JP2012125050A - 電気自動車の電源制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】車両1が連続登降坂路に突入している場合(S2)の充電時(S4)においては、キャパシタ充電率が上限値に達していない限り(S5)、電動機6の電源として電源選択部22によりキャパシタ20を選択することで、当該キャパシタに優先的に充電を行う(S6)。
【選択図】図2
Description
一般に当該電動機の電源には、大充電容量と軽量・小体積の両立、すなわちエネルギー密度の高さと、様々な加速・減速パターンに対応可能な充放電特性が同時に求められる。バッテリはエネルギー密度の点に於いて良好な特性を持つが、充放電時に発熱を伴う。そのため条件によっては、自己の発熱に対する保護回路による電力的な出力制限を加える必要が生じたり、あるいはバッテリ自体の劣化を生じるという特性も併せて持つ。そのような影響は、例えば大電流の充放電や、あるいは継続的な繰り返しの充放電により引き起こされる。一方で、キャパシタは大電流の充放電や繰り返しの充放電に適しており、良好な充放電特性を持つ。反面、エネルギー密度の面に於いてバッテリには及ばず、結果として当該電気自動車に搭載可能な充電容量はバッテリに比較して小さくなる。
しかしながら、例えば、登坂路及び降坂路が短い周期で連続するような道路(以下、連続登降坂路という)を走行する場合、登坂路での高トルク運転及び降坂路での回生制動を行うべくアクセル及びブレーキ操作が短時間に交互に繰り返されるため、上記特許文献1を適用すると、バッテリとキャパシタとの間で電源の切り換えが頻繁に行われることとなり、却ってバッテリに負荷がかかるおそれがある。
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、車両の走行状態に応じて適切な電源を選択し、効率よく電動機の電源を使用することができるとともに、バッテリの劣化を防ぐことのできる電気自動車の電源制御装置を提供することにある。
請求項2の電気自動車の電源制御装置によれば、連続登降坂路走行中にはキャパシタの充電状態が所定の範囲外となった場合には、電動機の電源としてキャパシタを外すべく、電源選択手段によりキャパシタからバッテリへ切り換える。
図1を参照すると、本発明の一実施形態に係る電気自動車の電源制御装置の概略構成図が示されている。
図1に示す車両1はパラレル式ハイブリッド型電気自動車であり、ディーゼルエンジン(以下、エンジンという)2の出力軸にクラッチ4の入力軸が連結されており、クラッチ4の出力軸には例えば永久磁石式同期電動機のように発電も可能な電動機6の回転軸を介して変速機8の入力軸が連結されている。また、変速機8の出力軸はプロペラシャフト10、差動装置12及び駆動軸14を介して左右の駆動輪16に接続されている。
当該構成の車両1は、クラッチ4が接続されているときには、エンジン2の出力軸と電動機6の回転軸の両方が変速機8を介して駆動輪16と機械的に接続され、クラッチ4が切断されているときには電動機6の回転軸のみが変速機8を介して駆動輪16と機械的に接続される。
これらバッテリ18及びキャパシタ20は電源選択部22(電源選択手段)と電気的に接続されており、当該電源選択部はインバータ24を介して電動機6と電気的に接続されている。
電動機6は、電力が供給されることによりモータとして作動し、その駆動力が変速機8によって適切な速度に変速された後に駆動輪16に伝達されるよう構成されている。また、車両減速時には電動機6が発電機(ジェネレータ)として機能し、駆動輪16から逆に伝達される駆動力により電動機6が交流電力を発電するとともに、このとき電動機6が発生する回生トルクにより駆動輪16に減速抵抗が付与される。そして、この交流電力はインバータ20によって直流電力に変換された後、電源選択部22において電源として選択されたバッテリ18またはキャパシタ20に充電され、駆動輪16の回転による運動エネルギが電気エネルギとして回収される。
バッテリECU26は、バッテリ18の温度、バッテリ18の電圧、インバータ24との間に流れる電流等を検出し、バッテリ18の充電率を算出する。
キャパシタECU28は、キャパシタ20の電圧、インバータ24との間に流れる電流等を検出し、キャパシタ20の充電率を算出する。
例えば、車両ECU30は車両の駆動に必要な駆動力を条件に応じてエンジン2と電動機6に分配し、各々の駆動力を制御する機能を有する。
また、車両ECU30には、ナビゲーションユニット32(連続登降坂路判定手段)が接続されており、当該ナビゲーションユニット32からの情報に基づき上記電源選択部22における電源切換制御等を行う。
また、当該ナビゲーションユニット32は、自車両の進路上にある所定区間内における所定勾配以上の登坂路及び降坂路を検出し、当該所定区間内における登坂路及び降坂路の頻度を算出する。そして、所定勾配以上の登坂路及び降坂路が所定区間内に所定頻度以上繰り返す所定の連続登降坂路を判定する。
以下、当該車両ECU30において実行される電源切換制御について詳しく説明する。
図2のステップS1に示すように、車両ECU30はまずナビゲーションユニット32から道路情報を取得する。
続くステップS2において、取得した道路情報から自車両が上述した所定の連続登降坂路に突入しているか否かを判別する。自車両の進路上に連続登降坂がない場合、または連続登降坂路があっても自車両が当該連続登降坂路に突入していない場合には当該判別結果は偽(No)となり、ステップS3に進む。
ステップS4では、車両1が降坂路を走行している等で減速しており、電動機6が発電機として機能して回生により電源に対し充電が行われるか否かを判別する。当該判別結果が真(Yes)である場合は、ステップS5に進む。
一方、上記ステップS5において、キャパシタ充電率が上限値に達している場合には、判別結果は偽(No)となりステップS7に進む。
一方、上記ステップS7またはステップS8において、判別結果が偽(No)となった場合、即ちバッテリ充電率が上限値以上であったり、バッテリ温度が所定温度以上等でバッテリ状態が良好でない場合には、ステップS10に進む。
このように、連続登降坂路走行中の充電時においては、キャパシタ充電率が上限値に達するまでは優先的に当該キャパシタ20への充電を行う。キャパシタ充電率が上限値に達した後は、バッテリ18が充電可能である場合は電源を当該バッテリ18に切り換え、バッテリ18が充電不可能な状態にある場合は充電を停止する。
ステップS11では、キャパシタECU28から得られる情報に基づき、キャパシタ充電率が予め定められたキャパシタ充電率の下限値(例えば10%)より大であるか否かが判別される。キャパシタ充電率が下限値より大であり、キャパシタ20が放電可能である場合は、当該判別結果が真(Yes)となりステップS12に進む。
一方、上記ステップS11において、キャパシタ充電率が下限値に達している場合には、判別結果は偽(No)となりステップS13に進む。
ステップS15では、車両ECU30は、バッテリ18からの放電(電力供給)により電動機6を駆動すべく、電源選択部22においてバッテリ18を電源として選択するよう制御し、当該ルーチンをリターンする。
ステップS16では、バッテリ18及びキャパシタ20での放電を停止すべく、車両ECU30は電動機6への駆動力分配を停止する事により、車両の駆動を電動機6の駆動からエンジン2による駆動に切り換え、当該ルーチンをリターンする。
これにより、登坂路における高トルク運転及び降坂路における回生制動を繰り返し、電動機6の電源が短い周期で大電流の充放電を繰り返す連続登降坂路走行中においても、当該電源としてバッテリ18に比べて短期間に効率よく充放電を行うことができるキャパシタ20を選択することで、効率よく電力の消費及び回収を行うことができる。また、連続登降坂路時にバッテリ18を極力用いないことで、充放電の繰り返しによるバッテリ18の劣化を防ぐことができる。
そして、連続登降坂路走行中にキャパシタ20の充電率が上限値から下限値の所定範囲外になった場合には、電動機6の電源として当該キャパシタ20を外すべく、電源選択部22によりキャパシタ20からバッテリ18に切り換える。これにより、キャパシタ20の過充電や充電不足を防ぎ、キャパシタ20の性能を維持することができる。
以上で本発明に係る電気自動車の電源制御装置の実施形態についての説明を終えるが、実施形態は上記実施形態に限られるものではない。
また、上記実施形態では、キャパシタ充電率が所定範囲外となった場合には(ステップS5、11)、電源をバッテリ18に切り換えているが、バッテリの劣化を確実に防ぐべく、連続登降坂路走行中にはバッテリを使用しないようステップS5またはS11の判別結果が偽(No)となった場合には、電源選択部22を中立状態として、電源の充放電を停止するものとしても構わない。
2 エンジン
4 電動機
18 バッテリ
20 キャパシタ
22 電源選択部(電源選択手段)
26 バッテリECU
28 キャパシタECU
30 車両ECU(電源切換制御手段)
32 ナビゲーションユニット(連続登降坂路判定手段)
34 情報受信ユニット
Claims (2)
- 車両を駆動する電動機の電源としてバッテリ及びキャパシタを備えた電気自動車の電源制御装置であって、
前記車両の進路上にある所定区間内で所定勾配以上の登坂路及び降坂路を所定頻度以上繰り返す連続登降坂路を予測し、当該連続登降坂路への自車両の突入を判定する連続登降坂路判定手段と、
前記電動機の電源として前記バッテリまたはキャパシタを選択する電源選択手段と、
前記連続登降坂路判定手段により自車両が前記連続登降坂路に突入していると判定された場合には、前記電動機の電源を前記電源選択手段により前記キャパシタに切り換える電源切換制御手段と、
を備えることを特徴とする電気自動車の電源制御装置。 - 前記キャパシタの充電状態を検出するキャパシタ充電状態検出手段をさらに備え、
前記電源切換制御手段は、前記連続登降坂路判定手段により自車両が前記連続登降坂路に突入していると判定され、前記キャパシタ充電状態検出手段により検出された前記キャパシタの充電状態が所定の範囲外にある場合には、前記電源選択手段により前記電動機の電源を前記バッテリへ切り換えることを特徴とする請求項1記載の電気自動車の電源制御装置。
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