JP2009303366A - Vehicle power supply - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関によって駆動されることにより発電する発電機の動作を制御する車両用電源装置に関する。 The present invention relates to a vehicle power supply device that controls the operation of a generator that generates electric power when driven by an internal combustion engine.
一般に車両には、電装部品への電力供給やバッテリの充電を行うために、発電機が搭載されている。この発電機は、内燃機関によって駆動されて発電するために、燃料を消費する。このため、発電のために発電機が消費する燃料を削減することにより車両の燃費改善を図る提案がなされている。このような提案の一つとして、発電機の発電量を増加(例えば100W)させた時の単位発電量(例えば1W)あたりの燃料消費量の増加分を算出し、算出された増加分がバッテリの残存容量に応じて決定される判定値よりも小さい場合において発電機を駆動する車両用電源装置がある。
上記車両用電源装置は、上述の通り、燃料消費量の増加分の大小に応じて発電を行うか否かを判断する構成になっており、発電を行うか否かを判断する際、発電機の発電電圧や発電電力については全く考慮していない。一般に、電装部品の消費電力量やバッテリの充放電損失は、発電機の発電電圧の増加に合わせて増加する。このため従来の車両用電源装置によれば、発電機の発電電圧が高くなることによって、電装部品の消費電力やバッテリの充放電損失が増加して発電機の発電量が増加し、結果として、発電を行うために消費される燃料を期待通りに低減できないことがある。 As described above, the power supply device for a vehicle is configured to determine whether or not to generate power according to the amount of increase in fuel consumption. When determining whether or not to generate power, the generator No consideration is given to the generated voltage or generated power. In general, the amount of electric power consumed by electrical components and the charge / discharge loss of the battery increase as the power generation voltage of the generator increases. For this reason, according to the conventional vehicle power supply device, the power generation voltage of the generator increases, so that the power consumption of the electrical components and the charge / discharge loss of the battery increase, and the power generation amount of the generator increases. The fuel consumed to generate electricity may not be reduced as expected.
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的、発電を行うために消費される燃料を確実に低減可能な車両用電源装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a vehicular power supply device that can reliably reduce the fuel consumed to generate power.
本発明に係る車両用電源装置は、発電機の発電電圧をパラメータとして、発電機が発電を行った場合と行わない場合の内燃機関の燃料消費量の差分値を演算し、発電機の電力により駆動される電装部品が動作可能な最小電圧値の際の電装部品の消費電力量とバッテリが放電可能な電力量の和値を演算し、演算された差分値を和値で除算することにより、発電機の発電電圧毎に除算値を演算し、演算された除算値が最小になる発電機の発電電圧を特定し、特定された発電電圧で発電するように発電機を制御する。 The power supply device for a vehicle according to the present invention calculates the difference value of the fuel consumption amount of the internal combustion engine between when the generator generates power and when it does not, using the power generation voltage of the generator as a parameter, By calculating the sum of the power consumption of the electrical component at the minimum voltage value at which the driven electrical component can operate and the amount of power that the battery can discharge, and dividing the calculated difference value by the sum value, The division value is calculated for each power generation voltage of the generator, the power generation voltage of the power generator that minimizes the calculated division value is specified, and the power generator is controlled to generate power with the specified power generation voltage.
本発明に係る車両用電源装置によれば、電装部品の動作を保証しつつ電力供給のための燃料消費量が最小になる発電電圧を選択するので、発電を行うために消費される燃料を確実に低減することができる。 According to the vehicle power supply device of the present invention, the power generation voltage that minimizes the fuel consumption for power supply is selected while guaranteeing the operation of the electrical components. Can be reduced.
以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態について説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
〔車両の構成〕
始めに、図1を参照して、本発明が適用された本発明の一実施形態となる車両の構成について説明する。
[Vehicle configuration]
First, with reference to FIG. 1, the structure of the vehicle which becomes one Embodiment of this invention with which this invention was applied is demonstrated.
本発明の一実施形態となる車両1は、図1に示すように、主駆動輪2a,2bを駆動する内燃機関(エンジン)3、従駆動輪4a,4bを駆動可能な電動モータ5、内燃機関3に隣接配置された発電機6、及び電動モータ5の駆動力を従駆動輪4a,4bに伝達する減速機7を有する。発電機6は、パワーハーネス8を介してインバータ9及び切替機構10に接続され、内燃機関3によって駆動されることにより発電した電力をそれぞれインバータ9を介して電動モータ5及び切替機構10を介して電装部品用のバッテリ11に供給することができる。発電機6,インバータ9,及び切替機構10の作動はコントローラ12により制御される。バッテリ11には、バッテリ11の蓄電状態を検出するための検出センサ11aが設置されており、この検出センサ11aにより検出された情報はコントローラ12に入力される。
As shown in FIG. 1, a
〔発電制御処理〕
本発明の一実施形態となる車両1では、コントローラ12が以下に示す発電制御処理を実行することにより、電装部品の動作を保証しつつ電力供給のための燃料消費量が最小になる発電機6の発電電圧を選択する。以下、この発電制御処理を実行する際のコントローラ12の動きについて説明する。
[Power generation control processing]
In the
いま発電電圧V0(例えば12.5V)で発電機6から発電電力を供給した時の電装部品の消費電力を最小消費電力量W0(図2参照)、すなわち電装部品の動作に最低限必要な電力量と定義すると、最小消費電力量W0は以下の数式1のように表される。なお数式1中のパラメータI0は、発電機6の発電電流を示す。
また発電電圧V0より大きい発電電圧V1(>V0)で発電機6から発電電力を供給した場合の電装部品の消費電力量W1は以下の数式2のように表される。従って、消費電力量W1と最小消費電力量W0の差分値(W1−W0)は、不必要な消費電力増分になり、図2に示すように発電機6の発電電圧の増加に伴い増加する。なお数式2中のパラメータI1,Rはそれぞれ発電機6の発電電流及び車両電装部品の電気抵抗を示す。
一方、バッテリ11に充電される電力量Wbatは、バッテリ11の充電電流をIbatとすると、以下の数式3のように表される。また放電時(電圧V0)にバッテリ11が供給可能な電力量Wdisbatは、バッテリ11の充放電クーロン効率をηCbatとすると、以下の数式4のように表される。従って、電力量Wbatと電力量Wdisbatの差分値(Wbat−Wdisbat)は、充放電に伴う電力損失となり、図2に示すように発電機6の発電電圧の増加に伴い増加する。
以上のことから、発電機6が発電を行わない場合と上述のように発電を行って電装部品に電力を供給すると共にバッテリ11を充電した場合の燃料消費量の差をFC1と定義すると、発電機6の電力燃費係数DNC1は以下の数式5のように表され、図3に示すように発電電圧に応じて変化する。
そこで本実施形態では、コントローラ12は電力燃費係数DNC1に応じて発電機6の発電動作を制御する。以下、図4に示すフローチャートを参照して、電力燃費係数DNC1に応じた発電機6の発電制御処理について説明する。図4に示すフローチャートは、内燃機関3の駆動が開始したタイミングで開始となり、発電制御処理はステップS1の処理に進む。
Therefore, in the present embodiment, the
ステップS1の処理では、コントローラ12が、検出センサ11aを介してバッテリ11の残存容量(State Of Charge : SOC)を検出する。これにより、ステップS1の処理は完了し、発電制御処理はステップS2の処理に進む。
In the process of step S1, the
ステップS2の処理では、コントローラ12が、数式5を用いて発電機6の発電電圧をパラメータとした発電機6の電力燃費係数DNC1を演算する。なおこのステップS2の処理は、予め実行しておき、実行結果を記憶しておくようにしてもよい。図5は内燃機関の回転数が1000及び2000rpmの際に演算された発電電圧と電力燃費係数DNC1の関係を示す図である。これにより、ステップS2の処理は完了し、発電制御処理はステップS3の処理に進む。
In the process of step S2, the
ステップS3の処理では、コントローラ12が、ステップS1の処理により検出されたバッテリ11の残存容量に基づいて発電するか否かを判定するための発電許可DNC1(判定閾値)を演算する。具体的には、図6に示すように、バッテリ11の残存容量(バッテリSOC)が所定値Vmax以上である場合、充電されることによってバッテリ11が劣化することを回避するために、コントローラ12は発電を行わないように発電許可DNC1を0に設定する。一方、バッテリ11の残存容量が所定値Vmin(<Vmax)以下である場合には、コントローラ12はバッテリ11を劣化させないために必ず発電を行うように発電許可DNC1を大きく設定する。そしてバッテリ11の残存容量が所定値Vminと所定値Vmaxの間にある場合には、残存容量が大きい程、放電に対する余力があることになるので、コントローラ12は、バッテリ11の残存容量の増加に応じて発電許可DNC11を小さく設定する。これにより、ステップS3の処理は完了し、発電制御処理はステップS4の処理に進む。
In the process of step S3, the
ステップS4の処理では、コントローラ12が、ステップS2の処理により演算された発電機6の電力燃費係数DNC1がステップS3の処理により設定された発電許可DNC1以下であるか否かを判別する。そして判別の結果、電力燃費係数DNC1が発電許可DNC1以下でない場合、コントローラ12は発電制御処理をステップS5の処理に進める。一方、電力燃費係数DNC1が発電許可DNC1以下である場合、コントローラ12は発電制御処理をステップS6の処理に進める。
In the process of step S4, the
ステップS5の処理では、コントローラ12が、発電を行わないように発電機6を制御する。これにより、ステップS5の処理は完了し、発電制御処理はステップS1の処理に戻る。
In the process of step S5, the
ステップS6の処理では、コントローラ12が、ステップS2の演算結果に基づいて電力燃費係数DNC1が最小になる発電電圧を算出し、算出された発電電圧で発電するように発電機6を制御する。これにより、ステップS6の処理は完了し、発電制御処理はステップS1の処理に戻る。
In the process of step S6, the
以上の説明から明らかなように、本発明の実施形態となる電動車両では、コントローラ12が、発電機6の発電電圧をパラメータとして、発電機6が発電を行った場合と行わない場合の内燃機関3の燃料消費量の差分値FC1を演算し、発電機6の電力により駆動される電装部品が動作可能な最小電圧値の際の電装部品の消費電力量W0とバッテリ11が放電可能な電力量Wdisbatの和値を演算する。そしてコントローラ12は、演算された差分値FC1を和値(W0+Wdisbat)で除算することにより、発電機6の発電電圧毎に電力燃費係数DNC1を演算し、演算された電力燃費係数DNC1が最小になる発電機6の発電電圧を特定し、特定された発電電圧で発電するように発電機6を制御する。そしてこのような構成によれば、コントローラ12が電装部品の動作を保証しつつ電力供給のための燃料消費量が最小になる発電電圧を選択するので、発電を行うために消費される燃料を確実に低減することができる。
As is apparent from the above description, in the electric vehicle according to the embodiment of the present invention, the
また数式2,3から明らかなように差分値FC1は発電機6の発電電圧に応じて変化することになるので、発電電圧に応じて発電機6の発電電圧が変化することが考慮され、結果として図7に示すように発電電力に応じて変化する発電機の発電機6の発電効率を考慮して発電機6の発電電圧を決定することができる。また数式4に示すように発電機6の発電電圧の変化によって生じるバッテリ11の充放電電力損失の変化を演算するので、バッテリ11の充放電損失を考慮して発電効率が最もよくなる発電機6の発電電圧を決定することができる。
Further, as apparent from
また本発明の一実施形態となる車両1では、コントローラ12は、バッテリ11の残存容量が大きい程小さくなる発電許可DNC1を設定し、電力燃費係数DNC1が発電許可DNC1以下である場合に発電を行い、電力燃費係数DNC1が発電許可DNC1以上である場合には発電を行わない。このような構成によれば、バッテリ11の残存容量に余裕がある時は発電効率の良い発電電圧で発電を行い、バッテリ11の残存容量に余裕がない時には、発電効率が比較的悪い発電電圧でも発電を行うようになるので、バッテリ11の充放電収支と燃費向上の両立を図ることができる。
In the
以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、この実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。 As mentioned above, although embodiment which applied the invention made by this inventor was described, this invention is not limited by the description and drawing which make a part of indication of this invention by this embodiment. That is, other embodiments, examples, operational techniques, and the like made by those skilled in the art based on the present embodiment are all included in the scope of the present invention.
1:車両
2a,2b:主駆動輪
3:内燃機関(エンジン)
4a,4b:従駆動輪
5:電動モータ
6:発電機
7:減速機
8:パワーハーネス
9:インバータ
10:切替機構
11:バッテリ
11a:検出センサ
12:コントローラ
1:
4a, 4b: Sub driven wheel 5: Electric motor 6: Generator 7: Reducer 8: Power harness 9: Inverter 10: Switching mechanism 11:
Claims (4)
前記発電機の発電電力によって充電されるバッテリと、
前記内燃機関の出力に応じて前記発電機の発電量を制御する制御手段と
を備え、
前記制御手段は、前記発電機の発電電圧をパラメータとして、前記発電機が発電を行った場合と行わない場合の前記内燃機関の燃料消費量の差分値を演算し、前記発電機の電力により駆動される電装部品が動作可能な最小電圧値の際の当該電装部品の消費電力量と前記バッテリが放電可能な電力量の和値を演算し、演算された差分値を和値で除算することにより、前記発電機の発電電圧毎に前記除算値を演算し、演算された除算値が最小になる発電機の発電電圧を特定し、特定された発電電圧で発電するように前記発電機を制御すること
を特徴とする車両用電源装置。 A generator for generating electricity by being driven by an internal combustion engine of the vehicle;
A battery charged by the power generated by the generator;
Control means for controlling the power generation amount of the generator according to the output of the internal combustion engine,
The control means calculates the difference value of the fuel consumption amount of the internal combustion engine when the generator generates and does not perform using the generated voltage of the generator as a parameter, and is driven by the power of the generator By calculating the sum of the power consumption of the electrical component and the amount of power that can be discharged by the battery at the minimum voltage value at which the electrical component can be operated, and dividing the calculated difference value by the sum value The division value is calculated for each generation voltage of the generator, the generation voltage of the generator that minimizes the calculated division value is specified, and the generator is controlled to generate power at the specified generation voltage. A vehicle power supply device characterized by the above.
前記制御手段は、前記発電機の発電電圧に応じて前記電装部品の消費電力量及び前記バッテリの充電電力が変化することを考慮して発電機が発電を行った場合の前記内燃機関の燃料消費量を演算することを特徴とする車両用電源装置。 The vehicle power supply device according to claim 1,
The control means is configured to take fuel consumption of the internal combustion engine when the generator generates power in consideration of changes in power consumption of the electrical components and charging power of the battery in accordance with a power generation voltage of the generator. A power supply device for a vehicle characterized by calculating a quantity.
前記制御手段は、前記発電機の発電電圧に応じて前記バッテリの充放電損失が変化することを考慮してバッテリが放電可能な電力量を演算することを特徴とする車両用電源装置。 In the vehicle power supply device according to claim 1 or 2,
The control means calculates a power amount that can be discharged by the battery in consideration of a change in charge / discharge loss of the battery in accordance with a power generation voltage of the generator.
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