JP2020114061A

JP2020114061A - 車両

Info

Publication number: JP2020114061A
Application number: JP2019001750A
Authority: JP
Inventors: 学佐々木; Manabu Sasaki
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2019-01-09
Filing date: 2019-01-09
Publication date: 2020-07-27

Abstract

【課題】車両が長期間に亘って放置された後にシステム起動したときでも、補機の作動に必要な電力をより確保できるようにする。【解決手段】システムオフ状態で、第２蓄電装置の出力可能電力がシステムオン状態で補機の作動に必要な電力としての補機作動用電力未満のときには、出力可能電力が補機作動用電力とシステムオフ状態で補機に供給される暗電流に基づく補正電力との和として設定される目標電力以上に至るまで、第１蓄電装置の電力が降圧されて第２蓄電装置に供給されるようにコンバータを制御する。【選択図】図２

Description

本発明は、車両に関する。

従来、この種の車両としては、車両に搭載され、主蓄電装置と、主蓄電装置よりも定格電圧が低い補助用蓄電装置と、主蓄電装置と補助用蓄電装置とに接続された双方向ＤＣ／ＤＣコンバータとを備える車両において、車両のシステム停止時に、車両周囲の温度が閾値よりも低いときには、補機用蓄電装置が充電されるように双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを制御するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この車両では、車両周囲の温度が低いほど高くなるように補機用蓄電装置の充電目標電圧や充電目標蓄電割合を設定して補助用蓄電装置を充電する。

特開２００７−２５２０７２号公報

こうした車両では、システムオフ状態で、補助用蓄電装置から補機に供給される暗電流により、補助用蓄電装置の電圧や蓄電割合が低下し、これに伴って補助用蓄電装置の出力可能電力が低下する。このため、上述の車両では、車両が長期間に亘って放置された後にシステム起動したときに、補機の作動に必要な電力を十分に賄えない可能性がある。

本発明の車両は、車両が長期間に亘って放置された後にシステム起動したときでも、補機の作動に必要な電力をより確保できるようにすることを主目的とする。

本発明の車両は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の車両は、
第１蓄電装置と、
前記第１蓄電装置よりも定格電圧が低い第２蓄電装置と、
前記第１蓄電装置と前記第２蓄電装置とに接続されたコンバータと、
前記第２蓄電装置からの電力の供給を受けて作動する補機と、
前記コンバータおよび前記補機を制御する制御装置と、
を備える車両であって、
前記制御装置は、システムオフ状態で、前記第２蓄電装置の出力可能電力がシステムオン状態で前記補機の作動に必要な電力としての補機作動用電力未満のときには、前記出力可能電力が前記補機作動用電力とシステムオフ状態で前記補機に供給される暗電流に基づく補正電力との和として設定される目標電力以上に至るまで、前記第１蓄電装置の電力が降圧されて前記第２蓄電装置に供給されるように前記コンバータを制御する、
ことを要旨とする。

この本発明の車両では、システムオフ状態で、第２蓄電装置の出力可能電力がシステムオン状態で補機の作動に必要な電力としての補機作動用電力未満のときには、出力可能電力が補機作動用電力とシステムオフ状態で補機に供給される暗電流に基づく補正電力との和として設定される目標電力以上に至るまで、第１蓄電装置の電力が降圧されて第２蓄電装置に供給されるようにコンバータを制御する。これにより、補機作動用電力を目標電力に設定する（暗電流を考慮せずに目標電力を設定する）ものに比して、その後に車両が長期間に亘って放置された後にシステム起動したときでも、システムオン状態で出力可能電力が補機作動用電力未満に至っているのを抑制し、補機の作動に必要な電力をより確保することができる。

本発明の車両において、前記制御装置は、システムオフ状態で前記補機に供給される暗電流が大きいほど大きくなるように前記補正電力を設定するものとしてもよい。また、前記制御装置は、前記車両の放置日数が短いほど（車両の想定放置日数から放置日数を減じた値が大きいほど）大きくなるように前記補正電力を設定するものとしてもよい。これらのようにすれば、補正電力をより適切に設定することができる。

本発明の車両において、前記制御装置は、前記第２蓄電装置の温度および蓄電割合に基づいて前記出力可能電力を設定するものとしてもよい。

本発明の一実施例としての電気自動車２０の構成の概略を示す構成図である。ＥＣＵ４０により実行される処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。出力可能電力設定用マップの一例を示す説明図である。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としての電気自動車２０の構成の概略を示す構成図である。電気自動車２０は、図示するように、走行用の駆動部２１と、第１蓄電装置としての高電圧バッテリ２２と、システムメインリレー２６と、第２蓄電装置としての低電圧バッテリ３０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６と、補機３８と、制御装置としての電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という）４０とを備える。

駆動部２１は、走行用のモータと、モータを駆動すると共に高電圧側電力ラインＬ１に接続されたインバータとを有する。高電圧バッテリ２２は、例えば定格電圧が数百Ｖ程度のリチウムイオンバッテリとして構成されており、高電圧側電力ラインＬ１に接続されている。この高電圧バッテリ２２は、複数の組電池が直列に接続されて構成されている。高電圧バッテリ２２の端子間には、電圧センサ２３が取り付けられており、高電圧バッテリ２２の出力端子には、電流センサ２４が取り付けられており、高電圧バッテリ２２には、温度センサ２５が取り付けられている。

システムメインリレー２６は、高電圧側電力ラインＬ１における高電圧バッテリ２２と駆動部２１やＤＣ／ＤＣコンバータ３６との間に設けられており、オンオフにより高電圧バッテリ２２と駆動部２１やＤＣ／ＤＣコンバータ３６との接続および接続の解除を行なう。

低電圧バッテリ３０は、例えば定格電圧が１２Ｖ〜１６Ｖ程度のリチウムイオンバッテリとして構成されており、低電圧側電力ラインＬ２に接続されている。この低電圧バッテリ３０は、複数の組電池が直列に接続されて構成されている。低電圧バッテリ３０の端子間には、電圧センサ３１が取り付けられており、低電圧バッテリ３０の出力端子には、電流センサ３２が取り付けられており、低電圧バッテリ３０には、温度センサ３３が取り付けられている。

ＤＣ／ＤＣコンバータ３６は、高電圧側電力ラインＬ１と低電圧側電力ラインＬ２とに接続されており、高電圧側電力ラインＬ１の電力を降圧して低電圧側電力ラインＬ２に供給可能に構成されている。補機３８は、低電圧側電力ラインＬ２に接続されており、低電圧側電力ラインＬ２（低電圧バッテリ３０）からの電力の供給を受けて作動する。この補機３８としては、例えば、各種ライトやパワーウィンドウ、ナビゲーション装置などを挙げることができる。

ＥＣＵ４０は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭや、データを一時的に記憶するＲＡＭ、計時を行なうタイマ、入出力ポート、通信ポートを備える。ＥＣＵ４０には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力される。ＥＣＵ４０に入力される信号としては、例えば、駆動部２１の状態を検出するセンサからの信号や、電圧センサ２３からの高電圧バッテリ２２の電圧Ｖｂ１や、電流センサ２４からの高電圧バッテリ２２の電流Ｉｂ１、温度センサ２５からの高電圧バッテリ２２の温度Ｔｂ１を挙げることができる。また、電圧センサ３１からの低電圧バッテリ３０の電圧Ｖｂ２や、電流センサ３２からの低電圧バッテリ３０の電流Ｉｂ２、温度センサ３３からの低電圧バッテリ３０の温度Ｔｂ２も挙げることができる。さらに、補機３８の状態を検出するセンサからの信号も挙げることができる。

ＥＣＵ４０からは、各種制御信号が出力ポートを介して出力される。ＥＣＵ４０から出力される信号としては、例えば、駆動部２１への制御信号や、システムメインリレー２６への制御信号、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６への制御信号、補機３８への制御信号を挙げることができる。ＥＣＵ４０は、電流センサ２４からの高電圧バッテリ２２の電流Ｉｂ１の積算値に基づいて高電圧バッテリ２２の蓄電割合ＳＯＣ１を演算したり、電流センサ３２からの低電圧バッテリ３０の電流Ｉｂ２の積算値に基づいて低電圧バッテリ３０の蓄電割合ＳＯＣ２を演算したりする。

次に、こうして構成された実施例の電気自動車２０の動作、特に、システムオフ状態での動作について説明する。図２は、ＥＣＵ４０により実行される処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、システムオフ状態で定期的に（例えば、１日間隔や数日間隔、数週間間隔などで）実行される。

図２の処理ルーチンが実行されると、ＥＣＵ４０の図示しないＣＰＵは、最初に、低電圧バッテリ３０の温度Ｔｂ２および蓄電割合ＳＯＣ２や、車両の放置日数ｔｌを入力する（ステップＳ１００）。ここで、低電圧バッテリ３０の温度Ｔｂ２は、温度センサ３３により検出された値を入力するものとした。低電圧バッテリ３０の蓄電割合ＳＯＣ２は、電流センサ３２からの低電圧バッテリ３０の電流Ｉｂ２の積算値に基づいて演算した値を入力するものとした。車両の放置日数ｔｌは、駐車開始から（図示しないイグニッションスイッチがオフされてから）現在までの日数としてＥＣＵ４０の図示しないタイマにより計時した値を入力するものとした。

こうしてデータを入力すると、入力した低電圧バッテリ３０の温度Ｔｂ２および蓄電割合ＳＯＣ２に基づいて低電圧バッテリ３０の出力可能電力Ｐｏｕｔを設定する（ステップＳ１１０）。ここで、低電圧バッテリ３０の出力可能電力Ｐｏｕｔは、実施例では、低電圧バッテリ３０の温度Ｔｂ２および蓄電割合ＳＯＣ２と低電圧バッテリ３０の出力可能電力Ｐｏｕｔとの関係を予め定めて出力可能電力設定用マップとして図示しないＲＯＭに記憶しておき、低電圧バッテリ３０の温度Ｔｂ２および蓄電割合ＳＯＣ２が与えられると、このマップから対応する低電圧バッテリ３０の出力可能電力Ｐｏｕｔを導出して設定するものとした。図３は、出力可能電力設定用マップの一例を示す説明図である。低電圧バッテリ３０の出力可能電力Ｐｏｕｔは、低電圧バッテリ３０の仕様に基づいて、図示するように、低電圧バッテリ３０の温度Ｔｂ２が低いほど小さくなるように、且つ、低電圧バッテリ３０の蓄電割合ＳＯＣ２が小さいほど小さくなるように設定される。

続いて、低電圧バッテリ３０の出力可能電力Ｐｏｕｔを、システムオン状態で補機３８の作動に必要な電力としての補機作動用電力Ｐｈと比較する（ステップＳ１２０）。ここで、補機作動用電力Ｐｈは、補機３８の仕様に基づいて予め定められ、例えば、１７００Ｗや１８００Ｗ、１９００Ｗなどが用いられる。低電圧バッテリ３０の出力可能電力Ｐｏｕｔが補機作動用電力Ｐｈ以上のときには、後述の汲み下げ充電制御を実行することなく、本ルーチンを終了する。

ステップＳ１２０で低電圧バッテリ３０の出力可能電力Ｐｏｕｔが補機作動用電力Ｐｈ未満のときには、汲み下げ充電制御の実行を開始する（ステップＳ１３０）。汲み下げ充電制御では、システムメインリレー２６をオンにして、高電圧側電力ラインＬ１の電力が降圧されて低電圧側電力ラインＬ２に供給されるようにＤＣ／ＤＣコンバータ３６を制御する。これにより、高電圧バッテリ２２からの電力が降圧されて低電圧バッテリ３０に供給されて低電圧バッテリ３０が充電される。そして、低電圧バッテリ３０の蓄電割合ＳＯＣ２が大きくなると、低電圧バッテリ３０の出力可能電力Ｐｏｕｔが大きくなる（図３参照）。

続いて、補機作動用電力Ｐｈに補正電力ΔＰを加えた値を、低電圧バッテリ３０の出力可能電力Ｐｏｕｔの目標値としての目標電力Ｐｔａｇに設定する（ステップＳ１４０）。ここで、補正電力ΔＰは、実施例では、システムオフ状態で補機３８に供給される暗電流Ｉｄｒｋと、想定される車両の最大放置日数としての想定放置日数ｔｌｌｉｍから車両の放置日数ｔｌを減じた値（ｔｌｌｉｍ−ｔｌ）と、に基づいて設定するものとした。この補正電力ΔＰは、具体的には、システムオフ状態で補機３８に供給される暗電流Ｉｄｒｋが大きいほど大きくなるように、且つ、値（ｔｌｌｉｍ−ｔｌ）が大きいほど大きくなるように設定するものとした。前者は、システムオフ状態で補機３８に供給される暗電流Ｉｄｒｋが大きいほど、低電圧バッテリ３０の蓄電割合ＳＯＣ２が小さくなりやすく、低電圧バッテリ３０の出力可能電力Ｐｏｕｔが小さくなりやすい（図３参照）ことを考慮したものである。後者は、値（ｔｌｌｉｍ−ｔｌ）が大きいほど、本ルーチンの終了後に車両の放置期間（システム起動するまでの期間）が長くなる可能性が高く、暗電流Ｉｄｒｋが同一でも、低電圧バッテリ３０の蓄電割合ＳＯＣ２が小さくなりやすく、低電圧バッテリ３０の出力可能電力Ｐｏｕｔが小さくなりやすいことを考慮したものである。システムオフ状態で補機３８に供給される暗電流Ｉｄｒｋとしては、補機３８の電流を検出する図示しない電流センサにより検出された値が用いられるものとしてもよいし、補機３８の仕様に基づいて予め定められた値（例えば、数十ｍＡ程度）が用いられるものとしてもよい。放置想定日数ｔｌｌｉｍとしては、予め定められた値、例えば、４５日や６０日、７５日、９０日などが用いられる。

そして、ステップＳ１００〜Ｓ１２０の処理と同様に、低電圧バッテリ３０の温度Ｔｂ２および蓄電割合ＳＯＣ２を入力し（ステップＳ１５０）、入力した低電圧バッテリ３０の温度Ｔｂ２および蓄電割合ＳＯＣ２に基づいて低電圧バッテリ３０の出力可能電力Ｐｏｕｔを設定し（ステップＳ１６０）、低電圧バッテリ３０の出力可能電力Ｐｏｕｔを目標電力Ｐｔａｇと比較する（ステップＳ１７０）。そして、低電圧バッテリ３０の出力可能電力Ｐｏｕｔが目標電力Ｐｔａｇ未満のときには、ステップＳ１５０に戻る。

こうしてステップＳ１５０〜Ｓ１７０の処理を繰り返し実行し、ステップＳ１７０で低電圧バッテリ３０の出力可能電力Ｐｏｕｔが目標電力Ｐｔａｇ以上に至ると、汲み下げ充電制御の実行を終了して（ステップＳ１８０）、本ルーチンを終了する。汲み下げ充電制御の実行終了では、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６を駆動停止してからシステムメインリレー２６をオフにする。

実施例では、システムオフ状態で、低電圧バッテリ３０の出力可能電力Ｐｏｕｔが補機作動用電力Ｐｈ未満のときには、補機３８に供給される暗電流Ｉｄｒｋに基づく補正電力ΔＰを補機作動用電力Ｐｈに加えた値を目標電力Ｐｔａｇに設定し、低電圧バッテリ３０の出力可能電力Ｐｏｕｔが目標電力Ｐｔａｇ以上に至るまで、汲み下げ充電制御を実行して低電圧バッテリ３０を充電する。これにより、暗電流Ｉｄｒｋを考慮せずに補機作動用電力Ｐｈを目標電力Ｐｏｕｔに設定するものに比して、その後に車両が長期間に亘って放置された後にシステム起動したときでも、システムオン状態で低電圧バッテリ３０の出力可能電力Ｐｏｕｔが補機作動用電力Ｐｈ未満に至っているのを抑制し、補機３８の作動に必要な電力をより確保することができる。また、暗電流Ｉｄｒｋを考慮せずに補機作動用電力Ｐｈを目標電力Ｐｏｕｔに設定するものに比して、放置期間中に低電圧バッテリ３０の出力可能電力Ｐｏｕｔが補機作動用電力Ｐｈ未満に至る頻度を低減することができ、汲み下げ充電制御の実行頻度を低減することができるから、システムメインリレー２６のオンオフやＤＣ／ＤＣコンバータ３６の駆動に伴う損失が生じる頻度を低減することができる。

なお、補機作動用電力Ｐｈを確保するために、低電圧バッテリ３０を構成する組電池の並列数を増やしたり、各組電池の容量を大きくしたりすることも考えられるものの、これを行なうと、低電圧バッテリ３０の体格が大きくなってしまう。これに対して、実施例の制御を行なうことにより、低電圧バッテリ３０の体格を大きくすることなく、システムオン状態で補機３８の作動に必要な電力をより確保することができる。

以上説明した実施例の電気自動車２０では、システムオフ状態で、低電圧バッテリ３０の出力可能電力Ｐｏｕｔが補機作動用電力Ｐｈ未満のときには、補機３８に供給される暗電流Ｉｄｒｋに基づく補正電力ΔＰを補機作動用電力Ｐｈに加えた値を目標電力Ｐｔａｇに設定し、低電圧バッテリ３０の出力可能電力Ｐｏｕｔが目標電力Ｐｔａｇ以上に至るまで、汲み下げ充電制御を実行して低電圧バッテリ３０を充電する。これにより、暗電流Ｉｄｒｋを考慮せずに補機作動用電力Ｐｈを目標電力Ｐｏｕｔに設定するものに比して、その後に車両が長期間に亘って放置された後にシステム起動したときでも、システムオン状態で低電圧バッテリ３０の出力可能電力Ｐｏｕｔが補機作動用電力Ｐｈ未満に至っているのを抑制し、補機３８の作動に必要な電力をより確保することができる。

実施例の電気自動車２０では、補正電力ΔＰを、システムオフ状態で補機３８に供給される暗電流Ｉｄｒｋと、車両の想定放置日数ｔｌｌｉｍから車両の放置日数ｔｌを減じた値（ｔｌｌｉｍ−ｔｌ）と、に基づいて設定するものとした。しかし、補正電力ΔＰを、システムオフ状態で補機３８に供給される暗電流Ｉｄｒｋだけに基づいて設定するものとしてもよい。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、高電圧バッテリ２２が「第１蓄電装置」に相当し、低電圧バッテリ３０が「第２蓄電装置」に相当し、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６が「コンバータ」に相当し、補機３８が「補機」に相当し、ＥＣＵ４０が「制御装置」に相当する。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、車両の製造産業などに利用可能である。

２０電気自動車、２１駆動部、２２高電圧バッテリ、２３，３１電圧センサ、２４，３２電流センサ、２５温度センサ、２６システムメインリレー、３０低電圧バッテリ、３３温度センサ、３６ＤＣ／ＤＣコンバータ、３８補機、４０ＥＣＵ。

Claims

第１蓄電装置と、
前記第１蓄電装置よりも定格電圧が低い第２蓄電装置と、
前記第１蓄電装置と前記第２蓄電装置とに接続されたコンバータと、
前記第２蓄電装置からの電力の供給を受けて作動する補機と、
前記コンバータおよび前記補機を制御する制御装置と、
を備える車両であって、
前記制御装置は、システムオフ状態で、前記第２蓄電装置の出力可能電力がシステムオン状態で前記補機の作動に必要な電力としての補機作動用電力未満のときには、前記出力可能電力が前記補機作動用電力とシステムオフ状態で前記補機に供給される暗電流に基づく補正電力との和として設定される目標電力以上に至るまで、前記第１蓄電装置の電力が降圧されて前記第２蓄電装置に供給されるように前記コンバータを制御する、
車両。