(57)【要約】【課題】電圧検出装置による端子間電圧の検出異常が発生したとしても、バッテリー等の二次故障を回避しつつ、バッテリーの残容量を十分に活用して退避走行可能な車両の提供を目的とした。【解決手段】車両１０は、バッテリー３０と、モータ２０と、電気回路５０と、電流検出装置５２と、電圧検出装置５４と、温度検出装置７２と、制御装置７０とを有する。電圧検出装置５４の検出異常が発生すると、電流検出装置５２による検出値に基づいてバッテリー充電率Ｃが導出され、バッテリー充電率Ｃに基づいて理論入出力容量Ｔが導出される。また、理論入出力容量Ｔに対し、バッテリー３０の温度ｔに基づいて設定される補正係数ｋを乗じることにより許容入出力容量Ｓが導出される。制御装置７０は、バッテリー３０への入出力容量が許容入出力容量Ｓの範囲内となるように、モータ２０への要求トルクを制限する。【選択図】図１
2020162375.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力により発生する回転動力を駆動輪に伝達して走行する車両であって、
充放電可能なバッテリーと、
前記バッテリーに対して電気的に接続されたモータと、
前記バッテリー及び前記モータを含む電気回路と、
前記電気回路を流れる電流値を検出する電流検出装置と、
前記バッテリーの端子間電圧を検出する電圧検出装置と、
前記バッテリーの温度を検出する温度検出装置と、
制御装置とを有し、
前記電圧検出装置による前記端子間電圧の検出異常が発生することを条件として、前記バッテリーの充電状態が前記電流検出装置による検出値に基づいて導出されると共に、導出された充電状態に基づいて前記バッテリーが許容できる入出力容量が理論入出力容量として導出され、前記理論入出力容量に対して前記温度検出装置により検出された前記温度に基づいて設定される補正係数を乗じることにより許容入出力容量が導出され、前記バッテリーへの入出力容量が前記許容入出力容量の範囲内となるように、前記モータへの要求トルクを制限する要求トルクガード制御が前記制御装置によって行われることを特徴とする車両。
【請求項２】
前記理論入出力容量は、前記バッテリーが不可逆劣化すると想定される容量を越えないように設定されることを特徴とする請求項１に記載の車両。
【請求項３】
前記許容入出力容量が、前記温度検出装置により検出される前記温度に応じて連続的に変化することを特徴とする請求項１又は２に記載の車両。
【請求項４】
前記バッテリーの充電状態が、前記電圧検出装置による前記端子間電圧の検出異常が発生する直前の充電率から、前記電流検出装置による検出値に基づいて導出される前記検出異常の発生後に使用された充電率を差し引きすることにより導出されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力により発生する回転動力を駆動輪に伝達して走行する車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、下記特許文献１に開示されているように、電気自動車には、駆動力を制御するための駆動力制御装置が搭載されたものが多い。特許文献１の駆動力制御装置は、モータ回転速度とアクセル開度に基づき駆動モータの目標トルク基本値を算出する目標トルク基本値算出手段と、最大放電電力とモータ回転速度から最大放電電力相当モータトルクを演算する最大放電電力相当モータトルク演算手段と、目標トルク基本値と最大放電電力相当モータトルクから目標トルク基本値の上限を制限して目標トルクとする目標トルク設定手段とを備えたものとされている。目標トルク設定手段は、アクセル開度と目標トルクとの関係を表すグラフ上で、制限された目標トルクを発生するアクセル開度を、このアクセル開度より大きなアクセル開度側へ移動し、その制限アクセル開度より小さいアクセル開度領域では目標トルク基本値より小さい目標トルクとなるように、目標トルク基本値を補正する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−２１７０９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、上述したように、電気自動車の多くは、駆動力制御装置等による制御のもと、車両側からモータへの要求トルクを制御する構成とされている。このような制御を行うためには、バッテリーの端子間電圧を検出する電圧検出装置から電圧情報を取得する等する必要がある。しかしながら、例えば電圧検出装置が故障する等して、電圧検出装置による端子間電圧の検出異常が発生した場合には、可能な限り退避走行可能とすべく、例えば放電レートを一律の見込み値により絞りつつ走行を許可する等の制御が行われる。
【０００５】
上述したように放電レートを一律に絞った状態で退避走行を可能とした場合、放電レートの絞り量の設定次第では、二次故障等の問題が発生してしまう懸念がある。具体的には、放電レートの見込み値を高く設定した場合には、バッテリーの電圧が過度に低下し、バッテリー等の二次故障を誘発する懸念がある。また、放電レートの見込み値を低く設定した場合には、出力不足により十分な退避走行ができなくなる懸念がある。そのため、退避走行可能な距離を最大限大きくしつつ、バッテリー等の二次故障の可能性を最小限に抑制したいという要望がある。
【０００６】
かかる知見に基づき、本発明は、例えば電圧検出装置の故障等に伴って、電圧検出装置による端子間電圧の検出異常が発生したとしても、バッテリー等の二次故障を回避しつつ、バッテリーの残容量を十分に活用して退避走行可能な車両の提供を目的とした。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
ここで、本発明者らが鋭意検討した結果、電圧検出装置による端子間電圧の検出異常が発生した状況において退避走行を行うために放電レートを算出するのに際し、バッテリーの温度や、電流検出装置による検出値に基づいて導出されるバッテリーの充電状態を加味することにより、放電レートの算出精度が向上するとの知見を得た。これにより、電圧検出装置による端子間電圧の検出異常が発生した状況においても、バッテリーが二次故障を起こすことなく出力可能な容量（許容入出力容量）を適正に設定しつつ、退避走行できる距離を可能な限り拡大できることを見いだした。
【０００８】
（１）上述した課題を解決すべく提供される本発明の車両は、電力により発生する回転動力を駆動輪に伝達して走行するものであって、充放電可能なバッテリーと、前記バッテリーに対して電気的に接続されたモータと、前記バッテリー及び前記モータを含む電気回路と、前記電気回路を流れる電流値を検出する電流検出装置と、前記バッテリーの端子間電圧を検出する電圧検出装置と、前記バッテリーの温度を検出する温度検出装置と、制御装置とを有し、前記電圧検出装置による前記端子間電圧の検出異常が発生することを条件として、前記バッテリーの充電状態が前記電流検出装置による検出値に基づいて導出されると共に、導出された充電状態に基づいて前記バッテリーが許容できる入出力容量を理論入出力容量として導出され、前記理論入出力容量に対して前記温度検出装置により検出された前記温度に基づいて設定される補正係数を乗じることにより許容入出力容量が導出され、前記バッテリーへの入出力容量が前記許容入出力容量の範囲内となるように、前記モータへの要求トルクを制限する要求トルクガード制御が前記制御装置によって行われることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の車両では、電圧検出装置による端子間電圧の検出異常が発生した状況であることを条件として、電流検出装置による検出値に基づいてバッテリーの充電状態が導出される。また、導出された充電状態に基づいて、バッテリーが許容できる入出力容量が理論入出力容量として導出される。本発明の車両においては、温度検出装置により検出された温度に基づいて設定される補正係数を、理論入出力容量に対して乗じることにより許容入出力容量が導出される。このように、本発明の車両では、退避走行の際にバッテリーに対して入出力して良いバッテリー容量（許容入出力容量）を、バッテリーの温度を加味して適正に設定できる。また、本発明の車両では、バッテリーによる出力が許容入出力容量の範囲内となるように、車両側からモータへの要求トルクを制限する要求トルクガード制御が制御装置によって行われる。従って、本発明の車両によれば、電圧検出装置の故障等に伴って正確な電圧情報を取得できない異常状態になったとしても、バッテリー等の二次故障を回避しつつ、バッテリーの残容量を十分に活用して退避走行できる。
【００１０】
（２）上述した車両において、前記理論入出力容量は、前記バッテリーが不可逆劣化すると想定される容量を越えないように設定されることが好ましい。
【００１１】
かかる構成によれば、電圧検出装置の故障等により電圧検出装置による端子間電圧の検出異常が発生した状況で退避走行を行っても、バッテリーが不可逆劣化するのを抑制可能な車両を提供できる。
【００１２】
（３）上述した車両は、前記許容入出力容量が、前記温度検出装置により検出される前記温度に応じて連続的に変化するものであることが好ましい。
【００１３】
かかる構成によれば、バッテリーの温度の変化に応じ、要求トルクガード制御による要求トルクの制限を変化させることができる。これにより、バッテリー等の二次故障をより一層抑制しつつ、退避走行可能な距離を少しでも長く確保することが可能となる。
【００１４】
（４）上述した車両は、前記バッテリーの充電状態が、前記電圧検出装置による前記端子間電圧の検出異常が発生する直前の充電量から、前記電流検出装置による検出値に基づいて導出される前記検出異常の発生後に使用された充電率を差し引きすることにより導出されるものであることが好ましい。
【００１５】
かかる構成によれば、端子間電圧の検出異常が発生した後でも、バッテリーの充電状態を精度良く把握することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、電圧検出装置の故障等に伴って電圧検出装置による端子間電圧の検出異常が発生したとしても、バッテリー等の二次故障を回避しつつ、十分に退避走行可能とする車両を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係る車両の構成を示した説明図である。
【図２】図１の車両において行われる正常時入出力制御を示すフローチャートである。
【図３】トルク及びモータの回転速度（車速）の関係の一例を示したグラフである。
【図４】図１の車両において行われる入出力制御を示すフローチャートである。
【図５】電池のＳＯＣと許容入出力容量との関係を規定したマップの一例を示す図である。
【図６】バッテリーの温度と補正係数との関係を示すマップの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施形態に係る車両１０について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１９】
車両１０は、モータ２０に対して電力を供給供給することにより発生する回転動力を駆動輪に伝達して走行する、いわゆる電気自動車である。図１に示すように、車両１０は、モータ２０、バッテリー３０、インバータ４０を含む電気回路５０や、駆動部６０、制御装置７０等を備えている。
【００２０】
モータ２０は、電気回路５０を介して、バッテリー３０との間で電力を相互に授受可能なように電気的に接続されている。モータ２０は、車軸や駆動輪等により構成される駆動部６０に対して動力を伝達可能なように接続されている。モータ２０は、駆動力を駆動部６０に向けて出力するモータ機能に加え、発電機能も備えた、いわゆるモータジェネレータとされている。
【００２１】
バッテリー３０は、例えば、鉛蓄電池やリチウムイオン二次電池、ニッケル水素二次電池等の二次電池、あるいはキャパシタ等によって構成されている。バッテリー３０は、外部電源に接続して充電可能とされている。また、バッテリー３０は、車両１０の走行中において、車両１０が減速する際に駆動部６０が回転する運動エネルギーをモータ２０によって電気エネルギーに変換することにより、回生電力を蓄電できる。
【００２２】
インバータ４０は、電気回路５０において、モータ２０とバッテリー３０との中間に設けられている。インバータ４０は、バッテリー３０からモータ２０に電力を供給する際や、モータ２０からバッテリー３０に充電する際に、直流及び交流に相互に変換可能とされている。モータ２０は、インバータ４０を介してバッテリー３０から電源が供給される。
【００２３】
電気回路５０は、モータ２０とバッテリー３０とをインバータ４０を介して電気的に接続したものである。電気回路５０は、モータ２０やバッテリー３０、インバータ４０の他に、電流検出装置５２や、電圧検出装置５４等のセンサ類を備えている。
【００２４】
電流検出装置５２は、電気回路５０を流れる電流値を計測するものである。電流検出装置５２は、バッテリー３０とインバータ４０との中間に設けられている。また、電圧検出装置５４は、バッテリー３０の端子間電圧を計測するものである。電圧検出装置５４は、電気回路５０においてバッテリー３０に対して並列に接続されている。図１に二点鎖線によって示すように、電流検出装置５２及び電圧検出装置５４は、制御装置７０に対して電気的に接続されている。これにより、電気回路５０を流れる電流値や、バッテリー３０の端子間電圧値を制御装置７０に出力可能とされている。
【００２５】
制御装置７０は、モータ２０、バッテリー３０等の機器類に対して接続され、動作制御可能なものとされている。また、制御装置７０には、上述した電流検出装置５２や、電圧検出装置５４に加え、温度検出装置７２が電気的に接続されている。温度検出装置７２は、バッテリー３０の温度ｔを計測するものであり、計測値を制御装置７０に対して出力可能とされている。制御装置７０は、電流検出装置５２や、電圧検出装置５４、温度検出装置７２等から入力された検出値に基づき、各部の動作を制御可能とされている。
【００２６】
本実施形態の車両１０においては、各部が正常に作動している状況（以下、「正常時」とも称す）において、制御装置７０による制御の下、図２に示すような制御フローに則ってバッテリー３０の出力及び充電量を制限する制御（以下、「正常時入出力制御」とも称す）が行われる。
【００２７】
具体的には、正常時には、制御装置７０は、電圧検出装置５４により検出される電圧値を取得し（ステップ１−１）、バッテリー３０の端子間電圧の上昇、低下を常時監視している（ステップ１−２）。制御装置７０は、バッテリー３０の端子間電圧の上昇及び低下に応じて、バッテリー３０の出力及び充電量を制限する制御を行う（ステップ１−３）。すなわち、図３において、実線で示すようにトルク及びモータ２０の回転速度（車速）と、バッテリー３０の出力及び充電量の関係が規定されている場合に、制御装置７０は、図中に破線で示すようにバッテリー３０の端子間電圧の上昇及び低下に応じてバッテリー３０の出力及び充電量を制限する制御を行う。車両１０においては、制御装置７０により上述したような制御フローに則って、正常時入出力制御が常時行われている。
【００２８】
ここで、車両１０において、例えば電圧検出装置５４が故障する等して、電圧検出装置５４によるバッテリー３０の端子間電圧の検出異常が発生すると、図２に示すような正常時入出力制御を行えない状況になる。その一方で、電圧検出装置５４による端子間電圧の検出異常が発生したとしても、バッテリー３０に蓄電されている電力を有効利用して、可能な限り退避走行できるようにしたいという要望がある。かかる要望を満足すべく、車両１０においては、図４に示す制御フローに則って入出力制御を行い、退避走行を可能としている。以下、図４を参照しつつ、制御装置７０によって行われる入出力制御について説明する。
【００２９】
図４に示した制御フローにおいては、先ずステップ２−１において、バッテリー３０の端子間電圧の検出異常が発生しているか否かが確認される。ステップ２−１において検出異常が発生していない場合には制御フローがステップ２−２に進められ、検出以上が発生している場合には制御フローがステップ２−３に進められる。
【００３０】
制御フローがステップ２−２に進んだ場合には、電圧検出装置５４による端子間電圧の検出値が制御装置７０に正確に入力されており、何ら問題無くバッテリー３０の端子間電圧の上昇及び低下に応じて、バッテリー３０の出力及び充電量を制限する制御を行える。そこで、ステップ２−２に制御フローが進んだ場合には、図２に示した制御フローに則り、上述した正常時入出力制御が行われる。
【００３１】
一方、制御フローがステップ２−１からステップ２−３に進んだ場合には、電圧検出装置５４による端子間電圧の検出異常が発生している。そのため、制御フローがステップ２−３に進んだ場合には、上述した正常時入出力制御を行えない。そこで、ステップ２−３においては、バッテリー３０の充電状態（バッテリー充電率Ｃ）を電流検出装置５２による検出値に基づいて導出する制御が行われる。バッテリー充電率Ｃは、いわゆるＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ  ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）であり、完全放電状態である場合に０％、満充電状態である場合に１００％となる。バッテリー充電率Ｃ［Ａ・ｈ］は、バッテリー３０の残容量をＲ、バッテリー３０の満容量をＭとした場合、以下の（数式１）に基づいて導出できる。
【００３２】
（バッテリー充電率Ｃ）＝｛（残容量Ｒ）／（満容量Ｍ）｝×１００・・・（数式１）
【００３３】
具体的には、制御装置７０は、以下の（数式２）に示すように、バッテリー充電率Ｃを、端子間電圧の検出異常が発生する直前に電圧検出装置５４によって検出されたバッテリー３０の充電率（直前充電率Ｆ）から、端子間電圧の検出異常が発生した後に使用された電力量に相当する充電率（異常後使用充電率Ｕ）を差し引くことにより求める。
【００３４】
（バッテリー充電率Ｃ）＝（直前充電率Ｆ）−（異常後使用充電率Ｕ）・・・（数式２）
【００３５】
ここで、車両１０においては、電圧検出装置５４により端子間電圧が常時計測され、制御装置７０に入力されている。そのため、直前充電率Ｆは、電圧検出装置５４による検出値に基づいて容易に導出できる。また、異常後使用充電率Ｕは、電流検出装置５２による検出値に基づいて導出することができる。具体的には、端子間電圧の検出不良が生じてからの時間［ｈ］と、電流検出装置５２により検出される電流値［Ａ］との積の積分値として導出することができる。
【００３６】
ステップ２−３において、上述した（数式２）に基づいて現時点でのバッテリー充電率Ｃが導出されると、制御装置７０は、ステップ２−４において理論入出力容量Ｔを導出する制御を行う。ここで、理論入出力容量Ｔは、バッテリー３０が許容できる入出力容量（許容入出力容量Ｓ）を導出するためのベース値となるものである。ここで一般的に、ＳＯＣが大きいとき（電池充電量が多いとき）は、放電可能量が大きく、充電可能量は小さくなる。また、ＳＯＣが小さいとき（電池充電量が少ないとき）は、放電可能量が小さく、充電可能量は大きくなる。かかる知見に基づき、例えば、図５に示すように規定されたマップを規定しておけば、理論入出力容量Ｔは、このマップに基づいて導出することができる。なお、図５のマップは、適宜規定可能であるが、例えばステップ２−３におけるバッテリー充電率Ｃの導出精度（ＳＯＣの導出精度）を見込んで規定したものであると良い。また、理論入出力容量Ｔは、バッテリー３０が不可逆劣化すると想定される容量よりも小さい容量（不可逆劣化が生じにくい容量）に設定される。ステップ２−４において理論入出力容量Ｔが導出されると、制御フローがステップ２−５に進められる。
【００３７】
ステップ２−５において、制御装置７０は、許容入出力容量Ｓを導出する制御を行う。制御装置７０は、以下の（数式３）に示すように、ステップ２−４において導出された理論入出力容量Ｔに対し、温度検出装置７２により計測されたバッテリー３０の温度ｔに基づく補正係数ｋを乗じることにより許容入出力容量Ｓを導出する。
【００３８】
（許容入出力容量Ｓ）＝（理論入出力容量Ｔ）×（補正係数ｋ）・・・（数式３）
【００３９】
補正係数ｋは、バッテリー３０の温度ｔに応じて変化する。補正係数ｋは、種々の数式に基づいて設定することができるが、図６に示したバッテリー３０の温度ｔと補正係数ｋとの関係を示すマップに基づき設定するようにすると良い。ステップ２−５において許容入出力容量Ｓが決定されると、制御フローがステップ２−６に進む。
【００４０】
ステップ２−６において、制御装置７０は、バッテリー３０における入出力が許容入出力容量Ｓの範囲内となるように、車両１０側からモータ２０への要求トルクを制限する要求トルクガード制御を行う。車両１０は、このような制御のもと、退避走行を行う。
【００４１】
上述したように、本実施形態の車両１０では、電圧検出装置５４による端子間電圧の検出異常が発生した状況であることを条件として、バッテリー充電率Ｃを導出し、これに基づいて、バッテリー３０が許容できる入出力容量である理論入出力容量Ｔを導出する。さらに、本実施形態の車両１０では、バッテリー３０の温度ｔに基づいて補正係数ｋを設定し、これを理論入出力容量Ｔに対して乗じることにより許容入出力容量Ｓを導出することとしている。このように、本実施形態の車両１０では、退避走行のために使用できるバッテリー３０の容量をバッテリー３０の温度ｔを加味して適正に導出し、許容入出力容量Ｓとして設定できる。本実施形態の車両１０では、バッテリー３０による出力が許容入出力容量Ｓの範囲内となるように、モータ２０への要求トルクを制限する要求トルクガード制御が制御装置７０によって行われる。従って、本実施形態の車両１０は、電圧検出装置５４の故障等に伴って正確な電圧情報を取得できない異常状態になったとしても、バッテリー３０等の二次故障を回避しつつ、バッテリー３０の残容量を十分に活用して退避走行できる。
【００４２】
また、上述した車両１０においては、バッテリー３０が不可逆劣化すると想定される容量を越えないように理論入出力容量Ｔが設定される。そのため、車両１０は、電圧検出装置５４による端子間電圧の検出異常が発生した状況で退避走行を行っても、バッテリー３０が不可逆劣化するのを抑制できる。なお、本実施形態では、理論入出力容量Ｔがバッテリー３０が不可逆劣化すると想定される容量を超えないように設定する例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。具体的には、例えば、退避走行時の安全確保等、バッテリー３０の不可逆劣化よりも優先すべき事項がある場合や、他の方策によりバッテリー３０の不可逆劣化を抑制できる場合等には、必ずしもバッテリー３０が不可逆劣化すると想定される容量を越えないように理論入出力容量Ｔを設定する必要はない。
【００４３】
上述したように、車両１０は、許容入出力容量Ｓが、バッテリー３０の温度ｔに応じて連続的に変化するものとされている。そのため、バッテリー３０の温度ｔの変化に応じ、要求トルクガード制御による要求トルクの制限が追従して随時変化するように制御できる。これにより、バッテリー３０等の二次故障をより一層抑制しつつ、退避走行可能な距離を少しでも長く確保することが可能となる。なお、本実施形態では、許容入出力容量Ｓをバッテリー３０の温度ｔに応じて連続的に変化させる例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、許容入出力容量Ｓを断続的に更新するようにしても良い。
【００４４】
上述したように、車両１０においては、電圧検出装置５４による端子間電圧の検出異常が発生する直前の直前充電率Ｆから、電流検出装置５２による検出値に基づいて導出される異常後使用充電率Ｕを差し引きすることによりバッテリー充電率Ｃを導出することとしている。このような構成とすることにより、バッテリー３０の端子間電圧の検出異常が発生した後でも、バッテリー充電率Ｃを精度良く把握することができる。なお、本実施形態では、直前充電率Ｆから異常後使用充電率Ｕを差し引きすることによりバッテリー充電率Ｃを導出する例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の方式によりバッテリー充電率Ｃを導出するようにしても良い。
【００４５】
本発明は、上述した実施形態に示したものに限定されるものではなく、特許請求の範囲を逸脱しない範囲でその教示及び精神から他の実施形態があり得ることは当業者に容易に理解できよう。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、電力により発生する回転動力を駆動輪に伝達して走行する車両全般において好適に利用できる。
【符号の説明】
【００４７】
１０    ：車両
２０    ：モータ
３０    ：バッテリー
４０    ：インバータ
５０    ：電気回路
５２    ：電流検出装置
５４    ：電圧検出装置
６０    ：駆動部
７０    ：制御装置
７２    ：温度検出装置
Ｃ      ：バッテリー充電率
Ｆ      ：直前充電率
Ｍ      ：満容量
Ｒ      ：残容量
Ｓ      ：許容入出力容量
Ｔ      ：理論入出力容量
Ｕ      ：異常後電力使用率
ｋ      ：補正係数
ｔ      ：温度
【図１】
2020162375.tif 000003
【図２】
2020162375.tif 000004
【図３】
2020162375.tif 000005
【図４】
2020162375.tif 000006
【図５】
2020162375.tif 000007
【図６】
2020162375.tif 000008