JP2014208504A - Hybrid vehicle controller - Google Patents
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Abstract
【課題】ハイブリッド車両において、バッテリの低温時に、過充電の確実な防止と、過放電が防止された上での補機装置の可及的長期にわたる稼動とを両立する。【解決手段】ハイブリッド車両(1)を制御するハイブリッド車両の制御装置(100)は、バッテリ(30)の温度を特定する温度特定手段と、バッテリのSOCを特定するSOC特定手段と、内燃機関(200)の始動要求時に上記特定された温度が所定値未満である場合において、上記特定されたSOCが所定値以上である場合に昇圧コンバータ(21)を停止させ、上記特定されたSOCが所定値未満である場合にリレー装置(23)を電気的切断状態に制御する制御手段とを具備する。【選択図】図6In a hybrid vehicle, when a battery is at a low temperature, overcharge can be reliably prevented and an auxiliary device can be operated for as long as possible while preventing overdischarge. A control device (100) for controlling a hybrid vehicle (1) includes a temperature specifying means for specifying a temperature of a battery (30), an SOC specifying means for specifying the SOC of the battery, an internal combustion engine ( 200) When the specified temperature at the time of the start request is less than a predetermined value, the boost converter (21) is stopped when the specified SOC is equal to or higher than the predetermined value, and the specified SOC is the predetermined value. And control means for controlling the relay device (23) to be in an electrically disconnected state. [Selection] Figure 6
Description
本発明は、バッテリに関連するハイブリッド車両の制御装置の技術分野に関する。 The present invention relates to a technical field of a control device for a hybrid vehicle related to a battery.
この種の装置が、特許文献1に開示されている。特許文献1に開示された電池制御装置によれば、バッテリ暖機制御中はエンジンの駆動力による充電を禁止しながら、回生電力の充電を行うことで、短時間に確実にバッテリを暖機できるとされている。また、同様の装置は、特許文献2にも開示されている。
This type of apparatus is disclosed in
また、バッテリの温度関係以外の異常が検出された場合に、SMR(System Main Relay)とし、バッテリレス走行において最大能力でバッテリを冷却するハイブリッド車両の制御装置も提案されている(特許文献3参照)。また、この装置においては、バッテリ温度の異常が検出されると、システムオフ指令信号が出力され、車両が停止される。 In addition, a hybrid vehicle control device has been proposed that uses SMR (System Main Relay) to cool the battery with maximum capacity in battery-less running when an abnormality other than the battery temperature relationship is detected (see Patent Document 3). ). In this device, when an abnormality in the battery temperature is detected, a system-off command signal is output and the vehicle is stopped.
また、バッテリ温度が低いほど昇圧コンバータの目標電圧を低く制限する装置も提案されている(特許文献4参照)。 There has also been proposed a device that limits the target voltage of the boost converter to be lower as the battery temperature is lower (see Patent Document 4).
バッテリの充電性能は、バッテリ温度に大きく影響される。例えば、極低温環境下では、その充電制限値(Win)は大きく低下する。この場合、過充電を防止する観点からバッテリへの充電を制限する必要が生じる。 Battery charging performance is greatly affected by battery temperature. For example, in a cryogenic environment, the charge limit value (Win) is greatly reduced. In this case, it is necessary to limit the charging of the battery from the viewpoint of preventing overcharging.
一方、内燃機関のトルクの一部を利用して発電を行い、発電された電力をバッテリに充電するハイブリッド車両においては、充電量の制御性が内燃機関のトルクの制御性と相関する。即ち、充電量の最小値は、内燃機関のスロットル径等に律束される形で決まってしまう。この最小充電量がバッテリの充電制限値を超えてしまうと、バッテリは過充電状態となる。従って、この種のハイブリッド車両では、バッテリの低温時にバッテリを発電系統から電気的に切り離す必要が生じる。 On the other hand, in a hybrid vehicle that generates power using part of the torque of the internal combustion engine and charges the generated power to the battery, the controllability of the charge amount correlates with the controllability of the torque of the internal combustion engine. That is, the minimum value of the charge amount is determined in a manner that is regulated by the throttle diameter of the internal combustion engine. If the minimum charge amount exceeds the battery charge limit value, the battery is overcharged. Therefore, in this type of hybrid vehicle, it is necessary to electrically disconnect the battery from the power generation system when the battery temperature is low.
これに対し、上記特許文献4に開示される装置では、バッテリへの充電は禁止されない。従って、バッテリの過充電を確実に防止することができない。 On the other hand, in the apparatus disclosed in Patent Document 4, charging to the battery is not prohibited. Therefore, overcharging of the battery cannot be reliably prevented.
一方、上記特許文献1及び2に開示される装置では、バッテリ低温時には内燃機関を利用した充電が禁止され、回生電力による充電がなされる。然るに、これらもバッテリへの充電そのものを禁止するものでないから、例えば、過充電時にリチウムが析出する可能性が指摘されるリチウムイオンバッテリ等、過充電を確実に防止すべきバッテリに対する措置としては、必ずしも十分でない。
On the other hand, in the devices disclosed in
他方、特許文献3に開示されるように、SMRを切り離してしまえば、バッテリを発電系統から確実に切り離すことができ、バッテリ保護の観点からは望ましい。ところが、この種のハイブリッド車両においては、各種補機装置の駆動電圧もバッテリの電源電圧から生成される。従って、この場合、これら補機装置の駆動も困難となる。また、このような問題を回避するために、これら補機装置の駆動を許容しつつ発電系統からの切り離しを行うと、各種補機装置の稼動状況に応じて、この種の充電禁止期間においてバッテリのSOC(充電残容量指標値)は継続的に低下する。従って、バッテリが過放電に陥る可能性がある。 On the other hand, as disclosed in Patent Document 3, if the SMR is disconnected, the battery can be reliably disconnected from the power generation system, which is desirable from the viewpoint of battery protection. However, in this type of hybrid vehicle, the driving voltages of various auxiliary devices are also generated from the power supply voltage of the battery. Therefore, in this case, it is difficult to drive these auxiliary devices. Further, in order to avoid such a problem, if the auxiliary device is disconnected from the power generation system while allowing the auxiliary device to be driven, the battery may be used during this type of charging prohibition period depending on the operating status of the various auxiliary devices. The SOC (remaining charge capacity index value) of the battery continuously decreases. Therefore, the battery may fall into overdischarge.
このように、内燃機関のトルクを利用して発電された電力をバッテリへの充電に供するハイブリッド車両においては、バッテリの低温時において、バッテリの過充電を確実に防止することと、バッテリの過放電を防止しつつ補機装置の駆動を可及的に維持することとの両立が困難であるという技術的問題点がある。 As described above, in the hybrid vehicle that uses the electric power generated by utilizing the torque of the internal combustion engine to charge the battery, it is possible to reliably prevent the battery from being overcharged and to overdischarge the battery when the battery is at a low temperature. Therefore, there is a technical problem that it is difficult to maintain the driving of the auxiliary device as much as possible while preventing it.
また、上記特許文献1及び2について更に言えば、回生電力は、外界から入力される運動エネルギを電気エネルギに変換するのであるから、所望の電力を所望の時点で得られる保証がない。従って、これらの技術では、上述したバッテリが過放電に陥る可能性も排除されない。
Further, with regard to
本発明は、係る技術的問題点に鑑みてなされたものであり、ハイブリッド車両において、バッテリの低温時に、過充電の確実な防止と、過放電が防止された上での補機装置の可及的長期にわたる稼動とを両立し得るハイブリッド車両の制御装置を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of such technical problems, and in a hybrid vehicle, overcharge can be reliably prevented at the time of low temperature of the battery, and the auxiliary device can be used with overdischarge prevented. It is an object of the present invention to provide a control device for a hybrid vehicle that can achieve both a long-term operation.
上述した課題を解決するため、本発明に係るハイブリッド車両の制御装置は、バッテリと、昇圧指令電圧に基づいたスイッチング手段のスイッチング状態の切り替えを含む所定の昇圧制御により前記バッテリの電源電圧を昇圧して負荷装置に出力する昇圧コンバータと、電気的切断状態において、前記バッテリと前記昇圧コンバータとの間の電気的接続及び前記バッテリと所定の補機装置との間の電気的接続とを遮断可能なリレー装置と、内燃機関と、力行及び回生が可能な、前記負荷装置である回転電機とを備えたハイブリッド車両を制御するハイブリッド車両の制御装置であって、前記バッテリの温度を特定する温度特定手段と、前記バッテリのSOCを特定するSOC特定手段と、前記内燃機関の始動要求時に前記特定された温度が所定値未満である場合において、前記特定されたSOCが所定値以上である場合に前記昇圧コンバータを停止させ、前記特定されたSOCが所定値未満である場合に前記リレー装置を前記電気的切断状態に制御する制御手段とを具備することを特徴とする(請求項1)。 In order to solve the above-described problem, a control apparatus for a hybrid vehicle according to the present invention boosts a power supply voltage of the battery by predetermined boost control including switching of a switching state of a battery and switching means based on a boost command voltage. The boost converter that outputs to the load device can be disconnected from the electrical connection between the battery and the boost converter and the electrical connection between the battery and a predetermined auxiliary device in an electrically disconnected state. A control device for a hybrid vehicle that controls a hybrid vehicle including a relay device, an internal combustion engine, and a rotating electrical machine that is a load device capable of powering and regeneration, wherein the temperature specifying means specifies the temperature of the battery. SOC specifying means for specifying the SOC of the battery, and the specified temperature at the start request of the internal combustion engine When the specified SOC is greater than or equal to a predetermined value, the boost converter is stopped, and when the specified SOC is less than the predetermined value, the relay device is placed in the electrically disconnected state. And a control means for controlling (Claim 1).
本発明に係るハイブリッド車両の制御装置では、バッテリの低温時において適用される充電禁止措置が二種類用意されており、バッテリのSOCに応じてこれらが適宜切り替えられる構成となっている。 In the hybrid vehicle control device according to the present invention, two types of charge prohibition measures applied at a low temperature of the battery are prepared, and these are appropriately switched according to the SOC of the battery.
即ち、SOCが所定値以上である場合には、昇圧コンバータが停止され、回転電機を含む発電系統とバッテリとの電気的接続が遮断される。この状態では、例えばSMR等のリレー装置は切断されないため、バッテリから例えばDC−DCコンバータ等を経由して行われる補機装置への電力供給は維持される。即ち、補機装置の駆動は制限されずに済む。 That is, when the SOC is equal to or higher than the predetermined value, the boost converter is stopped, and the electrical connection between the power generation system including the rotating electrical machine and the battery is interrupted. In this state, for example, the relay device such as SMR is not disconnected, so that power supply from the battery to the auxiliary device performed via the DC-DC converter or the like is maintained. That is, the driving of the auxiliary device is not limited.
一方、SOCが所定値未満である場合には、リレー装置が電気的切断状態とされ、回転電機を含む発電系統とバッテリとの電気的接続が遮断される。この状態では、バッテリと補機装置との電気的接続も同時に遮断されるため、バッテリは、完全にスタンドアロン状態となり、ハイブリッド車両は所謂バッテリレス状態となる。この状態では、バッテリのSOCは自然発生的放電を除く微変動を除いて一切変動しない。従って、バッテリが過放電状態に陥ることを防止することができる。 On the other hand, when the SOC is less than the predetermined value, the relay device is in an electrically disconnected state, and the electrical connection between the power generation system including the rotating electrical machine and the battery is interrupted. In this state, since the electrical connection between the battery and the auxiliary device is also cut off at the same time, the battery is completely in a stand-alone state, and the hybrid vehicle is in a so-called battery-less state. In this state, the SOC of the battery does not fluctuate at all except for slight fluctuations excluding spontaneous discharge. Therefore, the battery can be prevented from falling into an overdischarged state.
即ち、本発明に係るハイブリッド車両の制御装置によれば、バッテリの低温時に、過充電の確実な防止と、過放電が防止された上での補機装置の可及的長期にわたる稼動とを両立することができるのである。 That is, according to the control apparatus for a hybrid vehicle according to the present invention, both reliable prevention of overcharge and operation of the auxiliary equipment over the longest possible time while preventing overdischarge at the time of low temperature of the battery are achieved. It can be done.
本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態から明らかにされる。 Such an operation and other advantages of the present invention will become apparent from the embodiments described below.
<発明の実施形態>
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
<Embodiment of the Invention>
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
<実施形態の構成>
始めに、図1を参照し、本発明の一実施形態に係るハイブリッド車両1の構成について説明する。ここに、図1は、ハイブリッド車両1の構成を概念的に表してなる概略構成図である。
<Configuration of Embodiment>
First, with reference to FIG. 1, the structure of the
図1において、ハイブリッド車両1は、ECU(Electronic Control Unit:電子制御装置)100、ハイブリッド駆動装置10、PCU(Power Control Unit)20、バッテリ30、送風ファン40及びセンサ群50を備えた、本発明に係る「ハイブリッド車両」の一例である。
In FIG. 1, the
ECU100は、CPU、ROM及びRAM等を備え、ハイブリッド車両1の各部の動作を制御可能に構成された電子制御ユニットであり、本発明に係る「ハイブリッド車両の制御装置」の一例である。ECU100は、ROMに格納された制御プログラムに従って、後述する「バッテリ保護制御」を実行することができる。
The ECU 100 is an electronic control unit that includes a CPU, a ROM, a RAM, and the like, and is configured to be able to control the operation of each part of the
尚、ECU100は、PCU20に備わる後述する昇圧コンバータ21及びインバータ22を夫々制御する昇圧制御部110及びインバータ制御部120を備える。昇圧制御部110及びインバータ制御部120の詳細について後述する。
The ECU 100 includes a
PCU20は、バッテリ30から取り出した直流電力を交流電力に変換して後述するモータジェネレータMG1及びモータジェネレータMG2に供給すると共に、モータジェネレータMG1及びモータジェネレータMG2によって発電された交流電力を直流電力に変換してバッテリ30に供給可能に構成された不図示のインバータ22を含み、バッテリ30と各モータジェネレータとの間の電力の入出力を、或いは各モータジェネレータ相互間の電力の入出力(即ち、この場合、バッテリ30を介さずに各モータジェネレータ相互間で電力の授受が行われる)を制御可能に構成された制御ユニットである。PCU20は、ECU100と電気的に接続されており、ECU100によってその動作が制御される構成となっている。尚、PCU20については後に図3を参照して詳述する。
The
バッテリ30は、モータジェネレータMG1及びモータジェネレータMG2を力行するための電力に係る電力供給源として機能する充電可能な二次電池ユニットである。バッテリ30は、例えばリチウムイオンバッテリセル等の単位電池セルが複数(例えば、数百個)直列に接続された構成を有している。バッテリ30は、本発明に係る「バッテリ」の一例である。
The
バッテリ30は、バッテリケース31に収容されている。バッテリケース31は、ハイブリッド車両1の後席下部に設置された不図示のダクト内に設置されている。ダクトは、空気の通路であり、上流側は車室に所定の連通口を介して連通している。尚、このようなバッテリの収納態様は一例である。
The
送風ファン40は、上述したダクト内において、バッテリケース31と連通口との間に設置された送風装置である。送風ファン40は、羽根状部材の回転により車室内の空気をダクト内に導く構成となっており、送風ファン40によりダクト内には連通口側を上流側として上流側から下流側へと向かう気流が形成される。バッテリケース31に収容されたバッテリ30は、バッテリケース31に適宜形成された通風口を介して、この気流に晒される構成となっている。通常、バッテリ30は、この気流により冷却される。即ち、送風ファン40は、通常、冷却ファンとして機能する。
The
センサ群50は、ハイブリッド車両1の状態を検出する各種センサの総体的呼称である。センサ群50は、バッテリ温度センサ51、アクセル開度センサ52、SOCセンサ53及び車速センサ54を少なくとも含む。
The
バッテリ温度センサ51は、バッテリ30の温度であるバッテリ温度Tbatを検出するセンサである。バッテリ温度センサ51は、ECU100と電気的に接続されており、検出されたバッテリ温度Tbatは、ECU100により適宜参照される構成となっている。
The
アクセル開度センサ52は、アクセルペダルの開度であるアクセル開度Taを検出するセンサである。アクセル開度センサ52は、ECU100と電気的に接続されており、検出されたアクセル開度Taは、ECU100により適宜参照される構成となっている。 The accelerator opening sensor 52 is a sensor that detects an accelerator opening Ta that is an opening of an accelerator pedal. The accelerator opening sensor 52 is electrically connected to the ECU 100, and the detected accelerator opening Ta is appropriately referred to by the ECU 100.
SOCセンサ53は、バッテリ30の充電残容量であるSOCを検出するセンサである。SOCセンサ53は、ECU100と電気的に接続されており、検出されたSOCは、ECU100により適宜参照される構成となっている。
The
車速センサ54は、ハイブリッド車両1の車速Vを検出するセンサである。車速センサ54は、ECU100と電気的に接続されており、検出された車速Vは、ECU100により適宜参照される構成となっている。
The
ハイブリッド駆動装置10は、ハイブリッド車両1のパワートレインである。ここで、図2を参照し、ハイブリッド駆動装置10の詳細な構成について説明する。ここに、図2は、ハイブリッド駆動装置10の構成を概念的に表してなる概略構成図である。尚、同図において、図1と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
The
ハイブリッド駆動装置10は、エンジン200、動力分割機構300、入力軸400、駆動軸500、減速機構600、モータジェネレータMG1(以下、適宜「MG1」と略称する)、モータジェネレータMG2(以下、適宜「MG2」と略称する)を備える。
The
エンジン200は、ハイブリッド車両1の主たる動力源として機能する、本発明に係る「内燃機関」の一例たるガソリンエンジンである。
The
エンジン200は、気筒内部に形成された燃焼室で混合気が燃焼した際に生じる爆発力に応じて気筒内部で往復運動を生じるピストンを備える。このピストンの往復運動は、コネクティングロッドを介してクランク軸の回転運動に変換され、クランク軸と連結された入力軸400から取り出される構成となっている。尚、エンジン200の詳細な構成は、本発明との関係性が低いため、ここでは省略することとする。また、ここではエンジン200がガソリンエンジンであるとしたが、本発明に係る「内燃機関」の採り得る実践的態様は多岐にわたる。例えば、本発明に係る「内燃機関」は、燃料種別、気筒配列、気筒数、燃料供給態様、動弁系の構成及び吸排気系の構成等において自由である。
The
モータジェネレータMG1は、電気エネルギを運動エネルギに変換する力行機能と、運動エネルギを電気エネルギに変換する回生機能とを備えた、本発明に係る「回転電機」の一例たる電動発電機である。 Motor generator MG1 is a motor generator that is an example of a “rotary electric machine” according to the present invention, which has a power running function that converts electrical energy into kinetic energy and a regeneration function that converts kinetic energy into electrical energy.
モータジェネレータMG2は、モータジェネレータMG1よりも体格の大きい電動発電機であり、モータジェネレータMG1と同様に、電気エネルギを運動エネルギに変換する力行機能と、運動エネルギを電気エネルギに変換する回生機能とを備えた、本発明に係る「回転電機」の他の一例である。 Motor generator MG2 is a motor generator having a larger physique than motor generator MG1, and, like motor generator MG1, has a power running function that converts electrical energy into kinetic energy and a regeneration function that converts kinetic energy into electrical energy. It is another example of the “rotary electric machine” according to the present invention provided.
モータジェネレータMG1及びMG2は、同期電動発電機として構成され、例えば外周面に複数個の永久磁石を有するロータと、回転磁界を形成する三相コイルが巻回されたステータとを備えるが、無論他の構成を有していてもよい。 The motor generators MG1 and MG2 are configured as synchronous motor generators and include, for example, a rotor having a plurality of permanent magnets on the outer peripheral surface and a stator wound with a three-phase coil that forms a rotating magnetic field. You may have the structure of.
動力分割機構300は、相互に差動作用をなす複数の回転要素を備えた公知の遊星歯車機構である。
The
動力分割機構300は、中心部に設けられたサンギアS1と、サンギアS1の外周に同心円状に設けられたリングギアR1と、サンギアS1とリングギアR1との間に配置されてサンギアS1の外周を自転しつつ公転する複数のピニオンギア(不図示)と、これら各ピニオンギアの回転軸を軸支するキャリアC1とを備える。
The
サンギアS1は、エンジン200の出力トルクであるエンジントルクTeに対する反力トルクを負担するための反力要素であり、モータジェネレータMG1のロータが固定される出力回転軸に固定されている。従って、サンギアS1の回転速度は、モータジェネレータMG1の回転速度たるMG1回転速度Nmg1と等価である。
Sun gear S1 is a reaction force element for bearing reaction torque against engine torque Te, which is output torque of
リングギアR1は、動力分割機構300の出力要素であり、動力分割機構300の動力出力軸である駆動軸500に、その回転軸を共有する形で連結されている。尚、駆動軸500は、デファレンシャル等を介してハイブリッド車両1の駆動輪DWに間接的に連結されている。
The ring gear R1 is an output element of the
キャリアC1は、トーションダンパTDPを介してエンジン200のクランク軸に連結される入力軸400に、その回転軸を共有する形で連結されており、その回転速度は、エンジン200の機関回転数NEと等価である。
The carrier C1 is connected to the
動力分割機構300は、上述した構成の下で、エンジン200から入力軸400に供給されるエンジントルクTeを、キャリアC1によってサンギアS1及びリングギアR1に所定の比率(各ギア相互間のギア比に応じた比率)で分配し、エンジン200の動力を2系統に分割することが可能である。
In the
この際、動力分割機構300の動作を分かり易くするため、リングギアR1の歯数に対するサンギアS1の歯数としてのギア比ρを定義すると、エンジン200からキャリアC1に対しエンジントルクTeを作用させた場合に、サンギアS1に作用するトルクTesは下記(1)式により、また駆動軸500に現れる直達トルクTerは下記(2)式により、夫々表される。
At this time, in order to make the operation of the
Tes=−Te×ρ/(1+ρ)・・・(1)
Ter=Te×1/(1+ρ)・・・(2)
減速機構600は、駆動軸500とモータジェネレータMG2との間に介装された、サンギアS2、リングギアR2、ピニオンギア(不図示)及びキャリアC2の各回転要素を備えた遊星歯車機構である。
Tes = −Te × ρ / (1 + ρ) (1)
Ter = Te × 1 / (1 + ρ) (2)
減速機構600において、サンギアS2は、モータジェネレータMG2のロータに固定された出力回転軸に固定されている。また、キャリアC2は、ハイブリッド駆動装置10の外郭ケースに回転不能に固定されている。更に、リングギアR2は、駆動軸500に連結されている。係る構成において、減速機構600は、モータジェネレータMG2の回転速度Nmg2を、駆動軸500に対し、各回転要素(ギア)のギア比に応じて定まる減速比に従って減速して伝達することが出来る。
In
尚、減速機構600の構成は、モータジェネレータMG2の回転を減速する機構の採り得る一形態に過ぎず、この種の減速機構は実践上多様な形態を有し得る。また、この種の減速機構は、必ずしもハイブリッド駆動装置に備わっておらずともよい。即ち、モータジェネレータMG2は、駆動軸500に直結されていてもよい。
It should be noted that the configuration of
次に、図3を参照し、本実施形態に係るPCU20の構成について説明する。ここに、図3は、PCU20の概略構成図である。
Next, the configuration of the
図3において、PCU20は、昇圧コンバータ21、インバータ22、SMR23及びDC−DCコンバータ24を備える。
In FIG. 3, the
昇圧コンバータ21は、バッテリ30の電源電圧を、負荷装置であるモータジェネレータMG1及びMG2の駆動に適した昇圧指令電圧まで昇圧する昇圧装置である。
昇圧コンバータ21において、リアクトルL1の一方端は、バッテリ30の正極に接続される正極線(符号省略)に接続され、他方端は、スイッチング素子Q1とスイッチング素子Q2との中間点、即ち、スイッチング素子Q1のエミッタ端子と、スイッチング素子Q2のコレクタ端子との接続点に接続される。
In
スイッチング素子Q1及びQ2は、上記正極線とバッテリ30の負極に接続される負極線(符号省略)との間に直列に接続されたスイッチング手段である。スイッチング素子Q1のコレクタ端子は上記正極線に、スイッチング素子Q2のエミッタ端子は上記負極線に接続されている。ダイオードD1及びD2は、夫々のスイッチング素子において、エミッタ側からコレクタ側への電流のみを許容する整流素子である。
The switching elements Q1 and Q2 are switching means connected in series between the positive electrode line and a negative electrode line (not shown) connected to the negative electrode of the
尚、本実施形態において、スイッチング素子は、リアクトルL1の端部との接続点よりも高電位側のスイッチング素子Q1と、同じく低電位側のスイッチング素子Q2とから構成されており、双アーム型の昇圧コンバータを構成している。但し、このようなスイッチング素子の構成は一例であり、昇圧コンバータは、図1でスイッチング素子Q2のみを備えた片アーム型の昇圧コンバータであってもよい。 In this embodiment, the switching element is composed of a switching element Q1 on the higher potential side than the connection point with the end of the reactor L1, and a switching element Q2 on the lower potential side. A boost converter is configured. However, the configuration of such a switching element is an example, and the boost converter may be a one-arm type boost converter including only the switching element Q2 in FIG.
スイッチング素子Q1及びQ2並びにインバータ22の各スイッチング素子(Q3乃至Q8及びQ13乃至Q18)は、例えば、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)や電力用MOS(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタ等として構成される。
The switching elements Q1 and Q2 and the switching elements (Q3 to Q8 and Q13 to Q18) of the
キャパシタCは、正極線と負極線との間に接続されたコンデンサである。このキャパシタCの端子間電圧、即ち、正極線と負極線との間の電位差VHは、昇圧コンバータ21の出力電圧である。
The capacitor C is a capacitor connected between the positive electrode line and the negative electrode line. The voltage across the capacitor C, that is, the potential difference VH between the positive electrode line and the negative electrode line is the output voltage of the
インバータ22は、MG1駆動用のインバータ回路22AとMG2駆動用のインバータ回路22Bとを備える。
The
インバータ回路22Aは、p側スイッチング素子Q3及びn側スイッチング素子Q4を含むU相アーム(符号省略)、p側スイッチング素子Q5及びn側スイッチング素子Q6を含むV相アーム(符号省略)及びp側スイッチング素子Q7及びn側スイッチング素子Q8を含むW相アーム(符号省略)を備えた電力変換器である。インバータ22Aの夫々のアームは、上記正極線と上記負極線との間に並列に接続されている。
The
尚、スイッチング素子Q3乃至Q8には、スイッチング素子Q1及びQ2と同様、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流す整流用ダイオードD3乃至D8が夫々接続されている。また、インバータ回路22Aにおける各相アームのp側スイッチング素子とn側スイッチング素子との中間点は、夫々モータジェネレータMG1の各相コイルに接続されている。
The switching elements Q3 to Q8 are connected to rectifying diodes D3 to D8 that allow current to flow from the emitter side to the collector side, similarly to the switching elements Q1 and Q2. Further, an intermediate point between the p-side switching element and the n-side switching element of each phase arm in
インバータ回路22Bは、インバータ回路22Aと同様の構成を有しており、スイッチング素子として、u相、v相及びw相の各相について、p側スイッチング素子Q13、Q15及びQ17を、またn側スイッチング素子Q14、Q16及びQ18を夫々備える。整流用のダイオードについても同様である。
The inverter circuit 22B has a configuration similar to that of the
尚、昇圧コンバータ21及びインバータ22により、本発明に係る「電力変換器」の一例が構成される。
The
SMR23は、電気的切断状態において、バッテリ30と、昇圧コンバータ21及びDC−DCコンバータ24との電気的接続を遮断することができるリレー装置である。SMR23は、ECU100と電気的に接続されており、ECU100によりその動作状態が制御される構成となっている。
The
尚、昇圧コンバータ21、インバータ22及び後述するDC−DCコンバータ24は、夫々SMR23を介してバッテリ30と電気的に接続されており、SMR23が電気的切断状態にある場合、ハイブリッド車両1においてバッテリ30を電力供給源とする負荷装置は全て使用不可能となる。但し、消費電力の比較的小さい、上述した送風ファン40等の補機装置や、点火プラグ等エンジン200の動作制御上必要となる電装補機類については、エンジントルクを利用したモータジェネレータの発電に係る発電電力により賄うことができる。
Note that the
DC−DCコンバータ24は、バッテリ30の電源電圧を、補機装置の駆動電圧に変換する装置である。補機装置は、例えば、電動パワーステアリング装置、VGRS(Variable Gear Ratio Steering:操舵伝達比可変装置)等の舵角制御装置、エアコンディショナや空気清浄機、オーディオやカーナビゲーション装置、ヘッドライト、ウィンカ、ブレーキランプ、テールランプ、カムバイワイヤ等の動弁装置、電動スライドドアや電動シート、パワーウィンドウや電動格納ミラー、ABS(Anti-lock Braking System)やVSC(Vehicle Stability Control)等の各種PCS(Pre Crush safety System)、上述した送風ファン40等、多岐に渡る。
The DC-
DC−DCコンバータ24は、例えば、バッテリ30の電源電圧を一旦交流電圧に変換し、係る交流電圧を補機駆動用の電圧値(例えば、12V)に変圧した後、整流して再度直流電圧に変換する構成となっている。
The DC-
昇圧コンバータ21は、ECU100における昇圧制御部110により制御される。ここで、図4を参照し、昇圧制御部110の構成について説明する。ここに、図4は、昇圧制御部110のブロック図である。尚、同図において、図3と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
図4において、昇圧制御部110は、インバータ入力演算部111、加減算器112、電圧制御演算部113、キャリア生成部114及び比較器115を備える。また、昇圧制御部110は、予めROMに格納された制御プログラムに従って、昇圧制御を実行可能に構成される。
4, the
昇圧制御は、コンバータ制御信号PWCに基づいて、正極線と負極線との間の電圧、即ち、出力電圧VHをバッテリ30の電源電圧以上に昇圧する制御である。昇圧制御では、出力電圧VHが目標値VHtg(VH指令値とも称される)よりも低ければ、スイッチング素子Q2のオンデューティが相対的に大きくされ、正極線をバッテリ30側からインバータ300側へ流れる電流を増加させることができ、出力電圧VHを上昇させることができる。一方、出力電圧VHが目標値VHtgよりも高ければ、スイッチング素子Q1のオンデューティが相対的に大きくされ、正極線をインバータ300側からバッテリ30側へ流れる電流を増加させることができ、出力電圧VHを低下させることができる。
The boost control is control for boosting the voltage between the positive electrode line and the negative electrode line, that is, the output voltage VH to be higher than the power supply voltage of the
インバータ入力演算部111は、昇圧コンバータ200の出力電圧VHの目標値VHtgを設定する回路である。目標値VHtgは、昇圧コンバータ200、インバータ300及びモータジェネレータMGを含む電力系全体の損失であるシステム損失Lsysが最小となるように決定される。
Inverter
加減算部112は、出力電圧VHの検出値を目標値VHtgから減算し、減算結果を電圧制御演算部113へ出力する。電圧制御演算部113は、目標値VHtgから出力電圧VHの検出値を減算してなる減算結果を加減算部112から受け取ると、出力電圧VHを目標値VHtgに一致させるための制御量を演算する。この際、例えば、比例項(P項)及び積分項(I項)を含む公知のPI制御演算等が用いられる。電圧制御演算部113は、算出された制御量を、電圧指令値として比較器115に出力する。
The addition /
一方、キャリア生成部114は、三角波からなるキャリア信号を生成し、比較器115に送出する。比較器115では、電圧制御演算部113から供給される電圧指令値とこのキャリア信号とが比較され、その電圧値の大小関係に応じて論理状態が変化する、先述したコンバータ制御信号PWCが生成される。この生成されたコンバータ制御信号PWCは、昇圧コンバータ200のスイッチング素子Q1及びQ2に出力される。昇圧制御部110は、以上のように構成される。
On the other hand, the
尚、図2に例示された構成は、電圧制御を実現する回路構成であるが、昇圧コンバータ200の制御形態は、このような電圧制御に限定されない。
The configuration illustrated in FIG. 2 is a circuit configuration that realizes voltage control, but the control mode of the
次に、図5を参照し、インバータ制御部120の構成について説明する。ここに、図5は、インバータ制御部120のブロック図である。尚、同図において、既出の各図と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。尚、図5では、説明の簡素化のため、インバータ22に接続される電気的負荷としてモータジェネレータMG1及びモータジェネレータMG2を含むモータジェネレータMGなる概念を用いることとする。
Next, the configuration of the
図5において、インバータ制御部120は、電流指令変換部121、電流制御部122、2相/3相変換部123、3相/2相変換部124、キャリア生成部114(昇圧制御部110と共用される)及びPWM変換部125から構成される。
In FIG. 5, the
電流指令変換部121は、モータジェネレータMGのトルク指令値TRに基づいて、2相の電流指令値(Idtg、Iqtg)を生成する。
Current
一方、インバータ300からは、フィードバック情報として、v相電流Ivとw相電流Iwが3相/2相変換部124に供給される。3相/2相変換部124では、これらv相電流Iv及びw相電流Iwから、三相電流値が、d軸電流Id及びq軸電流Iqからなる2相電流値に変換される。変換された後の2相電流値は、電流制御部122に送出される。
On the other hand, the
電流制御部122では、電流指令変換部121において生成された2相の電流指令値と、この3相/2相変換部124から受け取った2相電流値Id及びIqとの差分に基づいて、d軸電圧Vd及びq軸電圧からなる2相の電圧指令値が生成される。生成された2相の電圧指令値Vd及びVqhは、2相/3相変換部123に送出される。
In the
2相/3相変換部123では、2相の電圧指令値Vd及びVqが、3相電圧指令値Vu、Vv及びVwに変換される。変換された3相電圧指令値Vu,Vv及びVwは、PWM変換部125に送出される。
In the two-phase / three-
ここで、PWM変換部125は、キャリア生成部114から所定のキャリア周波数fcarを有するキャリアCarを受け取る構成となっており、このキャリアCarと、変換された3相の電圧指令値Vu、Vv及びVwとの大小関係を比較する。更に、PWM変換部125は、その比較結果に応じて論理状態が変化する、u相スイッチング信号Gup及びGun、v相スイッチング信号Gvp及びGvn並びにw相スイッチング信号Gwp及びGwnを生成してインバータ22に供給する。
Here, the
より具体的には、各相に対応するスイッチング信号のうち、「p」なる識別子が付記された信号は、各相のスイッチング素子のうちp側スイッチング素子(Q3、Q5及びQ7並びにQ13、Q15及びQ17)を駆動するための駆動信号であり、「n」なる識別子が付記された信号は、各相のスイッチング素子のうちn側スイッチング素子(Q4、Q6及びQ8並びにQ4、Q6及びQ18)を駆動するための駆動信号を意味する。 More specifically, among the switching signals corresponding to each phase, the signal with the identifier “p” added is the p-side switching element (Q3, Q5 and Q7 and Q13, Q15 and Q17) is a drive signal for driving, and a signal with an identifier “n” is used to drive the n-side switching elements (Q4, Q6 and Q8 and Q4, Q6 and Q18) among the switching elements of each phase. This means a drive signal for
ここで特に、キャリアCarと各相電圧指令値との比較において、各相電圧指令値がキャリアCarよりも小さい値からキャリアCarに一致すると、p側スイッチング素子をターンオンさせるためのスイッチング信号が生成される。また、各相電圧指令値がキャリアCarよりも大きい値からキャリアCarに一致すると、n側スイッチング素子をターンオンさせるためのスイッチング信号が生成される。即ち、スイッチング信号は、オンオフが表裏一体の信号であり、各相のスイッチング素子は、p側とn側とのうち常にいずれか一方がオン状態であり、他方がオフ状態となる。 Here, in particular, in the comparison between the carrier Car and each phase voltage command value, when each phase voltage command value matches the carrier Car from a value smaller than the carrier Car, a switching signal for turning on the p-side switching element is generated. The Further, when each phase voltage command value matches the carrier Car from a value larger than the carrier Car, a switching signal for turning on the n-side switching element is generated. That is, the switching signal is a signal that is turned on and off, and one of the p-side and n-side switching elements is always on and the other is off.
インバータ22が、各相スイッチング信号により規定される各スイッチング素子の駆動状態に変化する又は維持されると、その変化した又は維持された駆動状態に対応する回路状態に従って、モータジェネレータMGが駆動される構成となっている。尚、このようなインバータ300の制御態様は、所謂PWM制御の一態様である。
When
尚、一般的に、車両駆動用のモータジェネレータMGは、上述したPWM制御の他に、公知の過変調制御及び矩形波制御が併用される場合が多い。本実施形態に係るモータ駆動システム10においても、インバータ22の制御態様は、車両の走行条件に応じて適宜切り替えられるものとする。
In general, the motor generator MG for driving the vehicle often uses well-known overmodulation control and rectangular wave control in addition to the PWM control described above. Also in the
<実施形態の動作>
次に本実施形態の動作について説明する。
<Operation of Embodiment>
Next, the operation of this embodiment will be described.
<ハイブリッド車両1の走行モード>
ハイブリッド車両1は、ハイブリッド駆動装置10と駆動輪DWとの間の動力伝達態様を規定する走行モードとして、HV走行モードとEV走行モードとを有する。
<Driving mode of
The
HV走行モードは、動力分割機構300の動力分割作用を利用して、エンジントルクTeの一部である直達トルクTerと、モータジェネレータMG2の出力トルクであるMG2トルクTmg2とを協調的に駆動軸500に作用させる走行モードである。HV走行モードでは、エンジントルクTeの他の一部である反力トルクTesを利用して、モータジェネレータMG1の出力トルクであるMG1トルクTmg1により電力回生、即ち発電もまた行われる。
In the HV traveling mode, by using the power split action of the
この際、エンジン200の動作点(機関回転数NEとエンジントルクTeとにより規定される動作条件)は、MG1トルクTmg1を反力トルクとして利用したハイブリッド駆動装置10の電気的CVT(Continuously Variable Transmission)機能により、自由に設定可能である。エンジン200の動作点は、好適な一形態として、エンジン200の燃料消費率(燃費)が最小となる最適燃費動作点に制御される。
At this time, the operating point of the engine 200 (the operating condition defined by the engine speed NE and the engine torque Te) is an electric CVT (Continuously Variable Transmission) of the
これに対し、MG2トルクTmg2は、基本的には、駆動軸500に要求される駆動軸要求トルクに対して直達トルクTerでは不足する分を補うように制御される。即ち、HV走行モードでは、MG2トルクTmg2とエンジントルクTeとの協調制御がなされる。
On the other hand, the MG2 torque Tmg2 is basically controlled to compensate for the shortage of the direct torque Tor with respect to the drive shaft required torque required for the
例えば、この協調制御においては、バッテリ30のSOCが目標値としての目標SOCに維持されるように、モータジェネレータMG1の発電量と、モータジェネレータMG2の放電量或いは更に補機装置の放電量とが絶えず調整される。例えば、バッテリ30のSOCが目標SOCよりも高ければ、駆動軸要求トルクに対するMG2トルクTmg2の比率が増やされる等して電力収支は放電側に傾き、反対に目標SOCよりも低ければ当該比率が減らされる等して電力収支は充電側に傾く。
For example, in this cooperative control, the power generation amount of motor generator MG1 and the discharge amount of motor generator MG2 or further the discharge amount of the auxiliary device are set so that the SOC of
一方、EV走行モードは、MG2トルクTmg2のみを駆動軸500に作用させ、モータジェネレータMG2の動力のみによりハイブリッド車両1を走行させる走行モードである。EV走行モードでは、基本的にエンジン200は機関停止状態とされるため(尚、補機装置に対する電力供給のための最低限の機関稼動がなされる場合もある)、燃料消費はゼロか、或いは無視し得る程度に少ない。但し、EV走行モードは、バッテリ12の電力収支上は、放電側に傾いた走行モードであるから、バッテリ30のSOCは基本的に減少し続ける。従って、EV走行モードは、バッテリ30のSOCも考慮してその実行可否が決定される。
On the other hand, the EV travel mode is a travel mode in which only the MG2 torque Tmg2 is applied to the
<バッテリ保護制御の詳細>
バッテリ30は、バッテリ温度Tbatに応じてその充放電特性が変化する。端的には、バッテリ温度Tbatが高過ぎても低過ぎても、バッテリ30の充電制限値Win(時間当たりの許容充電量)及び放電制限値Wout(時間当たりの許容放電量)は小さくなる傾向がある。
<Details of battery protection control>
The charge / discharge characteristics of the
ここで、上述した送風ファン40が冷却ファンとして機能するため、バッテリ30が極端な高温状態に陥ることは殆どないが、冷間始動時等、バッテリ30が極端な低温状態に陥ることは少なくない。
Here, since the
従って、バッテリ30には、とりわけ低温時における過充電及び過放電からの保護が必要となる。特に、バッテリ30のようなリチウムイオン電池から構成されたバッテリにおいては、過充電時にリチウムの析出が生じる可能性があり、過充電については確実に防止する必要がある。このようなバッテリ保護要請は、ECU100により実行されるバッテリ保護制御において満たされる。
Therefore, the
ここで、図6を参照し、バッテリ保護制御の詳細について説明する。ここに、図6は、バッテリ保護制御のフローチャートである。尚、バッテリ保護制御は、基本的に常時実行される制御であり、一旦終了しても所定期間が経過すると再度開始される。 Here, the details of the battery protection control will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a flowchart of battery protection control. The battery protection control is basically a control that is always executed, and is restarted after a predetermined period of time has elapsed even if it is once terminated.
図6において、ECU100は、バッテリ温度Tbatが基準値T1未満であり、且つエンジン始動要求が有るか否かを判定する(ステップS101)。 In FIG. 6, the ECU 100 determines whether or not the battery temperature Tbat is lower than the reference value T1 and there is an engine start request (step S101).
この際、ECU100は、バッテリ温度センサ51により検出されるバッテリ温度Tbatを取得し(即ち、「温度特定手段」の動作の一例)、バッテリ温度Tbatが基準値T1未満であるか否かを判定する。基準値T1は、事前に実験的に決定された適合値であり、充電制限値Winが、エンジントルクを利用したモータジェネレータMG1の発電量の最小値又は当該最小値以上且つ当該最小値近傍の値となる値である。 At this time, the ECU 100 acquires the battery temperature Tbat detected by the battery temperature sensor 51 (that is, an example of the operation of the “temperature specifying unit”), and determines whether or not the battery temperature Tbat is less than the reference value T1. . The reference value T1 is an adaptive value determined experimentally in advance, and the charge limit value Win is a minimum value of the power generation amount of the motor generator MG1 using the engine torque, or a value in the vicinity of the minimum value. Is the value.
エンジントルクの一部を利用して行われるモータジェネレータMG1の発電作用は、エンジントルクの一部であるTesに相当する反力トルクをモータジェネレータMG1から出力することによって実現される。このため、モータジェネレータMG1の発電量の制御精度は、エンジン200のトルクの制御精度に依存する。
The power generation action of the motor generator MG1 performed using a part of the engine torque is realized by outputting a reaction torque corresponding to Tes, which is a part of the engine torque, from the motor generator MG1. Therefore, the control accuracy of the power generation amount of motor generator MG1 depends on the control accuracy of torque of
ここで、可制御性が担保されるエンジントルクの最小値は、例えば吸入空気量を制御するスロットルバルブのバルブ径等により定まる。従って、充電制限値Winが過度に小さい低温領域において、何らの対策も講じられない場合、発電量が充電制限値Winを超え、バッテリ30が過充電になる可能性がある。基準値T1は、このような過充電を防止するために設定される値である。尚、バッテリ温度Tbatと充電制限値Win及び放電制限値Woutとの関係は、予めマップ化されROMに格納されている。
Here, the minimum value of the engine torque that ensures controllability is determined, for example, by the valve diameter of a throttle valve that controls the intake air amount. Therefore, if no measures are taken in a low temperature region where the charging limit value Win is excessively small, the power generation amount may exceed the charging limit value Win, and the
一方、エンジン始動要求は、エンジン200の始動要求であり、既にエンジン200が始動している状態を含め、エンジン200の稼動を要する状況において常時生じる要求である。ハイブリッド車両におけるエンジン始動要求の有無は、ハイブリッド車両における動作制御の基本であり、公知の各種判定手法を適用可能である。
On the other hand, the engine start request is a request for starting the
例えば、アクセル開度センサ52により検出されるアクセル開度Taと、車速センサ54により検出される車速Vとに基づいて、予め設定された要求駆動力マップからハイブリッド車両1の要求駆動力Ftが算出される。また、この算出された要求駆動力Ftと車速Vとに基づいてハイブリッド車両1の要求出力が算出される。この算出された要求出力が、駆動軸500にトルク供給可能なモータジェネレータMG2の上限出力(例えば、放電制限値Woutによって決まる)を超えていれば、エンジン200の始動が要求される。また、バッテリ30のSOCが不足していれば、バッテリ30の充電のためにエンジン200の始動は要求される。エンジン200の始動要求が発生する条件は、個別具体的に定められてよい。
For example, the required driving force Ft of the
バッテリ温度Tbatが基準値T1以上であるか、又はエンジン始動要求がない場合(ステップS101:NO)、通常の制御が行われ(ステップS113)、バッテリ保護制御は終了する。尚、バッテリ保護制御は、先述したように、所定のインタバルを経て再び開始される。 When the battery temperature Tbat is equal to or higher than the reference value T1 or when there is no engine start request (step S101: NO), normal control is performed (step S113), and the battery protection control ends. Note that the battery protection control is started again after a predetermined interval as described above.
尚、通常の制御とは、例えば、上述したHV走行モードやEV走行モード等に関する制御を意味する。即ち、ステップS101が「NO」側に分岐する場合とは、極低温下におけるバッテリ30の特別な保護措置(ここでは、ステップS104〜S112)を必要としない状況を意味する。
The normal control means, for example, control related to the above-described HV traveling mode, EV traveling mode, and the like. That is, the case where step S101 branches to the “NO” side means a situation in which special protection measures (here, steps S104 to S112) of the
バッテリ温度Tbatが基準値T1未満且つエンジン始動要求がある場合(ステップS101:YES)、ECU100はエンジン200を始動させる(ステップS102)。エンジン200の始動は、モータジェネレータMG1からクランキングトルク(この場合は、MG1は力行状態である)を供給することによって行われる。
When the battery temperature Tbat is less than the reference value T1 and there is an engine start request (step S101: YES), the ECU 100 starts the engine 200 (step S102).
エンジン200を始動させると、ECU100はエンジン200の始動が完了したか否かを判定し(ステップS103)、始動が完了していない場合には(ステップS103:NO)、ステップS102に係るエンジン200の始動制御を継続する。一方、エンジン200の始動が完了すると(ステップS103:YES)、SOCセンサ53により検出されるバッテリ30のSOCを参照し、バッテリ30のSOCが基準値αより大きいか否かを判定する(ステップS104)。
When the
基準値αは、事前に適合により決定された、二種類のバッテリ保護措置のうち一方を選択するために使用される判断基準値である。基準値αの設定に大きな制限はなく、基準値αは、例えば、通常のSOC制御における制御上の下限値(SOCは、この下限値を割り込まないように制御される)又は当該下限値よりも若干高い値等に設定される。例えば、この基準値αは、25〜50(%)程度の値に設定されてもよい。 The reference value α is a determination reference value used for selecting one of the two types of battery protection measures determined in advance by adaptation. There is no significant limitation on the setting of the reference value α, and the reference value α is, for example, a lower limit value for control in normal SOC control (the SOC is controlled not to interrupt the lower limit value) or the lower limit value. It is set to a slightly high value. For example, the reference value α may be set to a value of about 25 to 50 (%).
バッテリ30のSOCが基準値αより大きい場合(ステップS104:YES)、ECU100は、昇圧コンバータ21を停止させる(ステップS105)。昇圧コンバータ21の停止とは、例えばスイッチング素子Q1及びQ2の停止を意味する。昇圧コンバータ21が停止すると、バッテリ30への充電は行われなくなる。
When the SOC of
一方、モータジェネレータMG1及びMG2の駆動に関しては、キャパシタCが保持する出力電圧VHにより、ある程度担保される。 On the other hand, driving of motor generators MG1 and MG2 is ensured to some extent by output voltage VH held by capacitor C.
例えば、出力電圧VHは、モータジェネレータMG1及びMG2を含む、昇圧コンバータ21の負荷装置の電力収支が放電側に傾いていれば時間経過と共に減少する。また当該電力収支が充電側に傾いていれば時間経過と共に増加する。また、電力収支がゼロに近ければ、昇圧コンバータ21が停止した時点の値に概ね留まり得る。
For example, output voltage VH decreases with time if the power balance of the load device of
従って、一種の退避走行として、モータジェネレータMG1で発電した電力によりモータジェネレータMG2で走行する、所謂バッテリレス走行(一種のシリーズハイブリッド走行)が実現される場合には、出力電圧VHの低下を緩慢化させることができる。昇圧コンバータ21が停止される期間においては、例えばこのようなバッテリレス走行や、エンジントルクTeの直達成分を使用した走行が行われる。
Therefore, when a so-called battery-less travel (a kind of series hybrid travel) in which the motor generator MG2 travels with the electric power generated by the motor generator MG1 is realized as a kind of retreat travel, the decrease in the output voltage VH is slowed down. Can be made. In the period in which boost
昇圧コンバータ21を停止させると、ECU100は、バッテリ30の昇温措置として、送風ファン40を稼動させる(ステップS106)。送風ファン40は、バッテリ30が室内温よりも高温であればバッテリ30の冷却に使用され得るが、逆にバッテリ温度Tbatが室内温よりも低ければバッテリ30の暖機に使用することができる。
When
ステップS105及びS106は、バッテリ30の第1の保護処理である。第1の保護処理においては、昇圧コンバータ21の停止により、バッテリ30とインバータ22及び各モータジェネレータを含む発電系統との電気的接続が遮断されるため、バッテリ30への充電が確実に防止される。その一方で、バッテリ30からDC−DCコンバータ24への電力供給は禁止されないため、DC−DCコンバータ24を介して得られる駆動電圧により、補機装置の駆動が可及的に維持される。
Steps S <b> 105 and S <b> 106 are a first protection process for the
送風ファン40によるバッテリ30の暖機が開始されると、ECU100は、バッテリ温度Tbatが基準値T2(T2≧T1)であるか否かを判定する(ステップS107)。基準値T2は、基準値T1以上の値である。例えば、基準値T1に十分なマージンが含まれている場合には、基準値T2と基準値T1とは等しくてもよい。逆に、基準値T1が、モータジェネレータMG1の発電量の最小値付近に設定されている場合、基準値T2は、基準値T1よりも高い値に設定されるのが望ましい。
When warming up of the
バッテリ温度Tbatが基準値T2以下である場合(ステップS107:NO)、処理はステップS104に戻される。これは、バッテリ30への充電が禁止された状態で補機装置への電力供給は継続されることから、バッテリ30のSOCが低下傾向となるためである。
When battery temperature Tbat is below reference value T2 (step S107: NO), the process returns to step S104. This is because the SOC of the
バッテリ温度Tbatが基準値T2よりも高くなると(ステップS107:YES)、処理はステップS113に移行し、通常の制御が行われる。即ち、バッテリ保護に特化した措置が解除される。ステップS113に処理が移行した状態では、バッテリ30の昇温により充電制限値Winが制御開始時点と較べて大きくなっており、通常の制御態様下でバッテリ30の過充電を確実に防止することができる。
When battery temperature Tbat becomes higher than reference value T2 (step S107: YES), the process proceeds to step S113, and normal control is performed. In other words, measures specialized for battery protection are released. In the state where the processing has shifted to step S113, the charging limit value Win is larger than the control start time due to the temperature rise of the
尚、ここでは、バッテリ温度Tbatが基準値T2以下である場合に処理がステップS104に戻される構成としたが、第1の保護処理の実行期間は、バッテリ温度Tbatが基準値T2よりも高くなるまでの過渡的期間である。この点に鑑みれば、ステップS107が「NO」側に分岐した場合、処理がステップS105に戻され、バッテリ30の昇温が促進された状態で実質的に処理が待機状態とされてもよい。
Here, the process is returned to step S104 when the battery temperature Tbat is equal to or lower than the reference value T2, but the battery temperature Tbat is higher than the reference value T2 during the execution period of the first protection process. It is a transitional period until. In view of this point, when step S107 branches to the “NO” side, the process may return to step S105, and the process may be substantially put into a standby state in a state where the temperature increase of the
ステップS104において、バッテリ30のSOCが基準値α以下である場合(ステップS104:NO)、ECU100は、バッテリ30の保護に係る第2の保護処理を開始する。即ち、ECU100は、SMR23を電気的切断状態に制御する(ステップS108)。そして、第1の保護処理と同様に送風ファン40によるバッテリ暖機を促進する(ステップS109)。但し、第2の保護処理においては、送風ファン40は、その最大の風力が得られるように最大駆動される。
In step S104, when the SOC of the
第2の保護処理では、SMR23が電気的切断状態とされることから、バッテリ30が、インバータ22及び各モータジェネレータを含む発電系統と、DC−DCコンバータ24を介して接続される各種補機装置との双方から電気的に切り離される。従って、バッテリ30の保護が好適に図られる。
In the second protection process, since the
送風ファン40によるバッテリ30の暖機が開始されると、ECU100は、ステップS107と同様に、バッテリ温度Tbatが基準値T2(T2≧T1)であるか否かを判定する(ステップS110)。
When the warming-up of the
バッテリ温度Tbatが基準値T2以下である場合(ステップS110:NO)、処理はステップS108に戻され、処理は実質的に待機状態とされる。 When the battery temperature Tbat is equal to or lower than the reference value T2 (step S110: NO), the process is returned to step S108, and the process is substantially in a standby state.
バッテリ温度Tbatが基準値T2よりも高くなると(ステップS110:YES)、ECU100は、ステップS105と同様に昇圧コンバータ21を停止させる(ステップS111)。そして昇圧コンバータ21の停止後に、SMR23が接続される(ステップS112)。
When battery temperature Tbat becomes higher than reference value T2 (step S110: YES), ECU 100 stops
SMR23が接続されると、処理は通常の制御に移行する(ステップS113)。尚、ステップS107及びステップS112のいずれを経ても、ステップS113の開始時点では昇圧コンバータ21は停止している。従って、ステップS113においては、先ず昇圧コンバータ21の稼動が再開される。バッテリ保護制御はこのように進行する。
When the
このように、本実施形態に係るバッテリ保護制御によれば、バッテリ30の低温時にエンジン始動が要求された場合において、バッテリ30のSOCに応じて第1又は第2の保護処理が開始される。第1及び第2の保護処理は、DC−DCコンバータ24への電力供給の可否が異なっている。即ち、SOCに余裕がある間は、第1の保護処理により、SMR23を介したバッテリ30と補機装置との電気的接続が維持される一方で、昇圧コンバータ21を介したバッテリ30と発電負荷との電気的接続が遮断される。従って、バッテリ30への充電を確実に防止しつつ補機装置の駆動を可及的に継続することができる。一方、SOCに余裕がなくなると、或いは最初からSOCに余裕がない場合、第2の保護処理により、SMR23が電気的切断状態とされる。従って、バッテリ30への充電を確実に防止しつつ補機装置の駆動によるバッテリ30の過放電を確実に防止することができる。
As described above, according to the battery protection control according to the present embodiment, when the engine start is requested when the
即ち、本実施形態によれば、バッテリ30の低温時に、過充電の確実な防止と、過放電が防止された上での補機装置の可及的長期にわたる稼動とが好適に両立されるのである。
That is, according to the present embodiment, when the
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴うハイブリッド車両の制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed without departing from the gist or concept of the invention that can be read from the claims and the entire specification, and control of a hybrid vehicle involving such a change. The apparatus is also included in the technical scope of the present invention.
本発明は、ハイブリッド車両のバッテリ保護に適用可能である。 The present invention is applicable to battery protection for hybrid vehicles.
1…ハイブリッド車両、10…ハイブリッド駆動装置、20…PCU、30…バッテリ、MG1、MG2…モータジェネレータ、100…ECU、200…エンジン、300…動力分割機構、400…入力軸、500…駆動軸、600…減速機構。
DESCRIPTION OF
Claims (1)
昇圧指令電圧に基づいたスイッチング手段のスイッチング状態の切り替えを含む所定の昇圧制御により前記バッテリの電源電圧を昇圧して負荷装置に出力する昇圧コンバータと、
電気的切断状態において、前記バッテリと前記昇圧コンバータとの間の電気的接続及び前記バッテリと所定の補機装置との間の電気的接続とを遮断可能なリレー装置と、
内燃機関と、
力行及び回生が可能な、前記負荷装置である回転電機と
を備えたハイブリッド車両を制御するハイブリッド車両の制御装置であって、
前記バッテリの温度を特定する温度特定手段と、
前記バッテリのSOCを特定するSOC特定手段と、
前記内燃機関の始動要求時に前記特定された温度が所定値未満である場合において、前記特定されたSOCが所定値以上である場合に前記昇圧コンバータを停止させ、前記特定されたSOCが所定値未満である場合に前記リレー装置を前記電気的切断状態に制御する制御手段と
を具備することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。 Battery,
A boost converter that boosts the power supply voltage of the battery by a predetermined boost control including switching of the switching state of the switching means based on the boost command voltage and outputs the boosted voltage to the load device;
A relay device capable of interrupting an electrical connection between the battery and the boost converter and an electrical connection between the battery and a predetermined auxiliary device in an electrical disconnection state;
An internal combustion engine;
A hybrid vehicle control device that controls a hybrid vehicle including a rotating electrical machine that is a load device capable of power running and regeneration,
Temperature specifying means for specifying the temperature of the battery;
SOC specifying means for specifying the SOC of the battery;
When the specified temperature is less than a predetermined value when the internal combustion engine is requested to start, the boost converter is stopped when the specified SOC is equal to or higher than a predetermined value, and the specified SOC is less than the predetermined value And a control means for controlling the relay device to the electrically disconnected state.
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