JP3449226B2 - ハイブリッド車両のバッテリー制御装置 - Google Patents

ハイブリッド車両のバッテリー制御装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ハイブリッド車両
に搭載されるバッテリーの制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術とその問題点】バッテリーからモーターへ
電力を供給して駆動するハイブリッド車両では、バッテ
リーの温度が低くなると内部抵抗が大きくなり、出力が
低下するため、車両の要求駆動力を満たせなくなる。
【０００３】本発明の目的は、バッテリー温度が低いと
きに入出力を回復することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】（１） 請求項１の発明
は、エンジンおよび／またはモーターの駆動力を無段変
速機を介して駆動輪へ伝達するハイブリッド車両に搭載
され、モーターとの間で電力の授受を行うバッテリーの
制御装置であって、バッテリーの温度を検出する温度検
出手段と、バッテリーの内部抵抗を検出する抵抗検出手
段と、バッテリーのＳＯＣを検出するＳＯＣ検出手段
と、無段変速機の油温を検出する油温検出手段と、バッ
テリー温度が所定値以下またはバッテリーの内部抵抗が
所定値以上で、且つバッテリーＳＯＣが所定値以上で、
且つ油温が所定値以下の場合に、無段変速機へ圧油を供
給するオイルポンプモーターを高速運転する制御手段と
を備える。 （２） 請求項２のハイブリッド車両のバッテリー制御
装置は、制御手段によって、バッテリー温度が所定値以
下またはバッテリーの内部抵抗が所定値以上で、且つバ
ッテリーＳＯＣが所定値未満の場合には、バッテリーか
らモーターへ電力を供給してエンジンを始動するととも
に、エンジン始動後はモーターを発電運転してバッテリ
ーを充電するようにしたものである。
【０００５】
【発明の効果】（１） 請求項１の発明によれば、バッ
テリーの温度が上がって入出力を回復させることがで
き、車両の要求性能を満たすことができる。 （２） 請求項２の発明によれば、バッテリーのＳＯＣ
が低い場合でも、バッテリーの温度が上がって入出力を
回復させることができ、車両の要求性能を満たすことが
できる。
【０００６】
【発明の実施の形態】図１は一実施の形態の構成を示す
図である。図において、太い実線は機械力の伝達経路を
示し、太い破線は電力線を示す。また、細い実線は制御
線を示し、二重線は油圧系統を示す。
【０００７】この車両のパワートレインは、モーター
１、エンジン２、クラッチ３、モーター４、無段変速機
５、減速装置６、差動装置７および駆動輪８から構成さ
れる。モーター１の出力軸、エンジン２の出力軸および
クラッチ３の入力軸は互いに連結されており、また、ク
ラッチ３の出力軸、モーター４の出力軸および無段変速
機５の入力軸は互いに連結されている。
【０００８】クラッチ３締結時はエンジン２とモーター
４が車両の推進源となり、クラッチ３解放時はモーター
４のみが車両の推進源となる。エンジン２および／また
はモーター４の駆動力は、無段変速機５、減速装置６お
よび差動装置７を介して駆動輪８へ伝達される。無段変
速機５には油圧装置９から圧油が供給され、ベルトのク
ランプと潤滑がなされる。油圧装置９のオイルポンプ
（不図示）はモーター１０により駆動される。
【０００９】モータ１，４，１０は三相同期電動機また
は三相誘導電動機などの交流機であり、モーター１は主
としてエンジン始動と発電に用いられ、モーター４は主
として車両の推進と制動に用いられる。また、モーター
１０は油圧装置９のオイルポンプ駆動用である。なお、
モーター１，４，１０には交流機に限らず直流電動機を
用いることもできる。また、クラッチ３締結時に、モー
ター１を車両の推進と制動に用いることもでき、モータ
ー４をエンジン始動や発電に用いることもできる。
【００１０】クラッチ３はパウダークラッチであり、伝
達トルクがほぼ励磁電流に比例するので伝達トルクを調
節することができる。無段変速機５はベルト式やトロイ
ダル式などの無段変速機であり、変速比を無段階に調節
することができる。
【００１１】モーター１，４，１０はそれぞれ、インバ
ーター１１，１２，１３により駆動される。なお、モー
ター１，４，１０に直流電動機を用いる場合には、イン
バーターの代わりにＤＣ／ＤＣコンバーターを用いる。
インバーター１１〜１３は共通のＤＣリンク１４を介し
てメインバッテリー１５に接続されており、メインバッ
テリー１５の直流充電電力を交流電力に変換してモータ
ー１，４，１０へ供給するとともに、モーター１，４の
交流発電電力を直流電力に変換してメインバッテリー１
５を充電する。
【００１２】なお、インバーター１１〜１３は互いにＤ
Ｃリンク１４を介して接続されているので、回生運転中
のモーターにより発電された電力をメインバッテリー１
５を介さずに直接、力行運転中のモーターへ供給するこ
とができる。また、メインバッテリー１５にはリチウム
イオン電池、ニッケル水素電池、鉛電池などを用いるこ
とができる。
【００１３】コントローラー１６は、マイクロコンピュ
ーターとその周辺部品や各種アクチュエータなどを備
え、エンジン２の回転速度や出力トルク、クラッチ３の
伝達トルク、モーター１，４，１０の回転速度や出力ト
ルク、無段変速機５の変速比、メインバッテリー１５の
充放電などを制御する。
【００１４】コントローラー１６には、図２に示すよう
な機器が接続されている。キースイッチ２０は、車両の
メインキーがON位置またはSTART位置に設定されるとオ
ン（閉路）する。バッテリー温度センサー２１はメイン
バッテリー１５の温度Ｔb［℃］を検出し、バッテリー
電圧センサー２２はメインバッテリー１５の端子電圧Ｖ
b［Ｖ］を検出する。バッテリー電流センサー２３はメ
インバッテリー１５に流れる充放電電流Ｉb［Ａ］を検
出し、ＳＯＣ検出装置２４はメインバッテリー１５のＳ
ＯＣ［％］を検出する。
【００１５】エンジン回転センサー２５はエンジン２の
毎分回転数［rpm］を検出し、エンジン水温センサー２
６はエンジン２の冷却水温度Ｔe［℃］を検出する。ま
た、変速機油温センサー２７は無段変速機５の油温Ｔc
［℃］を検出し、モーター１０回転センサー２８はモー
ター１０の毎分回転数［rpm］を検出する。
【００１６】燃料噴射装置３０はエンジン２へ燃料を噴
射し、点火装置３１はエンジン２の点火を行う。補助バ
ッテリー３２は、コントローラー１６などの車載機器へ
低圧電源を供給する。
【００１７】図３、図４はメインバッテリー１５の制御
プログラムを示すフローチャートである。このフローチ
ャートにより、一実施の形態の動作を説明する。
【００１８】コントローラー１６は、キースイッチ２０
がオン状態にある間、このバッテリー制御プログラムを
繰り返し実行する。ステップ１において、メインバッテ
リー１５の温度Ｔbが運行に最適な状態にあるかどうか
を確認する。
【００１９】ここで、メインバッテリー１５の入出力は
メインバッテリー１５の温度Ｔbに大きく左右される。
温度Ｔbが低くなると、入出力が低下して車両の要求性
能を満たせなくなる。なお、温度Ｔbが高くなると、性
能が劣化して寿命が短くなる。
【００２０】また、メインバッテリー１５の内部抵抗Ｒ
bは温度Ｔbと相関があり、温度Ｔbが低くなると内部抵
抗Ｒbが大きくなり、逆に温度Ｔbが高くなると内部抵抗
Ｒbが小さくなるので、内部抵抗Ｒbによりバッテリー温
度Ｔbを知ることができる。
【００２１】そこで、この実施の形態では、メインバッ
テリー１５をその入出力が高い状態で使用するために、
バッテリー温度Ｔbが所定値以下（Ｔb≦Ｔb１）のと
き、またはバッテリー内部抵抗Ｒbが所定値Ｒb１以上
（Ｒb≧Ｒb１）のときは、強制的に充放電を行ってバッ
テリー温度Ｔbを上げる。
【００２２】なお、メインバッテリー１５の内部抵抗Ｒ
bは、バッテリー電圧Ｖbとバッテリー電流Ｉbを測定
し、それらの測定値によりメインバッテリー１５のＶ−
Ｉ特性を直線回帰し、Ｖ−Ｉ特性の傾きを内部抵抗Ｒb
とする。
【００２３】メインバッテリー１５の温度Ｔbが所定値
Ｔb１以下のとき、または内部抵抗Ｒbが所定値Ｒb１以
上のときは、メインバッテリー１５の温度Ｔbが運行に
適した温度にないと判断してステップ３以降の処理を行
う。一方、メインバッテリー１５の温度Ｔbが所定値Ｔb
１より高いとき、または内部抵抗Ｒbが所定値Ｒb１より
低いときは、メインバッテリー１５の温度Ｔbが運行に
適した温度であると判断してステップ２へ進み、通常の
充放電制御を行う。
【００２４】バッテリー温度Ｔbが低いとき、または内
部抵抗Ｒbが大きいときには、ステップ３でメインバッ
テリー１５のＳＯＣを確認し、ＳＯＣが所定値ＳＯＣ１
以上のときはステップ４へ進み、所定値ＳＯＣ１未満の
ときは図４のステップ１２へ進む。ＳＯＣが所定値ＳＯ
Ｃ１以上のときは、ステップ４でエンジン２の冷却水温
度Ｔeが所定値Ｔe１以下かどうかを確認する。エンジン
冷却水温度Ｔeが所定値Ｔe１以下のときはステップ５へ
進み、そうでなければステップ９へ進む。
【００２５】メインバッテリー１５のＳＯＣが高く、且
つエンジン冷却水温度Ｔeが低いときは、メインバッテ
リー１５の強制放電をおこなってバッテリー温度Ｔbを
上げる。すなわち、ステップ５でエンジン２が運転状態
にあるか否かを確認し、運転されていなければステップ
６へ進み、メインバッテリー１５からモーター１へ電力
を供給して駆動し、モーター１によりエンジン２を始動
する。エンジン始動後のステップ７で、車両運行のため
のモーター１の運転要求があるかどうかを確認し、運転
要求がなければステップ８へ進み、メインバッテリー１
５からモーター１へ電力を供給して駆動し、モーター１
の力行運転を行って運転中のエンジン２をアシストす
る。
【００２６】このようなメインバッテリー１５の強制放
電によってバッテリー温度Ｔbが上昇し、バッテリー温
度Ｔbが所定値Ｔb１より高くなるか、または内部抵抗Ｒ
bが所定値Ｒb１より低くなると、メインバッテリー１５
の入出力が回復し、メインバッテリー１５に対する要求
入出力を満たすことができる。
【００２７】さらに、ステップ９で、変速機油温Ｔcが
所定値Ｔc１以下かどうかを確認し、油温Ｔcが所定値Ｔ
c１以下であればステップ１０へ進み、オイルポンプ用
モーター１０の回転数Ｎcが所定値Ｎc１以下の時はステ
ップ１１でモーター１０の高速運転を行う。このよう
に、メインバッテリー１５からモーター１と１０への強
制放電を行うことによって、バッテリー温度Ｔbを早く
上昇させ、入出力を早く回復させることができる。
【００２８】一方、メインバッテリー１５のＳＯＣが低
いときは、メインバッテリー１５の強制充電を行う。す
なわち、図４のステップ１２で、エンジン２が運転中か
否かを確認し、運転中でなければステップ１３でエンジ
ン２を始動する。続くステップ１４で、車両運行のため
のモーター１の運転要求があるかどうかを確認し、運転
要求がなければステップ１５でモーター１を発電運転
し、メインバッテリー１５の充電を行う。
【００２９】このようなメインバッテリー１５の強制充
電によってバッテリー温度Ｔbが上昇し、バッテリー温
度Ｔbが所定値Ｔb１より高くなるか、または内部抵抗Ｒ
bが所定値Ｒb１より低くなると、メインバッテリー１５
の入出力が回復し、メインバッテリー１５に対する要求
入出力を満たすことができる。
【００３０】以上の一実施の形態の構成において、バッ
テリー温度センサー２１が温度検出手段を、バッテリー
電圧センサー２２、バッテリー電流センサー２３および
コントローラー１６が抵抗検出手段を、ＳＯＣ検出装置
２４がＳＯＣ検出手段を、コントローラー１６が制御手
段を、変速機油温センサー２７が油温検出手段をそれぞ
れ構成する。
【００３１】なお、ハイブリッド車両の構成は図１およ
び図２に示す構成に限定されず、エンジンおよび／また
はモーターの駆動力により走行するものであればどのよ
うな構成であってもよい。また、上記実施の形態では２
台のモーターによりエンジン始動、発電、車両駆動を行
う例を示したが、１台のモーターによりそれらを行うハ
イブリッド車両に対しても本発明を適用することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】〜
【図２】 一実施の形態の構成を示す図である。
【図３】〜
【図４】 一実施の形態のバッテリー制御を示すフロー
チャートである。
【符号の説明】
１，４，１０ モーター ２ エンジン ３ クラッチ ５ 無段変速機 ６ 減速装置 ７ 差動装置 １１〜１３ インバーター １４ ＤＣリンク １５ メインバッテリー １６ コントローラー ２０ キースイッチ ２１ バッテリー温度センサー ２２ バッテリー電圧センサー ２３ バッテリー電流センサー ２４ ＳＯＣ検出装置 ２５ エンジン回転センサー ２６ エンジン水温センサー ２７ 変速機油温センサー ２８ モーター１０回転センサー ３０ 燃料噴射装置 ３１ 点火装置 ３２ 補助バッテリー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金子 雄太郎 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日 産自動車株式会社内 (56)参考文献 特開 平７−79503（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−164761（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−107614（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−67209（ＪＰ，Ａ) 実開 平６−4344（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B60L 11/14 F16H 61/00 B60K 6/04

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】エンジンおよび／またはモーターの駆動力
    を無段変速機を介して駆動輪へ伝達するハイブリッド車
    両に搭載され、モーターとの間で電力の授受を行うバッ
    テリーの制御装置であって、 バッテリーの温度を検出する温度検出手段と、 バッテリーの内部抵抗を検出する抵抗検出手段と、 バッテリーのＳＯＣを検出するＳＯＣ検出手段と、無段変速機の油温を検出する油温検出手段と、 前記バッテリー温度が所定値以下または前記バッテリー
    の内部抵抗が所定値以上で、且つ前記バッテリーＳＯＣ
    が所定値以上で、且つ前記油温が所定値以下の場合に、
    無段変速機へ圧油を供給するオイルポンプモーターを高
    速運転する制御手段とを備えることを特徴とするハイブ
    リッド車両のバッテリー制御装置。
  2. 【請求項２】請求項１に記載のハイブリッド車両のバッ
    テリー制御装置において、前記制御手段は、前記バッテリー温度が所定値以下また
    は前記バッテリーの内部抵抗が所定値以上で、且つ前記
    バッテリーＳＯＣが前記所定値未満の場合には、バッテ
    リーからモーターへ電力を供給してエンジンを始動する
    とともに、エンジン始動後はモーターを発電運転してバ
    ッテリーを充電する ことを特徴とするハイブリッド車両
    のバッテリー制御装置。
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