JP5321695B2 - 車両 - Google Patents
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Description
本発明は、車両に関し、より特定的には、車両外部の外部電源からの電力を用いて充電可能な車両の制御に関する。
近年、環境に配慮した車両として、蓄電装置(たとえば二次電池やキャパシタなど)を搭載し、蓄電装置に蓄えられた電力から生じる駆動力を用いて走行する車両が注目されている。このような車両には、たとえば電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池車などが含まれる。そして、これらの車両に搭載される蓄電装置を発電効率の高い商用電源により充電する技術が提案されている。
ハイブリッド車においても、電気自動車と同様に、車両外部の電源(以下、単に「外部電源」とも称する。)から車載の蓄電装置の充電が可能な車両が知られている。たとえば、家屋に設けられた電源コンセントと車両に設けられた充電口とを充電ケーブルで接続することにより、一般家庭の電源から蓄電装置の充電が可能ないわゆる「プラグイン・ハイブリッド車」が知られている。これにより、ハイブリッド自動車の燃料消費効率を高めることが期待できる。
特開2009−225587号公報(特許文献1)には、外部電源によって充電可能な蓄電装置を搭載した電動車両において、外部充電を行なう制御装置と、車両駆動系を制御する制御装置(MG−ECU)およびバッテリを制御する制御装置(電池ECU)とが分離した構成が開示される。
特開2009−225587号公報(特許文献1)に開示された構成においては、外部充電を行なう制御装置5が、その他の制御装置、補機およびリレー等を制御する構成となっている。そのため、車両において、外部充電に関連する事項以外の仕様や部品が設計変更された場合にも、この制御装置5の制御に大幅な変更が必要となる場合がある。
また、たとえば、外部充電時に使用する制御装置と車両運転時に使用する制御装置とを完全に分離して、一方が起動している間は他方を停止させておく構成とする場合も考えられるが、このような場合には、外部充電時および車両運転時のいずれにも必要となるバッテリ制御の機能を両方の制御装置に設けることが必要となる。そうすると、バッテリの仕様が変更になった場合のような、重複した機能に関する変更があった場合には、両方の制御装置を変更することが必要となる。その結果、設計変更時の改造にかかるコストが増加するだけでなく、異なる仕様の車両にそれぞれ対応した制御装置が個別に必要となるために、大量生産の阻害となったり多くの在庫を持つことが必要となるなどさらにコストの増加を招くおそれがある。
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、車両外部の電源を用いて充電が可能な車両において、車両運転時および外部充電時の両方において、車両の運転を制御するための制御装置および外部充電を行なうための制御装置の機能の重複を防止しつつ、走行制御および充電制御を行なうことである。
本発明による車両は、外部電源からの電力を用いて充電を行なう外部充電が可能な車両であって、充電が可能な蓄電装置と、第1の制御装置と、充電装置と、第2の制御装置と、駆動部とを備える。第1の制御装置は、車両の運転時、および外部充電時のいずれにおいても蓄電装置を制御する。充電装置は、外部電源からの電力を用いて蓄電装置を充電する。第2の制御装置は、充電装置を制御する。駆動部は、蓄電装置からの電力を用いて車両の駆動力を発生する。
好ましくは、第1の制御装置は、蓄電装置の充電状態を監視する。そして、第2の制御装置は、第1の制御装置から受ける充電状態に関する信号に基づいて、充電装置を制御する。
好ましくは、第1の制御装置は、第2の制御装置からの第1の起動信号によって起動される。また、第2の制御装置は、外部充電時は、外部電源との接続を示す信号に基づいて起動されるとともに、第1の制御装置に第1の起動信号を出力する。
好ましくは、第1の制御装置および第2の制御装置の両方は、車両の運転時は、車両の運転開始信号に基づいて起動される。
好ましくは、車両は、補機用バッテリと、第1の制御装置によって制御され、補機用バッテリからの電力の供給と遮断とを切替えるための第1の電源リレーとをさらに備える。そして、第1の制御装置は、第1の電源リレーを介して補機用バッテリに接続される。
好ましくは、車両は、第2の制御装置によって制御され、補機用バッテリからの電力の供給と遮断とを切替えるための第2の電源リレーをさらに備える。そして、第2の制御装置および充電装置は、第2の電源リレーを介して補機用バッテリに接続される。
好ましくは、車両は、第2の制御装置によって制御され、補機用バッテリからの電力の供給と遮断とを切替えるための第2の電源リレーをさらに備える。第2の制御装置は、第1の電源リレーを介して補機用バッテリに接続される。そして、充電装置は、第2の電源リレーを介して補機用バッテリに接続される。
好ましくは、第2の制御装置は、第1の制御装置からの第2の起動信号によって起動される。そして、第1の制御装置は、車両の運転時は、車両の運転開始信号に基づいて起動されるとともに、第2の制御装置に第2の起動信号を出力する。
好ましくは、充電装置と蓄電装置とを結ぶ電力線に介挿される開閉器をさらに備える。そして、第1の制御装置は、開閉器の接点の溶着を検出するときに第2の制御装置を起動させ、開閉器の接点の溶着の検出が完了すると第2の制御装置を停止させる。
本発明によれば、車両外部の電源を用いて充電が可能な車両において、車両運転時および外部充電時の両方において、車両の運転を制御するための制御装置および外部充電を行なうための制御装置の機能の重複を防止しつつ、走行制御および充電制御を行なうことができる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
[実施の形態1]
図1は、実施の形態1に従う車両100の全体ブロック図である。
図1は、実施の形態1に従う車両100の全体ブロック図である。
図1を参照して、車両100は、車両100を駆動するための構成として、電池パック110と、駆動装置であるPCU(Power Control Unit)120と、モータジェネレータ130,135と、動力伝達ギア140と、駆動輪150と、HV−ECU(Electronic Control Unit)300とを備える。
電池パック110は、蓄電装置111と、システムメインリレー(System Main Relay:SMR)と、電池監視ユニット112と、充電リレーCHRとを含む。
蓄電装置111は、充放電可能に構成された電力貯蔵要素である。蓄電装置111は、たとえば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池あるいは鉛蓄電池などの二次電池や、電気二重層キャパシタなどの蓄電素子を含んで構成される。
蓄電装置111は、電力線PL1および接地線NL1を介してPCU120に接続される。そして、蓄電装置111は、車両100の駆動力を発生させるための電力をPCU120に供給する。また、蓄電装置111は、モータジェネレータ130,135で発電された電力を蓄電する。蓄電装置111の出力はたとえば200V程度である。
システムメインリレーSMRに含まれるリレーは、蓄電装置111とPCU120とを結ぶ電力線PL1および接地線NL1にそれぞれ介挿される。そして、システムメインリレーSMRは、車両ECU300からの制御信号SE1に基づいて、蓄電装置111とPCU120との間での電力の供給と遮断とを切替える。
電池監視ユニット112は、蓄電装置111の状態を監視するための制御ユニットである。電池監視ユニット112は、いずれも図示しないが、蓄電装置111に設けられた電圧センサや電流センサによって検出された、蓄電装置111の電圧VBおよび電流IBの検出値を受ける。電池監視ユニット112は、これらの検出値に基づいて、蓄電装置111の充電状態(以下、SOC(State of Charge)とも称する。)を演算する。そして、電池監視ユニット112は、演算したSOCおよび、各センサからの電圧VBおよび電流IBをHV−ECU300に出力する。
充電リレーCHRは、外部充電を行なう際に、後述する充電装置から蓄電装置111への電力の供給と遮断とを切替える。
PCU120は、コンバータ121と、インバータ122,123と、コンデンサC1,C2と、DC/DCコンバータ124と、MG−ECU125とを含む。
コンバータ121は、MG−ECU125からの制御信号PWCに基づいて、電力線PL1および接地線NL1と電力線HPLおよび接地線NL1との間で電力変換を行なう。
インバータ122,123は、電力線HPLおよび接地線NL1に並列に接続される。インバータ122,123は、MG−ECU125からの制御信号PWI1,PWI2に基づいてそれぞれ制御されてモータジェネレータ130,135を駆動する。
コンデンサC1は、電力線PL1および接地線NL1の間に設けられ、電力線PL1および接地線NL1間の電圧変動を減少させる。また、コンデンサC2は、電力線HPLおよび接地線NL1の間に設けられ、電力線HPLおよび接地線NL1間の電圧変動を減少させる。
モータジェネレータ130,135は交流回転電機であり、たとえば、永久磁石が埋設されたロータを備える永久磁石型同期電動機である。
モータジェネレータ130,135の出力トルクは、減速機や動力分割機構によって構成される動力伝達ギア140を介して駆動輪150に伝達されて、車両100を走行させる。モータジェネレータ130,135は、車両100の回生制動動作時には、駆動輪150の回転力によって発電することができる。そして、その発電電力は、PCU120によって蓄電装置111の充電電力に変換される。また、モータジェネレータ130,135のいずれか一方を専ら電動機として機能させ、他方のモータジェネレータを専ら発電機として機能させてもよい。
なお、図1においては、モータジェネレータおよびインバータのペアが2つ設けられる構成が示されるが、モータジェネレータおよびインバータの数はこれに限定されない。モータジェネレータをおよびインバータのペアが1つであってもよいし、2つより多い構成としてもよい。
また、モータジェネレータ130,135の他にエンジン(図示せず)が搭載されたハイブリッド自動車では、このエンジンおよびモータジェネレータ130,135を協調的に動作させることによって、必要な車両駆動力が発生される。この場合、エンジンの回転による発電電力を用いて、蓄電装置111を充電することも可能である。
すなわち、本実施の形態における車両100は、車両駆動力発生用の電動機を搭載する車両を示すものであり、エンジンおよび電動機により車両駆動力を発生するハイブリッド自動車、エンジンを搭載しない電気自動車および燃料電池自動車などを含む。
MG−ECU125は、いずれも図示しないがCPU(Central Processing Unit)、記憶装置および入出力バッファを含む。MG−ECU125は、HV−ECU300から受けるモータジェネレータ130,135のトルク指令値などに基づいて、PCU120内のコンバータ121およびインバータ122,123を制御する。なお、これらの制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア(電子回路)で構築して処理することも可能である。
DC/DCコンバータ124は、電力線PL1と接地線NL1とに接続される。DC/DCコンバータ124は、HV−ECU300からの制御信号PWDにより制御され、蓄電装置111から供給される直流電圧を電圧変換する。そして、DC/DCコンバータ124は、電力線PL3を介して、補機負荷180に電源電流を供給するとともに、補機バッテリ170に充電電流を供給する。
なお、PCU120、モータジェネレータ130,135、動力伝達ギア140および駆動輪150により、駆動部190が形成される。
また、車両100は、他の補機負荷として、室内の空調を行なうエアコン160をさらに備える。エアコン160は、電力線PL1および接地線NL1に接続され、HV−ECU300からの制御信号DRVによって制御される。
HV−ECU300は、いずれも図1には図示しないがCPU、記憶装置および入出力バッファを含み、各センサ等からの信号の入力や各機器への制御信号の出力を行なうとともに、車両100および各機器の制御を行なう。なお、これらの制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア(電子回路)で処理することも可能である。
HV−ECU300は、車両の運転指令IGまたはPLG−ECU350からの起動信号WUP1に応答して起動する。
HV−ECU300は、電池監視ユニット112から受ける蓄電装置111に関する情報に基づいて、蓄電装置111の充放電制御(以下、「バッテリ制御」とも称する。)を行なう。また、HV−ECU300は、PCU120、システムメインリレーSMRなどを制御するための制御信号を生成して出力する。なお、HV−ECU300に電池監視ユニット112の機能が含まれる構成としてもよい。
車両100は、外部電源500からの電力によって蓄電装置111を充電するための構成として、インレット210と、充電装置200と、充電リレーCHRと、PLG−ECU350とを含む。
インレット210は、車両100の外表面に設けられる。インレット210には、充電ケーブル400の充電コネクタ410が接続される。そして、外部電源500からの電力が、充電ケーブル400を介して車両100に伝達される。
充電ケーブル400は、充電コネクタ410に加えて、外部電源500のコンセント510に接続するためのプラグ420と、充電コネクタ410およびプラグ420とを電気的に結ぶ電線部440とを含む。
また、電線部440には、外部電源500からの電力の供給および遮断を切替えるための充電回路遮断装置(Charging Circuit Interrupt Device:CCID)430が含まれる。CCID430は、充電ケーブル400が車両100および外部電源500に接続されると、PLG−ECU350に対して接続を示すための信号であるパイロット信号CPLTを出力する。
充電装置200は、電力線ACL1,ACL2を介して、インレット210に接続される。また、充電装置200は、充電リレーCHRを介して、電力線PL2および接地線NL2によって、電力線PL1および接地線NL1におけるシステムメインリレーSMRとPCU120との間に接続される。
充電装置200は、PLG−ECU350からの制御信号PWEにより制御され、インレット210から供給される交流電力を、蓄電装置111の充電電力に変換する。
なお、図1においては、充電装置200は、上述のように電力線PL2および接地線NL2によって、電力線PL1および接地線NL1におけるシステムメインリレーSMRとPCU120との間に接続される構成としたが、図2の変形例に示すように、電力線PL2および接地線NL2が、電力線PL1および接地線NL1における蓄電装置111とシステムメインリレーSMRとの間に接続される構成としてもよい。
再び図1を参照して、充電リレーCHRは、PLG−ECU350からの制御指令SE2によって制御され、外部充電が行なわれるときに閉成される。なお、充電リレーCHRに含まれるリレーは、制御指令SE2によってそれぞれ個別に動作させることができる。
PLG−ECU350は、HV−ECU300同様に、図示しないCPU、記憶装置および入出力バッファを含んで構成される。PLG−ECU350は、外部充電の際に必要となる機器を制御するための制御装置であり、基本的には、車両運転時に必要となる機能についての制御は行なわない。
PLG−ECU350は、上述のパイロット信号CPLTまたは車両の運転指令IGに応答して起動する。PLG−ECU350は、外部充電時には、HV−ECU300で演算される蓄電装置111のSOCに基づいて、充電装置200および充電リレーCHR等を制御することによって蓄電装置111の充電制御を行なう。また、PLG−ECU350は、車両運転時には、HV−ECU300から受ける溶着確認指令CHKに応答して、充電リレーCHRが溶着しているか否かを判定する。そして、PLG−ECU350は、その判定結果ANSをHV−ECU300へ出力する。
なお、図1においては、PLG−ECU350は充電装置200と別個の構成となっているが、充電装置200がPLG−ECU350の機能を含む構成としてもよい。
次に、HV−ECU300およびPLG−ECU350への制御用の電源電圧の供給について説明する。
HV−ECU300は、電力線PL3から分岐した電力線PL4によって制御用の電源電圧が供給される。また、電力線PL4は、電池監視ユニット112やPCU120などにも接続される。
電力線PL4には、ヒューズFS1と直列に接続された電源リレーIGCTが介挿される。電源リレーIGCTは、HV−ECU300からの制御信号SE3によって開閉制御され、HV−ECU300、電池監視ユニット112およびPCU120などへの電源電圧の供給と遮断とを切替える。
また、PLG−ECU350は、電力線PL3から分岐した電力線PL5によって制御用の電源電圧が供給される。また、充電装置200も電力線PL5によって電源電圧が供給される。
電力線PL5には、ヒューズFS2と直列に接続された電源リレーPIMRが介挿される。電源リレーPIMRは、PLG−ECU350からの制御信号SE4によって開閉制御され、PLG−ECU350、充電装置200への電源電圧の供給と遮断とを切替える。
図3には、実施の形態1における、HV−ECU300およびPLG−ECU350の内部構成を示す図が示される。
図3を参照して、PLG−ECU350は、サブユニット351と、メインユニット352と、OR回路353,354とを含む。
サブユニット351は、メインユニット352を起動するための起動回路である。サブユニット351には、補機バッテリ170から常時電源電圧が供給されている。そして、サブユニット351は、OR回路353を介して車両の運転指令IGまたは充電ケーブル400のパイロット信号CPLTを受けると、OR回路354を介して電源リレーPIMRの制御信号を出力し電源リレーPIMRを閉成する。これにより、メインユニット352および充電装置200に電源電圧が供給される。
メインユニット352は、外部充電時に蓄電装置111の充電制御を行なうための制御回路である。メインユニット352は、電源リレーPIMRが閉成されて電力線PL5から電力が供給されることにより起動される。そして、メインユニット352自身も電源リレーPIMRの制御信号を出力する。そして、メインユニット352は、HV−ECU300からの蓄電装置111のSOCに基づいて充電装置200を制御する。
また、メインユニット352が起動すると、メインユニット352は、HV−ECU300に対して起動信号WUP1を出力する。
HV−ECU300は、サブユニット301と、メインユニット302と、OR回路303,304とを含む。
サブユニット301は、上述のPLG−ECU350のサブユニット351と同様に、HV−ECU300のメインユニット302を起動するための起動回路であり、補機バッテリ170から常時電源電圧が供給されている。そして、サブユニット301は、OR回路303を介して車両の運転指令IGまたはPLG−ECU350からの起動信号WUP1を受けると、OR回路304を介して電源リレーIGCTの制御指令を出力し電源リレーIGCTを閉成する。これにより、メインユニット302やPCU120などに電源電圧が供給される。なお、図3においては、起動信号WUP1については、PLG−ECU350からの制御信号とした例を示しているが、電源リレーPIMRが閉成されることによって供給される電源電圧を起動信号WUP1として利用してもよい。
図1(または図2)に示された車両100では、上述のように、車両100の走行を制御するための制御装置(HV−ECU300)と、外部充電を行なうための制御装置(PLG−ECU350)とが機能的に分離されており、それぞれにおいて機能が重複しないように設計されている。そして、別の制御装置の持つ機能が必要となる場合は、当該機能を持つ制御装置を他の制御装置から起動するように構成される。このような構成とすることで、以下のような利点が得られる。
たとえば、車両運転時にはHV−ECU300のみにより制御を行ない、外部充電時にはPLG−ECU350のみにより制御を行なう場合を考える。この場合、車両走行時にも外部充電時にも、蓄電装置111の充放電を制御する必要があるので、結果としてHV−ECU300およびPLG−ECU350の両方にバッテリ制御の機能を持たせることが必要となる。また、車両運転時に充電リレーCHRの溶着の有無を確認するために、HV−ECU300側にも充電リレーCHRの制御が必要となる。すなわち、互いに重複して機能を備えることが必要となる。
そうすると、たとえば、蓄電装置111の仕様やバッテリ制御に変更が生じた場合には、HV−ECU300およびPLG−ECU350の両方を変更することが必要となる。さらに、小型車と大型車というように、車両の仕様や特性が異なる場合には、それに対応した異なるPLG−ECU350をそれぞれ準備することが必要となる。これにより、製品の種類が増え、大量生産の阻害要因となったり在庫の増加を招いたりするおそれがある。
そのため、上述のように、走行を制御するための制御装置および外部充電を行なうための制御装置において、重複する機能を排除し機能的に分離することによって、設計変更時の修正を容易とできるとともに、外部充電側の制御装置の機能をできるだけ汎用化することができる。その結果、生産性が向上するので、コストの低減が期待できる。
次に図4および図5を用いて、車両100の運転時および外部充電時における制御の詳細について説明する。図4は、実施の形態1において、車両運転開始時にHV−ECU300およびPLG−ECU350で実行される起動制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。また、図5は、外部充電時にHV−ECU300およびPLG−ECU350で実行される充電制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。図4、図5および後述する図8,図11,図12に示すフローチャート中の各ステップについては、HV−ECU300およびPLG−ECU350に予め格納されたプログラムがメインルーチンから呼び出されて、所定周期で実行することによって実現される。あるいは、一部のステップについては、専用のハードウェア(電子回路)を構築して処理を実現することも可能である。
図1および図4を参照して、まずHV−ECU300の制御について説明する。
HV−ECU300は、ステップ(以下、ステップをSと略す。)200にて、イグニッションがオンされたか否か、すなわち車両の運転が開始されたか否かを判定する。
HV−ECU300は、ステップ(以下、ステップをSと略す。)200にて、イグニッションがオンされたか否か、すなわち車両の運転が開始されたか否かを判定する。
イグニッションがオンにされた場合(S200にてYES)は、処理がS210に進められ、HV−ECU300は、制御信号SE3をオンに設定して出力することによって、電源リレーIGCTを接続する。引き続き、HV−ECU300は、S220にて、制御信号SE1をオンに設定して出力することによってシステムメインリレーSMRを接続する。
そして、HV−ECU300は、S230にて、充電リレーCHRの溶着の有無を確認するために、PLG−ECU350に対して溶着確認指令CHKを送信する。
この溶着確認指令CHKに応答して、後述するようにPLG−ECU350にて、充電リレーCHRの溶着の有無が判定される。そして、S240にて、HV−ECU300は、PLG−ECU350から判定結果ANSを受信する。
次に、HV−ECU300は、S250にて、受信した判定結果ANSに基づいて、充電リレーCHRが溶着しているか否かを判定する。
充電リレーCHRが溶着していない場合(S250にてYES)は、HV−ECU300は、S260にて、運転開始を許可するREADY信号をオンに設定する。このREADY信号がオンとなったことに応答して、HV−ECU300は、車両を運転するために、各機器の制御を開始する。
充電リレーCHRが溶着している場合(S250にてNO)は、処理がS270に進められ、HV−ECU300は、運転者に充電リレーCHRが溶着していることを知らせるために、車室内の警告装置(図示せず)によってアラームを出力する。
充電リレーCHRが溶着していた場合でも、通常の走行については支障はないので、HV−ECU300は、引き続いてS260に処理を進めて、READY信号をオンに設定する。
一方、イグニッションがオフの場合(S200にてNO)は、S280に処理が進められ、HV−ECU300は、READY信号をオフに設定する。そして、システムメインリレーSMRを開放するとともに(S290)、IGCTを開放する(S300)。これによって、車両100の運転を終了する。
次に、PLG−ECU350の制御について説明する。
PLG−ECU350は、S100にて、イグニッションがオンされたか否かを判定する。
PLG−ECU350は、S100にて、イグニッションがオンされたか否かを判定する。
イグニッションがオンにされた場合(S100にてYES)は、処理がS110に進められ、PLG−ECU350は、制御信号SE4をオンに設定して出力することによって、電源リレーPIMRを接続する。
そして、PLG−ECU350は、HV−ECU300からの充電リレーCHRの溶着確認指令CHKを受信すると(S120)、S130にて、充電リレーCHRの溶着をチェックする。充電リレーCHRの溶着判定の手法については、既知の様々な手法を採用し得る。
その後、PLG−ECU350は、S140にて、判定結果ANSをHV−ECU300へ送信する。
一方、イグニッションがオフの場合(S100にてNO)は、処理がS150に進められ、PLG−ECU350は、電源リレーPIMRを開放して、PLG−ECU350自身を停止させる。
以上のような処理に従って制御することにより、HV−ECU300およびPLG−ECU350において充電リレーCHRの制御機能の重複を防止しつつ、車両の運転開始時における充電リレーCHRの溶着確認を行なうことができる。
次に図1および図5を参照して、外部充電時の制御について説明する。
まず、PLG−ECU350の制御について説明する。
まず、PLG−ECU350の制御について説明する。
PLG−ECU350は、S400にて、充電ケーブル400のCCID430からのパイロット信号CPLTに基づいて、充電ケーブル400が接続されたか否かを判定する。
充電ケーブル400が接続された場合(S400にてYES)は、S410に処理が進められて、PLG−ECU350は、制御信号SE4をオンに設定して出力することによって電源リレーPIMRを接続する。
次に、PLG−ECU350は、起動信号WUP1をオンに設定してHV−ECU300に出力し、HV−ECU300を起動する。後述するように、HV−ECU300は、これに応答して、システムメインリレーSMRを接続するとともに蓄電装置111のバッテリ制御を行なう。
そして、PLG−ECU350は、S430にて、充電装置200を制御して蓄電装置111の充電処理を実行する。
PLG−ECU350は、S440にて、HV−ECU300からのバッテリ情報BATを受け、バッテリ情報BATに含まれる蓄電装置111のSOCに基づいて、充電が完了したか否かを判定する(S450)。
【0094】
蓄電装置111の充電が完了していない場合(S450にてNO)は、処理がS430に戻されて充電処理が継続される。
【0095】
蓄電装置111の充電が完了していない場合(S450にてNO)は、処理がS430に戻されて充電処理が継続される。
【0095】
一方、蓄電装置111の充電が完了した場合(S450にてYES)は、処理がS460に進められ、PLG−ECU350は、充電処理を停止するとともに、起動信号WUP1をオフに設定することによってHV−ECU300を停止させる。
その後、PLG−ECU350は、S470にて、電源リレーPIMRを開放して充電制御を終了する。
一方、充電ケーブル400が接続されていない場合(S400にてNO)は、外部充電はされないので、PLG−ECU350は、S470にて、電源リレーPIMRを開放して処理を終了する。
次に、HV−ECU300の制御について説明する。
HV−ECU300は、S500にて、PLG−ECU350からの起動信号WUP1がオンに設定されているか否かを判定する。
HV−ECU300は、S500にて、PLG−ECU350からの起動信号WUP1がオンに設定されているか否かを判定する。
起動信号WUP1がオンの場合(S500にてYES)は、S510に処理が進められ、HV−ECU300は、制御信号SE3をオンに設定して出力することによって電源リレーIGCTを接続する。引き続き、HV−ECU300は、S520にて、制御信号SE1をオンに設定して出力することによってシステムメインリレーSMRを接続する。
HV−ECU300は、S530にて、蓄電装置111のバッテリ制御処理を行ない、蓄電装置111の情報を取得する。そして、HV−ECU300は、蓄電装置111のSOCの情報が含まれるバッテリ情報BATをPLG−ECU350へ送信する。
一方、起動信号WUP1がオフの場合(S500にてNO)は、処理がS550に進められ、HV−ECU300は、システムメインリレーSMRを開放するとともに(S550)、電源リレーIGCTを開放する(S560)ことによって、HV−ECU300自身を停止させる。
なお、図2に示す変形例の場合は、外部充電時にシステムメインリレーSMRを閉成する必要はないので、上記のS520,S550の処理は不要である。
以上のような処理に従って制御が行なわれることによって、HV−ECU300およびPLG−ECU350において蓄電装置111のバッテリ制御機能の重複を防止しつつ、蓄電装置111のSOCに基づいた外部充電を行なうことができる。
本実施の形態1で説明した構成とし、かつ図4および図5で説明した制御を実行することによって、車両運転時および外部充電時の両方において、HV−ECU300およびPLG−ECU350の機能の重複を防止しつつ、走行制御および充電制御を行なうことが可能となる。
[実施の形態2]
実施の形態1においては、車両運転時においても、PLG−ECU350が常に起動された状態とされた。しかしながら、車両運転時は、PLG−ECU350は充電リレーCHRの溶着チェックしか行なわない。充電リレーCHRの溶着チェックは、一般的には、車両運転中に常時実行されるものではなく、車両の起動開始時に実行されたり、一定時刻毎のように間欠的に実行される。そのため、実施の形態1のように車両運転時に常時PLG−ECU350を起動した状態としておくと、PLG−ECU350によって不必要な電力が消費されることになる。
実施の形態1においては、車両運転時においても、PLG−ECU350が常に起動された状態とされた。しかしながら、車両運転時は、PLG−ECU350は充電リレーCHRの溶着チェックしか行なわない。充電リレーCHRの溶着チェックは、一般的には、車両運転中に常時実行されるものではなく、車両の起動開始時に実行されたり、一定時刻毎のように間欠的に実行される。そのため、実施の形態1のように車両運転時に常時PLG−ECU350を起動した状態としておくと、PLG−ECU350によって不必要な電力が消費されることになる。
そこで、実施の形態2では、車両運転時において、充電リレーCHRの溶着チェックを実行するときに限って、HV−ECU300からの指令によってPLG−ECU350を起動する構成について説明する。
図6は、実施の形態2に従う車両100Aの全体ブロック図である。図6は、実施の形態1の図1の構成において、HV−ECU300からPLG−ECU350に対して、PLG−ECU350の起動信号WUP2が送信される点が異なる。図6において、図1と重複する要素の説明は繰り返さない。
図6を参照して、実施の形態2においては、車両100Aの運転時に車両の運転指令IGがオンとされると、HV−ECU300は実施の形態1と同様に電源リレーIGCTを閉成してHV−ECU300に電源電圧を供給する。実施の形態1では、車両の運転指令IGに応答してPLG−ECU350が起動されて、PLG−ECU350が電源リレーPIMRを閉成していた。しかしながら、実施の形態2においては、車両の運転指令IGがオンとされても、PLG−ECU350は起動されない。
HV−ECU300は、充電リレーCHRの溶着確認を行なう場合に、まず起動信号WUP2をPLG−ECU350へ出力する。そして、PLG−ECU350の起動完了後、HV−ECU300は、PLG−ECU350へ充電リレーCHRの溶着確認指令CHKを出力する。PLG−ECU350によって充電リレーCHRの溶着確認が完了すると、HV−ECU300は、起動信号WUP2をオフとすることによってPLG−ECU350を停止させる。
PLG−ECU350は、HV−ECU300からの起動信号WUP2に応答して起動し、電源リレーPIMRを閉成してPLG−ECU350へ電源電圧を供給する。そして、HV−ECU300からの溶着確認指令CHKに応答して、充電リレーCHRの溶着確認を行ない、その結果をHV−ECU300へ出力する。PLG−ECU350は、起動信号WUP2がオフに設定されると、電源リレーPIMRを開放して自身の処理を停止する。
なお、外部充電時のHV−ECU300およびPLG−ECU350の動作は、実施の形態1と同様である。
図7は、実施の形態2における、HV−ECU300およびPLG−ECU350の内部構成を示す図である。図7は、実施の形態1で示した図3のPLG−ECU350内のOR回路において、運転指令IGに代えてHV−ECU300からの起動信号WUP2が入力されている点が異なる。図7において図3と重複する要素の説明は繰り返さない。
図7を参照して、HV−ECU300内のメインユニット302は、図6の充電リレーCHRの溶着確認を行なうことが必要な場合に、起動信号WUP2をPLG−ECU350へ出力する。
PLG−ECU350内のサブユニット351は、OR回路353を介して車両のHV−ECU300からの起動指令WUP2または充電ケーブル400のパイロット信号CPLTを受けると、OR回路354を介して電源リレーPIMRの制御指令を出力し電源リレーPIMRを閉成する。これにより、メインユニット352および充電装置200に電源電圧が供給される。
このような回路とすることによって、車両運転時おいて、PLG−ECU350による機能が必要な場合にのみ、HV−ECU300からの指令に基づいてPLG−ECU350を起動することが可能となる。
図8は、実施の形態2において、車両運転開始時にHV−ECU300およびPLG−ECU350で実行される起動制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。図8では、実施の形態1の図4のフローチャートにおいて、PLG−ECU350のステップS100がS105に置き換わっており、HV−ECU300にステップS225およびS255が追加されたものとなっている。図8において、図4と重複するステップの説明は繰り返さない。
図6および図8を参照して、HV−ECU300は、S200にてイグニッションがオンにされた場合(S200にてYES)は、IGCTを接続するとともに(S210)、システムメインリレーSMRを接続する(S220)。
次に、HV−ECU300は、PLG−ECU350に充電リレーCHRの溶着確認を行なわせるために、まずS225にて、起動信号WUP2をPLG−ECU350に送信してPLG−ECU350を起動させる。
そして、HV−ECU300は、PLG−ECU350の起動が完了したことを確認すると、S230にて、充電リレーCHRの溶着の有無を確認するために、PLG−ECU350に対して溶着確認指令CHKを送信する。
この溶着確認指令CHKに応答して、PLG−ECU350にて、充電リレーCHRの溶着の有無が判定される。そして、S240にて、HV−ECU300は、PLG−ECU350から判定結果ANSを受信する。
次に、HV−ECU300は、受信した判定結果ANSに基づいて充電リレーCHRが溶着しているか否かを判定(S250)した後に、S255にて、PLG−ECU350を停止させるために、起動信号WUP2をオフに設定してPLG−ECU350に送信する。その後、HV−ECU300は、S260にて、運転開始を許可するREADY信号をオンに設定する。
また、PLG−ECU350は、S105にて、HV−ECU300からの起動信号WUP2がオンに設定されているか否かを判定する。
起動信号WUP2がオンに設定されている場合(S105にてYES)は、PLG−ECU350は、S110にて電源リレーPIMRを接続してPLG−ECU350および充電装置200へ電源電圧を供給する。そして、PLG−ECU350は、S120〜S140までの処理を行なって、充電リレーCHRの溶着確認を行なう。
一方、起動信号WUP2がオフに設定されている場合(S105にてNO)は、PLG−ECU350は、S150にて、電源リレーPIMRを開放することによってPLG−ECU350自身を停止する。
なお、外部充電時の処理については、実施の形態1の図5と同様であるので、説明は繰り返さない。また、上述の説明については、車両運転開始の際に、充電リレーCHRの溶着確認を行なう場合について説明したが、車両運転開始後に、たとえば一定時間毎に充電リレーCHRの確認を行なうようにしてもよく、その場合には、その都度HV−ECU300が起動信号WUP2をPLG−ECU350へ出力してPLG−ECU350を起動するようにしてもよい。さらに、充電リレーCHRの溶着確認だけでなく、たとえば充電装置200の異常の有無の確認など、PLG−ECU350が制御を行なっている範囲の事項を車両運転時に行なう場合にも、その都度HV−ECU300からの指令によってPLG−ECU350が起動されるようにしてもよい。
以上の処理にしたがって制御を行なうことによって、車両運転時において、HV−ECU300が必要とする場合に限って、PLG−ECU350を起動して処理を実行させることができる。これによって、車両運転時および外部充電時の両方において、HV−ECU300およびPLG−ECU350の機能の重複を防止しつつ、走行制御および充電制御を行なうとともに、車両運転時のPLG−ECU350による消費電力を低減することが可能となる。
[実施の形態3]
実施の形態1においては、上述のように、車両運転時にはPLG−ECU350が常に起動された状態となる。さらに、電源リレーPIMRが接続されるために、充電装置200についても電源電圧が供給されて起動状態となり、充電装置200において不必要な電力が消費される。
実施の形態1においては、上述のように、車両運転時にはPLG−ECU350が常に起動された状態となる。さらに、電源リレーPIMRが接続されるために、充電装置200についても電源電圧が供給されて起動状態となり、充電装置200において不必要な電力が消費される。
そこで、実施の形態3においては、PLG−ECU350および充電装置200の電源電圧の供給元を分離することによって、車両運転時の充電装置200による不必要な電力消費を削減する構成について説明する。
図9は、実施の形態3に従う車両100Bの全体ブロック図である。図9では、実施の形態1の図1において、PLG−ECU350の電源電圧が、電力線PL5に代えて、HV−ECU300と同様の電力線PL4から供給されている点が異なる。図9において、図1と重複する要素の説明は繰り返さない。
図9を参照して、HV−ECU300は、車両100Bの運転時に車両の運転指令IGがオンとされると、HV−ECU300は実施の形態1と同様に電源リレーIGCTを閉成してHV−ECU300に電源電圧を供給する。また、これによって、PLG−ECU350にも電源電圧が供給されて、PLG−ECU350が起動される。そして。HV−ECU300は、充電リレーCHRの溶着確認を行なう場合に、PLG−ECU350に対して溶着確認指令CHKを出力して、PLG−ECU350に充電リレーCHRの溶着確認処理を行なわせる。
実施の形態3においては、PLG−ECU350は、電力線PL4から電源電圧が供給されることによって起動する。
外部充電の際には、PLG−ECU350は、CCID430からのパイロット信号CPLTに応答して、起動信号WUP1をHV−ECU300へ出力する。そして、HV−ECU300は、この起動信号WUP1に応答して電源リレーIGCTを閉成する。これによって、PLG−ECU350に電源電圧が供給され、PLG−ECU350が起動する。
図10は、実施の形態3における、HV−ECU300およびPLG−ECU350の内部構成を示す図である。図10では、実施の形態1の図3において、PLG−ECU350のOR回路353,354が削除されている点、および電力線PL5に代えて電力線PL4からPLG−ECU350のメインユニット352へ電源電圧が供給されている点が異なる。図10において図3と重複する要素の説明は繰り返さない。
PLG−ECU350のサブユニット351は、CCID430からのパイロット信号CPLTを受けると、HV−ECU300へ起動信号WUP1を出力する。また、サブユニット351は、パイロット信号CPLTを受けると、メインユニット352に対して、外部充電であることを示す外部充電信号EXCHを出力する。
PLG−ECU350のメインユニット352は、電力線PL4から電源電圧が供給されることによって起動する。メインユニット352は、サブユニット351からの外部充電信号EXCHを受けると、制御信号SE4を出力して電源リレーPIMRを閉成することにより充電装置200へ電源電圧を供給する。
このような回路とすることによって、外部充電時に限って、充電装置200へ電源電圧を供給することが可能となる。
次に、図11および図12を用いて、車両運転時および外部充電時における、HV−ECU300およびPLG−ECU350のそれぞれの処理について説明する。
まず、車両運転時の処理について説明する。
図11は、実施の形態3において、車両運転開始時にHV−ECU300およびPLG−ECU350で実行される起動制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。図11では、実施の形態1の図4のフローチャートにおいて、PLG−ECU350のステップS100がS106に置き換わり、かつS110およびS150が削除されたものとなっている。図11において、図4と重複するステップの説明は繰り返さない。
図11は、実施の形態3において、車両運転開始時にHV−ECU300およびPLG−ECU350で実行される起動制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。図11では、実施の形態1の図4のフローチャートにおいて、PLG−ECU350のステップS100がS106に置き換わり、かつS110およびS150が削除されたものとなっている。図11において、図4と重複するステップの説明は繰り返さない。
図9および図11を参照して、PLG−ECU350は、S106にて、電力線PL4からの電源供給があるか否かを判定する。
電源供給がある場合(S106にてYES)は、処理がS120に進められる。そして、PLG−ECU350は、HV−ECU300からの溶着確認指令CHKに応答して、S120〜S140の処理を行なう。
一方、電源供給がない場合(S106にてNO)は、PLG−ECU350は自身を停止することによって、処理を終了する。
なお、HV−ECU300の処理については、実施の形態1の図4での説明と同様であるので説明は繰り返さないが、ステップS210およびS300において、HV−ECU300が電源リレーIGCTを接続および開放することによって、PLG−ECU350への電源電圧の供給および遮断が制御される。
次に、外部充電時の処理について説明する。
図12は、実施の形態3において、外部充電時にHV−ECU300およびPLG−ECU350で実行される充電制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。図12では、実施の形態1の図5のフローチャートにおいて、PLG−ECU350のステップS410,S420,S460,S470がそれぞれS415,S425,S465,S475に置き換わったものとなっている。図12において、図5と重複するステップの説明は繰り返さない。
図12は、実施の形態3において、外部充電時にHV−ECU300およびPLG−ECU350で実行される充電制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。図12では、実施の形態1の図5のフローチャートにおいて、PLG−ECU350のステップS410,S420,S460,S470がそれぞれS415,S425,S465,S475に置き換わったものとなっている。図12において、図5と重複するステップの説明は繰り返さない。
図9および図12を参照して、PLG−ECU350は、S400にて、充電ケーブル400が接続されたと判定すると(S400にてYES)、処理をS415に進めて、起動信号WUP1をオンに設定してHV−ECU300へ出力することによってHV−ECU300を起動する。
そして、PLG−ECU350は、HV−ECU300により電源リレーIGCTが接続され電力線PL4から電源電圧が供給されたことを確認すると、S425にて、制御信号SE4を出力して電源リレーPIMRを接続することによって、充電装置200へ電源電圧を供給する。
その後、PLG−ECU350はS430〜S450の処理を行ない、充電装置200を制御して蓄電装置111の充電を行なう。
S450にて、蓄電装置111の充電が完了したと判定すると(S450にてYES)、PLG−ECU350は、電源リレーPIMRを開放して充電装置200を停止するとともに(S465)、起動信号WUP1をオフに設定して出力することによってHV−ECU300を停止させる(S475)。
一方、充電ケーブル400が接続されていないと判定した場合(S400にてNO)は、処理がS465に進められて、PLG−ECU350は、電源リレーPIMRを開放して充電装置200を停止するとともに(S465)、起動信号WUP1をオフに設定して出力することによってHV−ECU300を停止させる。
以上のような処理に従って制御することによって、PLG−ECU350および充電装置200の電源電圧の供給元を分離することができる。これによって、車両運転時および外部充電時の両方において、HV−ECU300およびPLG−ECU350の機能の重複を防止しつつ、走行制御および充電制御を行なうとともに、車両運転時の充電装置200による不必要な電力消費を削減することが可能となる。
なお、本実施の形態における「HV−ECU300」および「PLG−ECU350」は、それぞれ本発明の「第1の制御装置」および「第2の制御装置」の一例である。本実施の形態における「IGCT」および「PIMR」は、それぞれ本発明の「第1の電源リレー」および「第2の電源リレー」の一例である。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
100,100A,100B 車両、110 電池パック、111 蓄電装置、112 電池監視ユニット、121 コンバータ、122,123 インバータ、124 DC/DCコンバータ、130,135 モータジェネレータ、140 動力伝達ギア、150 駆動輪、160 エアコン、170 補機バッテリ、180 補機負荷、190 駆動部、200 充電装置、210 インレット、300 HV−ECU、301,351 サブユニット、302,352 メインユニット、303,304,353,354 OR回路、350 PLG−ECU、351 サブユニット、352 メインユニット、400 充電ケーブル、410 充電コネクタ、420 プラグ、430 CCID、440 電線部、500 外部電源、510 コンセント、ACL1,ACL2,PL1〜PL5,HPL 電力線、C1,C2 コンデンサ、CHR 充電リレー、FS1,FS2 ヒューズ、IGCT,PIMR 電源リレー、NL1,NL2 接地線、SMR システムメインリレー。
Claims (7)
- 外部電源からの電力を用いて充電を行なう外部充電が可能な車両であって、
充電が可能な蓄電装置と、
前記車両の運転時、および前記外部充電時のいずれにおいても前記蓄電装置を制御するための第1の制御装置と、
前記外部電源からの電力を用いて前記蓄電装置を充電するための充電装置と、
前記充電装置を制御するための第2の制御装置と、
前記蓄電装置からの電力を用いて前記車両の駆動力を発生するように構成された駆動部とを備え、
前記第1の制御装置は、前記車両の運転時は、前記車両の運転開始信号に応答して電源が供給されて起動するとともに、前記第2の制御装置による制御の必要性に応じて、前記第2の制御装置への電源供給を制御して前記第2の制御装置の起動と停止とを切替える、車両。 - 前記第1の制御装置は、前記蓄電装置の充電状態を監視し、
前記第2の制御装置は、前記第1の制御装置から受ける前記充電状態に関する信号に基づいて、前記充電装置を制御する、請求項1に記載の車両。 - 前記第2の制御装置は、前記外部充電時は、前記外部電源との接続を示す信号に応答して電源が供給されて起動するとともに、前記第1の制御装置に電源を供給して起動させる、請求項1に記載の車両。
- 補機用バッテリと、
前記第1の制御装置によって制御され、前記補機用バッテリからの電力の供給と遮断とを切替えるための第1の電源リレーとをさらに備え、
前記第1の制御装置は、前記第1の電源リレーを介して前記補機用バッテリに接続される、請求項3に記載の車両。 - 前記第2の制御装置によって制御され、前記補機用バッテリからの電力の供給と遮断とを切替えるための第2の電源リレーをさらに備え、
前記第2の制御装置および前記充電装置は、前記第2の電源リレーを介して前記補機用バッテリに接続される、請求項4に記載の車両。 - 前記第2の制御装置によって制御され、前記補機用バッテリからの電力の供給と遮断とを切替えるための第2の電源リレーをさらに備え、
前記第2の制御装置は、前記第1の電源リレーを介して前記補機用バッテリに接続され、
前記充電装置は、前記第2の電源リレーを介して前記補機用バッテリに接続される、請求項4に記載の車両。 - 前記充電装置と前記蓄電装置とを結ぶ電力線に介挿される開閉器をさらに備え、
前記第1の制御装置は、前記開閉器の接点の溶着を検出するときに前記第2の制御装置を起動させ、前記開閉器の接点の溶着の検出が完了すると前記第2の制御装置を停止させる、請求項1に記載の車両。
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