JP2020054043A - 退避走行装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】バッテリの過放電を抑制すること。【解決手段】車両10は、バッテリ11と、電圧検出部15と、監視部16と、電池ECU21と、駆動ECU31と、を備える。駆動ECU31は、監視部16により電圧検出部15に故障が生じていると判断されると、車両10に退避走行を行わせる。退避走行は、退避走行可能時間内で行われる。退避走行可能時間は、バッテリ11の実使用範囲の下限充電率よりも低い退避走行終了充電率を用いて算出されている。【選択図】図1

Description

本発明は、退避走行装置に関する。
複数の二次電池を接続したバッテリと、バッテリの電力によって駆動する走行用モータと、を備えた車両には、二次電池の過放電を抑制するために二次電池の電圧を検出する電圧検出部が設けられている。車両では、電圧検出部により二次電池の電圧が監視され、二次電池が過放電となる前にバッテリの出力を停止させることが行われている。
電圧検出部が故障した状態でバッテリの放電を行うと、二次電池の電圧を検出できず、二次電池が過放電となる場合がある。このため、電圧検出部が故障した場合、車両を安全な場所まで退避させる走行態様である退避走行が行われる。特許文献1に記載のハイブリッド自動車では、バッテリに異常が生じた場合には、走行用モータによる走行を禁止して、エンジンでの走行のみを可能にすることで退避走行を行っている。これにより、走行用モータの駆動によるバッテリの放電を停止させて、二次電池が過放電となることを抑制している。
特開2008−239079号公報
ところで、バッテリの出力を制限することで退避走行を行う場合がある。この場合、電圧検出部が故障した状態でバッテリの放電が行われることになる。
本発明の目的は、バッテリの過放電を抑制することができる退避走行装置を提供することにある。
上記課題を解決する退避走行装置は、複数の二次電池を接続したバッテリと、前記バッテリの電力によって駆動する走行用モータと、を備えた車両に搭載される退避走行装置であって、前記複数の二次電池毎に電圧を検出する電圧検出部と、前記電圧検出部の故障診断を行う故障診断部と、前記故障診断部により前記電圧検出部が故障していると判断された場合、前記バッテリの出力を制限することで前記車両に退避走行を行わせる退避走行制御部と、を備え、前記退避走行制御部は、前記故障診断部により前記電圧検出部が故障していると判断された場合、前記バッテリの実使用範囲の下限充電率よりも低い充電率である退避走行終了充電率から算出された退避走行可能時間内で、前記車両に前記退避走行を行わせる。
これによれば、電圧検出部が故障した場合、退避走行可能時間内で退避走行が行われる。退避走行可能時間は、退避走行終了充電率から算出されているため、退避走行可能時間が経過するまで退避走行を行っても、バッテリの充電率は退避走行終了充電率を下回らない。従って、バッテリの充電率が過度に下がることが抑制され、バッテリが過放電となることを抑制できる。
上記退避走行装置について、予め算出された前記退避走行可能時間を記憶した記憶部を備え、前記退避走行可能時間は、前記バッテリの充電率が前記実使用範囲の下限充電率である時点での前記バッテリの残電力量から、前記バッテリの充電率が前記退避走行終了充電率である時点での前記バッテリの残電力量を減算した値を、前記退避走行時に必要な電力で除算することで算出されていてもよい。
これによれば、電圧検出部が故障した場合、予め算出された退避走行時間内で退避走行が行われる。従って、電圧検出部が故障した際に退避走行可能時間を算出する必要がなく、退避走行装置が行う制御が容易となる。
上記退避走行装置について、前記電圧検出部が故障していると判断された時点での前記バッテリの残電力量から、前記バッテリの充電率が前記退避走行終了充電率である時点での前記バッテリの残電力量を減算した値を、前記退避走行時に必要な電力で除算することで前記退避走行可能時間を算出する算出部を備えていてもよい。
これによれば、電圧検出部が故障した場合、算出部により退避走行可能時間が算出される。算出部により算出される退避走行可能時間は、電圧検出部が故障していると判断された時点でのバッテリの残電力量を用いて算出されている。このため、電圧検出部が故障した時点でバッテリの残電力量が多ければ、退避走行可能時間が長くなり、バッテリの残電力量に応じた退避走行可能時間を設定することができる。
上記退避走行装置について、前記電圧検出部が故障していると判断された時点での前記バッテリの残電力量から、前記バッテリの充電率が前記退避走行終了充電率より高い通常走行終了充電率である時点での前記バッテリの残電力量を減算した値を、前記退避走行よりも許容される前記バッテリの最大出力電力が大きい通常走行時に必要な電力で除算することで通常走行可能時間を算出する通常走行時間算出部と、前記バッテリの充電率が前記通常走行終了充電率である時点での前記バッテリの残電力量から、前記バッテリの充電率が前記退避走行終了充電率である時点での前記バッテリの残電力量を減算した値を、前記退避走行時に必要な電力で除算することで前記退避走行可能時間を算出する退避走行時間算出部と、を備え、前記退避走行制御部は、前記故障診断部により前記電圧検出部が故障していると判断された場合、前記通常走行可能時間内で前記車両の通常走行が行われた後に、前記退避走行可能時間内で前記車両に前記退避走行を行わせてもよい。
これによれば、電圧検出部に故障が生じた後にも、通常走行可能時間内で車両の通常走行が行われる。従って、迅速に退避を行うことができる。
上記課題を解決する退避走行装置は、複数の二次電池を接続したバッテリと、前記バッテリの電力によって駆動する走行用モータと、を備えた車両に搭載される退避走行装置であって、前記複数の二次電池毎に電圧を検出する電圧検出部と、前記電圧検出部の故障診断を行う故障診断部と、前記故障診断部により前記電圧検出部が故障していると判断された場合、前記バッテリの出力を制限することで前記車両に退避走行を行わせる退避走行制御部と、を備え、前記退避走行制御部は、前記故障診断部により前記電圧検出部が故障していると判断された場合、前記バッテリの実使用範囲の下限充電率よりも低い充電率である退避走行終了充電率から算出された退避走行可能放電容量内で前記車両に前記退避走行を行わせる。
これによれば、退避走行可能放電容量の放電が行われるまで、退避走行を行うことが可能である。退避走行可能放電容量は、退避走行終了充電率から算出されているため、退避走行可能放電容量の放電が行われるまで退避走行を行っても、バッテリの充電率は退避走行終了充電率を下回らない。従って、バッテリの充電率が過度に下がることが抑制され、バッテリが過放電となることを抑制できる。
上記退避走行装置について、予め算出された前記退避走行可能放電容量を記憶した記憶部を備え、前記退避走行可能放電容量は、前記バッテリの充電率が前記実使用範囲の下限充電率である時点での前記バッテリの残容量から、前記バッテリの充電率が前記退避走行終了充電率である時点での前記バッテリの残容量を減算することで算出されていてもよい。
これによれば、電圧検出部が故障した場合、予め算出された退避走行可能放電容量内で退避走行が行われる。従って、電圧検出部が故障した際に退避走行可能放電容量を算出する必要がなく、退避走行装置が行う制御が容易となる。
上記退避走行装置について、前記電圧検出部が故障していると判断された時点での前記バッテリの残容量から、前記バッテリの充電率が前記退避走行終了充電率である時点での前記バッテリの残容量を減算した値を、前記退避走行可能放電容量とする放電容量算出部を備えていてもよい。
これによれば、電圧検出部が故障した場合、放電容量算出部により退避走行可能放電容量が算出される。放電容量算出部により算出される退避走行可能放電容量は、電圧検出部が故障していると判断された時点でのバッテリの残容量を用いて算出されている。このため、電圧検出部が故障した時点でバッテリの残容量が多ければ、退避走行可能放電容量が多くなり、バッテリの残容量に応じた退避走行可能放電容量を設定することができる。
上記退避走行装置について、前記電圧検出部が故障していると判断された時点での前記バッテリの残容量から、前記バッテリの充電率が前記退避走行終了充電率より高い通常走行終了充電率である時点での前記バッテリの残容量を減算した値を、前記退避走行よりも許容される前記バッテリの最大出力電力が大きい通常走行を行うことが可能な通常走行可能放電容量とする通常走行容量算出部と、前記バッテリの充電率が前記通常走行終了充電率である時点での前記バッテリの残容量から、前記バッテリの充電率が前記退避走行終了充電率である時点での前記バッテリの残容量を減算した値を前記退避走行可能放電容量とする退避走行容量算出部と、を備え、前記退避走行制御部は、前記故障診断部により前記電圧検出部が故障していると判断された場合、前記車両の通常走行により前記通常走行可能放電容量内で前記車両の通常走行が行われた後に、前記退避走行可能放電容量内で前記車両に前記退避走行を行わせてもよい。
これによれば、電圧検出部に故障が生じた後にも、通常走行可能放電容量内で車両の通常走行が行われる。従って、迅速に退避を行うことができる。
本発明によれば、バッテリの過放電を抑制することができる。
車両の概略構成図。 二次電池に設定された種々の充電率を示す模式図。 第1実施形態の電池ECUが行う処理を示すフローチャート。 第2実施形態の電池ECUが行う処理を示すフローチャート。 第3実施形態の電池ECUが行う処理を示すフローチャート。 第4実施形態の電池ECUが行う処理を示すフローチャート。
(第1実施形態)
以下、第1実施形態の退避走行装置について説明する。
図1に示すように、車両10は、バッテリ11と、電流センサ13と、監視IC14と、パワーコントロールユニット17と、走行用モータ18と、車速センサ19と、アクセルセンサ20と、を備える。以下の説明において、パワーコントロールユニット17をPCU17と称する。
バッテリ11は、リチウムイオン電池やニッケル水素電池などの二次電池12を複数備える。バッテリ11は、複数の二次電池12を直列接続したものである。なお、バッテリ11としては、複数の二次電池12を並列接続したものや、複数の二次電池12を接続してモジュール化したものを直列接続、あるいは、並列接続したものでもよい。
電流センサ13は、バッテリ11に直列接続されている。電流センサ13は、バッテリ11の充電電流、及び、バッテリ11の放電電流を測定する。
監視IC14は、電圧検出用の集積回路である。監視IC14は、電圧検出部15と、監視部16と、を備える。電圧検出部15は、複数のポートを備え、各二次電池12の正極及び負極は、電圧検出線によりポートに接続されている。隣り合う二次電池12同士は、互いに接続される側の電極で電圧検出線及びポートを共用している。電圧検出部15は、二次電池12毎の電圧を測定する。
監視部16は、電圧検出部15の故障判定を行う。監視部16は、例えば、電圧検出部15により検出される電圧から故障判定を行う。バッテリ11が正常な場合、電圧検出部15により検出される電圧は所定範囲内に収まる。電圧検出部15により検出される電圧が所定範囲より高ければ過充電、所定範囲より低ければ過放電となる。そして、電圧検出部15により検出される電圧が、電圧検出部15の測定し得る上限値又は下限値に固定されると、監視部16は、電圧検出部15に故障が生じていると判断する。監視部16は、故障診断部として機能している。
PCU17は、バッテリ11の電圧を昇圧させる昇圧コンバータ、及び、直流電力を交流電力に変換するインバータを含む。走行用モータ18は、PCU17を介してバッテリ11に接続されている。走行用モータ18の動力は、図示しない動力伝達機構を介して車軸に伝達される。これにより、車両10は走行する。車両10は、バッテリ11の電力によって駆動する走行用モータ18による走行が可能な電気自動車である。
車速センサ19は、車両10の速度を検出する。アクセルセンサ20は、運転者に操作されるアクセルペダルの操作量、すなわち、アクセル開度を検出する。
車両10は、バッテリ11の充電率[%]の推定などのバッテリ11に関する制御を行う電池ECU21と、PCU17の制御などの車両10の走行に関する制御を行う駆動ECU31と、を備える。電池ECU21は、CPU22と、RAM及びROM等からなる記憶部23と、を備える電子制御ユニット:Electronic Control Unitである。電池ECU21は、電圧検出部15の測定値を取得可能である。電池ECU21は、監視部16の診断結果を取得可能である。電池ECU21は、電流センサ13の測定値を取得可能である。
駆動ECU31は、CPU32と、RAM及びROM等からなる記憶部33と、を備える電子制御ユニット:Electronic Control Unitである。駆動ECU31は、車速センサ19の測定値を取得可能である。駆動ECU31は、アクセルセンサ20の測定値を取得可能である。電池ECU21と駆動ECU31とは、CAN(Controller Area Network)やLIN(Local Interconnect Network)などの通信プロトコルで通信を行うことが可能である。
各ECU21,31は、各種処理のうち少なくとも一部の処理を実行する専用のハードウェア、例えば、特定用途向け集積回路:ASICを備えていてもよい。各ECU21,31は、コンピュータプログラムに従って動作する1つ以上のプロセッサ、ASIC等の1つ以上の専用のハードウェア回路、あるいは、それらの組み合わせを含む回路として構成し得る。プロセッサは、CPU、並びに、RAM及びROM等のメモリを含む。メモリは、処理をCPUに実行させるように構成されたプログラムコードまたは指令を格納している。メモリ、即ち、コンピュータ可読媒体は、汎用または専用のコンピュータでアクセスできるあらゆるものを含む。
バッテリ11の充電率:SOC(State Of Charge)は、電流積算法により推定される。電流積算法は、バッテリ11の充放電電流を積算することにより充電率を推定する方法である。電池ECU21は、バッテリ11の充放電が開始されると、バッテリ11の充放電電流と所定周期との積を所定周期毎に積算することでバッテリ11の充電容量の変化量[Ah]を算出する。電池ECU21は、バッテリ11の充電容量の変化量[Ah]をバッテリ11の満充電容量[Ah]で除算することでバッテリ11の充電率の変化量を算出する。電池ECU21は、バッテリ11の充放電前の充電率に算出した充電率の変化量を加算、あるいは、減算することでバッテリ11の充電率を推定する。
駆動ECU31は、PCU17を制御することで、バッテリ11の直流電力を交流電力に変換しつつ、電圧の変換を行う。駆動ECU31は、アクセルセンサ20から取得したアクセル開度と、車速センサ19から取得した車速からバッテリ11の最大出力電力Woutの範囲内で走行用モータ18のトルク指令を演算する。駆動ECU31は、走行用モータ18のトルクがトルク指令を満たすようにPCU17を制御する。なお、バッテリ11の最大出力電力Woutは、電池ECU21から取得可能である。
駆動ECU31は、監視部16により電圧検出部15に故障が生じていると判断されていない場合、車両10に通常走行を行わせる。一方で、駆動ECU31は、監視部16により電圧検出部15に故障が生じていると判断された場合、車両10に退避走行を行わせる。本実施形態における退避走行とは、最大出力電力Woutを通常走行よりも制限した状態での走行である。退避走行では、最大出力電力Woutが制限されることにより、車速も制限される。通常走行とは、退避走行よりも許容し得る最大出力電力Woutが大きいときの走行である。通常走行では、退避走行よりも最大出力電力Woutが大きいことにより、許容し得る車速も速くなる。本実施形態の通常走行とは、退避走行よりも最大出力電力Woutが制限されていない状態での走行である。
ここで、図2に示すように、バッテリ11には、予め実使用範囲が定められている。実使用範囲とは、バッテリ11が過放電安全限界となる開回路電圧よりも高く、バッテリ11が過充電となる電圧よりも低い開回路電圧の範囲である。なお、開回路電圧とバッテリ11の充電率には相間関係が存在するため、実使用範囲とは、バッテリ11が過放電安全限界となる充電率よりも高く、バッテリ11が過充電となる充電率よりも低い充電率の範囲ともいえる。例えば、開回路電圧が3.0[V]となる実使用範囲の下限充電率〜開回路電圧が4.1[V]となる実使用範囲の上限充電率が実使用範囲となる。以下の説明において、実使用範囲とは、バッテリ11の充電率の範囲を示す。なお、過放電安全限界とは、例えば、保護回路によりバッテリ11の充放電が規制される充電率である。
電池ECU21は、電圧検出部15に故障が生じていない場合、実使用範囲内でのバッテリ11の放電を許容する。また、電池ECU21は、電圧検出部15に故障が生じていない場合にバッテリ11の充電率が実使用範囲の下限充電率よりも低くなると、バッテリ11の最大出力電力Woutを低下させる。駆動ECU31は、バッテリの最大出力電力Woutを電池ECU21から取得する。これにより、バッテリ11の充電率が実使用範囲の下限充電率を下回ると、バッテリ11の出力が制限され、バッテリ11が過放電となることが抑制されている。
電池ECU21は、監視部16により電圧検出部15が故障したと判断された場合、バッテリ11の充電率に関わらず、電圧検出部15が故障していない場合に比べて、バッテリ11の最大出力電力Woutを低下させる。バッテリ11の最大出力電力Woutが小さくなることで、バッテリ11の出力が制限され、走行用モータ18のトルク指令に制限がかかることになる。走行用モータ18のトルク指令に制限がかかることで、車両10の車速が制限され、車両10の退避走行が行われることになる。
電池ECU21は、電圧検出部15に故障が生じている場合、実使用範囲の下限充電率よりも低い充電率である退避走行終了充電率までバッテリ11の放電を許容する。即ち、電池ECU21は、電圧検出部15に故障が生じた場合、故障が生じていない場合に比べてバッテリ11の使用可能範囲を拡張する。
前述したように、実使用範囲の下限充電率は、バッテリ11が過放電とならないように設定されている。バッテリ11が放電しているときの閉回路電圧CCV[V]は、以下の(1)式から算出できる。
OCVは、開回路電圧[V]であり、Iはバッテリ11の放電電流[A]であり、Rはバッテリ11の内部抵抗[Ω]である。内部抵抗Rは、既知の値であり、電池ECU21の記憶部23に記憶されている。退避走行時には、バッテリ11の最大出力電力Woutが通常走行時よりも低くなるため、退避走行時には通常走行時に比べてバッテリ11の放電電流Iが少なくなる。結果として、開回路電圧OCVが同じであっても、退避走行時には通常走行時に比べて閉回路電圧CCVが小さくなりにくく、バッテリ11の電圧が過度に低下して過放電となることが抑制されている。このため、退避走行時には、通常走行時に比べてバッテリ11の使用可能範囲を拡張することが可能である。退避走行終了充電率は、退避走行時の閉回路電圧CCVによりバッテリ11が過放電とならないように設定されているといえる。
監視部16により電圧検出部15に故障が生じていると判断された場合、駆動ECU31は電池ECU21によって算出された退避走行可能時間内で、車両10の退避走行を行う。退避走行可能時間は、退避走行終了充電率を用いて算出される。電池ECU21は、電圧検出部15に故障が生じた場合、以下の処理により退避走行可能時間を算出する。
図3に示すように、電池ECU21は、ステップS1において、電圧検出部15に故障が生じていると判断された時点でのバッテリ11の残電力量EE1[Wh]を算出する。バッテリ11の残電力量EE1は、例えば、以下の(2)式から算出できる。
SOC1は、電圧検出部15に故障が生じていると判断された時点でのバッテリ11の充電率であり、Cmはバッテリ11の満充電容量であり、OCV1は電圧検出部15に故障が生じていると判断された時点での開回路電圧である。
満充電容量Cmは、バッテリ11の充電を行う際に推定することができる。推定された満充電容量Cmは、電池ECU21の記憶部23に記憶されている。詳細にいえば、電池ECU21は、バッテリ11の充電前の充電率と、充電後の充電率との間における充電電流の電流積算値に基づき満充電容量を推定することができる。バッテリ11の開回路電圧OCV1は、以下の(3)式から算出できる。
CCV1は電圧検出部15が故障する直前に電圧検出部15で検出された閉回路電圧である。なお、電圧検出部15が故障する直前とは、例えば、電圧検出部15に故障が生じていると判断される1回前〜数回前の制御周期で電圧検出部15から取得した測定値である。なお、開回路電圧OCV1は、開回路電圧OCVと充電率との対応関係から求めてもよい。
ステップS2において、電池ECU21は、以下の(4)式から退避走行可能時間T1[h]を算出する。
EE2は、バッテリ11の充電率が退避走行終了充電率SOC2である時点でのバッテリ11の残電力量[Wh]であり、P1は退避走行時に必要な電力[W]である。バッテリ11の残電力量EE2は、以下の(5)式によって予め算出されており、記憶部23に記憶されている。
OCV2は、バッテリ11の充電率が退避走行終了充電率SOC2である時点での開回路電圧である。
退避走行時に必要な電力P1は予め定められており、記憶部23に記憶されている。本実施形態では、電力P1として、退避走行時に消費され得る最大電力を用いている。即ち、退避走行時におけるバッテリ11の最大出力電力Woutを電力P1としている。(4)式により算出される退避走行可能時間T1は、図2にA1で示す領域に亘って退避走行を行うことを想定して算出されているといえる。
なお、退避走行可能時間T1には、上限が設けられていてもよい。詳細にいえば、算出された退避走行可能時間T1が予め定められた退避上限時間を超えている場合、退避走行可能時間T1を退避上限時間とする。退避走行可能時間T1が退避上限時間を越えている場合、電圧検出部15が故障した時点でのバッテリ11の充電率が実使用範囲の下限充電率よりも十分に大きいといえる。退避走行時には、退避走行終了充電率SOC2までの放電が許容されるが、実使用範囲の下限充電率よりも高い充電率で退避走行を終えることが好ましい。このため、退避走行可能時間T1が十分に長く確保できる場合には、退避走行可能時間T1を退避上限時間で打ち切ることで、バッテリ11の充電率が実使用範囲の下限充電率よりも低くなることを抑制するようにする。退避上限時間は、種々の走行条件に基づき、電圧検出部15の故障が検出された場合に車両10を安全な場所に退避させることができると想定される時間に設定される。退避上限時間としては、例えば、1時間に設定される。
上記したように、電池ECU21は、予め定められたプログラムを実行することで退避走行可能時間T1を算出する算出部として機能する。駆動ECU31は、バッテリ11の出力を制限することで車両10に退避走行を行わせる退避走行制御部として機能することになる。従って、電圧検出部15、監視部16、電池ECU21及び駆動ECU31によって車両10を退避走行させる退避走行装置30が構成されているといえる。
なお、電池ECU21により算出された退避走行可能時間T1は、運転者の視認可能な表示器に表示されるようにしてもよい。この場合、表示態様としては、どのような表示態様であってもよい。例えば、退避走行可能時間T1の数値を表示してもよいし、退避走行可能時間T1を示すシンボルを表示し、退避走行可能時間T1の経過に応じてシンボルの表示を変更することで退避走行可能時間T1を表示してもよい。
第1実施形態の作用について説明する。
監視部16により電圧検出部15が故障したと判断された場合、駆動ECU31は退避走行可能時間T1内で車両10に退避走行を行わせる。退避走行可能時間T1は、退避走行終了充電率SOC2から算出されている。即ち、退避走行を開始してから退避走行可能時間T1が経過した時点での充電率が退避走行終了充電率SOC2を下回らないように退避走行可能時間T1は設定されている。
なお、退避走行が行われた時間は、電圧検出部15が故障したと判断された時刻から継続して計時した時間であってもよいし、電圧検出部15が故障したと判断された時刻から実際に退避走行が行われた時間としてもよい。実際に退避走行が行われた時間とは、電圧検出部15が故障したと判断された時刻から継続して計時した時間から車両10の停止時間を減算した時間である。停止時間は、アクセルセンサ20の検出結果や、車速センサ19の検出結果から把握することができる。即ち、退避走行が行われた時間とは、停止時間を含むものであってもよいし、停止時間を含まないものであってもよい。
第1実施形態の効果について説明する。
(1−1)退避走行可能時間T1は、退避走行終了充電率SOC2を用いて算出されている。退避走行を退避走行可能時間T1が経過するまで行ったとしても、バッテリ11の充電率が過度に下がることが抑制され、バッテリ11が過放電となることが抑制される。従って、電圧検出部15が故障し、バッテリ11の電圧を検出できなくなった場合であっても、バッテリ11が過放電となることが抑制される。
特に、車両10が、走行用モータ18のみで走行を行う電気自動車である場合、エンジンによる走行を行うことができず、電圧検出部15が故障しても走行用モータ18の駆動によって退避走行を行う必要がある。このため、エンジンによる退避走行を行うことが可能なハイブリッド自動車に比べると、電気自動車のほうが電圧検出部15の故障時にバッテリ11が過放電となりやすい。従って、退避走行装置30は、電気自動車に搭載されることが特に好ましいといえる。
(1−2)駆動ECU31は、退避走行可能時間T1内で、車両10に退避走行を行わせる。即ち、駆動ECU31は、退避走行を行えるか否かを時間経過により判定している。駆動ECU31は、電圧検出部15が故障した時点からの時間経過を計時することで退避走行が可能か否かの判定を行うことができ、車両10の制御が容易となる。
(1−3)電池ECU21は、電圧検出部15に故障が生じていると判断した時点でのバッテリ11の充電率SOC1と、退避走行終了充電率SOC2から退避走行可能時間T1を算出している。従って、電圧検出部15が故障した時点でのバッテリ11の充電率SOC1に応じた退避走行可能時間T1を設定することができる。電圧検出部15が故障した時点でのバッテリ11の充電率に比例して、退避走行可能時間T1を長くすることができる。
(1−4)退避走行終了充電率SOC2を用いて退避走行可能時間T1を算出している。バッテリ11の出力を制限することで退避走行を行う場合、バッテリ11の充電率が退避走行終了充電率SOC2になるまで放電可能である。仮に、実使用範囲の下限充電率を用いて退避走行可能時間T1を算出する場合、退避走行終了充電率SOC2までの放電が可能にも関わらず、実使用範囲の下限充電率までしか放電が行われないことになる。即ち、退避走行可能時間T1を実使用範囲の下限充電率を用いて算出する場合、退避走行終了充電率SOC2を用いて退避走行可能時間T1を算出する場合に比べて、算出される退避走行可能時間T1が短くなる。第1実施形態のように、退避走行終了充電率SOC2を用いて退避走行可能時間T1を算出することで、退避走行可能時間T1を長くすることができる。
(第2実施形態)
次に、退避走行装置の第2実施形態について説明する。
第2実施形態の退避走行装置30は、電圧検出部15が故障した際に駆動ECU31及び電池ECU21の行う処理が第1実施形態とは異なる。以下、駆動ECU31及び電池ECU21の行う処理について説明する。
第2実施形態においては、監視部16により電圧検出部15に故障が生じていると判断された場合、駆動ECU31は、通常走行可能時間内で車両10に通常走行を行わせ、通常走行可能時間が経過した後に退避走行可能時間内で車両10に退避走行を行わせる。以下、通常走行可能時間及び退避走行可能時間を算出する処理について説明する。
図4に示すように、ステップS11において、電池ECU21は、電圧検出部15に故障が生じていると判断された時点でのバッテリ11の残電力量EE1を算出する。バッテリ11の残電力量EE1は、第1実施形態と同様の処理で算出することができる。
次に、ステップS12において、電池ECU21は、バッテリ11の充電率が退避走行終了充電率SOC2より高い通常走行終了充電率SOC3である時点でのバッテリ11の残電力量EE3[Wh]を(6)式から算出する。
OCV3は、バッテリ11の充電率が通常走行終了充電率SOC3である時点での開回路電圧である。開回路電圧OCV3は、バッテリ11の充電率が通常走行終了充電率SOC3である時点での閉回路電圧から算出することができる。詳細には、(3)式の閉回路電圧CCV1を、バッテリ11の充電率が通常走行終了充電率SOC3である時点での閉回路電圧に置き換えることで算出することができる。
通常走行終了充電率SOC3は、固定値であってもよいし、変動値であってもよい。通常走行終了充電率SOC3を固定値とする場合、通常走行終了充電率SOC3は予め定められる。通常走行終了充電率SOC3を変動値とする場合、電圧検出部15が故障した時点でのバッテリ11の残電力量EE1が多いほど通常走行終了充電率SOC3を高くする。
次に、ステップS13において、電池ECU21は、以下の(7)式から通常走行可能時間T21[h]を算出する。
P2は、通常走行に必要な電力[W]である。通常走行時に必要な電力P2は予め定められており、記憶部23に記憶されている。本実施形態では、電力P2としては、通常走行時に消費され得る最大電力を用いている。即ち、通常走行時におけるバッテリ11の最大出力電力Woutを電力P2としている。(7)式により算出される通常走行可能時間T21は、図2にA2で示す領域に亘って通常走行を行うことを想定して算出されている。
(7)式から把握できるように、通常走行可能時間T21は、バッテリ11の残電力量EE3が少ないほど長くなる。従って、通常走行終了充電率SOC3が低いほど、通常走行可能時間T21は長くなる。前述したように、通常走行終了充電率SOC3を変動値とする場合、バッテリ11の残電力量EE1が多いほど通常走行終了充電率SOC3を高くしている。電圧検出部15が故障している場合、長時間に亘って通常走行を行うことは好ましくなく、逸早くディーラーなどに向かうことが好ましい。このため、バッテリ11の残電力量EE1が多い場合、通常走行終了充電率SOC3を高くすることで通常走行時間を短くし、退避走行を行わせる。退避走行時には、車両10の車速が制限されるため、電圧検出部15が故障したことを運転者に報知することができる。
また、通常走行終了充電率SOC3を固定値とする場合、通常走行可能時間T21に上限を設けてもよい。詳細にいえば、算出された通常走行可能時間T21が予め定められた通常上限時間を超えている場合、通常走行可能時間T21を通常上限時間としてもよい。これにより、通常走行終了充電率SOC3を変動値とする場合と同様に、バッテリ11の残電力量EE1が多い場合であっても、通常走行可能時間T21を短くすることができる。
次に、電池ECU21は、ステップS14において、退避走行可能時間T22[h]を算出する。退避走行可能時間T22は、以下の(8)式から算出することができる。
退避走行可能時間T22は、第1実施形態の(4)式のバッテリ11の残電力量EE1を残電力量EE3に置き換えることで算出することができるといえる。上記したように、電池ECU21は、通常走行可能時間T21及び退避走行可能時間T22を算出している。電池ECU21は、予め定められたプログラムを実行することで通常走行可能時間算出部及び退避走行時間算出部として機能している。(8)式により算出される退避走行可能時間T22は、図2にA3で示す領域に亘って退避走行を行うことを想定して算出されている。
なお、電池ECU21により算出された通常走行可能時間T21及び退避走行可能時間T22は、運転者の視認可能な表示器に表示されるようにしてもよい。この場合、通常走行可能時間T21及び退避走行可能時間T22を合算した時間を表示するようにしてもよいし、通常走行可能時間T21と退避走行可能時間T22とを個別に表示してもよい。
第2実施形態の効果について説明する。第2実施形態では、第1実施形態の効果(1−1)、(1−2)及び(1−4)に加えて以下の効果が得られる。
(2−1)監視部16により電圧検出部15に故障が生じていると判断された場合であっても、通常走行終了充電率SOC3から算出された通常走行可能時間T21内で、車両10の通常走行を行うことができる。電圧検出部15が故障したとしても、通常走行を行うことができるため、安全な場所への退避を迅速に行うことが可能となる。
(第3実施形態)
次に、退避走行装置の第3実施形態について説明する。
第3実施形態の退避走行装置30は、電圧検出部15が故障した際に駆動ECU31及び電池ECU21の行う処理が第1実施形態とは異なる。第1実施形態では、退避走行可能時間T1内で退避走行が行われたのに対して、第3実施形態では、退避走行可能放電容量[Ah]内での退避走行を可能にしている。
第1実施形態に記載したように、電池ECU21は、放電電流を積算している。電池ECU21は、電圧検出部15が故障したと判断した時点からの放電電流の積算値[Ah]が退避走行可能放電容量になるまで退避走行を行わせる。電池ECU21は、電圧検出部15が故障したと判断すると、以下の処理によって退避走行可能放電容量を算出する。
図5に示すように、ステップS21において、電池ECU21は、電圧検出部15に故障が生じていると判断された時点でのバッテリ11の残容量DC1[Ah]を以下の(9)式から算出する。
次に、ステップS22において、電池ECU21は、以下の(10)式から退避走行可能放電容量D1を算出する。
DC2は、バッテリ11の充電率が退避走行終了充電率SOC2である時点でのバッテリ11の残容量[Ah]である。バッテリ11の残容量DC2は、以下の(11)式によって予め算出されており、記憶部23に記憶されている。
(10)式により算出される退避走行可能放電容量D1は、図2にA1で示す領域に亘って退避走行を行うことを想定して算出されているといえる。
なお、退避走行可能時間T1に上限を設定する場合と同様に、退避走行可能放電容量D1にも上限を設定してもよい。詳細にいえば、算出された退避走行可能放電容量D1が予め定められた退避上限放電容量を超えている場合、退避走行可能放電容量D1を退避上限放電容量としてもよい。退避上限放電容量は、種々の走行条件に基づき、電圧検出部15の故障が検出された場合に車両10を安全な場所に退避させることができると想定される放電容量に設定される。
上記したように、電池ECU21は、予め定められたプログラムを実行することで退避走行可能放電容量D1を算出する放電容量算出部として機能する。
なお、電池ECU21により算出された退避走行可能放電容量D1は、運転者の視認可能な表示器に表示されるようにしてもよい。この場合、表示態様としては、どのような表示態様であってもよい。例えば、退避走行可能放電容量D1を示すシンボルを表示し、退避走行可能放電容量D1の経過に応じてシンボルの表示を変更してもよい。
第3実施形態の作用について説明する。
第1実施形態のように、退避走行可能時間T1を算出する場合、電力P1を退避走行時に消費し得る最大電力として算出を行う。実際には、退避走行時に常に最大電力を消費することは考えにくく、退避走行可能時間T1が経過するまで退避走行を行っても、バッテリ11の充電率は退避走行終了充電率SOC2よりも高くなる。即ち、退避走行可能時間T1は、バッテリ11の充電率が退避走行終了充電率SOC2となるまで実際に退避走行を行うことが可能な時間に比べると短い時間になっている。
これに対して、第3実施形態の駆動ECU31は、放電電流の積算値が退避走行可能放電容量D1になるまで退避走行を可能にしている。放電電流の積算値は、電流センサ13の測定値から算出することができるため、電圧検出部15に故障が生じた場合であっても算出することができる。従って、電圧検出部15に故障が生じた際の充電率が同一であれば、退避走行可能時間T1内で退避走行を行う場合に比べて、退避走行可能放電容量内で退避走行を行う場合の方が実際に退避走行を行える時間(距離)は長くなる。
第3実施形態の効果について説明する。
(3−1)退避走行可能放電容量D1の放電が行われるまで、退避走行を行うことが可能である。退避走行可能放電容量D1は、退避走行終了充電率SOC2から算出されているため、退避走行可能放電容量D1の放電が行われるまで退避走行を行っても、バッテリ11の充電率は退避走行終了充電率SOC2を下回らない。従って、バッテリ11の充電率が過度に下がることが抑制され、バッテリ11が過放電となることを抑制できる。
(3−2)電池ECU21は、電圧検出部15に故障が生じていると判断した時点でのバッテリ11の充電率SOC1と、退避走行終了充電率SOC2から退避走行可能放電容量D1を算出している。従って、電圧検出部15が故障した時点でのバッテリ11の充電率SOC1に応じた退避走行可能放電容量D1を設定することができる。電圧検出部15が故障した時点でのバッテリ11の充電率に比例して、退避走行可能放電容量D1を多くすることができる。
(3−3)退避走行終了充電率SOC2を用いて退避走行可能放電容量D1を算出している。仮に、実使用範囲の下限充電率を用いて退避走行可能放電容量D1を算出する場合、退避走行終了充電率SOC2までの放電が可能にも関わらず、実使用範囲の下限充電率までしか放電が行われないことになる。即ち、退避走行可能放電容量D1を実使用範囲の下限充電率を用いて算出する場合、退避走行終了充電率SOC2を用いて退避走行可能放電容量D1を算出する場合に比べて、算出される退避走行可能放電容量D1が少なくなる。第3実施形態のように、退避走行終了充電率SOC2を用いて退避走行可能放電容量D1を算出することで、退避走行可能放電容量D1を多くすることができる。
(第4実施形態)
次に、退避走行装置の第4実施形態について説明する。
第4実施形態の退避走行装置30は、電圧検出部15が故障した際に駆動ECU31及び電池ECU21の行う処理が第3実施形態とは異なる。以下、駆動ECU31及び電池ECU21の行う処理について説明する。
第4実施形態においては、監視部16によって電圧検出部15に故障が生じていると判断された場合であっても、通常走行可能放電容量内で通常走行が行われ、通常走行可能放電容量D2の放電が終わった後に退避走行可能放電容量内で退避走行が行われる。以下、通常走行可能放電容量及び退避走行可能放電容量を算出する処理について説明する。
図6に示すように、ステップS31において、電池ECU21は、電圧検出部15に故障が生じていると判断された時点でのバッテリ11の残容量DC1を算出する。バッテリ11の残容量DC1は、第3実施形態と同様の処理で算出することができる。
次に、ステップS32において、電池ECU21は、バッテリ11の充電率が退避走行終了充電率SOC2より高い通常走行終了充電率SOC3である時点でのバッテリ11の残容量DC3を(12)式から算出する。
第2実施形態と同様に、通常走行終了充電率SOC3は、固定値であってもよいし、変動値であってもよい。通常走行終了充電率SOC3を固定値とする場合、通常走行終了充電率SOC3は予め定められる。通常走行終了充電率SOC3を変動値とする場合、電圧検出部15が故障した時点でのバッテリ11の残容量DC1が多いほど通常走行終了充電率SOC3を高くする。
次に、ステップS33において、電池ECU21は、以下の(13)式から通常走行可能放電容量D2[Ah]を算出する。
第2実施形態と同様に、通常走行終了充電率SOC3を固定値とする場合、通常走行可能放電容量D2に上限を設けてもよい。詳細にいえば、算出された通常走行可能放電容量D2が予め定められた通常上限放電容量を超えている場合、通常走行可能放電容量D2を通常上限放電容量としてもよい。(13)式により算出される通常走行可能放電容量D2は、図2にA2で示す領域に亘って通常走行を行うことを想定して算出されている。
次に、ステップS34において、電池ECU21は、退避走行可能放電容量D3を以下の(14)式から算出する。
(14)式により算出される退避走行可能放電容量D3は、図2にA3で示す領域に亘って退避走行を行うことを想定して算出されている。
上記したように、電池ECU21は、通常走行可能放電容量D2及び退避走行可能放電容量D3を算出している。従って、電池ECU21は、予め定められたプログラムを実行することで通常走行容量算出部及び退避走行容量算出部として機能する。
なお、電池ECU21により算出された通常走行可能放電容量D2及び退避走行可能放電容量D3は、運転者の視認可能な表示器に表示されるようにしてもよい。この場合、通常走行可能放電容量D2及び退避走行可能放電容量D3を合算して表示するようにしてもよいし、通常走行可能放電容量D2及び退避走行可能放電容量D3を個別に表示するようにしてもよい。
第4実施形態の効果について説明する。第4実施形態では、第3実施形態の効果(3−1)及び(3−3)に加えて以下の効果を得られる。
(4−1)監視部16により電圧検出部15に故障が生じていると判断された場合であっても、通常走行終了充電率SOC3から算出された通常走行可能放電容量D2内での放電を許容することで、車両10の通常走行が行われる。電圧検出部15が故障したとしても、通常走行を行うことができるため、安全な場所への退避を迅速に行うことが可能となる。
各実施形態は、以下のように変更して実施することができる。各実施形態及び以下の変形例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
○第1実施形態において、退避走行可能時間は、予め算出さていてもよい。この場合、退避走行可能時間は、記憶部23に記憶されている。退避走行可能時間を予め算出する場合、電圧検出部15が故障する充電率が不明となるため、実使用範囲の下限充電率と、退避走行終了充電率SOC2とを用いて以下の(15)式から退避走行可能時間T3が算出される。
EE4は、バッテリ11の充電率が実使用範囲の下限充電率である時点でのバッテリ11の残電力量[Wh]である。バッテリ11の残電力量EE4は、(5)式の退避走行終了充電率SOC2を実使用範囲の下限充電率、開回路電圧OCV2をバッテリ11の充電率が実使用範囲の下限充電率である時点での開回路電圧に置き換えることで算出できる。バッテリ11の残電力量EE2は、第1実施形態と同様の処理で算出することができる。(15)式により算出される退避走行可能時間T3は、図2にA4で示す領域に亘って退避走行を行うことを想定して算出されているといえる。
予め退避走行可能時間T3を算出し、算出された退避走行可能時間T3を記憶部23に記憶することで、電圧検出部15に故障が生じた場合に、退避走行可能時間T3を算出する必要がない。従って、退避走行装置30の行う制御が容易になる。
○第3実施形態において、退避走行可能放電容量は、予め算出さていてもよい。この場合、退避走行可能放電容量は、記憶部23に記憶されている。退避走行可能放電容量を予め算出する場合、実使用範囲の下限充電率と、退避走行終了充電率SOC2とを用いて以下の(16)式から退避走行可能放電容量D3が算出される。
DC4は、バッテリ11の充電率が実使用範囲の下限充電率である時点でのバッテリ11の残容量[Ah]である。バッテリ11の残容量DC4は、(9)式のバッテリ11の充電率SOC1を実使用範囲の下限充電率に置き換えることで算出することができる。(16)式により算出される退避走行可能放電容量D3は、図2にA4で示す領域に亘って退避走行を行うことを想定して算出されているといえる。
予め退避走行可能放電容量D3を算出し、算出された退避走行可能放電容量D3を記憶部23に記憶することで、電圧検出部15に故障が生じた場合に、退避走行可能放電容量D3を算出する必要がない。従って、退避走行装置30の行う制御が容易になる。
○第1実施形態及び第2実施形態において、電力P1は、退避走行時に消費され得る最大電力よりも若干小さい値を用いてもよい。退避走行時に常に最大電力が消費されるわけではないため、退避走行時に消費され得る最大電力を電力P1として算出される退避走行可能時間は、多くのマージンを含んだ時間となる。電力P1を退避走行時に消費され得る最大電力よりも若干小さい値として、マージンを少なくしてもよい。同様に、電力P2についても、通常走行時に消費され得る最大電力よりも若干低い値としてもよい。
○第1実施形態及び第2実施形態において、バッテリ11の残電力量EE1は、電圧検出部15に故障が生じていると判断された時点での開回路電圧OCV1から求められてもよい。開回路電圧OCV1とバッテリ11の残電力量EE1には相間関係があるため、両者を対応付けたマップなどを記憶部23に記憶しておくことで、開回路電圧OCV1からバッテリ11の残電力量EE1を求めることができる。
同様に、第3実施形態及び第4実施形態において、バッテリの残容量DC1は、電圧検出部15に故障が生じていると判断された時点での開回路電圧OCV1から求められてもよい。
○第2実施形態及び第4実施形態において、電圧検出部15に故障が生じている場合の通常走行は車速が制限された状態での走行であってもよい。
○各実施形態において、電池ECU21により電圧検出部15の故障が診断されていてもよい。電池ECU21は、電圧検出部15の測定値を取得するため、取得した測定値から故障診断を行うことができる。この場合、電池ECU21が故障診断部として機能することになる。
○各実施形態において、電池ECU21が退避走行制御部として機能してもよい。具体的には、電池ECU31は車両10の走行を許容する場合には、最大出力電力Woutを設定してバッテリ11の出力を可能とする。一方で、電池ECU21は、車両10の走行を禁止する場合には、最大出力電力Woutをゼロとすることでバッテリ11の出力を禁止する。このように、最大出力電力Woutの設定により、電池ECU21が車両10の走行を許容するか否かを制御するようにしてもよい。
○各実施形態において、車両10は、エンジン及び走行用モータ18による走行が可能なハイブリッド自動車であってもよい。この場合、エンジン及び電圧検出部15の両方が故障している場合に各実施形態の退避走行が行われる。
10…車両、11…バッテリ、12…二次電池、15…電圧検出部、16…監視部(故障診断部)、18…走行用モータ、21…電池ECU(算出部、通常走行時間算出部、退避走行時間算出部、放電容量算出部、通常走行容量算出部及び退避走行容量算出部)、23…記憶部、31…駆動ECU(退避走行制御部)。

Claims (8)

  1. 複数の二次電池を接続したバッテリと、前記バッテリの電力によって駆動する走行用モータと、を備えた車両に搭載される退避走行装置であって、
    前記複数の二次電池毎に電圧を検出する電圧検出部と、
    前記電圧検出部の故障診断を行う故障診断部と、
    前記故障診断部により前記電圧検出部が故障していると判断された場合、前記バッテリの出力を制限することで前記車両に退避走行を行わせる退避走行制御部と、を備え、
    前記退避走行制御部は、
    前記故障診断部により前記電圧検出部が故障していると判断された場合、前記バッテリの実使用範囲の下限充電率よりも低い充電率である退避走行終了充電率から算出された退避走行可能時間内で、前記車両に前記退避走行を行わせる退避走行装置。
  2. 予め算出された前記退避走行可能時間を記憶した記憶部を備え、
    前記退避走行可能時間は、前記バッテリの充電率が前記実使用範囲の下限充電率である時点での前記バッテリの残電力量から、前記バッテリの充電率が前記退避走行終了充電率である時点での前記バッテリの残電力量を減算した値を、前記退避走行時に必要な電力で除算することで算出されている請求項1に記載の退避走行装置。
  3. 前記電圧検出部が故障していると判断された時点での前記バッテリの残電力量から、前記バッテリの充電率が前記退避走行終了充電率である時点での前記バッテリの残電力量を減算した値を、前記退避走行時に必要な電力で除算することで前記退避走行可能時間を算出する算出部を備える請求項1に記載の退避走行装置。
  4. 前記電圧検出部が故障していると判断された時点での前記バッテリの残電力量から、前記バッテリの充電率が前記退避走行終了充電率より高い通常走行終了充電率である時点での前記バッテリの残電力量を減算した値を、前記退避走行よりも許容される前記バッテリの最大出力電力が大きい通常走行時に必要な電力で除算することで通常走行可能時間を算出する通常走行時間算出部と、
    前記バッテリの充電率が前記通常走行終了充電率である時点での前記バッテリの残電力量から、前記バッテリの充電率が前記退避走行終了充電率である時点での前記バッテリの残電力量を減算した値を、前記退避走行時に必要な電力で除算することで前記退避走行可能時間を算出する退避走行時間算出部と、を備え、
    前記退避走行制御部は、
    前記故障診断部により前記電圧検出部が故障していると判断された場合、前記通常走行可能時間内で前記車両の通常走行が行われた後に、前記退避走行可能時間内で前記車両に前記退避走行を行わせる請求項1に記載の退避走行装置。
  5. 複数の二次電池を接続したバッテリと、前記バッテリの電力によって駆動する走行用モータと、を備えた車両に搭載される退避走行装置であって、
    前記複数の二次電池毎に電圧を検出する電圧検出部と、
    前記電圧検出部の故障診断を行う故障診断部と、
    前記故障診断部により前記電圧検出部が故障していると判断された場合、前記バッテリの出力を制限することで前記車両に退避走行を行わせる退避走行制御部と、を備え、
    前記退避走行制御部は、
    前記故障診断部により前記電圧検出部が故障していると判断された場合、前記バッテリの実使用範囲の下限充電率よりも低い充電率である退避走行終了充電率から算出された退避走行可能放電容量内で前記車両に前記退避走行を行わせる退避走行装置。
  6. 予め算出された前記退避走行可能放電容量を記憶した記憶部を備え、
    前記退避走行可能放電容量は、前記バッテリの充電率が前記実使用範囲の下限充電率である時点での前記バッテリの残容量から、前記バッテリの充電率が前記退避走行終了充電率である時点での前記バッテリの残容量を減算することで算出されている請求項5に記載の退避走行装置。
  7. 前記電圧検出部が故障していると判断された時点での前記バッテリの残容量から、前記バッテリの充電率が前記退避走行終了充電率である時点での前記バッテリの残容量を減算した値を、前記退避走行可能放電容量とする放電容量算出部を備える請求項5に記載の退避走行装置。
  8. 前記電圧検出部が故障していると判断された時点での前記バッテリの残容量から、前記バッテリの充電率が前記退避走行終了充電率より高い通常走行終了充電率である時点での前記バッテリの残容量を減算した値を、前記退避走行よりも許容される前記バッテリの最大出力電力が大きい通常走行を行うことが可能な通常走行可能放電容量とする通常走行容量算出部と、
    前記バッテリの充電率が前記通常走行終了充電率である時点での前記バッテリの残容量から、前記バッテリの充電率が前記退避走行終了充電率である時点での前記バッテリの残容量を減算した値を前記退避走行可能放電容量とする退避走行容量算出部と、を備え、
    前記退避走行制御部は、
    前記故障診断部により前記電圧検出部が故障していると判断された場合、前記車両の通常走行により前記通常走行可能放電容量内で前記車両の通常走行が行われた後に、前記退避走行可能放電容量内で前記車両に前記退避走行を行わせる請求項5に記載の退避走行装置。
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