JP3568444B2

JP3568444B2 - Charge / discharge control device for power storage device for vehicles

Info

Publication number: JP3568444B2
Application number: JP2000030639A
Authority: JP
Inventors: 充広仁科
Original assignee: UD Trucks Corp
Current assignee: UD Trucks Corp
Priority date: 2000-02-08
Filing date: 2000-02-08
Publication date: 2004-09-22
Anticipated expiration: 2020-02-08
Also published as: JP2001224102A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハイブリッド電気自動車において、車両用蓄電装置への充放電を制御する充放電制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開平１０−２０１０９１号公報には、複数の電気二重層コンデンサを用いた車両用蓄電装置（電源装置）において、各コンデンサセルにリレースイッチを介してバランス抵抗を接続することにより、各コンデンサセル毎の静電容量や内部抵抗のばらつきによる過充電を防止するとともに、長時間の蓄電を可能としたものが提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この車両用蓄電装置では、リレースイッチとバランス抵抗を各コンデンサセル毎に設けるので、コンデンサセルの数が増加すると装置が大型化してしまう。
【０００４】
また、この車両用電源装置では、大電流での充放電を行う場合には、複数のコンデンサセル間のばらつきの影響が避けられず、コンデンサセルの中には過放電となって逆充電が発生してしまうものが生じる恐れがある。
【０００５】
本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、ハイブリッド電気自動車の車両用蓄電装置への充放電を制御する充放電制御装置において、大電流での充放電を行っても単コンデンサセルに逆充電が発生することがなく、また装置の小型化を図り得るものを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
第１の発明では、複数の単コンデンサセルを備えた車両用蓄電装置と、車両の駆動源となるとともに前記車両用蓄電装置に回生出力を供給する電気モータと、前記車両用蓄電装置および電気モータに電力供給する発電機と、この発電機を駆動するエンジンとを備えた車両に備えられ、前記車両用蓄電装置への充放電を制御する充放電制御装置において、前記車両用蓄電装置の総電圧の充電状態を判定する総電圧状態判定手段と、前記車両用蓄電装置のいずれかのコンデンサセルが過充電であることを検出する単セル過充電信号に基づいて前記車両用蓄電装置に過充電のコンデンサセルがあるか否かを判定し、かつ前記車両用蓄電装置のいずれかのコンデンサセルが過放電であることを検出する単セル過放電信号に基づいて前記車両用蓄電装置に過放電の単コンデンサセルがあるか否かを判定する単コンデンサセル状態判定手段と備え、前記総電圧状態判定手段および前記単コンデンサセル状態判定手段の判定結果に基づいて前記発電機および前記電気モータの作動を制御することにより前記車両用蓄電装置への充放電を制御する。
【０００７】
第２の発明では、前記総電圧状態判定手段または前記単コンデンサセル状態判定手段の少なくとも一方によって過放電の判定がなされた場合に、前記発電機の出力を最大出力値に切り換える発電機出力切換手段を備えた。
【０００８】
第３の発明では、前記発電機出力切換手段は、前記発電機の最大出力値での駆動時間が所定の制限時間以上となった場合に、前記発電機を所定のインターバル時間にわたって定格出力値で作動させる。
【０００９】
第４の発明では、前記総電圧状態判定手段または前記単コンデンサセル状態判定手段の少なくとも一方による過放電の判定がなされた場合に、前記蓄電装置から前記電気モータへの放電を制限する放電制限手段を備えた。
【００１０】
第５の発明では、前記総電圧状態判定手段または前記単コンデンサセル状態判定手段の少なくとも一方による過充電の判定がなされた場合に、前記発電機を停止させる過充電時発電機停止手段を備えた。
【００１１】
第６の発明では、前記総電圧状態判定手段または前記単コンデンサセル状態判定手段の少なくとも一方による過充電の判定がなされた場合に、前記電気モータからの回生出力を制限する回生出力制限手段を備えた。
【００１２】
【発明の作用および効果】
本発明では、車両用蓄電装置の過充電状態および過放電状態を、蓄電装置の総電圧と、各単コンデンサセルの電圧の両方で判定し、この判定結果に基づいて、発電機および電気モータの作動を制御するので、車両用蓄電装置への充放電を適切に制御できる。例えば、第２の発明では、過放電時に発電機の出力を最大出力に切り換えることにより、車両用蓄電装置に迅速に充電がなされるようにする。また、第３の発明では、過放電時に車両用蓄電装置から電気モータへの放電を制限することにより、車両用蓄電装置からの放電を最小限に抑制する。また、第５の発明では、過充電時に発電機を停止することにより、車両用蓄電装置から電気モータに放電させ、過充電状態を迅速に解消する。また、第６の発明では、過充電時に電気モータの回生出力を制限することにより、車両用蓄電装置にさらに充電がなされることを防止する。このように本発明では、車両用蓄電装置を構成する各単コンデンサセル毎に過充電、過放電が管理されるので、大電流による充放電を行う場合でも、単コンデンサセルの中に逆充電されるものが生じる余地がない。また、リレースイッチ等の余分な構成を含まないので、装置の小型化と低コスト化を図ることができる。
【００１３】
また、第３の発明では、発電機の最大出力での作動が制限時間以上となった場合には、インターバル期間にわたって発電機の作動を定格出力まで低下させるので、発電機の過熱を防止することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて、本発明の実施の形態について説明する。
【００１５】
図１は、ハイブリッド電気自動車を示す構成図である。
【００１６】
図示されるように、ハイブリッド電気自動車はシリーズ型のもので、電気モータ１Ａ、１Ｂ、エンジン２、発電機３、コントローラ４、蓄電装置５等を備えている。
【００１７】
蓄電装置５は、主として車両の始動時に必要となる電力を蓄電しておくもので、複数の電気二重層コンデンサーを組み合わせて構成される。車両の始動時には、この蓄電装置５からの電力供給による発電機３の駆動を介してエンジン２が始動される。
【００１８】
内燃機関であるエンジン２は、発電機３を駆動する。発電機３により発電された電力は、コントローラ４を介して電気モータ１Ａ、１Ｂおよび蓄電装置５に振り分けられ、電気モータ１Ａ、１Ｂの駆動または蓄電装置５の充電に当てられる。なお、エンジン２は、各種補機（エアコンディショナー、パワーステアリング、エアコンプレッサー等）６の駆動源ともなる。
【００１９】
電気モータ１Ａ、１Ｂは、ギヤボックス７およびジョイント８を介して、自動車後輪の車軸９に連結されており、通常走行時に車軸９を回転駆動する。また、車両の制動時には回生ブレーキとなり、この回生出力はコントローラ４を介して蓄電装置５に蓄電される。
【００２０】
図２には、コントローラ４における発電機３の制御に関する構成を示す。
【００２１】
図示されるように、コントローラ４には、蓄電装置充電状態判別手段１１、単セル充電状態判別手段１２、発電指令値選択手段１３、定格出力発電時間連続カウント手段１４、最大出力発電時間累積カウント手段１５が備えられる
蓄電装置充電状態判別手段１１は、蓄電装置５からの総電圧信号に基づいて、蓄電装置５の総電圧（複数のコンデンサセルの電圧の総和）が過充電または過放電であるか否かを判定する手段である。また、単セル充電状態判別手段１２は、蓄電装置５からの単セル過充電信号（蓄電装置５内のいずれかの単コンデンサセルが過充電であることを検出する信号）に基づいて蓄電装置５に過充電のコンデンサセルがあるか否かを判定し、また単セル過放電信号（蓄電装置５内のいずれかの単コンデンサセルが過放電状態であることを検出する信号）に基づいて蓄電装置に過放電の単コンデンサセルがあるか否かを判定する手段である。
【００２２】
発電指令値選択手段１３は、蓄電装置充電状態判別手段１１および単セル充電状態判別手段１２による判定結果に基づいて、発電機３の発電指令値を、定格発電出力または最大発電出力または発電停止から選択する。発電機３は、発電指令値選択手段１３により選択された発電指令値に基づいて駆動される。
【００２３】
定格出力発電時間連続カウント手段１４は、発電指令値として定格発電出力が選択された場合に、この定格発電出力の連続継続時間をカウントする手段である。また、最大出力発電時間累積カウント手段１５は、発電指令値として最大発電出力が選択された場合に、この最大発電出力の累積時間をカウントする手段である。
【００２４】
発電指令値選択手段１３による発電指令値の選択は、定格出力発電時間連続カウント手段１４および最大出力発電時間累積カウント手段１５によるカウント結果に基づいても切り換えられる。具体的に、最大出力発電時間累積カウント手段１５による最大発電出力の累積時間が所定時間以上となった場合には、発電機３の過熱を防止するため、発電指令値は定格発電出力に切り換えられる。なお、定格発電出力が所定時間継続すると、最大出力発電時間累積カウント手段によるカウント値がリセットされ、再び最大発電出力による発電が可能となる。
【００２５】
図３には、コントローラ４における電気モータ１Ａ、１Ｂの制御に関する構成を示す。
【００２６】
図示されるように、コントローラ４には、モータ動作切換手段２１、モータ駆動力算出手段２２、モータ駆動力制限手段２３、モータ駆動指令値設定手段２４、モータ回生出力算出手段２５、モータ回生出力制限手段２６、モータ回生指令値設定手段２７を備えている。
【００２７】
モータ動作切換手段２１は、アクセル開度検出手段３１からのアクセル開度検出信号またはブレーキペダル圧検出手段３２からのブレーキペダル圧検出信号に基づいて、電気モータ１Ａ、１Ｂの動作モードを、力行モードまたは電気回生モードに切り換える。
【００２８】
力行モードにおいては、モータ駆動力算出手段２２により、アクセル開度に基づいて、電気モータ１Ａ、１Ｂに要求される駆動力が算出される。電気モータ１Ａ、１Ｂのモータ駆動指令値は、モータ駆動指令値設定手段２４において、この駆動力の要求値に基づいて設定される。この場合、蓄電装置充電状態判別手段１１により蓄電装置５の総電圧が過放電状態であると判定されたとき、あるいは単セル充電状態判別手段１２により蓄電装置５のいずれかの単コンデンサセルが過放電状態であると判定されたときには、モータ駆動力制限手段２３によりモータ駆動指令値には上限値が設定され、モータ駆動指令値設定手段２４は、モータ駆動指令値として、この上限値を考慮した値を設定する。これにより、蓄電装置５からの放電がなされないようにする。
【００２９】
また電気回生モードにおいては、モータ回生出力算出手段２５により、ブレーキペダル圧に基づいて、電気モータ１Ａ、１Ｂに要求される回生出力が算出される。電気モータ１Ａ、１Ｂのモータ回生指令値は、モータ回生指令値設定手段２７において、この回生力の要求値に基づいて設定される。この場合、蓄電装置充電状態判別手段１１により蓄電装置５の総電圧が過充電状態であると判定されたとき、あるいは単セル充電状態判別手段１２により蓄電装置５のいずれかの単コンデンサセルが過充電状態であると判定されたときには、モータ回生力制限手段２６によりモータ回生指令値は蓄電装置５への充電が中止されるような制限が設けられる。モータ回生指令値設定手段２７は、モータ回生指令値として、この制限を考慮した値を設定する。これにより、蓄電装置５への充電が中止されるようにする。
【００３０】
図４には、蓄電装置５の過放電に対応するための、発電機３の動作制御の処理手順をフローチャートで示す。なお、この制御は、コントローラ４において所定のタイミングで繰り返される。
【００３１】
ステップＳ１では、蓄電装置５からの総電圧信号の読込を行う。
【００３２】
ステップＳ２では、この総電圧信号に基づいて、蓄電装置５の総電圧が過放電状態か否かを判定し、過放電状態であればステップＳ３に進み、過放電状態でなければステップＳ４に進む。
【００３３】
ステップＳ３では、発電機３の発電指令値を最大出力値に設定して、ステップＳ６に進む。
【００３４】
一方、ステップＳ４では、単セル過放電信号が検出されているか否かの判定を行い、検出されていればステップＳ３に進み、検出されていなければステップＳ５に進む。ステップＳ５では、発電機３の発電指令値を定格出力値に設定して、ステップＳ６に進む。
【００３５】
ステップＳ６では、ステップＳ３またはステップＳ５で設定された発電指令値により発電機３を作動させる。
【００３６】
ステップＳ７では、発電機３の発電出力値が最大出力値であるか否かの判定を行い、最大出力値であればステップＳ８に進み、最大出力値でなければステップＳ１１に進む。
【００３７】
ステップＳ８では、発電機３の最大出力値での駆動時間（最大出力発電時間）を累積カウントする。続くステップＳ９では、この累積カウント値が、あらかじめ定められている設定時間（制限時間）以上となったか否かの判定を行い、設定時間以上でなければそのままルーチン終了し、設定時間以上となったならばステップＳ１０に進む。ステップＳ１０では、発電機３を定格出力発電に出力制限することにより、発電機を冷却し、ステップＳ１１に進む。このように、ステップＳ９で最大出力発電が累積で設定時間以上行われたと判定された場合には、発電機３の温度が上昇していると考えられるので、発電機３を定格出力発電に戻して冷却する。
【００３８】
ステップＳ１１では、定格出力での発電機３の駆動時間（定格出力発電時間）を連続カウントする。続くステップＳ１２では、この連続カウント値に基づいて、定格出力発電が設定時間（インターバル時間）以上連続して継続したか否かを判定し、設定時間以上連続して行われていなければそのままルーチン終了し、設定時間以上連続して行われていればステップＳ１３に進む。
【００３９】
ステップＳ１３では、定格出力発電時間の連続カウントと、最大出力発電時間の累積カウントを、ともにリセットする。続くステップＳ１４では、発電指令値が最大出力値であるか否かを判定し、最大出力値であれば、ステップＳ８に戻り、最大出力値でなければそのままルーチン終了する。
【００４０】
このように蓄電装置５の総電圧または単コンデンサセルが過放電である場合には、発電機３を最大出力値で駆動して、迅速に蓄電装置５への充電を行う。また、この発電機３の最大出力値での駆動時間をモニターし、その累積時間が制限時間となったならば、発電機３の出力を、インターバル時間の間、定格出力値まで低下させて、発電機３の過熱を防止する。
【００４１】
図５には、蓄電装置５の過放電に対応するための電気モータ１Ａ、１Ｂの動作制御の処理手順をフローチャートで示す。なお、この制御は、車両の発進時、走行時等、電気モータ１Ａ、１Ｂを駆動する場合に実行される。
【００４２】
ステップＳ２１では、アクセル開度から電気モータ１Ａ、１Ｂに要求される駆動出力を算出する。
【００４３】
ステップＳ２２では、蓄電装置５からの総電圧信号を読み込む。続くステップＳ２３では、この総電圧信号に基づいて、蓄電装置５の総電圧が過放電状態であるか否かを判定し、過放電状態でなければステップＳ２４に進み、過放電状態であればステップＳ２６に進む。
【００４４】
ステップＳ２４では、蓄電装置５からの単セル過放電信号が検出されているか否かを判定し、検出されていればステップＳ２６に進み、検出されていなければステップＳ２５に進む。ステップＳ２５では、電気モータ１Ａ、１Ｂのモータ駆動指令値を上記駆動出力の要求値に対応する値（アクセル開度に対応する値）に設定して、ステップＳ２８に進む。
【００４５】
一方、ステップＳ２６では、蓄電装置５から電気モータ１Ａ、１Ｂへの放電を制限するように、電気モータ１Ａ、１Ｂのシステム駆動可能電圧を、蓄電装置５の総電圧よりも小さく設定する。続くステップＳ２７では、電気モータ１Ａ、１Ｂのモータ駆動指令値を、蓄電装置５の電圧を考慮した計算値（上記システム駆動可能電圧を考慮した値）に設定して、ステップＳ２８に進む。
【００４６】
ステップＳ２８では、ステップＳ２５またはステップＳ２８で設定されたモータ駆動指令値に基づいて電気モータ１Ａ、１Ｂを駆動して、ルーチン終了する。
【００４７】
このように蓄電装置５の総電圧または単コンデンサセルが過放電である場合には、モータ駆動指令値を蓄電装置５の総電圧に見合った値まで低下させることにより、電気モータ１Ａ、１Ｂの作動を確保するとともに、蓄電装置５からの放電を最小限に抑制する。
【００４８】
図６には、蓄電装置５への充電のための、発電機３の動作制御の処理手順をフローチャートで示す。なお、この制御は、コントローラ４において所定のタイミングで繰り返される。
【００４９】
ステップＳ３１では、蓄電装置５からの総電圧信号を読み込む。続くステップＳ３２では、この総電圧信号に基づいて、蓄電装置５が満充電状態であるか否かを判定し、満充電状態でなければステップＳ３３に進み、満充電状態であればステップＳ３５に進む。
【００５０】
ステップＳ３３では、単セル過充電信号が検出されているか否かの判定がなされ、検出されていればステップＳ３５に進み、検出されていなければステップＳ３４に進む。ステップＳ３４では、発電機３への発電指令値に定格出力値を設定して、ステップＳ３７に進む。
【００５１】
一方、ステップＳ３５では発電停止要求がなされ、ステップＳ３６では、発電機３への発電指令値に０を設定して、ステップＳ３７に進む。
【００５２】
ステップＳ３７では、ステップＳ３４またはステップＳ３６で設定された発電指令値に基づいて発電機３を作動させ、ルーチン終了する。
【００５３】
このように、蓄電装置５の総電圧または単コンデンサセルが過充電である場合には、発電機３による発電が停止され、蓄電装置３に過充電された電力によって電気モータ１Ａ、１Ｂが駆動される結果、蓄電装置５の過充電状態が解消される。
【００５４】
図７には、電力回生モードにおける電気モータ１Ａ、１Ｂの動作制御の処理手段をフローチャートで示す。
【００５５】
ステップＳ４１では、ブレーキペダルの操作量に対応する電気モータ１Ａ、１Ｂの回生出力を算出する。
【００５６】
ステップＳ４２では、蓄電装置５の総電圧信号を読み込む。続くステップＳ４３では、この総電圧信号に基づいて、蓄電装置５の総電圧が過充電状態であるか否かを判定し、過充電であればステップＳ４４に進み、過充電なければステップＳ４６に進む。
【００５７】
ステップＳ４４では、蓄電装置５への回生出力の充電が中止されるように、電気モータ１Ａ、１Ｂの電力回生指令値の上限を設定する。具体的には、電気モータ１Ａ、１Ｂのシステム許容電圧を蓄電装置５の総電圧とする。続くステップＳ４５では、電気モータ１Ａ、１Ｂの回生指令値を、蓄電装置５の総電圧を考慮した計算値（上記システム許容電圧を考慮した値）に設定して、ステップＳ５０に進む。
【００５８】
一方、ステップＳ４６では、蓄電装置５からの単セル過充電信号が検出されているか否かを判定し、検出されていればステップＳ４７に進み、検出されていなければステップＳ４９に進む。
【００５９】
ステップＳ４７では、蓄電装置５への充電が中止されて、単セル過充電信号が停止するように、電気モータ１Ａ、１Ｂの回生指令値の上限値を決定する。続くステップＳ４８では、回生指令値に、単セル過充電信号の発生を考慮した計算値（上記回生指令値の上限値以下の値）を設定して、ステップＳ５０に進む。
【００６０】
一方、ステップＳ４９では、電気モータ１Ａ、１Ｂの回生指令値に、上記ブレーキペダルの操作量に対応して算出された回生出力に相当する計算値を設定して、ステップＳ５０に進む。
【００６１】
ステップＳ５０では、ステップＳ４５またはステップＳ４８またはステップＳ４９で設定された回生指令値に基づいて、電気モータ１Ａ、１Ｂを発電作動させて、この発電量の回生出力を得る。
【００６２】
このように蓄電装置５の総電圧または単コンデンサセルが過充電状態である場合には、モータ回生指令値を、蓄電装置５への充電がなされないような値に制限して対応する。
【００６３】
以上のように、本発明によれば、蓄電装置５の過充電状態および過放電状態を、蓄電装置５の総電圧と、各単コンデンサセルの電圧の両方で検出しているので、大電流による充放電を行う場合でも単コンデンサセルの中に逆充電されるものが生じる余地がない。また、リレースイッチ等の余分な構成を含まないので、装置の小型化と低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態におけるハイブリッド電気自動車の構成図である。
【図２】同じくコントローラの発電機制御に関連する構成図である。
【図３】同じくコントローラの電気モータ制御に関連する構成図である。
【図４】同じく蓄電装置の過放電に対応するための発電機制御の処理手順を示すフローチャートである。
【図５】同じく蓄電装置の過放電に対応するための電気モータ制御の処理手順を示すフローチャートである。
【図６】同じく蓄電装置への充電のための発電機制御の処理手順をしめるフローチャートである。
【図７】同じく電力回生モードにおける電気モータ制御の処理手段を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１Ａ、１Ｂ電気モータ
２エンジン
３発電機
４コントローラ
５蓄電装置
１１蓄電装置充電状態判別手段
１２単セル充電状態判別手段
１３発電指令値選択手段
１４定格出力発電時間連続カウント手段
１５最大出力発電時間累積カウント手段
２３モータ駆動力制限手段
２６モータ回生出力制限手段[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a charge / discharge control device for controlling charging / discharging of a power storage device for a vehicle in a hybrid electric vehicle.
[0002]
[Prior art]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-201091 discloses that in a vehicle power storage device (power supply device) using a plurality of electric double-layer capacitors, a balance resistor is connected to each capacitor cell via a relay switch, so that each capacitor cell is connected. There has been proposed a device that prevents overcharging due to variations in capacitance and internal resistance of the battery and enables long-term power storage.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in this power storage device for a vehicle, since a relay switch and a balance resistor are provided for each capacitor cell, the size of the device increases as the number of capacitor cells increases.
[0004]
Also, in this vehicle power supply device, when charging and discharging with a large current, the influence of variations among a plurality of capacitor cells is inevitable, and overcharging occurs in the capacitor cells and reverse charging occurs. May occur.
[0005]
The present invention has been made in view of such problems, and a charge / discharge control device for controlling charging / discharging of a power storage device for a vehicle of a hybrid electric vehicle is simple even when charging / discharging with a large current. It is an object of the present invention to provide a capacitor cell in which reverse charging does not occur and which can reduce the size of the device.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect, a power storage device for a vehicle including a plurality of single capacitor cells, an electric motor serving as a driving source of a vehicle and supplying regenerative output to the power storage device for a vehicle, the power storage device for a vehicle, and an electric motor And a charge / discharge control device for controlling charging / discharging of the power storage device for the vehicle, provided in a vehicle including a generator for supplying power to the power storage device and an engine for driving the power generator. And a total voltage state determining means for determining a state of charge of the vehicle power storage device, and a single cell overcharge signal for detecting that any one of the capacitor cells of the vehicle power storage device is overcharged. The power storage device for a vehicle is determined based on a single-cell overdischarge signal that determines whether there is a capacitor cell and detects that any one of the capacitor cells of the power storage device for the vehicle is overdischarged. It includes a single capacitor cell state determining means for determining whether there is a single capacitor cell overdischarge, the generator and on the basis of the determination result of the total voltage state determination means and the single capacitor cell state determination unit electric motor The charging / discharging of the power storage device for a vehicle is controlled by controlling the operation of the power storage device.
[0007]
In the second invention, generator output switching means for switching the output of the generator to a maximum output value when overdischarge is determined by at least one of the total voltage state determination means and the single capacitor cell state determination means. With.
[0008]
In the third invention, the generator output switching means, when the drive time at the maximum output value of the generator is equal to or longer than a predetermined time limit, switches the generator to a rated output value over a predetermined interval time. Activate.
[0009]
In a fourth aspect, discharge limiting means for limiting discharge from the power storage device to the electric motor when overdischarge is determined by at least one of the total voltage state determining means and the single capacitor cell state determining means. With.
[0010]
In the fifth invention, there is provided an overcharged generator stopping means for stopping the generator when overcharging is determined by at least one of the total voltage state determining means and the single capacitor cell state determining means. .
[0011]
According to a sixth aspect, there is provided a regenerative output limiting unit for limiting a regenerative output from the electric motor when overcharge is determined by at least one of the total voltage state determining unit and the single capacitor cell state determining unit. Was.
[0012]
Function and Effect of the Invention
In the present invention, the overcharge state and the overdischarge state of the power storage device for a vehicle are determined based on both the total voltage of the power storage device and the voltage of each single capacitor cell. Since the operation is controlled, charging and discharging of the power storage device for the vehicle can be appropriately controlled. For example, in the second invention, the output of the generator is switched to the maximum output at the time of overdischarge, so that the vehicle power storage device is quickly charged. In the third invention, the discharge from the vehicle power storage device is suppressed to a minimum by limiting the discharge from the vehicle power storage device to the electric motor at the time of overdischarge. In the fifth invention, the generator is stopped at the time of overcharging, thereby discharging the vehicle power storage device to the electric motor, thereby quickly eliminating the overcharged state. In the sixth aspect, the regenerative output of the electric motor is limited during overcharge, thereby preventing the vehicle power storage device from being further charged. As described above, according to the present invention, overcharging and overdischarging are managed for each single capacitor cell constituting the power storage device for a vehicle. There is no room for things to occur. Also, since an extra configuration such as a relay switch is not included, the size and cost of the device can be reduced.
[0013]
Further, in the third invention, when the operation at the maximum output of the generator exceeds the time limit, the operation of the generator is reduced to the rated output over the interval period, so that overheating of the generator is prevented. Can be.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0015]
FIG. 1 is a configuration diagram showing a hybrid electric vehicle.
[0016]
As shown, the hybrid electric vehicle is of a series type and includes electric motors 1A and 1B, an engine 2, a generator 3, a controller 4, a power storage device 5, and the like.
[0017]
The power storage device 5 mainly stores power required at the time of starting the vehicle, and is configured by combining a plurality of electric double layer capacitors. When the vehicle is started, the engine 2 is started via the driving of the generator 3 by the power supply from the power storage device 5.
[0018]
The engine 2 which is an internal combustion engine drives a generator 3. The electric power generated by the generator 3 is distributed to the electric motors 1A and 1B and the power storage device 5 via the controller 4, and is used for driving the electric motors 1A and 1B or charging the power storage device 5. Note that the engine 2 also serves as a drive source for various accessories (such as an air conditioner, a power steering, and an air compressor) 6.
[0019]
The electric motors 1A and 1B are connected to an axle 9 of a rear wheel of the automobile via a gear box 7 and a joint 8, and rotate the axle 9 during normal running. When the vehicle is braked, the regenerative braking is performed, and the regenerative output is stored in the power storage device 5 via the controller 4.
[0020]
FIG. 2 shows a configuration related to control of the generator 3 by the controller 4.
[0021]
As shown in the figure, the controller 4 includes a power storage device charging state determining unit 11, a single cell charging state determining unit 12, a power generation command value selecting unit 13, a rated output power generation time continuous counting unit 14, and a maximum output power generation time cumulative counting unit. The power storage device state-of-charge determining means 11 provided with 15 determines whether the total voltage of the power storage device 5 (sum of voltages of a plurality of capacitor cells) is overcharge or overdischarge based on the total voltage signal from the power storage device 5. This is a means for determining whether or not it is. In addition, the single-cell charged state determination unit 12 is configured to output the single-cell overcharge signal from the power storage device 5 (a signal that detects that any single capacitor cell in the power storage device 5 is overcharged). To determine whether or not there is an overcharged capacitor cell, and based on a single cell overdischarge signal (a signal for detecting that any single capacitor cell in power storage device 5 is in an overdischarged state). Is a means for determining whether there is an overdischarged single capacitor cell.
[0022]
The power generation command value selection unit 13 changes the power generation command value of the generator 3 from the rated power generation output or the maximum power generation output or the power generation stop based on the determination results by the power storage device charging state determination unit 11 and the single cell charging state determination unit 12. select. The generator 3 is driven based on the power generation command value selected by the power generation command value selection means 13.
[0023]
The rated output power generation time continuous counting means 14 is means for counting the continuous duration of the rated power generation output when the rated power generation output is selected as the power generation command value. The maximum output power generation time cumulative counting means 15 is means for counting the cumulative time of the maximum power generation output when the maximum power generation output is selected as the power generation command value.
[0024]
The selection of the power generation command value by the power generation command value selection means 13 is also switched based on the count result by the rated output power generation time continuous counting means 14 and the maximum output power generation time accumulation counting means 15. Specifically, when the cumulative time of the maximum power generation output by the maximum power generation time cumulative counting means 15 exceeds a predetermined time, the power generation command value is switched to the rated power generation output in order to prevent overheating of the generator 3. . When the rated power generation output continues for a predetermined time, the count value of the maximum output power generation time accumulation counting means is reset, and power generation with the maximum power generation output becomes possible again.
[0025]
FIG. 3 shows a configuration related to control of the electric motors 1A and 1B by the controller 4.
[0026]
As shown, the controller 4 includes motor operation switching means 21, motor driving force calculation means 22, motor driving force restriction means 23, motor drive command value setting means 24, motor regeneration output calculation means 25, motor regeneration output restriction. Means 26 and a motor regeneration command value setting means 27.
[0027]
The motor operation switching means 21 changes the operation mode of the electric motors 1A and 1B based on the accelerator opening detection signal from the accelerator opening detection means 31 or the brake pedal pressure detection signal from the brake pedal pressure detection means 32, into the power running mode. Or switch to electric regeneration mode.
[0028]
In the power running mode, the driving force required for the electric motors 1A and 1B is calculated by the motor driving force calculating means 22 based on the accelerator opening. The motor drive command values of the electric motors 1A and 1B are set by the motor drive command value setting means 24 based on the required value of the driving force. In this case, when the power storage device charge state determination unit 11 determines that the total voltage of the power storage device 5 is in the overdischarged state, or when the single cell charge state determination unit 12 determines that one of the single capacitor cells of the power storage device 5 is When it is determined that the battery is in the discharging state, an upper limit value is set for the motor drive command value by the motor drive force limiting unit 23, and the motor drive command value setting unit 24 considers this upper limit value as the motor drive command value. Set the value. This prevents the power storage device 5 from being discharged.
[0029]
In the electric regenerative mode, the regenerative output required for the electric motors 1A and 1B is calculated by the motor regenerative output calculating means 25 based on the brake pedal pressure. The motor regeneration command values of the electric motors 1A and 1B are set by the motor regeneration command value setting means 27 based on the required value of the regenerative force. In this case, when the power storage device charge state determination means 11 determines that the total voltage of the power storage device 5 is in the overcharged state, or when the single cell charge state determination means 12 determines that one of the single capacitor cells of the power storage device 5 is overcharged. When it is determined that the battery is in the charged state, the motor regenerative power limiting unit 26 sets a limit on the motor regeneration command value such that the charging of the power storage device 5 is stopped. The motor regeneration command value setting means 27 sets a value in consideration of this limitation as the motor regeneration command value. Thereby, charging of the power storage device 5 is stopped.
[0030]
FIG. 4 is a flowchart showing a processing procedure of operation control of generator 3 to cope with overdischarge of power storage device 5. This control is repeated at a predetermined timing in the controller 4.
[0031]
In step S1, the total voltage signal from power storage device 5 is read.
[0032]
In step S2, based on the total voltage signal, it is determined whether or not the total voltage of power storage device 5 is in an over-discharge state. If it is in an over-discharge state, the process proceeds to step S3. .
[0033]
In step S3, the power generation command value of the generator 3 is set to the maximum output value, and the process proceeds to step S6.
[0034]
On the other hand, in step S4, it is determined whether or not the single-cell overdischarge signal has been detected. If it has been detected, the process proceeds to step S3, and if not, the process proceeds to step S5. In step S5, the power generation command value of the generator 3 is set to the rated output value, and the process proceeds to step S6.
[0035]
In step S6, the generator 3 is operated based on the power generation command value set in step S3 or step S5.
[0036]
In step S7, it is determined whether or not the power generation output value of the generator 3 is the maximum output value. If it is the maximum output value, the process proceeds to step S8, and if not, the process proceeds to step S11.
[0037]
In step S8, the drive time (maximum output power generation time) at the maximum output value of the generator 3 is cumulatively counted. In a succeeding step S9, it is determined whether or not the accumulated count value is equal to or longer than a predetermined set time (limit time). If so, the process proceeds to step S10. In step S10, the generator is cooled by limiting the output of the generator 3 to rated output power generation, and the process proceeds to step S11. As described above, when it is determined in step S9 that the maximum output power generation has been performed cumulatively for the set time or more, it is considered that the temperature of the generator 3 has increased, and the generator 3 is returned to the rated output power generation. And cool.
[0038]
In step S11, the drive time of the generator 3 at the rated output (rated output power generation time) is continuously counted. In the following step S12, it is determined whether or not the rated output power generation has been continuously performed for a set time (interval time) based on the continuous count value. If the operation has been continuously performed for the set time or longer, the process proceeds to step S13.
[0039]
In step S13, the continuous count of the rated output power generation time and the cumulative count of the maximum output power generation time are both reset. In the following step S14, it is determined whether or not the power generation command value is the maximum output value. If it is the maximum output value, the process returns to step S8.
[0040]
As described above, when the total voltage of the power storage device 5 or the single capacitor cell is overdischarged, the generator 3 is driven at the maximum output value, and the power storage device 5 is quickly charged. Further, the drive time at the maximum output value of the generator 3 is monitored, and when the accumulated time reaches the time limit, the output of the generator 3 is reduced to the rated output value during the interval time, Prevent the generator 3 from overheating.
[0041]
FIG. 5 is a flowchart showing a processing procedure of operation control of electric motors 1A and 1B to cope with overdischarge of power storage device 5. This control is executed when the electric motors 1A and 1B are driven, for example, when the vehicle starts or runs.
[0042]
In step S21, the drive output required for the electric motors 1A and 1B is calculated from the accelerator opening.
[0043]
In step S22, the total voltage signal from power storage device 5 is read. In subsequent step S23, it is determined whether or not the total voltage of power storage device 5 is in an overdischarge state based on the total voltage signal. If not, the process proceeds to step S24. Proceed to S26.
[0044]
In step S24, it is determined whether or not the single-cell overdischarge signal from power storage device 5 has been detected. If detected, the process proceeds to step S26, and if not, the process proceeds to step S25. In step S25, the motor drive command values of the electric motors 1A and 1B are set to a value corresponding to the required value of the drive output (a value corresponding to the accelerator opening), and the process proceeds to step S28.
[0045]
On the other hand, in step S26, the system drivable voltage of electric motors 1A and 1B is set lower than the total voltage of power storage device 5 so as to limit discharge from power storage device 5 to electric motors 1A and 1B. In the following step S27, the motor drive command values of the electric motors 1A and 1B are set to the calculated value in consideration of the voltage of the power storage device 5 (the value in consideration of the system driveable voltage), and the process proceeds to step S28.
[0046]
In step S28, the electric motors 1A and 1B are driven based on the motor drive command value set in step S25 or step S28, and the routine ends.
[0047]
As described above, when the total voltage of the power storage device 5 or the single capacitor cell is over-discharged, the motor drive command value is reduced to a value corresponding to the total voltage of the power storage device 5 to operate the electric motors 1A and 1B. And the discharge from the power storage device 5 is minimized.
[0048]
FIG. 6 is a flowchart showing a processing procedure of operation control of generator 3 for charging power storage device 5. This control is repeated at a predetermined timing in the controller 4.
[0049]
In step S31, the total voltage signal from power storage device 5 is read. In subsequent step S32, it is determined whether or not power storage device 5 is in a fully charged state based on the total voltage signal. If not, the process proceeds to step S33. If the power storage device 5 is in the fully charged state, the process proceeds to step S35. .
[0050]
In step S33, it is determined whether or not the single cell overcharge signal is detected. If it is detected, the process proceeds to step S35, and if not, the process proceeds to step S34. In step S34, a rated output value is set as the power generation command value to the generator 3, and the process proceeds to step S37.
[0051]
On the other hand, in step S35, a power generation stop request is issued, and in step S36, the power generation command value for the generator 3 is set to 0, and the process proceeds to step S37.
[0052]
In step S37, the generator 3 is operated based on the power generation command value set in step S34 or step S36, and the routine ends.
[0053]
As described above, when the total voltage of the power storage device 5 or the single capacitor cell is overcharged, the power generation by the generator 3 is stopped, and the electric motors 1A and 1B are driven by the overcharged power in the power storage device 3. As a result, the overcharged state of power storage device 5 is eliminated.
[0054]
FIG. 7 is a flowchart showing processing means for controlling the operation of the electric motors 1A and 1B in the power regeneration mode.
[0055]
In step S41, the regenerative output of the electric motors 1A and 1B corresponding to the operation amount of the brake pedal is calculated.
[0056]
In step S42, the total voltage signal of power storage device 5 is read. In subsequent step S43, it is determined whether or not the total voltage of power storage device 5 is in an overcharged state based on the total voltage signal. If overcharged, the process proceeds to step S44, and if not, the process proceeds to step S46. .
[0057]
In step S44, the upper limit of the power regeneration command value of the electric motors 1A and 1B is set so that the charging of the regenerative output to the power storage device 5 is stopped. Specifically, the system allowable voltages of the electric motors 1A and 1B are set as the total voltage of the power storage device 5. In a succeeding step S45, the regenerative command values of the electric motors 1A and 1B are set to a calculated value in consideration of the total voltage of the power storage device 5 (a value in consideration of the system allowable voltage), and the process proceeds to step S50.
[0058]
On the other hand, in step S46, it is determined whether or not the single cell overcharge signal from power storage device 5 has been detected. If it has been detected, the process proceeds to step S47, and if not, the process proceeds to step S49.
[0059]
In step S47, the upper limit value of the regenerative command values of the electric motors 1A and 1B is determined so that the charging of the power storage device 5 is stopped and the single-cell overcharge signal stops. In a succeeding step S48, a calculated value (a value equal to or less than the upper limit of the regeneration command value) in consideration of the generation of the single-cell overcharge signal is set as the regeneration command value, and the process proceeds to step S50.
[0060]
On the other hand, in step S49, a regenerative command value for the electric motors 1A and 1B is set to a calculated value corresponding to a regenerative output calculated in accordance with the operation amount of the brake pedal, and the process proceeds to step S50.
[0061]
In step S50, the electric motors 1A and 1B are operated for power generation based on the regenerative command values set in step S45 or step S48 or step S49, and a regenerative output of the generated power is obtained.
[0062]
As described above, when the total voltage of the power storage device 5 or the single capacitor cell is in the overcharged state, the motor regeneration command value is limited to a value at which the power storage device 5 is not charged.
[0063]
As described above, according to the present invention, the overcharge state and the overdischarge state of the power storage device 5 are detected by both the total voltage of the power storage device 5 and the voltage of each single capacitor cell, so that a large current Even when charging and discharging are performed, there is no room for some of the single capacitor cells to be reversely charged. Also, since an extra configuration such as a relay switch is not included, the size and cost of the device can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a hybrid electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram related to generator control of the controller.
FIG. 3 is a block diagram related to the electric motor control of the controller.
FIG. 4 is a flowchart showing a processing procedure of generator control for coping with overdischarge of the power storage device.
FIG. 5 is a flowchart showing a processing procedure of electric motor control for coping with overdischarge of the power storage device.
FIG. 6 is a flowchart showing a processing procedure of a generator control for charging the power storage device.
FIG. 7 is a flowchart showing processing means of electric motor control in the electric power regeneration mode.
[Explanation of symbols]
1A, 1B Electric motor 2 Engine 3 Generator 4 Controller 5 Power storage device 11 Power storage device charge state determination means 12 Single cell charge state determination means 13 Power generation command value selection means 14 Rated output power generation time continuous counting means 15 Maximum output power generation time cumulative count Means 23 Motor drive force limiting means 26 Motor regeneration output limiting means

Claims

A power storage device for a vehicle including a plurality of single capacitor cells, an electric motor serving as a driving source of the vehicle and supplying regenerative output to the power storage device for a vehicle, and a generator supplying power to the power storage device for the vehicle and the electric motor And a charge / discharge control device that is provided in a vehicle including an engine that drives the generator and controls charging and discharging of the power storage device for a vehicle, and determines a state of charge of a total voltage of the power storage device for a vehicle. Total voltage state determination means, and whether or not there is an overcharged capacitor cell in the vehicular power storage device based on a single cell overcharge signal that detects that any of the capacitor cells in the vehicular power storage device is overcharged A single-cell over-discharge signal to the vehicle power storage device based on a single-cell over-discharge signal that determines whether any one of the capacitor cells of the vehicle power storage device is over-discharged. Includes a single capacitor cell state determining means for determining whether there is Nsaseru, wherein controlling the operation of the generator and the electric motor based on a determination result of the total voltage state determination means and the single capacitor cell state determination unit A charging / discharging control device for controlling charging / discharging of the power storage device for a vehicle by controlling the charging / discharging of the power storage device for a vehicle.

Generator output switching means for switching the output of the generator to a maximum output value when overdischarge is determined by at least one of the total voltage state determination means or the single capacitor cell state determination means. The charge / discharge control device according to claim 1, wherein

The generator output switching means, when the driving time at the maximum output value of the generator is equal to or longer than a predetermined time limit, operates the generator at a rated output value over a predetermined interval time. The charge / discharge control device according to claim 2.

Discharge limiting means for limiting discharge from the power storage device to the electric motor when overdischarge is determined by at least one of the total voltage state determining means and the single capacitor cell state determining means. The charge / discharge control device according to any one of claims 1 to 3, wherein

An overcharged generator stopping means for stopping the generator when overcharging is determined by at least one of the total voltage state determining means and the single capacitor cell state determining means. The charge / discharge control device according to any one of claims 1 to 4.

When overcharge is determined by at least one of the total voltage state determination unit and the single capacitor cell state determination unit, a regenerative output limiting unit that limits a regenerative output from the electric motor is provided. The charge / discharge control device according to claim 1.