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JP2016119793A - Power generation control device - Google Patents

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JP2016119793A
JP2016119793A JP2014258838A JP2014258838A JP2016119793A JP 2016119793 A JP2016119793 A JP 2016119793A JP 2014258838 A JP2014258838 A JP 2014258838A JP 2014258838 A JP2014258838 A JP 2014258838A JP 2016119793 A JP2016119793 A JP 2016119793A
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JP
Japan
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battery
power generation
amount
generator
power
Prior art date
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Pending
Application number
JP2014258838A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
健司 矢口
Kenji Yaguchi
健司 矢口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
Original Assignee
Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp filed Critical Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
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    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

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  • Control Of Charge By Means Of Generators (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power generation control device capable of reducing battery deterioration caused by a discharge current.SOLUTION: A power generation control device comprises: a power generator 3 that is driven in response to a rotational speed of an internal combustion engine 2 and stores power in a battery 6 or supplies power to an electric load 5; a generator control part 7 for controlling a power generation amount; a road information acquisition part for acquiring road information ahead of a vehicle; a power generation amount estimation part for estimating, from the road information, a maximum power generation amount in the case where a power generation amount of the generator 3 is limited; a power consumption amount estimation part for estimating a power consumption amount of the electric load on the basis of the road information; a discharge amount calculation part for calculating a maximum discharge amount to be discharged from the battery 6 for satisfying the power consumption amount in the case where the power consumption amount is greater than the maximum power generation amount; and a battery load determination part for determining whether a load generated in the battery 6 is settled within an allowable range in the case where the battery 6 is discharged for the maximum discharge amount. If the load generated in the battery 6 is out of the allowable range at the time of discharge, the power generation amount of the generator 3 is increased in such a manner that the load generated in the battery 6 is settled within the allowable range.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は、エンジンの動力の一部を用いて発電可能なオルタネータのような発電機の発電制御装置に関する。   The present disclosure relates to a power generation control device for a generator such as an alternator that can generate power using a part of engine power.

一般的に、車両の運動エネルギーを利用してオルタネータを駆動することにより、運動エネルギーを電気エネルギーに変換し、車内の各種電気負荷に供給することが行われている。このようにオルタネータで発電される電力量は、走行状態に応じていわば成り行きで変化する。そして、オルタネータで発電された電力は、電気負荷に直接供給され、あるいは、バッテリに蓄電された後にそれぞれの電気負荷における電力需要に応じて供給される。   In general, the kinetic energy is converted into electric energy by driving the alternator using the kinetic energy of the vehicle and supplied to various electric loads in the vehicle. In this way, the amount of electric power generated by the alternator varies depending on the traveling state. The electric power generated by the alternator is supplied directly to the electric load, or is stored in the battery and then supplied according to the electric power demand at each electric load.

一方で、各電気負荷における電力需要もまた、走行状態に応じて成り行きで変化する。そのため、車内で発電した限りある電力を、各電気負荷の電力需要に応じて効率的に配分することが求められる。このような要求に対し、特許文献1では、ナピゲーション装置などを利用して将来の電力需要を推定し、該推定結果に応じてバッテリ等に蓄電された電力を各電気負荷に配分することで、各電気負荷の電力需要にマッチした電力供給が可能になるとしている。   On the other hand, the electric power demand in each electric load also changes according to the running state. Therefore, it is required to efficiently distribute a limited amount of power generated in the vehicle according to the power demand of each electric load. In response to such a request, Patent Document 1 estimates the future power demand using a navigator or the like, and distributes the electric power stored in the battery or the like according to the estimation result to each electric load, It is said that it will be possible to supply power that matches the power demand of each electrical load.

特開2014−117957号公報JP 2014-117957 A

このような発電装置と共に用いられる二次電池等のバッテリは、放電時の電流が大きいほどバッテリに対する劣化が大きくなる。しかしながら上記特許文献1では、放電電流によるバッテリ劣化の影響を考慮することなく成り行きでオルタネータによる発電を行っているため、バッテリの劣化が進む場合がある。   A battery such as a secondary battery used with such a power generation device is more deteriorated with respect to the battery as the current during discharge is larger. However, in Patent Document 1, since the power is generated by the alternator without considering the influence of the battery deterioration due to the discharge current, the battery may be deteriorated in some cases.

本発明は上記問題点に鑑みなされたもので、本発明の少なくとも一実施形態は、放電電流よるバッテリ劣化を低減可能な発電制御装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and at least one embodiment of the present invention aims to provide a power generation control device capable of reducing battery deterioration due to a discharge current.

本発明の少なくとも一実施形態に係る発電制御装置は、
内燃機関の回転数に応じて駆動され、バッテリに蓄積又は電気負荷に電力を供給する発電機と、
前記発電機の発電量を制御する発電機制御部と、
車両前方の道路情報を取得する道路情報取得部と、

前記道路情報から、前記発電機の前記発電量が制限される場合の最大発電量を推定する発電量推定部と、
前記道路情報に基づき、前記電気負荷の消費電力量を推定する消費電力量推定部と、
前記消費電力量が前記最大発電量よりも大きい場合に、前記消費電力量を満たすために前記バッテリから放電される最大放電量を算出する放電量算出部と、
前記最大放電量により前記バッテリを放電した場合に、前記バッテリに発生する負荷が許容範囲内か否か判定するバッテリ負荷判定部と、
を備え、
前記バッテリ負荷判定部により、放電時に前記バッテリに発生する前記負荷が許容範囲外であった場合、前記発電機制御部は、前記バッテリに発生する前記負荷が許容範囲内となるように前記発電機の前記発電量を増加させる。
A power generation control device according to at least one embodiment of the present invention includes:
A generator that is driven according to the rotational speed of the internal combustion engine and that accumulates in the battery or supplies power to the electrical load;
A generator control unit for controlling the power generation amount of the generator;
A road information acquisition unit for acquiring road information ahead of the vehicle;

From the road information, a power generation amount estimation unit that estimates the maximum power generation amount when the power generation amount of the generator is limited,
Based on the road information, a power consumption estimation unit that estimates power consumption of the electrical load;
A discharge amount calculation unit for calculating a maximum discharge amount discharged from the battery in order to satisfy the power consumption amount when the power consumption amount is larger than the maximum power generation amount;
A battery load determination unit that determines whether or not a load generated in the battery is within an allowable range when the battery is discharged by the maximum discharge amount;
With
When the load generated in the battery at the time of discharging is out of an allowable range by the battery load determination unit, the generator control unit causes the generator so that the load generated in the battery is within the allowable range. The power generation amount is increased.

上記の構成によれば、発電量が制限される場合の発電機による最大発電量及び電気負荷による消費発電量が道路情報に基づいて推定され、これらの最大発電量及び消費発電量に基づいてバッテリからの放電(バッテリによる電気負荷への電力供給)の有無が推定される。そして、バッテリからの放電があると推定される場合において、放電によって生じるバッテリの負荷が許容範囲外と判定される場合には、バッテリからの放電電流が過大になることによるバッテリの劣化が進行することを抑制すべく、発電機による発電量が増加される。すなわち、この発電量の増加によって電気負荷による電力需要が補填されることでバッテリからの放電量を低減することができ、バッテリからの過大な放電が抑制される。これによって、バッテリの劣化抑制を図ることができる。   According to the above configuration, the maximum power generation amount by the generator and the power generation amount consumed by the electric load when the power generation amount is limited are estimated based on the road information, and the battery is based on the maximum power generation amount and the power generation amount consumed. Presence or absence of discharge from the battery (power supply to the electric load by the battery) is estimated. When it is estimated that there is a discharge from the battery, when it is determined that the load of the battery caused by the discharge is out of the allowable range, the deterioration of the battery due to the excessive discharge current from the battery proceeds. In order to suppress this, the amount of power generated by the generator is increased. That is, the increase in power generation amount compensates the power demand due to the electric load, so that the discharge amount from the battery can be reduced, and excessive discharge from the battery is suppressed. Thereby, it is possible to suppress the deterioration of the battery.

本発明の少なくとも一実施形態によれば、放電電流によるバッテリ劣化を低減可能な発電制御装置が提供される。   According to at least one embodiment of the present invention, a power generation control device capable of reducing battery deterioration due to a discharge current is provided.

本発明の一実施形態に係る発電制御装置を概略的に示す図である。It is a figure showing roughly the power generation control device concerning one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る制御装置のブロック図である。It is a block diagram of a control device concerning one embodiment of the present invention. 発電機の性能マップの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the performance map of a generator. 本発明の一実施形態に係る発電制御フローを示す図である。It is a figure which shows the electric power generation control flow which concerns on one Embodiment of this invention.

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, etc. of the components described in the embodiments or shown in the drawings are not intended to limit the scope of the present invention, but are merely illustrative examples. Absent.
For example, expressions expressing relative or absolute arrangements such as “in a certain direction”, “along a certain direction”, “parallel”, “orthogonal”, “center”, “concentric” or “coaxial” are strictly In addition to such an arrangement, it is also possible to represent a state of relative displacement with an angle or a distance such that tolerance or the same function can be obtained.
For example, an expression indicating that things such as “identical”, “equal”, and “homogeneous” are in an equal state not only represents an exactly equal state, but also has a tolerance or a difference that can provide the same function. It also represents the existing state.
For example, expressions representing shapes such as quadrangular shapes and cylindrical shapes represent not only geometrically strict shapes such as quadrangular shapes and cylindrical shapes, but also irregularities and chamfers as long as the same effects can be obtained. A shape including a part or the like is also expressed.
On the other hand, the expressions “comprising”, “comprising”, “comprising”, “including”, or “having” one constituent element are not exclusive expressions for excluding the existence of the other constituent elements.

図1は、本発明の一実施形態に係る発電制御装置1を概略的に示す図である。図1に示されるように、発電制御装置1は、発電機3と、ECU(電子制御ユニット)などからなる制御装置7(発電機制御部71と、道路情報取得部72と、発電量推定部73と、消費電力量推定部74と、放電量算出部75と、バッテリ負荷判定部76とを備える)とを備え、例えばトラックやバスなどを含む商用車及び乗用車を含む各種車両に搭載される。   FIG. 1 is a diagram schematically showing a power generation control device 1 according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the power generation control device 1 includes a power generator 3, a control device 7 (a power generator control unit 71, a road information acquisition unit 72, and a power generation amount estimation unit) including an ECU (electronic control unit). 73, a power consumption amount estimation unit 74, a discharge amount calculation unit 75, and a battery load determination unit 76), for example, mounted on various vehicles including commercial vehicles and passenger cars including trucks and buses. .

この発電制御装置1を備える車両は走行用動力源として内燃機関(エンジン2)を搭載しており、エンジン2からの出力を不図示の動力伝達機構(例えばクラッチ装置、トランスミッション装置等)を介して駆動輪に伝達することにより走行する。また、エンジン2からの出力はベルト等を介して発電機3にも伝えられており、発電機3は、このエンジン2によって駆動されると共に、制御装置7によって制御される。   A vehicle equipped with this power generation control device 1 is equipped with an internal combustion engine (engine 2) as a driving power source, and outputs from the engine 2 via a power transmission mechanism (not shown) such as a clutch device or a transmission device. It travels by transmitting to the drive wheels. The output from the engine 2 is also transmitted to the generator 3 through a belt or the like, and the generator 3 is driven by the engine 2 and controlled by the control device 7.

発電機3(オルタネータ)は、内燃機関の回転数に応じて駆動され、バッテリ6に蓄積又は電気負荷5に電力を供給する。より詳細には、発電機3は、交流発電機と整流器からなる。また、交流発電機は、ステータおよびステータの内側で回転するロータから構成される。そして、フィールド電流Ifにより励磁されることでロータからは磁束を発生しており、ステータの内側でエンジン2の回転数に応じてこのロータが回転することで、ロータからの磁束がステータコイルと交差し、電磁誘導によって電流が発生する。このようにして発生する交流電流は、上記の整流器によって直流に整流された後に、車内の電源ライン4を介して接続される各種の電気負荷5に発電電流Igとして供給される。これと共に、発電機3の発電電力が、全ての電気負荷5による消費電力よりも大きい場合には、この余剰分の電力はバッテリ6の充電に使用される。   The generator 3 (alternator) is driven according to the rotational speed of the internal combustion engine, and accumulates in the battery 6 or supplies electric power to the electric load 5. More specifically, the generator 3 is composed of an AC generator and a rectifier. The AC generator is composed of a stator and a rotor that rotates inside the stator. A magnetic flux is generated from the rotor by being excited by the field current If, and the rotor rotates in accordance with the rotational speed of the engine 2 inside the stator, so that the magnetic flux from the rotor intersects the stator coil. However, current is generated by electromagnetic induction. The alternating current generated in this way is rectified into direct current by the rectifier and then supplied as a generated current Ig to various electric loads 5 connected via the power line 4 in the vehicle. At the same time, when the power generated by the generator 3 is larger than the power consumed by all the electric loads 5, the surplus power is used for charging the battery 6.

また、発電機3には回生発電制御(回生ブレーキ)がなされており、車両の減速時には、動力伝達機構を介して伝達される駆動輪からの運動エネルギーによって回転駆動されることで発電する。すなわち、減速時には、燃料の供給がなくても回転する駆動輪によってエンジン2は回転され、このエンジン2の回転によって発電機3も回転される。そして、燃費を向上させるべく、回生発電時(減速時)には発電量(回生発電)を多くし、逆に、回生発電時以外では発電量を抑えるよう発電機3は制御されている。具体的には、回生発電時には、上記のフィールド電流Ifが高く設定され、回生発電時以外ではフィールド電流Ifが小さく設定されることで発電電力を制御しても良い。このように回生発電された電力はバッテリ6に蓄積される。そして、発電機3の発電による電圧がバッテリ6の電圧より低い場合に、バッテリ6の電力が電気負荷5に供給されることで、発電機3の発電のための燃料を低減し、燃費を向上している。   Further, the generator 3 is subjected to regenerative power generation control (regenerative braking), and generates power by being rotationally driven by the kinetic energy from the drive wheels transmitted via the power transmission mechanism when the vehicle is decelerated. That is, at the time of deceleration, the engine 2 is rotated by the driving wheel that rotates without supplying fuel, and the generator 3 is also rotated by the rotation of the engine 2. In order to improve fuel efficiency, the generator 3 is controlled to increase the amount of power generation (regenerative power generation) during regenerative power generation (deceleration), and conversely to suppress the power generation amount except during regenerative power generation. Specifically, the generated power may be controlled by setting the field current If high during regenerative power generation and setting the field current If small during times other than regenerative power generation. The electric power regenerated in this way is stored in the battery 6. Then, when the voltage generated by the generator 3 is lower than the voltage of the battery 6, the power of the battery 6 is supplied to the electric load 5, thereby reducing the fuel for power generation of the generator 3 and improving the fuel consumption. doing.

なお、上述の電気負荷5は、電気駆動によって電力を消費する車載部品(電装部品)である。例えば、点火制御などの車両走行などに用いられ電子制御ユニット(ECU)、やセンサ、エアバック、エアコン、ブロア、ヘッドライト、ブレーキランプ、ワイパー、ウインカー、シガーソケット、オーディオ、カーナビなど、様々な電気負荷が車両に搭載される。図1の例示では、簡略化のために、対象となる全ての電気負荷5が合成されたものとして電気負荷5が1つ例示されている。   The above-described electric load 5 is a vehicle-mounted component (electrical component) that consumes electric power by electric drive. For example, electronic control units (ECUs) used for vehicle running such as ignition control, various electric devices such as sensors, airbags, air conditioners, blowers, headlights, brake lamps, wipers, turn signals, cigar sockets, audio, car navigation systems, etc. A load is mounted on the vehicle. In the illustration of FIG. 1, for simplification, one electric load 5 is illustrated as a combination of all target electric loads 5.

バッテリ6は、車両に搭載されるシステムの電源として用いられる2次電池(例えば鉛蓄電池)であり、上述した電気負荷5の電気駆動や、エンジン2を始動させるためのスタータモータの電気駆動に用いられる。また、エンジン2の運転時において、発電機3による発電電力が電気負荷5の消費電力以下の場合に、バッテリ6からの電気負荷5への電力供給が、発電機3からの電気負荷5への電力供給と共に行われる。図1の例示では、バッテリ6は、電気負荷5と共に、電源ライン4を介して発電機3に並列に接続される。   The battery 6 is a secondary battery (for example, a lead storage battery) used as a power source for a system mounted on a vehicle, and is used for the electric drive of the electric load 5 described above and the electric drive of a starter motor for starting the engine 2. It is done. Further, when the power generated by the generator 3 is less than or equal to the power consumption of the electric load 5 during operation of the engine 2, the power supply from the battery 6 to the electric load 5 is supplied to the electric load 5 from the generator 3. This is done together with the power supply. In the illustration of FIG. 1, the battery 6 is connected to the generator 3 in parallel with the electric load 5 via the power line 4.

このように、発電機3による発電電力が小さい場合にバッテリ6の電力が電気負荷に供給されるが、バッテリ6は、放電電流が過度に大きいと劣化の進行が早くなるという特質を有している。このため、発電機3の発電量を燃費向上の観点から無制限に抑制すると、バッテリ6からの放電量が過度に増大することでバッテリ6の劣化の進行を早め、その寿命が短くなるおそれがある。そこで、バッテリ6からの放電が過度に大きいと予測される場合には、一定の条件下、バッテリ6からの放電を抑制するために、発電機3の発電量の増加制御(後述)を実行する。
具体的には、以下に説明する制御装置7によって発電機3とバッテリ6を制御することで、バッテリ6の長寿命化を図る。この制御装置7は、図2に示されるように、発電機制御部71と、道路情報取得部72と、発電量推定部73と、消費電力量推定部74と、放電量算出部75と、バッテリ負荷判定部76と、を備える。
As described above, when the power generated by the generator 3 is small, the power of the battery 6 is supplied to the electric load. However, the battery 6 has a characteristic that the progress of deterioration is accelerated when the discharge current is excessively large. Yes. For this reason, if the power generation amount of the generator 3 is suppressed indefinitely from the viewpoint of improving fuel efficiency, the discharge amount from the battery 6 increases excessively, so that the progress of deterioration of the battery 6 may be accelerated and the life thereof may be shortened. . Therefore, when the discharge from the battery 6 is predicted to be excessively large, an increase control (described later) of the power generation amount of the generator 3 is executed in order to suppress the discharge from the battery 6 under certain conditions. .
Specifically, the life of the battery 6 is extended by controlling the generator 3 and the battery 6 by the control device 7 described below. As shown in FIG. 2, the control device 7 includes a generator control unit 71, a road information acquisition unit 72, a power generation amount estimation unit 73, a power consumption amount estimation unit 74, a discharge amount calculation unit 75, A battery load determination unit 76.

発電機制御部71は、発電機3の発電量を制御する。また、発電機制御部71によって、上記の発電量の増加制御(後述)が実行される。この発電量の制御は、上述のフィールド電流Ifを制御することにより行っても良い。例えば、周知のように、リアルタイムに計測したバッテリ6の電圧や実際の回路に流れている電流量など、様々なセンサから取得する情報に基づいて最適なフィールド電流Ifを算出しても良い。また、回生発電時に、発電機3からバッテリ6へ供給される充電量が最大となるように発電機3の回生発電量を制御しても良く、さらに、道路情報取得部72と連携することで回生発電量を制御しても良い。   The generator control unit 71 controls the amount of power generated by the generator 3. Further, the generator control unit 71 performs the above-described increase control of the amount of power generation (described later). The power generation amount may be controlled by controlling the above-described field current If. For example, as is well known, the optimum field current If may be calculated based on information acquired from various sensors such as the voltage of the battery 6 measured in real time and the amount of current flowing in an actual circuit. In addition, during regenerative power generation, the regenerative power generation amount of the power generator 3 may be controlled so that the amount of charge supplied from the power generator 3 to the battery 6 is maximized, and further, in cooperation with the road information acquisition unit 72. The regenerative power generation amount may be controlled.

道路情報取得部72は、車両前方の道路情報Deを取得する。この道路情報Deは、例えば、道路線形情報や道路交通情報(渋滞情報、交通規制情報)、制限速度、施設情報、車間距離、車速、天候情報などが含まれても良い。この道路線形情報は道路形状に関する情報であり、平面的な道路の形状がどのような直線と曲線の組み合わせであるか、上り坂や下り坂などの勾配がどのように構成されているかなどの情報である。施設情報は、例えば、交差点、踏切、駐車場、有料道路の料金所等の情報である。   The road information acquisition unit 72 acquires road information De ahead of the vehicle. The road information De may include, for example, road alignment information, road traffic information (congestion information, traffic regulation information), speed limit, facility information, inter-vehicle distance, vehicle speed, weather information, and the like. This road alignment information is information about the road shape, such as what kind of straight line and curved line the planar road shape is, and how the slope such as uphill and downhill is composed. It is. The facility information is, for example, information on intersections, railroad crossings, parking lots, toll road tolls, and the like.

また、道路情報Deの取得タイミングは、一定時間毎(周期的)であっても良い。あるいは、車両前方の状況が変わると判断される場合に道路情報Deの取得が行われても良い。これら両方のタイミングであっても良い。例えば、道路を曲がった場合、停車した場合、エンジン2の回転数Neの予測値が大きく変わるほど変化した場合、道路交通情報が変更された場合などには、車両前方の状況が変わり得る。   Moreover, the acquisition timing of road information De may be every fixed time (periodic). Alternatively, the road information De may be acquired when it is determined that the situation ahead of the vehicle changes. Both of these timings may be used. For example, the situation ahead of the vehicle may change when the road is turned, when the vehicle stops, when the predicted value of the rotational speed Ne of the engine 2 changes greatly, when the road traffic information is changed, or the like.

また、図1に例示されるように、道路線形情報や道路交通情報はナビゲーション装置81から取得しても良い。車速や車間距離、天候情報は、車両に設けられるセンサやカメラになどの車両状況取得手段82によって取得しても良い。図1の例示では、ナビゲーション装置81や車両状況取得手段82は、CAN(Controller Area Network)やLIN(Local Interconnect Network)などからなる車載ネットワーク9を介して制御装置7に接続されている。なお、ナビゲーション装置81(カーナビ)は、周知のように、例えばGPSから得られる位置情報と地図情報とに基づいて、車両の走行位置が特定できるようになっている。この地図情報には道路線形情報(例えば、道路の形状、分岐の有無、標高等)や、施設情報(例えば、交差点、踏切、駐車場、有料道路の料金所等)が座標データと関連付けられて規定されている。また、周知のように、ナビゲーション装置81は、例えばVICS(登録商標)(Vehicle Information and Communication System)から渋滞や交通規制などの道路交通情報の受信が可能となっている。
そして、取得される道路情報Deは、取得される度に、下記に説明する発電量推定部73および消費電力量推定部74に入力される。
Further, as illustrated in FIG. 1, road alignment information and road traffic information may be acquired from the navigation device 81. The vehicle speed, the inter-vehicle distance, and the weather information may be acquired by a vehicle state acquisition unit 82 such as a sensor or a camera provided in the vehicle. In the example of FIG. 1, the navigation device 81 and the vehicle status acquisition means 82 are connected to the control device 7 via an in-vehicle network 9 made of CAN (Controller Area Network), LIN (Local Interconnect Network), or the like. As is well known, the navigation device 81 (car navigation system) can specify the traveling position of the vehicle based on position information obtained from, for example, GPS and map information. This map information includes road alignment information (for example, road shape, presence / absence of branching, altitude, etc.) and facility information (for example, intersections, railroad crossings, parking lots, toll road tolls, etc.) associated with coordinate data. It is prescribed. Further, as is well known, the navigation device 81 can receive road traffic information such as traffic congestion and traffic regulations from, for example, VICS (registered trademark) (Vehicle Information and Communication System).
The acquired road information De is input to a power generation amount estimation unit 73 and a power consumption amount estimation unit 74 described below each time it is acquired.

発電量推定部73は、道路情報Deから、発電機3の発電量が制限される場合の最大発電量Wgを推定する。このため、上記の道路情報取得部72に発電量推定部73は接続されることで、道路情報Deの入力を受けるよう構成されている。そして、発電量推定部73は、道路情報取得部72からの道路情報Deを解析することにより、発電機3の発電量が制限される場合(発電制限時)の最大発電量Wg(以下、最大発電量Wg)を推定する。より詳細には、発電機3による発電量は、発電機3の回転数Nがエンジン2の回転数Neによって決まることから、フィールド電流Ifとエンジン2の回転数Neの情報を得ることで推定できる。   The power generation amount estimation unit 73 estimates the maximum power generation amount Wg when the power generation amount of the generator 3 is limited from the road information De. For this reason, the power generation amount estimation unit 73 is connected to the road information acquisition unit 72 to receive an input of the road information De. Then, the power generation amount estimation unit 73 analyzes the road information De from the road information acquisition unit 72 to thereby determine the maximum power generation amount Wg (hereinafter referred to as the maximum power generation amount) when the power generation amount of the generator 3 is limited (when power generation is limited). The power generation amount Wg) is estimated. More specifically, the amount of power generated by the generator 3 can be estimated by obtaining information about the field current If and the rotational speed Ne of the engine 2 because the rotational speed N of the generator 3 is determined by the rotational speed Ne of the engine 2. .

図2に示される実施形態では、上記の最大発電量Wgは、道路情報Deとエンジン2の効率マップ(例えば、エンジン回転数とエンジン負荷に対する燃料消費が示されるマップ)に基づいて推定されている。より詳細には、発電量推定部73は、道路情報Deに基づいてエンジン2の回転数Neを予測し、予測されるエンジン2の回転数Neから発電機3の回転数Nを求めている。具体的には、予測されるエンジン2の回転数Neに発電機3における減速比を乗算することで発電機3の回転数Nを算出している。これと共に、発電機3による発電量は、例えば、上り坂の登坂時には発電量が抑制されるなど、エンジン2の効率に基づいて調整されているため、エンジン2の効率マップを参照することでフィールド電流Ifを求める。そして、フィールド電流Ifにおける発電機3の性能マップ(図3参照)を参照し、発電機3の回転数Nに対応する発電電流を取得する。この発電電流Igと発電時間Tr(道路情報Deに基づく推定期間)とを演算することで、上記の最大発電量Wgが推定される。   In the embodiment shown in FIG. 2, the maximum power generation amount Wg is estimated based on the road information De and the efficiency map of the engine 2 (for example, a map showing fuel consumption with respect to the engine speed and the engine load). . More specifically, the power generation amount estimation unit 73 predicts the rotational speed Ne of the engine 2 based on the road information De, and obtains the rotational speed N of the generator 3 from the predicted rotational speed Ne of the engine 2. Specifically, the rotation speed N of the generator 3 is calculated by multiplying the predicted rotation speed Ne of the engine 2 by the reduction ratio in the generator 3. At the same time, the amount of power generated by the generator 3 is adjusted based on the efficiency of the engine 2 such as, for example, the amount of power generation is suppressed when climbing uphill. The current If is obtained. Then, with reference to the performance map of the generator 3 at the field current If (see FIG. 3), the generated current corresponding to the rotational speed N of the generator 3 is acquired. By calculating this power generation current Ig and power generation time Tr (estimated period based on road information De), the maximum power generation amount Wg is estimated.

なお、この演算は、推定する精度に応じて様々な方法が採用できる。例えば、道路情報Deに含まれる全区間における平均の発電電流Igと発電時間Trとを乗算することで推定しても良い。あるいは、発電電流Igを発電時間Trで積分して推定しても良い。発電機3の性能マップは、図3に例示されるように、発電機3の回転数Nに従って発電電流Igが大きくなっている。
他の幾つの実施形態では、道路情報Deに基づいてバッテリ6の残容量(SOC)を推定するバッテリ残存量推定部と、道路情報Deに基づいてエンジン2に要求される要求トルクを推定するトルク推定部と、を備え、道路情報De、上記の残存量および上記の要求トルクから、上記の最大発電量Wgを推定しても良い。
In addition, various methods can be employed for this calculation depending on the accuracy to be estimated. For example, the estimation may be performed by multiplying the average power generation current Ig in all sections included in the road information De and the power generation time Tr. Alternatively, the power generation current Ig may be estimated by integrating with the power generation time Tr. In the performance map of the generator 3, as shown in FIG. 3, the generated current Ig increases according to the rotational speed N of the generator 3.
In some other embodiments, a remaining battery amount estimation unit that estimates the remaining capacity (SOC) of the battery 6 based on the road information De, and a torque that estimates a required torque required for the engine 2 based on the road information De An estimation unit, and the maximum power generation amount Wg may be estimated from the road information De, the remaining amount, and the required torque.

消費電力量推定部74は、道路情報Deに基づき、電気負荷5の消費電力量Wcを推定する。このため、消費電力量推定部74は上述の道路情報取得部72に接続されることで、道路情報取得部72から道路情報Deの入力を受けるよう構成される。そして、電気負荷5を構成する電気負荷5の個々の消費電力は予め規定されており、予め規定された電気負荷5の消費電力に関するデータに基づいて、電気負荷5の消費電力は予測される。例えばヘッドライトやウインカーのように運転者の操作によってON/OFFされる電気負荷の場合であっても、スイッチON時の消費電力とOFF時の消費電力も予め規定されている。
また、消費電力量Wcの推定のタイミングは、道路情報取得部72から道路情報Deが入力された場合であっても良い。また、個々の電気負荷5の使用状態が変わり電気負荷5を再度推定する必要があると判断される場合であっても良い。これら両方のタイミングであっても良い。
The power consumption amount estimation unit 74 estimates the power consumption amount Wc of the electric load 5 based on the road information De. For this reason, the power consumption estimation unit 74 is configured to receive the input of the road information De from the road information acquisition unit 72 by being connected to the road information acquisition unit 72 described above. The individual power consumption of the electric load 5 constituting the electric load 5 is specified in advance, and the power consumption of the electric load 5 is predicted based on the data related to the power consumption of the electric load 5 specified in advance. For example, even in the case of an electric load that is turned ON / OFF by a driver's operation, such as a headlight or a turn signal, the power consumption when the switch is ON and the power consumption when the switch is OFF are also defined in advance.
Further, the estimation timing of the power consumption amount Wc may be when the road information De is input from the road information acquisition unit 72. Moreover, the case where it is judged that the use state of each electric load 5 changes and it is necessary to estimate the electric load 5 again may be sufficient. Both of these timings may be used.

そして、上述した、道路情報Deに基づいて推定される最大発電量Wgおよび消費電力量Wcは放電量算出部75に入力され、バッテリ6の充放電状態が判定されると共に放電量の推定値が算出される。
すなわち、放電量算出部75は、消費電力量Wcが最大発電量Wgよりも大きい場合に、消費電力量Wcを満たすためにバッテリ6から放電される最大放電量Wbを算出する。このため、放電量算出部75は、上述の発電量推定部73と消費電力量推定部74とに接続されることで、道路情報Deに含まれる区間における消費電力量Wcおよび最大発電量Wgの入力を受けるよう構成されている。そして、消費電力量Wcが最大発電量Wgより大きい場合(消費電力量Wc>最大発電量Wg)には、電気負荷5による消費電力量Wcが発電機3による最大発電量Wgよりも多く、発電機3による発電量が不足する状態が推定される。つまり、この電力の不足分(消費電力量Wc−最大発電量Wg)を賄うためにバッテリ6から電力が放電(電気負荷5に供給)されることが推定される。
The maximum power generation amount Wg and the power consumption amount Wc estimated based on the road information De described above are input to the discharge amount calculation unit 75, the charge / discharge state of the battery 6 is determined, and the estimated value of the discharge amount is Calculated.
That is, the discharge amount calculation unit 75 calculates the maximum discharge amount Wb discharged from the battery 6 in order to satisfy the power consumption amount Wc when the power consumption amount Wc is larger than the maximum power generation amount Wg. For this reason, the discharge amount calculation unit 75 is connected to the power generation amount estimation unit 73 and the power consumption amount estimation unit 74 described above, so that the power consumption amount Wc and the maximum power generation amount Wg in the section included in the road information De are calculated. It is configured to accept input. When the power consumption amount Wc is larger than the maximum power generation amount Wg (power consumption amount Wc> maximum power generation amount Wg), the power consumption amount Wc by the electric load 5 is larger than the maximum power generation amount Wg by the generator 3, It is estimated that the amount of power generated by the machine 3 is insufficient. That is, it is estimated that power is discharged (supplied to the electric load 5) from the battery 6 in order to cover this shortage of power (power consumption Wc−maximum power generation Wg).

ところが、上述の通り、バッテリ6からの過大な放電量によってバッテリ6の劣化の進行が早まるおそれがあることから、バッテリ負荷判定部76によって、バッテリ6からの過放電を回避するための発電量の増加制御の必要性が判定される。
すなわち、バッテリ負荷判定部76は、最大放電量Wbによりバッテリ6を放電した場合に、バッテリ6に発生する負荷が許容範囲内か否か判定する。このため、バッテリ負荷判定部76は放電量算出部75に接続されることで、放電量算出部75から最大放電量Wbの入力を受けるよう構成されており、最大放電量Wbに基づいてバッテリ6に発生する負荷が許容範囲内か否か判定される。
However, as described above, there is a risk that deterioration of the battery 6 may be accelerated due to an excessive amount of discharge from the battery 6, so that the amount of power generation for avoiding overdischarge from the battery 6 is avoided by the battery load determination unit 76. The need for increase control is determined.
That is, the battery load determination unit 76 determines whether or not the load generated in the battery 6 is within an allowable range when the battery 6 is discharged with the maximum discharge amount Wb. Therefore, the battery load determination unit 76 is connected to the discharge amount calculation unit 75 so as to receive an input of the maximum discharge amount Wb from the discharge amount calculation unit 75, and the battery 6 is based on the maximum discharge amount Wb. It is determined whether or not the load generated in the above is within an allowable range.

具体的には、発電機3による発電量の増加制御の必要性の判定は、単位当たりの放電量が所定の閾値(放電量閾値Tp)以上となるかで判定しても良い。例えば、単位当たりの放電量は、道路情報Deを単位とした最大放電量Wbであっても良いし、単位時間当たりの放電量となる放電電流であっても良い。この放電量閾値Tpは、単位当たりのバッテリ6からの放電量(電流量)が一定値以上だとバッテリ6にダメージを与えるとして規定される値となる。   Specifically, the determination of the necessity for the increase control of the power generation amount by the generator 3 may be made based on whether the discharge amount per unit is equal to or greater than a predetermined threshold (discharge amount threshold Tp). For example, the discharge amount per unit may be a maximum discharge amount Wb with the road information De as a unit, or a discharge current that becomes a discharge amount per unit time. The discharge amount threshold value Tp is a value defined as damaging the battery 6 when the discharge amount (current amount) from the battery 6 per unit is a certain value or more.

そして、バッテリ負荷判定部76によって発電量の増加制御が必要と判断されると、発電機制御部71によってその実行がなされる。すなわち、バッテリ負荷判定部76により、放電時にバッテリ6に発生する負荷が許容範囲外であった場合、発電機制御部71は、バッテリ6に発生する負荷が許容範囲内となるように発電機3の発電量を増加させる。具体的には、発電機3による発電量の増加制御は、発電機3のロータを励磁するための上述のフィールド電流Ifが大きくなるように制御することで発電量を増加させても良い。すなわち、発電機制御部71によって算出される最適なフィールド電流Ifが、発電量の増加制御によって上げられることになる。   When the battery load determination unit 76 determines that the increase in power generation amount is necessary, the generator control unit 71 executes the control. That is, when the load generated in the battery 6 during discharge is out of the allowable range by the battery load determination unit 76, the generator control unit 71 causes the generator 3 so that the load generated in the battery 6 is within the allowable range. Increase the amount of power generation. Specifically, the power generation amount increase control by the power generator 3 may be increased by controlling the above-described field current If for exciting the rotor of the power generator 3 to be increased. That is, the optimum field current If calculated by the generator control unit 71 is raised by the increase control of the power generation amount.

このような構成を有する制御装置7によって、図4に示されるような発電制御が行われる。すなわち、図4は、幾つかの実施形態における制御装置7によるバッテリ6の発電制御フローを示す図である。   Power generation control as shown in FIG. 4 is performed by the control device 7 having such a configuration. That is, FIG. 4 is a diagram illustrating a power generation control flow of the battery 6 by the control device 7 in some embodiments.

図4のステップS41において道路情報Deが取得され、この道路情報Deに基づいて、発電機3による最大発電量Wgおよび電気負荷5による消費電力量Wcが推定される(ステップS42〜ステップS43)。そして、ステップS44において、最大発電量Wg<消費電力量Wcの場合にはバッテリ6が放電される状況にあると判断されてステップS45に進む。逆に、最大発電量Wg≧消費電力量Wcの場合には、バッテリ6が放電される状況ではないと判断されてフローを終える。   The road information De is acquired in step S41 of FIG. 4, and the maximum power generation amount Wg by the generator 3 and the power consumption amount Wc by the electric load 5 are estimated based on the road information De (steps S42 to S43). In step S44, if the maximum power generation amount Wg <the power consumption amount Wc, it is determined that the battery 6 is being discharged, and the process proceeds to step S45. On the contrary, when the maximum power generation amount Wg ≧ the power consumption amount Wc, it is determined that the battery 6 is not in a state of being discharged, and the flow ends.

ステップS45では、バッテリ6の最大放電量Wbが算出され、ステップS46において、最大放電量Wbが放電量閾値Tp以上であるか判断される。そして、最大放電量Wbが放電量閾値Tp以上と判断される場合には、ステップS47において、過放電によるバッテリ6の劣化が進行しないように発電機3による発電量の増加制御が行われる。逆に、ステップS46において最大放電量Wbが放電量閾値Tpより小さいと判断される場合には、過放電でないと判断されるので、発電量の増加制御は行われない。   In step S45, the maximum discharge amount Wb of the battery 6 is calculated. In step S46, it is determined whether the maximum discharge amount Wb is equal to or greater than the discharge amount threshold value Tp. When it is determined that the maximum discharge amount Wb is equal to or greater than the discharge amount threshold value Tp, in step S47, the power generation amount is increased by the generator 3 so that the battery 6 does not deteriorate due to overdischarge. Conversely, when it is determined in step S46 that the maximum discharge amount Wb is smaller than the discharge amount threshold value Tp, it is determined that there is no overdischarge, so that the increase in power generation amount is not controlled.

上記の構成によれば、放電時にバッテリ6に発生すると予測される負荷が許容範囲外となる場合には、バッテリ6からの放電量を低減するため、発電機3による発電量が増加される。このため発電機3からの放電電流によるバッテリ6の劣化の進行を抑制することができ、バッテリ6の長寿命化を実現することができる。   According to said structure, when the load estimated to generate | occur | produce in the battery 6 at the time of discharge becomes out of an allowable range, in order to reduce the discharge amount from the battery 6, the electric power generation amount by the generator 3 is increased. For this reason, the progress of the deterioration of the battery 6 due to the discharge current from the generator 3 can be suppressed, and the life of the battery 6 can be extended.

本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes forms obtained by modifying the above-described embodiments and forms obtained by appropriately combining these forms.

1 発電制御装置
2 エンジン
3 発電機
4 電源ライン
5 電気負荷
6 バッテリ
7 発電制御装置
71 道路情報取得部
72 最大発電量推定部
73 発電機制御部
74 バッテリ情報取得部
75 消費電力量推定部
76 充電量算出部
77 バッテリ負荷判定部
78 発電量制限部
81 ナビゲーション装置
82 車両状況取得手段
9 車載ネットワーク
De 道路情報
If フィールド電流
Ig 発電電流
N 発電機の回転数
Ne エンジンの回転数
Tp 充電量閾値
Tr 発電時間
Wb 最大充電量
Wc 消費電力量
Wg 最大発電量
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power generation control apparatus 2 Engine 3 Generator 4 Power supply line 5 Electric load 6 Battery 7 Power generation control apparatus 71 Road information acquisition part 72 Maximum power generation amount estimation part 73 Generator control part 74 Battery information acquisition part 75 Power consumption amount estimation part 76 Charging Amount calculation unit 77 Battery load determination unit 78 Power generation amount restriction unit 81 Navigation device 82 Vehicle status acquisition means 9 In-vehicle network De Road information If Field current Ig Power generation current N Generator speed Ne Engine speed Tp Charge threshold Tr Time Wb Maximum charge Wc Power consumption Wg Maximum power generation

Claims (1)

内燃機関の回転数に応じて駆動され、バッテリに蓄積又は電気負荷に電力を供給する発電機と、
前記発電機の発電量を制御する発電機制御部と、
車両前方の道路情報を取得する道路情報取得部と、
前記道路情報から、前記発電機の前記発電量が制限される場合の最大発電量を推定する発電量推定部と、
前記道路情報に基づき、前記電気負荷の消費電力量を推定する消費電力量推定部と、
前記消費電力量が前記最大発電量よりも大きい場合に、前記消費電力量を満たすために前記バッテリから放電される最大放電量を算出する放電量算出部と、
前記最大放電量により前記バッテリを放電した場合に、前記バッテリに発生する負荷が許容範囲内か否か判定するバッテリ負荷判定部と、
を備え、
前記バッテリ負荷判定部により、放電時に前記バッテリに発生する前記負荷が許容範囲外であった場合、前記発電機制御部は、前記バッテリに発生する前記負荷が許容範囲内となるように前記発電機の前記発電量を増加させることを特徴とする発電制御装置。
A generator that is driven according to the rotational speed of the internal combustion engine and that accumulates in the battery or supplies power to the electrical load;
A generator control unit for controlling the power generation amount of the generator;
A road information acquisition unit for acquiring road information ahead of the vehicle;
From the road information, a power generation amount estimation unit that estimates the maximum power generation amount when the power generation amount of the generator is limited,
Based on the road information, a power consumption estimation unit that estimates power consumption of the electrical load;
A discharge amount calculation unit for calculating a maximum discharge amount discharged from the battery in order to satisfy the power consumption amount when the power consumption amount is larger than the maximum power generation amount;
A battery load determination unit that determines whether or not a load generated in the battery is within an allowable range when the battery is discharged by the maximum discharge amount;
With
When the load generated in the battery at the time of discharging is out of an allowable range by the battery load determination unit, the generator control unit causes the generator so that the load generated in the battery is within the allowable range. The power generation control apparatus characterized by increasing the power generation amount.
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