JP7838466B2 - 電動車両 - Google Patents

Description

本開示は、バッテリと、外部電源からの電力を用いてバッテリを充電するための車載充電装置とを含む電動車両に関する。

従来、家庭用電源に接続される車載充電器または車外の急速充電器を用いて充電可能な高電圧バッテリと、当該高電圧バッテリから電力の供給を受けるインバータとを含む電気自動車が知られている（例えば、特許文献１参照）。この電気自動車では、車載充電器または急速充電器を用いた高電圧バッテリの充電中にインバータを収納する収納部を覆うフードの開放が検出されたときに、高電圧バッテリからインバータへの電力供給が停止される。

特開２０１６－７８６６２号公報

しかしながら、上記従来の電気自動車のように、フードの開操作に応じてインバータへの電力供給が停止されると、高電圧バッテリの充電が停止されることになり、当該高電圧バッテリのＳＯＣを十分に確保することが困難になる。

そこで、本開示は、車載充電装置を用いてバッテリが充電されるときに、当該車載充電装置の収容部のフードが開放されても、当該バッテリの充電を安全に継続可能にすることを主目的とする。

本開示の電動車両は、バッテリと、外部電源からの電力を用いて前記バッテリを充電するための車載充電装置と、前記車載充電装置に冷媒を供給して前記車載充電装置を冷却する冷却装置と、前記冷媒を冷却するためのファンとを含む電動車両において、前記車載充電装置および前記ファンを収容する収容部と、前記車載充電装置および前記ファンを覆うように前記収容部に開閉自在に設けられるフードと、前記バッテリが前記外部電源からの電力により充電され、かつ前記フードが開放されているときに、前記ファンを停止させると共に、前記フードが閉鎖されているときに比べて前記車載充電装置から前記バッテリに供給される電力を低下させる制御装置とを含むものである。

本開示の電動車両では、外部電源からの電力を用いてバッテリを充電するための車載充電装置と、車載充電装置から熱を奪った冷媒を冷却するためのファンとが収容部内に収容される。更に、バッテリが外部電源からの電力により充電され、かつフードが開放されているときには、ファンが停止されると共に、フードが閉鎖されているときに比べて車載充電装置からバッテリに供給される電力が低下させられる。これにより、ファンを停止させることでフードが開放された状態での安全性を確保すると共に、車載充電装置からバッテリに供給される電力を低下させてファンの停止に伴う車載充電装置の昇温を抑制することができる。この結果、車載充電装置を用いてバッテリが充電されるときに、当該車載充電装置の収容部のフードが開放されても、当該バッテリの充電を安全に継続することが可能になる。

本開示の他の電動車両は、バッテリと、外部電源からの電力を用いて前記バッテリを充電するための車載充電装置と、前記車載充電装置に冷媒を供給して前記車載充電装置を冷却する冷却装置と、前記冷媒を冷却するためのファンとを含む電動車両において、前記車載充電装置および前記ファンを収容する収容部と、前記車載充電装置および前記ファンを覆うように前記収容部に開閉自在に設けられるフードと、前記バッテリが前記外部電源からの電力により充電され、かつ前記フードが開放されているときに、前記ファンを停止させると共に、前記冷媒の温度が所定温度以上であることを条件に前記冷却装置から前記車載充電装置に供給される前記冷媒の流量を前記フードが閉鎖されているときに比べて増加させる制御装置とを含むものである。

本開示の他の電動車両では、外部電源からの電力を用いてバッテリを充電するための車載充電装置と、車載充電装置から熱を奪った冷媒を冷却するファンとが収容部内に収容される。また、バッテリが外部電源からの電力により充電され、かつフードが開放されているときに、ファンが停止される。更に、バッテリが外部電源からの電力により充電され、かつフードが開放されているときには、冷媒の温度が所定温度以上であることを条件に冷却装置から車載充電装置に供給される冷媒の流量がフードが閉鎖されているときに比べて増加させられる。これにより、ファンを停止させることでフードが開放された状態での安全性を確保すると共に、冷却装置から車載充電装置に供給される冷媒の流量を増加させてファンの停止に伴う車載充電装置の昇温を抑制することができる。この結果、車載充電装置を用いてバッテリが充電されるときに、当該車載充電装置の収容部のフードが開放されても、当該バッテリの充電を安全に継続することが可能になる。

本開示の電動車両を示す概略構成図である。 図１の電動車両の制御ブロック図である。 図１の電動車両の車載充電装置を用いてバッテリを充電するときに実行されるルーチンの一例を示すフローチャートである。 図１の電動車両の車載充電装置を用いてバッテリを充電するときに実行されるルーチンの他の例を示すフローチャートである。

次に、図面を参照しながら、本開示の発明を実施するための形態について説明する。

図１は、本開示の電動車両１を示す概略構成図である。同図に示す電動車両１は、バッテリ２と、電力制御装置（以下、「ＰＣＵ」という。）３と、家庭用電源（交流電源）やスタンドに設置された急速充電器（直流電源）といった図示しない外部電源からの電力によりバッテリ２を充電するための車載充電装置４と、ＰＣＵ３を介してバッテリ２と電力をやり取りして走行用の動力や回生制動力を出力可能なモータジェネレータ（三相交流電動機）ＭＧとを含む電気自動車（ＢＥＶ）あるいはプラグイン式ハイブリッド車両（ＰＨＥＶ）である。

バッテリ２は、直列に接続される複数の電池モジュール（電池スタック）と、当該複数の電池モジュールを収容するバッテリケースとを含む高電圧バッテリであり、例えば、電動車両１の床下（フロアパネルの下方）に搭載される。バッテリ２の各電池モジュールは、直列または並列に接続された図示しない複数の電池セルを含む。各電池セルは、例えば、リチウムイオン二次電池あるいはニッケル水素二次電池等である。ＰＣＵ３は、正極側電力ライン、負極側電力ラインおよびシステムメインリレーを介してバッテリ２に接続される。ＰＣＵ３は、モータジェネレータＭＧを駆動するインバータ（駆動回路）、バッテリ２からの電力を昇圧すると共にモータジェネレータＭＧ側からの電圧を降圧することができる昇圧コンバータ、充放電可能なコンデンサ（図示省略）等を含む。

車載充電装置４は、充電制御装置（以下、「充電ＥＣＵ」という。図２参照）４ｃと、ＡＣ充電器と、第１および第２の充電リレーと、これらの図示しない電子機器を収容するケースとを含む。充電ＥＣＵ４ｃは、ＣＰＵやＲＯＭ，ＲＡＭ等を含むマイクロコンピュータ（図示省略）であり、ＡＣ充電器等を制御すると共に、第１および第２の充電リレーを開閉制御する。ＡＣ充電器は、交流電力を直流電力に変換するＡＣ／ＤＣコンバータや、当該ＡＣ／ＤＣコンバータから出力される直流電力を昇圧するＤＣ／ＤＣコンバータ（何れも図示省略）等を含む。ＡＣ充電器のＡＣ／ＤＣコンバータは、コネクタおよびケーブルを介して家庭用電源に接続される。また、ＡＣ充電器のＤＣ／ＤＣコンバータは、第１の充電リレー、コネクタおよびケーブルを介してＰＣＵ３とシステムメインリレーとの間で正極側電力ラインおよび負極側電力ラインに接続される。これにより、システムメインリレーおよび第１の充電リレーが閉成された状態でＡＣ充電器を作動させることにより、家庭用電源（外部電源）からの電力（交流電力）によりバッテリ２を充電することが可能となる。

また、電動車両１は、図示しない充電リッドに設置されると共に急速充電器の送電コネクタと結合可能な受電コネクタを含む。当該受電コネクタは、第２の充電リレーを介してシステムメインリレーとＰＣＵとの間で正極側電力ラインおよび負極側電力ラインに接続される。これにより、システムメインリレーおよび第２の充電リレーが閉成された状態で急速充電器を作動させることにより、当該急速充電器（外部電源）からの電力（直流電力）によりバッテリ２を充電することが可能となる。更に、車載充電装置４の充電ＥＣＵ４ｃは、受電コネクタに接続されたケーブル等を介して急速充電器の制御装置と情報をやり取りすることができる。車載充電装置４は、ＰＣＵ３やモータジェネレータＭＧ（トランスアクスル）等の上方に位置するように、電動車両１のフロントコンパートメント（収容部）Ａ内に配置される。フロントコンパートメントＡには、図１に示すように、車載充電装置４等の各種機器を覆うフードＦが開閉自在に設けられている。

更に、電動車両１は、図１および図２に示すように、冷媒ポンプ５と、ラジエータ６とを含む。冷媒ポンプ５は、図示しない冷媒タンクや冷媒通路ＲＰと共に車載充電装置４を冷却する冷却装置を構成する。冷媒ポンプ５は、電子制御装置（以下、「ＥＣＵ」という。）１０により制御され、冷媒タンクから冷媒を吸入して冷媒通路ＲＰを介して車載充電装置４のケース等に設けられた熱交換部に冷媒を循環供給する。また、ラジエータ６は、冷媒ポンプ５の吐出口と車載充電装置４の熱交換部の冷媒入口との間で冷媒通路ＲＰに組み込まれた熱交換部７と、当該熱交換部７に空気を送り込むようにＥＣＵ１０により制御されるファン（電動ファン）８とを含む。ラジエータ６は、図１に示すように、電動車両１のフロントコンパートメントＡ内の前部に配置され、ファン８は、フードＦにより覆われる。

ＥＣＵ１０は、ＣＰＵやＲＯＭ，ＲＡＭ等を含むマイクロコンピュータである。ＥＣＵ１０は、外部電源からの電力によりバッテリ２が充電される間、冷媒ポンプ５やラジエータ６のファン８を制御するものである。ＥＣＵ１０は、車載充電装置４の熱交換部（冷媒入口）に流入する冷媒の温度Ｔｒを検出する温度センサＴからの信号や、フード開閉検知スイッチＳからの信号を取得すると共に、車載充電装置４の充電ＥＣＵ４ｃと情報をやり取りする。フード開閉検知スイッチＳは、例えば、フロントコンパートメントＡのフードＦが閉鎖されているときにオフ信号を出力し、フードＦが開放されているときにオン信号を出力するものである。

図３は、外部電源からの電力によりバッテリ２が充電されるときにＥＣＵ１０により所定時間（微小時間）おきに繰り返し実行されるルーチンの一例を示すフローチャートである。

図３のルーチンの開始に際し、ＥＣＵ１０は、フード開閉検知スイッチＳからの信号を取得し（ステップＳ１００）、電動車両１のフロントコンパートメントＡのフードＦが閉鎖されているか否かを判定する（ステップＳ１１０）。フロントコンパートメントＡのフードＦが閉鎖されている場合（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１０は、冷媒ポンプ５を作動させると共に、ラジエータ６のファン８を作動させる（ステップＳ１２０）。更に、ＥＣＵ１０は、車載充電装置４の充電ＥＣＵ４ｃに対して、当該車載充電装置４からバッテリ２に供給される電力（直流電力）の制限が不要である旨の通知を送信し（ステップＳ１３０）、図３のルーチンを一旦終了させる。

一方、フロントコンパートメントＡのフードＦが開放されている場合（ステップＳ１１０：ＮＯ）、ＥＣＵ１０は、冷媒ポンプ５を作動させたまま、ラジエータ６のファン８を停止させる（ステップＳ１４０）。更に、ＥＣＵ１０は、車載充電装置４の充電ＥＣＵ４ｃに対して、当該車載充電装置４からバッテリ２に供給される電力（直流電力）を制限すべき旨の通知を送信し（ステップＳ１５０）、図３のルーチンを一旦終了させる。車載充電装置４の充電ＥＣＵ４ｃは、ステップＳ１５０におけるＥＣＵ１０からの指示に応じて、フードＦが閉鎖されているときに比べて当該車載充電装置４からバッテリ２に供給される電力を低下させる。

すなわち、家庭用電源からの電力によりバッテリ２が充電される場合、車載充電装置４の充電ＥＣＵ４ｃは、ＡＣ充電器からバッテリ２に供給される電力（電流）が、フードＦが閉鎖されているときに当該バッテリ２に供給される電力（電流）よりも低い予め定められた一定値になるように当該ＡＣ充電器を制御する。また、急速充電器からの電力によりバッテリ２が充電される場合、車載充電装置４の充電ＥＣＵ４ｃは、急速充電器から受電コネクタに供給される電力をフードＦが閉鎖されているときに当該受電コネクタに供給される電力よりも低い予め定められた一定値にするように当該急速充電器に電力低下要求を送信する。

上述のように、電動車両１では、家庭用電源等の外部電源からの電力を用いてバッテリ２を充電するための車載充電装置４と、当該車載充電装置４から熱を奪った冷媒を冷却するラジエータ６（ファン８）とがフロントコンパートメントＡ内に収容される。そして、バッテリ２が外部電源からの電力により充電され、かつフロントコンパートメントＡのフードＦが開放されているときには、ラジエータ６のファン８が停止されると共に、フードＦが閉鎖されているときに比べて車載充電装置４からバッテリ２に供給される電力が低下させられる（ステップＳ１４０，Ｓ１５０）。

これにより、ファン８を停止させることでフードＦが開放された状態での安全性を確保することができる。また、車載充電装置４からバッテリ２に供給される電力を低下させることで、冷媒ポンプ５からの冷媒による冷却の負担を軽減することが可能になる。従って、ファン８の停止に伴う車載充電装置４の昇温を抑えて、車載充電装置４の過熱保護機能によりバッテリ２の充電が停止されるのを抑制することができる。

この結果、車載充電装置４を用いてバッテリ２が充電されるときに、当該車載充電装置４が収容されるフロントコンパートメントＡのフードＦが開放されても、当該バッテリ２の充電を安全に継続することが可能になる。なお、車載充電装置４の充電ＥＣＵ４ｃは、ステップＳ１５０におけるＥＣＵ１０からの指示に応じて、フードＦが閉鎖されているときに車載充電装置４からバッテリ２に供給される電力を超えない範囲で、温度センサＴにより検出される冷媒の温度Ｔｒに応じて車載充電装置４からバッテリ２に供給される電力を変化させるように構成されてもよい。

図４は、外部電源からの電力により電動車両１のバッテリ２が充電されるときに、図３のルーチンの代わりに、ＥＣＵ１０により所定時間（微小時間）おきに繰り返し実行され得る他のルーチンを示すフローチャートである。

図４のルーチンの開始に際し、ＥＣＵ１０は、フード開閉検知スイッチＳからの信号や温度センサＴにより検出された車載充電装置４に供給される冷媒の温度Ｔｒを取得し（ステップＳ２００）、電動車両１のフロントコンパートメントＡのフードＦが閉鎖されているか否かを判定する（ステップＳ２１０）。フロントコンパートメントＡのフードＦが閉鎖されている場合（ステップＳ２１０：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１０は、冷媒ポンプ５を作動させると共に、ラジエータ６のファン８を作動させる（ステップＳ２２０）。更に、ＥＣＵ１０は、冷媒ポンプ５からラジエータ６すなわち車載充電装置４に供給される冷媒の流量が予め定められた通常値になるように当該冷媒ポンプ５の回転数を制御し（ステップＳ２３０）、図３のルーチンを一旦終了させる。

一方、フロントコンパートメントＡのフードＦが開放されている場合（ステップＳ２１０：ＮＯ）、ＥＣＵ１０は、冷媒ポンプ５を作動させたまま、ラジエータ６のファン８を停止させる（ステップＳ２４０）。更に、ＥＣＵ１０は、ステップＳ２００にて取得した車載充電装置４に供給される冷媒の温度Ｔｒが実験・解析等を経て予め定められた閾値（所定温度）Ｔｒｅｆ以上であるか否かを判定する（ステップＳ２５０）。

車載充電装置４に供給される冷媒の温度Ｔｒが閾値Ｔｒｅｆ未満である場合（ステップＳ２５０：ＮＯ）、ＥＣＵ１０は、冷媒ポンプ５から車載充電装置４に供給される冷媒の流量が上記通常値になるように当該冷媒ポンプ５の回転数を制御し（ステップＳ２３０）、図３のルーチンを一旦終了させる。また、車載充電装置４に供給される冷媒の温度Ｔｒが閾値Ｔｒｅｆ以上である場合（ステップＳ２５０：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１０は、冷媒ポンプ５からラジエータ６すなわち車載充電装置４に供給される冷媒の流量が上記通常値よりも大きい予め定められた一定値である増量値になるように当該冷媒ポンプ５の回転数を制御し（ステップＳ２６０）、図３のルーチンを一旦終了させる。

ＥＣＵ１０により図４のルーチンが実行される電動車両１では、バッテリ２が外部電源からの電力により充電され、かつフロントコンパートメントＡのフードＦが開放されているときに、ラジエータ６のファン８が停止される（ステップＳ２４０）。更に、バッテリ２が外部電源からの電力により充電され、かつかつフロントコンパートメントＡのフードＦが開放されているときには、冷媒の温度Ｔｒが閾値（所定温度）Ｔｒｅｆ以上であることを条件に冷媒ポンプ５から車載充電装置４に供給される冷媒の流量がフードＦの閉鎖時に比べて増加させられる（ステップＳ２５０，Ｓ２６０）。

これにより、ファン８を停止させることでフードＦが開放された状態での安全性を確保することができる。また、冷媒ポンプ５から車載充電装置４に供給される冷媒の流量を増加させることで、ファン８の停止に伴う車載充電装置４の昇温を良好に抑制することができる。従って、図４のルーチンが実行される電動車両１においても、ファン８の停止に伴う車載充電装置４の昇温を抑えて、車載充電装置４の過熱保護機能によりバッテリ２の充電が停止されるのを抑制することができる。

この結果、図４のルーチンが実行される電動車両１においても、車載充電装置４を用いてバッテリ２が充電されるときに、当該車載充電装置４が収容されるフロントコンパートメントＡのフードＦが開放されても、当該バッテリ２の充電を安全に継続することが可能になる。なお、電動車両１のＥＣＵ１０は、フードＦが閉鎖されているときに車載充電装置４からバッテリ２に供給される電力を超えない範囲で、温度センサＴにより検出される冷媒の温度Ｔｒに応じて冷媒ポンプ５から車載充電装置４から供給される冷媒の流量を変化させるように構成されてもよい。

そして、本開示の発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本開示の外延の範囲内において様々な変更をなし得ることはいうまでもない。更に、上記実施形態は、あくまで発明の概要の欄に記載された発明の具体的な一形態に過ぎず、発明の概要の欄に記載された発明の要素を限定するものではない。

本開示の発明は、電動車両の製造産業等において利用可能である。

１ 電動車両、２ バッテリ、３ 電力制御装置（ＰＣＵ）、４ 車載充電装置、４ｃ 充電制御装置（充電ＥＣＵ）、５ 冷媒ポンプ、６ ラジエータ、７ 当該熱交換部、８ ファン、１０ 電子制御装置（ＥＣＵ）、Ａ フロントコンパートメント、Ｆ フード、ＲＰ 冷媒通路、Ｓ フード開閉検知スイッチ、Ｔ 温度センサ。

Claims (1)

1. バッテリと、外部電源からの電力を用いて前記バッテリを充電するための車載充電装置と、前記車載充電装置に冷媒を供給して前記車載充電装置を冷却する冷却装置と、前記冷媒を冷却するためのファンとを含む電動車両において、
   前記車載充電装置および前記ファンを収容する収容部と、
   前記車載充電装置および前記ファンを覆うように前記収容部に開閉自在に設けられるフードと、
   前記バッテリが前記外部電源からの電力により充電され、かつ前記フードが開放されているときに、前記ファンを停止させると共に、前記冷媒の温度が所定温度以上であることを条件に前記冷却装置から前記車載充電装置に供給される前記冷媒の流量を前記フードが閉鎖されているときに比べて増加させる制御装置と、
   を備える電動車両。