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JP5556904B2 - 車両 - Google Patents

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Description

本発明は、コード収納装置に関し、特に、コードが地面から離れるようにコードを引き上げるための技術に関する。
環境に配慮した車両として、蓄電装置（たとえば二次電池やキャパシタなど）を搭載し、蓄電装置に蓄えられた電力から生じる駆動力を用いて走行する車両が注目されている。このような車両には、たとえば電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池車などが含まれる。そして、これらの車両に搭載される蓄電装置を発電効率の高い商用電源により充電する技術が提案されている。
ハイブリッド車においても、電気自動車と同様に、車両外部の電源（以下、単に「外部電源」とも称する。）から車載の蓄電装置の充電（以下、「外部充電」とも称する。）が可能な車両が知られている。たとえば、家屋に設けられた電源コンセントと車両に設けられた充電口とを受電用コードで接続することにより、一般家庭の電源から蓄電装置の充電が可能ないわゆる「プラグイン・ハイブリッド車」が知られている。これにより、ハイブリッド自動車の燃料消費効率を高めることが期待できる。
充電が完了した後、受電用コードは、コードリール等に収納される。特開２００３−２４４８３２号公報（特許文献１）は、バッテリ充電用の巻き取り式コードを備えた電気自動車を開示する
特開２００３−２４４８３２公報
蓄電装置を充電する際にコードが地面と接触すると、コードに泥が付着し得る。この場合、充電終了後に使用者がコードを清掃する必要があり得る。したがって、コードが地面と接触することは、利用者の利便性を損ない得る。
本発明の目的は、コードの汚れを低減することである。
コード収納装置は、電源に接続されるコードを引き上げる引上装置と、電源にコードが接続された状態でコードが地面から離れたか否かを判断し、コードが地面から離れるとコードの引上げを停止するように引上装置を制御する制御装置とを備える。
電源にコードが接続された状態において、コードが地面から離される。これにより、コードに付着する泥等の量を低減できる。そのため、コードの汚れを低減できる。
コード収納装置が搭載された車両の全体ブロック図である。 コード収納装置の概略図である。 受電用コードの張力を示す図である。 コードリールの回転速度を示す図である。 電動モータの出力トルクまたは出力パワーを示す図である。 制御ユニットが実行する処理の制御構造を示すフローチャートである。 地面から離れた受電用コードを示す図である。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
図１は、コード収納装置６００が搭載された車両１００の全体ブロック図である。
図１を参照して、車両１００は、蓄電装置１１０と、システムメインリレー（System Main Relay：ＳＭＲ）と、ＰＣＵ（Power Control Unit）１２０と、モータジェネレータ１３０と、動力伝達ギヤ１４０と、駆動輪１５０と、車両ＥＣＵ（Electronic Control Unit）３００とを備える。
蓄電装置１１０は、充放電可能に構成された電力貯蔵要素である。蓄電装置１１０は、たとえば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池または鉛蓄電池などの二次電池、あるいは電気二重層キャパシタなどの蓄電素子を含んで構成される。
蓄電装置１１０は、電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１を介してＰＣＵ１２０に接続される。そして、蓄電装置１１０は、車両１００の駆動力を発生させるための電力をＰＣＵ１２０に供給する。また、蓄電装置１１０は、モータジェネレータ１３０で発電された電力を蓄電する。蓄電装置１１０の出力はたとえば２００Ｖ程度である。
ＳＭＲに含まれるリレーは、蓄電装置１１０とＰＣＵ１２０とを結ぶ電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１にそれぞれ介挿される。そして、ＳＭＲは、車両ＥＣＵ３００からの制御信号ＳＥ１に基づいて、蓄電装置１１０とＰＣＵ１２０との間での電力の供給と遮断とを切替える。
ＰＣＵ１２０は、いずれも図示しないが、蓄電装置１１０からの電源電圧を昇圧するためのコンバータや、コンバータにより昇圧された直流電力を、モータジェネレータ１３０を駆動するための交流電力に変換するためのインバータなどを含んで構成される。
これらのコンバータおよびインバータは、車両ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＣ，ＰＷＩによってそれぞれ制御される。
モータジェネレータ１３０は交流回転電機であり、たとえば、永久磁石が埋設されたロータを備える永久磁石型同期電動機である。
モータジェネレータ１３０の出力トルクは、減速機や動力分割機構を含んで構成される動力伝達ギヤ１４０を介して駆動輪１５０に伝達されて、車両１００を走行させる。モータジェネレータ１３０は、車両１００の回生制動動作時には、駆動輪１５０の回転力によって発電することができる。そして、その発電電力は、ＰＣＵ１２０によって蓄電装置１１０の充電電力に変換される。
なお、図１においては、モータジェネレータが１つ設けられる構成が示されるが、モータジェネレータの数はこれに限定されず、モータジェネレータを複数設ける構成としてもよい。
また、モータジェネレータ１３０の他にエンジン（図示せず）が搭載されたハイブリッド自動車では、このエンジンおよびモータジェネレータ１３０を協調的に動作させることによって、必要な車両駆動力が発生される。この場合、エンジンの回転による発電電力を用いて、蓄電装置１１０を充電することも可能である。
すなわち、本実施の形態における車両１００は、車両駆動力発生用の電動機を搭載する車両を示すものであり、エンジンおよび電動機により車両駆動力を発生するハイブリッド自動車、またはエンジンを搭載しない電気自動車および燃料電池自動車などを含む。
車両ＥＣＵ３００は、いずれも図１には図示しないがＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶装置および入出力バッファを含み、各センサ等からの信号の入力や各機器への制御信号の出力を行なうとともに、車両１００および各機器の制御を行なう。なお、これらの制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で処理することも可能である。
車両ＥＣＵ３００は、ＰＣＵ１２０、ＳＭＲなどを制御するための制御信号を生成して出力する。なお、図１においては、車両ＥＣＵ３００を１つの制御装置を設ける構成としているが、たとえば、ＰＣＵ１２０用の制御装置や蓄電装置１１０用の制御装置などのように、機能ごとまたは制御対象機器ごとに個別の制御装置を設ける構成としてもよい。
車両１００は、外部電源５００Ａからの電力によって蓄電装置１１０を充電するための構成として、インレット２７０と、充電装置２００と、リレーＲＹ２とを含む。
インレット２７０は、車両１００の外表面に設けられた受電ポート２８０に設けられる。また、受電ポート２８０には、外部充電を行なわないときにインレット２７０を覆うための、開閉可能なリッド２８５が結合される。
インレット２７０には、充電ケーブル４００の充電コネクタ４１０が接続される。そして、外部電源５００Ａからの電力が、充電ケーブル４００を介して車両１００に伝達される。
充電ケーブル４００は、充電コネクタ４１０に加えて、外部電源５００Ａのコンセント５１０Ａに接続するためのプラグ４２０と、充電コネクタ４１０およびプラグ４２０とを接続する電線部４３０とを含む。なお、電線部４３０には、外部電源５００Ａからの電力の供給および遮断を切替えるための充電回路遮断装置（図示せず）が含まれるようにしてもよい。
インレット２７０は、電力線ＡＣＬ１，ＡＣＬ２を介して、充電装置２００に接続される。インレット２７０と充電装置２００との間にもリレーが設けられる。
また、車両１００は、外部電源５００Ｂからの電力によって蓄電装置１１０を充電するための他の経路として、受電用コード２５０と、コード収納装置６００とをさらに備える。
受電用コード２５０の一方端には、外部電源５００Ｂのコンセント５１０Ｂに接続するためのプラグ２６０が接続される。また、受電用コード２５０の他方端は、充電装置２００に接続された電力線ＡＣＬ３，ＡＣＬ４に接続される。
また、電力線ＡＣＬ３，ＡＣＬ４は、リレーＲＹ３を介して、電力線ＡＣＬ１，ＡＣＬ２に接続される。リレーＲＹ３は、車両ＥＣＵ３００からの制御信号ＳＥ３により制御される。リレーＲＹ３は、受電用コード２５０を用いた外部充電が行なわれる場合に電気的に接続され、受電用コード２５０を用いた外部充電が行なわれない場合には非接続とされる。
受電用コード２５０は、外部充電が行なわれないときには、コード収納装置６００に巻き取られて収納される。そして、受電用コード２５０を用いて外部充電が行なわれる際には、車両１００の外表面に設けられた受電ポート２４０の引出口（図示せず）から引き出される。そして、プラグ２６０がコンセント５１０Ｂに接続されることによって、外部電源５００Ｂからの電力が車両１００に伝達される。
なお、図１においては、充電ケーブル４００を用いる場合、および受電用コード２５０を用いる場合で、それぞれ外部電源５００Ａのコンセント５１０Ａおよび外部電源５００Ｂのコンセント５１０Ｂに接続される構成を示すが、外部電源５００Ａおよび５００Ｂの電源電圧は同じ電圧としてもよいし、異なる電圧としてもよい。異なる電圧とする場合には、たとえば、外部電源の電圧が２００Ｖの場合は充電ケーブル４００を用いるようにし、外部電源の電圧が１００Ｖの場合は受電用コード２５０を用いるようにしてもよい。
また、受電ポート２４０には、外部充電を行なわないときに引出口を覆うための、開閉可能なリッド２４５が結合される。
充電装置２００は、電力線ＡＣＬ１，ＡＣＬ２を介して、インレット２７０に接続される。また、充電装置２００は、リレーＲＹ２を介して、電力線ＰＬ２および接地線ＮＬ２によって蓄電装置１１０に接続される。
充電装置２００は、インレット２７０または受電用コード２５０から供給される交流電力を、蓄電装置１１０の充電電力に変換する。
図２を参照して、コード収納装置６００は、コードリール６１０と、電動モータ６２０と、制御ユニット６５０とを備える。
コードリール６１０には、円筒状の胴部が設けられ、その胴部に受電用コード２５０が巻き付けられる。そして、受電用コード２５０を用いて外部充電が行なわれるときには、コードリール６１０に巻き付けられた受電用コード２５０が引き出される。また、外部充電が行なわれないときには、コードリール６１０は、受電用コード２５０を巻き取って収納する。
電動モータ６２０の回転軸には、ギヤ６２１が設けられる。ギヤ６２１はコードリール６１０の側面に設けられたギヤ６１１と係合可能に配置される。
ギヤ６２１は、受電用コード２５０をコードリール６１０に巻き取る際に、電動モータ６２０により回転させられる。たとえば利用者がスイッチ等を押すと、電動モータ６２０により、受電用コード２５０を巻き取る方向にコードリール６１０が回転される。これにより、受電用コード２５０がコード収納装置６００に収納される。
その他、利用者が受電用コード２５０のプラグ２６０を外部電源５００Ｂに接続し、蓄電装置１１０を充電する際、制御ユニット６５０は、受電用コード２５０を巻き取る方向にコードリール６１０を回転させるように電動モータ６２０を制御する。受電用コード２５０を巻き取ることにより、受電用コード２５０が地面から引き上げられる。すなわち、電動モータ６２０は、受電用コード２５０を引き上げる装置として機能する。受電用コード２５０が地面から離れるまで受電用コード２５０が引き上げられる。
具体的には、制御ユニット６５０が、受電用コード２５０が外部電源５００Ｂに接続された状態で受電用コード２５０が地面から離れた否かを判断し、受電用コード２５０が地面から離れると、受電用コード２５０の引上げを停止するように電動モータ６２０を制御する。
本実施の形態において、電動モータ６２０は、一定のトルク、すなわち力で受電用コード２５０を引き上げるように制御される。一定のパワーで受電用コード２５０を引き上げるように電動モータ６２０を制御してもよい。
受電用コード２５０が地面から離れた否かは、たとえば、速度センサ６３０により検出されるコードリール６１０の回転速度に基づいて判断される。図３に示すように、受電用コード２５０が地面から離れたときの受電用コード２５０の張力、すなわち受電用コード２５０を引き上げるために要する力は、受電用コード２５０が接地しているときの受電用コード２５０の張力に比べて大きい。したがって、受電用コード２５０が地面から離れたときの受電用コード２５０を引き上げる速度は、受電用コード２５０が接地しているときの受電用コード２５０を引き上げる速度よりも遅い。すなわち、受電用コード２５０が地面から離れたときのコードリール６１０の回転速度は、受電用コード２５０が接地しているときのコードリール６１０の回転速度よりも遅い。このような事項を考慮して、図４に示すように、コードリール６１０の回転速度が予め定められた第１しきい値より低くなるまで低下すると、受電用コード２５０が地面から離れたと判断される。
なお、一定の速度で受電用コード２５０を引き上げるように電動モータ６２０を制御してもよい。この場合、受電用コード２５０を引き上げるための力が予め定められたしきい値よりも大きくなるまで増大すると、受電用コード２５０の引上げを停止するように電動モータ６２０が制御ユニット６５０によって制御されてもよい。より詳細には、図５に示すように、電動モータ６２０の出力トルクまたは出力パワーが予め定められた第２しきい値よりも大きくなるまで増大すると、受電用コード２５０が地面から離れたと判断するようにしてもよい。
電動モータ６２０の出力トルクまたは出力パワーは、電動モータ６２０の電圧および電流などに基づいて推定または算出される。電動モータ６２０の出力トルクまたは出力パワーを推定または算出する方法には、周知の一般的な技術を利用すればよいため、ここではその詳細な説明は繰り返さない。
図４を参照して、制御ユニット６５０が実行する処理について説明する。なお、制御ユニット６５０の代わりに、たとえば車両ＥＣＵ３００など、制御ユニット６５０とは異なるコンピュータにより以下の処理を実行するようにしてもよい。
ステップ（以下、ステップをＳと略す）１００にて、蓄電装置１１０の充電を開始するための条件が満たされたか否か判断される。蓄電装置１１０の充電を開始するための条件は、たとえば、利用者が受電用コード２５０のプラグ２６０を外部電源５００Ｂに接続したという条件を含む。蓄電装置１１０の充電を開始するための条件は、開発者によって適宜定められる。一例として、コード収納装置６００とリレーＲＹ３との間に設けられた電圧センサにより外部電源５００Ｂの電圧に対応する電圧が検出されると、受電用コード２５０のプラグ２６０が外部電源５００Ｂに接続されたと判断される。
蓄電装置１１０の充電を開始するための条件が満たされると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、Ｓ１０２にて、一定のトルクで受電用コード２５０を引き上げるように電動モータ６２０が制御される。その後、コードリール６１０の回転速度が予め定められた第１しきい値より低くなるまで低下すると（Ｓ１０４にてＹＥＳ）、受電用コード２５０が地面から離れたと判断される。したがって、Ｓ１０８にて、受電用コード２５０の引上げを停止するように電動モータ６２０が制御される。これにより、図７に示すように、受電用コード２５０を地面から離すことができる。
図６に戻って、コードリール６１０の回転速度が第１しきい値より低くなるまで低下せずとも（Ｓ１０４にてＮＯ）、受電用コード２５０の引上げを開始してから予め定められた時間が経過すると（Ｓ１０６にてＹＥＳ）、受電用コード２５０の引上げを停止するように電動モータ６２０が制御される（Ｓ１０８）。
受電用コード２５０の引上げが停止された後で、Ｓ１１０にて、蓄電装置１１０の充電が開始される。
以上のように、本実施の形態において、受電用コード２５０は、地面から離れるまで引き上げられる。これにより、受電用コード２５０に付着する泥等の量を低減できる。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
１００ 車両、１１０ 蓄電装置、１３０ モータジェネレータ、２００ 充電装置、２４０ 受電ポート、２４５ リッド、２５０ 受電用コード、２６０ プラグ、５００Ｂ 外部電源、５１０Ｂ コンセント、６００ コード収納装置、６１０ コードリール、６１１ ギヤ、６２０ 電動モータ、６２１ ギヤ、６３０ 速度センサ、６４０ バッテリ、６５０ 制御ユニット。

Claims (7)

  1. 電源に接続されるコードを引き上げる引上装置と、
    前記電源からの電力により充電される蓄電装置と、
    前記電源に前記コードが接続された状態で前記コードが地面から離れたか否かを判断し、前記コードが地面から離れると前記コードの引上げを停止するように前記引上装置を制御し、前記コードの引上げを停止した後で、前記蓄電装置の充電を開始する制御装置とを備える、車両。
  2. 前記制御装置は、前記コードを引き上げるための力が予め定められたしきい値より大きいと、前記コードが地面から離れたと判断する、請求項１に記載の車両。
  3. 前記引上装置は、一定の速度で前記コードを引き上げる、請求項２に記載の車両。
  4. 前記制御装置は、前記コードを引き上げる速度が予め定められたしきい値より低いと、前記コードが地面から離れたと判断する、請求項１に記載の車両。
  5. 前記引上装置は、一定の力で前記コードを引き上げる、請求項４に記載の車両。
  6. 前記引上装置は、一定のパワーで前記コードを引き上げる、請求項４に記載の車両。
  7. 前記コードが巻き付けられるリールをさらに備え、
    前記引上装置は、前記リールを回転させる電動モータである、請求項１に記載の車両。
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