(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両駆動源としてのエンジンとモータと、モータへの電力供給源としてのバッテリとを有するハイブリッド車両のバッテリ充放電制御システムであって、
車両が現在地から走行目的地に到達するために要する到達所要時間を算出して提供するナビゲーション装置と、
バッテリの温度を検出する検出手段と、
到達所要時間と、バッテリの温度と、バッテリ昇温のための充放電に要する燃費とに基づき、バッテリ昇温制御を実行するか、または充電余裕を所定値に維持するための通常の充放電制御を実行するかを決定するモード決定条件を記憶する記憶手段と、
到達所要時間を取得し、バッテリの温度を取得し、記憶手段からモード決定条件を読み出し、読み出されたモード決定条件に到達所要時間とバッテリの温度とを適用して、バッテリ充放電制御を行い、バッテリ昇温制御を実行すると判断されないときには、通常の充放電制御を実行する制御部と、
を備えることを特徴とするハイブリッド車両バッテリ充放電制御システム。
【請求項２】
請求項１に記載のハイブリッド車両バッテリ充放電制御システムにおいて、
モード決定条件は、
現在において昇温制御を許可しても、到達所要時間を経過したときにバッテリの温度が所定基準値以上にならないときには、燃費を抑制するためにバッテリ昇温制御を実行しないものとすることを特徴とするハイブリッド車両バッテリ充放電制御システム。
【請求項３】
請求項２に記載のハイブリッド車両バッテリ充放電制御システムにおいて、
モード決定条件は、
バッテリの温度が所定基準値であって、到達所要時間がゼロである第１条件と、バッテリの温度が所定基準値より低い低温基準値であって、到達所要時間は、昇温制御を連続して継続したときにバッテリの温度が低温基準値から所定基準値に到達するのに要する所定昇温時間である第２条件とを結ぶ条件線に基づいて定められることを特徴とするハイブリッド車両バッテリ充放電制御システム。
【請求項４】
請求項３に記載のハイブリッド車両バッテリ充放電制御システムにおいて、
所定基準値は０℃であり、低温基準値は−３０℃であり、所定昇温時間は６０分であることを特徴とするハイブリッド車両バッテリ充放電制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド車両バッテリ充放電制御システムに係り、特に、車両駆動源としてのエンジンとモータと、モータへの電力供給源としてのバッテリとを有するハイブリッド車両のバッテリ充放電制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
駆動源としてエンジンとモータとを備えるハイブリッド車両には、モータへの電力供給源としてのバッテリが設けられる。このバッテリには、エンジンによって駆動される発電機により充電電力が供給される。車両によって、発電機がモータと別個に設けられることもあり、あるいは車両の回生時にモータを発電機として利用するものもある。そしてバッテリの充電余裕を示すＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）を所定レベルに維持するために、バッテリに対する充放電制御が行われている。
【０００３】
バッテリは、低温下においてその出力が低下することがあり、その場合にはモータを十分に駆動できなくなるので、エンジンを停止させることができず、車両の燃費が悪くなる。その場合には、バッテリの温度を上昇させるための特別な昇温制御が行われる。
【０００４】
例えば、特許文献１には、ＳＯＣが低い状態（３０％等）で周囲温度が低い（−１０℃）と凍結する恐れがある水酸基（ＯＨ）を有する電池、たとえばＮｉＭＨ電池（Ｍは水素吸蔵合金）において、ナビゲーションシステムが目的地到達の１０分前を検出すると電池の昇温動作を実行するか否かが判断されることが述べられている。そして、電池の昇温動作を実行すると判断されると、充電優先モードに移行し、モータジェネレータを発電機として機能させてバッテリを充電する。そして目的地到達２分前になると放電禁止モードに移行する。これにより、過充電状態（ＳＯＣが８０％）とし、バッテリの再結合反応により、バッテリの温度を上昇させることが述べられている。
【０００５】
また、特許文献２には、ナビゲーションコントローラによって現在位置から目的地までの経路設定を行い、ハイブリッドコントローラにより、経路走行時におけるエンジンや駆動モータの発熱による温度、バッテリの温度を予測し、この予測された温度が所定温度を超過すると予測される場合に、事前にエンジンや駆動用モータの出力を制限し、または冷却しておくことが述べられている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−３３１９２９号公報
【特許文献２】特開２００４−３２４６１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このように、バッテリの温度に応じて、その充放電の程度を制御してバッテリ温度を上昇させ、あるいは事前に低下させるバッテリ温度制御が行われている。この特別の充放電による昇温制御は、エンジンによる充電とモータによる放電とを繰り返すので、その分だけ燃費が悪くなる。
【０００８】
ところで、バッテリの温度はその充放電によって緩やかに変化するので、例えばバッテリの温度が所定基準値より低いときに、昇温制御を行っても、直ちには所定基準値に回復しないことが起こる。場合によっては、車両の走行が終了してもまだ所定基準値に至らず、昇温の目的を達成できないまま燃費が悪くなる結果となることが生じる。
【０００９】
本発明の目的は、燃費を考慮したバッテリ昇温制御を可能とするハイブリッド車両のバッテリ充放電制御システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係るハイブリッド車両バッテリ充放電制御システムは、車両駆動源としてのエンジンとモータと、モータへの電力供給源としてのバッテリとを有するハイブリッド車両のバッテリ充放電制御システムであって、車両が現在地から走行目的地に到達するために要する到達所要時間を算出して提供するナビゲーション装置と、バッテリの温度を検出する検出手段と、到達所要時間と、バッテリの温度と、バッテリ昇温のための充放電に要する燃費とに基づき、バッテリ昇温制御を実行するか、または充電余裕を所定値に維持するための通常の充放電制御を実行するかを決定するモード決定条件を記憶する記憶手段と、到達所要時間を取得し、バッテリの温度を取得し、記憶手段からモード決定条件を読み出し、読み出されたモード決定条件に到達所要時間とバッテリの温度とを適用して、バッテリ充放電制御を行い、バッテリ昇温制御を実行すると判断されないときには、通常の充放電制御を実行する制御部と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
また、モード決定条件は、現在において昇温制御を許可しても、到達所要時間を経過したときにバッテリの温度が所定基準値以上にならないときには、燃費を抑制するためにバッテリ昇温制御を実行しないものとすることが好ましい。
【００１２】
また、モード決定条件は、バッテリの温度が所定基準値であって、到達所要時間がゼロである第１条件と、バッテリの温度が所定基準値より低い低温基準値であって、到達所要時間は、昇温制御を連続して継続したときにバッテリの温度が低温基準値から所定基準値に到達するのに要する所定昇温時間である第２条件とを結ぶ条件線に基づいて定められることが好ましい。
【００１３】
また、モード決定条件の条件線において、所定基準値は０℃であり、低温基準値は−３０℃であり、所定昇温時間は６０分であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
上記構成により、車両が現在地から走行目的地に到達するために要する到達所要時間と、バッテリの温度と、バッテリ昇温のための充放電に要する燃費とに基づき、バッテリ昇温制御を実行するか、または充電余裕を所定値に維持するための通常の充放電制御を実行するかを決定するモード決定条件を予め記憶し、そのモード決定条件に、到達所要時間とバッテリの温度とを適用してバッテリ充放電制御を行う。したがって、現在の状況と燃費とを考慮して、バッテリ昇温制御を実行するかまたは通常の充放電制御を実行するかが決定されるので、燃費を考慮したバッテリ昇温制御が可能となる。
【００１５】
また、モード決定条件は、現在において昇温制御を許可しても、到達所要時間を経過したときにバッテリの温度が所定基準値以上にならないときには、燃費を抑制するためにバッテリ昇温制御を実行しないものとするので、せっかく昇温制御を実行したのに車両が目的地に到達してもバッテリの温度が所定基準値に到達せずに燃費を無駄にするということを防止できる。
【００１６】
また、モード決定条件は、（バッテリの温度＝所定基準値、到達所要時間＝ゼロ）である第１条件と、（バッテリの温度＝低温基準値、到達所要時間＝所定昇温時間）である第２条件とを結ぶ条件線に基づいて定められるので、簡単な決定基準で燃費を考慮したバッテリ昇温制御が可能となる。また、所定基準値は０℃であり、低温基準値は−３０℃であり、所定昇温時間は６０分とすることができる。
【００１７】
以上のように、本発明に係るハイブリッド車両のバッテリ充放電制御システムによれば、燃費を考慮したバッテリ昇温制御が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態につき詳細に説明する。以下において、ハイブリッド車両の構成は、バッテリを充電する発電機と、バッテリにより駆動されるモータとは別個のものとして説明するが、これ以外に、モータの機能と発電機の機能とを合わせもつ、いわゆるモータ・ジェネレータを有するハイブリッド車両の構成としてもよい。
【００１９】
図１は、ハイブリッド車両のバッテリ充放電制御システムのブロック図である。このバッテリ充放電制御システム１０は、車両が目的地に向けて走行することを支援し、特に現在地から目的地までの到達所要時間を提供するナビゲーション装置１２と、バッテリ１４と、バッテリ１４の温度を検出するバッテリ温度センサ１６と、エンジン２０と、エンジン２０により駆動される発電機２２と、エンジンの動作を制御するエンジンＣＰＵ（２４）と、モータ３０と、モータ３０の動作を制御するモータＣＰＵ（３２）と、ハイブリッド車両全体の動作を制御するハイブリッドＣＰＵ（４０）と、記憶装置６０とを含んで構成される。ハイブリッドＣＰＵ（４０）と、これによって制御される要素とは、内部バスによって相互に接続される。これらの各要素は、一般的なハイブリッド車両の構成要素として周知のものであるので、その詳細な内容の説明は省略する。
【００２０】
ハイブリッドＣＰＵ（４０）は、特にバッテリ１４の充放電を制御する充放電制御部４２を含む。充放電制御部４２は、ナビゲーション装置１２から到達所要時間を取得する到達所要時間取得モジュール４４、バッテリ温度センサ１６から現在のバッテリ温度を取得するバッテリ温度取得モジュール４６と、これら取得した情報に基づきバッテリ１４の充放電制御を通常モードにするかバッテリの昇温を図る昇温モードにするか判断する判断モジュール４８と、判断モジュール４８の判断に基づき、通常モードの充放電制御を行う通常モード制御モジュール５０と、昇温モードの充放電制御を行う昇温モード制御モジュール５２を含んで構成される。これらの機能は、ソフトウェアによって実現され、具体的には、対応するバッテリ充放電制御プログラムの実行によって実現される。これらの機能の一部をハードウェアで実現することもできる。
【００２１】
記憶装置６０は、ハイブリッドＣＰＵ（４０）の動作を実現するプログラム及びデータ等を格納し、特にモード決定条件６２を記憶する機能を有する。モード決定条件６２は、到達所要時間とバッテリ温度とに基づいて、充放電制御を通常モードかあるいは昇温モードかに振り分けるための条件である。具体的には、到達所要時間とバッテリ温度とを検索キーとして、充放電制御が通常モードかあるいは昇温モードかを検索できるルックアップテーブルあるいは計算式等の形式で、モード決定条件６２が記憶装置６０に格納される。
【００２２】
図２は、モード決定条件の一例を示す図である。このモード決定条件７０は、横軸に現在のバッテリ温度を取り、縦軸に現在地から目的地までの到達所要時間を取り、その条件平面内において、バッテリ１４の充放電制御について通常モードの充放電制御を実行する通常モード制御領域８０と、バッテリ１４の温度を上昇させるための特別の充放電制御を実行する昇温モード制御領域９０とを区分けして示したものである。
【００２３】
図２において、通常モード制御領域８０は、２つの領域からなる。１つは、バッテリ温度が０℃以上である場合の第１通常モード制御領域８２で、もう１つは、（バッテリ温度＝０℃、到達所要時間＝０分）の第１条件点７２と、（バッテリ温度＝−３０℃、到達所要時間＝６０分）の第２条件点７４とを結ぶ第１条件線７６の下側領域、すなわち、条件線７６条の条件よりもバッテリ温度が低温側または到達所要時間が短時間側のいずれかである領域である第２通常モード制御領域８４である。昇温モード制御領域９０は、通常モード制御領域８０以外の全領域であり、具体的には、第１条件線７６と、バッテリ温度＝０℃の下で到達所要時間を問わない第２条件線７８とで挟まれる領域である。
【００２４】
ここで、バッテリ温度＝０℃とは、バッテリ１４の温度が十分高く、したがってその出力が十分で、エンジン２０を停止してモータ３０による駆動が可能で燃費がよい状態で車両を運行できる限界を示すものである。例えば図２においてバッテリ温度＝１０℃の場合は、エンジン２０を停止してモータ３０による駆動が可能で、また、エンジン２０の再起動も可能である。この意味で、第１条件点７２を構成するバッテリ温度は、エンジン２０を停止できて燃費のよい車両の運行を行えるための所定基準値と呼ぶことができる。
【００２５】
また、バッテリ温度と到達所要時間の組み合わせにおいて（バッテリ温度＝−３０℃、到達所要時間＝６０分）の条件である第２条件点７４は、バッテリ温度の所定基準値より低温の場合において、バッテリ１４の昇温制御を実行するか否かの境界を示す代表的な条件点を示している。バッテリ温度が−３０℃に低下すると、これを所定基準値の０℃に回復させるためには、バッテリ１４のＳＯＣを基準値に維持するための通常の充放電制御とは別に、バッテリ１４の温度を上昇させるために特別に充放電を行う昇温制御が必要となる。この昇温制御によってバッテリ１４の温度は緩やかに上昇するが、−３０℃から所定基準値の０℃に回復するには約６０分を要する。したがって、車両の現在地から目的地までの運行に要する到達所要時間が６０分より長ければ、昇温制御の結果、バッテリ１４の温度は目的地に到達するまでに所定基準値に達することができる。仮に、到達所要時間が６０分未満であれば、せっかく燃費を犠牲にして昇温制御を行ったにもかかわらず、車両が目的地に到達し運行を完了しても、バッテリ１４の温度は所定基準値に到達し、これ以後バッテリ１４の温度は低下して行き、昇温制御及びそれに要した燃費が無駄になる。このように、第２条件点は、（現在のバッテリの温度、現在地から目的地までの到達所要時間）の条件の下で、昇温制御を行うことでバッテリ１４の温度が現在の低温から所定基準値に到達所要時間内に上昇するか否かの境界を示す代表的な条件点である。その意味で、第２条件点の現在のバッテリの温度は、所定基準値より低温の低温基準値、第２条件点の現在地から目的地までの到達所要時間は、所定昇温時間と呼ぶことができる。
【００２６】
第２条件点７４の他に、バッテリ１４の温度が所定基準値より低い場合に、昇温制御を行うことで、到達所要時間にバッテリ１４の温度が所定基準値に達する境界の条件点がもちろん存在する。これらの境界の条件点を求めると、ほぼ、第１条件点７２と第２条件点７４とを結ぶ直線である第１条件線７６に沿っていることが分かった。したがって、第１条件線は、昇温制御を行うことで到達所要時間内にバッテリ１４の温度が所定基準値に達することができるか否かの境界を定める条件線である。
【００２７】
通常モード制御領域８０を構成する第１通常モード制御領域８２は、第１条件点７２を通る第２条件線の右側、すなわちバッテリ１４の温度が所定基準値以上の領域であるので、上記のように、エンジン２０を停止することができ、バッテリ１４の充放電はＳＯＣを所定値に維持するための制御を行うのみでよい。また、第２通常モード制御領域８４は、第１条件線７６の下側の領域で、上記のように、この領域内の条件では、昇温制御を許可しても、到達所要時間を経過したときにバッテリ１４の温度が所定基準値以上にならない。したがって、この領域内の条件の下では、燃費を抑制するために昇温制御を実行しないこととすることが望ましい。したがって、第２通常モード制御領域８４においても、バッテリ１４の充放電はＳＯＣを所定値に維持するための制御を行うのみで、特別な充放電による昇温制御を行わない。第１通常モード制御領域８２と第２通常モード制御領域８４との相違はエンジン２０の制御にある。すなわち、前者がバッテリ１４の温度が所定基準値以上であるのでエンジン２０を停止できるのに対し、後者はバッテリ１４の温度が所定基準値より低温であるので、エンジン２０を停止するとその再起動が困難となるため、エンジン２０は回転を継続する必要がある。
【００２８】
昇温モード制御領域９０は、第１条件線７６と第２条件線７８とで挟まれる領域である。この領域では、昇温制御を許可することで、到達所要時間内にバッテリ１４の温度が所定基準値以上になる。したがって、この領域の条件の下では、昇温制御を実行し、バッテリ１４の温度を所定基準値以上にして第１通常モード制御領域８２に移行することが望ましい。なお、昇温モード制御領域９０内においては、第２通常モード制御領域８４と同様に、バッテリ１４の温度が所定基準値より低温であるので、エンジン２０を停止するとその再起動が困難となるため、エンジン２０は回転を継続する必要がある。
【００２９】
このように、モード決定条件６２は、現在のバッテリ温度と、現在地から目的地までの到達所要時間との条件平面内において、第１条件点７２、第２条件点７４、第１条件線７６、第２条件線７８を用い、通常モード制御領域８０と、昇温モード制御領域９０とを区分けして示すものである。
【００３０】
上記構成のハイブリッド車両のバッテリ充放電制御システム１０の作用、特に充放電制御部４２の各機能について、図３のフローチャートを用いて説明する。図３のフローチャートは、バッテリ１４に対する充放電制御の手順を示すもので、各手順は、対応するバッテリ充放電制御プログラムの各処理手順に相当する。
【００３１】
バッテリ１４の充放電制御を行う手順の最初は、適当なサンプリングタイミングで、ナビゲーション装置１２から到達所要時間を取得する（Ｓ１０）ことである。具体的には、ハイブリッドＣＰＵ（４０）の充放電制御部４２における到達所要時間取得モジュール４４の機能により、ナビゲーション装置１２に指令して、現在地から目的地に到達するまでに要する時間である到達所要時間の算出を実行させ、その結果を送信させて取得する。到達所要時間の算出は、ナビゲーション装置１２のデータにより、現在地から目的地までの推定運行経路を求め、その道路状況情報に基づいて算出される車両の走行速度を適用し、これらから推定運行経路を走行する所要時間を推定し、これを到達所要時間とすることができる。
【００３２】
次に、同様のサンプリングタイミングで、バッテリ温度センサ１６から現在のバッテリ温度を取得する（Ｓ１２）。具体的には、バッテリ温度取得モジュール４６の機能により、バッテリ温度センサ１６に指令し、その検出データを送信させて取得する。
【００３３】
そして、モード決定条件を適用し（Ｓ１４）、昇温モード制御を実行するか否かを判断する（Ｓ１６）。具体的には、判断モジュール４８の機能により、Ｓ１０で取得した到達所要時間と、Ｓ１２で取得したバッテリ温度とを検索キーとして、記憶装置６０からモード決定条件６２を検索し、この条件の下の制御モードを読み出す。例えば、モード決定条件を図２のものとし、Ｓ１０において到達所要時間＝２０分、Ｓ１２においてバッテリ温度＝−１５℃が取得されたとした場合には、この条件は図２上で点Ａとして示される。そして、図２のモード決定条件の下で、この点Ａは第２通常モード制御領域に属すると判断される。すなわちＳ１６において、昇温モード制御を実行するとは判断されないことになる。
【００３４】
参考として、他の例として、点Ｂ（到達所要時間＝２０分、バッテリ温度＝−５℃）、点Ｃ（到達所要時間＝３０分、バッテリ温度＝＋１０℃）について図２のモード決定条件を適用する場合を示す。ここでは、点Ｂは、昇温モード制御領域９０に属し、したがってＳ１６においては、昇温モード制御を実行すると判断される。点Ｃは、第１通常モード制御領域８２に属し、Ｓ１６においては、昇温モード制御を実行するとは判断されない。
【００３５】
Ｓ１６の判断において昇温モード制御を実行すると判断されると、バッテリ１４に対する充放電制御は、昇温モード制御が実行される（Ｓ１８）。具体的には、昇温モード制御モジュール５２の機能により、エンジンＣＰＵ（２４）及びモータＣＰＵ（３２）に指令して、バッテリ１４の温度を上昇させるために特別の充放電を行わせることが実行される。上記の例では、点Ｂの場合に、昇温モード制御が実行される。
【００３６】
Ｓ１６の判断において昇温モード制御を実行すると判断されないときには、バッテリ１４に対する充放電制御は、通常モード制御が実行される（Ｓ２０）。具体的には、通常モード制御モジュール５０の機能により、エンジンＣＰＵ（２４）及びモータＣＰＵ（３２）に指令して、バッテリ１４のＳＯＣを所定状態に維持するために通常の充放電制御を行わせることが実行される。上記の例では、点Ａ、点Ｃの場合に、通常モード制御が実行される。より詳しくは、バッテリ温度が所定基準値以上か否かによって、第１通常モード制御か第２通常モード制御かが実行される。
【００３７】
Ｓ１８またはＳ２０が実行された後は、適当なサンプリングタイミングで再びＳ１０に戻る。このようにして、到達所要時間とバッテリ温度と、バッテリ昇温のための充放電に要する燃費とに基づき、バッテリ昇温制御を実行するか、通常の充放電制御を実行するかが判断されて、バッテリの充放電制御が行われる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明に係る実施の形態におけるハイブリッド車両のバッテリ充放電制御システムのブロック図である。
【図２】本発明に係る実施の形態におけるモード決定条件の一例を示す図である。
【図３】本発明に係る実施の形態において、バッテリ充放電制御の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３９】
１０  バッテリ充放電制御システム、１２  ナビゲーション装置、１４  バッテリ、１６  バッテリ温度センサ、２０  エンジン、２２  発電機、２４  エンジンＣＰＵ、３０  モータ、３２  モータＣＰＵ、４０  ハイブリッドＣＰＵ、４２  充放電制御部、４４  到達所要時間取得モジュール、４６  バッテリ温度取得モジュール、４８  判断モジュール、５０  通常モード制御モジュール、５２  昇温モード制御モジュール、６０  記憶装置、６２，７０  モード決定条件、７２  第１条件点、７４  第２条件点、７６  第１条件線、７８  第２条件線、８０  通常モード制御領域、８２  第１通常モード制御領域、８４  第２通常モード制御領域、９０  昇温モード制御領域。
【図１】
0004692192.tif 000002
【図２】
0004692192.tif 000003
【図３】
0004692192.tif 000004