりも低い場合には（ステップＳ７：Ｎｏ）、ヒータ１２によるバッテリ２の加熱を開始する（ステップＳ８）。その後、バッテリの温度が第１の設定温度に達すると（ステップＳ９：Ｙｅｓ）、その時点で、バッテリ２の加熱を終了する。

一方、ステップＳ５で走行経路上に「下り区間」が存在すると判断した場合には（ステップＳ５：Ｙｅｓ）、以降のステップで「下り区間」で所望の回生ブレーキ力を発揮させることを目的としたバッテリ２の加熱を実行する。具体的には、ステップＳ１０で、バッテリ２の加熱温度を第１の設定温度よりも高い第２の設定温度に設定する。次いで、ステップＳ１１で、現在地から「下り区間」までの走行経路の距離に応じてバッテリ２の昇温速度を設定する。

具体的には、図３に示すように、「下り区間」までの距離が所定距離（例えば、１ｋｍ程度）以内か否かを判定する（ステップＳ２１）。ここで、「下り区間」までの距離が所定距離よりも長い場合には（ステップＳ２１：Ｎｏ）、バッテリの昇温速度を第１昇温速度に設定する（ステップＳ２２）。一方、「下り区間」までの距離が所定距離以内である場合には（ステップＳ２１：Ｙｅｓ）、バッテリの昇温速度を第１昇温速度よりも速い第２昇温速度に設定する（ステップＳ２３）。

ステップＳ１１でバッテリ２の昇温速度が設定されると、次いで、設定された昇温速度でヒータ１２によるバッテリ２の加熱を開始する（ステップＳ１２）。その後は、バッテリ２の温度が第２の設定温度以上になると（ステップＳ１３：Ｙｅｓ）、加熱を終了する。

以上のように、本実施形態では、走行経路上に「下り区間」が存在する場合に、バッテリ２の温度が第１の設定温度よりも高い第２の設定温度となるように、ヒータ１２によりバッテリ２を加熱してバッテリ２の温度を調整している。つまり「下り区間」を電動車両１が走行する際に、バッテリ２の温度が第２の設定温度となるように調整している。

これにより、バッテリ２の状態に拘わらず回生ブレーキ力を安定させることができる。例えば、バッテリ２の温度に起因する内部抵抗の増加を抑制でき、「下り区間」を電動車両１が走行する際、所望の回生ブレーキ力を発揮させることができる。したがって、電動車両１の減速感が安定し、ドライバーに生じる不安感を抑制することができる。

また「下り区間」までの距離に応じて昇温速度を適宜設定しているので、電動車両１が「下り区間」に到達するまでに、バッテリ２を所望の温度とすることができる。また「下り区間」までの距離に応じて、バッテリを適切に加熱することができるため、無駄な電力消費を抑制することもできる。例えば、「下り区間」までの距離が比較的長い場合には、ヒータ１２の出力を弱めても、電動車両１が「下り区間」に到達するまでにはバッテリ２を所望の温度とすることができ、消費電力も少なく抑えることができる。

なお、本実施形態では、「下り区間」までの距離に応じて、第１昇温速度と第２昇温速度の２段階で昇温速度を設定（変更）するようにしたが、勿論、３段階以上で昇温速度を設定するようにしてもよい。さらに、第１昇温速度を０として、「下り区間」までの距離が所定距離（例えば、１ｋｍ程度）以内となってから昇温を開始してもよい。

またバッテリ２の加熱は、通常は、電動車両１が「下り区間」に到達する前に終了させるが、例えば、「下り区間」までの距離が短く、電動車両１が「下り区間」に到達するまでにバッテリ２を所望の温度まで加熱できない場合、すなわち電動車両が「下り区間」に到達した際に、バッテリ２の温度が所定温度よりも低い場合には、「下り区間」に到達後も、バッテリ２の温度が所定温度に到達するまでバッテリ２の加熱を継続することが好ましい。これにより、回生ブレーキ力をより確実に安定させることができる。

さらに本実施形態では、昇温速度設定手段２３が、現在地から「下り区間」までの距離に応じて昇温速度を設定するようにしたが、例えば、現在地と「下り区間」の開始地点との標高差に応じて昇温速度を設定するようにしてもよい。すなわち昇温速度設定手段２３は、現在地と「下り区間」との標高差が小さいほど昇温速度を高めるようにしてもよい。この場合も、現在地から「下り区間」までの距離に応じて昇温速度を設定する場合と同様の効果が得られる。

なお現在地と「下り区間」との標高差が大きいほど、電動車両１は、急勾配若しくは長い登り坂を走行することになる。そして、電動車両１が登り坂を走行する際の電力消費によって、バッテリ２の温度が高められる。つまり現在地と「下り区間」との標高差が大きいほど、電力消費によるバッテリ２の温度上昇は大きくなる。したがって、標高差が大きい場合には、ヒータ１２による昇温速度を低くしても、バッテリ２の温度を適切に調整することができる。

また昇温速度設定手段２３は、現在地から「下り区間」までの距離や標高と共に、走行経路の天候や気温、渋滞状況等に基づいて昇温速度を設定するようにしてもよい。また昇温速度と共に、昇温開始のタイミングを適宜決定するようにしてもよい。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、勿論、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。

１ 電動車両
２ バッテリ
３ インバータ
４ 走行用モータ
５ 減速機
６ 駆動輪
７ ナビゲーション装置
１０ バッテリ温度調整装置
１１ 温度センサ
１２ ヒータ
２０ 制御部
２１ 経路情報検出手段
２２ 温度調整手段
２３ 昇温速度設定手段

Claims (5)

1. 電動車両に搭載され、走行用モータに電力を供給するバッテリの温度を調整するバッテリ温度調整装置であって、
   前記バッテリの温度を検出するバッテリ温度検出手段と、
   前記バッテリを加熱する加熱手段と、
   ナビゲーション装置で設定された目的地までの走行経路の情報を検出する経路情報検出手段と、
   前記経路情報検出手段によって前記走行経路上に下り区間の存在が検出され、且つ前記バッテリ温度検出手段によって前記バッテリの温度が所定温度以下であることが検出された場合に、前記下り区間に到達するまでの間に、前記加熱手段を作動させて所定の昇温速度で前記バッテリを加熱する温度調整手段と、
   現在地から前記下り区間までの走行経路の状態に応じて前記昇温速度を設定する昇温速度設定手段と、
   を有することを特徴とするバッテリ温度調整装置。
2. 請求項１に記載のバッテリ温度調整装置において、
   前記昇温速度設定手段は、現在地から前記下り区間までの距離が短いほど前記昇温速度を高めることを特徴とするバッテリ温度調整装置。
3. 請求項１又は２に記載のバッテリ温度調整装置において、
   前記昇温速度設定手段は、現在地と前記下り区間との標高差が小さいほど前記昇温速度を高めることを特徴とするバッテリ温度調整装置。
4. 請求項１から３の何れか一項に記載のバッテリ温度調整装置において、
   前記昇温速度設定手段は、前記下り区間に到達する所要時間が短いほど前記昇温速度を高めることを特徴とするバッテリ温度調整装置。
5. 請求項１から４の何れか一項に記載のバッテリ温度調整装置において、
   前記電動車両が前記下り区間に到達した際に、前記バッテリの温度が所定温度よりも低い場合には、
   前記温度調整手段は、前記下り区間に到達後も、前記バッテリの温度が所定温度に到達するまで前記バッテリの加熱を継続することを特徴とするバッテリ温度調整装置。

Images