| 【発明の名称】 |
電気自動車用電池管理装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】荒井 洋一
【氏名】下山 憲一
【氏名】前本 敏文
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| 【要約】 |
【課題】電池の充放電により電池から水素ガスが異常に発生した場合に水素ガスの発生量異常を検知してその異常を警報する。
【解決手段】水素センサ１３ａは、電気自動車を走行させるための電池の充放電により該電池から発生する水素ガスの濃度を検出し、第１の設定濃度判定部１７は、検出された検出濃度値を入力し検出濃度値が予め定められた第１の設定濃度値以上になったか否かを判定し、検出濃度値が第１の設定濃度値以上になった場合に、ファン２３は、電池から発生した水素ガスを拡散させ、第２の設定濃度判定部１８は、検出濃度値が第１の設定濃度値よりも大きい予め定められた第２の設定濃度値以上になったか否かを判定し、検出濃度値が第２の設定濃度値以上になった場合に、警報ランプ２５は、水素ガスの発生量の異常を警報する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 電気自動車を走行させるための電池の充放電により該電池から発生する水素ガスの濃度を検出する水素濃度検出部と、前記電池から発生した水素ガスを拡散させる拡散装置と、前記水素濃度検出部で検出された検出濃度値を入力し検出濃度値が予め定められた第１の設定濃度値以上になったか否かを判定し、前記検出濃度値が前記第１の設定濃度値以上になった場合に前記拡散装置に駆動信号を出力する第１の設定濃度判定部と、前記水素ガスの発生量の異常を警報する警報部と、前記検出濃度値が前記第１の設定濃度値よりも大きい予め定められた第２の設定濃度値以上になったか否かを判定し、前記検出濃度値が前記第２の設定濃度値以上になった場合に前記警報部に警報信号を出力する第２の設定濃度判定部と、を備えることを特徴とする電気自動車用電池管理装置。
【請求項２】 前記検出濃度値が前記第１の設定濃度値よりも小さい予め定められた第３の設定濃度値以下になったか否かを判定し、前記検出濃度値が前記第３の設定濃度値以下になった場合に、前記拡散装置への駆動信号の出力を停止すると共に前記警報部への警報信号の出力を停止する第３の設定濃度判定部を備えることを特徴とする請求項１記載の電気自動車用電池管理装置。
【請求項３】 情報を記憶する記憶部を備え、前記第２の設定濃度判定部は、前記警報部が前記水素ガスの発生量の異常を警報したとき、警報が発生したことを示す警報発生情報を前記記憶部に記憶させることを特徴とする請求項１または請求項２記載の電気自動車用電池管理装置。
【請求項４】 前記第２の設定濃度判定部は、イグニッションをオンしたとき、前記記憶部に記憶された前記警報発生情報を読み出し、この警報発生情報に基づき前記警報部に前記警報信号を出力することを特徴とする請求項３記載の電気自動車用電池管理装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気自動車用の電池を管理する電気自動車用電池管理装置に関し、特に、電池の充放電により電池から水素ガスが異常に発生したときにその異常を警報することのできる電気自動車用電池管理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、電気自動車においては、充電器により強電系の電池（バッテリ）を充電し、充電された電池からの電圧を負荷であるモータに供給して放電電流を流し、該モータを回転させることにより電気自動車を走行させている。この電気自動車の走行により電池の残存容量が一定値以下になった場合には、バッテリ制御部が過放電にならないように警報を行うとともに、再度、電池を充電するように充電器を制御している。
【０００３】また、下り坂を走行する場合には、走行中においてアクセルを離したときに、モータは発電機になり回生電流が発生する。この回生電流を電池に充電しているが、バッテリ制御部は、過充電にならないように電池の電圧を制御している。
【０００４】この場合、強電系の電池としては、例えば、鉛電池またはニッケル水素電池等が用いられているが、過充電及び過放電時に電池から水素ガスが発生することが知られており、その発生した水素ガスが車室内に充満することがない様に、バッテリ電圧より過充電、過放電状態を検出した時に換気ファンを駆動して水素ガスを車外に排出する様にした技術が、特開平８−１８６９０１号等に記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、鉛電池等は過充電、過放電以外の正常な充放電状態でも、図４に示される様に、電池の充放電サイクル数の増加、すなわち、劣化の進行度合に応じて水素ガスが発生する場合があり、上述の過充放電時だけファンを駆動しても水素ガスが車室内に充満してしまう心配がある。
【０００６】さらに、換気ファンを駆動しても水素ガス濃度が増加しつづける様な電池自体の異常や、充放電制御自体の異常に基づく大量の水素ガスが発生した場合には、その異常状態を速やかに運転者に知らせて、何らかの処置をうながす必要がある。
【０００７】本発明は、電池自体や充放電制御部自体の異常に基づく水素ガスの異常発生を運転者に速やかに報知できるとともに、電池の劣化等の正常使用状態で発生する水素ガスが車室内にたまることを運転者に報知することなく未然に防止できることにより、安全・信頼性の高い電気自動車用電池管理装置を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決するために以下の構成とした。請求項１の発明の電気自動車用電池管理装置は、電気自動車を走行させるための電池の充放電により該電池から発生する水素ガスの濃度を検出する水素濃度検出部と、前記電池から発生した水素ガスを拡散させる拡散装置と、前記水素濃度検出部で検出された検出濃度値を入力し検出濃度値が予め定められた第１の設定濃度値以上になったか否かを判定し、前記検出濃度値が前記第１の設定濃度値以上になった場合に前記拡散装置に駆動信号を出力する第１の設定濃度判定部と、前記水素ガスの発生量の異常を警報する警報部と、前記検出濃度値が前記第１の設定濃度値よりも大きい予め定められた第２の設定濃度値以上になったか否かを判定し、前記検出濃度値が前記第２の設定濃度値以上になった場合に前記警報部に警報信号を出力する第２の設定濃度判定部とを備えることを特徴とする。
【０００９】この発明によれば、水素濃度検出部が電池の充放電により該電池から発生する水素ガスの濃度を検出し、第１の設定濃度判定部は、水素濃度検出部で検出された検出濃度値を入力し検出濃度値が予め定められた第１の設定濃度値以上になったか否かを判定し、検出濃度値が第１の設定濃度値以上になった場合に拡散装置に駆動信号を出力し、駆動信号を受けた拡散装置は、電池から発生した水素ガスを拡散させるので、水素濃度が下がるため、電池劣化による正常充放電時の水素ガス発生や、急加速時等の一時的な水素ガス発生の際には、運転者に警報することなく水素ガスが車室内にたまる等を防止でき、運転中の運転者は警報によるよけいな心配をさせることがない。
【００１０】また、第２の設定濃度判定部は、検出濃度値が第１の設定濃度値よりも大きい予め定められた第２の設定濃度値以上になったか否かを判定し、検出濃度値が第２の設定濃度値以上になった場合に警報部に警報信号を出力し、警報信号を受けた警報部は、水素ガスの発生量の異常を警報するので、水素ガスの発生量の異常を知らせることができるため、電池や充放電制御部等の異常に基づく水素ガスの大量発生を運転者に速やかに報知して適切な処置をうながすことができる。
【００１１】請求項２の発明の電気自動車用電池管理装置は、検出濃度値が前記第１の設定濃度値よりも小さい予め定められた第３の設定濃度値以下になったか否かを判定し、前記検出濃度値が前記第３の設定濃度値以下になった場合に、前記拡散装置への駆動信号の出力を停止すると共に前記警報部への警報信号の出力を停止する第３の設定濃度判定部を備えることを特徴とする。
【００１２】この発明によれば、第３の設定濃度判定部は、検出濃度値が第１の設定濃度値よりも小さい予め定められた第３の設定濃度値以下になったか否かを判定し、検出濃度値が第３の設定濃度値以下になった場合に、拡散装置への駆動信号の出力を停止すると共に警報部への警報信号の出力を停止するので、拡散装置は、水素ガスの拡散を停止し、且つ、警報部は、水素ガスの発生量の異常警報を停止するから、水素ガスの発生量の異常がなくなったことがわかる。
【００１３】請求項３の発明の電気自動車用電池管理装置は、情報を記憶する記憶部を備え、前記第２の設定濃度判定部は、前記警報部が前記水素ガスの発生量の異常を警報したとき、警報が発生したことを示す警報発生情報を前記記憶部に記憶させることを特徴とする。
【００１４】この発明によれば、警報発生情報を記憶部に記憶させておけば、水素ガスの発生量異常があったことがわかる。
【００１５】請求項４の発明のように、前記第２の設定濃度判定部は、イグニッションをオンしたとき、前記記憶部に記憶された前記警報発生情報を読み出し、この警報発生情報に基づき前記警報部に前記警報信号を出力することを特徴とする。
【００１６】この発明によれば、第２の設定濃度判定部は、イグニッションをオンしたとき、記憶部に記憶された警報発生情報を読み出し、この警報発生情報に基づき警報部に警報信号を出力するので、警報部は、水素ガスの発生量の異常を警報するから、充電中等に発生した異常についても確実に運転者に報知することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の電気自動車用電池管理装置の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の電気自動車用電池管理装置の実施の形態を示す構成ブロック図である。
【００１８】図１に示す電気自動車用電池管理装置は、水素センサ１３ａを用いてバッテリ１１で発生する水素ガスの発生量を常時監視する。図１において、充電器１は、ジャンクションボックス（以下、Ｊ／Ｂと称する。）３を介してバッテリボックス１０内のバッテリ１１に充電電流を流してバッテリ１１を充電する。バッテリボックス１０は、バッテリ１１、バッテリ１１の充放電によりバッテリ１１から発生した水素ガスを周囲に拡散させるファン２３を有する。
【００１９】バッテリ１１は、例えば、鉛電池であり、充電器１により充電され、電気自動車用の負荷１２であるモータに電圧を印加して放電電流を流し該モータを回転駆動させて電気自動車を走行させる。バッテリ１１は、充放電を繰り返すことで水素ガスを発生する。また、バッテリ１１は、例えば、約３００Ｖであり、複数の例えば、１２Ｖ用のバッテリが直列に接続されて構成されている。
【００２０】バッテリ１１には、水素センサ１３ａ、温度センサ１３ｂ、電圧センサ１３ｃが取り付けられている。水素センサ１３ａは、バッテリ１１で発生した水素ガスの濃度値を検出し、その検出濃度値を電子制御ユニット（以下、ＥＣＵと称する。）１５に出力する。
【００２１】温度センサ１３ｂは、バッテリ１１の温度を検出し、検出された温度値をＥＣＵ１５に出力する。電圧センサ１３ｃは、直列に接続された各バッテリ毎に設けられ、各バッテリの電圧を検出し、各検出電圧をＥＣＵ１５に出力する。この場合には、各センサ毎に別々の信号線で各検出値をＥＣＵ１５に出力する。
【００２２】なお、各センサ毎に別々の信号線で各検出値をＥＣＵ１５に出力する代わりに、図１に示すように、検出ユニット１４を設け、この検出ユニット１４に、水素センサ１３ａ、温度センサ１３ｂ、電圧センサ１３ｃのそれぞれで検出された検出値を収集して、各検出値を光ファイバ等で多重通信によりＥＣＵ１５に出力してもよい。
【００２３】Ｊ／Ｂ３は、電流センサ３１、電圧センサ３３を有する。電流センサ３１は、バッテリ１１から負荷１２に流れる電流を検出し、その電流値をＥＣＵ１５に出力する。電圧センサ３３は、直列に接続された各バッテリ全体の端子電圧を検出し、その電圧値をＥＣＵ１５に出力する。Ｊ／Ｂ３は、イグニッション（ＩＧＮ）信号を入力し、その信号をＥＣＵ１５に出力する。
【００２４】ＥＣＵ１５は、バッテリ制御部であり、電圧センサ１３ｃからの各バッテリ１１の電圧、電圧センサ３３からの全電圧に基づき充電器１を制御したり、各バッテリの異常の判定を行う。ＥＣＵ１５は、温度センサ１３ｂからの温度値に基づきバッテリ１１の温度の異常の判定を行う。なお、温度が異常に上昇した場合には、ＥＣＵ１５は、図示しないファンを回転させることによりバッテリ１１を冷却させる。
【００２５】ＥＣＵ１５は、水素センサ１３ａからの水素ガスの濃度値に基づき水素濃度の異常の判定を行うもので、第１の設定濃度判定部１７、第２の設定濃度判定部１８、及び解除濃度判定部１９、不揮発性メモリ２０を備えて構成される。
【００２６】第１の設定濃度判定部１７、第２の設定濃度判定部１８、及び解除濃度判定部１９は、図示しないリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）に記憶された制御プログラムを中央処理装置（ＣＰＵ）が実行する機能である。
【００２７】不揮発性メモリ２０は、書き込み読み出し可能で、電源がオフでも記憶内容を保持する例えばＥＰＲＯＭであり、予め定められた第１の設定濃度値、この第１の設定濃度値よりも大きい予め定められた第２の設定濃度値、第１の設定濃度値よりも小さい第３の設定濃度値としての解除濃度値を記憶している。
【００２８】図３に第１の設定濃度値、第２の設定濃度値及び解除濃度値の一例を示す。図３に示すように、第１の設定濃度値は、例えば、水素６０００ｐｐｍであり、検出濃度値が第１の設定濃度値以上であるとき、機能としてファン２３による水素濃度の拡散を行う。
【００２９】第２の設定濃度値は、例えば、水素１００００ｐｐｍであり、検出濃度値が第２の設定濃度値以上であるとき、機能として警報ランプ２５の点灯を行う。解除濃度値は、例えば、水素２０００ｐｐｍであり、検出濃度値が解除濃度値以下であるとき、機能としてファン２３の停止及び警報ランプ２５の消灯を行う。
【００３０】第１の設定濃度判定部１７は、不揮発性メモリ２０に記憶された第１の設定濃度値を読み出し、水素センサ１３ａで検出された検出濃度値が第１の設定濃度値以上になったかどうかを判定し、検出濃度値が第１の設定濃度値以上になった場合には、ファンモータ２１にモータ駆動信号を出力して、ファン２３を回転させる。ファンモータ２１及びファン２３は、拡散装置を構成する。
【００３１】第２の設定濃度判定部１８は、不揮発性メモリ２０に記憶された第２の設定濃度値を読み出し、水素センサ１３ａで検出された検出濃度値が第２の設定濃度値以上になったかどうかを判定し、検出濃度値が第２の設定濃度値以上になった場合には、表示部２４に有する警報部としての警報ランプ２５に警報信号を出力して、警報ランプ２５を点灯させる。なお、表示部２４には、ＥＣＵ１５からの各信号により、バッテリ１１の温度異常の表示、直列に接続された各バッテリ毎の異常の表示、バッテリ１１の残存容量低下の表示、残存容量値のディジタル表示を行うようにしても良い。
【００３２】解除濃度判定部１９は、不揮発性メモリ２０に記憶された解除濃度値を読み出し、検出濃度値が解除濃度値以下になったかどうかを判定し、検出濃度値が解除濃度値以下になった場合には、ファンモータ２１へのモータ駆動信号の出力を停止してファン２３の回転を停止させるとともに、警報ランプ２５への警報信号の出力を停止して警報ランプ２５を消灯させる。
【００３３】タイマーユニット１６は、Ｊ／Ｂ３内の図示しない大容量コンデンサに蓄積された電荷を所定時間で放電させるためのタイミング信号をＪ／Ｂ３に出力する。ＤＣ／ＤＣコンバータ３５は、Ｊ／Ｂ３を介してバッテリ１１からの強電系の電圧（約３００Ｖ）を弱電系の１２Ｖ電源に変換し、その１２Ｖ電源を補機バッテリ３７に供給する。補機バッテリ３７は、１２Ｖ電源をＥＣＵ１５に供給することでＥＣＵ１５を動作させる。
【００３４】次に、このように構成された実施の形態の電気自動車用電池管理装置の動作を図２に示すフローチャートを参照しながら説明する。まず、充電器１によりバッテリ１１を充電し、その後、バッテリ１１から放電電流を負荷１２に流して図示しない電気自動車を走行させる。そして、バッテリ１１の充放電を繰り返すと、バッテリ１１から水素ガスが発生する。水素センサ１３ａは、バッテリ１１から発生した水素ガスの濃度を検出する（ステップＳ１１）。
【００３５】そして、水素センサ１３ａで検出された検出濃度値がＥＣＵ１５に入力される（ステップＳ１３）。第１の設定濃度判定部１７は、不揮発性メモリ２０に記憶された第１の設定濃度値（例えば、水素６０００ｐｐｍ）を読み出し、水素センサ１３ａで検出された検出濃度値が第１の設定濃度値以上になったかどうかを判定する（ステップＳ１５）。
【００３６】検出濃度値が第１の設定濃度値以上になった場合には、第１の設定濃度判定部１７は、ファンモータ２１にモータ駆動信号を出力し、モータ駆動信号を受けたファンモータ２１は、ファン２３を回転させ、バッテリ１１で発生した水素を吹き飛ばして拡散させる（ステップＳ１７）。これにより、バッテリ１１周辺の水素濃度を下げる。
【００３７】なお、検出濃度値が第１の設定濃度値に達しない場合には、検出濃度値が第１の設定濃度値になるまでステップＳ１１からステップＳ１５の処理を繰り返し行う。
【００３８】次に、第２の設定濃度判定部１８は、不揮発性メモリ２０に記憶された第２の設定濃度値（例えば、水素１００００ｐｐｍ）を読み出し、水素センサ１３ａで検出された検出濃度値が第２の設定濃度値以上になったかどうかを判定する（ステップＳ１９）。なお、第２の設定濃度値を例えば水素１００００ｐｐｍに設定したのは、水素ガスの爆発下限界が約４００００ｐｐｍであるからである。
【００３９】検出濃度値が第２の設定濃度値以上になった場合には、第２の設定濃度判定部１８は、警報ランプ２５に警報信号を出力し、警報ランプ２５は、警報信号を受けて点灯する（ステップＳ２１）。すなわち、警報ランプ２５の点灯により水素ガスの発生量異常を知らせることができる。
【００４０】なお、検出濃度値が第２の設定濃度値に達しない場合には、検出濃度値が第２の設定濃度値になるまであるいは解除濃度値以下になるまでステップＳ１９及び後述するステップＳ２３の処理を繰り返し行う。
【００４１】さらに、第２の設定濃度判定部１８は、警報ランプ２５を点灯させたときには、警報ランプ２５による警報状態の発生を示す警報発生情報を不揮発性メモリ２０に記憶させる（ステップＳ２３）。
【００４２】次に、解除濃度判定部１９は、不揮発性メモリ２０に記憶された解除濃度値を読み出し、検出濃度値が解除濃度値（例えば、水素２０００ｐｐｍ）以下になったかどうかを判定する（ステップＳ２５）。
【００４３】検出濃度値が解除濃度値以下になった場合には、解除濃度判定部１９は、ファンモータ２１へのモータ駆動信号の出力を停止してファンモータ２１によりファン２３の回転を停止（ＯＦＦ）させるとともに、警報ランプ２５への警報信号の出力を停止して警報ランプ２５を消灯（ＯＦＦ）させる（ステップＳ２７）。
【００４４】このように実施の形態の電気自動車用電池管理装置によれば、第１の設定濃度値、第２の設定濃度値の２段階の設定濃度値を設定し、一時的な水素ガスの発生においては、水素ガスの濃度値が第１の設定濃度値以上となった場合にファン２３を回転させて水素ガスの発生に対処することができる。
【００４５】また、水素ガスの異常な発生においては、水素ガスの濃度値が第２の設定濃度値以上となった場合に警報ランプ２５を点灯させるので、水素ガスの発生量異常を運転者等に知らせることができる。これにより、水素ガスの爆発を防止することができる。
【００４６】さらに、検出濃度値が解除濃度値以下である場合にファン２３の回転を停止させ、且つ、警報ランプ２５の異常警報を停止させるので、水素ガスの発生量の異常がなくなったことがわかる。
【００４７】また、警報部が水素ガスの発生量の異常を警報したとき、その異常を示す警報異常情報を不揮発性メモリ２０に記憶させておけば、この警報異常情報により水素ガスの発生量異常があったことがわかる。
【００４８】さらに、次回、イグニッション（ＩＧＮ）をオン（ＯＮ）したとき、第２の設定濃度判定部１８は、入力されたイグニッション信号に基づき不揮発性メモリ２０に記憶された警報発生情報を読み出し、この警報発生情報に基づき警報信号を警報ランプ２５に出力して警報ランプ２５を点灯させる。
【００４９】すなわち、警報発生情報を不揮発性メモリ２０に記憶させておき、次回、イグニッションをオンしたときに、再度警報させることで、充電中等に発生した水素ガスの発生量異常についても確実に運転者等に報知することができる。
【００５０】なお、本発明は実施の形態の電気自動車用電池管理装置に限定されるものではない。実施の形態では、バッテリ１１に鉛電池を用いたが、例えば、バッテリ１１にニッケル水素電池を用いても良い。ニッケル水素電池を用いた場合には、第１の濃度設定値、第２の濃度設定値をかなり小さい値に設定し、僅かな水素ガスが検出された場合にも警報ランプ２５を点灯させるようにすればよい。これは、ニッケル水素電池の場合には、僅かな水素ガスの発生でも、電池の劣化が鉛電池の劣化よりも大きいからである。
【００５１】
【発明の効果】本発明によれば、水素濃度検出部が電池の充放電により該電池から発生する水素ガスの濃度を検出し、第１の設定濃度判定部は、水素濃度検出部で検出された検出濃度値を入力し検出濃度値が予め定められた第１の設定濃度値以上になったか否かを判定し、検出濃度値が第１の設定濃度値以上になった場合に拡散装置に駆動信号を出力し、駆動信号を受けた拡散装置は、電池から発生した水素ガスを拡散させるので、水素濃度が下がるため、電池劣化による正常充放電時の水素ガス発生や、急加速時等の一時的な水素ガス発生の際には、運転者に警報することなく水素ガスが車室内にたまる等を防止でき、運転中の運転者は警報によるよけいな心配をさせることがない。
【００５２】また、第２の設定濃度判定部は、検出濃度値が第１の設定濃度値よりも大きい予め定められた第２の設定濃度値以上になったか否かを判定し、検出濃度値が第２の設定濃度値以上になった場合に警報部に警報信号を出力し、警報信号を受けた警報部は、水素ガスの発生量の異常を警報するので、水素ガスの発生量の異常を知らせることができるため、電池や充放電制御部等の異常に基づく水素ガスの大量発生を運転者に速やかに報知して適切な処置をうながすことができる。
【００５３】また、第３の設定濃度判定部は、検出濃度値が第１の設定濃度値よりも小さい予め定められた第３の設定濃度値以下になったか否かを判定し、検出濃度値が第３の設定濃度値以下になった場合に、拡散装置への駆動信号の出力を停止すると共に警報部への警報信号の出力を停止するので、拡散装置は、水素ガスの拡散を停止し、且つ、警報部は、水素ガスの発生量の異常警報を停止するから、水素ガスの発生量の異常がなくなったことがわかる。
【００５４】また、警報発生情報を記憶部に記憶させておけば、水素ガスの発生量異常があったことがわかる。
【００５５】また、第２の設定濃度判定部は、イグニッションをオンしたとき、記憶部に記憶された警報発生情報を読み出し、この警報発生情報に基づき警報部に警報信号を出力するので、警報部は、水素ガスの発生量の異常を警報するから、充電中等に発生した異常についても確実に運転者に報知することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００６８９５
【氏名又は名称】矢崎総業株式会社
【識別番号】０００００３１３７
【氏名又は名称】マツダ株式会社
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| 【出願日】 |
平成９年（１９９７）１１月２８日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】三好 秀和 （外８名）
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| 【公開番号】 |
特開平１１−１６４４０１ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）６月１８日 |
| 【出願番号】 |
特願平９−３２８６２６ |
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