JP7441261B2 - 車両の電力制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、車両の電力制御装置に関する。
近年、より多くの人々が手ごろで信頼でき、持続可能且つ先進的なエネルギーへのアクセスを確保できるようにするため、エネルギーの効率化に貢献するバッテリに関する研究開発が行われている。
例えば、バッテリを搭載した車両において、搭載されるバッテリパック内の過電流内部短絡を検出するシステムが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
米国特許出願公開第２０１３／０１７９０１２号明細書
しかしながら、自動車安全水準（ＡＳＩＬ：Automotive Safety Integrity Level）にバッテリの過電流に関する事項が新たに設定され、電流検出機能失陥時においてもバッテリの過電流を検出し、バッテリを保護する必要が生じた。このため、特許文献１のようなシステムを搭載する車両では、電流検出機能失陥時には、バッテリの充電を停止する必要があり、また、車両の走行を停止する必要があった。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、電流検出機能失陥時であってもバッテリの充電や車両の走行を継続することができる車両の電力制御装置を提供することを目的とする。
（１） 本発明に係る車両（例えば、後述する車両１）の電力制御装置（例えば、後述するＩＰＵ３）は、車両のドライブユニット（例えば、後述するドライブユニット２）に電力を供給するバッテリ（例えば、後述するバッテリ３０）と、前記バッテリの電流を検出する電流センサ（例えば、後述する電流センサ３３）と、前記バッテリの温度を検出する温度センサ（例えば、後述する温度センサ３１）と、前記バッテリからの電流の流れ及び前記バッテリへの電流の流れを遮断する遮断手段（例えば、後述するコンタクタ３４ｂ，３４ｃ）と、前記電流センサの欠陥時に、前記温度センサにより検出される温度が第１所定値から第２所定値に到達する時間を計測し、計測した時間が所定時間より短い場合に前記遮断手段を動作させて、前記バッテリからの電流の流れ及び前記バッテリへの電流の流れを遮断する制御手段（例えば、後述するバッテリＥＣＵ３５）と、を備える。
（１）の発明に係る車両の電力制御装置によれば、制御手段が、電流センサの欠陥時に、温度センサにより検出される温度が第１所定値から第２所定値に到達する時間を計測し、計測した時間が所定時間より短い場合に、過電流による発熱であるとして、遮断手段を動作させて、バッテリからの電流の流れ及びバッテリへの電流の流れを遮断する。これにより、電流センサが欠陥した場合であっても、バッテリの過昇温を防止できるので、過昇温を回避するためにバッテリの充電や車両の走行を停止させる必要はない。従って、（１）の発明に係る車両の電力制御装置によれば、電流検出機能失陥時であってもバッテリの充電や車両の走行を継続することができる。
（２） （１）の発明に係る車両の電力制御装置において、前記バッテリを冷却する冷却手段（例えば、後述する水冷機構（図示省略））を備え、前記所定時間は、前記バッテリの発熱特性及び前記冷却手段の冷却特性に基づいて設定されてもよい。
（２）の発明に係る車両の電力制御装置によれば、遮断手段を動作させる条件となる所定時間が、バッテリの発熱特性及び冷却手段の冷却特性に基づいて設定されるので、バッテリの過昇温を確実に防止することができる。
本発明によれば、電流検出機能失陥時であってもバッテリの充電や車両の走行を継続することができる車両の電力制御装置を提供できる。そして、延いては本発明はエネルギーの効率化に寄与するものである。
本発明の一実施形態に係るＩＰＵを搭載した車両の構成を示す概略図である。 ＩＰＵにおける高圧遮断の処理を説明するフローチャートである。 コンタクタを動作させる条件を説明する図である。
以下、本発明に係る一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
まず、図１を用いて、本発明の実施形態に係るＩＰＵ（Intelligent Power Unit）３を搭載した車両１の構成について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るＩＰＵ３を搭載した車両１の構成を示す概略図である。
図１に示すように、車両１は、ドライブユニット２と、ＩＰＵ３と、チャージャ４と、プラグ５と、等を備える。即ち、本実施形態の車両１は、プラグインハイブリッド車両である。
ドライブユニット２は、ＩＰＵ３が供給する電力を利用して、車両１を走行させる。ドライブユニット２は、例えば、動力源としてのエンジン及びモータの他、これらを制御するＦＩ－ＥＣＵ及びＰＣＵ等を備える。
ＩＰＵ３は、ドライブユニット２の駆動用のバッテリパックを備え、車両１の電力制御装置として機能する。具体的に、ＩＰＵ３は、複数のバッテリ３０と、複数の温度センサ３１と、複数の電圧センサ３２と、電流センサ３３と、複数のコンタクタ３４ａ，３４ｂ，３４ｃと、バッテリＥＣＵ３５と、水冷機構（図示省略）と、等を備える。
バッテリ３０は、チャージャ４によって充電されると共に、放電することでドライブユニット２に電力を供給する高圧バッテリである。本実施形態のバッテリ３０は、例えば、リチウムイオン二次電池で構成される複数のバッテリセルが直列に接続された大容量バッテリである。
温度センサ３１は、バッテリ３０の温度を検出する温度センサとして機能する。本実施形態の温度センサ３１は、複数設けられ、例えば、複数のバッテリセルを纏めたスタック毎に設けられ、各スタックの温度を検出する。
電圧センサ３２は、バッテリ３０の電圧を検出する電圧センサとして機能する。本実施形態の電圧センサ３２は、例えば、ＣＶＳ（Cell Voltage Sensor）で構成される。電圧センサ３２は、例えば、バッテリ３０が備える複数のスタック毎に設けられ、各スタックの電圧を検出する。
電流センサ３３は、バッテリ３０の電流を検出する電流センサとして機能する。本実施形態の電流センサ３３は、例えば、ＩＳＯＣ（I State of Charge）センサで構成される。
コンタクタ３４ａは起動時に動作し、コンタクタ３４ｂ，３４ｃは起動時以外の車両走行時やバッテリ充電時等に動作する。コンタクタ３４ｂ，３４ｃはそれぞれ、プラス側とマイナス側のコンタクタであり、バッテリ３０からの電流の流れ及びバッテリ３０への電流の流れを遮断する。即ち、コンタクタ３４ｂ，３４ｃは、バッテリ３０からドライブユニット２への電力の供給を高圧遮断し、ドライブユニット２からバッテリ３０への回生電力の供給を高圧遮断する。また、コンタクタ３４ｂ，３４ｃは、プラグ５を介して図示しない外部給電装置が接続されるチャージャ４からバッテリ３０への電力の供給を高圧遮断する。
バッテリＥＣＵ３５は、ＩＰＵ３を統括的に制御する。このバッテリＥＣＵ３５は、電流センサ３３による電流検出機能が失陥しているか否かを判定する。具体的に、バッテリＥＣＵ３５は、電流センサ３３の検出値が異常値である場合に、電流センサ３３の故障を検知し、電流センサ３３による電流検出機能が失陥していると判定する。電流センサ３３の検出値が異常値であるか否かは、バッテリ３０の充放電履歴等に基づいて判定可能である。
また、バッテリＥＣＵ３５は、電流センサ３３による電流検出機能の失陥時に、複数の温度センサ３１により検出される温度のうち、最も高温のものが第１所定値（例えば、４０℃）から第２所定値（例えば、４５℃）に到達する時間を計測し、計測した時間が所定時間（例えば、２００秒）より短い場合にコンタクタ３４ｂ，３４ｃを動作させて、バッテリ３０からの電流の流れ及びバッテリ３０への電流の流れを遮断する。
バッテリＥＣＵ３５がコンタクタ３４ｂ，３４ｃを動作させる条件となる所定時間は、バッテリ３０の発熱特性及び水冷機構（図示省略）の冷却特性に基づいて適宜設定される。なお、この所定時間について、後段で詳述する。
チャージャ４は、プラグ５を介して図示しない外部給電装置が接続されることで、バッテリ３０を充電する。
水冷機構（図示省略）は、発熱したバッテリ３０を冷却する冷却手段として機能する。水冷機構は、例えば、バッテリ３０の下方に設けられ、バッテリ３０を冷却する。
次に、図２を用いて、ＩＰＵ３における高圧遮断の処理について説明する。図２は、ＩＰＵ３における高圧遮断の処理を説明するフローチャートである。
図２に示すように、ＩＰＵ３における高圧遮断の処理は、電流検出機能失陥判定ステップＳ１と、高圧遮断判定ステップＳ２と、高圧遮断ステップＳ３と、を備える。このＩＰＵ３における高圧遮断の処理は、車両１のＩＧ－ＯＮと共に実行開始される。
電流検出機能失陥判定ステップＳ１では、バッテリＥＣＵ３５が、電流センサ３３による電流検出機能が失陥しているか否かを判定する。電流センサ３３による電流検出機能が失陥している場合（ステップＳ１でＹＥＳの場合）、高圧遮断判定ステップＳ２に進む。電流センサ３３による電流検出機能が失陥していない場合（ステップＳ１でＮＯの場合）、電流検出機能失陥判定ステップＳ１を繰り返す。
高圧遮断判定ステップＳ２では、バッテリＥＣＵ３５が、温度センサ３１により検出される温度が第１所定値（例えば、４０℃）から第２所定値（例えば、４５℃）に到達する時間を計測し、計測した時間が所定時間（例えば、２００秒）より短いか否かを判定する。バッテリＥＣＵ３５が計測した時間が所定時間（例えば、２００秒）よりも短い場合（ステップＳ２でＹＥＳの場合）、高圧遮断ステップＳ３に進む。バッテリＥＣＵ３５が計測した時間が所定時間（例えば、２００秒）よりも短くない場合（ステップＳ２でＮＯの場合）、高圧遮断判定ステップＳ２を繰り返す。
ここで、図３は、コンタクタ３４ｂ，３４ｃを動作させる条件を説明する図である。図３において、過電流による昇温を示す線は、ステップＳ２でＹＥＳの場合に対応する。一方、通常電流による昇温を示す線は、ステップＳ２でＮＯの場合に対応する。
図２に戻って、高圧遮断ステップＳ３では、バッテリＥＣＵ３５が、コンタクタ３４ｂ，３４ｃを動作させて、バッテリ３０からの電流の流れ及びバッテリ３０への電流の流れを高圧（例えば、１２ｋＷ以上の電圧）遮断する。遮断後、本処理を終了する。
本実施形態によれば、以下の効果が奏される。
ＩＰＵ３によれば、バッテリＥＣＵ３５が、電流センサ３３による電流検出機能の失陥時に、温度センサ３１により検出される温度が第１所定値から第２所定値に到達する時間を計測し、計測した時間が所定時間より短い場合に、過電流による発熱であるとして、コンタクタ３４ｂ，３４ｃを動作させて、バッテリ３０からの電流の流れ及びバッテリ３０への電流の流れを遮断する。これにより、電流センサ３３が欠陥した場合であっても、バッテリ３０の過昇温を防止できるので、過昇温を回避するためにバッテリ３０の充電や車両１の走行を停止させる必要はない。従って、本実施形態に係る車両１のＩＰＵ３によれば、電流検出機能失陥時であってもバッテリ３０の充電や車両１の走行を継続することができる。
また、ＩＰＵ３によれば、コンタクタ３４ｂ，３４ｃを動作させる条件となる所定時間が、バッテリ３０の発熱特性及び水冷機構（図示省略）の冷却特性に基づいて設定される。これにより、本実施形態によれば、バッテリ３０の過昇温を確実に防止することができる。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれる。
例えば上記実施形態では、本発明をプラグインハイブリッド車両に適用したが、これに限定されない。車両のドライブユニットに電力を供給する高圧バッテリを備える車両に広く適用可能である。
１ 車両
２ ドライブユニット
３ ＩＰＵ（電力制御装置）
３０ バッテリ
３１ 温度センサ
３２ 電圧センサ
３３ 電流センサ
３４ａ，３４ｂ，３４ｃ コンタクタ（遮断手段）
３５ バッテリＥＣＵ（制御手段）
４ チャージャ
５ プラグ
Ｓ１ 電流検出機能失陥判定ステップ
Ｓ２ 高圧遮断判定ステップ
Ｓ３ 高圧遮断ステップ

Claims (2)

  1. 車両のドライブユニットに電力を供給するバッテリと、
    前記バッテリの電流を検出する電流センサと、
    前記バッテリの温度を検出する温度センサと、
    前記バッテリからの電流の流れ及び前記バッテリへの電流の流れを遮断する遮断手段と、
    前記電流センサの欠陥時に、前記温度センサにより検出される温度が第１所定値から第２所定値に到達する時間を計測し、計測した時間が所定時間より短い場合に前記遮断手段を動作させて、前記バッテリからの電流の流れ及び前記バッテリへの電流の流れを遮断する制御手段と、を備える、車両の電力制御装置。
  2. 前記バッテリを冷却する冷却手段を備え、
    前記所定時間は、前記バッテリの発熱特性及び前記冷却手段の冷却特性に基づいて設定される、請求項１に記載の車両の電力制御装置。
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