JP6270010B2 - Vehicle power control device - Google Patents
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Description
本発明は、電気モータで走行駆動する車両に搭載した発電ユニットの発電制御技術に関する。 The present invention relates to a power generation control technique for a power generation unit mounted on a vehicle that is driven to travel by an electric motor.
車載バッテリから供給された電力により電気モータを駆動して走行する電気自動車において、発電ユニットであるレンジエクステンダーを搭載した車両が開発されている。レンジエクステンダーは、例えば小型の発電専用エンジンと発電機とから構成されており、発電した電力を電気モータに供給したり車載バッテリの充電に使用したりすることで、電気自動車の航続距離を増加させることができる。
ところで、近年では燃料電池の開発が進み、燃料電池を搭載した車両が提案されている。更に、電気自動車のレンジエクステンダーとして、エンジンの代わりに燃料電池を用いる車両が提案されている。
例えば、特許文献1では、燃料電池を搭載した車両において、燃料電池とバッテリを電力供給源として電気モータに供給して駆動輪を駆動し走行可能になっている。更に特許文献1では、バッテリの電力が使用された後に、当該バッテリの充電率(SOC)が下限値に近く設定された目標充電率に維持されるように燃料電池の出力を制御する技術が開示されている。In an electric vehicle that travels by driving an electric motor with electric power supplied from an in-vehicle battery, a vehicle equipped with a range extender that is a power generation unit has been developed. A range extender is composed of a small power generation engine and a generator, for example, and increases the cruising range of an electric vehicle by supplying the generated power to an electric motor or using it for charging an in-vehicle battery. be able to.
By the way, in recent years, development of fuel cells has progressed, and vehicles equipped with fuel cells have been proposed. Furthermore, vehicles that use fuel cells instead of engines have been proposed as range extenders for electric vehicles.
For example, in
上記特許文献1に開示された車両では、バッテリの充電率が目標充電率に到達するまではバッテリから電気モータへ電力が供給され、バッテリの充電率が目標充電率より低下した場合には、電気モータ等で使用する車両の消費電力をまかなうとともに目標充電率を維持するように、バッテリの現在の充電率と目標充電率との差に基づいて燃料電池からの出力を制御する。
In the vehicle disclosed in
しかしながら、燃料電池は一般的に出力が増加したり、出力が変動したりすると効率が低下する。また、燃料電池の代わりにエンジン駆動の発電機を使用したとしてもエンジンの効率のよい回転速度範囲が限られている。したがって、特許文献1のように目標充電率に達してから充電率と目標充電率とに基づいて発電ユニットの発電出力を設定すると、車両消費電力に足りるように発電ユニットから出力させなければならず、特に高速走行時のように車両消費電力が高い場合、あるいは車両消費電力が変動する場合には、発電ユニットの効率が低下してしまう可能性がある。したがって、バッテリの電力を消費してからの走行時に燃料を多く消費してしまうといった問題点がある。
However, the efficiency of a fuel cell generally decreases when the output increases or the output fluctuates. Even if an engine-driven generator is used instead of the fuel cell, the engine speed range is limited. Therefore, when the power generation output of the power generation unit is set based on the charge rate and the target charge rate after reaching the target charge rate as in
本発明は、この様な問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、燃料電池等の発電ユニットの燃料消費を抑えることのできる車両の電力制御装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a vehicle power control device that can suppress fuel consumption of a power generation unit such as a fuel cell. .
上記の目的を達成するために、本願発明の車両の電力制御装置は、燃料を消費して発電する発電ユニット及びバッテリから走行駆動用の電気モータに電力を供給する車両の電力制御装置であって、前記発電ユニットを停止させて前記バッテリから供給される電力により前記電気モータを駆動して走行する第1のモードから前記発電ユニットを強制的に起動させて走行する第2のモードへ切り替え選択をするモード選択部と、前記発電ユニットの発電出力を制御する発電制御部と、を備え、前記発電制御部は、前記車両の走行開始の際に前記第1のモードを選択し、前記モード選択部により前記第2のモードが選択されてから前記バッテリの充電率が所定の到達目標充電率未満となるまで、前記発電ユニットの発電出力を一定の所定値に制御することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a power control device for a vehicle according to the present invention is a power control device for a vehicle that supplies power from a power generation unit that consumes fuel and a power generation to an electric motor for driving. , Selection of switching from the first mode in which the power generation unit is stopped and the electric motor is driven by the electric power supplied from the battery to the second mode in which the power generation unit is forcibly started to travel A mode selection unit that controls the power generation output of the power generation unit, and the power generation control unit selects the first mode when the vehicle starts to travel, and the mode selection unit The power generation output of the power generation unit is controlled to a constant predetermined value until the charge rate of the battery becomes less than a predetermined target charge rate after the second mode is selected by It is characterized in.
また、好ましくは、前記発電制御部は、前記第1のモードが選択されているときには、前記車両の走行開始から前記発電ユニットの充電率が前記到達目標充電率未満となるまで、前記発電ユニットを停止させて前記バッテリから供給される電力により前記電気モータを駆動させるとよい。
また、好ましくは、前記到達目標充電率を設定する到達目標充電率設定部を備えるとよい。
また、好ましくは、前記前記バッテリの現在の充電率を検出する充電率検出部を備え、前記発電制御部は、前記発電ユニットの充電率が前記到達目標充電率未満となった際には、前記到達目標充電率と前記現在の充電率との差に基づいて前記発電出力を制御するとよい。Preferably, when the first mode is selected, the power generation control unit switches the power generation unit from the start of travel of the vehicle until the charge rate of the power generation unit becomes less than the target target charge rate. The electric motor may be driven by electric power supplied from the battery after being stopped.
In addition, it is preferable that a reaching target charging rate setting unit for setting the reaching target charging rate is provided.
In addition, preferably, a charge rate detection unit that detects a current charge rate of the battery, the power generation control unit, when the charge rate of the power generation unit becomes less than the target target charge rate, The power generation output may be controlled based on the difference between the target charging rate and the current charging rate.
また、好ましくは、前記発電ユニットの燃料残量を検出する燃料残量検出部と、前記車両の消費電力に基づいて前記発電ユニットの発電開始判定をする発電開始判定部と、を備え、前記発電制御部は、前記発電開始判定された際には、前記燃料残量が減少するに伴って減少するように前記バッテリの目標充電率を設定し、前記目標充電率に基づいて前記発電出力を制御するとよい。
また、好ましくは、前記発電開始判定部は、前記車両の消費電力に基づいて車速相当値を演算し、当該車速相当値が所定の閾値を超えた際に前記発電開始判定するとよい。
また、好ましくは、前記バッテリの現在の充電率を検出する充電率検出部を備え、前記発電制御部は、前記発電開始判定された際には、前記目標充電率と前記現在の充電率との差に基づいて前記発電出力を制御するとよい。
また、好ましくは、前記発電ユニットは、燃料電池であるとよい。Preferably, the power generation unit includes: a fuel remaining amount detection unit that detects a remaining amount of fuel in the power generation unit; and a power generation start determination unit that determines power generation start of the power generation unit based on power consumption of the vehicle. When the power generation start determination is made, the control unit sets a target charging rate of the battery so as to decrease as the remaining fuel amount decreases, and controls the power generation output based on the target charging rate. Good.
Preferably, the power generation start determination unit calculates a vehicle speed equivalent value based on power consumption of the vehicle, and determines the power generation start when the vehicle speed equivalent value exceeds a predetermined threshold.
Preferably, a charge rate detection unit that detects a current charge rate of the battery is provided, and the power generation control unit determines whether the target charge rate and the current charge rate are the same when the power generation start determination is made. The power generation output may be controlled based on the difference.
Preferably, the power generation unit is a fuel cell.
本願発明の車両の電力制御装置によれば、車両の走行開始の際にバッテリから供給される電力により電気モータを駆動して走行する第1のモードを選択し、第2のモードが選択されてからはバッテリの充電率が所定の到達目標充電率未満となるまで、発電ユニットの発電出力が一定の所定値に制御されるので、バッテリの充電率が所定の到達目標充電率未満となる前に発電ユニットにより発電を開始することでバッテリの充電率低下を遅らせることができる。充電率が所定の到達目標充電率未満となるまでは、発電により燃料を消費するが効率の高い一定の発電出力で発電できるので、燃料消費を抑えられる。そして、バッテリの充電率低下を遅らせることで、充電率が到達目標充電率未満となった以降の燃料消費効率が悪化する運転を遅延させて、車両走行開始から終了までの全体での燃料消費を抑制することができる。 According to the vehicle power control apparatus of the present invention, the first mode in which the electric motor is driven by the electric power supplied from the battery when the vehicle starts to travel is selected, and the second mode is selected. Since the power generation output of the power generation unit is controlled to a certain predetermined value until the battery charging rate becomes less than the predetermined target charging rate, before the battery charging rate becomes less than the predetermined target charging rate By starting the power generation by the power generation unit, it is possible to delay the decrease in the charging rate of the battery. Until the charging rate becomes less than the predetermined target charging rate, fuel is consumed by power generation, but power can be generated with a constant power output with high efficiency, so that fuel consumption can be suppressed. Then, by delaying the battery charge rate decrease, the operation that deteriorates the fuel consumption efficiency after the charge rate becomes less than the target charge rate is delayed, and the overall fuel consumption from the start to the end of vehicle travel is reduced. Can be suppressed.
以下、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る車両1の駆動系の概略構成図である。
本発明の一実施形態に係る電力制御装置2を採用した車両1は、電気モータ3によりデフ4を介して左右の走行駆動輪5を駆動する電気自動車である。
車両1には、走行駆動用の電気モータ3に電力を供給する電源装置として、バッテリ6と燃料電池8を搭載している。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a drive system of a
A
The
燃料電池8は、車両に搭載した燃料タンク9に貯蔵された水素を燃料として発電する。燃料電池8によって発電された電力は、DC−DCコンバータ10の1次側に供給されて昇圧され、DC−DCコンバータ10の2次側からインバータ11を介して電気モータ3に供給可能となっている。また、バッテリ6はインバータ11を介して電気モータ3に電力を供給可能となっている。
DC−DCコンバータ10を介した燃料電池8とバッテリ6とは並列に接続されており、燃料電池8から出力された電力の余剰電力は、バッテリ6に供給されてバッテリ6を充電する。また、電気モータ3の駆動に必要な電力に対して発電ユニット7から出力された電力が不足する場合には、バッテリ6から電力が供給される。The fuel cell 8 generates electricity using hydrogen stored in a
The fuel cell 8 and the
また、車両1には、充電機12が搭載されている。充電機12はAC−DCコンバータであり、コンセント13を介して外部電源から供給された交流電圧を直流に変換し、バッテリ6に供給してバッテリ6の充電を可能としている。
燃料タンク9には、燃料残量(水素残量)を検出する燃料残量検出器20(燃料残量検出部)が備えられている。また、バッテリ6には、バッテリ6の充電率を監視するバッテリモニタリングユニット21(充電率検出部)が備えられている。The
The
また、車両1には、運転者が操作可能なモード切換装置23(モード選択部)及び到達目標充電率設定装置24(到達目標充電率設定部)と、走行可能距離表示装置25を備えている。モード切換装置23は、EV優先モード(第1のモード)とTOTAL燃費優先モード(第2のモード)に切換可能であり、走行開始時あるいはREADYON時(車両電源オン時)には、強制的にEV優先モードに選択され、運転者の操作によりTOTAL燃費優先モードを選択可能である。EV優先モードは、バッテリ6の電力を優先して使用するモードであり、TOTAL燃費優先モードは、バッテリ6及び燃料電池8の両方の電力を使用して、燃料の消費を抑えるモードである。到達目標充電率設定装置24は、車両1を走行終了した際に、最低限確保すべきバッテリ6の充電率である到達目標充電率SOCbを設定する装置であり、運転者が設定可能である。走行可能距離表示装置25は、運転者に視認可能な位置に配置されており、後述するバッテリ6の電力のみでの走行可能距離を表示する機能を有する。
The
コントロールユニット22(発電開始判定部、発電制御部)は、CPU(中央演算装置)、記憶装置(ROM、RAM)及び入出力インターフェース等を備えており、燃料残量検出器20から燃料タンク9の燃料残量、バッテリモニタリングユニット21からバッテリ6の充電率、モード切換装置23から選択したモード、到達目標充電率設定装置24から到達目標充電率SOCb、及びその他車両1のアクセル操作量、エアコン等の車載機器の作動情報等の車両運転情報を入力し、インバータ11を介した電気モータ3の作動制御、DC−DCコンバータ10を介した燃料電池8の出力制御を行うとともに、モード切換装置23の切換操作の参考として走行可能距離表示装置25により走行可能距離を表示させる。
The control unit 22 (power generation start determination unit, power generation control unit) includes a CPU (Central Processing Unit), a storage device (ROM, RAM), an input / output interface, and the like. The remaining amount of fuel, the charging rate of the
コントロールユニット22は、車両1のREADYON時、即ち走行開始する際に、バッテリモニタリングユニット21からバッテリ6の充電率を入力し、平坦地での通常走行でバッテリ6の電力のみでの走行可能距離を演算して表示する。運転者は、この走行可能距離以下の距離の運転をする予定であれば、モード切換装置23を操作せずにEV優先モードとし、走行可能距離よりも長い距離の運転をする予定であれば、モード切換装置23をTOTAL燃費優先モードに切換えればよい。
図2は、本実施形態のEV優先モード及びTOTAL燃費優先モードでの車両走行時におけるバッテリ6の充電率、燃料残量、発電出力の推移の一例を示すグラフである。The
FIG. 2 is a graph showing an example of the transition of the charging rate of the
図2では、バッテリ6の充電率SOCが100%でありかつ燃料残量が100%に近い値Qfaである状態から車両1を走行開始して最大限可能な走行が終了するまでの、A)バッテリ6の充電率SOC、(B)燃料残量Qf、(C)燃料電池8の発電出力Pfの推移を示している。図2中において、実線がTOTAL燃費優先モード、破線がEV優先モードを示している。
コントロールユニット22は、車両走行開始時から、モード切換装置23においてTOTAL燃費優先モードへの操作が入力するまでは、EV優先モードによる燃料電池8の出力制御を行う。In FIG. 2, from the state where the charging rate SOC of the
The
コントロールユニット22は、TOTAL燃費優先モードの非選択時であるEV優先モードでは、バッテリモニタリングユニット21からバッテリ6の充電率SOCを逐次入力し、図2中破線で示すように、バッテリ充電率SOCが到達目標充電率設定装置24において入力した到達目標充電率SOCb未満となるまで、燃料電池8による発電を行わない。したがって、車両消費電力の全てをバッテリ6からの出力によってまかない、これに伴ってバッテリ6の充電率SOCは低下する。そして、バッテリ6の充電率SOCが到達目標充電率SOCbに達してからは、充電率SOCが到達目標充電率SOCbを維持するように、現在の充電率SOCと到達目標充電率SOCbとの偏差に基づいて、燃料電池8から電力を供給する。
The
車両を走行開始してから現在の充電率SOCが到達目標充電率SOCbに達する前にモード切換装置23がTOTAL燃費優先モードに切換えられたときに、その時点から燃料電池8の発電が開始され、その発電出力は所定値Pf1に設定される。所定値Pf1は、燃料電池8の出力効率(=発電量/燃料消費量)の最も高い値に設定すればよい。燃料電池8は、一般的に低出力で出力効率が高い。そして、バッテリ6の充電率SOCが到達目標充電率SOCbに達してからは、EV優先モードと同様に、充電率SOCが到達目標充電率SOCbを維持するように、現在の充電率SOCと到達目標充電率SOCbとの偏差に基づいて、燃料電池8から電力を供給する。
これにより、本実施形態では、走行開始してから、EV優先モードのままに設定されていると、到達目標充電率SOCbに達するまでバッテリ6の電力のみ使用される。したがって、走行距離が短くバッテリ6の電力のみで走行を終了する場合には燃料消費しない。When the
Thus, in the present embodiment, if the EV priority mode is set after the start of traveling, only the power of the
一方、TOTAL燃費優先モードに切換えると、燃料電池8が低出力で発電するので、充電率SOCの低下が抑制される。これにより、充電率SOCが到達目標充電率SOCbに達するまで低下する時期をEV優先モードよりも後に延ばすことができる。TOTAL燃費優先モードでは、発電開始してから充電率SOCが到達目標充電率SOCbに達するまでは、出力効率のよい低出力(所定値Pf1)で燃料電池8が発電するので、燃料の消費が抑えられる。EV優先モードでは、充電率が到達目標充電率SOCbに達するまでは燃料を消費しないものの、到達目標充電率SOCb未満となった後は車両消費電力に応じた出力となり燃料消費が大幅に増加して、すぐに燃料残量が低下してしまう。しかし、TOTAL燃費優先モードでは、燃料消費を抑えた発電時間を長く確保して、例えば図2中の(a)の時点までのように、バッテリ6の電力のみで走行可能な距離よりも長く走行する場合に、EV優先モードよりも燃料残量を抑えることができる。これにより、TOTAL燃費優先モードでは、走行可能な時間を延長し航続距離を増加させることができる。
On the other hand, when the mode is switched to the TOTAL fuel consumption priority mode, the fuel cell 8 generates power at a low output, so that a reduction in the charging rate SOC is suppressed. Thereby, the time when the charging rate SOC decreases until it reaches the attainment target charging rate SOCb can be extended after the EV priority mode. In the TOTAL fuel consumption priority mode, the fuel cell 8 generates power with a low output (predetermined value Pf1) with good output efficiency until the charge rate SOC reaches the target charge rate SOCb after the start of power generation. It is done. In the EV priority mode, the fuel is not consumed until the charging rate reaches the target charging rate SOCb, but after it becomes less than the target charging rate SOCb, the output is determined according to the vehicle power consumption and the fuel consumption is greatly increased. Immediately, the remaining fuel level will drop. However, in the TOTAL fuel economy priority mode, a long power generation time with reduced fuel consumption is ensured and the vehicle travels longer than the distance that can be traveled only by the power of the
更に、本実施形態では、モード切換装置23の切換えに拘わらず、高出力・高速走行状態では、航続距離を延長する機能を備えている。
コントロールユニット22は、車両走行時において、車両1の高出力・高速走行状態を判定する発電開始判定を行う(発電開始判定部)。コントロールユニット22は、電気モータ3の消費電力及びその他の車載機器の消費電力を合計した車両消費電力を逐次演算し、当該車両消費電力をフィルタ等を用いて平滑化して、車速変化相当値を求める。そして、この車速変化相当値が所定時間Ta以上継続してあらかじめ設定された所定の閾値Vaを超えた場合に、車両1が高出力・高速走行状態であるとして発電を開始する判定(発電開始判定)をする。なお、所定の閾値Va及び所定時間Taは、燃料電池8からの出力効率が低下するような高出力・高速走行状態であることを判定できる値に適宜設定すればよい。また、車両消費電力が所定時間Ta以上継続して閾値Vaを超えなくとも、バッテリ6の充電率が到達目標充電率SOCbに達した場合には、その時点においても発電開始判定をする。Furthermore, in this embodiment, a function of extending the cruising distance is provided in a high output / high speed traveling state regardless of the switching of the
The
コントロールユニット22は、更に、発電開始判定された以降では、燃料電池8の発電出力Pfを所定の演算周期(例えば数msec)毎に演算して制御する。発電出力Pfは、以下の式(1)により演算される。
Pf=α×(SOCt−SOC)・・・(1)
式(1)において、SOCは、バッテリモニタリングユニット21から入力したバッテリ6の現在の充電率である。SOCtは目標充電率であり、下記の式(2)により式(1)とともに所定の演算周期毎に演算される。αは出力ゲインであり、例えば充電率SOCが目標充電率SOCtより高い場合には0、充電率SOCが目標充電率SOCtより低い場合に目標充電率SOCtと充電率SOCとの差が増加するに伴って出力ゲインαが増加するように設定すればよい。
SOCt=SOCb+(SOCa−SOCb)×{(Qf−Qfb)/(Qfa−Qfb)}・・・(2)The
Pf = α × (SOCt−SOC) (1)
In Equation (1), SOC is the current charging rate of the
SOCt = SOCb + (SOCa−SOCb) × {(Qf−Qfb) / (Qfa−Qfb)} (2)
式(2)において、SOCaは開始時充電率であり、上記発電開始判定されたときのバッテリ6の充電率を記憶して用いられる。Qfは燃料残量検出器20から入力した現在の燃料残量であり、Qfaは開始時燃料残量である。開始時燃料残量Qfaは、上記発電開始判定されたときの燃料残量を記憶して用いられる。Qfbは、到達目標燃料残量であり、車両を走行終了したときに少なくとも必要とする燃料の残量である。到達目標燃料残量Qfbは運転者が設定可能としてもよいし、例えば0に近い正の値にあらかじめ設定されていてもよい。
In Equation (2), SOCa is a charging rate at the start, and is used by storing the charging rate of the
図3は、本実施形態の低出力・低速走行状態でのEV優先モードと、高出力・高速走行状態とでの車両走行時におけるバッテリ6の充電率、燃料残量、発電出力の推移の一例を示すグラフである。
図3では、図2と同様に、バッテリ6の充電率SOCが100%でありかつ燃料残量が100%に近い値Qfaである状態から車両1を走行開始して可能な限り走行するまでの、(A)バッテリ6の充電率SOC、(B)燃料残量Qf、(C)燃料電池8の発電出力Pfの推移を示している。図3中において、実線が上記式(1)及び(2)を用いて発電出力Pfを設定する高出力・高速走行状態での推移であり、破線は低出力・低速走行状態でのEV優先モードでの推移を示している。また、図2(A)における二点鎖線は、高出力・高速走行状態において設定される目標充電率SOCtの推移を示している。FIG. 3 shows an example of changes in the charging rate of the
In FIG. 3, as in FIG. 2, from the state where the charging rate SOC of the
上記のように、車両1が高出力・高速走行状態となって車両消費電力が所定時間Ta以上継続して閾値Vaを超えた場合には、例えEV優先モードでバッテリ6の充電率SOCが到達目標充電率SOCbまで低下しなくとも、発電開始判定され燃料電池8の発電が開始される。したがって、図3に示すように、高出力・高速走行状態では、低出力・低速走行状態でのEV優先モードよりも早期に発電が開始される。このように早期に発電を開始することで、燃料電池8の出力を抑えることができ、車両消費電力に対する不足分はバッテリ6からの出力で補われる。
発電が開始してからは、燃料残量Qfが低下するに伴って目標充電率SOCtが低下するように設定され、燃料残量Qfが到達目標燃料残量Qfbに達することと目標充電率SOCtが到達目標充電率SOCbに達することが同時となるように目標充電率SOCtが設定される。そして、この目標充電率SOCtと現在の充電率SOCとの差に基づいて発電出力Pfを演算するので、充電率SOCが目標充電率SOCtに一致するように正確にフィードバック制御される。As described above, when the
After the power generation is started, the target charge rate SOCt is set to decrease as the fuel remaining amount Qf decreases, and the fuel remaining amount Qf reaches the target fuel remaining amount Qfb and the target charge rate SOCt is The target charging rate SOCt is set so that the reaching target charging rate SOCb is reached at the same time. Since the power generation output Pf is calculated based on the difference between the target charge rate SOCt and the current charge rate SOC, feedback control is accurately performed so that the charge rate SOC matches the target charge rate SOCt.
目標充電率SOCtは、燃料残量Qfの減少とともに徐々に低下し、燃料残量Qfが到達目標燃料残量Qfbに達することと同時期に到達目標充電率SOCbに達するように制御されるので、実際のバッテリ6の充電率SOCも目標充電率SOCtに合わせて略同時期に到達目標充電率SOCbに達する。したがって、バッテリ6の充電率が100%であり燃料残量が開始時燃料残量Qfaの状態から、到達目標充電率SOCb及び燃料残量Qfbになるまで車両が走行する距離が最大走行可能な航続距離となる。そして高出力・高速走行状態では、燃料残量Qfが到達目標燃料残量Qfbに達するまで燃料電池8から出力することになり、目標充電率SOCtを燃料残量Qfの減少とともに徐々に低下させることで、発電開始から走行終了まで発電時間を確保し、燃料電池8の出力を抑えることが可能となる。
Since the target charging rate SOCt is gradually lowered as the remaining fuel amount Qf decreases and is controlled so as to reach the reaching target charging rate SOCb at the same time as the remaining fuel amount Qf reaches the reaching target fuel remaining amount Qfb. The actual charging rate SOC of the
低出力・低速走行状態でのEV優先モードでは、発電開始以降では、すでにバッテリ6の充電率SOCが到達目標充電率SOCbに達しているので、バッテリ6からの出力増加が困難であり、よって車両消費電力が大きく増加した場合には、その変動に合わせて燃料電池8からの出力を大きく増加させなければならない。これに対し、高出力・高速走行状態では、発電開始してから走行終了までの期間で充電率SOCが到達目標充電率SOCbを上回っているので、車両消費電力が一時的に増加したとしてもバッテリ6からの出力が増加して燃料電池8の出力の変動を抑制することができる。
In the EV priority mode in the low output / low speed running state, since the charging rate SOC of the
以上のように、EV優先モードであっても高出力・高速走行状態では、充電開始時期を早め、かつ燃料残量Qfが到達目標燃料残量Qfbに到達するまで燃料残量Qfの減少に伴って目標充電率SOCtを低下させることで、発電時間を確保して燃料電池8の出力を一定に抑えることができる。燃料電池8は、一般的に出力が増加するに伴って効率が低下するので、燃料電池8の出力が抑えられることで、燃料電池8の効率が向上する。また、車両消費電力の変動に対しても燃料電池8の出力の変動が抑えられるので、この点でも燃料電池8の効率を向上させることができる。 As described above, even in the EV priority mode, in the high power / high speed running state, the charging start timing is advanced and the remaining fuel amount Qf decreases until the remaining fuel amount Qf reaches the target fuel remaining amount Qfb. By reducing the target charging rate SOCt, it is possible to secure the power generation time and to keep the output of the fuel cell 8 constant. Since the efficiency of the fuel cell 8 generally decreases as the output increases, the efficiency of the fuel cell 8 is improved by suppressing the output of the fuel cell 8. Further, since the fluctuation of the output of the fuel cell 8 can be suppressed even with respect to the fluctuation of the vehicle power consumption, the efficiency of the fuel cell 8 can be improved also in this respect.
以上のように、高出力・高速走行状態で航続距離を延長させる機能を有することで、走行距離の予定が立てらずに例えモード切換装置23をEV優先モードにしておいても、例えば高速道路を走行するときのように高出力・高速走行状態が続く状況では、燃料電池8を効率よく発電させることができ、燃料消費を抑え、航続距離を増加させることができる。
なお、EV優先モードにおける低出力・低速走行状態では、早期に発電開始判定されないが、電気モータ3の消費電力が少ないので、燃料電池8を高出力にする必要がなく、よって燃料電池8の効率低下は抑えられる。As described above, by having the function of extending the cruising distance in a high output / high speed traveling state, even if the
In the low power / low speed driving state in the EV priority mode, the power generation start determination is not made at an early stage, but the power consumption of the
また、本実施形態では、車両消費電力を平滑化して演算した車速相当値によって発電開始判定を行っており、当該車速相当値が所定時間Ta以上閾値Vaを超えた場合に車両が高出力・高速走行状態であるとして、発電開始するように判定する。したがって、車両消費電力を平滑化した車速相当値によって発電開始判定を判定していることで、登坂や下り坂等での影響を受け難く、かつ加減速による出力変動の影響も抑制して、車両の高出力・高速走行状態を安定して正確に判定することができる。 Further, in this embodiment, the power generation start determination is performed based on the vehicle speed equivalent value calculated by smoothing the vehicle power consumption, and when the vehicle speed equivalent value exceeds the threshold value Va for a predetermined time Ta or more, the vehicle outputs high power and high speed. Assuming that the vehicle is in a running state, it is determined to start power generation. Therefore, since the power generation start determination is determined based on the vehicle speed equivalent value obtained by smoothing the vehicle power consumption, it is difficult to be affected by uphill or downhill slopes, and the influence of output fluctuation due to acceleration / deceleration is also suppressed. The high output / high speed driving state can be determined stably and accurately.
以上で発明の実施形態の説明を終えるが、発明の形態は本実施形態に限定されるものではない。
例えば、本実施形態では、高出力・高速走行状態において目標充電率SOCtを設定して航続距離を延長させる機能を有しているが、この機能を削除してもよい。本発明は、少なくともTOTAL燃費優先モードを可能にすることで、バッテリ6からの電力のみで走行可能な距離よりも長く走行する際に、燃料消費を抑えることができる。This is the end of the description of the embodiment of the invention, but the invention is not limited to this embodiment.
For example, the present embodiment has a function of setting the target charging rate SOCt and extending the cruising distance in a high output / high speed traveling state, but this function may be deleted. In the present invention, by enabling at least the TOTAL fuel consumption priority mode, fuel consumption can be suppressed when traveling longer than the distance that can be traveled only by the electric power from the
また、本実施形態では、発電ユニットとして燃料電池8を使用しているが、燃料電池8の代わりにエンジンと発電機を組み合わせたユニットを用いてもよい。この場合、車両はシリーズモードが可能なハイブリッド車となるが、このような車両においても、発電機及びエンジンを駆動制御して当該発電機からの出力を、上記燃料電池の出力制御と同様に制御することで、エンジンを効率よく作動させ、航続距離を増加させることができる。 In the present embodiment, the fuel cell 8 is used as the power generation unit, but a unit in which an engine and a generator are combined may be used instead of the fuel cell 8. In this case, the vehicle is a hybrid vehicle capable of the series mode, but even in such a vehicle, the generator and the engine are driven and controlled, and the output from the generator is controlled in the same manner as the output control of the fuel cell. By doing so, the engine can be operated efficiently and the cruising distance can be increased.
1 車両
3 電気モータ
6 バッテリ
8 燃料電池(発電ユニット)
20 燃料残量検出器(燃料残量検出部)
21 バッテリモニタリングユニット(充電率検出部)
22 コントロールユニット(発電開始判定部、発電制御部)
23 モード切換装置 (モード選択部)
24 到達目標充電率設定装置(到達目標充電率設定部)1
20 Fuel level detector (fuel level detector)
21 Battery monitoring unit (charge rate detector)
22 Control unit (power generation start determination unit, power generation control unit)
23 Mode switching device (mode selection part)
24 Target charging rate setting device (target charging rate setting unit)
Claims (7)
前記発電ユニットを停止させて前記バッテリから供給される電力により前記電気モータを駆動して走行する第1のモードから前記発電ユニットを強制的に起動させて走行する第2のモードへ切り替え選択をするモード選択部と、
前記発電ユニットの発電出力を制御する発電制御部と、
前記バッテリの現在の充電率を検出する充電率検出部と、を備え、
前記発電制御部は、前記車両の走行開始の際に前記第1のモードを選択し、前記モード選択部により前記第2のモードが選択されてから前記バッテリの充電率が所定の到達目標充電率未満となるまで、前記発電ユニットの発電出力を一定の所定値に制御し、前記第1のモードが選択されているときには、前記車両の走行開始から前記バッテリの充電率が前記到達目標充電率未満となるまで、前記発電ユニットを停止させて前記バッテリから供給される電力により前記電気モータを駆動することを特徴とする車両の電力制御装置。A power control device for a vehicle that supplies power from a power generation unit that consumes fuel and generates electricity to an electric motor for driving from a battery,
The power generation unit is stopped and the electric motor is driven by the electric power supplied from the battery to switch to the second mode in which the power generation unit is forced to start and travel. A mode selector,
A power generation control unit for controlling the power generation output of the power generation unit;
A charge rate detector for detecting a current charge rate of the battery,
The power generation control unit selects the first mode at the start of travel of the vehicle, and the battery charging rate is a predetermined target charging rate after the second mode is selected by the mode selection unit. The power generation output of the power generation unit is controlled to a constant predetermined value until the power is less than the value, and when the first mode is selected, the battery charge rate is less than the target target charge rate from the start of travel of the vehicle. The electric power control apparatus for a vehicle is characterized in that the electric power generation unit is stopped until the electric motor is driven, and the electric motor is driven by electric power supplied from the battery.
前記車両の消費電力に基づいて前記発電ユニットの発電開始判定をする発電開始判定部と、を備え、
前記発電制御部は、前記発電開始判定された際には、前記燃料残量が減少するに伴って減少するように前記バッテリの目標充電率を設定し、前記目標充電率に基づいて前記発電出力を制御することを特徴とする請求項1、3、4のいずれかに記載の車両の電力制御装置。A fuel remaining amount detecting unit for detecting the remaining amount of fuel in the power generation unit;
A power generation start determination unit that determines the power generation start of the power generation unit based on the power consumption of the vehicle,
The power generation control unit sets a target charging rate of the battery so as to decrease as the remaining fuel amount decreases when the power generation start determination is made, and the power generation output based on the target charging rate The vehicle power control device according to claim 1, wherein the vehicle power control device controls the power of the vehicle.
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