KR101599115B1

KR101599115B1 - 배터리 온도 제어 장치

Info

Publication number: KR101599115B1
Application number: KR1020137021861A
Authority: KR
Inventors: 츠토무 소가; 아츠시 다카노; 나오키 야마모토; 다카시 이이모리; 가즈히코 오키노; 히사시 니이오카
Original assignee: 닛산 지도우샤 가부시키가이샤
Priority date: 2011-03-11
Filing date: 2012-03-01
Publication date: 2016-03-02
Also published as: EP2685549B1; EP2685549A1; US20130302658A1; EP2685549A4; WO2012124485A1; JP2012190687A; JP5760531B2; CN103430375A; CN103430375B; KR20130116337A; US9455481B2

Abstract

t1의 타이밍에서, 배터리 온도 Tbat가 Tbat_start까지 저하되어 가온 요구가 발생하고, 이때의 SOC가, t2와 같이 배터리 충전 설비까지 자주하여 충전기를 충전 설비에 접속 가능한 레벨인 경우의 동작이다. t1의 타이밍에서 가온 허가 판정값을 대략 0의 SOCs_low로 하므로, t1로부터, SOC≥SOCs_low≒0의 판정에 호응하여, 배터리의 가온이 실선으로 나타내는 바와 같이 실행되고, t1로부터, Tbat를 실선으로 나타내는 바와 같이 상승시킬 수 있어, 배터리의 충전 시간을 단축하게 된다. 이에 의해, 불사용 중의 배터리가 동결하지 않도록, 배터리 구동 히터로 가온하는 제어가, 도중의 충전 시간을 단축하면서 행해진다.

Description

배터리 온도 제어 장치{BATTERY TEMPERATURE CONTROL DEVICE}

본 발명은, 한냉지에서 사용하는 배터리의, 특히 불사용 중에 있어서의 온도 저하를 방지하는 배터리 온도 제어 장치에 관한 것이다.

전동 차량에 탑재한 배터리와 같이, 한냉지에서 사용하는 것이 상정되는 배터리는, 불사용 중에 배터리 전해액이 동결하는 경우가 있다.

배터리는 온도 저하되면, 축전 상태 SOC가 저하되는 것은 아니지만, 내부 저항의 증대에 의해 배터리에 대한 입출력 가능 전력이 저하되고, 배터리 전해액이 동결하면, 배터리의 입출력 가능 전력이 결국은 0으로 되어, 배터리를 주행 에너지원으로 하는 전동 차량의 경우에는 주행 불능에 빠진다.

따라서, 배터리의 입출력 가능 전력이 이러한 문제를 일으키는 상태로 될 때까지 온도 저하되기 전에, 히터로 배터리를 가온하여 온도 조절하는 배터리 온도 제어 장치가 필요하다.

이와 같이 배터리를 히터로 가온하여 온도 조절하는 배터리 온도 제어 장치로서는 종래, 예를 들면 특허문헌 1에 기재된 바와 같은 것이 제안되어 있다.

이 제안 기술에 의한 배터리 온도 제어 장치는, 차량 탑재 배터리의 온도 조절을 행하는 것으로, 이그니션 스위치의 OFF 시에 외기 온도가 최저 온도보다도 낮을 때, 히터로 배터리를 가온한다고 하는 것이다.

또한 특허문헌 1에는, 상기한 배터리 온도 제어를 담당하는 블록에 배터리 축전 상태 SOC를 입력하는 것이 도시되어 있고, 이 배터리 축전 상태 SOC가 설정값 이상일 때에 상기 배터리의 가온을 허가하는 기술을 읽어낼 수 있다.

그러나 특허문헌 1에는, 상기 배터리 축전 상태의 설정값에 대해 상세한 언급이 전혀 없어, 이 배터리 축전 상태의 설정값은 고정값이라고 해석하는 것이 타당하다.

또한, 배터리 축전 상태의 설정값이 고정값인 경우, 이하에 설명하는 바와 같은 문제를 일으킨다.

즉, 이그니션 스위치 OFF 시의 온도가 가온해야 하는 저온이라도, 배터리 축전 상태가 상기한 고정의 설정값 미만인 동안에는, 히터에 의한 배터리의 가온이 허가되지 않는다.

그리고 그 동안, 배터리는 더욱 온도 저하되어, 입출력 가능 전력이 더욱 저하되는 결과, 배터리 충전 설비까지 주행하여, 배터리를 충전할 때의 충전 전류가 작고, 충전에 장시간을 필요로 한다고 하는 문제를 일으킨다.

일본 특허 출원 공개 제2003-203679호 공보

본 발명은, 예를 들면 이와 같이 가장 가까운 배터리 충전 설비까지 주행 가능한 배터리 상태인 경우에는, 즉 배터리를 충전 가능한 상황으로 할 수 있는 배터리 상태인 경우에는, 히터에 의한 배터리의 가온을 행해도 당해 배터리 충전 설비까지 자주(自走)하여, 배터리를 충전 가능한 상황으로 할 수 있으므로, 히터에 의한 배터리의 가온을 행하는 것에 의한 폐해는 발생하지 않고, 배터리 축전 상태가 상기 설정값 미만이라도 당해 배터리의 가온을 금지할 필요는 없다고 하는 관점에서, 이 착상을 구체화하여, 상기 긴 충전 시간에 관한 문제를 해소한 배터리 온도 제어 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이 목적을 위해 본 발명에 의한 배터리 온도 제어 장치는, 이것을 이하와 같이 구성한다.

우선 본 발명의 전제로 되는 배터리 온도 제어 장치를 설명하면, 이것은, 배터리가 소정 온도 미만으로 될 때, 배터리의 축전 상태가 설정 축전 상태 이상인 것을 조건으로, 배터리 구동 히터로 배터리를 가온하여 온도 조절하는 것이다.

본 발명은, 이러한 배터리 온도 제어 장치에 대하여, 이하와 같은 배터리 상태 판정 수단 및 설정 축전 상태 저하 수단을 설치한 구성으로 특징지어진다.

우선 전자의 배터리 상태 판정 수단은, 배터리를 충전 가능한 상황으로 할 수 있는 배터리 상태인지 여부를 판정하고, 또한 후자의 설정 축전 상태 저하 수단은, 배터리 상태 판정 수단에 의해, 충전 가능한 상황으로 할 수 있는 배터리 상태라고 판정할 때, 상기 설정 축전 상태를 저하시키는 것이다.

이러한 본 발명의 배터리 온도 제어 장치에 의하면, 배터리를 충전 가능한 상황으로 할 수 있는 배터리 상태일 때에는, 설정 축전 상태를 저하시키고, 배터리의 축전 상태가 이 저하시킨 설정 축전 상태 이상인 것을 조건으로, 배터리가 소정 온도 미만으로 될 때의 배터리 구동 히터에 의한 배터리의 가온을 행하게 된다.

따라서, 배터리를 충전 가능한 상황으로 할 수 있는 배터리 상태일 때에는, 배터리가 소정 온도 미만으로 될 때의 배터리 구동 히터에 의한 배터리의 가온이 즉시 허가된다.

따라서, 그 동안, 배터리의 가일층의 온도 저하는 회피되어 온도 상승되고, 이 온도 상승에 의해, 입출력 가능 전력이 증대되는 결과, 배터리를 충전 가능한 상황으로 하여, 배터리를 충전할 때의 충전 전류가 크고, 충전 시간을 단축할 수 있어, 충전에 장시간이 필요하다고 하는 상기한 문제를 해소할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예로 되는 배터리 온도 제어 장치의 개략을 나타내는 제어 시스템도이다.
도 2는 도 1에 있어서의 온도 조절 컨트롤러가 실행하는 배터리 온도 제어 프로그램을 나타내는 흐름도이다.
도 3은 도 2의 배터리 온도 제어 프로그램 중에 있어서의 가온 허가 플래그의 설정 처리에 관한 서브루틴을 나타내는 흐름도이다.
도 4는 도 2, 3에 의한 배터리 온도 제어의 동작을, 종래의 배터리 온도 제어의 동작과 비교하여 나타내는 타임차트이다.

이하, 본 발명의 실시 형태를, 도시한 실시예에 기초하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예로 되는 배터리 온도 제어 장치의 제어 시스템도이며, 본 실시예에서는, 이 배터리 온도 제어 장치를, 전기 자동차나 하이브리드 차량 등 전동 차량의 강전 배터리(1)를 온도 조절하기 위한 것으로 한다. 또한 강전 배터리(1)는, 복수개의 전지 쉘을 적층하여 유닛화한 전지 모듈을 다수개, 1세트로 하여 일체화한, 모터 구동에 제공할 수 있는 대용량의 배터리로 한다.

도 1에 있어서, 부호 2는, 배터리(1)의 온도 조절을 행하기 위한 히터이며, 이 히터(2)는, 상기한 전지 모듈에 대하여, 전지 쉘의 적층 방향을 따르도록 배치하여, 전지 모듈의 바로 근처에 설치하고, 배터리(1)를 가온할 수 있는 것으로 한다.

도 1에 있어서, 부호 3은, 전동 차량의 주행 구동에 사용하는 전동 모터이며, 이 전동 모터(3)는, 인버터(4)를 통해 배터리(1)에 전기 접속한다.

그리고 인버터(4) 및 배터리(1) 사이의 전로 중에 메인 릴레이 스위치(5)를 삽입 배치하고, 이 메인 릴레이 스위치(5)는, 전동 차량의 이그니션 스위치(6)에 연동하여, 도시하지 않는 구동 컨트롤러를 통해 개폐되고, 이그니션 스위치(6)의 ON 시에 폐쇄하고, 이그니션 스위치(6)의 OFF 시에 개방하는 것으로 한다.

이그니션 스위치(6)의 ON에 연동하여 메인 릴레이 스위치(5)가 폐쇄되어 있는 동안, 배터리(1)로부터의 직류 전력은, 인버터(4)에 의해 직류→교류 변환되는 동시에 상기 인버터(4)에 의한 제어하에서 전동 모터(3)를 향해 출력되고, 상기 모터(3)의 구동에 의해 전동 차량을 주행시킬 수 있다.

이그니션 스위치(6)의 OFF에 연동하여 메인 릴레이 스위치(5)가 개방되어 있는 경우, 배터리(1)로부터의 직류 전력은 전동 모터(3)를 향할 수 없고, 상기 모터(3)의 정지에 의해 전동 차량을 정차 상태로 유지할 수 있다.

인버터(4)의 직류측과 메인 릴레이 스위치(5) 사이에는 충전기(7)를 접속하여 설치하고, 이 충전기(7)를, 충전 스탠드나 자택에 있는 배터리 충전 설비의 외부 전원에 접속할 때, 도시하지 않는 충전 컨트롤러에 의해 메인 릴레이 스위치(5)가 폐쇄되고, 배터리(1)를 외부 전원에 의해 충전할 수 있다.

상기와 같이 제공되는 배터리(1)의 온도 제어 장치를 이하에 설명한다.

상기한 바와 같이 배터리(1)의 온도 조절을 행할 수 있도록, 전지 모듈의 바로 근처에 있어서 전지 쉘의 적층 방향을 따르도록 설치한 히터(2)는, 도 1에 나타내는 바와 같이 인버터(4)의 직류측과 메인 릴레이 스위치(5) 사이에 전기 접속하고, 이 접속부와 히터(2) 사이의 전로 중에 히터 스위치(8)를 삽입 배치한다.

히터 스위치(8)의 개폐는, 배터리(1)의 온도 제어를 담당하는 온도 조절 컨트롤러(9)(전지를 내장하고, 자기 기동 가능한 컨트롤러)에 의해 제어한다.

이 온도 조절 컨트롤러(9)는 또한, 메인 릴레이 스위치(5)가 이그니션 스위치(6)의 OFF에 연동하여 개방되어 있는 동안, 당해 메인 릴레이 스위치(5)도 개폐하는 것으로 하고, 이때, 온도 조절 컨트롤러(9)는, 히터 스위치(8)를 폐쇄할 때, 이것에 동기하여 메인 릴레이 스위치(5)도 폐쇄하여 히터(2)를 작동(ON)하고, 히터 스위치(8)를 개방할 때, 이것에 동기하여 메인 릴레이 스위치(5)도 개방하여 히터(2)를 휴지(OFF)하는 것으로 한다.

온도 조절 컨트롤러(9)에는, 히터 스위치(8) 및 메인 릴레이 스위치(5)의 상기한 동기 개폐를 통한 히터(2)의 ON, OFF 제어를 행하기 위해, 상기 이그니션 스위치(6)의 ON, OFF 신호와, 배터리(1)의 축전 상태 SOC를 검출하는 배터리 축전 상태 센서(11)로부터의 신호와, 배터리(1)의 온도 Tbat를 검출하는 배터리 온도 센서(12)로부터의 신호와, 외기 온도 Tatm을 검출하는 외기 온도 센서(13)로부터의 신호를 입력한다.

온도 조절 컨트롤러(9)는, 이들 입력 정보를 기초로 도 2에 나타내는 제어 프로그램을 실행하여, 배터리(1)의 온도 제어를 이하의 요령으로 행한다.

스텝 S11에 있어서는, 이그니션 스위치(6)가 OFF 상태인지 여부를 체크한다.

이그니션 스위치(6)가 OFF 상태가 아니면, 이그니션 스위치(6)의 ON에 연동하여 메인 릴레이 스위치(5)가 폐쇄되고, 전동 모터(3)의 구동에 의한 차량 주행이 가능한 상태이므로, 제어를 그대로 종료하여 도 2의 루프로부터 빠져나온다.

스텝 S11에서 이그니션 스위치(6)가 OFF 상태라고 판정할 때에는, 스텝 S12에 있어서, 이그니션 스위치(6)가 OFF 상태로 되어 첫회인지 여부를, 즉 이그니션 스위치(6)를 ON으로부터 OFF로 한 직후인지 여부를 체크한다.

이그니션 스위치(6)를 OFF로 한 직후이면, 스텝 S13에 있어서, 배터리 온도 Tbat가 가온 개시 온도 Tbat_start 미만인지 여부를 체크한다.

이 가온 개시 온도 Tbat_start는, 배터리(1)의 전해액이 동결하는 것을 방지하기 위해 배터리(1)를 가온할 필요가 있는지 여부를 판정하기 위한 설정값이며, 예를 들면 이하와 같이 정한다.

배터리 전해액은, 배터리 온도 Tbat가 예를 들면 －25℃ 내지 －30℃ 정도보다도 저온으로 될 때 동결하고, 배터리(1)의 입출력 가능 전력이 0으로 되어 버린다.

이러한 최악 사태에 절대로 빠지는 일이 없도록 하기 위해서는, 여유를 두어 배터리 온도 Tbat가 예를 들면 －20℃ 정도, 더욱 바람직하게는 －17℃ 정도의 저온으로 되었을 때부터 히터(2)에 의해 배터리(1)를 가온하는 것이 좋다.

따라서 본 실시예에서는, 상기 가온 개시 온도 Tbat_start로서, 예를 들면 －17℃ 정도의 온도를 설정한다.

스텝 S13에 있어서, 배터리 온도 Tbat가 가온 개시 온도 Tbat_start 미만(Tbat＜Tbat_start)이 아니라고 판별할 때에는, 즉 당분간 배터리 온도 Tbat가 배터리 전해액을 동결시킬 우려가 없을 정도로 높은 온도인 경우, 스텝 S14에 있어서, 배터리 온도 Tbat 및 외기 온도 Tatm의 조합으로부터, 배터리 온도 Tbat가 가온 개시 온도 Tbat_start로 저하될 때까지의 시간을 예측하고, 이 시간을, 다음회 온도 조절 컨트롤러(9)가 기동하여 도 2의 제어 프로그램을 실행할 때까지의 슬리프(sleep) 시간(다음회 컨트롤러 기동 시간) Δt로 설정한다.

또한, 배터리 온도 Tbat가 가온 개시 온도 Tbat_start로 저하될 때까지의 시간은 예를 들어, 실험 데이터 등을 기초로, 가장 빨리 배터리(1)가 차가워지는 경우를 상정하여, 배터리 온도 Tbat 및 외기 온도 Tatm의 조합마다 미리 구하여 맵화하고, 이 맵을 기초로, 배터리 온도 Tbat 및 외기 온도 Tatm의 조합으로부터 검색하여 구할 수 있다.

다음의 스텝 S15에 있어서는, 온도 조절 컨트롤러(9)가 히터 스위치(8) 및 메인 릴레이 스위치(5)를 개방함으로써, 히터(2)를 OFF로 한 슬리프 상태로 된다.

이그니션 스위치 OFF 시에 스텝 S11 내지 스텝 S15를 포함하는 루프에 의한 상기한 제어가 행해져, 온도 조절 컨트롤러(9)가 히터 스위치(8) 및 메인 릴레이 스위치(5)의 「개방」에 의해, 히터(2)를 OFF로 한 슬리프 상태로 되면, 온도 조절 컨트롤러(9)는 내장 타이머에 의해, 당해 슬리프 상태로 되었을 때부터의 경과 시간을 계측하고, 스텝 S14에서 설정한 다음회 컨트롤러 기동 시간 Δt가 경과할 때까지의 동안, 슬리프 상태를 유지한다.

온도 조절 컨트롤러(9)는, 슬리프 상태로 되었을 때부터 다음회 컨트롤러 기동 시간 Δt가 경과하였을 때, 도 2의 제어 프로그램을 다시 실행(웨이크 업)한다.

이 웨이크 업 시에는, 스텝 S12가 첫회라고 판정하지 않으므로, 제어를 스텝 S16으로 진행시키고, 여기에서 상기한 웨이크 업이 행해졌다고 하는 판정 결과를 받아, 스텝 S13으로 제어가 진행된다.

상기 시간 Δt의 슬리프 상태에 의해서도, 아직 스텝 S13에 있어서 배터리 온도 Tbat가 가온 개시 온도 Tbat_start 미만으로 되어 있지 않다고 판정하는 경우에는, 다시 제어를 스텝 S14 및 스텝 S15로 진행시켜, 스텝 S14에서 새롭게 설정한 다음회 컨트롤러 기동 시간 Δt만큼 더욱 슬리프 상태를 계속한다.

그 동안에 배터리 온도 Tbat가 가온 개시 온도 Tbat_start 미만으로 되면, 스텝 S13은 당해 배터리 온도 저하를 판정하여, 제어를 스텝 S17로 진행시키고, 이 스텝 S17에 있어서, 배터리 온도 Tbat가 동결 판정 온도 Tbat_low 미만인지 여부를 체크한다.

이 동결 판정 온도 Tbat_low는, 배터리(1)의 전해액이 동결 또는 동결 직전 상태로 되어 입출력 가능 전력이 대략 0으로 되었는지 여부, 즉 히터(2)에 의한 가온을 할 수 없게 되었는지 여부를 판정하기 위한 설정값이며, 예를 들면 이하와 같이 정한다.

배터리 전해액은, 배터리 온도 Tbat가 예를 들면 －25℃ 내지 －30℃ 정도의 저온으로 될 때 동결하고, 배터리(1)는 히터(2)를 작동시킬 수 없게 되고, 이에 의한 배터리(1)의 가온(온도 조절)이 불가능해지므로, 본 실시예에서는, 상기 동결 판정 온도 Tbat_low로서, 예를 들면 －25℃ 정도의 온도를 설정한다.

스텝 S17에서 Tbat＜Tbat_low라고[배터리(1)가 히터(2)를 작동시킬 수 없다고] 판정하는 경우, 스텝 S14에 있어서, 동일하게 스텝 S14에 대해 전술한 Tbat＜Tbat_start로 될 것인 예측 시간에 관한 맵과는 다른 맵을 기초로, 배터리 전해액이 해동될 때까지의 시간에 관한 맵을 기초로, 배터리 온도 Tbat 및 외기 온도 Tatm의 조합으로부터, 배터리 전해액의 해동에 걸리는 시간을 예측하여, 이 시간을, 다음회 온도 조절 컨트롤러(9)가 기동하여 도 2의 제어 프로그램을 실행할 때까지의 슬리프 시간(다음회 컨트롤러 기동 시간) Δt로 설정한다.

배터리 전해액이 해동될 때까지의 시간에 관한 맵도, Tbat＜Tbat_start로 될 때까지의 시간에 관한 맵과 마찬가지의 요령으로, 외기 온도 Tatm의 상승 시에 있어서의 데이터를 기초로, 미리 구해 둘 수 있다.

스텝 S11, 스텝 S12, 스텝 S16, 스텝 S13, 스텝 S17, 스텝 S14, 및 스텝 S15를 포함하는 루프에 의한 상기한 제어가 행해져, 온도 조절 컨트롤러(9)가 히터 스위치(8) 및 메인 릴레이 스위치(5)의 「개방」에 의해, 히터(2)를 OFF로 한 슬리프 상태로 되면, 온도 조절 컨트롤러(9)는 내장 타이머에 의해, 당해 슬리프 상태로 되었을 때부터의 경과 시간을 계측하고, 스텝 S14에서 설정한 다음회 컨트롤러 기동 시간 Δt가 경과할 때까지는, 슬리프 상태를 유지한다.

상기 시간 Δt의 슬리프 상태에 의해서도, 아직 스텝 S17에 있어서 배터리 온도 Tbat가 동결 판정 온도 Tbat_low 미만이라고 판정하는 경우에는, 다시 제어를 스텝 S14 및 스텝 S15로 진행시켜, 스텝 S14에서 새롭게 설정한 다음회 컨트롤러 기동 시간 Δt만큼 슬리프 상태를 계속한다.

그 동안에 배터리 온도 Tbat가 동결 판정 온도 Tbat_low 이상[배터리(1)가 전해액의 해동에 의해 히터(2)를 작동할 수 있는 상태]으로 되면, 스텝 S17은 당해 배터리 온도의 상승을 판정하여, 제어를 스텝 S18로 진행시키고, 이 스텝 S18에 있어서, 도 3의 제어 프로그램에 의해 설정한 가온 허가 플래그 FLAG가 「1」인지, 「0」인지에 의해, 히터(2)의 배터리 구동[배터리(1)의 가온]이 허가되어 있는지 여부를 체크한다.

도 3에 나타내는 제어 프로그램에 의한, 가온 허가 플래그 FLAG의 판정 요령을 이하에 설명한다.

스텝 S21에 있어서는, 배터리 온도 Tbat가 가온 개시 온도 Tbat_start 미만이고 가온 요구가 있을 때의 배터리 상태가, 배터리(1)를 충전 가능한 상황으로 할 수 있는 배터리 상태(배터리 축전 상태 SOC)인지 여부를 체크한다.

따라서 스텝 S21은, 본 발명에 있어서의 배터리 상태 판정 수단에 상당한다.

또한, 배터리(1)를 충전 가능한 상황으로 할 수 있는 배터리 상태(배터리 축전 상태 SOC라 칭함)는, 도 1에 있어서의 충전기(7)가 충전 설비에 접속되어 있는 배터리 상태를 의미하는 것은 당연하며, 그 밖에, 예를 들면 전기 자동차에 있어서는, 가장 가까운 충전 설비까지 자주하여 충전기(7)를 충전 설비에 접속 가능한 정도, 배터리 축전 상태 SOC가 남아있는 배터리 상태도 의미하고, 또한 하이브리드 차량에 있어서는, 엔진의 연료 잔량이 0이며, 가장 가까운 충전 설비까지 자주하여 충전기(7)를 충전 설비에 접속 가능한 정도, 배터리 축전 상태 SOC가 남아있는 배터리 상태도 의미하는 것으로 한다.

이러한 배터리 상태인 경우에는, 히터(2)를 배터리 구동에 의해 배터리(1)의 가온을 행해도, 배터리(1)가 이미 충전 가능한 상태이므로, 혹은, 예를 들면 배터리 충전 설비까지 자주하여, 배터리(1)를 충전 가능한 상황으로 할 수 있으므로, 히터(2)에 의한 배터리(1)의 가온을 행하는 것에 의한 폐해는 발생하지 않아, 당해 배터리(1)의 가온을 금지할 필요는 없다.

따라서, 스텝 S21에 있어서 배터리(1)를 충전 가능한 상황으로 할 수 있는 배터리 상태(배터리 축전 상태 SOC)라고 판정하는 경우에는, 제어를 스텝 S22로 진행시키고, 배터리(1)의 가온을 허가할지 여부를 판정하는 가온 허가 판정용 배터리 축전 상태 설정값(본 발명에 있어서의 설정 축전 상태에 상당)으로서 대략 0인 SOCs_low를 사용하고, 배터리 축전 상태 SOC가 이 가온 허가 판정값 SOCs_low≒0 이상인지 여부를 체크한다.

따라서 스텝 S22는, 본 발명에 있어서의 설정 축전 상태 저하 수단에 상당한다.

스텝 S22에서 SOC≥SOCs_low의 배터리 상태라고 판정하는 경우, 히터(2)에 의한 배터리(1)의 가온을 허가해도 되므로, 스텝 S23에 있어서 가온 허가 플래그 FLAG를 「1」로 설정하고, 스텝 S22에서 SOC＜SOCs_low의 배터리 상태라고 판정하는 경우, 히터(2)에 의한 배터리(1)의 가온을 허가해야 하지 않으므로, 스텝 S24에 있어서 가온 허가 플래그 FLAG를 「0」으로 설정한다.

스텝 S21에 있어서 배터리(1)를 충전 가능한 상황으로 할 수 있는 배터리 상태(배터리 축전 상태 SOC)가 아니라고 판정하는 경우에는, 제어를 스텝 S25로 진행시키고, 배터리(1)의 가온을 허가할지 여부를 판정하는 가온 허가 판정용 배터리 축전 상태 설정값(본 발명에 있어서의 설정 축전 상태에 상당)으로서 종래대로의 큰 SOCs_high(예를 들면 30％)를 사용하고, 배터리 축전 상태 SOC가 이 가온 허가 판정값 SOCs_high 이상인지 여부를 체크한다.

스텝 S25에서 SOC≥SOCs_high의 배터리 상태라고 판정하는 경우, 히터(2)에 의한 배터리(1)의 가온을 허가해도 되므로, 스텝 S23에 있어서 가온 허가 플래그 FLAG를 「1」로 설정하고, 스텝 S25에서 SOC＜SOCs_high의 배터리 상태라고 판정하는 경우, 히터(2)에 의한 배터리(1)의 가온을 허가해야 하지 않으므로, 스텝 S24에 있어서 가온 허가 플래그 FLAG를 「0」으로 설정한다.

도 2의 스텝 S18에 있어서는, 도 3의 제어 프로그램에 의해 상기한 바와 같이 설정한 가온 허가 플래그 FLAG가 「1」인지, 「0」인지에 의해, 히터(2)의 배터리 구동[배터리(1)의 가온]이 허가되어 있는지 여부를 체크한다.

FLAG＝0이면[히터(2)의 배터리 구동에 의한 배터리(1)의 가온이 허가되어 있지 않은 경우], 온도 조절 컨트롤러(9)는 스텝 S15의 실행[히터 스위치(8) 및 메인 릴레이 스위치(5)의 「개방」]에 의해, 히터(2)를 OFF로 한 슬리프 상태로 된다.

FLAG＝1이면[히터(2)의 배터리 구동에 의한 배터리(1)의 가온이 허가되어 있는 경우], 온도 조절 컨트롤러(9)는 스텝 S19로 제어를 진행시키고, 히터 스위치(8) 및 메인 릴레이 스위치(5)의 「폐쇄」에 의해, 히터(2)를 배터리(1)로부터의 전력으로 작동시켜 배터리(1)를 가온한다.

당해 히터(2)에 의한 가온에 의해 배터리(1)가 온도 상승하여, 배터리 온도 Tbat가 가온 개시 온도 Tbat_start 이상으로 되면, 이러한 배터리 온도 상승을 스텝 S13이 판정하여, 제어를 스텝 S14 및 스텝 S15로 진행시키는 결과, 온도 조절 컨트롤러(9)는, 스텝 S14에서 설정한 다음회 컨트롤러 기동 시간 Δt 중, 슬리프 상태를 유지하고, 시간 Δt의 경과 시에 도 2의 제어 프로그램을 다시 실행(웨이크 업)하여, 상기한 배터리 온도 제어를 반복한다.

상기한 본 실시예의 배터리 온도 제어에 의하면, 이그니션 스위치(6)의 OFF에 의한 배터리(1)의 불사용 중, 이하와 같이 배터리(1)의 온도 조절을 행한다.

배터리 온도 Tbat가 가온 개시 온도 Tbat_start 이상인 동안(스텝 S13), 즉 배터리 전해액이 동결할 우려가 없는 동안에, 배터리 온도 Tbat 및 외기 온도 Tatm의 조합으로부터, 배터리 온도 Tbat가 가온 개시 온도 Tbat_start 미만으로 될 것인 시간을 예측하여, 이것을 다음회 컨트롤러 기동 시간 Δt로 정하고(스텝 S14), 이 다음회 컨트롤러 기동 시간 Δt가 경과하였을 때, 도 2에 나타내는 제어 프로그램의 웨이크 업에 의해, 스텝 S13에서 배터리 온도 Tbat가 가온 개시 온도 Tbat_start 미만으로 저하되었는지 여부의 판정을 행하고, 이 배터리 온도 저하(Tbat＜Tbat_start로 됨) 시에 히터(2)를 배터리 구동하여 배터리(1)의 가온을 행한다(스텝 S19).

따라서, 배터리(1)의 온도 조절 개시 시에 히터(2)를 작동시키지 않았다고 해도, 다음회 컨트롤러 기동 시간 Δt가 경과하였을 때, 상기한 웨이크 업에 의해 다시, 스텝 S13에서 배터리 온도 Tbat가 가온 개시 온도 Tbat_start 미만으로 저하되었는지 여부의 판정[상기 히터(2)에 의한 가온의 필요 여부 판정]을 행하게 된다.

이로 인해, 당초는 Tbat≥Tbat_start(스텝 S13)이므로 히터(2)를 작동시키지 않았다고 해도, 그 후의 온도 저하에 의해 Tbat＜Tbat_start(스텝 S13)로 되면, 히터(2)에 의한 가온에 의해(스텝 S19), 배터리(1)를 확실하게 온도 조절할 수 있다.

따라서, 배터리(1)가 상기 가온 개시 온도 Tbat_start 미만인 채로 되는 것을 회피할 수 있어, 배터리 전해액이 동결하는 최악 사태로 되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 상기한 다음회 컨트롤러 기동 시간 Δt가 경과하였을 때에 다시, 도 2에 나타내는 제어 프로그램의 웨이크 업에 의해, 스텝 S13에서 Tbat＜Tbat_start라고 판정한 경우에만, 상기 히터(2)에 의한 배터리(1)의 가온을 행함으로써, 상기한 효과가 얻어지도록 하였으므로, 이그니션 스위치(6)의 OFF에 의한 배터리(1)의 불사용 중에는, 정말로 필요할 때(Tbat＜Tbat_start의 판정 시)에만 히터(2)가 작동하고, 최소한의 소비 전력으로 상기한 효과를 달성할 수 있어, 배터리(1)의 축전 상태 SOC를 장시간, 차량의 주행이 가능한 레벨로 유지할 수 있다.

그런데 본 실시예에 있어서는, 스텝 S19에서의 히터(2)에 의한 배터리(1)의 가온을, 스텝 S18에서 가온 허가 플래그 FLAG가 「1」이라고 판정할 때에만 허가하므로, 또한, 이 가온 허가 플래그 FLAG를, 도 3의 제어 프로그램에 의해 상기한 요령으로 「1」 또는 「0」으로 하므로, 도 4에 대해 이하에 설명하는 효과가 얻어진다.

도 4는 순시 t1에 배터리 온도 Tbat가 가온 개시 온도 Tbat_start까지 저하되어 가온 요구가 발생하고, 이때에 있어서의 배터리 축전 상태 SOC가, 순시 t2에 있어서와 같이 배터리 충전 설비까지 자주하여 충전기(7)를 충전 설비에 접속 가능한[배터리(1)를 충전 가능한 상황으로 할 수 있는] 레벨인 경우의 동작 타임차트이다.

종래는, Tbat＜Tbat_start에 수반하는 가온 요구 발생 시 t1의 배터리 축전 상태 SOC에 관계없이, 배터리 축전 상태 SOC의 가온 허가 판정값이, 예를 들면 30％와 같이 고정값 SOCs_hight였으므로, 순시 t2로부터의 충전에 의해, 파선으로 나타내는 바와 같이 SOC≥SOCs_hight로 되는 도 4의 순시 t3에 이르러 겨우, 히터(2)의 배터리 구동(ON)에 의한 배터리(1)의 가온이, 동 도면에 파선으로 나타내는 바와 같이 개시되게 된다.

이로 인해, 가온 요구 발생 시 t1에 있어서의 배터리 축전 상태 SOC가, 순시 t2에 있어서와 같이 배터리 충전 설비까지 자주하여 충전기(7)를 충전 설비에 접속 가능한[배터리(1)를 충전 가능한 상황으로 할 수 있는] 레벨이며, 가온 요구 발생 시 t1로부터 히터(2)의 배터리 구동에 의해 배터리(1)를 가온해도 지장 없음에도 불구하고, 가온 요구 발생 시 t1은 물론, 충전 개시 시 t2에 이르러도 아직, 도 4에 파선으로 나타내는 바와 같이 가온이 개시되지 않는다.

따라서, 가온 요구 발생 시 t1 이후도 배터리 온도 Tbat가 도 4에 파선으로 나타내는 바와 같이 계속해서 저하되고, 이러한 배터리 온도 Tbat의 파선으로 나타내는 저하에 의해, 배터리(1)는 내부 저항이 도 4에 파선으로 나타내는 바와 같이 크게 된 채이다.

그로 인해, 차량을 충전 설비까지 배터리 주행시켜 충전기(7)를 외부 전원에 접속한 충전 개시 시 t2 이후에 있어서의 충전 전류가, 도 4에 파선으로 나타내는 바와 같이 적고, 순시 t2 이후에 있어서의 배터리 축전 상태 SOC의 파선으로 나타내는 상승 상태로부터 명백해지는 바와 같이, 배터리(1)로의 충전을 조속히 진행시킬 수 없어, 배터리(1)의 충전에 필요로 하는 시간이 길어져 버린다고 하는 문제를 피할 수 없다.

이에 반해 본 실시예에 있어서는, 도 4의 순시 t1에, 도 3의 스텝 S21이 스텝 S22를 선택하고, 이 스텝 S22에 있어서, 배터리 축전 상태 SOC의 가온 허가 판정값을 대략 0인 SOCs_low로 하므로, 이하와 같이 상기한 문제를 회피할 수 있다.

즉, 축전 상태 SOC의 가온 허가 판정값을 대략 0인 SOCs_low로 하므로, 스텝 S22가 SOC≥SOCs_low≒0의 판정을 행하게 된다.

또한 다음의 스텝 S23에서는, 이 판정 결과에 호응하여, 가온 허가 플래그 FLAG를 「1」로 설정하고, 도 2에 있어서의 스텝 S19에서의 히터(2)에 의한 배터리(1)의 가온을 허가하게 된다.

따라서 본 실시예에 있어서는, Tbat＜Tbat_start에 수반하는 가온 요구 발생 시 t1로부터, 도 4에 실선으로 나타내는 바와 같이 히터(2)가 배터리 구동(ON)되고, 배터리 온도 Tbat를 도 4에 실선으로 나타내는 바와 같이 순시 t1로부터 상승시킬 수 있다.

이러한 배터리 온도 Tbat가 실선으로 나타내는 상승에 의해, 배터리(1)는 내부 저항이 도 4에 실선으로 나타내는 바와 같이, 가온 요구 발생 시 t1보다 저하된다.

그로 인해, 차량을 충전 설비까지 배터리 주행시켜 충전기(7)를 외부 전원에 접속한 충전 개시 시 t2 이후에 있어서의 충전 전류가, 도 4에 실선으로 나타내는 바와 같이 크고, 순시 t2 이후에 있어서의 배터리 축전 상태 SOC의 실선으로 나타내는 상승 상태로부터 명백해지는 바와 같이, 배터리(1)로의 충전을 조속히 진행시킬 수 있어, 배터리(1)의 충전 시간을 단축할 수 있다.

Claims

배터리가 미리 설정된 가온 개시 온도보다 낮을 때, 배터리의 축전 상태가 배터리 가온 허가 판정을 위한 설정 축전 상태 초과인 것을 조건으로, 배터리 구동 히터로 배터리를 가온하여 온도 조절하는 배터리 온도 제어 장치에 있어서,
상기 배터리를 충전 가능한 상황으로 할 수 있는 배터리 상태인지 여부를 판정하는 배터리 상태 판정 수단과,
상기 배터리 상태 판정 수단에 의해, 충전 가능한 상황으로 할 수 있는 배터리 상태라고 판정할 때, 상기 설정 축전 상태를 저하시키는 설정 축전 상태 저하 수단을 구비하는, 배터리 온도 제어 장치.
제1항에 있어서, 상기 설정 축전 상태 저하 수단은, 상기 설정 축전 상태를 0으로 저하시키는 것인, 배터리 온도 제어 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 배터리는, 차량의 주행 에너지를 공급하는 것이며,
상기 배터리 상태 판정 수단은, 가장 가까운 배터리 충전 설비까지 차량을 주행시킬 수 있는 배터리 상태인지 여부를 판정하는 것인, 배터리 온도 제어 장치.
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