JP5161996B2 - ハイブリッド車のトラクションバッテリのバッテリパルス加熱モードを制御する方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、ハイブリッド車のトラクション（ｔｒａｃｔｉｏｎ）バッテリのバッテリパルス加熱モードを制御する方法および装置に関する。

ハイブリッド車では、低温において、（例えば、ニッケル水素またはリチウムイオン技術による）トラクションバッテリが、ハイブリッド機能を実施するための十分な電流を供給することができないという問題がある。充放電するための最大許容電流限界は、トラクションバッテリの温度によって決まるので、低いアキュムレータ温度において、電気駆動などのハイブリッド機能が制限されたり、または特定の温度しきい値、例えば１０℃を超えた場合のみ利用できたりする。この挙動のために、ハイブリッドシステムの燃料節約性能が低温時に低下する。

前記問題を解決するために、トラクションバッテリをできるだけ速く最適動作温度に加熱して、ハイブリッド機能の最適な可用性を保証することが必要である。空気冷却式トラクションバッテリは、充放電中にそれ自体の損失によってのみ加熱することができる。運転中に昇温する場合、これには、バッテリパルス加熱モード、すなわち、温度依存の電流制限内で充放電することが必要である。

バッテリパルス加熱モードは、放電するために運転中に電気機械が内燃機関を補助し、充電するために負荷点が上昇した状態で電気機械が内燃機関に作用を及ぼすことにより実施される。しかし、トラクションバッテリを加熱するために、このように電力損失を意図的に発生させた結果として、さらなる燃料が必要となるので、特に、短い運転距離にわたり、バッテリパルス加熱モードの場合の方がそうでない場合よりも、平均燃料消費量がかなり高くなる。

図５は、例として、様々なトラクションバッテリ温度Ｔ＝−１０℃、−５℃、０℃、＋５℃ごとの、移動距離Ｗに対するバッテリパルス加熱モード時の余分な燃料消費量ΔＶの（従属）関係の図を示している。

図５において、曲線Ａは、トラクションバッテリ温度Ｔ＝−１０℃の場合を示し、曲線Ｂは、トラクションバッテリ温度Ｔ＝−５℃の場合を示し、曲線Ｃは、トラクションバッテリ温度Ｔ＝０℃の場合を示し、曲線Ｄは、トラクションバッテリ温度Ｔ＝５℃の場合を示している。図５から分かるように、余分な消費は、比較的高いトラクションバッテリ温度よりも比較的低いバッテリ温度でかなり高くなっている。言い換えると、比較的低いトラクションバッテリ温度においては、余分な消費を相応して減少したレベルにするには、より長い距離を移動しなければならない。

簡単にするために、図５の図解では、無限速度でバッテリパルスが起こると仮定している。これは、当然現実的ではないが、ここでは、図を簡単にするためにその様に仮定することができる。

下記特許文献１は、車両の低温始動の挙動を改善するために、バッテリを調整する方法を開示している。その方法は、車両が始動する前に、電気スタータを使用して、低温でバッテリパルス加熱モードを実行する。

下記特許文献２は、バッテリパルス加熱モードを制御する装置を開示しており、バッテリパルス加熱モードを実行するかどうかを決めるのに移動目的地を考慮に入れる。

下記特許文献３は、経路の識別に基づいてバッテリパルス加熱モードを制御する方法を開示している。

米国特許第６，２７１，６４８号明細書 特開２００７−０９７３５９号公報 特開２００８−１６２３１８号公報 特開２００２−３４３４０１号公報

本発明の目的は、ハイブリッド車のトラクションバッテリのバッテリパルス加熱モードを制御する、より適応性に優れた方法、および対応する装置を提供することである。

前記目的は、請求項１による、ハイブリッド車のトラクションバッテリのバッテリパルス加熱モードを制御する方法、および請求項６による対応する装置を用いて達成される。

本発明が基本とする概念は、距離および道路のタイプに対する燃料消費量の（従属）関係を運転者に知らせ、バッテリパルス加熱モードを用いて、目前に迫った行程で燃料消費量に関する有利性を得ることができるかどうかに関する決定を、運転者が行えるようにするというものである。

目前に迫った行程が、示された道路タイプで十分な距離に及ぶ場合、バッテリパルス加熱モードを用いてハイブリッド機能を最大限に提供することが可能であり、ハイブリッド機能を使用して燃料消費を最適に節約することができると運転者に示される。この場合に、バッテリパルス加熱モードに起因する余分な消費は、ハイブリッド機能によって過剰に（余計に）補償される。

例えば、車両がキーで始動されると、運転者は、トラクションバッテリが低温になっているために、ハイブリッド機能が利用できないことを知らされる。次いで、運転者は、バッテリパルス加熱モードを有効にしたいかどうかに関して選択することができ、燃料消費量に関する有利性を再度得ることができる距離に関する情報が、表示装置上で運転者に提示される。

この照会には、短い行程において、バッテリパルス加熱モードに起因して、自動的に、燃料が余分に消費されることがないという利点がある。

従属請求項は、本発明の有益な実施形態および改良に関する。

好ましい改良では、検出したトラクションバッテリ温度における、複数の所定の道路タイプごとの、移動距離に対するバッテリパルス加熱モード時の燃料消費量の（従属）関係が特定される。

さらに好ましい改良では、ハイブリッド車の位置が確定され、確定した位置に基づいて前もって選択された従属関係だけが特定および／または表示される。これは、運転者にとっての明瞭性を高める。

さらに好ましい改良では、道路タイプには、次の道路タイプ、すなわち、高速自動車道路、田舎道、都市交通の少なくとも１つがある。

本発明の例示的な実施形態が図面に示され、以下の記述でより詳細に説明される。

ハイブリッド車のトラクションバッテリのバッテリパルス加熱モードを制御する、本発明による装置の第１の実施形態の概略図である。 検出したトラクションバッテリ温度Ｔ＝１０℃における、高速自動車道路、田舎道、都市走行といった道路タイプごとの、移動距離Ｗに対するバッテリパルス加熱モード時の燃料消費量Ｖの特定された従属関係の例示的な図である。 ハイブリッド車のトラクションバッテリのバッテリパルス加熱モードを制御する、本発明による方法の実施形態を説明する流れ図である。 ハイブリッド車のトラクションバッテリのバッテリパルス加熱モードを制御する、本発明による装置の第２の実施形態の概略図である。 様々なトラクションバッテリ温度Ｔ＝−１０℃、−５℃、０℃、＋５℃ごとの、移動距離Ｗに対するバッテリパルス加熱モード時の余分な燃料消費量ΔＶの従属関係の例示的な図である。

図では、同じ参照符号を使用して、同一の、または機能上同一の構成要素を示している。

図１は、ハイブリッド車のトラクションバッテリのバッテリパルス加熱モードを制御する、本発明による装置の第１の実施形態の概略図である。

図１では、参照数字１は、ハイブリッド車のトラクションバッテリを示している。トラクションバッテリ１のバッテリパルス加熱モードは、制御装置１０によって制御される。参照数字２０は、所定の道路タイプごとの、移動距離に対するバッテリパルス加熱モード時のハイブリッド車の燃料消費量の従属関係を特定するための特定装置を示している。この用途のために、特定装置２０は、メモリ装置２１に保存された参照テーブルをトラクションバッテリの温度Ｔに応じて使用する。

トラクションバッテリ１の現在の温度Ｔは、例えば、温度センサなどの検出装置２５によって検出されて、特定装置２０に供給され、特定装置は、その温度に基づいて、メモリ装置２１から同じ温度Ｔ用の参照テーブルを抽出することができる。

参照数字２６は、ハイブリッド車の始動状態ＳＴを検出するさらなる検出装置を示し、その始動状態も同様に特定装置２０に送られる。

トラクションバッテリ１の検出した温度Ｔにおける、例えば、高速自動車道、田舎道、および都市交通などの所定の道路タイプごとの、移動距離に対するバッテリパルス加熱モード時の燃料消費量の従属関係は、始動状態ＳＴが存在し、さらにあり得る条件が満たされた場合に、表示装置５０上で運転者に向けて表示される。表示装置５０は、例えば、組み合わせ計器またはナビゲーションシステムのスクリーンとすることができる。

図２は、検出したトラクションバッテリ温度Ｔ＝１０℃における、高速自動車道路ＡＢ、田舎道ＬＳ、および都市走行ＳＶといった道路タイプごとの、移動距離Ｗに対するバッテリパルス加熱モード時の燃料消費量Ｖの特定した従属関係を例示的に示している。

３つの曲線ＡＢ、ＬＳ、ＳＶは、最初に水平で始まり、こうして地点Ｅまで延び、バッテリパルス加熱モードは地点Ｅで停止され、ハイブリッド機能が使用可能になる。バッテリパルス加熱モードの結果としての、それぞれの余分な燃料消費量は前記地点まで一定であり、この例では、曲線ＡＢに対しては約１．５ｌ／１００ｋｍ、曲線ＬＳに対しては約２ｌ／１００ｋｍ、曲線ＳＶに対しては約３．５ｌ／１００ｋｍである。

ハイブリッド機能が使用可能になると、駆動の一部を電気機械が担うことができるので、余分な燃料消費量が少なくなる。

バッテリパルス加熱モードの作動は、曲線ＳＶの地点Ｓ^＊から、すなわち、距離Ｗが約８ｋｍをすぎると都市交通の場合に価値のあるものとなる。

バッテリパルス加熱モードの作動は、曲線ＬＳの地点Ｌ^＊から、すなわち、距離Ｗが約１３ｋｍをすぎると田舎道の場合に価値のあるものとなる。

最後に、バッテリパルス加熱モードの作動は、地点Ａ^＊から、すなわち、距離Ｗが約４０ｋｍをすぎると高速自動車道路の場合に価値のあるものとなる。

したがって、運転者が、表示装置５０に提示された従属関係に基づいて、また、運転者自身が計画した経路に関する知識を用いて、バッテリパルス加熱モードを選択したい、すなわち、作動させたいのかどうかを決めることが可能である。

作動させる場合、次いで、入力装置６０、例えば、タッチパネル領域を用いて作動が選択される。作動させない場合、次いで、対応する否定入力が入力装置６０に供給される。

トラクションバッテリ１のバッテリパルス加熱モードの制御は、運転者による選択に従って行われ、この運転者による選択は特定装置２０に送られ、選択信号ＡＷとして制御装置１０に送られる。

示した例示的な実施形態では、バッテリパルス加熱モードの選択または非選択をいつでも修正する、すなわち、取り消すことができるさらなる入力装置７０が設けられている。

図３は、ハイブリッド車のトラクションバッテリのバッテリパルス加熱モードを制御する、本発明による方法の実施形態を説明する流れ図である。

図１に示す装置を用いてバッテリパルス加熱モードを制御する、図３に示す方法はステップＳ１で開始され、ステップＳ１では、ハイブリッド車の内燃機関が運転者によって始動され、これは、検出装置２６によって検出されて、始動状態ＳＴとして特定装置２０に送られる。

ステップＳ２で、特定装置２０は、高速自動車道路ＡＢ、田舎道ＬＳ、および都市交通ＳＶといった道路のタイプごとの、移動距離に対するバッテリパルス加熱モード時の燃料消費量の従属関係を特定し、ステップＳ３で、前記従属関係を、対応する選択メニューと合わせて、表示装置５０上に運転者に向けて表示する。選択メニューは、例えば、「バッテリパルス加熱モードを作動させますか（はい／いいえ）」と表示することができる。

運転者が、予定する経路に対してバッテリパルス加熱モードを作動させたい場合、運転者は、ステップＳ６で肯定選択信号ＡＷが制御装置１０に送られて、バッテリパルスが開始されるように、ステップＳ４で、入力装置６０から対応する入力を供給する。

否定的状況では、すなわち、対象とする経路を見ると、バッテリパルス加熱モードを実行すべきでない場合、運転者は、入力装置６０で対応する否定入力を供給し、対応する否定選択信号ＡＷが制御装置１０に送られ、バッテリパルス加熱モードは行われない。

図４は、ハイブリッド車のトラクションバッテリのバッテリパルス加熱モードを制御する、本発明による装置の第２の実施形態の概略図である。

図４に示す第２の実施形態では、特定装置２０は、例えば、ナビゲーションシステムなどの位置確定装置２５にさらに接続され、この位置確定装置は、ハイブリッド車の現在位置Ｏを特定装置２０に送る。

特定した位置Ｏに基づき、特定装置２０は、特定および／または表示されるべき従属関係の前選択を開始する。

例えば、ハイブリッド車両の現在の位置Ｏが高速自動車道路から著しく離れている、例えば、２０ｋｍを超えて離れている場合、特定装置２０は、高速自動車道路に対応する従属関係が、すなわち、図２の曲線ＡＢが特定されないか、または特定されても表示されないといった前選択をする。

これは、関係のない曲線が削除されるので、表示装置５０の、運転者にとっての明瞭性を高める。

第２の実施形態の動作モードは、その他の点では、図１に関連して上記に説明した、第１の実施形態の動作モードと同じである。

本発明が、好ましい例示的な実施形態に基づいて説明されたが、本発明は、それらに限定されるものではない。

特に、上記の実施形態は、トラクションバッテリの温度が、特定の最低温度未満、例えば、１５℃未満である場合のみ、従属関係が前記選択機能と共に表示されるように修正することができる。すなわち、それ以外の場合は、バッテリパルス加熱モードが実際上必要でないと考えることができる。

どの従属関係を表示装置５０に表示すべきか、かつ／または特定装置２０で一体どの従属関係を特定すべきかを決定するのに、例えば、出発時間、ウイークデーなどのさらなる判断基準を考慮することも可能である。

この点において、出発時間が朝の７時の場合に、運転者は、職場に行くために他の道路タイプを使用する必要なしに、職場まで都市交通で移動することを望むと想定できるので、本発明による装置は、例えば、都市交通用の曲線ＳＶのみを表示することを記憶する学習機能を有することができる。

１ トラクションバッテリ
５０ 表示装置
６０ 入力装置
Ｔ トラクションバッテリ温度
Ｖ 燃料消費量
Ｗ 移動距離

Claims (10)

1. ハイブリッド車のトラクションバッテリ（１）のバッテリパルス加熱モードを制御する方法であって、
   前記ハイブリッド車の始動時にトラクションバッテリ温度（Ｔ）を検出するステップと、
   前記検出したトラクションバッテリ温度（Ｔ）における、少なくとも１つの所定の道路タイプについての、移動距離（Ｗ）に対するバッテリパルス加熱モード時の燃料消費量（Ｖ）の従属関係を特定するステップと、
   前記特定した従属関係を表示装置（５０）に表示するステップと、
   入力装置（６０）を使用して、バッテリパルス加熱モードを実行するかどうかを選択するステップと、
   前記選択ステップに応じて前記バッテリパルス加熱モードを制御するステップと、
   を有する方法。
2. 前記検出したトラクションバッテリ温度（Ｔ）における、複数の所定の道路タイプごとの、前記移動距離（Ｗ）に対するバッテリパルス加熱モード時の前記燃料消費量（Ｖ）の従属関係が特定される、請求項１に記載の方法。
3. 前記特定した従属関係はすべて表示される、請求項２に記載の方法。
4. 前記ハイブリッド車の位置（Ｏ）が確定され、前記確定した位置（Ｏ）に基づいて前もって選択された従属関係だけが特定および／または表示される、請求項２に記載の方法。
5. 前記道路タイプには、次の道路タイプ、すなわち、高速自動車道路、田舎道、都市交通の少なくとも１つがある、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
6. ハイブリッド車のトラクションバッテリ（１）のバッテリパルス加熱モードを制御する装置であって、
   前記ハイブリッド車のトラクションバッテリ温度（Ｔ）を検出する第１の検出装置（２５）と、
   前記ハイブリッド車の始動状態（ＳＴ）を検出する第２の検出装置（２６）と、
   前記検出したトラクションバッテリ温度（Ｔ）における、少なくとも１つの所定の道路タイプについての、移動距離（Ｗ）に対するバッテリパルス加熱モード時の燃料消費量（Ｖ）の従属関係を特定する特定装置（２０）と、
   前記特定した従属関係を表示する表示装置（５０）と、
   バッテリパルス加熱モードを実行するかどうかを選択するための入力装置（６０）と、
   前記入力装置（６０）における入力に基づいて生成できる制御信号（ＡＷ）に応じて、前記バッテリパルス加熱モードを制御する制御装置（１０）と、
   を有する装置。
7. 前記特定装置（２０）は、前記検出したトラクションバッテリ温度（Ｔ）における、複数の所定の道路タイプごとの、前記移動距離（Ｗ）に対するバッテリパルス加熱モード時の前記燃料消費量（Ｖ）の従属関係を特定するように設計される、請求項６に記載の装置。
8. 前記ハイブリッド車の位置（Ｏ）を確定するための位置確定装置（２５）が設けられ、前記特定装置（２０）は、前記確定した位置（Ｏ）に基づいて前もって選択された従属関係のみを特定および／または表示するように設計される、請求項６または請求項７に記載の装置。
9. 前記選択を修正できるさらなる入力装置（７０）が設けられる、請求項６〜８のいずれか一項に記載の装置。
10. 前記道路タイプには、次の道路タイプ、すなわち、高速自動車道路、田舎道、都市交通の少なくとも１つがある、請求項６〜９のいずれか一項に記載の装置。

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