JP5385240B2 - 電動車の電気系統制御システム - Google Patents

Description

本発明は電動車の電気系統制御システムに関し、表示機能部（コンビネーションメータ）が故障している場合には、走行可能状態（ＲＥＡＤＹ状態）や充電可能状態に移行しないようにして安全性を向上したものである。

電気自動車に搭載される電気・制御系の主なシステムコンポーネントとしては、次のようなものがある。
（１）電池システム
電池システムは、車両駆動用バッテリと、バッテリマネジメントユニット（ＢＭＵ）などにより構成されている。
（２）モータシステム
モータシステムは、車両駆動用モータと、モータ制御機能及び電力変換機能（インバータ）を一体化したモータコントロールユニット（ＭＣＵ）などにより構成されている。
（３）表示システム
表示システムは、コンビネーションメータ（表示機能部）などにより構成されている。
（４）充電システム
充電システムは、ＤＣ／ＤＣコンバータが一体化して組み込まれた車載充電器や、充電用コネクタなどにより構成されている。
（５）情報伝送・制御システム
情報伝送・制御システムは、車両全体を統合制御する車両統合制御ユニット（ＥＶ−ＥＣＵ：Electric Vehicle − Electronic Control Unit）を制御中心として、ＥＶ−ＥＣＵと、ＢＭＵや、ＭＣＵや、コンビネーションメータ（のＥＣＵ）や、車載充電器（のＥＣＵ）を、ＣＡＮ（Controller Area Network）−ＢＵＳにより接続して構成される。なお、ＣＡＮ−ＢＵＳには、その他のＥＣＵも接続されている。
そしてＣＡＮ−ＢＵＳを通して、各ＥＣＵ相互間でＣＡＮ通信により情報伝送を行っている。
（６）高電圧配線系統
高電圧配線系統では、車両駆動用バッテリと高電圧機器（ＭＣＵや車両駆動用モータや車載充電器）とを接続する高電圧配線に、高電圧リレーが介装されている。
高電圧リレーは、ＥＶ−ＥＣＵの制御により、投入・開放される。

このような電気自動車では、イグニッションシリンダにキーが挿入されたり、充電用コネクタに充電ガンが接続されたりすると、ＥＶ−ＥＣＵや、ＢＭＵや、ＭＣＵや、コンビネーションメータ（のＥＣＵ）や、車載充電器（のＥＣＵ）や、その他のＥＣＵに制御電圧が印加され、ＣＡＮ−ＢＵＳを介して、各ＥＣＵ相互間でＣＡＮ通信により情報伝送が行われる。

従来の電気自動車では、イグニッションシリンダに挿入されたキーが回転されてイグニッションスイッチがＯＮ（投入）状態になると、ＥＶ−ＥＣＵは、ＢＭＵ及びＭＣＵとＣＡＮ通信をして、電池システムやモータシステムに異常がないか否かの検査をする。
異常がないと判断したら、ＥＶ−ＥＣＵは、高電圧配線に介装されている高電圧リレーを投入し、ＭＣＵと車両駆動用バッテリとを接続する。即ち、高電圧配線を活線にするシーケンス動作を行う。
このようにして、高電圧機器であるＭＣＵと車両駆動用バッテリとを接続状態にして、走行可能状態（ＲＥＡＤＹ状態）にしている。

また従来の電気自動車では、充電用コネクタに充電ガンが接続された状態になると、ＥＶ−ＥＣＵは、ＢＭＵ及びＭＣＵ並びに車載充電器とＣＡＮ通信をして、電池システムやモータシステムや充電システムに異常がないか否かの検査をする。
異常がないと判断したら、ＥＶ−ＥＣＵは、高電圧配線に介装されている高電圧リレーを投入し、車載充電器と車両駆動用バッテリとを接続する。即ち、高電圧配線を活線にするシーケンス動作を行う。
このようにして、高電圧機器である車載充電器と車両駆動用バッテリとを接続状態にして、充電可能状態にしている。

走行可能状態に移行すると、ＥＶ−ＥＣＵからコンビネーションメータに走行可能状態表示指令が送られて、コンビネーションメータが走行可能状態表示（例えば、「ＲＥＡＤＹ」という文字）を表示する。
充電可能状態に移行すると、ＥＶ−ＥＣＵからコンビネーションメータに充電可能状態表示指令が送られて、コンビネーションメータが充電可能状態表示（例えば、「コンセントを模式的に示す絵」）を表示する。

なお、イグニッションスイッチがＯＮ（投入）状態になると、コンビネーションメータに必要な表示をする関連技術は、特許文献１にも開示されている。

特開２００６−３０４５０９号公報

上述したように、従来の電気自動車では、イグニッションスイッチがＯＮ（投入）状態になると、ＥＶ−ＥＣＵは、ＢＭＵ及びＭＣＵとＣＡＮ通信をして、電池システムやモータシステムに異常がないか否かの検査をし、異常がないと判断したら、走行可能状態にしている。
このとき、コンビネーションメータに故障が発生している場合には、コンビネーションメータには走行可能状態表示（例えば、「ＲＥＡＤＹ」という文字）は表示されない。
つまり、電気自動車のシステムは走行可能状態に移行しているにもかかわらず、コンビネーションメータにはその表示がされず運転者は走行可能状態に移行していないと認識する。
このように従来技術では、電気自動車のシステム状態と、運転者のシステム状態の認識との間に齟齬が生ずることがあり、安全確保の観点からみて適切なものではなかった。

また従来の電気自動車では、充電用コネクタに充電ガンが接続された状態になると、ＥＶ−ＥＣＵは、ＢＭＵ及びＭＣＵ並びに車載充電器とＣＡＮ通信をして、電池システムやモータシステムや充電システムに異常がないか否かの検査をし、異常がないと判断したら、充電可能状態にしている。
このとき、コンビネーションメータに故障が発生している場合には、コンビネーションメータには充電可能状態表示（例えば、「コンセントを模式的に示す絵」）は表示されない。
つまり、電気自動車のシステムは充電可能状態に移行しているにもかかわらず、コンビネーションメータにはその表示がされず運転者は充電可能状態に移行していないと認識する。
このように従来技術では、電気自動車のシステム状態と、運転者のシステム状態の認識との間に齟齬が生ずることがあり、安全確保の観点からみて適切なものではなかった。

本発明は、上記従来技術に鑑み、表示機能部（コンビネーションメータ）が故障している場合には、走行可能状態（ＲＥＡＤＹ状態）や充電可能状態に移行しないようにして、電気自動車のシステム状態と運転者のシステム状態の認識を一致させて安全性をより向上させる、電気自動車の電気系統制御システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の構成は、
車両に搭載された車両駆動用バッテリと、
前記車両に搭載された高電圧機器と、
前記車両駆動用バッテリ又は前記高電圧機器の状態を表示する表示機能部と、
前記高電圧機器と前記車両駆動用バッテリとを接続する高電圧配線に設けられた高電圧リレーと、
前記高電圧リレーの投入・開放制御をする制御ユニットとを備えた電動車の電気系統制御システムにおいて、
前記制御ユニットは、前記高電圧機器を機能させる状態になると、前記表示機能部との間で情報通信をすることにより、前記表示機能部に異常がないか否かを検査し、異常がないことを判定したら前記高電圧リレーの投入をすることを特徴とする。

また本発明の構成は、
前記高電圧機器は、車両駆動用モータと前記車両駆動用モータを制御するモータコントロールユニットとを含み、
前記表示機能部は、前記車両駆動用モータの状態を表示し、
前記高電圧リレーは、前記モータコントロールユニットと前記車両駆動用バッテリとを接続する高電圧配線に設けられ、
前記制御ユニットは、イグニッションスイッチで前記高電圧機器を機能させる状態とすることを特徴とする。

また本発明の構成は、
前記高電圧機器は、前記車両駆動用バッテリを充電する車載充電器であり、
前記表示機能部は、前記車両駆動用バッテリの状態を表示し、
前記高電圧リレーは、前記車載充電器と前記車両駆動用バッテリとを接続する高電圧配線に設けられ、
前記制御ユニットは、充電用コネクタに充電ガンが接続したら、前記高電圧機器を機能させる状態とすることを特徴とする。

本発明によれば、イグニッションスイッチが投入されたり、充電用コネクタに充電ガンが接続されたりしたときに、表示機能部に異常がないと判定したときに、高電圧機器（ＭＣＵや車両駆動用モータや車載充電器）と充電用電池とを接続する高電圧配線に介装した高電圧リレーを投入している。
このため、表示機能部に故障がある場合には高電圧リレーは投入されず、走行可能状態や充電可能状態に移行せず、電気自動車のシステム状態と運転者のシステム状態の認識とが一致し、安全性をより向上させることができる。

本発明の実施例に係る電気系統制御システムを適用した、電気自動車のシステムを示す構成図。

以下、本発明の実施の形態について、実施例に基づき詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例に係る電気系統制御システムを適用した、電気自動車のシステム構成図である。この電気自動車１には、操舵輪２ａと駆動輪２ｂが備えられている。
また、この電気自動車１には、以下に述べるような、電気・制御系のシステムコンポーネントが搭載されている。

電池システムは、車両駆動用バッテリ１１と、バッテリマネジメントユニット（ＢＭＵ）１２などにより構成されている。

モータシステムは、車両駆動用モータ２１と、モータ制御機能及び電力変換機能（インバータ）を一体化したモータコントロールユニット（ＭＣＵ）２２などにより構成されている。
車両駆動用モータ２１が回転駆動すると、車両駆動用モータ２１の回転駆動力が、減速ギヤ２３及び駆動軸２４を介して駆動輪２ｂに伝達する。このため、駆動輪２ｂが回転して電気自動車１が走行する。

表示システムは、コンビネーションメータ（表示機能部）３１などにより構成されている。コンビネーションメータ３１は、車速や充電残量や走行可能状態（ＲＥＡＤＹ状態）表示や充電可能状態表示や車両駆動用モータ２１の状態や車両駆動用バッテリ１１の状態やＭＣＵ２２の状態などを表示する。

充電システムは、ＤＣ／ＤＣコンバータが一体化して組み込まれた車載充電器４１や、この車載充電器４１に電気的に接続されている充電用コネクタ４２などにより構成されている。
充電をする場合には、商用電源に接続されている充電ガン（図示省略）が充電用コネクタ４２に接続されて、車載充電器４１に充電がされる。

情報伝送・制御システムは、車両全体を統合制御する車両統合制御ユニット（ＥＶ−ＥＣＵ：Electric Vehicle − Electronic Control Unit）５１を制御中心として、ＥＶ−ＥＣＵ５１と、ＢＭＵ１２や、ＭＣＵ２２や、コンビネーションメータ３１や、車載充電器４１を、ＣＡＮ（Controller Area Network）−ＢＵＳ５２により接続して構成される。なお、ＣＡＮ−ＢＵＳ５２には、図示しないその他のＥＣＵも接続されている。
そしてＣＡＮ−ＢＵＳ５２を通して、各ＥＣＵ相互間でＣＡＮ通信により情報伝送を行っている。

なお、イグニッションシリンダ（図示省略）にキー（図示省略）が挿入されたり、充電用コネクタ４２に充電ガンが接続されたりすると、ＥＶ−ＥＣＵ５１や、ＢＭＵ１２や、ＭＣＵ２２や、コンビネーションメータ３１や、車載充電器４１や、その他のＥＣＵに対して、制御電源（図示省略）から制御電圧（１２Ｖ）が印加され、ＣＡＮ−ＢＵＳ５２を介して、各ＥＣＵ相互間でＣＡＮ通信により情報伝送が行われる。

また、ＥＶ−ＥＣＵ５１には、イグニッションシリンダにキーが挿入されたり、キーが回転されたり、充電用コネクタ４２に充電ガンが接続されたりする状態を示す状態信号が直接（ＣＡＮ−ＢＵＳを通じてではなく直接）入力されている。このため、ＥＶ−ＥＣＵ５１は、キーの挿入・回転状態や、充電ガンの接続状態などを判定することができる。

高電圧配線系統では、車両駆動用バッテリ１１と高電圧機器（ＭＣＵ２２や車載充電器４１）とを接続する高電圧配線６１に、高電圧リレー６２が介装されている。
高電圧リレー６２は、ＥＶ−ＥＣＵ５１の制御により、投入・開放される。

本実施例では、ＥＶ−ＥＣＵ５１は、イグニッションシリンダに挿入されたキーが回転されてイグニッションスイッチがＯＮ（投入）状態になると、ＢＭＵ１２及びＭＣＵ２２とＣＡＮ通信をするのみならず、コンビネーションメータ３１ともＣＡＮ通信をして、電池システムやモータシステムのみならずコンビネーションメータ３１に異常がないか否かの検査をする。
異常がないと判断したら、ＥＶ−ＥＣＵ５１は、高電圧配線６１に介装されている高電圧リレー６２を投入し、ＭＣＵ２２と車両駆動用バッテリ１１とを接続する。このようにして、高電圧機器であるＭＣＵ２２と車両駆動用バッテリ１１とを接続状態にして、走行可能状態（ＲＥＡＤＹ状態）にしている。

走行可能状態に移行すると、ＣＡＮ−ＢＵＳ５２を通じて、ＥＶ−ＥＣＵ５１からコンビネーションメータ３１に走行可能状態表示指令が送られて、コンビネーションメータ３１が走行可能状態表示（例えば、「ＲＥＡＤＹ」という文字）を表示する。

一方、ＥＶ−ＥＣＵ５１は、コンビネーションメータ３１に異常が発生していると判断したら、高電圧リレー６２の投入は行わない。
この結果、電気自動車１は走行可能状態に移行せず、また、コンビネーションメータ３１には走行可能状態表示（例えば、「ＲＥＡＤＹ」という文字）は表示されない。
したがって、運転者がコンビネーションメータ３１を視認して認識するシステム状態と、実際の電気自動車１のシステム状態が一致し、安全性が向上する。

また本実施例では、ＥＶ−ＥＣＵ５１は、充電用コネクタ４２に充電ガンが接続された状態になると、ＢＭＵ１２及びＭＣＵ２２並びに車載充電器４１とＣＡＮ通信をするのみならず、コンビネーションメータ３１ともＣＡＮ通信をして、電池システムやモータシステムや車載充電器４１のみならずコンビネーションメータ３１に異常がないか否かの検査をする。
異常がないと判断したら、ＥＶ−ＥＣＵ５１は、高電圧配線６１に介装されている高電圧リレー６２を投入し、車載充電器４１と車両駆動用バッテリ１１とを接続する。このようにして、高電圧機器である車載充電器４１と車両駆動用バッテリ１１とを接続状態にして、充電可能状態にしている。

充電可能状態に移行すると、ＣＡＮ−ＢＵＳ５２を通じて、ＥＶ−ＥＣＵ５１からコンビネーションメータ３１に充電可能状態表示指令が送られて、コンビネーションメータ３１が充電可能状態表示（例えば、「コンセントを模式的に示す絵」）を表示する。

一方、ＥＶ−ＥＣＵ５１は、コンビネーションメータ３１に異常が発生していると判断したら、高電圧リレー６２の投入は行わない。
この結果、電気自動車１は充電可能状態に移行せず、また、コンビネーションメータ３１には充電可能状態表示（例えば、「コンセントを模式的に示す絵」）は表示されない。
したがって、運転者がコンビネーションメータ３１を視認して認識するシステム状態と、実際の電気自動車１のシステム状態が一致し、安全性が向上する。

このように本実施例では、表示機能部（コンビネーションメータ）３１が故障している場合には、走行可能状態（ＲＥＡＤＹ状態）や充電可能状態に移行しないようにして、電気自動車１のシステム状態と運転者のシステム状態の認識を一致させている。このため安全性をより向上させることができる。

なお本発明は、電気自動車のみならず、車両駆動用モータとエンジンを備えたハイブリッド自動車にも適用することができる。
また本発明は、情報伝送・制御システムとして、ＣＡＮ−ＢＵＳを用いたシステムのみならず、無線通信を用いたシステムにも適用することができる。

１ 電気自動車
２ａ 操舵輪
２ｂ 駆動輪
１１ 車両駆動用バッテリ
１２ バッテリマネジメントユニット（ＢＭＵ）
２１ 車両駆動用モータ
２２ モータコントロールユニット（ＭＣＵ）
２３ 減速ギヤ
２４ 駆動軸
３１ コンビネーションメータ
４１ 車載充電器
４２ 充電用コネクタ
５１ 車両統合制御ユニット（ＥＶ−ＥＣＵ）
５２ ＣＡＮ−ＢＵＳ（キャン−バス）
６１ 高電圧配線
６２ 高電圧リレー

Claims (3)

1. 車両に搭載された車両駆動用バッテリと、
   前記車両に搭載された高電圧機器と、
   前記車両駆動用バッテリ又は前記高電圧機器の状態を表示する表示機能部と、
   前記高電圧機器と前記車両駆動用バッテリとを接続する高電圧配線に設けられた高電圧リレーと、
   前記高電圧リレーの投入・開放制御をする制御ユニットとを備えた電動車の電気系統制御システムにおいて、
   前記制御ユニットは、前記高電圧機器を機能させる状態になると、前記表示機能部との間で情報通信をすることにより、前記表示機能部に異常がないか否かを検査し、異常がないことを判定したら前記高電圧リレーの投入をする、
   ことを特徴とする電動車の電気系統制御システム。
2. 請求項１に記載の電動車の電気系統制御システムにおいて、
   前記高電圧機器は、車両駆動用モータと前記車両駆動用モータを制御するモータコントロールユニットとを含み、
   前記表示機能部は、前記車両駆動用モータの状態を表示し、
   前記高電圧リレーは、前記モータコントロールユニットと前記車両駆動用バッテリとを接続する高電圧配線に設けられ、
   前記制御ユニットは、イグニッションスイッチで前記高電圧機器を機能させる状態とする、
   ことを特徴とする電動車の電気系統制御システム。
3. 請求項１に記載の電動車の電気系統制御システムにおいて、
   前記高電圧機器は、前記車両駆動用バッテリを充電する車載充電器であり、
   前記表示機能部は、前記車両駆動用バッテリの状態を表示し、
   前記高電圧リレーは、前記車載充電器と前記車両駆動用バッテリとを接続する高電圧配線に設けられ、
   前記制御ユニットは、充電用コネクタに充電ガンが接続したら、前記高電圧機器を機能させる状態とする、
   ことを特徴とする電動車の電気系統制御システム。

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