JP2004222395A - Regenerative energy controller of vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の回生エネルギ制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、電動機から駆動軸に入力される交流電力(回生エネルギ)を直流電力に変換するインバータと、このインバータの直流電力を蓄積するバッテリと、インバータの直流電力のうちバッテリで蓄積できない電力量を熱に変換して放出する抵抗器とを備えた車両が提案されている(例えば、特許文献1参照)。この車両に搭載された制御装置は、抵抗器の温度が上昇したときには抵抗器に異常が発生したと判断してインバータの作動を停止させ、また、抵抗器を冷却するファンモータの端子電圧が低下したときにはファンモータの冷却能力が低下して抵抗器が高温化するおそれがあると判断してインバータの作動を停止させている。
【0003】
【特許文献1】
特開平5−30606
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、抵抗器に異常が発生したときや抵抗器に異常発生のおそれがあるときにはインバータの作動を停止させるため、インバータは保護されるものの、バッテリが回生エネルギを蓄積可能な場合であっても回生エネルギを回収できないという問題があった。
【0005】
本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、回生エネルギを消費するエネルギ消費手段に異常が発生したときにでも回生エネルギを回収することができる車両の回生エネルギ制御装置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およびその作用・効果】
上述の目的の少なくとも一部を達成するため、本発明の第1は、車両制動時に外力によって回転する車輪に接続された回転軸からの動力によって回生エネルギを発生する発電機と、
車両制動時の目標回生エネルギを設定する目標回生エネルギ設定手段と、
前記発電機で発生する回生エネルギが前記目標回生エネルギとなるように制御する回生エネルギ制御手段と、
前記発電機で発生した回生エネルギを蓄積可能なエネルギ蓄積手段と、
前記発電機で発生した回生エネルギを消費可能なエネルギ消費手段と、
前記発電機で発生した回生エネルギのうち前記エネルギ蓄積手段の所定容量で蓄積しきれない余剰エネルギを前記エネルギ消費手段が消費するように前記エネルギ消費手段と前記発電機とが接続されているときに、前記エネルギ消費手段に異常が発生したか否かを判定する異常判定手段と、
前記エネルギ消費手段に異常が発生したとき前記目標回生エネルギを前記エネルギ蓄積手段で前記所定容量を超えて受け入れ可能な値に更新する目標回生エネルギ更新手段と
を備えたものである。
【0007】
この車両の回生エネルギ制御装置では、車両制動時の目標回生エネルギを設定し、設定した目標回生エネルギとなるように発電機で発生する回生エネルギを制御し、その回生エネルギのうちエネルギ蓄積手段の所定容量で蓄積しきれない余剰エネルギをエネルギ消費手段に消費させるようにエネルギ消費手段と発電機とを接続する。そして、このようにエネルギ消費手段と発電機とが接続されているときに、エネルギ消費手段に異常が発生したときには、エネルギ蓄積手段で所定容量を超えて受け入れ可能な値に目標回生エネルギを更新し、エネルギ消費手段で消費されていた回生エネルギが生じないように制御する。したがって、エネルギ消費手段に異常が発生したときにでも、エネルギ蓄積手段で回生エネルギを回収することができる。
【0008】
本発明の車両の回生エネルギ制御装置において、前記発電機で発生した回生エネルギによって充電されるコンデンサを備え、前記エネルギ蓄積手段及び前記エネルギ消費手段には、前記発電機で発生した回生エネルギが前記コンデンサを介して供給されてもよい。こうすれば、エネルギ消費手段に異常が発生したときに目標回生エネルギを更新せず回生を続けると、エネルギ蓄積手段の所定容量で蓄積しきれない余剰エネルギの行き場が無くなりコンデンサが過電圧になるおそれがあるが、ここでは、エネルギ消費手段に異常が発生したとき、エネルギ蓄積手段で所定容量を超えて受け入れ可能な値に目標回生エネルギを更新するため、コンデンサが過電圧になるのを防止することができる。
【0009】
コンデンサを備えた本発明の車両の回生エネルギ制御装置において、前記発電機は、交流発電機であり、前記コンデンサは、前記発電機で発生した交流回生電力を直流電力に変換して前記エネルギ蓄積手段及び前記エネルギ消費手段に供給するインバータの構成部品であってもよい。こうすれば、エネルギ消費手段に異常が発生したときにインバータ内のコンデンサ過電圧を防止することができ、インバータの保護につながる。
【0010】
本発明の車両の回生エネルギ制御装置において、前記回転軸を機械的に制動する機械的制動手段と、前記目標回生エネルギ更新手段が前記目標回生エネルギを前記エネルギ蓄積手段で前記所定容量を超えて受け入れ可能な値に更新したときには前記更新によって減少した制動力を前記機械的制動手段で補うよう制御する制動制御手段とを備えていてもよい。こうすれば、更新後の目標回生エネルギに応じた制動力は更新前の目標回生エネルギに応じた制動力よりも更新によって減少した回生エネルギに応じた制動力が減少するが、この減少分を機械的制動手段で補うことにより、エネルギ消費手段の異常に伴う制動力の低下を回避することができる。
【0011】
本発明の車両の回生エネルギ制御装置において、前記エネルギ消費手段は、前記回生エネルギを熱に変換して外部に放出する抵抗器であってもよい。抵抗器は比較的安価なため、エネルギ消費手段として適している。
【0012】
本発明の車両の回生エネルギ制御装置において、前記発電機は、車両走行時に前記回転軸に動力を加える電動発電機であってもよい。このように、発電機とモータとを兼用すれば、両者を別々に備える場合に比べてコンパクト化できるので好ましい。
【0013】
本発明の車両の回生エネルギ制御装置において、前記エネルギ消費手段の予め定めた少なくとも2点の電圧を検出する電圧検出手段を備え、前記異常判定手段は、前記発電機で発生した回生エネルギのうち前記エネルギ蓄積手段の所定容量で蓄積しきれない余剰エネルギを前記エネルギ消費手段が消費する量に前記エネルギ消費手段と前記発電機とが接続されているときに、前記エネルギ消費手段の前記2点の電圧値が実質的に等しくなったとき前記エネルギ消費手段に異常が発生したと判定してもよい。こうすれば、エネルギ消費手段に電圧検出手段を設けることによりエネルギ消費手段の電圧を検出することができ、両者の電圧が等しければエネルギ消費手段に異常が発生したことを判断することができる。
【0014】
本発明の車両の回生エネルギ制御装置において、前記エネルギ消費手段に流れる電流を検出する電流検出手段を備え、前記異常判定手段は、前記発電機で発生した回生エネルギのうち前記エネルギ蓄積手段の所定容量で蓄積しきれない余剰エネルギを前記エネルギ消費手段が消費するように前記エネルギ消費手段と前記発電機とが接続されているとき、前記エネルギ消費手段に流れる電流が実質的にゼロになったとき前記エネルギ消費手段に異常が発生したと判定してもよい。こうすれば、エネルギ消費手段に電流検出手段を設けることによりエネルギ消費手段の電流を検出することができ、検出した電流に基づいてエネルギ消費手段に異常が発生したと判断することができる。
【0015】
本発明の車両の回生エネルギ制御装置において、前記発電機で発生した回生エネルギのうち前記エネルギ蓄積手段に供給される蓄積用回生エネルギを検出するエネルギ検出手段を備え、前記異常判定手段は、前記発電機で発生した回生エネルギのうち前記エネルギ蓄積手段の所定容量で蓄積しきれない余剰エネルギを前記エネルギ消費手段が消費するように前記エネルギ消費手段と前記発電機とが接続されているときに、前記目標回生エネルギと前記蓄積用回生エネルギとの間に実質的な差がなくなったとき前記エネルギ消費手段に異常が発生したと判定してもよい。こうすれば、目標回生エネルギは、蓄積用回生エネルギとエネルギ消費手段に供給される回生エネルギとの和により求まるため、エネルギ消費手段に異常が発生したか否かは、目標回生エネルギと蓄積用回生エネルギとの差を比較することにより実質的な差がなくなったときエネルギ消費手段に異常が発生したと判断することができる。
【0016】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図1は本実施形態の車両の回生エネルギ制御装置の概略構成を表す説明図である。
【0017】
車両10は、図1に示すように、バッテリ32からインバータ34を介して供給された電力を用いて車輪12a,12bに連結された駆動軸38に動力を伝達する走行用モータ36と、スイッチ42を介してバッテリ32に並列に接続された抵抗器46と、ブレーキペダル85に接続されたマスターシリンダ88から油圧調整装置92を介して車輪12a,12bを制動する油圧ブレーキ96a,96bと、車両10の全体をコントロールするコントローラ70とを備える。
【0018】
走行用モータ36は、例えば、電動機として機能するとともに発電機として機能する周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ34を介してバッテリ32と電力のやりとりを行なう。そのモータ軸にはディファレンシャルギヤ14を介して車輪12a,12bに接続された駆動軸38が連結されている。したがって、走行用モータ36から出力された動力はディファレンシャルギヤ14を介して車輪12a,12bに伝達され、車両10の推進力が得られる。
【0019】
抵抗器46は、コントローラ70がスイッチ42を制御することにより、車両10の走行状態が走行用モータ36を駆動制御しているときにはインバータ34との接続を遮断され、一方、回生制御しているときにはコントローラ70により算出されるバッテリ32の残容量(SOC)に基づいてインバータ34と接続される。また、長い下り坂のように、回生時間が長くなる場合やベーパーロック現象が発生しやすい場合にはバッテリ32と共に又はバッテリ32の代わりに走行用モータ36で発生した回生エネルギを消費することにより、エンジンブレーキの効果を発揮する。
【0020】
インバータ34は、スイッチング素子34aとコンデンサ34b等を内蔵しており、このスイッチング素子34aのON/OFFによりトルク調整(スイッチング制御)を行い、車両10の走行状態が駆動制御しいるときにはバッテリ32からの電力を走行用モータ36に供給し、一方、回生制御しているときには走行用モータ36で発生した回生エネルギをバッテリ32や抵抗器46に供給している。また、内蔵されたコンデンサ34bは、スイッチング素子34aのON/OFFによる電圧の低下を防止したり、電圧が一定となるように保っている。
【0021】
コントローラ70は、車両10の走行をコントロールするものとしてCPU72を中心としたマイクロプロセッサとして構成されており、処理プログラム等が記憶されたROM74と、一時的にデータを記憶するRAM76と、図示しない入出力ポートとを備える。このコントローラ70には、バッテリ32とインバータ34との間に直列に取り付けられた電流センサ52からの電源電流Ipとバッテリ32の端子電圧を検出する電圧センサ54からの電源電圧Vp、バッテリ32に並列にスイッチ42を介して接続された抵抗器46に直列に取り付けられた電流センサ44からの抵抗電流Ir、シフトレバー81のポジションを検出するシフトポジションセンサ82からのシフトポジション、アクセルペダル83の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ84からのアクセル開度AP、ブレーキペダル85の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ86からのブレーキ開度BP、マスターシリンダ88に取り付けられた油圧センサ87からのブレーキ油圧Pb、車両10の走行速度を検出する車速センサ89からの車速V、油圧調整装置92への制御信号等が入力ポートを介して入力されている。また、コントローラ70からは、スイッチ42への遮断信号及び接続信号や、インバータ34へのスイッチング信号、油圧回路に設けられた図示しないアクチュエータへの駆動信号等が出力ポートを介して出力されている。また、コントローラ70は、バッテリ32を管理するために電流センサ52により検出された充放電電流の積算値に基づいて残容量(SOC)を算出しRAM76に記憶する。
【0022】
また、図1に示すように、ブレーキペダル85に接続されたマスターシリンダ88から車輪12a,12bの油圧ブレーキ96a,96bに至る油圧回路94には、その油圧を調節して油圧による制動力を調節する油圧調節装置92が設けられている。なお、油圧ブレーキ96a,96bにより車輪12a,12bに作用する制動力は、コントローラ70により、ブレーキペダル85の踏み込み力(ブレーキ開度BP、ブレーキ油圧Pb等)と車両の走行状態に基づいて決定され、油圧ブレーキ96a,96bが発揮できるように油圧センサ87から検出したブレーキ油圧Pbに基づいて油圧調節装置92に制御信号が送られる。
【0023】
ROM74は、処理プログラムの他に、アクセルペダルポジションセンサ84からのアクセル開度APとブレーキペダルポジションセンサ86からのブレーキ開度BPと車速センサ89からの車速Vと要求動力Poとの関係を求めたマップや、アクセル開度APとブレーキ開度BPと車速Vとの関係から走行用モータ36を駆動制御する走行状態か回生制御する走行状態かを判定するための動作点や、アクセル開度APとブレーキ開度BPと車速Vと要求制動力Boとの関係を求めたマップや、要求制動力Boと車速Vとバッテリ32の残容量(SOC)との関係からバッテリ32と抵抗器46とによる回生ブレーキと油圧ブレーキ96a,96bによる機械ブレーキとの要求制動力Boの分配率を求めたマップなどを記憶している。
【0024】
なお、車両10の制動は、コントローラ70が、回生ブレーキを優先的に用いるように制御し、回生ブレーキの限界値(例えば、車両10の減速度に基づいて設定されている値等)を超えたときは機械ブレーキを用いるように制御している。また、車両が走行用モータ36から回生エネルギを取り出せることができないような低速のときには、機械ブレーキのみを用いて制御している。
【0025】
次に、本実施形態の車両10の動作について説明する。図2は車両10のメイン制御のフローチャートであり、この処理は数msecごとに読み出され、繰り返し実行される。また、図3は回生ブレーキと機械ブレーキとの関係を表す説明図、図4はバッテリ32の残容量(SOC)を表す説明図である。
【0026】
このメイン制御の処理が実行されると、コントローラ70のCPU72は、アクセルペダルポジションセンサ84からのアクセル開度APとブレーキペダルポジションセンサ86からのブレーキ開度BPと車速センサ89からの車速Vとを読み込み(ステップS100)、読み込んだアクセル開度APとブレーキ開度BPと車速Vから駆動制御するか回生制御するか判定し(ステップS110)、回生制御する場合(例えば、ブレーキペダル85が踏み込まれてブレーキ開度BPが所定開度を超えたときや下り傾斜走行時のようにアクセルペダル開度APがゼロで車速Vが所定速度を超えたとき)は、読み込んだアクセル開度APとブレーキ開度BPと車速Vとに基づいて要求制動力BoをROM74のマップから導出し(ステップS120)、導出した要求制動力Boと車速Vとバッテリ32の残容量(SOC)とに基づいて回生ブレーキによる制動と油圧ブレーキによる制動との分配率をROM74のマップから導出して目標回生制動力と目標油圧制動力とを求める(ステップS130)。例えば、図3(a)には要求制動力Boを回生ブレーキ(=100%)のみで制動する場合であり、平坦な市街地を走行していてアクセルペダル83を踏み込んでいない場合にあたる。図3(a)に示すように、通常、燃費等を考慮して優先的に回生ブレーキを用いて制動する。図3(b)には要求制動力Boを回生ブレーキ(=40%)と機械ブレーキ(=60%)とを併せて制動する場合であり、長い下り坂をブレーキペダル85を踏みながら走行しているような場合にあたる。図3(b)に示すように、回生ブレーキの限界値を超えた場合には機械ブレーキ(油圧ブレーキ96a,96b)を併せて制動する。
【0027】
次に、RAM76から読み込んだバッテリ32の残容量(SOC)が閾値Sref1以上か否か判定する(ステップS140)。ここで、閾値Sref1は、車両10の制動時に走行用モータ36で発生した回生エネルギがバッテリ32に供給されるのを制限する基準値(所定容量)として設定された残容量(SOC)の値であり、バッテリ32や走行用モータ36の性能などにより設定される。ここでは、閾値Sref1はバッテリ32の定格容量の65%に設定されているものとする。ステップS140でバッテリ32の残容量(SOC)が閾値Sref1より小さいときには、スイッチ42によりインバータ34と抵抗器46との接続を遮断し(ステップS230)、先に求めた目標回生制動力と目標油圧制動力とが得られるようインバータ34のスイッチング制御と油圧調整装置92の油圧制御とを行い(ステップS210)、このメイン制御の処理を終える。なお、インバータ34のスイッチング制御は、目標回生制動力に基づいて走行用モータ36のマイナスのトルク指令値を演算し、そのトルク指令値に基づいてインバータ34のスイッチング制御を行う。このように、バッテリ32の残容量(SOC)が閾値Sref1より小さいとき(例えば、図4(a)の状態のとき)には、走行用モータ36で発生した回生エネルギはバッテリ32に蓄積される。
【0028】
一方、ステップS140でバッテリ32の残容量(SOC)が閾値Sref1以上と判定したときには、回生エネルギを抵抗器46で消費するために、スイッチ42によりインバータ34と抵抗器46とを接続する(ステップS150)。続いて、電流センサ44から検出した抵抗器46に流れる電流Irが閾値Irefより小さいか否かを判定する(ステップS160)。ここで、閾値Irefは、抵抗器46が断線したか否かを判定するための値であり、この値より小さいとき実質的に電流がゼロであるとみなすことができる値である。なお、この値は、ノイズ等の影響を考慮して設定されている。ステップS160で抵抗器46に流れる電流Irが閾値Iref以上のときには、抵抗器46が断線しておらず正常であるとみなして、先に求めた目標回生制動力と目標油圧制動力とが得られるようインバータ34のスイッチング制御と油圧調整装置92の油圧制御とを行い(ステップS210)、このメイン制御の処理を終える。このように、バッテリ32の残容量(SOC)が閾値Sref1以上のとき(例えば、図4(b)の状態のとき)で抵抗器46が正常なときには、走行用モータ36で発生した回生エネルギのほとんどが抵抗器46で熱に変換され消費され、一部がバッテリ32に蓄積される。また、このときの要求制動力Boを回生ブレーキと機械ブレーキとで分配した一例を図3(b)に示す。
【0029】
一方、ステップS160で抵抗器46に流れる電流Irが閾値Irefより小さいと判定したときには、抵抗器46が断線し異常が発生したとみなして、スイッチ42によりインバータ34と抵抗器46との接続を遮断し(ステップS170)、バッテリ32の残容量(SOC)が閾値Sref2以上か否か判定する(ステップS180)。ここで、閾値Sref2は、車両10の制動時に走行用モータ36で発生した回生エネルギがバッテリ32に供給されるのを制限する上限値(バッテリ32が受け入れられる最大値)として設定された残容量(SOC)の値であり、閾値Sref1と同様にバッテリ32や走行用モータ36の性能などにより設定される。ここでは、閾値Sref2はバッテリ32の定格容量の75%に設定されているものとする。ステップS180でバッテリ32の残容量(SOC)が閾値Sref2より小さいときには、ステップS130で求めた目標回生制動力を、バッテリ32の残容量(SOC)が閾値Sref2に達するまでに受け入れ可能な回生エネルギに基づいて予め定められた異常時の目標回生制動力に更新すると共に(ステップS190)、目標回生制動力を更新することによって減少した制動力を機械ブレーキ(油圧ブレーキ96a,96b)で補えるようにステップS130で求めた目標油圧制動力を更新し(ステップS200)、更新後の目標回生制動力と目標油圧制動力とが得られるようインバータ34のスイッチング制御と油圧調整装置92の油圧制御とを行い(ステップS210)、このメイン制御の処理を終える。このように、バッテリ32の残容量(SOC)が閾値Sref1以上のとき(例えば、図4(b)の状態のとき)で抵抗器46が異常なときには、走行用モータ36で発生した回生エネルギは、抵抗器46が正常なときに比べて小さな値に制限され、バッテリ32の残容量(SOC)が閾値Sref2に達するまでバッテリ32に蓄積される。このため、行き場をなくした回生エネルギが発生することはなく、インバータ34のコンデンサ34bが過電圧になるおそれが解消される。また、このときの要求制動力Boを回生ブレーキと機械ブレーキとで分配した一例を図3(c)に示す。この図3(c)では、抵抗器46が正常のときには図3(b)のように回生ブレーキの分配率が40%だったのに対して、抵抗器46に異常が発生したため図3(c)のように回生ブレーキの分配率が10%となり、その分、機械ブレーキの分配率が60%から90%になった様子を表している。
【0030】
一方、ステップS180でバッテリ32の残容量(SOC)が閾値Sref2以上のときには、抵抗器46及びバッテリ32の両方とも回生エネルギの行き場とならないため、目標回生制動力をゼロに更新する(ステップS220)。その後、目標回生制動力を更新することによって減少した制動力を機械ブレーキで補えるようにステップS130で求めた目標油圧制動力を更新する(ステップS200)。続いて、更新後の目標回生制動力と目標油圧制動力とが得られるようインバータ制御と油圧制御を実行する(ステップS210)が、更新後の目標回生制動力がゼロのためインバータ34のスイッチングは停止状態となり、目標油圧制動力が要求制動力Boとなるよう油圧調整装置92の油圧制御を行い、このメイン制御の処理を終える。このときも、行き場をなくした回生エネルギが発生することはなく、インバータ34のコンデンサ34bが過電圧になるおそれが解消される。
【0031】
一方、ステップS110で走行用モータ36を駆動制御する走行状態であると判定したときは、スイッチ42によりインバータ34と抵抗器46との接続を遮断し(ステップS240)、ステップS100で読み込んだアクセル開度APと車速Vに基づいて要求電力Poを算出して走行用モータ36を駆動するルーチンへ処理が移り(ステップS250)、その処理が終了後、このメイン制御の処理を終える。ここで、走行用モータ36を駆動するルーチンは本発明の特徴ではないため、説明を省略する。
【0032】
以上説明した本実施形態によれば、車両10の制動時、目標回生制動力を設定し、設定した目標回生制動力が得られるよう走行用モータ36のトルクをインバータ34により制御するため、実質的には目標回生エネルギとなるよう走行用モータ36で発生する回生エネルギを制御することになり、その回生エネルギのうちバッテリ32の所定容量(閾値Sref1)で蓄積しきれない余剰エネルギを抵抗器46に消費させるように抵抗器46と走行用モータ36とを接続する。そして、このように抵抗器46と走行用モータ36とが接続されているときに、抵抗器46に異常が発生したときには、バッテリ32で所定容量(閾値Sref1)を超えて受け入れ可能な値に目標回生制動力を更新し、抵抗器46で消費されていた回生エネルギが生じないように制御する。したがって、抵抗器46に異常が発生したときにでも、バッテリ32で回生エネルギを回収することができる。
【0033】
また、抵抗器46に異常が発生したときに走行用モータ36が発生する回生エネルギを減少させるため、インバータ34に内蔵されているコンデンサが過電圧となるのを防止することができ、インバータ34の保護につながる。
【0034】
更に、抵抗器46に異常が発生したときに走行用モータ36が発生する回生エネルギを減少させるため、減少させた回生エネルギに応じた制動力が減少するが、この減少分の制動力を機械ブレーキ(油圧ブレーキ96a,96b)で補うことにより、抵抗器46の異常に伴う制動力の低下を回避することができる。
【0035】
更にまた、走行用モータ36で発生した回生エネルギを抵抗器46により熱エネルギに変換させているが、抵抗器46は比較的安価であり、放熱効率を上げるために放熱板等を設けることもでき、エネルギ消費手段として適している。
【0036】
そして、抵抗器46に直列に取り付けた電流センサ44により抵抗器46に流れる電流Irを直接検出するため、インバータ34の内蔵されたコンデンサが過電圧となる前に抵抗器46に異常が発生したか否かを判断することができる。
【0037】
なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。
【0038】
上述した実施形態ではスイッチ42を接続した状態で抵抗器46に直列に取り付けた電流センサ44により抵抗器46に流れる電流Irを直接検出し検出した電流Irに基づいて抵抗器46に異常が発生したか否かの判定を行っていたが、スイッチ42を接続した状態で抵抗器46に予め定めた連続する3点の電圧を検出して2点目の電圧が1点目又は3点目の電圧に等しくなったとき抵抗器46に異常が発生したと判定してもよい。図5は抵抗器の電圧の検出方法を表す説明図である。図5(a)は抵抗器46の両端(地点A,C)とその中間(地点B)に設けた電圧センサにより3点の電圧を検出する説明図である。例えば地点Aが電源電圧Vp側、地点Cがグランド(ゼロボルト)側とすると、地点Bの電圧と地点A又は地点Cの電圧とを比較することで抵抗器の故障(断線)を判断することができる。具体的には抵抗器46が正常なときには地点A,B,Cは異なる電圧となる。一方、抵抗器46が異常なとき、例えば、AB間が断線したときには地点Bの電圧は地点Cの電圧(グランド)と等しくなり、BC間が断線したときには地点Bの電圧は地点Aの電圧(Vp)と等しくなる。なお、図5(b)は抵抗器46の任意の2点(地点D,E)の電圧を検出する説明図であり、正常のときには地点DとEの電圧が異なり、AD間又はEC間で断線したときには地点Dと地点Eの電圧が等しくなる。
【0039】
あるいは、スイッチ42を接続した状態でバッテリ32に取り付けた電流センサ52からの電源電流Ipと電圧センサ54からの電源電圧Vpとによりバッテリ32に供給されている回生エネルギを算出し、バッテリ32に供給されている算出した回生エネルギと設定した目標回生制動力となるようインバータ34によってスイッチング制御して走行用モータ36で発生した回生エネルギとの間に実質的な差がなくなったとき抵抗器46に異常が発生したと判定してもよい。抵抗器46に供給されている回生エネルギは、走行用モータ36が発生する回生エネルギとバッテリ32に供給されている回生エネルギとの差により求まるが、この差が実質的に存在すれば抵抗器46は正常と判定することができ、この差が実質的になくなったとき抵抗器46に異常が発生したと判定することができる。
【0040】
また、上述した実施形態では走行用モータ36に電力供給源としてバッテリ32を用いているが、電気二重層コンデンサ(以下、キャパシタ)であってもよい。一般にキャパシタはバッテリ32より充放電効率がよく、燃費向上に役立つ。
【0041】
更に、上述した実施形態では走行用モータ36で発生した回生エネルギを抵抗器46に供給するようにスイッチ42を1つ用いて行っていたが、スイッチ42を複数個並列に接続してもよい。こうすれば、スイッチ42が故障しても残りのスイッチを用いることで抵抗器46に回生エネルギを供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施形態の車両の回生エネルギ制御装置の概略構成を表す説明図。
【図2】メイン制御のフローチャート。
【図3】回生ブレーキと機械ブレーキとの関係を表す説明図。
【図4】バッテリ32の残容量(SOC)を表す説明図。
【図5】抵抗器の電圧を検出する方法を表す説明図。
【符号の説明】
10…車両、12a,12b…車輪、14…ディファレンシャルギヤ、32…バッテリ、34…インバータ、34a…スイッチング素子、34b…コンデンサ、36…走行用モータ、38…駆動軸、42…スイッチ、44…電流センサ、46…抵抗器、52…電流センサ、54…電圧センサ、70…コントローラ、72…CPU、74…ROM、76…RAM、81…シフトレバー、82…シフトポジションセンサ、83…アクセルペダル、84…アクセルペダルポジションセンサ、85…ブレーキペダル、86…ブレーキペダルポジションセンサ、87…油圧センサ、88…マスターシリンダ、89…車速センサ、92…油圧調整装置、94…油圧回路、96a,96b…油圧ブレーキ。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a regenerative energy control device for a vehicle.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, an inverter that converts AC power (regenerative energy) input from a motor to a drive shaft into DC power, a battery that stores the DC power of the inverter, and an amount of power that cannot be stored by the battery among the DC power of the inverter. 2. Description of the Related Art A vehicle provided with a resistor that converts heat into heat and emits the heat has been proposed (for example, see Patent Document 1). When the temperature of the resistor rises, the control device mounted on this vehicle determines that an abnormality has occurred in the resistor, stops the operation of the inverter, and reduces the terminal voltage of the fan motor that cools the resistor. Then, it is determined that there is a risk that the cooling capacity of the fan motor is reduced and the resistor becomes hot, and the operation of the inverter is stopped.
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-5-30606
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, when an abnormality occurs in the resistor or when there is a risk of an abnormality occurring in the resistor, the operation of the inverter is stopped. There was a problem that energy could not be recovered.
[0005]
The present invention has been made in view of such a problem, and provides a vehicle regenerative energy control device that can recover regenerative energy even when an abnormality occurs in an energy consuming unit that consumes regenerative energy. With the goal.
[0006]
[Means for Solving the Problems and Their Functions and Effects]
In order to achieve at least a part of the above-described object, a first aspect of the present invention is to provide a generator that generates regenerative energy by power from a rotating shaft connected to wheels that are rotated by an external force during vehicle braking;
Target regenerative energy setting means for setting a target regenerative energy during vehicle braking;
Regenerative energy control means for controlling regenerative energy generated by the generator to be the target regenerative energy;
Energy storage means capable of storing regenerative energy generated by the generator;
Energy consuming means capable of consuming regenerative energy generated by the generator;
When the energy consuming means and the generator are connected so that the energy consuming means consumes surplus energy of the regenerative energy generated by the generator that cannot be stored by the predetermined capacity of the energy storing means. Abnormality determination means for determining whether an abnormality has occurred in the energy consuming means;
Target regenerative energy updating means for updating the target regenerative energy to an acceptable value beyond the predetermined capacity in the energy storage means when an abnormality occurs in the energy consuming means;
It is provided with.
[0007]
In this regenerative energy control device for a vehicle, a target regenerative energy at the time of vehicle braking is set, and the regenerative energy generated by the generator is controlled so as to reach the set target regenerative energy. The energy consuming means and the generator are connected so that the energy consuming means consumes excess energy that cannot be stored by the capacity. When an abnormality occurs in the energy consuming means while the energy consuming means and the generator are connected as described above, the energy storage means updates the target regenerative energy to an acceptable value exceeding a predetermined capacity. , So that the regenerative energy consumed by the energy consuming means is not generated. Therefore, even when an abnormality occurs in the energy consuming means, the regenerative energy can be recovered by the energy storing means.
[0008]
The regenerative energy control device for a vehicle according to the present invention further includes a capacitor that is charged by regenerative energy generated by the generator, wherein the energy storage unit and the energy consuming unit store the regenerative energy generated by the generator in the capacitor. May be supplied via In this case, if the regeneration is continued without updating the target regenerative energy when an abnormality occurs in the energy consuming means, there is no place for surplus energy that cannot be stored with the predetermined capacity of the energy storage means, and the capacitor may be overvoltaged. However, in this case, when an abnormality occurs in the energy consuming means, the energy storage means updates the target regenerative energy to a value exceeding the predetermined capacity and can be accepted, so that the capacitor can be prevented from becoming overvoltage. .
[0009]
In the regenerative energy control device for a vehicle according to the present invention including a capacitor, the generator is an AC generator, and the capacitor converts AC regenerative power generated by the generator into DC power to convert the energy into DC energy. And a component of an inverter that supplies the energy consuming means. In this way, when an abnormality occurs in the energy consuming means, it is possible to prevent a capacitor overvoltage in the inverter, which leads to protection of the inverter.
[0010]
In the regenerative energy control device for a vehicle according to the present invention, mechanical braking means for mechanically braking the rotating shaft and the target regenerative energy updating means receive the target regenerative energy by the energy storage means exceeding the predetermined capacity. A brake control means may be provided for controlling the mechanical braking means to compensate for the braking force reduced by the update when the value is updated to a possible value. In this way, the braking force according to the regenerative energy after updating is smaller than the braking force according to the target regenerative energy before updating than the braking force according to the target regenerative energy before updating. By supplementing with the dynamic braking means, it is possible to avoid a reduction in the braking force due to the abnormality of the energy consuming means.
[0011]
In the regenerative energy control device for a vehicle according to the present invention, the energy consuming means may be a resistor that converts the regenerative energy into heat and discharges the heat to the outside. Because resistors are relatively inexpensive, they are suitable as an energy consuming means.
[0012]
In the regenerative energy control device for a vehicle according to the present invention, the generator may be a motor generator that applies power to the rotating shaft during running of the vehicle. As described above, it is preferable to use both the generator and the motor because the size can be reduced as compared with the case where both are provided separately.
[0013]
In the regenerative energy control device for a vehicle according to the present invention, the regenerative energy control device further includes voltage detecting means for detecting at least two predetermined voltages of the energy consuming means, and the abnormality determining means includes the regenerative energy generated by the generator. The voltage at the two points of the energy consuming means when the energy consuming means and the generator are connected to an amount that the energy consuming means consumes surplus energy that cannot be stored by the predetermined capacity of the energy storing means. When the values become substantially equal, it may be determined that an abnormality has occurred in the energy consuming means. In this way, the voltage of the energy consuming means can be detected by providing the voltage consuming means in the energy consuming means. If the two voltages are equal, it can be determined that an abnormality has occurred in the energy consuming means.
[0014]
The regenerative energy control device for a vehicle according to the present invention further includes a current detecting means for detecting a current flowing through the energy consuming means, wherein the abnormality determining means determines a predetermined capacity of the energy accumulating means of the regenerative energy generated by the generator. When the energy consuming means is connected to the generator so that the energy consuming means consumes excess energy that cannot be accumulated in the above, when the current flowing through the energy consuming means becomes substantially zero, It may be determined that an abnormality has occurred in the energy consuming means. With this configuration, by providing the current detecting means in the energy consuming means, the current of the energy consuming means can be detected, and it can be determined that an abnormality has occurred in the energy consuming means based on the detected current.
[0015]
In the regenerative energy control device for a vehicle according to the present invention, the regenerative energy control device further includes an energy detecting unit that detects a regenerative energy for storage supplied to the energy storing unit out of the regenerative energy generated by the generator. When the energy consuming means and the generator are connected so that the energy consuming means consumes surplus energy of the regenerative energy generated by the machine which cannot be stored by the predetermined capacity of the energy storing means, When there is no longer a substantial difference between the target regenerative energy and the storage regenerative energy, it may be determined that an abnormality has occurred in the energy consuming means. In this case, the target regenerative energy is obtained by the sum of the regenerative energy for storage and the regenerative energy supplied to the energy consuming means. Therefore, whether or not an abnormality has occurred in the energy consuming means depends on the target regenerative energy and the regenerative energy for storage. By comparing the difference with the energy, it can be determined that an abnormality has occurred in the energy consuming means when the substantial difference disappears.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating a schematic configuration of a vehicle regenerative energy control device according to the present embodiment.
[0017]
As shown in FIG. 1, the
[0018]
The traveling
[0019]
By controlling the
[0020]
The
[0021]
The
[0022]
As shown in FIG. 1, a
[0023]
The
[0024]
Note that the braking of the
[0025]
Next, the operation of the
[0026]
When the main control process is executed, the
[0027]
Next, it is determined whether or not the remaining capacity (SOC) of the
[0028]
On the other hand, when it is determined in step S140 that the remaining capacity (SOC) of the
[0029]
On the other hand, if it is determined in step S160 that the current Ir flowing through the
[0030]
On the other hand, when the remaining capacity (SOC) of the
[0031]
On the other hand, when it is determined in step S110 that the vehicle is in the traveling state in which the driving of the traveling
[0032]
According to the present embodiment described above, the target regenerative braking force is set when the
[0033]
In addition, since the regenerative energy generated by the traveling
[0034]
Further, since the regenerative energy generated by the traveling
[0035]
Furthermore, the regenerative energy generated by the traveling
[0036]
Since the current Ir flowing through the
[0037]
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment at all, and it goes without saying that the present invention can be implemented in various modes as long as it belongs to the technical scope of the present invention.
[0038]
In the embodiment described above, the current Ir flowing through the
[0039]
Alternatively, the regenerative energy supplied to the
[0040]
In the above-described embodiment, the
[0041]
Furthermore, in the above-described embodiment, one
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating a schematic configuration of a vehicle regenerative energy control device according to an embodiment.
FIG. 2 is a flowchart of main control.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a relationship between a regenerative brake and a mechanical brake.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a state of charge (SOC) of a
FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating a method of detecting a voltage of a resistor.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (9)
車両制動時の目標回生エネルギを設定する目標回生エネルギ設定手段と、
前記発電機で発生する回生エネルギが前記目標回生エネルギとなるように制御する回生エネルギ制御手段と、
前記発電機で発生した回生エネルギを蓄積可能なエネルギ蓄積手段と、
前記発電機で発生した回生エネルギを消費可能なエネルギ消費手段と、
前記発電機で発生した回生エネルギのうち前記エネルギ蓄積手段の所定容量で蓄積しきれない余剰エネルギを前記エネルギ消費手段が消費するように前記エネルギ消費手段と前記発電機とが接続されているときに、前記エネルギ消費手段に異常が発生したか否かを判定する異常判定手段と、
前記エネルギ消費手段に異常が発生したとき前記目標回生エネルギを前記エネルギ蓄積手段で前記所定容量を超えて受け入れ可能な値に更新する目標回生エネルギ更新手段と
を備えた車両の回生エネルギ制御装置。A generator that generates regenerative energy by power from a rotating shaft connected to wheels that are rotated by an external force during vehicle braking,
Target regenerative energy setting means for setting a target regenerative energy during vehicle braking;
Regenerative energy control means for controlling regenerative energy generated by the generator to be the target regenerative energy;
Energy storage means capable of storing regenerative energy generated by the generator;
Energy consuming means capable of consuming regenerative energy generated by the generator;
When the energy consuming means and the generator are connected so that the energy consuming means consumes surplus energy of the regenerative energy generated by the generator that cannot be stored by the predetermined capacity of the energy storing means. Abnormality determination means for determining whether an abnormality has occurred in the energy consuming means;
A regenerative energy control device for a vehicle, comprising: target regenerative energy updating means for updating the target regenerative energy to an acceptable value exceeding the predetermined capacity by the energy storage means when an abnormality occurs in the energy consuming means.
前記発電機で発生した回生エネルギによって充電されるコンデンサを備え、
前記エネルギ蓄積手段及び前記エネルギ消費手段には、前記発電機で発生した回生エネルギが前記コンデンサを介して供給される
車両の回生エネルギ制御装置。The regenerative energy control device for a vehicle according to claim 1,
A capacitor charged by regenerative energy generated by the generator,
A regenerative energy control device for a vehicle, wherein regenerative energy generated by the generator is supplied to the energy storage unit and the energy consuming unit via the capacitor.
前記コンデンサは、前記発電機で発生した交流回生電力を直流電力に変換して前記エネルギ蓄積手段及び前記エネルギ消費手段に供給するインバータの構成部品である
請求項2記載の車両の回生エネルギ制御装置。The generator is an alternator,
3. The regenerative energy control device for a vehicle according to claim 2, wherein the capacitor is a component of an inverter that converts AC regenerative power generated by the generator into DC power and supplies the DC power to the energy storage unit and the energy consumption unit.
前記回転軸を機械的に制動する機械的制動手段と、
前記目標回生エネルギ更新手段が前記目標回生エネルギを前記エネルギ蓄積手段で前記所定容量を超えて受け入れ可能な値に更新したときには前記更新によって減少した制動力を前記機械的制動手段で補うよう制御する制動制御手段と
を備えた車両の回生エネルギ制御装置。A regenerative energy control device for a vehicle according to any one of claims 1 to 3,
Mechanical braking means for mechanically braking the rotating shaft,
When the target regenerative energy updating means updates the target regenerative energy to an acceptable value beyond the predetermined capacity by the energy storage means, braking for controlling the mechanical braking means to compensate for the braking force reduced by the update. A regenerative energy control device for a vehicle, comprising: a control unit.
請求項1〜4のいずれかに記載の車両の回生エネルギ制御装置。The regenerative energy control device for a vehicle according to any one of claims 1 to 4, wherein the energy consuming means is a resistor that converts the regenerative energy into heat and discharges the heat to the outside.
請求項1〜5のいずれかに記載の車両の回生エネルギ制御装置。The regenerative energy control device for a vehicle according to any one of claims 1 to 5, wherein the generator is a motor generator that applies power to the rotating shaft during traveling of the vehicle.
前記エネルギ消費手段の予め定めた少なくとも2点の電圧を検出する電圧検出手段を備え、
前記異常判定手段は、前記発電機で発生した回生エネルギのうち前記エネルギ蓄積手段の所定容量で蓄積しきれない余剰エネルギを前記エネルギ消費手段が消費する量に前記エネルギ消費手段と前記発電機とが接続されているときに、前記エネルギ消費手段の前記2点の電圧値が実質的に等しくなったとき前記エネルギ消費手段に異常が発生したと判定する
車両の回生エネルギ制御装置。A regenerative energy control device for a vehicle according to any one of claims 1 to 6,
Voltage detecting means for detecting at least two predetermined voltages of the energy consuming means,
The abnormality determining means determines whether the energy consuming means and the generator have a sufficient amount of regenerative energy generated by the generator that consumes surplus energy that cannot be stored by the predetermined capacity of the energy storing means. A regenerative energy control device for a vehicle that determines that an abnormality has occurred in the energy consuming means when the voltage values of the two points of the energy consuming means are substantially equal when connected.
前記エネルギ消費手段に流れる電流を検出する電流検出手段を備え、
前記異常判定手段は、前記発電機で発生した回生エネルギのうち前記エネルギ蓄積手段の所定容量で蓄積しきれない余剰エネルギを前記エネルギ消費手段が消費するように前記エネルギ消費手段と前記発電機とが接続されているとき、前記エネルギ消費手段に流れる電流が実質的にゼロになったとき前記エネルギ消費手段に異常が発生したと判定する
車両の回生エネルギ制御装置。A regenerative energy control device for a vehicle according to any one of claims 1 to 6,
Current detecting means for detecting a current flowing through the energy consuming means,
The abnormality determining means is configured to control the energy consuming means and the generator so that the energy consuming means consumes surplus energy of the regenerative energy generated by the generator that cannot be stored by the predetermined capacity of the energy storing means. A regenerative energy control device for a vehicle that determines that an abnormality has occurred in the energy consuming means when the current flowing through the energy consuming means is substantially zero when connected.
前記発電機で発生した回生エネルギのうち前記エネルギ蓄積手段に供給される蓄積用回生エネルギを検出するエネルギ検出手段を備え、
前記異常判定手段は、前記発電機で発生した回生エネルギのうち前記エネルギ蓄積手段の所定容量で蓄積しきれない余剰エネルギを前記エネルギ消費手段が消費するように前記エネルギ消費手段と前記発電機とが接続されているときに、前記目標回生エネルギと前記蓄積用回生エネルギとの間に実質的な差がなくなったとき前記エネルギ消費手段に異常が発生したと判定する
車両の回生エネルギ制御装置。A regenerative energy control device for a vehicle according to any one of claims 1 to 6,
Energy storage means for detecting storage regenerative energy supplied to the energy storage means out of regenerative energy generated by the generator;
The abnormality determining means is configured to control the energy consuming means and the generator so that the energy consuming means consumes surplus energy of the regenerative energy generated by the generator that cannot be stored by the predetermined capacity of the energy storing means. A regenerative energy control device for a vehicle that determines that an abnormality has occurred in the energy consuming means when there is no longer a substantial difference between the target regenerative energy and the regenerative energy for storage when connected.
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