JP3097509B2 - Vehicle battery charge control device and charge control method - Google Patents
Vehicle battery charge control device and charge control methodInfo
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- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は車両バッテリの充電
制御装置及び充電制御方法、特に、機関出力軸に連結さ
れたモータ/ジェネレータからの回生電力でバッテリを
充電する装置及び方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus and method for charging a vehicle battery, and more particularly, to an apparatus and method for charging a battery with regenerative power from a motor / generator connected to an engine output shaft.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来より、機関出力軸に誘導機を連結
し、バッテリ(キャパシタを含む)から電力を供給して
モータとして機能させて機関始動時や加速時にトルクア
シストを行うとともに、制動時にジェネレータとして機
能させて電力を回収するシステムが提案されている。こ
のようなシステムによれば、トルクアシストを行うこと
により燃費向上を図ることができるとともに、制動時の
機械エネルギを電気エネルギに変換してエネルギ効率を
高めることができる利点があるが、誘導機に電力を供
給、あるいは誘導機からの電力を回収するバッテリの充
電量の管理が重要となる。2. Description of the Related Art Conventionally, an induction motor is connected to an output shaft of an engine, and electric power is supplied from a battery (including a capacitor) to function as a motor to provide torque assist at the time of engine start or acceleration and a generator at the time of braking. There has been proposed a system that functions as a power recovery device. According to such a system, it is possible to improve fuel efficiency by performing torque assist, and it is possible to convert mechanical energy at the time of braking into electric energy to increase energy efficiency. It is important to manage the charge amount of a battery that supplies power or recovers power from an induction machine.
【0003】例えば、特開平5−316658号公報の
バッテリ充電量の管理装置では、車載バッテリの端子電
流を検出し、所定時間内の電流量の和に応じてバッテリ
の放電モード・充電モードを決定し、インバータを制御
する構成が開示されている。[0003] For example, a battery charge management device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-316658 detects a terminal current of a vehicle-mounted battery and determines a discharge mode and a charge mode of the battery according to the sum of the current amounts within a predetermined time. A configuration for controlling the inverter is disclosed.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、誘導機
をジェネレータとして機能させる場合、その発電効率は
誘導機の回転数やトルクにより定まるため、回生時のエ
ネルギを有効に活用する観点からは、できるだけ高い発
電効率が得られる条件下で回生する必要がある。However, when the induction machine is made to function as a generator, its power generation efficiency is determined by the rotation speed and torque of the induction machine. Therefore, from the viewpoint of effectively utilizing the energy during regeneration, it is as high as possible. It is necessary to regenerate under conditions where power generation efficiency can be obtained.
【0005】本発明は上記従来技術の有する課題に鑑み
なされたものであり、その目的は、高い発電効率でバッ
テリを充電することができる車両バッテリの充電制御装
置及び充電制御方法を提供することにある。The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the related art, and an object of the present invention is to provide a vehicle battery charging control device and a charging control method capable of charging a battery with high power generation efficiency. is there.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、機関出力軸に連結されたモータ/ジェネ
レータにバッテリが接続され、前記モータ/ジェネレー
タをジェネレータとして機能させてエネルギを回生し前
記バッテリを充電する車両バッテリの充電制御装置であ
って、前記バッテリの端子間電圧を検出する電圧検出手
段と、検出された端子間電圧が所定値より小さくなった
場合のみに、前記モータ/ジェネレータをジェネレータ
として機能させてそのときの回転数における最大発電効
率が得られるトルクに近いトルクで発電し前記バッテリ
を充電する制御手段と、前記モータ/ジェネレータがジ
ェネレータとして機能すると同時に、機関出力を増大さ
せて出力トルクの変動を抑制する機関出力制御手段とを
有することを特徴とする。According to the present invention, a battery is connected to a motor / generator connected to an engine output shaft, and the motor / generator functions as a generator to regenerate energy. A vehicle battery charging control device for charging the battery, comprising: a voltage detecting means for detecting a voltage between terminals of the battery; and a motor / charger only when the detected terminal voltage becomes smaller than a predetermined value. Control means for causing the generator to function as a generator, generating power at a torque close to the torque at which the maximum power generation efficiency can be obtained at that speed, and charging the battery; and increasing the engine output while the motor / generator functions as the generator. Engine output control means for suppressing fluctuations in output torque by causing To.
【0007】バッテリを常に目標端子間電圧に維持する
ように発電制御するのではなく、このようにバッテリの
端子間電圧が所定値以上であれば発電せず、所定値より
小さくなった時に高トルクで発電することにより、効率
良くバッテリを充電することができる。なお、所定値よ
り小さくなった時に発電制御するので、モータ/ジェネ
レータの発電動作は、短時間に、かつ間欠的に行われる
ことになる。The power generation is not controlled so that the battery is always maintained at the target terminal voltage. If the battery terminal voltage is equal to or higher than a predetermined value, the battery is not generated. , The battery can be charged efficiently. Since the power generation is controlled when the value becomes smaller than the predetermined value, the power generation operation of the motor / generator is performed intermittently in a short time.
【0008】[0008]
【0009】高トルクで発電制御すると、機関出力軸の
出力トルクが急激に減少し、トルク変動が生じることに
なるが、このように発電動作に同期させて機関出力を増
大させることによりトルク変動を抑制し、ドライバビリ
ティをほぼ一定に維持できる。When the power generation is controlled at a high torque, the output torque of the engine output shaft rapidly decreases, causing a torque fluctuation. In this way, the torque fluctuation is reduced by increasing the engine output in synchronization with the power generation operation. Suppression and drivability can be maintained almost constant.
【0010】また、上記目的を達成するために、本発明
は、機関出力軸に連結されたモータ/ジェネレータから
の回生電力を蓄積する車両バッテリの充電制御方法であ
って、前記バッテリの端子間電圧が所定値より小さくな
った場合のみに、前記モータ/ジェネレータをジェネレ
ータとして機能させてそのときの回転数における最大発
電効率が得られるトルクに近いトルクで発電し前記バッ
テリを充電するとともに、前記モータ/ジェネレータを
ジェネレータとして機能させている間、機関出力を増大
させて出力トルクの変動を抑制することを特徴とする。According to another aspect of the present invention, there is provided a charge control method for a vehicle battery for storing regenerative power from a motor / generator connected to an engine output shaft. Only when is smaller than a predetermined value, the motor / generator is caused to function as a generator to generate power at a torque close to the torque at which the maximum power generation efficiency is obtained at the rotation speed at that time, and to charge the battery. While the generator is functioning as the generator, the engine output is increased to suppress the fluctuation of the output torque.
【0011】[0011]
【0012】[0012]
【発明の実施の形態】以下、図面に基づき本発明の実施
の形態について説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0013】図1には本実施形態の構成ブロック図が示
されている。エンジンE/G1の出力軸には誘導機など
のモータ/ジェネレータM/G2が連結され、さらにト
ランスミッションT/M3が接続されて駆動輪へ駆動力
が伝達される。エンジンE/G1の状態はエンジンコン
ピュータ4にて監視され、吸気温度や機関回転数、エン
ジン出力値などがエンジンコンピュータ(エンジンEC
U)4に入力される。また、車速やアクセルペダル9の
開度信号もエンジンコンピュータ4に入力され、車両の
走行状態を判定する。制御回路5はインバータを含んで
構成され、エンジンコンピュータ4からの指令に基づき
M/G2をモータあるいはジェネレータとして機能させ
る。具体的には、機関始動時や加速時にはM/G2をモ
ータとして機能させるべくバッテリ6からの電力を供給
し、制動時にはジェネレータとして機能させ、バッテリ
6に回生電力を供給し蓄積する。なお、バッテリ6に蓄
積された電気エネルギは、M/G2用の電力を供給する
他、DC−DCコンバータなどを介してエアコンなどの
補機類の電力にも用いられる。また、バッテリ6の代わ
りにキャパシタを用いることもできる。FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of this embodiment. A motor / generator M / G2 such as an induction machine is connected to an output shaft of the engine E / G1, and a transmission T / M3 is connected to transmit driving force to driving wheels. The state of the engine E / G1 is monitored by the engine computer 4, and the intake air temperature, the engine speed, the engine output value and the like are monitored by the engine computer (engine EC).
U) 4 is input. The vehicle speed and the opening signal of the accelerator pedal 9 are also input to the engine computer 4 to determine the running state of the vehicle. The control circuit 5 includes an inverter, and causes the M / G 2 to function as a motor or a generator based on a command from the engine computer 4. Specifically, at the time of engine start or acceleration, power is supplied from the battery 6 so that the M / G 2 functions as a motor, and at the time of braking, it functions as a generator, and regenerative power is supplied to the battery 6 and stored. The electric energy stored in the battery 6 is used not only for supplying power for the M / G 2 but also for powering auxiliary equipment such as an air conditioner via a DC-DC converter or the like. Further, a capacitor can be used instead of the battery 6.
【0014】ここで、本実施形態において特徴的なこと
は、制御回路5は発電効率の高い条件下でM/G2をジ
ェネレータとして機能させることであり、たとえバッテ
リの端子間電圧が目標端子間電圧(例えば200V)以
下であっても、発電効率の低い場合には充電を行わない
点にある。A characteristic of the present embodiment is that the control circuit 5 causes the M / G 2 to function as a generator under conditions of high power generation efficiency. (For example, 200 V) or less, charging is not performed when power generation efficiency is low.
【0015】図2には誘導機をジェネレータとして機能
させた場合の、回転数NとトルクT及び発電効率の関係
が示されている。一般に、回転数が高い程、トルクが大
きい程発電効率は高くなる。従って、発電効率を高くす
るためには、高回転数あるいは高トルクで発電を行えば
よいことになる。FIG. 2 shows the relationship among the rotational speed N, the torque T, and the power generation efficiency when the induction machine functions as a generator. Generally, the higher the rotation speed and the larger the torque, the higher the power generation efficiency. Therefore, in order to increase the power generation efficiency, power generation should be performed at a high rotation speed or a high torque.
【0016】そこで、本実施形態では、バッテリ6の端
子間電圧が低下(例えば目標200Vに対して190
V)しても低トルクで発電するのではなく、より低い電
圧(例えば170V)まで端子間電圧が低下した場合に
高トルクで発電することにより、高発電効率で一気にバ
ッテリ6を充電するのである。これにより、回生エネル
ギを有効に回収し、エネルギ効率を高めることができ
る。Therefore, in the present embodiment, the voltage between the terminals of the battery 6 decreases (for example, 190 V with respect to the target 200 V).
V), the battery 6 is not generated at a low torque, but is generated at a high torque when the inter-terminal voltage is reduced to a lower voltage (for example, 170 V), thereby charging the battery 6 at a stretch with high power generation efficiency. . Thereby, the regenerative energy can be effectively recovered, and the energy efficiency can be improved.
【0017】図3には制御回路5の処理フローチャート
が示されている。まず、制御回路5は、バッテリ6の端
子間電圧VBを検出し、所定値と大小比較する(S10
1)。所定値は、満充電時の端子間電圧VB1 よりΔV
だけ低下した電圧であり、例えばVB1 =200V、Δ
V=30Vに設定される(従って、所定値は170
V)。バッテリ6の端子間電圧がこの所定値以上である
場合には、M/G2をジェネレータとして機能させるこ
とはなく、バッテリ6も充電しない。なお、バッテリ6
の端子間電圧が170V程度であれば、車両加速時にト
ルクアシストが必要になってもM/G2に電力を供給す
ることができる。そして、端子間電圧が低下して所定値
より小さくなった場合には、エンジンECU4に発電開
始信号を送信し (S102)、M/G2をジェネレー
タとして機能させて発電を開始する。発電開始時にエン
ジンECU4に送信するのは、本実施形態における発電
は、従来に比べて高出力トルクで行うため、出力トルク
の急峻な低下を招き、何等措置を施さないとドライバビ
リティが悪化してしまう恐れがあるためである。この信
号を受けたエンジンECU4では、トルク変動を抑制す
るためにエンジン出力を増大させる処理を行うが、その
詳細は後述する。発電は、発電電力量Pgen を目標発電
電力Pgen1まで漸増させるべく高トルクを指令すること
により行われる(S103、S104)。このトルク
は、例えばバッテリの端子間電圧が190Vのときの従
来のトルクを5N・m程度とすると、20N・m程度に
もなる高トルクである。もちろん、このトルクの値は誘
導機の特性に応じて変化し、一般的には、発電時の回転
数においてその誘導機の最大発電効率が得られるトルク
に最も近い高トルクを設定するのが望ましい。目標発電
電力に達すると、次に制御回路5は再びバッテリ6の端
子間電圧を検出し、目標電圧VB1 に達したか否かを判
定する(S105)。バッテリ6が目標端子間電圧まで
充電された場合には、エンジンECU4に発電終了信号
を送信し(S106)、発電電力Pgen を徐々に減らし
て発電を終了する(S106、S108)。これによ
り、バッテリ6を高効率で充電でき、回生エネルギを有
効に蓄積することができ、以後の加速時のトルクアシス
トを円滑に行うことができる。FIG. 3 shows a processing flowchart of the control circuit 5. First, the control circuit 5 detects the inter-terminal voltage VB of the battery 6 and compares it with a predetermined value (S10).
1). The predetermined value is ΔV from the terminal voltage VB1 when fully charged.
, For example, VB1 = 200V, Δ
V = 30 V (the predetermined value is therefore 170
V). When the voltage between terminals of the battery 6 is equal to or higher than the predetermined value, the M / G 2 does not function as a generator, and the battery 6 is not charged. The battery 6
Is approximately 170 V, power can be supplied to the M / G 2 even when torque assist is required during vehicle acceleration. Then, when the inter-terminal voltage becomes lower than the predetermined value, a power generation start signal is transmitted to the engine ECU 4 (S102), and the power generation is started by causing the M / G 2 to function as a generator. The transmission to the engine ECU 4 at the start of the power generation is because the power generation in the present embodiment is performed with a higher output torque than in the related art, so that the output torque is sharply reduced, and if no measures are taken, the drivability deteriorates. This is because there is a danger that they will be lost. In response to this signal, the engine ECU 4 performs a process of increasing the engine output in order to suppress the torque fluctuation, the details of which will be described later. Power generation is performed by instructing a high torque to gradually increase the generated power amount Pgen to the target generated power Pgen1 (S103, S104). This torque is as high as about 20 Nm, for example, when the conventional torque when the voltage between the terminals of the battery is 190 V is about 5 Nm. Of course, the value of this torque changes according to the characteristics of the induction machine, and it is generally desirable to set a high torque that is closest to the torque at which the maximum power generation efficiency of the induction machine is obtained at the number of revolutions during power generation. . When the power reaches the target generated power, the control circuit 5 again detects the voltage between the terminals of the battery 6 and determines whether or not the voltage reaches the target voltage VB1 (S105). When the battery 6 has been charged to the target inter-terminal voltage, a power generation termination signal is transmitted to the engine ECU 4 (S106), and the power generation Pgen is gradually reduced to terminate power generation (S106, S108). As a result, the battery 6 can be charged with high efficiency, regenerative energy can be effectively stored, and torque assist during subsequent acceleration can be smoothly performed.
【0018】一方、図4には、エンジンECU4の処理
フローチャートが示されている。エンジンECU4は、
上述したように、発電期間中のトルク変動を抑制するた
めに、エンジン出力を増大させる処理を行う。具体的に
は、まず、制御回路5からの発電開始信号を受信したか
否かを判定し(S201)、発電信号を受信した、すな
わちM/G2が発電を開始した場合には、エンジンEC
U4はエンジン出力Pe/g を目標値Pe/g1まで漸増させ
る(S202、S203)。高効率で発電を行うと、機
関出力軸に逆向きの高トルクが印加されるためトルク変
動を生じるが、このようにエンジン出力を増大させてト
ルクの減少分を補うことにより、トルクの急峻な変動を
抑制することができる。なお、エンジン出力の増加量、
すなわち目標値Pe/g1は、Pgen1で発電する際のトルク
に近いほど望ましいが、燃費を考慮してその上限が決定
されることになろう。そして、制御回路5から発電終了
信号を受信すると(S204)、エンジン出力Pe/g も
これに応じて減少させ、通常の出力値、すなわち発電を
行わない時の出力値Pe/g2に戻す(S205、S20
6)。On the other hand, FIG. 4 shows a processing flowchart of the engine ECU 4. The engine ECU 4
As described above, the processing for increasing the engine output is performed to suppress the torque fluctuation during the power generation period. Specifically, first, it is determined whether or not the power generation start signal from the control circuit 5 has been received (S201). When the power generation signal has been received, that is, when the M / G2 has started power generation, the engine EC
U4 gradually increases the engine output Pe / g to the target value Pe / g1 (S202, S203). When power is generated with high efficiency, a high torque in the opposite direction is applied to the engine output shaft, causing torque fluctuations.However, by increasing the engine output and compensating for the decrease in torque, the sharp torque increases. Fluctuations can be suppressed. Note that the amount of increase in engine output,
That is, the target value Pe / g1 is desirably closer to the torque at the time of power generation by Pgen1, but the upper limit will be determined in consideration of fuel efficiency. When the power generation end signal is received from the control circuit 5 (S204), the engine output Pe / g is also reduced accordingly, and returns to the normal output value, that is, the output value Pe / g2 when power is not generated (S205). , S20
6).
【0019】このように、本実施形態では、バッテリの
充電は高発電効率が得られる場合にのみ間欠的に行い、
かつ、発電中はエンジンECUがエンジン出力を所定量
増大させて機関出力軸のトルクの減少分を補償するの
で、極めて効率的にエネルギを回収できるとともに、ド
ライバビリティの低下を防止できる。As described above, in this embodiment, the battery is charged intermittently only when high power generation efficiency is obtained.
Further, during power generation, the engine ECU increases the engine output by a predetermined amount to compensate for the decrease in the torque of the engine output shaft, so that energy can be recovered extremely efficiently and drivability can be prevented from lowering.
【0020】[0020]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の車両バッ
テリの充電制御装置及び充電制御方法によれば、高い効
率でエネルギを回生し、バッテリを充電することができ
る。また、回生時に機関出力トルクの変動を防止し、ド
ライバビリティをほぼ一定に維持することができる。As described above, according to the vehicle battery charging control device and charging control method of the present invention, energy can be regenerated with high efficiency and the battery can be charged. Further, fluctuation of the engine output torque during regeneration can be prevented, and drivability can be maintained substantially constant.
【図1】 本発明の実施形態の構成ブロック図である。FIG. 1 is a configuration block diagram of an embodiment of the present invention.
【図2】 本発明の実施形態のモータ/ジェネレータの
発電時の効率説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of efficiency of the motor / generator according to the embodiment of the present invention during power generation.
【図3】 本発明の実施形態の制御回路の処理フローチ
ャートである。FIG. 3 is a processing flowchart of a control circuit according to the embodiment of the present invention.
【図4】 本発明の実施形態のエンジンコンピュータ
(エンジンECU)の処理フローチャートである。FIG. 4 is a processing flowchart of an engine computer (engine ECU) according to the embodiment of the present invention.
1 エンジンE/G、2 モータ/ジェネレータM/
G、3 トランスミッションT/M、4 エンジンコン
ピュータ(エンジンECU)、5 制御回路、6バッテ
リ。1 engine E / G, 2 motor / generator M /
G, 3 transmission T / M, 4 engine computer (engine ECU), 5 control circuit, 6 battery.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B60L 11/02 - 11/14 B60K 6/02 B60L 7/00 - 7/28 H02J 7/00 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) B60L 11/02-11/14 B60K 6/02 B60L 7/00-7/28 H02J 7/00
Claims (2)
レータにバッテリが接続され、前記モータ/ジェネレー
タをジェネレータとして機能させてエネルギを回生し前
記バッテリを充電する車両バッテリの充電制御装置であ
って、 前記バッテリの端子間電圧を検出する電圧検出手段と、 検出された端子間電圧が所定値より小さくなった場合の
みに、前記モータ/ジェネレータをジェネレータとして
機能させてそのときの回転数における最大発電効率が得
られるトルクに近いトルクで発電し前記バッテリを充電
する制御手段と、 前記モータ/ジェネレータがジェネレータとして機能す
ると同時に、機関出力を増大させて出力トルクの変動を
抑制する機関出力制御手段と、 を有することを特徴とする車両バッテリの充電制御装
置。1. A vehicle battery charging control device, wherein a battery is connected to a motor / generator connected to an engine output shaft, and the motor / generator functions as a generator to regenerate energy and charge the battery. Voltage detection means for detecting a voltage between terminals of the battery, and a motor / generator functioning as a generator only when the detected voltage between terminals becomes smaller than a predetermined value, and a maximum power generation efficiency at a rotation speed at that time Control means for generating electricity with a torque close to the torque obtained to charge the battery, and engine output control means for increasing the engine output and suppressing fluctuations in the output torque while the motor / generator functions as a generator. A charge control device for a vehicle battery, comprising:
レータからの回生電力を蓄積する車両バッテリの充電制
御方法であって、 前記バッテリの端子間電圧が所定値より小さくなった場
合のみに、前記モータ/ジェネレータをジェネレータと
して機能させてそのときの回転数における最大発電効率
が得られるトルクに近いトルクで発電し前記バッテリを
充電するとともに、前記モータ/ジェネレータをジェネ
レータとして機能させている間、機関出力を増大させて
出力トルクの変動を抑制することを特徴とする車両バッ
テリの充電制御方法。2. A method for controlling charging of a vehicle battery for storing regenerative power from a motor / generator connected to an engine output shaft, the method comprising: controlling the battery only when a terminal voltage of the battery becomes lower than a predetermined value. While the motor / generator is functioning as a generator and generating power at a torque close to the torque at which the maximum power generation efficiency is obtained at the rotation speed at that time to charge the battery, the engine output is output while the motor / generator is functioning as the generator. A vehicle battery charging control method characterized by increasing fluctuations in output torque and suppressing fluctuations in output torque.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP07225072A JP3097509B2 (en) | 1995-09-01 | 1995-09-01 | Vehicle battery charge control device and charge control method |
Applications Claiming Priority (1)
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JP07225072A JP3097509B2 (en) | 1995-09-01 | 1995-09-01 | Vehicle battery charge control device and charge control method |
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---|---|
JPH0974612A JPH0974612A (en) | 1997-03-18 |
JP3097509B2 true JP3097509B2 (en) | 2000-10-10 |
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Family Applications (1)
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