JP2010081672A - Electric vehicle and method of controlling energy storage device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、発電装置と蓄電装置とを有する電気自動車及び蓄電装置の制御方法に関する。より詳細には、前記蓄電装置の残容量又は電圧を制御することが可能な電気自動車及び蓄電装置の制御方法に関する。 The present invention relates to an electric vehicle having a power generation device and a power storage device, and a method for controlling the power storage device. More specifically, the present invention relates to an electric vehicle capable of controlling the remaining capacity or voltage of the power storage device and a method for controlling the power storage device.
蓄電装置から走行用モータに電力を供給することにより駆動力を得る電気自動車が知られている。このような電気自動車の中には、蓄電装置を冷却することにより、蓄電装置の劣化抑制を図るものがある(特許文献1)。特許文献1では、蓄電装置の温度に応じて蓄電装置の残容量を制御することにより、蓄電装置の劣化抑制を企図している。
There is known an electric vehicle that obtains driving force by supplying electric power from a power storage device to a traveling motor. Among such electric vehicles, there is one that suppresses deterioration of a power storage device by cooling the power storage device (Patent Document 1).
特許文献1に記載された電気自動車では、劣化抑制の観点から蓄電装置の残容量の制御が行われているが、残容量の制御(又は残容量に対応する蓄電装置の電圧)としては未だ改善の余地がある。
In the electric vehicle described in
この発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、蓄電装置の残容量又は電圧をより好適に制御することが可能な電気自動車及び蓄電装置の制御方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of such problems, and an object thereof is to provide an electric vehicle and a method for controlling a power storage device that can more suitably control the remaining capacity or voltage of the power storage device. .
この発明に係る電気自動車は、駆動モータと、前記駆動モータに電力を供給する発電装置と、前記駆動モータに対して前記発電装置と並列に接続され、前記発電装置の発電電力を蓄電可能な蓄電装置と、前記蓄電装置の残容量又は電圧を検出する検出部と、前記蓄電装置の残容量又は電圧を制御する制御部とを備えるものであって、前記制御部は、前記電気自動車の運転が停止されたとき、前記蓄電装置の残容量又は電圧が停止時充電上限閾値になるまで前記蓄電装置を放電させ、前記停止時充電上限閾値は、前記電気自動車の次回の起動を確保するための起動確保下限閾値以上、且つ連続的にその残容量又は電圧が維持されても前記蓄電装置の劣化を抑制することが可能な連続的劣化抑制上限閾値以下に設定されることを特徴とする。 An electric vehicle according to the present invention includes a drive motor, a power generation device that supplies power to the drive motor, and a power storage that is connected to the drive motor in parallel with the power generation device and that can store the generated power of the power generation device. Apparatus, a detection unit that detects a remaining capacity or voltage of the power storage device, and a control unit that controls the remaining capacity or voltage of the power storage device, wherein the control unit is configured to operate the electric vehicle. When stopped, the power storage device is discharged until the remaining capacity or voltage of the power storage device reaches a charge upper limit threshold for stop, and the charge upper limit threshold for stop is a start to ensure the next start of the electric vehicle It is set to be equal to or higher than a securing lower limit threshold value and lower than a continuous degradation suppression upper limit threshold value that can suppress degradation of the power storage device even when the remaining capacity or voltage is continuously maintained.
この発明によれば、電気自動車の運転が停止されたとき、蓄電装置の残容量又は電圧は、電気自動車の次回の起動を確保するための起動確保下限閾値以上に設定されるため、電気自動車の次回の起動を確実に行うことができる。また、電気自動車の運転が停止されたとき、蓄電装置の残容量又は電圧は、連続的にその残容量又は電圧が維持されても蓄電装置の劣化を抑制することが可能な連続的劣化抑制上限閾値以下に設定されるため、電気自動車の運転停止時における蓄電装置の劣化を抑制することができる。さらに、電気自動車の運転停止後に蓄電装置が停止時充電上限閾値(起動確保下限閾値以上、且つ連続的劣化抑制上限閾値以下に設定される値)になるまで放電するため、電気自動車の運転中は、運転停止時とは別の方法で蓄電装置の残容量又は電圧を制御可能となり、蓄電装置の残容量又は電圧の制御をより好適に行うことができる。その結果、電気自動車の運転時には、蓄電装置の残容量又は電圧に制限を加えることなく又は運転停止時とは異なる制限を加えることで、より良好な運転性能を発揮することも可能となる。 According to the present invention, when the operation of the electric vehicle is stopped, the remaining capacity or voltage of the power storage device is set to be equal to or higher than the start ensuring lower limit threshold for ensuring the next start of the electric vehicle. The next start-up can be performed reliably. In addition, when the operation of the electric vehicle is stopped, the remaining capacity or voltage of the power storage device is a continuous deterioration suppression upper limit capable of suppressing deterioration of the power storage device even if the remaining capacity or voltage is continuously maintained. Since it is set to be equal to or less than the threshold value, deterioration of the power storage device when the electric vehicle is stopped can be suppressed. Further, after the electric vehicle is stopped, the electric storage device is discharged until the stop charging upper limit threshold (a value set to be equal to or higher than the start securing lower limit threshold and lower than the continuous deterioration suppression upper limit threshold). The remaining capacity or voltage of the power storage device can be controlled by a method different from that at the time of shutdown, and the remaining capacity or voltage of the power storage device can be controlled more suitably. As a result, when driving an electric vehicle, it is possible to exhibit better driving performance without limiting the remaining capacity or voltage of the power storage device or by applying a limitation different from that when the operation is stopped.
前記電気自動車は、さらに、補機及び低電圧バッテリの少なくとも一方を備え、前記制御部は、前記起動確保下限閾値以上、且つ前記停止時充電上限閾値以下である運転時充電目標値を設定し、前記電気自動車の運転時において、所定走行期間又は所定走行距離の前記蓄電装置の残容量若しくは電圧の平均値、中央値、ピーク値若しくは最頻値が、前記運転時充電目標値を上回るとき、前記蓄電装置から前記駆動モータ、前記補機及び前記低電圧バッテリの少なくとも一つへの電力供給を許可し、前記平均値、前記中央値、前記ピーク値又は前記最頻値が、前記運転時充電目標値を下回るとき、前記蓄電装置から前記駆動モータ、前記補機及び前記低電圧バッテリの少なくとも一つへの電力供給を制限してもよい。 The electric vehicle further includes at least one of an auxiliary machine and a low-voltage battery, and the control unit sets an operation charge target value that is not less than the start ensuring lower limit threshold and not more than the stop charge upper limit threshold, During the operation of the electric vehicle, the average value, median value, peak value, or mode value of the remaining capacity or voltage of the power storage device for a predetermined travel period or a predetermined travel distance exceeds the target charge value during operation, Allowing power supply from the power storage device to at least one of the drive motor, the auxiliary device, and the low-voltage battery, and the average value, the median value, the peak value, or the mode value is the charging target during operation When the value is lower than the value, power supply from the power storage device to at least one of the drive motor, the auxiliary machine, and the low-voltage battery may be restricted.
或いは、前記電気自動車は、さらに、補機及び低電圧バッテリの少なくとも一方を備え、前記制御部は、前記起動確保下限閾値以上、且つ前記停止時充電上限閾値以下である運転時充電目標値を設定し、前記電気自動車の運転時において、前記蓄電装置の残容量又は電圧の現在値が、前記運転時充電目標値を上回るとき、前記蓄電装置から前記駆動モータ、前記補機及び前記低電圧バッテリの少なくとも一つへの電力供給を許可し、前記現在値が、前記運転時充電目標値を下回るとき、前記蓄電装置から前記駆動モータ、前記補機及び前記低電圧バッテリの少なくとも一つへの電力供給を制限してもよい。 Alternatively, the electric vehicle further includes at least one of an auxiliary machine and a low voltage battery, and the control unit sets an operation charge target value that is not less than the start ensuring lower limit threshold and not more than the stop charge upper limit threshold. When the current value of the remaining capacity or voltage of the power storage device exceeds the driving charge target value during operation of the electric vehicle, the drive motor, the auxiliary device, and the low-voltage battery are connected from the power storage device. When power supply to at least one is permitted and the current value is lower than the operation charge target value, power supply from the power storage device to at least one of the drive motor, the auxiliary device, and the low-voltage battery May be restricted.
前記蓄電装置は、前記駆動モータの回生電力を蓄電可能であり、前記制御部は、前記電気自動車の運転時において、前記停止時充電上限閾値よりも大きく、且つ一時的であれば前記蓄電装置の劣化が生じない又は劣化が軽微である一時的劣化抑制上限閾値以下に設定される運転時充電上限閾値まで前記蓄電装置の充電を許可してもよい。 The power storage device is capable of storing the regenerative power of the drive motor, and the control unit is greater than the stop-time charging upper limit threshold during operation of the electric vehicle, and if temporarily, the power storage device You may permit charge of the said electrical storage apparatus to the charge threshold value at the time of a driving | running | working upper limit threshold value set to below the temporary deterioration suppression upper limit threshold value which deterioration does not produce or deterioration is slight.
前記電気自動車は、さらに、前記電気自動車の外気温を検出する外気温センサを備え、前記制御部は、前記外気温が低いほど前記停止時充電上限閾値を高く設定してもよい。 The electric vehicle may further include an outside air temperature sensor that detects an outside air temperature of the electric vehicle, and the control unit may set the stop charging upper limit threshold higher as the outside air temperature is lower.
前記制御部は、前記電気自動車の運転が停止されたとき、前記蓄電装置から前記補機及び前記低電圧バッテリの少なくとも一方に電力供給することにより、前記蓄電装置の残容量又は電圧が前記停止時充電上限閾値になるまで前記蓄電装置を放電させてもよい。 When the operation of the electric vehicle is stopped, the control unit supplies power from the power storage device to at least one of the auxiliary machine and the low-voltage battery, so that the remaining capacity or voltage of the power storage device is The power storage device may be discharged until a charging upper limit threshold is reached.
前記電気自動車は、さらに、前記蓄電装置及び前記発電装置と、前記補機及び前記低電圧バッテリの少なくとも一方との間に配置されたダウンバータと、前記蓄電装置と、前記発電装置及び前記ダウンバータとの間に配置されたコンタクタとを備え、前記制御部は、前記蓄電装置の残容量又は電圧が、前記停止時充電上限閾値を上回っているとき、前記ダウンバータにより前記蓄電装置の出力電圧を降圧させて前記補機又は前記低電圧バッテリに印加させ、前記蓄電装置の残容量又は電圧が、前記停止時充電上限閾値を下回ったとき、前記ダウンバータの降圧動作を停止して前記補機及び前記バッテリの少なくとも一方への電圧印加を停止させ、その後、前記コンタクタを開いてもよい。 The electric vehicle further includes a downverter disposed between the power storage device and the power generation device, at least one of the auxiliary device and the low voltage battery, the power storage device, the power generation device, and the downverter. The control unit is configured to reduce the output voltage of the power storage device by the downverter when the remaining capacity or voltage of the power storage device exceeds the stop charging upper limit threshold. When the remaining capacity or voltage of the power storage device falls below the stop charging upper limit threshold, the down-converter operation of the downverter is stopped and the auxiliary device and the low-voltage battery are applied to the auxiliary device or the low-voltage battery. The voltage application to at least one of the batteries may be stopped, and then the contactor may be opened.
或いは、前記電気自動車は、さらに、前記蓄電装置及び前記発電装置と、前記補機及び低電圧バッテリの少なくとも一方との間に配置されたダウンバータと、前記蓄電装置と、前記発電装置及び前記ダウンバータとの間に配置されたコンタクタと、前記ダウンバータ及び前記コンタクタと、前記発電装置との間に配置されたDC/DCコンバータと、前記ダウンバータ及び前記コンタクタと、前記DC/DCコンバータとの間に配置された平滑コンデンサとを備え、前記制御部は、前記DC/DCコンバータの1次側の電圧が前記停止時充電上限閾値を上回っているとき、前記ダウンバータにより前記蓄電装置の出力電圧を降圧させて前記補機及び前記低電圧バッテリの少なくとも一方に印加させ、前記DC/DCコンバータの1次側の電圧が前記停止時充電上限閾値を下回ったとき、前記コンタクタを開き、その後、前記平滑コンデンサに蓄えられている電力を前記ダウンバータを介して前記補機及び前記低電圧バッテリの少なくとも一方に供給し、その後、前記ダウンバータを停止してもよい。 Alternatively, the electric vehicle may further include a downverter disposed between the power storage device and the power generation device, at least one of the auxiliary machine and the low voltage battery, the power storage device, the power generation device, and the down A contactor disposed between the converter, the downverter and the contactor, a DC / DC converter disposed between the power generator, the downverter and the contactor, and the DC / DC converter. And a smoothing capacitor disposed between the control unit, the output voltage of the power storage device by the downverter when the voltage on the primary side of the DC / DC converter is higher than the charging upper limit threshold at the time of stop. Is applied to at least one of the auxiliary machine and the low-voltage battery, and the voltage on the primary side of the DC / DC converter is reduced. When falling below the stop charging upper limit threshold value, the contactor is opened, and thereafter, the electric power stored in the smoothing capacitor is supplied to at least one of the auxiliary machine and the low-voltage battery via the downverter, and thereafter The downverter may be stopped.
この発明に係る蓄電装置の制御方法は、負荷に電力を供給する発電装置と、前記負荷に対して前記発電装置と並列に接続され、前記発電装置の発電電力を蓄電可能な蓄電装置と、前記蓄電装置の残容量又は電圧を検出する検出部と、前記蓄電装置の残容量又は電圧を制御する制御部とを備える電力システムにおける蓄電装置の制御方法であって、前記負荷の動作が停止されたとき、前記制御部により、前記蓄電装置の残容量又は電圧が停止時充電上限閾値になるまで前記蓄電装置を放電させ、前記停止時充電上限閾値は、前記負荷の次回の起動を確保するための起動確保下限閾値以上、且つ連続的にその残容量又は電圧が維持されても前記蓄電装置の劣化を抑制することが可能な連続的劣化抑制上限閾値以下に設定されることを特徴とする。 The power storage device control method according to the present invention includes: a power generation device that supplies power to a load; a power storage device that is connected in parallel to the power generation device with respect to the load and is capable of storing the generated power of the power generation device; A method for controlling a power storage device in an electric power system, comprising: a detection unit that detects a remaining capacity or voltage of the power storage device; and a control unit that controls the remaining capacity or voltage of the power storage device, wherein the operation of the load is stopped The control unit causes the power storage device to be discharged until the remaining capacity or voltage of the power storage device reaches a stop charge upper limit threshold, and the stop charge upper limit threshold is used to ensure the next start of the load. It is set to be equal to or higher than a start ensuring lower limit threshold and lower than a continuous deterioration suppression upper limit threshold capable of suppressing deterioration of the power storage device even when the remaining capacity or voltage is continuously maintained.
この発明によれば、負荷の動作が停止されたとき、蓄電装置の残容量又は電圧は、負荷の次回の起動を確保するための起動確保下限閾値以上に設定されるため、負荷の次回の起動を確実に行うことができる。また、負荷の動作が停止されたとき、蓄電装置の残容量又は電圧は、連続的にその残容量又は電圧が維持されても蓄電装置の劣化を抑制することが可能な連続的劣化抑制上限閾値以下に設定されるため、負荷の動作停止時における蓄電装置の劣化を抑制することができる。さらに、負荷の動作停止後に蓄電装置が停止時充電上限閾値(起動確保下限閾値以上、且つ連続的劣化抑制上限閾値以下に設定される値)になるまで放電するため、負荷の動作中は、動作停止時とは別の方法で蓄電装置の残容量又は電圧を制御可能となり、蓄電装置の残容量又は電圧の制御をより好適に行うことができる。その結果、負荷の動作時には、蓄電装置の残容量又は電圧に制限を加えることなく又は動作停止時とは異なる制限を加えることで、より良好な動作性能を発揮することも可能となる。 According to the present invention, when the operation of the load is stopped, the remaining capacity or voltage of the power storage device is set to be equal to or higher than a start ensuring lower limit threshold for ensuring the next start of the load. Can be performed reliably. Further, when the operation of the load is stopped, the remaining capacity or voltage of the power storage device is a continuous deterioration suppression upper limit threshold value that can suppress deterioration of the power storage device even if the remaining capacity or voltage is continuously maintained. Since it is set as follows, it is possible to suppress deterioration of the power storage device when the operation of the load is stopped. Furthermore, after the load operation stops, the power storage device discharges until it reaches the charge stop upper limit threshold value (a value set to be equal to or higher than the start securing lower limit threshold value and below the continuous deterioration suppression upper limit threshold value). The remaining capacity or voltage of the power storage device can be controlled by a method different from that at the time of stopping, and the remaining capacity or voltage of the power storage device can be controlled more suitably. As a result, during operation of the load, better operating performance can be exhibited without limiting the remaining capacity or voltage of the power storage device or by applying a limitation different from that during operation stop.
ここで、前記制御部により、前記起動確保下限閾値以上、且つ前記停止時充電上限閾値以下である運転時充電目標値を設定し、前記負荷の動作時において、前記制御部により、所定期間の前記蓄電装置の残容量又は電圧の平均値、中央値、ピーク値又は最頻値が、前記運転時充電目標値を上回るとき、前記制御部により、前記蓄電装置から前記負荷及び前記負荷の補機の少なくとも一方への電力供給を許可し、前記平均値、前記中央値、前記ピーク値又は前記最頻値が、前記運転時充電目標値を下回るとき、前記制御部により、前記蓄電装置から前記負荷及び前記負荷の補機の少なくとも一方への電力供給を制限してもよい。 Here, the control unit sets an operation charge target value that is greater than or equal to the start ensuring lower limit threshold and less than or equal to the stop charge upper limit threshold, and during the operation of the load, the control unit performs the predetermined period of time When the average value, median value, peak value, or mode value of the remaining capacity or voltage of the power storage device exceeds the operation charge target value, the control unit causes the load and the load auxiliary devices to be Permitting power supply to at least one, and when the average value, the median value, the peak value, or the mode value is less than the operation charge target value, the control unit causes the load and The power supply to at least one of the load auxiliary machines may be limited.
この発明によれば、電気自動車の運転が停止されたとき、蓄電装置の残容量又は電圧は、電気自動車の次回の起動を確保するための起動確保下限閾値以上に設定されるため、電気自動車の次回の起動を確実に行うことができる。また、電気自動車の運転が停止されたとき、蓄電装置の残容量又は電圧は、連続的にその残容量又は電圧が維持されても蓄電装置の劣化を抑制することが可能な連続的劣化抑制上限閾値以下に設定されるため、電気自動車の運転停止時における蓄電装置の劣化を抑制することができる。さらに、電気自動車の運転停止後に蓄電装置が停止時充電上限閾値(起動確保下限閾値以上、且つ連続的劣化抑制上限閾値以下に設定される値)になるまで放電するため、電気自動車の運転中は、運転停止時とは別の方法で蓄電装置の残容量又は電圧を制御可能となり、蓄電装置の残容量又は電圧の制御をより好適に行うことができる。その結果、電気自動車の運転時には、蓄電装置の残容量又は電圧に制限を加えることなく又は運転停止時とは異なる制限を加えることで、より良好な運転性能を発揮することも可能となる。 According to the present invention, when the operation of the electric vehicle is stopped, the remaining capacity or voltage of the power storage device is set to be equal to or higher than the start ensuring lower limit threshold for ensuring the next start of the electric vehicle. The next start-up can be performed reliably. In addition, when the operation of the electric vehicle is stopped, the remaining capacity or voltage of the power storage device is a continuous deterioration suppression upper limit capable of suppressing deterioration of the power storage device even if the remaining capacity or voltage is continuously maintained. Since it is set to be equal to or less than the threshold value, deterioration of the power storage device when the electric vehicle is stopped can be suppressed. Further, after the electric vehicle is stopped, the electric storage device is discharged until the stop charging upper limit threshold (a value set to be equal to or higher than the start securing lower limit threshold and lower than the continuous deterioration suppression upper limit threshold). The remaining capacity or voltage of the power storage device can be controlled by a method different from that at the time of shutdown, and the remaining capacity or voltage of the power storage device can be controlled more suitably. As a result, when driving an electric vehicle, it is possible to exhibit better driving performance without limiting the remaining capacity or voltage of the power storage device or by applying a limitation different from that when the operation is stopped.
また、この発明によれば、負荷の動作が停止されたとき、蓄電装置の残容量又は電圧は、負荷の次回の起動を確保するための起動確保下限閾値以上に設定されるため、負荷の次回の起動を確実に行うことができる。また、負荷の動作が停止されたとき、蓄電装置の残容量又は電圧は、連続的にその残容量又は電圧が維持されても蓄電装置の劣化を抑制することが可能な連続的劣化抑制上限閾値以下に設定されるため、負荷の動作停止時における蓄電装置の劣化を抑制することができる。さらに、負荷の動作停止後に蓄電装置が停止時充電上限閾値(起動確保下限閾値以上、且つ連続的劣化抑制上限閾値以下に設定される値)になるまで放電するため、負荷の動作中は、動作停止時とは別の方法で蓄電装置の残容量又は電圧を制御可能となり、蓄電装置の残容量又は電圧の制御をより好適に行うことができる。その結果、負荷の動作時には、蓄電装置の残容量又は電圧に制限を加えることなく又は動作停止時とは異なる制限を加えることで、より良好な動作性能を発揮することも可能となる。 Further, according to the present invention, when the operation of the load is stopped, the remaining capacity or voltage of the power storage device is set to be equal to or higher than the start securing lower limit threshold for securing the next start of the load. Can be reliably started. Further, when the operation of the load is stopped, the remaining capacity or voltage of the power storage device is a continuous deterioration suppression upper limit threshold value that can suppress deterioration of the power storage device even if the remaining capacity or voltage is continuously maintained. Since it is set as follows, it is possible to suppress deterioration of the power storage device when the operation of the load is stopped. Furthermore, after the load operation stops, the power storage device discharges until it reaches the charge stop upper limit threshold value (a value set to be equal to or higher than the start securing lower limit threshold value and below the continuous deterioration suppression upper limit threshold value). The remaining capacity or voltage of the power storage device can be controlled by a method different from that at the time of stopping, and the remaining capacity or voltage of the power storage device can be controlled more suitably. As a result, during operation of the load, better operating performance can be exhibited without limiting the remaining capacity or voltage of the power storage device or by applying a limitation different from that during operation stop.
A.一実施形態
以下、この発明の一実施形態に係る電気自動車について図面を参照して説明する。
A. Hereinafter, an electric vehicle according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
1.電気自動車10の構成
(1)全体構成
図1は、この発明の電気自動車10の回路図である。電気自動車10は、電力システム12と、モータユニット20とを有する。電力システム12は、FCユニット40と、バッテリユニット60と、統合制御部100{以下「統合ECU100」(ECU:Electric Control Unit)}とを有する。
1. Configuration of Electric Vehicle 10 (1) Overall Configuration FIG. 1 is a circuit diagram of an
モータユニット20は、電気自動車10の力行時には、走行用のモータ22を用いて電気自動車10の走行駆動力を生成し、電気自動車10の回生時には、モータ22が発生した回生電力(モータ回生電力Preg)[W]をバッテリユニット60に供給する。
The
FCユニット40は、電気自動車10の力行時には、モータユニット20に対して燃料電池42(以下「FC42」と称する。)が発生した電力(FC出力電力Pfc)[W]を供給し、電気自動車10の回生時には、FC出力電力Pfcをバッテリユニット60に供給する。
The
バッテリユニット60は、電気自動車10の力行時には、エネルギストレージである蓄電装置62(以下「バッテリ62」と称する。)からの電力(バッテリ出力電力Pbat)[W]をモータユニット20に対して供給し、電気自動車10の回生時には、モータ回生電力Preg及びFC出力電力Pfcをバッテリ62に蓄電する。
The
統合ECU100は、モータユニット20、FCユニット40及びバッテリユニット60を制御する。詳細については後述する。
The
(2)モータユニット20
モータユニット20は、モータ22に加え、パワー・ドライブ・ユニット24(以下「PDU24」と称する。)と、減速機26と、シャフト28と、車輪30と、モータ制御部32(以下「モータECU32」と称する。)とを備える。
(2)
In addition to the
PDU24は、電気自動車10の力行時において、FC42からの出力電流(FC出力電流Ifc)[A]及びバッテリ62からの出力電流(バッテリ出力電流Ibat)[A]とを直流/交流変換し、モータ22を駆動する電流(モータ駆動電流Imd)[A]としてモータ22に供給する。このモータ駆動電流Imdの供給に伴うモータ22の回転は、減速機26、シャフト28を通じて車輪30に伝達される。
The
また、PDU24は、電気自動車10の回生時において、モータ22からの回生電流(モータ回生電流Imr)[A]を交流/直流変換し、バッテリ充電電流Ibcとしてバッテリユニット60に供給する。このバッテリ充電電流Ibcの供給によりバッテリ62が充電される。バッテリ充電電流Ibcは、後述する補機88や低電圧バッテリ90に供給してもよい。
In addition, the
モータECU32は、モータ22及びPDU24の動作を制御する。
The
(3)FCユニット40
FCユニット40は、FC42に加え、水素タンク44と、エアコンプレッサ46と、FC制御部48(以下「FC ECU48」と称する。)と、逆流防止用ダイオード50と、電圧センサ52と、電流センサ54とを有する。
(3)
In addition to the
FC42は、例えば固体高分子電解質膜をアノード電極とカソード電極とで両側から挟み込んで形成されたセルを積層したスタック構造にされている。FC42には、水素タンク44とエアコンプレッサ46が配管により接続されている。水素タンク44内の加圧水素は、FC42のアノード電極に供給される。また、エアコンプレッサ46により空気がFC42のカソード電極に供給される。水素タンク44及びエアコンプレッサ46の動作は、FC ECU48により制御される。FC42内で反応ガスである水素(燃料ガス)と空気(酸化剤ガス)の電気化学反応によりFC出力電流Ifcが生成される。FC出力電流Ifcは、電流センサ54及び逆流防止用ダイオード50を介し、電気自動車10の力行時にはPDU24に供給され、回生時にはバッテリユニット60に供給される。電圧センサ52による検出値としてのFC出力電圧Vfc[V]及び電流センサ54による検出値としてのFC出力電流Ifcは、FC42の動作制御等に用いられる。
The
(4)バッテリユニット60
バッテリユニット60は、バッテリ62に加え、バッテリ制御部64(以下「バッテリECU64」と称する。)と、電圧センサ66と、コンタクタ68a、68bと、DC/DCコンバータ70と、コンバータ制御部72(以下「コンバータECU72」と称する。)と、平滑コンデンサ74、76と、電圧センサ78、80と、電流センサ82、84と、ダウンバータ86と、補機88と、低電圧バッテリ90と、低電圧バッテリ制御部92(以下「低電圧バッテリECU92」と称する。)と、コンタクタ94と、放電抵抗器96と、コンタクタ98とを有する。
(4)
In addition to the
バッテリ62は、DC/DCコンバータ70の1次側1Sに接続されており、例えばリチウムイオン2次電池又はキャパシタを利用することができる。本実施形態ではリチウムイオン2次電池を利用している。
The
バッテリECU64は、バッテリ62の温度(バッテリ温度Tbat)[℃]や残容量SOC[%]等を監視し、バッテリ62の過充電や異常を検出した場合には、コンタクタ68a、68bを開くことにより充放電を制限又は停止してバッテリ62を保護する。なお、バッテリ62の残容量SOCは、電圧センサ66で検出したバッテリ62の電圧(バッテリ電圧Vbat)[V]に基づき測定する。また、バッテリECU64は、メモリ64aを有している。
The
DC/DCコンバータ70は、いわゆるチョッパ方式の昇降圧DC/DCコンバータであり、電気自動車10の力行時には、DC/DCコンバータ70の1次側1Sの電圧(1次電圧V1)[V]を昇圧して2次側2Sに供給し、電気自動車10の回生時には、DC/DCコンバータ70の2次側2Sの電圧(2次電圧V2)[V]を降圧して1次側1Sに供給する。すなわち、モータ22が発生した回生電圧(モータ回生電圧Vreg)[V]又はFC42のFC出力電圧Vfcである2次電圧V2がDC/DCコンバータ70により低電圧に変換された1次電圧V1によりバッテリ62を充電する。
The DC /
コンバータECU72は、統合ECU100からの指令並びにFCユニット40の電流センサ54の検出値に基づいて、DC/DCコンバータ70を制御する。
電圧センサ78は、1次電圧V1を検出し、電圧センサ80は、2次電圧V2を検出する。電流センサ82は、1次側1Sの電流(1次電流I1)[A]を検出し、電流センサ84は、2次側2Sの電流(2次電流I2)[A]を検出する。
The voltage sensor 78 detects the primary voltage V1, and the
ダウンバータ86は、1次電圧V1を降圧して補機88及び低電圧バッテリ90に印加する。補機88は、例えば、ライト、パワーウインド、ワイパー用電動機、オーディオ機器、カーナビゲーションシステム等が含まれる。低電圧バッテリ90は、モータ22駆動用のバッテリ62よりも低圧(例えば、12V)である。低電圧バッテリECU92は、低電圧バッテリ90の電圧等を監視し、低電圧バッテリ90の過充電や異常を検出した場合には、コンタクタ94を開くことにより充放電を制限又は停止して低電圧バッテリ90を保護する。
The
コンタクタ98は、統合ECU100の指令に応じて開閉し、放電抵抗器96による放電を制御する。
The
(5)統合ECU100
統合ECU100は、モータ22の要求電力(モータ要求電力Pmr_req)[W]やFCユニット40(エアコンプレッサ46等)の要求電力、補機88の要求電力等に基づいて、モータECU32、FC ECU48、バッテリECU64、コンバータECU72及び低電圧バッテリECU92を制御する。
(5)
Based on the required power of the motor 22 (motor required power Pmr_req) [W], the required power of the FC unit 40 (
統合ECU100は、CPU、ROM、RAM、タイマの他、A/D変換器、D/A変換器等の入出力インタフェース、並びに、必要に応じてDSP(Digital Signal Processor)等を有している。モータECU32、FC ECU48、バッテリECU64、コンバータECU72及び低電圧バッテリECU92も同様である。
The
統合ECU100と、モータECU32、FC ECU48、バッテリECU64、コンバータECU72及び低電圧バッテリECU92とは、車内LANであるCAN(Controller Area Network)等の通信線102を通じて相互に接続されている。これらのECUは、各種スイッチ及び各種センサからの入出力情報を共有し、これら各種スイッチ及び各種センサからの入出力情報を入力として各CPUが各ROMに格納されたプログラムを実行することにより各種機能を実現する。
The
(6)その他
車両状態を検出する各種スイッチ及び各種センサとしては、上述した電圧センサ52、66、78、80、電流センサ54、82、84の他、通信線102に接続されるイグニッションスイッチ110(以下「IGSW110」と称する。)、アクセルセンサ112、ブレーキセンサ114、車速センサ116及び外気温センサ118等がある。外気温センサ118は、電気自動車10の外気温Tex[℃]を検出する。
(6) Others As various switches and various sensors for detecting the vehicle state, in addition to the
2.残容量SOCの制御
図2には、バッテリ62の残容量SOCを制御するフローチャートが示されている。残容量SOCの制御は、バッテリECU64、コンバータECU72、低電圧バッテリECU92及び統合ECU100が協調して行う。ステップS1において、統合ECU100は、IGSW110がオンにされたかどうかを判定する。IGSW110がオフの場合(S1:No)、ステップS1を繰り返す。IGSW110がオンの場合(S1:Yes)、ステップS2において、電気自動車10の運転時における制御である運転時制御が実行される。
2. Control of Remaining Capacity SOC FIG. 2 shows a flowchart for controlling the remaining capacity SOC of the
図3には、運転時制御のフローチャートが示されている。ステップS11において、バッテリECU64は、通信線102を介して外気温センサ118から外気温Texを取得する。続くステップS12において、バッテリECU64は、外気温Texに応じて残容量SOCの第1上限閾値TH_SOC1[%]と第2上限閾値TH_SOC2[%]を設定する。
FIG. 3 shows a flowchart of the on-time control. In step S <b> 11, the
第1上限閾値TH_SOC1は、電気自動車10の運転停止時における残容量SOCの上限閾値(停止時充電上限閾値)であり、本実施形態では、連続的にその残容量SOC(又はこれに対応するバッテリ電圧Vbat)が維持されてもバッテリ62の劣化を抑制することが可能な上限閾値(連続的劣化抑制上限閾値)と等しい値に設定される。連続的劣化抑制上限閾値とは、バッテリ62を長時間(例えば、数時間〜数日間)その残容量SOCに維持していても、バッテリ62の劣化が進行しない又は劣化が軽微である上限閾値である。第1上限閾値TH_SOC1は、必ずしも、連続的劣化抑制上限閾値と等しくなくてもよく、電気自動車10の次回の起動を確保するための下限閾値(起動確保下限閾値TH_SOC3)[%]以上、且つ連続的劣化抑制上限閾値以下に設定することができる。
The first upper limit threshold value TH_SOC1 is an upper limit threshold value (remaining charge upper limit threshold value) of the remaining capacity SOC when the
第2上限閾値TH_SOC2は、電気自動車10の運転時における残容量SOCの上限閾値(運転時充電上限閾値)であり、本実施形態では、一時的であればバッテリ62の劣化が生じない又は劣化が軽微である上限閾値(一時的劣化抑制上限閾値)と等しい値に設定される。一時的劣化抑制上限閾値は、バッテリ62を短時間(例えば、数秒〜数分)その残容量SOCに維持していても、バッテリ62の劣化を抑制できる上限閾値である。第2上限閾値TH_SOC2は、必ずしも、一時的劣化抑制上限閾値と等しくなくてもよく、第1上限閾値TH_SOC1より高く、且つ一時的劣化抑制上限閾値以下に設定することができる。
The second upper limit threshold TH_SOC2 is an upper limit threshold (remaining charge upper limit threshold) of the remaining capacity SOC during the operation of the
図4に示すように、第1上限閾値TH_SOC1の方が起動確保下限閾値TH_SOC3よりも高く、また、第2上限閾値TH_SOC2の方が第1上限閾値TH_SOC1よりも高い(TH_SOC3<TH_SOC1<TH_SOC2)。第1上限閾値TH_SOC1、第2上限閾値TH_SOC2及び起動確保下限閾値TH_SOC3のいずれも実験値、理論値又はシミュレーション値により求めることができる。 As shown in FIG. 4, the first upper limit threshold TH_SOC1 is higher than the activation ensuring lower limit threshold TH_SOC3, and the second upper limit threshold TH_SOC2 is higher than the first upper limit threshold TH_SOC1 (TH_SOC3 <TH_SOC1 <TH_SOC2). Any of the first upper limit threshold TH_SOC1, the second upper limit threshold TH_SOC2, and the start ensuring lower limit threshold TH_SOC3 can be obtained from experimental values, theoretical values, or simulation values.
第1上限閾値TH_SOC1、第2上限閾値TH_SOC2及び起動確保下限閾値TH_SOC3はいずれも、外気温Texが低い程、高く設定される。 The first upper limit threshold TH_SOC1, the second upper limit threshold TH_SOC2, and the start ensuring lower limit threshold TH_SOC3 are all set higher as the outside air temperature Tex is lower.
なお、図4において、参照符号200で示される曲線は、本実施形態において残容量SOCが取る値の頻度を示す頻度特性である。また、参照符号202で示される曲線は、比較例において残容量SOCが取る値の頻度を示す頻度特性である。図4からわかるように、頻度特性200は、頻度特性202よりも図中右側に寄っており、本実施形態の方が残容量SOCが高く維持されている。また、本実施形態では、第1上限閾値TH_SOC1以上、第2上限閾値TH_SOC2以下の領域204が存在する。この領域204の分、モータ回生電力Pregを有効活用することができる。
In FIG. 4, the curve indicated by reference numeral 200 is a frequency characteristic indicating the frequency of the value taken by the remaining capacity SOC in the present embodiment. A curve indicated by reference numeral 202 is a frequency characteristic indicating the frequency of the value taken by the remaining capacity SOC in the comparative example. As can be seen from FIG. 4, the frequency characteristic 200 is closer to the right side in the figure than the frequency characteristic 202, and the remaining capacity SOC is maintained higher in this embodiment. In the present embodiment, there is a
図3に戻り、ステップS13において、バッテリECU64は、電圧センサ66から通知されたバッテリ電圧Vbatに基づき残容量SOCを取得(演算)する。続くステップS14において、バッテリECU64は、残容量SOCの最頻値SOCmode[%]を演算する。最頻値SOCmodeは、残容量SOCが取る値のうち最も頻度の多い値である。後述するように、最頻値SOCmodeの代わりに別の値を用いることもできる。
Returning to FIG. 3, in step S <b> 13, the
ステップS15において、バッテリECU64は、残容量SOCと第2上限閾値TH_SOC2とを比較する。残容量SOCが第2上限閾値TH_SOC2以下である場合(S15:Yes)、ステップS16において、バッテリECU64は、バッテリ62への充電を許可する。具体的には、バッテリECU64は、バッテリ62への充電を禁止する充電禁止信号Scpを統合ECU100に対して送信しない。残容量SOCが第2上限閾値TH_SOC2を超える場合(S15:No)、ステップS17において、バッテリ62への充電が禁止される。具体的には、バッテリECU64が、上記充電禁止信号Scpを統合ECU100に対して送信する。充電禁止信号Scpを受信した統合ECU100は、DC/DCコンバータ70の降圧動作を禁止する降圧禁止信号SdvをコンバータECU72に対して送信する。降圧禁止信号Sdvを受信したコンバータECU72は、DC/DCコンバータ70の降圧動作を禁止する。具体的には、DC/DCコンバータ70の昇圧用スイッチング素子(図示せず)のみを駆動し、降圧用スイッチング素子(図示せず)を駆動しない。或いは、前記昇圧用スイッチング素子及び前記降圧用スイッチング素子の両方の駆動を停止してもよい。
In step S15, the
ステップS18において、バッテリECU64は、残容量SOCの最頻値SOCmodeと第1上限閾値TH_SOC1とを比較する。最頻値SOCmodeが第1上限閾値TH_SOC1以下の場合(S18:Yes)、バッテリECU64は、そのまま今回の処理(図3の処理)を終了する。最頻値SOCmodeが第1上限閾値TH_SOC1を超える場合(S18:No)、ステップS19において、バッテリ62の放電を行う第1放電処理が行われる。具体的には、バッテリECU64が、第1放電処理を要求する第1放電処理要求信号Sdr1を統合ECU100に対して送信する。第1放電処理要求信号Sdr1を受信した統合ECU100は、低電圧バッテリECU92を介してダウンバータ86を動作させ、バッテリ電圧Vbatを補機88及び低電圧バッテリ90に印加させる。これにより、バッテリ62が放電される。或いは、統合ECU100から、モータECU32に対し、モータ22による回生処理を一時的に停止させてもよい。
In step S18, the
図2に戻り、ステップS3において、統合ECU100は、IGSW110がオフにされたかどうかを判定する。IGSW110がオンの場合(S3:No)、ステップS2に戻り、運転時制御を継続する。IGSW110がオフの場合(S3:Yes)、ステップS4において、電気自動車10の運転停止時における制御である停止時制御が実行される。
Returning to FIG. 2, in step S3, the
図5には、本実施形態における停止時制御のフローチャートが示されている。ステップS21において、バッテリECU64は、残容量SOCと第1上限閾値TH_SOC1とを比較する。残容量SOCが第1上限閾値TH_SOC1以下である場合(S21:Yes)、ステップS22に進む。ステップS22において、バッテリECU64は、電圧センサ78で検出された1次電圧V1と、1次電圧閾値TH_V1[V]とを比較する。1次電圧閾値TH_V1は、バッテリ62に対する充電が行われないことを保証する電圧に設定され、例えば、バッテリ62の残容量SOCが第1上限閾値TH_SOC1のときのバッテリ電圧Vbatと等しい値とされる。1次電圧V1が1次電圧閾値TH_V1以下である場合(S22:Yes)、ステップS23において、バッテリECU64は、コンタクタ68a、68bを開き、停止時処理を終了する。
FIG. 5 shows a flowchart of the stop time control in the present embodiment. In step S21, the
ステップS21において、残容量SOCが第1上限閾値TH_SOC1を超える場合(S21:No)、又はステップS22において、1次電圧V1が1次電圧閾値TH_V1を超える場合(S22:No)、ステップS24において、バッテリ62の放電を行う第2放電処理が行われる。具体的には、バッテリECU64が、第2放電処理を要求する第2放電処理要求信号Sdr2を統合ECU100に対して送信する。第2放電処理要求信号Sdr2を受信した統合ECU100は、低電圧バッテリECU92を介してダウンバータ86を動作させ、バッテリ電圧Vbatを補機88及び低電圧バッテリ90に印加させる。これにより、バッテリ62が放電される。補機88及び低電圧バッテリ90への印加ができない場合、統合ECU100によりコンタクタ98を閉じて放電抵抗器96により電力を消費してもよい。
In step S21, when the remaining capacity SOC exceeds the first upper limit threshold TH_SOC1 (S21: No), or in step S22, when the primary voltage V1 exceeds the primary voltage threshold TH_V1 (S22: No), in step S24, A second discharge process for discharging the
続くステップS25において、統合ECU100は、IGSW110がオンにされたかどうかを判定する。IGSW110がオフの場合(S25:No)、ステップS21に戻る。IGSW110がオンの場合(S21:Yes)、停止時制御を中止する。
In subsequent step S25, the
3.本実施形態の効果
以上のように、本実施形態では、IGSW110がオフにされ、電気自動車10の運転が停止されたとき、バッテリ62の残容量SOCは、電気自動車10の次回の起動を確保するための起動確保下限閾値TH_SOC3以上に設定されるため、電気自動車10の次回の起動を確実に行うことができる。また、IGSW110がオフにされたとき、バッテリ62の残容量SOCは、連続的にその残容量SOCが維持されてもバッテリ62の劣化を抑制することが可能な第1上限閾値TH_SOC1(連続的劣化抑制上限閾値)以下に設定されるため、電気自動車10の運転停止時におけるバッテリ62の劣化を抑制することができる。さらに、電気自動車10の運転停止後にバッテリ62の残容量SOCが第1上限閾値TH_SOC1になるまで放電するため、電気自動車10の運転中は、運転停止時とは別の方法でバッテリ62の残容量SOCを制御可能となり、バッテリ62の残容量SOCの制御をより好適に行うことができる。その結果、電気自動車10の運転時には、バッテリ62の残容量SOCに運転停止時とは異なる制限を加えることで、より良好な運転性能を発揮することも可能となる。
3. As described above, in the present embodiment, when the
本実施形態では、電気自動車10の運転時において、バッテリ62から補機88及び低電圧バッテリ90に適宜電力を供給しながら、バッテリ62の残容量SOCを第1上限閾値TH_SOC1又はその近傍に維持することができる。このため、電気自動車10の運転が停止されたときには、バッテリ62の残容量SOCが、第1上限閾値TH_SOC1以下となっていることが期待され、バッテリECU64によるバッテリ62の放電の必要性を低下することができる。その結果、放電抵抗器96により無駄に(有効利用されずに)消費される電力を減少させ、電気自動車10の燃費を向上することが可能となる。
In the present embodiment, during operation of the
本実施形態では、バッテリ62は、モータ22の回生電力Pregを蓄電可能であり、バッテリECU64は、電気自動車10の運転時において、第1上限閾値TH_SOC1よりも大きな第2上限閾値TH_SOC2までバッテリ62の充電を許可する。一般に、電気自動車10が運転されている時間は、運転が停止されている時間よりも非常に短い。このため、電気自動車10の運転時において、バッテリ62の残容量SOCが第1上限閾値TH_SOC1(連続的劣化抑制上限閾値)を超えても、バッテリ62の劣化は生じないか又は軽微である。従って、電気自動車10の運転時にのみ、第1上限閾値TH_SOC1を超えた充電を可能とすることにより、バッテリ62の劣化抑制を図りつつ、モータ回生電力Pregをより多く回収することが可能となる。
In the present embodiment, the
本実施形態では、電気自動車10は、電気自動車10の外気温Texを検出する外気温センサ118を備え、バッテリECU64は、外気温Texが低い程、第1上限閾値TH_SOC1を高く設定する。バッテリ62は、低温である程劣化が進行し難い。このため、バッテリ62が低温である程、第1上限閾値TH_SOC1を高く設定することにより、バッテリ62の劣化を抑制しつつ、バッテリ62の残容量SOCを高く設定することができる。また、バッテリ62が充放電をしているとき(電気自動車10が運転中であるとき)、バッテリ温度Tbatは高くなる一方、バッテリ62が充放電を停止すると(電気自動車10が運転を停止しているとき)、バッテリ温度Tbatは、外気温Texと略等しくなる。そこで、外気温Texに基づくことにより、より適切に第1上限閾値TH_SOC1を設定することができる。第2上限閾値TH_SOC2及び起動確保下限閾値TH_SOC3も同様である。
In the present embodiment, the
本実施形態では、バッテリ62の残容量SOCが、第1上限閾値TH_SOC1以下となったとき(図5のS21:Yes)、バッテリ62から補機88及び低電圧バッテリ90への電力供給を停止した後に(S22:Yes)、コンタクタ68a、68bを開く。従って、バッテリ62から補機88及び低電圧バッテリ90への電力供給に伴うコンタクタ68a、68bの溶着を防止することができ、コンタクタ68a、68bの長寿命化が可能となる。
In the present embodiment, when the remaining capacity SOC of the
B.変形例
なお、この発明は、上記実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。例えば、以下の構成を採用することができる。
B. Modifications It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that various configurations can be adopted based on the contents described in this specification. For example, the following configuration can be adopted.
1.搭載対象及び負荷
上記実施形態では、FC42とバッテリ62を備える電力システム12を電気自動車10に搭載したが、これに限られず、別の対象に搭載してもよい。例えば、電力システム12を船舶や航空機等の移動体に用いることもできる。或いは、電力システム12を家庭用電力システムとして用いてもよい。この場合、風力発電システム、太陽発電システム等、一時的に電力を発生させる発電機と組み合わせることが好ましい。また、上記実施形態では、電力システム12の負荷として走行用のモータ22を挙げたが、電力システム12の用途に応じて別の負荷とすることもできる。
1. Mounting target and load In the above-described embodiment, the
2.発電装置
上記実施形態では、バッテリ62と並列にモータ22(負荷)に接続される発電装置として、FC42を用いたが、エンジンとオルタネータを組み合わせた発電装置等、他の発電装置を用いることもできる。
2. In the above embodiment, the
3.制御部
上記実施形態では、主としてバッテリECU64により、バッテリ62の残容量SOCを制御したが、これに限られず、例えば、主として統合ECU100により制御することもできる。
3. Control Unit In the above-described embodiment, the remaining capacity SOC of the
4.残容量SOC
上記実施形態では、残容量SOC[%]に基づく制御を行ったが、バッテリ電圧Vbatに基づく制御を行うこともできる。すなわち、残容量SOCとバッテリ電圧Vbatとは一対一に対応するため、上述の制御における残容量SOCをバッテリ電圧Vbatに置き換えて行うことも可能である。この場合、各閾値(第1上限閾値TH_SOC、第2上限閾値TH_SOC2及び起動確保下限閾値TH_SOC3)は、バッテリ電圧Vbatに対応する値に変更される。
4). Remaining capacity SOC
In the above embodiment, the control based on the remaining capacity SOC [%] is performed, but the control based on the battery voltage Vbat can also be performed. That is, since the remaining capacity SOC and the battery voltage Vbat have a one-to-one correspondence, the remaining capacity SOC in the above-described control can be replaced with the battery voltage Vbat. In this case, each threshold (first upper limit threshold TH_SOC, second upper limit threshold TH_SOC2, and start ensuring lower limit threshold TH_SOC3) is changed to a value corresponding to the battery voltage Vbat.
5.電気自動車10の停止時
上記実施形態では、IGSW110がオンのときとオフのときの2通りの場合を説明したが、一般的な車両では、キーをキーシリンダから抜き取り、制御系を停止した状態(制御系停止状態)、及びキーをキーシリンダに挿してスタート位置に回すことで、前記制御系が全体的に動作可能な状態(全体的動作可能状態)に加え、キーを「アクセサリ(ACC)」位置に回すことで、エンジン又はモータの動作は停止するがオーディオ機器等のアクセサリは動作可能な状態(部分的動作可能状態)をIGSW110により切り替えることができるものがある。上記実施形態は、このような車両にも適用することができる。この場合、部分的動作可能状態において、バッテリ62の充電を許可するか禁止するかは適宜選択可能である。
5). When the
6.補機88、低電圧バッテリ90及び放電抵抗器96
上記実施形態では、バッテリ62を放電させるための手段として、補機88、低電圧バッテリ90及び放電抵抗器96を設けたが、その他の放電手段があれば、これらはなくてもよい。その他の放電手段としては、例えば、FCユニット40の水素タンク44の流量制御弁(図示せず)、エアコンプレッサ46、FC42の冷却ポンプ(図示せず)を挙げることができる。
6). Auxiliary machine 88,
In the above embodiment, the auxiliary device 88, the low-
また、バッテリ62の放電による電力を全て補機88及び低電圧バッテリ90の少なくとも一方に消費させれば、放電抵抗器96を設けないことも可能となる。
Further, if all the electric power generated by the discharge of the
7.運転時充電目標値
上記実施形態では、電気自動車10の運転時において、バッテリ62の残容量SOCの最頻値SOCmodeが、第1上限閾値TH_SOC1以下のとき(図3のS18:Yes)、第1放電処理を行わず、最頻値SOCmodeが、第1上限閾値TH_SOC1を超えるとき(S18:No)、第1放電処理を行った(S19)。換言すると、運転時の最頻値SOCmodeの目標値として、第1上限閾値TH_SOC1を用いたが、起動確保下限閾値TH_SOC3以上、第1上限閾値TH_SOC1以下であれば、当該目標値は、これに限られず、電力システム12の仕様に応じて適宜変更可能である。
7). Charging target value during driving In the above embodiment, when the mode SOC SOC mode of the remaining capacity SOC of the
また、上記実施形態では、第1上限閾値TH_SOC1との比較対象として、最頻値SOCmodeを用いたが、これに限られない。例えば、残容量SOCの現在値、平均値、中央値又はピーク値を同様に用いることもできる。 Moreover, in the said embodiment, although mode mode SOCmode was used as a comparison object with 1st upper limit threshold value TH_SOC1, it is not restricted to this. For example, the current value, average value, median value, or peak value of the remaining capacity SOC can be used similarly.
さらに、上記実施形態では、最頻値SOCmodeが第1上限閾値TH_SOC1以下であるとき(S18:Yes)、特段の処理を行わなかったが、最頻値SOCmodeが、第1上限閾値TH_SOC1未満であるとき、バッテリ62からモータ22への電力供給を制限してもよい。
Further, in the above-described embodiment, when the mode value SOCmode is equal to or less than the first upper limit threshold value TH_SOC1 (S18: Yes), no special processing is performed, but the mode value SOCmode is less than the first upper limit threshold value TH_SOC1. Sometimes, power supply from the
さらにまた、電気自動車10の運転中に最頻値SOCmodeを制御する代わりに、電気自動車10をテストコースで所定走行期間又は所定走行距離走行させ、走行直後の最頻値SOCmodeが第1上限閾値TH_SOC1以下となるように、バッテリ62の仕様を選択し、又は統合ECU100による電力マネージメントを行ってもよい。
Furthermore, instead of controlling the mode SOCmode during operation of the
8.バッテリ62の温度検出
上記実施形態では、外気温センサ118が検出した外気温Texを用いて、第1上限閾値TH_SOC1(停止時充電上限閾値)、第2上限閾値TH_SOC2(運転時充電上限閾値)及び軌道確保下限閾値TH_SOC3を設定したが、これに限られない。例えば、バッテリ温度Tbatに基づき、第1上限閾値TH_SOC1、第2上限閾値TH_SOC2及び起動確保下限閾値TH_SOC3を設定することもできる。或いは、第1上限閾値TH_SOC1、第2上限閾値TH_SOC2及び起動確保下限閾値TH_SOC3を固定値として設定することもできる。
8). In the above embodiment, the first upper limit threshold TH_SOC1 (stop charge upper limit threshold), the second upper limit threshold TH_SOC2 (operation charge upper limit threshold), and the outside temperature Tex detected by the outside temperature sensor 118 are used. Although the track securing lower limit threshold TH_SOC3 is set, the present invention is not limited to this. For example, the first upper limit threshold TH_SOC1, the second upper limit threshold TH_SOC2, and the start ensuring lower limit threshold TH_SOC3 may be set based on the battery temperature Tbat. Alternatively, the first upper limit threshold TH_SOC1, the second upper limit threshold TH_SOC2, and the start ensuring lower limit threshold TH_SOC3 may be set as fixed values.
また、一般に、外気温Texは、時刻に応じて変化することから、現在の時刻に基づいて外気温Texを補正して用いてもよい。例えば、現在の時刻が午後5時であれば、その後は徐々に外気温Texが下がっていく可能性が高いことから、現在の外気温Texよりも所定値低い値を補正値として用いることもできる。 In general, the outside air temperature Tex changes according to the time, and therefore, the outside air temperature Tex may be corrected based on the current time. For example, if the current time is 5 pm, it is highly possible that the outside air temperature Tex will gradually decrease thereafter, and therefore a value lower than the current outside air temperature Tex by a predetermined value can be used as the correction value. .
さらに、現在又は今後の外気温Texを電気自動車10に搭載した温度センサにより取得せずに、電気自動車10の外部から無線通信を通じて取得してもよい。
Further, the current or future outside air temperature Tex may be acquired from the outside of the
9.停止時制御
上記実施形態では、図5のような方法で停止時制御を行ったが、これに限られない。例えば、図6に示す方法で停止時制御を行うこともできる。
9. Control at the time of stop In the above embodiment, the control at the time of stop is performed by the method as shown in FIG. 5, but the present invention is not limited to this. For example, the stop-time control can be performed by the method shown in FIG.
図6のステップS31において、バッテリECU64は、バッテリ62の残容量SOCと第1上限閾値TH_SOC1とを比較する。残容量SOCが第1上限閾値TH_SOC1以下である場合(S31:Yes)、ステップS32において、バッテリECU64は、コンタクタ68a、68bを開く。残容量SOCが第1上限閾値TH_SOC1を超える場合(S31:No)、ステップS33において、バッテリ62の放電を行う第2放電処理が行われる。この第2放電処理は、図5のステップS24における処理と同じである。続くステップS34において、統合ECU100は、IGSW110がオンにされたかどうかを判定する。IGSW110がオフの場合(S34:No)、ステップS31に戻る。IGSW110がオンの場合(S34:Yes)、停止時制御を中止する。
In step S31 of FIG. 6, the
ステップS32に続くステップS35において、残電力消費処理が行われる。残電力消費処理は、DC/DCコンバータ70の1次側1S(特に、平滑コンデンサ74)及び2次側2S(特に、平滑コンデンサ76)に残留する電力を消費させる処理である。具体的には、コンタクタ68a、68bを開いたバッテリECU64が、残電力消費処理を要求する残電力消費処理要求信号Srcを統合ECU100に対して送信する。残電力消費処理要求信号Srcを受信した統合ECU100は、コンバータECU72を介してDC/DCコンバータ70に2次電圧2Vを降圧して1次側1Sに印加させる。さらに、統合ECU100は、低電圧バッテリECU92を介してダウンバータ86を動作させ、1次電圧V1を補機88及び低電圧バッテリ90に印加させる。これにより、1次側1S及び2次側2Sに残留する電力が消費される。1次側1S及び2次側2Sに残留する電力は、放電抵抗器96により消費してもよい。
In step S35 subsequent to step S32, remaining power consumption processing is performed. The remaining power consumption process is a process for consuming power remaining on the
続くステップS36において、統合ECU100は、1次電圧V1と、1次電圧閾値TH_V1とを比較する。1次電圧閾値TH_V1は、図5のステップS22で用いたものと同じものである。1次電圧V1が1次電圧閾値TH_V1以下である場合(S36:Yes)、ステップS37において、統合ECU100は、2次電圧V2と、2次電圧閾値TH_V2[V]とを比較する。2次電圧閾値TH_V2は、2次側2Sの2次電圧V2が十分に低下されたことを保証する電圧に設定され、例えば、1次電圧閾値TH_V1と等しい値とされる。2次電圧V2が2次電圧閾値TH_V2以下である場合(S37:Yes)、停止時制御を終了する。
In subsequent step S36, the
ステップS36において、1次電圧V1が1次電圧閾値TH_V1を超える場合(S36:No)、又はステップS37において、2次電圧V2が2次電圧閾値TH_V2を超える場合(S37:No)、ステップS38において、統合ECU100は、IGSW110がオンにされたかどうかを判定する。IGSW110がオフの場合(S38:No)、ステップS35に戻る。IGSW110がオンの場合(S38:Yes)、停止時制御を中止する。
If the primary voltage V1 exceeds the primary voltage threshold TH_V1 in step S36 (S36: No), or if the secondary voltage V2 exceeds the secondary voltage threshold TH_V2 (S37: No) in step S37, in step S38. The
図6の停止時制御によれば、ステップS33の放電処理によりバッテリ62の出力電圧Vbatを低電圧バッテリ90に印加することで、バッテリ62から放電された電力を低電圧バッテリ90に充電して再利用することができる。
According to the stop-time control in FIG. 6, by applying the output voltage Vbat of the
10…電気自動車 12…電力システム
22…モータ(負荷) 42…燃料電池(発電装置)
62…バッテリ(蓄電装置)
64…バッテリECU(検出部、制御部)
66…電圧センサ(検出部) 68a、68b…コンタクタ
70…DC/DCコンバータ 74、76…平滑コンデンサ
86…ダウンバータ 88…補機
90…低電圧バッテリ 118…外気温センサ
Preg…モータ回生電力 SOC…残容量
SOCmode…残容量の最頻値 Tbat…バッテリ温度
Tex…外気温
TH_SOC1…第1上限閾値(停止時充電上限閾値、連続的劣化抑制上限閾値、運転時充電目標値)
TH_SOC2…第2上限閾値(運転時充電上限閾値)
TH_SOC3…下限閾値 Vbat…バッテリ電圧
V1…1次電圧
DESCRIPTION OF
62 ... Battery (power storage device)
64 ... battery ECU (detection unit, control unit)
66 ... Voltage sensor (detection unit) 68a, 68b ...
TH_SOC2 ... 2nd upper limit threshold (charging upper limit threshold during operation)
TH_SOC3 ... lower threshold Vbat ... battery voltage V1 ... primary voltage
Claims (10)
前記駆動モータに電力を供給する発電装置と、
前記駆動モータに対して前記発電装置と並列に接続され、前記発電装置の発電電力を蓄電可能な蓄電装置と、
前記蓄電装置の残容量又は電圧を検出する検出部と、
前記蓄電装置の残容量又は電圧を制御する制御部と
を備える電気自動車であって、
前記制御部は、前記電気自動車の運転が停止されたとき、前記蓄電装置の残容量又は電圧が停止時充電上限閾値になるまで前記蓄電装置を放電させ、
前記停止時充電上限閾値は、前記電気自動車の次回の起動を確保するための起動確保下限閾値以上、且つ連続的にその残容量又は電圧が維持されても前記蓄電装置の劣化を抑制することが可能な連続的劣化抑制上限閾値以下に設定される
ことを特徴とする電気自動車。 A drive motor;
A power generator for supplying power to the drive motor;
A power storage device connected in parallel to the power generation device with respect to the drive motor and capable of storing the generated power of the power generation device;
A detection unit for detecting a remaining capacity or voltage of the power storage device;
A control unit that controls the remaining capacity or voltage of the power storage device,
When the operation of the electric vehicle is stopped, the control unit discharges the power storage device until the remaining capacity or voltage of the power storage device reaches a charge upper limit threshold at the time of stoppage,
The charging upper limit threshold at the time of stopping is equal to or higher than a starting securing lower limit threshold for securing the next starting of the electric vehicle, and suppresses deterioration of the power storage device even if the remaining capacity or voltage is continuously maintained. An electric vehicle characterized by being set to be equal to or lower than a possible continuous deterioration suppression upper limit threshold.
前記電気自動車は、さらに、補機及び低電圧バッテリの少なくとも一方を備え、
前記制御部は、
前記起動確保下限閾値以上、且つ前記停止時充電上限閾値以下である運転時充電目標値を設定し、
前記電気自動車の運転時において、所定走行期間又は所定走行距離の前記蓄電装置の残容量若しくは電圧の平均値、中央値、ピーク値若しくは最頻値が、前記運転時充電目標値を上回るとき、前記蓄電装置から前記駆動モータ、前記補機及び前記低電圧バッテリの少なくとも一つへの電力供給を許可し、
前記平均値、前記中央値、前記ピーク値又は前記最頻値が、前記運転時充電目標値を下回るとき、前記蓄電装置から前記駆動モータ、前記補機及び前記低電圧バッテリの少なくとも一つへの電力供給を制限する
ことを特徴とする電気自動車。 The electric vehicle according to claim 1,
The electric vehicle further includes at least one of an auxiliary machine and a low voltage battery,
The controller is
Set an operation charge target value that is not less than the start securing lower limit threshold and not more than the stop charge upper limit threshold,
During the operation of the electric vehicle, the average value, median value, peak value, or mode value of the remaining capacity or voltage of the power storage device for a predetermined travel period or a predetermined travel distance exceeds the target charge value during operation, Allowing power supply from the power storage device to at least one of the drive motor, the auxiliary machine and the low voltage battery;
When the average value, the median value, the peak value, or the mode value is lower than the charging target value during operation, from the power storage device to at least one of the drive motor, the auxiliary device, and the low-voltage battery. An electric vehicle characterized by limiting power supply.
前記電気自動車は、さらに、補機及び低電圧バッテリの少なくとも一方を備え、
前記制御部は、
前記起動確保下限閾値以上、且つ前記停止時充電上限閾値以下である運転時充電目標値を設定し、
前記電気自動車の運転時において、前記蓄電装置の残容量又は電圧の現在値が、前記運転時充電目標値を上回るとき、前記蓄電装置から前記駆動モータ、前記補機及び前記低電圧バッテリの少なくとも一つへの電力供給を許可し、
前記現在値が、前記運転時充電目標値を下回るとき、前記蓄電装置から前記駆動モータ、前記補機及び前記低電圧バッテリの少なくとも一つへの電力供給を制限する
ことを特徴とする電気自動車。 The electric vehicle according to claim 1,
The electric vehicle further includes at least one of an auxiliary machine and a low voltage battery,
The controller is
Set an operation charge target value that is not less than the start securing lower limit threshold and not more than the stop charge upper limit threshold,
During operation of the electric vehicle, when the current remaining capacity or voltage of the power storage device exceeds the target charging value during operation, at least one of the drive motor, the auxiliary device, and the low-voltage battery from the power storage device. Power supply to one,
When the current value is lower than the charging target value during operation, electric power supply from the power storage device to at least one of the drive motor, the auxiliary device, and the low-voltage battery is limited.
前記蓄電装置は、前記駆動モータの回生電力を蓄電可能であり、
前記制御部は、前記電気自動車の運転時において、前記停止時充電上限閾値よりも大きく、且つ一時的であれば前記蓄電装置の劣化が生じない又は劣化が軽微である一時的劣化抑制上限閾値以下に設定される運転時充電上限閾値まで前記蓄電装置の充電を許可する
ことを特徴とする電気自動車。 The electric vehicle according to any one of claims 1 to 3,
The power storage device can store regenerative power of the drive motor,
When the electric vehicle is in operation, the control unit is less than a temporary deterioration suppression upper limit threshold value that is greater than the stop-time charging upper limit threshold value, and that the power storage device does not deteriorate or is only slightly deteriorated if temporarily. An electric vehicle characterized by permitting charging of the power storage device up to a driving upper limit threshold value set in (1).
前記電気自動車は、さらに、前記電気自動車の外気温を検出する外気温センサを備え、
前記制御部は、前記外気温が低いほど前記停止時充電上限閾値を高く設定する
ことを特徴とする電気自動車。 The electric vehicle according to any one of claims 1 to 4,
The electric vehicle further includes an outside air temperature sensor that detects an outside air temperature of the electric vehicle,
The said control part sets the said charging upper limit threshold value at the time of a stop high, so that the said external temperature is low. The electric vehicle characterized by the above-mentioned.
前記電気自動車は、さらに、補機及び低電圧バッテリの少なくとも一方を備え、
前記制御部は、前記電気自動車の運転が停止されたとき、前記蓄電装置から前記補機及び前記低電圧バッテリの少なくとも一方に電力供給することにより、前記蓄電装置の残容量又は電圧が前記停止時充電上限閾値になるまで前記蓄電装置を放電させる
ことを特徴とする電気自動車。 The electric vehicle according to any one of claims 1, 4, and 5,
The electric vehicle further includes at least one of an auxiliary machine and a low voltage battery,
When the operation of the electric vehicle is stopped, the control unit supplies power from the power storage device to at least one of the auxiliary machine and the low-voltage battery, so that the remaining capacity or voltage of the power storage device is The electric vehicle, wherein the power storage device is discharged until a charging upper limit threshold is reached.
前記電気自動車は、さらに、
前記蓄電装置及び前記発電装置と、前記補機及び前記低電圧バッテリの少なくとも一方との間に配置されたダウンバータと、
前記蓄電装置と、前記発電装置及び前記ダウンバータとの間に配置されたコンタクタと
を備え、
前記制御部は、
前記蓄電装置の残容量又は電圧が、前記停止時充電上限閾値を上回っているとき、前記ダウンバータにより前記蓄電装置の出力電圧を降圧させて前記補機又は前記低電圧バッテリに印加させ、
前記蓄電装置の残容量又は電圧が、前記停止時充電上限閾値を下回ったとき、前記ダウンバータの降圧動作を停止して前記補機及び前記バッテリの少なくとも一方への電圧印加を停止させ、その後、前記コンタクタを開く
ことを特徴とする電気自動車。 The electric vehicle according to claim 6, wherein
The electric vehicle further includes:
A downverter disposed between the power storage device and the power generation device, and at least one of the auxiliary device and the low-voltage battery;
The power storage device, and a contactor disposed between the power generation device and the downverter,
The controller is
When the remaining capacity or voltage of the power storage device exceeds the charging upper limit threshold at the time of stoppage, the output voltage of the power storage device is stepped down by the downverter and applied to the auxiliary device or the low voltage battery,
When the remaining capacity or voltage of the power storage device falls below the charging upper limit threshold value at the time of stoppage, the step-down operation of the downverter is stopped to stop voltage application to at least one of the auxiliary machine and the battery, An electric vehicle characterized by opening the contactor.
前記電気自動車は、さらに、
前記蓄電装置及び前記発電装置と、前記補機及び低電圧バッテリの少なくとも一方との間に配置されたダウンバータと、
前記蓄電装置と、前記発電装置及び前記ダウンバータとの間に配置されたコンタクタと、
前記ダウンバータ及び前記コンタクタと、前記発電装置との間に配置されたDC/DCコンバータと、
前記ダウンバータ及び前記コンタクタと、前記DC/DCコンバータとの間に配置された平滑コンデンサと
を備え、
前記制御部は、
前記DC/DCコンバータの1次側の電圧が前記停止時充電上限閾値を上回っているとき、前記ダウンバータにより前記蓄電装置の出力電圧を降圧させて前記補機及び前記低電圧バッテリの少なくとも一方に印加させ、
前記DC/DCコンバータの1次側の電圧が前記停止時充電上限閾値を下回ったとき、前記コンタクタを開き、その後、前記平滑コンデンサに蓄えられている電力を前記ダウンバータを介して前記補機及び前記低電圧バッテリの少なくとも一方に供給し、その後、前記ダウンバータを停止する
ことを特徴とする電気自動車。 The electric vehicle according to claim 6, wherein
The electric vehicle further includes:
A downverter disposed between the power storage device and the power generation device, and at least one of the auxiliary machine and the low-voltage battery;
A contactor disposed between the power storage device, the power generation device and the downverter;
A DC / DC converter disposed between the downverter and the contactor and the power generation device;
A smoothing capacitor disposed between the downverter and the contactor and the DC / DC converter;
The controller is
When the voltage on the primary side of the DC / DC converter exceeds the stop-time charging upper limit threshold, the output voltage of the power storage device is lowered by the downverter to at least one of the auxiliary machine and the low-voltage battery. Applied,
When the primary side voltage of the DC / DC converter falls below the charging upper limit threshold value at the time of stoppage, the contactor is opened, and thereafter, the electric power stored in the smoothing capacitor is supplied to the auxiliary machine and the auxiliary converter via the downverter. An electric vehicle comprising: supplying to at least one of the low-voltage batteries and then stopping the downverter.
前記負荷の動作が停止されたとき、前記制御部により、前記蓄電装置の残容量又は電圧が停止時充電上限閾値になるまで前記蓄電装置を放電させ、
前記停止時充電上限閾値は、前記負荷の次回の起動を確保するための起動確保下限閾値以上、且つ連続的にその残容量又は電圧が維持されても前記蓄電装置の劣化を抑制することが可能な連続的劣化抑制上限閾値以下に設定される
ことを特徴とする蓄電装置の制御方法。 A power generation device that supplies power to a load; a power storage device that is connected in parallel to the power generation device with respect to the load and that can store the generated power of the power generation device; and a detection that detects a remaining capacity or voltage of the power storage device A storage device in a power system comprising: a control unit that controls a remaining capacity or voltage of the storage device;
When the operation of the load is stopped, the control unit causes the power storage device to discharge until the remaining capacity or voltage of the power storage device reaches a charge upper limit threshold during stoppage,
The stop charging upper limit threshold is equal to or higher than a start ensuring lower limit threshold for securing the next start of the load, and can suppress deterioration of the power storage device even if the remaining capacity or voltage is continuously maintained. A control method for a power storage device, wherein the control method is set to be equal to or lower than a continuous deterioration suppression upper limit threshold value.
前記制御部により、前記起動確保下限閾値以上、且つ前記停止時充電上限閾値以下である運転時充電目標値を設定し、
前記負荷の動作時において、前記制御部により、所定期間の前記蓄電装置の残容量又は電圧の平均値、中央値、ピーク値又は最頻値が、前記運転時充電目標値を上回るとき、前記制御部により、前記蓄電装置から前記負荷及び前記負荷の補機の少なくとも一方への電力供給を許可し、
前記平均値、前記中央値、前記ピーク値又は前記最頻値が、前記運転時充電目標値を下回るとき、前記制御部により、前記蓄電装置から前記負荷及び前記負荷の補機の少なくとも一方への電力供給を制限する
ことを特徴とする蓄電装置の制御方法。 The power storage device control method according to claim 9,
The control unit sets an operation charge target value that is not less than the start ensuring lower limit threshold and not more than the stop charge upper limit threshold,
During the operation of the load, when the remaining capacity or voltage average value, median value, peak value, or mode value of the power storage device for a predetermined period exceeds the operation charge target value by the control unit, the control Permitting power supply from the power storage device to at least one of the load and an auxiliary machine of the load,
When the average value, the median value, the peak value, or the mode value is lower than the operation charge target value, the control unit causes the power storage device to supply at least one of the load and the load auxiliary device. A method for controlling a power storage device, characterized by limiting power supply.
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