JPH10191502A

JPH10191502A - 電気自動車走行制御装置

Info

Publication number: JPH10191502A
Application number: JP8355113A
Authority: JP
Inventors: Keiichi Iida; 桂一飯田
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 1996-12-20
Filing date: 1996-12-20
Publication date: 1998-07-21

Abstract

(57)【要約】【課題】電気自動車では、メインバッテリ１からイン
バータ７を経て車両駆動用モータ８へ供給する電力を、
コントローラ６により制御することにより走行制御して
いる。メインバッテリの通常走行するための残存容量が
０％になると、通常走行出来なくなる。安全な場所へ退
避しようとしてアクセルを踏むと、放電電流が流れ過
ぎ、バッテリ電圧をコントローラ動作電圧以下に低下さ
せてしまい、走行出来なくなっていた。【解決手段】通常走行制御の他、放電終止電圧低下時
走行制御，非常走行制御を行う。これらの制御は、コン
トローラに各々の制御マップを記憶させておいて行う。
放電終止電圧低下時走行制御では、通常走行を行い得る
残存容量はあっても、バッテリ電圧が放電終止電圧以下
となった時には、モータ駆動トルクを所定以上には上昇
させないよう制御する。非常走行制御では、通常走行可
能な残存容量が無くなった場合に、最低限の走行しか出
来ないようモータ駆動トルクを制限する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気自動車がバッ
テリ残存容量不足のため通常の走行制御ができなくなっ
ても、その場所からの待避等のための非常走行を可能と
する電気自動車走行制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電気自動車では、照明，ラジオ等の従来
からの車載電気機器に給電する補機バッテリの他に、車
両駆動用モータに給電するための、高電圧，大容量のメ
インバッテリを搭載している。メインバッテリの残存容
量（充電率，ＳＯＣ）がなくなれば走行できなくなるの
で、残存容量が０％になる前に、メインバッテリが充電
できる場所にたどり着く必要がある。それゆえ、あとど
の位の距離走行できるかをドライバーが把握できるよう
にするために、残存容量を算出し、表示することが行わ
れている。残存容量（％）は、次式で算出される。なお、「走行で使用した容量」は、走行時の放電電流積
算値である。「バッテリ内部損失」は、その値が小さい
場合には、無視してもよい。

【０００３】図３は、１つのバッテリのバッテリ特性を
示す図である。横軸は放電電流（Ａ）を示し、縦軸はバ
ッテリ容量（Ａｈ）を示している。曲線イ，ロ，ハは、
それぞれ温度がＴ₁，Ｔ₂，Ｔ₃における特性曲線であ
る。温度Ｔ₁，Ｔ₂，Ｔ₃の大小関係は、Ｔ₁＞Ｔ₂＞
Ｔ₃である（例、Ｔ₁＝３０℃，Ｔ₂＝０℃，Ｔ₃＝−
２０℃）。なお、Ｉ_Uは、本発明の動作の説明で使用す
る符号であり、後に説明する。

【０００４】この図から理解されるように、バッテリ
は、同じバッテリであっても、放電電流の大きさとか、
その時の温度等によりバッテリ容量は異なる。例えば、
電流Ｉ₁で放電する場合、温度がＴ₃であるとＤ₃₁のバ
ッテリ容量しか有していないが、温度がＴ₂であるとＤ
₂₁のバッテリ容量を有することとなる。また、同じ温度
Ｔ₃の下であっても、電流Ｉ₁ではなくＩ₂で放電する
とすれば、バッテリ容量はＤ₃₂である。

【０００５】従って、電流Ｉ₁で放電していてＤ₃₁の容
量分だけ使ってしまうと、電流Ｉ₁に対する残存容量は
もはや無いことになる。しかし、このバッテリは、電流
Ｉ₂で使うとするとＤ₃₂の容量を有するバッテリである
から、Ｄ₃₁の容量を使った後でも、これから電流Ｉ₂で
放電するとすれば、まだ（Ｄ₃₂−Ｄ₃₁）の容量が残って
いることになる（厳密に言えば、バッテリ内部抵抗によ
る電力損失というバッテリ内での消費があるから、その
分だけ更に少ない容量となっている）。そのため、電流
Ｉ₂では、まだバッテリを正常に（つまり、バッテリを
傷めることなく）使うことが出来る。

【０００６】そのため、通常走行をしていてバッテリ残
存容量が無くなった（充電率＝０％になった）後でも、
通常走行よりも車両駆動用モータの出力を大幅に落とし
て、最低限の走行しか出来ないようにした走行（以下、
「非常走行」という）なら、更にいくらか走行すること
が出来る。このような非常走行が出来れば、衝突等の危
険のない場所へ待避したり、充電可能な場所までなんと
か辿りつくことは出来る。非常走行を行うためには、車
両駆動用モータの出力を小に抑えるようアクセル操作を
しなければならないが、従来、それは専らドライバーの
運転操作に依存していた。

【０００７】なお、電気自動車のメインバッテリの残存
容量に関する従来の文献としては、例えば、特開平３−
１３５３０３号公報，特開平７−１４０２１６号公報が
ある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
たような従来の電気自動車では、次のような問題点があ
った。第１の問題点は、残存容量の表示は通常走行を行
う場合についてのみしか行われていないので、非常走行
に移行して走行しても、非常走行であとどの位走行でき
るのかが分からないという点である。即ち、通常走行を
していて残存容量が０％になった後は、非常走行に移行
したとしても、残存容量の表示は０％のままである。従
って、非常走行で走行したとして残存容量があと何％あ
るのかは、ドライバーにとって不明であった。

【０００９】第２の問題点は、非常走行に適したアクセ
ル操作をドライバーが誤りなく行うことは、至難の技で
あるという点である。アクセル操作はドライバーが足で
行うわけであるが、うっかり多めに踏み込んでしまうと
放電電流が大となり、バッテリの内部抵抗による電圧降
下も大となる。すると、バッテリ出力電圧が低下し、そ
の電圧で動作している車両駆動用モータ制御用のコント
ローラが、動作に必要な最低入力電圧が供給されないと
いうことで、動作を停止してしまうことがある。そうな
ると、電気自動車は走行できなくなる。また、うっかり
多めに踏み込むと、メインバッテリが過放電に陥り、劣
化を招くことになる。本発明は、以上のような問題点を
解決することを課題とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明では、メインバッテリからインバータを経て
行う車両駆動用モータへの給電を制御して走行制御する
電気自動車走行制御装置において、メインバッテリに通
常走行可能な残存容量があり且つメインバッテリの電圧
が所定の放電終止電圧より大である場合には通常走行を
行う通常走行制御手段と、メインバッテリに通常走行可
能な残存容量がなくなった場合には、最低限の走行しか
出来ないようモータ駆動トルクを制限したところの非常
走行を行うと共に、該非常走行での残存容量を算出して
表示する非常走行制御手段とを具えることとした。

【００１１】メインバッテリに通常走行可能な残存容量
があり且つメインバッテリの電圧が所定の放電終止電圧
以下に低下している場合は、所定のアクセル開度以上で
はモータ駆動トルクを上昇させることなく走行を行う放
電終止電圧低下時走行制御手段を更に具える構成とする
ことも出来る。

【００１２】（解決する動作の概要）通常走行のための
残存容量がなくなった（０％になった）後、更に通常走
行を続行しようとすると、従来と同様の放電電流が流れ
ようとし、バッテリ電圧が低下する。そして、走行制御
を行うコントローラの動作のために必要な電圧より低下
することとなり、結局、走行制御が出来ない。しかし、
本発明では、通常走行のための残存容量がなくなった後
は、最低限の走行しか出来ないようモータ駆動トルクを
制限したところの非常走行を行うとしたので、メインバ
ッテリから取り出される放電電流も少ない。そのため、
バッテリ電圧も、通常走行をしようとする場合に比べて
低下せず、コントローラが動作停止に追い込まれること
はない。また、非常走行を行う場合には、非常走行での
残存容量を算出して表示するので、あとどの位走行でき
るのかを知ることが可能となる。更に、通常走行を行い
得る残存容量はあっても、何らかの原因でバッテリ電圧
が所定の放電終止電圧以下に低下した場合には、メイン
バッテリから取り出す放電電流を制限するようにした場
合は、メインバッテリが過放電となって劣化するのを防
止することが可能となる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の電気自動車
走行制御装置のブロック図である。図１において、１は
メインバッテリ、２は温度センサ、３はアクセル開度セ
ンサ、４は電圧センサ、５は電流センサ、６はコントロ
ーラ、７はインバータ、８は車両駆動用モータ、９は表
示器である。

【００１４】メインバッテリ１は、大容量で高電圧のバ
ッテリであるが、その直流電圧がインバータ７で交流電
圧に変換され、車両駆動用モータ８に供給される。イン
バータ７の変換制御は、コントローラ６によって行われ
る。電圧センサ４はメインバッテリ１の出力電圧を検出
するためのものであり、電流センサ５は放電電流を検出
するためのものである。温度センサ２は、メインバッテ
リ１の温度を検出するためのものである。温度を検出す
るのは、図３で示したように、温度によりバッテリ容量
が異なるので、それを特定するためである。アクセル開
度センサ３は、アクセルペダルの踏み込みの程度を検出
するものであり、例えば、ポテンショメータが用いられ
る。

【００１５】コントローラ６はコンピュータ的に構成さ
れており、その中のメモリには、車両駆動用モータ８の
走行制御に必要な各種のマップ等を、予め記憶させてお
く。そのようなマップとしては、例えば、図３で示した
ようなバッテリ特性のマップとか、後で説明するが、図
２に示すような走行制御用の制御マップ等がある。ま
た、図４のフローチャートを実行するような制御プログ
ラムも、記憶させておく。表示器９は、メインバッテリ
１の残存容量を表示するためのものである。

【００１６】本発明では、電気自動車による走行制御
を、次の３種類の制御で行う。（１）通常走行制御（２）放電終止電圧低下時走行制御…通常走行を行って
いてバッテリ電圧が放電終止電圧まで低下した時には、
所定のアクセル開度以上ではモータ駆動トルクを上昇さ
せないように制御する走行制御。（３）非常走行制御…通常走行可能な残存容量がなくな
った場合、最低限の走行しか出来ないようモータ駆動ト
ルクを制限して行う走行制御どの走行制御で走行させるかは、メインバッテリ１の残
存容量とか出力電圧とかを考慮して、コントローラ６が
決定する。

【００１７】これら３種類の走行制御に対応させて、ア
クセル開度と、そのアクセル開度で発生させられるモー
タ駆動トルクとの関係を、予め定めておく。図２は、本
発明で使用するアクセル開度とモータ駆動トルクとの関
係図である。横軸はアクセル開度，縦軸はモータ駆動ト
ルクである。図示されている各曲線は、それぞれ次の通
りである。ａ…通常走行用特性曲線（原点Ｏから、点Ｒを通って真
っ直ぐ延びている曲線。アクセル開度が最大のＫ_MAXの
時、最大トルクＰ_Aを出すように設定してある。）ｂ…放電終止電圧低下時走行用特性曲線（原点Ｏから、
点Ｒを通って水平に延びている曲線。アクセルペダルを
いくら踏み込んでも、Ｐ_Bより大きいトルクは出ないよ
うに設定してある。）ｃ…非常走行用特性曲線（アクセル開度が最大のＫ_MAX
の時でも、Ｐ_Bより遙に低い低トルクのＰ_Cしか出さな
いように設定してある。そのため、最低限の走行しか出
来ない。）

【００１８】例えば、通常走行制御下にある場合にアク
セル開度をＫ₁とすれば、Ｐ₁のトルクが生ぜしめられ
るが、放電終止電圧低下時走行制御下にある場合にアク
セル開度をＫ₁とすれば、Ｐ_Bのトルクしか生ぜしめら
れない。また、非常走行制御下にある場合にアクセル開
度をＫ₂とすれば、僅かにＰ₂のトルクしか生ぜしめら
れない。発生させようとしているトルクが小さければ、
メインバッテリ１からの放電電流も少なくてよくなる。

【００１９】図４は、本発明での走行制御を説明するフ
ローチャートである。ステップ１…通常走行が可能な残存容量があるかどうか
調べる。通常走行するとして前回算出した時のバッテリ
残存容量をＳＯＣ_N-1とし、今回算出する残存容量をＳ
ＯＣ_Nとすれば、ＳＯＣ_Nは次式で求められる。なお、Ａｈ…前回算出以降に使用したバッテリ放電電流
の積算値 α…バッテリ温度補正係数ＴＡｈ…バッテリ放電電流に対応するバッテリ容量である。従って、式の第２項は、前回算出以降に使用
した容量（％）を意味している。前回よりこれだけ減少
したのが、現在の容量である。ステップ１では、こうし
て算出した残存容量ＳＯＣ_Nが０％より大であるかどう
か調べる。大であれば、通常走行が可能ということであ
り、そうでなければ不可能ということである。

【００２０】ステップ２…ＳＯＣ_N＞０％の場合には、
通常走行可能であるから、通常走行用特性曲線ａに従っ
て走行制御する。ステップ３…算出したＳＯＣ_Nを表示器９に表示する。
ドライバーは、これを見て、まだ通常走行が可能である
ことを知る。ステップ４…電圧センサ４からの検出信号により、メイ
ンバッテリ１の電圧が放電終止電圧まで低下したかどう
か調べる。低下していない場合には、通常走行を続けて
よいから、ステップ１に戻る。残存容量が少なくなって
くると、バッテリの内部抵抗による電圧降下が大となる
ので、大きな放電電流が流れた場合には、バッテリにつ
いて定められている放電終止電圧より低くなることがあ
る。そのような放電を行うと、バッテリを劣化させてし
まう。

【００２１】ステップ５…そこで、劣化させないように
するため、バッテリ電圧が放電終止電圧より低下した場
合には、放電終止電圧低下時走行制御に移行する。即
ち、放電終止電圧低下時走行用特性曲線ｂに従って走行
制御する。そうすれば、いくらアクセルペダルを踏み込
んでも、出せるトルクは制限される（図２のＰ_Bに) の
で、メインバッテリ１からの放電電流も制限される。な
お、バッテリ電圧が放電終止電圧以上に復帰すれば、通
常走行に復帰する。ステップ６…ステップ１で残存容量ＳＯＣ_Nが０％であ
れば、通常走行は不可能と判断し、非常走行に移行す
る。即ち、非常走行用特性曲線ｃに従って走行制御す
る。

【００２２】ステップ７…非常走行に移行した時点での
非常走行用の残存全容量ＳＯＣe （％）を算出して、表
示器９に表示する。この場合、警報音を発したり、表示
値を点滅したりすると、通常走行制御から非常走行制御
に自動的に移行したことを、ドライバーに知らせること
が出来る。なお、上記ＳＯＣe （％）は、次式で算出さ
れる。なお、α…バッテリ温度補正係数Ａｈｅ…初めから非常走行で使用する最低限走行可能電
流で放電したと仮定した場合のバッテリ容量（図３より
求められる。例えば、最低限走行可能電流をＩ_Uとすれ
ば、温度Ｔ₁の時、バッテリ容量はＤ_IUである。）ＩＡｈ…今まで通常走行して来た期間における電流積算
値（つまり、通常走行で使用してしまった容量分）ＬＡｈ…今まで通常走行して来た期間におけるバッテリ
内部抵抗による電力損失分）

【００２３】ステップ８…非常走行している時の残存容
量を算出し、表示器９に表示する。非常走行をしていて
前回算出した時のバッテリ残存容量をＳＯＣｅ_N-1と
し、今回算出する残存容量をＳＯＣｅ_Nとすれば、ＳＯ
Ｃｅ_Nは次式で求められる。なお、Ａｈmin …非常走行していて前回算出以降に使用
したバッテリ放電電流の積算値 α…バッテリ温度補正係数Ａｈｅ…初めから非常走行で使用する最低限走行可能電
流Ｉ_Uで放電したと仮定した場合のバッテリ容量である。

【００２４】ステップ９…非常走行が可能な残存容量が
残っているかどうか調べる。ＳＯＣｅ_N＝０％になって
いなければ非常走行は可能であり、０％になれば不可能
である。可能な場合はステップ８に戻る。ステップ１０…ＳＯＣｅ_N＝０％になっていれば、走行
を停止する。

【００２５】上記した実施形態では、（１）通常走行制
御，（２）放電終止電圧低下時走行制御，（３）非常走
行制御の３種類を全部併せて行うものを示したが、放電
終止電圧低下時走行制御はメインバッテリの劣化を慮っ
て行うものであるので、これは緊急時に対応する制御と
いうわけではない。それゆえ、その制御は省いて、通常
走行制御の他には、緊急時に対応するための非常走行制
御を併せて行うものとすることも出来る。

【００２６】なお、もし電気自動車の制動時に制動エネ
ルギーをメインバッテリ１に回生するようにしてあれ
ば、回生の度にバッテリは充電されるから、本発明の制
御における残存容量も回生分だけ増加することは言うま
でもない。

【００２７】

【発明の効果】以上述べた如く、本発明の電気自動車走
行制御装置によれば、次のような効果を奏する。通常走行のための残存容量がなくなった後は、最低
限の走行しか出来ないようモータ駆動トルクを制限した
ところの非常走行を行うので、走行制御をしているコン
トローラを動作停止に追い込むことなく、危険を回避し
たりするための最低限の走行をすることが出来る。非常走行を行う場合には、非常走行での残存容量を
算出して表示するので、ドライバーは、あとどの位非常
走行で走行できるのかを知ることが出来る。通常走行を行い得る残存容量はあっても、何らかの
原因でバッテリ電圧が所定の放電終止電圧以下に低下し
た場合に、メインバッテリから取り出す放電電流を制限
するようにすれば、メインバッテリの劣化を防止するこ
とが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電気自動車走行制御装置のブロック
図

【図２】本発明で使用するアクセル開度とモータ駆動
トルクとの関係図

【図３】放電電流とバッテリ容量との関係を示す図

【図４】本発明での走行制御を説明するフローチャー
ト

【符号の説明】

１…メインバッテリ、２…温度センサ、３…アクセル開
度センサ、４…電圧センサ、５…電流センサ、６…コン
トローラ、７…インバータ、８…車両駆動用モータ、９
…表示器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】メインバッテリからインバータを経て行
う車両駆動用モータへの給電を制御して走行制御する電
気自動車走行制御装置において、メインバッテリに通常
走行可能な残存容量があり且つメインバッテリの電圧が
所定の放電終止電圧より大である場合には通常走行を行
う通常走行制御手段と、メインバッテリに通常走行可能
な残存容量がなくなった場合には、最低限の走行しか出
来ないようモータ駆動トルクを制限した非常走行を行う
と共に、該非常走行での残存容量を算出して表示する非
常走行制御手段とを具えたことを特徴とする電気自動車
走行制御装置。
【請求項２】メインバッテリに通常走行可能な残存容
量があり且つメインバッテリの電圧が所定の放電終止電
圧以下に低下している場合は、所定のアクセル開度以上
ではモータ駆動トルクを上昇させることなく走行を行う
放電終止電圧低下時走行制御手段を更に具えたことを特
徴とする請求項１記載の電気自動車走行制御装置。