(57)【要約】【課題】電池の急激な電圧低下を防止することが可能な電流制御装置を提供する。【解決手段】電流制御装置は、バッテリ３からインバータ５へ放電される電流を検出可能な電流検出器１５と、電流検出器１５により検出された電流値Ｉに基づいてバッテリ３からインバータ５へ流れる電流を制御するバッテリ制御部２１と、を備えており、バッテリ制御部２１は、電流検出器１５により検出された電流値Ｉを二乗し、さらにその値を時系列に従って積算して電流二乗積算値Ｓを算出し、当該電流二乗積算値Ｓに基づいてモータ制御部９に出力制限値ＰＬを送出し、バッテリ３からインバータ５へ放電される電流を制限する制御を行う。【選択図】図１
2006149181.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池から放電される電流を制御する電流制御装置であって、
前記電池から放電される電流を検出可能な電流検出手段と、
前記電流検出手段により検出された電流値に基づいて、前記電池から放電される電流を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記電流検出手段により検出された電流値を二乗し、さらにその値を時系列に従って積算して電流二乗積算値を算出し、当該電流二乗積算値に基づいて、前記電池から放電される電流を制限する制御を行う電流制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記電流二乗積算値を所定の閾値と比較し、前記電流二乗積算値が前記閾値より大きい場合に、前記電池から放電される電流を制限する制御を行う請求項１記載の電流制御装置。
【請求項３】
前記電池の温度を検出可能な温度検出手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記温度検出手段により検出された温度に基づいて前記閾値を決定する請求項２記載の電流制御装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記電池のＳＯＣ（State  of  Charge：充電状態）に基づいて前記閾値を決定する請求項２又は３記載の電流制御装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記電池の電池容量に基づいて前記閾値を決定する請求項２〜４の何れかに記載の電流制御装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記電池の放電開始と同時に前記電流二乗積算値の算出を開始する請求項１〜５の何れかに記載の電流制御装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記電池から放電される電流が所定電流値を超えた場合に、前記電流二乗積算値の算出を開始する請求項１〜５の何れかに記載の電流制御装置。
【請求項８】
前記制御手段は、前記算出した電流二乗積算値に基づいて、前記電池が予め定められた所定時間連続して出力可能な出力可能電流値を算出し、当該出力可能電流値に基づいて、前記電池から放電される電流を制限する制御を行う請求項１〜７の何れかに記載の電流制御装置。
【請求項９】
前記制御手段は、電流二乗積算値に応じて出力可能電流値を予め定めた電流値データを有し、前記算出された電流二乗積算値を前記電流値データに照合することにより、前記出力可能電流値を算出する請求項８記載の電流制御装置。
【請求項１０】
前記制御手段は、前記算出された出力可能電流値に基づいて、前記電池が予め定められた所定時間連続して出力可能な出力可能電力値を算出し、当該出力可能電力値に基づいて、前記電池の出力を制限する制御を行う請求項８又は９記載の電流制御装置。
【請求項１１】
前記制御手段は、前記算出された電流二乗積算値から所定積算値を減算した減算値を算出し、当該減算値に基づいて前記出力可能電流値を再算出し、当該出力可能電流値に基づいて、前記電池から放電される電流の制限を変更する制御を行う請求項８〜１０の何れかに記載の電流制御装置。
【請求項１２】
前記制御手段は、前記電池から実際に放電されている電流が前記出力可能電流値未満となった場合に、前記減算値の算出を開始する請求項１１記載の電流制御装置。
【請求項１３】
前記制御手段は、前記減算値が実際の電流二乗積算値以下となった場合に、前記電池から放電される電流の制限を停止する制御を行う請求項１１又は１２記載の電流制御装置。
【請求項１４】
電池から放電される電流を制御する電流制御方法であって、
前記電池から放電される電流を検出する検出ステップと、
前記検出ステップで検出された電流値を二乗して電流二乗値を演算する二乗値演算ステップと、
前記検出ステップ及び前記二乗値演算ステップを繰り返し、各二乗値演算ステップで演算された前記各電流二乗値を時系列に従って積算して電流二乗積算値を算出する積算値算出ステップと、
前記積算値算出ステップで算出された前記電流二乗積算値に基づいて、前記電池から放電される電流を制限する制御を行う制限ステップと、を備えた電流制御方法。
【請求項１５】
前記制限ステップにおいて、
前記積算値算出ステップで算出された前記電流二乗積算値を所定の閾値と比較して、前記電流二乗積算値が前記閾値より大きい場合に、前記電池から放電される電流を制限する制御を行う請求項１４記載の電流制御方法。
【請求項１６】
前記制限ステップにおいて、前記閾値を前記電池の温度に基づいて決定する請求項１５記載の電流制御方法。
【請求項１７】
前記制限ステップにおいて、前記閾値を前記電池のＳＯＣ（State  Of  Charge：充電状態）に基づいて決定する請求項１５又は１６記載の電流制御方法。
【請求項１８】
前記制限ステップにおいて、前記閾値を前記電池の電池容量に基づいて決定する請求項１５〜１７の何れかに記載の電流制御方法。
【請求項１９】
前記二乗値演算ステップにおいて、
前記電池の放電開始と同時に前記電流二乗値の演算を開始する請求項１４〜１８の何れかに記載の電流制御方法。
【請求項２０】
前記二乗値演算ステップにおいて、
前記電池から放電される電流が所定電流値を超えた場合に、前記電流二乗値の演算を開始する請求項１４〜１８の何れかに記載の電流制御方法。
【請求項２１】
前記積算値算出ステップにて算出した前記電流二乗積算値に基づいて、前記電池が予め定められた所定時間連続して出力可能な出力可能電流値を算出する電流値算出ステップをさらに備え、
前記制限ステップにおいて、
前記電流値算出ステップにて算出した前記出力可能電流値に基づいて、前記電池から放電される電流を制限する制御を行う請求項１４〜２０の何れかに記載の電流制御方法。
【請求項２２】
前記電流値算出ステップにおいて、
電流二乗積算値に応じて出力可能電流値を予め定めた電流値データに対して、前記積算値算出ステップにて算出した前記電流二乗積算値を照合することにより、前記出力可能電流値を算出する請求項２１記載の電流制御方法。
【請求項２３】
前記電流値算出ステップにて算出した前記出力可能電流値に基づいて、前記電池が予め定められた所定時間連続して出力可能な出力可能電力値を算出する電力値算出ステップをさらに備え、
前記制限ステップにおいて、
前記電力値算出ステップにて算出した前記出力可能電力値に基づいて、前記電池の出力を制限する制御を行う請求項２１又は２２記載の電流制御方法。
【請求項２４】
前記積算値算出ステップにて算出された前記電流二乗積算値から所定積算値を減算した減算値を算出し、当該減算値に基づいて前記出力可能電流値を再算出し、当該出力可能電流値に基づいて、前記電池から放電される電流の制限を変更する制御を行う変更ステップをさらに備えた請求項２１〜２３の何れかに記載の電流制御方法。
【請求項２５】
前記制限ステップにおいて前記電池から実際に放電されている電流が前記出力可能電流未満となった場合に、前記変更ステップにおいて前記減算値の算出を開始する請求項２４記載の電流制御方法。
【請求項２６】
前記減算値が実際の電流二乗積算値以下となった場合に、前記電池から放電される電流の制御を停止するように制御を行う出力制限停止ステップをさらに備えた請求項２４又は２５記載の電流制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池からモータ等の負荷に放電される電流を制御するための電流制御装置及び電流制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオンを吸蔵・放出可能な物質を正極活物質及び負極活物質とし、リチウムイオン導電性の非水電解質を用いた高エネルギー密度を有する非水電解質二次電池では、電池の容量が十分に残っている場合であっても、大電流放電が発生すると電池の電圧が急激に低下する場合があることが従来から知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このように大電流放電に伴って急激な電圧低下が発生すると、電池から供給される電圧が、例えばモータ等の負荷の作動可能電圧以下に低下して、負荷の作動が停止する可能性もある。
【特許文献１】特開平９−９７６２５号公報
【発明の開示】
【０００４】
本発明は、電池の急激な電圧低下を防止することが可能な電流制御装置及び電流制御方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明によれば、電池から放電される電流を制御する電流制御装置であって、前記電池から放電される電流を検出可能な電流検出手段と、前記電流検出手段により検出された電流値に基づいて、前記電池から放電される電流を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記電流検出手段により検出された電流値を二乗し、さらにその値を時系列に従って積算して電流二乗積算値を算出し、当該電流二乗積算値に基づいて、前記電池から放電される電流を制限する制御を行う電流制御装置が提供される。
【０００５】
また、上記目的を達成するために、本発明によれば、電池から放電される電流を制御する電流制御方法であって、前記電池から放電される電流を検出する検出ステップと、前記検出ステップで検出された電流値を二乗して電流二乗値を演算する二乗値演算ステップと、前記検出ステップ及び前記二乗値演算ステップを繰り返し、各二乗値演算ステップで演算された前記各電流二乗値を時系列に従って積算して電流二乗積算値を算出する積算値算出ステップと、前記積算値算出ステップで算出された前記電流二乗積算値に基づいて、前記電池から放電される電流を制限する制御を行う制限ステップと、を備えた電流制御方法が提供される。
【０００６】
本発明では、電圧低下発生に備えて、電池から放電される電流を検出し、その検出値を二乗し、当該電流二乗値を時系列に従って積算して電流二乗積算値を算出し、この電流二乗積算値に基づいて、電池からモータ等の負荷に放電される電流を制限するように制御を行う。電圧低下発生と電流二乗積算値とが相関関係を持つことが、本発明者らの鋭意研究の結果明らかになった。従って、電流二乗積算値に基づいて、電池から放電される電流の制限を判断することにより、電圧が急激に低下する前に放電電流値を制限することが可能となるので、大電流放電時の急激な電圧低下を防止することが出来る。
【０００７】
上記発明においては特に限定されないが、前記電流制御装置において、前記制御手段は、前記算出した電流二乗積算値に基づいて、前記電池が予め定められた所定時間連続して出力可能な出力可能電流値を算出し、当該出力可能電流値に基づいて、前記電池から放電される電流を制限する制御を行うことが好ましい。
【０００８】
また、上記発明においては特に限定されないが、前記電流制御方法において、前記積算値算出ステップにて算出した前記電流二乗積算値に基づいて、前記電池が予め定められた所定時間連続して出力可能な出力可能電流値を算出する電流値算出ステップをさらに備え、前記制限ステップにおいて、前記電流値算出ステップにて算出した前記出力可能電流値に基づいて、前記電池から放電される電流を制限する制御を行うことが好ましい。
【０００９】
本発明では、電池の出力制限に当たり、電流二乗積算値に基づいて出力可能電流値を算出し、当該出力可能電流値に基づいてバッテリの出力制限を行う。これにより、急激な電圧低下を防止するために電池の出力制限を行いつつ、その時点で利用可能な範囲内において出力を許容して、電池を有効活用することが出来る。
【００１０】
上記発明においては特に限定されないが、前記電流制御装置において、前記制御手段は、前記算出された電流二乗積算値から所定積算値を減算した減算値を算出し、当該減算値に基づいて前記出力可能電流値を再算出し、当該出力可能電流値に基づいて、前記電池から放電される電流の制限を変更する制御を行うことが好ましい。
【００１１】
また、上記発明においては特に限定されないが、前記電流制御方法において、前記積算値算出ステップにて算出された前記電流二乗積算値から所定積算値を減算した減算値を算出し、当該減算値に基づいて前記出力可能電流値を再算出し、当該出力可能電流値に基づいて、前記電池から放電される電流の制限を変更する制御を行う変更ステップをさらに備えていることが好ましい。
【００１２】
本発明では、電池の出力制限の解除に当たり、電流二乗積算値から所定積算値を減算した減算値に基づいて出力可能電流値を再算出し、当該出力可能電流値に基づいて、電池の出力制限を変更する。これにより、電池の出力制限が徐々に解除されるので、出力制限解除時に出力が極端に変化するのを防止することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１４】
［第１実施形態］
図１は本発明の実施形態に係る電流制御装置を用いた電気自動車の駆動システムを示すシステム構成図である。
【００１５】
本発明の実施形態に係る電流制御装置を用いた電気自動車１について説明する。図１に示すように、電気自動車１は、リチウム系二次電池等を素電池としたバッテリ３と、このバッテリ３から出力された直流を交流に変換するインバータ５と、このインバータ５から供給された交流により回転駆動するモータ７と、アクセルペダル１１及び変速ギア１３からの指令信号に基づいてインバータ５を介してモータ７の駆動制御を行うモータ制御部９と、電流検出器１５、温度検出器１７及び電圧検出器１９による検出結果に基づいてバッテリ３の制御を行うバッテリ制御部２１と、を備えている。なお、本実施形態におけるバッテリ３が本発明における電池に相当し、本実施形態における電流検出器１５、温度検出器１７、電圧検出器１９及びバッテリ制御部２１が、本発明における電流制御装置に相当する。
【００１６】
バッテリ３は、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な物質を正極活物質及び負極活物質とし、リチウムイオン導電性の非水電解質を用いたリチウムイオン二次電池を複数個接続した組電池である。
【００１７】
このリチウムイオン二次電池に用いられる正極活物質としては、例えば、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ２）、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎＯ２）又はコバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）等のリチウム複合酸化物やカルコゲン（Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ）化物等を挙げることが出来る。
【００１８】
負極活物質としては、例えば、非晶質炭素、難黒鉛化炭素、易黒鉛化炭素、又は、黒鉛等を挙げることが出来る。
【００１９】
非水電解質としては、有機液体溶媒にリチウム塩を溶質とした液体電解質を挙げることが出来る。この非水電解質の有機液体溶媒としては、例えば、プロピレンカーボネート（ＰＣ）やエチレンカーボネート（ＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、メチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）等のエステル系溶媒や、エステル系溶媒にγ−ブチラクトン（γ−ＢＬ）、ジエトシキエタン（ＤＥＥ）等のエーテル系溶媒その他の混合、調合した有機液体溶媒を挙げることが出来る。また、この非水電解質のリチウム塩としては、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ４）やホウフッ化リチウム（ＬｉＢＦ４）、六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）等を挙げることが出来る。
【００２０】
インバータ５は、特に図示しないが内部に複数のスイッチング素子を有している。そして、このインバータ５は、モータ制御部９から送出されたＰＷＭ信号に応じてこのスイッチング素子をそれぞれオン／オフ制御することにより、バッテリ３から供給される直流電流を三相交流電流に変換することが可能となっており、スイッチング素子のオン／オフ制御によりモータ７の出力トルク等を制御することが可能となっている。
【００２１】
モータ７は、インバータ５から供給された交流により回転駆動可能な例えば三相交流モータであり、変速機やドライブシャフト等を介して車輪（何れも不図示）に回転駆動力を伝達して電気自動車１を走行させることが可能となっている。
【００２２】
モータ制御部９は、運転者が操作するアクセルペダル１１や変速レバー１３が接続されており、アクセルペダル１１のアクセル開度や変速レバー１３のシフトポジションに対応するトルク指令値に応じてＰＷＭ信号を生成してインバータ５へ送出することにより、インバータ５のＰＷＭ（Pulse  Width  Modulation）制御を行うことが可能となっている。また、このモータ制御部９は、バッテリ制御部２１により設定される０〜１００％の範囲で変化可能な出力制限値ＰＬに応じて、バッテリ３の出力を制限するリミッタ制御を行うことが可能となっている。
【００２３】
電流検出器１５は、バッテリ３からインバータ５に供給される直流電流Ｉを検出可能に設けられており、当該検出した電流値Ｉをバッテリ制御部２１に送出可能なように接続されている。
【００２４】
温度検出器１７は、電力供給時に発熱したバッテリ３の温度Ｔを検出可能に設けられた温度センサであり、当該検出した温度値Ｔをバッテリ制御部２１に送出可能なように接続されている。
【００２５】
電圧検出器１９は、バッテリ３からインバータ５に供給される直流電圧Ｖを検出可能に設けられており、当該検出した電圧値Ｖをバッテリ制御部２１に送出可能なように接続されている。
【００２６】
バッテリ制御部２１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ（メモリ部）及びタイマ等を有しており、電流検出器１５により検出された電流値Ｉ、温度検出器１７により検出された温度Ｔ、及び、電圧検出器１９により検出された電圧値Ｖに基づいて、バッテリ３の出力を制限するための出力制限値ＰＬを演算して、当該出力制限値ＰＬをモータ制御部９に所定時間毎に送出することが可能となっている。
【００２７】
以下に、本実施形態に係る電流制御方法について説明する。
【００２８】
図２は本発明の第１実施形態に係る電流制御方法を示すフローチャート、図３はバッテリ温度と閾値との関係を示すグラフ、図４はＳＯＣと閾値との関係を示すグラフ、図５は時間と出力制限値との関係を示すグラフである。
【００２９】
先ず、図２のステップＳ１０において、バッテリ３からインバータ５に放電が開始され、電流検出器１５により電流が検出されたら（Ｉ＞０）、バッテリ制御部２１は、電流検出器１５により検出された電流値Ｉの二乗を演算し、さらにその値を時系列に従って積算して電流二乗積算値Ｓの算出を開始する。例えば、バッテリ制御部２１により算出される電流二乗積算値Ｓは下記（１）式で表すことが出来る。なお、この電流二乗積算値Ｓは、例えば、数十秒程度の所定時間内に積算された電流二乗積算値であり、その所定時間の長さは、電池に応じて実験的に求められる。
【数１】
2006149181.tif 000003
【００３０】
但し、上記（１）式において、ｎは、電流検出器１５による電流値のサンプリング回数を示す自然数であり、Ｉｎは、電流検出器１５により時系列に従ってサンプリングｎ回目に検出された電流値である。
【００３１】
次いで、温度検出器１７によりバッテリ３の温度Ｔを検出し（ステップＳ２０）、ステップＳ３０において、当該検出された温度Ｔに従って、図３に示すようなバッテリ温度Ｔと閾値Ｕとの関係を参照して、ステップＳ２０で検出された温度Ｔに対応した閾値Ｕを決定する。この図３に示す閾値Ｕは、出力制限を開始すべき電流値の二乗積算値を示しており、電圧低下が発生する迄に流れた電流を温度毎に予め実験的に求め、その電流値に基づいて、後述する出力制限が電圧低下発生前になされるように設定されている。
【００３２】
なお、出力制限を開始すべき電流値の二乗積算値は、バッテリ温度Ｔの他に、バッテリ３のＳＯＣ（State  Of  Charge：充電状態）により変化する場合があったり、バッテリ３の劣化度合に応じて変化する場合があるので、閾値Ｕを決定するためのパラメータとして、温度Ｔの代わりにＳＯＣを用いたり、温度ＴやＳＯＣに加えて電池の劣化度合を考慮しても良い。
【００３３】
閾値Ｕを決定するパラメータとしてＳＯＣを用いる場合には、ステップＳ３０において、電圧検出器１９による検出結果等に基づいてバッテリ制御部２１が把握したＳＯＣに従って、図４に示すようなＳＯＣと閾値Ｕとの関係を参照して、当該把握されたＳＯＣに対応した閾値Ｕを決定する。この図４に示す閾値Ｕは、電圧低下が発生する迄に流れた電流をＳＯＣ毎に予め実験的に求め、その電流値に基づいて、後述する出力制限が電圧低下発生前になされるように設定されている。なお、閾値Ｕを決定するパラメータとして、バッテリ３の温度ＴやＳＯＣを単独で用いるだけでなく、バッテリ３の温度Ｔ及びＳＯＣの両方を複合的に用いても良い。
【００３４】
閾値Ｕを決定するパラメータとして、温度ＴやＳＯＣに加えて電池の劣化度合を考慮する場合には、例えば、ステップＳ３０において、バッテリ制御部２１が把握しているバッテリの劣化度合に応じて設定された劣化係数を、上記の要領でバッテリ温度ＴやＳＯＣに応じて決定された閾値Ｕに乗じる。例えば、バッテリ３の容量がＸ％に減少した場合には、（Ｘ／１００）２を劣化係数として用いることが出来る。
【００３５】
次いで、ステップＳ４０において、これまでに積算された電流二乗積算値Ｓと、ステップＳ３０で決定された閾値Ｕとを比較する。
【００３６】
このステップＳ４０の比較において、電流二乗積算値Ｓが閾値Ｕより大きい場合（ステップＳ４０にてＹＥＳ、Ｓ＞Ｕ）には、ステップＳ５０において、バッテリ制御部２１は、図５に示すような時間の経過に従って徐々に減少するような出力制限値ＰＬをモータ制御部９に送出する。モータ制御部９は、この出力制限値ＰＬを、バッテリ３からインバータ５に放電される電流値に乗じることにより、インバータ５に対してバッテリ３の出力を制限するリミッタ制御を行う。なお、図５は、出力制限値ＰＬが直線的に減少する例を示しているが、本発明においては特にこれに限定されず、例えば出力制限値ＰＬが曲線的に減少しても良い。
【００３７】
ステップＳ４０の比較において、電流二乗積算値Ｓが閾値Ｕ以下である場合（ステップＳ４０にてＮＯ、Ｓ≦Ｕ）には出力制限を行わずにステップＳ６０へ進む。
【００３８】
次いで、ステップＳ６０において、バッテリ３からインバータ５への放電が終了し、電流検出器１５により電流が検出されなくなった時点で電流二乗積算値Ｓの算出を終了する（ステップＳ６０にてＹＥＳ、Ｉ≦０）。これに対し、ステップＳ６０において、電流検出器１５によりなおも電流が検出されている場合には（ステップＳ６０にてＮＯ、Ｉ＞０）、図２のステップＳ１０に戻り、電流二乗積算値Ｓの算出を継続する。
【００３９】
［第２実施形態］
以下に、本発明の第２実施形態に係る電流制御方法について説明する。図６は本発明の第２実施形態に係る電流制御方法のフローチャートを示す。
【００４０】
本発明の第２実施形態に係る電流制御方法では、第１実施形態に係る電流制御方法と異なり、図６のステップＳ５において、電流検出器１５により検出される電流値Ｉを所定電流値と比較する。このステップＳ５で用いられる所定電流値は、例えば、通常流れる電流値に対して相対的に大きな大電流値（大電流放電による電圧低下が発生する可能性のある電流値）であり、これにより、後述するステップＳ１０’での電流二乗積算値の算出において、通常電流を積算するのを防止することが出来、精度良く電流制御を行うことが出来る。
【００４１】
このステップＳ５の比較において、電流値Ｉが所定値以下である場合（ステップＳ５にてＮＯ、電流値Ｉ≦所定電流値）には、電流二乗積算値Ｓの算出を開始せず、電流値Ｉの所定電流値との比較を繰り返す。
【００４２】
これに対し、ステップＳ５の比較において、電流値Ｉが所定電流値より大きい場合（ステップＳ５にてＹＥＳ、電流値Ｉ＞所定電流値）となったら、ステップＳ１０’にて電流二乗積算値Ｓの算出を開始する。以降、第１実施形態と同様に、ステップＳ２０からステップＳ５０まで、電流二乗積算値に基づいてバッテリ３の出力制限を行う制御を行った後、ステップＳ６０’において、電流検出器１５により検出された電流値Ｉを前記所定電流値と比較する。
【００４３】
このステップＳ６０’の比較において、電流検出器１５により検出された電流値Ｉが所定値以下となった時点で電流二乗積算値Ｓの算出を終了する（ステップＳ６０’にてＹＥＳ、電流値Ｉ≦所定電流値）。これに対し、ステップＳ６０’において、電流検出器１５により検出された電流値Ｉが所定電流値よりも大きい場合には（ステップＳ６０’にてＮＯ、電流値Ｉ＞所定値）、図５のステップＳ１０’に戻り、電流二乗積算値Ｓの算出を継続する。
【００４４】
以上のように、本発明の第１及び第２実施形態では、電圧低下発生に備えて、バッテリ３からインバータ５へ流れる電流を検出し、その検出値を二乗し、当該電流二乗値を時系列に従って積算して電流二乗積算値Ｓを算出し、当該電流二乗積算値Ｓに基づいて、バッテリ３からインバータ５に供給される電流を制限するように制御を行う。電圧低下発生と比較的強い相関関係を持つ電流二乗積算値Ｓに基づいて、バッテリ３からインバータ５に放電される電流の制限を判断することにより、電圧が急激に低下する前に放電電流値を制限することが出来るので、大電流放電時の急激な電圧低下を防止することが可能となる。
【００４５】
特に、第２実施形態では、電流二乗積算値Ｓの算出開始に当たり、電流検出器１５により検出される電流値Ｉを所定電流値と比較することにより、バッテリ３からの放電開始と同時に電流二乗積算値Ｓの算出を開始する第１実施形態と比較して、バッテリの電流制御を精度良く行うことが可能となる。
【００４６】
［第３実施形態］
以下に、本発明の第３実施形態に係る電流制御方法について説明する。図７Ａ及び図７Ｂは本発明の第３実施形態に係る電流制御方法を示すフローチャート、図８は出力可能電流値と電流二乗積算値との関係を示すグラフである。
【００４７】
先ず、図７ＡのステップＳ１００において、電流検出器１５により検出される電流値Ｉを所定電流値と比較する。このステップＳ１００で用いられる所定電流値は、第２実施形態と同様に、例えば、通常流れる電流値に対して相対的に大きな大電流値（大電流放電による電圧低下が発生する可能性のある電流値）である。これにより、後述するステップＳ１１０での電流二乗積算値Ｓの算出において、通常電流を積算するのを防止することが出来、精度良く電流制御を行うことが出来る。なお、勿論ステップＳ１００においては、第１実施形態のステップＳ１０と同様に、放電開始を条件として後述するステップＳ１１０へ進むようにすることも可能である。
【００４８】
ステップＳ１００の比較において、バッテリ３からインバータ５に流れる電流値Ｉが、所定電流値より大きいと判断されたら（ステップＳ１００にてＹＥＳ）、バッテリ制御部２１は、電流検出器１５により検出された電流値Ｉの二乗を演算し、さらにその値を時系列に従って積算して電流二乗積算値Ｓの算出を開始する。この電流二乗積算値Ｓは、例えば、第１実施形態にて説明した（１）式で表すことが出来る。
【００４９】
次いで、ステップＳ１２０において、温度検出器１７によりバッテリ３の温度を検出し、ステップＳ１３０において、当該検出された温度Ｔに従って、第１実施形態で説明した図３に示すようなバッテリ温度Ｔと閾値Ｕとの関係を参照して、ステップＳ１２０で検出された温度Ｔに対応した閾値Ｕを決定する。なお、第１実施形態と同様に、閾値Ｕを決定するためのパラメータとして、温度Ｔに加えて、バッテリ３のＳＯＣや劣化度合を考慮しても良い。
【００５０】
次いで、ステップＳ１４０において、これまで積算された電流二乗積算値Ｓと、ステップＳ１３０で決定された閾値Ｕと、を比較する。このステップＳ１４０の比較において、電流二乗積算値Ｓが閾値Ｕ以下である場合（ステップＳ１４０にてＮＯ、Ｓ≦Ｕ）には、ステップＳ１００に戻る。
【００５１】
ステップＳ１４０に比較において、電流二乗積算値Ｓが閾値Ｕより大きい場合には（ステップＳ１４０にてＹＥＳ、Ｓ＞Ｕ）には、ステップＳ１５０〜Ｓ１８０においてバッテリ３の出力制限の処理を行う。
【００５２】
先ず、ステップＳ１５０において、電流二乗積算値Ｓに基づいて、バッテリ３が所定時間連続して出力可能な出力可能電流値Ｉｘを算出する。この出力可能電流値Ｉｘを規定する所定時間としては、例えば、ハイブリッド自動車である場合に車輌毎に設定されるモータアシスト継続時間等を挙げることが出来る。本実施形態では、図８に示すような、電流二乗積算値Ｓに対応した出力可能電流値が予め実験等によって求められた電流値データが、バッテリ制御部２１に記憶されている。そして、ステップＳ１５０において、ステップＳ１１０で算出された電流二乗積算値Ｓをこの電流値データに照合することにより、出力可能電流値Ｉｘが算出される。
【００５３】
次いで、ステップＳ１６０において、ステップＳ１５０で算出した出力可能電流値Ｉｘに基づいて、バッテリ３が所定時間連続して出力可能な出力可能電力値Ｐｘを算出する。この出力可能電力値Ｐｘは、下記（２）式で表すことが出来る。
【数２】
2006149181.tif 000004
【００５４】
但し、上記（２）式において、Ｅ０は、バッテリ３の開放電圧であり、Ｒは、バッテリ３の内部抵抗である。
【００５５】
上記（２）式における開放電圧Ｅ０は、例えば、次のように求められる。即ち、先ず、車輌起動時（バッテリ３に負荷が接続されていない時）にバッテリ３の電圧を検出する。次いで、開放電圧とＳＯＣとの関係を予め定めた［開放電圧−ＳＯＣ］マップに対して、車輌起動時に検出した電圧値を照合することにより、車輌起動時のＳＯＣを求める。車輌の起動と同時に、電流値の積算を開始し、当該積算値と車輌起動時のＳＯＣとに基づいて、現状のＳＯＣを求める。そして、以上のように算出された現状のＳＯＣを［開放電圧−ＳＯＣ］マップに照合することにより、現状の開放電圧Ｅ０を求める。
【００５６】
また、上記（２）式におけるＲに関しては、上記のように求められた現状のＳＯＣを、内部抵抗とＳＯＣとの関係を予め定めた［内部抵抗−ＳＯＣ］マップに照合したり、温度検出器１７により検出されたバッテリ３の温度Ｔを、内部抵抗比と電池温度との関係を予め定めた［内部抵抗比−電池温度］マップに照合することにより、現状の内部抵抗Ｒを算出する。これらに加えて、第１実施形態にて説明した劣化係数を、内部抵抗の算出のパラメータに加えても良い。
【００５７】
次いで、ステップＳ１７０において、ステップＳ１６０で算出した出力可能電力値Ｐｘに基づいて、バッテリ３の出力制限を開始する。この際、第１実施形態と同様に、バッテリ制御部２１は、第１実施形態で説明した図５に示すような時間の経過に従って徐々に減少するような出力制限値ＰＬをモータ制御部９に送出する。モータ制御部９は、この出力制限値ＰＬを、バッテリ３からインバータ５に放電される電流値に乗じることにより、インバータ５に対してバッテリ３の出力を制限するリミッタ制御を行う。
【００５８】
次いで、ステップＳ１８０において、電流検出器１５により実際に検出される電流値Ｉと、ステップＳ１５０で算出された出力可能電流値Ｉｘと、を比較する。
【００５９】
このステップＳ１８０の比較において、実際に検出される電流値Ｉが出力可能電流値Ｉｘ以上である場合（ステップＳ１８０にてＮＯ、Ｉ≧Ｉｘ）には、ステップＳ１７０に戻り、バッテリ３の出力制限を継続する。
【００６０】
ステップＳ１８０の比較において、実際に検出される電流値Ｉが出力可能電流値Ｉｘ未満である場合（ステップＳ１８０にてＹＥＳ、Ｉ＜Ｉｘ）には、バッテリ制御部２１は減算値Ｓ’ｍ＋１を算出する（ステップＳ１９０）。この減算値Ｓ’ｍ＋１は、バッテリ３の出力制限を徐々に解除するための仮想上の電流二乗積算値であり、下記（３）式で表すことが出来る。
【数３】
2006149181.tif 000005
【００６１】
但し、上記（３）式において、Ｓ’ｍ＋１は、ｍ＋１番目（例えばｍ＋１秒目）の減算値であり、Ｓ’ｍは、ｍ番目（例えばｍ秒目）の減算値であり、βは所定の電流二乗積算値（減算のための係数）である。また、上記式（３）式において、初項Ｓ’１（ｍ＝１）は、ステップＳ１４０において閾値Ｕより大きいと判断された電流二乗積算値Ｓである。
【００６２】
次いで、ステップＳ２００において、ステップＳ１１０と同様の要領で、電流検出器１５が検出した電流値Ｉの二乗を演算し、さらにその値を時系列に従って積算して現状の電流二乗積算値Ｓを再度算出する。そして、ステップＳ２１０において、ステップＳ１９０で算出された減算値Ｓ’ｍ＋１と、ステップＳ２００で算出された電流二乗積算値Ｓと、比較する。
【００６３】
ステップＳ２１０の比較において、ステップＳ１９０で算出された減算値Ｓ’ｍ＋１が、ステップＳ２００で算出された電流二乗積算値Ｓより大きいと判断された場合には（ステップＳ２１０にてＹＥＳ、Ｓ’ｍ＋１＞Ｓ）、ステップＳ２２０において、減算値Ｓ’ｍ＋１に基づいて、ステップＳ１５０と同様の要領で、出力制限電流値Ｉｘを再算出する。
【００６４】
次いで、ステップＳ２３０において、ステップＳ２２０で再算出した出力制限電流値Ｉｘに基づいて、ステップＳ１６０と同様の要領で、出力可能電力値Ｐｘを再算出する。次いで、ステップＳ２４０において、バッテリ制御部２１は、この再算出された出力可能電力値Ｐｘに基づいてバッテリ３の出力制限を変更する制御をモータ制御部９に対して行う。モータ制御部９は、この制御に基づいて、インバータ５のリミッタ制御の内容を変更する。このステップＳ２４０の制御の後、ステップＳ１９０に戻るが、この際、ステップＳ２６０において、これまで計算に用いていたｍ＋１を、次の計算のためのｍとする。
【００６５】
ステップＳ２１０の比較において、ステップＳ１９０で算出された減算値Ｓ’ｍ＋１が、ステップＳ２００で算出された電流二乗積算値Ｓ以下であると判断された場合には（ステップＳ２１０にてＮＯ、Ｓ’ｍ＋１≦Ｓ）、ステップＳ２５０において、バッテリ制御部２１は、バッテリ３の出力制限を終了するようにモータ制御部９を制御する。
【００６６】
本実施形態では、第１及び第２実施形態と同様に、電圧低下発生に備えて、バッテリ３からインバータ５へ流れる電流を検出し、その検出値を二乗し、当該電流二乗値を時系列に従って積算して電流二乗積算値Ｓを算出し、当該電流二乗積算値Ｓに基づいて、バッテリ３からインバータ５に供給される電流を制限するように制御を行う。電圧低下発生と比較的強い相関関係を持つ電流二乗積算値Ｓに基づいて、バッテリ３からインバータ５に放電される電流の制限を判断することにより、電圧が急激に低下する前に放電電流値を制限することが出来るので、大電流放電時の急激な電圧低下を防止することが可能となる。
【００６７】
また、本実施形態では、第２実施形態と同様に、電流二乗積算値Ｓの算出開始に当たり、電流検出器１５により検出される電流値Ｉを所定電流値と比較することにより、バッテリ３からの放電開始と同時に電流二乗積算値Ｓの算出を開始する第１実施形態と比較して、バッテリの電流制御を精度良く行うことが可能となる。
【００６８】
さらに、本実施形態では、バッテリ３の出力制限に当たり、電流二乗積算値に基づいて出力可能電流値Ｉｘを算出し、当該出力可能電流値Ｉｘに基づいてバッテリ３の出力制限を行う。これにより、急激な電圧低下を防止するためにバッテリ３の出力制限を行いつつ、その時点で利用可能な範囲内において出力を許容して、バッテリ３を有効活用することが出来る。
【００６９】
また、本実施形態では、バッテリ３の出力制限の解除に当たり、電流二乗積算値から所定積算値を減算した減算値に基づいて出力可能電流値を再算出し、当該出力可能電流値に基づいて、バッテリ３の出力制限を変更する。これにより、バッテリ３の出力制限が徐々に解除されるので、出力制限解除時に出力が極端に変化するのを防止することが出来る。
【００７０】
なお、以上の実施形態においては、上記の（１）式の関係式に基づいて、電流制限の判断を行うように説明したが、例えば下記の（４）式に基づいて電流制限を行っても良い。また、下記の（５）式のような関係を満たす場合には、電流二乗積算値の代わりに電流二乗値の平方根の積算値を用いても良く、これにより演算負荷の低減等を図ることが出来る。但し、下記の（４）式及び（５）式において、ＴｎはＩｎの電流の放電持続時間であり、αは係数である。
【数４】
2006149181.tif 000006
【数５】
2006149181.tif 000007
【００７１】
以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る電流制御装置を用いた電気自動車の駆動システムを示すシステム構成図である。
【図２】図２は、本発明の第１実施形態に係る電流制御方法を示すフローチャートである。
【図３】図３は、バッテリ温度と閾値との関係を示すグラフである。
【図４】図４は、ＳＯＣと閾値との関係を示すグラフである。
【図５】図５は、時間と出力制限値との関係を示すグラフである。
【図６】図６は、本発明の第２実施形態に係る電流制御方法を示すフローチャートである。
【図７Ａ】図７Ａは、本発明の第３実施形態に係る電流制御方法を示すフローチャート（その１）である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、本発明の第３実施形態に係る電流制御方法を示すフローチャート（その２）である。
【図８】図８は、出力可能電流値と電流二乗積算値との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７３】
１…電気自動車
３…バッテリ
５…インバータ
７…モータ
９…モータ制御部
１１…アクセルペダル
１３…変速レバー
１５…電流検出器
１７…温度検出器
１９…電圧検出器
２１…バッテリ制御部
【図１】
2006149181.tif 000008
【図２】
2006149181.tif 000009
【図３】
2006149181.tif 000010
【図４】
2006149181.tif 000011
【図５】
2006149181.tif 000012
【図６】
2006149181.tif 000013
【図７Ａ】
2006149181.tif 000014
【図７Ｂ】
2006149181.tif 000015
【図８】
2006149181.tif 000016