(57)【要約】【課題】  エンジンがすばやく起動しない場合でも、必要な電力を補足することができる車両用制御装置を提供することである。【解決手段】  実施形態の車両用制御装置は、エンジン１と接続される発電機２と、発電機２と接続される第１コンバータ６と、第１コンバータ６と接続される第１蓄電装置７と、第１蓄電装置と接続さる第１インバータ８と、第１インバータと接続される負荷９と、発電機と第１コンバータの間に接続されるリアクトル５と、第１コンバータとは反対側で接続され、第２インバータ４と、第２インバータ４と接続される第２蓄電装置３と、発電機と第１コンバータとの間に設置される第１電流センサ１０と、第１インバータとモータとの間に設置される第２電流センサ１１と、第１電流センサと第２電流センサと接続され、発電機の出力状態および負荷の出力状態に基づき、第２蓄電装置の充電および放電を指令する制御部とを有している。【選択図】  図１
2012006565.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと接続される発電機と、
前記発電機と接続され、交流から直流に電力変換を行う第１コンバータと、
前記第１コンバータと接続され、前記直流の電力を充電および放電する第１蓄電装置と、
前記第１蓄電装置と接続され、直流から交流に電力変換を行う第１インバータと、
前記第１インバータと接続され、前記第１インバータが変換した電力を駆動力として駆動する負荷と、
前記発電機と前記第１コンバータの間に接続され、整流するリアクトルと、
前記リアクトルと前記第１コンバータとは反対側で接続され、直流から交流に電力変換を行う第２インバータと、
前記第２インバータと接続され、前記交流の電力を充電および放電する第２蓄電装置と、
前記発電機と前記第１コンバータとの間に設置され、電流を検出する第１電流センサと、
前記第１インバータと前記モータとの間に設置され、電流を検出する第２電流センサと、
前記第１電流センサと前記第２電流センサと接続され、前記発電機の出力状態および前記負荷の出力状態に基づき、前記第２蓄電装置の充電および放電を指令する制御部と、
を有する車両制御装置。
【請求項２】
前記エンジンの出力が不足する場合に、第２蓄電装置接続された第２インバータを駆動して、発電機の出力を補う請求項１記載の車両制御装置
【請求項３】
前記エンジンの出力が過大な場合に、第２蓄電装置に接続された第２インバータ６を駆動して、発電機の出力の過大分に相当する電力を充電する請求項１記載の車両用制御装置。
【請求項４】
前記負荷の回生電力を第２蓄電装置と第１蓄電装置で同時に充電する請求項１乃至３記載の車両用制御装置。
【請求項５】
前記負荷の回生電力を第１蓄電装置に充電し、第１蓄電装置のＳＯＣが規定値を超えた場合、第２蓄電装置で充電を開始する請求項１乃至４車両用制御装置。
【請求項６】
前記モータの回生電力を前記第２蓄電装置と第１蓄電装置に充電し、前記第２蓄電装置のＳＯＣが規定値を超えたら前記第１蓄電装置のみで充電をする請求項１乃至５記載の車両用制御装置。
【請求項７】
前記発電機の電力を第２蓄電装置と第１蓄電装置に同時に充電する請求項１記載の車両用制御装置。
【請求項８】
前記発電機の電力を前記第２蓄電装置と第１蓄電装置に同時に充電し、前記第２蓄電装置のＳＯＣが上限値を超えたら前記第１蓄電装置のみに充電する請求項７記載の車両用制御装置。
【請求項９】
前記発電機の電力を前記第２蓄電装置と第１蓄電装置に同時に充電し、前記第１蓄電装置のＳＯＣが上限値を超えたら前記第２蓄電装置のみに充電する請求項７記載の車両用制御装置。
【請求項１０】
モータ力行時に前記第１蓄電装置のＳＯＣが下限値より低くなったら、前記第２蓄電装置から放電する請求項１記載の車両用制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、車両用制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッドシステムを構成する場合、エンジンと発電機を組み合わせる。しかし、エンジンは起動に時間がかかるため、電力が必要なときに停止状態から起動させても瞬時にはエンジンは起動せずに、発電機から電力を得ることができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１１６４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、エンジンがすばやく起動しない場合でも、必要な電力を補足することができる車両用制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態の車両用制御装置は、エンジンと接続される発電機と、前記発電機と接続され、交流から直流に電力変換を行う第１コンバータと、前記第１コンバータと接続され、前記直流の電力を充電および放電する第１蓄電装置と、前記第１蓄電装置と接続され、直流から交流に電力変換を行う第１インバータと、前記第１インバータと接続され、前記第１インバータが変換した電力を駆動力として駆動する負荷と、前記発電機と前記第１コンバータの間に接続され、整流するリアクトルと、前記リアクトルと前記第１コンバータとは反対側で接続され、直流から交流に電力変換を行う第２インバータと、前記第２インバータと接続され、前記交流の電力を充電および放電する第２蓄電装置と、前記発電機と前記第１コンバータとの間に設置され、電流を検出する第１電流センサと、前記第１インバータと前記モータとの間に設置され、電流を検出する第２電流センサと、前記第１電流センサと前記第２電流センサと接続され、前記発電機の出力状態および前記負荷の出力状態に基づき、前記第２蓄電装置の充電および放電を指令する制御部と、
を有している。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】第１の実施形態の車両用制御装置の全体構成を示す図。
【図２】第１の実施形態の車両用制御装置のシステム動作のフローチャート。
【図３】第１の実施形態の車両用制御装置のシステム動作の説明図。
【図４】第２の実施形態の車両用制御装置のシステム動作の説明図。
【図５】第３の実施形態の車両用制御装置のシステム動作の説明図。
【図６】第４の実施形態の車両用制御装置のシステム動作の説明図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、実施形態の制御装置を図面を参照して説明する。
【０００８】
（第１の実施形態）
第１の実施形態について図を参照し、詳細に説明する。図１は、第１の実施形態の車両用制御装置の全体構成図である。図２は、第１の実施形態の車両用制御装置のシステム動作のフローチャートである。図３は、第１の実施形態の車両用制御装置のシステム動作の説明図である。
【０００９】
（構成）
図１に示すように、エンジン１は、発電機２と接続する。発電機２は、第１コンバータ６と３相線を介して接続する。第１コンバータ６は、第１電源３ａと第１コンデンサ３ｂを内蔵する第１蓄電装置７と接続する。リアクトル５は、発電機２と第１コンバータ６の間に接続される。リアクトル５は、第２インバータ４と接続する。第２インバータ４は、第２電源３ａと第２コンデンサ３ｂを内蔵する第２蓄電装置３と接続する。また、発電機２と第１コンバータ６の間には第１電流センサ１０が設置され、第１インバータ８とモータ９の間に第２電流センサ１１が設置される。
【００１０】
制御部１００は上述したエンジン１、第１電流センサ１０、第２電流センサ１１、第２蓄電装置３、第２インバータ４に接続される。制御部１００内には起動指令部１０１、モータ出力検出部１０２、エンジン出力検出部１０３、演算部１０４、第２蓄電装置出力指令１０５が内蔵される。
【００１１】
通常、エンジン１を起動させ回転力を得る。エンジン１の回転力によって発電機２を駆動する。発電機２が駆動させ、第１コンバータ６を運転することで、第１蓄電装置、ＰＷＭ周波数を出力する第１インバータ８を介してモータ9に電力を供給し、車両が走行する。
【００１２】
上記のように車両が走行する際、モータ9の速度や第１蓄電装置の充電状態（ＳＯＣ）に応じて、第２インバータ６を運転して第２蓄電装置からも電力を供給する。なお第２蓄電装置は第２インバータ４の直流リンクに、第１蓄電装置は第１インバータ８の直流リンクに直結してあるが、トランス等の変換機を介して接続してもよい。また、第２蓄電装置、第１蓄電装置にはリチウムイオン電池やニッケル水素電池などの二次電池を用いる。また、第２蓄電装置と第１蓄電装置に適用する電池は、同種のものでなくてもよい。
【００１３】
（作用）
次に図２および図３を用いて作用について説明する。制御部１００の起動指令部１０１では、第２電流センサ１１から検出された第２電流値（Ｉｍｏｕｔｐｕｔ）と運転室などの操作によるノッチ指定が入力される（Ｓ１）。起動指令部１０１では、入力値を受けてエンジン１及び第１蓄電装置３へ起動指令を出力する（Ｓ２）。エンジン１及び第１蓄電装置３が起動した後、第１電流センサ１０から検出される第１電流値（Ｉｅｏｕｔｐｕｔ）をエンジン出力検出部１０３に入力する（Ｓ３）。検出された第１電流値（Ｉｅｏｕｔｐｕｔ）は、第２電流値（Ｉｍｏｕｔｐｕｔ）と一緒に演算部１０４に入力され、第１電流値（Ｉｅｏｕｔｐｕｔ）≧第２電流値（Ｉｍｏｕｔｐｕｔ）の判定が行われる（Ｓ４）。第１電流値（Ｉｅｏｕｔｐｕｔ）≧第２電流値（Ｉｍｏｕｔｐｕｔ）である場合、第１蓄電装置の動作は必要ないと判断され、第１蓄電動作指令が停止される（Ｓ５）。
【００１４】
一方、第１電流値（Ｉｅｏｕｔｐｕｔ）≧第２電流値（Ｉｍｏｕｔｐｕｔ）でないと判断された場合、演算部１０４では、第１電流値（Ｉｅｏｕｔｐｕｔ）−第２電流値（Ｉｍｏｕｔｐｕｔ）＝第１蓄電装置出力値（Ｉｓ１ｏｕｔｐｕｔ）が演算される（Ｓ６）。演算された第１蓄電装置出力値（Ｉｓ１ｏｕｔｐｕｔ）は、第２蓄電装置出力司令部１０５に入力され、第１蓄電装置動作指令として出力される（Ｓ７）。
【００１５】
また、このような動作は、モータ9の負荷の状態によっては、常時、発電機２と第１蓄電装置７でモータ9から電力を供給しているとは限らず、エンジン１は停止しており、第１蓄電装置７のみから電力を供給していることある。しかし、負荷が急増した際に、エンジン１が起動する間は第１蓄電装置７にとっては過負荷になることが考えられる。そこで、図３に示すように、第２蓄電装置３からの電力を、第２インバータ４を介して発電機２と接続することでエンジン１の起動が遅くとも、その間に対応することができる。その後、必要に応じて、図３（ａ）に示すように第２蓄電装置の出力は停止させてもよい。また、図３（ｂ）モータ９に要求される電力が、発電機２と第１蓄電装置７の出力可能な電力よりも多くの出力電力が必要な場合には、第２蓄電装置７からも電力を供給することで、モータ８が要求する電力を与えることができるようになる。
【００１６】
（効果）
以上述べた少なくともひとつの実施形態の制御装置によれば、発電機にインダクタンスとインバータを介して蓄電装置を接続することで、エンジンの出力の補足し、エンジンをすばやく起動させることが可能な車両用制御装置を提供することができる。また、定常的にもエンジンと蓄電装置だけでは不足する電力を補う役割を果たす。
【００１７】
（第２の実施形態）
第２の実施形態について図を参照し、詳細に説明する。図４は、第２の実施形態の車両用制御装置のシステム動作の説明図である。尚、図１乃至３と同一の構成をとるものについては、同符号を付して説明を省略する。
【００１８】
本実施形態は、第１の実施形態とは、蓄電装置をエンジン・発電機から充電することとブレーキ時のモータの回生エネルギーにより充電する点が異なる以下、その点について詳細に説明する。
【００１９】
（作用）
図３に示すように、第１蓄電装置７のＳＯＣが高い状態で回生電力を与えた場合には、第１蓄電装置７のＳＯＣが上限値を超えてしまい、回生失効する。回生失効を避けるために、回生時に第１蓄電装置７のＳＯＣ第１蓄電装置７の上限値を超えたら第２蓄電装置３にも充電を開始する。これにより回生電力は、第１蓄電装置７から第１コンバータ６を介して第２蓄電装置３に充電される電力と、モータ９から第１インバータ８を介して第１蓄電装置７に充電され、回生失効を避けることができる。
【００２０】
第２蓄電装置のＳＯＣが第１蓄電装置のＳＯＣよりも先に上限値を超えた場合も同様に考えることができる。第２インバータ、第１インバータの回生を同時に停止せずに、第２インバータの回生のみを停止すれば、回生失効を避けることができる。
【００２１】
（効果）
以上述べた少なくともひとつの実施形態の制御装置によれば、発電機にインダクタンスとインバータを介して蓄電装置を接続することで、エンジンの出力の補足し、エンジンをすばやく起動させることが可能な車両用制御装置を提供することができる。また、定常的にもエンジンと蓄電装置だけでは不足する電力を補う役割を果たす。
【００２２】
またさらに、回生時の失効するエネルギーを低減することができ、第１蓄電装置7，第２蓄電装置1に蓄電できるようになるるようになる。
【００２３】
（第３の実施形態）
第３の実施形態について図を参照し、詳細に説明する。図５は、第３の実施形態の車両用制御装置のシステム動作の説明図である。尚、図１乃至４と同一の構成をとるものについては、同符号を付して説明を省略する。
【００２４】
本実施形態は、エンジンで2つの蓄電装置を十分に充電することが第１の実施形態とはなる。
【００２５】
（作用）
運転を継続して、第２蓄電装置３、第１蓄電装置７ともにＳＯＣが低下した場合は、モータ９を停止して発電機２を運転して第２蓄電装置３、第１蓄電装置７を充電する必要がある。このために、第２インバータ４、第１コンバータ６を運転する。発電機２を運転開始時のＳＯＣは同一値とは限らずまた、第２蓄電装置３、第１蓄電装置７の両者の電池容量が同一であるとは限らない。このため充電を開始した場合は第２蓄電装置３、第１蓄電装置７の両方を同時に充電できるが、時間が経過するとどちらか一方の蓄電装置のＳＯＣが上限値を超えて充電ができなくなる。このとき、発電機２を止めると、もう一方の蓄電装置を十分に充電できなくなる。このため、ここに充電できるようにすることで、第２蓄電装置３、第１蓄電装置７ともに十分に充電することができるようになる。
【００２６】
（効果）
以上述べた少なくともひとつの実施形態の制御装置によれば、発電機にインダクタンスとインバータを介して蓄電装置を接続することで、エンジンの出力の補足し、エンジンをすばやく起動させることが可能な車両用制御装置を提供することができる。また、定常的にもエンジンと蓄電装置だけでは不足する電力を補う役割を果たす。
【００２７】
またさらに、エンジンであらかじめ蓄電装置を十分に充電して次の走行に備えることができるようになる。
【００２８】
（第４の実施形態）
第４の実施形態について図を参照し、詳細に説明する。図６は、第４の実施形態の車両用制御装置のシステム動作の説明図である。尚、図１乃至５と同一の構成をとるものについては、同符号を付して説明を省略する。
【００２９】
本実施形態は、蓄電装置をＳＯＣの下限値付近まで使用を継続することが第１の実施形態とはことなる。
【００３０】
（構成）
（作用）
発電機２と第１蓄電装置７から電力を供給する。このとき、第２インバータ４の運転は停止して第２蓄電装置３からはエネルギーを供給しない状態である。しかし、継続して使用していると、第１蓄電装置７のＳＯＣが低下してＳＯＣの下限値に近づく。第１蓄電装置７のＳＯＣが下限値以下になり、保護機能が動作しないようにするために、第１蓄電装置７のＳＯＣが下限値に近づいたら第２インバータ４を動作させて電力を供給することで、第１蓄電装置７のＳＯＣが下限値以下になることを回避することができる。
【００３１】
（効果）
以上述べた少なくともひとつの実施形態の制御装置によれば、発電機にインダクタンスとインバータを介して蓄電装置を接続することで、エンジンの出力の補足し、エンジンをすばやく起動させることが可能な車両用制御装置を提供することができる。また、定常的にもエンジンと蓄電装置だけでは不足する電力を補う役割を果たす。
【００３２】
またさらに、長時間負荷が大きく、2台の蓄電装置を継続して使用する必要がある場合にも、保護機能を動作させずにそれぞれのＳＯＣの下限値付近まで使用できる。
【符号の説明】
【００３３】
１  エンジン
２  発電機
３  第２蓄電装置
３ａ  第２電源
３ｂ  第２コンデンサ
４  第２インバータ
５  リアクトル
６  第１コンバータ
７  第１蓄電装置
７ａ  第１電源
７ｂ  第１コンデンサ
８  第１インバータ
９  モータ
１０  第1電流センサ
１１  第２電流センサ
３０  エンジン  出力
３１  第２蓄電装置  出力
３２  第２蓄電装置  出力
３３  エンジン出力
４０  モータ速度
４１  回生期間
４２  第１蓄電装置のＳＯＣ
４３  第２蓄電装置のＳＯＣ
５０  第２蓄電装置のＳＯＣ
５１  第１蓄電装置のＳＯＣ
５２  第２インバータ
５３  第１コンバータ
６０  第２蓄電装置のＳＯＣ
６１  第１蓄電装置のＳＯＣ
６２  第２インバータ
１００  制御部
１０１  起動指令部
１０２  モータ出力検出部
１０３  エンジン出力検出部
１０４  演算部
【図１】
2012006565.tif 000003
【図２】
2012006565.tif 000004
【図３】
2012006565.tif 000005
【図４】
2012006565.tif 000006
【図５】
2012006565.tif 000007
【図６】
2012006565.tif 000008