電動車両のバッテリ昇温制御装置
【課題】バッテリ昇温性能を向上可能な電動車両のバッテリ昇温制御装置を提供すること。
【解決手段】統合コントローラ１が、バッテリ温度があらかじめ設定された開始設定温度よりも低温であるときには、クラッチＣＬを開放させた状態で、第２モータジェネレータＭＧ２を回転させてバッテリＢＡＴの電力を消費する電力消費処理と、第２モータジェネレータＭＧ２を発電させてモータ回転数を低下させるとともに発電した電力をバッテリＢＡＴに蓄電する蓄電処理とを、あらかじめ設定された終了条件が成立するまで交互に繰り返すバッテリ昇温処理を実行することを特徴とする電動車両のバッテリ昇温制御装置とした。
【解決手段】統合コントローラ１が、バッテリ温度があらかじめ設定された開始設定温度よりも低温であるときには、クラッチＣＬを開放させた状態で、第２モータジェネレータＭＧ２を回転させてバッテリＢＡＴの電力を消費する電力消費処理と、第２モータジェネレータＭＧ２を発電させてモータ回転数を低下させるとともに発電した電力をバッテリＢＡＴに蓄電する蓄電処理とを、あらかじめ設定された終了条件が成立するまで交互に繰り返すバッテリ昇温処理を実行することを特徴とする電動車両のバッテリ昇温制御装置とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリの昇温を図る電動車両のバッテリ昇温制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、バッテリ低温時に、バッテリを昇温させる制御を実行する制御装置が、例えば、特許文献１などにより知られている。
【０００３】
この従来技術は、クルーズモードによる車両走行時に、バッテリ温度が所定温度に達していない場合に、クルーズ発電量を引き上げ、バッテリ温度が所定の温度に達するまで、バッテリに対する充電を持続させる。そして、満充電状態と判断された場合、エンジンの周期的な駆動力の変動分を相殺するように、駆動力が増大した場合は発電を行い、駆動力が減少した場合は、モータを、出力トルクを発生させる力行状態としてエンジン出力の補助を行なっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−５７７０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、寒冷地、極寒地などでは、バッテリ温度が極めて低い温度となる。このように、バッテリ温度が極めて低い温度となると、バッテリの充電受け入れ電力が非常に低くなる。
【０００６】
そこで、早期にバッテリを昇温させることが求められるが、上述の従来技術では、目標駆動力を、モータトルクとエンジントルクとを足し合わせて得るようにしているため、モータで発電および消費できる量が限られ、バッテリの昇温に時間を要するという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、バッテリ昇温性能を向上可能な電動車両のバッテリ昇温制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の電動車両のバッテリ昇温制御装置は、モータおよび発電機の駆動を制御する制御手段が、バッテリ温度があらかじめ設定された開始設定温度よりも低温であるときには、モータと駆動輪との間に設けられたクラッチを開放させた状態で、モータを回転させてバッテリの電力を消費する電力消費処理と、発電機を発電させてモータ回転数を低下させるとともに発電した電力を前記バッテリに蓄電する蓄電処理とを、あらかじめ設定された終了条件が成立するまで交互に繰り返すバッテリ昇温処理を実行することを特徴とする電動車両のバッテリ昇温制御装置とした。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の電動車両のバッテリ昇温制御装置にあっては、バッテリ温度が開始設定温度よりも低温のときには、クラッチを開放させて、モータ側と駆動輪側との連結を絶って、モータを回転させる電力消費処理と、発電機を発電させてモータ回転数を低下させる蓄電処理とを交互に繰り返すバッテリ昇温処理を実行する。
このように、電力消費処理と蓄電処理とが繰り返され、バッテリの電力消費と蓄電とが交互に繰り返されることで、バッテリ温度が上昇し、かつ、過放電および過充電の発生を抑制できる。
しかも、バッテリ昇温制御は、クラッチを開放して行ない、目標駆動力に関係なく実行できるため、従来のように、目標駆動トルクの一部を担う範囲で電力消費および蓄電を行なう場合と比較して、モータ回転数を高くして電力消費量および発電量も高くできる。したがって、バッテリの昇温時間を短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施例１の電動車両のバッテリ昇温制御装置が適用された後輪駆動によるハイブリッド車両の一例を示す全体システム図である。
【図２】実施例１の電動車両のバッテリ昇温制御装置におけるバッテリ昇温処理の流れを示すフローチャートである。
【図３】実施例１の作動例を示すタイムチャートである。
【図４】実施例２の電動車両のバッテリ昇温制御装置における第２モータジェネレータＭＧ２の駆動効率を示す効率特性図であり、実線で示す高効率特性ＨＰと、点線で示す低効率特性ＬＰとの２通りの特性を示している。
【図５】実施例２の電動車両のバッテリ昇温制御装置の作動例を示すタイムチャートである。
【図６】実施例３の電動車両のバッテリ昇温制御装置において、実施例１と同様にバッテリ昇温処理を実行したときの作動状態を示すタイムチャートである。
【図７】実施例４の電動車両のバッテリ昇温制御装置を適用した後輪駆動のハイブリッド車両を示す全体システム図である。
【図８】実施例４の作動例を示すタイムチャートである。
【図９】実施例５の電動車両のバッテリ昇温制御装置が適用された後輪駆動によるハイブリッド車両の一例を示す概略図である。
【図１０】本発明の電動車両のバッテリ昇温制御装置の他の実施例の概略を示す概略図である。
【図１１】本発明の電動車両のバッテリ昇温制御装置の他の実施例の概略を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
本発明の実施の形態のクラッチ制御装置は、駆動輪を駆動可能なモータ（ＭＧ２）と、電力を生成する発電機（ＭＧ２）と、前記モータに電力を供給するとともに、前記発電機が発電した電力を充電するバッテリ（ＢＡＴ）と、このバッテリの温度を検出するバッテリ温度センサ（２８）と、前記モータと前記駆動輪（ＬＴ，ＲＴ）との駆動伝達経路に設けられ、両者で駆動伝達可能な締結状態と駆動伝達不可能な開放状態とに切換可能なクラッチ（ＣＬ）と、前記モータおよび発電機の駆動を制御する制御手段（１）と、を備え、前記制御手段（１）が、前記バッテリ温度があらかじめ設定された開始設定温度よりも低温であるときには、前記クラッチ（ＣＬ）を開放させた状態で、前記モータ（ＭＧ２）を回転させて前記バッテリ（ＢＡＴ）の電力を消費する電力消費処理と、前記発電機（ＭＧ２）を発電させてモータ回転数を低下させるとともに発電した電力を前記バッテリ（ＢＡＴ）に蓄電する蓄電処理とを、あらかじめ設定された終了条件が成立するまで交互に繰り返すバッテリ昇温処理を実行することを特徴とする電動車両のバッテリ昇温制御装置である。
【実施例１】
【００１２】
図１〜図３に基づき、この発明の最良の実施の形態の実施例１のクラッチ制御装置について説明する。
【００１３】
（実施例１の構成）
まず、図１の実施例１の電動車両のバッテリ昇温制御装置が適用された後輪駆動式のハイブリッド車両（ハイブリッド車両の一例）を示す概略図に基づき、駆動系および制御系の構成を説明する。
【００１４】
実施例１を適用したハイブリッド車両の駆動系は、図１に示すように、エンジンＥｎｇ、第１モータジェネレータＭＧ１、第２モータジェネレータＭＧ２、バッテリＢＡＴ、クラッチＣＬ、遊星歯車機構ＰＧ、プロペラシャフトＰＳ、ディファレンシャルＤＦ、左駆動輪ＬＴ、右駆動輪ＲＴを備えている。
【００１５】
エンジンＥｎｇは、希薄燃焼可能であり、スロットルアクチュエータによる吸入空気量とインジェクタによる燃料噴射量と、点火プラグによる点火時期の制御により、エンジントルクが指令値と一致するように制御される。
【００１６】
遊星歯車機構ＰＧは、周知のように、サンギヤＳＧ、キャリアＣＧ、リングギヤＲＧを備えている。
そして、エンジンＥｎｇの出力でキャリアＣＧを回転可能に、エンジンＥｎｇの出力軸ＥＯＳがキャリアＣＧに同軸に結合されている。また、第１モータジェネレータＭＧ１のロータ１０１が一体に設けられた入出力軸ＭＧ１Ｓが、サンギヤＳＧに結合されている。第２モータジェネレータＭＧ２のロータ１０２が一体に設けられた入出力軸ＭＧ２Ｓが、リングギヤＲＧに同軸に結合されている。リングギヤＲＧの回転をプロペラシャフトＰＳに伝達可能な出力ギヤＯＴＧが設けられている。
【００１７】
上記の遊星歯車機構ＰＧの構成に基づいて、第１モータジェネレータＭＧ１および第２モータジェネレータＭＧ２は、共に発電機として駆動することができるとともに、電動機として駆動できる同期発電電動機を構成しており、インバータ２，２を介してバッテリＢＡＴと電力のやり取りを行なう。
【００１８】
したがって、両モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の一方で発電される電力を、もう一方で消費することができるようになっている。
そこで、本実施例１では、主として、第２モータジェネレータＭＧ２をモータとして駆動させ、第１モータジェネレータＭＧ１を発電機として使用する。
【００１９】
すなわち、第１モータジェネレータＭＧ１が、電動機として機能するときには、キャリアＣＧから入力されるエンジンＥｎｇからの動力と、サンギヤＳＧから入力される第１モータジェネレータＭＧ１からの動力とを統合して、リングギヤＲＧに出力する。
また、第２モータジェネレータＭＧ２が電動機として機能するときには、その動力を、リングギヤＲＧに出力する。
【００２０】
なお、リングギヤＲＧに出力された駆動力は、出力ギヤＯＴＧ、クラッチＣＬ、プロペラシャフトＰＳを介して、左右駆動輪ＬＴ，ＲＴに伝達される。
【００２１】
クラッチＣＬは、本実施例１では、スプリング（図示省略）の付勢力にて常時締結（ノーマルクローズ）の乾式クラッチが用いられ、第２モータジェネレータＭＧ２が連結されたリングギヤＲＧに連結されたプロペラシャフトＰＳにおいて、第２モータジェネレータＭＧ２と左右駆動輪ＬＴ，ＲＴとの間の締結／半締結／開放を行なう。
クラッチＣＬの、半締結／開放の制御は、クラッチコントローラ１４から出力される指令値に基づく油圧アクチュエータ５０によるストローク制御により行われる。
【００２２】
実施例１を適用したハイブリッド車両の制御系は、図１に示すように、統合コントローラ（制御手段）１と、エンジンコントローラ１１と、モータコントローラ１２と、バッテリコントローラ１３と、クラッチコントローラ１４と、を備えている。
【００２３】
さらに、ハイブリッド車両の制御系は、走行状態を検出する手段として、第１モータ回転数センサ２１と、第２モータ回転数センサ２２と、アクセルセンサ２３と、エンジン回転数センサ２４と、クラッチストロークセンサ２５と、ブレーキストロークセンサ２６と、車速センサ２７と、バッテリ温度センサ２８を備えている。
【００２４】
統合コントローラ１は、バッテリ状態、アクセル開度、車速（変速機出力回転数に同期した値）、などから発電トルク指令値およびモータトルク指令値などを演算する。そして、この演算結果に基づき、両モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２、エンジンＥｎｇに対する指令値を、各コントローラ１１，１２，１３，１４へと送信する。
【００２５】
エンジンコントローラ１１は、エンジン回転数センサ２４からのセンサ情報を入力するとともに、統合コントローラ１からのエンジントルク指令値を達成するようにエンジントルク抑制制御を行なう。
【００２６】
モータコントローラ１２は、統合コントローラ１からの発電トルク指令値、モータトルク指令値、モータ回転数指令値を達成するように両モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の制御を行なう。
【００２７】
バッテリコントローラ１３は、バッテリＢＡＴの充電状態（バッテリ充放電量ＳＯＣ）を管理し、その情報を統合コントローラ１へと送信する。
【００２８】
クラッチコントローラ１４は、前述のように、油圧アクチュエータ５０を制御して、クラッチＣＬの反締結および開放を制御する。
【００２９】
第１モータ回転数センサ２１は、第１モータジェネレータＭＧ１の入出力軸ＭＧ１Ｓの回転数を検出する。
第２モータ回転数センサ２２は、第２モータジェネレータＭＧ２の入出力軸ＭＧ２Ｓの回転数を検出する。
アクセルセンサ２３は、図外のアクセルペダルの操作伝達系に設けられ、アクセル開度を検出する。
エンジン回転数センサ２４は、エンジンＥｎｇの出力軸回転数を検出する。
クラッチストロークセンサ２５は、クラッチＣＬのストローク位置を検出する。
ブレーキストロークセンサ２６は、ブレーキペダル（図示省略）の踏込ストロークを検出する。
車速センサ２７は、遊星歯車機構ＰＧのリングギヤＲＧからプロペラシャフトＰＳの駆動伝達系に設けられ、車速を検出する。
バッテリ温度センサ２８は、バッテリＢＡＴの温度を検出する。
【００３０】
次に、統合コントローラ１において実行されるバッテリ昇温制御について、図２のフローチャートに基づいて説明する。なお、この制御は、図外のイグニッションスイッチをＯＮとした起動時から実行される。
【００３１】
まず、ステップＳ１では、バッテリ温度が、あらかじめ設定された温度閾値（Ｔｔｈ：開始設定温度および終了設定温度）以下の低温であるか否か判定し、温度閾値よりも高ければステップＳ１１の通常制御に進んで、１回の処理を終了し、温度閾値以下の場合はステップＳ２以降のバッテリ昇温処理に進む。
なお、温度閾値は、摂氏でマイナスの温度、例えば、−３０℃よりも低温に設定されている。この温度閾値は、−３０℃に限定されるものではなく、バッテリＢＡＴのインピーダンス特性に基づいて適宜設定されるもので、０℃以下の最適温度に設定する。例えば、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池など電池の種類により、インピーダンス特性が異なっており、リチウムイオン電池の場合、ニッケル水素電池よりも温度閾値を相対的に高温に設定する。
【００３２】
次に、ステップＳ２以降のバッテリ昇温処理について説明する。
ステップＳ２では、運転者の走行要求があるか否か判定し、走行要求が有ればステップＳ８に進み、走行要求がなければステップＳ３に進む。運転者の走行要求は、本実施例１では、アクセルセンサ２３の検出に基づくアクセルペダルの踏込有無判定により行なう。
したがって、本実施例１では、走行要求が無い場合、車両停止時に加え、惰性走行時が含まれる。
【００３３】
ステップＳ３では、クラッチＣＬを開放させ、ステップＳ４に進む。ステップＳ４では、第２モータジェネレータＭＧ２の回転数である第２モータ回転数が切換設定値以下であるか否か判定し、切換設定値以下の場合はステップＳ５に進み、切換設定値よりも大きい場合はステップＳ６に進む。
【００３４】
ステップＳ５では、第２モータジェネレータＭＧ２を力行駆動させて空転させるモータ空回し処理を行ない１回の処理を終了する。
【００３５】
ステップＳ６では、第２モータジェネレータＭＧ２を回生させて慣性力で回転するロータ１０２、入出力軸ＭＧ２Ｓ、リングギヤＲＧを制動するモータブレーキ処理を実行する。なお、このモータブレーキ処理は、ステップＳ７の処理に基づいて、第２モータ回転数が０となるまで行ない、その後、１回の処理を終了する。
【００３６】
運転者の走行要求が有る場合に進むステップＳ８では、第２モータ回転数が車速に略一致したか否か判定し、略一致した場合はステップＳ９に進み、略一致しない場合はステップＳ１０に進む。なお、略一致とは、第２モータ回転数と車速との差が、あらかじめ設定された誤差範囲内に収まった状態を言う。
【００３７】
ステップＳ９では、クラッチＣＬを締結させる。また、ステップＳ１０では、第２モータ回転数が、車速に略一致するようモータ回転数制御を行なう。
なお、このモータ回転数制御では、車両停止時に、バッテリ昇温処理を実行した場合は、車速＝０であり、第２モータ回転数は０に向けて制御する。また、惰性走行を行なっている場合にバッテリ昇温処理を実行した場合は、その時点の車速に向けて第２モータ回転数を制御する。
【００３８】
（実施例１の作用）
次に、実施例１の作用を説明する。
極寒地においてバッテリ温度が温度閾値よりも低下した状態で、図外のイグニッションスイッチＯＮとして起動した時の動作を説明する。
【００３９】
起動時に、バッテリ温度が温度閾値よりも低温であれば、運転者がアクセルペダルを踏込む走行要求操作が成されるまで、バッテリ温度を昇温させるバッテリ昇温処理を行なう（ステップＳ１→Ｓ２→Ｓ３）。
【００４０】
このバッテリ昇温処理では、クラッチＣＬを開放させて、第２モータジェネレータＭＧ２の駆動トルクが、左右駆動輪ＬＴ，ＲＴ側に伝達されない状態とした上で、モータ空回し処理による電力消費と、モータブレーキ処理による発電とを交互に繰り返す。
【００４１】
すなわち、運転者の走行要求が無い場合、ステップＳ３→Ｓ４→Ｓ５の処理に基づいて、第２モータ回転数が切換設定値（Ｎｔｈ）に達するまで第２モータジェネレータＭＧ２を空回りさせる。そして、モータ回転数が切換設定値（Ｎｔｈ）に達したら、ステップＳ４→Ｓ６→Ｓ７第２モータジェネレータＭＧ２により発電させて、リングギヤＲＧ、入出力軸ＭＧ２Ｓ、ロータなどの慣性回転に制動力を与え、第２モータジェネレータＭＧ２の回転を停止させる。
【００４２】
したがって、図３に示すように、第２モータ回転数は、上下を繰り返し、これにより、放電（電力消費処理）と充電（蓄電処理）とが交互に繰り返される。このように、バッテリＢＡＴに対して、電力消費と蓄電とが交互に繰り返されることで、バッテリ温度が上昇する。
【００４３】
このバッテリ昇温処理は、運転者の走行要求が生じた（ステップＳ２のＹＥＳ判定）場合は、中断される。また、バッテリ温度が温度閾値（Ｔｔｈ）を越える終了条件が成立した時点（ステップＳ１のＹＥＳ判定）で終了される。
すなわち、バッテリ温度が温度閾値（Ｔｔｈ）を超えた場合には、ステップＳ１→Ｓ１１により通常制御が行なわれる。ちなみに、極寒時には、通常、車両を起動させた後、フロントウインドウガラスの曇り取りなどを行なうため、走行を開始するまでに時間を要し、上述のバッテリ昇温処理を行なうのに充分な時間を得ることができる。
【００４４】
一方、バッテリ温度が温度閾値（Ｔｔｈ）に満たないタイミングで運転者の走行要求が生じた場合は、第２モータ回転数を、車速に略一致させた後、クラッチＣＬを締結させる（ステップＳ８〜Ｓ１０）。これにより、第２モータジェネレータＭＧ２のモータトルクにより、あるいは必要に応じてこれにエンジントルクを加算して、走行を行なう。
このように、クラッチＣＬを締結させる前に、第２モータ回転数を車速に一致させるため、クラッチＣＬの締結時に、ショックが生じることを防止できる。
【００４５】
その後、アクセルペダル（図示省略）から足を離して走行要求が無くなった時点で、バッテリ温度が温度閾値（Ｔｔｈ）に達していない場合は、再び、ステップＳ２〜Ｓ６の処理に基づいて、モータジェネレータ空回りとモータブレーキを交互に繰り返すバッテリ昇温処理が、バッテリ温度が温度閾値（Ｔｔｈ）に達するまで行なわれる。
【００４６】
（実施例１の効果）
以上説明したように、実施例１では、以下列挙する効果を得ることができる。
ａ）バッテリ温度が温度閾値（Ｔｔｈ）よりも低温のときには、クラッチＣＬを開放させて、第２モータジェネレータＭＧ２を空回りさせる電力消費処理と、第２モータジェネレータＭＧ２を発電させて第２モータ回転数を低下させる蓄電処理とを交互に繰り返して、バッテリ温度を上昇させるバッテリ昇温処理が実行される。
このバッテリ昇温処理は、クラッチＣＬを開放させて行なうため、従来のように、目標駆動トルクの一部を担う範囲で電力消費および蓄電を行なう場合と比較して、第２モータ回転数を高くして電力消費量を高くでき、それに伴い発電量も高くできる。したがって、バッテリＢＡＴの昇温に要する時間を短縮できる。
【００４７】
ｂ）バッテリ昇温処理は、車両停止時を含み、運転者の走行要求が無い場合に実行するようにしたため、クラッチＣＬを開放させて、モータトルクあるいはエンジントルクが左右駆動輪ＬＴ，ＲＴに伝達されない状態としても、運転者に、その状態を認識させず違和感を与えない
ｃ）バッテリ昇温処理の終了条件は、バッテリ温度が終了設定温度としての温度閾値に達した場合としたため、バッテリＢＡＴが過充電されるのを防止できる。
また、運転者の走行要求が生じた場合は、バッテリ昇温処理を中断するようにしたため、運転者の走行要求に応じて、発進あるいは加速を行なうことができ、運転者に違和感を与えることを防止できる。
【００４８】
ｄ）バッテリ昇温処理を終了する際には、第２モータ回転数を車速に略一致させてからクラッチＣＬを締結するため、停車時および惰性走行時共に、クラッチＣＬの締結時に、ショックが発生するのを防止できる。
【００４９】
（他の実施例）
以下に、他の実施例について説明するが、これら他の実施例は、実施例１の変形例であるため、その相違点についてのみ説明し、実施例１あるいは他の実施例と共通する構成については共通する符号を付けることで説明を省略する。
【実施例２】
【００５０】
（実施例２の効果）
実施例２は、実施例１の変形例であり、バッテリ昇温処理の一部の処理が実施例１と異なっている。
【００５１】
実施例２では、ステップＳ５のモータ空回り処理（電力消費処理）と、ステップＳ６のモータブレーキ処理（蓄電処理）とで、第２モータジェネレータＭＧ２の駆動効率を変えている。
すなわち、モータ空回り処理では、モータブレーキ処理と比較して低効率で駆動させている。図４は、第２モータジェネレータＭＧ２の駆動効率を示しており、実線で示す高効率特性ＨＰと、点線で示す低効率特性ＬＰとの２通りの特性が設定されている。
【００５２】
なお、
実施例２では、ステップＳ５のモータ空回り処理（電力消費処理）と、ステップＳ６のモータブレーキ処理（蓄電処理）とで、モータ効率を変えている。
すなわち、モータ空回り処理では、モータブレーキ処理と比較して低効率で駆動させている。図４は、第２モータジェネレータＭＧ２の駆動効率を示しており、実線で示す高効率特性ＨＰと、点線で示す低効率特性ＬＰとの２通りの特性が設定されている。
【００５３】
なお、モータ効率を変えるのにあたり、上述のように第２モータジェネレータＭＧ２の効率を、力行（電力消費）時と回生（蓄電）時とで、異ならせてもよいが、遊星歯車機構ＰＧの変速比に基づいて、両モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２とで、効率の良いほうを回生に用い、効率が悪い方を力行に用いるようにしてもよい。
【００５４】
（実施例２の作用）
次に、実施例２の作用を説明する。
図５は実施例２において、実施例１と同様にバッテリ昇温処理を実行したときの作動状態を示すタイムチャートである。
この図において、モータ空回り処理（電力消費処理）の実行時には、点線で示す低効率特性ＬＰで駆動し、モータブレーキ処理（蓄電処理）の実行時には、高効率特性ＨＰで運転させる。
【００５５】
したがって、モータ空回り処理では、低効率特性ＬＰで運転させることで、第２モータ回転数を同じ切換設定値Ｎｔｈまで上昇させるのに、高効率特性で運転させる場合よりもバッテリＢＡＴの電流を多く消費でき、その分、昇温効果が高まる。
また、モータブレーキ処理の際は、高効率特性で充電が行なわれ、低効率特性で充電する場合よりも、バッテリＢＡＴへの充電量を増やすことができる。
このように、電力消費量および蓄電量を高くでき、バッテリ昇温効果を、さらに高めることができる。
【００５６】
（実施例２の効果）
以上説明したように、モータ空回り処理（電力消費処理）の際に、モータブレーキ処理（蓄電処理）の場合よりも、低効率で駆動させることでバッテリＢＡＴの電流消費量を高めることができるとともに、モータブレーキ処理の際に、高効率で駆動させることでバッテリＢＡＴへの充電量を増やし、バッテリ昇温効果を、さらに高めることができる。
【実施例３】
【００５７】
（実施例３の構成）
実施例３は、実施例１の変形例であり、バッテリ昇温処理の一部の処理が実施例１と異なっている。
【００５８】
実施例３では、ステップＳ５のモータ空回り処理（電力消費処理）と、ステップＳ６のモータブレーキ処理（蓄電処理）とを、実行する際に、回転数上昇勾配および回転数下降勾配を、バッテリ温度に応じて異ならせている。すなわち、バッテリ温度が低いほど、両勾配を緩やかにしている。
【００５９】
（実施例３の作用）
次に、実施例３の作用を説明する。
図６は実施例３において、実施例１と同様にバッテリ昇温処理を実行したときの作動状態を示すタイムチャートである。
この図に示すように、バッテリ温度が低い場合（＝Ｔ１）は、第２モータ回転数の上昇勾配および下降勾配が緩やかであり、電流消費量（放電量）および充電量が、相対的に高温時よりも低くなっている。
これに対し、バッテリ温度が高い場合（＝Ｔ２）は、第２モータ回転数の上昇勾配および下降勾配が緩やかであり、電流消費量（放電量）および充電量が、相対的に低温時よりも高くなっている。
【００６０】
（実施例３の効果）
以上説明したように、バッテリ温度が低い場合、モータ回転数の上昇下降を緩やかに行なうことで、極低温時の、過放電、過充電を防止できる。
【実施例４】
【００６１】
（実施例４の構成）
実施例４は、実施例１の変形例であり、図７に示すように、クラッチＣＬの位置が実施例１と異なり、第２モータジェネレータＭＧ２の入出力軸ＭＧ２Ｓに設けられている。
【００６２】
この実施例４では、クラッチＣＬを開放させている状態でも、エンジンＥｎｇを駆動させるとともに、第１モータジェネレータＭＧ１で発電を行なうことで、エンジンＥｎｇの駆動力で走行させることができる。
【００６３】
（実施例４の作用）
実施例４では、バッテリ昇温処理中に、運転者の走行要求が生じた場合、実施例１のステップＳ２からステップＳ８の処理に進む間に、エンジンＥｎｇの駆動力により走行を開始する処理を行なう。
【００６４】
したがって、実施例４の作動例を示す、図８に示すように、運転者の走行要求が生じた時点ｔ１から、エンジンＥｎｇの駆動トルクで発進を開始して、瞬時に車速が立ち上がっている。
【００６５】
また、実施例４では、第２モータジェネレータＭＧ２に対しては、実施例１と同様に、ステップＳ８〜Ｓ１０の処理が成され、第２モータ回転数制御により、第２モータ回転数を車速に一致させる処理を行なった後に、クラッチＣＬが締結される。これにより、クラッチＣＬの締結時のショック発生を抑制できる。
【００６６】
（実施例４の効果）
以上説明したように、実施例４では、バッテリ昇温効果を高めながら、運転者の走行要求に応じて、タイムラグ無しに、瞬時に走行開始が可能である。
【実施例５】
【００６７】
（実施例５の構成）
実施例５は、図９に示すように、各モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２、バッテリＢＡＴ、エンジンＥｎｇを同一系統の冷却装置２００で冷却した例である。
【００６８】
冷却装置２００は、オイル、水、空気などの冷却媒体を、各モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２、バッテリＢＡＴ、エンジンＥｎｇを循環させる冷却路２０１を備えている。また、冷却路２０１には、冷却媒体の放熱を行なう冷却器２０２および冷却媒体を循環させるポンプ２０３を備えている。
【００６９】
（実施例５の作用）
バッテリ温度が温度閾値（Ｔｔｈ）よりも低温の場合、実施例１〜４で示したバッテリ昇温処理を実行することで、バッテリＢＡＴが暖められる。また、バッテリ昇温処理によりバッテリ、第１モータジェネレータＭＧ１、第２モータジェネレータＭＧ２を昇温させた際に、その熱が、冷却装置２００によりエンジンＥｎｇにも伝達され、エンジンＥｎｇの昇温を早め、燃費向上を図ることができる。
【００７０】
また、走行によりエンジンＥｎｇで発生した熱を、バッテリＢＡＴに伝達して、バッテリ昇温処理が実行できないときでも、バッテリＢＡＴの昇温を図ることができる。
【００７１】
（実施例５の効果）
以上のように、実施例５では、冷却装置２００によりバッテリ昇温処理で発生した熱を、エンジンＥｎｇにも回して、燃費の向上を図ることができる。
【００７２】
また、この効果を効果的に得るには、冷却媒体の温度が低い場合には、冷却器２０２を迂回するバイパス路およびバルブを設けるのが好ましい。
また、圧力発生手段を備え、図示を省略した能動的な制動が可能なブレーキ装置を備えている場合、左右駆動輪ＬＴ，ＲＴを制動し、さらに、クラッチＣＬを締結させ、第２モータジェネレータＭＧ２を、負荷を大きくした状態で駆動させると、いっそう昇温効果を高めることができる。
【００７３】
以上、本発明のクラッチ制御装置を、実施の形態および実施例１〜５に基づき説明してきたが、具体的な構成は、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【００７４】
例えば、実施例１〜５では、第２モータジェネレータＭＧ２が、電力消費処理および蓄電処理を行なう例を示したが、図１０に示すように、力行のみを行なって左右駆動輪ＬＴ，ＲＴを回転させるモータＭＯと、エンジンＥｎｇからの回転入力で発電のみを行なう発電機ＧＥを設けた構成としてもよい。
【００７５】
また、実施例１〜５では、ハイブリッド車両を示したが、図１１に示すように、エンジンＥｎｇを有しない電動車両に適用してもよい。この図１１に示す例では、モータジェネレータＭＧは、力行と発電とを行なうことができ、特許請求の範囲のモータと発電機とを兼ねる。
【００７６】
また、実施例１〜５では、開始設定温度と終了設定温度とを共通の温度である温度閾値（Ｔｔｈ）としたが、これに限定されず、両温度を異なる温度に設定してもよい。例えば、開始設定温度を終了設定温度よりも低く設定し、バッテリ昇温処理を、バッテリ温度が開始設定温度よりも高くなるまで実行するようにしてもよい。
【００７７】
また、実施例１〜５では、運転者の走行要求が生じた場合は、バッテリ昇温処理を中断するようにした例を示したが、運転者の走行要求が生じた時点で、バッテリ昇温処理を終了するようにしてもよい。この場合、運転者の走行要求に応じて、発進あるいは加速を行なうことができ、運転者に違和感を与えることを防止できる。この場合、バッテリＢＡＴが温度閾値に達する前にバッテリ消音処理を終了したとしても、バッテリ昇温処理を行なわないものよりも、バッテリ温度を高めることができる。特に、実施例５を適用している場合、走行を開始すれば、冷却装置２００を利用してバッテリ温度が上昇されるため、バッテリ昇温処理を終了しても、バッテリ温度を上昇させることができる。
【００７８】
実施例１〜５では、ＦＲハイブリッド車両に適用した例を示したが、例えば、ＦＦや４輪駆動のハイブリッド車両および電動車両に対しても本発明の制御装置を適用することができる。
【符号の説明】
【００７９】
１ 統合コントローラ（制御手段）
２８ バッテリ温度センサ
ＢＡＴ バッテリ
ＣＬ クラッチ
Ｅｎｇ エンジン
ＧＥ 発電機
ＬＴ 左駆動輪
ＲＴ 右駆動輪
ＭＧ モータジェネレータ
ＭＧ１ 第１モータジェネレータ
ＭＧ２ モータジェネレータ（モータ、発電機）
ＭＯ モータ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリの昇温を図る電動車両のバッテリ昇温制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、バッテリ低温時に、バッテリを昇温させる制御を実行する制御装置が、例えば、特許文献１などにより知られている。
【０００３】
この従来技術は、クルーズモードによる車両走行時に、バッテリ温度が所定温度に達していない場合に、クルーズ発電量を引き上げ、バッテリ温度が所定の温度に達するまで、バッテリに対する充電を持続させる。そして、満充電状態と判断された場合、エンジンの周期的な駆動力の変動分を相殺するように、駆動力が増大した場合は発電を行い、駆動力が減少した場合は、モータを、出力トルクを発生させる力行状態としてエンジン出力の補助を行なっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−５７７０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、寒冷地、極寒地などでは、バッテリ温度が極めて低い温度となる。このように、バッテリ温度が極めて低い温度となると、バッテリの充電受け入れ電力が非常に低くなる。
【０００６】
そこで、早期にバッテリを昇温させることが求められるが、上述の従来技術では、目標駆動力を、モータトルクとエンジントルクとを足し合わせて得るようにしているため、モータで発電および消費できる量が限られ、バッテリの昇温に時間を要するという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、バッテリ昇温性能を向上可能な電動車両のバッテリ昇温制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の電動車両のバッテリ昇温制御装置は、モータおよび発電機の駆動を制御する制御手段が、バッテリ温度があらかじめ設定された開始設定温度よりも低温であるときには、モータと駆動輪との間に設けられたクラッチを開放させた状態で、モータを回転させてバッテリの電力を消費する電力消費処理と、発電機を発電させてモータ回転数を低下させるとともに発電した電力を前記バッテリに蓄電する蓄電処理とを、あらかじめ設定された終了条件が成立するまで交互に繰り返すバッテリ昇温処理を実行することを特徴とする電動車両のバッテリ昇温制御装置とした。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の電動車両のバッテリ昇温制御装置にあっては、バッテリ温度が開始設定温度よりも低温のときには、クラッチを開放させて、モータ側と駆動輪側との連結を絶って、モータを回転させる電力消費処理と、発電機を発電させてモータ回転数を低下させる蓄電処理とを交互に繰り返すバッテリ昇温処理を実行する。
このように、電力消費処理と蓄電処理とが繰り返され、バッテリの電力消費と蓄電とが交互に繰り返されることで、バッテリ温度が上昇し、かつ、過放電および過充電の発生を抑制できる。
しかも、バッテリ昇温制御は、クラッチを開放して行ない、目標駆動力に関係なく実行できるため、従来のように、目標駆動トルクの一部を担う範囲で電力消費および蓄電を行なう場合と比較して、モータ回転数を高くして電力消費量および発電量も高くできる。したがって、バッテリの昇温時間を短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施例１の電動車両のバッテリ昇温制御装置が適用された後輪駆動によるハイブリッド車両の一例を示す全体システム図である。
【図２】実施例１の電動車両のバッテリ昇温制御装置におけるバッテリ昇温処理の流れを示すフローチャートである。
【図３】実施例１の作動例を示すタイムチャートである。
【図４】実施例２の電動車両のバッテリ昇温制御装置における第２モータジェネレータＭＧ２の駆動効率を示す効率特性図であり、実線で示す高効率特性ＨＰと、点線で示す低効率特性ＬＰとの２通りの特性を示している。
【図５】実施例２の電動車両のバッテリ昇温制御装置の作動例を示すタイムチャートである。
【図６】実施例３の電動車両のバッテリ昇温制御装置において、実施例１と同様にバッテリ昇温処理を実行したときの作動状態を示すタイムチャートである。
【図７】実施例４の電動車両のバッテリ昇温制御装置を適用した後輪駆動のハイブリッド車両を示す全体システム図である。
【図８】実施例４の作動例を示すタイムチャートである。
【図９】実施例５の電動車両のバッテリ昇温制御装置が適用された後輪駆動によるハイブリッド車両の一例を示す概略図である。
【図１０】本発明の電動車両のバッテリ昇温制御装置の他の実施例の概略を示す概略図である。
【図１１】本発明の電動車両のバッテリ昇温制御装置の他の実施例の概略を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
本発明の実施の形態のクラッチ制御装置は、駆動輪を駆動可能なモータ（ＭＧ２）と、電力を生成する発電機（ＭＧ２）と、前記モータに電力を供給するとともに、前記発電機が発電した電力を充電するバッテリ（ＢＡＴ）と、このバッテリの温度を検出するバッテリ温度センサ（２８）と、前記モータと前記駆動輪（ＬＴ，ＲＴ）との駆動伝達経路に設けられ、両者で駆動伝達可能な締結状態と駆動伝達不可能な開放状態とに切換可能なクラッチ（ＣＬ）と、前記モータおよび発電機の駆動を制御する制御手段（１）と、を備え、前記制御手段（１）が、前記バッテリ温度があらかじめ設定された開始設定温度よりも低温であるときには、前記クラッチ（ＣＬ）を開放させた状態で、前記モータ（ＭＧ２）を回転させて前記バッテリ（ＢＡＴ）の電力を消費する電力消費処理と、前記発電機（ＭＧ２）を発電させてモータ回転数を低下させるとともに発電した電力を前記バッテリ（ＢＡＴ）に蓄電する蓄電処理とを、あらかじめ設定された終了条件が成立するまで交互に繰り返すバッテリ昇温処理を実行することを特徴とする電動車両のバッテリ昇温制御装置である。
【実施例１】
【００１２】
図１〜図３に基づき、この発明の最良の実施の形態の実施例１のクラッチ制御装置について説明する。
【００１３】
（実施例１の構成）
まず、図１の実施例１の電動車両のバッテリ昇温制御装置が適用された後輪駆動式のハイブリッド車両（ハイブリッド車両の一例）を示す概略図に基づき、駆動系および制御系の構成を説明する。
【００１４】
実施例１を適用したハイブリッド車両の駆動系は、図１に示すように、エンジンＥｎｇ、第１モータジェネレータＭＧ１、第２モータジェネレータＭＧ２、バッテリＢＡＴ、クラッチＣＬ、遊星歯車機構ＰＧ、プロペラシャフトＰＳ、ディファレンシャルＤＦ、左駆動輪ＬＴ、右駆動輪ＲＴを備えている。
【００１５】
エンジンＥｎｇは、希薄燃焼可能であり、スロットルアクチュエータによる吸入空気量とインジェクタによる燃料噴射量と、点火プラグによる点火時期の制御により、エンジントルクが指令値と一致するように制御される。
【００１６】
遊星歯車機構ＰＧは、周知のように、サンギヤＳＧ、キャリアＣＧ、リングギヤＲＧを備えている。
そして、エンジンＥｎｇの出力でキャリアＣＧを回転可能に、エンジンＥｎｇの出力軸ＥＯＳがキャリアＣＧに同軸に結合されている。また、第１モータジェネレータＭＧ１のロータ１０１が一体に設けられた入出力軸ＭＧ１Ｓが、サンギヤＳＧに結合されている。第２モータジェネレータＭＧ２のロータ１０２が一体に設けられた入出力軸ＭＧ２Ｓが、リングギヤＲＧに同軸に結合されている。リングギヤＲＧの回転をプロペラシャフトＰＳに伝達可能な出力ギヤＯＴＧが設けられている。
【００１７】
上記の遊星歯車機構ＰＧの構成に基づいて、第１モータジェネレータＭＧ１および第２モータジェネレータＭＧ２は、共に発電機として駆動することができるとともに、電動機として駆動できる同期発電電動機を構成しており、インバータ２，２を介してバッテリＢＡＴと電力のやり取りを行なう。
【００１８】
したがって、両モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の一方で発電される電力を、もう一方で消費することができるようになっている。
そこで、本実施例１では、主として、第２モータジェネレータＭＧ２をモータとして駆動させ、第１モータジェネレータＭＧ１を発電機として使用する。
【００１９】
すなわち、第１モータジェネレータＭＧ１が、電動機として機能するときには、キャリアＣＧから入力されるエンジンＥｎｇからの動力と、サンギヤＳＧから入力される第１モータジェネレータＭＧ１からの動力とを統合して、リングギヤＲＧに出力する。
また、第２モータジェネレータＭＧ２が電動機として機能するときには、その動力を、リングギヤＲＧに出力する。
【００２０】
なお、リングギヤＲＧに出力された駆動力は、出力ギヤＯＴＧ、クラッチＣＬ、プロペラシャフトＰＳを介して、左右駆動輪ＬＴ，ＲＴに伝達される。
【００２１】
クラッチＣＬは、本実施例１では、スプリング（図示省略）の付勢力にて常時締結（ノーマルクローズ）の乾式クラッチが用いられ、第２モータジェネレータＭＧ２が連結されたリングギヤＲＧに連結されたプロペラシャフトＰＳにおいて、第２モータジェネレータＭＧ２と左右駆動輪ＬＴ，ＲＴとの間の締結／半締結／開放を行なう。
クラッチＣＬの、半締結／開放の制御は、クラッチコントローラ１４から出力される指令値に基づく油圧アクチュエータ５０によるストローク制御により行われる。
【００２２】
実施例１を適用したハイブリッド車両の制御系は、図１に示すように、統合コントローラ（制御手段）１と、エンジンコントローラ１１と、モータコントローラ１２と、バッテリコントローラ１３と、クラッチコントローラ１４と、を備えている。
【００２３】
さらに、ハイブリッド車両の制御系は、走行状態を検出する手段として、第１モータ回転数センサ２１と、第２モータ回転数センサ２２と、アクセルセンサ２３と、エンジン回転数センサ２４と、クラッチストロークセンサ２５と、ブレーキストロークセンサ２６と、車速センサ２７と、バッテリ温度センサ２８を備えている。
【００２４】
統合コントローラ１は、バッテリ状態、アクセル開度、車速（変速機出力回転数に同期した値）、などから発電トルク指令値およびモータトルク指令値などを演算する。そして、この演算結果に基づき、両モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２、エンジンＥｎｇに対する指令値を、各コントローラ１１，１２，１３，１４へと送信する。
【００２５】
エンジンコントローラ１１は、エンジン回転数センサ２４からのセンサ情報を入力するとともに、統合コントローラ１からのエンジントルク指令値を達成するようにエンジントルク抑制制御を行なう。
【００２６】
モータコントローラ１２は、統合コントローラ１からの発電トルク指令値、モータトルク指令値、モータ回転数指令値を達成するように両モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の制御を行なう。
【００２７】
バッテリコントローラ１３は、バッテリＢＡＴの充電状態（バッテリ充放電量ＳＯＣ）を管理し、その情報を統合コントローラ１へと送信する。
【００２８】
クラッチコントローラ１４は、前述のように、油圧アクチュエータ５０を制御して、クラッチＣＬの反締結および開放を制御する。
【００２９】
第１モータ回転数センサ２１は、第１モータジェネレータＭＧ１の入出力軸ＭＧ１Ｓの回転数を検出する。
第２モータ回転数センサ２２は、第２モータジェネレータＭＧ２の入出力軸ＭＧ２Ｓの回転数を検出する。
アクセルセンサ２３は、図外のアクセルペダルの操作伝達系に設けられ、アクセル開度を検出する。
エンジン回転数センサ２４は、エンジンＥｎｇの出力軸回転数を検出する。
クラッチストロークセンサ２５は、クラッチＣＬのストローク位置を検出する。
ブレーキストロークセンサ２６は、ブレーキペダル（図示省略）の踏込ストロークを検出する。
車速センサ２７は、遊星歯車機構ＰＧのリングギヤＲＧからプロペラシャフトＰＳの駆動伝達系に設けられ、車速を検出する。
バッテリ温度センサ２８は、バッテリＢＡＴの温度を検出する。
【００３０】
次に、統合コントローラ１において実行されるバッテリ昇温制御について、図２のフローチャートに基づいて説明する。なお、この制御は、図外のイグニッションスイッチをＯＮとした起動時から実行される。
【００３１】
まず、ステップＳ１では、バッテリ温度が、あらかじめ設定された温度閾値（Ｔｔｈ：開始設定温度および終了設定温度）以下の低温であるか否か判定し、温度閾値よりも高ければステップＳ１１の通常制御に進んで、１回の処理を終了し、温度閾値以下の場合はステップＳ２以降のバッテリ昇温処理に進む。
なお、温度閾値は、摂氏でマイナスの温度、例えば、−３０℃よりも低温に設定されている。この温度閾値は、−３０℃に限定されるものではなく、バッテリＢＡＴのインピーダンス特性に基づいて適宜設定されるもので、０℃以下の最適温度に設定する。例えば、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池など電池の種類により、インピーダンス特性が異なっており、リチウムイオン電池の場合、ニッケル水素電池よりも温度閾値を相対的に高温に設定する。
【００３２】
次に、ステップＳ２以降のバッテリ昇温処理について説明する。
ステップＳ２では、運転者の走行要求があるか否か判定し、走行要求が有ればステップＳ８に進み、走行要求がなければステップＳ３に進む。運転者の走行要求は、本実施例１では、アクセルセンサ２３の検出に基づくアクセルペダルの踏込有無判定により行なう。
したがって、本実施例１では、走行要求が無い場合、車両停止時に加え、惰性走行時が含まれる。
【００３３】
ステップＳ３では、クラッチＣＬを開放させ、ステップＳ４に進む。ステップＳ４では、第２モータジェネレータＭＧ２の回転数である第２モータ回転数が切換設定値以下であるか否か判定し、切換設定値以下の場合はステップＳ５に進み、切換設定値よりも大きい場合はステップＳ６に進む。
【００３４】
ステップＳ５では、第２モータジェネレータＭＧ２を力行駆動させて空転させるモータ空回し処理を行ない１回の処理を終了する。
【００３５】
ステップＳ６では、第２モータジェネレータＭＧ２を回生させて慣性力で回転するロータ１０２、入出力軸ＭＧ２Ｓ、リングギヤＲＧを制動するモータブレーキ処理を実行する。なお、このモータブレーキ処理は、ステップＳ７の処理に基づいて、第２モータ回転数が０となるまで行ない、その後、１回の処理を終了する。
【００３６】
運転者の走行要求が有る場合に進むステップＳ８では、第２モータ回転数が車速に略一致したか否か判定し、略一致した場合はステップＳ９に進み、略一致しない場合はステップＳ１０に進む。なお、略一致とは、第２モータ回転数と車速との差が、あらかじめ設定された誤差範囲内に収まった状態を言う。
【００３７】
ステップＳ９では、クラッチＣＬを締結させる。また、ステップＳ１０では、第２モータ回転数が、車速に略一致するようモータ回転数制御を行なう。
なお、このモータ回転数制御では、車両停止時に、バッテリ昇温処理を実行した場合は、車速＝０であり、第２モータ回転数は０に向けて制御する。また、惰性走行を行なっている場合にバッテリ昇温処理を実行した場合は、その時点の車速に向けて第２モータ回転数を制御する。
【００３８】
（実施例１の作用）
次に、実施例１の作用を説明する。
極寒地においてバッテリ温度が温度閾値よりも低下した状態で、図外のイグニッションスイッチＯＮとして起動した時の動作を説明する。
【００３９】
起動時に、バッテリ温度が温度閾値よりも低温であれば、運転者がアクセルペダルを踏込む走行要求操作が成されるまで、バッテリ温度を昇温させるバッテリ昇温処理を行なう（ステップＳ１→Ｓ２→Ｓ３）。
【００４０】
このバッテリ昇温処理では、クラッチＣＬを開放させて、第２モータジェネレータＭＧ２の駆動トルクが、左右駆動輪ＬＴ，ＲＴ側に伝達されない状態とした上で、モータ空回し処理による電力消費と、モータブレーキ処理による発電とを交互に繰り返す。
【００４１】
すなわち、運転者の走行要求が無い場合、ステップＳ３→Ｓ４→Ｓ５の処理に基づいて、第２モータ回転数が切換設定値（Ｎｔｈ）に達するまで第２モータジェネレータＭＧ２を空回りさせる。そして、モータ回転数が切換設定値（Ｎｔｈ）に達したら、ステップＳ４→Ｓ６→Ｓ７第２モータジェネレータＭＧ２により発電させて、リングギヤＲＧ、入出力軸ＭＧ２Ｓ、ロータなどの慣性回転に制動力を与え、第２モータジェネレータＭＧ２の回転を停止させる。
【００４２】
したがって、図３に示すように、第２モータ回転数は、上下を繰り返し、これにより、放電（電力消費処理）と充電（蓄電処理）とが交互に繰り返される。このように、バッテリＢＡＴに対して、電力消費と蓄電とが交互に繰り返されることで、バッテリ温度が上昇する。
【００４３】
このバッテリ昇温処理は、運転者の走行要求が生じた（ステップＳ２のＹＥＳ判定）場合は、中断される。また、バッテリ温度が温度閾値（Ｔｔｈ）を越える終了条件が成立した時点（ステップＳ１のＹＥＳ判定）で終了される。
すなわち、バッテリ温度が温度閾値（Ｔｔｈ）を超えた場合には、ステップＳ１→Ｓ１１により通常制御が行なわれる。ちなみに、極寒時には、通常、車両を起動させた後、フロントウインドウガラスの曇り取りなどを行なうため、走行を開始するまでに時間を要し、上述のバッテリ昇温処理を行なうのに充分な時間を得ることができる。
【００４４】
一方、バッテリ温度が温度閾値（Ｔｔｈ）に満たないタイミングで運転者の走行要求が生じた場合は、第２モータ回転数を、車速に略一致させた後、クラッチＣＬを締結させる（ステップＳ８〜Ｓ１０）。これにより、第２モータジェネレータＭＧ２のモータトルクにより、あるいは必要に応じてこれにエンジントルクを加算して、走行を行なう。
このように、クラッチＣＬを締結させる前に、第２モータ回転数を車速に一致させるため、クラッチＣＬの締結時に、ショックが生じることを防止できる。
【００４５】
その後、アクセルペダル（図示省略）から足を離して走行要求が無くなった時点で、バッテリ温度が温度閾値（Ｔｔｈ）に達していない場合は、再び、ステップＳ２〜Ｓ６の処理に基づいて、モータジェネレータ空回りとモータブレーキを交互に繰り返すバッテリ昇温処理が、バッテリ温度が温度閾値（Ｔｔｈ）に達するまで行なわれる。
【００４６】
（実施例１の効果）
以上説明したように、実施例１では、以下列挙する効果を得ることができる。
ａ）バッテリ温度が温度閾値（Ｔｔｈ）よりも低温のときには、クラッチＣＬを開放させて、第２モータジェネレータＭＧ２を空回りさせる電力消費処理と、第２モータジェネレータＭＧ２を発電させて第２モータ回転数を低下させる蓄電処理とを交互に繰り返して、バッテリ温度を上昇させるバッテリ昇温処理が実行される。
このバッテリ昇温処理は、クラッチＣＬを開放させて行なうため、従来のように、目標駆動トルクの一部を担う範囲で電力消費および蓄電を行なう場合と比較して、第２モータ回転数を高くして電力消費量を高くでき、それに伴い発電量も高くできる。したがって、バッテリＢＡＴの昇温に要する時間を短縮できる。
【００４７】
ｂ）バッテリ昇温処理は、車両停止時を含み、運転者の走行要求が無い場合に実行するようにしたため、クラッチＣＬを開放させて、モータトルクあるいはエンジントルクが左右駆動輪ＬＴ，ＲＴに伝達されない状態としても、運転者に、その状態を認識させず違和感を与えない
ｃ）バッテリ昇温処理の終了条件は、バッテリ温度が終了設定温度としての温度閾値に達した場合としたため、バッテリＢＡＴが過充電されるのを防止できる。
また、運転者の走行要求が生じた場合は、バッテリ昇温処理を中断するようにしたため、運転者の走行要求に応じて、発進あるいは加速を行なうことができ、運転者に違和感を与えることを防止できる。
【００４８】
ｄ）バッテリ昇温処理を終了する際には、第２モータ回転数を車速に略一致させてからクラッチＣＬを締結するため、停車時および惰性走行時共に、クラッチＣＬの締結時に、ショックが発生するのを防止できる。
【００４９】
（他の実施例）
以下に、他の実施例について説明するが、これら他の実施例は、実施例１の変形例であるため、その相違点についてのみ説明し、実施例１あるいは他の実施例と共通する構成については共通する符号を付けることで説明を省略する。
【実施例２】
【００５０】
（実施例２の効果）
実施例２は、実施例１の変形例であり、バッテリ昇温処理の一部の処理が実施例１と異なっている。
【００５１】
実施例２では、ステップＳ５のモータ空回り処理（電力消費処理）と、ステップＳ６のモータブレーキ処理（蓄電処理）とで、第２モータジェネレータＭＧ２の駆動効率を変えている。
すなわち、モータ空回り処理では、モータブレーキ処理と比較して低効率で駆動させている。図４は、第２モータジェネレータＭＧ２の駆動効率を示しており、実線で示す高効率特性ＨＰと、点線で示す低効率特性ＬＰとの２通りの特性が設定されている。
【００５２】
なお、
実施例２では、ステップＳ５のモータ空回り処理（電力消費処理）と、ステップＳ６のモータブレーキ処理（蓄電処理）とで、モータ効率を変えている。
すなわち、モータ空回り処理では、モータブレーキ処理と比較して低効率で駆動させている。図４は、第２モータジェネレータＭＧ２の駆動効率を示しており、実線で示す高効率特性ＨＰと、点線で示す低効率特性ＬＰとの２通りの特性が設定されている。
【００５３】
なお、モータ効率を変えるのにあたり、上述のように第２モータジェネレータＭＧ２の効率を、力行（電力消費）時と回生（蓄電）時とで、異ならせてもよいが、遊星歯車機構ＰＧの変速比に基づいて、両モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２とで、効率の良いほうを回生に用い、効率が悪い方を力行に用いるようにしてもよい。
【００５４】
（実施例２の作用）
次に、実施例２の作用を説明する。
図５は実施例２において、実施例１と同様にバッテリ昇温処理を実行したときの作動状態を示すタイムチャートである。
この図において、モータ空回り処理（電力消費処理）の実行時には、点線で示す低効率特性ＬＰで駆動し、モータブレーキ処理（蓄電処理）の実行時には、高効率特性ＨＰで運転させる。
【００５５】
したがって、モータ空回り処理では、低効率特性ＬＰで運転させることで、第２モータ回転数を同じ切換設定値Ｎｔｈまで上昇させるのに、高効率特性で運転させる場合よりもバッテリＢＡＴの電流を多く消費でき、その分、昇温効果が高まる。
また、モータブレーキ処理の際は、高効率特性で充電が行なわれ、低効率特性で充電する場合よりも、バッテリＢＡＴへの充電量を増やすことができる。
このように、電力消費量および蓄電量を高くでき、バッテリ昇温効果を、さらに高めることができる。
【００５６】
（実施例２の効果）
以上説明したように、モータ空回り処理（電力消費処理）の際に、モータブレーキ処理（蓄電処理）の場合よりも、低効率で駆動させることでバッテリＢＡＴの電流消費量を高めることができるとともに、モータブレーキ処理の際に、高効率で駆動させることでバッテリＢＡＴへの充電量を増やし、バッテリ昇温効果を、さらに高めることができる。
【実施例３】
【００５７】
（実施例３の構成）
実施例３は、実施例１の変形例であり、バッテリ昇温処理の一部の処理が実施例１と異なっている。
【００５８】
実施例３では、ステップＳ５のモータ空回り処理（電力消費処理）と、ステップＳ６のモータブレーキ処理（蓄電処理）とを、実行する際に、回転数上昇勾配および回転数下降勾配を、バッテリ温度に応じて異ならせている。すなわち、バッテリ温度が低いほど、両勾配を緩やかにしている。
【００５９】
（実施例３の作用）
次に、実施例３の作用を説明する。
図６は実施例３において、実施例１と同様にバッテリ昇温処理を実行したときの作動状態を示すタイムチャートである。
この図に示すように、バッテリ温度が低い場合（＝Ｔ１）は、第２モータ回転数の上昇勾配および下降勾配が緩やかであり、電流消費量（放電量）および充電量が、相対的に高温時よりも低くなっている。
これに対し、バッテリ温度が高い場合（＝Ｔ２）は、第２モータ回転数の上昇勾配および下降勾配が緩やかであり、電流消費量（放電量）および充電量が、相対的に低温時よりも高くなっている。
【００６０】
（実施例３の効果）
以上説明したように、バッテリ温度が低い場合、モータ回転数の上昇下降を緩やかに行なうことで、極低温時の、過放電、過充電を防止できる。
【実施例４】
【００６１】
（実施例４の構成）
実施例４は、実施例１の変形例であり、図７に示すように、クラッチＣＬの位置が実施例１と異なり、第２モータジェネレータＭＧ２の入出力軸ＭＧ２Ｓに設けられている。
【００６２】
この実施例４では、クラッチＣＬを開放させている状態でも、エンジンＥｎｇを駆動させるとともに、第１モータジェネレータＭＧ１で発電を行なうことで、エンジンＥｎｇの駆動力で走行させることができる。
【００６３】
（実施例４の作用）
実施例４では、バッテリ昇温処理中に、運転者の走行要求が生じた場合、実施例１のステップＳ２からステップＳ８の処理に進む間に、エンジンＥｎｇの駆動力により走行を開始する処理を行なう。
【００６４】
したがって、実施例４の作動例を示す、図８に示すように、運転者の走行要求が生じた時点ｔ１から、エンジンＥｎｇの駆動トルクで発進を開始して、瞬時に車速が立ち上がっている。
【００６５】
また、実施例４では、第２モータジェネレータＭＧ２に対しては、実施例１と同様に、ステップＳ８〜Ｓ１０の処理が成され、第２モータ回転数制御により、第２モータ回転数を車速に一致させる処理を行なった後に、クラッチＣＬが締結される。これにより、クラッチＣＬの締結時のショック発生を抑制できる。
【００６６】
（実施例４の効果）
以上説明したように、実施例４では、バッテリ昇温効果を高めながら、運転者の走行要求に応じて、タイムラグ無しに、瞬時に走行開始が可能である。
【実施例５】
【００６７】
（実施例５の構成）
実施例５は、図９に示すように、各モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２、バッテリＢＡＴ、エンジンＥｎｇを同一系統の冷却装置２００で冷却した例である。
【００６８】
冷却装置２００は、オイル、水、空気などの冷却媒体を、各モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２、バッテリＢＡＴ、エンジンＥｎｇを循環させる冷却路２０１を備えている。また、冷却路２０１には、冷却媒体の放熱を行なう冷却器２０２および冷却媒体を循環させるポンプ２０３を備えている。
【００６９】
（実施例５の作用）
バッテリ温度が温度閾値（Ｔｔｈ）よりも低温の場合、実施例１〜４で示したバッテリ昇温処理を実行することで、バッテリＢＡＴが暖められる。また、バッテリ昇温処理によりバッテリ、第１モータジェネレータＭＧ１、第２モータジェネレータＭＧ２を昇温させた際に、その熱が、冷却装置２００によりエンジンＥｎｇにも伝達され、エンジンＥｎｇの昇温を早め、燃費向上を図ることができる。
【００７０】
また、走行によりエンジンＥｎｇで発生した熱を、バッテリＢＡＴに伝達して、バッテリ昇温処理が実行できないときでも、バッテリＢＡＴの昇温を図ることができる。
【００７１】
（実施例５の効果）
以上のように、実施例５では、冷却装置２００によりバッテリ昇温処理で発生した熱を、エンジンＥｎｇにも回して、燃費の向上を図ることができる。
【００７２】
また、この効果を効果的に得るには、冷却媒体の温度が低い場合には、冷却器２０２を迂回するバイパス路およびバルブを設けるのが好ましい。
また、圧力発生手段を備え、図示を省略した能動的な制動が可能なブレーキ装置を備えている場合、左右駆動輪ＬＴ，ＲＴを制動し、さらに、クラッチＣＬを締結させ、第２モータジェネレータＭＧ２を、負荷を大きくした状態で駆動させると、いっそう昇温効果を高めることができる。
【００７３】
以上、本発明のクラッチ制御装置を、実施の形態および実施例１〜５に基づき説明してきたが、具体的な構成は、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【００７４】
例えば、実施例１〜５では、第２モータジェネレータＭＧ２が、電力消費処理および蓄電処理を行なう例を示したが、図１０に示すように、力行のみを行なって左右駆動輪ＬＴ，ＲＴを回転させるモータＭＯと、エンジンＥｎｇからの回転入力で発電のみを行なう発電機ＧＥを設けた構成としてもよい。
【００７５】
また、実施例１〜５では、ハイブリッド車両を示したが、図１１に示すように、エンジンＥｎｇを有しない電動車両に適用してもよい。この図１１に示す例では、モータジェネレータＭＧは、力行と発電とを行なうことができ、特許請求の範囲のモータと発電機とを兼ねる。
【００７６】
また、実施例１〜５では、開始設定温度と終了設定温度とを共通の温度である温度閾値（Ｔｔｈ）としたが、これに限定されず、両温度を異なる温度に設定してもよい。例えば、開始設定温度を終了設定温度よりも低く設定し、バッテリ昇温処理を、バッテリ温度が開始設定温度よりも高くなるまで実行するようにしてもよい。
【００７７】
また、実施例１〜５では、運転者の走行要求が生じた場合は、バッテリ昇温処理を中断するようにした例を示したが、運転者の走行要求が生じた時点で、バッテリ昇温処理を終了するようにしてもよい。この場合、運転者の走行要求に応じて、発進あるいは加速を行なうことができ、運転者に違和感を与えることを防止できる。この場合、バッテリＢＡＴが温度閾値に達する前にバッテリ消音処理を終了したとしても、バッテリ昇温処理を行なわないものよりも、バッテリ温度を高めることができる。特に、実施例５を適用している場合、走行を開始すれば、冷却装置２００を利用してバッテリ温度が上昇されるため、バッテリ昇温処理を終了しても、バッテリ温度を上昇させることができる。
【００７８】
実施例１〜５では、ＦＲハイブリッド車両に適用した例を示したが、例えば、ＦＦや４輪駆動のハイブリッド車両および電動車両に対しても本発明の制御装置を適用することができる。
【符号の説明】
【００７９】
１ 統合コントローラ（制御手段）
２８ バッテリ温度センサ
ＢＡＴ バッテリ
ＣＬ クラッチ
Ｅｎｇ エンジン
ＧＥ 発電機
ＬＴ 左駆動輪
ＲＴ 右駆動輪
ＭＧ モータジェネレータ
ＭＧ１ 第１モータジェネレータ
ＭＧ２ モータジェネレータ（モータ、発電機）
ＭＯ モータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動輪を駆動可能なモータと、
電力を生成する発電機と、
前記モータに電力を供給するとともに、前記発電機が発電した電力を充電するバッテリと、
このバッテリの温度を検出するバッテリ温度センサと、
前記モータと前記駆動輪との駆動伝達経路に設けられ、両者で駆動伝達可能な締結状態と駆動伝達不可能な開放状態とに切換可能なクラッチと、
前記モータおよび発電機の駆動を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段が、前記バッテリ温度があらかじめ設定された開始設定温度よりも低温であるときには、前記クラッチを開放させた状態で、前記モータを回転させて前記バッテリの電力を消費する電力消費処理と、前記発電機を発電させてモータ回転数を低下させるとともに発電した電力を前記バッテリに蓄電する蓄電処理とを、あらかじめ設定された終了条件が成立するまで交互に繰り返すバッテリ昇温処理を実行することを特徴とする電動車両のバッテリ昇温制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記バッテリ昇温処理を、車両停止時に実行することを特徴とする請求項１に記載の電動車両のバッテリ昇温制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記バッテリ昇温処理の終了条件が、前記バッテリ温度があらかじめ設定された終了設定温度に達するか、車両停止状態が解除されるかの、少なくとも一方であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電動車両のバッテリ昇温制御装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記バッテリ昇温処理の実行時において、電力消費処理時に前記モータを駆動させる際に、前記蓄電処理時に前記発電機を駆動させる際と比較して、仕事効率が悪く設定されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の電動車両のバッテリ昇温制御装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記電力消費処理の実行時に、前記バッテリ温度が低いほど、モータ回転数を低く制御することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の電動車両のバッテリ昇温制御装置。
【請求項６】
前記モータおよび前記発電機との少なくとも一方と、前記バッテリとに、同一系統の冷却媒体を循環させて冷却装置が設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の電動車両のバッテリ昇温制御装置。
【請求項１】
駆動輪を駆動可能なモータと、
電力を生成する発電機と、
前記モータに電力を供給するとともに、前記発電機が発電した電力を充電するバッテリと、
このバッテリの温度を検出するバッテリ温度センサと、
前記モータと前記駆動輪との駆動伝達経路に設けられ、両者で駆動伝達可能な締結状態と駆動伝達不可能な開放状態とに切換可能なクラッチと、
前記モータおよび発電機の駆動を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段が、前記バッテリ温度があらかじめ設定された開始設定温度よりも低温であるときには、前記クラッチを開放させた状態で、前記モータを回転させて前記バッテリの電力を消費する電力消費処理と、前記発電機を発電させてモータ回転数を低下させるとともに発電した電力を前記バッテリに蓄電する蓄電処理とを、あらかじめ設定された終了条件が成立するまで交互に繰り返すバッテリ昇温処理を実行することを特徴とする電動車両のバッテリ昇温制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記バッテリ昇温処理を、車両停止時に実行することを特徴とする請求項１に記載の電動車両のバッテリ昇温制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記バッテリ昇温処理の終了条件が、前記バッテリ温度があらかじめ設定された終了設定温度に達するか、車両停止状態が解除されるかの、少なくとも一方であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電動車両のバッテリ昇温制御装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記バッテリ昇温処理の実行時において、電力消費処理時に前記モータを駆動させる際に、前記蓄電処理時に前記発電機を駆動させる際と比較して、仕事効率が悪く設定されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の電動車両のバッテリ昇温制御装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記電力消費処理の実行時に、前記バッテリ温度が低いほど、モータ回転数を低く制御することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の電動車両のバッテリ昇温制御装置。
【請求項６】
前記モータおよび前記発電機との少なくとも一方と、前記バッテリとに、同一系統の冷却媒体を循環させて冷却装置が設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の電動車両のバッテリ昇温制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１０−２００５７０（Ｐ２０１０−２００５７０Ａ）
【公開日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−４５４３９（Ｐ２００９−４５４３９）
【出願日】平成２１年２月２７日（２００９．２．２７）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月２７日（２００９．２．２７）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
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