CN102161319B - 电动汽车的控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电动汽车的控制装置，即使高压电池的剩余能量变少，其也继续驱动辅助设备。其设有存储大小2个阈值SL1、SL2(第1阈值SL1＞第2阈值SL2)的阈值存储部(31)，并设有驱动状态切换部(32)，该驱动状态切换部(32)在来自剩余能量检测部(41)的剩余能量SOC低于第1阈值SL1时，容许辅助设备(22)的驱动，且减弱驱动电动机(11)的输出扭矩，在来自剩余能量检测部(41)的剩余能量SOC低于第2阈值SL2时，容许辅助设备(22)的驱动，并且停止向驱动电动机(11)供给电力。

Description

电动汽车的控制装置

技术领域

本发明涉及一种电动汽车的控制装置，其控制来自高压电池的电力，对驱动电动机及辅助设备进行驱动。

背景技术

电动汽车具有由锂离子二次电池或镍氢二次电池等构成的高压电池、以及由三相直流电动机或PM电动机等构成的驱动电动机。来自高压电池的电力(约300V)，通过由车辆控制单元控制的变压器进行电力变换，向驱动电动机供给。另外，来自高压电池的电力，由DC/DC变压器降压至约14V，向动力转向泵、制动器用负压泵、刮水器装置用电动机、前照灯等辅助设备供给。

这样，因为高压电池驱动在电动汽车上搭载的各种负载，所以设计为可以耐重复充放电。但是，高压电池因为其特性，例如如果剩余能量(SOC)显著降低直至深放电状态，则会导致作为高压电池的功能降低，即电容量降低等损伤。因此，为了使高压电池不会达到深放电状态，要对驱动电动机及辅助设备的驱动状态进行监视，即监视高压电池的剩余能量，以防止高压电池处于深放电状态。

作为防止高压电池处于深放电状态，并且确保电动汽车的行驶性能的技术，例如已知专利文献1中所述的电动汽车的控制装置。专利文献1中记载的电动汽车的控制装置，检测高压电池的剩余能量(电池电压)，并与高压电池的剩余能量的降低相对应而使驱动电动机的输出降低。这样，可以防止高压电池处于深放电状态，并确保电动汽车的行驶性能。

专利文献1：日本特开平10-304503号公报(图4)

发明内容

但是，根据上述专利文献1中记载的电动汽车的控制装置，为下述的控制逻辑，即，如果高压电池的剩余能量少，例如处于电动汽车将要停止的状态(不能行驶状态)，则与此相伴，由高压电池驱动的辅助设备的动作也停止。在这种情况下，在电动汽车正在行驶于平坦路或上坡的中途辅助设备停止时，因为电动汽车不会表现出加速的动作，所以几乎不会给驾驶员带来不安。另一方面，在电动汽车正在行驶于下坡的中途辅助设备停止时，因为电动汽车会表现出加速的动作，所以驾驶员可能会因为对驾驶员操作进行辅助的辅助设备的驱动变弱而感觉到不安。

本发明的目的在于提供一种电动汽车的控制装置，即使高压电池的剩余能量变少，其也可以继续驱动辅助设备。

本发明的电动汽车的控制装置是一种电动汽车的控制装置，其对来自高压电池的电力进行控制而对驱动电动机及辅助设备进行驱动，其特征在于，具有：剩余能量检测部，其检测所述高压电池的剩余能量；阈值存储部，其存储用于与来自所述剩余能量检测部的检测信号进行比较的第1阈值、以及比所述第1阈值小的第2阈值；以及驱动状态切换部，其对所述检测信号和所述第1、第2阈值进行比较，对应于比较结果，切换所述驱动电动机及所述辅助设备的驱动状态，所述驱动状态切换部，在所述检测信号低于所述第1阈值时，容许所述辅助设备的驱动，并且减弱所述驱动电动机的输出扭矩，在所述检测信号低于所述第2阈值时，容许所述辅助设备的驱动，并且停止向所述驱动电动机供给电力。

本发明的电动汽车的控制装置，其特征在于，在所述阈值存储部中存储比所述第2阈值小、且成为所述高压电池的剩余能量下限值的第3阈值，所述驱动状态切换部在所述检测信号低于所述第3阈值时，停止所述辅助设备的驱动。

发明的效果

根据本发明的电动汽车的控制装置，因为设有存储大小2个阈值(第1阈值＞第2阈值)的阈值存储部，并设有驱动状态切换部，该驱动状态切换部在来自剩余能量检测部的检测信号低于第1阈值时，容许辅助设备的驱动，并且减弱驱动电动机的输出扭矩，在来自剩余能量检测部的检测信号低于第2阈值时，容许辅助设备的驱动，并且停止向驱动电动机供给电力，所以在高压电池的剩余能量变少时，驱动辅助设备，同时减弱向驱动电动机的输出扭矩，其后可以停止对驱动电动机的电力供给。因此，即使在高压电池的剩余能量变少而陷入电动汽车不能行驶的状态，也可以继续驱动辅助设备。因此，即使在正行驶于下坡的中途等高压电池的剩余能量变少，也不会减弱辅助驾驶员的操作的辅助设备的驱动，进而不会使驾驶员感到不安。

根据本发明的电动汽车的控制装置，因为在阈值存储部中存储比第2阈值小并成为高压电池的剩余能量下限值的第3阈值，驱动状态切换部在检测信号低于第3阈值时停止辅助设备的驱动，所以可以防止由辅助设备的驱动造成高压电池处于深放电状态，进而可以防止高压电池的损坏。

附图说明

图1是表示电动汽车构成的概略图。

图2是表示在图1的电动汽车中控制装置的控制内容(动作)的流程图。

图3是对本发明的剩余能量的变化和现有技术的剩余能量变化进行比较的曲线。

具体实施方式

以下，基于附图对本发明的一个实施方式详细地进行说明。

图1表示表示电动汽车构成的概略图，图2表示图1的电动汽车中的控制装置的控制内容(动作)的流程图，图3表示对本发明的剩余能量的变化和现有技术的剩余能量的变化进行比较的曲线。

如图1所示，电动汽车10具有由三相直流电动机构成的驱动电动机11。驱动电动机11经由齿轮系12与驱动轴13连接，在驱动轴13的两端分别可整体旋转地设置一对前轮14a。另外，电动汽车10具有一对后轮14b，本实施方式涉及的电动汽车10为具有各前轮14a、各后轮14b的四轮汽车。这样，电动汽车10采用由驱动电动机11对各前轮14a进行驱动的前轮驱动方式。但是，作为本发明中的驱动电动机，也可以使用PM电动机及无刷DC电动机等其他形式的电动机。

在电动汽车10上搭载作为驱动电动机11的电源起作用的高压电池15，该高压电池15例如为电压控制范围为280V～380V的锂离子二次电池。但是，作为本发明中的高压电池，也可以使用镍氢二次电池或电气双重电容器等蓄电体。

驱动电动机11与逆变器16电气连接，在逆变器16和高压电池15之间分别电气连接一对通电线缆17、18。驱动电动机11具有作为电动发电机(M/G)的功能，可以作为驱动源及发电机而进行驱动，在将驱动电动机11作为驱动源进行驱动时，由逆变器16将来自高压电池15的直流电流变换为交流电流，并将变换后的交流电流向驱动电动机11供给。另一方面，在将驱动电动机11作为发电机进行驱动时，由逆变器16将来自驱动电动机11的交流电流变换为直流电流，并将变换后的直流电流向高压电池15供给。此外，在与高压电池15连接的各通电线缆17、18上分别设置一对主继电器19。

高压电池15经由各通电线缆17、18及DC/DC变压器20与低压电池21电气连接。作为低压电池21，例如使用电压控制范围为10V～14V的铅蓄电池，低压电池21作为逆变器16、DC/DC变压器20、各控制单元30、40、车载充电器54等的电源而使用。

在低压电池21和DC/DC变压器20之间电气连接辅助设备22。在这里，所谓辅助设备22，是动力转向泵、制动器用负压泵、刮水器装置用电动机、前照灯等(均未图示)以低电压驱动的车载设备，辅助设备22通过由DC/DC变压器20降压后的电力(约14.5V)驱动。另外，由DC/DC变压器20降压后的电力也向低压电池21供给，这样，可以对低压电池21进行充电。

为了对电动汽车10进行集中控制，在电动汽车10上搭载车辆控制单元30。向车辆控制单元30中输入车速传感器、加速器开关、制动器开关等(均未图示)的各种车辆信息信号，并且还输入辅助设备22的动作信息信号，即表示辅助设备22是否正在工作的信号。并且，车辆控制单元30基于各种车辆信息信号及辅助设备22的动作信息信号等，执行规定的运算处理，对各主继电器19进行ON/OFF控制，或者向DC/DC变压器20及逆变器16等输出控制信号。

为了控制高压电池15的充放电，在电动汽车10上搭载BCU(电池控制单元)40。在BCU 40设置剩余能量检测部41，剩余能量检测部41监视高压电池15的电压、电流、氛围气体温度等，并基于这些检测高压电池15的剩余能量SOC。并且，BCU 40基于由剩余能量检测部41检测出的剩余能量(检测信号)SOC，对高压电池15的输出电压及输出电流进行控制。在这里，本发明的控制装置由车辆控制单元30及BCU 40构成。

在电动汽车10上构筑由CAN等构成的通信网络50。通信网络50与车辆控制单元30、BCU 40、DC/DC变压器20、逆变器16等彼此电气连接。通信网络50容许在连接到该通信网络50上的各部件间进行信息信号的接收发送。

在车辆控制单元30中设有阈值存储部31及驱动状态切换部32。在阈值存储部31中分别存储用于与来自BCU 40中设置的剩余能量检测部41的检测信号进行比较的第1阈值SL1、比第1阈值SL1小的第2阈值SL2、比第2阈值SL2小的第3阈值SL3(SL1＞SL2＞SL3)。各阈值SL1、SL2、SL3与剩余能量SOC一起被读入驱动状态切换部32中。

向驱动状态切换部32中输入剩余能量SOC及各阈值SL1、SL2、SL3，驱动状态切换部32对读入的剩余能量SOC和各阈值SL1、SL2、SL3进行比较，并根据该比较结果切换驱动电动机11及辅助设备22的驱动状态。具体地，驱动状态切换部32切换驱动电动机11及辅助设备22的驱动状态，以成为下述所示的第1、第2及第3状态。

作为第1状态，是在高压电池15的剩余能量SOC低于第1阈值SL1的情况下，切换至“输出扭矩降低控制/辅助设备继续控制”，即容许辅助设备22的驱动，并且使向驱动电动机11输出的电力逐渐变小。这样，车辆控制单元30控制为，容许辅助设备22的驱动，并且逐渐减弱驱动电动机11的输出扭矩。

作为第2状态，是在高压电池15的剩余能量SOC低于第2阈值SL2的情况下，切换至“驱动电动机停止控制/辅助设备继续控制”，即容许辅助设备22的驱动，并且停止向驱动电动机11供给电力。这样，车辆控制单元30被控制为，容许辅助设备22的驱动，并且停止驱动电动机11的驱动。

作为第3状态，是在高压电池15的剩余能量SOC低于第3阈值SL3的情况下，切换为“辅助设备停止控制/系统电源断开控制”，即停止向辅助设备22供给电力，并将电动汽车10的系统电源断开。这样，车辆控制单元30被控制为，停止辅助设备22的驱动，并且切断电动汽车10的系统电源。在这里，第3阈值SL3是为了保护高压电池15而不会进入深放电状态的阈值，为高压电池15的剩余能量SOC的下限值。

为了使用工业电源51(AC200V等)对高压电池15进行充电，在电动汽车10上设置作为电源连接部的充电口52。充电口52具有一对连接端子53，各连接端子53与车载充电器54电气连接。在与工业电源51连接而使用的充电线缆55上一体地设有连接器56，在连接器56上设有与充电口52的各连接端子53相对应的一对连接端子57。

在车载充电器54的与充电口52的相反侧，分别电气连接各通电线缆17、18。这样，通过在充电口52上连接连接器56，可以经由充电器54及各通电线缆17、18，从工业电源51向高压电池15供给电力。在这里，在由工业电源51对高压电池15充电时，经由车载充电器54、各通电线缆17、18及DC/DC变压器20，低压电池21也被充电。此外，车载充电器54与通信网络50电气连接，并由车辆控制单元30控制。

下面，对上述形成的电动汽车10中的控制装置(车辆控制单元30及BCU 40)的控制内容(动作内容)，使用图2及图3详细地进行说明。在这里，图2所示的控制逻辑为，在对未图示的点火开关进行接通操作，电动汽车10的系统电源接通之后，每隔规定的控制周期(例如每10分钟)而重复执行。

如图2所示，如果在步骤S1中开始控制逻辑(起动)，则在步骤S2中，剩余能量检测部41检测剩余能量SOC。然后在步骤S3中，驱动状态切换部32读入剩余能量SOC和第1阈值SL1，并判定剩余能量SOC是否低于第1阈值SL1。在步骤S3中判定为是的情况下，进入步骤S4，在步骤S3中判断为否的情况下，进入步骤S9。

在步骤S4中，在剩余能量SOC减少并低于第1阈值SL1时，将之前为通常控制的驱动电动机11及辅助设备22，通过驱动状态切换部32切换至“输出扭矩降低控制/辅助设备继续控制”(参照图3中切换点P1)。这样，辅助设备22可以与之前同样地驱动，即可以继续辅助驾驶员的驾驶操作及制动操作等。另一方面，驱动电动机11的输出扭矩逐渐减弱。这时，如图3的“输出扭矩降低控制/辅助设备继续控制区域”所示，因为抑制对驱动电动机11的电力供给，所以剩余能量SOC的降低率(曲线的倾斜)稍微变缓。

在这里，因为驱动电动机11的输出扭矩逐渐变弱，所以驾驶员可以没有不适感地继续对电动汽车10进行驾驶操作。另外，为了向驾驶员通知已切换至“输出扭矩降低控制/辅助设备继续控制”，例如可以使设置在仪表盘上的警示灯(未图示)点亮，或者也可以倒计时显示可以对驱动电动机11进行驱动的剩余时间，在这种情况下，可以向驾驶员有效地通知对高压电池15进行充电的定时。

在步骤S5中，驱动状态切换部32读入剩余能量SOC和第2阈值SL2，并判定剩余能量SOC是否低于第2阈值SL2。在步骤S5中判定为是的情况下进入步骤S6，在步骤S5中判定为否的情况下进入步骤S9。

在步骤S6中，在剩余能量SOC减少并低于第2阈值SL2时，将之前的“输出扭矩降低控制/辅助设备继续控制”的驱动电动机11及辅助设备22，通过驱动状态切换部32切换至“驱动电动机停止控制/辅助设备继续控制”(参照图3中切换点P2)。这样，辅助设备22可以和之前同样地驱动，驱动电动机11的驱动被停止。这时，如图3的“驱动电动机停止控制/辅助设备继续控制区域”所示，因为没有向驱动电动机11供给电力，所以剩余能量SOC的降低率变得更缓。

在这里，也可以将已切换至“驱动电动机停止控制/辅助设备继续控制”的情况通过使警示灯(未图示)点亮而向驾驶员通知。

在步骤S7中，驱动状态切换部32读入剩余能量SOC和第3阈值SL3，并判定剩余能量SOC是否低于第3阈值SL3。在步骤S7中判定为是的情况下进入步骤S8，在步骤S7中判定为否的情况下进入步骤S9。

在步骤S8中，在剩余能量SOC减少并低于第3阈值SL3时，将之前“驱动电动机停止控制/辅助设备继续控制”的驱动电动机11及辅助设备22，通过驱动状态切换部32切换至“辅助设备停止控制/系统电源断开控制”(参照图3中切换点P3)。这样，辅助设备22的驱动也被停止，并且系统电源断开。这时，如图3的“辅助设备停止控制/系统电源断开控制区域(深放电区域)”所示，因为不向驱动电动机11及辅助设备22供给电力，所以几乎没有剩余能量SOC的消耗，可以防止高压电池15处于深放电状态。

然后在步骤S9中，执行使本控制逻辑最终结束的处理。此外，在步骤S3中判定为否的情况下，步骤S3的处理前的“通常控制”继续执行。在步骤S5中判定为否的情况下，步骤S5的处理前的“输出扭矩降低控制/辅助设备继续控制”继续执行。在步骤S7中判定为否的情况下，步骤S7的处理前的“驱动电动机停止控制/辅助设备继续控制”继续执行。

在这里，图3中的标号T表示停止驱动电动机11的驱动后，可以驱动辅助设备22的时间(辅助设备可驱动时间)。另外，图3的标号P4表示根据上述的现有技术中的控制逻辑的驱动电动机及辅助设备的停止点(同时停止点)。在现有技术的控制逻辑中，驱动电动机及辅助设备均在同时停止点P4停止，但在本发明的控制逻辑中，在切换点P2和切换点P3之间，可以确保比较长的辅助设备可驱动时间T，在此期间，可以仅使辅助设备22驱动。

如上述所详述，根据本发明的实施方式所涉及的电动汽车的控制装置，设置阈值存储部31，其存储大小2个阈值SL1、SL2(第1阈值SL1＞第2阈值SL2)，并设置驱动状态切换部32，其在来自剩余能量检测部41的剩余能量SOC低于第1阈值SL1时，容许辅助设备22的驱动，同时减弱驱动电动机11的输出扭矩，在来自剩余能量检测部41的剩余能量SOC低于第2阈值SL2时，容许辅助设备22的驱动，同时停止向驱动电动机11供给电力。

因此，在高压电池15的剩余能量SOC变少时，驱动辅助设备22，并且减弱向驱动电动机11的输出扭矩，然后可以停止向驱动电动机11供给电力。因此，即使电动汽车10由于高压电池15的剩余能量SOC变少而陷入不能行驶的状态，也可以继续驱动辅助设备22。这样，即使在正行驶于下坡的中途等，高压电池15的剩余能量SOC变少，也不会减弱辅助驾驶员操作的辅助设备22的驱动，进而不会使驾驶员不安。

另外，根据本实施方式涉及的电动汽车的控制装置，因为在阈值存储部31中存储比第2阈值SL2小且成为高压电池15的剩余能量SOC的下限值的第3阈值SL3，驱动状态切换部32在剩余能量SOC低于第3阈值SL3时停止辅助设备22的驱动，所以可以防止由辅助设备22的驱动造成高压电池15处于深放电状态，进而可以防止高压电池15的损坏。

本发明并不限定于上述的实施方式，当然可以在不脱离其主旨的范围内进行各种变更。例如，在上述实施方式中，作为电动汽车举出了仅由驱动电动机11进行驱动的电动汽车10，并在该电动汽车10中搭载了本发明涉及的控制装置(车辆控制单元30及BCU 40)，但本发明并不限于此，本发明也可以应用于具有内燃机和驱动电动机这2个驱动系统的电动汽车即所谓混合动力汽车所搭载的控制装置中。

另外，在上述实施方式中，本发明应用于驱动各前轮14a的前轮驱动方式的电动汽车10中，但本发明并不限于此，也可以应用于驱动各后轮的后轮驱动方式的电动汽车、及驱动前后轮的四轮驱动方式的电动汽车中。

Claims (2)

1.一种电动汽车的控制装置，其对来自高压电池的电力进行控制而对驱动电动机及辅助设备进行驱动，并具有检测所述高压电池的剩余能量的剩余能量检测部，

该电动汽车的控制装置的特征在于，具有：

阈值存储部，其存储用于与来自所述剩余能量检测部的检测信号进行比较的第1阈值、以及比所述第1阈值小的第2阈值；以及

驱动状态切换部，其对所述检测信号和所述第1、第2阈值进行比较，对应于比较结果，切换所述驱动电动机及所述辅助设备的驱动状态，

所述驱动状态切换部，在所述检测信号低于所述第1阈值时，容许所述辅助设备的驱动，并且减弱所述驱动电动机的输出扭矩，在所述检测信号低于所述第2阈值时，容许所述辅助设备的驱动，并且停止向所述驱动电动机供给电力。

2.根据权利要求1所述的电动汽车的控制装置，其特征在于，

在所述阈值存储部中存储比所述第2阈值小、且成为所述高压电池的剩余能量下限值的第3阈值，所述驱动状态切换部在所述检测信号低于所述第3阈值时，停止所述辅助设备的驱动。