JP5012785B2 - 電気自動車 - Google Patents

Description

本発明は、二次電池によってモータを駆動する電気自動車に関し、特に二次電池の変形防止・長寿命化を達成することができるものに関する。

近年、内燃機関を用いた自動車に代わり、高電圧の二次電池を用いた電気自動車が実用化されている。電気自動車では、搭載機器に異常が発生した場合、モータの出力を制限したり、異常を運転者に伝えたりする装置が搭載されている（例えば、特許文献１参照）。

このような電気自動車では、二次電池としては、リチウムイオン二次電池がコストや性能の面から実用的である。
特開２００４−２３８１０号公報

上述した二次電池を用いた電気自動車では、次のような問題があった。すなわち、電気自動車は、通常の自動車と同様に取り扱われるため、炎天下の道路や駐車場に長時間放置されることがある。このような場合には、外気温や照り返しによってバッテリが温められバッテリが高温になる可能性が高い。場所によっては１００℃を超える場所もあり、また車体下であっても高温になることが想定される。

リチウムイオン二次電池は電解液の組成によって許容温度に差はあるが、一般的に熱に弱いという特性がある。高温環境(例えば６０℃以上)ではガスが発生し内圧が上昇するためバッテリが変形してしまう。バッテリが変形するような状態では、バッテリは深刻なダメージを受けるため、バッテリの使用環境は高温でないことが望ましい。さらに、高温環境ではなくても所定の温度環境(例えば３５℃以上)では、バッテリの劣化が促進するためバッテリの劣化を防止するためには所定の温度環境以下で使用することが望まれる。

そこで、本発明は、バッテリが高温となることによる変形や劣化を防止することができるセル温度通報装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決し目的を達成するために、本発明の電気自動車は次のように構成されている。

上記の課題を解決する第１の発明（請求項１に対応）に係る電気自動車は、車輪を駆動するモータと、このモータへ電力を供給するバッテリと、このバッテリの温度を検出する温度検出部と、上記車輪の回転速度を検出する速度検出部と、上記温度検出部により検出された上記バッテリの温度が所定値以上で、かつ、上記速度検出部により検出された車輪の回転速度が所定値未満のときに、バッテリの状態が警告領域にある判定するバッテリ状態判定部と、このバッテリ状態判定部により警告領域であると判定されたときに、警告を発する報知部とを備えていることを特徴とする。

上記の課題を解決する第２の発明（請求項２に対応）に係る電気自動車において、上記報知部は、上記バッテリの劣化が開始する温度近傍に設定された第１温度と、この第１温度より高く上記バッテリが深刻なダメージを受ける温度近傍に設定された第２温度とによって、上記警告の内容を変えることを特徴とする。

上記の課題を解決する第３の発明（請求項３に対応）に係る電気自動車において、上記バッテリ状態判定部により警告領域であると判定されたときに、上記バッテリを冷却する冷却部とさらに備えていることを特徴とする。

請求項１に記載された発明によれば、バッテリのセル温度が常に監視され、所定温度以上になった時点で警告が行われるため、バッテリの温度が劣化や変形が開始する温度未満にある時点で、それ以上の温度上昇を防ぐための対応を行うことが可能になる。このため、バッテリの長寿命化及び変形を防止することができる。

請求項２に記載された発明によれば、劣化開始温度と変形開始温度とを分けて警告を行うことで、緊急度を区別することができる。

請求項３に記載された発明によれば、運転手が対処しない場合であっても強制的に冷却することができる。

図１は本発明の一実施の形態に係るセル温度通報機能を有する電気自動車１０を模式的に示す説明図、図２はセル温度通報制御のフローチャートである。なお、電気自動車１０はリチウムイオン二次電池を用いている。

電気自動車１０は、走行機構２０と、この走行機構２０を含む電気自動車１０の各部を総合的に制御するＥＣＵ（エレクトリック・コントロール・ユニット）３０と、車両１０の各部に電力を供給するバッテリ装置４０と、このバッテリ装置４０を制御するＢＭＵ（バッテリ・マネジメント・ユニット）５０と、バッテリ装置４０を冷却する冷却機構６０と、バッテリ装置４０からの電力を変換するインバータユニット７０と、ＢＭＵ５０からの警告情報に基づいて外部に警告を発する報知装置８０とを備えている。なお、ＥＣＵ３０はバッテリ状態判定部の機能を有している。

走行機構２０は、モータ（速度検出部）２１と、このモータ２１の駆動力を分配するギア機構２２と、このギア機構２２から駆動力が供給される車輪２３とを備えている。

ＥＣＵ３０では、運転者からの指令により走行機構２０を作動させ、車両を走行させる。

バッテリ装置４０は、複数のリチウムイオン二次電池の電池パック（バッテリ）４１と、これら電池パック４１の電圧・容量・温度を監視するＣＭＵ（セル・モニタリング・ユニット）４２とを備えている。なお、リチウムイオン二次電池の電池パック４１は、高温環境(例えば６０℃以上)ではガスが発生し内圧が上昇するためバッテリが変形し、高温環境ではなくても所定の温度環境(例えば３５℃以上)では、バッテリの劣化が促進するため、これらの温度未満に保つことが望ましい。

ＢＭＵ５０は、ＣＭＵ４２からの検出値に基づいてバッテリ装置４０の状態を判定する機能を有している。

報知装置８０は、ＭＯＳ（モバイルオペレーションシステム）８１と、外部への警告を行う外部警報装置８２とを備えている。

このように構成された電気自動車１０では、次のようにしてセル温度通報が行われる。走行時・停止時共に、ＥＣＵ３０には、走行機構２０からの車速情報（車輪の回転速度）及びＢＭＵ５０からのセル温度情報が入力される。

図２に示すように、ＥＣＵ３０においては電池パック４１の状態が判定され、警告が行われる。すなわち、車速が予め定められたＶｋｍ／ｈ以上（例えば、１ｋｍ／ｈ以上）であるかどうかを判定し、Ｖｋｍ／ｈ以上であれば最初に戻り、Ｖｋｍ／ｈ未満であればＳＴ１１に進む（ＳＴ１０）。次に、セル温度が予め定められたＴ℃以上（例えば３５℃以上）であるかどうかを判定し、Ｔ℃未満であれば最初に戻り、Ｔ℃以上であればＳＴ１２に進む（ＳＴ１１）。

車速Ｖｋｍ／ｈ未満、かつ、セル温度Ｔ℃以上の条件下を警告領域とし、警告が行われる（ＳＴ１２）。警告は、車内のディスプレイやアナウンス、ホーン、携帯電話、メール等により運転者や車外に対して行われ、例えば「高温です。涼しいところに移動してください。」等のアナウンスが行われる。

なお、バッテリ装置４０の深刻なダメージとしては、電池パック４１の変形が考えられる。電池パック４１のケースがステンレスケースの場合には変形は稀であるが、アルミケースやラミネートの場合は比較的容易に発生する。なお、変形が生じる要因としては、内圧上昇によるふくらみ、割れ等である。

次に、一定時間内に運転者から反応（車両の移動等）があるかどうかが検出され、有った場合は最初に戻り、無い場合はＳＴ１４に進み、セル温度がＴ℃未満になるまで冷却機構６０により強制冷却を行う（ＳＴ１４、ＳＴ１５）。

このように構成された電気自動車１０によれば、電池パック４１のセル温度が常に監視され、所定温度以上になった時点で運転手に対して警告が行われるため、車両の移動等により電池パック４１の温度を劣化や変形が開始する温度未満に保持することができる。このため、電池パック４１の長寿命化及び変形を防止することができる。また、バッテリに変形の虞など深刻な状況にある場合にのみ強制冷却を行うようにすることで、バッテリの残量が無くなり、走行不可になることを防ぐ。すなわち、バッテリの変形等などの重度の損害の可能性がある場合にのみ空調装置によるバッテリ冷却を実行することによってバッテリ残量の低下を防ぐ。なお、強制冷却の動作はバッテリ装置４０の残容量等によってＯＦＦにしてもよい。

また、警告等の報知は車室外及び運転者等に対して実施（運転者が気がつかなくても他の人が気付いて案内放送などが可能）するようにしてもよい。

図３は上述したセル温度通報機能を有する電気自動車１０における変形例に係るセル温度通報制御のフローチャートである。

本変形例においては、所定温度がＴ１℃（例えば３５℃）及びＴ２℃（例えば６０℃）に設定される。本変形例においては、次のようにしてセル温度通報が行われる。走行時・停止時共に、ＥＣＵ３０には、走行機構２０からの車速情報（車輪の回転速度）及びＢＭＵ５０からのセル温度情報が入力される。

図３に示すように、ＥＣＵ３０では、車速が予め定められたＶｋｍ／ｈ以上（例えば、１ｋｍ／ｈ以上）であるかどうかを判定し、Ｖｋｍ／ｈ以上であれば最初に戻り、Ｖｋｍ／ｈ未満であればＳＴ２１に進む（ＳＴ２０）。次に、セル温度が予め定められたＴ１℃以上（３５℃以上）であるかどうかを判定し、Ｔ１℃未満であれば最初に戻り、Ｔ１℃以上であればＳＴ２２に進む（ＳＴ２１）。

車速Ｖｋｍ／ｈ未満、かつ、セル温度Ｔ１℃以上の条件下で警告Ａが行われる（ＳＴ２２）。警告Ａは、車内のディスプレイやホーン、携帯電話、メール等により運転者に対して行われるものであり、例えば「高温です。涼しいところに移動してください。」等のアナウンスが行われる。

このため、セル温度が劣化温度に達する前に警告が行われるので、電池パック４１の寿命を長く保つことができる。

次に、セル温度が予め定められたＴ２℃以上（６０℃以上）であるかどうかを判定し、Ｔ２℃未満であれば最初に戻り、Ｔ２℃以上であればＳＴ２４に進む（ＳＴ２３）。

車速Ｖｋｍ／ｈ未満、かつ、セル温度Ｔ２℃以上の条件下で警告Ｂが行われる（ＳＴ２４）。警告Ｂは、警告Ａとは異なる警告であり、車内のディスプレイやホーン、携帯電話、メール等により運転者に対して行われるものであり、例えば「非常に高温です。至急、移動してください。」等のアナウンスが行われる。

本変形例においても、電池パック４１のセル温度が常に監視され、所定温度以上になった時点で運転手に対して警告が行われるため、車両の移動等により電池パック４１の温度を劣化や変形が開始する温度未満に保持することができる。特に、劣化開始温度と変形開始温度とを分けて警告を行うことで、緊急度を区別することができる。このため、電池パック４１の長寿命化及び変形を防止することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、バッテリが変形や劣化する温度については一例であり、バッテリのチューニングによって高くも低くもできるものである。この他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。

本発明の一実施の形態に係るセル温度通報機能を有する電気自動車を模式的に示す説明図。 同電気自動車におけるセル温度通報制御の一例を示すフローチャート。 同電気自動車におけるセル温度通報制御の別の例を示すフローチャート。

符号の説明

１０…電気自動車、２０…走行機構、２１…モータ（速度検出部）、２３…車輪、３０…ＥＣＵ、４０…バッテリ装置、４１…電池パック（バッテリ）、４２…ＣＭＵ（温度検出部）、５０…ＢＭＵ、６０…冷却機構、７０…インバータユニット、８０…報知装置、８１…ＭＯＳ、８２…外部警報装置。

Claims (3)

1. 車輪を駆動するモータと、
   このモータへ電力を供給するバッテリと、
   このバッテリの温度を検出する温度検出部と、
   上記車輪の回転速度を検出する速度検出部と、
   上記温度検出部により検出された上記バッテリの温度が所定値以上で、かつ、上記速度検出部により検出された車輪の回転速度が所定値未満のときに、バッテリの状態が警告領域にある判定するバッテリ状態判定部と、
   このバッテリ状態判定部により警告領域であると判定されたときに、警告を発する報知部とを備えていることを特徴とする電気自動車。
2. 上記報知部は、上記バッテリの劣化が開始する温度近傍に設定された第１温度と、この第１温度より高く上記バッテリが深刻なダメージを受ける温度近傍に設定された第２温度とによって、上記警告の内容を変えるものであることを特徴とする請求項１に記載の電気自動車。
3. 上記バッテリ状態判定部により警告領域であると判定されたときに、上記バッテリを冷却する冷却部とさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の電気自動車。

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