JP4508281B2 - 電池制御装置及び蓄電池の充放電制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、車両に設けられる蓄電池の充電量を制御する電池制御装置及び蓄電池の充放電制御方法に係り、詳細には、車両制動時に発電する回生電力などの発電電力を用いて充電される蓄電池の充電量を制御する電池制御装置及び蓄電池の充放電制御方法に関する。

エンジンなどの内燃機関の駆動力によって走行する車両には、エンジンに加えて電気モータを備えた所謂ハイブリッド車などがある。このような車両には、電力を蓄積する蓄電池（バッテリ）を備え、バッテリに蓄積された電力を用いて電気モータ等の駆動を行うと共に、エンジンの駆動力によってジェネレータを回転駆動して発電した電力によってバッテリを充電する。

一方、車両減速時のエネルギーを用いてバッテリを充電する手法が普及している。この手法では、車両減速時の車輪の回転をジェネレータへ伝達させることにより、ジェネレータを回転して回生電力を発生させて、この回生電力を用いてバッテリを充電する。このときに、ジェネレータが車輪の回転に対する負荷となることにより、車両の減速効果が得られると共に、バッテリを充電するためのエンジンの駆動を抑えることができる。

一般に、車両では、バッテリの充電量を所定範囲に維持するように充放電が制御されており、これにより、効率的な使用と所望の出力電力が得られるようにしている。

ところで、バッテリなどの二次電池では、温度が低下していると内部抵抗が高くなり、充電効率が低下すると共に、放電効率も低下し、蓄積可能な容量や出力可能な電力量が少なくなる。

ここから、特許文献１の提案では、電池温度が所定温度よりも低い時には、蓄電池の所定の充電範囲内で強制的に充放電を行い、充放電時に発生する熱によって蓄電池の昇温を図るようにしている。

また、特許文献２の提案では、エンジンの駆動力を抑えてモータの駆動力を増加させることによりバッテリの放電による温度上昇を図り、バッテリ温度が予め設定している温度よりも低くかつ充電量が所定値よりも低いときにバッテリへの充電を行なうことにより、バッテリの充電による温度上昇を図るようにしている。

さらに、特許文献３の提案では、車両を駆動するときに、二次電池の放電可能出力をチェックし、所定値より小さいときには、二次電池を最大放電可能出力で放電させることにより、低温時にはバッテリの昇温を図り、また、昇温後に、バッテリの放電可能出力が低下してしまうのを防止している。
特開２０００−９２６１４号公報 特開２００１−２６８７１５号公報 特開２００３−３２８０４号公報

しかしながら、回生電力によってバッテリを充電するようにした場合、電池温度が低いと回生充電能力も低下し、所望の充電量を確保することができず、結果として、エンジンの駆動時間が長くなって燃費低下を生じさせてしまう。

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、車両減速時に発電する回生電力を用いて蓄電池を充電するときに、燃料消費率の向上を図りながら、確実な暖機を可能とする電池制御装置を提案することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明の電池制御装置は、内燃機関及び電動機の駆動力によって走行される車両に設けられて、内燃機関の駆動力を用いて前記電動機を駆動した充電、及び車両制動時の回生電力による電力の充電が可能とされ、前記電動機及び補機の駆動によって充電された電力が放電されると共に、充電及び放電が行われることにより内部抵抗によって発熱が生じる蓄電池を、容量が目標容量となるように充放電の制御を行う電池制御装置であって、前記蓄電池の電池温度を検出する温度検出手段と、前記蓄電池の容量を検出する容量検出手段と、前記温度検出手段によって検出される前記電池温度が予め設定された温度より低く、前記内燃機関が駆動されており、かつ前記容量検出手段によって検出される前記蓄電池の容量が前記目標容量として通常状態に適用する第１の目標容量より低い第２の目標容量を超えている場合には、前記蓄電池の容量が前記第２の目標容量になるように前記電動機を駆動する強制放電が行われ、前記回生電力が発生した場合には発生した回生電力によって前記蓄電池が充電され、かつ前記内燃機関の駆動力を用いて前記電動機を駆動した充電が禁止されるように制御する制御手段と、を含んで構成したものである。
また、本発明の蓄電池の充放電制御方法は、内燃機関及び電動機の駆動力によって走行される車両に設けられて、内燃機関の駆動力を用いて前記電動機を駆動した充電、及び車両制動時の回生電力による電力の充電が可能とされ、前記電動機及び補機の駆動によって充電された電力が放電されると共に、充電及び放電が行われることにより内部抵抗によって発熱が生じる蓄電池を、容量が目標容量となるように充放電の制御を行う蓄電池の充放電制御方法であって、前記蓄電池の電池温度を検出する温度検出ステップと、前記蓄電池の容量を検出する容量検出ステップと、前記温度検出ステップによって検出される前記電池温度が予め設定された温度より低く、前記内燃機関が駆動されており、かつ前記容量検出ステップによって検出される前記蓄電池の容量が前記目標容量として通常状態に適用する第１の目標容量より低い第２の目標容量を超えている場合には、前記蓄電池の容量が前記第２の目標容量になるように前記電動機を駆動する強制放電が行われ、前記回生電力が発生した場合には発生した回生電力によって前記蓄電池が充電され、かつ前記内燃機関の駆動力を用いて前記電動機を駆動した充電が禁止されるように制御する制御ステップと、を含むことを特徴とする。

この発明によれば、電池温度が高いと判断される通常状態では、第１の目標容量に基づいて蓄電池の充放電を制御する。これにより、蓄電池の容量は、略第１の目標容量に維持される。

これに対して、電池温度が低いと判断され、かつ、内燃機関が駆動しているときに、第１の目標容量より低い第２の目標容量に基づいて蓄電池の充放電を制御する。すなわち、電池温度が低いと判断されるときには、第２の目標容量を適用して蓄電池の暖機を行なう。

ここで、第２の目標容量が、第１の目標容量よりも低いために、蓄電池から放電され、この放電による発熱によって電池温度を上昇させることができる。

このとき、暖機を行なうときに内燃機関を駆動しているので、第２の目標容量を低くして、大きな放電電力が得られるようにすることができ、蓄電池の電池温度を効率的にかつ、確実に上昇させることができる。これにより、内燃機関起動中は、例えば、内燃機関起動用スタータ電力分も利用して、蓄電池放電により蓄電池暖機を行なうことで、早期の蓄電池暖機が可能となる。

また、内燃機関起動中に蓄電池からの放電電力を増やすときに、この放電電力によって電動機を駆動することで、内燃機関の駆動負荷を低減でき、燃費を向上することができる。

また、本発明は、前記回生電力による前記蓄電池の充電を可能とすると共に、前記内燃機関の駆動力を用いた充電を禁止することを特徴とする。

この発明によれば、内燃機関の駆動力を用いた充電を禁止しながら、回生発電が行なわれたときに発生する回生電力による充電を可能とする。第２の目標容量を低くして、蓄電池の容量を下げることにより、回生充電可能量が大きくなる。

これにより、回生充電時の発熱によって蓄電池の電池温度の上昇を促進できると共に、充電された電力を放電することにより、さらに、大きく電池温度を上昇させて、暖機時間の短縮を図ることができる。また、内燃機関の駆動力を用いた蓄電池の充電を禁止することで、内燃機関の駆動負荷が上昇するのを抑えることができるので、燃費低下が生じるのを確実に防止することができる。

以上説明したように本発明によれば、電池温度が低く、かつ、内燃機関が駆動されているときに、第１の目標容量より低い第２の目標容量に基づいて蓄電池を充放電して、蓄電池の暖機を行なう。これにより、本発明では、内燃機関の燃費の向上を図りながら、蓄電池の確実な温度上昇を行うことができるという優れた効果が得られる。

また、本発明では、内燃機関の駆動力を用いない回生発電による充電を可能とすることにより、蓄電池の温度上昇を促進させて、短時間での蓄電池の暖機が可能となると共に、内燃機関の駆動負荷を増加させることがないので、確実に燃費低下を抑制することができる。

以下に、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。図１には、本実施の形態に適用した車両１０の概略構成を示している。この車両１０は、走行用の駆動源としてエンジン１２及び、モータジェネレータ１４を備えている。エンジン１２及び、モータジェネレータ１４は、それぞれの駆動軸が動力切換機１６に連結され、動力切換機１６が、無段変速機１８に連結されている。無段変速機１８は、出力軸２０が、車両１０の車輪２２（前輪２２Ａ）に連結されている。

また、車両１０には、蓄電池（以下、バッテリ２４とする）及びインバータ装置２６が設けられており、バッテリ２４に蓄積された直流電力が、インバータ装置２６によって交流電力に変換されてモータジェネレータ１４に供給可能となっている。

モータジェネレータ１４は、例えば、三相交流電動機となっており、バッテリ２４に蓄積されている電力がインバータ装置２６を介して交流電力に変換されて供給されることにより駆動される。

動力切換機１６は、エンジン１２、モータジェネレータ１４及び無段変速機１８の間で駆動力の伝達を切り換える。すなわち、動力切換機１６は、エンジン１２の駆動力をモータジェネレータ１４及び無段変速機１８へ伝達可能とすると共に、エンジン１２とモータジェネレータ１４の駆動力を無段変速機１８へ伝達可能としている。

これにより、車両１０は、エンジン１２ないしモータジェネレータ１４の駆動力が、動力切換機１６によって車輪２２を回転駆動して走行可能な所謂ハイブリッド車となっている。

一方、車両１０の動力切換機１６は、エンジン１２の駆動力及び車輪２２の回転力をモータジェネレータ１４に伝達可能となっている。また、車両１０に用いているモータジェネレータ１４は、三相交流発電機として機能するようになっており、エンジン１２の駆動力又は、車輪２２の回転力が伝達されて回転駆動されることにより、交流電力を発生する。

また、車両１０には、モータジェネレータ２８が設けられている。このモータジェネレータ２８は、図示しない変速機構等を介して、車両１０の後方側の車輪２２（後輪２２Ｂ）の回転軸に連結され、車輪２２の回転力が伝達可能となっている。また、モータジェネレータ２８は、インバータ装置２６を介してバッテリ２４に接続している。

このモータジェネレータ２８は、三相交流発電機機能を備えており、車輪２２の回転力が伝達されて回転駆動されることにより交流電力を発生する。

インバータ装置２６は、モータジェネレータ１４、２８によって発生された交流電力を、所定電圧の直流電力に変換するコンバータ機能を備えており、車両１０では、エンジン１２の駆動力を用いて、モータジェネレータ１４を回転駆動することにより得られる電力を用いたバッテリ２４の充電が可能となっている。

また、車両１０では、減速時に車輪２２の回転力をモータジェネレータ１４、２８へ伝達することにより発生される電力（回生電力）を用いたバッテリ２４の充電が可能となっている。

車両１０では、通常、回生電力を用いたバッテリ２４の充電を行うようになっており、これにより、バッテリ２４の充電のためにエンジン１４を始動して、燃料消費効率を低下させてしまうのを抑えるようにしている。

図２に示されるように、車両１０には、ハイブリッド（ＨＶ）ＥＣＵ３０が設けられており、ＨＶＥＣＵ３０に、エンジン１２の作動を制御するエンジンＥＣＵ３２及び、バッテリ２４の状態を検出するバッテリＥＣＵ３４等が接続されている。車両１０では、ＨＶＥＣＵ３０及びバッテリＥＣＵ３４によってバッテリ２４の充放電を制御する電池制御装置３６が形成されている。

このＨＶＥＣＵ３０には、インバータ装置２６を介してモータジェネレータ１４、２８が接続しており、ＨＶＥＣＵ３０は、例えばインバータ装置２６の作動を制御することにより、モータジェネレータ１４の駆動、エンジン１２の駆動力によるモータジェネレータ１４の発電及び、モータジェネレータ１４、２８の回生発電を制御する。

エンジンＥＣＵ３２は、図示しないアクセルペダルの操作状態などに応じてエンジン１２の駆動を制御する。また、車両１０には、図示しない各種の補機が設けられており、これらの補機が、ＨＶＥＣＵ３０及びエンジンＥＣＵ３２によって作動が制御される。

ＨＶＥＣＵ３０は、車両１０の走行状態、エンジン１２の駆動状態、運転操作状態を検出し、検出結果に応じて、バッテリ２４の充電電力を用いてモータジェネレータ１４を駆動する。また、ＨＶＥＣＵ３０は、車両１０の走行状態、運転状態などを検出し、予め設定しているエンジン停止条件が成立したときに、エンジンＥＣＵ３２へエンジン１２の停止要求を行ない、エンジン１２が停止されることにより、モータジェネレータ１４の駆動による走行がなされるようにしている。

なお、本実施の形態では、モータジェネレータ２８によって回生発電のみを行なうように説明するが、モータジェネレータ２８を三相電動機として用いて後輪２２Ｂを駆動する構成であっても良い。

また、このようなＨＶＥＣＵ３０及びエンジンＥＣＵ３２によるエンジン１２及びモータジェネレータ１４の駆動／停止制御は、公知の一般的制御方法を適用することができ、ここでは詳細な説明を省略する。

一方、バッテリＥＣＵ３４には、バッテリ２４の端子電圧（バッテリ電圧）を検出する電圧センサ３８、バッテリ２４の入力電流及び出力電流（バッテリ電流）を検出する電流センサ４０が接続されている。バッテリＥＣＵ３４は、電圧センサ３８によってバッテリ電圧を検出し、電流センサ４０によってバッテリ電流を検出すると共に、バッテリ電圧及びバッテリ電流から、バッテリ２４の容量（残容量）Ｃの算出を行う。

ＨＶＥＣＵ３０は、バッテリＥＣＵ３４の検出するバッテリ２４の容量Ｃに基づいて、バッテリ２４の充電状態を予め設定した範囲に維持するようにしている。すなわち、ＨＶＥＣＵ３０は、回生電力によってバッテリ２４を充電すると共に、バッテリ２４に充電された電力によってモータジェネレータ１４を駆動する。

また、ＨＶＥＣＵ３０は、バッテリ２４の容量Ｃが、予め設定している範囲を超えると、モータジェネレータ１４等のバッテリ２４の電力を用いて駆動される駆動負荷を強制駆動して、バッテリ２４の容量Ｃを下げるようにしている。

さらに、ＨＶＥＣＵ３０は、バッテリ２４の容量Ｃが低下すると、エンジン１２を駆動して、このエンジン１２の駆動力によって回転駆動されるモータジェネレータ１４の発電電力によってバッテリ２４を充電するようにしている。

なお、通常時のバッテリ２４の充放電制御は、公知の方法を適用することができる。また、図１に示されるように、車両１０には、スタータモータ４４が設けられており、エンジン１２を起動（始動）するときには、バッテリ２４の電力を用いてスタータモータ４４を駆動するようにしている。

ところで、図３（Ａ）に示されるように、バッテリ２４の充電可能電力（回生充電可能電力）は、バッテリ２４の温度（以下、バッテリ温度とする）に応じて変化し、バッテリ温度Ｔｂが低下することにより、バッテリ２４の回生充電可能電力も減少する。また、この回生充電可能電力の減少によって、バッテリ２４の出力可能な電力も低下する。

これにより、例えば、外気温度の低いときの車両１０の始動時（走行開始時）などでは、バッテリ温度が低いために、モータジェネレータ１４の効率的な駆動が困難となることがある。

ここから、ＨＶＥＣＵ３０では、バッテリ温度を検出し、バッテリ温度が低くなっていれば、バッテリ温度の上昇を図る暖機制御を行うようにしている。

図２に示されるように、バッテリ２４には、温度検出手段として温度センサ４２が設けられている。この温度センサ４２は、バッテリＥＣＵ３４に接続しており、バッテリＥＣＵ３４は、温度センサ４２を用いてバッテリ温度Ｔｂの検出を行なう。

また、ＨＶＥＣＵ３０は、バッテリＥＣＵ３４が検出するバッテリ温度Ｔｂを読み込む。また、ＨＶＥＣＵ３０は、バッテリ温度Ｔｂが、予め設定している温度（設定温度Ｔbs）よりも低いと、バッテリ温度Ｔｂを上昇させる暖機制御を行なうようにしている。

ＨＶＥＣＵ３０は、バッテリ２４の充電効率、耐久性などを考慮して、バッテリ２４に充電する電力に対する第１の目標容量とする目標ＳＯＣを設定し、バッテリ２４の充電状態が目標ＳＯＣとなるようにバッテリ２４の充放電を制御している。

図３（Ａ）に示されるように、バッテリ温度Ｔｂによってバッテリ２４の回生充電可能電力が変化することにより、図３（Ｂ）に示されるように、目標ＳＯＣもバッテリ温度Ｔｂに応じて変化するようにしている。

また、ＨＶＥＣＵ３０では、バッテリ温度Ｔｂが低いときに実行する暖機制御時に適用する目標容量を、第１の目標容量である目標ＳＯＣより低く設定されている第２の目標容量（以下、目標ＳＯＣ_Ｌとする）を用いる。この目標ＳＯＣ_Ｌは、例えば、バッテリ２４の最大充電可能容量に対して、充電される電力を約４０％〜６０％の間で保持されるように目標ＳＯＣを約６０％としているときに、目標ＳＯＣ_Ｌとしては、約３０％〜４０％程度の容量を設定することができる。なお、目標ＳＯＣ_Ｌは、バッテリ２４の最大充電電力Ｃmaxを超えない範囲で設定される。

ＨＶＥＣＵ３０には、バッテリ温度Ｔｂに対する目標ＳＯＣ及び目標ＳＯＣ_Ｌが設定され、図示しないメモリにバッテリ温度Ｔｂに対する目標ＳＯＣ及び目標ＳＯＣ_Ｌのマップが記憶されている。ＨＶＥＣＵ３０では、バッテリ２４の暖機制御を行うときに、バッテリ温度Ｔｂと目標ＳＯＣ_Ｌに基づいてバッテリ２４に蓄積された電力の強制放電が行なわれるようにしている。

また、ＨＶＥＣＵ３０としては、目標ＳＯＣ_Ｌを低くするために、エンジン１２が駆動されているとき（エンジン１２の起動中）のみに暖機制御を行い、エンジン１２の駆動力による発電を禁止するが、回生電力によるバッテリ２４の充電は行なうようにしている。

バッテリ２４は、内部抵抗を有しており、強制放電ないし回生電力による充電が行なわれることにより生じる電流によって発熱し、この熱によって昇温される。

ここで、本実施の形態に適用した電池制御装置３６によるバッテリ２４の暖機制御を説明する。

バッテリ２４が設けられる車両１０では、図示しないイグニッションスイッチをオンして、走行を開始するときに、外気温度が低く、エンジン１２が冷却状態であれば、エンジン１２の暖機運転を行なう。これにより、例えば、エンジン１２の冷却液の液温（冷却水の水温）が所定以上となるようにしている。

一方、電池制御装置３６のＨＶＥＣＵ３０では、図示しないイグニッションスイッチがオンされることにより、バッテリ２４の充放電制御を開始する。このとき、ＨＶＥＣＵ３０では、バッテリ２４の暖機が必要か否かを確認し、バッテリ２４の暖機が必要と判断されるときには、バッテリ２４の暖機制御を実行する。

なお、バッテリ２４の暖機が必要であるか否かは、例えば、バッテリ温度Ｔｂを検出し、このバッテリ温度Ｔｂが予め設定されている温度（設定温度Ｔbs）より低いか否かなどから判断することができる。

図４には、ＨＶＥＣＵ３０で実行するバッテリ２４の制御（充放電制御）の概略を示している。このフローチャートは、図示しないイグニッションスイッチがオンされて、車両１０の走行を開始するときに実行され、イグニッションスイッチがオフされることにより終了される。

このフローチャートでは、最初のステップ１００で、バッテリＥＣＵ３４が温度センサ４２によって検出するバッテリ２４のバッテリ温度Ｔｂを読み込み、次のステップ１０２では、バッテリ温度Ｔｂが、予め設定されている設定温度Ｔbsよりも低くなっているか否かを確認する。なお、この設定温度Ｔbsとしては、バッテリ２４の暖機が必要とする最高温度、また、バッテリ２４が適正に動作可能な最低温度等を適用することができる。

ここで、バッテリ温度Ｔｂが、設定温度Ｔbsを超えているとき（Ｔｂ≧Ｔbs）には、バッテリ２４の暖機が不要であると判断し、ステップ１０２で否定判定して、通常制御（ステップ１０４）へ移行する。この通常制御では、目標ＳＯＣに基づいて、回生電力によるバッテリ２４の充電及び、バッテリ２４の電力を用いた負荷の駆動（放電）を制御することによりバッテリ２４の充電状態を制御する。

また、バッテリ温度Ｔｂが、設定温度Ｔbsよりも低いとき（Ｔｂ＜Ｔbs）には、ステップ１０２で肯定判定して、バッテリ温度Ｔｂを昇温する暖機制御を開始する。

この暖機制御では、先ず、ステップ１０６で通常制御に用いる目標ＳＯＣに変えて暖機運転用の目標ＳＯＣ_Ｌに設定する。

この後、ステップ１０８では、エンジン１２が起動中であるか否か、すなわち、エンジン１２の暖機中か又はエンジン１２を駆動した車両１０の走行中か否かを確認する。このとき、エンジン１２が起動されていなければ、ステップ１０８で否定判定して、バッテリ２４の暖機を行なわずに、通常制御へ移行する。

これに対して、エンジン１２の暖機中や、エンジン１２の駆動力を用いた車両１０の走行中などで、エンジン１２が起動中であれば、ステップ１０８で否定判定してステップ１１０へ移行し、バッテリＥＣＵ３４で算出しているバッテリ２４の容量Ｃを読み込む。

バッテリＥＣＵ３４では、図示しないイグニッションスイッチがオンされることにより作動して、電圧センサ３８によりバッテリ電圧を検出し、電流センサ４０によってバッテリ電流を検出し、バッテリ電圧とバッテリ電流からバッテリ２４の容量Ｃを算出する。

ＨＶＥＣＵ３０は、このバッテリＥＣＵ３４で算出しているバッテリ２４の容量Ｃを読み込むと、ステップ１１２で、容量Ｃが、目標ＳＯＣ_Lを超えているか否かを確認する。

ＨＶＥＣＵ３０は、バッテリ２４の容量Ｃが、目標ＳＯＣ_Ｌを超えている（Ｃ＞ＳＯＣ_Ｌ）と、ステップ１１２で肯定判定してステップ１１４へ移行し、バッテリ２４の強制放電を行なう。これと共に、エンジン１２の駆動力を用いてモータジェネレータ１４を駆動したバッテリ２４の充電を禁止する。

このバッテリ２４の強制放電は、エンジン１２が起動していることから、モータジェネレータ１４を駆動して、エンジン１２の駆動のアシストを行う。また、バッテリ２４の電力によって駆動される補機があれば、該当補機を駆動することにより、バッテリ２４からの放電を行なう。

このとき、回生発電が行なわれると、この回生発電により得られる回生電力を用いたバッテリ２４の充電を行なうが、エンジン１２によって駆動されるモータジェネレータ１４による発電を禁止する。エンジン１２の駆動力によってモータジェネレータ１４を駆動すると、このモータジェネレータ１４が、エンジン１２の駆動負荷となり、エンジン１２の駆動負荷が増加する。

ここで、エンジン１２の駆動力によるモータジェネレータ１４の駆動を禁止することにより、エンジン１２の駆動負荷を増加させて、エンジン１２の燃費が悪化してしまうのを防止することができる。

一方、バッテリ２４の強制放電を開始すると、ステップ１１６ではバッテリ温度Ｔｂを読み込み、ステップ１１８では、バッテリ温度Ｔｂが設定温度Ｔbsを超えたか否かを確認する。また、ステップ１０８では、エンジン１２が起動しているかを確認する。

ここで、エンジン１２の起動が継続し、バッテリ温度Ｔｂが設定温度Ｔbsに達せず、バッテリ２４の容量Ｃが暖機用の目標ＳＯＣ_Ｌを超えた状態であるときには、ステップ１０８及びステップ１１２で肯定判定されてステップ１１４に移行し、バッテリ２４の放電電力を増加させる。例えば、モータジェネレータ１４を駆動してバッテリ２４を放電していれば、モータジェネレータ１４の駆動力が大きくされ、エンジン１２の駆動負荷が軽減される。これにより、エンジン１２の駆動負荷の軽減が図られて、エンジン１２の燃費が向上される。

バッテリ２４には、内部抵抗があり、強制放電ないし回生電力を用いた充電が行なわれることにより発熱し、この熱によって昇温される。ここから、バッテリ２４の暖機時にバッテリ２４の強制放電を行なうことにより、バッテリ温度Ｔｂの上昇が図られる。

このようにしてバッテリ２４の暖機制御を行ない、バッテリ温度Ｔｂが設定温度Ｔbsを超えると、ステップ１１８で否定判定され、バッテリ２４の暖機制御を終了し、通常制御へ移行する。なお、ＨＶＥＣＵ３０では、エンジン１２が停止してステップ１０８で否定判定されるか、バッテリ２４の充電量Ｃが、目標ＳＯＣ_Ｌまで低下してステップ１１２で否定判定されることにより、バッテリ２４の暖機制御を終了して、通常制御へ移行するようになっている。このときには、バッテリ温度Ｔｂが設定温度Ｔbsに達する前にエンジン１２が起動されると、再度、暖機制御へ移行して、バッテリ温度Ｔｂの上昇促進が図られるようになっている。

図３（Ｂ）に示されるように、例えば、バッテリ温度Ｔｂが温度Ｔｂ_１（Ｔｂ_１＜Ｔbs）で、バッテリ２４に蓄積された容量Ｃ_１であるときに、目標ＳＯＣを適用する通常制御では、回生充電可能電力が電力ΔＣａとなる。これに対して、目標ＳＯＣ_Ｌを適用する暖機制御では、放電可能な電力が電力ΔＣｂとなる。

ここで、バッテリ２４の暖機を行なうときに強制充電を行なうためには、エンジン１２の駆動力を用いてモータジェネレータ１４を駆動する必要があるが、この方法では、エンジン１２の駆動負荷が増加して燃費を低下させてしまう。

これに対して、ＨＶＥＣＵ３０では、暖機制御を行うときに、目標ＳＯＣより低い目標ＳＯＣ_Ｌに設定することにより、この電力ΔＣｂを強制的に放出して、バッテリ２４の容量低下を図る。これに伴って、バッテリ２４では、電力（ΔＣａ＋ΔＣｂ）の範囲で回生充電及び強制放電が可能となる。

バッテリ２４は、この充放電によって、エンジン１２の駆動力を用いた発電電力が用いられることなく、確実に昇温される。すなわち、エンジン１２の駆動力を用いてモータジェネレータ１４を駆動して発生した電力を用いたバッテリ２４の充電を禁止することにより、モータジェネレータ１４がエンジン１２の駆動負荷となってしまうのを防止して、エンジン１２の駆動負荷が増加してしまうことによる燃費悪化を防止することができる。

また、暖機が終了した時には、目標ＳＯＣを用いた制御が行われる。このために、バッテリ温度Ｔｂが設定温度Ｔbsに達する前に暖機制御が終了しても、回生充電可能量が目標ＳＯＣ_Ｌと目標ＳＯＣの差となり、この差分が、車両１０の走行に伴って発生される回生電力によって充電されることにより、バッテリ２４の昇温が図られる。

すなわち、図５（Ａ）に破線で示されるように、充放電の通常制御を行うことにより、バッテリ２４の容量Ｃは、目標ＳＯＣに応じた略一定の容量となる。このとき、図５（Ｂ）に破線で示されるように、バッテリ温度Ｔｂは、バッテリ２４の充放電に伴って徐々に上昇するが、その上昇度合いは緩やかとなる。

ここで、暖機制御を行うために目標ＳＯＣより低い目標ＳＯＣ_Ｌが用いられ、バッテリ２４の強制放電が行なわれると、図５（Ａ）に実線で示されるように、バッテリ２４の容量Ｃや、目標ＳＯＣ_Ｌに応じた容量となるように減少する。すなわち、暖機制御が行われることにより、バッテリ２４が低容量化（容量低下）される。

このバッテリ２４の低容量化に伴って、図５（Ｂ）に実線で示されるように、バッテリ温度Ｔｂは、通常制御が行われる場合に比べて急激に上昇する。

したがって、暖機制御を行ってバッテリ２４の低容量化を図ることにより、バッテリ２４の充放電が促進されて、バッテリ温度Ｔｂの確実な昇温による短時間でのバッテリ２４の暖機が可能となる。

また、ＨＶＥＣＵ３０では、エンジン１２を起動しているときにのみ暖機制御を行うので、エンジン１２の始動に必要な電力と、エンジン１２の駆動に切り換わるまでのモータジェネレータ１４の駆動電力のみが確保される容量まで、バッテリ２４の容量を低下できるので、目標ＳＯＣ_Ｌは、目標ＳＯＣに対して大きく下げることができる。また、エンジン１２の起動中に暖機制御を行うことにより、エンジン１２の始動に必要な電力（スタータモータ４４の駆動電力）も不要となるために、さらに、目標ＳＯＣ_Ｌを少なくすることができ、放電する電力を増加させることができる。

このようにして、目標ＳＯＣ_Ｌを大きく下げることにより、強制放電される電力を多くすることができ、これにより、バッテリ２４で大きな発熱が得られ、短時間で効率的にバッテリ温度Ｔｂを上昇させることができる。これと共に、暖機終了時には、バッテリ２４の容量が低くなっており、このために、回生充電可能量が大きくなり、回生電力を用いた効率的な充電が可能となる。

さらに、エンジン１２の起動中にのみ、バッテリ２４の低容量化を図ることにより、エンジン１２の燃料消費効率を低下させてしまうことがなく、さらには、低容量化のために強制放電を行なうときに、モータジェネレータ１４を駆動して、エンジン１２の駆動力をアシストしているため、エンジン１２の燃料消費効率の向上を図ることができる。

すなわち、電池制御装置３６では、エンジン１２の起動中にバッテリ２４を放電するので、エンジン１２の始動頻度を少なくすることができ、これにより、より高い燃料消費効率の向上を図ることができる。特に、エンジン１２の暖機が必要な冬季などの外気温度が低いときには、数パーセント以上の確実な燃料消費効率の向上を図ることができる。

なお、本実施の形態では、通常制御へ移行した後も、バッテ温度Ｔｂが低下したときに、バッテ２４の暖機制御を行うようにしたが、これに限らず、例えば、バッテリ温度Ｔｂが、設定温度Ｔbsに達するまでの間は、エンジン１２の起動／停止に合わせて、暖機制御／通常制御を切り換えるようにし、一旦、バッテリ温度Ｔｂが設定温度Ｔbsを超えたときには、暖機制御を終了して、通常制御のみを行うものであっても良い。

また、本実施の形態では、温度センサ４２を用いてバッテリ温度Ｔｂを検出し、このバッテリ温度Ｔｂから、バッテリ２４の暖機が必要か否かを判断したが、これに限らず、バッテリ温度Ｔｂが低くなって、バッテリ２４の暖機が必要と案断しうる条件であれば、任意の条件を用いることができる。

例えば、冬季などで外気温度が低くなっていると、車両１０の始動前のバッテリ温度も外気温度に応じて低下する。

ここから、車両１０の始動時の外気温度からバッテリ２４の暖機が必要か否かを判断することができる。

また、車両１０に車室内を暖房する空調装置が備えられているときには、設定温度などからバッテリ温度が低くなっているか否かを判断することができる。すなわち、外気温度が低く、暖房運転が必要であるときには、空調装置の設定温度が高く設定される。

ここから、空調装置の設定温度や、空調装置を運転するときの暖房負荷から、外気温度が低くバッテリ温度も低くなっていると判断して、バッテリ２４の暖機制御を行うことも可能である。

さらに、ハイブリッド車などの空調装置には、補助加熱手段として電気ヒータなどが設けられているものがあり、このような空調装置を備えているときには、外気温度が低いときに電気ヒータが作動されることから、電気ヒータの作動の有無から、バッテリ２４の暖機制御を行うか否かを判断するようにしても良い。

なお、以上説明した本実施の形態では、主として回生電力を用いて蓄電池を充電する車両１０を例に説明したが、本発明は、エンジンの駆動力を用いて蓄電池の充電を行なう車両などの任意の構成の車両に適用することができる。

本実施の形態に適用した車両の要部の概略構成図である。 本発明を適用した電池制御装置の概略構成図である。 （Ａ）はバッテリ温度に対する回生充電可能容量の概略を示す線図、（Ｂ）は目標ＳＯＣと目標ＳＯＣ_Lの概略を示す線図である。 本実施の形態に係る暖機制御の一例を示す流れ図である。 （Ａ）は通常制御と本発明の暖機制御のバッテリの容量の変化の概略を示す線図、（Ｂ）は通常制御と本発明の暖機制御のバッテリ温度変化の概略を示す線図である。

符号の説明

１０ 車両
１２ エンジン（内燃機関）
１４ モータジェネレータ（電動機）
２４ バッテリ（蓄電池）
２８ モータジェネレータ
３０ ＨＶＥＣＵ（設定手段、制御手段）
３２ エンジンＥＣＵ
３４ バッテリＥＣＵ（容量検出手段）
３６ 電池制御装置
３８ 電圧センサ（容量検出手段）
４０ 電流センサ（容量検出手段）
４２ 温度センサ（温度検出手段）

Claims (2)

1. 内燃機関及び電動機の駆動力によって走行される車両に設けられて、内燃機関の駆動力を用いて前記電動機を駆動した充電、及び車両制動時の回生電力による電力の充電が可能とされ、前記電動機及び補機の駆動によって充電された電力が放電されると共に、充電及び放電が行われることにより内部抵抗によって発熱が生じる蓄電池を、容量が目標容量となるように充放電の制御を行う電池制御装置であって、
   前記蓄電池の電池温度を検出する温度検出手段と、
   前記蓄電池の容量を検出する容量検出手段と、
   前記温度検出手段によって検出される前記電池温度が予め設定された温度より低く、前記内燃機関が駆動されており、かつ前記容量検出手段によって検出される前記蓄電池の容量が前記目標容量として通常状態に適用する第１の目標容量より低い第２の目標容量を超えている場合には、前記蓄電池の容量が前記第２の目標容量になるように前記電動機を駆動する強制放電が行われ、前記回生電力が発生した場合には発生した回生電力によって前記蓄電池が充電され、かつ前記内燃機関の駆動力を用いて前記電動機を駆動した充電が禁止されるように制御する制御手段と、
   を含む電池制御装置。
2. 内燃機関及び電動機の駆動力によって走行される車両に設けられて、内燃機関の駆動力を用いて前記電動機を駆動した充電、及び車両制動時の回生電力による電力の充電が可能とされ、前記電動機及び補機の駆動によって充電された電力が放電されると共に、充電及び放電が行われることにより内部抵抗によって発熱が生じる蓄電池を、容量が目標容量となるように充放電の制御を行う蓄電池の充放電制御方法であって、
   前記蓄電池の電池温度を検出する温度検出ステップと、
   前記蓄電池の容量を検出する容量検出ステップと、
   前記温度検出ステップによって検出される前記電池温度が予め設定された温度より低く、前記内燃機関が駆動されており、かつ前記容量検出ステップによって検出される前記蓄電池の容量が前記目標容量として通常状態に適用する第１の目標容量より低い第２の目標容量を超えている場合には、前記蓄電池の容量が前記第２の目標容量になるように前記電動機を駆動する強制放電が行われ、前記回生電力が発生した場合には発生した回生電力によって前記蓄電池が充電され、かつ前記内燃機関の駆動力を用いて前記電動機を駆動した充電が禁止されるように制御する制御ステップと、
   を含む蓄電池の充放電制御方法。