JP2020035595A - 車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】極低温環境下での走行時に、バッテリを効率的に昇温する。【解決手段】車両の制御装置１０は、バッテリ温度Tbを取得する取得部１１と、充電率SOC及び放熱量Qを算出する算出部１２と、バッテリ温度Tbが所定温度Tx未満であることを含む開始条件の成否を判定する判定部１３と、開始条件成立時に、充電率SOCが所定の上限閾値SOCu以上なら下限閾値SOCb以下になるまで放電モードを選択する一方で、充電率SOCが下限閾値SOCb以下なら充電率SOCが上限閾値SOCu以上になるまで充電モードを選択するモード選択部１６と、充電モード選択中に、ジェネレータの発電量の目標値Wjを、通常目標発電量W0よりも高い第一目標発電量W1に設定し、放電モード選択中に、目標値Wjを通常目標発電量W0以下の第二目標発電量W2に設定する設定部１７と、を備える。設定部１７は、第一目標発電量W1及び第二目標発電量W2の少なくとも一方を放熱量Qに基づいて設定する。【選択図】図２

Description

本発明は、車両に搭載されるバッテリの温度低下による性能低下を抑制するための制御装置に関するものである。

従来、ハイブリッド車両に適用されるバッテリは、極低温環境下になると出力が低下することが知られている。バッテリ出力の低下は車両の動力性能低下につながるため、極低温環境下でもバッテリ温度が低下しないようにバッテリ温度を維持することが望まれる。

これに対して、バッテリ温度の低下時に、バッテリの充放電を繰り返すことで昇温を図る技術が提案されている（例えば特許文献１参照）。特許文献１によれば、発電機の駆動を禁止又は許可することによってバッテリの充放電を繰り返し、これによりヒータ装置などの部品追加による弊害を回避した上で、バッテリを効率的で昇温できることが開示されている。

特開２００３−２７２７１２号公報

一般的に、バッテリは車体下方に搭載されることが多いことから、バッテリ温度は外気温度だけでなく、車両の走行速度に依存して変化しうる。例えば、車両の走行速度が速いほどバッテリが強い走行風を受けて、バッテリの放熱量が上昇する。バッテリの放熱量が上昇するほど（すなわち、バッテリが冷やされるほど）バッテリ温度が下がりやすくなるため、結果としてバッテリ温度は車両の走行速度が速いほど低下する。従って、極低温環境下においてバッテリを昇温する際には、外気温度だけではなく、バッテリの放熱量をも考慮することが好ましい。

本件の制御装置は、このような知見に鑑み案出されたもので、極低温環境下での走行時に、バッテリを効率的に昇温することを目的の一つとする。なお、この目的に限らず、後述する「発明を実施するための形態」に示す各構成から導き出される作用効果であって、従来の技術では得られない作用効果を奏することも、本件の他の目的である。

（１）ここで開示する制御装置は、ジェネレータで充電可能なバッテリと、前記バッテリからの供給電力を用いて車両を駆動するモータとが設けられた前記車両の制御装置であって、前記バッテリのバッテリ温度を取得する取得部と、前記バッテリの充電率及び前記バッテリの放熱量を算出する算出部と、前記バッテリ温度が所定温度未満であることを含む開始条件の成否を判定する判定部とを備える。また、前記制御装置は前記開始条件が成立した場合に、前記充電率が所定の上限閾値以上であれば前記充電率が前記上限閾値よりも低い下限閾値以下になるまで前記バッテリを放電させる放電モードを選択する一方で、前記充電率が前記下限閾値以下であれば前記充電率が前記上限閾値以上になるまで前記バッテリを充電する充電モードを選択するモード選択部と、前記充電モードが選択されている場合には、前記ジェネレータの発電量の目標値を、前記開始条件が成立しない場合の前記目標値である通常目標発電量よりも高い第一目標発電量に設定し、前記放電モードが選択されている場合には、前記目標値を前記通常目標発電量以下の第二目標発電量に設定する設定部と、を備え、前記設定部は、前記第一目標発電量及び前記第二目標発電量の少なくとも一方を前記放熱量に基づいて設定する。

（２）前記設定部は、前記放熱量が大きいほど前記第一目標発電量を高い値に設定することが好ましい。

（３）前記制御装置は、前記モード選択部で使用される前記上限閾値を設定する閾値設定部を備えることが好ましい。また、前記閾値設定部は、前記放熱量が大きいほど前記上限閾値を高い値に設定することが好ましい。

（４）前記開始条件には、前記バッテリ温度と前記車両外部の外気温度との差が予め設定された所定温度差以上であることを含むことが好ましい。

（５）前記車両には、前記ジェネレータを駆動するエンジンが設けられることが好ましい。また、前記開始条件には、前記車両が前記エンジンで前記ジェネレータを駆動して発電しつつ、その電力を利用して前記駆動用モータを駆動する走行モードで走行中であることを含むことが好ましい。

開示の制御装置によれば、バッテリが所定温度未満である場合に、充電率に応じてバッテリの充電モードと放電モードとを短期間で切り換えるとともに、各モード時の目標発電量の少なくとも一方を放熱量に基づいて設定するため、極低温環境下での走行時に、バッテリを効率的に昇温することができる。

実施形態に係る制御装置を搭載した車両の概略図である。 図１の制御装置の構成を入力側及び出力側に接続される要素と併せて示すブロック図である。 図１の制御装置が記憶する制御マップの一例である。 図１の制御装置で実施される制御内容を例示するフローチャートである。 本実施形態の昇温制御を説明するためのタイムチャートである。 （ａ）は図５のタイムチャートのＡ部拡大図であり、（ｂ）は図５のタイムチャートのＢ部拡大図である。

図面を参照して、実施形態としての車両の制御装置について説明する。なお、以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。本実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。また、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることができる。

［１．全体構成］
本実施形態の制御装置１０は、図１に示す車両１に適用され、この車両１に搭載されるバッテリ２の温度低下時にジェネレータ５の発電量の目標値である目標発電量Wjを制御することによってバッテリ２の通電量を増やし、バッテリ２を昇温するものである。

車両１は、動力源であるバッテリ２と、駆動源としての駆動用モータ３（モータ）及びエンジン４と、発電用のジェネレータ５とを装備したハイブリッド車両である。モータ３及びエンジン４は動力伝達装置９を介して駆動輪８（本実施形態では前輪）に接続される。また、エンジン４は動力伝達装置９を介してジェネレータ５とも接続される。

動力伝達装置９は、モータ３及びエンジン４のそれぞれの動力を駆動輪８に個別に伝達するための動力伝達経路を内部に備える。動力伝達装置９の内部には、エンジン４と駆動輪８とをつなぐ動力伝達経路上に図示しないクラッチが設けられる。当該クラッチが断接されることで、エンジン４は駆動輪８及びジェネレータ５に動力伝達可能な状態とジェネレータ５のみに動力伝達可能な状態とに切り換えられる。

エンジン４は、ガソリンや軽油を燃料とする内燃機関（ガソリンエンジン，ディーゼルエンジン）である。エンジン４の作動状態は、制御装置１０で制御される。

モータ３及びジェネレータ５はいずれも、電動機としての機能と発電機としての機能とを兼ね備えた電動発電機（モータ・ジェネレータ）である。モータ３は、おもに電動機としてバッテリ２から電力を授受して車両１を駆動し、回生時に発電機として機能するものである。ジェネレータ５は、エンジン４を始動させる際に電動機（スターター）として機能し、エンジン４の作動時に発電機としてエンジン動力で駆動されてバッテリ２に電力を供給する。

モータ３とバッテリ２とを接続する電気回路上にはモータインバータ６が介装される。また、ジェネレータ５とバッテリ２とを接続する電気回路上にはジェネレータインバータ７が介装される。モータインバータ６及びジェネレータインバータ７は直流電力と交流電力とを変換する電力変換装置である。モータ３及びジェネレータ５の各回転速度や各目標発電量は、各インバータ６，７によって制御される。なお、各インバータ６，７の作動状態は、制御装置１０で制御される。すなわち、モータ３及びジェネレータ５は、それぞれにインバータ６，７を介して制御装置１０によって制御される。

バッテリ２は、モータ３及びジェネレータ５の発電電力や、図示しない外部充電装置から供給される電力で充電可能な蓄電装置であり、例えばリチウムイオン二次電池やリチウムイオンポリマー二次電池等である。本実施形態のバッテリ２は、車両１の車体下方（例えばフロアパネルの下方）に露出した状態で搭載される。言い換えれば、本実施形態のバッテリ２は、その一部が車両１の走行風の影響を受けやすい位置に配置され、車両１の外部に晒される。

本実施形態の車両１には、ＥＶモード，シリーズモード，パラレルモードの三種類の走行モードが用意される。これらの走行モードは、制御装置１０とは別に設けられた車載の各種装置を統合制御する統合制御装置（図示略）によって、車両状態や走行状態，運転者の要求出力等に応じて択一的に選択し設定され、その種類に応じてモータ３，エンジン４，ジェネレータ５が使い分けられる。

ＥＶモードは、エンジン４及びジェネレータ５を停止させたまま、バッテリ２の充電電力を用いてモータ３のみで車両１を駆動する走行モードである。シリーズモードは、エンジン４でジェネレータ５を駆動して発電しつつ、その電力を利用してモータ３で車両１を駆動する走行モードである。パラレルモードは、おもにエンジン４の動力で車両１を駆動し、必要に応じてモータ３で車両１の駆動をアシストする走行モードである。

また、本実施形態の車両１には、車速Uを検出する車速センサ２１と、バッテリ２の電圧Vを検出する電圧センサ２２と、バッテリ２の入出力電流Iを検出する電流センサ２３と、車両１の外気温度Taを検出する外気温度センサ２４と、バッテリ２の温度Tb（以下、「バッテリ温度Tb」という）を検出するバッテリ温度センサ２５とが設けられる。各センサ２１〜２５で検出された情報は、図２に示すように、制御装置１０に伝達される。

制御装置１０は、例えばマイクロプロセッサやＲＯＭ，ＲＡＭ等を集積したＬＳＩデバイスや組み込み電子デバイスとして構成された電子制御装置（Electronic Control Unit）であり、車両１に設けられた車載ネットワーク網の通信ラインに接続される。なお、制御装置１０の機能を統合制御装置に設けてもよい。

［２．制御構成］
図２は、本実施形態の制御装置１０の構成を入力側及び出力側に接続される要素と併せて示すブロック図である。本実施形態の制御装置１０は、車両１の走行中に所定の開始条件が成立したら、バッテリ２を昇温するための昇温制御を実施する。昇温制御とは、ジェネレータ５の目標発電量を制御し、バッテリ２の充電と放電とを短期間で繰り返し行うことによって通電量を増やし、バッテリ２を自己発熱させる制御である。本実施形態の制御装置１０には、上記の昇温制御を実施するための要素として、取得部１１，算出部１２，判定部１３，閾値設定部１４，記憶部１５，モード選択部１６，設定部１７，ジェネレータ指令部１８が設けられる。これらの各要素は電子回路（ハードウェア）によって実現してもよく、ソフトウェアとしてプログラミングされたものとしてもよいし、あるいはこれらの機能のうちの一部をハードウェアとして設け、他部をソフトウェアとしたものであってもよい。

取得部１１は、上記の各センサ２１〜２５からの情報及び統合制御装置で設定されている走行モードを取得するとともに、取得した情報を各要素に伝達するものである。具体的には、取得部１１は、車速センサ２１で検出された車速U，電圧センサ２２で検出されたバッテリ２の電圧V，電流センサ２３で検出されたバッテリ２の入出力電流I，外気温度センサ２４で検出された外気温度Ta，バッテリ温度センサ２５で検出されたバッテリ温度Tbを取得するとともに、統合制御装置で設定された走行モード（ＥＶモード，シリーズモード，パラレルモード）を取得して、記憶部１５以外の各要素１２〜１７に伝達する。

算出部１２は、バッテリ２の充電率SOC，バッテリ２の放熱量Qを算出するとともに、算出した情報を記憶部１５以外の各要素１３〜１８に伝達するものである。算出部１２は、例えば取得部１１から伝達されたバッテリ２の電圧Vに基づき、バッテリ２の充電率SOCを算出する。あるいは、算出部１２は、取得部１１から伝達されたバッテリ２の入出力電流Iを積算して電池容量の増減変化を追跡することで、充電率SOCを算出することも可能である。本実施形態では、バッテリ２の最大充電容量に対する電力残量の割合を百分率で表したものを充電率SOCとして算出する。

また、算出部１２は、以下の式１を用いて、取得部１１から伝達された外気温度Ta，バッテリ温度Tb，車速Uに基づき放熱量Qを算出する。式１は、車速Uに依存する関数f，外気温度Ta，バッテリ温度Tbによって放熱量Qが求められることを表す。関数fは、車速Uに基づきバッテリ２と外気との熱抵抗を求める関数であり、車速Uと負の相関を有する。つまり、車速Uが高いほど関数fの値が小さくなるため、式１に示すように高車速であるほど放熱量Qは増加する。

判定部１３は、昇温制御を開始するための開始条件の成否を判定し、その判定結果を記憶部１５以外の各要素１４〜１７に伝達するものである。また、判定部１３は昇温制御の開始条件が一度成立すると、昇温制御を終了するための終了条件の成否を判定し、その判定結果を記憶部１５以外の各要素１４〜１７に伝達する。

昇温制御を開始するための開始条件は、以下の条件１〜条件３の全てが成立した場合に成立する。
＝＝開始条件＝＝
条件１：車両１がシリーズモードでの走行中であること
条件２：バッテリ温度Tbが所定温度Tx未満であること（Tb＜Tx）
条件３：バッテリ温度Tbから外気温度Taを減じた温度差dT（=Tb-Ta）が所定温度差dTx以上であること（dT≧dTx）

ここで、所定温度Txは、例えばバッテリ２の特性に基づいて、温度低下によりバッテリ２の容量や出力に支障が生じると推測される温度（−１０℃〜０℃程度）に設定される。また、所定温度差dTxは、例えば外気の影響を受けて所定期間の経過後にバッテリ温度Tbが所定の電池下限温度（例えば、−３０℃）以下となることが予測される温度差（５℃〜１０℃程度）に設定される。

また、昇温制御を終了するための終了条件は、以下の条件４及び条件５の少なくとも一方が成立した場合に成立する。
＝＝終了条件＝＝
条件４：車両１がシリーズモードでの走行中ではないこと
条件５：バッテリ温度Tbが所定温度Tx以上であること（Tb≧Tx）
ここで、条件５において、昇温制御を終了するか否かの判定閾値温度を開始条件の条件２と同一の値（所定温度Tx）としているが、終了条件の判定で用いる閾値温度と開始条件の判定で用いる閾値温度とを異なる値としてもよい。

閾値設定部１４は、上述の開始条件の成立後であって終了条件が成立するまでの間（すなわち昇温制御の実施中）に、バッテリ２の充電と放電とを繰り返すための切換閾値となる上限閾値SOCu及び下限閾値SOCbのうち、上限閾値SOCuを設定するものである。上限閾値SOCuは下限閾値SOCbよりも大きな値であり、バッテリ２の放熱量Qに基づいて設定される。閾値設定部１４は、バッテリ２の放熱量Qが大きいほど、上限閾値SOCuを高い値に設定する。

本実施形態の閾値設定部１４は、後述する複数の制御マップ〔例えば、図３（ｂ）及び（ｃ）〕を参照し、バッテリ２の放熱量Qに応じた上限閾値SOCuを設定する。本実施形態では、後述する図３（ｂ）の制御マップが参照された場合に設定される上限閾値を符号SOCusで示し、後述する図３（ｃ）の制御マップが参照された場合に設定される上限閾値を符号SOCuhで示すことで区別する場合がある。これら二つの上限閾値は、SOCus＜SOCuhの関係を満たす。なお、閾値設定部１４は、制御マップを参照する代わりに、上限閾値SOCuとバッテリ２の放熱量Qとの関係を定めた関数から上限閾値SOCuを算出して設定してもよい。

記憶部１５は、バッテリ２の充電率SOCに応じてジェネレータ５の目標発電量Wjを設定するための制御マップを記憶している。すなわち、記憶部１５には、車両１の走行モード及び昇温制御中のバッテリ２の充放電状態に応じてジェネレータ５の目標発電量Wjを設定するための制御マップが複数記憶されている。各種制御マップには、バッテリ２の放熱量Qに応じて設定される上限閾値SOCuや後述する第一目標発電量W1，第二目標発電量W2が規定されている。

図３（ａ）〜（ｃ）は、記憶部１５に記憶されている制御マップの一例である。図３（ａ）は、昇温制御を実施していないシリーズモードでの走行中に設定される既定のマップであるとともに、昇温制御中であってバッテリ２の放電中に設定される放電用マップである。図３（ｂ）及び（ｃ）は、昇温制御中であってバッテリ２の充電中に設定される充電用マップである。

ここでは、充電用マップとして二つの制御マップを例示する。図３（ｂ）に示す制御マップは、図３（ｃ）に示す制御マップよりも放熱量Qが小さい場合に選択される。言い換えると、図３（ｂ）は放熱量Qが小さい場合の制御マップの一例であり、図３（ｃ）は放熱量Qが大きい場合〔少なくとも図３（ｂ）の制御マップが選択されるときの放熱量Qよりも大きい場合〕の制御マップの一例である。なお、制御マップは、後述する設定部１７によって選択されて設定される。

以下、図３（ｂ）の制御マップが選択されるときの放熱量Qを「第一放熱量Qs」と呼び、図３（ｃ）の制御マップが選択されるときの放熱量Qを「第二放熱量Qh」と呼ぶ。これら二つの放熱量は、Qs＜Qhの関係を満たす。なお、図示は省略しているが、記憶部１５には、放熱量Qが第一放熱量Qsよりも小さいときに選択される充電用マップ，放熱量Qが第一放熱量Qsと第二放熱量Qhとの間であるときに選択される充電用マップ，放熱量Qが第二放熱量Qhよりも大きいときに選択される充電用マップが記憶されている。さらに、図示は省略しているが、シリーズモード以外の走行モード時に設定される既定のマップも記憶されている。

制御マップの特性を簡単に説明する。各制御マップは、横軸に充電率SOCをとり、縦軸に目標発電量Wjをとった二次元マップであり、全体的に、充電率SOCが低いほど目標発電量Wjが高く、充電率SOCが高いほど目標発電量Wjが低くなるように設定されている。ただし、各制御マップには、目標発電量Wjが充電率SOCに応じて変化しない（一定値である）充電率範囲が「低」，「中」，「高」の三箇所に存在する（すなわち、横一直線の部分が三つ存在する）。目標発電量Wjが一定である充電率範囲の間には、目標発電量Wjが直線的又は曲線的に変化する充電率範囲が存在する。なお、「低」の充電率範囲における目標発電量Wjと「高」の充電率範囲における目標発電量Wjとは、全ての制御マップにおいて共通（同一値）であるが、「中」の充電率範囲における目標発電量Wjは制御マップ毎に異なる。

なお、本実施形態では、図３（ａ）に示すように、シリーズモード時の既定のマップと放電用マップとが同一の制御マップであるものとしているが、既定のマップと放電用マップとが異なる制御マップとして記憶されていてもよい。また、記憶部１５が、充電用マップと同様に、放熱量Qの値に応じた複数の放電用マップを記憶していてもよい。

モード選択部１６は、上述の開始条件の成立後であって終了条件が成立するまでの間（昇温制御の実施中）に、バッテリ２の充電率SOCに応じて、バッテリ２を充電させるための充電モードか、バッテリ２を放電させるための放電モードかを選択するものである。
モード選択部１６は、バッテリ２の充電率SOCが上限閾値SOCu以上である場合には、その時点から充電率SOCが下限閾値SOCb以下になるまで放電モードを選択する。一方、モード選択部１６は、バッテリ２の充電率SOCが下限閾値SOCb以下である場合には、その時点から充電率SOCが上限閾値SOCu以上になるまで充電モードを選択する。

下限閾値SOCbは、例えばバッテリ２の電力のみで車両１を駆動させることが困難となる充電率SOCの値に設定される。なお、本実施形態の下限閾値SOCbは放熱量Qに拠らない固定値として説明するが、下限閾値SOCbを上限閾値SOCuと同様に放熱量Qに応じて設定されるものとしてもよい。この場合、下限閾値SOCbは閾値設定部１４で算出されて設定されればよい。

設定部１７は、モード選択部１６で設定されたモードに応じてジェネレータ５の目標発電量Wjを設定するものである。設定部１７は、充電モードが設定されている場合には、目標発電量Wjを、開始条件が成立しない場合のジェネレータ５の目標値（以下「通常目標発電量W0」という）よりも高い第一目標発電量W1に設定する（Wj＝W1＞W0）。また、設定部１７は、放電モードが設定されている場合には、目標発電量Wjを、通常目標発電量W0以下の第二目標発電量W2に設定する（Wj＝W2≦W0）。つまり、第一目標発電量W1は充電モード時に設定される目標発電量Wjであり、第二目標発電量W2は放電モード時に設定される目標発電量Wjである。これら二つの目標発電量W1，W2の少なくとも一方は、放熱量Qに基づいて設定される。

本実施形態の設定部１７は、記憶部１５に記憶されている複数の制御マップの中から、モード選択部１６で設定されたモードに基づいて、適切な制御マップを選択する。そして、設定した制御マップとバッテリ２の放熱量Qとに基づいて目標発電量Wj（第一目標発電量W1，第二目標発電量W2）を設定する。

詳述すると、記憶部１５に記憶されている充電用マップでは、図３（ｂ）及び（ｃ）に示すように、充電率SOCが下限閾値SOCb以上かつ上限閾値SOCu以下の範囲（上記の「中」の充電率範囲に含まれる範囲）における目標発電量Wjが第一目標発電量W1に規定されている。従って、設定部１７は、充電モードが設定されている場合に充電用マップを選択して設定することによって、結果的に目標発電量Wjを第一目標発電量W1に設定する。

同様に、記憶部１５に記憶されている放電用マップでは、図３（ａ）に示すように、充電率SOCが下限閾値SOCb以上の範囲（上記の「中」の充電率範囲と「高」の充電率範囲とこれらの間に存在する充電率範囲）における目標発電量Wjが第二目標発電量W2以下に規定されている。従って、設定部１７は、放電モードが設定されている場合に放電用マップを選択して設定することによって、結果的に目標発電量Wjを第二目標発電量W2に設定する。

また、本実施形態の設定部１７は、充電モードが設定されている場合には、放熱量Qが大きいほど第一目標発電量W1を高い値に設定する。すなわち、本実施形態では、充電モード時に設定される第一目標発電量W1が放電量Qに基づいて設定される。例えば、放熱量Qが第一放熱量Qsのときには、設定部１７は図３（ｂ）に示す充電用マップを設定するため、図３（ｂ）から得られる第一目標発電量W1s（＞W0）を設定する。同様に、放熱量Qが第二放熱量Qh（＞Qs）のときには、設定部１７は図３（ｃ）に示す充電用マップを設定するため、図３（ｃ）から得られる上記の第一目標発電量W1h（＞W1s）を設定する。

なお、本実施形態では、図３（ａ）に示すように、シリーズモード時の既定のマップと放電用マップとが同一であるものとしているため、第二目標発電量W2が通常目標発電量W0と同じ値となっているが、第二目標発電量W2と通常目標発電量W0とが異なる値でもよい。また、本実施形態では、設定部１７が制御マップを選択して設定することによって第一目標発電量W1（W1s，W1h）や第二目標発電量W2を設定するものとしているが、第一目標発電量W1や第二目標発電量W2とバッテリ２の放熱量Qとの関係を定めた関数から第一目標発電量W1や第二目標発電量W2を算出して設定してもよい。

上記の説明では、昇温制御中における設定部１７の構成について説明したが、本実施形態の設定部１７は昇温制御中以外にもジェネレータ５の目標発電量Wjを設定する。昇温制御中ではない場合、設定部１７は取得部１１から伝達された走行モードに基づいて、適切な制御マップを選択する。設定部１７は、シリーズモードでの走行中に設定される既定のマップや上述のシリーズモード以外の走行モード時に設定される既定のマップの中から適切な制御マップを選択し、バッテリ２の放熱量Qに基づいて目標発電量Wjを設定する。

ジェネレータ指令部１８は、設定部１７で設定された制御マップを参照し、算出部１２から伝達されたバッテリ２の充電率SOCに応じた目標発電量Wj（指令値）をジェネレータインバータ７に送信するものである。ここで送信される目標発電量Wjは、上記の設定部１７で設定された第一目標発電量W1や第二目標発電量W2となる。

［３．フローチャート］
図４は、上述した制御装置１０の各要素１１〜１７で実施される処理（制御マップを設定するまでの処理）を示したフローチャート例である。このフローチャートは、車両１の主電源が投入されている（オン状態である）ときに所定の演算周期で実施される。なお、この演算周期はジェネレータ指令部１８の実施する指令処理の演算周期よりも遅い周期で実施される。

ステップＳ１では、上記の各センサ２１〜２５からの情報及び統合制御装置で設定されている走行モードが取得される。ステップＳ２では、バッテリ２の充電率SOC及び放熱量Qが算出され、ステップＳ３では、昇温制御が実施中であるか否かを識別するためのフラグFaが０であるか否かが判定される。フラグFaが０である（昇温制御が実施中ではない）と判定された場合には、ステップＳ４に進み、開始条件が成立したか否かが判定される。開始条件が成立していなければ、昇温制御は不要であると判断されて、ステップＳ５に進み、フラグFaが０に設定されるとともに、ステップＳ６において既定のマップが設定されて、このフローをリターンする。

次の演算周期以降において、各種情報が取得，算出され（ステップＳ１，Ｓ２）、ステップＳ４において開始条件が成立すると判定された場合には、ステップＳ７でフラグFaが１（昇温制御実施中）に設定され、ステップＳ８で昇温制御中のモードが充電モードか放電モードかを識別するためのフラグFbが０（充電モード）に設定され、ステップＳ１０に進む。

ステップＳ１０では、フラグFbが０（充電モード）であるか否かが判定される。ステップＳ８でフラグFbが０（充電モード）に設定されていれば、ステップＳ１１に進み、放熱量Qに基づき上限閾値SOCuが設定される。次いで、ステップＳ１２に進み、バッテリ２の充電率SOCが上限閾値SOCu以上であるか否かが判定される。ステップＳ１２において、バッテリ２の充電率SOCが上限閾値SOCu未満であると判定された場合には、充電モードを継続するために、ステップＳ１３においてフラグFbが０に設定されて、ステップＳ１４において放熱量Qに応じた充電用マップが選択されるとともに設定されて、このフローをリターンする。

次の演算周期では、フラグFaが１に設定されている（昇温制御中である）ため、ステップＳ３からステップＳ９に進み、昇温制御の終了条件が成立したか否かが判定される。ステップＳ９において終了条件が成立していなければ、昇温制御を継続する必要があると判断されて、ステップＳ１０に進む。一方、ステップＳ９において終了条件が成立していると判定された場合には、昇温制御は不要であると判断されて、ステップＳ５に進み、フラグFaが０に設定されるとともに、ステップＳ６において既定のマップが設定され、このフローをリターンする。

ステップＳ１０において、フラグFbが０であると判定されれば、再びステップＳ１１において上限閾値SOCuが設定され、ステップＳ１２に進む。そして、充電モードが継続されることでバッテリ２の充電率SOCが上昇し、充電率SOCが上限閾値SOCu以上であると判定されると（ステップＳ１２）、充電モードから放電モードに切り換える必要があると判断されて、ステップＳ１６に進む。ステップＳ１６では、フラグFbが１（放電モード）に設定されて、ステップＳ１７において放電用マップが選択されるとともに設定されて、このフローをリターンする。

次の演算周期では、ステップＳ３からステップＳ９に進み、終了条件が成立していなければステップＳ１０に進む。この場合、フラグFbが０ではない〔すなわち、Fbが１（放電モード）である〕ため、ステップＳ１０からステップＳ１５に進み、バッテリ２の充電率SOCが下限閾値SOCb以下であるか否かが判定される。バッテリ２の充電率SOCが下限閾値SOCbより高ければ、ステップＳ１６に進み、放電モードが継続される。

そして、放電モードが継続されることでバッテリ２の充電率SOCが低下し、充電率SOCが下限閾値SOCb以下であると判定されると（ステップＳ１５）、放電モードから充電モードに切り換える必要があると判断されて、ステップＳ１３に進む。ステップＳ１３では、フラグFbが１から０に変更され、ステップＳ１４において放熱量Qに応じた充電用マップが設定されて、このフローをリターンする。このようにして、ステップＳ９の終了条件が成立するまでの間、バッテリ２の充電率SOCが上限閾値SOCuと下限閾値SOCbとの間で変化するようにジェネレータ５の目標発電量Wjを決めるための制御マップが切り換えられる。

［４．作用］
昇温制御について、図５，図６（ａ）及び（ｂ）を用いて説明する。図５は、車両１が平坦な路面を、時刻t0から時刻t30までは低車速Us（例えば時速40km）で走行し、時刻t30から時刻t40にかけて加速して、時刻t40以降では高車速Uh（例えば時速100km）で一定走行した場合を例示するタイムチャートである。なお、このタイムチャートでは、外気温度Taが時刻t10から時刻t20にかけて低下し続けたものとして説明する。

昇温制御は、上記の開始条件が成立した場合に開始される。図５のタイムチャートでは時刻t20のときに、バッテリ温度Tbが所定温度Tx以下（条件２）であり、且つ、バッテリ２の充電率SOCが低くなりシリーズモードが実施されていて（条件１）、且つ、バッテリ温度Tbから外気温度Taを減じた温度差dTが所定温度差dTx以下となる（条件３）という三つの条件が成立している。このため、時刻t20でフラグFaが０から１（昇温制御実施中）に変更される。

時刻t20では、バッテリ２の充電率SOCが上限閾値SOCu以下であるためフラグFbが０（充電モード）に設定されるとともに、放熱量Qに応じた充電用マップが設定される。時刻t20では、車両１が低車速Usで走行しているため放熱量Qは比較的小さな値となる。このため、時刻t20では、例えば図３（ｂ）の充電用マップが設定される。時刻t20でのバッテリ２の充電率SOCは下限閾値SOCb以上かつ上限閾値SOCu以下の範囲にあるから、ジェネレータ５の目標発電量Wjとして第一目標発電量W1sが設定される。これにより、図６（ａ）に示すように、時刻t20から時刻t21にかけて、バッテリ２の充電率SOCは上昇を続ける。

その後、時刻t21において、バッテリ２の充電率SOCが上限閾値SOCuを上回ると、フラグFbが０から１（放電モード）に変更されるとともに、放電用マップ〔例えば図３（ａ）に示すもの〕が設定される。放電用マップが設定されたことによってジェネレータ５の目標発電量Wjは通常目標発電量W0以下である第二目標発電量W2に設定される。これにより、車両１はおもにバッテリ２に蓄えられている電力を使って走行することになるため、バッテリ２の電力消費量が増加する。従って、図６（ａ）に示すように、時刻t21から時刻t22にかけて、バッテリ２の充電率SOCは低下し続ける。

その後、時刻t22において、バッテリ２の充電率SOCが下限閾値SOCbを下回ると、再度フラグFbが１から０（充電モード）に変更されるとともに、放熱量Qに応じた充電用マップが設定される。ここでは、時刻t20のときと車速がほとんど変化していないため、時刻t20と同じ充電用マップが設定され、ジェネレータ５の目標発電量Wjが第一目標発電量W1sに設定される。

同様にして、時刻t22以降も充電モードと放電モードとの切り換えを繰り返していくことによって、図５に示すように、バッテリ温度Tbは時刻t20から時刻t30にかけて次第に上昇していく。

ここで、時刻t30から時刻t40の加速中にバッテリ温度Tbが依然として所定温度Tx以下であり、終了条件を満たさない場合には、昇温制御が継続される。

時刻t40では、車速Uが高車速Uhに上昇したことによって、上限閾値SOCu及び目標発電量Wjが放熱量Qに応じた値に設定される。詳述すると、時刻t40では、図５に示すように、車両１が高車速Uhで走行しているため、放熱量Qは比較的大きな値となる。また、時刻t40では、図６（ｂ）に示すように、充電モード（Fb＝０）が設定されている。このため、時刻t40では、例えば図３（ｃ）の充電マップが参照されるととともに設定され、この充電マップに規定されている上限閾値SOCuhが設定される。さらに、この充電マップに規定されている第一目標発電量W1hがジェネレータ５の目標発電量Wjとして設定される。

時刻t40で設定された第一目標発電量W1hは、時刻t20のときに設定された第一目標発電量W1sよりも高い。このため、時刻t40から時刻t41にかけて、バッテリ２の充電率SOCは、時刻t20から時刻t21での充電率SOCの増加率（傾き）よりも大きい増加率で上昇を続ける。

その後、時刻t41において、バッテリ２の充電率SOCが変更後の上限閾値SOCuhを上回ると、フラグFbが０（充電モード）から１（放電モード）に変更されるとともに、放電用マップ〔例えば図３（ａ）〕が設定される。これにより、ジェネレータの目標発電量Wjが第二目標発電量W2（≦W0）に設定され、図６（ｂ）に示すように、時刻t41から時刻t42にかけて、バッテリ２の充電率SOCは低下し続ける。ここで、時刻t41から時刻t42の間に車両１が平坦な路面を高車速Uhで走行しているとすると、平坦な路面を低車速Usで走行するときよりもバッテリ２の電力消費量が増大する。従って、時刻t41から時刻t42にかけて、バッテリ２の充電率SOCは、時刻t21から時刻t22での充電率SOCの変化率よりも大きい変化率で低下し続ける。

同様にして、時刻t42以降も充電モードと放電モードとの切り換えを繰り返していくことによって、図５に示すように、バッテリ温度Tbは時刻t40から時刻t50にかけて次第に上昇していく。そして、時刻t50において終了条件である「バッテリ温度Tbが所定温度Tx以上である」ことを満たすと、フラグFaが０に設定され、昇温制御が終了し、既定のマップが設定される。

［５．効果］
（１）上述した制御装置１０は、バッテリ２が所定温度Tx未満である場合に、充電率SOCに応じてバッテリ２の充電モードと放電モードとを短期間で切り換えながら繰り返し行うことによって通電量を増やし、バッテリ２を自己発熱させる。これにより、バッテリ２を昇温するためのヒータ装置などが不要となるため、ヒータ装置等で電力が消費されることがなく、電費向上を図ることができる。

また、上述した制御装置１０は、昇温制御中であって、充電モードが選択されている場合には目標発電量Wjを通常目標発電量W0よりも高い第一目標発電量W1に設定し、放電モードが選択されている場合には通常目標発電量W0以下の第二目標発電量W2に設定する。このように、目標発電量Wjを制御することによって、比較的簡単な制御でバッテリ２の充放電を短期間で繰り返すことができる。加えて、目標発電量Wjを過度に高い状態に維持させないため、昇温制御中でもジェネレータ５の負担を軽減することができる。

更に、上述した制御装置１０は、昇温制御中に第一目標発電量W1を放熱量Qに基づいて設定する。このように、バッテリ温度Tbや外気温度Taだけでなく放熱量Qに基づいて昇温制御を実施することによって、極低温環境下での走行時に、バッテリ２をより効率的に昇温することができる。

（２）上述した制御装置１０は、放熱量Qが大きいほど第一目標発電量W1を高い値に設定する。放熱量Qが大きいときほどバッテリ温度は下がりやすくなる。このため、放熱量Qが比較的大きいときにこのように制御することによって、バッテリ２の通電量が増加し、バッテリ２をより自己発熱させることができる。従って、放熱量Qが大きいときでも、バッテリ温度Tbの低下を抑制し昇温させることができる。
また、放熱量Qが比較的小さいときには、第一目標発電量W1を比較的小さい値に設定することによって、充電モードにおけるジェネレータ５の負担を軽減することができる。

（３）上述した制御装置１０は、放熱量Qが大きいほど上限閾値SOCuを高い値に設定する。放熱量Qが大きいときほど充電モード時の充電速度が速くなるが、このように、放熱量Qが大きいほど上限閾値SOCuを高い値に設定することで、昇温制御中の充放電の周期（充電モードと放電モードとの切替周期）を放熱量Qに拠らず略一定にすることができる。従って、放熱量Qに応じて昇温制御の演算周期を変更させる必要がなく、より簡素な構成で昇温制御を実施できる。

（４）上述した昇温制御の開始条件には、バッテリ温度Tbと車両外部の外気温度Taとの差dTが予め設定された所定温度差dTx以上であることが含まれる。このように、外気の影響を受けて所定期間の経過後にバッテリ温度Tbが低下することが予測される場合にのみ昇温制御を実施することによって、昇温制御の不要な実施を抑制でき、電費向上を図ることができる。

（５）上述した昇温制御の開始条件には、車両１がシリーズモードで走行中であることが含まれる。上述の通り、シリーズモードは、エンジン４の動力で車両１を駆動させずに、エンジン４でジェネレータ５を駆動させて発電するモードである。このため、充電モード時には、エンジン４がジェネレータ５のみに動力を伝達するため、ジェネレータ５の実際の発電量が目標発電量Wjにより近い値となり、バッテリ２を速やかに充電することができる。また、放電モード時には、車両１はおもにバッテリ２に蓄えられている電力を使って走行することになるため、バッテリ２を速やかに放電させることができる。このように、シリーズモード走行時に、昇温制御を実施することによって速やかにバッテリ２の充放電ができるため、より効果的にバッテリ２を昇温できる。

［６．その他］
上述した制御装置１０の構成や車両１の構成は一例であって上述した構成に限られない。また、上述した昇温制御のための開始条件や終了条件も一例であって、上述したものに限られない。本実施形態において、バッテリ２は車体下方に搭載されるものとして説明したが、車体の内部に搭載されるバッテリに対して上述した昇温制御を適用してもよい。

例えば、上述した昇温制御を開始するための開始条件には、少なくとも上記の条件２が含まれていればよく、条件１や条件３を省略してもよい。すなわち、本実施形態において、制御装置１０は車両１がシリーズモード走行時に昇温制御を実施するものとして説明したが、パラレルモード走行時やＥＶモード走行時にも昇温制御を実施してもよい。また、開始条件に条件１及び条件３以外の条件が含まれていてもよい。
また、上述した昇温制御を終了するための終了条件は必須ではなく、例えば終了条件に代えて、昇温制御を開始してから所定時間が経過した場合に昇温制御を終了する構成としてもよい。

本実施形態において、制御装置１０は記憶部１５を備え、閾値設定部１４や設定部１７が記憶部１５に記憶されている制御マップを参照又は選択することによって上限閾値SOCuや第一目標発電量W1や第二目標発電量W2を設定するものとしたが、記憶部１５及び記憶部１５の記憶している制御マップを省略した構成としてもよい。すなわち、閾値設定部１４が上限閾値SOCuを都度算出して設定するものとし、設定部１７が第一目標発電量W1及び第二目標発電量W2を都度算出して設定する構成としてもよい。

また、本実施形態において、第二目標発電量W2や下限閾値SOCbは放熱量Qに拠らない固定値であるものとしたが、これらの値W2，SOCbも放熱量Qに応じて変更する構成としてもよい。
例えば、放熱量Qが大きいほど第二目標発電量W2を低い値とする構成としてもよい。これにより、放電モード時におけるジェネレータ５の発電電力がより小さくなるため、車両１を走行させるために必要な電力がバッテリ２からより賄われることになる。従って、放電モード時におけるバッテリ２の通電量をより増加させることができ、バッテリ２の昇温を図ることができる。

また、本実施形態の記憶部１５が記憶している制御マップは、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、全体的に、充電率SOCが低いほど目標発電量Wjが高く、充電率SOCが高いほど目標発電量Wjが低くなるように設定されているが、制御マップはこれに限られない。例えば、充電率範囲の「低」，「高」における目標発電量Wjを制御マップ毎に異なる値としてもよい。

また、「中」の充電率範囲を制御マップ毎に異なる値としてもよい。例えば、放電用マップの「中」の充電率範囲を下限閾値SOCbから上限閾値SOCuの最大値の範囲に拡大して設定してもよい。「中」の充電率範囲を拡大する、すなわち、第二目標発電量W2に設定される充電率範囲を広げることによって、放電モード時に目標発電量Wjが０に設定されなくなる。このような構成とすることによって、放電モード時にジェネレータ５が停止されず、ジェネレータ５の連れ回しによる不要な電力消費を防止することができる。

１ 車両
２ バッテリ
３ モータ
４ エンジン
５ ジェネレータ
１０ 制御装置
１１ 取得部
１２ 算出部
１３ 判定部
１４ 閾値設定部
１５ 記憶部
１６ モード選択部
１７ 設定部
１８ ジェネレータ指令部
SOC 充電率
SOCu，SOCus，SOCuh 上限閾値
SOCb 下限閾値
Wj 目標発電量（発電量の目標値）
W0 通常目標発電量
W1，W1s，W1h 第一目標発電量
W2 第二目標発電量
Q，Qs，Qh 放熱量
Tb バッテリ温度
Ta 外気温度
dT バッテリ温度から外気温度を減じた温度差（差）
Tx 所定温度
dTx 所定温度差

Claims (5)

1. ジェネレータで充電可能なバッテリと、前記バッテリからの供給電力を用いて車両を駆動するモータとが設けられた前記車両の制御装置であって、
   前記バッテリのバッテリ温度を取得する取得部と、
   前記バッテリの充電率及び前記バッテリの放熱量を算出する算出部と、
   前記バッテリ温度が所定温度未満であることを含む開始条件の成否を判定する判定部と、
   前記開始条件が成立した場合に、前記充電率が所定の上限閾値以上であれば前記充電率が前記上限閾値よりも低い下限閾値以下になるまで前記バッテリを放電させる放電モードを選択する一方で、前記充電率が前記下限閾値以下であれば前記充電率が前記上限閾値以上になるまで前記バッテリを充電する充電モードを選択するモード選択部と、
   前記充電モードが選択されている場合には、前記ジェネレータの発電量の目標値を、前記開始条件が成立しない場合の前記目標値である通常目標発電量よりも高い第一目標発電量に設定し、前記放電モードが選択されている場合には、前記目標値を前記通常目標発電量以下の第二目標発電量に設定する設定部と、を備え、
   前記設定部は、前記第一目標発電量及び前記第二目標発電量の少なくとも一方を前記放熱量に基づいて設定する
   ことを特徴とする、車両の制御装置。
2. 前記設定部は、前記放熱量が大きいほど前記第一目標発電量を高い値に設定する
   ことを特徴とする、請求項１記載の車両の制御装置。
3. 前記モード選択部で使用される前記上限閾値を設定する閾値設定部を備え、
   前記閾値設定部は、前記放熱量が大きいほど前記上限閾値を高い値に設定する
   ことを特徴とする、請求項２記載の車両の制御装置。
4. 前記開始条件には、前記バッテリ温度と前記車両外部の外気温度との差が予め設定された所定温度差以上であることを含む
   ことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両の制御装置。
5. 前記車両には、前記ジェネレータを駆動するエンジンが設けられ、
   前記開始条件には、前記車両が前記エンジンで前記ジェネレータを駆動して発電しつつ、その電力を利用して前記駆動用モータを駆動する走行モードで走行中であることを含む
   ことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両の制御装置。

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