JP2005176483A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 車両の乗員が走行挙動に対して違和感を感じることを防止しつつ蓄電装置の温度状態を所望の状態に設定する。
【解決手段】 バッテリ温度TBが所定温度#TBL未満となる低温状態において、回生または充電モードではDC−DCコンバータの出力をOFFまたは出力を低減させることによって、モータの回生動作や発電の状態は変更せずに高圧バッテリの充電電流を増大させる。回生または充電モード以外ではDC−DCコンバータの出力をONまたは出力を増大させることによって、モータの力行状態は変更せずに高圧バッテリの放電電流を増大させる。
【選択図】 図3
Description
このようなハイブリッド車両の制御装置としては、例えば内燃機関の出力をモータの出力により補助するアシスト動作に対してモータによるアシスト量を増大させる制御と、モータを発電機として作動させて発電により発生した電気エネルギーをバッテリに充電する強制充電の制御とを交互に繰り返すことでバッテリの放電電流および充電電流を増大させ、内部抵抗による自己発熱を促進させることでバッテリの温度を昇温させる制御装置(例えば、特許文献1参照)が知られている。
また、例えば内燃機関の駆動力による車両走行状態であっても、バッテリからモータへ電力を供給してモータを力行運転させたり、モータを発電機として作動させて発電により発生した電気エネルギーをバッテリに充電させることによって、バッテリの放電電流および充電電流を増大させ、内部抵抗による自己発熱を促進させることでバッテリの温度を昇温させる制御装置(例えば、特許文献2参照)が知られている。
また、蓄電装置が低温状態である場合に、変圧手段の作動を開始または出力を増大させることによって、蓄電装置から変圧手段を介して12Vバッテリに充電される量を増大させることができる。これにより、力行状態のモータに対して蓄電装置から通電される通電量は変更せずに(つまりモータの運転状態は変更せずに)蓄電装置の放電電流を増大させ、内部抵抗による自己発熱を促進させることができる。
すなわち、モータの運転状態が力行状態であるか、あるいは、回生状態であるかにかかわらずに蓄電装置の内部抵抗による自己発熱を促進させることができる。
また、請求項2に記載の本発明のハイブリッド車両の制御装置によれば、力行状態のモータに対して蓄電装置から通電される通電量は変更せずに(つまりモータの運転状態は変更せずに)蓄電装置の放電電流を増大させ、内部抵抗による自己発熱を促進させることができる。
また、請求項3に記載の本発明のハイブリッド車両の制御装置によれば、モータの運転状態が力行状態であるか、あるいは、回生状態であるかにかかわらずに蓄電装置の内部抵抗による自己発熱を促進させることができる。
さらに、請求項4または請求項6に記載の本発明のハイブリッド車両の制御装置によれば、蓄電装置が過剰に充電されてしまうことを防止し、蓄電装置に劣化が生じることを抑制することができる。
さらに、請求項5または請求項7から請求項9に記載の本発明のハイブリッド車両の制御装置によれば、蓄電装置が過剰に放電してしまうことを防止し、蓄電装置に劣化が生じることを抑制することができる。
図1はこの発明の実施形態に係るパラレルハイブリッド車両1(以下、単に、ハイブリッド車両1と呼ぶ)を示し、内燃機関(ENG)11、モータ(MOT)12、トランスミッション(T/M)13を直列に直結した構造のものである。内燃機関11およびモータ12の両方の駆動力は、例えばオートマチックトランスミッション(AT)あるいはマニュアルトランスミッション(MT)等のトランスミッション13から左右の駆動輪(前輪あるいは後輪)W,W間で駆動力を配分するディファレンシャル(図示略)を介して車両の駆動輪W,Wに伝達される。また、ハイブリッド車両1の減速時に駆動輪W側からモータ12側に駆動力が伝達されると、モータ12は発電機として機能していわゆる回生制動力を発生し、車体の運動エネルギーを電気エネルギーとして回収する。さらに、ハイブリッド車両1の運転状態に応じて、モータ12は内燃機関11の出力によって発電機として駆動され、発電エネルギーを発生するようになっている。
このブリッジ回路14aは、複数のスイッチング素子であるトランジスタTU1,TU2,TV1,TV2,TW1,TW2を備えて構成され、これらのトランジスタTU1,…,TW2は、例えばIGBT(Insulated Gate Bipolar mode Transistor)とされている。
トランジスタTU1,TU2,TV1,TV2,TW1,TW2のコレクタ−エミッタ間には、それぞれダイオードDU1,DU2,DV1,DV2,DW1,DW2が配置され、各トランジスタTU1,TU2,TV1,TV2,TW1,TW2のエミッタに、各ダイオードDU1,DU2,DV1,DV2,DW1,DW2のアノードが接続され、各コレクタには、各ダイオードDU1,DU2,DV1,DV2,DW1,DW2のカソードが接続されている。
また、モータ12に備えられた3相(U相、V相、W相)の各交流入出力端子12U,12V,12Wには、ブリッジ回路14aの各交流入出力端子14U,14V,14Wが接続されている。ここで、交流入出力端子14UはトランジスタTU1のエミッタおよびトランジスタTU2のコレクタに接続され、交流入出力端子14VはトランジスタTV1のエミッタおよびトランジスタTV2のコレクタに接続され、交流入出力端子14WはトランジスタTW1のエミッタおよびトランジスタTW2のコレクタに接続されている。
そして、平滑コンデンサ14bは直流入出力端子14P,14N間に接続されている。
そして、パワードライブユニット14は、制御装置16からの制御指令を受けてモータ12の駆動及び回生作動を制御する。例えばモータ12の駆動時には、制御装置16から出力されるトルク指令に基づき、高圧バッテリ15から出力される直流電力を3相交流電力に変換してモータ12へ供給する。一方、モータ12の回生動作時には、モータ12から出力される3相交流電力を直流電力に変換して高圧バッテリ15を充電する。
このパワードライブユニット14の電力変換動作は、制御装置16からブリッジ回路14aの各トランジスタTU1,TU2,TV1,TV2,TW1,TW2のゲートに入力されるパルス、つまりパルス幅変調(PWM)により各トランジスタTU1,TU2,TV1,TV2,TW1,TW2をオン/オフ駆動させるためのパルスに応じて制御され、このパルスのデューティ、つまりオン/オフの比率のマップ(データ)は予め制御装置16に記憶されている。
制御装置16により電力変換動作が制御されるDC−DCコンバータ19は、例えば双方向のDC−DCコンバータであって、高圧バッテリ15の端子間電圧(蓄電電圧VB)あるいはモータ12を回生作動または昇圧駆動した際のパワードライブユニット14の端子間電圧を所定の電圧値まで降圧して12Vバッテリ18を充電すると共に、高圧バッテリ15の残容量(SOC:State Of Charge)が低下している場合には、12Vバッテリ18の端子間電圧を昇圧して高圧バッテリ15を充電可能である。
このため、制御装置16には、例えばパワープラント(つまり内燃機関11およびモータ12)の状態を検出する各種のセンサ(例えば、内燃機関11の回転数を検出する回転数センサや、モータ12のロータの磁極位置(位相角)を検出する回転角センサ等)から出力される信号およびハイブリッド車両1の状態を検出する各種のセンサ(例えば、速度を検出する車速センサ等)から出力される信号に加えて、高圧バッテリ15の蓄電電圧VBを検出する電圧センサ21から出力される信号と、高圧バッテリ15の充電電流および放電電流を検出する電流センサ22から出力される信号と、高圧バッテリ15の温度(バッテリ温度)TBを検出する温度センサ23から出力される信号とが入力されている。
例えば、制御装置16がパワードライブユニット14を制御して高圧バッテリ15を充電する際には、制御装置16は回転角センサの出力波形に基づいてブリッジ回路14aへ送出するパルスの同期をとりつつ、ブリッジ回路14aによって所定の電圧値まで昇圧を行う。すなわち、制御装置16は、所定の電圧値を得るためのモータ12の回転数に応じたデューティのマップ(データ)等を予め記憶しており、制御装置16は、このマップ(データ)を参照して、ブリッジ回路14a内の各トランジスタTU1,TU2,TV1,TV2,TW1,TW2をオン/オフ駆動させるためのパルスのデューティを制御する。
次に、ステップS02においては、バッテリ温度TBが所定温度#TBL未満となる低温状態であるか否かを判定する。
この判定結果が「NO」の場合には、一連の処理を終了する。
一方、この判定結果が「YES」の場合には、ステップS03に進む。
なお、所定温度#TBLはヒステリシスを有する値である。
次に、ステップS03においては、ハイブリッド車両1の運転状態が回生モードまたは充電モードであるか否か、つまりモータ12の回生動作あるいは発電により発生した電気エネルギーを高圧バッテリ15に充電する状態であるか否かを判定する。
この判定結果が「YES」の場合には、後述するステップS05に進む。
一方、この判定結果が「NO」の場合には、ステップS04に進む。
ステップS04においては、高圧バッテリ15の残容量(SOC)が所定の下限値#SL未満であるか否かを判定する。
この判定結果が「NO」の場合には、後述するステップS08に進む。
一方、この判定結果が「YES」の場合には、ステップS05に進む。
ステップS05においては、高圧バッテリ15の残容量(SOC)が所定の上限値#SUよりも大きいか否かを判定する。
この判定結果が「YES」の場合には、後述するステップS08に進む。
一方、この判定結果が「NO」の場合には、ステップS06に進む。
ステップS06においては、DC−DCコンバータ19の出力をOFFまたは出力を低減させる。
次に、ステップS07においては、電気負荷17の負荷を低減させ、一連の処理を終了する。
次に、ステップS09においては、算出した出力増大量を高圧バッテリ15の放電可能量に応じて制限する。ここで、制御装置16には、例えば図4に示すように、バッテリ温度TBに対して、高圧バッテリ15の放電可能量に応じた所定の通電率の変化を示すマップ(データ)等が予め記憶されており、バッテリ温度TBが相対的に低温領域において低下することに伴い、あるいは、バッテリ温度TBが相対的に高温領域において増大することに伴い、通電率が低下傾向に変化するように設定されている。また、バッテリ温度TBが低温領域と高温領域との中間領域に向かい低温領域から増大することに伴い、あるいは、中間領域に向かい高温領域から低下することに伴い、通電率が増大傾向に変化するように設定されている。さらに、バッテリ温度TBが低温領域の所定温度#TL未満に低下すると通電率がゼロ(つまり、高圧バッテリ15の放電電流がゼロであって、高圧バッテリ15の自己加熱による加温動作の実行禁止)となるように設定されている。
次に、ステップS10においては、設定した出力増大量に応じてDC−DCコンバータ19の出力をONまたは出力を増大させる。
次に、ステップS11においては、電気負荷17の負荷を増大し、一連の処理を終了する。
なお、ステップS11において、高圧バッテリ15が低温状態である場合には、電気負荷17の負荷を増大させる処理として、例えば低温状態の車室内に対して空調装置の出力を増大させたり、リア熱線への通電をONとしてウィンドウの曇り止めを実行したり、シートヒータへの通電をONとする。
一方、モータ12が力行状態である場合には、DC−DCコンバータ19の出力をONまたは出力を増大させ、電気負荷17の負荷を増大させることによって、高圧バッテリ15からモータ12に通電される通電量は変更せずに高圧バッテリ15の放電電流を増大させ、内部抵抗による自己発熱を促進させることができる。
これらにより、ハイブリッド車両1の挙動に対して車両の乗員が違和感を感じることを防止しつつ、低温状態の高圧バッテリ15において、モータ12に所望の出力を発生させる通電が可能となるまでに要する時間を短縮することができる。
しかも、高圧バッテリ15の残容量(SOC)が所定の下限値#SL未満となる状態や、バッテリ温度TBが低温領域の所定温度#TL未満に低下する極低温状態では、高圧バッテリ15の放電電流を増大させる制御の実行を規制することによって、高圧バッテリ15が過剰に放電してしまうことを防止し、高圧バッテリ15に劣化が生じることを抑制することができる。
また、高圧バッテリ15の残容量(SOC)が所定の上限値#SUよりも大きくなる状態では、高圧バッテリ15の充電電流を増大させる制御の実行を規制することによって、高圧バッテリ15が過剰に充電されてしまうことを防止し、高圧バッテリ15に劣化が生じることを抑制することができる。
さらに、上述した実施の形態のステップS05において、高圧バッテリ15の残容量(SOC)が所定の上限値#SUよりも大きいか否かを判定したが、これに限定されず、例えば制御装置16において、高圧バッテリ15の放電電流および充電電流の積算量である電流積算量を検出または推定し、放電電流を正として、この電流積算量が所定の下限電流積算量よりも小さいか否かを判定してもよい。
12 モータ
15 高圧バッテリ(蓄電装置)
16 制御装置(電流積算量取得手段、禁止手段、残容量取得手段、増大率変更手段)
19 DC−DCコンバータ(変圧手段)
23 温度センサ(温度取得手段)
ステップS04、ステップS05 禁止手段
ステップS06 出力低減手段
ステップS09 増大率変更手段
ステップS10 出力増大手段
Claims (9)
- 車両の動力源としての内燃機関およびモータと、前記モータと電気エネルギーの授受を行う蓄電装置とを備え、
少なくとも前記内燃機関または前記モータの何れか一方の駆動力を駆動輪に伝達して走行可能なハイブリッド車両の制御装置であって、
前記蓄電装置の端子間電圧および前記モータの出力電圧を降圧して出力する変圧手段と、
前記蓄電装置の温度を検出または推定する温度取得手段と、
前記温度取得手段にて取得された前記蓄電装置の温度が所定温度未満、かつ、前記モータの回生動作または発電により発生した電気エネルギーを前記蓄電装置に充電する充電状態において、前記変圧手段の作動を停止または前記変圧手段の出力を低減させる出力低減手段と
を備えることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。 - 車両の動力源としての内燃機関およびモータと、前記モータと電気エネルギーの授受を行う蓄電装置とを備え、
少なくとも前記内燃機関または前記モータの何れか一方の駆動力を駆動輪に伝達して走行可能なハイブリッド車両の制御装置であって、
前記蓄電装置の端子間電圧および前記モータの出力電圧を降圧して出力する変圧手段と、
前記蓄電装置の温度を検出または推定する温度取得手段と、
前記温度取得手段にて取得された前記蓄電装置の温度が所定温度未満、かつ、前記モータの力行動作に要する電力を前記蓄電装置から供給する放電状態において、前記変圧手段の作動を開始または前記変圧手段の出力を増大させる出力増大手段と
を備えることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。 - 車両の動力源としての内燃機関およびモータと、前記モータと電気エネルギーの授受を行う蓄電装置とを備え、
少なくとも前記内燃機関または前記モータの何れか一方の駆動力を駆動輪に伝達して走行可能なハイブリッド車両の制御装置であって、
前記蓄電装置の端子間電圧および前記モータの出力電圧を降圧して出力する変圧手段と、
前記蓄電装置の温度を検出または推定する温度取得手段と、
前記温度取得手段にて取得された前記蓄電装置の温度が所定温度未満、かつ、前記モータの回生動作または発電により発生した電気エネルギーを前記蓄電装置に充電する充電状態において、前記変圧手段の作動を停止または前記変圧手段の出力を低減させる出力低減手段と、
前記温度取得手段にて取得された前記蓄電装置の温度が所定温度未満、かつ、前記モータの力行動作に要する電力を前記蓄電装置から供給する放電状態において、前記変圧手段の作動を開始または前記変圧手段の出力を増大させる出力増大手段と
を備えることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。 - 前記蓄電装置の残容量を検出または推定する残容量取得手段と、
前記残容量取得手段にて取得された前記蓄電装置の残容量が所定の上限残容量よりも大きい場合に前記出力低減手段の作動を禁止する禁止手段と
を備えることを特徴とする請求項1または請求項3に記載のハイブリッド車両の制御装置。 - 前記蓄電装置の残容量を検出または推定する残容量取得手段と、
前記残容量取得手段にて取得された前記蓄電装置の残容量が所定の下限残容量よりも小さい場合に前記出力増大手段の作動を禁止する禁止手段と
を備えることを特徴とする請求項2または請求項3に記載のハイブリッド車両の制御装置。 - 前記蓄電装置の放電電流および充電電流の積算量である電流積算量を検出または推定する電流積算量取得手段と、
前記放電電流を正として前記電流積算量取得手段にて取得された前記電流積算量が所定の下限電流積算量よりも小さい場合に前記出力低減手段の作動を禁止する禁止手段と
を備えることを特徴とする請求項2または請求項3に記載のハイブリッド車両の制御装置。 - 前記蓄電装置の放電電流および充電電流の積算量である電流積算量を検出または推定する電流積算量取得手段と、
前記放電電流を正として前記電流積算量取得手段にて取得された前記電流積算量が所定の上限電流積算量よりも大きい場合に前記出力増大手段の作動を禁止する禁止手段と
を備えることを特徴とする請求項2または請求項3に記載のハイブリッド車両の制御装置。 - 前記出力増大手段により前記変圧手段の出力を増大させる際に、前記温度取得手段にて取得された前記蓄電装置の温度が低下することに伴い前記変圧手段の出力の増大率が低下傾向に変化するように設定する増大率変更手段を備えることを特徴とする請求項2または請求項3に記載のハイブリッド車両の制御装置。
- 前記蓄電装置の残容量を検出または推定する残容量取得手段と、
前記出力増大手段により前記変圧手段の出力を増大させる際に、前記残容量取得手段にて取得された前記蓄電装置の残容量が低下することに伴い前記変圧手段の出力の増大率が低下傾向に変化するように設定する増大率変更手段を備えることを特徴とする請求項2または請求項3に記載のハイブリッド車両の制御装置。
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