JP6814184B2 - 電気自動車 - Google Patents
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Description
なお、本発明では、電気自動車とは、車輪をモータで駆動して走行することが可能な自動車をいい、バッテリを電源とする狭義の電気自動車や、燃料電池を電源とするいわゆる燃料電池車、モータの他にエンジン等の原動機を備えるいわゆるハイブリッド車等が含まれる。
そのため、特許文献1では、電気自動車において、インバータからモータへの交流電力に供給に異常が生じた場合には、全てのインバータを同時にオフして全車輪の回転を同時に停止して電気自動車を適切に停車させるための技術が開示されている。
そのため、上記のような場合に電気自動車が走行不能にならず、例えば道端に寄せることができるように構成されていれば、このような問題が生じることを防止できる。また、電気自動車を走行させて修理工場等まで搬送できればより好ましい。
電源から供給された直流電力をインバータで交流電力に変換してモータに供給し、前記モータで車輪を駆動させて走行する電気自動車において、
前記電気自動車の前後左右の4つの前記車輪ごとに前記インバータと前記モータとが配線で接続されて駆動系が形成されており、かつ、前記電気自動車の右側と左側のそれぞれにおいて前後の一対の前記駆動系の間で前記配線同士がバイパス線で接続されており、
前記各駆動系を制御する制御装置を備え、
前記制御装置は、前記電気自動車の右側と左側のそれぞれにおける前記一対の前記駆動系について、一の前記駆動系の前記インバータから前記モータへの交流電力の供給に異常が生じた場合、当該インバータからの交流電力の供給を停止させ、前記一対の駆動系のうちの他の前記駆動系の前記インバータから供給する交流電力を、当該他の駆動系の前記モータに供給するとともに、前記バイパス線を介して一の前記駆動系の前記モータにも供給させるように制御することを特徴とする。
前記バイパス線には、電磁開閉器がそれぞれ取り付けられており、
前記制御装置は、前記電磁開閉器を制御することで、他の前記駆動系の前記インバータから前記モータに供給する交流電力を、前記バイパス線を介して一の前記駆動系の前記モータにも供給させるように制御することを特徴とする。
前記電源が前記駆動系ごとに1つずつ設けられており、かつ、前記駆動系ごとに前記電源と前記インバータとが電力線で接続されており、
複数の前記駆動系の間で前記電力線同士が第2バイパス線で接続されており、
前記制御装置は、一の前記駆動系の前記電源から前記インバータへの直流電力に供給に異常が生じた場合、当該電源からの直流電力の供給を停止させ、他の前記駆動系の前記電源から前記インバータに供給する直流電力を、前記第2バイパス線を介して一の前記駆動系の前記インバータにも供給させるように制御することを特徴とする。
なお、以下では、電気自動車が、バッテリを電源であり、エンジン等の他の原動機を備えない狭義の電気自動車である場合について説明するが、前述したように、本発明は、車輪をモータで駆動して走行することが可能な電気自動車であればどのような電気自動車に対しても適用可能であり、電気自動車がいわゆる燃料電池車やハイブリッド車等である場合にも適用される。
なお、本実施形態では、図1に示すように、いわゆるインホイールモータのようにモータ14が車輪15ごとに1つずつ設けられている場合について説明するが、モータ14が前輪のみ(いわゆるFF車)あるいは後輪のみ(いわゆるFR車)に設けられていたり、前輪用と後輪用にそれぞれ1つずつ設けられていてもよい。
電力線16には、ヒューズ16a等の必要な部品等が適宜取り付けられている。また、図1では、電力線16にプリチャージ回路17が設けられた場合が示されている。
また、電力線16やプリチャージ回路17には、電力線16等を導通させたり遮断したりする電磁開閉器18(コンタクタ等ともいう。閉(close)で導通、開(open)で遮断する。)がそれぞれ取り付けられている。そして、図1等では図示が省略されているが、各電磁開閉器18はそれぞれ制御装置20と電気的に接続されており、制御装置20により開閉が制御されるようになっている。
そして、インバータ13とモータ14とが配線19で接続されて1つの駆動系11が形成されている。
また、図1では、バッテリ12とインバータ13とが2本の電力線16で接続されており、インバータ13とモータ14とが3本の配線19で接続されている場合が示されているが、電力線16や配線19の本数はこれらに限らない。
また、制御装置20は、インバータ13に例えばPWM(パルス幅変調)信号を送信する等してインバータ13を制御し、モータ14に供給する交流電流の周波数を変化させてモータ14の回転数(すなわち車輪15の回転数)を変化させるようになっている。
そして、本実施形態では、制御装置20は、さらに、前述したように各電力線16の各電磁開閉器18の開閉を制御して、各電力線16を導通させたり遮断したりする制御も行うようになっている。
また、本実施形態では、図1に示したように、1つの制御装置20が、バッテリ12やインバータ13を含む駆動系11の制御を一括して行うように構成されている場合について説明するが、例えば、バッテリ12を制御するバッテリ制御ユニットと、インバータ13等を制御するモータ系の制御ユニットとを別々に有し、それらが連携して本発明の制御を行うように構成することも可能である。
この構成のいくつかの実施形態について、以下、具体的に説明する。
図2は、本発明の第1の実施形態に係る電気自動車の構成を表す図である。なお、電気自動車10の左側部分の構成も右側部分と同様であり、説明を省略する。
そして、制御装置20は、一の駆動系11のインバータ13からモータ14への交流電力に供給に異常が生じた場合、当該インバータ13からモータ14への交流電力の供給を停止させ、他の駆動系11のインバータ13からモータ14に供給する交流電力を、バイパス線21を介して一の駆動系11のモータ14にも供給させるように制御するようになっている。
また、図3に示すフローチャートに基づいて制御装置20による制御の仕方についても説明する。
また、制御装置20は、バッテリ12やインバータ13から供給される直流電力や交流電力の電力値等や、モータ14や車輪15の回転数等を監視するなどして、各駆動系11についてそれぞれ駆動系11に異常が生じたか否かを常時監視する(図3のステップS1)。
そこで、制御装置20は、ある駆動系11に異常が生じたと判断した場合に(ステップS1:YES。なお、以下、右前側の駆動系11Aに異常が生じた場合を例示して説明する。)、当該駆動系11Aのインバータ13Aからモータ14Aへの交流電力に供給に異常が生じておらず正常である場合には(ステップS2:NO)、電気自動車10の全ての駆動系11の電力線16やプリチャージ回路17等に設けられた各電磁開閉器18を開いて(ステップS6)、車両を停止させる。
制御装置20は、このようにしてモータ14Aへの交流電力の供給に異常が生じている当該インバータ13Aからモータ14Aへの交流電力の供給を停止させる。そのため、当該インバータ13Aからモータ14Aには交流電力が供給されなくなる。
そのため、この場合は、図4に示すように、右後側の駆動系11Bのインバータ13Bから、右後側のモータ14Bと右前側のモータ14Aの両方に交流電力が供給されることになる。なお、図4では、本実施形態での直流電力や交流電流の流れが太線で示されている。
そのため、あるインバータ13からの交流電力の供給に異常が生じて当該インバータ13からモータ14への交流電力の供給を停止しても、正常な交流電力を出力する他のインバータ13から当該モータ14に交流電力が適切に供給されるようになり、当該モータ14の回転駆動を継続させることができる。そのため、電気自動車10が走行不能に陥ることを的確に回避することが可能となり、運転者は車両を道端に寄せて停車させたり車両を走行させて修理工場等まで搬送することが可能となる。
そのため、図2に示したように、バイパス線21で、車両の右側と左側でそれぞれ、前後の駆動系11A、11Bの配線19A、19B同士を接続するように構成すれば、上記のように、一の駆動系11Aのモータ14Aに他の駆動系11Bのインバータ13Bから交流電力を供給するように切り替えても、モータ14Aの回転数はさほど大きく変化しない。そのため、運転者が違和感を覚えることなく上記の切り替え操作を行うことが可能となる。
そのため、本実施形態では、図示を省略するが、制御装置20は、インパネに設けたモニタ上に表示したり警告灯を点灯させたり点滅させる等して、運転者等に故障が発生していることや車両を安全な場所に退避させることを通知するようになっている(ステップS5)。
そのため、このような場合は、制御装置20は、電気自動車10の全ての駆動系11の電力線16やプリチャージ回路17等に設けられた各電磁開閉器18を開いて車両を停止させる等の適宜の制御を行うように構成される。
上記の第1の実施形態では、制御装置20は、インバータ13からモータ14への交流電力の供給に異常が生じている場合に、実際に異常が生じている部位については特定しなかった。
しかし、例えば、異常が生じている部位がバッテリ12である場合、すなわちバッテリ12の故障やバッテリ切れなどによりバッテリ12が正常な直流電力を供給できなくなった場合であり、インバータ13は正常に機能しているのであれば、上記の第1の実施形態のようにモータ14に他の駆動系11のインバータ13から交流電力を供給するよりも、そのモータ14が属する駆動系11の正常に機能しているインバータ13から交流電力を供給する方が望ましい。
図5は、本発明の第2の実施形態に係る電気自動車の構成を表す図である。なお、本実施形態においても、電気自動車10の左側部分の構成も右側部分と同様であり、説明を省略する。
また、本実施形態では、各第2バイパス線23には、電磁開閉器24がそれぞれ取り付けられている。
制御装置20は、第1の実施形態の場合と同様に、各駆動系11についてそれぞれ駆動系11に異常が生じたか否かを常時監視する(ステップS11)。
そして、制御装置20は、異常部位がインバータ13Aである場合は(ステップS12:YES)、第1の実施形態と同様の処理を行う。
そして、右前側の駆動系11Aの配線19Aと右後側の駆動系11Bの配線19Bとをそれぞれ接続するバイパス線21の各電磁開閉器22を閉じて各バイパス線21を導通させるように制御して(ステップS14)、図4に示したように、右後側の駆動系11Bのインバータ13Bからモータ14Bに供給する交流電力を、各バイパス線21を介して右前側の駆動系11Aのモータ14Aにも供給させるように制御する。
そして、この場合も、図示を省略するが、制御装置20は、運転者等に故障が発生していることや車両を安全な場所に退避させることを通知する(ステップS15)。
そして、制御装置20は、異常部位がバッテリ12Aである場合は(ステップS16:YES)、当該バッテリ12Aとインバータ13Aとを接続する電力線16Aやプリチャージ回路17Aの各電磁開閉器18Aを開いて(ステップS17)、当該バッテリ12Aからインバータ13Aへの直流電力の供給を停止させる。
そして、右前側の駆動系11Aの電力線16Aと右後側の駆動系11Bの電力線16Bとをそれぞれ接続する第2バイパス線23の各電磁開閉器24を閉じて各第2バイパス線23を導通させるように制御して(ステップS18)、図7に示すように、右後側の駆動系11Bのバッテリ12Bからインバータ13Bに供給する直流電力を、各第2バイパス線23を介して右前側の駆動系11Aのインバータ13Aにも供給させるように制御するようになっている。なお、図7では、本実施形態での直流電力や交流電流の流れが太線で示されている。
そのため、本実施形態では、各第2バイパス線23は、図5等に示したように、駆動系11A、11Bの各電力線16A、16B等に設けられた各電磁開閉器18A、18Bの下流側、すなわち各電磁開閉器18A、18Bとインバータ13A、13Bとの間の部分で各電力線16A、16Bに接続されるように構成される。
そのため、インバータ13Aから交流電力がモータ14Aに適切に供給されるようになるため、電気自動車10が走行不能に陥ることを的確に回避することが可能となる。
そのため、図示を省略するが、制御装置20は、運転者等に故障が発生していることや車両を安全な場所に退避させることを通知するようになっている(ステップS15)。
そのため、制御装置20は、ある駆動系11のインバータ13やバッテリ12に異常が生じていない場合は(ステップS12:NOかつステップS16:NO)、電気自動車10の全ての駆動系11の電力線16やプリチャージ回路17等に設けられた各電磁開閉器18を開いて(ステップS19)、車両を停止させるようになっている。
[変形例1]
なお、電力線16やプリチャージ回路17等に設けられた電磁開閉器18が故障したり電力線16等が断線するなどして駆動系11に異常が生じる場合もあり得る。
そこで、フローチャートは省略するが、制御装置20は、上記の場合のほか、異常が生じている部位が電力線16である場合(電力線16等に設けられた電磁開閉器18が故障したり電力線16等が断線するなど、電力線16の異常により駆動系11に異常が生じている場合)にも、上記と同様に、異常が生じている駆動系11Aの電力線16A等に設けられた電磁開閉器18Aを開き、第2バイパス線23の電磁開閉器24を閉じて、別の駆動系11Bのバッテリ12Bから当該駆動系11Aのインバータ13Aに直流電力を供給するように構成することも可能である。
また、非常に稀なケースではあるが、第2バイパス線23で電力線16同士が接続されている2つの駆動系11A、11B(図5参照)のうち、例えば、一方の駆動系11Aではバッテリ12Aに異常が生じ、他方の駆動系11Bではインバータ13Bに異常が生じる可能性がないわけではない。
そして、この場合、バイパス線21の電磁開閉器22や第2バイパス線23の電磁開閉器24を開いたままの状態とすると(すなわち2つの駆動系11A、11Bを電気的に接続しないと)、2つの駆動系11A、11Bはいずれも作動しなくなる。そのため、この場合は、車両右側の前後の車輪15がいずれも回転しなくなる。
しかし、本実施形態の構成を利用すれば、このような場合でも、車両右側の前後の車輪15をともに回転させて、電気自動車10が走行不能に陥ることを回避するように構成することができる。以下、具体的に説明する。
すると、図8に示すように、正常なバッテリ12Bから各第2バイパス線23を介して正常なインバータ13Aに直流電力が供給され、正常なインバータ13Aからモータ14Aに交流電力が供給されるとともに、各バイパス線21を介して他方の駆動系11Bのモータ14Bにも交流電力が供給される。
そのため、上記のように二重に異常が生じている場合でも、車両右側の前後の車輪15をともに回転させて、電気自動車10が走行不能に陥ることを回避することが可能となる。
一方、図7を見れば分かるように、2つの駆動系11A、11Bの各インバータ13A、13Bが正常に機能している場合、各バイパス線21(及び電磁開閉器22)が設けられていなくても、第2バイパス線23(及び電磁開閉器24)が設けられていれば、駆動系11A、11Bのうちの一方の駆動系11のバッテリ12(図7の場合はバッテリ12A)に異常が生じた場合に対応することができる。
この場合、バイパス線21等は設けない。
このように構成すれば、各駆動系11のうち一の駆動系11でバッテリ12に異常が生じた場合でも、電気自動車10が走行不能に陥ることを的確に回避することが可能となり、運転者は車両を道端に寄せて停車させたり車両を走行させて修理工場等まで搬送することが可能となる。
11 駆動系
12 バッテリ(電源)
13 インバータ
14 モータ
15 車輪
16 電力線
18 電磁開閉器
19 配線
20 制御装置
21 バイパス線
22 電磁開閉器
23 第2バイパス線
Claims (4)
- 電源から供給された直流電力をインバータで交流電力に変換してモータに供給し、前記モータで車輪を駆動させて走行する電気自動車において、
前記電気自動車の前後左右の4つの前記車輪ごとに前記インバータと前記モータとが配線で接続されて駆動系が形成されており、かつ、前記電気自動車の右側と左側のそれぞれにおいて前後の一対の前記駆動系の間で前記配線同士がバイパス線で接続されており、
前記各駆動系を制御する制御装置を備え、
前記制御装置は、前記電気自動車の右側と左側のそれぞれにおける前記一対の前記駆動系について、一の前記駆動系の前記インバータから前記モータへの交流電力の供給に異常が生じた場合、当該インバータからの交流電力の供給を停止させ、前記一対の駆動系のうちの他の前記駆動系の前記インバータから供給する交流電力を、当該他の駆動系の前記モータに供給するとともに、前記バイパス線を介して一の前記駆動系の前記モータにも供給させるように制御することを特徴とする電気自動車。 - 前記バイパス線には、電磁開閉器がそれぞれ取り付けられており、
前記制御装置は、前記電磁開閉器を制御することで、他の前記駆動系の前記インバータから前記モータに供給する交流電力を、前記バイパス線を介して一の前記駆動系の前記モータにも供給させるように制御することを特徴とする請求項1に記載の電気自動車。 - 前記電源が前記駆動系ごとに1つずつ設けられており、かつ、前記駆動系ごとに前記電源と前記インバータとが電力線で接続されており、
複数の前記駆動系の間で前記電力線同士が第2バイパス線で接続されており、
前記制御装置は、一の前記駆動系の前記電源から前記インバータへの直流電力に供給に異常が生じた場合、当該電源からの直流電力の供給を停止させ、他の前記駆動系の前記電源から前記インバータに供給する直流電力を、前記第2バイパス線を介して一の前記駆動系の前記インバータにも供給させるように制御することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の電気自動車。 - 前記第2バイパス線は、前記電力線に設けられた電磁開閉器と前記インバータとの間の部分で前記電力線に接続されていることを特徴とする請求項3に記載の電気自動車。
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