バッテリ監視装置および車両走行制御装置
【課題】バッテリの充電状態を示す指標値（ＳＯＣ）の異常を診断する。
【解決手段】車両１は、走行用動力源としてのモータ２５と、このモータ２５に給電するバッテリ３２と、制御系機器３とを備える。バッテリ監視部３４は、バッテリ３２の充電状態を示す指標値ＳＯＣを算出する。使用者によって起動スイッチ３７が操作されると、起動制御部３６は、診断指令信号をハイブリッド制御部３５に送信する。ハイブリッド制御部３５は、診断指令信号に応答して、バッテリ３２の充電又は放電を実行する。起動制御部３６は、バッテリ３２の充電または放電が実行されたときに表れる指標値ＳＯＣの変化に基づいて、指標値ＳＯＣの異常を判定する。指標値ＳＯＣの異常が判定されると、起動制御部３６は、モータ２５による走行を禁止し、内燃機関２４のみによる走行を許容する。
【解決手段】車両１は、走行用動力源としてのモータ２５と、このモータ２５に給電するバッテリ３２と、制御系機器３とを備える。バッテリ監視部３４は、バッテリ３２の充電状態を示す指標値ＳＯＣを算出する。使用者によって起動スイッチ３７が操作されると、起動制御部３６は、診断指令信号をハイブリッド制御部３５に送信する。ハイブリッド制御部３５は、診断指令信号に応答して、バッテリ３２の充電又は放電を実行する。起動制御部３６は、バッテリ３２の充電または放電が実行されたときに表れる指標値ＳＯＣの変化に基づいて、指標値ＳＯＣの異常を判定する。指標値ＳＯＣの異常が判定されると、起動制御部３６は、モータ２５による走行を禁止し、内燃機関２４のみによる走行を許容する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池（以下、バッテリという）の充電状態を監視し、バッテリからの放電、または充電を制御するバッテリ監視装置に関する。また、本発明は、上記バッテリ監視装置を備える車両走行制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、種々の機器にバッテリが用いられている。また、バッテリの充電状態を監視し、バッテリからの放電、または充電を制御するバッテリ監視装置が知られている。例えば、特許文献１、および特許文献２は、車両の動力源として車両に搭載されたバッテリの充電状態を監視する装置を開示している。かかる装置では、バッテリの充電状態は、バッテリからモータへの給電量の制御、バッテリへの充電電力の制御など広範な用途に用いられる。
【０００３】
バッテリの充電状態は、例えば、ＳＯＣ（充電状態：State Of Charge）と呼ばれる指標によって示すことができる。ＳＯＣは、バッテリの充放電特性を観測することによって求めることができることが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３６０７１０５号
【特許文献２】特許第３６５９０６８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来技術の構成では、バッテリの充電状態を検出する機器に異常を生じると、実際の充電状態と、検出された充電状態とが不一致になるという問題点があった。かかる場合に、検出された充電状態が異常な値を示せば、異常を検出して対策処理を実行することができる。ところが、検出された充電状態が、充電状態の正常範囲内である場合、もしその検出された充電状態が異常な値であっても、異常状態を検出することができないという問題点がある。例えば、なんらかの原因で、検出された充電状態が、固定値となり、しかもその固定値が、実際の充電状態が取りうる範囲内に位置する場合が想定される。
【０００６】
このような場合、実際の充電状態に対応しない誤った値に基づいてバッテリ、バッテリから給電される機器、またはバッテリに充電する機器が制御される。この結果、バッテリの過充電、または過放電といった不具合を生じるおそれがあった。
【０００７】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、バッテリの充電状態の異常を判定することができるバッテリ監視装置を提供することである。
【０００８】
本発明の他の目的は、バッテリおよびモータを走行用動力源の少なくとも一部とする車両において、車両の使用に与える影響を抑えながら、バッテリの充電状態の異常を判定することができるバッテリ監視装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。
【００１０】
請求項１に記載の発明は、車両の走行用動力源としてのモータに給電するバッテリ（３２）の状態を監視するバッテリ監視装置において、バッテリの充電状態を示す指標値（ＳＯＣ）を算出する充電状態算出手段（３４）と、バッテリの充電又は放電を実行する通電制御手段（１５４）と、通電制御手段によりバッテリの充電または放電が実行されたときに表れる指標値の変化に基づいて、指標値の異常を判定する判定手段（１５６、１５７、１５８）とを備えることを特徴とする。この構成によると、バッテリの充電状態を示す指標値の変化に基づいて、当該指標値の異常を判定することができる。例えば、充電状態判定手段により算出される指標値が一定値に固定される異常を判定することができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、さらに、車両の起動時を検出する起動検出手段（３７、１４１）を備え、起動検出手段により車両の起動が検出されると、通電制御手段がバッテリの充電または放電を実行し、判定手段が指標値の異常を判定することを特徴とする。この構成によると、車両の起動時に指標値の診断を実行することができる。このため、車両の使用に与える影響を抑制することができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、判定手段（１５８）は、起動検出手段により車両の起動が検出された後の所定時間内に、指標値の異常を判定することを特徴とする。この構成によると、使用者が車両の起動を求めてから所定時間内に指標値の診断を実行することができる。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、通電制御手段（１５４）は、所定時間内に、バッテリの充電または放電を繰り返し実行し、判定手段（１５７）は、所定時間内に、指標値の異常を繰り返し判定することを特徴とする。この構成によると、使用者が車両の起動を求めてから早期に指標値の異常を判定することができる。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、判定手段（１５６、１５７）は、通電制御手段がバッテリの充電または放電を実行する前の指標値の初期値（ＳＯＣｉ）と、通電制御手段がバッテリの充電または放電を実行した後の指標値の現在値（ＳＯＣｎ）との差に基づいて、指標値の異常を判定することを特徴とする。この構成によると、バッテリの充電または放電によって生じる指標値の差に基づいて、その指標値の異常を判定することができる。
【００１５】
請求項６に記載の発明は、バッテリ監視装置と、通電制御手段によりバッテリの充電または放電が実行されたときに車両の移動を阻止する移動阻止手段（１５２、１５３）とを備える車両走行制御装置であって、通電制御手段（１５４）は、モータを回転させることにより、バッテリの充電または放電を実行することを特徴とする。この構成によると、車両の走行用動力源としてのモータを回転させてバッテリの充電または放電が実行されても、車両の移動を阻止することができる。例えば、内燃機関などによってモータを回転させることにより、モータを発電機として使用し、その発電電力によりバッテリを充電する場合に、移動阻止手段を機能させることが望ましい。また、バッテリからモータに電力を供給してモータを回転させ、バッテリを放電させる場合に、移動阻止手段を機能させることが望ましい。
【００１６】
請求項７に記載の発明は、移動阻止手段（１５２、１５３）は、モータと駆動輪との間の動力伝達経路を遮断する遮断手段を備えることを特徴とする。この構成によると、動力伝達経路が遮断されるから、確実に車両の移動を阻止することができる。
【００１７】
請求項８に記載の発明は、判定手段により指標値の異常が判定されたときに、バッテリからモータへの給電を制限する制限手段（１７３）を備えることを特徴とする。この構成によると、指標値が異常である場合に、バッテリからモータへの給電が制限される。この結果、異常な指標値に基づいてバッテリが制御されることにより生じるおそれのある不具合を抑制することができる。例えば、バッテリの過充電、または過放電の発生を抑制することができる。
【００１８】
請求項９に記載の発明は、制限手段は、バッテリからモータへの給電を禁止することを特徴とする。この構成によると、異常な指標値に基づいてバッテリが制御されることにより生じるおそれのある不具合を回避することができる。
【００１９】
なお、特許請求の範囲および上記手段の項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明を適用した第１実施形態に係る車両を示すブロック図である。
【図２】第１実施形態の車両において実行される処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示してなくとも実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
【００２２】
（第１実施形態）
図１は、本発明を適用した第１実施形態に係る電動の車両１を示すブロック図である。車両１は、内燃機関と電動発電機（以下、モータという）とを搭載し、それらを組み合わせて走行用の動力を得るいわゆるハイブリッド車両である。車両１は、駆動系機器２と、制御系機器３とを備える。
【００２３】
駆動系機器２は、駆動輪２１に接続されたディファレンシャルギヤ（ＤＦ）２２と、変速機（ＴＲＭ）２３とを備える。変速機２３の入力軸は、内燃機関２４およびモータ（ＭＧ）２５の少なくともいずれか一方によって駆動される。すなわち、内燃機関２４のみ、モータ２５のみ、または内燃機関２４とモータ２５との両方が動力源として使用される。内燃機関２４は、ガソリンエンジンまたはディーゼルエンジンである。モータ２５は、電動発電機である。モータ２５は、電力を供給されるとき電動機として機能して、走行用動力を供給する。また、モータ２５は、電力を供給されるとき電動機として機能して、内燃機関２４を回転させ、内燃機関２４を始動、またはアシストすることができる。さらに、モータ２５は、モータ２５が駆動輪２１によって、または内燃機関２４によって駆動されるとき発電機として機能することができる。この場合、モータ２５は、車両１の減速装置、または後述するバッテリ３２への充電装置として機能することができる。内燃機関２４とモータ２５とは、変速機２３の入力軸に対して直列に接続されている。よって、内燃機関２４の出力軸の動力は、モータ２５を経由して変速機２３の入力軸に伝達される。
【００２４】
変速機２３の入力軸とモータ２５の回転軸との間には、第１クラッチ２６が設けられている。第１クラッチ２６は、接続状態のとき、モータ２５の回転軸と変速機２３の入力軸とを完全に接続する。第１クラッチ２６は、遮断状態のとき、変速機２３の入力軸への動力入力を完全に遮断する。第１クラッチ２６は、モータ２５からの走行用動力の伝達経路を機械的に遮断する手段として機能する。
【００２５】
内燃機関２４の出力軸とモータ２５の回転軸との間には、第２クラッチ２７が設けられている。第２クラッチ２７は、接続状態のとき、内燃機関２４の出力軸とモータ２５の回転軸とを完全に接続する。第２クラッチ２７は、遮断状態のとき、内燃機関２４の出力軸とモータ２５の回転軸とを完全に遮断する。
【００２６】
制御系機器３は、駆動系機器２を制御することによって車両１の走行を制御する車両走行制御装置を構成している。制御系機器３は、駆動系機器２に属する変速機２３、内燃機関２４、モータ２５、第１クラッチ２６、および第２クラッチ２７といった複数の機器を制御する複数の制御装置を備える。制御装置は、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体を備えるマイクロコンピュータによって提供される。記憶媒体は、コンピュータによって読み取り可能なプログラムを格納している。記憶媒体は、メモリによって提供されうる。プログラムは、制御装置によって実行されることによって、制御装置をこの明細書に記載される装置として機能させ、この明細書に記載される制御方法を実行するように制御装置を機能させる。制御装置が提供する手段は、所定の機能を達成する機能的ブロック、またはモジュールとも呼ぶことができる。
【００２７】
制御系機器３は、インバータ回路（ＩＮＶ）３１およびバッテリ（ＢＡＴＴ）３２を備える。インバータ回路３１は、モータ２５の消費電力、および発電電力を制御する。インバータ回路３１は、例えば、３相フルブリッジ構成の回路によって提供される。バッテリ３２は、繰り返して充電可能な二次電池である。バッテリ３２は、車両１の走行用動力源としてのモータ２５に給電する。バッテリ３２は、さらに、車両１に搭載された他の電動機などの電気負荷にも給電することができる。例えば、バッテリ３２は、比較的消費動力を大きい空調装置の圧縮機を駆動するための電動機などの大電力電動機に給電することができる。バッテリ３２は、通常の車両に電源として搭載される１２Ｖ〜２４Ｖ程度の低電圧バッテリに比べて明らかに高い電圧を供給するから、高電圧バッテリとも呼ばれる。バッテリ３２は、例えば、リチウムイオン電池によって提供される。インバータ回路３１は、バッテリ３２からモータ２５へ供給される電力、またはモータ２５からバッテリ３２へ供給される電力を制御する。
【００２８】
制御系機器３は、モータ制御部３３を備える。モータ制御部３３は、指令信号に応じてインバータ回路３１をスイッチング制御するモータ制御装置によって提供される。モータ制御部３３は、後述するハイブリッド制御部からの指令に応じて、インバータ回路３１の複数のスイッチ素子を制御する。
【００２９】
制御系機器３は、バッテリ監視部３４を備える。バッテリ監視部３４は、バッテリ３２の充電状態を監視する。この実施例では、バッテリ３２の充電状態を示す指標値としてＳＯＣを用いる。バッテリ監視部３４は、継続的にバッテリ３２の充放電状態を監視することにより、バッテリ３２のＳＯＣを算出し、出力する。バッテリ監視部３４は、バッテリ３２の充電状態を示す指標値であるＳＯＣを算出する充電状態算出手段を提供する。
【００３０】
制御系機器３は、ハイブリッド制御部３５を備える。ハイブリッド制御部３５は、駆動系機器２を制御するとともに、モータ制御部３３を制御する。ハイブリッド制御部３５は、車両１の運転者の指示に応じて、駆動系機器２とモータ制御部３３とを制御する。ハイブリッド制御部３５はバッテリ３２の充電状態から、モータ２５の駆動モード、および駆動量を決定する。ハイブリッド制御部３５は、例えば、モータ２５を発電機として機能させる回生モード、またはモータ２５を電動機として機能させる力行モードを決定する。回生モードでは、ハイブリッド制御部３５は、モータ２５での発電電力量とそれに応じた指令信号を決定する。さらに、力行モードでは、ハイブリッド制御部３５は、モータ２５への供給電力量とそれに応じた指令信号を決定する。指令信号は、モータ制御部３３へ送信される。さらに、ハイブリッド制御部３５は、ＳＯＣに基づいてモータ制御部３３を制御する。起動制御部３６は、例えば、ＳＯＣが適正範囲内に維持されるように、モータ制御部３３などの機器を制御する。
【００３１】
制御系機器３は、さらに、起動制御部３６と、起動スイッチ３７と、表示器３８とを備える。起動制御部３６とハイブリッド制御部３５とは、マイクロコンピュータとして構成されたハイブリッド制御装置の一部である。バッテリ監視部３４と、ハイブリッド制御部３５と、起動制御部３６とは、バッテリ３２の充電状態を監視するとともに、充電状態を示す指標値としてのＳＯＣの異常の有無を診断するバッテリ監視装置を提供する。
【００３２】
起動制御部３６は、ＳＯＣの異常を判定する診断手段を提供する。また、起動制御部３６は、診断手段の診断結果に応じてバッテリ３２の使用を制限する制限手段を提供する。起動制御部３６は、車両１の運転者からの起動要求に応答して、ＳＯＣの異常を判定する診断処理を実行する。起動制御部３６は、ハイブリッド制御部３５に診断指令信号を出力することにより診断処理を実行する。よって、ハイブリッド制御部３５は、診断指令信号に応答して、ＳＯＣの異常を判定するための診断処理の一部を実行する。起動スイッチ３７の信号は、起動制御部３６に入力される。起動スイッチ３７は、車両１に搭載されたキースイッチ、またはプッシュ式のスタートスイッチである。起動スイッチ３７は、車両１の使用者が車両１の使用を開始しようとするときに操作されるスイッチである。起動スイッチ３７は、それが操作されると起動要求信号を起動制御部３６に入力する。表示器３８は、診断結果を使用者に対して表示するための表示手段を提供する。表示器３８は、例えば、インジケータランプ、またはディスプレイ装置によって提供することができる。
【００３３】
起動制御部３６は、診断処理の結果に応じて、モータ２５を走行用動力源として使用する電動車両として車両１を起動することの可否を示す起動可否信号を出力する。起動制御部３６は、ＳＯＣが正常であると判定された場合、電動車両として車両１を起動することを許可する起動許可信号を出力する。起動制御部３６は、ＳＯＣの異常が判定された場合、電動車両として車両１を起動することを禁止する起動禁止信号を出力する。起動可否信号は、ハイブリッド制御部３５に入力される。
【００３４】
ハイブリッド制御部３５は、起動制御部３６からの起動可否信号に応じて、車両１をハイブリッド車両として起動するか、または内燃機関２４のみで駆動される内燃機関車両として起動するかを選択する。ハイブリッド制御部３５は、診断結果に応じて駆動系機器２およびモータ制御部３３を制御する。ハイブリッド制御部３５は、起動制御部３６から起動許可信号が入力されると、車両１をハイブリッド車両として起動し、ハイブリッド車両として機能するように駆動系機器２およびモータ制御部３３を制御する。ハイブリッド制御部３５は、起動制御部３６から起動禁止信号が入力されると、インバータ３１からモータ２５への給電を禁止し、車両１を内燃機関車両として起動し、内燃機関車両として機能するように駆動系機器２およびモータ制御部３３を制御する。
【００３５】
図２は、第１実施形態の車両１において実行される処理を示すフローチャートである。このフローチャートは、ハイブリッド制御部３５と起動制御部３６とによって実行される車両走行制御処理１４０を示している。車両走行制御処理１４０は、ＳＯＣの異常を判定するための診断処理と、その診断結果に応じて車両１の機能を切替える切替え処理とを含んでいる。車両走行制御処理１４０は、制御装置への電源投入の直後から繰り返して実行される。
【００３６】
ステップ１４１では、起動スイッチ３７によって起動操作がなされたか否かが判定される。ステップ１４１の処理は、起動スイッチ３７が操作されるまで繰り返され、待機状態が提供される。ステップ１４１は、車両１の起動時を検出する起動検出手段を提供する。起動スイッチ３７が操作されると、ステップ１４２に進む。ステップ１４２では、モータ制御部３３と、バッテリ監視部３４と、ハイブリッド制御部３５とが起動される。これにより、制御系機器３が機能可能な状態におかれる。
【００３７】
ステップ１４３では、バッテリ状態を検出する処理が実行される。この処理は、バッテリ監視部３４からＳＯＣを入力することによって実行される。入力されたＳＯＣは、バッテリ状態の初期値として記憶される。以下、初期値はＳＯＣｉと呼ばれる。
【００３８】
ステップ１４４では、ハイブリッド制御部３５に診断指令信号が出力される。ハイブリッド制御部３５は、診断指令信号に応答して、バッテリ３２を電源とする電気負荷に通電することにより、バッテリ３２の電力を消費する。
【００３９】
ステップ１５１は、ハイブリッド制御部３５によって実行される処理を示す。ステップ１５１は、バッテリ３２の電力を消費するための電力消費制御処理を提供する。ステップ１５１では、モータ２５から駆動輪２１への動力伝達経路を遮断状態とするとともに、モータ２５を駆動することによってバッテリ３２の電力を消費する。ステップ１５２では、第１クラッチ２６と、第２クラッチ２７との両方を遮断状態に制御する。ステップ１５３では、変速機２３のモードを駐車位置Ｐ（パーキング）、または中立位置Ｎ（ニュートラル）に制御する。これにより、モータ２５から駆動輪２１への動力伝達経路が完全な遮断状態となる。変速機２３および第１クラッチ２６の少なくとも一方は、モータ２５と駆動輪２１との間の動力伝達経路を遮断する遮断手段を提供する。ステップ１５２およびステップ１５３の少なくとも一方は、ステップ１５４によりバッテリ３２の充電または放電が実行されたときに車両１の移動を阻止する移動阻止手段を提供する。ステップ１５２およびステップ１５３のいずれか一方だけを実行してもよい。また、車両１のブレーキ装置を併用して車両１の移動を阻止してもよい。
【００４０】
ステップ１５４では、モータ２５への通電を実行する。ステップ１５４によるモータ２５の駆動量は、ステップ１５４が数回繰り返して実行された場合に、バッテリ監視部３４により算出されるＳＯＣに変化が現れる程度の量に設定されている。ステップ１５４におけるモータ２５の駆動は、車両１を走行させることはない。よって、ステップ１５４におけるモータ２５の駆動制御は、モータ２５を空転させる空転制御処理とも呼ぶことができる。ステップ１５４は、バッテリ３２の充電又は放電を実行する通電制御手段を提供する。
【００４１】
ステップ１５５では、ステップ１５４によってモータ２５を駆動した後に、バッテリ状態を検出する処理が実行される。この処理は、バッテリ監視部３４からＳＯＣを入力することによって実行される。入力されたＳＯＣは、バッテリ状態の現在値として記憶される。以下、現在値はＳＯＣｎと呼ばれる。
【００４２】
ステップ１５６では、バッテリ状態の変化が検出される。この処理は、ＳＯＣｉとＳＯＣｎとの差ＳＯＣｄを、ＳＯＣｄ＝ＳＯＣｉ−ＳＯＣｎによって算出する。差ＳＯＣｄは、ステップ１５４によるモータ２５の駆動によって生じるバッテリ状態の変化を示す。
【００４３】
ステップ１５７では、差ＳＯＣｄがバッテリ状態の正常な変化を示しているか否かが判定される。差ＳＯＣｄが所定の正常範囲内にあれば、ＳＯＣが正常に検出されていると考えることができる。そこで、ステップ１５７では、差ＳＯＣｄが所定の閾値ＳＯＣｔｈ以上であるか否か、すなわちＳＯＣが所定の閾値ＳＯＣｔｈ以上に変化したか否かを判定する。差ＳＯＣｄが閾値ＳＯＣｔｈ以上（ＳＯＣｄ≧ＳＯＣｔｈ）である場合、ステップ１６１へ進む。一方、差ＳＯＣｄが閾値ＳＯＣｔｈ未満（ＳＯＣｄ＜ＳＯＣｔｈ）である場合、ステップ１５８へ進む。
【００４４】
ステップ１６１では、バッテリ３２の電力を消費するためのモータ２５への通電が停止される。ステップ１６２では、起動制御部３６から起動許可信号が出力される。起動許可信号は、表示器３８に入力される。表示器３８は、起動許可信号に応答して、モータ２５を使用した走行が許可されたことを示す許可表示を表示する。これにより、車両１の使用者に対して、ハイブリッド車両としての正規の走行が可能であることを知らせる。起動許可信号は、ハイブリッド制御部３５にも入力される。起動許可信号は、車両１をハイブリッド車両として起動し、機能させることを許可する信号である。
【００４５】
ステップ１６３は、ハイブリッド制御部３５によって実行される処理を示す。ステップ１６３では、車両１を通常のハイブリッド車両として機能させるための処理が実行される。ステップ１６４では、モータ２５への通電が許可される。ステップ１６５では、車両１をハイブリッド車両として走行させるハイブリッド駆動制御が実行される。車両１の運転者の操作に応じて車両１を走行させるように、内燃機関２４とモータ２５とが制御される。また、ステップ１６５においては、ハイブリッド制御部３５は、ＳＯＣに基づいてバッテリ３２からモータ２５への給電、すなわちバッテリ３２からの放電、および／またはモータ２５からバッテリ３２への充電を制御する。
【００４６】
ステップ１５８では、ステップ１５１、１５２、１５３、１５４、１５５、１５６、１５７および１５８を経由するループ１５０を繰り返す時間が所定時間以上継続したか否かを判定する。すなわち、ステップ１５７によって閾値ＳＯＣｔｈ以上の変化が検出されないまま、所定時間が経過したか否かが判定される。ループ１５０を所定時間以上継続したことは、ステップ１５４のモータ駆動を所定時間繰り返しても、ＳＯＣが変化していないことを意味する。この場合、バッテリ監視部３４から出力されるＳＯＣが、実際のバッテリ状態を反映していないと推定される。例えば、モータ２５、インバータ回路３１、バッテリ３２、またはバッテリ監視部３４に何らかの異常が発生し、ＳＯＣが固定されている場合が想定される。ループ１５０の繰り返し実行時間が所定時間以上になるとステップ１７１へ進む。ループ１５０の繰り返し実行時間が所定時間未満の場合、ステップ１５１へ戻る。この結果、ステップ１５６、１５７、１５８の処理は、バッテリ３２の充電または放電が実行されたときに表れるＳＯＣの変化に基づいて、ＳＯＣの異常を判定する判定手段を提供する。しかも、ステップ１５８の処理は、車両１の起動が検出された後の所定時間内に、ＳＯＣの異常を判定するように装置を構成している。
【００４７】
ステップ１５８における所定時間は、車両１の使用者が起動スイッチ３７を操作した後に、過剰に長い遅れを感じない程度の時間に設定されている。例えば、所定時間は、２秒程度に設定することができる。さらに、ループ１５０は、１００ミリ秒以下の周期で実行される。より具体的には、ループ１５０は、例えば８ミリ秒以下の周期で実行することができる。この結果、ステップ１４１からステップ１５８の診断処理は、必ず２秒以内に完了する。また、ステップ１５５によってＳＯＣｎが短い周期で繰り返して検出されるから、ＳＯＣが正常に変化する場合には、その変化を迅速に検出することができる。よって、ＳＯＣが正常に算出されている場合にも、診断処理を短時間に完了することができる。
【００４８】
ステップ１７１では、バッテリ３２の電力を消費するためのモータ２５への通電が停止される。ステップ１７２では、起動制御部３６から起動禁止信号が出力される。起動禁止信号は、表示器３８に入力される。表示器３８は、起動禁止信号に応答して、モータ２５を使用した走行が禁止されたことを示す禁止表示を表示する。これにより、車両１の使用者に対して、ハイブリッド車両としての正規の走行が不可能であることを知らせる。起動禁止信号は、ハイブリッド制御部３５にも入力される。起動禁止信号は、車両１をハイブリッド車両として起動し、機能させることを禁止する信号である。
【００４９】
この実施形態では、起動禁止信号が出力される場合、内燃機関２４だけを使った走行が可能とされる。よって、ステップ１７２における表示は、内燃機関車両としての走行が可能であることを知らせることでもある。言い換えると、ステップ１７２の処理は、車両１に期待された正規の走行機能が発揮されないこと、すなわち車両１の走行機能が制限下におかれることを使用者に知らせる処理である。また、起動禁止信号は、車両１を内燃機関車両として起動し、機能させることを許可する信号でもある。言い換えると、起動禁止信号は、車両１を所定の制限下におくことを宣言し、他の制御装置に通知する信号である。
【００５０】
ステップ１７３は、ハイブリッド制御部３５によって実行される処理を示す。ステップ１７３では、車両１をハイブリッド車両として機能させることなく、そのモータ２５を使用する機能を制限することによって、車両１を内燃機関車両として機能させるための制限制御処理が実行される。ステップ１７４では、モータ２５への通電が禁止される。ステップ１７３およびステップ１７４は、バッテリ３２からモータ２５への給電を制限する制限手段を提供する。ここでは、制限手段は、バッテリ３２からモータ２５への給電を禁止する。ステップ１７５では、車両１を内燃機関車両として走行させる内燃機関駆動制御が実行される。ステップ１７５では、車両１の運転者の操作に応じて車両１を走行させるように、内燃機関２４だけが制御される。ステップ１７５においては、ハイブリッド制御部３５は、ＳＯＣに基づいてバッテリ３２の充放電を制御しない。
【００５１】
この実施形態によると、正常ではないＳＯＣに基づいてバッテリ３２の充放電が制御されることが回避される。この結果、異常なＳＯＣに基づいてバッテリ３２の充放電が制御されることに起因する不具合を抑制することができる。しかも、内燃機関２４だけを用いた走行が許可されることにより、車両１の最低限の機能を確保することができる。
【００５２】
（他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。上記実施形態の構造は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものである。
【００５３】
例えば、上記実施形態では、所定時間の間に、ＳＯＣの変化が所定値ＳＯＣｔｈを超えたか否かを繰り返して判定した。これに代えて、ステップ１５１による電力消費制御を所定時間継続した後に、ＳＯＣの変化が所定値ＳＯＣｔｈを超えたか否かを判定してもよい。
【００５４】
また、上記実施形態では、第１クラッチ２６および第２クラッチ２７と、変速機２３とを動力遮断状態とした。これに代えて、第１クラッチ２６および第２クラッチ２７と、変速機２３とのいずれか一方だけを動力遮断状態としてもよい。
【００５５】
また、上記実施形態では、ＳＯＣが異常であると診断された場合、モータ２５への通電を禁止し、内燃機関のみによる走行を許容することによって、車両１の走行機能を制限した。これに代えて、一定の制限下でモータ２５の駆動を許容してもよい。例えば、制限下でモータ２５のみによる走行が許容されてもよい。また、制限下で通電されるモータ２５と内燃機関２４とによる走行が許容されてもよい。また、ＳＯＣが異常であると診断された場合に車両１の走行機能に課される制限は、車両１の走行可能な距離などによって設定されてもよい。例えば、ＳＯＣが異常であると診断された場合に、車両１を他の交通を妨げない位置へ移動させる程度、または修理工場へ移動させる程度の退避走行だけを許容するように構成することができる。また、ＳＯＣが異常であると診断された場合、車両１の走行を完全に禁止してもよい。
【００５６】
また、バッテリ監視部３４によって算出されるＳＯＣが異常であると診断された場合、バッテリ３２の充電状態を示すＳＯＣ以外の他の指標を用いてもよい。例えば、ＳＯＣに代替する指標を用いてモータ２５を制御するように構成してもよい。この場合、ＳＯＣを用いる場合と比べて、バッテリ３２の状態を正確に反映することができない場合がある。よって、バッテリ３２の管理機能、および車両１の走行機能が間接的に制限される。
【００５７】
また、上記実施形態では、ハイブリッド車両に本発明を適用した。これに代えて、内燃機関２４を持たない電動車両に本発明を適用してもよい。また、上記実施形態では、診断処理を実行するときに、第１クラッチ２６と第２クラッチ２７との両方を遮断状態とした。これに代えて、電動車両では、第１クラッチ２６だけを設け、この第１クラッチ２６だけを遮断状態としてもよい。
【００５８】
また、上記実施形態では、ＳＯＣの変化を検出するために、走行用のモータ２５に通電した。これに代えて、バッテリ３２を電源とする他の電気負荷へ通電してもよい。例えば、空調装置の圧縮機を駆動するモータへ通電することができる。
【００５９】
また、上記実施形態では、ＳＯＣの変化を検出するために、電気負荷によって電力を消費した。これに代えて、バッテリ３２への充電によってＳＯＣの変化を検出してもよい。例えば、ステップ１５１に代えて、バッテリ３２を充電する充電処理を実行する。この処理では、内燃機関２４を動力源とし、モータ２５を発電機とすることができる。例えば、起動スイッチ３７が操作された後に、内燃機関２４によってモータ２５を回転させ、モータ２５によって発電された電力によってバッテリ３２を充電する。この場合、ステップ１５６および１５７における処理は、ＳＯＣが所定以上の増加を示す場合に、ステップ１６１へ分岐するように構成する。また、この場合、第１クラッチ２６は遮断状態に制御され、第２クラッチ２７は接続状態に制御される。かかる構成においても、バッテリ監視部３４によって算出されるＳＯＣの異常の有無を診断することができる。
【００６０】
また、制御装置が提供する手段と機能は、ソフトウェアのみ、ハードウェアのみ、あるいはそれらの組合せによって提供することができる。例えば、制御装置をアナログ回路によって構成してもよい。
【符号の説明】
【００６１】
１ 車両、２ 駆動系機器、２１ 駆動輪、２２ ディファレンシャルギヤ、２３ 変速機、２４ 内燃機関、２５ モータ（電動発電機）、２６ 第１クラッチ、２７ 第２クラッチ、３ 制御系機器、３１ インバータ回路、３２ バッテリ、３３ モータ制御部、３４ バッテリ監視部、３５ ハイブリッド制御部、３６ 起動制御部、３７ 起動スイッチ、３８ 表示器。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池（以下、バッテリという）の充電状態を監視し、バッテリからの放電、または充電を制御するバッテリ監視装置に関する。また、本発明は、上記バッテリ監視装置を備える車両走行制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、種々の機器にバッテリが用いられている。また、バッテリの充電状態を監視し、バッテリからの放電、または充電を制御するバッテリ監視装置が知られている。例えば、特許文献１、および特許文献２は、車両の動力源として車両に搭載されたバッテリの充電状態を監視する装置を開示している。かかる装置では、バッテリの充電状態は、バッテリからモータへの給電量の制御、バッテリへの充電電力の制御など広範な用途に用いられる。
【０００３】
バッテリの充電状態は、例えば、ＳＯＣ（充電状態：State Of Charge）と呼ばれる指標によって示すことができる。ＳＯＣは、バッテリの充放電特性を観測することによって求めることができることが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３６０７１０５号
【特許文献２】特許第３６５９０６８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来技術の構成では、バッテリの充電状態を検出する機器に異常を生じると、実際の充電状態と、検出された充電状態とが不一致になるという問題点があった。かかる場合に、検出された充電状態が異常な値を示せば、異常を検出して対策処理を実行することができる。ところが、検出された充電状態が、充電状態の正常範囲内である場合、もしその検出された充電状態が異常な値であっても、異常状態を検出することができないという問題点がある。例えば、なんらかの原因で、検出された充電状態が、固定値となり、しかもその固定値が、実際の充電状態が取りうる範囲内に位置する場合が想定される。
【０００６】
このような場合、実際の充電状態に対応しない誤った値に基づいてバッテリ、バッテリから給電される機器、またはバッテリに充電する機器が制御される。この結果、バッテリの過充電、または過放電といった不具合を生じるおそれがあった。
【０００７】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、バッテリの充電状態の異常を判定することができるバッテリ監視装置を提供することである。
【０００８】
本発明の他の目的は、バッテリおよびモータを走行用動力源の少なくとも一部とする車両において、車両の使用に与える影響を抑えながら、バッテリの充電状態の異常を判定することができるバッテリ監視装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。
【００１０】
請求項１に記載の発明は、車両の走行用動力源としてのモータに給電するバッテリ（３２）の状態を監視するバッテリ監視装置において、バッテリの充電状態を示す指標値（ＳＯＣ）を算出する充電状態算出手段（３４）と、バッテリの充電又は放電を実行する通電制御手段（１５４）と、通電制御手段によりバッテリの充電または放電が実行されたときに表れる指標値の変化に基づいて、指標値の異常を判定する判定手段（１５６、１５７、１５８）とを備えることを特徴とする。この構成によると、バッテリの充電状態を示す指標値の変化に基づいて、当該指標値の異常を判定することができる。例えば、充電状態判定手段により算出される指標値が一定値に固定される異常を判定することができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、さらに、車両の起動時を検出する起動検出手段（３７、１４１）を備え、起動検出手段により車両の起動が検出されると、通電制御手段がバッテリの充電または放電を実行し、判定手段が指標値の異常を判定することを特徴とする。この構成によると、車両の起動時に指標値の診断を実行することができる。このため、車両の使用に与える影響を抑制することができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、判定手段（１５８）は、起動検出手段により車両の起動が検出された後の所定時間内に、指標値の異常を判定することを特徴とする。この構成によると、使用者が車両の起動を求めてから所定時間内に指標値の診断を実行することができる。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、通電制御手段（１５４）は、所定時間内に、バッテリの充電または放電を繰り返し実行し、判定手段（１５７）は、所定時間内に、指標値の異常を繰り返し判定することを特徴とする。この構成によると、使用者が車両の起動を求めてから早期に指標値の異常を判定することができる。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、判定手段（１５６、１５７）は、通電制御手段がバッテリの充電または放電を実行する前の指標値の初期値（ＳＯＣｉ）と、通電制御手段がバッテリの充電または放電を実行した後の指標値の現在値（ＳＯＣｎ）との差に基づいて、指標値の異常を判定することを特徴とする。この構成によると、バッテリの充電または放電によって生じる指標値の差に基づいて、その指標値の異常を判定することができる。
【００１５】
請求項６に記載の発明は、バッテリ監視装置と、通電制御手段によりバッテリの充電または放電が実行されたときに車両の移動を阻止する移動阻止手段（１５２、１５３）とを備える車両走行制御装置であって、通電制御手段（１５４）は、モータを回転させることにより、バッテリの充電または放電を実行することを特徴とする。この構成によると、車両の走行用動力源としてのモータを回転させてバッテリの充電または放電が実行されても、車両の移動を阻止することができる。例えば、内燃機関などによってモータを回転させることにより、モータを発電機として使用し、その発電電力によりバッテリを充電する場合に、移動阻止手段を機能させることが望ましい。また、バッテリからモータに電力を供給してモータを回転させ、バッテリを放電させる場合に、移動阻止手段を機能させることが望ましい。
【００１６】
請求項７に記載の発明は、移動阻止手段（１５２、１５３）は、モータと駆動輪との間の動力伝達経路を遮断する遮断手段を備えることを特徴とする。この構成によると、動力伝達経路が遮断されるから、確実に車両の移動を阻止することができる。
【００１７】
請求項８に記載の発明は、判定手段により指標値の異常が判定されたときに、バッテリからモータへの給電を制限する制限手段（１７３）を備えることを特徴とする。この構成によると、指標値が異常である場合に、バッテリからモータへの給電が制限される。この結果、異常な指標値に基づいてバッテリが制御されることにより生じるおそれのある不具合を抑制することができる。例えば、バッテリの過充電、または過放電の発生を抑制することができる。
【００１８】
請求項９に記載の発明は、制限手段は、バッテリからモータへの給電を禁止することを特徴とする。この構成によると、異常な指標値に基づいてバッテリが制御されることにより生じるおそれのある不具合を回避することができる。
【００１９】
なお、特許請求の範囲および上記手段の項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明を適用した第１実施形態に係る車両を示すブロック図である。
【図２】第１実施形態の車両において実行される処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示してなくとも実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
【００２２】
（第１実施形態）
図１は、本発明を適用した第１実施形態に係る電動の車両１を示すブロック図である。車両１は、内燃機関と電動発電機（以下、モータという）とを搭載し、それらを組み合わせて走行用の動力を得るいわゆるハイブリッド車両である。車両１は、駆動系機器２と、制御系機器３とを備える。
【００２３】
駆動系機器２は、駆動輪２１に接続されたディファレンシャルギヤ（ＤＦ）２２と、変速機（ＴＲＭ）２３とを備える。変速機２３の入力軸は、内燃機関２４およびモータ（ＭＧ）２５の少なくともいずれか一方によって駆動される。すなわち、内燃機関２４のみ、モータ２５のみ、または内燃機関２４とモータ２５との両方が動力源として使用される。内燃機関２４は、ガソリンエンジンまたはディーゼルエンジンである。モータ２５は、電動発電機である。モータ２５は、電力を供給されるとき電動機として機能して、走行用動力を供給する。また、モータ２５は、電力を供給されるとき電動機として機能して、内燃機関２４を回転させ、内燃機関２４を始動、またはアシストすることができる。さらに、モータ２５は、モータ２５が駆動輪２１によって、または内燃機関２４によって駆動されるとき発電機として機能することができる。この場合、モータ２５は、車両１の減速装置、または後述するバッテリ３２への充電装置として機能することができる。内燃機関２４とモータ２５とは、変速機２３の入力軸に対して直列に接続されている。よって、内燃機関２４の出力軸の動力は、モータ２５を経由して変速機２３の入力軸に伝達される。
【００２４】
変速機２３の入力軸とモータ２５の回転軸との間には、第１クラッチ２６が設けられている。第１クラッチ２６は、接続状態のとき、モータ２５の回転軸と変速機２３の入力軸とを完全に接続する。第１クラッチ２６は、遮断状態のとき、変速機２３の入力軸への動力入力を完全に遮断する。第１クラッチ２６は、モータ２５からの走行用動力の伝達経路を機械的に遮断する手段として機能する。
【００２５】
内燃機関２４の出力軸とモータ２５の回転軸との間には、第２クラッチ２７が設けられている。第２クラッチ２７は、接続状態のとき、内燃機関２４の出力軸とモータ２５の回転軸とを完全に接続する。第２クラッチ２７は、遮断状態のとき、内燃機関２４の出力軸とモータ２５の回転軸とを完全に遮断する。
【００２６】
制御系機器３は、駆動系機器２を制御することによって車両１の走行を制御する車両走行制御装置を構成している。制御系機器３は、駆動系機器２に属する変速機２３、内燃機関２４、モータ２５、第１クラッチ２６、および第２クラッチ２７といった複数の機器を制御する複数の制御装置を備える。制御装置は、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体を備えるマイクロコンピュータによって提供される。記憶媒体は、コンピュータによって読み取り可能なプログラムを格納している。記憶媒体は、メモリによって提供されうる。プログラムは、制御装置によって実行されることによって、制御装置をこの明細書に記載される装置として機能させ、この明細書に記載される制御方法を実行するように制御装置を機能させる。制御装置が提供する手段は、所定の機能を達成する機能的ブロック、またはモジュールとも呼ぶことができる。
【００２７】
制御系機器３は、インバータ回路（ＩＮＶ）３１およびバッテリ（ＢＡＴＴ）３２を備える。インバータ回路３１は、モータ２５の消費電力、および発電電力を制御する。インバータ回路３１は、例えば、３相フルブリッジ構成の回路によって提供される。バッテリ３２は、繰り返して充電可能な二次電池である。バッテリ３２は、車両１の走行用動力源としてのモータ２５に給電する。バッテリ３２は、さらに、車両１に搭載された他の電動機などの電気負荷にも給電することができる。例えば、バッテリ３２は、比較的消費動力を大きい空調装置の圧縮機を駆動するための電動機などの大電力電動機に給電することができる。バッテリ３２は、通常の車両に電源として搭載される１２Ｖ〜２４Ｖ程度の低電圧バッテリに比べて明らかに高い電圧を供給するから、高電圧バッテリとも呼ばれる。バッテリ３２は、例えば、リチウムイオン電池によって提供される。インバータ回路３１は、バッテリ３２からモータ２５へ供給される電力、またはモータ２５からバッテリ３２へ供給される電力を制御する。
【００２８】
制御系機器３は、モータ制御部３３を備える。モータ制御部３３は、指令信号に応じてインバータ回路３１をスイッチング制御するモータ制御装置によって提供される。モータ制御部３３は、後述するハイブリッド制御部からの指令に応じて、インバータ回路３１の複数のスイッチ素子を制御する。
【００２９】
制御系機器３は、バッテリ監視部３４を備える。バッテリ監視部３４は、バッテリ３２の充電状態を監視する。この実施例では、バッテリ３２の充電状態を示す指標値としてＳＯＣを用いる。バッテリ監視部３４は、継続的にバッテリ３２の充放電状態を監視することにより、バッテリ３２のＳＯＣを算出し、出力する。バッテリ監視部３４は、バッテリ３２の充電状態を示す指標値であるＳＯＣを算出する充電状態算出手段を提供する。
【００３０】
制御系機器３は、ハイブリッド制御部３５を備える。ハイブリッド制御部３５は、駆動系機器２を制御するとともに、モータ制御部３３を制御する。ハイブリッド制御部３５は、車両１の運転者の指示に応じて、駆動系機器２とモータ制御部３３とを制御する。ハイブリッド制御部３５はバッテリ３２の充電状態から、モータ２５の駆動モード、および駆動量を決定する。ハイブリッド制御部３５は、例えば、モータ２５を発電機として機能させる回生モード、またはモータ２５を電動機として機能させる力行モードを決定する。回生モードでは、ハイブリッド制御部３５は、モータ２５での発電電力量とそれに応じた指令信号を決定する。さらに、力行モードでは、ハイブリッド制御部３５は、モータ２５への供給電力量とそれに応じた指令信号を決定する。指令信号は、モータ制御部３３へ送信される。さらに、ハイブリッド制御部３５は、ＳＯＣに基づいてモータ制御部３３を制御する。起動制御部３６は、例えば、ＳＯＣが適正範囲内に維持されるように、モータ制御部３３などの機器を制御する。
【００３１】
制御系機器３は、さらに、起動制御部３６と、起動スイッチ３７と、表示器３８とを備える。起動制御部３６とハイブリッド制御部３５とは、マイクロコンピュータとして構成されたハイブリッド制御装置の一部である。バッテリ監視部３４と、ハイブリッド制御部３５と、起動制御部３６とは、バッテリ３２の充電状態を監視するとともに、充電状態を示す指標値としてのＳＯＣの異常の有無を診断するバッテリ監視装置を提供する。
【００３２】
起動制御部３６は、ＳＯＣの異常を判定する診断手段を提供する。また、起動制御部３６は、診断手段の診断結果に応じてバッテリ３２の使用を制限する制限手段を提供する。起動制御部３６は、車両１の運転者からの起動要求に応答して、ＳＯＣの異常を判定する診断処理を実行する。起動制御部３６は、ハイブリッド制御部３５に診断指令信号を出力することにより診断処理を実行する。よって、ハイブリッド制御部３５は、診断指令信号に応答して、ＳＯＣの異常を判定するための診断処理の一部を実行する。起動スイッチ３７の信号は、起動制御部３６に入力される。起動スイッチ３７は、車両１に搭載されたキースイッチ、またはプッシュ式のスタートスイッチである。起動スイッチ３７は、車両１の使用者が車両１の使用を開始しようとするときに操作されるスイッチである。起動スイッチ３７は、それが操作されると起動要求信号を起動制御部３６に入力する。表示器３８は、診断結果を使用者に対して表示するための表示手段を提供する。表示器３８は、例えば、インジケータランプ、またはディスプレイ装置によって提供することができる。
【００３３】
起動制御部３６は、診断処理の結果に応じて、モータ２５を走行用動力源として使用する電動車両として車両１を起動することの可否を示す起動可否信号を出力する。起動制御部３６は、ＳＯＣが正常であると判定された場合、電動車両として車両１を起動することを許可する起動許可信号を出力する。起動制御部３６は、ＳＯＣの異常が判定された場合、電動車両として車両１を起動することを禁止する起動禁止信号を出力する。起動可否信号は、ハイブリッド制御部３５に入力される。
【００３４】
ハイブリッド制御部３５は、起動制御部３６からの起動可否信号に応じて、車両１をハイブリッド車両として起動するか、または内燃機関２４のみで駆動される内燃機関車両として起動するかを選択する。ハイブリッド制御部３５は、診断結果に応じて駆動系機器２およびモータ制御部３３を制御する。ハイブリッド制御部３５は、起動制御部３６から起動許可信号が入力されると、車両１をハイブリッド車両として起動し、ハイブリッド車両として機能するように駆動系機器２およびモータ制御部３３を制御する。ハイブリッド制御部３５は、起動制御部３６から起動禁止信号が入力されると、インバータ３１からモータ２５への給電を禁止し、車両１を内燃機関車両として起動し、内燃機関車両として機能するように駆動系機器２およびモータ制御部３３を制御する。
【００３５】
図２は、第１実施形態の車両１において実行される処理を示すフローチャートである。このフローチャートは、ハイブリッド制御部３５と起動制御部３６とによって実行される車両走行制御処理１４０を示している。車両走行制御処理１４０は、ＳＯＣの異常を判定するための診断処理と、その診断結果に応じて車両１の機能を切替える切替え処理とを含んでいる。車両走行制御処理１４０は、制御装置への電源投入の直後から繰り返して実行される。
【００３６】
ステップ１４１では、起動スイッチ３７によって起動操作がなされたか否かが判定される。ステップ１４１の処理は、起動スイッチ３７が操作されるまで繰り返され、待機状態が提供される。ステップ１４１は、車両１の起動時を検出する起動検出手段を提供する。起動スイッチ３７が操作されると、ステップ１４２に進む。ステップ１４２では、モータ制御部３３と、バッテリ監視部３４と、ハイブリッド制御部３５とが起動される。これにより、制御系機器３が機能可能な状態におかれる。
【００３７】
ステップ１４３では、バッテリ状態を検出する処理が実行される。この処理は、バッテリ監視部３４からＳＯＣを入力することによって実行される。入力されたＳＯＣは、バッテリ状態の初期値として記憶される。以下、初期値はＳＯＣｉと呼ばれる。
【００３８】
ステップ１４４では、ハイブリッド制御部３５に診断指令信号が出力される。ハイブリッド制御部３５は、診断指令信号に応答して、バッテリ３２を電源とする電気負荷に通電することにより、バッテリ３２の電力を消費する。
【００３９】
ステップ１５１は、ハイブリッド制御部３５によって実行される処理を示す。ステップ１５１は、バッテリ３２の電力を消費するための電力消費制御処理を提供する。ステップ１５１では、モータ２５から駆動輪２１への動力伝達経路を遮断状態とするとともに、モータ２５を駆動することによってバッテリ３２の電力を消費する。ステップ１５２では、第１クラッチ２６と、第２クラッチ２７との両方を遮断状態に制御する。ステップ１５３では、変速機２３のモードを駐車位置Ｐ（パーキング）、または中立位置Ｎ（ニュートラル）に制御する。これにより、モータ２５から駆動輪２１への動力伝達経路が完全な遮断状態となる。変速機２３および第１クラッチ２６の少なくとも一方は、モータ２５と駆動輪２１との間の動力伝達経路を遮断する遮断手段を提供する。ステップ１５２およびステップ１５３の少なくとも一方は、ステップ１５４によりバッテリ３２の充電または放電が実行されたときに車両１の移動を阻止する移動阻止手段を提供する。ステップ１５２およびステップ１５３のいずれか一方だけを実行してもよい。また、車両１のブレーキ装置を併用して車両１の移動を阻止してもよい。
【００４０】
ステップ１５４では、モータ２５への通電を実行する。ステップ１５４によるモータ２５の駆動量は、ステップ１５４が数回繰り返して実行された場合に、バッテリ監視部３４により算出されるＳＯＣに変化が現れる程度の量に設定されている。ステップ１５４におけるモータ２５の駆動は、車両１を走行させることはない。よって、ステップ１５４におけるモータ２５の駆動制御は、モータ２５を空転させる空転制御処理とも呼ぶことができる。ステップ１５４は、バッテリ３２の充電又は放電を実行する通電制御手段を提供する。
【００４１】
ステップ１５５では、ステップ１５４によってモータ２５を駆動した後に、バッテリ状態を検出する処理が実行される。この処理は、バッテリ監視部３４からＳＯＣを入力することによって実行される。入力されたＳＯＣは、バッテリ状態の現在値として記憶される。以下、現在値はＳＯＣｎと呼ばれる。
【００４２】
ステップ１５６では、バッテリ状態の変化が検出される。この処理は、ＳＯＣｉとＳＯＣｎとの差ＳＯＣｄを、ＳＯＣｄ＝ＳＯＣｉ−ＳＯＣｎによって算出する。差ＳＯＣｄは、ステップ１５４によるモータ２５の駆動によって生じるバッテリ状態の変化を示す。
【００４３】
ステップ１５７では、差ＳＯＣｄがバッテリ状態の正常な変化を示しているか否かが判定される。差ＳＯＣｄが所定の正常範囲内にあれば、ＳＯＣが正常に検出されていると考えることができる。そこで、ステップ１５７では、差ＳＯＣｄが所定の閾値ＳＯＣｔｈ以上であるか否か、すなわちＳＯＣが所定の閾値ＳＯＣｔｈ以上に変化したか否かを判定する。差ＳＯＣｄが閾値ＳＯＣｔｈ以上（ＳＯＣｄ≧ＳＯＣｔｈ）である場合、ステップ１６１へ進む。一方、差ＳＯＣｄが閾値ＳＯＣｔｈ未満（ＳＯＣｄ＜ＳＯＣｔｈ）である場合、ステップ１５８へ進む。
【００４４】
ステップ１６１では、バッテリ３２の電力を消費するためのモータ２５への通電が停止される。ステップ１６２では、起動制御部３６から起動許可信号が出力される。起動許可信号は、表示器３８に入力される。表示器３８は、起動許可信号に応答して、モータ２５を使用した走行が許可されたことを示す許可表示を表示する。これにより、車両１の使用者に対して、ハイブリッド車両としての正規の走行が可能であることを知らせる。起動許可信号は、ハイブリッド制御部３５にも入力される。起動許可信号は、車両１をハイブリッド車両として起動し、機能させることを許可する信号である。
【００４５】
ステップ１６３は、ハイブリッド制御部３５によって実行される処理を示す。ステップ１６３では、車両１を通常のハイブリッド車両として機能させるための処理が実行される。ステップ１６４では、モータ２５への通電が許可される。ステップ１６５では、車両１をハイブリッド車両として走行させるハイブリッド駆動制御が実行される。車両１の運転者の操作に応じて車両１を走行させるように、内燃機関２４とモータ２５とが制御される。また、ステップ１６５においては、ハイブリッド制御部３５は、ＳＯＣに基づいてバッテリ３２からモータ２５への給電、すなわちバッテリ３２からの放電、および／またはモータ２５からバッテリ３２への充電を制御する。
【００４６】
ステップ１５８では、ステップ１５１、１５２、１５３、１５４、１５５、１５６、１５７および１５８を経由するループ１５０を繰り返す時間が所定時間以上継続したか否かを判定する。すなわち、ステップ１５７によって閾値ＳＯＣｔｈ以上の変化が検出されないまま、所定時間が経過したか否かが判定される。ループ１５０を所定時間以上継続したことは、ステップ１５４のモータ駆動を所定時間繰り返しても、ＳＯＣが変化していないことを意味する。この場合、バッテリ監視部３４から出力されるＳＯＣが、実際のバッテリ状態を反映していないと推定される。例えば、モータ２５、インバータ回路３１、バッテリ３２、またはバッテリ監視部３４に何らかの異常が発生し、ＳＯＣが固定されている場合が想定される。ループ１５０の繰り返し実行時間が所定時間以上になるとステップ１７１へ進む。ループ１５０の繰り返し実行時間が所定時間未満の場合、ステップ１５１へ戻る。この結果、ステップ１５６、１５７、１５８の処理は、バッテリ３２の充電または放電が実行されたときに表れるＳＯＣの変化に基づいて、ＳＯＣの異常を判定する判定手段を提供する。しかも、ステップ１５８の処理は、車両１の起動が検出された後の所定時間内に、ＳＯＣの異常を判定するように装置を構成している。
【００４７】
ステップ１５８における所定時間は、車両１の使用者が起動スイッチ３７を操作した後に、過剰に長い遅れを感じない程度の時間に設定されている。例えば、所定時間は、２秒程度に設定することができる。さらに、ループ１５０は、１００ミリ秒以下の周期で実行される。より具体的には、ループ１５０は、例えば８ミリ秒以下の周期で実行することができる。この結果、ステップ１４１からステップ１５８の診断処理は、必ず２秒以内に完了する。また、ステップ１５５によってＳＯＣｎが短い周期で繰り返して検出されるから、ＳＯＣが正常に変化する場合には、その変化を迅速に検出することができる。よって、ＳＯＣが正常に算出されている場合にも、診断処理を短時間に完了することができる。
【００４８】
ステップ１７１では、バッテリ３２の電力を消費するためのモータ２５への通電が停止される。ステップ１７２では、起動制御部３６から起動禁止信号が出力される。起動禁止信号は、表示器３８に入力される。表示器３８は、起動禁止信号に応答して、モータ２５を使用した走行が禁止されたことを示す禁止表示を表示する。これにより、車両１の使用者に対して、ハイブリッド車両としての正規の走行が不可能であることを知らせる。起動禁止信号は、ハイブリッド制御部３５にも入力される。起動禁止信号は、車両１をハイブリッド車両として起動し、機能させることを禁止する信号である。
【００４９】
この実施形態では、起動禁止信号が出力される場合、内燃機関２４だけを使った走行が可能とされる。よって、ステップ１７２における表示は、内燃機関車両としての走行が可能であることを知らせることでもある。言い換えると、ステップ１７２の処理は、車両１に期待された正規の走行機能が発揮されないこと、すなわち車両１の走行機能が制限下におかれることを使用者に知らせる処理である。また、起動禁止信号は、車両１を内燃機関車両として起動し、機能させることを許可する信号でもある。言い換えると、起動禁止信号は、車両１を所定の制限下におくことを宣言し、他の制御装置に通知する信号である。
【００５０】
ステップ１７３は、ハイブリッド制御部３５によって実行される処理を示す。ステップ１７３では、車両１をハイブリッド車両として機能させることなく、そのモータ２５を使用する機能を制限することによって、車両１を内燃機関車両として機能させるための制限制御処理が実行される。ステップ１７４では、モータ２５への通電が禁止される。ステップ１７３およびステップ１７４は、バッテリ３２からモータ２５への給電を制限する制限手段を提供する。ここでは、制限手段は、バッテリ３２からモータ２５への給電を禁止する。ステップ１７５では、車両１を内燃機関車両として走行させる内燃機関駆動制御が実行される。ステップ１７５では、車両１の運転者の操作に応じて車両１を走行させるように、内燃機関２４だけが制御される。ステップ１７５においては、ハイブリッド制御部３５は、ＳＯＣに基づいてバッテリ３２の充放電を制御しない。
【００５１】
この実施形態によると、正常ではないＳＯＣに基づいてバッテリ３２の充放電が制御されることが回避される。この結果、異常なＳＯＣに基づいてバッテリ３２の充放電が制御されることに起因する不具合を抑制することができる。しかも、内燃機関２４だけを用いた走行が許可されることにより、車両１の最低限の機能を確保することができる。
【００５２】
（他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。上記実施形態の構造は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものである。
【００５３】
例えば、上記実施形態では、所定時間の間に、ＳＯＣの変化が所定値ＳＯＣｔｈを超えたか否かを繰り返して判定した。これに代えて、ステップ１５１による電力消費制御を所定時間継続した後に、ＳＯＣの変化が所定値ＳＯＣｔｈを超えたか否かを判定してもよい。
【００５４】
また、上記実施形態では、第１クラッチ２６および第２クラッチ２７と、変速機２３とを動力遮断状態とした。これに代えて、第１クラッチ２６および第２クラッチ２７と、変速機２３とのいずれか一方だけを動力遮断状態としてもよい。
【００５５】
また、上記実施形態では、ＳＯＣが異常であると診断された場合、モータ２５への通電を禁止し、内燃機関のみによる走行を許容することによって、車両１の走行機能を制限した。これに代えて、一定の制限下でモータ２５の駆動を許容してもよい。例えば、制限下でモータ２５のみによる走行が許容されてもよい。また、制限下で通電されるモータ２５と内燃機関２４とによる走行が許容されてもよい。また、ＳＯＣが異常であると診断された場合に車両１の走行機能に課される制限は、車両１の走行可能な距離などによって設定されてもよい。例えば、ＳＯＣが異常であると診断された場合に、車両１を他の交通を妨げない位置へ移動させる程度、または修理工場へ移動させる程度の退避走行だけを許容するように構成することができる。また、ＳＯＣが異常であると診断された場合、車両１の走行を完全に禁止してもよい。
【００５６】
また、バッテリ監視部３４によって算出されるＳＯＣが異常であると診断された場合、バッテリ３２の充電状態を示すＳＯＣ以外の他の指標を用いてもよい。例えば、ＳＯＣに代替する指標を用いてモータ２５を制御するように構成してもよい。この場合、ＳＯＣを用いる場合と比べて、バッテリ３２の状態を正確に反映することができない場合がある。よって、バッテリ３２の管理機能、および車両１の走行機能が間接的に制限される。
【００５７】
また、上記実施形態では、ハイブリッド車両に本発明を適用した。これに代えて、内燃機関２４を持たない電動車両に本発明を適用してもよい。また、上記実施形態では、診断処理を実行するときに、第１クラッチ２６と第２クラッチ２７との両方を遮断状態とした。これに代えて、電動車両では、第１クラッチ２６だけを設け、この第１クラッチ２６だけを遮断状態としてもよい。
【００５８】
また、上記実施形態では、ＳＯＣの変化を検出するために、走行用のモータ２５に通電した。これに代えて、バッテリ３２を電源とする他の電気負荷へ通電してもよい。例えば、空調装置の圧縮機を駆動するモータへ通電することができる。
【００５９】
また、上記実施形態では、ＳＯＣの変化を検出するために、電気負荷によって電力を消費した。これに代えて、バッテリ３２への充電によってＳＯＣの変化を検出してもよい。例えば、ステップ１５１に代えて、バッテリ３２を充電する充電処理を実行する。この処理では、内燃機関２４を動力源とし、モータ２５を発電機とすることができる。例えば、起動スイッチ３７が操作された後に、内燃機関２４によってモータ２５を回転させ、モータ２５によって発電された電力によってバッテリ３２を充電する。この場合、ステップ１５６および１５７における処理は、ＳＯＣが所定以上の増加を示す場合に、ステップ１６１へ分岐するように構成する。また、この場合、第１クラッチ２６は遮断状態に制御され、第２クラッチ２７は接続状態に制御される。かかる構成においても、バッテリ監視部３４によって算出されるＳＯＣの異常の有無を診断することができる。
【００６０】
また、制御装置が提供する手段と機能は、ソフトウェアのみ、ハードウェアのみ、あるいはそれらの組合せによって提供することができる。例えば、制御装置をアナログ回路によって構成してもよい。
【符号の説明】
【００６１】
１ 車両、２ 駆動系機器、２１ 駆動輪、２２ ディファレンシャルギヤ、２３ 変速機、２４ 内燃機関、２５ モータ（電動発電機）、２６ 第１クラッチ、２７ 第２クラッチ、３ 制御系機器、３１ インバータ回路、３２ バッテリ、３３ モータ制御部、３４ バッテリ監視部、３５ ハイブリッド制御部、３６ 起動制御部、３７ 起動スイッチ、３８ 表示器。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の走行用動力源としてのモータに給電するバッテリ（３２）の状態を監視するバッテリ監視装置において、
前記バッテリの充電状態を示す指標値（ＳＯＣ）を算出する充電状態算出手段（３４）と、
前記バッテリの充電又は放電を実行する通電制御手段（１５４）と、
前記通電制御手段により前記バッテリの充電または放電が実行されたときに表れる前記指標値の変化に基づいて、前記指標値の異常を判定する判定手段（１５６、１５７、１５８）とを備えることを特徴とするバッテリ監視装置。
【請求項２】
さらに、前記車両の起動時を検出する起動検出手段（３７、１４１）を備え、
前記起動検出手段により前記車両の起動が検出されると、前記通電制御手段が前記バッテリの充電または放電を実行し、前記判定手段が前記指標値の異常を判定することを特徴とする請求項１に記載のバッテリ監視装置。
【請求項３】
前記判定手段（１５８）は、前記起動検出手段により前記車両の起動が検出された後の所定時間内に、前記指標値の異常を判定することを特徴とする請求項２に記載のバッテリ監視装置。
【請求項４】
前記通電制御手段（１５４）は、前記所定時間内に、前記バッテリの充電または放電を繰り返し実行し、
前記判定手段（１５７）は、前記所定時間内に、前記指標値の異常を繰り返し判定することを特徴とする請求項３に記載のバッテリ監視装置。
【請求項５】
前記判定手段（１５６、１５７）は、前記通電制御手段が前記バッテリの充電または放電を実行する前の前記指標値の初期値（ＳＯＣｉ）と、前記通電制御手段が前記バッテリの充電または放電を実行した後の前記指標値の現在値（ＳＯＣｎ）との差に基づいて、前記指標値の異常を判定することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のバッテリ監視装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載のバッテリ監視装置と、
前記通電制御手段により前記バッテリの充電または放電が実行されたときに前記車両の移動を阻止する移動阻止手段（１５２、１５３）とを備え、
前記通電制御手段（１５４）は、前記モータを回転させることにより、前記バッテリの充電または放電を実行することを特徴とする車両走行制御装置。
【請求項７】
前記移動阻止手段（１５２、１５３）は、前記モータと駆動輪との間の動力伝達経路を遮断する遮断手段を備えることを特徴とする請求項６に記載の車両走行制御装置。
【請求項８】
前記判定手段により前記指標値の異常が判定されたときに、前記バッテリから前記モータへの給電を制限する制限手段（１７３）を備えることを特徴とする請求項７に記載の車両走行制御装置。
【請求項９】
前記制限手段は、前記バッテリから前記モータへの給電を禁止することを特徴とする請求項８に記載の車両走行制御装置。
【請求項１】
車両の走行用動力源としてのモータに給電するバッテリ（３２）の状態を監視するバッテリ監視装置において、
前記バッテリの充電状態を示す指標値（ＳＯＣ）を算出する充電状態算出手段（３４）と、
前記バッテリの充電又は放電を実行する通電制御手段（１５４）と、
前記通電制御手段により前記バッテリの充電または放電が実行されたときに表れる前記指標値の変化に基づいて、前記指標値の異常を判定する判定手段（１５６、１５７、１５８）とを備えることを特徴とするバッテリ監視装置。
【請求項２】
さらに、前記車両の起動時を検出する起動検出手段（３７、１４１）を備え、
前記起動検出手段により前記車両の起動が検出されると、前記通電制御手段が前記バッテリの充電または放電を実行し、前記判定手段が前記指標値の異常を判定することを特徴とする請求項１に記載のバッテリ監視装置。
【請求項３】
前記判定手段（１５８）は、前記起動検出手段により前記車両の起動が検出された後の所定時間内に、前記指標値の異常を判定することを特徴とする請求項２に記載のバッテリ監視装置。
【請求項４】
前記通電制御手段（１５４）は、前記所定時間内に、前記バッテリの充電または放電を繰り返し実行し、
前記判定手段（１５７）は、前記所定時間内に、前記指標値の異常を繰り返し判定することを特徴とする請求項３に記載のバッテリ監視装置。
【請求項５】
前記判定手段（１５６、１５７）は、前記通電制御手段が前記バッテリの充電または放電を実行する前の前記指標値の初期値（ＳＯＣｉ）と、前記通電制御手段が前記バッテリの充電または放電を実行した後の前記指標値の現在値（ＳＯＣｎ）との差に基づいて、前記指標値の異常を判定することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のバッテリ監視装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載のバッテリ監視装置と、
前記通電制御手段により前記バッテリの充電または放電が実行されたときに前記車両の移動を阻止する移動阻止手段（１５２、１５３）とを備え、
前記通電制御手段（１５４）は、前記モータを回転させることにより、前記バッテリの充電または放電を実行することを特徴とする車両走行制御装置。
【請求項７】
前記移動阻止手段（１５２、１５３）は、前記モータと駆動輪との間の動力伝達経路を遮断する遮断手段を備えることを特徴とする請求項６に記載の車両走行制御装置。
【請求項８】
前記判定手段により前記指標値の異常が判定されたときに、前記バッテリから前記モータへの給電を制限する制限手段（１７３）を備えることを特徴とする請求項７に記載の車両走行制御装置。
【請求項９】
前記制限手段は、前記バッテリから前記モータへの給電を禁止することを特徴とする請求項８に記載の車両走行制御装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−１３９０４３（Ｐ２０１２−１３９０４３Ａ）
【公開日】平成２４年７月１９日（２０１２．７．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２９０１２２（Ｐ２０１０−２９０１２２）
【出願日】平成２２年１２月２７日（２０１０．１２．２７）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月１９日（２０１２．７．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２７日（２０１０．１２．２７）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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