JP5772438B2 - 電気自動車 - Google Patents

Description

本発明は、電気自動車用に関する。本明細書における電気自動車には、燃料電池車、及び、車輪駆動用のモータとエンジンを共に有するハイブリッド車も含まれる。

電気自動車は、車輪駆動用の大出力モータ、モータに供給する電力を蓄えるバッテリ（メインバッテリ）、メインバッテリの直流電力をモータ駆動に適した交流電力に変換するインバータなど、通常のエンジン車が有さない電気デバイスであり大電流を扱う電気デバイスを多く備える。そのため、従来のエンジン車には必要の無い、電気自動車特有の様々な対策が講じられる。例えば、特許文献１には、ハイブリッド車において、走行中にエンジン停止信号が制御装置に入力されるとエンジンが強制的に停止されるのでモータに大電流が流れてしまい、メインバッテリの放電量が上限を超え、その結果、バッテリの寿命が低下してしまうことを防止する技術が開示されている。

特開２００７−２１６８３３号公報

電気自動車特有の対策の一つに、ドライバが走行中に誤って車両のメインスイッチをＯＦＦしてしまったときの対策がある。ここで、車両のメインスイッチとは、一般には「イグニッションスイッチ」と呼ばれる、運転席に設けられているスイッチであり、電気自動車の場合は、ＯＮ状態で、インバータやモータで構成される電気系統と大出力のメインバッテリをつなぐリレーが閉じ（電気系統とメインバッテリが接続され）、ＯＦＦ状態ではリレーが開放される。メインスイッチがＯＦＦされると、制御系の電気回路はＯＦＦされる。他方、モータは惰性で回転し続けるので逆起電力を発生する。電気回路がＯＦＦされているため、逆起電力を適切に処理する回路が作動せず、放置された逆起電力によって何らかのデバイスが損傷する虞がある。なお、「メインスイッチがＯＦＦされたとき」とは、別言すれば、運転席のスイッチ操作により駆動系（車輪駆動用モータ、あるいは、車輪駆動用モータとエンジン）が停止した場合、ということと等価である。

そのようなデバイスの一つに、インバータ（車輪駆動用モータに交流電力を供給するインバータ）を冷却する冷却装置の電動ポンプであり、冷媒を循環させるための電動ポンプがある。従来は、車両のメインスイッチがＯＦＦされると、電動ポンプへの電力供給は直ちに停止していた。しかしながら、車両走行中にメインスイッチがＯＦＦされた際に電動ポンプを直ちに停止すると、以下の理由により、電動ポンプが損傷する虞がある。走行中は、インバータが動作して発熱しているため、電動ポンプは相応の流量の冷媒を吐出している。その状態で電動ポンプを停止すると（電動ポンプへの電力供給を停止すると）、冷媒の流れの慣性力により電動ポンプがその出力軸側から逆駆動され、電動ポンプに逆起電力が発生する。逆起電力の大きさが電動ポンプの許容値を上回ってしまうと電動ポンプが損傷する。本明細書は、走行中に誤って車両のメインスイッチがＯＦＦされた場合にインバータ冷却装置の電動ポンプを保護する技術を提供する。

本明細書が開示する電気自動車は、モータに電力を供給するインバータと、インバータを冷却する冷媒を循環させる電動ポンプと、電動ポンプを制御するコントローラを備える。コントローラは、運転席に備えられた車両のメインスイッチがＯＦＦされたときに車速がゼロでない場合、車速がゼロになるまで電動ポンプの運転を継続する。なお、「車速がゼロになるまで」とは、車速が実質的にゼロであればよく、僅かな車速（例えば時速１．０ｋｍ未満）は、ゼロと見なしてもよい。また、コントローラには、メインスイッチがＯＦＦされても車速がゼロでない間はバッテリから電力が供給される。

本明細書が開示する電気自動車は、車速がゼロでない場合は、車両のメインスイッチがＯＦＦされても、インバータ冷却用の電動ポンプを直ちには停止せず（電力供給を停止せず）、車速がゼロになるまで運転を継続する。電動ポンプが自力で回転し続けるので、逆起電力は発生しないか、発生しても僅かである。この電気自動車は、走行中に誤って車両のメインスイッチがＯＦＦされた場合に電動ポンプが損傷してしまうことを防止する。なお、前述したように、本明細書が開示する技術は、燃料電池車や、車両駆動用のモータとエンジンを備えたハイブリッド車に適用することもできる。

走行中に車両のメインスイッチがＯＦＦされたときに車速がゼロでない場合、逆起電力による損傷を回避すればよいのだから、それまでと同じ回転数で電動ポンプを運転し続ける必要はない。コントローラは、メインスイッチがＯＦＦされたときに車速がゼロでない場合、ポンプの回転数を、メインスイッチがＯＦＦされる直前の回転数よりも低い回転数（かつゼロでない回転数）に変更することも好適である。あるいは、コントローラは、既定の回転数下限値まで、ポンプの回転数を徐々に低下させることも好適である。いずれの場合も、不必要に電動ポンプを高回転させることがない。

走行中に一時的に車両のメインスイッチがＯＦＦされた後に運転者が気づけば再びＯＮされることもあり得る。そのような場合に備えて、コントローラは、メインスイッチがＯＦＦされたときに車速がゼロでない場合であってメインスイッチがＯＦＦされた後に電動ポンプの運転を継続中にメインスイッチが再びＯＮされた場合、メインスイッチがＯＦＦされる前のポンプ制御に戻す。

ハイブリッド車の冷却装置のブロック図である。 コントローラが実行する処理のフローチャートである。 第２実施例のコントローラが実行する処理のフローチャートである。

（第１実施例）図１に、実施例のハイブリッド車の冷却装置１００のブロック図を示す。冷却装置１００は、車輪駆動用のモータ１８とエンジン１４を備えるハイブリッド車に搭載されている。モータ１８は、動力分配器（不図示）とともに、ドライブトレイン１５のケース内に配置されている。動力分配器は、モータ１８の出力とエンジン１４の出力を分配／合成して車軸に伝えるギアセットである。インバータ７が、バッテリ（不図示）の直流電力を交流電力に変換し、モータ１８に供給する。インバータ７はまた、制動時にモータ１８が発生する回生電力（交流電力）を、バッテリの充電に適した直流電力に変換する機能も有する。

冷却装置１００は、インバータ７とモータ１８を冷却する。冷却装置１００は、インバータ７とモータ１８（オイルクーラ９）とリザーブタンク８とラジエータ６を一巡する冷媒流路２内に冷媒を循環させて、インバータ７とモータ１８を冷却する。本実施例のハイブリッド車は、厳密には、冷却装置１００の冷媒が直接モータ１８を冷却するのではない。モータ１８を内蔵したドライブトレイン１５には、オイルを冷媒とする独自の冷媒流路１６及びポンプ１７が備えられている。冷却装置１００の冷媒は、オイルクーラ９にてオイルの熱を奪う。冷却されたオイルがモータ１８を冷却する。即ち、冷却装置１００の冷媒は、別の冷媒（オイル）を介して間接的にモータ１８を冷却する。なお、冷媒は、例えばＬＬＣである。ＬＬＣ（Ｌｏｎｇ Ｌｉｆｅ Ｃｏｏｌａｎｔ）とは、ラジエータ液と俗称されている冷媒であり、エチレングリコール等の不凍液である。

ラジエータ６は、車両が走行している間に受ける空気によって冷媒を冷却する。リザーブタンク８は、冷媒流路２を循環する冷媒を一時的に貯めておくタンクである。冷媒流路２には上記の他に、冷媒を循環させるポンプ１０が備えられている。ポンプ１０は、バッテリの電力で動作する電動ポンプである。ポンプ１０には、その回転数を計測する回転数センサ４が備えられている。また、ポンプ１０の近傍には、冷媒流路２を流れる冷媒の温度を計測する温度センサ３が備えられている。

ポンプ１０は、コントローラ１２によって制御される。通常は、コントローラ１２は、温度センサ３によって計測される冷媒の温度に応じて、ポンプ１０を制御する。コントローラ１２は、冷媒温度が高いほど、強い運転モード（高い冷媒吐出能力）でポンプ１０を駆動する。本実施例では、ポンプ１０の運転モードは次の５段階に分かれている。（５）から（１）の順に運転モードが強くなる（冷媒吐出能力が高くなる）。
（１）スーパーＨｉ
（２）Ｈｉ
（３）Ｍｉｄ
（４）Ｌｏ
（５）スーパーＬｏ

コントローラ１２は、上位のコントローラであるＨＶコントローラ２４から、車両のメインスイッチ２６がＯＦＦされたことを示す信号を受け取る。ＨＶコントローラ２４は、車速や冷媒温度、バッテリの充電状態（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）などの情報に基づき、コントローラ１２に対してモータへ出力する電力の目標値（あるいはモータが出力すべきトルクの目標値）を与えたり、メインスイッチ２６の状態を伝える。

メインスイッチ２６は、運転席に設けられているいわゆるイグニッションスイッチである。メインスイッチ２６はロータリ式であり、次の４段階の状態を取り得る。
（１）ＯＦＦ：車両システムが完全に停止した状態である（但し、時計やセキュリティシステムなど、常時通電を要するデバイスでは電力が供給される）。
（２）ＡＣＣ−ＯＮ（Ｒｅａｄｙ−ＯＦＦ）：いわゆるアクセサリ−オンであり、オーディオやヘッドライト、エアコンなどへは電力が供給された状態である（ただし、それらのデバイスのスイッチがＯＦＦであればそれらのデバイスは作動しない）。なお、メインバッテリをインバータに接続するリレー（システムメインリレー）は開放されたままであり、走行駆動系には電力は供給されていない。
（３）Ｒｅａｄｙ−ＯＮ：システムメインリレーが閉じた状態（メインバッテリと走行駆動系の電気系が接続された状態）である。この状態では、インバータに電力が供給されている（ただし、インバータ内のスイッチング素子が作動しないかぎり、モータへは電力は供給されない）。
（４）Ｃｅｌｌ−Ｓｔａｒｔ：いわゆるセルスタート状態であり、セルモータが駆動し、エンジンを回転させる。Ｃｅｌｌ−Ｓｔａｒｔ状態で運転者が手を離すと、メインスイッチ２６は、スプリングの反力によりＲｅａｄ−ＯＮ状態に戻る。

コントローラ１２は、メインスイッチ２６が「Ｒｅａｄｙ−ＯＮ」状態において、アクセルが踏みこまれていれば、アクセル開度に応じてモータ１８及び／又はエンジン１４を駆動する。モータ１８及び／又はエンジン１４を駆動している間は、コントローラ１２は、前述したように、冷媒温度に応じてポンプ１０を制御する。

コントローラ１２は、上位のＨＶコントローラ２４から、メインスイッチ２６がＯＦＦされたことを示す信号を受信すると、冷却装置１００に関して、図２に示すフローチャートの処理を実行する。なお、ここで、「メインスイッチ２６がＯＦＦされた」とは、前述した４段階のスイッチ状態において、（３）のＲｅａｄｙ−Ｏｎから、（１）のＯＦＦ、又は（２）のＡＣＣ−ＯＮ（Ｒｅａｄｙ−ＯＦＦ）に切り換わったことを意味する。

図２のフローチャートに沿って、コントローラ１２が実行する処理を説明する。ＨＶコントローラ２４からメインスイッチ２６がＯＦＦされたことを示す信号を受信すると、コントローラ１２は、車速がゼロであるか否かを確認する（Ｓ２）。なお、コントローラ１２には、車速センサ２２の信号が送られる（図１参照）。車速がゼロである場合（Ｓ２：ＹＥＳ）、即ち、車両が停止している場合、コントローラ１２は、直ちにポンプ１０を停止する（Ｓ７）。ここで、ポンプ１０を停止する、とは、ポンプ１０への電力供給を停止することを意味する。

メインスイッチＯＦＦを示す信号を受信したときに車速がゼロでない場合（Ｓ２：ＮＯ）、コントローラ１２は、ポンプ１０の運転モードをそれまでの運転モードから一段階下げる（Ｓ３）。例えば、メインスイッチ２６がＯＦＦされたときの運転モードが「スーパーＨｉ」であった場合、コントローラ１２は、ステップＳ３において、運転モードを「Ｈｉ」に変更する。また、例えば、メインスイッチ２６がＯＦＦされたときの運転モードが「Ｍｉｄ」であった場合、コントローラ１２は、ステップＳ３において、運転モードを「Ｌｏ」に変更する。なお、メインスイッチ２６がＯＦＦされる直前の運転モードが「スーパーＬｏ」であった場合、それ以上弱い運転モードは存在しないから、その場合コントローラ１２は、運転モードを「スーパーＬｏ」のまま維持する。即ち、コントローラ１２は、ポンプ１０を、冷媒吐出力の異なる複数段階の運転モードのいずれかに設定可能であり、メインスイッチ２６がＯＦＦされたときに車速がゼロでない場合、運転モードを一段階下げる。ただし、メインスイッチ２６がＯＦＦされたときに車速がゼロでない場合の運転モードが最低の運転モードの場合は、その運転モードを維持する。

ポンプ１０の運転モードを一段階下げた後、コントローラ１２は、車速がゼロになるまで、メインスイッチ２６が再びＯＮされたことを示す信号を受信したか否かをモニタする（Ｓ４、Ｓ５：ＮＯ）。メインスイッチ２６が再びＯＮされたことを示す信号もＨＶコントローラ２４から送られる。車速がゼロになる前にメインスイッチ２６が再びＯＮされたことを示す信号を受信すると、コントローラ１２は、通常のポンプ制御モードに戻る（Ｓ４：ＹＥＳ、Ｓ６）。別言すれば、コントローラ１２は、メインスイッチがＯＦＦされたときのポンプ運転モードに戻る。

他方、メインスイッチ２６が再びＯＮになることなく車速がゼロになったら（Ｓ５：ＹＥＳ）、コントローラ１２は、ポンプ１０を停止して（ポンプ１０への電力供給を停止して）、処理を終了する（Ｓ７）。

上記説明したように、第１実施例のハイブリッド車は、メインスイッチ２６がＯＦＦされたときに車速がゼロであれば直ちにポンプ１０を停止し、そうでなければポンプ１０の運転を継続する。そのような処理を備えることによって、走行中に誤ってメインスイッチ２６がＯＦＦされた場合に、冷媒の慣性力によってポンプ１０が逆駆動され、そのことによってポンプ１０が損傷してしまうことを防止する。

（第２実施例）次に、第２実施例の電気自動車を説明する。第２実施例の電気自動車のハードウエア構成は第１実施例の電気自動車（ハイブリッド車）と同じである。従って以下の説明においてハードウエア構成を示す際は図１の符号を用いる。第２実施例の電気自動車は、コントローラ１２が実行する処理が第１実施例とは異なる。図３に、第２実施例のハイブリッド車のコントローラ１２が実行する処理のフローチャートを示す。

ＨＶコントローラ２４からメインスイッチ２６がＯＦＦされたことを示す信号を受信すると、コントローラ１２は、車速がゼロであるか否かを確認する（Ｓ１２）。車速がゼロである場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）、即ち、車両が停止している場合、コントローラ１２は、直ちにポンプ１０を停止する（Ｓ１８）。メインスイッチＯＦＦを示す信号を受信したときに車速がゼロでない場合（Ｓ１２：ＮＯ）、コントローラ１２は、ポンプ１０の回転数が予め定められた下限回転数であるか否かをチェックする（Ｓ１３）。ポンプ１０の回転数が予め定められた下限回転数を上回っている場合（Ｓ１３：ＮＯ）、コントローラ１２は、ポンプ１０の回転数を所定の回転数だけ下げる（Ｓ１４）。下限回転数の一例は、第１実施例における最低の運転モード（スーパーＬｏ）の回転数である。また、所定の回転数は、例えば１００［ｒｐｍ］である。他方、ポンプ１０の回転数が予め定められた下限回転数の場合（Ｓ１３：ＹＥＳ）、コントローラ１２は、ステップＳ１４をスキップしてステップＳ１５に移る。

コントローラ１２は、車速がゼロでない間（Ｓ１６：ＮＯ）、上記したステップＳ１３、Ｓ１４の処理を繰り返す。即ち、コントローラ１２は、車速がゼロでない間（Ｓ１６：ＮＯ）、下限回転数となるまで、ポンプ１０の回転数を所定回転数ずつ下げる。また、コントローラ１２は、車速がゼロでない間にメインスイッチ２６が再びＯＮされたことを示す信号を受信すると、通常のポンプ制御モードに戻る（Ｓ１５：ＹＥＳ、Ｓ１７）。別言すれば、コントローラ１２は、メインスイッチがＯＦＦされたときのポンプ運転モードに戻る。

車速がゼロになると、即ち、車両が停止すると、コントローラ１２は、ポンプ１０の運転を停止する（Ｓ１６：ＹＥＳ、Ｙ１８）。

第２実施例のハイブリッド車は、メインスイッチ２６がＯＦＦされたときに車速がゼロであれば直ちにポンプ１０を停止し、そうでなければポンプ１０の運転を継続する。車速がゼロでない間、コントローラ１２は、下限回転数までポンプ１０の回転数を徐々に下げる。そのような処理を備えることによって、走行中に誤ってメインスイッチ２６がＯＦＦされた場合に、ポンプ１０が損傷してしまうことを防止するとともに、ポンプ１０を無駄に高回転に維持しない。

実施例の技術に関する留意点を述べる。実施例の電気自動車は、メインスイッチがＯＦＦされたときに車速がゼロでなければポンプの駆動を継続した。「車速がゼロ」とは、実質的に車速がゼロであればよい。例えば、実施例の電気自動車は、車速が５［ｋｍ／ｈ］未満のときに「車速がゼロ」と判断するものであってもよい。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

２：冷媒流路
３：温度センサ
４：回転数センサ
６：ラジエータ
７：インバータ
８：リザーブタンク
９：オイルクーラ
１０：ポンプ
１２：コントローラ
１４：エンジン
１５：ドライブトレイン
１６：冷媒流路
１７：ポンプ
１８：モータ
１００：冷却装置

Claims (3)

1. 車輪駆動用のモータを備えた電気自動車であり、
   モータに電力を供給するインバータと、
   インバータを冷却する冷媒を循環させる電動ポンプと、
   電動ポンプを制御するコントローラと、
   を備えており、
   コントローラは、運転席に備えられた車両のメインスイッチがＯＦＦされたときに車速がゼロでない場合、車速がゼロになるまで電動ポンプの運転を継続するとともに、
   コントローラは、メインスイッチがＯＦＦされたときに車速がゼロでない場合であってメインスイッチがＯＦＦされた後に電動ポンプの運転を継続中にメインスイッチが再びＯＮされた場合、メインスイッチがＯＦＦされる前のポンプ制御に戻ることを特徴とする電気自動車。
2. コントローラは、メインスイッチがＯＦＦされたときに車速がゼロでない場合、電動ポンプの回転数を、メインスイッチがＯＦＦされる直前の回転数よりも低い回転数に変更することを特徴とする請求項１に記載の電気自動車。
3. コントローラは、メインスイッチがＯＦＦされたときに車速がゼロでない場合、電動ポンプの回転数を徐々に低下させることを特徴とする請求項１に記載の電気自動車。

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