(57)【要約】【課題】組電池の残存容量を従来よりも有効に活用する。【解決手段】組電池１の電力で走行モータ５を駆動するインバータ４を制御することによって車両の走行を制御する車両走行制御装置であって、組電池１の状態を監視する電圧検出装置２に異常が発生した場合に、当該異常発生時の組電池１の残容量及び異常発生後の組電池１の電池電流に基づいて残容量の時系列的な変化を演算し、当該演算によって得られた残容量に基づいてインバータ４を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
組電池の電力で走行モータを駆動する走行駆動装置を制御することによって車両の走行を制御する車両走行制御装置であって、
前記組電池の状態を監視する電池監視装置に異常が発生した場合に、当該異常発生時の前記組電池の残容量及び異常発生後の前記組電池の電池電流に基づいて残容量の時系列的な変化を演算し、当該演算によって得られた残容量に基づいて前記走行駆動装置を制御することを特徴とする車両走行制御装置。
【請求項２】
異常発生時の前記組電池の残容量及び異常発生後の前記組電池の電池電流に基づいて前記組電池の過充電を監視し、当該過充電に至る前に前記車両の走行を停止させることを特徴とする請求項１に記載の車両走行制御装置。
【請求項３】
前記組電池の温度を取得し、異常発生時の前記組電池の残容量及び異常発生後の前記組電池の電池電流並びに前記組電池の温度に基づいて前記走行駆動装置を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の車両走行制御装置。
【請求項４】
前記組電池の温度を取得し、異常発生時の前記組電池の残容量及び異常発生後の前記組電池の電池電流並びに前記組電池の温度に基づいて前記組電池の過充電を監視することを特徴とする請求項２または３に記載の車両走行制御装置。
【請求項５】
組電池と、
車両を走行させる走行モータと、
前記組電池の電力で走行モータを駆動する走行駆動装置と、
前記組電池の状態を監視する電池監視装置と、
前記走行駆動装置を制御する請求項１〜４のいずれか一項に記載の車両走行制御装置と
を備えることを特徴とする車両走行装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両走行制御装置及び車両走行装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、制御マイコンに異常が生じたと判定されたとき、監視マイコンが、組電池による電源供給を停止するのではなく、組電池の残存容量に基づく走行可能時間を定め、その走行可能時間が経過するまで、組電池による電源供給を継続させることにより、組電池の残存容量を活用して走行用電気モータの駆動を継続させることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−０１７９０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記従来技術では、制御マイコンの異常発生時に監視マイコンが取得している組電池の残存容量に基づいて走行用電気モータを駆動するが、組電池は放電するだけではなく、車両の走行状態に応じて充電もされるので、制御マイコンの異常発生時の組電池の残存容量のみに基づいて走行用電気モータを駆動した場合には、組電池の残存容量を十分有効に活用することができない。すなわち、上記従来技術では、組電池の残存容量がゼロになる前に走行用電気モータの駆動を停止させてしまう事態が発生し得るので、組電池の残容量を十分に有効活用していない。
【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、組電池の残存容量（残容量）を従来よりも有効に活用することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明では、車両走行制御装置に係る第１の解決手段として、組電池の電力で走行モータを駆動する走行駆動装置を制御することによって車両の走行を制御する車両走行制御装置であって、前記組電池の状態を監視する電池監視装置に異常が発生した場合に、当該異常発生時の前記組電池の残容量及び異常発生後の前記組電池の電池電流に基づいて残容量の時系列的な変化を演算し、当該演算によって得られた残容量に基づいて前記走行駆動装置を制御する、という手段を採用する。
【０００７】
本発明では、車両走行制御装置に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、異常発生時の前記組電池の残容量及び異常発生後の前記組電池の電池電流に基づいて前記組電池の過充電を監視し、当該過充電に至る前に前記車両の走行を停止させる、という手段を採用する。
【０００８】
本発明では、車両走行制御装置に係る第３の解決手段として、上記第１または２の解決手段において、前記組電池の温度を取得し、異常発生時の前記組電池の残容量及び異常発生後の前記組電池の電池電流並びに前記組電池の温度に基づいて前記走行駆動装置を制御する、という手段を採用する。
【０００９】
本発明では、車両走行制御装置に係る第４の解決手段として、上記第２または３の解決手段において、前記組電池の温度を取得し、異常発生時の前記組電池の残容量及び異常発生後の前記組電池の電池電流並びに前記組電池の温度に基づいて前記組電池の過充電を監視する、という手段を採用する。
【００１０】
また、本発明では、車両走行装置に係る解決手段として、組電池と、車両を走行させる走行モータと、前記組電池の電力で走行モータを駆動する走行駆動装置と、前記組電池の状態を監視する電池監視装置と、前記走行駆動装置を制御する上記第１〜第４のいずれかの車両走行制御装置とを備える、という手段を採用する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、組電池の状態を監視する電池監視装置に異常が発生した場合に、当該異常発生時の組電池の残容量及び異常発生後の組電池の電池電流に基づいて残容量の時系列的な変化を演算し、当該演算によって得られた残容量に基づいて走行駆動装置を制御するので、組電池の残存容量を従来よりも有効に活用する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る車両走行装置Ａの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る車両走行制御装置６の動作を示すフローチャートである。
【図３】本発明の一実施形態に係る車両走行制御装置６の動作を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
本実施形態に係る車両走行装置Ａは、図１に示すように、組電池１、電圧検出装置２、電流計３、インバータ４（走行駆動装置）、走行モータ５及び車両走行制御装置６を備えている。
【００１４】
組電池１は、図示するように一列に直列接続された複数の電池セルから構成されており、所定電圧の直流電力をインバータ４に出力する。電圧検出装置２は、上記各電池セルの電圧（セル電圧Ｖｓ）及び温度（セル温度Ｔｓ）を検出するものであり、ｎ個（ｎ：自然数）のセル電圧検出部Ｄ１〜Ｄｎから構成されている。各セル電圧検出部Ｄ１〜Ｄｎは、図示するように４個の電池セルに対応するものであり、４個の電池セルのセル電圧Ｖｓ及びセル温度Ｔｓを検出する。
【００１５】
また、各セル電圧検出部Ｄ１〜Ｄｎは、図示するように所謂デイジーチェーン方式で相互に接続されている。すなわち、セル電圧検出部Ｄ１〜Ｄｎ−１は自らが検出したセル電圧Ｖｓ及びセル温度Ｔｓをより低電圧側のセル電圧検出部Ｄ２〜Ｄｎに出力し、より低電圧側のセル電圧検出部Ｄ２〜Ｄｎ−１は、自らが検出したセル電圧Ｖｓ及びセル温度Ｔｓに加え、より高電圧側の電圧検出部Ｄ１〜Ｄｎ−２から供給されたセル電圧Ｖｓ及びセル温度Ｔｓをより低電圧側のセル電圧検出部Ｄ３〜Ｄｎ−１に出力する。
【００１６】
また、最も高電圧側のセル電圧検出部Ｄ１は、車両走行制御装置６から入力される送信指示信号に基づいて低電圧側に隣接するセル電圧検出部Ｄ２にセル電圧Ｖｓ及びセル温度Ｔｓを出力する。また、最も低電圧側のセル電圧検出部Ｄｎは、高電圧側に隣接するセル電圧検出部Ｄｎ−１から入力された各セル電圧検出部Ｄ１〜Ｄｎ−１のセル電圧Ｖｓ及びセル温度Ｔｓを自らが検出したセル電圧及びセル温度とともに電圧検出信号として車両走行制御装置６に出力する。
【００１７】
なお、各セル電圧検出部Ｄ１〜Ｄｎと車両走行制御装置６とは異なる電源で作動するものである。この関係でセル電圧検出部Ｄ１と車両走行制御装置６との間において上記送信指示信号を伝送する伝送線及びセル電圧検出部Ｄｎと車両走行制御装置６との間において上記電圧検出信号を伝送する伝送線には、電源の絶縁を図るための絶縁素子がそれぞれ挿入されている。各絶縁素子は例えばフォトカプラである。
【００１８】
すなわち、この電圧検出装置２では、車両走行制御装置６から最も高電圧側のセル電圧検出部Ｄ１に送信指示信号が入力されると、セル電圧Ｖｓ及びセル温度Ｔｓが低電圧側のセル電圧検出部Ｄ２〜Ｄｎに順次出力され、最終的に全てのセル電圧検出部Ｄ１〜Ｄｎのセル電圧Ｖｓ及びセル温度Ｔｓ、つまり組電池１の全ての電池セルに関するセル電圧Ｖｓ及びセル温度Ｔｓが車両走行制御装置６に出力される。
【００１９】
電流計３は、組電池１からインバータ４に供給される電池電流Ｉｄを検出し、電流検出信号として車両走行制御装置６に出力する。インバータ４は、組電池１から供給される直流電力を所定相数の交流電力に変換して走行モータ５に供給する走行駆動装置である。すなわち、このインバータ４は、走行モータ５の相数に対応した数のスイッチングレグを備えており、車両走行制御装置６から入力されるＰＷＭ信号（制御信号）のデューティ比に応じて各相の交流電力（操作信号）の電圧振幅を調節する。
【００２０】
走行モータ５は、上記インバータ４から入力される各相の交流電力によって駆動される所定相数の電動機、例えば三相直流電動機である。この走行モータ５は、各相の交流電力に応じた回転トルクを発生し、当該回転トルクによって車両に備えられた車輪を回転駆動する。
【００２１】
車両走行制御装置６は、内部に記憶された制御プログラムを実行することにより所定の制御機能を発揮するソフトウエア制御装置であり、演算装置、記憶装置及び各種インタフェース回路等を備えている。車両走行制御装置６は、運転者の運転指示に従って上記ＰＷＭ信号のデューティ比を設定することによりインバータ４を直接制御することによって車両の走行を制御する。
【００２２】
また、この車両走行制御装置６は、上記制御機能に基づく機能構成要素として異常判定部６ａ及びＳＯＣ演算部６ｂを備えている。異常判定部６ａは、電圧検出装置２から入力される組電池１のセル電圧Ｖｓ及びセル温度Ｔｓに基づいて組電池１の正常／異常を判定する。ＳＯＣ演算部６ｂは、電圧検出装置２から入力される組電池１のセル電圧Ｖｓ及びセル温度Ｔｓに加え、電流計３から入力される電池電流Ｉｄに基づいて組電池１のＳＯＣ（State of Charge）を残容量として演算する。
【００２３】
次に、本実施形態に係る車両走行装置Ａの動作について、図２、図３を参照して説明する。
【００２４】
本実施形態に係る車両走行装置Ａでは、車両走行制御装置６は、電圧検出装置２が正常な場合、通常走行モードＭ１でインバータ４を制御（通常走行制御）する。すなわち、車両走行制御装置６は、通常走行モードＭ１において、運転者の運転指示に専ら従ってインバータ４に出力するＰＷＭ信号のデューティ比を設定する。
【００２５】
これに対して電圧検出装置２に何らかの異常が発生した場合には、車両走行制御装置６は、通常の走行制御ではなく退避走行モードＭ２でインバータ４を制御する。すなわち、車両走行制御装置６は、退避走行モードＭ２において、運転者の運転指示に加えて組電池１の残容量（ＳＯＣ）に応じた走行制御（退避走行制御）を行う。以下では、図２のフローチャートに沿って、上記通常走行制御及び退避走行制御の詳細について説明する。
【００２６】
最初に、車両走行制御装置６は、内部フラグを確認することによって、走行モードが通常走行モードＭ１あるいは退避走行モードＭ２の何れに設定されているかを判断する（ステップＳ１）。そして、車両走行制御装置６は、走行モードが通常走行モードＭ１の場合はステップＳ２の処理を行い、走行モードが退避走行モードＭ２の場合にはステップＳ９の処理を行う。
【００２７】
例えば上記ステップＳ１の判断が通常走行モードＭ１の場合、車両走行制御装置６は、電圧検出装置２に送信指示信号を出力することにより、各セル電圧検出部Ｄ１〜Ｄｎのセル電圧Ｖｓを取得する（ステップＳ２）。そして、各セル電圧検出部Ｄ１〜Ｄｎのセル電圧Ｖｓに基づいて電圧検出装置２の異常、例えば各電池セルと各セル電圧検出部Ｄ１〜Ｄｎとを接続する電圧伝送線路の断線が発生しているか否かを判定する（ステップＳ３）。なお、このステップＳ３の判定処理については、例えば特開２０１３−０８５３５４号公報に開示されている技術を適用することができる。
【００２８】
そして、車両走行制御装置６は、上記ステップＳ３の判定結果が「Ｎｏ」の場合、つまり電圧検出装置２に異常が発生していない場合、各セル電圧検出部Ｄ１〜Ｄｎのセル電圧Ｖｓに基づいて組電池１のＳＯＣ値を演算し（ステップＳ４）、当該ＳＯＣ値を内部メモリに記憶させる（ステップＳ５）。
【００２９】
そして、車両走行制御装置６は、上記各セル電圧検出部Ｄ１〜Ｄｎのセル電圧Ｖｓに基づいて組電池１が過充電状態に至るか否かを判断する（ステップＳ６）。車両走行制御装置６は、このステップＳ６の判断が「Ｙｅｓ」の場合、つまり組電池１が過充電状態に至る直前の状態において、ＰＷＭ信号のインバータ４への供給を停止することによって車両を停止させると共に組電池１が過充電状態に至ることを防止する。
【００３０】
ここで、車両走行制御装置６は、このステップＳ６の判断処理（過充電判定処理）において、内部メモリに予め記憶された過充電しきい値Ｖlimと各セル電圧検出部Ｄ１〜Ｄｎのセル電圧Ｖｓとを比較することにより組電池１が過充電状態に至るか否かを判断するが、組電池１を構成する複数の電池セルのうち、少なくとも１つの電池セルのセル電圧Ｖｓが過充電しきい値を越えていると組電池１が過充電であると判定する。
【００３１】
一方、車両走行制御装置６は、上記ステップＳ６の判断が「Ｎｏ」の場合には、上述した通常走行制御を行い（ステップＳ８）、上述したステップＳ１の処理を繰り返す。すなわち、車両走行制御装置６は、通常走行制御では運転者の運転指示に専ら従ってインバータ４に出力するＰＷＭ信号のデューティ比を設定する。
【００３２】
また、車両走行制御装置６は、上記ステップＳ３の判断が「Ｙｅｓ」の場合には、内部フラグの内容を通常走行モードＭ１を示す値から退避走行モードＭ２を示す値に書き換えることによって、走行モードを通常走行モードＭ１から退避走行モードＭ２に切り替える（ステップＳ９）。
【００３３】
さらに、車両走行制御装置６は、上記ステップＳ１の判断が「退避走行モードＭ２」の場合には、上記ステップＳ５で内部メモリに記憶させたＳＯＣ値を読み出し（ステップＳ１０）、また電流計２から電流検出信号を取り込むことにより、組電池１からインバータ４に供給される電池電流Ｉｄを取得する（ステップＳ１１）。
【００３４】
そして、車両走行制御装置６は、電圧検出装置２に送信指示信号を出力することにより、各セル電圧検出部Ｄ１〜Ｄｎのセル温度を取得する（ステップＳ１２）。そして、車両走行制御装置６は、内部メモリのＳＯＣ値と、電池電流Ｉｄ及びセル温度Ｔｓに基づいて時系列的に変化するＳＯＣ値の変化量を演算し、当該変化量と上記ＳＯＣ値とに基づいて組電池１の真のＳＯＣ値（残容量）を演算する（ステップＳ１３）。
【００３５】
すなわち、車両走行制御装置６は、図３に示すように、通常走行モードＭ１では各セル電圧検出部Ｄ１〜Ｄｎのセル電圧Ｖｓに基づいて組電池１のＳＯＣ値を演算する。これに対して、退避走行モードＭ２では各セル電圧検出部Ｄ１〜Ｄｎから入力されるセル電圧Ｖｓの信頼性に問題があるので、車両走行制御装置６は、予め内部メモリに記憶されている異常発生時ｔａにおける組電池１のＳＯＣ値Ｄａ（残容量）、電流計３から入力される電池電流Ｉｄ及び各セル電圧検出部Ｄ１〜Ｄｎから入力されるセル温度Ｔｓに基づいて組電池１のＳＯＣ値を演算する。
【００３６】
また、車両走行制御装置６は、通常走行モードＭ１では各セル電圧検出部Ｄ１〜Ｄｎのセル電圧Ｖｓが電圧上限値Ｖlimを越えたか否かに基づいて組電池１の過充電を判定する。これに対して、退避走行モードＭ２では、車両走行制御装置６は、上記ＳＯＣ値Ｄａ、電池電流Ｉｄ及びセル温度Ｔｓに基づいて演算された組電池１のＳＯＣ値がＳＯＣ上限値Ｄlimを越えたか否かに基づいて組電池１の過充電を判定する。
【００３７】
そして、車両走行制御装置６は、車両の走行状態に応じて時々刻々と変化する上記真のＳＯＣ値（残容量）と運転者の運転指示に基づいて退避走行制御を行う（ステップＳ１４）。すなわち、車両走行制御装置６は、インバータ４に出力するＰＷＭ信号のデューティ比を組電池１における真のＳＯＣ値（残容量）を加味することにより、例えば上記真のＳＯＣ値（残容量）が予め設定された下限値を下回るまで運転者の運転指示に基づく走行を許容する。
【００３８】
このような本実施形態に係る車両走行装置Ａによれば、退避走行モードＭ２では異常発生時ｔａにおける組電池１のＳＯＣ値Ｄａ、電流計３から入力される電池電流Ｉｄ及び各セル電圧検出部Ｄ１〜Ｄｎから入力されるセル温度Ｔｓに基づいて組電池１の真のＳＯＣ値を演算するので、組電池１の残容量を最大限活用することが可能であり、よって組電池１の残容量を用いて車両を走行する場合に従来よりも長い距離を走行することが可能となる。
【００３９】
また、車両走行制御装置６は、退避走行モードＭ２において、上記ステップＳ１４の処理の後に、上記ステップＳ６の過充電判定処理を行う。なお、この場合の過充電判定処理、つまり退避走行モードＭ２における過充電判定処理は、ステップＳ３の処理によって発生が判定された断線の影響を受けないセル電池に限定して、過充電に至るか否かが判断される。
【００４０】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
（１）上記実施形態では、車両の走行状態に応じて時々刻々と変化する真のＳＯＣ値（残容量）を電圧検出装置２の異常発生前のＳＯＣ値Ｄａ、電池電流Ｉｄ及びセル温度Ｔｓに基づいて組電池１の真のＳＯＣ値を演算したが、本発明はこれに限定されない。例えば電圧検出装置２の異常発生前のＳＯＣ値Ｄａ及び電池電流Ｉｄのみによって組電池１の真のＳＯＣ値を演算してもよい。
また、上記実施形態では退避走行モードＭ２において電池電流Ｉｄ及びセル温度Ｔｓを用いて真のＳＯＣ値を演算したが、通常走行モードＭ１におけるＳＯＣ算出（ステップＳ４）においても電池電流Ｉｄ及びセル温度Ｔｓを用いてＳＯＣ値を演算してもよい。
【００４１】
（２）上記実施形態では、組電池１の状態を監視する電池監視装置として、セル電圧Ｖｓ及びセル温度Ｔｓを検出する電圧検出装置２を設ける場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えばセル電圧Ｖｓのみを検出する電池監視装置あるいはセル電圧Ｖｓ及びセル温度Ｔｓ以外の属性値を検出する電池監視装置を採用してもよい。
【００４２】
（３）また、上記実施形態では、個々のセル電池のセル温度Ｔｄを検出したが、本発明はこれに限定されない。セル温度Ｔｄに代えて組電池１の所定箇所の温度を組電池１の代表温度として検出し、この代表温度を用いて退避走行モードＭ２におけるＳＯＣ値を演算してもよい。
また、この場合、組電池１の所定箇所にサーミスタを設け、またこのサーミスタの出力信号に基づいて組電池１の温度を検出する機能を車両走行制御装置６に設けることが考えられる。
【００４３】
（４）上記実施形態では、電圧検出装置２の異常として各電池セルと各セル電圧検出部Ｄ１〜Ｄｎとを接続する電圧伝送線路の断線の発生を判定する場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。上記電圧伝送線路の断線以外の電圧検出装置２の異常を判定してもよい。
【符号の説明】
【００４４】
Ａ  車両走行装置
１  組電池
２  電圧検出装置（電池監視装置）
３  電流計
４  インバータ（走行駆動装置）
５  走行モータ
６  車両走行制御装置
６ａ  異常判定部
６ｂ  ＳＯＣ演算部
Ｄ１〜Ｄｎ  セル電圧検出部
【図１】
2017175871.tif 000003
【図２】
2017175871.tif 000004
【図３】
2017175871.tif 000005