JP2005045883A - Hybrid vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンまたは走行用モータの少なくとも一方の動力により走行可能なハイブリット車両に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、エンジンまたは走行用モータの少なくとも一方の動力により走行が可能なハイブリット車両では、バッテリの過放電状態を検出して、その検出された過放電の状態に応じてバッテリ保護のために充放電量を制御する制御装置を備えたものがある。この制御装置は、車両の推進力を出力するエンジンと、エンジンに連結されると共に、エンジンの出力を補助する補助駆動力を発生するモータと、モータに電力を供給すると共に、補助駆動力が必要ないときにモータを発電機として作動させ、得られた電気エネルギーを充電するバッテリと、バッテリとモータとの間の電流供給を断続するコンタクタと、モータの発電電力及びバッテリによって電力供給される電気負荷と、所定の運転条件によりエンジンを停止させるエンジン停止手段と、エンジンがアイドリング運転状態にある時にバッテリの過放電を検知した場合は電気負荷に対する電力供給を停止し、エンジンが停止状態にある時にバッテリの過放電を検知した場合はコンタクタを切断するバッテリ保護手段とを備えている。
【0003】
これにより、上述のハイブリット車両では、車両の燃費を向上させるために、信号待ちや渋滞中に車両が停止する場合はエンジンを停止すると共に、再び走行を開始する場合は上述のモータの駆動力によりエンジンを再始動し、すみやかに走行を開始するアイドルストップ機能を実現する。また、エンジンを再始動する際に必要なモータの駆動電力を保持するために、エンジンがアイドリング運転状態でバッテリの過放電を検出した場合は、電気負荷に対する電力供給を停止すると共に、エンジンが停止状態でバッテリの過放電を検出した場合は、コンタクタを切断してバッテリの放電を完全に停止し、バッテリの保護を行う(例えば、特許文献1参照。)。
また、バッテリの残容量が所定値以下になった場合、停止したエンジンを再始動し、バッテリを所定量充電するものもある(例えば、特許文献2参照。)。
【0004】
【特許文献1】
特開2001−119808号公報
【特許文献2】
特開平7−250404号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献1に記載の制御装置では、エンジンが停止状態でバッテリの過放電を検出した場合は、バッテリを保護するために、コンタクタを切断してバッテリの放電を完全に停止することができるものの、コンタクタを切断してしまうことはモータへの電力供給を停止することであって、エンジンを再始動する際に手間がかかるという問題があった。
また、コンタクタを切断せずにバッテリを保護するには、特許文献2に記載の技術のように、車両が停止中でもエンジンを再始動する必要があるため、車両の燃費を向上させることができないという問題があった。
【0006】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、蓄電装置の過放電を防止するハイブリット車両を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項1の発明に係るハイブリット車両は、エンジン(例えば実施の形態のエンジン2)または走行用モータ(例えば実施の形態の走行用モータ1)の少なくとも一方の動力により走行すると共に、所定の条件下で前記エンジンの自動停止及び再始動が可能なハイブリット車両であって、前記走行用モータの駆動または回生に伴い電力を充放電する蓄電装置(例えば実施の形態の高電圧バッテリ5)と、前記蓄電装置の電力を、該電力より低電位の電力へ変換する電圧変換器(例えば実施の形態のDC/DCコンバータ9)と、前記蓄電装置の充放電を制御する制御部(例えば実施の形態のECU11)とを備え、前記制御部が、所定の条件下における前記エンジンの停止中に、前記蓄電装置の蓄電量が変換器制御しきい値(例えば実施の形態の規定SOC2)を下回った場合、前記電圧変換器の出力を制限することを特徴とする。
【0008】
以上の構成を備えたハイブリット車両は、走行用モータの駆動または回生に伴い電力を充放電する蓄電装置の蓄電量が変換器制御しきい値を下回った場合、電圧変換器の出力を制限することにより、電圧変換器による蓄電装置の電力消費を減少させ、蓄電装置が過放電することを防止できる。
【0009】
請求項2の発明に係るハイブリット車両は、請求項1に記載のハイブリット車両において、前記制御部が、所定の条件下における前記エンジンの停止中に、更に前記蓄電装置の蓄電量が前記変換器制御しきい値より小さい変換器停止しきい値(例えば実施の形態の規定SOC3)を下回った場合、前記エンジンを再始動することを特徴とする。
【0010】
以上の構成を備えたハイブリット車両は、電圧変換器による蓄電装置の電力消費を減少させることにより、蓄電装置が過放電するのを防止すると共に、蓄電装置の蓄電量が変換器制御しきい値より小さい変換器停止しきい値を下回った場合、エンジンの動力を利用して走行用モータにより発電された電力を電圧変換器、及び蓄電装置へ供給し、蓄電装置が過放電することを防止できる。
【0011】
請求項3の発明に係るハイブリット車両は、請求項2に記載のハイブリット車両において、前記制御部が、前記電圧変換器の動作を停止すると共に、再度前記エンジンを再始動することを特徴とする。
【0012】
以上の構成を備えたハイブリット車両は、蓄電装置が過放電することを防止するために、エンジンの動力を利用して走行用モータにより電力を発電する場合、蓄電装置に残された蓄電量が少なく、最初に走行用モータを駆動してエンジンを再始動できないようであれば、電圧変換器の動作を停止して、電圧変換器による蓄電装置の電力消費を停止させることで、蓄電装置に残された蓄電された電力を全てエンジンを再始動することに利用できる。
【0013】
請求項4の発明に係るハイブリット車両は、エンジン(例えば実施の形態のエンジン2)または走行用モータ(例えば実施の形態の走行用モータ1)の少なくとも一方の動力により走行すると共に、所定の条件下で前記エンジンの自動停止及び再始動が可能なハイブリット車両であって、電動モータ(例えば実施の形態の電動コンプレッサ16)により駆動可能な車両用空調装置(例えば実施の形態の車両用空調装置14)と、前記走行用モータの駆動または回生に伴い電力を充放電すると共に、前記電動モータへ電力を供給する蓄電装置(例えば実施の形態の高電圧バッテリ5)と、前記蓄電装置の電力を、該電力より低電位の電力へ変換する電圧変換器(例えば実施の形態のDC/DCコンバータ9)と、前記蓄電装置の充放電を制御する制御部(例えば実施の形態のECU11)とを備え、前記制御部が、所定の条件下における前記エンジンの停止中に、前記蓄電装置の蓄電量が空調制御しきい値(例えば実施の形態の規定SOC1)を下回った場合、前記車両用空調装置が動作中であればその出力を制限することを特徴とする。
【0014】
以上の構成を備えたハイブリット車両は、走行用モータの駆動または回生に伴い電力を充放電すると共に、車両用空調装置の電動モータへ電力を供給する蓄電装置の蓄電量が空調制御しきい値を下回った場合、車両用空調装置が動作中であればその出力を制限することにより、電動モータによる蓄電装置の電力消費を減少させ、蓄電装置が過放電することを防止できる。
【0015】
請求項5の発明に係るハイブリット車両は、請求項4に記載のハイブリット車両において、前記制御部が、所定の条件下における前記エンジンの停止中に、更に前記蓄電装置の蓄電量が前記空調制御しきい値より小さい変換器制御しきい値(例えば実施の形態の規定SOC2)を下回った場合、前記電圧変換器の出力を制限することを特徴とする。
【0016】
以上の構成を備えたハイブリット車両は、蓄電装置の蓄電量が空調制御しきい値より小さい変換器制御しきい値を下回った場合、電圧変換器の出力を制限することにより、電動モータ及び電圧変換器による蓄電装置の電力消費を減少させ、蓄電装置が過放電することを更に確実に防止できる。
【0017】
請求項6の発明に係るハイブリット車両は、請求項5に記載のハイブリット車両において、前記制御部が、所定の条件下における前記エンジンの停止中に、更に前記蓄電装置の蓄電量が前記変換器制御しきい値より小さい変換器停止しきい値(例えば実施の形態の規定SOC3)を下回った場合、前記エンジンを再始動することを特徴とする。
【0018】
以上の構成を備えたハイブリット車両は、電動モータによる蓄電装置の電力消費を減少させることにより、蓄電装置が過放電するのを防止すると共に、蓄電装置の蓄電量が変換器制御しきい値より小さい変換器停止しきい値を下回った場合、エンジンの動力を利用して走行用モータにより発電された電力を電動モータ、電圧変換器、及び蓄電装置へ供給し、蓄電装置が過放電することを防止できる。
【0019】
請求項7の発明に係るハイブリット車両は、請求項6に記載のハイブリット車両において、前記制御部が、前記電動モータ、前記電圧変換器の順で動作を停止すると共に、再度前記エンジンを再始動することを特徴とする。
【0020】
以上の構成を備えたハイブリット車両は、蓄電装置が過放電することを防止するために、エンジンの動力を利用して走行用モータにより電力を発電する場合、蓄電装置に残された蓄電量が少なく、最初に走行用モータを駆動してエンジンを再始動できないようであれば、車両用空調装置の電動モータ及び電圧変換器の動作を停止して、電動モータ及び電圧変換器による蓄電装置の電力消費を停止させることで、蓄電装置に残された蓄電された電力を全てエンジンを再始動することに利用できる。
【0021】
請求項8の発明に係るハイブリット車両は、請求項3、または請求項7に記載のハイブリット車両において、前記蓄電装置の入出力端子に直列に設けられると共に、前記蓄電装置に対する電力の入出力を断続する開閉手段(例えば実施の形態のメインコンタクタ手段4、及びエアコンコンタクタ手段13)を備え、前記制御部が、所定の条件下における前記エンジンの停止中に、更に前記蓄電装置の蓄電量が前記変換器停止しきい値より小さい開閉手段切断しきい値(例えば実施の形態の規定SOC4)を下回った場合、前記開閉手段を切断することを特徴とする。
【0022】
以上の構成を備えたハイブリット車両は、蓄電装置に接続された負荷装置による蓄電装置の電力消費を削減しても、例えば負荷装置の故障等により、蓄電装置の電力消費が停止されず、更に蓄電装置の蓄電量が変換器停止しきい値より小さい開閉手段切断しきい値を下回った場合、蓄電装置に対する電力の入出力を断続する開閉手段を切断することにより蓄電装置が過放電することを防止できる。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
(全体構成)
図1は、本発明の一実施の形態のハイブリット車両の構成を示すブロック図である。図1において、走行用モータ1は、車両に搭載され、車両を走行駆動するエンジン2を補助するか、または車両を走行駆動するように、その回転子が車両のエンジン2に連結された三相電動機であって、走行用モータ1単独によるモータ駆動走行や、エンジン2による走行駆動時に走行用モータ1で駆動力を補助するアシスト走行を可能にしている。
【0024】
また、走行用モータ1には、主にインバータ回路から構成されたモータ制御部としてのパワードライブユニット(Power Drive Unit:以下、PDUと略す)3が接続されている。PDU3は、電源電圧を安定させる平滑コンデンサ3aを備えており、該平滑コンデンサ3aが、メインコンタクタ手段4を介して車両に搭載された高電圧バッテリ(蓄電装置)5に接続されている。ここで、高電圧バッテリ5としては、例えば144[V]系のバッテリを用いることができる。
【0025】
また、PDU3は、メインコンタクタ手段4を導通させた状態において、高電圧バッテリ5から直流電力を得るとともに、該直流電力を三相の交流電力に変換して走行用モータ1を駆動し、一方、走行用モータ1の回生電力を直流電力に変換して高電圧バッテリ5を充電する。また、高電圧バッテリ5には、電流センサ6及び電圧センサ7が接続され、電流センサ6で検出される高電圧バッテリ5の入出力電流Abatt、及び電圧センサ7で検出される高電圧バッテリ5の入出力電圧Vbattから、高電圧バッテリ5のI−V(電流−電圧)特性や電流積算値に基づいて高電圧バッテリ5の残容量SOCを推定することができる。
【0026】
一方、メインコンタクタ手段4は、回路を自動的に開閉できるような機構を備えることにより端子間を断続可能な継電器、接触器、開閉器等の開閉手段であるメインコンタクタ4aと、該メインコンタクタ4aに並列に設けられた同様な開閉手段であるプリチャージコンタクタ4b、及びプリチャージ抵抗器4cとを備えて構成されている。これにより、メインコンタクタ手段4を介してPDU3と高電圧バッテリ5とを接続する際には、まず、プリチャージコンタクタ4bを作動(導通)させてPDU3の平滑コンデンサ3aにプリチャージを行った後、メインコンタクタ4aを作動(導通)させることで、平滑コンデンサ3aに対する突入電流によるコンタクタの破損を防止することができる。また、平滑コンデンサ3aには、電圧センサ8が接続されており、電圧センサ8で検出される電圧値に応じてメインコンタクタ4aの作動タイミングを調整することができる。
【0027】
また、高電圧バッテリ5には、メインコンタクタ手段4を介してDC/DCコンバータ9が接続されており、DC/DCコンバータ9は、高電圧バッテリ5から得た高電圧直流電力を低電圧直流電力に降圧して低電圧バッテリ10を充電する。また、この低電圧バッテリ10からは、本実施の形態のハイブリット車両における制御部である後述する電子制御ユニット(Electronic Control Unit :以下、ECUと略す)11や低電圧駆動の補機類12等の低電圧系回路(例えば12[V]系回路)へ低電圧(例えば14.5[V])の直流電力が供給される。
【0028】
更に、高電圧バッテリ5には、エアコンコンタクタ手段13を介して、車両に搭載された車両用空調装置14を動作させるハイブリッドエアコンユニット(以下、HBACUと略す)15が接続されている。ここで、エアコンコンタクタ手段13は、メインコンタクタ手段4と同様に、開閉手段であるメインコンタクタ13a、開閉手段であるプリチャージコンタクタ13b、プリチャージ抵抗器13cとを備えて構成されている。また、HBACU15は、インバータ回路を有するドライバ15aと、該ドライバ15aを制御するコントローラ15bと、エアコンコンタクタ手段13に接続される平滑コンデンサ15cとを備えて構成されている。
【0029】
これにより、メインコンタクタ手段4の場合と同様に、エアコンコンタクタ手段13を介してHBACU15と高電圧バッテリ5とを接続する際には、まず、プリチャージコンタクタ13bを作動(導通)させてHBACU15の平滑コンデンサ15cにプリチャージを行った後、メインコンタクタ13aを作動(導通)させることで、平滑コンデンサ15cに対する突入電流によるコンタクタの破損を防止することができる。
【0030】
また、HBACU15のドライバ15aは、車両用空調装置14に備えられると共に、三相電動機(電動モータ)を動力源として動作可能な圧縮装置である電動コンプレッサ16に接続されており、HBACU15は、エアコンコンタクタ手段13を導通させた状態において、高電圧バッテリ5から供給される直流電力をドライバ15aによって三相の交流電力に変換し、電動コンプレッサ16を駆動する。
【0031】
また、平滑コンデンサ15cには、電圧センサ17が接続されており、電圧センサ17で検出される電圧値に応じてメインコンタクタ13aの作動タイミングを調整することができる。また、高電圧バッテリ5とエアコンコンタクタ手段13との間にはヒューズ18が接続され、高電圧バッテリ5とエアコンコンタクタ手段13との間の電流路を過電流時に遮断できるようにしている。
【0032】
更に、本実施の形態のハイブリット車両は、エンジン2を動力源として動作可能な圧縮装置であるエンジン駆動コンプレッサ19を備えている。具体的には、エンジン2の出力軸に連結されたプーリ20a及びエンジン駆動コンプレッサ19の回転軸に連結されたプーリ20bを介して、駆動ベルト21によりエンジン2からエンジン駆動コンプレッサ19へ動力が伝達される。従って、車両用空調装置14は、圧縮装置として、電動コンプレッサ16及びエンジン駆動コンプレッサ19の両方、またはいずれか一方が駆動されることにより車両内の温度を調節する。
【0033】
また、ECU11には、電流センサ6、電圧センサ7、電圧センサ8、及び電圧センサ17の各出力信号が入力される。また、ECU11には、車両のイグニッションスイッチのON/OFF信号IG_SW、車両用空調装置14の操作スイッチのON/OFF信号AC_SW、及び走行用モータ1の回転数に応じた電気信号が入力される。一方、ECU11は、メインコンタクタ手段4、PDU3、DC/DCコンバータ9、及びHBACU15に含まれるコントローラ15bへ、それぞれ制御信号を出力する。
【0034】
同様に、ECU11は、HBACU15のコントローラ15bを介してエアコンコンタクタ手段13へ制御信号を出力する。
なお、走行用モータ1をエンジン2の出力軸に直結する場合、モータ回転数は、エンジン2の回転数に一致するので、モータ回転数に代えてエンジン2の回転数を代用することができる。
【0035】
(バッテリ過放電保護動作)
次に、図面を参照して上述のECU11によるバッテリ過放電保護動作ついて説明する。図2は、本実施の形態のハイブリット車両のECU11によるバッテリ過放電保護動作を示すフローチャートである。
図2において、まずECU11は、現在の制御がアイドルストップ中か否かを判定する(ステップS1)。
ステップS1において、現在の制御がアイドルストップ中でない場合(ステップS1のNO)、ECU11は、そのままバッテリ過放電保護動作を終了する。
一方、ステップS1において、現在の制御がアイドルストップ中である場合(ステップS1のYES)、ECU11は、高電圧バッテリ5の残容量SOCが、規定SOC1より小さいか否かを判定する(ステップS2)。
【0036】
ステップS2において、高電圧バッテリ5の残容量SOCが、規定SOC1以上である場合(ステップS2のNO)、ECU11は、高電圧バッテリ5の過放電保護制御を行わず、通常の充放電制御を実行して(ステップS3)バッテリ過放電保護動作を終了する。
一方、ステップS2において、高電圧バッテリ5の残容量SOCが、規定SOC1より小さい場合(ステップS2のYES)、ECU11は、車両用空調装置14に含まれる電動コンプレッサ16の出力制限を実行し、電動コンプレッサ16で消費される電力を減少させる(ステップS4)。
【0037】
そして、次に、高電圧バッテリ5の残容量SOCが、規定SOC2(但し、規定SOC2<規定SOC1)より小さいか否かを判定する(ステップS5)。
ステップS5において、高電圧バッテリ5の残容量SOCが、規定SOC2以上である場合(ステップS5のNO)、ECU11は、電動コンプレッサ16の出力制限を実行したまま、バッテリ過放電保護動作を終了する。
一方、ステップS5において、高電圧バッテリ5の残容量SOCが、規定SOC2より小さい場合(ステップS5のYES)、ECU11は、例えば出力電圧を14.5[V]から12.3[V]まで低下させるDC/DCコンバータ9の出力制限を実行し、DC/DCコンバータ9及びDC/DCコンバータ9の出力に接続された補機類12等で消費される電力を減少させる(ステップS6)。
【0038】
そして、次に、高電圧バッテリ5の残容量SOCが、規定SOC3(但し、規定SOC3<規定SOC2<規定SOC1)より小さいか否かを判定する(ステップS7)。
ステップS7において、高電圧バッテリ5の残容量SOCが、規定SOC3以上である場合(ステップS7のNO)、ECU11は、電動コンプレッサ16の出力制限、及びDC/DCコンバータ9の出力制限を実行したまま、バッテリ過放電保護動作を終了する。
【0039】
一方、ステップS7において、高電圧バッテリ5の残容量SOCが、規定SOC3より小さい場合(ステップS7のYES)、エンジン2を再始動すると共に、もしエンジン2を再始動することができなければ、電動コンプレッサ16、DC/DCコンバータ9の順で動作を停止し、電動コンプレッサ16、DC/DCコンバータ9、及びDC/DCコンバータ9の出力に接続された補機類12等への電力供給を停止してから再度エンジン2を再始動する(ステップS8)。
【0040】
そして、次に、高電圧バッテリ5の残容量SOCが、規定SOC4(但し、規定SOC4<規定SOC3<規定SOC2<規定SOC1)より小さいか否かを判定する(ステップS9)。
ステップS9において、高電圧バッテリ5の残容量SOCが、規定SOC4以上である場合(ステップS9のNO)、ECU11は、電動コンプレッサ16及びDC/DCコンバータ9を停止したまま、バッテリ過放電保護動作を終了する。
一方、ステップS9において、エンジン2が始動できずに、高電圧バッテリ5の残容量SOCが、規定SOC4より小さくなる場合(ステップS9のYES)、ECU11は、高電圧バッテリ5の放電を防止するために、メインコンタクタ手段4及びエアコンコンタクタ手段13を切断して、高電圧バッテリ5の放電を完全に停止する(ステップS10)。
【0041】
なお、上述のバッテリ過放電保護動作では、高電圧バッテリ5の残容量SOCが規定SOC1より小さくなると、最初にまず電動コンプレッサ16の出力制限を実行して消費電力を減少させ、高電圧バッテリ5の残容量SOCが規定SOC2より小さくなってから、次にDC/DCコンバータ9の出力制限を実行して消費電力を減少させたが、バッテリの過放電を防止するために出力制限を実行し、その消費電力を減少させる機器は、電動コンプレッサ16とDC/DCコンバータ9のいずれか一方でも良い。
【0042】
具体的には、高電圧バッテリ5の残容量SOCが規定SOC1より小さくなると、電動コンプレッサ16とDC/DCコンバータ9のいずれか一方の出力制限を実行して消費電力を減少させ、高電圧バッテリ5の残容量SOCが規定SOC3より小さくなったら、エンジン2を再始動する。もしこの時、エンジン2を再始動することができなければ、電動コンプレッサ16とDC/DCコンバータ9のうち動作中の機器の動作を全て停止し、これらの機器への電力供給を停止してから再度エンジン2を再始動するようにすれば良い。また、この時エンジン始動ができずに、高電圧バッテリ5の残容量SOCが、規定SOC4より小さくなる場合は、高電圧バッテリ5の放電を防止するために、メインコンタクタ手段4及びエアコンコンタクタ手段13を切断して、高電圧バッテリ5の放電を完全に停止すれば良い。
【0043】
また、走行用モータ1を駆動するための電力を蓄電する装置は、高電圧バッテリ5に限らず、直流電力を蓄電可能な、キャパシタ等を含む蓄電装置(エネルギーストレージデバイス)であれば何を用いても良い。同様に、低電圧駆動の補機類12等に低電圧の直流電力を供給する装置は、低電圧バッテリ10に限らず、直流電力を蓄電可能な、キャパシタ等を含む蓄電装置(エネルギーストレージデバイス)であれば何を用いても良い。
【0044】
以上説明したように、本実施の形態のハイブリット車両によれば、現在の制御がアイドルストップ中である場合、ECU11は、高電圧バッテリ5の残容量SOCが規定SOC1より小さくなると、電動コンプレッサ16の出力制限を実行し、電動コンプレッサ16で消費される電力を減少させる。また、高電圧バッテリ5の残容量SOCが規定SOC2より小さくなると、ECU11は、出力電圧を低下させるDC/DCコンバータ9の出力制限を実行し、DC/DCコンバータ9及びDC/DCコンバータ9の出力に接続された補機類12等で消費される電力を減少させる。
【0045】
更に、高電圧バッテリ5の残容量SOCが規定SOC3より小さくなると、ECU11は、エンジン2を再始動すると共に、もしエンジン2が再始動できない場合、電動コンプレッサ16、DC/DCコンバータ9の動作を停止し、電動コンプレッサ16、DC/DCコンバータ9及びDC/DCコンバータ9の出力に接続された補機類12等による高電圧バッテリ5の電力消費を停止してから再度エンジン2を再始動する。また、この時エンジン始動ができず、高電圧バッテリ5の残容量SOCが規定SOC4より小さくなると、高電圧バッテリ5の放電を防止するために、ECU11は、メインコンタクタ手段4及びエアコンコンタクタ手段13を切断して、高電圧バッテリ5の放電を完全に停止する。
【0046】
従って、エンジン2を再始動する前に、電動コンプレッサ16の出力制限や、DC/DCコンバータ9の出力制限により、電動コンプレッサ16、DC/DCコンバータ9と補機類12による高電圧バッテリ5の電力消費を減少させ、エンジン2の再始動までの時間を延長させることにより、車両停止中のエンジン始動を減らすことができ、車両の燃費を向上させることができるという効果が得られる。
【0047】
また、高電圧バッテリ5の残容量SOCが規定SOC3より小さくなって、エンジン2を再始動するべきであるのに、エンジン2を再始動できない場合、電動コンプレッサ16とDC/DCコンバータ9の動作を完全に停止することにより、高電圧バッテリ5に残された電力により確実にエンジン2を再始動させることができ、信頼性を向上できるという効果が得られる。更に、エンジン2を再始動できないような場合には、高電圧バッテリ5の残容量SOCが規定SOC4より小さくなると、ECU11は、メインコンタクタ手段4及びエアコンコンタクタ手段13を切断して、高電圧バッテリ5の放電を完全に停止することにより、過放電による高電圧バッテリ5の劣化を防止することができるという効果が得られる。
【0048】
具体的に、本実施の形態のバッテリ過放電保護動作による高電圧バッテリ5の状態変化を図面を参照して説明する。図3は、本実施の形態のバッテリ過放電保護動作による高電圧バッテリ5の状態変化を横軸を時刻、縦軸を高電圧バッテリ5の状態として示した図である。
図3に示すように、時刻t1において、アイドルストップ機能が動作してエンジン2が停止すると、徐々に高電圧バッテリ5の残容量SOCが低下し始め、時刻t2において、規定SOC1より低下する。そこで、ECU11は、まず電動コンプレッサ16の出力制限を実行し、電動コンプレッサ16で消費される電力を減少させる。
【0049】
また、更に高電圧バッテリ5の残容量SOCが低下し、時刻t3において、規定SOC2より低下すると、ECU11は、次にDC/DCコンバータ9の出力制限を実行し、DC/DCコンバータ9及びDC/DCコンバータ9の出力に接続された補機類12等で消費される電力を減少させる。従って、更に高電圧バッテリ5の残容量SOCが低下して規定SOC3より低下する時刻t4まで、エンジン2を再始動せず、アイドルストップを継続することができるようになり、車両停止中のエンジン始動を減らすことができ、車両の燃費を向上させることができるという効果が得られる。
【0050】
また、更に高電圧バッテリ5の残容量SOCが低下し、時刻t4において、規定SOC3より低下すると、ECU11は、次にエンジン2を再始動する。また、もしここでエンジン2を再始動することができなければ、電動コンプレッサ16、DC/DCコンバータ9の順で動作を停止し、再度エンジン2を再始動する。従って、高電圧バッテリ5に残された電力により確実にエンジン2を再始動させることができ、信頼性を向上できるという効果が得られる。
【0051】
更に、エンジン2が始動できずに、時刻t5において、高電圧バッテリ5の残容量SOCが図示した点線のように規定SOC4より低下すると、ECU11は、高電圧バッテリ5の放電を防止するために、メインコンタクタ手段4及びエアコンコンタクタ手段13を切断して、高電圧バッテリ5の放電を完全に停止することにより、過放電による高電圧バッテリ5の劣化を防止することができるという効果が得られる。
【0052】
【発明の効果】
以上の如く、本発明のハイブリット車両によれば、走行用モータの駆動または回生に伴い電力を充放電すると共に、車両用空調装置の電動モータへ電力を供給する蓄電装置の蓄電量が空調制御しきい値を下回った場合、電動モータによる蓄電装置の電力消費を減少させる。更に蓄電装置の蓄電量が空調制御しきい値より小さい変換器制御しきい値を下回った場合、電動モータ及び電圧変換器による蓄電装置の電力消費を減少させる。更に蓄電装置の蓄電量が変換器制御しきい値より小さい変換器停止しきい値を下回った場合、エンジンを再始動し、エンジンの動力を利用して走行用モータにより発電された電力を電動モータ、電圧変換器、及び蓄電装置へ供給する。
【0053】
また、蓄電装置に残された蓄電量が少なく、最初に走行用モータを駆動してエンジンを再始動できないようであれば、車両用空調装置の電動モータ及び電圧変換器の動作を停止して、蓄電装置に残された蓄電された電力を全てエンジンの再始動に利用する。また、電動モータ及び電圧変換器による蓄電装置の電力消費を削減しても、例えば電圧変換器の故障等により、蓄電装置の電力消費が停止されず、更に蓄電装置の蓄電量が変換器停止しきい値より小さい開閉手段切断しきい値を下回った場合、蓄電装置と走行用モータ及び電圧変換器の並列回路との間の電力供給を断続する開閉手段を切断することにより、蓄電装置が過放電することを防止する。
【0054】
従って、エンジンを再始動する前に、電動モータの出力制限や電圧変換器の出力制限により、蓄電装置の電力消費を減少させ、エンジンの再始動までの時間を延長させることにより、車両停止中のエンジン始動を減らすことができ、車両の燃費を向上させることができるという効果が得られる。また、蓄電装置の蓄電量が少なくなり、エンジンを再始動するべきであるのにエンジンを再始動できない場合、電動モータや電圧変換器の動作を完全に停止することにより、蓄電装置に残された電力により確実にエンジンを再始動させることができ、信頼性を向上できるという効果が得られる。更に、エンジンを再始動できないような場合、蓄電装置の蓄電量が少なくなると、蓄電装置の放電を完全に停止することにより、過放電による高電圧バッテリ5の劣化を防止することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態のハイブリット車両の構成を示すブロック図である。
【図2】同実施の形態のハイブリット車両の制御部によるバッテリ過放電保護動作を示すフローチャートである。
【図3】同実施の形態のハイブリット車両の制御部におけるバッテリ過放電保護動作による高電圧バッテリの状態変化を示す図である。
【符号の説明】
1 走行用モータ
2 エンジン
4 メインコンタクタ手段4(開閉手段)
5 高電圧バッテリ(蓄電装置)
9 DC/DCコンバータ(電圧変換器)
11 ECU(制御部)
13 エアコンコンタクタ手段(開閉手段)
14 車両用空調装置
16 電動コンプレッサ(電動モータ)[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a hybrid vehicle capable of traveling with the power of at least one of an engine and a traveling motor.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in a hybrid vehicle that can be driven by the power of at least one of an engine and a driving motor, an overdischarge state of the battery is detected, and a charge / discharge amount is provided for battery protection according to the detected overdischarge state. Some of them have a control device for controlling the above. This control device is connected to the engine that outputs the propulsive force of the vehicle, a motor that generates auxiliary driving force that assists the output of the engine, supplies power to the motor, and requires auxiliary driving force. A battery that operates the motor as a generator when not in use and charges the obtained electrical energy, a contactor that interrupts the current supply between the battery and the motor, and the electric power that is generated by the motor and the electric load that is supplied by the battery And an engine stop means for stopping the engine in accordance with a predetermined operating condition, and when overdischarge of the battery is detected when the engine is in an idling operation state, the power supply to the electric load is stopped, and the battery when the engine is in the stop state. And battery protection means for disconnecting the contactor when an overdischarge is detected.
[0003]
Thus, in the above-described hybrid vehicle, in order to improve the fuel efficiency of the vehicle, the engine is stopped when the vehicle stops while waiting for a signal or during a traffic jam, and the driving force of the motor is used when the vehicle starts again. It realizes an idle stop function that restarts the engine and immediately starts running. In addition, in order to maintain the motor drive power required when restarting the engine, when the engine detects an overdischarge of the battery in the idling operation state, the power supply to the electric load is stopped and the engine is stopped. When overdischarge of the battery is detected in the state, the contactor is disconnected to completely stop the discharge of the battery, and the battery is protected (for example, refer to Patent Document 1).
Moreover, when the remaining capacity of a battery becomes below a predetermined value, there are some which restart a stopped engine and charge a battery by a predetermined amount (see, for example, Patent Document 2).
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-119808 [Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 7-250404
[Problems to be solved by the invention]
However, in the control device described in Patent Document 1, when the battery is overdischarged while the engine is stopped, in order to protect the battery, the contactor can be disconnected to completely stop the battery discharge. However, disconnecting the contactor means stopping the power supply to the motor, and there is a problem that it takes time to restart the engine.
Further, in order to protect the battery without cutting the contactor, it is necessary to restart the engine even when the vehicle is stopped, as in the technique described in Patent Document 2, so that the fuel consumption of the vehicle cannot be improved. There was a problem.
[0006]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a hybrid vehicle that prevents overdischarge of a power storage device.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, a hybrid vehicle according to the invention of claim 1 is driven by at least one power of an engine (for example, the engine 2 of the embodiment) or a traveling motor (for example, the traveling motor 1 of the embodiment). A hybrid vehicle that travels and is capable of automatically stopping and restarting the engine under predetermined conditions, and that stores and recharges electric power when the traveling motor is driven or regenerated (for example, the A voltage battery 5), a voltage converter (for example, the DC / DC converter 9 of the embodiment) that converts electric power of the power storage device into electric power having a lower potential than the power, and control for controlling charge / discharge of the power storage device (E.g., the
[0008]
The hybrid vehicle having the above configuration limits the output of the voltage converter when the amount of power stored in the power storage device that charges and discharges electric power as the driving motor is driven or regenerated is below the converter control threshold. Thus, it is possible to reduce the power consumption of the power storage device by the voltage converter and prevent the power storage device from being overdischarged.
[0009]
The hybrid vehicle according to a second aspect of the present invention is the hybrid vehicle according to the first aspect, wherein the controller controls the converter to control the amount of power stored in the power storage device while the engine is stopped under a predetermined condition. The engine is restarted when the converter stop threshold value (for example, the prescribed SOC3 in the embodiment) is smaller than the threshold value.
[0010]
The hybrid vehicle having the above configuration reduces the power consumption of the power storage device by the voltage converter, thereby preventing the power storage device from being overdischarged, and the power storage amount of the power storage device is less than the converter control threshold value. When the value falls below the small converter stop threshold, the power generated by the traveling motor is supplied to the voltage converter and the power storage device using the power of the engine, and the power storage device can be prevented from being overdischarged.
[0011]
A hybrid vehicle according to a third aspect of the invention is characterized in that, in the hybrid vehicle according to the second aspect, the control unit stops the operation of the voltage converter and restarts the engine again.
[0012]
In the hybrid vehicle having the above configuration, in order to prevent the power storage device from being overdischarged, when power is generated by the traveling motor using the power of the engine, the amount of power stored in the power storage device is small. If the engine cannot be restarted by driving the motor for the first time, the operation of the voltage converter is stopped, and the power consumption of the power storage device by the voltage converter is stopped, so that it remains in the power storage device. All the stored power can be used to restart the engine.
[0013]
A hybrid vehicle according to a fourth aspect of the invention travels with the power of at least one of an engine (for example, the engine 2 of the embodiment) or a traveling motor (for example, the traveling motor 1 of the embodiment), and under predetermined conditions. In the hybrid vehicle capable of automatically stopping and restarting the engine, the vehicle air conditioner (for example, the
[0014]
The hybrid vehicle having the above-described configuration charges and discharges electric power as the driving motor is driven or regenerated, and the amount of power stored in the power storage device that supplies power to the electric motor of the vehicle air-conditioning device has an air conditioning control threshold value. If the vehicle air conditioner is lower than that, the output of the vehicle air conditioner is limited to reduce the power consumption of the power storage device by the electric motor, thereby preventing the power storage device from being overdischarged.
[0015]
A hybrid vehicle according to a fifth aspect of the present invention is the hybrid vehicle according to the fourth aspect, wherein the control unit further controls the air-conditioning of the power storage amount of the power storage device while the engine is stopped under a predetermined condition. The output of the voltage converter is limited when the converter control threshold value is smaller than a threshold value (for example, the prescribed SOC2 of the embodiment).
[0016]
In the hybrid vehicle having the above configuration, the electric motor and the voltage conversion are controlled by limiting the output of the voltage converter when the amount of power stored in the power storage device falls below the converter control threshold smaller than the air conditioning control threshold. The power consumption of the power storage device by the battery can be reduced, and the power storage device can be more reliably prevented from being overdischarged.
[0017]
A hybrid vehicle according to a sixth aspect of the present invention is the hybrid vehicle according to the fifth aspect, wherein the controller controls the converter to control the amount of power stored in the power storage device while the engine is stopped under a predetermined condition. The engine is restarted when the converter stop threshold value (for example, the prescribed SOC3 in the embodiment) is smaller than the threshold value.
[0018]
The hybrid vehicle having the above configuration reduces the power consumption of the power storage device by the electric motor, thereby preventing the power storage device from being overdischarged, and the power storage amount of the power storage device is smaller than the converter control threshold value. When the converter stop threshold value is exceeded, the power generated by the traveling motor is supplied to the electric motor, voltage converter, and power storage device using the power of the engine, preventing the power storage device from being overdischarged. it can.
[0019]
The hybrid vehicle according to a seventh aspect of the present invention is the hybrid vehicle according to the sixth aspect, wherein the control unit stops the operation in the order of the electric motor and the voltage converter and restarts the engine again. It is characterized by that.
[0020]
In the hybrid vehicle having the above configuration, in order to prevent the power storage device from being overdischarged, when power is generated by the traveling motor using the power of the engine, the amount of power stored in the power storage device is small. If the engine cannot be restarted by driving the motor for the first time, the operation of the electric motor and voltage converter of the vehicle air conditioner is stopped, and the power consumption of the power storage device by the electric motor and voltage converter is stopped. By stopping the operation, all of the stored electric power remaining in the power storage device can be used to restart the engine.
[0021]
The hybrid vehicle according to an eighth aspect of the invention is the hybrid vehicle according to the third or seventh aspect, wherein the hybrid vehicle is provided in series with an input / output terminal of the power storage device, and power input / output to / from the power storage device is intermittently provided. Opening and closing means (for example, main contactor means 4 and air conditioner contactor means 13 of the embodiment), and the control unit further converts the amount of electricity stored in the power storage device while the engine is stopped under a predetermined condition. When the opening / closing means disconnection threshold value (for example, the
[0022]
In the hybrid vehicle having the above configuration, even if the power consumption of the power storage device by the load device connected to the power storage device is reduced, the power consumption of the power storage device is not stopped due to, for example, a failure of the load device. Prevents the power storage device from being overdischarged by disconnecting the switching means that intermittently inputs and outputs power to the power storage device when the amount of power stored in the device falls below the switching means disconnection threshold value that is smaller than the converter stop threshold. it can.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(overall structure)
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a hybrid vehicle according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, a traveling motor 1 is mounted on a vehicle and is a three-phase motor whose rotor is connected to the engine 2 of the vehicle so as to assist the engine 2 that drives the vehicle or to drive the vehicle. The electric motor enables motor-driven traveling by the traveling motor 1 alone and assist traveling in which the traveling motor 1 assists the driving force when traveling by the engine 2.
[0024]
Further, a power drive unit (Power Drive Unit: hereinafter abbreviated as PDU) 3 as a motor control unit mainly composed of an inverter circuit is connected to the traveling motor 1. The PDU 3 includes a smoothing capacitor 3 a that stabilizes the power supply voltage, and the smoothing capacitor 3 a is connected to a high voltage battery (power storage device) 5 mounted on the vehicle via the main contactor means 4. Here, as the
[0025]
The PDU 3 obtains DC power from the high-
[0026]
On the other hand, the main contactor means 4 includes a
[0027]
A DC / DC converter 9 is connected to the
[0028]
Furthermore, a hybrid air conditioner unit (hereinafter abbreviated as HBACU) 15 for operating a
[0029]
Thus, as in the case of the main contactor means 4, when the
[0030]
The driver 15a of the
[0031]
Moreover, the
[0032]
Furthermore, the hybrid vehicle of the present embodiment includes an engine-driven
[0033]
Further, the output signals of the
[0034]
Similarly, the
When the traveling motor 1 is directly connected to the output shaft of the engine 2, the motor rotation speed matches the rotation speed of the engine 2, so that the rotation speed of the engine 2 can be substituted for the motor rotation speed.
[0035]
(Battery overdischarge protection operation)
Next, the battery overdischarge protection operation by the
In FIG. 2, first, the
In step S1, when the current control is not during idle stop (NO in step S1), the
On the other hand, when the current control is in idling stop in step S1 (YES in step S1), the
[0036]
In step S2, when the remaining capacity SOC of the
On the other hand, when the remaining capacity SOC of the high-
[0037]
Next, it is determined whether or not the remaining capacity SOC of the
In step S5, when the remaining capacity SOC of the high-
On the other hand, when the remaining capacity SOC of the
[0038]
Next, it is determined whether or not the remaining capacity SOC of the
In step S7, when the remaining capacity SOC of the high-
[0039]
On the other hand, if the remaining capacity SOC of the
[0040]
Next, it is determined whether or not the remaining capacity SOC of the high-
In step S9, when the remaining capacity SOC of the
On the other hand, when the engine 2 cannot be started in step S9 and the remaining capacity SOC of the
[0041]
In the above-described battery overdischarge protection operation, when the remaining capacity SOC of the
[0042]
Specifically, when the remaining capacity SOC of the
[0043]
Further, the device for storing electric power for driving the traveling motor 1 is not limited to the
[0044]
As described above, according to the hybrid vehicle of the present embodiment, when the current control is in the idling stop, the
[0045]
Further, when the remaining capacity SOC of the
[0046]
Therefore, before restarting the engine 2, the electric power of the
[0047]
If the remaining capacity SOC of the
[0048]
Specifically, the state change of the
As shown in FIG. 3, when the idle stop function operates and the engine 2 stops at time t1, the remaining capacity SOC of the high-
[0049]
Further, when the remaining capacity SOC of the high-
[0050]
Further, when the remaining capacity SOC of the high-
[0051]
Furthermore, when the engine 2 cannot be started and the remaining capacity SOC of the
[0052]
【The invention's effect】
As described above, according to the hybrid vehicle of the present invention, power is charged / discharged as the driving motor is driven or regenerated, and the amount of power stored in the power storage device that supplies power to the electric motor of the vehicle air conditioner is controlled by air conditioning. When it falls below the threshold, the power consumption of the power storage device by the electric motor is reduced. Further, when the power storage amount of the power storage device falls below the converter control threshold value that is smaller than the air conditioning control threshold value, the power consumption of the power storage device by the electric motor and the voltage converter is reduced. Further, when the amount of power stored in the power storage device falls below the converter stop threshold value which is smaller than the converter control threshold value, the engine is restarted, and the electric power generated by the traveling motor using the power of the engine is supplied to the electric motor. , Supplied to the voltage converter and the power storage device.
[0053]
In addition, if the amount of power stored in the power storage device is small and the engine cannot be restarted by driving the travel motor first, stop the operation of the electric motor and voltage converter of the vehicle air conditioner, All of the stored electric power remaining in the power storage device is used to restart the engine. Even if the power consumption of the power storage device by the electric motor and the voltage converter is reduced, the power consumption of the power storage device is not stopped due to, for example, a failure of the voltage converter, and the power storage amount of the power storage device is further stopped. When the switching device disconnection threshold value is smaller than the threshold value, the storage device is overdischarged by disconnecting the switching device that interrupts the power supply between the power storage device and the parallel circuit of the running motor and voltage converter. To prevent.
[0054]
Therefore, before restarting the engine, the power consumption of the power storage device is reduced by the output limit of the electric motor and the output limit of the voltage converter, and the time until the engine is restarted is increased. It is possible to reduce the engine start and to improve the fuel efficiency of the vehicle. In addition, when the amount of power stored in the power storage device decreases and the engine should not be restarted even though the engine should be restarted, the operation of the electric motor or voltage converter is completely stopped to remain in the power storage device The engine can be restarted reliably by electric power, and the effect that the reliability can be improved is obtained. Furthermore, when the engine cannot be restarted, when the amount of power stored in the power storage device decreases, the discharge of the power storage device is completely stopped, thereby preventing the deterioration of the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a hybrid vehicle according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing a battery overdischarge protection operation by the control unit of the hybrid vehicle of the embodiment;
FIG. 3 is a diagram showing a state change of a high voltage battery by a battery overdischarge protection operation in the control unit of the hybrid vehicle of the embodiment.
[Explanation of symbols]
1 traveling motor 2
5 High voltage battery (power storage device)
9 DC / DC converter (voltage converter)
11 ECU (control unit)
13 Air-conditioning contactor means (open / close means)
14
Claims (8)
前記走行用モータの駆動または回生に伴い電力を充放電する蓄電装置と、
前記蓄電装置の電力を、該電力より低電位の電力へ変換する電圧変換器と、
前記蓄電装置の充放電を制御する制御部と
を備え、
前記制御部が、所定の条件下における前記エンジンの停止中に、前記蓄電装置の蓄電量が変換器制御しきい値を下回った場合、前記電圧変換器の出力を制限する
ことを特徴とするハイブリット車両。A hybrid vehicle that travels with the power of at least one of an engine or a traveling motor and that can automatically stop and restart the engine under predetermined conditions,
A power storage device that charges and discharges electric power when the driving motor is driven or regenerated, and
A voltage converter that converts electric power of the power storage device into electric power having a lower potential than the electric power;
A controller that controls charging and discharging of the power storage device,
The hybrid is characterized in that the control unit limits the output of the voltage converter when a storage amount of the power storage device falls below a converter control threshold while the engine is stopped under a predetermined condition. vehicle.
ことを特徴とする請求項1に記載のハイブリット車両。The controller restarts the engine when the amount of power stored in the power storage device falls below a converter stop threshold smaller than the converter control threshold while the engine is stopped under a predetermined condition. The hybrid vehicle according to claim 1.
ことを特徴とする請求項2に記載のハイブリット車両。The hybrid vehicle according to claim 2, wherein the control unit stops the operation of the voltage converter and restarts the engine again.
電動モータにより駆動可能な車両用空調装置と、
前記走行用モータの駆動または回生に伴い電力を充放電すると共に、前記電動モータへ電力を供給する蓄電装置と、
前記蓄電装置の電力を、該電力より低電位の電力へ変換する電圧変換器と、
前記蓄電装置の充放電を制御する制御部と
を備え、
前記制御部が、所定の条件下における前記エンジンの停止中に、前記蓄電装置の蓄電量が空調制御しきい値を下回った場合、前記車両用空調装置が動作中であればその出力を制限する
ことを特徴とするハイブリット車両。A hybrid vehicle that travels with the power of at least one of an engine or a traveling motor and that can automatically stop and restart the engine under predetermined conditions,
A vehicle air conditioner that can be driven by an electric motor;
A power storage device that charges and discharges electric power with driving or regeneration of the traveling motor and supplies electric power to the electric motor;
A voltage converter that converts electric power of the power storage device into electric power having a lower potential than the electric power;
A controller that controls charging and discharging of the power storage device,
When the amount of power stored in the power storage device falls below an air conditioning control threshold value while the engine is stopped under a predetermined condition, the control unit limits the output of the vehicle air conditioning device if it is operating. A hybrid vehicle characterized by that.
ことを特徴とする請求項4に記載のハイブリット車両。When the control unit further stops the engine under a predetermined condition, and the amount of power stored in the power storage device falls below a converter control threshold value smaller than the air conditioning control threshold value, the output of the voltage converter The hybrid vehicle according to claim 4, wherein the hybrid vehicle is limited.
ことを特徴とする請求項5に記載のハイブリット車両。The controller restarts the engine when the amount of power stored in the power storage device falls below a converter stop threshold smaller than the converter control threshold while the engine is stopped under a predetermined condition. The hybrid vehicle according to claim 5.
ことを特徴とする請求項6に記載のハイブリット車両。The hybrid vehicle according to claim 6, wherein the control unit stops operation in the order of the electric motor and the voltage converter and restarts the engine again.
前記制御部が、所定の条件下における前記エンジンの停止中に、更に前記蓄電装置の蓄電量が前記変換器停止しきい値より小さい開閉手段切断しきい値を下回った場合、前記開閉手段を切断する
ことを特徴とする請求項3、または請求項7に記載のハイブリット車両。In addition to being provided in series with the input / output terminal of the power storage device, comprising an opening / closing means for intermittently inputting and outputting power to the power storage device,
The control unit disconnects the opening / closing means when the amount of power stored in the power storage device falls below an opening / closing means disconnection threshold value smaller than the converter stop threshold value while the engine is stopped under a predetermined condition. The hybrid vehicle according to claim 3, wherein the hybrid vehicle is a vehicle.
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