JP5561206B2 - バッテリの充電制御装置 - Google Patents

バッテリの充電制御装置 Download PDF

Info

Publication number
JP5561206B2
JP5561206B2 JP2011040506A JP2011040506A JP5561206B2 JP 5561206 B2 JP5561206 B2 JP 5561206B2 JP 2011040506 A JP2011040506 A JP 2011040506A JP 2011040506 A JP2011040506 A JP 2011040506A JP 5561206 B2 JP5561206 B2 JP 5561206B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
control
voltage
battery
air conditioner
inverter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2011040506A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2012178930A (ja
Inventor
拓司 天野
武嗣 夏目
Original Assignee
株式会社デンソー
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社デンソー filed Critical 株式会社デンソー
Priority to JP2011040506A priority Critical patent/JP5561206B2/ja
Publication of JP2012178930A publication Critical patent/JP2012178930A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5561206B2 publication Critical patent/JP5561206B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72Electric energy management in electromobility

Description

本発明はバッテリの充電制御装置に関し、特に、高電圧バッテリを搭載すると共に空気調和装置に電動コンプレッサを採用した車両において、電動コンプレッサの運転状態に応じて高電圧バッテリの充電電圧を制御するバッテリの充電制御装置に関する。
従来、車両に搭載される空気調和装置(エアコン)に使用されるコンプレッサは、車両のエンジンで駆動されていたが、近年、コンプレッサを駆動するためにエンジンにかかる負荷を低減するために、バッテリで駆動される電動コンプレッサを搭載する車両がある。このような電動コンプレッサは、通常のバッテリ電圧である12Vよりも電圧が高いバッテリ(以後高電圧バッテリという)を搭載するハイブリッド車両(HV車)やプラグインハイブリッド車両(PHV車)、或いはモータのみの動力により走行する電気自動車(EV車に多く採用されている(例えば、特許文献1参照)。
HV車やEV車などの高電圧バッテリを搭載している車両では、高電圧バッテリの電圧、温度状態を検出して電力管理制御装置(電力管理ECU)が、図11に示すような制御手順で高電圧バッテリの充電率(SOC)が一定の範囲内になるように制御している。即ち、電力管理ECUは、ステップ111でSOCを検出し、ステップ112でSOCが基準値未満であった場合にステップ113でモータ制御ECU(後述)に発電要求を出力する。そして、電力管理ECUは、ステップ114で再びSOCを検出し、ステップ115でSOCが目標値以上になったかどうかを判定し、目標値未満の場合はステップ114に戻るが、目標値以上の場合はステップ116でモータ制御ECUへの発電要求を停止する。この手順により、SOCが一定の範囲内に維持される。
以上説明したSOCは温度、電池の種類によっても変化する。例えば、ニッケル水素電池(Ni−MH)は、電池の温度が30℃の時に電圧と充電率が最も低くなり、リチウムイオン電池(Li−ion)は、電池の温度が0℃以下で電圧と充電率が最も低くなる。また、充電率が大きいほど、最大電流をひいた時の電池電圧も大きい。更に、HV車で最も重要な特性である高電圧バッテリの充放電の能力は、ニッケル水素電池よりもリチウムイオン電池の方が高い。そして、電池の信頼性向上に伴い、ニッケル水素電池からリチウムイオン電池への移行が行われている。
高電圧バッテリのニッケル水素電池からリチウムイオン電池への移行に伴い、SOCの制御範囲が拡大し、セル数の削減などによりバッテリ容量が削減され、電圧が低下する頻度が高くなってきている。これは、リチウムイオン電池の端子間電圧がニッケル水素電池よりも高いために、同じ電圧が必要な高電圧バッテリに使用されるリチウムイオン電池の個数が減っているためである。
一方、同じ電池を共有する高電圧補機、中でも走行用インバータ、走行用モータに次ぐ電力を必要とする車載用電動コンプレッサは、図12のような範囲で運転されており、冷房時と暖房時とでは負荷条件が異なる。図12から分かるように、電動コンプレッサが冷房として使用される際には低回転低負荷から高回転高負荷までの広い範囲で使用され、暖房時は低回転高負荷で主に使用される。そして、電動コンプレッサのインバータは、電動コンプレッサの吸入冷媒によって冷却されるので、電動コンプレッサが高回転の方が冷却性が良い。
電動コンプレッサのインバータの運転可能領域を電圧−回転数の関係で示すと図13のようになり、電圧を上げても或る値以上の電圧になると、電動コンプレッサの回転数はそれ以上は上昇しなくなる。また、電動コンプレッサの回転数と出力トルク、電圧の関係を示すと図14にようになり、同じ回転数でも電圧が低くなると、電動コンプレッサから出力できるトルクが減少する。
特開2005−57981号公報(図1)
ところが、現状の電動コンプレッサのインバータの制御では、高電圧バッテリが低電圧になると、電動コンプレッサに同じ仕事をさせるためにインバータへの入力電流を増加させているので、この電流によりインバータ素子が発熱して耐熱保証温度を越えてしまう。このため、電動コンプレッサが高回転、高負荷であり、インバータ温度が高い時は、保護制御としてインバータ素子への入力電流を制限する保護制御が行われている。この保護制御における入力電流の閾値は、ニッケル水素電池の下限電圧値で設定されている。これは、リチウムイオン電池の下限電圧値に合わせると、ニッケル水素電池に比べて電圧が低くなるために、更に入力電流を制限しなければならないからである。
しかしながら、このような保護制御を実行する場合、電動コンプレッサに同じトルクを出させると、電動コンプレッサの回転数が低下してしまい、エアコンの冷房能力が低下するという課題が更に発生することになる。
本発明は、上記問題に鑑み、高電圧バッテリと電動コンプレッサを搭載する車両において、電動コンプレッサのような高電圧補機の運転状態に応じて、高電圧バッテリの電圧を必要最小限の電圧よりも大きな電圧値に制御することにより、電動コンプレッサのような高電圧補機の能力を最大限に引き出すことができるバッテリの充電制御装置を提供するものである。
上記課題を解決するために、請求項1の発明は、出力電圧が12Vよりも高く、空気調和装置用の電動コンプレッサ(17)に少なくとも用いられ、出力電圧が目標値の時に前記電動コンプレッサ(17)の高負荷運転が可能な高電圧バッテリ(12)を搭載する車両(15)におけるバッテリの充電制御装置であって、前記空気調和装置のインバータ装置(2)の温度(Tiv)を読み込む手段と、前記電動コンプレッサ(17)の負荷(L)を読み込む手段とを前記インバータ装置(2)内の制御装置(24)に設け、前記空気調和装置の動作を制御する空気調和装置の制御装置(1)に、前記インバータ装置(2)の温度(Tiv)と、前記車両(15)の車室(16)内の快適性維持を優先させると前記負荷(L)が増大する前記電動コンプレッサ(17)の負荷(L)を監視させ、前記インバータ装置(2)の温度(Tiv)と前記電動コンプレッサ(17)の負荷(L)の状態から、前記車両(15)の車室(16)内の快適性維持を優先する必要があると前記空気調和装置の制御装置(1)が判定した時には、前記空気調和装置の制御装置(1)が、前記高電圧バッテリ(12)の出力電圧(Vhb)が目標値以上となるように要求する電圧上昇要求を、車両(15)のシステム全体の電力を管理する電力制御管理装置(10)に出力し、前記電力制御管理装置(10)は、当該電圧上昇要求に基いて前記高電圧バッテリ(12)を充電し、前記空気調和装置の制御装置(1)が前記車両(15)の車室(16)内の快適性維持を優先する必要が不要になったと判定した時には、前記空気調和装置の制御装置(1)は前記電圧上昇要求を停止することを特徴とするバッテリの充電制御装置である。
これにより、車両の車室内の快適性維持を優先する必要があるときに、高電圧バッテリが充電されるので、エアコンの冷房能力が低下しない。
請求項の発明は、請求項1の発明において、前記インバータ装置(2)または前記空気調和装置の制御装置(1)から出力された電圧上昇要求は、前記車両(15)に搭載された電力管理制御装置(10)を通じて走行用のモータ(4,5)を制御するモータ制御装置(9)に出力され、前記モータ制御装置(9)が、前記走行用のモータ(4,5)に発電を行わせて前記高電圧バッテリ(12)を充電することを特徴とするバッテリの充電制御装置である。
これにより、高電圧バッテリの充電要求が電力管理制御装置によって管理されるので、高電圧バッテリの充電制御が確実になる。
請求項の発明は、請求項1の発明において、前記空気調和サイクルの冷媒路(34)を分岐して分岐路(35)を設け、前記分岐路(35)には熱交換器(37)を取り付け、前記熱交換器(37)には前記冷媒路(34)を流れる媒体とは別の循環媒体を通過させ、前記空気調和サイクルが冷房サイクルにある時は前記循環媒体によって前記高電圧バッテリ(12)を冷却し、前記空気調和サイクルが暖房サイクルにある時は前記循環媒体によって前記高電圧バッテリ(12)を暖房するようにしたことを特徴とするバッテリの充電制御装置である。
これにより、高電圧バッテリが、空気調和サイクルの冷媒路を分岐して設けられた分岐路に設けられた熱交換器を通る別の循環媒体によって冷房、或いは暖房することで、最適な温度に調整できるため、高電圧バッテリの性能が向上する。
なお、上記に付した符号は、後述する実施形態に記載の具体的実施態様との対応関係を示す一例である。
本発明のバッテリの充電制御装置を搭載する電気自動車の要部の構成の一実施形態を示す平面図である。 本発明のバッテリの充電制御装置を搭載した電気自動車において、図1に示した高電圧バッテリを冷却する或いは暖める場合の冷却風或いは暖房風の経路を示す自動車の透視側面図である。 本発明のバッテリの充電制御装置を搭載する自動車に搭載される電動コンプレッサの構成を示す構成図である。 本発明のバッテリの充電制御装置における高電圧バッテリの充電制御の第1の実施形態の手順を示すフローチャートである。 本発明のバッテリの充電制御装置における高電圧バッテリの充電制御の第2の実施形態の手順を示すフローチャートである。 本発明のバッテリの充電制御装置における高電圧バッテリの充電制御の第3の実施形態の手順を示すフローチャートである。 本発明のバッテリの充電制御装置における高電圧バッテリの充電制御の第4の実施形態の手順を示すフローチャートである。 本発明のバッテリの充電制御装置による効果を説明する特性図である。 本発明のバッテリの充電制御装置を搭載した電気自動車において、図1に示した高電圧バッテリをエアコンの冷房動作を利用して冷却する場合の構成を示す図である。 本発明のバッテリの充電制御装置を搭載した電気自動車において、図1に示した高電圧バッテリをエアコンの暖房動作を利用して暖める場合の構成を示す構成図である。 高電圧バッテリを搭載した自動車において、高電圧バッテリのSOCを所定範囲に維持する手順を示すフローチャートである。 車載用電動コンプレッサの冷房運転時と暖房運転時の作動領域を示す特性図である。 車載用電動コンプレッサのインバータの運転可能領域を電圧‐回転数の関係で示した特性図である。 車載用電動コンプレッサの高電圧バッテリの電圧に対する回転数とトルクの関係を示す特性図である。
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態を説明する。各実施態様について、同一構成の部分には、同一の符号を付してその説明を省略する。
図1は、本発明のバッテリの充電制御装置を搭載する車両15の要部の一実施形態の構成を示すものである。この実施形態の車両15はハイブリッド車であり、2つの走行用モータ4,5が設けられている。2つの走行用モータ4,5は、動力制御ユニット(PCU)14によって駆動制御される。動力制御ユニット14には、2つの走行用モータ4,5を制御する装置であるインバータ6,7、インバータ6,7に供給する電圧を昇圧する昇圧コンバータ8及び走行用モータ4,5を制御しているインバータ6,7に指令を出すモータ制御装置であるモータ制御ECUがある。
また、この実施形態の車両15には図示しないエアコン(空気調和装置)が搭載されており、このエアコンは電動コンプレッサ17で動作する。電動コンプレッサ17はエアコンを制御する制御装置であるエアコンECU1によって制御され、エアコンのインバータ装置2と駆動モータとしての交流モータ3から構成される。電動コンプレッサ17の詳細な構成については図3を用いて後述する。エアコンのインバータ装置2と前述の動力制御ユニット14とは直流電源である高電圧バッテリ12から電力の供給を受ける。高電圧バッテリ12は出力電圧が12V以上のバッテリであり、電池制御ECU11によってバッテリ電圧、温度、入出力電流が監視されている。
更に、車両15には車両のシステム全体の電力を管理する電力管理制御装置である電力管理ECU10がある。電力管理ECU10は通信線によってエアコンECU1,エアコンのインバータ装置2、モータ制御ECU9及び電池制御ECU11に接続されている。図2は実際の車両15における高電圧バッテリ12とエアコン装置の位置を示すものである。この実施形態ではエアコンは暖房・換気・空調装置(HVAC)13として示されている。
図3は、本発明のバッテリの充電制御装置を搭載する電動コンプレッサ17の構成を示すものである。電動コンプレッサ17は、電動コンプレッサ17の外部に設けられた電子制御装置(以後外部ECUと言う)1からの制御信号(指令)によって動作する。この外部ECUは図1で説明したエアコンECUに等しい。電動コンプレッサ17は、気体冷媒を圧縮して高温高圧ガスにするコンプレッサ26と、コンプレッサ26を駆動する電動モータ(3相交流モータであることが多い)3、及び電動モータ3の回転速度を制御するインバータ装置2とから構成されている。インバータ装置2には外部にある電源ユニット20からの電源が供給されている。電動コンプレッサ17の場合、電源ユニット20の電源は高電圧バッテリ12であることが多い。
インバータ装置2の内部には、入力フィルタ21、電源ユニット20からの直流を三相交流に変換するスイッチング回路22、電動モータ3の回転を制御する制御装置24、及び制御装置24に信号伝達回路で接続されて制御装置24からの駆動信号の出力許可/遮断を行う出力信号制御IC25がある。電動モータ3が三相交流モータの場合、駆動信号はU相、V相、W相の各上下アームに出力されるので、信号伝達回路は6本ある。入力フィルタ21にはコイルとコンデンサ(図示せず)があり、スイッチング回路22はサイリスタやトランジスタ等のスイッチング素子(図示せず)を備えている。
出力信号制御IC25内には、6本の信号伝達回路をオンオフする6個のオン/オフスイッチを備えた出力許可/遮断制御部がある。出力信号制御IC25とスイッチング回路22とは信号伝達回路で接続されている。そして、スイッチング回路22から電動モータ3への出力回路には駆動電流を検出する電流センサ23が設けられており、検出された電動モータ3の駆動電流は制御装置24に入力される。
以上のように構成されたインバータ装置2は、外部ECU1からの指令を受け、制御装置24でスイッチング回路22内のスイッチング素子の駆動信号を算出し、スイッチング素子をオン/オフして電動モータ3を駆動している。また、電流センサ23によって検出したモータ電流は制御装置24にフィードバックされて過電流検出が行われ、閾値を越えるモータ電流が流れた場合には、外部ECU1は即座に出力信号制御IC25に出力の遮断信号を入力して電動モータ3の駆動を停止し、スイッチング素子を保護して破壊を防止する。
制御装置24は内部にあるROM/RAM領域の故障を任意のタイミングで監視し、監視結果を外部ECUに返信している。また、制御装置24の暴走、故障により、電動モータ3が常に電力を消費しないように、外部ECU1から出力信号制御IC25に出力の許可/遮断を指示する信号を直接入力して、電動モータ3の駆動・停止を制御できる。
図4は、本発明のバッテリの充電制御装置における高電圧バッテリ12の充電制御の第1の実施形態の手順を示すフローチャートである。この手順は所定時間毎に実行される。第1の実施形態では、高電圧バッテリ12の充電制御は、エアコンのインバータ装置2内にある制御装置24によって行われる。制御装置24は、電力管理ECU10を通じてエアコンECU1、モータ制御ECU9及び電池制御ECU11と通信を行うことにより、高電圧バッテリ12の充電制御を実行する。
ステップ401では、図3で説明したエアコンのインバータ装置2にある制御装置24が、インバータ装置の温度を測定する図示しない温度センサの出力Tivを読み込む。インバータ装置の温度は、スイッチング回路22の動作などによって上昇する。続くステップ402ではエアコンのインバータ装置が高電圧バッテリ12の出力電圧Vhbを読み込む。
次のステップ403では、エアコンのインバータ装置2における温度センサの出力値Tivが閾値Kより大きく、且つ高電圧バッテリ12の出力電圧Vhbが規定値R以下であるか否かを判定する。そして、温度センサの出力値Tivが閾値K以下であり、且つ高電圧バッテリ12の出力電圧Vhbが規定値Rより大きい場合(NO)は、このままこのルーチンを終了する。一方、温度センサの出力値Tivが閾値Kより大きく、且つ高電圧バッテリ12の出力電圧Vhbが規定値R以下である場合(YES)はステップ404に進む。規定値Rは、高電圧バッテリ12に必要最小限の電圧よりも大きな電圧値である。
ステップ404ではエアコンのインバータ装置2から電力管理ECU10への電圧上昇要求が出力される。電力管理ECU10はこの電圧上昇要求を受けて、ステップ405においてモータ制御ECU9に発電要求を出力する。発電要求を受けたモータ制御ECU9は、走行用モータ4,5によって発電された電力をインバータ6,7及び昇圧コンバータ8を介して高電圧バッテリ12に送り、高電圧バッテリ12を充電する。この結果、高電圧バッテリ12のSOC及び電圧が上昇する。
ステップ406では、高電圧バッテリ12の充電によって高電圧バッテリ12の出力電圧Vhbが上昇したか否かを調べるために、エアコンのインバータ装置が高電圧バッテリ12の出力電圧Vhbを読み込む。そして、次のステップ407において高電圧バッテリ12の出力電圧Vhbが目標値以上になったかどうかを判定する。高電圧バッテリ12の出力電圧Vhbが目標値に達していない場合(NO)はステップ405に戻り、ステップ405からステップ407の手順を繰り返す。
一方、ステップ407の判定で、高電圧バッテリ12の出力電圧Vhbが目標値以上になったと判定された場合(YES)はステップ408に進み、電力管理ECU10からモータ制御ECU9への発電要求を停止してこのルーチンを終了する。目標値とは、例えば定格値である。発電要求が停止されたモータ制御ECU9は、高電圧バッテリ12の充電を停止する。
このような制御により、温度環境に関係なく、高電圧バッテリ12のSOCを増大させると共に、出力電圧Vhbを目標値以上にすることができるので、電動コンプレッサ17の能力をより発揮できる使用環境にすることができる。一方、従来のSOC管理のやり方では、リチウムイオン電池の場合は低温時にSOCを上げても電圧が低い場合があり、低温時に電動コンプレッサの能力が制限されてしまう可能性があった。
図8は、図4で説明した制御手順により、高電圧バッテリ12の出力電圧Vhbが上昇した場合の効果を説明するものである。図8には電動コンプレッサ17の電圧(図には電圧の上限値、定格値、下限値及び加熱保護時の電圧値が示してある)とトルクと回転数の関係が示されている。加熱保護のラインは、本発明を適用しない場合に発生する高電圧バッテリ12の出力電圧を示しており、この場合の制御では高電圧バッテリ12の電流が制限されるので電動コンプレッサ17は高負荷の運転ができず、回転数が低下してエアコンの冷房能力が低下していた。一方、本発明の制御では、高電圧バッテリ12の出力電圧が低下すると、前述の制御により、高電圧バッテリ12の出力電圧が定格値まで引き上げられるので、電圧が上昇した分、電動コンプレッサ17の能力を出すことができ、より高回転、高負荷での運転が可能となる。この結果、本発明ではエアコンの冷房能力を低下させない制御が可能である。
図5は、本発明のバッテリの充電制御装置における高電圧バッテリ12の充電制御の第2の実施形態の手順を示すフローチャートである。この手順は所定時間毎に実行される。第2の実施形態では、エアコンECU1が、電力管理ECU10を介してエアコンのインバータ装置2、モータ制御ECU9及び電池制御ECU11と通信を行うことによって高電圧バッテリ12の充電制御を実行する。第1の実施形態では、インバータ装置2にある制御装置24が温度センサの出力Tivと、エアコンのインバータ装置が高電圧バッテリの出力電圧Vhbを読み込み、温度センサの出力値Tivが閾値Kより大きく、且つ高電圧バッテリ12の出力電圧Vhbが規定値R以下である時に、エアコンのインバータ装置2から電力管理ECU10へ、電圧上昇要求が出力されていた。
一方、第2の実施形態では、ステップ501でエアコンのインバータ装置2にある制御装置24が温度センサの出力Tivを読み込む点は第1の実施形態と同じであるが、ステップ502では、エアコンのインバータ装置2がコンプレッサの負荷状態Lを読み込む。そして、第2の実施形態では、エアコンECU1が、電力管理ECU10を通じてエアコンのインバータ装置2が検出した温度センサの出力Tivとコンプレッサの負荷状態Lをモニタし、車室内の快適性維持を優先する必要がある時(ステップ503の判定がYESの時)に、ステップ504において電力管理ECU10へ、電圧上昇要求を出力する。ステップ503の判定がNOの時は、このままこのルーチンを終了する。
電力管理ECU10は、エアコンECU1からの電圧上昇要求を受けると、ステップ505においてモータ制御ECU9に発電要求を出力する。発電要求を受けたモータ制御ECU9は、走行用モータ4,5によって発電された電力をインバータ6,7及び昇圧コンバータ8を介して高電圧バッテリ12に送り、高電圧バッテリ12を充電する。この結果、高電圧バッテリ12のSOC及び出力電圧が上昇する。
ステップ506では、エアコンECU1がエアコンのインバータ装置2が検出している温度センサの出力Tivとコンプレッサの負荷状態Lをモニタし、ステップ507で車室内の快適性維持が不要になった時(ステップ507の判定がYES)に、ステップ508で電力管理ECU10からモータ制御ECU9への発電要求を停止させてこのルーチンを終了する。一方、ステップ507で車室内の快適性維持を依然として優先する時(ステップ507の判定がNO)はステップ505からステップ507の手順を繰り返す。ここで言う車室内の快適性維持の優先とは、温度環境に関係なく電動コンプレッサ17の能力をより発揮できる使用環境にすることであり、第1の実施形態におけるエアコンのインバータ温度が上昇した時に高電圧バッテリ12のSOCと出力電圧を上昇させることを含む。 このような制御により、車室内の快適性を維持させることができる。
図6は、本発明のバッテリの充電制御装置における高電圧バッテリの充電制御の第3の実施形態の手順を示すフローチャートである。この手順は所定時間毎に実行される。第3の実施形態では、エアコンのインバータ装置2内にある制御装置24によって高電圧バッテリ12の充電制御が行われる実施例を説明するが、制御装置24の代わりに第2の実施形態のようにエアコンECU1がこの制御を行うことも可能である。
第1の実施形態では、インバータ装置2にある制御装置24が温度センサの出力Tivと、エアコンのインバータ装置が高電圧バッテリの出力電圧Vhbを読み込み、温度センサの出力値Tivが閾値Kより大きく、且つ高電圧バッテリ12の出力電圧Vhbが規定値R以下である時に、エアコンのインバータ装置2から電力管理ECU10へ、電圧上昇要求が出力されていた。
一方、第3の実施形態では、ステップ601でエアコンのインバータ装置2にある制御装置24が温度センサの出力値の代わりに、電動コンプレッサ17の消費電力Whbを読み込む。ステップ602で高電圧バッテリ12の出力電圧Vhbを読み込む点は同じである。このように電動コンプレッサ17の消費電力Whbと出力電圧Vhbが分かれば、インバータの温度が推測できる。そこで、第3の実施例ではステップ603において、電動コンプレッサ17の消費電力が基準値以上か、高電圧バッテリ12の出力電圧Vhbが閾値以下かを判定している。
高電圧バッテリ12の出力電圧Vhbが閾値以下で電動コンプレッサ17の消費電力が基準値以上の場合(YES)はインバータへの入力電流が大きく、インバータの温度が上昇していると考えられる。よって、電動コンプレッサ17の消費電力が基準値より小さい時、または高電圧バッテリ12の出力電圧Vhbが閾値R以上の場合(NO)はこのままこのルーチンを終了するが、電動コンプレッサ17の消費電力が基準値以上かつ高電圧バッテリ12の出力電圧Vhbが閾値R以下の場合はステップ604に進む。ステップ604ではエアコンのインバータ装置2から電力管理ECU10へ、電圧上昇要求が出力される。
ステップ605の処理は、第1の実施形態のステップ405の処理と同じであり、電力管理ECU10がモータ制御ECU9に発電要求を出力し、この結果、高電圧バッテリ12が充電されて高電圧バッテリ12のSOC及び出力電圧が上昇する。ステップ606では、エアコンのインバータ装置2が、高電圧バッテリ12の出力電圧Vhbを読み込んでモータ3の消費電力を計算し、ステップ607で高電圧バッテリ12の出力電圧Vhbが閾値R以下か否かを判定する。そして、高電圧バッテリ12の出力電圧Vhbが閾値R以下の場合はステップ605からステップ607を繰り返し、高電圧バッテリ12の出力電圧Vhbが閾値Rより大きくなった時はステップ608で電力管理ECU10からモータ制御ECU9への発電要求を停止させてこのルーチンを終了する。第3の実施形態も第1の実施形態と同様の効果を備える。
なお、上記第3の実施形態では、エアコンのインバータ装置2が、電動コンプレッサ17の消費電力が基準値以上かつ高電圧バッテリ12の出力電圧Vhbが閾値R以下の場合にステップ604に進み、エアコンのインバータ装置2から電力管理ECU10へ、電圧上昇要求を出力していたが、電動コンプレッサ17の消費電力の基準値との比較に、モータ3の回転数偏差(指令回転数と実回転数の差)を検出して、モータ3の回転数偏差が大きい状態の判定を加えても良い。
図7は、本発明のバッテリの充電制御装置における高電圧バッテリの充電制御の第4の実施形態の手順を示すフローチャートである。この手順は所定時間毎に実行される。第4の実施形態では、エアコンのインバータ装置2内にある制御装置24によって高電圧バッテリ12の充電制御が行われる実施例を説明するが、制御装置24の代わりに第2の実施形態のようにエアコンECU1がこの制御を行うことも可能である。
第4の実施形態では、ステップ701でエアコンのインバータ装置2にある制御装置24がエアコンサイクルの状況(電動コンプレッサ17の吐出圧、吸入圧力、回転数)を読み込む。次いで、ステップ702で電動コンプレッサ17のサイクル条件から、電動コンプレッサ17の負荷を算出し、続くステップ703でこの算出した電動コンプレッサ17の負荷が規定値以上か否かを判定している。これは、サイクル条件から電動コンプレッサ17の負荷が高ければ、エアコンのインバータ装置2の温度が上昇していると考えられるためである。
即ち、ステップ703で電動コンプレッサ17の負荷が規定値以上の高い値の場合(YES)は、エアコンのインバータ装置2への入力電流が大きく、エアコンのインバータ装置2の温度が上昇していると考えられる。よって、電動コンプレッサ17の負荷が規定値より低い時(NO)はこのままこのルーチンを終了するが、電動コンプレッサ17の負荷が規定値以上の場合は、ステップ704を経てステップ705に進む。
ステップ705の処理は、第1の実施形態のステップ405の処理と同じであり、電力管理ECU10がモータ制御ECU9に発電要求を出力し、この結果、高電圧バッテリ12が充電されて高電圧バッテリ12のSOC及び出力電圧が上昇する。ステップ706では、エアコンのインバータ装置2がエアコンサイクルの状況(電動コンプレッサ17の吐出圧、吸入圧力、回転数)を読み込んで電動コンプレッサ17の負荷を算出し、ステップ707で電動コンプレッサ17の負荷が規定値以下か否かを判定する。そして、電動コンプレッサ17の負荷が規定値以上の場合はステップ705からステップ707を繰り返し、電動コンプレッサ17の負荷が規定値未満になった時は、ステップ708で電力管理ECU10からモータ制御ECU9への発電要求を停止させてこのルーチンを終了する。第4の実施形態も第1の実施形態と同様の効果を備える。
ところで、本発明のバッテリの充電制御装置では以上のような制御によって、高電圧バッテリ12の出力電圧が低下しても、高電圧バッテリ12の出力電圧が目標値(定格値)まで引き上げられるので、電圧が上昇した分、電動コンプレッサ17の能力を出すことができ、より高回転、高負荷での運転が可能となる。この結果、本発明ではエアコンの冷房能力を低下させない制御が可能である。また、エアコンの暖房時においても暖房能力を低下させない制御が可能である。そこで、この向上したエアコンの冷暖房能力を利用して、高電圧バッテリ12の冷暖房を行うことが可能である。
即ち、図2に示したように、本発明のバッテリの充電制御装置を搭載したハイブリッド車または電気自動車において、HVAC13で生成された冷気、或いは暖気Cを、車両15の車室16内を通して高電圧バッテリ12を冷房、或いは暖房することができる。また、エアコンの冷凍サイクルに分岐路を設けると共に、この分岐路に対して熱交換を行い得る水路を別に設け、この水路を高電圧バッテリ12に通すことによって、高電圧バッテリ12の冷暖房を行うことが可能である。このエアコンの冷凍サイクルに分岐路を設けると共に、この分岐路に対して熱交換を行い得る水路を別に設ける実施形態を、図9及び図10を用いて説明する。
図9は、本発明のバッテリの充電制御装置を搭載したハイブリッド車または電気自動車において、図1に示した高電圧バッテリ12を、エアコンの冷媒を利用した高電圧バッテリの冷暖房装置40によって、冷却或いは暖房する場合の高電圧バッテリの冷暖房装置40の構成の一実施形態を示す図である。通常の冷凍サイクルの冷媒路34には電動コンプレッサ30、室外熱交換器31、膨張弁32、室内熱交換器33が配置されている。この実施形態では、膨張弁32と室内熱交換器33の間の冷媒路34を分岐した分岐路35を設け、この分岐路35に高電圧バッテリの冷暖房装置40を設ける。分岐路35の他端は、室内熱交換器33と電動コンプレッサ30の間の冷媒路34に接続し、分岐路35の途中に水熱交換器37を設け、分岐路35の冷媒路34との接続部に近い部分にバルブ36,38を設ける。そして、水熱交換器37には水路42を接続して分岐路35と熱交換できるようにし、この水路42を通る循環媒体で高電圧バッテリ12が冷却、或いは加熱できるようにする。水路42には循環媒体として水を充填し、ポンプ41で循環させる。水路42に流す媒体は水以外でも良い。
エアコンの冷凍サイクルをクーラーサイクル(冷房サイクル)として冷房に使用する場合は、図9に示すように、電動コンプレッサ30で圧縮された冷媒が高温のガス状態になり、室外熱交換器31で冷却されて低温の液状態となる。低温の液状態の冷媒は室内熱交換器33で蒸発してガス状態になり、電動コンプレッサ30に戻る。バルブ36,38が開かれると、液状態の低温の冷媒が分流されて水熱交換器37を通り、冷媒路34に戻る。このため、水熱交換器37を通る水路42の中の水が冷却され、高電圧バッテリ12を通過する際に高電圧バッテリ12を冷却する。
一方、エアコンの冷凍サイクルをヒーターサイクル(暖房サイクル)として暖房に使用する場合は、図10に示すように、電動コンプレッサ30で圧縮された冷媒が高温のガス状態になり、室内熱交換器33で凝縮されて低温の液状態になり、膨張弁32と室外熱交換器31を経て低温のガス状態となる。低温のガス状態の冷媒は電動コンプレッサ30に戻る。バルブ36,38が開かれると、ガス状態の高温の冷媒が分流されて水熱交換器37を通り、冷媒路34に戻る。このため、水熱交換器37を通る水路42の中の水が加熱され、高電圧バッテリ12を通過する際に高電圧バッテリ12を暖める。
このように、本発明のバッテリの充電制御装置を搭載したハイブリッド車または電気自動車では、冷凍サイクルを流れる冷媒を利用して、高電圧バッテリ12を冷房、或いは暖房することができる。
1 エアコンECU(車両用空気調和装置の制御装置)
2 エアコンのインバータ装置
3 コンプレッサ駆動モータ
9 モータ制御ECU(モータ制御装置)
10 電力管理ECU(電力管理制御装置)
11 電池制御ECU(電池制御装置)
12 高電圧バッテリ
13 暖房・換気・空調装置(HVAC)
14 電力制御ユニット(PCU)
17 電動コンプレッサ
34 冷媒路
35 分岐路
40 高電圧バッテリの冷暖房装置

Claims (3)

  1. 出力電圧が12Vよりも高く、空気調和装置用の電動コンプレッサ(17)に少なくとも用いられ、出力電圧が目標値の時に前記電動コンプレッサ(17)の高負荷運転が可能な高電圧バッテリ(12)を搭載する車両(15)におけるバッテリの充電制御装置であって、
    前記空気調和装置のインバータ装置(2)の温度(Tiv)を読み込む手段と、前記電動コンプレッサ(17)の負荷(L)を読み込む手段とを前記インバータ装置(2)内の制御装置(24)に設け、
    前記空気調和装置の動作を制御する空気調和装置の制御装置(1)に、前記インバータ装置(2)の温度(Tiv)と、前記車両(15)の車室(16)内の快適性維持を優先させると前記負荷(L)が増大する前記電動コンプレッサ(17)の負荷(L)を監視させ、
    前記インバータ装置(2)の温度(Tiv)と前記電動コンプレッサ(17)の負荷(L)の状態から、前記車両(15)の車室(16)内の快適性維持を優先する必要があると前記空気調和装置の制御装置(1)が判定した時には、前記空気調和装置の制御装置(1)が、前記高電圧バッテリ(12)の出力電圧(Vhb)が目標値以上となるように要求する電圧上昇要求を、車両(15)のシステム全体の電力を管理する電力制御管理装置(10)に出力し、
    前記電力制御管理装置(10)は、当該電圧上昇要求に基いて前記高電圧バッテリ(12)を充電し、
    前記空気調和装置の制御装置(1)が前記車両(15)の車室(16)内の快適性維持を優先する必要が不要になったと判定した時には、前記空気調和装置の制御装置(1)は前記電圧上昇要求を停止することを特徴とするバッテリの充電制御装置。
  2. 前記インバータ装置(2)または前記空気調和装置の制御装置(1)から出力された電圧上昇要求は、前記電力管理制御装置(10)を通じて走行用のモータ(4,5)を制御するモータ制御装置(9)に出力され、前記モータ制御装置(9)が、前記走行用のモータ(4,5)に発電を行わせて前記高電圧バッテリ(12)を充電することを特徴とする請求項1に記載のバッテリの充電制御装置。
  3. 前記空気調和サイクルの冷媒路(34)を分岐して分岐路(35)を設け、
    前記分岐路(35)には熱交換器(37)を取り付け、
    前記熱交換器(37)には前記冷媒路(34)を流れる媒体とは別の循環媒体を通過させ、
    前記空気調和サイクルが冷房サイクルにある時は前記循環媒体によって前記高電圧バッテリ(12)を冷却し、
    前記空気調和サイクルが暖房サイクルにある時は前記循環媒体によって前記高電圧バッテリ(12)を暖房するようにしたことを特徴とする請求項1に記載のバッテリの充電制御装置。
JP2011040506A 2011-02-25 2011-02-25 バッテリの充電制御装置 Expired - Fee Related JP5561206B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011040506A JP5561206B2 (ja) 2011-02-25 2011-02-25 バッテリの充電制御装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011040506A JP5561206B2 (ja) 2011-02-25 2011-02-25 バッテリの充電制御装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2012178930A JP2012178930A (ja) 2012-09-13
JP5561206B2 true JP5561206B2 (ja) 2014-07-30

Family

ID=46980406

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011040506A Expired - Fee Related JP5561206B2 (ja) 2011-02-25 2011-02-25 バッテリの充電制御装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5561206B2 (ja)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2015114587A (ru) 2012-09-18 2016-11-10 Ниссан Мотор Ко., Лтд. Конструкция прокладки жгута проводов для электрического транспортного средства
JP5743109B2 (ja) * 2012-12-18 2015-07-01 三菱自動車工業株式会社 冷媒循環装置
CN106129507B (zh) * 2016-09-05 2018-09-21 北京新能源汽车股份有限公司 一种电动汽车电池充电的控制方法、装置和电动汽车
JP2020026244A (ja) * 2018-08-14 2020-02-20 ダイムラー・アクチェンゲゼルシャフトDaimler AG 電動作業車両

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000097482A (ja) * 1998-09-21 2000-04-04 Matsushita Refrig Co Ltd 空気調和装置
JP3791234B2 (ja) * 1999-03-17 2006-06-28 株式会社デンソー ハイブリッド車用空調装置。
JP3381708B2 (ja) * 2000-05-02 2003-03-04 トヨタ自動車株式会社 車両、電源系制御装置、電源系を制御する方法および車両の始動時制御方法
JP3910384B2 (ja) * 2000-10-13 2007-04-25 本田技研工業株式会社 車両用バッテリ冷却装置
JP2002325466A (ja) * 2001-04-26 2002-11-08 Toshiba Corp 電圧制御装置,電圧制御システム及び冷凍車
JP2003025834A (ja) * 2001-07-13 2003-01-29 Hitachi Ltd 自動車用電動圧縮機の駆動装置
JP2007274840A (ja) * 2006-03-31 2007-10-18 Toyota Motor Corp 電源装置および電源装置の制御方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2012178930A (ja) 2012-09-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3088230B1 (en) Electric vehicle multi-mode thermal control system
US9758010B2 (en) EV multi mode thermal management system
US9731578B2 (en) EV multi-mode thermal management system
US9533544B2 (en) EV multi-mode thermal management system
EP3045331B1 (en) Ev multi-mode thermal management system
US9758011B2 (en) EV multi-mode thermal management system
US9511645B2 (en) EV multi-mode thermal management system
US9844995B2 (en) EV muti-mode thermal control system
US9827846B2 (en) Traction battery cooling system
US9758012B2 (en) EV multi-mode thermal management system
JP3616005B2 (ja) ハイブリッド車両の冷却装置
US9731576B2 (en) EV multi-mode thermal management system
JP5433387B2 (ja) 車両用機器冷却暖房システム
US9731577B2 (en) EV multi-mode thermal management system
US20160318409A1 (en) EV Muti-Mode Thermal Control System
JP5561206B2 (ja) バッテリの充電制御装置
WO2011142024A1 (ja) 車両の温度管理システム
US9895959B2 (en) Refrigerant circulation apparatus with controlled operation of an evporator for on-vehicle battery cooling
US20200116399A1 (en) Method for controlling a heat pump system
US7109680B2 (en) Inverter device
US20160318410A1 (en) EV Muti-Mode Thermal Control System
JP2015189348A (ja) 車両
WO2020129260A1 (ja) 車両
JP2020110022A (ja) バッテリ暖機システム
JP2020110021A (ja) モータ制御システム

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20130204

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20131106

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20131112

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20131220

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140218

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140403

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20140513

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20140526

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees