JP2973657B2 - シリーズハイブリッド車における電力配分装置 - Google Patents

シリーズハイブリッド車における電力配分装置

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JP2973657B2 JP31101591A JP31101591A JP2973657B2 JP 2973657 B2 JP2973657 B2 JP 2973657B2 JP 31101591 A JP31101591 A JP 31101591A JP 31101591 A JP31101591 A JP 31101591A JP 2973657 B2 JP2973657 B2 JP 2973657B2
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
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    • H02J7/1415Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle with a generator driven by a prime mover other than the motor of a vehicle
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/005Testing of electric installations on transport means
    • GPHYSICS
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  • Hybrid Electric Vehicles (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、シリーズハイブリッド
車に搭載する各コンポーネントに対する電力配分を制御
する電力配分装置に関する。
【0002】
【従来の技術】ハイブリッド車は、車両の駆動源として
エンジン及びモータを共に搭載する車両である。ハイブ
リッド車にはパラレルハイブリッド車とシリーズハイブ
リッド車があり、シリーズハイブリッド車においては、
エンジンによって発電機が駆動され、発電機の出力及び
/または主電池の出力がモータに供給され、このモータ
によって車輪が駆動される。
【0003】主電池は、鉛電池等の充放電可能な電池で
あり、発電機の出力、モータの回生制動によって得られ
る回生電力等によって充電される。シリーズハイブリッ
ド車においては、特開昭59−37804号公報に示さ
れるように、発電機の出力の残余電力を主電池に蓄える
ことができ、また、モータから要求される電力が発電機
の出力のみでは足りない場合に主電池の出力電力を供給
することができる。これにより、燃費が向上し、騒音、
排気ガスが低減する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
シリーズハイブリッド車においては、モータ側から要求
される電力が発電機の最小出力電力を下回っている場合
に、その差の電力が主電池に供給され続ける。SOC
(state ofcharge)が100%に近づい
ている状態で充電しようとすると、主電池の内部におけ
るガス発生が増大し、また、SOCが100%となると
発電機から供給される電力は主電池に蓄えられることな
く全てガス発生や主電池の発熱に使われることとなる。
従って、従来のシリーズハイブリッド車においては、上
述のような場合に電池の特性劣化等の問題点が生じてし
まう。
【0005】本発明は、このような問題点を解決するこ
とを課題としてなされたものであり、モータ側から要求
される電力が小さく発電機の最小出力電力を下回ってい
る場合に、主電池のSOCに応じて当該主電池の充電動
作を制御することにより、主電池の特性劣化等を防止す
ることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明の電力配分装置は、主電池のSOCを
検出する手段と、検出されたSOCに基づき主電池に供
給して良い最大充電電力を決定する手段と、モータに供
給すべき要求電力と発電機の最小出力電力の差が主電池
の最大充電電力以上であるか否かを判定する手段と、要
求電力と発電機の最小出力電力の差が主電池の最大充電
電力以上である場合に、エンジンを停止またはアイドル
状態とすると共に発電機の界磁電流を零として主電池の
充電を中止させる手段と、を備えることを特徴とする。
【0007】
【作用】本発明においては、主電池のSOCが検出さ
れ、検出結果に基づき最大充電電力が決定される。最大
充電電力が決定されると、要求電力と発電機の最小出力
電力の差が当該最大充電電力と比較される。この比較の
結果、要求電力と発電機の最小出力電力の差が主電池の
最大充電電力以上である場合、充電動作により主電池の
特性劣化の可能性があるとみなし、エンジンを停止また
はアイドル状態とすると共に発電機の界磁電流を零とす
る。この結果、発電機からの出力電力が零となり、主電
池の充電が中止される。従って、本発明においては、モ
ータ側からの要求電力が小さく発電機の最小出力電力を
下回っている場合に、両者の差が主電池の最大充電電力
以上でなければ主電池への充電が行われ得るが、逆に、
両者の差が主電池の最大充電電力以上である場合には特
性劣化の原因となる充電が中止されることとなり、電池
の特性劣化が防止される。
【0008】
【実施例】以下、本発明の好適な実施例について図面に
基づき説明する。
【0009】図1には、本発明の一実施例に係る電力配
分機能を備えるシリーズハイブリッド車の構成が示され
ている。本実施例のシリーズハイブリッド車は、エンジ
ン10、エンジン10によって駆動される発電機12、
発電機12の出力を整流する整流器14を備えている。
整流器14の出力端には、例えば6セルモジュールの鉛
電池である主電池16が並列接続されている。
【0010】整流器14及び主電池16は、インバータ
18を介して三相交流モータ20に接続されている。従
って、整流器14及び主電池16の出力電力は、インバ
ータ18によって三相交流電流に変換されモータ20を
駆動する電力に用いられる。モータ20は、トランスミ
ッション(T/M)22、ディファレンシャルギア(デ
フ)24等を介して車輪26に連結されており、従っ
て、モータ側20の機械出力は車両の推進力となる。
【0011】尚、この図においてはDC/DCコンバー
タ28が示されており、このDC/DCコンバータ28
は整流器14及び主電池16の出力電圧を車両に搭載す
る電気的補機(後述するECU等を含む)の動作電圧に
変換し出力する。
【0012】この実施例のシリーズハイブリッド車は、
車両ECU30、エンジンECU32、界磁コントロー
ラ34によって制御される。車両ECU30は、操縦者
のアクセル踏込み量及びブレーキ踏込み量を表わす信号
を入力し、またモータ20の回転数を入力して、これら
の入力に基づきインバータ18をPWM制御する。ま
た、車両ECU30及びエンジンECU32は、要求さ
れる出力に応じエンジン10の燃料噴射量等を制御する
ことによりエンジン10の出力を制御する。また、車両
ECU30は、界磁コントローラ34に対し励磁指令を
与え、発電機12の界磁電流を制御する。
【0013】この実施例において特徴とする点は、車両
ECU30が主電池16のSOCを検出し、検出された
SOC、発電機12の出力範囲、モータに要求される電
力Pに基づき、主電池16の充電動作を制御する点にあ
る。
【0014】図2には、本実施例における充電動作の概
要が従来技術との対比で示されている。この図に示され
るように、時間tの経過に従い最初は要求電力Pが直線
的に増加しその後減少する走行パターンを考えた場合、
この走行パターンは、3つの領域〜に区分される。
領域は、要求電力Pが発電機12の最小出力電力P
Gmin以下の領域であり、領域は要求電力Pが発電機1
2の出力電力範囲内にある領域であり、領域は要求電
力Pが発電機の最大出力電力を越える領域である。
【0015】これらの領域のうち、については、従
来、発電機12から整流器14を介して出力される電力
と主電池16から出力される電力とが共にインバータ1
8を介してモータ20に供給され、当該モータ20の駆
動に用いられていた。従って、この領域では主電池16
の充電は行われていなかった。本実施例でも、この動作
は同様である。
【0016】次に、領域においては、要求電力Pが発
電機12の出力範囲内に留まるため、発電機12の出力
電力のみで要求電力Pを供給し得る。従って、この領域
では、領域と異なり主電池16を放電させる必要はな
く、必要に応じ、主電池16の充電を行うことが可能で
ある。主電池16は、例えば6セルモジュール鉛電池と
して構成した場合、図3に示されるような電圧電流特性
となり、図示される等充電電力線に従って主電池16を
充電することができる。
【0017】領域においては、従来であれば、主電池
16のSOCに拘らず常に充電動作が行われていた。し
かし、本実施例においては、主電池16のSOC等に応
じ充電するか否かが決定される。この領域における動
作が特に本実施例における特徴的な動作である。
【0018】図4には、本実施例における主電池16の
充電制御動作の流れが概略図示されている。
【0019】この図に示されるように、車両ECU30
は、まずアクセル量、モータ20の回転数等から要求電
力Pを決定し(100)、要求電力Pが〜のいずれ
の領域にあるかを発電機12の出力範囲との比較により
判定する(102)。
【0020】この判定の結果、領域と判定された場
合、車両ECU30は、主電池16に組込まれているS
OCセンサ(例えばAh計、電解液比重計等)により主
電池16のSOCを検出し(104)、検出したSOC
に基づき主電池16の最大充電電力PCHGmaxを演算する
(106)。この最大充電電力PCHGmaxは、例えば図3
に示されるような主電池16の特性に基づき決定する。
鉛電池であれば、通常、2.2V/セルの充電電圧制限
が設定されており、これに基づきステップ106を実行
する。
【0021】最大充電電力PCHGmaxが求められると、こ
れとPGmin−Pが比較される(108)。比較の結果、
Gmin−P<PCHGmaxである場合には、主電池16を充
電する動作に移行しても当該主電池16におけるガス発
生や発熱等が生じないと見なせるため充電動作に移行す
る(110)。この状態では、発電機12は、モータ2
0に対して要求電力Pを供給すると共に、主電池16を
Gmin−Pで充電する(ここでは各部の損失を無視して
いる)。尚、発電機12の出力電力の制御は、エンジン
10における燃料噴射量の制御や発電機12の界磁電流
f の制御で実行可能である。
【0022】ステップ108において、PGmin−P≧P
CHGmaxであると判定された場合には、車両ECU30は
エンジンECU32に指令を発し、エンジン10を停止
またはアイドル状態とする(112)。これと共に、界
磁コントローラ34に対し指令を与え、発電機12の界
磁電流If を0とする(114)。すると、発電機12
の出力電力は零となり、モータ20への電力供給は専ら
主電池16のみによって行われる状態となる。従って、
この状態では、発電機12の出力電力による主電池16
の充電は行われず、主電池16は放電状態となる(11
6)。
【0023】ステップ102において、領域であると
判定された場合には、車両ECU30はエンジECU3
2及び界磁コントローラ34に指令を与え、発電機12
により要求電力Pが得られるようにする。この場合、発
電機12からの出力電力によって要求電力Pが賄われ
る。ただし、領域と判定された場合と同様に、主電地
16のSOCに応じ、主電池16の充電を行っても構わ
ない(118)。
【0024】そして、領域と判定された場合には、車
両ECU30はエンジンECU32及び界磁コントロー
ラ34に対し指令を与えることにより、発電機12の出
力電力を例えばその最大出力電力となるように制御し、
主電池16の出力を用いてモータ20を駆動するように
する。この状態では、従って、主電池16の充電は行わ
れない(120)。
【0025】この様に、本実施例によれば、要求電力P
が領域である場合に、主電池16のSOCに基づきそ
の最大充電電力PCHGmaxを求め、これをPGmin−Pと比
較して主電池16におけるガス発生、発熱等を起こすこ
となく充電可能な場合にのみ主電池16を充電するよう
にしたため、主電池16の破損、寿命短縮、液減り等を
防止することができ、主電池16の特性の劣化等が生じ
ないシリーズハイブリッド車を実現することができる。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
主電池のSOCを検出し、要求電力が小さくSOCが高
い場合に主電池の充電動作に移行しないようエンジン及
び発電機を制御するようにしたため、主電池の特性劣化
を防止することができる。また、主電池の充電を中止さ
せる際エンジンをアイドル状態とするようにした場合に
は、更に、次の運転開始時にコールドスタートを避ける
ことができ、エミッションの増大を防止しかつ燃費を高
めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係るシリーズハイブリッド
車の構成を示す図である。
【図2】主電池の充電動作を本発明と従来技術とで対比
した図である。
【図3】主電池の特性の一例を示す図である。
【図4】この実施例における主電池充電制御動作の流れ
を示す図である。
【符号の説明】
10 エンジン 12 発電機 16 主電池 20 モータ 30 車両ECU 32 エンジンECU 34 界磁コントローラ SOC 主電池の充電状態 P 要求電力 PCHGmax 主電池の最大充電電力 PGmin 発電機の最小出力電力 If 発電機の界磁電流

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エンジンによって駆動される発電機と、
    充放電可能な主電池と、発電機及び主電池の出力電力に
    よって駆動されるモータと、を搭載するシリーズハイブ
    リッド車において、 主電池の充電状態を検出する手段と、 検出された充電状態に基づき主電池に供給してよい最大
    充電電力を決定する手段と、 モータに供給すべき要求電力と発電機の最小出力電力の
    差が主電池の最大充電電力以上であるか否かを判定する
    手段と、 要求電力と発電機の最小出力電力の差が主電池の最大充
    電電力以上である場合に、エンジンを停止又はアイドル
    状態とすると共に発電機の界磁電流を零として主電池の
    充電を中止させる手段と、 を備えることを特徴とする電力配分装置。
JP31101591A 1991-11-26 1991-11-26 シリーズハイブリッド車における電力配分装置 Expired - Lifetime JP2973657B2 (ja)

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