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JP5772309B2 - 電力変換装置 - Google Patents
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Description

本発明は、車両の制御装置に係り、車載電気機器の消費電力を低減させることが可能な車両の制御装置に関するものである。
近年、環境に優しい電気自動車やハイブリッド自動車等において、電力や燃料の消費をなるべく抑える省エネルギーを図った動作を車両に行わせることが求められている。
例えば、特開平11−205914号公報(特許文献1)には、モータに出力制限を設けるエコノミーモードを備える電動車両の出力制御装置が開示されている。
この電動車両の出力制御装置は、エコノミーモードが選択されるとモータに出力制限を設けるので、モータによってバッテリの電力が過度に消費されることを抑制し、ユーザの要望によって省エネルギー走行を図った動作を車両に行わせることが出来る。
特開平11−205914号公報
上記の特許文献1に開示された電動車両の出力制御装置のように、エコノミーモードが選択された場合にモータに出力制限を設けると、バッテリの電力の消費が抑制されるので、エコノミーモードが選択されていない場合と比べバッテリの蓄電容量が高くなりやすい。従って、エコノミーモードが選択された状態で大量の回生電力が発生する長い下り坂等を走行すると、バッテリがすぐに満充電状態になってしまうため回生電力を有効に利用することが出来ない。
本発明は、上記の課題を解決するためのものであって、その目的は、車両を省エネルギー走行させている場合にバッテリが満充電となっても、回生電力を有効に利用することが出来る車両の制御装置を提供することである。
第1の発明に係る車両の制御装置は、高圧バッテリと、前記高圧バッテリより電力の供給を受け作動する車載電気機器と、作動している前記車載電気機器の消費電力を低減させる消費電力低減手段とを有する車両の制御装置であって、該制御装置は、作動している前記車載電気機器の消費電力を低減させている場合に、前記高圧バッテリの蓄電容量が第1の閾値より大きくなると、作動している前記車載電気機器の消費電力を低減させるのを中止することを特徴とする。
第2の発明に係る車両の制御装置は、第1の発明の構成に加え、該制御装置は、作動している前記車載電気機器の消費電力を低減させることを中止した後、前記高圧バッテリの蓄電容量が第1の閾値より大きい状態が所定時間継続すると、作動していない前記車載電気機器を作動させることを特徴とする。
第3の発明に係る車両の制御装置は、第2の発明の構成に加え、該制御装置は、作動していない前記車載電機機器を作動させる場合に、車外の気温に応じて作動させる車載電気機器を決定することを特徴とする。
第4の発明に係る車両の制御装置は、第3の発明の構成に加え、該制御装置は、ユーザからの距離を考慮して作動させる車載電気機器を決定することを特徴とする。
第5の発明に係る車両の制御装置は、第4の発明の構成に加え、前記消費電力低減手段は、ユーザによって操作可能であることを特徴とする。
第6の発明に係る車両の制御装置は、第5の発明の構成に加え、該制御装置は、高圧バッテリの蓄電容量が前記第1の閾値より低い第2の閾値より大きくなると、ユーザに前記消費電力低減手段を操作し前記車載電気機器の消費電力を低減させることを中止するよう促すことを特徴とする。
上記発明によれば、車両を省エネルギー走行させている場合に高圧バッテリが満充電になっても、回生電力を有効に利用することが出来る車両の制御装置を提供することが可能となる。
車載電気機器とそれらを制御する制御装置のブロック図である。 車載電気機器の消費電力を低減している場合に、高圧バッテリの蓄電容量が所定の値を超えた場合に制御装置が実行する制御作動を表したフローチャートである。 高圧バッテリの蓄電容量に応じて設定されるフラグの変化を表したグラフである。 外気温に応じて設定される優先順位を表したグラフである。
以下、本発明の実施例を、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図1を参照して、本発明の実施形態に係る車両の電気機器とそれらを制御する制御装置について説明する。
まず車両は、車載電気機器に電力を供給する高圧バッテリ11と、高圧バッテリ11から直接電力の供給を受ける高圧系電気機器2と、高圧バッテリ11の電力の電圧を降圧するDC/DCコンバータ15を介して高圧バッテリ11に接続される低圧系電気機器3と、高圧系電気機器2と低圧系電気機器3とを制御する制御装置4と、を有する。
高圧系電気機器2は、例えば走行時に電動機として駆動し、制動時には発電機として駆動するモータ13と、高圧バッテリ11とモータ13の間に設けられ、高圧バッテリ11の直流電流を交流電流に、また制動時にモータ13によって発電された交流電流を直流電流に変換するインバータ12と、図示しない車室内空調装置に用いられる冷媒を圧縮する電動コンプレッサ14と、から成る。
低圧系電気機器3は、例えば車両のリアウィンドウに設けられ、リアウィンドウを加熱することでリアウィンドウが曇ることを防止するリアデフォッガ16と、高圧バッテリ11やモータ13等に隣接するように設けられ、発熱することで高圧バッテリ11やモータ13等を暖機し、また暖房の熱源としても用いられるPTC17と、車両のフロントウィンドウに設けられ、フロンドウィンドウを加熱することでフロントウィンドウが曇ることを防止するEHW18と、車両のシートの内部に設けられ、発熱することでシートを暖機するシートヒータ19と、から成る。
制御装置4は、図示しないアクセルペダルの操作量を基に算出した要求駆動力を出力するようインバータ12を制御するMG_ECU22と、図示しないセンサより検出された高圧バッテリ11の温度値、電圧値、電流値を基に高圧バッテリ11の蓄電容量SOC(State of Charge)を算出するバッテリECU23と、図示しない車室内空調装置に用いられる電動コンプレッサ14を制御するエアコンECU24と、リアデフォッガ16とEHW18とを制御するデフォッガECU25と、シートヒータ19を制御するシートヒータECU26と、PTC17を制御するPTC_ECU27と、エコスイッチ21と、エコスイッチ21からの信号を各ECUに送信するEV_ECU20と、から成る。
低圧系電気機器3のそれぞれにはユーザが操作可能な図示しない設定スイッチが車室内に設けられており、低圧系電気機器3は設定スイッチの操作に応じて作動する。図示しないデフォッガスイッチのオン/オフ信号に応じて、デフォッガECU25はリアデフォッガ16及びEHW18を作動もしくは停止させる。図示しないPTCスイッチのオン/オフ信号に応じて、PTC_ECU27はPTC17を作動もしくは停止させる。図示しないシートヒータスイッチのオン/オフ信号に応じて、シートヒータEC26はシートヒータ19を作動もしくは停止させる。
そしてエコスイッチ21は、車室内に設けられ、車載電気機器を省エネルギーモードで作動させ、過度に高圧バッテリ11の電力が消費されるのを防ぐことでEV走行距離の伸長を所望する場合にユーザによって操作される。エコスイッチ21をオンと設定すると、EV_ECU20はMG_ECU22、デフォッガECU25、シートヒータECU26、PTC_ECU27のそれぞれに信号を送信する。そして各ECUは、EV_ECU20からの信号を受け、それぞれが制御している車載電気機器の運転モードを通常モードから省エネルギーモードへと切り換える。尚、省エネルギーモードとは、通常モードと比べ各車載電気機器の消費電力が抑えられた運転モードである。省エネルギーモードで車載電気機器を作動させることにより、車載電気機器による電力消費を抑制出来るのでより多くの高圧バッテリ11の電力を走行に利用することが可能となるので、EV走行距離の伸長に寄与出来る。
次に、図2のフローチャートを参照して、車両の走行中にエコスイッチ21が操作され、且つ高圧バッテリ11の蓄電容量SOCが所定の値を超えた場合にEV_ECU20が実行する制御作動について説明する。
図2において、ステップ(以下、Sと記す)1では、EV_ECU20はエコスイッチ21がオンとなっているか否かを判断する。エコスイッチ21がオンとなっている場合はS1の判断を肯定し、S2を実行する。エコスイッチ21がオンとなっていない場合はS1の判断を否定し、本制御ルーチンを終了して次の制御サイクルを実行する。
S2では、EV_ECU20は、バッテリECU23が高圧バッテリ11の蓄電容量SOCに応じて設定するフラグFが「1」と設定されているか否かを判断する。高圧バッテリ11の蓄電容量SOCに応じて設定されるフラグFとは、高圧バッテリ11の蓄電容量SOCが高くなり過ぎていないか否かを判断するために設けられたフラグであり、図3のグラフに表されているように算出される。まず、バッテリECU23は高圧バッテリ11の蓄電容量SOCが第1の閾値(例えば80%)未満の場合はフラグFを「0」と設定する。そして、高圧バッテリ11の蓄電容量SOCが増加し第1の閾値より大きくなった場合は、バッテリECU23はフラグFを「0」から「1」へと変更する。そして、高圧バッテリ11の蓄電容量SOCが第1の閾値より大きくなった後に、第2の閾値(例えば75%)未満となった場合は、バッテリECU23はフラグFを「1」から「0」へと変更する。尚、フラグFを「0」から「1」に変更する場合に用いる閾値と、フラグFを「1」から「0」に変更する場合に用いる閾値とが異なるのは、フラグFが「0」から「1」へ、また「1」から「0」へ短時間で連続して変更するハンチング現象を防ぐためである。フラグFが「1」と設定されている場合はS2の判断を肯定し、S3を実行する。フラグFが「0」と設定されている場合はS2の判断を否定し、本制御ルーチンを終了して次の制御サイクルを実行する。
S3では、S1にてエコスイッチ21がオンであり、且つS2にて高圧バッテリ11の蓄電容量SOCが高いと判断されたため、EV_ECU20は作動している車載電気機器の運転モードを省エネルギーモードから通常モードへと切り換えるよう各ECUに信号を送信し、S4を実行する。作動している車載電気機器の運転モードが省エネルギーモードから通常モードへ切り換えられることにより、車載電気機器の消費電力を低減させることを中止するので、高圧バッテリ11の電力の消費が促され、高圧バッテリ11の蓄電容量SOCが低下する。よって、回生電力を高圧バッテリ11に回収することが可能となるので、回生電力を有効に利用することが出来る。
S4では、EV_ECU20はS3にて作動している車載電気機器の運転モードを省エネルギーモードから通常モードへ切り換えてから所定時間(例えば2分)経過しているか否かが判断される。作動している車載電気機器の運転モードを省エネルギーモードから通常モードへ切り換えてから所定時間経過していない場合はS4の判断を否定し、再びS4を実行する。作動している車載電気機器の運転モードを省エネルギーモードから通常モードへ切り換えてから所定時間経過している場合は、S4の判断を肯定し、S5を実行する。
S5では、EV_ECU20はバッテリECU23が高圧バッテリ11の蓄電容量SOCに応じて設定するフラグFが「1」と設定されているか否かが判断される。フラグFが「1」の場合はS5の判断を肯定し、S6を実行する。フラグFが「0」の場合はS5の判断を否定し、本制御ルーチンを終了し次の制御サイクルを実行する。
S6乃至S17では、S3において車載電気機器の運転モードを省エネルギーモードから通常モードに切り換えたにも係らず、S4及びS5において高圧バッテリ11の蓄電容量SOCが高い状態が所定時間継続したと判断されたため、EV_ECU20は、車室外の外気温及びユーザへの影響を考慮して高圧バッテリ11の電力を用いて作動させる車載電気機器の優先順位を設定するプロセスを表している。
S6では、EV_ECU20はエアコンECU24が車室内空調装置を車室外の空気を用いて作動させる外気導入モードで作動させているか否かを判断する。エアコンECU24が車室内空調装置を外気導入モードで作動させている場合はS6の判断を肯定し、S7を実行する。エアコンECU24が車室内空調装置を外気導入モードで作動させておらず、車室内の空気を用いて作動させる内気循環モードで作動させている場合はS6の判断を否定し、S8を実行する。
S7では、EV_ECU20は車室内空調装置に設けられた外気温センサによって検出された外気温が第3の閾値(例えば15℃)未満か否かを判断する。外気温が第3の閾値未満ならばS7の判断を肯定し、S10を実行する。外気温が第3の閾値以上ならばS7の判断を否定し、S11を実行する。
S8では、S6において車室内空調装置が外気導入モードではなく、内気循環モードで作動していると判断されたので、EV_ECU20は車室内空調装置に設けられた外気温センサによって検出された外気温が第3の閾値より高い第4の閾値(例えば20℃)未満か否かが判断される。外気温が第4の閾値未満ならばS8の判断を肯定し、S9を実行する。外気温が第4の閾値以上ならばS8の判断を否定し、S14を実行する。
S9では、S8において検出された外気温が第3の閾値未満か否かが判断される。外気温が第3の閾値未満の場合はS8の判断を肯定し、S12を実行する。外気温が第3の閾値未満の場合はS8の判断を否定し、S13を実行する。
S10では、S6にて車室内空調装置が外気導入モードで作動しており、またS7にて外気温が第3の閾値未満であると判断したため、EV_ECU20は図4(a)の領域Aに表されている優先順位に基づき、高圧バッテリ11の電力を用いて車載電気機器を作動させるよう各ECUに信号を送信する。尚、この優先順位は、ユーザへの影響を考慮して決められており、ユーザからの距離が遠いものが優先的に選ばれるよう設定されている。例えば、外気温が第3の閾値より低い低温時は、フロントウィンドウやリアウィンドウが曇りやすく、また電動コンプレッサ14やPTC17、シートヒータ19等が使用される可能性が高い。よって、EV_ECU20は優先順位をリアデフォッガ16、EHW18、電動コンプレッサ14、PTC17、シートヒータ19の順で設定する。このように、高圧バッテリ11の電力を用いて将来使用される可能性が高い車載電気機器を作動させるので、高圧バッテリ11の蓄電容量SOCが低下し、回生電力を高圧バッテリ11に回収することが可能となり、回生電力を有効に利用することが出来る。その後、EV_ECU20はS15を実行する。
S11では、S6にて車室内空調装置が外気導入モードで作動しており、またS7にて外気温が第3の閾値以上であると判断したため、EV_ECU20は図4(a)の領域Bに表されている優先順位に基づき、高圧バッテリ11の電力を用いて車載電気機器を作動させるようECUに信号を送信する。外気温が第3の閾値以上の高温時は、リアデフォッガ16、EHW18、PTC17、シートヒータ19等が使用される可能性は低い。よって、EV_ECU20は電動コンプレッサ14を作動させるようエアコンECU24に信号を送信する。その後、EV_ECU20はS15を実行する。
S12では、S6にて車室内空調装置が内気循環モードで作動しており、またS9にて外気温が第3の閾値未満であると判断したため、EV_ECU20は図4(b)の領域Cに表されている優先順位に基づき、高圧バッテリ11の電力を用いて車載電気機器を作動させるよう各ECUに信号を送信する。尚、ここで設定される優先順位はS7で設定されるものと同じであり、EV_ECU20は優先順位をリアデフォッガ16、EHW18、電動コンプレッサ14、PTC17、シートヒータ19の順で設定する。その後、EV_ECU20はS15を実行する。
S13では、S6にて車室内空調装置が内気循環モードで作動しており、またS9にて外気温が第4の閾値未満かつ第3の閾値以上であるため、EV_ECU20は図4(b)の領域Dに表されている優先順位に基づき、高圧バッテリ11の電力を用いて車載電気機器を作動させるよう各ECUに信号を送信する。車室内空調装置が内気循環モードで作動している場合は、車室内空調装置が外気導入モードで作動している場合と比べ、フロントウィンドウやリアウィンドウが曇りやすい。よって、車室内空調装置が内気循環モードで作動している場合は、車室内空調装置が外気導入モードで作動している場合と比べ、リアデフォッガ16とEHW18とが作動する外気温が高く設定されている。EV_ECU20は優先順位をリアデフォッガ16、EHW18、電動コンプレッサ14の順で設定し、その後S15を実行する。
S14では、S6にて車室内空調装置が内気循環モードで作動しており、またS8にて外気温が第4の閾値以上であるため、EV_ECU20は図4(b)の領域Eに表されている優先順位に基づき、高圧バッテリ11の電力を用いて車載電気機器を作動させるようECUに信号を送信する。尚、ここで設定される優先順位はS8で設定されるものと同じであり、EV_ECU20は電動コンプレッサ14を作動させるようエアコンECU24に信号を送信する。その後、EV_ECU20はS15を実行する。
S15では、EV_ECU20はS10乃至S14のいずれかで選択された優先順位の中から、まず最も優先順位が高い車載電気機器を作動させるべく該車載電気機器を制御するECUに信号を送信する。そして、S16を実行する。
S16では、制御装置4はS15にて車載電気機器を作動させてから所定時間(例えば2分)以上経過したか否かが判断される。車載電気機器を作動させてから所定時間以上経過している場合はS16の判断を肯定し、S17を実行する。車載電気機器を作動させてから所定時間以上経過していない場合はS16の判断を否定し、再びS16を実行する。
S17では、EV_ECU20はバッテリECU23が高圧バッテリ11の蓄電容量SOCに応じて設定するフラグFが「0」か否かが判断される。フラグFが「0」の場合は車載電気機器によって高圧バッテリ11の電力が充分に消費され、高圧バッテリ11の蓄電容量SOCが回生電力を回収することが可能となるまで低下しているので、S17の判断を肯定し、本制御ルーチンを終了し次の制御サイクルを実行する。フラグFが「1」の場合はS17の判断を否定し、S15を再び実行し優先順位に基づき高圧バッテリ11の電力を用いて車載電気機器を作動させる。
尚、S10乃至S14にて作動させる車載電気機器の優先順位を決定する場合に、車室内に設けられた図示しないスピーカ等を通じて、エコスイッチ22を解除するようユーザにアナウンスをするようにしてもよい。ユーザへエコスイッチ22を操作するよう促すことで、高圧バッテリ11の蓄電容量SOCを低下させ回生電力を高圧バッテリ11に回収することが可能となる。
また、S15にて車載電気機器を作動させる場合に、高圧バッテリ11の電力を用いて車載電気機器を作動させるのではなく、発生している回生電力を用いて車載電気機器を作動させてもよい。回生電力を高圧バッテリ11に充電せず、直接車載電気機器に供給し、車載電気機器を作動させるので、高圧バッテリ11の蓄電容量SOCが満充電状態であっても、発生している回生電力を有効に利用することが可能となる。
また、本発明の実施例では車載電気機器毎にECUを設けているが、必ずしも車載電気機器毎にECUを設ける必要はなく、1つのECUで複数の車載電気機器を制御するようにしてもよい。
また、本発明は、エコスイッチ21を有するハイブリッド自動車や電気自動車等に適用することが出来る。
以上のように、本発明の実施形態に係る車両の制御装置によれば、高圧バッテリ11と、高圧バッテリ11より電力の供給を受け作動する車載電気機器と、車載電気機器の消費電力を低減させるエコスイッチ21とを有する車両の制御装置4であって、制御装置4は、作動している車載電気機器の消費電力を低減させている場合に、高圧バッテリ11の蓄電容量SOCが第1の閾値より大きくなると、作動している車載電気機器の消費電力を低減させるのを中止するので、高圧バッテリ11の電力の消費を促すことが出来、回生電力を有効に利用することが可能となる。
また、本発明の実施形態に係る車両の制御装置によれば、制御装置4は、作動している車載電気機器の消費電力を低減させることを中止した後、高圧バッテリ11の蓄電容量SOCが第1の閾値より大きい状態が所定時間(例えば2分)継続すると、作動していない車載電気機器を作動させるので、回生電力を有効に利用することが可能となる。
また、本発明の実施形態に係る車両の制御装置によれば、制御装置4は、作動していない前記車載電機機器を作動させる場合に、車外の気温に応じて作動させる車載電気機器を決定するので、高圧バッテリ11の電力を用いて作動させる車載電気機器を適切に選択することが可能となる。
また、本発明の実施形態に係る車両の制御装置によれば、制御装置4は、ユーザへの影響を考慮して作動させる車載電気機器を決定するので、ユーザに不快感や違和感を感じさせることなく回生電力を用いて車載電気機器を作動させることが可能となる。
また、本発明の実施形態に係る車両の制御装置によれば、エコスイッチ21は、ユーザによって操作可能であるので、ユーザの意思によって車載電気機器を省エネルギーモードで作動させることが可能となる。
また、本発明の実施形態に係る車両の制御装置によれば、制御装置4は、高圧バッテリ11の蓄電容量SOCが第1の閾値より低い第2の閾値より大きくなると、ユーザにエコスイッチ21を解除するよう促すので、高圧バッテリ11の蓄電容量SOCが高くなることを未然に防止することが可能となる。
2:高圧系電気機器、3:低圧系電気機器、4:制御装置、11:高圧バッテリ、14:電動コンプレッサ、16:リアデフォッガ、17:PTC、18:EHW、19:シートヒータ、20:EV_ECU、21:エコスイッチ、22:MG_ECU、23:バッテリECU、24:エアコンECU、25:デフォッガECU、26:シートヒータECU、27:PTC_ECU

Claims (2)

  1. 高圧バッテリと、
    前記高圧バッテリより電力の供給を受け作動する複数の車載電気機器と、
    前記車載電気機器の消費電力を低減させる消費電力低減手段とを有する車両の制御装置であって、
    該制御装置は、前記複数の車載電気機器のうち作動している車載電気機器の消費電力を低減させている場合に、前記高圧バッテリの蓄電容量が第1の閾値より大きくなると、前記作動している車載電気機器の消費電力を低減させるのを中止し、その後、前記高圧バッテリの蓄電容量が前記第1の閾値より大きい状態が所定時間継続すると、前記複数の車載電気機器のうち作動していない車載電気機器を作動させる装置であり、
    更に、前記制御装置は、前記複数の車載電気機器のうち作動していない車載電気機器を作動させる場合、車外の気温に応じて、作動させる車載電気機器を決定する装置である、
    ことを特徴とする、車両の制御装置。
  2. 請求項1記載の車両の制御装置であって、
    前記消費電力低減手段は、ユーザによって操作可能であることを特徴とする
    車両の制御装置。

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