JP2010285110A - Vehicle and method for controlling the same - 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し、詳しくは、走行用の動力を入出力可能な電動機を備える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, and more particularly, to a vehicle including an electric motor capable of inputting and outputting driving power and a control method thereof.
従来、この種の車両としては、排気ガス中の粒子状物質を捕集するためのディーゼル・パティキュレート・フィルタ(以下、DPFという)が取り付けられたエンジンと、エンジンからの駆動力の入力を受けて電力を発電する発電機と、発電機からの電力とバッテリからの電力とにより作動し駆動輪に動力を出力する電動機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、DPFの再生が要求されてDPFをエンジンからの熱で昇温させるときには、DPFが再生温度に達するのに必要な時間を用いてエンジン出力を設定して、設定したエンジン出力により発電機が発電する発電量を演算する。そして、こうして演算された発電量ではバッテリが過充電になるときにはエンジンの出力を低下させることにより、バッテリの過充電を抑制している。 Conventionally, this type of vehicle has an engine with a diesel particulate filter (hereinafter referred to as DPF) for collecting particulate matter in the exhaust gas, and an input of driving force from the engine. There has been proposed an electric generator that generates electric power and an electric motor that is operated by the electric power from the electric generator and the electric power from the battery and outputs power to the drive wheels (for example, see Patent Document 1). In this vehicle, when regeneration of the DPF is required and the DPF is heated by the heat from the engine, the engine output is set using the time required for the DPF to reach the regeneration temperature, and power is generated by the set engine output. Calculate the amount of power generated by the machine. Then, when the battery is overcharged with the power generation amount thus calculated, the output of the engine is reduced to suppress overcharge of the battery.
一般に、走行用の動力を出力する電動機と、電動機に電力を供給する二次電池と、車外の電源である外部電源に接続されたときに外部電源からの電力で二次電池を充電する充電装置とを備える車両では、システムが停止されている最中に商用電源などの外部電源により二次電池を充電し、システムが起動されたときには二次電池からの電力を用いて電動機から走行用の動力を出力して走行を開始している。こうした車両では、二次電池が低温の状態でシステムが起動されると、走行開始直後に二次電池の過充電を抑制するために二次電池に回生する電力を多く取ることができず、車両全体のエネルギ効率が低下してしまう。したがって、システムが起動されたときに二次電池が良好に作動する温度程度まで昇温されていることが望ましい。一方、エネルギ効率の観点から、システムが起動されたときに二次電池の蓄電量はより多い状態となっていることが望ましい。 Generally, an electric motor that outputs driving power, a secondary battery that supplies electric power to the electric motor, and a charging device that charges the secondary battery with electric power from an external power source when connected to an external power source that is a power source outside the vehicle When the system is stopped, the secondary battery is charged by an external power source such as a commercial power source, and when the system is started, the electric power from the secondary battery is used to drive power for traveling. Is output to start running. In such a vehicle, when the system is started in a state where the secondary battery is at a low temperature, a large amount of electric power regenerated in the secondary battery cannot be taken to suppress overcharge of the secondary battery immediately after the start of traveling. The overall energy efficiency is reduced. Therefore, it is desirable that the temperature is raised to a temperature at which the secondary battery operates well when the system is activated. On the other hand, from the viewpoint of energy efficiency, it is desirable that the amount of power stored in the secondary battery is greater when the system is activated.
本発明の車両およびその制御方法は、システムが停止されている最中により適正に二次電池の昇温を行なうことを主目的とする。 The vehicle and the control method thereof according to the present invention are mainly intended to appropriately raise the temperature of the secondary battery while the system is stopped.
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、
走行用の動力を入出力可能な電動機を備える車両であって、
電力を用いて作動可能な補機と、
前記電動機と電力のやりとりが可能であると共に前記補機へ電力を出力可能な二次電池と、
車外の電源である外部電源に接続されたときに前記外部電源からの電力を前記二次電池と前記補機とに供給可能な電力供給手段と、
前記車両のシステムが停止されている最中に前記電力供給手段が前記外部電源に接続され且つ前記二次電池の温度が該二次電池を良好に作動可能な温度の下限として予め設定された所定温度未満である状態で前記補機の作動要求がなされたときに、前記二次電池の放電を伴って前記補機が作動するよう該補機と前記電力供給手段とを制御する放電作動制御と前記二次電池の充電を伴って前記補機が作動するよう該補機と前記電力供給手段とを制御する充電作動制御とを交互に実行する制御手段と、
を備えることを要旨とする。
The vehicle of the present invention
A vehicle including an electric motor capable of inputting and outputting driving power,
An auxiliary machine that can be operated using electric power,
A secondary battery capable of exchanging electric power with the electric motor and outputting electric power to the auxiliary machine;
Power supply means capable of supplying power from the external power source to the secondary battery and the auxiliary device when connected to an external power source that is an external power source;
While the vehicle system is stopped, the power supply means is connected to the external power source, and the temperature of the secondary battery is preset as a lower limit of the temperature at which the secondary battery can be operated satisfactorily A discharge operation control for controlling the auxiliary device and the power supply means so that the auxiliary device is operated with discharge of the secondary battery when an operation request of the auxiliary device is made in a state where the temperature is lower than the temperature; Control means for alternately executing charging operation control for controlling the auxiliary machine and the power supply means so that the auxiliary machine is operated with charging of the secondary battery;
It is a summary to provide.
この本発明の車両では、車両のシステムが停止されている最中に電力供給手段が外部電源に接続され且つ二次電池の温度が二次電池を良好に作動可能な温度の下限として予め設定された所定温度未満である状態で補機の作動要求がなされたときに、二次電池の放電を伴って補機が作動するよう補機と電力供給手段とを制御する放電作動制御と二次電池の充電を伴って補機が作動するよう補機と電力供給手段とを制御する充電作動制御とを交互に実行する。放電作動制御と充電作動制御とを交互に実行するから、二次電池の蓄電量の低下を抑制しながら二次電池を昇温させることができ、システムが停止されている最中により適正に二次電池を昇温させることができる。ここで、「補機」には電力を用いて乗員室の空気調和を行なう空調装置などが含まれ、「二次電池」にはリチウムイオン二次電池などが含まれる。 In the vehicle of the present invention, the power supply means is connected to the external power source while the vehicle system is stopped, and the temperature of the secondary battery is preset as the lower limit of the temperature at which the secondary battery can be operated satisfactorily. Discharge operation control for controlling the auxiliary machine and power supply means so that the auxiliary machine is operated with the discharge of the secondary battery when the auxiliary machine is requested in a state where the temperature is lower than the predetermined temperature, and the secondary battery The charging operation control for controlling the auxiliary device and the power supply means is alternately executed so that the auxiliary device is operated with the charging. Since the discharge operation control and the charge operation control are alternately performed, the secondary battery can be heated while suppressing a decrease in the storage amount of the secondary battery, and more appropriately when the system is stopped. The secondary battery can be heated. Here, the “auxiliary machine” includes an air conditioner that performs air conditioning of the passenger compartment using electric power, and the “secondary battery” includes a lithium ion secondary battery.
こうした本発明の車両において、前記制御手段は、最初に前記放電作動制御を実行する手段であるものとすることもできる。こうすれば、二次電池が過充電になるのを抑制することができる。 In such a vehicle of the present invention, the control means may be means for first executing the discharge operation control. In this way, the secondary battery can be prevented from being overcharged.
また、本発明の車両において、前記制御手段は、前記二次電池の温度が前記所定温度以上に至ったときには前記放電作動制御と前記充電作動制御とを停止する手段であるものとすることもできる。こうすれば、二次電池が過度に昇温するのを抑制することができる。 In the vehicle of the present invention, the control means may be means for stopping the discharge operation control and the charge operation control when the temperature of the secondary battery reaches the predetermined temperature or more. . In this way, it is possible to suppress the secondary battery from being excessively heated.
さらに、本発明の車両において、前記制御手段は、前記車両のシステムが停止されている最中に前記電力供給手段が前記外部電源に接続され且つ前記二次電池の温度が前記所定温度未満である状態で前記二次電池の蓄電量が前記車両のシステムが停止されているときの前記二次電池の蓄電量の目標値として予め定められた目標蓄電量に至った後に前記補機の作動要求がなされたときに、前記放電作動制御と前記充電作動制御とを交互に実行する手段であるものとすることもできる。 Furthermore, in the vehicle of the present invention, the control means is configured such that the power supply means is connected to the external power source while the vehicle system is stopped, and the temperature of the secondary battery is lower than the predetermined temperature. After the amount of electricity stored in the secondary battery reaches a predetermined amount of electricity stored in advance as a target value of the amount of electricity stored in the secondary battery when the vehicle system is stopped, When it is made, the discharge operation control and the charge operation control may be alternately executed.
そして、本発明の車両において、走行用の動力を出力可能な内燃機関と、動力を入出力可能な発電機と、車軸に連結された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、該3軸のうちいずれか2軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する3軸式動力入出力手段と、を備え、前記電動機は、前記駆動軸に接続されてなるものとすることもできる。ここで、「3軸式動力入出力手段」は、シングルピニオン式やダブルピニオン式の遊星歯車機構であるものとすることもできるし、デファレンシャルギヤであ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 driving power, a generator capable of inputting / outputting power, a drive shaft connected to an axle, an output shaft of the internal combustion engine, and rotation of the generator Three-axis power input / output means connected to three axes of the three axes, and for inputting / outputting power to / from the remaining shafts based on power input / output to / from any two of the three axes. May be connected to the drive shaft. Here, the “three-axis power input / output means” may be a single pinion type or double pinion type planetary gear mechanism, or may be a differential gear.
本発明の車両の制御方法は、
走行用の動力を入出力可能な電動機と、電力を用いて作動可能な補機と、前記電動機と電力のやりとりが可能であると共に前記補機へ電力を出力可能な二次電池と、車外の電源である外部電源に接続されたときに前記外部電源からの電力を前記二次電池と前記補機へ供給可能な電力供給手段と、を備える車両の制御方法であって、
前記車両のシステムが停止されている最中に前記電力供給手段が前記外部電源に接続され且つ前記二次電池の温度が該二次電池を良好に作動可能な温度の下限として予め設定された所定温度未満である状態で前記補機の作動要求がなされたときに、前記二次電池の放電を伴って前記補機が作動するよう該補機と前記電力供給手段とを制御する放電作動制御と前記二次電池の充電を伴って前記補機が作動するよう該補機と前記電力供給手段とを制御する充電作動制御とを交互に実行する
ことを特徴とする。
The vehicle control method of the present invention includes:
An electric motor capable of inputting and outputting driving power; an auxiliary machine operable with electric power; a secondary battery capable of exchanging electric power with the electric motor and outputting electric power to the auxiliary machine; A vehicle control method comprising: a power supply unit capable of supplying power from the external power source to the secondary battery and the auxiliary machine when connected to an external power source that is a power source;
While the vehicle system is stopped, the power supply means is connected to the external power source, and the temperature of the secondary battery is preset as a lower limit of the temperature at which the secondary battery can be operated satisfactorily A discharge operation control for controlling the auxiliary device and the power supply means so that the auxiliary device is operated with discharge of the secondary battery when an operation request of the auxiliary device is made in a state where the temperature is lower than the temperature; Charging operation control for controlling the auxiliary device and the power supply means is alternately executed so that the auxiliary device is operated with charging of the secondary battery.
この本発明の車両の制御方法では、車両のシステムが停止されている最中に電力供給手段が外部電源に接続され且つ二次電池の温度が二次電池を良好に作動可能な温度の下限として予め設定された所定温度未満である状態で補機の作動要求がなされたときに、二次電池の放電を伴って補機が作動するよう補機と電力供給手段とを制御する放電作動制御と二次電池の充電を伴って補機が作動するよう補機と電力供給手段とを制御する充電作動制御とを交互に実行する。放電作動制御と充電作動制御とを交互に実行するから、二次電池の蓄電量の低下を抑制しながら二次電池を昇温させることができ、システムが停止されている最中により適正に二次電池を昇温させることができる。ここで、「補機」には電力を用いて乗員室の空気調和を行なう空調装置などが含まれ、「二次電池」にはリチウムイオン二次電池などが含まれる。 In the vehicle control method of the present invention, the power supply means is connected to the external power source while the vehicle system is stopped, and the temperature of the secondary battery is set as the lower limit of the temperature at which the secondary battery can be operated satisfactorily. A discharge operation control for controlling the auxiliary device and the power supply means so that the auxiliary device is operated with the discharge of the secondary battery when an operation request of the auxiliary device is made in a state where the temperature is lower than a predetermined temperature set in advance; Charging operation control for controlling the auxiliary device and the power supply means is alternately executed so that the auxiliary device is operated with charging of the secondary battery. Since the discharge operation control and the charge operation control are alternately performed, the secondary battery can be heated while suppressing a decrease in the storage amount of the secondary battery, and more appropriately when the system is stopped. The secondary battery can be heated. Here, the “auxiliary machine” includes an air conditioner that performs air conditioning of the passenger compartment using electric power, and the “secondary battery” includes a lithium ion secondary battery.
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。 Next, the form for implementing this invention is demonstrated using an Example.
図1は、本発明の一実施例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、ガソリンや軽油などを燃料とするエンジン22と、エンジン22を駆動制御するエンジン用電子制御ユニット(以下、エンジンECUという。)24と、エンジン22のクランクシャフト26にキャリアが接続されると共に駆動輪38a,38bにデファレンシャルギヤ37を介して連結された駆動軸36にリングギヤが接続されたプラネタリギヤ30と、例えば同期発電電動機として構成されて回転子がプラネタリギヤ30のサンギヤに接続されたモータMG1と、例えば同期発電電動機として構成されて回転子が駆動軸36に接続されたモータMG2と、モータMG1,MG2を駆動するためのインバータ41,42と、インバータ41,42の図示しないスイッチング素子をスイッチング制御することによってモータMG1,MG2を駆動制御するモータ用電子制御ユニット(以下、モータECUという。)40と、乗員室内の空気調和を行なう空調装置90と、インバータ41,42を介してモータMG1,MG2と電力をやりとりすると共に空調装置90に電力を供給可能な例えばリチウムイオン二次電池として構成されたバッテリ50と、外部の商用電源に接続されて商用電源からの電力をリレー55を介して空調装置90やバッテリ50に供給してバッテリ50を充電可能な充電器56と、車両全体を制御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 the configuration of a
空調装置90は、乗員室内の空気調和を行なう周知の空気調和装置であり、図示しないコンプレッサやコンデンサ,エキスパンションバルブ,エバポレータを含み冷媒が循環する冷凍サイクルやエンジン22を熱源として発熱してエバポレータで冷却や除湿が行なわれた空気を加熱する図示しないヒータコア,バッテリ50からの電力を用いて発熱してエバポレータで冷却や除湿が行なわれた空気を加熱する図示しないPTCヒータから構成されている。なお、空調装置90は、ハイブリッド用電子制御ユニット70により制御されている。
The
充電器56は、電源コード57を介して供給される商用電源からの交流電力を直流電力に変換するAC/DCコンバータ58と、AC/DCコンバータ58からの直流電力の電圧を変換してリレー55側に供給するDC/DCコンバータ59とを備え、リレー55がオンすると共に電源コード57が商用電源が接続されているときに商用電源からの電力をバッテリ50と空調装置90とに供給する。
The
ハイブリッド用電子制御ユニット70は、図示しないCPU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、CPUの他に処理プログラムを記憶するROMと、データを一時的に記憶するRAMと、入出力ポートと、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、バッテリ50の端子間に設置された電圧センサ51aからの電池電圧やバッテリ50の出力端子に接続された電力ラインに取り付けられた電流センサ51bからの充放電電流,バッテリ50に取り付けられた温度センサ51cからの電池温度Tb,シフトレバーのポジション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からのブレーキポジションBP,車速センサ88からの車速Vなどを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からは、リレー55への駆動信号やAC/DCコンバータ58へのスイッチング制御信号,DC/DCコンバータ59へのスイッチング制御信号,空調装置90への作動信号などが出力ポートを介して出力されている。また、ハイブリッド用電子制御ユニット70は、エンジンECU24やモータECU40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と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。さらに、ハイブリッド用電子制御ユニット70は、バッテリ50を管理するために電流センサ51bにより検出された充放電電流の積算値に基づいてバッテリ50に蓄えられた蓄電容量の全容量に対する割合としての残容量(SOC)を演算したり、演算した残容量(SOC)と電池温度Tbとに基づいてバッテリ50を充放電してもよい最大許容電力である入出力制限Win,Woutを演算している。バッテリ50の入出力制限Win,Woutは、電池温度Tbに基づいて入出力制限Win,Woutの基本値を設定し、バッテリ50の残容量(SOC)に基づいて出力制限用補正係数と入力制限用補正係数とを設定し、設定した入出力制限Win,Woutの基本値に補正係数を乗じることにより設定することができる。なお、ハイブリッド用電子制御ユニット70は、乗員室内の温度を空調装置90の図示しない操作パネルにより設定された設定温度T*にするために必要な電力である空調要求電力Pacの演算も行っている。
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は、運転者によるアクセルペダル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を計算し、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とモータMG1とモータMG2とが運転制御される。エンジン22とモータMG1とモータMG2の運転制御としては、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プラネタリギヤ30とモータMG1とモータMG2とによってトルク変換されて駆動軸36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プラネタリギヤ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駆動軸36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駆動軸36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。
The
また、実施例のハイブリッド自動車20では、自宅や予め設定した充電ポイントで車両をシステム停止した後に電源コード57が商用電源に接続されると、商用電源からの電力によりバッテリ50の残容量(SOC)を予め定められた充電目標値(例えば、80%など)まで充電するよう充電器56のAC/DCコンバータ58やDC/DCコンバータ59を制御する充電制御が実行される。そして、バッテリ50の充電後にシステム起動したときには、バッテリ50の残容量(SOC)がエンジン22の始動を行なうことができる程度に設定された閾値Shvに至るまでモータ運転モードによる走行(電動走行)を優先して走行する電動走行優先モードにより走行し、バッテリ50の残容量(SOC)が閾値Shvに至った以降はエンジン運転モードによる走行(ハイブリッド走行)を優先して走行するハイブリッド走行優先モードにより走行する。
Further, in the
さらに、実施例のハイブリッド自動車20では、システムを起動した後には乗員室内の温度が設定温度T*になるよう空調装置90の図示しないブロワやコンプレッサ,PTCヒータなどを制御するシステム起動後の空調制御を実行する。そして、システムが停止されているときに空調装置90の図示しない操作パネルから次に車両をシステム起動する予定の時刻とそのときの乗員室の設定温度T*とが入力されているときやシステム起動前の空調の実行を指示する図示しないプレ空調スイッチがオンされたときには、空調装置90の作動要求がなされたものとして、システム起動する前に空調装置90を作動して乗員室を設定温度T*とするシステム停止中の空調制御を実行する。
Further, in the
次に、車両のシステムが停止されている最中の動作、特に、電源コード57が商用電源に接続されているときに空調装置90を作動する際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により実行される空調作動要求時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、電源コード57が商用電源に接続されバッテリ50が充電されてバッテリ50の残容量(SOC)が充電目標値に至った後に空調装置90の作動要求がなされたときに、所定時間毎(例えば数msec毎)に繰り返し実行される。なお、このルーチンは、乗員室内の温度が設定温度T*に至ったときには、ルーチンが実行している最中であっても処理を終了するものとする。
Next, an operation when the vehicle system is stopped, particularly an operation when the
空調作動要求時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の図示しないCPUは、まず、バッテリ50に取り付けられた温度センサ51cからの電池温度Tbなど制御に必要なデータを入力し(ステップS100)、入力した電池温度Tbと判定用温度Trefとを比較する処理を実行する(ステップS110)。ここで、判定用温度Trefは、バッテリ50を良好に作動可能な温度の下限値(例えば、−10℃,−15℃,−20℃など)であるものとした。したがって、ステップS110の処理は、バッテリ50が良好に動作可能か否かを判定する処理となっている。
When the air conditioning operation request control routine is executed, the CPU (not shown) of the hybrid
電池温度Tbが判定用温度Tref以上であるときには(ステップS110)、バッテリ50が良好に作動可能な温度であると判断して、バッテリ50の目標充放電電力Pb*に予め定められたプレ空調時電力Pb1を設定し(ステップS120)、演算した空調要求電力Pacから設定した目標充放電電力Pb*を減じたものを充電器56の目標出力P*として設定して(ステップS180)、乗員室内の温度を設定温度T*とするシステム停止中の空調制御を実行すると共に目標出力P*の電力が充電器56から出力されるよう充電器56のAC/DCコンバータ58やDC/DCコンバータ59を制御して(ステップS190)、空調作動要求時制御ルーチンを終了する。ステップS120の処理で、プレ空調時電力Pb1は、空調装置90での消費電力の変動量を予想しておき、予想した変動量より若干大きい電力として設定するものとし、例えば、空調要求電力Pacが850kWのときは150kW程度に設定するものとした。こうした制御により、図3に示すように、バッテリ50を目標充放電電力Pb*(プレ空調時電力Pb1)で放電しながら空調装置90を空調要求電力Pacで作動させることができる。このとき、バッテリ50は目標充放電電力Pb*で放電されるので、空調装置90の消費電力が変動したときにバッテリ50が過充電になるのを抑制することができる。
When the battery temperature Tb is equal to or higher than the determination temperature Tref (step S110), it is determined that the
電池温度Tbが判定用温度Tref未満であるときには(ステップS110)、バッテリ50が良好に作動しないと判断して、電池温度Tbが判定用温度Tref未満であると判定されてからの経過時間tが時間t1に至るまではバッテリ50の目標充放電電力Pb*に低温時初期放電電力Pb2を設定し(ステップS130,S140)、経過時間tが時間t1に至ったときには経過時間tが更に時間t2に至るまで目標充放電電力Pb*を値0に向けてレートkで徐々に小さくして(ステップS130,S150,S160)、経過時間tが時間t2に至ったとき以降は次式(1)を用いて目標充放電電力Pb*を設定する(ステップS130,S150,S170)。そして、演算した空調要求電力Pacから設定した目標充放電電力Pb*を減じたものを充電器56の目標出力P*として設定して(ステップS180)、乗員室内の温度を設定温度T*とするシステム停止中の空調制御を実行すると共に目標出力P*の電力が充電器56から出力されるよう充電器56を制御して(ステップS190)、空調作動要求時制御ルーチンを終了する。ここで、式(1)中、「f:はバッテリ50を効率良く昇温できるバッテリ50の放電と充電とを繰り返す周波数としてバッテリ50の特性などに基づいて予め実験や解析などで求めたものを設定するものとした。これにより、図6に示すように、経過時間tが時間t2に至るまではバッテリ50を放電し、その後バッテリ50の充電と放電とを交互に繰り返しながら、空調装置90を空調要求電力acで作動させることができる。したがって、低温時初期放電電力Pb2と時間t1は、経過時間tが時間t2を経過してバッテリ50の充電を開始してもバッテリ50が過充電にならない程度の蓄電量を予め実験や解析などで求めておき、こうして求めた蓄電量に基づいて設定するものとした。したがって、低温時初期放電電力Pb2はプレ空調時電力Pb1と同じ電力として設定してもよいし、異なる電力として設定してもよいが、バッテリ50の昇温を促進させるためにプレ空調時電力Pb1より若干大きい電力とするのが望ましい。なお、時間t2は、バッテリ50を放電している状態から充電している状態に切り替える際に、こうした充放電状態の急変を緩和する時間として設定するものとした。こうした制御により、バッテリ50を昇温させることができるから、バッテリ50をより高い温度にした状態でシステムを起動して走行を開始することができる。バッテリ50の過充電を抑制することができる。また、バッテリ50の放電と充電とを交互に繰り返すから、バッテリ50の残容量(SOC)の低下を抑制しながらバッテリ50を昇温させることができ、システムが停止されている最中にバッテリ50をより適正に昇温させることができる。さらに、電池温度Tbが判定用温度Tref未満であると判定されてから経過時間tが時間t2に至るまでバッテリ50を放電するから、バッテリ50が過充電になるのを抑制することができる。
When the battery temperature Tb is less than the determination temperature Tref (step S110), it is determined that the
Pb*=Pb2・sin(2πf・(t-t2)) ・・・(1) Pb * = Pb2 ・ sin (2πf ・ (t-t2)) (1)
なお、バッテリ50の放電と充電とを交互に繰り返しながら空調装置90を作動させている最中に電池温度Tbが判定用温度Tref以上となったときには(ステップS110)、こうした放電と充電との繰り返しを停止して、バッテリ50を目標充放電電力Pb*で放電しながら空調装置90を作動させる(ステップS110,S120,S180,S190)。こうした制御により、バッテリ50が過度に昇温することを抑制することができる。
When the battery temperature Tb becomes equal to or higher than the determination temperature Tref during the operation of the
以上説明した実施例のハイブリッド自動車20によれば、電池温度Tbが判定用温度Tref未満であるときにはバッテリ50の放電と充電とを交互に繰り返しながら空調装置90を空調要求出力Pacで作動させるから、バッテリ50の残容量(SOC)の低下を抑制しながらバッテリ50を昇温させることができ、システムが停止されている最中により適正にバッテリ50を昇温させることができる。また、電池温度Tbが判定用温度Tref未満であると判定されてから経過時間tが時間t2に至るまでバッテリ50を放電するから、バッテリ50が過充電になるのを抑制することができる。さらに、バッテリ50の放電と充電とを交互に繰り返しながら空調装置90を目標出力Pacで作動させている最中に電池温度Tbが判定用温度Tref以上となったときにはバッテリ50の放電と充電との繰り返しを停止するから、バッテリ50が過度に昇温することを抑制することができる。
According to the
実施例のハイブリッド自動車20では、ステップS170の処理で、上述した式(1)を用いて目標充放電電力Pb*を設定するものとしたが、目標充放電電力Pb*はバッテリ50が充電と放電とを交互に繰り返すよう設定すればよく、上述した式(1)と異なる方法で設定するものとしてもよく、例えば、バッテリ50を充放電する際に目標充放電電力P*が時間変化に対して矩形波形状や三角波形状となるよう設定するものとしてもよい。
In the
実施例のハイブリッド自動車20では、図2の空調作動要求時制御ルーチンで、電池温度Tbが判定用温度Tref未満であると判定されてから経過時間tが時間t2に至るまでバッテリ50を放電して、その後バッテリ50の充電と放電とを交互に繰り返すものとしたが、バッテリ50の状態によっては電池温度Tbが判定用温度Tref未満であると判定された直後にバッテリ50を充電して、その後バッテリ50の放電と充電とを交互に繰り返すものとしてもよい。
In the
実施例のハイブリッド自動車20では、電源コード57が商用電源に接続されバッテリ50が充電されてバッテリ50の残容量(SOC)が充電目標値に至った後に空調装置90の作動要求がなされたときに図2の空調作動要求時制御ルーチンを実行するものとしたが、バッテリ50の残容量(SOC)に拘わらず電源コード57が商用電源に接続され空調装置90の作動要求がなされたときに図2の空調作動要求時制御ルーチンを実行してもよく、例えば、電源コード57が商用電源に接続されてバッテリ50を充電目標値に向けて充電している最中に空調装置90の作動要求がなされたときにバッテリ50の充電を中断して図2の空調作動要求時制御ルーチンを実行するものとしてもよい。
In the
実施例のハイブリッド自動車20では、電池温度Tbが判定用温度Tref以上であるときにはバッテリ50が目標充放電電力Pb*(プレ空調時電力Pb1)で放電されるよう目標充放電電力Pb*を設定するものとしたが、バッテリ50が充放電されないよう値0に設定するものとしてもよい。
In the
実施例のハイブリッド自動車20では、システムを停止している最中に空調装置90の作動要求がなされたときの制御について例示したが、システムを停止している最中に作動する装置としては空調装置90に限定されるものではなく、バッテリ50と充電器56とから電力の供給を受けて動作可能な装置であればよく、例えば、バッテリ50と充電器56とから電力の供給を受けて動作可能で乗員が着座するシートに内蔵されたシートヒータやバッテリ50と充電器56とから電力の供給を受けて動作可能でリアウィンドウに取り付けられたデフォッガーなどとしてもよい。
In the
実施例のハイブリッド自動車20では、バッテリ50はリチウムイオン二次電池として構成されているものとしたが、バッテリ50は二次電池であればよく、例えば、バッテリ50がニッケル水素二次電池やニッケルカドミウム二次電池,鉛蓄電池として構成されているものとしてもよい。
In the
実施例では、本発明をハイブリッド自動車20の形態として説明したが、ハイブリッド自動車の形態とする場合、上述のエンジン22とプラネタリギヤ30とモータMG1,MG2,バッテリ50とからなる構成に限定されるものではなく、エンジンと走行用のモータとモータに電力を供給することができるバッテリとを備えるものであれば、如何なる構成のハイブリッド自動車としても構わない。また、本発明は、ハイブリッド自動車の形態だけでなく、エンジンを搭載せずに走行用の動力を入出力可能な電動機を備える車両の形態としてもよいし、こうした車両の制御方法の形態としてもよい。
In the embodiment, the present invention has been described as the form of the
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、空調装置90が「補機」に相当し、バッテリ50が「二次電池」に相当し、充電器56が「電力供給手段」に相当し、電源コード57が商用電源に接続されバッテリ50が充電されてバッテリ50の残容量(SOC)が充電目標値に至った後に空調装置90の作動要求がなされたときに、バッテリ50の充電と放電とを交互に繰り返すよう充電器56の目標出力P*を設定して空調装置90を目標出力Pacで作動するよう制御すると共に目標出力P*で充電器56を制御する図2の空調作動要求時制御ルーチンのステップS110,S130〜S190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。また、モータMG1が「発電機」に相当し、プラネタリギヤ30が「3軸式動力入出力手段」に相当する。
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 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、駆動軸に動力を入出力可能なものであれば如何なるタイプの電動機としても構わない。「補機」としては、空調装置90に限定されるものではなく、乗員が着座するシートに内蔵されたシートヒータやリアウィンドウに取り付けられたデフォッガーなど、電力を用いて作動可能なものであれば如何なるものとしても構わない。「二次電池」としては、リチウムイオン二次電池として構成されたバッテリ50に限定されるものではなく、ニッケル水素二次電池やニッケルカドミウム二次電池,鉛蓄電池など、電動機と電力のやりとりが可能であると共に補機へ電力を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。「電力供給手段」としては、充電器56に限定されるものではなく、車外の電源である外部電源に接続されたときに外部電源からの電力を二次電池と補機とに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。「制御手段」としては、電源コード57が商用電源に接続されバッテリ50が充電されてバッテリ50の残容量(SOC)が充電目標値に至った後に空調装置90の作動要求がなされたときに、バッテリ50の充電と放電とを交互に繰り返すよう充電器56の目標出力P*を設定して空調装置90を目標出力Pacで作動するよう制御すると共に目標出力P*で充電器56を制御するものに限定されるものではなく、車両のシステムが停止されている最中に電力供給手段が外部電源に接続され且つ二次電池の温度が二次電池を良好に作動可能な温度の下限として予め設定された所定温度未満である状態で補機の作動要求がなされたときに、二次電池の放電を伴って補機が作動するよう補機と電力供給手段とを制御する放電作動制御と二次電池の充電を伴って補機が作動するよう補機と電力供給手段とを制御する充電作動制御とを交互に実行するものであれば如何なるものとしても構わない。「発電機」としては、同期発電電動機として構成されたモータMG1に限定されるものではなく、誘導電動機など、動力を入出力可能なものであれば如何なるタイプの発電機としても構わない。「3軸式動力入出力手段」としては、上述のプラネタリギヤ30に限定されるものではなく、ダブルピニオン式の遊星歯車機構を用いるものや複数の遊星歯車機構を組み合わせたものやデファレンシャルギヤのように遊星歯車とは異なる差動作用を有するものなど、車軸に連結された駆動軸と内燃機関の出力軸と発電機の回転軸との3軸に接続され、3軸のうちいずれか2軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する駆動軸と出力軸と発電機の回転軸との3軸に接続され3軸のうちのいずれかに軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力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, and may be any type of motor as long as it can input and output power to the drive shaft, such as an induction motor. Absent. The “auxiliary machine” 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. Therefore, the elements of the invention described in the column of means for solving the problems are not limited. 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。 As mentioned above, although the form for implementing this invention was demonstrated using the Example, this invention is not limited at all to such an Example, In the range which does not deviate from the summary of this invention, it is with various forms. Of course, it can be implemented.
本発明は、車両の製造産業などに利用可能である。 The present invention can be used in the vehicle manufacturing industry.
20 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、30 プラネタリギヤ、36 駆動軸、37
デファレンシャルギヤ、38a,38b 駆動輪、40 モータ用電子制御ユニット(モータECU)、41,42 インバータ、50 バッテリ、51a 電圧センサ、51b 電流センサ、51c 温度センサ、55 リレー、56 充電器、57 電源コード、58 AC/DCコンバータ、59 DC/DCコンバータ、70 ハイブリッド用電子制御ユニット、82 シフトポジションセンサ、84 アクセルペダルポジションセンサ、86 ブレーキペダルポジションセンサ、88 車速センサ、90 空調装置、MG1,MG2 モータ。
20 hybrid vehicle, 22 engine, 24 engine electronic control unit (engine ECU), 26 crankshaft, 30 planetary gear, 36 drive shaft, 37
Differential gear, 38a, 38b Drive wheel, 40 Motor electronic control unit (motor ECU), 41, 42 Inverter, 50 Battery, 51a Voltage sensor, 51b Current sensor, 51c Temperature sensor, 55 Relay, 56 Charger, 57
Claims (8)
電力を用いて作動可能な補機と、
前記電動機と電力のやりとりが可能であると共に前記補機へ電力を出力可能な二次電池と、
車外の電源である外部電源に接続されたときに前記外部電源からの電力を前記二次電池と前記補機とに供給可能な電力供給手段と、
前記車両のシステムが停止されている最中に前記電力供給手段が前記外部電源に接続され且つ前記二次電池の温度が該二次電池を良好に作動可能な温度の下限として予め設定された所定温度未満である状態で前記補機の作動要求がなされたときに、前記二次電池の放電を伴って前記補機が作動するよう該補機と前記電力供給手段とを制御する放電作動制御と前記二次電池の充電を伴って前記補機が作動するよう該補機と前記電力供給手段とを制御する充電作動制御とを交互に実行する制御手段と、
を備える車両。 A vehicle including an electric motor capable of inputting and outputting driving power,
An auxiliary machine that can be operated using electric power,
A secondary battery capable of exchanging electric power with the electric motor and outputting electric power to the auxiliary machine;
Power supply means capable of supplying power from the external power source to the secondary battery and the auxiliary device when connected to an external power source that is an external power source;
While the vehicle system is stopped, the power supply means is connected to the external power source, and the temperature of the secondary battery is preset as a lower limit of the temperature at which the secondary battery can be operated satisfactorily A discharge operation control for controlling the auxiliary device and the power supply means so that the auxiliary device is operated with discharge of the secondary battery when an operation request of the auxiliary device is made in a state where the temperature is lower than the temperature; Control means for alternately executing charging operation control for controlling the auxiliary machine and the power supply means so that the auxiliary machine is operated with charging of the secondary battery;
A vehicle comprising:
前記制御手段は、最初に前記放電作動制御を実行する手段である
車両。 The vehicle according to claim 1,
The control means is means for first executing the discharge operation control.
前記制御手段は、前記二次電池の温度が前記所定温度以上に至ったときには前記放電作動制御と前記充電作動制御とを停止する手段である
車両。 The vehicle according to claim 1 or 2,
The control means is means for stopping the discharge operation control and the charge operation control when the temperature of the secondary battery reaches or exceeds the predetermined temperature.
前記制御手段は、前記車両のシステムが停止されている最中に前記電力供給手段が前記外部電源に接続され且つ前記二次電池の温度が前記所定温度未満である状態で前記二次電池の蓄電量が前記車両のシステムが停止されているときの前記二次電池の蓄電量の目標値として予め定められた目標蓄電量に至った後に前記補機の作動要求がなされたときに、前記放電作動制御と前記充電作動制御とを交互に実行する手段である
車両。 A vehicle according to any one of claims 1 to 3,
The control means stores the secondary battery in a state where the power supply means is connected to the external power source and the temperature of the secondary battery is lower than the predetermined temperature while the vehicle system is stopped. The discharge operation is performed when an operation request for the auxiliary machine is made after the amount reaches a predetermined target storage amount as a target value of the storage amount of the secondary battery when the system of the vehicle is stopped. A vehicle which is means for alternately executing control and charge operation control.
前記二次電池は、リチウムイオン二次電池である
車両。 A vehicle according to any one of claims 1 to 4,
The secondary battery is a lithium ion secondary battery.
前記補機は、電力を用いて乗員室の空気調和を行なう空調装置である
車両。 A vehicle according to any one of claims 1 to 5,
The auxiliary machine is an air conditioner that performs air conditioning of a passenger compartment using electric power.
走行用の動力を出力可能な内燃機関と、
動力を入出力可能な発電機と、
車軸に連結された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、該3軸のうちいずれか2軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する3軸式動力入出力手段と、
を備え、
前記電動機は、前記駆動軸に接続されてなる
車両。 A vehicle according to any one of claims 1 to 6,
An internal combustion engine capable of outputting driving power;
A generator capable of inputting and outputting power;
The remaining shaft is connected to three shafts, that is, a drive shaft coupled to an axle, an output shaft of the internal combustion engine, and a rotating shaft of the generator, and based on power input / output to / from any two of the three shafts 3-axis power input / output means for inputting / outputting power to / from,
With
The electric motor is connected to the drive shaft.
前記車両のシステムが停止されている最中に前記電力供給手段が前記外部電源に接続され且つ前記二次電池の温度が該二次電池を良好に作動可能な温度の下限として予め設定された所定温度未満である状態で前記補機の作動要求がなされたときに、前記二次電池の放電を伴って前記補機が作動するよう該補機と前記電力供給手段とを制御する放電作動制御と前記二次電池の充電を伴って前記補機が作動するよう該補機と前記電力供給手段とを制御する充電作動制御とを交互に実行する
ことを特徴とする車両の制御方法。 An electric motor capable of inputting and outputting driving power; an auxiliary machine operable with electric power; a secondary battery capable of exchanging electric power with the electric motor and outputting electric power to the auxiliary machine; A vehicle control method comprising: a power supply unit capable of supplying power from the external power source to the secondary battery and the auxiliary machine when connected to an external power source that is a power source;
While the vehicle system is stopped, the power supply means is connected to the external power source, and the temperature of the secondary battery is preset as a lower limit of the temperature at which the secondary battery can be operated satisfactorily A discharge operation control for controlling the auxiliary device and the power supply means so that the auxiliary device is operated with discharge of the secondary battery when an operation request of the auxiliary device is made in a state where the temperature is lower than the temperature; Charging operation control for controlling the auxiliary device and the power supply means is alternately executed so that the auxiliary device is operated with charging of the secondary battery.
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-
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