JP2016220305A - Hybrid automobile and charge control device therefor - Google Patents

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Tetsuya Matsumoto
哲也 松本
山田 惠造
Keizo Yamada
惠造 山田
悠 宇田川
Yuu UDAGAWA
悠 宇田川
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To efficiently charge batteries with regenerative energy that an alternator generates, without using a DC/DC converter in a hybrid automobile in which a plurality of batteries with different rating voltages are mounted.SOLUTION: In a battery 2 of which the rating voltage is 12 V and a battery 3 of which the rating voltage is 48 V, battery controllers 2a and 3a are provided together and a battery state is detected in a predetermined sampling cycle. In a charge control part 6, an SOC calculation part 6a estimates an SOC of each of the batteries based on each of battery states. Based on the estimated SOC of each of the batteries, a battery selection part 6b selects a battery subjected to regenerative charge and notifies a charge path selector 7 of a selection result. A variable voltage setting part 6c sets an output voltage corresponding to the rating voltage of the selected battery to a variable voltage alternator 1. The charge path selector 7 sets up a path for regenerative charge between the variable voltage alternator 1 and the selected battery.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、ハイブリッド自動車およびその充電制御装置に係り、特に、定格電圧の異なる複数の車載電池へ制動時の回生エネルギを効率的に充電するハイブリッド自動車およびその充電制御装置に関する。   The present invention relates to a hybrid vehicle and a charge control device thereof, and more particularly, to a hybrid vehicle and a charge control device thereof that efficiently charge regenerative energy during braking to a plurality of in-vehicle batteries having different rated voltages.

電気自動車とエンジン自動車とを組み合わせたハイブリッド自動車として、電気モータをエンジン駆動力のアシストに利用する方式と利用しない方式とが知られており、後者では、停車時にエンジンを自動停止させるアイドリングストップ機能(ISS)と制動時の回生エネルギを電池へ充電する回生充電機能とを備えた車両が、特にμHEVとして注目されている。   As a hybrid vehicle combining an electric vehicle and an engine vehicle, there are known methods that use an electric motor for assisting the engine driving force and methods that do not use it. The latter uses an idling stop function that automatically stops the engine when the vehicle is stopped ( ISS) and a vehicle having a regenerative charging function for charging a battery with regenerative energy at the time of braking are particularly attracting attention as μHEV.

μHEVは、図6(a)に示したように、定格電圧が12Vの電池(鉛電池)のみを搭載し、制動時にオルタネータが出力する回生エネルギを電池の充電および低電圧補機での消費に利用するように構成されるが、例えば特許文献1,2に開示されるように、充電効率の向上や電池の長寿命化の観点から、様々な方式が提案されている。   As shown in Fig. 6 (a), μHEV is equipped with only a battery with a rated voltage of 12V (lead battery), and the regenerative energy output by the alternator during braking is used for charging the battery and consuming it in the low-voltage auxiliary machine. Although it is configured to be used, for example, as disclosed in Patent Documents 1 and 2, various methods have been proposed from the viewpoint of improving charging efficiency and extending the battery life.

同図(b)のμHEVは、いずれも12Vのメイン電池(鉛電池)およびサブ電池(鉛/リチウムイオンキャパシタ(LIC)/リチウムイオン電池(LIB))を搭載し、各電池のSOC(State Of Charge:充電量又は電池残量)を常時監視し、制動時にオルタネータが出力する回生エネルギを、セレクタにより選択された、よりSOCの低い電池へ充電する。   The μHEV in Fig. 2 (b) is equipped with a 12V main battery (lead battery) and sub battery (lead / lithium ion capacitor (LIC) / lithium ion battery (LIB)), and each battery's SOC (State Of Charge: Charge amount or remaining battery level) is constantly monitored, and regenerative energy output by the alternator during braking is charged to a battery with a lower SOC selected by the selector.

同図(c)のμHEVは、いずれも12Vのメイン電池(鉛電池)およびサブ電池(LIB)を搭載し、エンジン走行時には発電せずに各電池から各補機へ給電し、制動時にはスイッチSWを閉じて各電池へ回生エネルギを充電する。   The μHEV in Fig. 2 (c) is equipped with a 12V main battery (lead battery) and sub battery (LIB). Power is supplied from each battery to each auxiliary machine without generating power when the engine is running, and switch SW is used during braking. Is closed and regenerative energy is charged to each battery.

同図(d)のμHEVは、エンジン始動および補機用の12Vメイン電池(鉛)および回生充電用の25Vサブ電池(キャパシタ)を搭載し、オルタネータは出力電圧が可変であり、エンジン走行時は12Vの充電電圧でメイン電池をバイパスリレー経由で充電し、制動時にはオルタネータの出力電圧を25Vへ切り替えてサブ電池を充電し、さらにDC/DCコンバータ経由でメイン電池を充電する。   The μHEV in the figure (d) is equipped with a 12V main battery (lead) for engine starting and auxiliary equipment and a 25V sub battery (capacitor) for regenerative charging. The alternator has a variable output voltage. The main battery is charged via a bypass relay with a charging voltage of 12 V, the output voltage of the alternator is switched to 25 V during braking, the sub battery is charged, and the main battery is charged via a DC / DC converter.

同図(e)のμHEVは、いずれも12Vのメイン電池(鉛電池)およびサブ電池(NiMh)を並列に接続し、サブ電池の充放電を優先的に行うことでメイン電池の放電負荷を低減し、電池の長寿命化を可能にしている。   The μHEV in Fig. 6 (e) reduces the main battery discharge load by connecting a 12V main battery (lead battery) and a sub battery (NiMh) in parallel and preferentially charging and discharging the sub battery. Thus, the battery life can be extended.

特許第3703749号公報Japanese Patent No. 3703749 国際特許2014/068953号International Patent No. 2014/068953

乗用自動車の電源システムは、これまで12Vの単一電源システムが一般的であったが、効率の改善および冗長性の向上のために、48Vの電源システムとDC/DCコンバータとを組み合わせ、12V補機および48V補機の併用を可能にした電源システムが注目されている。   Conventionally, a 12V single power supply system has been generally used for passenger cars. However, in order to improve efficiency and improve redundancy, a 48V power supply system and a DC / DC converter are combined to provide a 12V supplement. Attention has been focused on a power supply system that can be used together with a 48V auxiliary machine.

しかしながら、このような電源システムの自動車をハイブリッド車両化し、さらに回生充電システムを適用しようとすると、オルタネータが出力する回生エネルギを、定格電圧範囲の広いキャパシタ系のサブ電池へはそのまま、定格電圧が略12Vのメイン電池へはDC/DCコンバータで降圧してから供給しなければならならない。したがって、回生制動時の大電流を処理可能な高価で大型のDC/DCコンバータの利用が不可欠であった。   However, if a vehicle with such a power supply system is converted into a hybrid vehicle and a regenerative charging system is applied, the regenerative energy output by the alternator is directly applied to the capacitor-type sub-battery with a wide rated voltage range, and the rated voltage is reduced. The 12V main battery must be supplied after being stepped down by a DC / DC converter. Therefore, it was indispensable to use an expensive and large DC / DC converter capable of handling a large current during regenerative braking.

本発明の目的は、上記の技術課題を解決し、定格電圧の異なる複数の電池を搭載したハイブリッド自動車において、DC/DCコンバータを用いることなく、オルタネータが発生する回生エネルギを各電池へ効率よく充電できるハイブリッド自動車およびその充電制御装置を提供することにある。   An object of the present invention is to solve the above technical problem and efficiently charge each battery with regenerative energy generated by an alternator without using a DC / DC converter in a hybrid vehicle equipped with a plurality of batteries with different rated voltages. An object of the present invention is to provide a hybrid vehicle and a charging control device thereof.

上記の目的を達成するために、本発明は、可変電圧オルタネータが出力する回生エネルギによる充電を制御するハイブリッド自動車およびその充電制御装置において、以下の構成を具備した点に特徴がある。   In order to achieve the above object, the present invention is characterized in that a hybrid vehicle that controls charging by regenerative energy output from a variable voltage alternator and a charging control device thereof have the following configurations.

(1) 定格電圧の異なる複数の電池の充電状態を検知する手段と、各電池の充電状態に基づいて充電対象の電池を選択する手段と、選択された電池に合わせて可変電圧オルタネータの出力電圧を設定する手段と、可変電圧オルタネータが発生する回生エネルギを選択された電池へ充電する経路を確立する手段とを具備した。
(2) 充電状態を検知する手段は各電池のSOCを検知し、電池を選択する手段はSOCがより低い電池を選択するようにした。
(3) 電池を選択する手段は、各電池の充電残量、定格電圧、電力消費量および/または内部インピーダンスを検知し、これらに基づいて充電効率のより高い電池を選択するようにした。
(1) Means for detecting the state of charge of a plurality of batteries having different rated voltages, means for selecting a battery to be charged based on the state of charge of each battery, and the output voltage of the variable voltage alternator according to the selected battery And a means for establishing a path for charging the selected battery with the regenerative energy generated by the variable voltage alternator.
(2) The means for detecting the state of charge detects the SOC of each battery, and the means for selecting a battery selects a battery with a lower SOC.
(3) The battery selection means detects the remaining charge, rated voltage, power consumption and / or internal impedance of each battery, and selects a battery with higher charging efficiency based on these.

本発明によれば、以下のような効果が達成される。
(1) 高価でエネルギ効率の悪いDC/DCコンバータを用いることなく、定格電圧の異なる複数の電池へ回生エネルギを効率よく充電できるようになる。
According to the present invention, the following effects are achieved.
(1) Regenerative energy can be efficiently charged to a plurality of batteries with different rated voltages without using an expensive and inefficient DC / DC converter.

(2) 回生エネルギを効率的な充電により十分に消費できるので、オルタネータにより大きな回生制動力を得られるようになる。   (2) Since the regenerative energy can be sufficiently consumed by efficient charging, a large regenerative braking force can be obtained by the alternator.

(3) 各電池の充電状態を比較し、回生エネルギをより効率的に充電できる一の電池を選択して優先的に充電するようにしたので、回生エネルギの更なる有効利用が可能になり、さらに大きな回生制動力を得られるようになる。   (3) Compared the state of charge of each battery, select one battery that can charge regenerative energy more efficiently and preferentially charge it, so that more effective use of regenerative energy becomes possible, A larger regenerative braking force can be obtained.

(4) 各電池の充電効率を、その充電残量、定格電圧、電力消費量および/または内部インピーダンスに基づいて定量的に評価するようにしたので、充電効率のより高い電池を正確に選択できるようになる。   (4) Since the charging efficiency of each battery is quantitatively evaluated based on the remaining charge, rated voltage, power consumption and / or internal impedance, a battery with higher charging efficiency can be selected accurately. It becomes like this.

本発明を適用した車両用充電システムおよびその搭載車両の構成を示したブロック図である。It is the block diagram which showed the structure of the charging system for vehicles to which this invention was applied, and its mounting vehicle. 充電制御部がメイン電池およびサブ電池のいずれか一方をそのSOCに応じて充電対象に選択する方法を示した図である。It is the figure which showed the method by which a charge control part selects any one of a main battery and a sub battery as charging object according to the SOC. 充電対象電池の選択手順を示したフローチャート(その1)である。It is the flowchart (the 1) which showed the selection procedure of the battery for charge. 充電対象電池の選択手順を示したフローチャート(その2)である。It is the flowchart (the 2) which showed the selection procedure of the battery for charge. 充電経路セレクタが充電対象電池の選択結果に基づいて充電経路を確立する方法を示した図である。It is the figure which showed the method by which a charge path | route selector establishes a charge path | route based on the selection result of a charge object battery. 従来のμHEVにおける回生充電方式を示した図である。It is the figure which showed the regenerative charge system in the conventional μHEV.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。図1は、本発明を適用したハイブリッド自動車およびその充電制御装置の主要部の構成を示したブロック図である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a main part of a hybrid vehicle to which the present invention is applied and a charge control device thereof.

本実施形態では、図1に示す構成のハイブリッド自動車への適用を例にして説明するが、本発明はこれのみに限定されるものではなく、可変電圧オルタネータと端子電圧(定格電圧)の異なる複数の電池とを搭載し、車両制動時の回生エネルギを各電池へ充電するシステムであれば、どのような充電システムにも適用できる。   In the present embodiment, application to a hybrid vehicle having the configuration shown in FIG. 1 will be described as an example. However, the present invention is not limited to this, and a plurality of variable voltage alternators and terminal voltages (rated voltages) are different. This battery can be applied to any charging system as long as it is a system that charges each battery with regenerative energy during vehicle braking.

エンジンEが発生する駆動力は、駆動軸31およびデファレンシャルギア32を介して駆動輪33に伝達されると共に、動力分配機構34を介して可変電圧オルタネータ1の回転軸に入力される。オルタネータ1は、制動時には回生エネルギを出力し、通常走行時も必要に応じて充電エネルギを出力できる。   The driving force generated by the engine E is transmitted to the driving wheel 33 via the driving shaft 31 and the differential gear 32 and is input to the rotating shaft of the variable voltage alternator 1 via the power distribution mechanism 34. The alternator 1 outputs regenerative energy during braking and can output charging energy as needed during normal travel.

メイン電池2は低電圧電池であり、本実施形態では定格電圧が12V程度の鉛電池、NiMH電池、NiZn電池またはLIB等を想定している。サブ電池3は高電圧電池であり、本実施形態では定格電圧が48V程度の鉛電池、LIC、LIB、NiZn電池、NiMH電池またはEDLCを想定している。   The main battery 2 is a low voltage battery. In this embodiment, a lead battery, NiMH battery, NiZn battery, LIB, or the like having a rated voltage of about 12V is assumed. The sub battery 3 is a high voltage battery. In this embodiment, a lead battery, LIC, LIB, NiZn battery, NiMH battery or EDLC having a rated voltage of about 48V is assumed.

低電圧補機4は、定格電圧が低電圧(12V)で消費電力の比較的小さな灯火器等の補機である。高電圧補機5は、定格電圧が高電圧(48V)で消費電力の比較的大きな電動機器等の補機である。   The low-voltage auxiliary machine 4 is an auxiliary machine such as a lighting device having a rated voltage of low voltage (12 V) and relatively low power consumption. The high-voltage auxiliary machine 5 is an auxiliary machine such as an electric device having a rated voltage of a high voltage (48V) and relatively large power consumption.

各電池2,3には、それぞれ電池コントローラ2a,3aが併設され、所定のサンプリング周期(例えば、10ms間隔)で各電池2,3の定格電圧、温度および充放電電流等の電池状態を検知する。充放電電流は、ホール素子またはシャント抵抗等の電流センサ8により検知することができる。   Each battery 2 and 3 is provided with a battery controller 2a and 3a, respectively, and detects the battery status such as the rated voltage, temperature and charge / discharge current of each battery 2 and 3 at a predetermined sampling period (for example, at intervals of 10 ms) . The charge / discharge current can be detected by a current sensor 8 such as a Hall element or a shunt resistor.

充電制御部6において、SOC計算部6aは、各電池コントローラ2a,3aから収集した電池状態に基づいて各電池のSOC(State Of Charge:充電量又は電池残量)を推定する。電池選択部6bは、各電池の推定SOCに基づいて回生充電の対象電池を選択し、選択結果を充電経路セレクタ7へ通知する。可変電圧設定部6cは、前記選択された電池の定格電圧に応じた出力電圧をオルタネータ1に設定する。   In the charge controller 6, the SOC calculator 6a estimates the SOC (State Of Charge) of each battery based on the battery state collected from each battery controller 2a, 3a. The battery selection unit 6b selects a target battery for regenerative charging based on the estimated SOC of each battery, and notifies the charging path selector 7 of the selection result. The variable voltage setting unit 6c sets an output voltage in the alternator 1 according to the rated voltage of the selected battery.

充電経路セレクタ7は、制動時の回生エネルギが前記選択された電池へ優先的に充電されるように、オルタネータ1と各電池2,3および各補機4,5との間に充電経路を確立する。   The charging path selector 7 establishes a charging path between the alternator 1 and each of the batteries 2 and 3 and each of the auxiliary machines 4 and 5 so that the regenerative energy during braking is preferentially charged to the selected battery. To do.

図2は、前記充電制御部6がメイン電池2およびサブ電池3のいずれか一方を、その推定SOC等に応じて回生充電の対象電池として選択する方法を示した図であり、図3,4は、その手順を示したフローチャートである。   FIG. 2 is a diagram illustrating a method in which the charging control unit 6 selects one of the main battery 2 and the sub battery 3 as a target battery for regenerative charging according to the estimated SOC and the like. Is a flowchart showing the procedure.

図3のステップS1では、メイン電池2およびサブ電池3のそれぞれについて、前記電池コントローラ2a,3aにより所定のサンプリング周期で検知される定格電圧Vm,Vs、充放電電流Im,Isの積算値および温度Tならびに既知の電池容量Cm,Cs等に基づいて、現在の推定SOC(SOCm,SOCs)が前記SOC計算部6aにより推定される。このとき、端子電圧Vm,Vsおよび充放電電流Im,Isは基準温度に対応した値に温度補償される。   In step S1 of FIG. 3, for each of the main battery 2 and the sub battery 3, rated voltages Vm, Vs, integrated values of charge / discharge currents Im, Is, and temperatures detected by the battery controllers 2a, 3a at a predetermined sampling period. Based on T and the known battery capacities Cm, Cs and the like, the current estimated SOC (SOCm, SOCs) is estimated by the SOC calculation unit 6a. At this time, the terminal voltages Vm, Vs and the charge / discharge currents Im, Is are temperature compensated to values corresponding to the reference temperature.

ステップS2では、各電池2,3の推定SOCm,SOCsが所定の下限基準値SOCref2と比較される。本実施形態では、過放電により電池寿命の劣化が促進され得るSOCの最大値が予め下限基準値SOCref2に設定されている。下限基準値SOCref2が電池ごとに異なる場合は、それぞれ固有の下限基準値と比較されるようにしても良い。   In step S2, the estimated SOCm and SOCs of each battery 2 and 3 are compared with a predetermined lower limit reference value SOCref2. In the present embodiment, the maximum SOC value that can promote the deterioration of the battery life due to overdischarge is set in advance to the lower limit reference value SOCref2. When the lower limit reference value SOCref2 is different for each battery, it may be compared with a specific lower limit reference value.

ここで、図2(a)に示したように、一方の電池(ここでは、メイン電池2)の推定SOCmが下限基準値SOCref2を下回っていると、ステップS3へ進んで強制充電が開始され、回生充電を待たずに通常走行時のオルタネータ1の発電出力で前記一方の電池が充電される。   Here, as shown in FIG. 2 (a), if the estimated SOCm of one battery (in this case, the main battery 2) is below the lower limit reference value SOCref2, the process proceeds to step S3 and forced charging is started. The one battery is charged with the power generation output of the alternator 1 during normal running without waiting for regenerative charging.

すなわち、メイン電池2への強制充電であれば、充電制御部6によりオルタネータ1の出力電圧が12Vに設定される。さらに、オルタネータ1の出力がメイン電池2へ供給されるように、充電経路セレクタ7に対して充電経路の確立が指示される。   That is, if the main battery 2 is forcibly charged, the charging controller 6 sets the output voltage of the alternator 1 to 12V. Further, the charging path selector 7 is instructed to establish a charging path so that the output of the alternator 1 is supplied to the main battery 2.

これに対して、サブ電池3への強制充電であれば、充電制御部6によりオルタネータ1の出力電圧が48Vに設定される。さらに、オルタネータ1の出力がサブ電池3へ供給されるように、充電経路セレクタ7に対して充電経路の確立が指示される。   On the other hand, if the sub-battery 3 is forcedly charged, the output voltage of the alternator 1 is set to 48V by the charging control unit 6. Further, the charging path selector 7 is instructed to establish a charging path so that the output of the alternator 1 is supplied to the sub-battery 3.

一方、前記ステップS2において、推定SOCが下限基準値SOCref2を下回る電池が存在しないと判定されればステップS4へ進み、前記ステップS3で開始された強制充電が継続中であるか否かが判定される。強制充電が継続中であれば、これを終了してステップS5へ進む。ステップS5では、制動時の回生エネルギを各電池へ充電する回生充電制御が実施される。   On the other hand, if it is determined in step S2 that there is no battery whose estimated SOC is lower than the lower limit reference value SOCref2, the process proceeds to step S4, and it is determined whether the forced charging started in step S3 is continuing. The If forced charging is continuing, this will be complete | finished and it will progress to step S5. In step S5, regenerative charge control is performed to charge each battery with regenerative energy during braking.

図4は、前記回生充電の制御方法を示したフローチャートである。ステップS101では、回生制動が開始されたか否かが判断され、ステップS112では、回生制動が終了したか否かが判定される。回生制動の開始または終了は、例えばエンジンへの燃料供給が遮断されているか否かに基づいて判断できる。   FIG. 4 is a flowchart showing the regenerative charging control method. In step S101, it is determined whether or not regenerative braking has been started. In step S112, it is determined whether or not regenerative braking has ended. The start or end of regenerative braking can be determined based on, for example, whether fuel supply to the engine is shut off.

回生制動の開始が検知されるとステップS102へ進み、各電池2,3の推定SOCm,SOCsが所定の上限基準値SOCref1と比較される。本実施形態では、過充電により電池寿命の劣化が促進され得るSOCの最小値が上限基準値SOCref1に設定されている。上限基準値SOCref1が電池ごとに異なる場合は、それぞれ固有の上限基準値と比較するようにしても良い。   When the start of regenerative braking is detected, the process proceeds to step S102, and the estimated SOCm and SOCs of each battery 2 and 3 are compared with a predetermined upper limit reference value SOCref1. In the present embodiment, the minimum SOC value that can promote the deterioration of the battery life due to overcharging is set to the upper limit reference value SOCref1. When the upper limit reference value SOCref1 is different for each battery, it may be compared with a specific upper limit reference value.

ここで、図2(b)に示したように、推定SOCm,SOCsのいずれもが上限基準値SOCref1を上回っていれば、更なる充電は過充電による電池寿命の劣化を招くのでステップS103へ進む。ステップS103では、前記電池選択部6bにより、回生充電の対象電池が「無し」とされる。   Here, as shown in FIG. 2B, if both of the estimated SOCm and SOCs exceed the upper limit reference value SOCref1, further charging leads to deterioration of the battery life due to overcharging, so the process proceeds to step S103. . In step S103, the battery selection unit 6b sets the target battery for regenerative charging to “none”.

ステップS106では、後に詳述するように、いずれの電池へも回生充電が行われず、各補機4,5へそれぞれ対応する電池2,3から給電が行われるように、前記充電経路セレクタ7により充電経路が切り換えられる。   In step S106, as will be described in detail later, the charging path selector 7 does not perform regenerative charging on any of the batteries and supplies power from the corresponding batteries 2 and 3 to the auxiliary machines 4 and 5, respectively. The charging path is switched.

これに対して、図2(c),(d)に示したように、推定SOCm,SOCsの一方のみが上限基準値SOCref1を上回り、他方が上限基準値SOCref1を下回っていればステップS104へ進み、当該他方の推定SOCを示す電池が、前記電池選択部6bにより今回の充電対象電池に選択される。   On the other hand, as shown in FIGS. 2C and 2D, if only one of the estimated SOCm and SOCs exceeds the upper limit reference value SOCref1, and the other is lower than the upper limit reference value SOCref1, the process proceeds to step S104. The battery indicating the other estimated SOC is selected as the current charging target battery by the battery selection unit 6b.

ステップS105では、オルタネータ1の出力電圧が、前記可変電圧設定部6cにより、前記選択された電池に応じて12V相当または48V相当に設定される。ステップS106では、後に詳述するように、オルタネータ1の出力により前記選択された電池のみが充電されるように、前記充電経路セレクタ7により充電経路が切り換えられる。   In step S105, the output voltage of the alternator 1 is set to 12V or 48V by the variable voltage setting unit 6c depending on the selected battery. In step S106, as will be described in detail later, the charging path selector 7 switches the charging path so that only the selected battery is charged by the output of the alternator 1.

また、図2(e),(f)に示したように、推定SOCm,SOCsのいずれもが上限基準値SOCref1を下回っていると判定されればステップS107へ進み、推定SOCm,SOCsの差分ΔSOC(=|SOCm-SOCs|)が基準差分Δrefと比較される。   Further, as shown in FIGS. 2 (e) and 2 (f), if it is determined that both of the estimated SOCm and SOCs are below the upper limit reference value SOCref1, the process proceeds to step S107, and the difference ΔSOC between the estimated SOCm and SOCs. (= | SOCm−SOCs |) is compared with the reference difference Δref.

その結果、図2(e)に示したように、差分ΔSOCが基準差分Δrefよりも大きければ、各電池のSOCに有意な差があると判定してステップS108へ進み、推定SOCの低い方の電池が、前記電池選択部6bにより今回の充電対象電池に選択される。   As a result, as shown in FIG. 2 (e), if the difference ΔSOC is larger than the reference difference Δref, it is determined that there is a significant difference in the SOC of each battery, and the process proceeds to step S108, where the estimated SOC is lower. The battery is selected as the current charging target battery by the battery selection unit 6b.

ステップS109では、オルタネータ1の出力電圧が、前記可変電圧設定部6cにより、前記選択された電池に応じて12V相当または48V相当に設定される。ステップS106では、オルタネータ1の出力により前記選択された電池のみが充電されるように、前記充電経路セレクタ7により充電経路が切り換えられる。   In step S109, the output voltage of the alternator 1 is set to 12V or 48V by the variable voltage setting unit 6c depending on the selected battery. In step S106, the charging path selector 7 switches the charging path so that only the selected battery is charged by the output of the alternator 1.

これに対して、図2(f)に示したように、前記差分ΔSOCが基準差分Δrefよりも小さければ、各電池のSOCに有意な差がないと判定してステップS110へ進む。ステップS110では、充電効率が高い電池として、例えばサブ電池3が固定的に、又は充放電履歴から求まる充電残量がより少ない電池、端子電圧の割合(Vs/12,Vm/48)がより低い電池あるいは内部インピーダンスのより小さい電池が、前記電池選択部6bにより今回の回生充電の対象電池に選択される。あるいは、直近の充放電履歴を参照し、放電総量のより多い電池を今回の充電対象として選択するようにしても良い。   On the other hand, as shown in FIG. 2 (f), if the difference ΔSOC is smaller than the reference difference Δref, it is determined that there is no significant difference in the SOC of each battery, and the process proceeds to step S110. In step S110, as the battery having high charging efficiency, for example, the sub-battery 3 is fixed or has a lower charge remaining amount obtained from the charge / discharge history, and the terminal voltage ratio (Vs / 12, Vm / 48) is lower. A battery or a battery having a smaller internal impedance is selected as the target battery for the current regenerative charge by the battery selection unit 6b. Or you may make it select the battery with more discharge total amount as this charge object with reference to the latest charging / discharging log | history.

ステップS111では、オルタネータ1の出力電圧が、前記可変電圧設定部6cにより、前記選択された電池に応じて12V相当または48V相当に設定される。ステップS106では、オルタネータ1の出力により前記選択された電池のみが充電されるように、前記充電経路セレクタ7により充電経路が切り換えられる。   In step S111, the output voltage of the alternator 1 is set to 12V or 48V by the variable voltage setting unit 6c depending on the selected battery. In step S106, the charging path selector 7 switches the charging path so that only the selected battery is charged by the output of the alternator 1.

その後、前記ステップS112において回生制動の終了が検知されると、ステップS113へ進んで充電対象が「無し」とされる。ステップS106では、いずれの電池へも充電が行われず、各補機4,5へそれぞれ対応する電池2,3から給電が行われるように、前記充電経路セレクタ7により充電経路が切り換えられる。   Thereafter, when the end of regenerative braking is detected in step S112, the process proceeds to step S113, and the charge target is set to “none”. In step S106, the charging path is switched by the charging path selector 7 so that no battery is charged and power is supplied from the corresponding batteries 2 and 3 to the auxiliary machines 4 and 5, respectively.

図5は、充電経路セレクタ7が充電制御部6による充電対象電池の選択結果に基づいて充電経路を確立する方法を示した図である。   FIG. 5 is a diagram illustrating a method in which the charging path selector 7 establishes a charging path based on the selection result of the charging target battery by the charging control unit 6.

前記図2(b)に示したように、推定SOCm,SOCsのいずれもが上限基準値SOCref1を上回っており、充電対象電池が「無し」であれば、図5(a)に示したように、オルタネータ1の出力を12V系統に接続するスイッチSW1および48V系統に接続するスイッチSW2のいずれもがオフにされる。   As shown in FIG. 2 (b), if both estimated SOCm and SOCs exceed the upper limit reference value SOCref1, and the battery to be charged is “None”, as shown in FIG. 5 (a). Both the switch SW1 that connects the output of the alternator 1 to the 12V system and the switch SW2 that connects the 48V system are turned off.

さらに、メイン電池2を12V系統に接続するスイッチSW3、12V補機を12V系統に接続するスイッチSW4、サブ電池3を48V系統に接続するスイッチSW5および48V補機を48V系統に接続するスイッチSW6のいずれもがオンにされる。これにより、各補機4,5へそれぞれ対応する電池2,3から給電が行われるようになる。   Further, a switch SW3 for connecting the main battery 2 to the 12V system, a switch SW4 for connecting the 12V auxiliary machine to the 12V system, a switch SW5 for connecting the sub battery 3 to the 48V system, and a switch SW6 for connecting the 48V auxiliary machine to the 48V system. Both are turned on. As a result, power is supplied from the batteries 2 and 3 corresponding to the auxiliary machines 4 and 5, respectively.

一方、前記図2(c)に示したように、又は図2(e),(f)の各ケースでサブ電池3が回生充電の対象に選択されると、図5(b)に示したように、スイッチSW1はオフにされ、それ以外のスイッチSW2〜SW6は全てオンにされる。その結果、オルタネータ1の回生エネルギはサブ電池3への充電および48V補機での消費に利用されるようになる。   On the other hand, as shown in FIG. 2 (c), or when the sub-battery 3 is selected for regenerative charging in each case of FIGS. 2 (e) and 2 (f), it is shown in FIG. As described above, the switch SW1 is turned off, and the other switches SW2 to SW6 are all turned on. As a result, the regenerative energy of the alternator 1 is used for charging the sub-battery 3 and for consumption by the 48V auxiliary machine.

さらに、前記図2(d)に示したように、又は図2(e),(f)の各ケースでメイン電池2が回生充電対象に選択されると、図5(c)に示したように、スイッチSW2はオフにされ、それ以外のスイッチSW1,SW3〜SW6は全てオンにされる。その結果、オルタネータ1の回生エネルギはメイン電池2への充電および12V補機での消費に利用されるようになる。   Further, as shown in FIG. 2 (d) or when the main battery 2 is selected for regenerative charging in each case of FIGS. 2 (e) and 2 (f), as shown in FIG. 5 (c). In addition, the switch SW2 is turned off, and the other switches SW1, SW3 to SW6 are all turned on. As a result, the regenerative energy of the alternator 1 is used for charging the main battery 2 and consuming the 12V auxiliary machine.

このように、本実施形態によれば、高価で効率の悪いDC/DCコンバータを用いることなく、定格電圧の異なる複数の電池へオルタネータの回生エネルギを効率よく充電できるようになる。   Thus, according to the present embodiment, the regenerative energy of the alternator can be efficiently charged to a plurality of batteries having different rated voltages without using an expensive and inefficient DC / DC converter.

また、本実施形態によれば、回生エネルギを効率良く電池へ充電でき、回生エネルギを十分に消費できるので、十分な回生制動力を得られるようになる。   Further, according to the present embodiment, the regenerative energy can be efficiently charged to the battery, and the regenerative energy can be sufficiently consumed, so that a sufficient regenerative braking force can be obtained.

さらに、本実施形態によれば、回生エネルギをより効率的に充電できる一の電池を優先的に充電するので、回生エネルギの更なる有効利用が可能になる。   Furthermore, according to this embodiment, since one battery which can charge regenerative energy more efficiently is charged preferentially, the regenerative energy can be used more effectively.

1…可変電圧オルタネータ,2…メイン電池,2a…電池コントローラ,3…サブ電池,3a…電池コントローラ,4…低電圧補機,5…高電圧補機,6…充電制御部,7…充電経路セレクタ,8…電流センサ,31…駆動軸,32…デファレンシャルギア,33…駆動輪,34…動力分配機構 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Variable voltage alternator, 2 ... Main battery, 2a ... Battery controller, 3 ... Sub battery, 3a ... Battery controller, 4 ... Low voltage auxiliary machine, 5 ... High voltage auxiliary machine, 6 ... Charge control part, 7 ... Charging path Selector, 8 ... Current sensor, 31 ... Drive shaft, 32 ... Differential gear, 33 ... Drive wheel, 34 ... Power distribution mechanism

Claims (12)

可変電圧オルタネータが出力する回生エネルギの電池への充電を制御する車両用充電制御装置において、
定格電圧の異なる複数の電池の充電状態を検知する手段と、
各電池の充電状態に基づいて充電対象の電池を選択する手段と、
前記選択結果に基づいて可変電圧オルタネータの出力電圧を設定する手段と、
可変電圧オルタネータと前記選択された電池との間に充電経路を確立する手段とを具備したことを特徴とするハイブリッド自動車の充電制御装置。
In the vehicle charging control device for controlling charging of the regenerative energy output from the variable voltage alternator to the battery,
Means for detecting the state of charge of a plurality of batteries having different rated voltages;
Means for selecting a battery to be charged based on the state of charge of each battery;
Means for setting the output voltage of the variable voltage alternator based on the selection result;
A hybrid vehicle charging control device comprising: a variable voltage alternator and means for establishing a charging path between the selected battery.
前記充電状態を検知する手段は、各電池のSOCを検知することを特徴とする請求項1に記載のハイブリッド自動車の充電制御装置。   The charging control apparatus for a hybrid vehicle according to claim 1, wherein the means for detecting the state of charge detects the SOC of each battery. 前記電池を選択する手段は、SOCがより低い電池を選択することを特徴とする請求項2に記載のハイブリッド自動車の充電制御装置。   The charging control apparatus for a hybrid vehicle according to claim 2, wherein the means for selecting the battery selects a battery having a lower SOC. 前記電池を選択する手段は、SOCが所定の上限値以下の範囲でより低い電池を選択することを特徴とする請求項2に記載のハイブリッド自動車の充電制御装置。   The charging control device for a hybrid vehicle according to claim 2, wherein the means for selecting the battery selects a battery having a lower SOC within a range of a predetermined upper limit value or less. 前記電池を選択する手段は、SOCが所定の下限値以上の範囲でより低い電池を選択することを特徴とする請求項2に記載のハイブリッド自動車の充電制御装置。   The charging control device for a hybrid vehicle according to claim 2, wherein the means for selecting the battery selects a battery whose SOC is lower than a predetermined lower limit value. 前記充電状態を検知する手段は、各電池の充放電履歴から求まる充電残量、端子電圧の割合および内部インピーダンスの少なくとも一つを検知し、
前記電池を選択する手段は、前記少なくとも一つの検知結果がより低い電池を選択することを特徴とする請求項1に記載のハイブリッド自動車の充電制御装置。
The means for detecting the state of charge detects at least one of a remaining charge, a terminal voltage ratio and an internal impedance obtained from a charge / discharge history of each battery,
The charging control device for a hybrid vehicle according to claim 1, wherein the battery selecting means selects a battery having the lower at least one detection result.
制動時の回生エネルギを電池へ充電するハイブリッド自動車において、
出力電圧が可変の可変電圧オルタネータと、
定格電圧の異なる複数の電池と、
各電池の充電状態を検知する手段と、
各電池の充電状態に基づいて充電対象の電池を選択する手段と、
前記選択結果に基づいて可変電圧オルタネータの出力電圧を設定する手段と、
可変電圧オルタネータと前記選択された電池との間に充電経路を確立する手段とを具備したことを特徴とするハイブリッド自動車。
In a hybrid vehicle that charges the battery with regenerative energy during braking,
A variable voltage alternator with variable output voltage;
A plurality of batteries with different rated voltages;
Means for detecting the state of charge of each battery;
Means for selecting a battery to be charged based on the state of charge of each battery;
Means for setting the output voltage of the variable voltage alternator based on the selection result;
A hybrid vehicle comprising: a variable voltage alternator and means for establishing a charging path between the selected battery.
前記充電状態を検知する手段は、各電池のSOCを検知することを特徴とする請求項7に記載のハイブリッド自動車。   The hybrid vehicle according to claim 7, wherein the means for detecting the state of charge detects the SOC of each battery. 前記電池を選択する手段は、SOCがより低い電池を選択することを特徴とする請求項8に記載のハイブリッド自動車。   The hybrid vehicle according to claim 8, wherein the battery selecting unit selects a battery having a lower SOC. 前記電池を選択する手段は、SOCが所定の上限値以下の範囲でより低い電池を選択することを特徴とする請求項8に記載のハイブリッド自動車。   9. The hybrid vehicle according to claim 8, wherein the means for selecting the battery selects a battery having a lower SOC within a range of a predetermined upper limit value or less. 前記電池を選択する手段は、SOCが所定の下限値以上の範囲でより低い電池を選択することを特徴とする請求項8に記載のハイブリッド自動車。   9. The hybrid vehicle according to claim 8, wherein the means for selecting the battery selects a battery whose SOC is lower than a predetermined lower limit value. 前記充電状態を検知する手段は、各電池の充放電履歴から求まる充電残量、端子電圧の割合および内部インピーダンスの少なくとも一つを検知し、
前記電池を選択する手段は、前記少なくとも一つの検知結果がより低い電池を選択することを特徴とする請求項7に記載のハイブリッド自動車。
The means for detecting the state of charge detects at least one of a remaining charge, a terminal voltage ratio and an internal impedance obtained from a charge / discharge history of each battery,
The hybrid vehicle according to claim 7, wherein the battery selecting unit selects a battery having the lower detection result of the at least one battery.
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