JP2019213406A

JP2019213406A - 車両

Info

Publication number: JP2019213406A
Application number: JP2018109549A
Authority: JP
Inventors: 修平吉田; Shuhei Yoshida; 浩嵩田邉; Hirotaka Tanabe; 典彦初見; Norihiko Hatsumi
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2018-06-07
Filing date: 2018-06-07
Publication date: 2019-12-12
Anticipated expiration: 2038-06-07
Also published as: JP7187828B2

Abstract

【課題】状態に応じて適切に充電及び給電を行うことが可能な車両を提供する。【解決手段】モータ１２とバッテリ１０とを有し、モータ１０とバッテリ１２とを制御する駆動システム２０と、駆動システム２０の状態を起動状態または停止状態に切り替える切替手段８と、外部機器を接続され、バッテリ１０の充給電を行う充給電部３とを備え、充給電部３は、外部機器からバッテリ１０に充電する充電回路２４，２５と、バッテリ１０から外部機器に電力を取り出す給電回路２３と、駆動システム２０が起動状態のとき給電回路２３を優先させ、駆動システム２０が停止状態のとき充電回路２４，２５を優先させる制御手段９とを備えた車両１。【選択図】図３

Description

本発明は、充給電装置を備えた車両に関する。

従来、電気自動車やハイブリッド自動車等の電動車両において、駆動用バッテリの直流電力（ＤＣ）を交流電力（ＡＣ）に変換して、車内に設置したコンセントから利用する技術が知られている。
最近では、車内に設けられたコンセントのみでは電気機器の使用が困難であるため、車体外部に面する位置にコンセントを配置して使用する技術も知られており、その際にコンセントを接続したまま車両が発進することを防止する技術が知られている（例えば「特許文献１」参照）。

特開２０１４−３０２８３号公報

上述した技術では、充電口にアダプタを接続して給電を行う際には、車両走行禁止となるように駆動モータのトルクをゼロにさせる制御を行っている。
通常車両は、充電中や給電中は外部電源や外部機器とケーブル等によって接続されているため、車両のシステムを起動した状態（レディオン状態）で走行禁止にするか、車両のシステムを停止した状態（レディオフ状態）とする。充電や給電をレディオン状態で行う場合、バッテリの電力収支を常時監視できハイブリッド車の場合では状況に応じてエンジンを発電機として使用することができるが、システムが起動しているため消費電力が発生し、車両を発進させた場合には外部電源や外部機器、ケーブル等を破損させる虞もある。また、充電や給電をレディオフ状態で行う場合、システムが停止しているため消費電力が発生せず、車両を発進させようとした場合でもレディオンの動作が入るため外部電源や外部機器、ケーブル等の接続に気付き易く破損を抑制できるが、給電の場合にはバッテリ容量が少なくなり、システムが起動できなくなる虞もある。
本発明は上述の問題点を解決し、状態に応じて適切に充電及び給電を行うことが可能な車両の提供を目的とする。

請求項１記載の発明は、モータとバッテリとを有し、前記モータと前記バッテリとを制御する駆動システムと、前記駆動システムの状態を起動状態または停止状態に切り替える切替手段と、外部機器を接続され、前記バッテリの充給電を行う充給電部とを備えた車両において、前記充給電部は、前記外部機器から前記バッテリに充電する充電回路と、前記バッテリから前記外部機器に電力を取り出す給電回路と、前記駆動システムが前記起動状態のとき前記給電回路を優先させ、前記駆動システムが前記停止状態のとき前記充電回路を優先させる制御手段とを備えたことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の車両において、さらに前記制御手段は、前記起動状態のとき前記充電回路を遮断し、前記停止状態のとき前記給電回路を遮断することを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の車両において、さらに前記充電回路に設けられ、前記外部機器と接続可能な充電部と、前記給電回路に設けられ、前記外部機器と接続可能な給電部とを備え、前記起動状態のとき前記充電部を遮蔽すると共に前記給電部を露出し、前記停止状態のとき前記充電部を露出すると共に前記給電部を遮蔽する移動手段を有することを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項３記載の車両において、さらに移動手段は前記起動状態のとき前記給電部を前記充電部と重なる位置に移動させることを特徴とする。

本発明によれば、制御手段が駆動システムの起動状態時に給電動作を優先させるので制御手段が残充電量情報を得ることができ、駆動システムの停止状態時に充電動作を優先させるので充電量不足の発生を防止することができる。

本発明の一実施形態を適用可能な車両の概略図である。本発明の第１の実施形態に用いられる充給電装置を説明する概略図である。本発明の第１及び第２の実施形態に用いられる駆動システムの制御ブロック図である。本発明の第１の実施形態における充給電装置の制御動作を説明するフローチャートである。本発明の第２の実施形態に用いられる充給電装置を説明する概略図である。

図１は、本発明の第１の実施形態を適用可能な車両を示している。同図において電気自動車（ＥＶ）である車両１は、車体２の後部に充給電装置としての充給電部３を有している。充給電部３は、図２に示すように、給電回路２３（図３参照）の一部である交流給電用のコンセント４、充電回路２４（図３参照）の一部である普通充電用の普通充電インレット５、充電回路２５（図３参照）の一部である急速充電インレット６、開閉自在な充電リッド７、コンセント４及び各インレット５，６を収容し充電リッド７を開閉自在に支持する車体２に一体的に形成された収容部１７、後述するコンタクタ１１，１６，１８，１９及び制御手段としてのＥＣＵ９等を備えている。

給電部として機能するコンセント４は収容部１７に対して移動可能に構成されており、図示しない通常の家庭用１００Ｖプラグが接続されることにより、後述する駆動用バッテリ１０から外部家電（外部機器）に対して給電が行われる。コンセント４はコンセント支持部材２１によって支持されており、コンセント支持部材２１は図示しないレール部材によって収容部１７に対して上下動自在に支持されている。コンセント支持部材２１には、図示しないラックアンドピニオン機構を介して移動手段としてのモータ２２が接続されており、モータ２２の作動によりコンセント４は、図２に実線で示す給電可能位置と二点鎖線で示す充電可能位置とを選択的に占める。

コンセント４が露出した状態である給電可能位置を占めたとき、コンセント支持部材２１によって各インレット５，６がそれぞれ一部を覆われるため、各インレット５，６がコンセント支持部材２１により遮蔽され、コネクタの接続が不可能となる。よって、給電が優先されることとなる。また、コンセント４が充電可能位置を占めたときコンセント支持部材２１は車体２によって覆われる位置を占めるため、コンセント４が車体２により遮蔽され、プラグの接続が不可能となる。よって、充電が優先されることとなる。

充電部として機能する普通充電インレット５は車体２に固定されており、図示しない交流の普通充電用コネクタが接続されることにより、後述する駆動用バッテリに対して外部電源（外部機器）より普通充電が行われる。
充電部として機能する急速充電インレット６は車体２に固定されており、図示しない直流の急速充電用コネクタが接続されることにより、後述する駆動用バッテリに対して外部電源より急速充電が行われる。
コンセント４及び各インレット５，６には、それぞれプラグ及びコネクタの接続が行われた場合に後述するＥＣＵ９に対して信号を出力する図示しないスイッチがそれぞれ設けられている。

車体２の内部である車室内の図示しないインストゥルメントパネルには、運転者によって操作される切替手段としての始動スイッチ８が設けられている。始動スイッチ８は、車両１の走行が可能であると共に車内機器の使用が可能なレディオン状態と、車両１の走行が不可であると共に車内機器の使用が可能なレディオフ状態とを選択的に占める。
また車体２の内部には、制御手段としてのＥＣＵ９を備えた、後述する駆動モータ１２及び駆動用バッテリ１０の作動を制御する駆動システム２０が配設されている。ＥＣＵ９は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏポート等を有する周知のマイクロコンピュータによって構成されている。駆動システム２０は、レディオン状態時に起動状態を、レディオフ状態時に停止状態をそれぞれ占める。

図３は、駆動システム２０の制御ブロック図を示している。同図においてＥＣＵ９は、始動スイッチ８からの信号、及びコンセント４、各インレット５，６から送られる接続信号に基づいてバッテリとしての駆動用バッテリ１０に接続されたコンタクタ１１、車両１を駆動するモータとしての駆動モータ１２に接続されたインバータ１３、交流用電気機器が接続されるコンセント４に接続され直流を交流に変換するＤＣＡＣインバータ１４及びこれに接続されたコンタクタ１８、交流充電コネクタが接続される普通充電インレット５に接続され交流を直流に変換するＡＣＤＣインバータ１５及びこれに接続されたコンタクタ１９、直流充電コネクタが接続される急速充電インレット６に接続されたコンタクタ１６の動作をそれぞれ制御する。

なおコンタクタ１１は、始動スイッチ８がオン状態時には接続状態、始動スイッチ８がオフ状態の時には非接続状態であり、始動スイッチ８のオフ状態時に各インレット５，６の何れかにコネクタが接続されると、コネクタの接続信号を受けて接続動作が行われる。コンタクタ１１の接続状態時において、ＥＣＵ９は図示しない充電量検知手段からの残充電量情報を得ることができる。
図３に示す構成において、ＤＣＡＣインバータ１４、コンタクタ１８、コンセント４によって給電回路２３が、ＡＣＤＣインバータ１５、コンタクタ１９、普通充電インレット５によって充電回路２４が、コンタクタ１６、急速充電インレット６によって充電回路２５がそれぞれ構成されている。

上述の構成に基づき、第１の実施形態における充給電部３の動作を、図４に示すフローチャートに基づいて説明する。
先ずＥＣＵ９は、始動スイッチ８がオンされているか否かを判定する（ＳＴ０１）。オンされていると判定した場合には、給電動作を優先させるべくＥＣＵ９はモータ２２を作動させて（ＳＴ０２）コンセント４を給電可能位置に位置決めさせる（ＳＴ０３）。なお、本実施形態ではコンセント４が予め充電可能位置を占めている場合を説明する。コンセント４が給電可能位置を占めると、車両使用者により図示しないプラグが接続されて給電動作が実施される（ＳＴ０４）。

ステップＳＴ０１において始動スイッチ８がオンされていないとＥＣＵ９が判定すると、充電動作を優先させるべく予め充電可能位置を占めているコンセント４を移動させる必要がないことから、ＥＣＵ９はモータ２２を作動させず（ＳＴ０５）コンセント４は充電可能位置を占めた状態を維持する（ＳＴ０６）。この状態では、図２に二点鎖線で示すようにコンセント４は車体２に覆われた位置を占めると共に各インレット５，６はコンセント支持部材２１によって覆われることがないので、給電動作は行えずに充電動作を行うことができる。コンセント４が充電可能位置を占めると、車両使用者により各インレット５，６に対して図示しないコネクタが接続されて充電動作が実施される（ＳＴ０７）。

この第１の実施形態によれば、始動スイッチ８の状態に応じてコンセント４が給電可能位置と充電可能位置とを選択的に占めるので、車両の使用者が給電可能状態時に充電を、または充電可能状態時に給電を行うことが確実に防止でき、操作性及び車両の安全性を高めることができる。
さらに、レディオン状態で充電を行うことができないため、誤って車両１を発進させて外部電源やケーブル等が破損することを防止することができる。なお給電の場合には、使用者が外部機器を使用していて車両１に外部機器やケーブル等が接続していることを認識しているため、誤って車両１を発進させることを抑制することができる。

またレディオフ状態では給電を行うことができないため、駆動用バッテリ１０の容量を超えて使用することによる駆動システム２０の起動不可、車両１の走行不可といった不具合の発生を抑制することができる。なお充電の場合には、始動スイッチ８でレディオン状態を創出する工程が入るため、外部電源やケーブル等を接続したまま車両１を発進させてしまうことを抑制することができる。
さらに、第１の実施形態では始動スイッチ８の状態に応じて給電動作または充電動作の何れか一方のみが行われるため、図３に示した駆動システム２０の制御ブロック図において、各コンタクタ１８，１９は構成上必ずしも必要ではない。

図５は、本発明の第２の実施形態を示している。図５に示す充給電装置としての充給電部２６は、第１の実施形態で示した充給電部３と比較すると、コンセント４を覆うカバー２７、普通充電インレット５を覆うカバー２８、急速充電インレット６を覆うカバー２９を有する点においてのみ相違しており、駆動システム２０の制御ブロック図も含む他の構成は同一である。

各カバー２７，２８，２９は、それぞれの一部を収容部１７に支持されて回動可能に構成されており、図示しないばね及びクリック機構により、使用可能位置である開放位置と使用不可位置である閉塞位置とを選択的に占めるように、開閉可能に構成されている。
図５（ａ）はカバー２７が開放位置を占めた状態を示しており、この状態ではカバー２７が各カバー２８，２９を覆う位置を占めるため、各カバー２８，２９の開放が禁じられる。これにより各インレット５，６の使用が禁止され、充電回路が遮断された状態となる。
図５（ｂ）はカバー２９が開放位置を占めた状態を示しており、この状態ではカバー２９が各カバー２７を覆う位置を占めるため、カバー２７の開放が禁じられる。これによりコンセント４の使用が禁止され、給電回路が遮断された状態となる。

また、各カバー２７，２８，２９には、各カバー２７，２８，２９を閉塞位置で保持して開放を禁止する図示しないロック機構がそれぞれ設けられており、カバー２７のロック機構は始動スイッチ８がオン状態時に解除され、各カバー２８，２９のロック機構は始動スイッチ８がオフ状態時に解除されるように構成されている。
この構成により、始動スイッチ８の状態に応じて各カバー２７，２８，２９のうち開放可能なカバーが選択されるため、始動スイッチ８の状態に応じて給電動作と充電動作とを選択的に行うことができ、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

なお、本実施形態ではカバー２７の開放時に他のカバー２８，２９の開放を禁止する位置を占める構成としたが、ロック機構が働いていれば他のカバーの開放は禁止されているので、必ずしもこの構成には限られない。
また、本実施形態では各カバー２７，２８，２９がそれぞれ収容部１７に回動自在に支持される構成としたが、各カバー２７，２８，２９が収容部１７にそれぞれスライド自在に支持される構成としてもよい。この構成の場合には、各カバー２７，２８，２９を開放位置に向けて平面的にスライド移動させる際に他のカバーに干渉するため、他のカバーの厚み分だけ上方に移動させつつスライドさせる構成とすることにより、他のカバーとの干渉を防止することができる。
さらに本発明の各実施形態によれば、ＥＣＵ９が駆動システム２０の起動状態時に給電動作を優先させるのでＥＣＵ９が残充電量情報を得ることができ、駆動システム２０の停止状態時に充電動作を優先させるので充電量不足の発生を防止することができる。

以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明は上述した特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定していない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
例えば、上述した各実施形態では、給電回路２３と充電回路２４，２５との何れか一方しか使用できないように他方を物理的に遮蔽する構成を示したが、他方を電気的に遮蔽する構成を採用してもよい。
一例として、レディオン状態では普通充電インレット５のコンタクタ１９及び急速充電インレット６のコンタクタ１６は接続されず、コンセント４のコンタクタ１８が接続されて給電が優先される構成とし、レディオフ状態ではコンタクタ１９及びコンタクタ１６は接続し、コンタクタ１８は接続されずに充電が優先される構成が挙げられる。
この場合、レディオフ状態で充電用のコネクタが接続されることになるが、使用者が車両１を発進させようとしたとき充電が行われていないために異常に気付くことができる。
なお、上述した各実施形態では給電回路２３と充電回路２４，２５とを別々の構成としたが、電気的に遮蔽するのであれば共用する構成としてもよい。

また、給電回路２３と充電回路２４，２５とを同時に使用可能な構成としてもよい。例えば、レディオン状態において給電量が充電量を上回るように給電を優先すれば駆動用バッテリ１０の容量減少を遅くすることができ、ハイブリッド車ではエンジンの起動を遅らせることができる。
また、レディオフ状態において充電量が給電量を上回るように充電を優先すれば駆動用バッテリ１０の容量減少を気にすることなく外部機器を使用することができる。なお、給電量と充電量との大小関係は単位時間当たりの電力量で差を設けてもよく、給電時間と充電時間とで差を設けてもよい。
本発明の実施の形態に記載された効果は本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。

１・・・車両、２・・・車体、３，２６・・・充給電装置（充給電部）、４・・・給電部（コンセント）、５・・・充電部（普通充電インレット）、６・・・充電部（急速充電インレット）、８・・・切替手段（始動スイッチ）、９・・・制御手段（ＥＣＵ）、１０・・・バッテリ（駆動用バッテリ）、１２・・・モータ（駆動モータ）、２０・・・駆動システム、２２・・・移動手段（モータ）、２３・・・給電回路、２４，２５・・・充電回路

Claims

モータとバッテリとを有し、前記モータと前記バッテリとを制御する駆動システムと、
前記駆動システムの状態を起動状態または停止状態に切り替える切替手段と、
外部機器を接続され、前記バッテリの充給電を行う充給電部とを備えた車両において、
前記充給電部は、
前記外部機器から前記バッテリに充電する充電回路と、
前記バッテリから前記外部機器に電力を取り出す給電回路と、
前記駆動システムが前記起動状態のとき前記給電回路を優先させ、前記駆動システムが前記停止状態のとき前記充電回路を優先させる制御手段とを備えたことを特徴とする車両。
請求項１記載の車両において、
前記制御手段は、前記起動状態のとき前記充電回路を遮断し、前記停止状態のとき前記給電回路を遮断することを特徴とする車両。
請求項２記載の車両において、
前記充電回路に設けられ、前記外部機器と接続可能な充電部と、
前記給電回路に設けられ、前記外部機器と接続可能な給電部とを備え、
前記起動状態のとき前記充電部を遮蔽すると共に前記給電部を露出し、
前記停止状態のとき前記充電部を露出すると共に前記給電部を遮蔽する移動手段を有することを特徴とする車両。
請求項３記載の車両において、
前記移動手段は前記起動状態のとき前記給電部を前記充電部と重なる位置に移動させることを特徴とする車両。