JP2005245104A - Electric vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高圧バッテリの充電電力を駆動源として車輪を走行駆動するモータを作動させると共に、車両に搭載されたエアコンディショナを上記高圧バッテリの充電電力を用いて作動させるようにした電気自動車に関する。 The present invention relates to an electric vehicle that operates a motor that travels and drives wheels using a charging power of a high-voltage battery as a driving source, and operates an air conditioner mounted on the vehicle using the charging power of the high-voltage battery. .
高圧バッテリの充電電力を走行駆動源とする電気自動車は、車輪を走行駆動するモータを上記高圧バッテリの充電電力を用いて作動させるように構成される。ちなみに高圧バッテリは、予め専用の充電ステーションにて充電されたり、或いは車両に搭載されたエンジンにより駆動される発電機を用いて充電される。更には車両の制動時等に上記モータを介して得られる回生エネルギを用いて上記高圧バッテリを充電することも行われる。尚、上記エンジンにより駆動される発電機を用いて高圧バッテリを充電する電気自動車は、ハイブリッド電気自動車(HEV)と称されるものであるが、ここではこのハイブリッド電気自動車を含めて電気自動車として説明する。 An electric vehicle using a charging power of a high-voltage battery as a travel drive source is configured to operate a motor that travels and drives wheels using the charging power of the high-voltage battery. Incidentally, the high voltage battery is charged in advance at a dedicated charging station, or is charged using a generator driven by an engine mounted on the vehicle. Furthermore, the high voltage battery is also charged using regenerative energy obtained via the motor during braking of the vehicle. In addition, although the electric vehicle which charges a high voltage battery using the generator driven by the said engine is called a hybrid electric vehicle (HEV), it demonstrates as an electric vehicle including this hybrid electric vehicle here. To do.
ところで電気自動車においては、ブレーキ用の圧縮空気を発生させる為のエアコンプレッサや、パワーステアリング用の油圧を発生させる為のパワーステアリングポンプは前記高圧バッテリの充電電力を駆動源として作動させるように構成される(例えば特許文献1を参照)。更には車両に搭載されたエアコンディショナ(いわゆるカークーラー)のコンプレッサの作動にも前述した高圧バッテリの充電電力が用いられる(例えば特許文献2を参照)。 By the way, in an electric vehicle, an air compressor for generating compressed air for brake and a power steering pump for generating hydraulic pressure for power steering are configured to operate using the charging power of the high-voltage battery as a drive source. (For example, refer to Patent Document 1). Furthermore, the above-described charging power of the high voltage battery is also used for the operation of the compressor of an air conditioner (so-called car cooler) mounted on the vehicle (see, for example, Patent Document 2).
一方、車両に搭載された各種の制御機器(例えばECU)や電装品(例えばオーディオ機器や照明系)の作動には、専ら、電圧変換器(DC/DCコンバータ)を用いて前記高圧バッテリの充放電電力(約600V)を電圧変換した、例えば24V程度の低電圧が用いられる。尚、この低電圧系(電装品の電源系)には、通常、前記電圧変換器の出力電力によって充電されて前記電装品への電力供給を補助する低圧バッテリが設けられる。
ところで電気自動車の走行性能を維持するには、前述した走行駆動用のモータやエアコンプレッサ等を駆動する高圧バッテリからの電力供給の安定化を図ると共に、電圧変換器を介する各種の制御機器や電装品への電力供給の安定化を図ることが重要である。しかしながら、例えば連続登坂時に高圧バッテリの充電率が低下した状態のままエアコンディショナを作動させていると、車両の走行に直接関与しないエアコンディショナ用コンプレッサの作動に上記高圧バッテリの充電電力が使用されるので、その走行可能距離が大きく制限されると言う問題がある。 By the way, in order to maintain the running performance of an electric vehicle, the power supply from the high-voltage battery that drives the above-described driving motor, air compressor, and the like is stabilized, and various control devices and electrical devices are connected via a voltage converter. It is important to stabilize the power supply to the product. However, for example, if the air conditioner is operated while the charging rate of the high voltage battery is reduced during continuous climbing, the charging power of the high voltage battery is used for the operation of the compressor for the air conditioner that is not directly involved in the running of the vehicle. Therefore, there is a problem that the travelable distance is greatly limited.
また前記電圧変換器が故障した状態で車両を走行させていると、低圧バッテリの充電電力だけで各種の制御機器や電装品への電力供給が行われることになるので、該低圧バッテリの放電が急速に進む。すると低圧バッテリから各種制御機器への電力供給ができなくなった時点で前述した高圧バッテリから走行駆動用モータへの電力供給が停止するので、この場合においても車両の走行可能距離が大きく制限されると言う問題がある。 In addition, when the vehicle is running with the voltage converter in a failure state, power is supplied to various control devices and electrical components using only the charging power of the low-voltage battery. Proceed rapidly. Then, when the power supply from the low-voltage battery to the various control devices becomes impossible, the power supply from the high-voltage battery to the drive motor for driving is stopped, and in this case as well, the travelable distance of the vehicle is greatly limited There is a problem to say.
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、その目的は、高圧バッテリの充電率が低下したときや電圧変換器が故障した場合には、車両の走行に直接関与することのない電装品類での電力供給を抑制して無駄な電力消費を抑え、これによって車両の走行可能距離をできる限り延長するようにした電気自動車を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and the object thereof is not directly involved in the running of the vehicle when the charging rate of the high voltage battery is reduced or the voltage converter is broken. It is an object of the present invention to provide an electric vehicle that suppresses useless power consumption by suppressing power supply in electrical components, thereby extending the travelable distance of the vehicle as much as possible.
本発明は、車両の走行駆動源として用いられる高圧バッテリの充電電力が該車両の走行に直接関与する車輪駆動用モータ、エアコンプレッサ、およびパワーステアリングポンプのみならず、前記車両の走行には直接関与することのない補機、特にエアコンディショナの作動にも用いられてその消費電力が大きいことに着目している。そして高圧バッテリの充電率(充電容量)が低下した場合等に上記エアコンディショナの作動を停止させることで、前記高圧バッテリに充電されている電力エネルギの全てを当該車両の走行に用いるようにし、これによってその走行可能距離をできる限り延長することを目的としている。 The present invention relates not only to the wheel drive motor, the air compressor, and the power steering pump in which the charging power of the high-voltage battery used as the vehicle driving source is directly related to the vehicle, but also directly to the vehicle. We pay attention to the fact that it is also used for the operation of auxiliary equipment that does not do, especially the air conditioner, and its power consumption is large. And by stopping the operation of the air conditioner when the charging rate (charging capacity) of the high voltage battery is lowered, etc., all the electric energy charged in the high voltage battery is used for traveling of the vehicle, This aims to extend the travelable distance as much as possible.
そこで上述した目的を達成するべく本発明に係る電気自動車は、
<a> 車両の走行駆動源として用いられる高圧バッテリと、
<b> この高圧バッテリの充放電電力の一部を電圧変換して前記車両に設けられた電装品類に駆動電力を供給する電圧変換器と、
<c> 前記高圧バッテリの充放電電力により駆動されてエアコンディショナのコンプレッサを作動させる補機モータと、
<d> 前記電圧変換器から駆動電力を受けて作動する上記エアコンディショナ用のブロアモータと
を具備したものであって、特に
<e> 前記高圧バッテリの充電率が所定の管理閾値よりも低下したとき、または前記電圧変換器が故障したときに抑制信号を出力して前記エアコンディショナの作動を禁止するエアコンディショナ制御手段を備えたことを特徴としている。
Therefore, to achieve the above-described object, the electric vehicle according to the present invention is
<a> a high voltage battery used as a vehicle driving source;
<b> A voltage converter that converts a part of the charge / discharge power of the high-voltage battery to supply driving power to the electrical components provided in the vehicle;
<c> Auxiliary motor driven by charge / discharge power of the high-voltage battery to operate the compressor of the air conditioner;
<d> A blower motor for the air conditioner that operates by receiving driving power from the voltage converter,
<e> Air conditioner control means for prohibiting the operation of the air conditioner by outputting a suppression signal when the charging rate of the high voltage battery falls below a predetermined management threshold or when the voltage converter fails It is characterized by having.
好ましくは前記電圧変換器は、請求項2に記載するように該電圧変換器の出力電力によって充電されて前記電装品類への電力供給を補助する低圧バッテリを備えて前記電装品類に対する電力供給系を構築したものからなる。また請求項3に記載するように前記エアコンディショナ制御手段は、前記高圧バッテリから得られる充電率の情報、および/または前記電圧変換器から得られる故障発生信号を監視して前記エアコンディショナのコンプレッサを駆動する補機モータおよびブロアモータの作動を禁止する抑制信号を出力するように構成される。 Preferably, the voltage converter includes a low-voltage battery that is charged by the output power of the voltage converter and assists power supply to the electrical components, and includes a power supply system for the electrical components. Consists of what has been built. According to a third aspect of the present invention, the air conditioner control means monitors the charge occurrence information obtained from the high voltage battery and / or the failure occurrence signal obtained from the voltage converter to monitor the conditioner. A suppression signal for prohibiting the operation of the auxiliary motor and the blower motor that drives the compressor is output.
上述した如く構成された電気自動車によれば、高圧バッテリの充電率が、例えば20%以下に低下したとき、或いは前記電圧変換器が故障して該電圧変換器から各種の制御機器や電装品への電力供給ができなくなったとき、車両の走行には直接関与することがなく、またその消費電力の大きいエアコンディショナの作動を禁止するので、該エアコンディショナの作動による前記高圧バッテリおよび/または低圧バッテリからの電力消費を抑えることができる。従ってエアコンディショナの作動に伴う電力消費が削減された分、高圧バッテリおよび/または低圧バッテリの充電電力による車両の走行可能距離を延ばすことが可能となる。 According to the electric vehicle configured as described above, when the charging rate of the high-voltage battery is reduced to, for example, 20% or less, or when the voltage converter breaks down, the voltage converter is changed to various control devices and electrical components. When the power supply of the air conditioner cannot be performed, it is not directly involved in the running of the vehicle and the operation of the air conditioner with high power consumption is prohibited. Power consumption from the low voltage battery can be suppressed. Therefore, it is possible to extend the travelable distance of the vehicle by the charging power of the high-voltage battery and / or the low-voltage battery by the amount of power consumption associated with the operation of the air conditioner.
また前記高圧バッテリから得られる充電率の情報、および/または前記電圧変換器から得られる故障発生信号を監視してエアコンディショナの作動を禁止する為の抑制信号を出力し、これによってエアコンディショナのコンプレッサを駆動する補機モータおよびブロアモータの作動をそれぞれ禁止するだけで良いので、その制御自体が簡単である。またその制御機能を既存の電気自動車に組み込むことも容易である等の効果が奏せられる。 Further, the charging rate information obtained from the high voltage battery and / or the failure occurrence signal obtained from the voltage converter is monitored to output a suppression signal for prohibiting the operation of the air conditioner, and thereby the air conditioner Since it is only necessary to inhibit the operation of the auxiliary motor and the blower motor that drive the compressor, the control itself is simple. In addition, the control function can be easily incorporated into an existing electric vehicle.
以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係る電気自動車について、専ら、エンジンの駆動力を発電機の駆動源として利用するシリーズ式のハイブリッド電気自動車(HEV)を例に説明する。
図1はこの発明を適用したシリーズ式ハイブリッド電気自動車(HEV)の電気系統の概略的な構成を示す図で、1は該ハイブリッド車の駆動源として用いられる高圧バッテリである。この高圧バッテリ1は図示しない充電ステーションにおいて外部から充電され、或いは当該車両が搭載したエンジン2により駆動される発電機3を用いて発電した電力により充電される。尚、発電機3を用いた高圧バッテリ1の充電は、該高圧バッテリ1の充放電を制御するインバータ4を介して行われる。
Hereinafter, an electric vehicle according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings, taking as an example a series type hybrid electric vehicle (HEV) that uses the driving force of an engine as a driving source of a generator.
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an electric system of a series hybrid electric vehicle (HEV) to which the present invention is applied, and 1 is a high voltage battery used as a drive source of the hybrid vehicle. The high-
またインバータ4を介する高圧バッテリ1の充放電電力は、車輪5,5を走行駆動する走行用モータ6、ブレーキ用の圧縮空気を発生させる為のエアコンプレッサ7およびパワーステアリング用の油圧を発生させる為のパワーステアリングポンプ8をそれぞれ駆動する第1の補機モータ9、更にはエアコンディショナ用のクーラコンプレッサ10を駆動する第2の補機モータ11の駆動にそれぞれ用いられるようになっている。尚、これらの第1および第2の補機モータ9,11は、後述するモータコントローラ12によりその作動がそれぞれ制御される。
The charging / discharging power of the high-
一方、前記高圧バッテリ1の充放電電力は、電圧変換器(DC/DCコンバータ)13にも供給されている。この電圧変換器13は、高圧バッテリ1の出力である、例えば600V程度の高電圧を24Vの低電圧に変換して前記エアコンディショナ用のブロアモータ14や当該車両における照明系等の電装品類15に電力供給する役割を担う。またこの電圧変換器13からブロアモータ14や電装品類15にその駆動電力を供給する電力供給系(低電圧系)には、前記電圧変換器13の出力電力によって充電されて前記ブロアモータ14や電装品類15への電力供給を補助する低圧バッテリ(24Vバッテリ)16が設けられている。
On the other hand, the charge / discharge power of the high-
尚、前述したエアコンディショナを作動させる為の前記クーラーコンプレッサ10を駆動する第2の補機モータ11およびエアコンディショナ用のブロアモータ14は、クーラコントローラ17の制御の下で作動する。即ち、クーラコントローラ17は、図示しないクーラースイッチが投入(オン)されたとき、これを検出してクーラ作動信号を出力して前記ブロアモータ14を作動させると共に、前記モータコントローラ12に上記クーラ作動信号を与えることで第2の補機モータ11を作動させるものとなっている。
The second auxiliary motor 11 that drives the
基本的には上述した如く構成される電気自動車(シリーズ式ハイブリッド電気自動車)の電気系統においてこの発明が特徴とするところは、前述した高圧バッテリ1の充電率を監視すると共に前記電圧変換器13の作動状態を監視し、高圧バッテリ1の充電率が所定の監視閾値を下回ったとき、例えばその充電率が20%を下回ったとき、或いは電圧変換器13が故障したとき、前記クーラコントローラ17に対してコンプレッサ抑制信号を出力するシグナルコンバータ18を備える点にある。
In the electric system of the electric vehicle (series hybrid electric vehicle) basically configured as described above, the present invention is characterized by monitoring the charging rate of the
即ち、前記高圧バッテリ1は、内蔵した充放電監視部(図示せず)にて、例えばその充放電電流値と充放電時間とをモニタして当該高圧バッテリ1の充電率を求めている。また前記電圧変換器13は、その出力電圧(電圧変換した24Vの電圧)をモニタして当該電圧変換器13の故障の有無を判定し、故障検出時に故障信号を出力している。シグナルコンバータ18は、このような高圧バッテリ18からその充電率の情報を入力し、その充電率を表示器19に表示すると共に、前記電圧変換器13から故障信号が与えられたとき、電圧変換器13が故障した旨の情報(警報)を前記表示器19を介して報知する機能を備える。更にこのシグナルコンバータ18は、前記高圧バッテリ1の充電率が所定の監視閾値(充電率が20%)を下回ったとき、これを充電率低下として判定している。そして充電率が低下したとき、或いは電圧変換器13が故障したとき、前記エアコンディショナの作動を停止させる為のクーラー抑制信号を発するものとなっている。
That is, the high-
具体的にはシグナルコンバータ18は、例えば図2に示すように前記高圧バッテリ1から与えられる充電率と、比較基準電圧Vrefとして与えられる所定の監視閾値(充電率が20%)とを比較する比較器21と、充電率低下時に上記比較器21から出力される充電率低下信号、または電圧変換器13からの故障信号を受けてクーラ抑制信号を出力するオア回路22と、前記クーラーコントローラ17からモータコントローラ12に与えられるクーラ作動信号を上記クーラ抑制信号に応じてオン・オフするゲート回路23とを備えて構成される。上記クーラ抑制信号が前記クーラコントローラ17に与えられて、該クーラコントローラ17の制御に基づくエアコンディショナの作動、ひいてはクーラーコンプレッサ10を駆動する第2の補機モータ11およびエアコンディショナ用のブロアモータ14の作動がそれぞれ停止制御される。
Specifically, for example, as shown in FIG. 2, the
かくして上述した如く構成された制御系を備えた電気自動車(シリーズ式ハイブリッド電気自動車)によれば、その走行駆動に直接関与する高圧バッテリ1の充電率が低下したとき、或いは電圧変換器13が故障したとき、車両の走行には直接関与することのないエアコンディショナの作動が停止制御される。従って高圧バッテリ1の充電率低下時にはクーラーコンプレッサ10を駆動する為の第2の補機モータ11が作動することがないので、該高圧バッテリ1に残された貴重なバッテリエネルギを当該車両の走行に有効に活用することができる。従って高圧バッテリ1の充電電力を第2の補機モータ11で消費することがない分、当該車両の走行可能距離を延ばすことができる。また電圧変換器13が故障した場合には、エアコンディショナ用のブロアモータ14の駆動に低圧バッテリ16の充電電力を使用することがないので、該低圧バッテリ16に蓄積された充電電力を、ECU等の制御機器を含む電装品類15の作動に有効に用いることができる。従ってエアコンディショナ用のブロアモータ14での無駄な電力消費を抑えた分、その走行駆動系に対する制御機器の動作を保証することができるので、当該車両の走行可能距離を延ばすことができる。つまり車両の走行可能距離を、高圧バッテリ1の充電残量や低圧バッテリ13の充電量に応じて最大限確保することが可能となる。
Thus, according to the electric vehicle (series hybrid electric vehicle) provided with the control system configured as described above, when the charging rate of the high-
尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。ここではシリーズ式ハイブリッド電気自動車について説明したが、エンジン2の駆動力を発電機3の駆動と車輪5の駆動の双方に利用するパラレル式ハイブリッド電気自動車や、エンジン2とこのエンジン2によって駆動される発電機3を備えることがなく、高圧バッテリや燃料電池だけを搭載した電気自動車においても上述した制御を同様に適用することができる。また高圧バッテリ1の充電率がどの程度低下した時点でエアコンディショナの作動を禁止するかについては、高圧バッテリ1の仕様と車両の走行性能等に応じて定めれば良いものである。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
The present invention is not limited to the embodiment described above. Although the series hybrid electric vehicle has been described here, the parallel hybrid electric vehicle that uses the driving force of the
1 高圧バッテリ
4 インバータ
6 走行駆動用モータ
9 第1の補機モータ
10 クーラコンプレッサ
11 第2の補機モータ
12 モータコントローラ
13 電圧変換器(DC/DCコンバータ)
14 ブロアモータ
15 電装品類
16 低圧バッテリ
17 クーラコントローラ
18 シグナルコンバータ
DESCRIPTION OF
14
Claims (3)
この高圧バッテリの充放電電力の一部を電圧変換して前記車両に設けられた電装品類に駆動電力を供給する電圧変換器と、
前記高圧バッテリの充放電電力により駆動されてエアコンディショナのコンプレッサを作動させる補機モータと、
前記電圧変換器から駆動電力を受けて作動する上記エアコンディショナ用のブロアモータと、
前記高圧バッテリの充電率が所定の管理閾値よりも低下したとき、または前記電圧変換器が故障したときに抑制信号を出力して前記エアコンディショナの作動を禁止するエアコンディショナ制御手段と
を具備したことを特徴とする電気自動車。 A high voltage battery used as a driving source of the vehicle;
A voltage converter for converting a part of the charge / discharge power of the high-voltage battery to supply driving power to the electrical components provided in the vehicle;
An auxiliary motor that is driven by the charge / discharge power of the high-voltage battery to operate the compressor of the air conditioner;
A blower motor for the air conditioner that operates by receiving driving power from the voltage converter;
Air conditioner control means for outputting a suppression signal and prohibiting the operation of the air conditioner when the charging rate of the high voltage battery falls below a predetermined management threshold or when the voltage converter fails. An electric car characterized by that.
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