JP6619979B2 - Charge control device - Google Patents
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Description
本発明は、車両に搭載されたバッテリへの充電制御を行う充電制御装置に関する。 The present invention relates to a charge control device that performs charge control on a battery mounted on a vehicle.
従来、車載のバッテリに対して、車載の発電機により発電した電力を充電することが行われている。例えば、車両の制動時に、車両の運動エネルギを利用して発電(以下、「減速回生発電」ともいう。)を行い、当該発電した電力をバッテリに充電可能にした車両が知られている。また、車両において生じる廃熱を回収して動力に変換するランキンサイクルにより発電(以下、「廃熱回生発電」ともいう。)を行い、当該発電した電力をバッテリに充電する技術も提案されている。 Conventionally, electric power generated by an in-vehicle generator is charged to an in-vehicle battery. For example, a vehicle is known that generates electric power (hereinafter also referred to as “decelerated regenerative power generation”) using the kinetic energy of the vehicle when the vehicle is braked, and the battery can charge the generated electric power. In addition, a technique has also been proposed in which power is generated by a Rankine cycle that collects waste heat generated in a vehicle and converts it into motive power (hereinafter also referred to as “waste heat regenerative power generation”), and the generated power is charged in a battery. .
例えば、特許文献1には、エンジン動力を用いた発電及び減速回生発電を行うオルタネータ&レギュレータと、廃熱回生発電を行う廃熱回生発電機とをともに備えた車両に搭載される電源制御装置が開示されている。かかる電源制御装置は、廃熱回生電力と減速回生電力とが供給される電源バスにおいて、廃熱発電制御手段は、減速回生手段によって減速回生電力が電源バスに供給されている場合には、廃熱回生電力を抑制する。具体的に、電源制御装置は、減速回生電力が電源バスに供給されている場合に、廃熱回生発電に対する調整電圧を、動力発電に対する調整電圧値よりも高い値で、かつ、減速回生発電に対する調整電圧よりも低い値となるように制御する。 For example, Patent Document 1 discloses a power supply control device mounted on a vehicle that includes both an alternator & regulator that performs power generation using engine power and deceleration regenerative power generation, and a waste heat regenerative generator that performs waste heat regenerative power generation. It is disclosed. Such a power supply control device is a power supply bus to which waste heat regenerative power and deceleration regenerative power are supplied, and the waste heat power generation control means is disposed of when the deceleration regenerative power is supplied to the power supply bus by the deceleration regenerative means. Reduces heat regenerative power. Specifically, the power supply control device sets the adjustment voltage for the waste heat regenerative power generation to a value higher than the adjustment voltage value for the power generation and to the decelerating regenerative power generation when the deceleration regenerative power is supplied to the power supply bus. Control is performed so that the value is lower than the adjustment voltage.
ここで、特許文献1に記載された電源制御装置では、減速回生電力が発生している間、廃熱回生電力の電圧が減速回生電力の電圧よりも小さくされるため、廃熱回生電力がバッテリに供給されない状態になる。したがって、特許文献1に記載された電源制御装置は、減速回生電力と廃熱回生電力との和がバッテリの充電出力容量未満であっても、すなわち、減速回生電力及び廃熱回生電力をともに充電する容量があるにもかかわらず、廃熱回生電力を充電させることができないものであった。一方で、減速回生電力は、車両の制動時の運動エネルギを利用するものであり、当該運動エネルギを蓄えておくことができないため、減速回生電力と廃熱回生電力との和がバッテリ充電出力容量以上である場合には、廃熱回生電力よりも優先して減速回生電力を充電することが望ましい。 Here, in the power supply control device described in Patent Document 1, the waste heat regenerative power voltage is made smaller than the deceleration regenerative power voltage while the deceleration regenerative power is generated. It will be in the state which is not supplied to. Therefore, the power supply control device described in Patent Document 1 charges both the deceleration regenerative power and the waste heat regenerative power even if the sum of the deceleration regenerative power and the waste heat regenerative power is less than the charge output capacity of the battery. Despite the capacity to recycle, waste heat regenerative power could not be charged. On the other hand, the deceleration regenerative power uses the kinetic energy at the time of braking of the vehicle and cannot store the kinetic energy, so the sum of the deceleration regenerative power and the waste heat regenerative power is the battery charge output capacity. In this case, it is desirable to charge the deceleration regenerative power with priority over the waste heat regenerative power.
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、車両の減速回生発電時に、バッテリの充電出力容量に応じて、減速回生電力及び廃熱回生電力のバッテリへの充電を適切に実施することが可能な、新規かつ改良された充電制御装置を提供することにある。 Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to reduce the regenerative power and waste heat regenerative power according to the charge output capacity of the battery during the deceleration regenerative power generation of the vehicle. It is an object of the present invention to provide a new and improved charge control device that can appropriately charge a battery of a battery.
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、車両の減速時に車両の運動エネルギを回収して発電を行う減速回生発電機による第1の充電電力を検知する減速回生電力検出部と、車両の内燃機関の廃熱を回収して発電を行う廃熱回生発電機による第2の充電電力を検知する廃熱回生電力検出部と、第1の充電電力及び第2の充電電力の和がバッテリの充電出力容量未満の場合に第2の充電電力の出力電圧を第1の充電電力の出力電圧であってバッテリの出力電圧よりも大きい電圧値に一致させ、第1の充電電力及び第2の充電電力の和がバッテリの充電出力容量以上の場合に第2の充電電力の出力電圧を第1の充電電力の出力電圧よりも小さくかつバッテリの出力電圧よりも小さい電圧値とする制御部と、を備えた、充電制御装置が提供される。 In order to solve the above-described problem, according to an aspect of the present invention, a decelerating regenerative power detection unit that detects first charging power by a decelerating regenerative generator that collects kinetic energy of a vehicle and generates power when the vehicle decelerates. A waste heat regenerative power detection unit that detects a second charge power by a waste heat regenerative generator that collects waste heat from the internal combustion engine of the vehicle and generates power; and a first charge power and a second charge power When the sum is less than the charge output capacity of the battery, the output voltage of the second charge power is matched with the output voltage of the first charge power and greater than the output voltage of the battery , and the first charge power and Control where the output voltage of the second charging power is smaller than the output voltage of the first charging power and smaller than the output voltage of the battery when the sum of the second charging power is equal to or greater than the charging output capacity of the battery A charging control device comprising: It is provided.
廃熱発電制御部は、第1の充電電力及び第2の充電電力の和がバッテリの充電出力容量以上の場合に、第2の充電電力の出力電圧をバッテリの出力電圧よりも小さくしてもよい。 The waste heat power generation control unit may reduce the output voltage of the second charging power to be lower than the output voltage of the battery when the sum of the first charging power and the second charging power is greater than or equal to the charging output capacity of the battery. Good.
第1の充電電力及び第2の充電電力の和がバッテリの充電出力容量以上の場合に、第2の充電電力の出力電圧が第1の充電電力の出力電圧よりも小さくされた後、廃熱回生発電機の駆動力を発生する膨張器に導入される作動媒体の少なくとも一部をバイパスさせるバイパス制御部を備えてもよい。 When the sum of the first charging power and the second charging power is greater than or equal to the charging output capacity of the battery, the waste heat is generated after the output voltage of the second charging power is made smaller than the output voltage of the first charging power. You may provide the bypass control part which bypasses at least one part of the working medium introduced into the expander which generate | occur | produces the driving force of a regenerative generator.
バイパス制御部は、膨張器の回転数又は膨張器内の圧力に基づいて、膨張器の上流側と下流側とを連通するバイパス通路に設けられたバイパス弁の開度を制御してもよい。 The bypass control unit may control the opening degree of the bypass valve provided in the bypass passage that communicates the upstream side and the downstream side of the expander based on the rotation speed of the expander or the pressure in the expander.
バイパス制御部は、膨張器の回転を維持してもよい。 The bypass control unit may maintain the rotation of the inflator.
以上説明したように本発明によれば、車両の制動時に減速回生発電が行われている間に、バッテリの充電出力容量に応じて、減速回生電力及び廃熱回生電力のバッテリへの充電を適切に実施することが可能となる。 As described above, according to the present invention, while deceleration regenerative power generation is performed during braking of the vehicle, charging of the battery with deceleration regenerative power and waste heat regenerative power is appropriately performed according to the charge output capacity of the battery. It becomes possible to carry out.
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 Exemplary embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, in this specification and drawing, about the component which has the substantially same function structure, duplication description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol.
<1.充電システムの全体構成>
まず、本実施形態にかかる車両の充電システムの全体構成について説明する。図1は、本実施形態にかかる充電システム10の構成の一例を示す模式図である。図示した充電システム10は、パラレル式のハイブリッド車両にランキンサイクル発電システム70を備えた充電システム10の例である。ただし、本実施形態にかかる車両の充電システムは、シリーズ式のハイブリッド車両にランキンサイクル発電システムを備えたものであってもよいし、シリーズパラレル式のハイブリッド車両にランキンサイクル発電システムを備えたものであってもよい。
<1. Overall configuration of charging system>
First, the overall configuration of the vehicle charging system according to the present embodiment will be described. FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an example of a configuration of a
図1に示したように、充電システム10は、エンジン14と、冷却水流路16と、駆動力伝達系18と、駆動輪22と、高電圧バッテリ30と、モータ・ジェネレータ40と、ランキンサイクル発電システム70と、充電制御装置100と、を備える。
As shown in FIG. 1, the
(エンジン)
エンジン14は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の車両の駆動力を発生させる機関であり、発生した駆動力は、駆動力伝達系18を介して駆動輪22に伝達される。エンジン14は、車両の走行状態に応じて運転又は停止する。また、エンジン14は、図示しないエンジン制御装置により、車両の要求トルクに応じて出力トルクが可変制御される。エンジン14は、シリンダブロック及びシリンダヘッドを経由し、さらに、エンジン14の外部に配設された冷却水流路16を通過する、冷却水循環通路15を備える。冷却水循環通路15を循環する冷却水は、エンジン14の内部を通過する際に、エンジン14の気筒内での燃焼により発生した廃熱を回収する。エンジン14の外部に設けられた冷却水流路16は、ランキンサイクル発電システム70の熱交換器78に接続されており、エンジン14内で廃熱を回収した冷却水は、熱交換器78を通過する間に、ランキンサイクル発電システム70の作動媒体と熱交換を行う。
(engine)
The
(高電圧バッテリ)
高電圧バッテリ30は、高電圧(例えば、200V)の電力の供給源である。具体的には、高電圧バッテリ30は、車両の駆動力を出力するモータ・ジェネレータ40へ電力を供給する。高電圧バッテリ30は、降圧コンバータを介して、車両内の各種装置へ電力を供給する低電圧バッテリへ電力を供給してもよい。高電圧バッテリ30には、廃熱回生発電機60により発電された電力、及び、モータ・ジェネレータ40により発電された電力が、それぞれ蓄電可能になっている。高電圧バッテリ30には、図示しない電圧センサ及び温度センサが備えられている。電圧センサは、高電圧バッテリ30の端子電圧を検出し、充電制御装置100に対してセンサ信号を送信する。温度センサは、例えば、高電圧バッテリ30のセル温度を検出し、充電制御装置100に対してセンサ信号を送信する。
(High voltage battery)
The
(モータ・ジェネレータ)
モータ・ジェネレータ40は、車両の駆動力を発生させる駆動用モータとしての機能と、車両の運動エネルギを用いて発電する発電機としての機能とを併せ持つ。モータ・ジェネレータ40は、例えば、三相交流式のモータとインバータ装置とを備え、インバータ装置を介して高電圧バッテリ30と電気的に接続されている。インバータ装置は、充電制御装置100により駆動される。モータ・ジェネレータ40のインバータ装置は、インバータ及びコンバータとして機能する。
(Motor generator)
The motor /
モータ・ジェネレータ40が駆動用モータとして機能する場合、充電制御装置100はインバータ装置のインバータを制御し、高電圧バッテリ30から供給される直流電力を交流電力に変換してモータに供給する。これにより、モータが回転し、駆動力が発生する。また、充電制御装置100は、インバータ装置を制御し、車両の要求トルクに応じてモータの出力トルクを可変制御する。モータ・ジェネレータ40により生成された駆動力は、駆動力伝達系18を介して駆動輪22へ伝達される。また、モータ・ジェネレータ40が発電機として機能する場合、充電制御装置100はインバータ装置のコンバータを制御し、駆動輪22の回転によって回転するモータにより発電される交流電力を直流電力に変換して高電圧バッテリ30に供給する。これにより、駆動輪22の回転に抵抗が与えられ、制動力が発生する。モータ・ジェネレータ40で発電された電力は、高電圧バッテリ30へ蓄電される。
When the motor /
(駆動力伝達系)
駆動力伝達系18は、クラッチ装置、変速機及びデファレンシャルギヤ等を備え、エンジン14及びモータ・ジェネレータ40から伝達される駆動力を駆動輪に伝達する。また、駆動力伝達系18は、車両の減速時においては、駆動輪22の回転力をモータ・ジェネレータ40に伝達する。駆動力伝達系18を構成する各種の機構は、特に限定されない。
(Driving force transmission system)
The driving
(ランキンサイクル発電システム)
ランキンサイクル発電システム70は、エンジン14の廃熱を利用して、発電を行う。具体的に、ランキンサイクル発電システム70は、エンジン14の廃熱を利用して機械エネルギを生成し、生成された機械エネルギにより廃熱回生発電機60を駆動して、廃熱回生電力を生成する。図1に示したように、ランキンサイクル発電システム70は、作動媒体流路72と、ランキンサイクルポンプ74と、熱交換器78と、膨張器86と、廃熱回生発電機60と、凝縮器90と、貯蔵器98と、バイパス流路82と、バイパス弁94と、を備える。
(Rankine cycle power generation system)
The Rankine cycle
貯蔵器98は、液化した作動媒体を貯留する。作動媒体として、例えば、水、フロン又はアルコールが用いられる。作動媒体は、ランキンサイクルポンプ74によって吸い上げられて圧送される。作動媒体は、作動媒体流路72を流れ、熱交換器78、膨張器86及び凝縮器90を経て、貯蔵器98に還流する。ランキンサイクルポンプ74は、例えば、充電制御装置100により駆動制御される電動ポンプとすることができる。充電制御装置100は、ランキンサイクルポンプ74の吐出量を可変制御する。
The
熱交換器78には、作動媒体流路72及び冷却水流路16が接続される。熱交換器78において、作動媒体流路72を流れる作動媒体と、冷却水流路16を流れる冷却水との間で熱交換が行われる。これにより、作動媒体は、冷却水により回収されたエンジン14の廃熱によって加熱され、蒸気化される。
The working
膨張器86は、熱交換器78で蒸気化された作動媒体を膨張させて機械エネルギを生成する。例えば、膨張器86は、膨張室と、膨張室内に配置された羽根車(タービン)と、羽根車に連結された出力軸とを備える。膨張器86に流入した蒸気化された作動媒体は、膨張室でさらに膨張し、羽根車が作動媒体の流れを受けることにより、羽根車の回転エネルギが生成される。膨張器86は廃熱回生発電機60に接続されており、羽根車の回転エネルギは、出力軸を介して廃熱回生発電機60の動力として出力される。かかる膨張器86の回転数Ntは、回転数センサ62により検出可能になっている。回転数センサ62は、例えば、膨張器86の出力軸、又は、廃熱回生発電機60のロータの回転軸の近傍に設けられる。検出された膨張器86の回転数Ntは、充電制御装置100に送信される。
The
廃熱回生発電機60は、例えば、三相交流式のモータとインバータ装置とを備え、インバータ装置を介して高電圧バッテリ30と電気的に接続されている。廃熱回生発電機60のインバータ装置は、コンバータとして機能し、充電制御装置100により駆動される。廃熱回生発電機60は、膨張器86の出力軸を介して出力される回転エネルギを動力として発電を行う。例えば、廃熱回生発電機60のロータは、膨張器86の出力軸に接続され、羽根車の回転に伴ってロータが回転することにより、発電が行われる。充電制御装置100は、インバータ装置のコンバータを制御して、発電された交流電力を直流電力に変換して高電圧バッテリ30に供給する。廃熱回生発電機60で発電された電力は、高電圧バッテリ30に蓄電される。
The waste heat
バイパス流路82は、作動媒体流路72における、膨張器86の上流側及び下流側を連通し、熱交換器78で蒸気化された作動媒体を、膨張器86を通過させずにバイパスさせる流路である。バイパス流路82には、バイパス流路82を開閉可能なバイパス弁94が設けられている。バイパス弁94は、例えば電磁弁により構成される。電磁弁は、バイパス流路82の開閉を切り替え可能なオンオフ弁であってもよいし、バイパス流路82の開度を調節可能な比例制御弁であってもよい。バイパス弁94は、充電制御装置100によって駆動制御される。バイパス弁94が開弁すると、バイパス弁94の開度に応じて、熱交換器78で蒸気化された作動媒体の少なくとも一部が膨張器86をバイパスして下流側に流される。これにより、膨張器86から出力される駆動力が調節される。
The
凝縮器90は、膨張器86を通過した気相の作動媒体、あるいは、膨張器86をバイパスした気相の作動媒体を、冷媒を用いて冷却し、凝縮して液化する。凝縮器90によって液化された作動媒体は、貯蔵器98へ還流する。
The
充電制御装置100は、主として、演算処理装置であるCPU(Central Processing Unit)を備えて構成される。充電制御装置100は、CPUの他に、CPUが使用するプログラムや演算パラメータ等を記憶するROM(Read Only Memory)、及び、CPUの実行において使用するプログラムや、その実行において適宜変化するパラメータ等を一時記憶するRAM(Random Access Memory)等を備える。
The charging
充電制御装置100は、充電システム10を構成する各装置の動作を制御する。具体的には、充電制御装置100は、制御対象である各装置に対して電気信号を用いて動作指示を行う。本実施形態にかかる充電システム10では、充電制御装置100は、ランキンサイクルポンプ74、バイパス弁94、モータ・ジェネレータ40のインバータ装置、及び、廃熱回生発電機60のインバータ装置の駆動を制御する。また、充電制御装置100は、各センサから出力されたセンサ信号を受信する。充電制御装置100は、CAN(Controller Area Network)通信を介して、各センサにより検出された情報を取得してもよい。
The charging
なお、図1に示した充電制御装置100は、1つの制御装置により構成されているが、充電制御装置100は複数の制御装置により構成されてもよい。この場合、複数の制御装置は、CAN等の通信バスを介して、互いに接続されてもよい。
1 is configured by a single control device, the
<2.制御装置の構成>
次に、本実施形態にかかる充電制御装置100の構成について説明する。図2は、本実施形態にかかる充電制御装置100の構成の一例を示すブロック図である。充電制御装置100は、減速回生電力検出部110と、廃熱回生電力検出部120と、充電出力容量検出部130と、電力比較部140と、モータ・ジェネレータ制御部(M/G制御部)150と、廃熱発電制御部160と、バイパス制御部170とを備える。
<2. Configuration of control device>
Next, the configuration of the
(減速回生電力検出部)
減速回生電力検出部110は、モータ・ジェネレータ40により発電された第1の充電電力(減速回生電力)Wmgの値を検出する。例えば、減速回生電力検出部110は、モータ・ジェネレータ40のインバータ装置に備えられた電圧センサにより検出される電圧値Vmg及び電流センサにより検出される電流値Amgに基づき、モータ・ジェネレータ40で発電された減速回生電力Wmgを検出する。
(Deceleration regenerative power detector)
The deceleration regenerative
(廃熱回生電力検出部)
廃熱回生電力検出部120は、廃熱回生発電機60により発電された第2の充電電力(廃熱回生電力)Wrcの値を検出する。例えば、廃熱回生電力検出部120は、廃熱回生発電機60のインバータ装置に備えられた電圧センサにより検出される電圧値Vrc及び電流センサにより検出される電流値Arcに基づき、廃熱回生発電機60で発電された廃熱回生電力Wrcを検出する。
(Waste heat regenerative power detector)
The waste heat regenerative
(充電出力容量検出部)
充電出力容量検出部130は、高電圧バッテリ30の充電出力容量Winを検出する。高電圧バッテリ30の充電出力容量Winとは、充電開始時に、充電に必要な電力としてバッテリ4の空き容量に応じて設定される電力の値である。例えば、充電出力容量検出部130は、バッテリ温度Tb、高電圧バッテリ30の充電率SOC(State Of Charge)及び高電圧バッテリ30の劣化度合いSOH(State Of Health)に基づいて、高電圧バッテリ30の充電出力容量Winを検出する。
(Charge output capacity detector)
The charge output
図3は、バッテリ温度Tb及び高電圧バッテリ30の充電率SOCと、高電圧バッテリ30の充放電電力との関係を示す説明図である。実線が、充電率SOCが高い場合の充放電電力特性を示し、破線が、充電率SOCが低い場合の充放電電力特性を示している。図3に示すように、高電圧バッテリ30の充電率SOCが高いほど、放電電力は大きくなり、充電電力(充電出力容量)は小さくなる。また、充電率SOCが変わらないとすると、放電電力及び充電電力(充電出力容量)ともに、バッテリ温度Tbが高くなるほど電力量が徐々に大きくなり、ある温度を超えると一定の値になる。そして、バッテリ温度Tbが著しく高くなると、放電電力及び充電電力(充電出力容量)ともにゼロになる。なお、図3には示されていないが、高電圧バッテリ30の劣化度合いSOHが大きくなるにつれて、放電電力及び充電電力(充電出力容量)ともに小さくなる。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing the relationship between the battery temperature Tb, the charging rate SOC of the
バッテリ温度Tbは、高電圧バッテリ30に備えられた温度センサにより検出されるセル温度を用いることができる。充電率SOC及び劣化度合いSOHは、例えば、高電圧バッテリ30に備えられた状態センサにより検出することができる。充電出力容量検出部130は、高電圧バッテリ30に備えられた温度センサにより検出されるセル温度Tbを検出する。なお、充電出力容量Winの検出方法は、かかる例に限られない。
As the battery temperature Tb, a cell temperature detected by a temperature sensor provided in the
(電力比較部)
電力比較部140は、減速回生電力Wmg、廃熱回生電力Wrc及び高電圧バッテリ30の充電出力容量Winを用いて、所定の比較演算を行う。具体的に、電力比較部140は、減速回生電力Wmgと廃熱回生電力Wrcとの和と、高電圧バッテリ30の充電出力容量Winとを比較する。そして、電力比較部140は、減速回生電力Wmgと廃熱回生電力Wrcとの和が、高電圧バッテリ30の充電出力容量Win以上か否かを判定する。
(Power comparison part)
The
(M/G制御部)
M/G制御部150は、モータ・ジェネレータ40のインバータ装置を制御することによって、モータ・ジェネレータ40により駆動力を発生させ、あるいは、減速回生電力Wmgを発生させる。本実施形態にかかる充電システム10は、パラレル式のハイブリッドシステムに適用されるものであり、M/G制御部150は、車両の走行時においてモータ・ジェネレータ40により駆動力を発生させる一方、車両の制動時においては車両の運動エネルギを利用してモータ・ジェネレータ40により減速回生発電を行う。M/G制御部150は、減速回生電力Wmgを発生させる場合、高電圧バッテリ30の出力電圧Vinに対して、所定の電圧、例えば5%分の電圧を上乗せした電圧値を目標値として、減速回生電力Wmgの出力電圧Vmgを制御する。
(M / G control unit)
The M /
(廃熱発電制御部)
廃熱発電制御部160は、ランキンサイクル発電システム70により、エンジン14の廃熱を利用して廃熱回生電力Wrcを生成する。具体的に、廃熱発電制御部160は、ランキンサイクルポンプ74、及び、廃熱回生発電機60のインバータ装置を制御することによって、廃熱回生電力Wrcを発生させる。廃熱発電制御部160は、廃熱回生電力Wrcを発生させる場合、高電圧バッテリ30の出力電圧Vinに対して、所定の電圧、例えば5%分の電圧を上乗せした電圧値を目標値として、廃熱回生電力Wrcの出力電圧Vrcを制御する。また、廃熱発電制御部160は、減速回生発電が行われている間、電力比較部140による比較結果に基づいて、廃熱回生電力Wrcの出力電圧Vrcを制御する。
(Waste heat power generation control unit)
The waste heat power
具体的に、廃熱発電制御部160は、電力比較部140の比較結果に基づき、減速回生電力Wmgと廃熱回生電力Wrcとの和が高電圧バッテリ30の充電出力容量Win未満の場合には、廃熱回生電力Wrcの出力電圧Vrcを、減速回生電力Wmgの出力電圧Vmgに一致させる。例えば、M/G制御部150及び廃熱発電制御部160が、それぞれ高電圧バッテリ30の出力電圧Vinに対して同じ値の電圧を上乗せして発電電力の出力電圧Vmg,Vrcを制御している場合には、M/G制御部150及び廃熱発電制御部160ともに当該制御を継続する。
Specifically, the waste heat power
また、M/G制御部150及び廃熱発電制御部160が、それぞれ高電圧バッテリ30の出力電圧Vinに対して異なる値の電圧を上乗せして発電電力の出力電圧Vmg,Vrcを制御している場合には、廃熱発電制御部160は当該上乗せする電圧値をM/G制御部150が上乗せしている値に一致させる。あるいは、M/G制御部150及び廃熱発電制御部160が、それぞれ上乗せする電圧値を、あらかじめ設定された所定の同一の値に変更してもよい。これにより、高電圧バッテリ30の充電可能容量に余裕がある場合には、減速回生電力Wmg及び廃熱回生電力Wrcをともに高電圧バッテリ30に充電することができる。
Further, the M /
また、廃熱発電制御部160は、電力比較部140の比較結果に基づき、減速回生電力Wmgと廃熱回生電力Wrcとの和が高電圧バッテリ30の充電出力容量Win以上の場合には、廃熱回生電力Wrcの出力電圧Vrcを、減速回生電力Wmgの出力電圧Vmgよりも小さくする。例えば、廃熱発電制御部160は、高電圧バッテリ30の出力電圧Vinよりも、所定の電圧、例えば10%分の電圧を差し引いた電圧値を目標値として、廃熱回生電力Wrcの電圧Vrcを制御する。これにより、高電圧バッテリ30の充電可能容量に余裕がない場合には、廃熱回生電力Wrcよりも減速回生電力Wmgが優先的に充電される。
Further, the waste heat power
(バイパス制御部)
バイパス制御部170は、バイパス弁94を駆動制御し、作動媒体を、膨張器86をバイパスさせる制御を行う。具体的に、バイパス制御部170は、電力比較部140の比較結果に基づき、減速回生電力Wmgと廃熱回生電力Wrcとの和が高電圧バッテリ30の充電出力容量Win以上の場合に、回転数センサ62により検出される膨張器86の回転数Ntに基づいてバイパス弁94の駆動制御を行う。バイパス制御部170による作動媒体のバイパス制御は、膨張器86の過回転による焼き付きを防ぐために行われる。
(Bypass control unit)
The
具体的には、上述のとおり、減速回生発電が開始され、減速回生電力Wmgと廃熱回生電力Wrcとの和が高電圧バッテリ30の充電出力容量Win以上の場合には、廃熱回生電力Wrcの出力電圧Vrcが減速回生電力Wmgの出力電圧Vmgよりも小さくされるため、廃熱回生電力Wrcは高電圧バッテリ30に充電されなくなる。そのため、膨張器86の羽根車の負荷(抵抗)がなくなり、膨張器86の回転数が急激に上昇し得る状態になる。このような膨張器86の過回転を防ぐために、バイパス制御部170は、作動媒体の少なくとも一部を、膨張器86をバイパスさせる。
Specifically, as described above, when the deceleration regenerative power generation is started and the sum of the deceleration regenerative power Wmg and the waste heat regenerative power Wrc is greater than or equal to the charge output capacity Win of the
図4は、膨張器86の回転数Ntとバイパス弁94の開度との関係の一例を示す説明図である。図4に示すように、バイパス制御部170は、膨張器86の回転数Ntが大きくなるほどバイパス弁94の開度が大きくなるように、バイパス弁94を制御してもよい。バイパス弁94が比例制御弁であれば、バイパス弁94の開度を比例的に制御することが可能であるが、バイパス弁94がオンオフ弁の場合には、バイパス弁94を開くための閾値と閉じるための閾値とを設定しておき、膨張器86の回転数Ntに基づいて、バイパス弁94を開閉すればよい。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of the relationship between the rotational speed Nt of the
ただし、膨張器86の回転を完全に停止させてしまうと、減速回生発電が終了し、廃熱回生電力Wrcの充電を再開させる際に、遅れが生じて発電効率が低下することが考えられる。そのため、本実施形態にかかる充電制御装置100では、膨張器86の回転数Ntが所定の目標値以下に維持されるようにバイパス弁94の開度が制御される。
However, if the rotation of the
なお、バイパス制御部170は、膨張器86の回転数Ntではなく、膨張器86内の蒸気圧に基づいて、バイパス弁94の開度を制御してもよい。蒸気圧は、例えば、膨張器86の膨張室内に圧力センサを設けることにより検出することができる。この場合、膨張器86内の蒸気圧が、膨張器86の過回転による焼き付きを生じない範囲に維持されるように、バイパス弁94の開度を制御することができる。
The
<3.フローチャート>
次に、本実施形態にかかる充電制御装置100が行う処理の流れについて説明する。図5は、充電制御装置100が行う処理の流れを示すフローチャートである。かかるフローチャートは、例えば、車両のキースイッチがオンにされた後、常時実行されるようになっていてもよい。
<3. Flow chart>
Next, the flow of processing performed by the charging
まず、車両のキースイッチがオンにされた後、充電制御装置100は、ランキンサイクル発電システム70を制御し、エンジン14の廃熱を利用した廃熱回生発電を開始する。例えば、廃熱発電制御部160は、ランキンサイクルポンプ74を駆動し、作動媒体を、作動媒体流路72内を循環させる。このとき、バイパス弁94は閉じられている。作動媒体は、熱交換器78を通過する際に、エンジン14の廃熱を回収した冷却水の熱量によって加熱され、蒸気化された後、膨張器86に流入する。蒸気化された作動媒体は、膨張器86内でさらに膨張し、羽根車(タービン)を回転させる。
First, after the key switch of the vehicle is turned on, the charging
羽根車に連結された出力軸は、廃熱回生発電機60に接続されており、羽根車の回転エネルギは、動力として廃熱回生発電機60に伝達され、これにより廃熱回生発電機60が駆動される。廃熱発電制御部160は、廃熱回生発電機60のインバータ装置を駆動制御し、廃熱回生発電機60により発電された交流電力を直流電力に変換して、高電圧バッテリ30に供給する。このとき、廃熱回生電力Wrcの出力電圧Vrcは、高電圧バッテリ30の充電出力容量Winよりも所定の圧力上乗せされた電圧値を目標値として、制御される。これにより、エンジン14の廃熱を利用して発電された廃熱回生電力Wrcが高電圧バッテリ30に充電される。
The output shaft connected to the impeller is connected to the
次いで、ステップS20において、充電制御装置100は、減速回生発電が開始されたか否かを判別する。例えば、減速回生電力検出部110は、M/G制御部150によってモータ・ジェネレータ40の制御が駆動力出力制御から充電制御に切り替えられたか否かによって、減速回生発電が開始されたか否かを判別することができる。減速回生発電が開始されるまでは(S20:No)、ステップS10に戻って、廃熱回生発電が継続される。
Next, in step S20, the charging
一方、減速回生発電が開始された場合(S20:Yes)、ステップS30において、充電制御装置100は、減速回生電力Wmg、廃熱回生電力Wrc及び充電出力容量Winを検出する。例えば、減速回生電力検出部110は、モータ・ジェネレータ40のインバータ装置に設けられた電圧センサ及び電流センサのセンサ信号に基づいて、減速回生電力Wmgを検出する。また、廃熱回生電力検出部120は、廃熱回生発電機60のインバータ装置に設けられた電圧センサ及び電流センサのセンサ信号に基づいて、廃熱回生電力Wrcを検出する。さらに、充電出力容量検出部130は、高電圧バッテリ30のバッテリ温度Tb、充電率SOC及び劣化度合いSOH等に基づいて、高電圧バッテリ30の充電出力容量Winを検出する。
On the other hand, when the deceleration regeneration power generation is started (S20: Yes), in step S30, the charging
次いで、ステップS40において、充電制御装置100の電力比較部140は、減速回生電力Wmgと廃熱回生電力Wrcとの和が、高電圧バッテリ30の充電出力容量Win未満であるか否かを判別する。減速回生電力Wmgと廃熱回生電力Wrcとの和が、高電圧バッテリ30の充電出力容量Win未満の場合(S40:Yes)、ステップS50において、充電制御装置100は、廃熱回生電力Wrcの出力電圧Vrcと減速回生電力Wmgの出力電圧Vmgとを一致させて、減速回生発電及び廃熱回生発電を継続する。このときの出力電圧Vmg,Vrcの目標値は、高電圧バッテリ30の出力電圧Vinよりも大きい値であれば特に限定されない。これにより、高電圧バッテリ30の充電可能容量に余裕がある場合には、減速回生電力Vmg及び廃熱回生電力Vrcともに、高電圧バッテリ30に充電される。
Next, in step S40, the
一方、減速回生電力Wmgと廃熱回生電力Wrcとの和が、高電圧バッテリ30の充電出力容量Win以上の場合(S40:No)、ステップS60において、充電制御装置100は、廃熱回生電力Wrcの出力電圧Vrcを減速回生電力Wmgの出力電圧Vmgよりも小さい値にする。このときの出力電圧Vrcの目標値は、高電圧バッテリ30の出力電圧Vinよりも小さい値であれば特に限定されないが、例えば、高電圧バッテリ30の出力電圧Vinの−10%の電圧値とすることができる。これにより、廃熱回生電力Wrcは高電圧バッテリ30に充電されずに、減速回生電力Wmgが優先的に高電圧バッテリ30に充電される。
On the other hand, when the sum of the deceleration regenerative power Wmg and the waste heat regenerative power Wrc is greater than or equal to the charge output capacity Win of the high voltage battery 30 (S40: No), in step S60, the
次いで、ステップS70において、充電制御装置100は、バイパス弁94の開度を制御し、作動媒体の少なくとも一部を、膨張器86を通過させる制御を行う。例えば、バイパス制御部170は、膨張器86の回転数を検出する回転数センサ62により検出される回転数Ntが、所定の目標値以下に維持されるように、バイパス弁94の開度を制御する。回転数Ntの目標値は、膨張器86の焼き付きが生じない範囲の値に、適宜設定することができる。バイパス制御部170は、例えば図4に示す制御マップを参照してバイパス弁94の開度を調節しながら、膨張器86の回転数Ntを目標値以下に制御してもよい。
Next, in step S <b> 70, the
あるいは、バイパス制御部170は、バイパス弁94の開閉を切り替えながら、膨張器86の回転数Ntを目標値以下に制御してもよい。これにより、廃熱回生電力Wrcが充電されなくなり、廃熱回生発電機60の負荷(抵抗)がなくなった場合であっても、膨張器86の過回転による焼き付きを防ぐことができる。また、廃熱回生発電がされない場合であっても、膨張器86の回転が維持されるため、減速回生発電が終了した後に、速やかに廃熱回生発電を再開させることができる。
Alternatively, the
ステップS50又はステップS60において、それぞれ廃熱回生電力Vrcの出力電圧Vrcが決定された後、ステップS80において、充電制御装置100は、減速回生発電が終了したか否かを判別する。ステップS20と同様に、例えば、減速回生電力検出部110は、M/G制御部150によってモータ・ジェネレータ40の制御が充電制御から駆動力出力制御に切り替えられたか否かによって、減速回生発電が終了したか否かを判別することができる。
After the output voltage Vrc of the waste heat regenerative power Vrc is determined in step S50 or step S60, respectively, in step S80, the
減速回生発電が継続していれば(S80:No)、充電制御装置100は、ステップS40に戻り、ステップS40以降のステップを繰り返す。一方、減速回生発電が終了していれば(S80:Yes)、充電制御装置100は、ステップS10に戻り、ステップS10以降のステップを繰り返す。
If the deceleration regenerative power generation continues (S80: No), the charging
<4.タイムチャート>
次に、本実施形態にかかる充電制御装置100による処理を行った場合の廃熱回生発電機60の出力電圧Vrc及びバイパス弁94の開度の推移の一例を、タイムチャートに基づいて説明する。
<4. Time chart>
Next, an example of transition of the output voltage Vrc of the waste heat
図6は、減速回生発電の開始時に、高電圧バッテリ30の充電可能容量に余裕がある場合のタイムチャートである。この場合、時刻t1において減速回生発電が開始されたとしても、減速回生電力Wmgと廃熱回生電力Wrcとの和が、高電圧バッテリ30の充電出力容量Win未満であり、廃熱回生電力Wrcの出力電圧Vrcは、高電圧バッテリ30の出力電圧Vin以上に維持される。この廃熱回生電力Wrcの出力電圧Vrcの値は、減速回生電力Wmgの出力電圧Vmgの値に一致する。
FIG. 6 is a time chart when there is a margin in the chargeable capacity of the
その結果、減速回生発電が開始された時刻t1から終了した時刻t2までの間も、膨張器86の回転数及び蒸気圧は維持され、廃熱回生発電が継続する。また、その間、バイパス弁94も開かれることなく、全閉のまま維持される。すなわち、高電圧バッテリ30の充電可能容量に余裕がある場合には、減速回生発電が行われている間も、減速回生電力Wmg及び廃熱回生電力Wrcがともに高電圧バッテリ30に充電される。
As a result, the rotation speed and the steam pressure of the
図7は、減速回生発電の開始時に、高電圧バッテリ30の充電可能容量に余裕がない場合のタイムチャートである。この場合、時刻t11において減速回生発電が開始されると、減速回生電力Wmgと廃熱回生電力Wrcとの和が、高電圧バッテリ30の充電出力容量Win以上となり、廃熱回生電力Wrcの出力電圧Vrcが、減速回生電力Wmgの出力電圧Vmgよりも小さい値にされる。その結果、減速回生電力Vmgが高電圧バッテリ30に充電される一方、廃熱回生電力Wrcは高電圧バッテリ30に充電されなくなる。
FIG. 7 is a time chart when there is no room for the chargeable capacity of the
また、この場合、減速回生発電が開始された後、バイパス弁94の開度が制御され、作動媒体の少なくとも一部が膨張器86をバイパスし、膨張器86の回転数あるいは蒸気圧が、膨張器86の過回転による焼き付きを生じない範囲に維持される。その後、時刻t12において、減速回生発電が終了すると、廃熱回生電力Wrcの出力電圧Vrcが元の設定に戻される。また、時刻t2以降は、バイパス弁94の開度の制御が終了し、バイパス弁94は全閉にされる。これにより、膨張器86の回転数Ntが上昇し、廃熱回生電力Wrcの高電圧バッテリ30への充電が再開される
In this case, after the deceleration regenerative power generation is started, the opening degree of the
<5.まとめ>
以上説明したように、本実施形態にかかる充電制御装置100によれば、減速回生発電が開始されたときに、減速回生電力Wmgと廃熱回生電力Wrcとの和が、高電圧バッテリ30の充電出力容量Win以上の場合には、廃熱回生電力Wrcの出力電圧Vrcが減速回生電力Wmgの出力電圧Vmgよりも小さくされる。これにより、減速回生電力Wmgの充電が優先的に行われる。このとき、バイパス弁94の開度が制御され、作動媒体の少なくとも一部が、膨張器86をバイパスし、膨張器86の過回転による焼き付きが防止される。
<5. Summary>
As described above, according to the charging
また、本実施形態にかかる充電制御装置100によれば、減速回生発電が開始されたときに、減速回生電力Wmgと廃熱回生電力Wrcとの和が、高電圧バッテリ30の充電出力容量Win未満の場合には、廃熱回生電力Wrcの出力電圧Vrcと減速回生電力Wmgの出力電圧Vmgとを一致させて、発電が継続される。これにより、減速回生電力Wmg及び廃熱回生電力Wrcがともに充電される。したがって、本実施形態にかかる充電制御装置100によれば、車両の制動時に減速回生発電が行われている間に、高電圧バッテリ30の充電出力容量Winに応じて、減速回生電力Wmg及び廃熱回生電力Wrcの高電圧バッテリ30への充電を適切に実施することができる。
Further, according to the charging
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は応用例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It is obvious that those having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains can make various modifications or application examples within the scope of the technical idea described in the claims. Of course, it is understood that these also belong to the technical scope of the present invention.
例えば、上記の実施の形態では、高電圧バッテリ30に充電する制御の例について説明したが、本発明にかかる技術はかかる例に限定されない。例えば、充電対象となるバッテリは、車両内の各種装置へ電力を供給する低電圧(例えば40V)のバッテリであってもよい。かかる場合には、上記の実施の形態におけるモータ・ジェネレータをオルタネータに置き換えればよい。これにより、車両の制動時に減速回生発電が行われている間に、低電圧バッテリの充電出力容量に応じて、減速回生電力Wmg及び廃熱回生電力Wrcの低電圧バッテリへの充電を適切に実施することができる。
For example, in the above embodiment, the example of the control for charging the high-
また、上記の実施の形態においてフローチャートを用いて説明した処理は、必ずしもフローチャートに示された順序で実行されなくてもよい。追加的な処理ステップが採用されてもよい。 Further, the processes described using the flowcharts in the above-described embodiments do not necessarily have to be executed in the order shown in the flowcharts. Additional processing steps may be employed.
10 充電システム
30 高電圧バッテリ
40 モータ・ジェネレータ
60 廃熱回生発電機
70 ランキンサイクル発電システム
74 ランキンサイクルポンプ
78 熱交換器
82 バイパス流路
86 膨張器
90 凝縮器
94 バイパス弁
100 充電制御装置
110 減速回生電力検出部
120 廃熱回生電力検出部
130 充電出力容量検出部
140 電力比較部
150 M/G制御部
160 廃熱発電制御部
170 バイパス制御部
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記車両の内燃機関の廃熱を回収して発電を行う廃熱回生発電機による第2の充電電力を検出する廃熱回生電力検出部と、
前記第1の充電電力及び前記第2の充電電力の和がバッテリの充電出力容量未満の場合に前記第2の充電電力の出力電圧を前記第1の充電電力の出力電圧であって前記バッテリの出力電圧よりも大きい電圧値に一致させ、前記第1の充電電力及び前記第2の充電電力の和が前記バッテリの充電出力容量以上の場合に前記第2の充電電力の出力電圧を前記第1の充電電力の出力電圧よりも小さくかつ前記バッテリの出力電圧よりも小さい電圧値とする廃熱発電制御部と、
を備えた、充電制御装置。 A decelerating regenerative power detection unit for detecting a first charging power by a decelerating regenerative generator that collects kinetic energy of the vehicle and generates power when the vehicle decelerates;
A waste heat regenerative power detector that detects second charge power by a waste heat regenerative generator that recovers waste heat of the internal combustion engine of the vehicle and generates power;
When the sum of the first charging power and the second charging power is less than the charging output capacity of the battery, the output voltage of the second charging power is the output voltage of the first charging power, and When the sum of the first charging power and the second charging power is equal to or greater than the charging output capacity of the battery, the output voltage of the second charging power is set to the voltage value larger than the output voltage. A waste heat power generation control unit having a voltage value smaller than the output voltage of the charging power and smaller than the output voltage of the battery ;
A charge control device.
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