JP2020006814A - 発電制御装置 - Google Patents

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祐 滝井
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Abstract

【課題】乗員の操作によって発電の実施及び停止を切替可能な車両であっても、車両が走行不能となるまでバッテリの蓄電量が低下してしまうことを防止することができる発電制御装置を提供すること。【解決手段】走行用のモータジェネレータと、モータジェネレータに電力を供給するバッテリと、バッテリに充電する電気を発電する発電機と、発電機を駆動するエンジンと、乗員によって操作される発電スイッチとを備えた車両の発電制御装置であって、発電スイッチがオンに操作されるとエンジンを駆動して発電を開始するＥＣＵと、バッテリのＳＯＣを検出するバッテリセンサとを備え、ＥＣＵは、エンジンの停止中、バッテリのＳＯＣが所定のＳＯＣｔｈ以下となったことを条件に、車両の走行制御を緊急時走行制御に切り替えてエンジンを駆動して発電を開始する。【選択図】図３

Description

本発明は、発電制御装置に関する。
特許文献１には、エンジン駆動式の発電装置を備えた電気駆動式車両において、発電装置に対して運転要求をするための操作手段として発電スイッチがインストルメントパネルに設けられたものが開示されている。
この特許文献１に記載の電気駆動式車両において、発電スイッチがＯＮである場合には発電装置に対する運転要求が有りの状態となる。
国際公開第２０１１／０８９７２６号パンフレット
しかしながら、特許文献１に記載の電気駆動式車両にあっては、乗員が発電スイッチをＯＮに操作しなければ発電装置による発電が行われず、その結果、バッテリの蓄電量が低下してしまい、走行不能になるおそれがある。これにより、道路上で電気駆動式車両が停止してしまい、周囲の車両の走行の妨げとなるおそれがあった。
本発明は、上述のような事情に鑑みてなされたもので、乗員の操作によって発電の実施及び停止を切替可能な車両であっても、車両が走行不能となるまでバッテリの蓄電量が低下してしまうことを防止することができる発電制御装置を提供することを目的とするものである。
本発明は、走行用のモータと、前記モータに電力を供給するバッテリと、前記バッテリに充電する電気を発電する発電機と、前記発電機を駆動する内燃機関と、乗員によって操作される発電スイッチと、を備えた電動車両の発電制御装置であって、前記発電スイッチがオンに操作されると、前記内燃機関を駆動して発電を開始する制御部と、前記バッテリの蓄電量を検出する蓄電量検出部と、を備え、前記制御部は、前記内燃機関の停止中、前記バッテリの蓄電量が所定の蓄電量以下となったことを条件に、前記電動車両の走行制御を緊急時走行制御に切り替えて前記内燃機関を駆動して発電を開始する構成を有する。
本発明によれば、乗員の操作によって発電の実施及び停止を切替可能な車両であっても、車両が走行不能となるまでバッテリの蓄電量が低下してしまうことを防止することができる発電制御装置を提供することができる。
図１は、本発明の一実施例に係る車両の構成図である。 図２は、本発明の一実施例に係る車両のＥＣＵにおける処理の流れを示すフローチャートである。 図３は、本発明の一実施例に係る車両の走行態様の一例を示すタイムチャートである。
本発明の一実施の形態に係る発電制御装置は、走行用のモータと、モータに電力を供給するバッテリと、バッテリに充電する電気を発電する発電機と、発電機を駆動する内燃機関と、乗員によって操作される発電スイッチと、を備えた電動車両の発電制御装置であって、発電スイッチがオンに操作されると、内燃機関を駆動して発電を開始する制御部と、バッテリの蓄電量を検出する蓄電量検出部と、を備え、制御部は、内燃機関の停止中、バッテリの蓄電量が所定の蓄電量以下となったことを条件に、電動車両の走行制御を緊急時走行制御に切り替えて内燃機関を駆動して発電を開始することを特徴とする。これにより、本発明の一実施の形態に係る発電制御装置は、乗員の操作によって発電の実施及び停止を切替可能な車両であっても、車両が走行不能となるまでバッテリの蓄電量が低下してしまうことを防止することができる。
以下、本発明の一実施例に係る発電制御装置について図面を用いて説明する。
図１に示すように、車両１０は、内燃機関としてのエンジン２０と、発電機３０と、車輪１２と、車両を走行させる走行用のモータジェネレータ（以下、「ＭＧ」という）４０と、走行用のバッテリ５０と、制御部としてのＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００と、エンジン２０を始動する始動装置であるスタータ（図示せず）とを含んで構成される。車両１０は、ＭＧ４０の動力により走行する電動車両である。
エンジン２０には、複数の気筒が形成されている。本実施例において、エンジン２０は、各気筒に対して、吸気行程、圧縮行程、膨張行程および排気行程からなる一連の４行程を行うように構成されている。
発電機３０は、エンジン２０のクランクシャフトとギヤ等の駆動部材を介して連結されており、エンジン２０の動力により発電する発電機の機能を有する。
ＭＧ４０は、電動機および発電機の機能を有する回転電機であり、ドライブシャフト１１を介して車輪１２に連結されている。
バッテリ５０は、リチウムイオンバッテリ等の二次電池からなり、発電機３０、ＭＧ４０および図示しない電装品等に電力を供給する。また、バッテリ５０は、発電機３０およびＭＧ４０が発電した電力を蓄電する。
ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、バックアップ用のデータなどを保存するフラッシュメモリと、入力ポートと、出力ポートとを備えたコンピュータユニットによって構成されている。
このコンピュータユニットのＲＯＭには、各種定数や各種マップ等とともに、当該コンピュータユニットをＥＣＵ１００として機能させるためのプログラムが格納されている。すなわち、ＣＰＵがＲＡＭを作業領域としてＲＯＭに格納されたプログラムを実行することにより、これらのコンピュータユニットは、本実施例におけるＥＣＵ１００として機能する。
ＥＣＵ１００には、エンジン２０、発電機３０、ＭＧ４０、バッテリセンサ５１、アクセル開度センサ６０、発電スイッチ７０、カーナビゲーション装置８０、スタータが接続されている。ＥＣＵ１００は、エンジン２０、発電機３０およびＭＧ４０を制御する。
バッテリセンサ５１は、バッテリ５０の蓄電量、すなわち充電状態（ＳＯＣ）を検出する。本実施例のバッテリセンサ５１は、蓄電量検出部を構成する。アクセル開度センサ６０は、アクセルペダル６１の操作量を検出する。これら各センサは、検出結果を示す信号をＥＣＵ１００に出力する。
発電スイッチ７０は、車両１０のインストルメントパネルに設置されており、乗員によって操作されるようになっている。発電スイッチ７０は、インストルメントパネルに限らず、例えばカーナビゲーション装置８０の表示画面上にタッチアイコンとして設けられていてもよい。また、発電スイッチ７０は、車両１０を起動するリモコンキーに設けられていてもよいし、スマートフォン等の携帯端末に専用アプリとしてインストールされていてもよい。
発電スイッチ７０は、エンジン２０を駆動して発電機３０による発電を開始するために乗員によって操作されるスイッチである。発電スイッチ７０がオンに操作されると、ＥＣＵ１００によってエンジン２０が駆動されて発電機３０による発電が開始される。これにより、バッテリ５０が充電される。
また、発電スイッチ７０は、ボタン式又はダイヤル式のスイッチで構成されており、発電量を調整可能に構成されている。
ＥＣＵ１００は、発電スイッチ７０がオンに操作されたことを検出すると、エンジン２０を駆動して発電機３０による発電を開始する発電制御部１０１としての機能を有する。ＥＣＵ１００は、発電が開始された後、バッテリ５０のＳＯＣが所望のＳＯＣに達する等、所定の条件が成立すると、エンジン２０の駆動を停止して発電機３０による発電を停止する。ＥＣＵ１００は、発電が開始された後、発電スイッチ７０がオフに操作されたことを検出した場合にも発電を停止する。
ＥＣＵ１００は、発電スイッチ７０がオフの場合、すなわちエンジン２０の停止中に、バッテリ５０のＳＯＣが所定のＳＯＣｔｈ以下となったことを条件に、エンジン２０を駆動して発電機３０による発電を開始するようになっている。
ここで、所定のＳＯＣｔｈは、車両１０の走行に支障をきたすおそれがある程度まで低下したＳＯＣであり、具体的には運転者によるアクセルペダル６１の操作量に見合った駆動力をＭＧ４０が出力できない程度まで低下したＳＯＣである。所定のＳＯＣｔｈは、予め実験的に求めてＥＣＵ１００のＲＯＭに記憶されている。
バッテリ５０のＳＯＣが所定のＳＯＣｔｈを下回った状態で走行を続けると、バッテリ５０のＳＯＣがさらに低下し、車両１０が走行不能に陥るおそれが高くなり、道路上に停止してしまうおそれがある。
本実施例では、上述のように車両１０が走行不能に陥るおそれがないように、エンジン２０が停止中であってもバッテリ５０のＳＯＣが所定のＳＯＣｔｈ以下になった場合には、エンジン２０を駆動して発電機３０による発電を開始することによって車両１０が退避走行できる程度のＳＯＣを確保するようにしている。
ＥＣＵ１００は、エンジン２０の停止中に、バッテリ５０のＳＯＣが所定のＳＯＣｔｈ以下となったことを条件に、車両１０の走行制御を緊急時走行制御に切り替える走行制御部１０２としての機能を有する。
緊急時走行制御では、車両１０の速度、すなわち車速Ｖが所定車速Ｖｔｈ以下に制限されるようになっている。ＥＣＵ１００は、ＭＧ４０の出力を制限することによって車両１０の車速Ｖを所定車速Ｖｔｈ以下に制限する。
ＥＣＵ１００は、緊急時走行制御においては、運転者によるアクセルペダル６１の操作量に関わらず、換言すればアクセルペダル６１の操作量とは無関係に所定の発電量で発電を行うようになっている。
所定の発電量とは、車両１０が低速で退避走行できる程度のＳＯＣを維持できる発電量であり、一定の発電量である。これにより、緊急時走行制御におけるエンジン２０の燃料消費量を抑えることができる。
ＥＣＵ１００は、緊急時走行制御においては車両１０が退避走行している旨を周囲に知らせるためにハザードランプを点灯させる等の報知を行うことが好ましい。また、ＥＣＵ１００は、緊急時走行制御においては車両１０に搭載している、例えば空調装置などの補機類を停止して、走行用のバッテリ５０のＳＯＣが低下することを抑制してもよい。
次に、図２を参照して、本実施例のＥＣＵ１００による処理の流れについて説明する。
ＥＣＵ１００は、「発電しておらず、かつ走行用のバッテリ５０のＳＯＣが所定のＳＯＣｔｈ以下」であるか否かを判定する（ステップＳ１）。ＥＣＵ１００は、「発電しておらず、かつ走行用のバッテリ５０のＳＯＣが所定のＳＯＣｔｈ以下」でないと判定した場合には、図２に示す処理を終了する。
ＥＣＵ１００は、「発電しておらず、かつ走行用のバッテリ５０のＳＯＣが所定のＳＯＣｔｈ以下」であると判定した場合には、車両１０の走行制御を緊急時走行制御に切り替える（ステップＳ２）。
次いで、ＥＣＵ１００は、車両１０の車速Ｖを所定車速Ｖｔｈ以下に制限し、アクセルペダル６１の操作量とは無関係に所定の発電量で発電を行って（ステップＳ３）、図２に示す処理を終了する。
次に、図３のタイムチャートを参照して、本実施例の車両の走行態様の一例について説明する。
図３に示すように、車両１０の走行中に走行用のバッテリ５０のＳＯＣが低下し、時刻Ｔ０でバッテリ５０のＳＯＣが所定のＳＯＣｔｈ以下となると、走行制御が緊急時走行制御に切り替えられる。これにより、緊急時走行制御による発電がＯＦＦからＯＮに切り替わり、発電スイッチ７０がオンに操作されなくても発電が開始される。
このとき、併せて緊急時走行制御による車速制限もＯＦＦからＯＮに切り替わり、車速制限が開始される。緊急時走行制御による車速制限とは、車両１０の車速Ｖを所定車速Ｖｔｈ以下に制限することである。ＥＣＵ１００は、乗員がアクセルペダル６１を踏み込んでも、所定車速Ｖｔｈを超える車速を発生させることを禁止する。
これにより、上述した車速制限によって時刻Ｔ０から車速Ｖが低下し、時刻Ｔ１で所定車速Ｖｔｈに制限される。
所定のＳＯＣｔｈは、バッテリ５０が電欠状態であることを示すＳＯＣｓｈよりも大きい値である。ＳＯＣｓｈは、走行用のバッテリ５０からＭＧ４に電力を供給できなくなる程度まで低下したＳＯＣである。このため、バッテリ５０のＳＯＣがＳＯＣｓｈまで低下すると、バッテリ５０が電欠状態となる。
時刻Ｔ１から時刻Ｔ２においては、所定車速Ｖｔｈによる車両走行を行っており、このときは主に車両１０の走行による電力消費と発電機３０から供給される電力供給とが釣り合い、バッテリ５０のＳＯＣは一定値となっている。その後、時刻Ｔ２において、運転者がアクセルペダル６１の操作量を小さくしたことにより車速Ｖが徐々に低下し、走行用のバッテリ５０のＳＯＣが徐々に回復する。
以上のように、本実施例に係る発電制御装置は、発電スイッチ７０がオフの場合、すなわちエンジン２０の停止中に、バッテリ５０のＳＯＣが所定のＳＯＣｔｈ以下となったことを条件に、発電スイッチ７０がオンに操作されなくてもエンジン２０を駆動して発電機３０による発電を開始する。このため、本実施例に係る発電制御装置は、車両１０が走行不能となるまでバッテリ５０のＳＯＣが低下してしまうことを防止することができる。したがって、走行用のバッテリ５０のＳＯＣが不足することにより車両１０が道路上に停止してしまうことが防止される。
また、本実施例に係る発電制御装置は、走行用のバッテリ５０が過放電の状態となってしまうことを防止でき、走行用のバッテリ５０の故障を未然に防ぐことができる。
また、本実施例に係る発電制御装置は、発電スイッチ７０がオフの場合、バッテリ５０のＳＯＣが所定のＳＯＣｔｈ以下となるまでは乗員の意図を反映して発電を行わないので、乗員の意図に反するようなエンジン２０による燃料の消費を抑えることができる。
また、本実施例に係る発電制御装置は、緊急時走行制御において車両１０の車速Ｖを所定車速Ｖｔｈ以下に制限するので、走行用のバッテリ５０からの放電量を抑えることができる。この結果、本実施例に係る発電制御装置は、緊急時走行制御においてエンジン２０の駆動に伴う発電機３０の発電量を抑えることができ、エンジン２０による燃料の消費を抑えることができる。
また、本実施例に係る発電制御装置は、緊急時走行制御において運転者がアクセルペダル６１を大きく踏み込んでも所定車速Ｖｔｈを超えるような運転者の意図する車速Ｖを実現することができない。これにより、本実施例に係る発電制御装置は、運転者に発電操作、すなわち発電スイッチ７０をオンに操作するように促すことができる。
また、本実施例に係る発電制御装置は、緊急時走行制御において運転者によるアクセルペダル６１の操作量とは無関係に所定の発電量で発電を行うことにより、走行用のバッテリ５０が電欠状態に至ることを防止しつつ、車両１０が低速で退避走行できる程度のＳＯＣを確保することができる。
本発明の実施例を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。例えば、発電機３０とエンジン２０の始動装置であるスタータとを別個に設けることとしたが、発電機３０を、発電機とスタータとの機能を共に有するスタータジェネレータとしてもよい。また、緊急時走行制御において、バッテリ５０のＳＯＣが所定のＳＯＣｔｈを超えたことで緊急時走行制御を中止してもよい。すべてのこのような修正および等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。
１０ 車両（電動車両）
２０ エンジン（内燃機関）
３０ 発電機
４０ モータジェネレータ（モータ）
５０ バッテリ
５１ バッテリセンサ（蓄電量検出部）
６０ アクセル開度センサ
６１ アクセルペダル
７０ 発電スイッチ
１００ ＥＣＵ（制御部）
１０１ 発電制御部
１０２ 走行制御部

Claims (3)

  1. 走行用のモータと、前記モータに電力を供給するバッテリと、前記バッテリに充電する電気を発電する発電機と、前記発電機を駆動する内燃機関と、乗員によって操作される発電スイッチと、を備えた電動車両の発電制御装置であって、
    前記発電スイッチがオンに操作されると、前記内燃機関を駆動して発電を開始する制御部と、
    前記バッテリの蓄電量を検出する蓄電量検出部と、を備え、
    前記制御部は、前記内燃機関の停止中、前記バッテリの蓄電量が所定の蓄電量以下となったことを条件に、前記電動車両の走行制御を緊急時走行制御に切り替えて前記内燃機関を駆動して発電を開始することを特徴とする発電制御装置。
  2. 前記制御部は、前記緊急時走行制御においては前記電動車両の車速を所定車速以下に制限することを特徴とする請求項１に記載の発電制御装置。
  3. 前記制御部は、前記緊急時走行制御においては前記乗員によるアクセルペダルの操作量に関わらず所定の発電量で発電を行うことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の発電制御装置。

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