JP2007221885A - 二次電池の制御装置および制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電動車両に搭載されて車両駆動力発生用電動機との間で双方向に電力授受可能に接続された二次電池について、電池温度の過上昇を防止するための充電制限を適切に実行する。
【解決手段】放電電力制限値Ｗｏｕｔ−ｔは、電池温度上昇時に放電制限を強化するように温度特性３３０に従って設定される。これにより、所定温度Ｔ０♯より放電制限が強化されて、所定温度Ｔ２より放電が禁止される。充電電力制限値Ｗｉｎ−ｔは、電池温度上昇時に充電制限を強化するように温度特性３４０に従って設定される。これにより、所定温度Ｔ０（Ｔ０＜Ｔ０♯）より充電制限が強化されて、所定温度Ｔ２より充電が禁止される。そして、充電制限が強化される充電強制限領域３８０では、充電電力制限値Ｗｉｎ−ｔは、放電電力制限値Ｗｏｕｔ−ｔよりも小さい値とされる。
【選択図】図４

Description

この発明は、二次電池の制御装置および制御方法に関し、より特定的には、電動車両に搭載されて、車両駆動力発生用電動機との間で双方向に電力授受可能に接続された二次電池の制御装置および制御方法に関する。

電動機により全部または一部の車両駆動力を得る電動車両（電気自動車およびハイブリッド自動車を含む）は、二次電池を搭載し、この二次電池に蓄えられた電力により上記車両駆動用電動機を駆動している。このような電動車両の特徴的な機能として回生制動がある。回生制動は、車両制動時に車両駆動用電動機を発電機として作用させることによって、車両の運動エネルギを電気エネルギに変換する制御を行なうものである。

回生制動によって得られた電気エネルギは、二次電池に蓄えられ、加速を行なうとき等に再利用することができる。したがって、回生制動によれば従来の内燃機関のみにより走行する自動車においては熱エネルギとして大気中に放散させたエネルギを再利用することが可能であり、エネルギ効率を向上することができる。

したがって、電動車両に搭載された二次電池では車両走行状態に応じて充電あるいは放電が繰返し実行されるため、その残容量（ＳＯＣ：State Of Charge）管理や充放電制限等による充放電制御が重要な技術となる。

また、電動車両に搭載された二次電池は、さまざまな使用環境に置かれることになる。たとえば、寒冷地で使用される場合には−１０℃以下、ときには−２０℃以下の環境で使用される場合が考えられる一方で、高温下で使用される場合や二次電池の使用状況により電池温度が上昇すると４０℃以上の環境で使用される場合が考えられる。このような過酷な環境下で二次電池を用いる場合、二次電池の特性に応じた使用が必要となる。たとえば、低温時においては電池内の化学反応の速度が低下するため、大電流を流すと電圧が低下し必要な電圧を得られなくなるという問題がある。また、高温時には二次電池の劣化が進んでしまう問題がある。

このような問題点に着目して、特開平１１−１８７５７７号公報（特許文献１）では、
電池温度に応じて充放電電力上限値を設定し、充放電電力上限値以下の範囲で充電電力および放電電力を定める電池の充電制御を行なう二次電池の充放電制御装置が開示されている。この充放電制御装置によれば、電池温度の高温領域および低温領域で、充電電力上限値および放電電力上限値を常温時に比較して小さくなるように定めることにより、二次電池の使用環境および状態に応じた適切な電力で充放電を行なうことが可能となる。
特開平１１−１８７５７７号公報

上記特許文献１に従う二次電池の充放電制御によれば、低温環境において大電流が流れることを抑制して端子電圧の低下を防止することができ、さらに、電池高温時には電池温度がさらに上昇することを防止して電池の劣化を抑制することができる。

しかしながら、特許文献１による二次電池の充放電制御では、電池温度に対する、充電電力上限値（制限値）および放電電力上限値（制限値）は同様の特性に従って設定されている。したがって、二次電池の電池温度が充放電時に発生するジュール熱によって加熱されて温度上昇されるとともに、充電時においては高温度時における充電効率の悪化に伴い、この悪化分がさらに反応熱となってより温度上昇を招く点を反映した充電制限を行なうことができない。このため、充電が過大となって二次電池が過高温となることを適切に防止できない可能性がある。

また、充電電力制限値を設定して二次電池への充電を制限すれば、車両駆動用電動機による回生発電が制限される。したがって、充電電力制限値が変化すると、走行時にブレーキペダルを操作しないもののアクセルペダルをオフした場合における車両の減速感が変化することになる。したがって、特に充電制限については、上記のような減速感の変化が頻繁に発生することにより運転快適性を損なわないように考慮する必要がある。

この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、電動車両に搭載されて車両駆動力発生用電動機との間で双方向に電力授受可能に接続された二次電池について、電池温度の過上昇を防止するための充電制限を適切に実行することである。

この発明による二次電池の制御装置は、電動車両に搭載されて、車両駆動力発生用電動機との間で双方向に電力授受可能に接続された二次電池の制御装置であって、温度取得手段と、充放電制御手段とを備える。温度取得手段は、二次電池の温度を取得する。充放電制御手段は、温度取得手段によって取得された電池温度に基づいて、電池温度の上昇に従って二次電池の充放電電力制限を強化する。充放電制御手段は、所定の第１温度特性に従い電池温度に応じて二次電池の充電電力を制限する第１の制限手段と、所定の第２温度特性に従い電池温度に応じて二次電池の放電電力を制限する第２の制限手段とを含む。さらに、第１および第２温度特性は、充電電力が放電電力よりも強く制限される温度領域を有するように設定される。

この発明による二次電池の制御方法は、電動車両に搭載されて、車両駆動力発生用電動機との間で双方向に電力授受可能に接続された二次電池の制御方法であって、第１および第２のステップを備える。第１のステップは、二次電池の温度を取得する。第２のステップは、温度取得手段によって取得された電池温度に基づいて、電池温度の上昇に従って二次電池の充放電電力制限を強化する。第２のステップは、所定の第１温度特性に従い電池温度に応じて二次電池の充電電力を制限する第１のサブステップと、所定の第２温度特性に従い電池温度に応じて二次電池の放電電力を制限する第２のサブステップとを含む。さらに、第１のサブステップにより充電電力の制限が開始される電池温度は、第２のサブステップにより放電電力の制限が開始される電池温度よりも低く設定される。第１および第２温度特性は、充電電力が放電電力よりも強く制限される温度領域を有するように設定される。

上記二次電池の制御装置および制御方法によれば、電池温度の上昇時に充電電力を放電電力よりも強く制限した充放電制御を実行できる。これにより、充電効率の悪化により温度上昇がより発生しやすい充電時において、電池温度の過上昇を効果的に防止することが可能となる。

好ましくは、この発明による二次電池の制御装置および制御方法では、第１温度特性は、電池温度が第１の所定温度より高くなると充電電力の制限が、第１の充電制限から第２の充電制限へ強化されるように設定され、第２温度特性は、電池温度が第２の所定温度より高くなると放電電力の制限が、第１の放電制限から第２の放電制限へ強化されるように設定される。さらに、第１の所定温度は、第２の所定温度より低く設定される。

上記二次電池の制御装置および制御方法によれば、放電電力制限が強化される電池温度よりも低い温度領域から充電電力制限を強化することができる。これにより、充電時における電池温度の過上昇防止効果を高めることができる。

さらに好ましくは、この発明による二次電池の制御装置および制御方法では、第１温度特性は、第２の充電制限がなされる領域で、電池温度の変化に対して充電電力制限値が一定となる温度領域が存在するように設定される。

上記二次電池の制御装置および制御方法によれば、充電電力制限が強化される領域において、電池温度の変化に対して充電電力制限値が変化しない温度領域を設けることができる。これにより、車両駆動力発生用電動機における回生発電量の変化を伴う充電電力制限値が変化する頻度を減少できる。したがって、走行中にブレーキペダルおよびアクセルペダルをオフした場合における車両減速感が電池温度に応じて頻繁に変化することを防止して、運転快適性を良好に維持した上で、電池温度の過上昇を防止するための充電制限制御を実行できる。

あるいは好ましくは、この発明による二次電池の制御装置および制御方法では、第１および第２温度特性は、電池温度が、第１および第２の所定温度より高く設定された第３の所定温度より高くなると、二次電池の充電および放電を禁止するように設定される。

上記二次電池の制御装置および制御方法によれば、充電が禁止される温度および放電が禁止される温度を共通にすることにより、許容上限温度に近づくような高温領域では充放電を禁止して、これ以上の電池温度上昇を防止できる。また、相対的に低い電池温度から充電制限を強化した場合でも充電可能な温度領域を確保できる。

また好ましくは、この発明による二次電池の制御装置および制御方法では、第１および第２の温度特性は、第１の充電制限における充電電力制限値と、第１の放電制限における放電電力制限値とが同等となるように設定される。

上記二次電池の制御装置および制御方法によれば、充電効率の悪化が起こらないような温度領域（たとえば常温域）では、充電を過度に制限することなく充電電力量を確保できる。

好ましくは、この発明による二次電池の制御装置および制御方法では、二次電池へ冷媒を供給可能に設けられ、かつ、二次電池の温度に応じて冷媒供給量を制御可能に構成された冷却装置が電動車両にさらに搭載される。そして、第１の所定温度は、冷却装置による冷媒供給量が最大値に設定される二次電池の温度よりも低く設定される。

上記二次電池の制御装置および制御方法によれば、二次電池の冷却装置をさらに備えた構成において、冷却装置の冷媒供給量が最大値に設定される電池温度となる前に充電制限を強化することができる。したがって、冷却装置の電力消費および騒音を低減することが可能となる。

この発明による二次電池の制御装置および制御方法によれば、電動車両に搭載されて車両駆動力発生用電動機との間で双方向に電力授受可能に接続された二次電池について、電池温度の過上昇を防止するための充電制限を適切に実行することができる。

以下において、この発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下図中の同一または相当部分には同一符号を付してその説明は原則として繰返さないものとする。

図１は、本発明の実施の形態に係る二次電池の制御装置が搭載された電動車両の代表例として示されるハイブリッド車両の制御ブロック図である。なお、電動車両は、図１に示すハイブリッド車両に限定されるものではなく、車両減速時の回生発電エネルギを回収して二次電池に蓄積可能な構成を有するものであれば、他の態様を有するハイブリッド車両（たとえばシリーズ型ハイブリッド車両）あるいは電気自動車についても、本発明を適用することが可能である。

図１を参照して、ハイブリッド車両は、駆動源としての、たとえばガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関（以下、単にエンジンという）１２０と、モータジェネレータ（ＭＧ）１４０を含む。なお、図１においては、説明の便宜上、モータジェネレータ１４０を、モータ１４０Ａとジェネレータ１４０Ｂ（あるいはモータジェネレータ１４０Ｂ）と表現するが、ハイブリッド車両の走行状態に応じて、モータ１４０Ａがジェネレータとして機能したり、ジェネレータ１４０Ｂがモータとして機能したりする。

ハイブリッド車両には、この他に、エンジン１２０やモータジェネレータ１４０で発生した動力を駆動輪１６０に伝達したり、駆動輪１６０の駆動をエンジン１２０やモータジェネレータ１４０に伝達する減速機１８０と、エンジン１２０の発生する動力を駆動輪１６０とジェネレータ１４０Ｂとの２経路に分配する動力分割機構（たとえば、遊星歯車機構）２００と、モータジェネレータ１４０を駆動するための電力を充電する走行用バッテリ２２０と、走行用バッテリ２２０の直流とモータ１４０Ａおよびジェネレータ１４０Ｂの交流とを変換しながら電流制御を行なうインバータ２４０と、走行用バッテリ２２０の充放電状態を管理制御するバッテリ制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵ（Electronic Control Unit）という）２６０と、エンジン１２０の動作状態を制御するエンジンＥＣＵ
２８０と、ハイブリッド車両の状態に応じてモータジェネレータ１４０およびバッテリＥＣＵ２６０、インバータ２４０等を制御するＭＧ＿ＥＣＵ３００と、バッテリＥＣＵ２６０、エンジンＥＣＵ２８０およびＭＧ＿ＥＣＵ３００等を相互に管理制御して、ハイブリッド車両が最も効率よく運行できるようにハイブリッドシステム全体を制御するＨＶ＿ＥＣＵ３２０等を含む。

本実施の形態においては、走行用バッテリ２２０とインバータ２４０との間にはコンバータ２４２が設けられている。これは、走行用バッテリ２２０の定格電圧が、モータ１４０Ａやモータジェネレータ１４０Ｂの定格電圧よりも低いので、走行用バッテリ２２０からモータ１４０Ａやモータジェネレータ１４０Ｂに電力を供給するときには、コンバータ２４２で電力を昇圧する。このコンバータ２４２には平滑コンデンサが内蔵されており、コンバータ２４２が昇圧動作を行なう際には、この平滑コンデンサに電荷が蓄えられる。

なお、図１においては、各ＥＣＵを別構成しているが、２個以上のＥＣＵを統合したＥＣＵとして構成してもよい（たとえば、図１に、点線で示すように、ＭＧ＿ＥＣＵ３００とＨＶ＿ＥＣＵ３２０とを統合したＥＣＵとすることがその一例である）。

動力分割機構２００は、エンジン１２０の動力を、駆動輪１６０とモータジェネレータ１４０Ｂとの両方に振り分けるために、遊星歯車機構（プラネタリーギヤ）が使用される。モータジェネレータ１４０Ｂの回転数を制御することにより、動力分割機構２００は無段変速機としても機能する。エンジン１２０の回転力はプラネタリーキャリア（Ｃ）に入力され、それがサンギヤ（Ｓ）によってモータジェネレータ１４０Ｂに、リングギヤ（Ｒ）によってモータおよび出力軸（駆動輪１６０側）に伝えられる。回転中のエンジン１２０を停止させる時には、エンジン１２０が回転しているので、この回転の運動エネルギをモータジェネレータ１４０Ｂで電気エネルギに変換して、エンジン１２０の回転数を低下させる。

図１に示すようなハイブリッドシステムを搭載するハイブリッド車両においては、発進時や低速走行時等であってエンジン１２０の効率が悪い場合には、モータジェネレータ１４０のモータ１４０Ａのみによりハイブリッド車両の走行を行ない、通常走行時には、たとえば動力分割機構２００によりエンジン１２０の動力を２経路に分け、一方で駆動輪１６０の直接駆動を行ない、他方でジェネレータ１４０Ｂを駆動して発電を行なう。この時、発生する電力でモータ１４０Ａを駆動して駆動輪１６０の駆動補助を行なう。また、高速走行時には、さらに走行用バッテリ２２０からの電力をモータ１４０Ａに供給してモータ１４０Ａの出力を増大させて駆動輪１６０に対して駆動力の追加を行なう。

一方、減速時には、駆動輪１６０により従動するモータ１４０Ａがジェネレータとして機能して回生制動による発電を行ない、回収した電力を走行用バッテリ２２０に蓄えることができる。なお、ここで言う回生制動とは、ハイブリッド自動車を運転するドライバによるフットブレーキ操作があった場合の回生発電を伴う制動や、フットブレーキを操作しないものの走行中にアクセルペダルをオフすることで回生発電をさせながら車両減速（または加速の中止）させることを含む。

回生発電可能な量は、二次電池への充電電力制限値に応じて設定する。すなわち、二次電池の充電禁止時には、回生発電も禁止されて、モータジェネレータＭＧのトルク指令値は零に設定される。

また、走行用バッテリ２２０の充電量が低下し、充電が特に必要な場合には、エンジン１２０の出力を増加してジェネレータ１４０Ｂによる発電量を増やして走行用バッテリ２２０に対する充電量を増加する。もちろん、低速走行時でも必要に応じてエンジン１２０の駆動量を増加する制御を行なう。たとえば、上述のように走行用バッテリ２２０の充電が必要な場合や、エアコン等の補機を駆動する場合や、エンジン１２０の冷却水の温度を所定温度まで上げる場合等である。

図２には、本発明の実施の形態による二次電池の充放電制御の概略構成が示される。
走行用バッテリ２２０は、図示するように複数のセルを直列接続した組電池であり、鉛蓄電池、リチウムイオン電池やニッケル水素電池等の二次電池により構成される。走行用バッテリ２２０は、インバータ２４０，コンバータ２４２を介して、モータジェネレータ１４０（ＭＧ（１），ＭＧ（２））と接続されている。また、走行用バッテリ２２０の端子電圧を検出する電圧センサ２２６、走行用バッテリ２２０に流れる電流を検出する電流センサ２２２が設けられている。

さらに、走行用バッテリ２２０の複数箇所に電池温度を検出する温度センサ２２４が設けられている。温度センサ２２４を複数箇所に設けたのは、走行用バッテリ２２０の温度が局所的に異なる可能性があるからである。電流センサ２２２、電圧センサ２２６および温度センサ２２４の出力は、バッテリＥＣＵ２６０へ送出される。

バッテリＥＣＵ２６０では、これらのセンサ出力値に基づき、電池の残存容量（ＳＯＣ）を算出し、さらに以下に詳細に説明するようなバッテリ充放電制限を実行する。具体的には、走行用バッテリ２２０に関する充電電力制限値Ｗｉｎ♯および放電電力制限値Ｗｏｕｔ♯が決定され、ＭＧ＿ＥＣＵ３００へ送出される。

ＭＧ＿ＥＣＵ３００は、充電電力制限値Ｗｉｎ♯および放電電力制限値Ｗｏｕｔ♯の範囲内で走行用バッテリ２２０が充放電されるように、各モータジェネレータ１４０の動作指令値（代表的にはトルク指令値）を設定する。

走行用バッテリ２２０に対しては、「冷却装置」としての冷却ファン２２５がさらに設けられる。冷却ファン２２５は、作動時には走行用バッテリ２２０を冷却するための冷媒（冷風）を走行用バッテリ２２０へ供給する。バッテリＥＣＵ２６０は、温度センサ２２４によって検出された電池温度に基づき、冷却ファン２２５の回転数、すなわち、冷却ファン２２５による冷媒供給量（送風量）を可変制御する。具体的には、バッテリＥＣＵ２６０は、走行用バッテリ２２０の冷却が不要な温度領域では、冷却ファン２２５の回転数を零（作動停止）に制御する一方で、電池温度の上昇に伴い、冷却ファン２２５を作動させ、かつ、その回転数（冷媒供給量）を電池温度に基づいて可変制御する。

ここで、本発明の実施の形態による電池温度に基づくバッテリ充放電制限について図３および図４を用いて説明する。

図３を参照して、バッテリＥＣＵ２６０は、ステップＳ１００により、温度センサ２２４の出力に基づき電池温度を取得する。そして、バッテリＥＣＵ２６０は、ステップＳ１１０およびＳ１２０において、予め設定した所定の電池温度−充放電電力制限値特性（図４）に従って、ステップＳ１００で取得した電池温度に基づき充電電力制限値Ｗｉｎ−ｔおよび放電電力制限値Ｗｏｕｔ−ｔを算出する。

なお、このように求められた電池温度に基づく充電電力制限値Ｗｉｎ−ｔおよび放電電力制限値Ｗｏｕｔ−ｔを含め、さまざまな電池条件（たとえばＳＯＣ等）に基づき、それぞれの電池条件ごとに充電電力制限値Ｗｉｎ−＊および放電電力制限値Ｗｏｕｔ−＊が求められる。そして、これらの充電電力制限値Ｗｉｎ−＊のうちの最小値が、走行用バッテリ２２０の最終的な充電電力制限値Ｗｉｎ♯とされる。同様に、最終的な放電電力制限値Ｗｏｕｔ−♯についても、それぞれの電池条件ごとの放電電力制限値Ｗｏｕｔ−＊のうちの最小値が採用される。

すなわち、電池温度が常温域であり充放電電力の制限が比較的弱い場合でも、ＳＯＣが制御上限値を超えるため充電が禁止あるいは強く制限されるとき、あるいは、ＳＯＣが制御下限値を超えるため放電が禁止あるいは強く制限されるとき等には、充電電力制限値Ｗｉｎ−ｔおよび／または放電電力制限値Ｗｏｕｔ−ｔよりも小さい、充電電力制限値Ｗｉｎ−ｔおよび／または放電電力制限値Ｗｏｕｔ−ｔが設定される。

上記のように、最終的な走行用バッテリ２２０の充電電力制限値Ｗｉｎ♯および放電電力制限値Ｗｏｕｔ♯は、ＭＧ＿ＥＣＵ３００でのモータジェネレータ制御に反映される。

図４を参照して、放電電力制限値Ｗｏｕｔ−ｔは、電池温度が許容上限温度Ｔｌｍを超えることがないように、予め設定された温度特性３３０に従って、電池温度の上昇に伴って放電制限が強くなるように設定される。

具体的には、所定温度Ｔ０♯（Ｔ０♯＜Ｔｌｍ）を境界に、第１の放電制限が適用される温度領域（放電弱制限領域）３５０と、放電弱制限領域３５０よりも相対的に厳しい第２の放電制限が適用される温度領域（放電強制限領域）３６０とが設けられる。すなわち、放電電力制限値Ｗｏｕｔ−ｔは、放電強制限領域３６０では、放電弱制限領域３５０よりも小さい値に設定される。特に、放電強制限領域３６０では、放電電力制限値Ｗｏｕｔ−ｔは、電池温度の上昇に従って小さくなるように設定される。そして、電池温度が所定温度Ｔ２（Ｔ０♯＜Ｔ２＜Ｔｌｍ）を超える温度領域（充放電禁止領域）３９０においては、Ｗｏｕｔ−ｔが零に設定されて放電が禁止される。

一方、充電電力制限値Ｗｉｎ−ｔは、電池温度が許容上限温度Ｔｌｍを超えることがないように、予め設定された温度特性３４０に従って、電池温度の上昇に伴って充電制限が強くなるように設定される。

具体的には、所定温度Ｔ０（Ｔ０＜Ｔ０♯）を境界に、第１の充電制限が適用される温度領域（充電弱制限領域）３７０と、充電弱制限領域３７０よりも相対的に厳しい第２の充電制限が適用される温度領域（充電強制限領域）３８０とが設けられる。すなわち、充電電力制限値Ｗｏｕｔ−ｔは、充電強制限領域３８０では、充電弱制限領域３７０よりも小さい値に設定される。なお、放電弱制限領域３５０における放電電力制限値Ｗｏｕｔ−ｔと、充電弱制限領域３７０での充電電力制限値Ｗｉｎ−ｔとが同等の値で設定されるので、充電強制限領域３８０では、充電電力制限値Ｗｉｎ−ｔは、放電電力制限値Ｗｏｕｔ−ｔよりも小さい値とされる。

そして、電池温度が所定温度Ｔ２（Ｔ０＜Ｔ２＜Ｔｌｍ）を超える温度領域（充放電禁止領域）３９０においては、Ｗｉｎ−ｔが零に設定されて充電が禁止される。すなわち、温度領域（充放電禁止領域）３９０では、充電および放電が共通に禁止される。

特に、充電強制限領域３８０では、充電電力制限値Ｗｉｎ−ｔは、電池温度の変化に対して充電電力制限値Ｗｉｎ−ｔがほぼ一定（不変）となるような温度領域４００（図４における電池温度Ｔ１〜Ｔ１♯に対応、以下「不変領域４００」とも称する）を、充電強制限領域３８０に少なくとも１個有するように設定される。不変領域４００以外では、放電電力制限値Ｗｏｕｔ−ｔは、電池温度の上昇に従って小さくなるように設定される。

このように、充電電力制限値Ｗｉｎ−ｔおよび放電電力制限値Ｗｏｕｔ−ｔは、電池温度の上昇時に、充電電力が放電電力よりも強く制限される温度特性に従って設定される。これにより、充電時には高温領域での充電効率の悪化分が反応熱となってより温度上昇を招く傾向にある点を反映した充電制限を実行できるので、充放電が同等に制限される温度特性の比較例（図４の点線）と比較して、充電時の電池温度の過上昇をより効果的に防止することができる。特に、充電電力の制限が強化される電池温度（Ｔ０）が、放電電力の制限が強化される電池温度（Ｔ０♯）よりも低く設定される温度特性とすることにより、充電時における電池温度の過上昇防止効果を高めることができる。

また、充電電力制限値Ｗｉｎ−ｔが変化すると、走行中にアクセルペダルおよびブレーキペダルが非操作とされるケースにおいて、回生発電の許容量が変化することにより車両減速感が変化してしまう。したがって、比較例のように、充電制限が強化される温度領域に不変領域４００を設けることなく電池温度に応じて充電電力制限値Ｗｉｎ−ｔを連続的に変化させると、上記のケースにおいて車両減速感が頻繁に変化して運転快適性を損なう可能性がある。

これに対して、本発明の実施の形態では、充電強制限領域３８０に不変領域４００を設けることにより、車両減速感が電池温度の変化に応じて頻繁に変化することを防止して、運転快適性を良好に維持することが可能となる。

また、許容上限温度Ｔｌｍ温度に近づく温度領域（充放電禁止領域）３９０（電池温度＞Ｔ２）では、充放電を禁止して、これ以上の電池温度上昇を防止できる。なお、相対的に低い電池温度から充電制限を強化した場合でも、充電が禁止される温度（Ｔ２）と放電が禁止される温度とを共通にすることにより、充電可能な温度領域を確保できる。

なお、放電弱制限領域３５０における放電電力制限値Ｗｏｕｔ−ｔと、充電弱制限領域３７０での充電電力制限値Ｗｉｎ−ｔとが同等の値であるので、充電効率の悪化が起こらない温度領域では、充電を過度に制限することなく充電電力量を確保できる。

さらに、充電強制限領域３８０は、冷却ファン２２５（図２）の作動制御とも関連付けて設定されてもよい。具体的には、充電制限が強化される電池温度Ｔ０は、冷却ファン制御に係る所定温度Ｔｃｎよりも低くなるように設定される。所定温度Ｔｃｎは、代表的には、冷却ファン２２５の回転数（冷媒供給量）が最大設定に達する電池温度に対応する。あるいは、所定温度Ｔｃｎは、冷却ファン２２５の発生騒音が所定レベルに達するときの冷却ファン２２５の回転数（冷媒供給量）と対応付けて設定されてもよい。これにより、冷却ファン２２５による消費電力および騒音の増大を防止することが可能となる。

なお、車両減速感の頻繁な変化を避けるために不変領域４００を広く確保するためには、不変領域４００での充電電力制限値Ｗｉｎ−ｔは比較的小さい値に抑制される必要がある。したがって、図４に示されるように、不変領域４００に対応する温度領域Ｔ１〜Ｔ１♯が上記所定温度Ｔｃｎを含むように設定することにより、所定温度Ｔｃｎに達するまでに充電電力を十分絞ることができる。これにより、冷却ファン２２５による消費電力および騒音の増大をさらに効果的に防止することができる。

なお、図４の例では、充電制限領域に単一の不変領域を設けたが、複数個の不変領域を設けてもよい。また、本発明の実施の形態では、図４において図示を省略した、電池温度の低温領域でのバッテリ充放電制限の形態は、特に限定されないことを確認的に記載する。

ここで、図３に示したフローチャートと本発明との対応関係を説明すると、ステップＳ１００が本発明での「温度取得手段」または「第１のステップ」に対応し、ステップＳ１１０およびＳ１２０は本発明での「充放電制御手段」または「第２のステップ」に対応する。特に、ステップＳ１１０が本発明の「第２の制限手段」または「第２のサブステップ」に対応し、ステップＳ１２０が本発明の「第１の制限手段」または「第１のサブステップ」に対応する。

また、本実施の形態では、充電電力制限値および放電電力制限値の設定によって電池温度に基づくバッテリ充放電制限を実行する例を説明したが、本発明の適用はこのような形態に限定されるものではない。たとえば、充電電流および放電電流の制限値を、これまで説明した充電電力制限値および放電電力制限値と同様の温度特性に従って設定する構成としても、本発明によるバッテリ充放電制限を同様に実現することが可能である。

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は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。

本発明の実施の形態に係る二次電池の制御装置が搭載された電動車両の代表例として示されるハイブリッド車両の制御ブロック図である。 本発明の実施の形態による二次電池の充放電制御の概略構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態による電池温度に基づくバッテリ充放電制限を説明するフローチャートである。 本発明の実施の形態によるバッテリ充放電制限における電池温度−充放電電力制限値特性を説明する概念図である。

符号の説明

１２０ エンジン、１４０ モータジェネレータ（ＭＧ（１），ＭＧ（２））、１６０ 駆動輪、１８０ 減速機、２００ 動力分割機構、２２０ 走行用バッテリ、２２２ 電流センサ、２２４ 温度センサ、２２５ 冷却ファン、２２６ 電圧センサ、２４０ インバータ、２４２ コンバータ、２６０ バッテリＥＣＵ、２８０ エンジンＥＣＵ、３００ ＭＧ＿ＥＣＵ、３２０ ＨＶ＿ＥＣＵ、３５０ 放電弱制限領域、３６０ 放電強制限領域、３７０ 充電弱制限領域、３８０ 充電強制限領域、３９０ 充放電禁止領域、Ｗｉｎ−ｔ 充電電力制限値（電池温度に基づく）、Ｗｏｕｔ−ｔ 放電電力制限値（電池温度に基づく）、Ｔ０ 充電制限強化開始温度、Ｔ０♯ 放電制限強化開始温度、Ｔｃｎ 所定温度（冷却ファン制御関連）、Ｔｌｍ 許容上限温度。

Claims (12)

1. 電動車両に搭載されて、車両駆動力発生用電動機との間で双方向に電力授受可能に接続された二次電池の制御装置であって、
   前記二次電池の温度を取得する温度取得手段と、
   前記温度取得手段によって取得された電池温度に基づいて、前記電池温度の上昇に従って前記二次電池の充放電電力制限を強化するための充放電制御手段とを備え、
   前記充放電制御手段は、
   所定の第１温度特性に従い、前記電池温度に応じて前記二次電池の充電電力を制限する第１の制限手段と、
   所定の第２温度特性に従い、前記電池温度に応じて前記二次電池の放電電力を制限する第２の制限手段とを含み、
   前記第１および前記第２温度特性は、前記充電電力が前記放電電力よりも強く制限される温度領域を有するように設定される、二次電池の制御装置。
2. 前記第１温度特性は、前記電池温度が第１の所定温度より高くなると前記充電電力の制限が、第１の充電制限から第２の充電制限へ強化されるように設定され、
   前記第２温度特性は、前記電池温度が第２の所定温度より高くなると前記放電電力の制限が、第１の放電制限から第２の放電制限へ強化されるように設定され、
   前記第１の所定温度は、前記第２の所定温度より低く設定される、請求項１記載の二次電池の制御装置。
3. 前記第１温度特性は、前記第２の充電制限がなされる領域で、前記電池温度の変化に対して充電電力制限値が一定となる温度領域が存在するように設定される、請求項２記載の二次電池の制御装置。
4. 前記第１および前記第２温度特性は、前記電池温度が、前記第１および前記第２の所定温度より高く設定された第３の所定温度より高くなると、前記二次電池の充電および放電を禁止するように設定される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の二次電池の制御装置。
5. 前記第１および前記第２の温度特性は、前記第１の充電制限における充電電力制限値と、前記第１の放電制限における放電電力制限値とが同等となるように設定される、請求項２から４のいずれか１項に記載の二次電池の制御装置。
6. 前記電動車両には、前記二次電池へ冷媒を供給可能に設けられ、かつ、前記二次電池の温度に応じて冷媒供給量を制御可能に構成された冷却装置がさらに搭載され、
   前記第１の所定温度は、前記冷却装置による前記冷媒供給量が最大値に設定される前記二次電池の温度よりも低く設定される、請求項２から５のいずれか１項に記載の二次電池の制御装置。
7. 電動車両に搭載されて、車両駆動力発生用電動機との間で双方向に電力授受可能に接続された二次電池の制御方法であって、
   前記充放電制御手段は、
   前記二次電池の温度を取得する第１のステップと、
   前記温度取得手段によって取得された電池温度に基づいて、前記電池温度の上昇に従って前記二次電池の充放電電力制限を強化するための第２のステップとを備え、
   前記第２のステップは、
   所定の第１温度特性に従い、前記電池温度に応じて前記二次電池の充電電力を制限する第１のサブステップと、
   所定の第２温度特性に従い、前記電池温度に応じて前記二次電池の放電電力を制限する第２のサブステップとを含み、
   前記第１および前記第２温度特性は、前記充電電力が前記放電電力よりも強く制限される温度領域を有するように設定される、二次電池の制御方法。
8. 前記第１温度特性は、前記電池温度が第１の所定温度より高くなると、前記充電電力の制限が第１の充電制限から第２の充電制限へ強化されるように設定され、
   前記第２温度特性は、前記電池温度が第２の所定温度より高くなると、前記放電電力の制限が第１の放電制限から第２の放電制限へ強化されるように設定され、
   前記第１の所定温度は、前記第２の所定温度より低く設定される、請求項７記載の二次電池の制御方法。
9. 前記第１温度特性は、前記第２の充電制限がなされる領域で、前記電池温度の変化に対して充電電力制限値が一定となる温度領域を有するように設定される、請求項８記載の二次電池の制御方法。
10. 前記第１および前記第２温度特性は、前記電池温度が、前記第１および前記第２の所定温度より高く設定された第３の所定温度より高くなると、前記二次電池の充電および放電を禁止するように設定される、請求項７〜９のいずれか１項に記載の二次電池の制御方法。
11. 前記第１および前記第２の温度特性は、前記第１の充電制限における充電電力制限値と、前記第１の放電制限における放電電力制限値とが同等となるように設定される、請求項８〜１０のいずれか１項に記載の二次電池の制御方法。
12. 前記電動車両には、前記二次電池へ冷媒を供給可能に設けられ、かつ、前記電池温度に応じて冷媒供給量を制御可能に構成された冷却装置がさらに搭載され、
    前記第１の所定温度は、前記冷却装置による前記冷媒供給量が最大値に設定される前記電池温度よりも低く設定される、請求項８〜１１のいずれか１項に記載の二次電池の制御方法。

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