JP3049980B2 - 電気自動車用エンジン駆動発電機の制御装置 - Google Patents

電気自動車用エンジン駆動発電機の制御装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、エンジン駆動発電機を
備えた電気自動車に関し、特にその制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】モータを車両の駆動源とする電気自動車
としては、いわゆるハイブリッド車が各種開発されてい
る。ハイブリッド車は、車両の駆動源として、モータの
他にさらにエンジンを備える車両である。図3には、ハ
イブリッド車、特にシリーズハイブリッド車の一例構成
が示されている。
【0003】この図に示される車両は、駆動源としてモ
ータ10を、モータ10の電力源として電池12を、そ
れぞれ備えている。電池12は充放電可能な電池であ
り、その放電電力は、インバータ14を介してモータ1
0に供給される。モータ10は例えば3相交流モータで
あり、インバータ14は、電池12から供給される直流
電力を3相交流電力に変換してモータ10に供給する。
モータ10は、ディファレンシャルギヤ16等を介して
駆動輪18に連結されている。このように、図3に示さ
れる車両は、電池12の電力によって駆動される。
【0004】さらに、この図においては、エンジン20
及び発電機22から構成されるエンジン駆動発電機24
が示されている。エンジン20の出力軸は発電機22に
直接又は間接的に連結されており、従って、エンジン2
0が回転すると発電機22から発電出力が得られる。発
電機22は、例えば3相交流発電機であり、その後段に
は整流器25が設けられている。発電機26の出力は、
この整流器25により整流された上で、バッテリ12に
供給される。従って、エンジン20が回転し発電機22
から発電出力が得られている状態では、この発電出力が
整流器25によって整流され、発電機26の整流出力に
よって電池12が充電される。
【0005】車両コントローラ26は、インバータ14
の制御等を行うコントローラである。車両コントローラ
26は、操縦者のアクセル操作、ブレーキ操作等を示す
車両信号を入力すると共に、電池12の出力電流I及び
出力電圧Vをモニタしつつ、インバータ14の動作を制
御する。インバータ14は、所定個数のスイッチング素
子から構成されており、当該スイッチング素子のスイッ
チングを制御することにより、モータ10の出力トルク
を制御することができる。車両コントローラ26は、こ
のような制御を行うことにより、使用者のアクセル操
作、ブレーキ操作に応じた出力トルクをモータ10によ
り発生させる。
【0006】また、車両コントーラ26は、所定の条件
が満たされた場合に発電コントローラ28に指令を与
え、エンジン駆動発電機24による発電を開始させる。
前述のように、エンジン駆動発電機24が動作している
状態では電池12への充電が行われるため、電池12の
放電がある程度進行した時点でエンジン駆動発電機24
を動作させることにより、走行距離を延長させることが
できる。発電コントローラ26は、エンジン駆動発電機
24を動作させている場合に、これらエンジン20の回
転数や発電機22の出力電圧、電流等をモニタしつつ、
発電機22の出力電力が一定となるよう制御を行う。こ
の制御は、例えばエンジン20のスロットル開度の制御
や、発電機22の界磁電流の制御等として行う。
【0007】エンジン駆動発電機24を動作させるか動
作させないかは、例えば、電池12の充電状態によって
定めれば良い。例えば特開昭50−21210号公報に
は、電池12の出力電流I及び出力電圧Vを監視するこ
とにより当該電池12の充電状態(SOC)を求め、求
めたSOCを判定に供することによりエンジン駆動発電
機24を起動または停止される技術が開示されている。
図4には、このような動作の概略の流れが示されてい
る。
【0008】この図に示される動作においては、車両コ
ントローラ26は、まず電池12の出力電流I及び出力
電圧Vに基づき電池12の充電状態(SOC)を求め、
このSOCが所定の発電開始ポイントaに至ったか否か
を判定する(100)。ここに、モータ駆動発電機24
が未だ起動しておらず電池12のみによってインバータ
14及びモータ10が駆動されている場合、例えば図5
に示されるような傾向で電池12のSOCが減少する。
これは、図3に示される車両が走行している場合、イン
バータ14及びモータ10が、例えば図6に示されよう
に電力を消費することによる。発電開始ポイントaは、
例えば図5に示されるように低い値に設定され、SOC
で40%程度のポイントである。図3におけるステップ
100は、電池12のみによってモータ10を駆動して
いる時に実行されるステップであり、電池12のSOC
が著しく減少したか否かを判定するステップである。
【0009】車両コントローラ26は、ステップ100
における判定条件が成立した場合に、発電コントローラ
28に指令を与え、エンジン駆動発電機24による発電
を開始させる(102)。すると、整流器25を介して
エンジン駆動発電機24から充電電力が得られる状態と
なるため、以後は、車両は、電池12の充電を行いなが
ら走行する状態となる。このような動作を実行すること
により、従来においては、車両の走行距離を延長するこ
とが可能であった。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、走行時
におけるモータ等による電力消費状況は、操縦者毎に、
あるいは走行環境毎に、異なった状況となる。すなわ
ち、図6の折れ線は、走行環境毎に異なる。従って、走
行に伴うSOCの減少は、操縦者毎にあるいは走行環境
毎に異なった傾向となる。例えばモータ等による消費電
力が大きくなるような環境を車両が走行している場合、
この車両に搭載されている電池のSOCは、他の場合に
比べ顕著に減少する。このような状況下においては、S
OCが所定の発電開始ポイントに至った時点でエンジン
駆動発電機による発電及び電池の充電を開始させたとし
ても、当該電池のSOCは増加しにくく、場合によって
はさらに低下してしまう。
【0011】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、操縦者や走行環境
の如何にかかわらず安定的に電池を充電可能にすること
を目的とする。
【0012】
【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、本発明の電気自動車用エンジン駆動発電機の
制御装置は、駆動手段の駆動開始以後についてモータ、
インバータ等の駆動手段による消費電力の平均値を求め
る手段と、求めた消費電力の平均値が大きい場合は消費
電力の平均値が小さい場合に比べて発電開始ポイントを
より高く設定する手段と、を備えることを特徴とする。
【0013】また、本発明の電気自動車用エンジン駆動
発電機の制御装置は、駆動手段の駆動開始以後について
駆動手段による消費電力の平均値を求める手段と、求め
た消費電力の平均値に応じてエンジン駆動発電機の出力
電力を制御する手段と、を備えることを特徴とする。
【0014】
【作用】本発明においては、モータ、インバータ等の駆
動手段が、電池から電力の供給を受け、車両の駆動力を
発生させる。駆動手段によって電力が消費され、これに
伴い電池の放電が進むと、このことが、SOCの低下と
して検出される。SOCが低下し、発電開始ポイントに
至ると、エンジン駆動発電機が起動され、これにより電
池の充電が開始される。ここに、本発明においては、
動手段の駆動開始以後における駆動手段による消費電力
の平均値に応じ、発電開始ポイントが設定される。発電
手段の消費電力の平均値が大きい状態、すなわち電池の
負荷が大きくSOCの減少が顕著となる場合において、
発電開始ポイントが比較的高く設定される。このように
発電開始ポイントが比較的高く設定されると、電池に対
する充電が比較的早期に開始されることとなる。従っ
て、エンジン駆動発電機による発電を開始した後は、電
池の負荷が大きい場合であっても、当該電池のSOCが
顕著に低下したり、あるいはSOCの増大が顕著に抑制
されたりすることが防止される。
【0015】また、本発明においては、駆動手段の駆動
開始以後における駆動手段による消費電力の平均値に応
じ、エンジン駆動発電機の出力電力が制御される。駆動
手段による消費電力の平均値は、電池の負荷の大きさ
(車両走行状況や操縦者等)に対応しているから、この
ような制御が行われることにより、SOCの顕著な低下
や増大の顕著な抑制は生じなくなる。
【0016】
【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。
【0017】図1には、本発明の第1実施例に係る制御
動作の流れが示されている。本実施例は、装置構成とし
ては例えば図3に示される構成で実施することができ
る。そこで、以下、図3の装置構成を例として図1の制
御動作について説明する。
【0018】図3の装置構成の場合、図1に示される動
作は主に車両コントローラ26によって実行される。車
両コントローラ26は、まず、図示しないイグニッショ
ンスイッチがオンされると、電池12の出力電流I及び
出力電圧Vの検出値に基づき、モータ10、インバータ
14等の消費電力を逐次記録する(200)。車両コン
トローラ26は、ステップ200を実行した後、ステッ
プ202及び204を経てステップ206を実行する。
ステップ206は、図4の従来例におけるステップ10
0と同様の動作、すなわち電池12のSOCが所定の発
電開始ポイントaに至ったか否かの判定である。車両コ
ントローラ26は、電池12の出力電流I及び出力電圧
Vに基づき電池12のSOCを求め、このステップ20
6を実行する。ステップ206の条件が成立していない
場合、車両コントローラ26は、ステップ200〜20
4の動作を繰り返す。
【0019】従って、ステップ200の動作、すなわち
モータ10やインバータ14の消費電力を記録するステ
ップは、ステップ206の条件が成立するまで繰り返し
実行される。ステップ202は、このように時系列的に
記録された消費電力に基づき、平均消費電力Wa を算出
するステップである。平均の対象とされるのは、図示し
ないイグニッションスイッチがオンされモータ10が駆
動を開始した後、現時点までの期間である。ステップ2
02の後実行されるステップ204は、ステップ202
において算出された平均消費電力Wa に基づき、発電開
始ポイントaを算出するステップである。
【0020】発電開始ポイントaは、例えば次の式に基
づき算出される。
【0021】a=a0 +k(Wa −Wa0) 但し、Wa0は一般的な平均消費電力の値を示す設定値、
0 は平均消費電力Wa がWa0に等しい場合の発電開始
ポイント、kは定数である。
【0022】ステップ206においては、このようにス
テップ204において算出された発電開始ポイントaを
用いて、SOCについての判定が実行される。電池12
のSOCが発電開始ポイントaまで低下したと車両コン
トローラ26が判定した場合、当該車両コントローラ2
6は、発電コントローラ28に対し指令を与え、エンジ
ン駆動発電機24を動作させる(208)。その際、発
電コントローラ28は、エンジン20のスロットル開度
や発電機22の界磁電流を制御することにより、ステッ
プ202において求められた電力Wa がエンジン駆動発
電機24の発電電力として得られるよう、当該エンジン
駆動発電機24の制御を行う。
【0023】例えば、エンジン20の回転数とその出力
が1対1に対応している場合、発電コントローラ28に
よってエンジン20の回転数が決定され、決定された回
転数に応じてエンジン20のスロットル開度が制御され
る。発電機28は、このような制御の結果得られるエン
ジン20の出力から、電力Wa が得られるよう、発電コ
ントローラ28により界磁電流が制御される。このよう
な制御によって、車両は、以後、電池12を充電しなが
ら走行する状態に移行する。
【0024】このように、本実施例においては、モータ
10、インバータ14等の平均消費電力Wa が算出さ
れ、算出された平均消費電力Wa に基づきエンジン駆動
発電機24の発電電力が制御され、かつ発電開始ポイン
トaが設定される。後者は、平均消費電力Wa が大きい
場合、すなわちモータ10、インバータ14等の電力消
費が顕著で電池12の負荷が大きな場合に、比較的大き
な値に設定される。従って、電池12の負荷が大きな場
合であっても、走行状況等に応じた発電電力が得られる
とともに、比較的高いSOCから発電が開始されるた
め、エンジン駆動発電機24起動後に電池12のSOC
が顕著に低下し、あるいはSOCの増加が顕著に抑制さ
れる等の事態が防止される。
【0025】図2には、本発明の第2実施例に係る動作
の流れが示されている。この図に示される動作は車両コ
ントローラ26によって実行される動作である。
【0026】本実施例においては、図示しないイグニッ
ションスイッチがオンした後、第1実施例と同様にステ
ップ200及び202が実行され、そのうちステップ2
10に移行する。ステップ210は発電指令が発生した
か否かの判定である。発電指令は、例えば電池SOCが
所定値以下のとき等に発生する。発電指令がない場合に
はステップ200に戻り、ある場合には第1実施例と同
様ステップ208が実行される。
【0027】従って、この実施例においても、所要の走
行状況等に応じてエンジン駆動発電機24の発電電力の
目標設定を行うことが可能である。この結果、前述の第
1実施例と同様の効果が得られる。
【0028】なお、以上の説明では、駆動開始以後につ
いて駆動手段による消費電力の平均値を求め、エンジン
駆動発電機の駆動指令時、平均値を目標電力になるよう
に制御しているが、駆動開始以後に消費電力を記憶し、
エンジン駆動発電機の駆動指令時に消費電力の平均値を
算出し、この平均値に応じてエンジン駆動発電機の出力
電力を制御することも可能である。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
駆動手段の駆動開始以後について駆動手段による消費電
力の平均値を求め、求めた平均値に応じて発電開始ポイ
ントを設定するようにしたため、電池のSOCが顕著に
低下したり、SOCの増加が顕著に抑制される等の事態
が発生することが可能になる。この結果、電池充電によ
る走行距離延長を、操縦者の如何、走行環境の如何にか
かわらず、安定的に実施できる。また、電池のいわゆる
深い放電が防止されるため、電池の寿命が長くなる。
【0030】また、本発明によれば、駆動手段の駆動開
始以後について駆動手段による消費電力の平均値を求
め、求めた平均値に応じて、エンジン駆動発電機の出力
電力を制御するようにしたため、電池のSOCが顕著に
低下したり、SOCの増大が顕著に抑制される等の事態
が発生することが防止される。この結果、上述した効果
が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例に係る制御動作の流れを示
すフローチャートである。
【図2】本発明の第2実施例に係る制御動作の流れを示
すフローチャートである。
【図3】シリーズハイブリッド車の一例構成を示すブロ
ック図である。
【図4】一従来例に係る制御動作の流れを示すフローチ
ャートである。
【図5】車両の走行に伴う電池のSOCの減少傾向の一
例を示す図である。
【図6】車両走行時におけるモータ等における電力消費
状況の一例を示す図である。
【符号の説明】
10 モータ 12 電池 14 インバータ 20 エンジン 22 発電機 24 エンジン駆動発電機 25 整流器 26 車両コントローラ 28 発電コントローラ a 発電開始ポイント Wa 平均消費電力(発電開始ポイントa到達後におい
て指令する発電電力) Wa0 一般的な平均消費電力 a0 a =Wa0での発電開始ポイント

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 充放電可能な電池と、電池から電力の供
    給を受け車両の駆動力を発生させる駆動手段と、指令に
    応じて動作を開始しその出力電力により電池を充電する
    エンジン駆動発電機と、電池の残存放電容量を検出する
    検出手段と、を備える電気自動車に搭載され、検出手段
    により検出される残存放電容量が所定の発電開始ポイン
    トに至った時点でエンジン駆動発電機を動作させる電気
    自動車用エンジン駆動発電機の制御装置において、駆動手段の 駆動開始以後について駆動手段による消費電
    力の平均値を求める手段と、 求めた消費電力の平均値が大きい場合は消費電力の平均
    値が小さい場合に比べて発電開始ポイントをより高く設
    定する手段と、 を備えることを特徴とする電気自動車用エンジン駆動発
    電機の制御装置。
  2. 【請求項2】 充放電可能な電池と、電池から電力の供
    給を受け車両の駆動力を発生させる駆動手段と、指令に
    応じて動作を開始しその出力電力により電池を充電する
    エンジン駆動発電機と、を備える電自動車に搭載さ
    れ、エンジン駆動発電機を制御する電気自動車用エンジ
    ン駆動発電機の制御装置において、駆動手段の 駆動開始以後について駆動手段による消費電
    力の平均値を求める手段と、 求めた消費電力の平均値に応じてエンジン駆動発電機の
    出力電力を制御する手段と、 を備えることを特徴とする電気自動車用エンジン駆動発
    電機の制御装置。
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