JP3141779B2

JP3141779B2 - バッテリ残存容量測定装置

Info

Publication number: JP3141779B2
Application number: JP08123264A
Authority: JP
Inventors: 哲浩石川
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1996-05-17
Filing date: 1996-05-17
Publication date: 2001-03-05
Anticipated expiration: 2016-05-17
Also published as: JPH09308117A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気自動車の電源
システム等にて使用されるバッテリの残存容量を測定す
るバッテリ残存容量測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電気自動車では、車両走行用のモータや
各種の電気的補機を駆動するために、車載のバッテリの
放電出力を利用する。このバッテリの放電が顕著に進む
と車両の走行が不可能になりあるいは大電力の補機を駆
動できなくなるため、バッテリの残存容量（即ち放電可
能な電流量）を何等かの手段にて測定し車両操縦者等に
知らしめ、バッテリの充電を促すのが好ましい。そのた
め、バッテリの残存容量を測定する方法が、これまでに
いくつか提案されている。

【０００３】第１の方法は、バッテリに流れる電流（充
放電電流）を常時監視・検出し、その結果を積算してバ
ッテリの充放電電流量を求める方法である。バッテリは
本質的には電荷を蓄積するデバイスであるから、この方
法に従い求めた充放電電流量は、電流監視開始時点から
現時点までの間に充放電された電荷の総量、すなわち電
流監視開始時点における残存容量を基準とした残存容量
の変化分を表している。従って、バッテリが満充電状態
にある時点（例えば充電終了直後）を始点として充放電
電流の検出・積算を実行することにより、満充電状態を
基準（１００％）として表した残存容量の値（充電状
態：ＳＯＣ）や、満充電状態を基準（０％）として表し
た残存容量の減少分の値（充電深度：ＤＯＤ）を求める
ことができる。電流検出の方法としては、実開昭５５−
１００１７６号にあるシャント抵抗を利用した方法を例
示できる。第２の方法は、バッテリの端子電圧を検出
し、その値からバッテリの残存容量を推定する方法であ
る。一般に、鉛電池その他の二次電池の端子電圧はその
残存容量と相関関係を有しているから、この方法によっ
てもＳＯＣやＤＯＤを求めることができる。第３の方法
は、バッテリの電解液比重を検出し、その値からバッテ
リの残存容量を推定する方法である。電解液比重もやは
り残存容量と相関関係を有しているから、この方法によ
ってもＳＯＣやＤＯＤを求めることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
各方法にはそれぞれ不具合がある。まず、検出した充放
電電流の積算値から残存容量を求める方法には、バッテ
リの充放電電流を検出するためのセンサが必要であると
いう問題がある。特に、電気自動車の電源システムのよ
うにその出力が広い範囲に亘り変動する負荷（車両走行
用のモータ等）を駆動するシステムのバッテリでは、そ
の充放電電流が広い範囲に亘って変動するため、広い電
流レンジに亘り正確な検出値が得られるセンサが必要に
なる。また、電気自動車の電源システムのようにその使
用温度環境が多岐に亘るバッテリでは、広い温度レンジ
例えば−２０℃〜＋５０℃という広いレンジに亘って正
確な検出値が得られるセンサが必要になる。このように
電流レンジ及び温度レンジが広いセンサは一般に高価か
つ大型であり、システムの安価化及び小形化にとり支障
となっていた。また、バッテリの端子電圧や電解液比重
の検出値からバッテリの残存容量を推定する方法では、
上述のような電流センサは必要ではないものの、反面、
推定精度が十分でなく、車両操縦者等に正確な情報を提
供困難であるという新たな問題が生じる。これは、一般
に、バッテリの端子電圧や電解液比重と残存容量との相
関の強度が十分に強くないことによる。電解液比重の検
出値からバッテリの残存容量を推定する方法には、加え
て、比重計が必要になるという問題もある。

【０００５】本発明の第１の目的は、充放電電流推定値
の積算という手法を採用することにより、充放電電流検
出値の積算による残存容量測定において必要であった電
流センサを廃止しかつ端子電圧・電解液比重からの推定
による残存容量測定において余儀なくされていた不十分
な測定精度を克服すること、言い換えれば、充放電電流
検出値の積算による残存容量測定と比肩し得る測定精度
を充放電電流検出用のセンサなしで実現することにあ
る。本発明の第２の目的は、制御情報を利用して充放電
電流を推定することにより、第１の目的を格別の部材追
加なしで実現することにある。本発明の第３の目的は、
電気自動車に搭載される電源システムに本発明を適用す
ることにより、車両操縦者等がバッテリの残存容量を正
確に知ることができるようにすること、ひいては“車両
から報知された残存容量によればまだ走行可能である筈
だが実際には車両が動かない”等といったトラブルが発
生しないようにすることや、安価かつ軽量な電気自動車
を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の構成に係
るバッテリ残存容量測定装置は、負荷に対し電力を供給
し又は当該負荷から電力を回収するバッテリと、上記負
荷に流れる電流の値を制御すべく上記バッテリと上記負
荷との間に設けられた電力変換器と、上記電力変換器に
対し前記負荷より出力させるべきトルクに見合う電流を
発生させるための制御指令を与えることにより上記負荷
に流れる電流の値を制御する制御手段と、を備える電源
システムにおいて用いられる。本構成は、上記バッテリ
に流れる電流の値を上記制御指令の値に基づき推定する
手段と、推定にて得られた電流を逐次積算しその結果に
基づき上記バッテリの残存容量を演算する手段と、を備
えることを特徴とする。ここに、上記制御手段は上記制
御指令の値に応じて負荷に流れる電流の値を制御してお
り、またバッテリに流れる電流の値は負荷に流れる電流
の値により定まるから、本構成においては、バッテリに
流れる電流を検出する従来技術に近い精度にて、残存容
量が測定される。また、制御手段にて発生させる制御指
令の値を利用しているから、バッテリに流れる電流を検
出するためのセンサや、新たなセンサ類の追加は必要で
ない。

【０００７】本発明の第２の構成に係るバッテリ残存容
量測定装置は、複数の負荷に対し電力を供給し又は当該
負荷から電力を回収するバッテリと、上記負荷に流れる
電流の値を制御すべく上記バッテリと上記負荷との間に
かつ各負荷毎に設けられた電力変換器と、上記電力変換
器に対しその電力変換器に対応する負荷より出力させる
べきトルクに見合う電流を発生させるための制御指令を
与えることにより上記負荷に流れる電流の値を制御する
制御手段と、を備える電源システムにおいて用いられ
る。本構成は、上記複数の負荷のうち対応する電力変換
器に対し上記制御指令が与えられている負荷の少くとも
ひとつに関し、上記バッテリに流れる電流のうち当該負
荷に起因する成分の値をその負荷に対応する電力変換器
に対する上記制御指令の値に基づき推定する手段と、上
記複数の負荷のうち対応する電極変換器に対し上記制御
指令が与えられていない負荷の少くともひとつに関し、
上記バッテリに流れる電流のうち当該負荷に起因する成
分の実際の値を検出する手段と、上記推定にて得られた
成分の値及び上記検出にて得られた成分の値を加算及び
逐次積算しその結果に基づき上記バッテリの残存容量を
演算する手段と、を備えることを特徴とする。このよう
に、複数の負荷各々について個別に、当該負荷に起因し
てバッテリに流れる電流の成分の推定又は検出を実行
し、その結果を合成・積算するようにしても、第１の構
成と同様の作用が生じる。また、バッテリに流れる各電
流成分のうち一部の負荷に係る成分は“検出”の対象と
なるから、この種の負荷に関しては従来と同様の構成
（電流センサ等）をそのまま使用・援用可能である。更
に、その電流変動が比較的小さな負荷（例えばランプ
等）に対しては一般に制御指令に基づくダイナミックな
制御を行う必要がない。本発明では、制御指令が与えら
れていない電力変換器に対応する負荷を対象として“検
出”を実行している。したがって、一部の負荷について
“検出”を実行するにもかかわらず、その負荷の電流レ
ンジが狭いのであるから、広い電流レンジに対応した比
較的高価・大型な電流センサ等は不要である。

【０００８】本発明の第３の構成に係る電気自動車は、
車両走行用のモータを含む複数の負荷に対し電力を供給
し又は当該負荷から電力を回収するバッテリと、上記負
荷に流れる電流の値を制御すべく上記バッテリと上記負
荷との間にかつ各負荷毎に設けられた電力変換器と、上
記電力変換器に対し制御指令を与えることにより上記負
荷に流れる電流の値を制御する制御手段と、を備え、上
記制御手段が、第２の構成に係るバッテリ残存容量測定
装置を含むことを特徴とする。本構成においては、第２
の構成と同様の作用が、電気自動車において生じる。更
に、電気自動車においては車両操縦者からの加減速要求
に応じその車両走行用のモータに流れる電流を広いレン
ジに亘って変化させねばならず、また電気自動車は広い
温度レンジに亘って使用される。従って、本構成のよう
に、その負荷に車両走行用のモータが含まれるバッテリ
に本発明の第２の構成を適用した場合、電流センサの廃
止による作用は特に顕著となる。その結果、車両操縦者
等がバッテリの残存容量を正確に知ることができ従って
報知される残存容量と実際の残存容量の齟齬によるトラ
ブルが生じにくい電気自動車が、安価かつ軽量に実現さ
れる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態に
関し図面に基づき説明する。

【００１０】図１に、本発明の一実施形態に係る装置を
搭載したシリーズハイブリッド車のシステム構成を示
す。この図の車両は、車両走行用及び補機駆動用の電力
源として、主バッテリ１０及びエンジン駆動発電機１２
を搭載している。ＥＶＥＣＵ（車両制御用電子制御ユニ
ット）１４は、イグニッション（ＩＧ）操作等に応じて
コンタクタ１６を閉じることにより、主バッテリ１０及
びエンジン駆動発電機１２をトラクションモータ１８、
補機バッテリ２０、車載の電気的な補機２２及びエアコ
ンコンプレッサ駆動用モータ２４に接続する。この接続
状態では、主バッテリ１０の放電出力及びエンジン駆動
発電機１２の発電出力をトラクションモータ１８、補機
バッテリ２０、補機２２及びエアコンコンプレッサ駆動
用モータ２４に供給することが可能であり、また、トラ
クションモータ１８及びエアコンコンプレッサ駆動用モ
ータ２４にて回生される制動エネルギを以て主バッテリ
１０を充電することが可能である。なお、エンジン駆動
発電機１２は図示しないエンジンと連結されエンジン出
力を電力に変換して主バッテリ１０やトラクションモー
タ１８に供給する機能（発電機としての機能）を有して
いる。主バッテリ１０の放電出力にて回転しエンジンを
始動する機能（始動用モータとしての機能）を併せ持た
せることも可能である。また、コンタクタ１６は詳細に
は図示のように抵抗挿入用の接点と抵抗短絡用の接点と
を有しており、主バッテリ１０とトラクションモータ１
８等とを接続する際には、まず抵抗挿入用の接点を閉じ
その後抵抗短絡用接点を閉じるという手順にて、後述の
平滑用コンデンサの充電による突入電流を防いでいる。

【００１１】本実施形態では、制御デバイスとして、Ｅ
ＶＥＣＵ１４、発電ＥＣＵ２６及びＡＣＥＣＵ２８を設
けている。ＥＶＥＣＵ１４は、上掲のようなコンタクタ
制御に加え、アクセルペダルやブレーキペダルの操作に
応じたモータ出力制御を実行する。より詳細には、ＥＶ
ＥＣＵ１４は、アクセルペダルやブレーキペダルの踏込
量即ち車両操縦者から要求されている加減速の度合いに
応じ、車両走行用の三相交流モータたるトラクションモ
ータ１８から出力させるべきトルクを、演算決定する。
ＥＶＥＣＵ１４は、決定したトルク即ちトルク指令Ｔ
_refTRMと、回転センサ３０にて検出されるトラクション
モータ１８の回転数Ｎ_TRMとに基づき、トラクションモ
ータ１８の各相巻線に流すべき電流を決定する。ＥＶＥ
ＣＵ１４は、決定した電流即ち電流指令と、回転数Ｎ
_TRMとに基づき、パルス幅変調されたスイッチング制御
信号即ちＰＷＭ信号を発生させ、これを、トラクション
モータ１８に対応して設けられているインバータ３２に
供給する。

【００１２】インバータ３２は、図２に示されるよう
に、トラクションモータ１８の各相巻線に対応して一対
ずつ合計６個設けられた電力用トランジスタＴｒ１〜Ｔ
ｒ６と、各電力用トランジスタに逆並列接続されたダイ
オードＤ１〜Ｄ６とを有している。各電力用トランジス
タは、ＥＶＥＣＵ１４からドライブ回路３４を介して供
給されるＰＷＭ信号に応じスイッチングし、これによ
り、主バッテリ１０及びエンジン駆動発電機１２側から
の電力を直流から交流に（力行時）、またトラクション
モータ１８からの電力を交流から直流に（回生時）、そ
れぞれ変換する。ＰＷＭ信号は前述のようにトルク指令
Ｔ_refTRMに相応しているから、かかる電力変換動作によ
って、アクセル操作に応じた力行トルク及びブレーキ操
作に応じた回生制動トルクを実現することができる。な
お、図中Ｃで表されているのは平滑用コンデンサであ
る。電力用トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６の例としては、
ＩＧＢＴ(Insulated Gate Bipolar Transistor) 等を示
すことができる。ドライブ回路３４は、ＰＷＭ信号の上
下分配（図中上側及び下側のトランジスタ各々への相補
的な供給）、ＰＷＭ信号の増幅、ＥＶＥＣＵ１４側と電
力用トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６との絶縁分離等の機能
を有している。

【００１３】ＥＶＥＣＵ１４は、後述する手順によって
検出した主バッテリ１０のＳＯＣが所定レベル以下に低
下したとき、車両操縦者から要求されている加速が顕著
に大きく主バッテリ１０単独では賄えないとき、車両操
縦者からエンジン駆動が要求されたとき等に、発電ＥＣ
Ｕ２６に対しＳＯＣ等の情報と共に発電指令を与える。
発電ＥＣＵ２６は、この指令と、回転センサ３６にて検
出されるエンジン駆動発電機１２の回転数Ｎ_Gとに基づ
き、エンジン駆動発電機１２に対するトルク指令Ｔ_refG
を決定し、このトルク指令Ｔ_refG及び回転数Ｎ_Gに基づ
き電流指令を決定し、この電流指令に基づき生成したＰ
ＷＭ信号を、エンジン駆動発電機１２に対応して設けら
れているインバータ３８に供給する。インバータ３８は
インバータ３２と同様の構成を有している。かかる構成
及び制御手順によれば、主バッテリ１０のＳＯＣが保た
れ且つ必要な加速が実現されるよう、エンジン駆動発電
機１２の出力を制御できる。また、エンジン駆動発電機
１２の出力の制御によってエンジンの回転数を制御でき
るから、エンジンを高効率低エミッション領域でほぼ常
時回転させることもできる。

【００１４】ＡＣＥＣＵ２８は、パネル操作等によって
車両操縦者から空調指令が与えられた後当該空調指令が
解除されるまでの間、温度センサ４０にて検出される車
内温度及び回転センサ４２にて検出されるエアコンコン
プレッサ駆動用モータ２４の回転数Ｎ_ACMに基づき、エ
アコンコンプレッサ駆動用モータ２４から出力させるべ
きトルク即ちトルク指令Ｔ_refACMを、決定する。ＡＣＥ
ＣＵ２８は、トルク指令Ｔ_refACM及び回転数Ｎ_ACMに基
づき電流指令を決定し、この電流指令に基づき生成した
ＰＷＭ信号を、エアコンコンプレッサ駆動用モータ２４
に対応して設けられているインバータ４４に供給する。
インバータ４４はインバータ３２と同様の構成を有して
いる。かかる構成及び制御手順によれば、三相交流モー
タたるエアコンコンプレッサ駆動用モータ２４、ひいて
はこのエアコンコンプレッサ駆動用モータ２４にて図示
しない空調装置用コンプレッサを、車内温度等に応じて
駆動できる。

【００１５】エアコンコンプレッサ駆動用モータ２４
は、車載の電気的な補機のうち大電力の補機の代表的な
例である。車載の電気的な補機は、一般に、エアコンコ
ンプレッサ駆動用モータ２４よりも小電力である。即
ち、エアコンコンプレッサ駆動用モータ２４のように比
較的大電力の補機に駆動電力を供給するに際しては上述
のように主バッテリ１０等を電力源として利用可能であ
るが、他の補機（例えば上述の３種類の制御デバイスや
図示しないランプ、ワイパ等）に駆動電力を供給するに
際しては主バッテリ１０とは別体でより低圧のバッテリ
即ち補機バッテリ２０を準備するのが好ましい。また、
この補機バッテリ２０は主バッテリ１０の出力にて充電
できる。ＤＣ／ＤＣコンバータ４６は、そのため、主バ
ッテリ１０の出力を補機系の電圧まで降圧して、補機バ
ッテリ２０及び補機２２の正負端子間に印加する。

【００１６】ＤＣ／ＤＣコンバータ４６は、図３に示さ
れるように、主バッテリ１０の出力を直流から交流に変
換するためのスイッチング部４８、スイッチング部４８
にて得られた交流を変圧するトランスＴ及びトランスＴ
にて変圧された交流を直流に変換する整流平滑部５０を
有しており、整流平滑部５０からは補機バッテリ２０の
充電及び補機２２の駆動に適する値の直流電圧及び電流
が得られる。ＤＣ／ＤＣコンバータ４６のドライブ回路
５２は、カレントトランス５４にて検出される電流値
（図では主バッテリ側からの入力を検出しているが、補
機側への出力を検出してもよい）に基づき、過電流が流
れないよう、スイッチング部４８内部でフルブリッジを
構成するスイッチング用トランジスタのスイッチング動
作を、制御する。

【００１７】ＥＶＥＣＵ１４、発電ＥＣＵ２６及びＡＣ
ＥＣＵ２８は、少なくとも対応するインバータを制御し
ている間は、所定頻度で、主バッテリ１０側から対応す
るインバータへと流れ込む（又は当該インバータから主
バッテリ１０へと流れ込む）電流を推定する動作を実行
する。推定に際しては、対応するインバータに対するト
ルク指令を利用する。例えばＥＶＥＣＵ１４は、前述の
ように、アクセル操作等に応じてトルク指令Ｔ_refTRMを
決定しこれに基づきインバータ３２を制御している。こ
の状態では、トラクションモータ１８の動作点は、トル
ク指令Ｔ_refTRMの値及び回転数Ｎ_TRMの値にて定まる。
トラクションモータ１８の動作点は、トラクションモー
タ１８に流れる電流、ひいては主バッテリ１０からイン
バータ３２にあるいはインバータ３２から主バッテリ１
０に流れ込む電流と対応している。従って、トルク指令
Ｔ_refTRM、回転数Ｎ_TRM及び主バッテリ側入出力（直
流）電流値ＴＲＩＢの三者の対応関係があらかじめ分か
っていれば、制御情報として得られるトルク指令Ｔ
_refTRMや検出にて得られる回転数Ｎ_TRMを利用して、直
流電流値ＴＲＩＢを推定することができる。これは、直
流電流値ＴＲＩＢをセンサにて検出する必要がないこと
を表している。

【００１８】本実施形態におけるＥＶＥＣＵ１４、発電
ＥＣＵ２６及びＡＣＥＣＵ２８は、上述の原理に基づく
電流推定を実行するため、トルク指令、回転数及び直流
電流値の三者を対応付けるマップを内蔵している（図４
（ａ）、図５及び図６を参照）。これらの図中ＴＲＩＢ
^*、ＡＣＩＢ^*及びＧＩＢ^*で表されているのは、それ
ぞれ、インバータ３２、４４及び３８の直流端子側に流
れる電流ＴＲＩＢ、ＡＣＩＢ及びＧＩＢの推定値であ
る。また、これらの図では更に主バッテリ１０の端子電
圧ＶＢがパラメータとして追加されている。これは、主
バッテリ１０の電流が端子電圧ＶＢに依存していること
による。

【００１９】ＥＶＥＣＵ１４は、更に、図４（ｂ）に示
される如く、ＤＣ／ＤＣコンバータ４６のカレントトラ
ンス５４の出力ＣＴ^*を、ＤＣ／ＤＣコンバータ４６の
入力電流ＤＤＩＢの推定値ＤＤＩＢ^*と対応付けるマッ
プをも内蔵している。即ち、本実施形態では、トラクシ
ョンモータ１８やエアコンコンプレッサ駆動用モータ２
４のようにその電流レンジが比較的広い負荷あるいはト
ルク指令等の制御指令を上述の電流推定に利用できる負
荷に関しては、上述の電流推定を実行することにより高
価格大型の電流センサ（シャント抵抗やカレントトラン
ス）の使用を避けながら、比較的出力が小さい補機２２
のようにその電流レンジが比較的狭い負荷に関しては、
本来他の用途（この場合過電流防止）を意図している電
流センサ（この場合カレントトランス５４）の出力を利
用することにより、格別の部材追加なしに、安価且つ軽
量の車両を実現している。

【００２０】図７に、本実施形態におけるＥＶＥＣＵ１
４の動作のうち主バッテリ１０のＳＯＣの測定に関する
手順を示す。ＥＶＥＣＵ１４は、この手順を所定頻度で
繰り返し実行する。この手順を開始するに際しては、Ｅ
ＶＥＣＵ１４は、まず、車両各部から信号を入力する
（１００）。入力対象には、例えば、ＡＣＩＢ^*、ＣＴ
^*、ＧＩＢ^*、Ｎ_TRM、ＶＢ等が含まれる。ＥＶＥＣＵ
１４は、入力した信号のうちＮ_TRM及びＶＢと、図示し
ないルーチンにてインバータ３２の制御に使用したトル
ク指令Ｔ_refTRMとにより、図４（ａ）に示されるＴＲＩ
Ｂ^*マップを参照し、これによりＴＲＩＢ^*を求める
（１０２）。ＥＶＥＣＵ１４は、また、入力した信号の
うちＣＴ^*により図４（ｂ）に示されるＤＤＩＢ^*マッ
プを参照し、これによりＤＤＩＢ^*を求める（１０
４）。ＥＶＥＣＵ１４は、ステップ１００にて入力した
信号のうちＡＣＩＢ^*及びＧＩＢ^*と、ステップ１０２
及び１０４にて得たＴＲＩＢ^*及びＤＤＩＢ^*とを加算
することにより、主バッテリ１０の充放電電流ＩＢの推
定値ＩＢ^*を求める（１０６）。図では、放電が正で表
されるよう符号を定めた例を示しているため、エンジン
駆動発電機１２に係るＧＩＢ^*には負号が付されてい
る。ＥＶＥＣＵ１４は、ＩＢ^*を変数ＳＩＢ^*に積算し
（１０８）、変数ＳＩＢ^*の値を満充電時の主バッテリ
容量ＦＵＬＬから減ずることにより主バッテリ１０のＳ
ＯＣを求めこれをＳＯＣメータ５８に出力する（１１
０）。なお、ＦＵＬＬ及びＳＩＢ^*は充電操作直後等に
予め与えられまたはリセットされているものとする。か
かる手順によれば、比較的簡単な演算処理のみで、正確
なＳＯＣを得ることができる。

【００２１】

【発明の効果】本発明の第１の構成によれば、バッテリ
に流れる電流の値を電力変換器に対する制御指令の値に
基づき推定し、推定にて得られた電流を逐次積算しその
結果に基づきバッテリの残存容量を演算するようにした
ため、バッテリに流れる電流を検出する従来技術と比肩
し得る精度にて残存容量を測定できる。また、推定に際
し制御指令の値を利用しているため、バッテリに流れる
電流を検出するためのセンサや、新たなセンサ類の追加
は必要でなく、実施が容易である。

【００２２】本発明の第２の構成によれば、複数の負荷
のうち一部に関しては、バッテリに流れる電流のうち当
該負荷に起因する成分の値をその負荷に対応する電力変
換器に対する制御指令の値に基づき推定し、他の一部に
関しては、バッテリに流れる電流のうち当該負荷に起因
する成分の実際の値を検出し、推定にて得られた成分の
値及び検出にて得られた成分の値を加算及び逐次積算し
その結果に基づきバッテリの残存容量を演算するように
したため、第１の構成と同様の効果が得られる。また、
バッテリに流れる各電流成分のうち一部の負荷に係る成
分を“検出”の対象としているため、この種の負荷に関
しては従来と同様の構成（電流センサ等）をそのまま使
用・援用できる。更に、“検出”の対象となる成分に対
応する負荷は、制御指令による制御の対象とならない一
般にその電流変動が比較的小さな負荷に限定されている
から、“検出”を実行するにもかかわらず、広い電流レ
ンジがに対応した比較的高価・大型な電流センサ等は不
要である。

【００２３】本発明の第３の構成によれば、電気自動車
に搭載されるバッテリとその負荷各々との間に負荷毎に
電力変換器を設け、これに第２の構成を適用するように
したため、第２の構成と同様の効果が電気自動車におい
て得られる。また、上述の負荷の少なくとも一つは車両
走行用のモータであるから、電流センサの廃止による効
果は特に顕著である。即ち、車両操縦者等がバッテリの
残存容量を正確に知ることができ従って報知される残存
容量と実際の残存容量の齟齬によるトラブルが生じにく
い電気自動車を、安価かつ軽量に実現できる。

【００２４】

【補遺】実施形態に関する説明では、エンジン駆動発電
機を備えるシリーズハイブリッド車を例としたが、本発
明の用途はこの種の用途には限られない。その他の用途
例としては、エンジン駆動発電機以外の電力源（太陽電
池、燃料電池等）を備えたシリーズハイブリッド車、エ
ンジンを加減速アシストする回転電機を備えたパラレル
ハイブリッド車、シリーズハイブリッド車とパラレルハ
イブリッド車とを複合させた形態を有するパラレルシリ
ーズハイブリッド車、バッテリの出力のみにてトラクシ
ョンモータを駆動する純粋な電気自動車等の各種車両の
電源システムや、バッテリ駆動型の各種動力機械等を掲
げることができる。即ち、バッテリとその負荷との間に
電力変換器を設けた電源システムであれば本発明を適用
できる。

【００２５】また、実施形態では、交流負荷に関しては
対応する電力変換器に係る制御指令の値に基づき電流推
定を実行し、直流負荷に関しては電流検出を実行してい
る。しかしながら、交流負荷に関し電流検出をまた直流
負荷に関し電流推定を実行するようにしても構わない。
直流負荷に関し電流推定を実行する際には、直流負荷に
係る電力変換器に対する制御指令（例えば昇降圧等に関
する指令）を利用すればよい。また、交流負荷の例とし
てはモータを、直流負荷の例としては他のバッテリ及び
電気的補機を示したが、本発明はかかる例によって限定
解釈すべきものではない。電力変換器の例としてはイン
バータ及びＤＣ／ＤＣコンバータを示したが、これ以外
の構成の電力変換器を用いてもよい。

【００２６】更に、実施形態の欄では、バッテリ電圧に
応じてマップを選択し乃至切り替える例を述べたが、バ
ッテリ電圧の変化に伴うバッテリ電流の変化を無視でき
る場合には、かかる手順は省略できる。また、実施形態
ではマップ参照による電流推定機能を複数のＥＣＵにて
分担しているが、例えばすべてのマップをＥＶＥＣＵに
集中搭載し電流推定機能をＥＶＥＣＵが一手に引き受け
る構成等としてもよい。逆に、推定又は検出した電流を
各ＥＣＵが各々積算し、積算の結果をＥＶＥＣＵに引き
渡し、ＥＶＥＣＵがそれらを加減算合成する構成として
もよい。このことからも明らかなように、本発明は、電
流推定値乃至検出値を加減算合成しその結果を積算する
という手順に限定解釈する必要がなく、電流推定値乃至
検出値を積算しその結果を加減算合成する構成や、電流
推定値乃至検出値が得られ次第積算変数に積算する構成
としてもよい。バッテリ電流を推定する際利用する制御
指令はトルク指令には限定されない。例えば、トルク指
令に基づき生成されＰＷＭ信号の生成に利用される電流
指令を、バッテリ電流の推定に利用してもよい。電流推
定に際して回転数検出値を利用しているが、回転センサ
レスロジックを採用する車両では回転数推定値を利用す
ればよい。また、ＥＶＥＣＵが他のＥＣＵ等から信号を
同期入力する例を示したが、非同期で入力するようにし
てもよい。その場合、ＳＯＣ値の更新等の処理は、入力
割込み等に応じて実行得るようにすればよい。

【００２７】加えて、本願では、バッテリの「負荷」と
いう用語を、“バッテリの放電電流にて駆動される装
置”のみならず“バッテリに充電電流を供給する装置”
をも含む意味で、用いている。即ち、バッテリに回生電
流を供給しているときのトラクションモータ及びエアコ
ンコンプレッサ駆動用モータや、エンジン出力にて発電
を実行しているときのエンジン駆動発電機も、バッテリ
の「負荷」に含まれる。更に、電気自動車（ハイブリッ
ド車を含む）では、車両外部の電源から電力供給を受け
バッテリを充電するために、充電器が搭載されることが
多い。かかる充電器に関しては図示していないが、この
充電器を介して接続される車外電源もバッテリの「負
荷」に該当し、また当該充電器は「電力変換器」に該当
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る装置を備えたシリ
ーズハイブリッド車の構成を示すブロック図である。

【図２】インバータの一例構成を示す回路図である。

【図３】ＤＣ／ＤＣコンバータの一例構成を示す回路
図である。

【図４】ＥＶＥＣＵに内蔵されるマップの一例を示す
図であり、特に（ａ）はＴＲＩＢ^*を決定するマップ
を、また（ｂ）はＤＤＩＢ^*を決定するマップを、それ
ぞれ示す図である。

【図５】ＡＣＥＣＵに内蔵されＡＣＩＢ^*を決定する
マップを示す図である。

【図６】発電ＥＣＵに内蔵されＧＩＢ^*を決定するマ
ップを示す図である。

【図７】ＥＶＥＣＵの動作のうちＳＯＣ測定に係る手
順を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１０主バッテリ、１２エンジン駆動発電機、１４
ＥＶＥＣＵ、１８トラクションモータ、２０補機バ
ッテリ、２２補機、２４エアコンコンプレッサ駆動
用モータ、２６発電ＥＣＵ、２８ＡＣＥＣＵ、３
０，３６，４２回転センサ、３２，３８，４４インバ
ータ、４６ＤＣ／ＤＣコンバータ、５４カレントト
ランス、ＳＯＣ主バッテリの充電状態、Ｔ_refTRM，Ｔ
_refACM，Ｔ_refG トルク指令、Ｎ_TRM，Ｎ_ACM，Ｎ_G
回転数、ＴＲＩＢ^*，ＡＣＩＢ^*，ＧＩＢ^* 直流電流
推定値、ＤＤＩＢ^* 直流電流検出値、ＳＩＢ^* 電流
積算値。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】負荷に対し電力を供給し又は当該負荷か
ら電力を回収するバッテリと、上記負荷に流れる電流の
値を制御すべく上記バッテリと上記負荷との間に設けら
れた電力変換器と、上記電力変換器に対し前記負荷より
出力させるべきトルクに見合う電流を発生させるための
制御指令を与えることにより上記負荷に流れる電流の値
を制御する制御手段と、を備える電源システムにおいて
用いられ、上記バッテリに流れる電流の値を上記制御指令の値に基
づき推定する手段と、推定にて得られた電流を逐次積算しその結果に基づき上
記バッテリの残存容量を演算する手段と、を備えることを特徴とするバッテリ残存容量測定装置。
【請求項２】複数の負荷に対し電力を供給し又は当該
負荷から電力を回収するバッテリと、上記負荷に流れる
電流の値を制御すべく上記バッテリと上記負荷との間に
かつ各負荷毎に設けられた電力変換器と、上記電力変換
器のうち少くともいずれかに対しその電力変換器に対応
する負荷より出力させるべきトルクに見合う電流を発生
させるための制御指令を与えることにより上記負荷に流
れる電流の値を制御する制御手段と、を備える電源シス
テムにおいて用いられ、上記複数の負荷のうち対応する電力変換器に対し上記制
御指令が与えられている負荷の少くともひとつに関し、
上記バッテリに流れる電流のうち当該負荷に起因する成
分の値をその負荷に対応する電力変換器に対する上記制
御指令の値に基づき推定する手段と、上記複数の負荷のうち対応する電力変換器に対し上記制
御指令が与えられていない負荷の少くともひとつに関
し、上記バッテリに流れる電流のうち当該負荷に起因す
る成分の実際の値を検出する手段と、上記推定にて得られた成分の値及び上記検出にて得られ
た成分の値を加算及び逐次積算しその結果に基づき上記
バッテリの残存容量を演算する手段と、を備えることを特徴とするバッテリ残存容量測定装置。
【請求項３】車両走行用のモータを含む複数の負荷に
対し電力を供給し又は当該負荷から電力を回収するバッ
テリと、上記負荷に流れる電流の値を制御すべく上記バ
ッテリと上記負荷との間にかつ各負荷毎に設けられた電
力変換器と、上記電力変換器に対し制御指令を与えるこ
とにより上記負荷に流れる電流の値を制御する制御手段
と、を備え、上記制御手段が、請求項２記載のバッテリ
残存容量測定装置を含むことを特徴とする電気自動車。