JP2017070052A - Charging control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両に搭載された2次電池の充電制御を行う充電制御装置に関する。 The present invention relates to a charge control device that performs charge control of a secondary battery mounted on a vehicle.
ハイブリッド電気自動車には、車両の駆動力を発生させる駆動用モータに電力を供給する2次電池が備えられている。かかる2次電池は、車両に搭載された発電機(ジェネレータ)により発電される電力を充電可能になっている。例えば、エンジンの動力を利用して発電(以下、「動力発電」ともいう。)された電力を2次電池に充電可能にした車両がある。また、車両の制動時に車両の運動エネルギを利用して発電(以下、「減速回生発電」ともいう。)された電力を2次電池に充電可能にした車両もある。 A hybrid electric vehicle includes a secondary battery that supplies electric power to a driving motor that generates driving force of the vehicle. Such a secondary battery can be charged with electric power generated by a generator mounted on a vehicle. For example, there is a vehicle in which a secondary battery can be charged with electric power generated using engine power (hereinafter also referred to as “power generation”). There is also a vehicle in which the secondary battery can be charged with electric power generated by using the kinetic energy of the vehicle during braking of the vehicle (hereinafter also referred to as “decelerated regenerative power generation”).
車載の2次電池は、あらかじめ定められた振れ幅で充電率が維持される。例えば、2次電池の充電率があらかじめ設定された充電開始値以下になったときに充電が開始され、その後、2次電池の充電率があらかじめ設定された充電終了値以上になったときに充電が終了する。2次電池は、充電率が低すぎると、内部抵抗が増大することにより充放電の効率が悪化し、場合によっては破損するおそれがある。そのため、2次電池の充電制御を行う際には、2次電池の充電率が著しく低下しないように制御される。 The charge rate of the in-vehicle secondary battery is maintained with a predetermined amplitude. For example, charging starts when the charging rate of the secondary battery becomes equal to or lower than a preset charging start value, and then charging when the charging rate of the secondary battery becomes equal to or higher than a preset charging end value. Ends. When the charging rate of the secondary battery is too low, the internal resistance increases, the charge / discharge efficiency is deteriorated, and the secondary battery may be damaged in some cases. Therefore, when performing charging control of the secondary battery, control is performed so that the charging rate of the secondary battery is not significantly reduced.
例えば、特許文献1には、電池の充電率が発電開始ポイントに至るまで、車両コントローラが電動機等の消費電力を記録し、記録した消費電力に基づき算出される平均消費電力に基づいて発電開始ポイントを算出する制御装置が開示されている。かかる制御装置によれば、平均消費電力が大きなときに発電開始ポイントが高く設定され、モータの消費電力が大きな状況等においても電池が深い放電をすることがなくなり、電池の寿命が長期化する。
For example, in
また、特許文献2には、単位時間当たりの電池の充電率の変化量を基準値と比較し、充電率の変化量が大きい場合には、エンジン及びモータによる走行モードへと移行する充電率の閾値の補正係数を大きくし、充電率の変化量が小さい場合には、当該充電率の閾値の補正係数を小さくする制御装置が開示されている。かかる制御装置は、充電率の変化量が大きい場合に発電開始時期が早くなり、充電率の変化量が小さい場合に発電開始時期が遅くなる。
ここで、車両に搭載される発電機の発電能力(出力)は、車種やグレード等によって異なることが有り得る。また、発電機の経年劣化によって、発電能力が変化する場合もある。発電機の出力が異なると、発電を開始してから所定の電力量の発電が終了するまでの時間が異なってくる。具体的に、低出力の発電機を高出力の発電機と同じアルゴリズムで制御した場合、低出力の発電機は発電電力量が少ないため、2次電池の充電率が低下する場合がある。 Here, the power generation capability (output) of the generator mounted on the vehicle may vary depending on the vehicle type, grade, and the like. In addition, the power generation capacity may change due to aging of the generator. When the output of the generator is different, the time from the start of power generation to the end of power generation of a predetermined amount of power is different. Specifically, when a low-output generator is controlled with the same algorithm as a high-output generator, the low-output generator has a small amount of generated power, and the charge rate of the secondary battery may be reduced.
上記の特許文献1及び2に開示された制御装置は、車両の走行環境やドライバの操縦習慣等に対応して発電開始時期が適宜変更されるものの、発電機の出力が異なる場合を想定されてはいない。したがって、特許文献1及び2の制御装置を、低出力の発電機を搭載したハイブリッド電気自動車に適用した場合には、充放電効率の低下や、2次電池の破損を生じるおそれがある。
In the control devices disclosed in
また、車両を生産するにあたって、車種やグレード等に応じて異なり得る発電機の出力ごとにアルゴリズムを適合して充電制御装置を準備することは、工数の増大につながり、ひいては、生産コストの増大にもつながり得る。 Also, when producing a vehicle, preparing a charge control device by adapting the algorithm for each generator output, which may vary depending on the vehicle type, grade, etc., leads to an increase in man-hours and, in turn, an increase in production cost. Can also be connected.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、発電機の発電能力にかかわらず、2次電池の充電率の著しい低下を抑制して、充放電効率の低下及び2次電池の破損を抑制可能な、新規かつ改良された充電制御装置を提供することにある。 This invention is made | formed in view of the said subject, The place made into the objective of this invention suppresses the remarkable fall of the charging rate of a secondary battery irrespective of the electric power generation capability of a generator, and charging / discharging efficiency. It is an object of the present invention to provide a new and improved charge control device that can suppress a decrease in battery life and damage to a secondary battery.
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、ハイブリッド電気自動車に搭載された2次電池の充電制御を行う充電制御装置において、2次電池の充電率が所定の充電開始値以下になったときに充電を開始し、2次電池の充電率が所定の充電停止値以上になったときに充電を停止する発電制御部と、単位時間内の2次電池の平均充電率を算出する平均充電率算出部と、平均充電率と所定の目標充電率との比較結果に基づいて、充電開始値及び充電停止値を増減させる基準値調整部と、を備える、充電制御装置が提供される。 In order to solve the above problems, according to one aspect of the present invention, in a charge control device that performs charge control of a secondary battery mounted on a hybrid electric vehicle, the charge rate of the secondary battery is equal to or less than a predetermined charge start value. The power generation control unit that starts charging when the charge reaches the value and stops charging when the charge rate of the secondary battery exceeds a predetermined charge stop value, and calculates the average charge rate of the secondary battery within a unit time And a reference value adjusting unit that increases or decreases the charge start value and the charge stop value based on a comparison result between the average charge rate and a predetermined target charge rate. The
基準値調整部は、平均充電率が所定の目標充電率未満の場合に充電開始値及び充電停止値を増大させ、平均充電率が所定の目標充電率を超える場合に充電開始値及び充電停止値を減少させてもよい。 The reference value adjustment unit increases the charge start value and the charge stop value when the average charge rate is less than the predetermined target charge rate, and the charge start value and the charge stop value when the average charge rate exceeds the predetermined target charge rate. May be reduced.
基準値調整部は、平均充電率と目標充電率との差に基づいて、充電開始値及び充電停止値の増大幅及び減少幅を設定してもよい。 The reference value adjustment unit may set an increase range and a decrease range of the charge start value and the charge stop value based on the difference between the average charge rate and the target charge rate.
目標充電率は、現在設定されている充電開始値であってもよい。 The target charging rate may be a currently set charging start value.
基準値調整部は、充電開始値及び充電停止値を、あらかじめ設定した上限値及び下限値の間で変更してもよい。 The reference value adjustment unit may change the charge start value and the charge stop value between a preset upper limit value and lower limit value.
本発明にかかる充電制御装置によれば、発電機の発電能力にかかわらず、2次電池の充電率の著しい低下を抑制して、充放電効率の低下及び2次電池の破損を抑制することができる。 According to the charge control device of the present invention, it is possible to suppress a significant decrease in the charging rate of the secondary battery regardless of the power generation capability of the generator, and to suppress a decrease in charge / discharge efficiency and a damage to the secondary battery. it can.
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 Exemplary embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, in this specification and drawing, about the component which has the substantially same function structure, duplication description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol.
<<1.システムの概略構成>>
まず、本発明の実施の形態にかかるハイブリッド車両の概略構成の一例について説明する。図1は、本実施形態にかかる、ハイブリッド制御システム10を示す模式図である。かかるハイブリッド制御システム10は、駆動系及び電子制御系により構成されている。
<< 1. System outline >>
First, an example of a schematic configuration of a hybrid vehicle according to an embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic diagram showing a
<1−1.駆動系の構成>
本実施形態にかかるハイブリッド制御システム10の駆動系は、2次電池80と、インバータ20と、モータ/ジェネレータユニット30と、エンジンENGと、プラネタリギヤ60と、デファレンシャルギヤ50とを備えている。
<1-1. Structure of drive system>
The drive system of the
(エンジン)
エンジンENGは、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等に代表される、車両の駆動力を発生させる機関である。エンジンENGで発生した駆動力は、プラネタリギヤ60、デファレンシャルギヤ50及び駆動軸70等を介して駆動輪40に伝達される。また、エンジンENGで発生した駆動力は、ジェネレータ31による発電のための動力としても用いられる。
(engine)
The engine ENG is an engine that generates driving force of a vehicle, typified by a gasoline engine or a diesel engine. The driving force generated by the engine ENG is transmitted to the
(プラネタリギヤ)
プラネタリギヤ60は、エンジンENGで発生した駆動力を、駆動輪40とジェネレータ31とに分配する。例えば、プラネタリギヤ60のリングギヤには、デファレンシャルギヤ50を介して駆動輪40に連結された駆動軸70が接続され、サンギヤにはジェネレータ31のロータが接続される。
(Planetary gear)
(モータ/ジェネレータユニット)
モータ/ジェネレータユニット30は、エンジンENGの駆動力を用いて発電(動力発電)を行うジェネレータ31と、デファレンシャルギヤ50を介して駆動軸70に対して駆動力を付与するモータ/ジェネレータ32とが一体となったユニットである。ジェネレータ31及びモータ/ジェネレータ32は、インバータ20を介して2次電池80に電気的に接続されている。
(Motor / Generator unit)
The motor /
ジェネレータ31は、エンジンENGの駆動力を用いて動力発電を行う。発電された電力は、2次電池80に充電される。ジェネレータ31は、例えば三相交流式のモータにより構成される。ジェネレータ31に発電させる場合、エンジンENGの駆動力によってモータが回転させられることにより、モータ内の磁界に変化が生じ、三相巻線を介して三相交流電流が出力される。発生する交流電流の周波数は、モータの回転数により可変となる。かかるジェネレータ31は、エンジンENGの始動時においては、2次電池80からの電力によって、スタータとして機能するように構成されていてもよい。
The
モータ/ジェネレータ32は、インバータ20を介して供給される電流により発生する電磁力と、モータ/ジェネレータ32内に設けられたマグネットの磁力とによって、駆動軸70に付与する駆動力を発生させる。また、モータ/ジェネレータ32は、減速時に車両の運動エネルギを利用して発電を行う回生機能も有している。モータ/ジェネレータ32は、例えば三相交流式のモータにより構成される。かかるモータ/ジェネレータ32に駆動力を発生させる場合、ステータコイルの三相巻線に三相交流電流を供給することによってモータ内に回転磁界が生じ、ロータに設けられた永久磁石が回転磁界に引かれることによりトルクが発生する。このとき発生するトルクの大きさは、モータに供給される交流電流の大きさに比例する。モータに供給される交流電流の周波数は、モータの出力トルク及び回転数に応じて設定される。
The motor /
(2次電池)
2次電池80は、充放電可能な蓄電池である。本実施形態のハイブリッド制御システム10では、バッテリ電圧が200Vの高電圧バッテリが2次電池80として用いられている。ただし、2次電池80の定格電圧は特に限定されない。かかる2次電池80は、車両の駆動力を出力するモータ/ジェネレータ32へ電力を供給する。また、2次電池80には、ジェネレータ31及びモータ/ジェネレータ32で発電された電力が充電される。2次電池80には、図示しない温度センサ、電圧センサ及び電流センサ等が備えられている。これらのセンサのセンサ値は、バッテリマネジメントシステム(BMS)200に送信されるようになっている。
(Secondary battery)
The
(インバータ)
インバータ20は、モータ/ジェネレータユニット30に供給する電流を制御し、また、モータ/ジェネレータ32により発電された電力の2次電池への充電制御を行う。インバータ20は、モータ/ジェネレータ32に駆動力を出力させる場合、2次電池80から供給される直流電流を交流電流に変換して、モータ/ジェネレータ32の三相巻線に供給する。インバータ20によって調節可能な、モータ/ジェネレータ32に供給する交流電流の大きさや、交流電流の周波数は、発電機制御装置(ECU)500によって制御される。モータ/ジェネレータ32は、三相巻線に電流を流すことでモータトルクを発生させているため、印加する電圧を大きくすることでより大きな電流を流すことが可能となる。
(Inverter)
The
また、インバータ20は、ジェネレータ31及びモータ/ジェネレータ32に発電させる場合、モータで発生した交流電流を直流電流に変換して、2次電池80に充電する。このときの充電電力の電圧は、2次電池80の充電率SOCやバッテリ温度Tb、2次電池の劣化度合いに応じて変化する充電出力電圧以上に制御される。
Further, when the
<1−2.電子制御系の構成>
本実施形態にかかるハイブリッド制御システム10の電子制御系は、充電制御装置(以下、「GCU」ともいう。)100と、バッテリマネジメントシステム(以下、「BMS」ともいう。)200と、電気駆動システム制御装置(以下、「EV−CU」ともいう。)300と、車両制御装置(以下、「VCU」ともいう。)400と、発電機制御装置(以下、「ECU」ともいう。)500を備えている。なお、本実施形態に係るハイブリッド制御システム10では、電子制御系が、それぞれ独立した複数の制御装置を含む構成となっているが、これらの制御装置の全部あるいは一部が一つの制御装置に一体化されて構成されていてもよい。
<1-2. Configuration of electronic control system>
The electronic control system of the
(発電機制御装置:ECU)
ECU500は、マイクロコンピュータや記憶素子等を備えて構成され、エンジンENG及びインバータ20を制御する。本実施形態において、かかるECU500は発電機制御装置として機能し、ジェネレータ31によるエンジンENGの駆動力を利用した動力発電や、モータ/ジェネレータ32による回生発電を実施する。例えば、ECU500は、車両の走行中にモータ/ジェネレータ32から駆動輪40に出力される駆動力がゼロになっている間に、車両の運動エネルギを利用してモータ/ジェネレータ32に発電させ、所定の充電電力を2次電池80に供給する。また、ECU500は、GCU100から送信される発電開始指令及び発電停止指令に合わせて、エンジンENGの駆動力を利用してジェネレータ31に発電させ、所定の充電電力を2次電池80に供給する。
(Generator control unit: ECU)
(バッテリマネジメントシステム:BMS)
BMS200は、マイクロコンピュータや記憶素子等を備えて構成され、2次電池80の状態を管理する装置として機能する。例えば、BMS200は、2次電池80に備えられた電圧センサ及び電流センサのセンサ値を受け取り、2次電池80の充電率SOCを算出する。また、BMS200は、2次電池80に備えられた温度センサのセンサ値を受け取り、バッテリ温度Tbの情報を取得する。BMS200は、例えば、2次電池80の充電率SOC及びバッテリ温度Tbに基づいて要求発電量を算出する。要求発電量とは、2次電池80に対して充電するために必要な電力量である。BMS200は、得られた情報を、EV−CU300に送信する。
(Battery management system: BMS)
The
(車両制御装置:VCU)
VCU400は、マイクロコンピュータや記憶素子等を備えて構成され、車両を最適な状態で維持するために、車両の状態を判断して、車両に備えられた各装置の制御を行う。例えば、VCU400は、車両の走行負荷に関する情報を取得し、回生発電のオンオフを判定する。VCU400は、ジェネレータ31、モータ/ジェネレータ32、インバータ20、2次電池80、空調機(エアコン)等、相互に影響し合う各装置を個々に制御させるのではなく、他の装置への影響を考慮して、全体の制御を行う。
(Vehicle control unit: VCU)
The
(電気駆動システム制御装置:EV−CU)
EV−CU300は、マイクロコンピュータや記憶素子等を備えて構成され、BMS200及びVCU400から情報を取得し、GCU100に対して必要な情報を送信する。例えば、EV−CU300は、BMS200から2次電池80の現在の充電率SOCの情報及び要求発電量の情報を取得し、VCU400から車両の状態に関する情報を取得する。EV−CU300は、充電率SOC、要求発電量及び車両の状態に関する情報を、GCU100に送信する。
(Electric drive system controller: EV-CU)
The EV-
(充電制御装置:GCU)
GCU100は、マイクロコンピュータや記憶素子等を備えて構成され、EV−CU300から送信される情報に基づいて、2次電池80への充電制御を実行する。かかるGCU100が、本発明にかかる充電制御装置に相当する。具体的に、GCU100は、EV−CU300から送信される情報に基づいて所定の演算を行い、ECU500に対して発電開始及び発電停止の指示、回生発電のオンオフの指示、並びに要求発電量の情報を送信する。ECU500は、送信される情報に基づき、充電電力(kW)が要求発電量(kW)となるようにインバータ20を制御する。また、ECU500は、回生発電のオンオフに合わせて、モータ/ジェネレータ32による回生発電を実行する。さらに、ECU500は、発電開始指示を受け取ってから、発電停止指示を受け取るまでの間、ジェネレータ31によりエンジンENGの駆動力を利用した動力発電を実行する。
(Charge control unit: GCU)
The
以下、動力発電の開始及び停止について説明する。GCU100は、2次電池80の充電率SOCが充電開始値SOC_thre1以下になったときに、ECU500に充電開始指示を送信し、2次電池80の充電率SOCが充電停止値SOC_thre2以上になったときに、ECU500に充電停止指示を送信する。このとき、本実施形態にかかるGCU100は、単位時間内の2次電池80の平均充電率SOC_aveを算出し、当該平均充電率SOC_aveに基づいて、充電開始値SOC_thre1及び充電停止値SOC_thre2を増減する。これにより、ジェネレータ31の発電能力にかかわらず、2次電池80の充電率が著しく低下することが抑制される。
Hereinafter, the start and stop of motive power generation will be described. The
ここで、図2〜図4を参照して、ジェネレータ31の発電能力の違いによる、充電効率の違いについて説明する。例えば、図2に示すように、発電能力(出力)がそれぞれ異なる3つのジェネレータA,B,Cがあるとする。図3に示すように、ある充電率α(%)から充電率β(%)まで2次電池80に充電する場合、発電能力が最も低いジェネレータAの所要時間T3は、他のジェネレータB,Cの所要時間T2,T1に比べて長くなる。観点を変えて見れば、図4に示すように、発電能力が最も高いジェネレータCが、充電率α(%)から充電率β(%)まで充電するために要する時間T1で充電を行った場合、発電能力が低いジェネレータA,Bの充電量は少なくなる。
Here, with reference to FIGS. 2 to 4, the difference in charging efficiency due to the difference in power generation capability of the
そうすると、同じタイミングで2次電池80への充電を開始したとしても、ある時間経過後の2次電池80の充電率SOCに差が生じる。そのため、ジェネレータ31の発電能力が低い場合、車両の走行負荷が大きく、モータ/ジェネレータ32に供給される電力が大きいと、2次電池80の充電率SOCが著しく低下するおそれがある。これに対して、本実施形態にかかるGCU100は、単位時間当たりの平均充電率SOC_aveに基づいて、充電開始値SOC_thre1及び充電停止値SOC_thre2を増減することで、ジェネレータ31の発電能力にかかわらず、2次電池80の充電率SOCが著しく低下することを抑制する。
Then, even if charging of the
図5は、本実施形態にかかるGCU100の構成を機能的なブロックで示している。GCU100は、負荷検出部110と、発電制御部120と、平均充電率算出部130と、基準値調整部140とを備える。これらの各部は、マイクロコンピュータによるプログラムの実行により実現される機能である。
FIG. 5 shows the configuration of the
負荷検出部110は、EV−CU300から送信される車両の状態に基づいて、車両の走行負荷を検出する。例えば、車両が上り坂を走行中には高い負荷が検出され、車両が平坦な道路を走行中には低い負荷が検出され、車両が下り坂を走行中にはマイナスの負荷が検出される。
The
発電制御部120は、負荷検出部110で検出される車両の走行負荷がマイナスになっている間に、モータ/ジェネレータ32による回生発電を実行させる。車両の負荷がマイナスの期間には、モータ/ジェネレータ32に供給する電流がなくなり、回生発電が可能となるため、ECU500に対して回生発電の実行指示を送信する。
The power
また、発電制御部120は、2次電池80の充電率SOCが充電開始値SOC_thre1以下になったときには、ジェネレータ31による動力発電を実行させる。動力発電は、エンジンENGの駆動力を利用するものであり、ECU500は、車両の駆動力として使用される負荷と併せて、動力発電に要する負荷が出力されるようにエンジンENGを運転し、動力発電を実行する。そして、発電制御部120は、動力発電を実行している間に、2次電池80の充電率SOCが充電停止値SOC_thre2以上になったときには、ジェネレータ31による動力発電を停止させる。
Further, the power
充電開始値SOC_thre1及び充電停止値SOC_thre2は、基準値調整部140により算出される調整値を加減算した値として定められる。発電制御部120は、現在の充電開始値SOC_thre1及び充電停止値SOC_thre2を読み込み、現在の充電率SOCの値と比較する。発電制御部120は、かかる充電率SOCと充電開始値SOC_thre1又は充電停止値SOC_thre2との比較結果に基づいて、ECU500に対して動力発電の開始又は停止の指示を送信する。
The charge start value SOC_thre1 and the charge stop value SOC_thre2 are determined as values obtained by adding or subtracting the adjustment value calculated by the reference
平均充電率算出部130は、単位時間当たりの2次電池80の平均充電率SOC_aveを算出する。図6は、平均充電率SOC_aveの求め方の一例を示す説明図である。平均充電率算出部130は、あらかじめ設定された単位時間W1〜W4ごとに、その時間内に検出される充電率SOCの平均値を算出する。2次電池80の充電率SOCは、BMS200及びEV−CU300の処理サイクルごとに取得される値をすべて用いてもよいし、当該処理サイクルとは異なる所定の時間ごとに検出し得る値を用いてもよい。
Average charging
平均充電率SOC_aveを算出する単位時間は、例えば、2次電池80の充電率SOCが0.5%下がる程度の時間を目安に設定することができる。単位時間が短すぎると、平均充電率SOC_aveに差が生じにくくなって、充電開始値SOC_thre1及び充電停止値SOC_thre2を適切に増減できない場合がある。一方、単位時間が長すぎると、充電開始値SOC_thre1及び充電停止値SOC_thre2を増減するタイミングが遅くなって、充電率SOCの著しい低下を防ぐことが困難になる場合がある。かかる単位時間は、2次電池80の充電容量にもよるが、例えば、30〜40秒程度とすることができる。
The unit time for calculating the average charging rate SOC_ave can be set, for example, with a time to the extent that the charging rate SOC of the
基準値調整部140は、平均充電率SOC_aveに基づいて、充電開始値SOC_thre1及び充電停止値SOC_thre2の調整量を求め、当該調整量を発電制御部120における発電制御に反映させる。具体的に、基準値調整部140は、目標充電率SOC_tgtから平均充電率SOC_aveを減算した差分に応じて、充電開始値SOC_thre1及び充電停止値SOC_thre2の調整量を設定する。基準値調整部140は、設定した調整量を、現在の充電開始値SOC_thre1及び充電停止値SOC_thre2に加算し、充電開始値SOC_thre1及び充電停止値SOC_thre2の値を更新する。目標充電率SOC_tgtは、現在の充電開始値SOC_thre1としてもよい。目標充電率SOC_tgtの初期値は、例えば、10%とすることができる。充電開始値SOC_thre1及び充電停止値SOC_thre2を増側に調整されやすくするには、目標充電率SOC_tgtの初期値を、比較的大きい値に設定してもよい。
Based on the average charging rate SOC_ave, the reference
図7は、目標充電率SOC_tgtと平均充電率SOC_aveとの差分に応じて調整量を設定したマップの一例を示している。図7に示すように、目標充電率SOC_tgtから平均充電率SOC_aveを減算した差分がプラス側に大きくなるほど、すなわち、平均充電率SOC_aveが小さいほど、充電開始値SOC_thre1及び充電停止値SOC_thre2が大きくなるように調整される。したがって、ジェネレータ31の発電能力が小さく、2次電池80の平均充電率SOC_aveが小さくなる場合には、発電開始時期が早められ、2次電池80の充電率SOCの著しい低下を防ぐことができる。
FIG. 7 shows an example of a map in which the adjustment amount is set according to the difference between the target charging rate SOC_tgt and the average charging rate SOC_ave. As shown in FIG. 7, as the difference obtained by subtracting the average charge rate SOC_ave from the target charge rate SOC_tgt increases toward the plus side, that is, as the average charge rate SOC_ave decreases, the charge start value SOC_thre1 and the charge stop value SOC_thre2 increase. Adjusted to Therefore, when the power generation capacity of the
ただし、充電開始値SOC_thre1及び充電停止値SOC_thre2を増減させる場合には、それぞれ上限値及び下限値を設定してもよい。上限値及び下限値を設定することにより、充電開始値SOC_thre1が著しく小さい値になったり、充電停止値SOC_thre2が著しく大きい値になったりすることを防ぐことができる。 However, when increasing or decreasing the charge start value SOC_thre1 and the charge stop value SOC_thre2, an upper limit value and a lower limit value may be set, respectively. By setting the upper limit value and the lower limit value, it is possible to prevent the charge start value SOC_thre1 from being extremely small or the charge stop value SOC_thre2 from being extremely large.
<<2.発電制御方法>>
次に、本実施形態にかかるGCU(充電制御装置)100により実行される処理について具体的に説明する。図9は、GCU100により実行される、充電開始値SOC_thre1及び充電停止値SOC_thre2を調整する処理を示すフローチャートである。かかるフローチャートで示される処理は、例えば、ハイブリッド制御システム10が起動されている間、常時実行されるようになっている。
<< 2. Power generation control method >>
Next, processing executed by the GCU (charge control device) 100 according to the present embodiment will be specifically described. FIG. 9 is a flowchart showing a process of adjusting the charge start value SOC_thre1 and the charge stop value SOC_thre2 executed by the
まず、GCU100は、ステップS100において、単位時間当たりの2次電池80の平均充電率SOC_aveを取得する。例えば、GCU100の平均充電率算出部130は、所定のサイクルごとに、BMS200で算出され、EV−CU300を介して送信される2次電池80の充電率SOCを読み込み、あらかじめ設定された単位時間Wごとに、平均充電率SOC_aveを算出する。
First, in step S100, the
図7は、平均充電率SOC_aveの取得処理の一例を具体的に示すフローチャートである。平均充電率算出部130は、ステップS110において、今回の2次電池80の充電率SOC(n)を読み込む。次いで、平均充電率算出部130は、ステップS120において、ステップS110で読み込んだ充電率SOC(n)を前回までの積算値SOC_itg(n−1)に加算して、新たな積算値SOC_itg(n)を求め、ステップS130において、サンプリング回数Nを加算する(+1)。
FIG. 7 is a flowchart specifically illustrating an example of an acquisition process of the average charging rate SOC_ave. In step S110, the average charging
次いで、平均充電率算出部130は、ステップS140において、あらかじめ設定された単位時間Wが経過したか否かを判別する。単位時間Wが経過していない場合(S140:No)、ステップS110に戻り、単位時間Wが経過するまで、ステップS110〜S140を繰り返す。一方、単位時間Wが経過している場合(S140:Yes)、平均充電率算出部130は、ステップS150において、充電率SOCの積算値SOC_itg(n)をサンプリング回数Nで割ることにより、平均充電率SOC_aveを算出する。
Next, in step S140, the average charging
平均充電率SOC_aveを算出した後、平均充電率算出部130は、ステップS160において、サンプリング回数Nをリセット(N=0)した後、スタート(S110)に戻って、次の単位時間Wの平均充電率SOC_aveの算出を開始する。
After calculating the average charging rate SOC_ave, the average charging
図9に戻り、ステップS100で、平均充電率SOC_aveを取得した後、GCU100は、ステップS200において、目標充電率SOC_tgtから平均充電率SOC_aveを減算した値に基づき、充電開始値SOC_thre1及び充電停止値SOC_thre2の調整値を求める。例えば、GCU100の基準値調整部140は、図8に示すようなマップを参照して、目標充電率SOC_tgtから平均充電率SOC_aveを減算した値に対応する調整値を求める。目標充電率SOC_tgtは、現在の充電開始値SOC_thre1としてもよい。
Returning to FIG. 9, after acquiring the average charge rate SOC_ave in step S100, the
次いで、GCU100は、ステップS300において、現在の充電開始値SOC_thre1及び充電停止値SOC_thre2の値に対して、求められた調整値を加算して、充電開始値SOC_thre1及び充電停止値SOC_thre2の値を更新する。これにより、ジェネレータ31の発電能力が低い場合には、充電開始値SOC_thre1が大きくされ、2次電池80の充電率SOCが充電開始値SOC_thre1以下になる時期が早められる。その結果、GCU100の発電制御部120が、ECU500に対して、ジェネレータ31による動力発電を開始させる指示を送信する時期が早められる。
Next, in step S300, the
また、充電開始値SOC_thre1だけでなく、充電停止値SOC_thre2も調整されるため、ジェネレータ31による動力発電が開始された後においては、2次電池80の充電率SOCが充電停止値SOC_thre2以上になる時期が遅らせられる。その結果、GCU100の発電制御部120が、ECU500に対して、ジェネレータ31による動力発電を停止させる指示を送信する時期が遅らされる。したがって、ジェネレータ31の発電能力が低いほど、動力発電を停止させる時の2次電池80の充電率SOCは大きい値になる。以上により、ジェネレータ31の発電能力が低い場合であっても、2次電池80の充電率SOCが著しく低下することを防ぐことができる。
Since not only the charge start value SOC_thre1 but also the charge stop value SOC_thre2 is adjusted, the time when the charge rate SOC of the
<<3.タイムチャート>>
次に、本実施形態にかかるGCU100の処理を実行しない場合と実行した場合の2次電池80の充電率SOCの違いを、タイムチャートに基づいて説明する。図10及び図11には、それぞれ車両が走行する路面の勾配、車両の走行負荷、発電状態、及び2次電池80の充電率SOCの経時変化が示されている。図10は、本実施形態にかかるGCU100の処理を実行しない場合を示し、図11は、本実施形態にかかるGCU100の処理を実行した場合を示している。
<< 3. Time chart >>
Next, the difference in the charging rate SOC of the
<3−1.本発明を実施しない参考例>
図10には、発電能力の低い低出力のジェネレータの発電状態及び充電率SOCが一点鎖線で示され、発電能力の高い高出力のジェネレータの発電状態及び充電率SOCが破線で示されている。ジェネレータ31が高出力の場合(一点鎖線)、時刻t11から車両が上り坂を走行し始めると、車両の走行負荷が大きくなってモータ/ジェネレータ32から出力される駆動力が大きくなる結果、2次電池80の充電率SOCは低下する。
<3-1. Reference example not implementing the present invention>
In FIG. 10, the power generation state and the charging rate SOC of the low output generator with low power generation capability are indicated by a one-dot chain line, and the power generation state and the charge rate SOC of a high output generator with high power generation capability are indicated by a broken line. When the
時刻t12で、2次電池80の充電率SOCが充電開始値SOC_thre1以下になると、ジェネレータ31による動力発電が開始される。ジェネレータ31が高出力の場合、2次電池80の充電率SOCの低下は止まるものの、時刻t13までは走行負荷が大きく、モータ/ジェネレータ32への供給電力が大きいために、充電率SOCに回復が見られない。上り坂が終了して平坦な路面となる時刻t13以降は、走行負荷が小さくなるため2次電池80の充電率SOCが上昇し、時刻t14で、充電停止値SOC_thre2以上になるため、ジェネレータ31による動力発電は停止する。
When the charging rate SOC of the
ジェネレータ31による動力発電が停止された時刻t14以降、走行負荷に応じて2次電池80の充電率SOCは徐々に低下する。次いで、時刻t15において、車両が下り坂にさしかかると、走行負荷がマイナスになって、回生発電が開始されるため、2次電池80の充電率SOCは徐々に上昇する。次いで、下り坂が終了して平坦な路面となる時刻t16以降は、小さいながらも走行負荷がプラスになるため、2次電池80の充電率SOCは徐々に低下する。次いで、時刻t17で、再び車両が上り坂にさしかかると、走行負荷が大きくなることから、2次電池80の充電率SOCの低下速度も大きくなって、時刻t18において、充電率SOCが充電開始値SOC_thre1以下になり、ジェネレータ31による動力発電が開始される。
After time t14 when the power generation by the
このように、ジェネレータ31が高出力の場合には、2次電池80の充電率SOCが充電開始値SOC_thre1を大きく下回ることなく、2次電池80は充放電を繰り返す。
Thus, when the
一方、ジェネレータ31が低出力の場合(破線)、時刻t1から車両が上り坂を走行し始めると、ジェネレータ31が高出力の場合と同様に、2次電池80の充電率SOCは低下する。時刻t2で、2次電池80の充電率SOCが充電開始値SOC_thre1以下になると、ジェネレータ31による動力発電が開始される。ジェネレータ31が低出力の場合、2次電池80に充電はされるものの、モータ/ジェネレータ32への供給電力が大きいと、2次電池80の充電率SOCはなお低下し続ける。
On the other hand, when the
そして、時刻t3で、上り坂が終了して平坦な路面になると、走行負荷が小さくなるため、2次電池80の充電率SOCが上昇し始める。2次電池80の充電率SOCが上昇し始める時刻t3の充電率SOCは、ジェネレータ31が高出力の場合よりも、著しく低くなっている。次いで、時刻t4で、車両が下り坂にさしかかると、回生発電が開始されるため、2次電池80の充電率SOCの上昇速度が大きくなる。次いで、時刻t5において、2次電池80の充電率SOCが充電停止値SOC_thre2以上になると、ジェネレータ31による動力発電が停止し、回生発電のみとなるため、充電率SOCの上昇速度が小さくなる。
Then, at time t3, when the uphill is finished and the road surface is flat, the traveling load is reduced, so the charging rate SOC of the
次いで、下り坂が終了して平坦な路面となる時刻t6以降は、小さいながらも走行負荷がプラスになるため、2次電池80の充電率SOCは徐々に低下する。次いで、時刻t7で、再び車両が上り坂にさしかかると、走行負荷が大きくなることから、2次電池80の充電率SOCの低下速度も大きくなって、時刻t8において、充電率SOCが充電開始値SOC_thre1以下になり、ジェネレータ31による動力発電が開始される。しかしながら、車両の走行負荷が大きいと、モータ/ジェネレータ32への供給電力が大きく、2次電池80の充電率SOCはなお低下し続ける。
Next, after time t6 when the downhill is finished and the road surface is flat, the traveling load becomes positive although it is small, so the charging rate SOC of the
このように、ジェネレータ31が低出力の場合には、2次電池80の充電率SOCが充電開始値SOC_thre1を大きく下回ることが生じ得る。
Thus, when the
<3−2.本発明を実施する例>
図11には、発電能力の低い低出力のジェネレータに対して、本発明を実施する場合(実施例)の発電状態及び充電率SOCが実線で示され、本発明を実施しない場合(比較例)の発電状態及び充電率SOCが破線で示されている。すなわち、図11中の破線で示される発電状態及び充電率SOCは、図10に示した低出力のジェネレータのものと同一である。図11に示した例では、単位時間W1,W2,W3ごとに、2次電池80の充電率SOCの平均値SOC_aveが算出される。実線で示す充電率SOCの変化のグラフ上に記載した点(●)は、充電率SOCの検出点である。図11に示す例では、単位時間W1ごとに4点の充電率SOCを検出し、平均充電率SOC_aveが求められている。
<3-2. Example of carrying out the present invention>
In FIG. 11, the power generation state and the charging rate SOC when the present invention is implemented (Example) are shown by solid lines for a low output generator with low power generation capacity, and the present invention is not implemented (Comparative Example). The power generation state and the charging rate SOC are indicated by broken lines. That is, the power generation state and the charging rate SOC indicated by the broken line in FIG. 11 are the same as those of the low output generator shown in FIG. In the example shown in FIG. 11, the average value SOC_ave of the charging rate SOC of the
時刻t21〜t23までは、比較例の時刻t1〜t3までと同様に発電状態及び充電率SOCが推移する。時刻t23において、上り坂が終了し、平坦な路面を走行し始めた後、時刻t24において、単位時間W1の平均充電率SOC_aveが求められる。この例では、単位時間W1の平均充電率SOC_aveが、目標充電率SOC_tgtとして用いた現在の充電開始値SOC_thre1を下回っていることから、充電開始値SOC_thre1及び充電停止値SOC_thre2が増大される。 From time t21 to t23, the power generation state and the charge rate SOC change as in the comparative example from time t1 to t3. At time t23, after the uphill finishes and starts running on a flat road surface, at time t24, the average charging rate SOC_ave of the unit time W1 is obtained. In this example, since the average charging rate SOC_ave of the unit time W1 is lower than the current charging start value SOC_thre1 used as the target charging rate SOC_tgt, the charging start value SOC_thre1 and the charge stop value SOC_thre2 are increased.
次いで、時刻t25で、車両が下り坂にさしかかると、回生発電が開始されて、2次電池80の充電率SOCの上昇速度が大きくなる。その後、比較例では、時刻t5で、2次電池80の充電率SOCが充電停止値SOC_thre2以上になり、動力発電が停止されるものの、実施例では、充電停止値SOC_thre2が増大されているため、動力発電は継続される。
Next, when the vehicle approaches a downhill at time t25, regenerative power generation is started and the rate of increase in the charge rate SOC of the
次いで、2次電池80の充電率SOCが、増大された充電停止値SOC_thre2以上になる時刻t26において、動力発電が停止される。動力発電が停止される時期は、比較例の場合よりも遅らされ、2次電池80の充電率SOCは、比較的大きい値に回復している。以降、下り坂が終了する時刻t27までは、回生発電が継続し、2次電池80の充電率SOCが徐々に上昇する。次いで、時刻t27において、下り坂が終了し、平坦な路面を走行し始めると、回生発電も停止し、2次電池80の充電率SOCが徐々に低下する。
Next, at time t26 when the charging rate SOC of the
その後、時刻t28において、単位時間W2の平均充電率SOC_aveが求められる。この例では、単位時間W2の平均充電率SOC_aveが、目標充電率SOC_tgtとして用いられている充電開始値SOC_thre1と同等であることから、充電開始値SOC_thre1及び充電停止値SOC_thre2が現状のままで維持される。次いで、時刻t29で、再び車両が上り坂にさしかかると、2次電池80の充電率SOCの低下速度が大きくなる。次いで、時刻t30において、2次電池80の充電率SOCが、増大されている充電開始値SOC_thre以下になり、ジェネレータ31による動力発電が開始される。動力発電が開始されるときの充電率SOCは、比較例よりも大きい値となっており、以降、充電率SOCの最小値は、比較例よりも大きく維持される。
Thereafter, at time t28, the average charging rate SOC_ave of the unit time W2 is obtained. In this example, since the average charging rate SOC_ave of the unit time W2 is equal to the charging start value SOC_thre1 used as the target charging rate SOC_tgt, the charging start value SOC_thre1 and the charge stop value SOC_thre2 are maintained as they are. The Next, when the vehicle approaches an uphill again at time t29, the rate of decrease in the charging rate SOC of the
このように、本発明を実施した場合には、低出力のジェネレータ31を用いた場合であっても、2次電池80の充電率SOCを高く維持することができる。また、図示していないものの、高出力のジェネレータ31を用いた場合には、単位時間当たりの平均充電率SOC_aveが目標充電率SOC_tgtよりも大きくなる場合と、同等になる場合とが繰り返されるため、結果として、2次電池80の充電率SOCは大幅に低下することなく、所定範囲内で維持される。
Thus, when the present invention is implemented, the charge rate SOC of the
以上説明したように、本実施形態にかかる充電制御装置(GCU)100によれば、単位時間W当たりの平均充電率SOC_aveと目標充電率SOC_tgtとの比較結果に基づいて、充電開始値SOC_thre1及び充電停止値SOC_thre2が増減される。具体的には、平均充電率SOC_aveが目標充電率SOC_tgtよりも小さい場合には、充電開始値SOC_thre1及び充電停止値SOC_thre2が増大され、平均充電率SOC_aveが目標充電率SOC_tgtよりも大きい場合には、充電開始値SOC_thre1及び充電停止値SOC_thre2が減少される。 As described above, according to the charge control device (GCU) 100 according to the present embodiment, the charge start value SOC_thre1 and the charge based on the comparison result between the average charge rate SOC_ave per unit time W and the target charge rate SOC_tgt. The stop value SOC_thre2 is increased or decreased. Specifically, when the average charging rate SOC_ave is smaller than the target charging rate SOC_tgt, the charging start value SOC_thre1 and the charging stop value SOC_thre2 are increased, and when the average charging rate SOC_ave is larger than the target charging rate SOC_tgt, The charge start value SOC_thre1 and the charge stop value SOC_thre2 are decreased.
これにより、ジェネレータ31の発電能力の高低にかかわらず、2次電池80の充電率SOCが大幅に低下することを防ぐことができる。したがって、ジェネレータ31の種類や、経年劣化の度合いにかかわらず、2次電池80の充放電効率が低下したり、2次電池80が破損したりすることを防ぐことができる。また、本実施形態にかかる充電制御装置100によれば、ジェネレータ31の発電能力にかかわらず、2次電池80の充電率SOCを所定範囲内に制御することができ、2次電池80を保護しつつ、燃費を抑制してエネルギ効率を向上させることができる。
Thereby, it is possible to prevent the charging rate SOC of the
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は応用例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It is obvious that a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains can make various modifications or application examples within the scope of the technical idea described in the claims. Of course, it is understood that these also belong to the technical scope of the present invention.
例えば、上記の実施の形態では、あらかじめ設定した単位時間Wが経過した時に、それまでに積算されていた値SOC_itg(n)をサンプリング回数Nで割り、平均充電率SOC_aveを算出していたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、単位時間Wが経過したか否かを判別する代わりに、サンプリング回数Nが規定数に到達したか否かを判別し、それまでの積算値をサンプリングの規定数で割ってもよい。 For example, in the above embodiment, when the preset unit time W elapses, the value SOC_itg (n) accumulated so far is divided by the number of times of sampling N to calculate the average charging rate SOC_ave. The present invention is not limited to such an example. For example, instead of determining whether or not the unit time W has elapsed, it may be determined whether or not the number of sampling times N has reached a specified number, and the integrated value so far may be divided by the specified number of samplings.
また、本実施形態にかかるハイブリッド制御システム10は、シリアル−パラレル式のハイブリッドシステムに適用されたものであるが、ハイブリッドシステムはシリアル式又はパラレル式のハイブリッドシステムに適用されてもよい。
The
10 ハイブリッド制御システム
100 充電制御装置
110 負荷検出部
120 発電制御部
130 平均充電率算出部
140 基準値調整部
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記2次電池の充電率が所定の充電開始値以下になったときに充電を開始し、前記2次電池の充電率が所定の充電停止値以上になったときに充電を停止する発電制御部と、
単位時間内の前記2次電池の平均充電率を算出する平均充電率算出部と、
前記平均充電率と所定の目標充電率との比較結果に基づいて、前記充電開始値及び前記充電停止値を増減させる基準値調整部と、
を備える、充電制御装置。 In a charging control device that performs charging control of a secondary battery mounted on a hybrid electric vehicle,
A power generation control unit that starts charging when the charging rate of the secondary battery becomes equal to or lower than a predetermined charging start value and stops charging when the charging rate of the secondary battery becomes equal to or higher than a predetermined charging stop value. When,
An average charge rate calculating unit for calculating an average charge rate of the secondary battery within a unit time;
Based on a comparison result between the average charge rate and a predetermined target charge rate, a reference value adjustment unit that increases or decreases the charge start value and the charge stop value;
A charge control device.
The charge control device according to any one of claims 1 to 4, wherein the reference value adjustment unit changes the charge start value and the charge stop value between a preset upper limit value and a lower limit value.
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