JP6969158B2 - 電気自動車用制御装置および電気自動車 - Google Patents

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Description

本発明は、電気自動車用制御装置および電気自動車に関する。
自動車の排気ガスによる環境汚染を減らし、限りのある石油資源に対応することができるように、自動車の動力源として伝統的な内燃機関エンジン（以下、エンジンという）とは異なる代替動力源を使用しようとする試みがある。その代表的な例として電気自動車がある。電気自動車は、バッテリーに充電された電力を利用してモーターを駆動し、モーターの駆動力を自動車の動力源として使用する。
このような電気自動車は、バッテリーの電力のみを動力源として使用する純粋電気自動車と、内燃機関エンジンを備えてエンジンから発生する動力をバッテリーの充電及び／または自動車の駆動に使用するハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）とに大別される。
ところで、電気自動車に使用されるバッテリーは、経年変化により容量が低下してしまう。この容量の低下（以下、劣化ともいう）は、バッテリーの充電率（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）が、所定範囲内にある場合に進行しやすい。特に、電気自動車がキーオフ状態（主電源オフ状態）にある場合に、ＳＯＣが上記所定範囲内に入っていると、バッテリーの劣化が比較的早く進行してしまうという問題があった。
上記問題に関連して、バッテリー（蓄電部７）の劣化が進行しやすい所定の電圧値に充電された状態でキーＯＦＦとしたときは、所定の電圧値から脱するまで放電の制御を行う技術が提案されています（例えば、特許文献１を参照）。また、車速ゼロかつシフトをパーキングポジションにしたときに、ＳＯＣに基づいて放電の制御を行うことで、バッテリーの劣化を防止する技術が提案されています（例えば、特許文献２を参照）。
特許第４８７６７７３号公報 特開２０１６−１３２２６３号公報
しかしながら、上記特許文献１，２に記載の技術のように、バッテリーの劣化が進行しやすい所定範囲内にＳＯＣが入っている時間を短縮するために放電の制御を行うと、ＳＯＣの減少に伴い、当該ＳＯＣに基づく走行可能距離が減少してしまう。その結果、運転者が電気自動車に異常が発生したと誤認識する可能性があるという問題があった。例え異常が発生したと運転者が認識しなくとも、走行可能距離の変化に違和感を与えかねない。
本発明の目的は、電気自動車がキーオフされた際にバッテリーの放電制御が実行されても、運転者が電気自動車に異常が発生したと誤認識する可能性を低減することが可能な電気自動車用制御装置および電気自動車を提供することである。
本発明に係る電気自動車用制御装置は、
充放電可能なバッテリーと、前記バッテリーに充電された電力の供給を受けて駆動輪を駆動する電動のモーターと、を備えた電気自動車を制御する電気自動車用制御装置であって、
前記電気自動車がキーオフされた場合、前記バッテリーのＳＯＣが、当該バッテリーが劣化しやすい所定範囲にあるとき、前記ＳＯＣが前記所定範囲から外れるまで前記バッテリーを放電させる制御を実行する放電制御部と、
前記ＳＯＣと走行係数とを乗算して前記電気自動車の走行可能距離を算出する走行可能距離算出部と、
前記走行可能距離算出部により算出される走行可能距離の変化が小さくなるように、前記放電制御部により前記バッテリーを放電させる制御が実行される場合における前記ＳＯＣの減少に応じて前記走行係数を増大補正する走行係数補正部と、
を備える。
本発明に係る電気自動車は、上記電気自動車用制御装置を備える。
本発明によれば、電気自動車がキーオフされた際にバッテリーの放電制御が実行されても、運転者が電気自動車に異常が発生したと誤認識する可能性を低減することができる。
本実施の形態における電気自動車の構成を示す図である。 本実施の形態における制御装置の要部機能の構成を示すブロック図である。 バッテリーのＳＯＣと、バッテリーの劣化速度との関係を表す図である。 本実施の形態における制御装置の動作例を示すフローチャートである。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施の形態における電気自動車１の構成を示す図である。
図１に示すように、電気自動車１は、制御装置１０（本発明の「電気自動車用制御装置」に対応）、モーター１１、インバーター１２、バッテリー１３、トランスミッション１４、プロペラシャフト１５、ディファレンシャルギア１６および駆動輪１７を有する。
制御装置１０は、モーター１１、インバーター１２、バッテリー１３、およびトランスミッション１４の動作を制御する。なお、モーター１１、インバーター１２、バッテリー１３、およびトランスミッション１４のそれぞれの制御は、例えば個別に設けられたＥＣＵ（Electric Control Unit）が互いにＣＡＮ（Control Area Network）通信を行いながら協働して制御を実施していてもよいが、本実施の形態では１つの制御装置１０により各構成が制御されるものとして説明する。
制御装置１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、制御プログラムを格納したＲＯＭ（Read Only Memory）、および、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の作業用メモリ等を備える。ＣＰＵは、ＲＯＭから制御プログラムを読み出してＲＡＭに展開し、展開した制御プログラムと協働してモーター１１、インバーター１２、バッテリー１３、およびトランスミッション１４の動作を集中制御する。
モーター１１は、充放電可能なバッテリー１３から供給される電力を用いて回転し、トランスミッション１４を介してプロペラシャフト１５に電気自動車の駆動トルクを出力する。モーター１１の出力した駆動トルクは、プロペラシャフト１５およびディファレンシャルギア１６を介して駆動輪１７に伝達される。
インバーター１２は、制御装置１０によりモーター１１の駆動が要求された場合に、バッテリー１３の直流電力を３相交流電力に変換してモーター１１に供給する。バッテリー１３は、制御装置１０によりモーター１１の駆動が要求された場合に、インバーター１２を介してモーター１１に対して電力を供給する。
トランスミッション１４は、例えばＡＭＴ(Automated Manual Transmission)、トルコンＡＴ（Automatic Transmission）等のオートマチックトランスミッション、あるいはマニュアルトランスミッションであり、モーター１１の出力軸とプロペラシャフト１５とを接続あるいは切断する変速機構を有する。
図２は、本実施の形態における制御装置１０の要部機能の構成を示すブロック図である。図２に示すように、制御装置１０は、キーオフ判定部２０、劣化判定部２２、放電制御部２４、走行可能距離算出部２６、走行係数補正部２８、バッテリー制御部３０および報知制御部３２を備える。
キーオフ判定部２０は、電気自動車１がキーオフ状態であるか否かを判定する。
劣化判定部２２は、バッテリー１３のＳＯＣが、当該バッテリー１３が劣化しやすい所定範囲Ｒ１（図３参照）内にあるか否かを判定する。図３は、バッテリー１３のＳＯＣと、バッテリー１３の劣化速度との関係を表す図である。図３に示すように、バッテリー１３のＳＯＣが０［％］からＳ１［％］を経てＳ２［％］に向かい増大するとバッテリー１３の劣化速度も増大する一方、バッテリー１３のＳＯＣがＳ２［％］からＳ３［％］を経て１００［％］に向かい増大するとバッテリー１３の劣化速度は減少する。バッテリー１３の劣化（経年変化による容量低下）は、バッテリー１３のＳＯＣが所定範囲Ｒ１（Ｓ１〜Ｓ３）内にある、すなわちバッテリー１３の劣化速度が所定速度Ｖ以上である場合に進行しやすい。特に、電気自動車１がキーオフ状態にある場合に、ＳＯＣが上記所定範囲Ｒ１内に入っていると、バッテリー１３の劣化が比較的早く進行してしまう。
放電制御部２４は、キーオフ判定部２０により電気自動車１がキーオフ状態であると判定され、劣化判定部２２によりバッテリー１３のＳＯＣが所定範囲Ｒ１内にあると判定された場合、ＳＯＣが所定範囲Ｒ１から外れるまでバッテリー１３を放電させる制御を実行する。例えば、放電制御部２４は、電気自動車１のバッテリー１３の電力を家庭用電源として住宅内に供給することによってバッテリー１３を放電させる制御を実行する。
走行可能距離算出部２６は、バッテリー１３のＳＯＣと走行係数（走行可能距離を算出する際に乗ずる係数）とを用いて電気自動車１の走行可能距離を算出する。すなわち、走行可能距離算出部２６は、バッテリー１３のＳＯＣと走行係数とを乗算することによって電気自動車１の走行可能距離を算出する。走行可能距離算出部２６により算出された走行可能距離は、電気自動車１の車内に設置されている表示部（図示せず）に対して、各種の情報（例えば電気自動車１の現在速度）と共に表示される。
走行係数補正部２８は、放電制御部２４によりバッテリー１３を放電させる制御が実行される前後で、走行可能距離算出部２６により算出される走行可能距離の変化が小さくなるように走行係数を補正する。走行係数を補正しない場合、放電制御部２４によりバッテリー１３を放電させる制御が実行される前後で、走行可能距離算出部２６により算出される走行可能距離は、ＳＯＣの減少に伴い減少してしまう。その結果、運転者が電気自動車１に異常が発生したと誤認識する可能性がある。例え異常が発生したと運転者が認識しなくとも、走行可能距離の変化に違和感を与えかねない。そこで本実施の形態では、走行係数補正部２８は、バッテリー１３を放電させる制御が実行される前後で、走行可能距離の変化が小さくなるように走行係数を増大補正する。なお、運転者が電気自動車１に異常が発生したと誤認識する可能性をなくす観点からは、放電制御部２４によりバッテリー１３を放電させる制御が実行される前後で、走行可能距離算出部２６により算出される走行可能距離が同一となるように走行係数を補正することが望ましい。
バッテリー制御部３０は、放電制御部２４によりバッテリ１３ーを放電させる制御が実行された場合、バッテリー１３におけるＳＯＣの使用範囲の下限値を低減させる。これにより、バッテリー１３の劣化が進行しやすい所定範囲Ｒ１内にＳＯＣが入っている時間を短縮するために放電の制御を行う場合に、ＳＯＣの減少に伴い、当該ＳＯＣに基づく走行可能距離が減少してしまうことを防止することができる。なお、ＳＯＣの減少に基づく走行可能距離の減少分を完全になくす観点からは、ＳＯＣが所定範囲Ｒ１から外れた分だけ、バッテリー１３におけるＳＯＣの使用範囲の下限値を低減させることが望ましい。
報知制御部３２は、キーオフ判定部２０により電気自動車１がキーオフ状態であると判定され、劣化判定部２２によりバッテリー１３のＳＯＣが所定範囲Ｒ１内にあると判定された直後、バッテリー１３を放電させる制御が実行される旨を報知させる制御を行う。報知制御部３２は、例えば運転席のメーターパネル等に設けられるランプ（警告灯）点灯してバッテリー１３を放電させる制御が実行される旨を報知させる。なお、報知制御部３２は、バッテリー１３を放電させる制御が実行される旨を音声通知により報知させても良い。
次に、図４のフローチャートを参照し、本実施の形態における制御装置１０の動作例について説明する。
まず、キーオフ判定部２０は、電気自動車１がキーオフ状態であるか否かについて判定する（ステップＳ１００）。判定の結果、電気自動車１がキーオフ状態でない場合（ステップＳ１００、ＮＯ）、制御装置１０は、図４における処理を終了する。
一方、電気自動車１がキーオフ状態である場合（ステップＳ１００、ＹＥＳ）、劣化判定部２２は、バッテリー１３のＳＯＣが、当該バッテリー１３が劣化しやすい所定範囲Ｒ１内にあるか否かについて判定する（ステップＳ１２０）。判定の結果、バッテリー１３のＳＯＣが所定範囲Ｒ１内にない場合（ステップＳ１２０、ＮＯ）、制御装置１０は、図４における処理を終了する。
一方、バッテリー１３のＳＯＣが所定範囲Ｒ１内にある場合（ステップＳ１２０、ＹＥＳ）、報知制御部３２は、バッテリー１３を放電させる制御が実行される旨を報知させる制御を行う（ステップＳ１４０）。
次に、放電制御部２４は、バッテリー１３のＳＯＣが所定範囲Ｒ１から外れるまでバッテリー１３を放電させる制御を実行する（ステップＳ１６０）。
次に、走行係数補正部２８は、放電制御部２４によりバッテリー１３を放電させる制御が実行される前後で、走行可能距離算出部２６により算出される走行可能距離の変化が小さくなるように走行係数を補正する（ステップＳ１８０）。
最後に、バッテリー制御部３０は、バッテリー１３におけるＳＯＣの使用範囲の下限値を低減させる（ステップＳ２００）。ステップＳ２００における処理が完了することによって、制御装置１０は、図４における処理を終了する。
以上詳しく説明したように、本実施の形態では、制御装置１０は、電気自動車１がキーオフされた場合、バッテリー１３のＳＯＣが、当該バッテリー１３が劣化しやすい所定範囲Ｒ１内にあるとき、ＳＯＣが所定範囲Ｒ１から外れるまでバッテリー１３を放電させる制御を実行する放電制御部２４と、ＳＯＣと走行係数とを用いて電気自動車１の走行可能距離を算出する走行可能距離算出部２６と、放電制御部２４によりバッテリー１３を放電させる制御が実行される前後で、走行可能距離算出部２６により算出される走行可能距離の変化が小さくなるように、走行係数を補正する走行係数補正部２８とを備える。
このように構成した本実施の形態によれば、バッテリー１３の劣化が進行しやすい所定範囲Ｒ１内にＳＯＣが入っている時間を短縮するために放電の制御を行う場合、ＳＯＣの減少に伴い実際の走行可能距離が減少してしまうものの、走行係数の増大補正により、バッテリー１３を放電させる制御が実行される前後で走行可能距離算出部２６により算出され表示される走行可能距離の変化は小さくなる。そのため、運転者が電気自動車１に異常が発生したと誤認識する可能性を低減することができる。
また、上記実施の形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
本発明は、電気自動車がキーオフされた際にバッテリーの放電制御が実行されても、運転者が電気自動車に異常が発生したと誤認識する可能性を低減することが可能な電気自動車用制御装置および電気自動車として有用である。
１ 電気自動車
１０ 制御装置
１１ モーター
１２ インバーター
１３ バッテリー
１４ トランスミッション
１５ プロペラシャフト
１６ ディファレンシャルギア
１７ 駆動輪
２０ キーオフ判定部
２２ 劣化判定部
２４ 放電制御部
２６ 走行可能距離算出部
２８ 走行係数補正部
３０ バッテリー制御部
３２ 報知制御部

Claims (5)

  1. 充放電可能なバッテリーと、前記バッテリーに充電された電力の供給を受けて駆動輪を駆動する電動のモーターと、を備えた電気自動車を制御する電気自動車用制御装置であって、
    前記電気自動車がキーオフされた場合、前記バッテリーのＳＯＣが、当該バッテリーが劣化しやすい所定範囲にあるとき、前記ＳＯＣが前記所定範囲から外れるまで前記バッテリーを放電させる制御を実行する放電制御部と、
    前記ＳＯＣと走行係数とを乗算して前記電気自動車の走行可能距離を算出する走行可能距離算出部と、
    前記走行可能距離算出部により算出される走行可能距離の変化が小さくなるように、前記放電制御部により前記バッテリーを放電させる制御が実行される場合における前記ＳＯＣの減少に応じて前記走行係数を増大補正する走行係数補正部と、
    を備える電気自動車用制御装置。
  2. 前記走行係数補正部は、前記走行可能距離算出部により算出される走行可能距離が同一となるように、前記放電制御部により前記バッテリーを放電させる制御が実行される場合における前記ＳＯＣの減少に応じて前記走行係数を増大補正する、
    請求項１に記載の電気自動車用制御装置。
  3. 前記放電制御部により前記バッテリーを放電させる制御が実行された場合、前記バッテリーにおけるＳＯＣの使用範囲の下限値を低減させるバッテリー制御部を備える、
    請求項１または２に記載の電気自動車用制御装置。
  4. 前記バッテリー制御部は、前記放電制御部により前記バッテリーを放電させる制御が実行された場合、前記ＳＯＣが前記所定範囲から外れた分だけ、前記バッテリーにおけるＳＯＣの使用範囲の下限値を低減させる、
    請求項３に記載の電気自動車用制御装置。
  5. 請求項１〜４の何れか１項に記載の電気自動車用制御装置を備える電気自動車。
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