特開 2024-172013 電動車両の制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024172013

(43)【公開日】2024-12-12

(54)【発明の名称】電動車両の制御装置

(51)【国際特許分類】

   B60L 3/00 20190101AFI20241205BHJP

   B60L 1/00 20060101ALI20241205BHJP

   B60L 53/14 20190101ALI20241205BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20241205BHJP

【ＦＩ】

B60L3/00 N

B60L1/00 L

B60L53/14

H02J7/00 302D

H02J7/00 P

H02J7/00 301B

【審査請求】未請求

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023089421

(22)【出願日】2023-05-31

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000017

【氏名又は名称】弁理士法人アイテック国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】小林 仁

【テーマコード（参考）】

5G503

5H125

【Ｆターム（参考）】

5G503AA01

5G503BA01

5G503BB01

5G503CA11

5G503DA13

5G503FA03

5G503FA06

5G503GD02

5G503GD06

5H125AA01

5H125AC12

5H125AC24

5H125BE02

5H125DD02

5H125EE23

(57)【要約】

【課題】充放電インレットに接続された充電コネクタまたは給電コネクタを介して充電または放電されるバッテリと、補機に電力を供給する補機バッテリとを含む電動車両の使い勝手を向上させる
【解決手段】本開示の電動車両の制御装置は、充放電インレットに充電コネクタまたは給電コネクタが接続された後に、補機バッテリの電圧が予め定められた閾値未満になったときに、補機電圧低下フラグがオンされた旨を不揮発性メモリに記憶させ、前記補機バッテリが過放電状態から復帰したのに応じて補機電圧低下フラグがオンされているか否かを判定し、補機電圧低下フラグがオンされているときに、ロック装置による充電コネクタまたは給電コネクタのロックを解除すると共に、補機電圧低下フラグをオフする。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

充放電インレットに接続された充電コネクタを介して車外から供給される電力により充電可能であると共に、前記充放電インレットに接続された給電コネクタを介して車外に電力を供給可能なバッテリと、前記充放電インレットに接続された前記充電コネクタまたは前記給電コネクタをロックするロック装置と、補機に電力を供給する補機バッテリとを含む電動車両の制御装置であって、
前記充放電インレットに前記充電コネクタまたは前記給電コネクタが接続された後に、前記補機バッテリの電圧が予め定められた閾値未満になったときに、補機電圧低下フラグがオンされた旨を不揮発性メモリに記憶させ、
前記補機バッテリが過放電状態から復帰したのに応じて前記補機電圧低下フラグがオンされているか否かを判定し、前記補機電圧低下フラグがオンされているときに、前記ロック装置による前記充電コネクタまたは前記給電コネクタのロックを解除すると共に、前記補機電圧低下フラグをオフする電動車両の制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、車外からの電力により充電可能であると共に、車外に電力を供給可能なバッテリと、補機に電力を供給する補機バッテリとを含む電動車両の制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、電動車両の充電リッドに接続される充電ガンを介して当該電動車両のバッテリに車外から電力を供給し、当該バッテリを充電する充電器が知られている（例えば、特許文献１参照）。この充電器は、充電ガンが充電リッドに接続されると、当該充電ガンが充電リッドから離脱しないように、充電ガンおよび充電リッドに設けられた電磁ロック機構を作動（施錠）させる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１３－１０６３６３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記従来の電動車両では、充電ガンが充電リッドに接続された状態で、当該電動車両の補機バッテリが過放電状態（バッテリ上がり）になってしまうこともあり得る。このような場合、電動車両のユーザにより補機バッテリが過放電状態から復帰させられても、充電ガンと充電リッドとのロックが維持されてしまい、ユーザによる電動車両の使用に支障をきたすおそれがある。また、充電ガンと充電リッドとのロックを解除する手動ロック解除機構等が存在していたとしても、当該手動ロック解除機構等の存在がユーザにより認識されていなければ、かかる問題が発生してしまう。

【0005】

そこで、本開示は、充放電インレットに接続された充電コネクタまたは給電コネクタを介して充電または放電されるバッテリと、補機に電力を供給する補機バッテリとを含む電動車両の使い勝手を向上させることを主目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の電動車両の制御装置は、充放電インレットに接続された充電コネクタを介して車外から供給される電力により充電可能であると共に、前記充放電インレットに接続された給電コネクタを介して車外に電力を供給可能なバッテリと、前記充放電インレットに接続された前記充電コネクタまたは前記給電コネクタをロックするロック装置と、補機に電力を供給する補機バッテリとを含む電動車両の制御装置であって、前記充放電インレットに前記充電コネクタまたは前記給電コネクタが接続された後に、前記補機バッテリの電圧が予め定められた閾値未満になったときに、補機電圧低下フラグがオンされた旨を不揮発性メモリに記憶させ、前記補機バッテリが過放電状態から復帰したのに応じて前記補機電圧低下フラグがオンされているか否かを判定し、前記補機電圧低下フラグがオンされているときに、前記ロック装置による前記充電コネクタまたは前記給電コネクタのロックを解除すると共に、前記補機電圧低下フラグをオフするものである。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本開示の制御装置を含む電動車両を示す概略構成図である。

【図2】本開示の制御装置により実行されるルーチンを示すフローチャートである。

【図3】本開示の制御装置により実行されるルーチン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】

【0008】

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。

【0009】

図１は、本開示の制御装置である充電電子制御装置（以下、「充電ＥＣＵ」という。）２００を含む電動車両２０を示す概略構成図である。同図に示す電動車両２０は、充電ＥＣＵ２００に加えて、バッテリ２１と、常開型のシステムメインリレーＳＭＲと、電力制御装置２２と、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３と、バッテリ２１よりも低電圧の補機バッテリ２４と、モータジェネレータＭＧとを含むバッテリ電気自動車（ＢＥＶ）である。ただし、電動車両２０は、バッテリ２１やモータジェネレータＭＧ等に加えて、内燃機関（エンジン）を含むプラグイン式ハイブリッド車両（ＰＨＥＶ）であってもよい。

【0010】

バッテリ２１は、例えば２００～４００Ｖの定格出力電圧を有するリチウムイオン二次電池またはニッケル水素二次電池等である。バッテリ２１の正極端子には、システムメインリレーＳＭＲの正極側リレーを介して正極側電力ラインＰＬが接続される。バッテリ２１の負極端子には、システムメインリレーＳＭＲの負極側リレーを介して負極側電力ラインＮＬが接続される。電力制御装置２２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）２２ｉ、昇圧コンバータ２２ｃ等を含み、正極側電力ラインＰＬ、負極側電力ラインＮＬおよびシステムメインリレーＳＭＲを介してバッテリ２１に接続される。

【0011】

ＤＣ／ＤＣコンバータ２３は、システムメインリレーＳＭＲと電力制御装置２２との間で正極側電力ラインＰＬおよび負極側電力ラインＮＬに接続されると共に、低電圧電力ラインを介して補機バッテリ２４および複数の補機Ａに接続される。補機バッテリ２４は、例えば１２Ｖ程度の定格出力電圧を有する鉛蓄電池等である。ＤＣ／ＤＣコンバータ２３は、正極側電力ラインＰＬ側、すなわちバッテリ２１および電力制御装置２２側の電力を目標電圧になるように降圧して補機バッテリ２４や複数の補機Ａに供給する。更に、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３は、補機バッテリ２４からの電力を昇圧して正極側電力ラインＰＬ側、すなわちバッテリ２１および電力制御装置２２側に供給することもできる

【0012】

モータジェネレータＭＧは、同期発電電動機（三相交流電動機）である。モータジェネレータＭＧのロータは、減速機およびデファレンシャルギヤを含む動力伝達機構を介して駆動輪ＤＷに連結されたドライブシャフトＤＳに連結される。モータジェネレータＭＧは、電力制御装置２２（バッテリ２１）からの電力により駆動され、ドライブシャフトＤＳに駆動トルク（駆動力）を出力する。また、モータジェネレータＭＧは、電動車両２０の制動に際してドライブシャフトＤＳに回生制動トルクを出力する。

【0013】

更に、電動車両２０は、図１に示すように、充放電インレット（レセプタクル）２５と、アクセサリーコンセント２６と、電力機器２７とを含む。充放電インレット２５は、電動車両２０の車体に設けられ、電力機器２７に接続される。充放電インレット２５には、充電スタンド等に設置された交流式の充電装置３０に充電ケーブル３１を介して接続された充電コネクタ３５や、家庭用電源（コンセント）に接続される充電ケーブル（ＥＶＳＥ）４０の充電コネクタ４５、外部給電コネクタ（ＶＰＣ）５５等が接続される。また、充放電インレット２５の周辺には、充電コネクタ３５，４５または外部給電コネクタ５５を充放電インレット２５から離脱しないようにロックする電子制御式のコネクタロック装置２８が設けられている。なお、充放電インレット２５には、充電スタンド等に設置された直流式の急速充電装置（図示省略）に充電ケーブルを介して接続された充電コネクタが接続されてもよく、コネクタロック装置２８は、当該急速充電装置の充電コネクタを充放電インレット２５から離脱しないようにロックするものであってもよい。

【0014】

アクセサリーコンセント２６は、例えば電動車両２０の車室内に設けられ、電力機器２７に接続される。電力機器２７は、ＡＣ／ＤＣコンバータおよびＤＣ／ＤＣコンバータを含み、リレーＣＨＲを介して、システムメインリレーＳＭＲと電力制御装置２２との間で正極側電力ラインＰＬおよび負極側電力ラインＮＬに接続される。リレーＣＨＲおよびシステムメインリレーＳＭＲが閉成されたときに、充放電インレット２５は、電力機器２７等を介してバッテリ２１に接続される。これにより、充放電インレット２５に充電装置３０の充電コネクタ３５または充電ケーブル４０の充電コネクタ４５が接続されたときには、充電コネクタ３５または４５を介して車外から供給される電力によりバッテリ２１を充電することが可能になる。また、充放電インレット２５に外部給電コネクタ５５が接続されたときには、外部給電コネクタ５５を介してバッテリ２１から車外に電力を供給（放電）することができる。

【0015】

電動車両２０の充電ＥＣＵ２００は、図示しないＣＰＵやＲＯＭ，ＲＡＭ、不揮発性メモリ２１０等を有するマイクロコンピュータ等を含む。充電ＥＣＵ２００は、バッテリ２１を管理する図示しないバッテリ電子制御装置（バッテリＥＣＵ）と相互に情報をやり取りする。また、充電ＥＣＵ２００は、補機バッテリ２４の電圧（端子間電圧）Ｖａを検出する電圧センサ２４ｖの検出値を取得する。更に、充電ＥＣＵ２００は、電力機器２７を制御すると共に、リレーＣＨＲを開閉制御する。また、充電ＥＣＵ２００は、充放電インレット２５に充電コネクタ３５，４５または外部給電コネクタ５５が接続されると、当該充電コネクタ３５等を充放電インレット２５に対してロックするようにコネクタロック装置２８を制御する。更に、バッテリ２１の充電等の完了に応じて電動車両２０のユーザが予め定められた車両操作を実行すると、充電ＥＣＵ２００は、充放電インレット２５に対する充電コネクタ３５等のロックを解除するようにコネクタロック装置２８を制御する。

【0016】

図２は、充電ＥＣＵ２００により実行されるルーチンを示すフローチャートである。図２のルーチンは、充放電インレット２５に充電コネクタ３５，４５または外部給電コネクタ５５が接続された後に充電ＥＣＵ２００により所定時間（微小時間）おきに実行される。より詳細には、図２のルーチンは、充放電インレット２５に接続された充電装置３０の充電コネクタ３５または充電ケーブル４０の充電コネクタ４５を介して車外から供給される電力によりバッテリ２１が充電される間、充電コネクタ３５または４５を介して車外からの電力によりバッテリ２１が充電された後、充放電インレット２５に接続された外部給電コネクタ５５を介してバッテリ２１から車外に電力が供給される間、および外部給電コネクタ５５を介してバッテリ２１から車外に電力が供給された後に、充電ＥＣＵ２００により所定時間おきに実行される。また、図２のルーチンは、電動車両２０がシステム停止されている間にも充電ＥＣＵ２００により実行される。

【0017】

図２のルーチンの実行タイミングが到来すると、充電ＥＣＵ２００は、電圧センサ２４ｖにより検出された補機バッテリ２４の電圧Ｖａを取得する（ステップＳ１００）。次いで、充電ＥＣＵ２００は、ステップＳ１００にて取得した補機バッテリ２４の電圧Ｖａが予め定められた閾値Ｖｒｅｆ未満であるか否かを判定する（ステップＳ１１０）。ステップＳ１１０にて用いられる閾値Ｖｒｅｆは、補機バッテリ２４が過放電状態、すなわち、いわゆるバッテリ上がり状態にあるか否かを判定することができるように、例えば０Ｖに近い値に予め定められる。

【0018】

補機バッテリ２４の電圧Ｖａが閾値Ｖｒｅｆ以上であると判定した場合（ステップＳ１１０：ＮＯ）、充電ＥＣＵ２００は、補機バッテリ２４が過放電状態にはないとみなして、補機電圧低下フラグＦに値０（オフ）を設定すると共に、設定した補機電圧低下フラグＦの値（＝０）を不揮発性メモリ２１０に記憶させ（ステップＳ１１５）、図２のルーチンを一旦終了させる。また、補機バッテリ２４の電圧Ｖａが閾値Ｖｒｅｆ未満であると判定した場合（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）、充電ＥＣＵ２００は、補機バッテリ２４が過放電状態にあるとみなして、補機電圧低下フラグＦに値１（オン）に設定すると共に、設定した補機電圧低下フラグＦの値（＝１）を不揮発性メモリ２１０に記憶させ（ステップＳ１２０）、図２のルーチンを一旦終了させる。

【0019】

図２のルーチンが実行される結果、充電コネクタ３５，４５または外部給電コネクタ５５が充放電インレット２５に接続されると共にコネクタロック装置２８によりロックされたまま電動車両２０が放置され、補機バッテリ２４が過放電状態（バッテリ上がり）になって電動車両２０が動作不能になったとしても、不揮発性メモリ２１０には、補機バッテリ２４の過放電に応じて補機電圧低下フラグＦがオンされた旨が記憶されることになる。ここで、補機バッテリ２４が過放電状態になった場合、それに気付いた電動車両２０のユーザは、他車の補機バッテリあるいはロードサービス等を利用して補機バッテリ２４を充電し、補機バッテリ２４を過放電状態から復帰させるであろう。ただし、補機バッテリ２４が過放電状態から復帰しても、充電コネクタ３５等がコネクタロック装置２８によりロックされたままであると、電動車両２０のユーザがコネクタロック装置２８によるロックの解除手順や覚えていなかったり、手動ロック解除機構等の存在を認識していなかったりした場合、充放電インレット２５から充電コネクタ３５等を取り外せなくなってしまい、電動車両２０が使用不能になってしまう。

【0020】

これを踏まえて、電動車両２０では、補機バッテリ２４が過放電状態になった後、当該過放電状態から復帰したのに応じて、充電ＥＣＵ２００により、図３のルーチンが実行される。すなわち、補機バッテリ２４が過放電状態から復帰すると、充電ＥＣＵ２００は、不揮発性メモリ２１０に記憶されている補機電圧低下フラグＦの値を取得する（ステップＳ２００）。続いて、充電ＥＣＵ２００は、ステップＳ１００にて取得した補機電圧低下フラグＦの値に基づいて、当該補機電圧低下フラグＦがオンされているか否か（Ｆ＝１であるか否か）を判定する（ステップＳ２１０）。

【0021】

補機電圧低下フラグＦの値が“０”であって、当該補機電圧低下フラグＦがオフされている場合（ステップＳ２１０：ＮＯ）、充電ＥＣＵ２００は、その時点で図３のルーチンを終了させる。これに対して、補機電圧低下フラグＦの値が“１”であって、当該補機電圧低下フラグＦがオンされている場合（ステップＳ２１０：ＹＥＳ）、充電ＥＣＵ２００は、充放電インレット２５に対する充電コネクタ３５等のロックを解除するようにコネクタロック装置２８を制御する（ステップＳ２２０）。更に、ステップＳ２２０において、充電ＥＣＵ２００は、補機電圧低下フラグＦに値０（オフ）を設定すると共に、設定した補機電圧低下フラグＦの値（＝０）を不揮発性メモリ２１０に記憶させ、図３のルーチンを終了させる。

【0022】

すなわち、補機電圧低下フラグＦがオンされる可能性があるのは、充電コネクタ３５，４５または外部給電コネクタ５５が充放電インレット２５に接続された後、より詳細には、充電コネクタ３５または４５を介して車外から供給される電力によりバッテリ２１が充電される間、車外からの電力によりバッテリ２１が充電された後、外部給電コネクタ５５を介してバッテリ２１から車外に電力が供給される間、またはバッテリ２１から車外に電力が供給された後である。そして、これらの場合、充電コネクタ３５等が充放電インレット２５に対してロックされたままになる可能性があるが、図３のルーチンが実行されることで、充電コネクタ３５等が充放電インレット２５に接続されてコネクタロック装置２８によりロックされたまま補機バッテリ２４が過放電状態になったとしても、その後に補機バッテリ２４が過放電状態から復帰したのに応じて、充放電インレット２５に対する充電コネクタ３５等のロックを自動的に解除することが可能になる。

【0023】

これにより、電動車両２０のユーザが、コネクタロック装置２８によるロックの解除手順や覚えていなかったり、手動ロック解除機構等の存在を認識していなかったりしたとしても、補機バッテリ２４の過放電状態からの復帰に応じて、充放電インレット２５から充電コネクタ３５等を取り外し、電動車両２０を使用することができる。この結果、充放電インレット２５に接続された充電コネクタ３５，４５または外部給電コネクタ５５を介して充電または放電されるバッテリ２１と、補機Ａに電力を供給する補機バッテリ２４とを含む電動車両２０の使い勝手をより向上させることが可能になる。なお、図３のステップＳ２２０にてコネクタロック装置２８によるロックが解除される時点では、それ以前に補機バッテリ２４が過放電になったのに応じてシステムメインリレーＳＭＲが開成されることで、バッテリ２１と充放電インレット２５との電気的接続は遮断され、充放電インレット２５に高電圧が印加されることはない。

【産業上の利用可能性】

【0024】

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。

【符号の説明】

【0025】

２０ 電動車両、２１ バッテリ、２４ 補機バッテリ、２５ 充放電インレット、２８ コネクタロック装置、３５，４５ 充電コネクタ、５５ 外部給電コネクタ、２００ 充電電子制御装置（充電ＥＣＵ）、２１０ 不揮発性メモリ。

【図1】

【図2】

【図3】