JP2010136509A - Vehicle and its controlling method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両およびその制御方法に関する。 The present invention relates to a vehicle and a control method thereof.
従来、この種の車両としては、エンジンに連結された第1モータジェネレータと、駆動輪に連結された第2モータジェネレータと、昇圧コンバータを介して第1モータジェネレータおよび第2モータジェネレータと接続された主蓄電装置と、車両ECUや補機へ電力を供給する補機用蓄電装置と、主蓄電装置側からの直流電圧を補機用蓄電装置の電圧レベルに変換して補機用蓄電装置へ出力する双方向DC/DCコンバータとを備えるものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この車両では、イグニッションキーがOFF位置に回動されたときに、外気の温度がしきい温度未満である場合には、次回の車両システム起動時に補機用蓄電装置の電圧低下が起こりうると判断し、補機用蓄電装置の蓄電量(SOC)を高めるために、エンジンの動力を用いて第1モータジェネレータにより発電して補機用蓄電装置の充電を行なう。
しかしながら、上記従来の車両のようにイグニッションキーがオフされた後にエンジンを運転して第1モータジェネレータによる発電を可能とすれば、第1モータジェネレータにより発電された電力で補機用蓄電装置を充電することができるものの、イグニッションキーがオフされたにも拘わらずエンジンを運転することで、燃費すなわち車両のエネルギ効率が悪化してしまう。 However, if the engine is operated after the ignition key is turned off as in the conventional vehicle to enable power generation by the first motor generator, the power storage device for auxiliary machines is charged with the power generated by the first motor generator. Although it is possible to operate the engine despite the ignition key being turned off, the fuel efficiency, that is, the energy efficiency of the vehicle is deteriorated.
本発明の車両は、車両のエネルギ効率を向上させると共に補機用蓄電手段の充電をより適切に行なうことを主目的とする。 The vehicle of the present invention is mainly intended to improve the energy efficiency of the vehicle and more appropriately charge the auxiliary power storage means.
本発明の車両およびその制御方法は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。 The vehicle and the control method thereof according to the present invention employ the following means in order to achieve the main object described above.
本発明の車両は、
駆動輪に連結された駆動軸に走行用の動力を出力可能であると共に電力を回生することで該駆動軸に制動力を出力可能な電動機と、
高圧電力ラインを介して前記電動機に接続されて該電動機と電力をやり取り可能な走行用蓄電手段と、
低圧電力ラインを介して補機と接続されて該補機に電力を供給可能な補機用蓄電手段と、
前記高圧電力ラインと前記低圧電力ラインとに接続され、該高圧電力ライン側からの電力を電圧変換して該低圧電力ライン側に出力可能な電圧変換手段と、
前記電動機が走行用の動力を出力する力行時には、前記電圧変換手段の出力電圧の目標値である目標電圧として第1の電圧を設定すると共に、前記電動機が制動力を出力する電力回生時には、前記目標電圧として前記第1の電圧よりも高い第2の電圧を設定する目標電圧設定手段と、
前記電圧変換手段の出力電圧が前記設定された目標電圧となるように前記電圧変換手段を制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。
The vehicle of the present invention
An electric motor capable of outputting driving power to a drive shaft connected to the drive wheel and capable of outputting braking force to the drive shaft by regenerating electric power;
A running power storage means connected to the motor via a high voltage power line and capable of exchanging power with the motor;
Auxiliary power storage means connected to the auxiliary machine via a low-voltage power line and capable of supplying power to the auxiliary machine,
Voltage conversion means connected to the high-voltage power line and the low-voltage power line, capable of converting the voltage from the high-voltage power line side and outputting the voltage to the low-voltage power line side;
At the time of power running when the electric motor outputs driving power, the first voltage is set as a target voltage that is a target value of the output voltage of the voltage conversion means, and at the time of power regeneration that the motor outputs braking force, Target voltage setting means for setting a second voltage higher than the first voltage as the target voltage;
Control means for controlling the voltage conversion means so that the output voltage of the voltage conversion means becomes the set target voltage;
It is a summary to provide.
この本発明の車両では、電動機が走行用の動力を出力する力行時には、電圧変換手段の出力電圧の目標値である目標電圧に第1の電圧を設定すると共に、電動機が制動力を出力する電力回生時には、目標電圧に第1の電圧よりも高い第2の電圧を設定し、電圧変換手段の出力電圧が設定された目標電圧となるように電圧変換手段を制御する。これにより、電力回生時には、力行時に比してより多くの電力を電圧変換手段により電圧変換して高圧電力ライン側から低圧電力ライン側に供給して補機の駆動や補機用蓄電手段の充電に利用することが可能となり、特に電動機により回生される電力量が多いときに、走行用蓄電手段に吸収しきれなかった余剰電力を有効に利用して補機用蓄電手段を充電することができる。また、力行時には、電圧変換手段の目標電圧を小さくすることで、高圧電力ライン側からの電力が補機の駆動や補機用蓄電手段の充電に利用されるのを抑制し、走行用蓄電手段から低圧電力ライン側への電力の持ち出しを減らして走行用蓄電手段の残容量の低下を抑えると共に、補機での電力消費を低減することもできる。したがって、この車両によれば、エネルギ効率を向上させると共に補機用蓄電手段の充電をより適切に行なうことができる。 In the vehicle of the present invention, when the electric power is output when the electric motor outputs the driving power, the first voltage is set to the target voltage that is the target value of the output voltage of the voltage conversion means, and the electric power at which the electric motor outputs the braking force. During regeneration, the second voltage higher than the first voltage is set as the target voltage, and the voltage conversion means is controlled so that the output voltage of the voltage conversion means becomes the set target voltage. As a result, during power regeneration, more power than that during powering is converted by the voltage conversion means and supplied from the high-voltage power line side to the low-voltage power line side to drive the auxiliary equipment and charge the auxiliary power storage means. In particular, when the amount of power regenerated by the electric motor is large, the auxiliary power storage means can be charged by effectively using surplus power that could not be absorbed by the travel power storage means. . Further, during power running, by reducing the target voltage of the voltage conversion means, it is possible to suppress the use of electric power from the high-voltage power line side for driving the auxiliary equipment or charging the auxiliary power storage means. As a result, it is possible to reduce the amount of power taken from the power source to the low-voltage power line side to suppress a decrease in the remaining capacity of the power storage means for travel, and to reduce power consumption in the auxiliary equipment. Therefore, according to this vehicle, the energy efficiency can be improved and the auxiliary power storage means can be more appropriately charged.
こうした本発明の車両において、前記補機用蓄電手段の電圧を検出する電圧検出手段を更に備え、前記目標電圧設定手段は、前記電圧検出手段により検出された電圧よりも低い電圧を前記第1の電圧に設定すると共に、前記電圧検出手段により検出された電圧よりも高い電圧を前記第2の電圧に設定する手段である、ものとすることもできる。こうすれば、補機用蓄電手段の充電と放電とをより適切に行なって、車両のエネルギ効率を向上させることができる。 The vehicle according to the present invention further includes voltage detection means for detecting the voltage of the auxiliary power storage means, and the target voltage setting means applies a voltage lower than the voltage detected by the voltage detection means to the first voltage. While setting to a voltage, it can also be a means to set a voltage higher than the voltage detected by the voltage detection means to the second voltage. By so doing, it is possible to more appropriately charge and discharge the auxiliary power storage means and improve the energy efficiency of the vehicle.
また、本発明の車両において、動力を出力可能な内燃機関と、前記高圧電力ラインに接続されて前記蓄電手段と電力をやり取り可能であると共に動力を入出力可能な発電機と、前記駆動軸と前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸との3軸に接続され、これら3軸のうちの何れか2軸に入出力される動力に基づく動力を残余の軸に入出力する3軸式動力入出力手段と、を更に備えるものとすることもできる。 In the vehicle of the present invention, an internal combustion engine capable of outputting power, a generator connected to the high-voltage power line and capable of exchanging power with the power storage means and capable of inputting / outputting power, and the drive shaft Three shafts connected to three shafts of the output shaft of the internal combustion engine and the rotating shaft of the generator, and for inputting / outputting power to / from the remaining shafts based on power input / output to / from any two of these three shafts And a power input / output unit.
本発明の車両の制御方法は、
駆動輪に連結された駆動軸に走行用の動力を出力可能であると共に電力を回生することで該駆動軸に制動力を出力可能な電動機と、高圧電力ラインを介して前記電動機に接続されて該電動機と電力をやり取り可能な走行用蓄電手段と、低圧電力ラインを介して補機と接続されて該補機に電力を供給可能な補機用蓄電手段と、前記高圧電力ラインと前記低圧電力ラインとに接続され、該高圧電力ライン側からの電力を電圧変換して該低圧電力ライン側に出力可能な電圧変換手段と、を備える車両の制御方法であって、
前記電動機が走行用の動力を出力する力行時には、前記電圧変換手段の出力電圧の目標値である目標電圧として第1の電圧を設定すると共に、前記電動機が制動力を出力する電力回生時には、前記目標電圧として前記第1の電圧よりも高い第2の電圧を設定して、前記電圧変換手段の出力電圧が前記設定された目標電圧となるように前記電圧変換手段を制御する、
ことを要旨とする。
The vehicle control method of the present invention includes:
An electric motor capable of outputting driving power to a drive shaft connected to the drive wheels and capable of outputting braking force to the drive shaft by regenerating electric power, and connected to the electric motor via a high-voltage power line Power storage means for traveling that can exchange power with the motor, power storage means for auxiliary equipment that is connected to an auxiliary machine via a low-voltage power line and can supply power to the auxiliary machine, the high-voltage power line, and the low-voltage power A voltage conversion means that is connected to a line and is capable of converting the voltage from the high-voltage power line side and outputting the voltage to the low-voltage power line side, and a vehicle control method comprising:
At the time of power running when the electric motor outputs driving power, the first voltage is set as a target voltage that is a target value of the output voltage of the voltage conversion means, and at the time of power regeneration that the motor outputs braking force, Setting a second voltage higher than the first voltage as the target voltage, and controlling the voltage conversion means so that the output voltage of the voltage conversion means becomes the set target voltage;
This is the gist.
この本発明の車両の制御方法では、電動機が走行用の動力を出力する力行時には、電圧変換手段の出力電圧の目標値である目標電圧に第1の電圧を設定すると共に、電動機が制動力を出力する電力回生時には、目標電圧に第1の電圧よりも高い第2の電圧を設定し、電圧変換手段の出力電圧が設定された目標電圧となるように電圧変換手段を制御する。これにより、電力回生時には、力行時に比してより多くの電力を電圧変換手段により電圧変換して高圧電力ライン側から低圧電力ライン側に供給して補機の駆動や補機用蓄電手段の充電に利用することが可能となり、特に電動機により回生される電力量が多いときに、走行用蓄電手段に吸収しきれなかった余剰電力を有効に利用して補機用蓄電手段を充電することができる。また、力行時には、電圧変換手段の目標電圧を小さくすることで、高圧電力ライン側からの電力が補機の駆動や補機用蓄電手段の充電に利用されるのを抑制し、走行用蓄電手段から低圧電力ライン側への電力の持ち出しを減らして走行用蓄電手段の残容量の低下を抑えると共に、補機での電力消費を低減することもできる。したがって、この車両の制御方法によれば、エネルギ効率を向上させると共に補機用蓄電手段の充電をより適切に行なうことができる。 In the vehicle control method of the present invention, when the electric power is output when the electric motor outputs driving power, the first voltage is set to the target voltage that is the target value of the output voltage of the voltage conversion means, and the electric motor applies the braking force. During power regeneration, the second voltage higher than the first voltage is set as the target voltage, and the voltage conversion means is controlled so that the output voltage of the voltage conversion means becomes the set target voltage. As a result, during power regeneration, more power than that during powering is converted by the voltage conversion means and supplied from the high-voltage power line side to the low-voltage power line side to drive the auxiliary equipment and charge the auxiliary power storage means. In particular, when the amount of power regenerated by the electric motor is large, the auxiliary power storage means can be charged by effectively using surplus power that could not be absorbed by the travel power storage means. . Further, during power running, by reducing the target voltage of the voltage conversion means, it is possible to suppress the use of electric power from the high-voltage power line side for driving the auxiliary equipment or charging the auxiliary power storage means. As a result, it is possible to reduce the amount of power taken from the power source to the low-voltage power line side to suppress a decrease in the remaining capacity of the power storage means for travel, and to reduce power consumption in the auxiliary equipment. Therefore, according to this vehicle control method, the energy efficiency can be improved and the auxiliary power storage means can be more appropriately charged.
次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。 Next, the best mode for carrying out the present invention will be described using examples.
図1は、本発明の一実施例に係る車両としてのハイブリッド自動車20の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車20は、図示するように、エンジン22と、エンジン22の出力軸としてのクランクシャフト26にダンパ28を介して接続された3軸式の動力分配統合機構30と、動力分配統合機構30に接続された発電可能なモータMG1と、動力分配統合機構30に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸32aに減速ギヤ35を介して接続されたモータMG2と、インバータ41,42と高圧電力ライン54とを介してモータMG1,MG2と電力のやり取りを行なうメインバッテリ50と、低圧電力ライン94を介して補機96に電力を供給可能な補機バッテリ90と、高圧電力ライン54と低圧電力ライン94とに接続されて高圧電力ライン54側からの電力を降圧して低圧電力ライン94側へ出力可能なDC/DCコンバータ92と、ハイブリッド自動車20の全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット70とを備える。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of a configuration of a
エンジン22は、例えばガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関であり、エンジン用電子制御ユニット(以下、エンジンECUという)24により燃料噴射制御や点火制御,吸入空気量調節制御などの運転制御を受けている。エンジンECU24には、エンジン22の運転状態を検出する各種センサからの信号、例えば、エンジン22のクランクシャフト26のクランク角を検出する図示しないクランクポジションセンサからのクランクポジションなどが入力されている。エンジンECU24は、ハイブリッド用電子制御ユニット70と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット70からの制御信号によりエンジン22を運転制御すると共に必要に応じてエンジン22の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット70に出力する。
The
動力分配統合機構30は、外歯歯車のサンギヤ31と、このサンギヤ31と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ32と、サンギヤ31に噛合すると共にリングギヤ32に噛合する複数のピニオンギヤ33と、複数のピニオンギヤ33を自転かつ公転自在に保持するキャリア34とを備え、サンギヤ31とリングギヤ32とキャリア34とを回転要素として差動作用を行なう遊星歯車機構として構成されている。動力分配統合機構30は、キャリア34にはエンジン22のクランクシャフト26が、サンギヤ31にはモータMG1が、リングギヤ32にはリングギヤ軸32aを介して減速ギヤ35がそれぞれ連結されており、モータMG1が発電機として機能するときにはキャリア34から入力されるエンジン22からの動力をサンギヤ31側とリングギヤ32側にそのギヤ比に応じて分配し、モータMG1が電動機として機能するときにはキャリア34から入力されるエンジン22からの動力とサンギヤ31から入力されるモータMG1からの動力を統合してリングギヤ32側に出力する。リングギヤ32に出力された動力は、リングギヤ軸32aからギヤ機構60およびデファレンシャルギヤ62を介して、最終的には車両の駆動輪63a,63bに出力される。
The power distribution and
モータMG1およびモータMG2は、いずれも発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ41,42を介してメインバッテリ50と電力のやりとりを行なう。インバータ41,42とメインバッテリ50とを接続する高圧電力ライン54は、各インバータ41,42が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータMG1,MG2のいずれかで発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。したがって、メインバッテリ50は、モータMG1,MG2のいずれかから生じた電力や不足する電力により充放電されることになる。なお、モータMG1,MG2により電力収支のバランスをとるものとすれば、メインバッテリ50は充放電されない。モータMG1,MG2は、いずれもモータ用電子制御ユニット(以下、モータECUという)40により駆動制御されている。モータECU40には、モータMG1,MG2を駆動制御するために必要な信号、例えばモータMG1,MG2の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ43,44からの信号や図示しない電流センサにより検出されるモータMG1,MG2に印加される相電流などが入力されており、モータECU40からは、インバータ41,42へのスイッチング制御信号が出力されている。モータECU40は、ハイブリッド用電子制御ユニット70と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット70からの制御信号によってモータMG1,MG2を駆動制御すると共に必要に応じてモータMG1,MG2の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット70に出力する。
Both motor MG1 and motor MG2 are configured as well-known synchronous generator motors that can be driven as generators and can be driven as motors, and exchange power with
メインバッテリ50は、実施例では、定格出力電圧が200〜300Vのニッケル水素二次電池またはリチウムイオン二次電池として構成されており、バッテリ用電子制御ユニット(以下、バッテリECUという)52によって管理されている。バッテリECU52には、メインバッテリ50を管理するのに必要な信号、例えば、メインバッテリ50の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧,メインバッテリ50の出力端子に接続された図示しない電流センサからの充放電電流,メインバッテリ50に取り付けられた温度センサ51からの電池温度Tbなどが入力されている。また、バッテリECU52は、必要に応じてメインバッテリ50の状態に関するデータを通信によりハイブリッド用電子制御ユニット70に出力する。
In the embodiment, the
補機バッテリ90は、実施例では、定格出力電圧が12Vの鉛蓄電池として構成されており、低圧電力ライン94を介して補機96と接続されている。低圧電力ライン94に接続される補機96には、例えばヘッドライトやルームランプ,カーオーディオ等の複数の電力機器が含まれる。なお、補機バッテリ90は、図示しない電力ラインを介してエンジンECU24やモータECU40,バッテリECU52,ハイブリッド用電子制御ユニット70などにも接続されており、これらの電子制御ユニットにも電力を供給する。
In the embodiment, the
DC/DCコンバータ92は、いずれも図示しないスイッチング素子やトランスなどを含み、スイッチング素子をオンオフすることにより高圧電力ライン54側からの電力を降圧して低圧電力ライン94に出力可能である。DC/DCコンバータ92は、ハイブリッド用電子制御ユニット70からの制御信号により制御される。
Each of the DC /
ハイブリッド用電子制御ユニット70は、CPU72を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPU72の他に処理プログラムを記憶するROM74と、データを一時的に記憶するRAM76と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット70には、イグニッションスイッチ80からのイグニッション信号,シフトレバー81の操作位置を検出するシフトポジションセンサ82からのシフトポジションSP,アクセルペダル83の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ84からのアクセル開度Acc,ブレーキペダル85の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ86からのブレーキペダルポジションBP,車速センサ88からの車速V,補機バッテリ90の端子間電圧を検出する電圧センサ98からの補機バッテリ電圧Vbなどが入力ポートを介して入力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット70は、前述したように、エンジンECU24やモータECU40,バッテリECU52と通信ポートを介して接続されており、エンジンECU24やモータECU40,バッテリECU52と各種制御信号やデータのやりとりを行なったり、DC/DCコンバータ92を制御するための制御信号を出力したりする。
The hybrid
こうして構成された実施例のハイブリッド自動車20では、運転者によりアクセルペダル83が踏み込まれると、ハイブリッド用電子制御ユニット70により図示しない駆動制御ルーチンが実行され、アクセルペダル83の踏み込み量に対応するアクセル開度Accと車速Vとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力すべき要求トルクが計算され、この要求トルクに対応する要求動力がリングギヤ軸32aに出力されるように、エンジン22の目標運転ポイントとモータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*とが設定される。そして、エンジン22が目標運転ポイントで運転制御されると共にモータMG1,MG2がトルク指令Tm1*,Tm2*で駆動制御される。このように運転者によりアクセルペダル83が踏み込まれるときには、モータMG2が走行用のトルク(正のトルク)を出力するようにトルク指令Tm2*が正の値に設定される。一方、運転者によりブレーキペダル85が踏み込まれると、ハイブリッド用電子制御ユニット70により図示しない制動制御ルーチンが実行され、ブレーキペダル85の踏み込み量に基づいてブレーキペダル85に加えられたペダル踏力が計算され、このペダル踏力に基づいて車両に付与すべき要求制動力が設定され、この要求制動力のうちのモータMG2およびエンジン22の負担分としてリングギヤ軸32aに出力すべき要求制動トルクが計算され、この要求制動トルクに対応するトルクがリングギヤ軸32aに出力されるように、エンジン22の目標回転数とモータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*とがハイブリッド用電子制御ユニット70により設定される。この際、エンジン22を燃料カットすると共にモータMG1によりエンジン22を目標回転数で回転するようモータリングしてエンジン22からリングギヤ軸32aにフリクショントルクが出力されるようにトルク指令Tm1*が正の値に設定され、モータMG2の電力回生によりリングギヤ軸32aに回生制動トルクが出力されるようにトルク指令Tm2*が負の値に設定される。そして、エンジン22が燃料カットされると共にモータMG1,MG2がトルク指令Tm1*,Tm2*で駆動制御される。このように、運転者によりブレーキペダル85が踏み込まれるときには、モータMG2が制動トルク(負のトルク)を出力するようにトルク指令Tm2*が負の値に設定される。なお、エンジン22とモータMG1とモータMG2の運転制御モードとしては、要求動力に見合う動力がエンジン22から出力されるようにエンジン22を運転制御すると共にエンジン22から出力される動力のすべてが動力分配統合機構30とモータMG1とモータMG2とによってトルク変換されてリングギヤ軸32aに出力されるようモータMG1およびモータMG2を駆動制御するトルク変換運転モードや、要求動力とメインバッテリ50の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン22から出力されるようにエンジン22を運転制御すると共にメインバッテリ50の充放電を伴ってエンジン22から出力される動力の全部またはその一部が動力分配統合機構30とモータMG1とモータMG2とによるトルク変換を伴って要求動力がリングギヤ軸32aに出力されるようモータMG1およびモータMG2を駆動制御する充放電運転モード、エンジン22の運転を停止してモータMG2からの要求動力に見合う動力をリングギヤ軸32aに出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。
In the
次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車20に搭載されたDC/DCコンバータ92の動作について説明する。図2は、ハイブリッド用電子制御ユニット70により実行されるDC/DCコンバータ制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎(例えば数msec毎)に繰り返し実行される。
Next, the operation of the DC /
DC/DCコンバータ制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット70のCPU72は、まず、トルク指令Tm2*や電圧センサ98からの補機バッテリ電圧Vbなど、制御に必要なデータを入力する(ステップS100)。ここで、トルク指令Tm2*は、ハイブリッド用電子制御ユニット70により別途設定されたものを入力するものとした。
When the DC / DC converter control routine is executed, the
こうしてデータを入力すると、トルク指令Tm2*が値0より小さいか否かを調べ(ステップS110)、トルク指令Tm2*が値0以上のとき、即ち、モータMG2が走行用のトルクを出力する力行時には、DC/DCコンバータ92の出力電圧の目標値としての目標出力電圧V*に所定の電圧VLを設定する(ステップS120)。一方、トルク指令Tm2*が値0未満であるとき、即ち、モータMG2の電力回生時には、DC/DCコンバータ92の目標出力電圧V*に電圧VLより高い電圧VHを設定する(ステップS130)。ここで、DC/DCコンバータの目標出力電圧V*として設定される電圧VLおよび電圧VHは、補機バッテリ90の充電特性を考慮して設定される。実施例では、電圧VLとしては、補機バッテリ90の蓄電量が著しく低下することにより補機96等の動作に影響を及ぼさないように、補機バッテリ90の定格出力電圧よりも若干大きい12.5Vなどが用いられる。電圧VHとしては、補機バッテリ90に許容される最大電圧より小さく電圧VLよりも大きい14Vなどが用いられる。
When the data is input in this way, it is checked whether or not the torque command Tm2 * is smaller than the value 0 (step S110). Then, a predetermined voltage VL is set to the target output voltage V * as the target value of the output voltage of the DC / DC converter 92 (step S120). On the other hand, when torque command Tm2 * is less than 0, that is, during power regeneration of motor MG2, voltage VH higher than voltage VL is set as target output voltage V * of DC / DC converter 92 (step S130). Here, voltage VL and voltage VH set as target output voltage V * of the DC / DC converter are set in consideration of the charging characteristics of
こうして目標出力電圧V*を設定すると、補機バッテリ電圧Vbが目標出力電圧V*となるように、設定した目標出力電圧V*と入力した補機バッテリ電圧Vbとの偏差に基づくPI制御(比例積分制御)によりDC/DCコンバータ92をスイッチング制御する際のデューティ比Dを設定すると共に(ステップS140)、設定したデューティ比Dに基づいてDC/DCコンバータ92をスイッチング制御して(ステップS150)、本ルーチンを終了する。こうした制御により、モータMG2の電力回生時には、モータMG2が走行用のトルクを出力する力行時に比してより多くの電力をDC/DCコンバータ92により降圧して補機96の駆動や補機バッテリ90の充電に利用することが可能となり、特にモータMG2により回生される電力量が多いときには、メインバッテリ50に吸収しきれなかった余剰電力を有効に利用して補機バッテリ90を充電することができる。また、モータMG2の力行時には、補機バッテリ90に蓄えられた電力をある程度利用することを前提としてDC/DCコンバータ92の目標出力電圧V*を電力回生時に比して小さくすることで、高圧電力ライン54側からの電力が補機96の駆動や補機バッテリ90の充電に利用されるのを抑制し、メインバッテリ50から低圧電力ライン94側への電力の持ち出しを減らしてメインバッテリ50の残容量(SOC)の低下を抑えることができる。また、補機96を単純な抵抗とみなせば、補機96の消費電力は補機96に印加される電圧の2乗に比例することから、目標出力電圧V*を小さくすることにより、補機96での電力消費を低減することもできる。したがって、ハイブリッド自動車20によれば、エネルギ効率(燃費)を向上させると共に補機バッテリ90の充電をより適切に行なうことができる。
When the target output voltage V * is set in this way, PI control based on the deviation between the set target output voltage V * and the input auxiliary battery voltage Vb so that the auxiliary battery voltage Vb becomes the target output voltage V * (proportional The duty ratio D for switching control of the DC /
以上説明した実施例のハイブリッド自動車20では、モータMG2が走行用のトルクを出力する力行時には、DC/DCコンバータ92の目標出力電圧V*に所定の電圧VLを設定すると共に、モータMG2の電力回生時には、DC/DCコンバータ92の目標出力電圧V*に電圧VLよりも高い電圧VHを設定し、補機バッテリ電圧Vbが目標出力電圧V*となるようにDC/DCコンバータ92を制御する。これにより、モータMG2の電力回生時には、力行時に比してより多くの電力をDC/DCコンバータ92により降圧して補機96の駆動や補機バッテリ90の充電に利用することが可能となり、特にモータMG2により回生される電力量が多いときには、メインバッテリ50に吸収しきれなかった余剰電力を有効に利用して補機バッテリ90を充電することができる。また、モータMG2の力行時には、DC/DCコンバータ92の目標出力電圧V*を小さくすることで、高圧電力ライン54側からの電力が補機96の駆動や補機バッテリ90の充電に利用されるのを抑制し、メインバッテリ50から低圧電力ライン94側への電力の持ち出しを減らしてメインバッテリ50の残容量(SOC)の低下を抑えると共に、補機96での電力消費を低減することもできる。したがって、ハイブリッド自動車20によれば、エネルギ効率を向上させると共に補機バッテリ90の充電をより適切に行なうことができる。
In the
実施例のハイブリッド自動車20では、ハイブリッド用電子制御ユニット70により図2のDC/DCコンバータ制御ルーチンが実行されて、トルク指令Tm2*が値0以上のときには、DC/DCコンバータ92の目標出力電圧V*に所定の電圧VLを設定し(ステップS120)、トルク指令Tm2*が値0未満のときには、目標出力電圧V*に電圧VLよりも高い電圧VHを設定するもの(ステップS130)としたが、図3に示す変形例のDC/DCコンバータ制御ルーチンの一例のように、トルク指令Tm2*が値0以上のときには、DC/DCコンバータ92の目標出力電圧V*に補機バッテリ電圧Vbよりも所定の電圧α(例えば、0.5Vなど)だけ小さい電圧を設定し(ステップS125)、トルク指令Tm2*が値0未満のときには、目標出力電圧V*に補機バッテリ電圧Vbよりも電圧αだけ大きい電圧を設定する(ステップS135)ものとしてもよい。こうすれば、モータMG2の力行時には、主に補機バッテリ90に蓄えられていた電力により補機96を駆動し、モータMG2の電力回生時には、DC/DCコンバータ92からの電力により補機96を駆動すると共に補機バッテリ90を充電することができるので、補機バッテリ90の充電と放電とをより適切に行なって、ハイブリッド自動車20のエネルギ効率を向上させることができる。なお、図3のDC/DCコンバータ制御ルーチンは、図2のステップS120,S130の処理をステップS125,S135の処理に代えた点を除いて図2のDC/DCコンバータ制御ルーチンと同一である。
In the
実施例のハイブリッド自動車20では、モータMG2の動力を減速ギヤ35により減速してリングギヤ軸32aに出力するものとしたが、図4に例示する変形例のハイブリッド自動車120のように、モータMG2の動力をリングギヤ軸32aが接続された車軸(駆動輪63a,63bが接続された車軸)とは異なる車軸(図4における車輪64a,64bに接続された車軸)に接続するものとしてもよい。
In the
また、本発明の車両は、図5に示す変形例の電気自動車220のように、駆動軸37に接続された同期発電電動機であるモータMGと、インバータ43と高圧電力ライン54とを介してモータMGと電力のやり取りを行なうメインバッテリ50と、低圧電力ライン94を介して補機96に電力を供給可能な補機バッテリ90と、高圧電力ライン54と低圧電力ライン94とに接続されて高圧電力ライン54側からの電力を降圧して低圧電力ライン94側へ出力可能なDC/DCコンバータ92とを備える電気自動車の形態としてもよい。
Further, the vehicle according to the present invention includes a motor MG that is a synchronous generator motor connected to the
ここで、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、モータMG2が「電動機」に相当し、メインバッテリ50が「走行用蓄電手段」に相当し、補機バッテリ90が「補機用蓄電手段」に相当し、DC/DCコンバータ92が「電圧変換手段」に相当し、トルク指令Tm2*が値0以上のときには、DC/DCコンバータ92の出力電圧の目標値としての目標出力電圧V*に所定の電圧VLを設定し、トルク指令Tm2*が値0未満のときには、DC/DCコンバータ92の目標出力電圧V*に電圧VLより高い電圧VHを設定する図2のDC/DCコンバータ制御ルーチンのステップS110〜S130の処理あるいは図3のステップS110,S125およびS135の処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット70が「目標電圧設定手段」に相当し、バッテリ電圧Vbが目標出力電圧V*となるように、設定した目標出力電圧V*と入力した補機バッテリ電圧Vbとの偏差に基づくPI制御(比例積分制御)によりDC/DCコンバータ92をスイッチング制御する際のデューティ比Dを設定すると共にこのデューティ比Dに基づいてDC/DCコンバータ92をスイッチング制御する図2のDC/DCコンバータ制御ルーチンのステップS140〜S150の処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット70が「制御手段」に相当する。
Here, the correspondence between the main elements of the embodiment and the main elements of the invention described in the column of means for solving the problems will be described. In the embodiment, the motor MG2 corresponds to the “motor”, the
ここで、「電動機」としては、同期発電電動機として構成されたモータMG2に限定されるものではなく、誘導電動機など、車軸に連結された駆動軸に走行用の動力を出力可能であると共に電力を回生することで該駆動軸に制動力を出力可能なものであれば如何なるタイプの電動機であっても構わない。「走行用蓄電手段」としては、定格出力電圧が200〜300Vのニッケル水素二次電池として構成されたメインバッテリ50に限定されるものではなく、キャパシタなど、高圧電力ラインを介して電動機に接続されて電動機と電力をやり取り可能なものであれば如何なるものとしても構わない。「補機用蓄電手段」としては、定格出力電圧が12Vの鉛蓄電池として構成された補機バッテリ90に限定されるものではなく、ニッケル水素二次電池やリチウムイオン二次電池など、低圧電力ラインを介して補機と接続されて補機に電力を供給可能なものであれば如何なるものとしても構わない。「電圧変換手段」としては、スイッチング素子をオンオフすることにより高圧電力ライン54側からの電力を降圧して低圧電力ライン94に出力可能なDC/DCコンバータ92に限定されるものではなく、高圧電力ラインと低圧電力ラインとに接続され、高圧電力ライン側からの電力を電圧変換して低圧電力ライン側に出力可能なものであれば如何なるものとしても構わない。「目標電圧設定手段」としては、トルク指令Tm2*が値0以上のときには、DC/DCコンバータ92の出力電圧の目標値としての目標出力電圧V*に所定の電圧VLを設定し、トルク指令Tm2*が値0未満のときには、DC/DCコンバータ92の目標出力電圧V*に電圧VLより高い電圧VHを設定するものに限定されるものではなく、電動機が走行用の動力を出力する力行時には、電圧変換手段の出力電圧の目標値である目標電圧として第1の電圧を設定すると共に、電動機が制動力を出力する電力回生時には、目標電圧として第1の電圧よりも高い第2の電圧を設定するものであれば如何なるものとしても構わない。「制御手段」としては、バッテリ電圧Vbが目標出力電圧V*となるように、設定した目標出力電圧V*と入力した補機バッテリ電圧Vbとの偏差に基づくPI制御(比例積分制御)によりDC/DCコンバータ92をスイッチング制御する際のデューティ比Dを設定すると共にこのデューティ比Dに基づいてDC/DCコンバータ92をスイッチング制御するものに限定されるものではなく、電圧変換手段の出力電圧が設定された目標電圧となるように電圧変換手段を制御するものであれば如何なるものとしても構わない。
Here, the “motor” is not limited to the motor MG2 configured as a synchronous generator motor, but can output power for traveling to a drive shaft connected to an axle, such as an induction motor, and supply electric power. Any type of electric motor may be used as long as it can output a braking force to the drive shaft by regeneration. The “traveling power storage means” is not limited to the
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための最良の形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。 The correspondence between the main elements of the embodiment and the main elements of the invention described in the column of means for solving the problem is the same as that of the embodiment described in the column of means for solving the problem. It is an example for specifically explaining the best mode for doing so, and does not limit the elements of the invention described in the column of means for solving the problem. That is, the interpretation of the invention described in the column of means for solving the problems should be made based on the description of the column, and the examples are those of the invention described in the column of means for solving the problems. It is only a specific example.
以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。 The best mode for carrying out the present invention has been described with reference to the embodiments. However, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. Of course, it can be implemented in the form.
本発明は、車両の製造産業等に利用可能である。 The present invention can be used in the vehicle manufacturing industry.
20,120 ハイブリッド自動車、22 エンジン、24 エンジン用電子制御ユニット(エンジンECU)、26 クランクシャフト、28 ダンパ、30 動力分配統合機構、31 サンギヤ、32 リングギヤ、32a リングギヤ軸、33 ピニオンギヤ、34 キャリア、35 減速ギヤ、37 駆動軸、40 モータ用電子制御ユニット(モータECU)、41,42,43 インバータ、50 メインバッテリ、51 温度センサ、52 バッテリ用電子制御ユニット(バッテリECU)、54 高圧電力ライン、60 ギヤ機構、62 デファレンシャルギヤ、63a,63b 駆動輪、64a,64b 車輪、70 ハイブリッド用電子制御ユニット、72 CPU、74 ROM、76 RAM、80 イグニッションスイッチ、81 シフトレバー、82 シフトポジションセンサ、83 アクセルペダル、84 アクセルペダルポジションセンサ、85 ブレーキペダル、86 ブレーキペダルポジションセンサ、88 車速センサ、90 補機バッテリ、92 DC/DCコンバータ、94 低圧電力ライン、96 補機、98 電圧センサ、220 電気自動車、MG,MG1,MG2 モータ。
20, 120 Hybrid vehicle, 22 engine, 24 electronic control unit (engine ECU) for engine, 26 crankshaft, 28 damper, 30 power distribution integration mechanism, 31 sun gear, 32 ring gear, 32a ring gear shaft, 33 pinion gear, 34 carrier, 35 Reduction gear, 37 Drive shaft, 40 Motor electronic control unit (motor ECU), 41, 42, 43 Inverter, 50 Main battery, 51 Temperature sensor, 52 Battery electronic control unit (battery ECU), 54 High voltage power line, 60 Gear mechanism, 62 differential gear, 63a, 63b drive wheel, 64a, 64b wheel, 70 hybrid electronic control unit, 72 CPU, 74 ROM, 76 RAM, 80 ignition switch, 81 s Ft lever, 82 shift position sensor, 83 accelerator pedal, 84 accelerator pedal position sensor, 85 brake pedal, 86 brake pedal position sensor, 88 vehicle speed sensor, 90 auxiliary battery, 92 DC / DC converter, 94 low voltage power line, 96
Claims (4)
高圧電力ラインを介して前記電動機に接続されて該電動機と電力をやり取り可能な走行用蓄電手段と、
低圧電力ラインを介して補機と接続されて該補機に電力を供給可能な補機用蓄電手段と、
前記高圧電力ラインと前記低圧電力ラインとに接続され、該高圧電力ライン側からの電力を電圧変換して該低圧電力ライン側に出力可能な電圧変換手段と、
前記電動機が走行用の動力を出力する力行時には、前記電圧変換手段の出力電圧の目標値である目標電圧として第1の電圧を設定すると共に、前記電動機が制動力を出力する電力回生時には、前記目標電圧として前記第1の電圧よりも高い第2の電圧を設定する目標電圧設定手段と、
前記電圧変換手段の出力電圧が前記設定された目標電圧となるように前記電圧変換手段を制御する制御手段と、
を備える車両。 An electric motor capable of outputting driving power to a drive shaft connected to the drive wheel and capable of outputting braking force to the drive shaft by regenerating electric power;
A running power storage means connected to the motor via a high voltage power line and capable of exchanging power with the motor;
Auxiliary power storage means connected to the auxiliary machine via a low-voltage power line and capable of supplying power to the auxiliary machine,
Voltage conversion means connected to the high-voltage power line and the low-voltage power line, capable of converting the voltage from the high-voltage power line side and outputting the voltage to the low-voltage power line side;
At the time of power running when the electric motor outputs driving power, the first voltage is set as a target voltage that is a target value of the output voltage of the voltage conversion means, and at the time of power regeneration that the motor outputs braking force, Target voltage setting means for setting a second voltage higher than the first voltage as the target voltage;
Control means for controlling the voltage conversion means so that the output voltage of the voltage conversion means becomes the set target voltage;
A vehicle comprising:
前記補機用蓄電手段の電圧を検出する電圧検出手段を更に備え、
前記目標電圧設定手段は、前記電圧検出手段により検出された電圧よりも低い電圧を前記第1の電圧に設定すると共に、前記電圧検出手段により検出された電圧よりも高い電圧を前記第2の電圧に設定する手段である、
車両。 The vehicle according to claim 1,
A voltage detection means for detecting a voltage of the auxiliary power storage means;
The target voltage setting means sets a voltage lower than the voltage detected by the voltage detection means to the first voltage, and sets a voltage higher than the voltage detected by the voltage detection means to the second voltage. Is a means to set
vehicle.
動力を出力可能な内燃機関と、
前記高圧電力ラインに接続されて前記蓄電手段と電力をやり取り可能であると共に動力を入出力可能な発電機と、
前記駆動軸と前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸との3軸に接続され、これら3軸のうちの何れか2軸に入出力される動力に基づく動力を残余の軸に入出力する3軸式動力入出力手段と、
を更に備える車両。 The vehicle according to claim 1 or 2,
An internal combustion engine capable of outputting power;
A generator connected to the high-voltage power line and capable of exchanging power with the power storage means and capable of inputting and outputting power;
Connected to the three shafts of the drive shaft, the output shaft of the internal combustion engine, and the rotating shaft of the generator, the power based on the power input / output to / from any two of these three shafts is input to the remaining shaft 3-axis power input / output means for outputting;
A vehicle further comprising:
前記電動機が走行用の動力を出力する力行時には、前記電圧変換手段の出力電圧の目標値である目標電圧として第1の電圧を設定すると共に、前記電動機が制動力を出力する電力回生時には、前記目標電圧として前記第1の電圧よりも高い第2の電圧を設定して、前記電圧変換手段の出力電圧が前記設定された目標電圧となるように前記電圧変換手段を制御する、
制御方法。 An electric motor capable of outputting driving power to a drive shaft connected to the drive wheels and capable of outputting braking force to the drive shaft by regenerating electric power, and connected to the electric motor via a high-voltage power line Power storage means for traveling that can exchange power with the motor, power storage means for auxiliary equipment that is connected to an auxiliary machine via a low-voltage power line and can supply power to the auxiliary machine, the high-voltage power line, and the low-voltage power A voltage conversion means connected to a line and capable of converting voltage from the high-voltage power line side and outputting the voltage to the low-voltage power line side, and a vehicle control method comprising:
At the time of power running when the electric motor outputs driving power, the first voltage is set as a target voltage that is a target value of the output voltage of the voltage conversion means, and at the time of power regeneration that the motor outputs braking force, Setting a second voltage higher than the first voltage as the target voltage, and controlling the voltage conversion means so that the output voltage of the voltage conversion means becomes the set target voltage;
Control method.
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