| 【発明の名称】 |
電気自動車の起動システム |
| 【発明者】 |
【氏名】錦織 秀隆
【氏名】山本 一郎
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| 【要約】 |
【課題】電気自動車の起動時の速やかな発進を可能とする。
【解決手段】起動システム１０は、走行するか否かを予測するためのドアスイッチ１２と、負荷１４内のコンデンサ１６への充電及び放電を実行するプリチャージ回路１８及びディスチャージ回路２０と、ドアスイッチ１２によって走行が予測されるとプリチャージ回路１８を介してコンデンサ１６を充電させる制御手段２２とを備えたものである。そのため、運転者がイグニションスイッチ３４をオンにした時には、既にコンデンサ１６が十分に充電されているので、直ちに発進することができる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 走行するか否かを予測するための走行予測手段と、負荷内のコンデンサへの充電及び放電を実行する充放電手段と、前記走行予測手段によって走行が予測されると前記充放電手段を介して前記コンデンサを充電させる制御手段と、を備えた電気自動車の起動システム。
【請求項２】 前記制御手段は、前記走行予測手段によって走行が予測されてから一定時間、起動用のキースイッチがオンにならなければ、前記充放電手段を介して前記コンデンサを放電させる、請求項１記載の電気自動車の起動システム。
【請求項３】 前記制御手段は、起動用のキースイッチがオフになり、かつ前記走行予測手段によって走行が予測されなくなった場合に、前記充放電手段を介して前記コンデンサを放電させる、請求項１又は２記載の電気自動車の起動システム。
【請求項４】 前記制御手段は、起動用のキースイッチがオフになってから一定時間経過すれば、前記走行予測手段によって走行が予測されていても、前記充放電手段を介して前記コンデンサを放電させる、請求項１，２又は３記載の電気自動車の起動システム。
【請求項５】 前記走行予測手段は、ドアの開閉を検知するドアスイッチである、請求項１，２，３又は４記載の電気自動車の起動システム。
【請求項６】 前記走行予測手段は、座席に人が座ったことを検知するセンサである、請求項１，２，３又は４記載の電気自動車の起動システム。
【請求項７】 前記走行予測手段は、車内に人が入ったことを検知するセンサである、請求項１，２，３又は４記載の電気自動車の起動システム。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気自動車の起動時に負荷のコンデンサへ速やかに充電するための起動システムに関する。なお、ここでいう「電気自動車」には、純電気自動車の他にハイブリット電気自動車も含まれるものとする。
【０００２】
【従来の技術】モータを中心とする負荷には、ノイズを吸収したり電源電圧の変動を吸収したりするための大容量のコンデンサが接続されている。従来の電気自動車では、運転者がキースイッチをオンすることにより、負荷内のコンデンサへのプリチャージが始まり、プリチャージ完了後にメインリレーがオンすることにより走行可能状態になる。したがって、キースイッチをオンしてから走行可能になるまでに、コンデンサの充電に要する時間すなわち５〜１０秒もの時間がかかっていた。また、停止時には、キースイッチをオフすると、即座に負荷内のコンデンサが放電される。したがって、次の起動時には再びプリチャージの動作から始まるため、キースイッチのオン後の速やかな発進ができなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このような問題を解決することを目的とした従来技術が、特開平９−１４９５０９号公報に開示されている。この従来技術は、運転席のキーシリンダにキーが差し込まれると、キースイッチをオンにしなくても、コンデンサへのプリチャージが始まるというものである。これにより、キーシリンダにキーを差し込んでからキースイッチをオンにするまでの時間だけ、確かに短縮できることになる。しかしながら、その時間はわずか１，２秒に過ぎないので、依然として不便さは解決されていない。
【０００４】
【発明の目的】そこで、本発明の目的は、起動時の速やかな発進を可能とする、電気自動車の起動システムを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明に係る電気自動車の起動システムは、走行するか否かを予測するための走行予測手段と、負荷内のコンデンサへの充電及び放電を実行する充放電手段と、走行予測手段によって走行が予測されると充放電手段を介してコンデンサを充電させる制御手段とを備えたものである（請求項１）。
【０００６】運転者が例えば車外からドアを開くことは、ほとんどが走行しようとする場合を意味する。したがって、ドアが開くことにより、走行を予測することができる。本発明における制御手段は、キースイッチがオンになる前に、走行が予測された段階で、コンデンサを充電させる。したがって、運転者がキースイッチをオンにした時には、既にコンデンサが十分に充電されているので、直ちに発進することができる。
【０００７】また、制御手段は、走行予測手段によって走行が予測されてから一定時間、起動用のキースイッチがオンにならなければ、充放電手段を介してコンデンサを放電させる、としてもよい（請求項２）。
【０００８】運転者が例えば車外からドアを開いても、必ずしも走行するとは限らない。例えば、車内から荷物を取り出す場合や、車内に入って休む場合もある。このような場合、コンデンサを充電させたままでいると、その状態を維持するために電力を消費することになる。そこで、走行が予測されても一定時間キースイッチがオンにならなければ、コンデンサを放電させることにより、省電力化が図れる。
【０００９】更に、制御手段は、起動用のキースイッチがオフになり、かつ走行予測手段によって走行が予測されなくなった場合に、充放電手段を介してコンデンサを放電させる、としてもよい（請求項３）。
【００１０】起動用のキースイッチがオフになっても、必ずしも停止し続けるとは限らない。例えば、車内で少し休んで再び走行する場合もある。このような場合、キースイッチがオフになるのと同時にコンデンサを放電してしまうと、再び走行しようとする時、キースイッチがオンになってからコンデンサを充電し始めるので、走行までに時間がかかってしまう。そこで、キースイッチがオフになっただけではコンデンサを放電させずに、なおかつ走行が予測されなくなってからコンデンサを放電させる。これにより、キースイッチをオフにして再びオンにしても、直ちに発進することができる。
【００１１】更にまた、制御手段は、起動用のキースイッチがオフになってから一定時間経過すれば、走行予測手段によって走行が予測されていても、充放電手段を介してコンデンサを放電させる、としてもよい（請求項４）。
【００１２】起動用のキースイッチがオフになって、なおかつ走行が予測されていても、必ずしもすぐに走行するとは限らない。例えば、車内で長時間休む場合もある。このような場合、あまりにも長い時間コンデンサを充電させたままでいると、その状態を維持するための電力を看過できなくなる。そこで、走行が予測されても一定時間経過すれば、コンデンサを放電させることにより、省電力化が図れる。
【００１３】また、走行予測手段は、ドアの開閉を検知するドアスイッチ、座席に人が座ったことを検知するセンサ、車内に人が入ったことを検知するセンサ等によって実現することができる（請求項５〜７）。
【００１４】
【発明の実施の形態】図１は、本発明に係る起動システムの一実施形態を示すブロック図である。以下、この図面に基づき説明する。
【００１５】本実施形態の起動システム１０は、走行するか否かを予測するための走行予測手段としてのドアスイッチ１２と、負荷１４内のコンデンサ１６への充電及び放電を実行する充放電手段としてのプリチャージ回路１８及びディスチャージ回路２０と、ドアスイッチ１２によって走行が予測されるとプリチャージ回路１８を介してコンデンサ１６を充電させる制御手段２２（コントロ−ラ２４の機能の一部）とを備えたものである。
【００１６】また、制御手段２２は、次の三つの機能も備えている。■．ドアスイッチ１２によって走行が予測されてから一定時間、イグニションスイッチ３４がオンにならなければ、ディスチャージ回路２０を介してコンデンサ１６を放電させる。■．イグニションスイッチ３４がオフになり、かつドアスイッチ１２によって走行が予測されなくなった場合に、ディスチャージ回路２０を介してコンデンサ１６を放電させる。■．イグニションスイッチ３４がオフになってから一定時間経過すれば、ドアスイッチ１２によって走行が予測されていても、ディスチャージ回路２０を介してコンデンサ１６を放電させる。
【００１７】コントロ−ラ２４は、起動システム１０の制御手段２２としての機能の他にも、多くの機能を兼ね備えている。以下、起動システム１０と直接関係がない部分については、説明を簡略化する。また、抵抗器の多くについては説明を省略する。
【００１８】コントロ−ラ２４は、各種のプログラムを内蔵したＣＰＵ（マイクロコンピュータ）２６、ＣＰＵ２６用の低電圧電源としての電源部２８、スイッチとして動作するトランジスタＴＲ１〜ＴＲ７、逆流防止用のダイオードＤ１〜Ｄ５、バッテリ３０の電力を電源部２８へ供給するリレーＲＹ等を備えている。ＣＰＵ２６には、入力端子Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３と出力端子Ｏ１，Ｏ２，Ｏ３，Ｏ４とが設けられている。
【００１９】コントロ−ラ２４の入力側には、ドアスイッチ１２の他に、低電圧系のバッテリ３０、ドア開で点灯しドア閉で消灯するルームランプ３２、起動用キースイッチとしてのイグニションスイッチ３４等が設けられている。ドアスイッチ１２は、ドア開のときに閉となり、ドア閉のときに開となる。
【００２０】コントロ−ラ２４の出力側には、プリチャージ回路１８及びディスチャージ回路２０の他に、高電圧系のバッテリ３６、バッテリ３６の電力を負荷１４へ供給するコンタクタ３８、バッテリ３６及びコンデンサ１６の電圧を検出する電圧検出器４０等が設けられている。プリチャージ回路１８は、コンデンサ１６充電用のリレー１８１、充電電流制限用の抵抗器１８２等を備えている。ディスチャージ回路２０は、コンデンサ１６放電用のリレー２０１、放電電流消費用の抵抗器２０２等を備えている。
【００２１】ＣＰＵ２６の入力端子Ｉ１は、ドアの開閉すなわちドアスイッチ１２の開閉に応じた信号を入力する。ドア開のときは、ドアスイッチ１２閉、トランジスタＴＲ１，ＴＲ２オン、ダイオードＤ４導通となるので、入力端子Ｉ１にはローレベル電圧が入力される。逆に、ドア閉のときは、ドアスイッチ１２開、トランジスタＴＲ１，ＴＲ２オフ、ダイオードＤ４非導通となるので、入力端子Ｉ１にはハイレベル電圧が入力される。ＣＰＵ２６の入力端子Ｉ２は、イグニションスイッチ３４の開閉に応じた信号を入力する。イグニションスイッチ３４開のときは、トランジスタＴＲ３オフ、ダイオードＤ５非導通となるので、入力端子Ｉ２にはハイレベル電圧が入力される。逆に、イグニションスイッチ３４閉のときは、トランジスタＴＲ３オン、ダイオードＤ５導通となるので、入力端子Ｉ２にはローレベル電圧が入力される。ＣＰＵ２６の入力端子Ｉ３は、電圧検出器４０を介してコンデンサ１６の電圧に応じた信号を入力する。
【００２２】ＣＰＵ２６の出力端子Ｏ１は、コンタクタ３８の動作を制御する。出力端子Ｏ１の出力電圧がハイレベルのとき、トランジスタＴＲ５オン、コンタクタ３８の接点閉となる。逆に、出力端子Ｏ１の出力電圧がローレベルのとき、トランジスタＴＲ５オフ、コンタクタ３８の接点開となる。ＣＰＵ２６の出力端子Ｏ２は、プリチャージ回路１８の動作を制御する。出力端子Ｏ２の出力電圧がハイレベルのとき、トランジスタＴＲ６オン、リレー１８１の接点閉となる。逆に、出力端子Ｏ２の出力電圧がローレベルのとき、トランジスタＴＲ６オフ、リレー１８１の接点開となる。ＣＰＵ２６の出力端子Ｏ３は、ディスチャージ回路２０の動作を制御する。出力端子Ｏ３の出力電圧がハイレベルのとき、トランジスタＴＲ７オン、リレー２０１の接点閉となる。逆に、出力端子Ｏ３の出力電圧がローレベルのとき、トランジスタＴＲ７オフ、リレー２０１の接点開となる。ＣＰＵ２６の出力端子Ｏ４は、電源部２８の動作を制御する。出力端子Ｏ４の出力電圧がハイレベルのとき、トランジスタＴＲ４オン、ダイオードＤ２導通、リレーＲＹの接点閉となる。逆に、出力端子Ｏ４の出力電圧がローレベルのとき、トランジスタＴＲ４オフ、ダイオードＤ２非導通、リレーＲＹの接点開となる。
【００２３】図２は、起動システム１０における走行開始時の動作の一例を示すフローチャートである。以下、図１及び図２に基づき、コントロ−ラ２４の動作を中心に説明する。
【００２４】まず、運転者が車を使用するために車外からドアを開けると、ドアスイッチ１２閉、ＴＲ１，ＴＲ２オン、ダイオードＤ３導通、リレーＲＹの接点閉となって、電源部２８が動作し始めることにより、コントロ−ラ２４も動作し始める（ステップ１０１，１０２）。これと同時に、ＣＰＵ２６の出力端子Ｏ４からハイレベルの電圧を出力することにより、トランジスタＴＲ４オン、ダイオードＤ２導通とし、リレーＲＹの接点閉を保持する。そして、ＣＰＵ２６の出力端子Ｏ２からハイレベルの電圧を出力することにより、トランジスタＴＲ６オン、リレー１８１の接点閉とし、プリチャージ回路１８の動作を開始させる（ステップ１０３）。続いて、電圧検出回路４０を介してＣＰＵ２６の入力端子Ｉ３からコンデンサ１６の電圧を入力し、この電圧が所定値に達したら（ステップ１０４）、ＣＰＵ２６の出力端子Ｏ２からローレベルの電圧を出力することにより、プリチャージ回路１８の動作を終了させる（ステップ１０５）。続いて、ＣＰＵ２６の出力端子Ｏ１からハイレベルの電圧を出力することにより、コンタクタ３８の接点を閉とする（ステップ１０６）。
【００２５】このまま待機し（ステップ１０７）、運転者がイグニションスイッチ３４をオンすると（ステップ１０８）、トランジスタＴＲ３オン、ダイオードＤ５導通となって、ＣＰＵ２６の入力端子Ｉ２の入力電圧がローレベルになる。これにより車両が走行可能状態となる（ステップ１０９）。運転者がイグニションスイッチ３４をオンにした時には、既にコンデンサ１６が充電されているので、直ちに発進することができる。
【００２６】一方、時間Ａ分が経過しても、イグニションスイッチ３４がオンにならなければ（ステップ１０７，１０８）、ＣＰＵ２６の出力端子Ｏ１からローレベルの電圧を出力することにより、コンタクタ３８の接点を開とする（ステップ１１０）。続いて、ＣＰＵ２６の出力端子Ｏ３からハイレベルの電圧を出力することにより、トランジスタＴＲ７オン、リレー２０１の接点閉とし、ディスチャージ回路２０を動作させる（ステップ１１１）。続いて、電圧検出回路４０を介してＣＰＵ２６の入力端子Ｉ３からコンデンサ１６の電圧を入力し、この電圧が所定値に達したら（ステップ１１２）、ＣＰＵ２６の出力端子Ｏ４からローレベルの電圧を出力することにより、リレーＲＹの接点を開にする（ステップ１１３）。これにより、電源部２８から電源電圧が供給されなくなるので、コントロ−ラ２４の動作が終了する。なお、ステップ１０１でドアの開閉が検出されなくても、イグニションスイッチ３４がオンになれば、ステップ１０２以降の処理が実行される（ステップ１１４）。
【００２７】運転者が車外からドアを開いても、車内から荷物を取り出す場合や、車内に入って休む場合もある。このような場合、コンデンサ１６を充電させたままでいると、その状態を維持するために電力を消費することになる。そこで、運転者がドアを開いてから時間Ａ分が経過してもイグニションスイッチ３４がオンにならなければ、コンデンサ１６を放電させる（ステップ１０１〜１０７，１１０〜１１３）。
【００２８】図３は、起動システム１０における走行終了時の動作の一例を示すフローチャートである。以下、図１及び図３に基づき、コントロ−ラ２４の動作を中心に説明する。
【００２９】まず、運転者がイグニションスイッチ３４をオフすると、トランジスタＴＲ３オフ、ダイオードＤ５非導通となって、ＣＰＵ２６の入力端子Ｉ２の入力電圧がハイレベルになる。これにより車両が走行不能状態となる（ステップ２０１）。続いて、運転者が車内からドアを開けると、ドアスイッチ１２閉、ＴＲ１，ＴＲ２オン、ダイオードＤ４導通となって、ＣＰＵ２６の入力端子Ｉ１の入力電圧がハイレベルになる。これにより走行終了と認識される（ステップ２０２）。続いて、ＣＰＵ２６の出力端子Ｏ１からローレベルの電圧を出力することにより、コンタクタ３８の接点を開とする（ステップ２０３）。続いて、ＣＰＵ２６の出力端子Ｏ３からハイレベルの電圧を出力することにより、トランジスタＴＲ７オン、リレー２０１の接点閉とし、ディスチャージ回路２０を動作させる（ステップ２０４）。続いて、電圧検出回路４０を介してＣＰＵ２６の入力端子Ｉ３からコンデンサ１６の電圧を入力し、この電圧が所定値に達したら（ステップ２０５）、ＣＰＵ２６の出力端子Ｏ４からローレベルの電圧を出力することにより、トランジスタＴＲ４オフ、ダイオードＤ２非導通とし、リレーＲＹの接点を開にする（ステップ２０６）。これにより、電源部２８から電源電圧が供給されなくなるので、コントロ−ラ２４の動作が終了する。なお、コンデンサ１６の放電中にイグニションスイッチ３４が再びオンされたら、図２のステップ１０１へ進む（ステップ２０７）。
【００３０】また、運転者がイグニションスイッチ３４をオフしてから時間Ｂ分経過すれば、運転者が車内からドアを開けなくても、ディスチャージ回路２０を介してコンデンサ１６を放電させる（ステップ２０８）。例えば、車内で長時間休む場合などに、あまりにも長い時間コンデンサ１６を充電させたままでいると、その状態を維持するための電力を看過できなくなる。そこで、走行が予測されても時間Ｂ分経過すれば、コンデンサ１６を放電させることにより、省電力化が図れる。
【００３１】なお、本発明は、言うまでもなく、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、ドアスイッチ１２の代わりに、座席に人が座ったことを検知する圧力センサ、マイクロスイッチ等、又は車内に人が入ったことを検知する赤外線センサ、超音波センサ等によって走行を予測するようにしてもよい。
【００３２】
【発明の効果】本発明に係る電気自動車の起動システムによれば、走行が予測された時点でコンデンサを充電し始めることにより、運転者がキースイッチをオンにした時には既にコンデンサが十分に充電されているので、直ちに発進することができる。
【００３３】また、走行が予測されてから一定時間、起動用のキースイッチがオンにならなければコンデンサを放電させることにより、車内から荷物を取り出す場合や、車内に入って休む場合などの無駄な電力消費を抑えることができる。
【００３４】更に、起動用のキースイッチがオフになり、かつ走行が予測されなくなった場合にコンデンサを放電させることにより、車内で少し休んで再び走行する場合などに、キースイッチをオフにして再びオンにしても、直ちに発進することができる。
【００３５】更にまた、起動用のキースイッチがオフになってから一定時間経過すれば、走行が予測されていてもコンデンサを放電させることにより、車内で長時間休む場合などの無駄な電力消費を抑えることができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００２０８２
【氏名又は名称】スズキ株式会社
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| 【出願日】 |
平成１２年１１月１４日（２０００．１１．１４） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７９１６４
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 勇
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| 【公開番号】 |
特開２００２−１５２９１５（Ｐ２００２−１５２９１５Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１４年５月２４日（２００２．５．２４） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−３４６７９８（Ｐ２０００−３４６７９８） |
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