JP2019160423A - 電池温度制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電池の劣化を抑制し、電池の充電時間を短縮できる電池温度制御装置を提供する。【解決手段】電池温度制御装置１は、バッテリ２２を有し、モータジェネレータ２０により走行可能な車両に用いられる。電池温度制御装置１は、電池温度検出部３１、充電状態推定部３２、充電判定部５５および電池温度制御部３８を備える。電池温度検出部３１は、電池温度Ｔｂを検出可能である。充電状態推定部３２は、電池残容量ＳＯＣを推定可能である。充電判定部５５は、電池残容量ＳＯＣが第１充電閾値ＳＯＣ＿ｔｈ１以下であるとき、バッテリ２２を充電する必要があると判定し、電池残容量ＳＯＣが第１充電閾値ＳＯＣ＿ｔｈ１を超えるとき、バッテリ２２を充電する必要がないと判定する。電池温度制御部３８は、充電判定部５５がバッテリ２２を充電する必要があると判定したときから充電器が車両に接続されるまで、電池温度Ｔｂを制御する。【選択図】図２

Description

本発明は、電池温度制御装置に関する。

従来、特許文献１に記載されているように、共振回路が構成されており、交流電圧を印加したときに、共振回路が共振して生じた自己発熱により、電池の温度が上昇する装置が知られている。

特許第４０８１８５５号公報

一般に、電池が比較的高温であるとき、電池の内部における予期しない化学反応がしやすくなり、電池が不安定になる。このため、電池が劣化しやすくなる。また、電池が比較的低温であるとき、電池の内部における化学反応がしにくくなり、電池を充電する時間が長くなることがある。

特許文献１の構成では、電池の温度が所定値以下、かつ、電池の残容量が所定値以下まで低下したとき、電力を消費して電池を加熱している。特許文献１の構成では、電池を加熱するタイミングおよび期間が記載されておらず、充電時に、電池の温度が上昇しすぎる虞がある。電池の温度が上昇しすぎると、電池が劣化しやすくなる。電池温度が上昇しすぎないように、加熱量を減らすと、電池が比較的低温になってしまい、電池を充電する時間が長くなる。

本発明の目的は、電池の劣化を抑制し、電池の充電時間を短縮できる電池温度制御装置を提供することにある。

本発明の電池温度制御装置（１）は、電池（２２）を有し、モータ（２０）により走行可能な車両（９０）に用いられる。電池温度制御装置は、電池温度検出部（３１）、充電状態推定部（３２）、充電判定部（５５）および電池温度制御部（３８）を備える。

電池温度検出部は、電池の温度である電池温度（Ｔｂ）を検出可能である。
充電状態推定部は、電池の充電状態である電池残容量（ＳＯＣ）を推定可能である。
充電判定部は、電池残容量が第１充電閾値（ＳＯＣ＿ｔｈ１）以下であるとき、電池を充電する必要があると判定し、電池残容量が第１充電閾値を超えるとき、電池を充電する必要がないと判定する。
電池温度制御部は、充電判定部が電池を充電する必要があると判定したときから充電器（９８）が車両に接続されるまで、電池温度を制御する。

充電器が車両に接続されるまで、電池温度が制御されることによって、充電器が車両に接続されるときに、電池温度を最適な温度にできる。これにより、電池を充電するときに、電池の過熱による劣化を抑制する。また、電池を充電するときに、電池が比較的低温になることなく、電池の化学反応を促進でき、電池の充電時間を短縮できる。

一実施形態による電池温度制御装置が用いられる車両の駆動システムの概略図。 一実施形態による電池温度制御装置を示すブロック図。 一実施形態による電池温度制御装置の充電状態推定部を説明するための開放端電圧および電池残容量の関係図。 一実施形態による電池温度制御装置の温度予測部を説明するための充電位置経路および予測電池温度の関係図。 一実施形態による電池温度制御装置の制御を示すフローチャート。 一実施形態による電池温度制御装置の制御を示すフローチャート。

以下、実施形態による電池温度制御装置を図面に基づいて説明する。複数の実施形態の説明において、実質的に同一の構成には、同一の符号を付して説明する。本実施形態という場合、複数の実施形態を包括する。

本実施形態の電池温度制御装置は、電池を有し、モータにより走行可能な車両９０の駆動システム９１に用いられる。車両９０は、所謂、電気自動車である。また、車両９０は、充電器９８に接続可能であり、電池を充電可能である。まず、車両９０の駆動システム９１について説明する。

図１に示すように、駆動システム９１は、モータとしてのモータジェネレータ２０、減速機９３、インバータ２１、電池としてのバッテリ２２、モータジェネレータ制御部２４および電池温度制御装置１を備える。図において、モータジェネレータ２０をＭＧと記載している。また、図において、モータジェネレータ制御部２４をＭＧ−ＥＣＵと記載している。

モータジェネレータ２０には、回転速度センサ２３が設けられている。回転速度センサ２３は、例えば、タコジェネレータまたはレゾルバであり、モータジェネレータ２０の回転速度を検出可能である。

モータジェネレータ２０は、バッテリ２２からの電力で駆動されることによりトルクを発生する電動機としての機能、および、車両９０の制動時に駆動されて発電する発電機としての機能を有する。本実施形態のモータジェネレータ２０は、例えば、永久磁石式同期型の３相交流のモータである。モータジェネレータ２０のトルクは、減速機９３に伝達される。

減速機９３は、モータジェネレータ２０の回転速度を調整する。減速機９３の出力軸９４の動力は、ギア機構９５およびドライブシャフト９６等を経由して、駆動輪９７に伝達される。なお、減速機９３に代替して、クラッチおよび変速機等が設けられてもよい。

また、図示はしないが、車両９０は、ステアリングホイールを備える。ステアリングホイールは、操舵部材であり、ステアリングシャフトに接続されている。ステアリングホイールを運転手が操作することによって、車両９０の走行方向が変更される。

インバータ２１は、モータジェネレータ２０とバッテリ２２との間に設けられている。インバータ２１は、バッテリ２２の直流電力を交流電力に変換してモータジェネレータ２０へ供給する。また、インバータ２１は、モータジェネレータ２０により発電された交流電力を直流電力に変換してバッテリ２２へ供給する。

バッテリ２２は、例えば、ニッケル水素またはリチウムイオン等の充放電可能な二次電池により構成される直流電源である。バッテリ２２に替えて、電気二重層キャパシタ等の蓄電装置を直流電源として用いてもよい。

モータジェネレータ制御部２４は、マイコンを主体として構成されており、ＣＰＵ、読み出し可能な非一時的有形記録媒体、ＲＯＭ、Ｉ／Ｏ、および、これらの構成を接続するバスライン等を備えている。モータジェネレータ制御部２４の各処理は、ＲＯＭ等の実体的なメモリ装置に予め記憶されたプログラムをＣＰＵで実行することによるソフトウェア処理であってもよいし、専用の電子回路によるハードウェア処理であってもよい。モータジェネレータ制御部２４は、トルク指令値に基づき、インバータ２１のスイッチング素子のオンオフ作動を制御することによって、モータジェネレータ２０を制御する。

（一実施形態）
電池温度制御装置１は、電池加熱部６０、電池冷却部７０、バッテリ制御部３０および運転手支援システム制御部４０を備える。図において、バッテリ制御部３０をＢＡＴＴ−ＥＣＵと記載する。また、図において、運転手支援システム制御部４０をＤＳＳ−ＥＣＵと記載する。なお、バッテリ制御部３０および運転手支援システム制御部４０は、モータジェネレータ制御部２４と同様に、マイコンを主体として構成されている。バッテリ制御部３０および運転手支援システム制御部４０は、ＣＰＵ、読み出し可能な非一時的有形記録媒体、ＲＯＭ、Ｉ／Ｏ、および、これらの構成を接続するバスライン等を備えている。

図２に示すように、電池加熱部６０は、加熱器としてのヒータ６１または振動電流発生部６２を有する。ヒータ６１は、電力が供給されると、発熱する。振動電流発生部６２は、交流電源を含む共振回路により構成される。振動電流発生部６２は、共振回路の共振周波数を含む交流電圧が交流電源により発生したとき、発熱する。電池加熱部６０は、ヒータ６１または振動電流発生部６２により、バッテリ２２を加熱可能である。

電池冷却部７０は、流体圧縮部としてのコンプレッサ７１、流体冷却部７２、膨張弁７３、吸熱部としてのエバポレータ７４、流体送風部としてのブロワ７５、流体温度検出部７６および流体温度制御部７７を有する。電池冷却部７０は、バッテリ２２を冷却可能である。

コンプレッサ７１は、バッテリ２２から電力が供給されたとき、流体を圧縮する。なお、コンプレッサ７１は、コンプレッサ７１の駆動による発熱を用いて、電池加熱部６０として用いられてもよい。

流体冷却部７２は、例えば、コンデンサおよびコンデンサファンであり、コンプレッサ７１により圧縮された流体を冷却可能である。コンプレッサ７１により圧縮された流体がコンデンサを経由する。コンデンサを経由する流体は、コンデンサファンにより、冷却される。

膨張弁７３によって、流体冷却部７２により冷却された流体が膨張し、気化する。気化した流体は、エバポレータ７４の周囲の熱を吸熱する。これにより、エバポレータ７４が冷却される。冷却されたエバポレータ７４を介して、バッテリ２２に向かってブロワ７５は、送風する。エバポレータ７４によって冷却されたブロワ７５の風により、バッテリ２２が冷却される。なお、エバポレータ７４を経由した流体は、コンプレッサ７１に戻る。

流体温度検出部７６は、エバポレータ７４によって冷却されたブロワ７５の温度である流体温度Ｔｆを検出可能である。
流体温度制御部７７は、流体温度Ｔｆが流体温度閾値Ｔｆ＿ｔｈ以下となるように、コンプレッサ７１、流体冷却部７２、膨張弁７３、吸熱部としてのエバポレータ７４およびブロワ７５を制御する。流体温度閾値Ｔｆ＿ｔｈは、バッテリ２２の温度特性に基づいて、設定される。

バッテリ制御部３０は、電池温度検出部３１、充電状態推定部３２、温度上昇推定部３３、最大トルク演算部３４、充電時間推定部３５、目標温度演算部３６、異常判定部３７および電池温度制御部３８を有する。

電池温度検出部３１は、バッテリ２２の温度である電池温度Ｔｂを検出可能である。電池温度検出部３１は、例えば、温度に対応して電気抵抗が変化するセラミック半導体であるサーミスタを含む。電池温度検出部３１は、バッテリ２２内のセルの温度をサーミスタにより検出することによって、電池温度Ｔｂを検出する。検出された電池温度Ｔｂは、温度上昇推定部３３および電池温度制御部３８に出力される。

充電状態推定部３２は、バッテリ２２の充電状態である電池残容量ＳＯＣ［％］を推定可能である。推定された電池残容量ＳＯＣは、電池温度制御部３８および充電判定部５５に出力される。

図３に示すように、充電状態推定部３２は、例えば、バッテリ２２の開放端電圧ＯＣＶ［Ｖ］および電池残容量ＳＯＣの関係図を用いて、電池残容量ＳＯＣを推定する。充電状態推定部３２は、開放端電圧ＯＣＶを直接検出して、電池残容量ＳＯＣを推定してもよい。充電状態推定部３２は、バッテリ２２の閉路電圧ＣＣＶ、バッテリ２２に流れる電流およびバッテリ２２の内部抵抗を検出して、開放端電圧ＯＣＶを推定し、電池残容量ＳＯＣを推定してもよい。

充電器９８が車両９０に接続されて、バッテリ２２の充電が完了したときの電池残容量ＳＯＣを充電完了値ＳＯＣ＿Ｆとする。充電完了値ＳＯＣ＿Ｆは、バッテリ２２の特性に基づいて、設定される。または、充電完了値ＳＯＣ＿Ｆは、実験やシミュレーションにより、設定される。

図２に戻って、温度上昇推定部３３は、電池温度Ｔｂに基づき、電池温度上昇量ΔＴｂを推定可能である。電池温度上昇量ΔＴｂは、充電器９８が車両９０に接続されてから電池残容量ＳＯＣが充電完了値ＳＯＣ＿Ｆになるまで、すなわち、充電開始から充電完了までの電池温度Ｔｂの上昇量である。なお、電池温度上昇量ΔＴｂは、実験やシミュレーションにより、推定される。推定された電池温度上昇量ΔＴｂは、目標温度演算部３６に出力される。

最大トルク演算部３４は、電池温度Ｔｂ、電池残容量ＳＯＣおよびモータジェネレータ制御部２４の制御に基づいて、モータジェネレータ２０の出力可能なトルクである最大トルクＴｒ＿ｍａｘを演算可能である。演算された最大トルクＴｒ＿ｍａｘは、目標温度演算部３６に出力される。

充電時間推定部３５は、必要充電時間Ｈｃを推定可能である。必要充電時間Ｈｃは、充電器９８が車両９０に接続されてから電池残容量ＳＯＣが充電完了値ＳＯＣ＿Ｆになるまで、すなわち、充電開始から充電完了までの時間である。必要充電時間Ｈｃは、電池温度Ｔｂおよび電池残容量ＳＯＣの各条件に対して、実験やシミュレーションにより、推定される。推定された必要充電時間Ｈｃは、目標温度演算部３６に出力される。

目標温度演算部３６は、電池温度上昇量ΔＴｂ、最大トルクＴｒ＿ｍａｘ、必要充電時間Ｈｃまたは後述の必要距離Ｄｎもしくは予測電池温度Ｔｂ＿ｐｒｅに基づいて、電池温度Ｔｂの目標値である目標温度Ｔｂ＿ｔを演算可能である。演算された目標温度Ｔｂ＿ｔは、電池温度制御部３８に出力される。

異常判定部３７は、電池加熱部６０または電池冷却部７０が異常であるか否かを判定可能である。異常判定部３７は、電池加熱部６０が電気的に断線または短絡したとき、電池加熱部６０が異常であると判定する。異常判定部３７は、電池冷却部７０が電気的に断線または短絡したとき、電池冷却部７０が異常であると判定する。また、異常判定部３７は、電池加熱部６０または電池冷却部７０が異常であったとき、異常信号Ａを電池温度制御部３８に出力する。なお、異常判定部３７は、電池加熱部６０および電池冷却部７０が正常であったとき、電池温度制御部３８に出力しない。

電池温度制御部３８は、後述の充電判定部５５がバッテリ２２を充電する必要があると判定したときから充電器９８が車両９０に接続されるまで、電池温度Ｔｂが目標温度Ｔｂ＿ｔと等しくなるように、電池温度Ｔｂを制御する。電池温度制御部３８は、電池加熱部６０および電池冷却部７０によって、電池温度Ｔｂを制御する。

充電判定部５５がバッテリ２２を充電する必要があると判定した場合において、電池温度制御部３８は、電池温度Ｔｂが目標温度Ｔｂ＿ｔ未満であるとき、電池温度Ｔｂが目標温度Ｔｂ＿ｔとなるように、電池加熱部６０を制御する。このとき、電池加熱部６０が駆動し、電池加熱部６０がバッテリ２２を加熱する。電池加熱部６０により、電池温度Ｔｂが上昇する。

また、充電判定部５５がバッテリ２２を充電する必要があると判定した場合において、電池温度制御部３８は、電池温度Ｔｂが目標温度Ｔｂ＿ｔを超えているとき、電池温度Ｔｂが目標温度Ｔｂ＿ｔとなるように、電池冷却部７０を制御する。このとき、電池冷却部７０が駆動し、電池冷却部７０がバッテリ２２を冷却する。電池冷却部７０により、電池温度Ｔｂが低下する。

電池温度制御部３８は、電池温度Ｔｂが目標温度Ｔｂ＿ｔと等しいとき、すなわち、Ｔｂ＝Ｔｂ＿ｔであるとき、電池温度Ｔｂの制御を停止する。さらに、電池温度制御部３８は、異常信号Ａを取得したとき、電池温度Ｔｂの制御を停止する。なお、本明細書中において、「等しい」、「＝」は、常識的な誤差範囲を含むものとする。

運転手支援システム制御部４０は、地図管理部４１、自己位置推定部４２、経路計画部４３、必要距離演算部４４および温度予測部４５を有する。また、運転手支援システム制御部４０は、走行距離演算部４６、音声認識部４７、入力部４８、車速検出部４９、充電器検出部５０、舵角検出部５１および充電判定部５５を有する。

地図管理部４１は、地図情報Ｍを有する。地図情報Ｍは、施設、地名、住所、郵便番号、道路標識、道路における本線車線、合流車線、登坂車線、追い越し車線、曲率情報および勾配情報ならびに充電可能位置Ｐｃを含む。曲率情報は、各道路の曲率半径を含む。勾配情報は、各道路の勾配、斜度、斜辺距離を含む。充電可能位置Ｐｃは、充電器９８が設けられている位置である。なお、地図管理部４１は、地図情報Ｍを更新可能である。地図情報Ｍは、自己位置推定部４２および経路計画部４３に出力される。充電可能位置Ｐｃは、経路計画部４３に出力される。

自己位置推定部４２は、地図情報Ｍにおける車両９０の現在位置である自己位置Ｐｓの情報を推定可能である。自己位置推定部４２は、衛星からの電波を受信し、自己位置Ｐｓを推定する。推定された自己位置Ｐｓは、経路計画部４３に出力される。

経路計画部４３は、渋滞または交通規制等の道路交通情報Ｉｒを道路交通情報通信システムから取得可能であり、自己位置Ｐｓから任意の目的地までの経路を設定可能である。

経路計画部４３は、バッテリ２２を充電する必要があると充電判定部５５が判定したとき、地図情報Ｍ、充電可能位置Ｐｃ、自己位置Ｐｓおよび道路交通情報Ｉｒに基づき、充電位置経路Ｒｃを設定する。充電位置経路Ｒｃは、自己位置Ｐｓから充電可能位置Ｐｃまでの経路である。設定された充電位置経路Ｒｃは、必要距離演算部４４および温度予測部４５に出力される。

必要距離演算部４４は、充電判定部５５がバッテリ２２を充電する必要があると判定したとき、充電位置経路Ｒｃに基づき、自己位置Ｐｓから最寄りの充電可能位置Ｐｃまでの距離である必要距離Ｄｎを演算する。なお、必要距離演算部４４は、自己位置Ｐｓおよび充電可能位置Ｐｃに基づき、直接、必要距離Ｄｎを演算してもよい。演算された必要距離Ｄｎは、目標温度演算部３６に出力される。

図４に示すように、温度予測部４５は、経路計画部４３が充電位置経路Ｒｃを設定したとき、予測電池温度Ｔｂ＿ｐｒｅを設定する。予測電池温度Ｔｂ＿ｐｒｅは、電池温度制御部３８による制御をしなかったときの充電位置経路Ｒｃに対する電池温度Ｔｂの予測した温度である。設定された予測電池温度Ｔｂ＿ｐｒｅは、目標温度演算部３６に出力される。なお、図において、温度予測部４５は、寒冷地を車両９０が走行しているときの予測電池温度Ｔｂ＿ｐｒｅを予測している。寒冷地を車両９０が走行する場合、電池温度Ｔｂは、低くなりやすい。

図２に戻って、走行距離演算部４６は、走行距離Ｄｒを演算可能である。走行距離Ｄｒは、イグニッションがオンしてから、すなわち、車両９０の運転を開始してから充電判定部５５がバッテリ２２を充電する必要があると判定したときまでに走行した距離である。走行距離演算部４６は、例えば、イグニッションがオンしたときから車速Ｖｃを取得する。走行距離演算部４６は、時間に対して車速Ｖｃを積分することによって、走行距離Ｄｒを演算する。演算された走行距離Ｄｒは、充電判定部５５に出力される。

音声認識部４７は、運転手または車両９０内にいる人の音声を認識可能である。音声認識部４７は、音声の周波数成分または時間変化の分析し、その音声が何かを判別する、音声の分析および判別により、音声認識部４７は、バッテリ２２が充電する必要があるという音声を認識する。音声認識部４７の認識は、充電判定部５５に出力される。

入力部４８は、ボタンまたはスイッチであり、運転手または車両９０の内部にいる人によりバッテリ２２を充電する必要があると充電判定部５５に入力可能である。なお、入力部４８は、バッテリ２２を充電する必要がないと充電判定部５５に入力可能であってもよい。

車速検出部４９は、ドライブシャフト９６に設けられており、車両９０の車速Ｖｃを検出可能である。車速検出部４９は、ドライブシャフト９６の回転速度に比例したパルス波を取得可能である。車速検出部４９は、例えば、非接触の磁気抵抗効果素子であり、磁束の変化を電気抵抗の変化に変換して、車速Ｖｃを検出する。検出された車速Ｖｃは、充電判定部５５に出力される。

充電器検出部５０は、レーダ、ソナーまたはカメラを含む。充電器検出部５０は、レーダ、ソナーまたはカメラの検出範囲であって、車両９０の周囲の充電器９８を検出可能である。充電器９８が検出されたか否かは、充電判定部５５に出力される。

舵角検出部５１は、車両９０のステアリングシャフトに設けられており、ステアリングホイールの向きを検出可能であり、車両９０の走行方向を検出可能である。ステアリングホイールの向きを操舵方向Ｏｓとする。検出された操舵方向Ｏｓは、充電判定部５５に出力される。

充電判定部５５は、電池残容量ＳＯＣ、走行距離Ｄｒ、音声、入力部４８による入力、車速Ｖｃ、充電器９８の検出または操舵方向Ｏｓに基づき、バッテリ２２を充電する必要があるか否かを判定可能である。

充電判定部５５は、電池残容量ＳＯＣが第１充電閾値ＳＯＣ＿ｔｈ１以下であるとき、バッテリ２２を充電する必要があると判定する。また、充電判定部５５は、電池残容量ＳＯＣが第１充電閾値ＳＯＣ＿ｔｈ１を超えるとき、バッテリ２２を充電する必要がないと判定する。第１充電閾値ＳＯＣ＿ｔｈ１は、モータジェネレータ２０、インバータ２１およびバッテリ２２の特性に基づいて、設定される。

なお、電池温度制御部３８は、電池残容量ＳＯＣが第２充電閾値ＳＯＣ＿ｔｈ２以下であるとき、電池温度Ｔｂの制御を停止する。第２充電閾値ＳＯＣ＿ｔｈ２は、第１充電閾値ＳＯＣ＿ｔｈ１よりも小さく設定されており、必要距離Ｄｎ、予測電池温度Ｔｂ＿ｐｒｅ、電池加熱部６０および電池冷却部７０の消費電力に基づいて、設定される。

充電判定部５５は、走行距離Ｄｒが走行閾値Ｄｒ＿ｔｈを超えたとき、バッテリ２２を充電する必要があると判定する。なお、走行閾値Ｄｒ＿ｔｈは、モータジェネレータ２０、インバータ２１もしくはバッテリ２２の特性または疲労等の運転手の状態に基づいて、設定される。

充電判定部５５は、バッテリ２２が充電する必要があるという音声を音声認識部４７が認識したとき、バッテリ２２を充電する必要があると判定する。充電判定部５５は、バッテリ２２を充電する必要があると入力部４８に入力されたとき、バッテリ２２を充電する必要があると判定する。

充電判定部５５は、車両９０が停止して車速Ｖｃがゼロであり、かつ、充電器検出部５０が充電器９８を検出しているとき、バッテリ２２を充電する必要があると判定する。また、充電判定部５５は、充電器検出部５０が充電器９８を検出しており、かつ、車両９０が充電器９８に近づくような操舵方向Ｏｓになっているとき、バッテリ２２を充電する必要があると判定する。

図５および図６のフローチャートを参照して、電池温度制御装置１の制御について説明する。フローチャートにおいて、「Ｓ」は、ステップを意味する。

ステップ１０１において、異常判定部３７は、電池加熱部６０または電池冷却部７０が異常であるか否かを判定する。電池加熱部６０または電池冷却部７０が異常であるとき、処理は、終了する。電池加熱部６０および電池冷却部７０が正常であるとき、処理は、ステップ１０２に移行する。

ステップ１０２において、充電状態推定部３２は、電池残容量ＳＯＣを推定する。充電判定部５５は、電池残容量ＳＯＣが第１充電閾値ＳＯＣ＿ｔｈ１以下であるか否かを判定する。電池残容量ＳＯＣが第１充電閾値ＳＯＣ＿ｔｈ１を超えるとき、処理は、ステップ１０３に移行する。電池残容量ＳＯＣが第１充電閾値ＳＯＣ＿ｔｈ１以下であるとき、処理は、ステップ１０９に移行する。

ステップ１０３において、走行距離演算部４６は、走行距離Ｄｒを演算する。充電判定部５５は、走行距離Ｄｒが走行閾値Ｄｒ＿ｔｈを超えるか否かを判定する。走行距離Ｄｒが走行閾値Ｄｒ＿ｔｈ以下であるとき、処理は、ステップ１０４に移行する。走行距離Ｄｒが走行閾値Ｄｒ＿ｔｈを超えるとき、処理は、ステップ１０９に移行する。

ステップ１０４において、音声認識部４７は、バッテリ２２が充電する必要があるという音声を認識したか否かを判定する。バッテリ２２が充電する必要があるという音声を音声認識部４７が認識していないとき、処理は、ステップ１０５に移行する。バッテリ２２が充電する必要があるという音声を音声認識部４７が認識したとき、処理は、ステップ１０９に移行する。

ステップ１０５において、充電判定部５５は、バッテリ２２が充電する必要があるという入力が入力部４８からあったか否かを判定する。バッテリ２２が充電する必要があるという入力が入力部４８からなかったとき、処理は、ステップ１０６に移行する。バッテリ２２が充電する必要があるという入力が入力部４８からあったとき、処理は、ステップ１０９に移行する。

ステップ１０６において、車速検出部４９は、車速Ｖｃを検出する。充電器検出部５０は、充電器９８を検出したか否かを判定する。充電判定部５５は、車速Ｖｃがゼロ、かつ、充電器検出部５０が充電器９８を検出したか否かを判定する。車速Ｖｃがゼロでない、または、充電器検出部５０が充電器９８を検出していないとき、処理は、ステップ１０７に移行する。車速Ｖｃがゼロ、かつ、充電器検出部５０が充電器９８を検出したとき、処理は、ステップ１０９に移行する。

ステップ１０７において、充電器検出部５０は、充電器９８を検出したか否かを再度判定する。舵角検出部５１は、操舵方向Ｏｓを検出する。充電判定部５５は、充電器検出部５０が充電器９８を検出した、かつ、車両９０が充電器９８に近づくような操舵方向Ｏｓであるか否かを判定する。充電器検出部５０が充電器９８を検出していない、または、車両９０が充電器９８から離れるような操舵方向Ｏｓであるとき、処理は、ステップ１０８に移行する。充電器検出部５０が充電器９８を検出した、かつ、車両９０が充電器９８に近づくような操舵方向Ｏｓであるとき、処理は、ステップ１０９に移行する。

ステップ１０８において、充電判定部５５は、バッテリ２２を充電する必要がないと判定する。その後、処理は、終了する。
ステップ１０９において、充電判定部５５は、バッテリ２２を充電する必要があると判定する。

ステップ１１０において、電池温度制御部３８は、電池残容量ＳＯＣが第２充電閾値ＳＯＣ＿ｔｈ２以上であるか否かを判定する。電池残容量ＳＯＣが第２充電閾値ＳＯＣ＿ｔｈ２未満であるとき、電池温度制御部３８は、電池温度Ｔｂの制御を停止し、処理は、終了する。電池残容量ＳＯＣが第２充電閾値ＳＯＣ＿ｔｈ２以上であるとき、処理は、ステップ１１１に移行する。

ステップ１１１において、温度上昇推定部３３は、電池温度上昇量ΔＴｂを推定する。最大トルク演算部３４は、最大トルクＴｒ＿ｍａｘを演算する。充電時間推定部３５は、必要充電時間Ｈｃを推定する。温度上昇推定部３３、最大トルク演算部３４および充電時間推定部３５により、電池温度上昇量ΔＴｂ、最大トルクＴｒ＿ｍａｘおよび必要充電時間Ｈｃが設定される。

ステップ１１２において、経路計画部４３は、充電位置経路Ｒｃを設定する。必要距離演算部４４は、必要距離Ｄｎを演算する。温度予測部４５は、予測電池温度Ｔｂ＿ｐｒｅを設定する。経路計画部４３、必要距離演算部４４および温度予測部４５により、充電位置経路Ｒｃ、必要距離Ｄｎおよび予測電池温度Ｔｂ＿ｐｒｅが設定される。

ステップ１１３において、目標温度演算部３６は、電池温度上昇量ΔＴｂ、最大トルクＴｒ＿ｍａｘ、必要充電時間Ｈｃ、必要距離Ｄｎまたは予測電池温度Ｔｂ＿ｐｒｅに基づいて、目標温度Ｔｂ＿ｔを演算する。

ステップ１１４において、電池温度制御部３８は、電池温度Ｔｂが目標温度Ｔｂ＿ｔ未満であるか否かを判定する。電池温度Ｔｂが目標温度Ｔｂ＿ｔ未満であるとき、処理は、ステップ１１５に移行する。電池温度Ｔｂが目標温度Ｔｂ＿ｔ以上であるとき、処理は、ステップ１１６に移行する。

ステップ１１５において、電池温度制御部３８は、電池温度Ｔｂが目標温度Ｔｂ＿ｔとなるように、電池加熱部６０を制御する。電池加熱部６０は、バッテリ２２を加熱する。電池加熱部６０により、電池温度Ｔｂが上昇する。その後、処理は、終了する。

ステップ１１６において、電池温度制御部３８は、電池温度Ｔｂが目標温度Ｔｂ＿ｔを超えるか否かを判定する。電池温度Ｔｂが目標温度Ｔｂ＿ｔを超えるとき、処理は、ステップ１１７に移行する。電池温度Ｔｂが目標温度Ｔｂ＿ｔと等しいとき、処理は、終了する。

ステップ１１７において、電池温度制御部３８は、電池温度Ｔｂが目標温度Ｔｂ＿ｔとなるように、電池冷却部７０を制御する。電池冷却部７０は、バッテリ２２を冷却する。電池冷却部７０により、電池温度Ｔｂが低下する。その後、処理は、終了する。

一般に、電池が比較的高温であるとき、電池の内部における予期しない化学反応がしやすくなり、電池が不安定になる。このため、電池が劣化しやすくなる。また、電池が比較的低温であるとき、電池の内部における化学反応がしにくくなり、電池を充電する時間が長くなることがある。そこで、本実施形態の電池温度制御装置は、電池の劣化を抑制し、電池の充電時間を短縮できる。

［１］バッテリ２２を充電する必要があると充電判定部５５が判定したときから充電器９８が車両９０に接続されるまで、電池温度制御部３８は、電池温度Ｔｂを制御する。これにより、充電器９８が車両９０に接続されるときに、電池温度Ｔｂを最適な温度にできる。バッテリ２２を充電するときに電池温度Ｔｂが最適な温度となっているため、バッテリ２２の過熱による劣化が抑制される。

また、バッテリ２２を充電するときに、バッテリ２２が比較的低温になることなく、バッテリ２２の化学反応を促進でき、バッテリ２２の充電時間を短縮できる。さらに、バッテリ２２が比較的低温になりやすい寒冷地においても、電池温度Ｔｂを最適な温度にできるため、バッテリ２２の充電時間を短縮できる。

［２］電池残容量ＳＯＣが第２充電閾値ＳＯＣ＿ｔｈ２以下であるとき、電池温度制御部３８は、電池温度Ｔｂの制御を停止する。これにより、電池残容量ＳＯＣが不足して、車両９０が充電可能位置Ｐｃに到達できないことを防止する。電池残容量ＳＯＣに余裕を持たせることで、車両９０が停止することなく、車両９０が充電可能位置Ｐｃに安全に到達できる。

［３］電池加熱部６０または電池冷却部７０が異常であったとき、電池温度制御部３８は、電池温度Ｔｂの制御を停止する。これにより、電池温度Ｔｂの制御不良が防止され、バッテリ２２の過熱または過冷却を防止する。

［４］目標温度演算部３６は、電池温度上昇量ΔＴｂ、最大トルクＴｒ＿ｍａｘ、必要充電時間Ｈｃ、必要距離Ｄｎまたは予測電池温度Ｔｂ＿ｐｒｅに基づいて、目標温度Ｔｂ＿ｔを演算する。これにより、充電器９８が車両９０に接続されて、バッテリ２２が充電されているときに、電池温度Ｔｂが上昇しすぎることを防止できる。電池温度Ｔｂの過剰な上昇を防止し、バッテリ２２の劣化を未然に防止する。

［５］充電判定部５５は、走行距離Ｄｒ、車両９０内にいる人の音声、入力部４８による入力、車速Ｖｃ、充電器９８の検出または操舵方向Ｏｓに基づき、バッテリ２２を充電する必要があるか否かを判定する。車両９０の運転状況または運転手の状況を考慮することによって、充電判定部５５の判定精度が向上する。

以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。

１ ・・・電池温度制御装置、
２０ ・・・モータ（モータジェネレータ）、
２２ ・・・電池（バッテリ）、
３１ ・・・電池温度検出部、
３２ ・・・充電状態推定部、
３８ ・・・電池温度制御部、
５５ ・・・充電判定部、
９０ ・・・車両、
９８ ・・・充電器。

Claims (8)

1. 電池（２２）を有し、モータ（２０）により走行可能な車両（９０）に用いられる電池温度制御装置（１）であって、
   前記電池の温度である電池温度（Ｔｂ）を検出可能な電池温度検出部（３１）と、
   前記電池の充電状態である電池残容量（ＳＯＣ）を推定可能な充電状態推定部（３２）と、
   前記電池残容量が第１充電閾値（ＳＯＣ＿ｔｈ１）以下であるとき、前記電池を充電する必要があると判定し、前記電池残容量が前記第１充電閾値を超えるとき、前記電池を充電する必要がないと判定する充電判定部（５５）と、
   前記電池を充電する必要があると前記充電判定部が判定したときから充電器（９８）が前記車両に接続されるまで、前記電池温度を制御する電池温度制御部（３８）と、
   を備える電池温度制御装置。
2. 前記電池温度制御部は、前記電池残容量が前記第１充電閾値より小さく設定されている第２充電閾値（ＳＯＣ＿ｔｈ２）以下であるとき、前記電池温度の制御を停止する請求項１に記載の電池温度制御装置。
3. 前記電池を加熱可能な電池加熱部（６０）と、
   前記電池を冷却可能な電池冷却部（７０）と、
   前記電池の目標温度（Ｔｂ＿ｔ）を演算可能な目標温度演算部（３６）と、
   をさらに備え、
   前記電池温度制御部は、
   前記電池温度が前記目標温度未満であるとき、前記電池温度が前記目標温度となるように、前記電池加熱部を制御し、
   前記電池温度が前記目標温度を超えるとき、前記電池温度が前記目標温度となるように、前記電池冷却部を制御する請求項１または２に記載の電池温度制御装置。
4. 前記電池加熱部または前記電池冷却部の異常を判定可能な異常判定部（３７）をさらに備え、
   前記電池温度制御部は、前記電池加熱部または前記電池冷却部が異常であったとき、前記電池温度の制御を停止する請求項３に記載の電池温度制御装置。
5. 前記電池温度または前記電池残容量に基づいて、前記モータの出力可能な最大トルク（Ｔｒ＿ｍａｘ）を演算可能な最大トルク演算部（３４）と、
   前記充電器が前記車両に接続され、前記電池の充電が完了するまでの時間である必要充電時間（Ｈｃ）を推定可能な充電時間推定部（３５）と、
   前記充電器が設けられる位置である充電可能位置（Ｐｃ）の情報を含む地図情報（Ｍ）を有する地図管理部（４１）と、
   前記地図情報における前記車両の位置である自己位置（Ｐｓ）を推定可能な自己位置推定部（４２）と、
   前記自己位置から前記充電可能位置までの距離である必要距離（Ｄｎ）を演算可能な必要距離演算部（４４）と、
   をさらに備え、
   前記目標温度演算部は、前記最大トルク、前記必要充電時間または前記必要距離に基づいて、前記目標温度を演算する請求項３または４に記載の電池温度制御装置。
6. 前記充電判定部が前記電池を充電する必要があると判定したとき、前記自己位置から前記充電可能位置までの充電位置経路（Ｒｃ）を設定する経路計画部（４３）と、
   前記経路計画部が前記充電位置経路を設定したとき、前記充電位置経路に対する前記電池温度を予測した温度である予測電池温度（Ｔｂ＿ｐｒｅ）を予測する温度予測部（４５）と、
   をさらに備え、
   前記目標温度演算部は、前記予測電池温度に基づいて、前記目標温度を演算する請求項５に記載の電池温度制御装置。
7. 前記電池温度に基づいて、前記充電器が前記車両に接続され、前記電池の充電が開始してから、前記電池の充電が完了するまでの前記電池温度の上昇量である電池温度上昇量（ΔＴｂ）を推定可能な温度上昇推定部（３３）をさらに備え、
   前記目標温度演算部は、前記電池温度上昇量に基づいて、前記目標温度を演算する請求項３から６のいずれか一項に記載の電池温度制御装置。
8. 前記車両の運転を開始してから前記充電判定部が前記電池を充電する必要があると判定したときまでに走行した距離である走行距離（Ｄｒ）を演算可能な走行距離演算部（４６）と、
   前記車両の内部にいる人の音声を認識可能な音声認識部（４７）と、
   前記車両の内部にいる人により、前記充電判定部が前記電池を充電する必要があると、前記充電判定部に入力可能な入力部（４８）と、
   前記車両の車速（Ｖｃ）を検出可能な車速検出部（４９）と、
   前記充電器を検出可能な充電器検出部（５０）と、
   前記車両の操舵部材の向きを検出可能な舵角検出部（５１）と、
   をさらに備え、
   前記充電判定部は、
   前記電池残容量、前記走行距離、前記音声、前記入力部による入力、前記車速、前記充電器の検出または前記操舵部材の向きに基づき、前記充電判定部が前記電池を充電する必要があるか否かを判定する請求項１から７のいずれか一項に記載の電池温度制御装置。

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