JP2006094615A - 車輪の転がり検出装置およびこれを搭載する電気自動車並びに車輪の転がり検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 電気自動車におけるイグニッションオフの最中の車輪の転がりを適切に検出すると共にこれに適切に対処する。
【解決手段】 イグニッションスイッチ５０がオフされたとき、ＥＶＥＣＵ４０は、システムメインリレー２８をオフ，逆起電力検出用リレー６２をオンしてインバータ２６をバッテリ２４から遮断して管理用電子制御ユニット７０を除いてシステムをシャットダウンすると共にインバータ２６にレジスタ６４を接続して逆起電力検出回路６０を形成する。管理用電子制御ユニット７０は、イグニッションスイッチ５０がオンされている間に外力を受けてモータ２２からインバータ２６を介して供給される電力を電流センサ６６や電圧センサ６８で検出したときにイグニッションスイッチ５０がオフにも拘わらず車輪３０ａ，３０ｂが転がっていると判定し、ブレーキ８０ａ，８０ｂで車輪３０ａ，３０ｂをロックさせると共に警告灯８２を点灯させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車輪に機械的に接続された回転電機と該回転電機に電力を入出力可能な蓄電手段とを備える電気自動車における前記車輪の転がりを検出する車輪の転がり検出装置およびこれを搭載する電気自動車並びに車輪の転がり検出方法に関する。

従来、この種の車輪の転がり検出装置としては、前輪に動力を出力するエンジンとエンジンにより駆動される発電機と発電機からの電力により駆動されて後輪に動力を出力するモータとを備える電気自動車に搭載され、モータの逆起電力を検出することにより後輪の逆向きの回転を判定するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、車速が値０近傍のときに端子間電圧によりモータが発電状態になっていると判定されたときには、モータへの通電電流かモータの界磁電流を通常時よりも減少させることにより、坂道発進時におけるモータに加わる負荷を軽減している。
特開２００４−２３８８７号公報

上述の車輪の転がり検出装置では、イグニッションオフの最中の車輪の転がりについては考慮されていない。例えば、坂道などでニュートラルにシフト操作されている最中にイグニッションオフされた場合や盗難などによりイグニッションオフされているにも拘わらず車両を不正に走行させている場合などイグニッションオフの最中でも車輪が転がる場合が生じるから、これをより適切に検出して適切な対処を行なうことが望ましい。

本発明の車輪の転がり検出装置およびこれを搭載する電気自動車並びに車輪の転がり検出方法は、こうした問題を解決し、電気自動車におけるイグニッションオフの最中の車輪の転がりをより適切に検出することを目的の一つとする。また、本発明の車輪の転がり検出装置およびこれを搭載する電気自動車並びに車輪の転がり検出方法は、電気自動車におけるイグニッションオフの最中の車輪の転がりに対してより適切に対処することを目的の一つとする。

本発明の車輪の転がり検出装置およびこれを搭載する電気自動車並びに車輪の転がり検出方法は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。

本発明の車輪の転がり検出装置は、
車輪に機械的に接続された回転電機と該回転電機に電力を入出力可能な蓄電手段とを備える電気自動車における前記車輪の転がりを検出する車輪の転がり検出装置であって、
イグニッションオフがなされたとき、前記回転電機と前記蓄電手段との電気的な接続を遮断すると共に該回転電機の逆起電力を検出する逆起電力検出回路を形成する逆起電力検出実行手段と、
該逆起電力検出実行手段による逆起電力の検出結果に基づいて前記イグニッションオフの最中の前記車輪の転がりを判定する車輪転がり判定手段と、
を備えることを要旨とする。

この本発明の車輪の転がり検出装置では、イグニッションオフがなされたとき、回転電機と蓄電手段との電気的な接続を遮断すると共に回転電機の逆起電力を検出する逆起電力検出回路を形成し、逆起電力の検出結果に基づいてイグニッションオフの最中の車輪の転がりを判定するから、電気自動車におけるイグニッションオフの最中の車輪の転がりをより適切に検出することができる。

こうした本発明の車輪の転がり検出装置において、前記車輪に直接または間接に制動力を出力するブレーキと、前記車輪転がり判定手段により前記イグニッションオフの最中に前記車輪が転がっていると判定されたとき、該車輪に制動がかかるよう前記ブレーキを制御するブレーキ制御手段と、を備えるものとすることもできる。こうすれば、電気自動車におけるイグニッションオフの最中の車輪の転がりに対してより適切に対処することができる。

また、本発明の車輪の転がり検出装置において、前記車輪転がり判定手段により前記イグニッションオフの最中に前記車輪が転がっていると判定されたとき、該判定の結果を報知する報知手段を備えるものとすることもできる。こうすれば、電気自動車におけるイグニッションオフの最中の車輪の転がりに対してより適切に対処することができる。

さらに、本発明の車輪の転がり検出装置において、前記逆起電力検出回路は、抵抗要素と、前記イグニッションオフがなされたときには前記回転電機と前記抵抗要素とを電気的に接続しイグニッションオンがなされたときには前記回転電機と前記抵抗要素とを電気的に遮断する接続遮断手段と、回路内の電流および／または電圧を検出する電流電圧検出手段とを備える回路であり、前記車輪転がり判定手段は、前記電流電圧検出手段により検出された回路内の電流および／または電圧に基づいて前記イグニッションオフの最中の前記車輪の転がりを判定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、より簡易な構成により車輪の転がりを検出することができる。

本発明の電気自動車は、
上述した各態様の本発明の車輪の転がり検出装置、即ち、基本的には、車輪に機械的に接続された回転電機と該回転電機に電力を入出力可能な蓄電手段とを備える電気自動車における前記車輪の転がりを検出する車輪の転がり検出装置であって、イグニッションオフがなされたとき、前記回転電機と前記蓄電手段との電気的な接続を遮断すると共に該回転電機の逆起電力を検出する逆起電力検出回路を形成する逆起電力検出実行手段と、該逆起電力検出実行手段による逆起電力の検出結果に基づいて前記イグニッションオフの最中の前記車輪の転がりを判定する車輪転がり判定手段と、を備える車輪の転がり検出装置を搭載することを要旨とする。

この本発明の電気自動車では、上述した各態様のいずれかの本発明の車輪の転がり検出装置を搭載するから、本発明の車輪の転がり検出装置が奏する効果、例えば、電気自動車におけるイグニッションオフの最中の車輪の転がりをより適切に検出することができる効果や電気自動車におけるイグニッションオフの最中の車輪の転がりに対してより適切に対処することができる効果などを奏することができる。

本発明の車輪の転がり検出方法は、
車輪に機械的に接続された回転電機と該回転電機に電力を入出力可能な蓄電手段とを備える電気自動車における前記車輪の転がりを検出する車輪の転がり検出方法であって、
（ａ）イグニッションオフがなされたとき、前記回転電機と前記蓄電手段との電気的な接続を遮断すると共に該回転電機の逆起電力を検出する逆起電力検出回路を形成し、
（ｂ）該ステップ（ａ）による逆起電力の検出結果に基づいて前記イグニッションオフの最中の前記車輪の転がりを判定する
ことを要旨とする。

この本発明の車輪の転がり検出方法によれば、イグニッションオフがなされたとき、回転電機と蓄電手段との電気的な接続を遮断すると共に回転電機の逆起電力を検出する逆起電力検出回路を形成し、逆起電力の検出結果に基づいてイグニッションオフの最中の車輪の転がりを判定するから、電気自動車におけるイグニッションオフの最中の車輪の転がりをより適切に検出することができる。

次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施形態としての車輪の転がり検出装置を搭載する電気自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例の電気自動車２０は、図示するように、車輪３０ａ，３０ｂにデファレンシャルギヤ３２を介して機械的に接続されたモータ２２と、インバータ２６を介してモータ２２と電力をやり取り可能なバッテリ２４と、バッテリ２４とインバータ２６とを電気的に接続および遮断するシステムメインリレー２８と、車両の駆動系をコントロールするＥＶ用電子制御ユニット（以下、ＥＶＥＣＵと呼ぶ）４０と、システムメインリレー２８がオフされたときにオンされる逆起電力検出用リレー６２によりインバータ２６の正極母線と負極母線とに電気的に接続されてモータ２２の逆起電力を検出する逆起電力検出回路６０と、ＥＶＥＣＵ４０と共に逆起電力検出回路６０を管理する管理用電子制御ユニット７０とを備える。

モータ２２は、図示しないが永久磁石が貼り付けられたロータと三相コイルが巻回されたステータとを備えるＰＭ型の同期発電電動機として構成されている。インバータ２６は、図示しないが６個のトランジスタと各トランジスタに逆並列接続された６個のダイオードとにより構成されており、６個のトランジスタをスイッチング制御することによりバッテリ２４からの直流電力を三相交流電力に変換してモータ２２に供給できると共に外力によりモータ２２で発電された電力をダイオードで整流してバッテリ２４側に供給できるようになっている。

ＥＶＥＣＵ４０は、図示しないがＣＰＵを中心としたマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に処理プログラムを記憶するＲＯＭと、データを一時的に記憶するＲＡＭと、入出力ポートおよび通信ポートとを備える。このＥＶＥＣＵ４０には、モータ２２のロータの回転位置を検出する回転位置検出センサ３４からの回転位置やイグニッションスイッチ５０からのイグニッション信号，シフトレバー５１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ５２からのシフトポジション，アクセルペダル５３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ５４からのアクセルペダルポジション，ブレーキペダル５５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ５６からのブレーキペダルポジション，車速センサ５８からの車速などが入力ポートを介して入力されている。また、ＥＶＥＣＵ４０からは、システムメインリレー２８や逆起電力検出用リレー６２への駆動信号やインバータ２６のトランジスタへのスイッチング制御信号などが出力ポートを介して出力されている。また、ＥＶＥＣＵ４０は、管理用電子制御ユニット７０と通信ポートを介して通信しており、各種データのやり取りを行なっている。

ＥＶＥＣＵ４０は、イグニッションスイッチ５０がオンされたとき、システムメインリレー２８をオンすると共に逆起電力検出用リレー６２をオフして車両を走行可能な状態とするようシステムを起動する処理を行なう。システムが起動されて車両が走行可能な状態に至ると、シフトレバー５１が走行可能なポジション（ドライブレンジやリバースレンジなど）に操作されているときにアクセルペダルポジションセンサ５４からのアクセルペダルポジションや車速センサ５８からの車速に基づいて要求トルクを設定し、設定した要求トルクがモータ２２から出力されるよう回転位置検出センサ３４により検出されたモータ２２の回転位置に基づいてインバータ２６のトランジスタをスイッチング制御する。また、ＥＶＥＣＵ４０は、イグニッションスイッチ５０がオフされたとき、システムメインリレー２８をオフすると共に逆起電力検出用リレー６２をオンして管理用電子制御ユニット７０を除いてシステム全体をシャットダウンする処理を行なう。

逆起電力検出回路６０は、イグニッションスイッチ５０がオフされている最中にモータ２２からの逆起電力を検出可能な回路として構成されており、前述した逆起電力検出用リレー６２と、逆起電力検出用リレー６２を介してインバータ２６の正極母線と負極母線とに電気的に接続されたレジスタ６４と、回路内の電流を検出する電流センサ６６と、レジスタ６４の端子間電圧を検出する電圧センサ６８とを備える。

管理用電子制御ユニット７０は、ＣＰＵ７２を中心としたマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ７２の他の処理プログラムを記憶するＲＯＭ７４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。この管理用電子制御ユニット７０には、電流センサ６６からの電流Ｉや電圧センサ６８からの端子間電圧Ｖ，イグニッションスイッチ５０からのイグニッション信号などが入力ポートを介して入力されており、管理用電子制御ユニット７０からは、車輪３０ａ，３０ｂに取り付けられたブレーキ８０ａ，８０ｂを駆動する図示しないアクチュエータへの駆動信号や警告灯８２への点灯信号などが出力ポートを介して出力されている。

次に、こうして構成された実施例の電気自動車２０の動作、特に、イグニッションスイッチ５０がオフされている最中に車輪３０ａ，３０ｂの転がりを検出する際の動作について説明する。図２は、実施例の電気自動車２０の管理用電子制御ユニット７０により実行されるイグニッションオフ時車輪転がり検出処理の一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎（例えば、２０ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。

イグニッションオフ時車輪転がり検出処理が実行されると、管理用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、イグニッション信号を入力し（ステップＳ１００）、入力したイグニッション信号がオフであるか否かを調べる（ステップＳ１１０）。イグニッション信号がオフでないと判定すなわちオンと判定されたときには、モータ２２の逆起電力を検出する時期にないと判断し、何もせずに本ルーチンを終了する。

イグニッション信号がオフと判定されると、次に、電流センサ６６からの電流Ｉや電圧センサ６８からの端子間電圧Ｖを入力し（ステップＳ１２０）、入力した電流Ｉと所定電流Ｉｒｅｆとを比較すると共に入力した端子間電圧Ｖと所定電圧Ｖｒｅｆとを比較する（ステップＳ１３０）。イグニッションスイッチ５０がオフされているときにはバッテリ２４とインバータ２６との接続が遮断されていると共にレジスタ６４とインバータ２６とが接続されているから、車輪３０ａ，３０ｂが転がってモータ２２に逆起電力が生じると、モータ２２で生じた逆起電力はインバータ２６のダイオードを介して逆起電力検出回路６０内のレジスタ６４に供給されることになる。したがって、電流Ｉや端子間電圧Ｖを調べれることにより、モータ２２に逆起電力が生じているか否かを判定することができる。即ち、車輪３０ａ，３０ｂの転がりを検出することができるのである。ここで、所定電流Ｉｒｅｆと所定電圧Ｖｒｅｆは、モータ２２に逆起電力が生じているか否かを判定するための閾値であり、モータ２２やレジスタ６４などにより定められる。電流Ｉが所定電流Ｉｒｅｆ未満で且つ端子間電圧Ｖが所定電圧Ｖｒｅｆ未満と判定されたときには、モータ２２に逆起電力は生じていないと判断し、何もせずに本ルーチンを終了する。

電流Ｉが所定電流Ｉｒｅｆよりも大きいと判定されたり端子間電圧Ｖが所定電圧Ｖｒｅｆよりも大きいと判定されたときには、イグニッションスイッチ５０がオフされているにも拘わらず車輪３０ａ，３０ｂが転がっている状態にあると判断して、転がっている車輪３０ａ，３０ｂがロックされるようブレーキ８０ａ，８０ｂのアクチュエータを駆動制御すると共に（ステップＳ１４０）、警告灯８２を点灯させて（ステップＳ１５０）、本ルーチンを終了する。なお、イグニッションスイッチ５０がオフされているにも拘わらず車輪３０ａ，３０ｂが転がっている状態は、坂道などでシフトレバー５１をニュートラルポジションにしているときにイグニッションスイッチ５０をオフした状態や盗難などでイグニッションスイッチ５０をオンすることなく不正にシステムを起動させて車両を走行させている状態などを挙げることができる。

以上説明した実施例の電気自動車２０によれば、イグニッションスイッチ５０がオフされたときにシステムメインリレー２８をオフすると共に逆起電力検出用リレー６２をオンしてインバータ２６からバッテリ２４を遮断すると共にインバータ２６にレジスタ６４を接続して逆起電力検出回路６０を形成し、車輪３０ａ，３０ｂに機械的に接続されたモータ２２からの逆起電力を逆起電力検出回路６０により検出して車輪３０ａ，３０ｂの転がりを検出するから、イグニッションスイッチ５０がオフされている最中の車輪３０ａ，３０ｂの転がりをより適切に検出することができる。しかも、車輪３０ａ，３０ｂの転がりが検出されたときにブレーキ８０ａ，８０ｂにより車輪３０ａ，３０ｂをロックすると共に警告灯８２を点灯させるから、予期しない車両の移動を抑制したり盗難などに対するセキュリティを確保したりすることができ、イグニッションスイッチ５０がオフされている最中の車輪３０ａ，３０ｂの転がりに対してより適切に対処することができる。

実施例の電気自動車２０では、電流センサ６６と電圧センサ６８の両方によりイグニッションスイッチ５０がオフされている最中に車輪３０ａ，３０ｂが転がっているか否かを判定するものとしたが、電流センサ６６と電圧センサ６８のいずれか一方によりイグニッションスイッチ５０がオフされている最中に車輪３０ａ，３０ｂが転がっているか否かを判定するものとしてもよい。

実施例の電気自動車２０では、イグニッションスイッチ５０がオフされている最中に車輪３０ａ，３０ｂが転がっていると判定されたとき、車輪３０ａ，３０ｂに取り付けられたブレーキ８０ａ，８０ｂにより車輪３０ａ，３０ｂをロックするものとしたが、車両の移動を抑制できれば、必ずしも車輪３０ａ，３０ｂに取り付ける必要はなく車輪３０ａ，３０ｂとは異なる車輪に取り付けてもよいし、車輪に機械的に接続された他の如何なる部位に取り付けるものとしてもよい。また、車両の移動を抑制できればよいから、車輪を完全にロックしないものとしても差し支えない。

実施例の電気自動車２０では、イグニッションスイッチ５０がオフされている最中に車輪３０ａ，３０ｂが転がっていると判定されたとき、警告灯８２を点灯させるものとしたが、運転者に注意を促すことができれば、これに限られず、警告音の発生など他の如何なる手段を用いるものとしてもよい。

実施例では、モータ２２のみを動力源として備える通常の電気自動車２０に適用して説明したが、車輪に機械的に接続されると共にリレーを介してバッテリなどの蓄電装置に接続された発電可能なモータを備える電気自動車であれば、モータの他にエンジンを動力源として備えるハイブリッド型の電気自動車に適用するものとしてもよい。例えば、図３の変形例の電気自動車１２０に示すように、モータ２２を車輪３０ａ，３０ｂに機械的に接続すると共に遊星歯車機構１３５を介して車輪３０ａ，３０ｂにエンジン１４０とモータ１３０とを接続したハイブリッド型の電気自動車１２０に適用するものとしてもよいし、図４の変形例の電気自動車１２０Ｂに示すように、図３の電気自動車１２０の構成に加えて車輪３０ａ，３０ｂとは異なる車輪３０ｃ，３０ｄにモータ２２Ｂを接続するものとしてもよいし、図５の変形例の電気自動車２２０に示すように、エンジン２４０のクランクシャフトに接続されたインナーロータ２３２と車輪３０ａ，３０ｂに機械的に接続されたアウターロータ２３４とを有し電磁的な作用により両ロータを相対的に回転させる対ロータ電動機２３０を備えるものとしてもよい。

以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、自動車産業に利用可能である。

本発明の一実施形態としての車輪の転がり検出装置を搭載する電気自動車２０の構成の概略を示す構成図である。 実施例の電気自動車２０の管理用電子制御ユニット７０により実行されるイグニッションオフ時車輪転がり検出処理の一例を示すフローチャートである。 変形例の電気自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。 変形例の電気自動車１２０Ｂの構成の概略を示す構成図である。 変形例の電気自動車２２０の構成の概略を示す構成図である。

符号の説明

２０，１２０，１２０Ｂ，２２０ 電気自動車、２２，１３０ モータ、２４ バッテリ、２６ インバータ、２８ システムメインリレー、３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ 車輪、３２ デファレンシャルギヤ、３４ 回転位置検出センサ、４０ ＥＶ用電子制御ユニット（ＥＶＥＣＵ）、５０ イグニッションスイッチ、５１ シフトレバー、５２ シフトポジションセンサ、５３ アクセルペダル、５４ アクセルペダルポジションセンサ、５５ ブレーキペダル、５６ ブレーキペダルポジションセンサ、５８ 車速センサ、６０ 逆起電力検出回路、６２ 逆起電力検出用リレー、６４ レジスタ、６６ 電流センサ、６８ 電圧センサ、７０ 管理用電子制御ユニット、７２ ＣＰＵ、７４ ＲＯＭ、７６ ＲＡＭ、８０ａ，８０ｂ ブレーキ、８２ 警告灯、１３５ 遊星歯車機構、１４０，２４０ エンジン、２３０ 対ロータ電動機、２３２ インナーロータ、２３４ アウターロータ。

Claims (6)

1. 車輪に機械的に接続された回転電機と該回転電機に電力を入出力可能な蓄電手段とを備える電気自動車における前記車輪の転がりを検出する車輪の転がり検出装置であって、
   イグニッションオフがなされたとき、前記回転電機と前記蓄電手段との電気的な接続を遮断すると共に該回転電機の逆起電力を検出する逆起電力検出回路を形成する逆起電力検出実行手段と、
   該逆起電力検出実行手段による逆起電力の検出結果に基づいて前記イグニッションオフの最中の前記車輪の転がりを判定する車輪転がり判定手段と、
   を備える車輪の転がり検出装置。
2. 請求項１記載の車輪の転がり検出装置であって、
   前記車輪に直接または間接に制動力を出力するブレーキと、
   前記車輪転がり判定手段により前記イグニッションオフの最中に前記車輪が転がっていると判定されたとき、該車輪に制動がかかるよう前記ブレーキを制御するブレーキ制御手段と、
   を備える車輪の転がり検出装置。
3. 前記車輪転がり判定手段により前記イグニッションオフの最中に前記車輪が転がっていると判定されたとき、該判定の結果を報知する報知手段を備える請求項１または２記載の車輪の転がり検出装置。
4. 請求項１ないし３いずれか記載の車輪の転がり検出装置であって、
   前記逆起電力検出回路は、抵抗要素と、前記イグニッションオフがなされたときには前記回転電機と前記抵抗要素とを電気的に接続しイグニッションオンがなされたときには前記回転電機と前記抵抗要素とを電気的に遮断する接続遮断手段と、回路内の電流および／または電圧を検出する電流電圧検出手段とを備える回路であり、
   前記車輪転がり判定手段は、前記電流電圧検出手段により検出された回路内の電流および／または電圧に基づいて前記イグニッションオフの最中の前記車輪の転がりを判定する手段である
   車輪の転がり検出装置。
5. 請求項１ないし４いずれか記載の車輪の転がり検出装置を搭載する電気自動車。
6. 車輪に機械的に接続された回転電機と該回転電機に電力を入出力可能な蓄電手段とを備える電気自動車における前記車輪の転がりを検出する車輪の転がり検出方法であって、
   （ａ）イグニッションオフがなされたとき、前記回転電機と前記蓄電手段との電気的な接続を遮断すると共に該回転電機の逆起電力を検出する逆起電力検出回路を形成し、
   （ｂ）該ステップ（ａ）による逆起電力の検出結果に基づいて前記イグニッションオフの最中の前記車輪の転がりを判定する
   車輪の転がり検出方法。
   

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