JP2021054155A - Hybrid vehicle power supply system - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、内燃機関を備えるハイブリッド車両に搭載されるハイブリッド車両電力供給システムに関する。 The present disclosure relates to a hybrid vehicle power supply system mounted on a hybrid vehicle including an internal combustion engine.
従来、ハイブリッド車両では、減速時の減速エネルギーによりモータで発電した電力をバッテリに蓄電し、モータを駆動する場合には、バッテリに蓄電されている電力をモータに供給してモータを駆動している。 Conventionally, in a hybrid vehicle, the electric power generated by the motor due to the deceleration energy during deceleration is stored in the battery, and when the motor is driven, the electric power stored in the battery is supplied to the motor to drive the motor. ..
また、従来、ハイブリッド車両としては、始動時におけるエンジンの排気温度が低い場合に、走行開始と共に、ヒータによって排気通路に配置された触媒の早期暖機を行って、触媒の浄化機能の早期向上を図る制御を行うものが知られている。 Further, conventionally, as a hybrid vehicle, when the exhaust temperature of the engine at the time of starting is low, the catalyst arranged in the exhaust passage is warmed up early by the heater at the same time as the start of running to improve the purification function of the catalyst at an early stage. Those that control the plan are known.
更に、従来、給気を圧縮し加圧するターボチャージャーにモータを付加した電動ターボチャージャーも知られている(例えば、特許文献1)。 Further, conventionally, an electric turbocharger in which a motor is added to a turbocharger that compresses and pressurizes air supply is also known (for example, Patent Document 1).
しかしながら、従来のハイブリッド車両電力制御システムにおいては、バッテリの充放電の繰り返しによって損失を生じるため、モータで発電した電力を最大限に活用することができないという課題を有する。 However, in the conventional hybrid vehicle electric power control system, there is a problem that the electric power generated by the motor cannot be fully utilized because a loss occurs due to repeated charging and discharging of the battery.
本開示の目的は、発電した電力を効率良く使用することができるハイブリッド車両電力供給システムを提供することにある。 An object of the present disclosure is to provide a hybrid vehicle electric power supply system capable of efficiently using the generated electric power.
本開示に係るハイブリッド車両電力供給システムは、内燃機関を搭載するハイブリッド車両に搭載されるハイブリッド車両電力供給システムであって、前記ハイブリッド車両が走行する際の駆動源である駆動モータと、電動モータを有し前記内燃機関からの排気ガスによりタービンを駆動させて前記内燃機関の吸気圧を上昇させる電動過給機と、前記排気ガスを浄化する触媒を加熱する触媒電気ヒータと、を有し、前記駆動モータは、前記内燃機関のトルク又は前記ハイブリッド車両の減速時の減速エネルギーによって発電した電力を前記電動モータおよび/又は前記触媒電気ヒータに供給し、前記電動モータは、前記排気ガスの排気エネルギーによって発電した電力を前記駆動モータに供給する。 The hybrid vehicle power supply system according to the present disclosure is a hybrid vehicle power supply system mounted on a hybrid vehicle equipped with an internal combustion engine, and includes a drive motor and an electric motor which are drive sources when the hybrid vehicle travels. It has an electric supercharger that drives a turbine with exhaust gas from the internal combustion engine to increase the intake pressure of the internal combustion engine, and a catalytic electric heater that heats a catalyst that purifies the exhaust gas. The drive motor supplies the electric power generated by the torque of the internal combustion engine or the deceleration energy at the time of deceleration of the hybrid vehicle to the electric motor and / or the catalytic electric heater, and the electric motor uses the exhaust energy of the exhaust gas. The generated power is supplied to the drive motor.
本開示によれば、ハイブリッド車両においてモータで発電した電力を効率良く使用することができる。 According to the present disclosure, the electric power generated by the motor can be efficiently used in the hybrid vehicle.
以下、図面を適宜参照して、本開示の実施の形態につき、詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings as appropriate.
<ハイブリッド車両電力供給システムの構成>
本開示の実施の形態に係るハイブリッド車両電力供給システム1の構成につき、図1を参照しながら、以下に詳細に説明する。
<Structure of hybrid vehicle power supply system>
The configuration of the hybrid vehicle power supply system 1 according to the embodiment of the present disclosure will be described in detail below with reference to FIG.
本実施の形態に係るハイブリッド車両電力供給システム1は、内燃機関10を備えるハイブリッド車両100に搭載されている。ここで、ハイブリッド車両100は、内燃機関及び走行用の駆動モータを搭載するHEV(hybrid electric vehicle)及びPHEV(Plug-in Hybrid Electric Vehicle)等である。
The hybrid vehicle power supply system 1 according to the present embodiment is mounted on the
ハイブリッド車両100は、ハイブリッド車両電力供給システム1と、大容量バッテリ2と、バッテリ3と、チャージエアクーラ(以下、「CAC」と記載する)4と、ベルト5と、排気浄化装置7と、DC−DCコンバータ8と、内燃機関10と、Electronic Control Unit(以下、「ECU」と記載する)50と、を有している。これらのハイブリッド車両電力供給システム1、大容量バッテリ2、バッテリ3及びDC−DCコンバータ8は、電力線Bによって接続されている。
The
ここで、大容量バッテリ2は、蓄電している電力を駆動モータ20等に供給する、バッテリ電圧が例えば48Vから300Vの間の高電圧のバッテリである。バッテリ3は、電装品及び前照灯等を駆動させるための電源であり、バッテリ電圧が、例えば12Vの小型、小容量のバッテリである。CAC4は、電動過給機30によって圧縮された空気を冷却して内燃機関10に供給するインタークーラーである。ベルト5は、内燃機関10とBAS(ベルト オルターネート スターター)6の間の動力を伝達する。なお、この動力伝達は、ベルトではなくギヤ等の他の動力伝達手段により行われる場合もある。
排気浄化装置7は、内燃機関10の排気ガスを触媒で浄化して外部に排出する。排気浄化装置7は、例えば、排気ガス中のNOx(窒素酸化物)を浄化する尿素水システム(SCR)と、排気ガス中のアンモニアを浄化するアンモニアスリップ触媒(ASC)とを組み合わせて構成されている。内燃機関10は、燃料と空気とを混合した混合気を燃焼させてクランクシャフトを回転させることにより、ハイブリッド車両の駆動輪を駆動させる。DC−DCコンバータ8は、大容量バッテリ2又はバッテリ3から供給される直流電流を所定の電圧の直流電流に変換してハイブリッド車両電力供給システム1に供給する。
Here, the large-capacity battery 2 is a high-voltage battery having a battery voltage of, for example, between 48 V and 300 V, which supplies the stored electric power to the
The exhaust purification device 7 purifies the exhaust gas of the internal combustion engine 10 with a catalyst and discharges it to the outside. The exhaust gas purification device 7 is composed of, for example, a combination of a urea water system (SCR) that purifies NOx (nitrogen oxides) in the exhaust gas and an ammonia slip catalyst (ASC) that purifies the ammonia in the exhaust gas. There is. The internal combustion engine 10 drives the drive wheels of a hybrid vehicle by burning a mixture of fuel and air to rotate a crankshaft. The DC-DC converter 8 converts the direct current supplied from the large-capacity battery 2 or the battery 3 into a direct current of a predetermined voltage and supplies the direct current to the hybrid vehicle power supply system 1.
ハイブリッド車両電力供給システム1は、ハイブリッド車両100における電力の供給を制御する。具体的には、ハイブリッド車両電力供給システム1は、BAS6、もしくは駆動モータ20と、電動過給機30と、触媒電気ヒータ40と、ECU50と、を備えている。
The hybrid vehicle power supply system 1 controls the power supply in the
BAS6は、ベルト5によって駆動されることにより発電を行う。また。BAS6は、内燃機関10のトルク又はハイブリッド車両100の減速時の減速エネルギーによって回転して発電する。なお、BAS6は、内燃機関10の駆動を補助するスタータやアシストモータとしても機能する。BAS6は、ECU50の制御によって、発電した電力を駆動モータ20、電動過給機30の電動モータ33又は触媒電気ヒータ40に供給する。
The BAS 6 generates electricity by being driven by the belt 5. Also. The BAS 6 rotates by the torque of the internal combustion engine 10 or the deceleration energy at the time of deceleration of the
駆動モータ20は、ハイブリッド車両が走行する際の駆動源であり、大容量バッテリ2又は電動過給機30の電動モータ33から電力の供給を受けて駆動することによりハイブリッド車両100の駆動輪を駆動させる。駆動モータ20は、ECU50の制御によって、内燃機関10のトルク又はハイブリッド車両100の減速時の減速エネルギーによって発電した電力を、電動モータ33又は触媒電気ヒータ40に供給する。駆動モータ20は、ECU50の制御によって、発電した電力のうちの電動モータ33又は触媒電気ヒータ40に供給しない余剰電力を大容量バッテリ2に蓄電させる。
The
電動過給機30は、内燃機関10の吸気圧を上昇させる電動ターボである。具体的には、電動過給機30は、コンプレッサ31と、タービン32と、電動モータ33と、を備えている。コンプレッサ31は、タービン32の駆動トルクによって駆動され、外気を圧縮して過給気として内燃機関10に供給する。タービン32は、内燃機関10の排気ガス及び電動モータ33によって駆動されることによりコンプレッサ31を駆動する。なお、過給圧を制御するための手段として、電動コンプレッサを更に設ける場合、あるいは電動過給機30に代えて設ける場合もある。
The
電動モータ33は、大容量バッテリ2、BAS6又は駆動モータ20から電力の供給を受けた際に駆動してコンプレッサ31の駆動を促進させる。電動モータ33は、タービン32が駆動することにより回転して、排気エネルギーによって発電し、ECU50の制御によって、発電した電力を駆動モータ20に供給する。電動モータ33は、発電した電力のうちの駆動モータ20に供給しない余剰電力が生じる場合には、この余剰電力を大容量バッテリ2に蓄電させる。
The
触媒電気ヒータ40は、内燃機関10の始動時等の排気浄化装置7の触媒の温度が低い場合に、大容量バッテリ2、BAS6、駆動モータ20又は電動モータ33から電力の供給を受けた際に加熱して、触媒の早期暖機を行って触媒の浄化機能の早期向上を図る触媒加温装置である。
The catalyst electric heater 40 receives power from the large-capacity battery 2, BAS 6, the
ECU50は、ハイブリッド車両電力供給システム1の動作を制御すると共に、BAS6、駆動モータ20及び電動モータ33によって発電した電力の供給先を制御する。
The ECU 50 controls the operation of the hybrid vehicle power supply system 1 and also controls the supply destination of the power generated by the BAS 6, the
<ハイブリッド車両電力供給システムの動作>
本開示の実施の形態に係るハイブリッド車両電力供給システム1の動作につき、以下に詳細に説明する。
<Operation of hybrid vehicle power supply system>
The operation of the hybrid vehicle power supply system 1 according to the embodiment of the present disclosure will be described in detail below.
最初に、ハイブリッド車両100の加速運転時の動作について、図2を参照しながら、詳細に説明する。まず、駆動モータ20は、加速時において、電動過給機30に目標過給圧との乖離が出る場合、あるいは乖離が予想される場合には、内燃機関10のトルクによって回転することにより発電する(S11)。駆動モータ20は、ECU50の制御によって、内燃機関10のトルクのうちのハイブリッド車両100を走行させるために必要なトルク以外の余剰のトルクを発生させることによって発電する。
First, the operation of the
次に、ECU50は、ハイブリッド車駆動モータ20で発電した電力を電動過給機30(電動ターボ)の電動モータ33に供給して電動モータ33を駆動する(S12)。
Next, the ECU 50 supplies the electric power generated by the hybrid
次に、ECU50は、駆動モータ20で発電した電力に余剰電力があるか否かを判定する(S13)。ECU50は、余剰電力が無い場合に(S13:NO)、ステップS12の動作を繰り返す。一方、ECU50は、余剰電力が有る場合に(S13:YES)、排気浄化装置7の触媒の温度が所定温度以下であるか否かを判定する(S14)。排気浄化装置7の触媒の温度は、例えば排気浄化装置7に設けた図示しない温度センサによって検出する。ECU50は、触媒の温度が所定温度以下の場合に(S14:YES)、余剰電力を触媒電気ヒータ40(触媒ヒータ)に供給する(S15)。
Next, the ECU 50 determines whether or not there is surplus power in the power generated by the drive motor 20 (S13). The
次に、ECU50は、駆動モータ20による発電が終了したか否かを判定する(S16)。ECU50は、駆動モータ20による発電が終了した場合に(S16:YES)、動作を終了する。一方、ECU50は、駆動モータ20による発電が終了していない場合に(S16:NO)、ステップS13の動作に戻る。
Next, the
なお、通常は、ECU50は電動過給機30と触媒電気ヒータ40とで必要とされる以上の余剰電力が極力発生しないように駆動モータ20での発電量を制御する。したがって、この通常の場合、すなわち余剰電力が発生しない場合には、バッテリ3に蓄電するステップ(S17)は省略される。
Normally, the
一方、余剰電力が発生してしまう場合には、ステップS17の動作が追加される。すなわち、ECU50は、ステップ14において、触媒の温度が所定温度より高い場合に(S14:NO)、余剰電力を大容量バッテリ2に蓄電し(S17)、その後にステップS16の動作を行う。
On the other hand, when surplus power is generated, the operation of step S17 is added. That is, in
ハイブリッド車両100の加速運転時には、電動モータ33が駆動モータ20より電力の供給を受けて駆動して内燃機関10の吸気圧を上昇させるため、ハイブリッド車両100の走行におけるレスポンスを向上させることができる。
During the accelerated operation of the
続いて、ハイブリッド車両100の減速運転時の動作について、図3を参照しながら、詳細に説明する。まず、駆動モータ20は、ハイブリッド車両100の減速時の減速エネルギーによって回転することにより発電する(S21)。
Subsequently, the operation of the
次に、ECU50は、図示しない車速センサによって検出した車速の変化量に基づいてハイブリッド車両100が減速運転していると判定した場合に、排気浄化装置7の触媒の温度が所定温度以下であるか否かを判定する(S22)。ECU50は、触媒の温度が所定温度以下の場合に(S22:YES)、駆動モータ20によって発電した電力を触媒電気ヒータ40(触媒ヒータ)に供給して触媒電気ヒータ40(触媒ヒータ)を駆動する(S23)。
Next, when the
次に、ECU50は、駆動モータ20で発電した電力に余剰電力があるか否かを判定する(S24)。ECU50は、余剰電力が無い場合に(S24:NO)、ステップS23の動作を繰り返す。一方、ECU50は、余剰電力が有る場合に(S24:YES)、大容量バッテリ2に余剰電力を蓄電する(S25)。
Next, the
次に、ECU50は、駆動モータ20による発電が終了したか否かを判定する(S26)。ECU50は、駆動モータ20による発電が終了した場合に(S26:YES)、動作を終了する。一方、ECU50は、駆動モータ20による発電が終了していない場合に(S26:NO)、ステップS22の動作に戻る。
Next, the
また、ECU50は、ステップS22の動作において、触媒の温度が所定温度より大きい場合に(S22:NO)、ステップS25の動作にスキップする。
Further, in the operation of step S22, when the temperature of the catalyst is higher than the predetermined temperature (S22: NO), the
ハイブリッド車両100の減速時には、エンジンモータリングにより排気ガスの温度が下がってしまうため、減速時のブレーキ回生時に駆動モータ20により発電した電力を触媒電気ヒータ40に供給して触媒の早期暖機を行って触媒の浄化機能の早期向上を図る。ここで、エンジンモータリングとは、内燃機関10の駆動状態において、吸気した空気を圧縮すると共に圧縮した空気に対して燃料噴射して燃焼させることなく、そのまま圧縮した空気を排気することを言う。
When the
最後に、ハイブリッド車両100の高速高負荷運転時の動作について、詳細に説明する。まず、電動過給機(電動ターボ)30の電動モータ33は、内燃機関10の排気ガスの余剰排気エネルギーによって回転することにより発電する。
Finally, the operation of the
次に、ECU50は、図示しない車速センサによって検出した車速の変化量及び図示しないアクセル開度センサによって検出したアクセル開度に基づいて、ハイブリッド車両100が高速高負荷運転していると判定した場合に、電動モータ33によって発電した電力のすべてを駆動モータ20に供給する。
Next, when the
次に、ECU50は、電動モータ33による発電が終了したか否かを判定し、電動モータ33による発電が終了した場合には動作を終了する。一方、ECU50は、電動モータ33による発電が終了していない場合には、電動モータ33により発電した電力の供給を続ける。
Next, the
ハイブリッド車両100の高速高負荷運転時には、電動モータ33が排気ガスの余剰排気エネルギーで発電した電力を駆動モータ20によって消費することにより、燃料消費を低減することができる。
During high-speed, high-load operation of the
このように、本実施の形態によれば、駆動モータ20は内燃機関10のトルク又はハイブリッド車両100の減速時の減速エネルギーによって発電した電力を電動モータ33又は触媒電気ヒータ40に供給し、電動モータ33は排気ガスの排気エネルギーによって発電した電力を駆動モータ20に供給することにより、発電した電力は、ハイブリッド車両100の他の電動デバイスで優先して消費されることになるため、発電した電力を効率良く使用することができる。
As described above, according to the present embodiment, the
また、これにより、大容量バッテリ2の容量を抑制することができ、バッテリ−を小型化することが可能となり、バッテリーコストの増大を抑制することができると共に小型のバッテリ−とすることによりバッテリ−の重量及び体積も小さくなることから車重の増大を抑制することも可能となり、且つ省スペース化も可能となって、例えば乗車空間を広くすることができる。 Further, as a result, the capacity of the large-capacity battery 2 can be suppressed, the battery can be miniaturized, an increase in battery cost can be suppressed, and the battery can be made small. Since the weight and volume of the vehicle are also reduced, it is possible to suppress an increase in the vehicle weight, and it is also possible to save space, for example, to widen the riding space.
なお、本開示は、部材の種類、配置、個数等は前述の実施の形態に限定されるものではなく、その構成要素を同等の作用効果を奏するものに適宜置換する等、発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることはもちろんである。 It should be noted that the present disclosure is not limited to the above-described embodiment in terms of the type, arrangement, number, etc. of the members, and deviates from the gist of the invention, such as appropriately replacing the constituent elements with those having the same effect and effect. Of course, it can be changed as appropriate as long as it is not.
具体的には、上記実施の形態において、余剰電力が生じた場合には、余剰電力を大容量バッテリ2に蓄電したが、ECU50によって余剰電力を生じない程度に発電するような制御を徹底することにより、大容量バッテリ2に蓄電しないようにしてもよい。この場合には、発電した電力を効率よく消費することができると共に、バッテリを更に小型化することも可能となる。
Specifically, in the above-described embodiment, when surplus power is generated, the surplus power is stored in the large-capacity battery 2, but the
本開示は、内燃機関を備えるハイブリッド車両に搭載されるハイブリッド車両電力供給システムに好適である。 The present disclosure is suitable for a hybrid vehicle power supply system mounted on a hybrid vehicle including an internal combustion engine.
1 ハイブリッド車両電力供給システム
2 大容量バッテリ
3 バッテリ
4 CAC
5 ベルト
6 BAS(ベルトオルターネートスターター)
7 排気浄化装置
8 DC−DCコンバータ
10 内燃機関
20 駆動モータ
30 電動過給機
31 コンプレッサ
32 タービン
33 電動モータ
40 触媒電気ヒータ
50 ECU
100 ハイブリッド車両
1 Hybrid vehicle power supply system 2 Large capacity battery 3 Battery 4 CAC
5 Belt 6 BAS (Belt Alternate Starter)
7 Exhaust gas purification device 8 DC-DC converter 10
100 hybrid vehicle
Claims (6)
前記ハイブリッド車両が走行する際の駆動源である駆動モータと、
電動モータを有し前記内燃機関からの排気ガスによりタービンを駆動させて前記内燃機関の吸気圧を上昇させる電動過給機と、
前記排気ガスを浄化する触媒を加熱する触媒電気ヒータと、
を有し、
前記駆動モータは、
前記内燃機関のトルク又は前記ハイブリッド車両の減速時の減速エネルギーによって発電した電力を前記電動モータおよび/又は前記触媒電気ヒータに供給し、
前記電動モータは、
前記排気ガスの排気エネルギーによって発電した電力を前記駆動モータに供給する、
ハイブリッド車両電力供給システム。 A hybrid vehicle power supply system installed in a hybrid vehicle equipped with an internal combustion engine.
A drive motor, which is a drive source when the hybrid vehicle travels,
An electric supercharger having an electric motor and driving a turbine with exhaust gas from the internal combustion engine to increase the intake pressure of the internal combustion engine.
A catalyst electric heater that heats the catalyst that purifies the exhaust gas, and
Have,
The drive motor
The electric power generated by the torque of the internal combustion engine or the deceleration energy at the time of deceleration of the hybrid vehicle is supplied to the electric motor and / or the catalytic electric heater.
The electric motor
The electric power generated by the exhaust energy of the exhaust gas is supplied to the drive motor.
Hybrid vehicle power supply system.
前記内燃機関のトルク又は前記減速エネルギーによって発電した電力のうちの前記電動モータおよび/又は前記触媒電気ヒータに供給しない余剰電力をバッテリに蓄電させる、
請求項1記載のハイブリッド車両電力供給システム。 The drive motor
Of the power generated by the torque of the internal combustion engine or the deceleration energy, the surplus power that is not supplied to the electric motor and / or the catalytic electric heater is stored in the battery.
The hybrid vehicle power supply system according to claim 1.
前記排気エネルギーによって発電した電力のうちの前記駆動モータに供給しない余剰電力をバッテリに蓄電させる、
請求項1又は請求項2記載のハイブリッド車両電力供給システム。 The electric motor
Of the electric power generated by the exhaust energy, the surplus electric power that is not supplied to the drive motor is stored in the battery.
The hybrid vehicle power supply system according to claim 1 or 2.
前記内燃機関のトルクのうちの前記ハイブリッド車両を走行させるために必要なトルク以外の余剰のトルクによって発電する、
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のハイブリッド車両電力供給システム。 The drive motor
Power is generated by surplus torque other than the torque required to drive the hybrid vehicle among the torques of the internal combustion engine.
The hybrid vehicle power supply system according to any one of claims 1 to 3.
前記内燃機関のトルクによって発電した電力のうちの前記電動モータに供給しなかった余剰電力を前記触媒電気ヒータに供給する、
請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のハイブリッド車両電力供給システム。 The drive motor
Of the electric power generated by the torque of the internal combustion engine, the surplus electric power that was not supplied to the electric motor is supplied to the catalytic electric heater.
The hybrid vehicle power supply system according to any one of claims 1 to 4.
前記触媒が所定温度以下の場合に、前記内燃機関のトルク又は前記減速エネルギーによって発電した電力を前記触媒電気ヒータに供給する、
請求項1から請求項5のいずれか一項に記載のハイブリッド車両電力供給システム。 The drive motor
When the catalyst is at a predetermined temperature or lower, the electric power generated by the torque of the internal combustion engine or the deceleration energy is supplied to the catalyst electric heater.
The hybrid vehicle power supply system according to any one of claims 1 to 5.
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