電気自動車
【課題】電気自動車において航続距離を長くする。
【解決手段】バッテリ１１と走行用モータ１３とインバータ１２と警告表示装置１８とを備え、バッテリ１１の電力によって走行用モータ１３を駆動して走行する電動自動車１００であって、走行用モータ１３の要求電力またはバッテリ１１の出力電力を制限し、警告表示装置１８の表示を入り切りする制御部５０を備え、制御部５０は、バッテリ１１の残存容量（ＳＯＣ）が所定の容量よりも少ない場合には、走行用モータ１３の要求電力を制限する要求電力制限手段と、バッテリ１１の残存容量（ＳＯＣ）が所定の容量を超える場合には、バッテリ１１の出力特性に応じてバッテリ１１の出力電力を制限する出力電圧制限手段と、走行用モータ１３の要求電力の制限又はバッテリ１１の出力制限が行われている場合に、制限状態を警告表示装置１８に表示する警告表示手段と、を備える。
【解決手段】バッテリ１１と走行用モータ１３とインバータ１２と警告表示装置１８とを備え、バッテリ１１の電力によって走行用モータ１３を駆動して走行する電動自動車１００であって、走行用モータ１３の要求電力またはバッテリ１１の出力電力を制限し、警告表示装置１８の表示を入り切りする制御部５０を備え、制御部５０は、バッテリ１１の残存容量（ＳＯＣ）が所定の容量よりも少ない場合には、走行用モータ１３の要求電力を制限する要求電力制限手段と、バッテリ１１の残存容量（ＳＯＣ）が所定の容量を超える場合には、バッテリ１１の出力特性に応じてバッテリ１１の出力電力を制限する出力電圧制限手段と、走行用モータ１３の要求電力の制限又はバッテリ１１の出力制限が行われている場合に、制限状態を警告表示装置１８に表示する警告表示手段と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気自動車の制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、充放電可能なバッテリからの電力をモータに供給し、モータのみで走行する電気自動車が多く用いられるようになって来ている。このような電気自動車は、エンジンとモータとの動力によって走行するハイブリッド車両と異なり、自力でバッテリを充電することができず、バッテリの残存容量（ＳＯＣ）が低下してきた場合には、いずれかの充電ステーション或いは自宅の電源等によってバッテリを充電することが必要である。また、バッテリの残存容量が少なくなりすぎると、バッテリの寿命に影響することがある。このため、このような電気自動車では従来のハイブリッド車両等エンジンを搭載して自力でバッテリを充電できる車両よりも確実に運転者にバッテリの残存容量等を警告し、バッテリの残存容量（ＳＯＣ）が低下した際にはバッテリの電力消費を低減する必要がある。そこで、バッテリの端子電圧の低下を検知して運転者に報知手段によって運転者にバッテリ端子電圧の低下を知らせると共に、駆動モータの出力を低下させることが提案されている（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９−２９４３０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一方、電気自動車であっても車両のドライバビリティが要求される。特許文献１に記載された従来技術の電気自動車では、バッテリの端子電圧の低下を知らせる警告ランプが点灯されることによって運転者がバッテリの端子電圧が低下していることを認識しても、そのために駆動モータの出力を低下させていることについては報知していないので、バッテリの端子電圧の低下と共にドライバビリティが低下したと感じることが多い。また、バッテリの端子電圧の低下の程度が不明なため、しばらく低速で走行する程度でかなりの距離の走行が可能なのか、直ぐに電気自動車を近くの充電ステーションまで退避走行されなければならないのか等の判断をすることができず、結果としてバッテリの過放電状態となってしまい、バッテリの寿命に影響を及ぼしてしまう場合があった。また、電気自動車では、より長い航続距離が求められている。しかし、特許文献１に記載された従来技術のように、単にバッテリの端子電圧の低下により駆動モータの出力を低下させるのみでは、バッテリの電力消費をあまり低く抑えられない場合があり、電気自動車の航続距離をあまり長くできないという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、電気自動車において航続距離を長くすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の電気自動車は、充放電可能な二次電池と、走行用モータと、前記二次電池の直流電力を前記走行用モータ駆動用の交流電力に変換するインバータと、ディスプレイと複数の警告灯とを含む警告表示装置とを備え、前記二次電池の電力によって走行用モータを駆動して走行する電動自動車であって、前記走行用モータの要求電力、又は前記二次電池の出力電力を制限し、前記警告表示装置の表示を入り切りする制御部を備え、前記制御部は、前記二次電池の残存容量が所定の容量よりも少ない場合には、走行用モータの要求電力を制限する要求電力制限手段と、前記二次電池の残存容量が前記所定の容量を超える場合で、前記二次電池又は前記走行用モータ又は前記インバータの何れかの温度が所定の温度を超える場合には、前記二次電池又は前記走行用モータ又は前記インバータの何れかの温度に基づいて前記走行用モータの要求電力、又は前記二次電池の出力電力を制限する出力電圧制限手段と、前記要求電力制限手段または前記出力電圧制限手段によって前記走行用モータの要求電力の制限又は前記二次電池の出力制限が行われている場合に、制限状態に応じて前記各警告灯によって警告表示を行い、前記ディスプレイに制限状態の説明を表示する警告表示手段と、備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、電気自動車において航続距離をより長くすることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態における電気自動車の構成を示す系統図である。
【図２】本発明の実施形態における電気自動車に搭載されているディスプレスを示す説明図である。
【図３】本発明の実施形態における電気自動車の制御部のメモリに格納されているＳＯＣに対する電力制御カーブである。
【図４】本発明の実施形態における電気自動車の制御部のメモリに格納されているＳＯＣに対する上限車速カーブである。
【図５】本発明の実施形態における電気自動車の制御部のメモリに格納されている温度に対する電力制御カーブである。
【図６】本発明の実施形態における電気自動車の動作を示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施形態における電気自動車の他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】
【０００９】
以下、図面を参照しながら、本実施形態の電気自動車について説明する。図１に示すように、本実施形態の電気自動車１００は、充放電可能な二次電池であるバッテリ１１と、バッテリ１１の直流電力を３相交流電力に変換するインバータ１２と、インバータ１２によって変換された３相交流電力で駆動される走行用モータ１３と、走行用モータ１３の出力軸１４によって駆動される駆動軸１５と、駆動軸１５に取り付けられた駆動輪１６を含んでいる。バッテリ１１には充電ステーションや家庭の電源に接続する接続プラグ１９が取り付けられ、充電ステーションや家庭で充電することができるよう構成されている。また、バッテリ１１にはバッテリ１１の温度を検出する温度センサ２１が取り付けられている。バッテリ１１とインバータ１２との間の接続線にはバッテリ１１の出力電圧を検出する電圧センサ２４と、バッテリ１１の入出力電流を検出する電流センサ２５が取り付けられている。インバータ１２は内部に複数のスイッチング素子を含むもので、スイッチング動作をした場合にはこれらのスイッチング素子が発熱する。このスイッチング素子にもその温度を検出する温度センサ２２が取り付けられている。走行用モータ１３は、ステータにコイルが巻かれ、ロータに永久磁石が取り付けられた同期電動機であり、そのステータのコイルには温度を検出する温度センサ２３が取り付けられている。駆動軸１５には駆動軸１５の回転数を検出することによって電気自動車１００の速度を検出する速度センサ２６が取り付けられている。電気自動車の運転室に設けられ、運転者が操作するアクセルペダルにはアクセルペダル１７の踏み込み量からアクセル開度を検出するアクセル開度センサ２７が設けられている。また、電気自動車の運転室には、車速を示す速度計や各種の警告灯が組み込まれたフロントパネル１８が設けられている。
【００１０】
図２に示すように、フロントパネル１８の中央には速度計３１が配置され、速度計３１の下側には、亀マーク形の走行制限警告灯３２、充電ステーション形の充電警告灯３３、ヒータ形の過熱警告灯３４、温度計形の低温警告灯３５が配置されている。速度計３１の隣には、速度計３１の直径と同等かそれよりも大きい、たとえば、３．５インチのディスプレイ３６が配置されている。なお、各警告灯３３〜３５の形状は例示であり、警告を示す表示灯又は文言表示等であってもよい。
【００１１】
図１に示すように、電気自動車１００には、その走行や図２に示すフロントパネル１８の表示を制御する制御部５０が設けられている。制御部５０は内部に情報の処理を行うＣＰＵ５１と各種のデータやプログラムを格納するメモリ５３と、各センサ２１から２７の信号を入力するためのセンサインターフェース５２と、フロントパネル１８に含まれる速度計３１、各警告灯３２から３５、ディスプレイ３６に信号を出力する表示装置インターフェース５８とを含むコンピュータである。メモリ５３には、後で説明するように、ＣＰＵ５１が実行する電池ＳＯＣ計算プログラム５４、電池出力可能パワー（Ｗｏｕｔ）計算プログラム５５、運転者の操作に基づく要求動力を計算する要求動力計算プログラム５６、及び各プログラム５４から５６が参照する各種の制限カーブデータ５７が格納されている。
【００１２】
図３は図１に示すメモリ５３に格納されているバッテリ１１の残存容量（ＳＯＣ）に対するバッテリ１１の出力電力制限カーブ（線ａ）と走行用モータ１３の要求電力制限カーブ（線ｂ）を示している。図３の線ａに示すように、バッテリ１１の出力電力は、バッテリ１１の残存容量（ＳＯＣ）がＳＯＣ１よりも高い場合には通常の出力電力制限Ｗ１であり、バッテリ１１の残存容量（ＳＯＣ）がＳＯＣ１より低いＳＯＣ２よりも小さい場合には通常の出力電力制限Ｗ１よりも小さい出力電力制限Ｗ２となり、バッテリ１１の残存容量（ＳＯＣ）がＳＯＣ１とＳＯＣ２の間にある場合には、ＳＯＣの変化に伴って直線的に出力電力制限Ｗ１と出力電力制限Ｗ２の間で変化する。また、同様に、図３の線ｂに示すように、バッテリ１１の残存容量（ＳＯＣ）に対する走行用モータ１３の要求電力は、バッテリ１１の残存容量（ＳＯＣ）がＳＯＣ１よりも高い場合には通常の要求電力制限Ｐ１であり、バッテリ１１の残存容量（ＳＯＣ）がＳＯＣ１より低いＳＯＣ２よりも小さい場合には通常の要求電力制限Ｐ１よりも小さい要求電力制限Ｐ２となり、バッテリ１１の残存容量（ＳＯＣ）がＳＯＣ１とＳＯＣ２の間にある場合には、ＳＯＣの変化に伴って直線的に要求電力制限Ｐ１と要求電力制限Ｐ２の間で変化する。
【００１３】
図４は図１に示すメモリ５３に格納されているバッテリ１１の残存容量（ＳＯＣ）に対する電気自動車１００の上限車速の制限カーブである。先に、図３を参照した各カーブと同様、図４に示すように、電気自動車１００の上限車速は、バッテリ１１の残存容量（ＳＯＣ）がＳＯＣ１よりも高い場合には通常の上限車速Ｖ１であり、バッテリ１１の残存容量（ＳＯＣ）がＳＯＣ１より低いＳＯＣ２よりも小さい場合には通常の上限車速Ｖ１よりも小さい上限車速Ｖ２となり、バッテリ１１の残存容量（ＳＯＣ）がＳＯＣ１とＳＯＣ２の間にある場合には、ＳＯＣの変化に伴って直線的に上限車速Ｖ１と上限車速Ｖ２の間で変化する。
【００１４】
図５には図１に示すメモリ５３に格納されているバッテリ温度、インバータ素子温度、走行用モータ１３のコイル温度に対するバッテリ１１の出力電力制限カーブ、走行用モータ１３の要求電力制限カーブを示している。図５の線ｃに示すように、バッテリ１１の出力電力は、バッテリ１１の温度が所定の温度Ｔ１よりも低く、温度ＴＬよりも高い場合には通常の出力電力制限Ｗ０、要求電力制限Ｐ０であり、バッテリ１１の温度が所定の温度ＴＬよりも低い場合には、通常の出力電力制限Ｗ０、要求電力制限Ｐ０よりも低い出力電力制限Ｗ３、要求電力制限Ｐ３に徐々に減少していく。そして、バッテリ１１の温度が所定の温度Ｔ１を超えた場合には、バッテリ１１の温度の上昇に伴って出力電力制限、要求電力制限が小さくなってくる。また、図５の線ｄに示すように、走行用モータ１３のコイル温度が所定の温度Ｔ２よりも低く、温度ＴＬよりも高い場合には通常の出力電力制限Ｗ０、要求電力制限Ｐ０であり、走行用モータ１３のコイル温度が所定の温度Ｔ２を超えた場合には、走行用モータ１３のコイル温度の上昇に伴って出力電力とトルク制限、要求電力制限が小さくなってくる。同様に、図５の線ｅに示すように、インバータ１２の素子の温度が所定の温度Ｔ３よりも低く、温度ＴＬよりも高い場合には通常の出力電力制限Ｗ０、要求電力制限Ｐ０であり、インバータ１２の素子の温度が所定の温度Ｔ３を超えた場合には、インバータ１２の素子の温度の上昇に伴って出力電力とトルク制限、要求電力制限が小さくなってくる。
【００１５】
本実施形態では、通常のバッテリの出力電力制限Ｗ０、と通常の要求電力制限Ｐ０は同じ大きさであり、出力電力制限Ｗ３、要求電力制限Ｐ３も同一であることとして説明したが、図３に示すように、各要求電力制限Ｐ０、Ｐ３をそれぞれバッテリの出力電力制限Ｗ０、Ｗ３よりも低くするようにしてもよい。
【００１６】
以上のように構成された本実施形態の電気自動車１００の動作について図６のフローチャートを参照しながら説明する。図６のステップＳ１０１に示すように、制御部５０のＣＰＵ５１は電圧センサ２４からバッテリ１１の出力電圧を取得する指令を出力する。この指令によって、制御部５０はセンサインターフェース５２を通してバッテリ１１の出力電圧を取得してメモリ５３に格納する。図６のステップＳ１０２に示すように、ＣＰＵ５１は電流センサ２５からバッテリ１１の出力電流を取得する指令を出力する。この指令によって制御部５０はセンサインターフェース５２を通してバッテリ１１の出力電流を取得してメモリ５３に格納する。図６のステップＳ１０３に示すように、ＣＰＵ５１は、メモリ５３に格納している電池ＳＯＣ計算プログラム５４を実行し、電圧センサ２４、電流センサ２５から取得したバッテリ１１の出力電圧と出力電流とからバッテリ１１の残存容量（ＳＯＣ）を計算する。このＳＯＣの計算は、例えば、バッテリの出力電圧と出力電流との関係を示すカーブに基づいて算出するようにしてもよいし、バッテリ１１の出力電流がゼロの場合の開放端電圧を取得してＳＯＣを計算するようにしてもよいし、出力電圧と出力電流からバッテリ１１の出力電力を計算し、この出力電力を積算して初期のＳＯＣから引くことによって計算するようにしてもよい。
【００１７】
ＣＰＵ５１はバッテリ１１のＳＯＣの計算が終わったら、図６のステップＳ１０４に示すように、バッテリ１１の温度センサ２１、インバータ１２の素子に設けた温度センサ２２、走行用モータ１３のコイルに設けた温度センサ２３からそれぞれバッテリ１１、インバータ１２の素子の温度、走行用モータ１３のコイルの温度を取得する指令を出力する。この指令によって、制御部５０は、センサインターフェース５２を通して各温度を取得し、メモリ５３に格納する。これらの各温度はバッテリ１１、インバータ１２、走行用モータ１３の各ユニットを代表する温度であることからユニット温度という。
【００１８】
ＣＰＵ５１は図６のステップＳ１０５に示すように、電池ＳＯＣ計算プログラム５４を実行して計算したバッテリ１１の残存容量（ＳＯＣ）が図３に示す所定のＳＯＣ１よりも低くなっているかどうかを判断する。そして、バッテリ１１の残存容量（ＳＯＣ）が所定のＳＯＣ１よりも低い場合には、ＣＰＵ５１は図６のステップＳ１０６に示すように、電気自動車１００の走行制限を行うことが必要と判断し、バッテリ１１の残存容量（ＳＯＣ）が低く、充電が必要となっていることを示すように、図２に示す充電ステーション形の充電警告灯３３を点灯させる。そして、図２に示した亀マーク形の走行制限警告灯３２（出力低下警告灯）を点灯させる。走行制限警告灯３２を点灯させるＳＯＣの閾値は充電が必要となっていること示す充電警告灯３３を点灯させる所定のＳＯＣ１よりも小さくてもよい。更にＣＰＵ５１は図２に示すディスプレイ３６に、例えば、「ＳＯＣ低下により上限車速を制限中」という文字を表示する指令を出力する。この指令によって表示装置インターフェース５８から各警告灯３２，３３をオンとする信号、及びディスプレイ３６に表示する文字の信号が出力される。この信号によって各警告灯３２，３３がオンとなり、ディスプレイ３６に警告文言が表示される。
【００１９】
そして、ＣＰＵ５１は図６のステップＳ１０７に示すように電気自動車１００のパワー制限を行う。このパワー制限は、たとえば、図３の線ａに示したように、バッテリ１１からの出力電力を制限するような指令を出力する。この指令によってインバータ１２のスイッチング素子の動作が変更され、図３の線ａで規定されるように、バッテリ１１の残存容量（ＳＯＣ）がＳＯＣ１よりも低くなったら出力電力制限がＷ１からＷ２に向って低下を始める。そして、バッテリ１１の残存容量（ＳＯＣ）がＳＯＣ２よりも低くなったら出力電力制限Ｗ２より大きな電力がバッテリ１１から走行用モータ１３に流れないようにする。また、図３の線ｂに示したように走行用モータ１３の要求電力を制限するようにしてもよい。この場合、制御部５０のＣＰＵ５１は、アクセル開度センサ２７から取得したアクセル開度等に基づいてメモリ５３の電気自動車１００の要求動力計算プログラム５６を実行して走行用モータ１３の要求電力を計算しておく。そして、バッテリ１１の残存容量（ＳＯＣ）がＳＯＣ１よりも低くなったら、要求電力制限がＰ１からＰ２に向って低下を始め、バッテリ１１の残存容量（ＳＯＣ）がＳＯＣ２よりも低くなったら運転者がアクセルペダル１７を踏み込んでも、走行用モータ１３の要求駆動力として要求動力計算プログラム５６の計算結果に代えて要求電力制限Ｐ２を要求電力として電気自動車１００を駆動する。このようにして、走行用モータ１３への供給電力が要求電力制限Ｐ２よりも大きくならないようにする。いずれのカーブを用いても、バッテリ１１の残存容量（ＳＯＣ）が低下した際にはバッテリ１１からの放電電力が抑制され、かつモータ等の損失の少ない、システム効率の良い領域を使った走行に限定することで航続距離を伸ばすことができる。
【００２０】
また、図６のステップＳ１０７に示すように、ＣＰＵ５１は、図４に示すカーブを適用して電気自動車１００の上限速度を制限する。図４に示すように、バッテリ１１の残存容量（ＳＯＣ）がＳＯＣ１よりも低くなったら電動自動車の上限速度を通常の上限速度Ｖ１からＶ２に向って低下を始め、バッテリ１１の残存容量（ＳＯＣ）がＳＯＣ２よりも低くなったら上限速度Ｖ２より速く走行することが無い様にする。これによって走行抵抗の低い低速での走行を継続することとなり電気自動車１００の航続距離を伸ばすことができる。
【００２１】
上記のように電気自動車１００の走行が制限されているので、運転者がアクセルペダル１７を大きく踏み込んでも、通常の状態よりも加速は遅く、また速度も低い状態となっているが、運転者は各警告灯３２，３３あるいはディスプレイ３６の文字表示によって電気自動車１００の走行状態をより詳細に知ることができることから、単なるドライバビリティの低下ではなく、バッテリ１１の残存容量（ＳＯＣ）が充電の必要となる状態まで低下していることによる走行制限であることを明確に認識することができる。このため、運転者がより電力を消費しない運転をすることが期待でき、充電ステーションまでの退避走行をよりスムースにすることができる。また、バッテリ１１の残存容量（ＳＯＣ）の低下を抑制しながら充電ステーションまでの退避走行を行うので、過放電を抑制することができ、バッテリ１１の寿命を保持することができる。
【００２２】
ＣＰＵ５１は、図６のステップＳ１０５において、バッテリ１１の残存容量（ＳＯＣ）が所定のＳＯＣ１よりも大きい場合には、図６のステップＳ１０８に示すように、バッテリ１１の特性による出力制限がないかどうかを確認する。例えば、バッテリ１１の残存容が所定のＳＯＣ１よりも大きい場合でも、連続的に大きな出力電力を要求された場合など、劣化と電池の過熱を抑制するためにその出力電力を制限する場合がある。この制限は、バッテリ１１の残存容量とピークの要求駆動力と電流（電池出力）の積算値によって決まってくる場合が多い。しかし、ピークの要求駆動力は常に変動していることから、ピークの駆動力によって走行制限警告灯３２をオンオフしたのでは、走行制限警告灯３２が煩雑にオンオフを繰り返してしまう。そこで、速度や走行状態とバッテリ１１の残存容量（ＳＯＣ）に基づいて、バッテリ１１からの出力電力制限の発生が予想される場合に、ＣＰＵ５１は図６のステップＳ１０９に示すように、走行制限警告灯３２を点灯させる。この表示によって、運転者は実際に走行制限が行われた場合でも、違和感がないようにすることができる。
【００２３】
ＣＰＵ５１は、バッテリ１１の残存容量（ＳＯＣ）が所定のＳＯＣ１よりも大きいので、図６のステップＳ１１０に示すように、図３から図４に示した制限カーブを用いたパワー制限、上限速度の制限は行わない。
【００２４】
ＣＰＵ５１は、図６のステップＳ１０８において、バッテリ１１の特性によってバッテリ１１からの出力が制限される可能性が低いと判断した場合には、図６のステップＳ１１１に示すように、バッテリ１１、インバータ１２の素子、走行用モータ１３のコイルの３つの温度、これらをユニット温度という、がそれぞれ所定の温度範囲内にあるかどうかを判断する。そして、例えば、図５に示すように、バッテリ１１の温度がＴＬとＴ１との間にある場合にはバッテリ１１の出力電力の制限を行わず通常の出力電力制限Ｗ０とし、図６のステップＳ１１２に示すように、バッテリ１１の温度がＴＬよりも低い場合には、バッテリ１１からの出力電力制限をＷ０よりも低いＷ３とし、バッテリ１１の低温状態を示す低温警告灯３５を点灯させると共に、ディスプレイ３６に、例えば、「バッテリの低温状態により走行制限中」と文字表示を行う。また、バッテリ１１の温度がＴ１よりも高い場合には、バッテリ１１からの出力電力制限をＷ０よりも図５の線ｃに示すようにバッテリ１１の温度上昇に従って次第に低下させ、バッテリ１１の過熱状態を示す過熱警告灯３４を点灯させると共に、ディスプレイ３６に、例えば、「バッテリの過熱により走行制限中」と文字表示を行う。走行用モータ１３のコイルの温度がＴＬよりも低い場合、Ｔ２よりも高い場合も同様、図５の線ｄによって出力電力の制限を行い、低温警告灯３５または過熱警告灯３４を点灯させ、ディスプレイ３６には「モータの低温状態により走行制限中」または、「モータの過熱により走行制限中」の文言を表示する。インバータ１２の素子の温度がＴＬよりも低い場合、Ｔ３よりも高い場合も同様、図５の線ｅによって出力電力の制限を行い、低温警告灯３５または過熱警告灯３４を点灯させ、ディスプレイ３６には「インバータ素子の低温状態により走行制限中」または、「インバータ素子の過熱により走行制限中」の文言を表示する。図５の線ｃ，ｄ，ｅによって走行用モータ１３の要求電力の制限を行う場合も同様である。
【００２５】
ＣＰＵ５１は、図６のステップＳ１１１でユニット温度によるバッテリ１１からの出力電力の制限あるいは走行用モータ１３の要求電力の制限がない場合には、図６のステップＳ１１３に示すように通常の走行を行い、走行制限警告灯３２や他の警告灯３３，３４，３５は消灯し、ディスプレイ３６の表示も行わない。
【００２６】
以上説明したように、本実施形態の電気自動車１００は、バッテリ１１の残存容量（ＳＯＣ）の低下等によって走行に制限が必要な場合に適切に走行を制限してバッテリ１１の電力消費を抑制することができる上、各警告灯３２から３５の点灯やディスプレイ３６への文字表示によって走行制限状態であることを運転者に知らせることができるので、運転者がドライバビリティに違和感を持つことを抑制し、更に運転者が走行制限中であることを認識して運転することができるので、運転者が電力の消費に気をつけることができ、結果として航続距離を伸ばすことができる。
【００２７】
次に、図７を参照しながら本発明の他の実施形態について説明する。図１から図６を参照して説明したことと同様のことについては同様の符号を付して説明は省略する。
【００２８】
先に、図６のステップＳ１０１からＳ１０３と同様、ＣＰＵ５１は、図７のステップＳ２０１からＳ２０３に示すように、バッテリ１１の出力電圧、出力電流を取得し、バッテリ１１の残存容量（ＳＯＣ）を計算する。そして、ＣＰＵ５１は図１に示す電池出力可能パワー計算プログラム５５を実行してバッテリ１１の出力可能電力（Ｗｏｕｔ）を計算する。この計算は、取得したバッテリ１１の出力電圧、出力電流とバッテリの温度等に基づいて計算される。
【００２９】
ＣＰＵ５１はバッテリ１１の出力可能電力（Ｗｏｕｔ）の計算を終了したら、その計算結果をメモリ５３に格納する。次に図７のステップＳ２０５に示すように、ＣＰＵ５１は、計算したバッテリ１１の出力可能電力（Ｗｏｕｔ）と所定の閾値出力可能電力αとを比較する。この所定の閾値出力可能電力αは、例えば、バッテリ１１がフル充電状態での通常の最大出力可能電力（Ｗｏｕｔｍａｘ）の５０％としてもよい。そして、ＣＰＵ５１は先に計算したバッテリ１１の出力可能電力（Ｗｏｕｔ）が所定の閾値出力可能電力α未満の場合には、走行中の電気自動車１００がバッテリ１１の残存容量（ＳＯＣ）のり低下等によって走行制限を受ける場合があると判断し、図７のステップＳ２０６に示すように、走行制限警告灯３２を点灯させるとともに、ディスプレイ３６に、例えば、「電池出力可能電力の低下により重度の走行制限中」のような文言を表示する。
【００３０】
また、ＣＰＵ５１は、図７のステップＳ２０５で計算したバッテリ１１の出力可能電力（Ｗｏｕｔ）が所定の閾値出力可能電力αよりも大きい場合には、図７のステップＳ２０７に示すように、計算したバッテリ１１の出力可能電力（Ｗｏｕｔ）と閾値出力可能電力β、例えば、バッテリ１１がフル充電状態での通常の最大出力可能電力（Ｗｏｕｔｍａｘ）の７５％とを比較し、計算したバッテリ１１の出力可能電力（Ｗｏｕｔ）が閾値出力可能電力β未満であると判断した場合には、バッテリ１１の出力可能電力（Ｗｏｕｔ）は、閾値出力可能電力αよりも大きく閾値出力可能電力βよりも小さい状態であり、軽度の走行制限を受ける場合があると判断する。そして、ＣＰＵ５１は、図７のステップＳ２０８に示すように、走行制限警告灯３２を点灯させるとともに、ディスプレイ３６に、例えば、「電池出力可能電力の低下により軽度の走行制限中」のような文言を表示する。そして、ＣＰＵ５１は、計算したバッテリ１１の出力可能電力（Ｗｏｕｔ）が閾値出力可能電力β以上であると判断した場合には、バッテリ１１による走行制限を受けることはないと判断して図７のステップＳ２０９に示すように走行制限警告灯３２を消灯し、ディスプレイ３６の表示も行わない。
【００３１】
次に、図７のステップＳ２１０に示すように、ＣＰＵ５１はバッテリ１１の残存容量（ＳＯＣ）が所定の残存容量γ未満かどうかを判断する。そして、バッテリ１１の残存容量（ＳＯＣ）が所定の残存容量γ未満であると判断した場合には、図７のステップＳ２１１に示すように、図３、４に示した制限カーブを適用してバッテリ１１の出力電力制限或いは走行用モータ１３の要求電力制限または上限速度の制限を行うと共に、図７のステップＳ２０６で点灯させた走行制限警告灯３２は点灯させたまま、充電警告灯３３を点滅させ、ディスプレイ３６の表示を、例えば、「ＳＯＣ低下により重度の走行制限中」のような文言に変更表示する。
【００３２】
ＣＰＵ５１は、図７のステップＳ２１０でバッテリ１１の残存容量（ＳＯＣ）が所定の残存容量γ以上であると判断した場合には、図７のステップＳ２１２に示すように、図３、図４の制限カーブを用いたバッテリ１１の出力電力の制限、走行用モータ１３の要求電力の制限、上限速度の制限は行わず、充電警告灯３３は点灯しない。そして、ディスプレイ３６には図７のステップＳ２０６，Ｓ２０８，Ｓ２０９で表示した状態をそのまま保った表示とする。
【００３３】
以上、説明したように、本実施形態の電気自動車１００も先に図１から図６を参照して説明した実施形態と同様の効果を奏する。
【符号の説明】
【００３４】
１１ バッテリ、１２ インバータ、１３ 走行用モータ、１４ 出力軸、１５ 駆動軸、１６ 駆動輪、１７ アクセルペダル、１８ フロントパネル、１９ 接続プラグ、２１〜２３ 温度センサ、２４ 電圧センサ、２５ 電流センサ、２６ 速度センサ、２７ アクセル開度センサ、３１ 速度計、３２ 走行制限警告灯、３３ 充電警告灯、３４ 過熱警告灯、３５ 低温警告灯、３６ ディスプレイ、５０ 制御部、５２ センサインターフェース、５３ メモリ、５４ 電池ＳＯＣ計算プログラム、５５ 電池出力可能パワー計算プログラム、５６ 要求動力計算プログラム、５７ 制限カーブデータ、５８ 表示装置インターフェース、１００ 電気自動車。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気自動車の制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、充放電可能なバッテリからの電力をモータに供給し、モータのみで走行する電気自動車が多く用いられるようになって来ている。このような電気自動車は、エンジンとモータとの動力によって走行するハイブリッド車両と異なり、自力でバッテリを充電することができず、バッテリの残存容量（ＳＯＣ）が低下してきた場合には、いずれかの充電ステーション或いは自宅の電源等によってバッテリを充電することが必要である。また、バッテリの残存容量が少なくなりすぎると、バッテリの寿命に影響することがある。このため、このような電気自動車では従来のハイブリッド車両等エンジンを搭載して自力でバッテリを充電できる車両よりも確実に運転者にバッテリの残存容量等を警告し、バッテリの残存容量（ＳＯＣ）が低下した際にはバッテリの電力消費を低減する必要がある。そこで、バッテリの端子電圧の低下を検知して運転者に報知手段によって運転者にバッテリ端子電圧の低下を知らせると共に、駆動モータの出力を低下させることが提案されている（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９−２９４３０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一方、電気自動車であっても車両のドライバビリティが要求される。特許文献１に記載された従来技術の電気自動車では、バッテリの端子電圧の低下を知らせる警告ランプが点灯されることによって運転者がバッテリの端子電圧が低下していることを認識しても、そのために駆動モータの出力を低下させていることについては報知していないので、バッテリの端子電圧の低下と共にドライバビリティが低下したと感じることが多い。また、バッテリの端子電圧の低下の程度が不明なため、しばらく低速で走行する程度でかなりの距離の走行が可能なのか、直ぐに電気自動車を近くの充電ステーションまで退避走行されなければならないのか等の判断をすることができず、結果としてバッテリの過放電状態となってしまい、バッテリの寿命に影響を及ぼしてしまう場合があった。また、電気自動車では、より長い航続距離が求められている。しかし、特許文献１に記載された従来技術のように、単にバッテリの端子電圧の低下により駆動モータの出力を低下させるのみでは、バッテリの電力消費をあまり低く抑えられない場合があり、電気自動車の航続距離をあまり長くできないという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、電気自動車において航続距離を長くすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の電気自動車は、充放電可能な二次電池と、走行用モータと、前記二次電池の直流電力を前記走行用モータ駆動用の交流電力に変換するインバータと、ディスプレイと複数の警告灯とを含む警告表示装置とを備え、前記二次電池の電力によって走行用モータを駆動して走行する電動自動車であって、前記走行用モータの要求電力、又は前記二次電池の出力電力を制限し、前記警告表示装置の表示を入り切りする制御部を備え、前記制御部は、前記二次電池の残存容量が所定の容量よりも少ない場合には、走行用モータの要求電力を制限する要求電力制限手段と、前記二次電池の残存容量が前記所定の容量を超える場合で、前記二次電池又は前記走行用モータ又は前記インバータの何れかの温度が所定の温度を超える場合には、前記二次電池又は前記走行用モータ又は前記インバータの何れかの温度に基づいて前記走行用モータの要求電力、又は前記二次電池の出力電力を制限する出力電圧制限手段と、前記要求電力制限手段または前記出力電圧制限手段によって前記走行用モータの要求電力の制限又は前記二次電池の出力制限が行われている場合に、制限状態に応じて前記各警告灯によって警告表示を行い、前記ディスプレイに制限状態の説明を表示する警告表示手段と、備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、電気自動車において航続距離をより長くすることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態における電気自動車の構成を示す系統図である。
【図２】本発明の実施形態における電気自動車に搭載されているディスプレスを示す説明図である。
【図３】本発明の実施形態における電気自動車の制御部のメモリに格納されているＳＯＣに対する電力制御カーブである。
【図４】本発明の実施形態における電気自動車の制御部のメモリに格納されているＳＯＣに対する上限車速カーブである。
【図５】本発明の実施形態における電気自動車の制御部のメモリに格納されている温度に対する電力制御カーブである。
【図６】本発明の実施形態における電気自動車の動作を示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施形態における電気自動車の他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】
【０００９】
以下、図面を参照しながら、本実施形態の電気自動車について説明する。図１に示すように、本実施形態の電気自動車１００は、充放電可能な二次電池であるバッテリ１１と、バッテリ１１の直流電力を３相交流電力に変換するインバータ１２と、インバータ１２によって変換された３相交流電力で駆動される走行用モータ１３と、走行用モータ１３の出力軸１４によって駆動される駆動軸１５と、駆動軸１５に取り付けられた駆動輪１６を含んでいる。バッテリ１１には充電ステーションや家庭の電源に接続する接続プラグ１９が取り付けられ、充電ステーションや家庭で充電することができるよう構成されている。また、バッテリ１１にはバッテリ１１の温度を検出する温度センサ２１が取り付けられている。バッテリ１１とインバータ１２との間の接続線にはバッテリ１１の出力電圧を検出する電圧センサ２４と、バッテリ１１の入出力電流を検出する電流センサ２５が取り付けられている。インバータ１２は内部に複数のスイッチング素子を含むもので、スイッチング動作をした場合にはこれらのスイッチング素子が発熱する。このスイッチング素子にもその温度を検出する温度センサ２２が取り付けられている。走行用モータ１３は、ステータにコイルが巻かれ、ロータに永久磁石が取り付けられた同期電動機であり、そのステータのコイルには温度を検出する温度センサ２３が取り付けられている。駆動軸１５には駆動軸１５の回転数を検出することによって電気自動車１００の速度を検出する速度センサ２６が取り付けられている。電気自動車の運転室に設けられ、運転者が操作するアクセルペダルにはアクセルペダル１７の踏み込み量からアクセル開度を検出するアクセル開度センサ２７が設けられている。また、電気自動車の運転室には、車速を示す速度計や各種の警告灯が組み込まれたフロントパネル１８が設けられている。
【００１０】
図２に示すように、フロントパネル１８の中央には速度計３１が配置され、速度計３１の下側には、亀マーク形の走行制限警告灯３２、充電ステーション形の充電警告灯３３、ヒータ形の過熱警告灯３４、温度計形の低温警告灯３５が配置されている。速度計３１の隣には、速度計３１の直径と同等かそれよりも大きい、たとえば、３．５インチのディスプレイ３６が配置されている。なお、各警告灯３３〜３５の形状は例示であり、警告を示す表示灯又は文言表示等であってもよい。
【００１１】
図１に示すように、電気自動車１００には、その走行や図２に示すフロントパネル１８の表示を制御する制御部５０が設けられている。制御部５０は内部に情報の処理を行うＣＰＵ５１と各種のデータやプログラムを格納するメモリ５３と、各センサ２１から２７の信号を入力するためのセンサインターフェース５２と、フロントパネル１８に含まれる速度計３１、各警告灯３２から３５、ディスプレイ３６に信号を出力する表示装置インターフェース５８とを含むコンピュータである。メモリ５３には、後で説明するように、ＣＰＵ５１が実行する電池ＳＯＣ計算プログラム５４、電池出力可能パワー（Ｗｏｕｔ）計算プログラム５５、運転者の操作に基づく要求動力を計算する要求動力計算プログラム５６、及び各プログラム５４から５６が参照する各種の制限カーブデータ５７が格納されている。
【００１２】
図３は図１に示すメモリ５３に格納されているバッテリ１１の残存容量（ＳＯＣ）に対するバッテリ１１の出力電力制限カーブ（線ａ）と走行用モータ１３の要求電力制限カーブ（線ｂ）を示している。図３の線ａに示すように、バッテリ１１の出力電力は、バッテリ１１の残存容量（ＳＯＣ）がＳＯＣ１よりも高い場合には通常の出力電力制限Ｗ１であり、バッテリ１１の残存容量（ＳＯＣ）がＳＯＣ１より低いＳＯＣ２よりも小さい場合には通常の出力電力制限Ｗ１よりも小さい出力電力制限Ｗ２となり、バッテリ１１の残存容量（ＳＯＣ）がＳＯＣ１とＳＯＣ２の間にある場合には、ＳＯＣの変化に伴って直線的に出力電力制限Ｗ１と出力電力制限Ｗ２の間で変化する。また、同様に、図３の線ｂに示すように、バッテリ１１の残存容量（ＳＯＣ）に対する走行用モータ１３の要求電力は、バッテリ１１の残存容量（ＳＯＣ）がＳＯＣ１よりも高い場合には通常の要求電力制限Ｐ１であり、バッテリ１１の残存容量（ＳＯＣ）がＳＯＣ１より低いＳＯＣ２よりも小さい場合には通常の要求電力制限Ｐ１よりも小さい要求電力制限Ｐ２となり、バッテリ１１の残存容量（ＳＯＣ）がＳＯＣ１とＳＯＣ２の間にある場合には、ＳＯＣの変化に伴って直線的に要求電力制限Ｐ１と要求電力制限Ｐ２の間で変化する。
【００１３】
図４は図１に示すメモリ５３に格納されているバッテリ１１の残存容量（ＳＯＣ）に対する電気自動車１００の上限車速の制限カーブである。先に、図３を参照した各カーブと同様、図４に示すように、電気自動車１００の上限車速は、バッテリ１１の残存容量（ＳＯＣ）がＳＯＣ１よりも高い場合には通常の上限車速Ｖ１であり、バッテリ１１の残存容量（ＳＯＣ）がＳＯＣ１より低いＳＯＣ２よりも小さい場合には通常の上限車速Ｖ１よりも小さい上限車速Ｖ２となり、バッテリ１１の残存容量（ＳＯＣ）がＳＯＣ１とＳＯＣ２の間にある場合には、ＳＯＣの変化に伴って直線的に上限車速Ｖ１と上限車速Ｖ２の間で変化する。
【００１４】
図５には図１に示すメモリ５３に格納されているバッテリ温度、インバータ素子温度、走行用モータ１３のコイル温度に対するバッテリ１１の出力電力制限カーブ、走行用モータ１３の要求電力制限カーブを示している。図５の線ｃに示すように、バッテリ１１の出力電力は、バッテリ１１の温度が所定の温度Ｔ１よりも低く、温度ＴＬよりも高い場合には通常の出力電力制限Ｗ０、要求電力制限Ｐ０であり、バッテリ１１の温度が所定の温度ＴＬよりも低い場合には、通常の出力電力制限Ｗ０、要求電力制限Ｐ０よりも低い出力電力制限Ｗ３、要求電力制限Ｐ３に徐々に減少していく。そして、バッテリ１１の温度が所定の温度Ｔ１を超えた場合には、バッテリ１１の温度の上昇に伴って出力電力制限、要求電力制限が小さくなってくる。また、図５の線ｄに示すように、走行用モータ１３のコイル温度が所定の温度Ｔ２よりも低く、温度ＴＬよりも高い場合には通常の出力電力制限Ｗ０、要求電力制限Ｐ０であり、走行用モータ１３のコイル温度が所定の温度Ｔ２を超えた場合には、走行用モータ１３のコイル温度の上昇に伴って出力電力とトルク制限、要求電力制限が小さくなってくる。同様に、図５の線ｅに示すように、インバータ１２の素子の温度が所定の温度Ｔ３よりも低く、温度ＴＬよりも高い場合には通常の出力電力制限Ｗ０、要求電力制限Ｐ０であり、インバータ１２の素子の温度が所定の温度Ｔ３を超えた場合には、インバータ１２の素子の温度の上昇に伴って出力電力とトルク制限、要求電力制限が小さくなってくる。
【００１５】
本実施形態では、通常のバッテリの出力電力制限Ｗ０、と通常の要求電力制限Ｐ０は同じ大きさであり、出力電力制限Ｗ３、要求電力制限Ｐ３も同一であることとして説明したが、図３に示すように、各要求電力制限Ｐ０、Ｐ３をそれぞれバッテリの出力電力制限Ｗ０、Ｗ３よりも低くするようにしてもよい。
【００１６】
以上のように構成された本実施形態の電気自動車１００の動作について図６のフローチャートを参照しながら説明する。図６のステップＳ１０１に示すように、制御部５０のＣＰＵ５１は電圧センサ２４からバッテリ１１の出力電圧を取得する指令を出力する。この指令によって、制御部５０はセンサインターフェース５２を通してバッテリ１１の出力電圧を取得してメモリ５３に格納する。図６のステップＳ１０２に示すように、ＣＰＵ５１は電流センサ２５からバッテリ１１の出力電流を取得する指令を出力する。この指令によって制御部５０はセンサインターフェース５２を通してバッテリ１１の出力電流を取得してメモリ５３に格納する。図６のステップＳ１０３に示すように、ＣＰＵ５１は、メモリ５３に格納している電池ＳＯＣ計算プログラム５４を実行し、電圧センサ２４、電流センサ２５から取得したバッテリ１１の出力電圧と出力電流とからバッテリ１１の残存容量（ＳＯＣ）を計算する。このＳＯＣの計算は、例えば、バッテリの出力電圧と出力電流との関係を示すカーブに基づいて算出するようにしてもよいし、バッテリ１１の出力電流がゼロの場合の開放端電圧を取得してＳＯＣを計算するようにしてもよいし、出力電圧と出力電流からバッテリ１１の出力電力を計算し、この出力電力を積算して初期のＳＯＣから引くことによって計算するようにしてもよい。
【００１７】
ＣＰＵ５１はバッテリ１１のＳＯＣの計算が終わったら、図６のステップＳ１０４に示すように、バッテリ１１の温度センサ２１、インバータ１２の素子に設けた温度センサ２２、走行用モータ１３のコイルに設けた温度センサ２３からそれぞれバッテリ１１、インバータ１２の素子の温度、走行用モータ１３のコイルの温度を取得する指令を出力する。この指令によって、制御部５０は、センサインターフェース５２を通して各温度を取得し、メモリ５３に格納する。これらの各温度はバッテリ１１、インバータ１２、走行用モータ１３の各ユニットを代表する温度であることからユニット温度という。
【００１８】
ＣＰＵ５１は図６のステップＳ１０５に示すように、電池ＳＯＣ計算プログラム５４を実行して計算したバッテリ１１の残存容量（ＳＯＣ）が図３に示す所定のＳＯＣ１よりも低くなっているかどうかを判断する。そして、バッテリ１１の残存容量（ＳＯＣ）が所定のＳＯＣ１よりも低い場合には、ＣＰＵ５１は図６のステップＳ１０６に示すように、電気自動車１００の走行制限を行うことが必要と判断し、バッテリ１１の残存容量（ＳＯＣ）が低く、充電が必要となっていることを示すように、図２に示す充電ステーション形の充電警告灯３３を点灯させる。そして、図２に示した亀マーク形の走行制限警告灯３２（出力低下警告灯）を点灯させる。走行制限警告灯３２を点灯させるＳＯＣの閾値は充電が必要となっていること示す充電警告灯３３を点灯させる所定のＳＯＣ１よりも小さくてもよい。更にＣＰＵ５１は図２に示すディスプレイ３６に、例えば、「ＳＯＣ低下により上限車速を制限中」という文字を表示する指令を出力する。この指令によって表示装置インターフェース５８から各警告灯３２，３３をオンとする信号、及びディスプレイ３６に表示する文字の信号が出力される。この信号によって各警告灯３２，３３がオンとなり、ディスプレイ３６に警告文言が表示される。
【００１９】
そして、ＣＰＵ５１は図６のステップＳ１０７に示すように電気自動車１００のパワー制限を行う。このパワー制限は、たとえば、図３の線ａに示したように、バッテリ１１からの出力電力を制限するような指令を出力する。この指令によってインバータ１２のスイッチング素子の動作が変更され、図３の線ａで規定されるように、バッテリ１１の残存容量（ＳＯＣ）がＳＯＣ１よりも低くなったら出力電力制限がＷ１からＷ２に向って低下を始める。そして、バッテリ１１の残存容量（ＳＯＣ）がＳＯＣ２よりも低くなったら出力電力制限Ｗ２より大きな電力がバッテリ１１から走行用モータ１３に流れないようにする。また、図３の線ｂに示したように走行用モータ１３の要求電力を制限するようにしてもよい。この場合、制御部５０のＣＰＵ５１は、アクセル開度センサ２７から取得したアクセル開度等に基づいてメモリ５３の電気自動車１００の要求動力計算プログラム５６を実行して走行用モータ１３の要求電力を計算しておく。そして、バッテリ１１の残存容量（ＳＯＣ）がＳＯＣ１よりも低くなったら、要求電力制限がＰ１からＰ２に向って低下を始め、バッテリ１１の残存容量（ＳＯＣ）がＳＯＣ２よりも低くなったら運転者がアクセルペダル１７を踏み込んでも、走行用モータ１３の要求駆動力として要求動力計算プログラム５６の計算結果に代えて要求電力制限Ｐ２を要求電力として電気自動車１００を駆動する。このようにして、走行用モータ１３への供給電力が要求電力制限Ｐ２よりも大きくならないようにする。いずれのカーブを用いても、バッテリ１１の残存容量（ＳＯＣ）が低下した際にはバッテリ１１からの放電電力が抑制され、かつモータ等の損失の少ない、システム効率の良い領域を使った走行に限定することで航続距離を伸ばすことができる。
【００２０】
また、図６のステップＳ１０７に示すように、ＣＰＵ５１は、図４に示すカーブを適用して電気自動車１００の上限速度を制限する。図４に示すように、バッテリ１１の残存容量（ＳＯＣ）がＳＯＣ１よりも低くなったら電動自動車の上限速度を通常の上限速度Ｖ１からＶ２に向って低下を始め、バッテリ１１の残存容量（ＳＯＣ）がＳＯＣ２よりも低くなったら上限速度Ｖ２より速く走行することが無い様にする。これによって走行抵抗の低い低速での走行を継続することとなり電気自動車１００の航続距離を伸ばすことができる。
【００２１】
上記のように電気自動車１００の走行が制限されているので、運転者がアクセルペダル１７を大きく踏み込んでも、通常の状態よりも加速は遅く、また速度も低い状態となっているが、運転者は各警告灯３２，３３あるいはディスプレイ３６の文字表示によって電気自動車１００の走行状態をより詳細に知ることができることから、単なるドライバビリティの低下ではなく、バッテリ１１の残存容量（ＳＯＣ）が充電の必要となる状態まで低下していることによる走行制限であることを明確に認識することができる。このため、運転者がより電力を消費しない運転をすることが期待でき、充電ステーションまでの退避走行をよりスムースにすることができる。また、バッテリ１１の残存容量（ＳＯＣ）の低下を抑制しながら充電ステーションまでの退避走行を行うので、過放電を抑制することができ、バッテリ１１の寿命を保持することができる。
【００２２】
ＣＰＵ５１は、図６のステップＳ１０５において、バッテリ１１の残存容量（ＳＯＣ）が所定のＳＯＣ１よりも大きい場合には、図６のステップＳ１０８に示すように、バッテリ１１の特性による出力制限がないかどうかを確認する。例えば、バッテリ１１の残存容が所定のＳＯＣ１よりも大きい場合でも、連続的に大きな出力電力を要求された場合など、劣化と電池の過熱を抑制するためにその出力電力を制限する場合がある。この制限は、バッテリ１１の残存容量とピークの要求駆動力と電流（電池出力）の積算値によって決まってくる場合が多い。しかし、ピークの要求駆動力は常に変動していることから、ピークの駆動力によって走行制限警告灯３２をオンオフしたのでは、走行制限警告灯３２が煩雑にオンオフを繰り返してしまう。そこで、速度や走行状態とバッテリ１１の残存容量（ＳＯＣ）に基づいて、バッテリ１１からの出力電力制限の発生が予想される場合に、ＣＰＵ５１は図６のステップＳ１０９に示すように、走行制限警告灯３２を点灯させる。この表示によって、運転者は実際に走行制限が行われた場合でも、違和感がないようにすることができる。
【００２３】
ＣＰＵ５１は、バッテリ１１の残存容量（ＳＯＣ）が所定のＳＯＣ１よりも大きいので、図６のステップＳ１１０に示すように、図３から図４に示した制限カーブを用いたパワー制限、上限速度の制限は行わない。
【００２４】
ＣＰＵ５１は、図６のステップＳ１０８において、バッテリ１１の特性によってバッテリ１１からの出力が制限される可能性が低いと判断した場合には、図６のステップＳ１１１に示すように、バッテリ１１、インバータ１２の素子、走行用モータ１３のコイルの３つの温度、これらをユニット温度という、がそれぞれ所定の温度範囲内にあるかどうかを判断する。そして、例えば、図５に示すように、バッテリ１１の温度がＴＬとＴ１との間にある場合にはバッテリ１１の出力電力の制限を行わず通常の出力電力制限Ｗ０とし、図６のステップＳ１１２に示すように、バッテリ１１の温度がＴＬよりも低い場合には、バッテリ１１からの出力電力制限をＷ０よりも低いＷ３とし、バッテリ１１の低温状態を示す低温警告灯３５を点灯させると共に、ディスプレイ３６に、例えば、「バッテリの低温状態により走行制限中」と文字表示を行う。また、バッテリ１１の温度がＴ１よりも高い場合には、バッテリ１１からの出力電力制限をＷ０よりも図５の線ｃに示すようにバッテリ１１の温度上昇に従って次第に低下させ、バッテリ１１の過熱状態を示す過熱警告灯３４を点灯させると共に、ディスプレイ３６に、例えば、「バッテリの過熱により走行制限中」と文字表示を行う。走行用モータ１３のコイルの温度がＴＬよりも低い場合、Ｔ２よりも高い場合も同様、図５の線ｄによって出力電力の制限を行い、低温警告灯３５または過熱警告灯３４を点灯させ、ディスプレイ３６には「モータの低温状態により走行制限中」または、「モータの過熱により走行制限中」の文言を表示する。インバータ１２の素子の温度がＴＬよりも低い場合、Ｔ３よりも高い場合も同様、図５の線ｅによって出力電力の制限を行い、低温警告灯３５または過熱警告灯３４を点灯させ、ディスプレイ３６には「インバータ素子の低温状態により走行制限中」または、「インバータ素子の過熱により走行制限中」の文言を表示する。図５の線ｃ，ｄ，ｅによって走行用モータ１３の要求電力の制限を行う場合も同様である。
【００２５】
ＣＰＵ５１は、図６のステップＳ１１１でユニット温度によるバッテリ１１からの出力電力の制限あるいは走行用モータ１３の要求電力の制限がない場合には、図６のステップＳ１１３に示すように通常の走行を行い、走行制限警告灯３２や他の警告灯３３，３４，３５は消灯し、ディスプレイ３６の表示も行わない。
【００２６】
以上説明したように、本実施形態の電気自動車１００は、バッテリ１１の残存容量（ＳＯＣ）の低下等によって走行に制限が必要な場合に適切に走行を制限してバッテリ１１の電力消費を抑制することができる上、各警告灯３２から３５の点灯やディスプレイ３６への文字表示によって走行制限状態であることを運転者に知らせることができるので、運転者がドライバビリティに違和感を持つことを抑制し、更に運転者が走行制限中であることを認識して運転することができるので、運転者が電力の消費に気をつけることができ、結果として航続距離を伸ばすことができる。
【００２７】
次に、図７を参照しながら本発明の他の実施形態について説明する。図１から図６を参照して説明したことと同様のことについては同様の符号を付して説明は省略する。
【００２８】
先に、図６のステップＳ１０１からＳ１０３と同様、ＣＰＵ５１は、図７のステップＳ２０１からＳ２０３に示すように、バッテリ１１の出力電圧、出力電流を取得し、バッテリ１１の残存容量（ＳＯＣ）を計算する。そして、ＣＰＵ５１は図１に示す電池出力可能パワー計算プログラム５５を実行してバッテリ１１の出力可能電力（Ｗｏｕｔ）を計算する。この計算は、取得したバッテリ１１の出力電圧、出力電流とバッテリの温度等に基づいて計算される。
【００２９】
ＣＰＵ５１はバッテリ１１の出力可能電力（Ｗｏｕｔ）の計算を終了したら、その計算結果をメモリ５３に格納する。次に図７のステップＳ２０５に示すように、ＣＰＵ５１は、計算したバッテリ１１の出力可能電力（Ｗｏｕｔ）と所定の閾値出力可能電力αとを比較する。この所定の閾値出力可能電力αは、例えば、バッテリ１１がフル充電状態での通常の最大出力可能電力（Ｗｏｕｔｍａｘ）の５０％としてもよい。そして、ＣＰＵ５１は先に計算したバッテリ１１の出力可能電力（Ｗｏｕｔ）が所定の閾値出力可能電力α未満の場合には、走行中の電気自動車１００がバッテリ１１の残存容量（ＳＯＣ）のり低下等によって走行制限を受ける場合があると判断し、図７のステップＳ２０６に示すように、走行制限警告灯３２を点灯させるとともに、ディスプレイ３６に、例えば、「電池出力可能電力の低下により重度の走行制限中」のような文言を表示する。
【００３０】
また、ＣＰＵ５１は、図７のステップＳ２０５で計算したバッテリ１１の出力可能電力（Ｗｏｕｔ）が所定の閾値出力可能電力αよりも大きい場合には、図７のステップＳ２０７に示すように、計算したバッテリ１１の出力可能電力（Ｗｏｕｔ）と閾値出力可能電力β、例えば、バッテリ１１がフル充電状態での通常の最大出力可能電力（Ｗｏｕｔｍａｘ）の７５％とを比較し、計算したバッテリ１１の出力可能電力（Ｗｏｕｔ）が閾値出力可能電力β未満であると判断した場合には、バッテリ１１の出力可能電力（Ｗｏｕｔ）は、閾値出力可能電力αよりも大きく閾値出力可能電力βよりも小さい状態であり、軽度の走行制限を受ける場合があると判断する。そして、ＣＰＵ５１は、図７のステップＳ２０８に示すように、走行制限警告灯３２を点灯させるとともに、ディスプレイ３６に、例えば、「電池出力可能電力の低下により軽度の走行制限中」のような文言を表示する。そして、ＣＰＵ５１は、計算したバッテリ１１の出力可能電力（Ｗｏｕｔ）が閾値出力可能電力β以上であると判断した場合には、バッテリ１１による走行制限を受けることはないと判断して図７のステップＳ２０９に示すように走行制限警告灯３２を消灯し、ディスプレイ３６の表示も行わない。
【００３１】
次に、図７のステップＳ２１０に示すように、ＣＰＵ５１はバッテリ１１の残存容量（ＳＯＣ）が所定の残存容量γ未満かどうかを判断する。そして、バッテリ１１の残存容量（ＳＯＣ）が所定の残存容量γ未満であると判断した場合には、図７のステップＳ２１１に示すように、図３、４に示した制限カーブを適用してバッテリ１１の出力電力制限或いは走行用モータ１３の要求電力制限または上限速度の制限を行うと共に、図７のステップＳ２０６で点灯させた走行制限警告灯３２は点灯させたまま、充電警告灯３３を点滅させ、ディスプレイ３６の表示を、例えば、「ＳＯＣ低下により重度の走行制限中」のような文言に変更表示する。
【００３２】
ＣＰＵ５１は、図７のステップＳ２１０でバッテリ１１の残存容量（ＳＯＣ）が所定の残存容量γ以上であると判断した場合には、図７のステップＳ２１２に示すように、図３、図４の制限カーブを用いたバッテリ１１の出力電力の制限、走行用モータ１３の要求電力の制限、上限速度の制限は行わず、充電警告灯３３は点灯しない。そして、ディスプレイ３６には図７のステップＳ２０６，Ｓ２０８，Ｓ２０９で表示した状態をそのまま保った表示とする。
【００３３】
以上、説明したように、本実施形態の電気自動車１００も先に図１から図６を参照して説明した実施形態と同様の効果を奏する。
【符号の説明】
【００３４】
１１ バッテリ、１２ インバータ、１３ 走行用モータ、１４ 出力軸、１５ 駆動軸、１６ 駆動輪、１７ アクセルペダル、１８ フロントパネル、１９ 接続プラグ、２１〜２３ 温度センサ、２４ 電圧センサ、２５ 電流センサ、２６ 速度センサ、２７ アクセル開度センサ、３１ 速度計、３２ 走行制限警告灯、３３ 充電警告灯、３４ 過熱警告灯、３５ 低温警告灯、３６ ディスプレイ、５０ 制御部、５２ センサインターフェース、５３ メモリ、５４ 電池ＳＯＣ計算プログラム、５５ 電池出力可能パワー計算プログラム、５６ 要求動力計算プログラム、５７ 制限カーブデータ、５８ 表示装置インターフェース、１００ 電気自動車。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
充放電可能な二次電池と、走行用モータと、前記二次電池の直流電力を前記走行用モータ駆動用の交流電力に変換するインバータと、ディスプレイと複数の警告灯とを含む警告表示装置とを備え、前記二次電池の電力によって走行用モータを駆動して走行する電動自動車であって、
前記走行用モータの要求電力、又は前記二次電池の出力電力を制限し、前記警告表示装置の表示を入り切りする制御部を備え、
前記制御部は、
前記二次電池の残存容量が所定の容量よりも少ない場合には、走行用モータの要求電力を制限する要求電力制限手段と、
前記二次電池の残存容量が前記所定の容量を超える場合で、前記二次電池又は前記走行用モータ又は前記インバータの何れかの温度が所定の温度を超える場合には、前記二次電池又は前記走行用モータ又は前記インバータの何れかの温度に基づいて前記走行用モータの要求電力、又は前記二次電池の出力電力を制限する出力電圧制限手段と、
前記要求電力制限手段または前記出力電圧制限手段によって前記走行用モータの要求電力の制限又は前記二次電池の出力制限が行われている場合に、制限状態に応じて前記各警告灯によって警告表示を行い、前記ディスプレイに制限状態の説明を表示する警告表示手段と、
を備えることを特徴とする電気自動車。
【請求項１】
充放電可能な二次電池と、走行用モータと、前記二次電池の直流電力を前記走行用モータ駆動用の交流電力に変換するインバータと、ディスプレイと複数の警告灯とを含む警告表示装置とを備え、前記二次電池の電力によって走行用モータを駆動して走行する電動自動車であって、
前記走行用モータの要求電力、又は前記二次電池の出力電力を制限し、前記警告表示装置の表示を入り切りする制御部を備え、
前記制御部は、
前記二次電池の残存容量が所定の容量よりも少ない場合には、走行用モータの要求電力を制限する要求電力制限手段と、
前記二次電池の残存容量が前記所定の容量を超える場合で、前記二次電池又は前記走行用モータ又は前記インバータの何れかの温度が所定の温度を超える場合には、前記二次電池又は前記走行用モータ又は前記インバータの何れかの温度に基づいて前記走行用モータの要求電力、又は前記二次電池の出力電力を制限する出力電圧制限手段と、
前記要求電力制限手段または前記出力電圧制限手段によって前記走行用モータの要求電力の制限又は前記二次電池の出力制限が行われている場合に、制限状態に応じて前記各警告灯によって警告表示を行い、前記ディスプレイに制限状態の説明を表示する警告表示手段と、
を備えることを特徴とする電気自動車。
【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２０１２−１４７５９２（Ｐ２０１２−１４７５９２Ａ）
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４６３３（Ｐ２０１１−４６３３）
【出願日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【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８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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