JP3539424B2 - 電気自動車の制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電気自動車の制御装置に関し、特に、電流センサーによる電流検出精度を改善したものである。
【０００２】
【従来の技術】
電気自動車では、バッテリーの充放電および残存容量を管理するために充放電電流を正確にモニターする必要がある。このため、バッテリーが非充放電状態のときの電流センサーの出力をオフセット値として記憶しておき、通常状態における電流センサーの検出値をオフセット値で補正してバッテリーの充放電電流を検出するようにした電気自動車の制御装置が知られている（例えば特開平１１−１５０８７３号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の電気自動車の制御装置では、電気自動車のキースイッチと充電を指令する充電スイッチがともにオフのとき、つまり電気自動車の休止状態をバッテリーの非充放電状態とし、この非充放電状態のときの電流センサーの出力をオフセット値として検出しているので、電流センサーのオフセットを検出できる機会が少なく、そのため電気自動車の通常運行時には電流センサーによる検出値のオフセット補正が正しく行われず、電流検出精度が低いという問題がある。
【０００４】
本発明の目的は、車両の運行中にも電流センサーのオフセット値を検出して電流検出値のオフセット補正を行い、電流検出精度を向上させることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
（１） 本発明は、組電池に総電圧検出回路のみを接続したときの所定時間当たりの組電池の総電圧降下量を基準値として記憶しておき、総電圧検出回路により検出した所定時間当たりの組電池の総電圧降下量を基準値と比較し、両者がほぼ等しい場合に、電流検出センサーに放電電流も充電電流も流れていないと判定する。そして、電流検出センサーに放電電流も充電電流も流れていないと判定されたときの電流検出センサーの出力をオフセット値として記憶し、電流検出センサーによる放電電流または充電電流の検出値をオフセット値により補正する。
（２） 本発明はまた、組電池に電圧検出回路のみを接続したときの所定時間当たりの各セルまたは各並列セル回路の電圧降下量を基準値として記憶しておき、電圧検出回路により検出した所定時間当たりの各セルまたは各並列セル回路の電圧降下量を各セルまたは各並列セル回路ごとの基準値と比較し、両者がほぼ等しいセルまたは並列セル回路を抽出する。そして、抽出したセルまたは並列セル回路が組電池の全セルまたは全並列セル回路に占める割合を求め、その割合が所定の割合以上の場合に電流検出センサーに放電電流も充電電流も流れていないと判定し、そのときの電流検出センサーの出力をオフセット値として記憶し、電流検出センサーによる放電電流または充電電流の検出値をオフセット値により補正する。
【０００６】
【発明の効果】
本発明によれば、車両の運行中にも電流検出センサーのオフセット値を検出して充放電電流検出値のオフセット補正を行うことができ、電流検出精度を向上させることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本願発明の電気自動車の制御装置を電気自動車（ＥＶ）の組電池（以下、バッテリーと呼ぶ）に適用した一実施の形態を説明する。なお、本願発明の電気自動車の制御装置は電気自動車（ＥＶ）のバッテリーに限定されず、ハイブリッド車両（ＨＥＶ）のバッテリーなど、あらゆる装置に用いられる複数の単電池（以下、セルと呼ぶ）が直列に接続されたバッテリーに適用することができる。
【０００８】
図１は一実施の形態の構成を示す。一実施の形態の組電池１は４個のセル１ａ〜１ｄを直列に接続したものである。この一実施の形態では、バッテリーコントローラー３および車両コントローラー４へ制御電源を供給する補助バッテリー５と区別するため、組電池１をメインバッテリーと呼ぶ。なお、この一実施の形態では図示と説明の便宜上、４個のセルを直列に接続した組電池を例に上げて説明するが、セルの直列接続数はこの一実施の形態に限定されず、電気自動車には例えば９６個のセルを直列に接続した組電池を用いることがある。
【０００９】
また、複数個のセルを並列に接続して複数組の並列セル回路を構成し、それらの並列セル回路を直列に接続した組電池に対しても本願発明を適用することができる。その場合、並列ブロック内のセルの並列接続数と並列ブロックの直列接続数は特に限定されない。このような複数のセルが直並列に接続された組電池に対しては、並列ブロック単位でセル開放電圧および充電容量ＳＯＣ（State Of Charge）を検出し、並列ブロック単位で容量調整を行う。
【００１０】
このメインバッテリー１は電流センサー６とメインリレー７を介してインバーター８と補機システム１０へ接続され、インバーター８と補機システム１０へ直流電力を供給する。インバーター８は、メインバッテリー１の直流電力を交流電力に変換して走行駆動用交流モーター９に印加し、モーター９を駆動して電気自動車を走行させる。インバーター８はまた、車両の制動時にモーター９で発生した交流回生電力を直流電力に変換し、メインバッテリー１を充電する。
【００１１】
バッテリーコントローラー３はＣＰＵ３ａ、メモリ３ｂ、タイマー３ｃ、セル電圧検出回路３ｄ、容量調整回路３ｅなどから構成され、メインバッテリー１の充放電と容量調整を制御する。セル電圧検出回路３ｄは、メインバッテリー１の各セル１ａ〜１ｄの端子電圧を検出する。容量調整回路３ｅは、セル電圧検出回路３ｄで検出された各セル１ａ〜１ｄの端子電圧に基づいてセル１ａ〜１ｄ間の容量バラツキを補正する。この容量調整回路３ｅの詳細については後述する。
【００１２】
車両コントローラー４は、インバーター８と補機システム１０を制御して電気自動車の走行と補機の作動を制御する。なお、補機システム１０には空調装置、灯火類、ワイパーなどの車両の電装品が含まれる。電流センサー６は、バッテリー１からインバーター８および補機システム１０へ流れる放電電流と、インバーター８からバッテリー１へ流れる回生充電電流とを検出し、ＣＰＵ３ａへ出力する。メインリレー７はＣＰＵ３ａにより開閉され、メインバッテリー１とその負荷（モーター９および補機システム１０）との間の接続と開放を行う。
【００１３】
電圧センサー１１はメインバッテリー１の両端電圧を検出し、ＣＰＵ３ａへ出力する。また、温度センサー１２はメインバッテリー１の温度を検出し、ＣＰＵ３ａへ出力する。メインスイッチ１３は、エンジンを走行駆動源とする従来の自動車のイグニッションスイッチに相当するものであり、電気自動車のメインキーが走行位置に設定されると閉路（オン）する。
【００１４】
図２は容量調整回路３ｅの詳細を示す。メインバッテリー１のセル１ａには、抵抗器Ｒ１とトランジスターＴｒ１の直列回路２５が並列に接続される。同様に、セル１ｂ〜１ｄにもそれぞれ、抵抗器Ｒ２〜Ｒ４とトランジスターＴｒ２〜Ｔｒ４の直列回路２６〜２８が並列に接続される。この抵抗器Ｒ１〜Ｒ４とトランジスターＴｒ１〜Ｔｒ４の直列回路２５〜２８は、各セル１ａ〜１ｄの充電電気量を放電するための回路であり、抵抗器Ｒ１〜Ｒ４は放電抵抗、トランジスターＴｒ１〜Ｔｒ４は放電と停止を行うスイッチである。なお、この一実施の形態では放電回路２５〜２８のスイッチにトランジスターＴｒ１〜Ｔｒ４を用いた例を示すが、トランジスター以外のＦＥＴなどの半導体スイッチング素子や、リレーなどを用いてもよい。
【００１５】
ＣＰＵ３ａは、各セル１ａ〜１ｄに接続される各トランジスターＴｒ１〜Ｔｒ４のベースへ信号を送り、トランジスターＴｒ１〜Ｔｒ４ごとにオン（導通）とオフ（非導通）を制御する。トランジスターＴｒ１〜Ｔｒ４がオンすると、各セル１ａ〜１ｄの充電電気量が抵抗器Ｒ１〜Ｒ４を介して放電し、放電分だけ充電電気量、すなわち充電容量ＳＯＣが減少する。ＣＰＵ３ａは、各セル１ａ〜１ｄの放電時間の間、各トランジスターＴｒ１〜Ｔｒ４をオンする。
【００１６】
各トランジスターＴｒ１〜Ｔｒ４のコレクターとエミッター間にはそれぞれ、電圧センサー２１〜２４が接続される。トランジスターＴｒ１〜Ｔｒ４がオンするとコレクター〜エミッター間電圧がほぼ０Ｖになり、オフするとコレクター〜エミッター間電圧が各セル１ａ〜１ｄの両端電圧になる。ＣＰＵ３ａは、電圧センサー２１〜２４によりトランジスターＴｒ１〜Ｔｒ４のコレクター〜エミッター間電圧をモニターし、各トランジスターＴｒ１〜Ｔｒ４の動作状況、つまり各セル１ａ〜１ｄの容量調整状況を確認する。
【００１７】
容量調整回路３ｅは、メインバッテリー１のセル１ａ〜１ｄ単位で容量調整を行い、いずれかのセルが過充電状態または過放電状態になってメインバッテリー１の容量を十分に利用できなくなるのを防止する。
【００１８】
上述したように、従来の電気自動車の制御装置では、電気自動車のメインスイッチと充電スイッチがともにオフのとき、つまり電気自動車の休止状態をバッテリーの非充放電状態とし、この非充放電状態のときの電流センサーの出力をオフセット値として検出している。したがって、電流センサーのオフセットを検出できる機会が少なく、そのため電気自動車の通常運行時には電流センサーによる検出値のオフセット補正が正しく行われず、電流検出精度が低い。そこでこの一実施の形態では、以下に説明する方法によって電気自動車の通常の運行中にも電流センサー６のオフセット値を検出し、最新のオフセット値により電流検出値を補正して電流検出精度を向上する。
【００１９】
メインバッテリー１の各セル１ａ〜１ｄには、バッテリーコントローラー３のセル電圧検出回路３ｄが接続されており、このセル電圧検出回路３ｄによりメインバッテリー１の各セル１ａ〜１ｄの充電電気量が放電され、常に電力が消費されている。このセル電圧検出回路３ｄによる各セル１ａ〜１ｄの電力消費量は、セルごとに異なる。
【００２０】
そこで、予めセル１ａ〜１ｄごとのセル電圧検出回路３ｄによる電力消費量を測定し、図３に示すような電力消費量をセル電圧降下量で表したマップデータを作成してメモリ３ｂに記憶しておく。図３は、各セル１ａ〜１ｄのセル電圧Ｖcが２Ｖ、３Ｖ、４Ｖのときの、所定時間当たりのセル電圧降下量ΔＶの基準値を示す。換言すれば、このセル電圧降下量ΔＶの基準値は、メインバッテリー１にセル電圧検出回路３ｄのみを接続したときの所定時間当たりの各セル１ａ〜１ｄの電圧降下量である。図において、例えば、セル１ｂは、その充電電気量をセル電圧検出回路３ｄにより消費し、セル電圧Ｖc＝２Ｖ時には所定時間にΔＶ＝ｘ21[ｍＶ]のセル電圧降下が発生し、セル電圧Ｖc＝３Ｖ時には所定時間にΔＶ＝ｘ22[ｍＶ]のセル電圧降下が発生し、セル電圧Ｖc＝４Ｖ時には所定時間にΔＶ＝ｘ23[ｍＶ]のセル電圧降下が発生する。
【００２１】
なお、この一実施の形態では、回路構成によってセル１ａ〜１ｄごとにセル電圧検出回路３ｄの電力消費量が異なる場合を考慮し、セル１ａ〜１ｄごとにセル電圧降下量ΔＶの基準値を設定する例を示したが、セル間でセル電圧降下量ΔＶが均一またはほぼ均一と見なせる場合には、すべてのセル１ａ〜１ｄに共通のセル電圧降下量ΔＶの基準値を設定すればよい。
【００２２】
セル１ｂのセル電圧Ｖc＝３Ｖにおける所定時間当たりのセル電圧降下量ΔＶの検出値がｘ22[ｍＶ]のときは、セル１ｂの電力（充電電気量）はセル電圧検出回路３ｄのみにより消費されていると考えることができる。このとき、セル１ｂには、セル電圧検出回路３ｄ以外の負荷、すなわちインバーター８と補機システム１０への放電電流は流れておらず、また、インバーター８からの回生充電電流も流れていない、つまり、電流センサー６には充電電流も放電電流も流れていないと考えることができる。なお、このような状況には、インバーター８からの回生電流がすべて補機システム１０へ流れ、メインバッテリー１へ流れない場合も含まれる。
【００２３】
一方、セル電圧降下量ΔＶの検出値がｘ22[ｍＶ]を超えているときは、セル１ｂの電力がセル電圧検出回路３ｄで消費されるとともに、それ以外の負荷、すなわちインバーター８および補機システム１０で消費されている。このとき、セル１ｂからセル電圧検出回路３ｄへ放電電流が流れるとともに、セル１ｂから電流センサー６を介してインバーター８および補機システム１０へ放電電流が流れる。
【００２４】
また、セル電圧降下量ΔＶの検出値がｘ22[ｍＶ]より少ないとき、つまりセル電圧が上昇しているときには、セル１ｂの電力がセル電圧検出回路３ｄにより消費されると同時に、セル１ｂ自身がインバーター８からの回生充電電流により充電されていると考えることができる。このとき、セル１ｂからセル電圧検出回路３ｄへ放電電流が流れると同時に、インバーター８から電流センサー６を介してセル１ｂへ回生充電電流が流れる。
【００２５】
ところで、セル電圧検出回路３ｄの電力消費によるセル電圧降下量ΔＶは、図４に示すように、セル電圧Ｖcに対して一次式で表される特性を有している。したがって、セル電圧Ｖcが２Ｖ、３Ｖ、４Ｖ以外のそれらの中間電圧のときは図３に示すマップデータを用いて補間演算を行い、中間電圧Ｖcに対するセル電圧降下量ΔＶを求めればよい。
【００２６】
このように、セル１ｂの所定時間当たりのセル電圧降下量ΔＶの検出値が図３に示す基準値に等しいときは、電流センサー６には充放電電流が流れていないと判定することができ、このときの電流センサー６の出力はオフセットである。なお、セル電圧降下量ΔＶが図３に示す基準値に等しいか否かの判定に際しては、図３に示すセル電圧降下量ΔＶに適当な許容幅を設ける。また、ここではセル１ｂを例に上げて説明したが、他のセル１ａ、１ｃ、１ｄについても同様である。
【００２７】
以上説明した電流センサー６に充放電電流が流れているか否かの判定は、メインバッテリー１の各セル１ａ〜１ｄごとに行う。そして、メインバッテリー１を構成する直列接続セルの全数の内、電流センサー６に充放電電流が流れていないと判定されたセルが所定の割合、この一実施の形態では８０％を超えた場合には、真に電流センサー６に充放電電流は流れていないと判定する。
【００２８】
ところで、メインバッテリー１の各セル１ａ〜１ｄには、セル電圧検出回路３ｄ以外に容量調整回路３ｅの放電回路２５〜２８が接続されている。セル１ａ〜１ｄの容量調整が行われているとき、すなわち放電回路２５〜３８のトランジスターＴｒ１〜Ｔｒ４がオンしてセル１ａ〜１ｄの放電が行われているときは、セル１ａ〜１ｄからセル電圧検出回路３ｄの他に容量調整回路３ｅの放電回路２５〜２８へも放電電流が流れる。
【００２９】
図５は、メインバッテリー１のセル電圧検出回路３ｄにおける容量調整時の電圧降下を説明するための図である。図において、ｒ１〜ｒ５は電圧検出用測定ラインの回路抵抗を表す抵抗である。今、メインバッテリー１のセル１ｃの放電回路２７に放電電流Ｉｃが流れ、容量調整が行われているとすると、回路抵抗ｒ３とｒ４に放電電流Ｉｃによる電圧降下｛（ｒ３＋ｒ４）・Ｉｃ｝が発生し、セル電圧検出回路３ｄにより検出される容量調整中のセル１ｃの電圧Ｖcは電圧降下分｛（ｒ３＋ｒ４）・Ｉｃ｝だけ低くなる。
【００３０】
したがって、容量調整中のセル１ｃに対して所定時間当たりのセル電圧降下量ΔＶを測定すると、測定結果に大きな誤差が含まれ、それにより電流センサー６に充放電電流が流れているか否かの判定を誤るおそれがある。そこでこの一実施の形態では、容量調整中のセル１ｃを、電流センサー６に充放電電流が流れているか否かの判定対象から除外する。
【００３１】
なお、容量調整中のセル１ｃの上下のセル１ｂ、１ｄでもそれぞれ、電圧降下分（ｒ３・Ｉｃ）、（ｒ４・Ｉｃ）だけセル電圧Ｖcが低くなる。しかしながら、これらの容量調整中のセル１ｃの上下のセル１ｂ、１ｄにおけるセル電圧Ｖcの測定誤差は、容量調整中のセル１ｃに比べて少ないので、この一実施の形態では容量調整中のセル１ｃの上下のセル１ｂ、１ｄについては電流センサー６に充放電電流が流れているか否かの判定対象にする。
【００３２】
したがって、容量調整中のセル１ｃを除外した残りすべてのメインバッテリー１の直列接続セル１ａ、１ｂ、１ｄの内、電流センサー６に充放電電流が流れていないと判定されたセルが所定の割合、この一実施の形態では８０％を超えた場合には、電流センサー６に充放電電流が流れていないと判定する。このときの電流センサー６の出力はオフセットであり、このオフセット値を検出しオフセット補正用としてメモリ３ｂに記憶する。その後、電流センサー６による電流検出値からメモリ３ｂに記憶されているオフセット値を減算し、正しい充放電電流検出値を得る。
【００３３】
なお、電流センサー６にメインバッテリー１の充放電電流が流れていないと判定されるたびに電流センサー６の最新のオフセット値を検出し、その最新のオフセット値によりメモリ３ｂに記憶されているオフセット値を更新する。
【００３４】
図６は一実施の形態の容量調整処理を示すフローチャートである。バッテリーコントローラー３のＣＰＵ３ａは、メインスイッチ１３がオンするとセル電圧検出回路３ｄと容量調整回路３ｅを制御し、セル１ａ〜１ｄの容量調整を開始する。
【００３５】
ステップ１において、メインスイッチ１３がオンしてからメインリレー７がオン（閉路）するまでの間、すなわちメインバッテリー１が無負荷状態にある間に、セル電圧検出回路３ｄにより各並列ブロック１ａ〜１ｄのセル開放電圧Ｖoを検出する。ステップ２では、検出した各セル１ａ〜１ｄのセル開放電圧Ｖoの中から最小値minＶoを抽出し、容量調整目標値に決定する。これにより、最小値minＶoのセル以外のセルでは、セル開放電圧Ｖoが最小値minＶoになるまで容量調整回路３ｅの放電回路２５〜２８により充電容量を放電する。
【００３６】
続くステップ３で、各セル１ａ〜１ｄのセル開放電圧Ｖoとそれらの最小値minＶoとの偏差に応じて、各セル１ａ〜１ｄごとに放電時間を決定する。なお、放電時間は電池の種類、セル総数、放電電流などに基づいて最適値を決定する。ステップ４において、最小セル開放電圧minＶoのセル以外のすべてのセルに対して、容量調整回路３ｅの放電回路２５〜２８により放電を開始するとともに、各容量調整対象セルごとにタイマー３ｃにより放電時間の計時を開始する。
【００３７】
ステップ５で、すべての容量調整対象セルにおいて放電時間が経過したか否かを確認し、すべての容量調整対象セルの放電時間が経過したら容量調整処理を終了する。一方、容量調整対象セルの中でまだ放電時間が経過していないセルがある場合はステップ６へ進み、メインスイッチ１３がオフされたか否かを確認する。メインスイッチ１３がオフされているときは容量調整処理を終了し、オフされていなければステップ５へ戻って容量調整を続ける。
【００３８】
図７は、一実施の形態のオフセット補正処理を示すフローチャートである。バッテリーコントローラー３のＣＰＵ３ａは、メインスイッチ１３がオンすると電流センサー６のオフセット値を検出して検出電流値のオフセット補正を開始する。
【００３９】
ステップ１１において、電圧センサー２１〜２４によりメインバッテリー１のセル１ａ〜１ｄの中から容量調整中のセルを検出する。上述したように、容量調整中のセルでは電流センサー６に充放電電流が流れているか否かの判定を誤るおそれがあるので、容量調整中のセルを判定対象から除外する。なお、容量調整回路３ｅのトランジスターＴｒ１〜Ｔｒ４のオン、オフの状況、あるいはタイマー３ｃによる各セル１ａ〜１ｄの放電時間の計時状況に基づいて容量調整中のセルを検出してもよい。
【００４０】
次に、ステップ１２で、メインバッテリー１の容量調整中のセルを除くすべてのセル１ａ〜１ｄに対し、セル電圧検出回路３ｄにより所定時間当たりのセル電圧降下量ΔＶを検出する。具体的には、セル電圧降下量ΔＶの検出対象セルごとに所定時間間隔で前後２回、セル電圧Ｖcｎ（ｎはセル番号）を検出し、先に検出したセル電圧Ｖc1ｎから後で検出したセル電圧Ｖc2ｎを減じてセル電圧降下量ΔＶｎを検出する。
【００４１】
ステップ１３では、メモリ３ｂに記憶されているセル電圧降下量ΔＶの基準値のマップデータ（図３参照）から、ステップ１２で検出したセル電圧Ｖcに応じた基準値を補間演算により求める。続くステップ１４において、容量調整中のセルを除くすべてのセルごとに、セル電圧降下量ΔＶの検出値（ステップ１２）を基準値（ステップ１３）と比較し、両者がほぼ等しいセルを抽出する。
【００４２】
ステップ１５で、メインバッテリー１の容量調整中のセルを除くすべてのセルの内で、セル電圧降下量ΔＶの検出値が基準値にほぼ等しいセルの割合が所定の割合、この一実施の形態では８０％以上か否かを確認する。セル電圧降下量ΔＶの検出値が基準値にほぼ等しいセルの割合が所定の割合以上の場合はステップ１６へ進み、そうでなければステップ１８へ進む。
【００４３】
ステップ１６では、電流センサー６に充放電電流が流れていないと判定し、現在の電流センサー６の出力を最新のオフセット値としてメモリ３ｂに記憶する。ステップ１７では、メモリ３ｂに記憶されている最新のオフセット値を用いて電流センサー６の検出値を補正する。ステップ１８でメインスイッチ１３がオフされたか否かを確認し、メインスイッチ１３がオフされると処理を終了し、オフされていなければステップ１１へ戻って上述した処理を繰り返す。
【００４４】
このように一実施の形態によれば、メインバッテリー１にセル電圧検出回路３ｄのみを接続したときの所定時間当たりの各セル１ａ〜１ｄのセル電圧降下量ΔＶを基準値として記憶しておき、セル電圧検出回路３ｄにより検出した所定時間当たりの各セル１ａ〜１ｄのセル電圧降下量ΔＶを基準値と比較し、両者がほぼ等しいセルを抽出する。そして、抽出したセルがメインバッテリー１の全セル１ａ〜１ｄに占める割合を求め、その割合が所定の割合以上の場合に電流センサー６に放電電流も充電電流も流れていないと判定し、そのときの電流センサー６の出力をオフセット値として記憶し、電流センサー６による放電電流または充電電流の検出値をオフセット値により補正するようにしたので、車両の運行中にも電流センサー６のオフセット値を検出して充放電電流検出値のオフセット補正を行うことができ、電流検出精度を向上させることができる。
【００４５】
また、一実施の形態によれば、容量調整回路３ｅにより容量調整が行われているセルを、電流センサー６に充放電電流が流れているか否かの判定対象セルから除外したので、電流センサー６に充放電電流が流れていないことを正確に判定することができ、正確なオフセット値を検出することができる。
【００４６】
さらに、一実施の形態によれば、各セル１ａ〜１ｄの電圧Ｖcを複数の範囲に分割し、各電圧範囲ごとにメインバッテリー１にセル電圧検出回路３ｄのみを接続したときの所定時間当たりの各セル１ａ〜１ｄのセル電圧降下量ΔＶを基準値として記憶し、セル電圧検出回路３ｄにより検出した所定時間当たりの各セル１ａ〜１ｄのセル電圧降下量ΔＶを、各セル１ａ〜１ｄごとの電圧範囲に応じた基準値と比較し、両者がほぼ等しいセルを電流センサー６に充放電電流が流れているか否かの判定対象セルとして抽出するようにしたので、電流センサー６に充放電電流が流れていないことをさらに正確に判定することができ、正確なオフセット値を検出することができる。
【００４７】
特許請求の範囲の構成要素と一実施の形態の構成要素との対応関係は次の通りである。すなわち、メインバッテリー１が組電池を、インバーター８がモーター駆動制御回路を、補機システム１０が車両補機を、電流センサー６が電流検出センサーを、セル電圧検出回路３ｄが電圧検出回路を、メモリ３ｂが基準値記憶回路およびオフセット記憶回路を、ＣＰＵ３ａが判定回路、セル抽出回路および補正回路をそれぞれ構成する。なお、本発明の特徴的な機能を損なわない限り、各構成要素は上記構成に限定されるものではない。
【００４８】
なお、上述した一実施の形態では、メインバッテリー１が電流センサー６とメインリレー７を介してインバーター８と補機システム１０へ電源を供給する電気自動車を例に上げて説明したが、メインバッテリー１からインバーター８のみへ電源を供給し、補機システム１０へは補助バッテリー５から電源を供給する電気自動車に対しても本願発明を適用することができ、上述したと同様な効果を得ることができる。この場合には、電流センサー６により、メインバッテリー１からインバーター８へ流れる放電電流と、インバーター８からメインバッテリー１へ流れる充電電流を検出することになる。
【００４９】
上述した一実施の形態では、複数個のセルを直列に接続した組電池（メインバッテリー１）を例に上げて説明したが、複数個のセルを並列に接続して複数組の並列セル回路を構成し、それらの並列セル回路を直列に接続した組電池にも本願発明を適用することができる。その場合には、セル電圧検出回路３ｄにより各並列セル回路の電圧、すなわち並列セル回路を構成する複数個の並列接続セルの平均電圧を検出するとともに、この組電池にセル電圧検出回路３ｄのみを接続したときの所定時間当たりの各並列セル回路の電圧降下量ΔＶを基準値として記憶しておき、セル電圧検出回路３ｄにより検出した所定時間当たりの各並列セル回路の電圧降下量ΔＶを基準値と比較し、両者がほぼ等しい並列セル回路を抽出する。このとき、容量調整回路３ｅにより容量調整が行われている並列セル回路は抽出しない。そして、抽出した並列セル回路が組電池の全並列セル回路に占める割合を求め、その割合が所定の割合以上の場合に電流センサー６に放電電流も充電電流も流れていないと判定する。
【００５０】
なお、複数組の並列セル回路から構成される組電池の場合には、各並列セル回路の電圧を複数の範囲に分割し、組電池にセル電圧検出回路３ｄのみを接続したときの所定時間当たりの各並列セル回路の各電圧範囲ごとの電圧降下量を基準値としてメモリ３ｂに記憶しておき、セル電圧検出回路３ｄにより検出した所定時間当たりの各並列セル回路の電圧降下量ΔＶを、メモリ３ｂに記憶されている各並列セル回路ごとの電圧範囲に応じた基準値と比較し、両者がほぼ等しい並列セル回路を抽出するようにしてもよい。
【００５１】
上述した一実施の形態では、セル電圧検出回路３ｄにより各セル１ａ〜１ｄごとにセル電圧Ｖcとセル電圧降下量ΔＶを検出し、これらの検出値に基づいて電流センサー６に充放電電流が流れているか否かを判定する例を示したが、電圧センサー１１により組電池（メインバッテリー１）の総電圧とその電圧降下量を検出し、それらの検出値に基づいて電流センサー６に充放電電流が流れているか否かを判定するようにしてもよい。その場合には、組電池（メインバッテリー１）に総電圧を検出する電圧センサー１１のみを接続したときの所定時間当たりの組電池の総電圧降下量を基準値として記憶しておき、電圧センサー１１により検出した所定時間当たりの組電池の実際の総電圧降下量を基準値と比較し、両者がほぼ等しい場合に電流センサー６に充放電電流が流れていないと判定する。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施の形態の構成を示す図である。
【図２】容量調整回路の詳細を示す図である。
【図３】各セルのセル電圧に対する所定時間当たりのセル電圧降下量の基準値を示す図である。
【図４】セル電圧降下の特性を示す図である。
【図５】メインバッテリーのセル電圧検出回路における容量調整時の電圧降下を説明するための図である。
【図６】一実施の形態の容量調整処理を示すフローチャートである。
【図７】一実施の形態のオフセット補正処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ メインバッテリー
１ａ〜１ｄ セル
３ バッテリーコントローラー
３ａ ＣＰＵ
３ｂ メモリ
３ｃ タイマー
３ｄ セル電圧検出回路
３ｅ 容量調整回路
４ 車両コントローラー
５ 補助バッテリー
６ 電流センサー
７ メインリレー
８ インバーター
９ 走行駆動用交流モーター
１０ 補機システム
１１ 電圧センサー
１２ 温度センサー
１３ メインスイッチ
２１〜２４ 電圧センサー
２５〜２８ 放電回路
Ｒ１〜Ｒ４ 抵抗器
Ｔｒ１〜Ｔｒ４ トランジスター
ｒ１〜ｒ５ 回路抵抗
【発明の属する技術分野】
本発明は電気自動車の制御装置に関し、特に、電流センサーによる電流検出精度を改善したものである。
【０００２】
【従来の技術】
電気自動車では、バッテリーの充放電および残存容量を管理するために充放電電流を正確にモニターする必要がある。このため、バッテリーが非充放電状態のときの電流センサーの出力をオフセット値として記憶しておき、通常状態における電流センサーの検出値をオフセット値で補正してバッテリーの充放電電流を検出するようにした電気自動車の制御装置が知られている（例えば特開平１１−１５０８７３号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の電気自動車の制御装置では、電気自動車のキースイッチと充電を指令する充電スイッチがともにオフのとき、つまり電気自動車の休止状態をバッテリーの非充放電状態とし、この非充放電状態のときの電流センサーの出力をオフセット値として検出しているので、電流センサーのオフセットを検出できる機会が少なく、そのため電気自動車の通常運行時には電流センサーによる検出値のオフセット補正が正しく行われず、電流検出精度が低いという問題がある。
【０００４】
本発明の目的は、車両の運行中にも電流センサーのオフセット値を検出して電流検出値のオフセット補正を行い、電流検出精度を向上させることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
（１） 本発明は、組電池に総電圧検出回路のみを接続したときの所定時間当たりの組電池の総電圧降下量を基準値として記憶しておき、総電圧検出回路により検出した所定時間当たりの組電池の総電圧降下量を基準値と比較し、両者がほぼ等しい場合に、電流検出センサーに放電電流も充電電流も流れていないと判定する。そして、電流検出センサーに放電電流も充電電流も流れていないと判定されたときの電流検出センサーの出力をオフセット値として記憶し、電流検出センサーによる放電電流または充電電流の検出値をオフセット値により補正する。
（２） 本発明はまた、組電池に電圧検出回路のみを接続したときの所定時間当たりの各セルまたは各並列セル回路の電圧降下量を基準値として記憶しておき、電圧検出回路により検出した所定時間当たりの各セルまたは各並列セル回路の電圧降下量を各セルまたは各並列セル回路ごとの基準値と比較し、両者がほぼ等しいセルまたは並列セル回路を抽出する。そして、抽出したセルまたは並列セル回路が組電池の全セルまたは全並列セル回路に占める割合を求め、その割合が所定の割合以上の場合に電流検出センサーに放電電流も充電電流も流れていないと判定し、そのときの電流検出センサーの出力をオフセット値として記憶し、電流検出センサーによる放電電流または充電電流の検出値をオフセット値により補正する。
【０００６】
【発明の効果】
本発明によれば、車両の運行中にも電流検出センサーのオフセット値を検出して充放電電流検出値のオフセット補正を行うことができ、電流検出精度を向上させることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本願発明の電気自動車の制御装置を電気自動車（ＥＶ）の組電池（以下、バッテリーと呼ぶ）に適用した一実施の形態を説明する。なお、本願発明の電気自動車の制御装置は電気自動車（ＥＶ）のバッテリーに限定されず、ハイブリッド車両（ＨＥＶ）のバッテリーなど、あらゆる装置に用いられる複数の単電池（以下、セルと呼ぶ）が直列に接続されたバッテリーに適用することができる。
【０００８】
図１は一実施の形態の構成を示す。一実施の形態の組電池１は４個のセル１ａ〜１ｄを直列に接続したものである。この一実施の形態では、バッテリーコントローラー３および車両コントローラー４へ制御電源を供給する補助バッテリー５と区別するため、組電池１をメインバッテリーと呼ぶ。なお、この一実施の形態では図示と説明の便宜上、４個のセルを直列に接続した組電池を例に上げて説明するが、セルの直列接続数はこの一実施の形態に限定されず、電気自動車には例えば９６個のセルを直列に接続した組電池を用いることがある。
【０００９】
また、複数個のセルを並列に接続して複数組の並列セル回路を構成し、それらの並列セル回路を直列に接続した組電池に対しても本願発明を適用することができる。その場合、並列ブロック内のセルの並列接続数と並列ブロックの直列接続数は特に限定されない。このような複数のセルが直並列に接続された組電池に対しては、並列ブロック単位でセル開放電圧および充電容量ＳＯＣ（State Of Charge）を検出し、並列ブロック単位で容量調整を行う。
【００１０】
このメインバッテリー１は電流センサー６とメインリレー７を介してインバーター８と補機システム１０へ接続され、インバーター８と補機システム１０へ直流電力を供給する。インバーター８は、メインバッテリー１の直流電力を交流電力に変換して走行駆動用交流モーター９に印加し、モーター９を駆動して電気自動車を走行させる。インバーター８はまた、車両の制動時にモーター９で発生した交流回生電力を直流電力に変換し、メインバッテリー１を充電する。
【００１１】
バッテリーコントローラー３はＣＰＵ３ａ、メモリ３ｂ、タイマー３ｃ、セル電圧検出回路３ｄ、容量調整回路３ｅなどから構成され、メインバッテリー１の充放電と容量調整を制御する。セル電圧検出回路３ｄは、メインバッテリー１の各セル１ａ〜１ｄの端子電圧を検出する。容量調整回路３ｅは、セル電圧検出回路３ｄで検出された各セル１ａ〜１ｄの端子電圧に基づいてセル１ａ〜１ｄ間の容量バラツキを補正する。この容量調整回路３ｅの詳細については後述する。
【００１２】
車両コントローラー４は、インバーター８と補機システム１０を制御して電気自動車の走行と補機の作動を制御する。なお、補機システム１０には空調装置、灯火類、ワイパーなどの車両の電装品が含まれる。電流センサー６は、バッテリー１からインバーター８および補機システム１０へ流れる放電電流と、インバーター８からバッテリー１へ流れる回生充電電流とを検出し、ＣＰＵ３ａへ出力する。メインリレー７はＣＰＵ３ａにより開閉され、メインバッテリー１とその負荷（モーター９および補機システム１０）との間の接続と開放を行う。
【００１３】
電圧センサー１１はメインバッテリー１の両端電圧を検出し、ＣＰＵ３ａへ出力する。また、温度センサー１２はメインバッテリー１の温度を検出し、ＣＰＵ３ａへ出力する。メインスイッチ１３は、エンジンを走行駆動源とする従来の自動車のイグニッションスイッチに相当するものであり、電気自動車のメインキーが走行位置に設定されると閉路（オン）する。
【００１４】
図２は容量調整回路３ｅの詳細を示す。メインバッテリー１のセル１ａには、抵抗器Ｒ１とトランジスターＴｒ１の直列回路２５が並列に接続される。同様に、セル１ｂ〜１ｄにもそれぞれ、抵抗器Ｒ２〜Ｒ４とトランジスターＴｒ２〜Ｔｒ４の直列回路２６〜２８が並列に接続される。この抵抗器Ｒ１〜Ｒ４とトランジスターＴｒ１〜Ｔｒ４の直列回路２５〜２８は、各セル１ａ〜１ｄの充電電気量を放電するための回路であり、抵抗器Ｒ１〜Ｒ４は放電抵抗、トランジスターＴｒ１〜Ｔｒ４は放電と停止を行うスイッチである。なお、この一実施の形態では放電回路２５〜２８のスイッチにトランジスターＴｒ１〜Ｔｒ４を用いた例を示すが、トランジスター以外のＦＥＴなどの半導体スイッチング素子や、リレーなどを用いてもよい。
【００１５】
ＣＰＵ３ａは、各セル１ａ〜１ｄに接続される各トランジスターＴｒ１〜Ｔｒ４のベースへ信号を送り、トランジスターＴｒ１〜Ｔｒ４ごとにオン（導通）とオフ（非導通）を制御する。トランジスターＴｒ１〜Ｔｒ４がオンすると、各セル１ａ〜１ｄの充電電気量が抵抗器Ｒ１〜Ｒ４を介して放電し、放電分だけ充電電気量、すなわち充電容量ＳＯＣが減少する。ＣＰＵ３ａは、各セル１ａ〜１ｄの放電時間の間、各トランジスターＴｒ１〜Ｔｒ４をオンする。
【００１６】
各トランジスターＴｒ１〜Ｔｒ４のコレクターとエミッター間にはそれぞれ、電圧センサー２１〜２４が接続される。トランジスターＴｒ１〜Ｔｒ４がオンするとコレクター〜エミッター間電圧がほぼ０Ｖになり、オフするとコレクター〜エミッター間電圧が各セル１ａ〜１ｄの両端電圧になる。ＣＰＵ３ａは、電圧センサー２１〜２４によりトランジスターＴｒ１〜Ｔｒ４のコレクター〜エミッター間電圧をモニターし、各トランジスターＴｒ１〜Ｔｒ４の動作状況、つまり各セル１ａ〜１ｄの容量調整状況を確認する。
【００１７】
容量調整回路３ｅは、メインバッテリー１のセル１ａ〜１ｄ単位で容量調整を行い、いずれかのセルが過充電状態または過放電状態になってメインバッテリー１の容量を十分に利用できなくなるのを防止する。
【００１８】
上述したように、従来の電気自動車の制御装置では、電気自動車のメインスイッチと充電スイッチがともにオフのとき、つまり電気自動車の休止状態をバッテリーの非充放電状態とし、この非充放電状態のときの電流センサーの出力をオフセット値として検出している。したがって、電流センサーのオフセットを検出できる機会が少なく、そのため電気自動車の通常運行時には電流センサーによる検出値のオフセット補正が正しく行われず、電流検出精度が低い。そこでこの一実施の形態では、以下に説明する方法によって電気自動車の通常の運行中にも電流センサー６のオフセット値を検出し、最新のオフセット値により電流検出値を補正して電流検出精度を向上する。
【００１９】
メインバッテリー１の各セル１ａ〜１ｄには、バッテリーコントローラー３のセル電圧検出回路３ｄが接続されており、このセル電圧検出回路３ｄによりメインバッテリー１の各セル１ａ〜１ｄの充電電気量が放電され、常に電力が消費されている。このセル電圧検出回路３ｄによる各セル１ａ〜１ｄの電力消費量は、セルごとに異なる。
【００２０】
そこで、予めセル１ａ〜１ｄごとのセル電圧検出回路３ｄによる電力消費量を測定し、図３に示すような電力消費量をセル電圧降下量で表したマップデータを作成してメモリ３ｂに記憶しておく。図３は、各セル１ａ〜１ｄのセル電圧Ｖcが２Ｖ、３Ｖ、４Ｖのときの、所定時間当たりのセル電圧降下量ΔＶの基準値を示す。換言すれば、このセル電圧降下量ΔＶの基準値は、メインバッテリー１にセル電圧検出回路３ｄのみを接続したときの所定時間当たりの各セル１ａ〜１ｄの電圧降下量である。図において、例えば、セル１ｂは、その充電電気量をセル電圧検出回路３ｄにより消費し、セル電圧Ｖc＝２Ｖ時には所定時間にΔＶ＝ｘ21[ｍＶ]のセル電圧降下が発生し、セル電圧Ｖc＝３Ｖ時には所定時間にΔＶ＝ｘ22[ｍＶ]のセル電圧降下が発生し、セル電圧Ｖc＝４Ｖ時には所定時間にΔＶ＝ｘ23[ｍＶ]のセル電圧降下が発生する。
【００２１】
なお、この一実施の形態では、回路構成によってセル１ａ〜１ｄごとにセル電圧検出回路３ｄの電力消費量が異なる場合を考慮し、セル１ａ〜１ｄごとにセル電圧降下量ΔＶの基準値を設定する例を示したが、セル間でセル電圧降下量ΔＶが均一またはほぼ均一と見なせる場合には、すべてのセル１ａ〜１ｄに共通のセル電圧降下量ΔＶの基準値を設定すればよい。
【００２２】
セル１ｂのセル電圧Ｖc＝３Ｖにおける所定時間当たりのセル電圧降下量ΔＶの検出値がｘ22[ｍＶ]のときは、セル１ｂの電力（充電電気量）はセル電圧検出回路３ｄのみにより消費されていると考えることができる。このとき、セル１ｂには、セル電圧検出回路３ｄ以外の負荷、すなわちインバーター８と補機システム１０への放電電流は流れておらず、また、インバーター８からの回生充電電流も流れていない、つまり、電流センサー６には充電電流も放電電流も流れていないと考えることができる。なお、このような状況には、インバーター８からの回生電流がすべて補機システム１０へ流れ、メインバッテリー１へ流れない場合も含まれる。
【００２３】
一方、セル電圧降下量ΔＶの検出値がｘ22[ｍＶ]を超えているときは、セル１ｂの電力がセル電圧検出回路３ｄで消費されるとともに、それ以外の負荷、すなわちインバーター８および補機システム１０で消費されている。このとき、セル１ｂからセル電圧検出回路３ｄへ放電電流が流れるとともに、セル１ｂから電流センサー６を介してインバーター８および補機システム１０へ放電電流が流れる。
【００２４】
また、セル電圧降下量ΔＶの検出値がｘ22[ｍＶ]より少ないとき、つまりセル電圧が上昇しているときには、セル１ｂの電力がセル電圧検出回路３ｄにより消費されると同時に、セル１ｂ自身がインバーター８からの回生充電電流により充電されていると考えることができる。このとき、セル１ｂからセル電圧検出回路３ｄへ放電電流が流れると同時に、インバーター８から電流センサー６を介してセル１ｂへ回生充電電流が流れる。
【００２５】
ところで、セル電圧検出回路３ｄの電力消費によるセル電圧降下量ΔＶは、図４に示すように、セル電圧Ｖcに対して一次式で表される特性を有している。したがって、セル電圧Ｖcが２Ｖ、３Ｖ、４Ｖ以外のそれらの中間電圧のときは図３に示すマップデータを用いて補間演算を行い、中間電圧Ｖcに対するセル電圧降下量ΔＶを求めればよい。
【００２６】
このように、セル１ｂの所定時間当たりのセル電圧降下量ΔＶの検出値が図３に示す基準値に等しいときは、電流センサー６には充放電電流が流れていないと判定することができ、このときの電流センサー６の出力はオフセットである。なお、セル電圧降下量ΔＶが図３に示す基準値に等しいか否かの判定に際しては、図３に示すセル電圧降下量ΔＶに適当な許容幅を設ける。また、ここではセル１ｂを例に上げて説明したが、他のセル１ａ、１ｃ、１ｄについても同様である。
【００２７】
以上説明した電流センサー６に充放電電流が流れているか否かの判定は、メインバッテリー１の各セル１ａ〜１ｄごとに行う。そして、メインバッテリー１を構成する直列接続セルの全数の内、電流センサー６に充放電電流が流れていないと判定されたセルが所定の割合、この一実施の形態では８０％を超えた場合には、真に電流センサー６に充放電電流は流れていないと判定する。
【００２８】
ところで、メインバッテリー１の各セル１ａ〜１ｄには、セル電圧検出回路３ｄ以外に容量調整回路３ｅの放電回路２５〜２８が接続されている。セル１ａ〜１ｄの容量調整が行われているとき、すなわち放電回路２５〜３８のトランジスターＴｒ１〜Ｔｒ４がオンしてセル１ａ〜１ｄの放電が行われているときは、セル１ａ〜１ｄからセル電圧検出回路３ｄの他に容量調整回路３ｅの放電回路２５〜２８へも放電電流が流れる。
【００２９】
図５は、メインバッテリー１のセル電圧検出回路３ｄにおける容量調整時の電圧降下を説明するための図である。図において、ｒ１〜ｒ５は電圧検出用測定ラインの回路抵抗を表す抵抗である。今、メインバッテリー１のセル１ｃの放電回路２７に放電電流Ｉｃが流れ、容量調整が行われているとすると、回路抵抗ｒ３とｒ４に放電電流Ｉｃによる電圧降下｛（ｒ３＋ｒ４）・Ｉｃ｝が発生し、セル電圧検出回路３ｄにより検出される容量調整中のセル１ｃの電圧Ｖcは電圧降下分｛（ｒ３＋ｒ４）・Ｉｃ｝だけ低くなる。
【００３０】
したがって、容量調整中のセル１ｃに対して所定時間当たりのセル電圧降下量ΔＶを測定すると、測定結果に大きな誤差が含まれ、それにより電流センサー６に充放電電流が流れているか否かの判定を誤るおそれがある。そこでこの一実施の形態では、容量調整中のセル１ｃを、電流センサー６に充放電電流が流れているか否かの判定対象から除外する。
【００３１】
なお、容量調整中のセル１ｃの上下のセル１ｂ、１ｄでもそれぞれ、電圧降下分（ｒ３・Ｉｃ）、（ｒ４・Ｉｃ）だけセル電圧Ｖcが低くなる。しかしながら、これらの容量調整中のセル１ｃの上下のセル１ｂ、１ｄにおけるセル電圧Ｖcの測定誤差は、容量調整中のセル１ｃに比べて少ないので、この一実施の形態では容量調整中のセル１ｃの上下のセル１ｂ、１ｄについては電流センサー６に充放電電流が流れているか否かの判定対象にする。
【００３２】
したがって、容量調整中のセル１ｃを除外した残りすべてのメインバッテリー１の直列接続セル１ａ、１ｂ、１ｄの内、電流センサー６に充放電電流が流れていないと判定されたセルが所定の割合、この一実施の形態では８０％を超えた場合には、電流センサー６に充放電電流が流れていないと判定する。このときの電流センサー６の出力はオフセットであり、このオフセット値を検出しオフセット補正用としてメモリ３ｂに記憶する。その後、電流センサー６による電流検出値からメモリ３ｂに記憶されているオフセット値を減算し、正しい充放電電流検出値を得る。
【００３３】
なお、電流センサー６にメインバッテリー１の充放電電流が流れていないと判定されるたびに電流センサー６の最新のオフセット値を検出し、その最新のオフセット値によりメモリ３ｂに記憶されているオフセット値を更新する。
【００３４】
図６は一実施の形態の容量調整処理を示すフローチャートである。バッテリーコントローラー３のＣＰＵ３ａは、メインスイッチ１３がオンするとセル電圧検出回路３ｄと容量調整回路３ｅを制御し、セル１ａ〜１ｄの容量調整を開始する。
【００３５】
ステップ１において、メインスイッチ１３がオンしてからメインリレー７がオン（閉路）するまでの間、すなわちメインバッテリー１が無負荷状態にある間に、セル電圧検出回路３ｄにより各並列ブロック１ａ〜１ｄのセル開放電圧Ｖoを検出する。ステップ２では、検出した各セル１ａ〜１ｄのセル開放電圧Ｖoの中から最小値minＶoを抽出し、容量調整目標値に決定する。これにより、最小値minＶoのセル以外のセルでは、セル開放電圧Ｖoが最小値minＶoになるまで容量調整回路３ｅの放電回路２５〜２８により充電容量を放電する。
【００３６】
続くステップ３で、各セル１ａ〜１ｄのセル開放電圧Ｖoとそれらの最小値minＶoとの偏差に応じて、各セル１ａ〜１ｄごとに放電時間を決定する。なお、放電時間は電池の種類、セル総数、放電電流などに基づいて最適値を決定する。ステップ４において、最小セル開放電圧minＶoのセル以外のすべてのセルに対して、容量調整回路３ｅの放電回路２５〜２８により放電を開始するとともに、各容量調整対象セルごとにタイマー３ｃにより放電時間の計時を開始する。
【００３７】
ステップ５で、すべての容量調整対象セルにおいて放電時間が経過したか否かを確認し、すべての容量調整対象セルの放電時間が経過したら容量調整処理を終了する。一方、容量調整対象セルの中でまだ放電時間が経過していないセルがある場合はステップ６へ進み、メインスイッチ１３がオフされたか否かを確認する。メインスイッチ１３がオフされているときは容量調整処理を終了し、オフされていなければステップ５へ戻って容量調整を続ける。
【００３８】
図７は、一実施の形態のオフセット補正処理を示すフローチャートである。バッテリーコントローラー３のＣＰＵ３ａは、メインスイッチ１３がオンすると電流センサー６のオフセット値を検出して検出電流値のオフセット補正を開始する。
【００３９】
ステップ１１において、電圧センサー２１〜２４によりメインバッテリー１のセル１ａ〜１ｄの中から容量調整中のセルを検出する。上述したように、容量調整中のセルでは電流センサー６に充放電電流が流れているか否かの判定を誤るおそれがあるので、容量調整中のセルを判定対象から除外する。なお、容量調整回路３ｅのトランジスターＴｒ１〜Ｔｒ４のオン、オフの状況、あるいはタイマー３ｃによる各セル１ａ〜１ｄの放電時間の計時状況に基づいて容量調整中のセルを検出してもよい。
【００４０】
次に、ステップ１２で、メインバッテリー１の容量調整中のセルを除くすべてのセル１ａ〜１ｄに対し、セル電圧検出回路３ｄにより所定時間当たりのセル電圧降下量ΔＶを検出する。具体的には、セル電圧降下量ΔＶの検出対象セルごとに所定時間間隔で前後２回、セル電圧Ｖcｎ（ｎはセル番号）を検出し、先に検出したセル電圧Ｖc1ｎから後で検出したセル電圧Ｖc2ｎを減じてセル電圧降下量ΔＶｎを検出する。
【００４１】
ステップ１３では、メモリ３ｂに記憶されているセル電圧降下量ΔＶの基準値のマップデータ（図３参照）から、ステップ１２で検出したセル電圧Ｖcに応じた基準値を補間演算により求める。続くステップ１４において、容量調整中のセルを除くすべてのセルごとに、セル電圧降下量ΔＶの検出値（ステップ１２）を基準値（ステップ１３）と比較し、両者がほぼ等しいセルを抽出する。
【００４２】
ステップ１５で、メインバッテリー１の容量調整中のセルを除くすべてのセルの内で、セル電圧降下量ΔＶの検出値が基準値にほぼ等しいセルの割合が所定の割合、この一実施の形態では８０％以上か否かを確認する。セル電圧降下量ΔＶの検出値が基準値にほぼ等しいセルの割合が所定の割合以上の場合はステップ１６へ進み、そうでなければステップ１８へ進む。
【００４３】
ステップ１６では、電流センサー６に充放電電流が流れていないと判定し、現在の電流センサー６の出力を最新のオフセット値としてメモリ３ｂに記憶する。ステップ１７では、メモリ３ｂに記憶されている最新のオフセット値を用いて電流センサー６の検出値を補正する。ステップ１８でメインスイッチ１３がオフされたか否かを確認し、メインスイッチ１３がオフされると処理を終了し、オフされていなければステップ１１へ戻って上述した処理を繰り返す。
【００４４】
このように一実施の形態によれば、メインバッテリー１にセル電圧検出回路３ｄのみを接続したときの所定時間当たりの各セル１ａ〜１ｄのセル電圧降下量ΔＶを基準値として記憶しておき、セル電圧検出回路３ｄにより検出した所定時間当たりの各セル１ａ〜１ｄのセル電圧降下量ΔＶを基準値と比較し、両者がほぼ等しいセルを抽出する。そして、抽出したセルがメインバッテリー１の全セル１ａ〜１ｄに占める割合を求め、その割合が所定の割合以上の場合に電流センサー６に放電電流も充電電流も流れていないと判定し、そのときの電流センサー６の出力をオフセット値として記憶し、電流センサー６による放電電流または充電電流の検出値をオフセット値により補正するようにしたので、車両の運行中にも電流センサー６のオフセット値を検出して充放電電流検出値のオフセット補正を行うことができ、電流検出精度を向上させることができる。
【００４５】
また、一実施の形態によれば、容量調整回路３ｅにより容量調整が行われているセルを、電流センサー６に充放電電流が流れているか否かの判定対象セルから除外したので、電流センサー６に充放電電流が流れていないことを正確に判定することができ、正確なオフセット値を検出することができる。
【００４６】
さらに、一実施の形態によれば、各セル１ａ〜１ｄの電圧Ｖcを複数の範囲に分割し、各電圧範囲ごとにメインバッテリー１にセル電圧検出回路３ｄのみを接続したときの所定時間当たりの各セル１ａ〜１ｄのセル電圧降下量ΔＶを基準値として記憶し、セル電圧検出回路３ｄにより検出した所定時間当たりの各セル１ａ〜１ｄのセル電圧降下量ΔＶを、各セル１ａ〜１ｄごとの電圧範囲に応じた基準値と比較し、両者がほぼ等しいセルを電流センサー６に充放電電流が流れているか否かの判定対象セルとして抽出するようにしたので、電流センサー６に充放電電流が流れていないことをさらに正確に判定することができ、正確なオフセット値を検出することができる。
【００４７】
特許請求の範囲の構成要素と一実施の形態の構成要素との対応関係は次の通りである。すなわち、メインバッテリー１が組電池を、インバーター８がモーター駆動制御回路を、補機システム１０が車両補機を、電流センサー６が電流検出センサーを、セル電圧検出回路３ｄが電圧検出回路を、メモリ３ｂが基準値記憶回路およびオフセット記憶回路を、ＣＰＵ３ａが判定回路、セル抽出回路および補正回路をそれぞれ構成する。なお、本発明の特徴的な機能を損なわない限り、各構成要素は上記構成に限定されるものではない。
【００４８】
なお、上述した一実施の形態では、メインバッテリー１が電流センサー６とメインリレー７を介してインバーター８と補機システム１０へ電源を供給する電気自動車を例に上げて説明したが、メインバッテリー１からインバーター８のみへ電源を供給し、補機システム１０へは補助バッテリー５から電源を供給する電気自動車に対しても本願発明を適用することができ、上述したと同様な効果を得ることができる。この場合には、電流センサー６により、メインバッテリー１からインバーター８へ流れる放電電流と、インバーター８からメインバッテリー１へ流れる充電電流を検出することになる。
【００４９】
上述した一実施の形態では、複数個のセルを直列に接続した組電池（メインバッテリー１）を例に上げて説明したが、複数個のセルを並列に接続して複数組の並列セル回路を構成し、それらの並列セル回路を直列に接続した組電池にも本願発明を適用することができる。その場合には、セル電圧検出回路３ｄにより各並列セル回路の電圧、すなわち並列セル回路を構成する複数個の並列接続セルの平均電圧を検出するとともに、この組電池にセル電圧検出回路３ｄのみを接続したときの所定時間当たりの各並列セル回路の電圧降下量ΔＶを基準値として記憶しておき、セル電圧検出回路３ｄにより検出した所定時間当たりの各並列セル回路の電圧降下量ΔＶを基準値と比較し、両者がほぼ等しい並列セル回路を抽出する。このとき、容量調整回路３ｅにより容量調整が行われている並列セル回路は抽出しない。そして、抽出した並列セル回路が組電池の全並列セル回路に占める割合を求め、その割合が所定の割合以上の場合に電流センサー６に放電電流も充電電流も流れていないと判定する。
【００５０】
なお、複数組の並列セル回路から構成される組電池の場合には、各並列セル回路の電圧を複数の範囲に分割し、組電池にセル電圧検出回路３ｄのみを接続したときの所定時間当たりの各並列セル回路の各電圧範囲ごとの電圧降下量を基準値としてメモリ３ｂに記憶しておき、セル電圧検出回路３ｄにより検出した所定時間当たりの各並列セル回路の電圧降下量ΔＶを、メモリ３ｂに記憶されている各並列セル回路ごとの電圧範囲に応じた基準値と比較し、両者がほぼ等しい並列セル回路を抽出するようにしてもよい。
【００５１】
上述した一実施の形態では、セル電圧検出回路３ｄにより各セル１ａ〜１ｄごとにセル電圧Ｖcとセル電圧降下量ΔＶを検出し、これらの検出値に基づいて電流センサー６に充放電電流が流れているか否かを判定する例を示したが、電圧センサー１１により組電池（メインバッテリー１）の総電圧とその電圧降下量を検出し、それらの検出値に基づいて電流センサー６に充放電電流が流れているか否かを判定するようにしてもよい。その場合には、組電池（メインバッテリー１）に総電圧を検出する電圧センサー１１のみを接続したときの所定時間当たりの組電池の総電圧降下量を基準値として記憶しておき、電圧センサー１１により検出した所定時間当たりの組電池の実際の総電圧降下量を基準値と比較し、両者がほぼ等しい場合に電流センサー６に充放電電流が流れていないと判定する。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施の形態の構成を示す図である。
【図２】容量調整回路の詳細を示す図である。
【図３】各セルのセル電圧に対する所定時間当たりのセル電圧降下量の基準値を示す図である。
【図４】セル電圧降下の特性を示す図である。
【図５】メインバッテリーのセル電圧検出回路における容量調整時の電圧降下を説明するための図である。
【図６】一実施の形態の容量調整処理を示すフローチャートである。
【図７】一実施の形態のオフセット補正処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ メインバッテリー
１ａ〜１ｄ セル
３ バッテリーコントローラー
３ａ ＣＰＵ
３ｂ メモリ
３ｃ タイマー
３ｄ セル電圧検出回路
３ｅ 容量調整回路
４ 車両コントローラー
５ 補助バッテリー
６ 電流センサー
７ メインリレー
８ インバーター
９ 走行駆動用交流モーター
１０ 補機システム
１１ 電圧センサー
１２ 温度センサー
１３ メインスイッチ
２１〜２４ 電圧センサー
２５〜２８ 放電回路
Ｒ１〜Ｒ４ 抵抗器
Ｔｒ１〜Ｔｒ４ トランジスター
ｒ１〜ｒ５ 回路抵抗
Claims (5)
- 複数個の単電池（以下、セルという）を直列に接続した組電池、または、複数個のセルを並列に接続して複数組の並列セル回路を構成し、それらの並列セル回路を直列に接続した組電池と、
前記組電池を電源とするモーター駆動制御回路を搭載した電気自動車の制御装置であって、
前記組電池から前記モーター駆動制御回路への放電電流と、前記モーター駆動制御回路から前記組電池への充電電流を検出する電流検出センサーと、
前記組電池の総電圧を検出する総電圧検出回路と、
前記組電池に前記総電圧検出回路のみを接続したときの所定時間当たりの前記組電池の総電圧降下量を基準値として記憶する基準値記憶回路と、
前記総電圧検出回路により検出した所定時間当たりの前記組電池の総電圧降下量を前記基準値記憶回路に記憶されている基準値と比較し、両者がほぼ等しい場合に、前記電流検出センサーに放電電流も充電電流も流れていないと判定する判定回路と、
前記判定回路により前記電流検出センサーに放電電流も充電電流も流れていないと判定されたときの前記電流検出センサーの出力をオフセット値として記憶するオフセット記憶回路と、
前記電流検出センサーによる放電電流または充電電流の検出値を前記オフセット記憶回路に記憶されているオフセット値により補正する補正回路とを備えることを特徴とする電気自動車の制御装置。 - 複数個の単電池（以下、セルという）を直列に接続した組電池、または複数個のセルを並列に接続して複数組の並列セル回路を構成し、それらの並列セル回路を直列に接続した組電池と、
前記組電池を電源とするモーター駆動制御回路を搭載した電気自動車の制御装置であって、
前記組電池から前記モーター駆動制御回路への放電電流と、前記モーター駆動制御回路から前記組電池への充電電流を検出する電流検出センサーと、
前記組電池の各セルまたは各並列セル回路に接続され、前記各セルまたは前記各並列セル回路の電圧を検出する電圧検出回路と、
前記組電池に前記電圧検出回路のみを接続したときの所定時間当たりの前記各セルまたは前記各並列セル回路の電圧降下量を基準値として記憶する基準値記憶回路と、
前記電圧検出回路により検出した所定時間当たりの前記各セルまたは前記各並列セル回路の電圧降下量を前記基準値記憶回路に記憶されている前記各セルまたは前記各並列セル回路ごとの基準値と比較し、両者がほぼ等しい前記セルまたは前記並列セル回路を抽出するセル抽出回路と、
前記セル抽出回路により抽出したセルまたは並列セル回路が前記組電池の全セルまたは全並列セル回路に占める割合を求め、その割合が所定の割合以上の場合に前記電流検出センサーに放電電流も充電電流も流れていないと判定する判定回路と、
前記判定回路により前記電流検出センサーに放電電流も充電電流も流れていないと判定されたときの前記電流検出センサーの出力をオフセット値として記憶するオフセット記憶回路と、
前記電流検出センサーによる放電電流または充電電流の検出値を前記オフセット記憶回路に記憶されているオフセット値により補正する補正回路とを備えることを特徴とする電気自動車の制御装置。 - 請求項２に記載の電気自動車の制御装置において、
前記各セルまたは前記各並列セル回路ごとに放電回路を有し、これらの放電回路で前記各セルまたは前記各並列セル回路の充電電気量を放電して前記各セルまたは前記各並列セル回路の容量調整を行う容量調整回路を備え、
前記セル抽出回路は、前記容量調整回路により容量調整が行われているセルまたは並列セル回路を抽出しないことを特徴とする電気自動車の制御装置。 - 請求項２または請求項３に記載の電気自動車の制御装置において、
前記基準値記憶回路は、前記各セルまたは前記各並列セル回路の電圧を複数の範囲に分割し、前記組電池に前記電圧検出回路のみを接続したときの所定時間当たりの前記各セルまたは前記各並列セル回路の前記各電圧範囲ごとの電圧降下量を基準値として記憶し、
前記セル抽出回路は、前記電圧検出回路により検出した所定時間当たりの前記各セルまたは前記各並列セル回路の電圧降下量を、前記基準値記憶回路に記憶されている前記各セルまたは前記各並列セル回路ごとの前記電圧範囲に応じた基準値と比較し、両者がほぼ等しいセルまたは並列セル回路を抽出することを特徴とする電気自動車の制御装置。 - 請求項１〜４のいずれかの項に記載の電気自動車の制御装置において、
前記組電池から電力を供給して駆動する車両補機を備え、
前記電流検出センサーは、前記組電池から前記モーター駆動制御回路および前記車両補機への放電電流と、前記モーター駆動制御回路から前記組電池への充電電流を検出することを特徴とする電気自動車の制御装置。
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