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公開番号2021022989
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210218
出願番号2019137196
出願日20190725
発明の名称車両
出願人トヨタ自動車株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類B60L 7/14 20060101AFI20210122BHJP(車両一般)
要約【課題】二次電池の加温の要否を適切に判定する車両を提供する。
【解決手段】車両の制御装置は、ナビゲーションシステムに基づいて車両の走行ルートを推定する。また、制御装置は、推定された車両の走行ルートの予め定められた区間で、二次電池が予め定められた温度に加温された場合に得られる回生エネルギ量E1を推定する処理および推定された車両の走行ルートの予め定められた区間で、二次電池が予め定められた温度に加温されない場合に得られる回生エネルギ量E2を推定する処理を行う。推定された回生エネルギ量E1およびE2を比較し、E1≦E2の場合には、二次電池を加温しない処理を実行する。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項1】
車両の駆動用電源となる二次電池と、
前記二次電池を温めるヒータと、
前記車両の制動時に回収されたエネルギを電気エネルギに変換し、前記二次電池に充電するように構成された回生システムと、
ナビゲーションシステムと、
制御装置と
を備えた車両であって、
前記制御装置は、
前記ナビゲーションシステムに基づいて前記車両の走行ルートを推定する処理と、
推定された前記車両の走行ルートの予め定められた区間で、前記二次電池が予め定められた温度に加温された場合に得られる回生エネルギ量E1を推定する処理と、
推定された前記車両の走行ルートの予め定められた区間で、前記二次電池が予め定められた温度に加温されない場合に得られる回生エネルギ量E2を推定する処理と、
E1≦E2の場合には、前記二次電池を加温しないと判定する処理と
が実行されるように構成された、
車両。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
ここでの開示は、車両に関する。
続きを表示(約 6,500 文字)【背景技術】
【0002】
特開2015−119585号公報では、車両に搭載される電池システムに関する発明が開示されている。同公報で開示される電池システムは、モータジェネレータと蓄電装置とを備える車両が、上り坂を走行した後、下り坂を走行する場合において、下り坂を走行した際の二次電池のSOC(State Of Charge)の上昇量が、上り坂を走行した際のSOCの低下量に達した場合に回生充電を終了させるように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2015−119585号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、二次電池の温度が低い場合には、ハイレートでの充電によってLiが析出しやすいため、充電電流に制限が掛かりやすい。充電電流に制限が掛かると、下り坂で取り得る回生エネルギを十分に回収できない場合がある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
ここで提案される車両は、車両の駆動用電源となる二次電池と、二次電池を温めるヒータと、車両の制動時に回収されたエネルギを電気エネルギに変換し、二次電池に充電するように構成された回生システムと、ナビゲーションシステムと、制御装置とを備えている。制御装置は、ナビゲーションシステムに基づいて前記車両の走行ルートを推定する処理と、推定された車両の走行ルートの予め定められた区間で、二次電池が予め定められた温度に加温された場合に得られる回生エネルギ量E1を推定する処理と、推定された車両の走行ルートの予め定められた区間で、二次電池が予め定められた温度に加温されない場合に得られる回生エネルギ量E2を推定する処理と、E1≦E2の場合には、二次電池を加温しないと判定する処理とが実行されるように構成されている。
【0006】
かかる車両によれば、加温した場合と、加温しない場合とで、得られる回生エネルギ量が推定され、加温による特損に基づいて、加温するか否かが判定される。そして、加温しても特にならない場合には加温されないので、二次電池11を加温するか否かを、適切に判定することができるとともに、回生エネルギを効率良く回収できる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
図1は、車両10の構成例を示す模式図である。
図2は、上り坂と下り坂での車両10の走行を説明するための模式図である。
図3は、かかる制御装置100の処理フローを例示するフローチャートである。
図4は、制御装置100の他の形態の処理フローを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、ここで開示される車両の一実施形態を説明する。ここで説明される実施形態は、当然ながら特に本発明を限定することを意図したものではない。本発明は、特に言及されない限りにおいて、ここで説明される実施形態に限定されない。
【0009】
図1は、車両10の構成例を示す模式図である。
ここで提案される車両10は、図1に示されているように、二次電池11と、温度センサと、ヒータ12と、回生システム40と、ナビゲーションシステム95と、制御装置100とを備えている。以下、制御装置は、適宜に「ECU(Electronic Control Unit)」と称される。
【0010】
なお、図1では、車両10の全体構成が概略的に示されている。車両10は、図1に示されているように、他の構成として、センサユニット15と、システムメインリレー20と、パワーコントロールユニット30と、駆動軸45と、駆動輪50と、DC/DCコンバータ60と、補機70と、受電部75と、充電器80と、充電リレー85と、パワースイッチ90とを備えている。図1は、車両10の全体構成の一例を示すに過ぎず、特段言及されない限りにおいて、本願発明を限定しない。システムメインリレーは、適宜に「SMR(System Main Relay)」と称される。また、パワーコントロールユニットは、適宜に「PCU(Power Control Unit)」と称される。
【0011】
車両10は、電動車両である。ここで、「電動車両」は、二次電池から出力し、モータの駆動力によって走行する、あるいは走行が補助される車両である。かかる「電動車両」には、ハイブリッド車両、プラグインハイブリッド車両や電気自動車等がある。ここで、かかる電動車両において「走行」とは、エンジンを作動させてモータ及びエンジンの双方を用いて走行するHV(Hybrid Vehicle)走行と、モータの駆動力のみで走行するEV(Electric Vehicle)走行とを意味する。プラグインハイブリッド車両を含むハイブリッド車両では、HV走行と、EV走行が可能である。エンジンを搭載しない電気自動車では、EV走行が可能である。
【0012】
二次電池11は、充放電可能に構成された電力貯蔵要素である。二次電池11は、例えば、リチウムイオン電池或いはニッケル水素電池等の二次電池や、電気二重層キャパシタ等の蓄電素子でありうる。なお、リチウムイオン二次電池は、リチウムを電荷担体とする二次電池である。リチウムイオン二次電池は、電解質が液体のリチウムイオン二次電池や、固体の電解質を用いた、いわゆる全固体電池でありうる。
【0013】
この実施形態では、二次電池11は、車両10の外部の電源200から受電部75を通じて供給される電力を受けて充電され得る(以下、電源200による二次電池11の充電を「外部充電」とも称する。)。
【0014】
センサユニット15は、二次電池11の状態を監視するためのセンサを含んで構成されている。この実施形態では、センサユニット15には、温度センサ15aと、電圧センサ15bと、電流センサ15cとが含まれている。温度センサ15aは、二次電池11の温度Tを検出するためのセンサである。電圧センサ15bは、二次電池11の電圧VBを検出するためのセンサである。電流センサ15cは、二次電池11に流れる電流IBを検出するためのセンサである。各センサの検出値は、ECU100によって検出される。
【0015】
SMR20は、二次電池11と一対の電力線PL1,NL1との間に設けられ、ECU100によってオン/オフされる。
【0016】
PCU30は、コンバータ32と、インバータ34とを含んで構成される。コンバータ32は、一対の電力線PL1,NL1と、一対の電力線PL2,NL2との間に設けられ、ECU100からの駆動信号に基づいて、一対の電力線PL2,NL2間の電圧を一対の電力線PL1,NL1間の電圧以上に昇圧する。コンバータ32は、例えば、電流可逆型の昇圧チョッパ回路によって構成される。
【0017】
インバータ34は、一対の電力線PL2,NL2とMG41との間に設けられ、ECU100からの駆動信号に基づいてMG41を駆動する。インバータ34は、例えば、三相分のスイッチング素子を含むブリッジ回路によって構成される。
【0018】
回生システム40は、ここでは、モータジェネレータ(以下「MG(Motor Generator)」と称する。)41を備えている。MG41は、交流電動機である。交流電動機は、例えば、ロータに永久磁石が埋設された三相交流同期電動機でありうる。MG41は、インバータ34により駆動されて回転駆動力を発生する。MG41が発生した駆動力は、駆動軸45を通じて駆動輪50に伝達される。車両の制動時等には、MG41は、ジェネレータとして作動し発電する。MG41が発電した電力は、PCU30を通じて二次電池11に供給される。二次電池11は、車両制動時等のMG41の発電時にPCU30を通じてMG41の発電電力を受けて充電される。また、二次電池11は、PCU30を通じてMG41へ電力を供給することができる。
【0019】
ヒータ12は、二次電池11を温める装置である。ヒータ12は、例えば、二次電池11を加熱する電熱線で構成されるヒータでありうる。この場合、ヒータ12は、一対の電力線PL1,NL1に接続され、一対の電力線PL1,NL1から電力を受けて作動するように構成される。ヒータ12は、かかる構成に限定されない。例えば、二次電池11が、複数の組電池を含んでいる場合には、二次電池11に含まれる複数の組電池が互いに充電と放電を繰り返すことによって、二次電池11が加温される構成されるように構成されていてもよい。この場合、二次電池11に含まれる複数の組電池のうち、一部の組電池を放電し、放電された電力を他の組電池に充電する。また、充電された組電池から放電し、放電された電力を他の組電池に充電する。このように、ヒータ12は、複数の組電池が互いに充電と放電を繰り返すことによって、加温されるように構成されていてもよい。ECU100からの制御信号に基づいて、ヒータ12が作動することによって、二次電池11が昇温する。
【0020】
DC/DCコンバータ60は、一対の電力線PL1,NL1に接続され、ECU100からの制御信号に基づいて、一対の電力線PL1,NL1から受ける電力を補機電圧レベルに降圧して補機70へ供給するように構成される。補機70は、車両10に搭載される各種補機類および補機バッテリを総括的に示したものである。
【0021】
受電部75は、車両外部の電源200から供給される電力を受電して充電器80へ出力する。受電部75は、電源200に接続される充電ケーブルのコネクタを接続可能なインレットによって構成してもよいし、電源200側に設けられる送電コイルから磁界を通じて非接触で受電可能な受電コイルによって構成してもよい。
【0022】
充電器80は、充電リレー85を介して一対の電力線PL1,NL1に接続される。充電器80は、電源200から受電部75を通じて供給される電力を二次電池11の電圧レベルに変換し、一対の電力線PL1,NL1を通じて二次電池11へ出力する。充電器80は、例えば、電源200から受ける交流電力を直流に変換するAC/DCコンバータと、AC/DCコンバータの出力を二次電池11の電圧レベルに変換するDC/DCコンバータとを含んで構成される。
【0023】
充電リレー85は、充電器80と一対の電力線PL1,NL1との間に設けられ、外部充電の実行時にECU100によってオンされる。
【0024】
パワースイッチ90は、車両10を利用するユーザが操作可能なスイッチである。車両のシステム停止中に所定の操作を伴ってパワースイッチ90が操作されると、システム起動処理が実行され、SMR20がオンされるとともに各種電気機器が作動可能となる。また、システム起動中に所定の操作を伴ってパワースイッチ90が操作されると、システム停止処理が実行され、各種電気機器が作動停止するとともにSMR20がオフされる。なお、外部充電時は、例えば、電源200の充電ケーブルが受電部75に接続されると、パワースイッチ90が操作されることなくSMR20および充電リレー85がオンされるとともに充電器80が作動可能となる。
【0025】
ナビゲーションシステム95は、車両の走行ルートを推定するシステムであり得る。ナビゲーションシステム95は、例えば、地図情報を記憶している。また、ナビゲーションシステム95は、人工衛星からの電波に基づいて車両10の現在位置を特定するNSS(衛星航法システム、Navigation Satellite System)受信機を含む。ナビゲーションシステム95は、ECU100からの要求に従って、NSS受信機により特定される現在位置を示す現在地情報をECU100へ出力する。また、ナビゲーションシステム95は、目的地などの情報に基づいて、現在地から目的地までの車両の走行ルートを推定するように構成されているとよい。また、ナビゲーションシステム95は、目的地などの情報がない場合でも、車両の走行ルートが進行方向に沿って一本道である場合には、今後の車両の走行ルートを推定することができるように構成されていてもよい。また、ナビゲーションシステム95は、車両の過去の走行ルートを記憶し、過去の走行ルートに基づいて、今後の車両の走行ルートを推定するように構成されていてもよい。
【0026】
NSSは、位置および高度を特定可能なシステムであればよく、例えば、GPS(全地球測位システム、Global Positioning System)のようなGNSS(全地球航法衛星システム、Global Navigation Satellite System)であってもよいし、例えば、QZSS(Quasi-Zenith Satellite System、準天頂衛星システム)のようなRNSS(地域航法衛星システム、Regional Navigation Satellite System)であってもよいし、NSSに替えて、衛星以外で位置および高度を特定可能なシステムであってもよいし、他のシステムであってもよいし、位置および高度を特定可能な複数のシステムを組合わせたシステムであってもよい。
【0027】
ECU100は、CPU(Central Processing Unit)と、メモリ(ROM(Read Only Memory)およびRAM(Random Access Memory))と、入出力バッファとを含んで構成される(いずれも不図示)。CPUは、ROMに格納されているプログラムをRAM等に展開して実行する。ROMに格納されているプログラムには、ECU100によって実行される処理が記されている。制御装置100の各構成および処理は、コンピュータによって具現化されるデータを予め定められた形式で記憶するデータベース、データ構造、予め定められたプログラムに従って所定の演算処理を行う処理モジュールなどとして、または、それらの一部として具現化されうる。
【0028】
図2は、上り坂と下り坂での車両10の走行を説明するための模式図である。
【0029】
図2に示された例では、車両10は、上り坂R1を走行した後、下り坂R2を走行する。ここで上り坂R1では、車両10は、二次電池11から放電し、HV走行またはEV走行にて走行する。下り坂R2では、車両10は、車両が制動される際に、適宜に回生エネルギを得て、二次電池11に充電する。ここで、上り坂R1の走行開始時の二次電池11のSOCがX%、頂点到達時のSOCがY%、下り坂R2の走行終了時のSOCがZ%であるとする。
【0030】
上り坂R1で車両10がHV走行またはEV走行にて走行すると、二次電池11の放電により、SOCは低下する。上り坂R1では、二次電池11のSOCは、(X−Y)%、低下する。下り坂R2では、車両が制動される際に適宜に回生エネルギが得られて、二次電池11が充電されるので、二次電池11のSOCは(Z−Y)%、上昇するものとする。
(【0031】以降は省略されています)

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