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公開番号2021090330
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210610
出願番号2019220977
出願日20191206
発明の名称車両用制御装置
出願人トヨタ自動車株式会社
代理人特許業務法人アイテック国際特許事務所
主分類B60L 53/14 20190101AFI20210514BHJP(車両一般)
要約【課題】電欠時に蓄電装置を充電できるようにする。
【解決手段】蓄電装置と、蓄電装置からの電力により駆動する駆動装置と、蓄電装置と駆動装置との間の電力ラインに取り付けられたシステムメインリレーと、電力ラインのシステムメインリレーより駆動装置側に接続された充電回路と、を備える車両に搭載された車両用制御装置は、蓄電装置の電欠時にはシステムメインリレーをオフとすると共にシステム再起動を禁止する。そして、充電回路を用いた蓄電装置の充電が要求されたときには、システムメインリレーのオンを許可する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項1】
蓄電装置と、
前記蓄電装置からの電力により駆動する駆動装置と、
前記蓄電装置と前記駆動装置との間の電力ラインに取り付けられたシステムメインリレーと、
前記電力ラインの前記システムメインリレーより前記駆動装置側に接続されて外部電源からの電力を用いて前記蓄電装置を充電する充電回路と、
を備える車両に搭載される車両用制御装置であって、
前記蓄電装置の電欠時には前記システムメインリレーをオフとすると共にシステム再起動を禁止し、
前記充電回路を用いた前記蓄電装置の充電が要求されたときには、前記システムメインリレーのオンを許可する、
ことを特徴とする車両用制御装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、車両用制御装置に関する。
続きを表示(約 6,300 文字)【背景技術】
【0002】
従来、この種の車両用制御装置としては、蓄電池の電欠時には蓄電池とモータ駆動用ののインバータとの間の電力ラインに取り付けられたシステムメインリレーをオフするものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この制御装置では、更に、電欠直前の状態であるか否かの判定を行ない、電欠直前の状態であると判定したときには、車速をシステムメインリレー遮断可能車速以下に制限されるようにモータを制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2013−158174号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、上述の車両用制御装置のように電欠時にシステムメインリレーをオフするものでは、システムメインリレーをオフとした状態では充電器による蓄電池の充電を行なうことができない。蓄電池の充電を行なうことができなければ、システム再起動も行なうことができない。
【0005】
本発明の車両用制御装置は、電欠時に蓄電装置を充電できるようにすることを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の車両用制御装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【0007】
本発明の車両用制御装置は、
蓄電装置と、
前記蓄電装置からの電力により駆動する駆動装置と、
前記蓄電装置と前記駆動装置との間の電力ラインに取り付けられたシステムメインリレーと、
前記電力ラインの前記システムメインリレーより前記駆動装置側に接続されて外部電源からの電力を用いて前記蓄電装置を充電する充電回路と、
を備える車両に搭載される車両用制御装置であって、
前記蓄電装置の電欠時には前記システムメインリレーをオフとすると共にシステム再起動を禁止し、
前記充電回路を用いた前記蓄電装置の充電が要求されたときには、前記システムメインリレーのオンを許可する、
ことを特徴とする。
【0008】
この本発明の車両用制御装置では、蓄電装置の電欠時には前記システムメインリレーをオフとすると共にシステム再起動を禁止する。そして、充電回路を用いた蓄電装置の充電が要求されたときには、システムメインリレーのオンを許可する。これにより、システムメインリレーをオンとし、充電回路を用いた蓄電装置の充電を可能とすることができる。即ち、電欠時に蓄電装置を充電できるようにすることができる。
【0009】
ここで、電欠であるか否かの判定は、蓄電装置の蓄電割合が所定割合(例えば15%や20%,25%など)以下のときや、これに加えて蓄電装置の出力制限が走行に適さないとして予め定められた閾値以下のときに行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
本発明の一実施例としての車両用制御装置70を搭載する電気自動車20の構成の概略を示す構成図である。
車両用制御装置70により実行される電欠時充電時処理の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0011】
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。
【実施例】
【0012】
図1は、本発明の一実施例としての車両用制御装置70を搭載する電気自動車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、バッテリ36と、電力ライン42と、システムメインリレー38と、充電用電力ライン50と、車両側インレット54と、車両用制御装置70と、を備える。
【0013】
モータ32は、同期発電電動機として構成されており、永久磁石が埋め込まれた回転子と、三相コイルが巻回された固定子と、を備える。このモータ32の回転子は、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。
【0014】
インバータ34は、モータ32に接続されると共に電力ライン42に接続されている。このインバータ34は、6つのトランジスタと、6つのダイオードと、を有する周知のインバータ回路として構成されている。
【0015】
バッテリ36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、システムメインリレー38を介して電力ライン42に接続されている。この電力ライン42の正極母線と負極母線とにはコンデンサ44が接続されている。
【0016】
システムメインリレー38は、電力ライン42の正極母線に設けられた正極側リレーSMRBと、電力ライン42の負極母線に設けられた負極側リレーSMRGと、負極側リレーSMRGをバイパスするようにプリチャージ用抵抗Rとプリチャージ用リレーSMRPとが直列接続されたプリチャージ回路と、を有する。
【0017】
充電用電力ライン50は、一端は電力ライン42のシステムメインリレー38よりインバータ34側(モータ32側)に接続され、他端は車両側インレット54に接続されている。充電用電力ライン50には、充電用リレー52が取り付けられている。充電用リレー52は、充電用電力ライン50の正極側ラインに設けられた正極側リレーDCRBと、充電用電力ライン50の負極側ラインに設けられた負極側リレーDCRGと、を有する。充電用電力ライン50は、図示しない外部直流電源装置の外部側コネクタを車両側インレット54に接続することにより、外部直流電源装置からの外部側充電用電力ラインに接続され、外部の商用電源からの電力が外部直流電源装置により直流電力に変換されて外部側充電用電力ライン150から供給される。車両側インレット54には、外部側コネクタが接続されたか否かを判定する接続スイッチ56が設けられている。
【0018】
車両用制御装置70は、CPU72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、CPU72の他に、処理プログラムを記憶するROM74やデータを一時的に記憶するRAM76,一時データを保持するSRAM78,図示しない入出力ポート、図示しない通信ポートなどを備える。
【0019】
車両用制御装置70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。車両用制御装置70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検出センサ(例えばレゾルバ)32aからの回転位置θm,バッテリ36の端子間に取り付けられた電圧センサ36aからの電圧VB,バッテリ36の出力端子に取り付けられた電流センサ36bからの電流IBを挙げることができる。また、コンデンサ44の端子間に取り付けられた電圧センサ44aからのコンデンサ44(電力ライン42)の電圧VHも挙げることができる。充電用電力ライン50に取り付けられた電圧センサ50aからの充電電圧Vchgや、車両側インレット54に設けられた接続スイッチ56からの接続信号も入力されている。なお、車両用制御装置70は、車両の駆動制御装置としても機能するため、走行制御に必要な情報も入力されている。これらの情報としては、例えば、図示しないが、イグニッションスイッチからのイグニッション信号や,シフトレバーの操作位置を検出するシフトポジションセンサからのシフトポジション,アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサからのアクセル開度,ブレーキペダルの踏み込み量を検出する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を挙げることができる。
【0020】
車両用制御装置70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。車両用制御装置70から出力される信号としては、例えば、インバータ34のトランジスタへのスイッチング制御信号や、システムメインリレー38への駆動制御信号、充電用リレー52への駆動制御信号などを挙げることができる。
【0021】
次に、こうして構成された実施例の電気自動車20の動作、特にバッテリ36の電欠時に外部直流電源装置からの電力により充電する際の動作について説明する。実施例の車両用制御装置70は、バッテリ36の電欠を判定したときには、システムメインリレー38をオフ(遮断)し、電欠状態であることをSRAM78の所定領域に記憶し、システム再起動を禁止する。なお、電欠であるか否かの判定は、バッテリ36の蓄電割合SOCが所定割合(例えば15%や20%,25%など)以下のときや、これに加えてバッテリ36から出力してもよい最大許容電力としての出力制限Woutが走行に適さないとして予め定められた閾値(例えば4kWや3kWなど)以下のときに行なうことができる。実施例の車両用制御装置70は、こうした電欠状態で充電要求が行なわれたときには、図2に例示する電欠時充電時処理を実行する。充電要求は、車両側インレット54に外部側コネクタが接続されたのを接続スイッチ56により検出されたときに行なわれる。
【0022】
電欠時充電時処理が実行されると、車両用制御装置70のCPU72は、まず、電欠によってシステム再起動が禁止されているか否かを判定する(ステップS100)。この判定は、SRAM78の所定領域に電欠状態であることが記憶されているか否かにより行なうことができる。即ち、SRAM78の所定領域に電欠状態であることが記憶されているときには電欠によってシステム再起動が禁止されていると判定し、SRAM78の所定領域に電欠状態であることが記憶されていないときには電欠によってはシステム再起動は禁止されていないと判定するのである。電欠によってはシステム再起動が禁止されていないと判定したときには、本処理を終了する。システム再起動は禁止されていないから、システム再起動の禁止を解除する必要がないからである。
【0023】
ステップS100で電欠によってシステム再起動が禁止されていると判定したときには、直流電力による充電モード(DC充電モード)であるか否かを判定する(ステップS110)。この判定は、車両側インレット54に外部側コネクタが接続されているか否かを接続スイッチ56からの信号により行なうことができる。DC充電モードではないと判定したときには、システム再起動の禁止を継続し(ステップS120)、本処理を終了する。
【0024】
ステップS110でDC充電モードであると判定したときには、システムメインリレー38のオンを許可(接続許可)し(ステップS130)、本ルーチンを終了する。これにより、システムメインリレー38がオンとされ、外部直流電源装置からの電力によるバッテリ36の充電を行なうことができるようになる。なお、システムメインリレー38のオンが許可されても、バッテリ36の充電は不能であると判断されているときには、システムメインリレー38はオンされない。バッテリ36の充電は不能であると判断される場合としては、バッテリ36に異常が生じている場合や、回路やセンサに異常が生じている場合、外部の充電スタンドに異常が生じており想定している信号を受信できない場合、外部の充電スタンドが規格外の場合などを挙げることができる。バッテリ36の異常や回路やセンサの異常、充電スタンドの異常等のチェックは車両側インレット54に外部側コネクタが接続される毎に実行されるのが好ましい。また、これらの異常を既に車両制御側で認識している場合には、システムメインリレー38をオンすることなく、バッテリ36の充電を禁止するものとしてもよい。この場合、バッテリ36からの不要な放電が続くことを抑制することができる。
【0025】
以上説明した実施例の車両用制御装置70では、バッテリ36の電欠時に外部直流電源装置からの直流電力による充電が要請されたときには、システムメインリレー38のオンを許可(接続許可)する。これにより、システムメインリレー38がオンとされ、外部直流電源装置からの電力によるバッテリ36の充電を行なうことができるようになる。もとより、電欠状態にあるときにはシステム再起動を禁止するから、電欠状態におけるシステム再起動を抑止することができる。
【0026】
実施例の電気自動車20では、DC充電用の充電用電力ライン50や充電用リレー52,車両側インレット54などを備えるものとしたが、これに加えて、AC充電用(交流電力による充電用)の電力ラインや充電用リレー,インレットなどを備えるものとしてもよい。この場合、AC充電用の電力ラインは、電力ライン42のシステムメインリレー38よりバッテリ36側に接続されるものとしてもよいし、システムメインリレー38よりインバータ34側に接続されるものとしてもよい。このAC充電用の電力ラインが電力ライン42のシステムメインリレー38よりインバータ34側に接続される場合には、ステップS110の「DC充電モード?」を「AC充電モード?」に変更して実施例と同様に図2の電欠時充電時処理を実行すればよい。この場合、「充電回路」としては、AC充電用(交流電力による充電用)の電力ラインや充電用リレー,充電器,インレットなどが相当する。
【0027】
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、バッテリ36が「蓄電装置」に相当し、インバータ34とモータ32とが「駆動装置」に相当し、電力ライン42が「電力ライン」に相当し、システムメインリレー38が「システムメインリレー」に相当し、充電用電力ライン50や充電用リレー52,車両側インレット54などが「充電回路」に相当し、車両用制御装置70が「車両用制御装置」に相当する。
【0028】
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。
【0029】
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。
【産業上の利用可能性】
【0030】
本発明は、車両用制御装置の製造産業などに利用可能である。
【符号の説明】
(【0031】以降は省略されています)

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