JP2017094894A - ハイブリッド車両及びその制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】モータージェネレーターを駆動する高電圧バッテリーの充電率を確実に回復することができるハイブリッド車両及びその制御方法を提供する。【解決手段】制御装置80は、高電圧バッテリー32の充電率が予め設定された下限値以下になったときは、DC/DCコンバーター33の消費電力を求め、その消費電力以上の電力を発生するエンジン10による発電運転をモータージェネレーター31に開始させて高電圧バッテリー32を充電する。【選択図】図1
Description
本発明は、ハイブリッド車両及びその制御方法に関し、更に詳しくは、モータージェネレーターを駆動する高電圧バッテリーの充電率を確実に回復するハイブリッド車両及びその制御方法に関する。
近年、燃費向上及び環境対策などの観点から、車両の運転状態に応じて複合的に制御されるエンジン及びモータージェネレーターを有するハイブリッドシステムを備えたハイブリッド車両(以下「HEV」という。)が注目されている。このHEVにおいては、車両の加速時や発進時には、モータージェネレーターによる駆動力のアシストが行われる一方で、慣性走行時や制動時にはモータージェネレーターによる回生発電が行われる(例えば、特許文献1を参照)。
ハイブリッドシステムを十分に機能させるには、モータージェネレーターを駆動する高電圧バッテリーの充電率を一定の値以上に維持する必要がある。この高電圧バッテリーの充電は、上述したモータージェネレーターによる回生発電により実施される。そのため、長時間にわたって回生発電を行うことができないような場合には、高電圧バッテリーの充電率が低下して、ハイブリッドシステムが十分に機能できなくなるおそれがある。
本発明の目的は、モータージェネレーターを駆動する高電圧バッテリーの充電率を確実に回復することができるハイブリッド車両及びその制御方法を提供することにある。
上記の目的を達成する本発明のハイブリッド車両は、エンジンの動力を伝達する出力軸に接続されたモータージェネレーターを有するハイブリッドシステムと、前記モータージェネレーターに電気的に順に接続された高電圧バッテリー、DC/DCコンバーター及び低電圧バッテリーと、制御装置と、を備えたハイブリッド車両において、前記制御装置は、前記高電圧バッテリーの充電率が予め設定された下限値以下になったときは、前記DC/DCコンバーターの消費電力を求め、前記消費電力以上の電力を発生する前記エンジンによる発電運転を前記モータージェネレーターに開始させて前記高電圧バッテリーを充電する制御を行うように構成されていることを特徴とするものである。
また、上記の目的を達成する本発明のハイブリッド車両の制御方法は、エンジンの動力を伝達する出力軸に接続されたモータージェネレーターを有するハイブリッドシステムと、前記モータージェネレーターに電気的に順に接続された高電圧バッテリー、DC/DCコンバーター及び低電圧バッテリーと、を備えたハイブリッド車両の制御方法であって、前記高電圧バッテリーの充電率を監視し、前記充電率が予め設定された下限値以下になったときは、前記DC/DCコンバーターの消費電力を求め、前記消費電力以上の電力を発生する前記エンジンによる発電運転を前記モータージェネレーターに開始させて前記高電圧バッテリーを充電することを特徴とするものである。
本発明のハイブリッド車両及びその制御方法によれば、高電圧バッテリーの充電率が低下したときは、DC/DCコンバーターの消費電力を最低発電とするエンジンによるモータージェネレーターの発電運転によって高電圧バッテリーを充電するようにしたので、モータージェネレーターを駆動する高電圧バッテリーの充電率を確実に回復することができる。
このハイブリッド車両(以下「HEV」という。)は、普通乗用車のみならず、バスやトラックなどを含む車両であり、車両の運転状態に応じて複合的に制御されるエンジン10及びモータージェネレーター31を有するハイブリッドシステム30を備えている。
エンジン10においては、エンジン本体11に形成された複数(この例では4個)の気筒12内における燃料の燃焼により発生した熱エネルギーにより、クランクシャフト13が回転駆動される。このエンジン10には、ディーゼルエンジンやガソリンエンジンが用いられる。クランクシャフト13の回転動力は、クランクシャフト13の一端部に接続するクラッチ14(例えば、湿式多板クラッチなど)を通じてトランスミッション20に伝達される。
トランスミッション20には、HEVの運転状態と予め設定されたマップデータとに基づいて決定された目標変速段へ、変速用アクチュエーター21を用いて自動的に変速するAMT又はATが用いられている。なお、トランスミッション20は、AMTのような自動変速式に限るものではなく、ドライバーが手動で変速するマニュアル式であってもよい。
トランスミッション20で変速された回転動力は、プロペラシャフト22を通じてデファレンシャル23に伝達され、一対の駆動輪24にそれぞれ駆動力として分配される。
ハイブリッドシステム30は、モータージェネレーター31と、そのモータージェネレーター31に順に電気的に接続するインバーター35、高電圧バッテリー32、DC/DCコンバーター33及び低電圧バッテリー34とを有している。
高電圧バッテリー32としては、リチウムイオンバッテリーやニッケル水素バッテリーなどが好ましく例示される。また、低電圧バッテリー34には鉛バッテリーが用いられる。
DC/DCコンバーター33は、高電圧バッテリー32と低電圧バッテリー34との間における充放電の方向及び出力電圧を制御する機能を有している。また、低電圧バッテリー34は、各種の車両電装品36に電力を供給する。
このハイブリッドシステム30における種々のパラメータ、例えば、電流値、電圧値やSOCなどは、BMS39により検出される。
モータージェネレーター31は、回転軸37に取り付けられた第1プーリー15とエンジン本体11の出力軸であるクランクシャフト13の他端部に取り付けられた第2プーリー16との間に掛け回された無端状のベルト状部材17を介して、エンジン10との間で動力を伝達する。なお、2つのプーリー15、16及びベルト状部材17の代わりに、ギヤボックスなどを用いて動力を伝達することもできる。また、モータージェネレーター31に接続するエンジン本体11の出力軸は、クランクシャフト13に限るものではなく、例えばエンジン本体11とトランスミッション20との間の伝達軸やプロペラシャフト22であっても良い。
このモータージェネレーター31は、エンジン本体11を始動するスターターモーター(図示せず)の代わりに、クランキングを行う機能も有している。
これらのエンジン10及びハイブリッドシステム30は、制御装置80により制御される。具体的には、HEVの発進時や加速時には、ハイブリッドシステム30は高電圧バッテリー32から電力を供給されたモータージェネレーター31により駆動力の少なくとも一部をアシストする一方で、慣性走行時や制動時においては、モータージェネレーター31による回生発電を行い、余剰の運動エネルギーを電力に変換して高電圧バッテリー32を充電する。
このようなHEVの制御方法を、制御装置80の機能として図2に基づいて以下に説明する。なお、制御装置80は、信号線(一点鎖線で示す)を通じて、各部と接続している。
制御装置80は、高電圧バッテリー32の充電率SをBMS39を通じて監視して(S10)、その充電率Sが予め設定された下限値L以下であるか否かを判定する(S20)。この下限値Lは、ハイブリッドシステム30の仕様により決定されるが、ハイブリッドシステム30が十分に機能することができる充電率Sが約30〜40%の範囲の値が好ましく例示される。
次に、制御装置80は、充電率Sが下限値L以下であるときは、DC/DCコンバーター33の電流センサがモニターしている消費電流Iを入力して(S30)、DC/DCコンバーター33における消費電力Pを算出する(S40)。
そして、制御装置80は、消費電力P以上の電力を発生する発電運転を、エンジン10によりモータージェネレーター31に開始させて(S50)、高電圧バッテリー32を充電する(S60)。
最後に、制御装置80は、高電圧バッテリー32の充電率Sが予め設定された上限値U以上であるか否かを判定して(S70)、充電率Sが上限値U以上であるときはモータージェネレーター31の発電運転を停止する(S80)。
この上限値Uとしては、高電圧バッテリー32の定格最大容量が例示される。なお、定格最大容量とは、高電圧バッテリー32の製造仕様に応じて予め規定された値であり、例えばリチウムイオンバッテリーの場合は充電率Sが約70〜90%の範囲となる状態である。
このように、高電圧バッテリー32の充電率Sが低下したときには、DC/DCコンバーター33の消費電力Pを最低発電とするエンジン10によるモータージェネレーター31の発電運転によって高電圧バッテリー32を充電するようにしたので、高電圧バッテリー32の充電率Sを確実に回復することができるのである。
10 エンジン
30 ハイブリッドシステム
31 モータージェネレーター
32 高電圧バッテリー
33 DC/DCコンバーター
34 低電圧バッテリー
80 制御装置
30 ハイブリッドシステム
31 モータージェネレーター
32 高電圧バッテリー
33 DC/DCコンバーター
34 低電圧バッテリー
80 制御装置
Claims (3)
- エンジンの動力を伝達する出力軸に接続されたモータージェネレーターを有するハイブリッドシステムと、前記モータージェネレーターに電気的に順に接続された高電圧バッテリー、DC/DCコンバーター及び低電圧バッテリーと、制御装置と、を備えたハイブリッド車両において、
前記制御装置は、前記高電圧バッテリーの充電率が予め設定された下限値以下になったときは、前記DC/DCコンバーターの消費電力を求め、前記消費電力以上の電力を発生する前記エンジンによる発電運転を前記モータージェネレーターに開始させて前記高電圧バッテリーを充電する制御を行うように構成されていることを特徴とするハイブリッド車両。 - 前記制御装置は、前記高電圧バッテリーの充電率が、予め設定された上限値以上になったときは、前記モータージェネレーターに発電運転を停止させる制御を行うように構成されている請求項1に記載のハイブリッド車両。
- エンジンの動力を伝達する出力軸に接続されたモータージェネレーターを有するハイブリッドシステムと、前記モータージェネレーターに電気的に順に接続された高電圧バッテリー、DC/DCコンバーター及び低電圧バッテリーと、を備えたハイブリッド車両の制御方法であって、
前記高電圧バッテリーの充電率を監視し、
前記充電率が予め設定された下限値以下になったときは、前記DC/DCコンバーターの消費電力を求め、
前記消費電力以上の電力を発生する前記エンジンによる発電運転を前記モータージェネレーターに開始させて前記高電圧バッテリーを充電することを特徴とするハイブリッド車両の制御方法。
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