JP5423617B2

JP5423617B2 - 電気自動車の制御装置

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Publication number: JP5423617B2
Application number: JP2010186640A
Authority: JP
Inventors: 雅哉山本; 真一島上
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-08-23
Filing date: 2010-08-23
Publication date: 2014-02-19
Anticipated expiration: 2030-08-23
Also published as: JP2012044849A

Description

本発明は、電気自動車の制御装置に係り、車両の走行性能とドライバが求める空調性能とを同時に満足させるための技術に関するものである。

近年の自動車は、エンジンの燃料消費量及びエンジンから排出される排気ガスの低減が要求されているため、駆動力源として電動機を用いる電気自動車の開発が進められている。

電気自動車はエンジンを備えず、高容量の蓄電器と高出力の電動機が搭載され、蓄電器から供給される電力によって電動機や車室内空調装置等の車載機器とを作動させる。従って、電気自動車は燃料を一切消費することなく、且つ排気ガスを一切排出することなく走行が可能である。

しかしながら、このような電気自動車に搭載される電動機や車室内空調装置等の車載機器は、同じ蓄電器から電力の供給を受けるため、車載機器の中でも大量の電力を消費する車室内空調装置を長時間作動させ蓄電器の電力を過度に消費してしまうと、蓄電器の残存容量が減少してしまう。その結果、蓄電器が電動機に電力を供給することが出来なくなり、車両の走行性能を満足させることが出来なくなる可能性があった。

この課題を解決するものとして、特許文献１に開示された電気自動車用空調装置が知られている。この公報に開示された電気自動車用空調装置は、蓄電器の残存容量に応じて車室内空調装置の消費電力に許容値を設定し、車室内空調装置の消費電力が許容値以下となるよう車室内空調装置の消費電力を制限している。

この方法によれば、蓄電器の残存容量に応じて車室内空調装置の消費電力に許容値を設定し、車室内空調装置の消費電力が許容値以下となるよう車室内空調装置の消費電力を制限するので、車室内空調装置によって蓄電器の電力が過度に消費されることがなくなる。その結果、蓄電器が安定して電動機に電力を供給することが出来、車両の走行性能を満足させることが出来る。

特開平５−３２１２１号公報

上記公報に開示された電気自動車のように、車室内空調装置の消費電力が蓄電器の残存容量に応じて決まる許容値以下となるよう車室内空調装置の消費電力を制限すれば車両の走行性能を満足させることが出来るが、車室内空調装置の消費電力を制限してしまうと、ドライバが要求する空調性能を満足させることが出来なくなる可能性がある。

本発明は上記課題を解決するためのものであって、その目的は、蓄電器からの電力を電動機と車室内空調装置とに適切に供給することで、車両の走行性能とドライバが求める空調性能と同時に満足させることが出来る電気自動車の制御装置を提供することである。

第１の発明に係る電気自動車の制御装置は、蓄電器からの電力供給を受けて車両を駆動する電動機と、その蓄電器からの電力供給を受けて車室内を温度調整する車室内空調装置とを備える電気自動車の制御装置であって、前記蓄電器の最大許容出力が前記車室内空調装置を停止するために予め設定された閾値以上の場合に、前記車室内空調装置が消費可能な電力を、予め設定された零より大きい第１の値以上且つ予め設定された前記第１の値より大きい第２の値以下となるよう設定し、前記蓄電器の最大許容出力が前記閾値未満の場合に、前記車室内空調装置が消費可能な電力を零とし、前記蓄電器の最大許容出力の減少に伴って、前記電動機を駆動するための電力を予め設定された走行パワー確保電力に維持しつつ、前記車室内空調装置の消費可能な電力を予め設定された第１の値に向かって減少させ、該車室内空調装置の消費可能な電力がその第１の値に到達すると、その車室内空調装置の消費可能な電力の減少を停止させてその第１の値に維持させる一方で、前記電動機を駆動するための電力を前記走行パワー確保電力より減少させることを特徴とする。

第２の発明に係る電気自動車の制御装置は、第１の発明の構成に加え、前記閾値は前記走行パワー確保電力と前記第１の値との和よりも所定値小さく設定されることを特徴とする。

第３の発明に係る電気自動車の制御装置は、第１または２の発明の構成に加え、前記蓄電器からの電力供給を受けて作動する機器のうち前記車室内空調装置以外の補機を備え、前記車室内空調装置が消費可能な電力が、その蓄電器より前記電動機に電力を供給する必要がある場合は前記蓄電器の最大許容出力から前記補機の消費電力と前記電動機を駆動するための電力とを減じることで算出され、前記蓄電器より前記電動機に電力を供給する必要がない場合はその蓄電器の最大許容出力から前記補機の消費電力を減じることで算出されることを特徴とする。

第１の発明に係る電気自動車の制御装置によれば、車室内空調装置が消費可能な電力を蓄電器の残存容量ではなく蓄電器の最大許容出力に応じて算出するので、蓄電器の残存容量は高いが蓄電器の保護のために多くの電力を供給出来ない場合、例えば蓄電器の温度が所定値以上の場合、蓄電器の内部抵抗が所定値以上の場合等でも、車室内空調装置が消費可能な電力を適切に設定することが出来る。そして、車室内空調装置が消費可能な電力を、蓄電器の最大許容出力が車室内空調装置を停止するために予め設定された閾値以上の場合は予め設定された零より大きい第１の値以上且つ予め設定された第１の値より大きい第２の値以下の範囲内となるよう設定し、蓄電器の最大許容出力が車室内空調装置を停止するために予め設定された閾値未満の場合は零と設定することで、車室内空調装置の作動に必要最低限の電力を確保しつつ車室内空調装置により過度に電力が消費されるのを防ぐので、蓄電器は安定して電動機に電力を供給することが出来る。よって、蓄電器からの電力を電動機と車室内空調装置とに適切に供給し、車両の走行性能とドライバが求める空調性能と可及的に同時に満足させることが可能となる。また、蓄電器の最大許容出力の減少に伴い、当初は電動機を駆動するための電力を略一定の走行パワー確保電力に維持しつつ車室内空調装置の消費可能な電力を第１の値に向かって減少させることで車両の走行性能を優先させる。次いで、車室内空調装置の消費可能な電力が第１の値に到達するとその車室内空調装置の消費可能な電力の減少を停止させてその第１の値に維持させる一方で、電動機を駆動するための電力を略一定の走行パワー確保電力より減少させることで車室内空調装置の作動を優先させる。このように、車両の走行を優先させる領域と車室内空調装置の作動を優先させる領域とが明確化されることで、車両の走行性能と空調性能とを極端に落とさないようにすることが可能となる。

第２の発明に係る電気自動車の制御装置によれば、車室内空調装置を停止するために予め設定された閾値を走行パワー確保電力と第１の値との和より所定値小さく設定するので、蓄電器の最大許容出力が極度に低くなり、空調性能と走行性能と同時に満足させることが出来なくなった場合に、確実に車室内空調装置を停止させ、電動機に電力を供給することが可能となる。

第３の発明に係る電気自動車の制御装置によれば、車両が走行する走行レンジが選択されている場合は車室内空調装置が消費可能な電力を蓄電器の最大許容出力から補機の消費電力と電動機を駆動するための電力とを減じることで算出し、車両が停車する非走行レンジが選択されている場合は車室内空調装置が消費可能な電力を蓄電器の最大許容出力から補機の消費電力を減じることで算出するので、車両の走行状態に応じて車室内空調装置が消費可能な電力を適切に設定することが可能となる。

本発明の実施形態に係る電気自動車の制御装置を搭載した車両の全体図を示す図である。本発明の実施形態に係る電気自動車の制御装置の構造を示す図である。本発明の実施形態に係る電気自動車の制御装置の機能ブロック図である。本発明の実施形態に係る電気自動車の制御装置の車室内空調装置が消費可能な電力算出時の制御ルーチンを示すフローチャートである。本発明の実施形態に係る電気自動車の制御装置の走行中の車室内空調装置が消費可能な電力の変化を示すタイムチャートである。

図１及び図２を参照して、本発明の実施形態に係る電気自動車の制御装置２００を搭載した車両の全体構造及び電気自動車の制御装置２００の構造を説明する。

制御装置２００は、ＥＣＵ１００と、補機１１０と、バッテリＥＣＵ１２０と、蓄電器１２２と、モータＥＣＵ１４０と、インバータ１４２と、電動機１４４と、エアコンＥＣＵ１６０と、車室内空調装置１６２とを有する。

インバータ１４２は、図示しない６つのＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）と、各ＩＧＢＴにそれぞれ並列に接続された図示しない６つのダイオードとを含み、モータＥＣＵ１４０からの信号に基づいて、電動機１４４を制御する。インバータ１４２は電動機１４４を発電機として制御する場合は、各ＩＧＢＴのゲートをオンまたはオフ（通電または遮断）して電動機１４４が発電した交流電力を直流電力に変換し、蓄電器１２２に充電する。インバータ１４２は電動機１４４を電動機として制御する場合は、各ＩＧＢＴのゲートをオンまたはオフ（通電または遮断）して蓄電器１２２から供給された直流電力を交流電力に変換し、電動機１４４に供給する。

電動機１４４は、インバータ１４２を介して蓄電器１２２及びモータＥＣＵ１４０に接続され、インバータ１４２からの電流を受けて駆動し、駆動力を駆動輪９０に伝達する。尚、車両の制動時には運動エネルギを消費して回生制動力を発生する発電機として機能し、蓄電器１２２に回生電力を供給することも可能である。

車室内空調装置１６２は、蓄電器１２２からの電力供給を受けエアコンＥＣＵ１６０により制御され車室内温度を設定値とするために温度調整作動する。尚、従来の自動車はエンジンを備えているため、このエンジンを暖房用の熱源として用いているが、電気自動車はエンジンを備えていない。そのため、電気自動車は熱源として図示しない暖房用のヒータを備えている。このヒータも蓄電器１２２からの電力の供給を受け作動しているので、特に冷間暖房時における車室内空調装置１６２の作動には大量の電力を必要とする。

次に、図３の機能ブロック図を参照して、本発明の実施形態に係る電気自動車の制御装置２００に設けられたＥＣＵ１００、エアコンＥＣＵ１６０等の電子制御装置の制御機能について説明する。

まず、ＥＣＵ１００はエアコン出力算出手段１０２と、シフトポジション検出手段１０４と、補機消費電力算出手段１０６と、プレ空調制御手段１０８とを有する。

ＥＣＵ１００は、モータ走行中に後述するエアコン出力算出手段１０２が車室内空調装置１６２が消費可能な電力Ｗａｃ（ｋＷ）を設定するために、後述する蓄電器最大許容出力算出手段１２６が算出する蓄電器１２２の最大許容出力Ｗｏｕｔｍａｘ（ｋＷ）を読み込み、蓄電器１２２の最大許容出力Ｗｏｕｔｍａｘの低下に応じて車室内空調装置１６２が消費可能な電力Ｗａｃを制御して走行パワー確保電力Ｗｒｕｎｋ（ｋＷ）を確保し、車両の走行性能を優先させる。この走行パワー確保電力Ｗｒｕｎｋとは走行中にドライバより要求される駆動力を十分に満足することが出来るよう電動機１４４を駆動するために確保される電力であり、例えば２０ｋＷ程度に予め設定されている。すなわち、ＥＣＵ１００は、蓄電器１２２の最大許容出力Ｗｏｕｔｍａｘが走行パワー確保電力Ｗｒｕｎｋと後述する例えば１ｋＷ程度に予め設定された車室内空調装置１６２の最低保障電力Ｗａｃｍｉｎ（ｋＷ）との和より大きい区間では、電動機１４４を駆動するための電力Ｗｒｕｎを少なくとも予め設定されている走行パワー確保電力Ｗｒｕｎｋとし、この区間では車両の走行性能を優先させる。また、蓄電器１２２の最大許容出力Ｗｏｕｔｍａｘが走行パワー確保電力Ｗｒｕｎｋと車室内空調装置１６２の最低保障電力Ｗａｃｍｉｎとの和より小さい区間では、蓄電器１２２の最大許容出力Ｗｏｕｔｍａｘより車室内空調装置１６２の最低保障電力Ｗａｃｍｉｎと、後述する補機消費電力算出手段１０６より算出される補機１１０で消費される電力である補機消費電力Ｗｈｋとを減じた出力を電動機１４４を駆動するための電力Ｗｒｕｎとし、この区間では車室内空調装置１６２の作動を優先させる。ＥＣＵ１００はこうして算出した電動機１４４を駆動するために確保される電力Ｗｒｕｎをエアコン出力算出手段１０２に送信する。そして、ＥＣＵ１００は、算出した電動機１４４を駆動するための電力Ｗｒｕｎを基に走行中にドライバより要求された駆動力を得られるように、電動機１４４の出力を制御する。

つまり、ＥＣＵ１００は蓄電器１２２の最大許容出力Ｗｏｕｔｍａｘの減少に伴い、当初は電動機１４４を駆動するための電力Ｗｒｕｎを略一定の走行パワー確保電力Ｗｒｕｎｋに維持しつつ車室内空調装置１６２の消費可能な電力Ｗａｃを最大電力Ｗａｃｍａｘから最低保障電力Ｗａｃｍｉｎに向かって減少させることで車両の走行性能を優先させる。次いで、車室内空調装置１６２の消費可能な電力Ｗａｃが最低保障電力Ｗａｃｍｉｎに到達するとその車室内空調装置１６２の消費可能な電力Ｗａｃの減少を停止させてその最低保障電力Ｗａｃｍｉｎに維持させる一方で、電動機１４４を駆動するための電力Ｗｒｕｎを略一定の走行パワー確保電力Ｗｒｕｎｋより減少させることで車室内空調装置１６２の作動を優先させる。このように、車両の走行を優先させる領域と車室内空調装置１６２の作動を優先させる領域とが明確化されることで、車両の走行性能と空調性能とを極端に落とさないようにすることが可能となる。

エアコン出力算出手段１０２は、後述するエアコンゲート状態検出手段１６４より車室内空調装置１６２内に設けられた図示しないゲートの開閉状態を示すゲート状態信号を受信し、ゲート状態信号を基に車室内空調装置１６２が車室内へ暖房又は冷房のための送風を行っているかを判断する。

そして、エアコン出力算出手段１０２は、後述するエアコン制御手段１６６より車室内空調装置１６２の通常の温度調整作動を要求する信号である通常作動要求信号を、または後述するプレ空調制御手段１０８より車室内空調装置１６２のプレ空調作動を要求する信号であるプレ空調作動要求信号を受信すると、車室内空調装置１６２が消費可能な電力Ｗａｃを算出する。

車室内空調装置１６２が消費可能な電力Ｗａｃの算出方法だが、まずエアコン出力算出手段１０２は、後述する蓄電器最大許容出力算出手段１２６にて算出される蓄電器１２２の最大許容出力Ｗｏｕｔｍａｘを読み込む。そして、蓄電器１２２の最大許容出力Ｗｏｕｔｍａｘが予め設定された空調停止判定値Ｗａｃｏｆｆ（ｋＷ）より大きく、且つ受信している信号が通常作動要求信号の場合は、蓄電器１２２の最大許容出力Ｗｏｕｔｍａｘから補機消費電力算出手段１０６より算出された補機消費電力Ｗｈｋと電動機１４４を駆動するための電力Ｗｒｕｎとを減じることにより車室内空調装置１６２が消費可能な電力Ｗａｃを算出し、予め設定された最低保障電力Ｗａｃｍｉｎ以上且つ予め設定された最大電力Ｗａｃｍａｘ以下となるよう車室内空調装置１６２が消費可能な電力Ｗａｃを書き換えてエアコン制御手段１６６に送信する。また、蓄電器１２２の最大許容出力Ｗｏｕｔｍａｘが空調停止判定値Ｗａｃｏｆｆより大きく、且つ受信している信号がプレ空調作動要求信号の場合は、蓄電器１２２の最大許容出力Ｗｏｕｔｍａｘより補機消費電力Ｗｈｋとを減じることにより車室内空調装置１６２が消費可能な電力Ｗａｃを算出し、予め設定された最低保障電力Ｗａｃｍｉｎ以上且つ予め設定された最大電力Ｗａｃｍａｘ以下となるよう車室内空調装置１６２が消費可能な電力Ｗａｃを書き換えてエアコン制御手段１６６に送信する。さらに、蓄電器１２２の最大許容出力Ｗｏｕｔｍａｘが空調停止判定値Ｗａｃｏｆｆより小さい場合は、受信している信号に因らず車室内空調装置１６２が消費可能な電力Ｗａｃを零と算出してエアコン制御手段１６６に送信する。

つまり、エアコン出力算出手段１０２は車室内空調装置１６２が消費可能な電力Ｗａｃを蓄電器１２２の残存容量ＳＯＣ（％）ではなく蓄電器１２２の最大許容出力Ｗｏｕｔｍａｘに応じて算出するので、蓄電器１２２の残存容量ＳＯＣは高いが蓄電器１２２の保護のために多くの電力を供給出来ない場合、例えば蓄電器１２２の温度が所定値以上の場合、蓄電器１２２の内部抵抗が所定値以上の場合等でも、車室内空調装置１６２が消費可能な電力Ｗａｃを適切に算出することが出来る。そして、車室内空調装置１６２が消費可能な電力Ｗａｃを、蓄電器１２２の最大許容出力Ｗｏｕｔｍａｘが車室内空調装置１６２を停止するために予め設定された閾値である空調停止判定値Ｗａｃｏｆｆ以上である場合は予め設定された零より大きい第一の値である車室内空調装置１６２の最低保障電力Ｗａｃｍｉｎ以上且つ予め設定された最低保障電力Ｗａｃｍｉｎより大きい第２の値である最大電力Ｗａｃｍａｘ以下の範囲内となるよう設定し、蓄電器１２２の最大許容出力Ｗｏｕｔｍａｘが空調停止判定値Ｗａｃｏｆｆ未満の場合は零と設定することで、車室内空調装置１６２の作動に必要最低限の電力を確保しつつ車室内空調装置１６２により過度に電力が消費されるのを防ぐので、蓄電器１２２は安定して電動機１４４に電力を供給することが出来る。よって、蓄電器１２２からの電力を電動機１４４と車室内空調装置１６２とに適切に供給し、車両の走行性能とドライバが求める空調性能と可及的に同時に満足させることが可能となる。また、エアコン出力算出手段１０２は空調停止判定値Ｗａｃｏｆｆを走行パワー確保電力Ｗｒｕｎｋと車室内空調装置１６２の最低保障電力Ｗａｃｍｉｎとの和より所定値小さく設定するので、蓄電器１２２の最大許容出力Ｗｏｕｔｍａｘが極度に低くなり、空調性能と走行性能とを同時に満足させることが出来なくなった場合に、確実に車室内空調装置１６２を停止させ、電動機１４４に電力を供給することが可能となる。さらに、エアコン出力算出手段１０２は車両が走行する走行レンジが選択されている場合は車室内空調装置１６２が消費可能な電力Ｗａｃを蓄電器１２２の最大許容出力Ｗｏｕｔｍａｘから補機消費電力Ｗｈｋと電動機１４４を駆動するための電力Ｗｒｕｎとを減じることで算出し、車両が停車する非走行レンジが選択されている場合は車室内空調装置１６２が消費可能な電力Ｗａｃを蓄電器１２２の最大許容出力Ｗｏｕｔｍａｘから補機消費電力Ｗｈｋを減じることで算出するので、車両の走行状態に応じて車室内空調装置１６２に電力を適切に供給することが可能となる。

シフトポジション検出手段１０４は、図示しないシフトレバーよりシフトポジション（Ｐ、Ｒ、Ｎ、Ｄ、Ｂ）を検出し、エアコン出力算出手段１０２に送信する。尚、Ｐポジションとは車両を駐車させる場合に選択されるポジションであり、Ｒポジションとは車両を後進走行させる場合に選択されるポジションであり、Ｎポジションとは電動機１４４と図示しない駆動軸とを連結しない場合に選択されるポジションであり、Ｄポジションとは車両を前進走行させる場合に選択されるポジションであり、Ｂポジションとは制動時に積極的に蓄電器１２２の充電を行う場合に選択されるポジションである。

補機消費電力算出手段１０６は、車両に搭載された機器のうち車室内空調装置１６２を含まない補機１１０で消費される電力補機消費電力Ｗｈｋを算出し、ＥＣＵ１００及びエアコン出力算出手段１０２に送信する。尚、ここで言う補機１１０とは例えばワイパーやヘッドライト等のことである。

プレ空調制御手段１０８は、車両が予め設定された条件、例えば車両が停車中、蓄電器１２２の残存容量ＳＯＣが所定値以上、車室内温度が所定値以上等を満たしており、ドライバよりプレ空調が要求された場合に、車室内空調装置１６２をプレ空調作動させるようエアコン出力算出手段１０２とエアコン制御手段１６６とにプレ空調要求信号を送信する。尚、プレ空調とは車両が走行する前の停車中に予備的に車室内空調装置１６２を用いて車室内を空調しておくことである。

バッテリＥＣＵ１２０は、蓄電器残存容量算出手段１２４と、蓄電器最大許容出力算出手段１２６とを有する。

蓄電器残存容量算出手段１２４は、予め記憶された関係から図示しないセンサより検出された蓄電器１２２の電圧値、電流値、温度を基に蓄電器１２２の残存容量ＳＯＣを算出し、蓄電器最大許容出力算出手段１２６に送信する。

蓄電器最大許容出力算出手段１２６は、蓄電器残存容量算出手段１２４が算出した蓄電器１２２の残存容量ＳＯＣを受信し、予め記憶された関係から蓄電器１２２の残存容量ＳＯＣと蓄電器１２２の温度とを基に蓄電器１２２の最大許容出力Ｗｏｕｔｍａｘを算出し、ＥＣＵ１００及びエアコン出力算出手段１０２に送信する。

エアコンＥＣＵ１６０は、エアコンゲート状態検出手段１６４と、エアコン制御手段１６６とを有する。

エアコンゲート状態検出手段１６４は、車室内空調装置１６２内に設けられた図示しないゲートの開閉状態を検出し、ゲートの開閉状態をゲート状態信号としてエアコン出力算出手段１０２に送信する。

エアコン制御手段１６６は、車両内に設けられた図示しないスイッチより車室内空調装置１６２の作動要求を検出した場合は、通常作動要求信号をエアコン出力算出手段１０２に送信する。そして、通常作動要求信号を受け算出された車室内空調装置１６２が消費可能な電力Ｗａｃをエアコン出力算出手段１０２より受信し、車室内空調装置１６２の消費電力が車室内空調装置１６２が消費可能な電力Ｗａｃ以下となるよう車室内空調装置１６２を通常の温度調整作動を行うように制御する。また、プレ空調制御手段１０８よりプレ空調要求信号を受信した場合は、プレ空調要求信号を受け算出された車室内空調装置１６２が消費可能な電力Ｗａｃをエアコン出力算出手段１０２より受信し、車室内空調装置１６２の消費電力が車室内空調装置１６２が消費可能な電力Ｗａｃ以下となるよう車室内空調装置１６２をプレ空調作動させて制御する。

最後に、図４のフローチャート及び図５のタイムチャートを参照して、ＥＣＵ１００、エアコンＥＣＵ１６０等の電子制御装置の制御作動のうち、車室内空調装置１６２の消費可能な電力Ｗａｃを算出する場合に実行されるＥＣＵ１００及びエアコン出力算出手段１０２の制御作動と、本発明の実施形態に係る電気自動車の制御装置２００を搭載した車両の走行中の車室内空調装置１６２が消費可能な電力Ｗａｃの変化について説明する。

図４において、ステップ（以下、Ｓと記す）１乃至７はエアコン出力算出手段１０２に対応している。Ｓ１では、シフトポジション検出手段１０４により検出されたシフトポジションを読み込む。

Ｓ２では、Ｓ１にて検出されたシフトポジションがＮポジションか否かを判断する。シフトポジションがＮポジションである場合はＳ２の判断を肯定してＳ５を実行する。シフトポジションがＮではない場合はＳ２の判断を否定してＳ３を実行する。

Ｓ３では、Ｓ１にて検出されたシフトポジションがＰポジションか否かを判断する。シフトポジションがＰポジションである場合はＳ３の判断を肯定してＳ５を実行する。シフトポジションがＰではない場合はＳ３の判断を否定してＳ４を実行する。

Ｓ４では、プレ空調制御手段１０８よりプレ空調作動信号を受信しているか否かが判断する。プレ空調作動信号を受信している場合はＳ４の判断を肯定してＳ５を実行する。プレ空調作動信号を受信していない場合はＳ４の判断を否定してＳ６を実行する。

Ｓ５では、Ｓ２にてシフトポジションがＮポジションである非走行ポジション信号を、若しくはＳ３にてシフトポジションがＰポジションである非走行ポジション信号を、若しくはＳ４にてプレ空調制御手段１０８よりプレ空調作動要求信号を受信していると判断したため、車両は停車中であり蓄電器１２２より電動機１４４に電力を供給する必要がないので、蓄電器最大許容出力算出手段１２６及び補機消費電力算出手段１０６より蓄電器１２２の最大許容出力Ｗｏｕｔｍａｘと補機消費電力Ｗｈｋとをそれぞれ読み込み、蓄電器１２２の最大許容出力Ｗｏｕｔｍａｘから補機消費電力Ｗｈｋを減じた出力を車室内空調装置１６２が消費可能な電力Ｗａｃとするようエアコン制御手段１６６に信号を送信し、Ｓ７を実行する。

Ｓ６では、Ｓ４にてシフトポジションが走行ポジションであってＮポジション又はＰポジションでなく、さらにプレ空調制御手段１０８よりプレ空調作動要求信号を受信していないと判断したため、車両は走行中であり蓄電器１２２より電動機１４４に電力を供給する必要があるので、ＥＣＵ１００、蓄電器最大許容出力算出手段１２６及び補機消費電力算出手段１０６より走行パワー確保電力Ｗｒｕｎｋと、蓄電器１２２の最大許容出力Ｗｏｕｔｍａｘと、補機消費電力Ｗｈｋとをそれぞれ読み込み、蓄電器１２２の最大許容出力Ｗｏｕｔｍａｘから補機消費電力Ｗｈｋと、走行パワー確保電力Ｗｒｕｎｋとを減じた出力を車室内空調装置１６２が消費可能な電力Ｗａｃとするようエアコン制御手段１６６に信号を送信し、Ｓ７を実行する。尚、図５は走行中の車室内空調装置１６２の消費可能な電力Ｗａｃの変化を表しているので、蓄電器１２２の最大許容出力Ｗｏｕｔｍａｘから補機消費電力算出手段１０６にて算出された補機消費電力Ｗｈｋと走行パワー確保電力Ｗｒｕｎｋとを減じた出力を車室内空調装置１６２が消費可能な電力Ｗａｃとしており、ｔ１からｔ３がこの状態を示しているが、ｔ１からｔ２の区間では後述のＳ１３において車室内空調装置１６２が消費可能な電力Ｗａｃが一定の最大電力Ｗａｃｍａｘに制限されている。

Ｓ７では、Ｓ５又はＳ６で算出した車室内空調装置１６２が消費可能な電力Ｗａｃが予め設定された車室内空調装置１６２の最低保障電力Ｗａｃｍｉｎ以上か否かを判断する。車室内空調装置１６２が消費可能な電力Ｗａｃが車室内空調装置１６２の最低保障電力Ｗａｃｍｉｎ以上場合はＳ７の判断を肯定してＳ９を実行する。車室内空調装置１６２が消費可能な電力Ｗａｃが車室内空調装置１６２の最低保障電力Ｗａｃｍｉｎ未満である場合はＳ７の判断を否定してＳ８を実行する。

Ｓ８はＥＣＵ１００とエアコン出力算出手段１０２とに対応している。Ｓ８では、Ｓ５又はＳ６で算出された車室内空調装置１６２が消費可能な電力Ｗａｃが車室内空調装置１６２の最低保障電力Ｗａｃｍｉｎ未満とＳ７にて判断しており、電動機１４４を駆動するために確保される電力Ｗｒｕｎを走行パワー確保電力Ｗｒｕｎｋよりも減少させて車室内空調装置１６２の作動に必要最低限の電力Ｗａｃｍｉｎを確保する必要があるため、エアコン出力算出手段１０２は車室内空調装置１６２が消費可能な電力Ｗａｃを最低保障電力Ｗａｃｍｉｎに書き換えて、さらにＥＣＵ１００は電動機１４４を駆動するための電力Ｗｒｕｎを蓄電器１２２の最大許容出力Ｗｏｕｔｍａｘより車室内空調装置１６２の最低保障電力Ｗａｃｍｉｎと、補機消費電力Ｗｈｋとを減じた出力に書き換えて、Ｓ９を実行する。尚、図５のｔ３からｔ４がこの状態を示している。

Ｓ９乃至１３はエアコン出力算出手段１０２に対応している。Ｓ９では、エアコンゲート検出手段１６４からのゲート状態信号に基づいて車室内空調装置１６２内に設けられたゲートが閉状態であるか否かを判断する。車室内空調装置１６２内に設けられたゲートが閉状態である場合はＳ９の判断を肯定してＳ１１を実行する。車室内空調装置１６２内に設けられたゲートが開状態である場合はＳ９の判断を否定してＳ１０を実行する。

Ｓ１０では、蓄電器最大許容出力算出手段１２６にて算出された蓄電器１２２の最大許容出力Ｗｏｕｔｍａｘが車両の退避走行を確保するために車室内空調装置１６２を停止させねばならない程極度に蓄電器１２２の放電機能が低下したことを示す予め設定された空調停止判定値Ｗａｃｏｆｆ未満か否かを判断する。蓄電器１２２の最大許容出力Ｗｏｕｔｍａｘが空調停止判定値Ｗａｃｏｆｆ未満の場合はＳ１０の判断を肯定してＳ１１を実行する。蓄電器１２２の最大許容出力Ｗｏｕｔｍａｘが空調停止判定値Ｗａｃｏｆｆ以上の場合はＳ１０の判断を否定してＳ１２を実行する。

Ｓ１１では、Ｓ９にて車室内空調装置１６２内に設けられたゲートが閉状態であり車室内空調装置１６２より車室内に送風を行っていないと判断しており、車室内空調装置１６２に電力を供給する必要がないため、若しくはＳ１０にて蓄電器１２２の最大許容出力Ｗｏｕｔｍａｘが空調停止判定値Ｗａｃｏｆｆ未満であると判断しており、最大許容出力Ｗｏｕｔｍａｘが著しく低下し電動機１４４に蓄電器１２２の電力を補機１１０及び電動機１４４のうち少なくとも電動機１４４に供給し車両の退避走行を行う必要があるため、車室内空調装置１６２が消費可能な電力Ｗａｃを零に書き換えて、Ｓ１２を実行する。尚、図５のｔ４以降がこの状態を示している。

Ｓ１２では、算出した車室内空調装置１６２が消費可能な電力Ｗａｃが車室内空調装置１６２の仕様から定まる予め設定された制限値である最大電力Ｗａｃｍａｘ以下か否かを判断する。車室内空調装置１６２が消費可能な電力Ｗａｃが車室内空調装置１６２の最大電力Ｗａｃｍａｘ以下の場合はＳ１２の判断を肯定して本ルーチンを終了した後、次の制御サイクルを開始する。車室内空調装置１６２が消費可能な電力Ｗａｃが車室内空調装置１６２の最大電力Ｗａｃｍａｘより大きい場合はＳ１２の判断を否定してＳ１３を実行する。

Ｓ１３では、Ｓ１２にて車室内空調装置１６２が消費可能な電力Ｗａｃが車室内空調装置１６２の最大電力Ｗａｃｍａｘより大きいと判断しており、何等かの原因によって車室内空調装置１６２により過度に電力が消費されるのを防ぐ必要があるため、車室内空調装置１６２が消費可能な電力Ｗａｃを車室内空調装置１６２の仕様から定まる予め設定された制限値である最大電力Ｗａｃｍａｘに書き換えて、本ルーチンを終了した後、次の制御サイクルを開始する。尚、図５のｔ１からｔ２がこの状態を示している。

以上のように、本実施形態に係る電気自動車の制御装置２００によれば、エアコン出力算出手段１０２は車室内空調装置１６２が消費可能な電力Ｗａｃを蓄電器１２２の残存容量ＳＯＣ（％）ではなく蓄電器１２２の最大許容出力Ｗｏｕｔｍａｘに応じて算出するので、蓄電器１２２の残存容量ＳＯＣは高いが蓄電器１２２の保護のために多くの電力を供給出来ない場合、例えば蓄電器１２２の温度が所定値以上の場合、蓄電器１２２の内部抵抗が所定値以上の場合等でも、車室内空調装置１６２が消費可能な電力Ｗａｃを適切に算出することが出来る。そして、車室内空調装置１６２が消費可能な電力Ｗａｃを、蓄電器１２２の最大許容出力Ｗｏｕｔｍａｘが車室内空調装置１６２を停止するために予め設定された閾値である空調停止判定値Ｗａｃｏｆｆ以上である場合は予め設定された零より大きい第一の値である車室内空調装置１６２の最低保障電力Ｗａｃｍｉｎ以上且つ予め設定された最低保障電力Ｗａｃｍｉｎより大きい第２の値である最大電力Ｗａｃｍａｘ以下の範囲内となるよう設定し、蓄電器１２２の最大許容出力Ｗｏｕｔｍａｘが空調停止判定値Ｗａｃｏｆｆ未満の場合は零と設定することで、車室内空調装置１６２の作動に必要最低限の電力を確保しつつ車室内空調装置１６２により過度に電力が消費されるのを防ぐので、蓄電器１２２は安定して電動機１４４に電力を供給することが出来る。よって、蓄電器１２２からの電力を電動機１４４と車室内空調装置１６２とに適切に供給し、車両の走行性能とドライバが求める空調性能と可及的に同時に満足させることが可能となる。

また、本実施形態に係る電気自動車の制御装置２００によれば、ＥＣＵ１００は蓄電器１２２の最大許容出力Ｗｏｕｔｍａｘの減少に伴い、当初は電動機１４４を駆動するための電力Ｗｒｕｎを略一定の走行パワー確保電力Ｗｒｕｎｋに維持しつつ車室内空調装置１６２の消費可能な電力Ｗａｃを最大電力Ｗａｃｍａｘから最低保障電力Ｗａｃｍｉｎに向かって減少させることで車両の走行性を優先させる。次いで、車室内空調装置１６２の消費可能な電力Ｗａｃが最低保障電力Ｗａｃｍｉｎに到達するとその車室内空調装置１６２の消費可能な電力Ｗａｃの減少を停止させてその最低保障電力Ｗａｃｍｉｎに維持させる一方で、電動機１４４を駆動するための電力Ｗｒｕｎを略一定の走行パワー確保電力Ｗｒｕｎｋより減少させることで車室内空調装置１６２の作動を優先させる。このように、車両の走行を優先させる領域と車室内空調装置１６２の作動を優先させる領域とが明確化されることで、走行性能と空調性能とを極端に落とさないようにすることが可能となる。

また、本実施形態に係る電気自動車の制御装置２００によれば、エアコン出力算出手段１０２は空調停止判定値Ｗａｃｏｆｆを走行パワー確保電力Ｗｒｕｎｋと車室内空調装置１６２の最低保障電力Ｗａｃｍｉｎとの和より所定値小さく設定するので、蓄電器１２２の最大許容出力Ｗｏｕｔｍａｘが極度に低くなり、空調性能と走行性能とを同時に満足させることが出来なくなった場合に、確実に車室内空調装置１６２を停止させ、電動機１４４に電力を供給することが可能となる。

また、本実施形態に係る電気自動車の制御装置２００によれば、エアコン出力算出手段１０２は車両が走行する走行レンジが選択されている場合は車室内空調装置１６２が消費可能な電力Ｗａｃを蓄電器１２２の最大許容出力Ｗｏｕｔｍａｘから補機消費電力Ｗｈｋと電動機１４４を駆動するための電力Ｗｒｕｎとを減じることで算出し、車両が停車する非走行レンジが選択されている場合は車室内空調装置１６２が消費可能な電力Ｗａｃを蓄電器１２２の最大許容出力Ｗｏｕｔｍａｘから補機消費電力Ｗｈｋを減じることで算出するので、車両の走行状態に応じて車室内空調装置１６２に電力を適切に供給することが可能となる。

尚、上述したのはあくまでも本発明の一実施例であり、本発明はその他の態様においても適用される。

例えば、前述の実施例では電動機１４４を駆動源として走行する電気自動車であったが、シリーズ型ハイブリッド車両、パラレル型ハイブリッド車両、燃料電池車両のように蓄電器からの電力供給に基づいてモータ走行可能な車両においても適用される。

また、前述の実施例の蓄電器１２２は、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池等の二次電池から構成されるものであってもよいが、高容量のキャパシタによって構成されたものでもよい。

１００：ＥＣＵ、１１０：補機、１２２：蓄電器、１４４：電動機、１６２：車室内空調装置、２００：制御装置、Ｗｏｕｔｍａｘ：蓄電器の最大許容出力、Ｗａｃｍａｘ：車室内空調装置の最大電力、Ｗａｃｍｉｎ：最低保障電力、Ｗｒｕｎ：電動機を駆動するための電力、Ｗｒｕｎｋ：走行パワー確保電力、Ｗｈｋ：補機消費電力、Ｗａｃｏｆｆ：空調停止判定値

Claims

蓄電器からの電力供給を受けて車両を駆動する電動機と、該蓄電器からの電力供給を受けて車室内を温度調整する車室内空調装置とを備える電気自動車の制御装置であって、
前記蓄電器の最大許容出力が前記車室内空調装置を停止するために予め設定された閾値以上の場合に、前記車室内空調装置が消費可能な電力を、予め設定された零より大きい第１の値以上且つ予め設定された前記第１の値よりも大きい第２の値以下となるよう設定し、前記蓄電器の最大許容出力が前記閾値未満の場合に、前記車室内空調装置が消費可能な電力を零とし、
前記蓄電器の最大許容出力の減少に伴って、前記電動機を駆動するための電力を予め設定された走行パワー確保電力に維持しつつ、前記車室内空調装置の消費可能な電力を予め設定された第１の値に向かって減少させ、該車室内空調装置の消費可能な電力が該第１の値に到達すると、該車室内空調装置の消費可能な電力の減少を停止させて該第１の値に維持させる一方で、前記電動機を駆動するための電力を前記走行パワー確保電力より減少させる
ことを特徴とする、電気自動車の制御装置。
請求項１に記載の電気自動車の制御装置であって、
前記閾値は前記走行パワー確保電力と前記第１の値との和よりも所定値小さく設定されることを特徴とする。
請求項１または２のうちいずれか１に記載の電気自動車の制御装置であって、
前記蓄電器からの電力供給を受けて作動する機器のうち前記車室内空調装置以外の補機を備え、
前記車室内空調装置が消費可能な電力が、該蓄電器より前記電動機に電力を供給する必要がある場合は前記蓄電器の最大許容出力から前記補機の消費電力と前記電動機を駆動するための電力とを減じることで算出され、前記蓄電器より前記電動機に電力を供給する必要がない場合は該蓄電器の最大許容出力から前記補機の消費電力を減じることで算出されることを特徴とする。