JP2004364371A - 車両に搭載されたバッテリ制御装置および制御方法 - Google Patents
車両に搭載されたバッテリ制御装置および制御方法 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】ハイブリッドECUは、バッテリが充電または放電する電力の制限値である、充電電力制限値W(IN)および放電電力制限値W(OUT)を設定する。この充電電力制限値W(IN)および、放電電力制限値W(OUT)は、触媒の暖機が必要である場合(B)は、暖機が必要でない場合(A)に比べて、バッテリ温度TBが高温になった場合でも、バッテリの充放電を許容するように設定される。これにより、触媒の暖機が必要である場合は、バッテリ温度に関して、充放電電力の制限を緩和し、バッテリが充放電可能な温度領域を拡大するように制御して、バッテリ高温時のモータジェネレータによる駆動を可能としている。
【選択図】 図11
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両に搭載されたバッテリ制御装置および制御方法に関し、特に、内燃機関等のエンジンおよび回転電機等のモータを搭載し、それらの少なくともいずれか一方からの駆動力により走行する車両に搭載されたバッテリ制御装置および制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、内燃機関等のエンジンおよび回転電機等のモータの少なくともいずれか一方からの駆動力により走行する、いわゆるハイブリッド車両が知られている。このようなハイブリッド車両においては、エンジンおよびモータのそれぞれの特性を活かすように、車両の走行状態に応じてエンジンとモータを使い分けている。そのため、一般的に、エンジンのみで走行する車両に比べて低燃費であり、排出する排気ガスも少ない。
【0003】
しかし、ハイブリッド車両においても、燃料を燃焼してエンジンを駆動させているため、排気ガスを排出することに変わりはなく、この排気ガスを浄化する触媒が必要である。また、この触媒が排気ガスの浄化作用を発揮するには、十分に暖められている必要があり、例えば長時間停止後のエンジン始動時等に、触媒の温度を上昇させるための暖機が必要であることが知られている。
【0004】
特開2000−110604号公報(特許文献1)は、燃費を悪化させることなく、排ガスを浄化するための触媒の暖機を行なうことができる車両のバッテリ制御装置を開示する。特許文献1に記載のバッテリ制御装置は、二次電池の充電量を検出する充電量検出部と、検出した充電量を含む所定のパラメータに基づいて、エンジンに対する要求動力を設定する要求動力設定部と、エンジンから出力される動力が設定された要求動力とほぼ等しくなるよう、エンジンを制御するエンジン制御部とを含む。要求動力導出部は、検出された充電量が所定の範囲にある場合において、触媒の温度上昇のための暖機要求があった時に、通常時よりも多くの動力を、要求動力として設定する。
【0005】
この公報に開示された発明によれば、二次電池の充電量(SOC:State Of Charge)を検出し、その充電量が所定の範囲にある場合において、触媒の温度上昇のための暖機要求があった時には、二次電池を充電する程度の動力であって、通常時よりも多くの動力がエンジンから出力されることになる。このため、エンジンから排出される排気ガスの量を適度に確保することができる。この結果、エンジンの排気通路に設けられた触媒の温度を、適度に暖められた排気ガスによって十分に上昇させることができるため、最適な触媒の暖機を行なうことができる。このときに、エンジンからより多く出力された動力は、モータジェネレータによって電力に変換されて二次電池を充電するため、エネルギ損失にならず、燃費の悪化を防ぐことができる。
【0006】
【特許文献1】
特開2000−110604号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の公報に記載のバッテリ制御装置によると、二次電池のSOCを検出し、そのSOCが所定の範囲にある場合において、触媒の温度上昇のための暖機要求があった時に、通常よりも多くの動力をエンジンに対する要求動力として設定するようにしている。具体的には、二次電池のSOCに対する充電要求を規定するマップを2種類記憶する。暖機要求があった場合には、暖機要求がない場合に比べて、通常よりも高いSOCまで充電要求されるようなマップが採用される。この場合において、暖機運転が必要である場合、たとえば長時間停止後のエンジン始動時においては、暖機運転時のマップにおける放電領域まで二次電池のSOCが高いことはあり得ないので、基本的に二次電池のSOCは、充電要求領域に入っている。このような状態では、運転者がアクセルを踏込む等して加速を要求した場合であっても、二次電池の充電要求が高いので、二次電池から電力が放電されることがない。そのため、バッテリから電力がモータとして機能するモータジェネレータに供給されず、モータにより車両が駆動されない。
【0008】
すなわち、車両の加速走行に必要な動力をすべてエンジンから得ることとなるとともに、特許文献1に明確な開示はないものの、条件によっては、エンジンは、加速要求のために出力を増加させるとともに、モータジェネレータによる発電のために出力を増加させることも考えられる。このような運転者の加速要求に対応して、エンジン出力が増加すると、暖機運転中にもかかわらず、多量の排気ガスが発生する。このため、触媒の温度が十分に上昇しておらず、排気ガスを浄化する作用が不十分である状態で、暖機中の触媒が浄化しきれない量の排気ガスが排出されてしまい、未浄化の排気ガスが排出されるおそれがあるという問題点がある。
【0009】
本発明は上述の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、触媒の活性化のための暖機運転中であっても、車両を十分に加速させることができ、かつ未浄化の排気ガスが排出されることを防止できる車両のバッテリ制御装置および制御方法を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
第1の発明に係る車両のバッテリ制御装置は、燃料の燃焼により駆動力を発生させるエンジンと、燃焼により発生する排気ガスを浄化する触媒と、駆動力を発生させる電動機と、電動機に電力を供給するバッテリとが搭載され、エンジンおよび電動機の少なくともいずれか一方からの駆動力により走行する車両に搭載されたバッテリを制御する。このバッテリ制御装置は、車両の加速要求を検知するための加速要求検知手段と、触媒の温度を上昇させる暖機が必要であるか否かを判別するための判別手段と、判別手段により暖機が必要であると判別され、かつ加速要求が検知された場合において、電動機により車両が駆動されるように、バッテリの充放電電力を制御するための制御手段とを含む。
【0011】
第1の発明によると、加速要求検知手段は、車両の加速要求を検知し、判別手段は、触媒の暖機が必要であるか否かを判別する。制御手段は、触媒の暖機が必要であると判別された場合に加速要求が検知されると、電動機により車両が駆動され加速要求を満足するようにバッテリの充放電電力を制御する。すなわち、エンジンによる車両の駆動よりも(あるいはエンジンによる車両の駆動に加えて)、放電可能な領域をより広げて、バッテリの状態によらずバッテリから放電された電力を用いて電動機により車両を駆動させる。これにより、触媒暖機中に加速要求があった場合に、電動機を駆動させて動力を補い、エンジン出力が必要以上(触媒の暖機に必要な出力以上)に大きくなることを抑制し、暖機中の触媒の浄化性能を上回る量の排気ガスが排出されることを回避できる。その結果、暖機運転中であっても、車両を十分に加速させることができ、かつ未浄化の排気ガスが排出されることを防止できるバッテリ制御装置を提供できる。
【0012】
第2の発明に係るバッテリ制御装置においては、第1の発明の構成に加えて、制御手段は、バッテリの充放電電力を制限するための制限手段と、判別手段により暖機が必要であると判別された場合は、暖機が必要でない場合に比べて、充放電電力の制限を緩和するための緩和手段とを含む。
【0013】
第2の発明によると、制限手段は、バッテリの保護のためにバッテリの充放電電力を制限し、緩和手段は、暖機運転中における加速要求時には、暖機が必要でない場合に比べて、充放電電力の制限、特に放電の制限を緩和する。これにより、通常は放電されないSOC領域においても、バッテリから電動機に電力が供給され、エンジンからの排気ガスの増加を伴わないで加速要求に対応できる。それとともに、暖機が必要でない場合は、充放電電力を制限して、バッテリの過度な充放電によるバッテリ寿命の低下などから保護できる。すなわち、暖機が必要である場合は、バッテリからの放電の制限を緩和し、暖機が必要でない場合は、バッテリからの充放電を適切に制限することができる。その結果、暖機が必要である場合は、バッテリの負荷の増大よりも、電動機の駆動を優先させ、電動機からの駆動力により車両を走行させることができる。
【0014】
第3の発明に係るバッテリ制御装置は、第2の発明の構成に加えて、バッテリの温度を検知するための温度検知手段をさらに含む。制限手段は、検知された温度に基づいて、充放電電力を制限するための手段を含む。
【0015】
第3の発明によると、温度検知手段は、バッテリの温度を検知し、制限手段は、検知された温度に基づいて、充放電電力を制限する。これにより、バッテリ温度に応じて適切に充放電電力を制限することができる。その結果、たとえば、バッテリが充放電可能な温度領域を規定し、バッテリ温度が温度領域外にある場合には充放電を停止させ、バッテリの劣化を防止できるようにすることができる。
【0016】
第4の発明に係るバッテリ制御装置においては、第2または第3の発明の構成に加えて、緩和手段は、暖機が必要であると判別された場合に、温度に基づいた充放電電力の制限を緩和するための手段を含む。
【0017】
第4の発明によると、緩和手段は、暖機が必要であると判別された場合に、温度に基づいた充充放電電力の制限を緩和する。これにより、暖機が必要である場合は、バッテリの温度に基づいた充放電電力の制限を緩和することができる。その結果、たとえば、暖機が必要である場合は、必要でない場合に比べて、バッテリが充放電可能な温度領域を拡大し、バッテリがより高温あるいはより低温の状態でも電動機を駆動させるようにすることができる。
【0018】
第5の発明に係るバッテリ制御装置は、第2ないし第4のいずれかの発明の構成に加えて、バッテリの温度の上昇値を検知するための上昇値検知手段をさらに含む。制限手段は、検知された上昇値に基づいて、充放電電力を制限するための手段を含む。
【0019】
第5の発明によると、上昇値検知手段は、バッテリの温度上昇値を検知し、制限手段は、検知された上昇値に基づいて、充放電電力を制限する。これにより、温度上昇値に応じて充放電電力を制限することができる。その結果、たとえば、バッテリの異常とみなせるような過度な温度上昇値が検知された場合に、バッテリの充放電を停止させ、過度な温度上昇によるバッテリの劣化を防止するようにすることができる。
【0020】
第6の発明に係る制御方法は、燃料の燃焼により駆動力を発生させるエンジンと、燃焼により発生する排気ガスを浄化する触媒と、駆動力を発生させる電動機と、電動機に電力を供給するバッテリとを有し、エンジンおよび電動機の少なくともいずれか一方からの駆動力により走行する車両に搭載されたバッテリを制御する方法である。このバッテリ制御方法は、車両の加速要求を検知する加速要求検知ステップと、触媒の温度を上昇させる暖機が必要であるか否かを判別する判別ステップと、判別ステップにより暖機が必要であると判別され、かつ加速要求が検知された場合において、電動機により車両が駆動されるように、バッテリの充放電電力を制御する制御ステップとを含む。
【0021】
第6の発明によると、加速要求検知ステップにおいて、車両の加速要求を検知し、判別ステップにおいて、触媒の暖機が必要であるか否かを判別する。また、制御ステップにおいて、触媒の暖機が必要であると判別された場合に加速要求が検知されると、電動機が車両を駆動するようにバッテリの充放電電力を制御する。すなわち、エンジンによる車両の駆動よりも(あるいはエンジンによる車両の駆動に加えて)、放電可能な限り、バッテリの状態によらずバッテリから放電された電力を用いて電動機により車両を駆動させる。これにより、触媒暖機中に加速要求があった場合に、電動機を駆動させて動力を補い、エンジン出力が必要以上(触媒の暖機に必要な出力以上)に大きくなることを抑制し、暖機中の触媒の浄化性能を上回る量の排気ガスが排出されることを回避できる。その結果、暖機運転中であっても、車両を十分に加速させることができ、かつ未浄化の排気ガスが排出されることを防止できるバッテリ制御方法を提供できる。
【0022】
第7の発明に係るバッテリ制御方法においては、第6の発明の構成に加えて、制御ステップは、バッテリの充放電電力を制限する制限ステップと、判別ステップにより暖機が必要であると判別された場合は、暖機が必要でない場合に比べて、充放電電力の制限を緩和する緩和ステップとを含む。
【0023】
第7の発明によると、制限ステップにおいて、バッテリの充放電電力を制限するとともに、緩和ステップにおいて、暖機が必要であると判別された場合は、暖機が必要でない場合に比べて、充放電電力の制限を緩和する。これにより、通常は放電されないSOC領域においても、バッテリから電動機に電力が供給され、エンジンからの排気ガスの増加を伴わないで加速要求に対応できる。それとともに、暖機が必要でない場合は、充放電電力を制限して、バッテリの過度な充放電によるバッテリ寿命の低下などから保護できる。すなわち、暖機が必要である場合は、バッテリからの放電の制限を緩和し、暖機が必要でない場合は、バッテリからの充放電を適切に制限することができる。その結果、暖機が必要である場合は、バッテリの負荷の増大よりも、電動機の駆動を優先させ、電動機からの駆動力により車両を走行させることができる。
【0024】
第8の発明に係る車両のバッテリ制御方法は、第7の発明の構成に加えて、バッテリの温度を検知する温度検知ステップをさらに含む。制限ステップは、検知された温度に基づいて、充放電電力を制限するステップを含む。
【0025】
第8の発明によると、温度検知ステップにおいて、バッテリの温度を検知し、制限ステップにおいて、検知された温度に基づいて、充放電電力を制限する。これにより、バッテリ温度に応じて適切に充放電電力を制限することができる。その結果、たとえば、バッテリが充放電可能な温度領域を規定し、バッテリ温度が温度領域外にある場合には充放電を停止させ、バッテリの劣化を防止できるようにすることができる。
【0026】
第9の発明に係る車両のバッテリ制御方法においては、第7または第8の発明の構成に加えて、緩和ステップは、暖機が必要であると判別された場合に、温度に基づいた充放電電力の制限を緩和するステップを含む。
【0027】
第9の発明によると、緩和ステップにおいて、暖機が必要であると判別された場合に、温度に基づいた充放電電力の制限を緩和する。これにより、暖機が必要である場合は、バッテリの温度に基づいた充放電電力の制限を緩和することができる。その結果、たとえば、暖機が必要である場合は、必要でない場合に比べて、バッテリが充放電可能な温度領域を拡大し、バッテリがより高温あるいはより低温の状態でも電動機を駆動させるようにすることができる。
【0028】
第10の発明に係る車両のバッテリ制御方法は、第7ないし9のいずれかの発明の構成に加えて、バッテリの温度の上昇値を検知する上昇値検知ステップをさらに含む。制限ステップは、検知された上昇値に基づいて、充放電電力を制限するステップを含む。
【0029】
第10の発明によると、上昇値検知において、バッテリの温度上昇値を検知し、制限ステップにおいて、検知された上昇値に基づいて、充放電電力を制限する。これにより、温度上昇値に応じて充放電電力を制限することができる。その結果、たとえば、バッテリの異常とみなせるような過度な温度上昇値が検知された場合に、バッテリの充放電を停止させ、過度な温度上昇によるバッテリの劣化を防止するようにすることができる。
【0030】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【0031】
図1および図2を参照して、本実施の形態に係るバッテリ制御装置を実現するハイブリッドECU(Electronic Control Unit)112を含む車両のパワーユニットについて説明する。
【0032】
図1に示すように、パワーユニットは、エンジン100と、モータジェネレータ102と、モータジェネレータ102に接続されたインバータ106と、インバータ106に接続されたバッテリ110と、エンジン100およびインバータ106を制御するハイブリッドECU112を含む。なお、ハイブリッドECU112には、エンジン100、モータジェネレータ102、インバータ106、バッテリ110が接続されている。
【0033】
エンジン100は、ガソリン等の化石燃料を燃焼させて駆動力を発生させるとともに、燃焼により生じたガスを排気ガスとして排出する。この排気ガスは、エンジン100に連結された排気管114を通り、排気管114内に設けられた触媒116により浄化された後、車外に排出される。
【0034】
触媒116は、炭化水素や一酸化炭素を酸化して、二酸化炭素や水分にするとともに、窒素酸化物を還元する、いわゆる三元触媒である。この触媒116が浄化作用を発揮するには、十分に暖められている必要がある。長時間停止後等のエンジン100の始動時には、触媒116の温度が低いため、温度を上昇させる暖気が必要である。本実施の形態に係るバッテリ制御装置においては、触媒116の暖機が必要であるか否かを、触媒温度TCで判別している。そのために、触媒温度センサ118が、排気管114上であって、触媒116付近に設けられている。この触媒温度センサ118は、ハイブリッドECU112に接続されており、触媒温度TCを検知信号としてハイブリッドECU112に送信する。
【0035】
なお、触媒116の暖機が必要であるか否かは、たとえば、イグニッションスイッチ(図示せず)がスタート操作されてからの経過時間や、システムが作動し始めてからの経過時間を計測することで判別してもよい。
【0036】
モータジェネレータ102は、バッテリ110より供給される電力により駆動力を発生させる。また、車両が回生制御中である場合は、発電機として作動し、車両の運動エネルギーを電気エネルギーに変換してバッテリ110を充電する。
【0037】
エンジン100、およびモータジェネレータ102から出力される駆動力は、遊星歯車からなる動力分配機構120に入力され、減速機122、ディファレンシャルギア124、およびドライブシャフト126を介して、車輪(図示せず)に伝達される。一方、車両が減速中である場合は、車輪(図示せず)の回転がドライブシャフト126、ディファレンシャルギア124、減速機122、動力分配機構120を介してモータジェネレータ102に伝達される。このようにして、モータジェネレータ102が回転させられ、発電機として作動する。さらに、エンジン100から出力される駆動力により、動力分配機構120を介してモータジェネレータ102が回転させられ、発電することも可能である。
【0038】
インバータ106は、バッテリ110から供給される直流電流を交流電流に変換し、モータジェネレータ102を駆動させる。また、モータジェネレータ102が発電した交流電流を直流電流に変換し、バッテリ110を充電する。
【0039】
バッテリ110は、複数の蓄電セルからなる電池モジュールを、複数個直列に接続した二次電池であり、充電電力値および放電電力値が、制限された範囲内となるように制御される。
【0040】
ハイブリッドECU112には、アクセルペダル128の踏込み量を検知するアクセルポジションセンサ129、ブレーキペダル130の踏込み量を検知するブレーキポジションセンサ131、シフトレバー132のシフトポジションを検知するシフトポジションセンサ133が、それぞれ接続されている。
【0041】
さらに、図2に示すように、ハイブリッドECU112には、バッテリ110における、電圧値を検知する電圧センサ134、電流値を検知する電流センサ136および温度を検知するバッテリ温度センサ138が接続されている。
【0042】
ハイブリッドECU112は、車両が運転者の加速要求に応じて走行するように、上述の各センサから送信される検知信号に基づいて、エンジン100、モータジェネレータ102、インバータ106、バッテリ110を制御する。また、ハイブリッドECU112は、検知したバッテリ110の状態に基づいて、バッテリ110が充電、または放電する電力の制限値である充電電力制限値(以下、「充電電力制限値」をW(IN)と表す)、および放電電力制限値(以下、「放電電力制限値」をW(OUT)と表す)を設定する。
【0043】
W(IN)を設定するために、ハイブリッドECU112は、第1充電電力制限値(以下、「第1充電電力制限値」をSW(IN)と表す)、第2充電電力制限値(以下、「第2充電電力制限値」をηW(IN)と表す)、第3充電電力制限値(以下、「第3充電電力制限値」をHW(IN)と表す)を算出する。SW(IN)、ηW(IN)、HW(IN)のうち、最大のものがW(IN)として設定される。また、W(OUT)を設定するために、ハイブリッドECU112は、第1放電電力制限値(以下、「第1放電電力制限値」をSW(OUT)と表す)、第3放電電力制限値(以下、「第3放電電力制限値」をHW(OUT)と表す)を算出する。SW(OUT)およびHW(OUT)のうち、最小のものがW(OUT)として設定される。
【0044】
なお、本実施の形態において、SW(IN)、ηW(IN)、HW(IN)、W(IN)は負の値で記述する。また、SW(OUT)、HW(OUT)、W(OUT)は正の値で記述する。
【0045】
SW(IN)およびSW(OUT)は、バッテリ電圧値Vとバッテリ温度TBに基づき、ハイブリッドECU112に記憶されているマップにしたがって算出される。図3に、バッテリ電圧値Vがある値における、SW(IN)およびSW(OUT)を算出するためのマップを示す。このマップと同様のマップであって、バッテリ電圧値Vに対応させたマップが複数種類記憶されている。これらのマップにしたがい、バッテリ電圧値Vとバッテリ温度TBとに対応した値が、SW(IN)およびSW(OUT)として設定される。これらのマップにおいて、バッテリ温度TBが80℃または−30℃である場合、SW(IN)およびSW(OUT)は、バッテリ110の充放電を停止させるように充放電電力を制限する値となる。なお、本実施の形態において、SW(IN)は負の値、SW(OUT)は正の値として記述する。
【0046】
ηW(IN)は、バッテリ残存容量RAHRとバッテリ温度TBに基づき、ハイブリッドECU112に記憶されているマップにしたがって算出される。図4にηW(IN)を算出するためのマップを示す。ηW(IN)は、このマップにしたがって、バッテリ温度TBおよびバッテリ残存容量RAHRと対応した値に設定される。このマップにおいて、ηW(IN)は、バッテリ温度TBが67.5℃、バッテリ残存容量RAHRが6.7Ahである場合に、バッテリ110の充放電を停止させるように充放電電力を制限する値となる。なお、本実施の形態において、ηW(IN)は負の値として記述する。
【0047】
HW(IN)およびHW(OUT)は、触媒116の暖機が必要でない場合と、必要である場合とで、算出方法が異なる。触媒116の暖機が必要でない場合、HW(IN)およびHW(OUT)は、SW(IN)およびSW(OUT)と同様に、バッテリ電圧Vとバッテリ温度TBに基づき、ハイブリッドECU112に記憶されているマップにしたがって算出される。図5に、触媒116の暖機が必要でなく、バッテリ電圧Vがある値における、HW(IN)およびHW(OUT)を算出するためのマップを示す。図5に示すマップと同様のマップであって、バッテリ電圧値Vに対応させたマップが複数種類記憶されている。これらのマップにしたがい、バッテリ電圧値Vとバッテリ温度TBとに対応した値が、HW(IN)およびHW(OUT)として設定される。また、このマップにおいて、バッテリ温度TBが60℃または−30℃である場合、HW(IN)およびHW(OUT)は、バッテリ110の充放電を停止させるように充放電電力を制限する値となる。すなわち、HW(IN)およびHW(OUT)は、SW(IN)およびSW(OUT)と比較して、バッテリ温度TBが低い状態から、バッテリ110の充放電電力を制限するように設定される。
【0048】
触媒116の暖機が必要である場合、HW(IN)およびHW(OUT)は、エンジンが始動してからのバッテリ温度上昇値ΔTBに基づき、ハイブリッドECU112に記憶されているマップにしたがって算出される。図6に、触媒116の暖機が必要である場合にHW(IN)およびHW(OUT)を算出するためのマップを示す。このマップにしたがって、バッテリ温度上昇値ΔTBと対応した値が、HW(IN)およびHW(OUT)として設定される。このマップにおいて、バッテリ温度上昇値ΔTBが5℃である場合、HW(IN)およびHW(OUT)は、バッテリ110の充放電を停止させるように充放電電力を制限する値となる。なお、本実施の形態において、HW(IN)は負の値、HW(OUT)は正の値として記述する。
【0049】
なお、図3〜6に示したマップは一例であって、本発明はこれらのマップに限定されるものではない。
【0050】
図7を参照して、ハイブリッドECU112が実行するプログラムの制御構造について説明する。
【0051】
ステップ(以下、「ステップ」をSと略す)100にて、ハイブリッドECU112は、イグニッションスイッチ(図示せず)がON操作されたか否かを判別する。イグニッションスイッチ(図示せず)がON操作された場合は、処理がS200に進む。そうでなければ、処理はイグニッションスイッチ(図示せず)がON操作されるまで待つ。
【0052】
S200にて、ハイブリッドECU112は、システムのイニシャライズを実行し、暖機優先フラグをセットする。
【0053】
S250にて、ハイブリッドECU112は、バッテリ温度TBを検知するとともに、検知されたバッテリ温度TBをバッテリ初期温度TB(1)として記憶する。S300にて、ハイブリッドECU112は、触媒温度TCを検知する。
【0054】
S400にて、ハイブリッドECU112は、検知された触媒温度TCが、予め定められた触媒暖機温度TC(0)以下であるか否かを判別する。触媒温度TCが触媒暖機温度TC(0)以下であると(S400にてYES)、処理はS600に進む。そうでなければ(S400にてNO)、処理はS500に進む。S500にて、ハイブリッドECU112は、暖機優先フラグをリセットする。
【0055】
S600にて、ハイブリッドECU112は、SW(IN)およびSW(OUT)を算出するサブルーチンを実行する。S700にて、ハイブリッドECU112は、ηW(IN)を算出するサブルーチンを実行する。S800にて、ハイブリッドECU112は、HW(IN)およびHW(OUT)を算出するサブルーチンを実行する。なお、これらのサブルーチン(S600、S700、S800)については後で詳述する。
【0056】
S900にて、ハイブリッドECU112は、SW(IN)、ηW(IN)、HW(IN)のうち、最大のものをW(IN)として設定する。ハイブリッドECU112は、SW(OUT)およびHW(OUT)のうち、最小のものをW(OUT)として設定する。
【0057】
S910にて、ハイブリッドECU112は、アクセルペダル128の踏込み量を検知する。S920にて、ハイブリッドECU112は、バッテリ110の充放電電力値が、W(IN)、W(OUT)を超えないように、検知された踏込み量に応じてエンジン100、モータジェネレータ102、インバータ106を作動させる。
【0058】
S1000にて、ハイブリッドECU112は、イグニッションスイッチ(図示せず)がOFF操作されたか否かを判別する。イグニッションスイッチ(図示せず)がOFF操作された場合は、処理を終了する。そうでない場合は、処理はS300に戻る。
【0059】
図8を参照して、SW(IN)およびSW(OUT)を算出するサブルーチンについて説明する。
【0060】
S610にて、ハイブリッドECU112は、バッテリ電圧Vと、バッテリ温度TB(2)を検知する。S620にて、ハイブリッドECU112は、バッテリ電圧Vおよびバッテリ温度TB(2)に基づき、前述した図3に示すマップにしたがって、SW(IN)およびSW(OUT)を算出する。
【0061】
図9を参照して、ηW(IN)を算出するサブルーチンについて説明する。
S705にて、ハイブリッドECU112は、バッテリ残存容量RAHRおよびバッテリ温度TB(3)を検知する。なお、バッテリ残存容量RAHRの検知方法については、一般的な残存容量を算出方法などの周知技術を用いればよく、ここではその詳細な説明は繰返さない。
【0062】
S710にて、ハイブリッドECU112は、暖機優先フラグがセットされているか否かを判別する。暖機優先フラグがセットされていれば(S710にてYES)、処理はS720に進む。そうでなければ(S710にてNO)、処理はS730に進む。
【0063】
S720にて、ハイブリッドECU112は、バッテリ温度TBを予め定められた固定値TB(0)に固定する。
【0064】
S730にて、ハイブリッドECU112は、バッテリ残存容量RAHRおよびバッテリ温度TBに基づき、前述した図4に示すマップにしたがって、ηW(IN)を算出する。このとき、暖機が不要と判別された場合は、ηW(IN)は、検知されたバッテリ温度TB(3)およびバッテリ残存容量RAHRと対応した値に設定される。一方、暖機が必要と判別された場合は、ηW(IN)は、バッテリ温度TBが予め定められた固定値TB(0)に固定された状態で、図4に示すマップにしたがって、固定値TB(0)および検知されたバッテリ残存容量RAHRと対応した値に設定される。
【0065】
この場合、固定値TB(0)は、ηW(IN)によりバッテリ110の充放電が制限されないような値で設定される。すなわち、固定値TB(0)は、ηW(IN)が、SW(IN)およびHW(IN)よりも小さい値をとりうるような値で設定される。また、バッテリ温度TBは、固定値TB(0)に固定されているため、ηW(IN)は、バッテリ温度TBに関してバッテリ110の充放電電力を制限することがない。
【0066】
図10を参照して、HW(IN)およびHW(OUT)を算出するサブルーチンについて説明する。
【0067】
S810にて、ハイブリッドECU112は、バッテリ電圧Vおよびバッテリ温度TB(4)を検知する。S820にて、ハイブリッドECU112は、暖機優先フラグがセットされているか否かを判別する。暖機優先フラグがセットされていれば(S820にてYES)、処理はS830に進む。そうでなければ(S820にてNO)、処理はS850に進む。
【0068】
S830にて、ハイブリッドECU112は、S810にて検知されたバッテリ温度TB(4)と、S250において記憶されたバッテリ初期温度TB(1)との差から、バッテリ温度上昇値ΔTBを算出する。
【0069】
S840にて、ハイブリッドECU112は、算出されたバッテリ温度上昇値ΔTBに基づき、前述した図6に示すマップにしたがって、HW(IN)およびHW(OUT)を算出する。このとき、HW(IN)およびHW(OUT)は、バッテリ温度TBに依存せず、バッテリ温度上昇値ΔTBに基づいて算出される。このため、バッテリ温度TB自体に関して、バッテリ110の充放電電力を制限することがない。
【0070】
S850にて、ハイブリッドECU112は、S810にて検知されたバッテリ電圧Vおよびバッテリ温度TB(4)に基づき、前述した図5に示すマップにしたがって、HW(IN)およびHW(OUT)を算出する。このとき、HW(IN)およびHW(OUT)は、SW(IN)およびSW(OUT)と比較して、バッテリ温度TBが低い状態から、バッテリ110の充放電電力を制限するように設定される。
【0071】
ここで、図7に戻り、S900にて設定されるW(IN)およびW(OUT)について詳細に説明する。W(IN)およびW(OUT)は、触媒116の暖機が必要である場合は、暖機が必要でない場合に比べて、バッテリ110の充放電電力の制限を、バッテリ温度TBに関して緩和した値となりうる。すなわち、触媒116の暖機が必要である場合は、暖機が必要でない場合に比べて、バッテリ温度TBが高温になった場合でも、バッテリ110の充放電を許容するように設定される。これを、図11を参照し、触媒暖機116が必要でない場合と、必要である場合とに分けて説明する。
【0072】
[触媒116の暖機が必要でない場合]
図11(A)に、触媒116の暖機が必要でなく、バッテリ電圧値VがV(X)であると想定した場合の、SW(IN)、SW(OUT)、HW(IN)、HW(OUT)を示す。SW(IN)およびSW(OUT)は、触媒116の状態にかかわらず、バッテリ電圧値Vとバッテリ温度TBに基づいて算出される(S620)。また、触媒116の暖機が必要でない場合、すなわち触媒温度TCが触媒暖機温度TC(0)より高く、触媒暖機フラグがリセットされた状態では、HW(IN)、HW(OUT)もバッテリ電圧値Vとバッテリ温度TBに基づいて算出される(S850)。したがって、SW(IN)、SW(OUT)、HW(IN)、HW(OUT)は、図11(A)に示すようになる。ここで、バッテリ温度TBがTB(X)である場合のSW(IN)とHW(IN)とを比較した場合、HW(IN)の方が大きい値(バッテリ110の充電電力を制限する方向)であることがわかる。そのため、W(IN)を設定する際は、SW(IN)よりもHW(IN)が優先される。同様にしてSW(OUT)とHW(OUT)とを比較した場合、HW(OUT)の方が小さい値(バッテリ110の放電電力を制限する方向)であることがわかる。そのため、W(OUT)を設定する際は、SW(OUT)よりもHW(OUT)が優先される。したがって、少なくとも、バッテリ温度TBがTB(Y)になると、W(IN)およびW(OUT)は0となり、バッテリ110の充放電を停止するように充放電電力が制限される。
【0073】
[触媒116の暖機が必要である場合]
図11(B)に、触媒116の暖機が必要であり、バッテリ電圧値VがV(X)であると想定した場合の、SW(IN)、SW(OUT)、HW(IN)、HW(OUT)を示す。SW(IN)およびSW(OUT)は、触媒116の状態にかかわらず、バッテリ電圧値Vとバッテリ温度TBに基づいて算出される(S620)。また、触媒116の暖機が必要でない場合、すなわち触媒温度TCが触媒暖機温度TC(0)以下で、触媒暖機フラグがセットされた状態では、ηW(IN)は、バッテリ温度TBが固定値TB(0)に固定された状態で(S720)、固定値TB(0)とバッテリ残存容量RAHRに基づいて算出される(S730)。したがって、ηW(IN)は、バッテリ温度TBに関してバッテリ110の充放電電力を制限しない。また、HW(IN)およびHW(OUT)はバッテリ温度TBに依存せず、バッテリ温度上昇値ΔTBのみに基づいて算出される(S840)。したがって、HW(IN)およびHW(OUT)も、図11(B)中一点鎖線で示すように、バッテリ温度TBに関してバッテリ110の充放電電力を制限しない。そのため、SW(IN)、SW(OUT)、HW(IN)、HW(OUT)は、図11(B)に示すようになる。
【0074】
すなわち、W(IN)およびW(OUT)は、バッテリ温度TBに関しては、SW(IN)およびSW(OUT)により規定される値に設定される。よって、バッテリ温度TBがTB(Y)よりも高いTB(Z)になると、W(IN)およびW(OUT)は0となり、バッテリ110が充放電を停止するように充放電電力を制限する。
【0075】
図11(A)および(B)に示すように、W(IN)およびW(OUT)は、触媒116の暖機が必要である場合は、暖機が必要でない場合にくらべて、バッテリ温度TBが高温になった場合でも、バッテリ110の充放電を許容するように設定される。これにより、バッテリ温度TBに関して充放電電力の制限を緩和し、バッテリ110が充放電可能な温度領域(特に放電可能な温度領域)を拡大するように制御して、バッテリ110の高温時におけるモータジェネレータ102の駆動を可能としている。
【0076】
そのため、バッテリ110が電力を充放電して発熱し、通常時は充放電を禁止するような温度となっても、触媒116の暖機が必要である場合は、モータジェネレータ102を駆動させ続けることができる。すなわち、ハイブリッドECU112は、触媒116の暖機が必要であると判別され、かつ車両からの加速要求がある場合において、モータジェネレータ102、またはエンジン100とモータジェネレータ102により車両を駆動するように、バッテリ110の充放電電力を制御している。
【0077】
以上のような構造、およびフローチャートに基づく本実施の形態に係るバッテリ制御装置の動作について、触媒116の暖機が必要でない(触媒温度TCが触媒暖機温度TC(0)より高い)場合と、必要である(触媒温度TCが触媒暖機温度TC(0)以下)場合とに分けて説明する。
【0078】
[触媒116の暖機が必要でない場合]
まず、運転者がイグニッションスイッチをスタート位置まで操作すると、(S100にてYES)、イニシャライズが実行され、暖機優先フラグがセットされる(S200)。次に、バッテリ温度TBが検知され、このときのバッテリ温度TBがバッテリ初期温度TB(1)として記憶される(S250)。その後、触媒温度TCが検知される(S300)。ここで、触媒温度TCは、触媒暖機温度TC(0)より高いため(S400にてNO)、触媒暖機フラグがリセット(S500)された後、SW(IN)およびSW(OUT)を算出するサブルーチンが実行される(S600)。
【0079】
SW(IN)およびSW(OUT)を算出するサブルーチンでは、まず、バッテリ電圧Vおよびバッテリ電圧TB(2)が検知される(S610)。その後、検知されたバッテリ電圧Vおよびバッテリ電圧TB(2)に基づいて、SW(IN)およびSW(OUT)が算出される(S620)。
【0080】
SW(IN)およびSW(OUT)の算出後(S620)、ηW(IN)を算出するサブルーチンが実行される(S700)。ηW(IN)を算出するサブルーチンでは、バッテリ残存容量RAHRとバッテリ温度TB(3)が検知される(S705)。ここで、S500にて暖機優先フラグはリセットされたため(S710にてNO)、S705で検知されたバッテリ残存容量RAHRとバッテリ温度TB(3)に基づいて、ηW(IN)が算出される(S730)。
【0081】
ηW(IN)の算出後(S730)、HW(IN)およびHW(OUT)を算出するサブルーチンが実行される(S800)。HW(IN)およびHW(OUT)を算出するサブルーチンでは、バッテリ電圧Vとバッテリ温度TB(4)が検知される(S810)。ここで、S500にて暖機優先フラグはリセットされたため(S820にてNO)、S810にて検知されたバッテリ電圧Vとバッテリ温度TB(4)に基づいて、HW(IN)およびHW(OUT)が算出される(S850)。
【0082】
SW(IN)、SW(OUT)、ηW(IN)、HW(IN)、HW(OUT)の算出が終了すると、SW(IN)、ηW(IN)、HW(IN)のうち、最大のものがW(IN)に設定されるとともに、SW(OUT)およびHW(OUT)のうち、最小のものがW(OUT)に設定される(S900)。
【0083】
このとき、図11(A)に示すように、W(IN)を設定する際は、SW(IN)よりもHW(IN)が優先される。また、W(OUT)を設定する際は、SW(OUT)よりもHW(OUT)が優先される。
【0084】
W(IN)、W(OUT)の設定後(S900)、アクセルペダル128の踏込み量が検知され(S910)、バッテリ110の充放電電力値がW(IN)、W(OUT)を超えないように、検知された踏込み量に応じてエンジン100、モータジェネレータ102、インバータ106が作動する(S920)。
【0085】
その後、イグニッションスイッチ(図示せず)がOFF操作されたか否かが判別される(S1000)。イグニッションスイッチ(図示せず)がOFF操作された場合は(S1000にてYES)処理が終了し、そうでない場合は(S1000にてNO)触媒温度TCの検知(S300)以降の動作が繰返される。
【0086】
[触媒116の暖機が必要である場合]
S300までの動作は、前述の触媒116の暖機が必要でない場合と同一であるため、ここではその説明は繰返さず、S400以後の動作について説明する。
【0087】
触媒温度TCは、触媒暖機温度TC(0)以下(S400にてYES)であるため、暖機優先フラグはセットされたままで、SW(IN)およびSW(OUT)を算出するサブルーチンが実行される(S600)。
【0088】
SW(IN)およびSW(OUT)を算出するサブルーチンでは、まず、バッテリ電圧Vおよびバッテリ電圧TB(2)が検知される(S610)。その後、検知されたバッテリ電圧Vおよびバッテリ電圧TBに基づいて、SW(IN)およびSW(OUT)が算出される(S620)。
【0089】
SW(IN)およびSW(OUT)の算出後(S620)、ηW(IN)を算出するサブルーチンが実行される(S700)。ηW(IN)を算出するサブルーチンでは、バッテリ残存容量RAHRとバッテリ温度TB(3)が検知される(S705)。ここで、暖機優先フラグがセットされたままであるので(S710にてYES)、バッテリ温度TBが予め定められた固定値TB(0)に固定され(S720)、バッテリ残存容量RAHRと、固定値TB(0)に基づいて、ηW(IN)が算出される(S730)。
【0090】
ηW(IN)の算出後(S730)、HW(IN)およびHW(OUT)を算出するサブルーチンが実行される(S800)。HW(IN)およびHW(OUT)を算出するサブルーチンでは、バッテリ電圧Vとバッテリ温度TB(4)が検知される(S810)。ここで、暖機優先フラグがセットされたままであるので(S820にてYES)、S810にて検知されたバッテリ温度TB(4)と、S250で記憶されたバッテリ初期温度TB(1)との差から、バッテリ温度上昇値ΔTBが算出される(S830)。その後、バッテリ温度上昇値ΔTBに基づいて、HW(IN)およびHW(OUT)が算出される(S840)。
【0091】
SW(IN)、SW(OUT)、ηW(IN)、HW(IN)、HW(OUT)の算出が終了すると、SW(IN)、ηW(IN)、HW(IN)のうち、最大のものがW(IN)に設定され、SW(OUT)およびHW(OUT)のうち、最小のものがW(OUT)に設定される(S900)。
【0092】
このとき、図11(B)に示すように、W(IN)およびW(OUT)は、バッテリ温度TBに関しては、SW(IN)およびSW(OUT)により規定される値に設定される。すなわち、触媒116の暖機が必要である場合は、必要でない場合に比べてバッテリ110が高温になった場合でも、バッテリ110の充放電、特に放電が許容され、モータジェネレータ102がバッテリ110からの放電電力によりモータとして駆動する。つまり、触媒暖機中の加速要求があった場合に、モータジェネレータ102により車両が駆動されるように、バッテリ110の充放電電力が制御される。
【0093】
W(IN)、W(OUT)の設定後(S900)、アクセルペダル128の踏込み量が検知され(S910)、バッテリ110の充放電電力値がW(IN)、W(OUT)を超えないように、検知された踏込み量に応じてエンジン100、モータジェネレータ102、インバータ106が作動する(S920)。
【0094】
以上のように、本実施の形態に係るバッテリ装置によれば、触媒116の暖機が必要である場合は、暖機が必要でない場合に比べて、バッテリ温度TBが高温になった場合でも、バッテリ110の充放電を許容するようにバッテリ温度TBに関する充放電電力の制限を緩和する。これにより、暖機が必要である場合は、必要でない場合に比べて、バッテリ110が充放電可能な温度領域、特に放電可能な温度領域を拡大し、バッテリ110がより高温の状態でもモータジェネレータ102がバッテリ110からの放電電力によりモータとして駆動することができる。そのため、触媒116の暖機中は、バッテリ110が高温となった場合の過度な充放電による負荷の増大よりも、モータジェネレータ102のモータとしての駆動を優先し、モータジェネレータ102によりエンジンをアシストして車両を加速させることができる。その結果、触媒116の暖機中に加速要求があった場合、エンジン100の出力が、触媒116の暖機に必要な出力以上に大きくなることを抑制し、暖機中の触媒116の浄化性能を上回る量の排気ガスが排出されることを回避できる。
【0095】
なお、本実施の形態においては、暖機が必要である場合は、必要でない場合に比べて、バッテリ110がより高温の状態でもモータジェネレータ102を駆動させるようにW(IN)、W(OUT)を設定しているが、バッテリ110がより低温の状態でもモータジェネレータ102を駆動させるようにしてもよい。
【0096】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明でなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る車両のパワーユニットの全体を示す図である。
【図2】本発明の実施の形態に係る車両のパワーユニットの一部を示す図である。
【図3】SW(IN)およびSW(OUT)を算出するためのマップを示す図である。
【図4】ηW(IN)を算出するためのマップを示す図である。
【図5】触媒の暖機が必要でない場合の、HW(IN)およびHW(OUT)を算出するためのマップを示す図である。
【図6】触媒の暖機が必要である場合の、HW(IN)およびHW(OUT)を算出するためのマップを示す図である。
【図7】本発明の実施の形態に係るハイブリッドECUが実行するプログラムの制御構造を示すフローチャートである。
【図8】SW(IN)およびSW(OUT)を算出するサブルーチンの制御構造を示すフローチャートである。
【図9】ηW(IN)を算出するサブルーチンの制御構造を示すフローチャートである。
【図10】HW(IN)およびHW(OUT)を算出するサブルーチンの制御構造を示すフローチャートである。
【図11】バッテリ温度TBに関するW(IN)およびW(OUT)を示す図である。
【符号の説明】
100 エンジン、102 モータジェネレータ、110 バッテリ、112ハイブリッドECU、116 触媒、118 触媒温度センサ、128 アクセルペダル、129 アクセルポジションセンサ、138 バッテリ温度センサ。
Claims (10)
- 燃料の燃焼により駆動力を発生させるエンジンと、燃焼により発生する排気ガスを浄化する触媒と、駆動力を発生させる電動機と、前記電動機に電力を供給するバッテリとを有し、前記エンジンおよび前記電動機の少なくともいずれか一方からの駆動力により走行する車両に搭載されたバッテリ制御装置であって、
前記車両の加速要求を検知するための加速要求検知手段と、
前記触媒の温度を上昇させる暖機が必要であるか否かを判別するための判別手段と、
前記判別手段により前記暖機が必要であると判別され、かつ前記加速要求が検知された場合において、前記電動機により前記車両が駆動されるように、前記バッテリの充放電電力を制御するための制御手段とを含む、車両に搭載されたバッテリ制御装置。 - 前記制御手段は、
前記バッテリの充放電電力を制限するための制限手段と、
前記判別手段により前記暖機が必要であると判別された場合は、前記暖機が必要でない場合に比べて、前記充放電電力の制限を緩和するための緩和手段とを含む、請求項1に記載の車両に搭載されたバッテリ制御装置。 - 前記バッテリ制御装置は、前記バッテリの温度を検知するための温度検知手段をさらに含み、
前記制限手段は、検知された温度に基づいて、前記充放電電力を制限するための手段を含む、請求項2に記載の車両に搭載されたバッテリ制御装置。 - 前記緩和手段は、前記暖機が必要であると判別された場合に、温度に基づいた前記充放電電力の制限を緩和するための手段を含む、請求項2または3に記載の車両に搭載されたバッテリ制御装置。
- 前記バッテリ制御装置は、前記バッテリの温度の上昇値を検知するための上昇値検知手段をさらに含み、
前記制限手段は、検知された上昇値に基づいて、前記充放電電力を制限するための手段を含む、請求項2ないし4のいずれかに記載の車両に搭載されたバッテリ制御装置。 - 燃料の燃焼により駆動力を発生させるエンジンと、燃焼により発生する排気ガスを浄化する触媒と、駆動力を発生させる電動機と、前記電動機に電力を供給するバッテリとを有し、前記エンジンおよび前記電動機の少なくともいずれか一方からの駆動力により走行する車両に搭載されたバッテリ制御方法であって、
前記車両の加速要求を検知する加速要求検知ステップと、
前記触媒の温度を上昇させる暖機が必要であるか否かを判別する判別ステップと、
前記判別ステップにより前記暖機が必要であると判別され、かつ前記加速要求が検知された場合において、前記電動機が前記車両を駆動するように、前記バッテリの充放電電力を制御する制御ステップとを含む、車両に搭載されたバッテリ制御方法。 - 前記制御ステップは、
前記バッテリの充放電電力を制限する制限ステップと、
前記判別ステップにより前記暖機が必要であると判別された場合は、前記暖機が必要でない場合に比べて、前記充放電電力の制限を緩和する緩和ステップとを含む、請求項6に記載の車両に搭載されたバッテリ制御方法。 - 前記バッテリ制御方法は、前記バッテリの温度を検知する温度検知ステップをさらに含み、
前記制限ステップは、検知された温度に基づいて、前記充放電電力を制限するステップを含む、請求項7に記載の車両に搭載されたバッテリ制御方法。 - 前記緩和ステップは、前記暖機が必要であると判別された場合に、温度に基づいた前記充放電電力の制限を緩和するステップを含む、請求項7または8に記載の車両に搭載されたバッテリ制御方法。
- 前記制御方法は、前記バッテリの温度の上昇値を検知する上昇値検知ステップをさらに含み、
前記制限ステップは、検知された上昇値に基づいて、前記充放電電力を制限するステップを含む、請求項7ないし9のいずれかに記載の車両に搭載されたバッテリ制御方法。
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