JP2002291104A

JP2002291104A - 電動車両のバッテリー制御装置

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Publication number: JP2002291104A
Application number: JP2001086466A
Authority: JP
Inventors: Eiichiro Hashimoto; 栄一郎橋本
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2001-03-23
Filing date: 2001-03-23
Publication date: 2002-10-04
Anticipated expiration: 2021-03-23
Also published as: JP3505517B2

Abstract

(57)【要約】【課題】電動車両の電源となるバッテリーの放電を制
御する制御装置において、加速のためのアクセル操作を
行なったときのモータ出力の低下を回避する。【解決手段】本発明に係るバッテリー制御装置におい
ては、バッテリー７の充電及び放電を制限すべき残存容
量及び温度の制限値が規定されており、制御装置３によ
って、残存容量及び温度が制限値を越えない様に、充電
及び放電が制御される。又、アクセルペダル１の角度を
検出するペダル角度検出装置２が配備されており、制御
装置３は、アクセルペダル角度の大きさ及び変化速度の
検出結果に基づいて、加速操作が行なわれたかどうかを
判断し、加速操作時には、残存容量及び温度による放電
の制限を緩和する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気自動車等の電
動車両において、電源となるバッテリーの放電を制御す
る制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ハイブリッド車等の電気自動車において
は、駆動用のモータに電力を供給するために、リチウム
イオン二次電池等からなるバッテリーが搭載されてお
り、下り坂の走行時等に得られる回生電力によってバッ
テリーを充電する一方、平坦路の走行時等にはバッテリ
ーを放電させて、その電力をモータに供給することが行
なわれる。

【０００３】ところで、二次電池からなるバッテリーに
おいては、残存容量(ＳＯＣ：StateOf Charge)や電池温
度に応じて充放電を制限することによって、バッテリー
の保護が図られている。例えば、ＳＯＣについては、図
７(ａ)に示す如く、ＳＯＣが所定の下限値(例えば３０
％)よりも減少したときには放電を停止させ、ＳＯＣが
所定の上限値(例えば７０％)よりも増大したときには充
電を停止させることによって、バッテリーの保護が図ら
れている。又、電池温度については、図７(ｂ)に示す如
く、電池温度が所定の下限値(例えば−３０℃)よりも低
下したときには充電及び放電を停止させ、電池温度が所
定の上限値(例えば４０℃)よりも上昇したときにも充電
及び放電を停止させることによって、バッテリーの保護
が図られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電気自
動車に搭載されているバッテリーについて上述の如きＳ
ＯＣ及び電池温度に基づく保護を図った場合において、
例えば高速道路等で追い越しのためにアクセルペダルを
踏み込んで加速操作を行なったとき、ＳＯＣ或いは電池
温度が上述の制限値を越えることになったとすると、ド
ライバーの意思に拘わらず強制的にバッテリーの放電が
停止されるので、モータの出力が不意に低下することに
なって、却って危険な事態を招く問題がある。

【０００５】そこで、本発明の目的は、加速のためのア
クセル操作を行なったときのモータ出力の低下を回避す
ることが出来る電動車両のバッテリー制御装置を提供す
ることである。

【０００６】

【課題を解決する為の手段】本発明に係る電動車両のバ
ッテリー制御装置は、バッテリーの充電及び／又は放電
を制限すべきＳＯＣ及び／又は温度の制限値が規定され
ている制限値規定手段と、バッテリーのＳＯＣ及び／又
は温度が前記ＳＯＣ及び／又は温度の制限値を越えない
様に、充電及び／又は放電を制限する充放電制限手段
と、アクセル操作の操作量を検出するアクセル操作量検
出手段と、検出されたアクセル操作量の大きさ及び／又
は変化速度に基づいて、加速のためのアクセル操作が行
なわれたことを検知する加速操作検知手段と、加速のた
めのアクセル操作が検知されたとき、前記制限値規定手
段に規定されているＳＯＣ及び／又は温度の制限値を緩
和する制限値緩和手段とを具えている。

【０００７】上記本発明の電動車両のバッテリー制御装
置においては、アクセル操作の操作量を検出することに
よって、加速のためのアクセル操作が行なわれたかどう
かが判断される。例えば、アクセル操作量の大きさ(ア
クセルペダルの角度)が所定の閾値を越えたときや、ア
クセル操作量の変化(踏み込み速度)が所定の閾値を越え
たときは、加速のためのアクセル操作が行なわれたもの
と検知することが出来る。加速のためのアクセル操作が
検知されないときには、制限値規定手段に規定されてい
るＳＯＣ及び／又は電池温度の制限値を越えない様に、
充電及び／又は放電が制御される。

【０００８】これに対し、加速のためのアクセル操作が
検知されたときは、制限値規定手段に規定されているＳ
ＯＣ及び／又は電池温度の制限値が緩和される。これに
よって、制限値よりも少ないＳＯＣ、或いは制限値より
も高い電池温度においても、バッテリーの放電が許容さ
れて、モータの出力が維持される。尚、この様なアクセ
ル操作は通常は短時間で終了するので、バッテリー保護
の点で問題となることはない。又、この様なアクセル操
作が継続されたときには、その緩和された制限値をもＳ
ＯＣ及び／又は電池温度が越えることとなって、放電が
制限されることになる。

【０００９】具体的構成において、制限値緩和手段は、
放電を許容すべきバッテリーのＳＯＣの下限値を、より
少ない値に緩和する。これによって、バッテリーのＳＯ
Ｃが減少した状態で加速のためのアクセル操作が行なわ
れたとしても、モータの出力が維持されて、危険な状態
が回避される。又、制限値緩和手段は、放電を許容すべ
きバッテリーの温度の上限値を、より高い値に緩和す
る。これによって、バッテリーの温度が上昇した状態で
加速のためのアクセル操作が行なわれたとしても、モー
タの出力が維持されて、危険な状態が回避される。

【００１０】

【発明の効果】本発明に係る電動車両のバッテリー制御
装置によれば、加速のためのアクセル操作を行なったと
きのモータ出力の低下を回避することが出来るので、安
全である。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明をハイブリッド車に
実施した形態につき、図面に沿って具体的に説明する。
本発明に係るハイブリッド車においては、図１に示す如
く、動力源となるモータ(９)と回生電力を発生する発電
機(10)に対し、インバータ(８)を介して、二次電池から
なるバッテリー(７)が接続されており、放電時には、バ
ッテリー(７)が発生する電力がインバータ(８)にて交流
に変換された後、モータ(９)に供給され、充電時には、
発電機(10)が発生する電力がインバータ(８)にて直流に
変換された後、バッテリー(７)に供給される。

【００１２】バッテリー(７)とインバータ(８)を接続す
る電力線には、安全装置(12)及び開閉スイッチ(13)が介
在すると共に、電流センサー(14)が取り付けられてい
る。バッテリー(７)には、マイクロコンピュータからな
る制御装置(３)が接続されており、バッテリー(７)に取
り付けた電圧センサー及び温度センサー(何れも図示省
略)から得られる電圧検出信号及び電池温度検出信号が
制御装置(３)へ供給されている。又、前記電流センサー
(14)から得られる電流検出信号と、外気温度を測定する
温度センサー(図示省略)から得られる外気温検出信号と
が、制御装置(３)へ供給されている。更に、バッテリー
(７)との対向位置には、バッテリー(７)を冷却するため
の冷却ファン(11)が設置され、該冷却ファン(11)は、バ
ッテリー(７)からダウンコンバータ(16)を経て供給され
る電力によって駆動される。

【００１３】ハイブリッド車のアクセルペダル(１)に
は、アクセルペダル(１)の踏み込み角度を検出するペダ
ル角度検出装置(２)が接続されており、該ペダル角度検
出装置(２)から得られるペダル角度検出信号が制御装置
(３)へ供給されている。

【００１４】制御装置(３)は、容量検知部(４)と充放電
制御部(５)から構成される。容量検知部(４)は、電流検
出信号及び電圧検出信号からバッテリー(７)の残存容量
(ＳＯＣ)を検知するものである。又、充放電制御部(５)
は、容量検知部(４)によって検知されたＳＯＣと、電池
温度検出信号から得られる電池温度と、ペダル角度検出
信号から得られるペダル角度と、内蔵せるタイマー(図
示省略)から得られる時刻とに基づいて、充放電制御信
号を作成するものである。該充放電制御信号はインバー
タ(８)へ供給されて、バッテリー(７)の充電及び放電が
制御される。

【００１５】又、制御装置(３)にはファンコントローラ
(15)が接続され、該ファンコントローラ(15)から出力さ
れるファン制御信号がダウンコンバータ(16)へ供給され
て、冷却ファン(11)の動作が制御されている。尚、制御
装置(３)は、制御装置電源(６)から供給される電力によ
って動作する。

【００１６】図２は、前記制御装置(３)によるバッテリ
ー充放電の制御手続きを表わしている。先ずステップＳ
１では、時刻とアクセルペダル角度を検出し、アクセル
ペダル角度が所定の閾値を越えているかどうかを判断す
る。ここでノーと判断されたときは、更にステップＳ３
へ移行して、前回の時刻とアクセルペダル角度からアク
セルペダル移動速度を計算し、ステップＳ４では、アク
セルペダル移動速度が所定の閾値を越えているかどうか
を判断する。ここでノーと判断されたときは、アクセル
ベダルの踏み込み角度が小さく、且つ踏み込みの速度も
遅い場合であるから、加速のためのアクセル操作は行な
われていないとして、ステップＳ５では、通常の充放電
制御を実行する。

【００１７】通常の充放電制御においては、図７(ａ)
(ｂ)に示す従来と同様の制限、即ち、図６(ａ)(ｂ)に細
実線及び破線で示す制限の下で、充放電が制御される。
この場合、ＳＯＣが３０％を下回ったとき、或いは電池
温度が４０℃を上回ったとき、放電制限値が０となっ
て、放電が停止される。

【００１８】これに対し、図２のステップＳ２にてイエ
スと判断されたとき、或いはステップＳ４にてイエスと
判断されたときは、アクセルペダルの踏み込み角度が大
きく、或いは、踏み込みの速度が速い場合であるから、
加速のためのアクセル操作が行なわれたものとして、ス
テップＳ６では、拡張された充放電制御を実行する。

【００１９】拡張充放電制御においては、図６(ａ)(ｂ)
に破線で示す放電時のＳＯＣ及び電池温度による制限
が、同図に太実線で示すＳＯＣ及び電池温度による制限
に緩和される。この場合、ＳＯＣが３０％を下回り、或
いは電池温度が４０℃を上回ったとしても、放電が停止
されることはなく、その後、ＳＯＣが０％となり、或い
は電池温度が６０℃を上回ったとき、放電制限値が０と
なって、放電が停止されることになる。

【００２０】図３は、制御装置(３)による充放電時の電
流制限値の計算手続きを表わしている。尚、電流値は、
充電時を＋、放電時を−とする。先ずステップＳ１１に
てバッテリーの現在のＳＯＣを計算した後、ステップＳ
１２にて、図６(ａ)のカーブから、現在のＳＯＣにて許
容される充電電流(充電制限(ＳＯＣ))を計算し、更にス
テップＳ１３では、図６(ａ)のカーブから、現在のＳＯ
Ｃにて許容される放電電流(放電制限(ＳＯＣ))を計算す
る。次にステップＳ１４にて現在の電池温度を検出した
後、ステップＳ１５にて、図６(ｂ)のカーブから、現在
の電池温度にて許容される充電電流(充電制限(温度))を
計算し、更にステップＳ１６では、図６(ｂ)のカーブか
ら、現在の電池温度にて許容される放電電流(放電制限
(温度))を計算する。

【００２１】続いて、ステップＳ１７では、充電制限
(ＳＯＣ)が充電制限(温度)よりも大きいかどうかを判断
し、ここでイエスと判断されたときは、ステップＳ１８
に移行して、充電制限(温度)を充電制限値とし、ノーと
判断されたときは、ステップＳ１９に移行して、充電制
限(ＳＯＣ)を充電制限値とする。

【００２２】更に、ステップＳ２０では、放電制限(Ｓ
ＯＣ)が放電制限(温度)よりも大きいかどうかを判断
し、ここでイエスと判断されたときは、ステップＳ２１
に移行して、放電制限(ＳＯＣ)を放電制限値とし、ノー
と判断されたときは、ステップＳ２２に移行して、放電
制限(温度)を放電制限値とする。

【００２３】図４は、バッテリーのＳＯＣの計算手続き
を表わしている。先ずステップＳ３１にて、前記電流検
出信号から電流を検出し、次にステップＳ３２にて、前
記電圧検出信号から電圧を検出し、更にステップＳ３３
にて、前記電池温度検出信号から電池温度を検出する。
その後、ステップＳ３４にて、検出した電流及び電圧か
らＳＯＣを計算し、ステップＳ３５では、ＳＯＣ計算手
続きを終了するかどうかを判断して、ノーの場合はステ
ップＳ３１〜Ｓ３４を繰り返す。

【００２４】図５は、前記ステップＳ３４におけるＳＯ
Ｃの計算を電流積算によって行なう場合の手続きを表わ
している。先ずステップＳ４１にて、電流値Ｉが０以下
であるかどうか、即ち放電時かどうかを判断し、ここで
イエスと判断されたときはステップＳ４２に移行して、
総充電量ＣＡＰ(Ａｈ)から放電量(電流Ｉ×時間ｔ)を減
算し、ノーと判断されたときはステップＳ４３に移行し
て、総充電量ＣＡＰに充電量(充電効率η×電流Ｉ×時
間ｔ)を加算する。その後、ステップＳ４４では、下記
数１に基づいてＳＯＣ(％)を算出する。尚、ρは、時間
と総充電量から決まる電池劣化率、ＣＡＰ１００は、バ
ッテリーの公称容量(Ａｈ)である。

【００２５】

【数１】ＳＯＣ＝(ＣＡＰ／(ρ×ＣＡＰ１００))×１０
０

【００２６】上記本発明に係るハイブリッド車において
は、バッテリー(７)のＳＯＣが減少した状態で加速のた
めのアクセル操作を行なったとしても、バッテリー(７)
の放電に対するＳＯＣによる制限が図６(ａ)の太実線の
如く緩和されて、モータの出力が維持されるので、ドラ
イバーは意のままに加速を行なうことが出来る。又、バ
ッテリー(７)の温度が上昇した状態で加速のためのアク
セル操作を行なったとしても、バッテリー(７)の放電に
対する電池温度による制限が図６(ｂ)の太実線の如く緩
和されて、モータの出力が維持されるので、ドライバー
は意のままに加速を行なうことが出来る。

【００２７】尚、本発明の各部構成は上記実施の形態に
限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の
変形が可能である。例えば、本発明は、電気自動車に限
らず、電気自転車等の種々の電動車両に実施することが
出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るハイブリッド車の要部構成を示す
ブロック図である。

【図２】バッテリー充放電の制御手続きを表わすフロー
チャートである。

【図３】充放電時の電流制限値の計算手続きを表わすフ
ローチャートである。

【図４】バッテリーのＳＯＣの計算手続きを表わすフロ
ーチャートである。

【図５】電流積算によるＳＯＣの計算手続きを表わすフ
ローチャートである。

【図６】本発明におけるＳＯＣ及び電池温度による充放
電の制限を規定したグラフである。

【図７】従来における同上のグラフである。

【符号の説明】

(１) アクセルペダル (２) ペダル角度検出装置 (３) 制御装置 (４) 容量検知部 (５) 充放電制御部 (７) バッテリー (９) モータ (10) 発電機 (14) 電流センサー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5G003 AA07 BA01 DA07 DA13 EA05 FA06 GB06 GC05 5H030 AA06 AS08 BB21 FF22 FF41 FF51 5H115 PC06 PG04 PI16 PO02 PU25 PV09 QE08 SE06 TI02 TI05 TI06 TI10 TO05 TO22

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電動車両の電源となるバッテリーの充電
及び／又は放電を制御する制御装置において、バッテリーの充電及び／又は放電を制限すべきバッテリ
ーの残存容量及び／又は温度の制限値が規定されている
制限値規定手段と、バッテリーの残存容量及び／又は温度が前記残存容量及
び／又は温度の制限値を越えない様に、充電及び／又は
放電を制限する充放電制限手段と、アクセル操作の操作量を検出するアクセル操作量検出手
段と、検出されたアクセル操作量の大きさ及び／又は変化速度
に基づいて、加速のためのアクセル操作が行なわれたこ
とを検知する加速操作検知手段と、加速のためのアクセル操作が検知されたとき、前記制限
値規定手段に規定されている残存容量及び／又は温度の
制限値を緩和する制限値緩和手段とを具えていることを
特徴とする電動車両のバッテリー制御装置。
【請求項２】制限値緩和手段は、放電を許容すべきバ
ッテリーの残存容量の下限値を、より少ない値に緩和す
る請求項１に記載のバッテリー制御装置。
【請求項３】制限値緩和手段は、放電を許容すべきバ
ッテリーの温度の上限値を、より高い値に緩和する請求
項１又は請求項２に記載のバッテリー制御装置。