JP2019161732A - 電動車両及び電動車両の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】蓄電装置に蓄えられた電力を用いて走行する電動車両において、ＦＳモード中に蓄電装置を適切に保護する。【解決手段】ＥＣＵ１００は、ＦＳ走行条件が成立すると、走行モードをＦＳモードに移行する。ＥＣＵ１００は、センサユニット２０の正常時に、センサの検出値を用いて組電池１０の異常の予兆を検知する。そして、ＥＣＵ１００は、ＦＳ走行条件が成立し、かつ、組電池１０の異常の予兆がない場合には、ＦＳモードを所定の第１のＦＳモードとする。一方、ＥＣＵ１００は、ＦＳ走行条件が成立し、かつ、組電池１０の異常の予兆がある場合には、ＦＳモードを、第１のＦＳモードと異なる第２のＦＳモードとする。【選択図】図１

Description

本開示は、電動車両及び電動車両の制御方法に関し、特に、所定のフェールセーフ走行条件が成立すると、走行モードをフェールセーフモードに移行する電動車両及び電動車両の制御方法に関する。

特開２０１５−７４３２２号公報（特許文献１）は、センサ値の異常が検出された場合にフェールセーフ（以下「ＦＳ（Fail Safe）」と称する。）モードに移行する電動車両を開示する。この車両においては、センサ値の異常が所定時間継続した場合に、ＦＳ走行（退避走行）が行なわれる。そして、前回トリップにおいてＦＳ走行が行なわれていた場合に、今回の車両起動時にセンサ値の異常が検出されたときは、センサ値の異常が所定時間継続しなくてもＦＳ走行が行なわれる。これにより、車両の起動後、所定時間待たなくても直ちにＦＳ走行を行なうことができる（特許文献１参照）。

特開２０１５−７４３２２号公報 特開２００９−１４５０６５号公報 特開２００９−１８６９４号公報 特開２０１３−１６９９１７号公報

二次電池等の蓄電装置に蓄えられた電力を用いて走行する電動車両において、蓄電装置の状態を検出するセンサ（電圧センサや電流センサ等）が故障すると、蓄電装置の状態を検知することができない。そのため、ＦＳ走行において上記センサが故障していると、蓄電装置の状態を検出できないまま蓄電装置の異常が進行してしまう可能性がある。

本開示は、かかる問題を解決するためになされたものであり、本開示の目的は、蓄電装置に蓄えられた電力を用いて走行する電動車両において、ＦＳモード中に蓄電装置を適切に保護することである。

本開示における電動車両は、蓄電装置と、蓄電装置に蓄えられた電力を用いて車両駆動力を発生するように構成された駆動装置と、蓄電装置の状態を検出するセンサと、制御装置とを備える。制御装置は、上記センサの故障を含む所定のＦＳ走行条件が成立すると、走行モードをＦＳモードに移行するように構成される。制御装置は、上記センサの正常時に、センサの検出値を用いて蓄電装置の異常の予兆を検知する。そして、制御装置は、ＦＳ走行条件が成立し、かつ、蓄電装置の異常の予兆がない場合には、ＦＳモードを所定の第１のＦＳモードとし、ＦＳ走行条件が成立し、かつ、蓄電装置の異常の予兆がある場合には、ＦＳモードを、第１のＦＳモードと異なる第２のＦＳモードとする。

また、本開示における制御方法は、電動車両の制御方法である。電動車両は、蓄電装置と、蓄電装置に蓄えられた電力を用いて車両駆動力を発生するように構成された駆動装置と、蓄電装置の状態を検出するセンサとを備える。そして、制御方法は、上記センサの正常時に、センサの検出値を用いて蓄電装置の異常の予兆を検知するステップと、上記センサの故障を含む所定のＦＳ走行条件が成立すると、走行モードをＦＳモードに移行するステップとを含む。ＦＳモードに移行するステップは、蓄電装置の異常の予兆がない場合には、ＦＳモードを所定の第１のＦＳモードとするステップと、蓄電装置の異常の予兆がある場合には、ＦＳモードを、第１のＦＳモードと異なる第２のＦＳモードとするステップとを含む。

上記の電動車両及び制御方法においては、蓄電装置の状態を検出するセンサの正常時に蓄電装置の異常の予兆が検知され、異常の予兆がある場合には、ＦＳモードが、第１のＦＳモードと異なる第２のＦＳモードとされる。これにより、第２のＦＳモードを、たとえば第１のＦＳモードよりも蓄電装置の使用が制限されるＦＳモードとすることによって、センサ故障により蓄電装置の状態が検出されないままＦＳモード中に蓄電装置の異常が進行してしまうのを抑制することができる。したがって、この電動車両及び制御方法によれば、ＦＳモード中に蓄電装置を適切に保護することができる。

上記において、ＦＳ走行条件の成立タイミングと、蓄電装置の異常予兆の検知タイミングとの前後は問わない。すなわち、蓄電装置の異常の予兆が検知された後にＦＳ走行条件が成立した場合に、ＦＳモードを第２のＦＳモードとするようにしてもよいし、ＦＳ走行条件の成立後（すなわちＦＳモード中）に蓄電装置の異常の予兆が検知された場合に、ＦＳモードを第１のＦＳモードから第２のＦＳモードに切替えるようにしてもよい。

たとえば、センサの正常時に蓄電装置の異常の予兆が検知され、その後、センサの故障によりＦＳ走行条件が成立した場合に、ＦＳモードを第２のＦＳモードとするようにしてもよい。或いは、たとえば、蓄電装置の抵抗異常によりＦＳ走行条件が成立してＦＳモードに移行され、その後、蓄電装置の自己放電異常の予兆が検知された場合に（ＦＳモード移行後も少なくともこの時点まではセンサは正常）、ＦＳモードを第２のＦＳモードとするようにしてもよい。いずれのケースについても、センサ故障により蓄電装置の状態が検出されないまま（後者のケースは、自己放電異常の予兆が検知された後にセンサ故障が生じる場合）ＦＳモード中に蓄電装置の異常が進行するのを抑制することができる。

上記において、制御装置は、第１のＦＳモードにおいては、通常走行モード（ＦＳモードでないとき）よりも蓄電装置の入出力を抑制して走行するＦＳ走行を行ない、第２のＦＳモードにおいては、車両のシステムを停止するようにしてもよい。

これにより、蓄電装置の異常の予兆がない場合には、所定のＦＳ走行を行なうことができるとともに、蓄電装置の異常の予兆がある場合には、車両のシステムを停止することによって蓄電装置を確実に保護することができる。

制御装置は、蓄電装置の異常予兆を所定期間毎に検知するとともに、その予兆検知の実行時に前回の予兆検知結果を記憶するようにしてもよい。なお、所定期間は、上記センサに故障が発生した場合に故障の発生からその故障が確定するまでの時間よりも長いものとする。そして、制御装置は、ＦＳ走行条件が成立し、かつ、前回の予兆検知結果に基づいて蓄電装置の異常の予兆がないと判定される場合に、ＦＳモードを第１のＦＳモードとし、ＦＳ走行条件が成立し、かつ、前回の予兆検知結果に基づいて蓄電装置の異常の予兆があると判定される場合に、ＦＳモードを第２のＦＳモードとしてもよい。

このような構成とすることにより、センサの故障が発生した場合に、センサが故障する前のセンサ正常時のセンサ検出値を用いて蓄電装置の異常の予兆を検知することができ、その予兆検知結果に基づいてＦＳモードを切替えることができる。

制御装置は、蓄電装置の異常の進行度合いを示す所定のパラメータの値が第１のしきい値に達すると、蓄電装置が異常であると判定し、パラメータの値が第１のしきい値よりも小さい第２のしきい値に達すると、蓄電装置の異常の予兆があるものと判定してもよい。

このような構成とすることにより、ＦＳモード中に蓄電装置の異常が異常判定レベルまで進行するのを抑制することが可能となる。

なお、所定のパラメータには、たとえば、蓄電装置に含まれる複数のセル間におけるＳＯＣ（State Of Charge）や抵抗値、容量値等のばらつき度合いの大きさを用いることができる。或いは、所定のパラメータとして、蓄電装置の初期状態からの抵抗増加率や、満充電容量低下率、自己放電量の増加等を採用してもよい。

本開示における電動車両及び電動車両の制御方法によれば、ＦＳモード中に蓄電装置を適切に保護することができる。

本開示の実施の形態に従う電動車両の構成を概略的に示した図である。 ＦＳモードの設定を説明するための図である。 セル間のＳＯＣばらつきを示した図である。 異常検知パラメータと異常判定しきい値及び異常予兆判定しきい値との関係を示した図である。 ＥＣＵにより実行される組電池の異常予兆判定処理の手順の一例を示すフローチャートである。 ＥＣＵにより実行される走行モード判定処理の手順の一例を示すフローチャートである。 電池異常予兆フラグの推移の一例を示した図である。

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

＜電動車両の全体構成＞
図１は、本開示の実施の形態に従う電動車両の構成を概略的に示した図である。なお、以下では、電動車両がエンジンを搭載しない電気自動車である場合について代表的に説明されるが、本開示に従う電動車両は、蓄電装置に蓄えられた電力を用いて走行する電動車両全般（ハイブリッド車両や燃料電池車等も含まれ得る。）に適用可能である。

図１を参照して、電動車両１は、組電池１０と、センサユニット２０と、パワーコントロールユニット（以下「ＰＣＵ（Power Control Unit）」と称する。）３０と、モータジェネレータ（以下「ＭＧ（Motor Generator）」と称する。）４０と、駆動軸５０と、駆動輪６０と、電子制御装置（以下「ＥＣＵ（Electronic Control Unit）」と称する。）１００とを備える。

蓄電装置である組電池１０は、直列及び／又は並列に適宜接続された多数の二次電池（各二次電池は「セル」や「単電池」等とも称され、以下では、各二次電池を「セル」と称する場合がある。）を含んで構成される。各セルは、リチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池等によって構成される。なお、リチウムイオン二次電池は、リチウムを電荷担体とする二次電池であり、電解質が液体の一般的なリチウムイオン二次電池のほか、固体の電解質を用いた所謂全固体電池も含み得る。なお、この実施の形態では、蓄電装置は組電池１０としているが、蓄電装置として電気二重層キャパシタ等の大容量キャパシタを採用してもよい。

組電池１０は、ＭＧ４０を駆動するための電力を蓄えており、ＰＣＵ３０を通じてＭＧ４０へ電力を供給することができる。また、組電池１０は、車両制動時等のＭＧ４０の回生発電時にＰＣＵ３０を通じてＭＧ４０の発電電力を受けて充電される。なお、特に図示していないが、組電池１０は、車両外部の電源から組電池１０の充電するための充電装置を用いて、上記電源により充電可能である。

センサユニット２０は、電圧センサ２１と、電流センサ２２と、温度センサ２３とを含んで構成される。電圧センサ２１は、組電池１０の各セルの電圧ＶＢｉを検出可能に構成される。電流センサ２２は、組電池１０に流れる電流ＩＢを検出する。温度センサ２３は、セル毎の温度ＴＢｉを検出する。なお、温度センサ２３は、隣接する複数（たとえば数個）のセルを監視単位として温度を検出してもよい。そして、各センサの検出値は、ＥＣＵ１００へ送信される。

ＰＣＵ３０は、ＥＣＵ１００からの制御信号に従って、組電池１０とＭＧ４０との間で双方向の電力変換を実行する。ＰＣＵ３０は、たとえば、ＭＧ４０を駆動するインバータと、インバータに供給される直流電圧を組電池１０の出力電圧以上に昇圧するコンバータとを含んで構成される。

ＭＧ４０は、代表的には交流回転電機であり、たとえば、ロータに永久磁石が埋設された三相交流同期電動機である。ＭＧ４０は、ＰＣＵ３０により駆動されて回転駆動力を発生し、ＭＧ４０が発生した駆動力は、駆動軸５０を通じて駆動輪６０に伝達される。一方、車両の制動時や下り斜面での加速度低減時には、ＭＧ４０は、発電機として動作し、回生発電を行なう。ＭＧ４０が発電した電力は、ＰＣＵ３０を通じて組電池１０に供給される。

ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、メモリ（ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory））と、各種信号を入出力するための入出力ポートとを含んで構成される（いずれも図示せず）。ＥＣＵ１００は、各センサから受ける信号並びにメモリに記憶されたプログラム及びマップに基づいてＰＣＵ３０を制御することにより、ＭＧ４０の駆動や組電池１０の充放電を制御する。

＜ＦＳモードの説明＞
本実施の形態では、所定のＦＳ走行条件が成立すると、電動車両１の走行モードをＦＳモードに移行させる。たとえば、ＦＳ走行条件は、組電池１０の状態を検出するセンサユニット２０の故障が検出されると成立する。また、たとえば、組電池１０の異常（抵抗値の異常上昇や自己放電量の異常増加等）が検知されたり、センサユニット２０とＥＣＵ１００との間の通信異常が発生したりした場合にも、ＦＳ走行条件が成立する。そして、ＦＳモードでは、通常走行モード（ＦＳモードでないとき）よりも組電池１０の入出力電力が抑制される。たとえば、通常走行モードよりもＭＧ４０の出力やトルクの制限を厳しくすることにより、ＦＳモード中の組電池１０の入出力電力が抑制される。

ここで、センサユニット２０に故障が生じると（たとえば電圧センサ２１や電流センサ２２の故障）、センサユニット２０によって組電池１０の状態を検知することができなくなる。そのため、ＦＳモード中に組電池１０に異常が生じている場合、組電池１０の入出力電力は通常走行モードに比べて抑制されているけれども、センサユニット２０により組電池１０の状態を検知できないまま組電池１０の異常が進行してしまう可能性がある。

組電池１０の異常は、電解液の液枯れや、製造時の混入異物による内部短絡、材料の異常劣化等の種々の要因により生じ得るところ、組電池１０の異常の多くは、徐々に進行するものであり、異常のレベルが所定の異常検知レベルを超えると組電池１０の異常として検知される。すなわち、組電池１０の異常については、異常のレベルが異常検知レベルに達する前に異常の予兆が発生している。

そこで、本実施の形態に従う電動車両１では、組電池１０の状態を検出するセンサユニット２０の正常時に、組電池１０の異常予兆が検知される。そして、組電池１０の異常の予兆が検知された後にセンサユニット２０の故障が検知されたときは、異常の予兆が検知されていない場合のＦＳモードである第１のＦＳモードと異なる第２のＦＳモードとされる。この実施の形態では、第１のＦＳモードでは、通常走行モードよりも組電池１０の入出力電力を抑制して走行する制限走行が可能であるのに対し、第２のＦＳモードでは、車両システムが停止される「Ｒｅａｄｙ−ＯＦＦ」とされる。この第２のＦＳモードは、第１のＦＳモードよりも組電池１０の使用が制限されるＦＳモードであり、このような第１のＦＳモードと異なる第２のＦＳモードを設けることによって、組電池１０の状態が検出できないままＦＳモード中に組電池１０の異常が進行するのを抑制することができる。

なお、センサユニット２０の故障検知は、ＦＳモードへの移行タイミングであってもよいし（すなわち、センサユニット２０の故障検知によってＦＳモードに移行）、別の要因によるＦＳモードへの移行後に（すなわちＦＳモード中に）センサユニット２０の故障が検知されたものであってもよい。

図２は、本実施の形態におけるＦＳモードの設定を説明するための図である。図２を参照して、線Ｌ１は、正常なセル（以下「セルＡ」と称する場合がある。）の電圧の推移の一例を示し、線Ｌ２は、時刻ｔ１において異常が発生したセル（以下「セルＢ」と称する場合がある。）の電圧の推移の一例を示す。線Ｌ３は、組電池１０のセル間におけるＳＯＣばらつきの大きさの推移の一例を示す。このセル間のＳＯＣばらつきの大きさは、組電池１０の異常の進行度合いを示すパラメータ（電池異常検知パラメータ）の一例である。

時刻ｔ１以前は、組電池１０の異常は生じておらず、セルＡ，Ｂの電圧の推移は同等であり、セル間のＳＯＣばらつきも生じていない。時刻ｔ１において、セルＢにてたとえば混入異物による内部短絡が発生したものとする。そのため、時刻ｔ１以降は、セルＢの電圧がセルＡの電圧よりも低く推移し、セル間のＳＯＣばらつきの大きさが上昇し始める。

なお、セル間のＳＯＣばらつきの大きさは、たとえば、図３に示されるように、組電池１０を構成する複数のセルの平均ＳＯＣとのＳＯＣ差（絶対値）が最も大きいセルのＳＯＣ差によって表すことができる。なお、ＳＯＣは温度の影響を受けるため、平均ＳＯＣは、温度ばらつきが小さいある纏まったセル群（たとえばモジュールや隣接するいくつかのセル等）の平均ＳＯＣを採用するのが好ましい。なお、図３中の値Ｂ２は、図２のしきい値Ｂ２である（後述）。

再び図２を参照して、時刻ｔ２において、セル間のＳＯＣばらつきの大きさが所定のしきい値Ｂ２に達すると、ＥＣＵ１００は、組電池１０に異常の予兆が発生しているものと判定する。しきい値Ｂ２は、組電池１０に異常が生じたと判定されるセル間ＳＯＣばらつきのしきい値Ｂ１よりも小さい値に設定される。このしきい値Ｂ２は、セル間ＳＯＣばらつきの大きさがこのレベルを超えると、その後に制限走行（第１のＦＳモード）が行なわれたとしてもＳＯＣばらつきの大きさが異常検知レベルのしきい値Ｂ１に達する可能性があるレベルに設定され、オフライン試験や実験等により予め求められる。

そして、上述のように、この実施の形態では、時刻ｔ２において、セル間のＳＯＣばらつきの大きさが異常予兆検知レベルのしきい値Ｂ２に達すると、ＦＳモードに移行した場合のＦＳモードを第２のＦＳモード（Ｒｅａｄｙ−ＯＦＦ）とする。すなわち、まだこの段階ではＦＳモードに移行していないけれども、何らかの異常が検知されてＦＳモードに移行した場合には、第１のＦＳモード（制限走行）よりも制限が厳しい第２のＦＳモード（この例では「Ｒｅａｄｙ−ＯＦＦ」によるシステム停止）に移行することが予定される。

その後、時刻ｔ３において、たとえばセンサユニット２０の故障が検出されることによりＦＳモードに移行するものとする。上述のように、この例では、セル間のＳＯＣばらつきの大きさにより組電池１０に異常の予兆が発生していると判定されているので、第２のＦＳモードへ移行され、車両システムが停止（Ｒｅａｄｙ−ＯＦＦ）される。これにより、時刻ｔ３でＦＳモードによる走行（第１のモードによる制限走行）が開始されてセル間のＳＯＣばらつきが異常レベルに達してしまう（時刻ｔ４）のを防止することができる。

なお、セル間のＳＯＣばらつきの大きさがしきい値Ｂ２に達していない状態（組電池１０に異常の予兆は発生していないと判定されるレベル）においてＦＳモードに移行した場合には、第１のＦＳモードによる制限走行が行なわれたとしても制限走行中にセル間ＳＯＣばらつきの大きさが異常検知レベルのしきい値Ｂ１に達する可能性は小さいものと判断され、ＦＳモードは第１のＦＳモード（制限走行）とされる。

なお、上記では、組電池１０の異常及びその予兆の検知は、セル間のＳＯＣばらつきの大きさにより判定するものとしたが、その他のパラメータを用いてもよい。たとえば、セル間の抵抗値のばらつきや容量値のばらつき等の大きさを、組電池１０の異常検知パラメータとして用いてもよい。或いは、組電池１０の抵抗の増加率や、組電池１０の容量（満充電容量）の低下率、組電池１０の自己放電量の大きさ等を、組電池１０の異常検知パラメータとして用いてもよい。なお、これらの各パラメータも、組電池１０の異常の進行度合いを示すパラメータである。

図４は、そのような異常検知パラメータと異常検知しきい値及び異常予兆検知しきい値との関係を示した図である。図４を参照して、異常検知しきい値は、異常検知パラメータに応じて決定され、異常検知パラメータがこのレベルにまで達すると組電池１０の異常と判定されるレベルである。

異常予兆検知しきい値は、図２のセル間ＳＯＣしきい値の例でも説明したように、異常検知しきい値よりも小さい値であり、異常検知パラメータがこのレベルにまで達すると組電池１０に異常の予兆が発生しているものと判定されるレベルである。

なお、異常検知しきい値は、センサユニット２０のセンサ検出誤差も含めて、異常検知パラメータがこのレベルに達すると組電池１０を異常と判定するレベルである。したがって、センサ検出誤差が大きい場合、組電池１０の異常レベルが、組電池１０に異常の予兆が発生していると判定されるレベルにはないにも拘わらず、異常検知パラメータが異常予兆検知しきい値を超え、その結果、ＦＳモードを厳しい第２のＦＳモードとしてしまう可能性がある。しかしながら、この場合は、ＦＳモード中にさらに別の異常（ＦＳモード移行の要因となった異常とは別の異常）が発生して二重故障の状態で走行することを防止できるので、異常予兆検知しきい値を異常検知しきい値よりも小さい値に設定することは安全側であることが理解される。

図５は、ＥＣＵ１００により実行される組電池１０の異常予兆判定処理の手順の一例を示すフローチャートである。なお、このフローチャートに示される一連の処理は、ＦＳモード中であるか通常走行モード中であるかに拘わらず、車両システムの起動中に所定時間毎に繰り返し実行される。

図５を参照して、概略的には、ＥＣＵ１００は、組電池１０の異常検知（異常の予兆検知も含む）に使用しているセンサ（以下「対象センサ」と称する。）が正常である場合に、所定期間毎に、対象センサの検出値を用いて組電池１０の異常予兆の検知を実行する。ここで、異常予兆の検知結果が、対象センサが正常であるときの検出値を用いた結果であることを確実にするために、この実施の形態では、異常予兆の検知が実行される上記所定期間が、対象センサに故障が発生してからその故障が確定するまでの時間（故障確定時間）よりも長く設定される。そして、異常予兆の検知が実行される前に、前回（所定期間前）の検知結果を前回値として保存してから異常予兆の検知が実行され、ＦＳモードの選定（第１のＦＳモードか第２のＦＳモードか）には、前回値として保存された検知結果が用いられる。

詳しくは、この実施の形態では、対象センサに故障が発生した場合、それが確定するまでに所定の時間（たとえば１０秒程度）を要する（故障確定時間）。このような故障確定時間は、ノイズ等による故障の誤判定を回避するために設けられる。したがって、組電池１０の異常予兆の検知が実行される上記所定期間を対象センサの故障確定時間よりも長くするとともに、ＦＳモードの選定に異常予兆の検知結果の前回値を用いることによって、異常予兆の検知の実行時に対象センサの故障が発生していたとしても（故障としてまだ検知されていない状態）、異常予兆の検知結果の前回値は、確実に対象センサが正常であるときの検出値を用いた検知結果となる。

以下、異常予兆判定処理の手順について、フローチャートに沿って詳細に説明する。電池異常予兆フラグ（後述）が既にＯＮである場合（ステップＳ５においてＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、以降の一連の処理を実行することなくリターンへと処理を移行する。

電池異常予兆フラグがＯＦＦである場合（ステップＳ５においてＮＯ）、ＥＣＵ１００は、組電池１０の異常予兆検知に使用しているセンサ（対象センサ）が正常であるか否かを判定する（ステップＳ１０）。たとえば、セル間のＳＯＣばらつきの大きさを異常検知パラメータとして組電池１０の異常予兆検知が行なわれる場合においては、ＳＯＣの算出に電圧センサ２１や電流センサ２２の検出値が用いられるので、これらのセンサが対象センサとなる。

なお、対象センサが「正常」であるとは、対象センサの故障が検知されていないことを意味する。対象センサに故障が発生していても、故障が発生してから故障が確定するまでの故障確定時間は、故障として検知されず、ＥＣＵ１００は、対象センサを正常であると判定する。

ステップＳ１０において、対象センサは正常であると判定されると（ステップＳ１０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、前回の異常予兆検知の実行から所定期間経過したか否かを判定する（ステップＳ２０）。上述のように、この所定期間は、対象センサの故障確定時間よりも長く設定される。なお、図示しないが、図５のフローチャートに示される一連の処理がこの所定期間毎に繰り返し実行されるようにして、ステップＳ２０の処理を省略することも可能である。

ステップＳ２０において、前回の異常予兆検知の実行から所定期間経過したものと判定されると（ステップＳ２０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、組電池１０の異常予兆の検知結果を示す電池異常予兆フラグを電池異常予兆フラグ（前回値）に格納してメモリに記憶する（ステップＳ３０）。後述のように、この電池異常予兆フラグ（前回値）を用いて、ＦＳモードを第１のＦＳモードとするか第２のＦＳモードとするかが決定される。

電池異常予兆フラグが電池異常予兆フラグ（前回値）に格納されると、ＥＣＵ１００は、組電池１０の異常の進行度合いを示す電池異常検知パラメータを算出する（ステップＳ４０）。具体的には、たとえば、対象センサである電圧センサ２１や電流センサ２２の検出値を用いて各セルのＳＯＣが算出され、異常検知パラメータとしてセル間のＳＯＣばらつきの大きさが算出される。なお、ＳＯＣの算出方法については、ＯＣＶ（Open Circuit Voltage）とＳＯＣとの関係を示すＯＣＶ−ＳＯＣカーブ（マップ等）を用いた手法や、電流Ｉの積算値を用いた手法等、公知の各種手法を用いることができる。

或いは、センサユニット２０の各センサの検出値を用いて、各セルの抵抗値や容量値を算出し、異常検知パラメータとして、セル間の抵抗値や容量値のばらつきの大きさを算出してもよい。若しくは、センサユニット２０の各センサの検出値を用いて、組電池１０の初期状態からの抵抗増加率や満充電容量低下率、自己放電量の増加等を異常検知パラメータとして算出してもよい。上記のような各種パラメータが用いられる場合、セル或いは組電池１０の抵抗値や容量値、自己放電量等の算出方法についても、公知の各種手法を採用することができる。

次いで、ＥＣＵ１００は、ステップＳ４０の処理の実行結果に基づいて、組電池１０に異常の予兆が生じているか否かを判定する（ステップＳ５０）。すなわち、ＥＣＵ１００は、ステップＳ４０において算出された異常検知パラメータが異常予兆検知しきい値（図４）に達したか否かを判定する。具体的には、異常検知パラメータとしてセル間のＳＯＣばらつきの大きさが用いられる場合には、ＥＣＵ１００は、セル間のＳＯＣばらつきの大きさがしきい値Ｂ２（図２）に達しているか否かを判定する。

そして、ステップＳ５０において、組電池１０の異常予兆があるものと判定されると（ステップＳ５０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、電池異常予兆フラグをＯＮにする（ステップＳ６０）。なお、このステップＳ６０において電池異常予兆フラグがＯＮにされるまでは、電池異常予兆フラグはＯＦＦの状態である。そして、ステップＳ６０における電池異常予兆フラグの状態は、所定期間後の次回におけるステップＳ３０の処理の実行時に、電池異常予兆フラグ（前回値）に格納される。

なお、ステップＳ１０において、対象センサは正常でないと判定された場合、すなわち、対象センサの故障が検知されていると判定された場合は（ステップＳ１０においてＮＯ）、ＥＣＵ１００は、ステップＳ２０以降の処理を実行することなくリターンへと処理を移行する。したがって、対象センサの故障が検知された以降は、組電池１０の異常予兆の検知、及び電池異常予兆フラグの更新は行なわれず、電池異常予兆フラグ及びその前回値には、対象センサの故障が検知される直前の値が保持される。

また、ステップＳ２０において、前回の異常予兆検知の実行から所定期間経過していないと判定された場合も（ステップＳ２０においてＮＯ）、ＥＣＵ１００は、ステップＳ３０以降の処理を実行することなくリターンへと処理を移行する。さらに、ステップＳ５０において、組電池１０の異常予兆はないと判定された場合も（ステップＳ５０においてＮＯ）、ＥＣＵ１００は、ステップＳ６０の処理を実行することなくリターンへと処理を移行する。

このような一連の処理により、異常予兆の検知の実行時に対象センサが故障していたとしても（故障としてまだ検知されていない状態）、電池異常予兆フラグ（前回値）には、対象センサが正常であるときのセンサ検出値を用いた検知結果が格納されていることとなる。したがって、組電池１０の異常予兆の有無に応じてＦＳモードを選定する際に、この電池異常予兆フラグ（前回値）を用いることによって、確実に正常な対象センサの検出値に基づく異常予兆の検知結果を用いることができる。

図６は、ＥＣＵ１００により実行される走行モード判定処理の手順の一例を示すフローチャートである。なお、このフローチャートに示される一連の処理は、車両システムの起動中に所定時間毎に繰り返し実行される。

図６を参照して、ＥＣＵ１００は、ＦＳ走行条件が成立しているか否かを判定する（ステップＳ１１０）。ＦＳ走行条件は、センサユニット２０の故障が検出されると成立するものとするが、組電池１０の異常が検知されたり、センサユニット２０とＥＣＵ１００との間の通信異常が発生した場合にも成立する。

ＦＳ走行条件が成立していない場合には（ステップＳ１１０においてＮＯ）、ＥＣＵ１００は、走行モードを通常走行モードとする（ステップＳ１２０）。この通常走行モードは、ＦＳモードでない場合の走行モードであり、特別な走行モードを示すものではない。

ステップＳ１１０においてＦＳ走行条件が成立していると判定されると（ステップＳ１１０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、図５で説明した電池異常予兆フラグ（前回値）がＯＮであるか否かを判定する（ステップＳ１３０）。電池異常予兆フラグ（前回値）がＯＦＦであるときは（ステップＳ１３０においてＮＯ）、組電池１０に異常の予兆はないので、ＥＣＵ１００は、走行モードをＦＳモードとするとともに、ＦＳモードを第１のＦＳモードである制限走行モードとする（ステップＳ１４０）。すなわち、この場合は、通常走行モードよりも組電池１０の入出力電力を抑制して走行する制限走行が可能である。

一方、ステップＳ１３０において、電池異常予兆フラグ（前回値）がＯＮであると判定されると（ステップＳ１３０においてＹＥＳ）、組電池１０に異常の予兆がみられるため、ＥＣＵ１００は、ＦＳモードを第２のＦＳモード（Ｒｅａｄｙ−ＯＦＦ）とする（ステップＳ１５０）。すなわち、この場合は、制限走行可能な第１のＦＳモードよりもさらに組電池１０の使用を制限するために、車両システムが停止される。

なお、この実施の形態では、ステップＳ１５０における第２のＦＳモードでは、Ｒｅａｄｙ−ＯＦＦ（車両システムの停止）とするものとしたが、第２のＦＳモードはこれに限られるものではない。たとえば、第２のＦＳモードとして、第１のＦＳモードよりもさらに組電池１０の入出力電力を抑制しつつ制限走行可能としてもよい。

或いは、本開示の電動車両がハイブリッド車両である場合には、第１のＦＳモードでは、通常走行モードよりも組電池１０の入出力電力を抑制して走行するものとし、第２のＦＳモードでは、組電池１０の入出力を禁止してＥＶ走行（ＭＧのみによる走行）を不可としてもよい。また、本開示の電動車両が燃料電池車である場合には、第１のＦＳモードでは、通常走行モードよりも組電池１０の入出力電力を抑制して走行するものとし、第２のＦＳモードでは、組電池１０の入出力を禁止して燃料電池による発電電力のみを用いて走行するものとしてもよい。

なお、図６のフローチャートからも理解できるように、ＦＳ走行条件の成立タイミングと、電池異常予兆フラグ（前回値）に基づく組電池１０の異常予兆の検知タイミングとの前後は問わない。組電池１０の異常予兆が検知されて電池異常予兆フラグ（前回値）がＯＮとなった後にＦＳ走行条件が成立した場合であっても、或いは、ＦＳ走行条件の成立後に組電池１０の異常予兆が検知されて電池異常予兆フラグ（前回値）がＯＮとなった場合であっても、ステップＳ１５０においてＦＳモードが第２のＦＳモードとされる。

図７は、電池異常予兆フラグの推移の一例を示した図である。この図７では、電池異常予兆フラグ（前回値）のほか、電池異常予兆フラグの今回値（前回値として記憶される前の値）、対象センサである電圧センサ２１の故障を示す故障フラグ、及び異常検知パラメータとしての組電池１０の抵抗値（推定値）の推移が示されている。

図７を参照して、時刻ｔ２１，ｔ２２，ｔ２４の各タイミングで、所定期間Δｔ１毎に組電池１０の異常予兆の検知が実行されている。そして、時刻ｔ２３において、電圧センサ２１に故障が発生したものとする。電圧センサ２１の故障により、組電池１０の抵抗値（演算による推定値）が上昇し、異常予兆検知しきい値Ｒｔｈを超えている。このため、時刻ｔ２４において、組電池１０に異常の予兆があるものと判定され、電池異常予兆フラグ（今回値）がＯＮとなっている。

なお、時刻ｔ２３における抵抗値（推定値）の上昇は、電圧センサ２１の故障によるものであり、実際には組電池１０の異常の予兆は発生していない。電圧センサ２１の故障が発生する前の時刻ｔ２２における異常予兆の検知タイミングにおいて、抵抗値は異常予兆検知しきい値Ｒｔｈを下回っており、組電池１０の異常の予兆はないと判定されている。したがって、時刻ｔ２２の時点で、電池異常予兆フラグは、今回値及び前回値ともにＯＦＦである。

時刻ｔ２３において発生した電圧センサ２１の故障は、故障確定時間Δｔ２（Δｔ１＞Δｔ２）経過後の時刻ｔ２５において検知され（故障確定）、この時点で、電圧センサ２１の故障フラグがＯＮになるとともに、走行モードがＦＳモードに移行する。

上述のように、時刻ｔ２３における電圧センサ２１の故障により、時刻ｔ２４において組電池１０に異常の予兆があるものと判定されているので、走行モードがＦＳモードに移行する時刻ｔ２５において、電池異常予兆フラグ（今回値）はＯＮである。しかしながら、前回の時刻ｔ２２における異常予兆の検知タイミングにおいて、組電池１０の異常の予兆はないと判定されているので、走行モードがＦＳモードに移行する時刻ｔ２５において、電池異常予兆フラグ（前回値）はＯＦＦである。したがって、この例では、ＦＳモードは、第１のＦＳモード（制限走行モード）となる。

仮に、時刻ｔ２５におけるＦＳモードへの移行時に、電池異常予兆フラグ（今回値）を用いてＦＳモードの選定（第１のＦＳモードか第２のＦＳモードか）を行なうと、故障した電圧センサ２１の検出値を用いた異常予兆の判定結果を用いることとなり、組電池１０の異常予兆は発生していないにも拘わらず第２のＦＳモードが選択されてしまうこととなる。これに対して、この実施の形態では、電池異常予兆フラグ（前回値）を用いてＦＳモードが選定される。そして、異常予兆検知の実行間隔（所定期間Δｔ１）を対象センサ（電圧センサ２１）の故障確定時間Δｔ２よりも長くすることによって、対象センサに故障が発生する前のセンサ検出値に基づく電池異常予兆フラグ（前回値）を用いてＦＳモードを選定することができる。この例では、組電池１０の異常予兆は発生しておらず、ＦＳモードに第１のＦＳモード（制限走行モード）を選定できている。なお、時刻ｔ２５においてセンサの故障が確定した後は、電池異常予兆フラグの更新は行なわれないので（図５のステップＳ１０においてＮＯ）、電池異常予兆フラグ（今回値）に基づいて電池異常予兆フラグ（前回値）がＯＮとなることはない。

以上のように、この実施の形態においては、組電池１０の状態を検出するセンサ（センサユニット２０）の正常時に組電池１０の異常の予兆が検知され、異常の予兆がある場合には、ＦＳモードが、第１のＦＳモード（制限走行モード）と異なる第２のＦＳモード（「Ｒｅａｄｙ−ＯＦＦ」による車両システムの停止）とされる。これにより、センサ故障によって組電池１０の状態が検出できないままＦＳモード中に組電池１０の異常が進行するのを抑制することができる。したがって、この実施の形態によれば、ＦＳモード中に組電池１０を適切に保護することができる。

また、この実施の形態においては、組電池１０の異常の予兆が所定期間Δｔ１毎に検知されるところ、所定期間Δｔ１をセンサの故障確定時間Δｔ２よりも長くするとともに、異常予兆の検知結果を示す電池異常予兆フラグの前回値を用いてＦＳモードが選定される。これにより、センサの故障が発生しても、センサが故障する前のセンサ正常時のセンサ検出値を用いて組電池１０の異常の予兆を正確に検知することができ、その予兆検知結果に基づいてＦＳモードを切替えることができる。

なお、上記において、組電池１０は、「蓄電装置」の一実施例に対応し、ＰＣＵ３０及びＭＧ４０は、「駆動装置」の一実施例に対応する。そして、ＥＣＵ１００は、「制御装置」の一実施例に対応する。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 電動車両、１０ 組電池、２０ センサユニット、２１ 電圧センサ、２２ 電流センサ、２３ 温度センサ、３０ ＰＣＵ、４０ ＭＧ、５０ 駆動軸、６０ 駆動輪、１００ ＥＣＵ。

Claims (5)

1. 蓄電装置と、
   前記蓄電装置に蓄えられた電力を用いて車両駆動力を発生するように構成された駆動装置と、
   前記蓄電装置の状態を検出するセンサと、
   前記センサの故障を含む所定のフェールセーフ走行条件が成立すると、走行モードをフェールセーフモードに移行するように構成された制御装置とを備え、
   前記制御装置は、
   前記センサの正常時に、前記センサの検出値を用いて前記蓄電装置の異常の予兆を検知し、
   前記フェールセーフ走行条件が成立し、かつ、前記蓄電装置の異常の予兆がない場合には、前記フェールセーフモードを所定の第１のフェールセーフモードとし、
   前記フェールセーフ走行条件が成立し、かつ、前記蓄電装置の異常の予兆がある場合には、前記フェールセーフモードを、前記第１のフェールセーフモードと異なる第２のフェールセーフモードとする、電動車両。
2. 前記制御装置は、
   前記第１のフェールセーフモードにおいては、通常走行モード中よりも前記蓄電装置の入出力を抑制して走行するフェールセーフ走行を行ない、
   前記第２のフェールセーフモードにおいては、車両のシステムを停止する、請求項１に記載の電動車両。
3. 前記制御装置は、前記蓄電装置の異常の予兆を所定期間毎に検知するとともに、その予兆検知の実行時に前回の予兆検知結果を記憶し、
   前記所定期間は、前記センサに故障が発生した場合に故障の発生からその故障が確定するまでの時間よりも長く、
   前記制御装置は、
   前記フェールセーフ走行条件が成立し、かつ、前記前回の予兆検知結果に基づいて前記蓄電装置の異常の予兆がないと判定される場合に、前記フェールセーフモードを前記第１のフェールセーフモードとし、
   前記フェールセーフ走行条件が成立し、かつ、前記前回の予兆検知結果に基づいて前記蓄電装置の異常の予兆があると判定される場合に、前記フェールセーフモードを前記第２のフェールセーフモードとする、請求項１又は請求項２に記載の電動車両。
4. 前記制御装置は、
   前記蓄電装置の異常の進行度合いを示す所定のパラメータの値が第１のしきい値に達すると、前記蓄電装置が異常であると判定し、
   前記パラメータの値が前記第１のしきい値よりも小さい第２のしきい値に達すると、前記蓄電装置の異常の予兆があるものと判定する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電動車両。
5. 電動車両の制御方法であって、
   前記電動車両は、
   蓄電装置と、
   前記蓄電装置に蓄えられた電力を用いて車両駆動力を発生するように構成された駆動装置と、
   前記蓄電装置の状態を検出するセンサとを備え、
   前記制御方法は、
   前記センサの正常時に、前記センサの検出値を用いて前記蓄電装置の異常の予兆を検知するステップと、
   前記センサの故障を含む所定のフェールセーフ走行条件が成立すると、走行モードをフェールセーフモードに移行するステップとを含み、
   前記フェールセーフモードに移行するステップは、
   前記蓄電装置の異常の予兆がない場合には、前記フェールセーフモードを所定の第１のフェールセーフモードとするステップと、
   前記蓄電装置の異常の予兆がある場合には、前記フェールセーフモードを、前記第１のフェールセーフモードと異なる第２のフェールセーフモードとするステップとを含む、電動車両の制御方法。

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