JP6376160B2 - 自動車 - Google Patents

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Description

本発明は、自動車に関し、詳しくは、モータとバッテリと空調装置と充電器と充電用リレーとを備える自動車に関する。
従来、この種の自動車としては、モータやバッテリ，空調装置に充電用リレーを介して充電器が接続されており、システムオフ中に充電器と外部電源とが接続されたときには、充電用リレーをオンとして外部電源からの電力を用いて充電器によってバッテリを充電する外部充電を行なうものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この自動車では、外部充電を行なっているときに、空調装置の運転が指示されたときには、外部電源からの電力を用いて空調装置を運転するプレ空調を行なう。
特開２０１１−１９９９２０号公報
こうした自動車では、外部充電を行なっている最中に充電器と外部電源との接続が解除されると、充電用リレーをオフとする。外部充電およびプレ空調を行なっているときには、その後に、比較的短時間で充電器と外部電源とが接続されることが想定される。しかし、充電器と外部電源とが再接続されるまでの間に充電用リレーをオフとすると、充電器と外部電源とが再接続されたときに、外部充電を再開する前に充電用リレーをオンとする必要が生じ、外部充電の再開までの時間が長くなる。
本発明の自動車は、外部充電およびプレ空調を行なっている最中に充電器と外部電源との接続が解除された後に両者が再接続されるときに、外部充電の再開までの時間を短縮することを主目的とする。
本発明の自動車は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
本発明の自動車は、
走行用のモータと、
電力ラインを介して前記モータに接続されたバッテリと、
前記電力ラインに接続され、乗員室内の空調を行なう空調装置と、
前記電力ラインに接続され、外部電源と接続されているときに該外部電源からの電力を用いて前記バッテリを充電可能な充電器と、
前記電力ラインに設けられ、オンオフによって前記モータ，前記バッテリ，前記空調装置側と前記充電器側との接続および接続の解除を行なう充電用リレーと、
を備える自動車であって、
システムオフ中に前記充電器と前記外部電源とが接続されて、前記充電用リレーをオンとして、前記外部電源からの電力を用いて前記充電器によって前記バッテリを充電する外部充電を行なっている最中に、前記充電器と前記外部電源との接続が解除されると、前記充電用リレーをオフとする制御手段を備え、
前記充電器と前記外部電源との接続が解除されてから前記充電用リレーをオフとするまでの時間は、システムオフ中の前記空調装置による前記乗員室内の空調であるプレ空調を行なっているときには前記プレ空調を行なっていないときに比して長くなるように定められる、
を備えることを要旨とする。
この本発明の自動車では、システムオフ中に充電器と外部電源とが接続されて、充電用リレーをオンとして外部電源からの電力を用いて充電器によってバッテリを充電する外部充電を行なっている最中に、充電器と外部電源との接続が解除されると、充電用リレーをオフとする。そして、充電器と外部電源との接続が解除されてから充電用リレーをオフとするまでの時間を、システムオフ中の空調装置による乗員室内の空調であるプレ空調を行なっているときにはプレ空調を行なっていないときに比して長くなるように定める。これにより、外部充電およびプレ空調を行なっている最中に充電器と外部電源との接続が解除された後に比較的短時間で両者が再接続されるときに、その間に充電用リレーをオフとするのを抑制することができる。この結果、充電器と外部電源とが再接続されてから外部充電を再開するまでの時間を短縮することができる。また、充電用リレーのオンオフの頻度を減らすことにより、充電用リレーの耐久性が低下するのを抑制することができる。なお、プレ空調を行なわずに外部充電を行なっている最中に充電器と外部電源との接続が解除されたときには、その後に走行を開始することが想定されることから、プレ空調を行なっているときに比して、充電器と外部電源との接続が解除されてから充電用リレーをオフとするまでの時間を短くするものとした。
こうした本発明の自動車において、前記制御手段は、前記外部充電を行なっている最中に前記充電器と前記外部電源との接続が解除されると、前記充電器を駆動停止してから前記充電用リレーをオフとする手段である、ものとしてもよい。こうすれば、充電用リレーに電流が流れない状態により確実にしてから充電用リレーをオフとすることができるから、充電用リレーのオン固着を抑制することができる。
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。 実施例のメインＥＣＵ６０によって実行される充電監視ルーチンの一例を示す説明図である。 プレ空調を行なっているときの、車両側コネクタ５２と電源側コネクタ９２との接続の有無，外部充電の有無，カウンタＣ，充電用リレーＣＨＲの状態，システムメインリレーＳＭＲの状態の様子の一例を示す説明図である。 変形例のハイブリッド自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。
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、空調装置３６と、バッテリ４０と、充電器５０と、システムメインリレーＳＭＲと、充電用リレーＣＨＲと、メイン電子制御ユニット（以下、「メインＥＣＵ」という）６０と、を備える。
モータ３２は、例えば同期発電電動機として構成されており、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の駆動に用いられ、電力ライン４４に接続されている。モータ３２は、メインＥＣＵ６０によって、インバータ３４の図示しない複数のスイッチング素子がスイッチング制御されることにより、回転駆動される。空調装置３６は、電力ライン４４に接続されており、メインＥＣＵ６０によって制御されることにより、乗員室内の空調を行なう。バッテリ４０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、上述したように、電力ライン４４を介してインバータ３４と接続されている。
充電器５０は、電力ライン４４に接続されており、車両側コネクタ５２が外部電源９０の電源側コネクタ９２と接続されているときに、外部電源９０からの電力を用いてバッテリ４０を充電できるように構成されている。この充電器５０は、車両側コネクタ５２が電源側コネクタ９２と接続されているときに、充電用電子制御ユニット（以下、「充電ＥＣＵ」という）５６によって制御されることにより、外部電源９０からの電力をバッテリ４０側に供給する。
システムメインリレーＳＭＲは、電力ライン４４に設けられており、メインＥＣＵ６０によって制御されることにより、オンオフして、インバータ３４や空調装置３６側とバッテリ４０側との接続および接続の解除を行なう。
充電用リレーＣＨＲは、電力ライン４４に設けられており、充電ＥＣＵ５６によって制御されることにより、オンオフして、インバータ３４，空調装置３６，バッテリ４０側と充電器５０側との接続および接続の解除を行なう。
充電ＥＣＵ５６は、図示しないがＣＰＵ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、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭ，データを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートなどを備える。充電ＥＣＵ５６には、充電器５０に取り付けられた各種センサからの信号，車両側コネクタ５２に取り付けられて車両側コネクタ５２と外部電源９０の電源側コネクタ９２とが接続されているか否かを判定する接続スイッチ５４からの接続信号などが入力ポートを介して入力されている。充電ＥＣＵ５６からは、充電器５０への制御信号，充電用リレーＣＨＲへの制御信号などが出力ポートを介して出力されている。充電ＥＣＵ５６は、メインＥＣＵ６０と通信ポートを介して接続されている。
メインＥＣＵ６０は、図示しないがＣＰＵ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、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭ，データを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートなどを備える。メインＥＣＵ６０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。メインＥＣＵ６０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センサからのモータ３２の回転子の回転位置，バッテリ４０の端子間に取り付けられた電圧センサ４０ａからの電圧Ｖｂ，バッテリ４０の出力端子に取り付けられた電流センサ４０ｂからの電流Ｉｂなどを挙げることができる。また、イグニッションスイッチからのイグニッション信号，シフトポジションセンサからのシフトポジションＳＰ，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も挙げることができる。メインＥＣＵ６０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。メインＥＣＵ６０から出力される信号としては、例えば、インバータ３４の複数のスイッチング素子へのスイッチング制御信号，空調装置３６への制御信号，システムメインリレーＳＭＲへの制御信号などを挙げることができる。メインＥＣＵ６０は、充電ＥＣＵ５６と通信ポートを介して接続されている。メインＥＣＵ６０は、電流センサ４０ｂからのバッテリ４０の電流Ｉｂの積算値に基づいてバッテリ４０の蓄電割合ＳＯＣを演算している。また、メインＥＣＵ６０は、電圧センサ４０ａからのバッテリ４０の電圧Ｖｂと電流センサ４０ｂからのバッテリ４０の電流Ｉｂとの積としてバッテリ４０を充放電する電力Ｐｂを演算している。
こうして構成された実施例の電気自動車２０では、充電ＥＣＵ５６は、自宅や充電ステーションなどの充電ポイントでシステムオフで駐車しているときに、車両側コネクタ５２と外部電源９０の電源側コネクタ９２とが接続されると（接続スイッチ５４からの接続信号がオン信号となると）、充電用リレーＣＨＲをオンとして、外部電源９０からの電力を用いてバッテリ４０が充電されるように充電器５０を制御する。以下、こうした外部電源９０からの電力を用いた充電器５０によるバッテリ４０の充電を「外部充電」という。そして、メインＥＣＵ６０からのバッテリ４０の蓄電割合ＳＯＣが所定割合Ｓｃｈ（例えば、８０％，８５％，９０％など）に至ると、充電器５０を駆動停止して外部充電を終了する。外部充電を終了すると、充電用リレーＣＨＲをオフとする。
また、実施例の電気自動車２０では、メインＥＣＵ６０は、システムオフで駐車しているときに、乗員室内の空調が要求されたときには、システムメインリレーＳＭＲをオンとして、空調装置３６を制御することにより、乗員室内の空調を行なう。以下、この空調を「プレ空調」という。
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、外部充電を監視する際の動作について説明する。図２は、実施例のメインＥＣＵ６０によって実行される充電監視ルーチンの一例を示す説明図である。このルーチンは、充電用リレーＣＨＲをオンとして外部充電を開始したときに実行が開始され、バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣが所定割合Ｓｃｈに至って外部充電を終了して充電用リレーＣＨＲをオフとしたときや後述のステップＳ２００の処理によって充電用リレーＣＨＲをオフとしたときに実行が終了される。
充電監視ルーチンが実行されると、メインＥＣＵ６０は、車両側コネクタ５２と外部電源９０の電源側コネクタ９２との接続が解除されたか否かを判定する（ステップＳ１００）。この判定は、接続スイッチ５４から充電ＥＣＵ５６を介して通信によって入力される接続信号がオン信号からオフ信号に切り替わったか否かを判定することによって行なうことができる。車両側コネクタ５２と電源側コネクタ９２との接続が解除されていないと判定されたときには、ステップＳ１００に戻る。
ステップＳ１００で車両側コネクタ５２と電源側コネクタ９２との接続が解除されたと判定されたときには、プレ空調が行なわれているか否かを判定する（ステップＳ１１０）。そして、プレ空調が行なわれていないと判定されたときには、車両側コネクタ５２と電源側コネクタ９２との接続が解除されてから充電用リレーＣＨＲをオフとするまでの待機時間を意味する閾値Ｃｗｒｅｆに値Ｃｗ１を設定する（ステップＳ１２０）。一方、プレ空調が行なわれていると判定されたときには、閾値Ｃｗｒｅｆに値Ｃｗ１よりも大きい値Ｃｗ２を設定する（ステップＳ１３０）。ここで、値Ｃｗ１としては、例えば、１ｓｅｃ，１．２ｓｅｃ，１．５ｓｅｃなどに相当する値を用いることができる。値Ｃｗ２としては、例えば、５ｓｅｃ，７ｓｅｃ，１０ｓｅｃなどに相当する値を用いることができる。
そして、充電器５０の駆動停止指令を充電ＥＣＵ５６に送信することによって、充電ＥＣＵ５６に充電器５０を駆動停止させる（ステップＳ１４０）。こうして外部充電が停止される。そして、カウンタＣを値０にリセットし（ステップＳ１５０）、車両側コネクタ５２と電源側コネクタ９２とが再接続されたか否かを判定する（ステップＳ１６０）。この判定は、接続スイッチ５４から充電ＥＣＵ５６を介して通信によって入力される接続信号がオフ信号からオン信号に切り替わったか否かを判定することによって行なうことができる。
ステップＳ１６０で車両側コネクタ５２と電源側コネクタ９２とが再接続されていないと判定されたときには、カウンタＣを値１だけインクリメントして更新し（ステップＳ１７０）、更新後のカウンタＣを閾値Ｃｗｒｅｆと比較し（ステップＳ１８０）、カウンタＣが閾値Ｃｗｒｅｆ未満のときには、ステップＳ１５０に戻る。このカウンタＣは、車両側コネクタ５２と電源側コネクタ９２との接続が解除されてから（充電器５０を駆動停止してから）の時間を意味する。
そして、ステップＳ１６０〜１８０の処理を繰り返し実行して、ステップＳ１８０でカウンタＣが閾値Ｃｗｒｅｆ以上に至ると、充電用リレーＣＨＲのオフ指令を充電ＥＣＵ５６に送信することによって、充電ＥＣＵ５６に充電用リレーＣＨＲをオフとさせて（ステップＳ１９０）、本ルーチンを終了する。このようにして、充電器５０を駆動停止してから充電用リレーＣＨＲをオフとすることにより、充電用リレーＣＨＲに電流が流れない状態により確実にしてから充電用リレーＣＨＲをオフとすることができるから、充電用リレーＣＨＲのオン固着を抑制することができる。
ステップＳ１８０でカウンタＣが閾値Ｃｗｒｅｆ以上に至る前に、ステップＳ１６０で車両側コネクタ５２と電源側コネクタ９２とが再接続されたと判定されたときには、カウンタＣを値０にリセットし（ステップＳ２００）、充電器５０の駆動再開指令を充電ＥＣＵ５６に送信することによって、充電ＥＣＵ５６に充電器５０の駆動を再開させて（ステップＳ２１０）、ステップＳ１００に戻る。こうして外部充電が再開される。
外部充電およびプレ空調を行なっている最中に車両側コネクタ５２と電源側コネクタ９２との接続が解除されたときには、その後に比較的短時間で車両側コネクタ５２と電源側コネクタ９２とが再接続されることが想定される。したがって、外部充電およびプレ空調を行なっている最中に車両側コネクタ５２と電源側コネクタ９２との接続が解除されたときには、カウンタＣが値Ｃｗ１よりも大きい値Ｃｗ２以上に至ったときに充電用リレーＣＨＲをオフとすることにより、カウンタＣが値Ｃｗ１以上に至ったときに充電用リレーＣＨＲをオフとするものに比して、車両側コネクタ５２と電源側コネクタ９２との接続が解除された後に比較的短時間で両者が再接続されるときに、その間に充電用リレーＣＨＲをオフとするのを抑制することができる。この結果、車両側コネクタ５２と電源側コネクタ９２とが再接続されてから外部充電を再開するまでの時間を短縮することができる。また、充電用リレーＣＨＲのオンオフの頻度を減らすことにより、充電用リレーＣＨＲの耐久性が低下するのを抑制することができる。なお、プレ空調を行なわずに外部充電を行なっている最中に車両側コネクタ５２と電源側コネクタ９２との接続が解除されたときには、その後に走行を開始することが想定されることから、プレ空調を行なっているときに比して、車両側コネクタ５２と電源側コネクタ９２との接続が解除されてから充電用リレーＣＨＲをオフとするまでの時間を短くするものとした。
図３は、プレ空調を行なっているときの、車両側コネクタ５２と電源側コネクタ９２との接続の有無，外部充電の有無（バッテリ５０の電力Ｐｂ），カウンタＣ，充電用リレーＣＨＲの状態，システムメインリレーＳＭＲの状態の様子の一例を示す説明図である。図中、実線は実施例の様子を示し、破線は比較例の様子を示す。ここで、比較例としては、プレ空調を行なっているときの閾値Ｃｗｒｅｆとして、プレ空調を行なっていないときと同一の値Ｃｗ１を用いる場合を考えるものとした。実施例および比較例において、車両側コネクタ５２と電源側コネクタ９２との接続が解除されると（時刻ｔ１１）、充電器５０を駆動停止して外部充電を終了する。すると、バッテリ４０は、プレ空調によって放電状態となる。そして、比較例では、カウンタＣが値Ｃｗ１に至ると（時刻ｔ１２）、充電用リレーＣＨＲをオフとし、その後に車両側コネクタ５２と電源側コネクタ９２とが再接続されると（時刻ｔ１３）、充電用リレーＣＨＲを再度オンとしてから充電器５０の駆動を再開して外部充電を再開する。これに対して、実施例では、車両側コネクタ５２と電源側コネクタ９２との接続が解除されてから両者が再接続されるまでの間（時刻ｔ１１〜ｔ１３）に充電用リレーＣＨＲをオフとしない（オンで保持する）。これにより、車両側コネクタ５２と電源側コネクタ９２とが再接続されてから外部充電を再開するまでの時間を短縮することができる。また、充電用リレーＣＨＲのオンオフの頻度を減らすことにより、充電用リレーＣＨＲの耐久性が低下するのを抑制することができる。
以上説明した実施例の電気自動車２０では、外部充電を行なっている最中に車両側コネクタ５２と電源側コネクタ９２との接続が解除されたときにおいて、プレ空調を行なっていないときには、閾値Ｃｗｒｅｆに値Ｃｗ１を設定し、プレ空調を行なっているときには、閾値Ｃｗｒｅｆに値Ｃｗ１よりも大きい値Ｃｗ２を設定し、カウンタＣが閾値Ｃｗｒｅｆ以上に至ったときに、充電用リレーＣＨＲをオフとする。即ち、プレ空調を行なっているときには、プレ空調を行なっていないときに比して、車両側コネクタ５２と電源側コネクタ９２との接続が解除されてから充電用リレーＣＨＲをオフとするまでの時間を長くする。これにより、外部充電およびプレ空調を行なっている最中に車両側コネクタ５２と電源側コネクタ９２との接続が解除された後に比較的短時間で両者が再接続されるときに、その間に充電用リレーＣＨＲをオフとするのを抑制することができる。この結果、車両側コネクタ５２と電源側コネクタ９２とが再接続されてから外部充電を再開するまでの時間を短縮することができる。また、充電用リレーＣＨＲのオンオフの頻度を減らすことにより、充電用リレーＣＨＲの耐久性が低下するのを抑制することができる。
実施例の電気自動車２０では、モータ３２とインバータ３４とバッテリ４０とを備え、外部電源９０からの電力を用いてバッテリ４０を充電する外部充電が可能な構成とした。しかし、図４の変形例のハイブリッド自動車１２０に示すように、モータ３２とインバータ３４とバッテリ４０とに加えて、エンジン１２２とプラネタリギヤ１２４とモータ１３２とインバータ１３４とを備え、外部充電が可能な構成としてもよい。ここで、プラネタリギヤ１２４のサンギヤにはモータ１３２が接続され、キャリヤにはエンジン１２２が接続され、リングギヤには駆動軸２６およびモータ３２が接続されている。インバータ３４は、モータ１３２の駆動に用いられ、インバータ３４と共に電力ライン４４に接続されている。
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「モータ」に相当し、バッテリ４０が「バッテリ」に相当し、空調装置３６が「空調装置」に相当し、充電器５０が「充電器」に相当し、充電用リレーＣＨＲが「充電用リレー」に相当し、メインＥＣＵ６０と充電ＥＣＵ５６とが「制御手段」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、自動車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、３２，１３２ モータ、３４，１３４ インバータ、３６ 空調装置、４０ バッテリ、４０ａ 電圧センサ、４０ｂ 電流センサ、４４ 電力ライン、５０ 充電器、５２ 車両側コネクタ、５４ 接続スイッチ、５６ 充電ＥＣＵ、６０ メインＥＣＵ、９０ 外部電源、９２ 電源側コネクタ、１２０ ハイブリッド自動車、１２２ エンジン、１２４ プラネタリギヤ、ＣＨＲ 充電用リレー、ＳＭＲ システムメインリレー。

Claims (2)

  1. 走行用のモータと、
    電力ラインを介して前記モータに接続されたバッテリと、
    前記電力ラインに接続され、乗員室内の空調を行なう空調装置と、
    前記電力ラインに接続され、外部電源と接続されているときに該外部電源からの電力を用いて前記バッテリを充電可能な充電器と、
    前記電力ラインに設けられ、オンオフによって前記モータ，前記バッテリ，前記空調装置側と前記充電器側との接続および接続の解除を行なう充電用リレーと、
    を備える自動車であって、
    システムオフ中に前記充電器と前記外部電源とが接続されて、前記充電用リレーをオンとして、前記外部電源からの電力を用いて前記充電器によって前記バッテリを充電する外部充電を行なっている最中に、前記充電器と前記外部電源との接続が解除されると、前記充電用リレーをオフとする制御手段を備え、
    前記充電器と前記外部電源との接続が解除されてから前記充電用リレーをオフとするまでの時間は、システムオフ中の前記空調装置による前記乗員室内の空調であるプレ空調を行なっているときには前記プレ空調を行なっていないときに比して長くなるように定められる、
    自動車。
  2. 請求項１記載の自動車であって、
    前記制御手段は、前記外部充電を行なっている最中に前記充電器と前記外部電源との接続が解除されると、前記充電器を駆動停止してから前記充電用リレーをオフとする手段である、
    自動車。
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