JP4211243B2 - Charge control device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、充電制御装置に関し、特に、二次電池に対して充電圧レベルの異なる少なくとも2つの充電モードを実行することにより該二次電池を充電する充電制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
内燃機関のクランク軸にモータジェネレータを連結した構成の車両駆動装置(例えば、特開平11−147424号公報)が知られている。この技術では、内燃機関の駆動力による車両走行時においてはモータジェネレータを発電機として用いて、二次電池に充電させている(「発電モード」と称する)。又、車両減速時においては燃料カットを実行すると共に、車両の走行エネルギーを発電機としてのモータジェネレータにより電力として回生して、二次電池に充電させている(「回生モード」と称する)。更に、内燃機関の自動停止中においてはモータジェネレータを電動機として用いて補機を駆動し、更に自動始動時においてはモータジェネレータを電動機として用いて内燃機関を始動させたり、車両を発進させたりしている。
【0003】
このような内燃機関においては、前記発電モードにおいて、二次電池を満充電(充電率100%)にしていては、回生モードとなった場合に二次電池がこれ以上蓄電できないので、回生が不可能となり燃費向上を図ることができなくなる。
【0004】
このため、発電モードでは、リフレッシュ充電などの特別の充電モードを除いては、二次電池の充電率を常に100%未満の値、例えば60〜70%にしておく必要がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、発電モードにおいて、二次電池の充電率を例えば70%にするために二次電池に対して印加される充電圧(例えば、37.5V)は、回生モードにて70%を越える充電率(例えば、100%)を可能とする充電圧(例えば、42V)よりも低く設定されることになる。このため、回生モードを実行している状態から発電モードを実行する状態に切り替わった場合には、充電圧が急激に低下することになる。
【0006】
このように充電圧が急激に低下した場合でも、二次電池の性質上、二次電池の端子電圧は急激に低下することはなく徐々に低下する。このため、二次電池の端子電圧とインバータ等の充電装置側との間に電圧差が生じる。この時、充電装置側は発電モードであるために、二次電池の端子とは電気的に接続状態にある。したがって、二次電池の端子電圧が充電圧よりも高い間は、二次電池から電流が充電装置側に流れてしまう。
【0007】
したがって、直前まで、回生モードにて車両走行エネルギーを回生して二次電池に蓄電されている電気エネルギーが、充電装置内で熱エネルギーとして無駄に消費されたり、モータジェネレータに戻って、内燃機関の出力トルクが不必要に増加するなどの現象が生じる。このため回生したエネルギーの一部あるいは全部が消失することになり、燃費向上効果が十分に得られなくなる。
【0008】
本発明は、二次電池に対して充電圧レベルの異なる少なくとも2つの充電モードを実行する場合に、前述したごとくの回生等により充電した電気エネルギーの無駄な消費を防止することを目的とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項1記載の充電制御装置は、二次電池に対して、車両駆動用内燃機関の出力による発電力を利用した低充電圧で充電する発電モードと、車両の走行エネルギーによる回生電力を利用した高充電圧で充電する回生モードとを実行することにより、該二次電池を充電する充電制御装置であって、前記回生モードから前記発電モードに充電モードを切り替える場合には、充電圧を徐変させるとともに、前記車両の走行状態又は前記車両駆動用内燃機関の運転状態に応じて、徐変の程度を切り替える充電圧徐変手段を備えたことを特徴とする。
【0010】
充電圧徐変手段は、高充電圧の充電モードである回生モードから低充電圧の充電モードである発電モードに充電モードを切り替える場合には、充電圧を徐変させている。このため、高充電圧の回生モードから低充電圧の発電モードに切り替える過程及びその後においても、二次電池の端子電圧と充電装置側との電位差はほぼ同一となる。こうして二次電池から充電装置側に流れる電流量をほとんど無くすことができる。又、車速や内燃機関回転数等により、モード切り替え直前までの二次電池に対する充電状態や充電程度が異なる。そのため、充電圧徐変手段が車両の走行状態又は車両駆動用内燃機関の運転状態に応じて徐変の程度を切り替えることにより、状況に応じた適切な速度で充電圧を徐変できる。このことにより、可能な限り迅速に充電圧を適切な状態に移行させることができると共に、回生エネルギーの無駄な消費を防止でき、内燃機関の燃費向上効果を十分に得ることができる。
【0014】
又、副次的な効果として、回生モードから発電モードへのモード切替時において発電負荷変化が徐々になされることから、走行トルクの急変を招かず、車両に対するショックも抑制することができる。
【0015】
請求項2記載の充電制御装置では、請求項1記載の構成において、前記発電モードでの充電は充電率100%未満に設定された中間充電率を上限とし、前記回生モードでの充電は前記中間充電率を越える充電率を上限とする充電率制御手段を備えたことを特徴とする。
【0016】
このように設定することにより、発電モードでの100%の二次電池充電を防止し、回生モードでの車両の走行エネルギー回生を効果的に実行することができる。そして、この回生モードの後に、発電モードに移行した際に、回生エネルギーの無駄な消費を防止でき、内燃機関の燃費向上効果を十分に得ることができ、又、車両に対するショックも抑制することができる。
【0017】
請求項3記載の充電制御装置では、請求項1又は2記載の構成において、前記充電圧徐変手段は、前記回生モードから前記発電モードへ充電モードを切り替える場合と、前記発電モードから前記回生モードへ充電モードを切り替える場合との両方において、充電圧を徐変させることを特徴とする。
【0018】
尚、発電モードから回生モードへ充電モードを切り替える場合においても、充電圧を徐変させるようにしても良い。このことにより、更に発電モードから回生モードへのモード切替時においても発電負荷変化が徐々になされることから、車両に対するショックも抑制することができる。
【0021】
請求項4記載の充電制御装置では、請求項1〜3のいずれか記載の構成において、前記車両駆動用内燃機関の出力軸の回転に連動するモータジェネレータにより、前記発電モード及び前記回生モードでの発電が行われることを特徴とする。
【0022】
このことにより、モータジェネレータを電動機として用いることにより、補機駆動、内燃機関始動、車両走行ができるとともに、モータジェネレータを発電機として用いることにより、上述した作用効果を生じさせることができる。
【0023】
特に、モータジェネレータは電動機として二次電池の電気エネルギーを消費する状態に切り替わるので、上述した作用効果により充電率が適切に制御され、回生エネルギーの無駄な消費を防止できる作用効果が重要なものとなる。
【0024】
請求項5記載の充電制御装置では、請求項1〜4のいずれか記載の構成において、前記車両駆動用内燃機関は、機関停止条件が成立した場合に自動停止し、機関始動条件が成立した場合に自動始動する自動停止始動機能を備えていることを特徴とする。
【0025】
このような自動停止始動機能を備えた車両駆動用内燃機関においても、回生エネルギーの無駄な消費を防止でき、内燃機関の燃費向上効果を十分に得ることができ、又、車両に対するショックも抑制することができる。
【0026】
特に、自動始動によって内燃機関の始動が頻繁となり、モータジェネレータなどの電動機による二次電池の電気エネルギーを消費する状態が頻繁に生じることから、上述した作用効果により充電率が適切に制御され、回生エネルギーの無駄な消費を防止できる作用効果が重要なものとなる。
【0027】
請求項6記載の充電制御装置では、請求項4記載の構成において、前記車両駆動用内燃機関と前記モータジェネレータとは共に車両走行用に用いられ、車両の走行状態に応じて前記車両駆動用内燃機関と前記モータジェネレータとのいずれか又は両方の駆動力により車両を走行駆動することを特徴とする。
【0028】
このように、ハイブリッドカーシステムなどのように内燃機関と、電動機としてのモータジェネレータとが共に車両走行用に用いられる場合においても、適切に充電率が制御できると共に、回生エネルギーの無駄な消費を防止でき、内燃機関の燃費向上効果を十分に得ることができ、又、車両に対するショックも抑制することができる。
【0029】
特に、このようなシステムにおいては、二次電池の電気エネルギーを消費する状態が頻繁に生じることから、上述した作用効果により充電率が適切に制御され、回生エネルギーの無駄な消費を防止できる作用効果が重要なものとなる。
【0030】
【発明の実施の形態】
[実施の形態1]
図1は、上述した発明が適用された車両用内燃機関及びその制御装置のシステム構成図である。ここでは内燃機関としては、ガソリン式エンジン(以下、「エンジン」と称す)2が用いられている。尚、このエンジン2は、燃料噴射弁から燃焼室内に燃料を直接噴射し点火プラグにて点火する筒内噴射型のガソリンエンジンである。
【0031】
ここで、エンジン2の出力は、エンジン2のクランク軸2aからトルクコンバータ4及びオートマチックトランスミッション(自動変速機:以下「A/T」と称す)6を介して、出力軸6a側に出力され、最終的に車輪に伝達される。これとは別にエンジン2の出力は、クランク軸2aに接続されているプーリ10を介して、ベルト14に伝達される。そして、このベルト14により伝達された出力により、別のプーリ16,18が回転される。尚、プーリ10には電磁クラッチ10aが備えられており、必要に応じてオン(接続)オフ(遮断)されて、プーリ10とクランク軸2aとの間で出力の伝達・非伝達を切り替え可能としている。
【0032】
上記プーリ16,18の内、プーリ16には補機22の回転軸が連結されて、ベルト14から伝達される回転力により駆動可能とされている。補機22としては、例えば、エアコン用コンプレッサ、パワーステアリングポンプ、エンジン冷却用ウォータポンプ等が該当する。尚、図1では1つの補機22として示しているが、実際にはエアコン用コンプレッサ、パワーステアリングポンプ、エンジン冷却用ウォータポンプ等の1つ又は複数が存在する。そして、それぞれプーリを備えることによりベルト14に連動して回転するように構成されている。本実施の形態1では、補機22として、エアコン用コンプレッサ、パワーステアリングポンプ及びエンジン冷却用ウォータポンプが設けられているものとする。
【0033】
又、プーリ18によりモータジェネレータ(以下、「M/G」と称す)26がベルト14に連動している。このM/G26は必要に応じて発電機として機能(以下「発電モード」あるいは「回生モード」と称する)することで、プーリ18を介して伝達されるエンジン2あるいは車輪からの回転力を電気エネルギーに変換する。更にM/G26は、必要に応じてモータ(電動機)として機能(以下「駆動モード」と称する)することでプーリ18とベルト14とを介してエンジン2及び補機22の一方あるいは両方を回転させる。
【0034】
ここで、M/G26はインバータ28に電気的に接続されている。M/G26を発電モード又は回生モードにする場合には、後述するエコランECU40により制御されるインバータ28はスイッチングにより充電圧及び発電量(発電負荷)を調整することにより、M/G26が、高圧電源(ここでは36V)用バッテリ30(二次電池に相当)に対して、及びDC/DCコンバータ32を介して低圧電源(ここでは12V)用バッテリ34に対して、電気エネルギーの充電を行うよう、更に点火系、メータ類あるいは各ECUその他に対する電源となるように切替える。
【0035】
更に、インバータ28は、エコランECU40により、発電モード時においては充電圧Vlにて充電率70%(中間充電率に相当する)となるように高圧電源用バッテリ30を充電するようにしている。又、回生モード時においては充電圧Vh(Vh>Vl)にて充電率100%まで高圧電源用バッテリ30を充電できるようにしている。このことにより充電率制御手段としての機能が実現されている。
【0036】
M/G26による発電がなされていない場合においては、高圧電源用バッテリ30と低圧電源用バッテリ34とがDC/DCコンバータ32を介して接続されていることにより、高圧電源用バッテリ30側から供給される電力により低圧電源用バッテリ34を常に充電率を100%まで上げるように構成している。
【0037】
M/G26を駆動モードにする場合には、インバータ28は電力源である高圧電源用バッテリ30からM/G26へ電力を供給することで、M/G26を駆動する。このことでプーリ18及びベルト14を介して、エンジン停止時においては補機22の回転や、そして自動始動時、自動停止時あるいは車両発進時においては必要に応じてクランク軸2aを回転させる。尚、この時、インバータ28は高圧電源用バッテリ30からの電気エネルギーの供給を調整することで、M/G26の回転数を調整できる。
【0038】
又、冷間始動時にエンジン2を始動するためにスタータ36が設けられている。このスタータ36は低圧電源用バッテリ34から電力を供給されて、リングギアを回転させてエンジン2を始動させることができる。
【0039】
A/T6には、低圧電源用バッテリ34から電力を供給される電動油圧ポンプ38が設けられており、A/T6内部の油圧制御部に対して作動油を供給している。この作動油を利用して、油圧制御部内のコントロールバルブが、A/T6内部のクラッチ、ブレーキ及びワンウェイクラッチの作動状態を調整し、シフト状態を必要に応じて切り替えている。
【0040】
上述した電磁クラッチ10aのオン−オフの切り替え、M/G26及びインバータ28のモード制御、スタータ36の制御、各バッテリ30,34に対する充電率制御等の制御はエコランECU40によって実行される。又、ウォータポンプを除く補機22の駆動オン−オフ、電動油圧ポンプ38の駆動制御、A/T6の変速制御、燃料噴射弁42による燃料噴射制御、電動モータ44によるスロットルバルブ46の開度制御、排気再循環(EGR)バルブの開度制御、その他のエンジン制御は、エンジンECU48により実行される。又、この他、VSC(ビークルスタビリティコントロール)−ECU50が設けられていることにより、各車輪におけるブレーキの自動制御も実行されている。
【0041】
尚、エコランECU40は、M/G26に内蔵されている回転数センサからM/G26の回転軸の回転数、エコランスイッチから運転者によるエコノミーランニングシステムの起動有無、その他のデータを検出している。ここで、エコノミーランニングシステム(以下、「エコランシステム」と略す)とは、燃費の改善などのために、自動車がスタータスイッチによる始動後や交差点等で走行停止している時に内燃機関を自動停止し、発進操作時に内燃機関を自動始動して自動車を発進可能にする自動停止始動システムである。
【0042】
又、エンジンECU48は、水温センサからエンジン冷却水温THW、アクセル開度センサからアクセル開度ACCP、舵角センサからステアリングの操舵角θ、車速センサから車速SPD、スロットル開度センサからスロットル開度TA、シフト位置センサからシフト位置SHFT、エンジン回転数センサからエンジン回転数NE、吸気圧センサから吸気圧PM、オートエアコンから作動状態、空燃比センサから排気成分に現れる空燃比A/F、その他のデータをエンジン制御等のために検出している。又、VSC−ECU50についても制動制御等のためにブレーキスイッチからブレーキペダルの踏み込み有無状態、その他のデータを検出している。
【0043】
尚、これら各ECU40,48,50は、マイクロコンピュータを中心として構成されており、内部のROMに書き込まれているプログラムに応じてCPUが必要な演算処理を実行し、その演算結果に基づいて各種制御を実行している。これらの演算処理結果及び前述のごとく検出されたデータは、ECU40,48,50間で相互に通信して交換することが可能となっており、相互に連動して制御を実行することが可能となっている。
【0044】
尚、エコランECU40では、前述のごとく、エコランシステムを実行している。このエコランシステムによるエンジン2の自動停止中は、電磁クラッチ10aを遮断すると共に、エアコン駆動要求あるいはパワーステアリング駆動要求に応じて、高圧電源用バッテリ30に蓄電されている電気エネルギーを用いてM/G26を駆動させて、エアコン用コンプレッサやパワーステアリングポンプを回転させている。又、このような自動停止中に自動始動条件が成立した場合には、自動始動処理を実行して、電磁クラッチ10aを接続すると共に、高圧電源用バッテリ30の電気エネルギーを用いたM/G26の駆動により車両を発進させ、かつエンジン2を自動始動させている。
【0045】
又、エンジンECU48では、エンジン運転状態に応じて、低負荷低回転時には成層燃焼を、それ以外の運転時あるいは始動時や始動直後には均質燃焼を実行するよう燃焼形態を制御している。燃焼形態が成層燃焼に設定された場合には、アクセル開度ACCPの程度にかかわらずスロットルバルブ46はほぼ全開となり、吸気量に対して理論空燃比よりも可成り少ない量の燃料が、圧縮行程後期に噴射されるように制御される。この結果、点火時期においては点火プラグ近傍に層状に存在する点火可能な濃い混合気に点火がなされて成層燃焼が行われる。一方、燃焼形態が均質燃焼に設定された場合には、アクセル開度ACCPの程度に応じてスロットルバルブ46の開度が調整され、理論空燃比となる量(場合により理論空燃比よりも濃くなる量)の燃料が吸気行程中に噴射されるように制御される。この結果、点火時期においては燃焼室内全体を占める理論空燃比(場合により理論空燃比より濃厚)でかつ均質な混合気に点火がなされて均質燃焼が行われる。
【0046】
次に、M/G26の発電により高圧電源用バッテリ30を充電するための充電圧設定処理について説明する。本処理を図2のフローチャートに示す。本処理は、エコランECU40にて時間周期で繰り返し実行される。なお個々の処理内容に対応するフローチャート中のステップを「S〜」で表す。
【0047】
充電圧設定処理が開始されると、まず、M/G26に対するモード変更があったか否かが判定される(S110)。モード変更がなかった場合には(S110で「NO」)、次に現在のモードが発電モードか否かが判定される(S120)。ここで、現在のモードが発電モードでなければ(S120で「NO」)、次に現在のモードが回生モードか否かが判定される(S130)。ここで、現在のモードが回生モードでなければ(S130で「NO」)、このまま一旦本処理を終了する。
【0048】
一方、モード変更があれば(S110で「YES」)、次に回生モードから発電モードへの変更か否かが判定される(S140)。回生モードから発電モードへの変更でなければ(S140で「NO」)、次に発電モードから回生モードへの変更か否かが判定される(S150)。発電モードから回生モードへの変更でなければ(S150で「NO」)、このまま一旦本処理を終了する。
【0049】
ここで、回生モードから発電モードへのモード変更が生じた場合には(S110で「YES」、S140で「YES」)、車両の走行状態、ここでは車速SPDに応じてマップから徐変用ステップ電圧幅dVを算出し(S160)、一旦本処理を終了する。すなわち、回生モードにおいては、車両の走行エネルギーによりM/G26を回転させて発電させ、高圧電源用バッテリ30に充電しているが、この直前の充電状態に対応させて、この後に行われる充電圧低減時に適切な徐変用ステップ電圧幅dVを設定している。この場合のマップは予め実験により設定されてエコランECU40のROM内に記憶されている。
【0050】
次の制御周期では、モード変更無しであることから(S110で「NO」)、現在のモードが発電モードか否かが判定される(S120)。ここではモード変更後に発電モードとなっていることから(S120で「YES」)、次に充電圧制御量Vxが発電モードでの充電圧Vlより高電圧に設定されているか否かが判定される(S170)。回生モードから発電モードへ切り替わった直後であれば、充電圧制御量Vxは直前の回生モードでの充電圧Vhのままであり、Vh(本実施の形態では42V)>Vl(本実施の形態では37.5V)であることから、Vx=Vh>Vlである(S170で「YES」)。したがって次式1に示すごとく、現在の充電圧制御量Vxが前記ステップS160にて算出された徐変用ステップ電圧幅dVにより減算されて、新たな充電圧制御量Vxが設定される(S180)。
【0051】
【数1】
Vx ← Vx − dV … [式1]
こうして一旦本処理を終了する。このことによりエコランECU40は、M/G26が発電する電力を用いて、前回の制御周期時よりも徐変用ステップ電圧幅dV分低減された充電圧制御量Vxに充電圧を調整して高圧電源用バッテリ30に対する充電を行うようにインバータ28を調整する。
【0052】
以後、発電モードが継続すると(S110で「NO」、S120で「YES」)、Vx>Vlである限り(S170で「YES」)、前記式1による充電圧制御量Vxの低減がなされ(S180)、高圧電源用バッテリ30に対する充電圧が徐々に低下される。
【0053】
そして、このような充電圧制御量Vxの徐変が繰り返された結果、Vx>Vlの条件が満足されなくなると(S170で「NO」)、次に充電圧制御量Vxに発電モード用の充電圧Vlを設定して(S190)、一旦本処理を終了する。以後、発電モードが継続する限り(S110で「NO」、S120で「YES」)、ステップS170で「NO」と判定されてステップS190が実行されるので、充電圧制御量Vxは発電モードの充電圧Vlに維持される。
【0054】
次に、発電モードから回生モードへのモード変更が生じた場合には(S110で「YES」、S140で「NO」、S150で「YES」)、エンジン2の運転状態、ここではエンジン回転数NEに応じてマップから徐変用ステップ電圧幅dVを算出し(S200)、一旦本処理を終了する。すなわち、発電モードから回生モードに移行する場合には、高圧電源用バッテリ30の充電率の上限が70%から100%へ変化して電気負荷が上昇する。したがって発電負荷も増加することにより、走行トルクが急変して車両にショックが生じるおそれがある。本実施の形態では、このショックを防止するために、エンジン回転数NEに応じて適切な徐変用ステップ電圧幅dVを設定することにより、発電負荷の増加を徐変している。この場合のマップは予め実験により設定されてエコランECU40のROM内に記憶されている。
【0055】
次の制御周期では、モード変更無しであることから(S110で「NO」)、現在のモードが発電モードか否かが判定される(S120)。ここではモード変更後に回生モードとなっていることから(S120で「NO」)、次に現在のモードが回生モードか否かが判定される(S130)。現在、回生モードであることから(S130で「YES」)、次に充電圧制御量Vxが回生モードでの充電圧Vhより低電圧に設定されているか否かが判定される(S210)。発電モードから回生モードへ切り替わった直後であれば、充電圧制御量Vxは直前の発電モードでの充電圧Vlであり、Vl<Vhであることから、Vx=Vl<Vhである(S210で「YES」)。したがって次式2に示すごとく、現在の充電圧制御量Vxが前記ステップS200にて算出された徐変用ステップ電圧幅dVを加算されて、新たな充電圧制御量Vxが設定される(S220)。
【0056】
【数2】
Vx ← Vx + dV … [式2]
こうして一旦本処理を終了する。このことによりエコランECU40は、M/G26が発電する電力を用いて、前回の制御周期時よりも徐変用ステップ電圧幅dV分増加された充電圧制御量Vxに充電圧を調整して高圧電源用バッテリ30に対する充電を行うようにインバータ28を調整する。
【0057】
以後、発電モードが継続すると(S110で「NO」、S120で「NO」、S130で「YES」)、Vx<Vhである限り(S210で「YES」)、前記式2による充電圧制御量Vxの増加がなされ(S220)、高圧電源用バッテリ30に対する充電圧が徐々に上昇される。
【0058】
そして、このような充電圧制御量Vxの徐変が繰り返された結果、Vx<Vhの条件が満足されなくなると(S210で「NO」)、次に充電圧制御量Vxに回生モード用の充電圧Vhを設定して(S230)、一旦本処理を終了する。以後、回生モードが継続する限り(S110で「NO」、S120で「NO」、S130で「YES」)、ステップS210で「NO」と判定されてステップS230が実行されるので、充電圧制御量Vxは回生モードの充電圧Vhに維持される。
【0059】
充電圧設定処理(図2)による処理の一例を図3(A)のタイミングチャートに示す。時刻t0にて発電モードから回生モードに移行したとすると、充電圧制御量Vxは、発電モード用の充電圧Vlから回生モード用の充電圧Vhへ徐々に上昇する。そして、回生モードから発電モードに移行する場合も、充電圧制御量Vxは、回生モード用の充電圧Vhから発電モード用の充電圧Vlへ徐々に低下する。
【0060】
比較例として示す図3(B)のごとく、発電モードから回生モードに移行した時に(時刻t10)、充電圧制御量Vxを発電モード用の充電圧Vlから回生モード用の充電圧Vhへ直ちに切り替えた場合はバッテリ端子電圧は直ちに上昇する。しかし、回生モードから発電モードに移行した時に(時刻t11)、充電圧制御量Vxを回生モード用の充電圧Vhから発電モード用の充電圧Vlへ直ちに切り替えた場合にはバッテリ端子電圧は直ちに低下することはなく、時刻t11〜t12の間で徐々に低下する。このため、ハッチングで示すごとく、インバータ28における充電圧(Vx=Vl)が高圧電源用バッテリ30の端子電圧よりも低くなる。したがって、高圧電源用バッテリ30からインバータ28側への電流の逆流を招くことになる。
【0061】
上述した構成において、充電圧設定処理(図2)が充電圧徐変手段としての処理に相当する。
以上説明した本実施の形態1によれば、以下の効果が得られる。
【0062】
(イ).充電圧設定処理(図2)では、回生モードから発電モードへ充電モードを切り替える場合に充電圧を徐変させている。このため、高圧電源用バッテリ30の端子電圧とインバータ28の充電圧との電位差はほとんど同一で推移する。したがって図3(B)にハッチングで示したような電圧差が生じることが無く、高圧電源用バッテリ30からインバータ28側への電流逆流を防止できるので、回生エネルギーの無駄な消費を防止でき、エンジン2の燃費向上効果を十分に得ることができる。
【0063】
(ロ).回生モードから発電モードへ充電モードを切り替える場合に充電圧を徐変させているとともに、発電モードから回生モードへ充電モードを切り替える場合にも充電圧を徐変させている。このため、回生モードから発電モードへのモード切替時及び発電モードから回生モードへのモード切替時の両方において、走行トルクの急変を招くことがなく、車両に対するショックを抑制することができる。
【0064】
(ハ).車速SPDにより、回生モードから発電モードへのモード切り替え直前までの高圧電源用バッテリ30に対する充電状態や充電程度を反映させて徐変用ステップ電圧幅dVを設定している。このため、充電状態や充電程度に応じた適切な速度で充電圧を徐変できる。このことにより、可能な限り迅速に充電圧制御量Vxを適切な状態に移行させることができると共に、電流の逆流を阻止して、回生エネルギーの無駄な消費を防止でき、エンジン2の燃費向上効果を十分に得ることができる。
【0065】
(ニ).ここでは、発電機として発電するとともに、電動機として補機駆動、エンジン始動、車両走行を行っているM/G26を用いている。そして、エコランシステムにより自動停止自動始動を実行している。このようにエコランシステムによりエンジン2の始動が頻繁となり、M/G26による高圧電源用バッテリ30の電気エネルギーを消費する状態が頻繁に生じる。このことから、上述した作用効果により高圧電源用バッテリ30の充電率が適切に制御され、回生エネルギーの無駄な消費を防止できる作用効果が、特に重要なものとなる。
【0066】
[その他の実施の形態]
・充電圧設定処理(図2)では、回生モードから発電モードに移行する場合と、発電モードから回生モードに移行する場合との両方で充電圧の徐変を実行したが、回生モードから発電モードに移行する場合のみに限って充電圧の徐変を実行しても良い。この場合も、回生エネルギーの無駄な消費を防止でき、エンジン2の燃費向上効果を十分に得ることができる。又、回生モードから発電モードに移行する場合のショックも防止できる。
【0067】
・充電圧設定処理(図2)のステップS160,S200では、徐変用ステップ電圧幅dVを、車速SPD等の車両の走行状態又はエンジン回転数NE等のエンジン運転状態に応じて設定したが、それぞれ固定の値でも良い。この場合、ステップS160,S200は共通の値でも良い。
【0068】
・前記実施の形態においては、エンジン2とM/G26との間での駆動力の移行を行うものであったが、これ以外に、走行状態に応じてエンジンとM/G26とを切り替えたり、共に用いたりして、車両を走行させるハイブリッドシステムの車両に適用することもできる。
【0069】
・前記実施の形態においては、発電機として電動機を兼ねたM/G26を用いたが、本発明は専用の発電機を用いた場合にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の形態1としての車両用内燃機関及びその制御装置のシステム構成図。
【図2】実施の形態1のエコランECUが実行する充電圧設定処理のフローチャート。
【図3】実施の形態1の処理の一例と比較例とを示すタイミングチャート。
【符号の説明】
2…エンジン、2a…クランク軸、4…トルクコンバータ、6…A/T、6a…出力軸、10…プーリ、10a…電磁クラッチ、14…ベルト、16,18…プーリ、22…補機、26…M/G、28…インバータ、30…高圧電源用バッテリ、32…DC/DCコンバータ、34…低圧電源用バッテリ、36…スタータ、38…電動油圧ポンプ、40…エコランECU、42… 燃料噴射弁、44…電動モータ、46…スロットルバルブ、48…エンジンECU、50…VSC−ECU。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a charge control device, and more particularly, to a charge control device that charges a secondary battery by executing at least two charge modes with different charge pressure levels.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art A vehicle drive device (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-147424) having a configuration in which a motor generator is connected to a crankshaft of an internal combustion engine is known. In this technique, when the vehicle is driven by the driving force of the internal combustion engine, the motor generator is used as a generator to charge the secondary battery (referred to as “power generation mode”). Further, at the time of deceleration of the vehicle, fuel cut is executed, and the running energy of the vehicle is regenerated as electric power by a motor generator as a generator to charge the secondary battery (referred to as “regenerative mode”). Furthermore, during the automatic stop of the internal combustion engine, the motor generator is used as an electric motor to drive the auxiliary machine, and during the automatic start, the motor generator is used as an electric motor to start the internal combustion engine or start the vehicle. Yes.
[0003]
In such an internal combustion engine, in the power generation mode, if the secondary battery is fully charged (charging rate 100%), the secondary battery cannot store any more in the regenerative mode. This makes it possible to improve fuel efficiency.
[0004]
For this reason, in the power generation mode, the charge rate of the secondary battery must always be less than 100%, for example, 60 to 70%, except for a special charging mode such as refresh charging.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the power generation mode, the charging pressure (for example, 37.5 V) applied to the secondary battery in order to set the charging rate of the secondary battery to 70%, for example, exceeds 70% in the regeneration mode. (For example, 100%) is set lower than a charging pressure (for example, 42V) that enables it. For this reason, when it switches from the state which is performing regeneration mode to the state which performs electric power generation mode, a charge pressure will fall rapidly.
[0006]
Thus, even when the charging pressure rapidly decreases, the terminal voltage of the secondary battery does not decrease rapidly but gradually decreases due to the nature of the secondary battery. For this reason, a voltage difference arises between the terminal voltage of a secondary battery, and charging device side, such as an inverter. At this time, since the charging device side is in the power generation mode, the terminal of the secondary battery is electrically connected. Therefore, while the terminal voltage of the secondary battery is higher than the charging pressure, current flows from the secondary battery to the charging device side.
[0007]
Therefore, until just before, the electric energy stored in the secondary battery by regenerating the vehicle running energy in the regeneration mode is wasted as heat energy in the charging device or returned to the motor generator to A phenomenon such as an unnecessary increase in output torque occurs. For this reason, a part or all of the regenerated energy disappears, and the fuel efficiency improvement effect cannot be obtained sufficiently.
[0008]
An object of the present invention is to prevent wasteful consumption of electric energy charged by regeneration or the like as described above when executing at least two charging modes having different charging pressure levels for a secondary battery. It is.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In the following, means for achieving the above object and its effects are described.
The charge control device according to
[0010]
The charging pressure gradual change means is a high charging pressure charging mode.Regenerative modeTo low charging pressure charging modeIs the power generation modeWhen switching the charging mode, the charging pressure is gradually changed. For this reason, high charging pressureRegenerationLow charge pressure from modeDepartureAlso in the process of switching to the electric mode and thereafter, the potential difference between the terminal voltage of the secondary battery and the charging device side is substantially the same. Thus, the amount of current flowing from the secondary battery to the charging device side can be almost eliminated.In addition, depending on the vehicle speed, the internal combustion engine speed, and the like, the state of charge and the degree of charge of the secondary battery until just before the mode change differ. For this reason, the charging pressure gradual change means switches the degree of gradual change according to the running state of the vehicle or the driving state of the vehicle driving internal combustion engine, so that the charging pressure can be gradually changed at an appropriate speed according to the situation. As a result, the charging pressure can be shifted to an appropriate state as quickly as possible, wasteful consumption of regenerative energy can be prevented, and the fuel efficiency improvement effect of the internal combustion engine can be sufficiently obtained.
[0014]
Further, as a secondary effect, a change in power generation load is gradually made when the mode is switched from the regeneration mode to the power generation mode, so that a sudden change in running torque is not caused and a shock to the vehicle can be suppressed.
[0015]
Claim2In the charging control device described in claim1In the configuration described above, charging in the power generation mode has an upper limit of an intermediate charging rate set to a charging rate of less than 100%, and charging in the regenerative mode has an upper limit of a charging rate exceeding the intermediate charging rate. Means are provided.
[0016]
By setting in this way, it is possible to prevent 100% of the secondary battery from being charged in the power generation mode, and to effectively execute the travel energy regeneration of the vehicle in the regeneration mode. Then, when the mode is shifted to the power generation mode after the regeneration mode, it is possible to prevent wasteful consumption of regenerative energy, to sufficiently obtain the fuel efficiency improvement effect of the internal combustion engine, and to suppress the shock to the vehicle. it can.
[0017]
Claim3In the charging control device described in claim1Or2In the configuration described above, the charging pressure gradual change means gradually increases the charging pressure both when switching the charging mode from the regeneration mode to the power generation mode and when switching the charging mode from the power generation mode to the regeneration mode. It is characterized by changing.
[0018]
Even when the charging mode is switched from the power generation mode to the regeneration mode, the charging pressure may be gradually changed. As a result, even when the mode is switched from the power generation mode to the regeneration mode, the power generation load is gradually changed, so that a shock to the vehicle can also be suppressed.
[0021]
Claim4In the charging control device described in claim1~3In the configuration described in any one of the above, power generation in the power generation mode and the regeneration mode is performed by a motor generator that is interlocked with the rotation of the output shaft of the internal combustion engine for driving the vehicle.
[0022]
Thus, by using the motor generator as an electric motor, it is possible to drive an auxiliary machine, start an internal combustion engine, and travel the vehicle, and use the motor generator as a generator to produce the above-described effects.
[0023]
In particular, since the motor generator is switched to a state in which the electric energy of the secondary battery is consumed as an electric motor, the charging rate is appropriately controlled by the above-described operational effects, and the operational effect that can prevent wasteful consumption of regenerative energy is important. Become.
[0024]
Claim5In the charging control device described in claim1~4In any one of the configurations described above, the vehicle-driving internal combustion engine includes an automatic stop / start function that automatically stops when the engine stop condition is satisfied and automatically starts when the engine start condition is satisfied. And
[0025]
Even in an internal combustion engine for driving a vehicle having such an automatic stop / start function, it is possible to prevent wasteful consumption of regenerative energy, to sufficiently obtain the fuel consumption improvement effect of the internal combustion engine, and to suppress a shock to the vehicle. be able to.
[0026]
In particular, the internal combustion engine is frequently started by automatic start, and a state in which the electric energy of the secondary battery is consumed frequently by an electric motor such as a motor generator is frequently generated. The effect of preventing wasteful consumption of energy is important.
[0027]
Claim6In the charging control device described in claim4In the configuration described above, both the vehicle drive internal combustion engine and the motor generator are used for vehicle travel, and either or both of the vehicle drive internal combustion engine and the motor generator are driven according to the travel state of the vehicle. The vehicle is driven to travel by force.
[0028]
In this way, even when the internal combustion engine and the motor generator as an electric motor are both used for vehicle travel, such as in a hybrid car system, the charging rate can be controlled appropriately and wasteful consumption of regenerative energy can be prevented. In addition, the fuel efficiency improvement effect of the internal combustion engine can be sufficiently obtained, and the shock to the vehicle can be suppressed.
[0029]
In particular, in such a system, a state in which the electric energy of the secondary battery is consumed frequently occurs, so that the charging rate is appropriately controlled by the above-described operational effects, and the operational effects that can prevent wasteful consumption of regenerative energy. Is important.
[0030]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a system configuration diagram of a vehicle internal combustion engine to which the above-described invention is applied and a control device therefor. Here, a gasoline engine (hereinafter referred to as “engine”) 2 is used as the internal combustion engine. The
[0031]
Here, the output of the
[0032]
Of the
[0033]
Further, a motor generator (hereinafter referred to as “M / G”) 26 is interlocked with the belt 14 by the pulley 18. The M /
[0034]
Here, the M /
[0035]
Furthermore, the inverter 28 charges the high-voltage
[0036]
When power generation by the M /
[0037]
When the M /
[0038]
A
[0039]
The A /
[0040]
The
[0041]
The
[0042]
Further, the
[0043]
Each of these
[0044]
The
[0045]
Further, the
[0046]
Next, a charging pressure setting process for charging the high-voltage
[0047]
When the charge pressure setting process is started, it is first determined whether or not there has been a mode change for the M / G 26 (S110). If there is no mode change (“NO” in S110), it is next determined whether or not the current mode is the power generation mode (S120). If the current mode is not the power generation mode (“NO” in S120), it is next determined whether or not the current mode is the regeneration mode (S130). Here, if the current mode is not the regenerative mode (“NO” in S130), this process is temporarily terminated as it is.
[0048]
On the other hand, if there is a mode change (“YES” in S110), it is next determined whether or not it is a change from the regeneration mode to the power generation mode (S140). If it is not a change from the regeneration mode to the power generation mode (“NO” in S140), it is next determined whether or not the change is from the power generation mode to the regeneration mode (S150). If it is not a change from the power generation mode to the regeneration mode (“NO” in S150), this process is temporarily terminated as it is.
[0049]
Here, when the mode change from the regeneration mode to the power generation mode occurs (“YES” in S110, “YES” in S140), the step for gradual change from the map according to the running state of the vehicle, here the vehicle speed SPD. The voltage width dV is calculated (S160), and this process is temporarily terminated. That is, in the regenerative mode, the M /
[0050]
In the next control cycle, since there is no mode change (“NO” in S110), it is determined whether or not the current mode is the power generation mode (S120). Here, since the power generation mode is set after the mode change (“YES” in S120), it is next determined whether or not the charge pressure control amount Vx is set to a voltage higher than the charge pressure Vl in the power generation mode. (S170). Immediately after switching from the regeneration mode to the power generation mode, the charge pressure control amount Vx remains the charge pressure Vh in the immediately preceding regeneration mode, and Vh (42 V in the present embodiment)> Vl (in the present embodiment). 3xV), Vx = Vh> Vl (“YES” in S170). Therefore, as shown in the
[0051]
[Expression 1]
Vx ← Vx−dV [Formula 1]
In this way, this process is once completed. As a result, the
[0052]
Thereafter, when the power generation mode continues (“NO” in S110, “YES” in S120), as long as Vx> Vl (“YES” in S170), the charge pressure control amount Vx is reduced according to the above equation 1 (S180). ), The charging pressure for the high-voltage
[0053]
If the condition of Vx> Vl is not satisfied as a result of repeating the gradual change of the charge pressure control amount Vx (“NO” in S170), the charge pressure control amount Vx is then charged to the power generation mode. The voltage Vl is set (S190), and the process is temporarily terminated. Thereafter, as long as the power generation mode continues (“NO” in S110, “YES” in S120), “NO” is determined in Step S170 and Step S190 is executed. The voltage Vl is maintained.
[0054]
Next, when the mode change from the power generation mode to the regenerative mode occurs (“YES” in S110, “NO” in S140, “YES” in S150), the operating state of the
[0055]
In the next control cycle, since there is no mode change (“NO” in S110), it is determined whether or not the current mode is the power generation mode (S120). Here, since the regeneration mode is set after the mode change (“NO” in S120), it is next determined whether or not the current mode is the regeneration mode (S130). Since it is currently in the regeneration mode (“YES” in S130), it is next determined whether or not the charge pressure control amount Vx is set to a voltage lower than the charge pressure Vh in the regeneration mode (S210). If it is immediately after switching from the power generation mode to the regeneration mode, the charge pressure control amount Vx is the charge pressure Vl in the immediately previous power generation mode, and Vl <Vh, so Vx = Vl <Vh (in S210, “ YES "). Therefore, as shown in the
[0056]
[Expression 2]
Vx ← Vx + dV [Formula 2]
In this way, this process is once completed. As a result, the
[0057]
Thereafter, when the power generation mode continues (“NO” in S110, “NO” in S120, “YES” in S130), as long as Vx <Vh (“YES” in S210)), the charge pressure control amount Vx according to
[0058]
If the condition of Vx <Vh is not satisfied as a result of repeating such gradual change of the charge pressure control amount Vx (“NO” in S210), the charge pressure control amount Vx is then charged to the regeneration mode. The voltage Vh is set (S230), and this process is temporarily terminated. Thereafter, as long as the regeneration mode continues (“NO” in S110, “NO” in S120, “YES” in S130), it is determined as “NO” in Step S210 and Step S230 is executed. Vx is maintained at the charging voltage Vh in the regeneration mode.
[0059]
An example of the processing by the charging pressure setting processing (FIG. 2) is shown in the timing chart of FIG. If the power generation mode is changed to the regeneration mode at time t0, the charging pressure control amount Vx gradually increases from the power generation mode charging pressure Vl to the regeneration mode charging pressure Vh. When the regeneration mode is shifted to the power generation mode, the charge pressure control amount Vx gradually decreases from the regeneration mode charge pressure Vh to the power generation mode charge pressure Vl.
[0060]
As shown in FIG. 3B as a comparative example, when the power generation mode is shifted to the regeneration mode (time t10), the charge pressure control amount Vx is immediately switched from the power generation mode charge pressure Vl to the regeneration mode charge pressure Vh. If this happens, the battery terminal voltage will rise immediately. However, when switching from the regeneration mode to the power generation mode (time t11), when the charge pressure control amount Vx is immediately switched from the regeneration mode charge pressure Vh to the power generation mode charge pressure Vl, the battery terminal voltage immediately decreases. It does not occur, and gradually decreases between times t11 and t12. For this reason, as indicated by hatching, the charging voltage (Vx = Vl) in the inverter 28 becomes lower than the terminal voltage of the high-voltage
[0061]
In the configuration described above, the charge pressure setting process (FIG. 2) corresponds to a process as the charge pressure gradual change means.
According to the first embodiment described above, the following effects can be obtained.
[0062]
(I). In the charge pressure setting process (FIG. 2), the charge pressure is gradually changed when the charge mode is switched from the regeneration mode to the power generation mode. For this reason, the potential difference between the terminal voltage of the high-voltage
[0063]
(B). The charging pressure is gradually changed when the charging mode is switched from the regeneration mode to the power generation mode, and the charging pressure is also gradually changed when the charging mode is switched from the power generation mode to the regeneration mode. For this reason, in both the mode switching from the regeneration mode to the power generation mode and the mode switching from the power generation mode to the regeneration mode, a sudden change in the running torque is not caused and a shock to the vehicle can be suppressed.
[0064]
(C). Based on the vehicle speed SPD, the step voltage width dV for gradual change is set reflecting the state of charge and the degree of charge of the high-voltage
[0065]
(D). Here, the M /
[0066]
[Other embodiments]
-In the charging pressure setting process (Fig. 2), the charging pressure is gradually changed both when shifting from the regeneration mode to the power generation mode and when shifting from the power generation mode to the regeneration mode. The charging pressure may be gradually changed only in the case of shifting to (1). Also in this case, wasteful consumption of regenerative energy can be prevented, and the fuel efficiency improvement effect of the
[0067]
In steps S160 and S200 of the charging pressure setting process (FIG. 2), the step voltage width dV for gradual change is set according to the vehicle running state such as the vehicle speed SPD or the engine operating state such as the engine speed NE. Each may be a fixed value. In this case, steps S160 and S200 may be common values.
[0068]
In the above embodiment, the driving force is transferred between the
[0069]
In the above embodiment, the M /
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a system configuration diagram of a vehicle internal combustion engine and a control device thereof according to a first embodiment.
FIG. 2 is a flowchart of a charging pressure setting process executed by the eco-run ECU according to the first embodiment.
FIG. 3 is a timing chart showing an example of processing according to
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記回生モードから前記発電モードに充電モードを切り替える場合には、充電圧を徐変させるとともに、前記車両の走行状態又は前記車両駆動用内燃機関の運転状態に応じて、徐変の程度を切り替える充電圧徐変手段を備えたことを特徴とする充電制御装置。 A power generation mode in which the secondary battery is charged at a low charging pressure using the power generated by the output of the internal combustion engine for driving the vehicle, and a regeneration mode in which the secondary battery is charged at a high charging pressure using the regenerative power generated by the vehicle running energy A charge control device for charging the secondary battery by executing,
When switching the charging mode to the power generation mode from said regenerative mode, causes gradually changing the charge voltage, according to the operating state of the traveling state or the vehicle-driving internal combustion engine of the vehicle, switches the extent of gradual change A charging control device comprising charging pressure gradual change means.
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