JP2012010503A - Power supply system for electric vehicle - Google Patents

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裕司 大宮
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To ensure charging of a secondary storage device during startup of a power supply system, while enhancing the energy efficiency of a vehicle in an electric vehicle mounting primary and secondary storage devices.SOLUTION: An auxiliary battery 210 is charged using output voltage from a DC-DC converter 200 that steps down output voltage from a main battery 150. An ECU 170 sets up a voltage command value Vdcr for the DC-DC converter 200 at a voltage for charging the auxiliary battery 210 during startup of a power supply system. The ECU 170 estimates a necessary charging time for the auxiliary battery 210 based on transition of charging current Ichg of the auxiliary battery 210, and lowers the voltage command value Vdcr after elapse of estimated necessary charging time.

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, Patent Document 1 describes an appropriate setting of the charging voltage of an auxiliary battery that is charged in parallel with the charging of the main battery. Specifically, the charging of the auxiliary battery is started based on the start of charging of the main battery, and the charging is started from the charging start to the specified time at the first specified voltage (14.5 V) that can reliably charge the auxiliary battery. On the other hand, there is described control for charging the auxiliary battery with a second specified voltage (13.4 V) lower than the first specified voltage after the specified time has elapsed.

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.

特開2003−37903号公報JP 2003-37903 A 特開平9−46921号公報JP-A-9-46921 特許第3554057号公報Japanese Patent No. 3554057 特開平11−341696号公報JP-A-11-341696

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 Patent Document 1, it is assumed that the auxiliary battery is charged in parallel when the main battery is charged. Then, during charging of the main battery, which takes a long time, the charging voltage of the auxiliary battery is lowered when the specified time elapses, thereby reliably charging while preventing overcharging of the auxiliary battery. is there.

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 Patent Document 1, so charging at the time of starting the vehicle is required.

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 Patent Document 1 is applied to the charging of the auxiliary battery at the time of starting the power supply system, the time (specified time) until the charging voltage of the auxiliary battery is lowered is fixed. Therefore, there is a concern that the output voltage of the DCDC converter may remain high even when the auxiliary battery is completely charged. On the other hand, the power consumption of the voltage converter (DCDC converter) increases as the output voltage increases.

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 Patent Document 1, even if the charging of the auxiliary battery is completed, there is a possibility that the efficiency is lowered because the charging voltage remains high. The charging of the auxiliary battery in Patent Document 1 is performed at the time of charging the main battery before the start of running of the electric vehicle. Therefore, even if such a reduction in efficiency occurs, the vehicle running efficiency (fuel consumption) itself does not drop. On the other hand, in charging at the time of starting the power supply system, unlike in Patent Document 1, if the charging efficiency is low, the fuel consumption of the vehicle may be deteriorated.

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.

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。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に示したハイブリッド車両におけるエンジンおよびモータジェネレータ間の回転速度の関係を示す共線図である。FIG. 2 is a collinear diagram showing a relationship between rotational speeds of an engine and a motor generator in the hybrid vehicle shown in FIG. 1. 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。It is a block diagram which shows the structure of the power supply system of the electric vehicle by embodiment of this invention. 図3に示した電源システムの起動時におけるDCDCコンバータの制御を説明する概念図である。It is a conceptual diagram explaining control of the DCDC converter at the time of starting of the power supply system shown in FIG. 図3に示した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を説明する波形図である。It is a wave form diagram explaining transition of the voltage and electric current of an auxiliary machine battery at the time of starting of the power supply system shown in FIG. 補機バッテリの充電時における充電電流の推移を説明する波形図である。It is a wave form diagram explaining transition of the charging current at the time of charge of an auxiliary machine battery. 実施の形態1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. 4 is a functional block diagram illustrating charging control for an auxiliary battery according to Embodiment 1. DCDCコンバータの出力電圧と出力電流との対応関係を説明する概念図である。It is a conceptual diagram explaining the correspondence of the output voltage and output current of a DCDC converter. 実施の形態1による補機バッテリの充電制御でのDCDCコンバータの電圧指令値の設定を説明する概念図である。6 is a conceptual diagram illustrating setting of a voltage command value of a DCDC converter in charging control of an auxiliary battery according to Embodiment 1. FIG. 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である。4 is a flowchart illustrating a processing procedure for auxiliary battery charging control according to the first embodiment. 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。6 is a flowchart illustrating a processing procedure of auxiliary battery charging control according to the second embodiment. 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. 10 is a functional block diagram illustrating charging control for an auxiliary battery according to a third embodiment. 一般的な補機バッテリの劣化判定を説明する概念図である。It is a conceptual diagram explaining the deterioration determination of a general auxiliary machine battery. 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。FIG. 10 is a conceptual diagram illustrating deterioration determination of an auxiliary battery according to a third embodiment. 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。10 is a flowchart illustrating a processing procedure for determining deterioration of an auxiliary battery according to a third embodiment.

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, hybrid vehicle 5 includes an engine 100, a first motor generator 110 (hereinafter also simply referred to as “MG1”), and a second motor generator 120 (hereinafter also simply referred to as “MG2”). A power split mechanism 130, a speed reducer 140, and a main battery 150 are provided.

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。   Hybrid vehicle 5 travels by driving force from at least one of engine 100 and MG2. Engine 100, MG1 and MG2 are connected via power split device 130. The power generated by the engine 100 is divided into two paths by the power split mechanism 130. One is a path for driving the front wheels 190 via the speed reducer 140. The other is a path for driving MG1 to generate power.

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 engine 100 divided by power split device 130. The electric power generated by MG1 is selectively used according to the traveling state of the vehicle and the SOC (State Of Charge) of main battery 150. For example, during normal travel, the electric power generated by MG1 becomes the electric power for driving MG2 as it is. On the other hand, when the SOC of main battery 150 is lower than a predetermined value, the electric power generated by MG1 is converted from alternating current to direct current by an inverter (not shown) and stored in main battery 150.

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 engine 100. When MG1 receives power supply and acts as a motor, MG1 generates a positive torque. Here, the positive torque means a torque that does not become a load on the engine 100, that is, a torque that assists the rotation of the engine 100. The same applies to MG2.

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 motors engine 100 by generating positive torque when engine 100 is started. Therefore, in hybrid vehicle 5, electric power for starting engine 100 is output from main battery 150.

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 main battery 150 and the electric power generated by MG1. The driving force of MG2 is transmitted to the front wheels 190 via the speed reducer 140. Thereby, hybrid vehicle 5 travels only by the driving force from MG2 or by the driving force of both engine 100 and MG2. In the hybrid vehicle 5, the rear wheels may be driven instead of the front wheels 190, or both the front wheels and the rear wheels may be driven.

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 hybrid vehicle 5, MG2 is driven by the front wheels 190 via the speed reducer 140, and MG2 operates as a generator. Thus, MG2 operates as a regenerative brake that converts braking energy into electric power. The electric power generated by MG2 is stored in main battery 150.

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 device 130 includes a planetary gear including a sun gear, a pinion gear, a carrier, and a ring gear. The pinion gear engages with the sun gear and the ring gear. The carrier supports the pinion gear so that it can rotate. The sun gear is connected to the rotation shaft of MG1. The carrier is connected to the crankshaft of engine 100. The ring gear is connected to the rotation shaft of MG 2 and the speed reducer 140.

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。   Engine 100, MG1 and MG2 are connected via power split mechanism 130 made of planetary gears, so that the rotational speeds of engine 100, MG1 and MG2 are connected in a straight line in the collinear diagram as shown in FIG. It becomes a relationship.

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 main battery 150 is an assembled battery including a plurality of secondary battery cells. The voltage of the main battery 150 is about 200V, for example. Main battery 150 may be charged by electric power supplied from an external power supply of the vehicle in addition to electric power generated by MG1 and MG2. Main battery 150 corresponds to “main power storage device”. The “main power storage device” of the present invention may be configured by using another power storage device such as an electric double layer capacitor instead of the secondary battery, or by combining the secondary battery and another power storage device. Good.

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。   Engine 100, MG1 and MG2 are controlled by an ECU (Electronic Control Unit) 170. ECU 170 may be divided into a plurality of ECUs.

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。   ECU 170 is composed of a CPU (Central Processing Unit) (not shown) and an electronic control unit having a built-in memory, and performs arithmetic processing using detection values from each sensor based on a map and a program stored in the memory. Composed. Alternatively, at least a part of the ECU may be configured to execute predetermined numerical / logical operation processing by hardware such as an electronic circuit.

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 hybrid vehicle 5 travels only by the driving force of the MG 2 with the engine 100 stopped when the efficiency of the engine 100 decreases, such as when the vehicle starts or travels at a low speed. The hybrid vehicle 5 starts the engine 100 according to the required vehicle driving force when the driving speed is increased due to the increase in vehicle speed or when the vehicle driving force is increased due to an acceleration request. Thus, the vehicle travels by the driving force of both engine 100 and MG2. In particular, the energy efficiency, that is, the fuel efficiency, is reduced by controlling the power distribution in the entire vehicle so that the engine 100 is operated in a limited manner at a highly efficient operating point and the MG2 generates a deficient vehicle driving force. Can be improved. In addition, even when it is not necessary to start engine 100 when the vehicle is running, engine 100 is started to generate charging power for main battery 150 when the SOC of main battery 150 decreases.

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 main battery 150 is supplied to high voltage system circuit 155. High voltage system circuit 155 includes a power converter (an inverter, a converter, etc.) (not shown) for driving and controlling MG1, MG2 and MG1, MG2 shown in FIG.

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 main battery 150 is also used for driving power of the auxiliary system. The DCDC converter 200 steps down the output voltage of the main battery 150 and outputs it to the power supply wiring 205.

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。   DCDC converter 200 is started in response to an operation instruction from ECU 170. In operation, DCDC converter 200 controls output voltage Vdc to power supply wiring 205 according to voltage command value Vdcr from ECU 170. The DCDC converter 200 is typically a switching regulator including a semiconductor switching element (not shown), and any known circuit configuration can be applied. The DCDC converter 200 supplies the output current Idc to the power supply wiring 205 within a range not exceeding the output current rating while controlling the output voltage Vdc.

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 auxiliary battery 210 is connected to the power supply wiring 205. Auxiliary battery 210 is formed of, for example, a lead storage battery. The voltage of auxiliary battery 210 is lower than the output voltage of main battery 150, for example, about 12V. Auxiliary battery 210 corresponds to a “sub power storage device”. Note that the “secondary battery” of the present invention is used by using a secondary battery other than the lead-acid battery, another power storage device such as an electric double layer capacitor other than the secondary battery, or a combination of the secondary battery and another power storage device. A “power storage device” may be configured.

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 power supply wiring 205. Auxiliary machine loads 221 to 224 operate in response to an operation instruction from the driver, and operate upon receiving supply of auxiliary system power (low voltage) from power supply wiring 205. The auxiliary machine loads 221 to 224 include various control devices including an electronic control unit (ECU), audio, headlights, and the like. A sum of current consumption by the auxiliary machine loads 221 to 224 is expressed as an auxiliary machine current Ild. The auxiliary machine current Ild is determined according to the operation / stop of each auxiliary machine load and the conditions at the time of operation.

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 DCDC converter 200, charging current Ichg <0, and the power stored in auxiliary battery 210 is consumed. On the other hand, when the voltage of power supply line 205 is higher than the output voltage (open circuit voltage) of auxiliary battery 210 and Idc> Ild, charging current Ichg> 0 and auxiliary battery 210 is charged.

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 power supply wiring 205 is provided with at least a current sensor 201 for detecting an output current Idc from the DCDC converter 200. Furthermore, a voltage sensor 202 is provided for detecting an output voltage Vbat of the auxiliary battery 210 (hereinafter referred to as a battery voltage Vbat).

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 auxiliary battery 210 is controlled based on charging current Ichg of auxiliary battery 210. For detection of the charging current Ichg, the auxiliary battery 210 may be provided with a current sensor 203 for detecting the charging current Ichg, and the charging current Ichg may be detected by calculation from the detection value of the current sensor 201. .

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。   ECU 170 controls the operation of each device of high-voltage circuit 155 and DCDC converter 200. In particular, as control of the auxiliary system, starting and stopping of the DCDC converter 200 are controlled, and a voltage command value Vdcr of the DCDC converter 200 is output.

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, ECU 170 receives a detected value by current sensor 201 of output current Idc of DCDC converter 200 and a detected value by voltage sensor 202 of battery voltage Vbat. ECU 170 further receives a detected value of charging current Ichg of auxiliary battery 210 when current sensor 203 is further provided. Alternatively, ECU 170 detects charging current Ichg by calculation based on detected output current Idc.

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 hybrid vehicle 5 is activated in response to a user switch operation (for example, an ignition switch is turned on). When the power supply system is activated, DCDC converter 200 starts in response to an instruction from ECU 170.

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 DCDC converter 200 is started, a constant voltage charging mode for charging the auxiliary battery 210 is set. In this constant voltage charging mode, voltage command value Vdcr is set to a voltage higher than open circuit voltage Voc of auxiliary battery 210. For example, Vdcr is set to about 13.5 to 15V. The voltage command value Vdcr at this time is preferably variably set according to the temperature of the auxiliary battery 210 in order to ensure a sufficient charging voltage corresponding to the change in internal resistance due to the battery temperature.

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 auxiliary battery 210 is charged. As the auxiliary battery 210 is charged in the constant voltage charging mode, the charging current Ichg gradually decreases.

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 auxiliary battery 210 is completed, DCDC converter 200 transitions to the low voltage mode. Since the output voltage Vdc may be lower than the open circuit voltage Voc of the auxiliary battery 210 in the low voltage mode, the ECU 170 lowers the voltage command value Vdcr than in the constant voltage charging mode. For example, Vdcr is set to about 12V in accordance with the operating voltage of auxiliary machine loads 221 to 224. In the low voltage mode, basically, the auxiliary machine current Ild is secured by the output current Idc of the DCDC converter 200 (that is, Ichg = 0).

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 converter 200, the auxiliary machine current Ild is secured by the power of the auxiliary battery 210. That is, Ichg <0.

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 DCDC converter 200 decreases, the power consumption in the DCDC converter 200 also decreases. For this reason, if the charging of the auxiliary battery 210 is accurately detected and the DCDC converter 200 is shifted from the constant voltage charging mode to the low voltage mode, the efficiency in the DCDC converter 200 is improved and the hybrid vehicle 5 as a whole is improved. It can be expected to improve the energy efficiency, that is, the fuel consumption.

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, DCDC converter 200 starts at time td after time ta.

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 auxiliary battery 210 is not charged / discharged, and the battery voltage Vbat corresponds to the open circuit voltage Voc. On the other hand, during the period from time ta to tb, the auxiliary machine current Ild consumed by the auxiliary machine loads 221 to 224 is consumed by the discharge of the auxiliary battery 210 (Ichg <0). For this reason, the battery voltage Vbat during the period from time ta to td corresponds to the closed circuit voltage Vcc. That is, voltage drop ΔV (ΔV = Voc−Vcc) corresponding to auxiliary machine current Ild (that is, charging current Ichg) occurs in auxiliary battery 210 at time ta. Hereinafter, the closed circuit voltage Vcc when only the auxiliary machine current Ild at the time ta to td is consumed is referred to simply as the closed circuit voltage Vcc.

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 DCDC converter 200 becomes V1, auxiliary battery 210 is charged. As a result, a charging current Ichg is generated as shown in FIG.

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 auxiliary battery 210. The charging start time t0 that is the origin of the time axis that is the horizontal axis in FIG. 6 corresponds to the starting time td of the DCDC converter 200 shown in FIG.

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, ECU 170 estimates required charging time Tf of auxiliary battery 210 based on the transition of charging current Ichg after the start of charging. For example, the required charging time Tf can be estimated based on the slope of the charging current Ichg estimated from the charging current Ichg at times t1 and t2 when a predetermined time has elapsed from the charging start time t0.

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 auxiliary battery 210 can be obtained by the following equation (1), for example.

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 auxiliary battery 210 is reduced, and it is estimated that the charge amount until the auxiliary battery 210 is fully charged is large. If the coefficient k is set so as to be proportional to I0, the required charging time Tf can be estimated in accordance with this phenomenon.

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 DCDC converter 200 is started. When the voltage drop ΔV is large, it is estimated that the internal resistance of the auxiliary battery 210 is increasing, and therefore it is estimated that charging of the auxiliary battery 210 requires a relatively long time. If the coefficient k is set so as to be proportional to the voltage drop ΔV, the required charging time Tf can be estimated in accordance with this phenomenon.

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 hybrid vehicle 5 is basically driven by the driving force from the MG 2 using the power of the main battery 150 while the engine 100 is stopped when the vehicle starts. That is, engine 100 is started only under special conditions such as when the SOC of main battery 150 is lowered. In addition, even when engine 100 is started, the power (power consumption of MG1) for motoring engine 100 is supplied from main battery 150.

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 hybrid vehicle 5, engine 100 is not cranked using the power of auxiliary battery 210 when the power supply system corresponding to turning on the ignition switch is started. For this reason, since the power consumption in the auxiliary system does not include the power consumption of the engine starter, it changes relatively stably. As a result, the voltage behavior and current behavior at the time of starting the power supply system and starting the DCDC converter 200 shown in FIGS. 5 and 6 are also stable. Therefore, since the disturbance when estimating the required charging time Tf of the auxiliary battery 210 based on the transition of the charging current Ichg is small, the charging control of the auxiliary battery according to the present embodiment described below can be applied. .

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 auxiliary battery 210 according to Embodiment 1 of the present invention. For each functional block shown in FIG. 7, a circuit (hardware) having a function corresponding to the block may be built in ECU 170, or ECU 170 executes software processing according to a program stored in advance. May be realized.

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 current detection unit 310 detects charging current Ichg based on the output of current sensor 201, or when current sensor 203 is provided, based on the output of current sensor 203. To do. Here, a method for detecting the charging current Ichg based on the detection value (Idc) of the current sensor 201 will be described with reference to FIGS. 8 and 9.

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 DCDC converter 200, and the vertical axis represents the output current Idc of the DCDC converter 200.

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, auxiliary battery 210 is not charged (that is, Ichg = 0). Therefore, the output current Idc is determined by the auxiliary machine current Ild consumed by the auxiliary machine loads 221 to 224. That is, the output current Idc is determined according to the driving pattern of the auxiliary machine loads 221 to 224. The output current Idc (auxiliary device current Ild) at this time is substantially proportional to the output voltage Vdc.

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 auxiliary battery 210 is generated. As a result, the output current Idc is the sum of the charging current Ichg and the auxiliary machine current Ild.

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 current sensor 201. This makes it possible to detect the charging current Ichg of the auxiliary battery 210 without providing the current sensor 203 (FIG. 1).

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 voltage sensor 202, the charging current Ichg detected by the charging current detection unit 310, and the count value CNT of the timer 330, the voltage command setting unit 350 performs DCDC as shown in FIG. Voltage command value Vdcr of converter 200 is set.

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 command setting unit 350 sets voltage command value Vdcr = V0 (V0 <Voc) prior to constant voltage charging mode for a predetermined time T1 from start time td of DCDC converter 200. To do. Thereby, the current data for calculating the auxiliary machine current predicted value Ild # shown in FIG. 8 can be detected.

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 DCDC converter 200 shifts to the constant voltage charge mode. Thereby, the voltage command setting unit 350 sets the voltage command value Vdcr = V1 (V1> Voc). When the current sensor 203 capable of directly detecting the charging current Ichg is provided, the predetermined time T1 = 0 may be set to Vdcr = V1 immediately from the time td.

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 auxiliary battery 210 is started. The voltage command setting unit 350 estimates the required charging time Tf according to the equation (1) based on the transition of the charging current Ichg after the start of charging. Then, at time tf when the required charging time Tf has elapsed from the charging start time t0, the voltage command setting unit 350 decreases the voltage command value Vdcr from V1 to V2. That is, the DCDC converter 200 shifts to the low voltage mode. As described above, voltage command value V2 in the low voltage mode can be a voltage at which auxiliary battery 210 cannot be charged. The voltage command value V0 until the charging start time t0 and the voltage command value V2 in the low voltage mode may be the same voltage.

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 ECU 170.

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, ECU 170 activates the power supply system of hybrid vehicle 5 in response to, for example, turning on the ignition switch (time ts). Then, ECU 170 measures open circuit voltage Voc of auxiliary battery 210 based on the output of voltage sensor 202 at the timing before starting the auxiliary load when the electric system is started (step S110).

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, ECU 120 starts operation of auxiliary machine loads 221 to 224 in step S120, and in step S130, ECU 120 starts the operation of auxiliary battery 210 when auxiliary machine current Ild is generated from the output voltage of voltage sensor 202 at that time. The closed circuit voltage Vcc is measured. Thereby, the voltage drop ΔV = Voc−Vcc can be calculated.

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, ECU 170 activates DCDC converter 200 in step S140 (time td). In step S150, ECU 170 is set to voltage command value Vdcr = V1 so as to enter the constant voltage charging mode.

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 current sensor 203 is not disposed, the ECU 170 executes the process of step S145 prior to step S150. In step S145, ECU 170 sets voltage command value Vdcr = V0. Further, ECU 170 obtains predicted auxiliary machine current value Ild # based on output current Idc of DCDC converter 200 at this time. As described above, the auxiliary machine current predicted value Ild # can be obtained by extrapolation from the output current Idc at this time (Vdc <Voc).

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, ECU 170 detects charging current Ichg in the initial stage (time t1, t2) after the start of charging, as described in FIG. In step S170, ECU 170 estimates charge required time Tf according to equation (1) based on the charging current value detected in step S160 (step S170).

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, ECU 170 determines in step S180 whether or not the time tf at which the charging required time Tf has elapsed from the charging start time t0 has been reached based on the count value CNT by the timer. Until the time tf is reached (NO determination in S180), ECU 170 sequentially increments the count value CNT of the timer in step S190.

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 ECU 170 reaches time tf (when YES is determined in S180), ECU 170 causes DCDC converter 200 to transition from the constant voltage charging mode to the low voltage mode in step S195. That is, ECU 170 decreases voltage command value Vdcr from V1 to V2.

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 auxiliary battery 210 based on the transition of charging current Ichg. The charging mode period can be set without excess or deficiency. As a result, when the charging of the auxiliary battery 210 is completed, it is possible to quickly shift to the low voltage mode and lower the output voltage of the DCDC converter 200, so that the output voltage of the DCDC converter 200 is maintained unnecessarily high. Can be avoided. As a result, while the auxiliary battery 210 is reliably charged, the power consumption of the DCDC converter 200 can be reduced, and the energy efficiency of the hybrid vehicle 5, that is, the fuel efficiency can be improved.

[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 DCDC converter 200 shifts to the low voltage mode by the charge control of the auxiliary battery described in the first embodiment will be further described.

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 170 executes charging control for auxiliary battery 210 when DCDC converter 200 is started, based on steps S100 to S195 (FIG. 10). That is, at the end of steps S100 to S195, the DCDC converter 200 has shifted to the low voltage mode.

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 auxiliary battery 210 in step S200 during the low voltage mode. The discharge amount corresponds to the integrated value of the charging current Ichg. Therefore, when the current sensor 203 (FIG. 1) is arranged, the discharge amount can be estimated based on the detection value of the current sensor 203.

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 current sensor 203 is not disposed, ECU 170 calculates estimated discharge amount Qch based on, for example, the following equation (2).

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 DCDC converter 200 becomes equal to or greater than a predetermined current. When the overcurrent limiter is operated, the auxiliary machine current Ild cannot be covered only by the output current Idc of the DCDC converter 200, so that it is predicted that the auxiliary battery 210 is discharged. Idchg is an estimated value of the discharge current from auxiliary battery 210 when the overcurrent limiter is activated. Idchg can be determined from the rating of the DCDC converter 200 and the estimated current consumption of the auxiliary loads 221 to 224.

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, ECU 170 compares discharge amount estimated value Qch in step S200 with determination value Qth. Determination value Qth is preferably set corresponding to the charge amount of auxiliary battery 210 in steps S100 to S195. For example, determination value Qth can be set by the integrated value of charging current Ichg in the constant voltage charging mode. Alternatively, based on the transition of the charging current Ichg shown in FIG. 6, for example, the determination value Qth is simply set based on the product of the charging current value I0 at the start of charging and the required time at times t0 to t3. It is also possible to do.

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), ECU 170 maintains the low voltage mode in step S220, and calculates discharge amount estimated value Qch in step S200. continue. Thereby, the estimated discharge amount Qch in step S200 is integrated throughout the period in which the low voltage mode is maintained.

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), ECU 170 proceeds to step S230 and causes DCDC converter 200 to transition to the constant voltage charging mode again. Thereby, voltage command value Vdcr is set to V1 again, so that auxiliary battery 210 is charged by the output voltage of DCDC converter 200. At this time, the estimated discharge amount Qch in step S220 is once cleared.

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 DCDC converter 200 shifts to the low voltage mode, the processes of steps S150 to S195 shown in FIG. 10 are executed. When the charging of the auxiliary battery is completed (YES in S180), the DCDC converter 200 shifts to the low voltage mode again (S195).

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 auxiliary battery 210 in the immediately preceding constant voltage charging mode. The processes in steps S200 to S230 are executed by the voltage command setting unit 350 in FIG.

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 auxiliary battery 210 from being overdischarged after shifting to the low voltage mode. . In particular, since it is determined whether or not the auxiliary battery 210 needs to be recharged based on the estimation of the discharge amount, it is possible to avoid unnecessary provision of an opportunity for recharging in which the output voltage of the DCDC converter 200 is increased. As a result, the efficiency of the DCDC converter 200 and, consequently, the fuel efficiency of the hybrid vehicle 5 can be improved.

[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 auxiliary battery 210 is also executed based on data at the time of charging auxiliary battery 210 in the constant voltage charging mode.

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 deterioration determination unit 360 is further provided. The other portions are the same as those in FIG. 7, and therefore description thereof will not be repeated.

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。   Degradation determination unit 360 determines the degree of deterioration of auxiliary battery 210 based on required charging time Tf estimated by voltage command setting unit 350 and voltage drop ΔV of auxiliary battery 210 when the power supply system is activated. Then, the deterioration determination unit 360 turns on the deterioration detection flag Fd when the deterioration degree exceeds a predetermined level. On the other hand, the deterioration detection flag Fd is turned off at the normal time when the deterioration of the auxiliary battery 210 is not detected.

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 auxiliary battery 210.
Referring to FIG. 13, the closed circuit voltage Vcc of the auxiliary battery 210 decreases from the open voltage Voc by a voltage drop ΔV corresponding to the internal resistance. Therefore, when the voltage drop ΔV is larger than a predetermined value, an increase in internal resistance is detected, and deterioration of the auxiliary battery 210 is detected. Specifically, deterioration of auxiliary battery 210 is detected when battery voltage Vbat (that is, closed circuit voltage Vcc) at the time of startup of the power supply system (time ta to td in FIG. 5) is lower than determination voltage Vth. The The determination voltage Vth is lower than the open circuit voltage Voc by the reference value ΔVth. That is, when the voltage drop ΔV is larger than the reference value ΔVth, the deterioration of the auxiliary battery 210 is detected.

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 auxiliary battery 210 is determined using the required charging time Tf described in the first embodiment in addition to the voltage drop ΔV.

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 command setting unit 350.

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 auxiliary battery 210 is increased. On the other hand, when the required charging time Tf is long, the chargeable capacity is large, and conversely, when the required charging time Tf is short, the chargeable capacity is small.

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 degradation determination unit 360 detects degradation in a region 403 having a large internal resistance and a small chargeable capacity. On the other hand, even if the internal resistance is relatively large, deterioration determination unit 360 determines that auxiliary battery 210 is still usable in region 401 where charging time Tf is long and chargeable capacity is large. Do not detect. That is, auxiliary battery 210 is determined to be normal.

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, deterioration determination unit 360 detects deterioration of auxiliary battery 210 according to the internal resistance in region 402 where charge required time Tf is short and chargeable capacity is small.

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 auxiliary battery 210 is determined based only on the battery voltage Vbat (voltage drop ΔV).

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, ECU 170 performs charging control of auxiliary battery 210 at the time of starting the power supply system in accordance with steps S100 to S195 (FIG. 10). Thereby, auxiliary battery 210 is charged, and DCDC converter 200 shifts from the constant voltage charging mode to the low voltage mode.

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 auxiliary battery 210 is completed and the ECU 170 shifts to the low voltage mode, ECU 170 executes deterioration determination of auxiliary battery 210 according to FIG. 14 based on the charging data at the time of startup in step S300. That is, the process in step S300 corresponds to the function of the deterioration determination unit 360 in FIG.

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 auxiliary battery 210 at the time of starting the power supply system. it can. In particular, not only the evaluation of the internal resistance by the voltage drop ΔV. Since the deterioration determination is performed by evaluating the chargeable capacity based on the estimated value of the required charging time Tf, it is possible to perform a more accurate deterioration determination.

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)

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であって、
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、前記電圧変換器の始動時における前記充電電流とに基づいて、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 command setting unit estimates the required charging time based on a slope of a change in the charging current after starting the voltage converter and the charging current at the time of starting the voltage converter. The power supply system of the electric vehicle according to 1. 前記電圧変換器は、前記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の時刻に始動し、
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は、前記電圧指令値を前記第2の電圧に設定している期間において前記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、前記電圧指令値を前記第1の電圧へ上昇させる、請求項1〜3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 estimates a discharge amount from the sub power storage device during a 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. The power supply system for an electric vehicle according to claim 1, wherein the power supply system is increased to the first voltage.
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第1の電圧に設定する前に、前記電圧指令値を前記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、
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.
前記電動車両は、前記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、
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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