JP2010011525A - Electric vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、走行用モータをバッテリからの電力により駆動して走行する電動車両、特にバッテリの表示に関する。 The present invention relates to an electric vehicle that travels by driving a driving motor with electric power from a battery, and more particularly to display of a battery.
従来より、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。 2. Description of the Related Art Conventionally, an electric vehicle that is equipped with a battery and a travel motor and travels by the travel motor is known, and has an advantage of not discharging harmful gases, and has been 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、ハイブリッド車両のモータ、バッテリ、エンジンなどの各要素間のエネルギーフローの表示について記載があり、特許文献3には、任意の設定SOCまでは電気自動車として走行することが記載されている。 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 the display of energy flow between elements such as a motor, a battery, and an engine of a hybrid vehicle. Patent Document 3 can travel as an electric vehicle up to an arbitrarily set SOC. Are listed.
ここで、バッテリを追加して複数個にした場合には、1個のバッテリは、使わずにとっておきたいなどという要求もある。そして、このような場合にも、わかりやすい表示が望まれる。 Here, when a plurality of batteries are added, there is a demand for keeping one battery unused. In such a case, an easy-to-understand display is desired.
本発明は、複数のバッテリを搭載し、この複数のバッテリからの電力で走行用モータを駆動して走行する電動車両であって、複数のバッテリの中の少なくとも1つを使用禁止に設定する設定手段と、バッテリの充電状態を表示する表示手段と、を含み、前記設定手段により使用禁止のバッテリが設定されている場合には、使用禁止に設定されていないバッテリのみを使用して前記走行用モータを駆動し、このときに、前記表示手段は、使用禁止に設定されているバッテリについて、使用禁止に応じて通常表示とは異なる表示を行うことを特徴とする。 The present invention is an electric vehicle that is equipped with a plurality of batteries and travels by driving a traveling motor with electric power from the plurality of batteries, and is set to prohibit use of at least one of the plurality of batteries. And a display means for displaying the state of charge of the battery, and when the use-prohibited battery is set by the setting means, only the battery that is not set to be prohibited is used for the traveling The motor is driven, and at this time, the display means performs a display different from the normal display according to the use prohibition for the battery set to the use prohibition.
また、前記設定手段により使用禁止のバッテリが設定されている場合には、使用禁止に設定されていないバッテリのみの充電状態を基準として、走行用モータを駆動することが好適である。 In addition, when a use-prohibited battery is set by the setting means, it is preferable to drive the traveling motor based on the state of charge of only the battery that is not set to use prohibition.
また、前記表示手段は、使用禁止に設定されていないバッテリの全体の充電状態を表示することが好適である。 In addition, it is preferable that the display means displays an entire state of charge of the battery that is not set to be prohibited from use.
本発明によれば、バッテリが複数個ある場合であって、その一部を使用禁止とした場合に、バッテリの状態をわかりやすく表示できる。 According to the present invention, when there are a plurality of batteries and some of them are prohibited from being used, the state of the battery can be displayed in an easy-to-understand manner.
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。主バッテリ10は、車両に標準装備として搭載されるバッテリである。この主バッテリには、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程度の主バッテリ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、発電電力によって主バッテリ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
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。この例では、追加バッテリ30,32の2つが追加搭載されている。これらの2つの追加バッテリ30,32は、スイッチ34によりいずれか一方が副コンバータ36に接続されるようになっている。副コンバータ36の出力は主コンバータ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。
In addition, this vehicle can be equipped with an additional battery as an option. In this example, two
ここで、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であり、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,
主バッテリ10の主コンバータ12に至る線路、および追加バッテリ30,32の副コンバータ36に至る線路には、電流計38がそれぞれ配置されており、各バッテリ10,30,32の充放電電流が3つの電流計38によってそれぞれ計測される。3つの電流計38の出力はSOC検出部40に供給され、SOC検出部40は、各バッテリ10,30,32の充放電電流から各バッテリ10,30,32の充電状態(SOC)を検出する。なお、各バッテリ10,30,32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からの各バッテリ10,30,32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、副コンバータ36、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、特に各バッテリ10,30,32のSOCについての表示が行われる。
The SOC of each
なお、本実施形態において、制御部42に供給される各種信号の中には、バッテリの一部使用禁止についての信号もあり、制御部42はこの信号の入力に応じて一部のバッテリを切り離したりして使用禁止にする。このような信号の入力は、各種入力手段により可能であるが、例えばナビゲーション装置などに用いられる表示部44の前面に設けたタッチスイッチなどが好適である。
In the present embodiment, among the various signals supplied to the
ここで、本実施形態の制御部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。
Here, the operation of the
さらに、本実施形態では、その時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
一方、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、制御する。
On the other hand, 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%、主バッテリ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
なお、本実施形態では、追加バッテリ30,32を切り換えて使えるようになっている。例えば、追加バッテリ30を先に副コンバータ36に接続して使用し、追加バッテリ30について使い切った場合に、スイッチ34によって追加バッテリ32を副コンバータ36に接続する。従って、本実施形態の場合には、追加バッテリ30,32の2つがあることを前提として、副コンバータ36からの出力を制御するとよい。
In the present embodiment, the
例えば、主バッテリ10と、追加バッテリ30の2つしかない場合、制御部42は両バッテリ10,30のSOCがほぼ一定になるように制御するが、モータ18の駆動が目標通りになされることが第1の目的であり、SOCが一致することが目的ではない。従って、両バッテリ10,30のSOCはある程度ばらつくことになる。また、追加バッテリ30,32の2つを搭載している場合には、主バッテリ10のSOCと、追加バッテリ30,32のSOCは、かなり異なった値となる。
For example, when there are only two batteries, the
図2には、表示部44における表示例を示す。この例では、主バッテリ10と、追加バッテリ30が搭載されており、両バッテリ10,30がほぼ一定になるようにして使用される。図2の状態では、バッテリ10,30からの電力がモータ18に供給されてモータの出力によって車輪が駆動されている状態が示されている。このように、主バッテリ10については、主バッテリの表示10a、主バッテリ10のSOC表示10b、主バッテリ10からモータ18に向かうエネルギーの表示10cがある。また、追加バッテリ30については、追加バッテリの表示30a、追加バッテリ30のSOC表示30b、追加バッテリ30からモータ18に向かうエネルギーの表示30cがある。
FIG. 2 shows a display example on the
このように、主バッテリ10および追加バッテリ30の両方からの電力で、モータ18が駆動されていることがわかる。また、SOC表示10b、30bは、それぞれバッテリのSOCを表示するが、両者で全体としてのSOCを表示することも好適である。
Thus, it can be seen that the
ここで、複数のバッテリを搭載している場合には、その一部を使用禁止に設定することもできる。例えば、図1のスイッチ34を操作して副コンバータ36にバッテリ30,32が接続されないようにすればよい。例えば、EV走行のみが許可される地域を走行することが事前にわかっている場合に、その地域に入るまでは、満充電としておいた追加バッテリ30を使用禁止にしておき、追加バッテリ30の充電容量を維持しておくことなどが考えられる。なお、追加バッテリ30のSOCが80%など適当な値になったときに、使用禁止にしてもよい。これは、ユーザの操作によって使用禁止を設定しても良いし、予め値を設定しておきその値になったときに自動的に該当バッテリを使用禁止に設定しても良い。
Here, when a plurality of batteries are mounted, some of them can be set to be prohibited from use. For example, the switch 34 of FIG. 1 may be operated so that the
この場合における、表示部44の表示例を図3に示す。この例では、使用禁止に設定されている追加バッテリ30について、破線で表示している。実際には、半透明や、薄い表示を採用することが好適である。
A display example of the
図4には、追加バッテリ30を使用禁止に設定した場合の、他の表示例を示してある。この例では、バッテリ表示30a、エネルギーフロー表示30cについては、消去しており、SOC表示30bについて破線で行っている。なお、破線表示でなく、半透明表示や、薄い表示も好適である。
FIG. 4 shows another display example when the
このように、本実施形態では、追加バッテリ30について、使用禁止が設定された場合には、この追加バッテリ30についての表示を通常とは変更し、使用禁止状態であることがユーザに一目でわかるようにしている。
As described above, in the present embodiment, when use prohibition is set for the
ここで、上述のように、追加バッテリ30を使用禁止にして、バッテリ容量を温存することが可能であるが、その他に主バッテリ10の充電容量を、適切な値に維持することも可能である。
Here, as described above, it is possible to disable the
すなわち、通常のHV走行は、SOC20%〜80%を目標としている。これに対し、SOCを温存する走行においては、SOCの下限を60%程度に設定する。これは、ユーザの操作によって、所望の値を入力することによって設定する。この入力は、通常時の下限SOC20%以上であれば任意の値に設定できることが好適である。これによって、HV走行におけるバッテリSOCは60〜80%に維持されることになる。下限SOCが60%に設定された場合、バッテリSOCは60%以上に維持される。そこで、所定のEV走行地域に進入する際に、追加バッテリ30のSOCが100%、主バッテリ10のSOCを60%以上に維持することが可能となる。
That is, normal HV traveling
なお、EVスイッチを操作することによって、設定した下限SOCをクリアし、EV走行を行うことが好適である。なお、このEV走行の場合も、SOCが下限SOC20%に至った場合には、エンジン22が駆動され、所定のSOC(例えば、50%)までバッテリが充電される。また、回生制動などによってバッテリSOCが高ければ、EV走行を続けることが可能である。
It is preferable that the EV switch is operated by clearing the set lower limit SOC by operating the EV switch. Also in this EV traveling, when the SOC reaches the
このようにして、主バッテリ10についても、所定SOCに維持した走行が可能となる。さらに、追加バッテリ30について、放電禁止とするが、充電は許可して、追加バッテリ30のSOCを所望の値に設定することもできる。
In this way, 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。主バッテリ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のエミッタは主バッテリ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の正側母線側から主バッテリ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
10 主バッテリ、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 main 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 (3)
複数のバッテリの中の少なくとも1つを使用禁止に設定する設定手段と、
バッテリの充電状態を表示する表示手段と、
を含み、
前記設定手段により使用禁止のバッテリが設定されている場合には、使用禁止に設定されていないバッテリのみを使用して前記走行用モータを駆動し、
このときに、前記表示手段は、使用禁止に設定されているバッテリについて、使用禁止に応じて通常表示とは異なる表示を行うことを特徴とする電動車両。 An electric vehicle that is equipped with a plurality of batteries and travels by driving a traveling motor with electric power from the plurality of batteries,
Setting means for setting at least one of the plurality of batteries to use prohibition;
Display means for displaying the state of charge of the battery;
Including
When the use-prohibited battery is set by the setting means, the driving motor is driven using only the battery that is not set to use prohibition,
At this time, the display means performs a display different from the normal display according to the use prohibition for the battery set to the use prohibition.
前記設定手段により使用禁止のバッテリが設定されている場合には、使用禁止に設定されていないバッテリのみの充電状態を基準として、走行用モータを駆動することを特徴とする電動車両。 The electric vehicle according to claim 1,
An electric vehicle characterized in that when a use-prohibited battery is set by the setting means, a driving motor is driven based on a charge state of only a battery that is not set to be use-prohibited.
前記表示手段は、使用禁止に設定されていないバッテリの全体の充電状態を表示することを特徴とする電動車両。 The electric vehicle according to claim 1 or 2,
The said display means displays the charge condition of the whole battery which is not set to use prohibition, The electric vehicle characterized by the above-mentioned.
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2019240244A1 (en) * | 2018-06-14 | 2019-12-19 | 本田技研工業株式会社 | Display device and display method |
US11465500B2 (en) * | 2017-12-15 | 2022-10-11 | Nissan Motor Co., Ltd. | Display method and display system for hybrid vehicle |
-
2008
- 2008-06-24 JP JP2008164015A patent/JP2010011525A/en active Pending
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