JP2020068567A - 車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリからの電力によって走行用モータと作業装置とを駆動させる車両の制御装置において、ユーザの意図が反映された電力制御を行う。【解決手段】走行用のモータジェネレータ１２とパワーテイクオフ２６に接続された作業装置２４とは、バッテリ３４からの電力によって駆動させられる。ハイブリッド制御装置４４は、作業装置２４の駆動を外部電源からバッテリ３４への充電よりも優先させる駆動優先モードと外部電源からバッテリ３４への充電を作業装置２４の駆動よりも優先させる充電優先モードとを、ユーザからの指示に従って切り替えて実行する。【選択図】図１

Description

本開示は、車両の制御装置に関し、特に、作業装置が設けられた車両の制御装置に関する。

クレーン車やゴミ収集車等の車両においては、車両に設けられた作業装置をバッテリによって駆動させる場合がある。例えば、走行用モータに電力を供給する走行用バッテリの他に、作業装置に電力を供給する専用の架装部バッテリを車両に設けて、架装部バッテリからの電力によって作業装置を駆動させる場合がある。

特許文献１には、走行用モータに電力を供給する走行用バッテリと、車両に設けられた作業装置に電力を供給する架装部バッテリとを備えた作業用車両の充電装置が記載されている。この充電装置においては、走行用バッテリと架装部バッテリの充電状態に基づいて、走行用バッテリと架装部バッテリとの間で電力授受が行われる。

特開２０１４−１５６１４６号公報

ところで、作業装置に電力を供給する専用の架装部バッテリを有していない車両においては、バッテリからの電力によって作業装置を駆動させるためには、走行用モータに電力を供給する走行用バッテリからの電力を用いる必要がある。この場合、走行用モータの電力を用いることから、ユーザの意図が反映された電力制御が行われることが望ましい。例えば、走行用バッテリの残りの電力が少ない場合に、残りの電力を用いて作業装置を駆動させる、又は、走行のために走行用バッテリを充電する等といったことに、ユーザの意図が反映されることが望ましい。

本開示の目的は、バッテリからの電力によって走行用モータと作業装置とを駆動させる車両の制御装置において、ユーザの意図が反映された電力制御を行うことにある。

本開示に係る車両の制御装置は、バッテリからの電力によって走行用モータと車両に設けられた作業装置とを駆動させる車両の制御装置であって、前記作業装置の駆動を外部電源から前記バッテリへの充電よりも優先させる駆動優先モードと前記外部電源から前記バッテリへの充電を前記作業装置の駆動よりも優先させる充電優先モードとを、ユーザからの指示に従って切り替えて実行する制御手段、を有する。

上記の構成によれば、ユーザは、駆動優先モード又は充電優先モードを選択することができ、ユーザによって選択されたモードが実行される。それ故、ユーザの意図が反映された電力制御が行われる。

本開示に係る車両の制御装置によれば、ユーザの意図が反映された電力制御を行うことができる。

本実施形態に係る車両の構成を示すブロック図である。 本実施形態に係る車両の制御装置の動作を示すフローチャートを示す図である。 本実施形態に係る車両の制御装置の動作を示すフローチャートを示す図である。

図１を参照して、本発明の実施形態に係る車両の制御装置について説明する。図１は、本実施形態に係る制御装置を含む車両の構成を示すブロック図である。

本実施形態に係る車両は、バッテリから供給される電力を駆動力として用いて走行可能な車両であり、例えば、ハイブリッド自動車（ＨＶ）、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＶ）、電気自動車（ＥＶ）、燃料電池自動車（ＦＣＶ）、レンジエクステンダー付きの電気自動車（ＲＥＥＶ）等である。図１には、一例としてＰＨＶの構成が示されている。ここでは一例としてＰＨＶを例に挙げて説明するが、もちろん、本実施形態に係る車両は、ＰＨＶ以外の車両であってもよい。

本実施形態に係る車両においては、燃料の燃焼エネルギーによって回転動力を出力するエンジン（ＥＮＧ）１０と、電気エネルギーによって回転動力を出力するモータジェネレータ（ＭＧ）１２とが、動力伝達経路上に直列に配置されている。モータジェネレータ１２と駆動輪１４，１６との間に、クラッチ１８、変速機（ＴＭ）２０、及び、デファレンシャルギア２２が設けられており、変速機２０と作業装置２４との間にパワーテイクオフ（ＰＴＯ）２６が設けられている。

エンジン１０は、例えば、燃料（例えば、ガソリンや軽油等の炭化水素系）の燃焼によって、クランクシャフト２８から回転動力を出力する内燃機関である。クランクシャフト２８の回転動力は、モータジェネレータ１２の回転軸に伝達されると共に、クラッチ１８を介して変速機２０の入力軸に伝達される。エンジン１０は、各種センサ（エンジン回転センサ等）、アクチュエータ（スロットバルブを駆動させるアクチュエータ等）を有する。エンジン１０は、エンジン制御装置（ＥＮＧ−ＥＣＵ）３０に接続されており、エンジン制御装置３０によって制御される。

モータジェネレータ１２は、電動機として駆動すると共に発電機としても駆動する。モータジェネレータ１２の回転軸は、エンジン１０のクランクシャフト２８と一体に回転し、クラッチ１８の入力側部材と一体に回転する。モータジェネレータ１２は、インバータ（ＩＮＶ）３２を介してバッテリ（ＢＡＴ）３４と電力のやり取りを行う。モータジェネレータ１２は、エンジン１０からクランクシャフト２８に出力された回転動力を用いて発電してバッテリ３４を充電したり、変速機２０からの回転動力を用いて回生してバッテリ３４を充電したり、バッテリ３４からの電力を用いて回転動力をクランクシャフト２８及び変速機２０に出力したりすることができる。なお、モータジェネレータ１２は、走行用モータの一例に相当する。

クラッチ１８は、モータジェネレータ１２から変速機２０への回転動力を段接する装置である。クラッチ１８は、変速機制御装置（ＴＭ−ＥＣＵ）３６に接続されており、変速機制御装置３６によって制御される。

変速機２０は、エンジン１０及びモータジェネレータ１２の一方又は両方から出力された回転電力がクラッチ１８を介して入力されると共に、入力された回転電力を変速してデファレンシャルギア２２を介して駆動輪１４，１６に伝達する機構である。変速機２０は、入力された回転電力をデファレンシャルギア２２又はパワーテイクオフ２６に向けて選択的に出力可能な構成を有する。変速機２０は、ギア比の異なる歯車機構を同期装置によって選択可能な構成を有しており、変速機２０に入力された回転電力は、選択された歯車機構によって変速されてデファレンシャルギア２２に出力される。また、同期装置によってパワーテイクオフ２６が選択された場合、変速機２０は、変速機２０に入力された回転電力をパワーテイクオフ２６を介して作業装置２４に出力する。変速機２０は、同期装置を駆動するアクチュエータを有しており、変速機制御装置３６に接続されて、変速機制御装置３６によって制御される。

パワーテイクオフ２６は、変速機２０から出力された回転動力を作業装置２４に出力する装置である。

作業装置２４は、特定の作業を行う装置であり、例えばクレーンやゴミ収集装置等である。パワーテイクオフ２６から出力された回転動力が、クレーンやごみ収集装置等における油圧ポンプや歯車機構等に入力されることで、クレーンやごみ収集装置等が動作する。作業装置２４は、バッテリ３４が供給する高電圧の電力を用いて動作することができる。

エンジン制御装置３０は、エンジン１０の動作を制御するコンピュータ（ＣＰＵ等のプロセッサーとメモリ等の記憶装置とを有する装置）である。エンジン制御装置３０は、エンジン１０に内蔵された各種アクチュエータ、各種センサ、及び、ハイブリッド制御装置４４に接続されている。エンジン制御装置３０は、ハイブリッド制御装置４４からの制御信号に応じて、予め定められたプログラムを実行することでエンジン１０の動作を制御する。

インバータ３２は、モータジェネレータ制御装置３８からの制御信号に応じて、モータジェネレータ１２の動作（駆動動作、発電動作、回生動作）を制御する。インバータ３２は、コンバータを介してバッテリ３４に接続されている。

バッテリ３４は、充放電可能な充電装置であり、電力を主駆動力として走行するために十分な充電容量と放電能力とを有し、また、大きな電力を有する作業装置２４を連続して動作させるために十分な充電容量と放電能力とを有する。

モータジェネレータ制御装置３８は、インバータ３２を介してモータジェネレータ１２の動作を制御するコンピュータ（ＣＰＵ等のプロセッサーとメモリ等の記憶装置とを有する装置）である。モータジェネレータ制御装置３８は、インバータ３２、充電器４０、及び、ハイブリッド制御装置４４に接続されている。モータジェネレータ制御装置３８は、ハイブリッド制御装置４４からの制御信号に応じて、予め定められたプログラムを実行することでモータジェネレータ１２の動作を制御する。また、モータジェネレータ制御装置３８は、バッテリ３４の充電状態（残容量）を検出する機能を有している。

充電器４０は、外部電源（例えば商用電源）と接続可能な電源ケーブル４２が接続されており、外部電源から供給された電力によってバッテリ３４を充電する装置である。モータジェネレータ制御装置３８は、ハイブリッド制御装置４４からの制御信号に応じて、予め定められたプログラムを実行することで充電器４０の動作を制御する。充電器４０は、バッテリ３４を充電するための十分な充電能力を有し、また、パワーテイクオフ２６の最大出力に必要な電力を供給する能力を有する。

変速機制御装置３６は、クラッチ１８と変速機２０の動作を制御するコンピュータ（ＣＰＵ等のプロセッサーとメモリ等の記憶装置とを有する装置）である。変速機制御装置３６は、各種アクチュエータ、各種センサ、及び、ハイブリッド制御装置４４に接続されている。変速機制御装置３６は、ハイブリッド制御装置４４からの制御信号に応じて、予め定められたプログラムを実行することでクラッチ１８と変速機２０を制御する。

ハイブリッド制御装置４４は、エンジン制御装置３０、変速機制御装置３６、及び、モータジェネレータ制御装置３８の動作を制御するコンピュータ（ＣＰＵ等のプロセッサーとメモリ等の記憶装置とを有する装置）である。ハイブリッド制御装置４４は、各種センサ（例えば車速センサやアクセル開度センサ等）、各種スイッチ（例えばイグニッションスイッチ等）、操作部４６、エンジン制御装置３０、変速機制御装置３６、及び、モータジェネレータ制御装置３８に接続されている。ハイブリッド制御装置４４は、車両の状況に応じて、予め定められたプログラムを実行することで、エンジン制御装置３０、変速機制御装置３６、及び、モータジェネレータ制御装置３８に対して制御信号を出力する。ハイブリッド制御装置４４は、エンジン制御装置３０を介してエンジン１０の始動や停止を制御し、モータジェネレータ制御装置３８を介してモータジェネレータ１２の駆動や発電や回生を制御する。

操作部４６は、ユーザが駆動優先モード又は充電優先モードを選択するための装置である。駆動優先モードは、作業装置２４の駆動をバッテリ３４の充電よりも優先させるモードである。充電優先モードは、バッテリ３４の充電を作業装置２４の駆動よりも優先させるモードである。操作部４６は、例えば、モードを切り替えるためのスイッチであってもよいし、モードを指定するための操作パネルであってもよい。ユーザによって駆動優先モード又は充電優先モードのいずれかが選択された場合、ハイブリッド制御装置４４は、ユーザによって選択されたモードを実行する。なお、図１に示す例では、ハイブリッド制御装置４４が制御手段の一例に相当する。

以下、図２を参照して、本実施形態に係る車両の制御装置の動作について説明する。図２は、制御装置の動作を示すフローチャートを示す図である。

本実施形態では、作業装置２４を動作させる場合に、ユーザによって駆動優先モード又は充電優先モードのいずれかが選択され、その選択されたモードが実行される。例えば、選択されたモードに応じて、バッテリ３４の充電速度の抑制、パワーテイクオフ２６の出力抑制、バッテリ３４からパワーテイクオフ２６への電力供給、又は、車両に搭載された発電装置による発電によって得られた電力のパワーテイクオフ２６への供給が行われる。また、これらの処理の中でユーザによって選択された処理が実行されてもよい。

ここで、各電力を以下のように定義する。
Ａ：充電器４０の充電能力
Ｂ：バッテリ３４からの充電要求電力
Ｃ：作業装置２４の駆動に必要な電力
Ｄ：バッテリ３４から取り出し可能な電力
Ｅ：発電装置によって発電可能な電力

作業装置２４を動作させる場合、車両を停止させる。また、電源ケーブル４２が外部電源に接続されている。この状態で、ユーザは、操作部４６を用いて充電優先モード又は駆動優先モードのいずれかを選択する（ステップＳ０１）。例えば、ユーザは、バッテリ３４の残容量を参照し、その残容量に応じて充電優先モード又は駆動優先モードを選択してもよい。

ユーザが充電優先モードを選択した場合（ステップＳ０１、充電優先）、処理はステップＳ０２に移行する。

ステップＳ０２において、Ａ−Ｂ＜０の場合（ステップＳ０２、＜０）、つまり、充電器４０の充電能力がバッテリ３４からの充電要求電力よりも小さい場合、ユーザによって充電優先モードが選択されているので、ハイブリッド制御装置４４は、パワーテイクオフ２６を停止させると共に、充電器４０からバッテリ３４に電力を供給してバッテリ３４を充電する（ステップＳ０３）。こうすることで、ユーザの意図に沿って、パワーテイクオフ２６の駆動に優先してバッテリ３４を充電することができる。Ａ−Ｂ＜０の条件下では、バッテリ３４が充電される速度は、Ａ−Ｂ≧０の条件下での充電速度よりも抑制される（遅くなる）。

ステップＳ０２において、Ａ−Ｂ≧０の場合（ステップＳ０２、≧０）、つまり、充電器４０の充電能力がバッテリ３４からの充電要求電力以上となる場合、処理はステップＳ０４に移行する。

ステップＳ０４において、Ａ−Ｂ−Ｃ＜０の場合（ステップＳ０４、＜０）、つまり、充電器４０の充電能力が、バッテリ３４からの充電要求電力と作業装置２４の駆動に必要な電力との合計よりも小さい場合、ユーザによって充電優先モードが選択されているので、ハイブリッド制御装置４４は、パワーテイクオフ２６の出力を抑制すると共に、充電器４０からバッテリ３４に電力を供給してバッテリ３４を満充電の状態まで充電する（ステップＳ０５）。具体的には、ハイブリッド制御装置４４は、バッテリ３４からパワーテイクオフ２６に電力を供給することでパワーテイクオフ２６を駆動させるが、バッテリ３４の残容量を増やすために、パワーテイクオフ２６の出力を抑制しつつ、充電器４０からバッテリ３４に電力を供給してバッテリ３４を満充電の状態まで充電する。作業装置２４の駆動に必要な電力が大きく、バッテリ３４からの充電要求電力と作業装置２４の駆動に必要な電力との合計が充電器４０の充電能力よりも大きくなる場合（Ａ−Ｂ−Ｃ＜０となる場合）、パワーテイクオフ２６をフル出力で駆動させつつ、バッテリ３４の残容量を増やすことができない。それ故、パワーテイクオフ２６の出力を抑制しつつバッテリ３４を充電することで、ユーザの意図に沿って、作業装置２４を駆動させつつバッテリ３４の残容量を増やすことができる。

ステップＳ０４において、Ａ−Ｂ−Ｃ≧０の場合（ステップＳ０４、≧０）、つまり、充電器４０の充電能力が、バッテリ３４からの充電要求能力と作業装置２４の駆動に必要な電力との合計以上となる場合、ハイブリッド制御装置４４は、バッテリ３４からの電力によってパワーテイクオフ２６を駆動させ（フル出力）、それと共に、充電器４０からバッテリ３４に電力を供給してバッテリ３４を満充電の状態まで充電する（ステップＳ０６）。Ａ−Ｂ−Ｃ≧０となる場合、パワーテイクオフ２６をフル出力で駆動させつつ、充電器４０からの電力によってバッテリ３４を充電してバッテリ３４の残電力量を増やすことができるので、ユーザによって充電優先モードが選択されている場合であっても、ハイブリッド制御装置４４は、ステップＳ０６の処理を実行する。

ステップＳ０１において、ユーザが駆動優先モードを選択した場合（ステップＳ０１、駆動優先）、処理はステップＳ０７に移行する。

ステップＳ０７において、Ａ−Ｃ≧０の場合（ステップＳ０７、≧０）、つまり、充電器４０の充電能力が、作業装置２４の駆動に必要な電力以上となる場合、処理はステップＳ０８に移行する。

ステップＳ０８において、Ａ−Ｃ−Ｂ≧０の場合（ステップＳ０８、≧０）、つまり、充電器４０の充電能力が、バッテリ３４からの充電要求能力と作業装置２４の駆動に必要な電力との合計以上となる場合、ハイブリッド制御装置４４は、バッテリ３４からの電力によってパワーテイクオフ２６を駆動させ（フル出力）、それと共に、充電器４０からバッテリ３４に電力を供給してバッテリ３４を満充電の状態まで充電する（ステップＳ０６）。上述したように、Ａ−Ｃ−Ｂ≧０となる場合、パワーテイクオフ２６をフル出力で駆動させつつ、充電器４０からの電力によってバッテリ３４を充電してバッテリ３４の残電力量を増やすことができるので、ハイブリッド制御装置４４は、ステップＳ０６の処理を実行する。

ステップＳ０８において、Ａ−Ｃ−Ｂ＜０の場合（ステップＳ０８、＜０）、つまり、充電器４０の充電能力が、バッテリ３４からの充電要求電力と作業装置２４の駆動に必要な電力との合計よりも小さい場合、ユーザによって駆動優先モードが選択されているので、ハイブリッド制御装置４４は、バッテリ３４からの電力によってパワーテイクオフ２６を駆動させ（フル出力）、それと共に、充電器４０からバッテリ３４に電力を供給してバッテリ３４を充電する（ステップＳ０９）。Ａ−Ｃ−Ｂ＜０となる場合であっても、ユーザによって駆動優先モードが選択されているので、ハイブリッド制御装置４４は、ステップＳ０９の処理を実行する。Ａ−Ｃ−Ｂ＜０となる条件下でパワーテイクオフ２６がフル出力している場合、その条件下でバッテリ３４が充電される速度は、Ａ−Ｃ−Ｂ≧０の条件下での充電速度よりも抑制される（遅くなる）。

ステップＳ０７において、Ａ−Ｃ＜０の場合（ステップＳ０７、＜０）、つまり、充電器４０の充電能力が、作業装置２４の駆動に必要な電力よりも小さい場合、処理はステップＳ１０に移行する。

ステップＳ１０において、バッテリ３４から取り出し可能な電力Ｄの大きさが、操作部４６を用いてユーザによって指定される。

ステップＳ１０において、Ｄ＞０の場合（ステップＳ１０、＞０）、つまり、バッテリ３４から取り出し可能な電力Ｄがゼロよりも大きい場合、ユーザによって駆動優先モードが選択されているので、ハイブリッド制御装置４４は、充電器４０からの電力によってバッテリ３４を充電せずに、バッテリ３４からの電力によってパワーテイクオフ２６を駆動させる（フル出力）（ステップＳ１１）。こうすることで、ユーザの指示に従って、バッテリ３４からの電力によってパワーテイクオフ２６をフル出力で駆動させることができる。なお、電力Ｄ＞０ということは、駆動優先モードにおいて、ユーザがバッテリ３４からの電力の取り出しを許可していることを意味する。

ステップＳ１０において、Ｄ≦０の場合（ステップＳ１０、≦０）、つまり、バッテリ３４から取り出し可能な電力Ｄがゼロ以下の場合、処理はステップＳ１２に移行する。電力Ｄ≦０ということは、駆動優先モードにおいて、ユーザがバッテリ３４からの電力の取り出しを許可していないことを意味する。

ステップＳ１２において、エンジン１０の始動の有無が、操作部４６を用いてユーザによって選択される。

ステップＳ１２において、ユーザがエンジン１０の始動を選択した場合（ステップＳ１２、Ｙｅｓ）、ハイブリッド制御装置４４は、エンジン１０を駆動させ、その駆動力をパワーテイクオフ２６に伝達することで、エンジン１０の駆動力によってパワーテイクオフ２６を駆動させる（フル出力）（ステップＳ１３）。こうすることで、バッテリ３４からの電力を用いずにパワーテイクオフ２６を駆動させることができる。

ステップＳ１２において、ユーザがエンジン１０の始動を選択しなかった場合（ステップＳ１２、Ｎｏ）、ハイブリッド制御装置４４は、パワーテイクオフ２６の出力を抑制する（ステップＳ１４）。

本実施形態に係る車両が、燃料から直接発電する機構を有する車両（例えばＦＣＶ）、又は、エンジン１０の駆動力によって発電する機構を有する車両（例えばＲＥＥＶ）である場合、図２中のステップＳ１２以降の処理が別の処理に置き換えられる。図３には、その別の処理が、ステップＳ１５以降の処理として示されている。以下、図３を参照して、その別の処理について説明する。図３中のステップＳ０１からステップＳ１１までの処理は、図２中のステップＳ０１からステップＳ１１までの処理と同じ処理であるため、これらの処理についての説明は省略する。

本実施形態に係る車両がＦＣＶである場合、車両に燃料電池の発電装置が搭載されている。この場合、ステップＳ１５において、その発電装置による発電の実行の有無が、操作部４６を用いてユーザによって選択される。

本実施形態に係る車両がＲＥＥＶである場合、モータジェネレータ１２が、発電用のモータジェネレータと駆動用のモータジェネレータとを含んで構成されている。この場合、ステップＳ１５において、エンジン１０の駆動による発電の実行の有無が、操作部４６を用いてユーザによって選択される。

ステップＳ１５において、ユーザが発電の実行を選択した場合（ステップＳ１５、Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１６に移行する。

ステップＳ１６において、発電可能な電力Ｅの大きさが、操作部４６を用いてユーザによって指定される。

ステップＳ１６において、Ｅ＞０の場合（ステップＳ１６、＞０）、ハイブリッド制御装置４４は、燃料電池やエンジン１０による発電によって得られた電力によってパワーテイクオフ２６を駆動させる（フル出力）（ステップＳ１７）。こうすることで、バッテリ３４からの電力を用いずにパワーテイクオフ２６を駆動させることができる。

ステップＳ１６において、Ｅ≦０の場合（ステップＳ１６、≦０）、ハイブリッド制御装置４４は、パワーテイクオフ２６の出力を抑制する（ステップＳ１８）。バッテリ３４は充電されず、また、燃料電池やエンジン１０を用いた発電は行われない。

以上のように、本実施形態によれば、ユーザは、充電優先モード又は駆動優先モードのいずれかを選択することができるので、パワーテイクオフ２６の動作時に、ユーザの意図が反映された電力制御を行うことができる。例えば、バッテリ３４の残容量に応じて、ユーザは、充電優先モード又は駆動優先モードのいずれかを選択することができる。また、バッテリ３４の残容量が不足した場合、ユーザは、エンジン１０を始動させてエンジン１０の駆動力によってパワーテイクオフ２６を動作させるか否か、又は、車両に搭載された発電装置による発電によってパワーテイクオフ２６を動作させるか否かを選択することができる。

１０ エンジン（ＥＮＧ）、１２ モータジェネレータ（ＭＧ）、２４ 作業装置、２６ パワーテイクオフ（ＰＴＯ）、３４ バッテリ（ＢＡＴ）、４０ 充電器、４４ ハイブリッド制御装置（ＨＶ−ＥＣＵ）。

Claims (1)

1. バッテリからの電力によって走行用モータと車両に設けられた作業装置とを駆動させる車両の制御装置において、
   前記作業装置の駆動を外部電源から前記バッテリへの充電よりも優先させる駆動優先モードと前記外部電源から前記バッテリへの充電を前記作業装置の駆動よりも優先させる充電優先モードとを、ユーザからの指示に従って切り替えて実行する制御手段、
   を有する車両の制御装置。

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