特許 6553556 自動車

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6553556

(24)【登録日】2019年7月12日

(45)【発行日】2019年7月31日

(54)【発明の名称】自動車

(51)【国際特許分類】

   B60L 3/00 20190101AFI20190722BHJP

   B60L 50/60 20190101ALI20190722BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20190722BHJP

【ＦＩ】

   B60L3/00 N

   B60L50/60

   H02J7/00 P

   H02J7/00 Y

【請求項の数】3

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2016-155598(P2016-155598)

(22)【出願日】2016年8月8日

(65)【公開番号】特開2018-26900(P2018-26900A)

(43)【公開日】2018年2月15日

【審査請求日】2017年12月8日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000237592

【氏名又は名称】株式会社デンソーテン

(74)【代理人】

【識別番号】110000017

【氏名又は名称】特許業務法人アイテック国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】古橋 雄介

(72)【発明者】

【氏名】栗原 史好

(72)【発明者】

【氏名】岡嶋 大介

【審査官】 今井 貞雄

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−０６５７２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−１９８７３４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６０Ｌ ３／００

Ｂ６０Ｌ ５０／６０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

走行用のモータと、前記モータに電力を供給可能なバッテリと、前記バッテリを充電する充電システムと、を搭載する自動車であって、
前記充電システムに関する異常を検出したときに、該異常が走行に影響のある異常であるときには直ちに異常が生じている旨を報知し、該異常が走行に影響のない異常であるときには次のトリップ開始時に異常が生じている旨を報知する異常報知手段、
を備え、
前記走行に影響のある異常には、前記充電システムにおける通信異常と、前記充電システムにおける外部電源に接続する接続コネクタの異常と、前記コネクタが前記外部電源に接続されているか否かを判定する接続スイッチの異常の少なくとも一つが含まれ、
前記走行に影響のない異常には、前記充電システムの充電機能に関する異常が含まれる、
自動車。

【請求項2】

請求項１記載の自動車であって、
前記異常報知手段は、前記異常が走行に影響のある異常であるときには走行に影響のある異常が生じている旨を報知し、前記異常が走行に影響のない異常であるときには前記充電システムに関する異常が生じている旨を報知する手段である、
自動車。

【請求項3】

請求項１または２記載の自動車であって、
前記充電システムは、外部電源からの電力を用いて前記バッテリを充電する充電器を備える、
自動車。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、自動車に関し、詳しくは、走行用のモータに電力を供給可能なバッテリを充電する充電システムを搭載する自動車に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、この種の自動車としては、異常が生じたときには異常部位に関するメッセージを報知するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この自動車では、異常が生じたときには異常部位に応じた退避走行モードを設定して退避走行を行なうものとしている。そして、こうした異常の報知と退避走行モードの設定により、ユーザに適切な退避走行を行なわせ、交通環境への影響を低減している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１３−１６９０９９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、電気自動車において、バッテリを充電する充電システムに関する異常を走行中に検出したときに、直ちに充電システムに関する異常が生じた旨のメッセージを報知すると、運転者が異常のメッセージに対して過剰に反応する場合が生じる。一方、走行中に検出した充電システムに関する異常については運転者にメッセージを報知しないように処理することも考えられるが、充電システムに関する異常が走行に影響を与える場合には、適切な処理とは言えない。

【0005】

本発明の自動車は、走行用のモータに電力を供給するバッテリの充電システムに関する異常が生じたときに、より適切なタイミングで異常を報知することを主目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の自動車は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

【0007】

本発明の自動車は、
走行用のモータと、前記モータに電力を供給可能なバッテリと、前記バッテリを充電する充電システムと、を搭載する自動車であって、
前記充電システムに関する異常を検出したときに、該異常が走行に影響のある異常であるときには直ちに異常が生じている旨を報知し、該異常が走行に影響のない異常であるときには次のトリップ開始時に異常が生じている旨を報知する異常報知手段、
を備えることを特徴とする。

【0008】

この本発明の自動車では、バッテリを充電する充電システムに関する異常を検出したときに、この異常が走行に影響のある異常であるときには直ちに異常が生じている旨を報知する。これにより、運転者は直ちに退避走行して停車することができる。一方、その異常が走行に影響のない異常であるときには、次のトリップ開始時に異常が生じている旨を報知する。これにより、運転者は走行を開始する前に異常が生じていることを知ることができる。これらの結果、充電システムに関する異常が生じたときに、より適切なタイミングで異常を報知することができる。ここで、次のトリップ開始時には、システム停止した後にシステム起動したときが含まれる。

【0009】

こうした本発明の自動車において、前記異常報知手段は、前記異常が走行に影響のある異常であるときには走行に影響のある異常が生じている旨を報知し、前記異常が走行に影響のない異常であるときには前記充電システムに関する異常が生じている旨を報知する手段であるものとしてもよい。こうすれば、運転者に異常の種類を報知することができる。

【0010】

また、本発明の自動車において、前記充電システムは外部電源からの電力を用いて前記バッテリを充電する充電器を備え、前記走行に影響のある異常には前記充電システムにおける通信異常と前記充電システムにおける前記外部電源に接続する接続コネクタの異常との少なくとも一方が含まれ、前記走行に影響のない異常には前記充電システムの充電機能に関する異常が含まれるものとしてもよい。一般的に充電システムの接続コネクタが外部電源に接続されているときには、走行停止する制御が行なわれるが、接続コネクタに異常が生じていると、外部充電を行なっているか否かの判断を行なうことができず、走行停止する制御を行なうか否かの判断もできない。このため、接続コネクタの異常は走行に影響のある異常に区分されるのが好ましい。充電システムにおける通信異常は、接続コネクタの接続状態や異常を正しく通信できないため、走行に影響のある異常に区分されるのが好ましい。一方、充電システムの充電機能に関する異常は、バッテリの充電を行なうことができないだけで走行には影響がないため、走行に影響のない異常に区分されるのが好ましい。このように区分することにより、より適切なタイミングで充電システムに関する異常を報知することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の一実施例としての電気自動車２０の構成の概略を示す構成図である。

【図2】メイン電子制御ユニット５０により実行される異常表示処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。

【図3】別例としてのプラグインハイブリッド自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

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】

【0013】

図１は、本発明の一実施例としての電気自動車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１に示すように、モータ３０と、インバータ４０と、バッテリ４２と、メイン電子制御ユニット５０と、充電システム７０とを備える。

【0014】

モータ３０は、例えば同期発電電動機として構成されており、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４０は、モータ３０と接続されると共に電力ライン４４を介してバッテリ４２と接続されている。モータ３０は、メイン電子制御ユニット５０によって、インバータ４０の図示しない複数のスイッチング素子がスイッチング制御されることにより、回転駆動される。バッテリ４２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、上述したように、電力ライン４４を介してインバータ４０と接続されている。

【0015】

充電システム７０は、充電器７２と、充電用電子制御ユニット（図１では「充電ＥＣＵ」と表示）７６とを備える。充電器７２は、電力ライン４４に接続されており、接続コネクタ７３が自宅や充電ステーションなどの充電ポイントで家庭用電源や工業用電源などの外部電源７９に接続されているときに、外部電源７９からの電力を用いてバッテリ４２を充電するように構成されている。この充電器７２は、図示しないＡＣ／ＤＣコンバータとＤＣ／ＤＣコンバータとを備える。ＡＣ／ＤＣコンバータは、接続コネクタ７３を介して供給される外部電源７９からの交流電力を直流電力に変換する。ＤＣ／ＤＣコンバータは、ＡＣ／ＤＣコンバータからの直流電力の電圧を変換してバッテリ４２側に供給する。この充電器７２は、接続コネクタ７３が外部電源７９に接続されているときに、充電用電子制御ユニット７６によって、ＡＣ／ＤＣコンバータとＤＣ／ＤＣコンバータとが制御されることにより、外部電源７９からの電力をバッテリ４２に供給する。

【0016】

充電用電子制御ユニット７６は、図示しないがＣＰＵ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、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭ，データを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートなどを備える。充電用電子制御ユニット７６には、充電器７２に取り付けられた各種センサからの信号や、接続コネクタ７３に取り付けられて接続コネクタ７３が外部電源７９に接続されているか否かを判定する接続スイッチ７４からの接続信号などが入力ポートを介して入力されている。充電用電子制御ユニット７６からは、充電器７２のＡＣ／ＤＣコンバータやＤＣ／ＤＣコンバータへの制御信号などが出力ポートを介して出力されている。充電用電子制御ユニット７６は、メイン電子制御ユニット５０と通信をしており、メイン電子制御ユニット５０と各種情報のやりとりを行なっている。

【0017】

メイン電子制御ユニット５０は、ＣＰＵ５２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、ＣＰＵ５２の他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭ５４，データを一時的に記憶するＲＡＭ５６，データを記憶保持する不揮発性メモリとしてのＥＥＰＲＯＭ５８，入出力ポート，通信ポートなどを備える。メイン電子制御ユニット５０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。メイン電子制御ユニット５０に入力される信号としては、例えば、モータ３０の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ３０ａからのモータ３０の回転位置θｍや、モータ３０の各相に流れる電流を検出する電流センサからの相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗなどを挙げることができる。また、バッテリ４２の端子間に設置された電圧センサからのバッテリ４２の電圧Ｖｂや、バッテリ４２の出力端子に取り付けられた電流センサからのバッテリ４２の電流Ｉｂなども挙げることができる。さらに、イグニッションスイッチ６０からのイグニッション信号や、シフトレバー６１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ６２からのシフトポジションＳＰ、アクセルペダル６３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６４からのアクセル開度Ａｃｃ、ブレーキペダル６５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６６からのブレーキペダルポジションＢＰ、車速センサ６８からの車速Ｖなども挙げることができる。メイン電子制御ユニット５０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。メイン電子制御ユニット５０から出力される信号としては、例えば、インバータ４０の図示しない複数のスイッチング素子へのスイッチング制御信号や、運転席の前方のインストルパネルに取り付けられた表示装置６９への表示制御信号などを挙げることができる。メイン電子制御ユニット５０は、回転位置検出センサ３０ａからのモータ３０のロータの回転位置θｍに基づいてモータ３０の角速度ωｍや回転数Ｎｍを演算したり、電流センサからのバッテリ４２の電流Ｉｂの積算値に基づくバッテリ４２の蓄電割合ＳＯＣを演算したりしている。なお、バッテリ４２の蓄電割合ＳＯＣは、バッテリ４２の全容量に対するバッテリ４２から放電可能な電力の容量の割合である。メイン電子制御ユニット５０は、充電用電子制御ユニット７６と通信をしており、充電用電子制御ユニット７６と各種情報のやりとりを行なっている。

【0018】

こうして構成された実施例の電気自動車２０は、メイン電子制御ユニット５０により運転者の操作に基づいて駆動制御を実行することにより走行する。駆動制御は、基本的には、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸２６に要求される要求トルクＴｐ＊を設定し、設定した要求トルクＴｐ＊をモータ３０の最大許容出力Ｔｌｉｍで制限（上限ガード）してモータ３０のトルク指令Ｔｍ＊を設定し、モータ３０がトルク指令Ｔｍ＊で駆動されるようにインバータ４０の複数のスイッチング素子をスイッチング制御することにより行なわれる。

【0019】

実施例の電気自動車２０では、システム起動時の異常検出や走行中の定期的な異常検出に異常を検出したときには、表示装置６９にメッセージを表示出力する。図２は、充電システム７０に関する異常（以下、「充電系の異常」という。）が生じたときに表示装置６９にメッセージを表示出力する際にメイン電子制御ユニット５０により実行される異常表示処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、充電系の異常が検出されないときには所定時間毎（例えば１秒毎など）に繰り返し実行される。

【0020】

異常表示処理ルーチンが実行されると、メイン電子制御ユニット５０のＣＰＵ５２は、まず、充電系の異常を検出しているか否かを判定する（ステップＳ１００）。充電系の異常検出には、充電用電子制御ユニット７６による充電器７２の機能チェックや接続コネクタ７３の機能チェック、接続スイッチ７４の故障チェック、充電器７２や接続スイッチ７４との信号線の断線チェックが含まれる。また、充電系の異常検出には、メイン電子制御ユニット５０と充電用電子制御ユニット７６との通信異常も含まれる。充電系の異常だけでなく各種の異常が検出されると、異常の部位と種類に基づいて区分されて異常判定フラグが設定され、ＥＥＰＲＯＭ５８に記憶される。したがって、ステップＳ１００では、異常判定フラグにより充電系の異常が検出されているか否かを判定する処理となる。充電系の異常が検出されていないときには、異常のメッセージを表示する必要がないため、本ルーチンを終了する。

【0021】

一方、充電系の異常を検出しているときには、検出した充電系の異常が走行に影響のある異常であるか否かを判定する（ステップＳ１１０）。充電系の異常のうち走行に影響のある異常としては、接続コネクタ７３の異常や接続スイッチ７４の異常、充電用電子制御ユニット７６との通信異常などを挙げることができる。充電器７２の接続コネクタ７３が外部電源７９に接続されているときには、実施例では、走行停止する制御が行なわれるが、接続コネクタ７３に異常が生じていたり接続スイッチ７４に異常が生じていると、外部充電を行なっているか否かの判断を行なうことができず、走行停止する制御を行なうか否かの判断もできなくなってしまう。このため、実施例では、接続コネクタ７３の異常や接続スイッチ７４の異常は走行に影響のある異常に区分されている。また、メイン電子制御ユニット５０と充電用電子制御ユニット７６との通信に異常が生じると、メイン電子制御ユニット５０は接続コネクタ７３の異常や接続スイッチ７４の異常を正しく受信することができないため、接続コネクタ７３の異常や接続スイッチ７４の異常と同様に充電用電子制御ユニット７６との通信異常も走行に影響のある異常に区分されている。一方、充電系の異常のうち走行に影響のない異常としては、充電器７２の機能異常などを挙げることができる。充電器７２の機能異常は、外部電源７９からの電力を用いてバッテリ４２を充電する際に、良好に充電することができないだけで、走行には影響を及ぼさないため、実施例では走行に影響のない異常に区分されている。

【0022】

ステップＳ１１０で充電系の異常が走行に影響のある異常であると判定したときには、直ちに走行に影響のある異常が生じている旨のメッセージ、例えば「駆動系システム故障」のようなメッセージを表示装置６９に表示出力して（ステップＳ１２０）、本ルーチンを終了する。これにより、運転者は直ちに走行に影響のある異常が生じたことを知り、退避走行して停車することができる。

【0023】

ステップＳ１１０で充電系の異常が走行に影響のない異常であると判定したときには、次のトリップが開始されるのを待って（ステップＳ１３０）、充電系に異常が生じている旨のメッセージ、例えば「充電システム故障」のようなメッセージを表示装置６９に表示出力して（ステップＳ１４０）、本ルーチンを終了する。これにより、運転者は走行を開始する前に充電システム７０に異常が生じていることを知ることができる。ここで、次のトリップが開始されるタイミングとしては、次のシステム起動時の異常検出直後のタイミングを考えることができる。具体的には、システム起動時の異常検出においてチェックされるフラグに、充電系に異常が生じている旨のメッセージを表示装置６９に表示出力する制御を実行するための表示用値をセットし、次のシステム起動時の異常検出において、フラグの値を調べ、その値が表示用値のときに充電系に異常が生じている旨のメッセージを表示装置６９に表示出力することにより行なうことができる。

【0024】

以上説明した実施例の電気自動車２０では、充電系の異常が検出されたときには、充電系の異常が走行に影響のある異常であるか否かを判定する。充電系の異常が走行に影響のある異常であると判定したときには、直ちに走行に影響のある異常が生じている旨のメッセージを表示装置６９に表示出力する。これにより、運転者は直ちに走行に影響のある異常が生じたことを知り、退避走行して停車することができる。一方、充電系の異常が走行に影響のない異常であると判定したときには、次のトリップが開始されるのを待って充電系に異常が生じている旨のメッセージを表示装置６９に表示出力する。これにより、運転者は走行を開始する前に充電システム７０に異常が生じていることを知ることができ、走行中に走行に影響のない充電系の異常が表示装置６９に表示されることによって生じる不都合（例えば、運転者が異常のメッセージに対して過剰に反応する不都合）を回避することができる。これらの結果、充電系の異常が生じたときに、より適切なタイミングで異常を報知することができる。

【0025】

実施例では、モータ３０とインバータ４０とバッテリ４２と充電システム７０とを備える電気自動車２０の構成とした。しかし、図３に例示するいわゆるプラグインハイブリッド自動車１２０に示すように、モータ３０とインバータ４０とバッテリ４２とに加えて、エンジン１２２とプラネタリギヤ１２４とモータ１３０とインバータ１４０と充電システム７０とを備える構成としてもよい。ここで、プラネタリギヤ１２４のサンギヤにはモータ１３０が接続されており、キャリヤにはエンジン１２２が接続されており、リングギヤには駆動軸２６およびモータ３０が接続されている。インバータ１４０は、モータ１３０を駆動すると共にバッテリ４２と電力をやりとりする。このハイブリッド自動車１２０では、メイン電子制御ユニット５０により、エンジン１２２を運転しながらエンジン１２２からの動力とモータ３０，１３０からの動力とによって走行するハイブリッド走行（ＨＶ走行）モードで走行したり、エンジン１２２を運転せずにモータ３０からの動力によって走行する電動走行（ＥＶ走行）モードで走行したりする駆動制御が行なわれる。この構成では、充電系の異常が走行に影響のある異常である場合には、例えば「ハイブリッドシステム故障」のようなメッセージを表示装置６９に表示し、充電系の異常が走行に影響のない異常である場合には、例えば「プラグイン充電システム故障」のようなメッセージを表示装置６９に表示するものとしてもよい。

【0026】

実施例の電気自動車２０では、異常が生じた旨のメッセージを表示装置６９に表示出力するものとしたが、異常が生じた旨のメッセージを表示装置６９の表示出力と共に音声出力するものとしてもよいし、異常が生じた旨のメッセージを表示せずに音声出力するものとしても構わない。

【0027】

なお、本発明は、走行用のモータと、モータに電力を供給可能なバッテリと、バッテリを充電する充電システムとを搭載する自動車であれば、如何なる構成の自動車であっても適用可能である。

【0028】

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、モータ３０が「モータ」に相当し、バッテリ４２が「バッテリ」に相当し、充電システム７０が「充電システム」に相当し、図２の異常表示処理ルーチンを実行するメイン制御ユニット５０と表示装置６９とが「異常報知手段」に相当する。

【0029】

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。

【0030】

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】

【0031】

本発明は、自動車の製造産業などに利用可能である。

【符号の説明】

【0032】

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、３０，１３０ モータ、３０ａ 回転位置検出センサ、４０，１４０ インバータ、４２ バッテリ、４４ 電力ライン、５０ メイン電子制御ユニット、５２ ＣＰＵ、５４ ＲＯＭ、５６ ＲＡＭ、５８ ＥＥＰＲＯＭ、６０ イグニッションスイッチ、６１ シフトレバー、６２ シフトポジションセンサ、６３ アクセルペダル、６４ アクセルペダルポジションセンサ、６５ ブレーキペダル、６６ ブレーキペダルポジションセンサ、６８ 車速センサ、６９ 表示装置、７０ 充電システム、７２ 充電器、７３ 接続コネクタ、７４ 接続スイッチ、７６ 充電用電子制御ユニット、１２０ プラグインハイブリッド自動車、１２２ エンジン、１２４ プラネタリギヤ。

【図1】

【図2】

【図3】