JP7441882B2 - 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、温度センサで通電部品の温度上昇速度を監視し、通電部品の温度上昇速度が基準値を超えた場合に、所定の制御を行う車両の電力制御装置が開示されている(例えば、特許文献1参照)。この電力制御装置によれば、通電部品の温度上昇速度が基準値を超えた場合であっても、バッテリの充電を行うことができるとされている。
しかしながら、自動車安全水準(ASIL:Automotive Safety Integrity Level)にバッテリの過昇温に関する事項が新たに設定され、温度検出機能失陥時においてもバッテリの過昇温を検出し、バッテリを保護する必要が生じた。このため、従来の電力制御装置を搭載する車両では、温度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、温度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、前記バッテリの電圧を検出する電圧センサ(例えば、後述する電圧センサ32)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、前記温度センサの失陥時に、前記電流センサによる電流の検出結果、及び前記電圧センサによる電圧の検出結果に基づいて前記バッテリの電力の値を算出し、算出した電力の値が所定値を所定時間超過した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、温度センサの失陥時に、電流センサによる電流の検出結果及び電圧センサによる電圧の検出結果に基づいてバッテリの電力の値を算出し、算出した電力の値が所定値を所定時間超過した場合に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、温度センサが失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、温度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、前記所定値及び前記所定時間は、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値及び所定時間が、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、温度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。
以下、本発明の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、温度センサ31による温度検出機能が失陥しているか否かを判定する。バッテリECU5は、一部の温度センサ31について温度検出機能が欠陥している場合には、温度センサ31による温度検出機能が欠損していないと判定し、残りの温度センサ31による温度検出機能を利用する。即ち、バッテリECU5は、複数の温度センサ31の全てについて温度検出機能が欠陥している場合に、温度センサ31による温度検出機能が失陥していると判定する。
具体的に、バッテリECU35は、温度センサ31の検出値が異常値である場合に、温度センサ31の故障を検知し、温度センサ31による温度検出機能が失陥していると判定する。温度センサ31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、温度センサ31による温度検出機能の失陥時に、電流センサ33による電流の検出結果、及び電圧センサ32による電圧の検出結果に基づいて、バッテリ30の電力の値を算出する。そして、バッテリECU35は、算出した電力の値が所定値(例えば、12kW)を所定時間(例えば、5秒)超過した場合に、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。
また、バッテリECU35は、温度センサ31による温度検出機能が欠陥しているか否かによらず、バッテリ30の電力が上記所定値(例えば、12kW)以上とならないように制御する。
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値及び所定時間は、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、これらの所定値及び所定時間については、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、温度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。
温度検出機能失陥判定ステップS1では、バッテリECU35が、温度センサ31による温度検出機能が失陥しているか否かを判定する。温度センサ31による温度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。温度センサ31による温度検出機能が失陥していない場合(ステップS1でNOの場合)、温度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、電流センサ33による電流の検出結果、及び電圧センサ32による電圧の検出結果に基づいてバッテリ30の電力の値を算出し、算出した電力の値が所定値(例えば、12kW)を所定時間(例えば、5秒)超過しているか否かを判定する。バッテリECU35が算出した電力の値が上記所定値を上記所定時間超過している場合(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が算出した電力の値が上記所定値を上記所定時間超過していない場合(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。
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。
次に、図3を用いて、コンタクタ34b,34cを動作させる条件となる電流の値について説明する。図3は、コンタクタ34b,34cを動作させる条件となる電流の値の例を示す図である。
図3に示すように、バッテリECU35は、温度センサ31による温度検出機能が失陥しているか否かによらずに、例えば、60A以上の電流を遮断することでバッテリ30を高圧遮断する。これを前提として、無冷却状態にて連続充放電を行うことができる安全上限温度(例えば、80度)となる電力の値(例えば、12kW)を、コンタクタ34b,34cを動作させる条件となる所定値に設定する。この場合、所定時間は5秒に設定される。
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、温度センサ31による温度検出機能の失陥時に、電流センサ33による電流の検出結果、及び電圧センサ32による電圧の検出結果に基づいてバッテリ30の電力の値を算出し、算出した電力の値が所定値を所定時間超過した場合にコンタクタ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への電流の流れを高圧遮断する。これにより、温度センサ31が失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、温度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値及び所定時間が、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 温度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
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 温度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)
- 車両のドライブユニットに電力を供給するバッテリと、
前記バッテリの温度を検出する温度センサと、
前記バッテリの電流を検出する電流センサと、
前記バッテリの電圧を検出する電圧センサと、
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、
前記温度センサの失陥時に、前記電流センサによる電流の検出結果、及び前記電圧センサによる電圧の検出結果に基づいて前記バッテリの電力の値を算出し、算出した電力の値が所定値を所定時間超過した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。 - 前記バッテリを冷却する冷却手段を備え、
前記所定値及び前記所定時間は、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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