(57)【要約】【課題】簡易な構成により、ＳＯＣが上限及び下限に近い状態での回生制動力及び力行力の減少を低減でき、ドライバビリティを向上し得る電気自動車を提供すること。【解決手段】電気自動車１００は、主バッテリー１０１よりも容量の小さい補助バッテリー１０２を有し、主バッテリー１０１のＳＯＣが第１の閾値Ｔｈ１以上で、回生制動を行うときには、モーター１０４で得られた電力を補助バッテリー１０２に供給し、主バッテリー１０１のＳＯＣが第２の閾値Ｔｈ２以下で、力行を行うときには、補助バッテリー１０２の電力をモーター１０４に供給する。【選択図】図１
2020167838.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主バッテリーと、
前記主バッテリーよりも容量の小さい補助バッテリーと、
モーターと、
を備え、
前記主バッテリーのＳＯＣが第１の閾値以上で、回生制動を行うときには、前記モーターで得られた電力を前記補助バッテリーに供給し、
前記主バッテリーのＳＯＣが第２の閾値以下で、力行を行うときには、前記補助バッテリーの電力を前記モーターに供給する、
電気自動車。
【請求項２】
前記補助バッテリーと前記モーターの間に電気的に接続されたＤＣＤＣコンバーター及びリレーと、
前記主バッテリー及び前記補助バッテリーのＳＯＣに基づいて、前記ＤＣＤＣコンバーター及びリレーを制御する制御部と、
を具備する請求項１に記載の電気自動車。
【請求項３】
前記ＤＣＤＣコンバーターは、前記主バッテリーのＳＯＣが第２の閾値以下で、力行を行うときには、前記補助バッテリーの出力電圧を前記主バッテリーの出力電圧に合わせるように変換する、
請求項２に記載の電気自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車は、力行時にはバッテリーの電力をモーターに供給することで推進力が発生する一方で、制動時にはモーターによる回生発電及びそれによる回生制動力発生する。
【０００３】
ところで、バッテリーの特性上、ＳＯＣ(State Of Charge)の値が上限に近い状態では回生充電できる電流値は小さくなり、ＳＯＣの値が下限に近い状態では出力できる電流値は小さくなる。よって、ＳＯＣの値が上限に近い状態では十分な回生制動力を得ることができず、ＳＯＣの値が下限に近い状態では十分な力行を行うことができないおそれがある。
【０００４】
このような不都合を防止するために、例えば特許文献１には、走行予定経路における道路勾配や車速の予測結果に基づいて走行予定経路におけるＳＯＣ（つまり今後のＳＯＣ）を予測し、予測ＳＯＣに基づいて予めバッテリーの放電量を増加させる放電増加制御を実行する技術が開示されている。
【０００５】
このような、今後のＳＯＣの予測に基づいてバッテリーの放電量を制御することで、回生制動力及び力行を維持する技術は、特許文献１以外にも多数提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１７−０８７９１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、今後のＳＯＣの予測に基づいて放電量を制御する方法においては、車両が予測通りの経路を走行しなかった場合に、大きな不都合が生じる。例えば、今後下り坂の多い経路を走行すると予測し、それに備えてバッテリーを予め放電したにもかかわらず、上り坂の多い経路を走行した場合である。この場合、バッテリーを放電してしまっているので、上り坂を登るのに必要な電力を確保できない可能性がある。また、上記方法においては、精度の高い予測、及び、それに基づく複雑なバッテリー制御が必要となり、その結果、車両全体としての制御も複雑化する欠点がある。
【０００８】
本発明は、以上の点を考慮してなされたものであり、簡易な構成により、ＳＯＣが上限及び下限に近い状態での回生制動力及び力行力の減少を低減でき、ドライバビリティを向上し得る電気自動車を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の電気自動車の一つの態様は、
主バッテリーと、
前記主バッテリーよりも容量の小さい補助バッテリーと、
モーターと、
を備え、
前記主バッテリーのＳＯＣが第１の閾値以上で、回生制動を行うときには、前記モーターで得られた電力を前記補助バッテリーに供給し、
前記主バッテリーのＳＯＣが第２の閾値以下で、力行を行うときには、前記補助バッテリーの電力を前記モーターに供給する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、簡易な構成により、ＳＯＣが上限及び下限に近い状態での回生制動力及び力行力の減少を低減でき、ドライバビリティを向上し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態に係る電気自動車の主要構成を示す図
【図２】主バッテリーの回生及び力行の特性を示した図
【図３】実施の形態の電気自動車の動作説明に供するフローチャート
【図４】ＳＯＣとバッテリー電圧との関係を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本実施の形態の基本的な考え方は、主バッテリーのＳＯＣの上限値の近傍領域及び下限値の近傍領域での、制動力及び力行の欠如を主バッテリーよりも容量の小さい補助バッテリーによって補うことである。
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
【００１４】
図１は、本発明の実施の形態に係る電気自動車の主要構成を示す図である。
【００１５】
本実施の形態の電気自動車１００は、主バッテリー１０１に加えて補助バッテリー１０２が搭載されている。
【００１６】
主バッテリー１０１、インバーター１０３及びモーター１０４の構成については、既知の構成を採用すればよいのでここでは簡単に説明する。
【００１７】
力行時には、主バッテリー１０１からの直流電力はインバーター１０３によって交流電力に変換され、モーター１０４に供給され、これによりモーター１０４が回転する。モーター１０４の出力軸には車輪が連結されており、この出力軸の回転に伴って車輪が回転駆動される。一方、回生時には、モーター１０４で発生した交流電力がインバーター１０３によって直流電力に変換され、主バッテリー１０１に供給され、これにより主バッテリー１０１が充電される。このとき、車輪に回生制動力が生じる。
【００１８】
補助バッテリー１０２は、ＤＣＤＣコンバーター１０５及びリレー１０６を介してインバーター１０３に接続されている。
【００１９】
制御部１１０は、いわゆるＥＣＵ（Electronic Control Unit）である。制御部１１０には、主バッテリー１０１及び補助バッテリー１０２のＳＯＣ情報が入力される。制御部１１０は、主バッテリー１０１及び補助バッテリー１０２のＳＯＣ情報と、車両の統合制御部からの信号と、に基づいて、ＤＣＤＣコンバーター１０５、リレー１０６及びインバーター１０３を制御する。
【００２０】
図２は、主バッテリー１０１の回生及び力行の特性を示したものである。ＳＯＣが１００％に近づくと充電できる電流値が小さくなる。これは、ＳＯＣが１００％に近づくと、得ることができる回生制動力が小さくなることを意味する。一方、ＳＯＣが０％に近づくと出力できる電流値が小さくなる。これは、ＳＯＣが０％に近づくと、得ることができる力行が小さくなることを意味する。
【００２１】
本実施の形態では、回生に関して、最低限確保したい回生制動力Ｐ１に対応するＳＯＣの値を閾値Ｔｈ１として設定する。また、力行に関して、最低限確保したい力行力Ｐ２に対応するＳＯＣの値を閾値Ｔｈ２として設定する。
【００２２】
そして、制御部１１０が主バッテリー１０１のＳＯＣを監視し、回生時にＳＯＣが閾値Ｔｈ１を超えていれば補助バッテリー１０２にモーター１０４からの電流を供給し、力行時にＳＯＣが閾値Ｔｈ２より小さければ補助バッテリー１０２からモーター１０４に電流を供給するようになっている。
【００２３】
これにより、本実施の形態の電気自動車１００は、回生時にＳＯＣが大きくても必要な制動力を得ることができるとともに、力行時にＳＯＣが小さくても必要な力行力を得ることができる。なお、図２中のラインＬ１は、補助バッテリー１０２による補助によって得られる、Ｔｈ１＜ＳＯＣ＜１００の領域での回生制動力を示す。ラインＬ２は、補助バッテリー１０２による補助によって得られる、０≦ＳＯＣ＜Ｔｈ２の領域での力行力を示す。
【００２４】
図２からも分かるように、Ｔｈ２＜ＳＯＣ＜Ｔｈ１の領域では、主バッテリー１０１のみで十分な回生制動力及び力行力を得ることができるので、補助バッテリー１０２による補助は行わない。勿論、主バッテリー１０１がＴｈ２＜ＳＯＣ＜Ｔｈ１の領域にある場合でも、補助バッテリー１０２のＳＯＣを監視し、当該ＳＯＣに基づいて補助バッテリー１０２を動作させてもよい。例えば、補助バッテリー１０２のＳＯＣが非常に大きい場合や非常に小さい場合などに、補助バッテリー１０２のＳＯＣを中間値に近づけることを目的として補助バッテリー１０２を放電及び充電してもよい。
【００２５】
図３は、本実施の形態の電気自動車１００の動作説明に供するフローチャートである。
【００２６】
ステップＳ１において、制御部１１０は、統合制御部などから回生制動指示があり、かつ、主バッテリー１０１のＳＯＣがＴｈ１＜ＳＯＣ＜１００であるかを判断する。制御部１１０は、ステップＳ１で否定結果を得るとステップＳ２に移る。制御部１１０は、ステップＳ２において、統合制御部などから力行指示があり、かつ、主バッテリー１０１のＳＯＣが０≦ＳＯＣ＜Ｔｈ２であるかを判断する。
【００２７】
制御部１１０は、ステップＳ２で否定結果を得ると、このことは主バッテリー１０１のＳＯＣが補助バッテリー１０２の補助を必要としない領域にあることを意味するので、ステップＳ３に移ってリレー１０６をＯＦＦ制御する。つまり、補助バッテリー１０２を動作させない。
【００２８】
これに対して、制御部１１０は、ステップＳ１で肯定結果を得ると、ステップＳ４でリレー１０６をＯＮ制御することで、補助バッテリー１０２とモーター１０４とを電気的に接続する。さらに制御部１１０は、続くステップＳ５において、ＤＣＤＣコンバーター１０５を、回生力がＯＮ、力行がＯＦＦとなるように制御する。つまり、ＤＣＤＣコンバーター１０５を、モーター１０４から補助バッテリー１０２の方向への電流は流し、補助バッテリー１０２からモーター１０４の方向への電流は流さないように制御する。
【００２９】
また、制御部１１０は、ステップＳ２で肯定結果を得ると、ステップＳ６でリレー１０６をＯＮ制御することで、補助バッテリー１０２とモーター１０４とを電気的に接続する。さらに制御部１１０は、続くステップＳ７において、ＤＣＤＣコンバーター１０５を、回生力がＯＦＦ、力行がＯＮとなるように制御する。つまり、ＤＣＤＣコンバーター１０５を、モーター１０４から補助バッテリー１０２の方向への電流は流さず、補助バッテリー１０２からモーター１０４の方向への電流は流すように制御する。
【００３０】
因みに、制御部１１０は、主バッテリー１０１及び補助バッテリー１０２のＳＯＣを監視し、これらのＳＯＣに基づいて、インバーター１０３を制御することにより、回生時の補助バッテリー１０２及び主バッテリー１０１への回生電流の分配の割合を制御する。
【００３１】
ここで、ＳＯＣとバッテリー電圧との関係は、図４に示すような比例関係となるので、ＳＯＣが低くなるとバッテリー電圧も下がってきてしまう。よって、主バッテリー１０１のＳＯＣがＴｈ２よりも低い領域では、主バッテリー１０１の出力電圧は小さい。よって、補助バッテリー１０２の電圧が主バッテリー１０１の出力電圧よりも高い場合には、補助バッテリー１０２の出力電流がモーター１０４に行かずに、主バッテリー１０１に行ってしまう不都合が生じる。本実施の形態では、ＤＣＤＣコンバーター１０５によって補助バッテリー１０２の出力電圧を主バッテリー１０１の出力電圧に合わせるように変換することで、上記不都合を防止することができる。
【００３２】
以上説明したように、本実施の形態によれば、主バッテリー１０１よりも容量の小さい補助バッテリー１０２を設け、主バッテリー１０１のＳＯＣが第１の閾値Ｔｈ１以上で、回生制動を行うときには、モーター１０４で得られた電力を補助バッテリー１０２に供給し、主バッテリー１０１のＳＯＣが第２の閾値Ｔｈ２以下で、力行を行うときには、補助バッテリー１０２の電力をモーター１０４に供給するようにしたことにより、主バッテリー１０１のＳＯＣの閾値判定に基づいて補助バッテリー１０２の動作を選択するといった簡単な処理で、ＳＯＣ値が上限及び下限に近い状態での回生制動力及び力行力の減少を低減できる。よって、簡易な構成により、ＳＯＣ値が上限及び下限に近い状態での回生制動力及び力行力の減少を低減でき、ドライバビリティを向上し得る電気自動車１００を実現できる。
【００３３】
また、本実施の形態では、補助バッテリー１０２がサポートするのは主バッテリー１０１のＳＯＣの上限に近い領域及び下限に近い領域のみなので、補助バッテリー１０２として容量の小さいものを用いれば済む。よって、補助バッテリー１０２を追加することによるコストの増加は小さい。因みに、補助バッテリー１０２の容量は、主バッテリー１０１の容量の１／１０程度でよい。
【００３４】
トラックなどの大型車では車重が大きいので、ＳＯＣの低下によって回生制動力が低下するとドライバビリティも大きく低下する。本実施の形態では、簡単な構成を追加するだけで回生制動力を確保できるので、大型車に対するメリットは特に大きい。
【００３５】
上述の実施の形態は、本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することの無い範囲で、様々な形で実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、電気自動車に有用である。
【符号の説明】
【００３７】
１００  電気自動車
１０１  主バッテリー
１０２  補助バッテリー
１０３  インバーター
１０４  モーター
１０５  ＤＣＤＣコンバーター
１０６  リレー
１１０  制御部
【図１】
2020167838.tif 000003
【図２】
2020167838.tif 000004
【図３】
2020167838.tif 000005
【図４】
2020167838.tif 000006