電動汽車的控制裝置的製作方法
2023-06-12 07:13:51
專利名稱：電動汽車的控制裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種電動汽車的控制裝置，其控制來自高壓電池的電力，對驅動電動機及輔助設備進行驅動。
背景技術：
電動汽車具有由鋰離子二次電池或鎳氫二次電池等構成的高壓電池、以及由三相直流電動機或PM電動機等構成的驅動電動機。來自高壓電池的電力(約300V)，通過由車輛控制單元控制的變壓器進行電力變換，向驅動電動機供給。另外，來自高壓電池的電力， 由DC/DC變壓器降壓至約14V，向動力轉向泵、制動器用負壓泵、刮水器裝置用電動機、前照燈等輔助設備供給。這樣，因為高壓電池驅動在電動汽車上搭載的各種負載，所以設計為可以耐重複充放電。但是，高壓電池因為其特性，例如如果剩餘能量(SOC)顯著降低直至深放電狀態， 則會導致作為高壓電池的功能降低，即電容量降低等損傷。因此，為了使高壓電池不會達到深放電狀態，要對驅動電動機及輔助設備的驅動狀態進行監視，即監視高壓電池的剩餘能量，以防止高壓電池處於深放電狀態。作為防止高壓電池處於深放電狀態，並且確保電動汽車的行駛性能的技術，例如已知專利文獻1中所述的電動汽車的控制裝置。專利文獻1中記載的電動汽車的控制裝置，檢測高壓電池的剩餘能量(電池電壓)，並與高壓電池的剩餘能量的降低相對應而使驅動電動機的輸出降低。這樣，可以防止高壓電池處於深放電狀態，並確保電動汽車的行駛性能。專利文獻1 日本特開平10-304503號公報(圖4)
發明內容
但是，根據上述專利文獻1中記載的電動汽車的控制裝置，為下述的控制邏輯， 即，如果高壓電池的剩餘能量少，例如處於電動汽車將要停止的狀態(不能行駛狀態)，則與此相伴，由高壓電池驅動的輔助設備的動作也停止。在這種情況下，在電動汽車正在行駛於平坦路或上坡的中途輔助設備停止時，因為電動汽車不會表現出加速的動作，所以幾乎不會給駕駛員帶來不安。另一方面，在電動汽車正在行駛於下坡的中途輔助設備停止時，因為電動汽車會表現出加速的動作，所以駕駛員可能會因為對駕駛員操作進行輔助的輔助設備的驅動變弱而感覺到不安。本發明的目的在於提供一種電動汽車的控制裝置，即使高壓電池的剩餘能量變少，其也可以繼續驅動輔助設備。本發明的電動汽車的控制裝置是一種電動汽車的控制裝置，其對來自高壓電池的電力進行控制而對驅動電動機及輔助設備進行驅動，其特徵在於，具有剩餘能量檢測部， 其檢測所述高壓電池的剩餘能量；閾值存儲部，其存儲用於與來自所述剩餘能量檢測部的檢測信號進行比較的第1閾值、以及比所述第1閾值小的第2閾值；以及驅動狀態切換部，
3其對所述檢測信號和所述第1、第2閾值進行比較，對應於比較結果，切換所述驅動電動機及所述輔助設備的驅動狀態，所述驅動狀態切換部，在所述檢測信號低於所述第1閾值時， 容許所述輔助設備的驅動，並且減弱所述驅動電動機的輸出扭矩，在所述檢測信號低於所述第2閾值時，容許所述輔助設備的驅動，並且停止向所述驅動電動機供給電力。本發明的電動汽車的控制裝置，其特徵在於，在所述閾值存儲部中存儲比所述第2 閾值小、且成為所述高壓電池的剩餘能量下限值的第3閾值，所述驅動狀態切換部在所述檢測信號低於所述第3閾值時，停止所述輔助設備的驅動。發明的效果根據本發明的電動汽車的控制裝置，因為設有存儲大小2個閾值(第1閾值>第 2閾值)的閾值存儲部，並設有驅動狀態切換部，該驅動狀態切換部在來自剩餘能量檢測部的檢測信號低於第1閾值時，容許輔助設備的驅動，並且減弱驅動電動機的輸出扭矩，在來自剩餘能量檢測部的檢測信號低於第2閾值時，容許輔助設備的驅動，並且停止向驅動電動機供給電力，所以在高壓電池的剩餘能量變少時，驅動輔助設備，同時減弱向驅動電動機的輸出扭矩，其後可以停止對驅動電動機的電力供給。因此，即使在高壓電池的剩餘能量變少而陷入電動汽車不能行駛的狀態，也可以繼續驅動輔助設備。因此，即使在正行駛於下坡的中途等高壓電池的剩餘能量變少，也不會減弱輔助駕駛員的操作的輔助設備的驅動，進而不會使駕駛員感到不安。根據本發明的電動汽車的控制裝置，因為在閾值存儲部中存儲比第2閾值小並成為高壓電池的剩餘能量下限值的第3閾值，驅動狀態切換部在檢測信號低於第3閾值時停止輔助設備的驅動，所以可以防止由輔助設備的驅動造成高壓電池處於深放電狀態，進而可以防止高壓電池的損壞。
圖1是表示電動汽車構成的概略圖。圖2是表示在圖1的電動汽車中控制裝置的控制內容(動作)的流程圖。圖3是對本發明的剩餘能量的變化和現有技術的剩餘能量變化進行比較的曲線。
具體實施例方式以下，基於附圖對本發明的一個實施方式詳細地進行說明。圖1表示表示電動汽車構成的概略圖，圖2表示圖1的電動汽車中的控制裝置的控制內容(動作)的流程圖，圖3表示對本發明的剩餘能量的變化和現有技術的剩餘能量的變化進行比較的曲線。如圖1所示，電動汽車10具有由三相直流電動機構成的驅動電動機11。驅動電動機11經由齒輪系12與驅動軸13連接，在驅動軸13的兩端分別可整體旋轉地設置一對前輪14a。另外，電動汽車10具有一對後輪14b，本實施方式涉及的電動汽車10為具有各前輪14a、各後輪14b的四輪汽車。這樣，電動汽車10採用由驅動電動機11對各前輪1 進行驅動的前輪驅動方式。但是，作為本發明中的驅動電動機，也可以使用PM電動機及無刷 DC電動機等其他形式的電動機。在電動汽車10上搭載作為驅動電動機11的電源起作用的高壓電池15，該高壓電
4池15例如為電壓控制範圍為^OV 380V的鋰離子二次電池。但是，作為本發明中的高壓電池，也可以使用鎳氫二次電池或電氣雙重電容器等蓄電體。驅動電動機11與逆變器16電氣連接，在逆變器16和高壓電池15之間分別電氣連接一對通電線纜17、18。驅動電動機11具有作為電動發電機(M/G)的功能，可以作為驅動源及發電機而進行驅動，在將驅動電動機11作為驅動源進行驅動時，由逆變器16將來自高壓電池15的直流電流變換為交流電流，並將變換後的交流電流向驅動電動機11供給。另一方面，在將驅動電動機11作為發電機進行驅動時，由逆變器16將來自驅動電動機11的交流電流變換為直流電流，並將變換後的直流電流向高壓電池15供給。此外，在與高壓電池15連接的各通電線纜17、18上分別設置一對主繼電器19。高壓電池15經由各通電線纜17、18及DC/DC變壓器20與低壓電池21電氣連接。 作為低壓電池21，例如使用電壓控制範圍為IOV 14V的鉛蓄電池，低壓電池21作為逆變器16、DC/DC變壓器20、各控制單元30、40、車載充電器M等的電源而使用。在低壓電池21和DC/DC變壓器20之間電氣連接輔助設備22。在這裡，所謂輔助設備22，是動力轉向泵、制動器用負壓泵、刮水器裝置用電動機、前照燈等(均未圖示)以低電壓驅動的車載設備，輔助設備22通過由DC/DC變壓器20降壓後的電力(約14. 5V)驅動。另外，由DC/DC變壓器20降壓後的電力也向低壓電池21供給，這樣，可以對低壓電池 21進行充電。為了對電動汽車10進行集中控制，在電動汽車10上搭載車輛控制單元30。向車輛控制單元30中輸入車速傳感器、加速器開關、制動器開關等(均未圖示)的各種車輛信息信號，並且還輸入輔助設備22的動作信息信號，即表示輔助設備22是否正在工作的信號。並且，車輛控制單元30基於各種車輛信息信號及輔助設備22的動作信息信號等，執行規定的運算處理，對各主繼電器19進行0N/0FF控制，或者向DC/DC變壓器20及逆變器16 等輸出控制信號。為了控制高壓電池15的充放電，在電動汽車10上搭載B⑶(電池控制單元)40。 在B⑶40設置剩餘能量檢測部41，剩餘能量檢測部41監視高壓電池15的電壓、電流、氛圍氣體溫度等，並基於這些檢測高壓電池15的剩餘能量S0C。並且，BCU 40基於由剩餘能量檢測部41檢測出的剩餘能量(檢測信號)S0C,對高壓電池15的輸出電壓及輸出電流進行控制。在這裡，本發明的控制裝置由車輛控制單元30及B⑶40構成。在電動汽車10上構築由CAN等構成的通信網絡50。通信網絡50與車輛控制單元 30、B⑶40、DC/DC變壓器20、逆變器16等彼此電氣連接。通信網絡50容許在連接到該通信網絡50上的各部件間進行信息信號的接收發送。在車輛控制單元30中設有閾值存儲部31及驅動狀態切換部32。在閾值存儲部 31中分別存儲用於與來自BCU 40中設置的剩餘能量檢測部41的檢測信號進行比較的第1 閾值SLl、比第1閾值SLl小的第2閾值SL2、比第2閾值SL2小的第3閾值SL3 (SLl > SL2 > SL3)。各閾值SL1、SL2、SL3與剩餘能量SOC —起被讀入驅動狀態切換部32中。向驅動狀態切換部32中輸入剩餘能量SOC及各閾值SL1、SL2、SL3，驅動狀態切換部32對讀入的剩餘能量SOC和各閾值SL1、SL2、SL3進行比較，並根據該比較結果切換驅動電動機11及輔助設備22的驅動狀態。具體地，驅動狀態切換部32切換驅動電動機11及輔助設備22的驅動狀態，以成為下述所示的第1、第2及第3狀態。
作為第1狀態，是在高壓電池15的剩餘能量SOC低於第1閾值SLl的情況下，切換至「輸出扭矩降低控制/輔助設備繼續控制」，即容許輔助設備22的驅動，並且使向驅動電動機11輸出的電力逐漸變小。這樣，車輛控制單元30控制為，容許輔助設備22的驅動， 並且逐漸減弱驅動電動機11的輸出扭矩。作為第2狀態，是在高壓電池15的剩餘能量SOC低於第2閾值SL2的情況下，切換至「驅動電動機停止控制/輔助設備繼續控制」，即容許輔助設備22的驅動，並且停止向驅動電動機11供給電力。這樣，車輛控制單元30被控制為，容許輔助設備22的驅動，並且停止驅動電動機11的驅動。作為第3狀態，是在高壓電池15的剩餘能量SOC低於第3閾值SL3的情況下，切換為「輔助設備停止控制/系統電源斷開控制」，即停止向輔助設備22供給電力，並將電動汽車10的系統電源斷開。這樣，車輛控制單元30被控制為，停止輔助設備22的驅動，並且切斷電動汽車10的系統電源。在這裡，第3閾值SL3是為了保護高壓電池15而不會進入深放電狀態的閾值，為高壓電池15的剩餘能量SOC的下限值。為了使用工業電源51(AC200V等)對高壓電池15進行充電，在電動汽車10上設置作為電源連接部的充電口 52。充電口 52具有一對連接端子53，各連接端子53與車載充電器M電氣連接。在與工業電源51連接而使用的充電線纜55上一體地設有連接器56，在連接器56上設有與充電口 52的各連接端子53相對應的一對連接端子57。在車載充電器M的與充電口 52的相反側，分別電氣連接各通電線纜17、18。這樣，通過在充電口 52上連接連接器56，可以經由充電器M及各通電線纜17、18，從工業電源51向高壓電池15供給電力。在這裡，在由工業電源51對高壓電池15充電時，經由車載充電器M、各通電線纜17、18及DC/DC變壓器20，低壓電池21也被充電。此外，車載充電器M與通信網絡50電氣連接，並由車輛控制單元30控制。下面，對上述形成的電動汽車10中的控制裝置(車輛控制單元30及B⑶40)的控制內容(動作內容)，使用圖2及圖3詳細地進行說明。在這裡，圖2所示的控制邏輯為， 在對未圖示的點火開關進行接通操作，電動汽車10的系統電源接通之後，每隔規定的控制周期(例如每10分鐘)而重複執行。如圖2所示，如果在步驟Sl中開始控制邏輯(起動)，則在步驟S2中，剩餘能量檢測部41檢測剩餘能量S0C。然後在步驟S3中，驅動狀態切換部32讀入剩餘能量SOC和第 1閾值SL1，並判定剩餘能量SOC是否低於第1閾值SL1。在步驟S3中判定為是的情況下， 進入步驟S4，在步驟S3中判斷為否的情況下，進入步驟S9。在步驟S4中，在剩餘能量SOC減少並低於第1閾值SLl時，將之前為通常控制的驅動電動機11及輔助設備22，通過驅動狀態切換部32切換至「輸出扭矩降低控制/輔助設備繼續控制」(參照圖3中切換點Pl)。這樣，輔助設備22可以與之前同樣地驅動，即可以繼續輔助駕駛員的駕駛操作及制動操作等。另一方面，驅動電動機11的輸出扭矩逐漸減弱。這時，如圖3的「輸出扭矩降低控制/輔助設備繼續控制區域」所示，因為抑制對驅動電動機11的電力供給，所以剩餘能量SOC的降低率(曲線的傾斜)稍微變緩。在這裡，因為驅動電動機11的輸出扭矩逐漸變弱，所以駕駛員可以沒有不適感地繼續對電動汽車10進行駕駛操作。另外，為了向駕駛員通知已切換至「輸出扭矩降低控制 /輔助設備繼續控制」，例如可以使設置在儀錶盤上的警示燈(未圖示)點亮，或者也可以倒計時顯示可以對驅動電動機11進行驅動的剩餘時間，在這種情況下，可以向駕駛員有效地通知對高壓電池15進行充電的定時。在步驟S5中，驅動狀態切換部32讀入剩餘能量SOC和第2閾值SL2，並判定剩餘能量SOC是否低於第2閾值SL2。在步驟S5中判定為是的情況下進入步驟S6，在步驟S5 中判定為否的情況下進入步驟S9。在步驟S6中，在剩餘能量SOC減少並低於第2閾值SL2時，將之前的「輸出扭矩降低控制/輔助設備繼續控制」的驅動電動機11及輔助設備22，通過驅動狀態切換部32切換至「驅動電動機停止控制/輔助設備繼續控制」(參照圖3中切換點P2)。這樣，輔助設備22可以和之前同樣地驅動，驅動電動機11的驅動被停止。這時，如圖3的「驅動電動機停止控制/輔助設備繼續控制區域」所示，因為沒有向驅動電動機11供給電力，所以剩餘能量SOC的降低率變得更緩。在這裡，也可以將已切換至「驅動電動機停止控制/輔助設備繼續控制」的情況通過使警示燈(未圖示)點亮而向駕駛員通知。在步驟S7中，驅動狀態切換部32讀入剩餘能量SOC和第3閾值SL3，並判定剩餘能量SOC是否低於第3閾值SL3。在步驟S7中判定為是的情況下進入步驟S8，在步驟S7 中判定為否的情況下進入步驟S9。 在步驟S8中，在剩餘能量SOC減少並低於第3閾值SL3時，將之前「驅動電動機停止控制/輔助設備繼續控制」的驅動電動機11及輔助設備22，通過驅動狀態切換部32切換至「輔助設備停止控制/系統電源斷開控制」(參照圖3中切換點P3)。這樣，輔助設備 22的驅動也被停止，並且系統電源斷開。這時，如圖3的「輔助設備停止控制/系統電源斷開控制區域(深放電區域)」所示，因為不向驅動電動機11及輔助設備22供給電力，所以幾乎沒有剩餘能量SOC的消耗，可以防止高壓電池15處於深放電狀態。然後在步驟S9中，執行使本控制邏輯最終結束的處理。此外，在步驟S3中判定為否的情況下，步驟S3的處理前的「通常控制」繼續執行。在步驟S5中判定為否的情況下， 步驟S5的處理前的「輸出扭矩降低控制/輔助設備繼續控制」繼續執行。在步驟S7中判定為否的情況下，步驟S7的處理前的「驅動電動機停止控制/輔助設備繼續控制」繼續執行。在這裡，圖3中的標號T表示停止驅動電動機11的驅動後，可以驅動輔助設備22 的時間(輔助設備可驅動時間)。另外，圖3的標號P4表示根據上述的現有技術中的控制邏輯的驅動電動機及輔助設備的停止點(同時停止點)。在現有技術的控制邏輯中，驅動電動機及輔助設備均在同時停止點P4停止，但在本發明的控制邏輯中，在切換點P2和切換點 P3之間，可以確保比較長的輔助設備可驅動時間T，在此期間，可以僅使輔助設備22驅動。如上述所詳述，根據本發明的實施方式所涉及的電動汽車的控制裝置，設置閾值存儲部31，其存儲大小2個閾值SL1、SL2 (第1閾值SLl >第2閾值SL2)，並設置驅動狀態切換部32，其在來自剩餘能量檢測部41的剩餘能量SOC低於第1閾值SLl時，容許輔助設備22的驅動，同時減弱驅動電動機11的輸出扭矩，在來自剩餘能量檢測部41的剩餘能量 SOC低於第2閾值SL2時，容許輔助設備22的驅動，同時停止向驅動電動機11供給電力。因此，在高壓電池15的剩餘能量SOC變少時，驅動輔助設備22，並且減弱向驅動電動機11的輸出扭矩，然後可以停止向驅動電動機11供給電力。因此，即使電動汽車10由於高壓電池15的剩餘能量SOC變少而陷入不能行駛的狀態，也可以繼續驅動輔助設備22。 這樣，即使在正行駛於下坡的中途等，高壓電池15的剩餘能量SOC變少，也不會減弱輔助駕駛員操作的輔助設備22的驅動，進而不會使駕駛員不安。另外，根據本實施方式涉及的電動汽車的控制裝置，因為在閾值存儲部31中存儲比第2閾值SL2小且成為高壓電池15的剩餘能量SOC的下限值的第3閾值SL3，驅動狀態切換部32在剩餘能量SOC低於第3閾值SL3時停止輔助設備22的驅動，所以可以防止由輔助設備22的驅動造成高壓電池15處於深放電狀態，進而可以防止高壓電池15的損壞。本發明並不限定於上述的實施方式，當然可以在不脫離其主旨的範圍內進行各種變更。例如，在上述實施方式中，作為電動汽車舉出了僅由驅動電動機11進行驅動的電動汽車10，並在該電動汽車10中搭載了本發明涉及的控制裝置(車輛控制單元30及BCU 40)，但本發明並不限於此，本發明也可以應用於具有內燃機和驅動電動機這2個驅動系統的電動汽車即所謂混合動力汽車所搭載的控制裝置中。另外，在上述實施方式中，本發明應用於驅動各前輪14a的前輪驅動方式的電動汽車10中，但本發明並不限於此，也可以應用於驅動各後輪的後輪驅動方式的電動汽車、 及驅動前後輪的四輪驅動方式的電動汽車中。
權利要求
1.一種電動汽車的控制裝置，其對來自高壓電池的電力進行控制而對驅動電動機及輔助設備進行驅動，其特徵在於，具有剩餘能量檢測部，其檢測所述高壓電池的剩餘能量；閾值存儲部，其存儲用於與來自所述剩餘能量檢測部的檢測信號進行比較的第1閾值、以及比所述第1閾值小的第2閾值；以及驅動狀態切換部，其對所述檢測信號和所述第1、第2閾值進行比較，對應於比較結果， 切換所述驅動電動機及所述輔助設備的驅動狀態，所述驅動狀態切換部，在所述檢測信號低於所述第1閾值時，容許所述輔助設備的驅動，並且減弱所述驅動電動機的輸出扭矩，在所述檢測信號低於所述第2閾值時，容許所述輔助設備的驅動，並且停止向所述驅動電動機供給電力。
2.根據權利要求1所述的電動汽車的控制裝置，其特徵在於，在所述閾值存儲部中存儲比所述第2閾值小、且成為所述高壓電池的剩餘能量下限值的第3閾值，所述驅動狀態切換部在所述檢測信號低於所述第3閾值時，停止所述輔助設備的驅動。
全文摘要
本發明涉及一種電動汽車的控制裝置，即使高壓電池的剩餘能量變少，其也繼續驅動輔助設備。其設有存儲大小2個閾值SL1、SL2(第1閾值SL1＞第2閾值SL2)的閾值存儲部(31)，並設有驅動狀態切換部(32)，該驅動狀態切換部(32)在來自剩餘能量檢測部(41)的剩餘能量SOC低於第1閾值SL1時，容許輔助設備(22)的驅動，且減弱驅動電動機(11)的輸出扭矩，在來自剩餘能量檢測部(41)的剩餘能量SOC低於第2閾值SL2時，容許輔助設備(22)的驅動，並且停止向驅動電動機(11)供給電力。
文檔編號B60L11/18GK102161319SQ201110041248
公開日2011年8月24日 申請日期2011年2月17日 優先權日2010年2月17日
發明者大伴洋祐, 瀬田至 申請人:富士重工業株式會社