JP6986950B2 - 電動車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、走行モータと、走行モータに供給される電力を蓄積するバッテリと、を備えた電動車両に備わる電動車両の制御装置に関する。

走行モータと走行モータに電力を供給するバッテリとを備えたＥＶ（Electric Vehicle）、ＨＥＶ（Hybrid Electric Vehicle）又はＰＨＥＶ（Plug-in Hybrid Electric Vehicle）などの電動車両がある。このような電動車両においては、寒冷地又は寒冷期において、走行モータに電力を供給するバッテリの温度が低下してバッテリの能力が低下することがある。従来、このようなバッテリの能力の低下を防止するため、バッテリを昇温させる装置について幾つか提案されている（特許文献１又は２を参照）。

特開２０００−９２６１４号公報 特開２００４−３３６８３２号公報

バッテリは、温度が非常に低下すると、充放電可能電力が低下するという特性を有する。このため、例えば寒冷地又は寒冷期においては、電動車両を停車している間にバッテリの冷却が進み、停車後の再走行の開始時に、充放電可能電力が要求値より低くなって、バッテリ保護のために充放電制限が生じる恐れがある。充放電制限がなされると、停車後の再走行時に、走行モータの出力が低下し、電動車両の動力性能の低下又は加速性能の低下を招く場合がある。あるいは、ＨＥＶにおいてモータ駆動領域が縮小され、エンジン駆動領域が拡大されることで燃費性能が低下する場合がある。

特許文献１と特許文献２の技術は、バッテリが低温になることを抑制し、バッテリの能力低下を回避することができる。しかし、これらの技術は、一旦、充放電制限が生じるほどバッテリ温度が低下した後、これを回復させるようにバッテリを昇温することには対応していない。また、充放電制限が生じた際に、何ら工夫なくバッテリを昇温したのでは、効率的に充放電可能電力を回復することができず、例えば充放電制限を解除するためにバッテリの充電電力が多く消費されてしまうという課題が生じる。

本発明は、温度低下後にバッテリを昇温して電動車両を走行させるような場合に、効率的にバッテリの放電可能電力を回復させることの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。

請求項１記載の発明は、
走行モータと、前記走行モータに供給される電力を蓄積するバッテリと、を備えた電動車両に備わる電動車両の制御装置であって、
前記バッテリのＳＯＣ（State Of Charge）及びバッテリ温度を制御する制御部を備え、
前記制御部は、
前記バッテリの放電可能電力が前記電動車両の停車後の再走行開始時に要求される要求放電可能電力より低い場合に、前記放電可能電力を上昇させるために前記バッテリの電力を用いて前記バッテリ温度を上昇させる昇温処理を実行し、かつ、
前記昇温処理の実行時よりも前に、前記ＳＯＣが目標特性範囲に含まれるように前記バッテリの充放電制御を行い、
前記目標特性範囲とは、前記昇温処理の際に前記ＳＯＣ及び前記バッテリ温度が取り得る制御対象範囲のうち、前記バッテリ温度の上昇に対する前記放電可能電力の上昇率が、前記制御対象範囲における平均値よりも高い範囲であり、
前記目標特性範囲には、前記ＳＯＣを一定とする前記バッテリ温度と前記放電可能電力との関係を示す特性線の傾きが前記制御対象範囲の中で最も大きく、かつ、前記ＳＯＣの変化量に対する前記特性線の変位量が前記制御対象範囲の中で最も小さいＳＯＣが含まれることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、
走行モータと、前記走行モータに供給される電力を蓄積するバッテリと、を備えた電動車両に備わる電動車両の制御装置であって、
前記バッテリのＳＯＣ及びバッテリ温度を制御する制御部を備え、
前記制御部は、
前記バッテリの放電可能電力が前記電動車両の停車後の再走行開始時に要求される要求放電可能電力より低い場合に、前記放電可能電力を上昇させるために前記バッテリの電力を用いて前記バッテリ温度を上昇させる昇温処理を実行し、かつ、
前記昇温処理の実行時よりも前に、前記ＳＯＣが目標特性範囲に含まれるように前記バッテリの充放電制御を行い、
前記目標特性範囲とは、前記昇温処理の際に前記ＳＯＣ及び前記バッテリ温度が取り得る制御対象範囲のうち、前記バッテリ温度の上昇に対する前記放電可能電力の上昇率が、前記制御対象範囲における平均値よりも高い範囲であり、
前記制御対象範囲とは、前記バッテリ温度が低下した状態で走行に必要な最低限ＳＯＣよりも前記ＳＯＣが大きく、前記バッテリを仮に昇温しない場合に停車中に低下すると推定される最低バッテリ温度よりも前記バッテリ温度が高く、前記放電可能電力が前記要求放電可能電力よりも小さい範囲であることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の電動車両の制御装置において、
前記電動車両の停車及び停車後の再走行のスケジュールを推定するスケジュール推定部を更に備え、
前記制御部は、
前記スケジュール推定部により推定されたスケジュールに基づいて前記電動車両の停車前、停車中又はこれら両方で前記充放電制御を実行し、
前記スケジュール推定部により推定されたスケジュールに基づいて前記電動車両の再走行前に前記昇温処理を実行することを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項３に記載の電動車両の制御装置において、
前記電動車両の停車中の環境予報情報を用いて、停車中に仮に前記バッテリを昇温させなかった場合に、前記電動車両の再走行前に前記バッテリが達する温度を、最低バッテリ温度として推定するバッテリ温度推定部と、
前記電動車両の再走行で予定されるルート情報に基づいて前記再走行の開始時に要求される放電可能電力を、前記要求放電可能電力として推定する要求電力推定部と、
を更に備え、
前記制御部は、
前記バッテリ温度推定部により推定された前記推定最低バッテリ温度と、前記要求電力推定部により推定された前記要求放電可能電力とを用いて、前記充放電制御及び前記昇温処理を実行することを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項３又は請求項４記載の電動車両の制御装置において、
前記制御部は、前記スケジュール推定部により推定された前記再走行の開始時に前記要求放電可能電力が得られるよう前記昇温処理の開始タイミングを決定することを特徴とする。

本発明によれば、例えばバッテリ温度が低下して放電可能電力が低下するような場合でも、バッテリ管理部は、ＳＯＣが目標特性範囲に含まれるよう、事前に充放電制御を実行する。これにより、バッテリは温度上昇に対する放電可能電力の上昇率が高くなるＳＯＣ値になる。したがって、その後、例えば電動車両の走行前に昇温処理を行って放電可能電力を上昇させる場合に、効率的に放電可能電力を回復させることができるという効果が奏される。

本発明の実施形態に係る電動車両の構成を示すブロック図である。 図１の高電圧バッテリのＷｏｕｔマップである。 想定される走行スケジュールと各制御処理の実行タイミングを示すタイミングチャートである。 再走行開始タイミングの要求Ｗｏｕｔの推定方法の一例を示す図である。 Ｗｏｕｔマップ中の制御対象範囲の一例を示す説明図である。 Ｗｏｕｔマップ中の目標特性範囲の一例を示す説明図である。 車両制御部により実行されるＳＯＣ管理制御の処理手順を示すフローチャートである。 図７のステップＳ４の目標ＳＯＣ決定処理の詳細を示すフローチャートである。 車両制御部により実行される昇温制御の手順を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係る電動車両の構成を示すブロック図である。

本実施形態の電動車両１は、走行モータ１１と内燃機関であるエンジン２１とを有するＥＶ又はＨＥＶ等の自動車である。エンジン２１は、走行に使用されるものであっても、発電専用のものであってもよい。電動車両１は、図１に示すように、インバータ１２、高電圧バッテリ１３、電気ヒータ１４、発電機２２、充電器２３及び制御装置３０を備える。制御装置３０は、車両制御部３１、バッテリ管理部４１、交通情報通信部５１及び車外情報検出部５２を備える。これらのうち、高電圧バッテリ１３は、本発明に係るバッテリの一例に相当する。車両制御部３１は、本発明に係る制御部の一例に相当する。

走行モータ１１は、図示略の駆動輪を駆動して電動車両１を走行させる。インバータ１２は、ドライバーのアクセル操作に基づき車両制御部３１により制御され、走行モータ１１に駆動電流を出力する。また、インバータ１２は、電動車両１の制動時に走行モータ１１で発生する回生電力を高電圧バッテリ１３へ出力する。高電圧バッテリ１３は、走行モータ１１に供給される電力を蓄積する。電気ヒータ１４は、バッテリ管理部４１により駆動制御されて高電圧バッテリ１３を昇温することができる。電気ヒータ１４は、高電圧バッテリ１３の電力を用いて駆動される。

発電機２２は、エンジン２１の動力により発電する。充電器２３は、バッテリ管理部４１の制御に基づいて発電機２２で発電された電力により高電圧バッテリ１３を充電する。

交通情報通信部５１は、例えばＤＣＭ（Data Communication Module）であり、様々な走行ルートにおける車両速度と道路の勾配の情報、各地の天気と外気温の予報情報などを、通信により取得することができる。

車外情報検出部５２は、例えば電動車両１の周囲の映像を取得する運転支援装置の一部である。車外情報検出部５２からは、映像により現在の天気の情報を取得できる。また、車外情報検出部５２は、外気温センサを含み、現在の外気温を検出することができる。

バッテリ管理部４１は、高電圧バッテリ１３が正常に使用されるように、高電圧バッテリ１３の様々な状態（例えば、バッテリ温度、開放端電圧、放電電圧、ＳＯＣ等）を監視し、高電圧バッテリ１３の使用可否を管理する。さらに、バッテリ管理部４１は、ＳＯＣ及びバッテリ温度によって決定する充電可能電力（以下「Ｗｉｎ」とも記す）と放電可能電力（以下「Ｗｏｕｔ」とも記す）とを超えて充電又は放電がなされないように、充放電量を制限するための管理を行う。

また、バッテリ管理部４１は、車両制御部３１と連携して、電気ヒータ１４のＯＮ／ＯＦＦ制御と、充電器２３の充電制御とを行う。なお、電気ヒータ１４と充電器２３との制御はバッテリ管理部４１と連携して車両制御部３１が行ってもよい。

車両制御部３１は、走行制御を含む電動車両１の全般的な制御を行う。例えば、車両制御部３１は、走行モータ１１による走行とエンジン２１による走行とを切り替える制御を行う。また、車両制御部３１は、ドライバーの運転操作の信号を入力し、運転操作に応じてインバータ１２又はエンジン２１の補機を制御することで、運転操作に応じた駆動力を電動車両１に発生させる。

また、車両制御部３１は、高電圧バッテリ１３のＳＯＣ管理制御とＷｏｕｔを回復するための昇温制御とを行う。車両制御部３１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）とＣＰＵが実行する制御プログラムを格納したＲＯＭ（Read Only Memory）とを備えたＥＣＵ（Electronic Control Unit）である。車両制御部３１では、ハードウェアにより又はＣＰＵが制御ブログラムを実行することで各種の制御モジュールが実現される。制御モジュールには、走行スケジュール推定部３１１と、バッテリ温度推定部３１２と、要求放電電力推定部３１３と、制御判断部３１４とが含まれる。

走行スケジュール推定部３１１は、ドライバーからの入力、あるいは、日々の走行実積の集計等から、近々の走行スケジュールを推定する。例えば、走行スケジュール推定部３１１は、電動車両１の走行時に、電動車両１が停車される次の到着地点、到着時刻、到着地点からその次の地点への再走行の開始時刻、再走行後の走行ルートなどを推定する。

バッテリ温度推定部３１２は、次の到着地点におけるソーク期間（エンジン２１及び走行モータ１１が停止されての停車期間）中に高電圧バッテリ１３の冷却が進んだ場合のバッテリ温度を推定する。バッテリ温度推定部３１２は、交通情報通信部５１から得られた到着地点の天気及び外気温の予報情報、車外情報検出部５２から得られた現在の天気及び外気温の情報を利用して、上記のバッテリ温度をより正確に推定するようにしてもよい。

要求放電電力推定部３１３は、次の到着地点からその次の地点へ再走行を開始するときに必要な要求Ｗｏｕｔを推定する。要求Ｗｏｕｔの推定方法の詳細は後述する。

制御判断部３１４は、高電圧バッテリ１３のＳＯＣを調整するためのＳＯＣ管理制御の実行タイミング、高電圧バッテリ１３のＷｏｕｔを回復するための昇温制御の実行タイミング等を判断する。

＜Ｗｏｕｔマップ＞
図２は、高電圧バッテリのＷｏｕｔマップである。このＷｏｕｔマップは、高電圧バッテリ１３のＳＯＣ、バッテリ温度及びＷｏｕｔの関係を表わし、縦軸にＷｏｕｔ、横軸にバッテリ温度が示される。Ｗｏｕｔ（放電可能電力）は、正常な使用範囲における高電圧バッテリ１３の放電電力の最大値を示す。

高電圧バッテリ１３は、図２に示すように、４５℃以上のような高温な領域を除いて、ＳＯＣが一定であれば、バッテリ温度が高くなるほどＷｏｕｔが大きくなる。したがって、例えばバッテリ温度が低くてＷｏｕｔが低いときには、バッテリ温度を上昇させることでＷｏｕｔを回復できる。

また、バッテリ温度とＷｏｕｔとの関係を示す特性線はＳＯＣごとに異なる値をとり、ＳＯＣが大きいほどＷｏｕｔが大きくなる。さらに、各特性線は、Ｗｏｕｔマップ内の各領域ごとに傾斜が異なり、また、ＳＯＣ値を等量ずつ隔てて複数の特性線を記した場合に、Ｗｏｕｔマップの各領域ごとに隣接する特性線の間隔が異なってくる。なお、図２では、各特性線のＳＯＣ値は等量ずつ隔てられたものではないので、グラフ上で隣接する特性線の間隔は、ＳＯＣ値を等量ずつ隔てた場合の特性線の間隔とは異なる。上記のように特性線の傾斜と間隔とが領域ごとに異なるため、バッテリ温度を上昇させてＷｏｕｔを回復する場合でも、Ｗｏｕｔマップの領域に応じてＷｏｕｔの上昇率が高いところと低いところとがある。

例えば、図２のＷｏｕｔマップから分かるように、例えば特性点Ａ（ＳＯＣ４０％、温度−２０℃）の状態にあるときにＳＯＣ５％の電力を用いて１０℃昇温し、特性点Ａ’（ＳＯＣ３５％、温度−１０℃）へ移行した場合、高いＷｏｕｔの上昇率が得られる。一方、特性点Ｂ（ＳＯＣ２５％、温度−２０℃）の状態にあるときにＳＯＣ５％の電力を用いて１０℃昇温し、特性点Ｂ’（ＳＯＣ２０％、温度−１０℃）に移行した場合には、Ｗｏｕｔの上昇量は低くなる。すなわち、温度の上昇に対するＷｏｕｔの上昇率は、通常、Ｗｏｕｔマップ内の各領域ごとに異なってくる。そこで、本実施形態では、Ｗｏｕｔを回復する際にＷｏｕｔの効率的な上昇が得られるように、それよりも前の段階でＳＯＣを調整する制御が実行される。続いて、このような制御処理について説明する。

＜制御処理の概要＞
次に、本実施形態の車両制御部３１で実行される高電圧バッテリ１３のＳＯＣ管理制御と、Ｗｏｕｔを回復するための昇温処理との概要について説明する。図３は、想定される走行スケジュールと各制御処理の実行タイミングを示すタイミングチャートである。

以下では、図３に示すように、電動車両１が、次の到着点ＰＡまで走行を行い、到着点ＰＡで停車し（ソーク期間）、その後、再走行を開始し、その次の到着点ＰＢまで走行を行う場合を想定する。また、環境は寒冷であり、ソーク期間は電動車両１の温度が大幅に低下するほどの時間を想定する。

車両制御部３１のバッテリ温度推定部３１２は、走行期間Ｔ１の任意なタイミングｔ１１において、ソーク期間Ｔ２において仮に昇温無しとした場合に低下する高電圧バッテリ１３の最低バッテリ温度を推定する。また、車両制御部３１の要求放電電力推定部３１３は、走行期間Ｔ１の任意なタイミングｔ１１において、再走行開始タイミングｔ２２（ソーク期間Ｔ２後）において必要な要求Ｗｏｕｔを推定する。

さらに、車両制御部３１は、再走行開始時点ｔ２２の少し前の期間Ｔ２ａに、Ｗｏｕｔを回復する高電圧バッテリ１３の昇温処理を行う。この昇温処理は、タイミングｔ１１で推定された必要なＷｏｕｔを回復するように行われる。

また、車両制御部３１は、期間Ｔ２ａの昇温処理において、高電圧バッテリ１３のＳＯＣが、Ｗｏｕｔの高い上昇率が得られる目標ＳＯＣの値となるように、走行期間Ｔ１の一部の期間Ｔ１ａにおいて高電圧バッテリ１３の充放電制御を行う。

以下、各制御処理の詳細について説明する。

＜要求Ｗｏｕｔの推定処理＞
図４は、停車後の再走行の開始時に必要な要求Ｗｏｕｔの推定方法の一例を示す図である。

タイミングｔ１１の推定処理では、車両制御部３１の要求放電電力推定部３１３は、走行スケジュール推定部３１１の推定結果である再走行期間Ｔ３（ソーク期間Ｔ２後）の走行ルート情報を用いて、再走行開始タイミングｔ２２に必要な要求Ｗｏｕｔの推定を行う。再走行期間Ｔ３のルートには、法定速度の高い道路、法定速度の低い道路、登り坂、下り坂などが含まれ、これらによって各時点の必要最小のＷｏｕｔの値が変化する。例えば、法定速度の高い道路では発進時に大きな加速が必要となるので必要なＷｏｕｔは大きくなり、登り坂では勾配によって大きなパワーが必要となるので必要なＷｏｕｔは大きくなる。要求放電電力推定部３１３は、ルート情報から各地点で必要なＷｏｕｔを計算することができる。

また、再走行期間Ｔ３の初期の段階では、電動車両１の各部が冷えていることで、高電圧バッテリ１３の再走行開始タイミングｔ２２からＷｏｕｔの変化はあまり生じない。しかし、再走行期間Ｔ３の途中からは電動車両１の各部が走行によって温まり、高電圧バッテリ１３の温度も上昇するため、高電圧バッテリ１３のＷｏｕｔは再走行開始タイミングｔ２２の値よりも大幅に上昇することが見込まれる。

したがって、要求放電電力推定部３１３は、放電制限が生じる可能性がある再走行期間Ｔ３の初期Ｔ３１におけるルートを、走行スケジュール推定部３１１の推定結果から抽出する。そして、要求放電電力推定部３１３は、先ず、初期Ｔ３１において最も高くなる必要なＷｏｕｔを算出する。図４の例では、初期Ｔ３１のルートにおいてタイミングｔ２３に通過する登り坂があり、必要なＷｏｕｔが最も高くなっている。次に、要求放電電力推定部３１３は、最も高い必要なＷｏｕｔが生じるタイミングｔ２３と、再走行開始タイミングｔ２２との間の期間長Ｌ１から、期間長Ｌ１の走行により生じるバッテリ温度の上昇量を推定する。そして、要求放電電力推定部３１３は、タイミングｔ２３の必要なＷｏｕｔから、期間長Ｌ１のバッテリ温度の上昇に基づき生じるＷｏｕｔの上昇分を指し引いたＷｏｕｔの値を、再走行開始タイミングｔ２２に必要な要求Ｗｏｕｔとして推定する。

＜仮に昇温無しとした場合に、ソーク期間中に低下する最低バッテリ温度の推定＞
タイミングｔ１１における推定処理では、加えて、車両制御部３１のバッテリ温度推定部３１２が、ソーク期間Ｔ２中に低下する最低バッテリ温度を推定する。バッテリ温度推定部３１２は、走行スケジュール推定部３１１の推定結果である到着点ＰＡへの到着時刻、及び、再走行開始タイミングｔ２２の情報から、最低バッテリ温度を推定する。加えて、バッテリ温度推定部３１２は、交通情報通信部５１から得られる到着点ＰＡの予報情報、車外情報検出部５２から得られる現在の天気及び外気温情報を加味して、最低バッテリ温度を推定する。

到着点ＰＡに到着するまでは、電動車両１の走行により高電圧バッテリ１３は比較的に高い温度範囲で推移するが、到着点ＰＡで電動車両１が停車してからは現地の外気温及び天候に応じて高電圧バッテリ１３の温度は所定の降下ラインに従って低下していく。バッテリ温度推定部３１２は、予め、このような降下ラインを環境条件ごとにデータテーブルとして保持するか、あるいは、環境条件に応じた関数として保持しておく。そして、バッテリ温度推定部３１２は、これらを用いて昇温無しとした場合のソーク期間Ｔ２に低下する最低バッテリ温度を推定する。

＜ＳＯＣ管理制御＞
図３の期間Ｔ１ａに実行されるＳＯＣ管理制御は、ソーク期間Ｔ２の終盤の期間Ｔ２ａで実行される昇温処理で、高いＷｏｕｔの上昇率が得られるように、高電圧バッテリ１３のＳＯＣを調整する制御である。

＜ＳＯＣ管理制御−Ｗｏｕｔマップの制御対象範囲の決定＞
図５は、Ｗｏｕｔマップ中の制御対象範囲の一例を示す説明図である。

先ず、ＳＯＣ管理制御のために、車両制御部３１は、Ｗｏｕｔマップの中から昇温処理の際にＳＯＣとバッテリ温度とが取り得る範囲である制御対象範囲Ｋ１を決定する。

制御対象範囲は、次の条件１〜条件５で指定される範囲である。
・条件１．再走行開始タイミングｔ２２に走行モータ１１の走行を開始するために必要な最低限ＳＯＣの値よりもＳＯＣが高い
・条件２、到着点ＰＡに到着したときに取り得るＳＯＣの最大値よりもＳＯＣが低い
・条件３．到着点ＰＡに到着したときのバッテリ温度の値よりもバッテリ温度が低い
・条件４．仮にソーク期間Ｔ２に昇温無しで温度低下した場合の最低バッテリ温度よりもバッテリ温度が高い
・条件５．再走行開始タイミングｔ２２で必要な要求ＷｏｕｔよりもＷｏｕｔが低い

図５のＷｏｕｔマップにおいて、境界線Ｈ１より下側の範囲が条件５を示し、境界線Ｈ２、Ｈ３の間が条件３と条件４を示し、領域Ｊ１が条件１により除外される範囲を示し、領域Ｊ２が条件２により除外される範囲を示す。その結果、図５に示すように、昇温処理の際にＳＯＣとバッテリ温度とが取り得る制御対象範囲Ｋ１が決定される。

条件１の最低限ＳＯＣは、「再走行開始タイミングｔ２２に走行モータ１１の走行を開始するための必要な最低限ＳＯＣ＝強制充電が開始されるＳＯＣ＋再走行開始タイミングｔ２２で高電圧バッテリ１３を０℃以上にするのに必要なＳＯＣ」のように計算される。右辺の２項目は、バッテリ温度推定部３１２が推定した「仮に昇温無しとした場合にソーク期間Ｔ２で低下する最低バッテリ温度」からバッテリ温度を０℃に上昇するのに必要なＳＯＣに相当し、車両制御部３１は、例えば予め関数を用意しておくなどして、バッテリ温度の差からこのＳＯＣを計算する。上記の式により計算された走行開始に必要な最低限ＳＯＣは、再走行開始タイミングｔ２２に、エンジン２１を駆動せずに走行モータ１１で走行を開始するために最低限のＳＯＣであり、高いＷｏｕｔを出力できないため放電制限が生じるＳＯＣとなる。

条件２のＳＯＣは、例えば走行モータ１１の駆動と、エンジン２１の駆動及び高電圧バッテリ１３の充電とを、高い燃費が得られるように振り分ける制御など、電動車両１の他の走行条件に基づいて計算される。車両制御部３１は、電動車両１の他の走行条件に従って取り得るＳＯＣの中から、電動車両１が到着点ＰＡに到着したときに取り得るＳＯＣの最大値を、条件２のＳＯＣの値として計算する。

条件３のバッテリ温度は、走行スケジュール推定部３１１が推定する走行スケジュールで電動車両１が走行した場合に、到着点ＰＡに到着したときのバッテリ温度を推定することで得られる。

条件４のバッテリ温度は、バッテリ温度推定部３１２が推定する「仮に昇温無しとした場合にソーク期間Ｔ２で低下する最低バッテリ温度」に相当する。

条件５の要求Ｗｏｕｔは、要求放電電力推定部３１３が推定する再走行開始タイミングｔ２２で必要な要求Ｗｏｕｔに相当する。

＜ＳＯＣ管理制御−Ｗｏｕｔマップの目標特性範囲の決定＞
図６は、Ｗｏｕｔマップ中の目標特性範囲の一例を示す説明図である。

制御対象範囲Ｋ１を決めたら、車両制御部３１は、制御対象範囲Ｋ１の中から、温度変化に対する高いＷｏｕｔの上昇率が得られる目標特性範囲Ｍ１を抽出する。目標特性範囲Ｍ１は、制御対象範囲Ｋ１の中で上記の上昇率が制御対象範囲Ｋ１の平均値よりも高い範囲に相当する。具体的には、制御対象範囲Ｋ１の中で上記の上昇率が一番高くなる箇所の周辺が目標特性範囲Ｍ１として選択される。

換言すれば、Ｗｏｕｔマップに示されるＳＯＣを一定としたときのバッテリ温度とＷｏｕｔとの関係を示す特性線の傾きが最も大きく、かつ、ＳＯＣの変化量に対する上記の特性線の変化量が最も小さいところが、上記の上昇率が一番高くなる。したがって、ＳＯＣの値を等間隔に隔てて複数の特性線をＷｏｕｔマップに記したときに、隣接する特性線の間隔が最も狭く、かつ、特性線の傾きが最も高くなるＳＯＣの値を特定し、このＳＯＣの値の周辺（例えばマージン５％を加算した範囲）を目標特性範囲Ｍ１として決定することができる。

車両制御部３１は、このような計算をその都度行う。あるいは、車両制御部３１は、予めこのような計算により得られたＷｏｕｔの上昇率が高くなる範囲を順番付けしたデータを記憶しておく。そして、車両制御部３１は、制御対象範囲Ｋ１が決まったときに、記憶されたデータに基づいて、この中で上昇率が一番高くなる範囲を目標特性範囲Ｍ１として決定してもよい。

車両制御部３１は、目標特性範囲Ｍ１を決定したらその中で最も高いＳＯＣの値を目標ＳＯＣとして定める。すなわち、制御対象範囲Ｋ１の中で最もＷｏｕｔの上昇率が高くなるＳＯＣの値にマージン５％を加えた値が目標ＳＯＣとなる。

＜ＳＯＣ管理制御−充放電制御＞
目標ＳＯＣが決まったら、車両制御部３１は、到着点ＰＡに到達するまでに、高電圧バッテリ１３のＳＯＣが目標ＳＯＣになるように、走行期間Ｔ１において充放電制御を行う。車両制御部３１は、走行期間Ｔ１の全域においてＳＯＣが目標ＳＯＣに維持されるように充放電制御を行ってもよいし、走行期間Ｔ１の終盤においてＳＯＣが目標ＳＯＣに収束するように充放電制御を行ってもよい。車両制御部３１は、例えば、エンジン２１の駆動により高電圧バッテリ１３を充電する期間、回生ブレーキの利用により高電圧バッテリ１３を充電する期間、走行モータ１１を駆動する期間を増減することで、高電圧バッテリ１３のＳＯＣを調整することができる。

このようなＳＯＣ管理制御によって、高電圧バッテリ１３のＳＯＣの値は、目標特性範囲Ｍ１中の目標ＳＯＣに調整された状態で、電動車両１が到着点ＰＡに到着し、ソーク期間Ｔ２の停車を開始することとなる。

＜昇温処理＞
続いて、ソーク期間Ｔ２の終盤に行われる昇温処理について説明する。昇温処理は、ソーク期間Ｔ２にバッテリ温度が低下して要求Ｗｏｕｔが得られなくなるような場合に、再走行開始タイミングｔ２２よりも前に高電圧バッテリ１３を昇温してＷｏｕｔを回復させる処理である。

車両制御部３１は、先ず、バッテリ温度推定部３１２が推定した最低バッテリ温度と、要求放電電力推定部３１３が算出した再走行開始タイミングｔ２２の要求Ｗｏｕｔとから、バッテリ温度をどれだけ上昇させれば要求Ｗｏｕｔに達するかを計算する。この計算結果は、Ｗｏｕｔマップから得られ、ここではＸ℃と記す。

次に、車両制御部３１は、電気ヒータ１４を駆動してバッテリ温度をＸ℃上昇させるのに必要な所要時間を計算する。この所要時間は、電気ヒータ１４の熱量と高電圧バッテリ１３の熱容量等によって決まり、予めこれらの関係を示した関数あるいはデータテーブルを用意しておくことで、車両制御部３１は所要時間を計算できる。

車両制御部３１は、再走行開始タイミングｔ２２から所要時間前になったら、電気ヒータ１４を駆動し、高電圧バッテリ１３を昇温させる。これにより、Ｗｏｕｔマップの目標特性範囲Ｍ１においてバッテリ温度とＷｏｕｔとが上昇する。すなわち、バッテリ温度の上昇により高いＷｏｕｔの上昇率が得られる。そして、このように効率的にＷｏｕｔが上昇され、再走行開始タイミングｔ２２において、要求放電電力推定部３１３が推定した要求Ｗｏｕｔが得られる状態となる。

＜ソーク期間後の再走行＞
上記のような昇温処理により、ソーク期間Ｔ２の後の再走行期間Ｔ３において、ドライバーは、高電圧バッテリ１３の放電制限が行われることなく、走行モータ１１の駆動によって、電動車両１を走行させることができる。

＜制御処理１＞
続いて、上述した車両制御部３１のＳＯＣ管理制御の処理手順について詳細に説明する。図７は、車両制御部により実行されるＳＯＣ管理制御の処理手順を示すフローチャートである。図８は、図７のステップＳ４の目標ＳＯＣ決定処理の詳細を示すフローチャートである。

ＳＯＣ管理制御は、ソーク期間Ｔ２より前の走行期間Ｔ１の任意のタイミングで車両制御部３１により開始される。ＳＯＣ管理制御は、例えば、ドライバーの操作で開始されるようにしてもよいし、走行スケジュール推定部３１１が推定する走行期間Ｔ１の中盤から終盤のタイミングで自動的に開始されるようにしてもよい。

ＳＯＣ管理制御が開始されると、車両制御部３１は、走行スケジュール推定部３１１が推定した走行スケジュールを取得する（ステップＳ１）。これにより、図３の走行期間Ｔ１の到着点ＰＡまでの走行スケジュール、ソーク期間Ｔ２のスケジュール、再走行開始タイミングｔ２２からの再走行期間Ｔ３の走行スケジュールが取得される。

次に、車両制御部３１は、バッテリ温度推定部３１２により、到着点ＰＡで停車後、ソーク期間Ｔ２において仮に昇温無しの場合に低下する最低バッテリ温度を推定する（ステップＳ２）。この推定処理の詳細は上述の通りであり、これにより図５の境界線Ｈ２が決まる。

次に、車両制御部３１は、要求放電電力推定部３１３により、ソーク期間Ｔ２の後の再走行開始タイミングｔ２２で必要な要求Ｗｏｕｔを推定させる（ステップＳ３）。この推定処理の詳細は上述の通りであり、これにより図５の境界線Ｈ３が決まる。

続いて、車両制御部３１は、再走行開始タイミングｔ２２よりも前に調整される目標ＳＯＣを決定する（ステップＳ４）。この処理では、先ず、車両制御部３１が、ステップＳ３で推定された最低バッテリ温度から再走行に必要な最低限ＳＯＣを算出する（ステップＳ２１）。この算出処理の詳細は上述の通りであり、これにより図５の領域Ｊ１と制御対象範囲Ｋ１との境界線が決まる。次に、車両制御部３１は、到着点ＰＡに到着したときに取り得るＳＯＣの最大値からステップＳ２１で算出した最低限ＳＯＣまでのＳＯＣの範囲で、到着点ＰＡに到着したときに推定されるバッテリ温度からステップＳ３で推定した最低バッテリ温度までの範囲を、制御対象範囲Ｋ１（図５）として決定する（ステップＳ２２）。さらに、車両制御部３１は、制御対象範囲Ｋ１から温度対Ｗｏｕｔの上昇率が最も高いＳＯＣのベースラインを決定し（ステップＳ２３）、これにマージン５％を加えて目標ＳＯＣを決定する（ステップＳ２４）。

目標ＳＯＣが決定されたら、車両制御部３１は、ステップＳ５〜Ｓ８の充放電制御のループ処理に処理を移行して、高電圧バッテリ１３のＳＯＣが目標ＳＯＣになるように調整する。ループ処理では、車両制御部３１は、バッテリ管理部４１を介して高電圧バッテリ１３の現在のＳＯＣを取得し（ステップＳ５）、この値と目標ＳＯＣとを比較する（ステップＳ６）。比較の結果、現在のＳＯＣの方が高ければ、車両制御部３１は、放電量が充電量よりも多くなるように充放電制御を行いながら電動車両１を走行させる（ステップＳ７）。例えば、ステップＳ７において、車両制御部３１は、エンジン２１の駆動を少なく、走行モータ１１の駆動を多くするなどして走行を行い、これにより高電圧バッテリ１３のＳＯＣを低下させる。一方、ステップＳ６の比較の結果、現在のＳＯＣの方が低ければ、車両制御部３１は、充電量が放電量よりも多くなるように充放電制御を行いながら電動車両１を走行させる（ステップＳ８）。例えば、ステップＳ８において、車両制御部３１は、エンジン２１の駆動を多く、走行モータ１１の駆動を少なくするなどして走行を行い、更にエンジン２１の駆動時及び回生制動時に高電圧バッテリ１３に充電を行うことで、高電圧バッテリ１３のＳＯＣを上昇させる。そして、このようなループ処理を繰り返し実行することで、電動車両１が到着点ＰＡに到着するころに、高電圧バッテリ１３のＳＯＣが目標ＳＯＣに収束する。

＜制御処理２＞
次に、車両制御部３１にり実行される昇温処理に関する制御処理（以下「昇温制御」と呼ぶ）について詳細に説明する。図９は、車両制御部により実行される昇温制御の手順を示すフローチャートである。

図９の昇温制御は、ソーク期間Ｔ２の任意なタイミング（例えば到着点ＰＡでの停車時）に開始される。昇温制御が開始されると、先ず、車両制御部３１は、昇温開始タイミングを計算する（ステップＳ４１）。ステップＳ４１において、車両制御部３１は、前述の通りバッテリ温度を上昇させるのに必要な所要時間を計算し、推定された再走行開始タイミングｔ２２から所要時間を差し引いて、昇温開始タイミングを計算する。

昇温開始タイミングを計算したら、車両制御部３１は、昇温開始タイミングになるまで待機する（ステップＳ４２）。そして、このタイミングになったら再走行開始タイミングｔ２２まで電気ヒータ１４をＯＮして、高電圧バッテリ１３を昇温させる（ステップＳ４３）。

そして、再走行開始タイミングｔ２２になって電気ヒータ１４を停止したら、車両制御部３１は、電動車両１が再走行となったか判別する（ステップＳ４４）。再走行開始タイミングｔ２２は推定されたものであり、実際には、推定された再走行開始タイミングｔ２２よりも遅れて再走行される場合があるため、車両制御部３１はここで実際に再走行されたか判別を行う。その結果、再走行が行われていれば、車両制御部３１は、昇温制御を終了する。

一方、再走行が行われていなければ、車両制御部３１は、バッテリ温度が所定温度低下したか判別し（ステップＳ４５）、低下していなければステップＳ４４に戻り、低下していれば次に処理を進める。すなわち、推定された再走行開始タイミングｔ２２から時間が経過して、バッテリ温度が昇温させた温度より例えば５℃以上低下してしまったら、車両制御部３１は、ステップＳ４５でＹＥＳと判別して、要求Ｗｏｕｔが得られる温度まで再び電気ヒータ１４をＯＮする（ステップＳ４６）。これにより、再走行までに遅れが生じた場合でも、再走行時に要求Ｗｏｕｔが得ることができる。

ステップＳ４６で電気ヒータ１４をＯＮして昇温されたら、その後、電気ヒータ１４がＯＦＦされた後、車両制御部３１は、ステップＳ４６に移行して電気ヒータ１４をＯＮした回数が、所定回数（例えば２回）を上回ったか判別する（ステップＳ４７）。その結果、所定回数を上回っていなければ、車両制御部３１は処理をステップＳ４４に戻す。一方、所定回数を上回っていれば、車両制御部３１は、このまま昇温制御を終了する。再走行が遅れて、何度も繰り返し高電圧バッテリ１３を昇温させていると、昇温のために高電圧バッテリ１３のＳＯＣが低下していく。このような低下を最小限に抑えるために、電気ヒータ１４をＯＮする回数を制限している。ステップＳ４４〜Ｓ４７の処理により、推定された再走行開始タイミングｔ２２から遅れて再走行されるような場合でも、大幅に時間がずれなければ、再走行時までに高電圧バッテリ１３が昇温されて、効率的にＷｏｕｔが回復された要求Ｗｏｕｔが得られる状態にすることができる。一方、大幅に時間がずれるような場合には、電気ヒータ１４のＯＮ制御が多数回数行われて高電圧バッテリ１３のＳＯＣが多く消費されてしまうことが防止されるようになっている。

なお、ステップＳ４７でＯＮ回数が所定回数を上回ったと判別された場合に、車両制御部３１は、例えば、電動車両１のモニタ装置等を用いて再走行の開始予定時刻をドライバーに尋ねる処理を行うようにしてもよい。そして、その結果、車両制御部３１は、ドライバーから入力された予定時刻に要求Ｗｏｕｔが得られるように、再度昇温処理を実行するようにしてもよい。また、車両制御部３１は、ステップＳ４３で電気ヒータ１４をＯＮした後、その後、再走行がなされるまで、要求Ｗｏｕｔが得られるバッテリ温度を維持するように電気ヒータ１４のＯＮ、ＯＦＦを切り替える制御を継続するようにしてもよい。

以上のように、本実施形態の電動車両１及び車両制御部３１によれば、ソーク期間Ｔ２に高電圧バッテリ１３の温度が低下し、そのままでは再走行開始タイミングｔ２２に要求Ｗｏｕｔが得られないような場合でも、昇温処理によってＷｏｕｔを回復できる。さらに、昇温処理より前のＳＯＣ管理制御により、高電圧バッテリ１３のＳＯＣが、温度対Ｗｏｕｔの高い上昇率が得られる目標ＳＯＣに調整されている。したがって、昇温処理によって、効率的にＷｏｕｔを回復することができ、昇温処理で使用されるＳＯＣも少なくて済む。

また、上記実施形態の電動車両１の車両制御部３１によれば、最低限ＳＯＣよりもＳＯＣが高く、最低バッテリ温度よりもバッテリ温度が高く、要求ＷｏｕｔよりもＷｏｕｔが低い範囲を制御対象範囲Ｋ１として決定する。そして、車両制御部３１は、制御対象範囲Ｋ１の中で、ＳＯＣを一定としたバッテリ温度とＷｏｕｔの関係を示す特性線の傾きが最も高く、かつ、ＳＯＣの変化量に対する特性線の変位量が最も小さいＳＯＣに基づいて目標ＳＯＣを決定する。すなわち、温度対Ｗｏｕｔの上昇率が、制御対象範囲Ｋ１の平均値より高い範囲に、目標ＳＯＣが設定される。このような処理により、ソーク期間Ｔ２にバッテリ温度が大きく低下するような寒冷地又は寒冷期において、ソーク期間Ｔ２の終盤で効率的にＷｏｕｔを回復させるのに適した目標ＳＯＣを設定することができる。

また、上記実施形態の電動車両１の車両制御部３１によれば、走行スケジュール推定部３１１が、次の到着点ＰＡに停車するまでの走行スケジュール、到着点ＰＡで停車した後のソーク期間Ｔ２、ソーク期間Ｔ２後（停車後）の再走行の走行スケジュールを推定する。そして、車両制御部３１は、推定されたスケジュールに基づいて、ＳＯＣ管理制御と昇温処理とを行う。したがって、車両制御部３１は、走行スケジュールに適したタイミングで、高電圧バッテリ１３のＳＯＣを目標ＳＯＣに調整する充放電制御と、Ｗｏｕｔを回復するための昇温処理とを行うことができる。

また、上記実施形態の電動車両１の車両制御部３１によれば、バッテリ温度推定部３１２は、交通情報通信部５１から得られた環境予報情報（外気温予報情報、天気予報情報）を用いて昇温無しの場合にソーク期間Ｔ２に低下する最低バッテリ温度を推定する。また、要求放電電力推定部３１３は、走行スケジュール推定部３１１が推定した再走行後の走行スケジュールに基づいて再走行開始タイミングｔ２２の要求Ｗｏｕｔを推定する。したがって、最低バッテリ温度と要求Ｗｏｕｔの推定をより正確に行うことができる。そして、これらの推定値を用いて、車両制御部３１は、目標ＳＯＣを決定し、ＳＯＣ管理制御と昇温処理とを実行する。このため、正確に設定された目標ＳＯＣに合わせて高電圧バッテリ１３のＳＯＣを管理でき、より正確に設定された要求Ｗｏｕｔに合わせて高電圧バッテリ１３のＷｏｕｔの回復処理を実行できる。したがって、より正確に効率的な制御が行われて、ソーク期間Ｔ２の後の再走行で高電圧バッテリ１３の放電制限が生じることを抑制することができる。

また、上記実施形態の電動車両１の車両制御部３１によれば、走行スケジュール推定部３１１により推定されたソーク期間Ｔ２後の再走行開始タイミングｔ２２に合わせて、昇温処理の開始タイミングが決定される。したがって、再走行時に速やかに要求Ｗｏｕｔが得られて、走行モータ１１を用いた速やかな電動車両１の発進が可能となる。

以上の本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明は上記実施形態に限られるものでない。例えば、上記実施形態では、再走行開始タイミングｔ２２に要求Ｗｏｕｔが得られるようソーク期間Ｔ２の終盤で昇温処理を行う例を示した。しかし、例えば、ドライバーが再走行のために電動車両１に乗り込んだことをトリガーとして、又は再走行のためにドライバーが電動車両１のシステムを起動したことをトリガーとして、高電圧バッテリ１３の昇温処理を開始するようにしてもよい。その他、別の条件をトリガーとして再走行前又は再走行中に昇温処理を開始するようにしてもよい。この場合でも、昇温時に高効率にＷｏｕｔが回復されて、速やかにスムーズな再走行に移行することが可能となる。

また、上記実施形態では、高電圧バッテリ１３のＳＯＣを目標ＳＯＣに調整する充放電制御を、ソーク期間Ｔ２前の走行期間Ｔ１において行う例を示した。しかし、例えば、ＰＨＥＶなど停車中に充電を行うことのできる電動車両であれば、電動車両の制御部は、ソーク期間Ｔ２の停車中に充放電量を調整して高電圧バッテリ１３のＳＯＣを目標ＳＯＣに調整する制御を行ってもよい。また、この場合、電動車両の制御部は、ソーク期間Ｔ２の間に十分な充電時間が得られれば、目標ＳＯＣに調整する制御を行わずに、例えば満充電に近いＳＯＣまで充電を行うようにしてもよい。加えて、電動車両の制御部は、ソーク期間Ｔ２の間に十分な充電時間が得られない場合、あるいは、充電環境などの影響（例えば充電料金が高い等）により充電量を最小としたいような場合に、目標ＳＯＣに調整する制御を行うようにしてもよい。このような切替えは、ドライバーが選択できるようにしてもよい。

また、上記実施形態では、電気ヒータ１４を用いて高電圧バッテリ１３を昇温する例を示した。しかし、高電圧バッテリ１３を昇温する構成としては、例えば高電圧バッテリ１３から何かしらの放電を行わせることで、高電圧バッテリ１３の内部抵抗によってジュール熱を発生させる構成を採用してもよい。

また、上記実施形態では、車両制御部３１が、１つのＥＣＵとして、その内部に走行スケジュール推定部、バッテリ温度推定部、要求放電電力推定部及び制御判断部等の機能モジュールが含まれる構成を示した。しかし、各機能モジュールは、別々のＥＣＵにより実現され、これらが連携して同様の処理を行うように構成されてもよい。例えば、バッテリ管理部４１が、これらの機能モジュールの１つ又は複数を含む構成としてもよい。その他、上記実施形態で示した細部は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

１ 電動車両
１１ 走行モータ
１２ インバータ
１３ 高電圧バッテリ
１４ 電気ヒータ
２１ エンジン
２２ 発電機
２３ 充電器
３１ 車両制御部
３１１ 走行スケジュール推定部
３１２ バッテリ温度推定部
３１３ 要求放電電力推定部
３１４ 制御判断部
４１ バッテリ管理部
５１ 交通情報通信部
５２ 車外情報検出部

Claims (5)

1. 走行モータと、前記走行モータに供給される電力を蓄積するバッテリと、を備えた電動車両に備わる電動車両の制御装置であって、
   前記バッテリのＳＯＣ及びバッテリ温度を制御する制御部を備え、
   前記制御部は、
   前記バッテリの放電可能電力が前記電動車両の停車後の再走行開始時に要求される要求放電可能電力より低い場合に、前記放電可能電力を上昇させるために前記バッテリの電力を用いて前記バッテリ温度を上昇させる昇温処理を実行し、かつ、
   前記昇温処理の実行時よりも前に、前記ＳＯＣが目標特性範囲に含まれるように前記バッテリの充放電制御を行い、
   前記目標特性範囲とは、前記昇温処理の際に前記ＳＯＣ及び前記バッテリ温度が取り得る制御対象範囲のうち、前記バッテリ温度の上昇に対する前記放電可能電力の上昇率が、前記制御対象範囲における平均値よりも高い範囲であり、
   前記目標特性範囲には、前記ＳＯＣを一定とする前記バッテリ温度と前記放電可能電力との関係を示す特性線の傾きが前記制御対象範囲の中で最も大きく、かつ、前記ＳＯＣの変化量に対する前記特性線の変位量が前記制御対象範囲の中で最も小さいＳＯＣが含まれることを特徴とする電動車両の制御装置。
2. 走行モータと、前記走行モータに供給される電力を蓄積するバッテリと、を備えた電動車両に備わる電動車両の制御装置であって、
   前記バッテリのＳＯＣ及びバッテリ温度を制御する制御部を備え、
   前記制御部は、
   前記バッテリの放電可能電力が前記電動車両の停車後の再走行開始時に要求される要求放電可能電力より低い場合に、前記放電可能電力を上昇させるために前記バッテリの電力を用いて前記バッテリ温度を上昇させる昇温処理を実行し、かつ、
   前記昇温処理の実行時よりも前に、前記ＳＯＣが目標特性範囲に含まれるように前記バッテリの充放電制御を行い、
   前記目標特性範囲とは、前記昇温処理の際に前記ＳＯＣ及び前記バッテリ温度が取り得る制御対象範囲のうち、前記バッテリ温度の上昇に対する前記放電可能電力の上昇率が、前記制御対象範囲における平均値よりも高い範囲であり、
   前記制御対象範囲とは、前記バッテリ温度が低下した状態で走行に必要な最低限ＳＯＣよりも前記ＳＯＣが大きく、前記バッテリを仮に昇温しない場合に停車中に低下すると推定される最低バッテリ温度よりも前記バッテリ温度が高く、前記放電可能電力が前記要求放電可能電力よりも小さい範囲であることを特徴とする電動車両の制御装置。
3. 前記電動車両の停車及び停車後の再走行のスケジュールを推定するスケジュール推定部を更に備え、
   前記制御部は、
   前記スケジュール推定部により推定されたスケジュールに基づいて前記電動車両の停車前、停車中又はこれら両方で前記充放電制御を実行し、
   前記スケジュール推定部により推定されたスケジュールに基づいて前記電動車両の再走行前に前記昇温処理を実行することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電動車両の制御装置。
4. 前記電動車両の停車中の環境予報情報を用いて、停車中に仮に前記バッテリを昇温させなかった場合に、前記電動車両の再走行前に前記バッテリが達する温度を、最低バッテリ温度として推定するバッテリ温度推定部と、
   前記電動車両の再走行で予定されるルート情報に基づいて前記再走行の開始時に要求される放電可能電力を、前記要求放電可能電力として推定する要求電力推定部と、
   を更に備え、
   前記制御部は、
   前記バッテリ温度推定部により推定された前記最低バッテリ温度と、前記要求電力推定部により推定された前記要求放電可能電力とを用いて、前記充放電制御及び前記昇温処理を実行することを特徴とする請求項３に記載の電動車両の制御装置。
5. 前記制御部は、前記スケジュール推定部により推定された前記再走行の開始時に前記要求放電可能電力が得られるよう前記昇温処理の開始タイミングを決定することを特徴とする請求項３又は請求項４記載の電動車両の制御装置。

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