JP7310575B2 - 車両用制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用制御装置に関する。

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。

特開２０１３－１５８１７４号公報

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、システム再起動が要求されたときには、システムメインリレーをオンとしてから電欠であるか否かを判定するものが多い。システムメインリレーをオンとするためにはプリチャージを行なうため、電欠時であるにもかかわらず、プリチャージのために放電が行なわれてしまう。

本発明の車両用制御装置は、電欠時における蓄電装置の放電を抑制することを主目的とする。

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。

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た充電回路と、
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電欠状態であることを記憶して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、電欠状態にあることが記憶されているか否かを判定し、電欠状態にあることが記憶されていると判定したときには充電により前記蓄電装置の出力制限が所定電力以上に至ったときにシステム再起動の禁止を解除する、
ことを特徴とする。

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システムメインリレーをオフとすると共に電欠状態であることを記憶して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、電欠状態にあることが記憶されているか否かを判定し、電欠状態にあることが記憶されていると判定したときには充電により蓄電装置の出力制限が所定電力以上に至ったときにシステム再起動の禁止を解除する。電欠状態にあるか否かの判定については電欠状態であることを記憶しているか否かにより行なうことができる。このため、電欠によってシステム再起動が禁止されているときに、これを判断する必要から電欠であるか否かを判定するためにシステムメインリレーをオンとする必要がない。これにより、電欠であるか否かを判定するためにシステムメインリレーがオンされる際のプリチャージを抑止することができる。この結果、電欠時における蓄電装置の放電を抑制することができる。

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。また、システム再起動の禁止を解除する際の所定電力は、若干の走行が可能な程度の電力（例えば、５ｋＷや１０ｋＷなど）を用いることができる。

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再起動禁止解除処理の一例を示すフローチャートである。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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、システム再起動の禁止が解除されるまで図２に例示する電欠時再起動禁止解除処理を繰り返し実行する。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。

電欠時再起動禁止解除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。

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（ＤＣ充電）中であるか否かを判定する（ステップＳ１１０）。この判定は、電流センサ３６ｂにより検出される電流ＩＢに基づいて判定することができる。直流電力による充電（ＤＣ充電）中ではないと判定したときには、まだ、充電されていないと判断し、本処理を終了する。

ステップＳ１１０で直流電力による充電（ＤＣ充電）中であると判定したときには、バッテリ３６の出力制限Ｗｏｕｔが閾値Ｗｒｅｆ以上に至ったか否かを判定する（ステップＳ１２０）。閾値Ｗｒｅｆは、若干の走行が可能な出力電力として予め定められるものであり、例えば５ｋＷや１０ｋＷなどを用いることができる。バッテリ３６の出力制限Ｗｏｕｔが閾値Ｗｒｅｆ以上に至っていないと判定したときには、まだ、システム再起動の禁止を解除すべきでないと判断し、本処理を終了する。

ステップＳ１２０でバッテリ３６の出力制限Ｗｏｕｔが閾値Ｗｒｅｆ以上に至ったと判定したときには、システム再起動の禁止を解除（システム起動を許可）して（ステップＳ１３０）、本処理を終了する。

以上説明した実施例の車両用制御装置７０では、電欠状態にあるか否かの判定を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から、この判定のためにシステムメインリレー３８をオンとする必要がない。これにより、電欠状態であるか否かを判定するためにシステムメインリレー３８がオンされる際のプリチャージを抑止することができる。この結果、電欠時におけるバッテリ３６の放電を抑制することができる。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。

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，充電器，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充電中？」を「ＡＣ充電中？」に変更して実施例と同様に図２の電欠時再起動禁止解除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。

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。

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、車両用制御装置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 モータ、３２ａ 回転位置検出センサ、３６ｂ 電流センサ、３４ インバータ、３６ バッテリ、３６ａ，４４ａ 電圧センサ、３８ システムメインリレー、４２ 電力ライン、４４ コンデンサ、５０ 充電用電力ライン、５０ａ 電圧センサ、５２ 充電用リレー、５４ 車両側インレット、５６ 接続スイッチ、７０ 車両用制御装置、７２ ＣＰＵ、７４ ＲＯＭ、７６ ＲＡＭ、７８ ＳＲＡＭ、ＤＣＲＢ 正極側リレー、ＤＣＲＧ 負極側リレー、Ｒ プリチャージ用抵抗、ＳＭＲＢ 正極側リレー、ＳＭＲＧ 負極側リレー、ＳＭＲＰ プリチャージ用リレー。

Claims (1)

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た充電回路と、
   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電欠状態であることを記憶して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、電欠状態にあることが記憶されているか否かを判定し、電欠状態にあることが記憶されていると判定したときには充電により前記蓄電装置の出力制限が所定電力以上に至ったときにシステム再起動の禁止を解除する、
   ことを特徴とする車両用制御装置。

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