JP5919857B2 - 充放電制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、エンジンを有するハイブリッド車(HEV)やプラグインハイブリッド車(PHEV)等が搭載するバッテリ(例えば高電圧バッテリ)の充放電制御の技術に関する。
ハイブリッド車やプラグインハイブリッド車では、バッテリからの電力でスタータモータを駆動しエンジンを始動させるため、バッテリの状態(充電状態(SOC(State Of Charge))、温度、電圧等)がエンジン始動性に大きく影響する。
また、回生制動が可能なハイブリッド車及びプラグインハイブリッド車では、回生発電時のブレーキ能力がバッテリの状態に依存する。そのため、このようなハイブリッド車及びプラグインハイブリッド車では、協調回生ブレーキのような高価で複雑なシステムが必要となる。
また、バッテリ温度が低温のとき又は低SOCのときにはバッテリの放電パワーが著しく低下するため、バッテリ温度が低温時又は低SOC時のエンジン始動性を確保するためには、ハイブリッド車は大容量のバッテリを搭載する必要がある。
ここで、特許文献1に開示の技術では、電気自動車やプラグインハイブリッド車で常に回生発電に伴う制動力を確保できるよう充電器によってバッテリを充放電制御している。
特開2001−36070号公報
ところで、ハイブリッド車やプラグインハイブリッド車では、車載のエンジンを走行開始時等にバッテリパワー(バッテリからの電力により駆動されるモータ)によって始動させる必要がある。
しかしながら、特許文献1に開示の技術では、ハイブリッド車やプラグインハイブリッド車に適用した場合、制動力を確保できるがバッテリパワーでエンジンを始動できない恐れがある。すなわち、特許文献1に開示の技術では、回生発電に伴う制動力の確保とエンジンの始動とを両立させることができない恐れがある。
そこで、本発明の目的は、回生発電に伴う制動力の確保とエンジンの始動とを両立することができるようにすることである。
前記課題を解決するために、(1)本発明の一態様では、内燃機関に接続され前記内燃機関を始動すること及び前記内燃機関に駆動にされて発電することが可能な第1モータと、前記第1モータからの電力を蓄電するバッテリと、駆動輪に接続され前記第1モータ又は前記バッテリからの電力によって前記駆動輪を駆動すること及び前記駆動輪に制動力を発生させて回生発電を行うことが可能な第2モータとを有する車両における前記バッテリを充放電制御する充放電制御装置において、前記バッテリの温度を検出する温度検出部と、前記バッテリのSOC(State Of Charge)を検出するSOC検出部と、バッテリ温度と該バッテリ温度において前記回生発電を可能にする目標SOCとが対応付けられた第1マップ及びバッテリ温度と該バッテリ温度において前記内燃機関の始動を可能にする目標SOCとが対応付けられた第2マップを記憶する記憶部と、前記第1マップ又は前記第2マップを基に前記温度検出部が検出したバッテリ温度に対応する前記目標SOCを取得しその取得した目標SOCに前記SOC検出部が検出したSOCが一致するように充放電制御を行う充放電制御部と、を有することを特徴とする充放電制御装置を提供できる。
(2)本発明の一態様では、低SOC時の前記内燃機関の始動を禁止する内燃機関始動禁止部をさらに有し、前記内燃機関始動禁止部は、前記第1マップ又は前記第2マップを基に前記温度検出部が検出したバッテリ温度に対応する前記目標SOCを取得しその取得した目標SOCに前記SOC検出部が検出したSOCが一致するように充放電制御によって充電を行うときには前記内燃機関の始動を許容する。
(3)本発明の一態様では、前記第1マップと前記第2マップとの間には、前記第1マップの目標SOCが前記第2マップの目標SOCよりも大きくなる関係になる部分があり、前記記憶部には、バッテリ温度と前記第1マップの目標SOCよりも小さくかつ前記第2マップの目標SOCよりも大きい目標SOCとが対応付けられた第3マップがさらに記憶されており、前記充放電制御部は、前記SOC検出部が検出したSOCが前記第1マップの目標SOCよりも小さくかつ前記第2マップの目標SOCよりも大きいとき前記第3マップを基に前記温度検出部が検出したバッテリ温度に対応する前記目標SOCを取得しその取得した目標SOCに前記SOC検出部が検出したSOCが一致するように充放電制御を行う。
(4)本発明の一態様では、前記第1マップと前記第2マップとは、バッテリ温度が低い第1温度領域で前記第1マップの目標SOCが前記第2マップの目標SOCよりも小さくなりバッテリ温度が前記第1温度領域よりも高い第2温度領域で前記第1マップの目標SOCが前記第2マップの目標SOCよりも大きくなるように交差しており、前記第3マップは、前記第2温度領域のバッテリ温度と前記第1マップの目標SOCよりも小さくかつ前記第2マップの目標SOCよりも大きい目標SOCとが対応付けられている。
(1)の態様の発明によれば、回生発電を可能にする第1マップ及び内燃機関の始動を可能にする第2マップを基に充放電制御を行うことで、回生発電に伴う車両制動力の確保と内燃機関の始動とを両立させることができる。
(2)の態様の発明によれば、バッテリの劣化を防止するための低SOC時の内燃機関の始動禁止を内燃機関によって第1モータを駆動してバッテリを充電するときだけ行わないようにすることができる。これにより、(2)の態様の発明では、低SOC時の内燃機関の始動を許容する頻度を抑え、バッテリの劣化を抑制できる。
(3)の態様の発明によれば、SOC検出部が検出したSOCが第1マップの目標SOCと第2マップの目標SOCとの間の値をとるようなときには第3マップによって回生発電及び内燃機関の始動に余裕のある目標SOCを制御目標として充放電制御できる。
(4)の態様の発明によれば、バッテリ温度が比較的高くかつSOC検出部が検出したSOCが第1マップの目標SOCと第2マップの目標SOCとの間の値をとるようなときには第3マップによって回生発電及び内燃機関の始動に余裕のある目標SOCを制御目標として充放電制御できる。また、(4)の態様の発明によれば、バッテリ温度が比較的低くかつSOC検出部が検出したSOCが第1マップの目標SOCと第2マップの目標SOCとの間の値をとるようなときには第2マップを用いて内燃機関の始動を可能にする目標SOCを制御目標として充放電制御できる。これにより、(4)の態様の発明では、バッテリ温度の低温時の不足しがちなエンジン始動性を確保できるようになる。この結果、(4)の態様の発明では、例えば、必要な性能を確保しつつバッテリの容量を小さくできる。
本実施形態のシリーズ式ハイブリッド車のシステム構成を示す図である。 車両コントローラの構成例を示す図である。 バッテリ保護制御の処理内容の一例を示すフローチャートである。 充電モード時の最適充電量制御の処理内容の一例を示すフローチャートである。 第1目標SOC算出用マップ及び第2目標SOC算出用マップの一例を示す図である。 検出SOCが領域Bに存在するときの充電制御を説明する図である。 検出SOCが領域Cに存在するときの充電制御を説明する図である。 検出SOCが領域Dに存在するときの充電制御を説明する図である。 検出SOCが領域Aに存在するときの放電制御を説明する図である。 スリープモードにおける処理の一例を示すフローチャートである。 READY時の最適充電量制御の処理内容の一例を示すフローチャートである。 最適充電量制御時のタイムチャートの一例を示す図である。
本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。
本実施形態は、シリーズ式ハイブリッド車である。
(構成)
図1は、電動車両としてのシリーズ式ハイブリッド車(以下、単にハイブリッド車という。)1のシステム構成の一例を示す図である。このハイブリッド車1は、商用電源によって車載のバッテリパック6を充電することができるプラグインハイブリッド車である。
図1に示すように、ハイブリッド車1は、前後輪2,3にうち前輪(駆動輪)2に接続され駆動用の他に発電機としても機能する駆動モータ4と、駆動モータ4を駆動制御するインバータ5と、二次電池であるバッテリパック(高電圧バッテリ)6と、エンジン8に接続されバッテリパック6を充電する他にスタータモータとして機能する発電機7と、発電機7を駆動するためのエンジン(内燃機関)8と、駆動モータ4、インバータ5、発電機7及びエンジン8それぞれを制御する車両コントローラ20とを備えている。
また、ハイブリッド車1は、外部電源100を用いてバッテリパック6を充電する充電部30を備えている。充電部30は、入力される電力をバッテリパック6に供給しバッテリパック6を充電する充電器31と、充電器31及び外部電源100それぞれに接続自在とされ充電器31と外部電源100とを繋ぐ充電用ケーブル32と、充電器31を制御する充電制御部33と、バッテリパック6の状態を検出可能なバッテリ状態検出部34とを備えている。
ここで、バッテリパック6の状態とは、例えば、温度、電圧、電流及びSOC(State Of Charge)値である。また、充電用ケーブル32は、外部電源100の出力端子101に接続可能な端子32aと、充電器31の入力端子31aに接続可能な端子32bとを備えている。充電制御部33は、この充電用ケーブル32によって充電器31と外部電源100とが繋がれたことを検出すると、外部電源100からの電力によってバッテリパック6を充電する充電モードとなる。この充電制御部33は、車両コントローラ20との通信により情報を交換し協調動作する。
また、ハイブリッド車1は、冷却水導出管11及び冷却水導入管12によってエンジン8に連絡されエンジン冷却水を冷却するラジエータ13と、冷却水導出管11に配置されエンジン冷却水を循環させるウォータポンプ14と、冷却水導出管12に配置されエンジン冷却水を温めるための電気式ヒータ15とを備えている。
ここで、電気式ヒータ15は、例えば、PTCヒータであり、バッテリパック6の電源により動作してエンジン8に導入されるエンジン冷却水を温める。
また、ハイブリッド車1は、車載の電気負荷(例えば12V負荷)16と、電気負荷16を駆動するための低電圧バッテリ17と、バッテリパック6からの電圧を低電圧バッテリ用の電圧に変換するDC−DCコンバータ18とを備えている。
次に、車両コントローラ20が行う制御例を説明する。
ここで、車両コントローラ20は、例えば、ECU(Electronic Control Unit)であって、マイクロコンピュータ及びその周辺回路を備えるコントローラにおいて構成されている。例えば、車両コントローラ20は、CPU、ROM、RAM等によって構成されている。そして、ROMには、各種処理を実現する1又は2以上のプログラムが格納されている。CPUは、ROMに格納されている1又は2以上のプログラムに従って各種処理を実行する。
このような車両コントローラ20は、バッテリパック6からの電力を駆動源として用いて駆動モータ4を駆動し前輪2を回転させて車両を走行させる。また、車両コントローラ20は、減速時に前輪2の回転によって駆動モータ4を駆動し、駆動モータ4を発電機として機能させて回生制動を実行する。これにより、ハイブリッド車1は、制動力を発生させ、運動エネルギーを電気エネルギーとして回収してバッテリパック6を充電する。
また、車両コントローラ20は、エンジン8によって発電機7を駆動してバッテリパック6を充電する。また、車両コントローラ20は、バッテリパック6からの電力によって発電機7を駆動モータとして動作させてエンジン8を回転させる(モータリングする)。
また、車両コントローラ20は、バッテリパック6のバッテリ電圧がある一定電圧以下の場合、発電機7をスタータモータとして駆動して行うエンジン8の始動を禁止し、バッテリパック6を保護するバッテリ保護制御を行う。
また、車両コントローラ20は、充電モード時に最適充電量制御によってバッテリパック6のSOCを最適値にしている。また、車両コントローラ20は、READY状態になったときにも最適充電量制御によってバッテリパック6のSOCを最適値にしている。
図2は、以上のようなバッテリ保護制御及び最適充電量制御を実現する車両コントローラ20の構成例を示す図である。
図2に示すように、車両コントローラ20は、バッテリ保護制御を行うバッテリ保護制御部21と、最適充電量制御等の充放電制御を行う充放電制御部22と、各種データが記憶される記憶部23とを備えている。記憶部23は、例えば、前述のROMやRAM等である。この記憶部23には、後述の第1乃至第3目標SOC算出用マップ23a,23b,23cが記憶されている。
図3は、バッテリ保護制御部21によるバッテリ保護制御の処理内容の一例を示すフローチャートである。
図3に示すように、先ずステップS1では、バッテリ保護制御部21は、バッテリ状態検出部34によって検出したバッテリ電圧Vがバッテリ放電下限電圧Vth以下であるか否かを判定する。ここで、バッテリ放電下限電圧Vthは、例えば、実験的、経験的又は理論的に設定される値である。また、バッテリ放電下限電圧Vthは、例えば、バッテリ温度を基に設定される。例えば、バッテリ放電下限電圧Vthは、バッテリ温度が低いほど大きく設定される。
このステップS1によって、バッテリ保護制御部21は、バッテリ電圧Vがバッテリ放電下限電圧Vth以下であると判定すると(V≦Vth)、ステップS2に進む。また、車両コントローラ20は、バッテリ電圧Vがバッテリ放電下限電圧Vthよりも大きいと判定すると(V>Vth)、該図3に示す処理を終了する。
ハイブリッド車1は、バッテリ保護制御部21のこのようなバッテリ保護制御によって、バッテリパック6からの電力によって発電機7を駆動しエンジン8を始動することでバッテリ電圧が極端に低くなりバッテリパック6が劣化してしまうようなことを防止している。
次に、充放電制御部22による充電モード時の最適充電量制御を説明する。
図4は、その最適充電量制御の処理内容の一例を示すフローチャートである。
図4に示すように、先ずステップS21において、充放電制御部22は、充電用ケーブル32によって充電器31と外部電源100とが繋がれたか否かを判定する。例えば、充放電制御部22は、充電器31の入力端子31aに充電用ケーブル32の端子32bが接続されかつ外部電源100の出力端子101に充電用ケーブル32の端子32aが接続されたことを検出すると、充電用ケーブル32によって充電器31と外部電源100とが繋がれたと判定する。充放電制御部22は、充電用ケーブル32によって充電器31と外部電源100とが繋がれたと判定すると、ステップS22に進む。
ステップS22では、充放電制御部22は、バッテリ状態検出部34の検出値を基にSOC(検出SOC)及びバッテリ温度を検出する。
次に、ステップS23では、充放電制御部22は、記憶部23に記憶されている第1目標SOC算出用マップ23a及び第2目標SOC算出用マップ23bを基に目標SOCを算出する。
ここで、第1目標SOC算出用マップ23a及び第1目標SOC算出用マップ23aは、共にバッテリ温度と目標SOCとが対応付けられたマップでる。そして、第1目標SOC算出用マップ23aは、制動力として必要となる回生発電を発揮できる(制動時の回生電力を充電可能な)目標SOCがバッテリ温度に対応付けられたマップである。つまり、第1目標SOC算出用マップ23aの目標SOCは、バッテリパック6のSOCが該目標SOCよりも大きいと回生発電が困難となるような値である。また、第2目標SOC算出用マップ23bは、エンジン始動に失敗しないための目標SOCがバッテリ温度に対応付けられたマップである。つまり、第2目標SOC算出用マップ23bの目標SOCは、バッテリパック6のSOCが該目標SOCよりも小さいとエンジン8の始動が困難となるような値である。
図5は、このような第1目標SOC算出用マップ23a及び第2目標SOC算出用マップ23bの一例を示す図である。
図5において、第1目標SOC算出用マップ23aは、◆印によって示されバッテリ温度と目標SOCとの関係からなるマップとなる。また、図5において、第2目標SOC算出用マップ23bは、■印によって示されバッテリ温度と目標SOCとの関係からなるマップとなる。
第1目標SOC算出用マップ23aでは、バッテリ温度が低い温度領域(第1温度領域)ではバッテリ温度が高くなると目標SOCが大きくなり、バッテリ温度がそのような低い温度領域を超えるとバッテリ温度にかかわらず目標SOCが一定値になる。また、第2目標SOC算出用マップ23bでは、バッテリ温度が低い温度領域ではバッテリ温度が高くなると目標SOCが小さくなり、バッテリ温度がそのような低い温度領域を超えるとバッテリ温度にかかわらず目標SOCが一定値になる。そして、第1目標SOC算出用マップ23aの目標SOCは、バッテリ温度が第1目標SOC算出用マップ23aで定義する最小温度(−30℃)であるときに、第2目標SOC算出用マップ23bの目標SOCよりも小さくなっている。よって、概略として、第1目標SOC算出用マップ23aの目標SOCは、第2目標SOC算出用マップ23bの目標SOCよりも全体的に大きいが、バッテリ温度の前記最小温度付近で第1目標SOC算出用マップ23aと第2目標SOC算出用マップ23bとが交差しその交差するバッテリ温度(以下、交差バッテリ温度という。)以下では(第1温度領域では)、第2目標SOC算出用マップ23bの目標SOCよりも小さくなっている。
よって、図5に示すように、このような第1目標SOC算出用マップ23aと第2目標SOC算出用マップ23bとによって区画される領域として、領域A、領域B、領域C、及び領域Dが得られる。
ここで、領域Aは、交差バッテリ温度以下のバッテリ温度領域(第1温度領域)でSOCが第2目標SOC算出用マップ23bの目標SOC以上となり、交差バッテリ温度よりも高いバッテリ温度領域(第2温度領域)でSOCが第1目標SOC算出用マップ23aの目標SOC以上となる領域となる。また、領域Bは、バッテリ温度が交差バッテリ温度よりも高い領域であって、第1目標SOC算出用マップ23aと第2目標SOC算出用マップ23bとで囲まれる領域となる。また、領域Cは、交差バッテリ温度以下のバッテリ温度領域でSOCが第1目標SOC算出用マップ23aの目標SOC以下となり、交差バッテリ温度よりも高いバッテリ温度領域でSOCが第2目標SOC算出用マップ23bの目標SOC以下となる領域となる。また、領域Dは、バッテリ温度が交差バッテリ温度よりも低い領域であって、第1目標SOC算出用マップ23aと第2目標SOC算出用マップ23bとで囲まれる領域となる。
充放電制御部22は、これら第1目標SOC算出用マップ23a及び第2目標SOC算出用マップ23bを参照し、前記ステップS22で検出したバッテリ温度に対応する目標SOCを取得する。
次に、ステップS24では、充放電制御部22は、検出SOCが前記ステップS23で第1目標SOC算出用マップ23aを基に算出した目標SOC以下であるか否か、又は検出SOCが前記ステップS23で第2目標SOC算出用マップ23bを基に算出した目標SOC以下であるか否かを判定する。充放電制御部22は、検出SOCが第1目標SOC算出用マップ23aを基に算出した目標SOC以下、又は検出SOCが第2目標SOC算出用マップ23bを基に算出した目標SOC以下であると判定すると、ステップS25に進む。また、充放電制御部22は、検出SOCが第1目標SOC算出用マップ23aから算出した目標SOC以下でもなく、検出SOCが第2目標SOC算出用マップ23bから算出した目標SOC以下でもないと判定すると、ステップS26に進む。
ステップS25では、充放電制御部22は、充電部30によってバッテリパック6への充電を行う。そして、充放電制御部22は、ステップS27に進む。
ここで、充放電制御部22は、検出SOCが目標SOCになるよう充電を行う。図6乃至図8は、その充電を説明する図である。
図6に示すように、充放電制御部22は、検出SOCが領域Bに存在するときは、検出SOCが第1目標SOC算出用マップ23aの目標SOC(図6中に破線で示す目標SOC)になるまで充電を行う。
また、図7に示すように、充放電制御部22は、検出SOCが領域Cに存在する場合、検出SOCの検出時のバッテリ温度が交差バッテリ温度以下のときには検出SOCが第1目標SOC算出用マップ23aの目標SOC(図7中に破線で示す目標SOC)になるよう充電を行い、検出SOCの検出時のバッテリ温度が交差バッテリ温度よりも高いときには検出SOCが第2目標SOC算出用マップ23bの目標SOC(図7中に破線で示す目標SOC)になるよう充電を行う。
また、図8に示すように、充放電制御部22は、検出SOCが領域Dに存在するときは、検出SOCが第2目標SOC算出用マップ23bの目標SOC(図8中に破線で示す目標SOC)になるよう充電を行う。
ステップS26では、充放電制御部22は、バッテリパック6の放電を行う。そして、充放電制御部22は、ステップS27に進む。
ここで、充放電制御部22は、検出SOCが目標SOCになるよう放電を行う。図9は、その放電を説明する図である。
図9に示すように、充放電制御部22は、検出SOCの検出時のバッテリ温度が交差バッテリ温度以下のときには検出SOCが第2目標SOC算出用マップ23bの目標SOC(図9中に破線で示す目標SOC)になるよう放電を行い、検出SOCの検出時のバッテリ温度が交差バッテリ温度よりも高いときには検出SOCが第1目標SOC算出用マップ23aの目標SOC(図9中に破線で示す目標SOC)になるよう放電を行う。例えば、充放電制御部22は、車載の電気負荷6や電気式ヒータ15、充電器31が有する電気抵抗等の放電可能な装置等を利用してバッテリパック6の電力を消費させてバッテリパック6の放電を行う。
ステップS27では、充放電制御部22は、検出SOCが目標SOCに達したか否かを判定する。すなわち、充放電制御部22は、ステップS25による充電又はステップS25による放電が完了したか否かを判定する。充放電制御部22は、検出SOCが目標SOCに達したと判定すると(目標SOC=検出SOC)、充電又は放電が完了したとして、ステップS28に進む。また、充放電制御部22は、検出SOCが目標SOCに達していないと判定すると(目標SOC≠検出SOC)、充電又は放電が完了していないとして、前記ステップS22から再び処理を行う。
ステップS28では、充放電制御部22は、スリープモードを実施する。そして、充放電制御部22は、該図4に示す処理を終了する。
図10は、スリープモードにおける処理内容の一例を示すフローチャートである。
図10に示すように、先ずステップS41では、充放電制御部22は、タイマー計測を行う。
次に、ステップS42では、充放電制御部22は、前記ステップS41で取得したタイマー計測値Tが予め設定した所定値Tthよりも大きいか否かを判定する。ここで、予め設定した所定値Tthは、実験的、理論的、又は経験的に設定された値である。充放電制御部22は、タイマー計測値Tが予め設定した所定値Tthよりも大きいと判定すると(T>Tth)、前記図4のステップS22から再び処理を行う。また、充放電制御部22は、タイマー計測値Tが予め設定した所定値Tth以下であると判定すると(T≦Tth)、前記ステップS41から再び処理を行う。
次に、充放電制御部22によるREADY時の最適充電量制御を説明する。
図11は、その最適充電量制御の処理内容の一例を示すフローチャートである。
図11に示すように、先ずステップS61において、充放電制御部22は、READY状態であるか否かを判定する。
ここで、本実施形態のハイブリッド車1は、キーレスエントリシステム又はスマートキーシステムを搭載し、携帯機(キー)をイグニッションシリンダに差し込むことなくボタン等を操作して車両をREADY状態にすることができる。READY状態となることで、車両は、走行可能状態になる。
駆動コントローラ9は、このようなREADY状態になっているか否かを判定している。駆動コントローラ9は、READY状態になっていると判定すると、ステップS62に進む。
ステップS62では、充放電制御部22は、バッテリ状態検出部34の検出値を基にSOC(検出SOC)及びバッテリ温度を検出する。
次に、ステップS63では、充放電制御部22は、前記図4のステップS23と同様に、第1目標SOC算出用マップ23a及び第2目標SOC算出用マップ23bを参照し、前記ステップS62で検出したバッテリ温度に対応する目標SOCを取得する。
次に、ステップS64では、充放電制御部22は、検出SOCが前記ステップS63で第1目標SOC算出用マップ23aを基に算出した目標SOC以下であるか否か、又は検出SOCが前記ステップS63で第2目標SOC算出用マップ23bを基に算出した目標SOC以下であるか否かを判定する。充放電制御部22は、検出SOCが第1目標SOC算出用マップ23aを基に算出した目標SOC以下、又は検出SOCが第2目標SOC算出用マップ23bを基に算出した目標SOC以下であると判定すると、ステップS65に進む。また、充放電制御部22は、検出SOCが第1目標SOC算出用マップ23aから算出した目標SOC以下でもなく、検出SOCが第2目標SOC算出用マップ23bから算出した目標SOC以下でもないと判定すると、ステップS66に進む。
ステップS65では、充放電制御部22は、バッテリ保護制御部21による図3に示すバッテリ保護制御を一時禁止して、すなわち、バッテリ放電下限電圧Vthを一時解除して、発電機7によってエンジン8を始動させ充電を行う。そして、充放電制御部22は、ステップS67に進む。
ここで、充放電制御部22は、検出SOCが領域Cに存在する場合、図4の処理と同様に、検出SOCの検出時のバッテリ温度が交差バッテリ温度以下のときには検出SOCが第1目標SOC算出用マップ23aの目標SOCになるよう充電を行い、検出SOCの検出時のバッテリ温度が交差バッテリ温度よりも高いときには検出SOCが第2目標SOC算出用マップ23bの目標SOCになるよう充電を行う。また、充放電制御部22は、検出SOCが領域Dに存在するときは、図4の処理と同様に、検出SOCが第2目標SOC算出用マップ23bの目標SOCになるよう充電を行う。
一方、充放電制御部22は、検出SOCが領域Bに存在するときは、図4の処理とは異なり、図5に一点鎖線で示す第3目標SOC算出用マップ23cを基に充電(場合によっては放電)を行う。
ここで、第3目標SOC算出用マップ23cは、第1及び第2目標SOC算出用マップ23a,23bと同様に、バッテリ温度と目標SOCとが対応付けられたマップである。この第3目標SOC算出用マップ23cは、交差バッテリ温度よりも高いバッテリ温度領域(第2温度領域)では、バッテリ温度にかかわらず、目標SOCが、第1目標SOC算出用マップ23aの目標SOCと第2目標SOC算出用マップ23bの目標SOCとの間の値(例えば、第1目標SOC算出用マップ23aの目標SOCと第2目標SOC算出用マップ23bの目標SOCとの略中点又は略平均値、以下、中点SOCという。)となる。そして、この第3目標SOC算出用マップ23cは、バッテリ温度が低い温度領域(第1温度領域)では、目標SOCが略第2目標SOC算出用マップ23bの目標SOCに近い値になる。よって、第3目標SOC算出用マップ23cは、主として領域B内で定義されるマップといえる。
充放電制御部22は、検出SOCが領域Bに存在する場合、検出SOCがこのような第3目標SOC算出用マップ23cの目標SOCになるよう充放電を行う。
ステップS66では、充放電制御部22は、バッテリパック6の放電を行う。そして、充放電制御部22は、ステップS67に進む。
ここで、充放電制御部22は、図4の処理と同様に、検出SOCの検出時のバッテリ温度が交差バッテリ温度以下のときには検出SOCが第2目標SOC算出用マップ23bの目標SOCになるよう放電を行い、検出SOCの検出時のバッテリ温度が交差バッテリ温度よりも高いときには検出SOCが第1目標SOC算出用マップ23aの目標SOCになるよう放電を行う。
ステップS67では、充放電制御部22は、検出SOCが目標SOCに達したか否かを判定する。ここで、充放電制御部22は、検出SOCが領域Bに存在していたときは、中点SOC(第3SOC算出用マップ23cのSOC)を目標SOCとし、検出SOCがその目標SOCに達したか否かを判定する。充放電制御部22は、検出SOCが目標SOCに達したと判定すると(目標SOC=検出SOC)、前記ステップS65の充電(場合によっては放電)が完了した又は前記ステップS66の放電が完了したとして、ステップS68に進む。また、充放電制御部22は、検出SOCが目標SOCに達していないと判定すると(目標SOC≠検出SOC)、前記ステップS65の充電(場合によっては放電)が完了していない又は前記ステップS66の放電が完了していないとして、ステップS71に進む。
ステップS68では、充放電制御部22は、車両が走行を開始したか否かを判定する。充放電制御部22は、車両が走行を開始したと判定すると、ステップS69に進む。また、充放電制御部22は、車両が走行を開始していないと判定すると、前記ステップS62から再び処理を開始する。
ステップS69では、充放電制御部22は、バッテリパック6からインバータ5への駆動用電力の供給を制限しない処理を行う。これにより、ハイブリッド車1は、バッテリパック6からの電力によって駆動モータ4を駆動し車両を走行させる。そして、充放電制御部22は、ステップS70に進む。
ステップS71では、充放電制御部22は、車両が走行を開始したか否かを判定する。例えば、充放電制御部22は、車速が予め設定した車速よりも大きくなった場合、車両が走行を開始したと判定する。充放電制御部22は、車両が走行を開始したと判定すると、ステップS72に進む。また、充放電制御部22は、車両が走行を開始していないと判定すると、前記ステップS62から再び処理を開始する。
ステップS72では、充放電制御部22は、バッテリパック6からインバータ5への駆動用電力の供給を制限する。これにより、ハイブリッド車1は、エンジンパワーで車両を走行させる。そのため、充放電制御部22は、エンジン8を駆動して発電機7で発電した電力によって駆動モータ4を駆動し車両を走行させる。そして、充放電制御部22は、ステップS70に進む。
ステップS70では、充放電制御部22は、検出SOCが中点SOC(第3目標SOC算出用マップ23cの目標SOC)になるように充放電制御を行う。
具体的には、充放電制御部22は、前記ステップS67の判定処理の実施によって領域Aに存在した検出SOCを第1目標SOC算出用マップ23aの目標SOCに合わせ込む放電制御を行った場合には、検出SOCが中点SOCになるまでさらに放電を行う。また、充放電制御部22は、前記ステップS67の判定処理の実施によって領域Cに存在した検出SOCを第2目標SOC算出用マップ23bの目標SOCに合わせ込む充電制御を行った場合には、検出SOCが中点SOCになるまでさらに充電を行う。また、充放電制御部22は、前記ステップS67の判定処理の実施によって領域Bに存在した検出SOCを中点SOCに合わせ込む充放電制御を行った場合には、その充放電制御を維持する。
なお、前記ステップS67の判定処理の実施によって領域Dに存在した検出SOCを第2目標SOC算出用マップ23bの目標SOCに合わせ込む充電制御を行った場合には、領域Dでは中点SOCを定義していないことから、充放電制御部22は、その充電状態を維持する。
また、バッテリ温度が交差バッテリ温度以下であることで領域Cに存在した検出SOCを第1目標SOC算出用マップ23aの目標SOCに合わせ込む充電制御を行った場合には、同バッテリ温度に対応する第2目標SOC算出用マップ23bの目標SOCに検出SOCが一致するようにさらに充電を行うこともできる。
(動作、作用等)
次に、車両コントローラ20の動作例を説明する。
車両コントローラ20は、充電用ケーブル32によって充電器31と外部電源100とが繋がれ、検出SOCが第1目標SOC算出用マップ23aを基に算出した目標SOC以下、又は検出SOCが第2目標SOC算出用マップ23bを基に算出した目標SOC以下であると判定すると、充電部30によってバッテリパック6への充電を行う(前記ステップS21乃至前記ステップS25、前記ステップS27)。
また、車両コントローラ20は、充電用ケーブル32によって充電器31と外部電源100とが繋がれたが、検出SOCが第1目標SOC算出用マップ23aを基に算出した目標SOC以下でもなく、検出SOCが第2目標SOC算出用マップ23bを基に算出した目標SOC以下でもないと判定すると、バッテリパック6の放電を行う(前記ステップS21乃至前記ステップS24、前記ステップS26、前記ステップS27)。
そして、車両コントローラ20は、スリープモードに移行して前述の充電又は放電が完了し予め設定した時間が経過したとき、再度、検出SOCが第1目標SOC算出用マップ23aから算出した目標SOC以下であるか、又は検出SOCが第2目標SOC算出用マップ23bから算出した目標SOC以下であるかを判定し、その判定結果に応じて充放電を行う(図10、図4)。
よって、車両コントローラ20は、スリープモードに移行して前述の充電又は放電の完了から予め設定した時間が経過したときにバッテリ温度が変化したために検出SOCが第1目標SOC算出用マップ23a又は第2目標SOC算出用マップ23bの目標SOCと一致していない場合には、その検出SOCが存在する領域A、B、C、Dに応じて充放電を行う(図4)。
また、車両コントローラ20は、READY状態(走行可能状態)になり、検出SOCが第1目標SOC算出用マップ23aを基に算出した目標SOC以下、又は検出SOCが第2目標SOC算出用マップ23bを基に算出した目標SOC以下であると判定すると、バッテリ保護制御を一時禁止して、発電機7によってエンジン8を始動させ充電を行う(前記ステップS61乃至前記ステップS65、前記ステップS67)。
また、車両コントローラ20は、READY状態になったが、検出SOCが第1目標SOC算出用マップ23aを基に算出した目標SOC以下でもなく、検出SOCが第2目標SOC算出用マップ23bを基に算出した目標SOC以下でもないと判定すると、バッテリパック6の放電を行う(前記ステップS61乃至前記ステップS64、前記ステップS66、前記ステップS67)。
そして、車両コントローラ20は、前述の充電又は放電が完了し車両の走行を検出すると、バッテリパック6からの電力によって駆動モータ4を駆動し車両を走行させる(前記ステップS67、前記ステップS71、前記ステップS72)。一方、車両コントローラ20は、前述の充電又は放電が完了する前に車両の走行を検出すると、エンジン8を駆動して発電機7で発電した電力によって駆動モータ4を駆動し車両を走行させる(前記ステップS67乃至前記ステップS69)。その後、車両コントローラ20は、このようにバッテリパック6からの電力又は発電機7で発電した電力によって駆動モータ4を駆動し車両を走行させながら、検出SOCが中点SOCになるように充放電制御を行う(前記ステップS70)。
また、図12には、最適充電量制御時のタイムチャートの一例を示す。
図12に示すように、車両コントローラ20は、充電器31への接続(充電器31と外部電源100とが繋がれたこと)を検出すると(時刻t1)、SOC及びバッテリ温度を検出する(時刻t2)。そして、車両コントローラ20は、バッテリ温度並びに第1及び第2目標SOC算出用マップ23a,23bを基に目標SOCを算出し、算出した目標SOC及び検出SOCを基に充電を開始する(時刻t3)。これにより、時刻t3以降、バッテリパック6のSOCが増加する。そして、車両コントローラ20は、充電が完了すると(目標SOC=検出SOC)、スリープモードに移行する(時刻t4)。この例では、このスリープモード期間中、時刻t5で、バッテリ温度が低下し始める。
そして、車両コントローラ20は、スリープモードが終了すると(時刻t6)、再び、SOC及びバッテリ温度を検出する(時刻t7)。それから、車両コントローラ20は、バッテリ温度並びに第1及び第2目標SOC算出用マップ23a,23bを基に目標SOCを算出し、算出した目標SOC及び検出SOCを基に放電を開始する(時刻t8)。これにより、時刻t8以降、バッテリパック6のSOCが減少する。そして、車両コントローラ20は、放電が完了すると(目標SOC=検出SOC)、再びスリープモードに移行する(時刻t9)。この例では、このスリープモード期間中、時刻t10で、バッテリ温度が増加し始める。
そして、車両コントローラ20は、スリープモードが終了すると(時刻t11)、再び、SOC及びバッテリ温度を検出する(時刻t12)。それから、車両コントローラ20は、バッテリ温度並びに第1及び第2目標SOC算出用マップ23a,23bを基に目標SOCを算出し、算出した目標SOC及び検出SOCを基に充電を開始する(時刻t13)。これにより、時刻t13以降、バッテリパック6のSOCが増加する。そして、車両コントローラ20は、充電が完了すると(目標SOC=検出SOC)、再びスリープモードに移行する(時刻t14)。
そして、車両コントローラ20が充電器31への接続を検出できなくなると(時刻t15)、ハイブリッド車1は放置状態になる。
その後、車両コントローラ20は、READY状態を検出すると(時刻t16)、SOC及びバッテリ温度を検出する(時刻t17)。そして、車両コントローラ20は、バッテリ温度並びに第1及び第2目標SOC算出用マップ23a,23bを基に目標SOCを算出し、算出した目標SOC及び検出SOCを基に充電を開始する(時刻t18)。これにより、時刻t18以降、バッテリパック6のSOCが増加する。そして、車両コントローラ20は、充電が完了すると(目標SOC=検出SOC、時刻t19)、バッテリ温度並びに第3目標SOC算出用マップ23cを基に目標SOCを算出し、算出した目標SOC及び検出SOCを基に中点SOCを制御目標として放電を開始する(時刻t20)。これにより、時刻t20以降、バッテリパック6のSOCが減少する、車両コントローラ20は、検出SOCが目標SOC(中点SOC)に達すると放電を完了させる(時刻t21)。
以上のように、本実施形態では、車両コントローラ20は、回生発電を考慮して設定されバッテリ温度を基に目標SOCを算出するための第1目標SOC算出用マップ23aの他に、エンジン8の始動性を考慮して(エンジン8を確実に始動できるように)設定されバッテリ温度を基に目標SOCを算出するための第2目標SOC算出用マップ23bを有し、これら第1及び第2目標SOC算出用マップ23a,23bを基に目標SOCを算出し、算出した目標SOCを制御目標として充放電制御している。
例えば、バッテリパック6のバッテリ温度が低温となったりバッテリパック6が長期放置されたりすることでバッテリパック6のSOCが不足する場合がある。このような場合、運転者が車両をREADY状態にし(走行開始前)、エンジン8を始動させようとするとき(エンジン8の熱で暖房が必要でエンジン8を始動させるとき)に、車両がエンジン8を始動できない可能性がある。
これに対して、本実施形態では、車両コントローラ20は、エンジン8の始動性を考慮して設定された第2目標SOC算出用マップ23bを基に算出した目標SOCを制御目標として充放電制御していることで、そのようにエンジン8が始動できなくなってしまうのを防止できる。
また、本実施形態では、車両コントローラ20は、充電又は放電の完了後に車両が走行を開始した場合、バッテリパック6からの電力によって駆動モータ4を駆動し車両を走行させる。その一方で、車両コントローラ20は、充電又は放電の完了前に車両が走行を開始した場合、エンジン8を駆動して発電機7で発電した電力によって駆動モータ4を駆動し車両を走行させている。
これにより、本実施形態では、充電又は放電の完了前にバッテリパック6の電力が消費されて、バッテリパック6のSOCが極端に低下してしまうこと等を防止できる。
(実施形態の変形例)
本実施形態では、商用電源によって車載のバッテリパック6を充電できないハイブリッド車1(プラグインハイブリッド車でないハイブリッド車)にも適用できる。この場合、ハイブリッド車1は、図11に示すREADY時における最適充電量制御のみを行うことになる。
また、本実施形態では、検出SOCが領域Bに存在するときは、第3目標SOC算出用マップ23cを用いた充放電制御を行わないようにすることもできる。この場合でも、バッテリパック6のSOCは、駆動モータ4の駆動等によって充電又は放電されない限り領域B内に維持されるようになる。
また、本実施形態では、充電モード時における最適充電量制御を車両コントローラ20ではなく充電制御部33が行うことができる。
また、本実施形態では、発電機7は、例えば、第1モータを構成する。また、駆動モータ4は、例えば、第2モータを構成する。また、バッテリ状態検出部34は、例えば、温度検出部及びSOC検出部を構成する。また、バッテリ保護制御部21(車両コントローラ20の一機能)は、例えば、内燃機関始動禁止部を構成する。
また、本発明の実施形態を具体的に説明したが、本発明の範囲は、図示され記載された例示的な実施形態に限定されるものではなく、本発明が目的とするものと均等な効果をもたらすすべての実施形態をも含む。さらに、本発明の範囲は、請求項1により画される発明の特徴の組み合わせに限定されるものではなく、すべての開示されたそれぞれの特徴のうち特定の特徴のあらゆる所望する組み合わせによって画されうる。
1 ハイブリッド車、4 駆動モータ、6 バッテリパック、7 発電機、8 エンジン、20 車両コントローラ、21 バッテリ保護制御部、22 充放電制御部、23 記憶部、23a 第1目標SOC算出用マップ、23b 第2目標SOC算出用マップ、23c 第3目標SOC算出用マップ、34 バッテリ状態検出部

Claims (4)

  1. 内燃機関に接続され前記内燃機関を始動すること及び前記内燃機関に駆動にされて発電することが可能な第1モータと、前記第1モータからの電力を蓄電するバッテリと、駆動輪に接続され前記第1モータ又は前記バッテリからの電力によって前記駆動輪を駆動すること及び前記駆動輪に制動力を発生させて回生発電を行うことが可能な第2モータとを有する車両における前記バッテリを充放電制御する充放電制御装置において、
    前記バッテリの温度を検出する温度検出部と、
    前記バッテリのSOC(State Of Charge)を検出するSOC検出部と、
    バッテリ温度と該バッテリ温度において前記回生発電を可能にする目標SOCとが対応付けられた第1マップ及びバッテリ温度と該バッテリ温度において前記内燃機関の始動を可能にする目標SOCとが対応付けられた第2マップ及び前記第1マップの目標SOCと前記第2マップとの中間の目標SOCに対応付けられた第3マップとを記憶する記憶部と、
    前記温度検出部によって検出されたバッテリ温度と、前記SOC検出部によって検出されたSOCとに基づいて、前記第1マップの目標SOC、前記第2マップの目標SOC、又は前記第3マップの目標SOCのいずれかに前記SOC検出部によって検出されたSOCが一致するように充放電制御を行う充放電制御部と、
    を有することを特徴とする充放電制御装置。
  2. 低SOC時の前記内燃機関の始動を禁止する内燃機関始動禁止部をさらに有し、
    前記内燃機関始動禁止部は、前記第1マップ又は前記第2マップを基に前記温度検出部が検出したバッテリ温度に対応する前記目標SOCを取得しその取得した目標SOCに前記SOC検出部が検出したSOCが一致するように充放電制御によって充電を行うときには前記内燃機関の始動を許容することを特徴とする請求項1に記載の充放電制御装置。
  3. 前記第1マップと前記第2マップとは、バッテリ温度が低い第1温度領域で前記第1マップの目標SOCが前記第2マップの目標SOCよりも小さくなりバッテリ温度が前記第1温度領域よりも高い第2温度領域で前記第1マップの目標SOCが前記第2マップの目標SOCよりも大きくなるように交差しており、
    前記第3マップは、前記第2温度領域のバッテリ温度と前記第1マップの目標SOCよりも小さくかつ前記第2マップの目標SOCよりも大きい目標SOCとが対応付けられていることを特徴とする請求項1または2に記載の充放電制御装置。
  4. 前記充放電制御部は、前記SOC検出部によって検出されたSOCが、前記温度検出部によって検出されたバッテリ温度における前記第1マップの目標SOCと前記第2マップの目標SOCのどちらよりも大きい場合、または、前記温度検出部によって検出されたバッテリ温度における前記第1マップの目標SOC以下且つ前記第2マップの目標SOC以下である場合、前記温度検出部によって検出されたバッテリ温度が前記第1温度領域であるか前記第2領域であるかにより目標SOCを算出するマップを変えることを特徴とする請求項3に記載の充放電制御装置。
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