JP4852863B2

JP4852863B2 - 電動車両および電動車両の保護制御方法

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Publication number: JP4852863B2
Application number: JP2005102768A
Authority: JP
Inventors: 良二沖
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-03-31
Filing date: 2005-03-31
Publication date: 2012-01-11
Anticipated expiration: 2025-03-31
Also published as: JP2006288030A

Description

この発明は、電動車両および電動車両の保護制御方法に関し、特に、電動車両を電気的な過負荷から保護するための制御技術に関する。

近年、ハイブリッド自動車（ＨｙｂｒｉｄＶｅｈｉｃｌｅ）や電気自動車（ＥｌｅｃｔｒｉｃＶｅｈｉｃｌｅ）、燃料電池車などの電動車両が注目されている。ハイブリッド自動車は、従来のエンジンに加え、直流電源とインバータとインバータによって駆動される電動機（モータ）を動力源とする自動車である。電気自動車は、直流電源とインバータとインバータによって駆動される電動機とを動力源とする自動車である。また、燃料電池車は、燃料電池（ＦｕｅｌＣｅｌｌ）とインバータとインバータによって駆動される電動機とを動力源とする自動車である。

特開昭６３−１３６９０３号公報（特許文献１）は、過負荷に対して電気自動車の電気駆動を保護する方法を開示する。この保護方法は、車両の公称電力（最大許容連続電力）を超える過負荷電力で車両が加速されているとき、公称電力に対応する最大許容連続速度を車両の速度が超えると、駆動電力（駆動電流）が制限され、最大許容連続速度以上の加速が制限される（特許文献１参照）。
特開昭６３−１３６９０３号公報特開平６−２５５４０２号公報

しかしながら、特開昭６３−１３６９０３号公報に開示される保護方法では、公称電力に対応する最大許容連続速度に車両速度が到達すると一律に電力制限（電流制限）がかかるので、電気自動車の電気駆動システムを構成している各電気部品（システムリレーやワイヤーハーネス、バッテリのヒューズ等）単位でみると、十分な保護が確保されていなかったり、逆に過剰な保護となっている場合がある。

すなわち、システムを構成している各電気部品ごとに許容電流や耐熱性などは異なるのであり、上記の保護方法のように一律に電力制限（電流制限）するだけでは、各電気部品ごとの保護にばらつきが生じる。そして、保護が不十分な電気部品については、過熱による破損を招く可能性がある。また、過剰保護の電気部品については、過剰仕様であり、システムの小型化および低コスト化を阻害していると言える。

そこで、この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、システムを構成している各電気部品を確実に保護可能な電動車両を提供することである。

また、この発明の別の目的は、各電気部品の仕様を適正化して小型化および低コスト化を実現する電動車両を提供することである。

また、この発明の別の目的は、システムを構成している各電気部品を確実に保護可能な電動車両の保護制御方法を提供することである。

また、この発明の別の目的は、各電気部品の仕様を適正化して小型化および低コスト化を実現する電動車両の保護制御方法を提供することである。

この発明によれば、電動車両は、各々が所定の電流制限値を有する複数の電気部品を含む電力供給回路と、電力供給回路からの電力を用いて車両の駆動力を発生する駆動装置と、複数の電気部品にそれぞれ対応する複数の所定の電流制限値のうち電力供給回路のそのときの通電状態における最小の電流制限値に基づいて、電力供給回路の通電電流を制限しつつ駆動装置を制御する制御手段とを備える。

この発明による電動車両においては、過負荷（過電流）に対する保護レベルは各電気部品ごとに異なるところ、電力供給回路に含まれる複数の電気部品は、それぞれ所定の電流制限値を有する。ここで、各電気部品の電流制限値は、その電気部品の配置や使用環境によって変わるため、複数の電気部品にそれぞれ対応する複数の所定の電流制限値のうち最小の電流制限値を一律に決定することはできないところ、この電動車両においては、電力供給回路のそのときの通電状態における最小の電流制限値に基づいて、電力供給回路の通電電流が制限される。

したがって、この発明による電動車両によれば、電力供給回路に含まれる複数の電気部品を保護可能な電流制限値が明確になり、その結果、複数の電気部品を確実に保護することができる。

好ましくは、所定の電流制限値は、対応する電気部品の通電時間の関数として予め設定される。

一般的に、電気部品に過電流が流されると電気部品の温度が上昇し、電気部品が過熱することによって電気部品が破損する。そして、通電電流の大きさに応じて電気部品の温度上昇に要する時間は異なり、かつ、温度上昇率は各電気部品ごとに異なる。ここで、この電動車両においては、所定の電流制限値が対応する電気部品の通電時間の関数として設定されるので、各電気部品ごとの電流−温度特性を考慮した適切な電流制限値が設定される。

したがって、この電動車両によれば、電力供給回路に含まれる各電気部品の電流制限値をより正確に設定することができる。その結果、各電気部品をより確実に保護することができる。

好ましくは、電力供給回路は、直流電源を含み、所定の電流制限値は、直流電源の使用状況に基づいて予め設定される。

この電動車両においては、所定の電流制限値が直流電源の使用状況に基づいて設定されるので、電力供給回路に含まれる各電気部品の仕様が適正化される。すなわち、一般ユーザによる平均的な走行条件下においては、直流電源の性能限界まで使用されることはなく、直流電源から出力可能な最大電流が電力供給回路に流されることはない。そして、直流電源の性能のみに基づいて各電気部品の電流制限値を設定すると、実用上、各電気部品が過剰仕様となるところ、この電動車両においては、直流電源の使用状況に基づいて各電気部品の電流制限値が設定されるので、各電気部品の仕様を実用範囲内に適正化できる。

したがって、この電動車両によれば、各電気部品の過剰仕様を防止することができ、その結果、車両の小型化および低コスト化を実現できる。

好ましくは、電力供給回路は、ヒューズを含む直流電源と、直流電源と駆動装置との間に配設されるシステムリレーと、直流電源、システムリレーおよび駆動装置を接続する電力線とを含み、ヒューズ、システムリレーおよび電力線は、それぞれ複数の電気部品に対応する。

この電動車両においては、電力供給回路に含まれるヒューズ、システムリレーおよび電力線の各電気部品は、それぞれ所定の電流制限値を有する。すなわち、過負荷（過電流）に対する保護レベルはヒューズ、システムリレーおよび電力線ごとに異なるところ、電力供給回路のそのときの通電状態において電流制限値が最小の部品の保護レベルを基準として、電力供給回路の通電電流が制限される。

したがって、この電動車両によれば、ヒューズ、システムリレーおよび電力線を保護可能な電流制限値が明確になり、その結果、ヒューズ、システムリレーおよび電力線を確実に保護することができる。

また、この発明によれば、電動車両の保護制御方法は、各々が所定の電流制限値を有する複数の電気部品を含む電力供給回路と、電力供給回路からの電力を用いて車両の駆動力を発生する駆動装置とを備える電動車両の保護制御方法であって、保護制御方法は、複数の電気部品にそれぞれ対応する複数の所定の電流制限値のうち電力供給回路のそのときの通電状態における最小の電流制限値を、電力供給回路の通電電流が超えたか否かを判定する第１のステップと、最小の電流制限値を通電電流が超えたと判定されると、電力供給回路の通電電流を制限するように駆動装置を制御する第２のステップとを含む。

この発明による電動車両の保護制御方法においては、過負荷（過電流）に対する保護レベルは各電気部品ごとに異なるところ、電力供給回路に含まれる複数の電気部品は、それぞれ所定の電流制限値を有する。ここで、各電気部品の電流制限値は、その電気部品の配置や使用環境によって変わるため、複数の電気部品にそれぞれ対応する複数の所定の電流制限値のうち最小の電流制限値を一律に決定することはできないところ、この保護制御方法においては、電力供給回路のそのときの通電状態における最小の電流制限値に基づいて、電力供給回路の通電電流を制限する。

したがって、この発明による電動車両の保護制御方法によれば、電力供給回路に含まれる複数の電気部品を保護可能な電流制限値が明確になり、その結果、複数の電気部品を確実に保護することができる。

好ましくは、電動車両の保護制御方法は、第２のステップにおいて通電電流の制限が開始されてから所定時間の経過後、通電電流の制限を解除する第３のステップをさらに含み、所定時間は、複数の電気部品ごとに設定される。

この電動車両の保護制御方法においては、通電電流を制限してから電気部品の温度が低下するまでにはある程度の時間を要するので、通電電流の制限を解除するまで所定時間が確保される。ここで、温度低下率は各電気部品ごとに異なるところ、複数の電気部品ごとに所定時間が設定されるので、各電気部品に応じて適切な温度低下時間が確保される。

したがって、この電動車両の保護制御方法によれば、電気部品の温度低下が不十分であったり、電流制限時間が不必要に長くなることが防止される。

この電動車両の保護制御方法においては、所定の電流制限値が対応する電気部品の通電時間の関数として設定されるので、各電気部品ごとの電流−温度特性を考慮した適切な電流制限値が設定される。

したがって、この電動車両の保護制御方法によれば、電力供給回路に含まれる各電気部品の電流制限値をより正確に設定することができる。その結果、各電気部品をより確実に保護することができる。

この電動車両の保護制御方法においては、直流電源の使用状況に基づいて各電気部品の電流制限値が設定されるので、各電気部品の仕様を実用範囲内に適正化できる。

したがって、この電動車両の保護制御方法によれば、各電気部品の過剰仕様を防止することができ、その結果、車両の小型化および低コスト化を実現できる。

この発明によれば、電力供給回路に含まれる複数の電気部品を保護可能な電流制限値が明確になり、電力供給回路に含まれる複数の電気部品を確実に保護することができる。

また、各電気部品の仕様を適正化することができ、その結果、車両の小型化および低コスト化を実現できる。

以下、本発明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、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

図１は、この発明の実施の形態による電動車両の全体ブロック図である。図１を参照して、この電動車両１００は、バッテリ装置１０と、システムメインリレーＳＭＲと、コンデンサＣと、インバータ２０と、モータジェネレータＭＧと、制御装置３０と、電流センサ４０と、ワイヤハーネスＷＨ１〜ＷＨ４とを備える。

バッテリ装置１０は、複数の電池セル１２と、ヒューズ１４とを含む。複数の電池セル１２は、直列に接続される。また、ヒューズ１４は、複数の電池セル１２に直列に接続される。そして、バッテリ装置１０は、ワイヤハーネスＷＨ１に正極が接続され、ワイヤハーネスＷＨ２に負極が接続される。

システムメインリレーＳＭＲは、リレーＲＹ１，ＲＹ２を含む。リレーＲＹ１は、ワイヤハーネスＷＨ１に一端が接続され、ワイヤハーネスＷＨ３に他端が接続される。リレーＲＹ２は、ワイヤハーネスＷＨ２に一端が接続され、ワイヤハーネスＷＨ４に他端が接続される。コンデンサＣは、ワイヤハーネスＷＨ３に一端が接続され、ワイヤハーネスＷＨ４に他端が接続される。

インバータ２０は、Ｕ相アーム２２、Ｖ相アーム２４およびＷ相アーム２６を含む。Ｕ相アーム２２、Ｖ相アーム２４およびＷ相アーム２６は、ワイヤハーネスＷＨ３とワイヤハーネスＷＨ４との間に並列に接続される。Ｕ相アーム２２は、直列に接続されたパワートランジスタＱ１，Ｑ２からなり、Ｖ相アーム２４は、直列に接続されたパワートランジスタＱ３，Ｑ４からなり、Ｗ相アーム２６は、直列に接続されたパワートランジスタＱ５，Ｑ６からなる。各パワートランジスタＱ１〜Ｑ６のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードＤ１〜Ｄ６がそれぞれ接続される。そして、Ｕ，Ｖ，Ｗ各相アームにおける各パワートランジスタの接続点は、モータジェネレータＭＧのＵ，Ｖ，Ｗ各相コイルの中性点と反対側のコイル端にそれぞれ接続される。

モータジェネレータＭＧは、この電動車両１００の駆動輪（図示せず）と連結され、駆動輪を駆動する電動機としてこの電動車両１００に組込まれる。また、電動車両１００の回生制動時、モータジェネレータＭＧは、駆動輪からの回転力を用いて回生発電も行なう。なお、モータジェネレータＭＧは、エンジン（図示せず）と連結されてエンジン始動を行ない得る電動機として動作し、かつ、エンジンによって駆動される発電機として動作するものとして、電動車両としてのハイブリッド自動車に組込まれてもよい。

バッテリ装置１０は、充放電可能な直流電源であって、たとえば、ニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池からなる。そして、バッテリ装置１０は、システムメインリレーＳＭＲがオンされると、電流ＩＢを出力し、コンデンサＣに直流電力を供給する。また、バッテリ装置１０は、回生モード時、コンデンサＣに蓄電された電力によって充電される。バッテリ装置１０のヒューズ１４は、通常時は、バッテリ装置１０内の電路を構成し、作業点検時、バッテリ装置１０のサービスプラグが引き抜かれることによりバッテリ装置１０内の電路を遮断する。

電流センサ４０は、バッテリ装置１０に入出力される電流ＩＢを検出し、その検出した電流ＩＢを制御装置３０へ出力する。システムメインリレーＳＭＲのリレーＲＹ１，ＲＹ２は、制御装置３０からの信号ＳＥによってオン／オフされる。そして、リレーＲＹ１は、信号ＳＥによってオンされると、ワイヤハーネスＷＨ１をワイヤハーネスＷＨ３と導通させる。また、リレーＲＹ２は、信号ＳＥによってオンされると、ワイヤハーネスＷＨ２をワイヤハーネスＷＨ４と導通させる。

ワイヤハーネスＷＨ１，ＷＨ３は、バッテリ装置１０の正極とインバータ２０とを電気的に接続する電路を形成する。ワイヤハーネスＷＨ２，ＷＨ４は、バッテリ装置１０の負極とインバータ２０とを電気的に接続する電路を形成する。コンデンサＣは、ワイヤハーネスＷＨ３，ＷＨ４間の電圧変動を平滑化する。

インバータ２０は、制御装置３０からの信号ＰＷＭに基づいて、コンデンサＣから受ける直流電力を交流電力に変換してモータジェネレータＭＧへ出力する。また、インバータ２０は、制御装置３０からの信号ＰＷＭに基づいて、モータジェネレータＭＧによって発電された交流電力を直流電力に変換してコンデンサＣに供給する。

制御装置３０は、モータジェネレータＭＧのトルク指令値ＴＲ、Ｕ，Ｖ，Ｗ各相モータ電流およびインバータ２０の入力電圧に基づいてインバータ２０を駆動するための信号ＰＷＭを生成し、その生成した信号ＰＷＭをインバータ２０のパワートランジスタＱ１〜Ｑ６へ出力する。なお、トルク指令値ＴＲは、図示されない外部ＥＣＵ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）から設定され、各相モータ電流およびインバータ２０の入力電圧は、それぞれ図示されない電流センサおよび電圧センサによって検出される。

また、制御装置３０は、電流センサ４０からの電流ＩＢに基づいて、後述する方法により、各電気部品（ヒューズ１４やリレーＲＹ１，ＲＹ２、ワイヤハーネスＷＨ１〜ＷＨ４など）ごとに予め設定された所定の電流制限値を超える過電流が流れていないかを判定する。そして、制御装置３０は、対応する電流制限値を超える過電流が流れている電気部品が存在すると判定すると、バッテリ装置１０から出力され、またはバッテリ装置１０に入力される電流ＩＢを制限するようにインバータ２０を制御する。

図２は、この発明の実施の形態における電流制限の考え方を示す図である。図２を参照して、横軸は、通電電流を示し、縦軸は、通電時間（連続）を示す。点線で示される曲線ｋ１は、バッテリ装置１０の性能によって決まるバッテリ装置１０の出力限界ラインを示す。曲線ｋ２は、平均的な走行条件下におけるバッテリ装置１０の平均出力ラインを示す。曲線ｋ３は、この実施の形態において用いる電流制限制御ラインを示す。曲線ｋ１１〜ｋ１３は、各電気部品すなわちシステムメインリレーＳＭＲ（リレーＲＹ１，ＲＹ２）、ワイヤハーネスＷＨ１〜ＷＨ４、およびバッテリ装置１０のヒューズ１４の電流制限ラインをそれぞれ示す。

電流制限ラインｋ１１〜ｋ１３は、システムメインリレーＳＭＲ、ワイヤハーネスＷＨ１〜ＷＨ４およびヒューズ１４の各電気部品の仕様に応じて決定される。具体的には、各電気部品ごとの電流−温度特性および耐熱温度に基づいて、耐熱温度に達するまでの通電時間に依存した電流制限値が決定される。

そして、各電流制限ラインｋ１１〜ｋ１３が電流制限制御ラインｋ３を下回らないように、システムメインリレーＳＭＲ、ワイヤハーネスＷＨ１〜ＷＨ４およびヒューズ１４の各部品の仕様が設計される。ここで、電流制限制御ラインｋ３は、平均的な走行条件下におけるバッテリ装置１０の平均出力ラインｋ２に基づいて、バッテリ装置１０の出力の実用範囲内でのばらつきを考慮して設定される。すなわち、電流制限制御ラインｋ３は、バッテリ装置１０の平均出力ラインｋ２＋４σ程度の一般ユーザがほとんど使用しない領域に設定される。

そして、電流制限制御ラインｋ３を通電電流が上回ると、より正確には、そのときの通電状態における電流制限ラインｋ１１〜ｋ１３の最小値を通電電流が上回ると、制御装置３０は、通電電流すなわちバッテリ装置１０に入出力される電流ＩＢを制限するようにインバータ２０を制御する。

このように、この発明の実施の形態においては、平均的な走行条件下におけるバッテリ装置１０の平均出力ラインｋ２に基づいて電流制限制御ラインｋ３が設定される。そして、電流制限ラインｋ１１〜ｋ１３が電流制限制御ラインｋ３を下回らないように、システムメインリレーＳＭＲ、ワイヤハーネスＷＨ１〜ＷＨ４およびヒューズ１４の各部品の仕様が設計される。そして、そのときの通電状態における電流制限ラインｋ１１〜ｋ１３の最小値を電流ＩＢが上回ると、制御装置３０は、電流ＩＢを制限するようにインバータ２０を制御する。

図３は、図１に示したバッテリ装置１０からの電流ＩＢの出力分布を概念的に示す図である。図３を参照して、ピークに対応する電流ＩＢａｖｅは、最も平均的な走行条件に対応する。すなわち、電流ＩＢａｖｅは、図２に示した平均的な走行条件下におけるバッテリ装置１０の平均出力ラインｋ２に対応する。

電流ＩＢｕｐは、電流ＩＢａｖｅよりも略４σ大きい電流であり、一般ユーザによってほとんど使用されないと考え得る電流に相当する。すなわち、バッテリ装置１０の電流ＩＢは、サーキット走行などの特殊走行を除き、実用範囲においては、電流ＩＢｕｐ以上になることはない。そして、この電流ＩＢｕｐは、図２に示した電流制限制御ラインｋ３に対応する。

電流ＩＢｍａｘは、バッテリ装置１０の性能によって決定される電流ＩＢの最大値である。すなわち、電流ＩＢｍａｘは、図２に示したバッテリ装置１０の出力限界ラインｋ１に対応する。実用上、バッテリ装置１０の電流ＩＢが電流ＩＢｍａｘまで到達することはない。

再び図２を参照して、上述のように、実用上、バッテリ装置１０の平均出力ラインｋ２＋略４σに設定される電流制限制御ラインｋ３を電流ＩＢが超えることはほとんどない。そこで、この発明の実施の形態においては、システムメインリレーＳＭＲ、ワイヤハーネスＷＨ１〜ＷＨ４およびヒューズ１４の各部品仕様（電流制限ラインｋ１１〜ｋ１３）を、バッテリ装置１０の性能によって決まるバッテリ装置１０の出力限界ラインｋ１に基づいて設計するのではなく、バッテリ装置１０の実用範囲に基づいて設定される電流制限制御ラインｋ３に基づいて設計する。

図４は、バッテリ装置１０の性能に基づいて各電気部品を設計した場合の電流制限の考え方を示す図である。なお、この図４は、従来技術に相当するものであり、この実施の形態との比較のために示されるものである。図４を参照して、曲線ｋ２１〜ｋ２３は、バッテリ装置１０の性能に基づいて、各電気部品（システムメインリレー、ワイヤハーネスおよびヒューズなど）の仕様を設計した場合の電流制限ラインをそれぞれ示す。

すなわち、各電流制限ラインｋ２１〜ｋ２３がバッテリ装置１０の出力限界ラインｋ１を下回らないように各電気部品の仕様が設計される。しかしながら、上述したように、実用上、バッテリ装置１０の出力限界ラインｋ１よりも低い電流制限制御ラインｋ３をバッテリ装置１０の電流ＩＢが超えることはない。したがって、バッテリ装置１０の性能すなわちバッテリ装置１０の出力限界ラインｋ１に基づいて各電気部品の仕様を設計することは、実用上、過剰仕様である。その結果、各電気部品の体格およびコストが増加する。

これに対し、この実施の形態では、バッテリ装置１０の出力限界ラインｋ１よりも低い電流制限制御ラインｋ３に基づいて各電気部品の仕様が設計されるので、各電気部品の体格およびコストを低減することができる。

図５は、図１に示した制御装置３０による電流制限制御のフローチャートである。なお、この図５に示される処理は、所定の制御周期で繰返し実行される。図５を参照して、一連の処理が開始されると、制御装置３０は、各電気部品（システムメインリレーＳＭＲのリレーＲＹ１，ＲＹ２やワイヤハーネスＷＨ１〜ＷＨ４、バッテリ装置１０のヒューズ１４など）ごとに、その電気部品の電流−温度特性に応じたサンプリング数からなる電流ＩＢの移動平均値を算出する（ステップＳ１０）。

｜Ｉｘ｜は、サンプリング数ｘの電流ＩＢの移動平均値であり、たとえばシステムメインリレーＳＭＲのリレーＲＹ１，ＲＹ２の電流制限値との比較に用いられる。｜Ｉｙ｜は、サンプリング数ｙの電流ＩＢの移動平均値であり、たとえばワイヤハーネスＷＨ１〜ＷＨ４の電流制限値との比較に用いられる。｜Ｉｚ｜は、サンプリング数ｚの電流ＩＢの移動平均値であり、たとえばバッテリ装置１０のヒューズ１４の電流制限値との比較に用いられる。

ここで、電流ＩＢの移動平均を演算するのは、瞬時的な電流変動によるノイズの影響を防止して電流ＩＢの代表値を得るためである。また、移動平均のサンプリング数が電気部品ごとに異なるのは、電気部品ごとに通電時の温度特性が異なり、温度に敏感な電気部品やそうでない電気部品が存在するからである。

次いで、制御装置３０は、電気部品ごとに算出した電流ＩＢの移動平均値をそれぞれ対応する電気部品の電流制限値と比較し、いずれかの電気部品において電流ＩＢの移動平均値が電流制限値を超えたか否かを判定する（ステップＳ２０）。具体的には、制御装置３０は、電流ＩＢの移動平均値｜Ｉｘ｜がシステムメインリレーＳＭＲの電流制限値ａ（ｔ）を超えたか、もしくは電流ＩＢの移動平均値｜Ｉｙ｜がワイヤハーネスＷＨ１〜ＷＨ４の電流制限値ｂ（ｔ）を超えたか、または電流ＩＢの移動平均値｜Ｉｚ｜がヒューズ１４の電流制限値ｃ（ｔ）を超えたか否かを判定する。

ここで、電流制限値ａ（ｔ），ｂ（ｔ），ｃ（ｔ）は、時間関数である。そして、電流制限値ａ（ｔ）は、図２に示したシステムメインリレーＳＭＲの電流制限ラインｋ１１に対応し、電流制限値ｂ（ｔ）は、図２に示したワイヤハーネスＷＨ１〜ＷＨ４の電流制限ラインｋ１２に対応し、電流制限値ｃ（ｔ）は、図２に示したヒューズ１４の電流制限ラインｋ１３に対応する。

すなわち、このステップＳ２０は、各電気部品にそれぞれ対応する電流制限値ａ（ｔ），ｂ（ｔ），ｃ（ｔ）のうち、そのときの通電状態における最小の電流制限値を電流ＩＢ（実際には電気部品ごとの移動平均値）が超えたか否かを判定することに対応する。

制御装置３０は、電流ＩＢの移動平均値｜Ｉｘ｜，｜Ｉｙ｜，｜Ｉｚ｜のいずれもが対応する電流制限値ａ（ｔ），ｂ（ｔ），ｃ（ｔ）を超えていないと判定すると（ステップＳ２０においてＮＯ）、ステップＳ１０に処理が戻る。

一方、制御装置３０は、電流ＩＢの移動平均値｜Ｉｘ｜，｜Ｉｙ｜，｜Ｉｚ｜のいずれかが対応する電流制限値ａ（ｔ），ｂ（ｔ），ｃ（ｔ）を超えていると判定すると（ステップＳ２０においてＹＥＳ）、すなわち、各電気部品にそれぞれ対応する電流制限値ａ（ｔ），ｂ（ｔ），ｃ（ｔ）のうちそのときの通電状態における最小の電流制限値を電流ＩＢ（実際には電気部品ごとの移動平均値）が超えたと判定されると、制御装置３０は、バッテリ装置１０からの出力電力Ｗｏｕｔを０．８倍に制限し、バッテリ装置１０への入力電力Ｗｉｎを０．８倍に制限する（ステップＳ３０）。より具体的には、制御装置３０は、インバータ２０を制御してバッテリ装置１０の通電電流ＩＢを制限し、バッテリ装置１０の入出力電力を現在値の０．８倍に制限する。

制御装置３０は、バッテリ装置１０の入出力を制限すると、制限時間をカウントするためのカウント値ｊを加算する（ステップＳ４０）。そして、制御装置３０は、電流制限値ａ（ｔ），ｂ（ｔ），ｃ（ｔ）ごとに異なる所定値ｊ０（ａ，ｂ，ｃ）をカウント値ｊが超えたか否かを判定する（ステップＳ５０）。ここで、所定値ｊ０（ａ，ｂ，ｃ）は、電流制限値を超えた電気部品の放熱時間を考慮して、一定の電流制限時間を確保するために規定される値である。

そして、制御装置３０は、カウント値ｊが所定値ｊ０（ａ，ｂ，ｃ）を超えたと判定すると（ステップＳ５０においてＹＥＳ）、バッテリ装置１０の出力電力Ｗｏｕｔおよび入力電力Ｗｉｎの制限を解除し、カウント値ｊを０にリセットする（ステップＳ６０）。そして、制御装置３０は、一連の処理を終了する。

以上のように、この実施の形態によれば、システムメインリレーＳＭＲのリレーＲＹ１，ＲＹ２やワイヤハーネスＷＨ１〜ＷＨ４、バッテリ装置１０のヒューズ１４などの各電気部品にそれぞれ対応する電流制限値のうち、そのときの通電状態における最小の電流制限値をバッテリ装置１０からの電流ＩＢが上回ると、制御装置３０は、電流ＩＢを制限するようにインバータ２０を制御する。したがって、各電気部品が確実に保護される。

そして、各電気部品にそれぞれ対応する電流制限値は、バッテリ装置１０の使用状況に基づいて設定されるので、各電気部品の仕様を実用範囲内に適正化できる。すなわち、各電気部品の過剰仕様を防止することができ、その結果、電動車両１００の小型化および低コスト化を実現できる。

また、各電気部品にそれぞれ対応する電流制限値が時間の関数として設定されるので、各電気部品ごとの電流−温度特性を考慮した適切な電流制限値が設定される。したがって、各電気部品がより確実に保護される。

さらに、電流制限時間を規定する所定値ｊ０（ａ，ｂ，ｃ）を用いて、各電気部品に応じた適切な温度低下時間が確保されるので、電気部品の温度低下が不十分であったり、電流制限時間が不必要に長くなることはない。

なお、上記の実施の形態においては、システムメインリレーＳＭＲのリレーＲＹ１，ＲＹ２やワイヤハーネスＷＨ１〜ＷＨ４、バッテリ装置１０のヒューズ１４などを代表的な電気部品として説明したが、この発明の適用範囲は、これらの電気部品のみを含む電動車両に限定されるものではない。

また、上記においては、電流制限制御ラインｋ３は、バッテリ装置１０の平均出力ラインｋ２＋略４σに設定するものとしたが、電流制限制御ラインｋ３（電流制限値）は、これに限定されるものではない。電流制限制御ラインｋ３（電流制限値）は、バッテリ装置１０の使用状況に基づいた様々な適切な値に設定することができる。

また、上記においては、電流制限制御時、バッテリ装置１０の入出力電力を現在値から０．８倍に制限するものとしたが、制限量はこれに限定されるものではない。

また、上記においては、電動車両１００は、バッテリ装置１０として二次電池を搭載した電気自動車として説明を行なったが、この発明の適用範囲は、電気自動車に限定されるものではない。エンジンも動力源として併用するハイブリッド自動車や、バッテリ装置１０として燃料電池を搭載する燃料電池車に対しても、この発明は適用可能である。

なお、上記において、ヒューズ１４、リレーＲＹ１，ＲＹ２およびワイヤハーネスＷＨ１〜ＷＨ４は、この発明における「複数の電気部品」に対応し、バッテリ装置１０、システムメインリレーＳＭＲおよびワイヤハーネスＷＨ１〜ＷＨ４は、この発明における「電力供給回路」を形成する。また、インバータ２０およびモータジェネレータＭＧは、この発明における「駆動装置」を形成し、制御装置３０は、この発明における「制御手段」に対応する。さらに、バッテリ装置１０は、この発明における「直流電源」に対応し、システムメインリレーＳＭＲは、この発明における「システムリレー」に対応し、ワイヤハーネスＷＨ１〜ＷＨ４は、この発明における「電力線」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およ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。

この発明の実施の形態による電動車両の全体ブロック図である。この発明における電流制限の考え方を示す図である。図１に示すバッテリ装置からの電流の出力分布を概念的に示す図である。バッテリ装置の性能に基づいて各電気部品を設計した場合の電流制限の考え方を示す図である。図１に示す制御装置による電流制限制御のフローチャートである。

符号の説明

１０バッテリ装置、１２電池セル、１４ヒューズ、２０インバータ、２２Ｕ相アーム、２４Ｖ相アーム、２６Ｗ相アーム、３０制御装置、４０電流センサ、１００電動車両、ＷＨ１〜ＷＨ４ワイヤハーネス、ＳＭＲシステムメインリレー、ＲＹ１，ＲＹ２リレー、Ｃコンデンサ、Ｑ１〜Ｑ６パワートランジスタ、Ｄ１〜Ｄ６ダイオード、ＭＧモータジェネレータ。

Claims

各々が所定の電流制限値を有する複数の電気部品を含む電力供給回路と、
前記電力供給回路からの電力を用いて車両の駆動力を発生する駆動装置と、
前記複数の電気部品にそれぞれ対応する複数の前記所定の電流制限値のうち前記電力供給回路のそのときの通電状態における最小の電流制限値に基づいて、前記電力供給回路の通電電流を制限しつつ前記駆動装置を制御する制御手段とを備え、
前記電力供給回路は、直流電源を含み、
前記所定の電流制限値は、平均的な走行条件下における前記直流電源の平均出力に基づき定められる前記直流電源の出力の実用範囲に基づいて予め設定される、電動車両。
前記所定の電流制限値は、対応する電気部品の通電時間の関数として予め設定される、請求項１に記載の電動車両。
前記直流電源は、ヒューズを含み、
前記電力供給回路は、
前記直流電源と前記駆動装置との間に配設されるシステムリレーと、
前記直流電源、前記システムリレーおよび前記駆動装置を接続する電力線とをさらに含み、
前記ヒューズ、前記システムリレーおよび前記電力線は、それぞれ前記複数の電気部品に対応する、請求項１または請求項２に記載の電動車両。
電動車両の保護制御方法であって、
前記電動車両は、
各々が所定の電流制限値を有する複数の電気部品を含む電力供給回路と、
前記電力供給回路からの電力を用いて車両の駆動力を発生する駆動装置とを備え、
前記保護制御方法は、
前記複数の電気部品にそれぞれ対応する複数の前記所定の電流制限値のうち前記電力供給回路のそのときの通電状態における最小の電流制限値を、前記電力供給回路の通電電流が超えたか否かを判定する第１のステップと、
前記最小の電流制限値を前記通電電流が超えたと判定されると、前記電力供給回路の通電電流を制限するように前記駆動装置を制御する第２のステップとを含み、
前記電力供給回路は、直流電源を含み、
前記所定の電流制限値は、平均的な走行条件下における前記直流電源の平均出力に基づき定められる前記直流電源の出力の実用範囲に基づいて予め設定される、電動車両の保護制御方法。
前記第２のステップにおいて前記通電電流の制限が開始されてから所定時間の経過後、前記通電電流の制限を解除する第３のステップをさらに含み、
前記所定時間は、前記所定の電流制限値に基づいて設定される、請求項４に記載の電動車両の保護制御方法。
前記所定の電流制限値は、対応する電気部品の通電時間の関数として予め設定される、請求項４または請求項５に記載の電動車両の保護制御方法。