JP2005245104A - 電気自動車 - Google Patents

Abstract

【課題】 高圧バッテリの充電率が低下したときや電圧変換器が故障した場合でも、車両の走行可能距離をできる限り延長し得る電気自動車を提供する。
【解決手段】 車両の走行駆動源として用いられる高圧バッテリと、この高圧バッテリの充放電電力の一部を電圧変換して電装品類に駆動電力を供給する電圧変換器と、前記高圧バッテリの充放電電力により駆動されてエアコンディショナのコンプレッサを作動させる補機モータと、前記電圧変換器から駆動電力を受けて作動する上記エアコンディショナ用のブロアモータとを具備し、特に前記高圧バッテリの充電率が所定の管理閾値よりも低下したとき、または前記電圧変換器が故障したときに抑制信号を出力して前記エアコンディショナの作動を禁止するエアコンディショナ制御手段を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、高圧バッテリの充電電力を駆動源として車輪を走行駆動するモータを作動させると共に、車両に搭載されたエアコンディショナを上記高圧バッテリの充電電力を用いて作動させるようにした電気自動車に関する。

高圧バッテリの充電電力を走行駆動源とする電気自動車は、車輪を走行駆動するモータを上記高圧バッテリの充電電力を用いて作動させるように構成される。ちなみに高圧バッテリは、予め専用の充電ステーションにて充電されたり、或いは車両に搭載されたエンジンにより駆動される発電機を用いて充電される。更には車両の制動時等に上記モータを介して得られる回生エネルギを用いて上記高圧バッテリを充電することも行われる。尚、上記エンジンにより駆動される発電機を用いて高圧バッテリを充電する電気自動車は、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）と称されるものであるが、ここではこのハイブリッド電気自動車を含めて電気自動車として説明する。

ところで電気自動車においては、ブレーキ用の圧縮空気を発生させる為のエアコンプレッサや、パワーステアリング用の油圧を発生させる為のパワーステアリングポンプは前記高圧バッテリの充電電力を駆動源として作動させるように構成される（例えば特許文献１を参照）。更には車両に搭載されたエアコンディショナ（いわゆるカークーラー）のコンプレッサの作動にも前述した高圧バッテリの充電電力が用いられる（例えば特許文献２を参照）。

一方、車両に搭載された各種の制御機器（例えばＥＣＵ）や電装品（例えばオーディオ機器や照明系）の作動には、専ら、電圧変換器（ＤＣ／ＤＣコンバータ）を用いて前記高圧バッテリの充放電電力（約６００Ｖ）を電圧変換した、例えば２４Ｖ程度の低電圧が用いられる。尚、この低電圧系（電装品の電源系）には、通常、前記電圧変換器の出力電力によって充電されて前記電装品への電力供給を補助する低圧バッテリが設けられる。
特開２０００−２３３０１号 特開２０００−６２４４５号

ところで電気自動車の走行性能を維持するには、前述した走行駆動用のモータやエアコンプレッサ等を駆動する高圧バッテリからの電力供給の安定化を図ると共に、電圧変換器を介する各種の制御機器や電装品への電力供給の安定化を図ることが重要である。しかしながら、例えば連続登坂時に高圧バッテリの充電率が低下した状態のままエアコンディショナを作動させていると、車両の走行に直接関与しないエアコンディショナ用コンプレッサの作動に上記高圧バッテリの充電電力が使用されるので、その走行可能距離が大きく制限されると言う問題がある。

また前記電圧変換器が故障した状態で車両を走行させていると、低圧バッテリの充電電力だけで各種の制御機器や電装品への電力供給が行われることになるので、該低圧バッテリの放電が急速に進む。すると低圧バッテリから各種制御機器への電力供給ができなくなった時点で前述した高圧バッテリから走行駆動用モータへの電力供給が停止するので、この場合においても車両の走行可能距離が大きく制限されると言う問題がある。

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、その目的は、高圧バッテリの充電率が低下したときや電圧変換器が故障した場合には、車両の走行に直接関与することのない電装品類での電力供給を抑制して無駄な電力消費を抑え、これによって車両の走行可能距離をできる限り延長するようにした電気自動車を提供することにある。

本発明は、車両の走行駆動源として用いられる高圧バッテリの充電電力が該車両の走行に直接関与する車輪駆動用モータ、エアコンプレッサ、およびパワーステアリングポンプのみならず、前記車両の走行には直接関与することのない補機、特にエアコンディショナの作動にも用いられてその消費電力が大きいことに着目している。そして高圧バッテリの充電率（充電容量）が低下した場合等に上記エアコンディショナの作動を停止させることで、前記高圧バッテリに充電されている電力エネルギの全てを当該車両の走行に用いるようにし、これによってその走行可能距離をできる限り延長することを目的としている。

そこで上述した目的を達成するべく本発明に係る電気自動車は、
<ａ> 車両の走行駆動源として用いられる高圧バッテリと、
<ｂ> この高圧バッテリの充放電電力の一部を電圧変換して前記車両に設けられた電装品類に駆動電力を供給する電圧変換器と、
<ｃ> 前記高圧バッテリの充放電電力により駆動されてエアコンディショナのコンプレッサを作動させる補機モータと、
<ｄ> 前記電圧変換器から駆動電力を受けて作動する上記エアコンディショナ用のブロアモータと
を具備したものであって、特に
<ｅ> 前記高圧バッテリの充電率が所定の管理閾値よりも低下したとき、または前記電圧変換器が故障したときに抑制信号を出力して前記エアコンディショナの作動を禁止するエアコンディショナ制御手段を備えたことを特徴としている。

好ましくは前記電圧変換器は、請求項２に記載するように該電圧変換器の出力電力によって充電されて前記電装品類への電力供給を補助する低圧バッテリを備えて前記電装品類に対する電力供給系を構築したものからなる。また請求項３に記載するように前記エアコンディショナ制御手段は、前記高圧バッテリから得られる充電率の情報、および／または前記電圧変換器から得られる故障発生信号を監視して前記エアコンディショナのコンプレッサを駆動する補機モータおよびブロアモータの作動を禁止する抑制信号を出力するように構成される。

上述した如く構成された電気自動車によれば、高圧バッテリの充電率が、例えば２０％以下に低下したとき、或いは前記電圧変換器が故障して該電圧変換器から各種の制御機器や電装品への電力供給ができなくなったとき、車両の走行には直接関与することがなく、またその消費電力の大きいエアコンディショナの作動を禁止するので、該エアコンディショナの作動による前記高圧バッテリおよび／または低圧バッテリからの電力消費を抑えることができる。従ってエアコンディショナの作動に伴う電力消費が削減された分、高圧バッテリおよび／または低圧バッテリの充電電力による車両の走行可能距離を延ばすことが可能となる。

また前記高圧バッテリから得られる充電率の情報、および／または前記電圧変換器から得られる故障発生信号を監視してエアコンディショナの作動を禁止する為の抑制信号を出力し、これによってエアコンディショナのコンプレッサを駆動する補機モータおよびブロアモータの作動をそれぞれ禁止するだけで良いので、その制御自体が簡単である。またその制御機能を既存の電気自動車に組み込むことも容易である等の効果が奏せられる。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係る電気自動車について、専ら、エンジンの駆動力を発電機の駆動源として利用するシリーズ式のハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）を例に説明する。
図１はこの発明を適用したシリーズ式ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）の電気系統の概略的な構成を示す図で、１は該ハイブリッド車の駆動源として用いられる高圧バッテリである。この高圧バッテリ１は図示しない充電ステーションにおいて外部から充電され、或いは当該車両が搭載したエンジン２により駆動される発電機３を用いて発電した電力により充電される。尚、発電機３を用いた高圧バッテリ１の充電は、該高圧バッテリ１の充放電を制御するインバータ４を介して行われる。

またインバータ４を介する高圧バッテリ１の充放電電力は、車輪５,５を走行駆動する走行用モータ６、ブレーキ用の圧縮空気を発生させる為のエアコンプレッサ７およびパワーステアリング用の油圧を発生させる為のパワーステアリングポンプ８をそれぞれ駆動する第１の補機モータ９、更にはエアコンディショナ用のクーラコンプレッサ１０を駆動する第２の補機モータ１１の駆動にそれぞれ用いられるようになっている。尚、これらの第１および第２の補機モータ９,１１は、後述するモータコントローラ１２によりその作動がそれぞれ制御される。

一方、前記高圧バッテリ１の充放電電力は、電圧変換器（ＤＣ／ＤＣコンバータ）１３にも供給されている。この電圧変換器１３は、高圧バッテリ１の出力である、例えば６００Ｖ程度の高電圧を２４Ｖの低電圧に変換して前記エアコンディショナ用のブロアモータ１４や当該車両における照明系等の電装品類１５に電力供給する役割を担う。またこの電圧変換器１３からブロアモータ１４や電装品類１５にその駆動電力を供給する電力供給系（低電圧系）には、前記電圧変換器１３の出力電力によって充電されて前記ブロアモータ１４や電装品類１５への電力供給を補助する低圧バッテリ（２４Ｖバッテリ）１６が設けられている。

尚、前述したエアコンディショナを作動させる為の前記クーラーコンプレッサ１０を駆動する第２の補機モータ１１およびエアコンディショナ用のブロアモータ１４は、クーラコントローラ１７の制御の下で作動する。即ち、クーラコントローラ１７は、図示しないクーラースイッチが投入（オン）されたとき、これを検出してクーラ作動信号を出力して前記ブロアモータ１４を作動させると共に、前記モータコントローラ１２に上記クーラ作動信号を与えることで第２の補機モータ１１を作動させるものとなっている。

基本的には上述した如く構成される電気自動車（シリーズ式ハイブリッド電気自動車）の電気系統においてこの発明が特徴とするところは、前述した高圧バッテリ１の充電率を監視すると共に前記電圧変換器１３の作動状態を監視し、高圧バッテリ１の充電率が所定の監視閾値を下回ったとき、例えばその充電率が２０％を下回ったとき、或いは電圧変換器１３が故障したとき、前記クーラコントローラ１７に対してコンプレッサ抑制信号を出力するシグナルコンバータ１８を備える点にある。

即ち、前記高圧バッテリ１は、内蔵した充放電監視部（図示せず）にて、例えばその充放電電流値と充放電時間とをモニタして当該高圧バッテリ１の充電率を求めている。また前記電圧変換器１３は、その出力電圧（電圧変換した２４Ｖの電圧）をモニタして当該電圧変換器１３の故障の有無を判定し、故障検出時に故障信号を出力している。シグナルコンバータ１８は、このような高圧バッテリ１８からその充電率の情報を入力し、その充電率を表示器１９に表示すると共に、前記電圧変換器１３から故障信号が与えられたとき、電圧変換器１３が故障した旨の情報（警報）を前記表示器１９を介して報知する機能を備える。更にこのシグナルコンバータ１８は、前記高圧バッテリ１の充電率が所定の監視閾値（充電率が２０％）を下回ったとき、これを充電率低下として判定している。そして充電率が低下したとき、或いは電圧変換器１３が故障したとき、前記エアコンディショナの作動を停止させる為のクーラー抑制信号を発するものとなっている。

具体的にはシグナルコンバータ１８は、例えば図２に示すように前記高圧バッテリ１から与えられる充電率と、比較基準電圧Ｖrefとして与えられる所定の監視閾値（充電率が２０％）とを比較する比較器２１と、充電率低下時に上記比較器２１から出力される充電率低下信号、または電圧変換器１３からの故障信号を受けてクーラ抑制信号を出力するオア回路２２と、前記クーラーコントローラ１７からモータコントローラ１２に与えられるクーラ作動信号を上記クーラ抑制信号に応じてオン・オフするゲート回路２３とを備えて構成される。上記クーラ抑制信号が前記クーラコントローラ１７に与えられて、該クーラコントローラ１７の制御に基づくエアコンディショナの作動、ひいてはクーラーコンプレッサ１０を駆動する第２の補機モータ１１およびエアコンディショナ用のブロアモータ１４の作動がそれぞれ停止制御される。

かくして上述した如く構成された制御系を備えた電気自動車（シリーズ式ハイブリッド電気自動車）によれば、その走行駆動に直接関与する高圧バッテリ１の充電率が低下したとき、或いは電圧変換器１３が故障したとき、車両の走行には直接関与することのないエアコンディショナの作動が停止制御される。従って高圧バッテリ１の充電率低下時にはクーラーコンプレッサ１０を駆動する為の第２の補機モータ１１が作動することがないので、該高圧バッテリ１に残された貴重なバッテリエネルギを当該車両の走行に有効に活用することができる。従って高圧バッテリ１の充電電力を第２の補機モータ１１で消費することがない分、当該車両の走行可能距離を延ばすことができる。また電圧変換器１３が故障した場合には、エアコンディショナ用のブロアモータ１４の駆動に低圧バッテリ１６の充電電力を使用することがないので、該低圧バッテリ１６に蓄積された充電電力を、ＥＣＵ等の制御機器を含む電装品類１５の作動に有効に用いることができる。従ってエアコンディショナ用のブロアモータ１４での無駄な電力消費を抑えた分、その走行駆動系に対する制御機器の動作を保証することができるので、当該車両の走行可能距離を延ばすことができる。つまり車両の走行可能距離を、高圧バッテリ１の充電残量や低圧バッテリ１３の充電量に応じて最大限確保することが可能となる。

尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。ここではシリーズ式ハイブリッド電気自動車について説明したが、エンジン２の駆動力を発電機３の駆動と車輪５の駆動の双方に利用するパラレル式ハイブリッド電気自動車や、エンジン２とこのエンジン２によって駆動される発電機３を備えることがなく、高圧バッテリや燃料電池だけを搭載した電気自動車においても上述した制御を同様に適用することができる。また高圧バッテリ１の充電率がどの程度低下した時点でエアコンディショナの作動を禁止するかについては、高圧バッテリ１の仕様と車両の走行性能等に応じて定めれば良いものである。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

本発明の一実施形態に係る電気自動車の電気系統の概略的な構成を示す図。 図１に示す電気自動車におけるシグナルコンバータの構成例を示す図。

符号の説明

１ 高圧バッテリ
４ インバータ
６ 走行駆動用モータ
９ 第１の補機モータ
１０ クーラコンプレッサ
１１ 第２の補機モータ
１２ モータコントローラ
１３ 電圧変換器（ＤＣ／ＤＣコンバータ）
１４ ブロアモータ
１５ 電装品類
１６ 低圧バッテリ
１７ クーラコントローラ
１８ シグナルコンバータ

Claims (3)

1. 車両の走行駆動源として用いられる高圧バッテリと、
   この高圧バッテリの充放電電力の一部を電圧変換して前記車両に設けられた電装品類に駆動電力を供給する電圧変換器と、
   前記高圧バッテリの充放電電力により駆動されてエアコンディショナのコンプレッサを作動させる補機モータと、
   前記電圧変換器から駆動電力を受けて作動する上記エアコンディショナ用のブロアモータと、
   前記高圧バッテリの充電率が所定の管理閾値よりも低下したとき、または前記電圧変換器が故障したときに抑制信号を出力して前記エアコンディショナの作動を禁止するエアコンディショナ制御手段と
   を具備したことを特徴とする電気自動車。
2. 前記電圧変換器は、前記電装品類に対する電力供給系に該電圧変換器の出力電力によって充電されて前記電装品類への電力供給を補助する低圧バッテリを備えたものである請求項１に記載の電気自動車。
3. 前記エアコンディショナ制御手段は、前記高圧バッテリから得られる充電率の情報、および／または前記電圧変換器から得られる故障発生信号を監視して前記エアコンディショナのコンプレッサを駆動する前記補機モータおよび前記ブロアモータの作動を禁止する抑制信号を出力するものである請求項１に記載の電気自動車。

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