特開 2024-175311 車両

(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】P2024175311

(43)【公開日】2024-12-18

(54)【発明の名称】車両

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/00 20060101AFI20241211BHJP

   H02J 1/14 20060101ALI20241211BHJP

   H01M 10/615 20140101ALI20241211BHJP

   H01M 10/625 20140101ALI20241211BHJP

   H01M 10/6571 20140101ALI20241211BHJP

   B60L 1/00 20060101ALI20241211BHJP

   B60L 50/60 20190101ALI20241211BHJP

   B60L 53/14 20190101ALI20241211BHJP

   B60L 58/27 20190101ALI20241211BHJP

【ＦＩ】

H02J7/00 P

H02J1/14

H01M10/615

H01M10/625

H01M10/6571

B60L1/00 L

B60L50/60

B60L53/14

B60L58/27

【審査請求】未請求

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023092997

(22)【出願日】2023-06-06

(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】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】高木 功

(72)【発明者】

【氏名】河邊 貴之

【テーマコード（参考）】

5G165

5G503

5H031

5H125

【Ｆターム（参考）】

5G165AA01

5G165BB09

5G165CA01

5G165DA06

5G165DA07

5G165EA01

5G165EA06

5G165GA04

5G165GA09

5G165HA09

5G165KA11

5G165LA03

5G503AA01

5G503BA01

5G503BB02

5G503BB03

5G503CA10

5G503CB11

5G503DA04

5G503EA05

5G503FA06

5G503GD03

5G503GD06

5H031CC09

5H031KK03

5H125AA01

5H125AC12

5H125AC24

5H125BC05

5H125BC19

5H125BC25

5H125CD09

5H125DD02

(57)【要約】

【課題】外部充電中において外部電源から供給される電力を低下させる場合に停止させる電気機器を適切に選択する。
【解決手段】ＥＣＵは、嵩上げ制御の実行中フラグがオフ状態になると（Ｓ１００にてＮＯ）、オンからオフ時の充電装置の出力値Ａを取得するステップ（Ｓ１０６）と、充電装置の出力低下フラグがオン状態であると（Ｓ１０８にてＹＥＳ）、嵩上げ値の前回値から所定値Ｃを減算した値を嵩上げ値の今回値とするステップ（Ｓ１１０）と、出力低下フラグがオフ状態であって（Ｓ１０８にてＮＯ）、充電装置の出力値の今回値から出力値Ａを減算した値が所定値Ｂよりも小さいと（Ｓ１１２にてＹＥＳ）、出力低下フラグをオン状態に設定するステップ（Ｓ１１４）と、最終的な嵩上げ値を設定するステップ（Ｓ１０４）とを含む、処理を実行する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

蓄電装置と、
前記蓄電装置の昇温に用いられる複数の電気機器と、
外部電源から前記蓄電装置と前記複数の電気機器とに供給される供給電力を制御する制御装置とを備え、
前記複数の電気機器は、車両の駆動に用いられる駆動ユニットを含み、
前記制御装置は、前記供給電力が低下される場合には、前記複数の電気機器のうちの前記駆動ユニット以外の電気機器に供給される電力を減少させる前に前記駆動ユニットに供給される電力を減少させる、車両。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、車両に関する。

【背景技術】

【0002】

外部電源を用いて車載の蓄電装置を充電する際には、蓄電装置を充電する充電電力に加えて充電に関連して空調装置などの各種電気機器を動作させるための電力が供給される場合がある。そのため、各種電気機器の動作状態等によっては、車両に供給される電力を適切に制御することが求められる。

【0003】

たとえば、国際公開第２０１１／０３０４０１号（特許文献１）には、外部充電中に空調機が間欠運転される場合に、蓄電装置が過充電になるおそれがあるときには、蓄電装置から出力される電力が増加されるように、充電装置または補機負荷が制御される車両が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】国際公開第２０１１／０３０４０１号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上述のような構成を有する車両において、たとえば、車両に供給される電力が低下する場合には、動作中の複数の電気機器に供給される電力を減少させることが求められる。そのため、複数の電気機器のうちのどの電気機器に供給される電力を減少させるかについて適切に選択することが求められる。

【0006】

本開示は、上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、外部充電中において外部電源から供給される電力が低下する場合に供給電力を減少させる電気機器を適切に選択する車両を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示のある局面に係る車両は、蓄電装置と、蓄電装置の昇温に用いられる複数の電気機器と、外部電源から蓄電装置と複数の電気機器とに供給される供給電力を制御する制御装置とを備える。複数の電気機器は、車両の駆動に用いられる駆動ユニットを含む。制御装置は、供給電力が低下される場合には、複数の電気機器のうちの駆動ユニット以外の電気機器に供給される電力を減少させる前に駆動ユニットに供給される電力を減少させる。

【0008】

このようにすると、駆動ユニット以外の電気機器に供給される電力を減少させる前に駆動ユニットに供給される電力が減少されるため、駆動ユニットへの負担を軽減することができる。そのため、駆動ユニットの耐久性の低下を抑制することができる。このようにして、外部充電中において外部電源から供給される電力を低下させる場合に供給電力を減少させる電気機器を適切に選択することができる。

【発明の効果】

【0009】

本開示によると、外部充電中において外部電源から供給される電力を低下させる場合に供給電力を減少させる電気機器を適切に選択する車両を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】車両の構成の一例を示す図である。

【図2】ＥＣＵで実行される処理の一例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】

【0011】

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

【0012】

以下では、本実施の形態に係る車両１が電気自動車である場合を一例として説明する。なお、車両１としては、プラグインハイブリッド自動車であってもよい。図１は、車両１の構成の一例を示す図である。図１に示すように、車両１は、三相交流回転電機等のＭＧ（Motor Generator）１０と、動力伝達ギア２０と、駆動輪３０と、インバータとコンバータとによって構成されるＰＣＵ（Power Control Unit）４０と、ＰＣＵ４０と蓄電装置１００との間を電気的に導通または遮断するＳＭＲ（System Main Relay）５０と、充電装置７０と蓄電装置１００との間を電気的に導通または遮断する充電リレー（以下、ＣＨＲと記載する）６０と、系統電源１６０からの電力を用いて蓄電装置１００を充電（外部充電）可能な充電装置７０と、蓄電装置１００の電圧を補機９０の動作可能な電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ８２と、電気ヒータ９１と空調装置９２とを含む補機９０と、ケーブル１７０を介して系統電源（外部電源）１６０に接続されるコネクタ１５０が取り付け可能なインレット８０と、リチウムイオン電池等の二次電池やキャパシタ等の複数の電力貯蔵要素（セル）１１０により構成される蓄電装置１００と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）３００とを備える。

【0013】

ＥＣＵ３００には、蓄電装置１００の電圧、電流および温度を取得するためのセンサ２１０，２２０，２３０が接続される。ＥＣＵ３００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３０１とメモリ３０２とを含む。ＥＣＵ３００は、各センサから受ける信号、ならびにメモリ３０２に記憶されたマップおよびプログラム等の情報に基づいて、車両１が所望の状態となるように各機器（たとえば、ＰＣＵ４０または充電装置７０）を制御する。

【0014】

ＥＣＵ３００は、各センサ２１０，２２０，２３０の検出値に基づいて、蓄電装置１００のＳＯＣ（State Of Charge）を逐次算出する機能を有する。ＳＯＣの算出方法としては、たとえば、電流値積算（クーロンカウント）による手法、または、開放電圧（ＯＣＶ：Open Circuit Voltage）の推定による手法など、種々の公知の手法を採用できる。

【0015】

たとえば、車両１が停止状態であって、インレット８０にコネクタ１５０が接続される場合には、ＥＣＵ３００は、ＣＨＲ６０をオン状態にするとともに充電装置７０を動作させて系統電源１６０からの電力を用いて蓄電装置１００を充電する。以下、このような系統電源１６０からの電力を用いた蓄電装置１００の充電を「外部充電」と記載する。

【0016】

ＥＣＵ３００は、たとえば、蓄電装置１００のＳＯＣが予め設定された（あるいは、蓄電装置１００の劣化状態に応じて設定された）上限値になるまで充電を継続し、蓄電装置１００のＳＯＣが上限値に到達すると充電を終了する。

【0017】

このように外部充電によって蓄電装置１００の充電が行なわれる場合には、効率よく蓄電装置１００の充電を行なうために、外部充電と並行して蓄電装置１００の温度を所定の温度範囲内に昇温させる暖機処理が実行される場合がある。暖機処理の方法としては、たとえば、電気ヒータ９１や空調装置９２等に電力を供給して蓄電装置１００の温度を直接的に昇温させる方法と、車両１の駆動ユニットに電力を供給して蓄電装置１００の温度を間接的に昇温させる方法とが含まれる。車両１の駆動ユニットは、ＭＧ１０とＰＣＵ４０とを含む。たとえば、蓄電装置１００が駆動ユニットに隣接して設けられる場合や駆動ユニットの冷却通路に隣接して設けられる場合には、駆動ユニットを、駆動力が発生しない状態で導通状態にすることによってＭＧ１０およびＰＣＵ４０において発生する熱を蓄電装置１００に伝達させることによって蓄電装置１００の昇温が可能となる。

【0018】

外部充電時においては外部電源から供給される電力としては、蓄電装置１００を充電するための充電電力に加えて上述した暖機処理を実行するための複数の電気機器に供給する電力とが含まれる。

【0019】

このような車両１において、たとえば、車両１に供給される電力が低下する場合には、暖機処理を実行するために動作中の複数の電気機器に供給される電力を減少させることが求められる。暖機処理を実行するために動作中の複数の電気機器に供給される電力を減少させることによって充電電力を確保して、充電時間が冗長になることを抑制することができる。しかしながら、複数の電気機器の全てを停止させる場合には、充電電力が過剰となるため、複数の電気機器のうちのどの電気機器に供給される電力を減少させるかについて適切に選択することが求められる。

【0020】

そこで、本実施の形態においては、ＥＣＵ３００が、系統電源１６０から充電装置７０を経由して供給される供給電力が低下される場合には、暖機処理を実行するための複数の電気機器のうちの駆動ユニット以外の電気器に供給される電力を減少させる前に駆動ユニットに供給される電力を減少させるものとする。

【0021】

このようにすると、駆動ユニット以外の電気機器に供給される電力を減少させる前に駆動ユニットに供給される電力が減少されるため、駆動ユニットへの負担を軽減することができる。そのため、駆動ユニットの耐久性の低下を抑制することができる。このようにして、外部充電中において系統電源１６０から充電装置７０を経由して供給される電力を低下させる場合に供給電力を減少させる電気機器を適切に選択することができる。

【0022】

以下、ＥＣＵ３００において実行される処理の一例について図２を参照しつつ説明する。図２は、ＥＣＵ３００で実行される処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートに示される一連の処理は、所定の周期毎に繰り返し実行される。

【0023】

ステップ（以下、ステップをＳと記載する）１００にて、ＥＣＵ３００は、嵩上げ制御の実行中フラグがオン状態であるか否かを判定する。ＥＣＵ３００は、暖機処理を実行するために用いられる電気機器を動作させる電力分だけ充電電力の上乗せするために充電装置７０の制御を嵩上げ制御として実行する。ＥＣＵ３００は、たとえば、蓄電装置１００の温度がしきい値以下である場合に嵩上げ制御を実行する。ＥＣＵ３００は、嵩上げ制御の実行中に実行中フラグをオン状態に設定する。ＥＣＵ３００は、蓄電装置１００の温度がしきい値を超える場合に嵩上げ制御を停止し、実行中フラグをオフ状態に設定する。実行中フラグがオン状態であると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、処理はＳ１０２に移される。実行中フラグがオフ状態であると（Ｓ１００にてＮＯ）、処理はＳ１０６に移される。

【0024】

Ｓ１０２にて、ＥＣＵ３００は、嵩上げ値を算出する。ＥＣＵ３００は、たとえば、暖機処理に用いられる複数の電気機器を動作可能な電力を嵩上げ値として算出する。暖機処理に用いられる複数の電気機器を動作可能な電力は、予め定められた値であってもよい。その後処理はＳ１０４に移される。

【0025】

Ｓ１０４にて、ＥＣＵ３００は、最終嵩上げ値を算出する。ＥＣＵ３００は、たとえば、Ｓ１０２の処理において嵩上げ値が算出された場合には、算出された嵩上げ値を最終嵩上げ値として設定する。その後処理は終了される。

【0026】

Ｓ１０６にて、ＥＣＵ３００は、嵩上げ制御の実行中フラグがオン状態からオフ状態に変更されたときの充電装置７０の出力値Ａを取得する。ＥＣＵ３００は、たとえば、嵩上げ制御の実行中において充電装置７０の出力値の履歴を記憶し、メモリ３０２に記憶させる。ＥＣＵ３００は、嵩上げ制御の実行中フラグがオン状態からオフ状態に変更されたときの時点における充電装置７０の出力値Ａをメモリ３０２から読み出すことによって出力値Ａを取得する。その後処理はＳ１０８に移される。

【0027】

Ｓ１０８にて、ＥＣＵ３００は、充電装置７０の出力低下フラグがオン状態であるか否かを判定する。出力低下フラグは、後述するＳ１１２の処理における判定結果によってオン状態とオフ状態とが切り替えられる。出力低下フラグの初期値は、オフ状態を示す値である。ＥＣＵ３００は、充電装置７０の出力が低下する状態であることが判定される場合に、出力低下フラグをオン状態に設定する。出力低下フラグがオン状態であると判定される場合（Ｓ１０８にてＹＥＳ）、処理はＳ１１０に移される。

【0028】

Ｓ１１０にて、ＥＣＵ３００は、嵩上げ値の前回値から所定値Ｃを減算した値を嵩上げ値として設定する。嵩上げ値は、駆動ユニット以外に供給される電力分の第１嵩上げ値と、駆動ユニットに供給される電力分の第２嵩上げ値との和によって示される。ＥＣＵ３００は、第１嵩上げ値と第２嵩上げ値とのうちの第２嵩上げ値を優先して所定値Ｃを減算する。ＥＣＵ３００は、第２嵩上げ値が所定値Ｃよりも小さくなる場合には、不足する分を第１嵩上げ値から減算する。その後処理はＳ１０４に移され、設定された嵩上げ値（第１嵩上げ値および第２嵩上げ値）が最終嵩上げ値として設定される。なお、出力低下フラグがオフ状態である場合（Ｓ１０８にてＮＯ）、処理はＳ１１２に移される。

【0029】

Ｓ１１２にて、ＥＣＵ３００は、充電装置７０の出力値の今回値から出力値Ａを減算した値が所定値Ｂよりも小さいか否かを判定する。所定値Ｂは、たとえば、充電装置７０の出力が低下したことを判定するための値である。充電装置７０の出力値の今回値から出力値Ａを減算した値が所定値Ｂよりも小さいと判定される場合（Ｓ１１２にてＹＥＳ）、処理はＳ１１４に移される。

【0030】

Ｓ１１４にて、ＥＣＵ３００は、出力低下フラグをオン状態に設定する。その後処理はＳ１１０に移される。なお、充電装置７０の出力の今回値から出力値Ａを減算した値が所定値Ｂ以上であると判定される場合（Ｓ１１２にてＮＯ）、処理はＳ１１６に移される。

【0031】

Ｓ１１６にて、ＥＣＵ１００は、出力低下フラグをクリア（初期値にリセット）する。その後処理はＳ１０４に移される。

【0032】

以上のような構造およびフローチャートに基づくＥＣＵ１００の動作の一例について説明する。たとえば、蓄電装置１００の温度がしきい値以下であると、蓄電装置１００の暖機処理を実行するために嵩上げ制御が実行されるとともに実行中フラグがオン状態に設定される。嵩上げ制御が実行されると、充電装置７０からは蓄電装置１００を充電するための充電電力に加えて嵩上げ電力が加算された電力が出力される。

【0033】

実行中フラグがオン状態である場合（Ｓ１００にてＹＥＳ）、上述の第１嵩上げ値と第２嵩上げ値との和が暖機処理の実行に用いられる電気機器に電力（嵩上げ値）として算出され（Ｓ１０２）、この嵩上げ値が最終的な嵩上げ値として設定される（Ｓ１０４）。

【0034】

そのため、充電装置７０から出力される電力の一部が蓄電装置１００に供給されることにより蓄電装置１００が充電される。さらに、充電装置から出力される電力の他の一部が電気ヒータ９１および空調装置９２を含む補機９０と、ＭＧ１０とＰＣＵ４０とを含む駆動ユニットとに供給される。電気ヒータ９１および空調装置９２において生じる熱や駆動ユニットにおいて生じる熱が蓄電装置１００に伝達されると、蓄電装置１００の温度が上昇する。蓄電装置１００の温度がしきい値を超えると、嵩上げ制御が停止され、実行中フラグがオフ状態に設定される。

【0035】

実行中フラグがオフ状態に設定されると（Ｓ１００にてＮＯ）、嵩上げ制御の実行中フラグがオン状態からオフ状態に設定された時点の充電装置７０の出力値Ａが取得され（Ｓ１０６）、出力低下フラグがオン状態であるか否かが判定される（Ｓ１０８）。

【0036】

嵩上げ制御が停止された後に充電装置７０の出力値が低下を開始する場合、出力低下フラグがオフ状態であると（Ｓ１０８にてＮＯ）、充電装置７０の出力値の今回値から出力値Ａを減算した値が所定値Ｂよりも小さいか否かが判定される（Ｓ１１２）。今回値から出力値Ａを減算した値が所定値Ｂ以上であると（Ｓ１１２にてＮＯ）、出力低下フラグとしてオフ状態が維持される（Ｓ１１６）。

【0037】

一方、充電装置７０の出力値の低下量が大きくなり、充電装置７０の出力値の今回値から出力値Ａを減算した値が所定値Ｂよりも小さくなると（Ｓ１１２にてＹＥＳ）、出力低下フラグがオン状態に設定される（Ｓ１１４）。そして、嵩上げ値の前回値から所定値Ｃが減算された値が嵩上げ値の今回値として算出される（Ｓ１１０）。このとき、第１嵩上げ値と第２嵩上げ値のうちの第２嵩上げ値から減算されることとなり、第１嵩上げ値としては維持される。そのため、電気ヒータ９１および空調装置９２において発生する熱量は維持され、駆動ユニットにおいて発生する熱量が低下する。また、嵩上げ値全体として減少するため、充電電力の減少が緩やかになる。

【0038】

実行中フラグがオフ状態となり、出力低下フラグがオン状態となる間は、所定値Ｃによる嵩上げ値の減算が繰り返されることになる。そのため、第２嵩上げ値がゼロになると駆動ユニットにおける熱の発生が停止し、その後第１嵩上げ値が減算され、最終的には、嵩上げ値がゼロになるまで所定値Ｃによる嵩上げ値の減算が繰り返される。嵩上げ値がゼロになることで暖機処理の実行が終了する。このように緩やかに嵩上げ分が減少されることによって充電電力が急激に増加することが抑制される。さらに、充電電力が不必要に減少することが抑制され、充電時間が伸びることが抑制される。また、第２嵩上げ値が第１嵩上げ値よりも先に減少されることで駆動ユニットの負荷が暖機処理に用いられる他の電気機器よりも先に軽減される。

【0039】

以上のようにして、本実施の形態に係る車両１によると、車両１の駆動ユニット以外の電気機器に供給される電力を減少させる前に駆動ユニットに供給される電力が減少されるため、駆動ユニットへの負担を軽減することができ、駆動ユニットの耐久性の低下を抑制することができる。したがって、外部充電中において外部電源から供給される電力を低下させる場合に停止させる電気機器を適切に選択する車両を提供することができる。

【0040】

上述の実施の形態では、充電装置７０が車両に搭載され、交流電力が車両１に供給される場合を一例として説明したが、車両１の外部の系統電源１６０に接続された充電スタンドから直流電力が直接的に蓄電装置１００に供給される構成であってもよい。この場合、たとえば、車両１と充電スタンドとが通信することによって充電スタンドの出力値を取得したり、充電スタンドに対して嵩上げ値を要求したりしてもよい。

【0041】

さらに上述の実施の形態では、第２嵩上げ値を第１嵩上げ値よりも先に減算する場合を一例として説明したが、所定値Ｃのうちの第１割合の分だけ第２嵩上げ値を減算し、残りの第２割合（＜第１割合）の分だけ第１嵩上げ値を減算してもよい。

【0042】

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0043】

１ 車両、１０ ＭＧ、２０ 動力伝達ギア、３０ 駆動輪、４０ ＰＣＵ、７０ 充電装置、８０ インレット、８２ ＤＣ／ＤＣコンバータ、９０ 補機、９１ 電気ヒータ、９２ 空調装置、１００ 蓄電装置、１５０ コネクタ、１６０ 系統電源、１７０ ケーブル、３００ ＥＣＵ、３０１ ＣＰＵ、３０２ メモリ。

【図1】

【図2】