JP2023075492A - 充電リッド制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】充電リッドの全閉位置及び全開位置を検出するためのスイッチを備えなくても、全閉位置及び全開位置の間で充電リッドを開閉作動できる充電リッド制御装置を提供する。【解決手段】充電リッド制御装置１２０は、電気モータ５１を駆動することにより、充電リッド７０を開閉作動させる開閉制御部１２２と、充電リッド７０の開閉作動に伴う電気モータ５１の出力軸の回転量に基づき、開閉作動後の充電リッド７０の位置を推定する位置推定部１２１と、を備える。位置推定部１２１によって推定される充電リッド７０の位置を推定位置としたとき、位置推定部１２１は、充電リッド７０の推定位置が全閉位置である場合において、充電口３０に対する充電コネクタ２１０の装着が検出される場合には、充電リッド７０の推定位置を再学習する学習処理を実施する。【選択図】図１

Description

本発明は、充電リッド制御装置に関する。

特許文献１には、車両の充電口を開閉する充電リッドと、充電リッドの開閉状態を検出する開閉状態検出部と、を備える充電リッド開閉装置が記載されている。

特開２０２０－３１４８９号公報

上記のような開閉状態検出部は、例えば、レバーなどの可動部の変位に基づいて、充電リッドの開閉状態を検出する。このため、上記のような開閉状態検出部は、可動部が凍結したり固着したりすると、充電リッドの開閉状態を正常に検出できなくなるおそれがある。

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決する充電リッド制御装置は、充電コネクタが装着される充電口を覆う全閉位置及び前記充電口を露出させる全開位置の間で変位する充電リッドと、前記充電リッドを駆動する電気モータと、を備える車両に適用される充電リッド制御装置であって、前記電気モータを駆動することにより、前記充電リッドを開閉作動させる開閉制御部と、前記充電リッドの開閉作動に伴う前記電気モータの出力軸の回転量に基づき、開閉作動後の前記充電リッドの位置を推定する位置推定部と、を備え、前記位置推定部によって推定される前記充電リッドの位置を推定位置としたとき、前記位置推定部は、前記充電リッドの前記推定位置が前記全開位置でない場合において、前記充電口に対する前記充電コネクタの装着が検出される場合には、前記充電リッドの前記推定位置を再学習する学習処理を実施する。

充電リッド制御装置は、充電リッドの開閉作動に伴う電気モータの出力軸の回転量に基づき、開閉作動後の充電リッドの位置を推定する。このため、充電リッド制御装置は、充電リッドの全閉位置及び全開位置を検出するためのスイッチを備えなくても、全閉位置及び全開位置の間で充電リッドを開閉作動できる。また、充電リッド制御装置は、何らかの要因で、充電リッドの推定位置が現実の位置からずれている場合には、推定位置を再学習する学習処理を実施する。したがって、充電リッド制御装置は、誤った推定位置に基づいて、充電リッドを開閉作動することを抑制できる。

前記充電リッドは、前記全閉位置から閉方向に閉作動できないように構成され、前記位置推定部は、前記学習処理において、前記充電リッドの閉作動要求を受け付けた場合、前記充電リッドがロックするまで、前記充電リッドの閉作動を継続させ、前記充電リッドがロックする位置を前記全閉位置とすることが好ましい。

充電リッド制御装置は、ユーザの閉作動要求に伴い充電リッドを閉作動させる際に学習処理を実施できる。言い換えれば、充電リッド制御装置は、別途に学習処理を実施するために充電リッドを開閉作動させる必要がない。

前記充電リッドは、前記全開位置から開方向に開作動できないように構成され、前記位置推定部は、前記学習処理において、前記充電リッドがロックするまで、前記充電リッドの開作動を継続させ、前記充電リッドがロックする位置を前記全開位置とすることが好ましい。

充電リッド制御装置は、ユーザからの閉作動要求を受け付ける前に、言い換えれば、充電コネクタが充電口に装着されている状態であっても、学習処理を実施できる。
前記電気モータは、前記電気モータの出力軸の回転角を検出する回転角センサを含み、前記位置推定部は、前記回転角センサの出力信号に基づき、前記充電リッドの前記推定位置を取得することが好ましい。

充電リッド制御装置は、充電リッドの推定位置の取得精度を高めることができる。

充電リッド制御装置は、充電リッドの全閉位置及び全開位置を検出するためのスイッチを備えなくても、全閉位置及び全開位置の間で充電リッドを開閉作動できる。

図１は、車両の電気的構成を示すブロック図である。 図２は、車両の充電口に関する構成部品を示す斜視図である。 図３は、充電コネクタが充電口に装着される際にリッド制御装置が実施する処理の流れを説明するフローチャートである。

以下、充電リッド制御装置（以下「リッド制御装置」ともいう。）の一実施形態について図面を参照しつつ説明する。
＜車両１０＞
図１及び図２に示すように、車両１０は、車体２０と、充電口３０と、バッテリ４０と、リッドアクチュエータ５０と、伝達機構６０と、充電リッド７０と、操作部８０と、充電制御装置１１０と、リッド制御装置１２０と、を備える。本実施形態の車両１０は、例えば、モータジェネレータを備える電気自動車又はハイブリッド自動車である。

＜車体２０＞
図２に示すように、車体２０は、車両１０の外装を構成するボディパネル２１と、充電口３０が設けられる収容凹部２２と、を備える。収容凹部２２は、例えば、ボディパネル２１の側部に設けられている。以降の説明では、収容凹部２２の開口をリッド開口部２３ともいう。

＜充電口３０＞
充電口３０は、電力供給部２００に接続される充電コネクタ２１０が装着される部位である。充電口３０は、収容凹部２２に設けられている。充電口３０は、急速充電用の充電コネクタが装着される充電口と、普通充電用の充電コネクタが装着される充電口と、を有していてもよい。図１に示すように、充電口３０は、充電コネクタ２１０が装着されているか否かを示す信号を充電制御装置１１０に出力する。電力供給部２００は、商用の充電スタンド又は家庭用の充電装置などに相当している。

＜バッテリ４０＞
バッテリ４０は、リチウムイオン電池などの二次電池である。図１に示すように、バッテリ４０は、充電口３０と電線を介して接続されている。バッテリ４０は、充電口３０を介して供給される電力により充電する。充電口３０を介して交流電力が供給される場合には、直流に変換された電力がバッテリ４０に供給される。バッテリ４０は、充電状態（以下「ＳＯＣ」ともいう。）を示す信号を充電制御装置１１０に出力する。

＜リッドアクチュエータ５０＞
図１及び図２に示すように、リッドアクチュエータ５０は、電気モータ５１と、電気モータ５１の出力軸の回転速度を減速する減速機構５２と、電気モータ５１と減速機構５２とを収容するケース５３と、を有する。電気モータ５１は、例えば、ブラシレスモータである。図１に示すように、電気モータ５１は、電気モータ５１の出力軸の回転角を検出する回転角センサ５４を含んでいる。回転角センサ５４は、リッド制御装置１２０に検出信号を出力する。本実施形態において、回転角センサ５４は、電気モータ５１の出力軸の周方向に間隔をあけて配置される２以上のホールＩＣを含んで構成されている。つまり、回転角センサ５４は、電気モータ５１の出力軸の回転量に応じた２以上のパルス信号を出力する。ここで、電気モータ５１の出力軸の回転量は、電気モータ５１のロータの回転量と等しい。

＜伝達機構６０＞
伝達機構６０は、リッドアクチュエータ５０の動力を充電リッド７０に伝達するための構成である。本実施形態において、伝達機構６０は、車体２０と充電リッド７０とを接続するリンクを有する。伝達機構６０は、カムにより動力を伝達する構成であってもよいし、ギヤにより動力を伝達する構成であってもよい。

＜充電リッド７０＞
充電リッド７０は、リッド開口部２３の開口縁よりも一回り大きな矩形板状をなしている。充電リッド７０は、リッドアクチュエータ５０から伝達される動力に基づき、リッド開口部２３を全閉する全閉位置及びリッド開口部２３を全開する全開位置の間を開閉作動する。本実施形態では、充電リッド７０は、板厚方向を幅方向に向けたまま上下方向に揺動することで開閉作動する。他の実施形態において、充電リッド７０は、幅方向又は上下方向に延びる軸線回りに回転することで開閉作動するように構成してもよい。以降の説明では、充電リッド７０を閉方向に作動させることを閉作動ともいい、充電リッド７０を開方向に作動させることを開作動ともいう。

充電リッド７０が全閉位置に位置する場合、充電口３０は充電リッド７０によって覆われる。つまり、充電リッド７０が全閉位置に位置する場合、充電コネクタ２１０を充電口３０に装着することはできない。一方、充電リッド７０が全開位置に位置する場合、充電口３０は露出される。つまり、充電口３０が全開位置に位置する場合、充電コネクタ２１０を充電口３０に装着することができる。この点で、充電リッド７０の全開位置とは、充電口３０に装着される充電コネクタ２１０が干渉しない位置であればよい。

充電リッド７０が全閉位置に位置する場合、充電リッド７０は閉方向にリッド開口部２３に接している。このため、充電リッド７０は、全閉位置から閉作動することができない。言い換えれば、任意の位置から充電リッド７０の閉作動を継続する場合には、充電リッド７０は全閉位置でロックされる。一方、充電リッド７０が全開位置に位置する場合、伝達機構６０が干渉する。この場合、充電リッド７０は閉作動できても開作動できなくなる。言い換えれば、任意の位置から充電リッド７０の開作動を継続する場合には、充電リッド７０は全開位置でロックされる。ここで、充電リッド７０がロックされるとは、充電リッド７０が変位不能になること、言い換えれば、電気モータ５１の出力軸が回転不能になることを意味する。

＜操作部８０＞
操作部８０は、ユーザによって操作される部位であり、ユーザの充電リッド７０に対する開作動要求及び閉作動要求を受け付ける部位である。操作部８０は、ユーザによって操作される場合に、充電リッド７０を開作動させるための開作動指令信号又は充電リッド７０を閉作動させるための閉作動指令信号をリッド制御装置１２０に出力する。操作部８０は、充電リッド７０又は充電リッド７０の近くに配置されることが好ましい。操作部８０は、例えば、車両１０の携帯機に設けることもできる。操作部８０は、開作動指令信号を出力するためのスイッチ及び閉作動指令信号を出力するためのスイッチを別々に有していてもよい。

＜充電制御装置１１０＞
充電制御装置１１０は、充電口３０に充電コネクタ２１０が装着されたか否かを判定する。この際、充電制御装置１１０は、充電口３０に設けたセンサの検出結果に基づいて充電コネクタ２１０が装着されたか否かを判定してもよいし、電力供給部２００との通信が可能になったか否かに基づき充電コネクタ２１０が装着されたか否かを判定してもよい。

充電制御装置１１０は、バッテリ４０の充電を制御する。充電制御装置１１０は、例えば、バッテリ４０に対する充電速度を制御したり、バッテリ４０のＳＯＣに関する情報を車両１０のユーザに報知したり、バッテリ４０の状態を診断したりする。充電制御装置１１０は、リッド制御装置１２０と通信可能に接続されている。充電制御装置１１０は、充電口３０に充電コネクタ２１０が装着されたことを検出する場合、リッド制御装置１２０にその旨の信号を出力する。

＜リッド制御装置１２０＞
リッド制御装置１２０は、充電リッド７０の位置を推定する位置推定部１２１と、リッドアクチュエータ５０の電気モータ５１を駆動することにより、充電リッド７０を開閉作動させる開閉制御部１２２と、を有する。

位置推定部１２１は、回転角センサ５４の検出信号に基づいて、充電リッド７０の推定位置を取得する。上述したように、電気モータ５１の出力軸が回転することで充電リッド７０が開閉作動するため、電気モータ５１の出力軸の回転量と充電リッド７０の作動量とは相関している。言い換えれば、回転角センサ５４の出力するパルス数と充電リッド７０の作動量とは相関している。そこで、位置推定部１２１は、充電リッド７０の開閉作動時には、開閉作動前の充電リッド７０の推定位置に、回転角センサ５４の出力するパルス数に応じた充電リッド７０の作動量を加減算することにより、開閉作動後の充電リッド７０の推定位置を取得する。ここで、回転角センサ５４は、２以上のホールＩＣを含んでいるため、位置推定部１２１は、電気モータ５１の出力軸の回転量に加え回転方向を正確に取得できる。

開閉制御部１２２は、操作部８０から開作動指令信号を受信した場合、充電リッド７０を全閉位置から全開位置まで開作動させる。また、開閉制御部１２２は、操作部８０から閉作動指令信号を受信した場合、充電リッド７０を全開位置から全閉位置まで閉作動させる。ここで、全閉位置及び全開位置の一方の位置から他方の位置まで充電リッド７０を作動させるときに、回転角センサ５４が出力するパルス数を基準パルス数とする。開閉制御部１２２は、全閉位置及び全開位置の一方の位置から他方の位置に充電リッド７０を作動させる場合、充電リッド７０の作動を開始してから、回転角センサ５４が出力するパルス数をカウントする。そして、開閉制御部１２２は、パルス数の積算値が基準パルス数に達したか否かを判定することにより、充電リッド７０が上記他方の位置に到達したか否かを判定する。こうして、開閉制御部１２２は、充電リッド７０を全閉位置から開作動させるときに充電リッド７０を全開位置で停止できる。同様に、開閉制御部１２２は、充電リッド７０を全開位置から閉作動させるときに充電リッド７０を全閉位置で停止できる。

以上説明したように、本実施形態において、位置推定部１２１は、回転角センサ５４の出力するパルス数に応じて、充電リッド７０の推定位置を取得する。このため、回転角センサ５４の出力するパルス数を取得できない状況下において、充電リッド７０が変位すると、位置推定部１２１による充電リッド７０の推定位置が現実の位置から乖離する場合がある。例えば、車両１０のシステム電源がオフであるとき及び車両１０からバッテリ４０が取り外されているときなどに、ユーザが充電リッド７０を変位させると、位置推定部１２１による充電リッド７０の推定位置が現実の位置から乖離する場合がある。

そこで、位置推定部１２１は、充電リッド７０の推定位置が現実の位置から乖離している場合には、充電リッド７０の推定位置を再学習する学習処理を実施する。以下、学習処理について詳しく説明する。

充電リッド７０の推定位置が全開位置でない状況下において、充電口３０に充電コネクタ２１０が装着される場合には、位置推定部１２１は、充電リッド７０の推定位置が誤りであることを認識できる。この場合、位置推定部１２１は、閉作動指令信号が送信されるまで待機する。そして、充電リッド７０の閉作動指令信号が送信されると、開閉制御部１２２は、充電リッド７０がロックするまで、充電リッド７０の閉作動を継続させる。そして、位置推定部１２１は、充電リッド７０がロックする位置を全閉位置とする。なお、充電リッド７０の推定位置が全開位置でない状況とは、充電リッド７０の推定位置が全閉位置である状況又は充電リッド７０の推定位置が全閉位置及び全開位置の間の中途位置である状況などである。

ここで、充電リッド７０がロックする場合、言い換えれば、電気モータ５１の出力軸の回転がロックする場合には、回転角センサ５４がパルスを出力しなくなる。また、電気モータ５１の出力軸の回転がロックする場合には、電気モータ５１に流れる電流が増大する。位置推定部１２１は、こうした変化に基づき、充電リッド７０がロックしたか否かを判定すればよい。

以下、図３に示すフローチャートを参照して、リッド制御装置１２０が実施する処理の流れについて説明する。
図３に示すように、リッド制御装置１２０は、充電制御装置１１０から入力される信号に基づいて、充電コネクタ２１０が充電口３０に装着されたか否かを判定する（Ｓ１１）。充電コネクタ２１０が装着されていない場合（Ｓ１１：ＮＯ）、リッド制御装置１２０は、本処理を一旦終了する。一方、充電コネクタ２１０が装着されている場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）、リッド制御装置１２０は、充電リッド７０の推定位置が全開位置であるか否かを判定する（Ｓ１２）。充電リッド７０の推定位置が全開位置である場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）、すなわち、充電リッド７０の推定位置が現実の位置から乖離していない場合、リッド制御装置１２０は、本処理を一旦終了する。

充電リッド７０の推定位置が全開位置でない場合（Ｓ１２：ＮＯ）、すなわち、充電リッド７０の推定位置が現実の位置から乖離している場合、リッド制御装置１２０は、ステップＳ１３～Ｓ１７までの学習処理を実施する。

リッド制御装置１２０は、操作部８０を介した充電リッド７０の閉作動要求があるか否かを判定する（Ｓ１３）。充電リッド７０の閉作動要求がない場合（Ｓ１３：ＮＯ）、リッド制御装置１２０は、ユーザから充電リッド７０の閉作動要求があるまで待機する。一方、充電リッド７０の閉作動要求がある場合（Ｓ１３：ＹＥＳ）、リッド制御装置１２０は、充電リッド７０の閉作動を開始する（Ｓ１４）。つまり、リッドアクチュエータ５０の電気モータ５１の出力軸が回転し始める。その後、リッド制御装置１２０は、充電リッド７０がロックしたか否かを判定する（Ｓ１５）。

充電リッド７０がロックしない場合（Ｓ１５：ＮＯ）、すなわち、充電リッド７０が全開位置及び全閉位置の間で閉作動中である場合、リッド制御装置１２０は待機する。一方、充電リッド７０がロックした場合（Ｓ１５：ＹＥＳ）、すなわち、充電リッド７０が全閉位置に到達した場合、リッド制御装置１２０は、充電リッド７０の閉作動を停止する（Ｓ１６）。つまり、リッド制御装置１２０は、リッドアクチュエータ５０の電気モータ５１の駆動を停止する。続いて、リッド制御装置１２０は、現在の充電リッド７０の推定位置を全閉位置とする（Ｓ１７）。そして、リッド制御装置１２０は、本処理を終了する。

＜本実施形態の作用及び効果＞
（１）リッド制御装置１２０は、開閉作動前の充電リッド７０の位置に、開閉作動に伴う電気モータ５１の出力軸の回転量を考慮することで、開閉作動後の充電リッド７０の位置を推定する。このため、リッド制御装置１２０は、充電リッド７０の全閉位置及び全開位置を検出するためのスイッチを備えなくても、全閉位置及び全開位置の間で充電リッド７０を開閉作動できる。また、リッド制御装置１２０は、何らかの要因で、充電リッド７０の推定位置が現実の位置からずれている場合には、推定位置を再学習する学習処理を実施する。したがって、リッド制御装置１２０は、誤った推定位置に基づいて、充電リッド７０を開閉作動することを抑制できる。

（２）リッド制御装置１２０は、車両１０のユーザの閉作動要求に伴い充電リッド７０を閉作動させる際に学習処理を実施できる。言い換えれば、リッド制御装置１２０は、別途に学習処理を実施する必要がない。

（３）位置推定部１２１は、回転角センサ５４の出力信号に基づき、充電リッド７０の推定位置を取得する。このため、リッド制御装置１２０は、充電リッド７０の推定位置の推定精度を高めることができる。

＜変更例＞
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

・位置推定部１２１は、学習処理において、充電リッド７０がロックするまで、充電リッド７０の開作動を継続させ、充電リッド７０がロックする位置を全開位置としてもよい。この変更例は、ユーザからの閉作動要求を受け付ける前に、言い換えれば、充電コネクタ２１０が充電口３０に装着されている状態であっても、充電リッド７０の推定位置を学習することができる。

・充電コネクタ２１０が充電口３０に装着される場合には、充電リッド７０が全開位置に位置している可能性が高い。そこで、リッド制御装置１２０は、充電コネクタ２１０が充電口３０に装着された場合であって、充電リッド７０の推定位置が全開位置でない場合には、学習処理として、充電リッド７０の推定位置を全開位置としてもよい。この場合、充電リッド７０は、全開位置に位置する場合に限り、充電口３０に対する充電コネクタ２１０の装着を許可できるように構成してもよい。

・リッドアクチュエータ５０の電気モータ５１は、回転角センサ５４を備えてなくてもよい。この場合、リッド制御装置１２０は、電気モータ５１の各相コイルの誘起電圧を検出することにより、ロータ位置を推定することが好ましい。

・回転角センサ５４は、１つのホールＩＣであってもよい。また、回転角センサ５４は、光学式のセンサであってもよいし、電磁誘導式のセンサであってもよい。
・充電制御装置１１０及びリッド制御装置１２０は、１つのＥＣＵとして統合されていてもよい。

・充電制御装置１１０及びリッド制御装置１２０は、コンピュータプログラム（ソフトウェア）に従って動作する１つ以上のプロセッサとして構成し得る。また、充電制御装置１１０及びリッド制御装置１２０は、各種処理のうち少なくとも一部の処理を実行する専用のハードウェア（特定用途向け集積回路：ＡＳＩＣ）等の１つ以上の専用のハードウェア回路として構成し得る。さらに、充電制御装置１１０及びリッド制御装置１２０は、これらの組み合わせを含む回路として構成し得る。プロセッサは、ＣＰＵ並びに、ＲＡＭ及びＲＯＭ等のメモリを含んでいる。メモリは、処理をＣＰＵに実行させるように構成されたプログラムコードまたは指令を格納している。メモリ、すなわち記憶媒体は、汎用または専用のコンピュータでアクセスできるあらゆる利用可能な媒体を含む。

１０…車両
２０…車体
３０…充電口
４０…バッテリ
５０…リッドアクチュエータ
５１…電気モータ
５４…回転角センサ
６０…伝達機構
７０…充電リッド
１１０…充電制御装置
１２０…リッド制御装置
１２１…位置推定部
１２２…開閉制御部
２００…電力供給部
２１０…充電コネクタ

Claims (4)

1. 充電コネクタが装着される充電口を覆う全閉位置及び前記充電口を露出させる全開位置の間で変位する充電リッドと、前記充電リッドを駆動する電気モータと、を備える車両に適用される充電リッド制御装置であって、
   前記電気モータを駆動することにより、前記充電リッドを開閉作動させる開閉制御部と、
   前記充電リッドの開閉作動に伴う前記電気モータの出力軸の回転量に基づき、開閉作動後の前記充電リッドの位置を推定する位置推定部と、を備え、
   前記位置推定部によって推定される前記充電リッドの位置を推定位置としたとき、
   前記位置推定部は、前記充電リッドの前記推定位置が前記全開位置でない場合において、前記充電口に対する前記充電コネクタの装着が検出される場合には、前記充電リッドの前記推定位置を再学習する学習処理を実施する
   充電リッド制御装置。
2. 前記充電リッドは、前記全閉位置から閉方向に閉作動できないように構成され、
   前記位置推定部は、前記学習処理において、前記充電リッドの閉作動要求を受け付けた場合、前記充電リッドがロックするまで、前記充電リッドの閉作動を継続させ、前記充電リッドがロックする位置を前記全閉位置とする
   請求項１に記載の充電リッド制御装置。
3. 前記充電リッドは、前記全開位置から開方向に開作動できないように構成され、
   前記位置推定部は、前記学習処理において、前記充電リッドがロックするまで、前記充電リッドの開作動を継続させ、前記充電リッドがロックする位置を前記全開位置とする
   請求項１に記載の充電リッド制御装置。
4. 前記電気モータは、前記電気モータの出力軸の回転角を検出する回転角センサを含み、
   前記位置推定部は、前記回転角センサの出力信号に基づき、前記充電リッドの前記推定位置を取得する
   請求項１～請求項３の何れか一項に記載の充電リッド制御装置。

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