JP7467010B2 - 制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、停車中または駐車中に車室外にある電気機器に給電を行うことのできる車両に実装される制御装置に関する。

近時、電動機及び内燃機関の二種の動力源を備えるハイブリッド車両が一定の普及を見ている。

シリーズ方式のハイブリッド車両（例えば、下記特許文献１を参照）は、内燃機関により発電用モータジェネレータを駆動して発電を行い、発電した電力を蓄電装置、即ちリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池等のバッテリ及び／またはキャパシタに蓄え、走行用モータジェネレータに供給する。そして、走行用モータジェネレータによって車両の駆動輪を回転させて走行する。

発電用モータジェネレータのみならず、走行用モータジェネレータもまた、回生制動により発電を行い、発電した電力を蓄電装置に蓄えることができる。蓄電装置の容量一杯まで既に電荷が蓄えられている場合には、回生制動により得られる電力を敢えて発電用モータジェネレータに供給し、これを電動機として作動させて内燃機関を回転駆動するモータリングを行うことで、余剰の電力を消費する。

また、ハイブリッド車両が搭載している大容量の蓄電装置を利用し、家庭用電気器具その他の電気機器に給電を行う機能を付与する試みもなされている（例えば、下記特許文献２を参照）。即ち、蓄電装置から供給される直流電力を家庭用の交流電力に相当する電圧及び周波数に変換するインバータを組み込むとともに、車室内に接続端子となるコンセントを配設し、これにコード（の先端の差込プラグ）を接続して車室外にある電気機器に交流電力を供給することを可能にする。このような給電機能は、野外でのレジャーや災害発生時等において役立つものと考えられる。

特開２０１９－１３１０３５号公報 特開２０１３－０５６６４６号公報

車室外にある電気機器への給電は、車両が停車または駐車している状態で行う。このときに、接続端子に接続したコードを取り外して撤去しないまま運転者が車両を発進させようとすると、車両がコード及び電気機器を引き摺りながら走り出すことになってしまう。

本発明は、外部の電気機器に対して電力を供給する給電機能を具備する車両において、対象の電気機器を接続するためのコードが取り外されずに車両が発進することを制止するフェイルセーフを簡便に実現しようとするものである。

本発明では、車室内に給電用の接続端子が設けられ、停車中または駐車中にその接続端子に接続されたコードを介して車室外にある電気機器に給電を行うことができる車両に実装されるものであり、車両が停車または駐車し、車室外にある電気機器に給電を行うことが可能なモードに移行した後、車両の窓及び／またはドアが閉じられたことを感知しない限り、車両の再発進及び走行を禁止する制御を実施し、並びに、車室外にある電気機器に給電を行うことが可能なモードに移行した後、当該モードから離脱するための操作が行われた、または運転者が車両を再発進させようとする操作が行われたときに、自動的に車両の窓を閉じる制御を実施する制御装置を構成した。

本発明によれば、外部の電気機器に対する給電機能を具備する車両において、対象の電気機器を接続するためのコードが取り外されずに車両が発進することを制止するフェイルセーフを簡便に実現することができる。

本発明の一実施形態における車両から外部の電気機器に対して給電を行う模様を示す図。 同実施形態のシリーズ方式のハイブリッド車両及び制御装置の概略構成を示す図。 同実施形態の制御装置がプログラムに従い実行する処理の手順例を示すフロー図。

本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。本実施形態における車両は、電動機４及び内燃機関１の二種の動力源を備えるハイブリッド車両であり、多量の電荷を蓄えることのできる大容量の蓄電装置３を搭載している。そして、この蓄電装置３を利用して、家庭用電気器具その他の電気機器９に給電を行う機能を具備している。

図１に示すように、車室内には、接続端子として、各種電気機器９を接続するためのコード９１を抜き差しできるアクセサリコンセント５２を配設してある。コンセント５２は、例えば、車両のラゲージまたはトランクルーム内、ダッシュボードまたはセンタコンソール、運転席または助手席の足元付近や、車室の中央部かつ後席に面する箇所等に配置する。

車室外に所在する電気機器９に対して給電しようとする際には、車両を停車または駐車し、コックピットに設けられている選択ボタン５３を所定回数（一回ないし複数回）押下する等の所定の操作を行い、電気機器９に給電を行うことが可能なモードに移行する。並びに、車両の窓またはドア（バックドア、リアゲート、トランクパネル等の、ラゲージまたはトランクルームを開閉するものを含む）７を開け、そこから対象の電気機器９に連なるコード９１を車室内に引き込み、コード９１の先端の差込プラグをコンセント５２に接続する。これにより、コンセント５２からコード９１を通じて電気機器９に電力、典型的には家庭用の交流電力（１００Ｖ、５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）が供給されるようになる。

図２に、本実施形態のハイブリッド車両の主要システムの概略構成を示す。このハイブリッド車両は、内燃機関１と、内燃機関１により駆動されて発電を行う発電用モータジェネレータ２と、発電用モータジェネレータ２が発電した電力を蓄える蓄電装置３と、発電用モータジェネレータ２及び／または蓄電装置３から電力の供給を受けて車両の駆動輪６２を駆動する走行用モータジェネレータ４とを備えている。

本実施形態の車両は、内燃機関１を発電にのみ使用するシリーズハイブリッド方式の電気自動車であり、車両の駆動輪６２には専ら走行用モータジェネレータ４から走行のための駆動力を供給する。内燃機関１と駆動輪６２との間は機械的に切り離されており、元来両者の間で回転駆動力の伝達がなされない。つまり、内燃機関１は、走行用モータジェネレータ４及び駆動輪６２から完全に独立して回転し、また完全に独立して停止することが可能である。従って、イグニッションスイッチ（パワースイッチ、またはイグニッションキー）がＯＮに操作されている車両の運用中、運転者がアクセルペダルを踏むことで車両が走行可能な状態にあっても、蓄電装置３が充分な電荷を蓄え、かつブレーキブースタ１５が充分な負圧を蓄えている状況下では、ファイアリング即ち燃料の燃焼を伴う内燃機関１の運転を実施しないことがある。

内燃機関１の回転軸であるクランクシャフトは、発電用モータジェネレータ２の回転軸と歯車機構を介して機械的に接続している。そして、内燃機関１が出力する回転駆動力を発電用モータジェネレータ２に入力することで、発電用モータジェネレータ２が発電する。発電した電力は、蓄電装置３に充電し、及び／または、走行用モータジェネレータ４に供給する。また、発電用モータジェネレータ２は、自らが回転駆動力を発生させて内燃機関１のクランクシャフトを回転駆動するモータリング用の電動機としても機能する。例えば、発電用モータジェネレータ２は、停止している内燃機関１を始動する準備としてのモータリング（クランキング）を実行する。

走行用モータジェネレータ４は、車両の走行のための駆動力を発生させ、その駆動力を減速機６１を介して駆動輪６２に入力する。また、走行用モータジェネレータ４は、駆動輪６２に連れ回されて回転することで発電し、車両の運動エネルギを電気エネルギとして回収する。この回生制動により発電した電力は、蓄電装置３に充電する。

尤も、既に蓄電装置３の容量一杯まで電荷が蓄えられており、それ以上の充電が困難であるならば、走行用モータジェネレータ４が回生発電した電力を敢えて発電用モータジェネレータ２に供給し、発電用モータジェネレータ２を電動機として稼働させて内燃機関１を回転駆動する。これにより、車両の制動性能を維持しながら、余剰の電力を消尽する。また、このとき、内燃機関１の回転が保たれることから、内燃機関１の気筒１１への燃料供給を一時的に停止する燃料カットを実行することができる。

発電機インバータ２１は、発電用モータジェネレータ２が発電する交流電力を直流電力に変換する。そして、その直流電力を蓄電装置３または駆動機インバータ４１に入力する。並びに、発電機インバータ２１は、発電用モータジェネレータ２を電動機として作動させる際に、蓄電装置３及び／または駆動機インバータ４１から供給される直流電力を交流電力に変換した上で発電用モータジェネレータ２に入力する。

駆動機インバータ４１は、蓄電装置３及び／または発電機インバータ２１から供給される直流電力を交流電力に変換した上で走行用モータジェネレータ４に入力する。並びに、駆動機インバータ４１は、車両の回生制動を行うときに走行用モータジェネレータ４が発電する交流電力を直流電力に変換した上で蓄電装置３または発電機インバータ２１に入力する。発電機インバータ２１及び駆動機インバータ４１は、ＰＣＵ（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）の一部をなす。

蓄電装置３は、バッテリ及び／またはキャパシタ等である。バッテリは、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池等の、エネルギ密度の大きい高電圧の二次電池である。蓄電装置３は、発電用モータジェネレータ２及び走行用モータジェネレータ４の各々が発電する電力を充電して蓄える。並びに、蓄電装置３は、発電用モータジェネレータ２及び走行用モータジェネレータ４の各々を電動機として作動させるための電力を放電し、それらモータジェネレータ２、４に必要な電力を供給する。

既に述べた通り、本実施形態の車両は、外部の電気機器９への給電機能を具備する。そのために、図２に示しているように、車載の蓄電装置３から供給される直流電力を家庭用の交流電力に相当する電圧及び周波数に変換するインバータ５１を組み込んである。特に、インバータ５１は、出力する交流の周波数を５０Ｈｚとするか、６０Ｈｚとするかを選択することができる既知のものである。このインバータ５１が出力する電圧及び電流が、車室内に設置したコンセント５２に印加される。

内燃機関１、発電用モータジェネレータ２、走行用モータジェネレータ４、蓄電装置３、インバータ２１、４１、５１等の制御を司る制御装置たるＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）０は、プロセッサ、メモリ、入力インタフェース、出力インタフェース等を有したマイクロコンピュータシステムである。ＥＣＵ０は、複数基のＥＣＵ、即ち内燃機関１を制御するＥＦＩ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｆｕｅｌ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ）ＥＣＵ０１、発電用モータジェネレータ２及び発電機インバータ２１を制御する発電機ＥＣＵ０２、蓄電装置３を制御するＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）ＥＣＵ０３、走行用モータジェネレータ４及び駆動機インバータ４１を制御する駆動機ＥＣＵ０４等、並びに、それらの制御を統括する上位のコントローラであるＨＶ（Ｈｙｂｒｉｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ）ＥＣＵ００が、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の電気通信回線を介して相互に通信可能に接続されてなるものである。

図３に示すように、本実施形態のＥＣＵ０は、現在車両が停車または駐車しており（ステップＳ１）、かつ車両を使用する人による所定の操作（選択ボタン５３を所定回数押下する等）を受け付けたときに（ステップＳ２）、電気機器９に給電を行うことが可能なモードに移行する（ステップＳ３）。この給電モード中には、蓄電装置３が蓄えている直流電力をインバータ５１にて家庭用の交流電力に変換して出力し、コンセント５２に印加する。給電モード中以外は、インバータ５１からコンセント５２に電圧を印加せず、換言すれば蓄電装置３とコンセント５２との間の通電を遮断し、蓄電装置３が蓄えた電力をインバータ５１及びコンセント５２において消費しないようにする。

給電モードに移行した場合には、当然のことながら、車室外にある電気機器９のコード９１が車室内のコンセント５２に接続される可能性がある。その後に、コード９１がコンセント５２から取り外されて撤去されないまま、運転者が車両を発進させようとすると、車両がコード９１及び電気機器９を引き摺りながら走り出してしまうおそれがある。

そこで、本実施形態のＥＣＵ０は、一旦給電モードに移行した後、窓及び／またはドア７が閉じられたことを感知する（ステップＳ４）までは、運転者が車両を発進させようとする操作を行ったとしても、車両の発進及び走行を禁止する制御を実施する（ステップＳ５）。

車室外にある電気機器９に連なるコード９１は、車両の窓またはドア７を開けた上で車室内に引き入れられる。その開けられた窓やドア７が再び閉じられたならば、コード９１が車室内のコンセント５２から取り外されて撤去されたと見なすことができる。コード９１をコンセント５２に接続し配線したままで窓やドア７を閉じることはできない（さもなくば、コード９１を挟み込んでしまう）からである。窓及び／またはドア７が閉じられたことを感知したならば、車両の再発進及び走行を解禁する（ステップＳ６）。

ステップＳ４では、従来より車両に既に備わっている（本件特許出願の出願前より存在している）スイッチまたはセンサ７１を介して、窓やドア７が閉じられた事実を感知する。スイッチまたはセンサ７１の具体例としては、窓ガラスが窓枠に当接または極近接する位置まで上げられたことを検出する（閉じられた窓ガラスに接触する）リミットスイッチや、既知のパワーウィンドウシステムにおいて窓ガラスを上下動させる電動機の回転量または窓ガラスの変位量即ち現在位置を検出するエンコーダ、ドア７が閉止されたことを検出するドアカーテシスイッチ等を挙げることができる。

ステップＳ４にて、車両の全ての窓及びドア７が閉じられたことを以て当該ステップＳ４の条件が成立した（真となった）と判断してもよいし、特定の一部の窓及び／またはドア７が閉じられたことを以て当該ステップＳ４の条件が成立したと判断してもよい。何れの窓及び／または窓７を対象とするかは、当該窓及び／またはドア７とコンセント５２との位置関係によって決定することができる。

一例として、車両のラゲージまたはトランクルームにコンセント５２を配設しているとすると、このコンセント５２に電気機器９のコード９１を接続する際には、車両のバックドア、リアゲートまたはトランクパネル等７を開ける蓋然性が高い。これに基づき、車両のバックドア、リアゲートまたはトランクパネル等７が閉じられた事実をスイッチまたはセンサ７１を介して検出したときに、ステップＳ４の条件が成立したと判断し、車両の発進及び走行を解禁することが考えられる。

あるいは、ダッシュボードまたはセンタコンソール、車室の中央部かつ後席に面する箇所等にコンセント５２を配設しているならば、どの窓またはドア７の開口を通じてコード９１が配線されるか予測が難しいことから、原則として、全ての窓及びドア７が閉じられたことを以て当該ステップＳ４の条件が成立したと判断することが好ましい。但し、運転席の側（日本国内仕様の車両であれば、運転席に着席した運転者から見て右側）にある窓及び／またはドア７については、ステップＳ４の判断の対象から除外してもよい。運転席の傍らの窓またはドア７を開けてそこからコード９１を配線している場合には、流石に運転者がその存在に気づくであろうからである。

なお、ステップＳ３の給電モードに移行した時点で全ての窓及びドア７が閉じており、その後にそれら窓及びドア７の何れもが一度も開かれることなく（開かれたことをスイッチまたはセンサ７１を介して検出せずに）運転者または搭乗者が給電モードから離脱するための操作を行った、または運転者が車両を再発進させようとする操作を行った場合には、車室外の電気機器９のコード９１が車室内のコンセント５２に一度も接続されなかったと見なし、車両の発進及び走行を容認してもよい。

また、ステップＳ４ないしＳ６に関連して、運転者または搭乗者が給電モードから離脱するための操作を行った、または運転者が車両を再発進させようとする操作を行ったとき、既知のパワーウィンドウシステムにより自動的に車両の窓を閉じる制御を実行することも考えられる。そして、窓を全閉する前にコード９１が挟み込まれたと思しき事象が発生した、例えば、一定の時間が経過してもなお窓ガラスが窓枠に当接または極近接したことをリミットスイッチ７１により検出できなかったり、エンコーダ７１を介して検出する窓ガラスの現在位置がある時間以上継続して変化しなかったりした場合に、車両の発進及び走行を禁止するとともに、コード９１が挟み込まれずに窓を全閉できたことを必要条件として、車両の発進及び走行を解禁するようにしてもよい。

コード９１の挟み込みを予防するべく、窓枠に対して脱着可能であり、コード９１を挿通することのできるアダプタをオプションとして提供することも好ましい。アダプタは、窓枠と窓ガラスの縁端との間に介在して、窓枠と窓ガラスとの間に必要最小限の間隙を形成する。

既知のパワーウィンドウシステムは、何らかの物を窓枠と窓ガラスとの間に挟み込んだことをスイッチまたはセンサ７１を介して検知したときに、自動的に窓ガラスを所定量降下させる挟み込み防止機能を具備している。給電モード中は、この挟み込み防止機能による窓ガラスの降下量を、それ以外の平常時よりも少なくすることが考えられる。これは、コード９１を配線しているときの窓枠と窓ガラスとの隙間を縮小し、外気が車室内に入り込むことを抑制するために役立つ。給電モード中、挟み込み防止機能をキャンセルしても構わない。

ステップＳ５に言う、車両の発進及び走行を禁止する制御とは、例えば、既知のロック機構８を介してシフトレバーまたはセレクタレバーを拘束し、運転者の手によってこれが非走行レンジ（Ｐレンジ等）から走行レンジ（Ｄレンジ、Ｒレンジ等）に入れられることを禁止することの他、運転者の操作に応答せずＲＥＡＤＹ状態に移行しない、走行用モータジェネレータ４に通電しない、駆動輪６２に駆動力が入力されないように駆動系のクラッチを締結しない、等が考えられる。

車両の発進及び走行を禁止する制御を実施しているときに、その旨を運転者を含む搭乗者の視覚または聴覚に訴えかける態様で報知することも好ましい。例えば、コックピットに設置した警告灯を点灯または点滅させたり、ディスプレイの画面に警告を表示したり、ブザーまたはスピーカから警告音または音声を出力したりする等が考えられる。

本実施形態では、車室内に給電用の接続端子５２が設けられ、停車中または駐車中にその接続端子５２に接続されたコード９１を介して車室外にある電気機器９に給電を行うことができる車両に実装されるものであり、車両が停車または駐車し、車室外にある電気機器９に給電を行うことが可能なモードに移行した後、車両の窓及び／またはドア７が閉じられたことを感知しない限り、車両の再発進及び走行を禁止する制御を実施する制御装置０を構成した。

本実施形態によれば、給電モードに移行した後、電気機器９を接続するためのコード９１がコンセント５２から取り外されないままで車両が発進することを制止するフェイルセーフを実現できる。しかも、既知の車両に既に備わっているスイッチまたはセンサ７１、即ち、窓ガラスが閉じられたことを検出するリミットスイッチや、窓ガラスの現在位置を検出するエンコーダ、ドア７が閉じられていることを検出するドアカーテシスイッチ等を援用することから、新たなハードウェア（例えば、コンセント５２に差込プラグが刺さっているか否かを検出するスイッチまたはセンサ）を車両に追加する必要がなく、コストアップを招かずに安全性を向上させることができる。

なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。例えば、車室内に配設する接続端子は、家庭用の給電コンセント５２であるとは限られず、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）ポートやアクセサリソケット（シガーソケット）等であってもよい。そして、電気機器９に供給する電力は、１００Ｖ、５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの家庭用交流電力に限定されない。

本発明は、シリーズハイブリッド車両以外のハイブリッド車両や、電気自動車その他のハイブリッド車両に該当しない車両に適用することも可能である。

その他、各部の具体的な構成や処理の内容は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

０…制御装置（ＥＣＵ）
３…蓄電装置
５１…インバータ
５２…接続端子（コンセント）
５３…給電モードに移行するための操作ボタン
７…窓またはドア
７１…窓またはドアが閉じていることを検出するスイッチまたはセンサ
８…シフトレバーまたはセレクタレバーをロックする機構
９…電気機器
９１…コンセント

Claims (1)

1. 車室内に給電用の接続端子が設けられ、停車中または駐車中にその接続端子に接続されたコードを介して車室外にある電気機器に給電を行うことができる車両に実装されるものであり、
   車両が停車または駐車し、車室外にある電気機器に給電を行うことが可能なモードに移行した後、車両の窓またはドアが閉じられたことを感知しない限り、車両の再発進及び走行を禁止する制御を実施し、
   並びに、車室外にある電気機器に給電を行うことが可能なモードに移行した後、当該モードから離脱するための操作が行われた、または運転者が車両を再発進させようとする操作が行われたときに、自動的に車両の窓を閉じる制御を実施する制御装置。

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