JP2001157307A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

ハイブリッド車両の制御装置

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JP2001157307A
JP2001157307A JP33630499A JP33630499A JP2001157307A JP 2001157307 A JP2001157307 A JP 2001157307A JP 33630499 A JP33630499 A JP 33630499A JP 33630499 A JP33630499 A JP 33630499A JP 2001157307 A JP2001157307 A JP 2001157307A
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Japan
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voltage battery
charging
battery
electric load
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JP33630499A
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Kenichi Goto
健一 後藤
Asami Kubo
麻巳 久保
Hideyuki Tamura
英之 田村
Mikio Matsumoto
幹雄 松本
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Abstract

(57)【要約】 【課題】 車両走行用に、エンジン1と、高電圧バッテ
リ11を電力源とするモータジェネレータ2とを備え、
所定の条件にて、モータジェネレータ2を発電機とし
て、高電圧バッテリ11と車載電気負荷用の低電圧バッ
テリ14とに充電する場合に、充電効率を向上する。 【解決手段】 高電圧バッテリ11の充電量SOC を検出
し、目標充電量となるよう、高電圧バッテリ11への要
求充電電流を算出する。モータジェネレータ2の発電電
流IMGと高電圧バッテリ11への充電電流I42とを検出
して、低電圧バッテリ14への充電電流I14=IMG−I
42を算出し、これを車載電気負荷への電気負荷電流と推
定する。前記要求充電電流と前記電気負荷電流とを加算
して、目標発電電流を算出し、これによりモータジェネ
レータ2の発電量を制御する。高電圧バッテリ11とし
ては鉛酸バッテリを使用する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両走行用の駆動
源として、内燃機関と、高電圧バッテリを電力源とする
電気モータとを備え、所定の運転条件にて、前記電気モ
ータを発電機として用いて、前記高電圧バッテリと車載
電気負荷用の低電圧バッテリとに充電するハイブリッド
車両の制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、特開平10−304511号公報
等に示されているように、車両走行用の駆動源として、
内燃機関(ガソリンエンジン)と、高電圧バッテリを電
力源とする電気モータと備えるハイブリッド車両の開発
が進められている。
【0003】かかるハイブリッド車両では、減速時を含
む所定の運転条件にて、前記電気モータを発電機として
用いて、高電圧バッテリ及び車載電気負荷用の低電圧バ
ッテリに充電するようにしているが、前記電気モータの
発電量は、高電圧バッテリへの要求充電電流に基づいて
制御している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように、電気モータの発電量は、高電圧バッテリへの要
求充電電流に基づいて制御しており、低電圧バッテリか
らエアコン、パワステ、ライト、ワイパー等の車載電気
負荷へ供給されている電気負荷電流を考慮していないた
め、充電効率になお改善の余地があり、バッテリの能力
をフルに利用したものとはなっていない。
【0005】また、従来のハイブリッド車両では、高電
圧バッテリとして、前記公報に記載のリチウムイオン電
池や、ニッケル・水素電池等の高価なバッテリを用いて
おり、これらはエネルギー密度の高さ、充電レベル推定
の容易さ等のメリットはあるが、ハイブリッド車両の機
能をアイドルストップに限定すると、上記バッテリは過
剰性能で、コスト的にも極めて高価である。
【0006】そこで、安価な鉛酸バッテリを用いること
が考えられるが、鉛酸バッテリは、満充電状態でないと
使用効率が悪く、充電時の充電効率を向上させることが
必要不可欠である。
【0007】本発明は、このような実状に鑑み、充電効
率を向上させて、バッテリの能力をフルに使えるように
することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】このため、請求項1に係
る発明では、車両走行用の駆動源として、内燃機関と、
高電圧バッテリを電力源とする電気モータとを備え、所
定の運転条件にて、前記電気モータを発電機として用い
て、前記高電圧バッテリと車載電気負荷用の低電圧バッ
テリとに充電するハイブリッド車両の制御装置におい
て、前記高電圧バッテリへの要求充電電流を算出する要
求充電電流算出手段と、前記車載電気負荷に供給されて
いる電気負荷電流を検出する電気負荷電流検出手段と、
前記要求充電電流と前記電気負荷電流とを加算して前記
電気モータによる目標発電電流を算出する目標発電電流
算出手段とを設け、前記目標発電電流に基づいて、前記
電気モータの発電量を制御することを特徴とする。
【0009】請求項2に係る発明では、前記要求充電電
流算出手段は、高電圧バッテリの実際の充電量を検出す
る充電量検出手段を有し、検出された実際の充電量を目
標充電量と比較して、実際の充電量が目標充電量に一致
するように、要求充電電流を算出することを特徴とす
る。
【0010】請求項3に係る発明では、前記電気負荷電
流検出手段は、電気モータの発電電流を検出する発電電
流検出手段と、高電圧バッテリへの充電電流を検出する
充電電流検出手段とを有し、電気モータの発電電流から
高電圧バッテリへの充電電流を減算して、電気負荷電流
を推定することを特徴とする。
【0011】請求項4に係る発明では、前記高電圧バッ
テリとして、鉛酸バッテリを用いることを特徴とする。
【0012】
【発明の効果】請求項1に係る発明によれば、車載電気
負荷に供給されている電気負荷電流を検出し、これを高
電圧バッテリへの要求充電電流に加算して、電気モータ
による目標発電電流を求め、これに基づいて電気モータ
の発電量を制御することで、充電効率が向上し、バッテ
リの能力をフルに使えるようになる。
【0013】請求項2に係る発明によれば、高電圧バッ
テリへの要求充電電流の算出に際し、高電圧バッテリの
実際の充電量を検出し、これが目標充電量に一致するよ
うに、要求充電電流を算出することで、フィードバック
制御を用いて、要求充電電流を的確に算出できる。
【0014】請求項3に係る発明によれば、電気負荷電
流の検出に際し、電気モータの発電電流と、高電圧バッ
テリへの充電電流とを検出し、これらの差として、低電
圧バッテリへの充電電流を求め、これを電気負荷電流と
推定することで、電気負荷電流を直接検出するための新
たな機能デバイスの追加(変更)無しに電気負荷電流を
推定により検出できる。
【0015】請求項4に係る発明によれば、高電圧バッ
テリとして、鉛酸バッテリを用いることで、コストが安
価となる。
【0016】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態につい
て説明する。図1は本発明の一実施形態を示すハイブリ
ッド車両のシステム図である。
【0017】内燃機関(以下エンジンという)1の出力
側に、発電機を兼ねる電気モータ(以下モータジェネレ
ータともいう)2を介して、変速機3を連結し、この変
速機3の出力側の駆動軸4によりデフ5を介して駆動輪
側の車軸6を駆動するようになっている。
【0018】ここにおいて、モータジェネレータ2は、
エンジンの始動又は車両の発進時にエンジンのクランキ
ングを行う始動手段として使用し、特に、所定のアイド
ルストップ条件にてエンジンを自動的に停止させるアイ
ドルストップ装置を装備する場合に、アイドルストップ
後に、所定のアイドルストップ解除条件にてエンジンを
自動的に始動する時に使用する一方、必要により、加速
時などの所定の運転条件にて、エンジン1のトルクにモ
ータ2のトルクを付加して、車両の加速等を円滑に行う
ために使用する。そして、モータ使用条件以外では、発
電機として、エンジン1により駆動され、或いは減速時
に駆動軸4側からのエネルギーを回生して、発電を行
い、バッテリへの充電のために使用する。
【0019】図2は上記ハイブリッド車両における電力
供給系のシステム図である。高電圧バッテリ11は、定
格42V程度の、モータ2の電力源となる充放電可能な
電池電源であって、具体的には鉛酸バッテリ(lead-aci
d battery ;充放電中に組成が変わる酸化鉛を含む鉛の
格子を電極とし、希硫酸を電解質とする鉛蓄電池)を用
いている。特に、モータ2を主にアイドルストップ装置
の始動用とすることで、ハイブリッド車両でありなが
ら、高電圧バッテリ11として安価な鉛酸バッテリを用
いることができる。
【0020】ここで、高電圧バッテリ11の充電時に
は、すなわち、モータジェネレータ2から発電電力が得
られている状態では、モータジェネレータ2より発生す
る3相交流電力が、インバータ12により直流電力に変
換されて、モジュール13を介して、供給され、放電時
には、その放電電力がモジュール13及びインバータ1
2を介して3相交流電力に変換されて、モータ2に供給
される。
【0021】低電圧バッテリ14は、エンジン補機負荷
を含む車載電気負荷の電力源として一般的に用いられて
いる定格14V程度の鉛酸電池で、その電気エネルギー
はモータジェネレータ2からインバータ12及びモジュ
ール13を経由した後、DC/DCコンバータ15を介
して蓄えられる。
【0022】コントロールユニット16は、エンジン回
転数Neを含む車両の各種運転条件が入力される他、高
電圧バッテリ11の実際の充電量(充電レベル)SOC
(State of Charge )の検出、モータジェネレータ2よ
り発生しインバータ12により変換された発電電流IM
Gの検出、高電圧バッテリ11への充電電流I42の検
出等を行って、これらを基に、モータジェネレータ2の
発電量を制御する機能を有している。
【0023】図3は前記コントロールユニット16によ
るモータジェネレータ2の発電量制御の制御ブロック図
である。目標充電量設定手段21は、高電圧バッテリ1
1の目標充電量TGSOCを設定する。目標充電量TG
SOCは、運転条件によって可変設定し、満充電状態に
対する割合では、通常は減速時の回生に備えて低めに設
定し、減速時は回生のため高めに設定する。
【0024】充電量検出手段22は、高電圧バッテリ1
1の実際の充電量SOCを検出する。具体的には、電流
センサにより検出される高電圧バッテリ11の充放電電
流を時間積算して求めたり、充放電電流と電圧値から求
める。尚、充電量SOCは、満充電状態に対する割合
(%)として求めてもよいし、絶対量(A・Hr)とし
て求めてもよい。
【0025】要求充電電流(フィードバック目標充電電
流)算出手段23は、目標充電量TGSOCと実際の充
電量SOCとを比較し、その差分(TGSOC−SO
C)に比例積分制御に基づく所定のゲインKを乗じるな
どして、高電圧バッテリ11への要求充電電流(フィー
ドバック目標充電電流)IFBを算出する。
【0026】一方、発電電流検出手段24は、電流セン
サにより、モータジェネレータ2の発電電流IMGを検
出する。充電電流検出手段25は、電流センサにより、
高電圧バッテリ11への充電電流I42を検出する。
【0027】電気負荷電流検出手段(推定手段)26
は、モータジェネレータ2の発電電流IMGから、高電
圧バッテリ11への充電電流I42を減算して、車載電
気負荷に供給されている電気負荷電流ILOAD=IM
G−I42を算出する。
【0028】目標発電電流算出手段27は、要求充電電
流(フィードバック目標充電電流)IFBに、電気負荷
電流ILOADを加算して、モータジェネレータ2の目
標発電電流TI=IFB+ILOADを算出する。
【0029】目標トルク算出手段28は、目標発電電流
TIを、図3中(a)のテーブルを参照して、目標トル
クTTEMG(Nm)に変換する。モータジェネレータ
制御手段(電流指令手段)29は、この目標トルクTT
EMGとエンジン回転数Neとに基づき、図3中(b)
のマップを参照して、目標トルクTTEMGを出すため
に必要なモータジェネレータ2への電流指令値を決定
し、これによりモータジェネレータ2の発電量を制御す
る。
【0030】以上のように、高電圧バッテリ11として
鉛酸バッテリを用い、これに適した充電量制御を組み合
わせることにより、安価で必要十分な性能を持ったシス
テムを構築できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態を示すハイブリッド車両
のシステム図
【図2】 同上のハイブリッド車両における電力供給系
のシステム図
【図3】 モータジェネレータの発電量制御の制御ブロ
ック図
【符号の説明】
1 エンジン 2 モータジェネレータ 11 高電圧バッテリ 12 インバータ 13 モジュール 14 低電圧バッテリ 15 DC−DCコンバータ 16 コントロールユニット 21 目標充電量設定手段 22 充電量検出手段 23 要求充電電流(フィードバック目標充電電流)算
出手段 24 発電電流検出手段 25 充電電流検出手段 25 電気負荷電流検出手段(推定手段) 27 目標発電電流算出手段 28 目標トルク算出手段 29 モータジェネレータ制御手段(電流指令手段)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田村 英之 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 松本 幹雄 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日産 自動車株式会社内 Fターム(参考) 3G093 AA01 AA07 BA21 BA22 CA04 CB06 DA01 DB20 EB09 EC02 5H115 PA11 PC06 PG04 PI16 PI24 PI29 PI30 PO02 PO06 PO09 PU08 PU23 PU25 PU29 PV09 QN02 QN22 QN23 RB08 RB21 SE04 TE02 TI01 TI06 TO12

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】車両走行用の駆動源として、内燃機関と、
    高電圧バッテリを電力源とする電気モータとを備え、所
    定の運転条件にて、前記電気モータを発電機として用い
    て、前記高電圧バッテリと車載電気負荷用の低電圧バッ
    テリとに充電するハイブリッド車両の制御装置におい
    て、 前記高電圧バッテリへの要求充電電流を算出する要求充
    電電流算出手段と、 前記車載電気負荷に供給されている電気負荷電流を検出
    する電気負荷電流検出手段と、 前記要求充電電流と前記電気負荷電流とを加算して前記
    電気モータによる目標発電電流を算出する目標発電電流
    算出手段と、を設け、 前記目標発電電流に基づいて、前記電気モータの発電量
    を制御することを特徴とするハイブリッド車両の制御装
    置。
  2. 【請求項2】前記要求充電電流算出手段は、高電圧バッ
    テリの実際の充電量を検出する充電量検出手段を有し、
    検出された実際の充電量を目標充電量と比較して、実際
    の充電量が目標充電量に一致するように、要求充電電流
    を算出することを特徴とする請求項1記載のハイブリッ
    ド車両の制御装置。
  3. 【請求項3】前記電気負荷電流検出手段は、電気モータ
    の発電電流を検出する発電電流検出手段と、高電圧バッ
    テリへの充電電流を検出する充電電流検出手段とを有
    し、電気モータの発電電流から高電圧バッテリへの充電
    電流を減算して、電気負荷電流を推定することを特徴と
    する請求項1又は請求項2記載のハイブリッド車両の制
    御装置。
  4. 【請求項4】前記高電圧バッテリとして、鉛酸バッテリ
    を用いることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれ
    か1つに記載のハイブリッド車両の制御装置。
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