ハイブリッド車両のバッテリー制御装置

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【発明の名称】	ハイブリッド車両のバッテリー制御装置
【発明者】	【氏名】菊地俊雄【氏名】北田真一郎【氏名】大和田優【氏名】金子雄太郎
【要約】	【課題】バッテリー温度が低いときに入出力を回復する。【解決手段】バッテリー温度が所定値以下またはバッテリーの内部抵抗が所定値以上で、且つバッテリーＳＯＣが所定値以上で、且つエンジン冷却水温度が所定値以下の場合に、バッテリーからモーターへ電力を供給してエンジンを始動するとともに、エンジン始動後もバッテリーからモーターへ電力を供給してモーターを力行運転する。これにより、バッテリーの温度が上がって入出力を回復させることができ、車両の要求性能を満たすことができる。

【特許請求の範囲】
【請求項１】エンジンおよび／またはモーターの駆動力により走行するハイブリッド車両に搭載され、モーターとの間で電力の授受を行うバッテリーの制御装置であって、バッテリーの温度を検出する温度検出手段と、バッテリーの内部抵抗を検出する抵抗検出手段と、バッテリーのＳＯＣを検出するＳＯＣ検出手段と、エンジンの冷却水温度を検出する水温検出手段と、前記バッテリー温度が所定値以下または前記バッテリーの内部抵抗が所定値以上で、且つ前記バッテリーＳＯＣが所定値以上で、且つ前記エンジン冷却水温度が所定値以下の場合に、バッテリーからモーターへ電力を供給してエンジンを始動するとともに、エンジン始動後もバッテリーからモーターへ電力を供給してモーターを力行運転する制御手段とを備えることを特徴とするハイブリッド車両のバッテリー制御装置。
【請求項２】請求項１に記載のハイブリッド車両のバッテリー制御装置において、無段変速機の油温を検出する油温検出手段を備え、前記制御手段は、前記油温が所定値以下の場合にオイルポンプモーターを高速運転することを特徴とするハイブリッド車両のバッテリー制御装置。
【請求項３】請求項１または請求項２に記載のハイブリッド車両のバッテリー制御装置において、前記制御手段は、前記バッテリー温度が所定値以下または前記バッテリーの内部抵抗が所定値以上で、且つ前記バッテリーＳＯＣが前記所定値未満の場合には、バッテリーからモーターへ電力を供給してエンジンを始動するとともに、エンジン始動後はモーターを発電運転してバッテリーを充電することを特徴とするハイブリッド車両のバッテリー制御装置。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ハイブリッド車両に搭載されるバッテリーの制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術とその問題点】バッテリーからモーターへ電力を供給して駆動するハイブリッド車両では、バッテリーの温度が低くなると内部抵抗が大きくなり、出力が低下するため、車両の要求駆動力を満たせなくなる。
【０００３】本発明の目的は、バッテリー温度が低いときに入出力を回復することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】（１）請求項１の発明は、エンジンおよび／またはモーターの駆動力により走行するハイブリッド車両に搭載され、モーターとの間で電力の授受を行うバッテリーの制御装置であって、バッテリーの温度を検出する温度検出手段と、バッテリーの内部抵抗を検出する抵抗検出手段と、バッテリーのＳＯＣを検出するＳＯＣ検出手段と、エンジンの冷却水温度を検出する水温検出手段と、バッテリー温度が所定値以下またはバッテリーの内部抵抗が所定値以上で、且つバッテリーＳＯＣが所定値以上で、且つエンジン冷却水温度が所定値以下の場合に、バッテリーからモーターへ電力を供給してエンジンを始動するとともに、エンジン始動後もバッテリーからモーターへ電力を供給してモーターを力行運転する制御手段とを備える。
【０００５】（２）請求項２のハイブリッド車両のバッテリー制御装置は、無段変速機の油温を検出する油温検出手段を備え、制御手段によって、油温が所定値以下の場合にオイルポンプモーターを高速運転するようにしたものである。
【０００６】（３）請求項３のハイブリッド車両のバッテリー制御装置は、制御手段によって、バッテリー温度が所定値以下またはバッテリーの内部抵抗が所定値以上で、且つバッテリーＳＯＣが所定値未満の場合には、バッテリーからモーターへ電力を供給してエンジンを始動するとともに、エンジン始動後はモーターを発電運転してバッテリーを充電するようにしたものである。
【０００７】
【発明の効果】（１）請求項１の発明によれば、バッテリーの温度が上がって入出力を回復させることができ、車両の要求性能を満たすことができる。
【０００８】（２）請求項２の発明によれば、バッテリーの温度が早く上がって入出力を早く回復させることができる。
【０００９】（３）請求項３の発明によれば、バッテリーのＳＯＣが低い場合でも、バッテリーの温度が上がって入出力を回復させることができ、車両の要求性能を満たすことができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】図１は一実施の形態の構成を示す図である。図において、太い実線は機械力の伝達経路を示し、太い破線は電力線を示す。また、細い実線は制御線を示し、二重線は油圧系統を示す。
【００１１】この車両のパワートレインは、モーター１、エンジン２、クラッチ３、モーター４、無段変速機５、減速装置６、差動装置７および駆動輪８から構成される。モーター１の出力軸、エンジン２の出力軸およびクラッチ３の入力軸は互いに連結されており、また、クラッチ３の出力軸、モーター４の出力軸および無段変速機５の入力軸は互いに連結されている。
【００１２】クラッチ３締結時はエンジン２とモーター４が車両の推進源となり、クラッチ３解放時はモーター４のみが車両の推進源となる。エンジン２および／またはモーター４の駆動力は、無段変速機５、減速装置６および差動装置７を介して駆動輪８へ伝達される。無段変速機５には油圧装置９から圧油が供給され、ベルトのクランプと潤滑がなされる。油圧装置９のオイルポンプ（不図示）はモーター１０により駆動される。
【００１３】モータ１，４，１０は三相同期電動機または三相誘導電動機などの交流機であり、モーター１は主としてエンジン始動と発電に用いられ、モーター４は主として車両の推進と制動に用いられる。また、モーター１０は油圧装置９のオイルポンプ駆動用である。なお、モーター１，４，１０には交流機に限らず直流電動機を用いることもできる。また、クラッチ３締結時に、モーター１を車両の推進と制動に用いることもでき、モーター４をエンジン始動や発電に用いることもできる。
【００１４】クラッチ３はパウダークラッチであり、伝達トルクがほぼ励磁電流に比例するので伝達トルクを調節することができる。無段変速機５はベルト式やトロイダル式などの無段変速機であり、変速比を無段階に調節することができる。
【００１５】モーター１，４，１０はそれぞれ、インバーター１１，１２，１３により駆動される。なお、モーター１，４，１０に直流電動機を用いる場合には、インバーターの代わりにＤＣ／ＤＣコンバーターを用いる。インバーター１１～１３は共通のＤＣリンク１４を介してメインバッテリー１５に接続されており、メインバッテリー１５の直流充電電力を交流電力に変換してモーター１，４，１０へ供給するとともに、モーター１，４の交流発電電力を直流電力に変換してメインバッテリー１５を充電する。
【００１６】なお、インバーター１１～１３は互いにＤＣリンク１４を介して接続されているので、回生運転中のモーターにより発電された電力をメインバッテリー１５を介さずに直接、力行運転中のモーターへ供給することができる。また、メインバッテリー１５にはリチウムイオン電池、ニッケル水素電池、鉛電池などを用いることができる。
【００１７】コントローラー１６は、マイクロコンピューターとその周辺部品や各種アクチュエータなどを備え、エンジン２の回転速度や出力トルク、クラッチ３の伝達トルク、モーター１，４，１０の回転速度や出力トルク、無段変速機５の変速比、メインバッテリー１５の充放電などを制御する。
【００１８】コントローラー１６には、図２に示すような機器が接続されている。キースイッチ２０は、車両のメインキーがON位置またはSTART位置に設定されるとオン（閉路）する。バッテリー温度センサー２１はメインバッテリー１５の温度Ｔb［℃］を検出し、バッテリー電圧センサー２２はメインバッテリー１５の端子電圧Ｖb［Ｖ］を検出する。バッテリー電流センサー２３はメインバッテリー１５に流れる充放電電流Ｉb［Ａ］を検出し、ＳＯＣ検出装置２４はメインバッテリー１５のＳＯＣ［％］を検出する。
【００１９】エンジン回転センサー２５はエンジン２の毎分回転数［rpm］を検出し、エンジン水温センサー２６はエンジン２の冷却水温度Ｔe［℃］を検出する。また、変速機油温センサー２７は無段変速機５の油温Ｔc［℃］を検出し、モーター１０回転センサー２８はモーター１０の毎分回転数［rpm］を検出する。
【００２０】燃料噴射装置３０はエンジン２へ燃料を噴射し、点火装置３１はエンジン２の点火を行う。補助バッテリー３２は、コントローラー１６などの車載機器へ低圧電源を供給する。
【００２１】図３、図４はメインバッテリー１５の制御プログラムを示すフローチャートである。このフローチャートにより、一実施の形態の動作を説明する。
【００２２】コントローラー１６は、キースイッチ２０がオン状態にある間、このバッテリー制御プログラムを繰り返し実行する。ステップ１において、メインバッテリー１５の温度Ｔbが運行に最適な状態にあるかどうかを確認する。
【００２３】ここで、メインバッテリー１５の入出力はメインバッテリー１５の温度Ｔbに大きく左右される。温度Ｔbが低くなると、入出力が低下して車両の要求性能を満たせなくなる。なお、温度Ｔbが高くなると、性能が劣化して寿命が短くなる。
【００２４】また、メインバッテリー１５の内部抵抗Ｒbは温度Ｔbと相関があり、温度Ｔbが低くなると内部抵抗Ｒbが大きくなり、逆に温度Ｔbが高くなると内部抵抗Ｒbが小さくなるので、内部抵抗Ｒbによりバッテリー温度Ｔbを知ることができる。
【００２５】そこで、この実施の形態では、メインバッテリー１５をその入出力が高い状態で使用するために、バッテリー温度Ｔbが所定値以下（Ｔb≦Ｔb１）のとき、またはバッテリー内部抵抗Ｒbが所定値Ｒb１以上（Ｒb≧Ｒb１）のときは、強制的に充放電を行ってバッテリー温度Ｔbを上げる。
【００２６】なお、メインバッテリー１５の内部抵抗Ｒbは、バッテリー電圧Ｖbとバッテリー電流Ｉbを測定し、それらの測定値によりメインバッテリー１５のＶ－Ｉ特性を直線回帰し、Ｖ－Ｉ特性の傾きを内部抵抗Ｒbとする。
【００２７】メインバッテリー１５の温度Ｔbが所定値Ｔb１以下のとき、または内部抵抗Ｒbが所定値Ｒb１以上のときは、メインバッテリー１５の温度Ｔbが運行に適した温度にないと判断してステップ３以降の処理を行う。一方、メインバッテリー１５の温度Ｔbが所定値Ｔb１より高いとき、または内部抵抗Ｒbが所定値Ｒb１より低いときは、メインバッテリー１５の温度Ｔbが運行に適した温度であると判断してステップ２へ進み、通常の充放電制御を行う。
【００２８】バッテリー温度Ｔbが低いとき、または内部抵抗Ｒbが大きいときには、ステップ３でメインバッテリー１５のＳＯＣを確認し、ＳＯＣが所定値ＳＯＣ１以上のときはステップ４へ進み、所定値ＳＯＣ１未満のときは図４のステップ１２へ進む。ＳＯＣが所定値ＳＯＣ１以上のときは、ステップ４でエンジン２の冷却水温度Ｔeが所定値Ｔe１以下かどうかを確認する。エンジン冷却水温度Ｔeが所定値Ｔe１以下のときはステップ５へ進み、そうでなければステップ９へ進む。
【００２９】メインバッテリー１５のＳＯＣが高く、且つエンジン冷却水温度Ｔeが低いときは、メインバッテリー１５の強制放電をおこなってバッテリー温度Ｔbを上げる。すなわち、ステップ５でエンジン２が運転状態にあるか否かを確認し、運転されていなければステップ６へ進み、メインバッテリー１５からモーター１へ電力を供給して駆動し、モーター１によりエンジン２を始動する。エンジン始動後のステップ７で、車両運行のためのモーター１の運転要求があるかどうかを確認し、運転要求がなければステップ８へ進み、メインバッテリー１５からモーター１へ電力を供給して駆動し、モーター１の力行運転を行って運転中のエンジン２をアシストする。
【００３０】このようなメインバッテリー１５の強制放電によってバッテリー温度Ｔbが上昇し、バッテリー温度Ｔbが所定値Ｔb１より高くなるか、または内部抵抗Ｒbが所定値Ｒb１より低くなると、メインバッテリー１５の入出力が回復し、メインバッテリー１５に対する要求入出力を満たすことができる。
【００３１】さらに、ステップ９で、変速機油温Ｔcが所定値Ｔc１以下かどうかを確認し、油温Ｔcが所定値Ｔc１以下であればステップ１０へ進み、オイルポンプ用モーター１０の回転数Ｎcが所定値Ｎc１以下の時はステップ１１でモーター１０の高速運転を行う。このように、メインバッテリー１５からモーター１と１０への強制放電を行うことによって、バッテリー温度Ｔbを早く上昇させ、入出力を早く回復させることができる。
【００３２】一方、メインバッテリー１５のＳＯＣが低いときは、メインバッテリー１５の強制充電を行う。すなわち、図４のステップ１２で、エンジン２が運転中か否かを確認し、運転中でなければステップ１３でエンジン２を始動する。続くステップ１４で、車両運行のためのモーター１の運転要求があるかどうかを確認し、運転要求がなければステップ１５でモーター１を発電運転し、メインバッテリー１５の充電を行う。
【００３３】このようなメインバッテリー１５の強制充電によってバッテリー温度Ｔbが上昇し、バッテリー温度Ｔbが所定値Ｔb１より高くなるか、または内部抵抗Ｒbが所定値Ｒb１より低くなると、メインバッテリー１５の入出力が回復し、メインバッテリー１５に対する要求入出力を満たすことができる。
【００３４】以上の一実施の形態の構成において、バッテリー温度センサー２１が温度検出手段を、バッテリー電圧センサー２２、バッテリー電流センサー２３およびコントローラー１６が抵抗検出手段を、ＳＯＣ検出装置２４がＳＯＣ検出手段を、エンジン水温センサー２６が水温検出手段を、コントローラー１６が制御手段を、変速機油温センサー２７が油温検出手段をそれぞれ構成する。
【００３５】なお、ハイブリッド車両の構成は図１および図２に示す構成に限定されず、エンジンおよび／またはモーターの駆動力により走行するものであればどのような構成であってもよい。また、上記実施の形態では２台のモーターによりエンジン始動、発電、車両駆動を行う例を示したが、１台のモーターによりそれらを行うハイブリッド車両に対しても本発明を適用することができる。

【出願人】	【識別番号】０００００３９９７【氏名又は名称】日産自動車株式会社
【出願日】	平成１０年７月３日（１９９８．７．３）
【代理人】	【識別番号】１０００８４４１２【弁理士】【氏名又は名称】永井冬紀
【公開番号】	特開２０００－２３３０７（Ｐ２０００－２３３０７Ａ）
【公開日】	平成１２年１月２１日（２０００．１．２１）
【出願番号】	特願平１０－１８９３９７