JP2022059689A - Hybrid vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、ハイブリッド車両に関し、特に、複数のエンジン及びモータを搭載したシリーズ式のハイブリッド車両に関するものである。 The present disclosure relates to hybrid vehicles, in particular to series hybrid vehicles equipped with a plurality of engines and motors.
この種のハイブリッド車両として、例えば、特許文献1には、出力特性の異なる複数のエンジンによって発電機を駆動し、車両の駆動力を発生させるモータに電力を供給するハイブリッド車両の技術が開示されている。当該文献1記載の技術では、エンジンの出力が要求出力を満たしつつ、運転効率が最大となるようにエンジンを選択することにより、各エンジンを高効率領域で運転するように構成されている。
As a hybrid vehicle of this type, for example,
また、特許文献2には、エンジン、ジェネレータ及び、モータをそれぞれ2系統備え、各系統を車両前輪及び車両後輪にそれぞれ対応して設けた構造が開示されている。
Further,
ところで、上記文献記載のような2系統を備える構造においては、一方の系統に故障が発生した場合のフェールセーフとして、各系統にバッテリをそれぞれ独立して設けることが考えられる。しかしながら、2系統を用いて運転する構造においては、各系統のバッテリの充電残量に差が生じる場合がある。このような充電残量の差が大きくなると、一方の系統の駆動力が他方の系統の駆動力に対して不足することにより、車両の加速姿勢が不安定になるといった課題がある。 By the way, in a structure having two systems as described in the above document, it is conceivable to independently provide batteries in each system as a fail-safe in the event of a failure in one system. However, in the structure of operating using two systems, there may be a difference in the remaining charge of the batteries of each system. When such a difference in the remaining charge becomes large, the driving force of one system becomes insufficient with respect to the driving force of the other system, so that there is a problem that the acceleration posture of the vehicle becomes unstable.
本開示の技術は、上記事情に鑑みてなされたものであり、一方のバッテリの充電残量と、他方のバッテリの充電残量との差を効果的に低減することを目的とする。 The technique of the present disclosure has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to effectively reduce the difference between the remaining charge of one battery and the remaining charge of the other battery.
本開示の技術は、車両の駆動力を発生させる第1モータ、前記第1モータに供給される電力を発生させる第1ジェネレータ、前記第1ジェネレータで発電される電力が充電される第1バッテリ、前記第1ジェネレータを駆動させる第1エンジンを有する第1系統と、前記車両の駆動力を発生させる第2モータ、前記第2モータに供給される電力を発生させる第2ジェネレータ、前記第2ジェネレータで発電される電力が充電される第2バッテリ、前記第2ジェネレータを駆動させる第2エンジンを有する第2系統と、前記第1ジェネレータで発電される電力を前記第2バッテリに供給する第1供給ラインと、前記第2ジェネレータで発電される電力を前記第1バッテリに供給する第2供給ラインと、前記第1バッテリの充電残量を検出する第1センサと、前記第2バッテリの充電残量を検出する第2センサと、前記第1センサにより検出される充電残量が、前記第2センサにより検出される充電残量よりも少ない場合に、前記第2ジェネレータで発電される電力を、前記第2供給ラインを介して前記第1バッテリに充電し、前記第2センサにより検出される充電残量が、前記第1センサにより検出される充電残量よりも少ない場合に、前記第1ジェネレータで発電される電力を、前記第1供給ラインを介して前記第2バッテリに充電する系統連結充電制御を実施する制御部と、を備えることを特徴とする。 The techniques of the present disclosure include a first motor that generates driving force for a vehicle, a first generator that generates electric power supplied to the first motor, and a first battery that is charged with electric power generated by the first generator. The first system having the first engine for driving the first generator, the second motor for generating the driving force of the vehicle, the second generator for generating the electric power supplied to the second motor, and the second generator. A second battery for charging the generated electric power, a second system having a second engine for driving the second generator, and a first supply line for supplying the electric power generated by the first generator to the second battery. A second supply line that supplies the electric power generated by the second generator to the first battery, a first sensor that detects the remaining charge of the first battery, and a remaining charge of the second battery. When the remaining charge detected by the second sensor to be detected and the first sensor is less than the remaining charge detected by the second sensor, the power generated by the second generator is used as the first power. 2 When the first battery is charged via the supply line and the remaining charge detected by the second sensor is less than the remaining charge detected by the first sensor, the first generator generates electricity. It is characterized by including a control unit for performing system connection charge control for charging the second battery via the first supply line.
また、前記制御部は、前記第1センサにより検出される充電残量と、前記第2センサにより検出される充電残量との差の絶対値が所定の上限閾値以上になると、前記系統連結充電制御を開始し、前記第1センサにより検出される充電残量と、前記第2センサにより検出される充電残量との差の絶対値が所定の下限閾値以下になると、前記系統連結充電制御を終了することが好ましい。 Further, when the absolute value of the difference between the remaining charge detected by the first sensor and the remaining charge detected by the second sensor becomes equal to or higher than a predetermined upper limit, the control unit charges the system. When the control is started and the absolute value of the difference between the remaining charge detected by the first sensor and the remaining charge detected by the second sensor becomes equal to or less than a predetermined lower limit, the system connection charge control is performed. It is preferable to finish.
また、前記制御部は、前記第1系統又は前記第2系統の何れか一方に故障が発生すると、当該故障が発生した系統の前記第1供給ライン又は前記第2供給ラインを断絶することが好ましい。 Further, when a failure occurs in either the first system or the second system, the control unit preferably disconnects the first supply line or the second supply line of the system in which the failure has occurred. ..
本開示の技術によれば、一方のバッテリの充電残量と、他方のバッテリの充電残量との差を効果的に低減することができる。 According to the technique of the present disclosure, the difference between the remaining charge of one battery and the remaining charge of the other battery can be effectively reduced.
以下、添付図面に基づいて、本実施形態に係る車両を説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、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返さない。 Hereinafter, the vehicle according to the present embodiment will be described with reference to the attached drawings. The same parts are designated by the same reference numerals, and their names and functions are also the same. Therefore, detailed explanations about them will not be repeated.
[全体構成]
図1は、本実施形態に係る車両を示す模式的な全体構成図である。
[overall structure]
FIG. 1 is a schematic overall configuration diagram showing a vehicle according to the present embodiment.
本実施形態の車両は、複数のエンジン及び、複数のモータを搭載したシリーズ式のハイブリッド車両である。具体的には、車両は、第1系統Aとして、第1エンジン10と、第1ジェネレータ11と、第1バッテリ12と、第1インバータ13と、第1モータ14とを備えている。また、車両は、第2系統Bとして、第2エンジン20と、第2ジェネレータ21と、第2バッテリ22と、第2インバータ23と、第2モータ24とを備えている。これら第1系統A及び、第2系統Bは、それぞれ独立して構成されている。
The vehicle of this embodiment is a series-type hybrid vehicle equipped with a plurality of engines and a plurality of motors. Specifically, the vehicle includes a
第1エンジン10は、ディーゼルエンジンやガソリンエンジン等の内燃機関である。第1エンジン10の出力軸は、第1ジェネレータ11に連結されており、第1エンジン10の動力で第1ジェネレータ11が発電するようになっている。第1ジェネレータ11は、発電機として機能すると共に、第1エンジン10を始動させるスタータとしても機能する。第1ジェネレータ11は、ACハーネス等のラインL1_1を介して第1インバータ13と接続されている。
The
第2エンジン20は、ディーゼルエンジンやガソリンエンジン等の内燃機関である。第2エンジン20の出力軸は、第2ジェネレータ21に連結されており、第2エンジン20の動力で第2ジェネレータ21が発電するようになっている。第2ジェネレータ21は、発電機として機能すると共に、第2エンジン20を始動させるスタータとしても機能する。第2ジェネレータ21は、ACハーネス等のラインL2_1を介して第2インバータ23と接続されている。
The
第1バッテリ12及び、第2バッテリ22は、車両の電力源である。これらバッテリ12,22の具体例としては、リチウムイオン二次電池、固体リチウムイオン電池、グラフェン二次電池等が挙げられる。第1バッテリ12は、DCハーネス等のラインL1_2を介して第1インバータ13と接続されている。第2バッテリ22は、DCハーネス等のラインL2_2を介して第2インバータ23と接続されている。
The
第1インバータ13及び、第2インバータ23は、直流交流変換を行う変換器(DC-ACインバータ)であって、例えばIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)等のスイッチング素子を内蔵する。第1インバータ13は、ACハーネス等のラインL1_3を介して第1モータ14と接続され、第2インバータ23は、ACハーネス等のラインL2_3を介して第2モータ24と接続されている。
The
第1インバータ13は、第1ジェネレータ11による発電時には、三相交流を直流に変換し、第1ジェネレータ11による第1エンジン10の始動時には、第1バッテリ12からの直流を三相交流に変換する。また、第1インバータ13は、第1モータ14による駆動時には、第1バッテリ12からの直流を三相交流に変換し、第1モータ14による回生時には、第1モータ14で発電した三相交流を直流に変換して第1バッテリ12に充電する。第1ジェネレータ11で発電される電力は、第1バッテリ12の充電残量に応じて、第1バッテリ12に充電、或いは、第1モータ14に供給される。
The
第2インバータ23は、第2ジェネレータ21による発電時には、三相交流を直流に変換し、第2ジェネレータ21による第2エンジン20の始動時には、第2バッテリ22からの直流を三相交流に変換する。また、第2インバータ23は、第2モータ24による駆動時には、第2バッテリ22からの直流を三相交流に変換し、第2モータ24による回生時には、第2モータ24で発電した三相交流を直流に変換して第2バッテリ22に充電する。第2ジェネレータ21で発電される電力は、第2バッテリ22の充電残量に応じて、第2バッテリ22に充電、或いは、第2モータ24に供給される。
The
第1モータ14及び、第2モータ24は、交流電力により駆動する車両の駆動源である。具体的には、第1モータ14は、第1デファレンシャルギヤ15及び、第1ドライブシャフト16L,16Rを介して左右の前輪17L,17Rに接続されている。第2モータ24は、第2デファレンシャルギヤ25及び、第2ドライブシャフト26L,26Rを介して左右の後輪27L,27Rに接続されている。
The
車両には、各種センサ類が設けられている。第1回転数センサ90は、第1エンジン10のエンジン回転数Ne1を取得する。第2回転数センサ91は、第2エンジン20のエンジン回転数Ne2を取得する。アクセル開度センサ92は、アクセルペダルの踏み込みに応じた車両の要求負荷ACを取得する。車速センサ93は、車両の車速Vを取得する。第1バッテリセンサ94(本開示の第1センサ)は、第1バッテリ12の充電残量SOC1を取得する。第2バッテリセンサ95(本開示の第2センサ)は、第2バッテリ22の充電残量SOC2を取得する。これらセンサ90~95の検出信号は、電気的に接続された制御装置100に送信される。
The vehicle is equipped with various sensors. The first
本実施形態において、第1系統Aの電源系統と、第2系統Bの電源系統とは、互いにバイパスラインLB1,LB2によって選択的に導通できるように構成されている。 In the present embodiment, the power supply system of the first system A and the power supply system of the second system B are configured to be selectively conductive to each other by the bypass lines LB1 and LB2.
具体的には、第1バイパスラインLB1(本開示の第1供給ライン)は、第1インバータ13と第2バッテリ22とを接続しており、第1系統Aで発電された電力を第2バッテリ22に充電する。第1バイパスラインLB1には、導通又は遮断を切り替える第1スイッチS1が設けられている。
Specifically, the first bypass line LB1 (the first supply line of the present disclosure) connects the
第2バイパスラインLB2(本開示の第2供給ライン)は、第2インバータ23と第1バッテリ12とを接続しており、第2系統Bで発電された電力を第1バッテリ12に充電する。第2バイパスラインLB2には、導通又は遮断を切り替える第2スイッチS2が設けられている。各スイッチS1,S2は、バッテリ12,22の充電残量に応じて制御装置100からの指令に応じて適宜に制御される。
The second bypass line LB2 (the second supply line of the present disclosure) connects the
[制御装置]
図2は、本実施形態に係る制御装置100及び、関連する周辺構成を示す模式的な機能ブロック図である。
[Control device]
FIG. 2 is a schematic functional block diagram showing a
制御装置100(本開示の制御部)は、例えば、コンピュータ等の演算を行う装置であり、互いにバス等で接続されたCPU(Central Processing Unit)やROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、入力ポート、出力ポート等を備え、プログラムを実行する。 The control device 100 (control unit of the present disclosure) is, for example, a device that performs calculations such as a computer, and is a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), or a RAM (Random Access Memory) connected to each other by a bus or the like. ), Input port, output port, etc., and execute the program.
また、制御装置100は、プログラムの実行により、系統連結充電制御部110と、故障時断絶制御部120とを備える装置として機能する。これら各機能要素は、本実施形態では一体のハードウェアである制御装置100に含まれるものとして説明するが、これらのいずれか一部を別体のハードウェアに設けることもできる。
Further, the
系統連結充電制御部110は、バッテリセンサ94,95から送信される充電残量SOC1,SOC2に基づいて、第1バッテリ12及び、第2バッテリ22の充電を制御する。具体的には、系統連結充電制御部110は、第1バッテリ12の充電残量SOC1と第2バッテリ22の充電残量SOC2との差(絶対値)が所定の上限閾値以上になると、充電残量が多い方の系統で発電される電力を、充電残量が少ない方の系統のバッテリに充電することにより、各バッテリ12,22の充電残量SOC1,SOC2を同等にバランスさせる。
The system connection
具体例として、第1バッテリ12の充電残量SOC1と第2バッテリ22の充電残量SOC2との差(絶対値)が所定の上限閾値以上となり、第2バッテリ22の充電残量SOC2が第1バッテリ12の充電残量SOC1よりも少ない場合(SOC1>SOC2)、系統連結充電制御部110は、第1スイッチS1をONにする。第1スイッチS1がONになると、第1インバータ13と第2バッテリ22とが導通され、第1ジェネレータ11で発電される電力や、第1モータ14が回生時に発電する電力が第1インバータ13を介して第2バッテリ22に充電されるようになる。このとき、第2ジェネレータ21で発電される電力や、第2モータ24が回生時に発電する電力も同時に第2バッテリ22に充電され得る。
As a specific example, the difference (absolute value) between the remaining charge SOC1 of the
これにより、第2バッテリ22の充電残量SOC2を効果的に増加させることが可能となり、第2バッテリ22の充電残量SOC2を早期に回復させることができる。第1スイッチS1は、第1バッテリ12の充電残量SOC1と第2バッテリ22の充電残量SOC2との差(絶対値)が所定の下限閾値以下まで回復すると、ONからOFFに切り替えられる。
As a result, the remaining charge SOC2 of the
一方、第1バッテリ12の充電残量SOC1と第2バッテリ22の充電残量SOC2との差(絶対値)が所定の上限閾値以上となり、第1バッテリ12の充電残量SOC1が第2バッテリ22の充電残量SOC2よりも少ない場合(SOC1<SOC2)、系統連結充電制御部110は、第2スイッチS2をONにする。第2スイッチS2がONになると、第2インバータ23と第1バッテリ12とが導通され、第2ジェネレータ21で発電される電力や、第2モータ24が回生時に発電する電力が第2インバータ23を介して第1バッテリ12に充電されるようになる。このとき、第1ジェネレータ11で発電される電力や、第1モータ14が回生時に発電する電力も同時に第1バッテリ12に充電され得る。
On the other hand, the difference (absolute value) between the remaining charge SOC1 of the
これにより、第1バッテリ12の充電残量SOC1を効果的に増加させることが可能となり、第1バッテリ12の充電残量SOC1を早期に回復させることができる。第2スイッチS2は、第1バッテリ12の充電残量SOC1と第2バッテリ22の充電残量SOC2との差(絶対値)が所定の下限閾値以下まで回復すると、ONからOFFに切り替えられる。
As a result, the remaining charge SOC1 of the
このように、一方の系統のバッテリ12,22の充電残量SOC1,SOC2が他方の系統に比べて減少すると、他方の系統で発電される電力を充電残量SOC1,SOC2が減少したバッテリ12,22に充電することにより、各バッテリ12,22の充電残量の均等化(バランス)が図られるようになる。各バッテリ12,22の充電残量がバランスすることで、一方の系統の駆動力が他方の系統の駆動力に対して不足することを効果的に防止できるようになり、車両1の加速姿勢の安定化を図ることが可能となる。
In this way, when the remaining charge SOC1 and SOC2 of the
ここで、系統連結充電制御部110が系統連結充電制御を開始する上限閾値や、系統連結充電制御を終了する下限閾値をどの程度の値に設定するかは、エンジン10,20やジェネレータ11,21、バッテリ12,22の性能条件・設計条件等、具体的な仕様に応じて適宜に設定すればよい。これら上限閾値や下限閾値は、固定値に制限されず、外気温度やバッテリ12,22の経年などに応じて適宜に変化させてもよい。
Here, the values of the upper limit threshold value at which the grid-connected
故障時断絶制御部120は、第1系統A又は第2系統Bの何れか一方のエンジン10,20やモータ14,24等に故障が発生すると、故障が発生した系統のバイパスラインLB1,LB2のスイッチS1,S2を即座にOFFすることにより、故障した系統と正常な系統とを断絶する。このように故障した系統を即座に断絶することにより、当該故障が正常な系統に影響を及ぼすことを効果的に防止することが可能となる。
When a failure occurs in the
本実施形態において、第1系統A及び、第2系統Bは、互いに独立可能に構成されている。すなわち、何れか一方の系統に故障が発生しても、正常な他方の系統の駆動を継続させることが可能であり、車両1が路上で走行不能になることを確実に防止することができる。
In the present embodiment, the first system A and the second system B are configured independently of each other. That is, even if a failure occurs in one of the systems, it is possible to continue driving the other system normally, and it is possible to reliably prevent the
[その他]
なお、本開示は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。
[others]
It should be noted that the present disclosure is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately modified and implemented without departing from the spirit of the present disclosure.
例えば、上記実施形態において、第1系統Aは車両の前輪17L,17R、第2系統Bは車両の後輪27L,27Rに駆動力を伝達するものとして説明したが、これらの関係を入れ替えて構成してもよい。さらに、インホイールモータのように各輪17L,17R,27L,27Rにモータが独立に接続される形態の車両においては、第1系統A、第2系統Bはそれぞれ、前2輪17L,17R、後2輪27L,27Rのように上記実施形態と同様にしてもよいし、前左輪17Lと後右輪27R、前右輪17Rと後左輪27Lのように対角に系統を持ってもよい。また、車両は、図示例の四輪駆動車に限定されず、トラック等の後二軸駆動車であってもよい。
For example, in the above embodiment, the first system A is described as transmitting the driving force to the
また、第1バイパスラインLB1は、第1インバータ13と第2バッテリ22とを接続し、第2バイパスラインLB2は、第2インバータ23と第1バッテリ12とを接続するものとして説明したが、第1バイパスラインLB1は、第1ジェネレータ11と第2インバータ23とを接続し、第2バイパスラインLB2は、第2ジェネレータ21と第1インバータ13とを接続するように構成してもよい。この場合も、バッテリ12,13の充電残量に応じて、第1ジェネレータ11で発電される電力を、第2インバータ23から第2バッテリ22に充電し、第2ジェネレータ21で発電される電力を、第1インバータ13から第1バッテリ12に充電することが可能となり、上記実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
Further, the first bypass line LB1 has been described as connecting the
また、上記実施形態では、第1スイッチS1及び、第2スイッチS2の二個のスイッチを備えるものとして説明したが、それぞれの系統A,Bを単一のスイッチによって接続できるように構成してもよい。 Further, in the above embodiment, it has been described that the first switch S1 and the second switch S2 are provided, but the systems A and B may be configured to be connected by a single switch. good.
A 第1系統
10 第1エンジン
11 第1ジェネレータ
12 第1バッテリ
13 第1インバータ
14 第1モータ
LB1 第1バイパスライン(第1供給ライン)
S1 第1スイッチ
B 第2系統
20 第2エンジン
21 第2ジェネレータ
22 第2バッテリ
23 第2インバータ
24 第2モータ
LB2 第2バイパスライン(第2供給ライン)
S2 第2スイッチ
94 第1バッテリセンサ(第1センサ)
95 第2バッテリセンサ(第2センサ)
100 制御装置(制御部)
A
S1 1st switch B
S2 2nd switch 94 1st battery sensor (1st sensor)
95 Second battery sensor (second sensor)
100 Control device (control unit)
Claims (3)
前記車両の駆動力を発生させる第2モータ、前記第2モータに供給される電力を発生させる第2ジェネレータ、前記第2ジェネレータで発電される電力が充電される第2バッテリ、前記第2ジェネレータを駆動させる第2エンジンを有する第2系統と、
前記第1ジェネレータで発電される電力を前記第2バッテリに供給する第1供給ラインと、
前記第2ジェネレータで発電される電力を前記第1バッテリに供給する第2供給ラインと、
前記第1バッテリの充電残量を検出する第1センサと、
前記第2バッテリの充電残量を検出する第2センサと、
前記第1センサにより検出される充電残量が、前記第2センサにより検出される充電残量よりも少ない場合に、前記第2ジェネレータで発電される電力を、前記第2供給ラインを介して前記第1バッテリに充電し、前記第2センサにより検出される充電残量が、前記第1センサにより検出される充電残量よりも少ない場合に、前記第1ジェネレータで発電される電力を、前記第1供給ラインを介して前記第2バッテリに充電する系統連結充電制御を実施する制御部と、を備える
ことを特徴とするハイブリッド車両。 The first motor that generates the driving force of the vehicle, the first generator that generates the electric power supplied to the first motor, the first battery that charges the electric power generated by the first generator, and the first generator are driven. The first system having the first engine to make
The second motor that generates the driving force of the vehicle, the second generator that generates the electric power supplied to the second motor, the second battery that charges the electric power generated by the second generator, and the second generator. A second system with a second engine to drive,
The first supply line that supplies the electric power generated by the first generator to the second battery, and
A second supply line that supplies the electric power generated by the second generator to the first battery, and
The first sensor that detects the remaining charge of the first battery and
The second sensor that detects the remaining charge of the second battery and
When the remaining charge detected by the first sensor is less than the remaining charge detected by the second sensor, the electric power generated by the second generator is transmitted through the second supply line. When the first battery is charged and the remaining charge detected by the second sensor is less than the remaining charge detected by the first sensor, the power generated by the first generator is used as the first power generation. (1) A hybrid vehicle comprising: a control unit for performing system-connected charge control for charging the second battery via a supply line.
請求項1に記載のハイブリッド車両。 When the absolute value of the difference between the remaining charge detected by the first sensor and the remaining charge detected by the second sensor becomes equal to or higher than a predetermined upper limit, the control unit performs the system connection charge control. When the absolute value of the difference between the remaining charge detected by the first sensor and the remaining charge detected by the second sensor becomes equal to or less than a predetermined lower limit threshold value, the system connection charge control is terminated. The hybrid vehicle according to claim 1.
請求項1又は2に記載のハイブリッド車両。 Claim 1 or 2 that the control unit disconnects the first supply line or the second supply line of the system in which the failure occurs when either the first system or the second system fails. The hybrid vehicle described in.
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2020
- 2020-10-02 JP JP2020167435A patent/JP2022059689A/en active Pending
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Date | Code | Title | Description |
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RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
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