JP7086184B2 - 電動車両および電動車両制御方法 - Google Patents
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Description
本願は、2018年5月22日に出願された日本国特許出願2018-098039号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
特許文献1に記載の技術では、送電網からの住宅へ供給される商用電源が停電したか否かに応じて車両のエンジンが起動する。また、特許文献1に記載の技術では、エンジン起動指令を「住宅内」で生成している。
特許文献2に記載の技術では、エンジンの運転を許可しつつ、蓄電装置からの給電動作を実行させるための信号を「給電コネクタ」において生成する。
特許文献3に記載の技術では、ユーザー操作に応じて、HV給電モードまたはEV給電モードのうち一方を選択する。ここで、EV給電モードとは、蓄電装置からのみ電力を供給する給電モードである。また、HV給電モードとは、蓄電装置から電力と、エンジンの回転駆動力で発電された電力とを組み合わせて供給する給電モードである。
また、特許文献1~3に記載の技術では、アイドリング・ストップ条例が制定されている地域でエンジンを駆動してENG給電を実施することは好ましくない。
上述した(4)によれば、法令等の遵守、及び安全の観点で等、住宅等の電力系統へのエンジン発電による電力供給を禁止したい場合、電力供給先の情報を元に、車両側で自動的に供給手段が選択されるため、確実にバッテリーによる電力供給を選択することができる。
上述した(6)によれば、電力供給先が移動可能な電力変換器である場合、エンジン発電による電力供給が選択されるため、より長時間の給電が可能となる。
上述した(8)によれば、エンジン給電中に燃料が所定値未満になった場合でも、バッテリーからの電力供給に切り替えられるので、給電が途切れることなく継続することができる。
図1は、実施形態に係る電動車両1の構成例を示すブロック図である。図2は、実施形態に係る電動車両1の内部構成例を示すブロック図である。図2では、図1に示した主な構成要素を示し、一部の構成要素を省略して示している。
蓄電部20は、コンタクタ106およびバッテリー107を備える。
電動車両1は、エンジン101を停止させ、例えば発進時や低中速走行時に蓄電部20の電力を用いて、モーター112を駆動することで、ギアボックス11(図2)を介して駆動軸12(図2)を駆動して車輪13(図2)を回転させて走行する。電動車両1は、通常走行時にエンジン101を燃料(不図示)によって駆動させて、同時にエンジン101の動力に基づいてジェネレーター102で発電した電力によってモーター112を回転させることで車輪13を回転させて走行する。電動車両1は、減速時や制動時に車輪13の回転に基づいてジェネレーター102で発電された回生エネルギーをバッテリー107に充電する。電動車両1は、バッテリー107の充電量が少なくなったとき、エンジン101の始動によってジェネレーター102で発電された電力によってバッテリー107を充電する。
電動車両1は、電力を供給する電力供給先装置2が接続された際、接続された電力供給先装置2から得られる情報またはGPS受信部113から得られる情報に基づいて、発電部10によって発電される電力、および蓄電部20に蓄電されている電力のいずれか1つを選択して電力供給先装置2に供給する。選択方法は後述する。電動車両1は、電力供給先装置2が接続された際、電力供給先装置2から供給される電力を蓄電部20に蓄電する。
バッテリー107は、例えば、大容量の二次電池等の蓄電池、全個体電池、または大容量のキャパシタである。
接続部109は、電力供給先装置2との接続端子である。接続部109は、電源ライン、制御信号ラインおよびCAN Busの信号ラインを含む。接続部109には、電力供給先装置2のコネクタ22(急速充電コネクタ;図2)が接続される。
制御部114は、電力供給先装置2が接続された際、接続された電力供給先装置2から電力供給先装置2に関する情報を取得する。または、制御部114は、電力供給先装置2が接続された際、GPS受信部113が出力する測位情報を取得する。制御部114は、記憶部116が記憶する情報と、電力供給先装置2に関する情報または測位情報の少なくとも1つと、に基づいて、発電部10によって発電される電力、および蓄電部20に蓄電されている電力のいずれか1つを選択して電力供給先装置2に供給するように制御する。
制御部114は、電力供給先装置2が接続された場合、電力供給先装置2から供給される電力を蓄電部20に蓄電するように制御する。
制御部114は、電力供給先装置2が接続された場合、ガソリン残量取得部117が出力するガソリン残量と、記憶部116が記憶する閾値とを比較する。そして、制御部114は、ガソリン残量が所定残量になった場合、前記エンジン発電による電力供給から、前記バッテリーによる電力供給に自動的に切り替えて電力供給先装置2に給電する。
制御部114は、PWSW118がオン(ON)状態であるか、オフ(OFF)状態であるかを判断する。
制御部114は、発電部10から発電部10の動作状態を取得し、エンジン101による発電が可能であるか否かを判断する。
PWSW118は、起動スイッチであり、例えば、近距離通信によるリーダやイグニッションキー等であってもよい。
次に、電動車両1から電力供給先装置2への給電方法について説明する。給電方法には、ENG(エンジン)給電モードとEV(電気自動車)給電モードとがある。
図3に示すように、ENG給電モードでは、発電部10のエンジン101を動作させ、発電部10によって発電された電力(符号g11の経路)と、蓄電部20が蓄電する電力(経路g12)とを、電力供給先装置2へ供給する。これにより、ENG給電モードでは、長時間の給電が可能となる。制御部114は、バッテリー107の蓄電量が所定値未満の場合、発電部10によって発電された電力(符号g11の経路)のみから、電力供給先装置2へ電力を供給する。
図4に示すように、EV給電モードでは、バツ印g23が示すように発電部10の動作を停止させ、蓄電部20が蓄電する電力(符号g21の経路)を、電力供給先装置2へ供給する。これにより、EV給電モードでは、排気ガスゼロの規制の状況下でも電動車両1からの給電が可能となる。バッテリー107の蓄電量が所定値未満の場合、制御部114は、符号g22の経路によって、電力供給先装置2が供給する電力を蓄電部20に蓄電する。
次に、電動車両1と電力供給先装置2の給電処理の手順例を説明する。図5は、実施形態に係る電動車両1と電力供給先装置2の給電処理手順のシーケンス図である。以下の処理の前、利用者は、電動車両1に電力供給先装置2のコネクタ22を接続する。続けて、利用者は、電動車両1のPWSW118を操作してオン状態にする。利用者は、電力供給先装置2を操作してオン状態にする。
(ステップS2)電動車両1の制御部114は、通知された充放電制御開始を検知する。
(ステップS4)電力供給先装置2は、CAN通信を開始する。
(ステップS9)電力供給先装置2は、電流入出力の処理が終了したとき、CAN通信を終了する。
なお、上述した処理例は一例であり、これに限らない。
次に、電力供給先装置2に関する情報例を、図6と図7を用いて説明する。
図6は、実施形態に係る電力供給先装置2に関する情報例を示す図である。図6に示すように、電力供給先装置2に関する情報には、カテゴリ情報、EVPS動作モード、EVPS系統連系対応情報が含まれている。
カテゴリ情報は、電力供給先装置2に関する情報の有り、または電力供給先装置2に関する情報の無しを表している。
EVPS動作モードは、カテゴリ0、カテゴリ1、カテゴリ2、カテゴリ3に対応しているか非対応であるかを表している。
EVPS系統連系対応情報は、二次電池系統連系に対応しているか非対応であるか、発電装置(内燃機関)系統連系に対応しているか非対応であるか、発電装置(燃料電池)系統連系に対応しているか非対応であるかを表している。
電気自動車から電力を供給する場合、発電用火力設備に関する技術基準を定める省令(平成九年通商産業省令第五十一号)と電気自動車からの電力供給方法との関係を説明する。図8は、発電用火力設備に関する技術基準を定める省令と電気自動車からの電力供給方法との関係を示す図である。
カテゴリ2と3は、車両を電力変換器に接続して、電力変換器に電力供給を行うが、車両から供給した電力系統を直接接続(系統連系)しない。そして、カテゴリ2は、切替方式であり、車両から供給した電力と電力系統とを切替器を用いて切り替えて住宅等への電力供給を行う接続、供給方法である。カテゴリ3は、系統連系(逆潮無)方式であり、住宅等に設置された電力変換器を介して電力系統と接続(系統連系)をして、屋内配線に電力の供給を行う。ただし、カテゴリ3は、系統側への電力の逆潮流は行わない。
すなわち、カテゴリが1~3の場合、電力供給先装置2は、住宅等に設置されていることになる。
カテゴリ0の場合は、EV給電であってもENG給電であっても技術基準の対象外である。
カテゴリ1~3の場合は、EV給電が技術基準の対象外であり、ENG給電が技術基準の対象である。
図8に示した関係から、電力供給先装置2のカテゴリによっては、技術基準の対象となる場合と非対象となる場合がある。このため、この技術基準を準拠するためには、V2Hの接続時にENG給電を禁止することが好ましい。エネルギー効率の観点からは、V2Hの接続時にEV給電を行うことが好ましい。PHEVのようにEVに比べ、バッテリ容量が少なくENG発電が可能な車両の場合は、長時間給電の観点からは、V2Lの接続時にENG給電を行うことが好ましい。
図9は、実施形態に係る充放電開始前の情報交換の処理手順例のフローチャートである。
(ステップS102)制御部114は、充電器情報が、放電対応フラグであるか、放電非対応フラグであるかを判別する。制御部114は、充電器情報が、放電対応フラグであると判別した場合(ステップS102;YES)、ステップS110の処理に進める。制御部114は、充電器情報が、放電非対応フラグであると判別した場合(ステップS102;NO)、ステップS103の処理に進める。
(ステップS104)制御部114は、カテゴリ情報がありであるか否かを判別する。
制御部114は、カテゴリ情報が有りであると判別した場合(ステップS104;YES)、ステップS105の処理に進め、カテゴリ情報が無しであると判別した場合(ステップS104;NO)、ステップS112の処理に進める。
このように、図9において、制御部114は、カテゴリが1~3の場合、電力供給先装置2が住宅等に設置されているため、EV給電を行う。
これにより、実施形態では、発電用火力設備に関する技術基準を定める省令を準拠することができる。
これにより、実施形態によれば、法令等の準拠、及び安全の観点で等、住宅等の電力系統へのエンジン発電による電力供給を禁止したい場合、電力供給先の情報を元に、車両側で自動的に供給手段が選択されるため、確実にバッテリー107による電力供給を選択することができる。
実施形態では、制御部114が、電力供給先装置2が移動可能な電力変換器である場合に、エンジン101による発電の電力供給を選択するようにした。
これにより、実施形態によれば、電力系統が使えない災害緊急時など、エンジン101の発電による電力供給が可能となる。
上述した実施形態では、電動車両1が電力供給先装置2に関する情報に基づいてEV給電とENG給電とを切り替えるようにした。第1変形例では、GPS受信部113が受信した情報に基づく位置情報も用いて、EV給電とENG給電とを切り替える例を説明する。電動車両1の構成は、図1と同じである。
このように、アイドリング・ストップを行わなければならない地域では、条例を準拠するため、ENG給電を行わないように電動車両1で制御する必要がある。
これにより、第1変形例によれば、アイドリング・ストップ条例がある地域でENG給電を禁止することができる。この結果、第1変形例によれば、アイドリング・ストップ条例がある地域では、ENG給電を禁止して、確実にバッテリー107による電力供給を選択することができる。
図9に示した例では、ステップS114でENG給電を行うように制御するようにした。これにより、V2Lの接続時、ENG給電による長時間の給電を行うことができる。しかしながら、給電中に燃料(例えばガソリン)が消費され、給電を継続できなくなる場合があり得る。このため、第2変形例では、ガソリン残量が所定残量になった場合、エンジン101による発電の電力供給から、バッテリー107による電力供給に自動的に切り替えて給電するように制御する。なお、電動車両1の構成は、図1と同じである。
(ステップS302)制御部114は、ガソリン残量取得部117が出力するガソリン残量を示す情報を取得する。
これにより、第2変形例によれば、エンジン給電中にガソリン残量が所定値未満となって発電が困難になった場合、バッテリー107からの電力供給に切り替えられるので、給電が途切れることなく継続することができる。
第2変形例では、ENG供給の際、ガソリン残量が所定値未満になった場合にEV供給に切り替える例を説明した。第3変形例では、ENG供給時に発電部10に発電欠陥が生じた場合にEV供給に切り替える例を説明する。電動車両1の構成は、図1と同じである。
(ステップS402)制御部114は、発電部10が出力する発電部の動作状態を示す情報を取得する。
これにより、第3変形例によれば、ENG給電中に何らかの理由で発電が困難になった場合、バッテリー107からの電力供給に切り替えられるので、給電が途切れることなく継続することができる。
電動車両1から電力供給先装置2へ電量供給を行う際の動作例を説明する。
図13は、電動車両1から電力供給先装置2へ電量供給を行う際の動作例を示す図である。
図13において、符号g500の図は、バッテリー107から放電しているか、バッテリー107に充電しているかを示している。符号g501は、バッテリー107から放電している状態を表している。符号g502は、バッテリー107に充電している状態を表している。
符号g510のグラフは、バッテリー107の時刻に対する残容量を表している。横軸は時刻、縦軸はSOC(残容量)である。符号g511は第1の閾値を表し、符号g512は第2の閾値を表す。第1の閾値と第2の閾値は、記憶部116が記憶している。
符号g520の図は、時刻に対する電気負荷の変化を示す図である。符号g521は12V系負荷を表し、符号g522はAC負荷を表し、符号g523は外部負荷を表し、符号g524はバッテリー107への充電による負荷を表している。AC負荷は、車両内部での消費例として電力消費が大きいエアコン負荷を記載している。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD-ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ(RAM)のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
Claims (9)
- 車両外部に電力を供給可能な電動車両であって、
発電部と、
蓄電部と、
前記車両外部の電力供給先装置から得られる情報に応じて、前記発電部から供給される電力か、または、前記蓄電部から供給される電力か、を車両側で自動的に選択して前記電力供給先装置に電力供給するように制御する制御部と、
を備え、
前記車両と前記電力供給先装置とは、充放電開始前に情報交換を行い、
前記情報交換する情報は、前記車両に関する情報、前記電力供給先装置に関する情報であり、
前記制御部は、前記情報に基づいて、前記電力供給先装置との電流入出力の処理を開始し、充放電開始前に前記情報交換した情報に基づき、前記電力供給先装置に関する情報が有りか無しかを判別し、前記電力供給先装置に関する情報が有りの場合に前記電力供給先装置に関する情報の種類を判別し、前記電力供給先装置が放電対応であるか非対応であるかを判別し、判別した結果に基づいて、充電制御を行うか、前記発電部の動作を停止させて前記蓄電部が蓄電する電力を前記電力供給先装置へ供給するEV給電を行うか、前記発電部を動作させて前記発電部によって発電された電力と前記蓄電部が蓄電する電力とを前記電力供給先装置へ供給するENG給電を行うかを判別して制御する、
電動車両。 - 前記発電部はエンジンであり、前記蓄電部はバッテリーである、
請求項1に記載の電動車両。 - 前記制御部は、前記電力供給先装置が移動可能な電力変換器以外の場合に、前記蓄電部からの電力供給を選択する、
請求項1または請求項2に記載の電動車両。 - 前記制御部は、前記電力供給先装置が住宅に設置されている場合に、前記蓄電部からの電力供給を選択する、
請求項1から請求項3のうちのいずれか1項に記載の電動車両。 - 前記制御部は、前記電力供給先装置から得られる情報または前記電動車両の位置情報に基づいて、アイドリングが規制されている場所で給電する場合に、前記蓄電部からの電力供給を選択する、
請求項1から請求項4のうちのいずれか1項に記載の電動車両。 - 前記制御部は、前記電力供給先装置が移動可能な電力変換器である場合に、前記発電部であるエンジンによる発電の電力供給を選択する、
請求項1から請求項5のうちのいずれか1項に記載の電動車両。 - 前記制御部は、前記発電部であるエンジンによる発電の給電中に発電失陥になった場合に、前記蓄電部であるバッテリーによる電力供給に切り替え、給電を継続する、
請求項1から請求項6のうちのいずれか1項に記載の電動車両。 - 前記制御部は、ガソリン残量が所定残量になった場合、前記発電部であるエンジンの発電による電力供給から前記蓄電部であるバッテリーによる電力供給に自動的に切り替えて給電する、
請求項1から請求項7のうちのいずれか1項に記載の電動車両。 - 発電部と、蓄電部と、を備え、車両外部に電力を供給可能な電動車両における電動車両制御方法であって、
制御部が、前記車両外部の電力供給先装置から得られる情報に応じて、前記発電部から供給される電力か、または、前記蓄電部から供給される電力か、を車両側で自動的に選択して前記電力供給先装置に電力供給するように制御する手順と、
前記車両と前記電力供給先装置とが、充放電開始前に情報交換を行う手順と、
前記情報交換する情報が、前記車両に関する情報、前記電力供給先装置に関する情報であり、
前記制御部が、前記情報に基づいて、前記電力供給先装置との電流入出力の処理を開始する手順と、
前記制御部が、充放電開始前に前記情報交換した情報に基づき、前記電力供給先装置に関する情報が有りか無しかを判別し、前記電力供給先装置に関する情報が有りの場合に前記電力供給先装置に関する情報の種類を判別し、前記電力供給先装置が放電対応であるか非対応であるかを判別する手順と、
前記制御部が、判別した結果に基づいて、充電制御を行うか、前記発電部の動作を停止させて前記蓄電部が蓄電する電力を前記電力供給先装置へ供給するEV給電を行うか、前記発電部を動作させて前記発電部によって発電された電力と前記蓄電部が蓄電する電力とを前記電力供給先装置へ供給するENG給電を行うかを判別して制御する手順と、
を含む電動車両制御方法。
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