JP2020078151A - 電動車両 - Google Patents

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Abstract

【課題】充電中に車外の直流充電スタンドのスタンド側接続部と車両側接続部との接続が解除されたときにより確実に充電用リレーの両極溶着診断を行なう。【解決手段】電動車両は、蓄電装置と電動機を駆動する駆動回路とを接続する動力用電力ラインに取り付けられたシステムメインリレーと、動力用電力ラインのシステムメインリレーと駆動回路との間と直流充電スタンドのスタンド側接続部に接続する車両側接続部とを接続する充電用電力ラインに取り付けられた充電用リレーとを備える。そして、直流充電スタンドからの電力によって蓄電装置を充電している最中に車両側接続部とスタンド側接続部との接続が解除したときには、システムメインリレーのオン状態を保ったまま充電用リレーをオフとして充電用リレーの両極溶着異常を診断し、該診断後にシステムメインリレーをオフとする。【選択図】図２

Description

本発明は、電動車両に関し、詳しくは、車外の直流充電スタンドからの電力によって車載した蓄電装置を充電する電動車両に関する。
従来、この種の電動車両としては、車外の直流充電スタンドからの電力を用いた蓄電装置の充電の終了後に充電用リレーの溶着診断を行なうものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この車両では、充電終了後にスタンド側コネクタがインレットから外され、インレットを覆う蓋が閉じた後に充電用リレーの溶着診断が行なわれる。
特開２０１６−０７３１１０号公報
しかしながら、インレットを覆う蓋が閉じた後に充電用リレーの溶着診断が行なう場合、インレットの蓋が設けられていない車両には適用することができない。また、インレットに蓋が設けられているが、蓋が閉じていることを検知できないときには充電用リレーの溶着診断を行なうことができない。充電用リレーの溶着診断を行なうことができない場合、スタンド側コネクタをインレットに接続するように促し、スタンド側コネクタがインレットに接続しているのを確認して充電用リレーの溶着診断を行なうものもあるが、充電用リレーが両極溶着しているときには、スタンド側コネクタがインレットに接続する際に大電流が流れて機器を破損する恐れがある。
本発明の電動車両は、充電中に車外の直流充電スタンドのスタンド側接続部と車両側接続部との接続が解除されたときにより確実に充電用リレーの両極溶着診断を行なうことを主目的とする。
本発明の電動車両は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
本発明の電動車両は、
走行用の動力を出力する電動機と、
前記電動機を駆動する駆動回路と、
蓄電装置と、
前記蓄電装置と前記駆動回路とを接続する動力用電力ラインに取り付けられたシステムメインリレーと、
車外の直流充電スタンドのスタンド側接続部に接続する車両側接続部と、
前記動力用電力ラインの前記システムメインリレーと前記駆動回路との間と前記車両側接続部とを接続する充電用電力ラインに取り付けられた充電用リレーと、
前記システムメインリレーおよび前記充電用リレーを制御する制御装置と、
を備える電動車両であって、
前記制御装置は、前記直流充電スタンドからの電力によって前記蓄電装置を充電している最中に前記車両側接続部と前記スタンド側接続部との接続が解除したときには、前記システムメインリレーのオン状態を保ったまま前記充電用リレーをオフとして前記充電用リレーの両極溶着異常を診断し、該診断後に前記システムメインリレーをオフとする、
ことを特徴とする。
この本発明の電動車両では、直流充電スタンドからの電力によって蓄電装置を充電している最中に車両側接続部とスタンド側接続部との接続が解除したときには、システムメインリレーのオン状態を保ったまま充電用リレーをオフとして充電用リレーの両極溶着異常を診断し、この診断後にシステムメインリレーをオフとする。これにより、充電中に予期せずに車両側接続部とスタンド側接続部との接続が解除されたときや充電中に故意に車両側接続部とスタンド側接続部との接続が解除されたときでもより確実に充電用リレーの両極溶着異常を診断することができる。
こうした本発明の電動車両において、前記制御装置は、前記充電用電力ラインの前記充電用リレーと前記車両側接続部との間の電圧を用いて前記充電用リレーの両極溶着異常を診断するものとしてもよい。例えば、充電用電力ラインの充電用リレーと車両側接続部との間の電圧が閾値以上のときには充電用リレーが両極溶着していると診断し、充電用電力ラインの充電用リレーと車両側接続部との間の電圧が閾値未満のときには充電用リレーの両極溶着は生じていないと診断するものとしてもよい。この場合、閾値としては、蓄電装置の出力電圧より低く且つ値０より高い電圧を用いればよい。
本発明の一実施例としての電気自動車２０の構成の概略を示す構成図である。 電子制御ユニット７０により実行される充電終了処理の一例を示すフローチャートである。
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
図１は、本発明の一実施例としての電気自動車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、モータ３２と、インバータ３４と、バッテリ３６と、昇圧コンバータ４０と、高電圧側電力ライン４２と、低電圧側電力ライン４４と、システムメインリレー３８と、充電用電力ライン５０と、車両側インレット５４と、電子制御ユニット７０と、を備える。
モータ３２は、同期発電電動機として構成されており、永久磁石が埋め込まれた回転子と、三相コイルが巻回された固定子と、を備える。このモータ３２の回転子は、駆動輪２２ａ，２２ｂにデファレンシャルギヤ２４を介して連結された駆動軸２６に接続されている。
インバータ３４は、モータ３２に接続されると共に高電圧側電力ライン４２に接続されている。このインバータ３４は、６つのトランジスタと、６つのダイオードと、を有する周知のインバータ回路として構成されている。
バッテリ３６は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成されており、低電圧側電力ライン４４に接続されている。
昇圧コンバータ４０は、高電圧側電力ライン４２と低電圧側電力ライン４４とに接続されており、２つのトランジスタと、２つのダイオードと、リアクトルと、を有する周知の昇降圧コンバータ回路として構成されている。
高電圧側電力ライン４２の正極母線と負極母線とには高電圧側コンデンサ４６が接続されており、低電圧側電力ライン４４の正極母線と負極母線とには低電圧側コンデンサ４８が取り付けられている。低電圧側電力ライン４４には、システムメインリレー３８が取り付けられている。このシステムメインリレー３８は、低電圧側電力ライン４４の正極母線に設けられた正極側リレーＳＭＲＢと、低電圧側電力ライン４４の負極母線に設けられた負極側リレーＳＭＲＧと、負極側リレーＳＭＲＧをバイパスするようにプリチャージ用抵抗Ｒとプリチャージ用リレーＳＭＲＰとが直列接続されたプリチャージ回路と、を有する。
充電用電力ライン５０は、一端は低電圧側電力ライン４４のシステムメインリレー３８より昇圧コンバータ４０側（モータ３２側）に接続され、他端は車両側インレット５４に接続されている。充電用電力ライン５０には、充電用リレー５２が取り付けられている。充電用リレー５２は、充電用電力ライン５０の正極側ラインに設けられた正極側リレーＤＣＲＢと、充電用電力ライン５０の負極側ラインに設けられた負極側リレーＤＣＲＧと、を有する。充電用電力ライン５０は、外部直流電源装置１２０の外部側コネクタ１５４を車両側インレット５４に接続することにより、外部直流電源装置１２０からの外部側充電用電力ライン１５０に接続される。外部直流電源装置１２０は、図示しないが、外部の商用電源に接続されており、商用電源からの電力を直流電力に変換して外部側充電用電力ライン１５０から供給する。
車両側インレット５４には、外部側コネクタ１５４を接続したときに、外部側コネクタ１５４を介して外部直流電源装置１２０の外部側接続ライン１５８に接続される接続ライン５８と、外部側コネクタ１５４を介して外部直流電源装置１２０に接続される外部側通信ライン１６０に接続される通信ライン６０と、が接続されている。
電子制御ユニット７０は、ＣＰＵ７２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ７２の他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭ７４やデータを一時的に記憶するＲＡＭ７６，図示しないフラッシュメモリ，図示しない入出力ポート、図示しない通信ポートなどを備える。
電子制御ユニット７０には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。電子制御ユニット７０に入力される信号としては、例えば、モータ３２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ（例えばレゾルバ）３２ａからの回転位置θｍ，バッテリ３６の端子間に取り付けられた電圧センサ３６ａからの電圧ＶＢ，バッテリ３６の出力端子に取り付けられた電流センサ３６ｂからの電流ＩＢを挙げることができる。また、高電圧側コンデンサ４６の端子間に取り付けられた電圧センサ４６ａからの高電圧側コンデンサ４６（高電圧側電力ライン４２）の電圧ＶＨ，低電圧側コンデンサ４８の端子間に取り付けられた電圧センサ４８ａからの低電圧側コンデンサ４８（低電圧側電力ライン４４）の電圧ＶＬも挙げることができる。充電用電力ライン５０に取り付けられた電圧センサ５０ａからの充電電圧Ｖｃｈｇも入力されている。また、電子制御ユニット７０の入力ポートには車両側インレット５４に接続された接続ライン５８や、車両側インレット５４に取り付けられたリッドセンサ５６からのリッド信号ライン６２が接続されている。なお、電子制御ユニット７０は、車両の駆動制御装置としても機能するため、走行制御に必要な情報も入力されている。これらの情報としては、例えば、図示しないが、イグニッションスイッチからのイグニッション信号や，シフトレバーの操作位置を検出するシフトポジションセンサからのシフトポジション，アクセルペダル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からのアクセル開度，ブレーキペダル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からのブレーキペダルポジション，車速センサからの車速などを挙げることができる。
電子制御ユニット７０からは、各種制御信号が出力ポートを介して出力されている。電子制御ユニット７０から出力される信号としては、例えば、インバータ３４のトランジスタへのスイッチング制御信号，昇圧コンバータ４０のトランジスタへのスイッチング制御信号、システムメインリレー３８への駆動制御信号、充電用リレー５２への駆動制御信号、運転席前方のインストルパネルに配置されたディスプレイ７８への表示信号などを挙げることができる。
電子制御ユニット７０は、通信ポートに接続された通信ライン６０が外部側通信ライン１６０に接続されることにより、外部側直流電源装置１２０と通信を行なう。
次に、こうして構成された実施例の電気自動車２０の動作、特にバッテリ３６を外部直流電源装置１２０からの電力を用いた充電を行なっている最中に外部側コネクタ１５４と車両側インレット５４との接続が解除されたときの動作について説明する。図２は、電子制御ユニット７０により実行される充電終了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、外部直流電源装置１２０からの電力を用いた充電が開始されたときに実行される。
充電終了処理が実行されると、電子制御ユニット７０は、まず、充電が終了したか否かを判定する（ステップＳ１００）。ここで、ステップＳ１００の充電終了の判定は、バッテリ３６が満充電に至ったことによって正常に行なわれる充電終了であるか否かの判定である。正常に充電は終了していないと判定したときには車両側インレット５４に外部側コネクタ１５４が接続されているか否かを判定する（ステップＳ１２０）。この判定は、車両側インレット５４に接続された接続ライン５８が外部側コネクタ１５４に接続された外部側接続ライン１５８に接続されているか否かにより行なうことができる。車両側インレット５４に外部側コネクタ１５４が接続されていると判定したときにはステップＳ１００の正常に充電が終了したか否かの判定に戻る。したがって、正常に充電が終了するまで車両側インレット５４に外部側コネクタ１５４が接続されているときには、ステップＳ１００、Ｓ１２０の処理を繰り返し行なうことになる。
ステップＳ１００で正常に充電が終了していると判定したときには、正常終了のシーケンスを実行して（ステップＳ１１０）、本処理を終了する。正常終了のシーケンスとしては、例えば、システムメインリレー３８をオンした状態で充電用リレー５２の正極側リレーＤＣＲＢや負極側リレーＤＣＲＧをオンオフして正極側リレーＤＣＲＢや負極側リレーＤＣＲＧの溶着異常の診断を行ない、診断結果を記憶し、充電用リレー５２およびシステムメインリレー３８をオフするなどを挙げることができる。
正常に充電が終了する前に車両側インレット５４と外部側コネクタ１５４との接続が解除されたときには、ステップＳ１２０で否定的判定がなされ、ステップＳ１３０〜Ｓ１６０の終了シーケンスを実行して処理を終了する。正常に充電が終了する前に車両側インレット５４と外部側コネクタ１５４との接続が解除されたときとしては、予期せずに外部側コネクタ１５４が車両側インレット５４から外れてしまった場合や、外部側コネクタ１５４を車両側インレット５４から外すことによって強制的に充電を終了する場合などを挙げることができる。
ステップＳ１２０で否定的判定が行なわれたときの終了シーケンスでは、まず、直ちに充電用リレー５２をオフして（ステップＳ１３０）、車両側インレット５４にバッテリ３６側の電力が供給されるのを抑止する。続いて、充電用リレー５２の両極溶着異常の診断を行なう（ステップＳ１４０）。充電用リレー５２の両極溶着異常の診断は、電圧センサ５０ａからの充電電圧Ｖｃｈｇをチェックすることにより行なうことができる。即ち、充電電圧Ｖｃｈｇは、充電用リレー５２の正極側リレーＤＣＲＢと負極側リレーＤＣＲＧの双方が溶着している両極溶着異常が生じているときには、バッテリ３６からの出力電圧が作用することから、電圧センサ３６ａからの電圧ＶＢやこれに近い値となり、両極溶着異常が生じていないときには値０やその近傍となる。したがって、電圧センサ５０ａからの充電電圧Ｖｃｈｇがバッテリ３６の出力電圧ＶＢより低い値に予め設定された閾値より大きいときに両極溶着異常が生じている診断し、充電電圧Ｖｃｈｇが閾値より小さいときに両極溶着異常は生じていないと診断することができる。こうした充電用リレー５２の両極溶着異常の診断を完了したら、システムメインリレー３８をオフし（ステップＳ１５０）、充電用リレー５２の両極溶着異常の診断結果を記憶し（ステップＳ１６０）、シーケンスを終了する。こうしたシーケンスを実行することにより、正常に充電を終了しなかったときでも、充電用リレー５２の両極溶着異常の診断を行なうことができる。
実施例の電気自動車２０では、予期せずに外部側コネクタ１５４が車両側インレット５４から外れてしまった場合や、外部側コネクタ１５４を車両側インレット５４から外すことによって強制的に充電を終了する場合には、充電用リレー５２をオフし、システムメインリレー３８をオンした状態を保持して充電用リレー５２の両極溶着異常の診断を行ない、診断後にシステムメインリレー３８をオフする終了シーケンスを実行する。これにより、正常に充電を終了しなかったときでも、充電用リレー５２の両極溶着異常の診断を行なうことができる。この結果、充電中に外部直流電源装置１２０の外部側コネクタ１５４と車両側インレット５４との接続が解除されたときに、より確実に充電用リレー５２の両極溶着異常の診断を行なうことができる。もとより、正常に充電を終了したときには充電用リレー５２の各極の溶着異常の診断を行なう。
実施例の電気自動車２０では、蓄電装置として、バッテリ３６を用いるものとしたが、蓄電可能な装置であればよく、キャパシタなどを用いるものとしてもよい。実施例の電気自動車２０では、昇圧コンバータ４０を備えるものとしたが、昇圧コンバータ４０を備えないものとしてもよい。
実施例では、モータ３２を備える電気自動車２０の形態とした。しかし、モータ３２に加えてエンジンも備えるハイブリッド自動車の形態としてもよいし、燃料電池を搭載する自動車の形態としてもよい。
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、モータ３２が「電動機」に相当し、昇圧コンバータ４０やインバータ３４が「駆動回路」に相当し、バッテリ３６が「蓄電装置」に相当し、システムメインリレー３８が「システムメインリレー」に相当し、車両側インレット５４が「車両側接続部」に相当し、充電用リレー５２が「充電用リレー」に相当し、電子制御ユニット７０が「制御装置」に相当する。
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
以上、本発明を実施するため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、電動車両の製造産業などに利用可能である。
２０ 電気自動車、２２ａ，２２ｂ 駆動輪、２４ デファレンシャルギヤ、２６ 駆動軸、３２ モータ、３２ａ 回転位置検出センサ、３６ｂ 電流センサ、３４ インバータ、３６ バッテリ、３６ａ，４６ａ，４８ａ 電圧センサ、３８ システムメインリレー、４０ 昇圧コンバータ、４２ 高電圧側電力ライン、４４ 低電圧側電力ライン、４６ 高電圧側コンデンサ、４８ 低電圧側コンデンサ、５０ 充電用電力ライン、５０ａ 電圧センサ、５２ 充電用リレー、５４ 車両側インレット、５６ リッドセンサ、５８ 接続ライン、６０ 通信ライン、６２ リッド信号ライン、７０ 電子制御ユニット、７２ ＣＰＵ、７４ ＲＯＭ、７６ ＲＡＭ、７８ ディスプレイ、１２０ 外部直流電源装置、１５０ 外部側充電用電力ライン、１５４ 外部側コネクタ、１５８ 外部側接続ライン、１６０ 外部側通信ライン、ＤＣＲＢ 正極側リレー、ＤＣＲＧ 負極側リレー、Ｒ プリチャージ用抵抗、ＳＭＲＢ 正極側リレー、ＳＭＲＧ 負極側リレー、ＳＭＲＰ プリチャージ用リレー。

Claims (2)

  1. 走行用の動力を出力する電動機と、
    前記電動機を駆動する駆動回路と、
    蓄電装置と、
    前記蓄電装置と前記駆動回路とを接続する動力用電力ラインに取り付けられたシステムメインリレーと、
    車外の直流充電スタンドのスタンド側接続部に接続する車両側接続部と、
    前記動力用電力ラインの前記システムメインリレーと前記駆動回路との間と前記車両側接続部とを接続する充電用電力ラインに取り付けられた充電用リレーと、
    前記システムメインリレーおよび前記充電用リレーを制御する制御装置と、
    を備える電動車両であって、
    前記制御装置は、前記直流充電スタンドからの電力によって前記蓄電装置を充電している最中に前記車両側接続部と前記スタンド側接続部との接続が解除したときには、前記システムメインリレーのオン状態を保ったまま前記充電用リレーをオフとして前記充電用リレーの両極溶着異常を診断し、該診断後に前記システムメインリレーをオフとする、
    ことを特徴とする電動車両。
  2. 請求項１記載の電動車両であって、
    前記制御装置は、前記充電用電力ラインの前記充電用リレーと前記車両側接続部との間の電圧を用いて前記充電用リレーの両極溶着異常を診断する、
    電動車両。
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