電気自動車のバッテリ充電状態表示装置および電気自動車の制御装置
【課題】バッテリの充電状態の表示を適正化し、車両挙動と適切に整合させる。
【解決手段】電気自動車のバッテリ充電状態表示装置２０は、バッテリ１１から所定の要求出力を発生可能かつ温度が低下することに伴い増大傾向に変化する下限ＳＯＣを取得する下限ＳＯＣ設定部３２と、バッテリセル１１の劣化を抑制する上限ＳＯＣを設定する上限ＳＯＣ設定部３４と、複数のバッテリセル１１ａの最小ＳＯＣと下限ＳＯＣとの差を使用可能残ＳＯＣとする使用可能残ＳＯＣ演算部３３と、使用可能残ＳＯＣと、上限ＳＯＣと複数のバッテリセル１１ａの最大ＳＯＣとの差と、を加算して使用可能全ＳＯＣとする使用可能全ＳＯＣ演算部３５と、使用可能全ＳＯＣに対する使用可能残ＳＯＣの割合を表示用ＳＯＣとする表示用ＳＯＣ演算部３６と、表示用ＳＯＣを表示する表示器１７とを備える。
【解決手段】電気自動車のバッテリ充電状態表示装置２０は、バッテリ１１から所定の要求出力を発生可能かつ温度が低下することに伴い増大傾向に変化する下限ＳＯＣを取得する下限ＳＯＣ設定部３２と、バッテリセル１１の劣化を抑制する上限ＳＯＣを設定する上限ＳＯＣ設定部３４と、複数のバッテリセル１１ａの最小ＳＯＣと下限ＳＯＣとの差を使用可能残ＳＯＣとする使用可能残ＳＯＣ演算部３３と、使用可能残ＳＯＣと、上限ＳＯＣと複数のバッテリセル１１ａの最大ＳＯＣとの差と、を加算して使用可能全ＳＯＣとする使用可能全ＳＯＣ演算部３５と、使用可能全ＳＯＣに対する使用可能残ＳＯＣの割合を表示用ＳＯＣとする表示用ＳＯＣ演算部３６と、表示用ＳＯＣを表示する表示器１７とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電気自動車のバッテリ充電状態表示装置および電気自動車の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばバッテリの残容量を初期容量から放電電流の積算値を減算することにより演算し、この演算結果に対して、バッテリの出力電力が大きくなることに伴い、補正量が増大傾向に変化するように、かつ補正後の残容量が低下傾向に変化するように補正を行ない、補正後の残容量を表示する装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−５５９０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記従来技術に係る装置によれば、バッテリの出力電力が急激に変化すると、出力電力に応じた補正量も急激に変化し、この補正量による補正で得られる補正後の残容量が急激に変化する。
このため、単に、補正後の残容量を表示するだけでは、バッテリの出力電力の急激な変化に伴って、表示される残容量も急減に変化してしまい、車両の乗員に違和感を与えてしまうという問題が生じる。
【０００５】
また、例えばバッテリの残容量が車両の要求出力を確保することができる下限残容量の周辺まで低下している状態では、バッテリの温度変化に伴って下限残容量が変動することに起因して車両挙動に変化が生じる場合がある。
この場合に、単に、バッテリの温度に応じた内部抵抗値の補正などによる補正後の残容量を表示するだけでは、表示される補正後の残容量に車両の要求出力が確保されているか否かについては反映されていないことから、表示される残容量の変化と車両挙動の変化との間の整合性を確保することはできず、例えば表示される残容量が低いときに、車両挙動がバッテリの温度によって異なってしまい、乗員に違和感を与えてしまうという問題が生じる。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、バッテリの充電状態の表示を適正化し、充電状態の表示と車両挙動とを適切に整合させることが可能な電気自動車のバッテリ充電状態表示装置および電気自動車の制御装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明の第１態様に係る電気自動車のバッテリ充電状態表示装置は、電動機（例えば、実施の形態での電動機１２）と、該電動機への供給電力を蓄電可能な複数のバッテリセル（例えば、実施の形態でのバッテリセル１１ａ）から成るバッテリ（例えば、実施の形態でのバッテリ１１）とを搭載する電気自動車（例えば、実施の形態での電気自動車１０）のバッテリ充電状態表示装置（例えば、実施の形態でのバッテリ充電状態表示装置２０）であって、前記複数のバッテリセルの電圧および電流を取得する取得手段（例えば、実施の形態での状態検出部２１）と、各前記複数のバッテリセル毎の満充電状態での状態量に対する実際の充電状態での状態量の割合を示す充電状態値（例えば、実施の形態でのＳＯＣ）を、前記電圧および前記電流に基づいて各前記複数のバッテリセル毎に検知する充電状態値検知手段（例えば、実施の形態でのＳＯＣ推定部３１）と、前記バッテリの温度を取得する温度取得手段（例えば、実施の形態での状態検出部２１）と、前記バッテリから所定の要求出力を発生可能な下限充電状態値（例えば、実施の形態での下限ＳＯＣ）であって、前記バッテリの温度が低下することに伴い増大傾向に変化する前記下限充電状態値を、前記バッテリの温度に基づき取得する下限充電状態値取得手段（例えば、実施の形態での下限ＳＯＣ設定部３２）と、前記バッテリセルの劣化を抑制するようにして前記バッテリセルに対して許容する上限充電状態値（例えば、実施の形態での上限ＳＯＣ）を設定する上限充電状態値設定手段（例えば、実施の形態での上限ＳＯＣ設定部３４）と、前記充電状態値検知手段により検知された前記複数のバッテリセルの前記充電状態値のうち最小の充電状態値（例えば、実施の形態での最小ＳＯＣ）を示す前記バッテリセルの前記充電状態値と前記下限充電状態値との差を使用可能残充電状態値（例えば、実施の形態での使用可能残ＳＯＣ）とする使用可能残充電状態値演算手段（例えば、実施の形態での使用可能残ＳＯＣ演算部３３）と、前記使用可能残充電状態値と、前記上限充電状態値と前記充電状態値検知手段により検知された前記複数のバッテリセルの前記充電状態値のうち最大の充電状態値（例えば、実施の形態での最大ＳＯＣ）を示す前記バッテリセルの前記充電状態値との差と、を加算して得られる値を、使用可能全充電状態値（例えば、実施の形態での使用可能全ＳＯＣ）とする使用可能全充電状態値演算手段（例えば、実施の形態での使用可能全ＳＯＣ演算部３５）と、前記使用可能全充電状態値に対する前記使用可能残充電状態値の割合を表示用充電状態値（例えば、実施の形態での表示用ＳＯＣ）とする表示用充電状態値演算手段（例えば、実施の形態での表示用ＳＯＣ演算部３６）と、前記表示用充電状態値を表示する表示手段（例えば、実施の形態での表示器１７）とを備える。
【０００８】
また、本発明の第２態様に係る電気自動車の制御装置は、電動機（例えば、実施の形態での電動機１２）と、該電動機への供給電力を蓄電可能な複数のバッテリセル（例えば、実施の形態でのバッテリセル１１ａ）から成るバッテリ（例えば、実施の形態でのバッテリ１１）とを搭載する電気自動車（例えば、実施の形態での電気自動車１０）のバッテリ充電状態表示装置（例えば、実施の形態でのバッテリ充電状態表示装置２０）であって、前記複数のバッテリセルの電圧および電流を取得する取得手段（例えば、実施の形態での状態検出部２１）と、各前記複数のバッテリセル毎の満充電状態での状態量に対する実際の充電状態での状態量の割合を示す充電状態値（例えば、実施の形態でのＳＯＣ）を、前記電圧および前記電流に基づいて各前記複数のバッテリセル毎に検知する充電状態値検知手段（例えば、実施の形態でのＳＯＣ推定部３１）と、前記バッテリの温度を取得する温度取得手段（例えば、実施の形態での状態検出部２１）と、前記バッテリから所定の要求出力を発生可能な下限充電状態値（例えば、実施の形態での下限ＳＯＣ）であって、前記バッテリの温度が低下することに伴い増大傾向に変化する前記下限充電状態値を、前記バッテリの温度に基づき取得する下限充電状態値取得手段（例えば、実施の形態での下限ＳＯＣ設定部３２）と、前記バッテリセルの劣化を抑制するようにして前記バッテリセルに対して許容する上限充電状態値（例えば、実施の形態での上限ＳＯＣ）を設定する上限充電状態値設定手段（例えば、実施の形態での上限ＳＯＣ設定部３４）と、前記充電状態値検知手段により検知された前記複数のバッテリセルの前記充電状態値のうち最小の充電状態値（例えば、実施の形態での最小ＳＯＣ）を示す前記バッテリセルの前記充電状態値と前記下限充電状態値との差を使用可能残充電状態値（例えば、実施の形態での使用可能残ＳＯＣ）とする使用可能残充電状態値演算手段（例えば、実施の形態での使用可能残ＳＯＣ演算部３３）と、前記バッテリの全容量を取得する全容量取得手段（例えば、実施の形態での全容量取得部３７）と、前記全容量に基づき前記使用可能残充電状態値を制御用残容量に変換する残容量演算部（例えば、実施の形態での制御用残容量演算部３８）と、前記制御用残容量に基づいて前記電動機を制御する制御手段（例えば、実施の形態での車両制御部３９）とを備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の請求項１に係る電気自動車のバッテリ充電状態表示装置によれば、充電状態値は、例えばバッテリセルの満充電状態で蓄積されている電気量（あるいは電力量など）を１００％として、実際にバッテリセルに蓄積されている電気量（あるいは電力量など）の割合を示すＳＯＣ（State Of Charge）などである。
【００１０】
そして、所定の要求出力を発生可能な下限充電状態値はバッテリの温度が低下することに伴い増大傾向に変化し、表示用充電状態値は、最小の充電状態値を示すバッテリセルの充電状態値と下限充電状態値との差である使用可能残充電状態値に基づき算出されている。
これにより、バッテリの温度が変化した場合であっても、表示用充電状態値と車両挙動（例えば、出力など）との間の整合性を確保することができ、例えば表示用充電状態値が低い値（例えば、１０％など）のときに、車両挙動がバッテリの温度によって異なることを防止することができ、表示される表示用充電状態値と実際の車両挙動との対応関係に不整合が生じて乗員に違和感を与えてしまうことを防止することができる。
【００１１】
また、表示用充電状態値は、所定の要求出力を発生可能な下限充電状態値に基づき算出されているので、例えばバッテリの出力電力が急激に変化する場合であっても、これに伴って表示用充電状態値が急激に変化して乗員に違和感を与えてしまうことを防止することができる。
【００１２】
しかも、使用可能全充電状態値は、複数のバッテリセルの充電状態値のうち最小および最大の充電状態値に基づき算出されていることから、複数のバッテリセルの充電状態値にばらつきが生じる場合であっても、所定の要求出力を発生可能であることを確保するとともに、バッテリセルの過充電による劣化の防止を確保した適正な表示用充電状態値を表示することができる。
【００１３】
また、本発明の請求項２に係る電気自動車の制御装置によれば、充電状態値は、例えばバッテリセルの満充電状態で蓄積されている電気量（あるいは電力量など）を１００％として、実際にバッテリセルに蓄積されている電気量（あるいは電力量など）の割合を示すＳＯＣ（State Of Charge）などである。
【００１４】
そして、所定の要求出力を発生可能な下限充電状態値はバッテリの温度が低下することに伴い増大傾向に変化し、電動機を制御するための制御用残容量は、最小の充電状態値を示すバッテリセルの充電状態値と下限充電状態値との差である使用可能残充電状態値に基づき算出されている。
これにより、バッテリの温度が変化した場合であっても、車両挙動（例えば、出力など）との間の整合性が確保されている制御用残容量によって電動機を制御することができ、例えばバッテリの温度に応じて異なる実際の残容量と車両挙動との対応関係を示す複数のマップなどが必要となったり、例えばバッテリの温度に応じて制御処理の内容の変更が必要となることを防止し、制御を簡素化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態に係る電気自動車の構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る電気自動車の制御装置の構成図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るＳＯＣおよび表示用ＳＯＣの時間変化の一例を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る下限ＳＯＣの温度依存性を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る使用可能残ＳＯＣと制御用残容量との対応関係を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態に係るバッテリ限界出力および車両許可出力と実残容量および制御用残容量との対応関係の例を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る電気自動車の動作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】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態に係る電気自動車のバッテリ充電状態表示装置および電気自動車の制御装置について添付図面を参照しながら説明する。
【００１７】
本実施の形態による電気自動車１０は、例えば充電ケーブルによる接続あるいは非接触で外部給電装置（図示略）から供給される電力により充電可能なバッテリ１１を搭載し、このバッテリ１１に蓄電された電力を、走行駆動力を発生する電動機１２へ供給可能な電気自動車（ＥＶ：Electrical Vehicle）である。
【００１８】
この電気自動車１０は、例えば図１に示すように、例えば、バッテリ１１と、電動機１２と、パワードライブユニット（ＰＤＵ）１３と、ダウンバータ（Ｄ／Ｖ）１４と、１２Ｖバッテリ１５と、制御装置１６と、表示器１７とを備えて構成されている。
【００１９】
バッテリ１１は、例えばリチウムイオン２次電池などであって、複数のバッテリセル１１ａ，…，１１ａが接続されて構成され、ＰＤＵ１３およびＤ／Ｖ１４との間で電気エネルギーの授受が可能である。
【００２０】
電動機１２は、例えば３相のＤＣブラシレスモータなどであって、トランスミッション（Ｔ／Ｍ）を介して駆動輪Ｗに動力を伝達可能な車両走行駆動用の電動機であって、ＰＤＵ１３によって駆動制御されている。
【００２１】
また、電動機１２は、例えば電気自動車１０の減速時などにおいて駆動輪Ｗ側から電動機１２側に駆動力が伝達されると、発電機として機能していわゆる回生制動力を発生し、車体の運動エネルギーを電気エネルギーとして回収する。
【００２２】
ＰＤＵ１３は、例えばパルス幅変調（ＰＷＭ）によるＰＷＭインバータなどを備え、電動機１２の駆動時には、バッテリ１１から供給される直流電力を交流電力に変換して電動機１２に供給する。
また、ＰＤＵ１３は、例えば電動機１２の発電時には、電動機１２から出力される交流の発電（回生）電力を直流電力に変換してバッテリ１１を充電する。
【００２３】
各種補機類からなる電気負荷を駆動するための低圧の１２Ｖバッテリ１５は、例えばＤＣ／ＤＣコンバータなどを備えるＤ／Ｖ１４に接続されている。
Ｄ／Ｖ１４は、バッテリ１１の電圧あるいはＰＤＵ１３の電圧を所定の電圧値まで降圧して１２Ｖバッテリ１５を充電可能である。
【００２４】
なお、例えばバッテリ１１のＳＯＣ（State Of Charge）（％）が低下している場合などにおいて、Ｄ／Ｖ１４は、１２Ｖバッテリ１５の電圧を昇圧してバッテリ１１を充電可能であってもよい。
【００２５】
制御装置１６は、ＰＤＵ１３の電力変換動作を制御することで電動機１２の駆動および発電を制御する。
また、制御装置１６は、Ｄ／Ｖ１４の電力変換動作を制御することで１２Ｖバッテリ１５の充電を制御する。
【００２６】
さらに、制御装置１６は、バッテリ１１の充電状態を検知して、この検知結果に応じたバッテリ１１の充電状態を表示器１７に表示するとともに、この検知結果に応じて電動機１２の出力などを制御する。
【００２７】
制御装置１６の一部を成すバッテリ充電状態表示装置２０は、例えば図２に示すように、状態検出部２１と、処理部２２とを備えて構成されている。
【００２８】
状態検出部２１は、例えば、各バッテリセル１１ａの電圧を検出する電圧センサ２１ａと、各バッテリセル１１ａの電流を検出する電流センサ２１ｂと、バッテリ１１の温度を検出する温度センサ２１ｃとを備えて構成されている。
【００２９】
処理部２２は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）などから成り、ＳＯＣ推定部３１と、下限ＳＯＣ設定部３２と、使用可能残ＳＯＣ演算部３３と、上限ＳＯＣ設定部３４と、使用可能全ＳＯＣ演算部３５と、表示用ＳＯＣ演算部３６と、全容量取得部３７と、制御用残容量演算部３８と、車両制御部３９とを備えて構成されている。
【００３０】
ＳＯＣ推定部３１は、各複数のバッテリセル１１ａ，…，１１ａ毎の充電状態に係る充電状態値として、ＳＯＣ（State Of Charge）を各複数のバッテリセル１１ａ，…，１１ａ毎に推定する。
なお、バッテリセル１１ａのＳＯＣ（State Of Charge）（％）は、例えば、バッテリセル１１ａの満充電状態で蓄積されている電気量（Ａｈ）（あるいは電力量（Ｗｈ）など）を１００％として、実際にバッテリセル１１ａに蓄積されている電気量（Ａｈ）（あるいは電力量（Ｗｈ）など）の割合を百分率で示す値である。
【００３１】
例えば、ＳＯＣ推定部３１は、先ず、電圧センサ２１ａから出力されるバッテリセル１１ａの電圧の検出結果と、電流センサ２１ｂから出力されるバッテリセル１１ａの電流の検出結果とに基づき、バッテリセル１１ａの内部抵抗を推定する。
次に、ＳＯＣ推定部３１は、バッテリセル１１ａの内部抵抗の推定結果に基づき、バッテリセル１１ａの開路電圧（つまり、バッテリセル１１ａの無負荷状態での電圧）を推定する。
次に、ＳＯＣ推定部３１は、予め設定されているバッテリセル１１ａの開路電圧とＳＯＣとの対応関係を示す所定のマップまたは数式などのデータを用いて、開路電圧の推定結果に対応するＳＯＣを推定する。
【００３２】
なお、ＳＯＣ推定部３１は、開路電圧に基づきＳＯＣを推定する処理に限らず、他の処理によってＳＯＣを推定してもよい。
【００３３】
例えば電流積算の処理では、ＳＯＣ推定部３１は、バッテリセル１１ａの電圧が所定の上限電圧と下限電圧との間の電圧範囲にある状態で、バッテリセル１１ａの充電電流および放電電流を所定期間毎に積算して積算充電量および積算放電量を算出し、これらの積算充電量および積算放電量を、初期状態あるいは充放電開始直前のＳＯＣに加算または減算することで現時点のＳＯＣを算出する。
そして、ＳＯＣ推定部３１は、電流積算に伴う誤差の累積をリセットするために、バッテリセル１１ａの電圧が所定の上限電圧または所定の下限電圧に到達したときに、ＳＯＣを所定の上限値または所定の下限値にリセットする。
【００３４】
下限ＳＯＣ設定部３２は、例えば図３に示すような、バッテリ１１から所定の要求出力（例えば、電気自動車１０の走行動力源である電動機１２に対して要求される出力を確保するために必要な出力など）を発生可能なＳＯＣである下限ＳＯＣを、温度センサ２１ｃから出力されるバッテリ１１の温度の検出結果に基づいて設定する。
【００３５】
下限ＳＯＣ設定部３２は、例えば図４に示すような、予め作成された所定のマップを記憶しており、この所定のマップに対して、温度センサ２１ｃから出力されるバッテリ１１の温度に基づくマップ検索を行なうことで、下限ＳＯＣを取得する。
なお、この所定のマップにおいて、下限ＳＯＣは、バッテリ１１の温度が低下することに伴い、増大傾向に変化するように設定されている。
【００３６】
使用可能残ＳＯＣ演算部３３は、ＳＯＣ推定部３１により推定された複数のバッテリセル１１ａ，…，１１ａのＳＯＣのうち最小のＳＯＣ（最小ＳＯＣ）を示すバッテリセル１１ａのＳＯＣと、下限ＳＯＣ設定部３２により設定された下限ＳＯＣとの差（＝最小ＳＯＣ−下限ＳＯＣ）を演算して、この演算結果を使用可能残ＳＯＣとする。
【００３７】
この使用可能残ＳＯＣは、例えば図３に示すように、バッテリ１１から所定の要求出力を発生可能な状態を確保しつつ放電可能なＳＯＣ（放電可能ＳＯＣ）を示しており、少なくとも最小ＳＯＣを示すバッテリセル１１ａのＳＯＣが下限ＳＯＣ以上である状態（例えば、図３に示す時刻ｔ２以前）にて算出されるものとされている。
【００３８】
上限ＳＯＣ設定部３４は、バッテリセル１１ａの劣化を抑制するようにしてバッテリセル１１ａに対して許容する所定のＳＯＣである上限ＳＯＣを設定する。
【００３９】
使用可能全ＳＯＣ演算部３５は、ＳＯＣ推定部３１により推定された複数のバッテリセル１１ａ，…，１１ａのＳＯＣのうち最大のＳＯＣ（最大ＳＯＣ）を示すバッテリセル１１ａのＳＯＣと、上限ＳＯＣ設定部３４により設定された上限ＳＯＣとの差（＝上限ＳＯＣ−最大ＳＯＣ）を演算して、この演算結果を充電可能ＳＯＣとする。
そして、この差（＝上限ＳＯＣ−最大ＳＯＣ）と、使用可能残ＳＯＣ演算部３３により算出された使用可能残ＳＯＣとを加算して得られる値（＝使用可能残ＳＯＣ＋（上限ＳＯＣ−最大ＳＯＣ））を、使用可能全ＳＯＣとする。
【００４０】
なお、最大ＳＯＣと上限ＳＯＣとの差（＝上限ＳＯＣ−最大ＳＯＣ）は、例えば図３に示すように、バッテリセル１１ａの過充電による劣化の防止を確保しつつ充電可能なＳＯＣ（充電可能ＳＯＣ）を示しており、少なくとも最大ＳＯＣを示すバッテリセル１１ａのＳＯＣが上限ＳＯＣ以下である状態（例えば、図３に示す時刻ｔ１以降）にて算出されるものとされている。
【００４１】
表示用ＳＯＣ演算部３６は、使用可能全ＳＯＣ演算部３５により算出された使用可能全ＳＯＣに対する使用可能残ＳＯＣの割合を百分率で示す表示用ＳＯＣ（＝使用可能残ＳＯＣ／使用可能全ＳＯＣ×１００）を演算する。
【００４２】
この表示用ＳＯＣは、例えば図３に示すように、少なくとも、バッテリ１１から所定の要求出力を発生可能であることを確保するとともに、バッテリセル１１ａの過充電による劣化の防止を確保した状態（例えば、図３に示す時刻ｔ１から時刻ｔ２に到るまでの期間）にて算出される。
【００４３】
そして、表示用ＳＯＣは、最大ＳＯＣを示すバッテリセル１１ａのＳＯＣが上限ＳＯＣに到達するタイミング（例えば、図３に示す時刻ｔ１）での上限ＳＯＣに対応する値を１００％とし、最小ＳＯＣを示すバッテリセル１１ａのＳＯＣが下限ＳＯＣに到達するタイミング（例えば、図３に示す時刻ｔ２）での下限ＳＯＣに対応する値を０％とし、時間の経過に伴い上限ＳＯＣに対応する値（＝１００％）から下限ＳＯＣに対応する値（＝０％）に向かい滑らかに変化する。
【００４４】
また、表示用ＳＯＣは、最大ＳＯＣを示すバッテリセル１１ａのＳＯＣが上限ＳＯＣよりも大きくなる状態（例えば、図３に示す時刻ｔ１より前のタイミング）では１００％を維持し、最小ＳＯＣを示すバッテリセル１１ａのＳＯＣが下限ＳＯＣ未満となる状態（例えば、図３に示す時刻ｔ２より後のタイミング）では０％を維持する。
【００４５】
全容量取得部３７は、例えば予め記憶しているバッテリ１１の全容量、つまり蓄電可能な最大の電気量（Ａｈ）を取得する。
【００４６】
制御用残容量演算部３８は、全容量取得部３７により取得された全容量（Ａｈ）に基づき、使用可能残ＳＯＣ演算部３３により算出された使用可能残ＳＯＣ（％）を制御用残容量に変換する。
例えば図５に示すように、制御用残容量演算部３８は、全容量（Ａｈ）に使用可能残ＳＯＣ（％）を乗算して得られる値（＝使用可能残ＳＯＣ（％）×全容量（Ａｈ））を、制御用残容量（Ａｈ）とする。
【００４７】
車両制御部３９は、制御用残容量演算部３８により算出された制御用残容量に基づいてＰＤＵ１３を制御することによって、電動機１２の駆動および発電を制御する。
【００４８】
例えば図６に示すように、車両制御部３９は、バッテリ１１の実際の残容量（実残容量）に応じて変化するバッテリ限界出力（つまりバッテリ１１から出力可能な限界出力）に対して、電気自動車１０に許可される出力（車両許可出力）を、バッテリ限界出力よりも所定の程度だけ小さな値に設定している。
【００４９】
このバッテリ限界出力は、バッテリ１１の温度に応じて変化することから、車両許可出力もバッテリ１１の温度に応じて変化することになる。
なお、車両許可出力は、実残容量の増大に伴い、バッテリ１１の温度には依らない所定の最大出力ＰＶに収束するようにして、いわば一意的な変化形状を有するように設定されている。
【００５０】
このため、例えば実残容量に基づいて電動機１２の制御が実行される場合には、実残容量と車両許可出力との対応関係がバッテリ１１の温度に応じて変化することから、例えば複数の温度毎に異なる実残容量と車両許可出力との対応関係を示す複数のマップ、あるいはバッテリ１１の温度と実残容量と車両許可出力との対応関係を示すマップなどが必要となる。
【００５１】
これに対して、制御用残容量演算部３８により算出された制御用残容量に基づいて電動機１２の制御が実行される場合には、既に、下限ＳＯＣ設定部３２により算出された下限ＳＯＣにバッテリ１１の温度が反映されていることから、バッテリ１１の温度に依らずに、制御用残容量に応じた車両許可出力を同一の対応関係で設定することができる。
【００５２】
例えば図６に示すように、バッテリ１１の温度が常温時における実残容量に応じた車両許可出力では、実残容量が所定の実残容量Ｃａから増大することに伴って、車両許可出力がゼロから最大出力ＰＶに向かい増大傾向に変化することに対して、バッテリ１１の温度が常温時における制御用残容量に応じた車両許可出力では、制御用残容量がゼロから増大することに伴って、車両許可出力がゼロから最大出力ＰＶに向かい増大傾向に変化する。
【００５３】
また、バッテリ１１の温度が低温時における実残容量に応じた車両許可出力では、実残容量が所定の実残容量Ｃｂから増大することに伴って、車両許可出力がゼロから最大出力ＰＶに向かい増大傾向に変化することに対して、バッテリ１１の温度が低温時における制御用残容量に応じた車両許可出力では、制御用残容量がゼロから増大することに伴って、車両許可出力がゼロから最大出力ＰＶに向かい増大傾向に変化する。
【００５４】
つまり、制御用残容量と車両許可出力との対応関係は、バッテリ１１の温度に依らずに一定であり、車両制御部３９は、制御用残容量と車両許可出力との対応関係を示す単一のマップのみを予め記憶しておくだけで、電動機１２を制御することができる。
【００５５】
本実施の形態による電気自動車１０の制御装置１６および電気自動車１０のバッテリ充電状態表示装置２０は上記構成を備えており、次に、電気自動車１０の制御装置１６および電気自動車１０のバッテリ充電状態表示装置２０の動作について説明する。
【００５６】
先ず、例えば図７に示すステップＳ０１においては、各バッテリセル１１ａの電圧および電流および温度を取得する。
次に、ステップＳ０２においては、各バッテリセル１１ａのＳＯＣを推定する。
次に、ステップＳ０３においては、複数のバッテリセル１１ａ，…，１１ａのＳＯＣのうち、最小のＳＯＣ（最小ＳＯＣ）を示すバッテリセル１１ａのＳＯＣおよび最大のＳＯＣ（最大ＳＯＣ）を示すバッテリセル１１ａのＳＯＣを取得する。
【００５７】
次に、ステップＳ０４においては、過充電によるバッテリセル１１ａの劣化を抑制するようにしてバッテリセル１１ａに対して許容する上限ＳＯＣと、バッテリ１１から所定の要求出力を発生可能な下限ＳＯＣとを取得する。
【００５８】
次に、ステップＳ０５においては、使用可能残ＳＯＣ（＝最小ＳＯＣ−下限ＳＯＣ）を演算する。
次に、ステップＳ０６においては、使用可能全ＳＯＣ（＝使用可能残ＳＯＣ＋（上限ＳＯＣ−最大ＳＯＣ））を演算する。
【００５９】
次に、ステップＳ０７においては、表示用ＳＯＣ（＝使用可能残ＳＯＣ／使用可能全ＳＯＣ×１００）を演算する。
次に、ステップＳ０８においては、表示用ＳＯＣを表示器１７に表示する。
【００６０】
次に、ステップＳ０９においては、バッテリ１１の全容量（Ａｈ）を取得する。
次に、ステップＳ１０においては、使用可能残ＳＯＣ（％）を制御用残容量（Ａｈ）に変換（制御用残容量（Ａｈ）←使用可能残ＳＯＣ（％）×全容量（Ａｈ））する。
次に、ステップＳ１１においては、制御用残容量に基づいてＰＤＵ１３および電動機１２を制御する車両制御を実行し、エンドに進む。
【００６１】
上述したように、本実施の形態による電気自動車１０のバッテリ充電状態表示装置２０によれば、所定の要求出力を発生可能な下限ＳＯＣはバッテリ１１の温度が低下することに伴い増大傾向に変化し、表示用ＳＯＣは、最小のＳＯＣ（最小ＳＯＣ）を示すバッテリセル１１ａのＳＯＣと下限ＳＯＣとの差である使用可能残ＳＯＣに基づき算出されている。
これにより、バッテリ１１の温度が変化した場合であっても、表示用ＳＯＣと車両挙動（例えば、出力など）との間の整合性を確保することができ、例えば表示用ＳＯＣが低い値（例えば、１０％など）のときに、車両挙動がバッテリ１１の温度によって異なることを防止することができ、表示器１７に表示される表示用ＳＯＣと実際の車両挙動との対応関係に乗員が違和感をいだくことを防止することができる。
【００６２】
また、表示用ＳＯＣは、所定の要求出力を発生可能な下限ＳＯＣに基づき算出されているので、例えばバッテリ１１の出力電力が急激に変化する場合であっても、これに伴って表示用ＳＯＣが急激に変化して乗員に違和感を与えてしまうことを防止することができる。
【００６３】
しかも、使用可能全ＳＯＣは、複数のバッテリセル１１ａ，…，１１ａのＳＯＣのうち最小および最大のＳＯＣに基づき算出されていることから、複数のバッテリセル１１ａ，…，１１ａのＳＯＣにばらつきが生じる場合であっても、所定の要求出力を発生可能であることを確保するとともに、バッテリセル１１ａの過充電による劣化の防止を確保した適正な表示用ＳＯＣを、滑らかに変化するように表示することができる。
【００６４】
また、本実施の形態による電気自動車１０の制御装置１６によれば、所定の要求出力を発生可能な下限ＳＯＣはバッテリ１１の温度が低下することに伴い増大傾向に変化し、電動機１２を制御するための制御用残容量は、最小のＳＯＣ（最小ＳＯＣ）を示すバッテリセル１１ａのＳＯＣと下限ＳＯＣとの差である使用可能残ＳＯＣに基づき算出されている。
これにより、バッテリ１１の温度が変化した場合であっても、車両挙動（例えば、出力など）との間の整合性が確保されている制御用残容量によって電動機１２を制御することができ、例えばバッテリ１１の温度に応じて異なる実際の残容量（実残容量）と車両挙動との対応関係を示す複数のマップなどが必要となったり、例えばバッテリ１１の温度に応じて制御処理の内容の変更が必要となることを防止し、車両制御を簡素化することができる。
【符号の説明】
【００６５】
１０ 電気自動車
１２ 電動機
１１ａ バッテリセル
１１ バッテリ
１７ 表示器（表示手段）
２０ バッテリ充電状態表示装置
２１ 状態検出部（取得手段、温度取得手段）
３１ ＳＯＣ推定部（充電状態値検知手段）
３２ 下限ＳＯＣ設定部（下限充電状態値取得手段）
３４ 上限ＳＯＣ設定部（上限充電状態値設定手段）
３３ 使用可能残ＳＯＣ演算部（使用可能残充電状態値演算手段）
３５ 使用可能全ＳＯＣ演算部（使用可能全充電状態値演算手段）
３６ 表示用ＳＯＣ演算部（表示用充電状態値演算手段）
３７ 全容量取得部（全容量取得手段）
３９ 車両制御部（制御手段）
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電気自動車のバッテリ充電状態表示装置および電気自動車の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばバッテリの残容量を初期容量から放電電流の積算値を減算することにより演算し、この演算結果に対して、バッテリの出力電力が大きくなることに伴い、補正量が増大傾向に変化するように、かつ補正後の残容量が低下傾向に変化するように補正を行ない、補正後の残容量を表示する装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−５５９０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記従来技術に係る装置によれば、バッテリの出力電力が急激に変化すると、出力電力に応じた補正量も急激に変化し、この補正量による補正で得られる補正後の残容量が急激に変化する。
このため、単に、補正後の残容量を表示するだけでは、バッテリの出力電力の急激な変化に伴って、表示される残容量も急減に変化してしまい、車両の乗員に違和感を与えてしまうという問題が生じる。
【０００５】
また、例えばバッテリの残容量が車両の要求出力を確保することができる下限残容量の周辺まで低下している状態では、バッテリの温度変化に伴って下限残容量が変動することに起因して車両挙動に変化が生じる場合がある。
この場合に、単に、バッテリの温度に応じた内部抵抗値の補正などによる補正後の残容量を表示するだけでは、表示される補正後の残容量に車両の要求出力が確保されているか否かについては反映されていないことから、表示される残容量の変化と車両挙動の変化との間の整合性を確保することはできず、例えば表示される残容量が低いときに、車両挙動がバッテリの温度によって異なってしまい、乗員に違和感を与えてしまうという問題が生じる。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、バッテリの充電状態の表示を適正化し、充電状態の表示と車両挙動とを適切に整合させることが可能な電気自動車のバッテリ充電状態表示装置および電気自動車の制御装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明の第１態様に係る電気自動車のバッテリ充電状態表示装置は、電動機（例えば、実施の形態での電動機１２）と、該電動機への供給電力を蓄電可能な複数のバッテリセル（例えば、実施の形態でのバッテリセル１１ａ）から成るバッテリ（例えば、実施の形態でのバッテリ１１）とを搭載する電気自動車（例えば、実施の形態での電気自動車１０）のバッテリ充電状態表示装置（例えば、実施の形態でのバッテリ充電状態表示装置２０）であって、前記複数のバッテリセルの電圧および電流を取得する取得手段（例えば、実施の形態での状態検出部２１）と、各前記複数のバッテリセル毎の満充電状態での状態量に対する実際の充電状態での状態量の割合を示す充電状態値（例えば、実施の形態でのＳＯＣ）を、前記電圧および前記電流に基づいて各前記複数のバッテリセル毎に検知する充電状態値検知手段（例えば、実施の形態でのＳＯＣ推定部３１）と、前記バッテリの温度を取得する温度取得手段（例えば、実施の形態での状態検出部２１）と、前記バッテリから所定の要求出力を発生可能な下限充電状態値（例えば、実施の形態での下限ＳＯＣ）であって、前記バッテリの温度が低下することに伴い増大傾向に変化する前記下限充電状態値を、前記バッテリの温度に基づき取得する下限充電状態値取得手段（例えば、実施の形態での下限ＳＯＣ設定部３２）と、前記バッテリセルの劣化を抑制するようにして前記バッテリセルに対して許容する上限充電状態値（例えば、実施の形態での上限ＳＯＣ）を設定する上限充電状態値設定手段（例えば、実施の形態での上限ＳＯＣ設定部３４）と、前記充電状態値検知手段により検知された前記複数のバッテリセルの前記充電状態値のうち最小の充電状態値（例えば、実施の形態での最小ＳＯＣ）を示す前記バッテリセルの前記充電状態値と前記下限充電状態値との差を使用可能残充電状態値（例えば、実施の形態での使用可能残ＳＯＣ）とする使用可能残充電状態値演算手段（例えば、実施の形態での使用可能残ＳＯＣ演算部３３）と、前記使用可能残充電状態値と、前記上限充電状態値と前記充電状態値検知手段により検知された前記複数のバッテリセルの前記充電状態値のうち最大の充電状態値（例えば、実施の形態での最大ＳＯＣ）を示す前記バッテリセルの前記充電状態値との差と、を加算して得られる値を、使用可能全充電状態値（例えば、実施の形態での使用可能全ＳＯＣ）とする使用可能全充電状態値演算手段（例えば、実施の形態での使用可能全ＳＯＣ演算部３５）と、前記使用可能全充電状態値に対する前記使用可能残充電状態値の割合を表示用充電状態値（例えば、実施の形態での表示用ＳＯＣ）とする表示用充電状態値演算手段（例えば、実施の形態での表示用ＳＯＣ演算部３６）と、前記表示用充電状態値を表示する表示手段（例えば、実施の形態での表示器１７）とを備える。
【０００８】
また、本発明の第２態様に係る電気自動車の制御装置は、電動機（例えば、実施の形態での電動機１２）と、該電動機への供給電力を蓄電可能な複数のバッテリセル（例えば、実施の形態でのバッテリセル１１ａ）から成るバッテリ（例えば、実施の形態でのバッテリ１１）とを搭載する電気自動車（例えば、実施の形態での電気自動車１０）のバッテリ充電状態表示装置（例えば、実施の形態でのバッテリ充電状態表示装置２０）であって、前記複数のバッテリセルの電圧および電流を取得する取得手段（例えば、実施の形態での状態検出部２１）と、各前記複数のバッテリセル毎の満充電状態での状態量に対する実際の充電状態での状態量の割合を示す充電状態値（例えば、実施の形態でのＳＯＣ）を、前記電圧および前記電流に基づいて各前記複数のバッテリセル毎に検知する充電状態値検知手段（例えば、実施の形態でのＳＯＣ推定部３１）と、前記バッテリの温度を取得する温度取得手段（例えば、実施の形態での状態検出部２１）と、前記バッテリから所定の要求出力を発生可能な下限充電状態値（例えば、実施の形態での下限ＳＯＣ）であって、前記バッテリの温度が低下することに伴い増大傾向に変化する前記下限充電状態値を、前記バッテリの温度に基づき取得する下限充電状態値取得手段（例えば、実施の形態での下限ＳＯＣ設定部３２）と、前記バッテリセルの劣化を抑制するようにして前記バッテリセルに対して許容する上限充電状態値（例えば、実施の形態での上限ＳＯＣ）を設定する上限充電状態値設定手段（例えば、実施の形態での上限ＳＯＣ設定部３４）と、前記充電状態値検知手段により検知された前記複数のバッテリセルの前記充電状態値のうち最小の充電状態値（例えば、実施の形態での最小ＳＯＣ）を示す前記バッテリセルの前記充電状態値と前記下限充電状態値との差を使用可能残充電状態値（例えば、実施の形態での使用可能残ＳＯＣ）とする使用可能残充電状態値演算手段（例えば、実施の形態での使用可能残ＳＯＣ演算部３３）と、前記バッテリの全容量を取得する全容量取得手段（例えば、実施の形態での全容量取得部３７）と、前記全容量に基づき前記使用可能残充電状態値を制御用残容量に変換する残容量演算部（例えば、実施の形態での制御用残容量演算部３８）と、前記制御用残容量に基づいて前記電動機を制御する制御手段（例えば、実施の形態での車両制御部３９）とを備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の請求項１に係る電気自動車のバッテリ充電状態表示装置によれば、充電状態値は、例えばバッテリセルの満充電状態で蓄積されている電気量（あるいは電力量など）を１００％として、実際にバッテリセルに蓄積されている電気量（あるいは電力量など）の割合を示すＳＯＣ（State Of Charge）などである。
【００１０】
そして、所定の要求出力を発生可能な下限充電状態値はバッテリの温度が低下することに伴い増大傾向に変化し、表示用充電状態値は、最小の充電状態値を示すバッテリセルの充電状態値と下限充電状態値との差である使用可能残充電状態値に基づき算出されている。
これにより、バッテリの温度が変化した場合であっても、表示用充電状態値と車両挙動（例えば、出力など）との間の整合性を確保することができ、例えば表示用充電状態値が低い値（例えば、１０％など）のときに、車両挙動がバッテリの温度によって異なることを防止することができ、表示される表示用充電状態値と実際の車両挙動との対応関係に不整合が生じて乗員に違和感を与えてしまうことを防止することができる。
【００１１】
また、表示用充電状態値は、所定の要求出力を発生可能な下限充電状態値に基づき算出されているので、例えばバッテリの出力電力が急激に変化する場合であっても、これに伴って表示用充電状態値が急激に変化して乗員に違和感を与えてしまうことを防止することができる。
【００１２】
しかも、使用可能全充電状態値は、複数のバッテリセルの充電状態値のうち最小および最大の充電状態値に基づき算出されていることから、複数のバッテリセルの充電状態値にばらつきが生じる場合であっても、所定の要求出力を発生可能であることを確保するとともに、バッテリセルの過充電による劣化の防止を確保した適正な表示用充電状態値を表示することができる。
【００１３】
また、本発明の請求項２に係る電気自動車の制御装置によれば、充電状態値は、例えばバッテリセルの満充電状態で蓄積されている電気量（あるいは電力量など）を１００％として、実際にバッテリセルに蓄積されている電気量（あるいは電力量など）の割合を示すＳＯＣ（State Of Charge）などである。
【００１４】
そして、所定の要求出力を発生可能な下限充電状態値はバッテリの温度が低下することに伴い増大傾向に変化し、電動機を制御するための制御用残容量は、最小の充電状態値を示すバッテリセルの充電状態値と下限充電状態値との差である使用可能残充電状態値に基づき算出されている。
これにより、バッテリの温度が変化した場合であっても、車両挙動（例えば、出力など）との間の整合性が確保されている制御用残容量によって電動機を制御することができ、例えばバッテリの温度に応じて異なる実際の残容量と車両挙動との対応関係を示す複数のマップなどが必要となったり、例えばバッテリの温度に応じて制御処理の内容の変更が必要となることを防止し、制御を簡素化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態に係る電気自動車の構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る電気自動車の制御装置の構成図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るＳＯＣおよび表示用ＳＯＣの時間変化の一例を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る下限ＳＯＣの温度依存性を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る使用可能残ＳＯＣと制御用残容量との対応関係を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態に係るバッテリ限界出力および車両許可出力と実残容量および制御用残容量との対応関係の例を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る電気自動車の動作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】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態に係る電気自動車のバッテリ充電状態表示装置および電気自動車の制御装置について添付図面を参照しながら説明する。
【００１７】
本実施の形態による電気自動車１０は、例えば充電ケーブルによる接続あるいは非接触で外部給電装置（図示略）から供給される電力により充電可能なバッテリ１１を搭載し、このバッテリ１１に蓄電された電力を、走行駆動力を発生する電動機１２へ供給可能な電気自動車（ＥＶ：Electrical Vehicle）である。
【００１８】
この電気自動車１０は、例えば図１に示すように、例えば、バッテリ１１と、電動機１２と、パワードライブユニット（ＰＤＵ）１３と、ダウンバータ（Ｄ／Ｖ）１４と、１２Ｖバッテリ１５と、制御装置１６と、表示器１７とを備えて構成されている。
【００１９】
バッテリ１１は、例えばリチウムイオン２次電池などであって、複数のバッテリセル１１ａ，…，１１ａが接続されて構成され、ＰＤＵ１３およびＤ／Ｖ１４との間で電気エネルギーの授受が可能である。
【００２０】
電動機１２は、例えば３相のＤＣブラシレスモータなどであって、トランスミッション（Ｔ／Ｍ）を介して駆動輪Ｗに動力を伝達可能な車両走行駆動用の電動機であって、ＰＤＵ１３によって駆動制御されている。
【００２１】
また、電動機１２は、例えば電気自動車１０の減速時などにおいて駆動輪Ｗ側から電動機１２側に駆動力が伝達されると、発電機として機能していわゆる回生制動力を発生し、車体の運動エネルギーを電気エネルギーとして回収する。
【００２２】
ＰＤＵ１３は、例えばパルス幅変調（ＰＷＭ）によるＰＷＭインバータなどを備え、電動機１２の駆動時には、バッテリ１１から供給される直流電力を交流電力に変換して電動機１２に供給する。
また、ＰＤＵ１３は、例えば電動機１２の発電時には、電動機１２から出力される交流の発電（回生）電力を直流電力に変換してバッテリ１１を充電する。
【００２３】
各種補機類からなる電気負荷を駆動するための低圧の１２Ｖバッテリ１５は、例えばＤＣ／ＤＣコンバータなどを備えるＤ／Ｖ１４に接続されている。
Ｄ／Ｖ１４は、バッテリ１１の電圧あるいはＰＤＵ１３の電圧を所定の電圧値まで降圧して１２Ｖバッテリ１５を充電可能である。
【００２４】
なお、例えばバッテリ１１のＳＯＣ（State Of Charge）（％）が低下している場合などにおいて、Ｄ／Ｖ１４は、１２Ｖバッテリ１５の電圧を昇圧してバッテリ１１を充電可能であってもよい。
【００２５】
制御装置１６は、ＰＤＵ１３の電力変換動作を制御することで電動機１２の駆動および発電を制御する。
また、制御装置１６は、Ｄ／Ｖ１４の電力変換動作を制御することで１２Ｖバッテリ１５の充電を制御する。
【００２６】
さらに、制御装置１６は、バッテリ１１の充電状態を検知して、この検知結果に応じたバッテリ１１の充電状態を表示器１７に表示するとともに、この検知結果に応じて電動機１２の出力などを制御する。
【００２７】
制御装置１６の一部を成すバッテリ充電状態表示装置２０は、例えば図２に示すように、状態検出部２１と、処理部２２とを備えて構成されている。
【００２８】
状態検出部２１は、例えば、各バッテリセル１１ａの電圧を検出する電圧センサ２１ａと、各バッテリセル１１ａの電流を検出する電流センサ２１ｂと、バッテリ１１の温度を検出する温度センサ２１ｃとを備えて構成されている。
【００２９】
処理部２２は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）などから成り、ＳＯＣ推定部３１と、下限ＳＯＣ設定部３２と、使用可能残ＳＯＣ演算部３３と、上限ＳＯＣ設定部３４と、使用可能全ＳＯＣ演算部３５と、表示用ＳＯＣ演算部３６と、全容量取得部３７と、制御用残容量演算部３８と、車両制御部３９とを備えて構成されている。
【００３０】
ＳＯＣ推定部３１は、各複数のバッテリセル１１ａ，…，１１ａ毎の充電状態に係る充電状態値として、ＳＯＣ（State Of Charge）を各複数のバッテリセル１１ａ，…，１１ａ毎に推定する。
なお、バッテリセル１１ａのＳＯＣ（State Of Charge）（％）は、例えば、バッテリセル１１ａの満充電状態で蓄積されている電気量（Ａｈ）（あるいは電力量（Ｗｈ）など）を１００％として、実際にバッテリセル１１ａに蓄積されている電気量（Ａｈ）（あるいは電力量（Ｗｈ）など）の割合を百分率で示す値である。
【００３１】
例えば、ＳＯＣ推定部３１は、先ず、電圧センサ２１ａから出力されるバッテリセル１１ａの電圧の検出結果と、電流センサ２１ｂから出力されるバッテリセル１１ａの電流の検出結果とに基づき、バッテリセル１１ａの内部抵抗を推定する。
次に、ＳＯＣ推定部３１は、バッテリセル１１ａの内部抵抗の推定結果に基づき、バッテリセル１１ａの開路電圧（つまり、バッテリセル１１ａの無負荷状態での電圧）を推定する。
次に、ＳＯＣ推定部３１は、予め設定されているバッテリセル１１ａの開路電圧とＳＯＣとの対応関係を示す所定のマップまたは数式などのデータを用いて、開路電圧の推定結果に対応するＳＯＣを推定する。
【００３２】
なお、ＳＯＣ推定部３１は、開路電圧に基づきＳＯＣを推定する処理に限らず、他の処理によってＳＯＣを推定してもよい。
【００３３】
例えば電流積算の処理では、ＳＯＣ推定部３１は、バッテリセル１１ａの電圧が所定の上限電圧と下限電圧との間の電圧範囲にある状態で、バッテリセル１１ａの充電電流および放電電流を所定期間毎に積算して積算充電量および積算放電量を算出し、これらの積算充電量および積算放電量を、初期状態あるいは充放電開始直前のＳＯＣに加算または減算することで現時点のＳＯＣを算出する。
そして、ＳＯＣ推定部３１は、電流積算に伴う誤差の累積をリセットするために、バッテリセル１１ａの電圧が所定の上限電圧または所定の下限電圧に到達したときに、ＳＯＣを所定の上限値または所定の下限値にリセットする。
【００３４】
下限ＳＯＣ設定部３２は、例えば図３に示すような、バッテリ１１から所定の要求出力（例えば、電気自動車１０の走行動力源である電動機１２に対して要求される出力を確保するために必要な出力など）を発生可能なＳＯＣである下限ＳＯＣを、温度センサ２１ｃから出力されるバッテリ１１の温度の検出結果に基づいて設定する。
【００３５】
下限ＳＯＣ設定部３２は、例えば図４に示すような、予め作成された所定のマップを記憶しており、この所定のマップに対して、温度センサ２１ｃから出力されるバッテリ１１の温度に基づくマップ検索を行なうことで、下限ＳＯＣを取得する。
なお、この所定のマップにおいて、下限ＳＯＣは、バッテリ１１の温度が低下することに伴い、増大傾向に変化するように設定されている。
【００３６】
使用可能残ＳＯＣ演算部３３は、ＳＯＣ推定部３１により推定された複数のバッテリセル１１ａ，…，１１ａのＳＯＣのうち最小のＳＯＣ（最小ＳＯＣ）を示すバッテリセル１１ａのＳＯＣと、下限ＳＯＣ設定部３２により設定された下限ＳＯＣとの差（＝最小ＳＯＣ−下限ＳＯＣ）を演算して、この演算結果を使用可能残ＳＯＣとする。
【００３７】
この使用可能残ＳＯＣは、例えば図３に示すように、バッテリ１１から所定の要求出力を発生可能な状態を確保しつつ放電可能なＳＯＣ（放電可能ＳＯＣ）を示しており、少なくとも最小ＳＯＣを示すバッテリセル１１ａのＳＯＣが下限ＳＯＣ以上である状態（例えば、図３に示す時刻ｔ２以前）にて算出されるものとされている。
【００３８】
上限ＳＯＣ設定部３４は、バッテリセル１１ａの劣化を抑制するようにしてバッテリセル１１ａに対して許容する所定のＳＯＣである上限ＳＯＣを設定する。
【００３９】
使用可能全ＳＯＣ演算部３５は、ＳＯＣ推定部３１により推定された複数のバッテリセル１１ａ，…，１１ａのＳＯＣのうち最大のＳＯＣ（最大ＳＯＣ）を示すバッテリセル１１ａのＳＯＣと、上限ＳＯＣ設定部３４により設定された上限ＳＯＣとの差（＝上限ＳＯＣ−最大ＳＯＣ）を演算して、この演算結果を充電可能ＳＯＣとする。
そして、この差（＝上限ＳＯＣ−最大ＳＯＣ）と、使用可能残ＳＯＣ演算部３３により算出された使用可能残ＳＯＣとを加算して得られる値（＝使用可能残ＳＯＣ＋（上限ＳＯＣ−最大ＳＯＣ））を、使用可能全ＳＯＣとする。
【００４０】
なお、最大ＳＯＣと上限ＳＯＣとの差（＝上限ＳＯＣ−最大ＳＯＣ）は、例えば図３に示すように、バッテリセル１１ａの過充電による劣化の防止を確保しつつ充電可能なＳＯＣ（充電可能ＳＯＣ）を示しており、少なくとも最大ＳＯＣを示すバッテリセル１１ａのＳＯＣが上限ＳＯＣ以下である状態（例えば、図３に示す時刻ｔ１以降）にて算出されるものとされている。
【００４１】
表示用ＳＯＣ演算部３６は、使用可能全ＳＯＣ演算部３５により算出された使用可能全ＳＯＣに対する使用可能残ＳＯＣの割合を百分率で示す表示用ＳＯＣ（＝使用可能残ＳＯＣ／使用可能全ＳＯＣ×１００）を演算する。
【００４２】
この表示用ＳＯＣは、例えば図３に示すように、少なくとも、バッテリ１１から所定の要求出力を発生可能であることを確保するとともに、バッテリセル１１ａの過充電による劣化の防止を確保した状態（例えば、図３に示す時刻ｔ１から時刻ｔ２に到るまでの期間）にて算出される。
【００４３】
そして、表示用ＳＯＣは、最大ＳＯＣを示すバッテリセル１１ａのＳＯＣが上限ＳＯＣに到達するタイミング（例えば、図３に示す時刻ｔ１）での上限ＳＯＣに対応する値を１００％とし、最小ＳＯＣを示すバッテリセル１１ａのＳＯＣが下限ＳＯＣに到達するタイミング（例えば、図３に示す時刻ｔ２）での下限ＳＯＣに対応する値を０％とし、時間の経過に伴い上限ＳＯＣに対応する値（＝１００％）から下限ＳＯＣに対応する値（＝０％）に向かい滑らかに変化する。
【００４４】
また、表示用ＳＯＣは、最大ＳＯＣを示すバッテリセル１１ａのＳＯＣが上限ＳＯＣよりも大きくなる状態（例えば、図３に示す時刻ｔ１より前のタイミング）では１００％を維持し、最小ＳＯＣを示すバッテリセル１１ａのＳＯＣが下限ＳＯＣ未満となる状態（例えば、図３に示す時刻ｔ２より後のタイミング）では０％を維持する。
【００４５】
全容量取得部３７は、例えば予め記憶しているバッテリ１１の全容量、つまり蓄電可能な最大の電気量（Ａｈ）を取得する。
【００４６】
制御用残容量演算部３８は、全容量取得部３７により取得された全容量（Ａｈ）に基づき、使用可能残ＳＯＣ演算部３３により算出された使用可能残ＳＯＣ（％）を制御用残容量に変換する。
例えば図５に示すように、制御用残容量演算部３８は、全容量（Ａｈ）に使用可能残ＳＯＣ（％）を乗算して得られる値（＝使用可能残ＳＯＣ（％）×全容量（Ａｈ））を、制御用残容量（Ａｈ）とする。
【００４７】
車両制御部３９は、制御用残容量演算部３８により算出された制御用残容量に基づいてＰＤＵ１３を制御することによって、電動機１２の駆動および発電を制御する。
【００４８】
例えば図６に示すように、車両制御部３９は、バッテリ１１の実際の残容量（実残容量）に応じて変化するバッテリ限界出力（つまりバッテリ１１から出力可能な限界出力）に対して、電気自動車１０に許可される出力（車両許可出力）を、バッテリ限界出力よりも所定の程度だけ小さな値に設定している。
【００４９】
このバッテリ限界出力は、バッテリ１１の温度に応じて変化することから、車両許可出力もバッテリ１１の温度に応じて変化することになる。
なお、車両許可出力は、実残容量の増大に伴い、バッテリ１１の温度には依らない所定の最大出力ＰＶに収束するようにして、いわば一意的な変化形状を有するように設定されている。
【００５０】
このため、例えば実残容量に基づいて電動機１２の制御が実行される場合には、実残容量と車両許可出力との対応関係がバッテリ１１の温度に応じて変化することから、例えば複数の温度毎に異なる実残容量と車両許可出力との対応関係を示す複数のマップ、あるいはバッテリ１１の温度と実残容量と車両許可出力との対応関係を示すマップなどが必要となる。
【００５１】
これに対して、制御用残容量演算部３８により算出された制御用残容量に基づいて電動機１２の制御が実行される場合には、既に、下限ＳＯＣ設定部３２により算出された下限ＳＯＣにバッテリ１１の温度が反映されていることから、バッテリ１１の温度に依らずに、制御用残容量に応じた車両許可出力を同一の対応関係で設定することができる。
【００５２】
例えば図６に示すように、バッテリ１１の温度が常温時における実残容量に応じた車両許可出力では、実残容量が所定の実残容量Ｃａから増大することに伴って、車両許可出力がゼロから最大出力ＰＶに向かい増大傾向に変化することに対して、バッテリ１１の温度が常温時における制御用残容量に応じた車両許可出力では、制御用残容量がゼロから増大することに伴って、車両許可出力がゼロから最大出力ＰＶに向かい増大傾向に変化する。
【００５３】
また、バッテリ１１の温度が低温時における実残容量に応じた車両許可出力では、実残容量が所定の実残容量Ｃｂから増大することに伴って、車両許可出力がゼロから最大出力ＰＶに向かい増大傾向に変化することに対して、バッテリ１１の温度が低温時における制御用残容量に応じた車両許可出力では、制御用残容量がゼロから増大することに伴って、車両許可出力がゼロから最大出力ＰＶに向かい増大傾向に変化する。
【００５４】
つまり、制御用残容量と車両許可出力との対応関係は、バッテリ１１の温度に依らずに一定であり、車両制御部３９は、制御用残容量と車両許可出力との対応関係を示す単一のマップのみを予め記憶しておくだけで、電動機１２を制御することができる。
【００５５】
本実施の形態による電気自動車１０の制御装置１６および電気自動車１０のバッテリ充電状態表示装置２０は上記構成を備えており、次に、電気自動車１０の制御装置１６および電気自動車１０のバッテリ充電状態表示装置２０の動作について説明する。
【００５６】
先ず、例えば図７に示すステップＳ０１においては、各バッテリセル１１ａの電圧および電流および温度を取得する。
次に、ステップＳ０２においては、各バッテリセル１１ａのＳＯＣを推定する。
次に、ステップＳ０３においては、複数のバッテリセル１１ａ，…，１１ａのＳＯＣのうち、最小のＳＯＣ（最小ＳＯＣ）を示すバッテリセル１１ａのＳＯＣおよび最大のＳＯＣ（最大ＳＯＣ）を示すバッテリセル１１ａのＳＯＣを取得する。
【００５７】
次に、ステップＳ０４においては、過充電によるバッテリセル１１ａの劣化を抑制するようにしてバッテリセル１１ａに対して許容する上限ＳＯＣと、バッテリ１１から所定の要求出力を発生可能な下限ＳＯＣとを取得する。
【００５８】
次に、ステップＳ０５においては、使用可能残ＳＯＣ（＝最小ＳＯＣ−下限ＳＯＣ）を演算する。
次に、ステップＳ０６においては、使用可能全ＳＯＣ（＝使用可能残ＳＯＣ＋（上限ＳＯＣ−最大ＳＯＣ））を演算する。
【００５９】
次に、ステップＳ０７においては、表示用ＳＯＣ（＝使用可能残ＳＯＣ／使用可能全ＳＯＣ×１００）を演算する。
次に、ステップＳ０８においては、表示用ＳＯＣを表示器１７に表示する。
【００６０】
次に、ステップＳ０９においては、バッテリ１１の全容量（Ａｈ）を取得する。
次に、ステップＳ１０においては、使用可能残ＳＯＣ（％）を制御用残容量（Ａｈ）に変換（制御用残容量（Ａｈ）←使用可能残ＳＯＣ（％）×全容量（Ａｈ））する。
次に、ステップＳ１１においては、制御用残容量に基づいてＰＤＵ１３および電動機１２を制御する車両制御を実行し、エンドに進む。
【００６１】
上述したように、本実施の形態による電気自動車１０のバッテリ充電状態表示装置２０によれば、所定の要求出力を発生可能な下限ＳＯＣはバッテリ１１の温度が低下することに伴い増大傾向に変化し、表示用ＳＯＣは、最小のＳＯＣ（最小ＳＯＣ）を示すバッテリセル１１ａのＳＯＣと下限ＳＯＣとの差である使用可能残ＳＯＣに基づき算出されている。
これにより、バッテリ１１の温度が変化した場合であっても、表示用ＳＯＣと車両挙動（例えば、出力など）との間の整合性を確保することができ、例えば表示用ＳＯＣが低い値（例えば、１０％など）のときに、車両挙動がバッテリ１１の温度によって異なることを防止することができ、表示器１７に表示される表示用ＳＯＣと実際の車両挙動との対応関係に乗員が違和感をいだくことを防止することができる。
【００６２】
また、表示用ＳＯＣは、所定の要求出力を発生可能な下限ＳＯＣに基づき算出されているので、例えばバッテリ１１の出力電力が急激に変化する場合であっても、これに伴って表示用ＳＯＣが急激に変化して乗員に違和感を与えてしまうことを防止することができる。
【００６３】
しかも、使用可能全ＳＯＣは、複数のバッテリセル１１ａ，…，１１ａのＳＯＣのうち最小および最大のＳＯＣに基づき算出されていることから、複数のバッテリセル１１ａ，…，１１ａのＳＯＣにばらつきが生じる場合であっても、所定の要求出力を発生可能であることを確保するとともに、バッテリセル１１ａの過充電による劣化の防止を確保した適正な表示用ＳＯＣを、滑らかに変化するように表示することができる。
【００６４】
また、本実施の形態による電気自動車１０の制御装置１６によれば、所定の要求出力を発生可能な下限ＳＯＣはバッテリ１１の温度が低下することに伴い増大傾向に変化し、電動機１２を制御するための制御用残容量は、最小のＳＯＣ（最小ＳＯＣ）を示すバッテリセル１１ａのＳＯＣと下限ＳＯＣとの差である使用可能残ＳＯＣに基づき算出されている。
これにより、バッテリ１１の温度が変化した場合であっても、車両挙動（例えば、出力など）との間の整合性が確保されている制御用残容量によって電動機１２を制御することができ、例えばバッテリ１１の温度に応じて異なる実際の残容量（実残容量）と車両挙動との対応関係を示す複数のマップなどが必要となったり、例えばバッテリ１１の温度に応じて制御処理の内容の変更が必要となることを防止し、車両制御を簡素化することができる。
【符号の説明】
【００６５】
１０ 電気自動車
１２ 電動機
１１ａ バッテリセル
１１ バッテリ
１７ 表示器（表示手段）
２０ バッテリ充電状態表示装置
２１ 状態検出部（取得手段、温度取得手段）
３１ ＳＯＣ推定部（充電状態値検知手段）
３２ 下限ＳＯＣ設定部（下限充電状態値取得手段）
３４ 上限ＳＯＣ設定部（上限充電状態値設定手段）
３３ 使用可能残ＳＯＣ演算部（使用可能残充電状態値演算手段）
３５ 使用可能全ＳＯＣ演算部（使用可能全充電状態値演算手段）
３６ 表示用ＳＯＣ演算部（表示用充電状態値演算手段）
３７ 全容量取得部（全容量取得手段）
３９ 車両制御部（制御手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機と、該電動機への供給電力を蓄電可能な複数のバッテリセルから成るバッテリとを搭載する電気自動車のバッテリ充電状態表示装置であって、
前記複数のバッテリセルの電圧および電流を取得する取得手段と、
各前記複数のバッテリセル毎の満充電状態での状態量に対する実際の充電状態での状態量の割合を示す充電状態値を、前記電圧および前記電流に基づいて各前記複数のバッテリセル毎に検知する充電状態値検知手段と、
前記バッテリの温度を取得する温度取得手段と、
前記バッテリから所定の要求出力を発生可能な下限充電状態値であって、前記バッテリの温度が低下することに伴い増大傾向に変化する前記下限充電状態値を、前記バッテリの温度に基づき取得する下限充電状態値取得手段と、
前記バッテリセルの劣化を抑制するようにして前記バッテリセルに対して許容する上限充電状態値を設定する上限充電状態値設定手段と、
前記充電状態値検知手段により検知された前記複数のバッテリセルの前記充電状態値のうち最小の充電状態値を示す前記バッテリセルの前記充電状態値と前記下限充電状態値との差を使用可能残充電状態値とする使用可能残充電状態値演算手段と、
前記使用可能残充電状態値と、前記上限充電状態値と前記充電状態値検知手段により検知された前記複数のバッテリセルの前記充電状態値のうち最大の充電状態値を示す前記バッテリセルの前記充電状態値との差と、を加算して得られる値を、使用可能全充電状態値とする使用可能全充電状態値演算手段と、
前記使用可能全充電状態値に対する前記使用可能残充電状態値の割合を表示用充電状態値とする表示用充電状態値演算手段と、
前記表示用充電状態値を表示する表示手段と
を備えることを特徴とする電気自動車のバッテリ充電状態表示装置。
【請求項２】
電動機と、該電動機への供給電力を蓄電可能な複数のバッテリセルから成るバッテリとを搭載する電気自動車のバッテリ充電状態表示装置であって、
前記複数のバッテリセルの電圧および電流を取得する取得手段と、
各前記複数のバッテリセル毎の満充電状態での状態量に対する実際の充電状態での状態量の割合を示す充電状態値を、前記電圧および前記電流に基づいて各前記複数のバッテリセル毎に検知する充電状態値検知手段と、
前記バッテリの温度を取得する温度取得手段と、
前記バッテリから所定の要求出力を発生可能な下限充電状態値であって、前記バッテリの温度が低下することに伴い増大傾向に変化する前記下限充電状態値を、前記バッテリの温度に基づき取得する下限充電状態値取得手段と、
前記バッテリセルの劣化を抑制するようにして前記バッテリセルに対して許容する上限充電状態値を設定する上限充電状態値設定手段と、
前記充電状態値検知手段により検知された前記複数のバッテリセルの前記充電状態値のうち最小の充電状態値を示す前記バッテリセルの前記充電状態値と前記下限充電状態値との差を使用可能残充電状態値とする使用可能残充電状態値演算手段と、
前記バッテリの全容量を取得する全容量取得手段と、
前記全容量に基づき前記使用可能残充電状態値を制御用残容量に変換する残容量演算部と、
前記制御用残容量に基づいて前記電動機を制御する制御手段と
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１】
電動機と、該電動機への供給電力を蓄電可能な複数のバッテリセルから成るバッテリとを搭載する電気自動車のバッテリ充電状態表示装置であって、
前記複数のバッテリセルの電圧および電流を取得する取得手段と、
各前記複数のバッテリセル毎の満充電状態での状態量に対する実際の充電状態での状態量の割合を示す充電状態値を、前記電圧および前記電流に基づいて各前記複数のバッテリセル毎に検知する充電状態値検知手段と、
前記バッテリの温度を取得する温度取得手段と、
前記バッテリから所定の要求出力を発生可能な下限充電状態値であって、前記バッテリの温度が低下することに伴い増大傾向に変化する前記下限充電状態値を、前記バッテリの温度に基づき取得する下限充電状態値取得手段と、
前記バッテリセルの劣化を抑制するようにして前記バッテリセルに対して許容する上限充電状態値を設定する上限充電状態値設定手段と、
前記充電状態値検知手段により検知された前記複数のバッテリセルの前記充電状態値のうち最小の充電状態値を示す前記バッテリセルの前記充電状態値と前記下限充電状態値との差を使用可能残充電状態値とする使用可能残充電状態値演算手段と、
前記使用可能残充電状態値と、前記上限充電状態値と前記充電状態値検知手段により検知された前記複数のバッテリセルの前記充電状態値のうち最大の充電状態値を示す前記バッテリセルの前記充電状態値との差と、を加算して得られる値を、使用可能全充電状態値とする使用可能全充電状態値演算手段と、
前記使用可能全充電状態値に対する前記使用可能残充電状態値の割合を表示用充電状態値とする表示用充電状態値演算手段と、
前記表示用充電状態値を表示する表示手段と
を備えることを特徴とする電気自動車のバッテリ充電状態表示装置。
【請求項２】
電動機と、該電動機への供給電力を蓄電可能な複数のバッテリセルから成るバッテリとを搭載する電気自動車のバッテリ充電状態表示装置であって、
前記複数のバッテリセルの電圧および電流を取得する取得手段と、
各前記複数のバッテリセル毎の満充電状態での状態量に対する実際の充電状態での状態量の割合を示す充電状態値を、前記電圧および前記電流に基づいて各前記複数のバッテリセル毎に検知する充電状態値検知手段と、
前記バッテリの温度を取得する温度取得手段と、
前記バッテリから所定の要求出力を発生可能な下限充電状態値であって、前記バッテリの温度が低下することに伴い増大傾向に変化する前記下限充電状態値を、前記バッテリの温度に基づき取得する下限充電状態値取得手段と、
前記バッテリセルの劣化を抑制するようにして前記バッテリセルに対して許容する上限充電状態値を設定する上限充電状態値設定手段と、
前記充電状態値検知手段により検知された前記複数のバッテリセルの前記充電状態値のうち最小の充電状態値を示す前記バッテリセルの前記充電状態値と前記下限充電状態値との差を使用可能残充電状態値とする使用可能残充電状態値演算手段と、
前記バッテリの全容量を取得する全容量取得手段と、
前記全容量に基づき前記使用可能残充電状態値を制御用残容量に変換する残容量演算部と、
前記制御用残容量に基づいて前記電動機を制御する制御手段と
を備えることを特徴とする電気自動車の制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１７３２５０（Ｐ２０１２−１７３２５０Ａ）
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３８２４７（Ｐ２０１１−３８２４７）
【出願日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
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