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JP2024017696A - 車両用制御装置 - Google Patents

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JP2024017696A
JP2024017696A JP2022120511A JP2022120511A JP2024017696A JP 2024017696 A JP2024017696 A JP 2024017696A JP 2022120511 A JP2022120511 A JP 2022120511A JP 2022120511 A JP2022120511 A JP 2022120511A JP 2024017696 A JP2024017696 A JP 2024017696A
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JP
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hydrogen
energy supply
energy
supply device
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JP2022120511A
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和也 森
Kazuya Mori
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Priority to EP23187980.0A priority patent/EP4311717A1/en
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Abstract

Figure 2024017696000001
【課題】第１通信装置と第２通信装置の双方を備えるエネルギ供給装置と第２通信装置のみを備えるエネルギ供給装置とのいずれに対してもより適正な通信装置による通信を伴ってエネルギ供給が行なわれるようにする。
【解決手段】外部のエネルギ供給装置からエネルギ貯蔵装置へのエネルギ供給を行なう際、第１通信装置からエネルギ供給装置に対して通信の試行を行ない、通信の試行に対してエネルギ供給装置から応答があったときには第１通信装置とエネルギ供給装置との通信を伴ってエネルギ供給を行ない、通信の試行に対してエネルギ供給装置から応答がなかったときには第２通信装置とエネルギ供給装置との通信を伴ってエネルギ供給を行なう。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両に関し、詳しくは、第１通信装置と第２通信装置とを備える車両に搭載される車両用制御装置に関する。
従来、この種の技術としては、水素又は天然ガスを充填可能なリザーブタンクと通信接続部とを搭載する車両が提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。この車両では、リザーブタンクに充填ステーションで水素又は天然ガスを充填する際には、通信接続部を充填ステーション側に接続し、充填ステーション側で目標圧力または目標ＳＯＣに到達するか、車両側から中止信号を送信するまで、充填ステーション側の圧力測定器の情報を用いて充填ステーションにより充填が制御される。通信接続部としては、バスや、赤外線接続、光ケーブル、無線接続、ブルートゥース（登録商標）接続、電機ケーブルなどを用いている。
国際公開２０１２／０１０２６０ 特表２０１３－５３８３２０号公報
しかしながら、上述の技術では、充填ステーションなどのエネルギ供給装置から水素や天然ガスなどのエネルギ源をタンクなどのエネルギ貯蔵装置に供給を受ける場合、車両側で通信可能な通信方式を備えるエネルギ供給装置を選択する必要がある。車両としては第１通信装置と第２通信装置を搭載するものを想定し、エネルギ供給装置としては第１通信装置と第２通信装置の双方を備えるものと第２通信装置のみを備えるものとを想定したときには、車両側とエネルギ供給装置側との通信の確立をどの手順により行なうかについては検討する必要がある。
本発明の車両用制御装置は、第１通信装置と第２通信装置の双方を備えるエネルギ供給装置と第２通信装置のみを備えるエネルギ供給装置とのいずれに対してもより適正な通信装置による通信を伴ってエネルギ供給が行なわれるようにすることを主目的とする。
本発明の車両用制御装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
本発明の車両用制御装置は、
エネルギ貯蔵装置と、第１通信装置と、前記第１通信装置とは異なる第２通信装置と、を備える車両に搭載される車両用制御装置であって、
外部のエネルギ供給装置から前記エネルギ貯蔵装置へのエネルギ供給を行なう際、前記第１通信装置から前記エネルギ供給装置に対して通信の試行を行ない、
前記通信の試行に対して前記エネルギ供給装置から応答があったときには前記第１通信装置と前記エネルギ供給装置との通信を伴ってエネルギ供給を行ない、
前記通信の試行に対して前記エネルギ供給装置から応答がなかったときには前記第２通信装置と前記エネルギ供給装置との通信を伴ってエネルギ供給を行なう、
ことを特徴とする。
この本発明の車両用制御装置は、エネルギ貯蔵装置と、第１通信装置と、第１通信装置とは異なる第２通信装置と、を備える車両に搭載される。本発明の車両用制御装置は、外部のエネルギ供給装置からエネルギ貯蔵装置へのエネルギ供給を行なう際、第１通信装置からエネルギ供給装置に対して通信の試行を行なう。車両用制御装置は、通信の試行に対してエネルギ供給装置から応答があったときには第１通信装置とエネルギ供給装置との通信を伴ってエネルギ供給を行なう。車両用制御装置は、通信の試行に対してエネルギ供給装置から応答がなかったときには第２通信装置とエネルギ供給装置との通信を伴ってエネルギ供給を行なう。即ち、車両用制御装置は、第１通信装置による通信を伴うエネルギ供給を、第２通信装置による通信を伴うエネルギ供給に対して優先するのである。本発明の車両用制御装置は、第１通信装置による通信の方が第２通信装置による通信より適正な場合を想定すれば、より適正な通信装置による通信を伴うエネルギ供給を行なうことができる。
第１通信装置による通信の方が第２通信装置による通信より適正な場合としては、例えば、前記第１通信装置は前記エネルギ供給装置との双方向通信が可能な装置であり、前記第２通信装置は前記エネルギ供給装置への一方向通信のみが可能な装置である場合が該当する。具体的には、前記第１通信装置はＲＦ通信装置であり、前記第２通信装置は赤外線通信装置である場合を考えることができる。
本発明の車両用制御装置において、前記第２通信装置と前記エネルギ供給装置との通信を伴う前記エネルギ貯蔵装置へのエネルギ供給を開始した後に、所定時間経過後に前記第１通信装置から前記エネルギ供給装置への第２の通信の試行を行ない、前記第２の通信の試行に対して前記エネルギ供給装置から応答があったときには前記第２通信装置と前記エネルギ供給装置との通信を伴う前記エネルギ貯蔵装置へのエネルギ供給から前記第１通信装置と前記エネルギ供給装置との通信を伴う前記エネルギ貯蔵装置へのエネルギ供給に切り替えるものとしてもよい。こうすれば、何らか事情により通信の試行に対してエネルギ供給装置から応答がなかったために、第２通信装置とエネルギ供給装置との通信を伴うエネルギ貯蔵装置へのエネルギ供給を開始しても、所定時間内に何らか事情から回復したときには、より適正な第１通信装置とエネルギ供給装置との通信を伴うエネルギ貯蔵装置へのエネルギ供給に切り替えることができる。
本発明の一実施例としての車両用制御装置である電子制御ユニット４０を搭載する車両２０の構成の概略を示す構成図である。 実施例の電子制御ユニット４０により実行される充填時通信処理の一例を示すフローチャートである。
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、本発明の一実施例としての車両用制御装置である電子制御ユニット４０を搭載する車両２０の構成の概略を示す構成図である。実施例の車両２０は、電子制御ユニット４０の他に、複数の水素タンク２２と、水素充填用コネクタ３０と、ＲＦ（Radio Frequency）送受信機４２と、赤外線送信機４４と、を備える。
水素タンク２２は、例えば樹脂製の高圧水素タンクとして構成されている。複数の水素タンク２２は、チェックバルブ２８を介して水素充填管２４に接続されている。水素充填管２４は、チェックバルブ２８を介して水素充填用コネクタ３０に接続されている。なお、複数の水素タンク２２からの水素は、図示しない水素消費機（例えば、燃料電池や水素エンジンなど）に供給される。
水素充填用コネクタ３０は、開閉扉としてのリッド３２を閉扉とすることにより、外部から覆われている。複数の水素タンク２２への水素の充填は、リッド３２を開扉とした状態で、水素充填ステーションの水素充填装置の充填ノズル１３０を水素充填用コネクタ３０に接続した状態で、水素充填ステーション側から高圧水素を供給することにより行なわれる。
ＲＦ送受信機４２は、搬送波として３００Ｈｚ～３ＴＨｚ程度までの所定の周波数帯を用いて通信する送受信可能な無線通信機として構成されている。ＲＦ送受信機４２は、水素充填ステーションに設置されたＲＦ送受信機１４２と通信可能となるように、車両２０のリッド３２側に配置されている。赤外線送信機４４は、赤外線を用いてデータを送信する一般的な赤外線送信機として構成されている。赤外線送信機４４は、リッド３２の内側の水素充填用コネクタ３０の近傍に配置されている。赤外線送信機４４は、水素充填ステーションの側の水素充填用の充填ノズル１３０が水素充填用コネクタ３０に接続されたときに、充填ノズル１３０に取り付けられた赤外線受信機１４４に向けてデータを送信する。なお、水素充填ステーションには、図示しないがマイクロコンピュータとして構成されたステーション用電子制御ユニットが設置されている。ステーション用電子制御ユニットには、ＲＦ送受信機１４２によって受信したデータや赤外線受信機１４４によって受信したデータなどが入力ポートを介して入力されている。また、ステーション用電子制御ユニットからは、ＲＦ送受信機１４２から送信するデータを出力ポートを介して出力している。
電子制御ユニット４０は、図示しないが、ＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ、入出力ポート、通信ポートを有するマイクロコンピュータとして構成されている。電子制御ユニット４０には、リッド３２の開閉状態を検出するリッドセンサ３４からのリッド開閉信号Ｌｉｄや、水素充填管２４に取り付けられた圧力センサ３６からの水素圧力Ｐｈ、複数の水素タンク２２の各々に取り付けられて水素タンク内の温度を検出する温度センサ３８からのタンク内温度Ｔｈが入力ポートを介して入力されている。また、電子制御ユニット４０には、複数の水素タンク２２に取り付けられたＲＦ送受信機４０により受信したデータも入力ポートを介して入力されている。電子制御ユニット４０からは、ＲＦ送受信機４２から送信するデータや、赤外線送信機４４から送信するデータなどが出力ポートを介して出力されている。
次に、こうして構成された車両２０に搭載された電子制御ユニット４０の処理、特に水素充填ステーションで複数の水素タンク２２に水素を充填する際の車両２０側の通信処理について説明する。図２は、実施例の電子制御ユニット４０により実行される充填時通信処理の一例を示すフローチャートである。この充填時通信処理は、リッド３２の開扉をリッドセンサ３４により検出したときに実行される。
充填時通信処理が実行されると、電子制御ユニット４０は、リッド３２が開扉されたのを確認し(ステップＳ１００）、ＲＦ送受信機４２から水素充填ステーション側のＲＦ送受信機１４２に向けて通信を開始する旨のＲＦ送信を行なう（ステップＳ１１０）。
次に、電子制御ユニット４０は、前回のＲＦ送信に対する確認から一定時間経過しており、且つ、複数の水素タンク２２の水素の充填割合ＳＯＣ（満充填容量に対する残容量の比）が一定値未満のときには、ＲＦ送信を行なう（ステップＳ１２０）。ここで、一定時間としては例えば１秒や２秒、３秒、５秒、１０秒などを用いることができる。続いて、電子制御ユニット４０は、ＲＦ送信に対して水素充填ステーション側からの返信の有無を判定する（ステップＳ１３０）。
電子制御ユニット４０は、ステップＳ１３０でＲＦ送信に対する水素充填ステーション側からの返信があったと判定したときには、ＲＦ通信を実施すると共に赤外線通信を実施しているときには赤外線通信を停止する（ステップＳ１７０）。ＲＦ通信として、車両２０側からは、水素充填管２４に取り付けられた圧力センサ３６からの水素圧力Ｐｈや、温度センサ３８により検出される複数の水素タンク２２のタンク内温度Ｔｈを水素充填ステーション側の要請に基づいて繰り返し送信し、水素充填ステーション側からは、水素充填の開始や終了の信号や、充填される水素の温度や圧力を繰り返し送信する。水素充填ステーション側のステーション用電子制御ユニットは、ＲＦ通信により受信した水素圧力Ｐｈとタンク内温度Ｔｈとを用いて複数の水素タンク２２の満充填を判断し、水素充填の終了を判定する。
次に、電子制御ユニット４０は、リッド３２が開扉されてからタイムアップ時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ１８０）。タイムアップ時間は、例えば複数の水素タンク２２に水素を満充填するのに十分な時間を用いることができる。電子制御ユニット４０は、リッド３２が開扉されてからタイムアップ時間が経過していないと判定したときには、開扉されていたリッド３２が閉扉されたか否か、或いは、水素充填ステーション側から水素の充填を終了した通知を受けたか否かを判定する（ステップＳ１９０）。電子制御ユニット４０は、開扉されていたリッド３２が閉扉されたと判定したときや、水素充填ステーション側から水素の充填を終了した通知を受けたと判定したときには、水素の充填は終了したと判断し、ＲＦ通信を停止し（ステップＳ２００）、本処理を終了する。一方、電子制御ユニット４０は、開扉されていたリッド３２が閉扉されていないと判定し、且つ、水素充填ステーション側から水素の充填を終了した通知を受けていない判定したときには、ステップＳ１７０のＲＦ通信の実施に戻る。電子制御ユニット４０は、ステップＳ１８０でリッド３２が開扉されてからタイムアップ時間が経過したと判定したときには、ＲＦ通信を停止し（ステップＳ２００）、本処理を終了する。
したがって、電子制御ユニット４０は、ＲＦ通信の実施を開始すると、リッド３２が開扉されてからタイムアップ時間が経過したと判定するか、開扉されていたリッド３２が閉扉されたと判定するか、水素充填ステーション側から水素の充填を終了した通知を受けたと判定するまで、ＲＦ通信の実施を継続し、これらのいずれかを判定したときに、ＲＦ通信を停止し、本処理を終了する。
電子制御ユニット４０は、ステップＳ１３０でＲＦ送信に対する水素充填ステーション側からの返信が無かったと判定したときには、赤外線通信を実施すると共にＲＦ通信を実施しているときにはＲＦ通信を停止する（ステップＳ１４０）。赤外線通信として、車両２０側の赤外線送信機４４からは、圧力センサ３６からの水素圧力Ｐｈや、温度センサ３８からのタンク内温度Ｔｈを所定時間毎（例えば１秒毎や２秒毎）に繰り返し送信し、水素充填ステーション側の赤外線受信機１４４では、車両２０側の赤外線送信機４４から繰り返し送信された水素圧力Ｐｈやタンク内温度Ｔｈを受信する。水素充填ステーション側のステーション用電子制御ユニットは、赤外線通信により受信した水素圧力Ｐｈとタンク内温度Ｔｈとを用いて複数の水素タンク２２の満充填を判断し、水素充填の終了を判定する。
次に、電子制御ユニット４０は、リッド３２が開扉されてからタイムアップ時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ１５０）。電子制御ユニット４０は、リッド３２が開扉されてからタイムアップ時間が経過していないと判定したときには、開扉されていたリッド３２が閉扉されたか否かを判定する（ステップＳ１６０）。電子制御ユニット４０は、開扉されていたリッド３２が閉扉されたと判定したときには、水素の充填は終了したと判断し、赤外線通信を停止し（ステップＳ２００）、本処理を終了する。一方、電子制御ユニット４０は、開扉されていたリッド３２が閉扉されていないと判定したときには、ステップＳ１２０の前回のＲＦ送信に対する確認から一定時間経過しており、且つ、複数の水素タンク２２の水素の充填割合ＳＯＣが一定値未満のときにはＲＦ送信を行なう処理に戻る。電子制御ユニット４０は、ステップＳ１５０でリッド３２が開扉されてからタイムアップ時間が経過したと判定したときには、赤外線通信を停止し（ステップＳ２００）、本処理を終了する。
したがって、電子制御ユニット４０は、ＲＦ送信に対する水素充填ステーション側からの返信が無かったと判定したときには、基本的には一定時間経過する毎にＲＦ送信を行ない、ＲＦ送信に対する水素充填ステーション側からの返信がないときには、リッド３２が開扉されてからタイムアップ時間が経過したと判定するか、開扉されていたリッド３２が閉扉されたと判定するまで、赤外線通信の実施を継続し、これらのいずれかを判定したときに、赤外線通信を停止し、本処理を終了する。電子制御ユニット４０は、赤外線通信を実行している最中にＲＦ送信に対する水素充填ステーション側からの返信があったときには、赤外線通信からＲＦ通信に切り替える。
以上説明した実施例の車両２０に搭載される電子制御ユニット４０は、水素充填ステーションで水素を充填する際に、ＲＦ送信を行なってＲＦ送信に対して返信があったときには、ＲＦ通信を実施して複数の水素タンク２２への水素の充填を行なう。電子制御ユニット４０は、ＲＦ送信を行なってＲＦ送信に対する返信が無かったときには、赤外線通信を実施して複数の水素タンク２２への水素の充填を行なう。これにより、ＲＦ送受信機１４２と赤外線受信機１４４の双方を備える水素充填ステーションとは双方向通信であるＲＦ通信を用いて水素充填を行なうことができ、赤外線受信機１４４のみを備える水素充填ステーションとは一方向通信である赤外線通信を用いて水素充填を行なうことができる。この結果、ＲＦ送受信機１４２と赤外線受信機１４４の双方を備える水素充填ステーションと赤外線受信機１４４のみを備える水素充填ステーションとのいずれの水素充填ステーションに対してもより適正な通信を伴って水素の充填を行なうことができる。また、電子制御ユニット４０は、双方向通信であるＲＦ通信を用いた水素の充填を一方向通信である赤外線通信を用いた水素の充填に対して優先する。双方向通信であるＲＦ通信は一方向通信である赤外線通信に比して通信としてはより適正と考えることができるから、より適正な通信を用いた水素の充填を行なうことができる。
実施例の車両２０に搭載される電子制御ユニット４０は、赤外線通信の実施を開始したときには、一定時間経過する毎にＲＦ送信を行なってＲＦ送信に対する返信の有無を確かめる。そして、電子制御ユニット４０は、一定時間経過する毎にＲＦ送信を行なってもＲＦ送信に対する返信が無いときには、赤外線通信を用いた水素の充填を継続する。一方、電子制御ユニット４０は、一定時間経過する毎のＲＦ送信の対して返信が有ったときには、ＲＦ通信を実施してＲＦ通信を用いた水素の充填に切り替える。これにより、何らか事情によりＲＦ送信に対して水素充填ステーション側で返信できなかった場合に一方向通信である赤外線通信を用いた複数の水素タンク２２への水素の充填を開始しても、何らか事情から回復したときには、双方向通信であるＲＦ通信を用いた複数の水素タンク２２への水素の充填に切り替えることができる。この結果、より適正な通信を用いて水素を充填することができる。
実施例の車両２０では、水素充填ステーションにおいて複数の水素タンク２２への水素の充填の際、双方向通信であるＲＦ通信を用いた水素の充填と、一方向送信機である赤外線通信を用いた水素の充填とを想定したが、２つの異なる通信方式を用いた水素の充填としてもよい。この場合、より適正な通信方式を用いた水素の充填を優先すればよい。
実施例の車両２０では、複数の水素タンク２２を備えるものとしたが、単一の水素タンク２２のみを備えるものとしてもよい。
実施例の車両２０では、エネルギ貯蔵装置として水素を充填する複数の水素タンク２２を備え、水素充填ステーションで複数の水素タンク２２に水素を充填するものとした。しかし、天然ガスを充填する複数のガスタンクを備え、天然ガス充填ステーションで複数のガスタンクに天然ガスを充填するものとしたり、炭化水素系の燃料ガスを充填する複数のガスタンクを備え、燃料ガス充填ステーションで複数のガスタンクに燃料ガスを充填するものとしてもよい。また、エネルギ貯蔵装置として蓄電装置を備え、給電ステーションで蓄電池に電気エネルギを蓄電するものとしてもよい。
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、複数の水素タンク２２が「エネルギ貯蔵装置」に相当し、ＲＦ送受信機４２が「第１通信装置」に相当し、赤外線送信機４４が「第２通信装置」に相当し、電子制御ユニット４０が「車両用制御装置」に相当する。
なお、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は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載し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。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明について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り、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等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、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
本発明は、車両の製造産業などに利用可能である。
２０ 車両、２２ 水素タンク、２４ 水素充填管、２６，２８ チェックバルブ、３０ 水素充填コネクタ、３２ リッド、３４ リッドセンサ、３６ 圧力センサ、３８ 温度センサ、４０ 電子制御ユニット、４２ ＲＦ送受信機、４４ 赤外線送信機、１３０ 水素充填ノズル、１４２ ＲＦ送受信機、１４４ 赤外線受信機。

Claims (4)

  1. エネルギ貯蔵装置と、第１通信装置と、前記第１通信装置とは異なる第２通信装置と、を備える車両に搭載される車両用制御装置であって、
    外部のエネルギ供給装置から前記エネルギ貯蔵装置へのエネルギ供給を行なう際、前記第１通信装置から前記エネルギ供給装置に対して通信の試行を行ない、
    前記通信の試行に対して前記エネルギ供給装置から応答があったときには前記第１通信装置と前記エネルギ供給装置との通信を伴ってエネルギ供給を行ない、
    前記通信の試行に対して前記エネルギ供給装置から応答がなかったときには前記第２通信装置と前記エネルギ供給装置との通信を伴ってエネルギ供給を行なう、
    ことを特徴とする車両用制御装置。
  2. 請求項１記載の車両用制御装置であって、
    前記第１通信装置は、前記エネルギ供給装置との双方向通信が可能な装置であり、
    前記第２通信装置は、前記エネルギ供給装置への一方向通信のみが可能な装置である、
    車両用制御装置。
  3. 請求項２記載の車両用制御装置であって、
    前記第１通信装置は、ＲＦ通信装置であり、
    前記第２通信装置は、赤外線通信装置である、
    車両用制御装置。
  4. 請求項３記載の車両用制御装置であって、
    前記第２通信装置と前記エネルギ供給装置との通信を伴う前記エネルギ貯蔵装置へのエネルギ供給を開始した後に、所定時間経過後に前記第１通信装置から前記エネルギ供給装置への第２の通信の試行を行ない、
    前記第２の通信の試行に対して前記エネルギ供給装置から応答があったときには前記第２通信装置と前記エネルギ供給装置との通信を伴う前記エネルギ貯蔵装置へのエネルギ供給から前記第１通信装置と前記エネルギ供給装置との通信を伴う前記エネルギ貯蔵装置へのエネルギ供給に切り替える、
    車両用制御装置。
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