(57)【要約】  【課題】車両走行用電池の劣化診断時に電池の温度が上昇し、車両走行時に、電池の温度が制限温度に達して、電池の出力が制限されてしまうのを抑制する。  【解決手段】少なくとも車両走行用電池である組電池１の劣化診断中は、エアコンシステム１１，冷却ファン１６により組電池１を冷却する。これにより、組電池１の劣化診断により組電池１の温度が上昇し、劣化診断後の車両走行時に、組電池１の出力が制限されてしまうことを抑制して、所望の走行性能を得ることができる。  【選択図】図１
2005117723.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両走行用電池の特性評価を行う特性評価手段と、
前記車両走行用電池を冷却する冷却手段と、
少なくとも前記特性評価手段により前記車両走行用電池の特性評価が行われている間は、前記冷却手段により前記車両走行用電池を冷却させる制御手段とを備えることを特徴とする車両走行用電池の冷却制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両走行用電池の冷却制御装置において、
前記車両走行用電池を冷却するために、車両内部の空気と車両外部の空気とを切り換えて導入する冷却風導入手段と、
車両外部の温度（以下、外気温と呼ぶ）を検出する外気温検出手段とをさらに備え、
前記冷却風導入手段は、前記外気温検出手段により検出された外気温が所定の温度より低い場合には、前記車両走行用電池に対して、車両外部の空気を導入することを特徴とする車両走行用電池の冷却制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の車両走行用電池の冷却制御装置において、
前記冷却手段には、車両のエアコンシステムが含まれ、
前記所定の温度は、前記エアコンシステムにより設定できる下限温度であることを特徴とする車両走行用電池の冷却制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載の車両走行用電池の冷却制御装置において、
前記制御手段は、前記冷却風導入手段により車両外部の空気を導入する場合には、前記エアコンシステムを停止させることを特徴とする車両走行用電池の冷却制御装置。
【請求項５】
請求項２〜４のいずれかに記載の車両走行用電池の冷却制御装置において、
車両内部の温度（以下、内気温と呼ぶ）を検出する内気温検出手段をさらに備え、
前記冷却風導入手段は、前記外気温検出手段により検出された外気温が前記所定の温度以上であり、かつ、前記内気温検出手段により検出された内気温が前記所定の温度より低い場合には、前記車両走行用電池に対して車両内部の空気を導入し、
前記制御手段は、前記冷却手段に対して前記車両走行用電池の冷却を行わない指示を出すことを特徴とする車両走行用電池の冷却制御装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の車両走行用電池の冷却制御装置において、
前記車両走行用電池の温度を検出する電池温度検出手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記電池温度検出手段により検出された電池温度に基づいて、前記冷却手段による冷却条件を決定することを特徴とする車両走行用電池の冷却制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両走行用電池の特性評価が行われている間は、車両走行用電池を冷却する車両走行用電池の冷却制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド車両に搭載される走行用バッテリの劣化状態を診断するシステムが知られている（特許文献１）。このシステムでは、バッテリの充電時または放電時の電流値と電圧値との関係に基づいて、バッテリの劣化状態を診断している。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２７０４０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のシステムでは、バッテリの劣化判定時に、バッテリの充放電によりバッテリの温度が上昇し、車両が走行を開始した時に、バッテリの温度が制限温度に達して、バッテリの出力が制限されてしまうという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明による車両走行用電池の冷却制御装置は、少なくとも車両走行用電池の特性評価が行われている間は、車両走行用電池を冷却することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明による車両走行用電池の冷却制御装置によれば、少なくとも車両走行用電池の特性評価が行われている間は、車両走行用電池を冷却するので、電池の特性評価が行われることによる電池温度の上昇を抑制して、電池の出力が制限されるのを防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１は、本発明による組電池の冷却制御装置を電気自動車に適用した一実施の形態の構成を示す図である。図１では、強電ラインを太い実線で、弱電ラインを細い実線で、制御信号ラインを点線で示している。この電気自動車は、モータジェネレータ９（以下、単にモータ９と呼ぶ）を走行駆動源として走行する。
【０００８】
一般に、電動機（モータ）は、電力を駆動力に変換して力行運転するものであるが、そのままの構造で駆動力を電力に逆変換して回生運転することが可能である。また、発電機（ジェネレータ）は、駆動力を電力に変換して発電運転（回生運転と同等）するものであるが、そのままの構造で電力を駆動力に逆変換して力行運転することが可能である。つまり、電動機（モータ）と発電機（ジェネレータ）とは基本的に同一構造であり、どちらも駆動（力行）と発電（回生）とが可能である。したがって、本明細書では、電気エネルギー（電力）を回転エネルギー（駆動力）に変換する電動機（モータ）の機能と、回転エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機（ジェネレータ）の機能を合わせ持つ回転電機を、モータジェネレータまたは単にモータと呼ぶ。
【０００９】
組電池（車両走行用電池）１は、例えば、ニッケル水素電池であり、４つのセルｓ1〜ｓ4を直列に接続して構成される。組電池１は、電流センサ６およびメインリレー８ａ，８ｂを介して、インバータ１０およびエアコンシステム１１に接続されており、インバータ１０およびエアコンシステム１１に直流電力を供給する。インバータ１０は、組電池１から供給される直流電力を３相交流電力に変換して、変換した３相交流電力を３相交流モータであるモータ９に供給する。インバータ１０はまた、車両の制動時に、モータ９が回生運転を行うことにより発電する３相交流電力を直流電力に変換する。変換された直流電力は、組電池１の充電に用いられる。
【００１０】
室温センサ１４は、車両内部に設置されて車内の温度を検出し、車両コントローラ３に出力する。外気温センサ１５は、車両外部に設置されて車外の温度を検出し、車両コントローラ３に出力する。
【００１１】
車両コントローラ３は、インバータ１０およびエアコンシステム１１を制御して、車両の走行およびエアコンシステム１１の作動を制御する。車両コントローラ３および後述するバッテリコントローラ２には、メインスイッチ４を介して、補助電池５から制御電源が供給される。メインスイッチ４は、エンジンを走行駆動源とする自動車のイグニッションスイッチに相当するものであり、電気自動車のメインキー（不図示）が走行位置に設定されるとオン（閉路）する。
【００１２】
電流センサ６は、組電池１からインバータ１０に流れる放電電流、および、インバータ１０から組電池１に流れる充電電流を検出し、後述するバッテリコントローラ２のＣＰＵ２ａに出力する。メインリレー８ａ，８ｂは、ＣＰＵ２ａにより開閉され、強電ライン、すなわち、組電池１とインバータ１０との間の接続／開放を行う。電圧センサ７は、組電池１の総電圧を検出し、ＣＰＵ２ａに出力する。
【００１３】
温度センサ１３は、組電池１の温度を検出し、ＣＰＵ２ａに出力する。なお、ここでは、組電池１の内部において温度差が発生しないものとし、温度センサ１３により検出される組電池１の温度と、各セルｓ1〜ｓ4の温度とは等しいものとして説明する。警告灯１２は、例えば、組電池１が過放電状態となる等、電気自動車に何らかの異常が発生した時に点灯して、乗員に異常発生を報知する。
【００１４】
バッテリコントローラ２は、ＣＰＵ２ａ、メモリ２ｂ、タイマ２ｃ、セル電圧検出部２ｄを備え、組電池１の充放電や容量調整を行う。ＣＰＵ２ａは、電圧センサ７により検出される組電池１の電圧値、電流センサ６により検出される電流値、および、メモリ２ｂに記憶されているデータに基づいて、組電池１の特性評価、すなわち、劣化状態を判定する。また、ＣＰＵ２ａは、組電池１を冷却するための冷却ファン１６および内外気切り換えスイッチ１７を制御する。冷却ファン１６および内外気切り換えスイッチ１７の制御方法については、後述する。
【００１５】
メモリ２ｂには、組電池１の温度に基づいて、エアコンシステム１１および冷却ファン１６を制御するための作動条件マップが記憶されている。タイマ２ｃは、組電池１の冷却条件を所定周期で設定・更新するための時間を計測する。セル電圧検出部２ｄは、各セルｓ1〜ｓ4の電圧を検出し、ＣＰＵ２ａに出力する。
【００１６】
図２は、内外気切り換えスイッチ１７の一例を示す図である。内外気切り換えスイッチ１７が接点１７ａと接すると、組電池１に対して、車外の空気（外気）が導入され、接点１７ｂと接すると、車内の空気（内気）が導入される。これにより、外気によって組電池１を冷却したり、内気によって組電池１を冷却したりすることができる。
【００１７】
上述したように、組電池１の劣化状態の判定（劣化診断）を行うと、組電池の充電または放電により、組電池１の温度が上昇する。従って、一実施の形態における組電池の冷却制御装置では、組電池１の劣化診断中において、組電池１を冷却する制御を行う。
【００１８】
図３は、組電池１の劣化診断中に組電池１を冷却するための制御プログラムを示す一実施の形態のフローチャートである。バッテリコントローラ２のＣＰＵ２ａは、例えば、メインスイッチ４がオンして電気自動車が起動されたときに、このプログラムの実行を開始する。
【００１９】
ステップＳ１０では、タイマ２ｃのタイマ値をリセットする。このタイマ値は、組電池１の温度に基づいて、組電池１を冷却するための条件を所定時間ごとに設定するための時間を計測する際に用いられる。タイマ値をリセットすると、ステップＳ２０に進む。
【００２０】
ステップＳ２０では、組電池１の劣化診断を行っている最中であるか否かを判定する。組電池１の劣化診断は、電流センサ６により検出される電流値や電圧センサ７により検出される組電池１の電圧値に基づいてＣＰＵ２ａが行うので、劣化診断プログラムが開始されているか否かに基づいて、組電池１の劣化診断中であるか否かを判定する。組電池１の劣化診断中でないと判定すると、組電池１の冷却制御プログラムを終了し、劣化診断中であると判定すると、ステップＳ３０に進む。
【００２１】
ステップＳ３０では、温度センサ１３により検出された組電池１の温度を取得して、ステップＳ４０に進む。ステップＳ４０では、外気温センサ１５により検出されて、車両コントローラ３を介して取得した外気温度が、エアコンシステム１１によって設定可能な下限温度以上であるか否かを判定する。ここでは、エアコンシステム１１の設定可能下限温度を１８℃とする。すなわち、エアコンシステム１１によって、１８℃未満の任意の温度に車室内の温度を調整することはできないものとする。外気温度がエアコンシステム１１の設定可能下限温度である１８℃以上であると判定するとステップＳ５０に進み、１８℃未満であると判定するとステップＳ８０に進む。
【００２２】
ステップＳ８０では、内外気切り換えスイッチ１７を接点１７ａと接するように作動させる指示、すなわち、組電池１に対して外気を導入する指示を出すとともに、冷却ファン１６の風量を最大とする指示を出す。これにより、組電池１は、外気によって冷却される。また、車両コントローラ３を介して、エアコンシステム１１に対して停止指示を出す。内外気切り換えスイッチ１７、冷却ファン１６およびエアコンシステム１１に対して、それぞれ制御指示を出すと、ステップＳ１００に進む。
【００２３】
一方、ステップＳ５０では、室温センサ１４により検出されて、車両コントローラ３を介して取得した内気温度が、エアコンシステム１１の設定可能下限温度である１８℃以上であるか否かを判定する。内気温度が１８℃以上であると判定するとステップＳ６０に進み、１８℃未満であると判定するとステップＳ９０に進む。
【００２４】
ステップＳ９０では、内外気切り換えスイッチ１７を接点１７ｂと接するように作動させる指示、すなわち、組電池１に対して内気を導入する指示を出すとともに、冷却ファン１６を停止させる指示を出す。また、車両コントローラ３を介して、エアコンシステム１１に対して停止指示を出す。内外気切り換えスイッチ１７、冷却ファン１６およびエアコンシステム１１に対して、それぞれ制御指示を出すと、ステップＳ１００に進む。
【００２５】
ステップＳ６０では、ステップＳ３０で取得した組電池１の温度に基づいて、エアコンシステム１１および冷却ファン１６の作動条件を決定する。図４は、組電池１の温度と、冷却ファン１６の風量およびエアコンシステム１１の設定温度との関係を示すマップであり、バッテリコントローラ２のメモリ２ｂに記憶されている。ＣＰＵ２ａは、温度センサ１３により検出された組電池１の温度と、図４に示すマップとに基づいて、冷却ファン１６の風量およびエアコンシステム１１の設定温度を決定する。
【００２６】
ステップＳ６０に続くステップＳ７０では、内外気切り換えスイッチ１７を接点１７ｂと接するように作動させる指示、すなわち、組電池１に対して内気を導入する指示を出すとともに、ステップＳ６０で決定した風量になるように、冷却ファン１６に対して制御指示を出す。また、車両コントローラ３を介して、エアコンシステム１１に対して、ステップＳ６０で決定した設定温度になるように制御指示を出す。内外気切り換えスイッチ１７、冷却ファン１６およびエアコンシステム１１に対して、それぞれ制御指示を出すと、ステップＳ１００に進む。
【００２７】
ステップＳ１００では、ステップＳ１０でリセットしたタイマ２ｃの時間計測を開始して、ステップＳ１１０に進む。ステップＳ１１０では、ステップＳ１００で時間計測を開始したタイマ２ｃのタイマ値が所定の時間（例えば、５分）に到達したか否かを判定する。タイマ値が所定の時間に到達していないと判定すると所定時間に到達するまでステップＳ１１０で待機し、所定の時間に到達したと判定すると、ステップＳ１０に戻る。以後、上述したステップＳ１０以降の処理が繰り返し行われる。
【００２８】
一実施の形態における車両走行用電池の冷却制御装置によれば、組電池１の劣化診断が行われている間は、組電池１を冷却するので、組電池１の劣化診断時に、組電池１の充放電による温度上昇を抑制することができる。これにより、組電池１の劣化診断終了後の車両走行中に、組電池１の温度が制限温度に達して組電池１の出力が制限されてしまうことを防いで、所望の車両走行性能を得ることができる。
【００２９】
一実施の形態における車両走行用電池の冷却制御装置によれば、外気温センサ１５により検出された外気温が所定の温度、すなわち、エアコンシステム１１の設定可能下限温度より低い場合には、組電池１に対して外気を導入するので、エアコンシステム１１を用いる場合より効果的に、組電池１を冷却することができる。また、この時に、エアコンシステム１１の作動を停止させるので、エアコンシステム１１に電力を供給する組電池１の消費電力量を低減することができる。
【００３０】
一実施の形態における車両走行用電池の冷却制御装置によれば、外気温センサ１５により検出された外気温がエアコンシステム１１の設定可能下限温度以上であり、かつ、室温センサ１４により検出された車内の温度がエアコンシステム１１の設定可能下限温度より低い場合には、組電池１に対して内気を導入するとともに、エアコンシステム１１および冷却ファン１６を停止させる。これにより、組電池１の消費電力量を低減しつつ、組電池１を冷却することができる。
【００３１】
一実施の形態における車両走行用電池の冷却制御装置によれば、温度センサ１３により検出された組電池１の温度に基づいて、冷却条件、すなわち、エアコンシステム１１の冷却設定温度および冷却ファン１６の風量を決定するので、効果的に組電池１を冷却することができる。
【００３２】
本発明は、上述した一実施の形態に限定されることはない。例えば、組電池１は、電気自動車の走行駆動源であるモータ９に電力を供給する電池として説明したが、ハイブリッド電気自動車に搭載される電池でもよいし、その他の車両に搭載されるものであってもよい。また、本発明が組電池１の種類により限定されることもない。
【００３３】
上述した一実施の形態では、組電池１の特性評価を行う一例として、劣化診断を挙げたが、他の特性評価を行う場合にも本発明を適用することができる。
【００３４】
上述した一実施の形態では、組電池１の劣化診断中に、組電池１を冷却するものとしたが、劣化診断終了後に、組電池１のＳＯＣを調整する時にも組電池１を冷却するようにしてもよい。また、組電池１の劣化診断を開始してから所定時間の間、組電池１を冷却するように制御することもできる。
【００３５】
図４に示すマップは、組電池１の温度に基づいて組電池１を冷却するための条件を決定するためのマップの一例であり、冷却条件が図４に示すマップに限定されることはない。すなわち、図４に示すマップは、組電池１の温度を規定温度以下に保つために、組電池１の温度と規定温度とに基づいて予め決定し、メモリ２ｂに格納しておくものであるため、規定温度が異なれば、組電池１の温度に対する冷却条件も異なるものとなる。
【００３６】
組電池１を冷却するために、エアコンシステム１１および冷却ファン１６を用いたが、他の冷却手段を用いてもよい。また、組電池１の温度を検出する温度センサ１３を１つだけ設けた例について説明したが、例えば、各セルｓ1〜ｓ4ごとに設ける等、複数設けるようにしてもよい。この場合には、複数の温度センサにより検出された温度検出値の平均値を用いることができる。
【００３７】
特許請求の範囲の構成要素と一実施の形態の構成要素との対応関係は次の通りである。すなわち、ＣＰＵ２ａが特性評価手段および制御手段を、エアコンシステム１１および冷却ファン１６が冷却手段を、内外気切り換えスイッチ１７が冷却風導入手段を、外気温センサ１５が外気温検出手段を、室温センサ１４が内気温検出手段を、温度センサ１３が電池温度検出手段をそれぞれ構成する。なお、本発明の特徴的な機能を損なわない限り、各構成要素は上記構成に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明による車両走行用電池の冷却制御装置を電気自動車に適用した一実施の形態の構成を示す図
【図２】内外気切り換えスイッチの一例を示す図
【図３】組電池の劣化診断中に組電池を冷却するための制御プログラムを示す一実施の形態のフローチャート
【図４】組電池の温度と、冷却ファンの風量およびエアコンシステムの設定温度との関係を示すマップ
【符号の説明】
【００３９】
１…組電池
２…バッテリコントローラ
２ａ…ＣＰＵ
２ｂ…メモリ
２ｃ…タイマ
２ｄ…セル電圧検出部
３…車両コントローラ
４…メインスイッチ
５…補助電池
６…電流センサ
７…電圧センサ
８ａ，８ｂ…メインリレー
９…モータジェネレータ
１０…インバータ
１１…補機システム
１２…警告灯
１３…温度センサ
１４…室温センサ
１５…外気温センサ
１６…冷却ファン
１７…内外気切り換えスイッチ
ｓ１〜ｓ４…セル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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