JP2014125083A - ハイブリッド車の制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】エンジン2により発電機9を駆動して発電した発電電力と駆動用バッテリ11から供給された電力により駆動用モータ(フロントモータ4、リヤモータ6)を駆動可能なハイブリッド車の制御装置であって、駆動用モータの要求出力と駆動用バッテリ11の最大許容入出力電力とに基づいて発電機9の目標発電電力を設定するハイブリッドコントロールユニット20を備え、ハイブリッドコントロールユニット20は、更に、発電機9の実発電電力と駆動用バッテリ11の最大許容入出力電力とに基づいて駆動用モータを制御する。
【選択図】図1
Description
発電機及び駆動用バッテリから駆動用モータに電力を供給可能なハイブリッド車において、駆動用バッテリに対して許容を超えた電力の入出力を防止して、駆動用バッテリの保護を図ることが可能なハイブリッド車の制御装置を提供することにある。
また、請求項4のハイブリッド車の制御装置は、請求項1から3のいずれか1項において、車両に搭載される補機の出力を算出する補機出力算出手段を更に備え、発電制御手段は、発電目標出力を、走行要求出力と補機出力と駆動用バッテリの最大許容入力とを加算した値以下、かつ走行要求出力と補機出力とを加算した値から駆動用バッテリの最大許容出力を減算した値以上となるように制限すると共に、モータ出力制御手段は、走行要求出力を、発電実出力と駆動用バッテリの最大許容出力とを加算した値から補機出力を減算した値以下、かつ発電実出力から駆動用バッテリの最大許容入力と補機出力を減算した値以上に制限してモータ要求出力とすることを特徴とする。
請求項4のハイブリッド車の制御装置によれば、発電機の発電目標出力を走行要求出力と補機出力と駆動用バッテリの最大許容入力とを加算した値以下、かつ走行要求出力と補機出力とを加算した値から駆動用バッテリの最大許容出力を減算した値以上となるように制限するとともに、走行要求出力を、発電実出力と駆動用バッテリの最大許容出力とを加算した値から補機出力を減算した値以下、かつ発電実出力から駆動用バッテリの最大許容入力と補機出力を減算した値以上に制限してモータ要求出力とすることで、補機出力を含んだ上で駆動用バッテリに対する許容を超えた電力の入出力を精度良く防止することができ、駆動用バッテリを確実に保護することができる。
図1は、本発明の一実施形態に係るプラグインハイブリッド車(以下、車両1という)の概略構成図である。
本実施形態の車両1は、エンジン2の出力によって前輪3を駆動して走行可能であるとともに、前輪3を駆動する電動のフロントモータ4(駆動用モータ)及び後輪5を駆動する電動のリヤモータ6(駆動用モータ)を備えた4輪駆動車である。
フロントモータ4は、フロントインバータ10を介して、車両1に搭載された駆動用バッテリ11及び発電機9から高電圧の電力を供給されて駆動し、減速機7を介して前輪3の駆動軸8を駆動する。減速機7には、エンジン2の出力軸と前輪3の駆動軸8との間の動力の伝達を断接切換え可能なクラッチ7aが内蔵されている。
発電機9によって発電された電力は、フロントインバータ10を介して駆動用バッテリ11を充電可能であるとともに、フロントモータ4及びリヤモータ6に電力を供給可能である。
フロントインバータ10は、フロントモータコントロールユニット10aとジェネレータコントロールユニット10bを有している。フロントモータコントロールユニット10a(モータ出力制御手段)は、ハイブリッドコントロールユニット20(最大許容入出力算出手段、走行要求出力算出手段、補機出力算出手段に該当するとともに、モータ出力制御手段及び発電出力制御手段の一部機能を有する)からの制御信号に基づきフロントモータ4の出力を制御する。ジェネレータコントロールユニット10b(発電出力制御手段)は、ハイブリッドコントロールユニット20からの制御信号に基づき発電機9の発電量を制御するとともに、発電機9によるエンジン2の始動を制御する機能を有する。
また、車両1には、駆動用バッテリ11を外部電源によって充電する充電機21が備えられている。
ハイブリッドコンロトールユニット20の入力側には、駆動用バッテリ11のバッテリモニタリングユニット11a、フロントインバータ10のフロントモータコントロールユニット10aとジェネレータコントロールユニット10b、リヤインバータ12のリヤモータコントロールユニット12a、エンジン2の駆動制御を行うエンジンコントロールユニット22、及びアクセル操作量を検出するアクセルポジションセンサ40が接続されており、これらの機器からの検出及び作動情報が入力される。また、ハイブリッドコンロトールユニット20はアクセルポジションセンサ40から車両の要求する走行要求出力を算出する走行要求出力算出手段を備える。
そして、ハイブリッドコンロトールユニット20は、上記各種検出及び作動情報に基づいて、車両1の走行要求出力を算出し、エンジンコントロールユニット22、フロントモータコントロールユニット10a、ジェネレータコントロールユニット10b及びリヤモータコントロールユニット12a、減速機7に制御信号を送信して、走行モード(EVモード(電気自動車モード)、シリーズモード、パラレルモード)の切り換え、エンジン2とフロントモータ4とリヤモータ6の出力、発電機9での発電量を制御する。フロントモータコントロールユニット10a及びリヤモータコントロールユニット12aでは、走行要求出力をモータ要求出力Pへと補正する。
シリーズモードでは、減速機7のクラッチ7aを切断し、エンジン2により発電機9を駆動する。そして、発電機9により発電された電力及び駆動用バッテリ11から供給される電力によりフロントモータ4やリヤモータ6を駆動して走行させる。
ハイブリッドコントロールユニット20は、走行モードの切換えを、駆動用バッテリ11の充電率SOC、モータ要求出力P、走行速度に基づいて行う。例えば、高車速時にはパラレルモードを選択し、低車速時にはEVモードまたはシリーズモードに切換える。また、走行要求出力が低い場合にはEVモードにし、走行要求出力が高い場合、あるいは充電率SOCが低い場合にはEVモード以外のモードにする。
具体的には、走行要求出力が発電機9の発電出力より大きく駆動用バッテリ11から電力を出力する場合では、下記式(1)に示すように、発電機9の目標発電電力Wjtを変化させず維持して、モータ要求出力P(駆動用モータの消費電力)と車両1の駆動用モータ以外の電気機器(補機)の消費電力Waとの加算値に対して、駆動用バッテリ11の最大許容出力電力Wba(最大許容出力)を減算した値以上となるように走行要求出力をモータ要求出力Pに補正する。
なお、補機の消費電力Waは、一般的に、駆動用モータ9の出力(消費電力)に対して比較的小さい値であり、変動量も少ないので、その最大値に設定すればよい。
また、走行要求出力が発電機9の発電出力より小さく駆動用バッテリ11を充電する場合では、下記式(2)に示すように、走行要求出力をモータ要求出力として、発電機9の目標発電電力Wjtを、モータ要求出力Pと補機の消費電力Waと駆動用バッテリ11の最大許容入力電力Wbb(最大許容入力)とを加算した値以下となるように設定する。
なお、上記では、モータ要求出力Pが大きい場合と小さい場合とに分けて、夫々発電機9の目標発電電力Wjtの演算について説明しているが、実際には、上記式(1)及び式(2)の両方を満たすように目標発電電力Wjtを設定すればよい。
また、駆動用バッテリ11の充電率SOCに基づいて駆動用バッテリ11に対する電力の入出力を強制的に行う場合、例えば、駆動用バッテリ11の充電率SOCが目標充電率(例えば30%)より高い場合には、駆動用バッテリ11から電力を出力させるが、この場合では上記式(1)を用いて発電機9の目標発電電力Wjtを設定すればよい。また、駆動用バッテリ11の充電率SOCが目標充電率より低い場合には、駆動用バッテリ1を充電するが、この場合では上記式(2)を用いて発電機9の目標発電電力Wjtを設定すればよい。
ハイブリッドコントロールユニット20は、図2に示すような駆動用バッテリ11の最大許容出力電力Wbaのマップをあらかじめ記憶しており、このマップを用いて駆動用バッテリ11の温度Tb及び充電率SOCから最大許容出力電力Wbaを求める。なお、図2に示すように、駆動用バッテリ11の最大許容出力電力Wbaは、駆動用バッテリ11の温度上昇に伴って上昇し、充電率SOCの上昇に伴って上昇する傾向になっている。
更に、本実施形態では、発電機9の実発電電力Wja(発電実出力)を例えばジェネレータコントロールユニット10bにおいて検出しており、この実発電電力Wjaに基づいて走行要求出力をモータ要求出力Pへ補正する。
図3は、モータ要求出力P、補機の消費電力Wa、駆動用バッテリ11の入出力電力Wb及び発電機9の実発電電力Wjaの関係を示すグラフであり、(A)は駆動用バッテリ11からの出力時、(B)は駆動用バッテリ11への充電時を示す。
したがって、上記式(1)に示すように、発電機9の目標発電電力Wjtが、モータ要求出力Pと補機の消費電力Waとの加算値に対して、駆動用バッテリ11の最大許容出力電力Wbaを減算した値以上に設定されることで、駆動用バッテリ11の出力電力Wbは最大許容出力電力Wba以下になる。これにより、電力の出力時における駆動用バッテリ11の保護を図ることができる。
これに対し、本実施形態では、上記のように発電機9の目標発電電力Wjtと実発電電力Wjaとの差ΔWJが0になるようにモータ要求出力Pを補正することで、駆動用バッテリ11の出力電力Wbの増加が抑えられ、最大許容出力電力Wba以上の出力が回避されて、駆動用バッテリ11を確実に保護することができる。
したがって、上記式(2)に示すように、発電機9の目標発電電力Wjtが、モータ要求出力Pと補機の消費電力Waと駆動用バッテリ11の最大許容入力電力Wbbの加算値以下に設定されることで、駆動用バッテリ11の入力電力Wbは最大許容入力電力Wbb以下になる。これにより、充電時における駆動用バッテリ11の保護を図ることができるとともに、無駄な発電を抑制してエンジン2の燃費の向上を図ることができる。
更に、以上の実施形態では、駆動用バッテリ11の最大許容出力電力Wba及び最大許容入力電力Wbbが、駆動用バッテリ11の温度Tb及び充電率SOCに基づいて演算されるので、最大許容出力電力Wba及び最大許容入力電力Wbbを正確に演算することができ、よって発電機9の目標発電電力Wjtを正確に設定することができる。したがって、実発電電力Wjaと目標発電電力Wjtとの差ΔWjが減少するようにモータ要求出力Pが補正されることで、駆動用バッテリ11に対して許容を超えた電力の入出力をより確実に防止することができる。
式(1)により目標発電電力Wjtの下限値を設定し、式(2)により目標発電電力Wjtの上限値を設定するが、いずれか一方のみ設定してもよい。
また、上記実施形態では、駆動用バッテリ11の最大許容出力電力Wba及び最大許容入力電力Wbbのマップをそれぞれ1つ有しているが、電池容量変化SOH(State Of Health)に応じて複数備えるとよい。例えば、電池容量変化SOHの高い場合(通常時)と電池容量変化SOHの低い場合(劣化時)とで、それぞれ1つずつ記憶しておき、電池容量変化SOHに基づいて通常時と劣化時との間で補間するようにして、駆動用バッテリ11の最大許容出力電力Wba及び最大許容入力電力Wbbを演算するとよい。なお、電池容量変化SOHは、バッテリの劣化状態を示す指標として公知のものであり、入出力電流の変化に対する充電率SOCの変化率に基づいて演算されるものである。
2 エンジン
4 フロントモータ(駆動用モータ)
6 リヤモータ(駆動用モータ)
9 発電機
10a フロントモータコントロールユニット(モータ出力制御手段)
10b ジェネレータコントロールユニット(発電出力制御手段)
11 駆動用バッテリ
12a リヤモータコントロールユニット(モータ出力制御手段)
20 ハイブリッドコントロールユニット(最大許容入出力算出手段、走行要求出力算出手段、補機出力算出手段、モータ出力制御手段、発電出力制御手段)
Claims (4)
- エンジンと、当該エンジンにより駆動されて発電する発電機と、前記発電機から電力を供給されて充電可能であると共に車両の駆動輪を駆動する駆動用モータに電力を供給する駆動用バッテリと、を備えたハイブリッド車の制御装置であって、
前記制御装置は、
前記発電機に発電目標出力を出力するように発電実出力を制御する発電出力制御手段と、
前記駆動用バッテリが許容できる最大許容入出力を算出する最大許容入出力算出手段と、
前記車両のアクセルペダル操作量から走行要求出力を算出する走行要求出力算出手段と、
前記発電出力制御手段は、前記発電目標出力を、前記走行要求出力と前記駆動用バッテリの最大許容入力とを加算した値以下、かつ前記走行要求出力から前記駆動用バッテリの最大許容出力を減算した値以上となるように制限することを特徴とするハイブリッド車の制御装置。 - 前記走行要求出力を補正して前記駆動用モータにモータ要求出力として発生させるモータ出力制御手段を更に備え、
前記モータ出力制御手段は、
前記走行要求出力を、前記発電実出力と前記駆動用バッテリの最大許容出力とを加算した値以下、かつ前記発電実出力から前記駆動用バッテリの最大許容入力を減算した値以上に制限してモータ要求出力とすることを特徴とする請求項1に記載のハイブリッド車の制御装置。 - 前記駆動用バッテリの最大許容入出力は、前記駆動用バッテリの温度と充電率とに基づいて演算されることを特徴とする請求項1又は2に記載のハイブリッド車の制御装置。
- 前記車両に搭載される補機の出力を算出する補機出力算出手段を更に備え、
前記発電制御手段は、前記発電目標出力を、前記走行要求出力と補機出力と前記駆動用バッテリの最大許容入力とを加算した値以下、かつ前記走行要求出力と補機出力とを加算した値から前記駆動用バッテリの最大許容出力を減算した値以上となるように制限すると共に、
前記モータ出力制御手段は、前記走行要求出力を、前記発電実出力と前記駆動用バッテリの最大許容出力とを加算した値から補機出力を減算した値以下、かつ発電実出力から前記駆動用バッテリの最大許容入力と補機出力を減算した値以上に制限してモータ要求出力とすることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載のハイブリッド車の制御装置。
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