JP2020089032A - Control device for vehicle power source - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジンにより駆動されるモータジェネレータ及びこのモータジェネレータとの間で電力の授受を行うバッテリを備えた車両の電源制御装置に関する。 The present invention relates to a motor generator driven by an engine and a power supply control device for a vehicle provided with a battery for exchanging electric power with the motor generator.
従来から、燃料を含む混合気を燃焼させて車両の動力を発生するエンジンと、このエンジンにより駆動されて発電する発電機能及び車両を駆動するための動力を発生する電動機能を備えるモータジェネレータと、このモータジェネレータが発電した電力を充電すると共に、モータジェネレータから動力を発生させるように、充電している電力をモータジェネレータに供給するバッテリと、を有する車両(典型的にはハイブリッド車両)が知られている。 BACKGROUND ART Conventionally, an engine that burns an air-fuel mixture containing fuel to generate power for a vehicle, a motor generator that has a power generation function that is driven by this engine to generate power, and an electric function that generates power for driving the vehicle, A vehicle (typically a hybrid vehicle) is known that has a battery that supplies the electric power that is being charged to the motor generator so as to generate electric power from the motor generator while charging the electric power generated by the motor generator. ing.
例えば、特許文献1には、バッテリの過放電を防止すべく、バッテリのSOC(State Of Charge)(換言すると充電量、残容量、充電率)を所定範囲内に維持するための制御を行うハイブリッド車両が開示されている。特に、この特許文献1に開示された技術では、バッテリのSOCが所定値未満になったときに、バッテリの電力を低電位の電力へ変換する電圧変換器の出力を制限することで、この電圧変換器によるバッテリの電力消費を減少することにより、バッテリの過放電を防止している。
For example, in
従来から、バッテリのSOC(充電量)を所定範囲内に維持すべく、バッテリのSOCが目標SOCになるようにモータジェネレータに対する制御(以下では「SOC制御」と呼ぶ。)が行われている。しかしながら、例えばモータジェネレータの発電制限時などの異常発生時においては、SOC制御を行っていたとしても、バッテリのSOCが所定範囲の下限値未満になる場合がある。その場合、バッテリのSOCが更に低下して、バッテリが劣化してしまう可能性がある。したがって、バッテリのSOCが所定範囲の下限値未満になった場合には、バッテリのSOCを確実に回復させることが望ましい。従来のSOC制御だけでは、バッテリのSOCを確実に回復させることは困難であった。 Conventionally, in order to maintain the SOC (charge amount) of the battery within a predetermined range, control of the motor generator (hereinafter referred to as “SOC control”) is performed so that the SOC of the battery becomes the target SOC. However, for example, when an abnormality occurs such as when power generation of the motor generator is restricted, the SOC of the battery may be less than the lower limit value of the predetermined range even if the SOC control is performed. In that case, the SOC of the battery may further decrease and the battery may deteriorate. Therefore, when the SOC of the battery becomes less than the lower limit value of the predetermined range, it is desirable to surely recover the SOC of the battery. It was difficult to reliably recover the SOC of the battery only by the conventional SOC control.
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、バッテリの充電量(SOC)が所定の下限値未満になったときにバッテリの充電量を確実に回復させることが可能な車両の電源制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and can reliably recover the charge amount of the battery when the charge amount (SOC) of the battery becomes less than a predetermined lower limit value. An object is to provide a power supply control device for a vehicle.
上記の目的を達成するために、本発明は、車両の電源制御装置であって、エンジンにより駆動されて発電する発電機能と、車両を駆動するための動力を発生する電動機能とを備えるモータジェネレータと、モータジェネレータが発電した電力を充電すると共に、モータジェネレータから動力を発生させるように、充電している電力をモータジェネレータに供給可能に構成されたバッテリと、バッテリの充電量を所定範囲内に維持すべく、バッテリの充電量に対して適用すべき目標充電量を設定して、バッテリの実充電量が目標充電量になるように、モータジェネレータに対して第1制御を実行するように構成された制御器と、を有し、制御器は、バッテリの充電量が所定範囲の下限値未満であるときに、バッテリの電圧に対して適用すべき一定の目標電圧を設定して、バッテリの実電圧が目標電圧になるように、モータジェネレータに対して第2制御を実行するように構成されている、ことを特徴とする。 In order to achieve the above-mentioned object, the present invention is a power supply control device for a vehicle, the motor generator having a power generation function of being driven by an engine to generate power and an electric power function of generating power for driving the vehicle. And a battery configured to supply the charged electric power to the motor generator so as to generate electric power from the motor generator while charging the electric power generated by the motor generator, and the charge amount of the battery within a predetermined range. In order to maintain, the target charge amount to be applied to the battery charge amount is set, and the first control is executed for the motor generator so that the actual charge amount of the battery becomes the target charge amount. The controller has a fixed target voltage to be applied to the voltage of the battery when the charge amount of the battery is less than the lower limit value of the predetermined range. The second control is performed on the motor generator so that the actual voltage becomes the target voltage.
このように構成された本発明では、制御器は、通常は、バッテリの充電量(SOC)を所定範囲内に維持するために、バッテリの充電量が目標充電量になるようにモータジェネレータに対する第1制御を実行するが、バッテリの充電量が所定範囲の下限値未満であるときに、バッテリの電圧が一定の目標電圧になるようにモータジェネレータに対する第2制御を実行する。この第2制御によれば、バッテリの電圧が目標電圧になるように強制的に制御するので、バッテリの充電量の回復を優先的に行うことができる。したがって、本発明によれば、バッテリの充電量が下限値未満になったときに、バッテリの充電量を速やかに確実に回復させることができる。よって、充電量が非常に小さくなってバッテリが劣化してしまうことを効果的に防止できる。 In the present invention thus configured, in order to maintain the charge amount (SOC) of the battery within a predetermined range, the controller normally controls the motor generator so that the charge amount of the battery becomes the target charge amount. 1 control is performed, but when the charge amount of the battery is less than the lower limit value of the predetermined range, the second control is performed on the motor generator so that the battery voltage becomes a constant target voltage. According to the second control, the voltage of the battery is forcibly controlled to reach the target voltage, so that the charge amount of the battery can be recovered preferentially. Therefore, according to the present invention, when the charge amount of the battery becomes less than the lower limit value, the charge amount of the battery can be promptly and reliably recovered. Therefore, it is possible to effectively prevent the charge amount from becoming extremely small and the battery from deteriorating.
本発明において、好ましくは、バッテリを第1バッテリとすると、この第1バッテリよりも電圧が低く構成された第2バッテリと、第1バッテリに充電された電力及び第2バッテリに充電された電力の少なくともいずれかが供給されて動作する第1電気負荷と、第1バッテリと第1電気負荷との間に設けられ、第1バッテリから出力される電圧を低下させて第1電気負荷に対して出力する電圧変換器と、を更に有し、制御器は、第2制御を実行するときに、電圧変換器を停止するように構成されている。
このように構成された本発明によれば、制御器は、第2制御を実行するときに、電圧変換器を停止して、第1バッテリから電圧変換器を介した第1電圧電気負荷への出力を禁止する。これにより、第1バッテリからの放電を抑制し、充電量の回復を優先することができる。これにより、バッテリの充電量をより速やかに回復させることができる。
In the present invention, preferably, when the battery is the first battery, the second battery having a voltage lower than that of the first battery, the power charged in the first battery and the power charged in the second battery A first electric load that is supplied with at least one of them and operates, and a first battery that is provided between the first battery and the first electric load, reduces the voltage output from the first battery, and outputs the voltage to the first electric load. And a voltage converter for performing the second control, and the controller is configured to stop the voltage converter when executing the second control.
According to the present invention thus configured, the controller stops the voltage converter when executing the second control, and transfers the voltage from the first battery to the first voltage electric load via the voltage converter. Prohibit output. Thereby, the discharge from the first battery can be suppressed and the recovery of the charge amount can be prioritized. Thereby, the charge amount of the battery can be recovered more quickly.
本発明において、好ましくは、第1バッテリに充電された電力が供給され、第1電気負荷よりも高い電圧で動作する第2電気負荷を更に有し、制御器は、第2制御を実行するときに、電圧変換器を停止すると共に、第2電気負荷を更に停止するように構成されている。
このように構成された本発明によれば、制御器は、第2制御を実行するときに、電圧変換器及び第2電気負荷の両方を停止するので、第1バッテリからの放電を確実に抑制し、充電量の回復を最優先することができる。これにより、バッテリの充電量をより効果的に速やかに回復させることができる。
In the present invention, preferably, the first battery is further supplied with charged electric power, and further has a second electric load that operates at a higher voltage than the first electric load, and the controller executes the second control. In addition, the voltage converter is stopped and the second electric load is further stopped.
According to the present invention configured as described above, the controller stops both the voltage converter and the second electric load when executing the second control, so that the discharge from the first battery is reliably suppressed. However, the restoration of the charge amount can be given the highest priority. Thereby, the charged amount of the battery can be recovered more effectively and promptly.
本発明において、好ましくは、制御器は、第2制御の実行によってバッテリの充電量が下限値以上になった後に、第2制御を継続して実行するように構成されている。
第2制御を一度実行した状況においては、何らかの異常が発生した結果、バッテリの充電量が下限値未満になったという事実がある。この異常は再発する可能性があり、そうするとバッテリが劣化する可能性がある。したがって、制御器は、バッテリの充電量が下限値以上に回復したとしても、今回のドライビングサイクル中においては第2制御の実行を継続する。これにより、バッテリをより確実に保護することができる。
In the present invention, preferably, the controller is configured to continuously execute the second control after the charge amount of the battery becomes equal to or more than the lower limit value due to the execution of the second control.
In the situation where the second control is executed once, there is a fact that the amount of charge of the battery becomes less than the lower limit value as a result of occurrence of some abnormality. This anomaly can reoccur, which can degrade the battery. Therefore, the controller continues to execute the second control during the current driving cycle even if the charge amount of the battery has recovered to the lower limit value or more. Thereby, the battery can be protected more reliably.
本発明において、好ましくは、バッテリを第1バッテリとすると、この第1バッテリよりも電圧が低く構成された第2バッテリと、第1バッテリに充電された電力及び第2バッテリに充電された電力の少なくともいずれかが供給されて動作する第1電気負荷と、第1バッテリと第1電気負荷との間に設けられ、第1バッテリから出力される電圧を低下させて第1電気負荷に対して出力する電圧変換器と、を更に有し、制御器は、第2制御を実行するときに、電圧変換器を停止するように構成され、第2制御の実行によって第1バッテリの充電量が下限値以上になった後に、第2制御を継続して実行する一方で、電圧変換器の停止を解除して当該電圧変換器の動作を再開させるように構成されている。
このように構成された本発明によれば、制御器は、第2制御の実行によって第1バッテリ充電量が下限値以上になった後に、第2制御を継続して実行する一方で、電圧変換器の停止を解除してその動作を再開させる。こうすることで、第1バッテリから電圧変換器を介した第1電気負荷への出力を再開させて、第1電気負荷を動作させるための第2バッテリのみからの放電を抑制する。これにより、第2バッテリからの電力持ち出しが継続することによる弊害を適切に防止することができる。
In the present invention, preferably, when the battery is the first battery, the second battery having a voltage lower than that of the first battery, the power charged in the first battery and the power charged in the second battery A first electric load that is supplied with at least one of them and operates, and a first battery that is provided between the first battery and the first electric load, reduces the voltage output from the first battery, and outputs the voltage to the first electric load. And a voltage converter for performing the second control, the controller is configured to stop the voltage converter when executing the second control, and the charge amount of the first battery is lower than the lower limit value by executing the second control. After the above, the second control is continuously executed, while the stop of the voltage converter is released and the operation of the voltage converter is restarted.
According to the present invention configured as described above, the controller continuously executes the second control after the first battery charge amount becomes equal to or more than the lower limit value due to the execution of the second control, while performing the voltage conversion. Release the stoppage of the vessel and restart its operation. By doing so, output from the first battery to the first electric load via the voltage converter is restarted, and discharge from only the second battery for operating the first electric load is suppressed. As a result, it is possible to appropriately prevent the harmful effects caused by the continuous power-out from the second battery.
本発明において、好ましくは、制御器は、バッテリの充電量が下限値よりも小さい所定の値未満に低下したときに、実行する制御を第1制御から第2制御へと切り替えるように構成されている。
このように構成された本発明によれば、第1制御によってバッテリの充電量の低下に対してできる限り対処することができる。すなわち、第2制御が頻繁に実行されることによる弊害を適切に防止することができる。
In the present invention, preferably, the controller is configured to switch the control to be executed from the first control to the second control when the charge amount of the battery falls below a predetermined value smaller than the lower limit value. There is.
According to the present invention having such a configuration, it is possible to cope with the decrease in the charge amount of the battery by the first control as much as possible. That is, it is possible to appropriately prevent the harmful effects caused by the frequent execution of the second control.
本発明の車両の電源制御装置によれば、バッテリの充電量(SOC)が所定の下限値未満になったときにバッテリの充電量を確実に回復させることができる。 According to the vehicle power supply control device of the present invention, it is possible to reliably recover the charge amount of the battery when the charge amount (SOC) of the battery becomes less than the predetermined lower limit value.
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態による車両の電源制御装置について説明する。 Hereinafter, a power supply control device for a vehicle according to an exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[装置構成]
まず、本発明の実施形態による車両の電源制御装置に関する装置構成について説明する。
[Device configuration]
First, a device configuration relating to a vehicle power supply control device according to an embodiment of the present invention will be described.
図1は、本発明の実施形態による車両の電源制御装置が適用されたハイブリッド車両の全体構成を概略的に示すブロック図である。図1に示すように、ハイブリッド車両1は、主に、エンジン11と、ギヤ駆動式スタータ12と、ISG(Integrated Starter Generator)13と、リチウムイオン電池14と、DC−DCコンバータ17と、鉛蓄電池19と、高電圧電気負荷20と、低電圧電気負荷21と、を有する。以下では、リチウムイオン電池14の電圧(公称電圧)が鉛蓄電池19の電圧(公称電圧)よりも高いことから、リチウムイオン電池14を適宜「高電圧バッテリ14」と呼び、鉛蓄電池19を適宜「低電圧バッテリ19」と呼ぶ。
FIG. 1 is a block diagram schematically showing an overall configuration of a hybrid vehicle to which a power supply control device for a vehicle according to an embodiment of the present invention is applied. As shown in FIG. 1, the
エンジン11は、ハイブリッド車両1の駆動力を発生する内燃機関(ガソリンエンジンやディーゼルエンジン)である。エンジン11の駆動力は、出力軸9、トランスミッション2、減速機3及び駆動軸4を介して、車輪5に伝達される。エンジン11の出力軸9には、ギヤを介してギヤ駆動式スタータ12が連結されている。ギヤ駆動式スタータ12は、ユーザによりイグニッションスイッチ(図示省略)がオンにされると、低電圧バッテリ19から供給される電力を用いて、エンジン11を始動する。また、ハイブリッド車両1は、ドライバによるブレーキペダルの操作に応じた制動力を車両1に付与するためのブレーキシステム7を有する。このブレーキシステム7は、例えば電動ブレーキにより構成される。
The
ISG13は、エンジン11により駆動されて発電する発電機能と、ハイブリッド車両1の駆動力を発生する電動機能とを備えるモータジェネレータである。ISG13は、ベルト8を介してエンジン11の出力軸9に連結されている。また、ISG13は、抵抗器6a及びスイッチ素子6b、6cを介して、高電圧バッテリ14に電気的に接続されるようになっている。ISG13と高電圧バッテリ14とを最初に接続する際には、抵抗器6aが設けられた側のスイッチ素子6bをオンにして、突入電流による電子部品などの破損を防止している。そして、この後にスイッチ素子6cをオンにして、ISG13と高電圧バッテリ14との接続を維持するようになっている。基本的には、イグニッションスイッチ(図示省略)がオンにされると、ISG13と高電圧バッテリ14とが接続され、イグニッションスイッチがオフにされると、ISG13と高電圧バッテリ14との接続が解除される。
The
また、ISG13は、発電機能により動作する際は、エンジン11の出力軸9と連動して回転するロータを磁界中で回転させることにより発電を行う。ISG13は、整流器(図示省略)を内蔵しており、この整流器を用いて、発電した交流電力を直流電力に変換する。ISG13の発電により生成された電力は、高電圧バッテリ14や低電圧バッテリ19に供給されて充電されたり、高電圧電気負荷20や低電圧電気負荷21に供給されたりする。他方で、ISG13は、電動機能により動作する際は、高電圧バッテリ14に充電された電力を用いて、ベルト8を介してエンジン11の出力軸9を駆動する。なお、ISG13における発電機能による動作と電動機能による動作との切り替え時などにおいてベルト8のテンションを調整するために、振り子式可変張力テンショナー(デカップリング・オルタネータ・テンショナー)をベルト8に適用するのがよい。
When the
高電圧バッテリ14は、直列接続された複数のリチウムイオン電池を含み、低電圧バッテリ19は、直列接続された複数の鉛蓄電池を含む。例えば、高電圧バッテリ14の公称電圧はDC24Vであり、低電圧バッテリ19の公称電圧はDC12Vである。これら高電圧バッテリ14及び低電圧バッテリ19は、化学反応によって電気エネルギーを蓄えるものであるため、急速な充放電には不向きであるが、充電容量を確保し易いため、比較的多量の電力を蓄えることができるという特性を有する。
The
DC−DCコンバータ17は、高電圧バッテリ14と低電圧バッテリ19との間に設けられている。DC−DCコンバータ17は、例えば、内蔵するスイッチング素子のオンオフスイッチングによって入力電圧を変化させて出力する。具体的には、DC−DCコンバータ17は、高電圧バッテリ14側から低電圧バッテリ19側へと供給される電力の電圧を降圧する。例えば、DC−DCコンバータ17は、高電圧バッテリ14側から供給されるDC24V程度の電圧をDC12V程度に降圧して低電圧バッテリ19側へと出力する。バイパススイッチ素子18は、DC−DCコンバータ17に並列に接続されている。バイパススイッチ素子18は、オンにされると、DC−DCコンバータ17の入力端及び出力端の間を短絡し、オフにされると、DC−DCコンバータ17の入力端及び出力端の間を開放する。
The DC-
高電圧電気負荷20は、例えばDC24V程度の電圧で動作する電気負荷であり、低電圧電気負荷21は、高電圧電気負荷20よりも低い、例えばDC12V程度の電圧で動作する電気負荷である。高電圧電気負荷20には、ISG13の発電により生成された電力及び高電圧バッテリ14に充電された電力の少なくともいずれかが供給される。また、低電圧電気負荷21には、ISG13の発電により生成された電力、高電圧バッテリ14に充電された電力、及び低電圧バッテリ19に充電された電力の少なくともいずれかが供給される。1つの例では、高電圧電気負荷20は、ヒータ(シートヒータなど)などを含み、低電圧電気負荷21は、電動式パワーステアリング機構(EAPS)やエアコンやオーディオ機器などを含む。
The high-voltage
次に、図2は、本発明の実施形態による車両の電源制御装置の電気的構成を概略的に示すブロック図である。 Next, FIG. 2 is a block diagram schematically showing an electrical configuration of a vehicle power supply control device according to an embodiment of the present invention.
本実施形態においては、ハイブリッド車両1は、図2に示すような制御器10によって制御される。この制御器10は、1つ以上のプロセッサ、当該プロセッサ上で解釈実行される各種のプログラム(OSなどの基本制御プログラムや、OS上で起動され特定機能を実現するアプリケーションプログラムを含む)、及びプログラムや各種のデータを記憶するためのROMやRAMの如き内部メモリを備えるコンピュータにより構成される。
In the present embodiment, the
具体的には、図2に示すように、制御器10は、主に、コンバータ入力電圧センサ30、バッテリ電流センサ33、バッテリ電圧センサ34、及びバッテリ温度センサ35のそれぞれによって検出されたパラメータに対応する検出信号が入力される。コンバータ入力電圧センサ30は、DC−DCコンバータ17の入力電圧を検出する。バッテリ電流センサ33は、高電圧バッテリ14に流れる電流を検出する。バッテリ電圧センサ34は、高電圧バッテリ14の端子電圧を検出する。バッテリ温度センサ35は、高電圧バッテリ14の端子温度を検出する。
Specifically, as shown in FIG. 2, the
また、制御器10は、上述したセンサ30、33、34、35からの検出信号に基づき、ISG13、DC−DCコンバータ17、ギヤ駆動式スタータ12、スイッチ素子6b、6c、バイパススイッチ素子18、高電圧電気負荷20及び低電圧電気負荷21のそれぞれに対して制御信号を出力する。こうして、制御器10は、ISG13の発電動作及び電動動作と、DC−DCコンバータ17による降圧動作と、高電圧電気負荷20、低電圧電気負荷21及びギヤ駆動式スタータ12の駆動及び停止と、スイッチ素子6b、6c及びバイパススイッチ素子18のオンオフと、を制御する。
Further, the
典型的には、制御器10は、燃費の改善などを目的としてハイブリッド車両1の運転状態に応じて規定された複数の制御を、少なくともISG13を用いて実行するよう構成されている。この複数の制御は、ハイブリッド車両1が加速するときに、ISG13から動力を発生させてエンジン11による加速をアシストするための加速アシスト制御と、ハイブリッド車両1が減速するときに、ISG13を回生発電させる減速回生制御と、所定条件が成立したときに(例えばISG13の発電によるエンジン11の負荷の増加を抑制すべき状況など)、高電圧電気負荷20や低電圧電気負荷21に電力を供給するためのISG13の発電を禁止する無発電制御と、ハイブリッド車両1が停止したときにエンジン11を自動停止させ、この後にハイブリッド車両1が発進するときにISG13から動力を発生させてエンジン11を再始動させるアイドリングストップ制御と、を含む。
Typically, the
更に、制御器10は、高電圧電気負荷20及び低電圧電気負荷21のそれぞれを動作させるための制御を行う。具体的には、制御器10は、高電圧電気負荷20を動作させる場合には、ISG13の発電により生成された電力及び高電圧バッテリ14に充電された電力の少なくともいずれかを高電圧電気負荷20に供給するための制御を行う。また、制御器10は、低電圧電気負荷21を動作させる場合には、ISG13の発電により生成された電力、高電圧バッテリ14に充電された電力、及び低電圧バッテリ19に充電された電力の少なくともいずれかを低電圧電気負荷21に供給するための制御を行う。
Further, the
なお、本発明における「車両の電源制御装置」は、主に、「モータジェネレータ」としてのISG13と、「バッテリ(第1バッテリ)」としての高電圧バッテリ14と、「第2バッテリ」としての低電圧バッテリ19と、「第2電気負荷」としての高電圧電気負荷20と、「第1電気負荷」としての低電圧電気負荷21と、「電圧変換器」としてのDC−DCコンバータ17と、制御器10と、によって構成される。
The "vehicle power supply control device" in the present invention mainly includes an
[制御内容]
次に、本発明の実施形態による制御内容について説明する。
[Control content]
Next, the control content according to the embodiment of the present invention will be described.
制御内容を説明する前に、図3を参照して、本発明の実施形態による制御器10の具体的な構成例について説明する。図3は、本発明の実施形態による制御器10の構成例を概略的に示すブロック図である。図3に示すように、本実施形態においては、制御器10は、エンジン11などを含むパワートレインを全体的に制御するPCM(Power-train Control Module)31と、ISG13内のマイコン(マイクロコンピュータ)32と、を含む。基本的には、PCM31は、ハイブリッド車両1における各種の状態に応じて、ISG13の発電動作や電動動作を制御すべく、ISG13内のマイコン32に指令を出力し、このマイコン32は、PCM31からの指令を実現すべく、ISG13の内部においてその動作を制御する。これらPCM31及びマイコン32が行う制御の詳細については後述する。
Before describing the control content, a specific configuration example of the
なお、制御器10は、上記したPCM31及びマイコン32以外にも、種々のコントローラを含んでいる。例えば、制御器10は、DC−DCコンバータ17内のマイコンや、高電圧バッテリ14を制御するBECM(Battery Energy Control Module)などを含んでいる。
The
次に、図4及び図5を参照して、本発明の実施形態において制御器10がISG13に対して実行する2つの制御(SOC制御及び定電圧制御)について具体的に説明する。なお、SOC制御は本発明における「第1制御」に該当し、定電圧制御は本発明における「第2制御」に該当する。
Next, two controls (SOC control and constant voltage control) performed by the
図4は、本発明の実施形態によるSOC制御を説明するためのタイムチャートである。図4において、上のグラフは高電圧バッテリ14のSOCのタイムチャートを示し(実線は実SOCを示し、一点鎖線は目標SOCを示している)、下のグラフはISG13の目標トルクのタイムチャートを示している。図4の下のグラフにおいて、正のトルク(0より上側のトルク)は、ISG13が電動動作により発生するトルクを示し(この場合、高電圧バッテリ14に充電された電力が放電される)、負のトルク(0より下側のトルク)は、ISG13が発電動作により発生するトルクを示している(この場合、ISG13が発電した電力が高電圧バッテリ14に充電される)。これは、図5にも同様に適用される。
FIG. 4 is a time chart for explaining SOC control according to the embodiment of the present invention. In FIG. 4, the upper graph shows a time chart of the SOC of the high-voltage battery 14 (the solid line shows the actual SOC, the alternate long and short dash line shows the target SOC), and the lower graph shows the time chart of the target torque of
制御器10は、高電圧バッテリ14のSOCを上限値S1(例えば80%)と下限値S2(例えば20%)により規定される所定範囲内に維持するために、SOC制御を実行する。制御器10は、通常時において、このSOC制御を実行する。具体的には、制御器10は、SOC制御として、高電圧バッテリ14のSOCに対して適用すべき目標SOC(例えば60%)を設定して、高電圧バッテリ14の実SOCが目標SOCになるようにISG13に対する制御を行う(図4の上のグラフを参照)。特に、制御器10は、設定した目標SOCと高電圧バッテリ14の実際のSOC(実SOC)との差に基づき、ISG13から発生すべき目標トルクを設定し、この目標トルクが発生するようにISG13を制御する(図4の下のグラフを参照)。詳しくは、制御器10は、高電圧バッテリ14の放電制限値に対応するトルクT1と、高電圧バッテリ14の充電制限値に対応するトルクT2とによって規定される範囲内において、目標トルクを設定する。
The
上記のようなSOC制御は、制御器10のPCM31及びマイコン32によって(図3参照)、以下のようにして実現される。まず、PCM31は、目標SOCと実SOCとの差に基づき、放電制限値に対応するトルクT1と充電制限値に対応するトルクT2とによって規定される範囲内において、ISG13から発生すべき目標トルクを設定し、この目標トルクをISG13のマイコン32に出力する。ISG13のマイコン32は、PCM31から入力された目標トルクを実現すべく、ISG13の動作を制御する。そして、マイコン32は、このようにISG13を制御したときに、ISG13から実際に発生されたトルク(実トルク)と、ISG13から実際に発生された電圧(実電圧)とをPCM31に出力する。PCM31は、こうしてマイコン32から入力された実トルク及び実電圧に基づき、エンジン11を制御する。具体的には、PCM31は、エンジン11のトルクに対してISG13が発生した実トルクを適用したトルク(エンジントルクに対してISG13のトルクを加算又は減算したトルク)が、ドライバから要求されたトルクになるように、エンジン11を制御する。
The SOC control as described above is realized by the
次に、図5は、本発明の実施形態による定電圧制御を説明するためのタイムチャートである。図5において、上のグラフはISG13の目標電圧のタイムチャートを示し、中央のグラフは高電圧バッテリ14の実SOCのタイムチャートを示し、下のグラフはISG13の実トルクのタイムチャートを示している。
Next, FIG. 5 is a time chart for explaining the constant voltage control according to the embodiment of the present invention. 5, the upper graph shows a time chart of the target voltage of the
制御器10は、高電圧バッテリ14の実SOCが所定値S3未満になったときに(時刻t1)、高電圧バッテリ14を保護する観点から、高電圧バッテリ14のSOCを速やかに確実に回復させるために、定電圧制御を実行する。この所定値S3には、上述した下限値S2よりも小さい値(例えば15%)が適用される。高電圧バッテリ14のSOCが所定値S3未満になる場合として、ISG13の発電が制限される場合が挙げられる。1つの例では、ISG13の温度が所定温度以上であるとき(つまり高温時)に、ISG13の発電が制限される。この場合には、ISG13の過熱を防止するために、ISG13の発電を制限するようにしている。他の例では、エンジン11の出力が所定値未満に制限されるときに(典型的には酷暑又は極寒の高地においてアイドル運転しているとき)、ISG13の発電が制限される。この場合には、エンジン11のエンストを防止するために、ISG13の発電を制限するようにしている。更に、システム内の電子部品(センサやISG13など)が故障した場合にも、高電圧バッテリ14のSOCが所定値S3未満になり得る。
When the actual SOC of the high-
具体的には、制御器10は、定電圧制御として、高電圧バッテリ14の電圧に対して適用すべき一定の目標電圧V1(つまり固定の電圧)を設定して、高電圧バッテリ14の実電圧が目標電圧V1になるようにISG13に対する制御を行う(図5の上のグラフを参照)。1つの例では、目標電圧V1には、高電圧バッテリ14のSOCを上述した上限値S1と下限値S2との中間の値(例えば60%)に設定するのに必要な電圧(例えば22.5V)が適用される。このような定電圧制御により、時刻t1以降において、ISG13が発電動作を行ってトルク(負のトルク)を発生し(図5の下のグラフを参照)、こうしてISG13が発電した電力が高電圧バッテリ14に充電される。その結果、高電圧バッテリ14の実SOCが、目標電圧V1に対応するSOCの値S4、例えば上限値S1と下限値S2との中間の値S4まで速やかに上昇していく(図5の中央のグラフを参照)。この後、高電圧バッテリ14の実SOCがS4に維持されるようになる。
Specifically, as a constant voltage control, the
上記のような定電圧制御は、制御器10のPCM31及びマイコン32によって(図3参照)、以下のようにして実現される。まず、PCM31は、高電圧バッテリ14の放電制限値と充電制限値とによって規定される範囲を考慮しつつ、高電圧バッテリ14の電圧に対して適用すべき一定の目標電圧V1を設定し、この目標電圧V1をISG13のマイコン32に出力する。ISG13のマイコン32は、PCM31から入力された目標電圧V1を実現すべく、目標電圧V1とISG13の実際の電圧(実電圧)との差に基づき、ISG13の実電圧が目標電圧V1になるように、ISG13の電圧をフィードバック制御する。このようにISG13内においてフィードバック制御を行うことで、ISG13の電圧を迅速に調整することができる。そして、マイコン32は、このようにISG13を制御したときに、ISG13から実際に発生されたトルク(実トルク)と、ISG13から実際に発生された電圧(実電圧)とをPCM31に出力する。PCM31は、こうしてマイコン32から入力された実トルク及び実電圧に基づき、エンジン11を制御する。具体的には、PCM31は、エンジン11のトルクに対してISG13が発生したトルクを適用したトルクが、ドライバから要求されたトルクになるように、エンジン11を制御する。
The constant voltage control as described above is realized by the
次に、図6を参照して、本発明の実施形態において制御器10が実行する具体的な処理について説明する。図6は、本発明の実施形態による制御処理を示すフローチャートである。このフローは、イグニッションスイッチがオンにされた後に、制御器10によって所定の周期で繰り返し実行される。
Next, with reference to FIG. 6, a specific process executed by the
まず、ステップS101において、制御器10は、ハイブリッド車両1の各種情報を取得する。具体的には、制御器10は、上述したセンサ30、33、34、35によって検出されたパラメータなどを取得する。
First, in step S101, the
次いで、ステップS102において、制御器10は、高電圧バッテリ14のSOCが第1所定値未満であるか否かを判定する。この第1所定値は、SOC制御において高電圧バッテリ14のSOCを維持すべき所定範囲を規定する下限値S2よりも小さい値が適用される。具体的には、第1所定値は、図5に示した所定値S3に対応し、例えば15%である。制御器10は、バッテリ電流センサ33によって検出された高電圧バッテリ14の電流、バッテリ電圧センサ34によって検出された高電圧バッテリ14の電圧、及びバッテリ温度センサ35によって検出された高電圧バッテリ14の温度などに基づき、高電圧バッテリ14のSOCを求める。詳しくは、制御器10は、イグニッションスイッチがオンにされたときにバッテリ電圧センサ34によって検出された電圧(開回路電圧(OCV)に相当)に基づき高電圧バッテリ14の初期SOCを求め、この後、初期SOCをベースとして、バッテリ電流センサ33によって検出された電流に対応する充電量及び放電量を積算していくことで、高電圧バッテリ14のSOCを求める。また、制御器10は、バッテリ温度センサ35によって検出された高電圧バッテリ14の温度も考慮してSOCを求める。なお、開回路電圧を取得できなかった場合には、前回のドライビングサイクルで用いられたSOCを初期SOCとして適用すればよい。
Next, in step S102, the
ステップS102の判定の結果、高電圧バッテリ14のSOCが第1所定値以上であると判定された場合(ステップS102:No)、制御器10は、ステップS103に進む。この場合には、高電圧バッテリ14のSOCが確保されているので、制御器10は、通常のSOC制御を実行する(S103)。具体的には、制御器10は、高電圧バッテリ14のSOCを上限値S1と下限値S2により規定される所定範囲内に維持するために、高電圧バッテリ14のSOCに対して適用すべき目標SOCを設定して、高電圧バッテリ14の実SOCが目標SOCになるようにISG13に対する制御を行う。特に、制御器10は、目標SOCと高電圧バッテリ14の実SOCとの差に基づき、高電圧バッテリ14の放電制限値と充電制限値とによって規定される範囲内において、ISG13から発生すべき目標トルクを設定し、この目標トルクが発生するようにISG13を制御する。このようなステップS103の後、制御器10は、本フローを抜ける。
When it is determined that the SOC of the
一方、ステップS102の判定の結果、高電圧バッテリ14のSOCが第1所定値未満であると判定された場合(ステップS102:Yes)、制御器10は、ステップS104に進む。この場合には、高電圧バッテリ14のSOCが非常に小さくなっているので、制御器10は、高電圧バッテリ14のSOCを速やかに確実に回復させるために、定電圧制御を実行する。具体的には、制御器10は、高電圧バッテリ14の電圧に対して適用すべき一定の目標電圧V1を設定して、高電圧バッテリ14の実電圧が目標電圧V1になるようにISG13に対する制御を行う。制御器10は、高電圧バッテリ14のSOCを上限値S1と下限値S2との間の所定値(例えば上限値S1と下限値S2との中間値)に設定するのに必要な電圧を、目標電圧V1として適用する。
On the other hand, as a result of the determination in step S102, when the SOC of the
次いで、ステップS105において、制御器10は、高電圧バッテリ14からDC−DCコンバータ17を介した低電圧電気負荷21などへの出力を禁止すべく、DC−DCコンバータ17を停止する。こうすることで、高電圧バッテリ14からの放電を抑制するようにする。なお、DC−DCコンバータ17の動作を停止させる代わりに、バイパススイッチ素子18をオフにしてもよい。後者の場合によっても、DC−DCコンバータ17が実質的に停止することとなる。次いで、ステップS106において、制御器10は、更に、高電圧電気負荷20をオフにする。こうすることで、高電圧バッテリ14からの放電を完全に抑制し、高電圧バッテリ14のSOCの回復を最優先するようにする。
Next, in step S105, the
次いで、ステップS107において、制御器10は、高電圧バッテリ14のSOCが第2所定値以上であるか否かを判定する。この第2所定値は、上記のステップS102で用いられた第1所定値よりも大きい。具体的には、第2所定値は、SOC制御において高電圧バッテリ14のSOCを維持すべき所定範囲を規定する下限値S2に対応し、例えば20%である。ステップS107でも、制御器10は、ステップS102で述べたのと同様の方法により、高電圧バッテリ14のSOCを求める。
Next, in step S107, the
ステップS107の判定の結果、高電圧バッテリ14のSOCが第2所定値未満であると判定された場合(ステップS107:No)、制御器10は、ステップS104に戻る。この場合には、高電圧バッテリ14のSOCが未だ十分に確保されていないので、制御器10は、高電圧バッテリ14のSOCの回復を引き続き行うために、ステップS104〜S106の処理を再度実行する。つまり、制御器10は、定電圧制御の実行を継続すると共に、DC−DCコンバータ17及び高電圧電気負荷20の停止を継続する。
As a result of the determination in step S107, when the SOC of the
一方、ステップS107の判定の結果、高電圧バッテリ14のSOCが第2所定値以上であると判定された場合(ステップS107:Yes)、制御器10は、ステップS108に進む。この場合には、ステップS104〜S106の処理の実行の結果、高電圧バッテリ14のSOCが十分に確保されたと言える。一方で、ステップS108に進んだ状況においては、何らかの異常が発生した結果、高電圧バッテリ14のSOCが第1所定値未満になったという事実がある。この異常は再発する可能性があり、そうすると高電圧バッテリ14が劣化する可能性がある。したがって、制御器10は、高電圧バッテリ14のSOCが第2所定値以上に回復しているが、高電圧バッテリ14を確実に保護する観点から、今回のドライビングサイクル中においては定電圧制御の実行を継続する(ステップS108)。
On the other hand, if the result of determination in step S107 is that the SOC of the high-
次いで、ステップS109に進み、制御器10は、DC−DCコンバータ17の停止を解除して、DC−DCコンバータ17の動作を再開させる。つまり、制御器10は、定電圧制御の実行を継続するが、DC−DCコンバータ17の停止を継続せずに、DC−DCコンバータ17の動作を復帰させる。こうすることで、高電圧バッテリ14からDC−DCコンバータ17を介した低電圧電気負荷21への出力を再開させて、低電圧電気負荷21を動作させるための低電圧バッテリ19のみからの放電を抑制する。これにより、低電圧バッテリ19のSOCが非常に小さくなって、低電圧電気負荷21に含まれるPCM31が動作しなくなり、エンジン11のエンストなどが生じてしまうことを防止する。このようなステップS109の後、制御器10は、本フローを抜ける。
Next, in step S109, the
なお、ステップS109において、制御器10は、DC−DCコンバータ17の停止を解除してその動作を再開させるが、高電圧電気負荷20については停止を継続するのがよい。これは、高電圧バッテリ14を確実に保護する観点からである。
In step S109, the
[作用及び効果]
次に、本発明の実施形態による作用及び効果について説明する。
[Action and effect]
Next, the operation and effect according to the embodiment of the present invention will be described.
本実施形態によれば、制御器10は、通常は、高電圧バッテリ14のSOCを所定範囲内に維持するために、高電圧バッテリ14のSOCが目標SOCになるようにISG13に対するSOC制御を実行するが、高電圧バッテリ14のSOCが所定範囲の下限値未満であるときに、高電圧バッテリ14の電圧が一定の目標電圧になるようにISG13に対する定電圧制御を実行する。この定電圧制御によれば、高電圧バッテリ14の電圧が目標電圧になるように強制的に制御するので、高電圧バッテリ14のSOCの回復を優先的に行うことができる。したがって、本実施形態によれば、高電圧バッテリ14のSOCが下限値未満になったときに、高電圧バッテリ14のSOCを速やかに確実に回復させることができる。よって、SOCが非常に小さくなって高電圧バッテリ14が劣化してしまうことを確実に防止できる。
According to the present embodiment, the
また、本実施形態によれば、制御器10は、定電圧制御を実行するときに、DC−DCコンバータ17を停止して、高電圧バッテリ14からDC−DCコンバータ17を介した低電圧電気負荷21などへの出力を禁止する。これにより、高電圧バッテリ14からの放電を抑制し、高電圧バッテリ14のSOCの回復を優先することができる。
Further, according to the present embodiment, the
また、本実施形態によれば、制御器10は、定電圧制御を実行するときに、DC−DCコンバータ17を停止すると共に、高電圧電気負荷20を更に停止するので、高電圧バッテリ14からの放電を確実に抑制し、高電圧バッテリ14のSOCの回復を最優先することができる。
In addition, according to the present embodiment, the
また、本実施形態によれば、制御器10は、定電圧制御の実行によって高電圧バッテリ14のSOCが下限値以上になった後に、定電圧制御を継続して実行する。定電圧制御を一度実行した状況においては、何らかの異常が発生した結果、高電圧バッテリ14のSOCが下限値未満になったという事実がある。この異常は再発する可能性があり、そうすると高電圧バッテリ14が劣化する可能性がある。したがって、制御器10は、高電圧バッテリ14のSOCが下限値以上に回復したとしても、今回のドライビングサイクル中においては定電圧制御の実行を継続する。これにより、高電圧バッテリ14をより確実に保護することができる。
Further, according to the present embodiment, the
また、本実施形態によれば、制御器10は、定電圧制御の実行によって高電圧バッテリ14のSOCが下限値以上になった後に、定電圧制御を継続して実行する一方で、DC−DCコンバータ17の停止を解除してDC−DCコンバータ17の動作を再開させる。こうすることで、高電圧バッテリ14からDC−DCコンバータ17を介した低電圧電気負荷21への出力を再開させて、低電圧電気負荷21を動作させるための低電圧バッテリ19のみからの放電を抑制する。これにより、低電圧バッテリ19からの電力持ち出しが継続することによる弊害を適切に防止することができる。
Further, according to the present embodiment, the
また、本実施形態によれば、制御器10は、高電圧バッテリ14のSOCが下限値よりも小さい所定値S3未満に低下したときに、実行する制御をSOC制御から定電圧制御へと切り替えるので、SOC制御によって高電圧バッテリ14のSOCの低下に対してできる限り対処することができる。すなわち、定電圧制御が頻繁に実行されることによる弊害を適切に防止することができる。
Further, according to the present embodiment, the
1 ハイブリッド車両
10 制御器
11 エンジン
13 ISG
14 リチウムイオン電池(高電圧バッテリ)
17 DC−DCコンバータ
19 鉛蓄電池(低電圧バッテリ)
20 高電圧電気負荷
21 低電圧電気負荷
31 PCM
32 マイコン
1
14 Lithium-ion battery (high-voltage battery)
17 DC-
20 High-voltage
32 microcomputer
Claims (6)
エンジンにより駆動されて発電する発電機能と、車両を駆動するための動力を発生する電動機能とを備えるモータジェネレータと、
前記モータジェネレータが発電した電力を充電すると共に、前記モータジェネレータから動力を発生させるように、充電している電力を前記モータジェネレータに供給可能に構成されたバッテリと、
前記バッテリの充電量を所定範囲内に維持すべく、前記バッテリの充電量に対して適用すべき目標充電量を設定して、前記バッテリの実充電量が前記目標充電量になるように、前記モータジェネレータに対して第1制御を実行するように構成された制御器と、
を有し、
前記制御器は、前記バッテリの充電量が前記所定範囲の下限値未満であるときに、前記バッテリの電圧に対して適用すべき一定の目標電圧を設定して、前記バッテリの実電圧が前記目標電圧になるように、前記モータジェネレータに対して第2制御を実行するように構成されている、ことを特徴とする車両の電源制御装置。 A power supply control device for a vehicle,
A motor generator having a power generation function of being driven by an engine to generate power, and an electric power function of generating power for driving a vehicle;
While charging the electric power generated by the motor generator, so as to generate power from the motor generator, a battery configured to be able to supply the charging electric power to the motor generator,
In order to maintain the charge amount of the battery within a predetermined range, a target charge amount to be applied to the charge amount of the battery is set so that the actual charge amount of the battery becomes the target charge amount, A controller configured to perform a first control on the motor generator;
Have
The controller sets a constant target voltage to be applied to the voltage of the battery when the charge amount of the battery is less than the lower limit value of the predetermined range, and the actual voltage of the battery is the target voltage. A power supply control device for a vehicle, which is configured to perform a second control on the motor generator so as to obtain a voltage.
前記第1バッテリに充電された電力及び前記第2バッテリに充電された電力の少なくともいずれかが供給されて動作する第1電気負荷と、
前記第1バッテリと前記第1電気負荷との間に設けられ、前記第1バッテリから出力される電圧を低下させて前記第1電気負荷に対して出力する電圧変換器と、
を更に有し、
前記制御器は、前記第2制御を実行するときに、前記電圧変換器を停止するように構成されている、請求項1に記載の車両の電源制御装置。 When the battery is a first battery, a second battery having a voltage lower than that of the first battery,
A first electric load that operates by being supplied with at least one of the electric power charged in the first battery and the electric power charged in the second battery;
A voltage converter that is provided between the first battery and the first electric load and that lowers the voltage output from the first battery and outputs the voltage to the first electric load;
Further has
The power supply control device for a vehicle according to claim 1, wherein the controller is configured to stop the voltage converter when executing the second control.
前記制御器は、前記第2制御を実行するときに、前記電圧変換器を停止すると共に、前記第2電気負荷を更に停止するように構成されている、請求項2に記載の車両の電源制御装置。 The first battery is further supplied with charged electric power, and further has a second electric load that operates at a higher voltage than the first electric load,
The power supply control of the vehicle according to claim 2, wherein the controller is configured to stop the voltage converter and further stop the second electric load when executing the second control. apparatus.
前記第1バッテリに充電された電力及び前記第2バッテリに充電された電力の少なくともいずれかが供給されて動作する第1電気負荷と、
前記第1バッテリと前記第1電気負荷との間に設けられ、前記第1バッテリから出力される電圧を低下させて前記第1電気負荷に対して出力する電圧変換器と、
を更に有し、
前記制御器は、
前記第2制御を実行するときに、前記電圧変換器を停止するように構成され、
前記第2制御の実行によって前記第1バッテリの充電量が前記下限値以上になった後に、前記第2制御を継続して実行する一方で、前記電圧変換器の停止を解除して当該電圧変換器の動作を再開させるように構成されている、
請求項4に記載の車両の電源制御装置。 When the battery is a first battery, a second battery whose voltage is lower than that of the first battery,
A first electric load that operates by being supplied with at least one of the electric power charged in the first battery and the electric power charged in the second battery;
A voltage converter that is provided between the first battery and the first electric load and that reduces the voltage output from the first battery and outputs the voltage to the first electric load.
Further has
The controller is
Is configured to stop the voltage converter when performing the second control,
After the charge amount of the first battery becomes equal to or higher than the lower limit value due to the execution of the second control, the second control is continuously executed while the stop of the voltage converter is released to perform the voltage conversion. Configured to resume operation of the vessel,
The power supply control device for a vehicle according to claim 4.
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