(57)【要約】【課題】退避走行時車速制限方法及び車両に関し、並列接続された電池ブロックにより駆動される車両において、一部の異常な電池ブロックを切離して走行する退避走行時に、回生電力によって正常な電池ブロックが過充電されるのを防ぐ。【解決手段】複数の並列接続された電池ブロックのうちの一部の電池ブロックを切離した状態で車両を走行させる退避走行中か否かを判定するステップＳ１と、退避走行中のとき、車両の走行に使用される電池ブロックに対して、受け入れ可能な回生電力を算出するステップＳ２と、受け入れ可能な回生電力を基に、車両の制動時の回生電力が該受け入れ可能な回生電力を超えないよう、車両の制限速度を算出するステップＳ３と、該制限速度以下となるよう、車両の速度を制限するステップＳ４を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の並列接続された電池ブロックのうちの一部の電池ブロックを切離した状態で車両を走行させるとき、該車両の走行に使用される電池ブロックに対して、電池ブロックの切離しにより減少した電池ブロックで受け入れ可能な回生電力を算出する回生電力算出ステップと、
前記回生電力算出ステップで算出された受け入れ可能な回生電力を基に、前記車両の制動時の回生電力が該受け入れ可能な回生電力を超えないよう、前記車両の制限速度を算出する制限速度算出ステップと、
前記制限速度算出ステップで算出された制限速度以下となるよう、前記車両の速度を制限する車速制限ステップと、
を含むことを特徴とする退避走行時車速制限方法。
【請求項２】
前記回生電力算出ステップは、前記電池ブロックの充電率と受け入れ可能な電力との相関を表す異なる温度毎のマップを予め保持し、前記車両の走行に使用される電池ブロックの充電率及び温度を基に、前記マップを参照して、前記車両の走行に使用される電池ブロックの受け入れ可能な回生電力を算出することを特徴とする請求項１記載の退避走行時車速制限方法。
【請求項３】
前記制限速度算出ステップは、前記受け入れ可能な回生電力を、前記車両の運動エネルギーに換算し、該運動エネルギーを越えない車両速度を車両制限速度として算出することを特徴とする請求項１又は２記載の退避走行時車速制限方法。
【請求項４】
複数の並列接続された電池ブロックにより駆動されるモータによって走行する車両において、
前記複数の並列接続された電池ブロックのうちの一部の電池ブロックを切離した状態で前記車両が走行する退避走行中か否かを判定する走行判定部と、
前記退避走行中の電池ブロック切離しにより減少した電池ブロックで、受け入れ可能な回生電力を算出する回生電力算出部と、
前記車両の制動時の回生電力が、前記受け入れ可能な回生電力以下となるよう、前記車両の制限速度を算出する制限速度算出部と、
前記制限速度算出部で算出された制限速度以下となるよう、前記車両を走行させる前記モータを駆動するインバータを制御する速度制限実施部と、
を備えたことを特徴とする車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の電池で駆動される車両において、一部の電池に異常が発生し、該一部の電池を切離して走行させる退避走行時の車速制限方法及び車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
電池で駆動されるフォークリフト、ＥＶ、ＨＶ、ＰＨＶ等の車両は、図４に示すように、複数の電池ブロック１１，１２，１３を並列に接続した電池パック１０を備えている。電池パック１０は、インバータ３を介してモータ（図示省略）に駆動電流を供給し、車両（図示省略）を走行させる。また、車両の制動時には、モータ（発電機）からインバータ３を介して回生電力が電池パック１０に供給され、電池パック１０内の電池が充電される。
【０００３】
電池パック１０内の各電池ブロック１１，１２，１３は、一つの電池セルのものでも、複数の電池セルを直列又は並列に接続したものでもよい。電池パック１０内には、電池用電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electric Control Unit）１が備えられる。該電池用電子制御ユニット（ＥＣＵ）１は、各電池ブロック１１，１２，１３の各電池セルの電圧、電流、温度等を検知し、各電池セルの充放電及び異常に対する対処が適正に行われるよう種々の演算手段や判定手段により監視制御する機能を有している。
【０００４】
また、電池用電子制御ユニット（ＥＣＵ）１は、車両の走行を制御する走行制御用電子制御ユニット（ＥＣＵ）２と、監視制御情報を相互に通信し、走行制御用電子制御ユニット（ＥＣＵ）２と協働して車両を適正に走行させるよう制御することができる。
【０００５】
走行制御用電子制御ユニット（ＥＣＵ）２は、電池用電子制御ユニット（ＥＣＵ）１と、監視制御情報を相互に通信し、電池パック１０の電池の状態に応じてインバータ３を制御してモータを駆動し、車両の走行を制御する。
【０００６】
図４に示すように、各電池ブロック１１，１２，１３は、スイッチ２１，２２，２３を介して並列に接続される。このような電池パック１０では、或る一部の電池ブロック、例えば電池ブロック１１に異常が発生した場合、電池用電子制御ユニット（ＥＣＵ）１は、該異常が発生した電池ブロック１１をスイッチ２１により切り離す。
【０００７】
異常な電池ブロック１１が切り離されても、他の並列に接続された正常な電池ブロック１２，１３からの給電により車両を走行させ、避難場所や安全な場所などへ移動させることができる。ここで、一部の電池ブロックを切離した状態で車両を走行させることを退避走行という。電池の異常発生時に異常な電池を切離し、モータの駆動トルク制限の制御を行って退避走行させる技術は、例えば下記の特許文献１等によって知られている。
【０００８】
また、車両の走行に使用される電池に対して、該車両の制動時に発生する回生電流によって電池が過充電とならない、受け入れ可能な回生電力を算出し、該算出した回生電力の値に応じて車両の目標駆動トルクを設定する技術は、例えば下記の特許文献２等によって知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１２−５０１５８号公報
【特許文献２】特開２００８−２９６８９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
電池ブロックが並列に接続されている電池パックでは、一部の電池ブロックに異常が発生しても、該異常な電池ブロックを切り離して他の正常な電池ブロックにより車両を退避走行させることが可能である。しかし、異常な電池ブロックを切離すことにより、電池パック全体の電池セル数が大幅に減少する。
【００１１】
そのため、車両の退避走行に使用される電池ブロックが、該車両の制動時に発生する回生電流によって過充電とならない、受け入れ可能な回生電力が小さくなり、該電池ブロック内の電池セルが回生電流によって過充電状態に陥りやすくなる。
【００１２】
上記課題に鑑み、本発明は、並列接続された電池ブロックにより駆動される車両において、一部の電池ブロックに異常が発生し、該一部の異常な電池ブロックを切離して走行する退避走行時に、回生電力によって正常な電池ブロックの電池セルが過充電されるのを防ぐことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る退避走行時車速制限方法は、複数の並列接続された電池ブロックのうちの一部の電池ブロックを切離した状態で車両を走行させるとき、該車両の走行に使用される電池ブロックに対して、電池ブロックの切離しにより減少した電池ブロックで受け入れ可能な回生電力を算出する回生電力算出ステップと、前記回生電力算出ステップで算出された受け入れ可能な回生電力を基に、前記車両の制動時の回生電力が該受け入れ可能な回生電力を超えないよう、前記車両の制限速度を算出する制限速度算出ステップと、前記制限速度算出ステップで算出された制限速度以下となるよう、前記車両の速度を制限する車速制限ステップと、を含むものである。
【００１４】
また、前記回生電力算出ステップは、前記電池ブロックの充電率と受け入れ可能な電力との相関を表す異なる温度毎のマップを予め保持し、前記車両の走行に使用される電池ブロックの充電率及び温度を基に、前記マップを参照して、前記車両の走行に使用される電池ブロックの受け入れ可能な回生電力を算出するものである。
【００１５】
また、前記制限速度算出ステップは、前記受け入れ可能な回生電力を、前記車両の運動エネルギーに換算し、該運動エネルギーを越えない車両速度を前記制限速度として算出するものである。
【００１６】
また、本発明に係る車両は、複数の並列接続された電池ブロックにより駆動されるモータによって走行する車両において、前記複数の並列接続された電池ブロックのうちの一部の電池ブロックを切離した状態で前記車両が走行する退避走行中か否かを判定する走行判定部と、前記退避走行中の電池ブロック切離しにより減少した電池ブロックで、受け入れ可能な回生電力を算出する回生電力算出部と、前記車両の制動時の回生電力が、前記受け入れ可能な回生電力以下となるよう、前記車両の制限速度を算出する制限速度算出部と、前記制限速度算出部で算出された制限速度以下となるよう、前記車両を走行させる前記モータを駆動するインバータを制御する速度制限実施部と、を備えたものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、一部の電池ブロックに異常が発生し、該一部の異常な電池ブロックを切り離して走行する退避走行時に、切離しにより減少した電池ブロックで受け入れ可能な回生電力以下となるよう、車両の車速を制限する。こうすることにより、一部の電池ブロックの切り離しに起因する他の使用中の電池ブロックの過充電を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の退避走行時車速制限のフローチャートである。
【図２】電池の充電率と受け入れ可能な電力との相関関係のマップを示す図である。
【図３】本発明による車両の退避走行時車速制限の機能ブロック構成を示す図である。
【図４】車両の電池パックの構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
並列接続された電池ブロックから成る電池パックで駆動されるモータにより走行する車両において、一部の電池ブロック中の或る電池セルが何らかの異常状態となった場合に、該一部の電池ブロックを切り離して退避走行を行う。しかし、このとき、電池ブロックの減少により電池パック全体の電池セル数が大幅に減少するため、車両の制動時にモータから発生する回生電流によって電池パックの電池セルが過充電とならない、受け入れ可能な回生電力が小さくなる。そこで、本発明は、退避走行時に、受け入れ可能な回生電力しか発生しない程度に車両の速度を制限し、電池セルの過充電を未然に防ぐ。
【００２０】
図１は、本発明による退避走行時車速制限のフローを示す。電池用電子制御ユニット（ＥＣＵ）は、図１に示すように、現在の車両の走行状態が、一部の電池ブロックを切離して走行している退避走行中か否かを判定する（ステップＳ１）。退避走行中の場合（ステップＳ１でＹＥＳの場合）、当該車両の運転者に退避走行中であることを通知すると共に、切離しにより減少した電池ブロック数での、受け入れ可能な回生電力を算出する（ステップＳ２）。
【００２１】
そして、算出した受け入れ可能な回生電力を、運動エネルギーに換算し、該運動エネルギーを越えない車両の速度を制限速度として算出する（ステップＳ３）。電池用電子制御ユニット（ＥＣＵ）は、該制限速度を走行制御用電子制御ユニット（ＥＣＵ）に通知し、走行制御用電子制御ユニット（ＥＣＵ）は、該制限速度により、当該車両の速度制限を実施する（ステップＳ４）。
【００２２】
上述のステップＳ１において、退避走行中ではない（ＮＯ）と判定された場合、電池用電子制御ユニット（ＥＣＵ）及び走行制御用電子制御ユニット（ＥＣＵ）は、通常の処理を実施する（ステップＳ５）。
【００２３】
なお、ステップＳ２〜３のフローに代えて、電池ブロック数と制限速度との関係を表すマップを予め保持しておき、そのマップを参照して、減少した電池ブロック数から制限速度を算出してもよい。
【００２４】
次に、電池の受け入れ可能な回生電力の算出方法について説明する。電池の受け入れ可能な電力（許容入力電力）は、電池の満充電容量に対する残容量の比率である充電率（ＳＯＣ：State of Charge）と、該電池の温度とに依存する。図２は、異なる温度毎に、電池の受け入れ可能な電力（許容入力電力）と充電率との相関関係を示す。
【００２５】
図２において、曲線Ｃ１は電池の温度が摂氏４０度、曲線Ｃ２は電池の温度が摂氏２５度、曲線Ｃ３は電池の温度が摂氏−１０度、曲線Ｃ４は電池セルの温度が摂氏−２０度のときの、充電率（ＳＯＣ）と受け入れ可能な電力（許容入力電力）との相関関係の一例を示している。
【００２６】
図２に示すような、異なる温度毎の、充電率（ＳＯＣ）と受け入れ可能な電力（許容入力電力）との相関を表すマップを予め作成して電池用電子制御ユニット（ＥＣＵ）内に保持する。電池用電子制御ユニット（ＥＣＵ）は、電池パック内の各電池ブロック又は電池セルの充電率（ＳＯＣ）及び温度を観測し、該充電率（ＳＯＣ）及び温度から該マップを参照して、電池パック全体の受け入れ可能な回生電力を算出する。
【００２７】
電池パック内の並列に接続された電池ブロックのうち一部の電池ブロックを切り離したときは、この電池パック全体の受け入れ可能な回生電力に｛（全電池ブロック数−切り離した電池ブロック数）÷全電池ブロック数｝を乗算することにより、切離しにより減少した電池ブロック（切離した電池ブロック以外の電池ブロック）で受け入れ可能な回生電力を算出する。
【００２８】
次に受け入れ可能な回生電力から車両の制限速度を算出する方法について説明する。単位時間当たりの回生電力は、車両のモータ（発電機）の発電能力と車両の速度とに依存する。従って、モータ（発電機）の発電能力と車両速度の運動方程式とから、受け入れ可能な回生電力を運動エネルギーに換算し、該運動エネルギーを越えない車両の速度を制限速度として算出する。なお、この算出は、電池用電子制御ユニット（ＥＣＵ）又は走行制御用電子制御ユニット（ＥＣＵ）のいずれで行ってもよい。
【００２９】
図３に本発明による退避走行時車速制限を行う車両の機能ブロック構成を示す。図３に示すように電池用電子制御ユニット（ＥＣＵ）１は、走行判定部３１、回生電力算出部３２、制限速度算出部３３を備える。走行制御用電子制御ユニット（ＥＣＵ）２は、速度制限実施部３４を備える。
【００３０】
走行判定部３１は、現在の車両の走行状態が、一部の電池ブロックを切離して走行している退避走行中か否かを判定する。回生電力算出部３２は、退避走行中の電池ブロック切離しにより減少した電池ブロックでの、過充電とならない受け入れ可能な回生電力を算出する。
【００３１】
制限速度算出部３３は、算出した受け入れ可能な回生電力を、運動エネルギーに換算し、該運動エネルギーを越えない車両の速度を制限速度として算出し、該制限速度を速度制限実施部３４に通知する。速度制限実施部３４は、通知された制限速度により、当該車両の速度を制限するよう、インバータ３を制御する。
【００３２】
退避走行時の回生電力の制限が必要となる状況としては、電池の過充放電等による電池異常時の退避走行中、電池用電子制御ユニット（ＥＣＵ）の通信異常時の退避走行中、その他、電池パック内の各種センサ等を含む電池制御システムの異常による退避走行中、などである。
【００３３】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、以上に述べた実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の構成又は実施形態を取ることができる。例えば、図３では制限速度算出部３３を電池用電子制御ユニット（ＥＣＵ）１内に設けた実施形態を示したが、制限速度算出部３３は走行制御用電子制御ユニット（ＥＣＵ）２内に設けてもよい。
【００３４】
また、受け入れ可能な回生電力とは、車両の退避走行に使用される電池ブロックが過充電とならない電力量だけでなく、各電池ブロックに備えられる回路（例えば監視回路）の異常が起こらない電力量や、ヒューズ溶断を防ぐ電力量でも良い。それにより、各電池ブロックに大電流が流れることを防ぐことができるため、回路異常やヒューズ溶断を防ぐことができる。
【符号の説明】
【００３５】
１      電池用電子制御ユニット（ＥＣＵ）
２      走行制御用電子制御ユニット（ＥＣＵ）
３      インバータ
１０    電池パック
１１    電池ブロック
１２    電池ブロック
１３    電池ブロック
２１    スイッチ
２２    スイッチ
２３    スイッチ
３１    走行判定部
３２    回生電力算出部
３３    制限速度算出部
３４    速度制限実施部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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