JP4228086B1 - 車両 - Google Patents

Abstract

【課題】外部からの蓄電装置への充電が速やかに効率よく開始できる車両を提供する。
【解決手段】車両１は、充放電可能な蓄電装置であるバッテリＢと、バッテリＢから電力の供給を受けて車両を駆動する車両駆動部として動作する昇圧ユニット３２、インバータ３６およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、バッテリＢに車両外部から充電を行なうために車両と外部電源とを結合する結合部３７と、バッテリＢに関連する制御を行なう制御装置１４とを備える。制御装置１４は、目的地がバッテリＢに車両外部から充電を行なうことができる充電可能地であるか否かの判断を行ない、目的地が充電可能地である場合には、目的地に到着時にバッテリＢの温度が充電効率の良い温度となるようにバッテリＢに関連する制御を行なう。
【選択図】図１

Description

この発明は、車両に関し、特に車両外部から充電が可能な蓄電装置を搭載する車両に関する。

近年、環境にやさしい車両として、駆動装置としてモータを搭載しそのモータを駆動する電力を供給するバッテリを搭載する電気自動車やハイブリッド車両等が注目を浴びている。このようなハイブリッド車両等に関し、特開２００６−１３９９６３号公報（特許文献１）は、バッテリの温度を適正な温度範囲に保持することができるバッテリ冷却装置を開示する。

このバッテリ冷却装置は、車両に搭載された高電圧バッテリを冷却する冷却ファンと、車両の走行経路を設定すると共に、設定された走行経路に関する道路情報及び道路交通情報を取得するカーナビゲーションシステムと、高電圧バッテリの温度を検出する温度センサと、バッテリ温度、道路情報、及び道路交通情報に基づいて、走行経路を走行した場合における高電圧バッテリの温度を予測すると共に、バッテリ予測温度が所定温度Ｔｍａｘ以上になると予測された場合に冷却ファンを駆動するＥＣＵとを備える。
特開２００６−１３９９６３号公報 特開２００６−１０１５８７号公報 特開平１０−２９０５３５号公報 特開２００３−３３１９２９号公報

近年、ハイブリッド自動車においても、外部からバッテリに充電を可能にすることが検討されている。外部から充電を可能にすることにより、自宅等で夜間に充電を行なうようにすれば、燃料補給のためにガソリンスタンドに行く回数を減らすことができる。また、車両からの排気ガスを減少させることができる。さらには、深夜電力等の利用により走行コストを低減させることも考えられる。

このような外部充電可能な車両であっても、搭載できるバッテリ容量には限りがあるので、目的地が充電可能な場所であるならば目的地に着いたらすぐに充電を開始したい場合も多い。しかし、バッテリは充電に適する温度範囲がある。目的地に到着したときにバッテリの温度が充電に適する温度になっているとは限らない。その場合には、充電効率が悪化してしまう。

この発明の目的は、外部からの蓄電装置への充電が速やかに効率よく開始できる車両を提供することである。

この発明は、要約すると、車両であって、充放電可能な蓄電装置と、蓄電装置から電力の供給を受けて車両を駆動する車両駆動部と、蓄電装置に車両外部から充電を行なうために車両と外部電源とを結合する結合部と、蓄電装置に関連する制御を行なう制御装置とを備える。制御装置は、目的地が蓄電装置に車両外部から充電を行なうことができる充電可能地であるか否かの判断を行ない、目的地が充電可能地である場合には、目的地に到着時に蓄電装置の温度が充電効率の良い温度となるように蓄電装置に関連する制御を行なう。

好ましくは、制御装置は、目的地が充電可能地でない場合には、走行中に蓄電装置の温度が所定の上限温度を超えないように蓄電装置に関連する制御を行なう。

好ましくは、制御装置は、目的地を入力する入力手段と、目的地が充電可能地か否かを判断する判断手段と、現在の蓄電装置の温度を検出する検出手段と、車両が入力された目的地に到着したときの蓄電装置の温度に影響を与える参考情報を取得する取得手段と、現在の蓄電装置の温度と参考情報とに基づいて、目的地に到着した時の蓄電装置の温度を予測する予測手段と、蓄電装置の温度を制御する温度制御手段と、目的地が充電可能地である場合に、検出された蓄電装置の温度に基づき、予測された目的地到着時の蓄電装置の温度が充電効率のよい温度となるように車両の走行中の蓄電装置の温度の中間目標温度を設定し、蓄電装置の温度が中間目標温度となるように温度制御手段を制御して走行中の蓄電装置の温度を管理する温度管理手段とを備える。

より好ましくは、車両は、車両を駆動可能な、蓄電装置とは異なる動力源をさらに備える。温度制御手段は、動力源の使用頻度と蓄電装置の充放電とを制御することにより蓄電装置の温度を制御する。

より好ましくは、温度制御手段は、蓄電装置を冷却する冷却手段を含む。
より好ましくは、温度制御手段は、蓄電装置を加熱する加熱手段を含む。

より好ましくは、車両は、現在の車両位置が入力された目的地付近か否かを判断する手段をさらに備え、温度管理手段は、目的地が充電可能地であって、かつ現在車両の位置が目的地付近であると判断された場合に、予測された目的地到着時の蓄電装置の温度が充電効率のよい温度となるように中間目標温度を定めることを開始する。

さらに好ましくは、温度管理手段は、車両の現在位置が目的地付近でないと判断された場合には、蓄電装置の温度が所定の上限温度を超えないように温度制御手段を制御し、車両の現在位置が目的地付近であると判断された場合には、目的地到着時の蓄電装置の温度が充電効率の良い温度となるように温度制御手段を制御する。

本発明によれば、目的地に到着したときに、外部からの蓄電装置への充電が速やかに効率よく開始できる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

［実施の形態１］
図１は、本実施の形態のハイブリッド車両１の主たる構成を示す図である。ハイブリッド車両１は、エンジンとモータとを走行に併用する車両である。

図１を参照して、ハイブリッド車両１は、前輪２０Ｒ，２０Ｌと、後輪２２Ｒ，２２Ｌと、エンジン２と、プラネタリギヤ１６と、デファレンシャルギヤ１８と、ギヤ４，６とを含む。

ハイブリッド車両１は、さらに、車両後方に配置されるバッテリＢと、バッテリＢの出力する直流電力を昇圧する昇圧ユニット３２と、昇圧ユニット３２との間で直流電力を授受するインバータ３６と、プラネタリギヤ１６を介してエンジン２と結合され主として発電を行なうモータジェネレータＭＧ１と、回転軸がプラネタリギヤ１６に接続されるモータジェネレータＭＧ２とを含む。インバータ３６はモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２に接続され、交流電力と昇圧ユニット３２からの直流電力との変換を行なう。

プラネタリギヤ１６は、第１〜第３の回転軸を有する。第１の回転軸はエンジン２に接続され第２の回転軸はモータジェネレータＭＧ１に接続され第３の回転軸はモータジェネレータＭＧ２に接続される。

この第３の回転軸にはギヤ４が取付けられ、このギヤ４はギヤ６を駆動することによりデファレンシャルギヤ１８に動力を伝達する。デファレンシャルギヤ１８はギヤ６から受ける動力を前輪２０Ｒ，２０Ｌに伝達するとともに、ギヤ６，４を介して前輪２０Ｒ，２０Ｌの回転力をプラネタリギヤの第３の回転軸に伝達する。

プラネタリギヤ１６は、エンジン２，モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の間で動力を分割する役割を果たす。すなわちプラネタリギヤ１６の３つの回転軸のうち２つの回転軸の回転が定まれば、残る１つの回転軸の回転は強制的に決定される。したがって、エンジン２を最も効率のよい領域で動作させつつ、モータジェネレータＭＧ１の発電量を制御してモータジェネレータＭＧ２を駆動させることにより車速の制御を行ない、全体としてエネルギ効率の良い自動車を実現している。

なお、モータジェネレータＭＧ２の回転を減速してプラネタリギヤ１６に伝達する減速ギヤを設けても良く、その減速ギヤの減速比を変更可能にした変速ギヤを設けても良い。

直流電源であるバッテリＢは、たとえばニッケル水素またはリチウムイオンなどの二次電池を含み、直流電力を昇圧ユニット３２に供給するとともに、昇圧ユニット３２からの直流電力によって充電される。

昇圧ユニット３２は、バッテリＢから受ける直流電圧を昇圧してその昇圧された直流電圧をインバータ３６に供給する。インバータ３６は供給された直流電圧を交流電圧に変換してエンジン始動時にはモータジェネレータＭＧ１を駆動制御する。また、エンジン始動後には、モータジェネレータＭＧ１が発電した交流電力はインバータ３６によって直流に変換され、昇圧ユニット３２によってバッテリＢの充電に適切な電圧に変換されてバッテリＢが充電される。

また、インバータ３６はモータジェネレータＭＧ２を駆動する。モータジェネレータＭＧ２はエンジン２を補助して前輪２０Ｒ，２０Ｌを駆動する。制動時には、モータジェネレータは回生運転を行ない、車輪の回転エネルギを電気エネルギに変換する。得られた電気エネルギは、インバータ３６および昇圧ユニット３２を経由してバッテリＢに戻される。バッテリＢは組電池であり、直列に接続された複数の電池ユニットＢ０〜Ｂｎを含む。昇圧ユニット３２とバッテリＢとの間にはシステムメインリレー２８，３０が設けられ、車両非運転時には高電圧が遮断される。

ハイブリッド車両１は、さらに、車両外部の電源３９から交流電力を受け、これを整流するとともに昇圧する事でバッテリＢに充電を行なう充電器３８と、充電器３８に外部から電源を結合する結合部３７とを含む。結合部３７は、外部から電源プラグを接続することができるコネクタのようなものであっても良いし、また電磁誘導等により非接触で電力を授受可能な装置であっても良い。

ハイブリッド車両１は、さらに、制御装置１４を含む。制御装置１４は、運転者の指示および車両に取付けられた各種センサからの出力に応じて、エンジン２，インバータ３６，昇圧ユニット３２、システムメインリレー２８，３０、および充電器３８の制御を行なう。

このように、車両１は、充放電可能な蓄電装置であるバッテリＢと、バッテリＢから電力の供給を受けて車両を駆動する車両駆動部として動作する昇圧ユニット３２、インバータ３６およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、バッテリＢに車両外部から充電を行なうために車両と外部電源とを結合する結合部３７と、バッテリＢに関連する制御を行なう制御装置１４とを備える。制御装置１４は、目的地がバッテリＢに車両外部から充電を行なうことができる充電可能地であるか否かの判断を行ない、目的地が充電可能地である場合には、目的地に到着時にバッテリＢが充電に適する温度となるようにバッテリＢに関連する制御を行なう。

好ましくは、制御装置１４は、目的地が充電可能地でない場合には、走行中にバッテリＢの温度が所定の上限温度を超えないようにバッテリＢに関連する制御を行なう。

ここで、バッテリＢに関連する制御とは、たとえば、バッテリＢの充放電制御や、エンジンのパワーとバッテリからのパワーとの使用比率を決定する制御や、バッテリＢを冷却するファン等の冷却装置の制御や、バッテリＢを昇温させるヒータ等の加熱装置の制御等を含む。

図２は、図１の制御装置１４の機能ブロックと関連する周辺装置を示した図である。なお、この制御装置１４は、ソフトウエアでもハードウエアでも実現が可能である。

図２を参照して、制御装置１４は、ハイブリッド制御部６２と、ナビゲーション制御部６４と、バッテリ制御部６６と、エンジン制御部６８とを含む。

バッテリ制御部６６は、バッテリＢの充電状態ＳＯＣをバッテリＢの充放電電流の積算などにより求めてこれをハイブリッド制御部６２に送信する。

エンジン制御部６８は、エンジン２のスロットル制御を行なうとともに、エンジン２のエンジン回転数Ｎｅを検出してハイブリッド制御部６２に送信する。

ナビゲーション制御部６４は、タッチディスプレイを含む表示部４８から乗員によって設定された目的地の情報を得る。このとき、表示部４８は目的地を入力する入力部として動作する。またナビゲーション制御部６４は、ＧＰＳアンテナ５０およびジャイロセンサ５２を用いて車両の現在位置を把握し、その現在位置を道路地図データに重ねて表示部４８に表示する。さらにナビゲーション制御部６４は、現在位置から目的地までの走行経路を探索して表示するナビゲーション動作を行なう。

ハイブリッド制御部６２は、アクセルポジションセンサ４２の出力信号Ａｃｃと車速センサで検出された車速Ｖとに基づいて、運転者の要求する出力（要求パワー）を算出する。ハイブリッド制御部６２は、この運転者の要求パワーに加え、バッテリＢの充電状態ＳＯＣを考慮して必要な駆動力（トータルパワー）を算出し、エンジンに要求する回転数とエンジンに要求するパワーとをさらに算出する。

ハイブリッド制御部６２は、エンジン制御部６８に要求回転数と要求パワーとを送信し、エンジン制御部６８にエンジン２のスロットル制御を行なわせる。

ハイブリッド制御部６２は、走行状態に応じた運転者要求トルクを算出し、インバータ３６にモータジェネレータＭＧ２を駆動させるとともに、必要に応じてモータジェネレータＭＧ１に発電を行なわせる。

エンジン２の駆動力は、車輪を直接駆動する分とモータジェネレータＭＧ１を駆動する分とに分配される。モータジェネレータＭＧ２の駆動力とエンジンの直接駆動分との合計が車両の駆動力となる。

さらに、この車両には図示しないＥＶ優先スイッチが設けられている。運転者がこのＥＶ優先スイッチを押すとエンジンの作動が制限される。これにより車両の走行モードは、モータジェネレータＭＧ２の駆動力のみで走行するＥＶ走行モードに設定される。深夜、早朝の住宅密集地での低騒音化や屋内駐車場、車庫内での排気ガス低減化のために、ＥＶ走行モードは適している。なお、これに対して、エンジンの使用が許可されている通常の走行モードをＨＶ走行モードと呼ぶことにする。すなわち、複数の走行モードは、内燃機関の運転が許可されるＨＶ走行モードと、内燃機関を停止させてモータを用いて走行するＥＶ走行モードとを含む。

ＥＶ走行モードは、１）ＥＶ優先スイッチをオフにする、２）バッテリの充電状態ＳＯＣが所定値よりも低下する、３）車速が所定値以上となる、４）アクセル開度が規定値以上となる、といういずれかの条件が成立すると自動的に解除される。

ナビゲーション制御部６４は、このＥＶ優先スイッチのオン／オフに代わる信号をハイブリッド制御部６２に対して出力する。外部充電を実行した直後には、原則としてＥＶ優先スイッチのオンに代わる信号がハイブリッド制御部６２の内部で設定され、外部から充電した電力がエンジン２の燃料に優先して使用される。

ナビゲーション制御部６４は、乗員の操作に基づいて目的地を設定する設定処理を行ない、起点から目的地までの走行経路を設定する探索処理を行なう。

そしてナビゲーション制御部６４は、探索した走行経路を分割し、分割された走行経路の各区間にいずれかの走行モードを対応付ける処理を行なう。そしてこの対応付けを行なった後の走行経路の走行パターンに基づいて、バッテリの温度変化を予測する。

ナビゲーション制御部６４に対して、車両外部から目的地、走行経路、分割された各区間および各区間に対応付けられた走行モードを含む情報を読み込む読込部としてメモリカードインタフェース５６が設けられている。メモリカード５４に図示しないパーソナルコンピュータで作成したデータを予め記憶させておき、メモリカードインタフェース５６を介してこのデータをナビゲーション制御部６４に読み込ませることができる。これにより、車両を走行させる制御装置１４は、予め用意したそのデータに基づいて車両を走行させることも可能に構成される。

ナビゲーション制御部６４は、起点から目的地までの走行経路を複数の走行モードの各々に適する区間に分割する。たとえば、道路の周辺環境、傾斜、カーブの有無、信号の有無などに応じてＥＶ走行モード、ＨＶ走行モードのいずれかが選択される。なお、レンジ切換可能な変速機を有する車両では、このような走行モードの設定に加え、レンジの切換を行なっても良い。

そして、各区間の走行モードの決定が行なわれた後には、決定された走行経路の走行パターンに対応してバッテリで発生する熱とバッテリからの放熱とのあいだの熱収支を計算し、目的地におけるバッテリ温度を予測し、このバッテリ温度が充電に適する温度範囲内にあるか否かを確認する。もし、予測したバッテリ温度が高すぎる場合には、各区間の走行モードを見直したり、バッテリからの放熱量を増大させるようにバッテリ温度制御装置（たとえば冷却ファン・エアコン４５等の冷却装置やヒータ４６等の加熱装置）を作動または停止させるように制御を行なったりすることによって、目的地到着時においてバッテリ温度が充電に適する温度範囲内になるように走行パターンやバッテリ温度制御装置の作動パターンを決定する。

なお、バッテリ温度に関連する情報として、例えば、外気温センサ４９で測定した外気温が上げられるが、他にも、ＶＩＣＳ（Vehicle Information and Communication System）等の情報サービスによって目的地の気温や天気等を配信しその情報を取得して、目的地におけるバッテリ温度の予測に用いても良い。

以上図２で説明した制御装置１４は、コンピュータを用いてソフトウエアで実現することも可能である。

図３は、制御装置１４としてコンピュータ１００を用いた場合の一般的な構成を示した図である。

図３を参照して、コンピュータ１００は、ＣＰＵ１８０と、Ａ／Ｄ変換器１８１と、ＲＯＭ１８２と、ＲＡＭ１８３と、インターフェース部１８４とを含む。

Ａ／Ｄ変換器１８１は、各種センサの出力等のアナログ信号ＡＩＮをディジタル信号に変換してＣＰＵ１８０に出力する。またＣＰＵ１８０はデータバスやアドレスバス等のバス１８６でＲＯＭ１８２と、ＲＡＭ１８３と、インターフェース部１８４とに接続されデータ授受を行なう。

ＲＯＭ１８２は、たとえばＣＰＵ１８０で実行されるプログラムや参照されるマップ等のデータが格納されている。ＲＡＭ１８３は、たとえばＣＰＵ１８０がデータ処理を行なう場合の作業領域であり、各種変数等のデータを一時的に記憶する。

インターフェース部１８４は、たとえば他のＥＣＵ（Electric Control Unit）との通信を行なったり、ＲＯＭ１８２として電気的に書換可能なフラッシュメモリ等を使用した場合の書換データの入力などを行なったり、メモリカードやＣＤ−ＲＯＭ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体からのデータ信号ＳＩＧの読込みを行なったりする。

なお、ＣＰＵ１８０は、入出力ポートからデータ入力信号ＤＩＮやデータ出力信号ＤＯＵＴを授受する。

制御装置１４は、このような構成に限られるものでなく、複数のＣＰＵを含んで実現されるものであっても良い。また、図２のハイブリッド制御部６２、ナビゲーション制御部６４、バッテリ制御部６６、エンジン制御部６８の各々が図３のような構成を有するものであっても良い。

［バッテリの温度管理］
図４は、ハイブリッド車両のバッテリの温度管理について説明するための図である。図４において、横軸はバッテリ温度Ｔ（℃）を示し、縦軸はバッテリが出力可能な電池容量（Ａｈ）の上限値を示す。

図５は、バッテリ寿命と温度との関係を説明するための図である。図５において、横軸は時間（年）を示し、縦軸はバッテリが出力可能な電池容量を示す。

図４の温度Ｔ１では、バッテリの性能によって定まる電池容量が出力可能なのに対し、温度Ｔ２では、使用が制限される。そして、温度Ｔ３においてはバッテリの充放電が禁止されてしまう。これは、図５に示すように、温度Ｔ１において充放電をおこなった場合には１０年程度経過してもバッテリの性能があまり劣化しないのに対して、温度Ｔ２では劣化が進むので使用を制限するものである。さらに温度Ｔ３では、充放電をおこなった場合には激しくバッテリ性能が劣化するので温度Ｔ３ではバッテリ寿命の保護のため、バッテリに対する充放電を禁止する。

したがって、図４に示すようなバッテリの温度と使用の管理が通常は実行されている。
次に、通常のハイブリッド自動車の走行パターンと外部充電を可能としたハイブリッド自動車の走行パターンとの比較を行なう。

図６は、通常のハイブリッド車の走行パターンを概略的に示した図である。
図７は、外部充電可能なハイブリッド車の走行パターンを概略的に示した図である。

図６および図７において、横軸は時間を示し、縦軸はバッテリの充電状態（ＳＯＣ：State Of Charge、残存容量ともいう）を示す。図６に示すように、通常のハイブリッド車は、バッテリのＳＯＣが下限値ＳＯＣ１と上限値ＳＯＣ２との間に制御が行なわれる。ＳＯＣが低下し下限値ＳＯＣ１に近づくと、図１のエンジン２の動力によってモータジェネレータＭＧ１で発電が行なわれ、バッテリＢに充電が行なわれるので、バッテリＢのＳＯＣは上昇し、下限値ＳＯＣ１から遠ざかる。

逆に、減速時や下り坂などで回生が行なわれると、バッテリＢに充電が行なわれバッテリＢのＳＯＣは上昇し上限値ＳＯＣ２に近づく。すると、回生が禁止されたり、エンジン２を停止させたりといったような、バッテリＢに充電が行なわれないようする制御が実行され、バッテリＢパワーは積極的にモータジェネレータＭＧ２等で消費される。この結果バッテリＢのＳＯＣは下降し、上限値ＳＯＣ２から遠ざかる。

これに対して、外部充電が可能に構成されたハイブリッド車は、通常のハイブリッド車よりも大容量のバッテリが搭載され、バッテリのみで走行可能な距離が長くなっている。そして、外部充電により充電された電力をガソリン等の内燃機関の燃料よりも優先して使用させたい。

そこで、図７に示すように、充電直後のＳＯＣが１００％に近い状態から時刻ｔｐまではＥＶ走行を行ない、原則としてエンジンを停止させた状態の走行が行なわれる。そして時刻ｔｐにおいて、ＳＯＣがある程度低下すると、エンジンの運転が許可され、通常のＨＶ走行が行なわれる。ＨＶ走行では、ＳＯＣが上限値ＳＯＣ４と下限値ＳＯＣ３の間に来るように、図６の場合と同様な制御が行なわれる。

しかし、上記の図６、図７で説明したような制御をしていては、必ずしも目的地に到着した時点からすぐに効率よく外部充電を行なうことができるとは限らない。

図８は、バッテリ温度と充電受入効率との関係を示した図である。
図８に示すように温度があまり低すぎたり（たとえば−３０℃）、逆にあまり高すぎたり（たとえば、８０℃）すると、充電受入効率が低くなり効率のよい外部からの充電ができない。充電受入効率が最高となる温度Ｔｐｅａｋ周辺の温度Ｔｃｌ〜Ｔｃｕの間で外部充電ができることが望ましい。

図９は、制御装置１４が実行する処理の制御構造を示すフローチャートである。このフローチャートの処理は、所定のメインルーチンから一定時間ごとまたは所定の条件が成立するごとに呼出されて実行される。

図９を参照して、まず処理が開始されると、ステップＳ１において車両走行の目的地の設定入力の受付処理が行なわれる。操作者は、車両において操作を行なう場合は図２の表示部４８にあるタッチディスプレイを操作することにより目的地を設定する。

続いて、ステップＳ２において、車両の現在位置（または自宅の位置）から目的地までの走行経路の探索が行なわれる。そして、ステップＳ３において探索された走行経路を画面上に表示する処理が行なわれる。

ステップＳ４において、走行経路を確定させる入力待ちの状態となる。走行経路を確定させる入力は、たとえば、タッチパネル上に表示された「案内開始」ボタンが押されることであっても良い。また、「再探索」ボタンが押されること無く無操作で一定時間が経過した場合に確定とするのであっても良い。ステップＳ４において再探索の要求があった場合には、ステップＳ４からステップＳ２に処理が戻る。その際に、通過地点などを設定するステップが設けられても良い。

ステップＳ４において走行経路が確定したと判断された場合にはステップＳ５に処理が進む。

ステップＳ５では、目的地が設定されていて、かつ目的地に近づいたか否かが判断される。目的地に近づいたか否かは、たとえば、距離や到着時刻までの時間等に基づいて判断することができる。そしてステップＳ５でＹＥＳと判断された場合には、さらにステップＳ６において目的地が充電可能地に該当するか否かが判断される。充電可能地は、たとえば充電するための電源を使用することができる自宅、勤務地の駐車場、会社の駐車場等の場所であり、予め操作者がカーナビゲーションシステムに充電可能地として登録しておく。

ステップＳ５またはステップＳ６でＮＯと判断された場合には、目的地において外部充電が行なわれないので、ステップＳ７に処理が進み図４および図７において説明したバッテリ劣化防止のためのバッテリ温度管理が実行される。通常は、所定の上限値を超えないように充放電を禁止したりバッテリの冷却が行なわれたりする。

一方、ステップＳ５でＹＥＳと判断され、かつステップＳ６でもＹＥＳと判断された場合には、目的地において外部充電が行なわれる場合であるので、ステップＳ８に処理が進み、目的地に到着したときにバッテリＢの温度がちょうど図８で説明した充電に適するバッテリ温度範囲Ｔｃｌ〜Ｔｃｕに入るようにバッテリの温度管理が行なわれる。

ステップＳ７またはＳ８の処理が実行された後にはステップＳ９において制御はメインルーチンに移される。

図１０は、図９におけるステップＳ８の処理の詳細を示したフローチャートである。
図１０を参照して、処理が開始されると、ステップＳ２１において走行パターンの予測が実行される。走行パターンの予測とは、たとえば、図９のステップＳ４において確定した走行経路を分割し、分割された走行経路の各区間にいずれかの走行モードを対応付ける処理を行なったり、道路の傾斜や制限車速などにもとづいてモータが高負荷で運転されるのか軽負荷で運転されるのかを予測したりすることである。そしてこの対応付けを行なった後の走行経路の走行パターンに基づいて、以降バッテリの温度変化を予測する。

まず、ステップＳ２２において、目的地までのバッテリ充放電電流の予測が行なわれる。この充放電電流は、ステップＳ２１で予測された走行パターンに基づいて行なわれる。続いてステップＳ２３においては、バッテリでの発熱量が算出される。モータが軽負荷か高負荷かによって流れる電流が異なってくるので、この電流値に基づいて発熱量が設定される。発熱量は、基本的にはバッテリの内部抵抗と電流の２乗の積から算出される。

さらにステップＳ２４においては、図２のバッテリ温度センサ４７において、バッテリＢの現在の温度が測定される。さらに、ステップＳ２５において、バッテリ温度に影響をあたえるパラメータの一つである外気の温度が測定される。外気温は、図２の外気温センサ４９において測定される。

そして、ステップＳ２６では、発熱量、バッテリ温度、外気温に基づいて、目的地到着時のバッテリ温度を予測する。このような予測は、たとえば、実験データに基づいて、発熱量、バッテリ温度、外気温および到着までの時間を入力値とし、出力値を予測温度とするマップを作成しておくことにより実現することができる。

そしてステップＳ２７において、目的地でのバッテリ温度が図８で説明した充電に適する温度範囲に入るか否かが判断される。ステップＳ２７において、目的地でのバッテリ温度が充電適温である場合には、ステップＳ３１に処理が進み、制御は図９のフローチャートに移される。

一方ステップＳ２７において、目的地でのバッテリ温度が適温範囲内に入らない場合には、ステップＳ２８に処理が進む。ステップＳ２８では、目的地でのバッテリ温度が充電適温範囲に入るようになる中間目標温度を設定する。言い換えると、「中間目標温度」は、目的地での目標温度を達成するための現在（現時点）での目標温度である。そしてステップＳ２９において、設定した中間目標温度にバッテリ温度が近づくように走行パターンの変更が行なわれる。たとえば、中間目標温度が現在のバッテリ温度よりも高い場合には、エンジンを停止してバッテリに蓄積された電力を積極的に使用しバッテリが発熱するように制御が行なわれる。逆に、中間目標温度が現在のバッテリ温度よりも低い場合には、エンジンを運転してバッテリの電力をあまり使用しないようにしてバッテリの発熱を抑制する。

そして、ステップＳ３０では、冷却装置または加熱装置の運転状態の調節が行なわれる。冷却装置としては、たとえば、バッテリを冷却するためのファンやバッテリが車室におかれている場合は、車室内の温度を調節することができるエアコン等を用いることができる。また加熱装置としては、同じくエアコンや、ヒータ等を用いることができる。なお、ステップＳ２９の走行パターンの変更で十分な場合にはステップＳ３０の処理を行なわなくてもよい。

ステップＳ３０の処理が終了するとステップＳ３１において制御は図９のフローチャートに戻される。

図１１は、実施の形態１の制御が実行されたときのバッテリ温度の推移の一例を示した図である。

図１１を参照して、時刻ｔ０〜ｔ１においては、ＥＶ走行が行なわれバッテリのＳＯＣは１００％から次第に低下していく。この間は、まだ目的地に近づいていないので、バッテリ劣化防止のための温度管理が実行されている。このとき、バッテリ温度のガード温度（上限値）はＴｍａｘに設定されている。

時刻ｔ１において、到着時刻まで所定時間内となった場合または目的地までの距離が所定距離以内になった場合には、目的地に近づいてきたと制御装置が判断し、走行モードをＥＶモードからＨＶモードに切換える。ＨＶモードでは、ＳＯＣは、増減を繰り返し全体としては所定範囲に納まるように管理される。そして、バッテリ温度の上限値はＴｃｕに、下限値はＴｃｌに設定され、目的地到着時にはバッテリ温度が充電適温になっている。

以上説明したように、実施の形態１によれば、外部充電可能な車両が目的地に到着したときに直ちに効率の良い充電を開始することが可能となる。

［実施の形態２］
実施の形態１においては、バッテリの温度に影響を与える要因として、外気温センサで測定した外気温を考慮した。しかし、離れた目的地において、外気温が出発地とは著しく異なる場合も考えられる。また、他の要因として、目的地近辺での天気、標高、時刻もバッテリの温度に影響を与える。

図１２は、目的地と出発地での環境が異なる例を説明するための図である。
図１２を参照して、出発地は天候が晴れ、気温３０℃であるが、目的地が山沿いの地方であるときは、天候が大きく違う場合も考えられる。図１２では、目的地は天候が雨、気温１５℃となっている。バッテリの温度制御を行なうためには、このような天候や気温の違いを車両の外気温センサで検出するのでは遅い場合も考えられる。目的地での気温等の電池の温度に影響を与える参考情報を前もって取得しておくことが望ましい。

現状では、道路の混雑情報はＶＩＣＳなどの情報提供サービスから取得することができる。目的地での天候や気温についても、同様に情報提供サービスによって配信し、車両において取得することは可能である。

図１３は、実施の形態２で実行されるバッテリの温度管理制御を説明するためのフローチャートである。

図１３のフローチャートの処理は、実施の形態１において説明した図１０の処理においてステップＳ２５、Ｓ２６に代えてステップＳ２５Ａ，Ｓ２６Ａが実行される点が図１０の処理と異なる。他の部分については、図１０で説明しているので説明は繰返さない。

実施の形態２においては、制御装置１４は、ステップＳ２５Ａにおいて、到着予想時刻における目的地の天気や気温の予報を取得する。この情報の取得は、ＶＩＣＳのような無線で情報を提供するサービスを利用すると良い。

そしてステップＳ２６Ａでは、発熱量、バッテリ温度、目的地での気温予報情報に基づいて目的地に到着時のバッテリ温度の予測が行なわれる。そして、ステップＳ２７以降は、図１０と同様な処理が行なわれる。

実施の形態２では、出発地と目的地が離れており、天候が異なる可能性のある場合に、バッテリ温度の予測の精度を向上させることが可能となる。なお、さらに外気温センサを併用してバッテリ温度の予測を行なっても良い。

最後に、本実施の形態について、図面を使用して総括的に説明する。図１の車両１は、充放電可能な蓄電装置であるバッテリＢと、バッテリＢから電力の供給を受けて車両を駆動する車両駆動部として動作する昇圧ユニット３２、インバータ３６およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、バッテリＢに車両外部から充電を行なうために車両と外部電源とを結合する結合部３７と、バッテリＢに関連する制御を行なう制御装置１４とを備える。制御装置１４は、目的地がバッテリＢに車両外部から充電を行なうことができる充電可能地であるか否かの判断を行ない、目的地が充電可能地である場合には、目的地に到着時にバッテリＢが充電に適する温度となるようにバッテリＢに関連する制御を行なう。

また、好ましくは、制御装置１４は、目的地が充電可能地でない場合には、走行中にバッテリＢの温度が所定の上限温度を超えないようにバッテリＢに関連する制御を行なう。

なお、バッテリＢに関連する制御には、たとえば、バッテリの充放電の頻度や電流等を調整してバッテリの内部発熱が過多となったり不足したりしないようにする制御や、バッテリを外部から強制冷却するファンの制御や、バッテリを配置している車室内の空調を行なうエアコンの制御や、低温時にバッテリを加熱するヒータの制御等が含まれる。

好ましくは、図９、図１０、図１３に示されるバッテリの温度制御方法は、目的地を入力する入力するステップＳ１と、目的地が充電可能地か否かを判断するステップＳ６と、現在のバッテリＢの温度を検出するステップＳ２４と、車両が入力された目的地に到着したときのバッテリＢの温度に影響を与える参考情報（外気温、予報気温）を取得するステップＳ２５またはＳ２５Ａと、現在のバッテリＢの温度と参考情報とに基づいて、目的地に到着した時のバッテリＢの温度を予測するステップＳ２６と、目的地が充電可能地である場合に、検出されたバッテリＢの温度に基づき、予測された目的地到着時の電池温度が充電効率のよい温度となるように車両の走行中のバッテリＢの温度の中間目標温度を設定し、バッテリＢの温度が中間目標温度となるように、バッテリ温度を制御するためにバッテリ充放電の管理、冷却装置または加熱装置を制御して走行中のバッテリＢの温度を管理するステップＳ２７〜Ｓ３０とを備える。

より好ましくは、車両１は、車両を駆動可能な、バッテリＢとは異なる動力源であるエンジン２をさらに備える。制御装置１４は、エンジン２の使用頻度とバッテリＢの充放電とを制御することによりバッテリＢの温度を制御する（ステップＳ２７〜Ｓ２９）。

なお、本実施の形態では、「車両を駆動可能な、蓄電装置とは異なる動力源」としてエンジン２すなわち「内燃機関」を備えたシリーズ・パラレル型のハイブリッド車両を例に説明したが、本願発明はこれに限定されない。例えば、動力源として第２の二次電池あるいは燃料電池を備えていても良い。また、本実施の形態では、整流機能と昇圧機能を有した外部充電専用の充電器３８を説明したが、これに限定されず、モータ駆動用のインバータとモータのコイルとでこれらの機能を実現させても良い。たとえば、モータのコイルの中性点とジェネレータのコイルの中性点に外部から電力を入れ、モータ用インバータとジェネレータ用インバータを協調制御して充電器として動作させることも可能である。

より好ましくは、制御装置１４は、バッテリ温度を制御するためにバッテリＢを冷却する冷却装置である冷却ファン／エアコン４５を使用する（ステップＳ３０）。

より好ましくは、制御装置１４は、バッテリ温度を制御するためにバッテリＢを加熱する加熱装置であるヒータ４６を使用する（ステップＳ３０）。

より好ましくは、車両は、現在の車両位置が入力された目的地付近か否かを判断するステップＳ５をさらに備え、制御装置１４は、目的地が充電可能地であって、かつ現在車両の位置が目的地付近であると判断された場合（ステップＳ５，Ｓ６ともにＹＥＳ）に、予測された目的地到着時の電池温度が充電効率のよい温度となるように中間目標温度を定めることを開始する（ステップＳ８，Ｓ２８）。

さらに好ましくは、制御装置１４は、車両の現在位置が目的地付近でないと判断された場合（ステップＳ５，Ｓ６のいずれかでＮＯ）には、バッテリＢの温度が所定の上限温度を超えないように温度制御を行ない（ステップＳ７）、車両の現在位置が目的地付近であると判断された場合には、目的地到着時のバッテリＢの温度が充電効率の良い温度となるように温度制御を行なう（ステップＳ８）。

なお、目的地に近づいた場合にバッテリのＳＯＣが所定値未満か否か（所定値とは充電の必要がないくらいの高ＳＯＣを意味する）を判断する判断手段、あるいは、目的地での充電意思をユーザに事前に確認する充電意思確認手段などを設けても良い。こうすることで、バッテリ自体を充電する必要がないとき、あるいは、ユーザ自身に目的地到着時にバッテリを外部充電する意思がないときに、電池温度を充電最適温度に温度管理してしまうという、非効率的な車両制御によるエネルギーロスを抑制できる。

また、以上の実施の形態で開示された制御方法は、コンピュータを用いてソフトウエアで実行可能である。この制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムをコンピュータ読み取り可能に記録した記録媒体（ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、メモリカードなど）から車両の制御装置中のコンピュータに読み込ませたり、また通信回線を通じて提供したりしても良い。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本実施の形態のハイブリッド車両１の主たる構成を示す図である。 図１の制御装置１４の機能ブロックと関連する周辺装置を示した図である。 制御装置１４としてコンピュータ１００を用いた場合の一般的な構成を示した図である。 ハイブリッド車両のバッテリの温度管理について説明するための図である。 バッテリ寿命と温度との関係を説明するための図である。 通常のハイブリッド車の走行パターンを概略的に示した図である。 外部充電可能なハイブリッド車の走行パターンを概略的に示した図である。 バッテリ温度と充電受入効率との関係を示した図である。 制御装置１４が実行する処理の制御構造を示すフローチャートである。 図９におけるステップＳ８の処理の詳細を示したフローチャートである。 実施の形態１の制御が実行されたときのバッテリ温度の推移の一例を示した図である。 目的地と出発地での環境が異なる例を説明するための図である。 実施の形態２で実行されるバッテリの温度管理制御を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１ ハイブリッド車両、２ エンジン、４，６ ギヤ、１４ 制御装置、１６ プラネタリギヤ、１８ デファレンシャルギヤ、２０Ｒ，２０Ｌ 前輪、２２Ｒ，２２Ｌ 後輪、２８，３０ システムメインリレー、３２ 昇圧ユニット、３６ インバータ、３７ 結合部、３８ 充電器、３９ 電源、４２ アクセルポジションセンサ、４５ 冷却ファン・エアコン、４６ ヒータ、４７ バッテリ温度センサ、４８ 表示部、４９ 外気温センサ、５０ ＧＰＳアンテナ、５２ ジャイロセンサ、５４ メモリカード、５６ メモリカードインタフェース、６２ ハイブリッド制御部、６４ ナビゲーション制御部、６６ バッテリ制御部、６８ エンジン制御部、１００ コンピュータ、１８１ Ａ／Ｄ変換器、１８４ インターフェース部、１８６ バス、Ｂ バッテリ、Ｂ０-Ｂｎ 電池ユニット、ＭＧ１，ＭＧ２ モータジェネレータ。

Claims (8)

1. 充放電可能な蓄電装置と、
   前記蓄電装置から電力の供給を受けて車両を駆動する車両駆動部と、
   前記蓄電装置に車両外部から充電を行なうために車両と外部電源とを結合する結合部と、
   前記蓄電装置に関連する制御を行なう制御装置とを備え、
   前記制御装置は、目的地が前記蓄電装置に車両外部から充電を行なうことができる充電可能地であるか否かの判断を行ない、前記目的地が充電可能地である場合には、前記目的地に到着時に前記蓄電装置の温度が充電効率の良い温度となるように前記蓄電装置に関連する制御を行なう、車両。
2. 前記制御装置は、前記目的地が充電可能地でない場合には、走行中に前記蓄電装置の温度が所定の上限温度を超えないように前記蓄電装置に関連する制御を行なう、請求項１に記載の車両。
3. 前記制御装置は、
   前記目的地を入力する入力手段と、
   前記目的地が充電可能地か否かを判断する判断手段と、
   現在の前記蓄電装置の温度を検出する検出手段と、
   前記車両が入力された目的地に到着したときの前記蓄電装置の温度に影響を与える参考情報を取得する取得手段と、
   現在の前記蓄電装置の温度と前記参考情報とに基づいて、前記目的地に到着した時の前記蓄電装置の温度を予測する予測手段と、
   前記蓄電装置の温度を制御する温度制御手段と、
   前記目的地が充電可能地である場合に、検出された前記蓄電装置の温度に基づき、予測された前記目的地到着時の蓄電装置の温度が充電効率のよい温度となるように前記車両の走行中の前記蓄電装置の温度の中間目標温度を設定し、前記蓄電装置の温度が前記中間目標温度となるように前記温度制御手段を制御して走行中の前記蓄電装置の温度を管理する温度管理手段とを備える、請求項１に記載の車両。
4. 前記車両は、
   前記車両を駆動可能な、前記蓄電装置とは異なる動力源をさらに備え、
   前記温度制御手段は、前記動力源の使用頻度と前記蓄電装置の充放電とを制御することにより前記蓄電装置の温度を制御する、請求項３に記載の車両。
5. 前記温度制御手段は、
   前記蓄電装置を冷却する冷却手段を含む、請求項３または４に記載の車両。
6. 前記温度制御手段は、
   前記蓄電装置を加熱する加熱手段を含む、請求項３〜５のいずれか１項に記載の車両。
7. 前記車両は、
   現在の車両位置が入力された目的地付近か否かを判断する手段をさらに備え、
   前記温度管理手段は、前記目的地が充電可能地であって、かつ現在車両の位置が前記目的地付近であると判断された場合に、予測された前記目的地到着時の蓄電装置の温度が充電効率のよい温度となるように前記中間目標温度を定めることを開始する、請求項３〜６のいずれか１項に記載の車両。
8. 前記温度管理手段は、前記車両の現在位置が前記目的地付近でないと判断された場合には、前記蓄電装置の温度が所定の上限温度を超えないように前記温度制御手段を制御し、前記車両の現在位置が前記目的地付近であると判断された場合には、目的地到着時の前記蓄電装置の温度が充電効率の良い温度となるように前記温度制御手段を制御する、請求項７に記載の車両。

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