JP2013034328A - 電気自動車 - Google Patents
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Abstract
【課題】セルモータと補機バッテリとを有する他の自動車のバッテリ上がりをより良好に解消させる。
【解決手段】モータと、モータと電力のやり取りが可能な高圧バッテリ26と、複数の補機23と、複数の補機23に電力を供給可能な低圧バッテリ27と、高圧バッテリ26からの電力を降圧して複数の補機23および低圧バッテリ27側に供給するDC/DCコンバータ28と、DC/DCコンバータ28の出力端子に接続されると共にセルモータ103を有する他の自動車100の補機バッテリ102にブースターケーブル110を介して接続可能な外部端子60と含む電気自動車10において、停車中にDC/DCコンバータ28に過電流が流れた場合には、複数の補機23への電力供給が停止される。
【選択図】図2
【解決手段】モータと、モータと電力のやり取りが可能な高圧バッテリ26と、複数の補機23と、複数の補機23に電力を供給可能な低圧バッテリ27と、高圧バッテリ26からの電力を降圧して複数の補機23および低圧バッテリ27側に供給するDC/DCコンバータ28と、DC/DCコンバータ28の出力端子に接続されると共にセルモータ103を有する他の自動車100の補機バッテリ102にブースターケーブル110を介して接続可能な外部端子60と含む電気自動車10において、停車中にDC/DCコンバータ28に過電流が流れた場合には、複数の補機23への電力供給が停止される。
【選択図】図2
Description
本発明は、モータと、モータと電力のやり取りが可能な高圧バッテリとを備えた電気自動車に関する。
従来、この種の電気自動車に関する技術として、高圧バッテリと、高圧バッテリから供給される電力を交流に変換してモータを駆動するインバータと、複数の補機と、複数の補機に電力を供給可能な低圧バッテリと、高圧バッテリからの電力を降圧して複数の補機および低圧バッテリ側に供給するDC/DCコンバータと、高圧バッテリとインバータとの間の高圧ケーブル間に並列に接続されたコンデンサとを備え、コンデンサとインバータとの間の高圧ケーブルに高圧バッテリ充電用の外部電源を接続可能としたハイブリッド自動車が提案されている(例えば、特許文献1参照)。このハイブリッド自動車では、高圧バッテリにバッテリ上がりが発生した際に、外部電源(例えば、他の自動車の高圧バッテリ)を高圧ケーブルに接続して、当該外部電源からの電力により高圧バッテリを充電することができる。そして、外部電源とバッテリとの間にコンデンサを配置することで、電圧が低下した高圧バッテリに外部電源から突入電流が流れるのを抑制している。
ところで、上述のような高圧バッテリを有するハイブリッド自動車を救援車として、当該高圧バッテリに比して定格電圧が低いバッテリを有する他の自動車(被救援車)のバッテリ上がりを救援する際には、上記DC/DCコンバータにより降圧した高圧バッテリからの電力をケーブルを介して被救援車のバッテリおよびエンジン駆動用のセルモータへと供給すればよい。しかしながら、救援車での電力の使用状況によっては、救援車から被救援車に充分な電力を供給することができないことがあり、このような場合には、被救援車のセルモータを駆動することができず、バッテリ上がりを良好に解消できないおそれがある。
本発明の電気自動車は、セルモータと補機バッテリとを有する他の自動車のバッテリ上がりをより良好に解消させることを主目的とする。
本発明の電気自動車は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
本発明の電気自動車は、
モータと、該モータと電力のやり取りが可能な高圧バッテリと、複数の補機と、該複数の補機に電力を供給可能な低圧バッテリと、前記高圧バッテリからの電力を降圧して前記複数の補機および前記低圧バッテリ側に供給するDC/DCコンバータと、前記DC/DCコンバータの出力端子に接続されると共にセルモータを有する他の自動車の補機バッテリにケーブルを介して接続可能な外部端子とを含む電気自動車において、
停車中に前記DC/DCコンバータに過電流が流れた場合には、前記複数の補機への電力供給を停止する補機停止手段を備えることを特徴とする。
モータと、該モータと電力のやり取りが可能な高圧バッテリと、複数の補機と、該複数の補機に電力を供給可能な低圧バッテリと、前記高圧バッテリからの電力を降圧して前記複数の補機および前記低圧バッテリ側に供給するDC/DCコンバータと、前記DC/DCコンバータの出力端子に接続されると共にセルモータを有する他の自動車の補機バッテリにケーブルを介して接続可能な外部端子とを含む電気自動車において、
停車中に前記DC/DCコンバータに過電流が流れた場合には、前記複数の補機への電力供給を停止する補機停止手段を備えることを特徴とする。
本発明の電気自動車は、高圧バッテリからの電力を降圧して複数の補機および低圧バッテリ側に供給するDC/DCコンバータを備える。かかるDC/DCコンバータには、多くの補機が同時に使用された際に過電流が流れることがあるが、停車中に多くの補機が同時に使用される可能性は極めて低い。従って、停車中にDC/DCコンバータに過電流が流れた場合には、補機バッテリのバッテリ上がりが生じた他の自動車(被救援車)のセルモータを駆動すべく、DC/DCコンバータなどを介して高圧バッテリから被救援車の補機バッテリおよびセルモータへと電力が供給されている可能性が高い。これを踏まえて、この電気自動車では、停車中にDC/DCコンバータに過電流が流れた場合、他の自動車のバッテリ上がりを救援中であるとみなして、複数の補機への電力供給が停止される。これにより、DC/DCコンバータなどを介して高圧バッテリから他の自動車の補機バッテリおよびセルモータへと充分な電力を供給することが可能となり、当該セルモータを速やかに駆動して被救援車である他の自動車のバッテリ上がりをより良好に解消させることができる。
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。
図1は、本発明の実施例に係る電気自動車10の概略構成図である。実施例の電気自動車10は、図示するように、駆動輪30a,30bにデファレンシャルギヤ31を介して連結された駆動軸32に動力を入出力可能なモータ22と、モータ22を駆動するインバータ24と、インバータ24および高圧電力ライン33を介してモータ22と電力のやり取りが可能な高圧バッテリ26と、インバータ24と高圧バッテリ26との接続および接続の解除を実行するシステムメインリレーSMRと、低圧電力ライン34を介して複数の補機23に電力を供給可能な低圧バッテリ27と、高圧電力ライン33と低圧電力ライン34とに接続されて高圧電力ライン33からの電力を降圧して低圧電力ライン34へ出力可能なDC/DCコンバータ28と、車両全体をコントロールするメイン電子制御ユニット(以下、「メインECU」という)40とを備える。
高圧電力機器としてのモータ22は、電動機として機能すると共に発電機としても機能する周知の同期発電電動機として構成されている。インバータ24は、複数のスイッチング素子により構成されており、高圧バッテリ26から供給される直流電流を擬似的な三相交流電流に変換してモータ22に供給する。高圧バッテリ26は、実施例では、例えば、定格出力電圧が200〜300Vのニッケル水素二次電池またはリチウムイオン二次電池として構成されており、メインECU40によって管理されている。
低圧バッテリ27は、実施例では、定格出力電圧が12Vの鉛蓄電池として構成されており、低圧電力ライン34を介して複数の補機23と接続されている。低圧電力ライン34に接続される低圧電力機器としての複数の補機23には、例えばヘッドライトやルームランプ、ハザードランプといった照明機器、カーオーディオ、パワーウインドウ、リアデフォッガーなどの複数の電力機器が含まれる(何れも図示せず)。なお、低圧バッテリ27からの電力は、図示しない電力ラインを介してメインECU40や、補機23ごとに設けられて対応する補機23を制御する複数の補機用電子制御ユニット(以下、「補機用ECU」という)にも電力を供給する。
DC/DCコンバータ28は、いずれも図示しないスイッチング素子やトランスなどを含み、メインECU40からの制御信号によりスイッチング素子をオンオフすることにより高圧電力ライン33からの電力を降圧して低圧電力ライン34に出力可能である。これにより、高圧バッテリ26からの電力やモータ22で発電された電力を降圧して低圧バッテリ27、複数の補機23およびメインECU40などの電子制御ユニットへと供給することができる。また、DC/DCコンバータ28の図示しない出力端子には、正極端子および負極端子を有する外部端子60が低圧電力ライン34を介して接続される。外部端子60は、例えば図示しないエンジンルーム内に設けられ、ブースターケーブルなどの接続端子を有するケーブルを正極端子および負極端子にそれぞれ接続できるように構成される。更に、低圧電力ライン34には、DC/DCコンバータ28の出力電流Idを検出する電流センサ36が設けられる。
メインECU40は、CPU42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、CPU42の他に処理プログラムを記憶するROM44と、データを一時的に記憶するRAM46と、図示しない入出力ポートとを備える。メインECU40には、シフトレバー51の位置を検出するシフトポジションセンサ52からのシフトポジションSPやアクセルペダル53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54からのアクセル開度Acc、車速センサ58からの車速V、低圧電力ライン34に設置された電流センサ36からのDC/DCコンバータ28の出力電流Idなどが入力ポートを介して入力される。また、メインECU40からは、モータ22を駆動制御するためのインバータ24のスイッチング素子へのスイッチング制御信号やDC/DCコンバータ28へのスイッチング制御信号、システムメインリレーSMRへのオンオフ制御信号などが出力ポートを介して出力される。更に、メインECU40は、図示しない通信ポートを介して複数の補機用ECUと接続されており、当該複数の補機用ECUと各種制御信号やデータのやり取りを行なう。
実施例の電気自動車10の走行に際して、メインECU40は、まず、アクセルペダルポジションセンサ54からのアクセル開度Accと車速センサ58からの車速Vとに応じて走行のために駆動軸32に要求される要求トルクを設定し、高圧バッテリ26の充放電に許容される入出力制限の範囲内で要求トルクに応じたモータ22のトルク指令を設定する。そして、メインECU40は、モータ22がトルク指令に応じたトルクを出力するようにインバータ24をスイッチング制御する。実施例の電気自動車10は、こうした制御により、高圧バッテリ26の入出力制限の範囲内でアクセル開度Accおよび車速Vに応じた要求トルクを駆動軸32に出力して走行する。
ここで、上述のように構成された電気自動車10を救援車として、高圧バッテリ26に比して定格電圧が低い補機バッテリ102を有する他の自動車100(例えば、走行用の動力発生源としてエンジン101のみを有する自動車)のバッテリ上がりを救援することが求められることも想定される。このような場合には、図2に示すように、電気自動車10および自動車100が停車した状態で、電気自動車10の外部端子60の正極端子および自動車100の補機バッテリ102の正極端子にブースターケーブル110の一方を接続すると共に、電気自動車10の外部端子60の負極端子および自動車100の補機バッテリ102の負極端子にブースターケーブル110の他方を接続する。なお、ブースターケーブル110と補機バッテリ102の負極端子とは、一般に、自動車100のボディの金属部分を介して接続される。また、外部端子60にブースターケーブル110を接続する際は、電気自動車10のイグニッションスイッチIGをオフ(システムメインリレーSMRをオフ)としておくことが望ましい。このようにしてブースターケーブル110を接続した後に、運転者が電気自動車10のイグニッションスイッチIGをオンすると、メインECU40がシステムメインリレーSMRをオンすると共に、出力電圧が所定電圧となるようにDC/DCコンバータ28を駆動し、DC/DCコンバータ28により降圧された高圧バッテリ26からの電力が低圧電力ライン34、外部端子60およびブースターケーブル110を介して他の自動車100の補機バッテリ102およびエンジン駆動用のセルモータ103へと供給される。
ただし、このように電気自動車10が他の自動車100の補機バッテリ102のバッテリ上がりを救援している最中に、電気自動車10で複数の補機23のうちの多くが使用されていると、電気自動車10側から他の自動車100側に充分な電力を供給することができなくなってしまうおそれがある。特に、他の自動車100の補機バッテリ102の電圧低下が著しい場合、他の自動車100のセルモータ103を駆動することができず、バッテリ上がりを良好に解消できないおそれがある。そのため、実施例の電気自動車10では、以下に説明するようにして、電気自動車10が停車している際の複数の補機23への電力供給の状態を変更する。
図3は、電気自動車10が停車されたときにメインECU40により実行される停車時補機給電管理ルーチンの一例を示すフローチャートである。なお、図3の停車時補機制御ルーチンは、車速Vが値0であるときにメインECU40により実行されてもよく、シフトポジションSPがパーキングレンジに設定されているときにメインECU40により実行されてもよい。
停車時補機制御ルーチンの実行が開始されると、メインECU40は、電流センサ36により検出されるDC/DCコンバータ28の出力電流Idの値を入力し(ステップS100)、DC/DCコンバータ28に過電流が流れているか否かを判定する(ステップS110)。実施例では、DC/DCコンバータ28の出力電流Idの値が、例えばDC/DCコンバータ28の最大出力電流の値に基づいて定められる基準値を超えているときに、DC/DCコンバータ28に過電流が流れていると判定するものとした。なお、低圧電力ライン34に設けられた図示しない電圧センサにより検出されるDC/DCコンバータ28の出力電圧が所定電圧以上低下したときに、DC/DCコンバータ28に過電流が流れていると判定してもよい。
ここで、DC/DCコンバータ28には、複数の補機23のうちの多くが同時に使用された際に過電流が流れることがあるが、停車中にそのように多くの補機23が同時に使用される可能性は極めて低い。従って、停車中にDC/DCコンバータ28に過電流が流れた場合には、補機バッテリ102のバッテリ上がりが生じた他の自動車100側でのエンジン始動操作に応じてセルモータ103を駆動すべく、DC/DCコンバータ28などを介して高圧バッテリ26から自動車100の補機バッテリ102およびセルモータ103へと電力が供給されているとみなすことができる。このため、ステップS110にてDC/DCコンバータ28に過電流が流れていないと判定された場合には、他の自動車100を救援中ではないとみなし、電気自動車10の走行が開始されるまで、ステップS100およびS110の処理が繰り返し実行される。
一方、DC/DCコンバータ28に過電流が流れていると判定された場合、メインECU40は、図示しないタイマによりDC/DCコンバータ28に過電流が流れ始めてから流れなくなるまでの過電流発生時間tを計測し(ステップS120)、計測された過電流発生時間tが所定時間t0よりも長く、かつ、セルモータ駆動時間trefよりも短いか否かを判定する(ステップS130)。ここで、所定時間t0は、例えばDC/DCコンバータ28の過電流の発生が誤検出された場合など、過電流発生時間tが極く短い場合に複数の補機23への電力供給を継続することを目的として定められる閾値である。また、セルモータ駆動時間trefは、焼きつき防止などを目的とした一般的なセルモータの許容連続作動時間に基づいて定められる(例えば、10〜40秒程度)。これにより、過電流発生時間tが所定時間t0よりも長く、かつ、セルモータ駆動時間trefよりも短ければ、DC/DCコンバータ28における過電流の発生が他の自動車100のセルモータ103の駆動すなわち他の自動車100のバッテリ上がりの救援に起因したものであるとより確実に判断することができる。なお、ステップS120にてDC/DCコンバータ28に過電流が流れている状態が一定時間(少なくとも、セルモータ駆動時間trefよりも長い時間)以上継続した場合には、他のフェールセーフ処理を実行するために、本ルーチンを終了する。
ステップS130にて過電流発生時間tが所定時間t0以下であるか、またはセルモータ駆動時間tref以上であると判定された場合、メインECU40は、当該過電流の発生が例えば誤検出やDC/DCコンバータ28の故障などに起因するものであるとみなし、本ルーチンを一端終了する。実施例において、ステップS130にて過電流発生時間tが所定時間t0以下であると判定された後に電気自動車10が停車している場合には、再度ステップS100以降の処理が実行される。また、ステップS130にて過電流発生時間tがセルモータ駆動時間tref以上であると判定された場合には、DC/DCコンバータ28などに特に問題が生じていないことが判明した段階で電気自動車10が停車していることを条件に、再度ステップS100以降の処理が実行されてもよい。
これに対して、ステップS130にて過電流発生時間tが誤検出防止時間t0よりも長く、かつ、セルモータ駆動時間trefよりも短いと判定された場合、メインECU40は、当該過電流の発生が他の自動車100のバッテリ上がりの救援に起因するものとみなし、予め定められた複数の補機23への電力供給を停止させるべく、補機給電停止信号を図示しない該当する複数の補機用ECUへと送信する(ステップS140)。メインECU40からの補機給電停止信号を受け取った複数の補機用ECUは、それぞれに対応した補機23の運転を停止させる。これにより、複数の補機23への電力供給が停止され、DC/DCコンバータ28などを介して高圧バッテリ26から他の自動車100の補機バッテリ102およびセルモータ103へと充分な電力を供給することができるようになる。この結果、他の自動車100側でのエンジン始動操作に応じてセルモータ103を速やかに駆動してエンジン101を始動し、エンジン101からの動力によりオルタネータ104で発電された電力を補機バッテリ102に充電して、他の自動車100のバッテリ上がりを良好に解消させることが可能となる。なお、実施例において、ステップS140の処理を経て停止される補機23は、電気自動車10の停車中に停止させることができない一部を除いた複数のものとされる。
このようにして複数の補機23への電力供給を停止させた後、メインECU40は、DC/DCコンバータ28の出力電流Idの値を再度入力し(ステップS150)、入力した出力電流Idが所定値α未満であるか否かを判定する(ステップS160)。ステップS160で用いられる閾値としての所定値αは、値0であってもよく、値0に近い比較小さい正の値であってもよい。出力電流Idが所定値α以上であると判定された場合には、他の自動車100のバッテリ上がりの救援がなお継続中であるとみなし、複数の補機23への電力供給を停止した状態が継続される(ステップS150,S160)。そして、出力電流Idが所定値α未満であると判定されると、メインECU40は、他の自動車100のバッテリ上がりの救援が完了したとみなし、複数の補機23への電力供給を復帰させるための補機給電復帰信号を該当する複数の補機用ECUへと送信し(ステップS170)、本ルーチンを終了させる。当該補機給電復帰信号を受け取った補機用ECUは、対応した補機23の運転が要求されている場合、当該補機23の運転を再開させる。なお、このように本ルーチンの実行が終了された後、なお電気自動車10が停車している場合には、同様の救援作業がもう一度行われる可能性を考慮して、再度ステップS100以降の処理を実行してもよい。
以上説明したように、実施例の電気自動車10は、高圧バッテリ26からの電力を降圧して複数の補機23および低圧バッテリ27側に供給するDC/DCコンバータ28を備える。かかるDC/DCコンバータ28には、多くの補機23が同時に使用された際に過電流が流れることがあるが、停車中に多くの補機23が同時に使用される可能性は極めて低い。従って、上記実施例のように、停車中にDC/DCコンバータ28に過電流が流れた場合、他の自動車100のバッテリ上がりを救援中であるとみなして、複数の補機23への電力供給を停止させれば、DC/DCコンバータ28などを介して高圧バッテリ26から他の自動車100の補機バッテリ102およびセルモータ103へと充分な電力を供給することが可能となる。これにより、当該セルモータ103を速やかに駆動して被救援車である他の自動車100のバッテリ上がりをより良好に解消させることができる。
なお、上記実施例の電気自動車10において、メインECU40は、DC/DCコンバータ28に過電流が流れたときに、当該過電流の発生を抑制するようにDC/DCコンバータ28を制御する過電流抑制制御を実行してもよく、この場合には、図3のステップS130において過電流抑制制御の実行時間t′を計測すると共に、ステップS140において過電流抑制制御の実行時間t′が所定時間t0より長く、かつ、セルモータ駆動時間trefよりも短いか否かを判定してもよい。なお、過電流抑制制御は、例えば、DC/DCコンバータ28のスイッチング制御のデューティ比を通常時と比べて小さくするものであってもよい。また、上記実施例の電気自動車10では、停車中にDC/DCコンバータ28に過電流が流れた場合に、メインECU40が複数の補機23への電力供給を停止させるための補機給電停止信号を図示しない複数の補機用ECUに送信するものとしたが、DC/DCコンバータ28と複数の補機23との間にリレーを設けておき、停車中にDC/DCコンバータ28に過電流が流れた場合には、メインECU40が該当するリレーをオフして複数の補機23への電力供給を停止するものとしてもよい。そして、上記実施例の電気自動車は、モータに加えて内燃機関と備えたハイブリッド自動車として構成されてもよい。
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22が「モータ」に相当し、モータ22と電力のやり取りが可能な高圧バッテリ26が「高圧バッテリ」に相当し、複数の補機23が「複数の補機」に相当し、複数の補機23に電力を供給可能な低圧バッテリ27が「低圧バッテリ」に相当し、高圧バッテリ26からの電力を降圧して複数の補機23および低圧バッテリ27側に供給するDC/DCコンバータ28が「DC/DCコンバータ」に相当し、DC/DCコンバータ28の出力端子に接続されると共にセルモータ103を有する他の自動車100の補機バッテリ102にブースターケーブル110を介して接続可能な外部端子60が「外部端子」に相当し、停車中にDC/DCコンバータ28に過電流が流れた場合には、複数の補機への電力供給を停止するメインECU40および複数の補機用ECUの組み合わせが「補機停止手段」に相当する。
ただし、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され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され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。すなわち、実施例はあくまで課題を解決するための手段の欄に記載された発明の具体的な一例に過ぎず、課題を解決するための手段の欄に記載された発明の解釈は、その欄の記載に基づいて行なわれるべきものである。
以上、実施例を用いて本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施例に何ら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、様々な変更をなし得ることはいうまでもない。
本発明は、電気自動車の製造産業に利用可能である。
10 電気自動車、22 モータ、23 補機、24 インバータ、26 高圧バッテリ、27 低圧バッテリ、28 DC/DCコンバータ、30a,30b 駆動輪、31 デファレンシャルギヤ、32 駆動軸、33 高圧電力ライン、34 低圧電力ライン、36 電流センサ、40 メインECU、42 CPU、44 ROM、46 RAM、51 シフトレバー、52 シフトポジションセンサ、53 アクセルペダル、54 アクセルペダルポジションセンサ、58 車速センサ、60 外部端子、100 自動車、101 エンジン、102 補機バッテリ、103 セルモータ、104 オルタネータ、110 ブースターケーブル。
Claims (1)
- モータと、該モータと電力のやり取りが可能な高圧バッテリと、複数の補機と、該複数の補機に電力を供給可能な低圧バッテリと、前記高圧バッテリからの電力を降圧して前記複数の補機および前記低圧バッテリ側に供給するDC/DCコンバータと、前記DC/DCコンバータの出力端子に接続されると共にセルモータを有する他の自動車の補機バッテリにケーブルを介して接続可能な外部端子とを含む電気自動車において、
停車中に前記DC/DCコンバータに過電流が流れた場合には、前記複数の補機への電力供給を停止する補機停止手段を備えることを特徴とする電気自動車。
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WO2016035974A1 (ko) * | 2014-09-02 | 2016-03-10 | 주식회사 엘지엠 | 전기추진시스템의 배터리 자동교환시스템 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20141007 |