JP2012010503A - Power supply system for electric vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、電動車両の電源システムに関し、より特定的には車両駆動力発生用の主蓄電装置と補機駆動用の副蓄電装置とを搭載した電動車両の電源システムに関する。 The present invention relates to a power supply system for an electric vehicle, and more particularly to a power supply system for an electric vehicle equipped with a main power storage device for generating vehicle driving force and a sub power storage device for driving auxiliary equipment.
電動機によって車両駆動力を発生可能に構成された、電気自動車、ハイブリッド自動車および燃料電池自動車等の電動車両では、当該電動機を駆動するための電力を蓄積する蓄電装置(たとえば、メインバッテリ)と、低電圧の補機駆動用の蓄電装置(たとえば、補機バッテリ)との2種類の蓄電装置を搭載する構成が採用されている。走行用電動機の駆動に適した出力電圧と、ヘッドライトや空調機器等の補機あるいは電子制御ユニット(ECU)等の制御機器の定格電圧(たとえば、12V)とが大きく異なるからである。このような構成では、補機バッテリは、メインバッテリの出力電圧を降圧する電圧変換器(DCDCコンバータ)の出力電圧によって充電されることが一般的である。 In an electric vehicle such as an electric vehicle, a hybrid vehicle, and a fuel cell vehicle configured to be able to generate a vehicle driving force by an electric motor, a power storage device (for example, a main battery) that stores electric power for driving the electric motor, A configuration is employed in which two types of power storage devices are mounted, such as a power storage device for driving voltage auxiliary machinery (for example, an auxiliary battery). This is because the output voltage suitable for driving the electric motor for traveling and the rated voltage (for example, 12 V) of auxiliary equipment such as headlights and air conditioning equipment or control equipment such as an electronic control unit (ECU) are greatly different. In such a configuration, the auxiliary battery is generally charged by the output voltage of a voltage converter (DCDC converter) that steps down the output voltage of the main battery.
このような補機バッテリの充電制御が、特開2003−37903号公報(特許文献1)および特開平9−46921号公報(特許文献2)に記載されている。特に、特許文献1には、メインバッテリの充電に並行して充電される補機バッテリの充電電圧の適切な設定が記載されている。具体的には、メインバッテリの充電開始に基づいて補機用バッテリの充電を開始するとともに、補機バッテリを確実に充電可能な第1の規定電圧(14.5V)で充電開始から規定時間まで充電する一方で、この規定時間経過後から補機バッテリを第1の規定電圧よりも低い第2の規定電圧(13.4V)で充電する制御が記載されている。
Such charge control of the auxiliary battery is described in Japanese Patent Laid-Open No. 2003-37903 (Patent Document 1) and Japanese Patent Laid-Open No. 9-46921 (Patent Document 2). In particular,
また、特許第3554057号公報(特許文献3)には、電気自動車用蓄電池の充電の際に、必要な充電期間の推定値を用いる制御が記載されている。また、特開平11−341696号公報(特許文献4)には、電池種類の異なる複数の充電電池の充電制御が記載されている。 Japanese Patent No. 3554057 (Patent Document 3) describes control using an estimated value of a required charging period when charging a storage battery for an electric vehicle. Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-341696 (Patent Document 4) describes charge control of a plurality of rechargeable batteries having different battery types.
特許文献1では、補機バッテリはメインバッテリの充電時に並列に充電されることを前提としている。そして、長時間を要するメインバッテリの充電中に、規定時間が経過すると補機バッテリの充電電圧を低下させることによって、補機バッテリの過充電を防止しつつ確実に充電を行なうようにするものである。
In
一方、電動車両の補機バッテリの充電については、車両起動時(たとえばイグニッションスイッチのオン時)における電源システムの起動時に実行することが好ましい。車両起動時に補機バッテリの充電を確保することによって、制御機器を含む補機の動作を確実化することができるからである。特に、外部電源による充電機構を搭載しないタイプのハイブリッド車両では、特許文献1のような補機バッテリの充電機会が存在しないので、車両起動時の充電が必要となる。
On the other hand, the charging of the auxiliary battery of the electric vehicle is preferably performed when the power supply system is started when the vehicle is started (for example, when the ignition switch is turned on). This is because the operation of the auxiliary machine including the control device can be ensured by ensuring the charging of the auxiliary battery when starting the vehicle. In particular, in a hybrid vehicle of a type that does not include a charging mechanism using an external power source, there is no opportunity for charging an auxiliary battery as in
このような、電源システムの起動時における補機バッテリの充電に、特許文献1に記載された充電制御を適用すると、補機バッテリの充電電圧を低下させるまでの時間(規定時間)が固定されているために、補機バッテリの充電が完了してもDCDCコンバータの出力電圧が高いままとなることが懸念される。一方、電圧変換器(DCDCコンバータ)の消費電力は、出力電圧が高いほうが大きくなる。
When the charging control described in
このため、特許文献1に記載された充電制御では、補機バッテリの充電が完了しても充電電圧が高いままとなることで効率が低下する可能性がある。特許文献1での補機バッテリの充電は、電気自動車の走行開始前のメインバッテリ充電時に行なわれるので、このような効率低下が生じても、車両走行の効率(燃費)そのものは低下しない。一方で、電源システムの起動時における充電では、特許文献1とは異なり、充電効率が低いと車両の燃費が悪化する虞がある。
For this reason, in the charge control described in
この発明は、このような問題点を解決するためのものであって、この発明の目的は、車両駆動力発生用の主蓄電装置と補機駆動用の副蓄電装置とを搭載した電動車両において、副蓄電装置の充電電力を発生する電圧変換器の出力電圧を適切に設定することによって、電源システム起動時に副蓄電装置を確実に充電するとともに、車両のエネルギ効率を高めることである。 The present invention is for solving such problems, and an object of the present invention is in an electric vehicle equipped with a main power storage device for generating vehicle driving force and a sub power storage device for driving auxiliary equipment. By appropriately setting the output voltage of the voltage converter that generates charging power for the sub power storage device, the sub power storage device is reliably charged when the power supply system is activated, and the energy efficiency of the vehicle is increased.
この発明のある局面では、車両駆動力を発生するための電動機を搭載した電動車両の電源システムは、主蓄電装置と、電圧変換器と、副蓄電装置と、補機負荷と、充電電流検出部と、電圧検出器と、電圧指令設定部とを備える。主蓄電装置は、電動機に対して入出力される電力を蓄積するように構成される。電圧変換器は、主蓄電装置の出力電圧を電圧指令値に従って降圧して電源配線に出力するように構成される。副蓄電装置および補機負荷は、電源配線に電気的に接続される。充電電流検出部は、副蓄電装置の充電電流を検出するように構成される。電圧検出器は、副蓄電装置の出力電圧を検出するように構成される。電圧指令設定部は、電圧変換器の始動時には、電圧指令値を、副蓄電装置を充電するための第1の電圧に設定するとともに、充電電流検出部によって検出された充電電流の推移に基づいて、副蓄電装置の充電所要時間を推定し、かつ、推定した充電所要時間が経過すると電圧指令値を第1の電圧よりも低い第2の電圧に設定する。 In one aspect of the present invention, a power system for an electric vehicle equipped with an electric motor for generating vehicle driving force includes a main power storage device, a voltage converter, a sub power storage device, an auxiliary load, and a charging current detection unit. And a voltage detector and a voltage command setting unit. The main power storage device is configured to store electric power input / output to / from the electric motor. The voltage converter is configured to step down the output voltage of the main power storage device according to the voltage command value and output the voltage to the power supply wiring. The sub power storage device and the auxiliary load are electrically connected to the power supply wiring. The charging current detection unit is configured to detect a charging current of the sub power storage device. The voltage detector is configured to detect an output voltage of the sub power storage device. The voltage command setting unit sets the voltage command value to the first voltage for charging the sub power storage device when starting the voltage converter, and based on the transition of the charging current detected by the charging current detection unit. Then, the time required for charging the sub power storage device is estimated, and when the estimated time required for charging elapses, the voltage command value is set to a second voltage lower than the first voltage.
好ましくは、電圧指令設定部は、電圧変換器の始動後における充電電流の変化の傾きと、電圧変換器の始動時における充電電流とに基づいて、充電所要時間を推定する。 Preferably, the voltage command setting unit estimates the required charging time based on the slope of the change in the charging current after starting the voltage converter and the charging current when starting the voltage converter.
また好ましくは、電圧変換器は、電源システムが起動する第1の時刻から所定時間遅れた第2の時刻に始動する。電圧指令設定部は、電圧変換器の始動後における充電電流の変化の傾きと、第1の時刻以前における副蓄電装置の出力電圧に対する第1の時刻から第2の時刻の間における副蓄電装置の出力電圧の電圧差とに基づいて、充電所要時間を推定する。 Preferably, the voltage converter is started at a second time delayed by a predetermined time from the first time when the power supply system is activated. The voltage command setting unit includes a slope of a change in the charging current after the voltage converter is started and an output of the sub power storage device between the first time and the second time with respect to the output voltage of the sub power storage device before the first time. The required charging time is estimated based on the voltage difference between the output voltages.
さらに好ましくは、電圧指令設定部は、電圧指令値を第2の電圧に設定している期間において副蓄電装置からの放電量を推定するとともに、推定した放電量に基づいて、電圧指令値を第1の電圧へ上昇させる。 More preferably, the voltage command setting unit estimates the discharge amount from the sub power storage device during the period in which the voltage command value is set to the second voltage, and sets the voltage command value based on the estimated discharge amount. Increase to 1 voltage.
あるいは、さらに好ましくは、電動車両の電源システムは、劣化判定部をさらに備える。劣化判定部は、電圧指令設定部によって推定された充電所要時間と、電源システムの起動前後における副蓄電装置の電圧降下とに基づいて、副蓄電装置の劣化度を判定する。 Alternatively, more preferably, the power supply system for the electric vehicle further includes a deterioration determination unit. The deterioration determining unit determines the degree of deterioration of the sub power storage device based on the required charging time estimated by the voltage command setting unit and the voltage drop of the sub power storage device before and after starting the power supply system.
またさらに好ましくは、電圧指令設定部は、電圧変換器の始動時には、電圧指令値を第1の電圧に設定する前に、電圧指令値を副蓄電装置の開放電圧よりも低い第3の電圧に設定する所定期間を設けるように構成される。充電電流検出部は、電圧変換器から電源配線への出力電流を検出するための電流センサの所定期間における検出値に基づく補機電流推定値と、副蓄電装置の充電時における電流センサの検出値との差に基づいて、充電電流を検出する。 More preferably, the voltage command setting unit sets the voltage command value to a third voltage lower than the open voltage of the sub power storage device before setting the voltage command value to the first voltage when starting the voltage converter. It is comprised so that the predetermined period to set may be provided. The charging current detection unit includes an auxiliary current estimation value based on a detection value in a predetermined period of the current sensor for detecting an output current from the voltage converter to the power supply wiring, and a detection value of the current sensor when the sub power storage device is charged. The charging current is detected based on the difference between the two.
さらに好ましくは、電動車両は、電動機に加えてエンジンを搭載したハイブリッド車両であり、エンジンの始動に用いる電力は、主蓄電装置から供給される。 More preferably, the electric vehicle is a hybrid vehicle equipped with an engine in addition to the electric motor, and electric power used for starting the engine is supplied from the main power storage device.
この発明によれば、車両駆動力発生用の主蓄電装置と補機駆動用の副蓄電装置とを搭載した電動車両において、副蓄電装置の充電電力を発生する電圧変換器の出力電圧を適切に設定することによって、電源システムの起動時に副蓄電装置を確実に充電するとともに、車両のエネルギ効率を高めることができる。 According to the present invention, in an electric vehicle equipped with a main power storage device for generating vehicle driving force and a sub power storage device for driving auxiliary equipment, the output voltage of the voltage converter that generates charging power for the sub power storage device is appropriately set. By setting, the sub power storage device can be reliably charged when the power supply system is activated, and the energy efficiency of the vehicle can be increased.
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照し詳細に説明する。なお、以下図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は原則的に繰返さないものとする。 Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In the following, the same or corresponding parts in the drawings are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated in principle.
[実施の形態1]
図1は、本発明の実施の形態による電動車両の代表例として示されるハイブリッド車両の概略構成図である。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a hybrid vehicle shown as a representative example of an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
図1を参照して、ハイブリッド車両5は、エンジン100と、第1モータジェネレータ110(以下、単に「MG1」とも称する)と、第2モータジェネレータ120(以下、単に「MG2」とも称する)と、動力分割機構130と、減速機140と、メインバッテリ150とを備える。
Referring to FIG. 1,
ハイブリッド車両5は、エンジン100およびMG2のうちの少なくとも一方からの駆動力により走行する。エンジン100、MG1およびMG2は、動力分割機構130を介して接続されている。エンジン100が発生する動力は、動力分割機構130により、2経路に分割される。一方は減速機140を介して前輪190を駆動する経路である。もう一方は、MG1を駆動させて発電する経路である。
MG1およびMG2の各々は、代表的には三相の交流回転電機である。MG1は、動力分割機構130により分割されたエンジン100の動力により発電する。MG1により発電された電力は、車両の走行状態や、メインバッテリ150のSOC(State Of Charge)に応じて使い分けられる。たとえば、通常走行時では、MG1により発電された電力はそのままMG2を駆動させる電力となる。一方、メインバッテリ150のSOCが予め定められた値よりも低い場合、MG1により発電された電力は、図示しないインバータにより交流から直流に変換されて、メインバッテリ150に蓄えられる。
Each of MG1 and MG2 is typically a three-phase AC rotating electric machine. MG1 generates power using the power of
MG1が発電機として作用している場合、MG1は負のトルクを発生している。ここで、負のトルクとは、エンジン100の負荷となるようなトルクをいう。MG1が電力の供給を受けてモータとして作用している場合、MG1は正のトルクを発生する。ここで、正のトルクとは、エンジン100の負荷とならないようなトルク、すなわち、エンジン100の回転をアシストするようなトルクをいう。なお、MG2についても同様である。
When MG1 is acting as a generator, MG1 generates a negative torque. Here, the negative torque means a torque that becomes a load on
MG1は、エンジン100の始動時には、正トルクを発生することにより、エンジン100をモータリングするスタータとして動作する。したがって、ハイブリッド車両5では、エンジン100を始動するための電力は、メインバッテリ150から出力される。
MG1 operates as a starter that
MG2は、メインバッテリ150に蓄えられた電力およびMG1により発電された電力のうちの少なくとも一方の電力により駆動する。MG2の駆動力は、減速機140を介して前輪190に伝えられる。これにより、ハイブリッド車両5は、MG2からの駆動力のみによって、あるいは、エンジン100およびMG2の両方の駆動力によって走行する。なお、ハイブリッド車両5では、前輪190の代わりに後輪を駆動するようにしてもよく、前輪および後輪の両方を駆動するようにしてもよい。
MG2 is driven by at least one of the electric power stored in
ハイブリッド車両5の回生制動時には、減速機140を介して前輪190によりMG2が駆動され、MG2が発電機として作動する。これによりMG2は、制動エネルギを電力に変換する回生ブレーキとして作動する。MG2により発電された電力は、メインバッテリ150に蓄えられる。
At the time of regenerative braking of the
動力分割機構130は、サンギヤと、ピニオンギヤと、キャリアと、リングギヤとを含む遊星歯車から構成される。ピニオンギヤは、サンギヤおよびリングギヤと係合する。キャリアは、ピニオンギヤが自転可能であるように支持する。サンギヤはMG1の回転軸に連結される。キャリアはエンジン100のクランクシャフトに連結される。リングギヤはMG2の回転軸および減速機140に連結される。
Power split
エンジン100、MG1およびMG2が、遊星歯車からなる動力分割機構130を介して連結されることで、エンジン100、MG1およびMG2の回転速度は、図2に示すように、共線図において直線で結ばれる関係になる。
図1に戻って、メインバッテリ150は、複数の二次電池セルにより構成された組電池である。メインバッテリ150の電圧は、たとえば200V程度である。メインバッテリ150は、MG1およびMG2が発電した電力の他、車両の外部電源から供給される電力によって充電されてもよい。メインバッテリ150は「主蓄電装置」に対応する。なお、二次電池に代えて電気二重層キャパシタ等の他の蓄電装置を用いて、あるいは、二次電池と他の蓄電装置との組み合わせによって、本発明の「主蓄電装置」を構成してもよい。
Returning to FIG. 1, the
エンジン100、MG1およびMG2は、ECU(Electronic Control Unit)170により制御される。なお、ECU170は複数のECUに分割するようにしてもよい。
ECU170は、図示しないCPU(Central Processing Unit)およびメモリを内蔵した電子制御ユニットにより構成され、当該メモリに記憶されたマップおよびプログラムに基づいて、各センサによる検出値を用いた演算処理を行なうように構成される。あるいは、ECUの少なくとも一部は、電子回路等のハードウェアにより所定の数値・論理演算処理を実行するように構成されてもよい。
概略的には、ハイブリッド車両5は、車両発進時や低速走行時のように、エンジン100の効率が低下するときには、エンジン100を停止してMG2の駆動力のみによって走行する。そして、車速上昇によりエンジン100の効率が高い運転領域となったときや、加速要求により車両駆動力を増加させる場合には、ハイブリッド車両5は、必要な車両駆動力に応じて、エンジン100を始動して、エンジン100およびMG2の両方の駆動力によって走行する。特に、エンジン100を高効率の動作点で限定的に作動させるとともに、不足分の車両駆動力をMG2が発生するように、車両全体でのパワー配分を制御することによって、エネルギ効率、すなわち燃費を改善することができる。また、車両走行上はエンジン100を始動させる必要がない場合でも、メインバッテリ150のSOCが低下すると、エンジン100は、メインバッテリ150の充電電力を発生するために始動される。
Schematically, the
図3は、本発明の実施の形態による電動車両の電源システムの構成を示すブロック図である。 FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the power supply system of the electric vehicle according to the embodiment of the present invention.
図3を参照して、メインバッテリ150の電力は、高圧系回路155へ供給される。高圧系回路155は、図1に示したMG1,MG2およびMG1,MG2を駆動制御するための図示しない電力変換器(インバータ、コンバータ等)を含む。
Referring to FIG. 3, the power of
メインバッテリ150の電力は、補機系の駆動電力にも用いられる。DCDCコンバータ200は、メインバッテリ150の出力電圧を降圧して電源配線205へ出力する。
The power of the
DCDCコンバータ200は、ECU170からの動作指示に応じて始動する。DCDCコンバータ200は、作動時には、ECU170からの電圧指令値Vdcrに従って、電源配線205への出力電圧Vdcを制御する。DCDCコンバータ200は、代表的には、半導体スイッチング素子(図示せず)を含むスイッチングレギュレータであり、公知の任意の回路構成を適用することができる。DCDCコンバータ200は、出力電圧Vdcを制御しながら、出力電流定格を超えない範囲内で出力電流Idcを電源配線205へ供給する。
補機バッテリ210は、電源配線205に接続されている。補機バッテリ210は、たとえば、鉛蓄電池によって構成される。補機バッテリ210の電圧は、メインバッテリ150の出力電圧よりも低く、たとえば12V程度である。補機バッテリ210は「副蓄電装置」に対応する。なお、鉛蓄電池以外の二次電池や、二次電池以外の電気二重層キャパシタ等の他の蓄電装置を用いて、あるいは、二次電池と他の蓄電装置との組み合わせによって、本発明の「副蓄電装置」を構成してもよい。
The
電源配線205には、さらに補機負荷221〜224が接続される。補機負荷221〜224は、運転者の操作指示に伴って動作して、電源配線205から補機系電力(低電圧)の供給を受けて動作する。補機負荷221〜224は、電子制御ユニット(ECU)を含む各種制御機器や、オーディオ、ヘッドライト等を含む。補機負荷221〜224による消費電流の合計を、補機電流Ildと表記する。補機電流Ildは、各補機負荷の作動/停止および作動時の条件に応じて決まる。
Auxiliary machine loads 221 to 224 are further connected to the
すなわち、DCDCコンバータ200の出力電流Idcよりも補機電流Ildが大きいときには、充電電流Ichg<0となって、補機バッテリ210の蓄積電力が消費される。一方、電源配線205の電圧が補機バッテリ210の出力電圧(開放電圧)よりも高く、かつ、Idc>Ildのときには、充電電流Ichg>0となって補機バッテリ210は充電される。
That is, when auxiliary machine current Ild is larger than output current Idc of
電源配線205には、DCDCコンバータ200からの出力電流Idcを検出するための電流センサ201が少なくとも設けられる。さらに、補機バッテリ210の出力電圧Vbat(以下、バッテリ電圧Vbat)を検出するための電圧センサ202が設けられる。
The
以下の説明で明らかになるように、本発明の実施の形態による電源システムでは補機バッテリ210の充電電流Ichgに基づいて、補機バッテリ210の充電が制御される。充電電流Ichgの検出については、補機バッテリ210に充電電流Ichgを検出するための電流センサ203を設けてもよく、電流センサ201の検出値から充電電流Ichgを演算によって検出するようにしてもよい。
As will be apparent from the following description, in the power supply system according to the embodiment of the present invention, charging of
ECU170は、高圧系回路155の各機器、および、DCDCコンバータ200の動作を制御する。特に、補機系の制御として、DCDCコンバータ200の始動および停止を制御するとともに、DCDCコンバータ200の電圧指令値Vdcrを出力する。
さらに、ECU170は、DCDCコンバータ200の出力電流Idcの電流センサ201による検出値および、バッテリ電圧Vbatの電圧センサ202による検出値を受ける。ECU170は、電流センサ203をさらに設けた場合には、補機バッテリ210の充電電流Ichgの検出値をさらに受ける。あるいは、ECU170は、検出された出力電流Idcに基づいて、充電電流Ichgを演算によって検出する。
Further,
次に図4を用いて、電源システムの起動時におけるDCDCコンバータ制御を説明する。 Next, the DCDC converter control at the time of starting the power supply system will be described with reference to FIG.
図4を参照して、ハイブリッド車両5の電源システムは、ユーザのスイッチ操作(たとえば、イグニッションスイッチのオン)に応答して起動される。電源システムが起動されると、DCDCコンバータ200は、ECU170からの指示に応答して始動する。
Referring to FIG. 4, the power supply system of
DCDCコンバータ200の始動時には、補機バッテリ210を充電するための定電圧充電モードが設定される。この定電圧充電モードでは、電圧指令値Vdcrが、補機バッテリ210の開放電圧Vocよりも高い電圧に設定される。たとえば、Vdcrは、13.5〜15V程度に設定される。この際の電圧指令値Vdcrについては、バッテリ温度による内部抵抗の変化に対応して十分な充電電圧を確保するために、補機バッテリ210の温度に応じて可変に設定することが好ましい。
When the
定電圧充電モードでは、DCDCコンバータ200の出力電流Idcによって、補機電流Ildおよび充電電流Ichg(Ichg>0)が確保される(Idc=Ichg+Ild)。すなわち、充電電流Ichg>0となって、補機バッテリ210が充電される。定電圧充電モードでの補機バッテリ210の充電が進むにつれて、充電電流Ichgは徐々に低下する。
In the constant voltage charging mode, the auxiliary machine current Ild and the charging current Ichg (Ichg> 0) are ensured by the output current Idc of the DCDC converter 200 (Idc = Ichg + Ild). That is, the charging current Ichg> 0 and the
補機バッテリ210の充電が完了すると、DCDCコンバータ200は、低電圧モードに移行する。ECU170は、低電圧モードでは、出力電圧Vdcが補機バッテリ210の開放電圧Vocよりも低くてもよいので、電圧指令値Vdcrを定電圧充電モードよりも低下させる。たとえば、補機負荷221〜224の動作電圧に合わせて、Vdcrは12V程度に設定される。低電圧モードでは、基本的には、DCDCコンバータ200の出力電流Idcによって補機電流Ildが確保される(すなわち、Ichg=0)。
When charging of
そして、補機電流Ildが大きくなって、DCDCコンバータ200の出力電流Idcによってカバーできなくなると、補機バッテリ210の電力によって、補機電流Ildが確保される。すなわち、Ichg<0となる。
When the auxiliary machine current Ild becomes large and cannot be covered by the output current Idc of the
DCDCコンバータ200の出力電圧Vdcが低下すると、DCDCコンバータ200での消費電力も低下する。このため、補機バッテリ210の充電完了を的確に検出して、DCDCコンバータ200を定電圧充電モードから低電圧モードへ移行すれば、DCDCコンバータ200での効率を向上させて、ハイブリッド車両5全体でのエネルギ効率、すなわち燃費を向上させることが期待できる。
When the output voltage Vdc of the
図5には、電源システムの起動時における補機バッテリの電圧および電流の推移が示される。 FIG. 5 shows changes in the voltage and current of the auxiliary battery when the power supply system is started.
図5を参照して、時刻taに電源システムが起動されると、補機負荷221〜224が作動して電力が消費される。そして、時刻taよりも後の時刻tdに、DCDCコンバータ200が始動する。
Referring to FIG. 5, when the power supply system is activated at time ta, auxiliary machine loads 221 to 224 are activated to consume power. Then,
電源システムが起動される時刻taまでは、補機バッテリ210は充放電されておらず、バッテリ電圧Vbatは開放電圧Vocに相当する。一方、時刻ta〜tbの期間では、補機バッテリ210の放電(Ichg<0)により、補機負荷221〜224が消費する補機電流Ildが消費される。このため、時刻ta〜tdの期間のバッテリ電圧Vbatは閉路電圧Vccに相当する。すなわち、時刻taを境に、補機電流Ild(すなわち、充電電流Ichg)に応じた電圧降下ΔV(ΔV=Voc−Vcc)が、補機バッテリ210に生じる。以下では、時刻ta〜tdにおける補機電流Ildのみが消費されるときの閉路電圧Vccを指して、単に閉路電圧Vccと称する。
Until the time ta when the power supply system is activated, the
DCDCコンバータ200の始動時(時刻td)には、電圧指令値Vdcrは、定電圧充電モードでのV1(たとえば、V1=13.5〜15(V))に設定される。これに応じて、DCDCコンバータ200の出力電圧Vdc=V1となるので、補機バッテリ210が充電される。この結果、図4に示したように充電電流Ichgが生じる。
At the time of starting DCDC converter 200 (time td), voltage command value Vdcr is set to V1 (for example, V1 = 13.5 to 15 (V)) in the constant voltage charging mode. Accordingly, since output voltage Vdc of
図6には、補機バッテリ210の充電時における充電電流Ichgの推移が示される。図6の横軸である時間軸の原点である充電開始時刻t0は、図5に示した、DCDCコンバータ200の始動時刻tdに相当する。
FIG. 6 shows the transition of charging current Ichg during charging of
図6を参照して、ECU170は、充電開始後の充電電流Ichgの推移に基づいて、補機バッテリ210の充電所要時間Tfを推定する。たとえば、充電開始時刻t0から、所定時間が経過した時刻t1およびt2における充電電流Ichgによって推定される充電電流Ichgの傾きに基づいて、充電所要時間Tfが推定できる。
Referring to FIG. 6,
たとえば、時刻t1における電流値I1および、時刻t2における電流値I2から、このままの充電電流Ichgの傾きで、Ichg=0となる時刻t3は、(I1・t2−I2・t1)の関数となることが理解される。 For example, the current value I1 at time t1 and the current value I2 at time t2 and the time t3 when Ichg = 0 with the slope of the charging current Ichg remains as a function of (I1 · t2−I2 · t1). Is understood.
したがって、補機バッテリ210の充電完了時刻tfまでの充電所要時間Tfについて、たとえば下記(1)式で求めることができる。
Therefore, the required charging time Tf up to the charging completion time tf of the
Tf=(I1・t2−I2・t1)・k … (1)
(1)式において、係数kは、充電開始時刻t0の充電電流値I0に比例した値とすることができる。充電開始時の充電電流が大きいときには、補機バッテリ210の充電量が低下しており、補機バッテリ210を満充電にするまでの充電量が多いことが推定される。I0に比例するように係数kを設定すれば、この現象に合わせて充電所要時間Tfを推定することができる。
Tf = (I1 · t2−I2 · t1) · k (1)
In the equation (1), the coefficient k can be a value proportional to the charging current value I0 at the charging start time t0. When the charging current at the start of charging is large, the charge amount of the
あるいは、係数kは、DCDCコンバータ200の起動前に検出される、補機負荷作動時の電圧降下ΔV(ΔV=Voc−Vcc)に比例した値とすることができる。電圧降下ΔVが大きいときは、補機バッテリ210の内部抵抗が上昇していることが推定されるので、補機バッテリ210の充電が相対的に長期間を要することが推定される。電圧降下ΔVに比例するように係数kを設定すれば、この現象に合わせて充電所要時間Tfを推定することができる。
Alternatively, the coefficient k can be a value proportional to the voltage drop ΔV (ΔV = Voc−Vcc) detected when the auxiliary machine load is operated, which is detected before the
上述のように、ハイブリッド車両5では、車両発進時には、エンジン100を停止したままで、メインバッテリ150の電力を用いてMG2からの駆動力によって走行することが基本である。すなわち、メインバッテリ150のSOC低下時等の特別な条件下でしかエンジン100は始動されない。また、エンジン100が始動される場合にも、エンジン100をモータリングするための電力(MG1の消費電力)は、メインバッテリ150から供給される。
As described above, the
この結果、ハイブリッド車両5では、イグニッションスイッチのオンに対応した電源システムの起動時に、補機バッテリ210の電力を用いてエンジン100をクランキングすることがない。このため、補機系での消費電力が、エンジンスタータの消費電力を含むことがないため、比較的安定的に推移する。この結果、図5および図6に示した、電源システムの起動およびDCDCコンバータ200の始動時における電圧挙動および電流挙動も安定している。したがって、充電電流Ichgの推移に基づいて補機バッテリ210の充電所要時間Tfを推定する際の外乱が小さいため、以下に説明する本実施の形態による補機バッテリの充電制御を適用することができる。
As a result, in
図7は、本発明の実施の形態1による補機バッテリ210の充電制御を説明するための機能ブロック図である。なお、図7に示された各機能ブロックについては、当該ブロックに相当する機能を有する回路(ハードウェア)がECU170に内蔵されてもよいし、ECU170が予め格納されたプログラムに従ってソフトウェア処理を実行することにより実現されてもよい。
FIG. 7 is a functional block diagram for illustrating charging control of
図7を参照して、充電電流検出部310は、電流センサ201の出力に基づいて、あるいは電流センサ203が設けられている場合には、電流センサ203の出力に基づいて、充電電流Ichgを検出する。ここで、図8および図9を用いて、電流センサ201の検出値(Idc)に基づいて充電電流Ichgを検出する手法について説明する。
Referring to FIG. 7, charging
図8には、DCDCコンバータの出力電圧と出力電流との対応関係が示される。図8の横軸はDCDCコンバータ200の出力電圧Vdcを示し、縦軸はDCDCコンバータ200の出力電流Idcを示している。
FIG. 8 shows the correspondence between the output voltage and the output current of the DCDC converter. 8 represents the output voltage Vdc of the
出力電圧Vdcが、開放電圧Vocよりも低い電圧V0に設定されるときには、補機バッテリ210は充電されない(すなわち、Ichg=0)。このため、出力電流Idcは、補機負荷221〜224によって消費される補機電流Ildによって決まる。すなわち、補機負荷221〜224の駆動パターンに応じて、出力電流Idcが定まる。このときの出力電流Idc(補機電流Ild)は、出力電圧Vdcにほぼ比例する。
When output voltage Vdc is set to voltage V0 lower than open circuit voltage Voc,
一方、出力電圧Vdcが、開放電圧Vocよりも高い電圧V1まで上昇すると、補機バッテリ210の充電電流Ichgが生じることになる。これにより、出力電流Idcは、充電電流Ichgと補機電流Ildの和となる。
On the other hand, when output voltage Vdc rises to voltage V1 higher than open circuit voltage Voc, charging current Ichg of
Vdc>Vocの領域においても、補機電流Ildは出力電圧Vdcにほぼ比例するので、Vdc<Vocの領域での検出値(Idc)に基づいて、Vdc>Voc(特に、Vdc=V1)における補機電流予測値Ild♯を外挿により求めることができる。 Even in the region of Vdc> Voc, the auxiliary machine current Ild is substantially proportional to the output voltage Vdc, so that the compensation in Vdc> Voc (particularly Vdc = V1) is based on the detected value (Idc) in the region of Vdc <Voc. The machine current predicted value Ild # can be obtained by extrapolation.
そして、Vdc>Vocの領域では、電流センサ201により検出された出力電流Idcから、補機電流予測値Ild♯を減算することによって、充電電流Ichgを算出する。これにより、電流センサ203(図1)を設けることなく、補機バッテリ210の充電電流Ichgを検出することが可能となる。
In the region of Vdc> Voc, the charging current Ichg is calculated by subtracting the auxiliary machine current predicted value Ild # from the output current Idc detected by the
なお、図6および(1)式に示したように、充電開始後の初期(時刻t1、t2)の充電電流Ichgに基づいて充電所要時間Tfを推定することとすれば、補機負荷221〜224の駆動パターンが変化しない間に、充電所要時間Tfの推定を完了できる。すなわち、電流センサ203(図1)を設けることなく、充電電流Ichgを検出する際の誤差要因を排除できる。 As shown in FIG. 6 and equation (1), if the charge required time Tf is estimated based on the initial charge current Ichg (time t1, t2) after the start of charging, While the driving pattern of 224 does not change, the estimation of the required charging time Tf can be completed. That is, an error factor in detecting the charging current Ichg can be eliminated without providing the current sensor 203 (FIG. 1).
再び図7を参照して、タイマ330は、イグニッションスイッチのオン(IGON)およびDCDCコンバータ200の始動(DCON)からの経過時間を示すカウント値CNTを出力する。したがって、タイマ330によるカウント値CNTに基づいて、図5、図6の時刻td,t0〜t2,tf等への到達を検知できる。 Referring to FIG. 7 again, timer 330 outputs a count value CNT indicating an elapsed time from turning on the ignition switch (IGON) and starting DCDC converter 200 (DCON). Therefore, arrival at the times td, t0 to t2, tf, etc. in FIGS. 5 and 6 can be detected based on the count value CNT by the timer 330.
電圧指令設定部350は、電圧センサ202によって検出されたバッテリ電圧Vbat、充電電流検出部310によって検出された充電電流Ichgおよび、タイマ330のカウント値CNTに基づいて、図9に示すように、DCDCコンバータ200の電圧指令値Vdcrを設定する。
Based on the battery voltage Vbat detected by the
図9を参照して、電圧指令設定部350は、DCDCコンバータ200の始動時刻tdから所定時間T1の間は、定電圧充電モードに先立って、電圧指令値Vdcr=V0(V0<Voc)に設定する。これにより、図8に示した、補機電流予測値Ild♯を算出するための電流データを検出することができる。
Referring to FIG. 9, voltage
所定時間T1が経過した時刻t0(充電開始時刻)から、DCDCコンバータ200は定電圧充電モードに移行する。これにより、電圧指令設定部350は、電圧指令値Vdcr=V1(V1>Voc)に設定する。なお、充電電流Ichgを直接検出できる電流センサ203が設けられている場合には、所定時間T1=0として、時刻tdから直ちにVdcr=V1に設定してもよい。
From the time t0 (charge start time) when the predetermined time T1 has elapsed, the
電圧指令値Vdcr=V1とすることにより、補機バッテリ210の充電が開始される。電圧指令設定部350は、充電開始後の充電電流Ichgの推移に基づいて、(1)式に従って、充電所要時間Tfを推定する。そして、充電開始時刻t0から充電所要時間Tfが経過した時刻tfになると、電圧指令設定部350は、電圧指令値VdcrをV1からV2へ低下させる。すなわち、DCDCコンバータ200は、低電圧モードへ移行する。上述のように、低電圧モードにおける電圧指令値V2は、補機バッテリ210を充電できない電圧とできる。なお、充電開始時刻t0までの電圧指令値V0と、低電圧モードにおける電圧指令値V2とは、同一の電圧としてもよい。
By setting voltage command value Vdcr = V1, charging of
図10には、本発明の実施の形態1による補機バッテリの充電制御の処理手順を説明するフローチャートが示される。図10を始めとする以下に説明するフローチャートの各ステップは、ECU170によるソフトウェア処理(格納プログラムのCPUによる実行)あるいはハードウェア処理(専用電子回路の作動)によって実現されるものとする。
FIG. 10 shows a flowchart for explaining the processing procedure of the auxiliary battery charging control according to the first embodiment of the present invention. Each step of the flowchart described below including FIG. 10 is realized by software processing (execution by the CPU of the stored program) or hardware processing (operation of the dedicated electronic circuit) by the
図10を参照して、ECU170は、ステップS100では、たとえばイグニッションスイッチのオンに応答して、ハイブリッド車両5の電源システムを起動する(時刻ts)。そして、ECU170は、電電システムの起動時に、補機負荷が始動する前のタイミングでの電圧センサ202の出力に基づいて、補機バッテリ210の開放電圧Vocを測定する(ステップS110)。
Referring to FIG. 10, in step S100,
そして、ECU120は、ステップS120により、補機負荷221〜224の作動を開始するとともに、ステップS130により、そのときの電圧センサ202の出力電圧から、補機電流Ildの発生時における補機バッテリ210の閉路電圧Vccを測定する。これにより、電圧降下ΔV=Voc−Vccが算出できる。
Then,
さらに、ECU170は、ステップS140により、DCDCコンバータ200を起動する(時刻td)。そして、ECU170は、ステップS150により、定電圧充電モードとなるように、電圧指令値Vdcr=V1に設定される。
Further,
なお、電流センサ203が非配置である場合には、ECU170は、ステップS150に先立ってステップS145の処理を実行する。ECU170は、ステップS145では、電圧指令値Vdcr=V0に設定する。さらに、ECU170は、このときのDCDCコンバータ200の出力電流Idcの基づいて、補機電流予測値Ild♯を求める。上述のように、この時点(Vdc<Voc)での出力電流Idcから、外挿によって補機電流予測値Ild♯を求めることができる。
Note that if the
ECU170は、ステップS160では、図6で説明したように、充電開始後の初期(時刻t1,t2)における充電電流Ichgを検出する。そして、ECU170は、ステップS170では、ステップS160で検出した充電電流値に基づいて、(1)式に従って充電所要時間Tfを推定する(ステップS170)。
In step S160,
そして、ECU170は、充電所要時間Tfを推定すると、ステップS180により、タイマによるカウント値CNTに基づいて、充電開始時刻t0から充電所要時間Tfが経過した時刻tfに到達したか否かを判定する。そして、時刻tfに到達するまでの間(S180のNO判定時)、ECU170は、ステップS190により、タイマのカウント値CNTを逐次カウントアップする。
Then, when estimating the required charging time Tf,
ECU170は、時刻tfに到達すると(S180のYES判定時)、ステップS195により、DCDCコンバータ200を定電圧充電モードから低電圧モードへ移行させる。すなわち、ECU170は、電圧指令値VdcrをV1からV2に低下させる。
When
このように、実施の形態1による電動車両の電源システムにおける補機バッテリの充電制御では、充電電流Ichgの推移に基づいて、補機バッテリ210を充電するための、電圧指令値Vdcrが高い定電圧充電モードの期間を過不足なく設定できる。これにより、補機バッテリ210の充電が完了すると、速やかに低電圧モードへ移行してDCDCコンバータ200の出力電圧を低下させることができるので、DCDCコンバータ200の出力電圧が無駄に高いままに維持されることを回避できる。この結果、補機バッテリ210を確実に充電する一方で、DCDCコンバータ200での消費電力を低減して、ハイブリッド車両5のエネルギ効率、すなわち燃費を向上できる。
Thus, in the charging control of the auxiliary battery in the power supply system for the electric vehicle according to the first embodiment, a constant voltage with a high voltage command value Vdcr for charging
[実施の形態2]
実施の形態2では、実施の形態1で説明した補機バッテリの充電制御によって、DCDCコンバータ200が低電圧モードへ移行した後の動作についてさらに説明する。
[Embodiment 2]
In the second embodiment, the operation after the
図11は、実施の形態2による補機バッテリの充電制御の処理手順を説明するフローチャートである。 FIG. 11 is a flowchart for explaining a processing procedure of auxiliary battery charging control according to the second embodiment.
図11を参照して、ECU170は、ステップS100〜S195(図10)に基づいて、DCDCコンバータ200の始動時における補機バッテリ210の充電制御を実行する。すなわち、ステップS100〜S195の終了時点において、DCDCコンバータ200は、低電圧モードへ移行している。
Referring to FIG. 11,
ECUは、低電圧モードの期間中には、ステップS200により、補機バッテリ210からの放電量を推定する。放電量は、充電電流Ichgの積算値に相当する。したがって、電流センサ203(図1)が配置されている場合には、電流センサ203の検出値に基づいて、放電量を推定できる。
The ECU estimates the amount of discharge from
一方、電流センサ203が配置されていない場合には、ECU170は、たとえば下記(2)式に基づいて、放電量推定値Qchを算出する。
On the other hand, when
Qch=Tlim・Idchg… (2)
(2)式において、Tlimは、DCDCコンバータ200の出力電流Idcが所定電流以上となることによって作動する過電流リミッタの作動時間をカウントしたものである。過電流リミッタの作動時には、DCDCコンバータ200の出力電流Idcのみによって補機電流Ildをカバーできていないため、補機バッテリ210が放電していることが予測される。Idchgは、過電流リミッタの作動時における、補機バッテリ210からの放電電流の想定値である。Idchgは、DCDCコンバータ200の定格と、補機負荷221〜224の消費電流の想定値から定めることができる。
Qch = Tlim · Idchg (2)
In the equation (2), Tlim is obtained by counting the operating time of the overcurrent limiter that operates when the output current Idc of the
ECU170は、ステップS210では、ステップS200での放電量推定値Qchを判定値Qthと比較する。判定値Qthは、ステップS100〜S195における補機バッテリ210の充電量に対応して設定されることが好ましい。たとえば、定電圧充電モードにおける充電電流Ichgの積算値によって、判定値Qthを設定することができる。あるいは、図6に示した充電電流Ichgの推移に基づいて、たとえば、充電開始時の充電電流値I0と、時刻t0〜t3の所要時間との積に基づいて、判定値Qthを簡易的に設定することも可能である。
In step S210,
ECU170は、放電量推定値Qchが判定値Qthに達していないとき(S210のNO判定時)には、ステップS220により、低電圧モードを維持するとともに、ステップS200による放電量推定値Qchの算出を継続する。これにより、低電圧モードが維持される期間を通じて、ステップS200での放電量推定値Qchは積算される。
When discharge amount estimated value Qch does not reach determination value Qth (NO in S210),
ECU170は、積算された放電量推定値が判定値を超えると(S210のYES判定時)、ECU170は、ステップS230に処理を進めて、DCDCコンバータ200を再び定電圧充電モードへ移行させる。これにより、電圧指令値Vdcrが再びV1に設定されるので、DCDCコンバータ200の出力電圧によって補機バッテリ210が充電される。この際に、ステップS220での放電量推定値Qchは、一旦クリアされる。
When the accumulated discharge amount estimated value exceeds the determination value (when YES is determined in S210),
DCDCコンバータ200が低電圧モードへ移行すると、図10に示したステップS150〜S195の処理が実行される。そして、補機バッテリの充電が完了すると(S180がYES判定)、DCDCコンバータ200は、再び低電圧モードへ移行することになる(S195)。
When the
そして、低電圧モードに移行すると、図11のフローチャートのステップS200〜S230の処理が再び実行される。この際には、ステップS210で用いる判定値Qthは、直前の定電圧充電モードにおける補機バッテリ210の充電時のデータに基づいて、更新される。ステップS200〜S230の処理については、図7の電圧指令設定部350によって実行される。
And if it transfers to a low voltage mode, the process of step S200-S230 of the flowchart of FIG. 11 will be performed again. At this time, the determination value Qth used in step S210 is updated based on data at the time of charging the
実施の形態2による電動車両の電源システムにおける補機バッテリの充電制御では、実施の形態1での効果に加えて、低電圧モードへの移行後に補機バッテリ210が過放電されることを防止できる。特に、放電量の推定に基づいて、補機バッテリ210の再充電の要否を判定するので、DCDCコンバータ200の出力電圧が高くなる再充電の機会が無用に設けられることを回避できる。この結果、DCDCコンバータ200の効率、ひいては、ハイブリッド車両5の燃費を向上できる。
In the charge control of the auxiliary battery in the power supply system of the electric vehicle according to the second embodiment, in addition to the effect in the first embodiment, it is possible to prevent the
[実施の形態3]
実施の形態3では、定電圧充電モードにおける補機バッテリ210の充電時のデータに基づいて、補機バッテリ210の劣化判定を併せて実行する構成について説明する。
[Embodiment 3]
In the third embodiment, a configuration will be described in which deterioration determination of
図12は、実施の形態3による補機バッテリの充電制御を説明する機能ブロック図である。 FIG. 12 is a functional block diagram illustrating charging control of the auxiliary battery according to the third embodiment.
図12を参照して、実施の形態3による補機バッテリの充電制御では、図7に示した実施の形態1による構成と比較して、劣化判定部360がさらに設けられる点で異なる。その他の部分は、図7と同様であるので、説明は繰返さない。
Referring to FIG. 12, the auxiliary battery charging control according to the third embodiment is different from the configuration according to the first embodiment shown in FIG. 7 in that a
劣化判定部360は、電圧指令設定部350が推定した充電所要時間Tfと、電源システム起動時における補機バッテリ210の電圧降下ΔVとに基づいて、補機バッテリ210の劣化度を判定する。そして、劣化判定部360は、劣化度が所定レベルを超えている場合には、劣化検出フラグFdをオンする。一方、補機バッテリ210の劣化が検出されない正常時には、劣化検出フラグFdはオフされる。
図13には、補機バッテリ210の出力電圧に基づく一般的な劣化判定が示される。
図13を参照して、補機バッテリ210の閉路電圧Vccは、開放電圧Vocから内部抵抗に応じた電圧降下ΔVだけ低下する。したがって、電圧降下ΔVが所定値より大きいときに、内部抵抗増大を検知して、補機バッテリ210の劣化が検出される。具体的には、電源システムの起動時(図5の時刻ta〜td)におけるバッテリ電圧Vbat(すなわち、閉路電圧Vcc)が、判定電圧Vthよりも低いときに、補機バッテリ210の劣化が検出される。判定電圧Vthは、開放電圧Vocよりも基準値ΔVthだけ低い。すなわち、電圧降下ΔVが基準値ΔVthよりも大きいときに、補機バッテリ210の劣化が検出されることになる。
FIG. 13 shows a general deterioration determination based on the output voltage of
Referring to FIG. 13, the closed circuit voltage Vcc of the
実施の形態3による補機バッテリの充電制御での劣化判定では、電圧降下ΔVに加えて、実施の形態1で説明した充電所要時間Tfをさらに用いて、補機バッテリ210の劣化を判定する。
In the deterioration determination in the charge control of the auxiliary battery according to the third embodiment, the deterioration of the
図14は、実施の形態3による補機バッテリの劣化判定を説明する概念図である。図14の横軸は、バッテリ電圧Vbat(閉路電圧Vcc)であり、縦軸は、電圧指令設定部350によって推定された充電所要時間Tfである。
FIG. 14 is a conceptual diagram illustrating the deterioration determination of the auxiliary battery according to the third embodiment. The horizontal axis of FIG. 14 is the battery voltage Vbat (closed circuit voltage Vcc), and the vertical axis is the required charging time Tf estimated by the voltage
上述のように、閉路電圧Vccが低い、すなわち、電圧降下ΔVが大きいときには、補機バッテリ210の内部抵抗が増加している。一方、充電所要時間Tfが長いときには、充電可能な容量が大きく、反対に、充電所要時間Tfが短いときには、充電可能な容量が小さいことが示される。
As described above, when the closed circuit voltage Vcc is low, that is, when the voltage drop ΔV is large, the internal resistance of the
劣化判定部360は、内部抵抗が大きく、かつ、充電可能な容量も小さい領域403で劣化を検出する。一方、劣化判定部360は、内部抵抗が比較的大きくても、充電所要時間Tfが長く充電可能な容量が大きい領域401では、補機バッテリ210はまだ使用可能であると判断して、劣化を検出しない。すなわち、補機バッテリ210は正常と判定される。
The
また、劣化判定部360は、充電所要時間Tfが短く、充電可能な容量が小さい領域402では、内部抵抗に応じて補機バッテリ210の劣化を検出する。
In addition,
このようにすると、バッテリ電圧Vbat(電圧降下ΔV)のみに基づいて補機バッテリ210の劣化を判定する場合と比較して、より精密な劣化判定を行なうことが可能となる。
In this way, it is possible to perform a more precise deterioration determination as compared with the case where the deterioration of the
また、下記式(3)で定義されるパラメータPを用いて、劣化度を定量的に評価することも可能である。 In addition, it is possible to quantitatively evaluate the degree of deterioration using the parameter P defined by the following formula (3).
P=Tf/ΔV ・・・(3)
パラメータPが所定値よりも低いときに、劣化検出フラグFdをオンすることとすれば、図14に示した劣化判定を実現できる。
P = Tf / ΔV (3)
If the deterioration detection flag Fd is turned on when the parameter P is lower than a predetermined value, the deterioration determination shown in FIG. 14 can be realized.
図15は、実施の形態3による補機バッテリの劣化判定の処理手順を説明するフローチャートである。 FIG. 15 is a flowchart illustrating a processing procedure for determining the deterioration of the auxiliary battery according to the third embodiment.
図15を参照して、ECU170は、ステップS100〜S195(図10)に従って、電源システムの起動時における補機バッテリ210の充電制御を行なう。これにより、補機バッテリ210が充電されて、DCDCコンバータ200は、定電圧充電モードから低電圧モードへ移行する。
Referring to FIG. 15,
さらにECU170は、補機バッテリ210の充電が完了して低電圧モードへ移行すると、ステップS300により、起動時の充電データに基づいて、図14に従った補機バッテリ210の劣化判定を実行する。すなわち、ステップS300による処理は、図12の劣化判定部360の機能に対応する。
Further, when charging of
実施の形態3による電動車両の電源システムにおける補機バッテリの充電制御では、実施の形態1での効果に加えて、電源システム起動時の補機バッテリ210の充電に合わせて、劣化判定をさらに実行できる。特に、電圧降下ΔVによる内部抵抗の評価のみならず。充電所要時間Tfの推定値に基づく充電可能な容量の大小も評価して劣化判定を行なうので、より精密な劣化判定を行うことが可能となる。
In the auxiliary battery charging control in the power supply system of the electric vehicle according to the third embodiment, in addition to the effect of the first embodiment, the deterioration determination is further performed in accordance with the charging of the
なお、本実施の形態では、電動車両の代表例としてエンジンおよび電動機を搭載したハイブリッド車両を説明したが、主蓄電装置(メインバッテリ)および副蓄電装置(補機バッテリ)を搭載する、電気自動車や燃料電池自動車等の他の電動車両に対しても、電源システム起動時における副蓄電装置(補機バッテリ)に本発明を適用できる。エンジンを搭載していない、ハイブリッド車両以外の電動車両についても、電源システム起動時における補機系の消費電流は安定しているため、同様の充電制御が問題なく適用できる。逆に言えば、上述のように、エンジンを搭載したハイブリッド車両についても、エンジン始動のための電力を補機バッテリから供給しない構成であるため、電源システム起動時における補機系の消費電流が安定する。 In this embodiment, a hybrid vehicle including an engine and an electric motor has been described as a representative example of an electric vehicle. However, an electric vehicle including a main power storage device (main battery) and a sub power storage device (auxiliary battery) The present invention can also be applied to the sub power storage device (auxiliary battery) at the time of starting the power supply system to other electric vehicles such as fuel cell vehicles. For electric vehicles other than hybrid vehicles that are not equipped with an engine, the current consumption of the auxiliary system at the time of starting the power supply system is stable, so that the same charge control can be applied without any problem. Conversely, as described above, the hybrid vehicle equipped with the engine also has a configuration in which power for starting the engine is not supplied from the auxiliary battery, so the current consumption of the auxiliary system at the time of starting the power supply system is stable. To do.
また、電動車両が主蓄電装置(メインバッテリ)を車両外部の電源によって充電する機構を具備している場合でも、電源システム起動時における副蓄電装置(補機バッテリ)に本発明を適用できる。 Further, even when the electric vehicle includes a mechanism for charging the main power storage device (main battery) with a power supply external to the vehicle, the present invention can be applied to the sub power storage device (auxiliary battery) when the power supply system is activated.
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
この発明は、車両駆動力発生用の蓄電装置(メインバッテリ)と補機駆動用の蓄電装置(補機バッテリ)とを搭載した電動車両に適用できる。 The present invention can be applied to an electric vehicle equipped with a power storage device for generating vehicle driving force (main battery) and a power storage device for driving auxiliary equipment (auxiliary battery).
5 ハイブリッド車両、100 エンジン、110 第1モータジェネレータ(MG1)、120 第2モータジェネレータ(MG2)、130 動力分割機構、140 減速機、150 メインバッテリ、155 高圧系回路、190 前輪、200 DCDCコンバータ、201,203 電流センサ、202 電圧センサ、205 電源配線、210 補機バッテリ、221〜224 補機負荷、310 充電電流検出部、330 タイマ、350 電圧指令設定部、360 劣化判定部、401,402,403 領域、CNT カウント値、Fd 劣化検出フラグ、I0〜I2 充電電流値、Ichg 充電電流、Idc 出力電流(DCDCコンバータ)、Ild 補機電流、Ild♯ 補機電流予測値、Qch 放電量推定値、Tf 充電所要時間、V0 電圧指令値(充電開始前)、V1 電圧指令値(定電圧充電モード)、V2 電圧指令値(低電圧モード)、Vbat バッテリ電圧、Vcc 閉路電圧、Vdc 出力電圧(DCDCコンバータ)、Vdcr 電圧指令値、Voc 開放電圧、Vth 判定電圧、t0 充電開始時刻、td コンバータ始動時刻、tf 充電完了時刻。 5 Hybrid Vehicle, 100 Engine, 110 First Motor Generator (MG1), 120 Second Motor Generator (MG2), 130 Power Dividing Mechanism, 140 Reducer, 150 Main Battery, 155 High Voltage System Circuit, 190 Front Wheel, 200 DCDC Converter, 201, 203 Current sensor, 202 Voltage sensor, 205 Power supply wiring, 210 Auxiliary battery, 221-224 Auxiliary load, 310 Charging current detection unit, 330 Timer, 350 Voltage command setting unit, 360 Degradation determination unit, 401, 402, 403 region, CNT count value, Fd deterioration detection flag, I0 to I2 charging current value, Ichg charging current, Idc output current (DCDC converter), Ild auxiliary machine current, Ild # auxiliary machine current prediction value, Qch discharge amount estimated value, Tf charging time , V0 voltage command value (before starting charging), V1 voltage command value (constant voltage charging mode), V2 voltage command value (low voltage mode), Vbat battery voltage, Vcc closed circuit voltage, Vdc output voltage (DCDC converter), Vdcr voltage Command value, Voc open voltage, Vth determination voltage, t0 charge start time, td converter start time, tf charge completion time.
Claims (7)
前記電動機に対して入出力される電力を蓄積するための主蓄電装置と、
前記主蓄電装置の出力電圧を電圧指令値に従って降圧して電源配線に出力するための電圧変換器と、
前記電源配線に電気的に接続された副蓄電装置と、
前記電源配線に電気的に接続された補機負荷と、
前記副蓄電装置の充電電流を検出するための充電電流検出部と、
前記副蓄電装置の出力電圧を検出するための電圧検出器と、
前記電圧指令値を設定するための電圧指令設定部とを備え、
前記電圧指令設定部は、前記電圧変換器の始動時には、前記電圧指令値を、前記副蓄電装置を充電するための第1の電圧に設定するとともに、前記充電電流検出部によって検出された前記充電電流の推移に基づいて、前記副蓄電装置の充電所要時間を推定し、かつ、推定した前記充電所要時間が経過すると前記電圧指令値を前記第1の電圧よりも低い第2の電圧に設定する、電動車両の電源システム。 A power supply system for an electric vehicle equipped with an electric motor for generating vehicle driving force,
A main power storage device for storing electric power input / output to / from the electric motor;
A voltage converter for stepping down the output voltage of the main power storage device according to a voltage command value and outputting it to the power supply wiring;
A sub power storage device electrically connected to the power supply wiring;
An auxiliary load electrically connected to the power supply wiring;
A charging current detector for detecting a charging current of the sub power storage device;
A voltage detector for detecting an output voltage of the sub power storage device;
A voltage command setting unit for setting the voltage command value;
The voltage command setting unit sets the voltage command value to a first voltage for charging the sub power storage device when starting the voltage converter, and the charging detected by the charging current detection unit. Based on the transition of current, the required charging time of the sub power storage device is estimated, and when the estimated required charging time elapses, the voltage command value is set to a second voltage lower than the first voltage. Electric vehicle power system.
前記電圧指令設定部は、前記電圧変換器の始動後における前記充電電流の変化の傾きと、前記第1の時刻以前における前記副蓄電装置の出力電圧に対する前記第1の時刻から前記第2の時刻の間における前記副蓄電装置の出力電圧の電圧差とに基づいて、前記充電所要時間を推定する、請求項1記載の電動車両の電源システム。 The voltage converter is started at a second time delayed by a predetermined time from the first time when the power supply system is activated,
The voltage command setting unit includes the slope of the change in the charging current after the voltage converter is started and the second time from the first time with respect to the output voltage of the sub power storage device before the first time. The power supply system for an electric vehicle according to claim 1, wherein the required charging time is estimated based on a voltage difference between output voltages of the sub power storage devices between the two.
前記電圧指令設定部によって推定された前記充電所要時間と、前記電源システムの起動前後における前記副蓄電装置の電圧降下とに基づいて、前記副蓄電装置の劣化度を判定する劣化判定部をさらに備える、請求項1〜4のいずれか1項に記載の電動車両の電源システム。 0
A deterioration determining unit that determines a degree of deterioration of the sub power storage device based on the required charging time estimated by the voltage command setting unit and a voltage drop of the sub power storage device before and after starting the power supply system; The power supply system of the electric vehicle of any one of Claims 1-4.
前記充電電流検出部は、
前記電圧変換器から前記電源配線への出力電流を検出するための電流センサの前記所定期間における検出値に基づく補機電流推定値と、前記副蓄電装置の充電時における前記電流センサの検出値との差に基づいて、前記充電電流を検出する、請求項1〜5のいずれか1項に記載の電動車両の電源システム。 The voltage command setting unit sets a third voltage lower than the open voltage of the sub power storage device before setting the voltage command value to the first voltage when starting the voltage converter. Configured to provide a predetermined period to be set,
The charging current detector is
An auxiliary current estimation value based on a detection value of the current sensor for detecting an output current from the voltage converter to the power supply wiring in the predetermined period, and a detection value of the current sensor at the time of charging the sub power storage device; The power supply system for an electric vehicle according to any one of claims 1 to 5, wherein the charging current is detected based on a difference between the two.
前記エンジンの始動に用いる電力は、前記主蓄電装置から供給される、請求項1〜6のいずれか1項に記載の電動車両の電源システム。 The electric vehicle is a hybrid vehicle equipped with an engine in addition to the electric motor,
The electric power system for an electric vehicle according to claim 1, wherein electric power used for starting the engine is supplied from the main power storage device.
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014002544A1 (en) | 2012-06-28 | 2014-01-03 | 三菱自動車工業株式会社 | Charge control device for electric vehicle |
JP2015179613A (en) * | 2014-03-19 | 2015-10-08 | 三洋電機株式会社 | Vehicle power supply system |
US9931958B2 (en) | 2015-12-14 | 2018-04-03 | Hyundai Motor Company | Auxiliary battery recharging control method and apparatus |
EP3572273A1 (en) | 2018-05-23 | 2019-11-27 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Power supply device |
JP2022176557A (en) * | 2021-05-17 | 2022-11-30 | ダイハツ工業株式会社 | Charging control device for vehicles |
-
2010
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Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014002544A1 (en) | 2012-06-28 | 2014-01-03 | 三菱自動車工業株式会社 | Charge control device for electric vehicle |
CN104395134A (en) * | 2012-06-28 | 2015-03-04 | 三菱自动车工业株式会社 | Charge control device for electric vehicle |
EP2868517A4 (en) * | 2012-06-28 | 2016-05-11 | Mitsubishi Motors Corp | Charge control device for electric vehicle |
US9834101B2 (en) | 2012-06-28 | 2017-12-05 | Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha | Charge control device for electrically driven vehicle |
JP2015179613A (en) * | 2014-03-19 | 2015-10-08 | 三洋電機株式会社 | Vehicle power supply system |
US9931958B2 (en) | 2015-12-14 | 2018-04-03 | Hyundai Motor Company | Auxiliary battery recharging control method and apparatus |
EP3572273A1 (en) | 2018-05-23 | 2019-11-27 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Power supply device |
US11277022B2 (en) | 2018-05-23 | 2022-03-15 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Power supply device |
JP2022176557A (en) * | 2021-05-17 | 2022-11-30 | ダイハツ工業株式会社 | Charging control device for vehicles |
JP7362228B2 (en) | 2021-05-17 | 2023-10-17 | ダイハツ工業株式会社 | Vehicle charging control device |
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