JP7227553B2 - 電池冷却制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジン及びモータを有する電動車両に備わる電池冷却制御装置に関する。

一般的な電動車両（例えばハイブリッド車やプラグインハイブリッド車等）には、モータに電力を給電するためのバッテリが設けられており、さらに、当該バッテリが高温となり劣化することを抑制するために、当該バッテリを冷却する冷却装置が設けられている。

一例として、下記特許文献１，２には、２種類の走行モードを選択可能な電動車両において、走行に使用する消費電力の多い走行モード中に、冷却装置によるバッテリへの冷却力を高めるといった技術が開示されている。

特開２００５‐２０４４８１号公報 特開２０１１‐２１９００５号公報

冷却装置によりバッテリに対する冷却を開始すると、消費電力が増加、すなわち電費が悪化し、ＥＶ航続距離（バッテリが満充電の状態から走行可能な距離）が減少する。そのため、バッテリの劣化を抑制することとＥＶ航続距離を増加することとを両立することができない。例えば上記特許文献１，２においては、走行に使用する消費電力の多い走行モードを選択した場合、冷却装置による冷却力を高めるため冷却装置が消費する電力も増加してしまうことになり、ＥＶ航続距離が大幅に減少してしまう。

本発明は、上記技術的課題に鑑み、バッテリ劣化の抑制とＥＶ航続距離の増加とを両立することを可能とする電池冷却制御装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決する第１の発明に係る電池冷却制御装置は、
内燃機関、走行用の動力を出力可能な回転電機、及び、当該回転電機と電力の給電及び受電を行う蓄電装置を備える車両に設けられ、当該蓄電装置を冷却する電池冷却制御装置であって、
前記蓄電装置の温度を検出する蓄電装置管理部と、
前記車両の走行モードを、前記内燃機関を停止させて前記回転電機を作動させて前記車両が走行するＥＶ走行と、前記内燃機関及び前記回転電機を作動させて前記車両が走行するＨＥＶ走行とに切り替え可能であるとともに、前記蓄電装置管理部の検出結果に基づき、前記蓄電装置の温度が予め設定した冷却開始温度となると冷却開始指令を出力し、前記蓄電装置の温度が予め設定した冷却停止温度となると冷却停止指令を出力する電子制御部と、
前記冷却開始指令を受信すると前記蓄電装置に対する冷却を開始し、前記冷却停止指令を受信すると前記蓄電装置に対する冷却を停止する冷却システムとを備え、
前記電子制御部は、
前記ＥＶ走行中の前記冷却開始温度を、前記ＨＥＶ走行中の前記冷却開始温度よりも高い値に設定するとともに、
前記ＥＶ走行中の前記冷却停止温度を、前記ＨＥＶ走行中の前記冷却停止温度以上の値に設定し、
前記ＥＶ走行の場合と前記ＨＥＶ走行の場合とで、前記冷却開始温度及び前記冷却停止温度の設定値を変更する
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第２の発明に係る電池冷却制御装置は、
上記第１の発明に係る電池冷却制御装置において、
前記電子制御部は、
前記ＨＥＶ走行のなかでも、さらに、前記内燃機関及び前記回転電機の動力によって前記車両が走行するパラレル走行と、前記内燃機関により発電した電力を用いて前記回転電機が作動し前記車両が走行するシリーズ走行とに、切り替え可能である
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第３の発明に係る電池冷却制御装置は、
上記第２の発明に係る電池冷却制御装置において、
前記電子制御部は、
前記シリーズ走行中の前記冷却開始温度を、前記パラレル走行中の前記冷却開始温度以上の値に設定するとともに、
前記シリーズ走行中の前記冷却停止温度を、前記パラレル走行中の前記冷却停止温度以上の値に設定する
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第４の発明に係る電池冷却制御装置は、
上記第１から３のいずれか１つの発明に係る電池冷却制御装置において、
前記蓄電装置管理部は、前記蓄電装置の充電率を検出し、
前記電子制御部は、
前記ＥＶ走行中において、前記蓄電装置管理部の検出結果に基づき、
前記充電率が所定値よりも大きい場合の前記冷却開始温度を、前記充電率が前記所定値以下の場合の前記冷却開始温度よりも高い値に設定し、
前記充電率が前記所定値よりも大きい場合の前記冷却停止温度を、前記充電率が前記所定値以下の場合の前記冷却停止温度以上の値に設定する
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第５の発明に係る電池冷却制御装置は、
上記第２または３の発明に係る電池冷却制御装置において、
前記蓄電装置管理部は、前記蓄電装置の充電率を検出し、
前記電子制御部は、
前記シリーズ走行中において、前記蓄電装置管理部の検出結果に基づき、
前記充電率が所定値よりも大きい場合の前記冷却開始温度を、前記充電率が前記所定値以下の場合の前記冷却開始温度よりも高い値に設定し、
前記充電率が前記所定値よりも大きい場合の前記冷却停止温度を、前記充電率が前記所定値以下の場合の前記冷却停止温度以上の値に設定する
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第６の発明に係る電池冷却制御装置は、
上記第２または３の発明に係る電池冷却制御装置において、
前記蓄電装置管理部は、前記蓄電装置の充電率を検出し、
前記電子制御部は、
前記パラレル走行中において、前記蓄電装置管理部の検出結果に基づき、
前記充電率が所定値よりも大きい場合の前記冷却開始温度を、前記充電率が前記所定値以下の場合の前記冷却開始温度よりも高い値に設定し、
前記充電率が前記所定値よりも大きい場合の前記冷却停止温度を、前記充電率が前記所定値以下の場合の前記冷却停止温度以上の値に設定する
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第７の発明に係る電池冷却制御装置は、
上記第４の発明に係る電池冷却制御装置において、
前記電子制御部は、
前記ＥＶ走行中における前記充電率が前記所定値以下の場合の前記冷却開始温度を、前記ＨＥＶ走行中における前記冷却開始温度以上に設定し、
前記ＥＶ走行中における前記充電率が前記所定値以下の場合の前記冷却停止温度を、前記ＨＥＶ走行中における前記冷却停止温度以上に設定する
ことを特徴とする。

本発明に係る電池冷却制御装置は、バッテリ劣化の抑制とＥＶ航続距離の増加とを両立することを可能とする。

本発明の実施例１に係る電池冷却制御装置が搭載された車両の主な構成を説明するブロック図である。 本発明の実施例１におけるＥＣＵが各設定温度を決定する処理について説明するフローチャートである。 本発明の実施例２におけるＥＣＵが各設定温度を決定する処理について説明するフローチャートである。

以下、本発明に係る電池冷却制御装置について、実施例にて図面を用いて説明する。

［実施例１］
図１は、本実施例に係る電池冷却制御装置が搭載された車両の主な構成を説明するブロック図である。図１に示すように、車両１は主として、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ：電子制御部）１１、モータジェネレータ（回転電機）１２、インバータ１３、バッテリ（蓄電装置）１４、エンジン（内燃機関）１５、ＢＭＵ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ：蓄電装置管理部）１６、及び冷却システム１７を備えている。

ＥＣＵ１１は、車両１に設けられた各種センサからの情報に基づき、車両１の運転状態を把握し、それに基づいて車両１に搭載された各種装置を総括的に制御するものである。なお、ＥＣＵ１１の入出力信号としては、例えばＣＡＮ（Ｃｏｎｔｏｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）信号を用いる。ＣＡＮ信号とは、ＥＣＵ１１と接続する通信線によって伝送される信号を指す。また、ＥＣＵ１１は、後述する車両１の各走行モードの切り替えを行う。

モータジェネレータ１２は、インバータ１３を介してバッテリ１４と接続しており、ＥＣＵ１１の指令に基づき駆動し、バッテリ１４との間で電力の給電及び受電が行われるとともに、車両１の走行用の動力を出力可能とする。なお、エンジン１５を停止させ、モータジェネレータ１２を作動させて車両１の走行が行われる走行モードは、一般的にＥＶ走行と呼称される。

エンジン１５は、ＥＣＵ１１の指令に基づき作動し、車両１の走行用の動力を出力可能とする。一般的にパラレル走行と呼称される走行モードは、このエンジン１５及びモータジェネレータ１２の動力によって、車両１の走行が行われるものである。

また、一般的にシリーズ走行と呼称される走行モードは、エンジン１５が作動することで発電が行われ、発電された電力はモータジェネレータ１２に給電され、車両１の走行自体はこの電力を用いて作動するモータジェネレータ１２の動力のみによって行われるものである。

上述のようにエンジン１５及びモータジェネレータ１２を作動させて走行が行われるパラレル走行及びシリーズ走行を、纏めてＨＥＶ走行と呼称する。そして、これまでに説明したＥＶ走行、ＨＥＶ走行（パラレル走行、シリーズ走行）の各走行モードは、ＥＣＵ１１によって切り替え可能である。

ＢＭＵ１６は、ＥＣＵ１１及びバッテリ１４と接続しており、バッテリ１４の温度、ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅｓ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ：充電率）、電圧、及び電流の検出及び管理を行い、ＥＣＵ１１にその情報を伝達する。

冷却システム１７は、ＥＣＵ１１と接続しており、ＥＣＵ１１の指令に基づきバッテリ１４の冷却を行うシステムである。

また、本実施例におけるＥＣＵ１１には、バッテリ１４に対し冷却を開始する温度である冷却開始温度、及び、バッテリ１４に対する冷却を停止する温度である冷却停止温度が予め設定されている。そして、ＢＭＵ１６の検出結果に基づき、バッテリ１４の温度が冷却開始温度となると冷却システム１７に対し冷却開始指令を出力し、バッテリ１４の温度が冷却停止温度となると冷却システム１７に対し冷却停止指令を出力する。

そして、冷却システム１７は、ＥＣＵ１１から上記冷却開始指令を受信するとバッテリ１４に対する冷却を開始し、上記冷却停止指令を受信するとバッテリ１４に対する冷却を停止する。

また、ＥＣＵ１１は、ＥＶ走行中とＨＥＶ走行中とで、冷却開始温度及び冷却停止温度の設定値を変更する。具体的には、冷却開始温度を、ＥＶ走行中の設定値をＨＥＶ走行中の設定値よりも高い値に設定し、冷却停止温度を、ＥＶ走行中の設定値をＨＥＶ走行中の設定値以上の値に設定する。

さらにＥＣＵ１１は、ＨＥＶ走行のなかでも、シリーズ走行中の場合とパラレル走行中の場合とで、冷却開始温度及び冷却停止温度の設定値を変更する。具体的には、冷却開始温度及び冷却停止温度ともに、シリーズ走行中の設定値をパラレル走行中の設定値以上の値に設定する。

以下、ＥＣＵ１１が各設定温度を決定する処理（動作）について、図２のフローチャートを用いて具体的に説明する。

まず、ステップＳ１においては、車両１がＥＶ走行中であるか否かを判断する。ＥＶ走行中であればステップＳ４へ、そうでなければステップＳ２へ移行する。

ステップＳ２においては、車両１がシリーズ走行中であるか否かを判断する。シリーズ走行中であればステップＳ５へ、そうでなければステップＳ３へ移行する。

ステップＳ３においては、車両１がパラレル走行中であるか否かを判断する。パラレル走行中であればステップＳ６へ、そうでなければステップＳ７へ移行する。

ステップＳ４においては、冷却開始温度をＴｅ１に設定し、冷却停止温度をＴｅ２に設定する。

ステップＳ５においては、冷却開始温度をＴｓ１に設定し、冷却停止温度をＴｓ２に設定する。

ステップＳ６においては、冷却開始温度をＴｐ１に設定し、冷却停止温度をＴｐ２に設定する。

また、既に説明したごとく、上述の各冷却開始温度については、Ｔｅ１＞Ｔｓ１≧Ｔｐ１とし、各冷却停止温度については、Ｔｅ２≧Ｔｓ２≧Ｔｐ２とする。

ステップＳ７においては、冷却開始温度及び冷却停止温度の値（前回値）を保持する。このステップＳ７は、走行モードの切り替えの際の移行時間、あるいは、通信機器が故障するなどして走行モードを特定できない場合を想定している。

そしてＥＣＵ１１は、上記ステップＳ１～Ｓ７によって決定した冷却開始温度及び冷却停止温度に基づき、冷却システム１７に対しバッテリ１４への冷却開始及び冷却停止の指令を行う。

すなわち、本実施例では、ＥＣＵ１１において、車両１がＥＶ走行、シリーズ走行、あるいはパラレル走行のいずれの走行モードであるかに応じて、バッテリ１４の冷却開始温度及び冷却停止温度の設定値を変更する。

バッテリ１４の発熱量は、ＥＶ走行中＞シリーズ走行中及びパラレル走行中であるのに対し、冷却開始温度を、ＥＶ走行中＞シリーズ走行中及びパラレル走行中と設定することで、ＥＶ航続可能距離及び時間を延ばす（電費を下げない）ことができる。

また、シリーズ走行及びパラレル走行中のバッテリ１４の温度を低く抑えることで、長距離ドライブの場合に、バッテリ１４の温度が高いまま維持されることを防止し、バッテリ１４の劣化を抑制することができる。

上述のようにして本実施例に係る電池冷却制御装置では、バッテリの劣化の抑制と車両のＥＶ航続距離の増加（電費の向上）とを両立させることができる。

なお、本実施例では、車両１を停車させ、バッテリ１４の充電を行う際、普通充電の場合は、急速充電の場合に比べ強力な冷却を行うようにしてもよい（急速充電中は、ユーザーが早く充電を完了させたいはずなので、冷却のためにシステムを動作させることで充電完了までの時間が伸びることを避けるため、強力な冷却は行わない）。

［実施例２］
本実施例におけるＥＣＵは、実施例１におけるＥＣＵ１１にさらなる機能を付加したものである。以下、本実施例におけるＥＣＵが冷却開始温度及び冷却停止温度を決定する処理（動作）について、図３のフローチャートを用いて説明する。

まず、ステップＳ１においては、実施例１同様、車両１がＥＶ走行中であるか否かを判断する。ＥＶ走行中であればステップＳ１ａへ、そうでなければステップＳ２へ移行する。

ステップＳ１ａでは、実施例１で説明したＢＭＵ１６によるバッテリ１４のＳＯＣの検出結果に基づき、バッテリ１４のＳＯＣが予め設定した所定値よりも大きいか否かを判断する。所定値よりも大きい場合はステップＳ４へ、所定値以下である場合はステップＳ４ａへ移行する。

ステップＳ４においては、実施例１同様、冷却開始温度をＴｅ１に設定し、冷却停止温度をＴｅ２に設定する。

ステップＳ４ａにおいては、冷却開始温度をＴｅ３に設定し、冷却停止温度をＴｅ４に設定する。
なお、その他のステップについては、実施例１と同様のため、ここでの説明は省略する。

そして、各冷却開始温度については、Ｔｅ１＞Ｔｅ３≧Ｔｓ１≧Ｔｐ１とし、各冷却停止温度については、Ｔｅ２≧Ｔｅ４≧Ｔｓ２≧Ｔｐ２とする（Ｔｓ１，Ｔｓ２，Ｔｐ１，Ｔｐ２の示す温度については実施例１参照）。

また、図３では、ステップＳ１において車両１がＥＶ走行中であると判断した場合のみ、ＳＯＣの状態に応じて冷却開始温度及び冷却停止温度の変更を行っている（ステップＳ１ａ，Ｓ４，Ｓ４ａ）が、これについては、ステップＳ２において車両１がシリーズ走行中であると判断した場合、さらに、ステップＳ３において車両１がシリーズ走行中であると判断した場合にも、同様の処理を行うようにしてもよい。

このようにして、本実施例におけるＥＣＵは、走行モードに加え、バッテリ１４のＳＯＣ状態をも考慮して、バッテリ１４に対する冷却開始温度及び冷却停止温度の設定値を変更する。具体的には、冷却開始温度を、ＳＯＣが所定値よりも大きい場合の設定値を、ＳＯＣが所定値以下の場合の設定値よりも高い値に設定し、冷却停止温度を、ＳＯＣが所定値よりも大きい場合の設定値を、ＳＯＣが所定値以下の場合の設定値以上の値に設定する。

なお、冷却開始温度及び冷却停止温度ともに、ＥＶ走行中におけるＳＯＣが上記所定値以下の場合の設定値を、ＨＥＶ走行中における設定値以上に設定する（上記不等式のうちＴｅ３≧Ｔｓ１≧Ｔｐ１，Ｔｅ４≧Ｔｓ２≧Ｔｐ２の部分）。

すなわち、ＳＯＣが低いということは、いずれにしても間もなくエンジンによる走行に切り替わる状態であるため、その時点でのバッテリ消費の増減がＥＶ航続距離全体に与える影響は小さい。したがって、本実施例においては、ＳＯＣが低い状態であればＥＶ航続距離は無視してバッテリ冷却を早めに（低い温度で）開始し、バッテリの劣化を抑制する。

なお、上記所定値は、満充電の半分程度の値に設定してもよく、あるいは、その値を自在に変更可能としてもよい。

本実施例に係る電池冷却制御装置では、上述のように走行モードに加えてＳＯＣ状態をも考慮することで、バッテリの劣化の抑制と車両のＥＶ航続距離の増加（電費の向上）との両立をより確実に実現することができる。

本発明は、エンジン及びモータを有する電動車両に備わる電池冷却制御装置として好適である。

１ 車両
１１ ＥＣＵ（電子制御部）
１２ モータジェネレータ（回転電機）
１３ インバータ
１４ バッテリ（蓄電装置）
１５ エンジン（内燃機関）
１６ ＢＭＵ（蓄電装置管理部）
１７ 冷却システム

Claims (7)

1. 内燃機関、走行用の動力を出力可能な回転電機、及び、当該回転電機と電力の給電及び受電を行う蓄電装置を備える車両に設けられ、当該蓄電装置を冷却する電池冷却制御装置であって、
   前記蓄電装置の温度を検出する蓄電装置管理部と、
   前記車両の走行モードを、前記内燃機関を停止させて前記回転電機を作動させて前記車両が走行するＥＶ走行と、前記内燃機関及び前記回転電機を作動させて前記車両が走行するＨＥＶ走行とに切り替え可能であるとともに、前記蓄電装置管理部の検出結果に基づき、前記蓄電装置の温度が予め設定した冷却開始温度となると冷却開始指令を出力し、前記蓄電装置の温度が予め設定した冷却停止温度となると冷却停止指令を出力する電子制御部と、
   前記冷却開始指令を受信すると前記蓄電装置に対する冷却を開始し、前記冷却停止指令を受信すると前記蓄電装置に対する冷却を停止する冷却システムとを備え、
   前記電子制御部は、
   前記ＥＶ走行中の前記冷却開始温度を、前記ＨＥＶ走行中の前記冷却開始温度よりも高い値に設定するとともに、
   前記ＥＶ走行中の前記冷却停止温度を、前記ＨＥＶ走行中の前記冷却停止温度以上の値に設定し、
   前記ＥＶ走行の場合と前記ＨＥＶ走行の場合とで、前記冷却開始温度及び前記冷却停止温度の設定値を変更する
   ことを特徴とする電池冷却制御装置。
2. 前記電子制御部は、
   前記ＨＥＶ走行のなかでも、さらに、前記内燃機関及び前記回転電機の動力によって前記車両が走行するパラレル走行と、前記内燃機関により発電した電力を用いて前記回転電機が作動し前記車両が走行するシリーズ走行とに、切り替え可能である
   ことを特徴とする請求項１に記載の電池冷却制御装置。
3. 前記電子制御部は、
   前記シリーズ走行中の前記冷却開始温度を、前記パラレル走行中の前記冷却開始温度以上の値に設定するとともに、
   前記シリーズ走行中の前記冷却停止温度を、前記パラレル走行中の前記冷却停止温度以上の値に設定する
   ことを特徴とする請求項２に記載の電池冷却制御装置。
4. 前記蓄電装置管理部は、前記蓄電装置の充電率を検出し、
   前記電子制御部は、
   前記ＥＶ走行中において、前記蓄電装置管理部の検出結果に基づき、
   前記充電率が所定値よりも大きい場合の前記冷却開始温度を、前記充電率が前記所定値以下の場合の前記冷却開始温度よりも高い値に設定し、
   前記充電率が前記所定値よりも大きい場合の前記冷却停止温度を、前記充電率が前記所定値以下の場合の前記冷却停止温度以上の値に設定する
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の電池冷却制御装置。
5. 前記蓄電装置管理部は、前記蓄電装置の充電率を検出し、
   前記電子制御部は、
   前記シリーズ走行中において、前記蓄電装置管理部の検出結果に基づき、
   前記充電率が所定値よりも大きい場合の前記冷却開始温度を、前記充電率が前記所定値以下の場合の前記冷却開始温度よりも高い値に設定し、
   前記充電率が前記所定値よりも大きい場合の前記冷却停止温度を、前記充電率が前記所定値以下の場合の前記冷却停止温度以上の値に設定する
   ことを特徴とする請求項２または３に記載の電池冷却制御装置。
6. 前記蓄電装置管理部は、前記蓄電装置の充電率を検出し、
   前記電子制御部は、
   前記パラレル走行中において、前記蓄電装置管理部の検出結果に基づき、
   前記充電率が所定値よりも大きい場合の前記冷却開始温度を、前記充電率が前記所定値以下の場合の前記冷却開始温度よりも高い値に設定し、
   前記充電率が前記所定値よりも大きい場合の前記冷却停止温度を、前記充電率が前記所定値以下の場合の前記冷却停止温度以上の値に設定する
   ことを特徴とする請求項２または３に記載の電池冷却制御装置。
7. 前記電子制御部は、
   前記ＥＶ走行中における前記充電率が前記所定値以下の場合の前記冷却開始温度を、前記ＨＥＶ走行中における前記冷却開始温度以上に設定し、
   前記ＥＶ走行中における前記充電率が前記所定値以下の場合の前記冷却停止温度を、前記ＨＥＶ走行中における前記冷却停止温度以上に設定する
   ことを特徴とする請求項４に記載の電池冷却制御装置。

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