JP2010011524A - Energy flow display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数のバッテリの搭載時におけるエネルギーフロー表示に関する。 The present invention relates to an energy flow display when a plurality of batteries are mounted.
従来、充電可能なバッテリ(充電池)が広く普及している。このようなバッテリにおいては、その充電状態を知りたいという要求がある。そこで、各種手段によってバッテリの充電状態を検出し、これを表示してユーザに知らせるシステムが知られている。 Conventionally, rechargeable batteries (rechargeable batteries) have been widely used. In such a battery, there is a request to know the state of charge. Therefore, a system is known in which the state of charge of the battery is detected by various means, and this is displayed and notified to the user.
例えば、バッテリおよび走行用モータを搭載し、走行用モータによって走行する電動車両が知られており、有害ガスを排出しないなどの利点があり、広く採用されるようになっている。このような電動車両としては、走行用モータの駆動力のみを利用する電気自動車の他、エンジンを搭載しエンジンの駆動力も利用するハイブリッド車がある。ここで、ハイブリッド車においても商用電源からバッテリの充電が可能であり、エンジンを駆動せずに電気自動車としての走行が可能なものもある。 For example, an electric vehicle that is equipped with a battery and a traveling motor and travels by the traveling motor is known, and has an advantage of not discharging harmful gases, and is widely adopted. Examples of such an electric vehicle include an electric vehicle that uses only the driving force of a traveling motor and a hybrid vehicle that includes an engine and also uses the driving force of the engine. Here, some hybrid vehicles can be charged with a battery from a commercial power source, and some can run as an electric vehicle without driving an engine.
このような電動車両において、バッテリからの電力で走行する場合には、そのバッテリの容量により走行性能が制限される。例えば、走行距離はバッテリの容量が大きいほど長くでき、またバッテリ電圧が高いほどモータ出力を大きくできる。 In such an electric vehicle, when traveling with electric power from a battery, traveling performance is limited by the capacity of the battery. For example, the travel distance can be increased as the capacity of the battery is increased, and the motor output can be increased as the battery voltage is increased.
そこで、搭載するバッテリの数をユーザによって、選択することも提案されている。例えば、特許文献1では、ユーザの走行距離需要に応じて搭載するバッテリの数を調整可能とすることが記載されている。また、特許文献2には、車両に容量が大きな高容量型のバッテリと、出力が大きい高出力型バッテリの両方を搭載することが記載され、特許文献3には複数のバッテリの残存容量を個別に表示することが示されている。 Therefore, it has also been proposed that the number of batteries to be installed is selected by the user. For example, Patent Document 1 describes that the number of batteries to be mounted can be adjusted according to a user's travel distance demand. Patent Document 2 describes that both a high-capacity battery having a large capacity and a high-power battery having a large output are mounted on the vehicle, and Patent Document 3 individually describes remaining capacities of a plurality of batteries. It is shown to be displayed.
バッテリの搭載数が変化した場合、そのバッテリをどのように接続したかを知りたいという要求もある。 When the number of mounted batteries changes, there is also a demand for knowing how to connect the batteries.
本発明は、車両に搭載されるモータと、このモータと電力をやり取りするバッテリと、を有する車両におけるエネルギーフロー表示装置であって、モータ表示と、バッテリ表示と、モータ表示とバッテリ表示との間の電力のやり取りを示すフロー表示領域と、を含み、バッテリとして、基準バッテリ、または基準バッテリに比べエネルギー密度が高い容量型バッテリ、または基準バッテリに比べ出力密度が高い出力型バッテリが搭載可能であり、容量型バッテリが搭載されたときには、バッテリ表示領域を基準バッテリが搭載されたときより拡大し、出力型バッテリが搭載されたときには、電力のやり取りを示すフロー表示領域を基準バッテリが搭載されたときより拡大することを特徴とする。 The present invention is an energy flow display device in a vehicle having a motor mounted on the vehicle and a battery that exchanges electric power with the motor, and includes a motor display, a battery display, and a motor display and a battery display. The battery can be equipped with a reference battery, a capacity type battery with a higher energy density than the reference battery, or an output type battery with a higher output density than the reference battery. When a capacity type battery is installed, the battery display area is expanded compared to when the reference battery is installed, and when an output type battery is installed, the flow display area indicating power exchange is installed when the reference battery is installed. It is characterized by further expansion.
また、前記容量型バッテリは基準バッテリに追加バッテリを並列接続して構成され、前記出力型バッテリは基準バッテリに追加バッテリを直列接続して構成されることが好適である。 Preferably, the capacity type battery is configured by connecting an additional battery in parallel to a reference battery, and the output type battery is configured by connecting an additional battery in series to a reference battery.
前記容量型バッテリが搭載されたときには、電力のやり取りを示すフロー表示領域を基準バッテリが搭載されたときと同じとし、出力型バッテリが搭載されたときには、バッテリ表示領域を基準バッテリが搭載されたときと同じとすることが好適である。 When the capacity type battery is installed, the flow display area indicating the exchange of power is the same as when the reference battery is installed, and when the output type battery is installed, the battery display area is when the reference battery is installed. Is preferably the same.
また、前記電力のやり取りを表現するフロー表示は、実際にやり取りされている電力の大きさに追従して変更はしないことが好適である。 Further, it is preferable that the flow display expressing the exchange of power does not change following the magnitude of the power actually exchanged.
本発明によれば、容量型バッテリが搭載されているか、出力型バッテリが搭載されたかわかりやすく表示することができる。 According to the present invention, it is possible to easily display whether a capacity type battery or an output type battery is installed.
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、電動車両の要部構成を示すブロック図である。基準バッテリ10は、車両に標準装備として搭載されるバッテリである。この基準バッテリには、主コンバータ12が接続されている。この主コンバータ12は、200〜300V程度の基準バッテリ10の出力電圧を、400V程度まで昇圧する。なお、この主コンバータ12の出力電圧は、変更することが可能になっている。
FIG. 1 is a block diagram showing a main configuration of an electric vehicle. The
主コンバータ12の出力側には、コンデンサ14が接続されており、出力電圧を安定化させている。そして、コンデンサ14が接続されている主コンバータ12の出力がインバータ16の入力側に接続されている。このインバータ16は、入力されてくる直流電力を所定の交流電流に変換する。インバータ16の出力は、モータ18に供給され、モータ18が駆動される。なお、この例では、モータ18は三相の永久磁石モータであり、u,v,wの三相のモータ駆動電流がインバータ16から出力される。
A
モータ18の出力軸には、動力伝達機構20を介し車輪が接続され、モータ18の出力によって車輪を駆動して車両が走行する。また、動力伝達機構20には、エンジン22も接続されており、このエンジン22の駆動力によって車輪を駆動できるとともに、モータ18を発電機として駆動し、発電電力によって基準バッテリ10を充電することもできる。さらに、車輪からの駆動力によってモータ18を発電機として動作させる回生動作も可能になっている。
Wheels are connected to the output shaft of the
基準バッテリ10の主コンバータ12に至る線路には、電流計38が配置されており、主バッテリ10の充放電電流が計測される。電流計38の出力はSOC検出部40に供給され、SOC検出部40は、基準バッテリ10の充放電電流から基準バッテリ10の充電状態(SOC)を検出する。なお、基準バッテリ10のSOCの検出は、充放電電流の積算ではなく、それらの電圧から起電圧を測定してSOCを検出するなど他の手段によってもよい。
An
SOC検出部40からの基準バッテリ10のSOCは、制御部42に供給される。制御部42には、アクセル踏み込み量に応じた出力トルクについての信号など各種信号が供給されており、制御部42は供給される信号に基づいて主コンバータ12、インバータ16の動作を制御する。また、制御部42には、表示部44が接続されており、この表示部44に各種表示が行われる。この例では、特に基準バッテリ10とモータ18の電力のやり取りについてのエネルギーフロー表示が行われる。
The SOC of the
次に、制御部42の動作について、説明する。なお、ここでは、モータ18により電気自動車として走行する場合についてのみ説明する。アクセル開度、走行スピードなどが制御部42に供給されると、制御部42はこれらの信号からモータ18の出力トルクを決定し、モータ回転数を考慮して、インバータ16のスイッチング信号を生成し、このスイッチング信号によってインバータ16からモータ18に供給する電流を制御する。これによって、モータ18の出力トルクが制御される。通常は、インバータ16の各スイッチングトランジスタをPWM制御することによって、モータ18への電流量制御が行われる。
Next, the operation of the
さらに、本実施形態では、そのときの出力トルクなどによって、インバータ16の入力電圧を制御する。すなわち、出力トルクが大きいときには、インバータ入力電圧を高くすることで、モータ18への印加電圧を大きくして、鉄損を少なくする。一方、出力トルクが小さいときには、インバータ入力電圧を小さくして、インバータのスイッチングトランジスタにおける損失を減少する。そこで、主コンバータ12における動作を制御して、主コンバータ12の出力電圧が目標とするインバータ入力電圧になるようにする。
Furthermore, in this embodiment, the input voltage of the
また、本車両は、オプションとして追加バッテリが搭載可能になっている。図2には、追加バッテリ30が追加された例が示されている。特に、追加バッテリ30とともに、副コンバータ36を追加している。
In addition, this vehicle can be equipped with an additional battery as an option. FIG. 2 shows an example in which an
追加バッテリ30は、副コンバータ36に接続され、副コンバータ36の出力が主コンバータ12の出力に接続されており、主コンバータ12の出力と、副コンバータ36の出力がインバータ16に供給される。なお、追加バッテリ30の電流経路には、電流計38が設けられており、追加バッテリ30の充放電電流がSOC検出部40に供給される。
The
このように、追加バッテリ30は、基準バッテリ10に対し並列に接続されている。従って、システムとしては、バッテリ容量が大きくなっており、このような追加バッテリ30の追加形式のバッテリは容量型バッテリと呼ばれる。容量型バッテリでは、追加バッテリ30の追加によって、連続走行可能距離が長くなる。
As described above, the
ここで、図2の2つのコンバータを有するシステムにおいて、主コンバータ12は、その出力電圧を目標値に一致させるように動作する電圧制御型、副コンバータ36は出力の電流量を制御する電流制御型として機能する。従って、主コンバータ12によってインバータ入力電圧が決定され、モータ出力に対し、どのような割合で電力出力を分担するかが副コンバータ36によって決定される。
Here, in the system having two converters of FIG. 2, the
特に、モータ18の出力トルクは、その入力電力によって決定される。そこで、モータ入力電力を主コンバータ12からの出力電力と、副コンバータ36からの出力電力とで分配する。このため、副コンバータ36は、その出力電流が目標値になるように、制御される。
In particular, the output torque of the
この出力電力の分配は、制御部42がSOC検出部40から供給される各バッテリのSOCに応じて決定する。例えば、追加バッテリ30が副コンバータ36に接続されている状態で、追加バッテリ30のSOCが30%、基準バッテリ10のSOCが60%であれば、両バッテリ10,30のSOCが近づくように、主コンバータ12からの電流量が副コンバータ36からの電流量の2倍になるように副コンバータ36を制御する。
The distribution of the output power is determined by the
図3には、追加バッテリ30を基準バッテリ10に直列接続した例を示してある。このように構成すると、バッテリ出力電圧が高くなり、高い電圧での電流能力が向上する。従って、モータ18の出力トルクを大きくできる。
FIG. 3 shows an example in which the
この図3の構成では、主コンバータ12への入力電圧が高くなる以外は、図1の構成と同一である。制御部42では、モータ18の出力トルクに応じて、主コンバータ12の出力をより高く設定することができる。
The configuration of FIG. 3 is the same as the configuration of FIG. 1 except that the input voltage to the
次に、図4には、追加バッテリ30,32、副コンバータ36を追加するとともに、スイッチ46,48を追加した構成を示してある。スイッチ46は、主コンバータ12の負側出力をインバータ16の負側母線と接続するか否かを切り換える。また、スイッチ48は、副コンバータ36の正側出力を、主コンバータ12の正側出力と接続するか、主コンバータ12の負側出力と接続するかを切り換える。図4に破線で示したように、スイッチ46において、主コンバータ12の負側出力をインバータ16の負側母線と接続し、スイッチ48において副コンバータ36の正側出力を主コンバータ12の正側出力に接続した場合には、図2に示した構成と同様の構成となり、基準バッテリ10と追加バッテリ30を容量型バッテリとして利用できる。一方、図4に実線で示したように、スイッチ46において、主コンバータ12の負側出力をインバータ16の負側母線から切り離し、スイッチ48において副コンバータ36の正側出力を主コンバータ12の負側出力に接続した場合には、主コンバータ12の出力と副コンバータ36の出力を直列してインバータ16の正側母線と負側母線に接続することになり、基準バッテリ10と追加バッテリ30を出力型バッテリとして利用できる。
Next, FIG. 4 shows a configuration in which
このように、図4の構成においては、追加バッテリ30を基準バッテリ10に追加して、容量型として利用することも、出力型として使用することも可能である。なお、容量型は、出力型に比べてエネルギー密度(Wh/kg)が高く、出力型は容量型に比べて出力密度(W/kg)が高いバッテリである。
As described above, in the configuration of FIG. 4, the
さらに、図4の構成では、追加バッテリ30に加えて、追加バッテリ32を有しており、スイッチ34によって追加バッテリ30,32を切り換えて副コンバータ36に接続することができる。従って、追加バッテリ30が放電しきった場合に、追加バッテリ32を追加使用することができる。なお、この追加バッテリ30,32を直列接続することも可能である。
Further, the configuration of FIG. 4 includes an
図5〜7には、本実施形態における表示部44におけるエネルギーフロー表示例が示されている。
5 to 7 show examples of energy flow display on the
図5は、追加バッテリ30が搭載されていないときの表示を示す図である。バッテリ10の表示A、モータ18の表示B、エンジン22の表示Cおよび車輪の表示Dがある。この表示では、バッテリ10からの電力でモータ18が駆動され、この駆動力によって車輪が駆動されている。なお、エンジン22が駆動されている場合には、エンジン22からのエネルギーがモータ18および車輪に供給され、また回生制動の場合には、車輪からのエネルギーがモータ18を介しバッテリ10に供給され、これらが表示A〜Dに示される。
FIG. 5 is a diagram showing a display when the
図6には、追加バッテリ30が基準バッテリ10に並列して接続された容量型の場合を示している。この場合には、バッテリ10,30の表示Aが、図5におけるバッテリ表示Aに比べ大きくなっている。この例では、横方向のみ大きくしたが、縦方向のみ大きくしても、縦横ともに大きくしても良い。このように、バッテリ表示Aを大きくすることで、追加バッテリ30の容量の追懐によるトータルとしてのバッテリ容量が増加したことを容易に認識できる。なお、並列に接続されたことを意味して横方向のみを大きくすることが好適であり、通常の大きさのバッテリ表示を2つ並べることも好適である。
FIG. 6 shows a case of a capacity type in which the
また、バッテリ表示Aからモータ表示Bに至るエネルギーフローの矢印の太さは、基準バッテリ10のみの場合と同じになっている。これによって、容量型では、エネルギー自体は基本的に増加しないことが表現される。
Further, the thickness of the arrow of the energy flow from the battery display A to the motor display B is the same as that of the
図7には、追加バッテリ30が基準バッテリ10と直列に接続された出力型の場合を示している。この場合には、バッテリ10,30のバッテリ表示Aは、通常時と同じとしている。そして、バッテリ表示Aからモータ表示Bに至るエネルギーフローの矢印が太く拡大されている。このように、エネルギーフローの矢印の表示を拡大することで、バッテリの出力が増加したことを容易に認識できる。なお、直列に接続されたことを意味してバッテリ表示Aの縦方向のみを大きくすることも好適であり、縦方向を通常の大きさのバッテリ表示を2つ並べ、横方向は通常通りのバッテリ表示とすることも好適である。
FIG. 7 shows an output type case in which the
なお、このように、追加バッテリ30の追加形態が出力型の場合であって、バッテリ表示Aからのエネルギーフローの表示を拡大する場合、エネルギーフローの表示は実際にやり取りされているエネルギーの大きさに追従して変更はしない方が良い。すなわち、エネルギーフローの表示を、実際にやり取りされているエネルギーの大きさに追従して変更はしないことで、追加バッテリ30の追加によって、エネルギーフローの大きさが大きくなることの認識が容易になる。
As described above, when the additional form of the
このように、本実施形態によれば、エネルギーフローの表示において、追加バッテリを容量型で追加したか、出力型で追加したかを容易に認識することができ、ユーザにとって追加バッテリ30の追加の効果を容易に認識することができる。なお、追加バッテリ32についても、同様にしてバッテリ表示の反映することが好適である。
As described above, according to the present embodiment, it is possible to easily recognize whether the additional battery is added in the capacity type or the output type in the energy flow display, and the
ここで、図5には、主コンバータ12、インバータ16の内部構成が示されている。主コンバータ12は、コイルL、トランジスタT11,T12、ダイオードD11,D12からなっている。基準バッテリ10の正極にはコイルLの一端が接続され、その他端は、トランジスタT11とトランジスタT12の中間に接続されている。この例ではトランジスタT11,T12はn型のIGBTである。また、トランジスタT11,T12には、これらに並列にダイオードD11,D12がそれぞれ接続されている。トランジスタT11のコレクタは、インバータ16の正側母線に接続され、エミッタがトランジスタT12のコレクタに接続されている。トランジスタT12のエミッタは基準バッテリ10の負極に接続されている。また、ダイオードD11,D12は、トランジスタT11,T12のエミッタ側からコレクタ側への電流を流す。
Here, FIG. 5 shows internal configurations of the
このような主コンバータ12において、トランジスタT12をオンした状態からオフすることで、コイルLに保持されたエネルギーによってダイオードD11を介し大きな電流が流れ昇圧された電圧がインバータ16の正側母線に得られる。また、トランジスタT11をオンすることで、インバータ16の正側母線側から基準バッテリ10に向けて電流を流すこともでき、トランジスタT11,T12のデューティー比を制御することで、インバータ16の正側母線の電圧を任意に制御することができる。なお、副コンバータ36も主コンバータ12と同一の構成を有している。
In such a
また、インバータ16は、正側母線と負側母線の間に、トランジスタT1,T2、トランジスタT3,T4、トランジスタT5,T6の直列接続が配置されている。なお、このトランジスタT1〜T6もn型のIGBTで、それぞれエミッタからコレクタに向けてダイオードD1〜D6が接続されている。そして、トランジスタT1,T2、トランジスタT3,T4、トランジスタT5,T6の各トランジスタ間の中間点がモータ18のu,v,w相への出力となっている。従って、トランジスタT1〜T6のオンオフを制御することで、モータ駆動電流を出力することができ、またモータ18からの電力を回収することができる。
In the
なお、本出願において、バッテリの個数は、主バッテリ10、追加バッテリ30,32などのバッテリパックを単位にしている。また、制御部42、表示部44は、ナビゲーション装置のECU、表示部などと共有することが好適である。
In the present application, the number of batteries is in units of battery packs such as the
また、上述の例では、基準バッテリ10に、追加バッテリ30,32を追加して、容量型バッテリや、出力型バッテリを構成した。しかし、基準バッテリ10に代えて、基準バッテリ10よりもエネルギー密度(Wh/kg)の高い容量型バッテリを搭載したり、出力密度(W/kg)の高い出力型バッテリを搭載することも可能であり、この場合にも表示を上述のようにすることで同様の効果が得られる。なお、容量型バッテリであることは、所定SOCから満充電までの充電容量(Ah)などから容易に検出することができ、出力型バッテリはその出力電圧から容易に検出できる。また、基準バッテリ、追加バッテリ、交換型の容量型バッテリ、交換型の出力型バッテリのバッテリパックに情報を出力できる機能を付加しておき、制御部42がそれを読み取れるようにすることも好適である。
Further, in the above example, the
10 基準バッテリ、12 主コンバータ、14 コンデンサ、16 インバータ、18 モータ、20 動力伝達機構、22 エンジン、30,32 追加バッテリ、34 スイッチ、36 副コンバータ、38 電流計、40 SOC検出部、42 制御部、44 表示部。
10 reference battery, 12 main converter, 14 capacitor, 16 inverter, 18 motor, 20 power transmission mechanism, 22 engine, 30, 32 additional battery, 34 switch, 36 sub-converter, 38 ammeter, 40 SOC detection unit, 42
Claims (4)
モータ表示と、バッテリ表示と、モータ表示とバッテリ表示との間の電力のやり取りを示すフロー表示領域と、を含み、
バッテリとして、基準バッテリ、または基準バッテリに比べエネルギー密度が高い容量型バッテリ、または基準バッテリに比べ出力密度が高い出力型バッテリが搭載可能であり、
容量型バッテリが搭載されたときには、バッテリ表示領域を基準バッテリが搭載されたときより拡大し、
出力型バッテリが搭載されたときには、電力のやり取りを示すフロー表示領域を基準バッテリが搭載されたときより拡大することを特徴とするエネルギーフロー表示装置。 An energy flow display device in a vehicle having a motor mounted on the vehicle and a battery that exchanges electric power with the motor,
Including a motor display, a battery display, and a flow display area indicating an exchange of power between the motor display and the battery display,
As the battery, a reference battery, a capacity type battery having a higher energy density than the reference battery, or an output type battery having a higher output density than the reference battery can be mounted.
When a capacity type battery is installed, the battery display area is expanded compared to when a reference battery is installed,
An energy flow display device characterized in that, when an output type battery is mounted, a flow display area indicating the exchange of electric power is expanded more than when a reference battery is mounted.
前記容量型バッテリは基準バッテリに追加バッテリを並列接続して構成され、前記出力型バッテリは基準バッテリに追加バッテリを直列接続して構成されることを特徴とするエネルギーフロー表示装置。 The energy flow display device according to claim 1,
2. The energy flow display device according to claim 1, wherein the capacity type battery is configured by connecting an additional battery in parallel with a reference battery, and the output type battery is configured by connecting an additional battery in series with the reference battery.
前記容量型バッテリが搭載されたときには、電力のやり取りを示すフロー表示領域を基準バッテリが搭載されたときと同じとし、
出力型バッテリが搭載されたときには、バッテリ表示領域を基準バッテリが搭載されたときと同じとすることを特徴とするエネルギーフロー表示装置。 The energy flow display device according to claim 1 or 2,
When the capacity type battery is mounted, the flow display area indicating the exchange of power is the same as when the reference battery is mounted,
An energy flow display device characterized in that when an output type battery is mounted, the battery display area is the same as when a reference battery is mounted.
前記電力のやり取りを表現するフロー表示領域は、実際にやり取りされている電力の大きさに追従して変更はしないことを特徴とするエネルギーフロー表示装置。 The energy flow display device according to any one of claims 1 to 3,
An energy flow display device characterized in that the flow display area expressing the exchange of electric power does not change following the magnitude of the electric power actually exchanged.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
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Effective date: 20100303 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 |
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A521 | Written amendment |
Effective date: 20100303 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 |