(57)【要約】【課題】ハイブリッド車両へのＩＢＳの適用等によるハイブリッド車両用の直流変換装置の電圧可変制御方法に関する。【解決手段】既存には最大七つの走行条件別にＬＤＣ電圧制御モードが決定されることと異なり、主な三つの走行モード別に該制御モードを決定する点と、既存には高電装負荷の種類に関わらずＬＤＣ出力電圧が同一な指令値で出力されたが、補助バッテリーの過充電及び過放電の制限など補助バッテリーの耐久性を考慮して、高電装負荷を二つのグループ以上に分け、該出力電圧の値及びその指令順序を差別化させた点と、ＩＢＳから感知される補助バッテリーＳＯＣ情報などに基づいて、走行モード及び補助バッテリーＳＯＣ状態によって該出力電圧の指令テーブルを構築する点とによって、ＬＤＣの消耗エネルギー及び補助バッテリーのエネルギー消耗量を最小化して、燃費向上を図れる電圧可変制御方法を提供する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
i）ＥＶモードとエンジン充電モードと回生制動モードとを含む三つの走行モード別にＬＤＣ電圧制御モードを決定する段階と、
ii）高電装負荷を二つのグループ以上に分け、グループ別の電圧消耗量を考慮してＬＤＣ出力電圧を決定する段階と、
iii）補助バッテリー温度情報のほか、補助バッテリーのターミナルに装着されたＩＢＳから感知された補助バッテリーＳＯＣ情報に基づいてＬＤＣ出力電圧指令テーブルを構築して、ＬＤＣ出力電圧を可変制御する段階と、を含むことを特徴とするハイブリッド車両の直流変換装置の電圧可変制御方法。
【請求項２】
前記i）段階において、
ギアレバー、燃料噴射の有無、車速、モーターパワー及びアクセルペダルの踏み量によって、ＥＶモードとエンジン充電モードと回生制動モードとを含む三つの走行モードを決定し、この三つの走行モード別に補助バッテリーの充電のためのＬＤＣリファレンス電圧が決定されることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の直流変換装置の電圧可変制御方法。
【請求項３】
前記ii）段階において、
高電装負荷を、高電圧を要求する負荷と、相対的に低電圧を要求する負荷とにＬＤＣ出力電圧の優先順位を決定することを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の直流変換装置の電圧可変制御方法。
【請求項４】
前記高電圧を要求する負荷は、ブロワー最大段数（Ｍａｘ）及び冷却ファンハイ（Ｈｉｇｈ）を含み、前記相対的に低電圧を要求する負荷は、ヘッドランプ、ワイパー及びリアデフォッガーを含むことを特徴とする請求項３に記載のハイブリッド車両の直流変換装置の電圧可変制御方法。
【請求項５】
前記高電圧を要求する負荷と、前記相対的に低電圧を要求する負荷とが共に作動する場合、ＬＤＣから高電圧を要求する負荷に合う出力電圧を先に出力することを特徴とする請求項３に記載のハイブリッド車両の直流変換装置の電圧可変制御方法。
【請求項６】
前記iii）段階において、
ＩＢＳから感知された補助バッテリーＳＯＣ情報は、３段階（ロー、ノーマル、ハイ）に分けられると共に、各段階間の遷移はヒステリシスにより具現されたことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の直流変換装置の電圧可変制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド車両用の直流変換装置の電圧可変制御方法に係り、より詳しくは、ハイブリッド車両へのＩＢＳ（Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ  Ｂａｔｔｅｒｙ  Ｓｅｎｓｏｒ）の適用による直流変換装置の電圧可変制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、直流変換装置（ＬＤＣ：Ｌｏｗ  Ｖｏｌｔａｇｅ  ＤＣ／ＤＣ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）とは、直流をスイッチングして交流に変換し、この交流をコイル、トランス、キャパシタンスなどを用いて昇圧または降圧させた後、再び整流させて直流に変換する装置をいう。
【０００３】
ハイブリッド車両に搭載される直流変換装置は、高電圧バッテリーから出力される高電圧直流電圧を低電圧直流電圧に変換して、補助バッテリーを充電し、車両の電装負荷量をモニタリングして、各電装負荷で使われる電圧に合わせて電気を供給する役割を行う。
【０００４】
既存の直流変換装置の電圧制御方式は、補助バッテリーの充電状態が分からない状態で、ハイブリッド車両の走行モード及びバッテリー周囲温度に基づいて制御する方式であって、補助バッテリーの充電効率を低下させ、燃費効果を極大化できないという短所がある。
【０００５】
ここで、従来の直流変換装置の電圧制御方法を説明すれば、以下の通りである。
【０００６】
図１は、従来の直流変換装置の電圧制御フローを示す。
【０００７】
直流変換装置の電圧制御は、上位制御器のＨＣＵ（Ｈｙｂｒｉｄ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）から、その下位制御器の直流変換装置、すなわち、ＬＤＣに電圧指令を下げる形態で行われる。
【０００８】
まず、上位制御器のＨＣＵにおいて、補助バッテリーの耐久性及び高電装負荷の使用の際に走行性能低下などを考慮した制御優先順位を決定した後、直流変換装置の電圧制御が正常にできる場合、ギアレバー、燃料噴射の有無、車速、モータートルク、ＬＤＣ消耗パワーなどの走行状況によるＬＤＣ電圧制御モードを決定する。
【０００９】
このとき、ギアレバー、燃料噴射の有無、車速、モータートルク、ＬＤＣ消耗パワーなどに基づいて、下記表１に示したように、最大七つの走行条件別（車両停止状態、減速区間、ＥＶモード、アイドル状態、ＨＥＶモード、Ｐ段停車、後進状態など）にＬＤＣ電圧制御モードが決定される。
【００１０】
【表１】
2016088501.tif 000003
【００１１】
これにより、前記直流変換装置、すなわち、ＬＤＣにおいて七つの走行条件別に決定されたＬＤＣ電圧制御モードによって、マッピングされたリファレンス電圧指令値を出力するが、補助バッテリーの周囲温度及びＬＤＣの現在の消耗パワーレベルなどを鑑みて、マッピングされたリファレンス電圧指令値を出力することになる。
【００１２】
しかし、前記のように、ＬＤＣ電圧制御モードが最大七つ以上過度に細分化されているため、ハイブリッド車両の走行モードの遷移によって、ＬＤＣ出力電圧指令変動が頻繁に生じ、それによってＬＤＣの寿命の短縮及び耐久性の低下をもたらす。
【００１３】
特に、ＬＤＣ電圧制御モードを進めている中で、補助バッテリーの充電状態が全然分からない状態で、走行モードの遷移によって、ＬＤＣ出力電圧指令を下向きまたは上向きに交互に制御することで、ＬＤＣの消耗エネルギーが増加するなど燃費に非効率的な影響を及ぼす問題点がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の目的は、前記のような点を鑑みてなされたものであって、既存には最大七つの走行条件別にＬＤＣ電圧制御モードが決定されることと異なり、主な三つの走行モード別にＬＤＣ電圧制御モードを決定し、また、既存には高電装負荷の種類に関わらずＬＤＣ出力電圧が同一な指令値で出力されたが、補助バッテリーの過充電及び過放電の制限など補助バッテリーの耐久性を考慮して、高電装負荷を二つのグループ以上に分け、ＬＤＣ出力電圧指令順序を差別化させ、また、ＩＢＳ（Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ  Ｂａｔｔｅｒｙ  Ｓｅｎｓｏｒ）から感知される補助バッテリーＳＯＣ情報などに基づいて、走行モード及び補助バッテリーＳＯＣ状態によってＬＤＣ出力電圧指令テーブルを構築することにより、ＬＤＣの消耗エネルギー及び補助バッテリーのエネルギー消耗量を最小化して、燃費向上を図ることができるハイブリッド車両の直流変換装置の電圧可変制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記目的を達成するために、本発明は、i）ＥＶモードとエンジン充電モードと回生制動モードとを含む三つの走行モード別にＬＤＣ電圧制御モードを決定する段階と、ii）高電装負荷を二つのグループ以上に分け、グループ別の電圧消耗量を考慮してＬＤＣ出力電圧を決定する段階と、iii）補助バッテリー温度情報のほか、補助バッテリーのターミナルに装着されたＩＢＳから感知された補助バッテリーＳＯＣ情報に基づいてＬＤＣ出力電圧指令テーブルを構築して、ＬＤＣ出力電圧を可変制御する段階と、を含むことを特徴とするハイブリッド車両の直流変換装置の電圧可変制御方法を提供する。
【００１６】
好ましくは、前記i）段階において、ギアレバー、燃料噴射の有無、車速、モーターパワー及びアクセルペダルの踏み量によって、ＥＶモードとエンジン充電モードと回生制動モードとを含む三つの走行モードを決定し、この三つの走行モード別に補助バッテリーの充電のためのＬＤＣリファレンス電圧が決定されることを特徴とする。
【００１７】
また、前記ii）段階において、高電装負荷を、高電圧を要求する負荷と、低電圧を要求する負荷とにＬＤＣ出力電圧の優先順位を決定し、前記高電圧を要求する負荷は、ブロワー最大段数（Ｍａｘ）及び冷却ファンハイ（Ｈｉｇｈ）を含み、前記低電圧を要求する負荷は、ヘッドランプ、ワイパー及びリアデフォッガーを含むことを特徴とする。
【００１８】
好ましくは、前記高電圧を要求する負荷と、前記低電圧を要求する負荷とが共に作動する場合、ＬＤＣから高電圧を要求する負荷に合う出力電圧を先に出力することを特徴とする。
【００１９】
また、前記iii）段階において、ＩＢＳから感知された補助バッテリーＳＯＣ情報は、３段階（ロー、ノーマル、ハイ）に分けられると共に、各段階間の遷移はヒステリシスにより具現されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
これによって、本発明は、以下のような効果を提供する。
【００２１】
第一に、既存には最大七つの走行条件別にＬＤＣ電圧制御モードが決定されることと異なり、主な三つの走行モード別にＬＤＣ電圧制御モードを決定し、各走行モード別に合うＬＤＣリファレンス電圧を出力することにより、既存には走行モードの遷移によってＬＤＣ出力電圧指令変動が頻繁に生じることを最小化できるので、補助バッテリーの耐久性及びＬＤＣの耐久性を向上して、燃費向上を図ることができる。
【００２２】
第二に、既存には高電装負荷の種類に関わらずＬＤＣ出力電圧が同一な指令値で出力されたことと異なり、高電装負荷を二つのグループ以上に分け、ＬＤＣ出力電圧値及び指令順序を差別化させることにより、補助バッテリーの耐久性を向上して、燃費向上を図ることができる。
【００２３】
第三に、ＩＢＳ（Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ  Ｂａｔｔｅｒｙ  Ｓｅｎｓｏｒ）から感知される補助バッテリーＳＯＣ情報などに基づいて、走行モード及び補助バッテリーＳＯＣ状態によってＬＤＣ出力電圧指令テーブルを構築することにより、ＬＤＣの消耗エネルギー及び補助バッテリーのエネルギー消耗量を最小化して、燃費向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】従来の直流変換装置の電圧制御フローを示す制御フロー図である。
【図２】本発明によるハイブリッド車両の直流変換装置の電圧可変制御方法のための走行モードを示す図面である。
【図３】本発明によるハイブリッド車両の直流変換装置の電圧可変制御方法のための走行モード別のエネルギーフロー経路を示す図面である。
【図４】本発明によるハイブリッド車両の直流変換装置の電圧可変制御方法において、走行モード決定過程を示すフローチャートである。
【図５】本発明によるハイブリッド車両の直流変換装置の電圧可変制御方法において、高電装負荷を二つのグループ以上に分け、ＬＤＣ出力電圧を決定する過程を示す制御フロー図である。
【図６】本発明によるハイブリッド車両の直流変換装置の電圧可変制御方法において、ＩＢＳからのバッテリー情報を用いたＬＤＣの電圧制御例を示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の好ましい実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２６】
本発明の理解を助けるために、本明細書で使われる用語のうち、同じ意味である直流変換装置とＬＤＣを併用して使用することを明らかにしておく。
【００２７】
本発明は、ＬＤＣの消耗エネルギー及び補助バッテリーのエネルギー消耗量を最小化して、燃費向上を図るために、最小の走行モード別に補助バッテリーの充電のためのＬＤＣリファレンス電圧を決定する段階と、高電装負荷を二つのグループ以上に分け、グループ別の電圧消耗量を考慮してＬＤＣ出力電圧を決定する段階と、補助バッテリー温度情報のほか、補助バッテリーのターミナルに装着されたＩＢＳから感知された補助バッテリーＳＯＣ情報に基づいてＬＤＣ出力電圧指令テーブルを構築して、ＬＤＣ出力電圧を可変制御する段階と、を含む。
【００２８】
前記最小の走行モード別に補助バッテリーの充電のためのＬＤＣリファレンス電圧を決定する段階は、ハイブリッド車両の上位制御器であるＨＣＵで行われる制御段階であって、ギアレバー、燃料噴射の有無、車速、モーターパワー及びアクセルペダルの踏み量によって、ＥＶモードとエンジン充電モードと回生制動モードとを含む三つの走行モードを決定し、この三つの走行モード別に補助バッテリーの充電のためのＬＤＣリファレンス電圧を決定することになる。
【００２９】
すなわち、既存には最大七つの走行条件別にＬＤＣ電圧制御モードが決定されることと異なり、本発明は、ＥＶモードとエンジン充電モードと回生制動モードとを含む三つの走行モード別にＬＤＣ電圧制御モードを決定し、各走行モード別に合うＬＤＣリファレンス電圧を出力することにより、既存には走行モードの遷移によってＬＤＣ出力電圧指令変動が頻繁に生じることを最小化できるので、補助バッテリーの耐久性及びＬＤＣの耐久性の向上はいうまでもなく、燃費向上を図ることができる。
【００３０】
ここで、前記ＥＶモードとエンジン充電モードと回生制動モードとを含む三つの走行モード別にＬＤＣ電圧制御モードを決定する過程について、図２ないし図４を参照して説明すれば、以下の通りである。
【００３１】
前記エンジン充電モードは、燃料噴射が行われると共に、モーターパワーが充電ヒステリシスを満たしている場合、すなわち、燃料噴射が行われると共に、モーターパワーが閾値以下の場合に決定され、このエンジン充電モードの際には、ＬＤＣ電圧制御モードは補助バッテリー充電モードとなる。
【００３２】
このとき、前記エンジン充電モードの際に、ＬＤＣによる補助バッテリーの充電電圧制御が行われるところ、図３に示すように、補助バッテリー充電経路効率が回生制動の際に比べて低いため、補助バッテリー充電効率は低い。
【００３３】
前記ＥＶモードは、燃料未噴射状態であり、かつモーターパワーが充電ヒステリシスを満たしていない場合、すなわち、燃料未噴射状態であり、かつモーターパワーが閾値以上の場合に決定されるか、アクセルペダルセンサーがオンになる状態で、モーターパワー及び車速がＥＶ走行モード進入条件に満たしている場合に決定され、このＥＶモードの際には、モーターまたはエンジンによる補助バッテリーの充電が行われず、ＬＤＣの電圧制御により高電圧バッテリーの電力が補助バッテリーに充電される。
【００３４】
前記回生制動モードは、アクセルペダルセンサーがオフ状態であり、かつモーターパワー及び車速が回生制動進入条件に満たしている場合に決定され、この回生制動モードの際には、補助バッテリー充電経路効率が高いため、補助バッテリーの充電に好適である。
【００３５】
これにより、前記回生制動モードの際に、ＬＤＣによる補助バッテリーの充電が最も円滑に行われる。
【００３６】
一方、図３に示すように、ＥＶモードとエンジン充電モードと回生制動モードとが決定されないデフォルトモード（Ｄｅｆａｕｌｔ  Ｍｏｄｅ）の際には、一定の時間内に走行モード（ｄｒｉｖｅ  ｍｏｄｅ）の要求に応じて、各走行モードへの遷移過程が後続して行われる。
【００３７】
このように、既存には最大七つの走行条件別にＬＤＣ電圧制御モードが決定されることと異なり、本発明は、ＥＶモードとエンジン充電モードと回生制動モードとを含む三つの走行モード別にＬＤＣ電圧制御モード、すなわち、補助バッテリーに対するＬＤＣ充電制御モードが決定されることにより、既存には走行モードの遷移によってＬＤＣ出力電圧指令変動が頻繁に生じることを最小化できるので、補助バッテリーの耐久性及びＬＤＣの耐久性の向上はいうまでもなく、燃費向上を図ることができる。
【００３８】
ここで、本発明によるハイブリッド車両の直流変換装置の電圧可変制御方法において、高電装負荷を二つのグループ以上に分け、グループ別の電圧消耗量を考慮してＬＤＣ出力電圧を決定する段階について説明すれば、以下の通りである。
【００３９】
図５を参照すれば、前記ＬＤＣは、高電装負荷が作動するか否かを判断して、補助バッテリーを放電させる電圧制御を行う。
【００４０】
既存には、高電装負荷の種類に関わらずＬＤＣにおいて補助バッテリーの電圧を高電装負荷に一定に供給する制御を行うことで、低電圧を要求する負荷にも高電圧の出力電圧を印加するため、補助バッテリーのエネルギーを消耗し、これによって、今後補助バッテリーの充電のためのモーター及びエンジンの駆動が必要になるので、燃費が低下するという問題点がある。
【００４１】
これと異なり、本発明は、高電装負荷が作動するか否かを判断して、補助バッテリーを放電させるＬＤＣの電圧制御が行われるが、高電装負荷を、高電圧を要求する負荷と、低電圧を要求する負荷とにＬＤＣ出力電圧の優先順位を決定する。
【００４２】
好ましくは、前記高電圧を要求する負荷は、ブロワー最大段数（Ｍａｘ）、冷却ファンハイ（Ｈｉｇｈ）などに分け、相対的に低電圧を要求する負荷は、ヘッドランプ、ワイパー、リアデフォッガーなどに分け、各負荷別にＬＤＣ出力電圧値及びその優先順位を決定する。
【００４３】
例えば、既存には負荷の種類に関わらず１４Ｖが出力されたことと異なり、本発明は、ヘッドランプの要求電圧が相対的に低い低電圧であれば、補助バッテリーからＬＤＣの電圧制御により１２．５Ｖの低電圧を出力することにより、補助バッテリーの充電量を減らすことができ、窮極的には燃費向上を図ることができる。
【００４４】
このとき、前記高電圧を要求する負荷と、前記低電圧を要求する負荷とが共に作動する場合には、ＬＤＣから高電圧を要求する負荷に合う出力電圧を先に出力する。
【００４５】
例えば、高電圧を要求するブロワー最大段数（Ｍａｘ）と、低電圧を要求するヘッドランプとが共に作動すれば、高電圧を要求するブロワー最大段数に合う出力電圧を補助バッテリーからＬＤＣの電圧制御により出力することにより、ヘッドランプの作動性能及びブロワー最大段数の作動性能を共に満足させる。
【００４６】
ここで、本発明によるハイブリッド車両の直流変換装置の電圧可変制御方法において、補助バッテリー温度情報のほか、補助バッテリーＳＯＣ情報に基づいてＬＤＣ出力電圧指令テーブルを構築して、走行モード別にＬＤＣの電圧可変制御が行われる。
【００４７】
このために、補助バッテリーのターミナルに一種のバッテリーセンサーであるＩＢＳ（Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ  Ｂａｔｔｅｒｙ  Ｓｅｎｓｏｒ）が装着され、このＩＢＳのセンシング情報、すなわち、補助バッテリーＳＯＣ情報が上位制御器のＨＣＵへ伝送され、ＨＣＵにおいて補助バッテリー温度情報及びＳＯＣ情報に基づいてＬＤＣ出力電圧指令テーブルを構築することになる。
【００４８】
このとき、前記ＩＢＳから感知された補助バッテリーＳＯＣ情報は、３段階（ロー、ノーマル、ハイ）に分けられると共に、各段階間の遷移はヒステリシスにより具現されたものである。このような補助バッテリーＳＯＣ情報及び補助バッテリー温度情報に基づいて、ＬＤＣ出力電圧を可変制御するためのＬＤＣ出力電圧指令テーブル、すなわち、補助バッテリーＳＯＣ情報及び補助バッテリー温度情報の入力による２Ｄ形態のＬＤＣ出力電圧指令テーブルが構築される。
【００４９】
このように構築されたＬＤＣ出力電圧指令テーブルを用いて、図６に示すように、走行モードの状況別にＬＤＣの充放電のためのリファレンス電圧が決定されることもある。
【００５０】
例えば、図６に示すように、補助バッテリーＳＯＣがハイ状態であれば、ＥＶモード及びエンジン充電モードの際には、補助バッテリーの充電量を最小化するためのＬＤＣの最小電圧出力制御が考慮され、補助バッテリーＳＯＣがロー状態であれば、ＥＶモード及びエンジン充電モードの際に、補助バッテリーの充電のためのＬＤＣの電圧制御が考慮され、回生制動の際には、エネルギー回収を極大化するためのＬＤＣの電圧制御が考慮されるなど、前記ＩＢＳからの情報の受信によって、差別化されたＬＤＣ可変電圧制御戦略を構築することができる。
【００５１】
このように、三つの走行モード別にＬＤＣ電圧制御モードを決定し、高電装負荷を二つのグループ以上に分けてＬＤＣ出力電圧値及び指令順序を差別化させ、補助バッテリーＳＯＣ状態によってＬＤＣ出力電圧指令テーブルを構築した状態である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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