JP4589872B2 - 電動車両の制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、温度および充電状態の値が高いほど性能劣化傾向が大きい蓄電池を備える電動車両に搭載される制御装置に関する。
電気自動車、燃料電池自動車およびハイブリッド自動車の電動車両に使用され、走行用モータに電力を供給したり、走行用モータによる回生電力を蓄えたり、燃料電池による発電電力を蓄えたりするリチウムイオン電池は、高温であるほど劣化しやすく、またSOC(State Of Charge:充電状態)の値が高いほど劣化しやすい。このような特性を持つリチウムイオン電池で構成される蓄電池(高圧二次電池)を用いる自動車(電動車両)では、蓄電池の状態を良好に制御する工夫や提案がいろいろ為されている。
例えば、蓄電池の充放電の期間中に電池を所定の温度範囲内に保つことにより充放電の効率を好適に保つように制御するバッテリ温度制御装置が開示されている(特許文献1参照)。
また、外気温も考慮することにより少ない消費電力で蓄電池の高温劣化の抑止を実現した電気自動車用バッテリの強制冷却装置が開示されている(特許文献2参照)。
特開平5−262144号公報 (段落0003、図6) 特開2001−130268号公報 (段落0034〜0036、図2)
しかし、特許文献1,2の技術は、いずれも走行中のバッテリ制御、または停止中における外部充電器からの充電中のバッテリ制御を扱ったものである。このため、電動車両が停止状態で高圧二次電池(蓄電池)が充電も放電もされていない状態(これを、ソーク状態と称する)におけるバッテリ性能劣化を防止することはできない。
本発明は、蓄電池の性能劣化を防止することができる電動車両の制御装置を提供することを目的とする。
前記課題を解決するため、請求項1に係る電動車両の制御装置は、走行用モータへ供給する電力を蓄え、温度および充電状態値が高いほど性能劣化傾向が大きい蓄電池と、前記蓄電池の温度を検出する温度検出器と、前記蓄電池の充電状態値を検出する充電状態値検出器と、前記蓄電池を冷却する送風機と、前記蓄電池から供給される電力により駆動される電動コンプレッサを有する空調装置とを備えた電動車両に搭載され、前記送風機と前記電動コンプレッサとの動作を制御する電動車両の制御装置であって、前記電動車両の停止要求を検知した後において、前記充電状態値検出器により検出される充電状態値が、前記温度検出器により検出される温度に対応して設定される所定充電状態値を超えた場合、前記送風機と前記空調装置との何れか一方または双方を駆動させることにより前記蓄電池の充電状態値の低下と前記蓄電池の冷却との何れか一方または双方を行う劣化抑制制御手段を備えたことを特徴とする。
この構成の制御装置によれば、前記電動車両の停止要求を検知した後に、前記温度検出器の温度と充電状態値に応じて送風機と空調装置を選択的または同時に駆動させるので、蓄電池の温度および充電状態値が低下する。これにより、蓄電池の性能劣化を防止することができる。
請求項2に係る発明は、走行用モータへ供給する電力を蓄え、温度および充電状態値が高いほど性能劣化傾向が大きい蓄電池と、前記蓄電池の温度を検出する温度検出器と、前記蓄電池の充電状態値を検出する充電状態値検出器と、前記蓄電池を冷却する送風機と、前記蓄電池から供給される電力により駆動される電動コンプレッサを有する空調装置とを備えた電動車両に搭載され、前記送風機と前記電動コンプレッサとの動作を制御する電動車両の制御装置であって、前記電動車両の停止要求を検知した後において、前記温度検出器により検出される温度が、前記充電状態値検出器により検出される充電状態値に対応して設定される所定温度を超えた場合、前記送風機と前記空調装置との何れか一方または双方を駆動させることにより前記蓄電池の充電状態値の低下と前記蓄電池の冷却との何れか一方または双方を行う劣化抑制制御手段を備えたことを特徴とする。
請求項3に係る発明は、走行用モータへ供給する電力を蓄え、温度および充電状態値が高いほど性能劣化傾向が大きい蓄電池と、前記蓄電池の温度を検出する温度検出器と、前記蓄電池の充電状態値を検出する充電状態値検出器と、
前記蓄電池を冷却する送風機と、前記蓄電池から供給される電力により駆動される電動コンプレッサを有する空調装置とを備えた電動車両に搭載され、前記送風機と前記電動コンプレッサとの動作を制御する電動車両の制御装置であって、前記電動車両の停止要求を検知した後において、前記温度検出器により検出される温度が所定温度以上であり、かつ前記充電状態値検出器により検出される充電状態値が所定充電状態値以上の場合、前記送風機と前記空調装置との何れか一方または双方を駆動させることにより前記蓄電池の充電状態値の低下と前記蓄電池の冷却との何れか一方または双方を行う劣化抑制制御手段を備えたことを特徴とする。
請求項4に係る発明は、請求項に記載の電動車両の制御装置であって、前記劣化抑制制御手段は、前記充電状態値検出器により検出される充電状態値が前記温度検出器により検出される温度に対応して設定される所定充電状態値を超える場合は前記送風機を駆動し、かつ前記温度検出器が検出する温度および前記充電状態値検出器が検出する充電状態値の少なくとも一方がそれぞれに設定された所定値を超える場合、前記送風機と前記空調装置とを併せて動作させることを特徴とする。
請求項5に係る発明は、請求項2に記載の電動車両の制御装置であって、前記冷却制御手段は、前記充電状態値検出器により検出される充電状態値が、前記温度検出器により検出される温度に対応して設定される第1の所定充電状態値を超える場合は前記送風機を駆動し、さらに前記第1の所定充電状態値を超える第2の所定充電状態値をも超える場合は前記送風機と前記空調装置とを併せて動作させることを特徴とする。この構成によれば、第1の所定充電状態値の他に、空調装置の始動の適否を第2の所定充電状態値を用いて行うので、前記空調装置の動作を一層好適に制御することができる。
請求項6に係る発明は、請求項2,4または5に記載の電動車両の制御装置であって、前記温度検出器が検出する温度に対応して設定される前記所定充電状態値は、相対的に温度が高いほど小さくなるように設定されており、相対的に温度が低いほど大きくなるように設定されていることを特徴とする。
請求項7に係る発明は、請求項1に記載の電動車両の制御装置であって、前記蓄電池が、リチウムイオンバッテリを含んでなることを特徴とする。
本発明によれば、蓄電池の性能劣化を防止することができる電動車両の制御装置を提供することができる。
(第1実施形態)
以下、本発明の一実施形態である電動車両の制御装置(制御ユニット)を図面を用いて詳細に説明する。なお、複数の図面に同じ要素を示す場合には同一の参照符号を付ける。
先ず、図1および図2を参照して高圧バッテリ制御系およびバッテリECU(電子制御装置)を含む電動車両(以下、「車両」という。)の構成を説明する。
図1は、リチウムイオン電池からなる高圧バッテリ(蓄電池)を用い、本実施形態によりソーク時(車両が停止状態で蓄電池が充電も放電もされていない状態)に蓄電池の性能劣化を防止することが可能な車両の概略断面図である。図2は、車両1の構成をバッテリ制御系を中心に概念的に示した要部概略ブロック図である。車両1は、ハイブリッド自動車に代表されるが、リチウムイオン電池のように高温かつ高SOCの条件下で放置した場合に時間と共に劣化する特性を有する電池からなる高圧バッテリを用いていれば、電気自動車、燃料電池自動車などを問わない。また、トラック工事車両など如何なる形状、形態のものにも適用可能である。なお、請求項の「走行用モータへ供給する電力を蓄える蓄電池」は、高圧バッテリ4に該当する。
図1において、車両1は、車室2の後部座席3の背面側に設置され動力源として使用される高圧バッテリ4と、高圧バッテリ4を冷却するために高圧バッテリ4の上方に固定されたバッテリファン24とを備える。また、車両1は、前部のボンネット下に発電可能なモータであるモータジェネレータ(MG)5と、このモータジェネレータ(MG)5に直結されたエンジンENGと、空調装置ACと、空調装置ACの下方に設けられた電気式の空調装置のコンプレッサ16と、空調装置ACの上方に配置され低圧(典型的には12V)の電気を蓄積する低圧バッテリ22と、制御用の電子回路を収容した制御ユニット8とを備える。
空調装置ACから放出される空調された空気は、車室2前部の空気吹き出し口9a、9bおよび9cを通して車室2内に吹き出される。このため、空調装置ACを冷房運転させながらバッテリファン24を回転させることにより、空調装置ACからの冷却空気を利用して効率的に高圧バッテリ4が冷却される。
さらに、図2を用いて車両1の接続構成を説明する。車両1は、高圧バッテリ4と、PDU(Power Drive Unit)6と、高圧バッテリ制御系10と、モータジェネレータECU(MG ECU)7と、エンジンENGと、イグニッションスイッチ(IGスイッチ)40と、イグニッションスイッチ(IGスイッチ)40の信号を用いてエンジンENGを制御するエンジンECU(ENG ECU)82と、を備える。ここで、PDU6は、モータジェネレータ5に接続され、電力の供給および回生を行い、PDU6はモータジェネレータECU(MG ECU)72によって制御される。
高圧バッテリ制御系10は、高圧バッテリ4の状態(すなわち、温度および充電状態(以下、「SOC(State Of Charge)」と称する。))を制御するものであり、高圧バッテリ4を冷却するバッテリファン24と、空調装置ACのコンプレッサ16と、空調装置ファン18とを備える。ここで、空調装置ACのコンプレッサ16は、コンタクタ15およびPDU17を介して高圧バッテリ9により駆動される。空調装置ファン18は、低圧バッテリ22により電源が供給され、低圧バッテリ22は、DC/DCコンバータ(DC/DC)20を介して低電圧に変換された高圧バッテリ4の電力によって充電される。
PDU17と空調装置ファン18とは、空調装置ECU19によって制御され、また空調装置ECU19と、DC/DC変換器20と、バッテリファン24と、コンタクタ15とは、バッテリECU30によって制御される。また、バッテリECU30には、高圧バッテリ4に収容され、または内蔵された複数の温度センサ12の信号と、高圧バッテリ4の出力電圧および出力電流をモニタすることにより、SOCの情報であるSOC情報を取得するSOC情報取得部14の信号と、エンジンECU82の信号とが入力される。
ここで、バッテリECU30は、プログラム35およびバッテリ制御データ36を記憶するROM(read only memory)33と、CPU31と、RAM(random access memory)32とを備えるコンピュータであり、これらのハードウェアおよびプログラムによって、各部の機能が実現される。なお、バッテリECU30と、空調装置ECU19と、モータジェネレータECU(MG ECU)7と、エンジンECU82とで制御ユニット8(制御装置)が構成される。
バッテリファン24は、低圧バッテリ22に接続され、高圧バッテリ4を冷却する。また、モータジェネレータECU(MG ECU)7、冷却制御手段である空調装置ECU19、バッテリECU30およびエンジンECU82は、バス84を介して相互に接続され、それぞれが各センサから取得した検出データや、制御処理に際して生成したデータを相互に授受できるように構成されている。この例では、説明の都合上、ECU7、19、30および82は、1つの制御ユニット8に収容されるものとするが、これに限定されず、それぞれ個別に、または自由に組み合わせて実現してもよい。
SOC情報取得部14は、電圧検出器Vおよび電流検出器Aを備え、バッテリECU30がコンタクタ15を開放にして、使用時の無負荷電圧と、最大充電時の無負荷電圧との比からSOCの値(以下、「SOC値」と称する)を算出する。なお、SOC値の算出方法は、種々知られており、SOC値を算出する専用の回路としてもよい。
本実施形態では、高圧バッテリ4は、一般に複数のリチウムイオン電池からなるモジュールをさらに必要な数だけ組み合わせた組電池またはバッテリパックとして実現される。図3は、図1および図2の高圧バッテリ4のSOC値がほぼ中間値Si(%)例えば50%、および最大値Smax(%)例えば100%の場合のバッテリ性能劣化特性を表すグラフである。図3のグラフにおいて、横軸は数百時間にわたる放置日数(日)を表し、縦軸は高圧バッテリ4の内部抵抗上昇率(%)を表す。
図3は、SOC値が50%の場合について、温度がT1〜T4(T1<T2<T3<T4)における内部抵抗上昇率の経時変化を示したグラフである。これにより、SOC値が同じならば温度が高いほど、内部抵抗上昇率が高いことが分かる。内部抵抗が高いほど、高圧バッテリ4に負荷をかけた場合の内部抵抗による電圧降下が大きくなるので(すなわち、性能が劣化するので)、SOC値が同じならば温度が高いほど、高圧バッテリ4の性能劣化傾向が大きくなる。
図3には、参考として、ほぼ満充電(SOC=Smax)の場合について、温度T2および温度T4に対するグラフも示した。満充電の場合、ある温度を超えると性能劣化傾向が非常に大きくなる。なお、高圧バッテリ4は、リチウムイオン電池に限らず、前記のような特性を有する蓄電池を用いることができる。
これらの原理は、図3のような特性を有する高圧バッテリ4がソーク中に高温かつ高SOCで劣化しやすい状態にある場合、電力消費要素、特に、高圧バッテリ4の冷却に役立つ要素(即ち、バッテリファン24、コンプレッサ16、および空調装置ファン18など)を動作させて高圧バッテリ4のSOC値と温度とを同時に下げ、あるいは何れか一方を下げることにより、ソーク中の高圧バッテリ4の性能劣化を防止することができる。このために、本実施形態では高圧バッテリ4の状態(即ち、高圧バッテリ4の温度TおよびSOC値)を制御する過程で、高圧バッテリ4が劣化しやすい(「劣化傾向が大きい」と云う)状態にあるか、劣化しにくい(「劣化傾向が小さい」と云う)状態にあるかと云う2者択一的な判定を行う。この判定のために、前記のようにROM33に格納されているバッテリ制御データ36を用いる。
図4は、温度とSOC値とを座標軸とするT−SOC平面上にプロットした高圧バッテリ4の劣化傾向判定曲線を示す図である。図4において、横軸は高圧バッテリ4の温度T(°C)を表し、縦軸は高圧バッテリ4のSOCの値SOC(%)を表す。ここで、本明細書では、SOC値を表す変数もSOCと記すこととする。高圧バッテリ4の温度とSOC値とで特定される図4のT−SOC平面(または座標)上の点が劣化傾向判定曲線で仕切られた2つの領域(図4では、白星の領域と黒星の領域)の何れの側にあるかによって、そのときの高圧バッテリ4の劣化傾向の大小を判定する。例えば、ある時点の高圧バッテリ4の温度とSOC値とが白星の位置であるなら、高圧バッテリ4は劣化しにくい(劣化傾向=小)と判定されることになり、黒星の位置になるなら、高圧バッテリ4は劣化しやすい(劣化傾向=大)と判定されることになる。この意味において、劣化傾向判定曲線上は、高圧バッテリ4が劣化しやすいとも劣化しにくいとも判定できる(または判定できない)境界線である。
劣化傾向判定曲線を求めるには、図3に示すようなグラフを適当な数NのSOC値{Si|i=1,2,...,N}に対して求めればよい。図3では、4つの温度T1〜T4に対するデータを示しているが、必要な数の温度に対してデータを収集すればよい。こうして求めた図3の各グラフにおいて、劣化傾向の大小が半々であると判定すべき基準温度または閾温度Tsiを決定する。例えば、図3の例では、おそらく、T2<Tsi<T3であると思われる。この基準温度Tsiを用いて、図4のT−SOC平面に点(Tsi、Si)(図示せず)をプロットする。これを各SOC値Siのグラフに対して行うことにより、劣化傾向判定曲線が定義される。
このようにして求めた図4の曲線データをROM33に格納する方法には、マップまたはテーブルを利用するのが一般的である。マップの場合は、T−SOC平面上の代表的な点の各々について、少なくともその点に割り当てられた値(この例では、例えば、大小を表すフラグ)を持つことになる(座標値と関係付けて持つ場合はマップテーブルとなる)。テーブルの場合は、劣化傾向判定曲線の代表的な点の各々の座標データを持つことになる。また、劣化傾向判定曲線が比較的少ない係数の関数として表現できる場合には、劣化傾向判定テーブルを関数として持つことも可能である。
なお、特開2000−209789号公報には、二次電池の充放電制御装置が開示されており、T−SOC平面にプロットされた最適電流範囲のマップを用いて二次電池の充放電の効率を上げる技術が開示されている。この場合のマップは5領域に分割されているが、本実施形態においては、T−SOC平面が2つの領域に分割されるだけなので、劣化傾向判定曲線の代表点の座標からなるテーブルでよい。
したがって、本実施形態おいては、バッテリECU30のROM33には、高圧バッテリ4の劣化傾向の大小が半々であると判定される状態(温度Tおよび充電状態SOC)に対応する点の座標のテーブルとしてバッテリ制御データ36が格納されているものとして、動作の説明を行う。
図5は、図4の劣化傾向判定曲線、即ち、ROM33に格納されている劣化傾向判定テーブルを用いて高圧バッテリ4の状態を制御する動作を説明する図である。図5(a)はIGスイッチ40の状態を示す図であり、図5(b)は高圧バッテリ4のSOC値であり、図5(c)は高圧バッテリ4の温度Tを示す図であり、図5(d)は空調装置ACとバッテリファン24との動作状態を示す図であり、各図は主にIGスイッチ40のオフ以降について示されている。また、図6は、バッテリECU30のCPU31により実行されるソーク時高圧バッテリ制御プログラムの処理の流れを示すフローチャートであり、車両1の停止の際に、具体的にはIGスイッチ40のオフが検出された際にこのルーチンが呼び出される。
先ずステップS50において、バッテリECU30は図2のコンタクタ15をオフにし、高圧バッテリ4からの給電を停止する。次に、ステップS52において、温度センサ12およびSOC情報取得部14からの情報を基に高圧バッテリ4の温度TおよびSOC値SOCを求める。例えば、図5では、現在時刻を仮にt0とし、高圧バッテリ4の温度およびSOC値をそれぞれTt0およびSOCt0としている。なお、温度Tとしては、複数の温度センサ12から求めた温度の平均値を使用してもよいし、最大値を使用してもよい。ステップS54において、ROM33の劣化傾向判定テーブルを参照して、バッテリ温度Tに関係付けられた座標値(この場合、SOC閾値)SOCthを求める。
このときの要領を図7(a)を用いて説明する。この例では、「Tから参照」と記したように、バッテリ制御データ36内の劣化傾向判定テーブルの温度Tの欄からTt0を見つけ、これと対をなすSOC閾値SOCth0を取り出す。なお、劣化傾向判定テーブルには限られた数のデータしか含まれていないので、実際には、例えば補完法などによりバッテリ温度Tt0に最も近い2つの座標データを用いてSOC閾値を算出することになる。
なお、図7(a)のグラフから容易に察しが付くように、劣化傾向判定テーブルを参照する方法として、次の(1)の「温度Tから参照」と、(2)の「SOCから参照」との2つが例示される。すなわち、(1)バッテリ温度Tを用いて、劣化傾向判定テーブルの温度Tフィールドから参照して、対応するフィールドの値(即ち、温度T=Tt1のときに劣化傾向の大小が半々となるSOC値SOCth1)を得る方法(図7(b)参照)と、(2)バッテリSOC値SOCを用いて、劣化傾向判定テーブルのSOCフィールドから参照して、対応するフィールドの値(即ち、SOC値SOC=SOCt1のときに劣化傾向の大小が半々となる温度Tth1)を得る方法(図7(c)参照)と、である。この実施形態では、温度Tから参照する場合を例にとって説明する。このため、ステップS54では図7(b)のように温度TからSOCth1を得る。
次に、ステップS56において、性能劣化傾向の大小を判定するために、高圧バッテリ4のSOC値SOC(SOCt0)がステップS54で求めたSOC閾値SOCth1を上回っているか否かを判定する。SOC値SOCがSOC閾値SOCth1以下の場合、すなわち、SOC≦SOCthである場合、高圧バッテリ4の現状は図4の白星側にあるので、劣化傾向は小さいと判定し(No)、本ルーチンの処理を終了する。一方、ステップS56において、SOC値SOCがSOC閾値SOCthを超えている場合、即ち、SOC>SOCthである場合、高圧バッテリ4の現状は図4の黒星側にあるので、劣化傾向は大きいと判定し(Yes)、処理はステップS58に進む。
ステップS58では、バッテリECU30は、コンタクタ15をオンにして高圧バッテリ4を放電可能とし、さらにバッテリファン24を駆動し、さらに空調装置ECUを介してコンプレッサ16および空調装置ファン18を同時に駆動する。これにより、高圧バッテリ4の冷却と、SOC値の低下とがなされる。なお、コンプレッサ16および空調装置ファン18を「空調装置AC」と云うことにする。
ここで、図5(a)〜図5(d)のt0付近を見ると、この例ではIGスイッチ40がオンの状態(IG_ON)において温度TおよびSOC値SOCが共にかなり高いので、時刻t0においてIGスイッチ40がオフになった直後のステップS56において、CPU31は劣化傾向が大きい(SOCt0>SOCth0)と判定し、ステップS58の処理を実行したため、空調装置ACおよびバッテリファン24が動作状態となったことが見て取れる。
このように、劣化傾向が大きいと判定した場合、空調装置ACとバッテリファン24とを動作させることにより、高圧バッテリ4のSOC値を下げるとともに、高圧バッテリ4を効果的に冷却する。これにより、高圧バッテリ4のSOC値と温度は、時間とともに低下していく。これは、図7(a)において破線矢印で示したように、高圧バッテリ4の現状(温度TおよびSOC値SOC)を表す黒丸が時間とともに劣化傾向判定曲線に接近していくことを意味する。
図6に戻り、ステップS58に続いて、ステップS52〜S56と全く同じステップS60〜S64を実行する。即ち、ステップS60において、ステップS52と同様に高圧バッテリ4の温度TおよびSOC値SOCを求め、ステップS62において、ステップS54と同様にバッテリ温度Tに関係付けられたSOC閾値SOCthを求め、ステップS64において、ステップS56と同様に現在のSOC値SOCがSOC閾値SOCthを上回っている(即ち、SOC>SOCth)か否かを判定する。SOC>SOCthである場合、高圧バッテリ4の劣化傾向は大きいと判定し(Yes)、ステップS60(または、破線の経路のようにステップS58でもよい)に戻る。一方、ステップS64において、SOC値SOCt1がSOC閾値SOCthより小さい(即ち、SOC≦SOCthである)場合、劣化傾向は小さいと判定し(No)、処理はステップS66に進み、空調装置ACおよびバッテリファン24の駆動を停止し、コンタクタ15をオフにし、このルーチンを終了する。これにより、高圧バッテリ4のSOC値が必要以上に低下するのを防ぐことができる。
要するに、ステップS58終了後は、SOC>SOCthで劣化傾向が大きい限り、ステップS60〜S64の処理を繰り返しながら高圧バッテリ4の温度TとSOC値とを監視し続け、劣化傾向の大小が半々か小さい(即ち、SOC≦SOCth)と判定した場合、ステップS66を実行する。これは、図7(a)のグラフの黒丸(即ち、高圧バッテリ4の状態)が劣化傾向判定曲線の上方にある(=劣化傾向が大きい)限り、図5(d)に示すように、空調装置ファン18とバッテリファン24とがオン(ON)状態に維持される。そして、ステップS64において、黒丸が図7(a)から図7(b)までのように、劣化傾向判定曲線に達する(このとき、時刻t1とする)かそれより下方にあることが判明した場合に、図5(d)のオン(ON)状態からオフ(OFF)状態となるように制御されることに相当する。
以上述べたように、本実施形態によれば、リチウムイオン電池またはこれと類似の性能劣化特性を有する高圧二次電池(高圧バッテリ4)を用いる車両1においてイグニッションスイッチ40が切られた際に、高圧二次電池の性能劣化傾向が大きいと判定した場合、空調装置ファン18およびバッテリファン24のような冷却に役立つ手段を動作させるので、高圧二次電池の温度および充電状態の値が低下し始める。その後、温度および充電状態を監視し、高圧二次電池の劣化傾向が小さいと判定すると、冷却に役立つ手段の動作を停止させる。これにより、ソーク時に高圧二次電池の性能劣化を防止することが可能となり、このために充電状態の値を必要以上に下げてしまうという事態を防ぐこともできる。特に、モータジェネレータ5の停止/始動を頻繁に行うアイドリングストップ機能を備えた車両や、EV走行(モータジェネレータ5のみを動力とした走行)可能な車両の場合、通常より出力電圧の高い高圧二次電池が使用されるので、本実施形態の技術は有用である。
本実施形態では、劣化防止ステップS58において、バッテリファン24と空調装置ACとの双方を駆動したが、ステップS58における高圧バッテリ4冷却に役立つ要素の駆動方法には、この他にも種々の方法が考えられるので、以下の第2〜4実施形態において、この議論を行う。
(第2実施形態)
図8は、第2実施形態で用いるバッテリ制御データ36を説明する図であり、図9は、図6のステップS64からステップS58に戻る場合において、劣化防止ステップS58の代わりに実行される劣化防止ステップS58aの処理の流れを示すフローチャートである。図8から分かるように、本実施形態では、劣化傾向判定曲線データの他に、予め設定された所定の温度Tthaを用いる。
図6のステップS56で劣化傾向が大きいと判定された場合(Yes)、ステップS58aに進み、ステップS70において、コンタクタ15をオンにし、バッテリファン24を駆動する。そして、処理がステップS72に進み、バッテリECU30はバッテリ温度Tが所定温度Tthaを超えているか否かを判定する。バッテリ温度Tが所定温度Tthaより低ければ(No)、ステップS58aの処理は終了し(即ち、バッテリファン24のみが駆動される。)、処理は図6のステップS60に進む。一方、所定温度Tthaより高ければ(S72においてYes)、ステップS74において、バッテリECU30は空調装置AC(即ち、コンプレッサ16および空調装置ファン18)を駆動する。そして、ステップS58aの処理が終了し、図6のステップS60に進む。
以上述べたように、本実施形態によれば、SOC値SOCがSOC閾値SOCthより高い場合であって、バッテリ温度Tが所定温度Tthaより低い場合は、バッテリファン24のみが駆動し、所定温度Tthaより低い場合は空調装置ACも併せて駆動する。したがって、温度Tがそれほど高くなく、僅かなSOC値の低下で済む場合に、SOC値が必要以上に低下することを防ぐことができる。
なお、この実施形態では、図8のグラフにおいて所定温度Thaを設定したが、代わりに、所定のSOC値(例えば、SOCtha)を設定し、高圧バッテリ4のSOC値SOCと所定のSOC値SOCthaとに基づいて、空調装置ACの駆動を制御するようにしてもよい。
(第3実施形態)
図10は、第3の実施形態で用いる劣化傾向判定曲線を説明する図であり、図11は、第3の実施形態において図6の劣化防止ステップS58の代わりに実行される劣化防止ステップS58bの処理の流れを示すフローチャートである。図10から分かるように、第3実施形態では、劣化傾向判定曲線データの他に、所定温度Tthaおよび所定のSOC値SOCthaを用いる。
ステップS58bは、図9のステップS72がステップS72aに置き換わったことを除けば、ステップS58aと同じである。相違点のみを説明すると、ステップS72aにおいて、バッテリ温度Tが所定温度Tthaを超えていて、かつSOC値SOCが前記の所定のSOC値SOCthaを超えているか否かを判定する。
したがって、本実施形態によれば、SOC値SOCがSOC閾値SOCthより高い場合、バッテリ温度Tが所定温度Tthaを超え、かつSOC値SOCが所定のSOC値SOCthaを超えている場合は、バッテリファン24と空調装置ACとの双方を駆動するが、その他の場合は、バッテリファン24のみが駆動される。図6のフローチャートにおいて、ステップS64のYes分岐からステップS60に戻る制御を行うシステムと、ステップS58に戻る制御を行うシステムとの説明は、第2の実施形態と同じなので省略する。
(第4実施形態)
図12は、第4実施形態で用いる劣化特性判定曲線を説明する図であり、図13は、第4実施形態において図6の劣化防止ステップS58の代わりに実行される劣化防止ステップS58cの処理の流れを示すフローチャートである。図12から分かるように、第3実施形態では、ROM33に、劣化傾向判定曲線(DTDC)データの他に、第2の劣化傾向判定曲線(DTDC’)データをバッテリ制御データ36として格納する必要がある。第2の劣化傾向判定曲線DTDC’は、劣化傾向が大きい場合に空調装置ACを駆動させるか否かの判定基準として使用する閾曲線であり、図4のDTDCより劣化傾向の大きい側に設定される。
図13において、図6のステップS56で劣化傾向が大きいと判定された場合、まず、ステップS58cのステップS70において、コンタクタ15をオンにし、バッテリファン24を駆動する。次に、ステップS71において、ROM33の第2の劣化傾向判定曲線DTDC’データを参照して、バッテリ温度Tに関係付けられたSOC閾値SOCth’を求め、ステップS72bにおいて、高圧バッテリ4の充電状態値SOCがSOC閾値SOCth’を超えているか否かを判定する。充電状態値SOCがSOC閾値SOCth’より小さければ(S72bでNo)、ステップS58cの処理を終了し(即ち、バッテリファン24のみを駆動し)、図6のステップS60に進む。一方、SOC閾値SOCth’を超えていれば(S72bでYes)、ステップS74において、空調装置AC(即ち、コンプレッサ16および空調装置ファン18)を駆動する。そして、ステップS58aの処理を終了し、図6のステップS60に進む。
(第5実施形態)
以上述べた実施の形態においては、図4の劣化傾向判定曲線のデータをそのまま使用したが、第2および第3実施形態において空調装置ACの駆動判定に用いる閾値を用いたように、劣化傾向判定曲線から温度およびSOC値の閾値を適当に設定し、これらの閾値を用いて劣化傾向の大小の判定を行ってもよい。
図14は、本実施形態によって図4の劣化傾向判定曲線から劣化傾向判定閾値を設定する例を示す図である。図14(a)は、劣化傾向判定曲線から1つの温度閾値T1と1つのSOC閾値SOC1とを設定する例であり、図14(b)は、1つの温度閾値T1と2つのSOC閾値SOC1,SOC2とを設定する例であり、図14(c)は、2つの温度閾値T1およびT2と3つのSOC閾値SOC1,SOC2,SOC3を設定する例である。図14の何れの場合も、図4の場合と同様に、黒星のある側が劣化傾向の大きい領域であり、白星のある側が劣化傾向の小さい領域である。また、本実施形態によれば、ROM33に格納する劣化曲線判定テーブルのデータ量を削減できるだけでなく、判定閾値を求めるステップS54およびS62において補完処理の必要が無くなる。
(種々の変形)
以上は、本発明の説明のために実施の形態の例を掲げたに過ぎない。したがって、本発明の技術思想または原理に沿って上述の実施の形態に種々の変更、修正または追加を行うことは、当業者には容易である。
例えば、図6のフローチャートにおいては、図7(b)のグラフに示したように、劣化傾向判定データテーブルを温度Tから参照する例を示したが、SOC値から参照するようにプログラムを構成することも可能である。即ち、この場合は、ステップS54においてSOC値SOCt0に関係付けられた温度基準値Trf0を求めて、ステップS56においてSOCt0>Trf0か否かを判定し、また、同様にステップS62においてSOC値SOCt1に関係付けられた温度基準値Trf1を求めて、ステップS64においてSOCt1>Trf1か否かを判定すればよい。また、ステップS54またはS62において、SOC値SOCt0やSOCt1が劣化傾向判定曲線の定義域の下限より小さい場合、バッテリ温度に関わらず、劣化傾向が小さいと判定し、処理を終了するか、ステップS66に進む。一方、SOCt0やSOCt1が劣化傾向判定曲線の定義域の上限より大きい場合、バッテリ温度に関わらず、劣化傾向が大きいと判定し、ステップS58またはS60にそれぞれ進むようにする。
また、前記各実施形態および変形例においては、何れの場合も、ステップS54,S62において図4に示した1つの劣化傾向判定曲線を用いた。しかし、ステップS54,S62において図15に示すような交差しない2つの劣化傾向判定曲線をそれぞれ用いることも可能である。この変形例においては、一旦、劣化傾向が大きいと判定してSOC値を下げる制御を開始した場合、劣化傾向が小さくなったと判定してSOC値を下げる制御を終了する。しかし、図15に示すように、ステップS62で用いる曲線(劣化防止動作終了用)が、ステップS54で用いる曲線(劣化防止動作開始用)より原点側にあることにより、空調装置がヒステリシス動作し、動作開始と停止との間の時間間隔が長くなる。また、必要以上にSOC値が低下するのを防ぐことができる。
さらに、この変形例と同様の技術思想により、オフセット値を用いることも考えられる。即ち、ステップS54とステップS62では図4に示した1つの劣化傾向判定曲線を使用し、代わりにプログラム後半のステップS64において、SOCt1>SOCrf1-α(但し、0<α)か否かを判定してもよい。この変形により前段の変形と類似の効果を得ることができる。
なお、特許請求の範囲に記載の電動車両には、蓄電池用いて駆動する船舶も含まれる。このように、前記各実施形態および種々の変形例を技術的矛盾が生じない範囲で適切に組み合わせることは、当業者にとって容易なことである。
本発明の一実施形態の車両の概略断面図である。 車両の構成を高温バッテリ制御系を中心に概念的に示した要部概略ブロック図である。 高圧バッテリの充電状態の値がほぼ中間値Si(%)および最大値Smax(%)の場合のバッテリ性能劣化特性を表すグラフである。 温度とSOC値とを座標軸とする平面上にプロットした高圧バッテリの劣化傾向判定曲線を示す図である。 劣化傾向判定曲線を用いて高圧バッテリの状態を制御する動作を説明するための図である。 IGスイッチのオフが検出された際にバッテリECUが実行するソーク時高圧バッテリ制御プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。 劣化傾向判定テーブルを参照する方法を示す図である。 第2実施形態の劣化防止ステップを説明するための図である。 第2実施形態の劣化防止ステップのフローチャートである。 第3実施形態の劣化防止ステップを説明する図である。 第3実施形態の劣化防止ステップのフローチャートである。 第4実施形態の劣化防止ステップを説明する図である。 第4実施形態の劣化防止ステップのフローチャートである。 第5実施形態を説明する図である。 個別の劣化傾向判定曲線を使用する場合の劣化傾向判定曲線の例を示すグラフである。
符号の説明
1 車両(電動車両)
2 車室
3 後部座席
4 高圧バッテリ
5 モータジェネレータ(MG)
6 PDU
7 モータジェネレータECU
8 制御ユニット(制御装置)
9a、9b、9c 空気吹き出し口
10 高圧バッテリ制御系
12 温度センサ
14 SOC情報取得部
15 コンタクタ
16 コンプレッサ
17 PDU
18 空調装置ファン
19 空調装置ECU
20 DC/DC変換器
22 低圧バッテリ
24 バッテリファン
30 バッテリECU
31 CPU
32 RAM
33 ROM
40 イグニッションスイッチ(IGスイッチ)
82 エンジンECU
84 バス

Claims (7)

  1. 走行用モータへ供給する電力を蓄え、温度および充電状態値が高いほど性能劣化傾向が大きい蓄電池と、
    前記蓄電池の温度を検出する温度検出器と、
    前記蓄電池の充電状態値を検出する充電状態値検出器と、
    前記蓄電池を冷却する送風機と、
    前記蓄電池から供給される電力により駆動される電動コンプレッサを有する空調装置とを備えた電動車両に搭載され、前記送風機と前記電動コンプレッサとの動作を制御する電動車両の制御装置であって、
    前記電動車両の停止要求を検知した後において、
    前記充電状態値検出器により検出される充電状態値が、前記温度検出器により検出される温度に対応して設定される所定充電状態値を超えた場合、前記送風機と前記空調装置との何れか一方または双方を駆動させることにより前記蓄電池の充電状態値の低下と前記蓄電池の冷却との何れか一方または双方を行う劣化抑制制御手段を備えたことを特徴とする電動車両の制御装置。
  2. 走行用モータへ供給する電力を蓄え、温度および充電状態値が高いほど性能劣化傾向が大きい蓄電池と、
    前記蓄電池の温度を検出する温度検出器と、
    前記蓄電池の充電状態値を検出する充電状態値検出器と、
    前記蓄電池を冷却する送風機と、
    前記蓄電池から供給される電力により駆動される電動コンプレッサを有する空調装置とを備えた電動車両に搭載され、前記送風機と前記電動コンプレッサとの動作を制御する電動車両の制御装置であって、
    前記電動車両の停止要求を検知した後において、
    前記温度検出器により検出される温度が、前記充電状態値検出器により検出される充電状態値に対応して設定される所定温度を超えた場合、前記送風機と前記空調装置との何れか一方または双方を駆動させることにより前記蓄電池の充電状態値の低下と前記蓄電池の冷却との何れか一方または双方を行う劣化抑制制御手段を備えたことを特徴とする電動車両の制御装置。
  3. 走行用モータへ供給する電力を蓄え、温度および充電状態値が高いほど性能劣化傾向が大きい蓄電池と、
    前記蓄電池の温度を検出する温度検出器と、
    前記蓄電池の充電状態値を検出する充電状態値検出器と、
    前記蓄電池を冷却する送風機と、
    前記蓄電池から供給される電力により駆動される電動コンプレッサを有する空調装置とを備えた電動車両に搭載され、前記送風機と前記電動コンプレッサとの動作を制御する電動車両の制御装置であって、
    前記電動車両の停止要求を検知した後において、
    前記温度検出器により検出される温度が所定温度以上であり、かつ前記充電状態値検出器により検出される充電状態値が所定充電状態値以上の場合、前記送風機と前記空調装置との何れか一方または双方を駆動させることにより前記蓄電池の充電状態値の低下と前記蓄電池の冷却との何れか一方または双方を行う劣化抑制制御手段を備えたことを特徴とする電動車両の制御装置。
  4. 前記劣化抑制制御手段は、前記充電状態値検出器により検出される充電状態値が前記温度検出器により検出される温度に対応して設定される所定充電状態値を超える場合は前記送風機を駆動し、かつ前記温度検出器が検出する温度および前記充電状態値検出器が検出する充電状態値の少なくとも一方がそれぞれに設定された所定値を超える場合、前記送風機と前記空調装置とを併せて動作させることを特徴とする請求項に記載の電動車両の制御装置。
  5. 前記劣化抑制制御手段は、前記充電状態値検出器により検出される充電状態値が、前記温度検出器により検出される温度に対応して設定される第1の所定充電状態値を超える場合は前記送風機を駆動し、さらに前記第1の所定充電状態値を超える第2の所定充電状態値をも超える場合は前記送風機と前記空調装置とを併せて動作させることを特徴とする請求項に記載の電動車両の制御装置。
  6. 前記温度検出器が検出する温度に対応して設定される前記所定充電状態値は、相対的に温度が高いほど小さくなるように設定されており、相対的に温度が低いほど大きくなるように設定されていることを特徴とする請求項、請求項4または請求項5に記載の電動車両の制御装置。
  7. 前記蓄電池は、リチウムイオンバッテリを含んでなることを特徴とする請求項1乃至請求項6の何れか一項に記載の電動車両の制御装置。
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