JPWO2017056161A1

JPWO2017056161A1 - 加温制御装置

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Publication number: JPWO2017056161A1
Application number: JP2017542533A
Authority: JP
Inventors: 徹大垣; 英城釜谷; 由和見目; 圭祐藤巻
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Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2015-09-28
Filing date: 2015-09-28
Publication date: 2018-07-05
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Abstract

加温制御装置は、電動車両の電動機に電力を供給する蓄電池と、通電して生じた熱によって蓄電池を加温する発熱部と、蓄電池の温度及び残容量に応じた有効容量に基づいて、発熱部が蓄電池からの電力供給による通電によって発熱して蓄電池を目標温度まで昇温した際の有効容量の変化を推測する推測部と、推測部が推測した有効容量の向上が見込まれる場合に限って、蓄電池から発熱部への通電を行う制御部とを備える。

Description

本発明は、電動車両に搭載される蓄電池の加温制御装置に関する。

特許文献１には、電動車両の蓄電池を充電する際、蓄電池の温度に応じて、電動車両に備えられる蓄熱材からの伝熱により蓄電池を加温する電動車両充電システムが記載されている。当該システムによれば、電動車両に備えられる蓄熱材を利用して蓄電池を加熱することができ、充電時に加熱用の電力を充電電力の一部を割いて確保する必要がない。蓄電池が低温である場合に、充電による蓄電池の性能低下を防止するために蓄電池を加熱することが必要になるが、この時の熱源を電動車両が備える蓄熱材から供給することで、家庭から供給される供給電力を効率的に蓄電池の充電に充てることができる。

日本国特開２０１２−２０９２１３号公報

特許文献１に記載の電動車両充電ステムは、主に家庭から電力供給を受けるいわゆるプラグイン方式の電動車両が蓄電池の他に蓄熱材を備え、蓄電池への充電に先立ち蓄熱材からの伝熱により蓄電池を予備加熱する。当該予備加熱は、蓄電池が低温の状態で充電を行うと、蓄電池の性能低下が生じるために行われる。

しかし、蓄電池が放電する際にも、蓄電池が低温の状態であると、充電時と同様に、蓄電池の性能低下が生じる。例えば、図１４に示すように、蓄電池の残容量（ＳＯＣ：State of Charge）が高くても、氷点下の温度以下であると、当該蓄電池の有効容量が低下する。このため、蓄電池の周囲温度が低い場合、放電が行われるまでには当該蓄電池を加温しておくことが望ましい。

プラグイン方式の電動車両が駐車されている状態で蓄電池を加温する際、当該電動車両がプラグイン状態であれば外部電源からの電力が主に用いられ、非プラグイン状態であれば電動車両が備える蓄電池の電力が用いられる。このように、電動車両が駐車されている状態において蓄電池を加温するために用いられるエネルギーは電力であり、電動車両がプラグイン状態であろうと非プラグイン状態であろうと、蓄電池を加温するためには電力が消費される。

本発明の目的は、蓄電池の加温に要する電力を蓄電池の性能向上のため有効に消費可能な加温制御装置を提供することである。

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、
電動車両の駆動源である電動機に電力を供給する蓄電池（例えば、後述の実施形態での蓄電池１０３）と、
通電して生じた熱によって前記蓄電池を加温する発熱部（例えば、後述の実施形態でのヒータ１１５）と、
前記蓄電池の温度及び前記蓄電池の残容量に応じた前記蓄電池の有効容量に基づいて、前記発熱部が前記蓄電池からの電力供給による通電によって発熱して前記蓄電池を目標温度まで昇温した際の前記有効容量の変化を推測する有効容量推測部（例えば、後述の実施形態での有効容量変化推測部１６７）と、
前記有効容量推測部が推測した前記有効容量の向上が見込まれる場合に限って、前記蓄電池から前記発熱部への通電を行う第１制御部（例えば、後述の実施形態での通電制御部１６９）と、
を備える、加温制御装置である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
前記有効容量推測部は、前記発熱部が前記蓄電池を前記目標温度まで昇温するために必要な電力を前記蓄電池が供給した際の、前記蓄電池の残容量の変化を推測する残容量推測部（例えば、後述の実施形態でのＳＯＣ変化推測部１６５）を有し、
前記有効容量推測部が推測する前記有効容量の変化は、前記発熱部による加温前の前記蓄電池の温度及び残容量に応じた有効容量から、前記目標温度及び前記残容量推測部が推測した加温後の残容量に応じた有効容量への変化であり、
前記第１制御部は、前記有効容量の変化が所定量以上の増加を示す場合に限って、前記蓄電池の温度が前記目標温度に到達するまで前記蓄電池から前記発熱部への通電を行う。

請求項３に記載の発明では、請求項１又は２に記載の発明において、
前記電動車両が操作されない状態の継続時間に応じて前記蓄電池の下限温度を段階的に下げて、前記蓄電池の温度が前記下限温度まで低下するたびに、前記蓄電池から前記発熱部への通電を制御する第２制御部（例えば、後述の実施形態でのＥＣＵ１２１）を備える。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、
前記第２制御部は、前記下限温度が絶対下限温度に到達するまでは、前記蓄電池から前記発熱部への通電を行うたびに前記下限温度を下げる。

請求項５に記載の発明は、請求項３又は４に記載の発明において、
前記第２制御部は、前記蓄電池の温度が前記下限温度まで低下するたびに、前記蓄電池が前記下限温度から所定値昇温するよう、前記蓄電池から前記発熱部への通電を制御する。

請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれか１項に記載の発明において、
前記第１制御部又は前記第２制御部が前記発熱部への通電を制御する際の前記電動車両は、外部電源から電力が供給されていない状態である。

請求項１の発明によれば、蓄電池の電力を消費してまでも蓄電池を加温することによって蓄電池の有効容量の向上が見込まれる場合に限って蓄電池から発熱部への通電が行われるため、蓄電池に蓄電された電力を蓄電池の性能向上のため有効に消費することができる。

請求項２の発明によれば、蓄電池の電力を消費してまでも蓄電池を加温することによって有効容量の変化が所定量以上増加する見込みである場合に限って蓄電池から発熱部への通電が行われるため、蓄電池に蓄電された電力を蓄電池の性能向上のため有効に消費することができる。

請求項３の発明によれば、電動車両が極寒の温度環境下で操作されない状態が長時間続く場合であっても、蓄電池の下限温度は段階的に下げられるため、蓄電池の温度が下限温度まで低下するたびに蓄電池は加温されるため、蓄電池の温度は時間をかけて低下していく。したがって、蓄電池の下限温度が一律に絶対下限温度に設定される場合と比較して、温度の低下に従って性能が低下する蓄電池の出力が向上した時間を長くできる。また、下限温度を段階的に下げる場合の蓄電池を下限温度以上に保温するための消費電力量は、下限温度が一律に絶対下限温度に設定される場合の蓄電池を絶対下限温度以上に保温するための消費電力量よりも少ないため、蓄電池を絶対下限温度以上に保温するための消費電力量を低減することができる。

請求項４の発明によれば、蓄電池から発熱部への通電を行うたびに下限温度を下げることによって、蓄電池の温度が上下しながら時間をかけて低下する。したがって、蓄電池の出力が向上した時間を長くできる。

請求項５の発明によれば、蓄電池の温度が下限温度まで低下するたびに蓄電池を所定値昇温させることによって、蓄電池の温度は上下しながら時間をかけて低下していく。したがって、蓄電池の出力が向上した時間を長くできる。

請求項６の発明によれば、外部電源から電力が供給されていない電動車両における蓄電池を加温するための電力源は蓄電池のみであるが、蓄電池に蓄電された電力を蓄電池の性能向上のため有効に消費することができる。

第１の実施形態の加温制御装置の構成を示すブロック図である。第１実施形態の実施例１におけるＥＣＵの内部構成を示すブロック図である。蓄電池の温度及びＳＯＣに応じた有効容量を示すグラフである。第１の実施形態の実施例２におけるヒータを用いた蓄電池の加温に係る制御を示す図である。蓄電池の温度及びＳＯＣに応じた出力を示すグラフである。第２の実施形態の電力消費制御装置の構成を示すブロック図である。第２の実施形態の実施例１におけるＥＣＵの内部構成を示すブロック図である。蓄電池の温度及びＳＯＣに応じた有効容量を示すグラフである。第２の実施形態の実施例２における蓄電池の加温及び充電に係る制御を示す図である。第２の実施形態の実施例３における蓄電池の加温制御を示す図である。第２の実施形態の実施例４におけるＥＣＵの内部構成を示すブロック図である。蓄電池の劣化前後における充電時の自己発熱による上昇温度の相違を示すグラフである。蓄電池の充電開始時のＳＯＣに応じた蓄電池の劣化前後における目標温度の補正量の相違を示すグラフである。蓄電池の温度及びＳＯＣに応じた有効容量を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
第１の実施形態の加温制御装置は、蓄電池から供給された電力によって駆動する電動機が駆動源として設けられたＥＶ（Electric Vehicle：電気自動車）やＨＥＶ（Hybrid Electrical Vehicle：ハイブリッド電気自動車）等といったプラグイン方式の電動車両に搭載されている。図１は、第１の実施形態の加温制御装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように、第１の実施形態の加温制御装置は、電動機１０１と、蓄電池１０３と、ＰＣＵ（Power Control Unit）１０５と、電流センサ１０７と、電圧センサ１０９と、温度センサ１１１と、充電器１１３と、ヒータ１１５と、スイッチ部１１７，１１９と、ＥＣＵ（Electric Control Unit）１２１とを備える。

電動機１０１は、電動車両が走行するための動力を発生する駆動源である。

蓄電池１０３は、リチウムイオン電池やニッケル水素電池等といった複数の蓄電セルを有し、電動機１０１に高電圧の電力を供給する。なお、２次電池である蓄電池１０３を利用するにあたっては、蓄電池１０３の残容量（ＳＯＣ：State of Charge）を常に監視し、過充電や過放電の防止制御を行う必要がある。蓄電池１０３は、こういった制御が行われた上で、蓄電池１０３を使用可能なＳＯＣの範囲（０％〜１００％）内で充放電が繰り返される。蓄電池１０３のＳＯＣは、蓄電池１０３の充放電電流の積算値及び／又は蓄電池１０３の開放電圧（ＯＣＶ：Open Circuit Voltage）に基づいて導出される。

ＰＣＵ１０５は、蓄電池１０３が出力する直流の電力を交流に変換する。なお、ＰＣＵ１０５は、蓄電池１０３の直流出力電圧を直流のまま降圧又は昇圧した後に交流に変換しても良い。

電流センサ１０７は、蓄電池１０３の充放電電流を検出する。電流センサ１０７が検出した電流値を示す信号はＥＣＵ１２１に送られる。電圧センサ１０９は、蓄電池１０３の端子電圧（閉路電圧（ＣＣＶ：Closed Circuit Voltage）ともいう。）を検出する。電圧センサ１０９が検出した電圧値を示す信号はＥＣＵ１２１に送られる。温度センサ１１１は、蓄電池１０３の温度を検出する。温度センサ１１１が検出した蓄電池１０３の温度を示す信号はＥＣＵ１２１に送られる。

充電器１１３は、図示しない外部電源にプラグ１２３が接続された状態で、外部電源から供給された交流の電力を直流に変換する。充電器１１３によって変換された直流の電力は、蓄電池１０３及びヒータ１１５の少なくともいずれか一方に供給される。

ヒータ１１５は、蓄電池１０３からの電流又は図示しない外部電源から充電器１１３を介して得られる電流が通電することで発熱し、当該熱によって蓄電池１０３を加温する。

スイッチ部１１７は、充電器１１３から蓄電池１０３までの電流経路を開閉する。また、スイッチ部１１９は、蓄電池１０３又は充電器１１３からヒータ１１５までの電流経路を開閉する。スイッチ部１１７，１１９は、ＥＣＵ１２１の制御によって開閉される。

ＥＣＵ１２１は、電動車両が駐車されている状態のときに、ヒータ１１５を用いた蓄電池１０３の加温に係る制御等を行う。なお、本実施形態では、プラグ１２３が外部電源に接続されていない状態のとき当該制御を行う。

（実施例１）
図２は、第１実施形態の実施例１におけるＥＣＵ１２１の内部構成を示すブロック図である。図２に示すように、ＥＣＵ１２１は、電流／電圧取得部１５１と、微分演算部１５３と、内部抵抗算出部１５５と、開放電圧算出部１５７と、ＳＯＣ導出部１５９と、温度取得部１６１と、有効容量導出部１６３と、ＳＯＣ変化推測部１６５と、有効容量変化推測部１６７と、通電制御部１６９とを有する。

電流／電圧取得部１５１は、電流センサ１０７が検出した充放電電流Ｉｂ及び電圧センサ１０９が検出した端子電圧Ｖｂを取得する。微分演算部１５３は、電流／電圧取得部１５１が取得した充放電電流Ｉｂ及び端子電圧Ｖｂをそれぞれ微分演算する。内部抵抗算出部１５５は、微分演算部１５３が算出した充放電電流Ｉｂの微分値ΔＩｂ及び端子電圧Ｖｂの微分値ΔＶｂに基づいて、以下の式（１）より蓄電池１０３の内部抵抗Ｒｎを算出する。
Ｒｎ＝ΔＶｂ／ΔＩｂ …（１）

開放電圧算出部１５７は、内部抵抗算出部１５５が算出した内部抵抗Ｒｎ、並びに、電流／電圧取得部１５１が取得した充放電電流Ｉｂ及び端子電圧Ｖｂに基づいて、以下の式（２）より蓄電池１０３の開放電圧ＯＣＶを算出する。
ＯＣＶ＝Ｖｂ＋Ｉｂ×Ｒｎ …（２）

ＳＯＣ導出部１５９は、開放電圧算出部１５７が算出した開放電圧ＯＣＶから、マップを用いて、蓄電池１０３のＳＯＣを導出する。温度取得部１６１は、温度センサ１１１が検出した蓄電池１０３の温度Ｔｂａｔを取得する。有効容量導出部１６３は、ＳＯＣ導出部１５９が導出した蓄電池１０３のＳＯＣ及び温度取得部１６１が取得した蓄電池１０３の温度Ｔｂａｔに応じた、蓄電池１０３の現状の有効容量Ｗｃｕｒを導出する。なお、当該有効容量Ｗｃｕｒの導出には、図３に示す蓄電池１０３の温度及びＳＯＣに応じた有効容量を示すグラフ等に基づくマップが用いられる。

ＳＯＣ変化推測部１６５は、蓄電池１０３を目標温度まで昇温するためにヒータ１１５が蓄電池１０３からの電力供給によって通電した際の蓄電池１０３のＳＯＣの変化を推測する。なお、当該ＳＯＣの変化は、ヒータ１１５によって消費される電力量に応じて推測される。

有効容量変化推測部１６７は、ヒータ１１５が蓄電池１０３からの電力供給による通電によって発熱して蓄電池１０３を目標温度まで昇温した際の蓄電池１０３の有効容量Ｗｅｓｔを推測する。なお、当該有効容量Ｗｅｓｔの推測にも、図３に示す蓄電池１０３の温度及びＳＯＣに応じた有効容量を示すグラフ等に基づくマップが用いられ、蓄電池１０３の温度には目標温度、蓄電池１０３のＳＯＣにはＳＯＣ変化推測部１６５が推測した加温後のＳＯＣが用いられる。

通電制御部１６９は、有効容量導出部１６３が導出した蓄電池１０３の現状の有効容量Ｗｃｕｒから、有効容量変化推測部１６７が推測した蓄電池１０３の有効容量Ｗｅｓｔへの変化（＝有効容量Ｗｅｓｔ−有効容量Ｗｃｕｒ）が所定量以上の増加を示す場合、蓄電池１０３からの電力供給によってヒータ１１５を通電するため、蓄電池１０３の温度Ｔｂａｔが目標温度に到達するまでスイッチ部１１７，１１９を閉制御する。一方、有効容量の変化が所定量未満の増加を示す場合、通電制御部１６９はスイッチ部１１７，１１９の開閉状態を変えない。

外部電源にプラグ１２３が接続されずに電動車両が駐車されているときの、本実施例のＥＣＵ１２１によるヒータ１１５を用いた蓄電池１０３の加温制御によれば、図３に「Ａ」で示す温度及びＳＯＣの状態の蓄電池１０３を目標温度Ｔａまで昇温しても有効容量は変化しないため、通電制御部１６９はスイッチ部１１７，１１９の開閉状態を変えない。一方、図３に「Ｂ」で示す温度及びＳＯＣの状態の蓄電池１０３を目標温度Ｔｂまで昇温すると有効容量の変化ΔＷは所定量以上の増加が見込まれるため、通電制御部１６９はスイッチ部１１７，１１９を閉制御して、蓄電池１０３からの電力供給によるヒータ１１５の通電を行う。

以上説明したように、本実施例によれば、蓄電池１０３の電力を消費してまでも蓄電池１０３を加温することによって蓄電池１０３の有効容量の変化が所定量以上増加する見込みである場合に限って蓄電池１０３からヒータ１１５への通電が行われるため、蓄電池１０３に蓄電された電力を蓄電池１０３の性能向上のため有効に消費することができる。

（実施例２）
図４は、第１の実施形態の実施例２におけるヒータ１１５を用いた蓄電池１０３の加温に係る制御を示す図である。図４に示す例は、電動車両が極寒の温度環境下で走行を行った後、外部電源にプラグ１２３が接続されずに同様の温度環境下に駐車された状態が継続する場合を想定している。走行を終えたばかりの電動車両における蓄電池１０３の温度Ｔｂａｔが例えば０℃であっても、外気温Ｔｏは０℃よりもさらに下回る極低温（例えば、−４０℃）であるため、蓄電池１０３の温度Ｔｂａｔは低下する。しかし、蓄電池１０３が外気温Ｔｏまで低下してしまうと蓄電池１０３の出力が著しく低下し電動車両が走行できない状態となってしまうため、外気温Ｔｏよりも高い絶対下限温度Ｔｌ（例えば、−３５℃）よりも高い温度に蓄電池１０３を保つ必要がある。

このため、図４の「比較例」に示すように、温度センサ１１１が検出した蓄電池１０３の温度Ｔｂａｔが絶対下限温度Ｔｌまで低下すると、ＥＣＵ１２１はスイッチ部１１７，１１９を閉制御して、蓄電池１０３の温度Ｔｂａｔが絶対下限温度Ｔｌよりも所定温度以上高くなるよう、蓄電池１０３からの電力供給によるヒータ１１５の通電を行う。その結果、駐車開始後しばらくの間、ヒータ１１５は作動しないが、蓄電池１０３の温度Ｔｂａｔが絶対下限温度Ｔｌまで低下した後はヒータ１１５が定期的に作動される。

しかし、蓄電池１０３の出力は、図５に示すように、同じＳＯＣであっても温度Ｔｂａｔが低下するに従って低下する。このため、本実施例のＥＣＵ１２１は、駐車開始から駐車の継続時間に応じて蓄電池１０３の下限温度Ｔｃを絶対下限温度Ｔｌまで段階的に下げて、蓄電池１０３の温度Ｔｂａｔが下限温度Ｔｃまで低下するたびに、蓄電池１０３からの電力供給によるヒータ１１５の通電を制御する。このとき、ＥＣＵ１２１はスイッチ部１１７，１１９を閉制御して、蓄電池１０３の温度Ｔｂａｔが下限温度Ｔｃよりも所定温度以上高くなるよう、蓄電池１０３からの電力供給によるヒータ１１５の通電を行うと共に、下限温度Ｔｃを一段階下げる。このように、蓄電池１０３の温度Ｔｂａｔが下限温度Ｔｃまで低下するたびに蓄電池１０３を昇温させることによって、蓄電池１０３の温度Ｔｂａｔは上下しながら時間をかけて低下していく。

以上説明したように、本実施例によれば、電動車両が極寒の温度環境下で駐車された状態が長時間続く場合であっても、蓄電池１０３の下限温度Ｔｃは段階的に下げられ、蓄電池１０３の温度Ｔｂａｔが下限温度Ｔｃまで低下するたびに蓄電池１０３を所定値昇温させることによって、蓄電池１０３の温度Ｔｂａｔは上下しながら時間をかけて低下していく。したがって、駐車開始後の蓄電池１０３の出力が向上した時間を長くできる。また、ヒータ１１５によって消費される電力量は、比較例と比べて本実施例の方が少ないため、蓄電池１０３を絶対下限温度Ｔｌ以上に保温するための消費電力量を低減することができる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態の電力消費制御装置は、蓄電池から供給された電力によって駆動する電動機が駆動源として設けられたＥＶ（Electric Vehicle：電気自動車）やＨＥＶ（Hybrid Electrical Vehicle：ハイブリッド電気自動車）等といったプラグイン方式の電動車両に搭載されている。図６は、第２の実施形態の電力消費制御装置の構成を示すブロック図である。図６に示すように、第２の実施形態の電力消費制御装置は、電動機２０１と、蓄電池２０３と、ＰＣＵ（Power Control Unit）２０５と、電流センサ２０７と、電圧センサ２０９と、温度センサ２１１と、充電器２１３と、ヒータ２１５と、スイッチ部２１７，２１９と、ＥＣＵ（Electric Control Unit）２２１とを備える。

電動機２０１は、電動車両が走行するための動力を発生する駆動源である。

蓄電池２０３は、リチウムイオン電池やニッケル水素電池等といった複数の蓄電セルを有し、電動機２０１に高電圧の電力を供給する。なお、２次電池である蓄電池２０３を利用するにあたっては、蓄電池２０３の残容量（ＳＯＣ：State of Charge）を常に監視し、過充電や過放電の防止制御を行う必要がある。蓄電池２０３は、こういった制御が行われた上で、蓄電池２０３を使用可能なＳＯＣの範囲（０％〜１００％）内で充放電が繰り返される。蓄電池２０３のＳＯＣは、蓄電池２０３の充放電電流の積算値及び／又は蓄電池２０３の開放電圧（ＯＣＶ：Open Circuit Voltage）に基づいて導出される。

ＰＣＵ２０５は、蓄電池２０３が出力する直流の電力を交流に変換する。なお、ＰＣＵ２０５は、蓄電池２０３の直流出力電圧を直流のまま降圧又は昇圧した後に交流に変換しても良い。

電流センサ２０７は、蓄電池２０３の充放電電流を検出する。電流センサ２０７が検出した電流値を示す信号はＥＣＵ２２１に送られる。電圧センサ２０９は、蓄電池２０３の端子電圧（閉路電圧（ＣＣＶ：Closed Circuit Voltage）ともいう。）を検出する。電圧センサ２０９が検出した電圧値を示す信号はＥＣＵ２２１に送られる。温度センサ２１１は、蓄電池２０３の温度を検出する。温度センサ２１１が検出した蓄電池２０３の温度を示す信号はＥＣＵ２２１に送られる。

充電器２１３は、図示しない外部電源にプラグ２２３が接続された状態で、外部電源から供給された交流の電力を直流に変換する。充電器２１３によって変換された直流の電力は、蓄電池２０３及びヒータ２１５の少なくともいずれか一方に供給される。

ヒータ２１５は、蓄電池２０３からの電流又は図示しない外部電源から充電器２１３を介して得られる電流が通電することで発熱し、当該熱によって蓄電池２０３を加温する。

スイッチ部２１７は、充電器２１３から蓄電池２０３までの電流経路を開閉する。また、スイッチ部２１９は、蓄電池２０３又は充電器２１３からヒータ２１５までの電流経路を開閉する。スイッチ部２１７，２１９は、ＥＣＵ２２１の制御によって開閉される。

ＥＣＵ２２１は、電動車両が駐車されている状態のときに、ヒータ２１５を用いた蓄電池２０３の加温に係る制御等を行う。なお、本実施形態では、プラグ２２３が外部電源に接続されている状態のとき当該制御を行う。

（実施例１）
図７は、第２の実施形態の実施例１におけるＥＣＵ２２１の内部構成を示すブロック図である。図７に示すように、ＥＣＵ２２１は、電流／電圧取得部２５１と、微分演算部２５３と、内部抵抗算出部２５５と、開放電圧算出部２５７と、ＳＯＣ導出部２５９と、温度取得部２６１と、有効容量導出部２６３と、有効容量変化推測部２６５と、通電制御部２６７とを有する。

電流／電圧取得部２５１は、電流センサ２０７が検出した充放電電流Ｉｂ及び電圧センサ２０９が検出した端子電圧Ｖｂを取得する。微分演算部２５３は、電流／電圧取得部２５１が取得した充放電電流Ｉｂ及び端子電圧Ｖｂをそれぞれ微分演算する。内部抵抗算出部２５５は、微分演算部２５３が算出した充放電電流Ｉｂの微分値ΔＩｂ及び端子電圧Ｖｂの微分値ΔＶｂに基づいて、以下の式（３）より蓄電池２０３の内部抵抗Ｒｎを算出する。
Ｒｎ＝ΔＶｂ／ΔＩｂ …（３）

開放電圧算出部２５７は、内部抵抗算出部２５５が算出した内部抵抗Ｒｎ、並びに、電流／電圧取得部２５１が取得した充放電電流Ｉｂ及び端子電圧Ｖｂに基づいて、以下の式（４）より蓄電池２０３の開放電圧ＯＣＶを算出する。
ＯＣＶ＝Ｖｂ＋Ｉｂ×Ｒｎ …（４）

ＳＯＣ導出部２５９は、開放電圧算出部２５７が算出した開放電圧ＯＣＶから、マップを用いて、蓄電池２０３のＳＯＣを導出する。温度取得部２６１は、温度センサ２１１が検出した蓄電池２０３の温度Ｔｂａｔを取得する。有効容量導出部２６３は、ＳＯＣ導出部２５９が導出した蓄電池２０３のＳＯＣ及び温度取得部２６１が取得した蓄電池２０３の温度Ｔｂａｔに応じた、蓄電池２０３の現状の有効容量Ｗｃｕｒを導出する。なお、当該有効容量Ｗｃｕｒの導出には、図８に示す蓄電池２０３の温度及びＳＯＣに応じた有効容量を示すグラフ等に基づくマップが用いられる。

有効容量変化推測部２６５は、ヒータ２１５が外部電源からの電力供給による通電によって発熱して蓄電池２０３を目標温度まで昇温した際の蓄電池２０３の有効容量Ｗｅｓｔを推測する。なお、当該有効容量Ｗｅｓｔの推測にも、図８に示す蓄電池２０３の温度及びＳＯＣに応じた有効容量を示すグラフ等に基づくマップが用いられ、蓄電池２０３の温度には目標温度、蓄電池２０３のＳＯＣにはＳＯＣ導出部２５９が導出したＳＯＣが用いられる。

通電制御部２６７は、有効容量導出部２６３が導出した蓄電池２０３の現状の有効容量Ｗｃｕｒから、有効容量変化推測部２６５が推測した蓄電池２０３の有効容量Ｗｅｓｔへの変化（＝有効容量Ｗｅｓｔ−有効容量Ｗｃｕｒ）が所定量以上の増加を示す場合、充電器２１３を介した外部電源からの電力供給によってヒータ２１５を通電するため、蓄電池２０３の温度Ｔｂａｔが目標温度に到達するまでスイッチ部２１９を閉制御し、スイッチ部２１７を開制御する。一方、有効容量の変化が所定量未満の増加を示す場合、通電制御部２６７はスイッチ部２１７，２１９の開閉状態を変えない。

外部電源にプラグ２２３が接続された状態で電動車両が駐車されているときの、本実施例のＥＣＵ２２１によるヒータ２１５を用いた蓄電池２０３の加温制御によれば、図８に「Ａ」で示す温度及びＳＯＣの状態の蓄電池２０３を目標温度Ｔｔａｒまで昇温すると有効容量の変化ΔＷａは所定量以上の増加が見込まれるため、通電制御部２６７はスイッチ部２１９を閉制御、スイッチ部２１７を開制御して、外部電源からの電力供給によるヒータ２１５の通電を行う。一方、図８に「Ｂ」で示す温度及びＳＯＣの状態の蓄電池２０３を目標温度Ｔｔａｒまで昇温すると有効容量の変化ΔＷｂは所定量以上の増加が見込まれない場合、蓄電池２０３の温度Ｔｂａｔが下限温度Ｔｌｏｗ未満であれば、通電制御部２６７は、蓄電池２０３の温度Ｔｂａｔが下限温度Ｔｌｏｗに到達するまでスイッチ部２１９を閉制御、スイッチ部２１７を開制御して、外部電源からの電力供給によるヒータ２１５の通電を行い、蓄電池２０３の温度Ｂａｔが下限温度Ｔｌｏｗに到達した後は、スイッチ部２１９を開制御、スイッチ部２１７を閉制御して、外部電源からの電力供給による蓄電池２０３の充電を行う。なお、下限温度Ｔｌｏｗは、蓄電池２０３の充電によって蓄電池２０３の有効容量の増加がある程度見込まれる最も低い温度である。

以上説明したように、本実施例によれば、蓄電池２０３を目標温度Ｔｔａｒまで加温することによって有効容量の変化が所定量以上増加する見込みであれば外部電源からの電力がヒータ２１５の通電のために使用され、当該有効容量の変化が所定量以上増加しない見込みであれば外部電源からの電力が蓄電池２０３の充電のために使用される。このように、蓄電池２０３の加温による有効容量の向上が見込める場合に限って外部電源からの電力がヒータ２１５で消費されるため、外部電源からの電力を非効率的な加温のために消費することなく、蓄電池２０３の性能向上のため有効に消費することができる。但し、蓄電池２０３の温度Ｔｂａｔが下限温度Ｔｌｏｗ未満であるとき、蓄電池２０３を目標温度Ｔｔａｒまで加温することによって有効容量の変化が所定量以上増加しない見込みであっても、蓄電池２０３の温度Ｔｂａｔが下限温度Ｔｌｏｗに昇温するまでは外部電源からの電力によってヒータ２１５を作動し、下限温度Ｔｌｏｗに到達した後は外部電源からの電力は蓄電池２０３の充電のために使用される。このように、蓄電池２０３の温度Ｔｂａｔは下限温度Ｔｌｏｗ以上に昇温されるため、外部電源からの電力を蓄電池の有効容量の向上のために利用することができる。

（実施例２）
図９は、第２の実施形態の実施例２における蓄電池２０３の加温及び充電に係る制御を示す図である。図９に示す例では、蓄電池２０３の充電の開始時刻が予めＥＣＵ２２１に設定されており、ＥＣＵ２２１は、当該設定された時刻に外部電源からの電力供給によって蓄電池２０３を開始するよう充電器２１３を制御する。本実施例では、充電開始時刻前の蓄電池２０３の温度Ｔｂａｔが図９に「Ａ」で示す下限温度Ｔｌｏｗ未満の場合、ＥＣＵ２２１は、スイッチ部２１９を閉制御、スイッチ部２１７を開制御して、外部電源からの電力供給によるヒータ２１５の通電を行う。なお、下限温度Ｔｌｏｗは、蓄電池２０３のＳＯＣが低い状態で高圧での充電が可能な最も低い温度である。ヒータ２１５からの加温によって蓄電池２０３の温度Ｔｂａｔが下限温度Ｔｌｏｗまで昇温して図９に「Ｂ」で示す状態になると、ＥＣＵ２２１は、この状態を保つ。

充電開始時刻になると、ＥＣＵ２２１は、スイッチ部２１９を閉制御、スイッチ部２１７も閉制御して、外部電源からの電力供給によるヒータ２１５の通電を行うと同時に蓄電池２０３の充電を行う。このとき、蓄電池２０３の温度Ｔｂａｔは下限温度Ｔｌｏｗまで昇温されているため、蓄電池２０３は高圧で充電される。その後、蓄電池２０３のＳＯＣが所定値を超えると、ＥＣＵ２２１は、スイッチ部２１９を開制御してヒータ２１５の通電を停止した上で、蓄電池２０３の充電を継続する。

以上説明したように、本実施例によれば、充電開始時刻前の蓄電池２０３の温度Ｔｂａｔが下限温度Ｔｌｏｗ未満であると、蓄電池２０３は充電開始時刻までに下限温度Ｔｌｏｗ以上に昇温され、充電開始時刻以降に蓄電池２０３を充電する際にはヒータ２１５による蓄電池２０３の加温も行われるが、蓄電池２０３を充電する際に充電器２１３が行う電力変換に伴って発生する熱によっても蓄電池２０３が加温されるため、蓄電池２０３を加温するための電力を低減できる。また、蓄電池２０３を高圧で充電可能な温度の下限値に下限温度Ｔｌｏｗを設定することによって、充電開始時刻までの蓄電池２０３の加温に要する電力を低減できる。また、蓄電池２０３のＳＯＣが所定値を超えると加温による蓄電池２０３の性能向上よりもＳＯＣの増加による性能向上の方が効率が良いため、蓄電池２０３のＳＯＣが所定値を超えた以降はヒータ２１５の通電は行わず充電のみを行うことによって、蓄電池２０３の加温に要する電力を低減できる。

（実施例３）
図１０は、第２の実施形態の実施例３における蓄電池２０３の加温制御を示す図である。図１０に示す例は、電動車両が真冬に走行を行った後、常温のガレージに到着し、外部電源にプラグ２２３が接続された状態で当該ガレージに駐車された状態が継続する場合を想定している。なお、電動車両は、電動車両の周囲温度を測定する温度センサ（図示せず）を有する。

外部電源にプラグ２２３が接続されると、走行を超えたばかりの電動車両における蓄電池２０３の温度Ｔｂａｔは低いため、ＥＣＵ２２１は、スイッチ部２１９を閉制御して、外部電源からの電力供給によるヒータ２１５の通電を行う。このときの電動車両の周囲温度が蓄電池２０３の目標温度よりも高い場合、ＥＣＵ２２１は、蓄電池２０３の温度Ｔｂａｔが目標温度よりも低い所定温度に到達するまで外部電源からヒータ２１５への通電を行う。

以上説明したように、本実施例によれば、電動車両の周囲温度が蓄電池２０３の目標温度よりも高い場合は、蓄電池２０３を目標温度まで加温しなくても自然と目標温度に到達する可能性が高いため、目標温度よりも低い所定温度まで蓄電池２０３を加温すれば十分である。この場合、蓄電池２０３を目標温度まで加温する場合と比べて、蓄電池２０３の加温に要する電力を低減できる。

（実施例４）
図１１は、第２の実施形態の実施例４におけるＥＣＵ２２１の内部構成を示すブロック図である。図１１に示すように、ＥＣＵ２２１は、電流／電圧取得部２５１と、微分演算部２５３と、内部抵抗算出部２５５と、開放電圧算出部２５７と、ＳＯＣ導出部２５９と、温度取得部２６１と、目標温度補正部２６９とを有する。

電流／電圧取得部２５１は、電流センサ２０７が検出した充放電電流Ｉｂ及び電圧センサ２０９が検出した端子電圧Ｖｂを取得する。微分演算部２５３は、電流／電圧取得部２５１が取得した充放電電流Ｉｂ及び端子電圧Ｖｂをそれぞれ微分演算する。内部抵抗算出部２５５は、微分演算部２５３が算出した充放電電流Ｉｂの微分値ΔＩｂ及び端子電圧Ｖｂの微分値ΔＶｂに基づいて、以下の式（５）より蓄電池２０３の内部抵抗Ｒｎを算出する。
Ｒｎ＝ΔＶｂ／ΔＩｂ …（５）

開放電圧算出部２５７は、内部抵抗算出部２５５が算出した内部抵抗Ｒｎ、並びに、電流／電圧取得部２５１が取得した充放電電流Ｉｂ及び端子電圧Ｖｂに基づいて、以下の式（６）より蓄電池２０３の開放電圧ＯＣＶを算出する。
ＯＣＶ＝Ｖｂ＋Ｉｂ×Ｒｎ …（６）

ＳＯＣ導出部２５９は、開放電圧算出部２５７が算出した開放電圧ＯＣＶから、マップを用いて、蓄電池２０３のＳＯＣを導出する。目標温度補正部２６９は、蓄電池２０３の内部抵抗ＲｎとＳＯＣとに基づいて、予め設定された蓄電池２０３の目標温度を補正する。

図１２は、蓄電池２０３の劣化前後における充電時の自己発熱による上昇温度の相違を示すグラフである。また、図１３は、蓄電池２０３の充電開始時のＳＯＣに応じた蓄電池２０３の劣化前後における目標温度の補正量の相違を示すグラフである。蓄電池２０３の内部抵抗は劣化程度に応じて変化し、劣化前の内部抵抗は低く、劣化が進むと内部抵抗が増加する。蓄電池２０３の充電時には、その充電時間が長いほど自己発熱によって蓄電池２０３の温度Ｔｂａｔは上昇するが、劣化が進むと充電時の発熱量は大きくなるため、図１２に示すように温度上昇の程度は大きくなる。

したがって、本実施例の目標温度補正部２６９は、図１３に示すように、充電開始時のＳＯＣが所定値未満のため充電時間が所定時間以上要すると見込まれる場合に、蓄電池２０３の内部抵抗に応じた劣化程度が大きいほど、目標温度を低い温度に補正する。当該補正量は、充電開始時のＳＯＣが低いほど大きい。

以上説明したように、本実施例によれば、内部抵抗の大きな蓄電池２０３を加温した後に充電を行う場合において、目標温度を低い温度に補正しても充電時には所望の温度まで上昇する可能性が高いため、蓄電池２０３の目標温度は内部抵抗が大きいほど低くて十分である。この場合、目標温度を補正しない場合と比較して、蓄電池２０３の加温に要する電力を低減できる。また、蓄電池２０３のＳＯＣが低いほど長い充電時間を要するため、蓄電池２０３の目標温度はＳＯＣが低いほど低くて十分である。この場合、目標温度を補正しない場合と比較して、蓄電池２０３の加温に要する電力を低減できる。

以上、本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。

１０１，２０１電動機
１０３，２０３蓄電池
１０５，２０５ＰＣＵ
１０７，２０７電流センサ
１０９，２０９電圧センサ
１１１，２１１温度センサ
１１３，２１３充電器
１１５，２１５ヒータ
１１７，１１９，２１７，２１９スイッチ部
１２１，２２１ＥＣＵ
１５１，２５１電流／電圧取得部
１５３，２５３微分演算部
１５５，２５５内部抵抗算出部
１５７，２５７開放電圧算出部
１５９，２５９ＳＯＣ導出部
１６１，２６１温度取得部
１６３，２６３有効容量導出部
１６５ＳＯＣ変化推測部
１６７，２６５有効容量変化推測部
１６９，２６７通電制御部
２６９目標温度補正部

【０００２】
ると、当該蓄電池の有効容量が低下する。このため、蓄電池の周囲温度が低い場合、放電が行われるまでには当該蓄電池を加温しておくことが望ましい。
［０００６］
プラグイン方式の電動車両が駐車されている状態で蓄電池を加温する際、当該電動車両がプラグイン状態であれば外部電源からの電力が主に用いられ、非プラグイン状態であれば電動車両が備える蓄電池の電力が用いられる。このように、電動車両が駐車されている状態において蓄電池を加温するために用いられるエネルギーは電力であり、電動車両がプラグイン状態であろうと非プラグイン状態であろうと、蓄電池を加温するためには電力が消費される。
［０００７］
本発明の目的は、蓄電池の加温に要する電力を蓄電池の性能向上のため有効に消費可能な加温制御装置を提供することである。
課題を解決するための手段
［０００８］
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、
電動車両の駆動源である電動機に電力を供給する蓄電池（例えば、後述の実施形態での蓄電池１０３）と、
通電して生じた熱によって前記蓄電池を加温する発熱部（例えば、後述の実施形態でのヒータ１１５）と、
前記蓄電池の温度及び前記蓄電池の残容量に応じた前記蓄電池の有効容量に基づいて、前記発熱部が前記蓄電池からの電力供給による通電によって発熱して前記蓄電池を目標温度まで昇温した際の前記有効容量の変化を推測する有効容量推測部（例えば、後述の実施形態での有効容量変化推測部１６７）と、
前記有効容量推測部が推測した前記有効容量の向上が見込まれる場合に限って、前記蓄電池から前記発熱部への通電を行う第１制御部（例えば、後述の実施形態での通電制御部１６９）と、
を備え、
前記有効容量推測部は、前記発熱部が前記蓄電池を前記目標温度まで昇温

【０００３】
するために必要な電力を前記蓄電池が供給した際の、前記蓄電池の残容量の変化を推測する残容量推測部（例えば、後述の実施形態でのＳＯＣ変化推測部１６５）を有し、
前記有効容量推測部が推測する前記有効容量の変化は、前記発熱部による加温前の前記蓄電池の温度及び残容量に応じた有効容量から、前記目標温度及び前記残容量推測部が推測した加温後の残容量に応じた有効容量への変化であり、
前記第１制御部は、前記有効容量の変化が所定量以上の増加を示す場合に限って、前記蓄電池の温度が前記目標温度に到達するまで前記蓄電池から前記発熱部への通電を行う、加温制御装置である。
［０００９］
［００１０］
請求項３に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、
前記電動車両が操作されない状態の継続時間に応じて前記蓄電池の下限温度を段階的に下げて、前記蓄電池の温度が前記下限温度まで低下するたびに、前記蓄電池から前記発熱部への通電を制御する第２制御部（例えば、後述の実施形態でのＥＣＵ１２１）を備える。
［００１１］
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、
前記第２制御部は、前記下限温度が絶対下限温度に到達するまでは、前記蓄電池から前記発熱部への通電を行うたびに前記下限温度を下げる。
［００１２］
請求項５に記載の発明は、請求項３又は４に記載の発明において、
前記第２制御部は、前記蓄電池の温度が前記下限温度まで低下するたびに、前記蓄電池が前記下限温度から所定値昇温するよう、前記蓄電池から前記発熱部への通電を制御する。
［００１３］
請求項６に記載の発明は、請求項１及び請求項３から５のいずれか１項に記載の発明において、
前記第１制御部又は前記第２制御部が前記発熱部への通電を制御する際の前記電動車両は、外部電源から電力が供給されていない状態である。
発明の効果

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、
前記電動車両が操作されない状態の継続時間に応じて前記蓄電池の下限温度を段階的に下げて、前記蓄電池の温度が前記下限温度まで低下するたびに、前記蓄電池から前記発熱部への通電を制御する第２制御部（例えば、後述の実施形態でのＥＣＵ１２１）を備える。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、
前記第２制御部は、前記下限温度が絶対下限温度に到達するまでは、前記蓄電池から前記発熱部への通電を行うたびに前記下限温度を下げる。

請求項４に記載の発明は、請求項２又は３に記載の発明において、
前記第２制御部は、前記蓄電池の温度が前記下限温度まで低下するたびに、前記蓄電池が前記下限温度から所定値昇温するよう、前記蓄電池から前記発熱部への通電を制御する。

請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載の発明において、
前記第１制御部又は前記第２制御部が前記発熱部への通電を制御する際の前記電動車両は、外部電源から電力が供給されていない状態である。

Claims

電動車両の駆動源である電動機に電力を供給する蓄電池と、
通電して生じた熱によって前記蓄電池を加温する発熱部と、
前記蓄電池の温度及び前記蓄電池の残容量に応じた前記蓄電池の有効容量に基づいて、前記発熱部が前記蓄電池からの電力供給による通電によって発熱して前記蓄電池を目標温度まで昇温した際の前記有効容量の変化を推測する有効容量推測部と、
前記有効容量推測部が推測した前記有効容量の向上が見込まれる場合に限って、前記蓄電池から前記発熱部への通電を行う第１制御部と、
を備える、加温制御装置。
請求項１に記載の加温制御装置であって、
前記有効容量推測部は、前記発熱部が前記蓄電池を前記目標温度まで昇温するために必要な電力を前記蓄電池が供給した際の、前記蓄電池の残容量の変化を推測する残容量推測部を有し、
前記有効容量推測部が推測する前記有効容量の変化は、前記発熱部による加温前の前記蓄電池の温度及び残容量に応じた有効容量から、前記目標温度及び前記残容量推測部が推測した加温後の残容量に応じた有効容量への変化であり、
前記第１制御部は、前記有効容量の変化が所定量以上の増加を示す場合に限って、前記蓄電池の温度が前記目標温度に到達するまで前記蓄電池から前記発熱部への通電を行う、加温制御装置。
請求項１又は２に記載の加温制御装置であって、
前記電動車両が操作されない状態の継続時間に応じて前記蓄電池の下限温度を段階的に下げて、前記蓄電池の温度が前記下限温度まで低下するたびに、前記蓄電池から前記発熱部への通電を制御する第２制御部を備える、加温制御装置。
請求項３に記載の加温制御装置であって、
前記第２制御部は、前記下限温度が絶対下限温度に到達するまでは、前記蓄電池から前記発熱部への通電を行うたびに前記下限温度を下げる、加温制御装置。
請求項３又は４に記載の加温制御装置であって、
前記第２制御部は、前記蓄電池の温度が前記下限温度まで低下するたびに、前記蓄電池が前記下限温度から所定値昇温するよう、前記蓄電池から前記発熱部への通電を制御する、加温制御装置。
請求項１から５のいずれか１項に記載の加温制御装置であって、
前記第１制御部又は前記第２制御部が前記発熱部への通電を制御する際の前記電動車両は、外部電源から電力が供給されていない状態である、加温制御装置。