JPH09200907A - ハイブリッド型電気自動車 - Google Patents

ハイブリッド型電気自動車

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JPH09200907A
JPH09200907A JP727696A JP727696A JPH09200907A JP H09200907 A JPH09200907 A JP H09200907A JP 727696 A JP727696 A JP 727696A JP 727696 A JP727696 A JP 727696A JP H09200907 A JPH09200907 A JP H09200907A
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generator
voltage
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battery
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JP727696A
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Yoshihiro Kawashima
由浩 川島
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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    • Y02T10/7072Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors

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  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Hybrid Electric Vehicles (AREA)
  • Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 走行用のモータの消費電力に見合った電力を
エンジンで駆動される発電機により発電して走行するハ
イブリッド型電気自動車において、走行用バッテリの充
電効率を向上し、かつ走行用バッテリの寿命を長くす
る。 【解決手段】 ハイブリッド型電気自動車において、走
行用バッテリ20の蓄電量の上昇割合が演算される。こ
の上昇割合に応じて、走行用バッテリ20の電圧上限制
限値に達する前から発電機の発電出力が徐々に減少さ
れ、電圧上限制限値に達する前に発電機の発電出力が停
止される。また、SOCに応じて同様に発電機の発電出
力が制御される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンにより駆
動される発電機、走行用バッテリ及び走行用モータを搭
載し、前記発電機によって発生した電力、走行用バッテ
リに蓄えられた電力の少なくとも一方の電力によって走
行するハイブリッド型電気自動車に関する。特に本発明
は、走行用バッテリに充電される電圧の上昇割合に応じ
て、又は走行用バッテリの蓄電状態に応じて前記発電機
の発電出力が制御できるハイブリッド型電気自動車に関
する。
【0002】
【従来の技術】近年、地球環境に配慮した産業設備及び
機器の開発が盛んに行われている。自動車においても、
排気ガスの無い電気自動車の開発が行われているが、走
行用バッテリの容量が未だに十分ではなく、この容量に
連続走行距離が制限されてしまうという問題がある。ま
た、走行用バッテリの充電を行う際にも長時間を要し、
一旦放電してしまうとすぐに使用できないという問題が
ある。このような問題のために、電気自動車はごく限ら
れた用途のみに使用されるに止まっている。
【0003】このような問題を補うために、エンジンに
よって駆動される発電機を車両に搭載し、この発電機に
よって発生した電力によって車両を走行させるいわゆる
ハイブリッド型電気自動車が開発されている。ハイブッ
リト型電気自動車のうちSHV(series hybrid vehicl
e )においては、エンジンの運転状態を一定に保つこと
ができ、エンジンの最大効率点付近で常時運転すること
が可能である。一定の運転状態が確保できれば排気ガス
の有害な成分が除去できるので、様々な運転状態を想定
し排気ガス対策を行う場合よりも確実に排気ガス対策が
実現できる。
【0004】ハイブリッド型電気自動車において、車両
が回生状態になった場合には一般的に走行用バッテリが
充電モードになるので、蓄電電圧が上昇する。SHVに
おいては、走行用モータの回転状態に関係なく独立に発
電機により発電が行え、発電機による発電状態が多くな
るので、走行用モータからの回生電力と合わせて発電機
による電力も走行用バッテリに充電される。このため、
SHVにおいて走行用バッテリの蓄電電圧の上昇度合は
PHV(parallel hybrid vehicle )に比べて大きくな
る。
【0005】一般的に、走行用バッテリの充電時に電圧
が高くなるとガスが発生し充電効率が悪くなり、かつ走
行用バッテリの寿命が短くなる。そこで、通常は走行用
バッテリに蓄電される電圧の電圧上限制限値(電圧上限
制限値は温度の関数として表わされる)が設定され、こ
の電圧上限制限値よりも電圧が上昇しない対策がとられ
ている。例えば、PHVの場合においては、回生時に走
行用バッテリに蓄電された電圧が電圧上限制限値を超え
ると走行用モータの回生トルクが減少し回生電力が減少
できる対策がとられている。SHVにおいては、前述の
理由により回生時に走行用バッテリの蓄電電圧が電圧上
限制限値を超える頻度が高く、かつ走行用モータだけの
回生電力を減少しても発電出力が付加されていることが
多いので、走行用バッテリの寿命が短くなるなどの問題
が発生する。また、上記走行用バッテリの蓄電電圧が電
圧上限制限値を超える場合は必ずしも回生状態ばかりで
はなく、ある出力で発電している状態において走行用モ
ータの消費電力が発電出力に比べてかなり小さくなった
時にも発生する。
【0006】このような問題点を解決する技術が特開平
6−217413号公報に開示されている。この公開公
報に開示された技術においては、回生制動開始時の走行
用バッテリの蓄電電圧が所定値以上の時に発電機の発電
が停止し、走行用バッテリの過充電が防止できる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
公開公報に開示された技術においては、以下の点の配慮
がなされていない。エミッション及び燃費の関係上、発
電機の発電は除々に停止する必要がある。走行用バッテ
リの蓄電電圧は所定値の設定によっては発電機の発電が
完全に停止した時点で電圧上限制限値を超え、走行用バ
ッテリの蓄電電圧が過充電になってしまう場合が発生す
る。この結果、SHVに搭載された走行用バッテリの充
電効率が劣化し、さらに走行用バッテリの寿命が短くな
る。
【0008】本発明は上記課題を解決するためになされ
たものである。従って、本発明は走行用バッテリの充電
効率が向上でき、かつ走行用バッテリの寿命が長くでき
るハイブリッド型電気自動車の提供を目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】前述の目的を達成するた
めに、請求項1に記載される発明は、エンジンで駆動さ
れる発電機、走行用バッテリ及び走行用モータが搭載さ
れ、前記発電機によって発電された電力、前記走行用バ
ッテリに蓄えられた電力の少なくとも一方によって前記
走行用モータが駆動されるハイブリッド型電気自動車に
おいて、前記走行用バッテリに充電される電圧の上昇割
合を演算する電圧上昇割合演算手段と、前記電圧上昇割
合演算手段で算出された電圧の上昇割合に基づき、前記
走行用バッテリの電圧上限制限値に達する前に前記発電
機の発電出力の減少を開始する発電出力減少開始電圧値
を設定する発電出力減少開始電圧値設定手段と、前記走
行用バッテリの電圧値と前記発電出力減少開始電圧値と
が比較され、前記走行用バッテリの電圧値が前記発電出
力減少開始電圧値を超えた場合には、前記発電出力減少
開始電圧値から前記電圧上限制限値までの間で発電出力
を除々に減少し、前記電圧上限制限値に達するまでに発
電機の発電出力を停止する発電機電圧出力制御手段と、
を備えたことを特徴とする。
【0010】請求項1に係る発明のハイブリット型電気
自動車においては、前記電圧上昇割合演算手段によって
走行用バッテリに充電される電圧の上昇割合が演算され
る。この上昇割合に基づき、発電出力減少開始電圧値設
定手段によって発電出力減少開始電圧値が設定される。
この発電出力減少開始電圧値は走行用バッテリの電圧上
限制限値に達する前に前記発電機の発電出力の減少を開
始するしきい値である。前記発電出力減少開始電圧値は
発電機電圧出力制御手段によって走行用バッテリの電圧
値と比較され、走行用バッテリの電圧値が発電出力減少
開始電圧値を超えた場合に発電出力減少開始電圧値から
電圧上限制限値までの間で発電出力を除々に減少する。
そして、発電機電圧出力制御手段によって走行用バッテ
リの電圧値が電圧上限制限値に達するまでに発電機の発
電出力が停止される。
【0011】請求項2に記載される発明は、エンジンで
駆動される発電機、走行用バッテリ及び走行用モータが
搭載され、前記発電機によって発電された電力、前記走
行用バッテリに蓄えられた電力の少なくとも一方によっ
て前記走行用モータが駆動されるハイブリッド型電気自
動車において、前記走行用バッテリの充電状態に基づ
き、前記走行用バッテリの電圧上限制限値に達する前に
前記発電機の発電出力の減少を開始する発電出力減少開
始電圧値を設定する発電出力減少開始電圧値設定手段
と、前記走行用バッテリの電圧値と前記発電出力減少開
始電圧値とが比較され、前記走行用バッテリの電圧値が
前記発電出力減少開始電圧値を超えた場合には、前記発
電出力減少開始電圧値から前記電圧上限制限値までの間
で発電出力を除々に減少し、前記電圧上限制限値に達す
るまでに発電機の発電出力を停止する発電機電圧出力制
御手段と、を備えたことを特徴とする。
【0012】請求項2に係る発明のハイブリット型電気
自動車においては、走行用バッテリの充電状態から、発
電出力減少開始電圧値設定手段によって発電出力減少開
始電圧値が設定される。この発電出力減少開始電圧値は
走行用バッテリの電圧上限制限値に達する前に前記発電
機の発電出力の減少を開始するしきい値である。前記発
電出力減少開始電圧値は発電機電圧出力制御手段によっ
て走行用バッテリの電圧値と比較され、走行用バッテリ
の電圧値が発電出力減少開始電圧値を超えた場合に発電
出力減少開始電圧値から電圧上限制限値までの間で発電
出力を除々に減少する。そして、発電機電圧出力制御手
段によって走行用バッテリの電圧値が電圧上限制限値に
達するまでに発電機の発電出力が停止される。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る好適な実施形
態を図面に従って説明する。
【0014】実施形態1 図2は本発明の実施形態に係るハイブリッド型電気自動
車に搭載される駆動系及び駆動制御系を示す図である。
図2に示すように、ハイブリット型電気自動車におい
て、発電機10は増速機12を介してエンジン14によ
って駆動される。発電機10で発電された交流電力は整
流されインバータ16に送られ、このインバータ16に
よって三相交流電流が生成される。三相交流電流は走行
用モータ18を駆動する。また、発電機10で生成した
電力は走行用モータ18で消費される電力より大きい場
合に走行用バッテリ20に余剰電力として充電される。
逆に、発電機10で生成された電力が不足する場合には
走行用バッテリ20に蓄えられた電荷が放電され、この
電力が走行用モータ18に供給される。
【0015】前記発電機10、エンジン14、インバー
タ16などの機器には、走行状態などに応じて制御を行
う電子制御装置(ECU)が各々設けられる。発電機1
0には発電機ECU22が設けられ、この発電機ECU
22は界磁電流などを制御して発電機10の発電量を制
御する。エンジン14にはエンジンECU24が設けら
れ、このエンジンECU24はエンジン14の点火時期
や燃料噴射量などを制御してエンジン14の運転を制御
する。インバータ16には電気自動車走行用ECU(E
V−ECU)26が設けられ、このEV−ECU26は
運転者のアクセルペダルやブレーキペダルの操作に応じ
てインバータ16を制御しモータ18を所望のトルクで
運転する。
【0016】また、走行用バッテリ20には電池ECU
28が設けられ、この電池ECU28は走行用バッテリ
20の蓄電量などを検出する。図1は電池ECU28の
システム構成を示すブロック回路図である。図1に示す
ように、電池ECU28は電圧検知部280、電圧上昇
割合演算部281、発電出力減少開始電圧値設定部28
2及び発電機電圧出力制御部283を備える。電圧検知
部280においては走行用バッテリ20の電圧VB が検
出される。電圧上昇割合演算部281においては、前記
電圧VB に基づき電圧VB の上昇割合ΔVB が算出され
る。上昇割合ΔVB は現在のサイクルの時の電圧VBN
前回のサイクルの時の電圧VBn-1とに基づき下記式
(1)により算出される。
【0017】 ΔVB =(VBn−VBn-1)/(tn −tn-1 ) …(1) ここで、tn は現在のサイクルの時の時間、tn-1 は前
回のサイクルの時の時間を各々表わす。
【0018】前記発電出力減少開始電圧値設定部282
には余裕電圧算出部及び発電出力減少開始電圧値算出部
が設けられる。余裕電圧算出部は、走行用バッテリ20
の蓄電量の電圧上限制限値VBmaxと、この電圧上限制限
値VBmaxに達する前において発電機10の発電出力の減
少を開始する発電出力減少開始電圧値Vcuttとの間の余
裕電圧値ΔVc を算出する。余裕電圧値ΔVc は図3に
示すグラフに基づき算出される。電圧VB の上昇割合Δ
B の増加に伴い余裕電圧値ΔVc が増加し、上昇割合
ΔVB が大きい場合には余裕電圧値ΔVc は大きくな
る。発電出力減少開始電圧値算出部は前記発電出力減少
開始電圧値Vcuttを算出する。発電出力減少開始電圧値
cuttは電圧上限制限値VBmaxと余裕電圧値ΔVc とに
基づき下記式(2)により算出される。
【0019】Vcutt = VBmax−ΔVc …(2) 前記発電機電圧出力制御部283には、図1に示すよう
に、発電減少判定部、発電減少時間制御部、発電減少指
令制御部等が設けられる。発電減少判定部においては、
走行用バッテリ20の電圧VB が発電出力減少開始電圧
値Vcuttを超えたか超えていないかの判定を行う。電圧
B が発電出力減少開始電圧値Vcuttを超えていない場
合には通常の発電制御が実施される。電圧VB が発電出
力減少開始電圧値Vcuttを超えている場合には発電機1
0の発電出力を徐々に減少し、電圧上限制限値VBmax
達する前に発電出力を停止する発電制御が実施される。
発電減少時間制御部においては、発電出力を減少させて
おく時間To が設定され、発電減少判定部において電圧
B が発電出力減少開始電圧値Vcuttを超えたと判定さ
れた時に時間To のカウントが開始される。発電減少指
令制御部においては、発電機出力指令値算出部36から
出力される発電機出力指令値PG の制御が行われる。こ
の発電機出力指令値PG の制御により発電出力が徐々に
減少でき、電圧上限制限値VBmaxに達する前に発電出力
が停止できる発電制御が実施可能になる。
【0020】すなわち、本実施形態に係るハイブリッド
型電気自動車においては、走行用バッテリ20の電圧V
B の電圧上限制限値VBmaxに達する前において発電機1
0の発電出力が徐々に減少され、電圧上限制限値VBmax
を超える前に発電出力が停止できる、ことに特徴があ
る。走行用バッテリ20の電圧上限制限値VBmaxに達す
るまでに発電機10の発電出力が確実に停止でき過充電
が防止できるとともに、エンジン14の回転数がゆっく
りと変化できるのでエミッション及び燃費が向上でき
る。従って、走行用バッテリ20の寿命が長くできると
ともに、走行用バッテリ20の充電効率が向上できる。
【0021】このような駆動系を持つ電気自動車の車速
の調整は走行用モータ18の出力トルクの制御よって行
われるが、この制御は前述のようにEV−ECU26が
インバータ16を制御して走行用モータ18に供給する
交流電流の電流値及び周波数を調整することによって行
われる。EV−ECU22は、運転者の操作するアクセ
ルペダル及びブレーキペダルの操作量を各々検出するア
クセルセンサ30及びブレーキセンサ32の出力及び走
行用モータ18の回転数を検出する回転センサ34の出
力に基づき、インバータ16の変換電力及び変換周波数
の指令値を算出する。運転者が加速又は定速走行の操作
を行った場合には、EV−ECU22はインバータ16
の制御を行い、発電機10又は走行用バッテリ20から
の電力が所定の交流電流に変換され、この変換された電
力が走行用モータ18に供給される。また、運転者が減
速操作を行った場合には、EV−ECU22は同様にイ
ンバータ16の制御を行い、走行用モータ18が今度は
発電機として作用し、車両の運動エネルギを電気エネル
ギに変換する、いわゆる回生制動が行われる。
【0022】本実施形態においては、前記回生制動とは
別に機械的摩擦力によるブレーキ機構が備えられる。従
って、ハイブリッド型電気自動車においては2系統のブ
レーキにより車両の制動が行われる。さらに、EV−E
CU22においては、シフトセンサ35の出力に基づき
走行用モータ18の回転方向が制御でき、前進、後退の
選択が行える。
【0023】以上説明したように、本実施形態に係るハ
イブリッド型電気自動車においては、運転者の操作に応
じて走行用モータ18に供給される電力が変化する。そ
して、走行用モータ18により消費される電力に応じて
発電機10の発電電力が調整される。すなわち、走行用
モータ18の駆動に必要な電力が過不足なく発電機10
により発電され、走行用バッテリ20に充電する電力、
及び走行用バッテリ20から放電される電力が減少で
き、充放電に伴う効率の低下が防止できる。発電機10
の発電電力とエンジン14の軸出力とは一対一の関係に
あり、発電電力を制御することはエンジン14の軸出力
を制御することに等しくなる。言い換えれば、エンジン
14の軸出力の負荷に見合うだけの界磁電流が制御され
れば、エンジン14の軸出力の制御と同等に発電機10
の発電電力が制御できる。
【0024】従って、発電電力を制御するためにはエン
ジン14の軸出力の制御が必要になる。エンジン14の
軸出力の制御方法としては一般的にはスロットルバルブ
の開度による方法が知られているが、スロットルバルブ
を閉じた場合にスロットル損失が発生し、エンジン14
の熱効率が低下する。従って、スロットルバルブは全開
状態とし、エンジン14の回転数の変化により出力を変
化させることが得策である。しかしながら、エンジン1
4の回転数の制御のみでは、低回転域において排気ガス
の浄化作用が低下する及び振動が発生する問題が生じ、
また高回転域において騒音が発生する問題が生じる。そ
こで、本実施形態においては、低回転域においてスロッ
トル開度によってエンジン14の軸出力の制御が行わ
れ、高回転域において排気ガス再循環率(EGR率)に
よって軸出力の制御が行われる。
【0025】以下、エンジン14の出力制御について詳
述する。前述のように、EV−ECU26においては、
運転者のアクセルペダル、ブレーキペダル及びシフトレ
バーの操作から走行用モータ18が発生すべきトルクが
算出される。そして、インバータ16において、前記算
出された走行用モータ18の出力トルクに達する制御が
行われる。このときのトルク指令値TM 及び現状のモー
タ回転数NM は発電機ECU22に送出される。これら
のトルク指令値TM と回転数NM から走行用モータ18
で消費される電力が算出でき、発電機ECU22におい
てこれらの指令値を基に発電機10で発生すべき電力が
算出される。また、この発生すべき電力は走行用バッテ
リ20の蓄電状態(SOC)によっても変更される。す
なわち、走行用バッテリ20が常時満充電状態になると
回生電力の受け入れ性が悪くなり、回生制動力が効果的
に回収できなくなる。回生制動力を効果的に回収するに
はSOCを満充電状態より低めに維持する必要がある。
また、SOCが下がりすぎると走行用バッテリ20の劣
化が早くなるので、SOCをある程度以上に維持し、走
行用バッテリ20の寿命を延ばす必要がある。このよう
に、回生電力の受け入れ性の確保を図り及び走行用バッ
テリ20の寿命を延ばす観点から、SOCは適正な範囲
内において制御される。そこで、SOCが下限値より下
がると発電機10は最大出力で運転され、SOCが上限
値を超えると発電機10が最小出力で運転される。この
ため、発電機ECU22には電池ECU28からSOC
情報DSOC が送出される。これら走行用モータ18のト
ルク指令値TM 、回転数NM 及びSOC情報DSOC に基
づき、発電機ECU22内の発電機出力指令値算出部3
6において発電機10が発生すべき電力、すなわち発電
機出力指令値PG が算出される。発電機出力指令値PG
の算出方法は例えば以下の通りである。
【0026】まず、瞬時の走行用モータ18の消費電力
M はトルク指令値TM と回転数NM とから下記式
(3)により算出される。
【0027】PM = k*TM *NM …(3) ここで、kは比例定数である。そして、所定時間内の平
均のモータ消費電力をモータ要求電力PGMとすると、こ
のモータ要求電力PGMは下記式(4)により算出され
る。
【0028】PGM= ave(PM ) …(4) また、SOCが下限値Smin を下回ると発電機出力指令
値PG は最大出力値PGmaxに設定される。逆に、SOC
が上限値Smax を上回ると発電機出力指令値PG は最小
出力値PGminに設定される。
【0029】次に、算出された発電機出力指令値PG
らエンジン回転数の指令値Nref が算出される。このエ
ンジン回転数の指令値Nref は図4に示すグラフに基づ
き算出される。図4に示すように、発電機出力指令値P
G が6〜18kWの通常域において、エンジン回転数の
指令値Nref は1200〜2800rpmの範囲で発電
機出力指令値PG にほぼ比例する。発電機出力指令値P
G が18kW以上の高出力域において、エンジン回転数
の指令値Nref は2800rpmで一定値になる。一
方、発電機出力指令値PG が6kW以下の低出力域にお
いて、エンジン回転数の指令値Nref は1200rpm
で一定値になる。
【0030】エンジン14の軸出力の制御は前記各回転
域により異なる。発電機出力指令値PG が6〜18kW
(1200〜2800rpm)の通常域においては、ス
ロットル開度及び排気ガス再循環率(EGR率)が固定
され、回転数によってエンジン14の軸出力が制御され
る。エンジン14の軸出力は軸トルクと回転数の積で表
わせられ、通常のエンジン14において軸トルクは回転
数に関してほぼ一定値となるから、エンジン14の軸出
力は回転数にほぼ比例する。従って、エンジン14の回
転数が増加すれば発電機10の発電出力も増加できる。
このときのスロットル開度はスロットル損失が無いよう
に全開状態に設定される。EGR率においては前記回転
数範囲で良好な熱効率が得られ、また排気ガス中の有害
成分は減少する値に設定される。本実施形態において、
EGR率は全シリンダ吸入ガス量の排気ガスの重量比で
10%である。
【0031】前述のエンジン回転数指令値Nref と現在
のエンジン回転数Ne の回転差ΔNe に基づき界磁制御
部40が界磁PWMデューティー比IFPWを算出する。
この算出された界磁PWMデューティー比IFPWに基づ
き、界磁PWM回路42は発電機10の界磁電流If
制御し、エンジン10の回転数が制御できる。例えば、
現在のエンジン回転数Ne が指令値Nref より低い場合
には界磁電流If は減少させる。これによって、発電機
10の出力が低下し、エンジン14の負荷が減少でき
る。エンジン14の負荷の減少により回転数が上昇し始
める。エンジン回転数Ne が上昇して指令値Nref と一
致すると、界磁制御部40が界磁PWM回路42を制御
し、エンジン14の軸出力に見合った界磁電流If が送
出され、エンジン回転数Ne の上昇が停止する。また、
エンジン回転数Ne を低下させるときには、前述とは逆
に界磁電流If を一旦増加してエンジン14の負荷が増
加される。エンジン回転数Ne が低下し、指令値Nref
に一致すると、この回転数とエンジン14が発生する軸
出力とが釣り合う値に界磁電流If が制御される。以上
説明したように、通常域におけるエンジン14の軸出力
の制御が行われる。なお、本実施形態においては、エン
ジン回転数Ne はディストリビュータ43からの点火パ
ルスに基づきエンジンECU24において算出される。
【0032】高出力域においては、回転数によりエンジ
ン14の軸出力を増加させようとするとエンジン騒音が
大きくなり、搭乗者に不快な印象を与える場合がある。
従って、搭乗者に不快感を与えない上限回転数(本実施
形態の場合は2800rpm)を越えてエンジン回転数
を上げずにEGR率を変更し、軸出力の上昇が制御され
る。図5に示すように、高出力域において、EGR率は
発電機出力指令値PGの増加に伴い減少させる。EGR
率が減少する、すなわち吸入ガス中の酸素量が増加すれ
ば1サイクル当たりにおいてより多くの燃料が燃やせる
ので、軸トルクが増加でき、軸出力が増加できる。この
ように、高出力域においてはエンジン14の軸出力が制
御できる。
【0033】前記EGR率の指令値を算出するEGR率
指令値算出部44はエンジンECU24内に設けられ
る。この指令値に基づきEGR量を制御するEGRバル
ブ46は、エンジン14の排気管48から吸気管50に
排気ガスを導くEGR管52に設けられる。EGR率を
一定とする運転範囲であっても、吸入空気量はエンジン
回転数や吸気管内圧力が変化すれば異なるので、吸入空
気量に見合っただけの排気ガスを吸気管内に導くように
EGRバルブ46はエンジンECU24により制御され
る。
【0034】低出力域においては、回転数によりエンジ
ンの軸出力を減少させようとすると、シリンダ内の燃焼
が不安定となり、また振動レベルが悪化する。従って、
これらの観点から下限回転数(本実施形態の場合は12
00rpm)未満にはエンジン回転数を下げず、スロッ
トル開度の変更によって、軸出力の減少が制御される。
図6に示すように、低出力域において、スロットル開度
は発電機出力指令値PG の減少に伴い減少させる。スロ
ットル開度が減少する、すなわち吸入空気量が減少すれ
ば1サイクル当たりに燃焼した燃料が減少でき、またス
ロットル損失も発生するので軸トルクが減少でき、軸出
力が減少できる。このように、低出力域においてはエン
ジン14の軸出力が制御できる。
【0035】前記スロットル開度の指令値θref を算出
するスロットル開度指令値算出部54は発電機ECU2
2内に設けられる。さらに、この指令値θref と現在の
スロットル開度情報θTHとを比較してスロットル開度を
制御するスロットル開度制御部56が発電機ECU22
内に設けられる。このスロットル開度制御部56はスロ
ットルバルブアクチュエータ60に駆動信号を送出し、
指令値θref に対して現在のスロットル開度θTHが小さ
い場合に吸気管内に設けられたスロットルバルブ58が
開く方向に回転制御される。逆に、指令値θref に対し
て現在のスロットル開度θTHが大きい場合にはスロット
ルバルブ58が閉まる方向に回転制御される。
【0036】以上の各運転域におけるエンジン14の軸
出力の制御方法をまとめると図7のようになる。すなわ
ち、低出力域においてはスロットル開度を制御すること
によって、通常域においてはエンジン回転数を制御する
ことによって、高出力域においてはEGR率を制御する
ことによってエンジン14の軸出力が制御できる。
【0037】次に、本実施形態に係るハイブリッド型電
気自動車の制御方法について説明する。図8はハイブリ
ッド型電気自動車の制御フローチャートである。
【0038】まず最初に、イグニッションスイッチIG
がオンになっているか否かが判断される(S100)。
オンになると初期設定が行われ(S101)、このとき
車両に何らかの異常が発生しているかいないかが判断さ
れる(S102)。異常発生が無い場合にはエンジンの
始動が行われる(S103)。
【0039】次に、エンジンが正常に始動したかなどの
異常確認が再び行われる(S104)。異常が無い場
合、発電機ECU22の発電機出力指令値算出部36に
おいて、発電機出力指令値PG が算出される(S10
5)。この指令値PG の算出は、前述のように走行用モ
ータ18のトルクTM と回転数NM 及び走行用バッテリ
20の蓄電状態(SOC)に基づき決定される。
【0040】一方、電池ECU28においては、電圧検
知部280において走行用バッテリ20の電圧VB が検
出され、電圧上昇割合演算部281において前記電圧V
B に基づき電圧VB の上昇割合ΔVB が算出される(S
106)。そして、上昇割合ΔVB に基づき、前記発電
出力減少開始電圧値設定部282の余裕電圧算出部にお
いて余裕電圧値ΔVc が算出される(S107)。図9
に示すように、余裕電圧値ΔVc は上昇割合ΔVB に応
じて変化し、急激に電圧VB が上昇し上昇割合ΔVB
大きい程、余裕電圧値ΔVc が大きく設定される。そし
て、余裕電圧値ΔVc に基づき、発電出力減少開始電圧
値算出部において発電出力減少開始電圧値Vcuttが算出
される(S108)。
【0041】次に、発電機電圧出力制御部283の発電
減少判定部において、走行用バッテリ20の電圧VB
発電出力減少開始電圧値Vcuttを超えたか超えていない
かの判定が行われる(S109)。電圧VB が発電出力
減少開始電圧値Vcuttを超えていない場合には通常の発
電制御が実施される。電圧VB が発電出力減少開始電圧
値Vcuttを超えている場合には発電機10の発電出力を
徐々に減少し、電圧上限制限値VBmaxに達する前に発電
出力を停止する発電制御が実施される。
【0042】電圧VB が発電出力減少開始電圧値Vcutt
を超えていない通常の発電制御においては、発電機EC
U22の発電機出力指令値算出部36から送出される発
電機出力指令値PG に基づき、エンジン回転数指令値N
ref がエンジン回転数指令値算出部38において算出さ
れる(S110)。また、スロットル開度θref がスロ
ットル開度指令値算出部54において算出される(S1
11)。さらに、発電機出力指令値PG はエンジンEC
U24に送出され、EGR率指令値がEGR率指令値算
出部44において算出される(S112)。
【0043】そして、前記エンジン回転数指令Nref
現在のエンジン回転数Ne の回転数差ΔNe に基づき界
磁制御処理が界磁制御部40において行われる(S11
3)。すなわち、回転数差ΔNe に基づき界磁電流のP
WMデューティー比IFPWの変更量が算出され、変更さ
れたデューティー比IFPWにより界磁電流のPWM制御
が行われる。さらに、スロットル開度の制御処理がスロ
ットル開度制御部56において行われる(S114)。
また、エンジンECU22においては、前述のEGR率
に基づきEGRバルブの制御処理が行われる(S11
5)。
【0044】そして、イグニッションスイッチがオフさ
れたか否かが判定され(S116)、オフされるまでス
テップS104からステップS115が繰り返し行われ
る。イグニッションスイッチがオフされると、終了処理
がなされ(S117)制御が終了する。
【0045】また、ステップS102及びステップS1
04において異常が確認されると運転者に異常を報知す
るなどの処理が行われる(S118)。そして、イグニ
ッションスイッチがオフされるのを待ち、オフされると
終了処理がなされる。
【0046】前記発電機電圧出力制御部283の発電減
少判定部において、走行用バッテリ20の電圧VB が発
電出力減少開始電圧値Vcuttを超えている場合には、発
電機電圧出力制御部283の発電減少時間制御部におい
て、発電出力を減少させておく時間To のカウントが開
始される(S120)。そして、発電減少指令制御部に
おいて発電機出力指令値算出部36から出力される発電
機出力指令値PG の制御が行われる(S121)。この
発電機出力指令値PG の制御により発電出力が徐々に減
少でき、電圧上限制限値VBmaxに達する前に発電出力が
停止できる発電制御が実施可能になる。前述の図9には
設定された時間To における発電機出力指令値PG の変
化の様子と走行用バッテリ20の電圧VB との関係が示
される。そして、発電機出力指令値PG がゼロ(kW)
になったかならないかが判定され(S122)、発電機
出力指令値PG がゼロになっていない場合にはステップ
S111からステップS116を経た後、再びステップ
S121に戻り、発電機出力指令値PG の減少が継続さ
れる。発電機出力指令値PG がゼロになった場合には発
電減少時間がトータルで予め設定された時間To に達し
ているかいないかが判定される(S123)。設定され
た時間To に達していない場合には発電機出力指令値P
G はゼロkWを継続させる。時間To は例えば30秒程
度の値とする。
【0047】実施形態2 本発明に係るハイブリッド型電気自動車においては、前
述の実施形態で説明した余裕電圧値ΔVc が走行用バッ
テリ20のSOCの値からも算出できる。図10は余裕
電圧値ΔVc を決定するための余裕電圧値ΔVc とSO
Cとの関係を示すグラフである。基本的には前述の実施
形態で説明したように、SOCの上昇に伴い余裕電圧値
ΔVc が大きくなる。
【0048】また、図11はハイブリッド型電気自動車
の制御フローチャートである。制御方法は、余裕電圧値
ΔVc の決定方法が異なるだけで前述の実施形態におい
て図8を用いて説明した制御方法と基本的には同一であ
る。
【0049】
【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、走行用バッテリの蓄電電圧が充電電圧の上昇割合に
基づき算出された発電出力減少開始電圧値を超えた段階
で発電機の発電出力が除々に減少でき、かつ走行用バッ
テリの電圧上限制限値に達するまでに発電機の発電出力
を停止して過充電が防止できるので、走行用バッテリの
充電効率が向上でき、かつ走行用バッテリの寿命が長く
できる、ハイブリット型電気自動車が提供できる。
【0050】また、本発明においては、走行用バッテリ
の蓄電電圧が充電状態に基づき算出された発電出力減少
開始電圧値を超えた段階で発電機の発電出力が除々に減
少でき、かつ走行用バッテリの電圧上限制限値に達する
までに発電機の発電出力を停止して過充電が防止できる
ので、走行用バッテリの充電効率が向上でき、かつ走行
用バッテリの寿命が長くできる、ハイブリット型電気自
動車が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施形態1に係るハイブリッド型電
気自動車の電池ECUのブロック回路図である。
【図2】 前記ハイブリッド型電気自動車の駆動系のブ
ロック回路図である。
【図3】 走行用バッテリの電圧上昇割合と余裕電圧値
との関係を示す図である。
【図4】 発電機出力指令値とエンジン回転数指令値と
の関係を示す図である。
【図5】 発電機出力指令値とEGR率の指令値との関
係を示す図である。
【図6】 発電機出力指令値とスロットル開度指令値と
の関係を示す図である。
【図7】 要求される発電機出力範囲ごとのエンジン出
力の制御方法をまとめた図である。
【図8】 制御フローチャートである。
【図9】 蓄電量と発電機出力指令値との関係を示す図
である。
【図10】 本発明の実施形態2に係るハイブリッド型
電気自動車においてSOCと余裕電圧値との関係を示す
図である。
【図11】 制御フローチャートである。
【符号の説明】
10 発電機、14 増速機、16 インバータ、18
モータ、20 走行用バッテリ、22 発電機EC
U、24 エンジンECU、26 EV−ECU、28
電池ECU、36 発電機出力指令値算出部、38
エンジン回転数指令値算出部、40 界磁制御部、44
EGR率指令値算出部、46 EGRバルブ、54
スロットル開度指令値算出部、56 スロットル開度制
御部、58スロットルバルブ、60 スロットルアクチ
ュエータ、280 電圧検知部、281 電圧上昇割合
演算部、282 発電出力減少開始電圧値設定部、28
3発電機電圧出力制御部。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エンジンで駆動される発電機、走行用バ
    ッテリ及び走行用モータが搭載され、前記発電機によっ
    て発電された電力、前記走行用バッテリに蓄えられた電
    力の少なくとも一方によって前記走行用モータが駆動さ
    れるハイブリッド型電気自動車において、 前記走行用バッテリに充電される電圧の上昇割合を演算
    する電圧上昇割合演算手段と、 前記電圧上昇割合演算手段で算出された電圧の上昇割合
    に基づき、前記走行用バッテリの電圧上限制限値に達す
    る前に前記発電機の発電出力の減少を開始する発電出力
    減少開始電圧値を設定する発電出力減少開始電圧値設定
    手段と、 前記走行用バッテリの電圧値と前記発電出力減少開始電
    圧値とが比較され、前記走行用バッテリの電圧値が前記
    発電出力減少開始電圧値を超えた場合には、前記発電出
    力減少開始電圧値から前記電圧上限制限値までの間で発
    電出力を除々に減少し、前記電圧上限制限値に達するま
    でに発電機の発電出力を停止する発電機電圧出力制御手
    段と、 を備えたことを特徴とするハイブリッド型電気自動車。
  2. 【請求項2】 エンジンで駆動される発電機、走行用バ
    ッテリ及び走行用モータが搭載され、前記発電機によっ
    て発電された電力、前記走行用バッテリに蓄えられた電
    力の少なくとも一方によって前記走行用モータが駆動さ
    れるハイブリッド型電気自動車において、 前記走行用バッテリの充電状態に基づき、前記走行用バ
    ッテリの電圧上限制限値に達する前に前記発電機の発電
    出力の減少を開始する発電出力減少開始電圧値を設定す
    る発電出力減少開始電圧値設定手段と、 前記走行用バッテリの電圧値と前記発電出力減少開始電
    圧値とが比較され、前記走行用バッテリの電圧値が前記
    発電出力減少開始電圧値を超えた場合には、前記発電出
    力減少開始電圧値から前記電圧上限制限値までの間で発
    電出力を除々に減少し、前記電圧上限制限値に達するま
    でに発電機の発電出力を停止する発電機電圧出力制御手
    段と、 を備えたことを特徴とするハイブリッド型電気自動車。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002112406A (ja) * 2000-09-29 2002-04-12 Mitsubishi Motors Corp ハイブリッド電気自動車の制御装置
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JP2011030397A (ja) * 2009-07-29 2011-02-10 Shinmaywa Industries Ltd 蓄電装置を用いた電動システム
JP2012116443A (ja) * 2010-12-03 2012-06-21 Toyota Motor Corp 車両の制御装置
JP2014046757A (ja) * 2012-08-30 2014-03-17 Mazda Motor Corp 車両用電源装置およびその制御方法
JP2016086580A (ja) * 2014-10-28 2016-05-19 日立建機株式会社 エンジン発電機制御装置およびそれを備えた鉱山向けダンプトラック

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