JP5417868B2

JP5417868B2 - 電動車両の制御装置

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Publication number: JP5417868B2
Application number: JP2009022156A
Authority: JP
Inventors: 弘道川村
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2009-02-03
Filing date: 2009-02-03
Publication date: 2014-02-19
Anticipated expiration: 2029-02-03
Also published as: JP2010179666A

Description

本発明は、蓄電装置の電力を駆動機により車両駆動力に変換すると共に、蓄電装置の貯蔵電力量に応じて原動機及び発電機を制御する発電制御手段を有する発電系を備えた電動車両の制御装置に関する。

従来、ハイブリッド車両の制御装置としては、蓄電装置が異常と判断された際には蓄電装置を遮断し、電動車両の駆動側電力と発電側電力とが一致するように制御する構成のものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この従来装置によれば、蓄電装置が低温になり内部抵抗が増大し、許容電力範囲が狭くなった場合でも、発電電力範囲の駆動力を確保することができる。

特開2001-329884号公報

しかしながら、従来のハイブリッド車両の制御装置にあっては、原動機と発電機による発電電力範囲が、一般的に蓄電装置の常温時での許容電力範囲より小さいため、蓄電装置を遮断し、駆動側電力と発電側電力を一致させる手法を適用しても、車両の動力性能は通常時より低下してしまう、という問題があった。

また、低下した動力性能を通常時に復帰させるためには、蓄電装置の内部温度を上昇させる必要があるが、蓄電装置を遮断した状態での走行においては、蓄電装置の内部温度は蓄電装置の周囲温度にのみ依存し、低温環境下では車両の動力性能は常に低下した状態になってしまう、という問題があった。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、蓄電装置の内部温度が低温状態であるとき、蓄電装置を暖めるためだけの特別な装置の付加を要さず、早期に十分な車両駆動力の出力状態に移行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。

上記目的を達成するため、本発明の電動車両の制御装置では、蓄電装置の電力を駆動機により車両駆動力に変換すると共に、前記蓄電装置の貯蔵電力量に応じて原動機及び発電機を制御する発電制御手段を有する発電系を備えている。
この電動車両の制御装置において、前記発電制御手段は、蓄電装置低温判定部と、発電系目標電力設定部と、発電系動作点決定部と、発電系制御部と、を有する。
前記蓄電装置低温判定部は、前記蓄電装置の内部温度が、十分な車両駆動力を出力できない低温状態であるか否かを判定する。
前記発電系目標電力設定部は、前記蓄電装置の内部温度が低温状態であると判定されたとき、前記蓄電装置に充放電電流を流すように発電系の目標電力を設定する。
前記発電系動作点決定部は、前記発電系目標電力により発電系の動作点を決定する。
前記発電系制御部は、前記原動機と前記発電機を決定された動作点に制御する。
前記発電系目標電力設定部は、前記蓄電装置の充電側で見込める充電側内部抵抗損失と、その充電側内部抵抗損失を発生させることのできる充電側発電系電力を取得し、前記蓄電装置の放電側で見込める放電側内部抵抗損失と、その放電側内部抵抗損失を発生させることのできる放電側発電系電力を取得し、前記充電側で見込める充電側内部抵抗損失と前記放電側で見込める放電側内部抵抗損失を比較し、前記放電側内部抵抗損失が前記充電側内部抵抗損失より大きい場合は、前記放電側発電系電力を目標電力に設定し、前記放電側内部抵抗損失が前記充電側内部抵抗損失以下の場合は、前記充電側発電系電力を目標電力に設定する。
前記発電系目標電力設定部は、前記充電側で見込める充電側内部抵抗損失と、前記放電側で見込める放電側内部抵抗損失を、前記蓄電装置の充電電力と放電電力と、前記蓄電装置の充電側内部抵抗と放電側内部抵抗と、前記蓄電装置の開放端電圧を用いた演算式にて算出する。

よって、本発明の電動車両の制御装置にあっては、蓄電装置の内部温度が、十分な車両駆動力を出力できない低温状態であるとき、蓄電装置に対し積極的に充放電電流を流すように発電系の動作点が制御される。この蓄電装置に流される充放電電流により、蓄電装置の内部抵抗で損失が発生し、蓄電装置の内部温度が上昇する。そして、蓄電装置の内部温度が上昇すると、蓄電装置の内部抵抗が小さくなることにより、車両駆動力を十分に出力できる。
この結果、蓄電装置の内部温度が低温状態であるとき、蓄電装置を暖めるためだけの特別な装置の付加を要さず、早期に十分な車両駆動力の出力状態に移行することができる。
加えて、発電系目標電力設定部では、充電側で見込める充電側内部抵抗損失と放電側で見込める放電側内部抵抗損失が比較され、放電側内部抵抗損失が充電側内部抵抗損失より大きい場合は、放電側発電系電力が目標電力に設定され、放電側内部抵抗損失が充電側内部抵抗損失以下の場合は、充電側発電系電力が目標電力に設定される。このため、充電側と放電側で見込める損失のうち、どちらか大きい方を選択して目標電力を設定することにより、蓄電装置の内部温度の上昇がより短時間で達成される目標電力の設定を行うことができる。
そして、発電系目標電力設定部では、充電側で見込める充電側内部抵抗損失と、放電側で見込める放電側内部抵抗損失が、蓄電装置の充電電力と放電電力と、蓄電装置の充電側内部抵抗と放電側内部抵抗と、蓄電装置の開放端電圧を用いた演算式にて算出される。このため、解析的な演算によりある制御変数を出力として取得する方法の採用により、分解能が高くなり、それに合わせて出力となる制御変数の推定精度も高くなる結果、さらに短時間で蓄電装置の内部温度を上昇させることができる。

実施例１の制御装置を適用したシリーズ型ハイブリッド車両（電動車両の一例）を示す全体システム図である。実施例１の蓄電系制御装置107にて実行される発電系動作点を制御する発電制御処理の流れを示すフローチャートである。図２のフローチャートのステップS200における発電系の目標電力を設定する目標電力設定処理を示すフローチャートである。発電系の目標電力設定処理で用いられる物理量（Ｇ，Ｐ，Ｄ，Ｒ）の記号と定義を示す説明図である。発電系の目標電力設定処理で用いられる制御変数の記号と定義を示す説明図である。実施例１の蓄電装置103における貯蔵電力量に対する入出力電力（許可電力範囲）の関係の一例を示す特性図である。

以下、本発明の電動車両の制御装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施例１に基づいて説明する。

まず、構成を説明する。
図１は、実施例１の制御装置を適用したシリーズ型ハイブリッド車両（電動車両の一例）を示す全体システム図である。

実施例１のシリーズ型ハイブリッド車両は、図１に示すように、原動機101と、発電機102と、蓄電装置103と、駆動機104と、駆動輪105と、を備えている。
このシリーズ型ハイブリッド車両は、蓄電装置103の電力を駆動機104により動力に変換し、駆動輪105を駆動し走行する電気自動車のシステムをベースとする。そして、車両の航続距離を延長するために、蓄電装置103の貯蔵電力量に応じて原動機101及び発電機102を制御し、発電するシステムを付加していて、レンジエクステンダー付き電気自動車とも呼ばれる。

実施例１のシリーズ型ハイブリッド車両の制御系としては、図１に示すように、発電系制御装置106と、蓄電系制御装置107と、駆動系制御装置108と、を備えている。

前記発電系制御装置106は、原動機101ならびに発電機102への指令値を生成する。非発電時は、回転が停止するように原動機101ならびに発電機102への指令値を設定する。発電時は、原動機101ならびに発電機102が効率の良い領域で動作するように、なおかつ蓄電装置103の入出力電力が、蓄電系制御装置107から取得した許可電力範囲内になるように設定される。

前記蓄電系制御装置107は、蓄電装置103の端子電圧、通電電流、温度を測定し、内部抵抗と貯蔵電力量を推定し、許可電力範囲を算出し（図２）、その許可電力範囲に基づく動作点の制御指令を駆動系制御装置108と発電系制御装置106に送る。

前記駆動系制御装置108は、駆動機104への指令値を生成する。その指令値は、ドライバーのアクセル操作に基づいた駆動力を出力するように、なおかつ蓄電装置103の入出力電力が蓄電系制御装置107から取得した許可電力範囲内になるように設定される。

前記駆動系制御装置108と前記発電系制御装置106は、データ通信線により接続されていて、駆動機104の電力と発電機102の電力を合わせた総電力が、蓄電装置103の許可電力範囲内になるように、協調動作する。

図２は、実施例１の蓄電系制御装置107にて実行される発電系動作点を制御する発電制御処理の流れを示すフローチャートである（発電制御手段）。以下、各ステップについて説明する。

ステップS100では、蓄電装置103の内部温度が、十分な車両駆動力を出力できない低温状態であるか否かを判定し、YES（蓄電装置103が低温状態）の場合はステップS200へ進み、NO（蓄電装置103が常温状態）の場合はステップS400へ進む。

ステップS200では、ステップS100での蓄電装置103が低温状態であるとの判定に続き、蓄電装置103に対し積極的に充放電電流を流すように発電系の目標電力を設定し（図４のフローチャート）、ステップS300へ進む。

ステップS300では、ステップS200での発電系の目標電力設定に続き、設定された発電系の目標電力に基づいて原動機101ならびに発電機102の動作点（目標回転数と目標トルク）を決定し、ステップS600へ進む。

ステップS400では、ステップS100での蓄電装置103が常温であるとの判定に続き、蓄電装置103の貯蔵電力量が、別途決定される目標値より小さいか否かを判定し、YES（貯蔵電力量＜目標値）の場合はステップS500へ進み、NO（貯蔵電力量≧目標値）の場合はステップS700へ進む。

ステップS500では、ステップS400での貯蔵電力量＜目標値であるとの判定に続き、発電系の効率の良い動作点を決定し、ステップS600へ進む。

ステップS600では、ステップS300あるいはステップS500での発電系の動作点決定に続き、原動機101及び発電機102を、決定した動作点とする制御指令を発電系制御装置106へ出力し、エンドへ進む。

ステップS700では、ステップS400での貯蔵電力量≧目標値であるとの判定に続き、原動機101及び発電機102を停止する制御指令を発電系制御装置106へ出力し、エンドへ進む。

図３は、図２のフローチャートのステップS200での発電系の目標電力を設定する目標電力設定処理を示すフローチャートである。以下、各ステップについて説明する。
なお、本説明では、図４に示した物理量（Ｇ，Ｐ，Ｄ，Ｒ）に関する制御変数を用いる。
各物理量と制御変数は、
Ｇ：発電電力（発電機102へ入る向きを正）
Ｇ^*：発電系の目標電力
Ｇ₊：発電系の最大放電電力(≧0)
Ｇ_-：発電系の最大発電電力(≦0)
Ｇ₊ ^*：一時変数（発電系の放電電力)
Ｇ_- ^*：一時変数（発電系の充電電力)
Ｐ：蓄電装置電力（蓄電装置103から出る向きを正）
Ｐmax：蓄電装置103の許容最大放電電力(≧0)
Ｐmin：蓄電装置103の許容最大充電電力(≦0)
Ｐ₊ ^*：一時変数（蓄電装置103の放電電力)
Ｐ_- ^*：一時変数（蓄電装置103の充電電力)
Ｄ：駆動電力（駆動機104へ入る向きを正）
Ｒ：蓄電装置内部抵抗（常に正）
Ｒ₊：蓄電装置103の放電側内部抵抗
Ｒ_-：蓄電装置103の充電側内部抵抗
である。

ステップS210では、発電系の最大放電電力Ｇ₊と駆動系の電力Ｄの和が、蓄電装置103の許容最大放電電力Ｐmaxより大きいか否かを判定し、YES（Ｇ₊＋Ｄ＞Ｐmax）の場合はステップS220へ進み、NO（Ｇ₊＋Ｄ≦Ｐmax）の場合はステップS230へ進む。

ステップS220では、ステップS210でのＧ₊＋Ｄ＞Ｐmaxであるとの判定に続き、一時変数Ｇ₊ ^*（発電系の放電電力)に、蓄電装置103の許容最大放電電力Ｐmaxと駆動系の電力Ｄの差を代入し、一時変数Ｐ₊ ^*（蓄電装置103の放電電力)に、許容最大放電電力Ｐmaxを代入し、ステップS240へ進む。

ステップS230では、ステップS210でのＧ₊＋Ｄ≦Ｐmaxであるとの判定に続き、一時変数Ｇ₊ ^*（発電系の放電電力)に、発電系の最大放電電力Ｇ₊を代入し、一時変数Ｐ₊ ^*（蓄電装置103の放電電力)に、発電系の最大放電電力Ｇ₊と駆動系の電力Ｄの和を代入し、ステップS240へ進む。

ステップS240では、ステップS220またはステップS230での一時変数Ｇ₊ ^*、Ｐ₊ ^*の決定に続き、発電系の最大発電電力Ｇ_-と駆動系の電力Ｄの和が、蓄電装置103の許容最大充電電力Ｐminより小さいか否かを判定し、YES（Ｇ_-＋Ｄ＜Ｐmin）の場合はステップS250へ進み、NO（Ｇ_-＋Ｄ≧Ｐmin）の場合はステップS260へ進む。

ステップS250では、ステップS240でのＧ_-＋Ｄ＜Ｐminであるとの判定に続き、一時変数Ｇ_- ^*（発電系の充電電力)に、蓄電装置103の許容最大充電電力Ｐminと駆動系の電力Ｄの差を代入し、一時変数Ｐ_- ^*（蓄電装置103の充電電力)に、許容最大充電電力Ｐminを代入し、ステップS270へ進む。

ステップS260では、ステップS240でのＧ_-＋Ｄ≧Ｐminであるとの判定に続き、一時変数Ｇ_- ^*（発電系の充電電力)に、発電系の最大発電電力Ｇ_-を代入し、一時変数Ｐ_- ^*（蓄電装置103の充電電力)に、発電系の最大発電電力Ｇ_-と駆動系の電力Ｄの和を代入し、ステップS270へ進む。

ステップS270では、ステップS250またはステップS260での一時変数Ｇ_- ^*、Ｐ_- ^*の決定に続き、蓄電装置103の電力を一時変数Ｐ₊ ^*と仮定した時の蓄電装置103の放電側内部抵抗Ｒ₊による損失の推定値（＝放電側内部抵抗損失Ｌ₊）が、蓄電装置103の電力を一時変数Ｐ_- ^*と仮定した時の蓄電装置103の充電側内部抵抗Ｒ_-による損失の推定値（＝充電側内部抵抗損失Ｌ_-）より大きいか否かを判定し、YES（放電側内部抵抗損失Ｌ₊＞充電側内部抵抗損失Ｌ_-)の場合はステップS280へ進み、NO（放電側内部抵抗損失Ｌ₊≦充電側内部抵抗損失Ｌ_-)の場合はステップS290へ進む。

ここで、前記放電側内部抵抗損失Ｌ₊と充電側内部抵抗損失Ｌ_-は、図５に示すように、蓄電装置電力を表す一時変数Ｐ₊ ^*とＰ_- ^*、蓄電系制御装置107より取得した内部抵抗Ｒ₊とＲ_-、開放端電圧Ｅを用いて、下記演算式にて算出する。

ステップS280では、ステップS270での放電側内部抵抗損失Ｌ₊＞充電側内部抵抗損失Ｌ_-という判定に続き、発電系の目標電力Ｇ^*に、発電系の放電電力である一時変数Ｇ₊ ^*を代入し、エンドへ進む。

ステップS290では、ステップS270での放電側内部抵抗損失Ｌ₊≦充電側内部抵抗損失Ｌ_-という判定に続き、発電系の目標電力Ｇ^*に、発電系の充電電力である一時変数Ｇ_- ^*を代入し、エンドへ進む。

次に、作用を説明する。
まず、「電動車両の課題」の説明を行い、続いて、実施例１のシリーズ型ハイブリッド車両の制御装置における作用を、「蓄電装置が常温状態での発電制御作用」、「蓄電装置が低温状態での発電制御作用」、「発電系の目標電力設定作用」に分けて説明する。

［電動車両の課題］
例えば、航続距離を延長するための発電機を搭載したシリーズ型ハイブリッド車両において、その主エネルギー源であるリチウムイオンバッテリーなどの蓄電装置は、動作中の端子電圧がある定められた範囲を越えてしまうと劣化が加速することが知られている。

基本的に蓄電装置の無負荷時端子電圧は上記定められた範囲内に入っており、蓄電装置を充電もしくは放電する際には、電流と内部抵抗により決まる電圧降下がおき、その電圧降下の大きさによっては端子電圧が上記定められた範囲を超えてしまう。

この上記定められた範囲の上限電圧値VUと、端子電圧が上限電圧となるような電流値IUとの積VU×IUが蓄電装置の最大充電電力Ｐminと呼ばれ、下限電圧値VLと、端子電圧が下限電圧となるような電流値ILとの積VL×ILが最大放電電力Ｐmaxと呼ばれ、蓄電装置の許容電力Ｐ（放電側を正、充電側を負と定義する）は、Ｐmin≦Ｐ≦Ｐmaxの範囲に設定される。

この許容電力範囲は、無負荷時端子電圧が蓄電装置の充電量(以後、「SOC」という。)に依存し、内部抵抗がSOCと内部温度に依存することから、通常、シリーズ型ハイブリッド車両においては、SOCや内部温度を常に監視し、蓄電装置の電力が時々刻々と変化する許容電力範囲を超えないように車両の駆動力が制御されている。

しかしながら、内部抵抗の内部温度に対する依存性は無視できないほど大きく、常温時に比較して低温時の内部抵抗が非常に大きいため、低温時の許容電力範囲は、常温時の許容電力範囲の1/10近くになってしまうことが知られており、シリーズ型ハイブリッド車両の駆動力もそれに合わせて制限されるため、低温時は車両の動力性能が低下してしまうことが課題となっていた。

［蓄電装置が常温状態での発電制御作用］
図２を用いて蓄電装置103が常温状態での発電制御作用を説明する。
蓄電装置103が常温状態であり、かつ、蓄電装置103の貯蔵電力量が目標値以上である場合は、図２のフローチャートにおいて、ステップS100→ステップS400→ステップS700→エンドへと進む流れとなる。
すなわち、ステップS700では、原動機101及び発電機102を停止する制御指令が発電系制御装置106へ出力される。
したがって、蓄電装置103が常温状態で、かつ、貯蔵電力量が目標値以上のときは、蓄電装置103の電力を駆動機104により動力に変換し、駆動輪105を駆動し走行する電気自動車走行が維持される。

蓄電装置103が常温状態であるが、蓄電装置103の貯蔵電力量が目標値未満である場合は、図２のフローチャートにおいて、ステップS100→ステップS400→ステップS500→ステップS600→エンドへと進む流れとなる。
すなわち、ステップS500では、原動機101と発電機102による発電系の効率の良い動作点が決定され、次のステップS600では、原動機101及び発電機102を、決定した動作点とする制御指令が発電系制御装置106へ出力される。
したがって、蓄電装置103が常温状態であるが、貯蔵電力量が目標値未満のときは、原動機101と発電機102を効率の良い動作点（燃費の良い動作点）で制御する発電制御を行いつつ、蓄電装置103の電力を駆動機104により動力に変換し、駆動輪105を駆動し走行する電気自動車走行が維持される。

［蓄電装置が低温状態での発電制御作用］
図２を用いて蓄電装置103が低温状態での発電制御作用を説明する。
蓄電装置103が低温状態である場合は、図２のフローチャートにおいて、ステップS100→ステップS200→ステップS300→ステップS600→エンドへと進む流れとなる。
すなわち、ステップS200では、蓄電装置103に対し積極的に充放電電流を流すように発電系の目標電力が設定される。次のステップS300では、設定された発電系の目標電力に基づいて原動機101ならびに発電機102の動作点（目標回転数と目標トルク）が決定される。次のステップS600では、原動機101及び発電機102を、決定した動作点とする制御指令が発電系制御装置106へ出力される。
したがって、蓄電装置103が低温状態であるときは、積極的に充放電電流を流すように原動機101と発電機102による発電系の動作点制御を行いつつ、蓄電装置103の電力を駆動機104により動力に変換し、駆動輪105を駆動し走行する電気自動車走行が維持される。

ここで、ステップS200にて設定される発電系の目標電力は、蓄電装置103の許可電力範囲内に設定されるが、蓄電装置103の許可電力範囲の温度依存性について、図６に基づき説明する。

蓄電装置103の常温時最大放電電力は、図６に示すように、貯蔵電力量が大きいほど高勾配により大きくなる。一方、蓄電装置103の常温時最大充電電力は、図６に示すように、貯蔵電力量が小さいほど高勾配により大きくなる。よって、常温時許可電力範囲は、貯蔵電力量の大きさにかかわらず広い範囲が確保される。

一方、蓄電装置103の低温時最大放電電力は、図６に示すように、貯蔵電力量が大きいほど低勾配により大きくなる。一方、蓄電装置103の低温時最大充電電力は、図６に示すように、貯蔵電力量が小さいほど低勾配により大きくなる。よって、低温時許可電力範囲は、貯蔵電力量の大きさにかかわらず狭い範囲となる。

すなわち、蓄電装置103は、低温になるほど内部抵抗が大きくなり、許可電力範囲が狭くなる傾向があり、低温時許可電力範囲は、常温時許可電力範囲の10%以下になることもある。このように蓄電装置103が低温状態の時には、駆動機104の動作範囲が狭い範囲に限定され車両の動力性能が低下してしまう。

これに対し、実施例１は、このように蓄電装置103が低温になることにより車両の動力性能が低下してしまう状態から、特別な暖機装置を付加することなく最短時間で蓄電装置103を暖機し、車両本来の性能を発揮させるものである。

すなわち、蓄電装置103の内部温度が、十分な車両駆動力を出力できない低温状態であるとき、蓄電装置103に対し積極的に充放電電流を流すように発電系の動作点が制御される。この蓄電装置103に流される充放電電流により、蓄電装置103の内部抵抗で損失が発生し、蓄電装置103の内部温度が上昇する。そして、蓄電装置103の内部温度が上昇すると、蓄電装置103の内部抵抗が小さくなることにより、車両駆動力を十分に出力できる。

この結果、蓄電装置103の内部温度が低温状態であるとき、蓄電装置103を暖めるためだけの特別な装置の付加を要さず、短時間で蓄電装置103が暖機され、早期に十分な車両駆動力の出力状態に移行し、車両本来の駆動性能を発揮させることができる。

［発電系の目標電力設定作用］
図３に基づいて発電系の目標電力設定作用を説明する。
蓄電装置103の放電側で見込める最大の損失を発生させることのできる放電側発電系電力は、図３のステップS210〜ステップS230により取得される。
すなわち、ステップS210において、発電系の最大放電電力Ｇ₊と駆動系の電力Ｄの和が、蓄電装置103の許容最大放電電力Ｐmaxより大きいと判断されたときは、ステップS220へと進み、ステップS220では、蓄電装置103の放電電力である一時変数Ｐ₊ ^*が、許容最大放電電力Ｐmaxとされ、発電系の放電電力である一時変数Ｇ₊ ^*が、蓄電装置103の許容最大放電電力Ｐmaxと駆動系の電力Ｄの差とされる。
一方、ステップS210において、発電系の最大放電電力Ｇ₊と駆動系の電力Ｄの和が、蓄電装置103の許容最大放電電力Ｐmax以下と判断されたときは、ステップS230へと進み、ステップS230では、蓄電装置103の放電電力である一時変数Ｐ₊ ^*が、発電系の最大放電電力Ｇ₊と駆動系の電力Ｄの和とされ、発電系の放電電力である一時変数Ｇ₊ ^*が、発電系の最大放電電力Ｇ₊とされる。

蓄電装置103の充電側で見込める最大の損失を発生させることのできる充電側発電系電力は、図３のステップS240〜ステップS260により取得される。
すなわち、ステップS240において、発電系の最大発電電力Ｇ_-と駆動系の電力Ｄの和が、蓄電装置103の許容最大充電電力Ｐminより小さいと判断されたときは、ステップS250へと進み、ステップS250では、蓄電装置103の充電電力である一時変数Ｐ_- ^*が、許容最大充電電力Ｐminとされ、発電系の充電電力である一時変数Ｇ_- ^*が、蓄電装置103の許容最大充電電力Ｐminと駆動系の電力Ｄの差とされる。
一方、ステップS240において、発電系の最大発電電力Ｇ_-と駆動系の電力Ｄの和が、蓄電装置103の許容最大充電電力Ｐmin以上であると判断されたときは、ステップS260へと進み、ステップS260では、蓄電装置103の充電電力である一時変数Ｐ_- ^*が、発電系の最大発電電力Ｇ_-と駆動系の電力Ｄの和とされ、発電系の充電電力である一時変数Ｇ_- ^*が、発電系の最大発電電力Ｇ_-とされる。

そして、ステップS270では、蓄電装置103の電力を一時変数Ｐ₊ ^*と仮定した時の蓄電装置103の放電側内部抵抗Ｒ₊による損失の推定値（＝放電側内部抵抗損失Ｌ₊）が、蓄電装置103の電力を一時変数Ｐ_- ^*と仮定した時の蓄電装置103の充電側内部抵抗Ｒ_-による損失の推定値（＝充電側内部抵抗損失Ｌ_-）より大きいか否かが判定される。ステップS270での判定により、放電側内部抵抗損失Ｌ₊＞充電側内部抵抗損失Ｌ_-の場合は、ステップS280へ進み、ステップS280では、発電系の目標電力Ｇ^*が、発電系の放電電力である一時変数Ｇ₊ ^*とされる。一方、ステップS270での判定により放電側内部抵抗損失Ｌ₊≦充電側内部抵抗損失Ｌ_-の場合は、ステップS290へ進み、ステップS290では、発電系の目標電力Ｇ^*が、発電系の充電電力である一時変数Ｇ_- ^*とされる。

上記のように、実施例１では、蓄電装置103の充電側で見込める最大の損失（充電側内部抵抗損失Ｌ_-）と、その最大の損失を発生させることのできる充電側発電系電力（一時変数Ｇ_- ^*）を取得し、蓄電装置103の放電側で見込める最大の損失（放電側内部抵抗損失Ｌ₊）と、その最大の損失を発生させることのできる放電側発電系電力（一時変数Ｇ₊ ^*）を取得し、充電側で見込める最大の損失（充電側内部抵抗損失Ｌ_-）と放電側で見込める最大の損失（放電側内部抵抗損失Ｌ₊）を比較し、どちらか大きいほうの内部抵抗損失を発生させることのできる発電系電力を目標電力に設定するようにしている。
例えば、損失を監視することなく充電側と放電側の何れか一方にて目標電力を設定する場合には、見込める損失が低い側を選択することがある。
これに対し、充電側と放電側で見込める損失のうち、どちらか大きい方を選択して目標電力を設定することにより、蓄電装置103の内部温度の上昇がより短時間で達成される目標電力の設定を行うことができる。

また、実施例１では、蓄電装置103の充電側で見込める最大の損失（充電側内部抵抗損失Ｌ_-）と、その最大の損失を発生させることのできる充電側発電系電力（一時変数Ｇ_- ^*）を、駆動系の電力Ｄと、発電系の最大発電電力Ｇ_-と、蓄電装置103の許容最大充電電力Ｐminと、蓄電装置103の充電側内部抵抗Ｒ_-を用いて取得し、蓄電装置103の放電側で見込める最大の損失（放電側内部抵抗損失Ｌ₊）と、その最大の損失を発生させることのできる放電側発電系電力（一時変数Ｇ₊ ^*）を、駆動系の電力Ｄと、発電系の最大放電電力Ｇ₊と、蓄電装置103の許容最大放電電力Ｐmaxと、蓄電装置103の放電側内部抵抗Ｒ₊を用いて取得している。
したがって、発電系の制御可能な電力範囲のなかで、蓄電装置103の充放電電力を最大にすることができると共に、蓄電装置103が劣化しない範囲の充放電電力となるように発電系の電力を制御することができる。

さらに、実施例１では、充電側で見込める最大の充電側内部抵抗損失充電側内部抵抗損失Ｌ_-と、放電側で見込める最大の放電側内部抵抗損失放電側内部抵抗損失Ｌ₊を、蓄電装置103の充電電力Ｐ_- ^*と放電電力Ｐ₊ ^*と、蓄電装置103の充電側内部抵抗Ｒ_-と放電側内部抵抗Ｒ₊と、蓄電装置103の開放端電圧Ｅを用いた演算式にて算出するようにしている。
例えば、一般的に複数の制御変数を入力として、ある制御変数を出力として取得する際には、予め実験等により作成したテーブルを参照する手法が用いられるが、テーブル参照においては、入力となる制御変数の値は粗く離散化されるため分解能が低くなり、それに合わせて出力となる制御変数の推定精度も低くなる。
一方、解析的な演算によりある制御変数を出力として取得する方法は、入力となる複数の制御変数の値をそのまま用いることができるため、分解能が高くなり、それに合わせて出力となる制御変数の推定精度も高くなる。
このように、解析的な演算によりある制御変数を出力として取得する方法の採用により、分解能が高くなり、それに合わせて出力となる制御変数の推定精度も高くなる結果、さらに短時間で蓄電装置103の内部温度を上昇させることができる。

次に、効果を説明する。
実施例１のシリーズ型ハイブリッド車両の制御装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。

(1) 蓄電装置103の電力を駆動機104により車両駆動力に変換すると共に、前記蓄電装置103の貯蔵電力量に応じて原動機101及び発電機102を制御する発電制御手段を有する発電系を備えた電動車両（シリーズ型ハイブリッド車両）の制御装置において、前記発電制御手段（図２）は、前記蓄電装置103の内部温度が、十分な車両駆動力を出力できない低温状態であるか否かを判定する蓄電装置低温判定部（ステップS100）と、前記蓄電装置103の内部温度が低温状態であると判定されたとき、前記蓄電装置103に対し積極的に充放電電流を流すように発電系の目標電力を設定する発電系目標電力設定部（ステップS200）と、前記発電系目標電力により発電系の動作点を決定する発電系動作点決定部（ステップS300）と、前記原動機101と前記発電機102を決定された動作点に制御する発電系制御部（ステップS600）と、を有する。
このため、蓄電装置103の内部温度が低温状態であるとき、蓄電装置103を暖めるためだけの特別な装置の付加を要さず、早期に十分な車両駆動力の出力状態に移行することができる。

(2) 前記発電系目標電力設定部（ステップS200、図３）は、前記蓄電装置103の充電側で見込める最大の損失（充電側内部抵抗損失Ｌ_-）と、その最大の損失を発生させることのできる充電側発電系電力（一時変数Ｇ_- ^*）を取得し、前記蓄電装置103の放電側で見込める最大の損失（放電側内部抵抗損失Ｌ₊）と、その最大の損失を発生させることのできる放電側発電系電力（一時変数Ｇ₊ ^*）を取得し、前記充電側で見込める最大の損失（充電側内部抵抗損失Ｌ_-）と前記放電側で見込める最大の損失（放電側内部抵抗損失Ｌ₊）を比較し（ステップS270）、どちらか大きいほうの内部抵抗損失を発生させることのできる発電系電力を目標電力に設定する（ステップS280またはステップS290）。
このため、充電側と放電側で見込める損失のうち、どちらか大きい方を選択して目標電力を設定することにより、蓄電装置103の内部温度の上昇がより短時間で達成される目標電力の設定を行うことができる。

(3) 前記発電系目標電力設定部（ステップS200、図３）は、前記蓄電装置103の充電側で見込める最大の損失（充電側内部抵抗損失Ｌ_-）と、その最大の損失を発生させることのできる充電側発電系電力（一時変数Ｇ_- ^*）を、駆動系の電力Ｄと、発電系の最大発電電力Ｇ_-と、蓄電装置103の許容最大充電電力Ｐminと、蓄電装置103の充電側内部抵抗Ｒ_-を用いて取得し、前記蓄電装置103の放電側で見込める最大の損失（放電側内部抵抗損失Ｌ₊）と、その最大の損失を発生させることのできる放電側発電系電力（一時変数Ｇ₊ ^*）を、駆動系の電力Ｄと、発電系の最大放電電力Ｇ₊と、蓄電装置103の許容最大放電電力Ｐmaxと、蓄電装置103の放電側内部抵抗Ｒ₊を用いて取得する。
このため、発電系の制御可能な電力範囲のなかで、蓄電装置103の充放電電力を最大にすることができると共に、蓄電装置103が劣化しない範囲の充放電電力となるように発電系の電力を制御することができる。

(4) 前記発電系目標電力設定部（ステップS200、図３）は、前記充電側で見込める最大の充電側内部抵抗損失充電側内部抵抗損失Ｌ_-と、前記放電側で見込める最大の放電側内部抵抗損失放電側内部抵抗損失Ｌ₊を、前記蓄電装置103の充電電力Ｐ_- ^*と放電電力Ｐ₊ ^*と、前記蓄電装置103の充電側内部抵抗Ｒ_-と放電側内部抵抗Ｒ₊と、前記蓄電装置103の開放端電圧Ｅを用いた演算式にて算出する。
このため、解析的な演算によりある制御変数を出力として取得する方法の採用により、分解能が高くなり、それに合わせて出力となる制御変数の推定精度も高くなる結果、さらに短時間で蓄電装置103の内部温度を上昇させることができる。

以上、本発明の電動車両の制御装置を実施例１に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この実施例１に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

実施例１では、発電系の目標電力が充電側と放電側とを遷移する際については言及していないが、発電系の目標電力が充電側と放電側とを遷移する際には、発電系の動作点が不連続になる可能性があるため、遷移が短時間に頻繁に生じることのないように、充電側と放電側の切り替えにおいてはヒステリシスを設けても良い。

実施例１では、シリーズ型ハイブリッド車両への適用例を示したが、蓄電装置の電力を駆動機により車両駆動力に変換すると共に、蓄電装置の貯蔵電力量に応じて原動機及び発電機を制御する発電系を備えた電動車両であれば他の形式のハイブリッド車両にも適用することができる。

101 原動機
102 発電機
103 蓄電装置
104 駆動機
105 駆動輪
106 発電系制御装置
107 蓄電系制御装置
108 駆動系制御装置
Ｇ発電電力
Ｇ^* 発電系の目標電力
Ｇ₊ 発電系の最大放電電力
Ｇ_- 発電系の最大発電電力
Ｇ₊ ^* 一時変数（発電系の放電電力)
Ｇ_- ^* 一時変数（発電系の充電電力)
Ｐ蓄電装置電力
Ｐmax 蓄電装置103の許容最大放電電力
Ｐmin 蓄電装置103の許容最大充電電力
Ｐ₊ ^* 一時変数（蓄電装置103の放電電力)
Ｐ_- ^* 一時変数（蓄電装置103の充電電力)
Ｄ駆動電力
Ｒ蓄電装置内部抵抗
Ｒ₊ 蓄電装置103の放電側内部抵抗
Ｒ_- 蓄電装置103の充電側内部抵抗
Ｌ₊ 放電側内部抵抗損失
Ｌ_- 充電側内部抵抗損失

Claims

蓄電装置の電力を駆動機により車両駆動力に変換すると共に、前記蓄電装置の貯蔵電力量に応じて原動機及び発電機を制御する発電制御手段を有する発電系を備えた電動車両の制御装置において、
前記発電制御手段は、
前記蓄電装置の内部温度が、十分な車両駆動力を出力できない低温状態であるか否かを判定する蓄電装置低温判定部と、
前記蓄電装置の内部温度が低温状態であると判定されたとき、前記蓄電装置に対し積極的に充放電電流を流すように発電系の目標電力を設定する発電系目標電力設定部と、
前記発電系目標電力により発電系の動作点を決定する発電系動作点決定部と、
前記原動機と前記発電機を決定された動作点に制御する発電系制御部と、
を有し、
前記発電系目標電力設定部は、前記蓄電装置の充電側で見込める充電側内部抵抗損失と、その充電側内部抵抗損失を発生させることのできる充電側発電系電力を取得し、前記蓄電装置の放電側で見込める放電側内部抵抗損失と、その放電側内部抵抗損失を発生させることのできる放電側発電系電力を取得し、前記充電側で見込める充電側内部抵抗損失と前記放電側で見込める放電側内部抵抗損失を比較し、前記放電側内部抵抗損失が前記充電側内部抵抗損失より大きい場合は、前記放電側発電系電力を目標電力に設定し、前記放電側内部抵抗損失が前記充電側内部抵抗損失以下の場合は、前記充電側発電系電力を目標電力に設定し、
前記発電系目標電力設定部は、前記充電側で見込める充電側内部抵抗損失と、前記放電側で見込める放電側内部抵抗損失を、前記蓄電装置の充電電力と放電電力と、前記蓄電装置の充電側内部抵抗と放電側内部抵抗と、前記蓄電装置の開放端電圧を用いた演算式にて算出する
ことを特徴とする電動車両の制御装置。
請求項１に記載された電動車両の制御装置において、
前記発電系目標電力設定部は、前記蓄電装置の充電側で見込める充電側内部抵抗損失と、その充電側内部抵抗損失を発生させることのできる充電側発電系電力を、駆動系の電力と、発電系の最大発電電力と、蓄電装置の許容最大充電電力と、蓄電装置の充電側内部抵抗を用いて取得し、前記蓄電装置の放電側で見込める放電側内部抵抗損失と、その放電側内部抵抗損失を発生させることのできる放電側発電系電力を、駆動系の電力と、発電系の最大放電電力と、蓄電装置の許容最大放電電力と、蓄電装置の放電側内部抵抗を用いて取得する
ことを特徴とする電動車両の制御装置。