JP2017119493A - 車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷蔵・冷凍カートを用いた輸送の温度管理信頼性を向上させ、且つ、ハイブリッド車両の燃費低減効果を向上可能な車両の制御装置を提供する。【解決手段】駆動源としてのモータ１６により発電された電力を蓄電する第１バッテリ２６が搭載された車両１０の制御装置であって、冷蔵・冷凍ユニットを備えた複数のカート４２ａ〜４２ｆが収容される荷箱１８と、カート又は荷箱１８に搭載され、冷蔵・冷凍ユニットに電力を供給する第２バッテリ４６ａ〜４６ｆと、第１バッテリ２６から第２バッテリに、電力を供給する給電手段とを備え、第１バッテリ２６の充電率が第１設定値以上のとき、第２バッテリにモータ１６で発電された回生電力を蓄電し、第２バッテリの充電率が第２設定値未満のとき、第１バッテリ２６から第２バッテリへ給電し、又はモータ１６の強制発電によって第２バッテリを充電する。【選択図】図１

Description

本開示は、車体に温度管理可能な荷箱を搭載した車両の制御装置に関する。

生鮮食品、冷凍食品、ワクチン等、温度管理が必要な配送物を運送する場合、一般的には、エンジン又はモータにより駆動されるコンプレッサを搭載する冷蔵・冷凍車両を用いる。しかしながら、このような車両は、通常の貨物車両と比して導入コスト及び燃料費等のランニングコストが高い。
加えて、例えば＋５℃程度に温度管理する必要がある果物や野菜、乳製品等の生鮮食品、−５℃から−１５℃程度に温度管理する必要がある冷凍食品、温度管理の必要のない電子機器等、多様化した配送物を同一の車両で同時に輸送することができないという課題が存在する。

このような課題に対応するために、例えば、特許文献１に記載されたように、配送物ごとに個別の温度管理が可能となる複数の温度保持室（冷蔵・冷凍カート）を搭載した冷蔵・冷凍車両が知られている。これにより、同一車両において、異なる温度管理が必要となる配送物を輸送することができる。

他方、環境問題の観点からは、ＣＯ_２などの温室効果ガスを低減することができるハイブリッド車両が開発されている。このような車両では、減速エネルギや降坂路の位置エネルギによってモータで発電した電気エネルギをバッテリに蓄電する。このような電気エネルギを車両の駆動に用いることで、エンジンの負荷を低減し、燃費を改善できる。

特開２０１５−１７７９６号公報

この種の冷蔵・冷凍車両では、積み荷の出し入れ時に低温管理された荷箱を一時的に開放した場合や、動力源たるエンジン又はモータを停止させた場合には、庫内温度が上昇する。このような場合、冷却機を追加的に駆動することで庫内温度を低下させる必要があるが、これは余分なエネルギ消費の要因となり、燃費悪化につながってしまう。このような燃費に関する課題に対して、ハイブリッド車両の良好な燃費低減効果を利用して解決することが望まれている。

また配送物を運搬する際には、一旦庫内温度が上昇すると配送物の温度も上昇してしまうため、配送物の品質が劣化してしまうだけでなく、配送物の温度が十分低下するまで配送を待機しなければならず、配送効率も低下してしまう。このような問題に対しては、上記特許文献１のように複数の冷蔵・冷凍カートを用いることによって、ある程度対処可能であるが、それぞれのカートにおける温度管理の信頼性を更に向上させるという物流業界の要求がある。

そこで、本発明の少なくとも一実施形態は上述の問題点に鑑みなされたものであり、冷蔵・冷凍カートを用いた輸送において温度管理信頼性を向上させ、且つ、ハイブリッド車両の燃費低減効果を向上可能な車両の制御装置を提供することを目的とする。

本発明の少なくとも一実施形態に係る車両の制御装置は、上記課題を解決するために、
駆動源としてのモータにより発電された電力を蓄電する第１バッテリが搭載された車両の制御装置であって、
冷蔵・冷凍ユニットを備えた複数のカートが収容される荷箱と、
前記カート又は前記荷箱に搭載され、前記冷蔵・冷凍ユニットに電力を供給する第２バッテリと、
前記第１バッテリから前記第２バッテリに電力を供給する給電手段と、
を備え、
前記第１バッテリの充電率が第１設定値以上のとき、前記第２バッテリに前記モータで発電された回生電力を蓄電し、
前記第２バッテリの充電率が第２設定値未満のとき、前記第１バッテリから前記第２バッテリへ給電し、又は前記モータの強制発電によって前記第２バッテリを充電する。

上記構成によれば、第１バッテリの充電率が第１設定値以上であることによって十分な充電量を有しているときは、モータで発生した回生電力が第２バッテリに充電される。これにより、第１バッテリでの過充電を回避するとともに、回生電力を無駄に捨てることなく第２バッテリに蓄えることができる。その結果、車両全体のエネルギ効率が改善することによって、ハイブリッド車両の燃費低減効果を向上できる。一方で第２バッテリの充電量を増やすことができるので、冷蔵・冷凍ユニットの動作をより確実に保証することができ、良好な温度管理信頼性も得られる。

また上記構成によれば、第２バッテリの充電率が第２設定値未満であることによって冷蔵・冷凍ユニットの動作に必要な電力が十分確保されていないときには、第１バッテリから第２バッテリに給電し、又はモータの強制発電によって第２バッテリに充電する。これにより、冷蔵・冷凍ユニットの動作をより的確に確保できるので、良好な温度管理信頼性が得られる。
尚、前者（第１バッテリから第２バッテリへの給電）は第１バッテリに第２バッテリに給電を行えるだけの十分な電力が蓄えられている場合に適している。一方、後者（モータの強制発電による第２バッテリへの給電）は第１バッテリに第２バッテリに給電を行えるだけの十分な電力が残っていない場合に適している。モータの強制発電は、例えばハイブリッド車両がエンジンを停止させた状態で走行している場合には、エンジンを強制的に始動させ、モータにその出力を伝達することで発電機として機能させることで実施される。

本発明の少なくとも一実施形態によれば、冷蔵・冷凍カートを用いた輸送において温度管理信頼性を向上させ、且つ、ハイブリッド車両の燃費低減効果を向上可能な車両の制御装置を提供できる。

本発明の一実施形態に係る車両の全体構成を概略的に示す模式図である。 図１の車両に搭載された制御装置のブロック図である。 一実施形態に係る給電方法のフロー図である。 一実施形態に係る給電方法のフロー図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、これらの実施形態に記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状及びその相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。

まず図１及び図２を参照して本発明の一実施形態に係る車両制御装置が適用されるハイブリッド電気自動車の構成について説明する。図１は一実施形態に係るハイブリッド電気自動車の全体構成を概略的に示す模式図である。

図１に示す車両１０は、走行用駆動源としてエンジン１４及びモータ１６を備えるハイブリッド電気自動車である。本実施形態では、車両１０として、進行方向前側に運転者が搭乗可能なキャブ１２を有すると共に、進行方向後側に後述する複数の荷物配送用カート４２ａ〜４２ｆを収容可能な荷役部（荷箱）１８を有するトラック車両である。

エンジン１４は、例えばディーゼルエンジンやガソリンエンジン等の一般的に自動車で使用される原動機である。エンジン１４の出力はクラッチ２０の接続状態に応じて駆動輪２２側に伝達される。
モータ１６は力行又は回生駆動可能な電動機であり、例えば永久磁石式同期電動機である。モータ１６はインバータ２４を介して第１バッテリ（走行用バッテリ）２６に接続されており、力行時には、第１バッテリ２６に蓄えられた直流電力がインバータ２４によって所定周波数の交流電力に変換されて供給されることにより、トルクを発生可能である。一方、回生時（例えば車両減速時等）には、モータ１６は入力されるトルクによって発電機（ジェネレータ）として機能し、電気エネルギを発生させる。回生時にモータ１６では交流電力が発電され、当該交流電力はインバータ２４によって直流変換された後、第１バッテリ２６に充電される。

第１バッテリ２６に充電された電力は、力行時にモータ１６の駆動に使用されることにより、エンジン１４における燃料消費量が節約され、長航続距離化が図られる。また、回生時にはモータ１６で回生トルクが発生される。回生トルクは走行中の車両１０に対して制動トルク（回生ブレーキ）として作用する。
第１バッテリ２６は充放電可能な二次電池であり、例えばリチウムイオン、ニッケル水素又は鉛電池等の二次電池である。

エンジン１４及びモータ１６間には、クラッチ２０が設けられる。即ち、クラッチ２０の入力側にはエンジン１４の出力軸が連結されており、クラッチ２０の出力側にはモータ１６の回転軸が連結されている。クラッチ２０は、その接続状態が可変に構成されており、具体的には、エンジン１４及びモータ１６間を接続状態、切断状態、或いは、その中間状態（半クラッチ状態を含む）に切替可能である。
本実施形態では特に、クラッチ２０はクラッチストロークを調整するためのソレノイドバルブ（図示せず）を備えており、当該ソレノイドバルブに流れる電流値を調整することによってクラッチストロークを制御し、クラッチ２０の接続状態を制御可能に構成されている。

モータ１６の出力側には変速機２８が接続されている。変速機２８は複数のギヤを備えており、変速機２８に入力された動力が所定の変速比で出力側に伝達可能に構成されている。変速機２８の変速比は、選択された変速段によって可変であり、変速段の変速動作は運転者によってマニュアルで行われてもよいし、制御的に自動化されていてもよい。
変速機２８から出力された動力は、プロペラシャフト３０、差動装置３２、及び駆動軸３４を介して左右の駆動輪２２に伝達され、車両１０の走行が実現される。

このような動力系を備える車両１０では、クラッチ２０が切断状態にあるときには、モータ１６の回転軸のみが変速機２８を介して駆動輪２２と機械的に接続される。つまり、モータ１６により発生するトルク（以下「モータトルク」という。）のみが車両１０の駆動トルク又は制動トルクとして駆動輪２２に伝達される。
一方、クラッチ２０が接続状態にあるときには、エンジン１４の出力軸がモータ１６の回転軸を介して変速機２８、駆動輪２２等と機械的に接続される。つまり、モータトルクをゼロとして、エンジン１４のみを作動した場合にはエンジン１４により発生するトルク（以下「エンジントルク」という。）のみが車両１０の駆動トルク又は制動トルクとして駆動輪２２に伝達される。更にクラッチ２０が接続状態にある際に、エンジン１４に加えてモータ１６も作動させれば、モータトルクとエンジントルクとの和が車両１０の駆動トルク又は制動トルクとなる。

荷箱１８には、内部温度が管理可能な複数の荷物配送用カート４２ａ〜４２ｆが収容される。荷物配送用カート４２ａ〜４２ｆは内部に断熱壁で囲まれた密封可能な冷却空間を有する。これにより、例えば配送地域や配送先によって荷物配送用カート４２ａ〜４２ｆを使い分けることで、カート内温度が上昇した荷物配送用カート４２ａ〜４２ｆのみを冷却すればよく、これによって、荷箱全体を冷却する場合と比べ、熱効率を向上できるようになっている。
尚、荷箱１８自体は、冷蔵・冷凍機能を有さない一般的なバンボデーであってもよい。

各荷物配送用カート４２ａ〜４２ｆにはそれぞれ冷却機４４ａ〜４４ｆ及び第２バッテリ（冷却機駆動用バッテリ）４６ａ〜４６ｆが設けられており、第１バッテリ２６を含む主電源系に対して給電手段を介して、互いに並列に接続されている。上記給電手段は、図１に示すように、第１バッテリ２６と第２バッテリ４６ａ〜４６ｆとの間に接続されたケーブル４８による給電手段であってもよく、あるいは非接触式給電手段、その他の手段であってもよい。
また、モータ１６と第２バッテリ４６ａ〜４６ｆとを直接接続するケーブルを設け、モータ１６で得られる回生電力をインバータ２４を介して直流に変換後、直接第２バッテリ４６ａ〜４６ｆに蓄電するようにしてもよい。

このように本実施形態では、従来のハイブリッド車両と同様に走行用バッテリである第１バッテリ２６を有することに加えて、荷物配送用カート４２ａ〜４２ｆの各々に設けられた第２バッテリ４６ａ〜４６ｆを有することで、車両全体におけるバッテリ総容量が増大し、高効率化が図られている。

第２バッテリ４６ａ〜４６ｆへの給電及び冷却機４４ａ〜４４ｆの動作は、車両１０の制御ユニットであるＥＣＵ４０によって制御される。ここで図２は、図１の車両１０に搭載されたＥＣＵ４０の周辺構成を示すブロック図であり、図３及び図４はそれぞれ図２のＥＣＵ４０で実施される制御内容を示すフローチャートである。

ＥＣＵ４０は、車両１０の上記各種構成要素を制御するためのコントロールユニットであり、具体的にはマイクロプロセッサのような演算装置によって構成される。ＥＣＵ４０は、ＣＡＮ（Controller AreaNetwork）等を用いて車両各部と通信制御可能に構成されており、後述の各種制御を実施する。

まず図３に示す制御内容について説明する。
ＥＣＵ４０は、モータ１６が回生発電モードであるか否かを判定する（Ｓ１０）。回生発電モードでは、例えば車両１０が下り坂を走行したり減速走行している際に、モータ１６を発電機として回生駆動させることで車両１０が有するエネルギを電気エネルギとして回収するモードである。回生発電モードにある場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）、ＥＣＵ４０は第１バッテリ２６に設けられたＳＯＣセンサ（不図示）の検知値に基づいて、第１バッテリ２６の充電率を取得し、当該充電率が第１設定値Ｅ_１以上であるか否かを判定する（Ｓ１２）。その結果、充電率が第１設定値Ｅ_１以上である場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）、回生発電によって得られた電力で第２バッテリ４６ａ〜４６ｆを充電する（Ｓ１４）。

従来のハイブリッド車両では、走行用電力を蓄える第１バッテリ２６に十分な充電量が確保されている場合には、過充電を回避するために回生発電を抑制する必要があり、エネルギを有効に利用できなかった。一方、本実施形態では、このような場合であっても、第２バッテリ４６ａ〜４６ｆに充電することで、複数の荷物配送用カート４２ａ〜４２ｆ用の駆動電力として確保することができる。これにより、第１バッテリ２６での過充電を回避するとともに、回生電力を無駄に捨てることなく第２バッテリ４２ａ〜４２ｆに蓄えることで、ハイブリッド車両全体としてのエネルギ効率が改善され、よりよい燃費低減効果が得られる。一方で第２バッテリ４６ａ〜４６ｆの充電量を増やすことができるので、複数の荷物配送用カート４２ａ〜４２ｆの動作をより確実に保証することができ、良好な温度管理信頼性も得られる。

一方、第１バッテリ２６の充電率が第１設定値Ｅ_１未満のとき（Ｓ１２：ＮＯ）、モータ１６で発電された回生電力は第１バッテリ２６に充電される（Ｓ１６）。この場合、第１バッテリ２６は充電率が不足している状態であるため、回生電力を蓄えることで過充電のない範囲で充電率の回復を図ることができる。

次に、図４に示す制御内容について説明する。
図４において、ＥＣＵ４０は複数の第２バッテリ４６ａ〜４６ｆの充電率をそれぞれモニタし（Ｓ２０）、第２バッテリ４６ａ〜４６ｆの充電率が第２設定値Ｅ_２未満であるか否かを判定する（Ｓ２２）。ここで第２設定値Ｅ_２は、各複数の荷物配送用カート４２ａ〜４２ｆにて温度管理性能を十分に発揮するために第２バッテリ４６ａ〜４６ｆに求められる充電率として規定される。第２バッテリ４６ａ〜４６ｆのいずれかの充電率が第２設定値Ｅ_２未満である場合（Ｓ２２：ＹＥＳ）、ＥＣＵ４０は更に第１バッテリ２６の充電率が第３設定値Ｅ_３以上であるか否かを判定する（Ｓ２４）。第１バッテリ２６の充電率が第３設定値Ｅ_３以上である場合（Ｓ２４：ＹＥＳ）、第１バッテリ２６に十分な電力が蓄積されているため、その一部を、電力が不足している第２バッテリ４６ａ〜４６ｆの何れか、もしくは全てに給電する（Ｓ２６）。このように充電量に余裕のある第１バッテリ２６から、充電量が不足している第２バッテリ４６ａ〜４６ｆに電力を融通することで、複数の荷物配送用カート４２ａ〜４２ｆの動作をより確実に保証することができ、良好な温度管理信頼性が得られる。

一方、第１バッテリ２６の充電率が第３設定値Ｅ_３未満である場合（Ｓ２４：ＮＯ）、ＥＣＵ４０はモータ１６を強制発電させることで第２バッテリ４６ａ〜４６ｆを充電する（Ｓ２８）。ここでモータ１６の強制発電では、例えば車両１０がモータ走行中である場合には停止しているエンジン１４を強制始動することにより発電用動力を得ることができる。この場合、モータ１６を強制発電させるために少なからずエネルギ消費を伴うものの、車両１０の内部で発電した電気エネルギによって第２バッテリ４６ａ〜４６ｆの充電量を確保することができる。これにより、第２バッテリ４６ａ〜４６ｆの充電率を適切に維持することができるので、複数の荷物配送用カート４２ａ〜４２ｆの動作をより確実に保証することができ、良好な温度管理信頼性が得られる。

尚、図３及び図４に示す制御内容は、ＥＣＵ４０によって所定タイミングで繰り返し実施されており、単独又は互いに併用して実行されていてもよい。

以上説明したように本実施形態によれば、複数の荷物配送用カート４２ａ〜４２ｆを用いた輸送において温度管理信頼性を向上させ、且つ、燃費低減効果を向上することができる。これにより、積み荷の出し入れ時に低温管理された荷箱を一時的に開放した場合や、動力源たるエンジン１４又はモータ１６を停止させた場合であっても、荷物配送用カート４２ａ〜４２ｆを個別に開閉することで、庫内温度の上昇を少なく抑え、余分なエネルギ消費を回避できる。その結果、優れた温度管理の信頼性が得られ、配送物の品質劣化防止や配送効率向上を図ることができる。

尚、本実施形態では冷却機４４ａ〜４４ｆ及び第２バッテリ４６ａ〜４６ｆを荷物配送用カート４２ａ〜４２ｆごとにそれぞれ設けた場合について説明したが、冷却機４４ａ〜４４ｆ及び第２バッテリ４６ａ〜４６ｆを荷箱１８に設け、冷却機４４ａ〜４４ｆから各荷物配送用カート４２ａ〜４２ｆに対してダクト接続することにより冷風を供給するようにしてもよい。

１０ 車両
１２ キャブ
１４ エンジン
１６ モータ
１８ 荷箱
２０ クラッチ
２２ 駆動輪
２４ インバータ
２６ 第１バッテリ
２８ 変速機
３０ プロペラシャフト
３２ 差動装置
３４ 駆動軸
４０ ＥＣＵ（車両制御装置）
４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄ、４２ｅ、４２ｆ 荷物配送用カート
４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、４４ｄ、４４ｅ、４４ｆ 冷却機
４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄ、４６ｅ、４６ｆ 第２バッテリ
４８ ケーブル
Ｅ_１ 第１設定値
Ｅ_２ 第２設定値
Ｅ_３ 第３設定値

Claims (1)

1. 駆動源としてのモータにより発電された電力を蓄電する第１バッテリが搭載された車両の制御装置であって、
   冷蔵・冷凍ユニットを備えた複数のカートが収容される荷箱と、
   前記カート又は前記荷箱に搭載され、前記冷蔵・冷凍ユニットに電力を供給する第２バッテリと、
   前記第１バッテリから前記第２バッテリに電力を供給する給電手段と、
   を備え、
   前記第１バッテリの充電率が第１設定値以上のとき、前記第２バッテリに前記モータで発電された回生電力を蓄電し、
   前記第２バッテリの充電率が第２設定値未満のとき、前記第１バッテリから前記第２バッテリへ給電し、又は前記モータの強制発電によって前記第２バッテリを充電することを特徴とする車両の制御装置。

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