JP3018956B2 - ハイブリッド電気自動車の電源出力の可変制御装置 - Google Patents
ハイブリッド電気自動車の電源出力の可変制御装置Info
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- Control Of Electrical Variables (AREA)
- Hybrid Electric Vehicles (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、原動機を有する発
電機が発電した電力、あるいはバッテリに蓄電された電
力を選択的に使用して電動機を駆動することで走行を行
うハイブリッド電気自動車の電源出力の可変制御装置に
関する。
電機が発電した電力、あるいはバッテリに蓄電された電
力を選択的に使用して電動機を駆動することで走行を行
うハイブリッド電気自動車の電源出力の可変制御装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】ハイブリッド電気自動車は、車両に搭載
されたバッテリに蓄電された電力、あるいは、原動機が
駆動することで発電機が発電する電力を選択的に使用
し、この電力によって電動機を駆動し、この電動機の出
力軸に駆動連結された駆動輪を回転駆動することで車両
を走行させるものである。
されたバッテリに蓄電された電力、あるいは、原動機が
駆動することで発電機が発電する電力を選択的に使用
し、この電力によって電動機を駆動し、この電動機の出
力軸に駆動連結された駆動輪を回転駆動することで車両
を走行させるものである。
【０００３】図８に従来のハイブリッド自動車の走行状
態に対するバッテリ充電率を表すグラフを示す。図８の
グラフに示すように、ハイブリッド電気自動車の走行開
始前は充電機等によって予めバッテリに電力を蓄電する
ことで、バッテリ充電率を１００％としておく。この状
態からイグニッションキースイッチをＯＮとして電動機
を駆動し、電気自動車の走行を開始する。すると、走行
時間の経過に伴ってバッテリ充電率が低下し、このバッ
テリ充電率が所定値ａまで低下すると、このときに発電
機を起動して発電を開始する。このように所定値ａで発
電を開始すると、発電された電力は自動車の電動機に供
給されると共にバッテリに蓄電される。そして、バッテ
リ充電率が所定値ｂまで上昇すると、発電機を停止し、
再び、バッテリの電力のみで電動機を駆動して電気自動
車を走行する。
態に対するバッテリ充電率を表すグラフを示す。図８の
グラフに示すように、ハイブリッド電気自動車の走行開
始前は充電機等によって予めバッテリに電力を蓄電する
ことで、バッテリ充電率を１００％としておく。この状
態からイグニッションキースイッチをＯＮとして電動機
を駆動し、電気自動車の走行を開始する。すると、走行
時間の経過に伴ってバッテリ充電率が低下し、このバッ
テリ充電率が所定値ａまで低下すると、このときに発電
機を起動して発電を開始する。このように所定値ａで発
電を開始すると、発電された電力は自動車の電動機に供
給されると共にバッテリに蓄電される。そして、バッテ
リ充電率が所定値ｂまで上昇すると、発電機を停止し、
再び、バッテリの電力のみで電動機を駆動して電気自動
車を走行する。
【０００４】このようにバッテリ充電率が所定値ａとｂ
との間に維持されるように発電機を起動して電気自動車
を走行させる。この場合、ｔa にて示す範囲がバッテリ
の電力のみで電動機を駆動して電気自動車を走行させ、
ｔb にて示す範囲が発電機が発電した電力によって電動
機を駆動して電気自動車を走行させている。
との間に維持されるように発電機を起動して電気自動車
を走行させる。この場合、ｔa にて示す範囲がバッテリ
の電力のみで電動機を駆動して電気自動車を走行させ、
ｔb にて示す範囲が発電機が発電した電力によって電動
機を駆動して電気自動車を走行させている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のハイブ
リッド電気自動車にあっては、バッテリ充電率を基準と
して所定値ａとｂとの間で発電機の起動及び停止を行っ
て電動機の出力を確保していた。即ち、発電機の出力が
一定であり、一方で発電機の損失やバッテリの損失があ
るため、この発電機はハイブリッド電気自動車の走行状
態に適応した発電がなされていない。そのため、ハイブ
リッド電気自動車の低速走行時などでは、バッテリの充
放電による損失が大きくなり、発電機の原動機がガソリ
ンエンジンであった場合には燃費の悪化や排ガス増加を
招いてしまうという問題があった。
リッド電気自動車にあっては、バッテリ充電率を基準と
して所定値ａとｂとの間で発電機の起動及び停止を行っ
て電動機の出力を確保していた。即ち、発電機の出力が
一定であり、一方で発電機の損失やバッテリの損失があ
るため、この発電機はハイブリッド電気自動車の走行状
態に適応した発電がなされていない。そのため、ハイブ
リッド電気自動車の低速走行時などでは、バッテリの充
放電による損失が大きくなり、発電機の原動機がガソリ
ンエンジンであった場合には燃費の悪化や排ガス増加を
招いてしまうという問題があった。
【０００６】本発明はこのような問題を解決するもので
あって、発電量を可変制御することで電源効率の向上を
図ると共に燃料コストの低減を図ったハイブリッド電気
自動車の電源出力の可変制御装置を提供することを目的
とする。
あって、発電量を可変制御することで電源効率の向上を
図ると共に燃料コストの低減を図ったハイブリッド電気
自動車の電源出力の可変制御装置を提供することを目的
とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの本発明のハイブリッド電気自動車の電源出力の可変
制御装置は、車両に搭載されたバッテリと、上記バッテ
リに電気的に接続されると共に出力軸が上記車両の駆動
輪に連結された電動機と、上記車両に搭載された原動機
と、上記原動機の作動に応じて発電作動すると共に発電
した電気を上記バッテリ及び電動機に供給する発電機
と、上記原動機及び発電機の運転状態から発電エネルギ
損失量を演算すると共に上記バッテリの稼動状態からバ
ッテリエネルギ損失量を演算して上記発電機の発電エネ
ルギ出力量と上記発電エネルギ損失量との和に対する上
記発電エネルギ出力量と上記バッテリエネルギ損失量と
の差の比が最大となるように上記原動機を作動させる制
御手段とを有することを特徴とするものである。
めの本発明のハイブリッド電気自動車の電源出力の可変
制御装置は、車両に搭載されたバッテリと、上記バッテ
リに電気的に接続されると共に出力軸が上記車両の駆動
輪に連結された電動機と、上記車両に搭載された原動機
と、上記原動機の作動に応じて発電作動すると共に発電
した電気を上記バッテリ及び電動機に供給する発電機
と、上記原動機及び発電機の運転状態から発電エネルギ
損失量を演算すると共に上記バッテリの稼動状態からバ
ッテリエネルギ損失量を演算して上記発電機の発電エネ
ルギ出力量と上記発電エネルギ損失量との和に対する上
記発電エネルギ出力量と上記バッテリエネルギ損失量と
の差の比が最大となるように上記原動機を作動させる制
御手段とを有することを特徴とするものである。
【０００８】従って、制御手段は、発電機の発電エネル
ギ出力量と原動機及び発電機の発電エネルギ損失量との
和に対する発電エネルギ出力量とバッテリのエネルギ損
失量との差の比が最大となるように、即ち、発電効率が
最大となるように原動機を作動させることとなり、ハイ
ブリッド電気自動車の走行状態に合った電力を発電可能
となる。
ギ出力量と原動機及び発電機の発電エネルギ損失量との
和に対する発電エネルギ出力量とバッテリのエネルギ損
失量との差の比が最大となるように、即ち、発電効率が
最大となるように原動機を作動させることとなり、ハイ
ブリッド電気自動車の走行状態に合った電力を発電可能
となる。
【０００９】また、本発明のハイブリッド電気自動車の
電源出力の可変制御装置は、上記発電エネルギ損失量は
所定の第１単位時間当りの発電エネルギ損失量であり、
上記バッテリエネルギ損失量は上記第１単位時間当りの
バッテリエネルギ損失量であり、上記発電エネルギ出力
量は上記第１単位時間当りの発電エネルギ出力量である
ことを特徴とするものである。
電源出力の可変制御装置は、上記発電エネルギ損失量は
所定の第１単位時間当りの発電エネルギ損失量であり、
上記バッテリエネルギ損失量は上記第１単位時間当りの
バッテリエネルギ損失量であり、上記発電エネルギ出力
量は上記第１単位時間当りの発電エネルギ出力量である
ことを特徴とするものである。
【００１０】従って、発電エネルギ損失量及びバッテリ
エネルギ損失量、発電エネルギ出力量は所定の第１単位
時間当りの加算量であり、電動機の急激な出力変化に伴
う発電機の急激な発電量変化がなく、燃費の悪化及び排
ガス増加が防止される。
エネルギ損失量、発電エネルギ出力量は所定の第１単位
時間当りの加算量であり、電動機の急激な出力変化に伴
う発電機の急激な発電量変化がなく、燃費の悪化及び排
ガス増加が防止される。
【００１１】この場合、上記第１単位時間が、少なくと
も１０秒以上の時間であるとよい。
も１０秒以上の時間であるとよい。
【００１２】従って、原動機が準定常状態となり、排ガ
ス特性が良くなる。
ス特性が良くなる。
【００１３】また、この場合、上記制御手段が、規定時
間毎の発電エネルギ損失量を上記第１単位時間だけ積算
することにより上記発電エネルギ損失量を演算し、規定
時間毎のバッテリエネルギ損失値を上記第１単位時間だ
け積算することにより上記バッテリエネルギ損失量を演
算し、規定時間毎の発電エネルギ出力値を上記第１単位
時間だけ積算することにより上記発電エネルギ出力量を
演算するようにするとよい。
間毎の発電エネルギ損失量を上記第１単位時間だけ積算
することにより上記発電エネルギ損失量を演算し、規定
時間毎のバッテリエネルギ損失値を上記第１単位時間だ
け積算することにより上記バッテリエネルギ損失量を演
算し、規定時間毎の発電エネルギ出力値を上記第１単位
時間だけ積算することにより上記発電エネルギ出力量を
演算するようにするとよい。
【００１４】従って、発電エネルギ損失量及びバッテリ
エネルギ損失量、発電エネルギ出力量は第１単位時間ご
との積算量であり、電動機の急激な出力変化に効率良く
対応が可能となる。
エネルギ損失量、発電エネルギ出力量は第１単位時間ご
との積算量であり、電動機の急激な出力変化に効率良く
対応が可能となる。
【００１５】また、本発明のハイブリッド電気自動車の
電源出力の可変制御装置は、上記制御手段が、上記比が
最大となる第１電気量を演算する演算手段と上記発電機
で実際に発電される第２電気量を検出する発電量検出手
段とを備え、上記第２電気量が上記第１電気量と等しく
なるように上記原動機の作動を制御することを特徴とす
るものである。
電源出力の可変制御装置は、上記制御手段が、上記比が
最大となる第１電気量を演算する演算手段と上記発電機
で実際に発電される第２電気量を検出する発電量検出手
段とを備え、上記第２電気量が上記第１電気量と等しく
なるように上記原動機の作動を制御することを特徴とす
るものである。
【００１６】従って、発電機の出力が電源効率の高い状
態で制御されることとなる。
態で制御されることとなる。
【００１７】この場合、上記制御手段が、上記第１電気
量の値が上記バッテリに充電作動と放電作動との双方の
作動が生じない発電量である第３電気量よりも小さい場
合に、上記第１電気量を上記第３電気量と同等以上の値
として制御するようにするとよい。
量の値が上記バッテリに充電作動と放電作動との双方の
作動が生じない発電量である第３電気量よりも小さい場
合に、上記第１電気量を上記第３電気量と同等以上の値
として制御するようにするとよい。
【００１８】従って、高い電源効率に基づいて算出され
た第１電気量が第３電気量によってバランスされ、燃費
向上及び排ガス低減に寄与する。
た第１電気量が第３電気量によってバランスされ、燃費
向上及び排ガス低減に寄与する。
【００１９】また、この場合、上記制御手段が、上記第
１電気量の値が上記発電機で発電可能な最大値である第
４電気量よりも大きな値である場合、上記第１電気量を
上記第４電気量と同一値として制御するようにするとよ
い。
１電気量の値が上記発電機で発電可能な最大値である第
４電気量よりも大きな値である場合、上記第１電気量を
上記第４電気量と同一値として制御するようにするとよ
い。
【００２０】従って、第１電気量が第４電気量以上にな
ることが抑制され、発電機に大きな負担が作用すること
がない。
ることが抑制され、発電機に大きな負担が作用すること
がない。
【００２１】また、この場合、上記制御手段が、第１電
気量の値が上記発電可能な最小値である第５電気量より
も小さな値である場合、上記第１電気量を上記第５電気
量と同一値として制御するようにするとよい。
気量の値が上記発電可能な最小値である第５電気量より
も小さな値である場合、上記第１電気量を上記第５電気
量と同一値として制御するようにするとよい。
【００２２】従って、第１電気量が第５電気量以下にな
ることが抑制され、電動機の出力不足になることがな
い。
ることが抑制され、電動機の出力不足になることがな
い。
【００２３】また、この場合、上記第４電気量及び第５
電気量が、予め設定された排気ガス特性のマップに基づ
いて設定されるようにするとよい。
電気量が、予め設定された排気ガス特性のマップに基づ
いて設定されるようにするとよい。
【００２４】従って、第４電気量及び第５電気量に基づ
いて設定された第１電気量は、排気特性が良好となるよ
うに発電機によって制御される。
いて設定された第１電気量は、排気特性が良好となるよ
うに発電機によって制御される。
【００２５】また、本発明のハイブリッド電気自動車の
電源出力の可変制御装置は、上記制御手段が、上記バッ
テリの充電量を検出する検出手段と同検出手段からの所
定充電量信号を受け上記原動機の作動を停止させる停止
手段を有することを特徴とするものである。
電源出力の可変制御装置は、上記制御手段が、上記バッ
テリの充電量を検出する検出手段と同検出手段からの所
定充電量信号を受け上記原動機の作動を停止させる停止
手段を有することを特徴とするものである。
【００２６】従って、検出手段が検出したバッテリの充
電量が十分であるときには、停止手段は原動機の作動を
停止することとなり、原動機の無駄な作動が防止され
る。
電量が十分であるときには、停止手段は原動機の作動を
停止することとなり、原動機の無駄な作動が防止され
る。
【００２７】この場合、上記制御手段が、上記第１電気
量の前回値と今回値との差が所定値以下である場合に、
上記前回値を用いて制御するようにするとよい。
量の前回値と今回値との差が所定値以下である場合に、
上記前回値を用いて制御するようにするとよい。
【００２８】従って、前回の第１電気量と今回の第１電
気量との差が所定値以下のときには更新せずに前回の電
気量で制御することとなり、原動機の出力を一定に維持
できる。
気量との差が所定値以下のときには更新せずに前回の電
気量で制御することとなり、原動機の出力を一定に維持
できる。
【００２９】また、この場合、上記制御手段が、上記バ
ッテリからの上記充放電の電力量の総和が設定値以上に
なると上記第１単位時間に満たない状態であっても、上
記原動機を制御するようにするとよい。
ッテリからの上記充放電の電力量の総和が設定値以上に
なると上記第１単位時間に満たない状態であっても、上
記原動機を制御するようにするとよい。
【００３０】従って、電動機の急激な出力アップに対し
ては第１単位時間経過前であっても電気量を更新するこ
とで、バッテリの電力不足が抑制される。
ては第１単位時間経過前であっても電気量を更新するこ
とで、バッテリの電力不足が抑制される。
【００３１】また、この場合、上記制御手段が、上記バ
ッテリからの上記充放電の電力量の総和が設定値以上に
なっても、上記第１単位時間より短い第２単位時間経過
後に上記原動機を制御するようにするとよい。
ッテリからの上記充放電の電力量の総和が設定値以上に
なっても、上記第１単位時間より短い第２単位時間経過
後に上記原動機を制御するようにするとよい。
【００３２】従って、原動機の準定常状態が維持され、
排ガス特性が悪化することはない。
排ガス特性が悪化することはない。
【００３３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面に基づき、実施例を挙げて詳細に説明する。
て、図面に基づき、実施例を挙げて詳細に説明する。
【００３４】図１に本発明の一実施例に係るハイブリッ
ド電気自動車の電源出力の可変制御装置を表す概略構
成、図２にＡＰＵ損失特性を表すグラフ、図３に電池損
失特性を表すグラフ、図４にＡＰＵ指示出力を求めるた
めのフローチャート、図５に電源効率を表すグラフ、図
６に走行速度及び充放電電力量及びＡＰＵ出力の変化を
表すグラフ、図７に本実施例の電源出力の可変制御の処
理の流れを表すフローチャートを示す。
ド電気自動車の電源出力の可変制御装置を表す概略構
成、図２にＡＰＵ損失特性を表すグラフ、図３に電池損
失特性を表すグラフ、図４にＡＰＵ指示出力を求めるた
めのフローチャート、図５に電源効率を表すグラフ、図
６に走行速度及び充放電電力量及びＡＰＵ出力の変化を
表すグラフ、図７に本実施例の電源出力の可変制御の処
理の流れを表すフローチャートを示す。
【００３５】本実施例のハイブリッド電気自動車の電源
出力の可変制御装置において、図１に示すように、車両
１０に搭載される原動機としてのエンジン１１は燃料に
ガソリンを使用する内燃機関（メタノールやＬＰＧ、Ｃ
ＮＧエンジンでもよい。）であり、このエンジン１１の
出力軸に発電機１２が連結されている。このエンジン１
１と発電機１２とで出力部としてのＡＰＵ（Auxiliary
Power Unit）１３を構成しており、発電機１２には電力
を蓄電するバッテリとしての電池１４及び電動機として
のモータ１５が電気的に接続されている。そして、この
モータ１５の出力軸には駆動輪１６が連結されている。
また、ＡＰＵ１３及び電池１４には制御装置１７が接線
されている。
出力の可変制御装置において、図１に示すように、車両
１０に搭載される原動機としてのエンジン１１は燃料に
ガソリンを使用する内燃機関（メタノールやＬＰＧ、Ｃ
ＮＧエンジンでもよい。）であり、このエンジン１１の
出力軸に発電機１２が連結されている。このエンジン１
１と発電機１２とで出力部としてのＡＰＵ（Auxiliary
Power Unit）１３を構成しており、発電機１２には電力
を蓄電するバッテリとしての電池１４及び電動機として
のモータ１５が電気的に接続されている。そして、この
モータ１５の出力軸には駆動輪１６が連結されている。
また、ＡＰＵ１３及び電池１４には制御装置１７が接線
されている。
【００３６】この制御装置１７はエンジン１１及び発電
機１２、即ち、ＡＰＵ１３の運転状態からＡＰＵエネル
ギ損失量Ｐ１ａを算出し、発電機１２の、即ち、ＡＰＵ
１３のＡＰＵエネルギ出力量ＰａとこのＡＰＵエネルギ
損失量Ｐ１ａとの和に対する、ＡＰＵエネルギ出力量Ｐ
ａと電池エネルギ損失量Ｐ１ｂとの差が最大となるよう
にエンジン１１を作動制御するものである。
機１２、即ち、ＡＰＵ１３の運転状態からＡＰＵエネル
ギ損失量Ｐ１ａを算出し、発電機１２の、即ち、ＡＰＵ
１３のＡＰＵエネルギ出力量ＰａとこのＡＰＵエネルギ
損失量Ｐ１ａとの和に対する、ＡＰＵエネルギ出力量Ｐ
ａと電池エネルギ損失量Ｐ１ｂとの差が最大となるよう
にエンジン１１を作動制御するものである。
【００３７】ここで、上述した制御装置１７による制御
の原理について説明する。ＡＰＵエネルギ損失量Ｐ１ａ
はエンジン１１の駆動損失量と発電機１２の駆動損失量
との和であり、車両１０に搭載されるエンジン１１及び
発電機１２の性能特性に基づいて予め解析されている。
即ち、Ｐ１ａは下記数式１にて表わされると共に、図２
に示すグラフによって表わされる。また、ＡＰＵエネル
ギ出力量ＰａはＡＰＵ１３が発電した総エネルギ量から
ＡＰＵエネルギ損失量Ｐ１ａを除いたエネルギ量であ
る。
の原理について説明する。ＡＰＵエネルギ損失量Ｐ１ａ
はエンジン１１の駆動損失量と発電機１２の駆動損失量
との和であり、車両１０に搭載されるエンジン１１及び
発電機１２の性能特性に基づいて予め解析されている。
即ち、Ｐ１ａは下記数式１にて表わされると共に、図２
に示すグラフによって表わされる。また、ＡＰＵエネル
ギ出力量ＰａはＡＰＵ１３が発電した総エネルギ量から
ＡＰＵエネルギ損失量Ｐ１ａを除いたエネルギ量であ
る。
【００３８】
【数１】
【００３９】電池エネルギ損失量Ｐ１ｂは電池１４にお
ける充電効率から算出される損失量と放電損失量との和
であり、車両１０に搭載される電池１４の性能特性に基
づいて入力量に対する充放電量が予め解析されている。
即ち、Ｐ１ｂは下記数式２にて表わされると共に、図３
に示すグラフによって表わされる。また、電池エネルギ
充放電エネルギ量ＰｂはＡＰＵエネルギ出力量Ｐａから
電池１４に入力されるエネルギ量とモータ１５に出力さ
れるエネルギ量の和である。更に、Ｐ０はモータ１５に
入力されるエネルギ量である。
ける充電効率から算出される損失量と放電損失量との和
であり、車両１０に搭載される電池１４の性能特性に基
づいて入力量に対する充放電量が予め解析されている。
即ち、Ｐ１ｂは下記数式２にて表わされると共に、図３
に示すグラフによって表わされる。また、電池エネルギ
充放電エネルギ量ＰｂはＡＰＵエネルギ出力量Ｐａから
電池１４に入力されるエネルギ量とモータ１５に出力さ
れるエネルギ量の和である。更に、Ｐ０はモータ１５に
入力されるエネルギ量である。
【００４０】
【数２】
【００４１】なお、上述した数式１及び２において、ａ
１，ｂ１，ｃ１，ａ２はＡＰＵ１３の性能によって設定
される変数であり、予め設定されている。
１，ｂ１，ｃ１，ａ２はＡＰＵ１３の性能によって設定
される変数であり、予め設定されている。
【００４２】ところで、ＡＰＵ効率をηａ、電池効率を
ηｂとすると、電源効率ｆ（Ｐａ，Ｐ０）は下記数式３
によって求められる。
ηｂとすると、電源効率ｆ（Ｐａ，Ｐ０）は下記数式３
によって求められる。
【数３】
【００４３】ここで、ＡＰＵ効率ηａ及び電池効率η
ｂ、モータエネルギ入力量Ｐ０は下記数式４によってそ
れぞれ表われる。
ｂ、モータエネルギ入力量Ｐ０は下記数式４によってそ
れぞれ表われる。
【数４】
【００４４】従って、数式３に数式４を代入すると下記
数式５を求めることができる。
数式５を求めることができる。
【数５】
【００４５】更に、この数式５に前述した数式１及び２
を代入すると本実施例のＡＰＵ１３及び電池１４からな
る電源部１８の電源効率を下記数式６より算出すること
ができる。
を代入すると本実施例のＡＰＵ１３及び電池１４からな
る電源部１８の電源効率を下記数式６より算出すること
ができる。
【数６】
【００４６】そして、制御装置１７はこの電源効率が最
大となるＡＰＵエネルギ出力量Ｐａを算出することで、
これを指示出力としてエンジン１１に指令を出す。即
ち、充放電バランスポイントとなるモータエネルギ入力
量Ｐ０と前述した数式６より算出される電源効率ｆ（Ｐ
ａ，Ｐ０）をＰａについて一階微分した関数が０となる
ＡＰＵエネルギ出力量Ｐａが電源効率の最大値であり、
これを下記数式７より算出する。
大となるＡＰＵエネルギ出力量Ｐａを算出することで、
これを指示出力としてエンジン１１に指令を出す。即
ち、充放電バランスポイントとなるモータエネルギ入力
量Ｐ０と前述した数式６より算出される電源効率ｆ（Ｐ
ａ，Ｐ０）をＰａについて一階微分した関数が０となる
ＡＰＵエネルギ出力量Ｐａが電源効率の最大値であり、
これを下記数式７より算出する。
【００４７】
【数７】
【００４８】ここで、上述したエンジン１１への指示出
力（ＡＰＵエネルギ出力量）Ｐａの算出原理を図４に基
づいて具体的に説明する。以下の具体例では、ＡＰＵ出
力可変幅を１０〜３０kW、サンプリング時間１００秒、
不感帯幅１kW、ＡＰＵ出力初期値２０kWとする。まず、
Ａ１のステップにて、充放電バランス出力を求める。即
ち、図２及び図３の各グラフに基づいて作成した図５の
グラフにおいて、例えば、現在のＡＰＵエネルギ出力量
Ｐａが２０kWで、充放電エネルギ量Ｐｂが４kWとする
と、充放電バランスポイントは１６kWとなる。
力（ＡＰＵエネルギ出力量）Ｐａの算出原理を図４に基
づいて具体的に説明する。以下の具体例では、ＡＰＵ出
力可変幅を１０〜３０kW、サンプリング時間１００秒、
不感帯幅１kW、ＡＰＵ出力初期値２０kWとする。まず、
Ａ１のステップにて、充放電バランス出力を求める。即
ち、図２及び図３の各グラフに基づいて作成した図５の
グラフにおいて、例えば、現在のＡＰＵエネルギ出力量
Ｐａが２０kWで、充放電エネルギ量Ｐｂが４kWとする
と、充放電バランスポイントは１６kWとなる。
【００４９】次に、ステップＡ２において、充放電バラ
ンスポイント１６kWの損失０とする２次式より電池損失
式を求める。そして、ステップＡ３にて、ＡＰＵ損失式
（数式１）と電池損失式（数式２）から電源効率式（数
式６）を求める。従ってステップＡ４では、この電源効
率が最大となるＡＰＵ指示出力を求めると、１７kWとな
る。このようにエンジン１１の回転数を設定する。
ンスポイント１６kWの損失０とする２次式より電池損失
式を求める。そして、ステップＡ３にて、ＡＰＵ損失式
（数式１）と電池損失式（数式２）から電源効率式（数
式６）を求める。従ってステップＡ４では、この電源効
率が最大となるＡＰＵ指示出力を求めると、１７kWとな
る。このようにエンジン１１の回転数を設定する。
【００５０】ところで、本実施例では、一定単位時間
（第１サンプリング時間ｔ1 ）ごとの充放電エネルギ
（電力）量Ｐｂを電流計及び電圧計によってサンプリン
グして加算していき、単位時間内の総和として求めてい
る。即ち、図６に示すように、車両の速度変化に対して
充放電電力量が変化すると、第１サンプリング時間ｔ1
でＡＰＵ出力を変化させている。このようにすること
で、エンジン１１の回転数を急激に変化させずに排ガス
特性を良好にすることができる。しかし、第１サンプリ
ング時間ｔ1 ごとにＡＰＵ出力を変化させると急激な速
度変化に対して電池１４からの放電量が多くなりすぎて
蓄電量が規定値以下になってしまう。そのため、第１サ
ンプリング時間ｔ1 内であっても、充放電電力量の加算
値が設定電力以上となると、第２サンプリング時間ｔ2
を経過していればＡＰＵ出力を更新するようにしてい
る。なお、ｔ1 ＞ｔ1 ＞１０秒となっている。
（第１サンプリング時間ｔ1 ）ごとの充放電エネルギ
（電力）量Ｐｂを電流計及び電圧計によってサンプリン
グして加算していき、単位時間内の総和として求めてい
る。即ち、図６に示すように、車両の速度変化に対して
充放電電力量が変化すると、第１サンプリング時間ｔ1
でＡＰＵ出力を変化させている。このようにすること
で、エンジン１１の回転数を急激に変化させずに排ガス
特性を良好にすることができる。しかし、第１サンプリ
ング時間ｔ1 ごとにＡＰＵ出力を変化させると急激な速
度変化に対して電池１４からの放電量が多くなりすぎて
蓄電量が規定値以下になってしまう。そのため、第１サ
ンプリング時間ｔ1 内であっても、充放電電力量の加算
値が設定電力以上となると、第２サンプリング時間ｔ2
を経過していればＡＰＵ出力を更新するようにしてい
る。なお、ｔ1 ＞ｔ1 ＞１０秒となっている。
【００５１】而して、本実施例のハイブリッド電気自動
車の電源出力の可変制御装置の制御手順について、図７
に示すフローチャートを用いて説明する。図７に示すよ
うに、ステップＳ１において、電気自動車が走行を開始
してからの経過時間ｔが予め設定された第１サンプリン
グ時間ｔ1 を超えたかどうかを判定する。そして、経過
時間ｔが第１サンプリング時間ｔ1 を超えていればステ
ップＳ４に移行し、電源効率が最大となるＡＰＵ出力を
計算して今回のＡＰＵ指示出力を求める。
車の電源出力の可変制御装置の制御手順について、図７
に示すフローチャートを用いて説明する。図７に示すよ
うに、ステップＳ１において、電気自動車が走行を開始
してからの経過時間ｔが予め設定された第１サンプリン
グ時間ｔ1 を超えたかどうかを判定する。そして、経過
時間ｔが第１サンプリング時間ｔ1 を超えていればステ
ップＳ４に移行し、電源効率が最大となるＡＰＵ出力を
計算して今回のＡＰＵ指示出力を求める。
【００５２】即ち、前述した演算原理に基づき、制御装
置１７がエンジン１１と発電機１２とからなるＡＰＵ１
３の損失量Ｐ１ａと電池１４の損失量Ｐ１ｂを数式１及
び２から演算し、電源効率を求める数式５にこの各損失
量Ｐ１ａ，Ｐ１ｂを代入し、求めた電源効率ｆ（Ｐａ）
の微分値が０となるＡＰＵエネルギ出力量Ｐａを求め、
これを指示出力とする。
置１７がエンジン１１と発電機１２とからなるＡＰＵ１
３の損失量Ｐ１ａと電池１４の損失量Ｐ１ｂを数式１及
び２から演算し、電源効率を求める数式５にこの各損失
量Ｐ１ａ，Ｐ１ｂを代入し、求めた電源効率ｆ（Ｐａ）
の微分値が０となるＡＰＵエネルギ出力量Ｐａを求め、
これを指示出力とする。
【００５３】そして、ステップＳ５では、求めたＡＰＵ
１３の指示出力と充放電バランス出力とを比較し、指示
出力の方が小さければステップＳ６にて指示出力を充電
バランス出力とする。ステップＳ７では前回の指示出力
と今回求めた指示出力との差が予め設定された不感帯よ
り小さいかどうかを判定し、小さければ、ステップＳ８
にて指示出力の更新はせずにそのまま前回の指示出力を
用い、大きければ今回の指示出力とする。
１３の指示出力と充放電バランス出力とを比較し、指示
出力の方が小さければステップＳ６にて指示出力を充電
バランス出力とする。ステップＳ７では前回の指示出力
と今回求めた指示出力との差が予め設定された不感帯よ
り小さいかどうかを判定し、小さければ、ステップＳ８
にて指示出力の更新はせずにそのまま前回の指示出力を
用い、大きければ今回の指示出力とする。
【００５４】更に、ステップＳ９において、指示出力が
予め設定されたＡＰＵ最大出力より大きいかどうかを判
定し、大きければ、ステップＳ１０にて指示出力を最大
出力とする。また、ステップＳ１１において、指示出力
が予め設定されたＡＰＵ最小出力より小さいかどうかを
判定し、小さければ、ステップＳ１２にて指示出力を最
小出力とする。そして、ステップＳ１３にて指示出力の
更新を行う。
予め設定されたＡＰＵ最大出力より大きいかどうかを判
定し、大きければ、ステップＳ１０にて指示出力を最大
出力とする。また、ステップＳ１１において、指示出力
が予め設定されたＡＰＵ最小出力より小さいかどうかを
判定し、小さければ、ステップＳ１２にて指示出力を最
小出力とする。そして、ステップＳ１３にて指示出力の
更新を行う。
【００５５】
【発明の効果】以上、実施例を挙げて説明したように本
発明のハイブリッド電気自動車の電源出力の可変制御装
置によれば、原動機とこの原動機の作動に応じて発電作
動する発電機とこの発電機にて発電された電気を蓄電す
るバッテリとこのバッテリに接続されて車両の駆動輪を
駆動する電動機とを車両に搭載し、制御手段がこの原動
機及び発電機の運転状態から発電エネルギ損失量を演算
すると共にバッテリの稼動状態からバッテリエネルギ損
失量を演算して発電機の発電エネルギ出力量と発電エネ
ルギ損失量との和に対する発電エネルギ出力量とバッテ
リエネルギ損失量との差の比が最大となるように原動機
を作動させるようにしたので、ハイブリッド電気自動車
の走行状態に合った電力を発電して電動機に供給するこ
とができ、電源効率の向上を図ることができると共に、
原動機における燃費の向上による燃料コスト及び排気ガ
スの低減を図ることができる。
発明のハイブリッド電気自動車の電源出力の可変制御装
置によれば、原動機とこの原動機の作動に応じて発電作
動する発電機とこの発電機にて発電された電気を蓄電す
るバッテリとこのバッテリに接続されて車両の駆動輪を
駆動する電動機とを車両に搭載し、制御手段がこの原動
機及び発電機の運転状態から発電エネルギ損失量を演算
すると共にバッテリの稼動状態からバッテリエネルギ損
失量を演算して発電機の発電エネルギ出力量と発電エネ
ルギ損失量との和に対する発電エネルギ出力量とバッテ
リエネルギ損失量との差の比が最大となるように原動機
を作動させるようにしたので、ハイブリッド電気自動車
の走行状態に合った電力を発電して電動機に供給するこ
とができ、電源効率の向上を図ることができると共に、
原動機における燃費の向上による燃料コスト及び排気ガ
スの低減を図ることができる。
【００５６】また、本発明のハイブリッド電気自動車の
電源出力の可変制御装置によれば、発電エネルギ損失量
を所定の第１単位時間当りの発電エネルギ損失量とし、
バッテリエネルギ損失量を所定の第１単位時間当りのバ
ッテリエネルギ損失量とし、発電エネルギ出力量を所定
の第１単位時間当りの発電エネルギ出力量としたので、
発電エネルギ損失量及びバッテリエネルギ損失量、発電
エネルギ出力量は所定の第１単位時間当りの加算量とな
り、電動機の急激な出力変化に伴う発電機の急激な発電
量変化がなく、燃費の悪化及び排ガス増加が防止するこ
とができる。
電源出力の可変制御装置によれば、発電エネルギ損失量
を所定の第１単位時間当りの発電エネルギ損失量とし、
バッテリエネルギ損失量を所定の第１単位時間当りのバ
ッテリエネルギ損失量とし、発電エネルギ出力量を所定
の第１単位時間当りの発電エネルギ出力量としたので、
発電エネルギ損失量及びバッテリエネルギ損失量、発電
エネルギ出力量は所定の第１単位時間当りの加算量とな
り、電動機の急激な出力変化に伴う発電機の急激な発電
量変化がなく、燃費の悪化及び排ガス増加が防止するこ
とができる。
【００５７】この場合、第１単位時間を、少なくとも１
０秒以上の時間とすると、原動機を準定常状態に維持す
ることで、排ガス特性を向上させることができる。
０秒以上の時間とすると、原動機を準定常状態に維持す
ることで、排ガス特性を向上させることができる。
【００５８】また、この場合、制御手段は、規定時間毎
の発電エネルギ損失量を第１単位時間だけ積算すること
により発電エネルギ損失量を演算し、規定時間毎のバッ
テリエネルギ損失値を第１単位時間だけ積算することに
よりバッテリエネルギ損失量を演算し、規定時間毎の発
電エネルギ出力値を第１単位時間だけ積算することによ
り発電エネルギ出力量を演算するようにすると、発電エ
ネルギ損失量及びバッテリエネルギ損失量、発電エネル
ギ出力量は第１単位時間ごとの積算量となり、電動機の
急激な出力変化に効率良く対応することが可能となる。
の発電エネルギ損失量を第１単位時間だけ積算すること
により発電エネルギ損失量を演算し、規定時間毎のバッ
テリエネルギ損失値を第１単位時間だけ積算することに
よりバッテリエネルギ損失量を演算し、規定時間毎の発
電エネルギ出力値を第１単位時間だけ積算することによ
り発電エネルギ出力量を演算するようにすると、発電エ
ネルギ損失量及びバッテリエネルギ損失量、発電エネル
ギ出力量は第１単位時間ごとの積算量となり、電動機の
急激な出力変化に効率良く対応することが可能となる。
【００５９】また、本発明のハイブリッド電気自動車の
電源出力の可変制御装置によれば、制御手段は、比が最
大となる第１電気量を演算する演算手段と発電機で実際
に発電される第２電気量を検出する発電量検出手段とを
備え、第２電気量が第１電気量と等しくなるように原動
機の作動を制御するようにしたので、発電機の出力を電
源効率の高い状態で制御することができる。
電源出力の可変制御装置によれば、制御手段は、比が最
大となる第１電気量を演算する演算手段と発電機で実際
に発電される第２電気量を検出する発電量検出手段とを
備え、第２電気量が第１電気量と等しくなるように原動
機の作動を制御するようにしたので、発電機の出力を電
源効率の高い状態で制御することができる。
【００６０】この場合、制御手段は、第１電気量の値が
バッテリに充電作動と放電作動との双方の作動が生じな
い発電量である第３電気量よりも小さい場合に、第１電
気量を第３電気量と同等以上の値として制御するように
すると、高い電源効率に基づいて算出された第１電気量
が第３電気量によってバランスされ、燃費向上及び排ガ
ス低減に寄与することができる。
バッテリに充電作動と放電作動との双方の作動が生じな
い発電量である第３電気量よりも小さい場合に、第１電
気量を第３電気量と同等以上の値として制御するように
すると、高い電源効率に基づいて算出された第１電気量
が第３電気量によってバランスされ、燃費向上及び排ガ
ス低減に寄与することができる。
【００６１】また、この場合、制御手段は、第１電気量
の値が発電機で発電可能な最大値である第４電気量より
も大きな値である場合、第１電気量を第４電気量と同一
値として制御するようにすると、第１電気量が第４電気
量以上になることが抑制され、発電機に作用する負担を
軽減した耐久性の向上を図ることができる。
の値が発電機で発電可能な最大値である第４電気量より
も大きな値である場合、第１電気量を第４電気量と同一
値として制御するようにすると、第１電気量が第４電気
量以上になることが抑制され、発電機に作用する負担を
軽減した耐久性の向上を図ることができる。
【００６２】また、この場合、制御手段は、第１電気量
の値が発電可能な最小値である第５電気量よりも小さな
値である場合、第１電気量を第５電気量と同一値として
制御するようにすると、第１電気量が第５電気量以下に
なることが抑制され、電動機の出力不足になることがな
くなる。
の値が発電可能な最小値である第５電気量よりも小さな
値である場合、第１電気量を第５電気量と同一値として
制御するようにすると、第１電気量が第５電気量以下に
なることが抑制され、電動機の出力不足になることがな
くなる。
【００６３】また、この場合、第４電気量及び第５電気
量は、予め設定された排気ガス特性のマップに基づいて
設定されるようにすると、第４電気量及び第５電気量に
基づいて設定された第１電気量は、排気特性が良好とな
るように発電機によって制御することができる。
量は、予め設定された排気ガス特性のマップに基づいて
設定されるようにすると、第４電気量及び第５電気量に
基づいて設定された第１電気量は、排気特性が良好とな
るように発電機によって制御することができる。
【００６４】また、本発明のハイブリッド電気自動車の
電源出力の可変制御装置によれば、制御手段は、バッテ
リの充電量を検出する検出手段と検出手段からの所定充
電量信号を受けて原動機の作動を停止させる停止手段を
有するので、検出手段が検出したバッテリの充電量が十
分であるときには、停止手段は原動機の作動を停止する
こととなり、原動機の無駄な作動を防止することができ
る。
電源出力の可変制御装置によれば、制御手段は、バッテ
リの充電量を検出する検出手段と検出手段からの所定充
電量信号を受けて原動機の作動を停止させる停止手段を
有するので、検出手段が検出したバッテリの充電量が十
分であるときには、停止手段は原動機の作動を停止する
こととなり、原動機の無駄な作動を防止することができ
る。
【００６５】この場合、制御手段は、第１電気量の前回
値と今回値との差が所定値以下である場合に、前回値を
用いて制御するようにすると、前回の第１電気量と今回
の第１電気量との差が所定値以下のときには更新せずに
前回の電気量で制御することとなり、原動機の出力を一
定に維持することができる。
値と今回値との差が所定値以下である場合に、前回値を
用いて制御するようにすると、前回の第１電気量と今回
の第１電気量との差が所定値以下のときには更新せずに
前回の電気量で制御することとなり、原動機の出力を一
定に維持することができる。
【００６６】また、この場合、制御手段は、上記バッテ
リからの充放電の電力量の総和が設定値以上になると第
１単位時間に満たない状態であっても、原動機を制御す
るようにすると、電動機の急激な出力アップに対しては
第１単位時間経過前であっても電気量を更新すること
で、バッテリの電力不足を抑制することができる。
リからの充放電の電力量の総和が設定値以上になると第
１単位時間に満たない状態であっても、原動機を制御す
るようにすると、電動機の急激な出力アップに対しては
第１単位時間経過前であっても電気量を更新すること
で、バッテリの電力不足を抑制することができる。
【００６７】また、この場合、制御手段は、バッテリか
らの充放電の電力量の総和が設定値以上になっても、第
１単位時間より短い第２単位時間経過後に原動機を制御
するようにすると、原動機の準定常状態を維持して排ガ
ス特性を良好とすることができる。
らの充放電の電力量の総和が設定値以上になっても、第
１単位時間より短い第２単位時間経過後に原動機を制御
するようにすると、原動機の準定常状態を維持して排ガ
ス特性を良好とすることができる。
【図１】本発明の一実施例に係るハイブリッド電気自動
車の電源出力の可変制御装置を表す概略構成図である。
車の電源出力の可変制御装置を表す概略構成図である。
【図２】ＡＰＵ損失特性を表すグラフである。
【図３】電池損失特性を表すグラフである。
【図４】ＡＰＵ指示出力を求めるためのフローチャート
である。
である。
【図５】電源効率を求めるグラフである。
【図６】走行速度及び充放電電力量及びＡＰＵ出力の変
化を表すグラフである。
化を表すグラフである。
【図７】本実施例のハイブリッド電気自動車の電源出力
の可変制御装置による制御処理の流れを表すフローチャ
ートである。
の可変制御装置による制御処理の流れを表すフローチャ
ートである。
【図８】従来のハイブリッド電気自動車の走行状態に対
するバッテリ充電率を表すグラフである。
するバッテリ充電率を表すグラフである。
１０ 車両 １１ エンジン（原動機） １２ 発電機 １３ ＡＰＵ（Auxiliary Power Unit） １４ 電池（バッテリ） １５ モータ（電動機） １７ 制御装置 １８ 電源部
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−183205（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−245320（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−98320（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−90504（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B60L 11/12 B60K 6/02 G05F 1/67
Claims (4)
- 【請求項１】 車両に搭載されたバッテリと、上記バッ
テリに電気的に接続されると共に出力軸が上記車両の駆
動輪に連結された電動機と、上記車両に搭載された原動
機と、上記原動機の作動に応じて発電作動すると共に発
電した電気を上記バッテリ及び電動機に供給する発電機
と、上記原動機及び発電機の運転状態から発電エネルギ
損失量を演算すると共に上記バッテリの稼動状態からバ
ッテリエネルギ損失量を演算して上記発電機の発電エネ
ルギ出力量と上記発電エネルギ損失量との和に対する上
記発電エネルギ出力量と上記バッテリエネルギ損失量と
の差の比が最大となるように上記原動機を作動させる制
御手段とを有することを特徴とするハイブリッド電気自
動車の電源出力の可変制御装置。 - 【請求項２】 上記発電エネルギ損失量は所定の第１単
位時間当りの発電エネルギ損失量であり、上記バッテリ
エネルギ損失量は上記第１単位時間当りのバッテリエネ
ルギ損失量であり、上記発電エネルギ出力量は上記第１
単位時間当りの発電エネルギ出力量であることを特徴と
する請求項１に記載のハイブリッド電気自動車の電源出
力の可変制御装置。 - 【請求項３】 上記制御手段が、上記比が最大となる第
１電気量を演算する演算手段と上記発電機で実際に発電
される第２電気量を検出する発電量検出手段とを備え、
上記第２電気量が上記第１電気量と等しくなるように上
記原動機の作動を制御することを特徴とする請求項１に
記載のハイブリッド電気自動車の電源出力の可変制御装
置。 - 【請求項４】 上記制御手段が、上記バッテリの充電量
を検出する検出手段と同検出手段からの所定充電量信号
を受け上記原動機の作動を停止させる停止手段を有する
ことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド電気自
動車の電源出力の可変制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7250387A JP3018956B2 (ja) | 1995-09-28 | 1995-09-28 | ハイブリッド電気自動車の電源出力の可変制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7250387A JP3018956B2 (ja) | 1995-09-28 | 1995-09-28 | ハイブリッド電気自動車の電源出力の可変制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0993716A JPH0993716A (ja) | 1997-04-04 |
| JP3018956B2 true JP3018956B2 (ja) | 2000-03-13 |
Family
ID=17207168
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7250387A Expired - Fee Related JP3018956B2 (ja) | 1995-09-28 | 1995-09-28 | ハイブリッド電気自動車の電源出力の可変制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3018956B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3859982B2 (ja) * | 2001-04-27 | 2006-12-20 | 株式会社神戸製鋼所 | ハイブリッド建設機械の電力制御装置 |
| JP6369399B2 (ja) * | 2015-06-26 | 2018-08-08 | 株式会社デンソー | センサ出力補正装置 |
-
1995
- 1995-09-28 JP JP7250387A patent/JP3018956B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0993716A (ja) | 1997-04-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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