JP2000166105A

JP2000166105A - バッテリ充電状態制御装置

Info

Publication number: JP2000166105A
Application number: JP10334741A
Authority: JP
Inventors: Yoshiteru Kikuchi; 義晃菊池
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1998-11-25
Filing date: 1998-11-25
Publication date: 2000-06-16

Abstract

(57)【要約】【課題】電流センサの異常時において、適切なＳＯＣ
検出を行う。【解決手段】電池ＥＣＵ１４は、電流センサ１６によ
り検出したバッテリ電流を積算してＳＯＣを検出する。
一方、電流センサ１６の異常時には、電圧検出器１２に
より検出したバッテリ１０の電圧に基づきＳＯＣを検出
する。このような２つのＳＯＣ検出手段により、電流セ
ンサ１６の異常時においても適切なＳＯＣ検出が行え、
バッテリ１０の適切な充放電制御が行える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンにより駆
動され発電を行う発電手段と、バッテリからの電力によ
り作動し車両を駆動する電動手段とを有するハイブリッ
ド電気自動車において使用されるバッテリの充電状態制
御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、エンジンにより駆動され発電
を行う発電機と、バッテリからの電力により作動し駆動
輪を駆動するモータとを有するハイブリッド電気自動車
が知られている。このハイブリッド電気自動車によれ
ば、発電機によって得た電力によりバッテリを充電する
ため、ガソリン自動車なみの走行距離が得られる。一
方、エンジンは車両の駆動力の一部を負担するとして
も、エンジンの運転は一定負荷に近い運転にでき、エン
ジンを高効率で運転でき、また有害物質の排出量を非常
に少なくできるというメリットがある。

【０００３】ここで、このようなハイブリッド電気自動
車では、モータの駆動によってバッテリの放電が行わ
れ、発電機の発電電力によってバッテリの充電が行われ
るが、走行状態に応じてバッテリの充放電電流が変化す
る。すなわち、長い登り坂等を走行する際にはモータの
消費電力が発電量を上回り、長い下り坂等を走行する際
には発電量がモータの消費電力を上回る。そこで、走行
状態に応じてバッテリが充電されたり、放電されたりす
る。そこで、通常はバッテリの充電状態（ＳＯＣ）を５
０％程度に維持するように、バッテリの充放電を制御
し、走行状態の変化に対応できるようにしている。

【０００４】そこで、バッテリのＳＯＣを検出する必要
がある。ハイブリッド電気自動車のバッテリについての
ＳＯＣ検出装置としては、バッテリの電流（充放電電
流）を積算し、ＳＯＣを検出するＳＯＣ検出装置が広く
利用されている。しかし、ハイブリッド電気自動車で
は、バッテリの充放電電流を長期間積算し、ＳＯＣを検
出することになり、その誤差がかなり大きくなってしま
う。

【０００５】また、ハイブリッド電気自動車において
は、通常の走行を維持するために、ＳＯＣは２０％〜８
０％の範囲に保ちたいという要求がある。一方、このよ
うなＳＯＣが２０％や、８０％という完全放電や満充電
に近い値になった場合、電流量に応じたバッテリ電圧の
変化が大きくなる。そこで、バッテリの電流量（Ｉ）、
電圧（Ｖ）の判定（ＩＶ判定）からＳＯＣ２０％、８０
％を測定することも利用されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
のＳＯＣ検出は、基本的にバッテリ電流の検出を利用し
ている。このバッテリ電流の検出には電流センサを利用
するが、この電流センサが異常になった場合、ＳＯＣの
検出が不能になってしまう。モータの駆動などはすべて
ＳＯＣに基づいて制御を行っており、電流センサの異常
時には、通常の制御が行えなくなる。そこで、従来は、
バッテリを切り離し、エンジンのみを利用して走行して
いた。

【０００７】そこで、電流センサの異常時において、走
行性能が著しく悪化するという問題点があった。

【０００８】本発明は、上記課題に鑑みなされたもので
あり、電流センサの異常時において適切なＳＯＣ検出を
行いバッテリの充放電を制御できるバッテリ充電状態制
御装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、エンジンによ
り駆動され発電を行う発電手段と、バッテリからの電力
により作動し車両を駆動する電動手段とを有するハイブ
リッド電気自動車において使用されるバッテリの充電状
態制御装置であって、バッテリの充放電電流を検出する
電流センサと、充放電電流に基づきバッテリの充電状態
（以下ＳＯＣという）を検出する第１のＳＯＣ検出手段
と、バッテリの電圧を検出する電圧センサと、検出した
バッテリ電圧に基づき蓄電池の蓄電状態を求める第２の
ＳＯＣ検出手段と、前記第１または第２のＳＯＣ検出手
段により検出したＳＯＣを所定値に保つようにバッテリ
への充放電電流を制御する充放電電流制御手段と、電流
センサの異常を検出する電流センサ異常検出手段と、電
流センサの正常時は第１のＳＯＣ手段からのＳＯＣを、
電流センサ異常時には第２のＳＯＣ検出手段からのＳＯ
Ｃを、前記充放電電流制御手段に供給する切換手段と、
を備えることを特徴とする。

【００１０】このように、本発明では、電流センサが異
常でない場合には、バッテリ電流の積算に応じた通常通
りのＳＯＣ検出を行い、通常の場合と同様の制御が行え
る。そして、電流センサの異常時においては、バッテリ
電圧に基づいて、ＳＯＣを検出する。従って、このよう
にして検出したＳＯＣに基づいて、通常と同様の電動手
段の制御が行え、バッテリの充放電を制御することがで
きる。従って、電流センサ異常時において、ハイブリッ
ド電気自動車のドライバビリティが悪化することを防止
することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態（以下
実施形態という）について、図面に基づいて説明する。

【００１２】図１は、本発明のバッテリ充電状態制御装
置をハイブリッド電気自動車に適用したシステムの構成
を示すブロック図である。バッテリ１０は、多数のバッ
テリセルからなっている。本実施形態では、このバッテ
リ１０は、ニッケル水素バッテリであり、２０個のバッ
テリセルをまとめて１ブロックとして、このブロックを
１２個接続して、２４０個のバッテリセルを直列接続し
た３００Ｖ程度の出力電圧を得ている。

【００１３】バッテリ１０の電圧は、電圧検出器１２で
計測され、電池ＥＣＵ１４に供給される。また、この電
池ＥＣＵ１４には、バッテリ電流を検出する電流センサ
１６も接続されており、バッテリ電流が電池ＥＣＵ１４
に供給される。

【００１４】そして、この電池ＥＣＵ１４は、供給され
るバッテリ電圧及びバッテリ電流の両方に基づいて、バ
ッテリ１０の蓄電量（ＳＯＣ）を２種類検出する。すな
わち、電池ＥＣＵ１４は、２種類のＳＯＣ検出手段を有
している。そして、電池ＥＣＵ１４は、いずれかのＳＯ
Ｃ検出手段で検出されたＳＯＣをＨＶＥＣＵ１８に供給
する。

【００１５】このＨＶＥＣＵ１８は、アクセル開度、ブ
レーキ踏み込み量、車速などの情報に基づいてトルク指
令を決定し、モータジェネレータ２２の出力がトルク指
令に合致するように制御する。すなわち、ＨＶＥＣＵ１
８は、インバータ２０におけるスイッチングを制御する
と共に、エンジン２４の出力を制御する。これによっ
て、モータジェネレータ２２への入力が決定され、モー
タジェネレータ２２の出力がトルク指令に合致したもの
に制御される。

【００１６】エンジン２４の出力の方がモータジェネレ
ータ２２の出力より大きい場合には、インバータ２０か
ら電力がバッテリ１０に向けて出力されバッテリ１０が
充電される。一方、エンジン２４の出力がモータジェネ
レータ２２より小さい場合には、インバータ２０からモ
ータジェネレータ２２に電力が供給され、バッテリ１０
が放電される。このように、モータジェネレータ２２
は、電動手段及び発電手段として機能する。

【００１７】また、ＨＶＥＣＵ１８は、電池ＥＣＵ１４
から供給されるＳＯＣに応じて、エンジン２４の出力を
ある程度制御し、これによってバッテリ１０のＳＯＣが
目標値（例えば、５０％）になるように制御する。しか
し、この制御はエンジン駆動車のような出力トルクをト
ルク指令に応じて制御するようなものではなく、所定の
範囲内で変更する。そこで、バッテリ１０のＳＯＣによ
り、充電が必要な場合（充電要求がある場合）には、エ
ンジン２４の出力は比較的大きなものに設定され、放電
要求がある場合には、エンジン２４の出力は比較的小さ
なものに設定される。しかし、実際のモータジェネレー
タ２２の出力の変化は大きく、充電要求がでているとき
でも放電が行われ、また放電要求がでているときでも充
電が行われる。

【００１８】すなわち、図２に示すように、ＳＯＣが制
御中心（例えば、ＳＯＣ５０％）にある場合には、充放
電量についての要求を発生しないが、ＳＯＣが高くなれ
ば放電要求が高くなり、ＳＯＣが低くなれば充電要求が
高くなる。一方、エンジン２４の出力は有限であり、こ
のエンジン２４の出力０、１００％がこの最大充電要求
及び最大放電要求に対応する。

【００１９】そして、電池ＥＣＵ１４は通常時には、電
流センサ１６で検出したバッテリ１０の充放電電流の積
算によりＳＯＣを算出している。なお、ＳＯＣ２０％。
８０％という放電過剰、充電過剰状態の検出には電圧検
出器１２からの出力も利用したＩＶ判定を行う。このＳ
ＯＣ検出手段を第１のＳＯＣ検出手段という。

【００２０】一方、電流センサ１６の異常時には、電圧
検出器１２において検出した電圧値を基にＳＯＣを検出
する。すなわち、電池ＥＣＵ１４は、図３に示すような
電圧とＳＯＣの関係（電圧ＳＯＣ特性）についてのマッ
プを記憶しており、電圧検出器１２で検出したバッテリ
１０の電圧値に基づいてＳＯＣを検出する。このＳＯＣ
検出手段を第２のＳＯＣ検出手段という。

【００２１】そして、電池ＥＣＵ１４は、通常時に電流
センサ１６により検出した充放電電流の積算によるＳＯ
Ｃを検出し、ＨＶＥＣＵ１８に供給し、電流センサ１６
の異常時には、電圧検出器１２により検出したバッテリ
電圧に基づいて検出したＳＯＣをＨＶＥＣＵ１８に供給
する。従って、ＨＶＥＣＵ１８は、電流センサ１６の異
常時においても、バッテリ１０の電圧が所定値に維持さ
れるようにエンジン２４及びインバータ２０を制御す
る。従って、ＳＯＣについて若干の誤差があるとしても
バッテリ１０のＳＯＣが所定の範囲に維持されるような
充放電制御が行え、かつモータジェネレータ２２の出力
も通常通りに維持することができる。そこで、電流セン
サ１６の異常発生時において、モータジェネレータ２２
の運転が停止されドライバビリティが悪化してしまうこ
とを防止することができる。

【００２２】なお、電流センサ１６の異常は、電圧検出
器１２における電圧が変動しているにもかかわらず、電
流センサ１６の出力が０または全く変動しない等の現象
を検出したり、エンジン２４の出力に対するモータジェ
ネレータ２２の出力や、電流などを検出することによっ
て行うことができる。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電流センサの異常時においても、バッテリ電圧に基づい
て適切なＳＯＣ検出を行え、これに基づいてモータの出
力制御、バッテリ充放電制御を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のバッテリ充電状態制御装置をハイブ
リッド電気自動車に適用したシステムの構成を示すブロ
ック図である。

【図２】ＳＯＣと充放電要求の関係を示す図である。

【図３】バッテリ電圧とＳＯＣの関係を示す図であ
る。

【符号の説明】

１０バッテリ、１２電圧検出器、１４電池ＥＣ
Ｕ、１６電流センサ、１８ＨＶＥＣＵ、２０イン
バータ、２２モータジェネレータ、２４エンジン。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｍ 10/48 Ｈ０１Ｍ 10/48 ＰＦターム(参考） 2G016 CA03 CB12 CB22 CB31 CB32 CC01 CC04 CC27 5G003 AA07 BA01 CA01 CA11 CC02 DA07 DA15 FA06 FA08 GB06 5H030 AA03 AA04 AA06 AS08 BB10 FF42 FF43 FF44 5H115 PG04 PI16 PI22 PI29 PU08 PU23 PV09 QN03 RE03 SE04 SE05 SE06 TB01 TI01 TI05 TI06 TO21 TO23 TR06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンにより駆動され発電を行う発電
手段と、バッテリからの電力により作動し車両を駆動す
る電動手段とを有するハイブリッド電気自動車において
使用されるバッテリの充電状態制御装置であって、バッテリの充放電電流を検出する電流センサと、充放電電流に基づきバッテリの充電状態（以下ＳＯＣと
いう）を検出する第１のＳＯＣ検出手段と、バッテリの電圧を検出する電圧センサと、検出したバッテリ電圧に基づき蓄電池の蓄電状態を求め
る第２のＳＯＣ検出手段と、前記第１または第２のＳＯＣ検出手段により検出したＳ
ＯＣを所定値に保つようにバッテリへの充放電電流を制
御する充放電電流制御手段と、電流センサの異常を検出する電流センサ異常検出手段
と、電流センサの正常時は第１のＳＯＣ手段からのＳＯＣ
を、電流センサ異常時には第２のＳＯＣ検出手段からの
ＳＯＣを、前記充放電電流制御手段に供給する切換手段
と、を備えることを特徴とするバッテリ充電状態制御装置。