(57)【要約】 【課題】  低消費電力を実現する電動車両を提供する。【解決手段】  二次電池装置１０と、二次電池装置１０から出力された直流電力を変換するインバータ５０と、インバータから出力された電力により駆動されるモータ６０と、モータ６０が回転する動力が伝達される車輪ＷＲ、ＷＬと、車輪ＷＲ、ＷＬの回転数を検出する車輪管理装置８０と、ブレーキペダルの踏み入れ量を検出するブレーキ管理装置４０と、ブレーキ管理装置４０から踏み入れ量を受信し、車輪管理装置８０から回転数を受信し、踏み入れ量からユーザがブレーキペダルを踏んだと判断し、かつ、回転数がゼロである場合に、二次電池装置１０へ低消費電力モードに切替える通知を送信し、踏み入れ量からユーザがブレーキペダルから足を離したと判断した場合に、二次電池装置１０へ低消費電力モードから復帰する通知を送信する車両管理装置２０と、を備える。【選択図】図１
2013034293.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池装置と、
前記二次電池装置から出力された直流電力を変換するインバータと、
前記インバータから出力された電力により駆動されるモータと、
前記モータが回転する動力が伝達される車輪と、
前記車輪の回転数を検出する車輪管理装置と、
ブレーキペダルの踏み入れ量を検出するブレーキ管理装置と、
前記ブレーキ管理装置から前記踏み入れ量を受信し、前記車輪管理装置から前記回転数を受信し、前記踏み入れ量からユーザが前記ブレーキペダルを踏んだと判断し、かつ、前記回転数がゼロである場合に、前記二次電池装置へ低消費電力モードに切替える通知を送信し、前記踏み入れ量からユーザが前記ブレーキペダルから足を離したと判断した場合に、前記二次電池装置へ低消費電力モードから復帰する通知を送信する車両管理装置と、を備える電動車両。
【請求項２】
前記二次電池装置は、前記低消費電力モードに切替える通知を受信した後に前記車両管理装置から所定の通信を受信した場合に、低消費電力モードから復帰する請求項１記載の電動車両。
【請求項３】
前記二次電池装置は、前記複数の二次電池セルの電圧および温度を定期的に測定して前記電池管理装置へ出力するとともに、複数の二次電池セルの充電量の均等化処理を行う電池監視装置と、前記電圧および温度を受信し前記二次電池装置のＳＯＣ値と電圧および温度の最大値および最小値とを演算して定期的に前記車両管理装置へ出力する電池管理装置と、を備え
前記電池管理装置は前記低消費電力モードに切替える通知を受信し、前記電池監視装置が前記均等化処理を行っていない場合には、前記電池監視装置へ低消費電力モードに切替える通知を送信する請求項１記載の電動車両。
【請求項４】
前記二次電池装置は複数の二次電池セルを含む組電池と、前記複数の二次電池セルの電圧および温度を定期的に測定して前記電池管理装置へ出力する電池監視装置と、前記電圧および温度を受信し前記二次電池装置のＳＯＣ値と前記二次電池セルの電圧および温度の最大値および最小値とを演算して定期的に前記車両管理装置へ出力する電池管理装置と、を備え、
前記車両管理装置は、前記踏み入れ量からユーザが前記ブレーキペダルを踏んだと判断し、かつ、前記回転数がゼロである場合に、前記二次電池装置のＳＯＣ値が所定範囲内か否か判断し、前記二次電池装置のＳＯＣ値が所定範囲内である場合に前記二次電池装置へ前記低消費電力モードに切替える通知を送信する請求項１記載の電動車両。
【請求項５】
前記二次電池装置は、前記複数の二次電池セルの電圧および温度を定期的に測定して前記電池管理装置へ出力する電池監視装置と、前記電圧および温度を受信し前記二次電池装置のＳＯＣ値と二次電池セルの電圧および温度の最大値および最小値とを演算して定期的に前記車両管理装置へ出力する電池管理装置と、を備え、
前記車両管理装置は、前記踏み入れ量からユーザが前記ブレーキペダルを踏んだと判断し、かつ、前記回転数がゼロである場合に、前記二次電池セルの電圧の最大値および最小値と温度の最大値および最小値とが所定範囲内か否か判断し、前記二次電池セルの電圧の最大値および最小値と温度の最大値および最小値とが所定範囲内である場合に前記二次電池装置へ前記低消費電力モードに切替える通知を送信する請求項１記載の電動車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、電動車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車等の電動車両は、二次電池装置と、二次電池装置から給電されるモータと、モータにより駆動される車軸と、を備えている。
【０００３】
二次電池装置は、複数の二次電池セルを含む組電池と、二次電池セルの電圧、温度、二次電池装置の充電状態（ＳＯＣ：state of charge）等により二次電池セルを監視する電池監視装置と、電池監視装置（ＶＴＭ：Voltage Temperature Monitor）から電池状態を受信して二次電池装置の充電および放電を制御する電池管理部（ＢＭＵ：Battery Management Unit）と、を備える。電池管理部は、電池監視装置から受信した電圧、および温度と、電流計測装置から受けた組電池の放電電流あるいは充電電流を用いて、ＳＯＣ等の算出を行い、さらに上位制御装置に向けて、ＣＡＮ（controller area network）バス通信線等の通信手段へ情報を出力する。
【０００４】
例えば電気自動車等の車両に上記二次電池装置が搭載されたとき、組電池を満充電したときの航続距離を延ばすために、車両に実装された装置は低消費電力であることが要求される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２０９１６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
二次電池装置において電池監視装置は組電池から給電され、さらに、電動車両に搭載される二次電池装置は二次電池セルの数が多いため電池監視装置の数も多くなり、電池監視装置の動作による消費電力を低減することが望まれていた。
【０００７】
しかしながら、上記二次電池装置において、安全性を担保するために周期的に電圧および温度を取得してＳＯＣを算出すると、常にプロセッサやＣＡＮバス通信線が動作することとなり、消費電力を低減させることが困難であった。
【０００８】
本発明は、上記事情を鑑みて成されたものであって、低消費電力を実現する電動車両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】
【０００９】
実施形態によれば、複数の組電池を含む二次電池装置と、前記二次電池装置から出力された直流電力を変換するインバータと、前記インバータから出力された電力により駆動されるモータと、前記モータが回転する動力が伝達される車輪と、前記車輪の回転数を検出する車輪管理装置と、ブレーキペダルの踏み入れ量を検出するブレーキ管理装置と、前記ブレーキ管理装置から前記踏み入れ量を受信し、前記車輪管理装置から前記回転数を受信し、前記踏み入れ量からユーザが前記ブレーキペダルを踏んだと判断し、かつ、前記回転数がゼロである場合に、前記二次電池装置へ低消費電力モードに切替えるよう通知し、前記踏み入れ量からユーザが前記ブレーキペダルから足を離したと判断した場合に、前記二次電池装置へ低消費電力モードから復帰するよう通知する車両管理装置と、を備える電動車両が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態の電動車両の一構成例を概略的に示す図である。
【図２】実施形態の電動車両の動作の一例を説明するフローチャートである。
【図３】実施形態の電動車両において二次電池装置を低消費電力モードとする動作の一例を説明するための図である。
【図４】実施形態の電動車両において二次電池装置を低消費電力モードとする動作の他の例を説明するための図である。
【図５】実施形態の電動車両において二次電池装置がセルバランス処理を実行している際の動作の一例を説明するための図である。
【図６】実施形態の電動車両において二次電池装置のＳＯＣ値と、二次電池セルの電圧の最大値および最小値とが所定範囲に含まれない場合の動作の一例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、実施形態の電動車両について、図面を参照して説明する。
【００１２】
図１に、一実施形態の電動車両の一構成例を概略的に示す。本実施形態に係る電動車両は、例えば電気自動車あるいはハイブリッド自動車等であって、二次電池装置１０が搭載されている。
【００１３】
本実施形態の電動車両は、二次電池装置１０と、車両管理装置２０と、ブレーキ管理装置４０と、インバータ５０と、モータ６０と、車軸７０と、車輪管理装置８０と、を備えている。
【００１４】
二次電池装置１０は、複数の二次電池セルを含む組電池ＢＴと、組電池ＢＴの電圧および温度等を測定する電池監視装置１４と、電流監視装置１８と、電池管理装置１６と、電池監視装置１４と電池管理装置１６との間の通信に用いられるバス通信線ＢＬ１と、を備える。
【００１５】
組電池ＢＴは、直列および並列に接続された複数の二次電池セルにより構成されている。二次電池セルは、例えば、リチウムイオン蓄電池である。なお、二次電池セルはリチウムイオン蓄電池に限らず、ニッケル水素蓄電池、鉛蓄電池、ニッケル・カドミウム蓄電池、等のその他の蓄電池セルであってもよい。
【００１６】
電池監視装置１４は、組電池ＢＴを構成する複数の二次電池セルの電圧および温度を定期的に測定してバス通信線ＢＬ１へ出力している。また、電池監視装置１４は、測定した電圧および温度の値からノイズを除去するためにフィルタ処理や、複数の二次電池セルの充電量を均等化する均等化処理（セルバランス処理）等の内部処理を行う。なお、電池監視装置１４は、組電池ＢＴから給電されている。
【００１７】
電流監視装置１８は、複数の組電池ＢＴに流れる電流を検出する検出手段を備えている。電流を検出する検出手段は例えばシャント抵抗である。
【００１８】
電池管理装置１６は、組電池ＢＴの電圧値等を監視するとともに充電および放電等を管理する制御回路と、バス通信線ＢＬ１、ＢＬ２を介して電池監視装置１４および車両管理装置２０と通信を行なう通信系（図示せず）とを備える。なお、電池管理装置１６は、図示しない車載電源（１２Ｖの鉛蓄電池）より給電されている。
【００１９】
電池管理装置１６は、バス通信線ＢＬ１を介して、複数の電池監視装置１４から各組電池ＢＴを構成する複数の二次電池セルの電圧値、および、組電池ＢＴの温度値を受信して、二次電池セルの状態を監視する。また、電池管理装置１６は、後述する低消費電力モード切替の通知、および、低消費電力モードからの復帰の通知を複数の電池監視装置１４へ送信する。また、電池管理装置１６は、電流監視装置１８で測定された電流値を定期的に取得する。
【００２０】
電池管理装置１６は、受信した電圧値、温度値、および電流値から二次電池装置１０のＳＯＣ値（二次電池装置１０、組電池ＢＴ、又は二次電池セルのＳＯＣ値）を算出し、電圧の最大値および最小値、温度の最大値および最小値、ＳＯＣ値等のデータや、二次電池セルの異常を通知する信号を車両管理装置２０へ送信する。
【００２１】
インバータ５０は、車両管理装置２０からの制御信号に基づいて、二次電池装置１０から供給される電圧を変換するとともに、運転指令を受けて出力電流および電圧のレベル制御及び位相制御などを行う。インバータ５０の出力は、モータ６０に駆動電力として供給される。
【００２２】
モータ６０はインバータ５０から供給される電力により回転する。モータ６０の回転による動力は、例えば差動ギアユニットを介して、車軸７０および車輪ＷＲ、ＷＬに伝達される。
【００２３】
ブレーキ管理装置４０は、車輪ＷＲ、ＷＬの回転を止める際にユーザが踏む図示しないブレーキペダルセンサによりブレーキペダルの踏み入れ量を検出し、バス通信線ＢＬ３を介して、車両管理装置２０へブレーキペダルの踏み入れ量を送信する。
【００２４】
車輪管理装置８０は、車輪ＷＲ、ＷＬの回転数を検出し、バス通信線ＢＬ４を介して、車両管理装置２０へ送信する。
【００２５】
車両管理装置２０は、車両に搭載された様々な機能、例えば、二次電池装置１０、変速器（図示せず）、充電器（図示せず）、インバータ５０、および、モータ６０等を協調して動作させる。車両管理装置２０は、バス通信線ＢＬ２を介して、電池管理装置１６から二次電池装置１０のＳＯＣ値、電圧の最大値および最小値、温度の最大値および最小値等のデータや、二次電池セルの異常を通知する信号を受信するとともに、電池管理装置１６の動作を制御する制御信号、例えば後述する低消費電力モード切替や低消費電力モードからの復帰を送信する。また、車両管理装置２０は、バス通信線ＢＬ３を介して、ブレーキ管理装置４０からブレーキペダルの踏入量を受信する。車両管理装置２０は、バス通信線ＢＬ４を介して、車輪管理装置８０から車輪ＷＬ、ＷＲの回転数を受信する。
【００２６】
バス通信線ＢＬ１、ＢＬ２、ＢＬ３、ＢＬ４は、例えばＣＡＮ（Control Area Network）規格に基づいて構成されたバス通信線である。複数の電池監視装置１４と電池管理装置１６とはそれぞれに割り振られた識別符号を用いて、バス通信線ＢＬ１を介して相互に通信を行っている。
【００２７】
二次電池装置１０を搭載した上記電動車両において、電池管理装置１６は、周期的に受信される電圧値や電流値を用いて二次電池装置１０のＳＯＣ値を算出し、上位の制御手段である車両管理装置２０へ送信するため、電池監視装置１４および車両管理装置２０と頻繁に通信を行っている。
【００２８】
一方で、電動車両が走行を停止している間は組電池ＢＴに電流が流れないため、二次電池装置１０のＳＯＣ値に大きな変化は起こらず、二次電池セルの電圧の大きな変化も起こらない。このことから、本実施形態の電動車両では、電動車両が走行を停止している間は、電池監視装置１４と電池管理装置１６とを低消費電力モードに遷移させて、電動車両全体としての消費電力を低減させている。
【００２９】
以下、本実施形態の電動車両の動作の一例について、図面を参照して説明する。  
図２に、本実施形態の電動車両の動作の一例を説明するためのフローチャートを示す。  
図３に、図２のフローチャートに示す電動車両の動作を説明する図を示す。
【００３０】
まず、車両管理装置２０は、ブレーキ管理装置４０から受信した踏み入れ量が所定量以上となりブレーキペダルが踏まれたか判断するとともに、車輪管理装置８０からの通知により車輪ＷＬ、ＷＲの回転数がゼロになったか判断する（ステップＳＴ１）。ここで車両管理装置２０は、ブレーキペダルが踏まれただけでなく、車輪ＷＬ、ＷＲの回転数がゼロになることも確認し、電動車両が完全に停止しているか否かを判断する。
【００３１】
ブレーキペダルが踏まれ、かつ、車輪ＷＬ、ＷＲの回転数がゼロになったら、車両管理装置２０は、電池管理装置１６に対し、二次電池装置１０を低消費電力モードに切替えるよう通知する（ステップＳＴ２）。
【００３２】
電池管理装置１６は、車両管理装置２０から低消費電力モードに切替えるよう通知を受けると、複数の電池監視装置１４に対し、低消費電力モードに切替えるように通知する（ステップＳＴ３）。
【００３３】
電池監視装置１４は、電池管理装置１６から低消費電力モードに切替えるよう通知を受けると、低消費電力モードに切替わり、二次電池セルの電圧測定および組電池ＢＴの温度測定等の内部処理と通信処理とを停止する（ステップＳＴ４）。
【００３４】
続いて、電池監視装置１４が内部処理および通信処理を停止し、低消費電力モードに切替わった後に、電池管理装置１６が低消費電力モードに切替わり、ＳＯＣ値算出等の内部処理と通信処理とを停止する（ステップＳＴ５）。
【００３５】
車両管理装置２０は、ブレーキ管理装置４０から受信した踏み入れ量からブレーキペダルから足が離された（踏み入れ量が所定量より小さくなった）か否か判断する（ステップＳＴ６）。なお、ここで車輪の回転数がゼロか否か判断していないのは、電動車両が動き出すタイミングにおいて二次電池セルの電圧や温度が急激に変化する可能性があるため、電動車両が動きだすタイミングに先立って電池監視装置１４および電池管理装置１６を起動して二次電池セルの電圧および温度の監視を開始するためである。
【００３６】
ブレーキペダルから足が離されたと判断した場合、車両管理装置２０は、電池管理装置１６に対し、低消費電力モードからの復帰を通知する（ステップＳＴ７）。
【００３７】
電池管理装置１６は、車両管理装置２０から低消費電力モードからの復帰の通知を受信すると、低消費電力モードから復帰して内部処理と通信処理とを再開し、電池監視装置１４に対し、低消費電力モードからの復帰を通知する（ステップＳＴ８）。
【００３８】
電池監視装置１４は、電池管理装置１６から低消費電力モードからの復帰の通知を受信すると、低消費電力モードから復帰し、内部処理と通信処理とを再開する（ステップＳＴ９）。
【００３９】
上記のように、電動車両が停止している際に電池監視装置１４と電池管理装置１６とを低消費電力モードに遷移させると、電動車両全体としての電力消費を低減することができる。
【００４０】
さらに、電動車両が停止している間は、二次電池セルの電圧や温度の変化が小さいため、電池監視装置１４および電池管理装置１６が内部処理および通信処理を停止していても電動車両の安全性を担保することが可能である。
【００４１】
また、電池管理装置１６および電池監視装置１４が低消費電力モードに遷移した後、電池管理装置１６が所定の通信信号を受信した場合、電池管理装置１６および電池監視装置１４が低消費電力モードに復帰するようにしてもよい。
【００４２】
図４に、本実施形態の電動車両の動作の他の例を説明する図を示す。この例では、電池管理装置１６が低消費電力モードに切替わり、内部処理と通信処理とを停止する（ステップＳＴ５）までは、図２および図３に示す電動車両の動作と同様である。
【００４３】
電池管理装置１６が低消費電力モードに切替わった後、ブレーキペダルから足が離されたと判断する前に、車両管理装置２０が電池管理装置１６へ所定の通信信号を送信している。
【００４４】
電池管理装置１６は、所定の通信信号を受信した場合、低消費電力モードから復帰し、内部処理および通信処理を開始するとともに、電池監視装置１４へ低消費電力モードからの復帰を通知する。
【００４５】
電池監視装置１４は、電池管理装置１６から低消費電力モードからの復帰を受信すると、内部処理および通信処理を開始する。
【００４６】
例えば、消費電力を低減するよりも優先すべき処理がある場合には、優先すべき処理に関する所定の通信信号を受信することにより電池管理装置１６および電池監視装置１４が低消費電力モードから復帰するようにすると、電動車両が停止中であっても、重要な処理を実行するために電池管理装置１６および電池監視装置１４を動作させることが可能となる。
【００４７】
さらに、電池監視装置１４がセルバランス処理を実行しているときは、電池管理装置１６と電池監視装置１４とは低消費電力モードに遷移しないようにしてもよい。
【００４８】
図５に、本実施形態の電動車両において二次電池装置がセルバランス処理を実行している際の動作の一例を説明する図を示す。この例では、電池監視装置１４が低消費電力モードに切替わる前に、セルバランス処理を開始している。
【００４９】
この場合、電池管理装置１６は、車両管理装置２０から低消費電力モードに切替える通知を受信しても、電池監視装置１４へ低消費電力モードに切替えるように通知しない。
【００５０】
これは、電池監視装置１４がセルバランス処理を実行している間は、二次電池セルの電圧の変化がある可能性があることから、電池監視装置１４および電池管理装置１６により二次電池セルの電圧および温度を監視し電池保護を継続する必要があることを考慮したものである。
【００５１】
また、複数の二次電池装置１０のＳＯＣ値が所定の範囲に含まれない場合、又は、二次電池セルの電圧の最大値および最小値が所定の範囲に含まれない場合には、電池管理装置１６と電池監視装置１４とは低消費電力モードに遷移しないようにしてもよい。
【００５２】
図６に、本実施形態の電動車両において二次電池装置１０のＳＯＣ値と、電圧の最大値および最小値とが所定範囲に含まれない場合の動作の一例を説明する図を示す。この例では、車両管理装置２０は、ブレーキペダルが踏まれ、かつ、車輪の回転数がゼロになったと判断した後に、さらに、二次電池装置１０のＳＯＣ値が所定の範囲に含まれている（第１値≦ＳＯＣ値、ＳＯＣ値≦第２値）か否か、又は、二次電池セルの電圧の最大値および最小値が所定の範囲に含まれている（最大値≦第３値、最小値≧第４値、（第４値＜第３値））か否かを判断する。
【００５３】
車両管理装置２０は、二次電池装置１０のＳＯＣ値が所定の範囲に含まれない場合、あるいは、二次電池セルの電圧の最大値および最小値が所定の範囲に含まれない場合には、電池管理装置１６へ低消費電力モードに切替えるように通知しない。
【００５４】
これは、二次電池装置１０のＳＯＣ値が所定の範囲に含まれない場合は、周囲の温度変化によりＳＯＣ値自体が変化する可能性があるため、計器に表示しているＳＯＣ値が変化する可能性があり、二次電池セルが危険な状態となることを回避するために監視を継続して安全性を担保することが望ましいからである。
【００５５】
また、二次電池セルの電圧値の最大値および最小値が所定の範囲に含まれない場合は、電動車両が再走行開始した瞬間に流れる電流により、電圧が急激に変化する可能性があり、このような電圧の急激な変化により二次電池セルが危険な状態となることを回避するために監視を継続して安全性を担保することが望ましいからである。
【００５６】
上記のように、電動車両が停止している間であっても、セルバランス処理中や、二次電池装置１０のＳＯＣ値と電圧の最大値および最小値とが所定範囲に含まれない場合には、二次電池セルが危険な状態となる可能性が高くなるため、電池監視装置１４および電池管理装置１６を低消費電力モードに遷移させないことにより、電動車両の安全性を担保することが可能となる。
【００５７】
すなわち、本実施形態の電動車両によれば、電動車両の安全性を担保し、かつ、低消費電力を実現する電動車両を提供することが可能となる。
【００５８】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５９】
ＢＴ…組電池、ＷＲ、ＷＬ…車輪、ＢＬ１〜ＢＬ４…バス通信線、１０…二次電池装置、１４…電池監視装置、１６…電池管理装置、１８…電流監視装置、２０…車両管理装置、４０…ブレーキ管理装置、５０…インバータ、６０…モータ、７０…車軸、８０…車輪管理装置。
【図１】
2013034293.tif 000003
【図２】
2013034293.tif 000004
【図３】
2013034293.tif 000005
【図４】
2013034293.tif 000006
【図５】
2013034293.tif 000007
【図６】
2013034293.tif 000008