JP2012130213A - Electric vehicle control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、バッテリに蓄えられた電力で力行駆動することにより走行用の動力源として機能する電動機を搭載し、前記電動機を下り勾配の走行時に回生駆動させることによりバッテリの充電を行う電気自動車の制御装置の技術分野に関する。 The present invention provides an electric vehicle that is equipped with an electric motor that functions as a power source for traveling by power running driving with electric power stored in a battery, and that recharges the electric motor during traveling on a downward slope. The present invention relates to the technical field of control devices.
近年、環境意識の高まりを受けて、従来のガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの内燃機関に加えて、バッテリの充電電力で駆動可能な電動機を動力源として備えるハイブリッド電気自動車や、内燃機関の代わりにこのような電動機を動力源として走行するEV自動車が注目されている。この種の車両では、例えば下り勾配走行時に次第に加速しようとする車両の運動エネルギーを、電動機の回生駆動により電気エネルギーに変換し、バッテリの充電量の回復を図る。これにより、ハイブリッド電気自動車では内燃機関の燃料消費量の削減により燃費性能が改善され、EV自動車では走行可能距離が延ばすことができる。 In recent years, in response to growing environmental awareness, in addition to conventional internal combustion engines such as gasoline engines and diesel engines, hybrid electric vehicles equipped with an electric motor that can be driven by battery charging power as a power source, or in place of internal combustion engines EV cars that run using such an electric motor as a power source have attracted attention. In this type of vehicle, for example, the kinetic energy of the vehicle that is gradually accelerating during downhill traveling is converted into electric energy by regenerative driving of the electric motor, thereby recovering the charge amount of the battery. As a result, the fuel efficiency is improved by reducing the fuel consumption of the internal combustion engine in the hybrid electric vehicle, and the travelable distance can be extended in the EV vehicle.
このようにハイブリッド電気自動車やEV自動車などの電気自動車において燃費性能や走行可能距離を改善するためには、走行状態に応じていかにバッテリの充電効率を向上させるかが重要である。例えば特許文献1では、車両に搭載されたナビゲーション装置においてGPS通信衛星からGPS信号を受信することにより、走行路面の勾配情報を取得し、走行路面の勾配変化に応じた電動機の駆動制御を行うことによって、バッテリへの充電効率の向上を図る技術が開示されている。 Thus, in order to improve the fuel efficiency and the travelable distance in an electric vehicle such as a hybrid electric vehicle or an EV vehicle, it is important to improve the charging efficiency of the battery according to the traveling state. For example, in Patent Document 1, a navigation device mounted on a vehicle receives a GPS signal from a GPS communication satellite to acquire gradient information of a traveling road surface, and performs drive control of an electric motor according to a change in the gradient of the traveling road surface. Thus, a technique for improving the charging efficiency of the battery is disclosed.
電動機の回生駆動時に流れるバッテリの充電電流が大きくなると、バッテリの劣化が促進され、内部抵抗が増大する。すると、充電時に発生する熱損失が増加し、結果的に充電効率が悪化してしまうという問題点がある。上記特許文献1における電動機の回生制御では、バッテリの充電電流値を考慮することなく、バッテリを早期に満充電にすることを優先して回生が行われている。そのため、走行条件によっては、バッテリの充電電流値が必要以上に大きい値となる場合があり、バッテリの劣化、更には結果的にバッテリの充電効率が十分に改善することができないという問題点がある。 When the charging current of the battery that flows during regenerative driving of the electric motor increases, the deterioration of the battery is promoted and the internal resistance increases. Then, there is a problem in that heat loss generated during charging increases, resulting in deterioration of charging efficiency. In the regeneration control of the electric motor in Patent Document 1, regeneration is performed with priority given to fully charging the battery early without considering the charging current value of the battery. For this reason, depending on the driving conditions, the charging current value of the battery may be larger than necessary, and there is a problem that the battery is deteriorated and as a result, the charging efficiency of the battery cannot be sufficiently improved. .
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、バッテリの充電効率の改善と長寿命化とを好適に実現可能な電気自動車の制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a control device for an electric vehicle that can suitably realize improvement in battery charging efficiency and long life.
本発明に係る電気自動車の制御装置は上記課題を解決するために、バッテリに蓄えられた電力で力行駆動することにより走行用の動力源として機能する電動機を搭載し、前記電動機を下り勾配の走行時に回生駆動させることによりバッテリの充電を行う電気自動車の制御装置であって、前記下り勾配の平均勾配及び勾配継続距離を含む勾配情報を取得する勾配情報取得手段と、前記バッテリの充電量を検出するバッテリ充電量検出手段と、前記電気自動車が前記下り勾配の最下地点に達した際に、前記バッテリの充電量が上限充電量となるように、前記勾配情報に基づき前記電動機の回生量を設定する制御手段とを備えたことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, an electric vehicle control apparatus according to the present invention is equipped with an electric motor that functions as a power source for driving by powering with electric power stored in a battery, and the electric motor is driven on a downward slope. A control device for an electric vehicle that recharges a battery by regenerative driving at times, and includes gradient information acquisition means for acquiring gradient information including an average gradient of the downward gradient and a gradient duration, and detects a charge amount of the battery Battery charge amount detection means, and when the electric vehicle reaches the lowest point of the downward slope, the regenerative amount of the electric motor is determined based on the gradient information so that the charge amount of the battery becomes the upper limit charge amount. And control means for setting.
本発明によれば、電気自動車が下り勾配の最下地点に達した際に、バッテリの充電量が上限充電量となるように、勾配情報に基づいて電動機の回生駆動が制御される。これにより、例えば下り勾配の走行途中にバッテリが満充電になることを回避しながらも、バッテリを満充電になるように充電量を確保しつつ、バッテリの充電電流を小さく抑えることができる。その結果、充電時に生じる損失を軽減することによって充電効率を改善すると共に、バッテリの長寿命化を図ることができる。 According to the present invention, when the electric vehicle reaches the lowest point of the downward slope, the regenerative drive of the electric motor is controlled based on the slope information so that the charge amount of the battery becomes the upper limit charge amount. Thereby, for example, while preventing the battery from being fully charged during traveling on a downward slope, the charging current of the battery can be kept small while ensuring the amount of charge so that the battery is fully charged. As a result, it is possible to improve the charging efficiency by reducing the loss that occurs during charging, and to extend the battery life.
好ましくは、前記制御手段は、前記勾配継続距離が長くなるに従い、前記電動機の回生量が少なくなるように設定するとよい。この態様によれば、勾配継続距離が長い場合に、下り勾配の途中でバッテリの充電量が上限充電量に達してしまうことがないようにバッテリへの充電電流を小さく抑えることができる。一方、勾配継続距離が短い場合には、下り勾配の最下地点までにバッテリの充電量が上限充電量に達するように、バッテリへの充電電流を大きくする(電動機の回生量を大きくする)ことでバッテリの充電効率を向上させることもできる。 Preferably, the control means may be set so that the regeneration amount of the electric motor decreases as the gradient continuation distance increases. According to this aspect, when the gradient continuation distance is long, the charging current to the battery can be suppressed small so that the charging amount of the battery does not reach the upper limit charging amount during the downward gradient. On the other hand, when the gradient continuation distance is short, increase the charging current to the battery (increase the regeneration amount of the motor) so that the charging amount of the battery reaches the upper limit charging amount by the lowest point of the downward gradient Thus, the charging efficiency of the battery can be improved.
また、前記制御手段は、前記検出されたバッテリの充電量が少なくなるに従い、前記電動機の回生量が多くなるように設定するとよい。この態様によれば、バッテリの充電量が少ない場合、電動機を回生駆動することによって得られた回生エネルギーを充電する余裕がバッテリに多く残っているため、電動機の回生量を増加させて、バッテリの充電効率を向上することができる。 The control means may be set so that the regeneration amount of the electric motor increases as the detected charge amount of the battery decreases. According to this aspect, when the charge amount of the battery is small, the battery has a large margin for charging the regenerative energy obtained by regenerative driving of the electric motor. Charging efficiency can be improved.
また、前記電気自動車の走行速度を検出する走行速度検出手段を更に備え、前記制御手段は、前記検出された走行速度が低くなるに従い、前記電動機の回生量が少なくなるように設定するとよい。この場合、走行速度が低くなるにつれて回生量が小さく設定されるので、低速時(発進時や停車時など)における車両の安全性を良好に確保できる。即ち、電動機の回生時に生じる回生制動トルクを少なく抑えることによって、ブレーキペダルの踏み込み動作などのドライバーの運転操作によって車両を精度よく制御可能とし、低速走行時の安全性を向上させることができる。 Moreover, it is preferable to further include a traveling speed detecting means for detecting the traveling speed of the electric vehicle, and the control means may be set so that the regeneration amount of the electric motor decreases as the detected traveling speed decreases. In this case, since the regeneration amount is set smaller as the traveling speed becomes lower, the safety of the vehicle at a low speed (such as when starting or stopping) can be ensured satisfactorily. That is, by suppressing the regenerative braking torque generated during regeneration of the electric motor to a low level, the vehicle can be accurately controlled by the driver's driving operation such as the depression of the brake pedal, and the safety during low-speed traveling can be improved.
本発明によれば、電気自動車が下り勾配の最下地点に達した際に、バッテリの充電量が上限充電量となるように、勾配情報に基づいて電動機の回生駆動が制御される。これにより、例えば下り勾配の走行途中にバッテリが満充電になるような場合を回避しながらも、バッテリが満充電になるような充電量を確保しつつ、バッテリへの充電電流を小さく抑えることができる。これにより、充電時に生じる損失を軽減することによって充電効率の改善を図ると共に、バッテリの長寿命化にも貢献できる。一方、例えば下り勾配の走行完了時にバッテリが満充電になるように、バッテリの充電電流を多く設定し、充電効率を向上させることができる。 According to the present invention, when the electric vehicle reaches the lowest point of the downward slope, the regenerative drive of the electric motor is controlled based on the slope information so that the charge amount of the battery becomes the upper limit charge amount. As a result, for example, while avoiding the case where the battery is fully charged during traveling on a downward slope, the charging current to the battery is kept small while the charging amount is ensured so that the battery is fully charged. it can. Thereby, it is possible to improve the charging efficiency by reducing the loss generated at the time of charging, and to contribute to the extension of the battery life. On the other hand, for example, the charging current of the battery can be set to be large so that the battery is fully charged when traveling on a downward slope is completed, thereby improving the charging efficiency.
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。本実施例では電気自動車の一例として、内燃機関とバッテリに蓄えられた電力を動力源として力行する電動機との少なくとも一方から出力される動力で下り勾配を有する走行路面を走行するハイブリッド電気自動車1を挙げて説明するが、内燃機関の代わりに電動機を動力源として走行するEV自動車にも同様に適用可能である。 Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention unless otherwise specified, but are merely illustrative examples. Not too much. In the present embodiment, as an example of an electric vehicle, a hybrid electric vehicle 1 that travels on a traveling road surface having a downward slope with power output from at least one of an internal combustion engine and a motor that is powered by using electric power stored in a battery as a power source. As will be described, the present invention can be similarly applied to an EV vehicle that travels using an electric motor as a power source instead of the internal combustion engine.
まず、図1を参照して、本発明に係るハイブリッド電気自動車1の全体構成について説明する。ここに図1は、本発明に係るハイブリッド電気自動車1の全体構成を概念的に示すブロック図である。 First, an overall configuration of a hybrid electric vehicle 1 according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram conceptually showing the overall configuration of the hybrid electric vehicle 1 according to the present invention.
ハイブリッド電気自動車1はパラレル式ハイブリッド電気自動車であり、ディーゼルエンジン2(以下、「エンジン2」と称する)の出力軸にクラッチ3の入力軸が連結されており、クラッチ3の出力軸にモータ4の回転軸を介して変速機5の入力軸が連結されている。変速機5の出力軸には、プロペラシャフト6、差動装置7及び駆動軸8を介して左右の駆動輪9が接続されている。
The hybrid electric vehicle 1 is a parallel hybrid electric vehicle, and an input shaft of a
エンジン2は、ハイブリッド電気自動車1の動力源の一つとして機能する内燃機関である。エンジン2はディーゼルエンジンであり、例えば燃焼室において空気を高温圧縮し燃料を噴射することで、自然発火を利用した燃焼による爆発力によって生じるピストンの往復運動を出力軸の回転運動に変換することが可能に構成されている。 The engine 2 is an internal combustion engine that functions as one of the power sources of the hybrid electric vehicle 1. The engine 2 is a diesel engine. For example, by reciprocating the air at high temperature and injecting fuel in the combustion chamber, the reciprocating motion of the piston caused by the explosive force by combustion using spontaneous ignition can be converted into the rotational motion of the output shaft. It is configured to be possible.
クラッチ3は、エンジン2の出力軸とモータ4の回転軸との間に設けられており、これらの機械的な接続状態を切り替え可能に構成された動力伝達機構である。クラッチ3が接続されている場合、エンジン2の出力軸はモータ4の回転軸に機械的に接続されるため、駆動輪9はエンジン2の出力軸及びモータ4の回転軸の双方に接続されることとなる。一方、クラッチ3が切断されている場合、エンジン2の出力軸はモータ4の回転軸と機械的に切断されるため、駆動輪9にはモータ4の回転軸のみが変速機5を介して機械的に接続されることとなる。
The
モータ4は、力行時にはバッテリ11に蓄えられた電力を用いて力行駆動することによりハイブリッド電気自動車1の動力源の一つとして機能すると共に、回生時にはバッテリ11を充電するための電力を発電する発電機として機能する電動機である。
The motor 4 functions as one of the power sources of the hybrid electric vehicle 1 by driving power using the power stored in the
変速機5は、エンジン2及びモータ4から出力される動力を変換し、プロペラシャフト6、差動装置7及び駆動軸8を介して左右の駆動輪9に伝達する変速機である。尚、変速機5の変速比は、段階的に可変であってもよいし、連続的に可変であってもよい。
The transmission 5 is a transmission that converts power output from the engine 2 and the motor 4 and transmits the power to the left and right drive wheels 9 via the propeller shaft 6, the
バッテリ11は、モータ4を力行するための電力供給源として機能する、充電可能な蓄電池である。バッテリ11には直流電力が蓄えられており、当該直流電力はインバータ10によって交流変換された後、モータ4に供給される。一方、モータ4の回生時に発電された電力は、インバータ10によって直流変換された後、バッテリ11に供給されることによって充電される。
The
クラッチ3が接続状態にある場合、エンジン2の出力軸はモータ4の回転軸と機械的に接続されるため、駆動輪9はエンジン2の出力軸及びモータ4の回転軸の双方と接続される。この場合、モータ4の力行時には、駆動輪9にはエンジン2の出力トルクとモータ4の出力トルクの双方が変速機5を介して伝達される。即ち、駆動輪9を駆動させるためのトルクの一部はエンジン2から供給されると共に、残りはモータ4から供給される。また、走行中にバッテリ11の充電量が少なくなった場合には、エンジン2の出力トルクの一部を用いて駆動輪9を駆動しつつ、エンジン2の出力トルクの残りを用いてモータ4を回生駆動させることにより、バッテリ11を充電することもできる。一方、ハイブリッド電気自動車1の制動時には、モータ4を回生駆動することによって発電機として機能させ、バッテリ11を充電することもできる。
When the clutch 3 is in the connected state, the output shaft of the engine 2 is mechanically connected to the rotating shaft of the motor 4, so that the drive wheel 9 is connected to both the output shaft of the engine 2 and the rotating shaft of the motor 4. . In this case, when the motor 4 is powered, both the output torque of the engine 2 and the output torque of the motor 4 are transmitted to the drive wheels 9 via the transmission 5. That is, a part of the torque for driving the drive wheels 9 is supplied from the engine 2 and the rest is supplied from the motor 4. Further, when the charge amount of the
クラッチが切断されている場合(即ち、接続状態にない場合)には、エンジン2の出力軸はモータ4の回転軸と機械的に切断され、駆動輪9にはモータ4の回転軸のみが変速機5を介して機械的に接続される。この場合、モータ4の力行時には、駆動輪9にエンジン2の出力トルクは伝達されず、モータ4の出力トルクのみが伝達される。即ち、ハイブリッド電気自動車1の走行は、専ら、バッテリ11に蓄えられた電力を用いてモータ4を駆動することによって行われる。一方、ハイブリッド電気自動車1の制動時には、モータ4を回生駆動することによって発電機として機能させ、バッテリ11を充電することができる。
When the clutch is disengaged (that is, when the clutch is not connected), the output shaft of the engine 2 is mechanically disconnected from the rotating shaft of the motor 4 and only the rotating shaft of the motor 4 is shifted to the drive wheels 9. It is mechanically connected via the machine 5. In this case, when the motor 4 is powered, the output torque of the engine 2 is not transmitted to the drive wheels 9 and only the output torque of the motor 4 is transmitted. That is, the hybrid electric vehicle 1 travels exclusively by driving the motor 4 using the electric power stored in the
バッテリ充電量検出手段15は、例えばバッテリ11に印加される電流及び電圧をモニタするバッテリ電流センサやバッテリ電圧センサからなり、バッテリ11の充電量(以下、適宜「SOC」と称する)を検出可能な検出手段である。また、車速センサ16はハイブリッド電気自動車1の走行速度を検出するためのセンサたる走行速度検出手段である。また、ナビゲーション装置17は、ハイブリッド電気自動車の位置情報及び走行路面の勾配情報(平均勾配及び勾配継続距離などを含む情報)をGPS通信衛星から受信するための勾配情報取得手段である。アクセルペダル18は、ドライバーが踏み込むことによってエンジン2又はモータ4の出力値を制御可能に構成されている。
The battery charge amount detection means 15 includes, for example, a battery current sensor or a battery voltage sensor that monitors current and voltage applied to the
車両ECU26は、エンジンECU27、インバータECU28及びバッテリECU29、並びにバッテリ充電量検出手段15、車速センサ16、ナビゲーション装置17及びアクセルペダル18などから取得した各種情報に基づいて、ハイブリッド電気自動車1の動作全体を制御可能に構成された電子制御ユニットである。具体的には、車両ECU26は、エンジンECU27、インバータECU28及びバッテリECU29に制御信号を送受信することによって、エンジン2、クラッチ3、モータ4及び変速機5をはじめとするハイブリッド電気自動車1を構成する各部位の動作状態を制御する。
The vehicle ECU 26 performs the overall operation of the hybrid electric vehicle 1 based on various information obtained from the
エンジンECU27は、エンジン2の動作に必要な各種制御を行うための電子制御ユニットであり、例えば、車両ECU26によって設定されたエンジン2から出力すべきトルクを出力可能なようにエンジン2における燃料の噴射量や噴射タイミングなどを制御する。
The
インバータECU28は、インバータ10の動作に必要な各種制御を行うための電子制御ユニットであり、例えば、車両ECU26によって設定されたモータ4から出力すべきトルクを出力可能なようにインバータ10を制御することにより、モータ4を力行又は回生駆動するように制御する。
The
バッテリECU29は、バッテリ充電量検出手段15からの情報を、車両ECU26を介して取得することにより、バッテリ11の充電量を求め、当該求めたSOCを車両ECU26に送信する。
The
上述の車両ECU26、エンジンECU27、インバータECU28及びバッテリECU29は、それぞれCPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)及びRAM(Random Access Memory)等を備えて構成される電子制御ユニットであり、ROMに格納された制御プログラムに従って、後述する各種制御を実行することが可能に構成されている。これらの各種の制御の物理的、機械的及び電気的な構成はこれに限定されるものではない。
The vehicle ECU 26, the
続いて、以上のように構成されたハイブリッド電気自動車1の具体的な動作について説明する。図2は、本発明に係るハイブリッド電気自動車1の制御内容を示すフローチャート図である。 Next, a specific operation of the hybrid electric vehicle 1 configured as described above will be described. FIG. 2 is a flowchart showing the control contents of the hybrid electric vehicle 1 according to the present invention.
まず車両ECU26は、走行速度V、バッテリ11のSOC、アクセルペダル18の踏み込み量F,下り勾配情報(平均勾配、勾配継続距離L)などの本制御に必要な各種情報を取得する(ステップS101)。ここで、走行速度Vは速度センサ16から検出し、SOCはバッテリ充電量検出手段15から検出し、アクセルペダル18の踏み込み量Fはアクセルペダル18から検出し、下り勾配情報(即ち、平均勾配及び勾配継続距離)はナビゲーション装置17で取得したGPS信号と道路情報から取得する。
First, the vehicle ECU 26 acquires various information necessary for this control, such as the travel speed V, the SOC of the
車両ECU26は、ステップ101にて取得したアクセルペダル18の踏み込み量Fから、ドライバーがアクセルペダル18をOFFにしているか否かを判定する(ステップS102)。アクセルペダル18がONである場合(ステップS102:NO)、ドライバーは車両を加速させる意思を有していると想定されるため、以下に説明するモータ4の回生駆動を行う必要がないとして、処理を終了する(END)。
The vehicle ECU 26 determines whether the driver has turned off the
一方、アクセルペダル18がOFFである場合(ステップS102:YES)、車両ECU26は車速センサ16から取得した走行速度Vが予め規定された所定走行速度V1より大きいか否かを判定する(ステップS103)。そして、その判定結果に応じて、車両ECU26は充電量検出手段15から取得したSOCがそれぞれ所定充電量SOC1又はSOC2より大きいか否かを判定する(ステップS104、S105)。後に図3を参照して説明するように、モータ4の回生量は、走行速度V、バッテリ11の充電量SOCの大小に対応して用意された4種類のマップに基づいて設定される。ステップS103、S104及びS105では、走行速度V、バッテリ11の充電量SOCの大小によってこれら4種類のマップがそれぞれ選択されるように場合分けがなされる。
On the other hand, when the
まず、走行速度VがV1より大きく、且つ、SOCがSOC1より大きい場合には(ステップS103:YES&ステップS104:YES)、高速・高SOC対応マップ(図3(a)を参照)に基づいて、モータ4の回生量が設定される(ステップS106)。また、走行速度VがV1より大きく、且つ、SOCがSOC1以下である場合には(ステップS103:YES&ステップS104:NO)、高速・低SOC対応マップ(図3(b)を参照)に基づいて、モータ4の回生量が設定される(ステップS107)。また、走行速度VがV1以下であり、且つ、SOCがSOC2より大きい場合には(ステップS103:NO&ステップS105:YES)、低速・高SOC対応マップ(図3(c)を参照)に基づいて、モータ4の回生量が設定される(ステップS108)。また、走行速度VがV1以下であり、且つ、SOCがSOC2以下である場合には(ステップS103:NO&ステップS105:NO)、低速・低SOC対応マップ(図3(d)を参照)に基づいて、モータ4の回生量が設定される(ステップS109)。 First, when the running speed V is greater than V1 and the SOC is greater than SOC1 (step S103: YES & step S104: YES), based on the high-speed / high SOC correspondence map (see FIG. 3A), The regeneration amount of the motor 4 is set (step S106). Further, when the traveling speed V is higher than V1 and the SOC is SOC1 or lower (step S103: YES & step S104: NO), based on the high speed / low SOC correspondence map (see FIG. 3B). The regeneration amount of the motor 4 is set (step S107). Further, when the traveling speed V is equal to or lower than V1 and the SOC is higher than the SOC2 (step S103: NO & step S105: YES), based on the low speed / high SOC correspondence map (see FIG. 3C). The regeneration amount of the motor 4 is set (step S108). Further, when the traveling speed V is V1 or lower and the SOC is SOC2 or lower (step S103: NO & step S105: NO), based on the low speed / low SOC correspondence map (see FIG. 3D). Thus, the regeneration amount of the motor 4 is set (step S109).
車両ECU26は、このように走行条件に応じてモータ4の回生量を設定した後(ステップS110)、モータ4を設定した回生量で回生駆動するように制御する(ステップS111)。 After the vehicle ECU 26 sets the regeneration amount of the motor 4 in accordance with the traveling condition as described above (step S110), the vehicle ECU 26 performs control so that the motor 4 is regeneratively driven with the set regeneration amount (step S111).
ここで図3を参照して、図2のステップS106からS109で行われる場合分けに応じて選択されるマップの具体的な内容について説明する。図3は、図2のステップS106からS109で行われる場合分けに応じて選択されるマップの内容を示すグラフ図である。図3では横軸に走行路面が有する下り勾配の平均勾配、縦軸に勾配継続距離を示しており、モータ4の回生量が等しくなるポイントを実線で表示している。 Here, with reference to FIG. 3, the specific content of the map selected according to the case classification performed in steps S106 to S109 in FIG. 2 will be described. FIG. 3 is a graph showing the contents of the map selected according to the case classification performed in steps S106 to S109 in FIG. In FIG. 3, the horizontal axis indicates the average gradient of the downhill slope that the traveling road surface has, and the vertical axis indicates the gradient continuation distance, and the point at which the regeneration amount of the motor 4 becomes equal is indicated by a solid line.
図3(a)は、ステップS106において読み込まれる高速・高SOC対応マップを示している。モータ4の回生量は走行路面の平均勾配が大きくなるに従い(下り勾配がきつくなるに従い)大きくなるように設定されている。平均勾配が大きい場合、下り勾配における車両の加速度は次第に大きくなると想定されるため、回生量を大きく設定することによって回生制動トルクを駆動輪9に伝達して減速しつつ、回生エネルギーをバッテリ11に回収することができる。
FIG. 3A shows the high-speed / high SOC correspondence map read in step S106. The regeneration amount of the motor 4 is set so as to increase as the average gradient of the traveling road surface increases (as the down gradient becomes tighter). When the average gradient is large, the acceleration of the vehicle on the downward gradient is assumed to gradually increase. Therefore, by setting the regeneration amount to a large value, the regenerative braking torque is transmitted to the drive wheels 9 to decelerate, and the regenerative energy is supplied to the
ここでモータ4の回生量は、勾配継続距離が長くなるに従って少なくなるように設定されている。従来技術では、勾配継続距離が長い場合に回生量(即ち、充電電流値)が大きく設定されていると、下り勾配の走行途中でバッテリ11の充電量が上限充電量に達してしまい、それ以上充電することができなくなってしまう場合がある。図3(a)のマップでは、下り勾配の最下地点に達した際にバッテリ11の充電量が上限充電量となるように、勾配継続距離が長い場合にはモータ4の回生量を小さく設定することによって、バッテリ11の充電電流値が不必要に大きくなることがないように抑制されている。これにより、バッテリ11に十分な電力を充電しつつ、充電電流値を小さく抑えることができ、充電時に生じる損失を抑制することによってバッテリ11への充電効率を向上させると共に、バッテリ11の長寿命化を図ることができる。
Here, the regeneration amount of the motor 4 is set to decrease as the gradient continuation distance increases. In the prior art, if the regeneration amount (that is, the charging current value) is set to be large when the gradient continuation distance is long, the charge amount of the
次に図3(b)は、ステップS107において読み込まれる高速・低SOC対応マップを示している。図3(b)におけるモータ4の回生量の増減傾向に関しては、基本的には図3(a)の場合と同様である。但し、図3(b)では、SOCが高い図3(a)に比べて、モータ4の回生量が多くなるように設定されている。これは、バッテリ11の充電量が少ない場合、モータ4を回生駆動することによって得られた回生エネルギーを充電する余裕が多く残っているため、モータ4の回生量を増加させてバッテリ11の充電効率を向上させているためである。
Next, FIG. 3B shows a high speed / low SOC correspondence map read in step S107. The increasing / decreasing tendency of the regeneration amount of the motor 4 in FIG. 3B is basically the same as in the case of FIG. However, in FIG.3 (b), it sets so that the regeneration amount of the motor 4 may increase compared with Fig.3 (a) with high SOC. This is because, when the charge amount of the
次に図3(c)は、ステップS108において読み込まれる低速・高SOC対応マップを示している。図3(c)におけるモータ4の回生量の増減傾向に関しては、基本的には図3(a)及び図3(b)の場合と同様である。但し、図3(c)では、走行速度Vが高い図3(a)に比べて、モータ4の回生量が少なくなるように設定されている。この場合、走行速度Vが小さくなるにつれてモータ4の回生量が小さく設定されるので、低速時(発進時や停車時など)における車両の安全性を良好に確保できる。即ち、モータ4の回生時に生じる回生制動トルクを少なく抑えることによって、ブレーキペダル(図不示)の踏み込み動作などのドライバーの運転操作によって車両を精度のよく制御可能とし、安全性を確保することができる。 Next, FIG. 3C shows a low speed / high SOC correspondence map read in step S108. The increasing / decreasing tendency of the regeneration amount of the motor 4 in FIG. 3 (c) is basically the same as in FIGS. 3 (a) and 3 (b). However, in FIG.3 (c), compared with Fig.3 (a) with high traveling speed V, it sets so that the regeneration amount of the motor 4 may become small. In this case, since the regeneration amount of the motor 4 is set to be smaller as the traveling speed V becomes smaller, it is possible to satisfactorily ensure the safety of the vehicle at a low speed (when starting or stopping). That is, by suppressing the regenerative braking torque generated during the regeneration of the motor 4, it is possible to control the vehicle with high accuracy by the driver's driving operation such as a depression operation of a brake pedal (not shown), and to ensure safety. it can.
次に図3(d)は、ステップS108において読み込まれる低速・高SOC対応マップを示している。図3(d)におけるモータ4の回生量の増減傾向に関しては、基本的には図3(a)及び図3(c)の場合と同様である。但し、図3(d)では、SOCが高い図3(c)に比べて、モータ4の回生量が多くなるように設定されている。これは、バッテリ11の充電量が少ない場合、モータ4を回生駆動することによって得られた回生エネルギーを充電する余裕が大きいため、モータ4の回生量を増加させてバッテリ11の充電効率を向上させているためである。
Next, FIG. 3D shows a low speed / high SOC correspondence map read in step S108. The increasing / decreasing tendency of the regeneration amount of the motor 4 in FIG. 3 (d) is basically the same as in FIGS. 3 (a) and 3 (c). However, in FIG.3 (d), it sets so that the regeneration amount of the motor 4 may become large compared with FIG.3 (c) with high SOC. This is because, when the charge amount of the
続いて図4及び図5を参照して、本発明に係るハイブリッド電気自動車の下り勾配走行時における回生量、充電量の推移について説明する。図4は勾配継続距離が長い下り勾配を走行中のハイブリッド電気自動車における回生量(発電電流)、バッテリ11の充電量(SOC)の推移を示すグラフ図であり、図5は勾配継続距離が短い下り勾配を走行中のハイブリッド電気自動車における回生量(発電電流)、バッテリ11の充電量(SOC)の推移を示すグラフ図である。
Next, with reference to FIG. 4 and FIG. 5, transition of the regeneration amount and the charge amount during the downhill traveling of the hybrid electric vehicle according to the present invention will be described. FIG. 4 is a graph showing the transition of the regeneration amount (generated current) and the charge amount (SOC) of the
まず図4(a)に示すように、車両の走行路面が、距離R1からR2にかけて長い下り勾配を有している場合を想定する。この場合、モータ4の回生量(充電電流)は図4(b)に実線で示すように、下り勾配が開始する距離R1からK1の値に維持される。これにより、図4(c)に示すように、バッテリ11の充電量SOCは車両が下り勾配を走行している間、継続的に増加し、下り勾配が終了した時点でバッテリ11のSOCが上限充電量に達するように制御される。
First, as shown in FIG. 4A, it is assumed that the traveling road surface of the vehicle has a long downward slope from the distance R1 to R2. In this case, the regeneration amount (charging current) of the motor 4 is maintained at the value of K1 from the distance R1 at which the downward gradient starts, as shown by the solid line in FIG. As a result, as shown in FIG. 4 (c), the charge amount SOC of the
一方、グラフ中に示した一点鎖線は、同様の走行条件下で特許文献1などの従来技術に係る電気自動車の下り勾配走行時における回生量(発電電流)、バッテリ11の充電量(SOC)の推移を示している。従来のモータ4の回生制御では、下り勾配の開始と同時に回生量を大きく設定することによって早期にバッテリの充電量を回復することに重点が置かれている。そのため、バッテリ11のSOCは、下り勾配が終了しない段階で上限充電量に到達してしまい、その後の回生ができなくなってしまう。この場合、バッテリ11には一時的に大きな充電電流が流れてしまうため、バッテリ11の充電効率が悪化すると共に、バッテリの劣化が進行してしまうという問題がある。
On the other hand, the alternate long and short dash line in the graph indicates the amount of regeneration (generated current) and the amount of charge (SOC) of the
本発明では、下り勾配が終了した際(下り勾配の最下地点に達した際)にバッテリ11の充電量が上限充電量となるようにモータ4の回生量を設定するので、バッテリ11の充電電流値が不必要に大きくなることがない。つまり、走行路面の勾配情報に基づいてモータ4の回生量が設定されるので、バッテリ11に十分な量を充電しつつ、充電電流値を小さく抑えることができる。これにより、充電時に生じる損失を抑制することによってバッテリ11への充電効率を向上させると共に、バッテリ11の長寿命化を図ることができる。
In the present invention, the regenerative amount of the motor 4 is set so that the charge amount of the
続いて、図5(a)に示すように、車両の走行路面が、距離R3からR4にかけて短い下り勾配を有している場合を想定する。この場合、モータ4の回生量は図5(b)に示すように、下り勾配が開始する距離R3からK2の値に維持される。これにより、図5(c)に示すように、バッテリ11の充電量SOCは車両が下り勾配を走行している間、継続的に増加し、下り勾配が終了した時点(下り勾配の最下地点)でバッテリ11のSOCが上限充電量に達するように制御される。
Subsequently, as shown in FIG. 5A, it is assumed that the traveling road surface of the vehicle has a short downward slope from a distance R3 to R4. In this case, as shown in FIG. 5B, the regeneration amount of the motor 4 is maintained at a value of K2 from the distance R3 at which the downward gradient starts. As a result, as shown in FIG. 5C, the charge amount SOC of the
一方、グラフ中に一点鎖線で示すように、従来のモータ4の回生制御において設定される回生量では、下り勾配の走行中にバッテリ11の充電量を上限充電量に到達させることができない。一方、本発明では下り勾配が終了した時点でバッテリ11のSOCが上限充電量に達するように、従来の場合に比べて回生量を大きく設定することによって、バッテリの充電効率を向上させることができる。
On the other hand, as indicated by the alternate long and short dash line in the graph, with the regeneration amount set in the regeneration control of the conventional motor 4, the charge amount of the
以上説明したように、本実施例によれば、ハイブリッド電気自動車1が下り勾配の最下地点に達した際に、バッテリ11の充電量が上限充電量となるようにモータ4の回生駆動が制御される。これにより、例えば下り勾配の走行途中にバッテリ11が満充電になるような場合を回避しながらも、バッテリ11が満充電になるような充電量を確保しつつ、バッテリ11への充電電流を小さく抑えることができる。これにより、充電時に生じる損失を軽減することによって充電効率の改善を図ると共に、バッテリ11の長寿命化にも貢献できる。
As described above, according to the present embodiment, the regenerative drive of the motor 4 is controlled so that the charge amount of the
本発明は、バッテリに蓄えられた電力で力行駆動することにより走行用の動力源として機能する電動機を搭載し、前記電動機を下り勾配の走行時に回生駆動させることによりバッテリの充電を行う電気自動車の制御装置に利用可能である。 The present invention provides an electric vehicle that is equipped with an electric motor that functions as a power source for traveling by power running driving with electric power stored in a battery, and that recharges the electric motor during traveling on a downward slope. It can be used for the control device.
1 ハイブリッド電気自動車
2 エンジン
3 クラッチ
4 モータ
5 変速機
9 駆動輪
11 バッテリ
15 充電量検出手段
16 車速センサ
17 ナビゲーション装置
18 アクセルペダル
26 車両ECU
27 エンジンECU
28 インバータECU
29 バッテリECU
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Hybrid electric vehicle 2
27 Engine ECU
28 Inverter ECU
29 Battery ECU
Claims (4)
前記下り勾配の平均勾配及び勾配継続距離を含む勾配情報を取得する勾配情報取得手段と、
前記バッテリの充電量を検出するバッテリ充電量検出手段と、
前記電気自動車が前記下り勾配の最下地点に達した際に、前記バッテリの充電量が上限充電量となるように、前記勾配情報に基づき前記電動機の回生量を設定する制御手段と
を備えたことを特徴とする電気自動車の制御装置。 A control apparatus for an electric vehicle, which is equipped with an electric motor that functions as a power source for traveling by powering driving with electric power stored in a battery, and charging the battery by driving the motor regeneratively during downhill traveling. ,
Gradient information acquisition means for acquiring gradient information including the average gradient of the downward gradient and the gradient continuation distance;
Battery charge amount detecting means for detecting the charge amount of the battery;
Control means for setting the regeneration amount of the electric motor based on the gradient information so that the charge amount of the battery becomes an upper limit charge amount when the electric vehicle reaches the lowest point of the downward gradient. A control apparatus for an electric vehicle.
前記制御手段は、前記検出された走行速度が低くなるに従い、前記電動機の回生量が少なくなるように設定することを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の電気自動車の制御装置。 A travel speed detecting means for detecting a travel speed of the electric vehicle;
The control of the electric vehicle according to any one of claims 1 to 3, wherein the control means sets the amount of regeneration of the electric motor to decrease as the detected traveling speed decreases. apparatus.
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