説明

ハイブリッド車両の電圧変換制御装置

【課題】効率の低い状態でのエンジン運転を好適に抑制することのできるハイブリッド車両の電圧変換制御装置を提供する。
【解決手段】発電電動機に供される高電圧の電力を蓄えるHVバッテリーのSOC値が既定値αよりも低く(S100:YES)、かつエンジンの要求パワーが既定値βよりも低いときには(S101:YES)、DC−DCコンバーターの出力電圧の要求値を通常よりも既定値分高くすることで(S102)、より効率の高い動作点でエンジンを運転できるようにした。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、エンジンとモーターとを駆動源として備えるとともに、モーターに供される高電圧を、補機類に供される低電圧に変換するDC−DCコンバーターを備えるハイブリッド車両の電圧変換制御装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、エンジンとモーターとを駆動源として備えるハイブリッド車両の普及が進められている。こうしたハイブリッド車両には、モーターに供される高電圧の電力を蓄えるHVバッテリーが搭載され、そのHVバッテリーからモーターに電力が供給されている。またハイブリッド車両には、補機類への電力供給や補機バッテリーの充電を行うため、高電圧のHVバッテリー電圧を降圧するDC−DCコンバーターが配設されている。
【0003】
そして従来、特許文献1に見られるように、エンジンを始動するスターターの回転速度の低下を抑えるため、エンジンの温度や補機バッテリーの電圧、潤滑油の劣化度合い等に応じてDC−DCコンバーターの出力電圧を可変設定するハイブリッド車両の電圧変換制御装置が知られている。同文献に記載のハイブリッド車両の電圧変換制御装置では、エンジンの温度が低いときや補機バッテリーの電圧が低いとき、あるいは潤滑油の劣化度合いが大きいときには、DC−DCコンバーターの出力電圧を上昇させる一方で、HVバッテリーの残存容量が低いときには、DC−DCコンバーターの出力電圧を低下させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2011−46248号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、ハイブリッド車両では、効率良くエンジンを運転することができない領域では、モーターによるEV走行を行うことで、燃費性能の向上が図られている。しかしながら、HVバッテリーのSOC値が低いときには、EV(Electric Vehicle)走行を行うことができず、効率の低い状態でエンジンを運転せざるを得ないことがある。
【0006】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、効率の低い状態でのエンジン運転を好適に抑制することのできるハイブリッド車両の電圧変換制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決するため、エンジンとモーターとを駆動源として備えるとともに、モーターに供される高電圧を補機類に供される低電圧に変換するDC−DCコンバーターを備えるハイブリッド車両の電圧変換制御装置としての請求項1に記載の発明は、モーターに供される高電圧の電力を蓄える高電圧バッテリーの充電状態(SOC:State Of Charge )が既定値よりも低く、かつエンジンの要求パワーが既定値よりも低いときには、DC−DCコンバーターの出力電圧を高くするようにしている。
【0008】
エンジンの要求パワーが低い場合には、効率の低い状態でエンジンを運転せざるを得ないことがある。こうした場合には、モーターによるEV走行を行えば、効率を良くすることができるが、ハイブリッドバッテリーのSOCが低い場合には、そうした対応も困難となる。こうしたときに、DC−DCコンバーターの出力電圧を高くすれば、DC−DCコンバーターの動作に必要な電力が増加して、車両の消費電力が増えるため、発電量を増やさなければならなくなる。そして発電量を増加するには、エンジンの要求パワーを高めなければならなくなる。そのため、DC−DCコンバーターの出力電圧を高くすることで、より効率の良い動作点でエンジンを運転することができるようになる。したがって、上記構成によれば、効率の低い状態でのエンジン運転を好適に抑制することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本発明の一実施の形態の適用されるハイブリッド車両のハイブリッドシステムの構成を模式的に示す略図。
【図2】同実施の形態に適用される出力電圧設定ルーチンの処理手順を示すフローチャート。
【図3】同実施の形態の出力電圧設定ルーチンによるエンジン動作点の変化態様の一例を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明のハイブリッド車両の電圧変換制御装置を具体化した一実施の形態を、図1〜図3を参照して詳細に説明する。
まず、本実施の形態の適用されるハイブリッド車両のハイブリッドシステムの構成を、図1を参照して説明する。
【0011】
同図に示すように、このハイブリッドシステムには、高電圧のHVバッテリー電圧が充電される、高電圧バッテリーとしてのHVバッテリー1が設けられている。HVバッテリー1は、昇圧コンバーター2を介してインバーター3に接続される。更にインバーター3には、力行運転により動力を発生するモーターとして機能する一方で、回生運転により発電を行う発電機としても機能する2つの発電電動機、すなわち第1発電電動機4及び第2発電電動機5が接続されている。
【0012】
インバーター3は、HVバッテリー1からの直流電流を、第1発電電動機4及び第2発電電動機5を駆動するための交流電流に変換する。またインバーター3は、エンジン動力により第1発電電動機4で発電された交流電流や、回生ブレーキにより第2発電電動機5で発電された交流電流を、HVバッテリー1を充電するための直流電流に変換している。更にインバーター3は、ハイブリッド車両の走行状況によっては、第1発電電動機4で発電された交流電流を駆動電力として第2発電電動機5に供給してもいる。
【0013】
また昇圧コンバーター2は、HVバッテリー電圧を更に高い電圧に昇圧してインバーター3に供給する。また昇圧コンバーター2は、第1発電電動機4や第2発電電動機5により発電されてインバーター3によって直流に変換された電圧を、HVバッテリー電圧まで降圧してもいる。
【0014】
一方、HVバッテリー1は、DC−DCコンバーター6にも接続されている。DC−DCコンバーター6は、高電圧なHVバッテリー電圧を降圧することで、補機類7への電力供給や補機バッテリー8の充電を行っている。より詳しくは、DC−DCコンバーター6は、HVバッテリー1からのHVバッテリー電圧をトランジスタ回路により交流に変換した後、トランスにて低電圧に降圧し、更に整流、平滑した上で低電圧の補機電圧として出力している。
【0015】
こうしたハイブリッドシステムには、パワーマネジメントコントロールコンピューター9が設けられている。パワーマネジメントコントロールコンピューター9は、種々のセンサーやコンピューターからの信号を基に、ハイブリッドシステムの出力制御を行う。またパワーマネジメントコントロールコンピューター9は、HVバッテリー1の状態や降圧電圧回路の監視及び制御、電子ブレーキシステムとの協調制御による回生ブレーキなども行っている。なお、パワーマネジメントコントロールコンピューター9は、エンジン12の制御を司るエンジンコントロールコンピューター11や、インバーター3の制御を通じて第1発電電動機4及び第2発電電動機5の動作をコントロールする発電電動機用電子制御ユニット(MG ECU)10に、車内ネットワークを通じて接続されている。
【0016】
こうしたパワーマネジメントコントロールコンピューター9は、ハイブリッドシステムの制御の一環として、DC−DCコンバーター6の制御を行っている。そしてこの制御により、DC−DCコンバーター6の出力電圧は、既定の範囲内で昇降されている。更に本実施の形態では、パワーマネジメントコントロールコンピューター9は、HVバッテリー1のSOC値とエンジン12の要求パワーとに基づいた、エンジン効率の向上のためのDC−DCコンバーター6の出力電圧の制御を行っている。
【0017】
こうしたDC−DCコンバーター6の出力電圧の制御は、図2に示す出力電圧設定ルーチンの処理を通じて行われる。この出力電圧設定ルーチンの処理は、パワーマネジメントコントロールコンピューター9によって、既定の制御周期毎に繰り返し実行されるものとなっている。
【0018】
さて、本ルーチンの処理が開始されると、まずステップS100において、HVバッテリー1のSOC値が既定値α未満であるか否かが判定される。HVバッテリー1のSOC値は、HVバッテリー1の電圧、電流値、温度から算出されている。この判定によっては、第2発電電動機5によるEV走行が可能なだけの電力が、HVバッテリー1に蓄えられているか否かが確認されている。
【0019】
ここで、HVバッテリー1のSOC値が既定値α以上であれば(S100:NO)、そのまま今回の本ルーチンの処理が終了される。一方、SOC値が既定値α未満であれば(S100:YES)、ステップS101において、エンジン12の要求パワーが既定値β未満であるか否かが判定される。この判定によっては、要求パワーに従って運転を行ったときにエンジン12の効率が低くなる状態にあるか否かが確認される。なお、エンジン12の要求パワーは、アクセル開度、シフトポジション等を基に算出された運転者の要求出力や、HVバッテリー1のSOC値等に基づき算出されている。
【0020】
ここでエンジン12の要求パワーが既定値β以上であれば(S101:NO)、そのまま今回の本ルーチンの処理が終了される。一方、エンジン12の要求パワーが既定値β未満であって、その要求に従うと、運転効率の低い状態でエンジン12が運転される状態にあるのであれば(S101:YES)、ステップS102において、DC−DCコンバーター6の出力電圧の要求値が通常よりも既定値分高い値に設定された後、今回の本ルーチンの処理が終了される。
【0021】
続いて、以上のように構成された本実施の形態の作用を説明する。
エンジン12の要求パワーがある程度よりも低いときには、エンジン12を効率の高い動作点で運転することができないため、第2発電電動機5によるEV走行を行った方がハイブリッドシステムの効率を上げることができる。ただし、HVバッテリー1のSOC値が十分に高くなければ、EV走行を行うことができないため、エンジン12を余り効率の高くない動作点で運転せざるを得なくなる。
【0022】
ここで本実施の形態では、こうした場合に、DC−DCコンバーター6の出力電圧の要求値が高められるようになっている。DC−DCコンバーター6の出力電圧が高められると、その動作に必要な電力が増加し、その分の電力を確保するため、エンジン動力による第1発電電動機4の発電量を増加しなければならなくなる。そして第1発電電動機4の発電量を増加するには、エンジン12の出力を増加することが必要となる。その結果、図3に示すように、エンジン12の動作点は、効率の低い点Aからより効率の高い点Bに移動することになり、効率の高い状態でエンジン12が運転されるようになる。
【0023】
以上の本実施の形態のハイブリッド車両の電圧変換制御装置によれば、以下の効果を奏することができる。
(1)本実施の形態では、HVバッテリー1のSOC値が既定値αよりも低く、かつエンジン12の要求パワーが既定値βよりも低いときには、DC−DCコンバーター6の出力電圧の要求値を高くするようにしている。そのため、より効率の高い動作点でエンジン12を運転できるようになる。
【0024】
なお、上記実施の形態は、以下のように変更して実施することもできる。
・上記実施の形態では、エンジン12と2つの発電電動機を駆動源として備えるハイブリッド車両に本発明を適用した場合を説明したが、本発明は、それ以外の構成のハイブリッド車両にも同様に適用することができる。要は、エンジンとモーターとを駆動源として備えるとともに、モーターに供される高電圧を、補機類に供される低電圧に変換するDC−DCコンバーターを備えるハイブリッド車両であれば、本発明の電圧変換制御装置の適用が可能である。
【符号の説明】
【0025】
1…HVバッテリー(高電圧バッテリー)、2…昇圧コンバーター、3…インバーター、4…第1発電電動機(モーター)、5…第2発電電動機(モーター)、6…DC−DCコンバーター、7…補機類、8…補機バッテリー、9…パワーマネジメントコントロールコンピューター、10…発電電動機用電子制御ユニット(MG ECU)、11…エンジンコントロールコンピューター、12…エンジン。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
エンジンとモーターとを駆動源として備えるとともに、前記モーターに供される高電圧を補機類に供される低電圧に変換するDC−DCコンバーターを備えるハイブリッド車両の電圧変換制御装置において、
前記モーターに供される高電圧の電力を蓄える高電圧バッテリーの充電状態が既定値よりも低く、かつ前記エンジンの要求パワーが既定値よりも低いときには、前記DC−DCコンバーターの出力電圧を高くする
ことを特徴とするハイブリッド車両の電圧変換制御装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【公開番号】特開2013−18438(P2013−18438A)
【公開日】平成25年1月31日(2013.1.31)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−154986(P2011−154986)
【出願日】平成23年7月13日(2011.7.13)
【出願人】(000003207)トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Fターム(参考)】