(57)【要約】      （修正有）【課題】走行距離の延長を要するような不測の事態に対処することが可能で、ユーザにとって利便性の高い電気駆動移動体の電力供給システムを提供する。【解決手段】電気駆動移動体の駆動モータＭに電力供給を行うシステムであって、二次電池である主電池１と、駆動モータＭ及び主電池１に対して選択的に電力供給する一次電池である補助電池２と、駆動用モータＭ、主電池１及び補助電池２を統括的に制御する車両制御手段ＣＵとを備え、車両制御手段ＣＵは、主電池１の残容量が第１閾値以下になった場合に、補助電池２の起動を可能にする機能を有する電力供給システムとし、目的地まで走行するのに主電池１の残容量が不足すると判明した場合に、補助電池２を緊急用電源として起動させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気駆動移動体の駆動モータに電力供給を行うシステムであって、
二次電池である主電池と、
駆動モータ及び主電池に対して選択的に電力供給する一次電池である補助電池と、
駆動用モータ、主電池及び補助電池を統括的に制御する車両制御手段とを備え、
車両制御手段は、主電池の残容量が第１閾値以下になった場合に、補助電池の起動を可能にする機能を有することを特徴とする電気駆動移動体の電力供給システム。
【請求項２】
補助電池は、空気電池であることを特徴とする請求項１に記載の電気駆動移動体の電力供給システム。
【請求項３】
車両制御手段は、主電池の残容量が第１閾値以下になった場合に、補助電池を人為的に起動させるための操作部を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の電気駆動移動体の電力供給システム。
【請求項４】
車両制御手段は、主電池の残容量が第１閾値以下になった場合に、補助電池の起動により走行可能となる距離を表示する表示部を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気駆動移動体の電力供給システム。
【請求項５】
車両制御手段は、残容量の第１閾値よりも小さい第２閾値と、第２閾値以下で且つ補助電池を強制起動させるための判断基準である第３閾値とを記憶していると共に、
主電池の残容量が第２閾値以下になった場合に、補助電池を強制起動するまでに主電池により走行可能な距離を表示部に表示する機能を有することを特徴とする請求項４に記載の電気駆動移動体の電力供給システム。
【請求項６】
車両制御手段は、主電池の残容量が第３閾値以下になった場合に、補助電池を強制的に起動させると共に、駆動系の要求出力を制限する機能を有することを特徴とする請求項５に記載の電気駆動移動体の電力供給システム。
【請求項７】
車両制御手段は、補助電池の起動後に主電池の残容量が第３閾値以下になった場合に、駆動系の要求出力を制限する機能を有していることを特徴とする請求項６に記載の電気駆動移動体の電力供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気自動車等の電気駆動移動体において、その駆動モータに電力を供給するのに用いられる電気駆動移動体の電力供給システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の電力供給システムとしては、電気自動車の制御装置の名称で特許文献１に記載されたものがあった。特許文献１に記載の制御装置は、駆動系回路を介してモータに電力を供給するメインバッテリと、互いに並列に配置した第１及び第２の補助バッテリと、駆動系回路と第１補助バッテリとの間で電力の昇降圧を行う昇降圧器と、バッテリ制御部を備えている。
【０００３】
上記制御装置は、車両システムの作動時に、第１補助バッテリの残容量が所定の閾値以上である場合、バッテリ制御部が、第１補助バッテリから出力可能な電力を昇降圧器により昇圧して駆動系回路へ供給すると共に、第１補助バッテリから駆動系回路へ供給された電力と車両の要求出力との差分に相当する電力をメインバッテリから駆動系回路へ供給するように制御する。これにより、上記制御装置は、メインバッテリの頻繁な充放電を抑制し、メインバッテリの劣化を防ぐと同時に、車両の使用頻度や走行距離が小さいユーザであっても手軽に充電することを可能にしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−７５２４１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、上記した従来の制御装置では、走行モードにおいて補助バッテリを優先的に使用し、補助バッテリの残容量が所定値以下になった場合に、メインバッテリにより補助バッテリを充電をするようにしている。
【０００６】
このため、上記の制御装置では、メインバッテリの残容量が少なくなった時点で、目的地や経由地を急遽変更する等の事情により走行距離を延長せざるを得ない場合や、充電設備が見つからない場合などの不測の事態が発生すると、補助バッテリの残容量が充分ではなくなる可能性があることから、このような問題点を解決することが課題であった。
【０００７】
本発明は、上記従来の課題に着目して成されたものであって、目的地まで走行するのに主電池の残容量が不足すると判明した場合に、補助電池を緊急用電源として起動させることができ、走行距離の延長を要するような不測の事態に対処することが可能であり、ユーザにとって利便性の高い電気駆動移動体の電力供給システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係わる電気駆動移動体の電力供給システムは、電気自動車等の電気駆動移動体の駆動モータに電力供給を行うシステムであり、二次電池である主電池と、駆動モータ及び主電池に対して選択的に電力供給する一次電池である補助電池とを備えている。また、上記の電力供給システムは、駆動用モータ、主電池及び補助電池を統括的に制御する車両制御手段とを備えている。そして、上記の電力供給システムは、車両制御手段が、主電池の残容量が第１閾値以下になった場合に、補助電池の起動を可能にする機能を有する構成としており、上記構成をもって従来の課題を解決するための手段としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係わる電気駆動移動体の電力供給システムは、上記構成を採用したことにより、目的地まで走行するのに主電池の残容量が不足すると判明した場合に、補助電池を緊急用電源として起動させることができる。これにより、電力供給システムは、走行距離の延長を要するような不測の事態に対処することが可能であり、ユーザにとって非常に利便性の高いものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の電力供給システムの一実施形態を説明するブロック図である。
【図２】車両制御手段による制御を説明するフローチャートである。
【図３】図２に示すユーザ起動モードを説明するフローチャートである。
【図４】図２及び図３に示す強制起動モードを説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面に基づいて、本発明の電気駆動移動体の電力供給システムの一実施形態を説明する。
図１に示す電力供給システムは、電気自動車等の電気駆動移動体において、駆動モータＭに電力供給を行うものであって、二次電池である主電池１と、駆動モータＭ及び主電池１に対して選択的に電力供給する一次電池である補助電池２を備えている。
【００１２】
また、電力供給システムは、駆動用モータＭ、主電池１及び補助電池２を統括的に制御する車両制御手段ＣＵを備えている。この実施形態の電力供給システムは、主電池１の充放電を制御する主電池制御手段Ｃ１と、補助電池２の放電を制御する補助電池制御手段Ｃ２と、補助電池２の放電出力を昇圧させるＤＣ／ＤＣコンバータ３を備えている。これにより、車両制御手段ＣＵは、主電池制御部Ｃ１及び補助電池制御部Ｃ２を介して、主電池１及び補助電池２を制御するものとなっている。
【００１３】
さらに、電力供給システムは、主電池１から駆動モータＭに供給する電力を変換するインバータ４と、駆動モータＭの停止時に電装品を駆動するための車載充電器５と、低圧用バッテリ６と、低圧用バッテリ６の出力を昇圧させるＤＣ／ＤＣコンバータ７を備えている。車両制御手段ＣＵは、駆動用モータＭ、主電池制御手段Ｃ１及び補助電池制御手段Ｃ２に加えて、インバータ４、車載充電器５、及び各ＤＣ／ＤＣコンバータ３，７も統括的に制御する。
【００１４】
補助電池２は、より好ましい実施形態として一次電池タイプの金属空気電池である。金属空気電池は、カソード電極では空気中の酸素と電子から水酸化イオンが発生し、アノード電極である金属が水酸化イオンと反応して電子と酸化物金属を生成することで発電するものである。また、金属空気電池としては、不活性状態を維持し、起動する際に、カソード用酸素と冷却流体を兼ねた空気を供給して活性化（放電）させる方式や、液冷を兼ねた電池内に負極粒子と電解液、又は電解液を供給して活性化（放電）させる方式があり、いずれも使用することができる。したがって、電力供給システムにおける補助電池は、カソード用酸素や電解液の供給系を含む補助電池システムとしても良い。
【００１５】
また、この実施形態では、主電池制御手段Ｃ１、補助電池制御手段Ｃ２及び車両制御手段ＣＵを個別に図示したが、いずれの手段もコンピュータを用いることができるので、車両制御手段ＣＵに全ての機能を持たせることも可能である。また、図示の車両制御手段ＣＵは、主電池１や補助電池２を人為的に制御するためのスイッチ類から成る操作部１１と、各電池１，２の残容量や走行可能な距離等を表示するための表示部１２を備えている。
【００１６】
操作部１１及び表示部１２は、電気駆動移動体が電気自動車である場合には、運転者（ユーザ）が操作や確認をし易いように計器パネルあるいはその周辺に配置され、また、カーナビゲーションシステムに組み込むことも可能である。
【００１７】
そして、上記の電力供給システムは、実際の走行（移動）時においては、主電池１の残容量が少なくなった時点で、目的地や経由地を急遽変更する等の事情により走行距離を延長せざるを得ない場合や、充電設備が見つからない場合などの不測の事態が発生することがあり得るので、このような事態に対処するために以下の機能を備えている。
【００１８】
すなわち、電極供給システムにおける車両制御手段ＣＵは、主電池１の残容量が第１閾値以下になった場合に、補助電池２の起動を可能にする機能と、操作部１１により補助電池２を人為的に起動させる機能と、補助電池２の起動により走行可能となる距離を表示部１２に表示する機能を有している。
【００１９】
また、車両制御手段ＣＵは、残容量の第１閾値よりも小さい第２閾値と、第２閾値以下で且つ補助電池２を強制起動させるための判断基準である第３閾値とを記憶していると共に、主電池１の残容量が第２閾値以下になった場合に、補助電池２を強制起動するまでに主電池１により走行可能な距離を表示部１２に表示する機能を有している。
【００２０】
さらに、車両制御手段ＣＵは、主電池１の残容量が第３閾値以下になった場合に、補助電池２を強制的に起動させると共に、駆動モータＭを含む駆動系の要求出力を制限する機能と、補助電池２の起動後に主電池１の残容量が第３閾値以下になった場合に、駆動系の要求出力を制限する機能を有している。なお、この実施形態の車両制御手段ＣＵは、主電池１の残容量に関して、第３閾値よりも小さい第４閾値を記憶している。
【００２１】
第１閾値は、補助電池２の起動が可能になる主電池１の残容量であって、駆動系や空調系に主電池１からの電力供給がない状態で、補助電池２の放電容量を主電池１に充電しても過充電にならない残容量である。
【００２２】
第２閾値は、少なくとも補助電池２が起動していない場合に、補助電池２強制起動するまでに走行可能な距離を表示するための主電池１の残容量である。この第２閾値を基準にして主電池１の過放電を防止するため、主電池１から駆動系や空調系などへの電力出力の供給を制限することもできる。この場合、節電を図るために、空調系を制限又はＯＦＦにしたり、最高速度や加速性能の少なくとも一方を制限したりする。
【００２３】
第３閾値は、補助電池２が起動していない場合に、補助電池２を強制起動させると共に、補助電池２の冷却性能検出値に基づいて、駆動系のトルクや回転数を制御する主電池１の残容量である。また、主電池１からの放電が殆どない状態を示す。
【００２４】
第４閾値は、補助電池２の残容量であり、起動後の経過時間あるいは放電電流の積算値に基づいて算出することができ、また、冷却性能の検出値や補助電池２の温度から補正を行うこともできる。
【００２５】
次に、上記の電力供給システムの動作を図２に基づいて説明する。図２は、車両制御手段ＣＵによる制御を説明するフローチャートである。なお、車両制御手段ＣＵは、主電池１及び補助電池２の残容量等のデータを夫々の制御手段Ｃ１，Ｃ２から取得すると共に、起動や放電量調整などの指令信号を夫々の制御手段Ｃ１，Ｃ２に出力する。これにより、主電池１及び補助電池２は、夫々の制御手段Ｃ１，Ｃ２により制御される。
【００２６】
すなわち、車両制御手段ＣＵは、ステップＳ１において主電池１の残容量を検出し、ステップＳ２において残容量が第１閾値以下であるか否かを判定する。ステップＳ２において、残容量が第１閾値以下ではない場合（Ｎｏ）には、ステップＳ１に戻り、残容量が第１閾値以下である場合（Ｙｅｓ）にはステップＳ３に移行して、補助電池２の起動が可能になったことや、補助電池２を起動した場合の延長可能な走行距離（補助電池２の起動により走行可能となる距離）を表示部１２に表示する。
【００２７】
ステップＳ３において、補助電池２が起動可能である表示は、例えば、適当なマークの提示やランプの点灯、音声などを組み合わせることができる。このとき、車両制御手段ＣＵは、操作部１１により補助電池２を人為的に起動させることを可能にする。このとき、補助電池２を起動させるか否かは、運転者（ユーザ）が判断することができる。
【００２８】
また、ステップＳ３における延長可能な走行距離は、例えば、直前の一定時間の走行状態から走行に要する平均出力を算出し、これに基づいて表示しても良いし、ナビゲーションシステムの渋滞情報などを加味して表示しても良い。さらに、延長可能な走行距離は、加速や最高速度を制限した推奨モードで走行する場合の最長の走行距離として表示することもできる
【００２９】
次に、車両制御手段ＣＵは、ステップＳ４において補助電池２の起動指示があるか否か、すなわち操作部１２により起動されたか否かを判定する。ステップＳ４において、補助電池２の起動指示がある場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳ５に移行して補助電池２が起動開始することを表示部１２に表示し、ステップＳ６に移行して補助電池２を起動する。その後は、後記するユーザ起動モードになる。
【００３０】
上記ステップＳ６において、駆動モータＭの力行時に補助電池２を起動した場合には、駆動系の要求出力に対して、補助電池２からの放電出力を主電池１からの放電出力にアシストするように供給する。また、減速回生時や停車時には、主電池１で充電を行うことにより、主電池１の残容量の減りを抑制する。
【００３１】
また、ステップＳ４において、補助電池２の起動指示がない場合（Ｎｏ）には、ステップＳ７において主電池１の残容量が第２閾値以下であるか否かを判定する。ステップＳ７において、主電池１の残容量が第２閾値以下ではない場合（Ｎｏ）には、ステップＳ１に戻り、主電池１の残容量が第２閾値以下である場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳ８に移行して、空調や走行性能の制限を開始する旨の表示や、補助電池２の強制起動を開始するまでに延長可能な走行距離（補助電池２を強制起動するまでに主電池１により走行可能な距離）の表示を行う。
【００３２】
その後、ステップＳ９において空調、加速特性、最高車速を制限し、ステップＳ１０において主電池１の残容量が第３閾値以下であるか否かを判定する。ステップＳ１０において、主電池１の残容量が第３閾値以下ではない場合（Ｎｏ）には、ステップＳ１に戻り、主電池１の残容量が第３閾値以下である場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳ１１に移行して、補助電池２が起動開始することを表示部１２に表示し、ステップＳ１２に移行して補助電池２を起動する。その後は、後記する強制起動モードになる。
【００３３】
上記のステップＳ４〜Ｓ１２では、補助電池２が起動していない状態で、主電池１の残容量が第２閾値以下になった場合に、少なくとも補助電池２を強制起動するまでに走行できる距離を表示部１２に表示する。さらに、例えば空調を制限したり、加速性能や最高速度性能を制限することができる。そして、主電池１の残容量が第３閾値以下になった場合に、補助電池２が起動していなければ、これを強制的に起動させる。なお、第３閾値は、主電池１の過放電を防止するため、実質的な放電がまもなく終了する残容量とすることもできる。また、第２閾値と第３閾値は同じ値にすることもできる。
【００３４】
ユーザ起動モードは、図３に示すように、ステップＳ２１において補助電池２の残容量を検出し、ステップＳ２２において補助電池２の残容量が第４閾値以下であるか否かを判定する。ステップＳ２２において、補助電池２の残容量が第４閾値以下である場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳ２３に移行して補助電池２を停止させた後、ステップＳ２４に移行して主電池１の残容量を検出する。また、ステップＳ２２において、補助電池２の残容量が第４閾値以下ではない場合（Ｎｏ）には、補助電池２を停止させることなくステップＳ２４に移行する。
【００３５】
その後、ステップＳ２５において、表示部１２に走行可能な距離を表示し、ステップＳ２６において主電池１の残容量が第２閾値以下であるか否かを判定する。つまり、先の補助電池２の起動により主電池１に充電が成されているので、主電池１の残容量と第２閾値とを再度比較している。そして、ステップＳ２６において、主電池１の残容量が第２閾値以下ではない場合（Ｎｏ）には、ステップＳ２７において空調や走行性能を制限する表示があるか否かを判定する。
【００３６】
ステップＳ２７に移行した時点では、主電池１の残容量に余裕があるとみなすことができるので、空調や走行性能を制限する表示がない場合（Ｎｏ）には、ステップＳ２１に戻り、空調や走行性能を制限する表示がある場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳ２８において空調や走行性能を制限する表示を解除して、ステップＳ２１に戻る。
【００３７】
また、先のステップＳ２６において、主電池１の残容量が第２閾値以下である場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳ２９において空調や走行性能の制限を開始する表示をし、次いで、ステップＳ３０において空調、加速特性、最高車速を制限し、ステップＳ３１において主電池１の残容量が第３閾値以下であるか否かを判定する。ステップＳ３１において、主電池１の残容量が第３閾値以下ではない場合（Ｎｏ）には、ステップＳ２１に戻り、主電池１の残容量が第３閾値以下である場合（Ｙｅｓ）には、強制起動モードになる。
【００３８】
強制起動モードは、図４に示すように、ステップＳ４１において補助電池２の冷却性能を検出し、ステップＳ４２において駆動モータＭを含む駆動系のトルクや回転数を制御し、ステップＳ４３において強制起動モード状態であることを表示部１２に表示すると共に、走行可能な距離を同じく表示部１２に表示する。
【００３９】
すなわち、運転者（ユーザ）の指示に基づいているか否かに係わらず、補助電池２の起動後に主電池１の残容量が第３閾値以下になった場合は、補助電池２の出力のみで加速や走行を行う必要があると判断し、補助電池２の最大出力で走行できるように駆動系のトルクや回転数を制限する。また、この際には、空調を完全に停止することもできる。
【００４０】
さらに、補助電池２の冷却性能を示す検出値は、空冷システムの冷却空気取り入れ口の温度、電池の温度、及び温度変化率の少なくとも一つを用いることができる。この冷却性能を示す検出値に基づいて、補助電池２の残容量を算出し、残りの走行可能な距離を表示部１２に表示する。
【００４１】
そして、ステップＳ４４において補助電池２の残容量が第４閾値以下であるか否かを判定し、補助電池２の残容量が第４閾値以下ではない場合（Ｎｏ）には、ステップＳ４１に戻り、補助電池２の残容量が第４閾値以下である場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳ４５に移行して補助電池２を停止させる。
【００４２】
上記の電気駆動移動体の電力供給システムは、二次電池である主電池１と、一次電池である補助電池２と、主電池制御手段Ｃ１と、補助電池制御手段Ｃ２と、ＤＣ／ＤＣコンバータ３と、車両制御手段ＣＵとを備え、車両制御手段ＣＵが、主電池１の残容量が第１閾値以下になった場合に、補助電池２の起動を可能にする機能を有している。
【００４３】
これにより、電力供給システムは、補助電池２を緊急用電源として起動させることができるので、走行距離の延長を要するような不測の事態に対処することが可能であり、ユーザにとって非常に利便性の高いものとなる。
【００４４】
また、電力供給システムは、補助電池２が一次電池であるため、起動時の電池容量が変動せず、どれくらいの走行距離の延長が可能なのかユーザが予測しやすい。さらに、電力供給システムは、主電池１の残容量の不足を判断した後に補助電池２が起動可能になるので、電費の損失を抑制して通常走行することができ、不測の事態が発生した場合には、確実に走行距離を延長することができる。さらに、電力供給システムは、主電池１の残容量に基づいて補助電池２を起動させるので、減速停止が多いような走行モードにおいても主電池１の過充電を防止することができる
【００４５】
さらに、電力供給システムは、補助電池２として一次電池タイプの金属空気電池を用いることで、容量密度が大きくてコンパクトな車載性に優れた補助電池システムとすることができ、しかも、昇圧のみのコンバータ３を用いれば良いので、補助電池システムの小型軽量化や低コスト化を実現することができる。
【００４６】
さらに、電力供給システムは、車両制御手段ＣＵが、主電池１の残容量が第１閾値以下になった場合に、操作部１１により補助電池２を人為的に起動させることができるので、加速性能や最高速度性能などの走行性能を制限せずに、走行しながら走行距離を延長することができる。また、補助電池２に用いる一次電池タイプの金属空気電池は、使用後に電池パック若しくは電池内の負極燃料や電解液の交換が必要となるため、補助電池２を使用するか、急速充電スタンドを探すかなどユーザが選択することができる
【００４７】
さらに、電力供給システムは、車両制御手段ＣＵが、主電池１の残容量が第１閾値以下になった場合に、補助電池２の起動により走行可能となる距離を表示する表示部１２を有するので、ユーザにとって補助電池２を起動させるか否かの判断が容易になる。
【００４８】
さらに、電力供給システムは、車両制御手段ＣＵが、主電池１の残容量が第２閾値以下になった場合に、補助電池２を強制起動するまでに主電池１により走行可能な距離を表示部１２に表示する機能を有しているので、空調や走行速度が制限されるものの、確実に走行距離を延長することが可能になると共に、主電池１の過放電を防止することができる。
【００４９】
さらに、電力供給システムは、車両制御手段ＣＵが、主電池１の残容量が第３閾値以下になった場合に、補助電池２を強制的に起動させると共に、駆動系の要求出力を制限する機能を有するので、主電池１の過放電を防止すると共に、補助電池２のみで確実に走行できる状態にし、電力が欠乏して始動が困難になるような事態を未然に阻止することができる。
【００５０】
さらに、電力供給システムは、車両制御手段ＣＵが、補助電池２の起動後に主電池１の残容量が第３閾値以下になった場合に、駆動系の要求出力を制限する機能を有しているので、補助電池２のみで確実に走行できる状態にし、例えば、緊急時において、低速走行をしつつ路肩などの安全な場所までの移動が可能になる。
【００５１】
本発明に係わる電力供給システムは、上記の実施形態のみ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で構成を適宜変更することが可能である。また、電気駆動移動体としては、電気自動車用の電源だけでなく、その他の車両や船舶などの移動体にも適用可能であるが、その利便性から電気自動車用として一層好適である。
【符号の説明】
【００５２】
Ｍ  駆動モータ
Ｃ１  主電池制御手段
Ｃ２  補助電池制御手段
ＣＵ  車両制御手段
１  主電池
２  補助電池
３  コンバータ
１１  操作部
１２  表示部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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