特許第5821310号(P5821310)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】5821310
(24)【登録日】2015年10月16日
(45)【発行日】2015年11月24日
(54)【発明の名称】車両の暖機制御装置
(51)【国際特許分類】
   B60L 11/18 20060101AFI20151104BHJP
   B60K 6/22 20071001ALI20151104BHJP
   B60W 10/26 20060101ALI20151104BHJP
   B60W 20/00 20060101ALI20151104BHJP
【FI】
   B60L11/18 A
   B60L11/18 C
   B60K6/22
   B60K6/20 330
【請求項の数】4
【全頁数】14
(21)【出願番号】特願2011-132272(P2011-132272)
(22)【出願日】2011年6月14日
(65)【公開番号】特開2013-5520(P2013-5520A)
(43)【公開日】2013年1月7日
【審査請求日】2013年8月23日
(73)【特許権者】
【識別番号】000006286
【氏名又は名称】三菱自動車工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100092978
【弁理士】
【氏名又は名称】真田 有
(72)【発明者】
【氏名】蒲地 誠
【審査官】 清水 康
(56)【参考文献】
【文献】 特開2009−224256(JP,A)
【文献】 特開2002−291106(JP,A)
【文献】 特開2010−004732(JP,A)
【文献】 特開2001−234840(JP,A)
【文献】 特開2009−274479(JP,A)
【文献】 特開平08−186905(JP,A)
【文献】 特開2000−094942(JP,A)
【文献】 特開2009−254097(JP,A)
【文献】 特開2009−274470(JP,A)
【文献】 特開平08−230441(JP,A)
【文献】 特開2009−124934(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
B60L 1/00 − 15/42
B60K 6/22
B60W 10/26
B60W 20/00
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
車両駆動用のモーターに電力を供給するとともに車外から供給される電流で充電可能に設けられたバッテリーと、
前記車外から供給される電流を用いて前記車両の暖機用の熱を発生させるヒーターと、
前記バッテリーの温度を取得する温度取得手段と、
前記車外から供給される電流を前記バッテリーと前記ヒーターへ分配するとともに、前記バッテリーの温度が低温であるほど前記ヒーターに供給されるヒーター供給電流量を増大させる電流量分配制御手段と
前記車外から供給される電流の電流量を外部電流量として検出する電流量検出手段とを備え、
前記電流量分配制御手段は、前記バッテリーに供給されるバッテリー供給電流量を前記バッテリーの温度特性から定まるバッテリー充電可能電流量以下の範囲で、かつ、前記外部電流量よりも小さい所定の上限電流量以下に設定することで、前記ヒーター供給電流量を確保するとともに、前記バッテリー供給電流量と前記外部電流量との差を上限として前記ヒーター供給電流量を設定し、
前記上限電流量は、前記外部電流量から最低限の前記ヒーター供給電流量である最小暖機電流量を減じた値である
ことを特徴とする、車両の暖機制御装置。
【請求項2】
前記車両が、前記モーターとエンジンとを備えたハイブリッド車両であって、
前記ヒーターが、前記バッテリーを昇温させる第一ヒーターと前記エンジンを昇温させる第二ヒーターとを有し、
前記電流量分配制御手段は、前記バッテリーの温度に応じて前記第一ヒーター及び前記第二ヒーターに供給される各々の電流量を制御する
ことを特徴とする、請求項記載の車両の暖機制御装置。
【請求項3】
前記車外から供給される電流の供給源と前記車両とを接続する給電ラインに介装されたリレーと、
前記バッテリーが充電中であるとき、又は、前記ヒーターが作動中であるときに前記リレーを接続し、前記バッテリーが充電中でないとき、かつ、前記ヒーターが作動中でないときに前記リレーを切断するリレー制御手段と、を備えた
ことを特徴とする、請求項1又は2記載の車両の暖機制御装置。
【請求項4】
前記リレー制御手段に接続され、前記車外から供給される電力の電流量に対応する電流量信号を伝達する信号ラインと、
前記信号ラインに接続され、操作状態に応じて前記バッテリーへの充電の可否に対応する信号を前記リレー制御手段に伝達する充電許可スイッチと、
前記信号ラインに対して前記充電許可スイッチと並列に接続され、前記ヒーターへの給電の可否に対応する信号を前記リレー制御手段に伝達する暖機ヒータースイッチとを備えた
ことを特徴とする、請求項記載の車両の暖機制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、外部電源による充電が可能なバッテリーを備えた車両の暖機制御装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、外部電源からの電力供給を受けて充電する走行用バッテリーを装備した電気自動車やハイブリッド自動車が開発されている。このような車両では、充電ケーブルを用いて車載充電器と外部電源のコンセントとを接続することで、手軽にバッテリーに電力を充電することができる。充電用の外部電源としては、ガソリン自動車用のガソリンスタンドに相当する充電スタンドや、一般家庭用のコンセント等を利用することが提案されている。
【0003】
ところで、バッテリーの性能は、使用環境の温度に応じて変動することが知られている。例えば、バッテリー温度が氷点下のときにバッテリーから取り出すことのできる電力は、常温のときよりも低下する。充電特性に関しても同様であり、バッテリー温度が低温であれば充電電流を大きくすることができない。そこで、車両にバッテリーの暖機用の電気ヒーターを設け、バッテリー温度に応じて電気ヒーターを作動させる技術が種々提案されている。
【0004】
例えば、特許文献1には、外部電源によるバッテリーの充電時に空調用の電気ヒーターを駆動してバッテリーを暖機するバッテリー暖機システムが記載されている。この技術では、バッテリー温度に応じて電気ヒーターに通電し、バッテリーに隣接する熱交換器に電気ヒーターで加熱された冷却水を流通させることによってバッテリー温度を上昇させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2009−224256号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、従来のバッテリー暖機システムでは、暖機によって生成される熱エネルギーの大きさが積極的に制御されていないため、外部電源から供給される電力を有効に活用することが難しいという課題がある。例えば、特許文献1の技術では、バッテリー温度が所定温度以下であればその温度に関わらず電気ヒーターを作動させて一定の熱量を発生させている。そのため、バッテリー温度が所定温度を大幅に下回るような極低温の環境では良好な暖機効率が得られず、結果として充電時間,暖機時間の延長化を招く。このように、従来の技術では省エネ性能を向上させにくいという課題がある。
【0007】
本件の目的の一つは、これらのような課題に鑑み、外部電源による充電及び暖機に係るエネルギーを有効に活用し、省エネ性能を向上させることである。
なお、この目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的として位置づけることができる。
【課題を解決するための手段】
【0008】
(1)ここで開示する車両の暖機制御装置は、車両駆動用のモーターに電力を供給するとともに車外から供給される電流で充電可能に設けられたバッテリーと、前記車外から供給される電流を用いて前記車両の暖機用の熱を発生させるヒーターとを備える。また、前記バッテリーの温度を取得する温度取得手段と、前記車外から供給される電流を前記バッテリーと前記ヒーターへ分配するとともに、前記バッテリーの温度が低温であるほど前記ヒーターに供給されるヒーター供給電流量を増大させる電流量分配制御手段と、前記車外から供給される電流の電流量を外部電流量として検出する電流量検出手段とを備える。さらに、前記電流量分配制御手段は、前記バッテリーに供給されるバッテリー供給電流量を前記バッテリーの温度特性から定まるバッテリー充電可能電流量以下の範囲で、かつ、前記外部電流量よりも小さい所定の上限電流量以下に設定することで、前記ヒーター供給電流量を確保するとともに、前記バッテリー供給電流量と前記外部電流量との差を上限として前記ヒーター供給電流量を設定する。前記上限電流量は、前記外部電流量から最低限の前記ヒーター供給電流量である最小暖機電流量を減じた値である
前記ヒーターで発生する熱は、前記車両の暖機用の熱であって、前記車両のパワープラントを昇温させる熱として利用される。例えば、前記バッテリーや前記バッテリーの電力で作動する電動モーターを昇温させることが考えられる。また、エンジンを搭載した車両の場合には、そのエンジンやエンジン冷却水,エンジンオイル等を昇温させてもよい。
【0010】
)また、前記車両が、前記モーターとエンジンとを備えたハイブリッド車両であって、前記ヒーターが、前記バッテリーを昇温させる第一ヒーターと前記エンジンを昇温させる第二ヒーターとを有し、前記電流量分配制御手段は、前記バッテリーの温度に応じて前記第一ヒーター及び前記第二ヒーターに供給される各々の電流量を制御することが好ましい。
【0011】
)また、前記車外から供給される電流の供給源と前記車両とを接続する給電ラインに介装されたリレーと、前記バッテリーが充電中であるとき、又は、前記ヒーターが作動中であるときに前記リレーを接続し、前記バッテリーが充電中でないとき、かつ、前記ヒーターが作動中でないときに前記リレーを切断するリレー制御手段と、を備えることが好ましい。
【0012】
)また、前記リレー制御手段に接続され、前記車外から供給される電力の電流量に対応する電流量信号を伝達する信号ラインと、前記信号ラインに接続され、操作状態に応じて前記バッテリーへの充電の可否に対応する信号を前記リレー制御手段に伝達する充電許可スイッチと、前記信号ラインに対して前記充電許可スイッチと並列に接続され、前記ヒーターへの給電の可否に対応する信号を前記リレー制御手段に伝達する暖機ヒータースイッチとを備えることが好ましい。
【発明の効果】
【0013】
開示の車両の暖機制御装置によれば、バッテリー温度が低いほどバッテリーの充電受け入れ性が低いため、ヒーターに供給されるヒーター供給電流量を増大させることで車外から供給される電流を有効に活用することができ、暖機時間を短縮することができる。また、バッテリー温度が低いほど発熱量が増大するため、バッテリーの充電受け入れ性を積極的に向上させることができ、充電時間を短縮することができるとともに、バッテリーの劣化を防止することができる
【図面の簡単な説明】
【0014】
図1】一実施形態に係る車両の暖機制御装置が適用された車両の側面図である。
図2図1の暖機制御装置のブロック構成及び回路を模式的に示す回路図である。
図3図1の暖機制御装置の制御内容を説明するためのグラフである。
図4図2のパイロットコントローラーで実施される制御を例示したフローチャートである。
図5図2の車載コントローラーで実施される制御を例示したフローチャートである。
図6】(a)〜(c)はともに、変形例としての暖機制御装置の制御内容を説明するためのグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0015】
図面を参照して暖機制御装置について説明する。なお、以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。また、以下の実施形態の各構成は、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせてもよく、実施形態の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【0016】
[1.装置構成]
本実施形態の車両の暖機制御装置は、図1に示す車両10に搭載される。この車両10は、バッテリー6に蓄えられた電力で走行する電気自動車である。バッテリー6は、走行時の回生発電によって充電可能であるとともに、車外から供給される電流で随時充電することのできる蓄電装置である。
【0017】
車両10の内部には、外部電源でバッテリー6を充電するための車載充電器8及び車載コントローラー1が設けられる。車載充電器8は、外部電源から供給される交流電流を直流電流に変換してバッテリー6を充電するための充電器である。なお、外部電源として直流電源を使用する場合には、交流/直流変換は不要である。また、車両10の側面には、外部電源でバッテリー6を充電する際に充電ケーブル11を接続するためのインレット15(電力引き込み口)が設けられる。
【0018】
バッテリー6の近傍には、ヒーター7が設けられる。このヒーター7は、バッテリー6から供給される電流や外部電源から供給される電流を用いて車両10の暖機用の熱を発生させる発熱装置である。ここでいう暖機用の熱とは、冷態始動時にパワープラント(動力装置)を暖めるための熱全般を意味し、例えばバッテリー6や走行用の電動モーターを昇温させるために用いられる。また、電動モーターの他にエンジンを備えたプラグインハイブリッド車両の場合には、エンジンやエンジンオイル,エンジン冷却水等を暖めるためにその熱を用いてもよい。本実施形態では、ヒーター7がバッテリー6の昇温に用いられるものを例示する。
【0019】
図1に示すように、充電ケーブル11の一端には充電ガン12が設けられ、その先端には車両のインレット15に接続されるコネクター12aが形成される。充電ケーブル11の他端には、家庭用のコンセント16等に接続されるプラグ14が設けられる。このコンセント16は、図示しない電気配線を介して外部電源(商用電源)に接続される。なお、本実施形態は、外部電源の種類が単相交流電源(単相100Vや単相200Vの三線式AC電源)である場合を想定している。
【0020】
充電ケーブル11のプラグ14から充電ガン12に至る電力供給路の中途には、パイロットコントローラー9とリレー19とを内蔵したコントロールボックス13が介装される。リレー19は、パイロットコントローラー9(リレー制御手段)によって断接制御される継電器であり、外部電源側から供給される電流を車両10側に供給する接続状態と電流を遮断する切断状態とを切り換えるように機能する。
【0021】
車室内の任意の位置には、充電許可スイッチ17及び暖機ヒータースイッチ18が設けられる。充電許可スイッチ17は、外部電源でバッテリー6を充電する場合にオン操作され、充電時以外にはオフ操作されるスイッチである。また、暖機ヒータースイッチ18は、車両10の暖機時にオン操作され、非暖機時にオフ操作されるスイッチである。
【0022】
これらの充電許可スイッチ17及び暖機ヒータースイッチ18はそれぞれ、ユーザーのマニュアル操作によってオン/オフの断接状態を切り換えられるものとしてもよいし、所定の制御条件に応じて車載コントローラー1が自動的に切り換えるものとしてもよい。本実施形態では、マニュアル操作によるオン/オフの切り換えが可能であるとともに、車載コントローラー1が所定条件の成立時に自動的に断接状態を切り換えることのできる充電許可スイッチ17,暖機ヒータースイッチ18が適用されている。
【0023】
[2.回路構成]
[2−1.ケーブル側]
図2に示すように、充電ケーブル11のプラグ14からコントロールボックス13までの間には、二本の電源線L1とアースに接続されるアース線L2とが配線される。一方、コントロールボックス13から充電ガン12のコネクター12aまでの間には、これらの電源線L1,アース線L2に加えて、信号線L3が配線される。この信号線L3は、車載コントローラー1とパイロットコントローラー9との間で情報をやり取りするためのライン(信号ライン)である。
【0024】
コントロールボックス13内のリレー19は、二本の電源線L1のそれぞれに介装される。パイロットコントローラー9は、リレー19よりもプラグ14側の電源線L1から分岐した受電ラインに接続されており、プラグ14が外部電源に接続されると同時に起動する。また、パイロットコントローラー9内には、リレー19よりもコネクター12a側の電源線L1の漏電を検出するための漏電検出回路D1が設けられている。パイロットコントローラー9は、外部電源が供給可能な電流量に応じた外部電源供給可能電流量情報(デューティ信号)を、信号線L3を介して車両10側へ伝達する。
【0025】
信号線L3には、抵抗素子R1が介装されるとともに、抵抗素子R1よりもコネクター12a側から分岐した信号電圧検出ラインD2が設けられる。信号電圧検出ラインD2は、抵抗素子R1よりもコネクター12a側の電圧を検出し、これを信号電圧としてパイロットコントローラー9に伝達する。なお、信号電圧検出ラインD2で検出される信号電圧は、信号線L3に接続される車両10側の信号線L6の抵抗値に応じて変化する。パイロットコントローラー9はこの信号電圧をモニターすることにより、コネクター12aの接続状態や車両10側の各種スイッチの操作状態を識別する。
【0026】
[2−2.車両側]
コネクター12a及びインレット15を挟んだ車両10側にも、上記の電源線L1,アース線L2,信号線L3のそれぞれに対応する電源線L4,アース線L5,信号線L6が配線される。ヒーター7及び車載充電器8は、図2に示すように、電源線L4に対して並列に接続される。また、バッテリー6は、車載充電器8に対して充電線L7を介して接続される。車載充電器8からバッテリー6に充電される電力の大きさやヒーター7で熱に変換される電力の大きさは、車載コントローラー1によって制御される。
【0027】
信号線L6には、インレット15から車載コントローラー1側へと向かう電流のみを流す整流器が介装されている。また、信号線L6のインレット15側とは反対側の端部は、車載コントローラー1に接続される。これにより、車載コントローラー1は、パイロットコントローラー9側から伝達される電源線L1の外部電源供給可能電流量の情報を検知し、この情報に基づいてヒーター7及び車載充電器8を制御する。
【0028】
また、アース線L5と信号線L6との間を梯子の横木状に接続するように、複数の抵抗回路21〜23が設けられる。これらの抵抗回路21〜23は、車載コントローラー1,パイロットコントローラー9がコネクター12a及びインレット15の接続状態、充電許可スイッチ17の操作状態,暖機ヒータースイッチ18の操作状態等を検出するための回路である。図2では、二つの抵抗素子R2,R3が介装された電気回路を例示する。
【0029】
第一の抵抗回路21は、抵抗素子R3が介装されたものである。コネクター12a及びインレット15が接続されると、アース線L2,L5を介して信号線L3が閉回路となる。これにより、信号電圧検出ラインD2には、抵抗素子R1,R2の加算抵抗値に応じた所定の電圧値が発生する。
【0030】
第二の抵抗回路22は、抵抗素子R2及び充電許可スイッチ17が介装されたものである。充電許可スイッチ17がオンのとき、信号電圧検出ラインD2には、抵抗素子R1,R2,R3の合成抵抗値に応じた所定の電圧値が発生する。このような信号電圧検出ラインD2の信号電圧に基づき、パイロットコントローラー9は充電許可スイッチ17がオンであるか否かを判断する。この信号電圧は車載コントローラー1にも伝達されるため、車載コントローラー1も充電許可スイッチ17がオンであるか否かを判断可能である。
【0031】
第三の抵抗回路23は、第二の抵抗回路22の抵抗素子R2と充電許可スイッチ17との間から分岐して形成された回路上に暖機ヒータースイッチ18が介装されたものである。充電許可スイッチ17,暖機ヒータースイッチ18の何れかがオンのとき、信号電圧検出ラインD2には、抵抗素子R1,R2,R3の合成抵抗値に応じた所定の電圧値が発生する。パイロットコントローラー9はこのような信号電圧検出ラインD2の信号電圧に基づいて充電許可スイッチ17,暖機ヒータースイッチ18の操作状態を判断する。
【0032】
なお、パイロットコントローラー9でのリレー19の制御に関しては、充電許可スイッチ17,暖機ヒータースイッチ18のそれぞれの操作状態を区別する必要はないが、例えば図示しない検出回路を利用してこれらの操作状態を区別する構成としてもよい。同様に、車載コントローラー1も図示しない検出回路で充電許可スイッチ17及び暖機ヒータースイッチ18の操作状態を個別にモニター可能である。
【0033】
[3.制御構成]
[3−1.制御の概要]
上記の車載コントローラー1及びパイロットコントローラー9は、周知のマイクロプロセッサやROM(Read Only Memory),RAM(Random Access Memory)等を集積したLSI(Large Scale Integration)デバイス又は組み込み電子デバイスであり、本車両10の充電制御及び暖機制御を司るものである。
【0034】
パイロットコントローラー9は、リレー19の断接を切り換える機能と、外部電源側から供給可能な外部電源供給可能電流量の情報を車載コントローラー1に伝達する機能とを有する。リレー19を接続する条件としては、例えば車両10と充電ガン12とが接続されており、かつ、充電許可スイッチ17,暖機ヒータースイッチ18の何れかがオンであることである。このような所定の条件の成立時に、パイロットコントローラー9はリレー19を接続する。また、パイロットコントローラー9は、外部電源供給可能電流量に対応するデューティ比を持つパイロット信号に変換し、このパイロット信号を信号線L3に出力する。
【0035】
車載コントローラー1は、充電許可スイッチ17のオン操作時にバッテリー6を充電する機能と、暖機ヒータースイッチ18のオン操作時にヒーター7を作動させる機能とを持つ。バッテリー6の充電時には、パイロットコントローラー9から伝達されるパイロット信号に基づいて充電用の電流量が制御される。また、ヒーター7に供給される暖機用の電流量は、外部電源供給可能電流量と充電用の電流量とに基づいて設定される。
【0036】
[3−2.制御ブロック構成]
上記の制御を実現するソフトウェア又はハードウェアとして、車載コントローラー1には温度取得部2,電流量検出部3及び電流量分配制御部4が設けられる。
【0037】
温度取得部2(温度取得手段)は、バッテリー6の温度を取得するものである。例えば、バッテリー6の内部に設けられた図示しない温度センサで検出された温度情報をバッテリー温度Tとして取得する。あるいは、図示しない外気温センサで得られた外気温情報や車両10の作動状態に関する情報,車両10が停止してからの経過時間情報等に基づき、バッテリー温度Tの推定値を演算してもよい。ここで取得されたバッテリー温度Tは電流量分配制御部4に伝達される。
【0038】
電流量検出部3(電流量検出手段)は、パイロットコントローラー9から伝達されるパイロット信号のデューティ比に基づき、外部電源から供給可能な外部電源供給可能電流量を外部電流量I0として検出するものである。外部電源が供給可能な電流量は外部電源の種類によって異なり、また、外部電源に接続されている他の電気機器や回路構造によっても変化する。ここで検出された外部電流量I0は、電流量分配制御部4に伝達される。
【0039】
電流量分配制御部4(電流量分配制御手段)は、車外から供給される外部電流量I0をバッテリー6の充電電流とヒーター7の供給電流とに分配制御するものである。ここには、主に車両10の充電制御を司る充電制御部4aと、主に暖機制御を司る暖機制御部4bとが設けられる。これらの充電制御部4a及び暖機制御部4bのそれぞれでの電流量の設定により、外部電流量I0が充電電流とヒーター7への供給電流とに適切に分配される。
【0040】
充電制御部4aは、充電許可スイッチ17がオン操作されているときに充電制御を実施するものであり、車載充電器8で交流電流から直流電流に変換される電流量を調節することによって、バッテリー6の充電電流を制御する。以下、電源線L4から車載充電器8に供給される電流量のことを充電電流量ICH(バッテリー供給電流量)と呼ぶ。
【0041】
充電制御部4aは、バッテリー6の温度特性から定まるバッテリー充電可能電流量IMAXと電流量検出部3で検出された外部電流量I0とのうち、値が小さい方を充電電流量ICHとして設定する。バッテリー充電可能電流量IMAXは、例えば図3に示すように、バッテリー温度Tの関数として設定される。すなわち、バッテリー温度Tが低温であるほどバッテリー充電可能電流量IMAXが小さい値となるように、これらの関係が設定される。
【0042】
また、充電制御部4aは、所定の充電終了条件の成立時に充電制御を終了し、充電許可スイッチ17をオフに切り換える制御信号を出力する。具体的な充電終了条件としては、例えばバッテリー6に所定量以上の電力が蓄電される(SOCが所定パーセント以上になる)ことや、充電制御の継続時間が所定時間以上になったこと等が考えられる。なお、充電制御部4aは、充電許可スイッチ17がマニュアル操作でオフに切り換えられた場合にも、充電制御を終了する。
【0043】
暖機制御部4bは暖機ヒータースイッチ18がオン操作されているときに暖機制御を実施するものであり、ヒーター7に供給される電流量を調節することによって暖機用の熱の発生量を制御する。以下、電源線L4からヒーター7に供給される電流量のことを、暖機電流量IHE(ヒーター供給電流量)と呼ぶ。
この暖機制御部4bは、バッテリー6の充電中には、外部電流量I0から充電電流量ICHを減算した電流量を暖機電流量IHEとして設定する。つまり、暖機電流量IHEには、外部電源から供給される電力から充電用の電力を差し引いた残余分が宛がわれる。一方、バッテリー6が充電中でなければ、外部電流量I0をそのまま暖機電流量IHEとして設定する。
【0044】
また、暖機制御部4bは、所定の暖機終了条件の成立時に暖機制御を終了し、暖機ヒータースイッチ18をオフに切り換える制御信号を出力する。具体的な暖機終了条件としては、例えばバッテリー温度が所定温度以上になったことや、暖機制御の継続時間が所定時間以上になったこと等が考えられる。また、暖機制御も充電制御と同様に手動でのオン/オフが可能であり、暖機制御部4bは暖機ヒータースイッチ18がマニュアル操作でオフに切り換えられた場合にも暖機制御を終了する。
【0045】
[4.フローチャート]
[4−1.パイロットコントローラー]
図4は、パイロットコントローラー9で実施される制御の手順を示すフローチャートである。パイロットコントローラー9は、プラグ14が外部電源のコンセント16に接続されると通電され、リレー19の断接状態とパイロット信号の出力とを所定の周期(例えば数[ms]周期)で繰り返し制御する。
【0046】
ステップA10では、充電ガン12のコネクター12aが車両10のインレット15に接続されているか否かが判定される。ここでは、信号電圧検出ラインD2から伝達される信号電圧の大きさに基づいて車両10との接続状態が判断される。コネクター12aがインレット15に接続されていればステップA20へ進み、接続されていなければステップA60へ進む。
【0047】
ステップA20では、外部電源供給可能電流量に対応するデューティ比を持つパイロット信号がパイロットコントローラー9で生成され、信号線L3に出力される。デューティ比は、例えば交流電流の実効値に対応する大きさとされる。このパイロット信号は、電力供給中には常に信号線L3から車載コントローラー1側へと伝達される。
【0048】
続くステップA30では、車両10側の充電許可スイッチ17及び暖機ヒータースイッチ18がともにオフであるか否かが判定される。これらのスイッチ17,18の操作状態も、信号電圧検出ラインD2から伝達される信号電圧の大きさに基づいて判定される。ここで充電許可スイッチ17及び暖機ヒータースイッチ18がともにオフである場合にはステップA50へ進み、少なくとも何れか一方がオンであればステップA40へ進む。
【0049】
ステップA40では、パイロットコントローラー9から制御信号が出力され、リレー19が接続状態に制御される。これにより、外部電源の電力が電源線L1,L4を介してヒーター7,車載充電器8側へと供給される。
【0050】
一方、ステップA50に進んだ場合には、ステップA30に進んだ場合とは異なる制御信号がパイロットコントローラー9から出力され、リレー19が切断状態に制御される。これにより、コンセント16側からの電力供給が遮断される。したがって、例えば外部電力からの給電中にコネクター12aが外れた場合や、充電許可スイッチ17,暖機ヒータースイッチ18がともにオフ操作されたような場合には、リレー19よりもコネクター12a側への給電が停止する。
【0051】
[4−2.車載コントローラー]
図5は、車載コントローラー1で実施される制御の手順を示すフローチャートである。車載コントローラー1は、図示しない車載バッテリーからの電力供給を受けて通電し、ヒーター7の動作や車載充電器8の動作を所定の周期(例えば数[ms]周期)で繰り返し制御する。
【0052】
ステップB10では、電流量検出部3において、パイロットコントローラー9からパイロット信号が入力されているか否かが判定される。パイロット信号が入力されていなければ、電源に問題があるか、コネクター12aが外れているため、ステップB150へ進んで充電制御,暖機制御は不実施とされる。一方、パイロット信号が入力されていれば、制御がステップB20へ進む。
【0053】
ステップB20では、パイロット信号のデューティ比に基づいて外部電流量I0が検出される。外部電流量I0は、車両10が外部電源から引き出すことのできる電流量の上限量となる。また、続くステップB30では、温度取得部2においてバッテリー温度Tが取得される。バッテリー温度Tは、バッテリー6の充電受け入れ性を評価するための指標となる。
【0054】
さらに、ステップB40では、充電制御部4aにおいて、バッテリー温度Tに基づいてバッテリー充電可能電流量IMAXが設定される。そしてステップB50では、充電許可スイッチ17がオンであるか否かが判定される。ここで充電許可スイッチ17がオンであればステップB60へ進み、オフであればステップB70へ進む。
【0055】
ステップB60では、充電制御部4aにおいて充電電流量ICHが設定される。ここでは、バッテリー充電可能電流量IMAXと外部電流量I0とのうち、値が小さい方が充電電流量ICHとして設定される。続くステップB80では、暖機ヒータースイッチ18がオンであるか否かが判定される。ここで、暖機ヒータースイッチ18がオンであればステップB90へ進み、オフであればステップB110へ進む。
【0056】
ステップB90では、暖機制御部4bにおいて暖機電流量IHEが設定される。ここでは、充電許可スイッチ17及び暖機ヒータースイッチ18がともにオン操作されているため、外部電流量I0から充電電流量ICHを減じた値が暖機電流量IHEとして設定される。その後、続くステップB100では、充電制御,暖機制御が同時に実施される。ここでは、充電制御部4aから車載充電器8に制御信号が出力され、電源線L4から車載充電器8に充電電流量ICHの電流が供給される。また、ヒーター7には暖機制御部4bから制御信号が出力され、電源線L4からヒーター7に暖機電流量IHEの電流が供給される。
【0057】
一方、ステップB80からステップB110ヘと制御が進んだ場合には、充電許可スイッチ17がオン操作され、暖機ヒータースイッチ18がオフ操作されているため、暖機電流量IHEがIHE=0に設定され、ステップB120で充電制御のみが実施される。
【0058】
また、ステップB50からステップB70へと制御が進んだ場合には、充電許可スイッチ17がオフ操作され、暖機ヒータースイッチ18がオン操作されていることになる。したがって、ステップB70では充電電流量ICHがICH=0に設定されるとともに、ステップB130で暖機電流量IHEがIHE=I0に設定され、ステップB140で暖機制御のみが実施される。
【0059】
[5.作用,効果]
上記の暖機制御装置で充電制御及び暖機制御が同時に実施されているときの外部電力の配分(充電電流量ICHと暖機電流量IHEと割合)は、バッテリー温度Tに依存して変化する。例えば、図3に示すように、充電電流量ICHの割合は暖機電流量IHEに比してバッテリー温度Tが低温であるほど減少し、バッテリー温度Tが高温になるほど増加する。つまり、バッテリー6の充電受け入れ性が低い充電環境では、充電制御よりも暖機制御が優先され、バッテリー6を昇温させるために外部電源のエネルギーが消費される。
【0060】
また、バッテリー充電可能電流量IMAXのグラフが外部電流量I0のグラフと交差する温度をT0とおくと、バッテリー温度Tがこの温度T0以上の範囲では、外部電力が全て充電に宛がわれる。つまり、バッテリー6が十分に昇温して充電受け入れ性が確保されると、暖機制御よりも充電制御が優先され、外部電源のエネルギーがバッテリー6に蓄電される。
【0061】
このように、バッテリー温度Tが低いほど、ヒーター7に供給される暖機電流量IHEを増大させることで、外部電源から供給されるエネルギーを有効に活用しながら暖機及び充電を実施することができる。これにより、環境温度が低温であるほど暖機時間を短縮することができる。また、バッテリー温度Tが低温であるほどヒーター7での発熱量が増大するため、バッテリー6の充電受け入れ性を積極的に向上させることができ、充電時間を短縮することができるとともにバッテリー6の劣化を防止することができる。
【0062】
また、上記の暖機制御で設定される暖機電流量IHEは、外部電流量I0から充電電流量ICHを減じた値であるから、車両10に供給される電流量の合計が外部電流量I0に一致する。これにより、外部電源側から車両10側へと過剰に電力が引き出されるようなことを防止でき、外部電源側のブレーカーを作動させることなく効率的に暖機,充電を実施することができる。また、外部電流量I0が変化した場合であっても、その変化に追従するように充電電流量ICH及び暖機電流量IHEの分配割合が変化するため、給電状況に応じて充電時間及び暖機時間を最適化することができる。
【0063】
さらに、上記の暖機制御装置のコントロールボックス13に内蔵されたリレー19は、充電制御時だけでなく、暖機制御のみが実施されるときにも電源線L1を接続する機能を備えている。したがって、たとえ充電が完了した後であっても外部電源でヒーター7を作動させ続けることができ、バッテリー6の電力を温存したまま暖機することが可能となる。一方、充電制御のみが実施された場合には、充電が完了した時点で電源線L1が切断されるため、外部電力を節電することができる。
【0064】
なお、上記の暖機制御装置では、充電制御の実施/不実施の状態に対応する充電許可スイッチ17に加えて、暖機制御の実施/不実施の状態に対応する暖機ヒータースイッチ18を設け、充電許可スイッチ17と暖機ヒータースイッチ18とを信号線L6に対して並列に接続している。このような回路構成により、必要に応じてそれぞれのスイッチを操作することにより、電源線L1の断接状態を容易に制御することができるというメリットがある。特に、暖機機能を持たない従来の充電ケーブル11を用いた場合であっても、充電又は暖機の実施時にのみリレー19を接続することができる。
【0065】
このように、開示の車両の暖機制御装置によれば、外部電源による充電及び暖機に係るエネルギーを有効に活用することができ、省エネ性能を向上させることができる。
【0066】
[6.変形例]
充電用,暖機用の電流量の設定に関して、上述の実施形態ではバッテリー充電可能電流量IMAXと外部電流量I0とのうち、値が小さい方を充電電流量ICHとして設定するものを例示したが、具体的な充電電流量ICHの設定手法はこれに限定されない。少なくとも、バッテリー充電可能電流量IMAXと外部電流量I0とのうち、値が小さい一方を充電電流量ICHの上限量として設定すればよい。
【0067】
例えば、図6(a)中に太実線で示すように、任意のバッテリー温度Tに対して充電電流量ICHがバッテリー充電可能電流量IMAXよりも小さくなるように、充電電流量ICHとバッテリー温度Tとの対応関係を設定してもよい。この場合、上述の実施形態と比較して、バッテリー温度Tが低温であるほどさらに暖機制御が優先され、バッテリー6の充電受け入れ性が素早く回復することになる。したがって、充電時間をさらに短縮することができ、バッテリー6の劣化防止効果を向上させることができる。
【0068】
また、上述の実施形態では、バッテリー温度Tが温度T0以上の範囲で外部電力が全て充電に宛がわれるような制御を例示したが、充電制御の実施中は常に暖機制御も実施する構成とすることも考えられる。例えば、図6(b)に示すように、最低限の暖機電流量IHEとして最小暖機電流量IMINを設定してもよい。
【0069】
この場合、外部電流量I0から最小暖機電流量IMINを減じた値(上限電流量)と、バッテリー充電可能電流量IMAXとのうち、値が小さい方を充電電流量ICHとして設定する。このように、充電に供される電流量をバッテリー充電可能電流量IMAXよりも小さく設定することで、バッテリー温度Tが温度T0以上まで上昇した後であっても最小暖機電流量IMINを確保することができ、暖機制御を継続させることができる。このような設定は、特に極寒冷地での充電制御,暖機制御に適用することが好ましい。
【0070】
また、上述の実施形態では、バッテリー6を昇温させるためのヒーター7を装備した電気自動車を例示したが、ヒーター7で発生する熱の供給先はバッテリー6のみに限定されない。具体的には、電動モーターの他にエンジンを備えたプラグインハイブリッド車両では、電動モーターや走行用バッテリーを暖機するための第一ヒーターと、エンジンやエンジンオイル,エンジン冷却水等を暖めるための第二ヒーターとを設けることが考えられる。この場合、第一ヒーターに供給される電流量と第二ヒーターに供給される電力量との合計が上述の実施形態の暖機電流量IHEとなるように、各々の電流量を制御すればよい。
【0071】
さらに、第一ヒーターに供給される電流量と第二ヒーターに供給される電流量とをバッテリー温度Tに応じて設定することも考えられる。例えば、図6(c)に示すように、バッテリー温度Tが比較的低温であるときには第二ヒーターよりも第一ヒーターを優先して作動させ、バッテリーを迅速に昇温させる。一方、バッテリー温度Tが比較的高温であるときにはバッテリーが十分に暖機されているものとみなして第一ヒーターよりも第二ヒーターを優先して作動させ、エンジンを暖機する。
【0072】
このように、バッテリー温度Tに応じて各ヒーターの電流量を制御することで、バッテリーの充電受け入れ性を向上させつつエンジンを昇温させることができ、効率的にハイブリッド車両の始動性を向上させることができる。
【符号の説明】
【0073】
1 車載コントローラー
2 温度取得部(温度取得手段)
3 電流量検出部(電流量検出手段)
4 電流量分配制御部(電流量分配制御手段)
4a 充電制御部
4b 暖機制御部
6 バッテリー
7 ヒーター
8 車載充電器
9 パイロットコントローラー(リレー制御手段)
17 充電許可スイッチ
18 暖機ヒータースイッチ
19 リレー
L3,L6 信号線(信号ライン)
図1
図2
図3
図4
図5
図6