WO2012059989A1

WO2012059989A1 - コード収納装置、およびコード収納装置を搭載した車両

Info

Publication number: WO2012059989A1
Application number: PCT/JP2010/069555
Authority: WO
Inventors: 真士市川; 宣博木佛寺
Original assignee: トヨタ自動車株式会社
Priority date: 2010-11-04
Filing date: 2010-11-04
Publication date: 2012-05-10

Abstract

　コード収納装置（６００）は、受電用コード（２５０）が巻き付けられるコードリール（６１０）と、コードリール（６１０）の回転速度に応じたトルクを、コードリール（６１０）の回転方向と同じ方向に付与することによってコードリール（６１０）を回転させる電動モータ（６２０）とを備える。

Description

コード収納装置、およびコード収納装置を搭載した車両

　本発明は、コード収納装置、およびコード収納装置を搭載した車両に関し、特に、リールの回転速度に応じたトルクをリールに付与する技術に関する。

　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（以下、「外部充電」とも称する。）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受電用コード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。

　充電が完了した後、受電用コードは、コードリール等に収納される。特開平１０－１５５２４４号公報は、ハウジング内部に設けられたリールを備えた、携帯電話等のためのバッテリ充電ユニットを開示する。

特開平１０－１５５２４４号公報

　携帯電話などの小型の機器の充電のためのコードは軽量であるため、利用者はコードをコードリールから容易に引き出すことができる。しかしながら、車両の走行用バッテリの充電のために用いられるコードは比較的重い。したがって、利用者、特に、高齢者および女性などにとって、コードをコードリールから引き出すことが容易ではないこともあり得る。

　本発明の目的は、コードを容易に引き出すことである。

　コード収納装置は、コードが巻き付けられるリールと、リールの回転速度に応じたトルクを、リールの回転方向と同じ方向に付与することによってリールを回転させる回転装置とを備える。

　車両には、コードが巻き付けられるリールと、リールの回転速度に応じたトルクを、リールの回転方向と同じ方向に付与することによってリールを回転させる回転装置とを備えるコード収納装置が搭載される。

　回転装置は、リールの回転速度に応じたトルクを、リールの回転方向と同じ方向に付与する。これにより、利用者によるコードの引き出しが補助される。よって、利用者は、コードを容易に引き出すことができる。

コード収納装置が搭載された車両の全体ブロック図である。コード収納装置の概略図である。電動モータのトルクを定めるマップを示す図である。制御ユニットが実行する処理の制御構造を示すフローチャートである。

　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。

　図１は、コード収納装置６００が搭載された車両１００の全体ブロック図である。
　図１を参照して、車両１００は、蓄電装置１１０と、システムメインリレー（System　Main　Relay：ＳＭＲ）と、ＰＣＵ（Power　Control　Unit）１２０と、モータジェネレータ１３０と、動力伝達ギヤ１４０と、駆動輪１５０と、車両ＥＣＵ（Electronic　Control　Unit）３００とを備える。

　蓄電装置１１０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１１０は、たとえば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池または鉛蓄電池などの二次電池、あるいは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１１０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１１０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１１０は、モータジェネレータ１３０で発電された電力を蓄電する。蓄電装置１１０の出力はたとえば２００Ｖ程度である。

　ＳＭＲに含まれるリレーは、蓄電装置１１０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、ＳＭＲは、車両ＥＣＵ３００からの制御信号ＳＥ１に基づいて、蓄電装置１１０とＰＣＵ１２０との間での電力の供給と遮断とを切替える。

　ＰＣＵ１２０は、いずれも図示しないが、蓄電装置１１０からの電源電圧を昇圧するためのコンバータや、コンバータにより昇圧された直流電力を、モータジェネレータ１３０を駆動するための交流電力に変換するためのインバータなどを含んで構成される。

　これらのコンバータおよびインバータは、車両ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＣ，ＰＷＩによってそれぞれ制御される。

　モータジェネレータ１３０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の出力トルクは、減速機や動力分割機構を含んで構成される動力伝達ギヤ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１１０の充電電力に変換される。

　なお、図１においては、モータジェネレータが１つ設けられる構成が示されるが、モータジェネレータの数はこれに限定されず、モータジェネレータを複数設ける構成としてもよい。

　また、モータジェネレータ１３０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１１０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、または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。

　車両ＥＣＵ３００は、いずれも図１には図示しないが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。

　車両ＥＣＵ３００は、ＰＣＵ１２０、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、図１においては、車両ＥＣＵ３００を１つの制御装置を設ける構成としているが、たとえば、ＰＣＵ１２０用の制御装置や蓄電装置１１０用の制御装置などのように、機能ごとまたは制御対象機器ごとに個別の制御装置を設ける構成としてもよい。

　車両１００は、外部電源５００Ａからの電力によって蓄電装置１１０を充電するための構成として、インレット２７０と、充電装置２００と、リレーＲＹ２とを含む。

　インレット２７０は、車両１００の外表面に設けられた受電ポート２８０に設けられる。また、受電ポート２８０には、外部充電を行なわないときにインレット２７０を覆うための、開閉可能なリッド２８５が結合される。

　インレット２７０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５００Ａ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５００Ａのコンセント５１０Ａ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とを接続する電線部４３０とを含む。なお、電線部４３０には、外部電源５００Ａ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（図示せず）が含まれるようにしてもよい。

　インレット２７０は、電力線ＡＣＬ１，ＡＣＬ２を介して、充電装置２００に接続される。

　また、車両１００は、外部電源５００Ｂからの電力によって蓄電装置１１０を充電するための他の経路として、受電用コード２５０と、コード収納装置６００とをさらに備える。

　受電用コード２５０の一方端には、外部電源５００Ｂのコンセント５１０Ｂに接続するためのプラグ２６０が接続される。また、受電用コード２５０の他方端は、充電装置２００に接続された電力線ＡＣＬ３，ＡＣＬ４に接続される。

　また、電力線ＡＣＬ３，ＡＣＬ４は、リレーＲＹ３を介して、電力線ＡＣＬ１，ＡＣＬ２に接続される。リレーＲＹ３は、車両ＥＣＵ３００からの制御信号ＳＥ３により制御される。リレーＲＹ３は、受電用コード２５０を用いた外部充電が行なわれる場合に電気的に接続され、受電用コード２５０を用いた外部充電が行なわれない場合には非接続とされる。

　受電用コード２５０は、外部充電が行なわれないときには、コード収納装置６００に巻き取られて収納される。そして、受電用コード２５０を用いて外部充電が行なわれる際には、車両１００の外表面に設けられた受電ポート２４０の引出口（図示せず）から引き出される。そして、プラグ２６０がコンセント５１０Ｂに接続されることによって、外部電源５００Ｂからの電力が車両１００に伝達される。

　なお、図１においては、充電ケーブル４００を用いる場合、および受電用コード２５０を用いる場合で、それぞれ外部電源５００Ａのコンセント５１０Ａおよび外部電源５００Ｂのコンセント５１０Ｂに接続される構成を示すが、外部電源５００Ａおよび５００Ｂの電源電圧は同じ電圧としてもよいし、異なる電圧としてもよい。異なる電圧とする場合には、たとえば、外部電源の電圧が２００Ｖの場合は充電ケーブル４００を用いるようにし、外部電源の電圧が１００Ｖの場合は受電用コード２５０を用いるようにしてもよい。

　また、受電ポート２４０には、外部充電を行なわないときに引出口を覆うための、開閉可能なリッド２４５が結合される。

　充電装置２００は、電力線ＡＣＬ１，ＡＣＬ２を介して、インレット２７０に接続される。また、充電装置２００は、リレーＲＹ２を介して、電力線ＰＬ２および接地線ＮＬ２によって蓄電装置１１０に接続される。

　充電装置２００は、インレット２７０または受電用コード２５０から供給される交流電力を、蓄電装置１１０の充電電力に変換する。

　図２を参照して、コード収納装置６００は、コードリール６１０と、電動モータ６２０と、制御ユニット６５０とを備える。

　コードリール６１０には、円筒状の胴部が設けられ、その胴部に受電用コード２５０が巻き付けられる。そして、受電用コード２５０を用いて外部充電が行なわれるときには、コードリール６１０に巻き付けられた受電用コード２５０が引き出される。また、外部充電が行なわれないときには、コードリール６１０は、受電用コード２５０を巻き取って収納する。

　コードリール６１０の回転軸６１２には弾性装置６６０が取り付けられる。この弾性装置６６０は、たとえば図２のような渦巻状のバネにより構成され、コードリール６１０に対して受電用コード２５０が巻き取られる方向へ巻取トルクが加えられるように構成される。なお、図２に示した弾性装置６６０の形状は一例であり、上述のような巻取トルクを生じさせることができれば、たとえばらせん状のバネや、つるまきバネを用いる構成であってもよい。あるいは、弾性装置６６０は、所望の弾性力を生じるものであれば、バネ以外の構成であってもよく、たとえば弾性ゴムなどを用いることも可能である。

　電動モータ６２０の回転軸には、ギヤ６２１が設けられる。ギヤ６２１はコードリール６１０の側面に設けられたギヤ６１１と係合可能に配置される。

　ギヤ６２１は、受電用コード２５０をコードリール６１０に巻き取る際に、電動モータ６２０により回転させられる。たとえば利用者がスイッチ等を押すと、電動モータ６２０により、受電用コード２５０を巻き取る方向にコードリール６１０が回転される。これにより、受電用コード２５０がコード収納装置６００に収納される。

　同様に、ギヤ６２１は、受電用コード２５０がコードリール６１０から引き出される際に、電動モータ６２０により回転させられる。利用者がコードリール６１０を引っ張ることにより、コードリール６１０が回転し始めると、電動モータ６２０により、受電用コード２５０が引き出される方向にコードリール６１０が回転される。

　コードリール６１０の回転速度は、速度センサ６３０により検出され、検出結果を表す信号が制御ユニット６５０に入力される。

　図３に示すように、電動モータ６２０は、コードリール６１０の回転速度に応じたトルクを、コードリール６１０の回転方向と同じ方向（受電用コード２５０が引き出される方向）に付与することによってコードリール６１０を回転させるように制御ユニット６５０により制御される。電動モータ６２０のトルクを変化させる方法については、周知の一般的な方法を利用すればよいため、ここではその詳細な説明は繰り返さない。

　電動モータ６２０は、コードリール６１０の回転速度が第１しきい値ＳＨ１より小さいと、コードリール６１０の回転速度が速いほど大きなトルクをコードリール６１０に付与するように制御される。

　コードリール６１０の回転速度が十分高いと、電動モータ６２０によりアシストしなくても、利用者は受電用コード２５０を容易に引き出すことが可能である。したがって、電動モータ６２０は、コードリール６１０の回転速度が第１しきい値ＳＨ１以上であると、トルクを低減するように制御される。電動モータ６２０は、コードリール６１０の回転速度が第２しきい値ＳＨ２以上であり、第３しきい値ＳＨ３より小さいと、トルクを零にするように制御される。

　電動モータ６２０は、コードリール６１０の回転速度が第３しきい値ＳＨ３以上であると、コードリール６１０の回転方向とは反対の方向（受電用コード２５０を巻き取る方向）にトルクを付与し、発電するように制御される。コードリール６１０の回転速度が第３しきい値ＳＨ３以上である場合、コードリール６１０の回転速度が速いほどトルクの絶対値が大きくされる。すなわち、発電電力が増大される。

　一方、コードリール６１０の回転速度が零まで減速すると、電動モータ６２０は、トルクが零になるように制御される。したがって、受電用コード２５０を引き出している間、または巻き取っている間において、障害物等に受電用コード２５０が引っかかり、移動が不可能になると、電動モータ６２０のトルクが零にされる。

　第１しきい値ＳＨ１、第２しきい値ＳＨ２および第３しきい値ＳＨ３は、開発者により予め定められる任意の値である。第１しきい値ＳＨ１、第２しきい値ＳＨ２、第３しきい値ＳＨ３の順に大きくなるようにこれらの値が定められる。

　図２に戻って、電動モータ６２０によって、受電用コード２５０が引き出される方向にコードリール６１０を回転させる際は、バッテリ６４０に蓄えられた電力が電動モータ６２０に供給される。一方、電動モータ６２０が発電した電力は、バッテリ６４０に供給され、バッテリ６４０が充電される。

　電動モータ６２０が発電すると、制御ユニット６５０に接続されたランプ６５２が点灯または点滅される。これにより、電動モータ６２０が発電していることが利用者に報知される。スピーカから音を発することによって、電動モータ６２０が発電していることを利用者に報知するようにしてもよい。

　さらに、受電用コード２５０を引き出している間、または巻き取っている間において、障害物等に受電用コード２５０が引っかかり、コードリール６１０の回転速度が零まで減速すると、警報装置６５４から警告音が発せられる。これにより、コードリール６１０の回転速度が零まで減速したことが利用者に報知される。ランプ等を点灯または点滅することによって、光を用いてコードリール６１０の回転速度が零まで減速したことを利用者に報知するようにしてもよい。

　図４を参照して、制御ユニット６５０が実行する処理について説明する。
　ステップ（以下、ステップをＳと略す）１００にて、コードリール６１０の回転速度が検出される。その後、Ｓ１０２にて、コードリール６１０の回転速度に応じて、電動モータ６２０が制御される。

　電動モータ６２０が発電するように制御される場合（Ｓ１０４にてＹＥＳ）、ランプ６５２が点灯または点滅される（Ｓ１０６）。コードリール６１０の回転速度が零まで低下した場合（Ｓ１０８にてＹＥＳ）、警報装置６５４から警告音が発せられる（Ｓ１１０）。

　以上のように、本実施の形態において、電動モータ６２０は、コードリール６１０の回転速度に応じたトルクを、コードリール６１０の回転方向と同じ方向に付与する。これにより、利用者による受電用コード２５０の引き出しが補助される。よって、利用者は、受電用コード２５０を容易に引き出すことができる。

　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　車両、１１０　蓄電装置、１３０　モータジェネレータ、２００　充電装置、２４０　受電ポート、２４５　リッド、２５０　受電用コード、２６０　プラグ、５００Ｂ　外部電源、５１０Ｂ　コンセント、６００　コード収納装置、６１０　コードリール、６１１　ギヤ、６２０　電動モータ、６２１　ギヤ、６３０　速度センサ、６４０　バッテリ、６５０　制御ユニット、６５２　ランプ、６５４　警報装置。

Claims

　コード（２５０）が巻き付けられるリール（６１０）と、
　前記リール（６１０）の回転速度に応じたトルクを、前記リール（６１０）の回転方向と同じ方向に付与することによって前記リール（６１０）を回転させる回転装置（６２０）とを備える、コード収納装置。
　前記回転装置（６２０）は、前記リール（６１０）の回転速度がしきい値より小さいと、前記リール（６１０）の回転速度が速いほど大きなトルクを前記リール（６１０）に付与する、請求項１に記載のコード収納装置。
　前記回転装置（６２０）は、前記リール（６１０）の回転速度が前記しきい値以上であると、トルクを低減する、請求項２に記載のコード収納装置。
　前記回転装置（６２０）は、前記リール（６１０）の回転速度がしきい値以上であると、トルクを低減する、請求項１に記載のコード収納装置。
　前記回転装置（６２０）は、前記リール（６１０）を回転させる電動モータを含み、
　前記電動モータは、前記リール（６１０）の回転速度がしきい値以上であると、前記リール（６１０）の回転方向とは反対の方向にトルクを付与し、発電する、請求項１に記載のコード収納装置。
　前記電動モータが発電していることを利用者に報知する報知装置をさらに備える、請求項５に記載のコード収納装置。
　前記回転装置（６２０）は、前記リール（６１０）の回転速度が零まで減速すると、トルクを零にする、請求項１に記載のコード収納装置。
　前記回転装置（６２０）は、前記リール（６１０）の回転速度が零まで減速したことを利用者に報知する報知装置をさらに備える、請求項７に記載のコード収納装置。
　コード（２５０）が巻き付けられるリール（６１０）と、前記リール（６１０）の回転速度に応じたトルクを、前記リール（６１０）の回転方向と同じ方向に付与することによって前記リール（６１０）を回転させる回転装置（６２０）とを備えるコード収納装置を搭載した車両。