JP6048278B2 - Vehicle charging control device - Google Patents
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Description
本発明は、ハイブリッド車両等に搭載されるバッテリ(二次電池)の充電制御装置に関するものである。 The present invention relates to a charge control device for a battery (secondary battery) mounted on a hybrid vehicle or the like.
エンジン駆動の発電機と走行用モータとを備えたシリーズ式のハイブリッド車両では、バッテリの残存容量が所定範囲に保たれるように発電機による発電を制御している。この種の車両ではバッテリからの電力により走行用モータを駆動しているため、バッテリの入出力可能電力が車両の走行性能に大きく影響する。 In a series-type hybrid vehicle including an engine-driven generator and a traveling motor, power generation by the generator is controlled so that the remaining capacity of the battery is maintained within a predetermined range. In this type of vehicle, the driving motor is driven by the electric power from the battery, so the input / output power of the battery greatly affects the driving performance of the vehicle.
バッテリの入出力可能電力を低下させる要因として最も影響が大きいのはバッテリの温度であり、温度低下に伴って入出力可能電力は著しく低下する。そのため、寒冷地などでは、ヒータによりバッテリを昇温させ、これによりバッテリの入出力可能電力の低下を抑制することが行われている。また、特許文献1には、バッテリが設定温度未満のときに、充電モードと放電モードとを交互に切り換えてバッテリを暖気する、バッテリウォームアップ制御装置に関する発明が提案されている。
The most significant factor that reduces the battery input / output power is the temperature of the battery, and the input / output power significantly decreases as the temperature decreases. For this reason, in cold regions and the like, the temperature of the battery is raised by a heater, thereby suppressing the decrease in the input / output power of the battery.
しかし、ヒータを用いる場合でも、バッテリが昇温するまでには十分な充放電が望めない。また、特許文献1のように、充電モードと放電モードとを交互に切り換えてバッテリを暖気する場合には、電力の出力期間(放電モード)が存在するため、バッテリの残存容量を早期に回復させることは難しい。また、十分な暖気が行われる前に入出力可能電力を超えて充放電を繰り返すと、バッテリの劣化を進めてしまうおそれもある。
However, even when a heater is used, sufficient charge / discharge cannot be expected until the battery temperature rises. Further, as in
本発明は、上記の事情に鑑みて成されたものであり、バッテリ温度に左右されることなく比較的良好に充電を行えるようにすることで、特に、低温時などのバッテリ残存容量の速やかな回復に寄与する技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and by making it possible to charge relatively well without being influenced by the battery temperature, in particular, the battery remaining capacity at a low temperature or the like can be quickly increased. The purpose is to provide technology that contributes to recovery.
バッテリの充電では、通常、連続した直流電力をバッテリに供給するが、パルス状の直流電流をバッテリに供給する場合には、低温時などであってもバッテリの入出力可能電力の低下が抑えられることが近年の研究で分かってきた。本発明は、この点に着目したものである。すなわち、本発明は、交流発電機と、バッテリと、前記交流発電機から出力される交流電力を直流電力に変換して前記バッテリに充電するとともに車両電装品に供給するインバータと、前記バッテリの温度を検出する温度検出手段と、前記インバータの動作および前記車両電装品の出力を制御する制御手段と、を含み、前記インバータは、前記交流電力を連続した直流電力に変換して出力する第1変換部と、前記交流電力をリップル成分を含む連続した直流電力に変換する第2変換部と、当該連続した直流電力の一部を前記車両電装品の出力に関連付けられた閾値信号に基づき当該閾値に相当する大きさの連続した直流電力に変換して出力する第3変換部とを含み、前記第2変換部は、当該第2変換部が前記交流電力から変換した前記リップル成分を含む直流電力から前記第3変換部が変換した前記閾値に相当する大きさの直流電力を差し引いて前記リップル成分を抽出するとともにこのリップル成分を二値化して矩形パルス状の直流電力を生成して出力し、前記制御手段は、前記温度検出手段による検出温度が特定範囲内のときには、前記第1変換部から出力された前記連続した直流電力が前記バッテリに充電され、前記検出温度が前記特定範囲外のときには、前記第2変換部から出力された前記矩形パルス状の直流電力が前記バッテリに充電されるとともに前記第3変換部から出力された前記連続した直流電力が前記車両電装品に供給されるように前記インバータを制御するものである。なお、本発明における「車両電装品」は、発明を実施するための形態の欄における電装品(カーナビ、オーディオ等)、PTCヒータ、または低圧バッテリである。 In battery charging, continuous DC power is normally supplied to the battery. However, when pulsed DC current is supplied to the battery, a decrease in input / output power of the battery can be suppressed even at low temperatures. This has been found in recent research. The present invention focuses on this point. That is, the present invention includes an AC generator, a battery, an inverter that converts AC power output from the AC generator into DC power, charges the battery, and supplies the battery to electrical equipment, and a temperature of the battery. And a control means for controlling the operation of the inverter and the output of the vehicle electrical component , wherein the inverter converts the AC power into continuous DC power and outputs the first conversion. A second conversion unit that converts the AC power into continuous DC power including a ripple component, and a part of the continuous DC power is set to the threshold value based on a threshold signal associated with the output of the vehicle electrical component. A third converter that converts and outputs a continuous DC power of a corresponding magnitude, and the second converter is configured to convert the lip converted from the AC power by the second converter. The ripple component is extracted by subtracting the DC power corresponding to the threshold value converted by the third converter from the DC power including the component, and the ripple component is binarized to generate rectangular pulse-shaped DC power. And when the temperature detected by the temperature detecting means is within a specific range, the control means charges the battery with the continuous DC power output from the first converter , and the detected temperature becomes the detected temperature. When out of a specific range, the rectangular pulsed DC power output from the second converter is charged to the battery, and the continuous DC power output from the third converter is supplied to the vehicle electrical component. The inverter is controlled to be supplied . The “vehicle electrical component” in the present invention is an electrical component (car navigation system, audio system, etc.), a PTC heater, or a low-voltage battery in the section for carrying out the invention.
この充電制御装置によれば、バッテリの充電性能から見て適温とされるような特定温度域ではバッテリに対して連続した直流電力を供給し、それ以外の温度域、例えば低温度域では、バッテリに対してパルス状の直流電力を供給することが可能となり、これにより、低温域(特定温度域外)でのバッテリの充電性能を改善することが可能となる。つまり、バッテリの温度に左右されることなく、バッテリを良好に充電することが可能となる。さらに、この充電制御装置によれば、交流発電機が発生する交流電力のうち、バッテリに充電される電力以外の電力を車両電装品に供給することが可能となり、上記交流電力を有効に活用できる。加えて、外気温などによって変化するエンジン出力に応じて車両電装品の消費電力を制御することで、バッテリの入出力可能電力範囲内のパルス状の直流電力の生成が可能になる。しかも、直流電力に含まれるリップル成分を利用して、合理的にパルス状の直流電力を生成することが可能となる。 According to this charging control device, continuous DC power is supplied to the battery in a specific temperature range where the temperature is appropriate in view of the charging performance of the battery, and in other temperature ranges, for example, the low temperature range, the battery It is possible to supply pulsed direct-current power to the battery, thereby improving the charging performance of the battery in a low temperature range (outside the specific temperature range). That is, the battery can be charged satisfactorily without being influenced by the temperature of the battery. Furthermore, according to this charging control apparatus, it becomes possible to supply power other than the power charged in the battery to the vehicle electrical components among the AC power generated by the AC generator, and the AC power can be effectively utilized. . In addition, by controlling the power consumption of the vehicle electrical components in accordance with the engine output that changes depending on the outside air temperature or the like, it is possible to generate pulsed DC power within the power input / output range of the battery. In addition, it is possible to rationally generate pulsed DC power by using a ripple component included in DC power.
なお、前記第3変換部を有する上記充電制御装置において、当該第3変換部は、前記交流電力を前記連続した直流電力であって前記車両電装品に対して直接給電することが可能な大きさの電力に変換するものであるのが好適である。 In the charging control apparatus having the third conversion unit, the third conversion unit is a continuous DC power that is capable of directly supplying power to the vehicle electrical component. It is preferable that the power is converted into the following power.
この構成によれば、インバータとは別に変圧器等を設けることなく、換言すれば、変圧によるエネルギー損失を伴うことなく、インバータから車両電装品に電力(連続した直流電力)を供給することが可能となる。 According to this configuration, it is possible to supply power (continuous DC power) from the inverter to the vehicle electrical components without providing a transformer or the like separately from the inverter, in other words, without accompanying energy loss due to the transformation. It becomes.
また、上記各充電制御装置において、前記制御手段は、前記温度検出手段による検出温度に応じて、前記矩形パルス状の直流電力のデューティ比を変更すべく前記インバータを制御するものであるのが好適である。 Further, in each of the charge control devices, it is preferable that the control means controls the inverter so as to change a duty ratio of the rectangular pulsed DC power according to a temperature detected by the temperature detection means. It is.
すなわち、バッテリの充電効率は当該バッテリの温度により変化するため、このバッテリの温度に応じて、矩形パルス状の直流電力のデューティ比を変化させることで、低温度域(特定温度域外)でのバッテリの充電性能を効果的に改善することが可能となる。 That is, since the charging efficiency of the battery changes depending on the temperature of the battery, the battery in the low temperature range (outside the specific temperature range) can be changed by changing the duty ratio of the rectangular pulsed DC power according to the temperature of the battery. It is possible to effectively improve the charging performance.
以上説明したように、本発明によれば、バッテリ温度に左右されることなくバッテリの充電を比較的良好に行うことが可能であり、従って、バッテリ劣化を抑えながら低温時などのバッテリ残存容量を速やかに回復させることが可能となる。 As described above, according to the present invention, it is possible to charge the battery relatively well without being influenced by the battery temperature. Therefore, it is possible to reduce the remaining battery capacity at a low temperature while suppressing the battery deterioration. It is possible to recover quickly.
以下、添付図面を参照しながら本発明の好ましい実施の一形態について詳述する。
(第1の実施形態)
図1は、本発明に係る充電制御装置が搭載されたハイブリッド車両1(以下、単に車両1という)の概略構成を示している。
Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 shows a schematic configuration of a hybrid vehicle 1 (hereinafter simply referred to as a vehicle 1) equipped with a charge control device according to the present invention.
この車両1は、いわゆるシリーズ式のハイブリッド車両である。車両1は、エンジン10と、このエンジン10の出力軸に連結されるモータジェネレータ12(本発明の交流発電機に相当する)と、走行用モータ16と、モータジェネレータ12によって発電された電力又は走行用モータ16によって回生された電力が蓄電(充電)される高圧バッテリ14とを備えている。モータジェネレータ12は、当例では、U相、V相及びW相の各コイルを備え、エンジン10の駆動により24Vの三相交流電力を出力する三相交流回転電機が適用されている。また、高圧バッテリ14は、比較的急速な充放電が可能な、高電圧(最大300V)、大容量の二次電池であり、例えばリチウムイオン電池が適用されている。当例では、この高圧バッテリ14が本発明のバッテリに相当する。
The
モータジェネレータ12、高圧バッテリ14及び走行用モータ16の間には、インバータ18が設けられている。このインバータ18を介して、モータジェネレータ12の発電電力が、高圧バッテリ14及び/又は走行用モータ16に供給され、また高圧バッテリ14からの放電電力が、モータジェネレータ12及び/又は走行用モータ16に供給される。
An
走行用モータ16は、モータジェネレータ12の発電電力及びバッテリ14の蓄電電力(放電電力)の少なくとも一方が供給されることにより駆動される。この走行用モータ16の駆動力が、デファレンシャル装置20を介して、駆動輪である左右の前輪22に伝達され、これにより車両1が走行する。なお、エンジン10は、モータジェネレータ12による発電用にのみ使用される。エンジン10は、当例では、例えばツインロータ式(2気筒)の水素エンジンであるが、エンジン10の種類は水素エンジンに限定されるものではなく、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどであってもよい。
The
前記インバータ18には、さらに高圧用のPTCヒータ24及びDC/DCコンバータ26が接続されるとともに、このDC/DCコンバータ26を介して低圧バッテリ28及び電装品(カーナビ、オーディオ等)30が接続されている。さらに、必要に応じて、低圧用のPTCヒータ32がDC/DCコンバータ26に接続される。これにより、モータジェネレータ12の発電電力又は走行用モータ16の回生電力が、インバータ18を介してPTCヒータ24に供給されるとともに、DC/DCコンバータ26を介して低圧バッテリ28、電装品30及びPTCヒータ32に供給される。
A high-
低圧バッテリ28は、低電圧(最大16V)の二次電池であり、当例では、車両用バッテリとして一般的な鉛電池が適用されている。この低圧バッテリ28は、急速な充放電には不向きであるが、比較的大量の電力を蓄えることができる。DC/DCコンバータ26は、インバータ18から出力される最大300Vの電力を16Vまで降圧して、電装品30又はPTCヒータ32に供給するとともに、必要に応じて低圧バッテリ28に供給する。
The
車両1には、さらに各種センサからの入力信号に基づいて、ドライバの要求する走行状態が得られるように走行用モータ16の制御を行うとともに、車両1に必要な電力が確保されるように、エンジン10やインバータ18の制御等を行うコントローラ36(本発明の制御手段に相当する)が搭載されている。
The
コントローラ36は、周知のマイクロコンピュータをベースとするコントローラであって、プログラムを実行する中央演算処理装置(CPU)と、例えばRAMやROMにより構成されてプログラム及びデータを格納するメモリと、電気信号の入出力をする入出力(I/O)バスと、を備えている。このコントローラ36には、車両1に設けられたセンサから種々の情報が入力されている。本発明の説明に必要な範囲で説明すると、車両1には、高圧バッテリ14の温度を検出するための温度センサ15(本発明の温度検出手段に相当する)が設けられており、この温度センサ15からの信号がコントローラ36に入力されている。コントローラ36は、この温度センサ15からの入力信号(入力情報)に基づき適切な指令値をインバータ18およびPTCヒータ24、32に出力することで、上記バッテリ14、28、上記走行用モータ16、PTCヒータ24、32および電装品30に対する電力の供給を制御する。
The
図2は、インバータ18の具体的な構成を、本発明の説明に必要な範囲で機能的に示している。同図に示すように、インバータ18は、整流回路40、第1昇圧回路42、リレー回路44及び比較回路46等を含んでいる。
FIG. 2 functionally shows a specific configuration of the
整流回路40は、三相半波整流回路であり、U相、V相、W相の各交流出力線を介してモータジェネレータ12から出力される24Vの三相交流電力を半波整流することにより、連続した直流電力に変換するものである。図3(a)は、モータジェネレータ12から出力される三相交流電圧波形を示しており、図3(b)は、三相半波整流後の直流電圧波形を示している。
The
第1昇圧回路42は、整流回路40から出力される直流電力の電圧を昇圧するものである。具体的には、図3(c)に示すように、直流電力の電圧を24Vから300Vまで、すなわち高圧バッテリ14及び走行用モータ16の電圧レベルまで昇圧するものである。
The
リレー回路44は、第1昇圧回路42を第1経路L1、又は第2経路L2に択一的に接続するものであり、コントローラ36からのスイッチ切換信号(制御信号)の入力に基づき、第1昇圧回路42を第1経路L1に接続する状態、又は第2経路L2に接続する状態に切り換える。なお、第1経路L1は、図2に示すように、第1昇圧回路42を走行用モータ16及び高圧バッテリ14等に直接的に接続する経路であり、他方、第2経路L2は、第1昇圧回路42を比較回路46を介して高圧バッテリ14及びPTCヒータ24等に接続する経路である。
The
比較回路46は、前記第2経路L2に設けられている。比較回路46は、第1昇圧回路42から出力される直流電力(連続した直流電力)の一部をPTCヒータ24に出力することでパルス状の直流電力を生成するものである。具体的には、第1昇圧回路42から出力される直流電力に基づいてコントローラ36によりPTCヒータ24の出力が設定されることにより、第1昇圧回路42から出力される直流電力のうちPTCヒータ24による消費電力を差し引いた余剰電力がパルス状になる。この時、比較回路46内では電圧降下が少し発生するものの基本的には電流値が減少する。すなわち、第1昇圧回路42から出力される直流電力の電圧には、変換前の交流電力の電圧変化やエンジン10の駆動変動により生じるモータジェネレータ12の出力電圧の変動等に起因して、図4(a)に示すようなリップル(脈動)成分が含まれている。比較回路46は、コントローラ36から与えられる、PCTヒータ24の前記出力に関連付けられた閾値信号(制御信号)に基づき、前記リップル成分を二値化することにより、図4(b)に示すような、ほぼ一定振幅を有するパルス状の直流電力を生成し高圧バッテリ14に出力する。
The
一方、PTCヒータ24や、DC/DCコンバータ26を介して接続された低圧バッテリ28及び電装品(カーナビ、オーディオ等)30といった車両電装品へは、図4(a)に示される第1昇圧回路42から出力される直流電力から、高圧バッテリ14に出力される図4(b)に示されるパルス状の直流電力を差し引いた図4(c)に示されるような連続した直流電力が供給される。
On the other hand, to the vehicle electrical components such as the
第2昇圧回路は、比較回路46で得られたパルス状の直流電力の電圧を昇圧するものであり、図4(c)に示すように、パルス状の直流電力の電圧を300Vまで昇圧する。
The second booster circuit boosts the voltage of the pulsed DC power obtained by the
次に、コントローラ36によるインバータ18の制御とその作用効果について説明する。
Next, the control of the
コントローラ36は、高圧バッテリ14のSOC(State Of Charge)の状態や走行用モータ16の出力に応じてエンジン10を始動し、モータジェネレータ12の発電電力の一部を高圧バッテリ14に充電する。具体的には、温度センサ15の検出温度Tに基づき、この検出温度Tが所定の最適温度範囲内(5℃<T<55℃)にあるときには、コントローラ36は、リレー回路44にスイッチ切換信号を出力することにより、インバータ18の第1昇圧回路42を第1経路L1に接続する。なお、上記最適温度範囲は、連続した直流電力で高圧バッテリ14の充電を適切に行うことが可能な温度範囲であり、当該高圧バッテリ14の構造等に応じて予め設定されている。
The
上記のように第1昇圧回路42が第1経路L1に接続されると、第1昇圧回路42から出力される300Vの直流電力(連続した直流電力)が当該インバータ18から高圧バッテリ14に供給される。これにより高圧バッテリ14の充電が促進され、高圧バッテリ14のSOCが回復することとなる。
When the
一方、温度センサ15の検出温度Tが上記最適温度範囲外(T≦5℃、55℃≦T)の場合には、コントローラ36は、リレー回路44にスイッチ切換信号を出力し、第1昇圧回路42を第2経路L2に接続する。このように第1昇圧回路42が第2経路L2に接続されると、第1昇圧回路42から出力される300Vの直流電力(連続した直流電力)の一部が、比較回路46を介してパルス状の直流電流に変換され、当該インバータ18から高圧バッテリ14に供給される。つまり、このようなパルス状の直流電流が高圧バッテリ14に供給されることで、当該高圧バッテリ14が最適温度範囲外であっても、例えば低温時であっても当該高圧バッテリ14の充電が適切に行われ、これにより、高圧バッテリ14のSOCを回復させたり、維持したり、場面よっては低下を抑制することができる。
On the other hand, when the detected temperature T of the
以上のように、この車両1によれば、高圧バッテリ14が上記最適温度範囲内のときには、当該高圧バッテリ14に対して連続した直流電力が充電される一方、上記最適温度範囲外のときには、パルス状の直流電力が充電されることで、高圧バッテリ14の温度に左右されることなく当該高圧バッテリ14の充電が比較的良好に行われる。従って、低温時など、高圧バッテリ14が最適温度範囲外の状態であってもバッテリ劣化を抑えながらバッテリ残存容量を回復させることが可能になる。
As described above, according to the
しかも、この車両1によれば、高圧バッテリ14が最適温度範囲外のときには、第1昇圧回路42から出力される直流電力(連続した直流電力)の一部がPTCヒータ24に供給されるとともに、DC/DCコンバータ26を介して低圧バッテリ28及び電装品30に供給されるので、モータジェネレータ12の発電電力を無駄なく有効に活用することができるという利点もある。またこのとき、PCTヒータ24の出力を所定範囲で制御できるので、モータジェネレー12の発電電力とPTCヒータ24とを制御することによりパルス状の直流電力をバッテリ許容入出力電力の範囲内に抑えることも容易にできる。
Moreover, according to this
PTCヒータ24の制御法としては、エアコンの設定温度や風量を変更する方法や、PTCヒータ出力のデューティ比を変更する方法がある。また、複数のPTCヒータを車載している場合には、PTCヒータの使用台数を変更することでPTCヒータの消費電力を制御することもできる。
As a control method of the
なお、この第1実施形態では、インバータ18のうち整流回路40、第1昇圧回路42及びリレー回路44が本発明の第1変換部に相当し、整流回路40、第1昇圧回路42、リレー回路44及び比較回路46が本発明の第2変換部及び第3変換部に相当する。
In the first embodiment, the
(第2の実施形態)
図5は、第2実施形態に係るインバータ18の構成を、本発明の説明に必要な範囲で機能的に示している。この第2実施形態に係る車両1の構成は、以下の説明中で言及する点を除き、基本的には第1実施形態と同様である。
(Second Embodiment)
FIG. 5 functionally shows the configuration of the
同図に示すように、インバータ18は、リレー回路50、整流回路52〜56(第1整流回路52、第2整流回路54、第3整流回路56)、比較回路58及び昇圧回路60、64(第1昇圧回路60、第3昇圧回路64)等を含んでいる(なお、整流回路に整合させるため、文言上、第2昇圧回路は用いていない)。
As shown in the figure, the
リレー回路50は、モータジェネレータ12のU相、V相、W相の各交流出力線に各々対応するスイッチ素子を含み、コントローラ36からのスイッチ切換信号(制御信号)に基づき、U相、V相、W相の全ての交流出力線を第1整流回路52に接続する状態と、U相の交流出力線を第2整流回路54に接続する一方、その他(V相、W相)の交流出力線を第3整流回路56に接続する状態とに前記スイッチ素子を切り換えるものである。
第1整流回路52は、三相半波整流回路であり、U相、V相、W相の各交流出力線を介してモータジェネレータ12から出力される24Vの三相交流電力を半波整流することにより、当該交流電力を連続した直流電力に変換する(図3(a)、(b)参照)。
The
第2整流回路54は、単相半波整流回路であり、U相の交流出力線を介してモータジェネレータ12から出力される24Vの単相交流電力を半波整流することにより、当該交流電力を24Vの断続的な直流電力に変換するものである。図6(a)は、モータジェネレータ12から出力される単相(U相)交流電圧波形を示しており、図6(b)は、単相半波整流後の直流電圧波形を示している。
The
第3整流回路56は、二相半波整流回路であり、V相、W相の各交流出力線を介してモータジェネレータ12から出力される24Vの二相交流電力を半波整流することにより、当該交流電力を連続した直流電力に変換するものである。図8(a)は、モータジェネレータ12から出力される二相(V相、U相)交流電圧波形を示しており、図8(b)は、二相半波整流後の直流電圧波形を示している。
The
第1昇圧回路60は、第1整流回路52から出力される直流電力の電圧を昇圧するものである。具体的には、直流電力の電圧を24Vから300Vまで昇圧した上で(図3(c)参照)、走行用モータ16及び高圧バッテリ14に供給する。第3昇圧回路64も同様に、第3整流回路56から出力される直流電力の電圧を昇圧するものであり、直流電力の電圧を24Vから300Vまで昇圧した上で(図8(b)参照)、PTCヒータ24に供給するとともに、DC/DCコンバータ26を介して低圧バッテリ28及び電装品30に供給する。
The
比較回路58は、第2整流回路54で得られた直流電力を、図7(a)に示すように、コントローラ36から与えられる、PTCヒータ24の制御指令に関連付けされた閾値信号(制御信号)に基づき二値化し、これにより図7(b)に示すような矩形のパルス状の直流電力を生成し、高圧バッテリ14に供給するものである。
As shown in FIG. 7A, the
この第2実施形態では、コントローラ36は、SOCや走行用モータ16の出力に応じてエンジン10を始動し、モータジェネレータ12の発電電力の一部を高圧バッテリ14に充電すべく次の通りインバータ18等を制御する。すなわち、温度センサ15の検出温度Tが最適温度範囲内(5℃<T<55℃)にある場合には、リレー回路44にスイッチ切換信号を出力することにより、モータジェネレータ12のU相、V相、W相の全ての交流出力線を第1整流回路52に接続する。
In the second embodiment, the
このように全ての交流出力線が第1整流回路52に接続されると、当該第1整流回路52においてモータジェネレータ12から出力される24Vの三相交流電力が連続した直流電力に変換され、さらにこの直流電力の電圧が第1昇圧回路60において300Vまで昇圧された上で高圧バッテリ14に供給される。これにより高圧バッテリ14の充電が促進され、高圧バッテリ14のSOCが回復することとなる。
When all the AC output lines are connected to the
一方、温度センサ15の検出温度Tが上記最適温度範囲外(T≦5℃、55℃≦T)の場合には、コントローラ36は、リレー回路44にスイッチ切換信号を出力し、U相の交流出力線を第2整流回路54に接続する一方で、その他(V相、W相)の交流出力線を第3整流回路56に接続する。
On the other hand, when the detected temperature T of the
U相の交流出力線が第2整流回路54に接続されると、モータジェネレータ12から出力される単相(U相)交流電流が、当該第2整流回路54において断続的な直流電力に変換され、この断続的な直流電力が比較回路58において矩形のパルス状の直流電流に変換されて高圧バッテリ14に供給される。このように、パルス状の直流電流が高圧バッテリ14に供給されることで、当該高圧バッテリ14が最適温度範囲外であっても、例えば低温時であっても当該高圧バッテリ14の充電が適切に行われ、これにより、高圧バッテリ14のSOCを回復させたり、維持したり、場面よっては低下を抑制することができる。
When the U-phase AC output line is connected to the
また、V相、W相の各交流出力線が第3整流回路56に接続されると、モータジェネレータ12から出力される24Vの二相交流電力が、当該第3整流回路56において連続した直流電力に変換され、さらにこの直流電力の電圧が第3昇圧回路64において300Vまで昇圧された上でインバータ18からPTCヒータ24に供給されるとともに、DC/DCコンバータ26を介して低圧バッテリ28及び電装品30に供給される。これにより、モータジェネレータ12が発生する電力のうち、高圧バッテリ14に充電される電力以外の電力がPTCヒータ24等の駆動電力として有効に活用されることとなる。
Further, when the V-phase and W-phase AC output lines are connected to the
このように、第2実施形態の車両1においても、第1実施形態と同様に、高圧バッテリ14の温度に左右されることなく当該高圧バッテリ14の充電を比較的良好に行うことが可能であり、従って、低温時など、高圧バッテリ14が最適温度範囲外の状態であってもバッテリ残存容量を回復させることができる。
Thus, also in the
なお、この第2実施形態では、インバータ18のうちリレー回路50、第1整流回路52及び第1昇圧回路60が本発明の第1変換部に相当し、リレー回路50、第2整流回路54及び比較回路58が本発明の第2変換部に相当する。また、リレー回路50、第3整流回路56及び第3昇圧回路64が本発明の第3変換部に相当する。
In the second embodiment, the
ところで、以上説明した各実施形態の車両1は、本発明に係る充電制御装置が適用されたハイブリッド車両の好ましい実施形態の例示であって、車両1の具体的な構成や充電制御装置の具体的な構成は本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
By the way, the
例えば、第1実施形態のインバータ18においては、比較回路46から出力されるパルス状の直流電力のデューティ比は、高圧バッテリ14の温度に拘わらず一定であるが、当該デューティ比を、高圧バッテリ14の検出温度に応じて変更するようにしてもよい。例えば検出温度が上記最適温度範囲に近いほど、比較回路46から出力される直流電力のデューティ比が大きくなるようにする。この構成によれば、上記最適温度範囲外の温度域において、より効率良く高圧バッテリ14を充電することが可能になると考えられる。なお、この場合には、温度センサ15の検出温度に応じて、コントローラ36からインバータ18(比較回路46)に与えられる閾値(電圧値)の値を変更し、直流電力のリップ成分を二値化する際の電圧レベルを変更することにより上記デューティ比を変更することが考えられる。なお、ここでは、第1実施形態のインバータ18について説明したが、第2実施形態のインバータ18についても同様である。すなわち、比較回路58から出力される出力されるパルス状の直流電力のデューティ比を、高圧バッテリ14の検出温度に応じて変更するようにしてもよい。
For example, in the
また、上記各実施形態では、高圧バッテリ14はリチウムイオン電池であるが、高圧バッテリ14はリチウムイオン電池に限定されるものでなく、温度の低下(又は上昇)に伴って充電が低下し、かつ低温域(又は高温域)においてパルス状の直流電力を供給することにより充電性能が改善されるとう特性を有するバッテリ(二次電池)であれば、本発明は適用可能である。
Moreover, in each said embodiment, although the
また、上記実施形態では、車両1はシリーズ式のハイブリッド車両であり、エンジン10の駆動によるモータジェネレータ12の発電電力(交流電力)をパルス状の直流電力に変換する例について説明したが、車両1はシリーズ式以外のハイブリッド車両であってもよく、その場合、車両の制動時にモータジェネレータが発生する回生電力(交流電力)をパルス状の直流電力に変換する構成であってもよい。このとき、モータジェネレータ12の発電量と走行モータ16の出力との間の余剰電力をパルス状の直流電力に変換する構成にしても良い。さらに、上記実施形態では、バッテリ温度が低い場合を例に示したが、バッテリのSOCが高い場合に用いてもよい。その場合には、走行用モータ16の回生電力を多く充電することで航続距離の向上につながる。
In the above embodiment, the
1 車両
10 エンジン
12 モータジェネレータ
14 高圧バッテリ
16 走行用モータ
18 インバータ
40 整流回路
42 第1昇圧回路
44 リレー回路
46 比較回路
DESCRIPTION OF
Claims (3)
バッテリと、
前記交流発電機から出力される交流電力を直流電力に変換して前記バッテリに充電するとともに車両電装品に供給するインバータと、
前記バッテリの温度を検出する温度検出手段と、
前記インバータの動作および前記車両電装品の出力を制御する制御手段と、を含み、
前記インバータは、前記交流電力を連続した直流電力に変換して出力する第1変換部と、前記交流電力をリップル成分を含む連続した直流電力に変換する第2変換部と、当該連続した直流電力の一部を前記車両電装品の出力に関連付けられた閾値信号に基づき当該閾値に相当する大きさの連続した直流電力に変換して出力する第3変換部とを含み、
前記第2変換部は、当該第2変換部が前記交流電力から変換した前記リップル成分を含む直流電力から前記第3変換部が変換した前記閾値に相当する大きさの直流電力を差し引いて前記リップル成分を抽出するとともにこのリップル成分を二値化して矩形パルス状の直流電力を生成して出力し、
前記制御手段は、前記温度検出手段による検出温度が特定範囲内のときには、前記第1変換部から出力された前記連続した直流電力が前記バッテリに充電され、前記検出温度が前記特定範囲外のときには、前記第2変換部から出力された前記矩形パルス状の直流電力が前記バッテリに充電されるとともに前記第3変換部から出力された前記連続した直流電力が前記車両電装品に供給されるように前記インバータを制御する、ことを特徴とする車両の充電制御装置。 An alternator,
Battery,
An inverter that converts AC power output from the AC generator into DC power, charges the battery, and supplies the battery electrical components ;
Temperature detecting means for detecting the temperature of the battery;
Control means for controlling the operation of the inverter and the output of the vehicle electrical component ,
The inverter includes a first converter that converts the AC power into continuous DC power and outputs the second power, a second converter that converts the AC power into continuous DC power including a ripple component, and the continuous DC power. A third converter that converts a part of the power into continuous DC power having a magnitude corresponding to the threshold based on a threshold signal associated with the output of the vehicle electrical component,
The second conversion unit subtracts DC power having a magnitude corresponding to the threshold value converted by the third conversion unit from DC power including the ripple component converted by the second conversion unit from the AC power. Extract the component and binarize this ripple component to generate and output rectangular pulse DC power,
When the temperature detected by the temperature detection means is within a specific range, the control means charges the battery with the continuous DC power output from the first conversion unit , and when the detection temperature is outside the specific range. The rectangular pulsed DC power output from the second converter is charged to the battery, and the continuous DC power output from the third converter is supplied to the vehicle electrical component. A vehicle charging control apparatus that controls the inverter.
前記第3変換部は、前記交流電力を前記連続した直流電力であって前記車両電装品に対して直接給電することが可能な大きさの電力に変換する、ことを特徴とする車両の充電制御装置。 The charge control device according to claim 1 ,
The third conversion unit converts the AC power into the continuous DC power and power having a magnitude that can be directly supplied to the vehicle electrical component. apparatus.
前記制御手段は、前記温度検出手段による検出温度に応じて、前記矩形パルス状の直流電力のデューティ比を変更すべく前記インバータを制御する、ことを特徴とする車両の充電制御装置。 In the charge control device according to claim 1 or 2,
The vehicle charging control apparatus according to claim 1, wherein the control means controls the inverter to change a duty ratio of the rectangular pulsed DC power in accordance with a temperature detected by the temperature detecting means.
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