JP7461998B2 - 車両の暖房制御方法 - Google Patents

車両の暖房制御方法 Download PDF

Info

Publication number
JP7461998B2
JP7461998B2 JP2022137845A JP2022137845A JP7461998B2 JP 7461998 B2 JP7461998 B2 JP 7461998B2 JP 2022137845 A JP2022137845 A JP 2022137845A JP 2022137845 A JP2022137845 A JP 2022137845A JP 7461998 B2 JP7461998 B2 JP 7461998B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
battery
vehicle
heating
time
start time
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.)
Active
Application number
JP2022137845A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2024033921A (ja
Inventor
徹 大垣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
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 Honda Motor Co Ltd filed Critical Honda Motor Co Ltd
Priority to JP2022137845A priority Critical patent/JP7461998B2/ja
Priority to US18/238,862 priority patent/US20240066952A1/en
Priority to CN202311111369.5A priority patent/CN117621765A/zh
Publication of JP2024033921A publication Critical patent/JP2024033921A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7461998B2 publication Critical patent/JP7461998B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/02Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived from the propulsion plant
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00271HVAC devices specially adapted for particular vehicle parts or components and being connected to the vehicle HVAC unit
    • B60H1/00278HVAC devices specially adapted for particular vehicle parts or components and being connected to the vehicle HVAC unit for the battery
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00321Heat exchangers for air-conditioning devices
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00357Air-conditioning arrangements specially adapted for particular vehicles
    • B60H1/00385Air-conditioning arrangements specially adapted for particular vehicles for vehicles having an electrical drive, e.g. hybrid or fuel cell
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00357Air-conditioning arrangements specially adapted for particular vehicles
    • B60H1/00385Air-conditioning arrangements specially adapted for particular vehicles for vehicles having an electrical drive, e.g. hybrid or fuel cell
    • B60H1/00392Air-conditioning arrangements specially adapted for particular vehicles for vehicles having an electrical drive, e.g. hybrid or fuel cell for electric vehicles having only electric drive means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00492Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices comprising regenerative heating or cooling means, e.g. heat accumulators
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00642Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00642Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00735Control systems or circuits characterised by their input, i.e. by the detection, measurement or calculation of particular conditions, e.g. signal treatment, dynamic models
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00642Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00814Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation
    • B60H1/00878Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/02Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived from the propulsion plant
    • B60H1/14Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived from the propulsion plant otherwise than from cooling liquid of the plant, e.g. heat from the grease oil, the brakes, the transmission unit
    • B60H1/143Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived from the propulsion plant otherwise than from cooling liquid of the plant, e.g. heat from the grease oil, the brakes, the transmission unit the heat being derived from cooling an electric component, e.g. electric motors, electric circuits, fuel cells or batteries
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/24Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries
    • B60L58/27Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries by heating
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61Types of temperature control
    • H01M10/615Heating or keeping warm
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/625Vehicles
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/66Heat-exchange relationships between the cells and other systems, e.g. central heating systems or fuel cells
    • H01M10/663Heat-exchange relationships between the cells and other systems, e.g. central heating systems or fuel cells the system being an air-conditioner or an engine
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00642Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00814Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation
    • B60H1/00878Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices
    • B60H2001/00949Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices comprising additional heating/cooling sources, e.g. second evaporator

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Air-Conditioning For Vehicles (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Description

本発明は、車両の暖房制御方法に関する。
近年、より多くの人々が手ごろで信頼でき、持続可能かつ先進的なエネルギーへのアクセスを確保できるようにするため、エネルギーの効率化に貢献する二次電池(以下、バッテリとも称する)に関する研究開発が行われている。
バッテリは、例えば電動車両に搭載され、駆動源である電動機や各種機器の電力源となる。バッテリは、充電器を介して外部電源からの電力により充電可能である。電動車両では、車両の使用後、次に車両を使用するまでの間に、外部電源に繋がる充電プラグを車両に接続しバッテリを充電しておくことで車両の使用時に充電を不要にできる。さらに、近年では、充電に伴う電気料金を節約するため、充電開始時刻を適切に選択する技術も提案されている。
ところで、バッテリの充電中、バッテリ及び充電器は発熱するが、バッテリ及び充電器で発生した熱を廃熱せず、有効活用できる場合がある。例えば特許文献1には、バッテリの充電で発生した熱を車室の暖房に利用可能な車両用ヒートポンプシステムが記載されている。また、特許文献2は、充電器で発生した熱をバッテリに供給される冷媒の加熱に利用することが記載されている。
特開2020-179839号公報 特開2010-272285号公報
バッテリに蓄えられた熱を吸熱(ヒートポンプ)して車室の暖房に利用する際、効率的に暖房を行うために、車両の始動前に適切なバッテリ温度に調整することが望まれる。
本発明は、車両の始動前に適切なバッテリ温度に調整し、バッテリに蓄えられた熱を利用して効率的に車室の暖房を行うことのできる車両の暖房制御方法を提供する。
本発明は、
外部電源からの電力により充電可能なバッテリと、前記バッテリの電力を消費して車室を暖房可能な空調装置と、前記バッテリの充電及び前記空調装置による暖房を制御する制御装置と、を備え、前記バッテリの電力により走行可能な車両の暖房制御方法であって、
前記車両のスケジュール情報に基づき前記車両の始動時刻を取得する始動時刻取得ステップと、
前記始動時刻前の第1時刻から、前記外部電源からの電力により前記バッテリを充電する充電ステップと、
前記バッテリの充電完了から前記始動時刻までの間の第2時刻から、前記外部電源の電力により前記バッテリを加温する加温ステップと、
前記始動時刻後、前記空調装置により前記車室を暖房する暖房ステップと、を前記制御装置が実行し
前記暖房ステップは、前記バッテリの充電及び加温によって前記バッテリに蓄えられた熱を利用して前記車室を暖房するバッテリ吸熱モードを有し、
前記第1時刻及び前記第2時刻は、前記始動時刻に基づき決定され、
前記第1時刻は、前記車両に搭載される充電器に前記外部電源が接続された時刻から所定の時間を経過した時刻である。
また、本発明は、
外部電源からの電力により充電可能なバッテリと、前記バッテリの電力を消費して車室を暖房可能な空調装置と、前記バッテリの充電及び前記空調装置による暖房を制御する制御装置と、を備え、前記バッテリの電力により走行可能な車両の暖房制御方法であって、
前記車両のスケジュール情報に基づき前記車両の始動時刻を取得する始動時刻取得ステップと、
前記始動時刻前の第1時刻から、前記外部電源からの電力により前記バッテリを充電する充電ステップと、
前記バッテリの充電完了から前記始動時刻までの間の第2時刻から、前記外部電源の電力により前記バッテリを加温する加温ステップと、
前記始動時刻後、前記空調装置により前記車室を暖房する暖房ステップと、を前記制御装置が実行し
前記暖房ステップは、
前記バッテリの充電及び加温によって前記バッテリに蓄えられた熱を利用して前記車室を暖房するバッテリ吸熱モードと、
前記バッテリに蓄えられた熱を利用せずに外気からの吸熱で前記車室を暖房する外気吸熱モードと、を有し、
前記第1時刻及び前記第2時刻は、前記始動時刻に基づき決定され、
前記始動時刻における前記バッテリの目標温度は、
前記バッテリを加温するときに消費する前記外部電源の電力量、又は、該電力量に伴う電気代と、
加温後に予測される前記車両の航続可能距離と、
の少なくとも一方に基づいて設定され、
前記電気代を安くすることを優先する電気代優先モードと、前記航続可能距離を長くすることを優先する航続距離優先モードと、をユーザが選択可能であり、
前記電気代優先モードでは、前記外部電源の電力量、又は、該電力量に伴う前記電気代に上限値が設定されており、
前記上限値は、前記外気吸熱モードの電力量と前記バッテリ吸熱モードの電力量との比較、又は、前記外気吸熱モードの前記車両の航続可能距離と前記バッテリ吸熱モードの前記車両の航続可能距離との比較に基づいて設定されている。
本発明によれば、車両の始動前に適切なバッテリ温度に調整し、バッテリに蓄えられた熱を利用して効率的に車室の暖房を行うことができる。
車両Vの概略構成の一例を示すブロック図である。 温調装置20の構成を示す図である。 車室の暖房前において、バッテリBATに蓄えられる熱の流れを示す図である。 バッテリ吸熱モードにおける車室の暖房時の熱の流れを示す図である。 外気吸熱モードにおける車室の暖房時の熱の流れを示す図である。 比較例1に基づく、バッテリ温度の時間変化を表すグラフである。 比較例2に基づく、バッテリ温度の時間変化を表すグラフである。 本実施形態の暖房制御方法に基づく、バッテリ温度の時間変化を表すグラフである。 (a)は、バッテリ温度と、バッテリBATの有効容量との関係を示すグラフであり、(b)は、車両Vの始動時刻におけるバッテリ温度と、外気吸熱モードの電力量P2に対する、バッテリ吸熱モードの電力量P1の比率(百分率で表記)と、の関係を示すグラフであり、(c)は、バッテリ温度とバッテリ用ヒータECH1の消費電力量との関係を示すグラフである。 バッテリBATの充電開始時刻及び加温開始時刻を取得する処理の一例を示すフロー図である。
以下、本発明の車両の暖房制御方法の一実施形態を、添付の図面に基づいて説明する。
[車両]
本実施形態の車両Vは、例えば、プラグイン・ハイブリッド車や電気自動車等の電動車両であり、図1に示すように、充電ステーションや自宅等に設けられた外部電源100からの電力により蓄電可能なバッテリBATを備え、バッテリBATに蓄電された電力によって走行可能に構成される。バッテリBATは、バッテリセル(不図示)を複数積層して構成され、例えば、リチウムイオン電池やニッケル水素電池である。また、バッテリBATには、バッテリBATの温度(以下、バッテリ温度とも称する)を検出する温度センサ60が設けられている。なお、図1において、太い実線は機械連結を示し、二重線は電気配線を示す。また、図1に示す構成は一例であり、構成の一部が省略されてもよいし、他の構成が追加されてもよい。
車両Vには、充電口10と、充電口10とバッテリBATとの間に配置される充電器OBC(オンボードチャージャ)とが設けられている。充電口10に外部電源100の充電ケーブル110の充電プラグを接続(プラグイン)すると、充電器OBCは、充電口10を介して外部電源100から導入される電流、例えば普通充電時に交流電流を直流電流に変換し、変換した直流電流をバッテリBATに対して出力する。このようにして、バッテリBATは、外部電源100から供給された電力を蓄電する。なお、外部電源100によるバッテリBATの充電のための構成はこれに限られない。例えば、外部電源100から送電される電力を非接触で受電可能な受電コイル等を車両Vに設ける構成によりバッテリBATを充電してもよい。
また、車両Vは、駆動ユニットDUと、温調装置20と、制御装置CTRと、通信装置70と、を備える。
駆動ユニットDUは、DC-DCコンバータCONVと、インバータINVと、モータMOTと、を備える。DC-DCコンバータCONVは、バッテリBATから供給される電力を昇圧してインバータINVに出力する。インバータINVは、DC-DCコンバータCONVから供給される直流電流を交流電流に変換してモータMOTに出力する。モータMOTは、例えば三相交流モータであり、DC-DCコンバータCONV及びインバータINVを介してバッテリBATから供給された電力により駆動する。モータMOTの出力は、車両Vの駆動輪DWに伝達され、車両Vが走行する。
制御装置CTRは、充電器OBC、バッテリBAT、駆動ユニットDU、温調装置20、及び通信装置70を制御する。また、制御装置CTRは、後述するバッテリ用ヒータECH1や暖房用ヒータECH2も制御する。制御装置CTRは、プロセッサ、メモリ、インターフェース等を備えるECU(Electronic Control Unit)によって実現される。なお、制御装置CTRは、複数の制御装置で構成されてもよく、すなわち、上述した制御対象毎に制御装置を設けてもよい。
通信装置70は、セルラー網やWi-Fi網を接続するための無線モジュールを含む。通信装置70は、例えば、インターネットやEthernetなどのネットワークを介して、車両Vのユーザが操作するユーザ端末200(例えば、スマートフォンやタブレット端末)等と通信する通信インターフェースである。
通信装置70は、ユーザ端末200でユーザが予め登録した車両Vのスケジュール情報と連携する。制御装置CTRは、通信装置70を介して車両Vのスケジュール情報を取得する。そして、制御装置CTRは、スケジュール情報に基づき、車両Vの始動時刻を取得する。ここで、車両Vの始動時刻は、車両Vの発進時刻や、発進前に空調装置の作動を開始するプレ空調開始時刻を含む。なお、車両Vのスケジュール情報がユーザ端末200とは異なる外部サーバに記憶されている場合、通信装置70はネットワークを介して当該外部サーバと通信し、制御装置CTRは通信装置70を介して車両Vのスケジュール情報を取得し、スケジュール情報に基づき車両Vの始動時刻を取得してもよい。
[温調装置]
温調装置20は、図2に示すように、車室の暖房や冷房等を行う空調装置30と、バッテリBATの加温や冷却を行うバッテリ温調回路40と、空調装置30のヒートポンプ回路31とバッテリ温調回路40との間で熱交換を行う第1熱交換器50と、を備える。
[バッテリ温調回路]
バッテリ温調回路40は、内部に液状の冷媒C1(例えば水)が循環しており、バッテリBAT及び充電器OBCとの間で熱交換を行う。
具体的に説明すると、バッテリ温調回路40では、車両Vの始動前において外部電源100からの電力によりバッテリBATが充電されると、充電器OBCは発熱し、高温となる。充電器OBCはバッテリ温調回路40を流れる冷媒C1と熱交換を行い、充電器OBCは冷却され、冷媒C1は加温される。加温された冷媒C1は、バッテリ温調回路40を循環してバッテリBATと熱交換を行い、バッテリBATが加温される。図3に示す黒塗りの矢印Y1は、充電器OBCからバッテリBATへの熱の移動を示している。このようにして、バッテリBATは、外部電源100による充電中、冷媒C1を介して充電器OBCからの熱を蓄熱する。
また、バッテリ温調回路40には、バッテリ用ヒータECH1が設けられている。バッテリ用ヒータECH1は、例えば電気式のヒータ(Electric Coolant Heater)であり、外部電源100の接続時には外部電源100からの電力により作動し、外部電源100が接続されていないときにはバッテリBATからの電力により作動する。具体的には、冷媒C1はバッテリ用ヒータECH1により加温され、加温された冷媒C1は、バッテリBATと熱交換を行い、バッテリBATが加温される。図3に示す黒塗りの矢印Y2は、バッテリ用ヒータECH1によるバッテリBATへの熱の移動を示している。このようにして、バッテリBATは、冷媒C1を介してバッテリ用ヒータECH1からの熱を蓄熱する。
さらに、バッテリBATは、外部電源100による充電中に自己発熱し、自己発熱による熱を蓄熱する。
バッテリBATは熱容量が大きく、蓄熱し易いので、上述のとおり、車両Vの使用後、次に車両Vを使用するまでの間に、外部電源100に繋がる充電プラグを車両Vに接続しバッテリBATを充電することで、バッテリBATには、充電器OBCからの熱、バッテリ用ヒータECH1からの熱、及びバッテリBATの自己発熱による熱が蓄えられる。
[空調装置]
空調装置30は、ヒートポンプ回路31と、昇温回路32と、ヒートポンプ回路31と昇温回路32との間で熱交換を行う第2熱交換器33と、を備える。ヒートポンプ回路31は、圧縮機や、凝縮器、膨張弁、蒸発器等を有する冷凍サイクルを含み、内部には液状の冷媒C2(例えば、エアコン用冷媒)が流れる。ヒートポンプ回路31の凝縮器(以下、第3熱交換器34と称する)は、外気に晒されており、車室を暖房する際には、低温環境下の外気から吸熱(すなわち、ヒートポンプ)可能に構成される。図4及び図5に示す黒塗りの矢印Y3は、外気から第3熱交換器34への熱の移動を示している。
昇温回路32は、内部に液状の冷媒C1(例えば、水)が流れる。昇温回路32の冷媒とバッテリ温調回路40の冷媒は共に冷媒C1であり、共通する。昇温回路32の冷媒C1は、第2熱交換器33を介してヒートポンプ回路31の冷媒C2と熱交換し、昇温される。図4及び図5に示す黒塗りの矢印Y4は、第2熱交換器33を介して、第3熱交換器34から昇温回路32への熱の移動を示している。
また、昇温回路32には暖房用ヒータECH2が設けられており、暖房用ヒータECH2による熱によっても昇温回路32の冷媒C1は昇温される。暖房用ヒータECH2は、例えば電気式のヒータ(Electric Coolant Heater)である。図4及び図5に示す黒塗りの矢印Y5は、暖房用ヒータECH2からヒータコア35への熱の移動を示している。
昇温回路32の冷媒C1は、ヒートポンプ回路31から第2熱交換器33を介して昇温回路32に伝達された熱、及び、暖房用ヒータECH2による熱により昇温され、ヒータコア35において空調空気と熱交換が行われ、車室が暖房される。
[暖房モード]
(バッテリ吸熱モード)
前述したように、ヒートポンプ回路31とバッテリ温調回路40との間には冷媒C1と冷媒C2との間で熱交換可能な第1熱交換器50が設けられている。したがって、充電時における充電器OBCからの熱(図3の矢印Y1)、バッテリ用ヒータECH1からの熱(図3の矢印Y2)、及び充電時におけるバッテリBATの自己発熱によりバッテリBATに蓄えられた熱(不図示)は、第1熱交換器50を介してヒートポンプ回路31に伝達される。図4に示す黒塗りの矢印Y6は、バッテリ温調回路40からヒートポンプ回路31への熱の移動を示している。そして、バッテリBATからの熱(図4の矢印Y6)は、外気からの熱(図4の矢印Y3)とともに、第2熱交換器33を介して昇温回路32に伝達され、暖房用ヒータECH2による熱(図4の矢印Y5)が加わって、車室が暖房される。即ち、この暖房モードでは、外気吸熱に加えて、バッテリBATに蓄えられた熱を吸熱して車室の暖房に利用される。以下、バッテリBATから吸熱することをバッテリ吸熱とも称し、またバッテリ吸熱により車室の暖房を行う動作モードを、バッテリ吸熱モードとも称する。図4は、バッテリ吸熱モードの熱の流れを示す図である。
(外気吸熱モード)
これに対し、バッテリBATに蓄えられる熱を利用せずに外気からの吸熱で車室を暖房する動作モードを、外気吸熱モードとも称する。図5は、外気吸熱モードの熱の流れを示す図である。
(バッテリ吸熱モードの詳細)
外気よりも温度の高いバッテリBATから吸熱するバッテリ吸熱モードでは、外気吸熱モードと比べて、車室の暖房時に空調装置30が消費するバッテリBATの電力量を小さくすることができ、電費が向上する。したがって、暖房によるバッテリBATの蓄電量(SOC(State Of Charge)とも称する)の低下を抑制でき、車両Vの航続可能距離の低下を抑制できる。
バッテリ吸熱モードでは、バッテリ温度を高くするほど、車室の暖房に消費するバッテリBATの電力量が小さくなる(図9(b)参照。詳細は後述する)。換言すると、バッテリ温度を高くすると、バッテリ吸熱によって暖房の効率が良くなる。
車両Vの始動前、上述のとおり、バッテリBATの充電及びバッテリ用ヒータECH1による加温を行う場合、バッテリBATは蓄熱し、加温される。しかしながら、バッテリBATが加温された後、低圧環境下で車両Vを放置しておくと、バッテリ温度は外気温度に向けて下がるので、バッテリ吸熱による暖房効率が悪化する。バッテリ温度が下がった後に再びバッテリBATを加温するのは、外部電源100の電力の消費を伴うため、電気代が高くなる。
本実施形態の暖房制御方法は、車両Vの始動前にバッテリBATを充電する充電ステップと、車両Vの始動前にバッテリBATを加温する加温ステップと、バッテリ吸熱による暖房を行う暖房ステップとを備え、外部電源100の電力量が大きくならないように充電ステップ及び加温ステップを適切なタイミングで行う。
本実施形態の暖房制御方法の説明に先立ち、先ず、一つ目の比較例1(図6参照)として、車両Vの始動前に、バッテリBATの充電を行わず、バッテリ用ヒータECH1を作動させてバッテリBATを所定の温度T1まで加温させる制御を示す。図6中の時刻t3は、車両Vが始動する時刻(以下、時刻t3を始動時刻とも称する)であり、制御装置CTRは、車両Vのスケジュール情報と連携することで時刻t3を取得する。また、所定の温度T1は始動時刻t3における目標温度であり、ここでは加温完了時の目標温度でもある。以下、温度T1を目標温度T1といい、目標温度T1に関する詳細は後述する。なお、図6では、外気温度は低く(例えば、-10℃)、バッテリBATが充電や加温がされていないときにはバッテリ温度が外気温度近傍まで低下する場合を想定する。また、図6において、実線はバッテリ温度を示し、一点鎖線は外気温度を示す。後に説明する図7及び図8も同様である。
時刻t0は、充電口10に充電ケーブル110がプラグインされた時刻t0である。ただし、図6ではバッテリBATの充電は行われない。時刻t0では、車両Vは停車しており、バッテリBATは充電も加温もされていないので、バッテリ温度は、時刻t0から徐々に低下する。そして、車両Vの始動時刻t3、目標温度T1、及びバッテリ用ヒータECH1の出力(例えば、最高出力)から逆算して算出された加温開始時刻t4に、外部電源100からの電力によりバッテリ用ヒータECH1を作動させ、バッテリBATの加温を開始する。加温により、バッテリ温度は、加温開始時刻t4における温度T4から始動時刻t3における目標温度T1まで上昇する。時刻t3以降は、バッテリBATに蓄えられた熱が車室の暖房に利用され、バッテリ温度は低下する。
比較例1では、加温開始時刻t4におけるバッテリ温度T4と始動時刻t3における目標温度T1との差が大きいので、加温期間が長くなる。したがって、バッテリ用ヒータECH1の消費電力量が大きくなり、該消費電力量に伴う電気代が高くなり得る。
次に、二つ目の比較例2(図7参照)として、車両Vの始動前に、外部電源100からの電力によりバッテリBATを充電し、且つ、外部電源100からの電力によりバッテリ用ヒータECH1を作動させてバッテリ温度を目標温度T1に到達させる制御を示す。比較例2では、充電口10に充電ケーブル110がプラグインされた時刻t0から直ちにバッテリBATの充電が行われる。なお、時刻t0、時刻t3、及び目標温度T1は、図6と同様である。
時刻t0からバッテリBATを充電させることにより、充電器OBCからの熱や自己発熱による熱によりバッテリBATに熱が蓄えられる。時刻t5にバッテリBATのSOCが目標SOCに到達すると、バッテリBATの充電が終了する。図7の一例では、充電期間において、バッテリ温度と外気温度との差が大きいのでバッテリBATから外気に放出される熱が多い。バッテリBATに蓄えられる熱よりも外気に放出される熱が多いので、充電期間中にバッテリ温度は低下する。充電完了の時刻t5から加温開始時刻t6までは、バッテリBATは充電も加温もされず、バッテリBATの熱が外気に放出され、バッテリ温度はさらに低下し、時刻t6にバッテリ温度はT6となる。そして、車両Vの始動時刻t3、目標温度T1、及びバッテリ用ヒータECH1の出力(比較例1と同様に最高出力)から逆算して算出された加温開始時刻t6に、外部電源100からの電力によりバッテリ用ヒータECH1を作動させ、バッテリBATの加温を開始する。加温により、バッテリ温度は、加温開始時刻t6におけるT6から始動時刻t3における目標温度T1まで上昇する。時刻t3以降は、バッテリBATに蓄熱された熱が車室の暖房に利用され、バッテリ温度は低下する。
比較例2では、充電期間と加温期間の間に、バッテリBATが充電も加温もされない期間が存在し、充電によりバッテリBATに蓄えられた熱の一部が廃熱される。したがって、廃熱された分をバッテリ用ヒータECH1により補う必要があり、加温期間が長くなる。したがって、バッテリ用ヒータECH1の消費電力量が大きくなり、当該消費電力量に伴う電気代が高くなり得る。
続いて、本実施形態の暖房制御方法を、図8を参照して説明する。
本実施形態では、比較例2とは異なり、制御装置CTRは、時刻t0にバッテリBATの充電を開始しない。時刻t0では、車両Vは停車しており、バッテリBATは充電も加温もされていないので、バッテリ温度は、時刻t0から徐々に低下する。
時刻t0から所定の時間を経過した時刻t1に、バッテリBATの充電を開始する。バッテリBATの充電を開始すると、バッテリBATは充電器OBCからの熱及び自己発熱による熱を蓄熱して、バッテリ温度は充電開始時刻t1における温度T3から上昇する。
充電開始時刻t1は、充電後に行うバッテリBATの加温に必要な消費電力量が大きくならないよう、始動時刻t3に基づいて決定される。具体的には、充電開始時刻t1は、プラグインされた時刻t0から所定の時間を経過した時刻である。このように充電開始時刻t1を決定することで、プラグインされた時刻t0に充電を開始する場合(すなわち、比較例2)と比較して、充電期間を始動時刻t3に近づけることができる。したがって、比較例2の時刻t5から時刻t6の期間のように充電によりバッテリBATに蓄えられた熱が車両Vの始動前に廃熱される期間が生じてしまうことを抑制できる。なお、充電開始時刻を決定する詳細な処理については、後述する。
バッテリBATの充電は、SOCが目標SOCとなるまで行われる。このとき、バッテリBATの充電により、バッテリ温度はT3からT2まで上昇する。図8の充電期間では、バッテリ温度と外気温度との差が小さいためバッテリBATから外気に放出される熱が少ない。図8の一例では、外気に放出される熱よりもバッテリBATに蓄えられる熱が多く、充電期間中にバッテリ温度は上昇する。
制御装置CTRは、バッテリBATの充電が完了すると、続けて時刻t2にバッテリ用ヒータECH1によるバッテリBATの加温を開始する。加温開始時刻t2は、加温によりバッテリBATに蓄えられた熱が車室の暖房に利用される前に廃熱されないよう、始動時刻t3に基づいて決定される。具体的には、加温開始時刻t2は、バッテリBATの加温が始動時刻t3又は始動時刻t3の直前に終了するように設定される。これにより、加温完了から始動時刻t3までにバッテリBATに蓄えられた熱が廃熱されることを抑制でき、バッテリに蓄えられた熱を車室の暖房に利用することができる。
また、加温開始時刻t2は、バッテリBATの充電完了の時刻又は充電完了の時刻の直後の時刻でもある。バッテリBATの充電完了に続けてバッテリBATの加温を行うことで、比較例2とは異なり、バッテリBATの充電により蓄えられた熱がバッテリBATの加温前に廃熱されることを抑制できる。なお、「充電完了の時刻の直後」とは、バッテリBATの充電完了の時刻から加温開始時刻までの間に、所定の時間を設けてもよいことを意味する。このときの所定の時間は、バッテリBATの廃熱量が小さい短い時間であることが好ましい。なお、加温開始時刻を決定する詳細な処理については、後述する。
バッテリBATの加温により、バッテリ温度を加温開始時刻t2におけるバッテリ温度(ここでは、充電完了後のバッテリ温度T2に等しい)から目標温度T1まで上昇させる。加温開始時刻t2におけるバッテリ温度T2と目標温度T1との差は、比較例1での加温開始時刻t4におけるバッテリ温度T4と目標温度T1との差、及び比較例2での加温開始時刻t6におけるバッテリ温度T6と目標温度T1との差よりも小さい。したがって、同出力でバッテリ用ヒータECH1を作動させたとき、本実施形態の加温期間は、比較例1及び比較例2の加温期間よりも短くなる。
時刻t3以降は、バッテリBATに蓄えられた熱が車室の暖房に利用され、バッテリ温度は低下する。
以上説明したように、本実施形態の暖房制御方法は、車両Vの始動前に、先ずバッテリBATの充電を行い、次にバッテリBATの加温を行う。これにより、バッテリ吸熱による車室の暖房を効率的に行うための適切なバッテリ温度に調整できる。また、バッテリBATに蓄えられた熱を車室の暖房に利用することで、暖房の消費電力量を削減でき、暖房によるバッテリBATのSOCの低下を抑制する。よって、車両Vの電費や航続可能距離を向上させることができる。さらに、制御装置CTRは、充電開始時刻t1及び加温開始時刻t2を車両Vの始動時刻t3に基づき決定する。これにより、車両Vの始動前にバッテリBATの加温を外部電源100の電力量が小さくなるように行うことができるので、ユーザの電気代の負担を軽減できる。
ここで、図9(a)は、縦軸をバッテリBATの有効容量とし、横軸をバッテリ温度としたグラフである。バッテリBATの有効容量は、充電容量のうちの車両Vの作動に使うことのできる容量のことをいう。図9(a)に示すように、バッテリ温度が低下すると、バッテリBATの有効容量が低下する。本実施形態では、車両Vの始動前にバッテリBATを加温することで、上述のとおりバッテリBATに蓄えられた熱を車室の暖房に利用できるのに加えて、バッテリBATの有効容量を上昇させることができる。
図9(b)は、縦軸を、外気吸熱モードの電力量P2に対する、バッテリ吸熱モードの電力量P1の比率(百分率で表記)とし、横軸を車両Vの始動時におけるバッテリ温度としたグラフである。ここでの電力量P1、P2は、空調装置30が所定時間(例えば30分)暖房を行ったときに消費するバッテリBATの電力量(すなわち、電費)である。縦軸が100%であるときは、電力量P1と電力量P2とが等しいことを意味する。縦軸の値が100%よりも小さいときは、電力量P1が電力量P2よりも小さい、すなわち、バッテリ吸熱モードが外気吸熱モードよりも効率が良いことを意味する。
図9(b)に示すように、車両Vの始動時におけるバッテリ温度が-10℃~15℃であるとき、バッテリ吸熱モードの電力量P1は外気吸熱モードの電力量P2の80%~95%程度であり、バッテリ温度が15℃以上であるとき、バッテリ吸熱モードの電力量P1は外気吸熱モードの電力量P2の80%程度に収束する。このように、バッテリ吸熱モードでは、外気吸熱モードと比較して、車室の暖房に使用するバッテリBATの消費電力量が小さくなる。これにより、バッテリ吸熱モードは、暖房によるバッテリBATのSOCの低下を抑制でき、車両Vの航続可能距離を向上させることができる。
[バッテリの目標温度]
続いて、車両Vの始動時刻における目標温度T1の設定について説明する。
目標温度T1は、バッテリBATを加温するときに消費する外部電源100の電力量を小さくする場合又は該電力量に伴う電気代を安くする場合、低く設定される。このとき、加温後に予測される車両Vの航続可能距離は短くなり得る。これは、図9(b)に示すように、車室の暖房に使用するバッテリBATの消費電力量は、バッテリ温度が高い場合に比べて大きくなり、暖房によるバッテリBATのSOCの低下が大きくなるためである。
また、目標温度T1は、車両Vの航続可能距離を長くする場合、高く設定される。これは、上述のとおり、バッテリ温度が高いほど車室の暖房に使用するバッテリBATの消費電力量は小さくなり、暖房によるバッテリBATのSOCの低下を抑制でき、航続可能距離を長くできるためである。
このように、目標温度T1は、バッテリBATを加温するときに消費する外部電源100の電力量又は当該電力量に伴う電気代と、バッテリBATの加温後に予測される車両Vの航続可能距離と、の少なくとも一方に基づいて設定される。
本実施形態では、電気代を安くすることを優先する電気代優先モードと、航続可能距離を長くすることを優先する航続距離優先モードと、をユーザが選択可能であり、目標温度T1は、ユーザが選択した電気代優先モード又は航続距離優先モードに基づいて設定される。
例えば、ユーザは、ユーザ端末200にインストールされたアプリを介して、電気代優先モードと、航続距離優先モードと、のいずれか一方を選択する。ユーザの選択は、ユーザ端末200から通信装置70に送信され、制御装置CTRに入力される。電気代優先モードでは、基本的に目標温度T1は低く設定される。一方、航続距離優先モードでは、基本的に目標温度T1は高く設定される。このような構成により、電気代と、航続可能距離と、のいずれを優先するかを、ユーザが選択可能とすることにより、ユーザの意思を反映させることができる。なお、ユーザによるモードの選択は、ユーザ端末200ではなく、不図示のナビゲーション装置を介して行われてもよい。
先ず、電気代優先モードについて詳細を説明する。電気代優先モードでは、バッテリ用ヒータECH1を作動させる際に消費する外部電源100の電力量に上限値P_limが設定されている。そして、目標温度T1は上限値P_limに基づき設定される。上限値P_limが設定されているので、バッテリBATの加温が上限値を超えて続くことはないので、ユーザの電気代の負担を低減できる。ここで、上限値P_limに基づき設定される目標温度T1、すなわち、電気代優先モードでの目標温度T1を、目標温度T1´とも表記する。
以下、上限値P_lim、及び上限値P_limに基づく目標温度T1´について、図9(c)を参照して説明する。
図9(c)は、縦軸をバッテリ用ヒータECH1の消費電力量(すなわち、外部電源100の消費電力量)とし、横軸をバッテリ温度としたグラフである。図9(c)中のグラフAは、加温開始時刻にバッテリ温度が10℃である場合において、バッテリ用ヒータECH1によりバッテリBATを加温したときのバッテリ温度と、バッテリ用ヒータECH1の消費電力量の関係を示したグラフである。同様に、図9(c)中のグラフB、Cは、加温開始時刻にバッテリ温度がそれぞれ0℃、-10℃である場合におけるグラフである。
バッテリ用ヒータECH1の消費電力量に上限値P_limを設定したとき、車両Vの始動時刻における目標温度T1´は、上限値P_limと、加温開始時刻のバッテリ温度とに基づいて設定される。具体的には、各グラフと上限値P_limとの交点におけるバッテリ温度が、目標温度T1´となる。例えば、グラフCの場合では、バッテリBATの目標温度T1´は約0℃となり、バッテリ吸熱モードの電力量P1は外気吸熱モードの電力量P2の約85%となる(図9(b)参照)。バッテリBATの加温をさらに続けた場合にはバッテリ吸熱によって暖房の効果をさらに高めることができるが、外部電源100の消費電力量に伴う電気代が高くなる。バッテリ用ヒータECH1の消費電力量に上限値P_limを設定することで、ユーザの電気代の負担を低減できる。
ここで、上限値P_limは、バッテリ吸熱モードの電力量P1と外気吸熱モードの電力量P2とを比較することに基づき決定されることが好ましい。上限値P_limを小さく設定しすぎると、バッテリ吸熱による車室の暖房が効率的とはならない可能性がある。そこで、上限値P_limを設定して電気代の負担を低減しつつも、バッテリ吸熱モードの電力量P1と外気吸熱モードの電力量P2とを比較し、バッテリ吸熱によって車室の暖房が効率的に行える程度までバッテリBATを加温できるようにする。例えば、図9(c)のグラフCのように加温開始時刻のバッテリ温度が-10℃である場合であっても、バッテリ吸熱モードの電力量P1が外気吸熱モードの電力量P2の約85%となるような温度までバッテリBATを加温できるように、上限値P_limを設定する。
なお、上限値P_limは、バッテリ吸熱モードの電力量と外気吸熱モードの電力量との比較ではなく、バッテリ吸熱モードでの車両Vの航続可能距離と外気吸熱モードでの車両Vの航続可能距離とを比較することに基づいて決定してもよい。
次に、航続距離優先モードについて詳細を説明する。航続距離優先モードでは、外部電源100の電力量に上限値P_limは設定されておらず、加温開始時刻のバッテリ温度に関わらず、バッテリ温度が所定の目標温度T1となるまで、車両Vの始動前にバッテリBATは加温される。
ところで、図9(b)に示すように、電力量P2に対する電力量P1の比率は、車両Vの始動時におけるバッテリ温度が15℃以上では約80%に収束する。よって、航続距離優先モードにおいて、車両Vの始動時における目標温度T1を15℃より大きくしても、バッテリ吸熱によって得られる効果が向上しにくい。すなわち、車両Vの始動前にバッテリBATの加温を過剰に行っても、更なる効果が期待しにくい。
そこで、航続距離優先モードでの目標温度T1は、外気吸熱モードの電力量P2に対する、バッテリ吸熱モードの電力量P1の比率が所定値(例えば、80%)となるようなバッテリ温度(例えば、15℃)に決定されることが好ましい。なお、上述の所定値は任意に定めることができる。
このように目標温度T1を決定することで、バッテリ吸熱により得られる効果の向上が期待されないバッテリ温度(図9(b)の例では15℃より高い温度)までバッテリ用ヒータECH1でバッテリBATが加温され続けることを抑制できる。したがって、過剰な加温を減らし、ユーザの電気代の負担を軽減できる。
[充電開始時刻及び加温開始時刻の決定処理]
続いて、本実施形態の暖房制御方法における充電開始時刻及び加温開始時刻を決定する処理の一例について、図10を参照して説明する。なお、以下の説明では、図8で用いた符号を流用する。
制御装置CTRは、先ず、車両Vの始動時刻t3が設定されているか否かを判定する(ステップS11)。例えば、ユーザ端末200で車両Vのスケジュール情報が設定されているとき、制御装置CTRは、通信装置70を介して車両Vのスケジュール情報を取得する。そして、制御装置CTRは、スケジュール情報に基づき車両Vの始動時刻t3が設定されていると判定し(ステップS11:YES)、車両Vの始動時刻t3を取得する(ステップS12)。始動時刻t3が設定されていないと判定されたときは、本処理を終了する(ステップS11:NO)。
制御装置CTRは、バッテリ用ヒータECH1の消費電力量に上限値P_limが設定されているか否かを判定する(ステップS13)。上限値P_limが設定されているとき(ステップS13:YES)、バッテリBATの加温完了後の目標温度として、上限値P_limに基づく目標温度T1´を設定する(ステップS14)。上限値P_limが設定されていないとき(ステップS13:NO)、バッテリBATの加温完了後の目標温度として、所定の目標温度T1を設定する(ステップS15)。
ステップS14又はステップS15の後、制御装置CTRは、外部電源100からの電力によりバッテリBATの充電を行う充電時間を決定する(ステップS16)。具体的には、制御装置CTRは、充電開始前のSOCと目標SOCとに基づいて、充電時間を算出する。
次に、制御装置CTRは、充電完了後のバッテリ温度T2を推定する(ステップS17)。具体的には、制御装置CTRは、外気温度の予測データや、外気温度に伴うバッテリ温度の変化、充電時間、充電に伴うバッテリ温度の変化等に基づいて、充電完了後のバッテリ温度T2を推定する。
次に、制御装置CTRは、バッテリ用ヒータECH1によるバッテリBATの加温開始時刻t2を決定する(ステップS18)。具体的には、制御装置CTRは、加温完了後の目標温度T1又はT1´、充電完了後のバッテリ温度T2、及びバッテリ用ヒータECH1の出力に基づき、始動時刻t3から逆算して加温開始時刻t2を決定する。ここでのバッテリ用ヒータECH1の出力は、例えば、最大出力とする。
次に、制御装置CTRは、充電開始時刻t1を決定する(ステップS19)。具体的には、制御装置CTRは、充電時間及び加温開始時刻t2に基づき、充電開始時刻t1を決定する。例えば、充電完了の時刻が加温開始時刻t2に等しいとき、充電開始時刻t1は、時刻t2から充電時間の分だけ遡った時刻となる。充電時間時刻t1の決定後、本処理を終了する。
以上の処理により充電開始時刻及び加温開始時刻を決定することで、車両Vの始動前におけるバッテリBATの充電及び加温を開始する時刻を適切に決定でき、バッテリBATに蓄えられた熱を効率的に車室の暖房に利用することができる。
以上、図面を参照しながら一実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、そ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。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上記実施の形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。
例えば、バッテリ温調回路40は、冷媒C1が駆動ユニットDUとも熱交換可能なように構成されていてもよい。駆動ユニットDUの駆動時(例えば、車両Vの走行時)には駆動ユニットDUは高温となるが、このような構成によると、駆動ユニットDUは冷媒C1により冷却され、駆動ユニットDUから熱を受け取った冷媒C1は加温される。駆動ユニットDUから熱を受け取った冷媒C1は、第1熱交換器50を介してヒートポンプ回路31に熱を供給できる。すなわち、車室の暖房時、空調装置30は、駆動ユニットDUからの熱も利用することができる。
また、バッテリ温調回路40は、開閉バルブを介して昇温回路32に接続されていてもよい。この場合、第1熱交換器50を介さずに、開閉バルブによりバッテリ温調回路40及び昇温回路32を流れる冷媒C1により車室の暖房を行うことができる。
また、バッテリ温調回路40の冷媒と昇温回路32の冷媒は、異なる冷媒であってもよい。
また、上述の実施形態では、外部電源100の電力量に上限値P_limが設定されていたが、これに限られない。例えば、外部電源100の電力量に伴う電気代に上限値が設定されていてもよい。これにより、ユーザは理解しやすい形で上限値を設定することができる。
また、本明細書には少なくとも以下の事項が記載されている。なお、括弧内には、上記した実施形態において対応する構成要素等を示しているが、これに限定されるものではない。
(1) 外部電源(外部電源100)からの電力により充電可能なバッテリ(バッテリBAT)と、前記バッテリの電力を消費して車室を暖房可能な空調装置(空調装置30)とを備え、前記バッテリの電力により走行可能な車両(車両V)の暖房制御方法であって、
前記車両のスケジュール情報に基づき前記車両の始動時刻(始動時刻t3)を取得する始動時刻取得ステップと、
前記始動時刻前の第1時刻(充電開始時刻t1)から、前記外部電源からの電力により前記バッテリを充電する充電ステップと、
前記バッテリの充電完了から前記始動時刻までの間の第2時刻(加温開始時刻t2)から、前記外部電源の電力により前記バッテリを加温する加温ステップと、
前記始動時刻後、前記車室を暖房する暖房ステップと、を備え、
前記暖房ステップは、前記バッテリの充電及び加温によって前記バッテリに蓄えられた熱を利用して前記車室を暖房するバッテリ吸熱モードを有し、
前記第1時刻及び前記第2時刻は、前記始動時刻に基づき決定される、車両の暖房制御方法。
(1)によれば、車両の始動前に、先ずバッテリの充電を行い、次にバッテリの加温を行う。これにより、車両の始動前に、バッテリ吸熱モードによる暖房に適切なバッテリ温度に調整できる。また、バッテリに蓄えられた熱を車室の暖房に利用するので、車室の暖房に消費するバッテリの電力量を削減でき、暖房によるバッテリのSOCの低下を抑制する。よって、車両の電費や航続可能距離を向上させることができる。さらに、第1時刻及び第2時刻を車両の始動時刻に基づき決定する。これにより、車両の始動前にバッテリの加温を外部電源の電力量が小さくなるように行うことができるので、ユーザの電気代の負担を軽減できる。
(2) (1)に記載の車両の暖房制御方法であって、
前記第1時刻は、前記車両に搭載される充電器(充電器OBC)に前記外部電源が接続された時刻(時刻t0)から所定の時間を経過した時刻である、車両の暖房制御方法。
(2)によれば、第1時刻は、充電器に外部電源が接続された時刻に充電を開始する場合と比較して、充電期間を始動時刻に近づけることができる。したがって、充電によりバッテリに蓄えられた熱が車両の始動前に廃熱されてしまう期間が生じてしまうことを抑制できる。
(3) (1)又は(2)に記載の車両の暖房制御方法であって、
前記バッテリを加温するステップは、前記始動時刻又は前記始動時刻の直前に終了する、車両の暖房制御方法。
(3)によれば、加温完了から始動時刻までにバッテリに蓄えられた熱が廃熱されることを抑制でき、バッテリに蓄えられた熱を車室の暖房に利用することができる。
(4) (3)に記載の車両の暖房制御方法であって、
前記第2時刻は、
前記始動時刻と、
前記始動時刻における前記バッテリの目標温度と、
前記バッテリの充電完了後の前記バッテリの温度と、
前記目標温度に到達するまで前記バッテリを加温するヒータ(バッテリ用ヒータECH1)の出力と、
に基づいて決定される、車両の暖房制御方法。
(4)によれば、車両の始動前におけるバッテリの加温開始時刻を適切に決定でき、バッテリに蓄えられた熱を効率的に車室の暖房に利用することができる。
(5) (1)から(4)のいずれか一項に記載の車両の暖房制御方法であって、
前記始動時刻における前記バッテリの目標温度は、
前記バッテリを加温するときに消費する前記外部電源の電力量、又は、該電力量に伴う電気代と、
加温後に予測される前記車両の航続可能距離と、
の少なくとも一方に基づいて設定される、車両の暖房制御方法。
(5)によれば、外部電源の電力量や、電気代、航続可能距離を考慮してバッテリの目標温度を設定することができる。
(6) (5)に記載の車両の暖房制御方法であって、
前記電気代を安くすることを優先する電気代優先モードと、前記航続可能距離を長くすることを優先する航続距離優先モードと、をユーザが選択可能である、車両の暖房制御方法。
(6)によれば、電気代と航続可能距離とのいずれを優先するかを、ユーザが選択可能とすることにより、ユーザの意思を反映させることができる。
(7) (6)に記載の車両の暖房制御方法であって、
前記電気代優先モードでは、前記外部電源の電力量、又は、該電力量に伴う前記電気代に上限値が設定されている、車両の暖房制御方法。
(7)によれば、ユーザの電気代の負担を低減できる。
(8) (7)に記載の車両の暖房制御方法であって、
前記暖房ステップは、
前記バッテリ吸熱モードと、
前記バッテリに蓄えられた熱を利用せずに外気からの吸熱で前記車室を暖房する外気吸熱モードと、を有し、
前記上限値は、前記外気吸熱モードの電力量と前記バッテリ吸熱モードの電力量との比較、又は、前記外気吸熱モードの前記車両の航続可能距離と前記バッテリ吸熱モードの前記車両の航続可能距離との比較に基づいて設定されている、車両の暖房制御方法。
(8)によれば、電気代の負担を低減しつつもバッテリ吸熱によって車室の暖房が効率的に行える程度までバッテリを加温できる。
30 空調装置
100 外部電源
BAT バッテリ
ECH1 バッテリ用ヒータ
OBC 充電器
V 車両

Claims (7)

  1. 外部電源からの電力により充電可能なバッテリと、前記バッテリの電力を消費して車室を暖房可能な空調装置と、前記バッテリの充電及び前記空調装置による暖房を制御する制御装置と、を備え、前記バッテリの電力により走行可能な車両の暖房制御方法であって、
    前記車両のスケジュール情報に基づき前記車両の始動時刻を取得する始動時刻取得ステップと、
    前記始動時刻前の第1時刻から、前記外部電源からの電力により前記バッテリを充電する充電ステップと、
    前記バッテリの充電完了から前記始動時刻までの間の第2時刻から、前記外部電源の電力により前記バッテリを加温する加温ステップと、
    前記始動時刻後、前記空調装置により前記車室を暖房する暖房ステップと、を前記制御装置が実行し
    前記暖房ステップは、前記バッテリの充電及び加温によって前記バッテリに蓄えられた熱を利用して前記車室を暖房するバッテリ吸熱モードを有し、
    前記第1時刻及び前記第2時刻は、前記始動時刻に基づき決定され
    前記第1時刻は、前記車両に搭載される充電器に前記外部電源が接続された時刻から所定の時間を経過した時刻である、車両の暖房制御方法。
  2. 請求項1に記載の車両の暖房制御方法であって、
    前記加温ステップは、前記始動時刻又は前記始動時刻の直前に終了する、車両の暖房制御方法。
  3. 請求項2に記載の車両の暖房制御方法であって、
    前記第2時刻は、
    前記始動時刻と、
    前記始動時刻における前記バッテリの目標温度と、
    前記バッテリの充電完了後の前記バッテリの温度と、
    前記目標温度に到達するまで前記バッテリを加温するヒータの出力と、
    に基づいて決定される、車両の暖房制御方法。
  4. 請求項1又は2に記載の車両の暖房制御方法であって、
    前記始動時刻における前記バッテリの目標温度は、
    前記バッテリを加温するときに消費する前記外部電源の電力量、又は、該電力量に伴う電気代と、
    加温後に予測される前記車両の航続可能距離と、
    の少なくとも一方に基づいて設定される、車両の暖房制御方法。
  5. 請求項4に記載の車両の暖房制御方法であって、
    前記電気代を安くすることを優先する電気代優先モードと、前記航続可能距離を長くすることを優先する航続距離優先モードと、をユーザが選択可能である、車両の暖房制御方法。
  6. 請求項5に記載の車両の暖房制御方法であって、
    前記電気代優先モードでは、前記外部電源の電力量、又は、該電力量に伴う前記電気代に上限値が設定されている、車両の暖房制御方法。
  7. 外部電源からの電力により充電可能なバッテリと、前記バッテリの電力を消費して車室を暖房可能な空調装置と、前記バッテリの充電及び前記空調装置による暖房を制御する制御装置と、を備え、前記バッテリの電力により走行可能な車両の暖房制御方法であって、
    前記車両のスケジュール情報に基づき前記車両の始動時刻を取得する始動時刻取得ステップと、
    前記始動時刻前の第1時刻から、前記外部電源からの電力により前記バッテリを充電する充電ステップと、
    前記バッテリの充電完了から前記始動時刻までの間の第2時刻から、前記外部電源の電力により前記バッテリを加温する加温ステップと、
    前記始動時刻後、前記空調装置により前記車室を暖房する暖房ステップと、を前記制御装置が実行し
    前記暖房ステップは、
    前記バッテリの充電及び加温によって前記バッテリに蓄えられた熱を利用して前記車室を暖房するバッテリ吸熱モードと、
    前記バッテリに蓄えられた熱を利用せずに外気からの吸熱で前記車室を暖房する外気吸熱モードと、を有し、
    前記第1時刻及び前記第2時刻は、前記始動時刻に基づき決定され、
    前記始動時刻における前記バッテリの目標温度は、
    前記バッテリを加温するときに消費する前記外部電源の電力量、又は、該電力量に伴う電気代と、
    加温後に予測される前記車両の航続可能距離と、
    の少なくとも一方に基づいて設定され、
    前記電気代を安くすることを優先する電気代優先モードと、前記航続可能距離を長くすることを優先する航続距離優先モードと、をユーザが選択可能であり、
    前記電気代優先モードでは、前記外部電源の電力量、又は、該電力量に伴う前記電気代に上限値が設定されており、
    前記上限値は、前記外気吸熱モードの電力量と前記バッテリ吸熱モードの電力量との比較、又は、前記外気吸熱モードの前記車両の航続可能距離と前記バッテリ吸熱モードの前記車両の航続可能距離との比較に基づいて設定されている、車両の暖房制御方法。
JP2022137845A 2022-08-31 2022-08-31 車両の暖房制御方法 Active JP7461998B2 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022137845A JP7461998B2 (ja) 2022-08-31 2022-08-31 車両の暖房制御方法
US18/238,862 US20240066952A1 (en) 2022-08-31 2023-08-28 Heating control method for vehicle
CN202311111369.5A CN117621765A (zh) 2022-08-31 2023-08-30 车辆的供暖控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022137845A JP7461998B2 (ja) 2022-08-31 2022-08-31 車両の暖房制御方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2024033921A JP2024033921A (ja) 2024-03-13
JP7461998B2 true JP7461998B2 (ja) 2024-04-04

Family

ID=90000381

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022137845A Active JP7461998B2 (ja) 2022-08-31 2022-08-31 車両の暖房制御方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20240066952A1 (ja)
JP (1) JP7461998B2 (ja)
CN (1) CN117621765A (ja)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019193319A (ja) 2018-04-18 2019-10-31 本田技研工業株式会社 車両用電源装置
WO2020209058A1 (ja) 2019-04-08 2020-10-15 日立オートモティブシステムズ株式会社 車両用制御装置
CN114552068A (zh) 2022-01-29 2022-05-27 北京新能源汽车股份有限公司 车辆及其动力电池加热方法、装置及存储介质

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019193319A (ja) 2018-04-18 2019-10-31 本田技研工業株式会社 車両用電源装置
WO2020209058A1 (ja) 2019-04-08 2020-10-15 日立オートモティブシステムズ株式会社 車両用制御装置
CN114552068A (zh) 2022-01-29 2022-05-27 北京新能源汽车股份有限公司 车辆及其动力电池加热方法、装置及存储介质

Also Published As

Publication number Publication date
CN117621765A (zh) 2024-03-01
JP2024033921A (ja) 2024-03-13
US20240066952A1 (en) 2024-02-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110116613B (zh) 充电系统
JP4915969B2 (ja) バッテリパック温度最適化制御システム
US8395355B2 (en) Power supply system and vehicle with the system
US20130000325A1 (en) Temperature control system of vehicle
CN106335387A (zh) 预调节电动车辆
CN103407346A (zh) 一种纯电动汽车整车热管理系统
JP2020039226A (ja) バッテリの冷却制御システム
JP2013163494A (ja) ハイブリッド車両の制御装置
US11597252B2 (en) Plug-in electric vehicle and method for heating a passenger cabin
JP2010068623A (ja) 電源システムおよびそれを備えた車両
JP2015191703A (ja) 電池温度調節装置
JP2008308124A (ja) ハイブリッド車両
JP2010004627A (ja) 充電システム及び充電方法
JP2014084060A (ja) 空調装置
JP2009045959A (ja) 車両および熱交換システム
JP7461998B2 (ja) 車両の暖房制御方法
JP7547422B2 (ja) 車両の暖房制御方法
JP7571183B2 (ja) 制御方法、制御装置、及び車両
JP7516600B1 (ja) 制御方法、制御装置、及び車両
JP7520169B1 (ja) 蓄電装置温度制御システム
JP7125455B2 (ja) 温調装置及び車両
US20240300384A1 (en) Control method, control device, and vehicle
JP2012096590A (ja) 車両の充電蓄熱装置
JP2024110723A (ja) 熱管理システムおよび熱管理システムの制御方法
JP2015189348A (ja) 車両

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230328

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20231003

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20231106

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20240109

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20240207

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: 20240227

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20240325

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7461998

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150