(57)【要約】【課題】複数の並列接続されたバッテリパックを備える電動車両において、偏ったバッテリ劣化を抑制することができる制御装置を提供すること。【解決手段】電動車両１の制御装置５は、電動車両１のモータ６０に電力を供給する駆動用バッテリパック４ａと、駆動用バッテリパック４ａに並列に接続され、駆動用バッテリパック４ａに電力を供給する充電用バッテリパック４ｂと、充電用バッテリパック４ｂからの駆動用バッテリパック４ａへの充電を制御するバッテリ制御ユニット５０と、駆動用バッテリパック４ａの電力容量情報を取得する電力容量取得部５２と、を含み、電力容量取得部５２により取得される駆動用バッテリパック４ａの電力容量が所定値ＴＨ以下となった場合、バッテリ制御ユニット５０は、充電用バッテリパック４ｂを用いて駆動用バッテリパック４ａを充電する。【選択図】図１
2019221095.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動車両の駆動装置に電力を供給する駆動用バッテリパックと、
前記駆動用バッテリパックに並列に接続され、前記駆動用バッテリパックに電力を供給する充電用バッテリパックと、
前記充電用バッテリパックからの前記駆動用バッテリパックへの充電を制御する充電制御部と、
前記駆動用バッテリパックの電力容量情報を取得する電力容量取得部と、を含み、
前記電力容量取得部により取得される前記駆動用バッテリパックの電力容量が所定値以下となった場合、前記充電制御部は、前記充電用バッテリパックを用いて前記駆動用バッテリパックを充電することを特徴とする電動車両の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動車両の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境負荷低減の観点から、トラック等の商用車においても電動車両化が検討されている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、上記商用車は、乗用車と比較して、ユーザの要望に応じた車両仕様バリエーションが非常に多く存在することから、選択された電動商用車の仕様に対する最適なバッテリ容量も条件により様々存在する。
【０００３】
このような様々なバッテリ容量に応じてバッテリパックのバリエーションを設けると、それぞれのバッテリパックの設計及び製造に係る大幅なコスト上昇を招来する虞が生じる。そのため、要求されるバッテリ容量に応じた個数の所定容量のバッテリパックを並列に接続することにより、コストを抑制しつつも車両仕様に対するバッテリ容量の最適化を図る対応が考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−１１３０６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のように並列に接続された複数のバッテリパックを電動車両に搭載すると、バッテリパックから負荷へ電力を供給するための配線の距離が、それぞれのバッテリパックによって異なる場合が生じ得る。そのため、並列に接続されたバッテリパックが同時に使用されると、負荷への配線距離が相対的に近いバッテリパックが、相対的に遠いバッテリパックよりも、その配線抵抗の小ささに応じた分だけ多くの電流が出力されてしまう。そのため、各バッテリパックは、配線距離に伴って劣化の進行速度に差が生じてしまう虞が生じる。
【０００６】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、複数の並列接続されたバッテリパックを備える電動車両において、偏ったバッテリ劣化を抑制することができる電動車両の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る電動車両の制御装置は、電動車両の駆動装置に電力を供給する駆動用バッテリパックと、前記駆動用バッテリパックに並列に接続され、前記駆動用バッテリパックに電力を供給する充電用バッテリパックと、前記充電用バッテリパックからの前記駆動用バッテリパックへの充電を制御する充電制御部と、前記駆動用バッテリパックの電力容量情報を取得する電力容量取得部と、を含み、前記電力容量取得部により取得される前記駆動用バッテリパックの電力容量が所定値以下となった場合、前記充電制御部は、前記充電用バッテリパックを用いて前記駆動用バッテリパックを充電することを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る電動車両は、駆動装置に電力を供給する駆動用バッテリパックと、駆動用バッテリパックを充電するための電力を供給する充電用バッテリパックとを備え、両者が並列に接続されている。そして、制御装置は、駆動用バッテリパックを放電させることにより電動車両を走行させ、駆動用バッテリパックの電力容量が所定値以下となった場合に、充電用バッテリパックから駆動用バッテリパックへ電力を供給させる制御を行うことにより駆動用バッテリパックを充電する。これにより、本発明に係る電動車両の制御装置によれば、駆動用バッテリパックと充電用バッテリパックとを同時に放電させないように制御するため、バッテリパックごとの劣化の進行速度に偏りが生じる虞を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る電動車両を示す構成図である。
【図２】本発明に係る制御装置が実行する電力制御を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、本発明は以下に説明する内容に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において任意に変更して実施することが可能である。また、実施の形態の説明に用いる図面は、いずれも構成部材を模式的に示すものであって、理解を深めるべく部分的な強調、拡大、縮小、または省略などを行っており、構成部材の縮尺や形状等を正確に表すものとはなっていない場合がある。
【００１１】
図１は、本発明に係る電動車両１を示す構成図である。より詳しくは、図１は、主に走行駆動に係る電力系統を模式的に示す電動車両１の部分構成図である。本実施形態に係る電動車両１は、サイドレール２、配電部３、複数のバッテリパック４、制御装置５、駆動ユニット６、リアアクスル７、駆動輪８、及び複数のケーブル９を備える電動トラックである。尚、電動車両１は、上記した構成以外にも、従来の電動トラックが備えるコンポーネントを適宜備えている。
【００１２】
本実施形態において、電動車両１は、走行用駆動源として電動機（後述するモータ６０）を備える電気自動車として想定されているが、エンジンを更に備えるハイブリッド自動車であってもよい。また、電動車両１は電動トラックに限定されることなく、車両を駆動するためのバッテリを備える他の商用車であってもよい。
【００１３】
サイドレール２は、車幅方向に対して互いに平行に配置される左サイドレール２Ｌ及び右サイドレール２Ｒからなり、電動車両１の車両長手方向に沿って延在する。そして、サイドレール２は、電動車両１に搭載される重量物を支持する。
【００１４】
配電部３は、電動車両１に搭載される様々な電動補機に電力を配電する所謂ＰＤＵ（Power Distribution Unit）である。
【００１５】
複数のバッテリパック４は、電動車両１の走行用電力、及び配電部３を介して電動補機で消費される電力を供給する二次電池である。それぞれのバッテリパック４は、車両長手方向に対して前方及び後方にそれぞれ電力を供給できるよう構成されている。本実施形態においては、複数のバッテリパック４は、並列接続された駆動用バッテリパック４ａ及び充電用バッテリパック４ｂの２つからなるものとして説明するが、バッテリパックの個数はこれに限定されるものではない。
【００１６】
ここで、駆動用バッテリパック４ａは、第１スイッチＳＷ１と第１蓄電部Ｂ１とを備え、第１スイッチＳＷ１が閉状態である場合に第１蓄電部Ｂ１の放電が許可され、第１スイッチＳＷ１が開状態である場合に第１蓄電部Ｂ１の放電が禁止される。また、充電用バッテリパック４ｂは、駆動用バッテリパック４ａと同様に、第２スイッチＳＷ２と第２蓄電部Ｂ２とを備え、第２スイッチＳＷ２が閉状態である場合に第２蓄電部Ｂ２の放電が許可され、第２スイッチＳＷ２が開状態である場合に第２蓄電部Ｂ２の放電が禁止される。
【００１７】
制御装置５は、「充電制御部」としてのバッテリ制御ユニット５０、電力供給部５１、及び電力容量取得部５２を含み、駆動用バッテリパック４ａ及び充電用バッテリパック４ｂの充放電を制御する。
【００１８】
バッテリ制御ユニット５０は、本実施形態においては、第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２の開閉を制御すると共に、駆動用バッテリパック４ａ及び充電用バッテリパック４ｂのそれぞれの出力電圧、出力電流、及びバッテリ温度を監視する所謂ＢＣＵ（Battery Control Unit）である。そして、バッテリ制御ユニット５０は、後述するように、充電用バッテリパック４ｂから駆動用バッテリパック４ａへの充電を制御する。
【００１９】
電力供給部５１は、所謂インバータ（ＩＮＶ）であり、駆動用バッテリパック４ａから供給される直流電力を交流電力に変換して後述するモータ６０へ供給し、電動車両１に対するアクセル操作に応じてモータ６０の回転速度を制御する。
【００２０】
電力容量取得部５２は、第１蓄電部Ｂ１及び第２蓄電部Ｂ２のそれぞれの電力容量情報、すなわちＳＯＣ(State of Charge)を取得し、当該電力容量情報をバッテリ制御ユニット５０へ通知する。
【００２１】
駆動ユニット６は、「駆動装置」としてのモータ６０の他、図示しない減速機構及び差動機構を含み、電力供給部５１から供給される電力を電動車両１の走行駆動力に変換する。これにより、駆動ユニット６は、リアアクスル７を介して走行駆動力を駆動輪８に伝達することで電動車両１を走行させる。
【００２２】
複数のケーブル９は、配電部３と駆動用バッテリパック４ａとの間、駆動用バッテリパック４ａと充電用バッテリパック４ｂとの間、及び充電用バッテリパック４ｂとバッテリ制御ユニット５０との間をそれぞれ電気的に接続する。
【００２３】
上記のような構成により、電動車両１は、駆動用バッテリパック４ａ及び充電用バッテリパック４ｂがケーブル９を介して物理的には直列に接続されているものの、配電部３及び制御装置５に対しては第１蓄電部Ｂ１及び第２蓄電部Ｂ２が電気的には並列に接続されていることになる。
【００２４】
次に、制御装置５の電力制御動作について説明する。図２は、本発明に係る制御装置５が実行する電力制御を示すフローチャートである。
【００２５】
制御装置５は、電動車両１の図示しないイグニションキーがＯＦＦからＯＮへ切り替えられた場合に、図２に示す電力制御をスタートさせる。尚、イグニションキーがＯＦＦの状態においては、第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２は、いずれも開状態であり、駆動用バッテリパック４ａ及び充電用バッテリパック４ｂからの電力の出力が禁止されている。
【００２６】
電力制御がスタートすると、制御装置５のバッテリ制御ユニット５０は、第２スイッチＳＷ２を開状態に維持し、第１スイッチＳＷ１を閉状態に切り替える（ステップＳ１）。これにより、制御装置５は、第１蓄電部Ｂ１の放電電力が充電用バッテリパック４ｂ及び電力供給部５１を介してモータ６０へ供給されるように制御することにより、駆動用バッテリパック４ａの電力で電動車両１を走行させる。
【００２７】
ステップＳ１において、駆動用バッテリパック４ａからの電力により電動車両１の走行が開始すると、制御装置５の電力容量取得部５２は、駆動用バッテリパック４ａの電力容量情報を取得する。そして、制御装置５は、駆動用バッテリパック４ａの電力容量、すなわちＳＯＣが所定値ＴＨ未満であるか否かを判定する（ステップＳ２）。
【００２８】
ここで、所定値ＴＨは、駆動用バッテリパック４ａの残容量が、電動車両１の走行を継続できない程度にまで低下したことを判定するために設定される閾値であり、例えば満充電状態のＳＯＣの１５％のように固定値であってもよく、各種パラメータに基づいて適宜算出される変動値であってもよい。
【００２９】
ステップＳ２において、駆動用バッテリパック４ａのＳＯＣが所定値ＴＨ以上であると判定された場合（ステップＳ２でＮｏ）、制御装置５は、第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２の開閉制御を維持し、引き続き電動車両１を駆動用バッテリパック４ａの電力により走行させる。
【００３０】
ステップＳ２において、駆動用バッテリパック４ａのＳＯＣが所定値ＴＨ未満であると判定された場合（ステップＳ２でＹｅｓ）、制御装置５は、駆動用バッテリパック４ａのＳＯＣ残量で電動車両１の走行を継続できないと判定し、電動車両１のドライバーに駆動用バッテリパック４ａの残量低下を通知する（ステップＳ３）。
【００３１】
ここで、残量低下の通知は、例えば、電動車両１の運転席に設けられる表示灯や音声出力等の手段により行うことができる。そして、当該通知により、制御装置５は、電動車両１のドライバーに対して駆動用バッテリパック４ａを充電するために駐車するよう促し、電動車両１が駐車状態であるか否かを判定する（ステップＳ４）。
【００３２】
ステップＳ４において、駐車状態が検出されるまでは（ステップＳ４でＮｏ）、制御装置５は、駆動用バッテリパック４ａのＳＯＣ残量で可能な限り電動車両１の走行を試みる。
【００３３】
一方、ステップＳ４において、駐車状態が検出された場合（ステップＳ４でＹｅｓ）、制御装置５のバッテリ制御ユニット５０は、充電用バッテリパック４ｂの電力で駆動用バッテリパック４ａを充電する。つまり、バッテリ制御ユニット５０は、第１スイッチＳＷ１を閉状態に維持すると共に、第２スイッチＳＷ２を開状態から閉状態に切り替える（ステップＳ５）。これにより、制御装置５は、第２蓄電部Ｂ２の放電電力が第１蓄電部Ｂ１の充電電力となるように制御することにより、駆動用バッテリパック４ａの充電を開始する。
【００３４】
ステップＳ５において、駆動用バッテリパック４ａの充電が開始されると、制御装置５の電力容量取得部５２は、駆動用バッテリパック４ａの電力容量情報を取得する。そして、制御装置５は、駆動用バッテリパック４ａのＳＯＣが満充電状態であるか否かを判定する（ステップＳ６）。
【００３５】
ステップＳ６において、駆動用バッテリパック４ａのＳＯＣが満充電状態でないと判定された場合（ステップＳ６でＮｏ）、制御装置５は、第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２の開閉制御を維持し、駆動用バッテリパック４ａの充電を継続する。ここで、電動車両１のドライバーは、駆動用バッテリパック４ａが満充電状態に達していなくても、走行に十分な電力が充電されたと判断できる場合には、駆動用バッテリパック４ａの充電を打ち切り、電動車両１の走行を再開させてもよい。
【００３６】
ステップＳ６において、駆動用バッテリパック４ａのＳＯＣが満充電状態に達したと判定された場合（ステップＳ６でＹｅｓ）、制御装置５は、駆動用バッテリパック４ａの充電が完了したと判定し、電動車両１のドライバーに駆動用バッテリパック４ａの満充電状態を通知する（ステップＳ７）。
【００３７】
そして、制御装置５は、電動車両１のドライバーに対して充電完了を通知後、電力制御の実行を終了する。
【００３８】
このように、制御装置５は、駆動用バッテリパック４ａの電力により電動車両１を走行させ、電動車両１の駐車中に充電用バッテリパック４ｂの電力により駆動用バッテリパック４ａを充電することにより、複数のバッテリパック４が同時に放電しないよう制御する。
【００３９】
続いて、本発明に係る制御装置５の効果について説明する。ここでは、本発明の制御装置５に対する比較対象として、上記の複数のバッテリパック４を全て同時に使用して電動車両１を走行させた場合について、図１を参照しつつ説明する。また、説明の簡単化のため、第１蓄電部Ｂ１及び第２蓄電部Ｂ２が電力供給部５１に対してのみ電力を供給するものとする。
【００４０】
図１において、複数のバッテリパック４を同時に放電させる場合、第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２が共に閉状態に制御されることにより、並列に接続された第１蓄電部Ｂ１と第２蓄電部Ｂ２とが電力供給部５１に同時に電力を供給することになる。
【００４１】
このとき、第２蓄電部Ｂ２は、第１蓄電部Ｂ１よりも電力供給部５１までの配線距離が近いため、その配線抵抗の小ささに応じた分だけ多くの電流が出力されてしまう。従って、第１蓄電部Ｂ１及び第２蓄電部Ｂ２を同時に使用して電動車両１を走行させた場合、第１蓄電部Ｂ１よりも第２蓄電部Ｂ２がより多くの電流を出力する状態が常態化し、両者の劣化の進行速度に偏りが生じてしまう。
【００４２】
尚、第１蓄電部Ｂ１及び第２蓄電部Ｂ２が配電部３及び電力供給部５１の両方に電力を供給する場合であっても、配電部３と比較して電力供給部５１が要求する電力が圧倒的に大きいため、両者の劣化の進行速度に偏りが生じる状況は変わらない。
【００４３】
これに対し、本発明に係る制御装置５は、駆動用バッテリパック４ａ及び充電用バッテリパック４ｂを順次独立して放電させるため、駆動用バッテリパック４ａよりも充電用バッテリパック４ｂがより多くの電流を出力する状態が常態化せず、両者のそれぞれの電流出力を個別に管理することができる。
【００４４】
以上のように本発明に係る電動車両１の制御装置５は、駆動用バッテリパック４ａの電力により電動車両１を走行させ、電動車両１の駐車中に充電用バッテリパック４ｂの電力で駆動用バッテリパック４ａを充電する。このため、本発明の制御装置５は、駆動用バッテリパック４ａと充電用バッテリパック４ｂとを同時に放電させないように制御するため、バッテリパックごとの劣化の進行速度に偏りが生じる虞を低減することができる。
【００４５】
また、本発明に係る電動車両１の制御装置５は、駆動用バッテリパック４ａ及び充電用バッテリパック４ｂからの電力供給を独立して制御することができるため、各バッテリパック４を管理するための制御が複雑になる虞を低減することができる。
【００４６】
以上で実施形態の説明を終えるが、本発明は上記した実施形態に限定されるものではない。例えば、上記の実施形態では、制御装置５までの配線距離が相対的に遠い方のバッテリパック４を駆動用バッテリパック４ａとする態様を例示したが、駆動用バッテリパック４ａと充電用バッテリパック４ｂの配置は上記と逆であってもよい。また、上記の実施形態では充電用バッテリパック４ｂが一つである態様を例示したが、複数の充電用バッテリパック４ｂを備えることにより、駆動用バッテリパック４ａの充電回数を増加させてもよい。
【００４７】
さらに、上記の実施形態では駆動用バッテリパック４ａと充電用バッテリパック４ｂとの異同を問わなかったが、互いに特性の異なるバッテリパック４を適用してもよい。より具体的には、駆動用バッテリパック４ａには長時間の安定出力に適したバッテリパック４を採用し、充電用バッテリパック４ｂには充電電力を速やかに供給可能なバッテリパック４を採用してもよい。また、複数の駆動用バッテリパック４ａを備える場合、充電用バッテリパック４ｂによる充電ステップにおいて車両を停車させる必要はない。例えば、走行中に電力容量が低下した駆動用バッテリパック４ａから高電力容量の駆動用バッテリパック４ａに切り替えた後、走行を継続しながら、充電用バッテリパック４ｂによる充電ステップを実施してもよい。
【符号の説明】
【００４８】
１  電動車両
４  バッテリパック
４ａ  駆動用バッテリパック
４ｂ  充電用バッテリパック
５  制御装置
６  駆動ユニット
５０  バッテリ制御ユニット
５１  電力供給部
５２  電力容量取得部
ＳＷ１〜ＳＷ２  第１スイッチ〜第２スイッチ
Ｂ１〜Ｂ２  第１蓄電部〜第２蓄電部
【図１】
2019221095.tif 000003
【図２】
2019221095.tif 000004