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Description
この発明は、車両に関し、特に、メインバッテリと補機バッテリとの間に接続されたコンバータを備える車両に関する。 The present invention relates to a vehicle, and more particularly to a vehicle provided with a converter connected between a main battery and an accessory battery.
特開2012−249462号公報(特許文献1)は、高電圧バッテリと、低電圧バッテリと、コンバータとを備える車両を開示する。高電圧バッテリは、車両の走行駆動力を生成するモータに供給される電力を蓄える。低電圧バッテリは、車両に設けられた補機に供給される電力を蓄える。コンバータは、高電圧バッテリと低電圧バッテリとの間で電圧変換を行なう。この車両においては、コンバータの入力電力に対する出力電力の割合が最大となるように、コンバータの出力電流が制御される。この車両によれば、コンバータを高効率で駆動することができる。 JP 2012-249462 A (Patent Document 1) discloses a vehicle provided with a high voltage battery, a low voltage battery, and a converter. The high voltage battery stores the power supplied to the motor that generates the traveling drive force of the vehicle. The low voltage battery stores the power supplied to the accessory provided in the vehicle. The converter performs voltage conversion between the high voltage battery and the low voltage battery. In this vehicle, the output current of the converter is controlled such that the ratio of the output power to the input power of the converter is maximized. According to this vehicle, the converter can be driven with high efficiency.
しかしながら、メインバッテリ及び補機バッテリの充放電の過程(コンバータによる電圧変換を含む。)では、コンバータにおける電力損失だけでなく、メインバッテリ及び補機バッテリの内部抵抗における電力損失も生じる。したがって、上記特許文献1に開示される車両のように、コンバータの入力電力に対する出力電力の割合が最大となるようにコンバータを制御したとしても、メインバッテリ及び補機バッテリにおける電力損失が考慮されないと、電源システム全体としてはエネルギー効率が最大とならない可能性がある。
However, in the process of charging and discharging the main battery and the auxiliary battery (including voltage conversion by the converter), not only the power loss in the converter but also the power loss in the internal resistances of the main battery and the auxiliary battery. Therefore, even if the converter is controlled such that the ratio of output power to input power of the converter is maximum as in the vehicle disclosed in
この発明は、このような問題を解決するためになされたものであって、その目的は、メインバッテリと補機バッテリとの間に接続されたコンバータを備える車両において、電源システム全体のエネルギー効率を改善することである。 The present invention has been made to solve such a problem, and an object thereof is to provide the energy efficiency of the entire power supply system in a vehicle provided with a converter connected between a main battery and an auxiliary battery. It is to improve.
この発明のある局面に従う車両は、モータと、メインバッテリと、補機と、補機バッテリと、コンバータと、第1の電流センサと、第2の電流センサと、第1の電圧センサと、第2の電圧センサと、メモリと、制御装置とを備える。モータは、車両の走行駆動力を生成する。メインバッテリは、モータに供給される電力を蓄える。補機バッテリは、補機に供給される電力を蓄える。コンバータは、メインバッテリと補機バッテリとの間に接続される。第1の電流センサは、メインバッテリの電流を示す第1の電流を検知する。第2の電流センサは、補機の電流を示す第2の電流を検知する。第1の電圧センサは、メインバッテリの電圧を示す第1の電圧を検知する。第2の電圧センサは、補機バッテリの電圧を示す第2の電圧を検知する。メモリは、メインバッテリ、補機バッテリ、及びコンバータを含む電源システムの効率が最大となる場合の、第1及び第2の電圧の比と、第1及び第2の電流と、補機バッテリの電流との関係を示すマップを記憶する。制御装置は、補機バッテリの電流が、第1及び第2の電流センサの出力、第1及び第2の電圧センサの出力、及びマップから求められる値になるようにコンバータを制御する。 A vehicle according to one aspect of the present invention comprises a motor, a main battery, an accessory, an accessory battery, a converter, a first current sensor, a second current sensor, a first voltage sensor, And a control device. The motor generates a traveling drive force of the vehicle. The main battery stores the power supplied to the motor. The accessory battery stores power supplied to the accessory. The converter is connected between the main battery and the accessory battery. The first current sensor senses a first current indicative of the current of the main battery. The second current sensor senses a second current indicative of the accessory current. The first voltage sensor detects a first voltage that indicates the voltage of the main battery. The second voltage sensor detects a second voltage indicative of the voltage of the auxiliary battery. The memory is a ratio of the first and second voltages, the first and second currents, and the current of the accessory battery when the efficiency of the power supply system including the main battery, the accessory battery, and the converter is maximized. Store a map showing the relationship with The control device controls the converter such that the current of the accessory battery becomes a value determined from the outputs of the first and second current sensors, the outputs of the first and second voltage sensors, and the map.
このように、この車両においては、上記マップ(メインバッテリ、補機バッテリ、及びコンバータを含む電源システムの効率を考慮)がコンバータの制御に用いられる。したがって、この車両によれば、メインバッテリと補機バッテリとコンバータとを含む電源システム全体のエネルギー効率を改善することができる。 Thus, in this vehicle, the above-mentioned map (considering the efficiency of the power supply system including the main battery, the accessory battery, and the converter) is used to control the converter. Therefore, according to this vehicle, it is possible to improve the energy efficiency of the entire power supply system including the main battery, the accessory battery, and the converter.
この発明の別の局面に従う車両は、エンジンと、モータと、メインバッテリと、補機と、補機バッテリと、コンバータと、電流センサと、第1の電圧センサと、第2の電圧センサと、メモリと、制御装置とを備える。モータは、車両の走行駆動力を生成する。メインバッテリは、モータに供給される電力を蓄える。補機バッテリは、補機に供給される電力を蓄える。コンバータは、メインバッテリと補機バッテリとの間に接続される。電流センサは、メインバッテリの電流を検知する。第1の電圧センサは、メインバッテリの電圧を示す第1の電圧を検知する。第2の電圧センサは、補機バッテリの電圧を示す第2の電圧を検知する。メモリは、第1及び第2のマップを記憶する。制御装置は、コンバータを制御する。第1のマップは、メインバッテリ、補機バッテリ、及びコンバータを含む電源システムの効率がエンジンの作動中に最大となる場合の、第1及び第2の電圧の比と、メインバッテリの電流と、補機バッテリの電流との関係を示す。第2のマップは、電源システムの効率がエンジンの停止中に最大となる場合の、第1及び第2の電圧の比と、メインバッテリの電流と、補機バッテリの電流との関係を示す。制御装置は、エンジンの作動中には、補機バッテリの電流が、電流センサの出力、第1及び第2の電圧センサの出力、及び第1のマップから求められる値になるようにコンバータを制御する一方、エンジンの停止中には、補機バッテリの電流が、電流センサの出力、第1及び第2の電圧センサの出力、及び第2のマップから求められる値になるようにコンバータを制御する。 A vehicle according to another aspect of the present invention includes an engine, a motor, a main battery, an accessory, an accessory battery, a converter, a current sensor, a first voltage sensor, and a second voltage sensor. A memory and a control device are provided. The motor generates a traveling drive force of the vehicle. The main battery stores the power supplied to the motor. The accessory battery stores power supplied to the accessory. The converter is connected between the main battery and the accessory battery. The current sensor detects the current of the main battery. The first voltage sensor detects a first voltage that indicates the voltage of the main battery. The second voltage sensor detects a second voltage indicative of the voltage of the auxiliary battery. The memory stores the first and second maps. The controller controls the converter. The first map shows the ratio of the first and second voltages and the current of the main battery when the efficiency of the power supply system including the main battery, the accessory battery, and the converter is maximized during operation of the engine; The relationship with the current of the auxiliary battery is shown. The second map shows the relationship between the ratio of the first and second voltages, the current of the main battery, and the current of the auxiliary battery when the efficiency of the power supply system is maximum while the engine is stopped. The control device controls the converter such that the current of the accessory battery becomes the value determined from the output of the current sensor, the outputs of the first and second voltage sensors, and the first map, while the engine is operating. On the other hand, while the engine is stopped, the converter is controlled so that the current of the auxiliary battery becomes the value determined from the output of the current sensor, the outputs of the first and second voltage sensors, and the second map. .
補機の電流は、エンジンが作動中か否かにより大体予測することができる。この車両においては、エンジンが作動中か否かで、コンバータの制御にそれぞれ第1又は第2のマップが用いられる。第1及び第2のマップにおいては、エンジンが作動中か否かにより予測される補機の電流がそれぞれ反映されている。したがって、この車両によれば、補機の電流を実際に検知しなくても、電流センサ(メインバッテリの電流を検知)の出力と、第1及び第2の電圧センサの出力とを用いることにより、メインバッテリと補機バッテリとコンバータとを含む電源システム全体のエネルギー効率を改善することができる。 The current of the accessory can be roughly predicted depending on whether the engine is operating. In this vehicle, the first or second map is used to control the converter, depending on whether the engine is operating or not. In the first and second maps, the current of the accessory estimated based on whether or not the engine is operating is reflected respectively. Therefore, according to this vehicle, the output of the current sensor (detecting the current of the main battery) and the outputs of the first and second voltage sensors are used without actually detecting the current of the accessory. The energy efficiency of the entire power supply system including the main battery, the accessory battery, and the converter can be improved.
この発明の別の局面に従う車両は、モータと、メインバッテリと、補機と、補機バッテリと、コンバータと、電流センサと、第1の電圧センサと、第2の電圧センサと、制御装置とを備える。モータは、車両の走行駆動力を生成する。メインバッテリは、モータに供給される電力を蓄える。補機バッテリは、補機に供給される電力を蓄える。コンバータは、メインバッテリと補機バッテリとの間に接続される。電流センサは、メインバッテリの電流を検知する。第1の電圧センサは、メインバッテリの電圧を示す第1の電圧を検知する。第2の電圧センサは、補機バッテリの電圧を示す第2の電圧を検知する。制御装置は、コンバータを制御する。制御装置は、メインバッテリの放電時には、コンバータを停止させる一方、メインバッテリの充電時には、補機バッテリの電流が、予め準備された所定の式から求められる値になるようにコンバータを制御する。所定の式は、メインバッテリ及び補機バッテリの電力損失が最小となる場合の、第1及び第2の電圧の比と、メインバッテリの電流と、コンバータの変換効率と、補機バッテリの電流との関係を示す。 A vehicle according to another aspect of the present invention includes a motor, a main battery, an accessory, an accessory battery, a converter, a current sensor, a first voltage sensor, a second voltage sensor, and a control device. Equipped with The motor generates a traveling drive force of the vehicle. The main battery stores the power supplied to the motor. The accessory battery stores power supplied to the accessory. The converter is connected between the main battery and the accessory battery. The current sensor detects the current of the main battery. The first voltage sensor detects a first voltage that indicates the voltage of the main battery. The second voltage sensor detects a second voltage indicative of the voltage of the auxiliary battery. The controller controls the converter. The control device stops the converter when the main battery is discharged, and controls the converter so that the current of the auxiliary battery becomes a value obtained from a predetermined equation prepared in advance, when the main battery is charged. The predetermined equation is the ratio of the first and second voltages, the current of the main battery, the converter conversion efficiency, the current of the accessory battery, and the like when the power loss of the main battery and the accessory battery is minimized. Show the relationship between
メインバッテリの放電時にコンバータの出力電力を増加させると、メインバッテリの出力電力が増加するため、メインバッテリの内部抵抗における電力損失は大きくなる。その結果、電源システム全体のエネルギー効率は低下する。この車両においては、メインバッテリの放電時にはコンバータを停止する制御が行なわれる。したがって、この車両によれば、メインバッテリの放電時における電源システム全体のエネルギー効率を改善することができる。 When the output power of the converter is increased when the main battery is discharged, the output power of the main battery is increased, so the power loss in the internal resistance of the main battery is increased. As a result, the energy efficiency of the entire power supply system is reduced. In this vehicle, control is performed to stop the converter when the main battery is discharged. Therefore, according to this vehicle, it is possible to improve the energy efficiency of the entire power supply system when the main battery is discharged.
一方、メインバッテリの充電時にコンバータの出力電力を増加させると、メインバッテリの入力電力が減少するため、メインバッテリの内部抵抗における電力損失は小さくなる。また、メインバッテリの充電時にコンバータの出力電流がある程度大きくなると、コンバータの変換効率は大きく変動しない。したがって、この場合には、メインバッテリ及び補機バッテリにおける電力損失が、電源システムのエネルギー効率に大きく効いてくる。この車両においては、メインバッテリの充電時には、メインバッテリ及び補機バッテリの電力損失が最小となるようにコンバータが制御される。したがって、この車両によれば、メインバッテリの充電時における電源システム全体のエネルギー効率を改善することができる。 On the other hand, when the output power of the converter is increased at the time of charging the main battery, the input power of the main battery is reduced, so that the power loss in the internal resistance of the main battery is reduced. In addition, when the output current of the converter is increased to a certain extent during charging of the main battery, the conversion efficiency of the converter does not fluctuate significantly. Therefore, in this case, the power loss in the main battery and the auxiliary battery greatly affects the energy efficiency of the power supply system. In this vehicle, at the time of charging of the main battery, the converter is controlled such that the power loss of the main battery and the accessory battery is minimized. Therefore, according to this vehicle, it is possible to improve the energy efficiency of the entire power supply system at the time of charging of the main battery.
この発明によれば、メインバッテリと補機バッテリとの間に接続されたコンバータを備える車両において、電源システム全体のエネルギー効率を改善することができる。 According to the present invention, in the vehicle provided with the converter connected between the main battery and the accessory battery, the energy efficiency of the entire power supply system can be improved.
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding portions are denoted by the same reference characters and description thereof will not be repeated.
(実施の形態1)
[ハイブリッド車両の構成]
図1は、この発明の実施の形態1に従う車両の構成を示すブロック図である。図1を参照して、ハイブリッド車両1は、エンジン150と、負荷135(モータジェネレータ140,145を含む。)と、動力分割装置155と、伝達ギヤ160と、駆動輪170と、電源システム10と、補機400と、メモリ500と、ECU(Electronic Control Unit)600とを備える。ハイブリッド車両1は、エンジン150及びモータジェネレータ140の少なくとも一方から出力される駆動力によって走行可能である。
[Configuration of hybrid vehicle]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a vehicle according to a first embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1,
エンジン150は、燃料の燃焼による熱エネルギーをピストンやロータなどの運動子の運動エネルギーに変換し、その変換された運動エネルギーを動力分割装置155へ出力する。たとえば、運動子がピストンであり、その運動が往復運動であれば、いわゆるクランク機構を通じて往復運動が回転運動に変換され、ピストンの運動エネルギーが動力分割装置155に伝達される。
The
動力分割装置155は、エンジン150が発生する駆動力を、駆動輪170を駆動するための駆動力と、モータジェネレータ145を駆動するための駆動力とに分割可能に構成される。駆動輪170を駆動するための駆動力は、動力分割装置155から伝達ギヤ160を通じて駆動輪170に伝達される。動力分割装置155は、たとえば遊星歯車によって構成される。
Power split
負荷135は、PCU130と、モータジェネレータ140,145とを含む。PCU130は、メインバッテリ100(後述)とモータジェネレータ140,145との間に接続され、メインバッテリ100とモータジェネレータ140,145との間で電力変換を行なう。PCU130は、たとえば2つのインバータ(不図示)を含む。一方のインバータは、モータジェネレータ145により発電された電力を直流電力に変換してメインバッテリ100へ出力する。このインバータは、エンジン150の始動時、メインバッテリ100から供給される直流電力を交流電力に変換してモータジェネレータ145へ出力する。
他方のインバータは、メインバッテリ100から供給される直流電力を交流電力に変換してモータジェネレータ140へ出力する。このインバータは、ハイブリッド車両1の制動時や下り斜面での加速度低減時、モータジェネレータ140により発電された電力を直流電力に変換してメインバッテリ100へ出力する。
The other inverter converts DC power supplied from
モータジェネレータ140,145は、交流電動機であり、たとえばロータに永久磁石が埋設された三相交流同期電動機によって構成される。モータジェネレータ145は、エンジン150により生成された運動エネルギーを電気エネルギーに変換してPCU130へ出力する。また、モータジェネレータ145は、PCU130から受ける三相交流電力によって駆動力を発生し、エンジン150の始動を行なう。
モータジェネレータ140は、PCU130から受ける三相交流電力によってハイブリッド車両1の走行駆動力を発生する。モータジェネレータ140は、ハイブリッド車両1の制動時や下り斜面での加速度低減時、運動エネルギーや位置エネルギーとして車両に蓄えられた力学的エネルギーを電気エネルギーに変換してPCU130へ出力する。
電源システム10は、ハイブリッド車両1に搭載される各機器に対して、高電圧及び低電圧の2種類の電圧を供給する。電源システム10は、高電圧系のメインバッテリ100と、低電圧系の補機バッテリ200とを備える。電源システム10は、さらに、電流センサ110,210,410と、電圧センサ120,220と、DCDCコンバータ300とを含む。
The
メインバッテリ100は、再充電可能な直流電源であり、たとえば、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池等の二次電池によって構成される。メインバッテリ100は、PCU130及びDCDCコンバータ300へ電力を供給する。メインバッテリ100は、モータジェネレータ140,145の発電時に発電電力を受けることによって充電される。メインバッテリ100の定格出力電圧は、たとえば200V程度である。
電流センサ110は、電力線対125の正極線上に設けられる。電流センサ110は、メインバッテリ100の出力電流I1を検知する。電圧センサ120は、電力線対125の間に接続される。電圧センサ120は、メインバッテリ100の電圧V1を検知する。電流センサ110及び電圧センサ120の検知結果は、ECU600へ出力される。なお、メインバッテリ100の出力電流I1は、メインバッテリ100の放電時には正値(I1>0)を示し、メインバッテリ100の充電時には負値(I1<0)を示すものとする。
DCDCコンバータ300は、電力線対125間の電圧を降圧して電力線対225に出力する。DCDCコンバータ300の出力電圧は、ECU600からの指示に従って制御される。この実施の形態1に従うハイブリッド車両1においては、電源システム10の効率が最大となるようにDCDCコンバータ300が制御される。DCDCコンバータ300の制御については後程詳しく説明する。
補機バッテリ200は、再充電可能な直流電源であり、たとえば、鉛蓄電池やリチウムイオン電池等の二次電池によって構成される。補機バッテリ200は、補機400へ電力を供給する。補機バッテリ200は、DCDCコンバータ300を通じてメインバッテリ100から電力を受けることによって充電される。補機バッテリ200の定格出力電圧は、たとえば12V程度である。
電流センサ210は、電力線対225の正極線上に設けられる。電流センサ210は、補機バッテリ200の出力電流I2を検知する。電圧センサ220は、電力線対225の間に接続される。電圧センサ220は、補機バッテリ200の電圧V2を検知する。電流センサ210及び電圧センサ220の検知結果は、ECU600へ出力される。なお、補機バッテリ200の出力電流I2は、補機バッテリ200の放電時には正値(I2>0)を示し、補機バッテリ200の充電時には負値(I2<0)を示すものとする。
電流センサ410は、電力線対225の正極線と補機400との間の電力線に設けられる。電流センサ410は、補機400への入力電流を検知する。電流センサ410の検知結果は、ECU600へ出力される。なお、補機400の入力電流I3は、補機400への流入時には正値(I3>0)を示すものとする。なお、補機400からDCDCコンバータ300又は補機バッテリ200へ電流が流入することはないため、入力電流I3が負値を示すことはない。
補機400は、電力線対225の正極線を通じて、DCDCコンバータ300及び補機バッテリ200に接続される。補機400は、DCDCコンバータ300及び/又は補機バッテリ200から供給を受けた電力を用いて駆動する。補機400は、たとえば、ワイパ用やドア開閉用の小型モータ、オーディオ機器、エアコン等を含む。
メモリ500は、たとえばフラッシュメモリ等の不揮発性メモリで構成される。メモリ500は、DCDCコンバータ300の制御時に用いられるマップを記憶する。このマップは、電源システム10の効率が最大となる場合の、メインバッテリ100及び補機バッテリ200の電圧比と、メインバッテリ100及び補機400の電流と、補機バッテリ200の電流との関係を示す。このマップについては後程詳しく説明する。
ECU600は、CPU(Central Processing Unit)、記憶装置、入出力バッファ等を含み(いずれも図示せず)、ハイブリッド車両1における各機器の制御を行なう。なお、この制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア(電子回路)で処理することも可能である。
The ECU 600 includes a central processing unit (CPU), a storage device, an input / output buffer and the like (all not shown) and controls each device in the
[電源システム全体の効率改善]
上記のハイブリッド車両1において、DCDCコンバータ300作動時のエネルギー効率を高くするために、DCDCコンバータ300の入力電力に対する出力電力の割合(変換効率)が最大となるように、DCDCコンバータ300を制御することが考えられる。
[Improvement of overall efficiency of power supply system]
In the
しかしながら、DCDCコンバータ300の作動を伴なうメインバッテリ100及び補機バッテリ200の充放電(以下、「DCDCコンバータ300の作動を伴なう充放電」とも称する。)の過程では、DCDCコンバータ300における電力損失だけでなく、メインバッテリ100及び補機バッテリ200の内部抵抗における電力損失も生じ得る。したがって、DCDCコンバータ300の入力電力に対する出力電力の割合が最大となるようにDCDCコンバータ300を制御したとしても、メインバッテリ100及び補機バッテリ200における電力損失が考慮されないと、電源システム10全体としてはエネルギー効率が最大とならない可能性がある。
However, in the process of charging / discharging of
そこで、この実施の形態1に従うハイブリッド車両1において、メモリ500は、電源システム10の効率が最大となる場合の、メインバッテリ100及び補機バッテリ200の電圧比と、メインバッテリ100及び補機400の電流と、補機バッテリ200の電流との関係を示すマップを記憶する。そして、ECU600は、補機バッテリ200の電流が、電流センサ110,410の出力、電圧センサ120,220の出力、及びマップから導かれる目標電流になるようにDCDCコンバータ300を制御する。
Therefore, in
このように、このハイブリッド車両1においては、電源システム10全体の効率が最大となる場合の各種値の関係を示すマップを用いて補機バッテリ200の電流の目標値が導かれ、補機バッテリ200の電流が目標値となるようにDCDCコンバータ300が制御される。したがって、このハイブリッド車両1によれば、電源システム10全体のエネルギー効率を改善することができる。以下、まず、このマップを作成する際に用いる指標について説明する。
As described above, in the
[電源システム全体の効率を示す指標]
図2は、電源システム10と、負荷135と、補機400との関係を示す図である。図2を参照して、上記マップのうち、エンジン150の停止中に用いられるマップを作成するための指標について説明する。ここで説明する指標は、単にDCDCコンバータ300の変換効率(出力電力/入力電力)を示すものではなく、メインバッテリ100及び補機バッテリ200の内部抵抗における電力消費を考慮した、電源システム10全体の効率を示すものである。
[Indicator indicating the efficiency of the entire power system]
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the
DCDCコンバータ300の作動を伴なう充放電時のメインバッテリ100の起電力に基づく出力電力をPb1とし、メインバッテリ100の内部抵抗における消費電力をPb1lossとする。負荷135への入力電力をPload1とする。そして、この時の補機バッテリ200の起電力に基づく出力電力をPb2とし、補機バッテリ200の内部抵抗における消費電力をPb2lossとする。補機400への入力電力をPload2とする。
The output power based on the electromotive force of the
この実施の形態1においては、以下の式(1)で示される指標が、エンジン150の停止中、かつ、DCDCコンバータ300の作動を伴なう充放電時の電源システム10全体の効率を示す指標とされる。
In the first embodiment, an index represented by the following equation (1) indicates the efficiency of the entire
ηe=(Pload2−Pb2)/(Pb1−Pload1)・・・(1)
この式(1)では、分母において、メインバッテリ100の内部抵抗における電力消費分(Pb1loss)が含まれ、分子において、補機バッテリ200の内部抵抗における電力消費分(Pb2loss)が含まれている。すなわち、この式(1)によれば、メインバッテリ100及び補機バッテリ200の内部抵抗における電力消費が考慮された電源システム10全体のエネルギー効率を示すことができる。この実施の形態1においては、ηeを用いて、エンジン150の停止中のためのマップが作成される。
ηe = (Pload2-Pb2) / (Pb1-Pload1) (1)
In the equation (1), the denominator includes the power consumption (Pb1 loss) in the internal resistance of the
ηeは、メインバッテリ100の電流、補機400の電流、並びに、メインバッテリ100及び補機バッテリ200の電圧比が与えられた状態で、補機バッテリ200の電流を決めると一意に決まる。上記エンジン150の停止中のためのマップは、メインバッテリ100の電流、補機400の電流、並びに、メインバッテリ100及び補機バッテリ200の電圧比の組み合わせに対して、ηeが最大となる場合の補機バッテリ200の電流を予め実験で特定することにより生成される。
When the current of
すなわち、このマップは、ηeが最大となる場合の、メインバッテリ100及び補機バッテリ200の電圧比と、メインバッテリ100及び補機400の電流と、補機バッテリ200の電流との関係を示す。したがって、ハイブリッド車両1においては、エンジン150の停止中に、電流センサ110,410の出力、及び、電圧センサ120,220の出力が得られると、ηeを最大にするための補機バッテリ200の目標電流を決めることができる。
That is, this map shows the relationship between the voltage ratio of
図3は、電源システム10と、負荷135と、補機400と、エンジン150との関係を示す図である。図3を参照して、上記マップのうち、エンジン150の作動中に用いられるマップを作成するための指標について説明する。ここで説明する指標は、メインバッテリ100及び補機バッテリ200の内部抵抗における電力消費、並びに、エンジン150及び負荷135における損失を考慮した電源システム10全体の効率を示すものである。
FIG. 3 is a diagram showing the relationship among
Pb1,Pb1loss,Pload1,Pb2,Pb2loss、及びPload2については図2と同様である。エンジン150を作動させるための燃料発熱量をQfcとし、エンジン150の出力パワーをPeとする。負荷135における駆動パワーをPvとし、負荷135における損失をPvlossとする。
The Pb1, Pb1 loss, Pload1, Pb2, Pb2 loss, and Pload2 are the same as in FIG. The fuel heating value for operating the
この実施の形態1においては、以下の式(2)で示される指標が、エンジン150の作動中、かつ、DCDCコンバータ300の作動を伴なう充放電時の電源システム10全体の効率を示す指標とされる。
In the first embodiment, the index represented by the following equation (2) indicates the efficiency of the entire
ηe_eng=(Pv−Pb1−Pb2+Pload2)/Qfc・・・(2)
この式(2)では、分母において、エンジン150及び負荷135における損失分が含まれ、分子において、メインバッテリ100及び補機バッテリ200の内部抵抗における電力消費分が含まれている。すなわち、この式(2)によれば、メインバッテリ100及び補機バッテリ200の内部抵抗における電力損失、並びに、エンジン150及び負荷135における損失が考慮された電源システム10全体のエネルギー効率を示すことができる。この実施の形態1においては、ηe_engを用いて、エンジン150の作動中のためのマップが作成される。
η e eng = (Pv-Pb1-Pb2 + Pload2) / Qfc (2)
In this equation (2), the denominator includes the loss in
Qfc及びPvが予め与えられるものとする。この場合に、ηe_engは、メインバッテリ100の電流、補機400の電流、並びに、メインバッテリ100及び補機バッテリ200の電圧比が与えられた状態で、補機バッテリ200の電流を決めると一意に決まる。上記エンジン150の作動中のためのマップは、メインバッテリ100の電流、補機400の電流、並びに、メインバッテリ100及び補機バッテリ200の電圧比の組み合わせに対して、ηe_engが最大となる場合の補機バッテリ200の電流を予め実験で特定することにより生成される。
It is assumed that Qfc and Pv are given in advance. In this case, when the current of
すなわち、エンジン150の作動中に用いられるマップは、ηe_engが最大となる場合の、メインバッテリ100及び補機バッテリ200の電圧比と、メインバッテリ100及び補機400の電流と、補機バッテリ200の電流との関係を示す。したがって、ハイブリッド車両1においては、エンジン150の作動中に、電流センサ110,410の出力、及び、電圧センサ120,220の出力が得られると、ηe_engを最大にするための補機バッテリ200の目標電流を決めることができる。
That is, the map used during operation of
上記各マップの詳細については後程説明する。以下、まず、各種条件によって指標ηe、及びηe_engがどのように変化するかについて例示する。 Details of each of the above maps will be described later. Hereinafter, first, it will be illustrated how the index ee and ηe_eng change depending on various conditions.
[電源システム全体の効率の例(エンジンオフ、かつ、メインバッテリ充電時)]
図4は、エンジン150がオフ状態で、かつ、メインバッテリ100の充電時における、電源システム10と、負荷135と、補機400との関係を示す図である。図4を参照して、たとえば、DCDCコンバータ300の入力電圧が200Vであり、出力電圧が10Vであり、Pload1が−20000W(負荷135からの出力電力が20000W)であるとする。この場合には、負荷135の電流(Iload1)は、−100Aとなる(負荷135からの出力電流が100A)。Pload2を200Wとし、補機400の電流(Iload2)を20Aとする。メインバッテリ100の内部抵抗を0.1Ωとし、補機バッテリ200の内部抵抗を0.01Ωとする。
[Example of efficiency of entire power supply system (engine off and main battery charging)]
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between
メインバッテリ100の充電時には、DCDCコンバータ300の出力電流が増加すると、Iload1のうち、DCDCコンバータ300に流入する電流が増加するため、メインバッテリ100に流入する電流(絶対値)は減少する。したがって、メインバッテリ100の内部抵抗における消費電力は減少する。
During charging of the
DCDCコンバータ300の出力電流がIload2以下の範囲でDCDCコンバータ300の出力電流が増加すると、補機バッテリ200から補機400への出力電流は減少する。したがって、補機バッテリ200の内部抵抗における消費電力は減少する。一方、DCDCコンバータ300の出力電力がIload2を上回る範囲でDCDCコンバータ300の出力電流が増加すると、補機バッテリ200への入力電流(絶対値)は増加する。したがって、補機バッテリ200の内部抵抗における消費電力は増加する。
When the output current of
DCDCコンバータ300の変換効率(出力電力/入力電力)は、DCDCコンバータ300の出力電流が所定値となるまでは上昇し、所定値を超えるとなだらかに低下する。
The conversion efficiency (output power / input power) of the
図5は、DCDCコンバータ300の出力電流が50Aである場合の、DCDCコンバータ300の変換効率、Pb1loss、及びPb2lossの関係(メインバッテリ100の充電時)を示す図である。図5を参照して、上図の横軸はDCDCコンバータ300の出力電流を示し、縦軸はDCDCコンバータ300の変換効率を示す。中図の横軸はDCDCコンバータ300の出力電流を示し、縦軸はPb1lossを示す。下図の横軸はDCDCコンバータ300の出力電流を示し、縦軸はPb2lossを示す。この例では、DCDCコンバータ300の出力電流が50Aである場合に、DCDCコンバータ300の変換効率は85%であるとする。
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the conversion efficiency of the
上記の条件において、Pb1及びPb2を導出することができる。導出された値、上記の条件、及び上述の式(1)を用いることで、メインバッテリ100の充電時にDCDCコンバータ300の出力電流が50Aである場合のηeを導出することができる。この場合のηeは、約0.32となる。
Under the above conditions, Pb1 and Pb2 can be derived. By using the derived value, the above condition, and the above equation (1), it is possible to derive ηe when the output current of the
図6は、DCDCコンバータ300の出力電流が60Aである場合の、DCDCコンバータ300の変換効率、Pb1loss,及びPb2lossの関係(メインバッテリ100の充電時)を示す図である。図6を参照して、各図の横軸及び縦軸は図5と同様である。この例では、DCDCコンバータ300の出力電流が60Aである場合に、DCDCコンバータ300の変換効率は82%であるとする。
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the conversion efficiency of the
上記の条件を用いることで、Pb1及びPb2を導出することができる。導出された値、上記の条件、及び上述の式(1)を用いることで、メインバッテリ100の充電時にDCDCコンバータ300の出力電流が60Aである場合のηeを導出することができる。この場合のηeは、約0.352となる。
By using the above conditions, Pb1 and Pb2 can be derived. By using the derived value, the above condition, and the above equation (1), it is possible to derive ηe when the output current of the
DCDCコンバータ300の出力電流が60Aである場合(変換効率:82%)には、50Aである場合(変換効率:85%)よりも、DCDCコンバータ300の変換効率は低い。しかしながら、ηeは、DCDCコンバータ300の出力電流が60Aである場合(ηe:約0.352)の方が、50Aである場合(ηe:約0.32)よりも高い。このことからも、DCDCコンバータ300の変換効率が最大となるようにDCDCコンバータ300を制御したとしても、電源システム10全体の効率は必ずしも最大とならないことが分かる。
When the output current of the
[電源システム全体の効率の例(エンジンオフ、かつ、メインバッテリ放電時)]
図7は、エンジン150がオフ状態で、かつ、メインバッテリ100の放電時における、電源システム10と、負荷135と、補機400との関係を示す図である。図7を参照して、たとえば、DCDCコンバータ300の入力電圧が200Vであり、出力電圧が10Vであり、Pload1が20000W(負荷135への入力電力が20000W)であるとする。この場合には、負荷135の電流(Iload1)は100Aとなる(負荷135への入力電流が100A)。Pload2を200Wとし、補機400の電流(Iload2)を20Aとする。メインバッテリ100の内部抵抗を0.1Ωとし、補機バッテリ200の内部抵抗を0.01Ωとする。
[Example of efficiency of entire power supply system (engine off and main battery discharged)]
FIG. 7 is a diagram showing the relationship between
メインバッテリ100の放電時には、DCDCコンバータ300の出力電流が増加すると、Iload1が固定であるため、メインバッテリ100の出力電流は増加する。したがって、メインバッテリ100の内部抵抗における消費電力は増加する。一方、補機バッテリ200から補機400への出力電流、及び、補機バッテリ200への入力電流は、メインバッテリ100の充電時と同様に変化する。
At the time of discharge of the
図8は、DCDCコンバータ300の出力電流が50Aである場合の、DCDCコンバータ300の変換効率、Pb1loss、及びPb2lossの関係(メインバッテリ100の放電時)を示す図である。図8を参照して、上方から、DCDCコンバータ300の出力電流とDCDCコンバータ300の変換効率との関係を示す図、DCDCコンバータ300の出力電流とPb1lossとの関係を示す図、及びDCDCコンバータ300の出力電流とPb2lossとの関係を示す図である。各図の横軸及び縦軸は図5と同様である。図5と同様に、DCDCコンバータ300の出力電流が50Aである場合、DCDCコンバータ300の変換効率は85%であるとする。メインバッテリ100の充電時と同様にηeを算出すると、ηeは、約0.298となる。
FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the conversion efficiency of the
図9は、DCDCコンバータ300の出力電流が60Aである場合の、DCDCコンバータ300の変換効率、Pb1loss、及びPb2lossの関係(メインバッテリ100の放電時)を示す図である。図9を参照して、上方から、DCDCコンバータ300の出力電流とDCDCコンバータ300の変換効率との関係を示す図、DCDCコンバータ300の出力電流とPb1lossとの関係を示す図、及びDCDCコンバータ300の出力電流とPb2lossとの関係を示す図である。各図の横軸及び縦軸は図5と同様である。図6と同様に、DCDCコンバータ300の出力電流が60Aである場合、DCDCコンバータ300の変換効率は82%であるとする。
FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the conversion efficiency of the
上記の各種条件を用いることで、Pb1及びPb2を導出することができる。導出された値、上記の各種条件、及び上述の式(1)を用いることで、メインバッテリ100の放電時にDCDCコンバータ300の出力電流が60Aである場合のηeを導出することができる。この場合のηeは、約0.323となる。
Pb1 and Pb2 can be derived by using the various conditions described above. By using the derived value, the above-mentioned various conditions, and the above-mentioned equation (1), ηe in the case where the output current of the
メインバッテリ100の充電時(図5,6)と放電時(図8,9)とにおいてηeを比較すると、たとえば、DCDCコンバータ300の出力電流が50Aである場合には、充電時におけるηeは約0.32であり、放電時におけるηeは約0.298である。また、DCDCコンバータ300の出力電流が60Aである場合には、充電時におけるηeは約0.352であり、放電時におけるηeは約0.323である。これらの例からも分かるように、メインバッテリ100の放電時には充電時に比べて、電源システム10全体のエネルギー効率が低下する。放電時にDCDCコンバータ300を作動させると、メインバッテリ100の出力電流が増加し、メインバッテリ100の内部抵抗における電力消費が大きくなるためである。
Comparing ηe at the time of charging (FIGS. 5 and 6) and discharging (FIGS. 8 and 9) of
[電源システム全体の効率の例(エンジンオン、かつ、メインバッテリ充電時)]
図10は、エンジン150がオン状態で、かつ、メインバッテリ100の充電時における、電源システム10と、負荷135と、補機400と、エンジン150との関係を示す図である。図10を参照して、たとえば、DCDCコンバータ300の入力電圧が200Vであり、出力電圧が10Vであるとする。Pload1を−20000Wとし(負荷135からの出力電力が20000W)、負荷135の電流(Iload1)を−100Aとする(負荷135からの出力電流が100A)。Pload2を200Wとし、補機400の電流(Iload2)を20Aとする。メインバッテリ100の内部抵抗を0.1Ωとし、補機バッテリ200の内部抵抗を0.01Ωとする。そして、負荷135における駆動パワー(Pv)を3500Wとし、負荷135における損失(Pvloss)を500Wとする。
[Example of efficiency of entire power supply system (with engine on and main battery charging)]
FIG. 10 is a diagram showing the relationship among
エンジン150がオン状態で、かつ、メインバッテリ100の充電時には、DCDCコンバータ300の出力電力を増加する場合に、エンジン150の出力パワーを増加することで必要なエネルギーが賄われる。すなわち、DCDCコンバータ300の出力電力が増加する場合であっても、メインバッテリ100の入力電力は減少しない(一定)。
When the
後述の図11で示す例(DCDCコンバータ300の出力電流:20A、変換効率:80%)においては、たとえば、エンジン150を作動させるための燃料発熱量(Qfc)は60000Wとなり、エンジン150の出力パワー(Pe)は24000Wとなる。後述の図12で示す例(DCDCコンバータ300の出力電流:50A、変換効率:85%)においては、たとえば、Qfcは60200Wとなり、Peは24338Wとなる。
In the example shown in FIG. 11 described later (output current of DCDC converter 300: 20 A, conversion efficiency: 80%), for example, the fuel heating value (Qfc) for
図11は、DCDCコンバータ300の出力電流が20Aである場合の、DCDCコンバータ300の変換効率、Pb1loss、Pb2loss、及びエンジン150における損失の関係(メインバッテリ100の充電時)を示す図である。図11を参照して、上方から、DCDCコンバータ300の出力電流とDCDCコンバータ300の変換効率との関係を示す図(上図)、DCDCコンバータ300の出力電流とPb1lossとの関係を示す図(中上図)、DCDCコンバータ300の出力電流とPb2lossとの関係を示す図(中下図)、及びDCDCコンバータ300の出力電流とエンジン150における損失との関係を示す図(下図)である。
FIG. 11 is a diagram showing the relationship between the conversion efficiency of the
上図、中上図、及び中下図の横軸及び縦軸は、図5の各図とそれぞれ同一である。下図の横軸はDCDCコンバータ300の出力電流を示し、縦軸はエンジン150におけるエネルギー損失を示す。DCDCコンバータ300の出力電流が20Aである場合の、DCDCコンバータ300の変換効率は80%であるとする。
The horizontal axis and the vertical axis of the upper drawing, the middle upper drawing, and the middle lower drawing are the same as the respective drawings of FIG. The horizontal axis of the lower figure shows the output current of the
上記の条件を用いることで、Pb1及びPb2を導出することができる。導出された値、上記の条件、及び上述の式(2)を用いることで、メインバッテリ100の充電時にDCDCコンバータ300の出力電流が20Aである場合のηe_engを導出することができる。この場合のηe_engは、約0.374となる。
By using the above conditions, Pb1 and Pb2 can be derived. By using the derived value, the above condition, and the above equation (2), it is possible to derive 場合 e_eng in the case where the output current of the
図12は、DCDCコンバータ300の出力電流が50Aである場合の、DCDCコンバータ300の変換効率、Pb1loss、Pb2loss、及びエンジン150における損失の関係(メインバッテリ100の充電時)を示す図である。図12を参照して、上方から、DCDCコンバータ300の出力電流とDCDCコンバータ300の変換効率との関係を示す図、DCDCコンバータ300の出力電流とPb1lossとの関係を示す図、DCDCコンバータ300の出力電流とPb2lossとの関係を示す図、及びDCDCコンバータ300の出力電流とエンジン150における損失との関係を示す図である。各図の横軸及び縦軸は図11と同様である。
FIG. 12 is a diagram showing the relationship between the conversion efficiency of the
上記の各種条件を用いることで、Pb1及びPb2を導出することができる。導出された値、上記の各種条件、及び上述の式(2)を用いることで、メインバッテリ100の充電時にDCDCコンバータ300の出力電流が50Aである場合のηe_engを導出することができる。この場合のηe_engは、約0.378となる。
Pb1 and Pb2 can be derived by using the various conditions described above. By using the derived value, the above-mentioned various conditions, and the above-mentioned equation (2), ηe_eng in the case where the output current of the
なお、エンジン150がオン状態で、かつ、メインバッテリ100の放電時には、エネルギー効率の観点から、ηe_engの値に拘わらず、DCDCコンバータ300を停止するような構成としてもよい。
From the viewpoint of energy efficiency, when
[マップの説明]
図13は、この実施の形態1におけるDCDCコンバータ300の制御に用いられるマップについて説明するための図である。図13を参照して、メモリ500には、マップ510,520が記憶されている。
[Description of map]
FIG. 13 is a diagram for describing a map used for control of
マップ510は、エンジン150の作動中にDCDCコンバータ300の制御のために用いられるマップである。マップ510は、上述の式(2)に示されるηe_engが最大となる場合の、メインバッテリ100及び補機バッテリ200の電圧比と、メインバッテリ100及び補機400の電流と、補機バッテリ200の電流との関係を示す。
マップ520は、エンジン150の停止中にDCDCコンバータ300の制御のために用いられるマップである。マップ520は、上述の式(1)に示されるηeが最大となる場合の、メインバッテリ100及び補機バッテリ200の電圧比と、メインバッテリ100及び補機400の電流と、補機バッテリ200の電流との関係を示す。
The
マップ510,520の各々は、メインバッテリ100及び補機バッテリ200の電圧比(Vb1/Vb2)毎に用意された複数のマップを含む。各マップは、メインバッテリ100の電流と補機400の電流との組み合わせに対して、ηe_eng又はηeが最大となる場合の補機バッテリ200の電流を対応付けている。
Each of
この実施の形態1に従うハイブリッド車両1においてエンジン150の作動中に、ECU600は、補機バッテリ200の電流が、電流センサ110,410の出力、電圧センサ120,220の出力、及びマップ510から導かれる目標電流になるようにDCDCコンバータ300を制御する。一方、エンジン150の停止中に、ECU600は、補機バッテリ200の電流が、電流センサ110,410の出力、電圧センサ120,220の出力、及びマップ520から導かれる目標電流になるようにDCDCコンバータ300を制御する。このように、ハイブリッド車両1においては、ηe_eng又はηeが最大となるように、DCDCコンバータ300が制御されるため、電源システム10全体のエネルギー効率が改善される。次に、DCDCコンバータ300の制御処理手順について説明する。
During operation of
[DCDCコンバータ制御の処理手順]
図14は、実施の形態1におけるDCDCコンバータ300の制御処理手順を説明するためのフローチャートである。図14を参照して、このフローチャートに示される処理は、ECU600により所定のサイクルで実行される。
[Processing procedure of DCDC converter control]
FIG. 14 is a flowchart for illustrating a control processing procedure of
ECU600は、各種センサの出力を取得する(ステップS100)。具体的には、ECU600は、電流センサ110,410及び電圧センサ120,220の出力を取得する。
The ECU 600 acquires outputs of various sensors (step S100). Specifically, the ECU 600 acquires the outputs of the
その後、ECU600は、エンジン150がオン状態(作動中)であるか否かを判定する(ステップS110)。エンジン150がオン状態であると判定されると(ステップS110においてYES)、ECU600は、補機バッテリ200の目標電流を導出するためのマップとして、マップ510(図13)を設定し、ステップS100において取得された各出力及びマップ510を用いて、補機バッテリ200の目標電流を導出する(ステップS120)。
Thereafter, the ECU 600 determines whether the
一方、エンジン150がオフ状態(停止中)であると判定されると(ステップS110においてNO)、ECU600は、補機バッテリ200の目標電流を導出するためのマップとして、マップ520(図13)を設定し、ステップS100において取得された各出力及びマップ520を用いて、補機バッテリ200の目標電流を導出する(ステップS130)。
If it is determined that
その後、ECU600は、算出された補機バッテリ200の目標電流が0(ゼロ)未満か否かを判定する(ステップS140)。すなわち、ECU600は、補機バッテリ200に電流が入力されるのか、補機バッテリ200から電流が出力されるのかを判定する。
Thereafter, ECU 600 determines whether the calculated target current of
補機バッテリ200の目標電流が0以上であると判定されると(ステップS140においてNO)、補機バッテリ200から電流が出力されることになり、DCDCコンバータ300から補機バッテリ200に電力を供給する必要がないため、ECU600は、DCDCコンバータ300の出力電圧を補機バッテリ200の電圧以下(たとえば、12V)に設定する(ステップS160)。
When it is determined that the target current of
一方、補機バッテリ200の目標電流が0未満であると判定されると(ステップS140においてYES)、ECU600は、補機バッテリ200の電流が目標電流になるようにDCDCコンバータ300を制御する(ステップS150)。たとえば、ECU600は、電流センサ210の出力を監視しながら、補機バッテリ200の電流が目標電流になるようにフィードバック制御を実行する。その後、処理はリターンに移行する。
On the other hand, when it is determined that the target current of
以上のように、この実施の形態1に従うハイブリッド車両1において、メモリ500は、電源システム10の効率が最大となる場合の、メインバッテリ100及び補機バッテリ200の電圧比と、メインバッテリ100及び補機400の電流と、補機バッテリ200の電流との関係を示すマップ510,520を記憶する。そして、ECU600は、補機バッテリ200の電流が、電流センサ110,410の出力、電圧センサ120,220の出力、及びマップ510,520から導かれる目標電流になるようにDCDCコンバータ300を制御する。これにより、このハイブリッド車両1によれば、電源システム10全体のエネルギー効率を改善することができる。
As described above, in
(実施の形態2)
実施の形態1に従うハイブリッド車両1において、マップ510,520は、ηe_eng又はηeが最大となる場合の、メインバッテリ100及び補機バッテリ200の電圧比と、メインバッテリ100及び補機400の電流と、補機バッテリ200の電流との関係を示した。しかしながら、補機400の電流は、エンジン150が作動中か否かにより大体予測することができる。そこで、この実施の形態2におけるマップは、補機400の電流を省略し、メインバッテリ100及び補機バッテリ200の電圧比と、メインバッテリ100の電流と、補機バッテリ200の電流との関係を示す。これにより、この実施の形態2においては、実施の形態1における電流センサ410を設けなくてもよい。以下、実施の形態1と異なる部分を中心に説明する。
Second Embodiment
In
[ハイブリッド車両の構成]
図1を参照して、この実施の形態2に従うハイブリッド車両1Aは、メモリ500Aと、ECU600Aとを備える。なお、この実施の形態2においては、電流センサ410を取り除くことができる。他の構成については、実施の形態1と同様である。
[Configuration of hybrid vehicle]
Referring to FIG. 1, hybrid vehicle 1A according to the second embodiment includes a
メモリ500Aは、たとえばフラッシュメモリ等の不揮発性メモリで構成される。メモリ500Aは、DCDCコンバータ300の制御時に用いられるマップを記憶する。このマップは、電源システム10の効率が最大となる場合の、メインバッテリ100及び補機バッテリ200の電圧比と、メインバッテリ100の電流と、補機バッテリ200の電流との関係を示す(後述)。
ECU600Aは、CPU、記憶装置、入出力バッファ等を含み(いずれも図示せず)、ハイブリッド車両1Aにおける各機器の制御を行なう。なお、この制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア(電子回路)で処理することも可能である。 ECU 600A includes a CPU, a storage device, an input / output buffer, and the like (all not shown), and controls each device in hybrid vehicle 1A. Note that this control is not limited to the processing by software, but may be processed by dedicated hardware (electronic circuit).
[マップの説明]
図15は、この実施の形態2におけるDCDCコンバータ300の制御に用いられるマップについて説明するための図である。図15を参照して、メモリ500Aには、マップ510A,520Aが記憶されている。
[Description of map]
FIG. 15 is a diagram for describing a map used for control of
マップ510Aは、エンジン150の作動中にDCDCコンバータ300の制御のために用いられるマップである。マップ510Aは、上述の式(2)に示されるηe_engが最大となる場合の、メインバッテリ100及び補機バッテリ200の電圧比と、メインバッテリ100の電流と、補機バッテリ200の電流との関係を示す。なお、ηe_engの算出に当たり、補機400の電流としては、エンジン150の作動中に流れると予測される値が用いられている。
マップ520Aは、エンジン150の停止中にDCDCコンバータ300の制御のために用いられるマップである。マップ520Aは、上述の式(1)に示されるηeが最大となる場合の、メインバッテリ100及び補機バッテリ200の電圧比と、メインバッテリ100の電流と、補機バッテリ200の電流との関係を示す。なお、ηeの算出に当たり、補機400の電流としては、エンジン150の停止中に流れると予測される値が用いられている。
The
マップ510A,520Aの各々は、メインバッテリ100の電流と、メインバッテリ100及び補機バッテリ200の電圧比(Vb1/Vb2)との組み合わせに対して、ηe_eng又はηeが最大となる場合の補機バッテリ200の電流を対応付けている。
Each of
この実施の形態2に従うハイブリッド車両1Aにおいてエンジン150の作動中に、ECU600Aは、補機バッテリ200の電流が、電流センサ110の出力、電圧センサ120,220の出力、及びマップ510Aから導かれる目標電流になるようにDCDCコンバータ300を制御する。一方、エンジン150の停止中に、ECU600Aは、補機バッテリ200の電流が、電流センサ110の出力、電圧センサ120,220の出力、及びマップ520Aから導かれる目標電流になるようにDCDCコンバータ300を制御する。このように、ハイブリッド車両1Aにおいては、ηe_eng又はηeが最大となるように、DCDCコンバータ300が制御されるため、電源システム10全体のエネルギー効率が改善される。次に、DCDCコンバータ300の制御処理手順について説明する。
During the operation of
[DCDCコンバータ制御の処理手順]
図16は、実施の形態2におけるDCDCコンバータ300の制御処理手順を説明するためのフローチャートである。図16を参照して、このフローチャートに示される処理は、ECU600Aにより所定のサイクルで実行される。このフローチャートは、図14のフローチャートと比較して、ステップS100A,S120A,S130Aの処理が異なる。ここでは、図14と異なる点を中心に説明する。
[Processing procedure of DCDC converter control]
FIG. 16 is a flowchart for illustrating a control processing procedure of
ECU600Aは、各種センサの出力を取得する(ステップS100A)。具体的には、ECU600Aは、電流センサ110及び電圧センサ120,220の出力を取得する。
The ECU 600A acquires the outputs of various sensors (step S100A). Specifically, the ECU 600A acquires the outputs of the
その後、ECU600Aは、エンジン150がオン状態(作動中)であるか否かを判定する(ステップS110)。エンジン150がオン状態であると判定されると(ステップS110においてYES)、ECU600Aは、補機バッテリ200の目標電流を導出するためのマップとして、マップ510A(図15)を設定し、ステップS100Aにおいて取得された各出力及びマップ510Aを用いて、補機バッテリ200の目標電流を導出する(ステップS120A)。
Thereafter, ECU 600A determines whether
一方、エンジン150がオフ状態(停止中)であると判定されると(ステップS110においてNO)、ECU600Aは、補機バッテリ200の目標電流を導出するためのマップとして、マップ520A(図15)を設定し、ステップS100Aにおいて取得された各出力及びマップ520Aを用いて、補機バッテリ200の目標電流を導出する(ステップS130A)。以後のステップS140〜S160の処理は、図14と同様である。
On the other hand, when
以上のように、この実施の形態2に従うハイブリッド車両1Aにおいてエンジン150の作動中に、ECU600Aは、補機バッテリ200の電流が、電流センサ110の出力、電圧センサ120,220の出力、及びマップ510Aから導かれる目標電流になるようにDCDCコンバータ300を制御する。一方、エンジン150の停止中に、ECU600Aは、補機バッテリ200の電流が、電流センサ110の出力、電圧センサ120,220の出力、及びマップ520Aから導かれる目標電流になるようにDCDCコンバータ300を制御する。これにより、このハイブリッド車両1Aによれば、電源システム10全体のエネルギー効率を改善することができる。
As described above, in hybrid vehicle 1A according to the second embodiment, during the operation of
(実施の形態3)
実施の形態1,2に従うハイブリッド車両1,1Aの各々においては、各種マップを用いることによって、ηe又はηe_engが最大となるようにDCDCコンバータ300が制御された。この実施の形態3に従うハイブリッド車両1Bにおいては、実施の形態1,2のようなマップを用いることなく、DCDCコンバータ300が制御される。
Third Embodiment
In each of
[ハイブリッド車両の構成]
図1を参照して、この実施の形態3に従うハイブリッド車両1Bは、メモリ500Bと、ECU600Bとを備える。他の構成については、実施の形態1と同様である。
[Configuration of hybrid vehicle]
Referring to FIG. 1, hybrid vehicle 1B according to the third embodiment includes a memory 500B and an ECU 600B. The other configuration is the same as that of the first embodiment.
メモリ500Bは、たとえばフラッシュメモリ等の不揮発性メモリで構成される。メモリ500Bは、DCDCコンバータ300の制御のために予め用意された所定の式を記憶する。この所定の式は、メインバッテリ100及び補機バッテリ200の電力損失が最小となる場合の、メインバッテリ100及び補機バッテリ200の電圧比と、メインバッテリ100の電流と、DCDCコンバータ300の変換効率と、補機バッテリ200の電流との関係を示す。所定の式については、後程詳しく説明する。
Memory 500B is formed of, for example, a non-volatile memory such as a flash memory. Memory 500 B stores a predetermined equation prepared in advance for control of
ECU600Bは、CPU、記憶装置、入出力バッファ等を含み(いずれも図示せず)、ハイブリッド車両1Bにおける各機器の制御を行なう。なお、この制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア(電子回路)で処理することも可能である。 ECU 600B includes a CPU, a storage device, an input / output buffer and the like (all not shown), and controls each device in hybrid vehicle 1B. Note that this control is not limited to the processing by software, but may be processed by dedicated hardware (electronic circuit).
[マップを用いない方法による電源システム全体の効率改善]
上述の通り、メインバッテリ100の放電時にDCDCコンバータ300の出力電力を増加させると、メインバッテリ100の出力電力が増加するため、メインバッテリ100の内部抵抗における電力損失は大きくなる。その結果、電源システム10全体のエネルギー効率は低下する。
[Improvement of overall efficiency of the power supply system by the method without using maps]
As described above, when the output power of the
一方、メインバッテリ100の充電時にDCDCコンバータ300の出力電力を増加させると、メインバッテリ100の入力電力が減少するため、メインバッテリ100の内部抵抗における電力損失は小さくなる。また、図5の上図等からも分かるように、メインバッテリ100の充電時にDCDCコンバータ300の出力電流がある程度大きくなると、DCDCコンバータ300の変換効率は大きく変動しない。したがって、この場合にはメインバッテリ100及び補機バッテリ200における電力損失が、電源システム10全体のエネルギー効率に大きく効いてくる。
On the other hand, when the output power of
そこで、この実施の形態3に従うハイブリッド車両1Bにおいては、メインバッテリ100の放電時にはDCDCコンバータ300を停止する制御が行なわれる。一方、メインバッテリ100の充電時には、メインバッテリ100及び補機バッテリ200における電力損失が最小となるようにDCDCコンバータ300が制御される。メインバッテリ100及び補機バッテリ200における電力損失を最小とするために、以下に示す所定の式が用いられる。これにより、このハイブリッド車両1Bによれば、電源システム10全体のエネルギー効率を改善することができる。
Therefore, in hybrid vehicle 1B according to the third embodiment, control is performed to stop
[所定の式]
上述の所定の式は、以下の式(3)(4)で示される。
[Predetermined formula]
The above-mentioned predetermined formula is shown by the following formulas (3) and (4).
Ib2=(2・B・R・Ib1(+B・vact))/(2r+2B2R)・・・(3)
B=vb2/(η・vb1)・・・(4)
ここで、Rはメインバッテリ100の内部抵抗であり、rは補機バッテリ200の内部抵抗であり、vactは分極電圧であり、vb1はメインバッテリ100の電圧であり、vb2は補機バッテリ200の電圧であり、ηはDCDCコンバータ300の変換効率である。
Ib2 = (2.B.R.Ib1 (+ B.vact)) / (2r + 2B 2 R) (3)
B =
Here, R is the internal resistance of
補機バッテリ200の電流を式(3)で示される値にすることにより、メインバッテリ100及び補機バッテリ200における電力損失を最小にすることができる。その結果、このハイブリッド車両1Bによれば、膨大な量のマップを保持することなく、メインバッテリ100の充電時に、電源システム10全体のエネルギー効率を改善することができる。次に、DCDCコンバータ300の制御処理手順について説明する。
Power loss in
[DCDCコンバータ制御の処理手順]
図17は、実施の形態3におけるDCDCコンバータ300の制御処理手順を説明するためのフローチャートである。図17を参照して、このフローチャートに示される処理は、ECU600Bにより所定のサイクルで実行される。
[Processing procedure of DCDC converter control]
FIG. 17 is a flowchart for illustrating a control processing procedure of
ECU600Bは、各種センサの出力を取得する(ステップS200)。その後、ECU600Bは、メインバッテリ100の電流が0(ゼロ)未満か否か(充電状態か否か)を判定する(ステップS210)。
The ECU 600B acquires the outputs of various sensors (step S200). Thereafter, ECU 600B determines whether or not the current of
メインバッテリ100の電流が0以上(放電状態)であると判定されると(ステップS210においてNO)、ECU600Bは、DCDCコンバータ300の出力電圧を補機バッテリ200の電圧以下(たとえば、12V)に設定する(ステップS220)。すなわち、DCDCコンバータ300は停止する。
If it is determined that the current of
一方、メインバッテリ100の電流が0未満(充電状態)であると判定されると(ステップS210においてYES)、ECU600Bは、上記所定の式(式(3)(4))を用いて、補機バッテリ200の目標電流を導出する(ステップS230)。その後、ECU600Bは、補機バッテリ200の電流が目標電流になるようにDCDCコンバータ300を制御する(ステップS240)。その後、処理はリターンに移行する。
On the other hand, when it is determined that the current of
以上のように、この実施の形態3に従うハイブリッド車両1Bにおいて、メインバッテリ100の放電時にはDCDCコンバータ300を停止する制御が行なわれる。そして、メインバッテリ100の充電時には、所定の式を用いて、メインバッテリ100及び補機バッテリ200における電力損失が最小となるようにDCDCコンバータ300が制御される。これにより、このハイブリッド車両1Bによれば、膨大な量のマップを保持することなく、電源システム10全体のエネルギー効率を改善することができる。
As described above, in hybrid vehicle 1B according to the third embodiment, control is performed to stop
(他の実施の形態)
以上のように、この発明の実施の形態として実施の形態1〜3を説明した。しかしながら、この発明は必ずしもこの実施の形態1〜3に限定されない。ここでは、他の実施の形態の一例について説明する。
(Other embodiments)
As described above,
実施の形態2においては、エンジン150が作動中か否かにより、DCDCコンバータ300の制御のために使用するマップが変更された。しかしながら、マップを変更する要件は、エンジン150が作動中か否かだけではない。たとえば、エンジン150が作動中か否かの他に、エアコンが使用中か否かも判定することにより、マップを変更してもよい。この場合には、エンジン150がオン状態、かつ、エアコンがオン状態である場合のマップM1と、エンジン150がオン状態、かつ、エアコンがオフ状態である場合のマップM2と、エンジン150がオフ状態、かつ、エアコンがオン状態である場合のマップM3と、エンジン150がオフ状態、かつ、エアコンがオフ状態である場合のマップM4とがハイブリッド車両において保持される。これにより、状況ごとに補機400に流れる電流をより正確に予測できるようになるため、電源システム10全体のエネルギー効率をより改善することができる。
In the second embodiment, the map used to control
実施の形態3においては、メインバッテリ100の充電時に、メインバッテリ100及び補機バッテリ200における電力損失が最小となるように、DCDCコンバータ300が制御された。しかしながら、メインバッテリ100の充電時に常にこのような制御が行なわれる必要はない。たとえば、メインバッテリ100の充電時であっても、エンジン150がオン状態である場合には、補機バッテリ200の目標電流を補機バッテリ200の受け入れ上限まで増加させてもよい。
In the third embodiment,
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 It should be understood that the embodiments disclosed herein are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present invention is indicated not by the above description but by the claims, and is intended to include all the modifications within the meaning and scope equivalent to the claims.
1,1A,1B ハイブリッド車両、10 電源システム、100 メインバッテリ、110,210,410 電流センサ、120,220 電圧センサ、125,225 電力線対、130 PCU、135 負荷、140,145 モータジェネレータ、150 エンジン、155 動力分割装置、160 伝達ギア、170 駆動輪、200 補機バッテリ、300 DCDCコンバータ、400 補機、500,500A,500B メモリ、510,510A,520,520A マップ、600,600A,600B ECU。 1,1A, 1B hybrid vehicle, 10 power system, 100 main battery, 110, 210, 410 current sensor, 120, 220 voltage sensor, 125, 225 power line pair, 130 PCU, 135 load, 140, 145 motor generator, 150 engine , 155 power split device, 160 transmission gear, 170 drive wheel, 200 auxiliary battery, 300 DC DC converter, 400 auxiliary machine, 500, 500A, 500B memory, 510, 510A, 520, 520A map, 600, 600A, 600B ECU.
Claims (3)
前記モータに供給される電力を蓄えるメインバッテリと、
補機と、
前記補機に供給される電力を蓄える補機バッテリと、
前記メインバッテリと前記補機バッテリとの間に接続されるコンバータと、
前記メインバッテリの電流を示す第1の電流を検知する第1の電流センサと、
前記補機の電流を示す第2の電流を検知する第2の電流センサと、
前記メインバッテリの電圧を示す第1の電圧を検知する第1の電圧センサと、
前記補機バッテリの電圧を示す第2の電圧を検知する第2の電圧センサと、
前記メインバッテリ、前記補機バッテリ、及び前記コンバータを含む電源システムの効率が最大となる場合の、前記第1及び第2の電圧の比と、前記第1及び第2の電流と、前記補機バッテリの電流との関係を示すマップを記憶するメモリと、
前記補機バッテリの電流が、前記第1及び第2の電流センサの出力、前記第1及び第2の電圧センサの出力、及び前記マップから求められる値になるように前記コンバータを制御する制御装置とを備える、車両。 A motor that generates a traveling drive force of the vehicle;
A main battery for storing power supplied to the motor;
Auxiliary machine,
An auxiliary battery for storing power supplied to the auxiliary device;
A converter connected between the main battery and the auxiliary battery;
A first current sensor for detecting a first current indicative of the current of the main battery;
A second current sensor for detecting a second current indicative of the current of the accessory;
A first voltage sensor that detects a first voltage indicating a voltage of the main battery;
A second voltage sensor for detecting a second voltage indicative of the voltage of the auxiliary battery;
The ratio of the first and second voltages, the first and second currents, and the accessory when the efficiency of the power supply system including the main battery, the accessory battery, and the converter is maximized. A memory that stores a map that shows the relationship with battery current;
A control device for controlling the converter such that the current of the auxiliary battery is a value obtained from the outputs of the first and second current sensors, the outputs of the first and second voltage sensors, and the map And a vehicle.
車両の走行駆動力を生成するモータと、
前記モータに供給される電力を蓄えるメインバッテリと、
補機と、
前記補機に供給される電力を蓄える補機バッテリと、
前記メインバッテリと前記補機バッテリとの間に接続されるコンバータと、
前記メインバッテリの電流を検知する電流センサと、
前記メインバッテリの電圧を示す第1の電圧を検知する第1の電圧センサと、
前記補機バッテリの電圧を示す第2の電圧を検知する第2の電圧センサと、
第1及び第2のマップを記憶するメモリと、
前記コンバータを制御する制御装置とを備え、
前記第1のマップは、前記メインバッテリ、前記補機バッテリ、及び前記コンバータを含む電源システムの効率が前記エンジンの作動中に最大となる場合の、前記第1及び第2の電圧の比と、前記メインバッテリの電流と、前記補機バッテリの電流との関係を示し、
前記第2のマップは、前記電源システムの効率が前記エンジンの停止中に最大となる場合の、前記第1及び第2の電圧の比と、前記メインバッテリの電流と、前記補機バッテリの電流との関係を示し、
前記制御装置は、
前記エンジンの作動中には、前記補機バッテリの電流が、前記電流センサの出力、前記第1及び第2の電圧センサの出力、及び前記第1のマップから求められる値になるように前記コンバータを制御する一方、
前記エンジンの停止中には、前記補機バッテリの電流が、前記電流センサの出力、前記第1及び第2の電圧センサの出力、及び前記第2のマップから求められる値になるように前記コンバータを制御する、車両。 With the engine,
A motor that generates a traveling drive force of the vehicle;
A main battery for storing power supplied to the motor;
Auxiliary machine,
An auxiliary battery for storing power supplied to the auxiliary device;
A converter connected between the main battery and the auxiliary battery;
A current sensor for detecting the current of the main battery;
A first voltage sensor that detects a first voltage indicating a voltage of the main battery;
A second voltage sensor for detecting a second voltage indicative of the voltage of the auxiliary battery;
A memory for storing the first and second maps;
A controller for controlling the converter;
The first map is a ratio of the first and second voltages when the efficiency of a power supply system including the main battery, the accessory battery, and the converter is maximized during operation of the engine; Showing a relationship between the current of the main battery and the current of the auxiliary battery,
The second map shows the ratio of the first and second voltages, the current of the main battery, and the current of the auxiliary battery when the efficiency of the power supply system is maximized while the engine is stopped. Show the relationship with
The controller is
During operation of the engine, the converter is configured such that the current of the auxiliary battery is a value determined from the output of the current sensor, the outputs of the first and second voltage sensors, and the first map. While controlling
During the stop of the engine, the converter is controlled so that the current of the auxiliary battery becomes the value determined from the output of the current sensor, the outputs of the first and second voltage sensors, and the second map. Control the vehicle.
前記モータに供給される電力を蓄えるメインバッテリと、
補機と、
前記補機に供給される電力を蓄える補機バッテリと、
前記メインバッテリと前記補機バッテリとの間に接続されるコンバータと、
前記メインバッテリの電流を検知する電流センサと、
前記メインバッテリの電圧を示す第1の電圧を検知する第1の電圧センサと、
前記補機バッテリの電圧を示す第2の電圧を検知する第2の電圧センサと、
前記コンバータを制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記メインバッテリの放電時には、前記コンバータを停止させ、
前記メインバッテリの充電時には、前記補機バッテリの電流が、予め準備された所定の式から求められる値になるように前記コンバータを制御し、
前記所定の式は、前記メインバッテリ及び前記補機バッテリの電力損失が最小となる場合の、前記第1及び第2の電圧の比と、前記メインバッテリの電流と、前記コンバータの変換効率と、前記補機バッテリの電流との関係を示す、車両。 A motor that generates a traveling drive force of the vehicle;
A main battery for storing power supplied to the motor;
Auxiliary machine,
An auxiliary battery for storing power supplied to the auxiliary device;
A converter connected between the main battery and the auxiliary battery;
A current sensor for detecting the current of the main battery;
A first voltage sensor that detects a first voltage indicating a voltage of the main battery;
A second voltage sensor for detecting a second voltage indicative of the voltage of the auxiliary battery;
A controller for controlling the converter;
The controller is
When the main battery is discharged, the converter is stopped,
At the time of charging of the main battery, the converter is controlled such that the current of the auxiliary battery has a value obtained from a predetermined equation prepared in advance;
The predetermined equation includes the ratio of the first and second voltages, the current of the main battery, and the conversion efficiency of the converter when the power loss of the main battery and the auxiliary battery is minimized. A vehicle showing a relationship with the current of the auxiliary battery.
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