JP5547699B2

JP5547699B2 - 車両の駆動装置

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Publication number: JP5547699B2
Application number: JP2011179025A
Authority: JP
Inventors: 翔八重垣; 博之山田
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2011-08-18
Filing date: 2011-08-18
Publication date: 2014-07-16
Anticipated expiration: 2031-08-18
Also published as: CN103717434A; JP2013042621A; DE112012003427T5; WO2013024675A1; US20140210262A1; CN103717434B

Description

本発明は、電動機と蓄電装置を備えた車両の電動駆動装置に関する。

一般的にハイブリッド自動車（ＨＥＶ）や電気自動車（ＥＶ）などには多数の電動機が搭載されており、中でも車両の駆動に高出力電動機が用いられている。これらの電動機は、インバータから供給されるＡＣ電力によって駆動され、インバータはバッテリなどのＤＣ電源から供給されるＤＣ電力をＡＣ電力に変換する。バッテリには、ニッケル水素電池セルやリチウム電池セルなどの二次電池セルを複数備えた組電池からなるバッテリが用いられる。

このバッテリあるいは二次電池セルの劣化状態を示すパラメータとしては、ＳＯＨ（State Of Health）がある。ＳＯＨは、バッテリあるいは二次電池セルの内部抵抗がバッテリの初期状態からどの程度増加したかによって算出される。通常、この内部抵抗は二次電池セル毎に算出され、バッテリを構成する複数の二次電池セルの内、もっとも劣化の進んでいるものを基準にしてバッテリの劣化が判断される。

二次電池セルの内部抵抗Ｒは、バッテリが負荷状態で測定される、二次電池セルの端子間電圧ＣＣＶ（閉路電圧）の時間変化を測定して算出される。すなわち車両が駆動されてバッテリの負荷状態が変動することによる充放電電流によるＣＣＶの時間変化から算出される（例えば特許文献１参照）。

この内部抵抗は温度によって変化するため、二次電池セルの温度を正確に測定して、補正する必要がある。バッテリに負荷が接続され電流が流れると、二次電池セルの内部抵抗での損失により二次電池セル内部での温度が上昇し、二次電池セルの外部に設けた温度センサで測定された環境温度と二次電池セル内部の温度に差が生じる。二次電池セル内部の実際の温度と異なる温度を検出することを避けるため、特許文献２および特許文献３には、車両が長時間停止した状態から始動した際に、バッテリの内部抵抗を検出することが開示されている。これは、車両が長時間停止した状態では、バッテリの内部温度とバッテリの環境温度は同じになっているからである。

また、特許文献２および３には、ハイブリッド車両（ＨＥＶ）のバッテリへの負荷として、クラッチを切断して空回した状態のモータジェネレータを駆動することが記載されている。

特開２００８−２５６６７３号公報特開２００９−０３８８９６号公報特開２００９−０３８８９８号公報

しかしながら、モータジェネレータが車両の駆動軸と直結した構造のハイブリッド車両（ＨＥＶ）や電動車両（ＥＶ）では、このモータジェネレータを空回しすることが不可能であるので、モータジェネレータをバッテリへの負荷として用いる場合は、実際に車両を駆動してバッテリの内部抵抗を求めることになる。この場合、実際に車両を電動駆動するので、バッテリの消費電力は大きくなるだけでなく、二次電池セルの内部抵抗Ｒの変化からバッテリの劣化を判断する前に、既に車両を駆動していなければならない。

本発明に係る車両の駆動装置は、車両を直接駆動するモータと、複数の二次電池セルから構成される高電圧の第１の蓄電装置と、前記第１の蓄電装置の充放電状態を監視する蓄電制御装置と、前記第１の蓄電装置から供給されるＤＣ電力を前記モータにＡＣ電力として供給するＤＣ−ＡＣ電力変換装置と、車両に備えられた複数の補機と、前記複数の補機の駆動のためにＤＣ電力を供給する低電圧の第２の蓄電装置と、前記第１の蓄電装置のＤＣ電力を変換して前記第２の蓄電装置に供給するＤＣ−ＤＣ電力変換装置と、車両全体の制御を行う車両制御装置とを備えた車両の駆動装置であって、前記車両制御装置は、前記第１の蓄電装置の劣化度が判定可能な状態か判断する劣化判定部と、前記複数の補機から１つ以上の補機を選択する補機選択部と、前記劣化判定部が前記第１の蓄電装置の劣化度を判定可能と判断した場合に、前記補機選択部が選択した補機を駆動して前記第１の蓄電装置の劣化度を推定する劣化推定部とを備え、前記第１の蓄電装置の蓄電量が所定値を上回りかつ前記第２の蓄電装置の蓄電量が所定値を下回っている場合に、前記補機選択部は、前記第２の蓄電装置によって低電圧駆動される補機を優先的に選択することを特徴とする。
本発明に係る他の車両の駆動装置は、車両を直接駆動するモータと、複数の二次電池セルから構成される高電圧の第１の蓄電装置と、前記第１の蓄電装置の充放電状態を監視する蓄電制御装置と、前記第１の蓄電装置から供給されるＤＣ電力を前記モータにＡＣ電力として供給するＤＣ−ＡＣ電力変換装置と、車両に備えられた複数の補機と、前記複数の補機の駆動のためにＤＣ電力を供給する低電圧の第２の蓄電装置と、前記第１の蓄電装置のＤＣ電力を変換して前記第２の蓄電装置に供給するＤＣ−ＤＣ電力変換装置と、車両全体の制御を行う車両制御装置とを備えた車両の駆動装置であって、前記車両制御装置は、前記第１の蓄電装置の劣化度が判定可能な状態か判断する劣化判定部と、前記複数の補機から１つ以上の補機を選択する補機選択部と、前記劣化判定部が前記第１の蓄電装置の劣化度を判定可能と判断した場合に、前記補機選択部が選択した補機を駆動して前記第１の蓄電装置の劣化度を推定する劣化推定部とを備え、前記第１の蓄電装置の蓄電量及び前記第２の蓄電装置の蓄電量が所定値を上回る場合に、前記補機選択部は、前記第１の蓄電装置によって高電圧駆動される補機を優先的に選択可能であることを特徴とする。

本発明による車両の駆動装置により、車両を実際に駆動する前に、バッテリの劣化が判定できる。また、比較的消費電力の少ない、かつ車両の駆動準備に必要な負荷を用いることにより、バッテリの電力を有効利用しながらバッテリの劣化が判定できる。

本発明による車両の駆動装置を備えた車両の第１の実施形態の全体構成の例を説明する概略図である。図２は、一般的な二次電池セルの劣化状態に応じた電流-電圧特性を概略的に示す図である。図３は、本発明による車両の駆動装置が備える、バッテリの劣化状態推定機能での処理フローを示す図である。図４は、第１の実施形態でエンジン駆動用の燃料ポンプ１３を駆動してバッテリの劣化状態推定する場合に、バッテリ２３から出力されるＤＣ電力の供給経路を示す。図５は、第１の実施形態でパワースイッチングモジュール１７及びスタータ１６を駆動してバッテリの劣化状態推定する場合に、バッテリ２３から出力されるＤＣ電力の供給経路を示す。図６は、第１の実施形態で電気化学触媒１８を駆動してバッテリの劣化状態推定する場合に、バッテリ２３から出力されるＤＣ電力の供給経路を示す。図７は、第１の実施形態でオイルポンプ５２を駆動してバッテリの劣化状態推定する場合に、バッテリ２３から出力されるＤＣ電力の供給経路を示す。図８は、第１の実施形態で燃料ポンプ１３とオイルポンプ５２を同時に駆動してバッテリの劣化状態推定する場合に、バッテリ２３から出力されるＤＣ電力の供給経路を示す。図９は、第１の実施形態で車両起動後複数の補機を順次起動してバッテリの劣化状態推定する場合に、バッテリ２３から出力されるＤＣ電力の供給経路の例を示す。本発明による車両の駆動装置を備えた車両の第２の実施形態の全体構成の例を説明する概略図である。ここでは電動車両（ＥＶ）に本発明による車両の駆動装置を適用した例を示している。図１１は、第２の実施形態でバッタリヒータ１２５を駆動してバッテリの劣化状態推定する場合に、バッテリ１２３から出力されるＤＣ電力の供給経路を示す。図１２は、第２の実施形態でエアーコンプレッサー１７０を駆動してバッテリの劣化状態推定する場合に、バッテリ１２３から出力されるＤＣ電力の供給経路を示す。図１３は、第２の実施形態でブレーキ負圧用ポンプ１７１を駆動してバッテリの劣化状態推定する場合に、バッテリ１２３から出力されるＤＣ電力の供給経路を示す。図１４は、第２の実施形態でパワーステアリング用油圧ポンプ１７２を駆動してバッテリの劣化状態推定する場合に、バッテリ１２３から出力されるＤＣ電力の供給経路を示す。図１５は、第２の実施形態でシートヒーター１７３を駆動してバッテリの劣化状態推定する場合に、バッテリ１２３から出力されるＤＣ電力の供給経路を示す。図１６は、バッテリの蓄電状態（ＳＯＣ）に基づいてバッテリ負荷用の補機を選択するフローチャートを示す。

以下、図を参照して本発明を実施するための形態について説明する。
＜第１の実施形態＞
図１は本発明による車両の電動駆動装置を備えた車両の全体構成の一例を示す。
ハイブリッド車両ＨＥＶは、第一の動力発生装置として内燃機関であるエンジン１を用い、エンジン１はトルクコンバータ７の入力軸に接続される。トルクコンバータ７の出力軸は変速機５の入力軸に接続され、変速機５の出力軸（駆動軸１９）はデファレンシャルギア３に接続され、エンジン１の駆動力はデファレンシャルギア３で左右の車輪４に分配される。車輪４にはブレーキ１０が設けらされ、制動力を発生させることが出来る。第二の動力発生装置としてモータ２を用い、モータ２は減速ギア２１を介して駆動軸１９に直結されており、モータ２の駆動力はデファレンシャルギア３を介して左右の車輪４に分配される。モータ２には、モータ２を制御するモータ制御装置２２が電気的に接続される。モータ２が交流モータであれば、モータ制御装置２２は、インバータと呼ばれる直流−交流変換装置である。モータ制御装置２２は、ＤＣ電源であるバッテリ２３から供給されるＤＣ電力をＡＣ電力に変換してモータ２に供給する。

エンジン１には、例えば燃焼室内に直接燃料を噴射する直噴エンジンが用いられる。直噴エンジンの燃料噴射のためには、高い燃料圧力を確保する必要がある。この高い燃料圧力を確保するために、燃料ポンプ１１が用いられる。燃料ポンプ１１は、電力の供給によって駆動し、電力の供給源としてバッテリ１２が燃料ポンプ１１に電気的に接続されている。バッテリ１２は、エンジンの回転力を電気エネルギーに変換するオルタネータ１３によって電力が供給される。

エンジン１には、電子制御スロットル弁１４が設けられており、内燃機関制御装置１５の要求信号でエンジン１の出力を制御することが出来る。エンジン１の始動は，スタータ１６によって行われる。スタータ１６は、スタータ１６を制御するパワースイッチングモジュール１７が電気的に接続される。パワースイッチングモジュール１７はバッテリ１２より電力を供給され駆動し，スタータ１６の回転数を制御することが可能である。エンジン１が燃料を燃焼させた結果排出される排気ガスは、電気化学触媒１８を通過して車両の外へ放出される。排気ガスが電気化学触媒１８の内部を通過したとき、電気化学触媒は排気ガスの有害な成分を浄化する。また，電気化学触媒１８は電力の供給によって駆動し、電力の供給源としてバッテリ２３に電気的に接続されている。電気化学触媒１８が駆動すると、電気化学触媒が排気ガスの浄化に適した温度まで上昇する。

変速機５には、例えばオートマチックトランスミッションと呼ばれる有段自動変速機、もしくはＣＶＴと呼ばれる無段自動変速機が用いられ、変速制御装置５１により任意の変速段で変速機入力軸の駆動トルクを増幅して変速機出力軸に伝達できる。また、変速機５は、変速機内に搭載されたアクチュエータの動作により、変速時のギアを切り換えて（または変化させて）エンジンの回転トルクや回転速度を変化させることが可能である。また、このアクチュエータは、変速機制御装置５１により制御される。オイルポンプ５２は、トルクコンバータ７の駆動や変速機５に搭載されたアクチュエータの動作に必要な油圧を供給する。オイルポンプ５２は、バッテリ１２の電力供給によって駆動する。

モータ２は、インバータと呼ばれるモータ制御装置２２に三相交流線で接続されており、インバータ内の半導体素子をモータ制御装置２２により制御することで任意の駆動トルクを発生可能である。モータ２は、いわゆるモータジェネレータであって、回転軸を加速する方向に作用する力行状態、ならびに回転軸を減速する方向に作用する制動状態のどちらの状態もとりうる。モータ２は、制動状態にある場合は発電機として動作する。モータ２が発電状態にあるときは、エンジン１の余剰トルクをモータ発電電力に変換するエンジン発電による電力、および車両の制動力をモータの発電電力に変換する回生制動中に発生される電力は、いずれもバッテリ２３の充電に用いられる。

バッテリ２３は、複数の二次電池セル、例えばリチウムイオン電池等、から構成される。二次電池セルの表面には、サーミスタ（不図示）が設置されており、二次電池セルの温度検出が可能である。サーミスタからの出力はバッテリ制御装置２４に入力され、二次電池セルの温度が検出される。また、バッテリ制御装置２４は、バッテリ２３の充放電可能な許容出力電力量を計算している。モータ制御装置に内蔵されているモータコントローラ（不図示）は、仮にハイブリッド車両制御装置８よりバッテリの入出力可能範囲を超えて電力要求があった場合でも、実際に入出力する電力を入出力可能範囲で制限する。

図２は、例えばリチウムイオン電池等の二次電池セルの劣化状態に応じた電流-電圧特性を概略的に示している。これによれば、二次電池セルの出力電流が大きくなるにつれて二次電池セルの出力電圧は減少する傾向にあり、かつ二次電池セルの劣化が進行すると電圧の減少度合いが大きくなる。これは、二次電池セル自身の内部抵抗による電圧降下によるものである。
二次電池セルの電圧降下はバッテリ電流と二次電池セルの内部抵抗値によって決まるが、二次電池セルの劣化が進行すると内部抵抗値が増加するため、バッテリの出力電流が同じでも二次電池セルでの電圧降下が大きくなる。つまり、二次電池セルの内部抵抗値の増加の程度を算出することでバッテリの劣化状態を定義することが可能となる。

ＤＣ−ＤＣコンバータ６は、バッテリ１２とバッテリ２３とを電気的に接続する。バッテリ１２は、燃料ポンプ１１などの車両に搭載された補機類を駆動するためのいわゆる１２Ｖバッテリである。一方、バッテリ２３は、車両の駆動源となるモータ２に電力を供給する高圧バッテリである。ＤＣ−ＤＣコンバータ６は、これら電圧レベルの異なる２種類のバッテリ間での電力の授受を可能とするために電圧変換を行う。これにより、例えば燃料ポンプ１１の駆動中にバッテリ１２の蓄電量が不足し電力供給不能となった場合に、ＤＣ−ＤＣコンバータ６を介してバッテリ２３の電力を燃料ポンプ１１に供給することが可能である。

ハイブリッド車両制御装置８には、各制御装置、入力軸回転センサ（不図示）および出力軸回転センサ（不図示）から回転速度、トルクおよびアクセル開度などの情報が入力される。ハイブリッド車両制御装置８は、モータ制御装置２２を介してモータ２のトルクや回転数を制御すると共に、内燃機関制御装置１５および電子制御スロットル弁１４を介してエンジン１の出力を制御する。ハイブリッド車両制御装置８は、こうしたモータ２の制御とエンジン１の制御との間の協調制御を行って自動車の駆動力を発生させる。さらに、変速機制御装置５１およびアクチュエータ（不図示）を介して変速機のギア位置も制御可能である。また、ハイブリッド車両制御装置８は、ＤＣ−ＤＣコンバータを制御可能である。ハイブリッド車両制御装置８は、他の制御装置、例えば変速機制御装置５１、内燃機関制御装置１５またはモータ制御装置２２に同様な機能を搭載して一体化させることも可能である。

ハイブリッド車両制御装置８は、バッテリ２３の劣化状態を推定する劣化状態推定機能を有する。このバッテリの劣化状態推定機能は、劣化判定部（不図示）及び劣化度推定部（不図示）によって構成される。
劣化判定部は、まず車両起動時に劣化度推定部による処理を開始するか否かを判断する。あらかじめ車両が最後に停止したときの日時を記憶しておき、次に車両が起動したときの日時と照合し、所定時間が経過している場合は処理の開始を許可する。車両の起動・停止の判定は、イグニッションスイッチのＯＮ・ＯＦＦによって識別可能である。

劣化判定部が、車両停止後、所定の時間が経過しているかどうかで、バッテリの劣化度推定部による処理を行うかどうかを判断するのは、以下の理由によるものである。
バッテリの劣化状態推定は、二次電池セルの表面に設置したサーミスタの検出温度に基づいて補正されたバッテリ２３の内部抵抗を用いて、この内部抵抗がバッテリ２３の初期状態からどの程度増加したか算出して行う。車両が走行中に力行・回生を繰り返すと、この際にモータジェネレータ２による力行・回生が行われる。モータジェネレータ２を駆動用に用いる場合は、バッテリ２３から供給されたＤＣ電力をモータ制御装置２２がＡＣ電力に変換して供給する。また、モータジェネレータ２が回生運転により発電している場合は、この発電によるＡＣ電力は、モータ制御装置２２によりＤＣ電力に変換されてバッテリ２３が充電される。従って、バッテリ２３は充放電を繰り返すが、この充放電電流と、二次電池セルの内部抵抗により二次電池セル内部に発熱を生じるので、二次電池セルの内部温度が上昇し、二次電池セル表面との温度差が生じてしまう。このような温度差が存在する状態で内部抵抗の算出を行うと、実際の二次電池セルの温度より低い二次電池セル外側の温度に基づいた補正が行われるため、内部抵抗の算出精度が低下し、二次電池セルあるいはバッテリの劣化の程度が正しく判断されなくなってしまう。このため、車両停止後から所定時間(例えば一晩)経過後のように、二次電池セルの表面温度と二次電池セル内部の温度が等しいとみなすことが可能な状況で、二次電池セルの端子間電圧を測定して、バッテリの劣化状態推定を行うことが望ましい。

バッテリの劣化度推定処理開始が許可された場合、次に車両の駆動に必要な補機である燃料ポンプ１３の駆動を行う。このとき、ＤＣ−ＤＣコンバータを作動させバッテリ２３の電力を選択した補機に供給する。

以上が劣化判定部の処理内容である。劣化判定部による処理実施後、続いて劣化度推定部による処理を実行する。

劣化度推定部は、バッテリ電圧及び電流を、バッテリ２３を監視するバッテリ制御装置２４より取得する。取得した電圧及び電流の変化量に基づき、バッテリ２３の内部抵抗測定値Ｒを算出する。次に、バッテリ制御装置２４から取得したバッテリ２３のサーミスタ温度Ｔ及びバッテリ２３の充電状態ＳＯＣに基づき、あらかじめ用意された内部抵抗マップより内部抵抗基準値Ｒ_Ｓ（ＳＯＣ、Ｔ）を検索する。上記算出した内部抵抗測定値Ｒ及び内部抵抗基準値Ｒ_Ｓ（ＳＯＣ、Ｔ）に基づき、バッテリ劣化状態ＳＯＨ［％］を式（１）のように算出する。
ＳＯＨ［％］＝Ｒ／Ｒ_Ｓ（ＳＯＣ、Ｔ） ×１００・・・・（１）

以上が劣化度推定部の処理内容である。
以上のようにして算出したバッテリ劣化状態ＳＯＨが、所定の範囲を外れている場合、表示装置９に対してバッテリ劣化警告の点灯信号を出力する。

図３に劣化状態推定機能の具体的な処理内容を示す。まずステップＳ１において、車両が起動したか否かをイグニッションスイッチがＯＦＦからＯＮに切り替わったか否かで判定する。次に、ステップＳ２において、バッテリの劣化状態推定が可能であるか否かを判断する。具体的には、車両停止後から再びイグニッションＯＮとなるまでに所定時間が経過したかどうかにより可否を判定する。劣化状態推定不可の場合は、処理を終了する。劣化状態推定可能と判断した場合、ステップＳ３において補機の駆動を実施する。駆動する補機は、ハイブリッド車両駆動装置８が備える補機選択部（不図示）によって選択される。バッテリ通電後、ステップＳ４において、二次電池セルの内部抵抗及び二次電池セルの劣化度を計算し、最も劣化度の大きい二次電池セルの劣化度をバッテリの劣化度とする。次にステップＳ５において、算出したバッテリ劣化度が所定範囲内にあるか否かを判定する。バッテリ劣化度が所定範囲内にある場合は、処理を終了する。所定範囲外の場合は、ステップＳ６に進み、警告灯を点灯させ、ドライバーにバッテリが劣化したことを知らせる。

バッテリの劣化状態を推定するために、どの補機を選択して駆動するかは、車両の状態ならびにドライバの操作に基づいて、ハイブリッド車両駆動装置８が備える補機選択部が行う。
例えば、以上の実施形態において、図４に示すようにバッテリ劣化状態の推定にあたり、バッテリ２３からの電流をＤＣ−ＤＣコンバータを介してエンジン駆動用の燃料ポンプ１３に供給している。エンジン１が燃焼室内に直接燃料を噴射する直噴エンジンである場合、燃料噴射のために高い燃料圧力を確保する必要がある。車両起動時より燃料ポンプを駆動し、エンジン始動前にあらかじめ燃料圧力を高めておくことで、エンジン始動直後より良好な燃焼を行うことが出来る。それと同時にバッテリの劣化推定を実施しているのでバッテリの電力をより有効に利用することが出来る。
従って、このような場合、補機選択部は優先的にエンジン駆動用の燃料ポンプ１３を駆動して、劣化判定部での処理に必要な、バッテリ電圧及び電流がバッテリ２３から出力されるようにする。

上記実施形態ではバッテリ２３の負荷となる補機として、補機選択部は燃料ポンプ１３を優先的に選択して駆動したが，車両の駆動に必要な補機であれば、他の補機を優先的に選択しても良い。車両ＨＥＶの構成においては、例えばエンジンを駆動するために必要な補機として燃料ポンプ１３の他、スタータ１６及びパワースイッチングモジュール１７、電気化学触媒１８が挙げられる。また、変速機の駆動に必要な補機としてオイルポンプ５２が挙げられる。

図５は、バッテリ劣化判定処理時のバッテリ負荷として、パワースイッチングモジュール１７及びスタータ１６を選択した場合の電力供給経路を示している。バッテリ２３の供給電力はＤＣ−ＤＣコンバータ６を介して、パワースイッチングモジュール１７に供給されスタータ１６を駆動する。このように、バッテリ負荷としてパワースイッチングモジュール１７及びスタータ１６を優先的に選択することで、エンジンの始動に必要な電力を用いてバッテリの劣化判定を行うことが出来るので、バッテリ電力の有効利用につながる。

図６は、バッテリ劣化判定処理時のバッテリ負荷として、補機選択部が電気化学触媒１８を選択した場合の電力供給経路を示している。バッテリ２３の供給電力は直接電気化学触媒１８に供給される。車両起動時よりあらかじめ電気化学触媒１８を駆動しておくことで、触媒を排気ガスの浄化に適した温度まで高めることが出来るのでエンジン始動直後より、排気ガスの浄化を良好に行うことが出来、かつバッテリの劣化判定を同時に実施することが出来る。

ここでハイブリッド車両ＨＥＶは、エンジン１とモータ２を協調させて駆動するＨＥＶ走行モードと、エンジン１を停止しモータ２のみを駆動するＥＶ走行モードを備えており、ハイブリッド車両制御装置８により選択可能である。車両発進時に、例えばバッテリ残量に十分な余裕がある場合にはハイブリッド車両制御装置８はＥＶ走行モードを選択し、逆にバッテリ残量が残り少ない場合にはハイブリッド車両制御装置８はＨＥＶ走行モードを選択する。一般に、エンジンは車両発進時などの低回転・低トルク領域では燃焼効率が良好ではないため、車両の駆動効率という観点からはモータのみで駆動するＥＶ走行モードを選択する方が良い。

以上のように車両の駆動効率の観点から、車両発進時にハイブリッド車両制御装置８がＥＶ走行モードを選択する場合には、補機選択部が燃料ポンプ１３やスタータ１６及びパワースイッチングモジュール１７をバッテリ負荷用の補機として選択することを禁止しても良い。

図７は、補機選択部がバッテリ劣化判定処理時のバッテリ負荷用の補機として、オイルポンプ５２を選択した場合の電力供給経路を示している。バッテリ２３の供給電力はＤＣ−ＤＣコンバータ６を介してオイルポンプ５２に供給される。オイルポンプ５２を車両起動時よりあらかじめ稼動しておくことで、トルクコンバータ及び変速機の油圧が確保され、エンジン１の出力を車輪４まで良好に伝達することが出来るため、ドライバーのアクセル操作に対する応答性を確保することが出来、かつバッテリの劣化判定を同時に実施することが出来る。

補機選択部が以上のような補機を選択してバッテリ２３に負荷を接続することで、車両の性能を高めつつバッテリ２３の劣化度推定を行えるためバッテリの電力をより有効に利用することが出来る。

上記実施形態では，車両に搭載された補機のうちいずれか一つを選択してバッテリに負荷を与えるようにしているが、例えば、図８に示すように燃料ポンプ１３とオイルポンプ５２を同時に駆動するなど複数の補機を補機選択部が優先的に選択して同時に駆動しても良い。二次電池セルの内部抵抗値を測定する場合、測定精度向上のため所定値以上の電流を流す必要がある。よって、選択する補機によっては単独で駆動しても所望の電流を流すことが出来ない場合がある。このような場合、複数の補機を同時に駆動することによって、所望の電流を流すことが可能となる。

また、上記補機を補機選択部が順次選択して駆動しても良い。例えば、図９に示すように車両起動後まず電気化学触媒１８を駆動し、所定時間経過後、次に燃料ポンプ１１を駆動、さらに所定時間経過後、パワースイッチングモジュール１７を駆動しエンジン１を始動する、などのように順次駆動する補機を選択すると良い。

＜第２の実施形態＞
本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。以下に第２の実施形態を示す。図１０は本発明による車両の電動駆動装置を備えた車両のもう一つの例の全体構成を示す。

電動車両１００は、動力発生装置としてモータ１０２を用い、モータ２は減速ギア１２１及びデファレンシャルギア１０３を介して車輪１０４に接続される。車輪１０４にはブレーキ１１０が接続され、制動力を発生させることが出来る。モータ１０２にはモータ１０２を制御するモータ制御装置１２２が電気的に接続される。モータ制御装置１２２は、インバータと呼ばれる直流−交流変換装置であり、モータ制御装置１２２の電源としてバッテリ１２３が搭載されている。バッテリ１１２は車両に搭載された補機類を駆動するためのいわゆる１２Ｖバッテリである。ＤＣ−ＤＣコンバータ１０６は、バッテリ１１２とバッテリ１２３を電気的に接続する。また、室内空調用のエアコンプレッサー１７０及びシートヒータ１７３を備え、ドライバーの操作によって駆動可能である。

ブレーキ１１０はブレーキ負圧発生用ポンプ１７１を備える。ブレーキ負圧用ポンプ１７１は、ドライバーがブレーキペダルを踏んだときに発生する踏力を倍増させ、車両の制動力に変換する。ブレーキ負圧用ポンプ１７１は、バッテリ１１２あるいはＤＣ−ＤＣコンバータ１０６を介してバッテリ１２３の電力の供給によって駆動する電動駆動式ポンプである。

車輪１０４には、ドライバーがハンドルを操作することによって車両の操舵が可能となるステアリング装置が接続されており、ステアリング装置にはパワーステアリング用油圧ポンプ１７２が接続されている。パワーステアリング用油圧ポンプ１７２は、バッテリ１１２あるいはＤＣ−ＤＣコンバータ１０６を介してバッテリ１２３の電力の供給によって駆動する電動駆動式ポンプである。

バッテリ１２３は、二次電池セルの表面にサーミスタが設置されており温度の検出が可能である。サーミスタ温度はバッテリ制御装置１２４によって検出される。また、バッテリ制御装置１２４は、電力の充放電量を制御しており、仮にモータ制御装置１２２よりバッテリの入出力可能範囲を超えて電力要求があった場合でも、実際に入出力する電力を制限する。バッテリ１２３には、バッテリヒータ１２５が接続されておりバッテリ１２３の電力供給によって駆動する。

車両駆動装置１０８は、各制御装置からトルク・回転速度・アクセル開度等の情報が入力され、その情報を基に車両の駆動トルクを決定し、モータ制御装置１２２にトルク指令を与える。車両駆動装置１０８は各種補機に直接もしくは各制御装置から間接的に駆動指令を与える。車両駆動装置１０８は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０６を制御しバッテリ１１２とバッテリ１２３の充電量に基づき、２つのバッテリ間で蓄電された電力の授受を行うことが可能である。

このような構成の電動車両１００においても、車両制御装置１０８が図２に示すバッテリ劣化判定処理を実施することが可能である。ただし、ハイブリッド車両ＨＥＶと電動車両１００では車両に搭載される補機類が異なるため、図２の劣化判定処理において補機選択部が選択可能な補機が異なる。
電動車両１００に示した構成において選択可能な補機は、例えばバッテリヒータ１２５、エアコンプレッサー１７０、ブレーキ負圧用ポンプ１７１、パワーステアリング用油圧ポンプ１７２、シートヒーター１７３が挙げられる。

図１１は、バッテリ劣化判定処理時のバッテリ負荷用の補機として、補機選択部がバッタリヒータ１２５を選択した場合の電力供給経路を示している。バッテリヒータ１２５はバッテリ１２３から直接電力を供給されバッテリ１２３の温度を上昇させる。一般にバッテリは、低温状態（例えば０℃）では常温（例えば２０℃）に比べ内部抵抗が増大するので出力可能な電力が減少する。よって、車両起動時にバッテリが低温状態にあった場合は、なるべく早くバッテリ温度を引き上げることが望ましい。このように、バッテリ負荷用の補機として補機選択部がバッテリヒータ１２５を優先的に選択することで、バッテリ劣化判定と同時にバッテリ１２３の出力性能を確保することができる。

図１２は、バッテリ劣化判定処理時のバッテリ負荷用の補機として、補機選択部がエアーコンプレッサー１７０を選択した場合の電力供給経路を示している。バッテリ１２３の供給電力は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０６を介して、エアーコンプレッサー１７０の駆動に使われる。エアーコンプレッサー１７０は、ドライバーのスイッチ操作によって駆動が選択されるため、車両起動前にあらかじめドライバーがスイッチをオンにしている場合には、バッテリ負荷用の補機として補機選択部が選択する。バッテリ負荷用の補機としてエアーコンプレッサー１７０を補機選択部が優先的に選択することで、バッテリ劣化判定と同時に、ドライバーの要求に応じ車両室内の空調の制御が可能となる。

図１３は、バッテリ劣化判定処理時のバッテリ負荷用の補機として、補機選択部がブレーキ負圧用ポンプ１７１を選択した場合の電力供給経路を示している。バッテリ１２３の供給電力は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０６を介して、ブレーキ負圧用ポンプ１７１の駆動に使われる。ブレーキ負圧ポンプ１７１の駆動により、ドライバーがブレーキペダルを踏むことで発生する踏力が増幅され車両の制動力となる。このように、バッテリ負荷用の補機としてブレーキ負圧用ポンプ１７１を補機選択部が優先的に選択することで、バッテリ劣化判定と同時に制動力の確保が可能となる。

図１４は、バッテリ劣化判定処理時のバッテリ負荷用の補機として、パワーステアリング用油圧ポンプ１７２を補機選択部が選択した場合の電力供給経路を示している。バッテリ１２３の供給電力は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０６を介して、パワーステアリング用油圧ポンプ１７２の駆動に使われる。パワーステアリング用油圧ポンプの駆動により、ドライバーがハンドルを操作することによる操舵力を増幅し車両の操舵が可能となる。このように、バッテリ負荷用の補機として補機選択部がパワーステアリング用油圧ポンプ１７２を優先的に選択することで、バッテリ劣化判定と同時に車両の操舵力の確保が可能となる。

図１５は、バッテリ劣化判定処理時のバッテリ負荷用の補機として、シートヒーター１７３を選択した場合の電力供給経路を示している。バッテリ１２３の供給電力は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０６を介して、シートヒーター１７３の駆動に使われる。シートヒーター１７３は、ドライバーのスイッチ操作によって駆動が選択されるため、車両起動前にあらかじめドライバーがスイッチをオンにしている場合に、バッテリ負荷用の補機として選択可能となる。バッテリ負荷用の補機として補機選択部がシートヒーター１７３を優先的に選択することで、バッテリ劣化判定と同時に、ドライバーの要求に応じシートの温度調整が可能となる。
すなわち車両の熱源となる補機としては、バッテリーヒーター１２５（図１１参照）とシートヒーター１７３（図１５参照）とを補機選択部が選択できる。

図１６は、バッテリの蓄電状態（ＳＯＣ）に基づいてバッテリ負荷用の補機を選択するフローチャートを示している。一般にバッテリには正常に電力が出力可能なＳＯＣの範囲が定められており、その範囲から逸脱して電力の充放電を行うとバッテリの劣化が促進されることがある。例えば高電圧バッテリの場合、ＳＯＣの上下限値（例えば４０％〜６０％）を設定しており、このＳＯＣの下限値を下回ってなおバッテリ電力消費を行うとバッテリ劣化が促進される。第１及び第２の実施形態に示すように高電圧バッテリと低電圧バッテリを備える場合、これら２種類のバッテリの蓄電状態に基づいて補機の選択を行うと良い。

まず図１６に示すステップＳ１において高電圧バッテリのＳＯＣがあらかじめ定められた所定値を下回っている場合，ステップＳ５に進み補機選択部が車両の全ての補機を選択することを禁止する。これによりバッテリＳＯＣが所定値以下つまりバッテリの電力が残り少ない場合にそれ以上のバッテリ電力消費を抑制することができるため、バッテリの劣化を防止することが出来る。次にステップＳ１において高電圧バッテリのＳＯＣが所定値以上である場合、ステップＳ２に進む。ステップＳ２において低電圧バッテリのＳＯＣが所定値以下である場合は、ステップＳ３に進み補機選択部が低電圧駆動の補機を優先的に選択する。このように低電圧バッテリのＳＯＣが所定値以下つまりバッテリ電力が残り少ない場合に、代替として電力に余裕のある高電圧バッテリから電力を供給することで、低電圧バッテリの劣化を防止することが出来る。次にステップＳ３において低電圧バッテリのＳＯＣが所定値以上である場合、ステップＳ４に進み、補機選択部が高電圧駆動の補機を優先的に選択する。

このように、高電圧バッテリ及び低電圧バッテリに十分な電力が蓄電されている場合は、ＤＣ−ＤＣコンバータを介さず駆動が可能な高電圧駆動の補機を駆動することでバッテリ電力を有効に使うことが出来る。低電圧駆動の補機を駆動する場合、高電圧バッテリの電力がＤＣ−ＤＣコンバータを介し電圧変換されて供給されるため、この電圧変換過程において電力損失が発生し、電力の有効利用という観点からは望ましくない。以上のように高電圧バッテリ及び低電圧バッテリのＳＯＣに基づき、バッテリ劣化判定処理時のバッテリ負荷用補機を選択することで、バッテリ劣化判定を行いつつバッテリの劣化防止及び電力の有効利用が可能となる。

以上のように電量車両１００の構成においても、補機選択部が車両の補機を選択してバッテリ２３に負荷を与えることで、車両の性能を高めつつバッテリ２３の劣化度推定を行えるためバッテリの電力をより有効に利用することが出来る。

以上の説明は本発明の実施形態の例であり、本発明はこれらの実施形態や実施例に限定されない。当業者であれば、本発明の特徴を損なわずに様々な変形実施が可能である。

１エンジン
２モータ
３ディファレンシャルギア
４車輪
５変速機
６ＤＣ−ＤＣコンバータ
７トルクコンバータ
８ハイブリッド車両制御装置
９表示装置
１０ブレーキ
１１燃料ポンプ
１２バッテリ(低圧)
１３オルタネータ
１４電子制御スロットル弁
１５内燃機関制御装置
１６スタータ
１７パワースイッチングモジュール
１８電気触媒
１９駆動軸
２１減速ギア
２２モータ制御装置(インバータ)
２３バッテリ(高圧)
２４バッテリ制御装置
５１変速制御装置
５２オイルポンプ
１００電動車両
１０２モータ
１０３ディファレンシャルギア
１０４車輪
１０６ＤＣ−ＤＣコンバータ
１０８車両制御装置
１０９表示装置
１１０ブレーキ
１１２バッテリ(低圧)
１２１減速ギア
１２２モータ制御装置(インバータ)
１２３バッテリ(高圧)
１２４バッテリ制御装置
１２５バッテリヒータ
１７０エアーコンプレッサー
１７１ブレーキ負圧用ポンプ
１７２パワーステアリング用油圧ポンプ
１７３シートヒーター

Claims

車両を直接駆動するモータと、
複数の二次電池セルから構成される高電圧の第１の蓄電装置と、
前記第１の蓄電装置の充放電状態を監視する蓄電制御装置と、
前記第１の蓄電装置から供給されるＤＣ電力を前記モータにＡＣ電力として供給するＤＣ−ＡＣ電力変換装置と、
車両に備えられた複数の補機と、
前記複数の補機の駆動のためにＤＣ電力を供給する低電圧の第２の蓄電装置と、
前記第１の蓄電装置のＤＣ電力を変換して前記第２の蓄電装置に供給するＤＣ−ＤＣ電力変換装置と、
車両全体の制御を行う車両制御装置とを備えた車両の駆動装置であって、
前記車両制御装置は、前記第１の蓄電装置の劣化度が判定可能な状態か判断する劣化判定部と、前記複数の補機から１つ以上の補機を選択する補機選択部と、前記劣化判定部が前記第１の蓄電装置の劣化度を判定可能と判断した場合に、前記補機選択部が選択した補機を駆動して前記第１の蓄電装置の劣化度を推定する劣化推定部とを備え、
前記第１の蓄電装置の蓄電量が所定値を上回りかつ前記第２の蓄電装置の蓄電量が所定値を下回っている場合に、前記補機選択部は、前記第２の蓄電装置によって低電圧駆動される補機を優先的に選択することを特徴とする車両の駆動装置。
請求項１に記載の車両の駆動装置において、
前記劣化推定部は、前記補機選択部が選択した補機を駆動した際に前記第１の蓄電装置から供給されるＤＣ電力の電流と電圧とから算出した内部抵抗値に基づいて、前記第１の蓄電装置の劣化度を推定することを特徴とする車両の駆動装置。
請求項１または２に記載の車両の駆動装置において、
前記車両は、前記車両を駆動するエンジンと、前記エンジンの駆動に必要な補機を備え、
前記補機選択部は、前記エンジンの駆動に必要な補機を優先的に選択することを特徴とする車両の駆動装置。
請求項１または２に記載の車両の駆動装置において、
前記車両は、変速機と、前記変速機の駆動に必要な補機とを備え、
前記補機選択部は、前記変速機の駆動に必要な補機を優先的に選択することを特徴とする車両の駆動装置。
請求項１または２に記載の車両の駆動装置において、
前記複数の補機は、運転者が操作可能な車載補機を含み、
前記補機選択部は、前記運転者が操作可能な車載補機を優先的に選択することを特徴とする車両の駆動装置。
請求項１または２に記載の車両の駆動装置において、
前記複数の補機は、前記電動車両の操舵に必要な補機を含み、
前記補機選択部は、前記車両の操舵に必要な補機を優先的に選択することを特徴とする車両の駆動装置。
請求項１または２に記載の車両の駆動装置において、
前記複数の補機は、前記電動車両の制動に必要な補機を含み、
前記補機選択部は、前記車両の制動に必要な補機を優先的に選択することを特徴とする車両の駆動装置。
請求項１または２に記載の車両の駆動装置において、
前記車両は、前記電動車両の熱源となる補機を含み、
前記補機選択部は、前記車両の熱源となる補機を優先的に選択可能であることを特徴とする車両の駆動装置。
請求項３に記載の車両の駆動装置において、
前記劣化判定部は、車両停止後所定の時間が経過していない場合に前記劣化推定部による処理を行うか否かを判断することを特徴とする車両の駆動装置。
請求項１または２に記載の車両の駆動装置において、
前記劣化判定部が、前記第１の蓄電装置の蓄電量が所定値を下回る場合に、前記劣化度推定部による処理の実行を禁止することを特徴とする車両の駆動装置。
請求項１または２に記載の車両の駆動装置において、
前記第１の蓄電装置の蓄電量及び前記第２の蓄電装置の蓄電量が所定値を上回る場合に、前記補機選択部は、前記第１の蓄電装置によって高電圧駆動される補機を優先的に選択可能であることを特徴とする車両の駆動装置。
車両を直接駆動するモータと、
複数の二次電池セルから構成される高電圧の第１の蓄電装置と、
前記第１の蓄電装置の充放電状態を監視する蓄電制御装置と、
前記第１の蓄電装置から供給されるＤＣ電力を前記モータにＡＣ電力として供給するＤＣ−ＡＣ電力変換装置と、
車両に備えられた複数の補機と、
前記複数の補機の駆動のためにＤＣ電力を供給する低電圧の第２の蓄電装置と、
前記第１の蓄電装置のＤＣ電力を変換して前記第２の蓄電装置に供給するＤＣ−ＤＣ電力変換装置と、
車両全体の制御を行う車両制御装置とを備えた車両の駆動装置であって、
前記車両制御装置は、前記第１の蓄電装置の劣化度が判定可能な状態か判断する劣化判定部と、前記複数の補機から１つ以上の補機を選択する補機選択部と、前記劣化判定部が前記第１の蓄電装置の劣化度を判定可能と判断した場合に、前記補機選択部が選択した補機を駆動して前記第１の蓄電装置の劣化度を推定する劣化推定部とを備え、
前記第１の蓄電装置の蓄電量及び前記第２の蓄電装置の蓄電量が所定値を上回る場合に、前記補機選択部は、前記第１の蓄電装置によって高電圧駆動される補機を優先的に選択可能であることを特徴とする車両の駆動装置。
請求項１２に記載の車両の駆動装置において、
前記劣化推定部は、前記補機選択部が選択した補機を駆動した際に前記第１の蓄電装置から供給されるＤＣ電力の電流と電圧とから算出した内部抵抗値に基づいて、前記第１の蓄電装置の劣化度を推定することを特徴とする車両の駆動装置。
請求項１から１３のいずれか一項に記載の車両の駆動装置において、
前記車両制御装置がエンジンを停止し前記モータのみで走行することを選択した場合に、前記車両制御装置は、前記補機選択部が前記エンジンの駆動に必要な補機を選択することを禁止することを特徴とする車両の駆動装置。