JP4680949B2 - Control device for electric vehicle - Google Patents

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Description

本発明は、電動モータと蓄電デバイスとを備える電動車両の制御装置に関する。   The present invention relates to a control device for an electric vehicle including an electric motor and an electric storage device.

エンジンおよび電動モータを駆動源とするハイブリッド車両(電動車両)には、エンジンを発電用の駆動源として駆動する一方、電動モータを走行用の駆動源として駆動するようにしたシリーズ方式や、エンジンを車両走行時の主要な駆動源として駆動する一方、電動モータを発進時や加速時に補助的に駆動するようにしたパラレル方式がある。また、シリーズ方式とパラレル方式とを組み合わせることにより、走行状況に応じてエンジンと電動モータとの一方または双方を駆動するようにしたシリーズ・パラレル方式も開発されている。   For hybrid vehicles (electric vehicles) that use an engine and an electric motor as a drive source, a series system in which the engine is driven as a drive source for driving while the engine is driven as a drive source for power generation, or an engine is used. There is a parallel system in which the electric motor is driven as a main driving source when the vehicle travels, and the electric motor is driven auxiliary when starting or accelerating. In addition, a series / parallel system has been developed in which one or both of the engine and the electric motor is driven in accordance with the traveling state by combining the series system and the parallel system.

また、ハイブリッド車両には、電動モータに対して駆動電力を供給したり、電動モータからの発電電力を蓄えたりするため、リチウムイオン二次電池や電気二重層キャパシタなどの蓄電デバイスが搭載されている。この蓄電デバイスを有効に活用する為には、蓄電デバイス内の残存容量を正確に把握することが重要となることから、蓄電デバイスの開放電圧に基づいて残存容量を求める技術や、蓄電デバイスの充放電電流を積算して残存容量を求める技術が提案されている(たとえば、特許文献１および２参照)。そして、ハイブリッド車両は、算出された残存容量が所定範囲に収束するように、残存容量が所定上限値に達したときには電動モータの力行制御を実行して残存容量を引き下げる一方、残存容量が所定下限値に達したときには電動モータの回生制御を実行して残存容量を引き上げるようにしている。
特開平１０−１３２９１１号公報 特開２００２−５１４７０号公報 Moreover, in order to supply driving electric power to the electric motor or store electric power generated from the electric motor, the hybrid vehicle is equipped with a power storage device such as a lithium ion secondary battery or an electric double layer capacitor. . In order to effectively use this power storage device, it is important to accurately grasp the remaining capacity in the power storage device. Therefore, there are technologies for obtaining the remaining capacity based on the open-circuit voltage of the power storage device, and charging of the power storage device. Techniques have been proposed for obtaining a remaining capacity by integrating discharge currents (see, for example, Patent Documents 1 and 2). Then, the hybrid vehicle executes power running control of the electric motor to lower the remaining capacity when the remaining capacity reaches a predetermined upper limit value so that the calculated remaining capacity converges to a predetermined range, while the remaining capacity falls to the predetermined lower limit. When the value is reached, regenerative control of the electric motor is executed to increase the remaining capacity.
JP-A-10-132911 JP 2002-51470 A

しかしながら、残存容量が所定上限値に達したときに蓄電デバイスに対する放電制御を実行し、残存容量が所定下限値に達したときに蓄電デバイスに対する充電制御を実行すると、下り坂や上り坂が続いた場合には蓄電デバイスの過充電状態や過放電状態を招いてしまうおそれがある。このため、蓄電デバイスの残存容量を大きく変化させないように、蓄電デバイスの充放電制御を実行することが重要となっている。   However, if the discharge control for the electricity storage device is executed when the remaining capacity reaches the predetermined upper limit value, and the charge control for the electricity storage device is executed when the remaining capacity reaches the predetermined lower limit value, the downhill and the uphill are continued. In such a case, the power storage device may be overcharged or overdischarged. For this reason, it is important to perform charge / discharge control of the power storage device so as not to greatly change the remaining capacity of the power storage device.

また、ハイブリッド車両にあっては、駆動源としてエンジンと電動モータとを備えることから、電動モータの使用状況に応じてエンジンの燃費性能が大きく変化することになる。つまり、単に蓄電デバイスの過放電状態と過充電状態とを回避するように、比較的広い範囲内で蓄電デバイスの残存容量を制御しようとすると、車両の停止タイミングによっては走行毎に燃費性能が大きく変化してしまうという問題もある。   Moreover, in a hybrid vehicle, since an engine and an electric motor are provided as drive sources, the fuel efficiency performance of the engine greatly changes depending on the usage state of the electric motor. In other words, if it is attempted to control the remaining capacity of the electricity storage device within a relatively wide range so as to simply avoid the overdischarge state and the overcharge state of the electricity storage device, the fuel consumption performance will increase with each traveling depending on the stop timing of the vehicle. There is also the problem of changing.

本発明の目的は、残存容量を大きく変動させることなく蓄電デバイスを制御することにある。   An object of the present invention is to control an electricity storage device without greatly changing the remaining capacity.

本発明の電動車両の制御装置は、電動モータと蓄電デバイスとを備える電動車両の制御装置であって、前記蓄電デバイスの目標容量を設定する目標容量設定手段と、前記蓄電デバイスの開放電圧と電流積算との少なくともいずれか一方に基づいて、前記蓄電デバイスの残存容量を算出する残存容量算出手段と、前記蓄電デバイスの充放電電力を積算して前記蓄電デバイスから出し入れされた収支エネルギーを算出する収支エネルギー算出手段と、前記目標容量と前記残存容量との差に基づいて、前記目標容量に対する前記蓄電デバイスの差分エネルギーを算出する差分エネルギー算出手段と、前記残存容量と前記目標容量との差が所定値を下回る場合には、前記収支エネルギーに基づいて前記電動モータを制御する一方、前記残存容量と前記目標容量との差が所定値を上回る場合には、前記差分エネルギーに基づいて前記電動モータを制御するモータ制御手段とを有することを特徴とする。 The control device for an electric vehicle according to the present invention is a control device for an electric vehicle including an electric motor and an electric storage device, and includes target capacity setting means for setting a target capacity of the electric storage device, an open-circuit voltage and an electric current of the electric storage device. Based on at least one of integration, a remaining capacity calculation means for calculating a remaining capacity of the electricity storage device, and a balance for calculating a balance energy to be taken in and out of the electricity storage device by integrating charge / discharge power of the electricity storage device An energy calculating means, a difference energy calculating means for calculating a difference energy of the power storage device with respect to the target capacity based on a difference between the target capacity and the remaining capacity, and a difference between the remaining capacity and the target capacity is predetermined. when used below the value, while the the electric motor control based on the balance energy, the said residual capacity If the difference between the target volume exceeds a predetermined value, characterized in that it has a motor control means for controlling said electric motor based on the difference energy.

本発明の電動車両の制御装置は、前記モータ制御手段は、前記残存容量と前記目標容量との差が所定値を下回る場合に、前記収支エネルギーをゼロに向けて前記電動モータを制御する一方、前記残存容量と前記目標容量との差が所定値を上回る場合に、前記差分エネルギーをゼロに向けて前記電動モータを制御することを特徴とする。 Control apparatus for an electric vehicle according to the present invention, prior SL motor control means, when the difference between the residual capacity and the target capacity falls below a predetermined value, while controlling the electric motor toward the balance energy to zero , when the difference between the residual capacity and the target volume exceeds a predetermined value, said characterized the electric motor braking Gosuru it toward the differential energy to zero.

本発明によれば、残存容量と目標容量との差が所定値を下回る場合に、収支エネルギーに基づいて電動モータを制御するようにしたので、蓄電デバイスから出し入れされる収支エネルギーの変動を抑制することができ、残存容量を大きく変動させることなく蓄電デバイスを制御することが可能となる。   According to the present invention, when the difference between the remaining capacity and the target capacity is less than the predetermined value, the electric motor is controlled based on the balance energy, so that fluctuations in the balance energy that is taken in and out of the power storage device are suppressed. Therefore, it is possible to control the electricity storage device without greatly changing the remaining capacity.

また、残存容量と目標容量との差が所定値を上回る場合に、差分エネルギーに基づいて電動モータを制御するようにしたので、目標容量から残存容量が大幅に外れることを防止することができ、蓄電デバイスの過放電状態や過充電状態を防止することが可能となる。   In addition, when the difference between the remaining capacity and the target capacity exceeds a predetermined value, the electric motor is controlled based on the difference energy, so that the remaining capacity can be prevented from significantly deviating from the target capacity. It is possible to prevent an overdischarge state or an overcharge state of the electricity storage device.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は電動車両であるハイブリッド車両の駆動制御システムを示す概略図である。図１に示すように、ハイブリッド車両のパワーユニット１０には、駆動源としてエンジン１１とモータジェネレータ(電動モータ)１２とが設けられており、モータジェネレータ１２の後方側にはトルクコンバータ１３を介してトランスミッション１４が連結されている。エンジン１１やモータジェネレータ１２から出力される動力は、トランスミッション１４を介して変速された後に、デファレンシャル機構１５を介して各駆動輪１６に分配される。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing a drive control system of a hybrid vehicle that is an electric vehicle. As shown in FIG. 1, a power unit 10 of a hybrid vehicle is provided with an engine 11 and a motor generator (electric motor) 12 as drive sources, and a transmission is provided on the rear side of the motor generator 12 via a torque converter 13. 14 are connected. The power output from the engine 11 and the motor generator 12 is shifted through the transmission 14 and then distributed to the drive wheels 16 through the differential mechanism 15.

図示するパワーユニット１０はパラレル方式のパワーユニットであり、主要な駆動源としてエンジン１１が駆動される一方、発進時や加速時にはモータジェネレータ１２が補助的に駆動される。また、減速時や定常走行時にはモータジェネレータ１２を発電駆動させることにより、運動エネルギーを電気エネルギーに変換して回収することが可能となる。このようなハイブリッド車両には、モータジェネレータ１２に対して電力を供給するとともに、モータジェネレータ１２によって発電された電力を蓄えるため、蓄電デバイスとしてリチウムイオン二次電池等の高電圧バッテリ１７が搭載されている。   A power unit 10 shown in the figure is a parallel type power unit, and an engine 11 is driven as a main drive source, while a motor generator 12 is driven in an auxiliary manner when starting or accelerating. Further, when the motor generator 12 is driven to generate power during deceleration or steady running, kinetic energy can be converted into electric energy and recovered. In such a hybrid vehicle, a high voltage battery 17 such as a lithium ion secondary battery is mounted as an electricity storage device in order to supply electric power to the motor generator 12 and store electric power generated by the motor generator 12. Yes.

また、高電圧バッテリ１７の充放電制御を実行するため、高電圧バッテリ１７にはバッテリ制御ユニット２０が接続されている。このバッテリ制御ユニット２０には、高電圧バッテリ１７の端子電圧Ｖを検出する電圧センサ２１、高電圧バッテリ１７の電流Ｉを検出する電流センサ２２、高電圧バッテリ１７の温度Ｔを検出する温度センサ２３が接続されている。そして、バッテリ制御ユニット２０は、後述する演算処理に従って、高電圧バッテリ１７の目標容量ＳＯＣｔ、高電圧バッテリ１７の残存容量ＳＯＣｐ、高電圧バッテリ１７から出し入れされた収支エネルギーＥｓｈ、目標容量ＳＯＣｔと残存容量ＳＯＣｐとの差に相当する差分エネルギーＥｓａを算出する。つまり、バッテリ制御ユニット２０は、目標容量設定手段、残存容量算出手段、収支エネルギー算出手段、差分エネルギー算出手段として機能するようになっている。   Further, a battery control unit 20 is connected to the high voltage battery 17 in order to execute charge / discharge control of the high voltage battery 17. The battery control unit 20 includes a voltage sensor 21 that detects the terminal voltage V of the high voltage battery 17, a current sensor 22 that detects the current I of the high voltage battery 17, and a temperature sensor 23 that detects the temperature T of the high voltage battery 17. Is connected. Then, the battery control unit 20 performs the target capacity SOCt of the high-voltage battery 17, the remaining capacity SOCp of the high-voltage battery 17, the balance energy Esh taken in and out of the high-voltage battery 17, the target capacity SOCt and the remaining capacity in accordance with arithmetic processing described later. A difference energy Esa corresponding to a difference from the SOCp is calculated. That is, the battery control unit 20 functions as target capacity setting means, remaining capacity calculation means, balance energy calculation means, and differential energy calculation means.

さらに、ハイブリッド車両には、車両の走行状態等に基づいてエンジン１１やモータジェネレータ１２等を協調制御するハイブリッド制御ユニット２４が設けられている。このハイブリッド制御ユニット２４には、モータジェネレータ１２のトルクや回転数を制御するインバータ２５が接続され、エンジン１１のトルクや回転数を制御するエンジン制御ユニット２６が接続されている。また、ハイブリッド制御ユニット２４には、車速を検出する車速センサ２７、アクセルペダルの操作状況を検出するアクセルペダルセンサ２８、ブレーキペダルの操作状況を検出するブレーキペダルセンサ２９等が接続されており、車両の走行状態を示す各種情報がハイブリッド制御ユニット２４に入力されている。また、モータジェネレータ１２の回転数を検出するモータ回転数センサ３０はインバータ２５に接続されている。なお、各制御ユニット２０，２４，２６は、制御信号等を演算するＣＰＵを備えるとともに、制御プログラム、演算式、マップデータ等を格納するＲＯＭや、一時的にデータを格納するＲＡＭを備えている。   Furthermore, the hybrid vehicle is provided with a hybrid control unit 24 that cooperatively controls the engine 11, the motor generator 12, and the like based on the traveling state of the vehicle. The hybrid control unit 24 is connected to an inverter 25 that controls the torque and rotation speed of the motor generator 12, and an engine control unit 26 that controls the torque and rotation speed of the engine 11. The hybrid control unit 24 is connected to a vehicle speed sensor 27 that detects the vehicle speed, an accelerator pedal sensor 28 that detects the operation state of the accelerator pedal, a brake pedal sensor 29 that detects the operation state of the brake pedal, and the like. Various information indicating the traveling state of the vehicle is input to the hybrid control unit 24. A motor rotation speed sensor 30 that detects the rotation speed of the motor generator 12 is connected to the inverter 25. Each control unit 20, 24, and 26 includes a CPU that calculates control signals and the like, as well as a ROM that stores control programs, arithmetic expressions, map data, and the like, and a RAM that temporarily stores data. .

続いて、バッテリ制御ユニット２０による高電圧バッテリ１７の残存容量の算出処理について説明する。高電圧バッテリ１７における残存容量の算出方式としては、開放電圧Ｖｏに基づいて残存容量ＳＯＣｖを算出する方式と、電流積算に基づいて残存容量ＳＯＣｃを算出する方式とがある。しかしながら、開放電圧Ｖｏに基づく残存容量ＳＯＣｖは、開放電圧Ｖｏが正確に推定される状況では有効性が高い反面、突入電流等の負荷変動に弱いという課題を有しており、電流積算に基づく残存容量ＳＯＣｃは、突入電流等の負荷変動に強い反面、誤差が累積し易いという課題を有している。このため、充放電状態に応じて設定されるウェイトｗを用いることにより、残存容量ＳＯＣｖと残存容量ＳＯＣｃとを重み付けて合成し、残存容量の算出精度を向上させるようにしている。   Next, a calculation process of the remaining capacity of the high voltage battery 17 by the battery control unit 20 will be described. As a calculation method of the remaining capacity in the high voltage battery 17, there are a method of calculating the remaining capacity SOCv based on the open circuit voltage Vo and a method of calculating the remaining capacity SOCc based on current integration. However, the remaining capacity SOCv based on the open-circuit voltage Vo is highly effective in a situation where the open-circuit voltage Vo is accurately estimated, but has a problem that it is vulnerable to load fluctuations such as an inrush current. The capacity SOCc is resistant to load fluctuations such as inrush current, but has a problem that errors are likely to accumulate. Therefore, by using the weight w set according to the charge / discharge state, the remaining capacity SOCv and the remaining capacity SOCc are weighted and synthesized to improve the calculation accuracy of the remaining capacity.

まず、開放電圧Ｖｏに基づき算出される残存容量ＳＯＣｖについて説明する。開放電圧Ｖｏと残存容量ＳＯＣｖとは一定の関係を有するため、高電圧バッテリ１７の開放電圧Ｖｏを求めることにより、マップデータや演算式を用いて開放電圧Ｖｏに基づく残存容量ＳＯＣｖを求めることが可能となっている。そこで、端子電圧Ｖと電流Ｉとを用いて以下の式(１)から開放電圧Ｖｏを推定し、この推定された開放電圧Ｖｏを用いて残存容量ＳＯＣｖを算出するようにしている。なお、式(１)に示されるＺとは高電圧バッテリ１７のインピーダンスである。このインピーダンスＺは、高電圧バッテリ１７の等価回路モデルを用いた電流Ｉの移動平均値と温度Ｔとを条件とするインピーダンス測定によって求められ、電流Ｉの移動平均値と温度Ｔとに基づくインピーダンスＺのテーブルとしてバッテリ制御ユニット２０に格納されている。
Ｖ＝Ｖｏ−Ｉ×Ｚ…(１) First, the remaining capacity SOCv calculated based on the open circuit voltage Vo will be described. Since the open-circuit voltage Vo and the remaining capacity SOCv have a certain relationship, the remaining capacity SOCv based on the open-circuit voltage Vo can be obtained using map data or an arithmetic expression by obtaining the open-circuit voltage Vo of the high-voltage battery 17. It has become. Therefore, the open circuit voltage Vo is estimated from the following equation (1) using the terminal voltage V and the current I, and the remaining capacity SOCv is calculated using the estimated open circuit voltage Vo. In addition, Z shown by Formula (1) is the impedance of the high voltage battery 17. FIG. The impedance Z is obtained by impedance measurement using the equivalent circuit model of the high-voltage battery 17 on the condition of the moving average value of the current I and the temperature T, and the impedance Z based on the moving average value of the current I and the temperature T. Is stored in the battery control unit 20 as a table.
V = Vo-I × Z (1)

続いて、電流積算に基づき算出される残存容量ＳＯＣｃについて説明する。電流積算に基づく残存容量ＳＯＣｃは以下の式(２)を用いて算出される。ここで、ＳＯＣｃ(０)とは残存容量ＳＯＣｃを算出する際の初期値であり、システム起動時の開放電圧Ｖｏに基づいて算出される。システム起動時には、電流Ｉがゼロであるとともに、端子電圧Ｖが開放電圧Ｖｏに一致していることから、所定のテーブルを参照して開放電圧Ｖｏから求められる残存容量ＳＯＣｃを初期値ＳＯＣｃ(０)とすることができる。また、式(２)において、ηとは高電圧バッテリ１７の電流効率であり、Ａｈとは高電圧バッテリ１７のバッテリ容量(電流容量)である。バッテリ容量Ａｈと温度Ｔとは一定の関係を有することから、温度Ｔに基づいてバッテリ容量Ａｈを算出することが可能となる。
ＳＯＣｃ＝ＳＯＣｃ(０)−(∫(Ｉ×η)ｄｔ／(Ａｈ×３６００)×１００)…(２) Next, the remaining capacity SOCc calculated based on current integration will be described. The remaining capacity SOCc based on the current integration is calculated using the following equation (2). Here, SOCc (0) is an initial value when calculating the remaining capacity SOCc, and is calculated based on the open circuit voltage Vo at the time of starting the system. Since the current I is zero and the terminal voltage V coincides with the open circuit voltage Vo at the time of starting the system, the remaining capacity SOCc obtained from the open circuit voltage Vo with reference to a predetermined table is set to the initial value SOCc (0). It can be. In Equation (2), η is the current efficiency of the high voltage battery 17, and Ah is the battery capacity (current capacity) of the high voltage battery 17. Since the battery capacity Ah and the temperature T have a certain relationship, the battery capacity Ah can be calculated based on the temperature T.
SOCc = SOCc (0) − (∫ (I × η) dt / (Ah × 3600) × 100) (2)

そして、以下の式(３)に示されるように、開放電圧Ｖｏに基づく残存容量ＳＯＣｖと電流積算に基づく残存容量ＳＯＣｃとを、所定のウェイトｗを加味して合算することにより、それぞれの欠点を打ち消して互いの利点を引き出すようにして残存容量ＳＯＣｐを算出することが可能となる。なお、ウェイトｗは０〜１の間で設定される値となっており、現在の高電圧バッテリ１７の使用状況を表すパラメータを用いて決定される。このパラメータとしては、例えば単位時間当たりの電流変化率等が用いられる。
ＳＯＣｐ＝ｗ×ＳＯＣｃ＋(１−ｗ)×ＳＯＣｖ…(３) Then, as shown in the following formula (3), the remaining capacity SOCv based on the open-circuit voltage Vo and the remaining capacity SOCc based on the current integration are added together with a predetermined weight w, so that the respective drawbacks can be obtained. It is possible to calculate the remaining capacity SOCp by canceling out and drawing out the mutual advantages. The weight w is a value set between 0 and 1, and is determined using a parameter representing the current usage status of the high-voltage battery 17. For example, a current change rate per unit time is used as this parameter.
SOCp = w × SOCc + (1−w) × SOCv (3)

続いて、バッテリ制御ユニット２０による差分エネルギーＥｓａの算出処理について説明する。図２は差分エネルギーＥｓａを示す説明図である。図２に示すように、差分エネルギーＥｓａとは、高電圧バッテリ１７の残存容量ＳＯＣｐと目標容量ＳＯＣｔとの差に基づいて算出されるエネルギーであり、この差分エネルギーＥｓａをゼロに近づけるように制御することにより、高電圧バッテリ１７の残存容量ＳＯＣｐを目標容量ＳＯＣｔに向けて制御することが可能となる。なお、高電圧バッテリ１７の目標容量ＳＯＣｔとは、走行状況等に応じてバッテリ制御ユニット２０によって適宜設定される残存容量ＳＯＣｐの目標値であり、例えば車速や温度Ｔの値に応じて設定されるようになっている。   Next, the calculation process of the differential energy Esa by the battery control unit 20 will be described. FIG. 2 is an explanatory diagram showing the differential energy Esa. As shown in FIG. 2, the differential energy Esa is energy calculated based on the difference between the remaining capacity SOCp of the high-voltage battery 17 and the target capacity SOCt, and is controlled so that the differential energy Esa approaches zero. As a result, the remaining capacity SOCp of the high voltage battery 17 can be controlled toward the target capacity SOCt. The target capacity SOCt of the high-voltage battery 17 is a target value of the remaining capacity SOCp that is set as appropriate by the battery control unit 20 according to the driving situation and the like, and is set according to, for example, the value of the vehicle speed or the temperature T. It is like that.

そして、図２の斜線部分に相当する差分エネルギーＥｓａは、以下の式(４)を用いて算出される。ここで、式(４)において、Ｖｔとは目標容量ＳＯＣｔに相当する高電圧バッテリ１７の電圧であり、Ｖｐとは残存容量ＳＯＣｐに相当する高電圧バッテリ１７の電圧である。また、Ａｓとは残存容量ＳＯＣｐと目標容量ＳＯＣｔとの差に相当するバッテリ容量である。このバッテリ容量Ａｓは以下の式(５)を用いて算出される。
Ｅｓａ＝(Ｖｔ−Ｖｐ)×Ａｓ÷２÷１０００…(４)
Ａｓ＝Ａｈ×３６００×(ＳＯＣｔ−ＳＯＣｐ)÷１００…(５) Then, the differential energy Esa corresponding to the hatched portion in FIG. 2 is calculated using the following equation (4). Here, in Expression (4), Vt is a voltage of the high voltage battery 17 corresponding to the target capacity SOCt, and Vp is a voltage of the high voltage battery 17 corresponding to the remaining capacity SOCp. As is a battery capacity corresponding to the difference between the remaining capacity SOCp and the target capacity SOCt. This battery capacity As is calculated using the following equation (5).
Esa = (Vt−Vp) × As ÷ 2 ÷ 1000 (4)
As = Ah × 3600 × (SOCt−SOCp) ÷ 100 (5)

続いて、バッテリ制御ユニット２０による収支エネルギーＥｓｈの算出処理について説明する。図３は充放電電力と収支エネルギーＥｓｈとの関係を示す説明図である。図３に示すように、収支エネルギーＥｓｈとは高電圧バッテリ１７の充放電電力(Ｖ×Ｉ)を積算したもの、つまり高電圧バッテリ１７の放電エネルギーと充電エネルギーとを合算したものであり、この収支エネルギーＥｓｈをゼロに近づけるように制御することにより、使用前後において高電圧バッテリ１７に蓄えられているエネルギー量の変動を抑制することが可能となる。この収支エネルギーＥｓｈは、実測された端子電圧Ｖと電流Ｉとに基づき以下の式(６)を用いて算出される。
Ｅｓｈ＝∫(Ｖ×Ｉ÷１０００)ｄｔ…(６) Then, the calculation process of the balance energy Esh by the battery control unit 20 is demonstrated. FIG. 3 is an explanatory diagram showing the relationship between the charge / discharge power and the balance energy Esh. As shown in FIG. 3, the balance energy Esh is the sum of the charge / discharge power (V × I) of the high voltage battery 17, that is, the sum of the discharge energy and the charge energy of the high voltage battery 17, By controlling the balance energy Esh to be close to zero, it is possible to suppress fluctuations in the amount of energy stored in the high-voltage battery 17 before and after use. This balance energy Esh is calculated using the following equation (6) based on the actually measured terminal voltage V and current I.
Esh = ∫ (V × I ÷ 1000) dt (6)

次いで、モータ制御手段としてのハイブリッド制御ユニット２４によって実行されるモータジェネレータ１２の駆動制御について説明する。ここで、図４はモータジェネレータ１２を駆動制御する際の実行手順を示すフローチャートであり、図５はモータジェネレータ１２に対する指示トルクを設定する際に参照されるトルクマップである。また、図６は残存容量ＳＯＣｐの変動状況を示す説明図である。   Next, drive control of the motor generator 12 executed by the hybrid control unit 24 as motor control means will be described. Here, FIG. 4 is a flowchart showing an execution procedure when driving and controlling the motor generator 12, and FIG. 5 is a torque map referred to when setting the instruction torque for the motor generator 12. FIG. 6 is an explanatory diagram showing a fluctuation state of the remaining capacity SOCp.

図４に示すように、ステップＳ１では、目標容量ＳＯＣｔと残存容量ＳＯＣｐとの差が所定値Ｓを下回るか否かが判定される。ステップＳ１において、目標容量ＳＯＣｔと残存容量ＳＯＣｐとの差が所定値Ｓを下回ると判定された場合、つまり残存容量ＳＯＣｐが目標容量ＳＯＣｔに対して所定範囲(Ｓ１〜Ｓ２)内に収束していると判定された場合には、ステップＳ２に進み、差分エネルギーＥｓａが算出されるとともに、この差分エネルギーＥｓａが収支エネルギーＥｓｈの初期値に設定される。続いて、ステップＳ３では、端子電圧Ｖと電流Ｉとに基づいて収支エネルギーＥｓｈが算出される。   As shown in FIG. 4, in step S1, it is determined whether or not the difference between the target capacity SOCt and the remaining capacity SOCp is below a predetermined value S. If it is determined in step S1 that the difference between the target capacity SOCt and the remaining capacity SOCp is less than the predetermined value S, that is, the remaining capacity SOCp has converged within a predetermined range (S1 to S2) with respect to the target capacity SOCt. When it is determined that the difference energy Esa is calculated, the difference energy Esa is set to the initial value of the balance energy Esh. Subsequently, in step S3, the balance energy Esh is calculated based on the terminal voltage V and the current I.

続くステップＳ４では、ステップＳ３で算出された収支エネルギーＥｓｈが、モータジェネレータ１２を制御する際に用いられる制御用エネルギーとして設定される。続いて、ステップＳ５では、収支エネルギーＥｓｈに基づいて図５のトルクマップを参照することにより、収支エネルギーＥｓｈをゼロに向けて制御するためのモータトルクが設定される。そして、続くステップＳ６において、設定されたモータトルクと運転手の操作状況等とを総合的に判断しながら、モータジェネレータ１２の駆動制御が実行されることになる。   In the subsequent step S4, the balance energy Esh calculated in step S3 is set as control energy used when the motor generator 12 is controlled. Subsequently, in step S5, a motor torque for controlling the balance energy Esh toward zero is set by referring to the torque map of FIG. 5 based on the balance energy Esh. Then, in the subsequent step S6, drive control of the motor generator 12 is executed while comprehensively determining the set motor torque and the driver's operation status and the like.

ここで、図５に示すように、収支エネルギーＥｓｈが正側に算出された場合、つまり高電圧バッテリ１７が放電側に制御されている場合には、モータジェネレータ１２のモータトルクが負側に設定され、モータジェネレータ１２の回生制御を実行するようにしている。また、収支エネルギーＥｓｈが負側に算出された場合、つまり高電圧バッテリ１７が充電側に制御されている場合には、モータジェネレータ１２のモータトルクが正側に設定され、モータジェネレータ１２の力行制御を実行するようにしている。   Here, as shown in FIG. 5, when the balance energy Esh is calculated to the positive side, that is, when the high voltage battery 17 is controlled to the discharge side, the motor torque of the motor generator 12 is set to the negative side. Thus, the regeneration control of the motor generator 12 is executed. When the balance energy Esh is calculated on the negative side, that is, when the high voltage battery 17 is controlled on the charging side, the motor torque of the motor generator 12 is set on the positive side, and the power running control of the motor generator 12 is performed. To do.

一方、図４に示すように、ステップＳ１において、目標容量ＳＯＣｔと残存容量ＳＯＣｐとの差が所定値Ｓを上回ると判定された場合、つまり残存容量ＳＯＣｐが目標容量ＳＯＣｔから所定範囲(Ｓ１〜Ｓ２)を超えて乖離していると判定された場合には、ステップＳ７に進み、前回算出された収支エネルギーＥｓｈがクリアされ、ステップＳ８に進み、残存容量ＳＯＣｐと目標容量ＳＯＣｔとに基づいて差分エネルギーＥｓａが算出される。続くステップＳ４では、ステップＳ８で算出された差分エネルギーＥｓａが、モータジェネレータ１２を制御する際に用いられる制御用エネルギーとして設定される。続いて、ステップＳ５では、前述したように、差分エネルギーＥｓａに基づいて図５のトルクマップを参照することにより、差分エネルギーＥｓａをゼロに向けて制御するためのモータトルクが設定される。そして、続くステップＳ６において、設定されたモータトルクと運転手の操作状況等とを総合的に判断しながら、モータジェネレータ１２の駆動制御が実行されることになる。   On the other hand, as shown in FIG. 4, when it is determined in step S1 that the difference between the target capacity SOCt and the remaining capacity SOCp exceeds a predetermined value S, that is, the remaining capacity SOCp is within a predetermined range (S1 to S2) from the target capacity SOCt. ), The process proceeds to step S7, where the previously calculated balance energy Esh is cleared, and the process proceeds to step S8, where the difference energy is based on the remaining capacity SOCp and the target capacity SOCt. Esa is calculated. In subsequent step S4, the difference energy Esa calculated in step S8 is set as control energy used when controlling the motor generator 12. Subsequently, in step S5, as described above, the motor torque for controlling the differential energy Esa toward zero is set by referring to the torque map of FIG. 5 based on the differential energy Esa. Then, in the subsequent step S6, drive control of the motor generator 12 is executed while comprehensively determining the set motor torque and the driver's operation status and the like.

つまり、図６に示すように、ハイブリッド制御ユニット２４は、モータジェネレータ１２の駆動制御を実行するため、収支エネルギーＥｓｈを用いるようにした収支エネルギーモードと、差分エネルギーＥｓａを用いるようにした差分エネルギーモードとを用いるようにしている。残存容量ＳＯＣｐが目標容量ＳＯＣｔに対して所定範囲(Ｓ１〜Ｓ２)内に収まる場合には、収支エネルギーＥｓｈをゼロに向けて制御する収支エネルギーモードが実行され、高電圧バッテリ１７のエネルギー収支のバラツキを抑制することが可能となる。これにより、高電圧バッテリ１７の残存容量ＳＯＣｐの大きな変動を抑制することができるため、ハイブリッド車両の停止タイミングに影響されることなく、ハイブリッド車両の燃費性能を安定させることが可能となる。   That is, as shown in FIG. 6, the hybrid control unit 24 executes the drive control of the motor generator 12, so that the balance energy mode using the balance energy Esh and the difference energy mode using the difference energy Esa. Are used. When the remaining capacity SOCp falls within a predetermined range (S1 to S2) with respect to the target capacity SOCt, a balance energy mode for controlling the balance energy Esh toward zero is executed, and the energy balance of the high voltage battery 17 varies. Can be suppressed. Thereby, since the big fluctuation | variation of the remaining capacity SOCp of the high voltage battery 17 can be suppressed, it becomes possible to stabilize the fuel consumption performance of a hybrid vehicle, without being influenced by the stop timing of a hybrid vehicle.

一方、残存容量ＳＯＣｐが目標容量ＳＯＣｔから所定範囲(Ｓ１〜Ｓ２)を超えて乖離した場合には、差分エネルギーＥｓａをゼロに向けて制御する差分エネルギーモードが実行されるようになっている。これにより、目標容量ＳＯＣｔに対して残存容量ＳＯＣｐが大幅に外れることを防止することができ、高電圧バッテリ１７の過放電状態や過充電状態を未然に防止することが可能となる。   On the other hand, when the remaining capacity SOCp deviates from the target capacity SOCt beyond a predetermined range (S1 to S2), a differential energy mode for controlling the differential energy Esa toward zero is executed. Thereby, it is possible to prevent the remaining capacity SOCp from significantly deviating from the target capacity SOCt, and it is possible to prevent an overdischarge state or an overcharge state of the high voltage battery 17 in advance.

なお、図４および図６に示すように、収支エネルギーモードを開始する際には、収支エネルギーＥｓｈの初期値として差分エネルギーＥｓａを設定するようにしている。これにより、差分エネルギーＥｓａを利用する差分エネルギーモードから、収支エネルギーＥｓｈを利用する収支エネルギーモードに切り換える場合であっても、制御用エネルギーの急変を抑制することができ、車両の走行品質を向上させることが可能となる。また、収支エネルギーＥｓｈの初期値として差分エネルギーＥｓａを設定することにより、目標容量ＳＯＣｔを基準とした収支エネルギーＥｓｈを算出することができるため、収支エネルギーＥｓｈを利用する収支エネルギーモードであっても、残存容量ＳＯＣｐが目標容量ＳＯＣｔに対して近づくように制御することが可能となる。   As shown in FIGS. 4 and 6, when starting the balance energy mode, the differential energy Esa is set as the initial value of the balance energy Esh. Thereby, even if it is a case where it switches from the difference energy mode using the difference energy Esa to the balance energy mode using the balance energy Esh, the sudden change of the control energy can be suppressed, and the running quality of the vehicle is improved. It becomes possible. Further, by setting the differential energy Esa as the initial value of the balance energy Esh, the balance energy Esh can be calculated based on the target capacity SOCt. Therefore, even in the balance energy mode using the balance energy Esh, It is possible to control the remaining capacity SOCp so as to approach the target capacity SOCt.

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。たとえば、図示する場合には、パラレル方式のハイブリッド車両に対して本発明を適用しているが、これに限られることはなく、シリーズ方式のハイブリッド車両に対して本発明を適用するようにしても良く、シリーズ・パラレル方式のハイブリッド車両に対して本発明を適用するようにしても良い。また、電動車両としてはハイブリッド車両に限られることはなく、駆動源として電動モータのみを備えた電気自動車に対して本発明を適用しても良い。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. For example, in the illustrated case, the present invention is applied to a parallel hybrid vehicle. However, the present invention is not limited to this, and the present invention may be applied to a series hybrid vehicle. Alternatively, the present invention may be applied to a series / parallel hybrid vehicle. Further, the electric vehicle is not limited to a hybrid vehicle, and the present invention may be applied to an electric vehicle having only an electric motor as a drive source.

また、蓄電デバイスとしては、前述したリチウムイオン二次電池に限られることはなく、他の形式の二次電池に対して本発明を適用するようにしても良く、電気二重層キャパシタやリチウムイオンキャパシタ等のキャパシタに対して本発明を適用しても良い。なお、前述の説明では、開放電圧Ｖｏに基づく残存容量ＳＯＣｖと電流積算に基づく残存容量ＳＯＣｃとを組み合わせるようにしているが、これに限られることはなく、残存容量ＳＯＣｖや残存容量ＳＯＣｃをそれぞれ単独で使用するようにしても良い。   Further, the electricity storage device is not limited to the above-described lithium ion secondary battery, and the present invention may be applied to other types of secondary batteries, such as an electric double layer capacitor or a lithium ion capacitor. The present invention may be applied to such capacitors. In the above description, the remaining capacity SOCv based on the open circuit voltage Vo and the remaining capacity SOCc based on current integration are combined. However, the present invention is not limited to this, and each of the remaining capacity SOCv and the remaining capacity SOCc is individually set. You may make it use in.

ハイブリッド車両の駆動制御システムを示す概略図である。It is the schematic which shows the drive control system of a hybrid vehicle. 差分エネルギーを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows difference energy. 充放電電力と収支エネルギーとの関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between charging / discharging electric power and balance energy. モータジェネレータを駆動制御する際の実行手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the execution procedure at the time of drive-controlling a motor generator. モータジェネレータに対する指示トルクを設定する際に参照されるトルクマップである。It is a torque map referred when setting the instruction | indication torque with respect to a motor generator. 残存容量の変動状況を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the fluctuation condition of remaining capacity.

符号の説明Explanation of symbols

１２ モータジェネレータ(電動モータ)
１７ 高電圧バッテリ(蓄電デバイス)
２０ バッテリ制御ユニット(目標容量設定手段，残存容量算出手段，収支エネルギー算出手段，差分エネルギー算出手段)
２４ ハイブリッド制御ユニット(モータ制御手段)
ＳＯＣｔ 目標容量
ＳＯＣｐ 残存容量
Ｅｓｈ 収支エネルギー
Ｅｓａ 差分エネルギー
Ｓ 所定値 12 Motor generator (electric motor)
17 High voltage battery (storage device)
20 battery control unit (target capacity setting means, remaining capacity calculation means, balance energy calculation means, differential energy calculation means)
24 Hybrid control unit (motor control means)
SOCt Target capacity SOCp Remaining capacity Esh Balance energy Esa Differential energy S Predetermined value

Claims (2)

電動モータと蓄電デバイスとを備える電動車両の制御装置であって、
前記蓄電デバイスの目標容量を設定する目標容量設定手段と、
前記蓄電デバイスの開放電圧と電流積算との少なくともいずれか一方に基づいて、前記蓄電デバイスの残存容量を算出する残存容量算出手段と、
前記蓄電デバイスの充放電電力を積算して前記蓄電デバイスから出し入れされた収支エネルギーを算出する収支エネルギー算出手段と、
前記目標容量と前記残存容量との差に基づいて、前記目標容量に対する前記蓄電デバイスの差分エネルギーを算出する差分エネルギー算出手段と、
前記残存容量と前記目標容量との差が所定値を下回る場合には、前記収支エネルギーに基づいて前記電動モータを制御する一方、前記残存容量と前記目標容量との差が所定値を上回る場合には、前記差分エネルギーに基づいて前記電動モータを制御するモータ制御手段とを有することを特徴とする電動車両の制御装置。 An electric vehicle control device comprising an electric motor and an electricity storage device,
Target capacity setting means for setting a target capacity of the electricity storage device;
A remaining capacity calculating means for calculating a remaining capacity of the power storage device based on at least one of an open circuit voltage and current integration of the power storage device;
Balance energy calculation means for calculating the balance energy that is taken in and out of the electricity storage device by integrating the charge / discharge power of the electricity storage device,
Differential energy calculating means for calculating a differential energy of the power storage device with respect to the target capacity based on a difference between the target capacity and the remaining capacity;
Wherein when the difference of the residual capacity and the target capacity falls below a predetermined value, while the the electric motor control based on the balance energy, when the difference between the residual capacity and the target volume exceeds a predetermined value And a motor control means for controlling the electric motor based on the differential energy . 請求項１記載の電動車両の制御装置において、
前記モータ制御手段は、前記残存容量と前記目標容量との差が所定値を下回る場合に、前記収支エネルギーをゼロに向けて前記電動モータを制御する一方、前記残存容量と前記目標容量との差が所定値を上回る場合に、前記差分エネルギーをゼロに向けて前記電動モータを制御することを特徴とする電動車両の制御装置。 In the control apparatus of the electric vehicle according to claim 1 ,
Before SL motor control means, when the difference between the residual capacity and the target capacity falls below a predetermined value, while controlling the electric motor toward the balance energy to zero, the residual capacity and between the target volume If the difference is above a predetermined value, the control device for an electric vehicle, characterized in that that control the electric motor toward the differential energy to zero.
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