(57)【要約】【課題】バッテリの劣化による走行可能距離の減少を抑制することができる電動車両及びその制御方法を提供する。【解決手段】駆動輪１９に動力を伝達する出力軸（１３、１７）と、出力軸に接続されたモータジェネレータ２０と、モータジェネレータ２０にインバータ２１を介して接続されたバッテリ２２とを備える電動車両１０において、バッテリ２２の満充電（充電率：１００％）における充電容量は、劣化が進行して交換が必要な状態のバッテリ２２の充電容量の上限値Ｑ１である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動輪に動力を伝達する出力軸と、この出力軸に接続されたモータジェネレータと、このモータジェネレータにインバータを介して接続されたバッテリとを備える電動車両において、
前記バッテリの満充電における充電容量は、劣化が進行して交換が必要な状態のそのバッテリの充電容量の上限値であることを特徴とする電動車両。
【請求項２】
前記バッテリの充電容量を取得する状況取得装置と、前記状況取得装置に電気的に接続された制御装置とを備えて、この制御装置に前記上限値が設定されて、
前記バッテリを充電する場合は、前記状況取得装置が取得した充電容量に基づいて、前記制御装置により、取得したその充電容量が前記上限値に達したときに、前記バッテリの充電率が満充電になったと判定する制御をする構成にした請求項１に記載の電動車両。
【請求項３】
前記インバータに前記モータジェネレータを回生駆動させて前記バッテリの充電率が満充電になったと判定したときに、前記制御装置により、前記インバータに前記モータジェネレータの回生駆動を停止させて前記バッテリの充電を停止させる指示をする制御をする構成にした請求項２に記載の電動車両。
【請求項４】
前記バッテリが外部電源に接続されてその外部電源により前記バッテリを充電させて前記バッテリの充電率が満充電になったと判定したときに、前記制御装置により、前記外部電源から前記バッテリへの充電を停止させる指示をする制御をする構成にした請求項２又は３に記載の電動車両。
【請求項５】
前記状況取得装置が、前記バッテリの充電容量に加えて内部抵抗を取得可能に構成されると共に、前記制御装置に電気的に接続された警告装置を備えて、
前記状況取得装置が取得した内部抵抗に基づいて、前記制御装置により、取得したその内部抵抗が予め設定された交換閾値に達して前記バッテリに充電可能な充電容量が前記上限値になったときに、前記警告装置に警告させて前記バッテリの交換を促す制御をする構成にした請求項２〜４のいずれか１項に記載の電動車両。
【請求項６】
インバータにより、駆動輪に動力を伝達する出力軸に接続されたモータジェネレータを回生駆動させて、そのモータジェネレータに前記インバータを介して電気的に接続されたバッテリを充電する、又は外部電源から直接バッテリを充電する電動車両の制御方法において、
前記バッテリの充電容量を取得し、
取得したその充電容量が、劣化が進行して交換が必要な状態の前記バッテリにおける充電容量の上限値に達したか否かを判定し、
前記充電容量が前記上限値に達したときに、前記バッテリの充電率が満充電に達したと見做して、前記インバータにより前記モータジェネレータの回生駆動を停止、又は前記外部電源からの充電を停止させることで、前記バッテリの充電を停止することを特徴とする車両の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動車両及びその制御方法に関し、より詳細には、バッテリの劣化による走行可能距離の減少を抑制する電動車両及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
メインバッテリとサブバッテリとを備えて、それらの間で適宜電力の移動を行う構成とすることで、メインバッテリの使用可能な範囲をサブバッテリの使用可能な範囲よりも狭い範囲で使用する電動車両が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
特許文献１に記載の電動車両は、メインバッテリの使用可能な範囲を狭くすることで、メインバッテリの劣化を抑制して、メインバッテリの交換頻度を低減している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１４７１９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、電動車両のモータ走行における走行距離は、バッテリの充電容量（バッテリに充電された電力量）に依存する。それ故、バッテリが劣化するに伴ってバッテリに充電可能な充電容量が少なくなると、電動車両のモータ走行における走行距離がユーザーの要求する距離よりも短くなるという問題があった。
【０００６】
特許文献１に記載の電動車両は、メインバッテリの劣化を抑制するものであり、メインバッテリが劣化した場合について何ら対策していない。それ故、特許文献１に記載の電動車両においても、メインバッテリが劣化すると電動車両のモータ走行における走行距離がユーザーの要求する距離よりも短くなるという問題が生じる。
【０００７】
本発明の目的は、バッテリの劣化による走行可能距離の減少を抑制することができる電動車両及びその制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成する本発明の電動車両は、駆動輪に動力を伝達する出力軸と、この出力軸に接続されたモータジェネレータと、このモータジェネレータにインバータを介して接続されたバッテリとを備える電動車両において、前記バッテリの満充電における充電容量は、劣化が進行して交換が必要な状態のそのバッテリの充電容量の上限値であることを特徴とする。
【０００９】
また、上記の目的を達成する本発明の電動車両の制御方法は、インバータにより、駆動輪に動力を伝達する出力軸に接続されたモータジェネレータを回生駆動させて、そのモータジェネレータに前記インバータを介して電気的に接続されたバッテリを充電する、又は外部電源から直接バッテリを充電する電動車両の制御方法において、前記バッテリの充電容量を取得し、取得したその充電容量が、劣化が進行して交換が必要な状態の前記バッテリの充電容量の上限値に達したか否かを判定し、前記充電容量が前記上限値に達したときに、前記バッテリの充電率が満充電に達したと見做して、前記インバータにより前記モータジェネレータの回生駆動を停止、又は前記外部電源からの充電を停止させることで、前記バッテリの充電を停止することを特徴とする。
【００１０】
ここでいう電動車両とは、モータジェネレータを駆動源として走行可能な車両であればよく、駆動源がモータジェネレータのみの純電気車両（ＥＶともいう）や駆動源がモータジェネレータとエンジンとの両方のハイブリッド車両（ＨＥＶともいう）を包含するものである。
【００１１】
また、満充電とは、バッテリにおいて予め設定された使用可能な充電容量まで充電された状態を示し、充電率において１００％の標記で示されるものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、バッテリの満充電における充電容量を、劣化が進行して交換が必要な状態のバッテリの充電容量の上限値に設定して予めバッテリの充電容量における使用領域を限定する。それ故、バッテリが新品の場合とバッテリが劣化した場合とで使用可能な充電容量を等しくできる。これにより、バッテリが劣化しても満充電における充電容量が減少することを回避するには有利になり、バッテリが劣化してもモータ走行の走行距離を減少させずに、ユーザーの要求する走行距離まで走行させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の電動車両の第一実施形態を例示する構成図である。
【図２】図１のバッテリ制御システムを例示する構成図である。
【図３】図１のバッテリにおける使用時間、充電容量、及び充電率の関係を例示する関係図である。
【図４】本発明の電動車両の制御方法の実施形態を例示するフロー図である。
【図５】本発明の電動車両の第二実施形態を例示する構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明の電動車両の実施形態について、図面を参照して説明する。図１に例示するように、第一実施形態の電動車両１０は、普通乗用車又はバスやトラックなどの大型自動車であり、駆動源としてエンジン１１及びモータジェネレータ２０の両方を搭載したハイブリッド車両（ＨＥＶともいう）である。なお、電動車両１０としては、モータジェネレータ２０の駆動力により走行可能な車両であればよく、駆動源としてモータジェネレータ２０のみを搭載した純電気車両（ＥＶともいう）も例示される。
【００１５】
エンジン１１においては、複数（この例では４個）の気筒１２内における燃料の燃焼により発生した熱エネルギーにより、クランクシャフト１３が回転駆動される。このエンジン１１には、ディーゼルエンジンやガソリンエンジンが用いられる。クランクシャフト１３の一端は、エンジンクラッチ１４（例えば、湿式多板クラッチなど）を介してモータジェネレータ２０の回転軸の一端に接続されている。
【００１６】
モータジェネレータ２０には、発電運転が可能な永久磁石式の交流同期モータが用いられている。このモータジェネレータ２０の回転軸の他端は、モータクラッチ１５（例えば、湿式多板クラッチなど）を通じて、トランスミッション１６のインプットシャフトに接続されている。このモータジェネレータ２０は、エンジン１１を始動するスターターモータ（図示せず）の代わりに、クランキングを行う機能も有している。
【００１７】
トランスミッション１６には、電動車両１０の運転状態と予め設定されたマップデータとに基づいて決定された目標変速段へ自動的に変速する変速機が用いられている。トランスミッション１６で変速された回転動力は、アウトプットシャフトに接続されたプロペラシャフト１７を通じてデファレンシャル１８に伝達され、後輪である一対の駆動輪１９にそれぞれ駆動力として分配される。
【００１８】
モータジェネレータ２０は、駆動輪１９に動力を伝達する出力軸として、クランクシャフト１３及びトランスミッション１６のインプットシャフトにエンジンクラッチ１４及びモータクラッチ１５のそれぞれを介して接続されている。なお、モータジェネレータ２０と出力軸との接続はこれに限定されずに、例えば、モータジェネレータ２０をトランスミッション１６のアウトプットシャフトを出力軸として、そのアウトプットシャフトにＰＴＯ機構（動力取出機構）を介して接続させてもよい。また、モータジェネレータ２０をエンジン１１のクランクシャフト１３を出力軸として、そのクランクシャフト１３に無端状のベルト及びプーリーからなる動力伝達機構を介して接続させてもよい。また、モータジェネレータ２０をプロペラシャフト１７を出力軸として、そのプロペラシャフト１７に減速機構を介して接続させてもよい。
【００１９】
モータジェネレータ２０は、インバータ２１を介してバッテリ２２に電気的に接続されており、ＤＣ／ＤＣコンバーター２３を介して低電圧バッテリ２４に電気的に接続されている。バッテリ２２としては、リチウムイオンバッテリやニッケル水素バッテリなどが好ましく例示される。また、低電圧バッテリ２４には鉛バッテリが用いられる。ＤＣ／ＤＣコンバーター２３は、バッテリ２２と低電圧バッテリ２４との間における充放電の方向及び出力電圧を制御する機能を有している。また、低電圧バッテリ２４は、各種の車両電装品２５に電力を供給する。
【００２０】
電動車両１０は、車両制御システム３０、バッテリ制御システム３１、及び警告装置３２を備えている。車両制御システム３０はエンジン１１及びモータジェネレータ２０を制御するシステムであり、バッテリ制御システム３１はバッテリ２２を制御するシステムであり、警告装置３２は警告灯や警告ブザーである。
【００２１】
具体的に、車両制御システム３０は、電動車両１０の発進時や加速時に、バッテリ２２から電力を供給されたモータジェネレータ２０により駆動力の少なくとも一部をアシストする。一方で、慣性走行時や制動・減速時に、モータジェネレータ２０による回生発電を行い、プロペラシャフト１７等に発生する余剰の運動エネルギーを電力に変換してバッテリ２２を充電する。
【００２２】
バッテリ制御システム３１は、バッテリ２２の充電容量Ｑｘ、内部抵抗Ｒｘ、及び温度Ｔｘをモニタリングして、バッテリ２２の充電率（残量）、劣化度、及び異常を診断する。バッテリ制御システム３１は、その診断結果を車両制御システム３０に送る。つまり、車両制御システム３０は、前述の電動車両１０の走行状況（発進時や加速時、慣性走行時や制動・減速時）に加えてにバッテリ２２の状況に応じてモータジェネレータ２０の力行駆動又は回生駆動を制御する。また、バッテリ制御システム３１は、その診断結果に基づいて警告装置３２により警告を行う。
【００２３】
車両制御システム３０は、各種情報処理を行うＣＰＵ、その各種情報処理を行うために用いられるプログラムや情報処理結果を読み書き可能な内部記憶装置、及び各種インターフェースなどから構成されるハードウェアである。車両制御システム３０は、信号線（一点鎖線で示す）を通じて、エンジン１１、エンジンクラッチ１４、モータクラッチ１５、トランスミッション１６、インバータ２１、及びバッテリ制御システム３１と接続されている。
【００２４】
図２に例示するように、バッテリ制御システム３１は、信号線（一点鎖線で示す）を通じて、バッテリ２２、車両制御システム３０、及び警告装置３２に電気的に接続されている。バッテリ制御システム３１は、状況取得装置として、バッテリ２２の充電容量Ｑｘを取得する充電容量取得装置３３と、バッテリ２２の内部抵抗Ｒｘを取得する内部抵抗取得
装置３４と、を有すると共に、それらの回路に接続された制御装置３５を有する。
【００２５】
充電容量取得装置３３は、電圧計及び電流計、あるいは電圧測定回路や電流測定回路からなり、バッテリ２２に充電された電気量である充電容量Ｑｘを取得するものである。内部抵抗取得装置３４も同様に電圧計及び電流計、あるいは電圧測定回路や電流測定回路からなり、バッテリ２２の内部抵抗（内部インピーダンス）Ｒｘを取得するものである。これらの状況取得装置としては、バッテリ２２のパラメータを直接的に検知するセンサや回路の他に、別のパラメータから間接的に検知するものも例示される。また、バッテリ２２の内部の温度Ｔｘを取得するものを有してもよい。
【００２６】
制御装置３５は、各種情報処理を行うＣＰＵ、その各種情報処理を行うために用いられるプログラムや情報処理結果を読み書き可能な内部記憶装置、及び各種インターフェースなどから構成されるハードウェアである。
【００２７】
制御装置３５は、各機能要素として、劣化判定部３６、及び充電率判定部３７を有している。劣化判定部３６は、内部抵抗取得装置３４が取得したバッテリ２２の内部抵抗Ｒｘに基づいてバッテリ２２の劣化を判定する機能要素である。また、充電率判定部３７は、充電容量取得装置３３が取得した充電容量Ｑｘに基づいてバッテリ２２の充電率を判定する機能要素である。各機能要素は、プログラムとして制御装置３５の内部記憶装置に記憶されていて、適時、ＣＰＵにより実行されている。なお、各機能要素としては、プログラムの他にそれぞれが独立して機能する装置としてもよい。
【００２８】
図３に例示するように、バッテリ制御システム３１により充電率が制御されたバッテリ２２の満充電（充電率１００％の状態）における充電容量Ｑｘは、劣化が進行して交換が必要な状態のバッテリ２２の充電容量の上限値Ｑ１である。また、バッテリ２２の満放電（充電率０％の状態）における充電容量Ｑｘは、ゼロよりも大きい下限値Ｑ２である。
【００２９】
バッテリ２２の新品時（交換時）ｔ０、ｔ１において、バッテリ２２の充電容量Ｑｘの下限値は「ゼロ」であり、上限値はＱｍａｘである。バッテリ２２の充電容量Ｑｘの上限値は、一点鎖線で例示するようにバッテリ２２の劣化の進行に伴って低下する。バッテリ２２の劣化は、バッテリ２２の内部抵抗Ｒｘの大きさに比例する。つまり、バッテリ２２の内部抵抗Ｒｘが大きくなるに比例してバッテリ２２の充電容量Ｑｘの上限値が小さくなる。
【００３０】
上限値Ｑ１は、劣化が進行して交換が必要な状態のバッテリ２２の充電容量の上限値である。上限値Ｑ１は、バッテリ２２の内部抵抗Ｒｘが交換閾値Ｒ１に達したときの充電容量の上限値である。交換閾値Ｒ１は、バッテリ２２の仕様により予め設定されていることから、上限値Ｑ１も同様に、バッテリ２２の仕様により予め設定されている。例えば、交換閾値Ｒ１をバッテリ２２の新品時ｔ０、ｔ１のときの内部抵抗の倍の値と設定すると、上限値Ｑ１は、バッテリ２２の新品時ｔ０、ｔ１のときの最大値Ｑｍａｘの５０％程度となる。
【００３１】
下限値Ｑ２は、バッテリ２２の新品時ｔ０、ｔ１の充電容量Ｑｘの下限値である「ゼロ」よりも大きい値であればよい。下限値Ｑ２としては、新品時ｔ０、ｔ１の充電容量Ｑｘの下限値である「ゼロ」よりも大きく、且つ、上限値Ｑ１の５０％以下の値が好ましく、モータジェネレータ２０によりエンジン１１を少なくとも一回分、クランキング可能な充電容量よりも大きい値がより好ましい。
【００３２】
図４に例示するように、電動車両１０の制御方法は、予め設定された周期ごとに繰り返し行われるものである。なお、上述したとおり、モータジェネレータ２０の回生発電ある
いはアシスト駆動は、電動車両１０の走行状況に応じて選択されるが、この実施形態では、モータジェネレータ２０の回生発電可能な状況が続いているものとして説明する。
【００３３】
内部抵抗取得装置３４がバッテリ２２の内部抵抗Ｒｘを取得する（Ｓ１１０）。次いで、劣化判定部３６が取得した内部抵抗Ｒｘに基づいてバッテリ２２の劣化を判定する（Ｓ１２０）。具体的に、劣化判定部３６が取得した内部抵抗Ｒｘが予め設定した交換閾値Ｒ１を下回っているか否かを判定し、内部抵抗Ｒｘが交換閾値Ｒ１に達したときに交換が必要なほどバッテリ２２の劣化が進行していると判定する。
【００３４】
劣化判定部３６が内部抵抗Ｒｘに基づいてバッテリ２２の劣化が進行して交換が必要と判定すると（Ｓ１２０：ＮＯ）、劣化判定部３６が警告装置３２に警告させる指示を出す（Ｓ１３０）。警告装置３２が警告灯で構成される場合は警告灯を点灯、あるいは点滅させる。
【００３５】
次いで、充電容量取得装置３３がバッテリ２２の充電容量Ｑｘを取得する（Ｓ１４０）。次いで、充電率判定部３７が取得した充電容量Ｑｘに基づいてバッテリ２２の充電率を判定する（Ｓ１５０）。具体的に、充電率判定部３７が取得した充電容量Ｑｘが予め設定した上限値Ｑ１を下回っているか否かを判定し、充電容量Ｑｘが上限値Ｑ１に達したときにバッテリ２２の充電率が満充電（１００％）になったと見做す。
【００３６】
充電率判定部３７がバッテリ２２の充電率が満充電に満たないと判定すると、充電率判定部３７が車両制御システム３０にモータジェネレータ２０における回生発電を継続させる指示を出す（Ｓ１６０）。一方、充電率判定部３７がバッテリ２２の充電率が満充電に達したと判定すると、充電率判定部３７が車両制御システム３０にモータジェネレータ２０における回生発電を停止させる指示を出す（Ｓ１７０）。
【００３７】
このように電動車両１０によれば、バッテリ２２の満充電（充電率１００％に状態）における充電容量を、劣化が進行して交換が必要な状態のバッテリ２２の充電容量の上限値Ｑ１に設定して予めバッテリ２２の充電容量における使用領域を限定する。それ故、バッテリ２２が新品の場合とバッテリ２２が劣化した場合とで使用可能な充電容量を等しくできる。これにより、バッテリ２２が劣化しても満充電における充電容量が減少することを回避するには有利になり、バッテリ２２が劣化してもモータ走行の走行距離を減少させずに、ユーザーの要求する走行距離まで走行させることができる。
【００３８】
図３に例示するように、電動車両１０は、バッテリ２２の充電容量Ｑｘを下限値Ｑ２と上限値Ｑ１との間の使用領域に限定する。つまり、電動車両１０は、バッテリ２２を満充電したときにモータ走行で到達可能な走行距離は、バッテリ２２の充電容量Ｑｘが上限値Ｑ１から下限値Ｑ２になるまでである。バッテリ２２の新品時ｔ０と、交換直前（ｔ１の手前）とで比較しても、バッテリ２２を満充電したときの充電容量Ｑｘの使用可能な領域は上限値Ｑ１から下限値Ｑ２になるまでと変わらずに一定である。つまり、バッテリ２２を満充電したときのモータ走行で到達可能な走行距離が、バッテリ２２の新品時と交換直前とで略同等になる。
【００３９】
また、この実施形態で、バッテリ２２の使用可能な充電容量Ｑｘを上限値Ｑ１と下限値Ｑ２との間に限定することで、バッテリ２２の過充電や過放電を回避することができる。これにより、過充電や過放電による劣化の進行を抑制するには有利になる。
【００４０】
図５に例示するように、第二実施形態の電動車両１０は、第一実施形態に対してバッテリ２２の充電方法が異なる。この実施形態のバッテリ２２は、充電スタンドに設置されている外部電源４０に接続可能であり、接続された外部電源４０から供給される電力を充電
可能に構成されている。バッテリ２２と外部電源４０との接続としては、外部電源４０に接続された電源ケーブルを電動車両１０に設置されたコンセントに差し込むタイプ、電動車両１０から導出した電源ケーブルを外部電源４０のコンセントに差し込むタイプが例示される。
【００４１】
この実施形態の電動車両１０の制御方法は、上記で説明したステップＳ１７０の代わりに、外部電源４０からバッテリ２２への充電を停止させるステップを行う。このステップとしては、警告装置３２に運転者に外部電源４０とバッテリ２２との接続を解除させる警告させる指示を出すステップが例示される。また、外部電源４０とバッテリ２２との間の電気回路を切断するステップとしてもよい。
【００４２】
このように、外部電源４０によりバッテリ２２を充電する場合でも、バッテリ２２が新品の場合とバッテリ２２が劣化した場合とで使用可能な充電容量を等しくできる。これにより、バッテリ２２が劣化しても満充電における充電容量が減少することを回避するには有利になり、バッテリ２２が劣化してもモータ走行の走行距離を減少させずに、ユーザーの要求する走行距離まで走行させることができる。
【００４３】
既述した実施形態で、バッテリ２２の充電率をバッテリ制御システム３１により制御する構成を例示したが、バッテリ２２の充電率をバッテリ制御システム３１に代えて車両制御システム３０により制御するように構成してよい。
【符号の説明】
【００４４】
１０  電動車両
１３、１７  出力軸（クランクシャフト、プロペラシャフト）
１９  駆動輪
２０  モータジェネレータ
２１  インバータ
２２  バッテリ
３１  バッテリ制御システム
３３  充電容量取得装置
３４  内部抵抗取得装置
３５  制御装置
【図１】
2019050650.tif 000003
【図２】
2019050650.tif 000004
【図３】
2019050650.tif 000005
【図４】
2019050650.tif 000006
【図５】
2019050650.tif 000007