JP6377973B2 - バッテリの昇温制御装置及び昇温制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、ハイブリッド車に搭載されたバッテリの昇温制御装置及び昇温制御方法に関する。特に、バッテリの充放電を繰り返し行うことによってバッテリの昇温制御を行うバッテリの昇温制御装置及び昇温制御方法に関する。

従来、エンジン及びモータジェネレータを備えたハイブリッド車（ＨＥＶ）が知られている。かかるハイブリッド車において、モータジェネレータに電力を供給するとともに、モータジェネレータで発電した電力によって充電されるバッテリは、その温度が低いと使用可能な電力が低下する特性を有している。そのため、バッテリの低温時において、バッテリの充放電を繰り返すことによってバッテリの内部抵抗による発熱を生じさせ、バッテリ温度を上昇させる技術がある。

このようなバッテリの昇温制御を実施する際に、充放電によって、バッテリの充電容量がその時点の充電容量の上限値を超えたり下限値を下回ったりすると、バッテリの劣化につながるおそれがある。そのため、バッテリの充放電を繰り返す場合には、バッテリの入出力電力が過大にならないように考慮されている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２００５−３３２７７７号公報

ここで、ハイブリッド車に備えられるモータジェネレータは、車両の減速時において熱エネルギとして捨てられる減速エネルギを電力に変換してバッテリに充電する回生ブレーキ機能を有している。そのため、特許文献１に記載されたようなバッテリの昇温制御中に車両が急減速状態になると、ジェネレータによって発電した充電電力に駆動モータの回生電力が付加されて、バッテリへの入力電力が過大になるおそれがある。

また、ハイブリッド車においては、車両の急加速時には、車両の駆動力を発生させるために、バッテリからモータジェネレータに供給される電力量が大きくなる。したがって、特許文献１に記載されたようなバッテリの昇温制御中に車両が急加速状態になると、モータジェネレータへの供給電力が過大になって、バッテリからの出力電力が過大になるおそれがある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、ハイブリッド車に備えられたバッテリの昇温制御中に、バッテリの入出力電力が過大になるおそれを低減することができるバッテリの昇温制御装置及び昇温制御方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、ハイブリッド車に搭載されモータジェネレータへの電力の供給源であるバッテリの昇温制御を行うためのバッテリの昇温制御装置において、前記バッテリの低温時に前記バッテリの残存容量の上下限の範囲内でバッテリの充放電を繰り返し行う充放電制御部と、前記ハイブリッド車の加減速により、前記バッテリの充放電時の入出力電力が入出力可能電力を超えると予測されたときに、前記入出力電力を制限する充放電量制限部と、を備え、前記充放電量制限部は、前記加減速に基づいて前記入出力電力を時系列で推定し、推定された前記入出力電力の変化に応じて前記入出力電力を制限するバッテリの昇温制御装置が提供される。

また、前記充放電量制限部は、少なくとも、推定された前記入出力電力のピークと前記入出力可能電力との差分より大きい幅で前記入出力電力を制限してもよい。

また、前記充放電量制限部は、前記加減速により前記入出力電力が前記入出力可能電力を超えると予測される時刻及び期間に応じて前記入出力電力を制限してもよい。

また、前記充放電量制限部は、前記ハイブリッド車に搭載された前方監視カメラの撮像情報、前方距離センサ情報、アクセル操作量の変化速度及びブレーキ操作量の変化速度の少なくとも一つに基づいて、前記加減速を予測してもよい。

また、前記充放電制御部は、エンジンの駆動力を利用した発電機による充電と、前記ハイブリッド車の駆動力を発生する駆動モータへの電力供給と、により前記バッテリの充放電を行ってもよい。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、ハイブリッド車に搭載されモータジェネレータへの電力の供給源であるバッテリの低温時に、前記バッテリの残存容量の上下限の範囲内で前記バッテリの充放電を繰り返し行い、前記バッテリを昇温させるバッテリの昇温制御方法において、前記ハイブリッド車の加減速に基づいて前記バッテリの充放電時の入出力電力を時系列で推定し、推定された前記入出力電力が入出力可能電力を超えると予測されたときに、前記入出力電力を制限する、バッテリの昇温制御方法が提供される。

本発明によれば、ハイブリッド車に備えられたバッテリの昇温制御中に、バッテリの充放電量が過大になるおそれを低減することができる。したがって、バッテリの劣化の進行を低減することができるようになる。

本発明の一実施形態にかかるハイブリッド車のシステムの概略構成を示す模式図である。 同実施形態にかかる制御装置の構成例を示すブロック図である。 車速及び加速度の予測時系列データの例を示す図である。 入出力電力の予測時系列データを示す説明図である。 入出力電力の制限を行わないパルス充放電パターンの例を示す図である。 入出力電力を制限したパルス充放電パターンの例を示す図である。 同実施形態にかかるバッテリのウォームアップ制御処理を示すフローチャートである。 通常ウォームアップ制御処理を示すフローチャートである。 入出力電力推移予測処理を示すフローチャートである。 入出力電力の制限処理を示すフローチャートである。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

＜＜１．ハイブリッドシステムの概略構成＞＞
まず、本発明の一実施形態にかかるハイブリッド車のシステム構成の一例について説明する。図１は、本実施形態にかかるシステム５００の構成を示す模式図である。かかるシステム５００は、エンジンＥＮＧ及び駆動モータＭＧ２により車両の駆動軸７０に付与する駆動力を発生させるシステムとして構築され、駆動系及び電子制御系により構成されている。駆動系は、主として、バッテリ１０、インバータ２０、モータジェネレータ３０、エンジンＥＮＧ、プラネタリギヤ６０、及びデファレンシャルギヤ５０を備えている。また、電子制御系は、主として、撮像処理部１１０及び制御装置２００を備えている。

＜１−１．駆動系の構成＞
はじめに、システム５００を構成する駆動系について説明する。
モータジェネレータ３０は、エンジンＥＮＧの駆動力を用いて発電を行うジェネレータＭＧ１と、デファレンシャルギヤ５０を介して駆動軸７０に対して駆動力を付与する駆動モータＭＧ２とが一体となったユニットとして構成されている。ジェネレータＭＧ１及び駆動モータＭＧ２は、直流電力を交流電力に変換するインバータ２０を介してバッテリ１０に接続されている。

ジェネレータＭＧ１は、エンジンＥＮＧの駆動力を利用して発電する。発電された電力は、インバータ２０を介して駆動モータＭＧ２に対して供給されるとともに、バッテリ１０に充電される。また、ジェネレータＭＧ１は、エンジンＥＮＧの始動時においては、バッテリ１０からの電力を利用して、スタータとしても機能するように構成されている。

駆動モータＭＧ２は、インバータ２０から供給される電流により発生する電磁力と、駆動モータＭＧ２内に設けられたマグネットの磁力とによって、駆動軸７０に付与する駆動力を発生させる。また、駆動モータＭＧ２は、減速時に熱エネルギとして捨てられる減速エネルギを電力に変換してバッテリ１０に充電する回生機能も有している。

ジェネレータＭＧ１及び駆動モータＭＧ２は、いずれも三相交流式のモータとして構成されている。かかるモータは、ステータコイルの三相巻線に三相交流電流を供給することによってモータ内に回転磁界が発生し、ロータに設けられた永久磁石が回転磁界に引かれてトルクが発生する。このとき発生するトルクは、モータに供給される電流の大きさに比例する。また、モータに供給される交流電流の周波数は、モータの出力トルク及び回転数に応じて設定される。

バッテリ１０は、例えば、充放電可能な蓄電池等の二次電池により構成される。本実施形態にかかるシステム５００では、バッテリ電圧が２００Ｖの高電圧バッテリ１０が用いられている。インバータ２０は、バッテリ１０の電圧をジェネレータＭＧ１及び駆動モータＭＧ２にそれぞれ印加することで、ジェネレータＭＧ１及び駆動モータＭＧ２のモータ巻き線に電流を供給する。本実施形態にかかるインバータ２０は、昇圧コンバータ付のインバータとして構成され、昇圧コンバータによって昇圧された高圧の直流電流を交流電流に変換してモータジェネレータ３０に供給する。モータジェネレータ３０に供給する交流電流の大きさや、交流電流の周波数は、制御装置２００によって制御される。モータジェネレータ３０は、モータ巻き線に電流を流すことでモータトルクを発生させているため、印加する電圧を大きくすることでより大きな電流を流すことが可能となる。

エンジンＥＮＧは、駆動軸７０に付与する駆動力を発生するとともに、ジェネレータＭＧ１による発電のための駆動力を発生する。エンジンＥＮＧは、例えばガソリンエンジンやディーゼルエンジンとすることができるが、これに限られない。プラネタリギヤ６０は、エンジンＥＮＧで発生した駆動力を、駆動輪４０とジェネレータＭＧ１とに伝達する。プラネタリギヤ６０のリングギヤには、デファレンシャルギヤ５０を介して駆動輪４０に連結された駆動軸７０が接続され、サンギヤにはジェネレータＭＧ１のロータが接続されている。

＜１−２．電子制御系の構成＞
次に、システム５００を構成する電子制御系について説明する。本実施形態にかかるシステム５００の電子制御系は、撮像処理部１１０及び制御装置２００により構成されている。なお、本実施形態では、電子制御系が、撮像処理部１１０を除いて一つの制御装置２００からなる構成となっているが、かかる制御装置２００が複数の制御装置に分けられて構成されていてもよい。

［１−２−１．撮像処理部］
撮像処理部１１０は、公知のマイクロコンピュータを中心に構成された制御ユニットである。撮像処理部１１０は、前方監視カメラとしてのステレオカメラ１００ａ，１００ｂから出力される撮像情報を処理することにより、先行車両との車間距離や進行方向に存在する物体との距離等を算出する。本実施形態にかかるシステム５００では、ステレオカメラ１００ａ，１００ｂによる撮像情報も、制御装置２００によるバッテリの昇温制御（以下、「ウォームアップ制御」ともいう。）に利用される。

ステレオカメラ１００ａ，１００ｂは、例えば電荷結合素子（ＣＣＤ）等の固体撮像素子を備えた左右一組のＣＣＤカメラにより構成することができる。かかるＣＣＤカメラは、車室内の天井前方に所定の間隔を空けて取り付けられ、車外の対象を異なる視点からステレオ撮像する。撮像処理部１１０は、ステレオカメラ１００ａ，１００ｂで自車両の進行方向を撮影した一組のステレオ画像対に対し、対応する位置のずれ量から三角測量の原理によって距離情報を生成する。撮像処理部１１０は、例えば、かかる距離情報に対して周知のグルーピング処理を行い、グルーピング処理した距離情報をあらかじめ設定しておいた三次元的な立体データ等と比較することにより、先行車両や信号機等の物体を認識する。撮像処理部１１０は、先行車両や物体を認識した場合には、自車両と先行車両等との相対距離Ｄや、先行車両の移動速度（相対距離の変化割合＋自車両の車速）等を算出するよう構成されている。

ステレオカメラ１００ａ，１００ｂは、色認識可能な固体撮像素子を備えたカメラとしてもよい。かかるカメラを使用した場合には、撮像処理部１１０において、例えば、信号の色や先行車両のブレーキランプの点灯状態を認識することができる。撮像処理部１１０は、演算結果の情報を制御装置２００に送信する。ステレオカメラ１００ａ，１００ｂ及び撮像処理部１１０は、一体化されたユニットとして構成されて、車室内に備えられていてもよい。

［１−２−２．制御装置］
制御装置２００は、公知のマイクロコンピュータを中心に構成された制御ユニットである。制御装置２００は、バッテリ１０、インバータ２０及びエンジンＥＮＧの制御を実行する。制御装置２００は、例えば、エンジン制御装置、インバータ制御装置、バッテリ制御装置に分けて構成されていてもよい。本実施形態にかかるシステム５００では、制御装置２００がバッテリ１０の昇温制御装置としての機能を有している。

制御装置２００は、追従制御の非実行時においては、運転者によるアクセルペダルの操作量に基づいてエンジンＥＮＧ及びモータジェネレータ３０それぞれの要求トルクを算出する。また、制御装置２００は、追従制御の実行時においては、自車両の車速Ｖａｃｔを目標車速Ｖｔｇｔとするため、あるいは、先行車両との車間距離Ｄを目標車間距離Ｄｔｇｔとするために必要な、エンジンＥＮＧ及びモータジェネレータ３０それぞれの要求トルクを算出する。制御装置２００は、算出した要求トルクに基づいてエンジンＥＮＧ及びインバータ２０の駆動制御を実行する。その際に、バッテリ１０の残存容量（充電状態）ＳＯＣが考慮されてもよい。

また、バッテリ１０は、バッテリ温度Ｔｂａｔが低いと使用可能な電力量（バッテリ容量）が低下することから、制御装置２００は、バッテリ１０の低温時にバッテリ１０を昇温させて、低下しているバッテリ容量を早期に回復させるウォームアップ制御を実行する。

ここで、図２は、制御装置２００の構成のうち、バッテリ１０のウォームアップ制御に関連する部分を機能的なブロックで示している。かかる制御装置２００は、バッテリ状態検出部２１０と、充放電制御部２３０と、充放電量制限部２５０とを備えている。また、制御装置２００には、撮像処理部１１０による演算結果の情報、車速センサ等により検出される自車両の車速Ｖａｃｔ、ドライバによって設定される追従制御時の目標車速Ｖｔｇｔ、バッテリ１０に備えられた種々のセンサの検出値、アクセルペダルセンサ等により検出されるアクセル操作量Ａｃｃ及びブレーキペダルセンサにより検出されるブレーキ操作量Ｂｒｋ、ナビゲーションシステムからの情報等が入力される。かかる制御装置２００は、図示しない記憶素子を備え、実行するプログラムや演算結果等が記憶素子に記憶される。

バッテリ状態検出部２１０は、バッテリユニットに備えられた種々のセンサの出力値に基づき、バッテリ１０の残存容量ＳＯＣや入出力可能な最大電力量である入出力可能電力Ｐｍａｘ等を含むバッテリ１０の状態を算出する。例えば、バッテリ状態検出部２１０は、電圧センサで測定したバッテリ１０の端子電圧Ｖｂａｔ、電流センサで測定したバッテリ１０の充放電電流Ｉ、温度センサで測定したバッテリ温度Ｔｂａｔ等に基づいて、残存容量ＳＯＣや入出力可能電力Ｐｍａｘを算出する。これらの演算処理は、既存の技術を利用することができる。

充放電制御部２３０は、バッテリ温度Ｔｂａｔがあらかじめ定められた閾値Ｔｂａｔ０未満のときに、バッテリ温度Ｔｂａｔを上昇させるウォームアップ制御を実行する。ウォームアップ制御は、バッテリの充放電をパルス状に交互に繰り返し実行させることにより、内部抵抗による発熱を生じさせてセル温度を上昇させる制御である。本実施形態では、インバータ２０を介した充電及び放電を繰り返し実行させる方式を採用している。具体的に、本実施形態では、インバータ２０を介して行われるジェネレータＭＧ１の発電電力の充電と、インバータ２０を介して行われる駆動モータＭＧ２への電力供給による放電とが繰り返し実行される。かかる充放電に対応して、エンジンＥＮＧの駆動トルクが適宜制御される。

本実施形態において、パルス充放電による入力電力Ｐｃ及び出力電力Ｐｄは、電力の過大な入出力によるバッテリ１０の劣化等を防ぐために、入出力可能電力Ｐｍａｘ以下となるように設定される。充放電制御部２３０は、最新のバッテリ温度Ｔｂａｔに基づいて残存容量ＳＯＣ及び入出力可能電力Ｐｍａｘを更新しながら、パルス充放電パターンを設定する。かかるパルス充放電パターンは、例えば、バッテリ温度Ｔｂａｔと、バッテリ１０の残存容量ＳＯＣと、入出力可能電力Ｐｍａｘ等を含むバッテリ状態に基づいて、パルス幅やパルス長が可変設定されてもよい。

充放電制御部２３０は、パルス充放電パターンにしたがって入力電力Ｐｃ及び出力電力Ｐｄを決定し、インバータ２０又は放電装置８０に駆動指令を出力する。パルス充放電パターンを利用して、入出力可能電力Ｐｍａｘの範囲内でバッテリ１０の電力を入出力させることにより、バッテリ１０の充放電を効率良く制御することができる。これにより、バッテリ温度Ｔｂａｔを早期に上昇させてバッテリ１０本来の容量を急速に回復させることができる。

充放電量制限部２５０は、車両の加減速を事前に予測し、ウォームアップ制御のパルス充放電パターンの入出力電力Ｐｃ，Ｐｄを制限する制御を実行する。本実施形態にかかる制御装置２００の充放電量制限部２５０は、アクセル操作量Ａｃｃ、ブレーキ操作量Ｂｒｋ及び撮像処理部１１０による演算結果の情報に基づいて、車両の加減速を事前に予測し、入出力電力Ｐｃ，Ｐｄを制限する。入出力電力Ｐｃ，Ｐｄを制限することには、パターン設定した入力電力Ｐｃ及び出力電力Ｐｄよりも小さくすることだけでなく、入力電力Ｐｃ及び出力電力Ｐｄをゼロにすることも含まれる。

例えば、車両が急加速する場合には、バッテリ１０からインバータ２０への供給電力が大きくなり、バッテリ１０からの出力電力が増大する。そのため、バッテリ１０からの出力電力が過大になる急加速が予測されたときには、バッテリ１０の出力電力Ｐｄが制限される。車両の急加速は、例えば、アクセルペダルが急激に踏まれた場合や、追従制御中に先行車両との車間距離が急激に広がった場合、急な上り坂にさしかかった場合等に発生し得る。したがって、充放電量制限部２５０は、アクセル操作量Ａｃｃの変化率や、追従制御中における撮像処理部１１０からの撮像情報により得られる車間距離の変化率、ナビゲーションシステムからの坂道情報等に基づいて、車両の加速状態を予測する。先行車両との距離の情報は、撮像処理部１１０の演算結果以外に、電磁波を用いた距離センサ等により検出するようにしてもよい。

また、車両が急減速する場合には、駆動モータＭＧ２の回生ブレーキ機能によってバッテリ１０に充電される回生電力が大きくなり、バッテリ１０への入力電力が増大する。そのため、バッテリ１０への入力電力が過大になる急減速が予測されたときには、バッテリ１０の入力電力Ｐｃが制限される。車両の急減速は、例えば、アクセルペダルが急激に緩められた場合や、追従制御中に先行車両との車間距離が急激に縮まった場合、急なカーブや下り坂にさしかかった場合等に発生し得る。また、ハイブリッド車においては、駆動モータＭＧ２による回生ブレーキがフットブレーキとして利用される場合があり、ブレーキペダルが踏まれた場合にも回生ブレーキ力が発生し得る。したがって、充放電量制限部２５０は、アクセル操作量Ａｃｃの変化率や、ブレーキ操作量Ｂｒｋの変化率、追従制御中における撮像処理部１１０からの撮像情報により得られる車間距離の変化率、ナビゲーションシステムからのカーブや坂道の情報等に基づいて、車両の減速状態を予測する。先行車両との距離の情報は、撮像処理部１１０の演算結果以外に、電磁波を用いた距離センサ等により検出するようにしてもよい。

本実施形態にかかる充放電量制限部２５０は、予測を行う時点以降の車速Ｖ及び加速度ΔＶについての予測時系列データ、入出力電力Ｐｃ、Ｐｄについての予測時系列データを生成し、これらの予測時系列データに基づいて、入出力電力Ｐｃ，Ｐｄを制限する。具体的に、充放電量制限部２５０は、まず、予測を行う時点以降の車速Ｖ及び加速度ΔＶについての予測時系列データを生成する。充放電量制限部２５０は、演算周期ごとに、かかる予測時系列データを生成する。

図３は、車速Ｖ及び加速度ΔＶについての予測時系列データの例を示している。横軸が時間を示し、縦軸が車速Ｖ及び加速度ΔＶを示している。例えば、現在時刻Ａにおいて、アクセル操作量Ａｃｃが増大したとする。これに伴い、充放電量制限部２５０が生成する予測時系列データＡでは、現在時刻Ａに少し遅れて加速度ΔＶ及び車速Ｖの急上昇が予測される。また、現在時刻Ｂにおいて、例えば、ブレーキ操作量Ｂｒｋが増大するか、あるいは、先行車両との車間距離Ｄが急激に減少したとする。これに伴い、充放電量制限部２５０が生成する予測時系列データＢでは、現在時刻Ｂに少し遅れて加速度ΔＶ及び車速Ｖの急減少が予測される。車速Ｖ及び加速度ΔＶの予測時系列データは、アクセル操作量Ａｃｃの変化速度ΔＡｃｃ、ブレーキ操作量Ｂｒｋの変化速度ΔＢｒｋ、先行車両との車間距離Ｄの変化速度ΔＤ、前方の障害物等との距離の変化速度等に基づいて生成することができる。

また、充放電量制限部２５０は、車速Ｖ及び加速度ΔＶの予測時系列データに基づいて、入出力電力Ｐｃ，Ｐｄについての予測時系列データを生成する。入出力電力Ｐｃ，Ｐｄについての予測時系列データは、エンジンＥＮＧ及びインバータ２０の駆動トルクを制御するための情報に基づいて生成することができる。そして、かかる入出力電力Ｐｃ，Ｐｄが入出力可能電力Ｐｍａｘを超えると予測されると、充放電量制限部２５０は、入出力電力Ｐｃ，Ｐｄを制限する。

図４は、入出力電力Ｐｃ，Ｐｄについての予測時系列データの例を示している。この予測時系列データは、図３に示した車速Ｖ及び加速度ΔＶについての予測時系列データに対応しており、横軸が時間を示し、縦軸が入出力電力の変化を示している。なお、図４に示す予測時系列データにおいて、パルスの中央値ＳＯＣ０よりも上側の入出力電力パターンが出力電力（放電量）Ｐｄを表し、上に位置するほど出力電力Ｐｄの値は大きくなる。また、パルスの中央値ＳＯＣ０よりも下側の入出力電力パターンが入力電力（充電量）Ｐｃを表し、下に位置するほど入力電力Ｐｄの値は大きくなる。入出力可能電力Ｐｍａｘは、入力可能電力及び出力可能電力いずれも同一の値Ｐｍａｘである。また、入出力可能電力Ｐｍａｘは、図４では一定値となっているが、実際にはバッテリ温度Ｔｂａｔに応じて可変の値となる。

図４の例では、現在時刻Ａから少し遅れて車速Ｖ及び加速度ΔＶの急上昇が予測されることに伴って、入出力電力Ｐｃ，Ｐｄについての予測時系列データＡでは、出力電力（放電量）Ｐｄの急上昇が予測される。このとき、期間Σｔｐの間、出力電力Ｐｄが出力可能電力Ｐｍａｘを超えることが予測されている（領域Ａ参照）。出力電力Ｐｄの急上昇は、駆動モータＭＧ２への供給電力の増大に伴って発生が予測されるものである。また、現在時刻Ｂから少し遅れて車速Ｖ及び加速度ΔＶの急減少が予測されることに伴って、入出力電力Ｐｃ，Ｐｄについての予測時系列データＢでは、入力電力（充電量）Ｐｃの急上昇が予測される。このとき、入力電力Ｐｃが入力可能電力Ｐｍａｘを超えることが予測されている（領域Ｂ参照）。入力電力Ｐｃの急上昇は、駆動モータＭＧ２による回生ブレーキ力の増大に伴って発生が予測されるものである。

例えば、領域Ａを例に採って説明すれば、充放電量制限部２５０は、入出力電力Ｐｃ，Ｐｄの予測時系列データＡに基づき、出力電力Ｐｄが出力可能電力Ｐｍａｘを超える期間Σｔｐよりも長い期間Ｔｌｉｍｉｔの間、出力電力Ｐｄを制限する。具体的に、出力可能電力Ｐｍａｘを超える出力電力Ｐｄの最大値Ｐｄ＿ｐｅａｋと出力可能電力Ｐｍａｘとの差分（Ｐｄ＿ｐｅａｋ−Ｐｍａｘ）を超える制限量ΔＰｌｉｍｉｔで、出力電力Ｐｄに制限を加える。

図５及び図６は、それぞれ入出力電力Ｐｃ，Ｐｄを制限する前及び後のパルス充放電パターンを示している。図５及び図６において、ウォームアップ制御中、バッテリ１０への充電時にはエンジンＥＮＧの駆動力によりジェネレータＭＧ１で発電された電力が入力電力Ｐｃとなってバッテリ１０に充電される。一方、ウォームアップ制御中、バッテリ１０からの放電時には、車両のトルク制御で要求される駆動モータＭＧ２への供給電力が出力電力Ｐｄとなってバッテリ１０から放電される。

そして、出力電力Ｐｄが入出力可能電力Ｐｍａｘを超えると予測されたときに、出力電力Ｐｄが入出力可能電力Ｐｍａｘを超える周期を含む前後の周期まで期間Ｔｌｉｍｉｔを拡大して、制限量ΔＰｌｉｍｉｔ（＝（１＋α）×（Ｐｄ＿ｐｅａｋ−Ｐｍａｘ））で出力電力Ｐｄを制限している（領域Ａ参照）。また、入力電力Ｐｃが入出力可能電力Ｐｍａｘを超えると予測されたときに、入力電力Ｐｃが入出力可能電力Ｐｍａｘを超える周期を含む前後の周期まで期間Ｔｌｉｍｉｔを拡大して、制限量ΔＰｌｉｍｉｔ（＝（１＋α）×（Ｐｃ＿ｐｅａｋ−Ｐｍａｘ））で入力電力Ｐｃを制限している（領域Ｂ参照）。

このとき、入出力電力Ｐｃ，Ｐｄを制限する期間Ｔｌｉｍｉｔの中心が、入出力可能電力Ｐｍａｘを超える入力電力の最大値Ｐｃ＿ｐｅａｋ又は出力電力の最大値Ｐｄ＿ｐｅａｋとしてもよい。これにより、入出力電力Ｐｃ，Ｐｄが入出力可能電力Ｐｍａｘを超えると予測された期間の前後にわたって入出力電力Ｐｃ，Ｐｄが制限され、入出力電力Ｐｃ，Ｐｄが入出力可能電力Ｐｍａｘを超えないようにされる。

入力電力Ｐｃを制限する場合には、駆動モータＭＧ２により発生する回生電力を制限するのではなく、ジェネレータＭＧ１の発電による充電量を制限することが好ましい。ジェネレータＭＧ１の発電による充電量を制限することにより、回生電力の回収効率を低下させることがなくなり、回生ブレーキ力による減速を遅らせることがなく、また、電力効率を向上させることができる。また、エンジンＥＮＧの出力を抑えることにもなるために、燃費を向上させることもできる。

＜＜２．バッテリの昇温制御方法＞＞
次に、本実施形態にかかる制御装置２００によるバッテリ１０の昇温制御方法について説明する。図７〜図１０は、本実施形態にかかるバッテリ１０の昇温制御処理を示すフローチャートである。なお、以下のフローチャートは、アクセル操作量Ａｃｃの変化量ΔＡｃｃ及び撮像処理部１１０の演算結果に基づいてウォームアップ制御時の入出力電力Ｐｃ，Ｐｄを制限する制御を行う例である。

まず、図７のステップＳ１０において、制御装置２００は、バッテリ温度Ｔｂａｔを検出する。次いで、制御装置２００は、ステップＳ２０において、バッテリ温度Ｔｂａｔがあらかじめ設定された閾値Ｔｂａｔ０未満か否かを判別する。バッテリ温度Ｔｂａｔが閾値Ｔｂａｔ０以上の場合には（Ｓ２０：Ｎｏ）、バッテリ１０を昇温させる必要がないことから、制御装置２００はステップＳ７０に進んで、ウォームアップ制御を終了させる。一方、ステップＳ２０において、バッテリ温度Ｔｂａｔが閾値Ｔｂａｔ０未満の場合には（Ｓ２０：Ｙｅｓ）、制御装置２００はステップＳ３０に進んで、通常ウォームアップ制御を実行する。

図８は、通常ウォームアップ制御処理のフローチャートを示している。通常ウォームアップ制御を実行するにあたり、制御装置２００は、ステップＳ１１０において、最新のバッテリ温度Ｔｂａｔを検出するとともに、バッテリ１０の残存容量ＳＯＣを算出する。次いで、制御装置２００は、ステップＳ１２０において、バッテリ温度Ｔｂａｔに応じた残存容量ＳＯＣの上限値ＳＯＣｍａｘ及び下限値ＳＯＣｍｉｎの範囲内で、パルス充放電パターンを設定する。このとき、バッテリ１０の劣化度や入出力可能電力Ｐｍａｘを考慮してもよい。

次いで、制御装置２００は、ステップＳ１３０において、充放電パターンの充電モードと放電モードとを切り替えるために、バッテリ１０の残存容量ＳＯＣがあらかじめ定めた閾値ＳＯＣ０以上となっているか否かを判別する。残存容量ＳＯＣが閾値ＳＯＣ０以上の場合には（Ｓ１３０：Ｙｅｓ）、制御装置２００はステップＳ１４０に進み、インバータ２０を介した放電モードに移行する。一方、残存容量ＳＯＣが閾値ＳＯＣ０未満の場合には（Ｓ１３０：Ｎｏ）、制御装置２００はステップＳ１５０に進み、ジェネレータＭＧ１によって発電した電力をバッテリ１０に充電する充電モードに移行する。以上のようにして、通常ウォームアップ制御が繰り返し実行される。

なお、閾値ＳＯＣ０は、例えば、ハイブリッド走行を維持するために車両としてバッテリ１０に要求する入出力電力の最大値を維持することができる残存容量ＳＯＣの値とすることができる。この閾値ＳＯＣ０は、バッテリ１０の温度に依存する可変値としてもよい。具体的に、ハイブリッド走行中において、バッテリ１０の残存容量ＳＯＣは、例えば３０％を中心に、２０〜４０％の間で制御される。バッテリ１０のウォームアップ制御中においては、バッテリ１０が低温で出力を取れないおそれがあることから、閾値ＳＯＣ０は、通常のハイブリッド走行中の残存容量ＳＯＣよりも高い値とすることが好ましい。ただし、バッテリ１０の低温状態において入力が制限されることも考慮して、例えば、閾値ＳＯＣ０を４０〜５０％の範囲内の値とすることができる。

図７に戻り、通常ウォームアップ制御を実行している間、制御装置２００は、ステップＳ４０において、入出力電力Ｐｃ，Ｐｄの推移予測を行う。図９は、入出力電力Ｐｃ，Ｐｄの推移予測処理のフローチャートを示している。入出力電力Ｐｃ，Ｐｄの推移を予測するにあたり、制御装置２００は、ステップＳ２１０において、図３に例示したような車速Ｖ及び加速度ΔＶについての予測時系列データを生成する。次いで、制御装置２００は、ステップＳ２２０において、図４に例示したような入出力電力Ｐｃ，Ｐｄについての予測時系列データを生成する。次いで、制御装置２００は、ステップＳ２３０において、予測時系列データにおける、入力電力Ｐｃの最大値Ｐｃ＿ｐｅａｋ又は出力電力Ｐｄの最大値Ｐｄ＿ｐｅａｋを算出する。

図７に戻り、制御装置２００は、上記の入力電力Ｐｃの最大値Ｐｃ＿ｐｅａｋ又は出力電力Ｐｄの最大値Ｐｄ＿ｐｅａｋを求めた後、ステップＳ５０において、最大値Ｐｃ＿ｐｅａｋ（Ｐｄ＿ｐｅａｋ）が入出力可能電力Ｐｍａｘを超えているか否かを判別する。入力電力Ｐｃの最大値Ｐｃ＿ｐｅａｋ又は出力電力Ｐｄの最大値Ｐｄ＿ｐｅａｋが入出力可能電力Ｐｍａｘを超えていなければ（Ｓ５０：Ｎｏ）、入出力電力Ｐｃ，Ｐｄの制限は不要であるために、ステップＳ１０に戻って、これまでのステップを繰り返す。

一方、入力電力Ｐｃの最大値Ｐｃ＿ｐｅａｋ又は出力電力Ｐｄの最大値Ｐｄ＿ｐｅａｋが入出力可能電力Ｐｍａｘを超えている場合には（Ｓ５０：Ｙｅｓ）、ステップＳ６０に進み、制御装置２００は、入出力制限ウォームアップ制御を実行する。図１０は、入出力制限ウォームアップ制御処理のフローチャートを示している。入出力制限ウォームアップ制御処理を実行するにあたり、まず、ステップＳ３１０において、制御装置２００は、入出力電力Ｐｃ，Ｐｄを制限するための制限量ΔＰｌｉｍｉｔを決定する。

具体的には、入力電力Ｐｃの最大値Ｐｃ＿ｐｅａｋ又は出力電力Ｐｄの最大値Ｐｄ＿ｐｅａｋから入出力可能電力Ｐｍａｘを引いて求められる差分よりも大きい値となるΔＰｌｉｍｉｔ（＝（１＋α）×（Ｐｃ＿ｐｅａｋ又はＰｄ＿ｐｅａｋ−Ｐｍａｘ））を決定する。αは、実際に生じる回生電力による充電量又は駆動モータＭＧ２への電力供給による放電量の予測誤差を考慮した、１未満の値である。

次いで、制御装置２００は、ステップＳ３２０において、入力電力Ｐｃの最大値Ｐｃ＿ｐｅａｋ又は出力電力Ｐｄの最大値Ｐｄ＿ｐｅａｋが入出力可能電力Ｐｍａｘを超える時間の積算時間Σｔｐを算出する。次いで、制御装置２００は、ステップＳ３３０において、入出力電力Ｐｃ，Ｐｄを制限する期間Ｔｌｉｍｉｔ及び入出力制限の開始時間を決定する。

具体的に、制御装置２００は、ステップＳ３２０で算出した積算時間Σｔｐに係数βをかけて期間Ｔｌｉｍｉｔ（＝Σｔｐ×β）を算出する。βは、実際に入出力電力Ｐｃ，Ｐｄが入出力可能電力Ｐｍａｘを超える期間の予測誤差を考慮した、１を超える値である。また、制御装置２００は、入出力制限の開始時間は、入出力電力Ｐｃ，Ｐｄについての予測時系列データにおいて、入力電力Ｐｃ又は出力電力Ｐｄの最大値Ｐｃ＿ｐｅａｋ，Ｐｄ＿ｐｅａｋが期間Ｔｌｉｍｉｔの中央時点となるように、開始時間を決定する。

次いで、制御装置２００は、ステップＳ３４０において、ステップＳ３１０で決定した制限量ΔＰｌｉｍｉｔと、ステップＳ３３０で決定した期間Ｔｌｉｍｉｔ及び開始時間にしたがって、入出力電力Ｐｃ，Ｐｄを制限しながら、パルス充放電を実行する。かかるパルス充放電を実行した後は、図７のステップＳ１０に戻り、これまでのステップを繰り返す。

以上説明したように、本実施形態によれば、ウォームアップ制御中に、車両の加減速に伴ってバッテリ１０の入出力電力Ｐｃ，Ｐｄが入出力可能電力Ｐｍａｘを超えると予測されると、入出力電力Ｐｃ，Ｐｄに制限を与える処理が実行される。その結果、実際に回生ブレーキ力によるバッテリ１０への充電や、駆動モータＭＧ２への電力供給によるバッテリ１０からの放電が発生しても、バッテリ１０の入出力電力が入出力可能電力Ｐｍａｘを超えないようにすることができる。したがって、バッテリ１０の劣化を低減することができる。

また、入力電力Ｐｃを制限する際に、ジェネレータＭＧ１の発電による充電量を小さくするようにした場合には、回生電力の回収効率は維持され、燃費あるいは電力効率が改善される。さらに、回生ブレーキ力を確実に生じさせることができるようになることから、車両の安全性の向上にも資することとなる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は応用例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１０ 高電圧バッテリ
２０ インバータ
３０ モータジェネレータ
４０ 駆動輪
５０ デファレンシャルギヤ
６０ プラネタリギヤ
７０ 駆動軸
１００ａ，１００ｂ ステレオカメラ
１１０ 撮像処理部
２００ 制御装置
２１０ バッテリ状態検出部
２３０ 充放電制御部
２５０ 充放電量制限部
５００ ハイブリッドシステム
ＭＧ１ ジェネレータ
ＭＧ２ 駆動モータ
ＥＮＧ エンジン

Claims (6)

1. ハイブリッド車に搭載されモータジェネレータへの電力の供給源であるバッテリの昇温制御を行うためのバッテリの昇温制御装置において、
   前記バッテリの低温時に前記バッテリの残存容量の上下限の範囲内でバッテリの充放電を繰り返し行う充放電制御部と、
   前記ハイブリッド車の加減速により、前記バッテリの充放電時の入出力電力が入出力可能電力を超えると予測されたときに、前記入出力電力を制限する充放電量制限部と、を備え、
   前記充放電量制限部は、前記加減速に基づいて前記入出力電力を時系列で推定し、推定された前記入出力電力の変化に応じて前記入出力電力を制限するバッテリの昇温制御装置。
2. 前記充放電量制限部は、少なくとも、推定された前記入出力電力のピークと前記入出力可能電力との差分より大きい幅で前記入出力電力を制限する、請求項１に記載のバッテリの昇温制御装置。
3. 前記充放電量制限部は、前記加減速により前記入出力電力が前記入出力可能電力を超えると予測される時刻及び期間に応じて前記入出力電力を制限する、請求項１又は２に記載のバッテリの昇温制御装置。
4. 前記充放電量制限部は、前記ハイブリッド車に搭載された前方監視カメラの撮像情報、前方距離センサ情報、アクセル操作量の変化速度及びブレーキ操作量の変化速度、ナビゲーションシステムからの情報の少なくとも一つに基づいて、前記加減速を予測する、請求項１〜３のいずれか一項に記載のバッテリの昇温制御装置。
5. 前記充放電制御部は、エンジンの駆動力を利用した発電機による充電と、前記ハイブリッド車の駆動力を発生する駆動モータへの電力供給と、により前記バッテリの充放電を行う、請求項１〜４のいずれか一項に記載のバッテリの昇温制御装置。
6. ハイブリッド車に搭載されモータジェネレータへの電力の供給源であるバッテリの低温時に、前記バッテリの残存容量の上下限の範囲内で前記バッテリの充放電を繰り返し行い、前記バッテリを昇温させるバッテリの昇温制御方法において、
   前記ハイブリッド車の加減速に基づいて前記バッテリの充放電時の入出力電力を時系列で推定し、推定された前記入出力電力が入出力可能電力を超えると予測されたときに、前記入出力電力を制限する、バッテリの昇温制御方法。

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