JP3926518B2 - ハイブリッド車両のバッテリ制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ハイブリッド車両に搭載されるバッテリの制御を行うバッテリ制御装置に係るものであり、特に、バッテリの温度に応じて充放電量を制御するバッテリ制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、走行用の動力源としてエンジンの他にモータを備えたハイブリッド車両が知られている。ハイブリッド車両にはシリーズハイブリッド車とパラレルハイブリッド車がある。シリーズハイブリッド車はエンジンによって駆動される発電機の発電出力等を用いてモータを駆動し、モータによって車輪を駆動する車両である。
したがって、エンジンと車輪が機械的に連結されていないため、エンジンを高燃費低エミッションの回転数領域にてほぼ一定回転で運転することができ、従来のエンジン車両に比べ良好な燃費及び低いエミッションを実現できる。
【０００３】
これに対しパラレルハイブリッド車は、エンジンに連結されたモータによってエンジンの駆動軸を駆動補助すると共に、このモータを発電機として使用して得られた電気エネルギーを蓄電装置に充電し、さらにこの発電された電気エネルギーは車両内の電装品にも用いられる。
したがって、エンジンと車輪が機械的に連結されているにも関わらず、エンジンの運転負荷を軽減できるため、やはり従来のエンジン車に比べ良好な燃費及び低エミッションを実現できる。
【０００４】
上記パラレルハイブリッド車には、エンジンの出力軸にエンジンの出力を補助するモータが直結され、このモータが減速時等に発電機として機能してバッテリ等に蓄電をするタイプや、エンジンとモータのいずれか、あるいは、双方で駆動力を発生することができ発電機を別に備えたタイプのもの等がある。
このようなハイブリッド車両にあっては、例えば、加速時においてはモータによってエンジンの出力を補助し、減速時においては減速回生によってバッテリ等への充電を行なう等様々な制御を行い、バッテリの電気エネルギー（以下、バッテリ残容量という）を確保して運転者の要求に対応できるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ハイブリッド車両に用いられるバッテリは、バッテリ自身の温度が上昇すると充電効率が急激に低下してしまう温度が存在する。この温度はバッテリの性能によって予め決まっている温度である。バッテリの温度がこの温度を超えている状態において充電を行っても熱に変換されるだけで、充電された電力をバッテリに蓄えることができない。
【０００６】
また、複数のモジュールからなるバッテリにおいては、このモジュール間に温度差があるとモジュール間の容量のばらつきが拡大する。特に、環境の温度の影響によってバッテリの温度が上昇する場合は、このモジュール間の温度のばらつきが発生しやすい。さらに、バッテリ温度が高温である場合には、バッテリ残容量の上限を検出するための電圧の変化が小さくなるため、バッテリ残容量の上限の検出が困難となる。このため、車両に搭載されるバッテリはバッテリ自身を冷却する機構が備えられ、充電効率が急激に低下してしまう温度以下にバッテリ温度が保たれるようになっていることが多い。
【０００７】
しかしながら、バッテリを冷却する機構は車両が運転中でなければ作動しないため、駐車されている場合は、バッテリ自身を冷却することができない。したがって、炎天下に置かれた車内に搭載されたバッテリは、車内の温度上昇と共に温度が上昇してしまう。この状態において、走行を開始して、バッテリ自身の冷却を行ってもバッテリ温度が低下するまで時間を要してしまう。バッテリの温度が低下するまでの間は、充電を行ってもその電力をバッテリに蓄えることができないため、バッテリ温度のさらなる上昇が発生するという問題がある。
【０００８】
また、バッテリを構成するモジュール間に温度のばらつきがある状態において、常温と同様に充放電を行うとバッテリ容量のばらつきが拡大してしまうという問題もある。さらに、バッテリ温度が高い状態において充電を行っても熱に変換されるだけでバッテリ電圧は上昇しないために、バッテリの残容量の上限を電圧変化で検出することが困難になり、結果的に過充電に至ってしまいバッテリを劣化させてしまうという問題もある。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、バッテリの温度に応じて充放電量を制御してバッテリの劣化を防止することができるバッテリ制御装置を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、車両の推進力を出力するエンジン（例えば、実施形態におけるエンジン１）と、エンジンの出力を補助する補助駆動力を発生するモータ（例えば、実施形態におけるモータ２）と、該モータに電力を供給すると共に補助駆動力が必要ないときにモータを発電機として作動させ得られた電気エネルギーを充電するバッテリ（例えば、実施形態におけるバッテリ８）とを備えたハイブリッド車両のバッテリ制御装置（例えば、実施形態におけるバッテリ制御装置９）であって、前記バッテリ制御装置は、前記バッテリの残容量を算出するバッテリ残容量算出手段（例えば、実施形態におけるバッテリ残容量算出部９１）と、前記バッテリの温度を検出するバッテリ温度検出手段（例えば、実施形態における温度センサ）と、前記バッテリ温度検出手段によって検出された前記バッテリの温度が所定温度以上である（例えば、実施形態における充電効率が低下する温度）場合に（例えば、実施形態におけるステップＳ１、ステップＳ２）、前記バッテリ残容量算出手段によって算出されたバッテリ残容量が第１の所定値（例えば、実施形態におけるバッテリ使用許可下限値）になるまで（例えば、実施形態におけるステップＳ３）放電のみを許可し（例えば、実施形態におけるステップＳ２）、バッテリ残容量が第１の所定値（例えば、実施形態におけるバッテリ使用許可下限値）になった後は、第１の所定値より大きい第２の所定値（例えば、実施形態における充電許可制限値）を超えない範囲で充電を許可する（例えば、実施形態におけるステップＳ５、ステップＳ７）充放電制御手段（例えば、実施形態における充放電制御部９２）とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
請求項１に記載の発明によれば、バッテリの残容量を算出するバッテリ残容量算出手段と、前記バッテリの温度を検出するバッテリ温度検出手段と、前記バッテリ温度検出手段によって検出された前記バッテリの温度が該バッテリの充電効率が低下する温度である場合に充電を禁止して、前記バッテリ残容量算出手段によって算出されたバッテリ残容量がバッテリ使用許可下限値になるまで放電のみを許可する充放電制御手段とをバッテリ制御装置に備え、バッテリの温度が低下するまで充電することを禁止するようにしたため、バッテリの温度が高温である場合に充電効率低下によるさらなるバッテリ温度の上昇とバッテリの劣化を防止することができるという効果が得られる。また、バッテリ残容量がバッテリ使用許可下限値になった後は、充電効率が低下する温度よりバッテリ温度が低くなるまで充電許可制限値を超える充電を禁止するようにしたため、バッテリ温度が高い状態においてはバッテリ残容量を低い値に制限し、バッテリが劣化しない範囲での充電を行うことでき、回生によって得られるエネルギーを効率良く蓄えることができるという効果を得ることができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、前記バッテリ残容量算出手段は、前記バッテリの電圧がバッテリ下限電圧値であるか否かを検出（例えば、実施形態におけるステップＳ１１、ステップＳ１２）し、バッテリ下限電圧値が検出された時点をバッテリ残容量のバッテリ使用許可下限値とする（例えば、実施形態におけるステップＳ１９）ことを特徴とする。
【００１５】
請求項２に記載の発明によれば、バッテリ下限電圧値が検出された時点をバッテリ残容量のバッテリ使用許可下限値とするようにしたため、充放電電流の積算によって発生する積算誤差をクリアすることができバッテリ使用許可下限値の精度を向上させることができるという効果が得られる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態によるハイブリッド車両のバッテリ制御装置を図面を参照して説明する。
図１は同実施形態の全体の構成を示すブロック図である。この図において、符号１は、内燃機関であり、以下の説明においては、エンジンと称し、図面においてもエンジンと図示する。符号２は、電動機であり、以下の説明においては、モータと称し、図面においてもモータと図示する。このモータ２は、車両の運転状態に応じてエンジン出力の補助を行なったり、車両の減速時においては回生作動を行うものである。符号３は、トランスミッションであり、マニュアルトランスミッションまたはオートマチックトランスミッションのいずれかである。また、トランスミッション３は、クラッチまたはトルクコンバータ、前進・後進切換機構、変速機構、ディファレンシャルギヤ等が含まれる。このトランスミッション３によってエンジン１及びモータ２の駆動力が駆動輪Ｗへ伝達される。
【００１７】
符号４は、モータ２の回転の制御を行うモータ制御装置である。符号５は、エンジン１の制御を行うエンジン制御装置である。符号６は、トランスミッション３の制御を行うトランスミッション制御装置である。符号７は、モータ制御装置４からの制御信号に基づいて、モータ２に対して電力の授受を行うパワードライブユニットである。符号８は、モータ２に電力を供給すると共に駆動力が必要ないときにモータ２の回生作動により発電された回生エネルギーを蓄電する高圧系バッテリであり、複数のモジュールが接続されて１つのバッテリを構成している。符号９は、バッテリ８の状況を管理すると共にバッテリ８の状況に応じて充放電量を制御するバッテリ制御装置である。符号１０は、バッテリ８の電圧を降圧して出力するダウンバータである。符号１１は、車両内において使用される電装品の電力を供給する１２Ｖ系の補助バッテリである。この補助バッテリ１１は、バッテリ８の電力がダウンバータ１０を介して充電される。
【００１８】
次に、図２を参照して、図１に示すモータ制御装置４及びバッテリ制御装置９の構成を説明する。図２は、図１に示すモータ制御装置４及びバッテリ制御装置９の構成を示すブロック図である。この図において、符号４１は、モータ２によって、エンジン１の補助駆動力の発生または回生作動の制御量が記憶されたアシスト・回生マップである。以下の説明において、エンジン１の駆動力を補助することをアシストするといい、モータ２の回生作動により発電された回生エネルギーを蓄電することを回生するという。このアシスト・回生マップは、エンジン１のスロットル開度とエンジン回転数に基づいて補助駆動力の発生または回生作動の制御量が定義されている。
【００１９】
符号４２は、スロットル開度とエンジン回転数に基づいてアシスト・回生マップを参照して、アシスト量または回生量を決定して、モータ２及びパワードライブユニット７を制御するアシスト量・回生量制御部である。符号９１は、バッテリ８のバッテリ残容量を算出するバッテリ残容量算出部である。このバッテリ残容量算出部９１は、バッテリ８に備えられた電流センサによって検出された充放電電流を積算してバッテリ残容量を算出する。また、バッテリ残容量算出部９１は、バッテリ８に備えられた電圧センサによって検出されたバッテリ電圧により、充放電電流の積算によって算出されたバッテリ残容量の修正（リセット）を行う。バッテリ残容量の修正（リセット）は、充放電電流の積算誤差をなくすために行うものである。符号９２は、バッテリ８の温度とバッテリ残容量とから充放電可能量を決定してアシスト量・回生量制御部４２へ通知する充放電制御部である。
【００２０】
なお、エンジン１には図示しないスロットル開度センサ及びエンジン回転数センサが備えられており、これらのセンサの出力は、モータ制御装置４へ入力される。また、バッテリ８には図示しない電圧センサ、電流センサ及び温度センサが備えられており、これらのセンサの出力は、バッテリ制御装置９へ入力される。
【００２１】
ここで、バッテリ８の残容量について説明する。バッテリ８の残容量は、バッテリ制御装置９内において、バッテリの電圧、充放電の電流、バッテリの温度などを参照して算出される値である。バッテリ制御装置９は、この残容量の値に基づいて、バッテリ８の充放電量を制御する。この残容量により、バッテリの制御を充電禁止領域、放電禁止領域及び使用許可領域の３つの領域に分けている。
【００２２】
充電禁止領域は、これ以上充電を行うと過充電になる可能性がある領域であり、例えば、残容量が８０〜１００％の領域である。放電禁止領域は、これ以上放電を行うと過放電になり容量が全くなくなってしまう領域であり、例えば、残容量が０〜２０％の領域である。使用許可領域は、放電と充電を共に許可されている領域であり、残容量が２０〜８０％の領域である。バッテリ制御装置９は、バッテリ残容量が常にこの使用許可領域になるように充電量及び放電量を制御する。
【００２３】
これらの領域の境界値は、使用するバッテリの性能によって決まる値である。バッテリ電圧とバッテリ残容量の間には相関関係があり、バッテリ残容量が大きいほどバッテリ電圧も高くなる。バッテリ残容量が中程度（約２０％〜８０％）の時はこの間の残容量の変化に対してバッテリ電圧の変化は小さいが、バッテリ残容量が所定値（約８０％）を超えるとバッテリ電圧の上昇が顕著になり、また、残容量が所定値（約２０％）以下になるとバッテリ電圧の低下が顕著になる。よって、バッテリ電圧の上昇／低下が顕著になる現象を検出することでバッテリの残容量を推定できる。
【００２４】
また、使用許可領域の間の残容量の変化に対してバッテリ８の電圧変化は小さいため、使用許可領域の間は、バッテリ８の充電量及び放電量の積算によって、バッテリ残容量を算出している。ただし、電流の積算によって算出する手法は、電流検出の検出誤差も積算されてしまうために、使用許可領域の上下限値が検出されず、常に使用許可領域内で使用された場合のバッテリ残容量の算出は誤差が大きくなる。このため、電流積算によって算出されたバッテリ残容量は、修正値によってリセットすることで充放電電流の積算誤差による残容量の検出誤差を吸収する。この積算誤差のリセットは、バッテリ電圧の上昇／低下が顕著になる現象を検出した時点において、バッテリ残容量を所定値（ここでは、２０％または８０％）に置き換えることによって行われる。
【００２５】
また、バッテリ残容量算出部９１には、バッテリ残容量が所定値になる時のバッテリ電圧の上限値及び下限値を、バッテリ温度とバッテリ充放電電流からなる図示しない３次元マップに記憶している。バッテリ残容量算出部９１は、現時点のバッテリ温度とバッテリ充放電電流に基づいて、この３次元マップを参照して、バッテリ残容量が所定値なるときのバッテリ電圧を得る。この得られたバッテリ電圧に基づいて、バッテリ残容量の置き換えが行われる。
【００２６】
次に、図４を参照して、バッテリ８の残容量を算出する動作を説明する。図４は、図２に示すバッテリ残容量算出部９１の動作を示すフローチャートである。
まず、バッテリ残容量算出部９１は、バッテリ８の電圧を検出する（ステップＳ１１）。この電圧検出は、図示しない電圧センサの出力が用いられる。
【００２７】
次に、バッテリ残容量算出部９１は、検出した電圧値がバッテリ下限電圧値より低い値であるか否かを判定する（ステップＳ１２）。ここでいうバッテリ下限電圧値とは、前述したバッテリ温度とバッテリ充放電電流からなる３次元マップを参照して得られる電圧値であり、バッテリ残容量が所定の下限値になるときのバッテリ電圧値である。
【００２８】
この判定の結果、検出した電圧値がバッテリ下限電圧値より高い値であれば、バッテリ残容量算出部９１は、検出した電圧値がバッテリ上限電圧値より高い値であるか否かを判定する（ステップＳ１３）。ここでいうバッテリ上限電圧値とは、前述したバッテリ温度とバッテリ充放電電流からなる３次元マップを参照して得られる電圧値であり、バッテリ残容量が所定の上限値になるときのバッテリ電圧値である。
【００２９】
この判定の結果、検出した電圧値がバッテリ上限電圧値より低い値であれば、バッテリ残容量算出部９１は、充放電電流を検出する（ステップＳ１４）。この充放電電流検出は、電流センサの出力が用いられ、充電の電流量と放電の電流量を区別して検出される。
【００３０】
次に、バッテリ残容量算出部９１は、ステップＳ１４において検出された充放電電流値を積算する（ステップＳ１５）。この積算は、充電量と放電量を区別して積算し、バッテリ８に対する放電時は検出された放電電流を減算し、充電時は、検出された充電電流に所定の充電効率（例えば、０．９５）を乗算した値を加算する。
【００３１】
次に、バッテリ残容量算出部９１は、充放電電流の積算値とバッテリ残容量の初期値とから現時点のバッテリ残容量を算出する（ステップＳ１６）。ここでいうバッテリ残容量の初期値とは、バッテリ残容量算出部９１内部に記憶されており、図４の処理によってその都度更新されるバッテリ残容量である。また、この初期値は、車両のイグニッションスイッチをＯＦＦにしてもバッテリ残容量算出部９１内部に記憶されており、イグニッションスイッチをＯＮにした時点で、記憶されている初期値のバッテリ残容量が読み出される。
【００３２】
一方、ステップＳ１２において、バッテリ電圧がバッテリ下限電圧値より低い場合、バッテリ残容量算出部９１は、現時点のバッテリ残容量を使用許可下限値に置き換える（ステップＳ１９）。ここでいう使用許可下限値とは、前述した使用許可領域の下限値の残容量のことであり、ここでは、このバッテリ残容量の使用許可下限値を２０％とする。これによって、バッテリ残容量は、使用許可領域の下限値に置き換えられ、充放電電流の積算値はリセットされる。
【００３３】
また、ステップＳ１３において、バッテリ電圧がバッテリ上限電圧値より高い場合、バッテリ残容量算出部９１は、現時点のバッテリ残容量を使用許可上限値に置き換える（ステップＳ１８）。ここでいう使用許可上限値とは、前述した使用許可領域の上限値の残容量のことであり、ここでは、このバッテリ残容量の使用許可上限値を８０％とする。これによって、バッテリ残容量は、使用許可領域の上限値に置き換えられ、充放電電流の積算値はリセットされる。
【００３４】
次に、バッテリ残容量算出部９１は、ステップＳ１６、Ｓ１８、Ｓ１９において算出または置き換えられたバッテリ残容量を充放電制御部９２に対して出力する（ステップＳ１７）。
バッテリ残容量算出部９１は、図４に示すステップＳ１１〜Ｓ１９の処理を一定間隔の時間で繰り返し実行する。ここでいう一定間隔とは、バッテリ電圧の検出する動作及び充放電電流を検出して積算する動作に要する時間から決定される時間である。
【００３５】
このように、バッテリ８の残容量は、バッテリ残容量算出部９１において、バッテリ８の電圧検出または充放電の電流の積算によって算出または置き換えられ、その結果が充放電制御部９２に対して出力される。このとき出力されるバッテリ残容量は２０〜８０％の値が出力される。充放電制御部９２は、バッテリ残容量算出部９１から出力されたバッテリ残容量を読み取り、このバッテリ残容量に基づいて充放電量の制御が行われる。
【００３６】
次に、図３を参照して、図２に示すバッテリ制御装置９の動作を説明する。図３は、バッテリ制御装置９が充放電量を制御する動作を示すフローチャートである。
まず、充放電制御部９２は、図示しない温度センサの出力に基づいてバッテリ８の温度が、所定の温度Ｔｂ１（例えば、５０［℃］）より高い温度であるか否かを判定する（ステップＳ１）。
【００３７】
図５に、バッテリ８の充電効率特性を示す。図５において、Ｘ軸は、バッテリ８を構成するモジュールの表面の温度を表し、Ｙ軸はバッテリ８の充電効率を表している。ここで、充電効率とは、バッテリに対して充電しようとした電気量と実際に蓄えられた電気量との比であり、充電効率が８０［％］とは、充電しようとした電気量のうち２０［％］の電気量がバッテリから発する熱に変換されたことを意味する。図５に示すように、バッテリ８の充電効率は、バッテリ８の表面温度が５０［℃］を超えた時点で急激に低下する。ここでは、この温度Ｔｂ１を５０［℃］とするが、この値は、車両に搭載されるバッテリの性能から決まる値であるので、その値に基づいて、所定温度Ｔｂ１を決定すればよい。
【００３８】
ステップＳ１において、バッテリ温度が規定温度Ｔｂ１を超えていない場合、充放電制御部９２は、アシスト量・回生量制御部４２に対して通常の充放電制御を行うように指示を出す。これによって、アシスト量・回生量制御部４２はアシスト・回生マップを参照して、通常のアシスト及び回生に伴う充放電制御を実施する（ステップＳ１０）。ここでいう通常の充放電制御とは、バッテリ残容量を２０〜８０％の範囲内において、アシスト／回生マップに応じた制御を実行することであり、バッテリ残容量が２０％以下ではアシストを禁止し、８０％以上では回生を禁止することである。
【００３９】
一方、バッテリ温度が規定温度Ｔｂ１を超えている場合、充放電制御部９２は、アシスト量・回生量制御部４２に対して現状のバッテリ残容量が減少するように充放電量が制限されるように指示を出す（ステップＳ２）。この充放電量の制限とは、回生すること、すなわち充電することを禁止することである。したがって、アシスト量・回生量制御部４２は、パワードライブユニット７及びモータ２に対してアシストすることのみの制御を行う。
【００４０】
次に、充放電制御部９２は、バッテリ残容量算出部９１において算出されたバッテリ８の残容量をバッテリ残容量算出部９１から取得して、このバッテリ残容量と予め充放電制御装置９２内に保持されているバッテリ残容量使用許可下限値と比較を行う（ステップＳ３）。ここでいうバッテリ残容量使用許可下限値とは、前述した使用許可領域の下限値のことであり、ここでは、このバッテリ残容量使用許可下限値を２０％とする。
【００４１】
この比較の結果、現時点のバッテリ残容量が２０％以下でなければステップＳ２へ戻り、２０％以下になるまで処理を繰り返す。この処理によって、強制的にバッテリ残容量を使用許可下限値にして、充放電電流値積算による積算誤差をリセットする。
一方、バッテリ残容量が２０％以下である場合、充放電制御部９２は、内部のタイマをリセットする（ステップＳ４）。
【００４２】
次に、充放電制御部９２は、バッテリ残容量の範囲を制限して充放電の電流を制御する（ステップＳ５）。ここでいう制限とは、前述した使用許可領域の上限値を、この使用許可領域の上限値より低い値の制限値に置き換え、この制限値を超えない範囲で充放電を許可することである。この制限値の検出は、バッテリ電圧では検出できないため、充放電電流の積算値によって検出して管理される。
この制限値は、バッテリ温度が高温である場合でも充電効率が低下しないバッテリ残容量の上限値である。ここでは、この制限値をバッテリ残容量が３５％とし、充電許可制限値と称する。図６にバッテリ温度が２５、４０、４５、５０、５５［℃］である場合の充電効率を示す。図６において、Ｘ軸は充電しようとした充電量、Ｙ軸は実際にバッテリに蓄えられた量である。
【００４３】
図６に示すように、バッテリ残容量が３５％までの範囲内であれば、バッテリ温度が高温であっても充電効率は低下しないことが分かる。したがって、バッテリ温度が低くなるまで、バッテリ残容量が３５％を超えないように充電を行えば、バッテリ温度を上昇させることなく効率良く充電を行うことができる。また、使用許可領域の上限値に対応するバッテリ上限電圧値の検出が困難になる状況の発生を防止することができる。ただし制限値（この例では３５％）は、使用するバッテリの性能によって決まる値であるため、車両に搭載されるバッテリの性能に基づいてこの制限値を決定すればよい。
【００４４】
次に、充放電制御部９２は、バッテリ残容量算出部９１において算出されたバッテリ８の残容量をバッテリ残容量算出部９１から取得して、このバッテリ残容量と予め充放電制御装置９２内に保持されているバッテリ残容量使用許可下限値と比較を行う（ステップＳ６）。この比較の結果、バッテリ残容量が２０％以下であれば、ステップＳ４へ戻り再び内部のタイマをリセットする。
【００４５】
一方、ステップＳ６において、バッテリ残容量が２０％以下でない場合、充放電制御部９２は、図示しない温度センサの出力に基づいてバッテリ８の温度が、予め決められた温度（Ｔｂ２）より低い温度であるか否かを判定する（ステップＳ７）。ここでは、この温度Ｔｂ２を４８［℃］とする。この判定の結果、バッテリ温度が温度Ｔｂ２（４８［℃］）より低い温度であれば、ステップＳ１０へ進み、通常の充放電制御が行われ、処理が終了する。
【００４６】
一方、ステップＳ７において、バッテリ温度が温度Ｔｂ２（４８［℃］）より高い温度であれば、充放電制御部９２は、内部のタイマの経過時間を取得して（ステップＳ８）、この経過時間が予め決められた規定時間を超えたか否かを判定する（ステップＳ９）。この結果、規定時間を超えていなければステップＳ５に戻り、規定時間を超えるまで同じ処理を繰り返す。ここでいう規定時間とは、電流積算によって算出されるバッテリ残容量の誤差が、予め見込んだ積算誤差の範囲を超えることのない積算処理時間のことである。
【００４７】
ステップＳ９において、内部のタイマの経過時間が規定時間を超えた場合は、ステップＳ２へ戻り前述した処理を繰り返す。このステップＳ９の判定処理は、これ以上、電流積算によるバッテリ残容量の算出を継続すると積算値の誤差が大きくなるため、バッテリ残容量を強制的に使用許可領域の下限値になるようにするための処理である。
【００４８】
このように、ステップＳ５においては、バッテリ残容量を所定の範囲（ここでは、２０〜３５％）に制限して充放電を許可するが、バッテリ残容量が３５％になったことは充放電電流の積算によってのみ検出可能であるため、一旦バッテリ残容量が２０％になるまで強制的に放電をさせて、充放電電流積算値の誤差をリセットさせる。このようにすることによって、充放電電流積算値の誤差が大きくなることによって、誤って制限値（ここでは３５％）を超える充電が行われることを防止することができる。
【００４９】
なお、バッテリ制御装置９は、図３に示すステップＳ１〜Ｓ１０の処理を繰り返し実行する。
また、図３に示すステップＳ５において、充放電の電流を制御する場合のバッテリ残容量の範囲を、図７に示すマップを参照して決定するようにしてもよい。図７に示すマップは、使用許可領域上限値を制限する充電許可制限値（前述した処理においてはバッテリ残容量３５％）をバッテリ温度毎に定義したものである。このマップは、バッテリ温度が低くなるにしたがって、充電許可制限値が高くなるように定義されている。さらにこのマップは、使用許可領域の下限値の制限を行う制限値が定義されていてもよい。
【００５０】
なお、ステップＳ２において充放電量を制限する場合に、全く充電を禁止するのではなく、アシストを行うことによって消費した電力より小さい電力の充電を許可するようにして、ゆっくりしたペースでバッテリ残容量が下限値になるまで充放電量を制御するようにしてもよい。または、車両に搭載された電装品（ランプ類等）によって補助バッテリ１１から消費される電流はダウンバータ１０を介してバッテリ８から持ち去られるため、その消費電流を超えない範囲でモータ２を回生させてもよい。
【００５１】
このように、バッテリが高温であっても、バッテリ残容量が低い範囲内に限定して充放電を行うようにして、充電効率が低い状態において充電を行わないようにしたため、バッテリの発熱を抑制することができる。また、バッテリを構成するモジュール間の容量ばらつきが拡大することも防止することができる。
【００５２】
また、バッテリが高温であることを検出した時点で、強制的に使用許可領域の下限値になるまで放電のみを許可することにより、算出されるバッテリ残容量の誤差をクリアすることができる。
【００５３】
さらに、バッテリ温度が高温である場合に使用許可領域の上限値を制限することによって、バッテリ電圧によって検出が困難となる使用許可領域の上限値を使用しないようにしたため、誤って過充電をしてしまうことを防止することができる。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明してきたように、請求項１に記載した発明によれば、バッテリの残容量を放電電流の積算によって算出して出力するバッテリ残容量算出手段と、前記バッテリの温度を検出して出力するバッテリ温度検出手段と、前記バッテリ温度検出手段によって検出された前記バッテリの温度が該バッテリの充電効率が低下する温度である場合に充電を禁止して、前記バッテリ残容量算出手段によって算出されたバッテリ残容量がバッテリ使用許可下限値になるまで放電のみを許可する充放電制御手段とをバッテリ制御装置に備え、バッテリの温度が低下するまで充電することを禁止するようにしたため、バッテリの温度が高温である場合に充電効率低下によるさらなるバッテリ温度の上昇とバッテリの劣化を防止することができるという効果が得られる。また、バッテリ残容量がバッテリ使用許可下限値になった後は、充電効率が低下する温度よりバッテリ温度が低くなるまで充電許可制限値を超える充電を禁止するようにしたため、バッテリ温度が高い状態においてはバッテリ残容量を低い値に制限することができ、バッテリが劣化しない範囲での充電を行うことでき、回生によって得られるエネルギーを効率良く蓄えることができるという効果を得ることができる。
【００５６】
また、請求項２に記載の発明によれば、バッテリ下限電圧値が検出された時点をバッテリ残容量のバッテリ使用許可下限値とするようにしたため、充放電電流の積算によって発生する積算誤差をクリアすることができバッテリ使用許可下限値の精度を向上させることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ハイブリッド車両の全体構成図である。
【図２】 図１に示すモータ制御装置４及びバッテリ制御装置９に構成を示すブロック図である。
【図３】 図２に示すモータ制御装置４及びバッテリ制御装置９において充放電制御を行う動作を示すフローチャートである。
【図４】 図２に示すバッテリ残容量算出部９１の動作を示すフローチャートである。
【図５】 バッテリ８の充電効率特性を示す説明図である。
【図６】 バッテリ温度毎の充電効率特性を示す説明図である。
【図７】 使用許可領域上限値を制限する制限値をバッテリ温度毎に定義したマップを示す説明図である。
【符号の説明】
１・・・エンジン、
２・・・モータ、
８・・・バッテリ、
９・・・バッテリ制御装置、
９１・・・バッテリ残容量算出部、
９２・・・充放電制御部。
【発明の属する技術分野】
この発明は、ハイブリッド車両に搭載されるバッテリの制御を行うバッテリ制御装置に係るものであり、特に、バッテリの温度に応じて充放電量を制御するバッテリ制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、走行用の動力源としてエンジンの他にモータを備えたハイブリッド車両が知られている。ハイブリッド車両にはシリーズハイブリッド車とパラレルハイブリッド車がある。シリーズハイブリッド車はエンジンによって駆動される発電機の発電出力等を用いてモータを駆動し、モータによって車輪を駆動する車両である。
したがって、エンジンと車輪が機械的に連結されていないため、エンジンを高燃費低エミッションの回転数領域にてほぼ一定回転で運転することができ、従来のエンジン車両に比べ良好な燃費及び低いエミッションを実現できる。
【０００３】
これに対しパラレルハイブリッド車は、エンジンに連結されたモータによってエンジンの駆動軸を駆動補助すると共に、このモータを発電機として使用して得られた電気エネルギーを蓄電装置に充電し、さらにこの発電された電気エネルギーは車両内の電装品にも用いられる。
したがって、エンジンと車輪が機械的に連結されているにも関わらず、エンジンの運転負荷を軽減できるため、やはり従来のエンジン車に比べ良好な燃費及び低エミッションを実現できる。
【０００４】
上記パラレルハイブリッド車には、エンジンの出力軸にエンジンの出力を補助するモータが直結され、このモータが減速時等に発電機として機能してバッテリ等に蓄電をするタイプや、エンジンとモータのいずれか、あるいは、双方で駆動力を発生することができ発電機を別に備えたタイプのもの等がある。
このようなハイブリッド車両にあっては、例えば、加速時においてはモータによってエンジンの出力を補助し、減速時においては減速回生によってバッテリ等への充電を行なう等様々な制御を行い、バッテリの電気エネルギー（以下、バッテリ残容量という）を確保して運転者の要求に対応できるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ハイブリッド車両に用いられるバッテリは、バッテリ自身の温度が上昇すると充電効率が急激に低下してしまう温度が存在する。この温度はバッテリの性能によって予め決まっている温度である。バッテリの温度がこの温度を超えている状態において充電を行っても熱に変換されるだけで、充電された電力をバッテリに蓄えることができない。
【０００６】
また、複数のモジュールからなるバッテリにおいては、このモジュール間に温度差があるとモジュール間の容量のばらつきが拡大する。特に、環境の温度の影響によってバッテリの温度が上昇する場合は、このモジュール間の温度のばらつきが発生しやすい。さらに、バッテリ温度が高温である場合には、バッテリ残容量の上限を検出するための電圧の変化が小さくなるため、バッテリ残容量の上限の検出が困難となる。このため、車両に搭載されるバッテリはバッテリ自身を冷却する機構が備えられ、充電効率が急激に低下してしまう温度以下にバッテリ温度が保たれるようになっていることが多い。
【０００７】
しかしながら、バッテリを冷却する機構は車両が運転中でなければ作動しないため、駐車されている場合は、バッテリ自身を冷却することができない。したがって、炎天下に置かれた車内に搭載されたバッテリは、車内の温度上昇と共に温度が上昇してしまう。この状態において、走行を開始して、バッテリ自身の冷却を行ってもバッテリ温度が低下するまで時間を要してしまう。バッテリの温度が低下するまでの間は、充電を行ってもその電力をバッテリに蓄えることができないため、バッテリ温度のさらなる上昇が発生するという問題がある。
【０００８】
また、バッテリを構成するモジュール間に温度のばらつきがある状態において、常温と同様に充放電を行うとバッテリ容量のばらつきが拡大してしまうという問題もある。さらに、バッテリ温度が高い状態において充電を行っても熱に変換されるだけでバッテリ電圧は上昇しないために、バッテリの残容量の上限を電圧変化で検出することが困難になり、結果的に過充電に至ってしまいバッテリを劣化させてしまうという問題もある。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、バッテリの温度に応じて充放電量を制御してバッテリの劣化を防止することができるバッテリ制御装置を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、車両の推進力を出力するエンジン（例えば、実施形態におけるエンジン１）と、エンジンの出力を補助する補助駆動力を発生するモータ（例えば、実施形態におけるモータ２）と、該モータに電力を供給すると共に補助駆動力が必要ないときにモータを発電機として作動させ得られた電気エネルギーを充電するバッテリ（例えば、実施形態におけるバッテリ８）とを備えたハイブリッド車両のバッテリ制御装置（例えば、実施形態におけるバッテリ制御装置９）であって、前記バッテリ制御装置は、前記バッテリの残容量を算出するバッテリ残容量算出手段（例えば、実施形態におけるバッテリ残容量算出部９１）と、前記バッテリの温度を検出するバッテリ温度検出手段（例えば、実施形態における温度センサ）と、前記バッテリ温度検出手段によって検出された前記バッテリの温度が所定温度以上である（例えば、実施形態における充電効率が低下する温度）場合に（例えば、実施形態におけるステップＳ１、ステップＳ２）、前記バッテリ残容量算出手段によって算出されたバッテリ残容量が第１の所定値（例えば、実施形態におけるバッテリ使用許可下限値）になるまで（例えば、実施形態におけるステップＳ３）放電のみを許可し（例えば、実施形態におけるステップＳ２）、バッテリ残容量が第１の所定値（例えば、実施形態におけるバッテリ使用許可下限値）になった後は、第１の所定値より大きい第２の所定値（例えば、実施形態における充電許可制限値）を超えない範囲で充電を許可する（例えば、実施形態におけるステップＳ５、ステップＳ７）充放電制御手段（例えば、実施形態における充放電制御部９２）とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
請求項１に記載の発明によれば、バッテリの残容量を算出するバッテリ残容量算出手段と、前記バッテリの温度を検出するバッテリ温度検出手段と、前記バッテリ温度検出手段によって検出された前記バッテリの温度が該バッテリの充電効率が低下する温度である場合に充電を禁止して、前記バッテリ残容量算出手段によって算出されたバッテリ残容量がバッテリ使用許可下限値になるまで放電のみを許可する充放電制御手段とをバッテリ制御装置に備え、バッテリの温度が低下するまで充電することを禁止するようにしたため、バッテリの温度が高温である場合に充電効率低下によるさらなるバッテリ温度の上昇とバッテリの劣化を防止することができるという効果が得られる。また、バッテリ残容量がバッテリ使用許可下限値になった後は、充電効率が低下する温度よりバッテリ温度が低くなるまで充電許可制限値を超える充電を禁止するようにしたため、バッテリ温度が高い状態においてはバッテリ残容量を低い値に制限し、バッテリが劣化しない範囲での充電を行うことでき、回生によって得られるエネルギーを効率良く蓄えることができるという効果を得ることができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、前記バッテリ残容量算出手段は、前記バッテリの電圧がバッテリ下限電圧値であるか否かを検出（例えば、実施形態におけるステップＳ１１、ステップＳ１２）し、バッテリ下限電圧値が検出された時点をバッテリ残容量のバッテリ使用許可下限値とする（例えば、実施形態におけるステップＳ１９）ことを特徴とする。
【００１５】
請求項２に記載の発明によれば、バッテリ下限電圧値が検出された時点をバッテリ残容量のバッテリ使用許可下限値とするようにしたため、充放電電流の積算によって発生する積算誤差をクリアすることができバッテリ使用許可下限値の精度を向上させることができるという効果が得られる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態によるハイブリッド車両のバッテリ制御装置を図面を参照して説明する。
図１は同実施形態の全体の構成を示すブロック図である。この図において、符号１は、内燃機関であり、以下の説明においては、エンジンと称し、図面においてもエンジンと図示する。符号２は、電動機であり、以下の説明においては、モータと称し、図面においてもモータと図示する。このモータ２は、車両の運転状態に応じてエンジン出力の補助を行なったり、車両の減速時においては回生作動を行うものである。符号３は、トランスミッションであり、マニュアルトランスミッションまたはオートマチックトランスミッションのいずれかである。また、トランスミッション３は、クラッチまたはトルクコンバータ、前進・後進切換機構、変速機構、ディファレンシャルギヤ等が含まれる。このトランスミッション３によってエンジン１及びモータ２の駆動力が駆動輪Ｗへ伝達される。
【００１７】
符号４は、モータ２の回転の制御を行うモータ制御装置である。符号５は、エンジン１の制御を行うエンジン制御装置である。符号６は、トランスミッション３の制御を行うトランスミッション制御装置である。符号７は、モータ制御装置４からの制御信号に基づいて、モータ２に対して電力の授受を行うパワードライブユニットである。符号８は、モータ２に電力を供給すると共に駆動力が必要ないときにモータ２の回生作動により発電された回生エネルギーを蓄電する高圧系バッテリであり、複数のモジュールが接続されて１つのバッテリを構成している。符号９は、バッテリ８の状況を管理すると共にバッテリ８の状況に応じて充放電量を制御するバッテリ制御装置である。符号１０は、バッテリ８の電圧を降圧して出力するダウンバータである。符号１１は、車両内において使用される電装品の電力を供給する１２Ｖ系の補助バッテリである。この補助バッテリ１１は、バッテリ８の電力がダウンバータ１０を介して充電される。
【００１８】
次に、図２を参照して、図１に示すモータ制御装置４及びバッテリ制御装置９の構成を説明する。図２は、図１に示すモータ制御装置４及びバッテリ制御装置９の構成を示すブロック図である。この図において、符号４１は、モータ２によって、エンジン１の補助駆動力の発生または回生作動の制御量が記憶されたアシスト・回生マップである。以下の説明において、エンジン１の駆動力を補助することをアシストするといい、モータ２の回生作動により発電された回生エネルギーを蓄電することを回生するという。このアシスト・回生マップは、エンジン１のスロットル開度とエンジン回転数に基づいて補助駆動力の発生または回生作動の制御量が定義されている。
【００１９】
符号４２は、スロットル開度とエンジン回転数に基づいてアシスト・回生マップを参照して、アシスト量または回生量を決定して、モータ２及びパワードライブユニット７を制御するアシスト量・回生量制御部である。符号９１は、バッテリ８のバッテリ残容量を算出するバッテリ残容量算出部である。このバッテリ残容量算出部９１は、バッテリ８に備えられた電流センサによって検出された充放電電流を積算してバッテリ残容量を算出する。また、バッテリ残容量算出部９１は、バッテリ８に備えられた電圧センサによって検出されたバッテリ電圧により、充放電電流の積算によって算出されたバッテリ残容量の修正（リセット）を行う。バッテリ残容量の修正（リセット）は、充放電電流の積算誤差をなくすために行うものである。符号９２は、バッテリ８の温度とバッテリ残容量とから充放電可能量を決定してアシスト量・回生量制御部４２へ通知する充放電制御部である。
【００２０】
なお、エンジン１には図示しないスロットル開度センサ及びエンジン回転数センサが備えられており、これらのセンサの出力は、モータ制御装置４へ入力される。また、バッテリ８には図示しない電圧センサ、電流センサ及び温度センサが備えられており、これらのセンサの出力は、バッテリ制御装置９へ入力される。
【００２１】
ここで、バッテリ８の残容量について説明する。バッテリ８の残容量は、バッテリ制御装置９内において、バッテリの電圧、充放電の電流、バッテリの温度などを参照して算出される値である。バッテリ制御装置９は、この残容量の値に基づいて、バッテリ８の充放電量を制御する。この残容量により、バッテリの制御を充電禁止領域、放電禁止領域及び使用許可領域の３つの領域に分けている。
【００２２】
充電禁止領域は、これ以上充電を行うと過充電になる可能性がある領域であり、例えば、残容量が８０〜１００％の領域である。放電禁止領域は、これ以上放電を行うと過放電になり容量が全くなくなってしまう領域であり、例えば、残容量が０〜２０％の領域である。使用許可領域は、放電と充電を共に許可されている領域であり、残容量が２０〜８０％の領域である。バッテリ制御装置９は、バッテリ残容量が常にこの使用許可領域になるように充電量及び放電量を制御する。
【００２３】
これらの領域の境界値は、使用するバッテリの性能によって決まる値である。バッテリ電圧とバッテリ残容量の間には相関関係があり、バッテリ残容量が大きいほどバッテリ電圧も高くなる。バッテリ残容量が中程度（約２０％〜８０％）の時はこの間の残容量の変化に対してバッテリ電圧の変化は小さいが、バッテリ残容量が所定値（約８０％）を超えるとバッテリ電圧の上昇が顕著になり、また、残容量が所定値（約２０％）以下になるとバッテリ電圧の低下が顕著になる。よって、バッテリ電圧の上昇／低下が顕著になる現象を検出することでバッテリの残容量を推定できる。
【００２４】
また、使用許可領域の間の残容量の変化に対してバッテリ８の電圧変化は小さいため、使用許可領域の間は、バッテリ８の充電量及び放電量の積算によって、バッテリ残容量を算出している。ただし、電流の積算によって算出する手法は、電流検出の検出誤差も積算されてしまうために、使用許可領域の上下限値が検出されず、常に使用許可領域内で使用された場合のバッテリ残容量の算出は誤差が大きくなる。このため、電流積算によって算出されたバッテリ残容量は、修正値によってリセットすることで充放電電流の積算誤差による残容量の検出誤差を吸収する。この積算誤差のリセットは、バッテリ電圧の上昇／低下が顕著になる現象を検出した時点において、バッテリ残容量を所定値（ここでは、２０％または８０％）に置き換えることによって行われる。
【００２５】
また、バッテリ残容量算出部９１には、バッテリ残容量が所定値になる時のバッテリ電圧の上限値及び下限値を、バッテリ温度とバッテリ充放電電流からなる図示しない３次元マップに記憶している。バッテリ残容量算出部９１は、現時点のバッテリ温度とバッテリ充放電電流に基づいて、この３次元マップを参照して、バッテリ残容量が所定値なるときのバッテリ電圧を得る。この得られたバッテリ電圧に基づいて、バッテリ残容量の置き換えが行われる。
【００２６】
次に、図４を参照して、バッテリ８の残容量を算出する動作を説明する。図４は、図２に示すバッテリ残容量算出部９１の動作を示すフローチャートである。
まず、バッテリ残容量算出部９１は、バッテリ８の電圧を検出する（ステップＳ１１）。この電圧検出は、図示しない電圧センサの出力が用いられる。
【００２７】
次に、バッテリ残容量算出部９１は、検出した電圧値がバッテリ下限電圧値より低い値であるか否かを判定する（ステップＳ１２）。ここでいうバッテリ下限電圧値とは、前述したバッテリ温度とバッテリ充放電電流からなる３次元マップを参照して得られる電圧値であり、バッテリ残容量が所定の下限値になるときのバッテリ電圧値である。
【００２８】
この判定の結果、検出した電圧値がバッテリ下限電圧値より高い値であれば、バッテリ残容量算出部９１は、検出した電圧値がバッテリ上限電圧値より高い値であるか否かを判定する（ステップＳ１３）。ここでいうバッテリ上限電圧値とは、前述したバッテリ温度とバッテリ充放電電流からなる３次元マップを参照して得られる電圧値であり、バッテリ残容量が所定の上限値になるときのバッテリ電圧値である。
【００２９】
この判定の結果、検出した電圧値がバッテリ上限電圧値より低い値であれば、バッテリ残容量算出部９１は、充放電電流を検出する（ステップＳ１４）。この充放電電流検出は、電流センサの出力が用いられ、充電の電流量と放電の電流量を区別して検出される。
【００３０】
次に、バッテリ残容量算出部９１は、ステップＳ１４において検出された充放電電流値を積算する（ステップＳ１５）。この積算は、充電量と放電量を区別して積算し、バッテリ８に対する放電時は検出された放電電流を減算し、充電時は、検出された充電電流に所定の充電効率（例えば、０．９５）を乗算した値を加算する。
【００３１】
次に、バッテリ残容量算出部９１は、充放電電流の積算値とバッテリ残容量の初期値とから現時点のバッテリ残容量を算出する（ステップＳ１６）。ここでいうバッテリ残容量の初期値とは、バッテリ残容量算出部９１内部に記憶されており、図４の処理によってその都度更新されるバッテリ残容量である。また、この初期値は、車両のイグニッションスイッチをＯＦＦにしてもバッテリ残容量算出部９１内部に記憶されており、イグニッションスイッチをＯＮにした時点で、記憶されている初期値のバッテリ残容量が読み出される。
【００３２】
一方、ステップＳ１２において、バッテリ電圧がバッテリ下限電圧値より低い場合、バッテリ残容量算出部９１は、現時点のバッテリ残容量を使用許可下限値に置き換える（ステップＳ１９）。ここでいう使用許可下限値とは、前述した使用許可領域の下限値の残容量のことであり、ここでは、このバッテリ残容量の使用許可下限値を２０％とする。これによって、バッテリ残容量は、使用許可領域の下限値に置き換えられ、充放電電流の積算値はリセットされる。
【００３３】
また、ステップＳ１３において、バッテリ電圧がバッテリ上限電圧値より高い場合、バッテリ残容量算出部９１は、現時点のバッテリ残容量を使用許可上限値に置き換える（ステップＳ１８）。ここでいう使用許可上限値とは、前述した使用許可領域の上限値の残容量のことであり、ここでは、このバッテリ残容量の使用許可上限値を８０％とする。これによって、バッテリ残容量は、使用許可領域の上限値に置き換えられ、充放電電流の積算値はリセットされる。
【００３４】
次に、バッテリ残容量算出部９１は、ステップＳ１６、Ｓ１８、Ｓ１９において算出または置き換えられたバッテリ残容量を充放電制御部９２に対して出力する（ステップＳ１７）。
バッテリ残容量算出部９１は、図４に示すステップＳ１１〜Ｓ１９の処理を一定間隔の時間で繰り返し実行する。ここでいう一定間隔とは、バッテリ電圧の検出する動作及び充放電電流を検出して積算する動作に要する時間から決定される時間である。
【００３５】
このように、バッテリ８の残容量は、バッテリ残容量算出部９１において、バッテリ８の電圧検出または充放電の電流の積算によって算出または置き換えられ、その結果が充放電制御部９２に対して出力される。このとき出力されるバッテリ残容量は２０〜８０％の値が出力される。充放電制御部９２は、バッテリ残容量算出部９１から出力されたバッテリ残容量を読み取り、このバッテリ残容量に基づいて充放電量の制御が行われる。
【００３６】
次に、図３を参照して、図２に示すバッテリ制御装置９の動作を説明する。図３は、バッテリ制御装置９が充放電量を制御する動作を示すフローチャートである。
まず、充放電制御部９２は、図示しない温度センサの出力に基づいてバッテリ８の温度が、所定の温度Ｔｂ１（例えば、５０［℃］）より高い温度であるか否かを判定する（ステップＳ１）。
【００３７】
図５に、バッテリ８の充電効率特性を示す。図５において、Ｘ軸は、バッテリ８を構成するモジュールの表面の温度を表し、Ｙ軸はバッテリ８の充電効率を表している。ここで、充電効率とは、バッテリに対して充電しようとした電気量と実際に蓄えられた電気量との比であり、充電効率が８０［％］とは、充電しようとした電気量のうち２０［％］の電気量がバッテリから発する熱に変換されたことを意味する。図５に示すように、バッテリ８の充電効率は、バッテリ８の表面温度が５０［℃］を超えた時点で急激に低下する。ここでは、この温度Ｔｂ１を５０［℃］とするが、この値は、車両に搭載されるバッテリの性能から決まる値であるので、その値に基づいて、所定温度Ｔｂ１を決定すればよい。
【００３８】
ステップＳ１において、バッテリ温度が規定温度Ｔｂ１を超えていない場合、充放電制御部９２は、アシスト量・回生量制御部４２に対して通常の充放電制御を行うように指示を出す。これによって、アシスト量・回生量制御部４２はアシスト・回生マップを参照して、通常のアシスト及び回生に伴う充放電制御を実施する（ステップＳ１０）。ここでいう通常の充放電制御とは、バッテリ残容量を２０〜８０％の範囲内において、アシスト／回生マップに応じた制御を実行することであり、バッテリ残容量が２０％以下ではアシストを禁止し、８０％以上では回生を禁止することである。
【００３９】
一方、バッテリ温度が規定温度Ｔｂ１を超えている場合、充放電制御部９２は、アシスト量・回生量制御部４２に対して現状のバッテリ残容量が減少するように充放電量が制限されるように指示を出す（ステップＳ２）。この充放電量の制限とは、回生すること、すなわち充電することを禁止することである。したがって、アシスト量・回生量制御部４２は、パワードライブユニット７及びモータ２に対してアシストすることのみの制御を行う。
【００４０】
次に、充放電制御部９２は、バッテリ残容量算出部９１において算出されたバッテリ８の残容量をバッテリ残容量算出部９１から取得して、このバッテリ残容量と予め充放電制御装置９２内に保持されているバッテリ残容量使用許可下限値と比較を行う（ステップＳ３）。ここでいうバッテリ残容量使用許可下限値とは、前述した使用許可領域の下限値のことであり、ここでは、このバッテリ残容量使用許可下限値を２０％とする。
【００４１】
この比較の結果、現時点のバッテリ残容量が２０％以下でなければステップＳ２へ戻り、２０％以下になるまで処理を繰り返す。この処理によって、強制的にバッテリ残容量を使用許可下限値にして、充放電電流値積算による積算誤差をリセットする。
一方、バッテリ残容量が２０％以下である場合、充放電制御部９２は、内部のタイマをリセットする（ステップＳ４）。
【００４２】
次に、充放電制御部９２は、バッテリ残容量の範囲を制限して充放電の電流を制御する（ステップＳ５）。ここでいう制限とは、前述した使用許可領域の上限値を、この使用許可領域の上限値より低い値の制限値に置き換え、この制限値を超えない範囲で充放電を許可することである。この制限値の検出は、バッテリ電圧では検出できないため、充放電電流の積算値によって検出して管理される。
この制限値は、バッテリ温度が高温である場合でも充電効率が低下しないバッテリ残容量の上限値である。ここでは、この制限値をバッテリ残容量が３５％とし、充電許可制限値と称する。図６にバッテリ温度が２５、４０、４５、５０、５５［℃］である場合の充電効率を示す。図６において、Ｘ軸は充電しようとした充電量、Ｙ軸は実際にバッテリに蓄えられた量である。
【００４３】
図６に示すように、バッテリ残容量が３５％までの範囲内であれば、バッテリ温度が高温であっても充電効率は低下しないことが分かる。したがって、バッテリ温度が低くなるまで、バッテリ残容量が３５％を超えないように充電を行えば、バッテリ温度を上昇させることなく効率良く充電を行うことができる。また、使用許可領域の上限値に対応するバッテリ上限電圧値の検出が困難になる状況の発生を防止することができる。ただし制限値（この例では３５％）は、使用するバッテリの性能によって決まる値であるため、車両に搭載されるバッテリの性能に基づいてこの制限値を決定すればよい。
【００４４】
次に、充放電制御部９２は、バッテリ残容量算出部９１において算出されたバッテリ８の残容量をバッテリ残容量算出部９１から取得して、このバッテリ残容量と予め充放電制御装置９２内に保持されているバッテリ残容量使用許可下限値と比較を行う（ステップＳ６）。この比較の結果、バッテリ残容量が２０％以下であれば、ステップＳ４へ戻り再び内部のタイマをリセットする。
【００４５】
一方、ステップＳ６において、バッテリ残容量が２０％以下でない場合、充放電制御部９２は、図示しない温度センサの出力に基づいてバッテリ８の温度が、予め決められた温度（Ｔｂ２）より低い温度であるか否かを判定する（ステップＳ７）。ここでは、この温度Ｔｂ２を４８［℃］とする。この判定の結果、バッテリ温度が温度Ｔｂ２（４８［℃］）より低い温度であれば、ステップＳ１０へ進み、通常の充放電制御が行われ、処理が終了する。
【００４６】
一方、ステップＳ７において、バッテリ温度が温度Ｔｂ２（４８［℃］）より高い温度であれば、充放電制御部９２は、内部のタイマの経過時間を取得して（ステップＳ８）、この経過時間が予め決められた規定時間を超えたか否かを判定する（ステップＳ９）。この結果、規定時間を超えていなければステップＳ５に戻り、規定時間を超えるまで同じ処理を繰り返す。ここでいう規定時間とは、電流積算によって算出されるバッテリ残容量の誤差が、予め見込んだ積算誤差の範囲を超えることのない積算処理時間のことである。
【００４７】
ステップＳ９において、内部のタイマの経過時間が規定時間を超えた場合は、ステップＳ２へ戻り前述した処理を繰り返す。このステップＳ９の判定処理は、これ以上、電流積算によるバッテリ残容量の算出を継続すると積算値の誤差が大きくなるため、バッテリ残容量を強制的に使用許可領域の下限値になるようにするための処理である。
【００４８】
このように、ステップＳ５においては、バッテリ残容量を所定の範囲（ここでは、２０〜３５％）に制限して充放電を許可するが、バッテリ残容量が３５％になったことは充放電電流の積算によってのみ検出可能であるため、一旦バッテリ残容量が２０％になるまで強制的に放電をさせて、充放電電流積算値の誤差をリセットさせる。このようにすることによって、充放電電流積算値の誤差が大きくなることによって、誤って制限値（ここでは３５％）を超える充電が行われることを防止することができる。
【００４９】
なお、バッテリ制御装置９は、図３に示すステップＳ１〜Ｓ１０の処理を繰り返し実行する。
また、図３に示すステップＳ５において、充放電の電流を制御する場合のバッテリ残容量の範囲を、図７に示すマップを参照して決定するようにしてもよい。図７に示すマップは、使用許可領域上限値を制限する充電許可制限値（前述した処理においてはバッテリ残容量３５％）をバッテリ温度毎に定義したものである。このマップは、バッテリ温度が低くなるにしたがって、充電許可制限値が高くなるように定義されている。さらにこのマップは、使用許可領域の下限値の制限を行う制限値が定義されていてもよい。
【００５０】
なお、ステップＳ２において充放電量を制限する場合に、全く充電を禁止するのではなく、アシストを行うことによって消費した電力より小さい電力の充電を許可するようにして、ゆっくりしたペースでバッテリ残容量が下限値になるまで充放電量を制御するようにしてもよい。または、車両に搭載された電装品（ランプ類等）によって補助バッテリ１１から消費される電流はダウンバータ１０を介してバッテリ８から持ち去られるため、その消費電流を超えない範囲でモータ２を回生させてもよい。
【００５１】
このように、バッテリが高温であっても、バッテリ残容量が低い範囲内に限定して充放電を行うようにして、充電効率が低い状態において充電を行わないようにしたため、バッテリの発熱を抑制することができる。また、バッテリを構成するモジュール間の容量ばらつきが拡大することも防止することができる。
【００５２】
また、バッテリが高温であることを検出した時点で、強制的に使用許可領域の下限値になるまで放電のみを許可することにより、算出されるバッテリ残容量の誤差をクリアすることができる。
【００５３】
さらに、バッテリ温度が高温である場合に使用許可領域の上限値を制限することによって、バッテリ電圧によって検出が困難となる使用許可領域の上限値を使用しないようにしたため、誤って過充電をしてしまうことを防止することができる。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明してきたように、請求項１に記載した発明によれば、バッテリの残容量を放電電流の積算によって算出して出力するバッテリ残容量算出手段と、前記バッテリの温度を検出して出力するバッテリ温度検出手段と、前記バッテリ温度検出手段によって検出された前記バッテリの温度が該バッテリの充電効率が低下する温度である場合に充電を禁止して、前記バッテリ残容量算出手段によって算出されたバッテリ残容量がバッテリ使用許可下限値になるまで放電のみを許可する充放電制御手段とをバッテリ制御装置に備え、バッテリの温度が低下するまで充電することを禁止するようにしたため、バッテリの温度が高温である場合に充電効率低下によるさらなるバッテリ温度の上昇とバッテリの劣化を防止することができるという効果が得られる。また、バッテリ残容量がバッテリ使用許可下限値になった後は、充電効率が低下する温度よりバッテリ温度が低くなるまで充電許可制限値を超える充電を禁止するようにしたため、バッテリ温度が高い状態においてはバッテリ残容量を低い値に制限することができ、バッテリが劣化しない範囲での充電を行うことでき、回生によって得られるエネルギーを効率良く蓄えることができるという効果を得ることができる。
【００５６】
また、請求項２に記載の発明によれば、バッテリ下限電圧値が検出された時点をバッテリ残容量のバッテリ使用許可下限値とするようにしたため、充放電電流の積算によって発生する積算誤差をクリアすることができバッテリ使用許可下限値の精度を向上させることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ハイブリッド車両の全体構成図である。
【図２】 図１に示すモータ制御装置４及びバッテリ制御装置９に構成を示すブロック図である。
【図３】 図２に示すモータ制御装置４及びバッテリ制御装置９において充放電制御を行う動作を示すフローチャートである。
【図４】 図２に示すバッテリ残容量算出部９１の動作を示すフローチャートである。
【図５】 バッテリ８の充電効率特性を示す説明図である。
【図６】 バッテリ温度毎の充電効率特性を示す説明図である。
【図７】 使用許可領域上限値を制限する制限値をバッテリ温度毎に定義したマップを示す説明図である。
【符号の説明】
１・・・エンジン、
２・・・モータ、
８・・・バッテリ、
９・・・バッテリ制御装置、
９１・・・バッテリ残容量算出部、
９２・・・充放電制御部。
Claims (2)
- 車両の推進力を出力するエンジンと、エンジンの出力を補助する補助駆動力を発生するモータと、該モータに電力を供給すると共に補助駆動力が必要ないときにモータを発電機として作動させ得られた電気エネルギーを充電するバッテリとを備えたハイブリッド車両のバッテリ制御装置であって、
前記バッテリ制御装置は、
前記バッテリの残容量を算出するバッテリ残容量算出手段と、
前記バッテリの温度を検出するバッテリ温度検出手段と、
前記バッテリ温度検出手段によって検出された前記バッテリの温度が所定温度以上である場合に、前記バッテリ残容量算出手段によって算出されたバッテリ残容量が第１の所定値になるまで放電のみを許可するとともに、バッテリ残容量が第１の所定値になった後は、第１の所定値より大きい第２の所定値を超えない範囲で充電を許可する充放電制御手段と、
を備えたことを特徴とするバッテリ制御装置。 - 前記バッテリ残容量算出手段は、
前記バッテリの電圧がバッテリ下限電圧値であるか否かを検出し、バッテリ下限電圧値が検出された時点のバッテリ残容量をバッテリ使用許可下限値とすることを特徴とする請求項１に記載のバッテリ制御装置。
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