JP7746972B2 - 車両 - Google Patents

Description

本発明は車両に関する。

内燃機関、電動機、および電池が搭載された車両が知られている（特許文献１など）。電動機で発電される電力によって電池が充電される。

特開２００９－２９８３０１号公報

電池は過充電および過放電などによって劣化する。そこで、電池を保護することが可能な車両を提供することを目的とする。

上記目的は、電動機と、前記電動機が発電する電力により充電される電池と、前記電動機が発電する電力を制御する電力制御部と、前記電池と電動機との接続を制御する接続制御部と、を具備し、前記電力制御部が前記電動機の発電する電力を制御できない場合、前記電動機は自律的に発電し、前記電動機が自律的に発電し、かつ前記電池の温度が所定の温度未満である場合、前記接続制御部は前記電池と電動機との接続を遮断し、前記接続制御部は、前記電池の劣化に応じて前記所定の温度を変化させる車両によって達成することができる。

前記電動機が自律的に発電し、かつ前記電池の温度が所定の温度以上であり、前記電池に入力される電力および出力される電力が所定の範囲を超える場合、前記接続制御部は前記電池と電動機との接続を遮断してもよい。

電池を保護することが可能な車両を提供できる。

図１は第１実施形態に係る車両を例示する図である。 図２は第１実施形態における処理を例示するフローチャートである。 図３は閾値を例示する図である。 図４は第２実施形態における処理を例示するフローチャートである。

＜第１実施形態＞
以下、図面を参照して本実施形態の車両について説明する。図１は第１実施形態に係る車両１を例示する図である。車両１は、内燃機関１０、変速機１２、ＭＧ（モータジェネレータ）１４（電動機）、電池１６および１８、ＤＣ（Direct Current）ＤＣコンバータ２０、補機２２、スタータ２４、スイッチ２６、およびＥＣＵ（Electronic Control Unit）３０を有する。

内燃機関１０はガソリンエンジンでもよいしディーゼルエンジンでもよい。内燃機関１０は、ガソリンなどの燃料を燃焼し動力を発生させる。動力は変速機１２を通じて不図示の駆動輪に伝達される。車両１は、内燃機関１０が発生させる動力によって走行する。車両１に異常が発生した際にも、内燃機関１０の動力によって退避走行が行われる。

ＭＧ１４は電動機および発電機として機能する。ＭＧ１４は、駆動電力が供給されることによりトルクを出力し、トルクが与えられることにより回生電力を発生させる。ＭＧ１４は例えば交流回転電機である。交流回転電機は、例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。ＭＧ１４は不図示のマイクロコンピュータ（マイコン）を含む。

内燃機関１０のクランクシャフトにはプーリ１１が取り付けられている。ＭＧ１４のロータにはプーリ１５が取り付けられている。プーリ１１とプーリ１５とにベルト１３がかけわたされている。内燃機関１０が回転すると、プーリ１１、ベルト１３、およびプーリ１５を通じて、動力がＭＧ１４に伝達される。ＭＧ１４は回転し、電力を発生させる。

電池１６および電池１８は二次電池であり、放電および充電が可能である。電池１８は例えば１２Ｖバッテリである。電池１６は、例えばニッケル水素電池またはリチウムイオン電池などであり、電池１８よりも高圧のバッテリである。温度センサ１９は、電池１６の温度を測定する。

ＭＧ１４は、ＰＣＵ（Power Control Unit）１７を通じて、電池１６およびＤＣＤＣコンバータ２０に、電気的に接続されている。ＭＧ１４と電池１６との間にはスイッチ２６が設けられている。スイッチ２６は例えばリレーである。

ＰＣＵ１７はインバータを含む。ＰＣＵ１７は、ＭＧ１４が発電する交流電力を直流電力に変換する。電池１６は、ＭＧ１４が発電する電力によって充電される。

ＤＣＤＣコンバータ２０は、ＭＧ１４が発電する電力を降圧し、電池１８、補機２２、およびスタータ２４に供給する。スタータ２４は内燃機関１０を始動させる。電池１８は、ＭＧ１４から供給される電力によって充電される。補機２２はライト、エアコンディショナなどを含む。補機２２は、ＭＧ１４から供給される電力によって駆動する。

ＥＣＵ３０は、車両１の制御装置であり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などの演算装置、ＲＡＭ（Random Access Memory）およびＲＯＭ（Read Only Memory）などの記憶装置を備える。ＥＣＵ３０は、ＲＯＭや記憶装置に記憶されたプログラムを実行することにより各種制御を行う。

ＥＣＵ３０は、ＭＧ１４が発電する電力を制御する電力制御部、およびＭＧ１４と電池１６との間の電気的な接続を制御する接続制御部として機能する。ＥＣＵ３０は、スイッチ２６のオンおよびオフを切り替えることで、接続を制御する。ＥＣＵ３０は、温度センサ１９が測定する電池１６の温度を取得する。

ＥＣＵ３０とＭＧ１４との間の通信が確保されているとき、ＥＣＵ３０はＭＧ１４が発電する電力を制御することができる。ＥＣＵ３０とＭＧ１４との間の通信が途絶すると、ＥＣＵ３０はＭＧ１４が発電する電力を制御することができない。ＭＧ１４は、自律的に発電を行う。自律発電の実行中、ＭＧ１４の発電電力は不図示のマイコンに制御される。

図２は第１実施形態における処理を例示するフローチャートである。ＥＣＵ３０とＭＧ１４との通信は途絶しているとする。図２に示すように、車両１が退避走行を行う（ステップＳ１０）。ＥＣＵ３０は、電池１６の温度Ｔを取得し、温度Ｔが所定の温度Ｔｔｈ以上であるか否か判定する（ステップＳ１２）。肯定判定（Ｙｅｓ）の場合、ＭＧ１４は自律発電を実行する（ステップＳ１４）。ＥＣＵ３０は、電池１６に入力される電力および出力される電力を取得し（ステップＳ１６）、入力電力および出力電力が制限範囲内であるか否か判定する（ステップＳ１８）。肯定判定の場合、処理はステップＳ１４に戻る。ＭＧ１４は自律発電を続ける。ステップＳ１８で否定判定（Ｎｏ）の場合、ＥＣＵ３０はスイッチ２６をオフにして、ＭＧ１４と電池１６との電気的な接続を遮断する（ステップＳ２０）。

電池１６の温度Ｔが所定の温度Ｔｔｈ未満であるとき、ステップＳ１２おいて否定判定となる。ＥＣＵ３０は、スイッチ２６をオフにして、ＭＧ１４と電池１６との電気的な接続を遮断する（ステップＳ２０）。ＭＧ１４が発電する電力は、電池１６に入力されない。ステップＳ２０の後、処理は終了する。

電池１６は例えば過充電および過放電によって劣化する。ＥＣＵ３０は、ＭＧ１４が発電する電力を制御し、電池１６が劣化しないようにする。ＭＧ１４との通信が途絶すると、ＭＧ１４は自律発電を行う。ＥＣＵ３０はＭＧ１４の発電電力を制御することができない。ＥＣＵ３０は、電力を監視し、電池１６が劣化する恐れのあるとき、スイッチ２６をオフにする（図２のステップＳ１４、Ｓ１６、Ｓ１８、およびＳ２０、フェールセーフ）。電力の入力および出力が遮断されることで、劣化が抑制される。しかし、温度が低いとき、電池１６は特に劣化しやすい。電力を監視している間に、電池１６が劣化する恐れがある。

第１実施形態によれば、ＭＧ１４が自律発電中であり、かつ温度Ｔが所定の温度Ｔｔｈ未満である場合、ＥＣＵ３０は、スイッチ２６をオフにし、ＭＧ１４と電池１６との電気的な接続を遮断する。ＭＧ１４が発電する電力は電池１６に入力されない。電池１６の劣化を抑制することができる。

ＥＣＵ３０は、電池１６の劣化に応じて温度に対する閾値Ｔｔｈを変化させる。電池１６の劣化は、例えば電池１６の製造時からの経過時間から判断される。図３は閾値Ｔｔｈを例示する図である。横軸は電池１６の製造時からの経過時間である。縦軸は温度を表す。図中の実線は閾値Ｔｔｈを表す。温度が実線より下にある場合、ＥＣＵ３０はスイッチ２６をオフにする。電池１６は充電されない。温度が実線より上にある場合、ＥＣＵ３０はスイッチ２６をオフにしない。ＭＧ１４は自律発電を行う。

図３に示すように、閾値Ｔｔｈは変化する。電池１６の経過時間が短いとき、電池１６は劣化しにくい。したがって閾値Ｔｔｈが設定されない。温度に関わらずＭＧ１４は自律発電を行う。経過時間が長いほど、電池１６は劣化する。閾値Ｔｔｈを大きくする。電池１６が充電されない範囲が広くなることで、電池１６の劣化を抑制する。すなわち、電池１６が劣化しにくい場合、ＭＧ１４は自律発電を行う。電池１６が劣化している場合、ＭＧ１４からの電力を電池１６に入力させない。さらなる劣化を抑制する。

ＭＧ１４が自律発電を行い、かつ温度Ｔが閾値Ｔｔｈ以上である場合、ＥＣＵ３０は電力を監視し、電力が所定の範囲（制限範囲）内である場合、ＭＧ１４は自律発電を行い、電池１６は充電される。電力が制限範囲を超える場合、ＥＣＵ３０はスイッチ２６をオフにする（ステップＳ２０）。フェールセーフが機能することで、電池１６の劣化が抑制される。

＜第２実施形態＞
第１実施形態と同じ構成については説明を省略する。図１の構成は第２実施形態にも共通である。ＥＣＵ３０はＭＧ１４が発電する電力を制御する第１電力制御部として機能する。ＥＣＵ３０は補機２２が消費する電力を制御する第２電力制御部として機能する。

図４は第２実施形態における処理を例示するフローチャートである。車両１は退避走行中である（ステップＳ１０）。ＥＣＵ３０は、ＭＧ１４が自律発電を実行しているか否か判定する（ステップＳ３０）。ＭＧ１４との通信が可能であれば、ステップＳ３０で否定判定となる。この場合、図４の処理は終了する。ＥＣＵ３０はＭＧ１４の電力を制御する。

ＭＧ１４との通信ができなければ、ステップＳ３０で肯定判定となる。ＥＣＵ３０は、ＭＧ１４が発電する電力Ｗ１と補機２２の消費電力Ｗ２との差が所定の電力Ｗｔｈ以上であるか否か判定する（ステップＳ３２）。否定判定の場合、ＥＣＵ３０はスイッチ２６をオフにせず、ＭＧ１４と電池１６との接続を維持する。ＭＧ１４は自律発電を行う（ステップＳ３４）。

ステップＳ３２で肯定判定の場合、ＥＣＵ３０は、ＤＣＤＣコンバータ２０から電池１８および補機２２に供給される電力を増加させる（ステップＳ３６）。ＥＣＵ３０は、補機２２の消費電力が増加可能であるか否か判定する（ステップＳ３８）。肯定判定の場合、ＥＣＵ３０は消費電力を増加させる（ステップＳ４０）。例えば、ＥＣＵ３０は補機２２の中で動作していなかった機器を動作させる。ＥＣＵ３０は補機２２のうちライトの明るさを大きくしてもよいし、エアコンディショナの設定温度を変更してもよい。処理はステップＳ３２に戻る。

ステップＳ３８で否定判定の場合、ＥＣＵ３０はスイッチ２６をオフにし、ＭＧ１４と電池１６との接続を遮断する（ステップＳ４２）。ステップＳ３０、ステップＳ３４、またはＳ４２の後、処理は終了する。

第２実施形態によれば、ＭＧ１４が自律発電中、かつＭＧ１４の発電電力Ｗ１が補機２２の消費電力Ｗ２に比べて電力Ｗｔｈ以上大きい場合、ＥＣＵ３０は補機２２の消費電力を増加させる（ステップＳ４０）。ＭＧ１４が発電する電力が補機２２によって消費される。ＭＧ１４が発電する電力のうち、補機２２で消費される分が増加し、電池１６の充電に用いられる分の増加が抑制される。このため電池１６の劣化が抑制される。補機２２の消費電力の増加が難しい場合、ＥＣＵ３０はスイッチ２６をオフにし、ＭＧ１４と電池１６との接続を遮断する（ステップＳ４２）。電池１６への電力の供給が遮断されるため、電池１６の劣化が抑制される。

第１実施形態と第２実施形態とは独立でもよいし、組み合わせてもよい。ＥＣＵ３０は、温度に応じてスイッチ２６のオン・オフを切り替える。ＥＣＵ３０は、発電電力Ｗ１および消費電力Ｗ２に応じて補機２２の消費電力を増加させる。電池１６を保護することができる。車両１はハイブリッド車両でもよいし、電気自動車でもよい。

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１ 車両
１０ 内燃機関
１１、１５ プーリ
１２ 変速機
１３ ベルト
１４ ＭＧ
１６、１８ 電池
１７ ＰＣＵ
１９ 温度センサ
２０ ＤＣＤＣコンバータ
２２ 補機
２４ スタータ
２６ スイッチ
３０ ＥＣＵ

Claims (2)

1. 電動機と、
   前記電動機が発電する電力により充電される電池と、
   前記電動機が発電する電力を制御する電力制御部と、
   前記電池と電動機との接続を制御する接続制御部と、を具備し、
   前記電力制御部が前記電動機の発電する電力を制御できない場合、前記電動機は自律的に発電し、
   前記電動機が自律的に発電し、かつ前記電池の温度が所定の温度未満である場合、前記接続制御部は前記電池と電動機との接続を遮断し、
   前記接続制御部は、前記電池の劣化に応じて前記所定の温度を変化させる車両。
2. 前記電動機が自律的に発電し、かつ前記電池の温度が所定の温度以上であり、前記電池に入力される電力および出力される電力が所定の範囲を超える場合、前記接続制御部は前記電池と電動機との接続を遮断する請求項１に記載の車両。