JP6545435B2

JP6545435B2 - 車両制御装置、車両、及び車両の制御方法

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Publication number: JP6545435B2
Application number: JP2014045132A
Authority: JP
Inventors: 裕孝久保田; 高田　潤一; 潤一高田
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2014-03-07
Filing date: 2014-03-07
Publication date: 2019-07-17
Anticipated expiration: 2034-03-07
Also published as: JP2015168345A

Description

本発明は、車両制御装置、車両、及び車両の制御方法に関するものである。

災害向け等の電源供給車両、大型の電動補機を搭載した車両、及びハイブリッド車両等には、蓄電装置が搭載されている。これらの車両に対して蓄電装置は、走行や補機駆動用の動力源、又は発電電力（電源）のバッファ、電力の平滑化等に用いられる。蓄電池としては、リチウムイオン蓄電池（リチウムイオンバッテリ）といった二次蓄電池が用いられ、多くの場合、３００Ｖ〜６００Ｖの高電圧の電池パックとして搭載される。

蓄電池は、温度が低下すると、蓄電池性能が低下する。
具体的には蓄電池の内部抵抗が増加するとともに放電容量も低下する。例えば、氷点下ではこの低下が大きくなり、特に−２０℃〜−３０℃近傍では、その低下が顕著となる。
なお、蓄電池の内部抵抗が増大すると、通常温度（０℃以上）での使用に比べて、充電電流又は放電電流に対する電圧の変動が大きくなる。また、低温時における放電容量の低下を想定して蓄電装置を設計すると必要な蓄電池セル数が増大し、車載する蓄電装置の容積の増大やコストの増加を招く。

そして、温度低下による蓄電池の性能低下により、車両性能に以下のような影響が生じる。
放電時に電圧が大きく低下することで、ハイブリッド車両の走行モータや補機を搭載した車両の補機駆動用モータを駆動できない、もしくは駆動できたとしても電圧が不足して所定の出力が得られず、車両の走行性能（加速度、燃費）や補機の動作に支障を及ぼす場合がある。
また、充電時に電圧が大きく上昇し、規定の電力を蓄電池へ充電できないことで、車両の制動時における回生電力を蓄電池が充電できず、燃費の悪化やブレーキによる制動能力が低下する。また、補機をモータとした場合に、補機を停止させるための制動時における回生電力を充電できず、補機の停止動作が意図した通りに行えない。また、蓄電池の電圧が過度に上昇し、蓄電池に接続された機器が故障、もしくは過電圧保護のために停止する場合がある。

さらに、災害向けの電力共有車両や大型の電動補機を搭載した車両は、乗用車と比較して、山間部等の寒冷地で使用される頻度が高く、上述したような低温を原因とする蓄電池の性能低下が発生する可能性が高くなる。これらの車両は、乗用車と比較して、低温環境下であっても運転開始後すぐにでも必要性能を要求される。

そこで、充放電時に発生する蓄電池の内部抵抗に起因する熱を利用した蓄電池の昇温方法等が特許文献１，２，３に開示されている。

特許文献１には、電池温度が所定温度より低い場合に、蓄電池に強制的に充放電を行わせ、蓄電池の昇温を行うように指令を出すことが開示されている。充電により昇温を行う場合には、エンジンに対する出力要求を通常時より大きくして、モータジェネレータを発電機として使用して発電電流、すなわち蓄電池への充電電流を通常時より多くする。放電により昇温を行う場合には、エンジンに対する出力要求を通常時より小さくし、モータが消費する電流、すなわち蓄電池からの放電電流を多くする。
このように、特許文献１では、充放電の電流を多くすることで、蓄電池の内部抵抗を利用し、蓄電池を昇温する。

また、特許文献２では、主蓄電池と副蓄電池との間で電流を繰り返し受け渡して、内部抵抗を利用して蓄電池を昇温する。

また、特許文献３では、蓄電池の出力段にリプル電流の発生手段を設けて、蓄電池に繰り返しリプル電流を流し、内部抵抗を利用して昇温する。

しかしながら、二次蓄電池の内部抵抗は、可能な限り小さくなるように設計されており、特許文献１，２，３に開示されているような内部抵抗を利用した昇温では、大きな発熱が得られずに昇温の速度が遅い、という問題がある。充放電を繰り返すことで電流を発生させようとしても、装置の制約によって、目標時間内に昇温を完了するために十分な周期や振幅の電流が得られない、という問題がある。また、特許文献２に開示されているような、主蓄電池と副蓄電池との間での電流の受け渡し動作では、その電力の橋渡しになるＤＣＤＣコンバータは双方向型であることが必要であり、装置のサイズの大型化やコストの増加が生じる。

そこで、特許文献４には、モータ及びエンジンを駆動源とするハイブリッドシステムにおいて、モータ及びエンジンの排熱を利用して蓄電池を昇温することが開示されている。

特開２０００−９２６１４号公報特開２０１２−２１４１４２号公報特開２０１１−１８５３３号公報特開２０１０−２２８６８６号公報

しかしながら、特許文献４に記載のハイブリッドシステムでは、モータやエンジンの排熱を利用するため、モータやエンジンに対する冷却水の配管が長く複雑化する、モータやエンジンの近くに蓄電池を配置する等の制約が発生する。また、蓄電池の温度が低温である状況では、冷却水の温度も低温のため冷却水の温度が上昇するまで、蓄電池の温度を上昇させることができず、蓄電池の温度上昇に時間を要する。

また、特許文献１〜４に係らず、低温時における蓄電池の性能低下は、放電側より充電側の方が大きい。例えば−２０℃〜−３０℃程度の低温では、放電は可能であっても、充電では小さな電流でも急激に電圧が上昇してしまうため、蓄電池に充電を行うことが困難となる。換言すると、充電時における蓄電池の制約が、放電時の蓄電池の動作にも影響を与える。

そこで、内部発熱や排熱を利用して蓄電池の温度を上昇させる方法の他に、電気ヒータによって蓄電池を昇温することで、昇温時間の短縮を図る方法がある。
電気ヒータとしては、例えばＰＴＣ素子が用いられる。ＰＴＣ素子は、温度上昇に伴い急激に抵抗値が上昇する特性を持つため、簡素な制御手段で温度維持が可能という利点がある。しかし、複数のＰＴＣ素子を電気ヒータが備えると、複数のＰＴＣ素子を同時にオン動作させると突入電流が大きく、電流制限を超える可能性があるため順次にオン動作させる必要があり、速やかに蓄電池を昇温できない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、蓄電池の温度が蓄電池の性能が低下する低温となった場合に蓄電池を効率的に昇温できる、車両制御装置、車両、及び車両の制御方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の車両制御装置、車両、及び車両の制御方法は以下の手段を採用する。

本発明の第一態様に係る車両制御装置は、発電電動機で発電された電力を蓄え、前記発電電動機に電力を供給する蓄電池を備える車両制御装置であって、前記蓄電池の温度を測定する温度測定手段と、前記蓄電池の充電率を測定する充電率測定手段と、前記蓄電池を昇温させるためのヒータと、車両の走行が行われない補機モードにおいて、前記蓄電池の温度が第１規定温度以下の低温であり、かつ前記蓄電池の充電率が所定値以上の場合に、前記蓄電池を放電して前記発電電動機を力行運転させ、前記蓄電池の温度が前記第１規定温度以下の低温であり、かつ前記蓄電池の充電率が前記所定値未満の場合に、前記発電電動機を回生運転させる低温制御手段と、を備え、前記低温制御手段は、前記補機モードにおいて、前記蓄電池の温度が、前記第１規定温度以下に設定された第２規定温度以下の場合に、前記蓄電池の充電率に応じて前記発電電動機を前記力行運転又は前記回生運転させると共に、前記ヒータを用いて前記蓄電池を昇温させ、前記第２規定温度は、０℃以下であり、前記蓄電池の充電可能電流が略０となる温度に設定されている。

本構成によれば、車両は発電電動機で発電された電力を蓄え、発電電動機に電力を供給する蓄電池を備える。そして、車両制御装置は、温度測定手段によって蓄電池の温度を測定し、充電率測定手段によって蓄電池の充電率を測定する。

蓄電池は、その温度の低下と共に性能が低下するので、低下し過ぎた蓄電池の温度は上昇させる必要がある。
そこで、低温制御手段は、蓄電池の温度が所定温度以下の低温であり、かつ蓄電池の充電率が所定値以上の場合に、蓄電池を放電して発電電動機を力行運転させる。また、低温制御手段は、蓄電池の温度が所定温度以下の低温であり、かつ蓄電池の充電率が所定値未満の場合に、発電電動機を回生運転させる。

低温制御手段は、蓄電池を充放電させることで、蓄電池の内部抵抗を利用して発熱させる。発電電動機は力行運転と回生運転が可能であるため、低温制御手段は、蓄電池の充電率が高い場合に発電電動機を力行運転させる一方、充電率が低い場合に発電電動機を回生運転させる。
このように、本構成は、低温時に蓄電池の充電率に応じて発電電動機を力行運転又は回生運転させて蓄電池を充放電させるので、蓄電池の温度が蓄電池の性能が低下する低温となった場合に蓄電池を効率的に昇温できる。

上記第一態様では、前記発電電動機が、車両のエンジンの出力軸に接続され、力行運転を行う場合には停止した前記エンジンを負荷とし、回生運転を行う場合には該エンジンに燃料を供給して駆動させることが好ましい。

本構成によれば、蓄電池は発電電動機に対して充放電を行うので、簡易に蓄電池の内部抵抗を利用して発熱できる。

上記第一態様では、前記低温制御手段が、前記蓄電池を放電させる場合、前記蓄電池の放電可能な電力と停止した前記エンジンの駆動に必要な電力とのうちより小さい値を、前記発電電動機を力行運転させる電力とする。

本構成によれば、より最適な電力で発電電動機を力行運転できる。

上記第一態様では、前記蓄電池は、電力を消費する電力負荷が接続され、前記低温制御手段は、前記蓄電池を放電させる場合、前記蓄電池の放電可能な電力から前記電力負荷の消費電力を減算した値を、前記発電電動機を力行運転させる電力とする。

本構成によれば、電力負荷を動作させつつ、蓄電池を効率的に昇温できる。

上記第一態様では、前記蓄電池を昇温させるためのヒータを備え、前記低温制御手段が、前記発電電動機を力行運転又は回生運転させると共に、前記ヒータを用いて前記蓄電池を昇温させる。

本構成によれば、蓄電池を効率的に昇温できる。

本発明の第二態様に係る車両は、発電電動機と、前記発電電動機で発電された電力を蓄え、前記発電電動機に電力を供給する蓄電池と、前記蓄電地からの放電電力が供給される電力負荷と、上記記載の車両制御装置と、を備える。

本発明の第三態様に係る車両の制御方法は、発電電動機で発電された電力を蓄え、前記発電電動機に電力を供給する蓄電池と前記蓄電池を昇温させるためのヒータとを備える車両の制御方法であって、前記蓄電池の温度及び前記蓄電池の充電率を測定する測定工程と、車両の走行が行われない補機モードにおいて、前記蓄電池の温度が第１規定温度以下の低温であり、かつ前記蓄電池の充電率が所定値以上の場合に、前記蓄電池を放電して前記発電電動機を力行運転させ、前記蓄電池の温度が前記第１規定温度以下の低温であり、かつ前記蓄電池の充電率が前記所定値未満の場合に、前記発電電動機を回生運転させ、前記蓄電池の温度が、前記第１規定温度以下であり前記蓄電池の充電可能電流が略０となる０℃以下の温度に設定されている第２規定温度以下の場合に、前記蓄電池の充電率に応じて前記発電電動機を前記力行運転又は前記回生運転させると共に、前記ヒータを用いて前記蓄電池を昇温させる低温制御工程と、を有する。

本発明によれば、蓄電池の温度が蓄電池の性能が低下する低温となった場合に蓄電池を効率的に昇温できる、という優れた効果を有する。

本発明の実施形態に係る車両の構成図である。本発明の実施形態に係る電池パック及びヒータの構成図である。本発明の実施形態に係る充電可能電流及び放電可能電流の温度変化特性を示す図である。本発明の実施形態に係る車両制御装置における低温時の制御に係る機能ブロック図である。本発明の実施形態に係る補機モードにおける低温制御処理の流れを示すフローチャートである。本発明の実施形態に係る充電可能電力の温度変化特性を示す図である。本発明の実施形態に係る発電電動機を力行動作させるための低温制御部のブロック図である。

以下に、本発明に係る車両制御装置、車両、及び車両の制御方法の一実施形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本実施形態に係る車両１０の構成図である。
車両１０は、エンジン１２、発電電動機１４、電池パック１６、電力負荷１８、及び車両制御装置２０を備える。

エンジン１２は、一例としてガソリンエンジンやディーゼルエンジンであり、出力軸２２が発電電動機１４に接続されている。また、エンジン１２の出力軸２２は、発電電動機１４及び変速機２４を介して車軸２６に接続され、車両１０は、エンジン１２の動力により駆動する。

発電電動機１４は、電動機として動作する力行運転、発電機として動作する回生運転が可能とされる。すなわち、発電電動機１４は、力行運転の場合に電力を消費し、回生運転の場合に発電する。

電池パック１６は、蓄電池であり、直流電力と交流電力とを変換するコンバータ２８を介して発電電動機１４と電気的に接続され、直流母線３０を介して電力負荷１８に電気的に接続される。すなわち、電池パック１６は、発電電動機１４で発電された電力を蓄え、発電電動機１４及び電力負荷１８に電力を供給する。

電力負荷１８は、電池パック１６からの放電電力が供給される、例えば車載された大型の電動補機や、電源供給車両における供給先（車外の負荷）等である。

このような構成により、発電電動機１４は、車両１０の制動エネルギを回収することで回生運転を行い、電池パック１６を充電させ、電池パック１６から放電された電力によって力行運転することで、エンジン１２をアシストして車両１０を走行させる。
また、電力負荷１８は、電池パック１６から放電された電力が直流母線３０を介して供給されて動作する。

本実施形態に係る車両１０は、運転席に設置されたスイッチ等を操作することで、補機モード又は走行モードへの切り替えが可能となっている。
補機モードは、電力負荷１８が電力を消費する動作であり、発電電動機１４による発電と電池パック１６の放電によって電力負荷１８へ電力供給を行う。補機モードでは、多くの時間が放電動作のみである。なお、電池パック１６のみ又は発電電動機１４のみから電力負荷１８へ電力供給が行われてもよい。なお、補機モードでは、車両１０の走行は行われないため、発電電動機１４と変速機２４との間に設けられたクラッチが切られることで、エンジン１２の出力軸２２と変速機２４とが切り離される。
走行モードは、車両１０を制動させる場合に発電電動機１４を回生運転させ、電池パック１６に充電を行ったり、電池パック１６を放電させることで発電電動機１４を力行運転させてエンジン１２をアシストするモードである。

ここで、電池パック１６には、ヒータ３２が備えられている。図２は、電池パック１６及びヒータ３２の構成図である。

電池パック１６は、複数の蓄電池セル３４を有しており、蓄電池モニタ装置３６によって各蓄電池セル３４の状態が監視される。なお、蓄電池セル３４は、熱電対等の温度センサ３８によって温度（以下「電池温度」という。）が測定される。蓄電池モニタ装置３６は、電池パック１６の充電率（State of Charge、以下「ＳＯＣ」という。）を測定する機能を有している。ＳＯＣは、電池パック１６が満充電の状態を１００％とする。なお、温度センサ３８は、蓄電池セル３４の内部温度に近い温度を測定することとなる各蓄電池セル３４の端子温度を測定すること好ましいが、これに限らず、蓄電池セル３４の表面温度や蓄電池セル３４間の接続バーの温度等を測定してもよい。
このように、蓄電池モニタ装置３６による監視内容は、電池温度やＳＯＣ等である。

ヒータ３２は、ヒータ動作装置４０が備えるスイッチ４２によってオン、オフが制御される。また、電池パック１６を挟んでヒータ３２に対して対抗する位置にはファン４４が備えられている。
電池温度が低下すると、ヒータ３２がオン状態とされると共にファン４４が回転する。これにより、吸気ダクト４６から流入する車外の空気がヒータ３２によって温風となり、この温風によって蓄電池セル３４が温められる。
なお、通常は電池温度が上昇しすぎないように、ヒータ３２を動作させることなく、ファン４４を動作させることで、外気により電池パック１６が冷却される。

車両制御装置２０は、車両１０の制御を司り、エンジン１２、コンバータ２８、電力負荷１８、及びヒータ動作装置４０に対して動作指令を出力する。また、車両制御装置２０は、電池パック１６の監視内容を示す監視情報が蓄電池モニタ装置３６から入力され、監視情報等に基づいて各種動作指令を生成する。

車両制御装置２０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体等から構成されている。そして、各種機能を実現するための一連の処理は、一例として、プログラムの形式で記憶媒体等に記憶されており、このプログラムをＣＰＵがＲＡＭ等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、各種機能が実現される。なお、プログラムは、ＲＯＭやその他の記憶媒体に予めインストールしておく形態や、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態で提供される形態、有線又は無線による通信手段を介して配信される形態等が適用されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記憶媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等である。

図３は、充電可能電流及び放電可能電流の温度変化特性を示す図である。充電可能電流及び放電可能電流が１００％とは、充電電流及び放電電流の設計上の最大値を示す。
電池温度が規定温度Ｔ_Ａ以上の場合、充電可能電流及び放電可能電流は１００％である。一方、規定温度Ｔ_Ａ未満の温度から０℃以下の規定温度Ｔ_Ｂ（図３の例では−２０℃）までの間では、充電可能電流が徐々に低下し、規定温度Ｔ_Ｂ以下で略０％となる。また、放電可能電流は図３の例では０℃以下で徐々に低下する。
図３の例に示されるように、低温時における蓄電池の性能低下は、放電側より充電側の方が大きい。
なお、以下の説明において、規定温度Ｔ_Ａ以上の温度を常温といい、規定温度Ｔ_Ａ未満から規定温度Ｔ_Ｂ以上の温度を低温といい、規定温度Ｔ_Ｂ未満の温度を極低温という。

ここで、蓄電池は、電池温度が低下すると性能が低下する。そこで、低下し過ぎた電池温度は上昇させる必要がある。
本実施形態では、計測された電池温度の値に基づき、下記表１に示されるような昇温の切替を行う。表１は、補機モードにおける昇温動作の切替例である。なお、表１における「内部抵抗」とは、蓄電池の内部抵抗を利用して電池パック１６を昇温させることであり、「ヒータ」とは、ヒータ３２を動作させて電池パック１６を昇温させることである。すなわち、「内部抵抗＋ヒータ」の昇温動作の方が、「内部抵抗」のみの昇温動作に比べて迅速な昇温が可能である。

なお、規定温度Ｔ_Ａ，Ｔ_Ｂは、電池温度に応じた充電電流特性及び放電可能電流特性に基づいて予め設定されている。また、規定温度Ｔ_Ａ，Ｔ_Ｂは、電池温度に対してマージンを有して設定されることが望ましく、実際に性能が低下する電池温度より、高い温度を規定温度Ｔ_Ａ，Ｔ_Ｂとする。

図４は、本実施形態に係る車両制御装置２０における低温時の制御に係る機能ブロック図である。
車両制御装置２０は、温度判定部５０、ＳＯＣ判定部５２、及び低温制御部５４を備える。

温度判定部５０は、電池温度が規定温度Ｔ_Ａ以下であるか否かを判定し、判定結果を低温制御部５４へ出力する。

ＳＯＣ判定部５２は、電池パック１６のＳＯＣが充電を要する容量であるＳＯＣ＿ＬＯ以下であるか否かを判定し、判定結果を低温制御部５４へ出力する。なお、ＳＯＣ＿ＬＯは、例えば３０％であり、電力負荷１８の消費電力等に基づいて予め設定されている。

低温制御部５４は、電池温度が低温又は極低温の場合に、蓄電池セル３４の内部抵抗を利用した電池パック１６の昇温動作、又は蓄電池の内部抵抗とヒータ３２を利用した電池パック１６の昇温動作を行う。
具体的には、車両１０が補機モードとされた際、低温制御部５４は、電池温度が規定温度Ｔ_Ａ以下の低温、かつＳＯＣがＳＯＣ＿ＬＯ以上の場合に、電池パック１６を放電して発電電動機１４を力行運転させ、電池温度が規定温度Ｔ_Ａ以下の低温、かつＳＯＣがＳＯＣ＿ＬＯ未満の場合に、発電電動機１４を回生運転させる。そして、電池温度が規定温度Ｔ_Ｂ以下となった場合に、さらにヒータ３２を動作させる。

このように、低温制御部５４は、電池パック１６を充放電させることで、蓄電池セル３４の内部抵抗を利用して発熱させる。発電電動機１４は力行運転と回生運転が可能であるため、低温制御部５４は、電池パック１６のＳＯＣが高い場合に発電電動機１４を力行運転させる一方、ＳＯＣが低い場合に発電電動機１４を回生運転させる。

なお、内部抵抗を利用した発熱は、図３に示されるような電池温度に応じた充電可能電流特性及び放電可能電流特性に基づいて予め決定されたテーブルに従い、発電電動機１４の発電量又は消費電力量を増減させることで行われる。
すなわち、発電電動機１４を力行運転又は回生運転させることで、電池パック１６の放電電流又は充電電流を増加させ、内部抵抗によって電池パック１６を発熱させて、電池温度を上昇させる。

図５は、補機モードにおける低温制御処理の流れを示すフローチャートである。図５に示される低温制御処理は、車両１０の制御状態が補機モードとなった場合に、低温制御部５４において実行される。

ステップ１００では、電池温度Ｔが規定温度Ｔ_Ａ以下であるか否かを判定し、肯定判定の場合はステップ１０２へ移行し、否定判定の場合は本低温制御処理を終了する。

ステップ１０２では、ＳＯＣがＳＯＣ＿ＬＯ以上であるか否かを判定し、肯定判定の場合はステップ１０４へ移行し、否定判定の場合はステップ１０８へ移行する。

ステップ１０４では、エンジン１２を停止させ、発電電動機１４に力行運転させる指令をエンジン１２、発電電動機１４、及びコンバータ２８へ出力する。

次のステップ１０６では、電池パック１６を放電し、発電電動機１４に力行運転を行わせ、ステップ１００へ移行する。発電電動機１４は、燃料が供給されずに停止したエンジン１２を負荷として出力軸２２を回転させる。これにより発電電動機１４は、電池パック１６に充電された電力を消費するので、電池パック１６は放電電流が流れ、内部抵抗を利用した発熱を行うこととなる。

ステップ１０２で否定判定となった場合（ＳＯＣがＳＯＣ＿ＬＯ未満の場合）に移行するステップ１０８では、エンジン１２を始動させ、発電電動機１４に回生運転させる指令をエンジン１２、発電電動機１４、及びコンバータ２８へ出力する。

次のステップ１１０では、電力負荷１８である電動補機が消費する電力（以下「補機消費電力」）に充電可能電力を加算した電力を、発電電動機１４が発電するようにエンジン１２を制御し、ステップ１００へ移行する。
これにより発電電動機１４は、電池パック１６を充電するので、電池パック１６は充電電流が流れ、内部抵抗を利用した発熱を行うこととなる。

このように、発電電動機１４は、車両１０のエンジン１２の出力軸２２に接続され、力行運転を行う場合には停止したエンジン１２を負荷とし、回生運転を行う場合にはエンジン１２に燃料を供給して駆動される。
これにより、電池温度が電池パック１６の性能が低下する低温となった場合に電池パック１６が効率的に昇温される。

なお、低温制御処理を行う基準となるステップ１００における電池温度の判定には、ヒステリシスを持たせてもよい。低温制御処理を行う場合の電池温度よりも、低温制御処理を停止させる場合の電池温度を高くする。これにより、制御切替のハンチングを防止し、エンジン１２の運転の始動と停止の回数が減るので、燃費が向上する。

次に、低温制御処理において発電電動機１４を力行動作させる場合について詳述する。

図６は、充電可能電力の温度変化特性を示す図である。
放電可能電力の温度変化特性は、図３に示される放電可能電流の温度変化特性と略同じ変化を示す。電圧は電池温度の変化によって、ほとんど変化しないためである。
図３においてＰ_batは、低温制御処理において電池パック１６からの放電電力である。放電電力Ｐ_batは、コンバータ２８を介して発電電動機１４で消費される電動機消費電力Ｐ_engと補機消費電力Ｐ_hokiとの和である（図１も参照）。なお、補機消費電力Ｐ_hokiには、ヒータ３２で消費される電力も含まれる。
放電電力Ｐ_batと放電可能電力の差は、放電余剰電力として電池パック１６に残る。

図７は、発電電動機１４を力行動作させるための低温制御部５４のブロック図である。

可能放電電力演算部６０は、入力されたＳＯＣに基づいて、常温で放電可能な電力値を乗算部６２へ出力する。なお、可能放電電力演算部６０から出力される電力値は、放電電力であるため負の値とされる。

温度特性演算部６４は、図３に示されるような充放電可能電流の温度変化特性を示したテーブルを有しており、入力された電池温度に基づいて、その電池温度で放電可能な割合（０〜１００％の間）を乗算部６２へ出力する。

乗算部６２は、可能放電電力演算部６０から出力された電力値に対して、温度特性演算部６４から出力された割合を乗算し、変換部６６へ出力する。

変換部６６は、乗算部６２から出力された値が負であるため、この値を正に変換して減算部６８へ出力する。すなわち、変換部６６から出力される値は、電池パック１６の温度において放電可能な放電電力Ｐ_batである。

補機消費電力演算部７０は、補機操作指令が入力され、補機操作指令に基づいて補機消費電力Ｐ_hoki（補機要求電力）を演算し、減算部６８へ出力する。

減算部６８は、放電電力Ｐ_batから補機消費電力Ｐ_hokiを減算し、減算値を正負判定部７２へ出力する。

正負判定部７２は、減算部６８から出力された減算値が負であれば、電池パック１６からの放電電力は電力負荷１８で全て用いられ、発電電動機１４で消費できないため“０”を最小値判定部７４へ出力する。一方、減算値が正であれば、正負判定部７２は、減算値をそのまま最小値判定部７４へ出力する。

エンジン要求電力演算部７６は、停止したエンジン１２の駆動に必要な電力（以下「エンジン要求電力」）を、エンジン温度に基づいて演算して最小値判定部７４へ出力する。エンジン要求電力演算部７６は、エンジン要求電力の温度変化特性を示したテーブルを有しており、該テーブルに基づいてエンジン要求電力を演算する。なお、エンジン温度が低いとエンジンオイルの粘度が高くなるので、エンジン要求電力も上昇する。

最小値判定部７４は、正負判定部７２から出力された値とエンジン要求電力演算部７６から出力されたエンジン要求電力とを比較し、小さい値を電動機消費電力Ｐ_engとして回転数指令生成部７８へ出力する。

回転数指令生成部７８は、電動機消費電力Ｐ_engに応じた回転数指令（rpm）を生成し、発電電動機１４へ出力する。なお、エンジン要求電力演算部７６は、電動機消費電力Ｐ_engと回転数指令との関係を示したテーブルを有しており、該テーブルに基づいて回転数指令を生成する。

このように、低温制御部５４は、電池パック１６を放電させる場合、電池パック１６の放電可能な放電電力Ｐ_batから補機消費電力Ｐ_hokiを減算した減算値を、発電電動機１４を力行運転させるための電力として算出する。
また、低温制御部５４は、停止したエンジン１２の駆動に必要な電力であるエンジン要求電力を算出し、上記減算値と比較して、より小さい値を発電電動機１４を力行運転させる電力とする。これにより、低温制御部５４は、より最適な電力で発電電動機１４を力行運転できる。

以上説明したように、本実施形態に係る車両制御装置２０は、電池パック１６の温度を測定する温度センサ３８と、電池パック１６のＳＯＣを測定する蓄電池モニタ装置３６と、を備える。そして、低温制御部５４が、電池パック１６の温度が規定温度Ｔ_Ａ以下の低温であり、かつ電池パック１６のＳＯＣが所定値以上の場合に、電池パック１６を放電して発電電動機１４を力行運転させる。また、低温制御部５４は、電池パック１６の温度が規定温度Ｔ_Ａ以下の低温であり、かつ電池パック１６のＳＯＣが所定値未満の場合に、発電電動機１４を回生運転させる。
このように、本実施形態に係る車両制御装置２０は、電池パック１６が低温時に電池パック１６のＳＯＣに応じて発電電動機１４を力行運転又は回生運転させて電池パック１６を充放電させるので、電池パック１６の温度が電池パック１６の性能が低下する低温となった場合に電池パック１６を効率的に昇温できる。

以上、本発明を、上記実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。発明の要旨を逸脱しない範囲で上記実施形態に多様な変更又は改良を加えることができ、該変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。また、上記実施形態を適宜組み合わせてもよい。

例えば、上記実施形態では、補機モードの場合に低温制御処理を行う形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、走行モードの場合に低温制御処理を行う形態としてもよい。
走行モードで低温制御処理を行う場合は、発電電動機１４と変速機２４との間のクラッチがつながれる。そして、発電電動機１４を回生運転させる場合は、エンジン１２の駆動力が発電電動機１４と車軸２６とに分配される。一方、発電電動機１４を力行運転させる場合は、発電電動機１４の駆動力がエンジン１２と車軸２６とに分配される。
なお、走行モードは、低温時における性能低下が大きい充電を行う必要があるため、迅速な昇温が求められる。このため、補機モードに比べて高い温度でも低温制御処理を行う。

また、上記実施形態では、規定温度を２つに分ける形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、規定温度を３つ以上に分ける形態としてもよい。この形態の場合、例えば、動作させる補機（電力負荷１８）の消費電力が小さい場合には、複数の規定温度のうちより低い規定温度に電池温度が達するまで、低温制御処理が行われない。

また、上記実施形態で説明した低温制御処理の流れも一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において不要なステップを削除したり、新たなステップを追加したり、処理順序を入れ替えたりしてもよい。

１０車両
１２エンジン
１４発電電動機
１６電池パック
１８電力負荷
２０車両制御装置
２２出力軸
３６蓄電池モニタ装置
３８温度センサ
５４低温制御部

Claims

発電電動機で発電された電力を蓄え、前記発電電動機に電力を供給する蓄電池を備える車両制御装置であって、
前記蓄電池の温度を測定する温度測定手段と、
前記蓄電池の充電率を測定する充電率測定手段と、
前記蓄電池を昇温させるためのヒータと、
車両の走行が行われない補機モードにおいて、前記蓄電池の温度が第１規定温度以下の低温であり、かつ前記蓄電池の充電率が所定値以上の場合に、前記蓄電池を放電して前記発電電動機を力行運転させ、前記蓄電池の温度が前記第１規定温度以下の低温であり、かつ前記蓄電池の充電率が前記所定値未満の場合に、前記発電電動機を回生運転させる低温制御手段と、
を備え、
前記低温制御手段は、前記補機モードにおいて、前記蓄電池の温度が、前記第１規定温度以下に設定された第２規定温度以下の場合に、前記蓄電池の充電率に応じて前記発電電動機を前記力行運転又は前記回生運転させると共に、前記ヒータを用いて前記蓄電池を昇温させ、
前記第２規定温度は、０℃以下であり、前記蓄電池の充電可能電流が略０となる温度に設定されている車両制御装置。
前記発電電動機は、車両のエンジンの出力軸に接続され、力行運転を行う場合には停止した前記エンジンを負荷とし、回生運転を行う場合には該エンジンに燃料を供給して駆動させる請求項１記載の車両制御装置。
前記低温制御手段は、前記蓄電池を放電させる場合、前記蓄電池の放電可能な電力と停止した前記エンジンの駆動に必要な電力とのうちより小さい値を、前記発電電動機を力行運転させる電力とする請求項２記載の車両制御装置。
前記蓄電池は、電力を消費する電力負荷が接続され、
前記低温制御手段は、前記蓄電池を放電させる場合、前記蓄電池の放電可能な電力から前記電力負荷の消費電力を減算した値を、前記発電電動機を力行運転させる電力とする請求項１から請求項２の何れか１項記載の車両制御装置。
前記蓄電池は、電力を消費する電力負荷が接続され、
前記低温制御手段は、前記蓄電池を放電させる場合、前記蓄電池の放電可能な電力から前記電力負荷の消費電力を減算した電力値と、停止した前記エンジンの駆動に必要な電力値とのうち、小さい方の値を、前記発電電動機を力行運転させる電力とする請求項２記載の車両制御装置。
発電電動機と、
前記発電電動機で発電された電力を蓄え、前記発電電動機に電力を供給する蓄電池と、
前記蓄電池からの放電電力が供給される電力負荷と、
請求項１から請求項５の何れか１項記載の車両制御装置と、
を備える車両。
発電電動機で発電された電力を蓄え、前記発電電動機に電力を供給する蓄電池と前記蓄電池を昇温させるためのヒータとを備える車両の制御方法であって、
前記蓄電池の温度及び前記蓄電池の充電率を測定する測定工程と、
車両の走行が行われない補機モードにおいて、前記蓄電池の温度が第１規定温度以下の低温であり、かつ前記蓄電池の充電率が所定値以上の場合に、前記蓄電池を放電して前記発電電動機を力行運転させ、前記蓄電池の温度が前記第１規定温度以下の低温であり、かつ前記蓄電池の充電率が前記所定値未満の場合に、前記発電電動機を回生運転させ、前記蓄電池の温度が、前記第１規定温度以下であり前記蓄電池の充電可能電流が略０となる０℃以下の温度に設定されている第２規定温度以下の場合に、前記蓄電池の充電率に応じて前記発電電動機を前記力行運転又は前記回生運転させると共に、前記ヒータを用いて前記蓄電池を昇温させる低温制御工程と、
を有する車両の制御方法。