JP4487832B2

JP4487832B2 - 電動車両の起動システム

Info

Publication number: JP4487832B2
Application number: JP2005106441A
Authority: JP
Inventors: 勝志栗山
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-04-01
Filing date: 2005-04-01
Publication date: 2010-06-23
Anticipated expiration: 2025-04-01
Also published as: JP2006288119A

Description

本発明は、電動車両の起動システムに関する。

電気自動車、燃料電池自動車、ハイブリッド自動車等の電動車両は、始動時に起動処理を行う。この場合、電動車両の起動システムは、電動車両の故障を防止して安全性を向上させるために、ある一定以上の時間をかけて走行に必要な準備を行う。そのため、このような電動車両においては、始動時の起動処理の際に走行操作がなされないようにする必要がある。例えば、電動車両の起動処理の際にシフトレバーを非走行レンジから走行レンジに切替えた場合に、起動処理を停止させる技術が開示されている（例えば、非特許文献１参照）。この技術によれば、起動処理が完了してから電動車両が走行することになるので、電動車両の故障が防止され、安全性が向上する。

「エスティマハイブリッド型式ＡＨＲ１０Ｗ新型車解説書」トヨタ自動車株式会社、２００１年６月発行

しかしながら、非特許文献１の技術では、起動処理が停止した場合に再度起動処理を開始させる必要がある。そのため、最初に起動処理を開始してから起動処理が完了するまでの時間が長くなる。

本発明は、起動処理が完了するまでの時間を短縮させることができる電動車両の起動システムを提供することを目的とする。

本発明に係る電動車両の起動システムは、シフトレバーの位置を検出するシフトポジション検出手段と、電動車両が停車状態にあるか否かを判定する判定手段とを備え、シフトレバーが走行レンジにあるとシフトポジション検出手段が検出しかつ電動車両が停車状態にあると判定手段が判定する場合に、電動車両の起動処理を継続することを特徴とするものである。

本発明に係る電動車両の起動システムにおいては、シフトレバーの位置がシフトポジション検出手段により検出され、電動車両が停車状態にあるか否か判定手段により判定され、シフトレバーが走行レンジにあるとシフトポジション検出手段により検出されかつ電動車両が停車状態にあると判定手段により判定される場合に電動車両の起動処理を継続する。この場合、再度起動処理を開始する必要がない。その結果、最初に起動処理を開始してから起動処理が完了するまでの時間が短縮される。また、起動処理の間に電動車両が走行することが防止される。それにより、電動車両の安全性が向上する。

アクセル開度を検出するアクセル開度検出手段をさらに備え、判定手段は、アクセル開度が全閉であるとアクセル開度検出手段が検出する場合に電動車両が停車状態にあると判定してもよい。この場合、アクセル開度が全閉であることから、起動処理の間に電動車両が走行することが防止される。それにより、電動車両の安全性が向上する。

常用ブレーキの作動状態を検出する常用ブレーキ作動検出手段をさらに備え、判定手段は、常用ブレーキが作動していると常用ブレーキ作動検出手段が検出する場合に電動車両が停車状態にあると判定してもよい。この場合、常用ブレーキが作動していることから、起動処理の間に電動車両が走行することが防止される。それにより、電動車両の安全性が向上する。

パーキングブレーキの作動状態を検出するパーキングブレーキ作動検出手段をさらに備え、判定手段は、パーキングブレーキが作動しているとパーキングブレーキ検出手段が検出する場合に電動車両が停車状態にあると判定してもよい。この場合、パーキングブレーキが作動していることから、起動処理の間に電動車両が走行することが防止される。それにより、電動車両の安全性が向上する。

アクセル開度を検出するアクセル開度検出手段と、常用ブレーキの作動状態を検出する常用ブレーキ作動検出手段と、パーキングブレーキの作動状態を検出するパーキングブレーキ作動検出手段とをさらに備え、判定手段は、アクセル開度が全閉であるとアクセル開度検出手段が検出し、常用ブレーキが作動していると常用ブレーキ作動検出手段が検出し、パーキングブレーキが作動しているとパーキングブレーキ検出手段が検出する場合に、電動車両が停車状態にあると判定してもよい。この場合、起動処理の間に電動車両が走行することが確実に防止される。したがって、電動車両の安全性がより向上する。

シフトレバーが走行レンジにあるとシフトポジション検出手段が検出する場合に起動処理を行う場合、電動車両の出力変化の時定数を増大させてもよい。この場合、起動処理が完了した後に電動車両が急発進することが防止される。それにより、電動車両の安全性が向上する。

シフトレバーが走行レンジにないとシフトポジション検出手段が検出することを条件の１つとして電動車両の起動処理を開始する起動処理開始手段をさらに備えていてもよい。この場合、シフトレバーが走行レンジにないことが確認されてから起動処理開始手段により電動車両の起動処理が開始される。したがって、電動車両の安全性が向上する。

起動処理開始手段により起動処理が開始されかつ起動処理が実行中である場合にシフトレバーが走行レンジにあるとシフトポジション検出手段が検出したときには、電動車両が停車状態にあると判定手段が判定する場合に起動処理を続行し、電動車両が停車状態にないと判定手段が判定する場合に起動処理を終了してもよい。この場合、起動処理の間に電動車両が走行することが確実に防止される。したがって、電動車両の安全性がより向上する。

本発明によれば、最初に起動処理を開始してから起動処理が完了するまでの時間が短縮される。また、起動処理の間に電動車両が走行することが防止される。

以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。

図１は、第１実施例に係る電動車両の起動システム１００の全体構成を示すブロック図である。電動車両の起動システム１００は、電気自動車、燃料電池自動車、ハイブリッド自動車等の電動車両に搭載される。

電動車両の起動システム１００は、検出部１０および制御部２０を含む。検出部１０は、ブレーキ圧力検出手段１１、ＰＫＢ作動検出手段１２、アクセル開度検出手段１３、シフトポジション検出手段１４、モーターキーＳＴ検出手段１５、車速検出手段１６および電圧検出手段１７を含む。制御部２０は、記憶手段２１、判定手段２２、演算手段２３および指示手段２４を含む。

ブレーキ圧力検出手段１１は、ディスクブレーキ装置等の常用ブレーキのブレーキ圧力を検知し、その検出結果を判定手段２２に与える。なお、ブレーキ圧力検出手段１１は、常用ブレーキのブレーキペダルに与えられる踏力を検出してその検出結果を判定手段２２に与えてもよい。また、常用ブレーキが作動状態にある場合にブレーキランプ等の表示ランプが点灯する電動車両においては、ブレーキ圧力検出手段１１は、ブレーキランプが点灯しているか否かまたはブレーキランプに電圧が印加されているか否かを検出して、その検出結果を判定手段２２に与えてもよい。

ＰＫＢ作動検出手段１２は、パーキングブレーキが作動状態にあるか否かを検出し、その検出結果を判定手段２２に与える。ここで、パーキングブレーキとは、駐停車時に車両を停車させておくためのブレーキで、足踏み式（フットブレーキ）もあるが、手で引くタイプのもの（ハンドブレーキ）が多く、この手動式のものはサイドブレーキとも呼ばれる。なお、パーキングブレーキが作動状態にある場合にパーキングブレーキランプ等の表示ランプが点灯する電動車両においては、ＰＫＢ作動検出手段１２は、パーキングブレーキランプが点灯しているか否かまたはパーキングブレーキに電圧が印加されているか否かを検出して、その検出結果を判定手段２２に与えてもよい。

アクセル開度検出手段１３は、アクセルの開度を検出し、その検出結果を判定手段２２に与える。シフトポジション検出手段１４は、シフトレバーが走行レンジにあるか非走行レンジにあるかを検出し、その検出結果を判定手段２２に与える。ここで、走行レンジはドライブレンジまたはリバースレンジのことをいい、非走行レンジはパーキングレンジまたはニュートラルレンジのことをいう。

モーターキーＳＴ検出手段１５は、電動車両の起動準備を開始するための始動スイッチがオンになっているか否かを検出し、その検出結果を判定手段２２に与える。車速検出手段１６は、電動車両の速度を検出し、その検出結果を判定手段２２に与える。この場合、車速検出手段１６は、モータ６０の回転速度等により電動車両の速度を検出することができる。電圧検出手段１７は、バッテリ５０の端子電圧を検出し、その検出結果を判定手段２２に与える。

記憶手段２１は、シフトレバーが走行レンジにあるか非走行レンジにあるかを記憶する。また、記憶手段２１は、判定手段２２による判定に使用される情報、演算手段２３による演算に使用される情報等を記憶する。

演算手段２３は、アクセル開度フィルタ処理時定数を演算する。ここで、アクセル開度フィルタ処理時定数とは、アクセル操作に対する駆動出力変化量の時定数のことをいう。指示手段２４は、判定手段２２の判定結果および演算手段２３の演算結果に基づいて、起動システム１００の外部の表示手段３０および電力変換回路４０に対して動作を指示する。

表示手段３０は、表示画面、表示ランプ等を備え、指示手段２４の指示に従って表示画面、表示ランプ等の表示内容を変更する。本実施例においては、表示手段３０は、電動車両の起動準備が完了したか否かを表示するＲｅａｄｙランプおよびバッテリの異常を表示する警告ランプを含む。表示手段３０は、指示手段２４の指示に従って、始動スイッチがオンされかつ電動車両の起動準備がまだ完了してない場合にはＲｅａｄｙランプを点滅させ、電動車両の起動準備が完了した場合にはＲｅａｄｙランプを点灯させる。また、表示手段３０は、指示手段２４の指示に従って、バッテリに異常がある場合に警告ランプを点灯させる。電力変換回路４０は、インバータ等を含み、指示手段２４の指示に従ってバッテリ５０に蓄えられた電力をモータ６０に供給する。それにより、モータ６０が作動する。

次に、制御部２０の動作について説明する。図２は、制御部２０による電動車両の起動処理の一例を説明するためのフローチャートである。まず、図２に示すように、判定手段２２は、バッテリ５０の端子電圧Ｖ_Ｂが基準電圧Ｖ_０を上回っているか否かを判定する（ステップＳ１）。この場合、判定手段２２は、電圧検出手段１７の検出結果に基づいて判定する。

ステップＳ１においてバッテリ５０の端子電圧Ｖ_Ｂが基準電圧Ｖ_０を上回っていると判定された場合、指示手段２４は、表示手段３０に対して警告表示灯をオフするように指示する（ステップＳ２）。その後、制御部２０は動作を終了する。この場合、起動処理が完了して電動車両が走行可能になる。

また、ステップＳ１においてバッテリ５０の端子電圧Ｖ_Ｂが基準電圧Ｖ_０を上回っていると判定されなかった場合、指示手段２４は、表示手段３０に対して警告表示灯をオンするように指示する（ステップＳ３）。その後、制御部２０は動作を終了する。この場合、起動処理が途中で終了することになる。

以上のように、本実施例に係る電動車両の起動システム１００は、電動車両の異常を検出することができる。なお、図２の処理は起動処理の一例であって、制御部２０は、電動車両を走行可能にするために必要な他の処理を行ってもよい。

図３は、電動車両を起動させる際に制御部２０が行う動作を説明するためのフローチャートである。まず、図３に示すように、判定手段２２は、始動スイッチがオンされたか否かを判定する（ステップＳ１１）。この場合、判定手段２２は、モーターキーＳＴ検出手段１５による検出結果に基づいて判定する。

ステップＳ１１において始動スイッチがオンされていると判定された場合、指示手段２４は、表示手段３０にＲｅａｄｙランプを点滅させる（ステップＳ１２）。次に、判定手段２２は、シフトレバーが非走行レンジにあるか否かを判定する（ステップＳ１３）。この場合、判定手段２２は、シフトポジション検出手段１４の検出結果に基づいて判定する。

ステップＳ１３においてシフトレバーが非走行レンジにあると判定されなかった場合、判定手段２２は、常用ブレーキが作動しているか否かを判定する（ステップＳ２１）。この場合、判定手段２２は、ブレーキ圧力検出手段１１による検出結果に基づいて判定する。例えば、判定手段２２は、ブレーキ圧力検出手段１１による検出値が常用ブレーキの最大ブレーキ圧力値の８割以上であれば常用ブレーキが作動していると判定してもよい。この場合、判定手段２２は、使用者が常用ブレーキを作動させる意思があると確実に判定することができる。

なお、ブレーキ圧力検出手段１１がブレーキペダルに与えられる踏力を検出している場合には、判定手段２２は、ブレーキ圧力検出手段１１による検出値がブレーキ圧力検出手段１１が検出可能な最大踏力の８割以上であれば常用ブレーキが作動していると判定してもよい。また、ブレーキ圧力検出手段１１がブレーキランプの点灯状態を検出している場合には、判定手段２２は、ブレーキ圧力検出手段１１がブレーキランプの点灯を検出する場合に常用ブレーキが作動していると判定してもよい。さらに、ブレーキ圧力検出手段１１がブレーキランプに印加される電圧を検出している場合には、判定手段２２は、ブレーキ圧力検出手段１１がブレーキランプに１０Ｖ以上の電圧が印加されていると検出する場合に常用ブレーキが作動していると判定してもよい。なお、上記数値に限定されるものではなく、使用者が常用ブレーキを作動させる意思があると判定される検出値に上記数値を設定することができる。

ステップＳ２１において常用ブレーキが作動していると判定された場合、判定手段２２は、アクセルが全閉されているか否かを判定する（ステップＳ２２）。この場合、判定手段２２は、アクセル開度検出手段１３による検出結果に基づいて判定する。なお、詳細は後述する。

ステップＳ２２においてアクセルが全閉されていると判定された場合、判定手段は、パーキングブレーキが作動しているか否かを判定する（ステップＳ２３）。この場合、判定手段２２は、ＰＫＢ作動検出手段１２による検出結果に基づいて判定する。例えば、ＰＫＢ作動検出手段１２がパーキングブレーキランプの点灯状態を検出している場合には、判定手段２２は、ＰＫＢ作動検出手段１２がパーキングブレーキランプの点灯を検出する場合にパーキングブレーキが作動していると判定してもよい。また、ＰＫＢ作動検出手段１２がパーキングブレーキランプに印加される電圧を検出している場合には、判定手段２２は、ＰＫＢ作動検出手段１２がパーキングブレーキランプに１０Ｖ以上の電圧が印加されていると検出する場合にパーキングブレーキが作動していると判定してもよい。この場合、判定手段２２は、パーキングブレーキが作動しているか否かを確実に判定することができる。

ステップＳ２３においてパーキングブレーキが作動していると判定された場合、記憶手段２１は、シフトレバーが走行レンジにあると記憶する（ステップＳ２４）。次に、制御部２０は起動処理を開始する（ステップＳ１５）。この場合、図２で説明した起動処理が行われる。

次いで、判定手段２２は、起動処理が完了したか否かを判定する（ステップＳ１６）。この場合、図２においてステップＳ１およびステップＳ２の動作がなされた場合に起動処理が完了したと判定される。ステップＳ１６において起動処理が完了したと判定された場合、指示手段２４は、表示手段３０にＲｅａｄｙランプを点灯させるように指示する（ステップＳ１７）。次に、判定手段２２は、シフトレバーが非走行レンジにあるか否かを判定する（ステップＳ１８）。この場合、判定手段２２は、記憶手段２１に記憶された情報に基づいて判定する。

ステップＳ１８においてシフトレバーが非走行レンジにあると判定された場合、演算手段２３は、アクセル開度フィルタ処理時定数を通常の値に設定する（ステップＳ１９）。次に、指示手段２４は、設定されたアクセル開度フィルタ処理時定数に基づいて電力変換回路４０の動作を指示する（ステップＳ２０）。以上の動作により、電動車両が起動する際に制御部２０が行う動作が終了する。

ステップＳ１１において始動スイッチがオンされていると判定されなかった場合、制御部２０は待機する。ステップＳ１３においてシフトレバーが非走行レンジにあると判定されなかった場合、記憶手段２１は、シフトレバーが非走行レンジにあると記憶する（ステップＳ１４）。その後、制御部２０は、ステップＳ１５の動作を行う。

ステップＳ２１において常用ブレーキが動作していると判定されなかった場合、ステップＳ２２においてアクセルが全閉されていると判定されなかった場合およびステップＳ２３においてパーキングブレーキが動作していると判定されなかった場合、制御部２０は動作を終了する。

ステップＳ１８においてシフトレバーが非走行レンジにあると判定されなかった場合、演算手段２３は、アクセル開度フィルタ処理時定数を通常の値よりも大きい値に設定する（ステップＳ２５）。次に、判定手段２２は、電動車両の速度がしきい値以下であるか否かを判定する（ステップＳ２６）。この場合、判定手段２２は、車速検出手段１６により電動車両の速度を検出する。

ステップＳ２５において電動車両の速度がしきい値以下であると判定されなかった場合、制御部２０は待機する。一方、ステップＳ２５において電動車両の速度がしきい値以下であると判定された場合、制御部２０は、ステップＳ２０の動作を行う。

以上のように、本実施例に係る電動車両の起動システム１００は、シフトレバーが走行レンジにある場合においても、ステップＳ２１〜Ｓ２３の条件を満たせば起動処理を実施する。それにより、再度始動スイッチをオンしなくても使用者が電動車両を駐停車させる意思があると判定されれば起動処理が継続される。その結果、最初に始動スイッチをオンしてから起動処理が完了するまでの時間が短縮される。また、起動処理の間に電動車両が走行することが防止される。

また、起動処理が行われている間にシフトレバーが走行レンジにあった場合にアクセル開度処理時定数が通常の値よりも大きい値に設定されることから、起動処理完了直後にアクセルの急操作による急発進を防止することができる。

なお、ステップＳ１６において起動処理が完了したと判定されなかった場合、制御部２０はステップＳ１３の動作から繰り返してもよい。この場合、制御部２０は、ステップＳ２１〜Ｓ２３のいずれかにおいてＮｏ判定された場合に起動処理を終了させる。

図４は、図３のステップＳ２２においてアクセルが全閉されているか否かを判定するために用いるマップを説明するための図である。図４（ａ）はアクセル開度とモータ６０の出力トルク率との関係を示す図であり、図４（ｂ）はアクセルセンサ出力電圧値とモータ６０の出力トルク率との関係を示す図である。

図４（ａ）の縦軸はモータ６０の出力トルク率を示し、図４（ａ）の横軸はアクセル開度を示す。図４（ａ）に示すように、アクセル開度が第１の値（例えば、２０％程度）まで大きくなるまでは出力トルク率は０％で一定である。アクセル開度が第１の値以上になると、アクセル開度が大きくなるに伴って出力トルク率が大きくなる。さらに、アクセル開度が第２の値以上（例えば、８０％以上）になると出力トルク率は１００％で一定となる。図３のステップＳ２２の判定において図４（ａ）のマップを用いる場合、判定手段２２は、アクセル開度が図４（ａ）の第1の値以下であればアクセルが全閉されていると判定する。

図４（ｂ）の縦軸はモータ６０の出力トルク率を示し、図４（ｂ）の横軸は、アクセルセンサ出力電圧値を示す。ここで、アクセルセンサ出力電圧値はアクセルペダルに与えられる踏力に比例する電圧値であり、アクセルペダルに与えられる踏力が大きくなるに伴って大きくなる。

図４（ｂ）に示すように、アクセルセンサ出力電圧値が第１の値（例えば、１Ｖ程度）まで大きくなるまでは出力トルク率は０％で一定である。アクセルセンサ出力電圧値が第１の値以上になると、アクセルセンサ出力電圧値が大きくなるに伴って出力トルク率が大きくなる。さらに、アクセルセンサ出力電圧値が第２の値以上（例えば、４Ｖ以上）になると出力トルク率は１００％で一定となる。図３のステップＳ２２の判定において図４（ｂ）を用いる場合、判定手段２２は、アクセルセンサ出力電圧値が図４（ｂ）の第1の値以下であればアクセルが全閉されていると判定する。

このように、図４（ａ）および図４（ｂ）のいずれか一方のマップを用いればアクセル開度が全閉であるか否かを確実に判定することができる。それにより、判定手段２２は、使用者が電動車両を駆動させる意思がないか否かを確実に判定することができる。

なお、本実施例においてはシフトレバーが走行レンジにある場合に図３のステップＳ２１〜Ｓ２３の３つの条件を満たせば起動処理を実施するが、ステップＳ２１〜Ｓ２３のいずれか１つの条件を満たすことによって起動処理を実施してもよい。この場合においても、使用者が電動車両を駆動させる意思がないか否かを判定することができる。したがって、電動車両の起動処理の際に電動車両が走行することが防止される。その結果、電動車両の故障を防止することができる。

本実施例においては、ブレーキ圧力検出手段１１が常用ブレーキ作動検出手段に相当し、ＰＫＢ作動検出手段１２がパーキングブレーキ作動検出手段に相当し、制御部２０が起動処理開始手段に相当する。

第１実施例に係る電動車両の起動システムの全体構成を示すブロック図である。制御部による電動車両の起動処理の一例を説明するためのフローチャートである。電動車両が起動する際に制御部が行う動作を説明するためのフローチャートである。図３のステップ２２においてアクセルが全閉されているか否かを判定するために用いるマップを説明するための図である。

符号の説明

１０検出部
１１ブレーキ圧力検出手段
１２ＰＫＢ作動検出手段
１３アクセル開度検出手段
１４シフトポジション検出手段
１５モーターキーＳＴ検出手段
１６車速検出手段
１７電圧検出手段
２０制御部
２１記憶手段
２２判定手段
２３演算手段
２４指示手段
３０表示部

Claims

シフトレバーの位置を検出するシフトポジション検出手段と、
電動車両が停車状態にあるか否かを判定する判定手段とを備え、
前記シフトレバーが走行レンジにあると前記シフトポジション検出手段が検出しかつ前記電動車両が停車状態にあると前記判定手段が判定する場合に、前記電動車両の起動処理を継続することを特徴とする電動車両の起動システム。
アクセル開度を検出するアクセル開度検出手段をさらに備え、
前記判定手段は、前記アクセル開度が全閉であると前記アクセル開度検出手段が検出する場合に前記電動車両が停車状態にあると判定することを特徴とする請求項１記載の電動車両の起動システム。
常用ブレーキの作動状態を検出する常用ブレーキ作動検出手段をさらに備え、
前記判定手段は、前記常用ブレーキが作動していると前記常用ブレーキ作動検出手段が検出する場合に前記電動車両が停車状態にあると判定することを特徴とする請求項１または２記載の電動車両の起動システム。
パーキングブレーキの作動状態を検出するパーキングブレーキ作動検出手段をさらに備え、
前記判定手段は、前記パーキングブレーキが作動していると前記パーキングブレーキ検出手段が検出する場合に前記電動車両が停車状態にあると判定することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電動車両の起動システム。
アクセル開度を検出するアクセル開度検出手段と、
常用ブレーキの作動状態を検出する常用ブレーキ作動検出手段と、
パーキングブレーキの作動状態を検出するパーキングブレーキ作動検出手段とをさらに備え、
前記判定手段は、前記アクセル開度が全閉であると前記アクセル開度検出手段が検出し、前記常用ブレーキが作動していると前記常用ブレーキ作動検出手段が検出し、前記パーキングブレーキが作動していると前記パーキングブレーキ検出手段が検出する場合に、前記電動車両が停車状態にあると判定することを特徴とする請求項１記載の電動車両の起動システム。
前記シフトレバーが走行レンジにあると前記シフトポジション検出手段が検出する場合に前記起動処理を行う場合、前記電動車両の出力変化の時定数を増大させることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の電動車両の起動システム。
前記シフトレバーが走行レンジにないと前記シフトポジション検出手段が検出することを条件の１つとして前記電動車両の起動処理を開始する起動処理開始手段をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の電動車両の起動システム。
前記起動処理開始手段により前記起動処理が開始されかつ前記起動処理が実行中である場合に前記シフトレバーが走行レンジにあると前記シフトポジション検出手段が検出したときには、前記電動車両が停車状態にあると前記判定手段が判定する場合に前記起動処理を続行し、前記電動車両が停車状態にないと前記判定手段が判定する場合に前記起動処理を終了することを特徴とする請求項７記載の電動車両の起動システム。