JP3737495B2 - 車両用制御装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動コンプレッサを備えた車両に適用される車両用制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
例えば、従来におけるハイブリッド車両では、該車両に搭載された走行用モータにより空調装置(エアコン)のコンプレッサを駆動する技術が提案されている(特許文献1参照)。また、走行用モータを発電機として使用して、その発電電力を蓄電する蓄電装置を備えたものが知られている。
【0003】
【特許文献1】
特開平11−268521号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、走行用モータと蓄電装置との間、蓄電装置とコンプレッサとの間に、開閉可能なコンタクタ手段をそれぞれ介装して、必要な場合以外には蓄電装置からの電力供給を停止するような構成とすることが望ましい。
しかしながら、上述の構成の場合、それぞれのコンタクタ手段の作動処理によっては、蓄電装置からの電力がコンプレッサに過度に供給されたり、モータへの電力供給を安定して行えない虞があるという問題がある。また、暗電流を防止する等のため、蓄電装置とコンプレッサとの間のコンタクタ手段(エアコンコンタクタ手段)を、空調要求の有無に応じて頻繁に切り換えると、該エアコンコンタクタ手段の劣化を招いてしまうという問題がある。
【0005】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、コンタクタ手段の劣化を抑制するとともに、消費電力を低減して、燃費向上することができる車両用制御装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項1に記載した発明は、車両のエンジンに直結された走行用モータ(例えば、実施の形態における走行用モータ1)を駆動するためのモータ制御部(例えば、実施の形態におけるパワードライブユニット2)と、蓄電装置(例えば、実施の形態における高電圧バッテリ4)とを、メインコンタクタ手段(例えば、実施の形態におけるメインコンタクタ手段12)を介して接続するとともに、前記エンジンおよび前記走行用モータのいずれによっても駆動可能な空調装置用コンプレッサ(例えば、実施の形態におけるエアコンモータ9)と、前記蓄電装置とを、エアコンコンタクタ手段(例えば、実施の形態におけるエアコンコンタクタ手段7)を介して接続して、前記車両始動時には、前記エアコンコンタクタ手段の作動に先立って前記メインコンタクタ手段を作動させる(例えば、実施の形態におけるステップS12)とともに、前記冷却要求がされたときに前記空調装置用コンプレッサの冷却能力で空調可能か否かを判断し(例えば、実施の形態におけるステップS17)、空調可能である場合には前記エアコンコンタクタ手段を作動させ(例えば、実施の形態におけるステップS18)、空調可能でない場合には前記エアコンコンタクタ手段を作動させず(例えば、実施の形態におけるステップS22、S24)前記エンジンによって空調装置用コンプレッサを駆動させ、前記エアコンコンタクタ手段を作動させた後には、車両停止時までは前記エアコンコンタクタ手段を遮断せずに作動を維持させる制御を行う(例えば、実施の形態におけるステップS22)ことを特徴とする。
【0007】
この発明によれば、前記エアコンコンタクタ手段を作動させる際には、前記メインコンタクタ手段を予め作動させて、前記蓄電装置と前記モータ制御部との電位差を一定以内に抑えることができるため、前記蓄電装置から前記モータへの電力供給の確実性を高めることができる。また、前記蓄電装置から前記モータ制御部に電力を供給する際に、前記エアコンコンタクタ手段が遮断されているので、前記蓄電装置の電力を前記エアコンコンタクタ手段に供給せずに前記モータ制御部のみに供給することが可能となり、前記モータを駆動するのに必要な時間を短縮することができる。また、前記エアコンコンタクタ手段を一旦作動させた後は、前記車両を停止するまではその作動を維持させることで、前記エアコンコンタクタ手段の劣化を抑制して耐久性を向上することができる。
請求項2に記載した発明は、請求項1に記載のものであって、前記空調装置用コンプレッサを駆動するエアコンユニット(例えば、実施の形態におけるHBACU8)を更に備え、前記モータ制御部および前記エアコンユニットはそれぞれ平滑コンデンサ(例えば、実施の形態における平滑コンデンサ2a、8c)を備え、それぞれの平滑コンデンサには電圧センサ(例えば、実施の形態における電圧センサ14、16)が接続されていることを特徴とする。
請求項3に記載した発明は、請求項2に記載のものであって、前記メインコンタクタ手段は前記モータ制御部の平滑コンデンサの電圧と前記蓄電装置の電圧との電圧差が規定値以内になった後で作動し、前記エアコンコンタクタ手段は前記エアコンユニットの平滑コンデンサの電圧と前記蓄電装置の電圧との電位差が前記規定値以内になった後で作動することを特徴とする。
【0008】
【発明の実施の形態】
図1は、この発明の一実施の形態における車両用制御装置の構成を示すブロック図である。この実施の形態における車両は、エンジン(図示せず)と走行用モータが直結されていて、エンジン駆動による走行とモータ駆動による走行が可能なハイブリッド車両である。
【0009】
図1において、車両に搭載された走行用モータ1は例えば三相電動機で構成されており、走行用モータ1のロータが車両の駆動装置(図示せず)に連結されていて、モータ単独によるモータ駆動走行やエンジン駆動時に走行用モータ1で駆動力を補助するアシスト走行を可能にしている。
【0010】
走行用モータ1には、主にインバータ回路から構成されたモータ制御部としてのパワードライブユニット(以下、PDUと略す)2が接続されている。PDU2は、電源電圧を安定させる平滑コンデンサ2aを備えており、該平滑コンデンサ2aがメインコンタクタ手段3を介して車両に搭載された高電圧バッテリ(蓄電装置)4に接続されている。高電圧バッテリ4としては、例えば144V系のバッテリを用いることができる。PDU2は、メインコンタクタ手段3が接続された状態において、高電圧バッテリ4から直流電力を得るとともに、該直流電力を三相の交流電力に変換して走行用モータ1を駆動し、一方、走行用モータ1の回生電力を直流電力に変換して高電圧バッテリ4を充電する。
高電圧バッテリ4には電流センサ11、電圧センサ14が接続され、これらのセンサ11、14で検出される電流値、電圧値から、I−V特性に基づいて高電圧バッテリ4の残容量SOCを推定することができる。
【0011】
メインコンタクタ手段3は、メインコンタクタ3aと、該メインコンタクタ3aに並列に設けられるプリチャージコンタクタ3b及びプリチャージ抵抗器3cとを備えて構成されている。メインコンタクタ手段3によりPDU2と高電圧バッテリ4とを接続する際には、まず、プリチャージコンタクタ3bを作動させてPDU2の平滑コンデンサ2aにプリチャージを行った後、メインコンタクタ3aを作動させる。平滑コンデンサ2aには、電圧センサ15が接続されており、該センサ15で検出される電圧値に応じてメインコンタクタ3aの作動タイミングを調整することができる。
【0012】
また、高電圧バッテリ4には、メインコンタクタ手段3を介してDC/DCコンバータ5が接続されている。DC/DCコンバータ5は高電圧バッテリ4から得た高電圧直流電力を低電圧直流電力に降圧して低電圧バッテリ6を充電する。この低電圧バッテリ6から電子制御ユニット(以下、ECUと略す)10や低電圧駆動の補機類(図示せず)等に低電圧の直流電力が供給される。
【0013】
さらに、高電圧バッテリ4には、エアコンコンタクタ手段7を介して、ハイブリッドエアコンユニット(以下、HBACUと略す)8が接続されている。エアコンコンタクタ手段7は、メインコンタクタ手段3と同様に、メインコンタクタ7a、プリチャージコンタクタ7b、プリチャージ抵抗器7cとを備えて構成され、プリチャージコンタクタ7bによりプリチャージを行った後にメインコンタクタ7aを作動させる。
【0014】
また、HBACU8は、インバータ回路(ドライバ)8aと、該ドライバ8aを制御するコントローラ8bと、エアコンコンタクタ手段7に接続される平滑コンデンサ8cとを備えて構成されている。HBACU8は、エアコンコンタクタ手段7が接続された状態において、高電圧バッテリ4から供給される直流電力を三相の交流電力に変換して、三相電動機からなるエアコン用電動コンプレッサモータ(以下、エアコンモータと略す)9を駆動する。
また、平滑コンデンサ8cには、電圧センサ16が接続されており、該センサ16で検出される電圧値に応じてメインコンタクタ7aの作動タイミングを調整することができる。また、高電圧バッテリ4とエアコンコンタクタ手段7との間にはヒューズ13が介装され、両者4,7間の電流路を過電流時に遮断できるようにしている。
【0015】
なお、この実施の形態における車室用エアコンコンプレッサ(図示せず)はエアコンモータ9によって駆動可能であるとともに前記エンジンによっても駆動可能になっている。
【0016】
また、本実施の形態における車両には、制御部であるECU10が設けられている。ECU10には、各センサ11、14、15、16の出力信号が入力される。
また、ECU10には、車両のイグニッションスイッチ(以下、IGスイッチと略す)のON/OFF信号、走行用モータ1の回転数に応じた電気信号が入力される。
なお、この実施の形態では、走行用モータ1はエンジンの出力軸に直結であるので、モータ回転数はエンジン回転数に一致し、モータ回転数に代えてエンジン回転数を代用することができる。
【0017】
また、ECU10からは、メインコンタクタ手段3の駆動信号、エアコンコンタクタ手段7の駆動信号、PDU2の制御信号、DC/DCコンバータ5の制御信号、HBACU8の制御信号が出力される。
【0018】
上記の構成を備えた車両用制御装置の作用について図2、図3を用いて説明する。図2は図1の車両用制御装置によるメインコンタクタ手段3とエアコンコンタクタ手段7の制御内容を示すフローチャートである。また、図3(a)はメインコンタクタ手段3とエアコンコンタクタ手段7のON、OFF制御を示すタイムチャート、図3(b)は高電圧バッテリ4とPDU2の平滑コンデンサ2a、HBACU8の平滑コンデンサ8cのそれぞれの電圧の時間に対する特性を示すグラフ図である。
【0019】
まず、ステップS10では、イグニッションスイッチがONであるかどうかを判定する。この判定結果がYESの場合にはステップS12の処理に進み、NOの場合にはステップS20の処理に進む。
【0020】
ステップS12では、メインコンタクタ手段3の作動処理を行う。具体的には、図3に示すように、イグニッションスイッチがONになったとき(時刻t1)に、プリチャージコンタクタ3bを作動させて、PDU2の平滑コンデンサ2aにプリチャージを行う。そして、PDU2の平滑コンデンサ2aの電圧Vpと高電圧バッテリ4の電圧Vbatとの電圧差が規定値ΔV以内になった後で、メインコンタクタ3aを作動させる(時刻t2)。
【0021】
ステップS14では、メインコンタクタ手段3が作動済かどうか、すなわちメインコンタクタ3aがONかどうかを判定する。この判定結果がYESの場合にはステップS16に進み、NOの場合には本ルーチンの処理を一旦終了する。
【0022】
ステップS16では、エアコンスイッチ(図示せず)がONかどうかを判定する。この判定結果がYESの場合にはステップS18の処理に進み、NOの場合にはステップS22の処理に進む。エアコンスイッチは、例えば車両の搭乗者によりON・OFF操作され、操作されたときの出力信号がECU10に入力される。
【0023】
ステップS18では、エアコンコンタクタ手段7の作動処理を行う。すなわち、エアコンスイッチがONにされたときには(時刻t3)、プリチャージコンタクタ7bを作動させて、HBACU8の平滑コンデンサ8cにプリチャージを行う。そして、HBACU8の平滑コンデンサ8cの電圧Vaと高電圧バッテリ4の電圧Vbatとの電圧差が規定値ΔV以内になった後で、メインコンタクタ7aを作動させる(時刻t4)。その後、本ルーチンの処理を一旦終了する。
【0024】
このように、前記エアコンコンタクタ手段7を作動させる際には、前記メインコンタクタ手段3を予め作動させているので、高電圧バッテリ4とPDU2との電位差を一定以内に抑えることができる。このため、前記高電圧バッテリ4から前記モータ1への電力供給の確実性を高めることができる。また、前記高電圧バッテリ4から前記PDU2に電力を供給する際に、前記エアコンコンタクタ手段7が遮断されているので、前記高電圧バッテリ4の電力を前記エアコンコンタクタ手段7に供給せずに前記PDU2のみに供給することが可能となり、前記モータ1を駆動するのに必要な時間を短縮することができる。
【0025】
また、ステップS22では、エアコンコンタクタ手段7が作動済かどうかを判定する。この判定結果がYESの場合には、エアコンコンタクタ手段7の遮断処理を行わずに、本ルーチンの処理を一旦終了する。すなわち、エアコンスイッチがOFFになった場合でも、エアコンコンタクタ手段7のメインコンタクタ7aは遮断されずに作動状態が維持される(時刻5)。
また、この判定結果がNOの場合にはステップS24の処理に進み、エアコンコンタクタ手段7の遮断処理を行う。すなわち、エアコンコンタクタ手段7の遮断状態を維持する。そして、本ルーチンの処理を一旦終了する。
【0026】
また、上述したステップS10の判定結果がNOの場合(イグニッションスイッチがOFFにされた場合(時刻t6)には、ステップS20でメインコンタクタ手段3を遮断する。そして、ステップS24でエアコンコンタクタ手段7の遮断処理を行い(時刻t7)、本ルーチンの処理を一旦終了する。
【0027】
このように、前記エアコンコンタクタ手段7を一旦作動させた後は、前記車両を停止するまで(イグニッションスイッチがOFFにされるまで)はその作動を維持させることで、エアコンコンタクタ手段7の作動頻度を低減させることができるので、前記エアコンコンタクタ手段7の劣化を抑制して耐久性を向上することができる。
また、図3に本発明の第2の実施の形態のフローチャートを示す。本実施の形態においては、上述したステップS16の判定結果がYESの場合に、ステップS17の処理に進む点が、第1の実施の形態と異なっている。すなわち、ステップS17で、上述した車室用エアコンコンプレッサである電動コンプレッサの作動が必要かどうか、換言すれば電動コンプレッサの冷却能力で空調可能かどうかを判定し、判定結果がYESの場合にはステップS18に進み、判定結果がNOの場合にはステップS22に進む。このように、エアコンスイッチがONにされた場合でも、電動コンプレッサを作動させる必要がない場合には、エアコンコンタクタ手段7を作動させないため、消費電力をさらに低減させることができる。ステップS17の判定結果がNOの場合には、電動コンプレッサはエンジンにより作動させればよい。
なお、本発明の内容は上述の実施の形態に限られるものではない。
【0028】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1に記載した発明によれば、前記蓄電装置から前記モータへの電力供給の確実性を高めることができる。また、前記蓄電装置の電力を前記エアコンコンタクタ手段に供給せずに前記モータ制御部のみに供給することが可能となり、前記モータを駆動するのに必要な時間を短縮することができる。また、前記エアコンコンタクタ手段の劣化を抑制して耐久性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施の形態における車両用制御装置のブロック図である。
【図2】 図1の車両用制御装置によるメインコンタクタ手段とエアコンコンタクタ手段の制御内容を示すフローチャートである。
【図3】 図1の車両用制御装置によるメインコンタクタ手段とエアコンコンタクタ手段の制御内容を示すフローチャートである。
【図4】 メインコンタクタ手段とエアコンコンタクタ手段のON、OFF制御を示すタイムチャートと、高電圧バッテリとPDUの平滑コンデンサ、HBACUの平滑コンデンサのそれぞれの電圧の時間に対する特性を示すグラフ図である。
【符号の説明】
1 走行用モータ
2 パワードライブユニット(モータ制御部)
3 メインコンタクタ手段
4 高電圧バッテリ(蓄電装置)
5 DC/DCコンバータ
7 エアコンコンタクタ手段
Claims (3)
- 車両のエンジンに直結された走行用モータを駆動するためのモータ制御部と、蓄電装置とを、メインコンタクタ手段を介して接続するとともに、
前記エンジンおよび前記走行用モータのいずれによっても駆動可能な空調装置用コンプレッサと、前記蓄電装置とを、エアコンコンタクタ手段を介して接続して、
前記車両始動時には、前記エアコンコンタクタ手段の作動に先立って前記メインコンタクタ手段を作動させるとともに、
前記冷却要求がされたときに前記空調装置用コンプレッサの冷却能力で空調可能か否かを判断し、空調可能である場合には前記エアコンコンタクタ手段を作動させ、空調可能でない場合には前記エアコンコンタクタ手段を作動させず前記エンジンによって空調装置用コンプレッサを駆動させ、
前記エアコンコンタクタ手段を作動させた後には、車両停止時までは前記エアコンコンタクタ手段を遮断せずに作動を維持させる制御を行うことを特徴とする車両用制御装置。 - 前記空調装置用コンプレッサを駆動するエアコンユニットを更に備え、
前記モータ制御部および前記エアコンユニットはそれぞれ平滑コンデンサを備え、それぞれの平滑コンデンサには電圧センサが接続されていることを特徴とする請求項1に記載の車両用制御装置。 - 前記メインコンタクタ手段は前記モータ制御部の平滑コンデンサの電圧と前記蓄電装置の電圧との電圧差が規定値以内になった後で作動し、
前記エアコンコンタクタ手段は前記エアコンユニットの平滑コンデンサの電圧と前記蓄電装置の電圧との電位差が前記規定値以内になった後で作動することを特徴とする請求項2に記載の車両用制御装置。
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