JP2008131769A - Power supply circuit control device - Google Patents
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Abstract
【課題】プリチャージ回路を備えた複数の蓄電機構を有する電源回路における蓄電機構の充電制御を簡易な回路構成で実現する。
【解決手段】ECUは、第1の走行用バッテリの状態を検出して(S1000)、充電制限が必要であると(S1100にてYES)、非通電状態のA−SMRPを通電状態に、通電状態のA−SMRGを非通電状態に切換えるステップ(S1200)と、充電制限の解除が必要であると(S1400にてYES)、通電状態のA−SMRPを非通電状態に、非通電状態のA−SMRGを通電状態に切換えるステップ(S1500)と、第2の走行用バッテリについてもS1000〜S1500と同様の処理を行なうステップ(S2000〜S2500)とを含む、プログラムを実行する。
【選択図】図4Charge control of a power storage mechanism in a power supply circuit having a plurality of power storage mechanisms including a precharge circuit is realized with a simple circuit configuration.
An ECU detects the state of a first battery for travel (S1000), and if charging restriction is necessary (YES in S1100), an A-SMRP in a non-energized state is energized and energized. When the state A-SMRG is switched to the non-energized state (S1200) and the release of the charging restriction is necessary (YES in S1400), the energized state A-SMRP is changed to the non-energized state. -A program including a step (S1500) of switching SMRG to an energized state and a step (S2000 to S2500) of performing the same processing as S1000 to S1500 for the second traveling battery is executed.
[Selection] Figure 4
Description
本発明は、電気自動車、燃料電池車、ハイブリッド車などの走行用モータを搭載した車両の電源回路に関し、特に、複数の蓄電機構(蓄電池(バッテリ、二次電池)、キャパシタ等)と負荷とが接続された電源回路における充電および/または放電を制御する技術に関する。 The present invention relates to a power supply circuit for a vehicle equipped with a traveling motor such as an electric vehicle, a fuel cell vehicle, and a hybrid vehicle, and in particular, a plurality of power storage mechanisms (storage battery (battery, secondary battery), capacitor, etc.) and a load. The present invention relates to a technique for controlling charging and / or discharging in a connected power supply circuit.
従来から、車両走行の推進力として、燃焼エネルギーで作動するエンジンの他に電気エネルギーで作動するモータを備えたハイブリッド車両が知られている。このハイブリッド車両の種類としては、大きく、(1)車輪の駆動をモータで行ないエンジンはモータへの電力供給源として作動するシリーズ(直列)ハイブリッドシステムと、(2)エンジンとモータとの双方で車輪を駆動するパラレル(並列)ハイブリッドシステムとがある。さらに、これらの両方の機能を併せ持つパラレルシリーズハイブリッドシステムと呼ばれるものもある。 2. Description of the Related Art Conventionally, a hybrid vehicle including a motor that operates with electric energy in addition to an engine that operates with combustion energy is known as a driving force for vehicle travel. The types of hybrid vehicles are large. (1) A series (series) hybrid system in which wheels are driven by motors and the engine operates as a power supply source to the motors, and (2) wheels are driven by both engines and motors. And a parallel (parallel) hybrid system. There is also a so-called parallel series hybrid system that has both of these functions.
シリーズハイブリッドシステム以外においては、モータをエンジンの出力を補助する補助駆動源として使用される。このようなハイブリッド車は、たとえば、加速時においてはモータによってエンジンの出力を補助し、減速時においては減速回生によってバッテリ等への充電を行なう等、様々な制御を行ない、バッテリの残容量を確保しつつ運転者の要求を満足できるようになっている。このようなハイブリッド車両は、モータの駆動あるいは回生を行なうために、パワードライブユニット(PCU(Power Control Unit)とも呼ばれる)を備える。このパワードライブユニットは、複数のスイッチング素子を備え、このスイッチング素子を用いた電流制御によりモータを駆動あるいは回生する。また、ハイブリッド車両は、これらスイッチング素子にスイッチングを行なわせる制御信号を出力するモータ制御装置を備えている。 Outside the series hybrid system, the motor is used as an auxiliary drive source that assists the engine output. Such a hybrid vehicle, for example, assists the output of the engine with a motor during acceleration, and performs various controls such as charging the battery or the like with deceleration regeneration during deceleration to ensure the remaining capacity of the battery. However, the driver's request can be satisfied. Such a hybrid vehicle includes a power drive unit (also referred to as a PCU (Power Control Unit)) in order to drive or regenerate a motor. The power drive unit includes a plurality of switching elements, and drives or regenerates the motor by current control using the switching elements. The hybrid vehicle also includes a motor control device that outputs a control signal that causes the switching elements to perform switching.
上述したハイブリッド車両には、モータに供給する電力を蓄えるバッテリが搭載され、モータはインバータに接続され、インバータはバッテリに接続されている。インバータとバッテリとの間には、インバータとバッテリとの電気的接続を断接するSMR(System Main Relay)が設けられている。このSMRには、バッテリの正極に設けられた正極SMRと、バッテリの負極に設けられた負極SMRと、正極SMRに並列接続され、抵抗が直列接続されたプリチャージ用SMRが存在する(負極SMRを有しないものであっても、電極の正負が逆であっても構わない)。このインバータの入力側の端子間には、電圧の変動を平滑化してインバータの作動を安定させるべく大容量の電解コンデンサが設けられる。ハイブリッド車両を走行させる際に、イグニッションスイッチの操作によりメインSMRを閉じて(正極SMRと負極SMRとを閉じて)コンデンサを充電するが、コンデンサをバッテリで直接充電すると大電流が流れてSMRの接点が損傷する可能性がある。そこで、先ずプリチャージ用SMRを閉じて制限抵抗等で電流を制限しながら一定の時間が経過するまでコンデンサをプリチャージし、プリチャージが終了した後にメインSMRを閉じることによりSMRの接点の損傷を防止している。なお、一方の電極に、プリチャージ用SMRとメインSMRとを切換えること回路さえ有すれば、プリチャージ処理は可能である。 The above-described hybrid vehicle is equipped with a battery that stores electric power to be supplied to the motor, the motor is connected to the inverter, and the inverter is connected to the battery. Between the inverter and the battery, an SMR (System Main Relay) for connecting and disconnecting the electrical connection between the inverter and the battery is provided. This SMR includes a positive electrode SMR provided at the positive electrode of the battery, a negative electrode SMR provided at the negative electrode of the battery, and a precharge SMR connected in parallel to the positive electrode SMR and having a resistance connected in series (negative electrode SMR). Even if the electrode does not have a negative polarity, the polarity of the electrode may be reversed. A large-capacity electrolytic capacitor is provided between the terminals on the input side of the inverter so as to smooth the voltage fluctuation and stabilize the operation of the inverter. When driving a hybrid vehicle, the main SMR is closed by closing the ignition switch (positive SMR and negative SMR are closed) to charge the capacitor. However, when the capacitor is directly charged by the battery, a large current flows and the SMR contacts May be damaged. Therefore, first, the precharge SMR is closed and the capacitor is precharged until a predetermined time elapses while limiting the current with a limiting resistor or the like. After the precharge is completed, the main SMR is closed to damage the contact of the SMR. It is preventing. It should be noted that the precharge process is possible as long as one of the electrodes has a circuit for switching between the precharge SMR and the main SMR.
さらに、上述したハイブリッド車両に限らず、複数のバッテリで電気負荷に電力を供給したり、複数のバッテリを充電したりする場合もある。車両用には限定されないが、特開2000−156934号公報(特許文献1)は、並列接続された各バッテリーユニットが過充電状態になることなく、それらバッテリーユニットの長寿命化を図り得る電力貯蔵システムを開示する。この電力貯蔵システムは、商用電源にコンバータを介して複数のバッテリーユニットを並列接続し、各バッテリーユニットに貯蔵した電力を必要に応じて負荷に供給することにより電力の平準化を行う電力貯蔵システムであって、並列接続された各バッテリーユニットの分岐路ごとに直流開閉器を設け、バッテリーユニットの充電電圧を検出し、その検出信号に基づいて直流開閉器の開放信号を出力する電圧検出器を各バッテリーユニットごとに設けたことを特徴とする。 In addition to the hybrid vehicle described above, there are cases where power is supplied to an electrical load with a plurality of batteries or a plurality of batteries are charged. Although not limited to vehicles, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-156934 (Patent Document 1) discloses a power storage that can extend the life of battery units connected in parallel without overcharging them. Disclose the system. This power storage system is a power storage system in which a plurality of battery units are connected in parallel to a commercial power source through a converter, and the power stored in each battery unit is supplied to a load as needed to level the power. In addition, a DC switch is provided for each branch path of each battery unit connected in parallel, and each voltage detector that detects the charging voltage of the battery unit and outputs an open signal of the DC switch based on the detection signal is provided. It is provided for each battery unit.
この電力貯蔵システムによると、各バッテリーユニットの分岐路ごとに直流開閉器を設けたことにより、その直流開閉器でもって各バッテリーユニットをそれぞれ独立して充電完了させることができるので、過充電状態となることはない。各バッテリーユニットの充電状態は、それぞれのバッテリーユニットごとに設けられた電圧検出器によりバッテリーユニットの充電電圧を検出し、その検出信号に基づいて直流開閉器を開放することにより管理される。その直流開閉器でもって各バッテリーユニットをそれぞれ独立して充電完了させることができるので、バッテリーユニットが過充電状態となることはなく、それらバッテリーユニットの長寿命化を図ることができて信頼性が大幅に向上する。
しかしながら、特許文献1に記載の電力貯蔵システムを、プリチャージ回路を有する電源回路に適用すると、各電源回路(1つのバッテリユニットを含む)にプリチャージ用のリレー(少なくとも、一方の電極に設けられたプリチャージ用SMRとメインSMR)と、バッテリユニットの分岐点ごとの直流開閉器とを備えなければならない。このような回路の構成は複雑になり、その制御も複雑になる。
However, when the power storage system described in
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、プリチャージ回路を備えた複数の蓄電機構を有する電源回路における蓄電機構の充電および/または放電制御を簡易な回路構成で実現することができる電源回路の制御装置を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-described problem, and an object of the present invention is to easily perform charge and / or discharge control of a power storage mechanism in a power supply circuit having a plurality of power storage mechanisms including a precharge circuit. It is an object to provide a control device for a power supply circuit that can be realized with a circuit configuration.
第1の発明に係る制御装置は、蓄電機構と複数のリレーとから構成される複数の電源回路を制御する。各電源回路は、負荷と蓄電機構の一方の極との電気的な通電/非通電を制御する第1のリレーおよび第1のリレーに直列に接続された抵抗を有する回路と、この回路に並列に接続された第2のリレーとを含み、電源起動時に、各電源回路における第2のリレーを通電状態にする前に、第1のリレーを通電状態にすることにより並列に設けられた電源回路の合流点よりも負荷側に設けられたコンデンサをプリチャージする処理が実行される。複数の電源回路は負荷に対して並列に設けられている。この制御装置は、各蓄電機構の充放電制限の要否を判断するための判断手段と、充放電制限された蓄電機構を含む電源回路においては、プリチャージ後であっても、第1のリレーを通電状態に、第2のリレーを非通電状態にするための制御手段とを含む。 The control device according to the first invention controls a plurality of power supply circuits including a power storage mechanism and a plurality of relays. Each power supply circuit includes a first relay that controls electrical energization / non-energization between the load and one pole of the power storage mechanism, a circuit having a resistor connected in series to the first relay, and a parallel circuit connected to the circuit. Power supply circuit provided in parallel by bringing the first relay into an energized state before energizing the second relay in each power supply circuit at the time of power activation A process of precharging a capacitor provided on the load side of the junction is performed. The plurality of power supply circuits are provided in parallel with the load. In the power supply circuit including the determination unit for determining whether charging / discharging limitation of each power storage mechanism is necessary and the power storage mechanism that is charged / discharge limited, the control device includes the first relay even after precharging. And a control means for putting the second relay in a non-energized state.
第1の発明によると、1つの電源回路は、蓄電機構と複数(2つ)のリレーとで形成される。制御装置は、複数の電源回路を制御する。制御装置は、プリチャージ処理として、各電源回路における第2のリレーを通電状態にする前に、第1のリレー(抵抗付き)を通電状態に制御する。その後、第2のリレーを通電状態に第1のリレーを非通電状態にする。車両が回生制動されると負荷(たとえば、インバータを介したモータジェネレータ)により発電されて、各蓄電機構に電力が充電される。蓄電機構の状態によっては過充電を回避するために充電制限が必要となることがある。また、蓄電機構の状態によっては過放電を回避するために放電制限が必要となることがある。このような充放電制限が必要な蓄電機構を含む電源回路においては、非通電状態になっている第1のリレー(抵抗付き)を通電状態にして第2のリレーを非通電状態とする(このような充放電制限が必要でない蓄電機構を含む電源回路においては、第2のリレーが通電状態のまま)。すなわち、負荷に対して並列に設けられた電源回路の中で、充放電制限がされていない蓄電機構を含む電源回路は第2のリレーを介して負荷に接続され、充放電制限がされている蓄電機構を含む電源回路は第1のリレー(抵抗付き)を介して負荷に接続される。これにより、負荷からの電力は、第2のリレーを介して充電制限がされていない電源回路に流れ、第1のリレー(抵抗付き)を介して充電制限がされている電源回路に流れない。また、負荷への電力は、第2のリレーを介して放電制限がされていない電源回路から流れ、第1のリレー(抵抗付き)を介して放電制限がされている電源回路から流れない。このため、既存のプリチャージ回路を用いて、複数の蓄電機構の充放電制御を行なうことができる。その結果、プリチャージ回路を備えた複数の蓄電機構を有する電源回路における蓄電機構の充放電制御を簡易な回路構成で実現することができる電源回路の制御装置を提供することができる。 According to the first invention, one power supply circuit is formed by the power storage mechanism and a plurality (two) of relays. The control device controls a plurality of power supply circuits. The control device controls the first relay (with a resistor) to be in an energized state before the second relay in each power supply circuit is in an energized state as precharge processing. Thereafter, the second relay is turned on and the first relay is turned off. When the vehicle is regeneratively braked, power is generated by a load (for example, a motor generator via an inverter), and electric power is charged in each power storage mechanism. Depending on the state of the power storage mechanism, charging limitation may be required to avoid overcharging. Depending on the state of the power storage mechanism, discharge limitation may be necessary to avoid overdischarge. In a power supply circuit including a power storage mechanism that requires such charge / discharge restriction, the first relay (with a resistor) that is in a non-energized state is energized and the second relay is in a non-energized state (this In a power supply circuit including a power storage mechanism that does not require such charge / discharge restriction, the second relay remains energized). That is, among the power supply circuits provided in parallel to the load, the power supply circuit including the power storage mechanism that is not subjected to charge / discharge restriction is connected to the load via the second relay and charge / discharge restriction is performed. A power supply circuit including the power storage mechanism is connected to a load via a first relay (with a resistor). As a result, the power from the load flows through the second relay to the power supply circuit that is not charge-limited, and does not flow through the first relay (with resistance) to the power supply circuit that is charged. In addition, power to the load flows from the power supply circuit that is not discharge-limited via the second relay, and does not flow from the power supply circuit that is discharge-limited via the first relay (with resistance). For this reason, charge / discharge control of a plurality of power storage mechanisms can be performed using an existing precharge circuit. As a result, it is possible to provide a power supply circuit control device capable of realizing charge / discharge control of a power storage mechanism in a power supply circuit having a plurality of power storage mechanisms including a precharge circuit with a simple circuit configuration.
第2の発明に係る制御装置は、第1の発明の構成に加えて、充放電制限が解除された蓄電機構を含む電源回路においては、少なくとも第2のリレーを通電状態にするための手段をさらに含む。 In addition to the configuration of the first invention, the control device according to the second invention includes means for energizing at least the second relay in the power supply circuit including the power storage mechanism in which the charge / discharge restriction is released. In addition.
第2の発明によると、充放電が制限された蓄電機構を含む電源回路であって、その後に充放電制限が解除された電源回路においては、少なくとも第2のリレーが通電状態にされる。このため、負荷からの電力は、第2のリレーを介して充電制限が解除された電源回路に流れ、その電源回路に含まれる蓄電機構を充電することができる。また、負荷への電力は、第2のリレーを介して放電制限が解除された電源回路から流れ、その電源回路に含まれる蓄電機構から放電することができる。 According to the second invention, in the power supply circuit including the power storage mechanism in which charging / discharging is restricted, and after that, the charging / discharging restriction is released, at least the second relay is energized. For this reason, the electric power from the load flows through the second relay to the power supply circuit in which the charging restriction is released, and the power storage mechanism included in the power supply circuit can be charged. Further, power to the load can flow from the power supply circuit whose discharge restriction is released via the second relay, and can be discharged from the power storage mechanism included in the power supply circuit.
第3の発明に係る制御装置は、第1の発明の構成に加えて、充放電制限が解除された蓄電機構を含む電源回路においては、第1のリレーおよび第2のリレーを通電状態にするための手段をさらに含む。 In addition to the structure of 1st invention, the control apparatus which concerns on 3rd invention makes a 1st relay and a 2nd relay into an energized state in the power supply circuit containing the electrical storage mechanism from which charging / discharging restrictions were cancelled | released Means for further including.
第3の発明によると、充放電が制限された蓄電機構を含む電源回路であって、その後に充放電制限が解除された電源回路においては、第1のリレー(抵抗付き)も第2のリレーも通電状態にされる。このため、プリチャージ後も第1のリレー(抵抗付き)を通電状態にしておく必要がある場合においても、負荷からの電力は、第2のリレーを介して充放電制限が解除された電源回路に流れ、その電源回路に含まれる蓄電機構を充電したり、その電源回路に含まれる蓄電機構から放電することができる。 According to the third invention, in the power supply circuit including the power storage mechanism in which charging / discharging is restricted, in which the charging / discharging restriction is subsequently released, the first relay (with resistance) is also the second relay. Is also energized. For this reason, even when it is necessary to keep the first relay (with a resistor) energized after precharging, the power from the load is a power supply circuit in which the charge / discharge restriction is released via the second relay. The power storage mechanism included in the power supply circuit can be charged or discharged from the power storage mechanism included in the power supply circuit.
第4の発明に係る制御装置においては、第1〜3のいずれかの発明の構成に加えて、負荷はインバータであって、並列に設けられた電源回路の合流点とインバータとの間に1台のコンバータを備える。この制御装置は、インバータに接続されたモータジェネレータにより発電された電力を用いて蓄電機構を充電する際、および、インバータに接続されたモータジェネレータに電力を蓄電機構から放電する際の少なくともいずれかの際に、コンバータを用いて、充放電電圧を制御するための手段と、第1のリレーを用いて、充放電される蓄電機構を選択するための手段とを含む。 In the control device according to the fourth invention, in addition to the configuration of any one of the first to third inventions, the load is an inverter, and 1 is provided between the junction of the power supply circuits provided in parallel and the inverter. With a converter. The control device is configured to charge the power storage mechanism using the power generated by the motor generator connected to the inverter and / or to discharge the power from the power storage mechanism to the motor generator connected to the inverter. In this case, a means for controlling the charge / discharge voltage using the converter and a means for selecting the power storage mechanism to be charged / discharged using the first relay are included.
第4の発明によると、並列に設けられた電源回路の合流点と負荷であるインバータとの間に1台のコンバータを設けるだけで、蓄電機構の電圧と負荷の電圧とを調整することができる。すなわち、並列に設けられた電源回路の合流点に1台のコンバータが設けられているので、たとえ電源回路が複数であってもこの1台のコンバータを用いて、モータジェネレータにより発電されてインバータにより交直変換された充電電力の電圧値を、蓄電機構の定格電圧値に変換でき、放電電力の電圧値(蓄電機構の定格電圧値)を、インバータおよびモータジェネレータの定格電圧値に変換できる。これにより、各電源回路にコンバータを設ける必要がなくなる。また、制御装置は、各電源回路の第1のリレー(抵抗を有する)を通電状態として、第2のリレー(抵抗を有さない)を非通電状態とすることにより、充放電制限された蓄電機構に充放電電力を流さないようにすることができる。このため、容易な回路で蓄電機構の充放電制御を実現することができる。 According to the fourth aspect of the invention, the voltage of the power storage mechanism and the voltage of the load can be adjusted only by providing one converter between the confluence of the power supply circuits provided in parallel and the inverter that is the load. . That is, since one converter is provided at the confluence of the power supply circuits provided in parallel, even if there are a plurality of power supply circuits, the single generator is used to generate power by the motor generator and the inverter. The voltage value of the charging power that has been AC / DC converted can be converted into the rated voltage value of the power storage mechanism, and the voltage value of the discharging power (rated voltage value of the power storage mechanism) can be converted into the rated voltage values of the inverter and the motor generator. Thereby, it is not necessary to provide a converter in each power supply circuit. In addition, the control device sets the first relay (having a resistance) of each power supply circuit to an energized state and sets the second relay (having no resistance) to a non-energized state, thereby restricting charging and discharging. It is possible to prevent charging / discharging power from flowing through the mechanism. For this reason, charge / discharge control of the power storage mechanism can be realized with an easy circuit.
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the same parts are denoted by the same reference numerals. Their names and functions are also the same. Therefore, detailed description thereof will not be repeated.
<第1の実施の形態>
図1を参照して、本実施の形態に係る制御装置を含む、ハイブリッド車両全体の制御ブロック図を説明する。なお、本発明は図1に示すハイブリッド車両に限定されない。本発明は、動力源としての、たとえばガソリンエンジン等の内燃機関(以下、エンジンとして説明する)が、車両を走行させる駆動源(走行源)であって、かつ、ジェネレータの駆動源であればよい。さらに、駆動源がエンジンおよびモータジェネレータであって、モータジェネレータの動力により走行可能な車両であればよく(エンジンを停止させても停止させなくても)、走行用のバッテリを搭載した他の態様を有するハイブリッド車両であってもよい(いわゆるシリーズ型やパラレル型等のハイブリッド車両に限定されない)。さらに、エンジンを有さない電気自動車や燃料電池車への適用も可能である。なお、このバッテリは、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池などであって、その種類は特に限定されるものではない。また、蓄電機構としては、バッテリの代わりにキャパシタでも構わない。さらに、バッテリを含む電源回路のユニットは2つ以上であればよい。
<First Embodiment>
With reference to FIG. 1, the control block diagram of the whole hybrid vehicle including the control apparatus according to the present embodiment will be described. The present invention is not limited to the hybrid vehicle shown in FIG. In the present invention, an internal combustion engine such as a gasoline engine (hereinafter referred to as an engine) as a power source may be a drive source (running source) for running a vehicle and a generator drive source. . Furthermore, the drive source is an engine and a motor generator, and any vehicle that can travel with the power of the motor generator (whether the engine is stopped or not stopped) may be used. (It is not limited to so-called series type or parallel type hybrid vehicles). Furthermore, the present invention can be applied to electric vehicles and fuel cell vehicles that do not have an engine. In addition, this battery is a nickel metal hydride battery, a lithium ion battery, etc., The kind is not specifically limited. The power storage mechanism may be a capacitor instead of a battery. Furthermore, the number of power supply circuit units including the battery may be two or more.
ハイブリッド車両は、エンジン120と、モータジェネレータ(MG)140とを含む。なお、以下においては、説明の便宜上、モータジェネレータ140を、モータジェネレータ140A(またはMG(2)140A)と、モータジェネレータ140B(またはMG(1)140B)と表現するが、ハイブリッド車両の走行状態に応じて、モータジェネレータ140Aがジェネレータとして機能したり、モータジェネレータ140Bがモータとして機能したりする。このモータジェネレータがジェネレータとして機能する場合に回生制動が行なわれる。モータジェネレータがジェネレータとして機能するときには、車両の運動エネルギーが電気エネルギーに変換されて、車両が減速される。
The hybrid vehicle includes an
ハイブリッド車両は、この他に、エンジン120やモータジェネレータ140で発生した動力を駆動輪160に伝達したり、駆動輪160の駆動をエンジン120やモータジェネレータ140に伝達したりする減速機180と、エンジン120の発生する動力を駆動輪160とモータジェネレータ140B(MG(1)140B)との2経路に分配する動力分割機構(たとえば、後述する遊星歯車機構)200と、モータジェネレータ140を駆動するための電力を充電する第1の走行用バッテリ220Aおよび第2の走行用バッテリ220Bと、第1の走行用バッテリ220Aおよび第2の走行用バッテリ220Bの直流とモータジェネレータ140A(MG(2)140A)およびモータジェネレータ140B(MG(1)140B)の交流とを変換しながら電流制御を行なうインバータ240と、第1の走行用バッテリ220Aの充放電状態(たとえば、SOC(State Of Charge))を管理制御するバッテリ制御ユニット(以下、バッテリECU(Electronic Control Unit)という)260と、エンジン120の動作状態を制御するエンジンECU280と、ハイブリッド車両の状態に応じてモータジェネレータ140およびバッテリECU260、インバータ240等を制御するMG_ECU300と、バッテリECU260、エンジンECU280およびMG_ECU300等を相互に管理制御して、ハイブリッド車両が最も効率よく運行できるようにハイブリッドシステム全体を制御するHV_ECU320等を含む。
In addition to this, the hybrid vehicle transmits a power generated by the
本実施の形態において、第1の走行用バッテリ220Aおよび第2の走行用バッテリ220Bとインバータ240との間には昇圧コンバータ242が設けられている。これは、第1の走行用バッテリ220Aおよび第2の走行用バッテリ220Bの定格電圧が、モータ140A(MG(2)140A)やモータジェネレータ140B(MG(1)140B)の定格電圧よりも低いので、第1の走行用バッテリ220Aおよび第2の走行用バッテリ220Bからモータジェネレータ140A(MG(2)140A)やモータジェネレータ140B(MG(1)140B)に電力を供給するときには、昇圧コンバータ242で電力を昇圧する。なお、充電する場合には昇圧コンバータ242で降圧して第1の走行用バッテリ220Aおよび第2の走行用バッテリ220Bに充電電力が供給される。本実施の形態においては、第1の走行用バッテリ220Aおよび第2の走行用バッテリ220Bから構成される2つの電源系統を有する電源回路に適用される制御装置について説明するが、本発明は3つ以上の電源系統を有する電源回路であっても構わない。
In the present embodiment, a
なお、図1においては、各ECUを別構成としているが、2個以上のECUを統合したECUとして構成してもよい(たとえば、図1に、点線で示すように、MG_ECU300とHV_ECU320とバッテリECU260とを統合したECU(たとえば、図3のECU400)とすることがその一例である)。
In FIG. 1, each ECU is configured separately, but may be configured as an ECU in which two or more ECUs are integrated (for example, as shown by a dotted line in FIG. 1,
動力分割機構200は、エンジン120の動力を、駆動輪160とモータジェネレータ140B(MG(1)140B)との両方に振り分けるために、遊星歯車機構(プラネタリーギヤ)が使用される。モータジェネレータ140B(MG(1)140B)の回転数を制御することにより、動力分割機構200は無段変速機としても機能する。エンジン120の回転力はキャリア(C)に入力され、それがサンギヤ(S)によってモータジェネレータ140B(MG(1)140B)に、リングギヤ(R)によってモータジェネレータ140A(MG(2)140A)および出力軸(駆動輪160側)に伝えられる。回転中のエンジン120を停止させる時には、エンジン120が回転しているので、この回転の運動エネルギーをモータジェネレータ140B(MG(1)140B)で電気エネルギーに変換して、エンジン120の回転数を低下させる。
In
図1に示すようなハイブリッドシステムを搭載するハイブリッド車両においては、車両の状態について予め定められた条件が成立すると、HV_ECU320は、モータジェネレータ140のモータジェネレータ140A(MG(2)140A)のみによりハイブリッド車両の走行を行なうようにモータジェネレータ140A(MG(2)140A)およびエンジンECU280を介してエンジン120を制御する。たとえば、予め定められた条件とは、第1の走行用バッテリ220AのSOCが予め定められた値以上であるという条件等である。このようにすると、発進時や低速走行時等であってエンジン120の効率が悪い場合に、モータジェネレータ140A(MG(2)140A)のみによりハイブリッド車両の走行を行なうことができる。この結果、第1の走行用バッテリ220AのSOCを低下させることができる(その後の車両停止時に第1の走行用バッテリ220Aを充電することができる)。
In a hybrid vehicle equipped with a hybrid system as shown in FIG. 1, if a predetermined condition is satisfied for the state of the vehicle,
また、通常走行時には、たとえば動力分割機構200によりエンジン120の動力を2経路に分け、一方で駆動輪160の直接駆動を行ない、他方でモータジェネレータ140B(MG(1)140B)を駆動して発電を行なう。この時、発生する電力でモータジェネレータ140A(MG(2)140A)を駆動して駆動輪160の駆動補助を行なう。また、高速走行時には、さらに第1の走行用バッテリ220Aおよび/または第2の走行用バッテリ220Bからの電力をモータジェネレータ140A(MG(2)140A)に供給してモータジェネレータ140A(MG(2)140A)の出力を増大させて駆動輪160に対して駆動力の追加を行なう。一方、減速時には、駆動輪160により従動するモータジェネレータ140A(MG(2)140A)がジェネレータとして機能して回生発電を行ない、回収した電力を第1の走行用バッテリ220Aおよび/または第2の走行用バッテリ220Bに蓄える。なお、第1の走行用バッテリ220Aおよび/または第2の走行用バッテリ220Bの充電量が低下し、充電が特に必要な場合には、エンジン120の出力を増加してモータジェネレータ140B(MG(1)140B)による発電量を増やして第1の走行用バッテリ220Aおよび/または第2の走行用バッテリ220Bに対する充電量を増加する。
Further, during normal travel, for example, the
また、第1の走行用バッテリ220Aおよび第2の走行用バッテリ220Bの目標SOCはいつ回生が行なわれてもエネルギーが回収できるように、通常は60%程度に設定される。また、SOCの上限値と下限値とは、第1の走行用バッテリ220Aおよび第2の走行用バッテリ220Bのバッテリの劣化を抑制するために、たとえば、制御上限値を80%とし、制御下限値を30%として設定され、HV_ECU320は、MG_ECU300を介してSOCが上限値および下限値を越えないようにモータジェネレータ140による発電や回生、モータ出力を制御している。なお、ここで挙げた値は、一例であって特に限定される値ではない。
Further, the target SOCs of the first traveling
図2を参照して、動力分割機構200についてさらに説明する。動力分割機構200は、サンギヤ(S)202と(以下、単にサンギヤ202と記載する)、ピニオンギヤ204と、キャリア(C)206(以下、単にキャリア206と記載する)と、リングギヤ(R)208(以下、単にリングギヤ208と記載する)とを含む遊星歯車から構成される。
The
ピニオンギヤ204は、サンギヤ202およびリングギヤ208と係合する。キャリア206は、ピニオンギヤ204が自転可能であるように支持する。サンギヤ202はMG(1)140Bの回転軸に連結される。キャリア206はエンジン120のクランクシャフトに連結される。リングギヤ208はMG(2)140Aの回転軸および減速機180に連結される。
エンジン120、MG(1)140BおよびMG(2)140Aが、遊星歯車からなる動力分割機構200を介して連結されることで、エンジン120、MG(1)140BおよびMG(2)140Aの回転数は、共線図において直線で結ばれる関係になる。
図3を参照して、本発明の実施の形態に係る制御装置で制御される電源回路について説明する。この電源回路は、第1の走行用バッテリ220Aおよび第2の走行用バッテリ220Bと、昇圧コンバータ242と、インバータ240と、コンデンサC(1)510と、コンデンサC(2)520と、A−SMRP500Aと、制限抵抗502Aと、A−SMRG504Aと、B−SMRP500Bと、制限抵抗502Bと、B−SMRG504Bと、ECU400とを含む。本実施の形態に係る制御装置は、ECU400が実行するプログラムにより実現される。
A power supply circuit controlled by the control device according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The power supply circuit includes a first traveling
インバータ240は、6つのIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)と、IGBTのエミッタ側からコレクタ側に電流を流すように、各IGBTにそれぞれ並列に接続された6つのダイオードとを含む。インバータ240は、ECU400からの制御信号に基づいて各IGBTのゲートをオン/オフ(通電/遮断)することにより、第1の走行用バッテリ220Aおよび第2の走行用バッテリ220Bから供給された電流を、直流電流から交流電流に変換し、モータジェネレータ140に供給する。なお、インバータ240およびIGBTには、周知の技術を利用すればよいため、ここではさらなる詳細な説明は繰返さない。なお、図3において、モータジェネレータ140A(140B)が駆動用である場合にはインバータ240が駆動用インバータとして機能して、モータジェネレータ140B(140A)が発電用である場合にはインバータ240が発電用インバータとして機能する。
昇圧コンバータ242は、複数(本実施の形態では2つ)の電源回路に対して1つ設けられる。コンデンサC(1)510よりも走行用バッテリ側が、各電源回路の合流点である。本実施の形態においては、このように、複数の電源回路に対して1つの昇圧コンバータ242が設けられることも特徴である。
One
昇圧コンバータ242は、リアクトル311と、NPNトランジスタ312,313と、ダイオード314,315とを含む。リアクトル311の一方端は第1の走行用バッテリ220Aの電源ライン(第2の走行用バッテリ220Bの電源ラインでもある)に接続され、他方端はNPNトランジスタ312とNPNトランジスタ313との中間点、すなわち、NPNトランジスタ312のエミッタとNPNトランジスタ313のコレクタとの間に接続される。NPNトランジスタ312,313は、インバータ240の電源ラインとアースラインとの間に直列に接続される。そして、NPNトランジスタ312のコレクタは電源ラインに接続され、NPNトランジスタ313のエミッタはアースラインに接続される。また、各NPNトランジスタ312,313のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオード314,315が接続されている。
昇圧コンバータ242は、ECU400によってNPNトランジスタ312,313がオン/オフされ、コンデンサC(1)510から供給された直流電圧を昇圧して出力電圧をコンデンサC(2)520に供給する。また、昇圧コンバータ242は、モータ駆動回路が搭載されたハイブリッド自動車または電気自動車の回生制動時、モータジェネレータ140によって発電され、インバータ240によって変換された直流電圧を降圧してコンデンサC(1)510へ供給する。コンデンサC(2)520は、昇圧コンバータ242から供給された直流電力の電圧を平滑化し、その平滑化された直流電力をインバータ240へ供給する。
In step-up
モータジェネレータ140は、三相交流モータである。モータジェネレータ140の回転軸は、図2に示すように車両のドライブシャフト(図示せず)に接続され、駆動輪に駆動力を伝達する。車両は、モータジェネレータ140からの駆動力により走行する。
コンデンサC(1)510は、インバータ240と並列に接続されている。コンデンサC(1)510は、第1の走行用バッテリ220Aおよび第2の走行用バッテリ220Bからそれぞれ供給された電力、またはインバータ240から供給された電力を平滑化するため、電荷を一旦蓄積する。平滑化された電力は、インバータ240(モータ走行時)または第1の走行用バッテリ220Aおよび/または第2の走行用バッテリ220B(回生制動時)にそれぞれ供給される。
Capacitor C (1) 510 is connected in parallel with
A−SMRP500AおよびA−SMRG504Aは、第1の走行用バッテリ220Aの負極に設けられている。A−SMRP500AとA−SMRG504Aとは、並列に接続されている。A−SMRP500Aには、制限抵抗502Aが直列に接続されている。A−SMRP500Aは、A−SMRG504Aが接続されるよりも時間的に先に接続され、インバータ240に突入電流が流れることを防止するプリチャージ用SMRである。A−SMRG504Aは、A−SMRP500Aおよび制限抵抗502Aに並列に接続され、プリチャージが終了した後に接続される負極SMRである。各SMRは、ECU400により制御される。なお、これらのSMRに加えて、第1の走行用バッテリ220Aの正極側に、正極SMRを設けてもよい。
同様に、B−SMRP500BおよびB−SMRG504Bは、第2の走行用バッテリ220Bの負極に設けられている。B−SMRP500BとB−SMRG504Bとは、並列に接続されている。B−SMRP500Bには、制限抵抗502Bが直列に接続されている。B−SMRP500Bは、B−SMRG504Bが接続されるよりも時間的に先に接続され、インバータ240に突入電流が流れることを防止するプリチャージ用SMRである。B−SMRG504Bは、B−SMRP500Bおよび制限抵抗502Bに並列に接続され、プリチャージが終了した後に接続される負極SMRである。各SMRは、ECU400により制御される。なお、これらのSMRに加えて、第2の走行用バッテリ220Bの正極側に、正極SMRを設けてもよい。
Similarly, B-
ECU400は、イグニッションスイッチおよびスタートスイッチ(いずれも図示せず)、アクセルペダル(図示せず)の踏込み量、ブレーキペダル(図示せず)の踏込み量などに基づいて、ROM(Read Only Memory)に記憶されたプログラムを実行し、インバータ240および各SMRを制御して、車両を所望の状態で走行させる。ECU400には、第1の走行用バッテリ220Aの電流値IB(A)を検出する電流計222Aおよび第1の走行用バッテリ220Aの電圧値VB(A)を検出する電圧計221Aならびに第2の走行用バッテリ220Bの電流値IB(B)を検出する電流計222Bおよび第2の走行用バッテリ220Bの電圧値VB(B)を検出する電圧計221Bが接続されている。さらに、ECU400には、コンデンサC(2)520の両端電圧値VH(インバータ電圧)を検出する電圧計が接続されている。
A−SMRP500A、B−SMRP500B、A−SMRG504A、B−SMRG504Bは、コイルに対して励磁電流を通電したときに接点が閉じるリレーである。A−SMRP500A、B−SMRP500B、A−SMRG504A、B−SMRG504Bの作動状態とイグニッションスイッチおよびスタートスイッチの位置との関係について説明する。なお、SMRがオンとは通電状態を示し、SMRがオフとは非通電状態を示す。
The
イグニッションスイッチには、OFF(オフ)位置と、ACC位置およびON(オン)位置とがあり、ECU400は、電源遮断時、すなわちイグニッションスイッチのポジションがOFF位置にあるときには、全てのA−SMRP500A、B−SMRP500B、A−SMRG504A、B−SMRG504Bをオフする。すなわち、A−SMRP500A、B−SMRP500B、A−SMRG504A、B−SMRG504Bのコイルに対する励磁電流をオフする。なお、イグニッションスイッチのポジションは、OFF位置→ACC位置→ON位置の順に切り換えられる。なお、このようなスイッチに、本発明の適用が限定されるものではない。
The ignition switch has an OFF position, an ACC position, and an ON position. When the power is shut down, that is, when the ignition switch is in the OFF position, all the
ハイブリッドシステム起動時(メイン電源接続時)、すなわち、たとえば運転者がブレーキペダルを踏み込んでプッシュ式のスタートスイッチを押すと、ECU400は、先ず、A−SMRP500AおよびB−SMRP500Bをオンしてプリチャージを実行する。A−SMRP500Aには制限抵抗502Aが接続され、B−SMRP500Bには制限抵抗502Bが接続されているので、A−SMRP500AおよびB−SMRP500Bをオンしてもインバータ240への入力電圧値VHは緩やかに上昇し、突入電流の発生を防止することができる。
When the hybrid system is activated (when the main power supply is connected), that is, for example, when the driver depresses the brake pedal and pushes the push-type start switch, the
なお、イグニッションスイッチのポジションがこのような3つの位置を有しない場合かつスタートスイッチがイグニッションスイッチを兼ねる場合を含めて、本実施の形態に係る制御装置の適用が可能である。 Note that the control device according to the present embodiment can be applied to the case where the position of the ignition switch does not have such three positions and the case where the start switch also serves as the ignition switch.
ECU400は、インバータ240の電圧値VHが、たとえば、バッテリ電圧値VBの約80%程度に達したときに、または、インバータ240の電圧値VHがほぼバッテリ電圧値VBに等しくなったときに、プリチャージを完了し、A−SMRP500AをオフしてA−SMRG504Aをオンして、B−SMRP500BをオフしてB−SMRG504Bをオンする。なお、このプリチャージに必要な時間を予め設定しておく。設定された時間はプリチャージ時間と呼ばれる。
一方、イグニッションスイッチのポジションがON位置からOFF位置に切り換えられると、ECU400は、A−SMRG504AおよびB−SMRG504Bをオフする。(すでに、A−SMRP500AおよびB−SMRP500Bをオフされている)。この結果、第1の走行用バッテリ220Aとインバータ240との間の電気的な接続および第2の走行用バッテリ220Bとインバータ240との間の電気的な接続が遮断され、電源遮断状態となる。このとき、駆動回路側の残存電圧はディスチャージされ、インバータ240の電圧値VHは徐々に約0V(遮断時電圧)に収束する。なお、遮断時電圧値は必ずしも0Vである必要はなく、たとえば、2〜3V程度の微弱電圧値であっても良い。
On the other hand, when the position of the ignition switch is switched from the ON position to the OFF position,
本実施の形態に係る制御装置は、プリチャージ用のA−SMRP500Aおよびメイン用のA−SMRG504Aを用いて走行用バッテリ220Aの充電制御を、プリチャージ用のB−SMRP500Bおよびメイン用のB−SMRG504Bを用いて走行用バッテリ220Bの充電制御を実行する。
The control device according to the present embodiment uses the
本実施の形態に係る制御装置は、デジタル回路やアナログ回路の構成を主体としたハードウェアでも、ECU400に含まれるCPU(Central Processing Unit)およびメモリとメモリから読み出されてCPUで実行されるプログラムとを主体としたソフトウェアでも実現することが可能である。一般的に、ハードウェアで実現した場合には動作速度の点で有利で、ソフトウェアで実現した場合には設計変更の点で有利であると言われている。以下においては、ソフトウェアとして制御装置を実現した場合を説明する。
The control device according to the present embodiment includes a CPU (Central Processing Unit) included in the
図4を参照して、本実施の形態に係る電源回路の制御装置を実現するために、ECU400が実行する、プログラムの制御構造について説明する。なお、このプログラムは、サブルーチンであって、予め定められたサイクルタイムで繰り返し実行される。さらに、図4に示すフローチャートにおいては、A−SMRG504AおよびB−SMRG504B)に対してオン指令信号(通電指令信号)がECU400から出力され、A−SMRP500AおよびB−SMRP500Bに対してオフ指令信号(非通電指令信号)がECU400から出力されている状態(すでにプリチャージ処理は完了している状態)を、初期状態であるとする。
With reference to FIG. 4, a control structure of a program executed by
ステップ(以下、ステップをSと略す)1000にて、ECU400は、第1の走行用バッテリ220Aの状態を検出する。このとき、たとえば、電流計222Aにより検出された第1の走行用バッテリ220Aの電流値IB(A)を積算して算出された第1の走行用バッテリ220AのSOCや、電圧計221Aにより検出された第1の走行用バッテリ220Aの電圧値VB(A)に基づいて過充電状態を検出する。なお、第1の走行用バッテリ220Aの状態を検出することについては、これらに限定されない。第1の走行用バッテリ220Aへの充電を制限する必要があるか否かを判断できるものであればよい。
In step (hereinafter step is abbreviated as S) 1000,
S1100にて、ECU400は、第1の走行用バッテリ220Aへの充電制限が必要であるか否かを判断する。たとえば、SOCが充電制限しきい値以上であると、第1の走行用バッテリ220Aへの充電制限が必要であると判断される。第1の走行用バッテリ220Aへの充電制限が必要であると判断されると(S1100にてYES)、処理はS1200へ移される。もしそうでないと(S1100にてNO)、処理はS1300へ移される。
In S1100,
S1200にて、ECU400は、A−SMRP500Aをオフ(非通電)からオン(通電)に、A−SMRG504Aをオン(通電)からオフ(非通電)に、それぞれ切換える。
In S1200,
S1300にて、ECU400は、第1の走行用バッテリ220Aの状態を検出する。この処理はS1000と同じであって、S1000およびS1200の処理の後、所定時間の経過後(第1の走行用バッテリ220Aの状態が変化する程度の時間の経過後)に、このS1300の処理を行なうようにしてもよい。なお、このS1300にて検出する第1の走行用バッテリ220Aの状態は、第1の走行用バッテリ220Aへの充電の制限を解除する必要があるか否かを判断できるものであればよい。
In S1300,
S1400にて、ECU400は、第1の走行用バッテリ220Aへの充電制限の解除が必要であるか否かを判断する。たとえば、SOCが充電制限しきい値よりも所定値以上(ヒステリシス性を確保するため)低いと、第1の走行用バッテリ220Aへの充電制限の解除が必要であると判断される。第1の走行用バッテリ220Aへの充電制限の解除が必要であると判断されると(S1400にてYES)、処理はS1500へ移される。もしそうでないと(S1400にてNO)、処理はS2000へ移される。
In S1400,
S1500にて、ECU400は、A−SMRP500Aをオン(通電)からオフ(非通電)に、A−SMRG504Aをオフ(非通電)からオン(通電)に、それぞれ切換える。その後、処理はS2000へ移される。
In S1500,
S2000にて、ECU400は、第2の走行用バッテリ220Bの状態を検出する。このとき、たとえば、電流計222Bにより検出された第2の走行用バッテリ220Bの電流値IB(B)を積算して算出された第2の走行用バッテリ220BのSOCや、電圧計221Bにより検出された第2の走行用バッテリ220Bの電圧値VB(B)に基づいて過充電状態を検出する。なお、第2の走行用バッテリ220Bの状態を検出することについては、これらに限定されない。第2の走行用バッテリ220Bへの充電を制限する必要があるか否かを判断できるものであればよい。
In S2000,
S2100にて、ECU400は、第2の走行用バッテリ220Bへの充電制限が必要であるか否かを判断する。たとえば、SOCが充電制限しきい値以上であると、第2の走行用バッテリ220Bへの充電制限が必要であると判断される。第2の走行用バッテリ220Bへの充電制限が必要であると判断されると(S2100にてYES)、処理はS2200へ移される。もしそうでないと(S2100にてNO)、処理はS2300へ移される。
In S2100,
S2200にて、ECU400は、B−SMRP500Bをオフ(非通電)からオン(通電)に、B−SMRG504Bをオン(通電)からオフ(非通電)に、それぞれ切換える。
In S2200,
S2300にて、ECU400は、第2の走行用バッテリ220Bの状態を検出する。この処理はS2000と同じであって、S2000およびS2200の処理の後、所定時間の経過後(第2の走行用バッテリ220Bの状態が変化する程度の時間の経過後)に、このS2300の処理を行なうようにしてもよい。なお、このS2300にて検出する第2の走行用バッテリ220Bの状態は、第2の走行用バッテリ220Bへの充電の制限を解除する必要があるか否かを判断できるものであればよい。
In S2300,
S2400にて、ECU400は、第2の走行用バッテリ220Bへの充電制限の解除が必要であるか否かを判断する。たとえば、SOCが充電制限しきい値よりも所定値以上(ヒステリシス性を確保するため)低いと、第2の走行用バッテリ220Bへの充電制限の解除が必要であると判断される。第2の走行用バッテリ220Bへの充電制限の解除が必要であると判断されると(S2400にてYES)、処理はS2500へ移される。もしそうでないと(S2400にてNO)、この処理は終了する。
In S2400,
S2500にて、ECU400は、B−SMRP500Bをオン(通電)からオフ(非通電)に、B−SMRG504Bをオフ(非通電)からオン(通電)に、それぞれ切換える。
In S2500,
以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態にかかる電源回路の制御装置であるECU400の動作について説明する。
An operation of
(1)第1の走行用バッテリに充電制限あり、第2の走行用バッテリに充電制限なし
第1の走行用バッテリ220Aの状態が検出されて(S1000)、第1の走行用バッテリ220AのSOCが充電制限しきい値に到達すると(S1100にてYES)、A−SMRP500Aがオフ(非通電)からオン(通電)に、A−SMRG504Aがオン(通電)からオフ(非通電)に、それぞれ切換えられる(S1200)。
(1) Charging restriction on the first traveling battery and no charging restriction on the second traveling battery The state of the first traveling
このとき、第2の走行用バッテリ220Bの状態が検出されて(S2000、S2300)、第2の走行用バッテリ220BのSOCが充電制限しきい値に到達していないと判断されている状態であると(S2100にてNOまたはS2400にてYES)、B−SMRP500Bがオフ(非通電)で、B−SMRG504Bがオン(通電)の状態である(S2500で切換えられた状態)。
At this time, the state of the second traveling
このため、モータジェネレータ140で発電された電力は、インバータ240で電力変換されて、昇圧コンバータ242で走行用バッテリ(この場合は、第2の走行用バッテリ220B)の定格電圧まで降圧された回生電力となり、制限抵抗502Bが直列に接続されていないB−SMRG504Bを通って、第2の走行用バッテリ220Bを充電する。
For this reason, the electric power generated by the
第1の走行用バッテリ220Aにおいては、制限抵抗502Aが直列に接続されているA−SMRP500Aにより閉回路が形成されており、制限抵抗502Aが直列に接続されていないA−SMRG504Aにより閉回路が形成されていない。このため、回生電力は、制限抵抗502Aを介して接続された第1の走行用バッテリ220Aではなく、制限抵抗502Bを介さないで接続された第2の走行用バッテリ220Bに流れる。
In first traveling
したがって、プリチャージ用SMRとメインSMRとを切換え制御して、走行用バッテリを充電の切換えを制御することができる。 Therefore, it is possible to control the switching of charging of the traveling battery by switching the precharge SMR and the main SMR.
(2)第1の走行用バッテリの充電制限解除、第2の走行用バッテリに充電制限発生
上述した(1)の状態(この状態で第1の走行用バッテリ220AのSOCが低下すると想定する)が継続した後に、第1の走行用バッテリ220Aの状態が検出されて(S1300)、第1の走行用バッテリ220AのSOCが充電制限しきい値よりも所定値以上低いと(S1400にてYES)、A−SMRP500Aがオン(通電)からオフ(非通電)に、A−SMRG504Aがオフ(非通電)からオン(通電)に、それぞれ切換えられる。
(2) Release of charging restriction on first traveling battery, occurrence of charging restriction on second traveling battery State (1) described above (assuming that the SOC of first traveling
このとき、第2の走行用バッテリ220Bの状態が検出されて(S2000)、第2の走行用バッテリ220BのSOCが充電制限しきい値に到達すると(S2100にてYES)、B−SMRP500Bがオフ(非通電)からオン(通電)に、B−SMRG504Bがオン(通電)からオフ(非通電)に、それぞれ切換えられる(S2200)。
At this time, when the state of second traveling
このため、モータジェネレータ140で発電された電力は、インバータ240で電力変換されて、昇圧コンバータ242で走行用バッテリ(この場合は、第1の走行用バッテリ220A)の定格電圧まで降圧された回生電力となり、制限抵抗502Aが直列に接続されていないA−SMRG504Aを通って、第1の走行用バッテリ220Aを充電する。
For this reason, the electric power generated by
第2の走行用バッテリ220Bにおいては、制限抵抗502Bが直列に接続されているB−SMRP500Bにより閉回路が形成されており、制限抵抗502Bが直列に接続されていないB−SMRG504Bにより閉回路が形成されていない。このため、回生電力は、制限抵抗502Bを介して接続された第2の走行用バッテリ220Bではなく、制限抵抗502Aを介さないで接続された第1の走行用バッテリ220Aに流れる。
In the second traveling
したがって、プリチャージ用SMRとメインSMRとを切換え制御して、充電先の走行用バッテリを切換えることができる。 Therefore, the precharge SMR and the main SMR can be controlled to be switched, so that the battery for traveling can be switched.
以上のようにして、プリチャージ処理に用いられる制限抵抗が直列に接続されたSMRと、制限抵抗が接続されていないSMRとが並列に走行用バッテリの負極側に接続されている電源回路において、これらのSMRのオンオフを切換えて、走行用バッテリの充電制御を実行することができる。 As described above, in the power supply circuit in which the SMR in which the limiting resistor used in the precharge process is connected in series and the SMR to which the limiting resistor is not connected are connected in parallel to the negative electrode side of the traveling battery. By switching on / off of these SMRs, the charging control of the traveling battery can be executed.
<第1の実施の形態の変形例>
以下、上述した第1の実施の形態の変形例について説明する。本変形例は、特定の理由により、プリチャージ後においても、プリチャージ用SMRである、A−SMRP500AおよびB−SMRP500Bをオン(通電状態)にしておく必要がある場合に適用される。このような場合として、本件と同一の出願人および同一の発明者に係る特願2006−281542号に記載されたものがある。
<Modification of the first embodiment>
Hereinafter, a modification of the first embodiment described above will be described. This modification is applied when it is necessary to keep the
この特願2006−281542号に記載された発明に係る制御装置は、蓄電機構と複数のリレーとを含む電源回路を制御する。この電源回路は、負荷と蓄電機構の一方の極(負極)との電気的な通電/非通電を制御する第1のリレー(SMRP)および第1のリレーに直列に接続された抵抗を有する回路と、回路に並列に接続された第2のリレー(SMRG)と、負荷と蓄電機構の他方の極(正極)との電気的な通電/非通電を制御する第3のリレー(SMRB:本実施の形態および本変形例においてはなし)とを含む。この制御装置は、第2のリレーおよび第3のリレーを通電状態にする前に、第1のリレーおよび第3のリレーを通電状態にすることにより実行されるプリチャージ処理を実行する。この制御装置は、プリチャージ処理が完了した後に、第2のリレーを通電状態とするとともに、第1のリレーの通電状態を維持する。この制御装置は、プリチャージ処理が完了した後において蓄電機構の電流値を検出して、検出された電流値が過大であると判定されると、第2のリレーを非通電状態に切り換える。 The control device according to the invention described in Japanese Patent Application No. 2006-281542 controls a power supply circuit including a power storage mechanism and a plurality of relays. This power supply circuit includes a first relay (SMRP) that controls electrical energization / non-energization between a load and one pole (negative electrode) of a power storage mechanism, and a circuit having a resistor connected in series to the first relay And a second relay (SMRG) connected in parallel to the circuit and a third relay (SMRB: this embodiment) that controls electrical energization / non-energization between the load and the other pole (positive electrode) of the power storage mechanism And none in this modification). This control device executes a precharge process that is executed by turning on the first relay and the third relay before putting the second relay and the third relay in the energized state. After the precharge process is completed, the control device sets the second relay in an energized state and maintains the energized state of the first relay. This control device detects the current value of the power storage mechanism after the precharge process is completed, and when it is determined that the detected current value is excessive, the second relay is switched to a non-energized state.
この制御装置によると、通常は、プリチャージ処理が完了すると、第1のリレーは非通電状態に切り換えられて、抵抗を経由しないで蓄電機構に電流が流されるが、第1のリレーの通電状態が維持される。プリチャージ後は、第1のリレー、第2のリレーおよび第3のリレーのいずれもが通電状態であるが、蓄電機構への電流は(蓄電機構からの電流も)、抵抗が接続された第1のリレー側ではなく抵抗が接続されていない第2のリレー側を流れる。プリチャージ後のこのような状態で、蓄電機構に過電流が流れると、第2のリレーが非通電状態に切り換えられる。このため、通電状態の第2のリレーを非通電状態に切り換え、かつ、通電状態の第1のリレーを通電状態に切り換えるのではなく、通電状態の第2のリレーを非通電状態に切り換えるだけで、蓄電機構への電流を、抵抗が接続された第1のリレー側に瞬時に切り換えることができる。このため、瞬時に過大な電流値を低下させることができる。これは、プリチャージ後も第1のリレーの通電状態を維持しているためである。その結果、蓄電機構の過充電を速やかに回避することができるというものである。 According to this control device, normally, when the precharge process is completed, the first relay is switched to a non-energized state, and a current flows through the power storage mechanism without passing through a resistor. Is maintained. After the precharge, all of the first relay, the second relay, and the third relay are energized, but the current to the power storage mechanism (also the current from the power storage mechanism) is the first connected to the resistor. It flows not on the first relay side but on the second relay side to which no resistor is connected. If an overcurrent flows through the power storage mechanism in such a state after precharging, the second relay is switched to a non-energized state. Therefore, instead of switching the energized second relay to the non-energized state and switching the energized first relay to the energized state, it is only necessary to switch the energized second relay to the non-energized state. The current to the power storage mechanism can be instantaneously switched to the first relay side to which the resistor is connected. For this reason, an excessively large current value can be reduced instantaneously. This is because the energized state of the first relay is maintained even after precharging. As a result, overcharging of the power storage mechanism can be quickly avoided.
なお、プリチャージ後においても、プリチャージ用SMRである、A−SMRP500AおよびB−SMRP500Bをオン(通電状態)にしておく必要は、これ以外の理由であってもよい。
Even after the precharge, the
図5を参照して本変形例に係る電源回路の制御装置を実現するために、ECU400が実行する、プログラムの制御構造について説明する。なお、このプログラムは、サブルーチンであって、予め定められたサイクルタイムで繰り返し実行される。さらに、図5に示すフローチャートにおいては、A−SMRG504AおよびB−SMRG504Bに対してオン指令信号(通電指令信号)がECU400から出力され、A−SMRP500AおよびB−SMRP500Bに対しても(すでにプリチャージ処理は完了していても)オン指令信号(通電指令信号)がECU400から出力されている状態を、初期状態であるとする。また、図5のフローチャートにおいて、図4のフローチャートに示した処理と同じ処理については、同じステップ番号を付してある。それらの処理の内容は同じである。したがってそれらの処理についての詳細な説明はここでは繰り返さない。
With reference to FIG. 5, a control structure of a program executed by
S3200にて、ECU400は、A−SMRP500Aをオン(通電)のままで、A−SMRG504Aをオン(通電)からオフ(非通電)に切換える。
In S3200,
S3500にて、ECU400は、A−SMRP500Aをオン(通電)のままで、A−SMRG504Aをオフ(非通電)からオン(通電)に切換える。
In S3500,
S4200にて、ECU400は、B−SMRP500Bをオン(通電)のままで、B−SMRG504Bをオン(通電)からオフ(非通電)に切換える。
In S4200,
S4500にて、ECU400は、B−SMRP500Bをオン(通電)のままで、B−SMRG504Bをオフ(非通電)からオン(通電)に切換える。
In S4500,
このようにすると、プリチャージ用SMRである、A−SMRP500AおよびB−SMRP500Bをオン(通電状態)にしておく必要があっても、上述の実施の形態と同じような作用効果(充電制御)を発現できる。すなわち、モータジェネレータ140で発電された電力は、インバータ240で電力変換されて、昇圧コンバータ242で走行用バッテリの定格電圧まで降圧された回生電力となり、たとえ、プリチャージ用のSMRであるSMRPおよびメイン用のSMRであるSMRGの双方がオン(通電)であっても、制限抵抗が直列に接続されていないメイン用のSMRGを通って、走行用バッテリを充電する。
In this way, even if the
<第2の実施の形態>
上述した第1の実施の形態(変形例を含む)においては、複数の走行用バッテリの充電制御について説明した。しかしながら、本発明の適用範囲は、このような充電制御のみに限定されるものではない。たとえば、以下に示す第2の実施の形態のように、複数の走行用バッテリの中で放電制限中(放電することが禁止されていたり制限されていたりする)のバッテリのプリチャージ用SMRであるSMRPをオン(通電)状態にして、このSMRPに並列に設けられたSMRGをオフ(非通電)状態にすることにより、放電制限中のバッテリからの放電を制限する放電制御を行なうこともできる。
<Second Embodiment>
In the above-described first embodiment (including the modification), the charging control of the plurality of traveling batteries has been described. However, the application range of the present invention is not limited to such charge control. For example, as in the second embodiment described below, this is a precharge SMR for a battery that is being restricted in discharging (for which discharging is prohibited or restricted) among a plurality of traveling batteries. It is also possible to perform discharge control for limiting the discharge from the battery whose discharge is restricted by turning the SMRP on (energized) and turning off the SMRG provided in parallel to the SMRP (non-energized).
なお、図1〜図3に示したフローチャート以外については、第1の実施の形態も第2の実施の形態も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰り返さない。 The first embodiment and the second embodiment are the same except for the flowcharts shown in FIGS. 1 to 3. Therefore, detailed description thereof will not be repeated here.
図6を参照して、本実施の形態に係る電源回路の制御装置を実現するために、ECU400が実行する、プログラムの制御構造について説明する。なお、(1)このプログラムは、サブルーチンであって、予め定められたサイクルタイムで繰り返し実行される点、(2)図6に示すフローチャートにおいては、A−SMRG504AおよびB−SMRG504B)に対してオン指令信号(通電指令信号)がECU400から出力され、A−SMRP500AおよびB−SMRP500Bに対してオフ指令信号(非通電指令信号)がECU400から出力されている状態(すでにプリチャージ処理は完了している状態)を、初期状態であるとする点は、前述の第1の実施の形態と同じである。
With reference to FIG. 6, a control structure of a program executed by
また、図6のフローチャートにおいて、図4のフローチャートに示した処理と同じ処理については、同じステップ番号を付してある。それらの処理の内容は同じである。したがってそれらの処理についての詳細な説明はここでは繰り返さない。 In the flowchart of FIG. 6, the same step numbers are assigned to the same processes as those shown in the flowchart of FIG. The contents of those processes are the same. Therefore, detailed description of these processes will not be repeated here.
S11000にて、ECU400は、第1の走行用バッテリ220Aからの放電制限が必要であるか否かを判断する。たとえば、SOCが放電制限しきい値以下であると、第1の走行用バッテリ220Aからの放電制限が必要であると判断される。第1の走行用バッテリ220Aからの放電制限が必要であると判断されると(S11000にてYES)、処理はS1200へ移される。もしそうでないと(S11000にてNO)、処理はS1300へ移される。
In S11000,
S14000にて、ECU400は、第1の走行用バッテリ220Aからの放電制限の解除が必要(解除が可能である場合を含む)であるか否かを判断する。たとえば、SOCが放電制限しきい値よりも所定値以上(ヒステリシス性を確保するため)高いと、第1の走行用バッテリ220Aからの放電制限の解除が必要(解除が可能)であると判断される。第1の走行用バッテリ220Aからの放電制限の解除が必要であると判断されると(S14000にてYES)、処理はS1500へ移される。もしそうでないと(S14000にてNO)、処理はS2000へ移される。
In S14000,
以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態にかかる電源回路の制御装置であるECU400の動作について説明する。
An operation of
(3)第1の走行用バッテリに放電制限あり、第2の走行用バッテリに放電制限なし
第1の走行用バッテリ220Aの状態が検出されて(S1000)、第1の走行用バッテリ220AのSOCが放電制限しきい値に到達すると(S11000にてYES)、A−SMRP500Aがオフ(非通電)からオン(通電)に、A−SMRG504Aがオン(通電)からオフ(非通電)に、それぞれ切換えられる(S1200)。
(3) Discharge limit on the first travel battery, no discharge limit on the second travel battery The state of the
このとき、第2の走行用バッテリ220Bの状態が検出されて(S2000、S2300)、第2の走行用バッテリ220BのSOCが放電制限しきい値に到達していないと判断されている状態であると(S21000にてNO、S24000にてYES)、B−SMRP500Bがオフ(非通電)で、B−SMRG504Bがオン(通電)の状態である(S2500で切換えられた状態)。
At this time, the state of the second traveling
このため、モータジェネレータ140で使用される電力は、制限抵抗502Bが直列に接続されていないB−SMRG504Bを通って、第2の走行用バッテリ220Bから放電される。放電された電力は、昇圧コンバータ242で、走行用バッテリ(この場合は、第2の走行用バッテリ220B)の定格電圧から、インバータ240およびモータジェネレータ140の定格電圧まで昇圧されて、供給される。
For this reason, the electric power used by
第1の走行用バッテリ220Aにおいては、制限抵抗502Aが直列に接続されているA−SMRP500Aにより閉回路が形成されており、制限抵抗502Aが直列に接続されていないA−SMRG504Aにより閉回路が形成されていない。このため、モータジェネレータ140で使用される電力は、制限抵抗502Aを介して接続された第1の走行用バッテリ220Aからではなく、制限抵抗502Bを介さないで接続された第2の走行用バッテリ220Bから供給される。
In first traveling
したがって、プリチャージ用SMRとメインSMRとを切換え制御して、走行用バッテリの放電の切換えを制御することができる。 Therefore, switching between the precharge SMR and the main SMR can be controlled to control the switching of the running battery discharge.
(4)第1の走行用バッテリの放電制限解除、第2の走行用バッテリに放電制限発生
上述した(3)の状態(この状態で第1の走行用バッテリ220AのSOCが上昇すると想定する)が継続した後に、第1の走行用バッテリ220Aの状態が検出されて(S1300)、第1の走行用バッテリ220AのSOCが放電制限しきい値よりも所定値以上高いと(S14000にてYES)、A−SMRP500Aがオン(通電)からオフ(非通電)に、A−SMRG504Aがオフ(非通電)からオン(通電)に、それぞれ切換えられる。
(4) Discharge restriction release of first traveling battery, discharge restriction generated in second traveling battery State (3) described above (assuming that the SOC of first traveling
このとき、第2の走行用バッテリ220Bの状態が検出されて(S2000)、第2の走行用バッテリ220BのSOCが放電制限しきい値に到達すると(S21000にてYES)、B−SMRP500Bがオフ(非通電)からオン(通電)に、B−SMRG504Bがオン(通電)からオフ(非通電)に、それぞれ切換えられる(S2200)。
At this time, when the state of second traveling
このため、モータジェネレータ140で使用される電力は、制限抵抗502Aが直列に接続されていないA−SMRG504Aを通って、第1の走行用バッテリ220Aから放電される。放電された電力は、昇圧コンバータ242で、走行用バッテリ(この場合は、第1の走行用バッテリ220A)の定格電圧から、インバータ240およびモータジェネレータ140の定格電圧まで昇圧されて、供給される。
For this reason, the electric power used by
第2の走行用バッテリ220Bにおいては、制限抵抗502Bが直列に接続されているB−SMRP500Bにより閉回路が形成されており、制限抵抗502Bが直列に接続されていないB−SMRG504Bにより閉回路が形成されていない。このため、モータジェネレータ140で使用される電力は、制限抵抗502Bを介して接続された第2の走行用バッテリ220Bからではなく、制限抵抗502Aを介さないで接続された第1の走行用バッテリ220Aから供給される。
In second traveling
したがって、プリチャージ用SMRとメインSMRとを切換え制御して、放電元の走行用バッテリを切換えることができる。 Therefore, it is possible to switch between the discharge-source traveling battery by switching control between the precharge SMR and the main SMR.
以上のようにして、プリチャージ処理に用いられる制限抵抗が直列に接続されたSMRと、制限抵抗が接続されていないSMRとが並列に走行用バッテリの負極側に接続されている電源回路において、これらのSMRのオンオフを切換えて、走行用バッテリの放電制御を実行することができる。 As described above, in the power supply circuit in which the SMR in which the limiting resistor used in the precharge process is connected in series and the SMR to which the limiting resistor is not connected are connected in parallel to the negative electrode side of the traveling battery. By switching on / off of these SMRs, the discharge control of the traveling battery can be executed.
<第2の実施の形態の変形例>
以下、上述した実施の形態の変形例について説明する。本変形例は、第1の実施の変形例を放電制御に適用したものである。
<Modification of Second Embodiment>
Hereinafter, modifications of the above-described embodiment will be described. In this modification, the first modification is applied to discharge control.
図7を参照して本変形例に係る電源回路の制御装置を実現するために、ECU400が実行する、プログラムの制御構造について説明する。なお、(1)このプログラムは、サブルーチンであって、予め定められたサイクルタイムで繰り返し実行される点、(2)図7に示すフローチャートにおいては、A−SMRG504AおよびB−SMRG504B)に対してオン指令信号(通電指令信号)がECU400から出力され、A−SMRP500AおよびB−SMRP500Bに対してオフ指令信号(非通電指令信号)がECU400から出力されている状態(すでにプリチャージ処理は完了している状態)を、初期状態であるとする点は、前述の第1の実施の形態と同じである。
With reference to FIG. 7, a control structure of a program executed by
図7のフローチャートは、
(A)図5のフローチャートのS1100を図6のS11000に変更し、
(B)図5のフローチャートのS1400を図6のS14000に変更し、
(C)図5のフローチャートのS2100を図6のS21000に変更し、
(D)図5のフローチャートのS2400を図6のS24000に変更したものである。同じステップ番号を付した処理の処理の内容は同じである。したがってそれらの処理についての詳細な説明はここでは繰り返さない。
The flowchart of FIG.
(A) S1100 in the flowchart of FIG. 5 is changed to S11000 in FIG.
(B) S1400 in the flowchart in FIG. 5 is changed to S14000 in FIG.
(C) S2100 in the flowchart of FIG. 5 is changed to S21000 in FIG.
(D) S2400 in the flowchart in FIG. 5 is changed to S24000 in FIG. The contents of the process with the same step number are the same. Therefore, detailed description of these processes will not be repeated here.
このようにすると、プリチャージ用SMRである、A−SMRP500AおよびB−SMRP500Bをオン(通電状態)にしておく必要があっても、上述の実施の形態と同じような作用効果(放電制御)を発現できる。すなわち、モータジェネレータ140で使用される電力は、たとえ、プリチャージ用のSMRであるSMRPおよびメイン用のSMRであるSMRGの双方がオン(通電)であっても、制限抵抗が直列に接続されていないメイン用のSMRGを通って、走行用バッテリから放電される。
By doing this, even if it is necessary to turn on the
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
120 エンジン、140 モータジェネレータ、160 駆動輪、180 減速機、200 動力分割機構、220A 第1の走行用バッテリ、220B 第2の走行用バッテリ、221A,221B 電圧計、222A,222B 電流計、240 インバータ、242 昇圧コンバータ、260 バッテリECU、280 エンジンECU、300 MG_ECU、320 HV_ECU、400 ECU、500A A−SMRP、500B B−SMRP、504A A−SMRG、504B B−SMRG、502A,502B 制限抵抗、510 コンデンサC(1)、520 コンデンサC(2)。
120 Engine, 140 Motor generator, 160 Drive wheel, 180 Reducer, 200 Power split mechanism, 220A First traveling battery, 220B Second traveling battery, 221A, 221B Voltmeter, 222A, 222B Ammeter, 240
Claims (4)
前記制御装置は、
各前記蓄電機構の充放電制限の要否を判断するための判断手段と、
前記充放電制限された蓄電機構を含む電源回路においては、前記プリチャージ後であっても、前記第1のリレーを通電状態に、前記第2のリレーを非通電状態にするための制御手段とを含む、制御装置。 A control device for a plurality of power supply circuits comprising a power storage mechanism and a plurality of relays, wherein each of the power supply circuits controls electrical energization / non-energization between a load and one pole of the power storage mechanism. And a circuit having a resistor connected in series to the first relay, and a second relay connected in parallel to the circuit, and the second relay in each power circuit when the power is started Before turning on the first relay, the process of precharging the capacitor provided on the load side from the confluence of the power supply circuit provided in parallel is performed by turning on the first relay. The plurality of power supply circuits are provided in parallel to the load,
The controller is
Determining means for determining whether charge / discharge restriction of each of the power storage mechanisms is necessary;
In the power supply circuit including the charge / discharge restricted power storage mechanism, control means for bringing the first relay into an energized state and the second relay into a non-energized state even after the precharge Including a control device.
前記充放電制限が解除された蓄電機構を含む電源回路においては、少なくとも前記第2のリレーを通電状態にするための手段をさらに含む、請求項1に記載の制御装置。 The controller is
2. The control device according to claim 1, further comprising means for bringing at least the second relay into an energized state in a power supply circuit including the power storage mechanism in which the charge / discharge restriction is released.
前記充放電制限が解除された蓄電機構を含む電源回路においては、前記第1のリレーおよび前記第2のリレーを通電状態にするための手段をさらに含む、請求項1に記載の制御装置。 The controller is
2. The control device according to claim 1, further comprising means for energizing the first relay and the second relay in a power supply circuit including the power storage mechanism in which the charge / discharge restriction is released.
前記制御装置は、
インバータに接続されたモータジェネレータにより発電された電力を用いて蓄電機構を充電する際、および、インバータに接続されたモータジェネレータに電力を蓄電機構から放電する際の少なくともいずれかの際に、前記コンバータを用いて、充放電電圧を制御するための手段と、
前記第1のリレーを用いて、充放電される蓄電機構を選択するための手段とを含む、請求項1〜3のいずれかに記載の制御装置。 The load is an inverter, and includes one converter between the junction and the inverter,
The controller is
When charging the power storage mechanism using the power generated by the motor generator connected to the inverter, and at least when discharging the power from the power storage mechanism to the motor generator connected to the inverter, the converter Means for controlling the charge / discharge voltage,
The control apparatus in any one of Claims 1-3 containing the means for selecting the electrical storage mechanism charged / discharged using the said 1st relay.
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