(57)【要約】【課題】電圧の検出ができなくなった場合でもドライバビリティーを悪化させることなくバッテリを保護することができるバッテリ保護装置を提供する。【解決手段】バッテリの放電電流を検出する電流センサと、バッテリの電圧を検出する電圧センサとを備え、電圧センサによって検出した電圧が、電流センサによって検出した放電電流に対応する判定電圧を下回った場合にバッテリの放電電流値を下げる制御を行うバッテリ保護装置であって、バッテリの残容量を求めるバッテリ残容量算出部と、電圧センサの故障を検出する電圧センサ故障検出部と、電圧センサ故障検出部において電圧センサの故障が検出された場合に予め決められた所定残容量とバッテリ残容量算出部において求めたバッテリの残容量とを比較し、求めたバッテリの残容量が所定残容量以下であれば、バッテリの放電電流値を下げる制御を行う制御部とをさらに備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリの放電電流を検出する電流センサと、
前記バッテリの電圧を検出する電圧センサとを備え、
前記電圧センサによって検出した電圧が、前記電流センサによって検出した放電電流に対応する判定電圧を下回った場合に前記バッテリの放電電流値を下げる制御を行うバッテリ保護装置であって、
前記バッテリの残容量を求めるバッテリ残容量算出部と、
前記電圧センサの故障を検出する電圧センサ故障検出部と、
前記電圧センサ故障検出部において前記電圧センサの故障が検出された場合に予め決められた所定残容量と前記バッテリ残容量算出部において求めた前記バッテリの残容量とを比較し、求めた前記バッテリの残容量が前記所定残容量以下であれば、前記バッテリの放電電流値を下げる制御を行う制御部と
をさらに備えたことを特徴とするバッテリ保護装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記バッテリの負荷であるモータの出力を絞ることにより、前記バッテリの放電電流値を下げる制御を行うことを特徴とする請求項１に記載のバッテリ保護装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気自動車等に用いるバッテリの保護装置に係わり、特にバッテリの電圧または電流を検出するセンサが故障したときの処理に特徴を有するバッテリ保護装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電気自動車においては、走行中のバッテリ電圧及び放電電流を検出して、電圧が予め決められた放電電流に対応する最低電圧を下回った場合にモータ出力を絞ることによって、バッテリ電圧のさらなる低下を防止し、バッテリを保護している。
【０００３】
図３は、従来技術によるバッテリ保護装置の構成を示すブロック図である。図３において、符号１は電気自動車の推進用のバッテリである。符号２は、電気自動車の推進用のモータである。符号３は、モータ２に対しバッテリ１より供給される電流を制御することによってモータ２の出力を制御するモータ駆動部である。符号４１は、バッテリ保護装置である。符号５は、バッテリ１の放電電流を検出する電流センサである。符号９は、バッテリ１の放電電流と最低電圧の関係を定義した判定電圧マップ記憶部である。符号１１は、電流センサ５の故障を検出する電流センサ故障検出部である。符号１３は、バッテリ１の電圧を検出する電圧センサである。符号１４は、判定電圧マップ記憶部９の出力と電圧センサ１３の出力を比較して、その結果に応じてモータ２の出力を制限する制御信号を出力する電圧判定部である。符号１５は、電圧センサ１３の故障を検出する電圧センサ故障検出部である。
【０００４】
以下の説明において、バッテリ１の定格電圧を２８８［Ｖ］とし、モータ２の上限出力を３０［ｋＷ］とする。
【０００５】
次に、図３、４を参照して、従来技術によるバッテリ保護装置４１の動作を説明する。図４は、バッテリ保護装置４１の動作を示すフローチャートである。
まず、電圧センサ故障検出部１５は、電圧センサ１３が正常に動作しているか否かを検出する（ステップＳ１）。電圧センサ１３の出力は、０〜５［Ｖ］の範囲であり、この０〜５［Ｖ］のうち、０．５〜４．５［Ｖ］の範囲をバッテリ１の検出電圧値に割り当てている。このため、電圧センサ故障検出部１５は、電圧センサ１３の出力が０〜０．５もしくは４．５〜５［Ｖ］の範囲であった場合に、電圧センサ１３が故障していると判断する。
【０００６】
次に、電圧センサ１３が正常であった場合、電流センサ故障検出部１１は、電流センサ５が正常に動作しているか否かを検出する（ステップＳ２）。電流センサ５の出力は、電圧センサ１３と同様に０．５〜４．５［Ｖ］の範囲を検出電流値に割り当てている。このため、電流センサ故障検出部１１は、電流センサ５の出力が０〜０．５もしくは４．５〜５［Ｖ］の範囲であった場合に、電流センサ５が故障していると判断する。
【０００７】
次に、電圧判定部１４は、現時点でのバッテリ１の電圧が出力回復判定電圧であるか否かを判断する（ステップＳ３）。この出力回復判定電圧とは、判定電圧マップ記憶部９内に記憶されている値であり、バッテリ１を保護するためにモータ２の出力を絞る必要があるか否かを判定するしきい値である。
すなわち、バッテリ１の電圧の値がこの出力回復判定電圧値を超えている場合は、モータ２の出力を増加させてもバッテリ１に影響を及ぼさないレベルであることを示している。一方、バッテリ１の電圧の値がこの出力回復判定電圧の値を下回った場合は、モータ２の出力を制限してバッテリ１の保護をする必要があるレベルであることを示している。
【０００８】
次に、ステップＳ３において、出力回復判定電圧の値がバッテリ１の電圧の値を超えている場合、判定電圧マップ記憶部９は、電流センサ５の出力に基づいて対応する判定電圧の値を判定電圧マップを参照して取得する（ステップＳ４）。この判定電圧マップ記憶部９には、図５に示すように、最低電圧と放電電流の関係を定義した判定電圧マップが記憶されている。図５において、ｘ軸はバッテリ１の放電電流（単位は［Ａ］）であり、ｙ軸は最低電圧（単位は［Ｖ］）である。これは、バッテリ１の放電電流がある値の場合に、バッテリ１を保護するために必要な最低電圧が定義されている。これが判定電圧マップである。この最低電圧は、バッテリ１の性能から決まる値であり、この例では、放電電流が５０［Ａ］までは、最低電圧２４０［Ｖ］であり、１００［Ａ］以上は２１０［Ｖ］であり、５０〜１００［Ａ］の範囲は直線的に変化するように定義されている。この判定電圧マップを参照することによって得られた最低電圧が、判定電圧となる。
【０００９】
次に、電圧判定部１４は、得られた判定電圧と電圧センサ１３によって検出されたバッテリ１の電圧とを比較する（ステップＳ５）。この結果バッテリ１の電圧が判定電圧より小さい場合、電圧判定部１４は、モータ２の出力を徐々に絞る制御信号をモータ駆動部３に対して出力する（ステップＳ６）。また、ステップＳ５において、バッテリ１の電圧が判定電圧を超えている場合、電圧判定部１４はモータ２の出力を制御する制御信号を出力しない。
【００１０】
一方、ステップＳ３において、バッテリ１の電圧が出力回復判定電圧を超えている場合、電圧判定部１４は、現在のモータ２の出力がこのモータ２の上限出力（この例では３０［ｋＷ］）に達しているか否かを判断する（ステップＳ７）。このモータ２の上限出力の値は、電圧判定部１４に保持されており、この値より現在のモータ２の出力が小さい場合、電圧判定部１４はモータ２の出力を徐々に増加させる制御信号をモータ駆動部３に対して出力する（ステップＳ８）。
【００１１】
次に、図６を参照して、電圧判定部１４がモータ駆動部３に対して出力する制御信号を出力するタイミングについて説明する。
図６は、バッテリ１の電圧の変化（図６に示す符号Ａ）と、判定電圧（図６に示す符号Ｂ）と、出力回復判定電圧（図６に示す符号Ｃ）と、モータ２の出力（図６に示す符号Ｄ）を同じ時間軸で表した説明図である。
【００１２】
図６に示すように、電気自動車のアクセルを踏み込むこと（図６に示す符号Ｇ）などによって、バッテリ電圧Ａが降下する。そして、判定電圧Ｂの値をバッテリ電圧Ａが下回った時点（図６に示す符号Ｅ）でモータ出力Ｄが１段階下がる。このモータ出力を下げる動作は、バッテリ電圧Ａが判定電圧Ｂを下回っている間は続行する。また、モータ出力Ｄが下がる場合の１段階の量（図６に示す符号Ｐ１）は、モータ２の上限出力の１％に相当する出力分だけ出力が下がる。この例では、モータ２の上限出力が３０［ｋＷ］であるから、０．３［ｋＷ］ずつ出力が下がる。さらに、この出力を下げる動作の周期（図６に示す符号Ｔ）は、バッテリ１の電圧を測定するのに要する時間に設定されており、この例では１００［ｍＳ］である。
【００１３】
一方、バッテリ電圧Ａが回復し、出力回復判定電圧Ｃを超えた時点（図６に示す符号Ｆ）でモータ出力Ｄは１段階上がる。このときの出力が上がる量（図６に示す符号Ｐ２）は、出力が下がる場合と同じであり、モータ２の上限出力の１％である。
なお、モータ２の出力を上下させるときの１段階の量は、モータ２の上限出力の１％に限らず、使用するモータ２の出力制御が可能な値に決められる。
【００１４】
次に、ステップＳ１、Ｓ２において、電圧センサ１３または電流センサ５の故障が検出された場合について説明する。電圧センサ故障検出部１５または電流センサ故障検出部１１は、電圧判定部１４に対して、判定電圧マップを参照して、モータ２の出力を制御することを止めるように通知する。これによって、電圧センサ１３または電流センサ５が故障した場合に、これらのセンサからの出力に応じて異常な制御が行われることを防止している。
【００１５】
なお、図４に示すバッテリ保護動作（ステップＳ１〜Ｓ８）は、一定周期で繰り返し実行される。
【００１６】
このように、従来技術のバッテリ保護装置４１は、バッテリ１の電圧が低下した場合に、判定電圧マップを参照しながらモータ２の出力を制限することによってバッテリ１のさらなる電圧低下を防止している。さらに、電圧センサ１３及び電流センサ５の故障を検出して、これらセンサから出力される異常値に応じてモータ２の制御が行われることを防止している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、図３に示すバッテリ保護装置４１にあっては、電圧センサ１３または電流センサ５が故障した場合に、バッテリ１の放電電流の制限を行わないために、バッテリ１を保護することができないという問題がある。
また、電圧センサ１３または電流センサ５が故障した場合に、強制的にバッテリ１の放電電流を制限するようにしたとしても、実際にはバッテリ１の保護を必要としない場合においてもモータ２の出力が制限されてしまう可能性があるために、ドライバビリティーの悪化を招くという問題もある。
【００１８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、電圧の検出ができなくなった場合でもドライバビリティーを悪化させることなくバッテリを保護することができるバッテリ保護装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は、バッテリ（１）の放電電流を検出する電流センサ（５）と、前記バッテリ（１）の電圧を検出する電圧センサ（１３）とを備え、前記電圧センサ（１３）によって検出した電圧が、前記電流センサ（５）によって検出した放電電流に対応する判定電圧を下回った場合に前記バッテリ（１）の放電電流値を下げる制御を行うバッテリ保護装置（４）であって、前記バッテリ（１）の残容量を求めるバッテリ残容量算出部（６）と、前記電圧センサ（１３）の故障を検出する電圧センサ故障検出部（１５）と、前記電圧センサ故障検出部（１５）において前記電圧センサ（１３）の故障が検出された場合に予め決められた所定残容量と前記バッテリ残容量算出部（６）において求めた前記バッテリ（１）の残容量とを比較し、求めた前記バッテリ（１）の残容量が前記所定残容量以下であれば、前記バッテリの放電電流値を下げる制御を行う制御部（８）とをさらに備えたことを特徴とする。
【００２０】
本発明によれば、バッテリ（１）の電圧を検出する電圧センサ（１３）の故障を検出する電圧センサ故障検出部（１５）と電流センサ（５）の出力値を積算することによってバッテリ（１）の残容量を求めるバッテリ残容量算出部（６）を備え、この電圧センサ故障検出部（１５）において、電圧センサ（１３）の故障が検出された場合に、予め決められた所定残容量とバッテリ残容量算出部（６）において算出されたバッテリ残容量とを比較してこの結果に基づいて、バッテリ（１）の放電電流を制限することができ、電圧センサ（１３）が故障した場合であっても、バッテリ（１）の保護が必要ない場合においてモータ出力が制限されることがないため、ドライバビリティーの悪化を招くことがないという効果が得られる。
【００２１】
また、本発明は、前記制御部（８）は、前記バッテリの負荷であるモータ（２）の出力を絞ることにより、前記バッテリ（１）の放電電流値を下げる制御を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、バッテリの電圧と放電電流をそれぞれ検出する電圧センサ及び電流センサのうち、電圧センサが故障した場合でも、故障していないセンサの出力に応じて、バッテリ保護の処理を行うことができるようにしたため、誤ったセンサ出力に応じてモータの出力制御が行われることを防止することができるという効果が得られる。
【００２３】
また、この発明によれば、バッテリの保護を行う処理が必要であるか否かを故障していないセンサの出力に応じて判断することによって、バッテリ保護の処理が必要ない場合においては、バッテリの放電電流の制限を行わないようにしたため、電流制限による走行速度の低下、車体のショック、運転者に対する走行フィーリングの低下を防止することができるという効果も得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の一実施形態によるバッテリ保護装置を図面を参照して説明する。図１は同実施形態のブロック図である。この図において、図３に示す従来の装置と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００２５】
符号４は、バッテリ１の放電電流を制限するバッテリ保護装置である。符号６は、電流センサ５の出力からバッテリ１の残容量を求めるバッテリ残容量算出部であり、積算処理部６ａと残容量値記憶部６ｂとからなる。符号７は、予め決められた残容量の値を記憶する所定残容量値記憶部である。符号８は、残容量値記憶部６ｂに記憶されている残容量の値と所定残容量値記憶部７に記憶されている所定残容量値とを比較して、その結果に応じてモータ２の出力を制限する制御信号を出力する残容量判定部である。符号１０は、予め決められた判定電圧を記憶する判定電圧代替値記憶部である。符号１２は、電流センサ故障検出部１１の出力に応じて、出力を切り替える判定電圧切替部である。符号１６は、電圧センサ故障検出部１５の出力に応じて、出力を切り替える制御信号切替部である。
【００２６】
次に、図１、２を参照して、バッテリ保護装置４の動作を説明する。
図２は、バッテリ保護装置４の動作を示すフローチャートである。図２に示す動作が図４に示す従来の動作と異なる点は、バッテリ１の残容量の値と所定値を比較するステップＳ９と判定電圧を代替値に置き換えるステップＳ１０を新たに設けた点である。また、図４に示す従来の動作と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を簡単にする。
【００２７】
なお、制御信号切替部１６は初期状態において、電圧判定部１４の出力がモータ駆動部３に対して出力されるようになっているものとする。また、判定電圧切替部１２は初期状態において、判定電圧マップ記憶部９の出力が電圧判定部１４に対して出力されるようになっているものとする。
【００２８】
まず、電圧センサ故障検出部１５は、電圧センサ１３が故障しているか否かを検出する（ステップＳ１）。
【００２９】
次に、電圧センサ１３の故障が検出された場合、電圧センサ故障検出部１５は、制御信号切替部１６に対して、制御信号の切替を通知する。これを受けて、制御信号切替部１６は、残容量判定部８の出力がモータ駆動部３に対して出力されるように内部設けられたスイッチを切り替える。
【００３０】
一方、積算処理部６ａは、電流センサ５の出力値を一定時間周期において積算して、バッテリ１の放電電流量を求める。さらに、積算処理部６ａは、バッテリ１の満充電時の容量（定格容量：通常は１００％）から、先に求めた放電電流量を減算して、その時点におけるバッテリ１のバッテリ残容量を算出する。このバッテリ残容量は、残容量値記憶部６ｂに記憶される。また、バッテリ１が充電によって満充電の状態になったときは、残容量値記憶部６ｂに対して、満充電リセット信号が出力され、これを受けて残容量値記憶部６ｂは、残容量値を１００％とする。
【００３１】
次に、残容量判定部８は、所定残容量値記憶部７に記憶されている残容量の所定値と、残容量値記憶部６ｂに記憶されているバッテリ残容量とを入力して、比較を行う（ステップＳ９）。この例では、バッテリ１の満充電時の容量の１０％を所定値とする。
この比較の結果、バッテリ残容量が所定値を超えていた場合、残容量判定部８はモータ駆動部３に対して、モータ出力の制御信号を出力しない。すなわち、バッテリ残容量値が１０％を超えている時は、バッテリ１の放電電流の制限はされない。
【００３２】
一方、バッテリ残容量が所定値以下になった場合、残容量判定部８は、モータ駆動部３に対して、モータ出力を徐々に絞るように制御信号を出力する。これによって、モータ２の出力が絞られ、バッテリ１の放電電流が制限される。
【００３３】
なお、所定残容量値記憶部７に記憶されている所定値は、積算処理部６ａにおいて算出されるバッテリ残容量を算出する場合の最大誤差より大きい値に基づいて決定すればよい。例えば、積算による算出誤差が７％である場合に、安全率を加えて、所定値を１０％とすればよい。
これによって、積算処理部６ａの算出誤差があっても、バッテリ１の容量をすべて使い切ってしまうということを防止することができる。
【００３４】
このように、電圧センサ１３が故障した場合でもバッテリ１を保護するための放電電流の制限を行うことができる。
【００３５】
次に、電圧センサ１３が正常である場合、電流センサ故障検出部１１は、電流センサ５が故障しているか否かを検出する（ステップＳ２）。この結果、電流センサ５は正常である場合は、従来技術の動作と同様にステップＳ３以降の動作が順に実行される。すなわち、判定電圧マップを参照しながらモータ２の出力が制御される。
【００３６】
一方、電流センサ５の故障が検出された場合、電流センサ故障検出部１１は、判定電圧切替部１２に対して、判定電圧を判定電圧代替値記憶部１０に記憶されている代替値に切り替えるように通知する。これを受けて、判定電圧切替部１２は、判定電圧代替値記憶部１０の出力が電圧判定部１４に対して出力されるように内部設けられたスイッチを切り替える。これによって、判定電圧切替部から出力される判定電圧は、判定電圧代替値記憶部１０に記憶されている代替値に置き換えられる（ステップＳ１０）。
【００３７】
次に、電圧判定部１４は、電圧センサ１３の出力と判定電圧代替値とを比較して、その結果に応じてモータ駆動部３に対して制御信号を出力する（ステップＳ５〜Ｓ６）。
【００３８】
なお、判定電圧代替値記憶部１０に記憶される判定電圧代替値は、安全を確保するため判定電圧マップ記憶部９に記憶されている最低電圧のうちいちばん大きい値を判定電圧代替値とする。
図５に示す例では、２４０［Ｖ］が判定電圧代替値となる。
【００３９】
このように、電流センサ５が故障した場合でも、バッテリ１を保護するための放電電流の制限を行うことができる。
【００４０】
なお、図１に示す電流センサ５、電圧センサ１３、電流センサ故障検出部１１及び電圧センサ１５の出力をコンピュータに入力するようにして、図２に示す各ステップをこのコンピュータを用いて処理するようにしてもよい。
また、前述したバッテリ保護装置４は、電気自動車の推進用のバッテリを例にして説明したが、バッテリ保護装置４は、電気自動車に用いられるバッテリに限らず他の用途に使用されるバッテリに対しても有効である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示すバッテリ保護装置４のバッテリ保護動作を示すフローチャートである。
【図３】従来技術によるバッテリ保護装置４１の構成を示すブロック図である。
【図４】図３に示すバッテリ保護装置４１のバッテリ保護動作を示すフローチャートである。
【図５】バッテリ１の放電電流と最低電圧の関係を示す説明図である。
【図６】モータ２の出力を制御するタイミングを示す説明図である。
【符号の説明】
【００４２】
１・・・バッテリ、２・・・モータ、４・・・バッテリ保護装置、５・・・電流センサ、６・・・バッテリ残容量算出部、７・・・所定残容量値記憶部、８・・・残容量判定部、９・・・判定電圧マップ記憶部、１０・・・判定電圧代替値記憶部、１１・・・電流センサ故障検出部、１２・・・判定電圧切替部、１３・・・電圧センサ、１４・・・電圧判定部、１５・・・電圧センサ故障検出部、１６・・・制御信号切替部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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