JP2004006138A

JP2004006138A - 組電池システムおよび組電池システムのフェールセーフ方法

Info

Publication number: JP2004006138A
Application number: JP2002160254A
Authority: JP
Inventors: Nobuhiro Hagura; 羽倉　信宏
Original assignee: Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2002-05-31
Filing date: 2002-05-31
Publication date: 2004-01-08

Abstract

【課題】組電池ユニットが故障した場合において、フェールセーフを適切に機能させることで、安全性の確保を図る。
【解決手段】車両の動力源となるモータ１の出力を設定するインバータ２と、組電池ユニット群と、制御部６とを有する。組電池ユニット群において、組電池４と、組電池４とインバータ２との間の電流経路を電気的に遮断可能なリレー５とを有する組電池ユニット３が複数並列に接続されている。制御部６は、組電池ユニット３が故障した場合に、故障した組電池ユニット３が有するリレー５を遮断状態に設定する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、組電池システムおよび組電池システムのフェールセーフ方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、環境問題などから、ハイブリッド自動車や電気自動車等が注目されており、そのために各種の二次電池が開発されている。リチウムイオン二次電池は、エネルギー密度が高く、密閉性に優れ、かつ、メンテナンスフリーであるため、ハイブリッド自動車や電気自動車用のバッテリとして優れているが、大型のものは実用化されていない。そこで、複数個の小型の電池セルを直列または並列に接続することにより組電池化し、この組電池ユニットを用いて所望の電圧や容量を確保している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この種の組電池ユニットを搭載した車両では、走行時にバッテリの故障が生じると、車が止まってしまう可能性がある。走行中に急に車を止めることは、危険な状態を招きかねない。
【０００４】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、組電池ユニットが故障した場合において、フェールセーフを適切に機能させることで、安全性の確保を図ることである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するために、第１の発明は、車両の動力源となるモータの出力を設定するインバータと、組電池と、組電池とインバータとの間の電流経路を電気的に遮断可能なリレーとを有する組電池ユニットが複数並列に接続された組電池ユニット群と、記組電池ユニットが故障した場合に、故障した組電池ユニットが有するリレーを遮断状態に設定する制御部と有する組電池システムを提供する。
【０００６】
ここで、第１の発明において、制御部は、故障した組電池ユニットの個数に応じて、モータの最大出力を制限する指示をインバータに出力してもよい。
【０００７】
また、第２の発明は、組電池システムのフェールセーフ方法において、複数の組電池ユニットが並列に接続された組電池ユニット群を検出対象として、故障した組電池ユニットを検出する第１のステップと、故障した組電池ユニットを組電池システムから電気的に分離する第２のステップとを有する組電池システムのフェールセーフ方法を提供する。
【０００８】
また、本発明において、故障した組電池ユニットの個数に応じて、車両の動力源となるモータの最大出力を制限する第３のステップをさらに有することが好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は、本実施形態に係る組電池システムの構成図である。組電池システムにおいて、車両の動力源となるモータ１は、インバータ２によって出力が設定される。このインバータ２には、モータ１に電力を供給する電力源となる組電池ユニット３が複数並列に接続されている。モータ１は、三相交流モータであり、インバータ２から三相交流電流が供給されている。このために、インバータ２は、組電池ユニット３群から供給された直流電流を三相交流電流に変換する。組電池ユニット３は、複数の組電池４とリレー５とで構成されている。この組電池４は、互いに重ね合わされた複数の電池セルを直列に接続して構成されている。リレー５は、組電池ユニット３が故障した場合に、組電池４とインバータ２との間の電流経路を電気的に遮断し、故障した組電池４を組電池システムから分離する。このリレー５の遮断状態は、マイクロコンピュータを主体として構成される制御部６からの出力信号によって制御される。
【００１０】
制御部６には、各電池ユニット３の故障の有無を示す情報が、有線通信手段、例えば、コントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）等を用いて入力される。この故障情報に基づいて、故障した組電池ユニット３の総数が特定される。また、インバータ２には、センサ７，８からのセンサ信号が入力されている。回転数センサ７は、モータ１に設けられており、このセンサ信号に基づいて、モータ１の回転数が算出される。電流センサ８は、モータ１の三相のそれぞれに設けられており、このセンサ信号に基づいて、モータ１に供給される三相の交流電流が検出される。インバータ２は、回転数センサ７によって検出された実回転数が目標回転数と一致するように、或いは、電流センサ８によって検出された実電流値が目標電流値と一致するように、モータ１の出力を設定する。
【００１１】
制御部６は、故障した組電池ユニット３を電気的に切り離すために、その組電池ユニット３に対応するリレー５に対して、遮断状態を指示する信号を出力する。また、制御部６は、故障した組電池ユニット３の個数に応じて、インバータ２に対して、モータ１の最大出力の制限を指示する制御信号を出力する。
【００１２】
具体的には、制御部６は、故障した組電池ユニット３の個数に応じて、ＲＯＭに格納された制御プログラミングに従い、モータ１の最大出力を制限する割合を計算する。図２は、本実施形態に係る制御ルーチンのフローチャートである。制御部６は、この制御ルーチンを所定の間隔（例えば、１００ｍｓ）で繰り返し実行する。まず、ステップ１において、故障した組電池ユニット３が検出される。具体的には、各組電池ユニット３ａ〜３ｃからの故障情報により、故障した組電池ユニットに対応する故障状態指示フラグＦａ〜Ｆｃが適宜「１」にセットされる。
【００１３】
つぎに、ステップ２において、故障状態指示フラグＦａ〜Ｆｃが「１」である個数が０より大きいか否かが判断される。故障状態指示フラグＦａ〜Ｆｃは初期的には「０」にセットされている。したがって、このフラグＦａ〜Ｆｃの全てが「０」の状態ではステップ２からステップ３に進み、初期設定通りの「通常モード」が維持される。「通常モード」と判断された場合、モータ１は、制御部６からの出力制限を受けることなく、最大出力で駆動することができる。
【００１４】
これに対して、故障状態指示フラグＦａ〜Ｆｃが「１」である個数が０より大きいと判断された場合、ステップ２からステップ４に進み、「フェールセーフモード」に設定される。「フェールセーフモード」と判断された場合、制御部６はフェールセーフを実行する。フェールセーフとして、故障した組電池ユニット３の個数に応じて、モータ１の最大出力を制限する。本実施形態において、故障状態指示フラグＦａ〜Ｆｃが「１」である個数が１つの場合は、モータ１の最大出力が７０％に制限される。また、故障状態指示フラグＦａ〜Ｆｃが「１」である個数が２つの場合は、モータ１の最大出力が３５％に制限される。さらに、故障状態指示フラグＦａ〜Ｆｃが「１」である個数が３つの場合、すなわち、全ての組電池ユニット３ａ〜３ｃが故障している場合には、組電池システムが停止する。
【００１５】
本実施形態のように、組電池ユニット３ａ〜３ｃを並列接続して使用する場合、例えば、組電池ユニット３ｂが故障するとリレー５ｂを遮断状態にし、この組電池ユニット３ｂを組電池システムから切り離す。これにより、組電池システム全体の安全を確保するとともに、組電池ユニット３ａ，３ｃによって最大出力を７０％に制限した上で走行可能にする。また、この状態において、組電池ユニット３ａの故障が加わった場合には、リレー５ａも遮断状態にし、組電池ユニット３ａも組電池システムから切り離す。そして、残り１つの組電池ユニット３ｃのみで走行できるように最大出力を３５％に制限した上で走行可能にする。このように、故障した組電池ユニット３の個数に応じて、モータ１の最大出力を制限し、残りの組電池ユニット３によって最低限の走行性能を確保する。これにより、走行中の車を急停車を防止するとともに、安全な場所まで移動できるだけの最低限の走行性能を確保することができる。
【００１６】
なお、本実施形態では、３つの組電池ユニット３を並列に接続した例を挙げたが、より大きな容量を確保するために、さらに多くの組電池ユニット３を並列に接続してもよい。
【００１７】
【発明の効果】
このように、本発明によれば、組電池ユニットが故障した場合において、フェールセーフを適切に機能させることで、安全性の確保を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】組電池システムの構成図
【図２】本実施形態に係る制御ルーチンのフローチャート
【符号の説明】
１　モータ
２　インバータ
３ａ〜３ｃ　組電池ユニット
４ａ〜４ｃ　組電池
５ａ〜５ｃ　リレー
６　制御部
７　回転センサ
８　電流センサ

Claims

組電池システムにおいて、
車両の動力源となるモータの出力を設定するインバータと、
組電池と、前記組電池と前記インバータとの間の電流経路を電気的に遮断可能なリレーとを有する組電池ユニットが複数並列に接続された組電池ユニット群と、
前記組電池ユニットが故障した場合に、当該故障した組電池ユニットが有する前記リレーを遮断状態に設定する制御部と
を有することを特徴とする組電池システム。
前記制御部は、前記故障した組電池ユニットの個数に応じて、モータの最大出力を制限する指示を前記インバータに出力することを特徴とする請求項１に記載された組電池システム。
組電池システムのフェールセーフ方法において、
複数の組電池ユニットが並列に接続された組電池ユニット群を検出対象として、故障した組電池ユニットを検出する第１のステップと、
前記故障した組電池ユニットを組電池システムから電気的に分離する第２のステップと
を有することを特徴とする組電池システムのフェールセーフ方法。
前記故障した組電池ユニットの個数に応じて、車両の動力源となるモータの最大出力を制限する第３のステップをさらに有することを特徴とする請求項３に記載された組電池システムのフェールセーフ方法。