特開 2024-86325 電動車両制御装置

(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】P2024086325

(43)【公開日】2024-06-27

(54)【発明の名称】電動車両制御装置

(51)【国際特許分類】

   B60L 1/00 20060101AFI20240620BHJP

   B60L 3/00 20190101ALI20240620BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20240620BHJP

【ＦＩ】

B60L1/00 L

B60L3/00 J

H02J7/00 P

【審査請求】未請求

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022201396

(22)【出願日】2022-12-16

(71)【出願人】

【識別番号】521537852

【氏名又は名称】ダイムラー トラック エージー

(74)【代理人】

【識別番号】100176946

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 智恵

(74)【代理人】

【識別番号】110003649

【氏名又は名称】弁理士法人真田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】植竹 忠一

【テーマコード（参考）】

5G503

5H125

【Ｆターム（参考）】

5G503AA07

5G503BA01

5G503BB01

5G503DA08

5G503FA06

5H125AA01

5H125AC12

5H125BA00

5H125BB05

5H125BC25

5H125EE31

(57)【要約】

【課題】車両の被牽引時において発生する電力を適切に放電することで、電動機器等への悪影響を回避することができるようにする。
【解決手段】駆動輪６を駆動する駆動用モータ４を備えた電動車両１において、電動車両が被牽引状態にあるか否かを判断する被牽引判断部と、駆動用モータで発電した電力を制御する第１制御部１１と、駆動用モータ４で発電された電圧を変換する電圧変換部８と、電動機器２１，２２と、電動機器２１，２２を制御する第２制御部１２と、を備え、被牽引判断部が被牽引状態にあると判断したとき、第１制御部１１は、電圧変換部８及び第２制御部１２へ駆動用モータ４で生じた電力を供給し、第２制御部１２による制御によって駆動用モータ４で生じた電力を用いた電動機器２１，２２の作動を可能にする。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

駆動輪を駆動する駆動用モータを備えた電動車両において、
前記電動車両が被牽引状態にあるか否かを判断する被牽引判断部と、
前記駆動用モータで発電した電力を制御する第１制御部と、
前記駆動用モータで発電された電圧を変換する電圧変換部と、
前記電動車両に搭載された電動機器と、
前記電圧変換部で変換された電力で作動し、前記電動機器を制御する第２制御部と、を備え、
前記被牽引判断部が被牽引状態にあると判断したとき、前記第１制御部は、前記電圧変換部及び前記第２制御部へ前記駆動用モータで生じた電力を供給し、前記第２制御部による制御によって前記駆動用モータで生じた電力を用いた前記電動機器の作動を可能にする
ことを特徴とする電動車両制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電動車両が牽引された際に制御を行う電動車両制御装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

近年、環境改善などの観点から電力をエネルギ源として電動の駆動用モータを作動させて走行する電動車両が開発されている。このような電動車両には、駆動用モータに給電する走行用バッテリを外部電力により充電する一般的な電気自動車のほか、燃料電池車やシリーズ式ハイブリッド車などの発電装置を備えた車両も含まれる。
このような電動車両では、電動の駆動用モータは駆動輪からの回転力を受けると発電機として機能し、回生制動を行えるようになっている。

【0003】

このような電動車両において、バッテリの電力がなくなった電欠時や、発電装置の動力用ガス（燃料電池車の水素やシリーズ式ハイブリッド車の内燃機関用燃料）がなくなったガス欠時、また、車両の機器類などに故障が発生した車両故障時などの場合に、他車両によって牽引されることが考えられる。

【0004】

また、電動車両の駆動ユニットには、駆動用モータから駆動輪までにクラッチなどの動力遮断機構がなく、動力直結されるものが存在する。この場合、駆動輪が接地された状態で牽引されると、駆動輪からドライブシャフト、ディファレンシャル及び変速機構を介して駆動用モータへ強制的に動力が伝達されてしまう。駆動用モータが外部から強制的に駆動されると、駆動用モータや車両に搭載される電装品（電動機器）に悪影響を与えたりする虞がある。

【0005】

特許文献１には、この課題を解決すべく、ドライブシャフト端部のスプライン部と嵌合する被スプライン部を有する通常走行用ドライブフランジと、当該被スプライン部を有していない被牽引用ドライブフランジとを交換可能に構成し、電動車両の被牽引時には、停車状態で駆動輪のドライブフランジを、被牽引用ドライブフランジへ交換して、駆動輪から駆動用モータへの動力伝達を遮断できるようにした技術が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０２２－００６７７２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ところで、特許文献１に記載の発明では、被牽引用ドライブフランジを用意しこれに交換することで、電動車両が牽引される際の電動の駆動用モータや電装品といった電動機器等への悪影響を回避できるようにしているが、より簡便な手段で電動機器等への悪影響を回避できるようにしたい。

【0008】

そこで、新たな部材を追加したり交換作業を要したりすることのない手段として、車両に搭載されるＰＴＣヒータやエアコンプレッサなどの機器に電力を供給し、放電することが考えられる。しかし、電欠時などでは、ＰＴＣヒータやエアコンプレッサなどの機器の制御部が作動せず、機器に電力を供給し放電を行うことができないことが考えられる。

【0009】

本件は、係る課題に着目して創案されたもので、車両の被牽引時において発生する電力を適切に放電することで、電動機器等への悪影響を回避することができるようにした電動車両制御装置を提案することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本件は上記の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様又は適用例として実現できる。
本適用例に係る電動車両制御装置は、駆動輪を駆動する駆動用モータを備えた電動車両において、前記電動車両が被牽引状態にあるか否かを判断する被牽引判断部と、前記駆動用モータで発電した電力を制御する第１制御部と、前記駆動用モータで発電された電圧を変換する電圧変換部と、前記電動車両に搭載された電動機器と、前記電圧変換部で変換された電力で作動し、前記電動機器を制御する第２制御部と、を備え、前記被牽引判断部が被牽引状態にあると判断したとき、前記第１制御部は、前記電圧変換部及び前記第２制御部へ前記駆動用モータで生じた電力を供給し、前記第２制御部による制御によって前記駆動用モータで生じた電力を用いた前記電動機器の作動を可能にすることを特徴としている。

【0011】

本適用例によれば、電動車両が被牽引状態にあると、駆動輪が回転して駆動用モータが発電を行い電力が発生するが、このときには、第１制御部が、駆動用モータで生じた電力を、電圧変換部を介して第２制御部へ供給し、第２制御部による制御によって前記駆動用モータで生じた電力による電動機器の作動を可能にするので、第２制御部による制御によって電動機器を適宜作動させて、車両の被牽引時において発生する電力を適切に放電することができ、電動機器等への悪影響を回避することができる。

【発明の効果】

【0012】

本件によれば、車両の被牽引時において発生する電力を適切に放電することができ、電動機器等への悪影響を回避することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】実施形態に係る電動車両の駆動系及び電動車両制御装置の構成を示すブロック図である。

【図2】図１に示す電動車両制御装置による制御を説明するフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0014】

図面を参照して、本件の実施形態について説明する。この実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。本実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。また、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることができる。

【0015】

［１．電動車両の駆動系及び電動車両制御装置の構成］
図１に示すように、本実施形態に係る電動車両（以下、単に「車両」ともいう）１は、走行用バッテリ２と、このバッテリ２にインバータ３を介して接続され車両を駆動する電動の駆動用モータ（電動モータ、又は、走行用モータ、以下、単に「モータ」ともいう）４と、モータ４とディファレンシャル５を介して連結された駆動輪６とが備えられている。なお、車両１は、走行用バッテリ２を外部電力により充電する電気自動車であるが、燃料電池車やシリーズ式ハイブリッド車などの発電装置を備えた電動車両であってもよい。

【0016】

さらに、車両１は、走行用バッテリ２にコンタクタ７を介して接続されたＤＣ／ＤＣコンバータ（電圧変換部）８と、コンタクタ７及びＤＣ／ＤＣコンバータ８を通じてモータ４で発生した電力を制御する第１ＥＣＵ（第１制御部）１１と、ＤＣ／ＤＣコンバータ８に接続され、車載の電動機器類を制御する第２ＥＣＵ（第２制御部）１２と、を備えている。なお、ＥＣＵ（Electric Vehicle-Electronic Control Unit）１１，１２は、プロセッサ（例えば、CPU（Central Processing Unit），MPU（Micro Processing Unit）などのマイクロプロセッサ）やメモリ（例えば、ROM（Read Only Memory），RAM（Random Access Memory）等）を含んで構成される。

【0017】

なお、走行用バッテリ２には、モータ４の大出力を確保するために、３００Ｖ以上の比較的高電圧のものが適用される。例えば電力車両１の回生制動時に発電機として機能するモータ４で発電する電力もこれと同電圧のものである。

【0018】

車両１には、種々の電動機器類が装備され、比較的大きな電力を要する電動機器（以下、「高電圧機器」ともいう）としては、エアコン（特に、そのコンプレッサ）２１やＰＴＣヒータ２２等が装備され、これらの大電力消費の電動機器は、走行用バッテリ２の電圧（＝モータ４の発電時の電圧）のまま（３００Ｖ以上の比較的高電圧のまま）電力を受ける仕様になっている。

【0019】

一方、車両１に装備された一般的な電動機器類（以下、「低電圧機器」ともいう）は、例えば１２Ｖや２４Ｖといった比較的低電圧で作動する仕様になっている。第１ＥＣＵ１１や第２ＥＣＵ１２等のコントローラ類も比較的低電圧で作動する。ＤＣ／ＤＣコンバータ８は、走行用バッテリ２等の高電圧の電圧を、低電圧で作動する機器の適正電圧まで降下させるので、走行用バッテリ２等の高電圧電源を用いて低電圧機器を作動させることができる。なお、図１では、低電圧機器としては、第１ＥＣＵ１１，第２ＥＣＵ１２のみを例示するが、ＤＣ／ＤＣコンバータ８で降圧された電力はその他種々の低電圧機器に供給される。

【0020】

ところで、バッテリ２の電力がなくなった電欠時や、発電装置の動力用ガスがなくなったガス欠時、また、車両の機器類などに故障が発生した車両故障時には、本車両１が他車両によって牽引されることが考えられる。

【0021】

電動モータは駆動輪が接地された状態で牽引されると、駆動輪６からドライブシャフトやディファレンシャル５等を介してモータ４へ強制的に動力が伝達され、モータ４が回転駆動されて発電が行われる。この発生した電力を消費できないと、モータ４に損傷を与えたり車両に搭載される電装品（電動機器）に悪影響を与えたりする虞がある。

【0022】

特に、例えば電欠時等の牽引の際には、走行用バッテリ２の電力を使えないので、ＤＣ／ＤＣコンバータ８も作動せず、低電圧機器の一つである第２ＥＣＵ１２にも電力を供給できない。このため、第２ＥＣＵ１２による電動機器類の制御を行えず、モータ４で発生した電力を適切に消費することができない。

【0023】

そこで、本装置では、第１ＥＣＵ１１を内部に小容量キャパシタが内蔵された構成として、電源オフ時にも作動可能としており、第１ＥＣＵ１１は、車両１が牽引されている状態（被牽引状態）にあるか否かを判断する機能（被牽引判断部）を備え、被牽引判断部が被牽引状態にあると判断したとき、モータ４で生じた電力を、ＤＣ／ＤＣコンバータ８、及びＤＣ／ＤＣコンバータ８を通じて第２ＥＣＵ１２へ供給するように制御する。これにより、第２ＥＣＵ１２による制御によって、モータ４で生じた電力を用いた電動機器の作動を行うことが可能となる。

【0024】

なお、車両１には、モータ４の回転数Ｎ（回転速度）を検出する回転数センサ（図示略）とバッテリ２の端子電圧Ｖを検出する電圧センサ（図示略）とが装備され、第１ＥＣＵ１１は、これらの情報が入力されるようになっており、被牽引状態の判定は、モータ４の回転数Ｎ及びバッテリ２の端子電圧Ｖに基づいて行い、モータ４の回転数Ｎが所定値Ｎ１以上となって且つバッテリ２の端子電圧Ｖが所定電圧Ｖ１以上になったら、被牽引状態と判定する。

【0025】

牽引時に例えば駆動輪の回転速度が速いほど、モータ４で発電される単位時間当たりの電力が大きくなり、これに応じてバッテリ２の端子電圧Ｖも大きくなる。この場合、発生した電力をより多く消費しなければならない。本装置では、バッテリ２の端子電圧Ｖに応じて、モータ４で発生した電力の消費対象を段階的に増大させている。

【0026】

つまり、端子電圧ＶがＶ１以上になったら、ＤＣ／ＤＣコンバータ８が作動して、第１ＥＣＵ１１，第２ＥＣＵ１２やその他種々の低電圧機器に降圧された電力が供給される。
そして、端子電圧ＶがＶ１よりも大きいＶ２以上になったら、第２ＥＣＵ１２の制御によって、比較的放電量の大きいヒータ２２及びエアコン２１（これらを「放電器群Ａ」とする）を作動させる。
さらに、端子電圧ＶがＶ２よりも大きいＶ３以上になったら、第２ＥＣＵ１２の制御によって、ヒータ２２及びエアコン２１（放電器群Ａ）を作動させるのに加えて、インバータ３を三相短絡させる放電（放電器群Ａに三相短絡を加えたものを「放電器群Ｂ」とする）を実施する。

【0027】

［２．作用及び効果］
本実施形態に電動車両制御装置は、上記のように構成されているので、例えば、図２に示すフローチャートのように制御を行うことができる。なお、図２のフローは、第１ＥＣＵ１１及び第２ＥＣＵ１２を通じて車両のキーオフ時に所定の制御周期で繰り返して実行される。

【0028】

まず、モータ４の回転数Ｎ及びバッテリ２の端子電圧Ｖを読み込む（ステップＳ１０）。そして、モータ４の回転数Ｎが所定値Ｎ１以上か否かを判断し（ステップＳ２０）、回転数Ｎが所定値Ｎ１以上でなければまだ牽引は開始されていないものとしてコンタクタをオフの状態にして（ステップＳ９０、コンタクタオフ）、リターンする。回転数Ｎが所定値Ｎ１以上であれば、バッテリ２の端子電圧Ｖが所定電圧Ｖ１以上か否かを判断し（ステップＳ３０）、端子電圧Ｖが所定電圧Ｖ１でなければ牽引が開始されてもモータ４による発電は僅かであり放電処理は不要と判断してコンタクタをオフの状態にして（ステップＳ９０、コンタクタオフ）、リターンする。

【0029】

モータ４の回転数Ｎが所定値Ｎ１以上で且つバッテリ２の端子電圧Ｖが所定電圧Ｖ１以上であれば、コンタクタをオンにしてＤＣ／ＤＣコンバータ８を作動させ、第２ＥＣＵ１２の電源を確保する（ステップＳ４０、コントローラ電源確保）。これにより、第２ＥＣＵ１２のみならず、第２ＥＣＵ１２で制御される低電圧機器類の作動も可能になる。

【0030】

次に、バッテリ２の端子電圧ＶがＶ１よりも大きいＶ２以上になったか否かを判断する（ステップＳ５０）。低電圧機器類の作動では放電量も僅かなので、モータ４の発電電力を消費しきれず、バッテリ２の端子電圧Ｖが上昇する場合があり、バッテリ２の端子電圧ＶがＶ２以上に上昇したか否かを判断する（ステップＳ５０）。バッテリ２の端子電圧ＶがＶ２以上に上昇したら、第２ＥＣＵ１２の制御によって、ヒータ２２及びエアコン２１（放電器群Ａ）を作動させる（ステップＳ６０）。バッテリ２の端子電圧ＶがＶ２以上にならなければ、ヒータ２２，エアコン２１の停止及びインバータ３を三相短絡の停止を保持してリターンする。

【0031】

牽引速度によっては、モータ４の発電電力が増大し、放電器群Ａではモータ４の発電電力を消費しきれず、バッテリ２の端子電圧Ｖが上昇する場合があり、バッテリ２の端子電圧ＶがＶ３以上に上昇したか否かを判断する（ステップＳ７０）。バッテリ２の端子電圧ＶがＶ３以上に上昇しなければリターンし、バッテリ２の端子電圧ＶがＶ３以上に上昇したら、第２ＥＣＵ１２の制御によって、ヒータ２２及びエアコン２１を作動させ且つインバータ３を三相短絡させる（ステップＳ８０，放電器群Ｂの作動）。

【0032】

放電器群Ｂの作動でモータ４の発電電力を十分に放電できれば、バッテリ２の端子電圧ＶがＶ３未満に下がるので、インバータ３の三相短絡を停止して放電器群Ａの作動とし、バッテリ２の端子電圧ＶがＶ２未満に下がれば、放電器群Ａの作動も停止する。

【0033】

このようにして、車両１の牽引時には、第２ＥＣＵ１２の電源が確保され、モータ４の発電状態に応じて放電器群Ａや放電器群Ｂを作動させることができるので、車両１の被牽引時において発生する電力を適切に放電することができモータ４で発電される電力による電動機器等への悪影響を回避することができる。
また、バッテリ２の端子電圧ＶがＶ３以上という特定な条件下のみで、インバータ３の三相短絡を実施するので、三相短絡によるインバータ３への影響も軽減することができる。

【0034】

［５．その他］
以上、実施形態を説明したが、本件の発明は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、かかる実施形態を適宜変更して実施することが可能である。
例えば、放電対象の例として、放電器群Ａ（ヒータ２２及びエアコン２１の作動），放電器群Ｂ（ヒータ２２及びエアコン２１の作動及びインバータ３を三相短絡）を挙げたが、これは一例であり、これに限定されるものではない。

【符号の説明】

【0035】

１ 電動車両
２ バッテリ
３ インバータ
４ 駆動用モータ（走行用モータ、モータ）
５ ディファレンシャル
６ 駆動輪
７ コンタクタ
８ ＤＣ／ＤＣコンバータ（電圧変換部）
１１ 第１ＥＣＵ（第１制御部）
１２ 第２ＥＣＵ（第２制御部）
２１ エアコン（コンプレッサ）
２２ ＰＴＣヒータ

【図1】

【図2】