(57)【要約】【課題】外部から車両に搭載した蓄電装置に充電を行なう際に、確実に車両を停止させておくことができる車両の電気駆動システムを提供する。【解決手段】電気駆動システムは、永久磁石を内蔵する車両駆動用モータＭ１と、モータＭ１に供給する電力が充電される蓄電装置とそれに充電するための充電装置とを含むバッテリ＋充電装置１２と、充電ケーブル１０４を接続する充電インレット１１０と、充電インレット１１０にケーブル１０４の端部のプラグ１０６が接続されていることを検出する検出スイッチ１０８と、ケーブル１０４が充電インレット１１０に接続されていることが検出スイッチ１０８によって検出されたことに応じて、モータの相電圧を短絡させる短絡接続部とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
永久磁石を内蔵する車両駆動用モータと、
前記車両駆動用モータに供給する電力が充電される蓄電装置と、
前記充電装置に外部から電力を充電するためにケーブルを接続する接続口と、
前記接続口にケーブルが接続されていることを検出する検出部と、
前記ケーブルが前記接続口に接続されていることまたは前記接続口が前記ケーブルを接続可能な状態になっていることが前記検出部によって検出されたことに応じて、前記モータの相電圧を短絡させる短絡接続部とを備える、車両の電気駆動システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の電気駆動システムに関し、特に外部から充電が可能に構成された蓄電装置を搭載する車両の電気駆動システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境への配慮や燃費の向上を図るべく、電動車両の開発が盛んに行なわれている。このような電動車両には、電気自動車、ハイブリッド自動車および燃料電池車などが含まれる。これら電動車両には、車両駆動用モータに電力を供給するための蓄電装置が搭載されている。この蓄電装置を車両外部の電源から充電可能にすることも検討されている。
【０００３】
特開２００６−２２３０４５号公報（特許文献１）は、車両と外部電力源とが接続されている場合には、車両が移動することによって配線の破損等が生じることを防止すべく、スイッチをオフ状態にして駆動モータへの電力供給を遮断することにより車両の移動を禁止する燃料電池を搭載した車両が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２２３０４５号公報
【特許文献２】特開平７−４６７１１号公報
【特許文献３】特開平５−２５２６０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
電動車両、すなわち電気自動車やプラグインハイブリッド自動車においては、充電ステーションで充電中に、操作誤りでパーキングブレーキを忘れると、配線ケーブルを引きずりながら車両が自走し、充電ステーションや車両の破損に至る可能性がある。
【０００６】
特開２００６−２２３０４５号公報では、駆動モータへの電力供給を遮断することにより車両の移動を禁止したが、路面の傾斜や外力などを考慮すると、より確実に車両を停止させておく方が望ましい。
【０００７】
この発明の目的は、外部から車両に搭載した蓄電装置に充電を行なう際に、確実に車両を停止させておくことができる車両の電気駆動システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明は要約すると、車両の電気駆動システムであって、永久磁石を内蔵する車両駆動用モータと、車両駆動用モータに供給する電力が充電される蓄電装置と、充電装置に外部から電力を充電するためにケーブルを接続する接続口と、接続口にケーブルが接続されていることを検出する検出部と、ケーブルが接続口に接続されていることまたは接続口がケーブルを接続可能な状態になっていることが検出部によって検出されたことに応じて、モータの相電圧を短絡させる短絡接続部とを備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、車両に充電を行なう際に、車両が確実に停止状態に保持されるので、たとえば充電ケーブルを引きずりながら車両が移動したりするような事態を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態に係る車両１００の構成を示した回路図である。
【図２】本実施の形態においてトランジスタＱ１，Ｑ２が制御される状態を説明するためのフローチャートである。
【図３】充電インレット１１０にプラグが挿入された状態において流れる電流について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳しく説明する。なお、以下において同一または相当部分には同一の符号を付してその説明は繰返さない。
【００１２】
図１は、本発明の実施の形態に係る車両１００の構成を示した回路図である。
図１を参照して、車両１００は、バッテリ＋充電装置１２と、正極線ＰＬと、負極線ＳＬと、インバータ１４と、駆動用ブラシレス磁石モータＭ１と、トランジスタＱ１，Ｑ２とを含む。トランジスタＱ１は、バッテリ＋充電装置１２と正極線ＰＬとの間に設けられる。
【００１３】
車両１００は、さらに、外部電源１０２から車載のバッテリに充電するための充電ケーブル１０４の先端に設けられたプラグ１０６を接続するための充電インレット１１０と、充電インレットにプラグ１０６が挿入されていることを検出するスイッチ１０８とを含む。トランジスタＱ２と抵抗Ｒ１とは正極線ＰＬと負極線ＳＬとの間に直列に接続される。
【００１４】
インバータ１４は、Ｕ相アーム１５と、Ｖ相アーム１６と、Ｗ相アーム１７とを含む。Ｕ相アーム１５、Ｖ相アーム１６、およびＷ相アーム１７は、正極線ＰＬと負極線ＳＬとの間に並列に設けられる。
【００１５】
Ｕ相アーム１５は、直列接続されたＮＰＮトランジスタＱ３，Ｑ４を含む。Ｖ相アーム１６は、直列接続されたＮＰＮトランジスタＱ５，Ｑ６を含む。Ｗ相アーム１７は、直列接続されたＮＰＮトランジスタＱ７，Ｑ８を含む。また、各ＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ向けて電流を流すようにダイオードＤ３〜Ｄ８がそれぞれ接続されている。
【００１６】
各相アームの中間点は、交流モータＭ１の各相コイルの各相端に接続されている。すなわち、交流モータＭ１は、３相の永久磁石モータであり、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つのコイルの一端が中点に共通接続されて構成され、Ｕ相コイルの他端がＮＰＮトランジスタＱ３，Ｑ４の中間点に、Ｖ相コイルの他端がＮＰＮトランジスタＱ５，Ｑ６の中間点に、Ｗ相コイルの他端がＮＰＮトランジスタＱ７，Ｑ８の中間点にそれぞれ接続されている。
【００１７】
なお、ＮＰＮトランジスタＱ１〜Ｑ８等に代えて、他のパワースイッチング素子たとえばＩＧＢＴ（insulated gate bipolar transistor）やパワーＭＯＳＦＥＴを用いることもできる。
【００１８】
充電インレット１１０に外部電源１０２が接続されると外部電源１０２からの電力が充電ケーブル１０４、プラグ１０６、充電インレット１１０を経由して充電装置に供給され、充電装置がバッテリを充電する。
【００１９】
スイッチ１０８が充電インレットにプラグ１０６が挿入されていることを検出した場合には、充電インレット１１０からの信号によってトランジスタＱ１はオフ状態に制御され、トランジスタＱ２はオン状態に制御される。後に説明するが、このように制御することにより駆動用ブラシレスモータＭ１にはブレーキがかかる。一方、充電インレット１１０のプラグ１０６が挿入されていない場合には、トランジスタＱ１はオン状態に制御され、トランジスタＱ２はオフ状態に制御される。
【００２０】
なお、抵抗Ｒ１は必須ではなく、たとえば０Ωでもよい。
図２は、本実施の形態においてトランジスタＱ１，Ｑ２が制御される状態を説明するためのフローチャートである。
【００２１】
図１、図２を参照して、まずこの処理が開始されると、ステップＳ１においてプラグ１０６が充電インレット１１０に挿入がされているか否かが判断される。この挿入の有無はスイッチ１０８によって検出される。プラグの挿入がない場合には、トランジスタＱ１はオン状態に制御され、トランジスタＱ２はオフ状態に制御されている。そしてプラグの挿入がない場合には、再びステップＳ１の判断が実行される。ここでステップＳ１においてプラグの挿入が検出された場合には処理はステップＳ１からＳ２に進む。
【００２２】
なお、ステップＳ１においてプラグ１０６の挿入の有無を検出する代わりに、充電インレット１１０に挿入不可とするような蓋が設けられている場合には、その蓋が開いていることを検出しても良い。
【００２３】
ステップＳ２では、スイッチ１０８によって検出されたプラグの挿入に応じて、充電インレット１１０からの信号がトランジスタＱ１，Ｑ２に送られる。これによりステップＳ２においてトランジスタＱ１がオフ状態に制御され、バッテリと正極線ＰＬとが分離される。そして、ステップＳ３においてトランジスタＱ２がオン状態に制御される。
【００２４】
図３は、充電インレット１１０にプラグが挿入された状態において流れる電流について説明するための図である。なお、図３ではトランジスタＱ１，Ｑ２を理解の容易のため接点リレーの形で表示している。
【００２５】
図３を参照して、充電インレット１１０にプラグ１０６が挿入されていない通常状態では、トランジスタＱ１は閉状態であり、トランジスタＱ２は開状態である。この状態では、バッテリ１２からインバータ１４に電力が供給される。
【００２６】
充電インレット１１０にプラグ１０６が挿入されると、トランジスタＱ１が開状態となり、トランジスタＱ２が閉状態となる。これによりバッテリ１２はインバータと切り離される。そして駆動用ブラシレス磁石モータＭ１が回転しようとすると、モータＭ１が発電機として作動し、Ｉで示すような電流が流れる。電流Ｉは、ダイオードＤ３から抵抗Ｒ１およびトランジスタＱ２を経由してダイオードＤ６，Ｄ８に流れて駆動用ブラシレス磁石モータＭ１に戻る。電流Ｉの経路を形成することにより、モータ端子間が低抵抗で短絡されることとなる。すると、磁石モータの特性により、モータ軸は回転できないロック状態となる。
【００２７】
ブラシレスモータの軸を外からの力で回転させると、ブラシレスモータは発電機として動作する。このとき、以下の式が成立する。
【００２８】
Ｔ×Ｎ＝Ｖ（Ｎ）×Ｉ
ここで、Ｔは、軸を回転させるときのトルクであり、Ｎは、軸を回転させるときの回転速度であり、Ｉは、発電電流であり、Ｖは発電電圧である。なお発電電圧は、回転速度に比例した関数としてＶ（Ｎ）で表わされる。
【００２９】
また、上記の式の右辺Ｖ（Ｎ）×Ｉは、Ｖ（Ｎ）2／ｒとなる。なお、ｒは、発電機（モータ）の出力（入力）端子に接続された負荷の抵抗値である。
【００３０】
したがって、Ｔ×Ｎ＝Ｖ（Ｎ）2／ｒとなり、抵抗値ｒが０Ωに近いとき、トルクＴは無限大となる。したがって、軸を回転させようとする力に対する反力は非常に大きな値となり、ブレーキとして作用する。したがって、たとえば下り坂などであっても車両が勝手に動き出すことを防止することも可能となる。
【００３１】
以上説明したように、本実施の形態では、プラグ挿入中であることをスイッチなどで検出し、プラグ挿入中はトランジスタなどによりモータの端子間を短絡させることにより駆動モータをロック状態にし、車両を固定する。これにより、電気自動車やプラグインハイブリッド自動車において、充電中に電気配線ケーブルが刺さったまま、坂道等で車両が自走してしまう事故を防止することができ、充電ステーションや車両の破壊を防止することができる。
【００３２】
なお、プラグを挿入するインレットに蓋などが設けられている場合には、その蓋が開いている時にモータの端子間を短絡させるようにしても良い。
【００３３】
最後に再び図１等を参照して、本実施の形態について総括する。本実施の形態に開示される車両の電気駆動システムは、永久磁石を内蔵する車両駆動用モータＭ１と、車両駆動用モータＭ１に供給する電力が充電される蓄電装置とそれに充電するための充電装置とを含むバッテリ＋充電装置１２と、充電装置に外部から電力を充電するために充電ケーブル１０４を接続する充電インレット１１０と、充電インレット１１０に充電ケーブル１０４の端部のプラグ１０６が接続されていることを検出する検出スイッチ１０８と、充電ケーブル１０４が充電インレット１１０に接続されていることまたは充電インレット１１０が充電ケーブル１０４を接続可能な状態になっていることが検出スイッチ１０８によって検出されたことに応じて、モータの相電圧を短絡させる短絡接続部とを備える。短絡接続部は、正極線ＰＬと負極線ＳＬとの間に直列に接続された抵抗Ｒ１とトランジスタＱ２とを含む。
【００３４】
好ましくは、車両の電気駆動システムは、充電ケーブル１０４が充電インレット１１０に接続されていることまたは充電インレット１１０が充電ケーブル１０４を接続可能な状態になっていることが検出スイッチ１０８によって検出されたことに応じて、蓄電装置と正極線ＰＬまたは負極線ＳＬとの接続を切り離すトランジスタＱ１をさらに含む。
【００３５】
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特許請求の範囲によって示され、特許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。
【符号の説明】
【００３６】
１２  バッテリ＋充電装置、１４  インバータ、１５  Ｕ相アーム、１６  Ｖ相アーム、１７  Ｗ相アーム、１００  車両、１０２  外部電源、１０４  充電ケーブル、１０６  プラグ、１０８  スイッチ、１１０  充電インレット、Ｄ３〜Ｄ６  ダイオード、Ｍ１  モータ、ＰＬ  正極線、Ｑ１〜Ｑ８  ＮＰＮトランジスタ、Ｒ１  抵抗、ＳＬ  負極線。
【図１】
2010172065.tif 000003
【図２】
2010172065.tif 000004
【図３】
2010172065.tif 000005