DE102011086058B4

DE102011086058B4 - Ausgangsleistungssteuerungseinheit in Elektrofahrzeug

Info

Publication number: DE102011086058B4
Application number: DE102011086058.4A
Authority: DE
Inventors: Takashi Sone; Toshiyuki Cho; Tomokazu Sakamoto
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2010-11-30
Filing date: 2011-11-10
Publication date: 2022-01-20
Anticipated expiration: 2031-11-11
Also published as: ITTO20111087A1; CN102658780A; JP5301520B2; CN102658780B; JP2012120290A; KR20120059375A; DE102011086058A1; KR101359809B1

Abstract

Ausgangsleistungssteuerungseinheit in einem Elektrofahrzeug (1), die aufweist:eine Batterie (36), die elektrischen Strom an einen Motor (23), der als eine Antriebsquelle des Fahrzeugs (1) dient, zuführt,einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (91), der eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs erfasst,einen Temperatursensor (92), der eine Temperatur der Batterie (36) erfasst,eine Steuerung (71), welche die Menge des elektrischen Stroms, die von der Batterie (36) an den Motor (23) zugeführt wird, auf der Basis eines Kennfelds mit Ausgangsleistungswerten an den Motor (23), die gemäß der Fahrzeuggeschwindigkeit festgelegt sind, steuert,wobei das Kennfeld ein normales Kennfeld, das verwendet wird, wenn eine Temperatur der Batterie gleich oder höher als eine vorgegebene Temperatur ist, und ein kaltes Kennfeld hat, das verwendet wird, wenn die Temperatur der Batterie niedriger als die vorgegebene Temperatur ist,wobei die Steuerung (71) die Entladestromsteuerung für die Batterie (36) unter Verwendung des kalten Kennfelds durchführt, wenn die Temperatur der Batterie (36) beim Start des Motors (23) niedriger als eine vorgegebene Temperatur ist, und die Steuerung (71) dann, wenn die Temperatur der Batterie (36) während des Fahrens danach auf gleich oder höher als die vorgegebene Temperatur steigt, das Umschalten von dem kalten Kennfeld auf das normale Kennfeld nur durchführt, nachdem die Fahrzeuggeschwindigkeit nahezu null wird.

Description

Technisches Gebiet
Diese Erfindung betrifft eine Ausgangsleistungssteuerungseinheit in einem Elektrofahrzeug, das mit einem Motor ausgestattet ist, wie etwa einen Elektroroller, und insbesondere eine Ausgangsleistungssteuerungseinheit zum Steuern der Motorausgangsleistung entsprechend den Temperaturcharakteristiken einer Batterie, die in einem kalten Klima verwendet wird.
Ein Elektrofahrzeug ist mit einem Motor zum Antreiben der Drehung einer Achse und einer Batterie für eine elektrische Stromversorgung des Motors versehen. In dem Elektrofahrzeug, das den Motor als eine Antriebsquelle verwendet, speichert eine Steuerung ein Kennfeld (normales Kennfeld) für die Verwendung einer Fahrzeuggeschwindigkeit, den Grifföffnungsgrad und ähnliches als Parameter zum Steuern der Entladestromrate von der Batterie zu dem Motor, und die Steuerung steuert die Ausgangsleistung des Motors auf der Basis des Kennfelds.
In Bezug auf das Elektrofahrzeug ist die Batterie im Fall der Verwendung in einem kalten Klima, in dem die Außenlufttemperatur 0°C oder niedriger ist, in einem Niedertemperaturzustand, und wenn die Motorausgangsleistungssteuerung unter Verwendung des normalen Kennfelds in diesem Zustand durchgeführt wird, kann aufgrund einer Begrenzung der Entladekapazität der Batterie möglicherweise ein Überentladungsereignis und/oder ähnliches auftreten, um einen frühzeitigen Batterieausfall zu bewirken.
Andererseits beschreibt JP 3 929 387 B2 die Struktur eines Elektrofahrzeugs mit Temperaturerfassungseinrichtungen zum Erfassen einer Temperatur der Batterie und der elektrische Stromladungs-/Entladungssteuerungseinrichtung zum Steuern der Entladung von elektrischem Strom, um zu verhindern, dass er eine obere Grenze für den elektrischen Entladestrom überschreitet, der gemäß einer erfassten Temperatur variiert, wenn die erfasste Temperatur gleich oder niedriger als eine vorgegebene Temperatur ist, wobei eine Batterietemperatur erfasst wird, und wenn sie niedrig ist, die Entladestromkapazität im Vergleich dazu, wenn sie eine Normaltemperatur ist, begrenzt ist, um das Fließen eines hohen Stroms in kalten Umgebungen zu unterbinden, um eine Verringerung der Anschlussspannung der Batterie zu verhindern.
DE 102 94 242 T5 offenbart eine Antriebseinheit für ein Fahrzeug, das einen Generatormotor benutzt, der durch einen von einem Sammler bzw. Kondensator zugeführten elektrischen Strom aktiviert wird, um ein Fahrzeug anzutreiben, und der eine in einem Fahrzeug antreibende Brennkraftmaschine unterstützt. Die Antriebseinheit enthält insbesondere einen Temperaturdetektor, einen Stromwertdetektor, einen Rechner und einen Stromwertbestimmer. Der Temperaturdetektor erfasst eine Temperatur des Sammlers. Der Stromwertdetektor erfasst den Stromwert, der in den Sammler eingegeben und aus diesem ausgegeben wird. Der Rechner berechnet einen zulässigen Stromwert, der in den Sammler eingegeben und aus diesem ausgegeben werden kann, auf der Basis einer Differenz zwischen einer Temperatur des Sammlers und einer vorbestimmten oberen Grenztemperatur, wenn die Temperatur des Sammlers eine Schwellentemperatur überschreitet. Der Stromwertbestimmer bestimmt, ob der Stromwert, der in den Sammler eingegeben und aus diesem ausgegeben wird, den zulässigen Stromwert überschreitet oder nicht. Der Befehlswertkorrektor verringert einen Drehmomentbefehlswert des Generatormotors, wenn der Stromwertbestimmer bestimmt, dass der Stromwert, der in den Sammler eingegeben und aus diesem ausgegeben wird, den zulässigen Stromwert überschreitet.
Für die Motorausgangsleistungssteuerung basierend auf einem Kennfeld ist eine Möglichkeit, die Entladestromkapazität zu begrenzen, die Verwendung eines kalten Kennfelds statt des normalen Kennfelds, wenn die Temperatur der Batterie niedrig ist.
In diesem Fall steigt, nachdem das Elektrofahrzeug bei einer niedrigen Temperatur der Batterie gestartet ist, während die Batterie während des Fahrens unter der Ausgangsleistungssteuerung basierend auf dem kalten Kennfeld zunehmend entladen wird, die Temperatur der Batterie. Dann, nachdem die Temperatur steigt, wird bevorzugt, das normale Kennfeld ohne Entladestromkapazitätsgrenze zu verwenden, weil es eine schnelle Antwort auf den Grifföffnungsgrad des für die Einstellung der Ausgangsleistung betätigten Griffs bietet.
Wenn jedoch das Umschalten von dem kalten Kennfeld auf das normale Kennfeld während des Fahrens stattfindet, kann der Fahrer sich möglicherweise bei einer Änderung der Motorausgangsleistung unbehaglich führen. Wenn das Umschalten von dem kalten Kennfeld auf das normale Kennfeld zum Beispiel während des Fahrens stattfindet, wird vorhergesagt, dass die Fahrzeugantriebskraft plötzlich zunehmen wird, um dem Fahrer ein unbehagliches Gefühl zu geben, obwohl der Grifföffnungsrad nicht geändert wird.
Mit anderen Worten gib es ein technisches Problem, dass das Ändern des Motorleistungsausgangs durch Umschalten zwischen den Kennfeldern einfach basierend auf Batterietemperaturen nicht geeignet ist für die Motorleistungsausgangssteuerung.
Auch hat eine in der Batterie enthaltene Li-Ionenbatterie einen inneren Scheinwiderstand, der bei einer niedrigen Temperatur oder Verschlechterung steigt. Wenn ein elektrischer Ausgangsstrom bei Raumtemperaturen und unter nagelneuen Bedingungen erforderlich ist, kann aus diesem Grund möglicherweise eine höhere Spannung als eine zulässige Spannungsgrenze entwickelt werden, um einen Entladungsstopp einzuleiten.
Die vorliegende Erfindung wurde bei Kenntnis der vorgenannten Umstände gemacht und stellt eine Ausgangsleistungssteuereinheit in einem Elektrofahrzeug bereit, die fähig ist, das Umschalten zwischen Kennfeldern in einer derartigen Weise durchzuführen, dass eine reibungslose Änderung der Motorausgabe während des Fahrens erreicht wird, wenn die Batterietemperatur steigt.
[Lösung des Problems]
Um diese Aufgabe zu lösen, hat die Erfindung gemäß Anspruch 1 ein erstes Merkmal, dass eine Ausgangsleistungssteuerungseinheit in einem Elektrofahrzeug umfasst: eine Batterie (36) zum Zuführen von elektrischem Strom an einen Motor (23), der als eine Antriebsquelle des Fahrzeugs dient, einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (91), der eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs (Fahrzeuggeschwindigkeit) erfasst, einen Temperatursensor (92), der eine Temperatur der Batterie (36) erfasst, eine Steuerung (71) zum Steuern der Menge des elektrischen Stroms, die von der Batterie (36) an den Motor (23) zugeführt wird, auf der Basis eines Kennfelds mit Ausgangsleistungswerten an den Motor (23), die gemäß der Fahrzeuggeschwindigkeit festgelegt sind, und wobei das Kennfeld ein normales Kennfeld, das verwendet wird, wenn eine Temperatur der Batterie (36) gleich oder höher als eine vorgegebene Temperatur ist, und ein kaltes Kennfeld hat, das verwendet wird, wenn die Temperatur der Batterie (36) niedriger als die vorgegebene Temperatur ist,
wobei die Steuerung (71) die Entladestromsteuerung für die Batterie (36) unter Verwendung des kalten Kennfelds durchführt, wenn die Temperatur der Batterie (36) beim Start des Motors (23) niedriger als eine vorgegebene Temperatur ist, und die Steuerung (71) dann, wenn die Temperatur der Batterie (36) während des Fahrens danach auf gleich oder höher als die vorgegebene Temperatur steigt, das Umschalten von dem kalten Kennfeld auf das normale Kennfeld nur durchführt, nachdem die Fahrzeuggeschwindigkeit nahezu null wird.
Die Erfindung gemäß Anspruch 2 hat ein zweites Merkmal, dass die Batterie (36) in der Ausgangsleistungssteuerungseinheit in einem Elektrofahrzeug gemäß Anspruch 1 mehrere Zellen umfasst, und die Temperatur der Batterie (36), die für das Umschalten des Kennfelds durch die Steuerung (71) verwendet wird, durch eine Zelle mit einer niedrigsten Temperatur der mehreren Zellen dargestellt wird.
Die Erfindung gemäß Anspruch 3 hat ein drittes Merkmal, dass das normale Kennfeld in der Ausgangsleistungssteuerungseinheit in einem Elektrofahrzeug gemäß Anspruch 1 mehrere Entladestromcharakteristiken hat und entsprechend einem Zustand der Batterie einem Übergang unterzogen wird.
Die Erfindung gemäß Anspruch 4 hat ein viertes Merkmal, dass das normale Kennfeld in der Ausgangsleistungssteuerungseinheit in einem Elektrofahrzeug gemäß Anspruch 3 ein leeres Kennfeld mit einer geringeren Entladestromcharakteristik als der des kalten Kennfelds hat, und wenn ein Übergang zu dem leeren Kennfeld vorgenommen wird, wird ab dieser Zeit kein Übergang auf ein anderes Kennfeld durchgeführt.
Da gemäß dem ersten Merkmal die Menge des von der Batterie (36) an den Motor (23) zugeführten elektrischen Leistung basierend auf dem kalten Kennfeld gesteuert wird, ist es möglich, die Verschlechterung der Batterie (36) beim Kaltstart (während des Fahrens) zum minimieren. Und auch, wenn die Temperatur der Batterie (36) unter der Steuerung basierend auf dem kalten Kennfeld eine vorgegebene Temperator oder höher wird, wird die Steuerung basierend auf dem kalten Kennfeld wie sie ist durchgeführt, ohne auf das normale Kennfeld umzuschalten. Aufgrund dessen ist es möglich, zu verhindern, dass das Umschalten zwischen Kennfeldern, während das Kaltstart-Fahrzeug sich bewegt, eine Verringerung des Antriebsgefühls verursacht.
Da das Umschalten von dem kalten Kennfeld auf das normale Kennfeld nur durchgeführt wird, nachdem die Fahrzeuggeschwindigkeit näher an „null“ war, kann das Umschalten zwischen Kennfeldern, während das Kaltstartfahrzeug sich bewegt, verhindert werden, und es ist möglich, die Kennfelder umzuschalten, um eine reibungslose Motorausgangsleistungsänderung vorzunehmen.
Gemäß dem zweiten Merkmal wird die Temperatur der Batterie (36), die für das Umschalten des Kennfelds verwendet wird, durch eine Zelle mit einer niedrigsten Temperatur aus den mehreren Zellen, welche die Batterie (36) bilden, dargestellt. Als ein Ergebnis können die Entladestromcharakteristiken entsprechend der Zelle mit der niedrigsten Temperatur geändert werden, um zur Verhinderung der Verschlechterung des gesamten Moduls in der Batterie (36) zu führen.
Da gemäß dem dritten Merkmal mehrere Kennfelder hergestellt werden, die mehrere Entladestromcharakteristiken haben, kann die für die Betriebssituation geeignete Präzisionssteuerung implementiert werden, wodurch die Verschlechterung der Batterie verhindert wird.
Selbst wenn die Kapazität der Batterie (36) nahezu null wird, kann gemäß dem vierten Merkmal eine vorher festgelegte minimale Fahrtstrecke (z.B. 100) bereitgestellt werden, weil das normale Kennfeld das leere Kennfeld hat.

[1] 1 ist eine Außenansicht, die ein Elektromotorrad darstellt, das mit einer Ausgangsleistungssteuerungseinheit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist.
[2] 2 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau einer Ausgangsleistungssteuerungseinheit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
[3] 3 ist ein Diagramm, das die Antriebskraft-Fahrzeuggeschwindigkeitscharakteristiken mehrerer Kennfelder zeigt, zwischen denen in der Ausgangsleistungssteuerungseinheit umgeschaltet wird.
[4] 4 ist ein Flussdiagramm, das die Schritte des Umschaltens der Kennfelder in der Ausgangsleistungssteuerungseinheit zeigt.

Ein Beispiel für Ausführungsformen einer Ausgangsleistungssteuerungseinheit in einem Elektromotorfahrrad gemäß der vorliegenden Erfindung wird unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
1 ist ein linkes Seitendiagramm, das ein Beispiel für ein Elektrofahrzeug darstellt, das mit einer Ausgangsleistungssteuerungseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist. Das Elektrofahrzeug 1 ist ein Motorrad vom Rollertyp mit einem Fußtrittboden, in dem jeder der Bestandteile direkt oder indirekt durch ein anderes Element an dem Fahrzeugkarosserierahmen F befestigt ist.
In 1 umfasst der Fahrzeugkarosserierahmen F ein Kopfrohr 26, das einem Vorderabschnitt entspricht, einen Abwärtsrahmen 27 mit einem führenden Ende, das mit dem Kopfrohr 26 verbunden ist und einem hinteren Ende, das sich nach unten erstreckt, einem Paar von Untergestellen 28, die mit einem unteren Abschnitt des Abwärtsrahmens 27 verbunden sind und jeweils von dort an linken und rechten Punkten in der Fahrzeugbreitenrichtung verzweigen, um sich in Richtung der Rückseite der Fahrzeugkarosserie zu erstrecken, und Hinterrahmen 29, die sich von den Untergestellen 28 in einer Aufwärts- und Rückwärtsrichtung der Fahrzeugkarosserie erstrecken. Das Kopfrohr 26 hält eine Lenkwelle 20 drehbar. Eine Lenkstange 25 ist mit der Oberseite der Lenkwelle 20 verbunden, während eine Vordergabel 24, die das Vorderrad VR hält, mit der Unterseite der Lenkwelle 20 verbunden ist.
Griffe sind jeweils auf den Außenenden der Lenkstange 25 montiert, und der an der rechten Stelle der Lenkstange 25 montierte Griff ist von der Vorderseite des Elektrofahrzeugs gesehen derart strukturiert, dass er fähig ist, sich zu drehen, um zuzulassen, dass die Ausgangsleistung des Motors entsprechend einem Griffwinkel eingestellt wird.
Eine Vorderstrebe 50 einschließlich eines Rohrs ist mit dem Vorderabschnitt des Kopfrohrs 26 verbunden. Ein Scheinwerfer 51 ist an einem Vorderende der Vorderstrebe 50 befestigt. Ein Vordergepäckträger 19 wird von einer Halterung 57 über dem Scheinwerfer 51 gehalten.
Eine Schwingenplatte 30, die sich in Richtung der Rückseite der Fahrzeugkarosserie erstreckt, ist mit einem Zwischenbereich des Fahrzeugkarosserierahmens F zwischen dem Untergestell 28 und dem Hinterrahmen 29 verbunden. Eine Schwingenachse 32, die sich in der Fahrzeugbreitenrichtung erstreckt, ist auf der Schwingenplatte 30 angeordnet und hält den Schwingarm 22, um zuzulassen, dass er vertikal schwingt. Ein Elektromotor 23 ist als eine Fahrzeugleistungsquelle auf dem Schwingarm 22 bereitgestellt. Die Ausgangsleistung des Motors 23 wird auf eine Hinterradachse 21 übertragen, um das Hinterrad HR anzutreiben, das von der Hinterradachse 21 gehalten wird. Beachten Sie, dass ein Gehäuse einschließlich der Hinterradachse 21 und des Hinterrahmens 29 durch eine hintere Aufhängung 33 miteinander verbunden sind. Ein Seitenständer 31, der die Fahrzeugkarosserie während des Parkens hält, ist drehbar an einer unteren Verlängerung der Schwingenplatte 30 befestigt, und ein Hauptständer 34 ist an der Unterseite des Schwingenarms 22 befestigt.
Eine Hochspannungshauptbatterie 36 (z.B. Nennspannung 72 Volt) mit mehreren Batteriezellen, die in ein Batteriegehäuse 37 eingebaut sind, ist auf dem Untergestell 28 montiert. Ein Vorderabschnitt der Hauptbatterie 36 ist durch eine Verbindungsleitung 65 mit einem Kanal 64 zum Einleiten von Luft als ein Batteriekühlungsluftstrom in das Batteriegehäuse 37 verbunden. Ein Luftfilter 68 ist über eine Verbindungsleitung 66 auf dem Kanal 64 angeordnet. Das Luftfilter 68 ist ungefähr in der gleichen vertikalen Position angeordnet wie das Kopfrohr 26.
Ein Kanal 69 ist mit einem hinteren Abschnitt des Batteriegehäuses 37 verbunden, während ein hinterer Abschnitt des Kanals 69 mit einem Kühlventilator 70, der die Luftblaseinrichtung ist, verbunden ist. Der Kühlventilator 70 ist entlang der Hinterrahmen 29 angeordnet, die sich von den Unterrahmen 28 schräg nach oben und nach hinten erstrecken. Der Kühlventilator 70 ist vorzugsweise ein Siroccoventilator, der aufgebaut ist, um fähig zu sein, sich in der umgekehrten Richtung zu drehen, um die Richtung des Luftstroms durch den Kanal 64, die Verbindungsleitungen 65, 66 und den Kanal 69 in das Batteriegehäuse 37 umzukehren.
Der aufnehmende Verbinder 78 ist auf den Hinterrahmen 29 angeordnet und kann mit einem Zuführungsverbinder gekoppelt werden, der mit einem Ladekabel verbunden ist, das sich von einem externen Batterieladegerät zum Aufladen der Hauptbatterie 36 erstreckt. Ein hinterer Gepäckträger 59 und ein Rücklicht 52 sind ferner auf den Hinterrahmen 29 bereitgestellt.
Ein Gepäckkasten 38 ist zwischen einem Paar der linken und rechten Hinterrahmen 29 angeordnet. Eine Niederspannungssubbatterie 40, (Nennspannung von z.B. 12 Volt), die von der Hauptbatterie 36 geladen wird, ist in einem unteren Gepäckkastenabschnitt 38a, der von dem Gepäckkasten 38 nach unten vorsteht, untergebracht. Ein Fahrersitz 39, der auch als ein Deckel des Gepäckkastens 38 dient, ist über dem Gepäckkasten 38 angeordnet.
Der Fahrzeugkarosserierahmen F ist mit einer Fahrzeugkarosserieverkleidung aus synthetischem Harz bedeckt. Die Fahrzeugkarosserieverkleidung umfasst eine Lenkstangenverkleidung 56, eine Frontverkleidung 42, die Beinabschirmung 43, den Fußtrittboden 44, die Vorderseitenverkleidung 45, die untere Verkleidung 46, die vordere Verkleidung 47 unter dem Sitz, die Seitenverkleidungen 48 und eine hintere Verkleidung 49.
Die Frontverkleidung 42 bedeckt die Vorderseite des Kopfrohrs 26, die Vorderstrebe 50 und ähnliches. Die Beinabschirmung 43 grenzt an die Frontverkleidung 42 an und ist vor den Beinen des Fahrers, der auf dem Fahrersitz 39 sitzt, angeordnet, um die Seiten des Kopfrohrs 26, den Kanal 64 und die Verbindungsleitung 66, die dem Fahrersitz 39 gegenüber liegen, zu bedecken. Der Trittbrettboden 44 grenzt an einen unteren Abschnitt der Beinabschirmung 43 an, während die Bodenseitenverkleidung 45 an den Fußtrittboden 44 angrenzt. Der Fußtrittboden 44 bedeckt das Batteriegehäuse 37 von oben, während die Bodenseitenverkleidung 45 das Untergestell 28 und das Batteriegehäuse 37 auf den linken und rechten Seiten der Fahrzeugkarosserie bedeckt.
Die untere Verkleidung 46 erstreckt sich zwischen den unteren Rändern der linken und rechten Bodenseitenverkleidungen 45. Die vordere Verkleidung 47 unter dem Sitz erstreckt sich von dem hinteren Ende des Fußtrittbodens 44 nach oben, um die Vorderseite des Gepäckkastens 38 zu bedecken. Ein Paar der linken und rechten Seitenabdeckungen 48 grenzt an die entgegengesetzten Seiten der vorderen Verkleidung 47 unter dem Sitz an, um die linken und rechten Seiten des Gepäckkastens 38 zu bedecken. Die hintere Abdeckung 49 bedeckt das Hinterrad HR von oben und grenzt an die Seitenverkleidungen 48 an.
2 ist ein Blockdiagramm, das das elektrische System eines Elektrofahrzeugs zeigt, das die Ausgangsleistungssteuerungseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst.
Eine Steuerung 71 umfasst eine Stromantriebseinheit (PDU) und eine Steuereinheit (ESG) zum Antreiben des Motors 23 und ist durch eine Sicherung 72 und einen ersten Relaisschalter 73 mit einem Plusanschluss der Hauptbatterie 36 verbunden. Eine Reihenschaltung einschließlich eines zweiten Relaisschalters 74 und eines Widerstands 76 ist zu dem ersten Relaisschalter 73 parallel geschaltet. Die Hauptbatterie 36 und die Subbatterie 40 können mit der elektrischen Leistung, die von einer externen Stromquelle PS zugeführt wird, durch das Ladegerät 75 aufgeladen werden. Das Ladegerät 75 umfasst den Zuführungsverbinder 77 und ist mit dem in dem Fahrzeug bereitgestellten aufnehmenden Verbinder 78 verbunden. Der aufnehmende Verbinder 78 ist mit einem Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler 79 verbunden.
Auch ist die Steuerung 71 mit einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 91 verbunden, der die Fahrzeuggeschwindigkeit des Elektrofahrzeugs erfasst und die Menge des von der Hauptbatterie 36 an den Motor 23 zugeführten elektrischen Stroms auf der Basis mehrerer Kennlinien steuert, in denen die Antriebskraft entsprechend einer Fahrzeuggeschwindigkeit festgelegt ist. Die Ausgangsleistungssteuerung unter Verwendung von mehreren in der Steuerung 71 gespeicherten Kennfeldern wird später beschrieben.
Der Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler 79 umfasst einen Feldeffekttransistor (FET) 80, der in der Leitung L1 eines Paars von mit dem aufnehmenden Verbinder 78 verbundenen Leitungen L1, L2 eingefügt ist, und eine Spannungsabfallschaltung 81, die mit den Leitungen L1, L2 zum Verringern der Spannung von dem Ladegerät auf einen niedrigen Pegel (z.B. 12 Volt) verbunden ist. Zum Aufladen der Hauptbatterie 36 mit einem Ladestrom bei hohen Spannungen sind die Leitungen L1, L2 durch eine Parallelschaltung einschließlich des ersten Relaisschalters 73 (Hauptverbinder) parallel zu einer Reihenschaltung einschließlich des zweiten Relaisschalters 74 (Vorladeschütz) und eines Widerstands 76 zum Zwecke des Ladens der Hauptbatterie 36 mit einem Ladestrom bei hohen Spannungen verbunden. Ein Ausgang der Spannungsabfallschaltung 81 ist mit der Subbatterie 40 verbunden. Die Hauptbatterie 36 ist zu einer modularen Struktur mit mehreren Batteriezellen konstruiert, und ein Temperatursensor 92, der eine Temperatur jeder der Batteriezellen erfasst, ist in einer Position nahe der entsprechenden Batteriezelle der Hauptbatterie 36 angeordnet.
Die Subbatterie 40 ist mit dem in der Steuerung 71 eingearbeiteten ESG durch den Hauptschalter 82 verbunden, so dass der elektrische Strom für die Steuerung von der Subbatterie 40 zugeführt wird. Die Subbatterie 40 ist durch den Hauptschalter 82 auch mit einer Batteriemanagementeinheit (BMU) 83 verbunden. Die BMU 83 hat eine Funktion zum Anweisen des EIN/AUS des ersten Relaisschalters 73 und des zweiten Relaisschalters 74. Jeder der Temperatursensoren 92, die Temperaturen der jeweiligen Batteriezellen erfassen, ist mit der BMU 83 verbunden. Die Steuerung 71 ist auch mit der BMU 83 verbunden, so dass die von der BMU 83 gewonnenen Informationen in Bezug auf die Hauptbatterie 36 an die Steuerung 71 ausgegeben werden.
Im Betrieb schaltet die BMU 83 nach dem Einschalten des Hauptschalters 82 den zweiten Relaisschalter 74 ein, um zu bewirken, dass ein Strom von der Hauptbatterie 36 durch den zweiten Relaisschalter 74, den Widerstand 76 und die Sicherung 72 zu der PDU in der Steuerung 71 fließt, und schaltet dann den ersten Relaisschalter 73 ein. Auf diese Weise wird der erste Relaisschalter 73 eingeschaltet, nachdem der zweite Relaisschalter 74 eingeschaltet wurde. Dies liegt daran, dass verhindert wird, dass ein Einschaltstoßstrom, der in Richtung eines in der PDU der Steuerung 71 bereitgestellten Kondensators fließt, in den ersten Relaisschalter 73 fließt.
Beachten Sie, dass der erste Relaisschalter 73, der zweite Relaisschalter 74 und die BMU 83 zusammen mit der Hauptbatterie 36 in dem Batteriegehäuse 37 untergebracht sein können.
Als nächstes wird die Steuerung der Menge des an den Motor 23 zugeführten elektrischen Stroms durch die Steuerung 71 beschrieben.
Wie in 3 gezeigt, steuert die Steuerung 71 die Menge des von der Hauptbatterie 36 an den Motor 23 zugeführten Stroms auf der Basis mehrerer Kennfelder zum Bestimmen einer Antriebskraft entsprechend einer Fahrzeuggeschwindigkeit. Mehrere Kennfelder umfassen normale Kennfelder, die verwendet werden, während das Fahrzeug sich unter normalen Bedingungen bewegt, und ein kaltes Kennfeld (1,8-kW-Kennfeld) mit Charakteristiken, die für das Starten in kaltem Klima geeignet sind.
Jedes Kennfeld stellt eine Ausgangsleistungsgrenze dar, wenn ein Griffwinkel des Griffs zum Vornehmen einer Ausgangsleistungseinstellung an den Motor 23 der vollen Öffnung entspricht, wobei die Horizontalachse Fahrzeuggeschwindigkeiten (km/h) angibt und die Vertikalachse die Hinterradantriebskräfte (N) angibt. Wenn der Griffwinkel der vollen Öffnung entspricht, wird die von der Hauptbatterie 36 an den Motor 23 zugeführte elektrische Leistung gesteuert, um die Hinterradantriebskraft (N) auf der Vertikalachse entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit auf der Horizontalachse zu bestimmen.
Wenn ein Griffwinkel nicht der vollen Öffnung entspricht, wird von der Hauptbatterie 36 zum Beispiel die Menge an elektrischen Strom an den Motor 23 zugeführt, die in einem Bereich der Hinterradantriebskräfte zwischen einem höchsten Wert (volle Öffnung) der Hinterradantriebskraft, die der Fahrzeuggeschwindigkeit auf dem Kennfeld entspricht, und null einen Hinterradantriebskraftwert ergibt, der ungefähr proportional zu dem Griffwinkel ist.
Das normale Kennfeld wird verwendet, wenn das Fahrzeug sich unter Normalbedingungen bewegt, und drei Arten von Kennfeldern (ein 3,6-kW-Kennfeld, ein 2,7-kW-Kennfeld, ein 2,0-kW-Kennfeld), die sich in den Antriebscharakteristiken voneinander unterscheiden, sind bereitgestellt, um die Steuerung in Bezug auf die restliche Batteriekapazität (Verschlechterungszustand, Temperatur) zu erreichen. Werte von „3,6 kW“ und ähnliches sind in diesem Fall niedriger festgelegt als der Maximalwert der Entladestromrate der Batterie.
Das 3,6-kW-Kennfeld wird verwendet, wenn die Stromladerate der Hauptbatterie 36 voll ist. Das 2,7-kW-Kennfeld wird verwendet, wenn die Stromladerate ein wenig verringert ist, und das 2,0-kW-Kennfeld wird verwendet, wenn sie noch ein wenig weiter verringert ist.
Wenn ferner während des Fahrens ein Ereignis einer Verringerung in der restlichen Batteriekapazität oder ähnliches auftritt, werden die Kennfelder geeignet umgeschaltet, um einen Antriebscharakteristikübergang zu machen, wodurch das Auftreten einer Überentladung verhindert wird.
Das kalte Kennfeld (1,8-kW-Kennfeld) wird verwendet, wenn die Batterietemperatur niedrig ist, wobei die Entladecharakteristik auf weniger als das normale Kennfeld (2,0-kW-Kennfeld) festgelegt ist, so dass Charakteristiken, die für das Starten des Motors 23 in kaltem Klima geeignet sind, festgelegt sind.
In dieser Hinsicht kann das Umschalten zwischen dem 3,6-kW-Kennfeld, dem 2,7-kW-Kennfeld, dem 2,0-kW-Kennfeld und dem 1,8-kW-Kennfeld soweit erforderlich ansprechend auf einen Verschlechterungszustand der Batterie durchgeführt werden.
Ferner umfasst das normale Kennfeld ein leeres Kennfeld, das verwendet wird, wenn die Batteriekapazität der Hauptbatterie 36 niedrig ist. Das leere Kennfeld hat niedrigere Entladecharakteristiken als die in dem kalten Kennfeld. Insbesondere hat das leere Kennfeld Charakteristiken, die vor einem Ausgabestopp, weil die Batteriekapazität ausgegangen ist, verwendet werden können, und hat zum Beispiel eine Antriebscharakteristik der Bewegung des Fahrzeugs um etwa 100 m bis etwa 200 m, um zu verhindern, dass das Fahrzeug mitten auf einer Straße stehen bleibt.
Die Ausgangsleistungssteuerung durch die Steuerung 71 beim Starten des Motors wird unter Bezug auf das Flussdiagramm in 4 gezeigt.
Der Hauptschalter des Fahrzeugs wird eingeschaltet, um den Motor zu starten (Schritt 101), woraufhin die BMU 83 Temperaturen der jeweiligen Batteriezellen der Hauptbatterie 36 durch die Temperatursensoren 92 erfasst und dann bestimmt, ob die niedrigste Batterietemperatur der Temperaturen der Batteriezellen niedriger als ein vorgegebener Wert (z.B. niedriger als 0°C) ist (Schritt 102). Die Batteriezelle mit der niedrigsten Temperatur aus mehreren Batteriezellen, welche die Hauptbatterie 36 bilden, wird als ein Bestimmungskriterium verwendet. Als ein Ergebnis können die Entladecharakteristiken entsprechend der Batteriezelle mit der niedrigsten Temperatur geändert werden, was zu der Verhinderung der Verschlechterung des gesamten Moduls in der Hauptbatterie 36 führt.
Wenn die Batterietemperatur gleich oder höher als ein vorgegebener Wert ist, wird das 3,6-kW-Kennfeld, das ein normales Kennfeld ist, ausgewählt (Schritt S 103), so dass die Hinterradantriebskraft basierend auf der Antriebscharakteristik des 3,6-kW-Kennfelds für den Motorantrieb gesteuert wird.
Wenn die Batterietemperatur niedriger als der vorgegebene Wert ist (Schritt 102), wird das 1,8-kW-Kennfeld, das ein kaltes Kennfeld ist, ausgewählt (Schritt 104), so dass basierend auf der Antriebscharakteristik des 1,8-kW-Kennfelds die Steuerung zum Zuführen eines elektrischen Stroms, mit dem die Hinterradantriebskraft bereitgestellt wird, für den Motorantrieb durchgeführt wird. Dies liegt daran, dass eine niedrige Temperatur (0°C) eine Verringerung in den Batterieausgangsleistungscharakteristiken bewirkt, und daher, wenn die Ausgangsleistung wie unter Normalbedingungen erzeugt wird, ein Überentladungsereignis und/oder ähnliches auftritt.
Wenn das Fahrzeug beginnt, sich zu bewegen, und die Fahrzeuggeschwindigkeit nahezu „null“ erreicht (Schritt 105), wird bestimmt, ob die Batterietemperatur auf einen vorgegebenen Wert oder höher (z.B. 3°C oder höher) steigt (Schritt 106). Auf das Ereignis, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit nahezu „null“ wird, wird zum Beispiel als das Ereignis Bezug genommen, dass das Fahrzeug stoppt oder in einen Zustand des Beinahe-Stoppens mit einer Fahrzeuggeschwindigkeit von 3 km oder niedriger eintritt.
Wenn die Batterietemperatur nicht der vorgegebene Wert oder höher (z.B. 3°C oder höher) ist, wird die Steuerung basierend auf den Antriebscharakteristiken des kalten Kennfelds (1,8-kW-Kennfeld) beibehalten.
Wenn die Batterietemperatur der vorgegebene Wert oder höher (z.B. 3°C oder höher) wird und der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 91 bestimmt, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit nahezu „null“ ist, wird das Umschalten von dem kalten Kennfeld (1,8-kW-Kennfeld) auf das normale Kennfeld (3,6-kW-Kennfeld) durchgeführt (Schritt 107), so dass die Steuerung basierend auf den Antriebscharakteristiken des 3,6-kW-Kennfelds durchgeführt wird.
Wenn der Motor 23 mit der vorstehend erwähnten Ausgangsleistungssteuerung der Steuerung 71 unter Verwendung des kalten Kennfelds gestartet wird und die Temperatur der Hauptbatterie 36 während des Fahrens eine vorgegebene Temperatur oder höher erreicht, wird die Steuerung basierend auf dem kalten Kennfeld, wie sie ist ohne Umschalten auf das normale Kennfeld durchgeführt. Aufgrund dessen ist es möglich, zu verhindern, dass das Umschalten zwischen Kennfeldern, während das Fahrzeug sich bewegt, eine Verschlechterung des Fahrgefühls bewirkt.
Da eine Anforderung einer Änderung von dem kalten Kennfeld auf das normale Kennfeld ist, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit näher an „null“ kommt, wird das Umschalten zwischen Kennfeldern verhindert, während das Kaltstartfahrzeug sich bewegt, selbst wenn das Umschalten zwischen Kennfeldern während des Fahrens basierend auf dem kalten Kennfeld erforderlich ist, und das Umschalten von dem kalten Kennfeld auf das normale Kennfeld wird erst durchgeführt, nachdem die Fahrzeuggeschwindigkeit näher an null kommt. Als ein Ergebnis ist es möglich, die Kennfelder umzuschalten, um eine reibungslose Motorausgangsleistungsänderung durchzuführen.
In dem vorstehend erwähnten Beispiel für die Steuerung wird das Umschalten von dem kalten Kennfeld auf das normale Kennfeld vorgenommen, wenn bestimmt wird, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit nahe „null“ ist. Die Drehzahl des Motors 23 wird jedoch zu jeder Zeit erfasst, und wenn die Drehzahl eine vorgegebene Drehzahl (z.B. Leerlaufdrehzahl) oder weniger wird, kann das Umschalten von dem kalten Kennfeld auf das normale Kennfeld durchgeführt werden. Selbst wenn das Fahrzeug in diesem Fall einen gewissen Pegel erreicht, ist das Ausführen der Umschaltung möglich, wenn die Drehzahl des Motors 23 niedriger wird.
Als nächstes wird ein Umschalten zwischen Kennfeldern während des Fahrens basierend auf dem normalen Kennfeld beschrieben.
Wie bereits beschrieben, umfassen die normalen Kennfelder das 3,6-kW-Kennfeld, das 2,7-kW-Kennfeld, das 2,0-kW-Kennfeld, das 1,8-kW-Kennfeld und das leere Kennfeld. Während das Fahrzeug sich bewegt, wird die Spannung jeder der Batteriezellen der Hauptbatterie 36 überwacht. Wenn dann eine Spannung einer Batteriezelle mit einer niedrigsten Temperatur eine vorgegebene Spannung (z.B. 1,95 V) oder niedriger wird, wird wiederum für einen Kennfeldübergang entsprechend dem Zustand der Hauptbatterie 36 eine Umschaltung auf ein Kennfeld, das einer niedrigeren Ausgangsleistung entspricht, vorgenommen. Zwischen dem 3,6-kW-Kennfeld, dem 2,7-kW-Kennfeld, dem 2,0-kW-Kennfeld und dem 1,8-kW-Kennfeld wird eine Umschaltung auf ein Kennfeld, das einer niedrigeren Ausgangsleistung entspricht, vorgenommen, und auch eine Kennfeldrückkehr zum Zurückschalten auf ein Kennfeld, das einer höheren Ausgangsleistung entspricht, wird unter Bezug auf eine vorgegebene Spannung durchgeführt.
Durch Durchführen der vorstehend erwähnten Steuerung werden in der Ausgangsleistungssteuerung unter Verwendung des normalen Kennfelds mehrere Kennfelder vorbereitet, um die Ausgangsleistungssteuerung basierend auf mehreren Entladestromcharakteristiken durchzuführen. Als ein Ergebnis kann die Präzisionssteuerung, die für die Betriebssituation geeignet ist, implementiert werden, wodurch die Verschlechterung der Hauptbatterie 36 wirksam verhindert wird.
Auch wenn die Spannung einer Batteriezelle der Hauptbatterie 36 mit der niedrigsten Spannung während der Verwendung eines normalen Kennfelds (2,0-kW-Kennfeld) oder eines kalten Kennfelds unter 1,90 V fällt, wird das Umschalten auf das leere Kennfeld durchgeführt, und wenn das Umschalten auf das leere Kennfeld einmal durchgeführt wurde, wird keine Rückkehr auf ein anderes Kennfeld durchgeführt, selbst wenn der Zustand der Batterie geändert wird. Dies dient dazu, das Auftreten eines Fahrzeugstopps zu verhindern, der durch eine Erhöhung der Stromentladungsrate bewirkt wird, wenngleich die Batteriekapazität bleibt, wenn nach einer Rückkehr zu einem anderen Kennfeld eine höhere Spannung ausgegeben wird.
Durch die auf das leere Kennfeld bezogene Steuerung kann der Motor 23 durch eine Zufuhr elektrischen Stroms, der passend ist, um eine voreingestellte minimale Fahrstrecke (z.B. 100 bis 200 m) bereitzustellen, angetrieben werden, selbst wenn die Batteriekapazität der Hauptbatterie 36 nahezu null wird.
Bezugszeichenliste

23: Motor
36: Hauptbatterie
71: Steuerung
91: Fahrzeuggeschwindigkeitssensor
92: Temperatursensor

Claims

Ausgangsleistungssteuerungseinheit in einem Elektrofahrzeug (1), die aufweist: eine Batterie (36), die elektrischen Strom an einen Motor (23), der als eine Antriebsquelle des Fahrzeugs (1) dient, zuführt, einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (91), der eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs erfasst, einen Temperatursensor (92), der eine Temperatur der Batterie (36) erfasst, eine Steuerung (71), welche die Menge des elektrischen Stroms, die von der Batterie (36) an den Motor (23) zugeführt wird, auf der Basis eines Kennfelds mit Ausgangsleistungswerten an den Motor (23), die gemäß der Fahrzeuggeschwindigkeit festgelegt sind, steuert, wobei das Kennfeld ein normales Kennfeld, das verwendet wird, wenn eine Temperatur der Batterie gleich oder höher als eine vorgegebene Temperatur ist, und ein kaltes Kennfeld hat, das verwendet wird, wenn die Temperatur der Batterie niedriger als die vorgegebene Temperatur ist, wobei die Steuerung (71) die Entladestromsteuerung für die Batterie (36) unter Verwendung des kalten Kennfelds durchführt, wenn die Temperatur der Batterie (36) beim Start des Motors (23) niedriger als eine vorgegebene Temperatur ist, und die Steuerung (71) dann, wenn die Temperatur der Batterie (36) während des Fahrens danach auf gleich oder höher als die vorgegebene Temperatur steigt, das Umschalten von dem kalten Kennfeld auf das normale Kennfeld nur durchführt, nachdem die Fahrzeuggeschwindigkeit nahezu null wird.
Ausgangsleistungssteuerungseinheit in einem Elektrofahrzeug (1) nach Anspruch 1, wobei die Batterie (36) mehrere Zellen umfasst, und die Temperatur der Batterie, die für das Umschalten des Kennfelds durch die Steuerung (71) verwendet wird, durch eine Zelle mit einer niedrigsten Temperatur der mehreren Zellen dargestellt wird.
Ausgangsleistungssteuerungseinheit in einem Elektrofahrzeug (1) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei das normale Kennfeld mehrere Entladestromcharakteristiken hat und entsprechend einem Zustand der Batterie (36) einem Übergang unterzogen wird.
Ausgangsleistungssteuerungseinheit in einem Elektrofahrzeug (1) nach Anspruch 3, wobei das normale Kennfeld ein leeres Kennfeld mit einer geringeren Entladestromcharakteristik als der des kalten Kennfelds hat, und wenn ein Übergang zu dem leeren Kennfeld vorgenommen wird, ab dieser Zeit kein Übergang auf ein anderes Kennfeld durchgeführt wird.