JP4192658B2

JP4192658B2 - Vehicle control apparatus and control method

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Publication number: JP4192658B2
Application number: JP2003105266A
Authority: JP
Inventors: 浩二原
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-04-09
Filing date: 2003-04-09
Publication date: 2008-12-10
Anticipated expiration: 2023-04-09
Also published as: JP2004312926A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、駆動力源として電動機を搭載した車両を制御する技術に関し、特に、電動機への電力の供給を制御する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両の駆動力源として電動機を使用する場合、その車両を適切に走行させつつエネルギ効率を向上させるためには、その電動機に対する負荷に応じた電力を供給し、回生時には効率よくエネルギを回収することが求められる。
【０００３】
このような要求に対応するために、たとえば特開２０００−２９５７１５号公報（特許文献１）は、蓄電装置の電力により電動機を駆動する電源システムを開示する。この電源システムは、複数の電気二重層キャパシタセルが直列に接続された少なくとも２個の蓄電装置と、それぞれの蓄電装置の間に接続されたチョッパとを含む。
【０００４】
特許文献１に開示された電源システムによると、電動機に高出力が必要とされる場合（たとえば、加速時）には、チョッパにより蓄電装置からの供給電圧を高めることにより、電動機の出力を高めることができる。一方、高出力を必要としない場合（たとえば、低速走行時）には、チョッパにより蓄電装置からの電圧が降圧される。その結果、インバータへの入力電圧が下げられると電動機の出力が低下するため、電動機の効率の低下が防止される。このようにして、電源システムは、車両の走行状態に基づいて電動機の効率を向上させることができる。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−２９５７１５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に開示された電源システムによると、キャパシタの容量により放電電力量あるいは回生電力量が制限されるため、車両が短時間に加減速する場合には有効であっても、長時間の走行には適切に使用できないという問題があった。
【０００７】
また、この電源システムの作動時にはチョッパが常時作動するため、蓄電装置の充放電時にチョッパにおける電力損失が発生し、車両の燃費が悪化する場合があった。
【０００８】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、車両の走行状態に応じて、走行性能を低下させることなく燃費を向上することができる車両の制御装置および制御方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
第１の発明に係る車両の制御装置は、駆動力源として電動機を搭載した車両の制御装置であって、電動機には、キャパシタと電力変換回路を介した二次電池とのいずれかから電力が供給され、二次電池は電力変換回路を介してキャパシタを充電し、制御装置は、電動機に対する負荷の状態に基づいて、電力変換回路の作動を制御するための制御手段を含む。
【００１０】
第１の発明によると、制御手段が電動機に対する負荷の状態に基づいて電力変換回路（コンバータ等）の作動を制御すると、電動機を駆動するための電力は、キャパシタ（電気二重層コンデンサ）および二次電池のいずれかから供給される。この負荷は、たとえば車両の走行状態（要求トルク、アクセル開度、車速など）により変動する。負荷の状態により電力変換回路を作動させないとき、キャパシタから電動機に電力を供給させることができるので、電力変換回路におけるエネルギの損失は発生せず、燃費を向上させることができる。また、キャパシタから電動機への電力の供給は速やかに実行されるため、電動機の応答性を向上させることができる。一方、電力変換回路を作動させるとき、二次電池による電力の供給が可能になるため、電動機に対して電力を安定して供給することができる。したがって、車両を駆動するために十分な駆動力（トルク）を電動機に発生させることができ、電動機の負荷が大きい場合にも車両の走行性能の低下を防止することができる。これにより、車両の走行状態に応じて、走行性能を低下させることなく燃費を向上することができる車両の制御装置を提供することができる。
【００１１】
第２の発明に係る車両の制御装置は、第１の発明の構成に加えて、制御装置は、負荷の状態が予め定められた状態よりも低い場合には、電動機に電力を供給するようにキャパシタを制御するためのキャパシタ制御手段をさらに含む。制御手段は、負荷の状態が予め定められた状態よりも低い場合には、二次電池から電動機への電力の供給を遮断するように、電力変換回路を制御するための手段を含む。
【００１２】
第２の発明によると、電動機に対する負荷の状態が予め定められた状態を下回る（たとえば、要求トルク、アクセル開度等が所定の値よりも小さい）場合には、電動機を駆動するための電力はキャパシタから迅速に供給される。このとき、電力変換回路を作動させないため、電力変換回路におけるエネルギの損失は発生しない。したがって、電動機の負荷が所定の負荷よりも小さい場合には、燃費を向上させつつ車両をスムーズに走行させることができる。
【００１３】
第３の発明に係る車両の制御装置は、第１の発明の構成に加えて、制御手段は、負荷の状態が予め定められた状態よりも高い場合には、電力が二次電池から電動機に供給されるように、電力変換回路を制御するための手段を含む。
【００１４】
第３の発明によると、電動機に対する負荷の状態が予め定められた負荷の状態を上回る（たとえば、要求トルク、アクセル開度等が所定の値よりも大きい）場合には、電力変換回路を作動させて、二次電池から電動機に電力を供給することができる。このようにすると、電動機に対して十分な電力を安定して供給することができるため、走行性能を低下させることなく車両を走行させることができる。
【００１５】
第４の発明に係る車両の制御装置は、第１〜３のいずれかの発明の構成に加えて、端子の電圧が予め定められた発電停止電圧値を上回ると発電を停止する燃料電池をさらに搭載した車両を制御する。この燃料電池は、キャパシタに並列に接続されている。電動機は、発電機能を有する。この制御装置は、電動機による発電中に、発電停止電圧値とキャパシタの電圧値との差が予め定められた電圧値を下回る場合には、キャパシタの電圧値が予め定められた条件を満足するように、二次電池からキャパシタへの充電を制御するための充電制御手段をさらに含む。
【００１６】
第４の発明によると、電動機の発電中に発電停止電圧値とキャパシタの電圧値との差が予め定められた電圧値を下回る場合には、充電制御手段は、キャパシタの電圧値が予め定められた条件（たとえばキャパシタの電圧値が燃料電池の発電停止電圧値を上回ること）を満足するように、二次電池からキャパシタへの充電を制御する（たとえば、キャパシタが急速に充電される）。なお、発電停止電圧値とは、燃料電池の構成態様などに基づいて推定される、燃料電池の発電が停止する電圧値をいう。このようにすると、所定の条件が成立した場合には燃料電池が発電しなくなり、キャパシタの充電も行なわれなくなる。したがって回生時には、電動機が発電した電力により二次電池を効率よく充電することができる。
【００１７】
第５の発明に係る車両の制御装置は、第４の発明の構成に加えて、充電制御手段は、キャパシタの電圧値が予め定められた時間に発電停止電圧値を上回るように、二次電池からキャパシタへの充電を制御するための手段を含む。
【００１８】
第５の発明によると、電動機の発電中に発電停止電圧値とキャパシタの電圧値との差が予め定められた電圧値を下回ると、キャパシタの電圧値が所定の時間内に上昇して燃料電池の発電停止電圧値を上回る。この時間は、燃料電池の構成、容量などに基づいて定められる。このようにすると、燃料電池の発電が速やかに停止され、キャパシタも充電されなくなるため、回生時には二次電池を効率よく充電することができる。
【００１９】
第６の発明に係る車両の制御装置は、第１〜５のいずれかの発明の構成に加えて、車両の始動が検知されると、電力が二次電池からキャパシタに供給されるように、電力変換回路を制御するための手段をさらに含む。
【００２０】
第６の発明によると、車両の始動が検知されるとキャパシタは二次電池によって充電される。キャパシタが十分に充電されていると、電動機に電力を迅速に供給することができるため、車両の走行性能を向上させることができる。
【００２１】
第７の発明に係る車両の制御方法は、駆動力源として電動機を搭載した車両の制御方法であって、電動機には、キャパシタと電力変換回路を介した二次電池とのいずれかから電力が供給され、二次電池は電力変換回路を介してキャパシタを充電し、制御方法は、電動機に対する負荷の状態に基づいて、電力変換回路の作動を制御する制御ステップを含む。
【００２２】
第７の発明によると、制御ステップが電動機に対する負荷の状態に基づいて電力変換回路（コンバータ等）の作動を制御すると、電動機を駆動するための電力は、キャパシタ（電気二重層コンデンサ）および二次電池のいずれかから供給される。この負荷は、たとえば車両の走行状態（要求トルク、アクセル開度、車速など）により変動する。負荷の状態により電力変換回路を作動させないとき、キャパシタから電動機に電力を供給させることができるので、電力変換回路におけるエネルギの損失は発生せず、燃費を向上させることができる。また、キャパシタから電動機への電力の供給は速やかに実行されるため、電動機の応答性を向上させることができる。一方、電力変換回路を作動させるとき、二次電池による電力の供給が可能になるため、電動機に対して電力を安定して供給することができる。したがって、車両を駆動するために十分な駆動力（トルク）を電動機に発生させることができ、電動機の負荷が大きい場合にも車両の走行性能の低下を防止することができる。これにより、車両の走行状態に応じて、走行性能を低下させることなく燃費を向上することができる車両の制御方法を提供することができる。
【００２３】
第８の発明に係る車両の制御方法は、第７の発明の構成に加えて、制御方法は、負荷の状態が予め定められた状態よりも低い場合には、電動機に電力を供給するようにキャパシタを制御するキャパシタ制御ステップをさらに含む。制御ステップは、負荷の状態が予め定められた状態よりも低い場合には、二次電池から電動機への電力の供給を遮断するように、電力変換回路を制御するステップを含む。
【００２４】
第８の発明によると、電動機に対する負荷の状態が予め定められた状態を下回る（たとえば、要求トルク、アクセル開度等が所定の値よりも小さい）場合には、電動機を駆動するための電力はキャパシタから迅速に供給される。このとき、電力変換回路を作動させないため、電力変換回路におけるエネルギの損失は発生しない。したがって、電動機の負荷が所定の負荷よりも小さい場合には、燃費を向上させつつ車両をスムーズに走行させることができる。
【００２５】
第９の発明に係る車両の制御方法は、第７の発明の構成に加えて、制御ステップは、負荷の状態が予め定められた状態よりも高い場合には、電力が二次電池から電動機に供給されるように、電力変換回路を制御するステップを含む。
【００２６】
第９の発明によると、電動機に対する負荷の状態が予め定められた負荷の状態を上回る（たとえば、要求トルク、アクセル開度等が所定の値よりも大きい）場合には、電力変換回路を作動させて、二次電池から電動機に電力を供給することができる。このようにすると、電動機に対して十分な電力を安定して供給することができるため、走行性能を低下させることなく車両を走行させることができる。
【００２７】
第１０の発明に係る車両の制御方法は、第７〜９のいずれかの発明の構成に加えて、端子の電圧が予め定められた発電停止電圧値を上回ると発電を停止する燃料電池をさらに搭載した車両を制御する。この燃料電池は、キャパシタに並列に接続されている。電動機は、発電機能を有する。この制御方法は、電動機による発電中に、発電停止電圧値とキャパシタの電圧値との差が予め定められた電圧値を下回る場合には、キャパシタの電圧値が予め定められた条件を満足するように、二次電池からキャパシタへの充電を制御する充電制御ステップをさらに含む。
【００２８】
第１０の発明によると、電動機の発電中に発電停止電圧値とキャパシタの電圧値との差が予め定められた電圧値を下回る場合には、充電制御ステップは、キャパシタの電圧値が予め定められた条件（たとえばキャパシタの電圧値が燃料電池の発電停止電圧値を上回ること）を満足するように、二次電池からキャパシタへの充電を制御する（たとえば、キャパシタが急速に充電される）。なお、発電停止電圧値とは、燃料電池の構成態様などに基づいて推定される、燃料電池の発電が停止する電圧値をいう。このようにすると、所定の条件が成立した場合には燃料電池が発電しなくなり、キャパシタの充電も行なわれなくなる。したがって回生時には、電動機が発電した電力により二次電池を効率よく充電することができる。
【００２９】
第１１の発明に係る車両の制御方法は、第１０の発明の構成に加えて、充電制御ステップは、キャパシタの電圧値が予め定められた時間に発電停止電圧値を上回るように、二次電池からキャパシタへの充電を制御するステップを含む。
【００３０】
第１１の発明によると、電動機の発電中に発電停止電圧値とキャパシタの電圧値との差が予め定められた電圧値を下回ると、キャパシタの電圧値が所定の時間内に上昇して燃料電池の発電停止電圧値を上回る。この時間は、燃料電池の構成、容量などに基づいて定められる。このようにすると、燃料電池の発電が速やかに停止され、キャパシタも充電されなくなるため、回生時には二次電池を効率よく充電することができる。
【００３１】
第１２の発明に係る車両の制御方法は、第７〜１１のいずれかの発明の構成に加えて、車両の始動が検知されると、電力が二次電池からキャパシタに供給されるように、電力変換回路を制御するステップをさらに含む。
【００３２】
第１２の発明によると、車両の始動が検知されるとキャパシタは二次電池によって充電される。キャパシタが十分に充電されていると、電動機に電力を迅速に供給することができるため、車両の走行性能を向上させることができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。
【００３４】
図１を参照して、本発明の実施の形態に係る電源制御システムを搭載した車両の制御ブロック図について説明する。この電源制御システムは、たとえば電気自動車あるいはハイブリッド自動車のように、電動機により駆動力を発生させる車両に搭載される。
【００３５】
図１に示すように、この車両は、バッテリＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００と、モータジェネレータ（以下、モータジェネレータをＭ／Ｇと表わす。）１１０と、インバータ１２０と、スタック１３０と、キャパシタ１４０と、コンバータ１５０と、バッテリ１６０と、電圧計１７０，１８０とを含む。バッテリＥＣＵ１００は、後述する処理を行う演算回路（図示しない）およびメモリ（図示しない）を含む。このメモリには、データ（マップデータ、基準データ等）、プログラム等が予め記憶されている。バッテリＥＣＵ１００は、メインＥＣＵ（図示しない）に接続されている。
【００３６】
電圧計１７０は、キャパシタ１４０の電圧値を検出し、バッテリＥＣＵ１００に信号を送信する。電圧計１８０は、バッテリ１６０の電圧値を検出し、バッテリＥＣＵ１００に信号を送信する。
【００３７】
バッテリＥＣＵ１００は、メインＥＣＵ（図示しない）から受信する信号に基づいて、車両の走行状態（イグニッションのＯＮ／ＯＦＦの状態、アクセル開度、Ｍ／Ｇ１１０の回転数、車速、ブレーキスイッチの状態等）などを検出する。バッテリＥＣＵ１００は、受信した信号に基づいて所定の演算を実行して、制御信号を生成する。バッテリＥＣＵ１００は、その制御信号をインバータ１２０、コンバータ１５０、あるいはスタック１３０に送信する。
【００３８】
Ｍ／Ｇ１１０は、たとえば３相交流電動機である。インバータ１２０は、たとえばＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御が可能なインバータであるが、これに限られない。
【００３９】
スタック１３０は、たとえば燃料電池である。スタック１３０は、端子の電圧が所定の電圧まで上昇すると発電を停止するという性質を有する。なお、この所定の電圧は、スタック１３０の構成態様（発電容量、電極、電解液の材料等）その他の特性に基づいて予め設定することができる。
【００４０】
コンバータ１５０は、双方向に降圧することができるコンバータである。コンバータ１５０は、バッテリＥＣＵ１００から受信する信号に基づいて所定のスイッチング動作を実行することにより、バッテリ１６０からシステム側（キャパシタ１４０側）への電力の供給と、システム側からバッテリ１６０への電力の供給を切り換える。
【００４１】
図２を参照して、コンバータ１５０の作動特性について、バッテリ電圧値ＶＢとシステム電圧値ＶＳとの関係に基づいて説明する。ここで、バッテリ電圧値ＶＢは、バッテリ１６０の電圧値を表わす。システム電圧値ＶＳは、キャパシタ１４０の電圧値を表わす。バッテリ電圧値ＶＢは、システム電圧上限値ＶＨとシステム電圧下限値ＶＬとの間に含まれる。システム電圧上限値ＶＨは、スタック１３０が発電を停止する電圧値である。
【００４２】
このシステム電圧下限値とシステム電圧上限値とは、バッテリＥＣＵ１００のメモリ（図示しない）に予め記憶されている。これらの電圧値は、キャパシタ１４０の容量などに基づいて予め設定することができる。
【００４３】
図２において、システム電圧値ＶＳがバッテリ電圧値ＶＢよりも大きい側のコンバータ作動領域にあるとき、コンバータ１５０は作動する。これにより、システム電圧値ＶＳはコンバータ１５０を介して降圧され、バッテリ１６０が充電される。このような場合としては、たとえば車両の減速時に、Ｍ／Ｇ１１０が回生動作を実行して発電している場合がある。
【００４４】
また、システム電圧値ＶＳがバッテリ電圧値ＶＢよりも小さい側のコンバータ作動領域にあるとき、コンバータ１５０が作動して、バッテリ１６０がＭ／Ｇ１１０に電力を供給するとともに、キャパシタ１４０を充電する。このような場合は、たとえば車両が発進するとき、あるいは坂路を走行する場合など、Ｍ／Ｇ１１０に高出力が要求される場合である。
【００４５】
一方、システム電圧値ＶＳがシステム電圧上限値ＶＨとシステム電圧下限値ＶＬとの間（以下、この領域を「コンバータ停止領域」という。）にあるとき、コンバータ１５０は停止する。このとき、キャパシタ１４０からＭ／Ｇ１１０に電力が供給され、バッテリ１６０はコンバータ１５０を介して放電しない。したがって、コンバータ１５０における電力の損失が防止される。このような場合としては、たとえば車両が市街地を低速走行する場合がある。キャパシタ１４０の放電時の応答性はバッテリ１６０の応答性よりも優れているため、車両の走行特性を向上させることができる。
【００４６】
図３を参照して、本実施の形態に係る電源制御システムを実現するバッテリＥＣＵ１００の制御構造について説明する。以下の処理は、バッテリＥＣＵ１００のメモリに予め記憶されているプログラムに基づいて実行される。
【００４７】
ステップ（以下、ステップをＳと表わす。）３０２にて、バッテリＥＣＵ１００は、所定の条件が成立するとコンバータ１５０を作動させる。この所定の条件とは、たとえば車両の運転者がイグニッションキーをＯＮにした場合である。
【００４８】
Ｓ３０４にて、バッテリＥＣＵ１００は、コンバータ１５０を介してバッテリ１６０にキャパシタ１４０を充電させる。その結果、キャパシタ１４０の電圧値（システム電圧値ＶＳ）は所定の値まで上昇する。
【００４９】
Ｓ３０６にて、バッテリＥＣＵ１００は、システム電圧値ＶＳを検知する。この検知は、電圧計１７０から受信する信号に基づいて行なわれる。
【００５０】
Ｓ３０８にて、バッテリＥＣＵ１００は、検知したシステム電圧値ＶＳがコンバータ停止領域にあるか否かを判断する。システム電圧値ＶＳがコンバータ停止領域にあるとき（Ｓ３０８にてＹＥＳ）、処理はＳ３１０に移される。もしそうでないと（Ｓ３０８にてＮＯ）、処理はＳ３１２に移される。
【００５１】
Ｓ３１０にて、バッテリＥＣＵ１００は、コンバータ１５０に制御信号を送信してコンバータ１５０の作動を停止させる。コンバータ１５０の作動が終了すると、バッテリ１６０の充放電は行なわれなくなる。
【００５２】
Ｓ３１２にて、バッテリＥＣＵ１００は、コンバータ１５０に制御信号を送信して、コンバータ１５０の作動を継続する。
【００５３】
Ｓ３１４にて、バッテリＥＣＵ１００は、システム電圧値ＶＳがシステム電圧下限値ＶＬを下回っているか否かを判断する。システム電圧値ＶＳがシステム電圧下限値ＶＬを下回っていると（Ｓ３１４にてＹＥＳ）、処理はＳ３１６に移される。もしそうでないと（Ｓ３１４にてＮＯ）、処理はＳ３１８に移される。
【００５４】
Ｓ３１６にて、バッテリＥＣＵ１００は、バッテリ１６０にキャパシタ１４０を充電させる。その結果、システム電圧値ＶＳは所定の電圧値まで上昇するため、キャパシタ１４０からＭ／Ｇ１１０に対する放電要求があったとき、電力はＭ／Ｇ１１０に対して速やかに供給される。
【００５５】
Ｓ３１８にて、バッテリＥＣＵ１００は、コンバータ１５０を介してバッテリ１６０の充電を実行する。この充電には、キャパシタ１４０による充電、および回生時に発電するＭ／Ｇ１１０による充電が含まれる。
【００５６】
Ｓ３２０にて、バッテリＥＣＵ１００は、電源システムをＯＦＦにするか否かを判断する。この判断は、たとえばイグニッションの状態に基づいて行なわれる。この場合、イグニッションがＯＦＦに設定されると、電源システムもＯＦＦにされる。電源システムをＯＦＦにすると判断すると（Ｓ３２０にてＹＥＳ）、処理はＳ３２２に移される。もしそうでないと（Ｓ３２０にてＮＯ）、処理はＳ３０６に戻され、電源システムの作動は継続する。
【００５７】
Ｓ３２２にて、バッテリＥＣＵ１００は、コンバータ１５０を介してキャパシタ１４０の残留電荷をバッテリ１６０へチャージバックする。
【００５８】
以上の構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る電源制御システムの動作について、コンバータ１５０が作動する場合とコンバータ１５０が作動しない場合とに分けて説明する。また、コンバータ１５０が作動する場合を、バッテリ１６０がキャパシタ１４０を充電する場合と、キャパシタ１４０がバッテリ１６０を充電する場合とに分けて説明する。なお、以下の動作の説明において、同じ動作の説明は繰り返さない。
【００５９】
［バッテリ１６０がキャパシタ１４０を充電する場合］
運転者がイグニッションをＯＮにすると、コンバータが起動する（Ｓ３０２）。キャパシタ１４０がバッテリ１６０によって充電され（Ｓ３０４）、システム電圧値ＶＳが検知される（Ｓ３０６）。
【００６０】
車両の始動時には、キャパシタ１４０は放電された状態であり、システム電圧値ＶＳはコンバータ停止領域に含まれないため（Ｓ３０８にてＮＯ）、コンバータ１５０の作動が継続される（Ｓ３１２）。システム電圧値ＶＳがシステム電圧下限値ＶＬを下回る場合には（Ｓ３１４にてＹＥＳ）、バッテリ１６０からキャパシタ１４０への充電が継続して行なわれる（Ｓ３１６）。
【００６１】
車両の走行中は電源システムはＯＦＦされないため（Ｓ３２０にてＮＯ）、電源制御システムは、所定の間隔でシステム電圧値ＶＳを検知し（Ｓ３０６）、コンバータ１５０の作動を継続する。
【００６２】
［コンバータ１５０の作動が停止する場合］
車両の走行中にキャパシタ１４０の充電が進行して、システム電圧値ＶＳがコンバータ停止領域まで上昇すると（Ｓ３０８にてＹＥＳ）、電源制御システムはコンバータ１５０の作動を停止する（Ｓ３１０）。これにより、Ｍ／Ｇ１１０は、キャパシタ１４０およびスタック１３０から供給される電力に基づいて、車両の駆動力を発生する。このとき、バッテリ１６０の放電によるエネルギの損失がコンバータ１５０において発生しないため、車両の燃費は低下しない。
【００６３】
［キャパシタ１４０がバッテリ１６０を充電する場合］
運転者がブレーキを踏むと、Ｍ／Ｇ１１０は回生動作を開始して発電する。システム電圧値ＶＳが上昇してコンバータ停止領域の上限値であるシステム電圧上限値ＶＨを上回ると（Ｓ３０８にてＮＯ）、コンバータ１５０は再び作動する（Ｓ３１２）。Ｍ／Ｇ１１０の発電によりシステム電圧値ＶＳはシステム電圧下限値ＶＬを上回っているため（Ｓ３１４にてＮＯ）、キャパシタ１４０からバッテリ１６０への充電が実行される（Ｓ３１８）。
【００６４】
車両が停止して、運転者がイグニッションをＯＦＦにすると（Ｓ３２０にてＹＥＳ）、バッテリＥＣＵ１００は、キャパシタ１４０の残留電荷をバッテリ１６０にチャージバックさせる（Ｓ３２２）。これにより、キャパシタ１４０は十分に放電され、バッテリ１６０は、充電されたエネルギだけ電圧値が上昇する。
【００６５】
以上のようにして、本実施の形態に係る電源制御システムによると、コンバータ１５０の作動は、車両の走行中に検知されるキャパシタ１４０の電圧値（システム電圧値ＶＳ）に基づいて切り換えられる。
【００６６】
すなわち、電力の供給に応答性が要求される場合には、電力はキャパシタ１４０からＭ／Ｇ１１０に供給される。この場合、バッテリ１６０による放電を行う必要がないため、コンバータ１５０の作動は停止する。これにより、コンバータ１５０において、バッテリ１６０の放電にともなうエネルギの損失を防止することができるため、車両の燃費を向上させることができる。
【００６７】
一方、Ｍ／Ｇ１１０の駆動電力の供給に安定性あるいは持続性が要求される場合には、コンバータ１５０が作動する。このとき、電力はバッテリ１６０からＭ／Ｇ１１０に供給されるため、Ｍ／Ｇ１１０を安定して駆動させることができる。その結果、車両はスムーズに走行を継続することができる。
【００６８】
このようにして、本実施の形態に係る電源制御システムによると、車両の燃費および走行性能を向上させることができる。これにより、車両の走行状態に応じて、走行性能を低下させることなく燃費を向上することができる車両の制御装置を提供することができる。
【００６９】
＜第１の変形例＞
以下、図４を参照して、本発明の実施の形態の第１の変形例について説明する。図４は、本変形例に係る電源制御システムを搭載した車両の制御ブロック図を表わす。この電源制御システムは、コンバータ４５０が昇圧可能なコンバータである点で、図１に示した電源制御システムと異なる。
【００７０】
図４において、Ｍ／Ｇ１１０が回生状態であるとき、バッテリＥＣＵ４００は、昇圧した電圧をコンバータ４５０に出力させることにより、キャパシタ１４０を急速に充電する。これにより、システム電圧値ＶＳが急速に上昇してスタック１３０の発電が速やかに停止するため、スタック１３０の燃費を向上させることができる。
【００７１】
＜第２の変形例＞
以下、図５を参照して、本発明の実施の形態の第２の変形例について説明する。図５は、本変形例に係る電源制御システムを搭載した車両の制御ブロック図を表わす。この電源制御システムは、コンバータ５５０が双方向に昇圧可能なコンバータである点で、図１あるいは図４に示した電源制御システムと異なる。
【００７２】
図５において、Ｍ／Ｇ１１０が回生状態であるとき、バッテリＥＣＵ５００は、昇圧した電圧をコンバータ５５０に出力させることにより、キャパシタ１４０を急速に充電する。これにより、システム電圧値ＶＳが急速に上昇してスタック１３０の発電が速やかに停止するため、スタック１３０の燃費を向上させることができる。
【００７３】
また、バッテリ１６０を充電する場合、バッテリＥＣＵ５００は、昇圧された電圧をコンバータ５５０に出力させることにより、バッテリ１６０を充電することができる。これにより、システム側の電圧値が充電のために高くない場合であっても、バッテリ１６０を効率よく充電することができる。
【００７４】
以上により、本変形例に係る電源制御システムによると、双方向に昇圧可能なコンバータ５５０によってシステム側およびバッテリ１６０側のいずれに対しても、所定の電圧値を有する電力を供給することができる。これにより、Ｍ／Ｇ１１０を効率よく駆動することができ、また、バッテリ１６０を効率よく充電することができる。
【００７５】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る電源制御システムを搭載した車両の制御ブロック図である。
【図２】図１に示したコンバータの作動特性を表わす図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る電源制御システムを実現するバッテリＥＣＵ１００の制御構造を表わすフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態の変形例に係る電源制御システムを搭載した車両の制御ブロック図（その１）である。
【図５】本発明の実施の形態の変形例に係る電源制御システムを搭載した車両の制御ブロック図（その２）である。
【符号の説明】
１００，４００，５００バッテリＥＣＵ、１１０モータジェネレータ（Ｍ／Ｇ）、１２０インバータ、１３０スタック、１４０キャパシタ、１５０，４５０，５５０コンバータ、１６０バッテリ、１７０，１８０電圧計。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a technique for controlling a vehicle equipped with an electric motor as a driving force source, and more particularly to a technique for controlling the supply of electric power to the electric motor.
[0002]
[Prior art]
When using an electric motor as a driving force source for a vehicle, in order to improve the energy efficiency while driving the vehicle appropriately, supply electric power according to the load on the electric motor and efficiently recover the energy during regeneration. Is required.
[0003]
In order to meet such a demand, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-295715 (Patent Document 1) discloses a power supply system that drives an electric motor with electric power of a power storage device. The power supply system includes at least two power storage devices in which a plurality of electric double layer capacitor cells are connected in series, and a chopper connected between the power storage devices.
[0004]
According to the power supply system disclosed in Patent Document 1, when a high output is required for the motor (for example, during acceleration), the output of the motor is increased by increasing the supply voltage from the power storage device using a chopper. Can do. On the other hand, when a high output is not required (for example, when traveling at a low speed), the voltage from the power storage device is stepped down by the chopper. As a result, when the input voltage to the inverter is lowered, the output of the motor is lowered, so that the efficiency of the motor is prevented from being lowered. In this way, the power supply system can improve the efficiency of the electric motor based on the traveling state of the vehicle.
[0005]
[Patent Document 1]
JP 2000-295715 A
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, according to the power supply system disclosed in Patent Document 1, the amount of discharge power or the amount of regenerative power is limited by the capacity of the capacitor. There was a problem that it could not be used properly for driving.
[0007]
In addition, since the chopper is always operated during operation of the power supply system, power loss in the chopper occurs during charging / discharging of the power storage device, and the fuel efficiency of the vehicle may deteriorate.
[0008]
The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a vehicle control device capable of improving fuel efficiency without deteriorating running performance according to the running state of the vehicle. It is to provide a control method.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
A vehicle control device according to a first aspect of the present invention is a vehicle control device in which an electric motor is mounted as a driving force source, and electric power is supplied to the electric motor from either a capacitor or a secondary battery via a power conversion circuit. The supplied secondary battery charges the capacitor via the power conversion circuit, and the control device includes control means for controlling the operation of the power conversion circuit based on the state of the load on the motor.
[0010]
According to the first invention, when the control means controls the operation of the power conversion circuit (converter or the like) based on the state of the load on the electric motor, the electric power for driving the electric motor is obtained from the capacitor (electric double layer capacitor) and the secondary. Supplied from any of the batteries. This load varies depending on, for example, the running state of the vehicle (requested torque, accelerator opening, vehicle speed, etc.). When the power conversion circuit is not operated depending on the state of the load, power can be supplied from the capacitor to the electric motor. Therefore, no energy loss occurs in the power conversion circuit, and fuel consumption can be improved. In addition, since the supply of electric power from the capacitor to the electric motor is executed promptly, the responsiveness of the electric motor can be improved. On the other hand, when the power conversion circuit is operated, power can be supplied from the secondary battery, so that power can be stably supplied to the electric motor. Therefore, a sufficient driving force (torque) for driving the vehicle can be generated in the electric motor, and a decrease in the running performance of the vehicle can be prevented even when the load on the electric motor is large. As a result, it is possible to provide a vehicle control device that can improve fuel efficiency without degrading running performance according to the running state of the vehicle.
[0011]
In the vehicle control device according to the second invention, in addition to the configuration of the first invention, the control device supplies power to the electric motor when the load state is lower than a predetermined state. Capacitor control means for controlling the capacitor is further included. The control means includes means for controlling the power conversion circuit to cut off the supply of power from the secondary battery to the electric motor when the load state is lower than a predetermined state.
[0012]
According to the second invention, when the state of the load on the electric motor is lower than a predetermined state (for example, the required torque, the accelerator opening, etc. are smaller than the predetermined value), the electric power for driving the electric motor is It is supplied quickly from the capacitor. At this time, since the power conversion circuit is not operated, no energy loss occurs in the power conversion circuit. Therefore, when the load of the electric motor is smaller than the predetermined load, the vehicle can be smoothly driven while improving the fuel efficiency.
[0013]
In the vehicle control apparatus according to the third invention, in addition to the configuration of the first invention, the control means is configured such that when the load state is higher than a predetermined state, the electric power is transferred from the secondary battery to the electric motor. Means for controlling the power conversion circuit to be supplied.
[0014]
According to the third invention, when the state of the load on the motor exceeds a predetermined load state (for example, the required torque, the accelerator opening, etc. are larger than the predetermined value), the power conversion circuit is operated. Thus, electric power can be supplied from the secondary battery to the electric motor. If it does in this way, since sufficient electric power can be stably supplied with respect to an electric motor, a vehicle can be run, without reducing running performance.
[0015]
In addition to the configuration of any one of the first to third inventions, the vehicle control device according to the fourth invention further includes a fuel cell that stops power generation when the terminal voltage exceeds a predetermined power generation stop voltage value. Control the onboard vehicle. This fuel cell is connected in parallel to the capacitor. The electric motor has a power generation function. In the control device, when the difference between the power generation stop voltage value and the capacitor voltage value falls below a predetermined voltage value during power generation by the electric motor, the voltage value of the capacitor satisfies the predetermined condition. In addition, charging control means for controlling charging from the secondary battery to the capacitor is further included.
[0016]
According to the fourth invention, when the difference between the power generation stop voltage value and the voltage value of the capacitor is lower than the predetermined voltage value during power generation of the electric motor, the charge control means sets the voltage value of the capacitor in advance. The charging from the secondary battery to the capacitor is controlled (for example, the capacitor is rapidly charged) so as to satisfy the following conditions (for example, the voltage value of the capacitor exceeds the power generation stop voltage value of the fuel cell). The power generation stop voltage value is a voltage value estimated based on the configuration of the fuel cell and the like, at which the power generation of the fuel cell is stopped. In this way, when a predetermined condition is satisfied, the fuel cell does not generate power and the capacitor is not charged. Therefore, at the time of regeneration, the secondary battery can be efficiently charged with the electric power generated by the electric motor.
[0017]
In addition to the configuration of the fourth invention, the vehicle control device according to the fifth invention is such that the charge control means is configured to recharge the secondary battery so that the voltage value of the capacitor exceeds the power generation stop voltage value at a predetermined time. Means for controlling the charging of the capacitor to the capacitor.
[0018]
According to the fifth invention, when the difference between the power generation stop voltage value and the voltage value of the capacitor falls below a predetermined voltage value during power generation of the electric motor, the voltage value of the capacitor rises within a predetermined time and the fuel cell The power generation stop voltage value is exceeded. This time is determined based on the configuration and capacity of the fuel cell. In this way, the power generation of the fuel cell is quickly stopped and the capacitor is not charged, so that the secondary battery can be efficiently charged during regeneration.
[0019]
In addition to the configuration of any one of the first to fifth aspects of the vehicle control device according to the sixth aspect of the invention, when the start of the vehicle is detected, power is supplied from the secondary battery to the capacitor. A means for controlling the power conversion circuit is further included.
[0020]
According to the sixth invention, the capacitor is charged by the secondary battery when the start of the vehicle is detected. If the capacitor is sufficiently charged, electric power can be quickly supplied to the electric motor, so that the running performance of the vehicle can be improved.
[0021]
A vehicle control method according to a seventh aspect of the present invention is a vehicle control method in which an electric motor is mounted as a driving force source, and electric power is supplied to the electric motor from either a capacitor or a secondary battery via a power conversion circuit. The supplied secondary battery charges the capacitor via the power conversion circuit, and the control method includes a control step of controlling the operation of the power conversion circuit based on the state of the load on the electric motor.
[0022]
According to the seventh invention, when the control step controls the operation of the power conversion circuit (converter or the like) based on the state of the load on the motor, the power for driving the motor is obtained from the capacitor (electric double layer capacitor) and the secondary. Supplied from any of the batteries. This load varies depending on, for example, the running state of the vehicle (requested torque, accelerator opening, vehicle speed, etc.). When the power conversion circuit is not operated depending on the state of the load, power can be supplied from the capacitor to the electric motor. Therefore, no energy loss occurs in the power conversion circuit, and fuel consumption can be improved. In addition, since the supply of electric power from the capacitor to the electric motor is executed promptly, the responsiveness of the electric motor can be improved. On the other hand, when the power conversion circuit is operated, power can be supplied from the secondary battery, so that power can be stably supplied to the electric motor. Therefore, a sufficient driving force (torque) for driving the vehicle can be generated in the electric motor, and a decrease in the running performance of the vehicle can be prevented even when the load on the electric motor is large. Accordingly, it is possible to provide a vehicle control method capable of improving fuel efficiency without degrading running performance according to the running state of the vehicle.
[0023]
In addition to the structure of the seventh invention, the control method of the vehicle according to the eighth invention supplies power to the electric motor when the load state is lower than a predetermined state. A capacitor control step for controlling the capacitor is further included. The control step includes a step of controlling the power conversion circuit so as to cut off the supply of power from the secondary battery to the electric motor when the load state is lower than a predetermined state.
[0024]
According to the eighth invention, when the state of the load on the electric motor is lower than a predetermined state (for example, the required torque, the accelerator opening, etc. are smaller than a predetermined value), the electric power for driving the electric motor is It is supplied quickly from the capacitor. At this time, since the power conversion circuit is not operated, no energy loss occurs in the power conversion circuit. Therefore, when the load of the electric motor is smaller than the predetermined load, the vehicle can be smoothly driven while improving the fuel efficiency.
[0025]
In the vehicle control method according to the ninth aspect of the invention, in addition to the configuration of the seventh aspect, in the control step, when the load state is higher than a predetermined state, power is transferred from the secondary battery to the motor. Controlling the power conversion circuit to be supplied.
[0026]
According to the ninth aspect of the present invention, when the load state with respect to the electric motor exceeds a predetermined load state (for example, the required torque, the accelerator opening degree, etc. are larger than a predetermined value), the power conversion circuit is operated. Thus, electric power can be supplied from the secondary battery to the electric motor. If it does in this way, since sufficient electric power can be stably supplied with respect to an electric motor, a vehicle can be run, without reducing running performance.
[0027]
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a vehicle control method further comprising: a fuel cell that stops power generation when the terminal voltage exceeds a predetermined power generation stop voltage value, in addition to any of the seventh to ninth aspects of the invention. Control the onboard vehicle. This fuel cell is connected in parallel to the capacitor. The electric motor has a power generation function. In this control method, when the difference between the power generation stop voltage value and the capacitor voltage value is lower than a predetermined voltage value during power generation by the electric motor, the voltage value of the capacitor satisfies the predetermined condition. And a charge control step of controlling charging of the capacitor from the secondary battery.
[0028]
According to the tenth invention, when the difference between the power generation stop voltage value and the voltage value of the capacitor is lower than the predetermined voltage value during the power generation of the electric motor, the charge control step determines the voltage value of the capacitor in advance. The charging from the secondary battery to the capacitor is controlled (for example, the capacitor is rapidly charged) so as to satisfy the following conditions (for example, the voltage value of the capacitor exceeds the power generation stop voltage value of the fuel cell). The power generation stop voltage value is a voltage value estimated based on the configuration of the fuel cell and the like, at which the power generation of the fuel cell is stopped. In this way, when a predetermined condition is satisfied, the fuel cell does not generate power and the capacitor is not charged. Therefore, at the time of regeneration, the secondary battery can be efficiently charged with the electric power generated by the electric motor.
[0029]
In the vehicle control method according to the eleventh aspect of the invention, in addition to the configuration of the tenth aspect of the invention, the charging control step includes a secondary battery so that the voltage value of the capacitor exceeds the power generation stop voltage value at a predetermined time. To control the charging of the capacitor to the capacitor.
[0030]
According to the eleventh invention, when the difference between the power generation stop voltage value and the voltage value of the capacitor falls below a predetermined voltage value during power generation of the electric motor, the voltage value of the capacitor rises within a predetermined time and the fuel cell The power generation stop voltage value is exceeded. This time is determined based on the configuration and capacity of the fuel cell. In this way, the power generation of the fuel cell is quickly stopped and the capacitor is not charged, so that the secondary battery can be efficiently charged during regeneration.
[0031]
A vehicle control method according to a twelfth aspect of the invention is such that, in addition to the configuration of any of the seventh to eleventh aspects of the invention, when the start of the vehicle is detected, power is supplied from the secondary battery to the capacitor. The method further includes the step of controlling the power conversion circuit.
[0032]
According to the twelfth invention, when the start of the vehicle is detected, the capacitor is charged by the secondary battery. If the capacitor is sufficiently charged, electric power can be quickly supplied to the electric motor, so that the running performance of the vehicle can be improved.
[0033]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the same parts are denoted by the same reference numerals. Their names and functions are also the same. Therefore, detailed description thereof will not be repeated.
[0034]
A control block diagram of a vehicle equipped with a power supply control system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This power supply control system is mounted on a vehicle that generates a driving force by an electric motor, such as an electric vehicle or a hybrid vehicle.
[0035]
As shown in FIG. 1, this vehicle includes a battery ECU (Electronic Control Unit) 100, a motor generator (hereinafter, the motor generator is represented as M / G) 110, an inverter 120, a stack 130, a capacitor 140, Converter 150, battery 160, and voltmeters 170 and 180. Battery ECU 100 includes an arithmetic circuit (not shown) and a memory (not shown) for performing processing to be described later. In this memory, data (map data, reference data, etc.), programs and the like are stored in advance. Battery ECU 100 is connected to a main ECU (not shown).
[0036]
Voltmeter 170 detects the voltage value of capacitor 140 and transmits a signal to battery ECU 100. Voltmeter 180 detects the voltage value of battery 160 and transmits a signal to battery ECU 100.
[0037]
Based on a signal received from a main ECU (not shown), the battery ECU 100 travels the vehicle (ignition ON / OFF state, accelerator opening, M / G110 rotation speed, vehicle speed, brake switch state, etc.). Etc. are detected. The battery ECU 100 executes a predetermined calculation based on the received signal and generates a control signal. Battery ECU 100 transmits the control signal to inverter 120, converter 150, or stack 130.
[0038]
M / G110 is, for example, a three-phase AC motor. The inverter 120 is an inverter capable of, for example, PWM (Pulse Width Modulation) control, but is not limited thereto.
[0039]
The stack 130 is, for example, a fuel cell. The stack 130 has a property of stopping power generation when the voltage at the terminal rises to a predetermined voltage. The predetermined voltage can be set in advance based on the configuration of the stack 130 (power generation capacity, electrode, electrolyte material, etc.) and other characteristics.
[0040]
The converter 150 is a converter that can step down in both directions. Converter 150 performs a predetermined switching operation based on a signal received from battery ECU 100, thereby supplying power from battery 160 to the system side (capacitor 140 side) and supplying power from system side to battery 160. Switch.
[0041]
With reference to FIG. 2, the operation characteristics of converter 150 will be described based on the relationship between battery voltage value VB and system voltage value VS. Here, battery voltage value VB represents a voltage value of battery 160. System voltage value VS represents the voltage value of capacitor 140. Battery voltage value VB is included between system voltage upper limit value VH and system voltage lower limit value VL. The system voltage upper limit value VH is a voltage value at which the stack 130 stops power generation.
[0042]
The system voltage lower limit value and the system voltage upper limit value are stored in advance in a memory (not shown) of the battery ECU 100. These voltage values can be set in advance based on the capacitance of the capacitor 140 and the like.
[0043]
In FIG. 2, the system voltage value VS is larger than the battery voltage value VB. In the converter operating area When the converter 150 is activated. Thereby, system voltage value VS is stepped down through converter 150, and battery 160 is charged. As such a case, for example, when the vehicle is decelerated, the M / G 110 may perform a regenerative operation to generate power.
[0044]
Further, the system voltage value VS is smaller than the battery voltage value VB. In the converter operating area When the converter 150 is activated, the battery 160 supplies power to the M / G 110 and charges the capacitor 140. In such a case, for example, when the vehicle starts or travels on a slope, the M / G 110 is required to have a high output.
[0045]
On the other hand, when system voltage value VS is between system voltage upper limit value VH and system voltage lower limit value VL (hereinafter, this region is referred to as “converter stop region”), converter 150 stops. At this time, power is supplied from the capacitor 140 to the M / G 110, and the battery 160 is not discharged via the converter 150. Therefore, power loss in converter 150 is prevented. As such a case, for example, the vehicle may travel at a low speed in an urban area. Since the responsiveness at the time of discharging of the capacitor 140 is superior to the responsiveness of the battery 160, the running characteristics of the vehicle can be improved.
[0046]
With reference to FIG. 3, a control structure of battery ECU 100 that realizes the power supply control system according to the present embodiment will be described. The following processing is executed based on a program stored in advance in the memory of battery ECU 100.
[0047]
In step (hereinafter, step is represented as S) 302, battery ECU 100 operates converter 150 when a predetermined condition is satisfied. The predetermined condition is, for example, when the vehicle driver turns on the ignition key.
[0048]
In S304, battery ECU 100 causes battery 160 to be charged with capacitor 140 via converter 150. As a result, the voltage value (system voltage value VS) of the capacitor 140 increases to a predetermined value.
[0049]
In S306, battery ECU 100 detects system voltage value VS. This detection is performed based on a signal received from voltmeter 170.
[0050]
In S308, battery ECU 100 determines whether or not detected system voltage value VS is in the converter stop region. When system voltage value VS is in the converter stop region (YES in S308), the process proceeds to S310. If not (NO in S308), the process proceeds to S312.
[0051]
In S310, battery ECU 100 transmits a control signal to converter 150 to stop the operation of converter 150. When the operation of converter 150 ends, charging / discharging of battery 160 is not performed.
[0052]
In S312, battery ECU 100 transmits a control signal to converter 150 to continue the operation of converter 150.
[0053]
In S314, battery ECU 100 determines whether or not system voltage value VS is lower than system voltage lower limit value VL. If system voltage value VS is lower than system voltage lower limit value VL (YES in S314), the process proceeds to S316. If not (NO in S314), the process proceeds to S318.
[0054]
In S316, battery ECU 100 causes battery 160 to charge capacitor 140. As a result, the system voltage value VS rises to a predetermined voltage value. Therefore, when a discharge request is issued from the capacitor 140 to the M / G 110, power is quickly supplied to the M / G 110.
[0055]
In S318, battery ECU 100 executes charging of battery 160 via converter 150. This charging includes charging by the capacitor 140 and charging by the M / G 110 that generates power during regeneration.
[0056]
In S320, battery ECU 100 determines whether or not to turn off the power supply system. This determination is made based on the ignition state, for example. In this case, when the ignition is set to OFF, the power supply system is also turned OFF. If it is determined to turn off the power supply system (YES in S320), the process proceeds to S322. If not (NO in S320), the process returns to S306 and the operation of the power supply system continues.
[0057]
In S322, battery ECU 100 charges back the remaining charge of capacitor 140 to battery 160 via converter 150.
[0058]
The operation of the power supply control system according to the present embodiment based on the above structure and flowchart will be described separately for the case where converter 150 operates and the case where converter 150 does not operate. Further, the case where converter 150 operates will be described separately for a case where battery 160 charges capacitor 140 and a case where capacitor 140 charges battery 160. In the following description of the operation, the description of the same operation will not be repeated.
[0059]
[When battery 160 charges capacitor 140]
When the driver turns on the ignition, the converter is activated (S302). The capacitor 140 is charged by the battery 160 (S304), and the system voltage value VS is detected (S306).
[0060]
Since the capacitor 140 is in a discharged state at the start of the vehicle and the system voltage value VS is not included in the converter stop region (NO in S308), the operation of the converter 150 is continued (S312). When system voltage value VS is lower than system voltage lower limit value VL (YES in S314), charging from battery 160 to capacitor 140 is continued (S316).
[0061]
Since the power supply system is not turned off while the vehicle is traveling (NO in S320), the power supply control system detects system voltage value VS at a predetermined interval (S306) and continues the operation of converter 150.
[0062]
[When the operation of converter 150 stops]
When charging of capacitor 140 proceeds while the vehicle is traveling and system voltage value VS rises to the converter stop region (YES in S308), power supply control system stops the operation of converter 150 (S310). Thus, M / G 110 generates a driving force for the vehicle based on the electric power supplied from capacitor 140 and stack 130. At this time, energy loss due to discharge of battery 160 does not occur in converter 150, so the fuel efficiency of the vehicle does not decrease.
[0063]
[ Capacitor 140 But Battery 160 When charging
When the driver steps on the brake, the M / G 110 starts a regenerative operation and generates power. System voltage value VS rises and converter stop area Exceeds the system voltage upper limit value VH, which is the upper limit value of (NO in S308), converter 150 operates again (S312). Since system voltage value VS exceeds system voltage lower limit value VL due to power generation by M / G 110 (NO in S314), charging from capacitor 140 to battery 160 is executed (S318).
[0064]
When the vehicle stops and the driver turns off the ignition (YES in S320), battery ECU 100 charges back the remaining charge of capacitor 140 to battery 160 (S322). Thereby, the capacitor 140 is sufficiently discharged, and the voltage value of the battery 160 increases by the charged energy.
[0065]
As described above, according to the power supply control system according to the present embodiment, the operation of converter 150 is switched based on the voltage value (system voltage value VS) of capacitor 140 detected while the vehicle is traveling.
[0066]
That is, when responsiveness is required for power supply, power is supplied from the capacitor 140 to the M / G 110. In this case, since it is not necessary to discharge the battery 160, the operation of the converter 150 is stopped. Thereby, in converter 150, loss of energy due to discharge of battery 160 can be prevented, so that fuel efficiency of the vehicle can be improved.
[0067]
On the other hand, when stability or sustainability is required for supply of driving power of M / G 110, converter 150 operates. At this time, since electric power is supplied from the battery 160 to the M / G 110, the M / G 110 can be driven stably. As a result, the vehicle can continue running smoothly.
[0068]
Thus, according to the power supply control system according to the present embodiment, the fuel consumption and running performance of the vehicle can be improved. As a result, it is possible to provide a vehicle control device that can improve fuel efficiency without degrading running performance according to the running state of the vehicle.
[0069]
<First Modification>
Hereinafter, a first modification of the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a control block diagram of a vehicle equipped with the power supply control system according to this modification. This power supply control system is different from the power supply control system shown in FIG. 1 in that the converter 450 is a converter capable of boosting.
[0070]
In FIG. 4, when M / G 110 is in the regenerative state, battery ECU 400 causes converter 450 to output the boosted voltage to rapidly charge capacitor 140. As a result, the system voltage value VS rises rapidly and the power generation of the stack 130 stops quickly, so that the fuel efficiency of the stack 130 can be improved.
[0071]
<Second Modification>
Hereinafter, a second modification of the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a control block diagram of a vehicle equipped with the power supply control system according to this modification. This power supply control system is different from the power supply control system shown in FIG. 1 or 4 in that the converter 550 is a converter capable of boosting in both directions.
[0072]
In FIG. 5, when M / G 110 is in a regenerative state, battery ECU 500 causes converter 550 to output the boosted voltage, thereby rapidly charging capacitor 140. As a result, the system voltage value VS rises rapidly and the power generation of the stack 130 stops quickly, so that the fuel efficiency of the stack 130 can be improved.
[0073]
When charging battery 160, battery ECU 500 can charge battery 160 by causing converter 550 to output the boosted voltage. Thereby, even if the voltage value on the system side is not high for charging, the battery 160 can be charged efficiently.
[0074]
As described above, according to the power supply control system according to the present modification, power having a predetermined voltage value can be supplied to both the system side and the battery 160 side by the converter 550 capable of boosting in both directions. Thereby, M / G110 can be driven efficiently and the battery 160 can be charged efficiently.
[0075]
The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a control block diagram of a vehicle equipped with a power supply control system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram representing operating characteristics of the converter shown in FIG.
FIG. 3 is a flowchart representing a control structure of battery ECU 100 that realizes a power supply control system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a control block diagram (part 1) of a vehicle equipped with a power supply control system according to a modification of the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a control block diagram (No. 2) of the vehicle on which the power supply control system according to the modification of the embodiment of the present invention is mounted.
[Explanation of symbols]
100, 400, 500 Battery ECU, 110 Motor generator (M / G), 120 Inverter, 130 Stack, 140 Capacitor, 150, 450, 550 Converter, 160 Battery, 170, 180 Voltmeter.

Claims

A control device for a vehicle equipped with an electric motor as a driving force source, wherein electric power is supplied to the electric motor from either a capacitor or a secondary battery via a power conversion circuit, and the secondary battery Charging the capacitor via a circuit, the control device
Detecting means for detecting a voltage value of the capacitor;
When the voltage value detected by the detection means falls within a predetermined range based on the capacity of the capacitor and the voltage value of the secondary battery, the operation of the power conversion circuit is stopped and the detected value is detected. as when the voltage value is not included in the range, said predetermined operating the power conversion circuit, saw including a control means for controlling the operation of the power conversion circuit,
The predetermined range is a value based on the capacity of the capacitor and a lower limit set to a value lower than the voltage value of the secondary battery; a value based on the capacity of the capacitor; and It is a range between the upper limit value set to a value higher than the voltage value of the secondary battery,
The vehicle control apparatus, wherein the vehicle is provided with a fuel cell that is connected to the electric motor in parallel with the capacitor and stops power generation when a voltage at a terminal exceeds the upper limit value in the predetermined range .

A control device for a vehicle equipped with an electric motor as a driving force source, wherein electric power is supplied to the electric motor from either a capacitor or a secondary battery via a power conversion circuit, and the secondary battery Charging the capacitor via a circuit, the control device
Detecting means for detecting a voltage value of the capacitor;
When the voltage value detected by the detection means is included in a predetermined range based on the capacity of the capacitor and the voltage value of the secondary battery, and when the electric motor is not in a regenerative state in which regenerative power is generated. When the operation of the power conversion circuit is stopped and the detected voltage value is included in the predetermined range and the motor is in the regenerative state, the power of the secondary battery is supplied to the capacitor. Actuating the power conversion circuit so that the power conversion circuit is activated so that the power conversion circuit is activated when the detected voltage value is not included in the predetermined range. Control means for controlling,
The predetermined range is a value based on the capacity of the capacitor and a lower limit set to a value lower than the voltage value of the secondary battery; a value based on the capacity of the capacitor; and It is a range between the upper limit value set to a value higher than the voltage value of the secondary battery,
The vehicle control apparatus, wherein the vehicle is provided with a fuel cell that is connected to the electric motor in parallel with the capacitor and stops power generation when a voltage at a terminal exceeds the upper limit value in the predetermined range.

The control means controls the power conversion circuit so that power is supplied from the secondary battery to the electric motor when the detected voltage value is lower than a lower limit value of the predetermined range. including means for the control device for a vehicle according to claim 1 or 2.

The control means controls the power conversion circuit so that power is supplied from the secondary battery to the electric motor when the detected voltage value is lower than a lower limit value of the predetermined range. Means for controlling the power conversion circuit so that electric power is supplied from the capacitor to the secondary battery when the detected voltage value is higher than an upper limit value of the predetermined range; including the control apparatus for a vehicle according to claim 1 or 2.

Wherein the controller, when starting of the vehicle is detected, so that power is supplied to the capacitor from the secondary battery further includes means for controlling the power conversion circuit, according to claim 1-4 The vehicle control device according to any one of the above.

A method of controlling a vehicle equipped with an electric motor as a driving force source, wherein electric power is supplied to the electric motor from either a capacitor or a secondary battery via a power conversion circuit, and the secondary battery Charging the capacitor via a circuit, the control method comprising:
A detecting step of detecting a voltage value of the capacitor;
When the voltage value detected in the detection step is included in a predetermined range based on the capacity of the capacitor and the voltage value of the secondary battery, the operation of the power conversion circuit is stopped and the detected as when the voltage value is not included in the range, said predetermined operating the power conversion circuit, saw including a control step for controlling the operation of the power conversion circuit,
The predetermined range is a value based on the capacity of the capacitor and a lower limit set to a value lower than the voltage value of the secondary battery; a value based on the capacity of the capacitor; and It is a range between the upper limit value set to a value higher than the voltage value of the secondary battery,
The vehicle control method, wherein the vehicle is provided with a fuel cell that is connected to the electric motor in parallel with the capacitor and stops power generation when a voltage at a terminal exceeds the upper limit value in the predetermined range .

A method of controlling a vehicle equipped with an electric motor as a driving force source, wherein electric power is supplied to the electric motor from either a capacitor or a secondary battery via a power conversion circuit, and the secondary battery Charging the capacitor via a circuit, the control method comprising:
A detecting step of detecting a voltage value of the capacitor;
When the voltage value detected in the detection step is included in a predetermined range based on the capacity of the capacitor and the voltage value of the secondary battery, and when the motor is not in a regenerative state in which regenerative power is generated. When the operation of the power conversion circuit is stopped and the detected voltage value is included in the predetermined range and the motor is in the regenerative state, the power of the secondary battery is supplied to the capacitor. Actuating the power conversion circuit so that the power conversion circuit is activated so that the power conversion circuit is activated when the detected voltage value is not included in the predetermined range. Control steps to control,
The predetermined range is a value based on the capacity of the capacitor and a lower limit set to a value lower than the voltage value of the secondary battery; a value based on the capacity of the capacitor; and It is a range between the upper limit value set to a value higher than the voltage value of the secondary battery,
The vehicle control method, wherein the vehicle is provided with a fuel cell that is connected to the electric motor in parallel with the capacitor and stops power generation when a voltage at a terminal exceeds the upper limit value in the predetermined range.

The control step controls the power conversion circuit so that electric power is supplied from the secondary battery to the electric motor when the detected voltage value is lower than a lower limit value of the predetermined range. The vehicle control method according to claim 6 or 7, comprising a step of:

The control step controls the power conversion circuit so that electric power is supplied from the secondary battery to the electric motor when the detected voltage value is lower than a lower limit value of the predetermined range. And, when the detected voltage value is higher than the upper limit value of the predetermined range, including the step of controlling the power conversion circuit so that power is supplied from the capacitor to the secondary battery. The vehicle control method according to claim 6 or 7.

10. The control method according to claim 6 , further comprising a step of controlling the power conversion circuit so that power is supplied from the secondary battery to the capacitor when the start of the vehicle is detected. 10 . A vehicle control method according to claim 1.