JP5828300B2

JP5828300B2 - 電気自動車

Info

Publication number: JP5828300B2
Application number: JP2012106878A
Authority: JP
Inventors: 廷夫勘崎
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2012-05-08
Filing date: 2012-05-08
Publication date: 2015-12-02
Anticipated expiration: 2032-05-08
Also published as: JP2013236456A

Description

本明細書が開示する技術は、走行用のモータ（車両駆動用のモータ）を備える電気自動車に関する。本明細書における電気自動車には、モータとエンジンを搭載したハイブリッド車や燃料電池車が含まれる。

電気自動車は、バッテリから供給される直流電力を走行用のモータの駆動に適した交流電力に変換するインバータを備える。インバータは、安定して交流電力を出力するために、電流を平滑化するコンデンサ（平滑化コンデンサ）を備えていることが多い。そのようなコンデンサは、インバータの入力端子間に接続されるのが一般的である。さらには、特定のタイプの電気自動車は、バッテリの出力電圧をインバータの入力に適した電圧に変換するＤＣＤＣコンバータを備える場合もある。良く知られているようにＤＣＤＣコンバータでは、リアクトルとセットでコンデンサ（平滑化コンデンサの一種）が使われる。走行用のモータを駆動するには大電力が必要とされることから、これらの平滑化用のコンデンサにも大容量のものが用いられる。

走行中は上記のコンデンサに相当の電力が蓄積される。走行後にボンネットを開くときや車両が衝突したときなどにおいて、感電や漏電の虞を排除するために、電気自動車は、上記のコンデンサに蓄積された電力を速やかに放電するデバイス（放電手段）を有することが好ましい。一方で、上記したようにコンデンサが大容量であることと、コンデンサ以外からも電力が放電手段に流れる可能性もあることから、放電手段の過熱を防止することも重要である。なお、放電手段には、例えば、流れる電流に対して発熱量が大きい抵抗（放電抵抗）が用いられる。放電抵抗は、コンデンサに蓄えられた電気エネルギを熱エネルギに変換して散逸させる。また、インバータのスイッチング素子を放電手段として用いる場合もある。

放電手段の過熱防止に関する技術が例えば特許文献１〜特許文献４に開示されている。特許文献１には、インバータのスイッチング素子を使ってコンデンサを放電する技術が開示されている。すなわち、特許文献１の技術ではインバータのスイッチング素子が放電手段に相当する。特許文献１の技術は、放電の際、スイッチング素子の温度をモニタし、スイッチング素子が過熱しないように、スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦのタイミングを調整する。特許文献２には、２種類の放電手段を備え、第１の放電手段で放電が不十分な場合に第２の放電手段を作動させる技術が開示されている。２種類の放電手段を備えることで、第１の放電手段の過熱を防止する。

放電手段が過熱する要因の一つに次の事象がある。前述したように、コンデンサは、インバータやＤＣＤＣコンバータなど、バッテリからモータまでの電力変換回路に接続されている。コンデンサを放電すべく、コンデンサに放電手段を接続したときにバッテリがコンデンサから切り離されていないと、長時間にわたり放電手段に電力が供給し続け、放電手段が過熱してしまう虞がある。特許文献３と４は、そのような過熱を防止する技術を開示している。特許文献３の技術では、放電手段をコンデンサに接続した後、コンデンサの端子電圧が閾値を超えた場合に放電手段を停止する。特許文献４の技術では、コンデンサの端子電圧の変化に応じて放電抵抗（放電手段）に流れる電流を制御する。いずれも、バッテリが接続したままであるとコンデンサの端子電圧が下がらないことを利用し、コンデンサの端子電圧が高ければ放電手段を停止する。

特開２０１１−２１７４４１号公報特開２０１０−１７８５９５号公報特開２０１１−４１３６３号公報特開２００６−４２４５９号公報

いずれの文献が開示する技術も、スイッチング素子（放電手段）の温度やコンデンサの端子電圧をモニタし、それらの値が大きくなった場合に放電手段を停止する。上記文献の技術において、放電手段を停止すると、コンデンサに電力が残ったままとなってしまう虞がある。本明細書が開示する技術は、コンデンサの放電と放電手段の過熱防止という２つの対策をバランスよく取り入れた電気自動車を提供する。

放電手段は、特定の場合だけ作動する（コンデンサに接続される）。特定の場合とは、車両が衝突した場合や走行後にボンネットが開かれた場合などである。あるいは、電気自動車は、走行後に車両のメインスイッチ（通称イグニッションスイッチとも呼ばれる）がＯＦＦに切り換えられた場合にコンデンサを放電するように構成されることもあり得る。それゆえ、放電手段を有する電気自動車は、車両起動時は放電手段をコンデンサから切り離しておき、予め定められたセンサ信号を受信したときに放電手段をコンデンサに接続するコントローラを備える。予め定められたセンサ信号とは、例えば、車両の衝突検知に用いられる加速度センサの信号や、コントローラ間の通信異常を検知するセンサの信号、あるいは、バッテリの異常を検知するセンサの信号、ボンネットが開かれたこと検知するセンサの信号などである。

基本的に、放電手段は、コンデンサの電力を放出するのに耐え得るように設計される。即ち、コンデンサに蓄積された電力を放出する程度では過熱しないように設計される。それでも放電手段が過熱する場合とは、コンデンサの他に放電手段に電力を供給する別のデバイスが存在する場合である。

「別のデバイス」の典型例は、バッテリとモータである。コンデンサを放電する際、バッテリはコンデンサから切り離されることが望ましいが、何らかの理由で切断に成功しない場合がある。放電手段をコンデンサに接続した際、バッテリがコンデンサに接続されているとバッテリから放電手段へ電力が供給され続け、放電手段が過熱する虞がある。あるいは、車載の複数のコントローラにおいて特定のコントローラとの通信が途絶する場合や、バッテリの異常を検知した場合は、車両が衝突した可能性が高いとして放電手段をコンデンサに接続するようにプログラムされていることがあるが、通信途絶やバッテリ異常が検知されたにも関わらず実際には衝突しておらずモータが惰性で回転している場合、モータの発電電力が放電手段に供給され続け、放電手段が過熱する虞がある。

すなわち、車両が特定の状態にあるとき、コンデンサ以外から放電手段に電力が供給される可能性がある。車両が特定の状態にあるときにコンデンサ以外から放電手段に印加される電力は予め予測することができる。例えば、モータの回転数が特定の値のときのモータの発電電力（即ちコンデンサ以外に放電手段に印加される電力）はシミュレーションや理論解析によって予測することができる。あるいは、バッテリが切り離されていないときに放電手段に供給される電力も予測することができる。予測される電力が大きければ、放電手段に流す電力量（単位時間に流す電力であり一つの単位はワットアワーである）を制限すればよい。本明細書が開示する技術では、コンデンサに放電手段を接続した際、放電手段への予測印加電力に応じて放電手段に流す電力量を制限して単位時間当たりの放電量を減らし、放電手段の過熱を抑制しつつ、放電を続けるようにする。そのような構成により、放電手段の過熱抑制とコンデンサの放電持続をバランスさせることができる。

本明細書が開示する技術の一つの実施態様における電気自動車は、複数の車両状態の夫々に対して放電手段に流す電力量上限値が対応付けられたマップデータを記憶する記憶手段と、車両状態を検知する車両状態検知手段と、放電手段を制御するコントローラを備える。マップデータは、放電手段の温度とバッテリ電圧の少なくとも一方を含む複数の車両状態の夫々に対して予測される放電手段への印加電力に基づいて決定された電力量上限値を、複数の車両状態の夫々に対応付けたデータである。コントローラは、予め定められた信号を受信したときに放電手段を作動するとともに、車両状態検知手段が検知した車両状態に対応付けられた電力量上限値を上述のマップデータから特定し、放電手段に流す電力を特定された電力量上限値に制限する。より具体的には、コントローラは、予め定められた特定のセンサ信号を受信したときに放電手段を作動するとともに、車両状態検知手段が検知した車両状態に対応付けられた電力量上限値を上述のマップデータから特定し、放電手段に流す電力を特定された電力量上限値に制限する。そのような構成により、上記した利点、即ち、放電手段の過熱抑制とコンデンサの放電持続をバランスさせることが達成される。

特に、本明細書が開示する技術は、放電している間に車両状態を常にモニタするのではなく、放電手段をコンデンサに接続したとき、放電手段がまだ過熱に至っていないうちの車両状態で電力上限値を決定する点に特徴がある。車両状態によって大きい電力が放電手段に流れ込むと予測される場合は最初から電力上限値を低く設定し、少しづつ、しかし長く放電を続けることで、できるだけ大きな放電量を確保する。

複数の車両状態とは、例えば、コンデンサ両端電圧を幾つかの範囲別に区別した夫々の状態である。或いは、複数の車両状態とは、モータの回転数を幾つかの範囲に区別した夫々の状態であってもよい。さらに、複数の車両状態とは、バッテリ電圧を幾つかの範囲別に区別した夫々の状態であってもよい。またさらに、車両状態は、モータの回転数とバッテリ電圧など、複数のパラメータで特定されるものであってよく、複数の車両状態は、その複数のパラメータの夫々の範囲の組み合わせで特定されるものであってよい。数学的に表現すれば、複数の車両状態とは、車両状態を特徴付けるＮ個のパラメータが構成するＮ次元空間に設定された複数の領域に相当する。

マップデータを例を用いて説明する。マップデータは、例えば、バッテリ電圧範囲を、範囲Ａ、範囲Ｂ、範囲Ｃ（範囲Ａ＜範囲Ｂ＜範囲Ｃ）に区別しておき、範囲Ａに対して電力量上限値Ａを対応付け、範囲Ｂに対して電力量上限値Ｂを対応付け、範囲Ｃに対して電力量上限値Ｃを対応付けたデータである（電力量上限値Ａ＞電力量上限値Ｂ＞電力量上限値Ｃ）。電圧センサによって計測された車両状態（即ちバッテリ電圧）が範囲Ａであるならば、コントローラは範囲Ａに対応する電力量上限値Ａを特定し、放電手段に流れる電力が電力量上限値Ａを超えないように制御する。また、電圧センサによって計測された車両状態（即ちバッテリ電圧）が範囲Ａよりも大きい範囲Ｂであるならば、コントローラは範囲Ｂに対応する電力量上限値Ｂを特定し、放電手段に流れる電力が電力量上限値Ｂを超えないように制御する。範囲Ｂは範囲Ａよりも大きく、従って放電手段に印加される電力は範囲Ｂの方が範囲Ａの場合よりも大きいことが予測される。一方、電力量上限値Ｂは、先の電力量上限値Ａよりも小さい。従って、単位時間当たりの放電量は、電力量上限値Ｂのときの方が電力量上限値Ａのときよりも少なくなる。バッテリの電圧が範囲Ｂに属するとき、放電手段に印加される電力が大きくなることが予想されるが、このとき、単位時間当たりの放電量が制限され、その結果、単位時間当たりの発熱量が制限される。単位時間当たりの発熱量が制限されるので放電手段の過熱が抑制されつつ、長時間にわたり放電を続けることができる。

車両状態には、放電手段そのものの温度が含まれていてもよい。放電手段の温度は放電手段の過熱に直接に影響するので、本明細書が開示する電気自動車は、放電手段の温度を含む複数の車両状態の夫々に対して放電手段に流す電力上限値が対応付けられたマップデータを記憶していることが好ましい。その場合、電気自動車は、放電手段の温度を計測するセンサを含む数種類のセンサ（車両状態検知手段）のセンサデータに基づいて、そのときの車両状態に応じた電力量上限値をマップデータから特定し、放電手段に流す電力量を特定された電力上限値に制限する。そのような構成により、放電手段の温度に応じて放電手段に流す電力量が制限され、放電手段の過熱が一層確実に抑制できる。

放電手段に流す電力量を制限する手段の一例は、コンデンサと放電手段を接続したり切断したりするスイッチに与えるパルス信号であってスイッチの接続と切断を切り換えるパルス信号のデューティ比をコントローラが調整することで実現できる。このときのスイッチは、半導体スイッチである。放電手段に流す電力量を小さくする場合、半導体スイッチを制御するＰＷＭ信号のデューティ比（ＯＮ時間の割合）を小さくすればよい。

放電手段は、典型的には、耐熱性の高い抵抗でよい。そのような抵抗は、流れる電流の電気エネルギを熱エネルギとして放出する。放電手段は抵抗に限られず、例えば、特許文献１に例示されているようにインバータのスイッチング素子であってもよい。

本発明のさらなる改良は、発明の実施の形態で説明する。

電気自動車の電力系の概略システムブロック図である。放電処理のフローチャートの一例である。マップデータの一例である。マップデータの別の例である。マップデータのさらに別の例である。

図面を参照して実施例の自動車を説明する。実施例の電気自動車は、２個のモータと１個のエンジンを備えるハイブリッド車である。図１に、ハイブリッド車２の電力系の概略システムブロック図を示す。なお、図１のシステムブロック図は、本発明に関連するユニットのみを示しており、ハイブリッド車２が有するユニットのいくつかは図示を省略していることに留意されたい。

ハイブリッド車２の電力系を説明する。ハイブリッド車２は、メインバッテリ８２の電力によって２個のモータ９２、９４を駆動する。メインバッテリ８２はシステムメインリレー８３を介してパワーユニット１０に接続している。パワーユニット１０は、メインバッテリ８２の出力電圧を昇圧する電圧コンバータ２１と、電圧コンバータ２１の出力を所定の周波数の交流に変換するインバータ２２を含んでいる。電圧コンバータ２１は、コンデンサ１３とリアクトルのセットと２個のスイッチング素子で図１に示すとおりに構成されている。電圧コンバータ２１は、メインバッテリ８２の出力電圧（例えば３００ボルト）をモータの駆動に適した電圧（例えば６００ボルト）に昇圧する機能と、モータの発電電力の電圧をメインバッテリ８２の出力電圧と同等の電圧に降圧する機能を備えている。メインバッテリ８２の出力電力が大きいため、コンデンサ１３の容量も大きい。なお、メインバッテリ８２は、降圧コンバータ８４を介してサブバッテリ８１にも接続している。図示を省略しているが、降圧コンバータ８４の出力は、ルームランプやオーディオ、ナビゲーションなど、小電力デバイスにも供給される。降圧コンバータ８４を介して降圧された電力は、サブバッテリ８１の充電と小電力デバイスの駆動に使われる。サブバッテリ８１は、メインバッテリ８２から電力の供給を受けられないときに小電力デバイスに電力を供給する目的で備えられている。

図１において電圧コンバータ２１の左側が低電圧側であり、右側が高電圧側である。電圧コンバータ２１の高電圧側はインバータ２２に接続している。ただし、電圧コンバータ２１とインバータ２２の間には放電モジュール８（放電手段）と、コンデンサ１８が並列に接続している。コンデンサ１８はインバータ２２に入力される電流を平滑化するために接続されている。前述したようにメインバッテリ８２の出力電力が大きいため、コンデンサ１８も大容量である。放電モジュール８は、コンデンサ１３と１８に蓄積された電力を放電するために備えられている。放電モジュール８については後述する。コンデンサ１３、１８が平滑化コンデンサの一例に相当する。

インバータ２２は２個のインバータ回路を内蔵しており、それぞれモータ９２とモータ９４を駆動する。ハイブリッド車２は、走行用として２個のモータ９２、９４と１個のエンジン９１を備える。２個のモータ９２と９４の出力軸とエンジン９１の出力軸は動力分配機構９３に接続している。動力分配機構９３はプラネタリギアであり、２個のモータの出力とエンジンの出力を適宜に合成／分配し車軸へ出力する。動力分配機構９３の出力はデファレンシャル９６を介して駆動輪９５に伝達される。動力分配機構９３は、また、車速などの条件に応じてエンジン９１の出力トルクの一部をモータ９２に伝達する。このときモータ９２は発電機として機能する。モータ９２の発電電力はインバータ２２を介して直流電力に変換された後、電圧コンバータ２１を介してメインバッテリ８２の充電に利用される。

電圧コンバータ２１とインバータ２２はともに多数のスイッチング素子を備えている。モータコントローラ３（ＭＧ−ＥＣＵ）がそれらのスイッチング素子を駆動するためのＰＷＭ信号を生成する。モータコントローラ３は、上位のコントローラであるＨＶコントローラ５（ＨＶ−ＥＣＵ）から出力目標値を与えられ、実際のモータの出力が出力目標値に一致するように電圧コンバータ２１とインバータ２２を制御する。なお、図１における「ＥＣＵ」の文字列は、「ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ」を表している。

ハイブリッド車２は、様々なセンサを備えている。図１に示されているセンサを説明する。符号１２は、メインバッテリ８２の出力電圧（バッテリ電圧ＶＬ）を計測する電圧センサを示している。符号１４は、インバータ２２への入力電圧ＶＨを計測する電圧センサを示している。符号１６は、放電抵抗１７（後述）の温度Ｔｒを計測する温度センサを示している。符号１９は、車速Ｓｐを計測する車速センサを示している。符号７は、エアバッグシステムが備える加速度センサを示している。車両の状態は、車両に搭載されている様々なセンサの計測値によって特定することができる。別言すれば、上記のセンサが計測する対象（バッテリ電圧や車速など）が、車両状態を特定するためのパラメータに相当し、その具体的な計測値が車両状態に相当する。なお、車両状態を特定するためのパラメータには、上記センサの他にも、例えば、インバータやモータの温度、あるいは、インバータ等を冷却する冷媒の温度、前記した小電力デバイスの消費電力（特にエアコンの消費電力）、ガソリン残量などが含まれてもよい。さらには、バッテリの異常や、コントローラ間の通信途絶などの検知結果も、車両状態の一つとして採用し得る。車両状態を検知する上記センサ群が、車両状態検知手段の一例に相当する。

放電モジュール８について説明する。放電モジュール８は、特定の場合に、コンデンサ１３と１８を放電するために備えられている。特定の場合とは、典型的には、車両が衝突した場合、車載のコントローラ同士の通信が途絶えた場合、あるいは、メインバッテリ８２に異常が生じた場合、あるいは、ボンネットが開けられた場合、である。それらの場合においてコンデンサ１３や１８に多くの電力が残っていると、漏電や感電の虞があるため、コンデンサを放電する放電モジュール８が備えられている。

放電モジュール８は、放電抵抗１７とスイッチ１５の直列接続で構成されている。放電抵抗１７は、スイッチ１５を介してコンデンサ１３及び１８と並列に接続されている。スイッチ１５を閉じると放電抵抗１７がコンデンサ１３と１８に接続され、コンデンサ１３と１８が放電される。スイッチ１５は放電コントローラ４によって制御される。放電コントローラ４は、モータコントローラ３から放電の指令を受けるとスイッチ１５を閉じ、放電抵抗１７をコンデンサ１３、１８に接続する。スイッチ１５は、そのゲートに供給されるＰＷＭ信号によってＯＮ（放電抵抗１７とコンデンサの接続）とＯＦＦ（放電抵抗の遮断）を切り換えることができる半導体スイッチである。放電コントローラ４は、スイッチ１５に与えるパルス信号Ｐｓｗのデューティ比を調整することで、放電抵抗１７がコンデンサ１３、１８と導通している時間を調整することができる。すなわち、スイッチ１５に与えるパルス信号Ｐｓｗのデューティ比を調整することによって、放電抵抗１７に流す電力量（単位時間当たりの電力であり、その単位系のひとつはワットアワーである）を制限することができる。詳しくは後述するが、放電コントローラ４は、車両状態に応じてスイッチ１５に与えるＰＷＭ信号のデューティ比を調整し、放電抵抗１７に流れる電力量を制限する。なお、放電手段は狭義には放電抵抗１７を意味するが、広義には、スイッチ１５を含む回路を意味する。以下では、放電抵抗１７をコンデンサ１３、１８に接続することを、便宜上、放電モジュール８がコンデンサ１３、１８に接続する、と表現することがある。

放電モジュール８がコンデンサ１３、１８に接続される一例を説明する。車両では複数のコントローラが協働して一つの機能を達成する。放電モジュール８をコンデンサ１３、１８に接続する機能も複数のコントローラが協働して実現する。以下では、エアバッグを制御するエアバッグコントローラ６（Ａ／Ｂ−ＥＣＵ）、ＨＶコントローラ５（ＨＶ−ＥＣＵ）、モータコントローラ３（ＭＧ−ＥＣＵ）、及び、放電モジュール８のスイッチ１５を直接制御する放電コントローラ４が協働する放電処理を、図２を参照して説明する。

ハイブリッド車２はエアバッグを制御するエアバッグコントローラ６（Ａ／Ｂ−ＥＣＵ）を備えている。エアバッグには加速度センサ７が備えられている。加速度センサ７は、計測した加速度をエアバッグコントローラ６に送信する（Ｓ１０１）。エアバッグコントローラ６は、計測された加速度を予め定められた所定の閾値と比較する。計測された加速度が閾値を超えるとエアバッグコントローラ６は特定の信号（衝突信号）をＨＶコントローラ５に送る（Ｓ１０２、Ｓ１０３）。ＨＶコントローラ５は、衝突信号を受信すると（Ｓ１０４）、放電モジュール８をコンデンサ１３、１８に接続する指令（放電指令）をモータコントローラ３に送信する（Ｓ１０５）。なお、ＨＶコントローラ５は、放電指令をモータコントローラ３に送信するとともに、システムメインリレー８３を開き、メインバッテリ８２をパワーユニット１０から切り離す。モータコントローラ３は、放電指令を受信すると（Ｓ１０６）、放電モジュール８をコンデンサ１３、１８と接続する指令（放電信号）を放電コントローラ４に送信する（Ｓ１０７）。

他方、モータコントローラ３は、車両に搭載されている様々なセンサ情報を収集するプログラムルーチン（車両状態監視処理）を、上記の放電の指令に関する処理とは別個に定期的に実行している。モータコントローラ３は、前述したセンサの情報（車両状態の情報であり以下では車両情報と称する）を収集し（Ｓ１２１）、それらを放電コントローラ４に送信する（Ｓ１２３）。

放電コントローラ４は、モータコントローラ３から車両情報を受信する（Ｓ１２４）。また、エアバッグコントローラ６が送信した衝突信号は、ＨＶコントローラ５、モータコントローラ３を介して放電信号として放電コントローラ４が受信する（Ｓ１０９）。放電信号を受信すると、放電コントローラ４は、それまでに受信した車両情報を参照し、放電抵抗１７をコンデンサ１３、１８と接続するか否かを判定する（Ｓ１１０）。例えば、放電抵抗１７の温度が特定の上限値よりも高い場合、放電コントローラ４は、放電不可（放電抵抗をコンデンサに接続しない）であることを決定する（Ｓ１１０：放電不可）。その場合、放電処理は中止される（Ｓ１１４）。

他方、放電が可能と判定した場合（Ｓ１１０：放電可）、放電コントローラ４は、それまでに受信した車両情報に基づいて放電抵抗１７に流す電力量の上限値を決定する（Ｓ１１１）。電力量とは、単位時間当たりの電力であり、単位系はワットアワーである。なお、放電コントローラ４は、複数の車両状態の夫々に対して放電抵抗１７に流す電力量上限値を対応付けたマップデータ３０を記憶しており、車両情報に基づいてマップデータを参照し、電力量上限値を選定する（Ｓ１１１）。そして、放電コントローラ４は、放電抵抗１７を流れる電力が電力量上限値を超えないように、スイッチ１５を制御する。先に述べたように、スイッチ１５は半導体スイッチであり、放電コントローラ４は、放電抵抗１７を流れる電力が電力量上限値を超えないように、放電スイッチ１５のＯＮ／ＯＦＦを制御するＰＷＭ信号のデューティ比を決定し、スイッチ１５に供給する。図１における符号Ｐｓｗが、スイッチ１５を駆動するＰＷＭ信号を表している。なお、マップデータ３０は放電コントローラ４に記憶されているので、放電コントローラ４が「マップデータを記憶する記憶手段」の一例に相当する。

マップデータ３０について説明する。前述したように、マップデータ３０は、複数の車両状態の夫々に対して放電抵抗１７に流す電力量上限値を対応付けたデータである。放電抵抗１７に過大な電力が流れると、放電抵抗１７は過熱しダメージを受ける虞がある。他方、放電抵抗１７には、コンデンサ１３、１８とは別のデバイスから電力が供給される場合がある。典型的には、モータが回転している場合、モータの発電電力が放電抵抗１７に印加され得る。また、放電抵抗１７をコンデンサ１３、１８に接続する際、ＨＶコントローラ５は、メインバッテリ８２をパワーユニット１０から切り離すべく、システムメインリレー８３を遮断する信号ＳＣを出力するが、システムメインリレー８３の故障（溶着）によりメインバッテリ８２がパワーユニット１０と接続されたままとなることがあり得る。その場合、放電抵抗１７にはメインバッテリ８２から電力が供給され続ける。放電抵抗１７に供給され得る電力は、上記の各状況において異なる。逆にいえば、上記の各状況において放電抵抗１７に供給され得る電力は、シミュレーションや理論解析により予測し得る。また、上記の状況は、各種のセンサによって計測されるデータ、即ち、車両状態で特定し得る。即ち、放電抵抗を接続したときの車両状態によって、その後に放電抵抗に供給され得る電力を予測することができる。そこで、放電抵抗１７に印加される電力が大きければ、単位時間当たりに放電抵抗１７に流す電力（即ち電力量）を制限することにより、単位時間の発熱量を抑制することができる。即ち、車両状況に応じて放電抵抗１７に流す電力量上限値を制限することによって、放電抵抗１７の過熱を防げる。そのような技術的思想に基づき、複数の車両状態の夫々に対して放電抵抗１７に流す電力量上限値を対応付けたデータ（マップデータ３０）を予め作成し、ハイブリッド車２に記憶しておく。ここで、マップデータの個々の値は、複数の車両状態の夫々に対して予測される放電抵抗１７の印加される電力に基づいて決定される。包括的には、前述したように、電力量上限値は放電抵抗１７に印加される電力が大きいほど小さい値に決められる。なお、マップデータの個々の値は、シミュレーションあるいは理論解析により決定される。以下、説明を簡単にするため、「電力量上限値」を単純に上限値と称する。

上記のマップデータを備え、放電抵抗１７をコンデンサ１３、１８に接続したときの車両状態に応じて上限値を設定することによって、実施例のハイブリッド車２は、より多くの電力が供給されると予想されるときには最初から放電抵抗１７に流す電力量を制限することにより、放電抵抗１７の過熱を抑えつつ、放電を長く続けることができる。

図３から図５に、マップデータの例を示す。図３は、車両状態を示すパラメータとしてバッテリ電圧ＶＬを採用したときの例である。バッテリ電圧ＶＬは、電圧センサ１２で計測される。図３の例では、バッテリ電圧ＶＬが閾値Ｖ１よりも小さい場合に対して上限値Ｗ１が対応付けられている。同様に、バッテリ電圧ＶＬが閾値Ｖ１以上、閾値Ｖ２以下の場合に対して上限値Ｗ２が対応付けられており、バッテリ電圧ＶＬが閾値Ｖ２よりも大きい場合に対して上限値Ｗ３が対応付けられている。バッテリ電圧ＶＬが閾値Ｖ１よりも小さい場合が一つの車両状態を表し、バッテリ電圧ＶＬが閾値Ｖ１以上、閾値Ｖ２以下の場合が別の車両状態を表し、バッテリ電圧ＶＬが閾値Ｖ２よりも大きい場合がさらに別の車両状態を表している。車両状態を表す車両情報（この場合はバッテリ電圧ＶＬ）は、モータコントローラ３から放電コントローラ４へ送られる（図２のステップＳ１２３）。放電コントローラ４は、図２のステップＳ１１１において、図３のマップデータ３０を参照し、上限値を選定する。そして放電コントローラ４は、前述したように、放電抵抗１７に流れる電力量が上限値を超えないようにスイッチ１５を制御する。具体的には、放電コントローラ４は、スイッチ１５をＯＮ／ＯＦＦさせる信号であるＰＷＭ信号のデューティ比を選定した上限値に応じて決定する。

図４は、車両状態を示すパラメータとしてバッテリ電圧ＶＬと車速Ｓｐを採用したときの例である。即ちこの場合、車両状態は、バッテリ電圧ＶＬと車速Ｓｐの組み合わせで特定される。例えば、図４のマップデータでは、車速Ｓｐが閾値Ｓ１より小さく、バッテリ電圧ＶＬが閾値Ｖ１より小さい場合に対して、上限値Ｗ１１が対応付けられている。放電コントローラ４は、図２のステップＳ１１１において、図４のマップデータを参照し、そのときの車両状態（バッテリ電圧ＶＬと車速Ｓｐで特定される車両状態）に対応した上限値を選定する。そして放電コントローラ４は、選定した上限値を超えないようにスイッチ１５を制御する。

図５は、車両状態を示すパラメータとしてインバータ入力電圧ＶＨ、バッテリ電圧ＶＬ、及び、放電抵抗の温度Ｔｒを採用したときの例である。即ち、この場合、車両状態は、インバータ入力電圧ＶＨ、バッテリ電圧ＶＬ、及び、放電抵抗の温度Ｔｒの組み合わせで特定される。図５（Ａ）−（Ｃ）は、インバータの入力電圧ＶＨとバッテリ電圧ＶＬの組に対する上限値のマップである。図５（Ａ）は放電抵抗の温度Ｔｒが閾値Ｔ１より小さい場合のマップであり、図５（Ｂ）は温度Ｔｒが閾値Ｔ１以上、閾値Ｔ２以下の場合のマップであり、図５（Ｃ）は、温度Ｔｒが閾値Ｔ２よりも大きい場合のマップである。例えば、放電抵抗１７の温度Ｔｒが閾値Ｔ１より小さく、バッテリ電圧ＶＬが閾値Ｃ１とＣ２の間であり、インバータ入力電圧ＶＨが閾値Ｖ５よりも大きい場合に対して、上限値Ｗ１２３が対応付けられている（図５（Ａ））。放電コントローラ４は、図２のステップＳ１１１において、図５のマップデータを参照し、そのときの車両状態（インバータ入力電圧ＶＨとバッテリ電圧ＶＬと放電抵抗温度Ｔｒで特定される車両状態）に対応した上限値を選定する。そして放電コントローラ４は、選定した上限値を超えないようにスイッチ１５を制御する。

以上説明したように、実施例のハイブリッド車は、コンデンサ（平滑用コンデンサ）に放電抵抗（放電手段）を接続する際、そのときの車両状態に応じて放電抵抗に流す電力量を決定する。車両状態に応じた電力量は、放電抵抗を接続する際の車両状態から予測される放電抵抗に加えられ得る電力に基づいて予め定められる。そのように決められた電力量で放電抵抗に流す電力量を制限するので、放電抵抗を過熱から保護しつつ、長い時間に亘って放電を続けることができる。特に、図５の例で示したように、車両状態を表すパラメータとして放電抵抗自体の温度を採用することは、放電抵抗の過熱を防ぐ上で効果的である。

上記説明した実施例についての留意点を述べる。図３から図５に示したマップデータはあくまでも例であり、別のセンサ情報を、車両状態を特定するパラメータとして採用してもよい。あるいは、バッテリの異常の状態やコントローラ間の通信状態（通信途絶の有無）などを車両状態を特定するためのパラメータに加えてもよい。

実施例の自動車はハイブリッド車であった。本明細書が開示する技術は、電気自動車（燃料電池車を含む）に適用することも可能である。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

２：ハイブリッド車
３：モータコントローラ
４：放電コントローラ
６：エアバッグコントローラ
７：加速度センサ
８：放電モジュール
１０：パワーユニット
１１：ＳＯＣセンサ
１２、１４：電圧センサ
１３、１８：コンデンサ
１５：放電スイッチ
１７：放電抵抗
１９：車速センサ
２１：電圧コンバータ
２２：インバータ
３０：マップデータ
８１：サブバッテリ
８２：メインバッテリ
８３：システムメインリレー
８４：降圧コンバータ
９１：エンジン
９２、９４：モータ

Claims

走行用のモータを有する電気自動車であり、
バッテリからモータへ供給される電流を平滑化するコンデンサと、
前記コンデンサを放電する放電手段と、
前記放電手段の温度とバッテリ電圧の少なくとも一方を含む複数の車両状態の夫々に対して前記放電手段に流す電力量上限値が対応付けられたマップデータであって、前記複数の車両状態の夫々に対して予測される前記放電手段への印加電力に基づいて決定された電力量上限値のマップデータを記憶する記憶手段と、
前記車両状態を検知する車両状態検知手段と、
予め定められた信号を受信したときに放電手段を作動するとともに、前記車両状態検知手段が検知した前記車両状態に対応付けられた電力量上限値を前記マップデータから特定し、前記放電手段に流す電力を特定された電力量上限値に制限するコントローラと、
を備えることを特徴とする電気自動車。
前記コントローラは、コンデンサと放電手段を接続したり切断したりするスイッチに与えるパルス信号であってスイッチの接続と切断を切り換えるパルス信号のデューティ比を調整することによって、前記放電手段に流す電力を前記特定された電力量上限値に制限する、
ことを特徴とする請求項１に記載の電気自動車。