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(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】
(24)【登録日】2025-02-10
(45)【発行日】2025-02-19
(54)【発明の名称】電動車両の制御システム
(51)【国際特許分類】
   B60L 58/14 20190101AFI20250212BHJP
   B60L 50/60 20190101ALI20250212BHJP
   B60L 1/00 20060101ALI20250212BHJP
   B60L 3/00 20190101ALI20250212BHJP
   H02J 7/00 20060101ALI20250212BHJP
   B60R 16/04 20060101ALI20250212BHJP
【FI】
B60L58/14
B60L50/60
B60L1/00 L
B60L3/00 S
H02J7/00 P
H02J7/00 303C
B60R16/04 S
【請求項の数】 4
(21)【出願番号】P 2022031370
(22)【出願日】2022-03-02
(65)【公開番号】P2023127603
(43)【公開日】2023-09-14
【審査請求日】2024-02-29
(73)【特許権者】
【識別番号】000006286
【氏名又は名称】三菱自動車工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002424
【氏名又は名称】ケー・ティー・アンド・エス弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】内田 裕也
【審査官】武内 大志
(56)【参考文献】
【文献】特開2016-52189(JP,A)
【文献】特開2016-52869(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
B60L 1/00-3/12
B60L 7/00-13/00
B60L 15/00-58/40
H02J 7/00
B60R 16/04
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
車両の走行に用いる回転電機に電力を供給する第1電池と、
前記第1電池から充電を受ける第2電池と、
前記第1電池と、前記第2電池と、を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記第1電池が第1充電状態以上の場合に、前記第1電池の電力によって前記第2電池を充電し前記第2電池が第2充電状態以上を維持する第1充電制御を実行し、
前記第1電池が前記第1充電状態未満の場合に、前記第1電池の充電状態を維持する第2充電制御を実行し、
前記第2電池が第2充電状態よりも小さい第3充電状態未満となった場合に、
前記第1電池が前記第1充電状態未満の場合であっても、前記第2電池を充電する第3充電制御を実行する、
電動車両の制御システム。
【請求項2】
前記車両の起動を促す情報を報知する報知手段をさらに備え、
前記制御装置は、前記第2電池が前記第2充電状態未満となった場合に、前記報知手段を作動する、
請求項1に記載の電動車両の制御システム。
【請求項3】
前記制御装置は、前記第2電池が前記第2充電状態となるまで前記第3充電制御を実行する、
請求項1または2に記載の電動車両の制御システム。
【請求項4】
待機電力を消費する電装部品をさらに備え、
前記第2電池は、前記電装部品に前記待機電力を供給し、
前記第2電池が前記第2充電状態よりも小さい第3充電状態未満であり、かつ、前記第1電池が前記第1充電状態よりも小さい第4充電状態未満である場合、
前記待機電力を減少させる、
請求項1からのいずれか1項に記載の電動車両の制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、電動車両の制御システムに関する。
【背景技術】
【0002】
ハイブリッド自動車やバッテリEVなどの自動車には、車両を走行させるモータに電力を供給する駆動用電池と、車載された電気機器に電力を供給する補機電池と、が搭載される(例えば、特許文献1参照)。特許文献1は、補機電池の電圧が低下すると駆動用電池の電力を用いて充電する電動車両の制御システムを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開2021-83157号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
このような電動車両の制御システムでは、主に駆動用電池の機能を果たす第1電池の充電状態がゼロになる電欠を抑制しつつ主に補機電池の機能を果たす第2電池を充電することが好ましい。特許文献1は、この点について開示していない。
【0005】
本開示の課題は、第1電池の電欠を抑制しつつ第2電池の充電を実行できる車両の制御システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示に係る電動車両の制御システムは、車両の走行に用いる回転電機に電力を供給する第1電池と、前記第1電池から充電を受ける第2電池と、前記第1電池と、前記第2電池と、を制御する制御装置と、を備える。前記制御装置は、前記第1電池が第1充電状態以上の場合に、前記第1電池の電力によって前記第2電池を充電し前記第2電池が第2充電状態以上を維持する第1充電制御を実行し、前記第1電池が第1充電状態未満の場合に、前記第1電池の充電状態を維持する第2充電制御を実行し、前記第2電池が第2充電状態よりも小さい第3充電状態未満となった場合に、前記第1電池が前記第1充電状態未満の場合であっても、前記第2電池を充電する第3充電制御を実行する。
【0007】
この電動車両の制御システムによれば、第1電池と第2電池の充電状態に応じて第1充電制御と、第2充電制御と、を実行するため、第1電池の電欠を抑制しつつ、第2電池の充電を実行できる。
【発明の効果】
【0008】
本開示によれば、第1電池の電欠を抑制しつつ第2電池の充電を実行できる車両の制御システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
図1】本開示の実施形態による電動車両のシステム図。
図2】本開示の実施形態による制御装置の制御手順を示すフローチャート。
図3】本開示の実施形態による駆動用電池と補機電池の充電状態の変化を示す図。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下明細書において、車両の前後方向をQと図面に記し、前方をFと記す。また、車両の車幅方向をPと図面に記し、車両の後方からみて右側をRと記す。
【0011】
図1に示すように、電動車両Cの制御システム1は、内燃機関(ENG)2と、発電機(GEN)4と、フロントモータ(回転電機の一例:FrM)6と、駆動用電池(BT:第1電池の一例)10と、トランスアクスル16と、インバータ18と、制御装置(HVECU)20と、イグニッションスイッチ(IG)22と、DC-DCコンバータ(DCDC)24と、電装部品26と、補機電池(第2電池の一例)28と、充電器30と、ユーザ端末32と、を備える。本実施形態の電動車両の制御システム1は、フロントモータ6がトランスアクスル16を介して前輪12の前輪駆動軸12aを駆動するプラグインハイブリッド車両の制御システム1である。
【0012】
インバータ18は、発電機4を制御する発電機制御装置(GCU)4aと、フロントモータ制御装置(FrMCU)6aと、を有する。フロントモータ制御装置6aは、制御装置20から信号を取得し、フロントモータ6が所望の運転状態となるようにフロントモータ6の回生と力行を制御する。
【0013】
内燃機関2は、トランスアクスル16を介して発電機4を駆動する。内燃機関2は、燃料タンクから供給される燃料を燃焼させることで発電機4を駆動する。本実施形態のトランスアクスル16は、クラッチ16aを有する。クラッチ16aは、内燃機関2とフロントモータ6との間および内燃機関2と前輪駆動軸12aとの間で動力を伝達および遮断する。内燃機関2は、トランスアクスル16のクラッチ16aを介して前輪駆動軸12aに接続され、前輪駆動軸12aを駆動する。
【0014】
発電機4は、内燃機関2と接続され、内燃機関2によって駆動されることにより発電する。発電機4によって発電された電力は、駆動用電池10を充電可能であるとともに、インバータ18を介して各モータに供給可能である。発電機4は、インバータ18に設けられた発電機制御装置4aによって制御される。発電機制御装置4aは、制御装置20と電気的に接続され、制御装置20からの信号を取得し、発電機4が所望の運転状態となるように発電と力行を制御する。
【0015】
駆動用電池10は、各モータおよび発電機4に電力を出力するとともに、フロントモータ6および発電機4が発生した電力が入力される。本実施形態の駆動用電池10は、リチウムイオン電池等の二次電池で構成され、複数の電池セルをまとめて構成された図示しない電池モジュールを有する。駆動用電池10は、車両を走行させるフロントモータ6に電力を供給する。さらに駆動用電池10は、DC-DCコンバータ24を介して補機電池28を充電する。
【0016】
駆動用電池10は、電池モニタリングユニット(BMU)10aを有する。電池モニタリングユニット10aは、駆動用電池10の充電状態の一例として電池モジュールの充電率(State Of Charge、以下、SOC1と記す)を演算する。制御装置20は、充電率SOC1を電池モジュールの電圧Bvに基づいて演算してもよい。そのほか電池モニタリングユニット10aは、電池モジュールの劣化状態(State Of Health 以下 SOH)、および電池温度Btmpの検出を行ってもよい。電池モニタリングユニット10aは、駆動用電池10の電圧Bv、充電率SOC1、劣化状態SOH、および電池温度Btmpを取得し、制御装置20に送信する。駆動用電池10のターミナル端子10bには、インバータ18を介してフロントモータ6および発電機4に接続される高電圧ケーブル、およびDC-DCコンバータ24に繋がる高電圧ケーブルが接続される。
【0017】
制御装置20は、電動車両Cの走行や発電に関する制御に加えて、少なくとも駆動用電池10と、DC-DCコンバータ24と、補機電池28と、を制御する。本実施形態では制御装置20は、電動車両Cの速度V、充電率SOC1、およびアクセル開度Thなどの情報に基づいて、クラッチ16aを制御することによって、シリーズ走行モード、パラレル走行モード、およびEV走行モードの中から、いずれかにひとつの走行モードに切り替える。
【0018】
制御装置20は、実際には、演算装置と、メモリと、入出力バッファ等と、を含むマイクロコンピュータによって構成される。制御装置20は、各センサおよび各種装置からの信号、ならびにメモリに格納されたマップおよびプログラムに基づいて、電動車両の制御システム1が、所望の運転状態となるように各装置を制御する。
【0019】
制御装置20は、電動車両Cのユーザによってイグニッションスイッチ22がオンされることによって起動し、各装置の制御を開始する。しかし、制御装置20は、イグニッションスイッチ22がオフの期間も、電池モニタリングユニット10aから駆動用電池10の充電率SOC1を取得する。さらに制御装置20は、補機電池28の充電状態の一例として補機電池28の充電率SOC2を取得する。本実施形態では制御装置20は、補機電池28の電圧Sbを取得し、電圧Sbに基づいて補機電池28の充電率SOC2を演算する。
【0020】
制御装置20は、補機電池28の充電率SOC2が低下した場合、DC-DCコンバータ24を起動し、駆動用電池10からDC-DCコンバータ24を介して補機電池28を充電する、第1充電制御と、第2充電制御と、第3充電制御と、を実行する。
【0021】
具体的には、制御装置20は、駆動用電池10の充電率SOC1が第1所定充電率Mb1(第1充電状態の一例)以上の場合に第1充電制御を実行する。図3のAからBおよびBからCの矢印に示すように、第1充電制御は、補機電池28の電圧が第1所定電圧Sb1(第2充電状態の一例)未満に低下した場合に、第1所定電圧Sb1以上の電圧まで駆動用電池10の電力によって補機電池28を充電する制御である。
【0022】
また、制御装置20は、駆動用電池10の充電率SOC1が第1所定充電率Mb1未満の場合に第2充電制御を実行する。図3のDからIまでに示すように、第2充電制御は、補機電池28の電圧が第1所定電圧Sb1未満に低下した場合に、駆動用電池10の電欠を防止するように、充電率SOC1を維持する制御である。第2充電制御には、第3充電制御が含まれる。図3のFからGに示すように、第3充電制御は、駆動用電池10の充電率SOC1が第2所定充電率Mb2(第4充電状態の一例)以上の場合、かつ補機電池28の電圧Sbが第2所定電圧Sb2(第3充電状態の一例)未満となった場合に、駆動用電池10の電力によって補機電池28を充電する制御である。
【0023】
DC-DCコンバータ24は、発電機4、または駆動用電池10から供給される直流電流を、電装部品26で使用可能な電圧まで降圧する装置である。電装部品26は、フロントモータ6よりも低い電圧で駆動可能な部品である。本実施形態では、電装部品26は、電動車両Cのイグニッションスイッチ22をオンにし、電動車両Cの起動を促す情報をユーザ端末32に送信する通信装置(報知手段の一例)を含む。ユーザ端末32は、ユーザの所有するスマートフォン、タブレット、パーソナルコンピュータなどの端末である。そのほか、電装部品26は、例えば低圧電源(例えば12V電源)によって駆動可能な、車室内のオーディオ等の装置、内燃機関2やフロントモータ6を冷却する冷却装置などの装置である。電装部品26は、制御装置20を含む電動車両Cに搭載される各種制御装置であってもよい。
【0024】
このような電装部品26は、イグニッションスイッチ22がオフの間に消費する電力である待機電力が必要なものもある。このような待機電力(または暗電流)は、補機電池28から供給される。このため、補機電池28は、イグニッションスイッチ22がオフの間も待機電力分を放電する。
【0025】
補機電池28は、DC-DCコンバータ24によって変換された電力を蓄電する装置である。本実施形態では、電装部品26で使用可能な電圧(例えば12Vから14V)の電力を蓄電するバッテリである。補機電池28は、DC-DCコンバータ24を介して駆動用電池10から充電を受ける。補機電池28には、図示しない電圧センサが設けられ、制御装置20によって電圧が監視される。
【0026】
充電器30は、駆動用電池10を、外部電源を用いて充電する装置である。充電器30は、充電ガン30aが接続可能なプラグ30bを有し、電動車両Cのユーザがプラグ30bに充電ガン30aを差し込むと、駆動用電池10の充電を開始する。
【0027】
次に、図2のフローチャートと図3を対応させながら、本実施形態の制御装置20の制御手順について説明する。なお、制御装置20は、イグニッションスイッチ22がオフの間に所定時間毎に制御装置20を起動させて制御手順を開始する。
【0028】
ステップS1では、制御装置20は、駆動用電池10の充電率SOC1と、補機電池28の電圧Sbを取得する。制御装置20は、駆動用電池10の充電率SOC1と、補機電池28の電圧Sbを取得すると、ステップS2に処理を進める。ステップS2では、制御装置20は、補機電池28の電圧Sbが第1所定電圧Sb1未満か否か判断する。第1所定電圧Sb1は、例えば、電装部品26の待機電力分を補える値(例えば10Vから12Vの間の値など)であればよい。
【0029】
制御装置20は、ステップS2において補機電池28の電圧Sbが第1所定電圧Sb1未満と判断した場合(ステップS2 YES)、ステップS3に処理を進める。ステップS3では、制御装置20は、駆動用電池10の充電率SOC1が第1所定充電率Mb1未満か否か判断する。第1所定充電率Mb1は、電動車両Cを起動させて走行可能な程度の充電率SOC1(例えば40%など)であればよい。
【0030】
ステップS3で、制御装置20が駆動用電池10の充電率SOC1が第1所定充電率Mb1未満であると判断した場合(ステップS3 YES)、制御装置20は、ステップS4に処理を進める。ステップS3で、制御装置20が駆動用電池10の充電率SOC1が第1所定充電率Mb1以上であると判断した場合(ステップS3 NO)、制御装置20は、ステップS12に処理を進める。ステップS4では、制御装置20は、第2充電制御を開始し、ユーザに警告を発信する。図3に示すように、第2充電制御の開始は、図3のDからである。ステップS4では制御装置20は、第2充電制御を開始し、通信装置を作動させて、ユーザ端末32に充電を促す情報を報知する。充電を促す情報は、例えば電動車両Cのような外部充電が可能なプラグインハイブリッド自動車であればイグニッションスイッチ22をオンして走行させること、充電ガン30aをプラグ30bに差し込み充電をすること、または内燃機関2を始動させて発電機4によって発電をすること、を含む。制御装置20は、ユーザ端末32に情報を報知すると、ステップS5に処理を進める。
【0031】
ステップS5では、制御装置20は、ユーザ端末32からの情報を取得する。ユーザ端末32からの情報は、充電を促す情報に対して、許可する情報、または許可しない(否認する)情報である。制御装置20は、許可しないとの情報を取得した場合、または一定時間、ユーザ端末32から情報が送信されてきていないと判断した場合、ステップS6に処理を進める。制御装置20は、許可するとの情報を取得した場合、または一定時間、ユーザ端末32から情報が送信されてきていると判断した場合、ステップS12に処理を進める。ステップS12では、第1充電制御を行う。前述したように、第1充電制御は、補機電池28の電圧が第1所定電圧Sb1(第2充電状態の一例)未満に低下した場合に、第1所定電圧Sb1以上の電圧まで駆動用電池10の電力によって補機電池28を充電する制御である。制御装置20は、第1充電制御を行うと、ステップS2に処理を戻す。
【0032】
ステップS6では、制御装置20は、補機電池28の下限電圧Sbmを下方に更新しながら、補機電池28の電圧の監視を継続する。下限電圧Sbmは、この値になると再度制御装置20および通信装置を起動させて、ユーザ端末32に充電を促す情報を送信する電圧値である。制御装置20は、下限電圧Sbmを下方に更新すると、ステップS7に処理を進める。なお、ステップS4からステップS7の処理は、図3のDからEを経由してFの矢印、または、GからHの矢印の部分に相当する。
【0033】
ステップS7では、制御装置20は、補機電池28の電圧Sbが第2所定電圧Sb2未満か否か判断する。第2所定電圧Sb2は、第1所定電圧Sb1より小さい電圧値である。第2所定電圧Sb2は、補機電池28がこれ以上放電した場合、制御装置20の起動ができなくなる電圧値である。制御装置20は、ステップS7で、補機電池28の電圧Sbが第2所定電圧Sb2未満であると判断した場合(ステップS7 YES)、ステップS8に処理を進める。ステップS7で、制御装置20が補機電池28の電圧Sbが第2所定電圧Sb2以上であると判断した場合(ステップS7 NO)、制御装置20は、ステップS4に処理を戻す。
【0034】
ステップS8では、制御装置20は、駆動用電池10の充電率SOC1が第2所定充電率Mb2未満か否か判断する。充電率SOC1が第2所定充電率Mb2未満となった場合は、電動車両Cを走行させた場合に電欠が発生するおそれがある、または内燃機関2を始動させた場合に電欠が発生するおそれがあるなど、駆動用電池10が電欠するおそれがある状態となる。
【0035】
制御装置20は、駆動用電池10の充電率SOC1が第2所定充電率Mb2未満と判断した場合(ステップS8 YES)、ステップS9に処理を進める。ステップS9では、制御装置20は、通信装置を起動してユーザ端末32に待機電力分の電力の放電を抑制する放電抑制モードに入る情報を、ユーザ端末32に報知する。制御装置20は、ユーザ端末32に放電抑制モードに入る情報を報知すると、ステップS10に処理を進める。ステップS10では、制御装置20は、放電抑制モードを実行し、ステップS11に処理を進める。ステップS11では、制御装置20は、最終的には補機電池28を駆動用電池10よりも先に電欠させて、制御手順を終了する。なお、ステップS8からステップS11までは、図3のHからIの矢印に対応する。
【0036】
制御装置20は、ステップS2において補機電池28の電圧Sbが第1所定電圧Sb1以上と判断した場合(ステップS2 NO)、補機電池28の電圧Sbが第1所定電圧Sb1未満となるまでステップS2を繰り返す。
【0037】
制御装置20は、駆動用電池10の充電率SOC1が第1所定充電率Mb1以上であると判断した場合(ステップS3 NO)、ステップS12に処理を進める。ステップS12では、制御装置20は、第1充電制御を開始する。第1充電制御では、制御装置20は、補機電池28を上限電圧Sbaまで充電する。具体的には、図3のAからBの矢印に示すように、待機電力によって補機電池28が上限電圧Sbaから第1所定電圧Sb1未満に電圧Sbが低下する。図3のBからCの矢印に示すように、このような場合であっても、駆動用電池10の充電率SOC1が第1所定充電率Mb1以上の場合、制御装置20は第1充電制御を実行し、上限電圧Sbaまで充電する。一方、図3のCからDの矢印に示すように、駆動用電池10の充電率SOC1が第1所定充電率Mb1未満の場合、第2充電制御を開始する。
【0038】
制御装置20は、ステップS5において、ユーザ端末32から充電を許可する情報を取得した場合(ステップS5 NO)、ステップS12に処理を進める。ステップS12では、制御装置20は、第1充電制御を実行する。図3のEからAの矢印に示すように、例えば本実施形態のプラグインハイブリッド自動車であれば、制御装置20はユーザ端末32からの許可を得た場合、内燃機関2を始動して発電し、駆動用電池10を充電するとともに、補機電池28を上限電圧Sbaまで充電する。このほか、制御装置20は、充電ガン30aをプラグ30bにユーザが差し込み充電すること、ユーザがイグニッションスイッチ22をオンして走行させること、など種々の方法によって第1充電制御を実行してもよい。
【0039】
制御装置20は、ステップS7において、補機電池28の電圧Sbが第2所定電圧Sb2以上であると判断した場合(ステップS7 NO)、ステップS4に処理を進める。ステップS7では、制御装置20は、補機電池28の電圧Sbが第2所定電圧Sb2未満となるまで、下限電圧Sbmを更新しながらユーザ端末32への報知を継続する。
【0040】
制御装置20は、ステップS8において、駆動用電池10の充電率SOC1が第2所定充電率Mb2以上であると判断した場合、ステップS13に処理を進め、第3充電制御を実行する。第3充電制御は、駆動用電池10の充電率SOC1が第2所定充電率Mb2以上の場合に、緊急回避的に補機電池28を充電する制御である。図3のFからGの矢印に示すように、この場合制御装置20は、第1所定電圧Sb1まで補機電池28を充電する。これによって、駆動用電池10の充電率SOC1の低下を抑制できる。
【0041】
以上説明したとおり、本開示の電動車両Cの制御システム1によれば、駆動用電池10と補機電池28の充電状態に応じて第1充電制御と、第2充電制御と、を実行するため、駆動用電池10の電欠を抑制しつつ、補機電池28の充電が実行できる。
【0042】
<他の実施形態>
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の変形例は必要に応じて任意に組合せ可能である。
【0043】
(a)上記実施形態では、プラグインハイブリッド自動車(PHEV:Plug-in Hybrid Electric Vehicle)を例に説明したが、本開示はこれに限定されるものではない。電動車両Cは、内燃機関2を搭載していないバッテリEVであってもよい。このようなバッテリEVであっても、上記実施形態におけるEVモードの制御が適用できる。このほか電動車両Cは、ハイブリッド自動車であってもよい。また、電動車両Cは駆動用電池10から外部に電力を供給する外部給電を実行してもよい。この場合、制御装置20は、外部給電による駆動用電池10の充電率SOC1の低下に合わせて、上記制御を適用してもよい。
【0044】
(b)上記実施形態では、ユーザ端末32に充電を促す情報を報知する例を用いて説明したが、本開示はこれに限定されない。充電を促す情報は、例えば、電動車両Cの計器類や、液晶画面などに表示させてもよい。
【0045】
(c)上記実施形態では、第1電池の一例として駆動用電池10、第2電池の一例として補機電池28と、を用いて説明したが、本開示はこれに限定されない。第1電池は、第2電池を充電可能な電池であればよく、第2電池は第1電池から充電を受ける電池であればよい。したがって、第1電池は、必ずしも各モータの電力を供給する駆動用電池10でなくてもよい。また、第2電池は、必ずしも電装部品26に電力を供給する補機電池28でなくてもよい。
【符号の説明】
【0046】
1:制御システム,6:フロントモータ,10:駆動用電池
20:制御装置,26:電装部品,28:補機電池
C:電動車両
Mb1 :第1所定充電率,Mb2 :第2所定充電率
SOC1:駆動用電池の充電率 SOC2:補機電池の充電率
Sb:電圧,Sb1:第1所定電圧,Sb2:第2所定電圧
図1
図2
図3