JP2007098981A - Power unit for vehicle - Google Patents

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Masahiko Mitsui
正彦 三井
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power unit for a vehicle for increasing a traveling distance in EV traveling, and for improving fuel costs. <P>SOLUTION: In the case of HV traveling of a vehicle, a controller 30 puts a battery B in a serial connection state. Thus, it is possible to obtain a high motor output by a high motor driving voltage, and to achieve sufficient power performance by assisting an engine ENG even in a traveling state that large vehicle driving force is required. On the other hand, in the case of EV traveling of the vehicle, the controller 30 puts the battery B in a parallel connection state. Thus, it is possible to increase a power source capacity, and to extend the traveling distance per one charge of the battery B. Also, the input voltage of an invertor 31 is made relatively smaller than that in the case of traveling when the battery is put in the serial connection state so that it is possible to reduce the switching loss of the invertor 31. Furthermore, the carryover of the power from the battery B is restricted in response to the current restriction of the battery B, so that it is possible to further increase the traveling distance. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

この発明は、車両用電源装置に関し、特に、ハイブリッド自動車に搭載される車両用電源装置に関する。   The present invention relates to a vehicle power supply device, and more particularly to a vehicle power supply device mounted on a hybrid vehicle.

最近、環境に配慮した自動車として、ハイブリッド自動車(Hybrid Vehicle)および電気自動車(Electric Vehicle)が注目されている。ハイブリッド自動車は、従来のエンジンに加え、インバータを介して直流電源により駆動されるモータを動力源とする自動車である。つまり、エンジンを駆動することにより動力源を得るとともに、直流電源からの直流電圧をインバータによって交流電圧に変換し、その変換した交流電圧によりモータを回転することによって動力源を得るものである。   Recently, hybrid vehicles and electric vehicles have attracted attention as environmentally friendly vehicles. A hybrid vehicle is a vehicle that uses a motor driven by a DC power source via an inverter in addition to a conventional engine as a power source. In other words, a power source is obtained by driving the engine, a DC voltage from a DC power source is converted into an AC voltage by an inverter, and a motor is rotated by the converted AC voltage to obtain a power source.

また、電気自動車は、インバータを介して直流電源によって駆動されるモータを動力源とする自動車である。   An electric vehicle is a vehicle that uses a motor driven by a DC power supply via an inverter as a power source.

このようなハイブリッド自動車または電気自動車においては、車両を適切に走行させつつエネルギー効率を向上させるためには、そのモータに対する負荷に応じた電力を供給し、回生時には効率良くエネルギーを回収することが求められる。   In such a hybrid vehicle or electric vehicle, in order to improve energy efficiency while driving the vehicle appropriately, it is required to supply electric power according to the load on the motor and efficiently recover energy during regeneration. It is done.

そして、最近では、車両の燃費(電気自動車においてはシステム効率)向上に向けて、エネルギー効率を最適化させるための検討が多数なされている(たとえば特許文献1および2参照)。   Recently, many studies have been made to optimize energy efficiency in order to improve vehicle fuel efficiency (system efficiency in an electric vehicle) (see, for example, Patent Documents 1 and 2).

たとえば特許文献1は、電気自動車の低出力運転時にインバータの入力電圧を下げ、スイッチング損失を低下させることにより、システム効率を向上させる電気自動車の主回路システムを開示する。   For example, Patent Document 1 discloses a main circuit system of an electric vehicle that improves system efficiency by lowering an input voltage of an inverter and lowering a switching loss during low output operation of the electric vehicle.

これによれば、車両駆動用交流電動機の電源となる電池は、複数個の単位電池を直列接続したものを二分割して構成された2個の電池ブロックからなる。そして、2個の電池ブロックは、切替スイッチの操作によって直列接続と並列接続とが切替えられる。具体的には、アクセルペダル踏込量、電動機出力またはブレーキペダル踏込量が大きいときには、切替スイッチにより2個の電池ブロックは直列に接続される。一方、アクセルペダル踏込量、電動機出力またはブレーキペダル踏込量が小さいときには、切替スイッチにより2個の電池ブロックは並列に接続される。   According to this, the battery serving as the power source of the vehicle driving AC motor is composed of two battery blocks formed by dividing a plurality of unit batteries connected in series into two parts. The two battery blocks are switched between serial connection and parallel connection by operation of a changeover switch. Specifically, when the accelerator pedal depression amount, the motor output, or the brake pedal depression amount is large, the two battery blocks are connected in series by the changeover switch. On the other hand, when the accelerator pedal depression amount, the motor output, or the brake pedal depression amount is small, the two battery blocks are connected in parallel by the changeover switch.

これにより、電気自動車の低出力運転時には、電池電圧が低くなるため、インバータの入力電圧も低くなる。この結果、インバータのスイッチング損失を低減して、電気自動車のシステム効率を向上させることができる。
特開平5−236608号公報 特開2000−59903号公報 特開2004−282800号公報 特開2000−92603号公報 特開平8−237811号公報
Thereby, since the battery voltage becomes low during the low output operation of the electric vehicle, the input voltage of the inverter also becomes low. As a result, the switching loss of the inverter can be reduced and the system efficiency of the electric vehicle can be improved.
Japanese Patent Laid-Open No. 5-236608 JP 2000-59903 A JP 2004-282800 A JP 2000-92603 A JP-A-8-237811

しかしながら、上記の電気自動車の主回路システムによれば、アクセルペダル踏込量、電動機出力またはブレーキペダル踏込量が所定の閾値を越えて大きくなると、電池ブロックは、直ちに並列接続から直列接続に切替えられる。これにより、インバータの入力電圧が倍増するため、スイッチング損失が増加することになる。結果として、電動機出力を向上させて電気自動車の動力性能を高めようとすれば、システム効率の向上が困難となる。そして、システム効率は、電気自動車の一充電あたりに走行可能な距離(航続距離)に大きく影響することから、結果的に、航続距離の増加にも限界が生じてしまう。   However, according to the above main circuit system of an electric vehicle, when the accelerator pedal depression amount, the motor output, or the brake pedal depression amount exceeds a predetermined threshold, the battery block is immediately switched from the parallel connection to the series connection. As a result, the input voltage of the inverter is doubled, resulting in an increase in switching loss. As a result, if it is attempted to improve the power performance of the electric vehicle by improving the motor output, it is difficult to improve the system efficiency. Since the system efficiency greatly affects the distance (cruising distance) that can be traveled per charge of the electric vehicle, as a result, there is a limit to the increase of the cruising distance.

ところで、ハイブリッド自動車においては、燃費向上の一手段として、停車中やエンジン効率の低い低速走行時には、エンジンの運転を停止してモータの駆動力のみにより車両を走行させる(以下、「EV走行」とも称する)機能を装備したものがある。したがって、上記の電気自動車と同様の理由から、EV走行における航続距離を伸ばすことができれば、車両の燃費をさらなる向上が実現される。   By the way, in a hybrid vehicle, as a means of improving fuel efficiency, when the vehicle is stopped or when driving at low speed with low engine efficiency, the engine is stopped and the vehicle is driven only by the driving force of the motor (hereinafter referred to as “EV driving”). There are those equipped with a function. Therefore, for the same reason as the above-described electric vehicle, if the cruising distance in EV traveling can be extended, the fuel efficiency of the vehicle can be further improved.

それゆえ、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、EV走行時の航続距離を増加でき、燃費向上が可能な車両用電源装置を提供することである。   Therefore, the present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a vehicular power supply device that can increase a cruising distance during EV traveling and improve fuel efficiency.

この発明によれば、車両用電源装置は、エンジンおよび車両駆動用のモータを動力源とした第1の走行モードと、エンジンを停止状態とし、モータのみを動力源とした第2の走行モードとを有する車両に搭載される。車両用電源装置は、n(nは2以上の自然数)個の単位電源から構成される直流電源と、直流電源から直流電圧の供給を受けてモータを駆動する駆動回路と、モータに車両の走行に必要な駆動力を発生するように駆動回路を制御する制御装置とを備える。制御装置は、n個の単位電源を直列接続して直流電源を構成する第1の電力供給手段と、n個のうちの少なくとも2個の単位電源を並列接続して直流電源を構成する第2の電力供給手段と、車両の走行モードに応じて、第1および第2の電力供給手段の一方を選択する選択手段とを含む。   According to this invention, the vehicle power supply device includes a first travel mode in which the engine and the motor for driving the vehicle are power sources, and a second travel mode in which the engine is stopped and only the motor is the power source. It is mounted on a vehicle having The power supply device for a vehicle includes a DC power source composed of n (n is a natural number of 2 or more) unit power sources, a drive circuit that receives a DC voltage supplied from the DC power source, and a motor running on the motor. And a control device for controlling the drive circuit so as to generate the drive force required for the operation. The control device includes a first power supply unit that configures a DC power supply by connecting n unit power supplies in series, and a second power that configures a DC power supply by connecting at least two unit power supplies out of n in parallel. Power supply means and a selection means for selecting one of the first and second power supply means according to the travel mode of the vehicle.

上記の車両用電源装置によれば、並列接続された単位電源で構成された直流電源を用いた車両の走行時には、電源容量が増えることから、直流電源の一充電あたりの航続距離を伸ばすことができる。また、直列接続された単位電源で構成された直流電源を用いた走行時と比較して、駆動回路に供給される直流電圧が相対的に低くなることから、駆動回路で発生するスイッチング損失が低減される。さらに、単位電源を流れる直流電流の制限を受けて直流電源からの電力の持ち出しが制限される。これにより、車両の航続距離はさらに増加される。結果として、車両の燃費を向上させることができる。   According to the above-described vehicle power supply device, when a vehicle using a DC power source configured by unit power sources connected in parallel is driven, the power source capacity increases, so that the cruising distance per charge of the DC power source can be increased. it can. In addition, since the DC voltage supplied to the drive circuit is relatively lower than when traveling using a DC power supply configured with unit power supplies connected in series, the switching loss generated in the drive circuit is reduced. Is done. Furthermore, taking out the electric power from the DC power supply is restricted by the limitation of the DC current flowing through the unit power supply. Thereby, the cruising range of the vehicle is further increased. As a result, the fuel consumption of the vehicle can be improved.

なお、直列接続された単位電源で構成された直流電源を用いた車両の走行時には、高いモータ駆動電圧によりモータの高出力化が図られる。したがって、この発明によれば、車両の走行性能を低下させることなく、車両の燃費向上が可能となる。   In addition, when the vehicle travels using a DC power source configured with unit power sources connected in series, high output of the motor is achieved by a high motor driving voltage. Therefore, according to the present invention, the fuel efficiency of the vehicle can be improved without deteriorating the running performance of the vehicle.

好ましくは、選択手段は、車両が第1の走行モードのとき、第1の電力供給手段を選択し、車両が第2の走行モードのとき、第2の電力供給手段を選択する。   Preferably, the selection unit selects the first power supply unit when the vehicle is in the first travel mode, and selects the second power supply unit when the vehicle is in the second travel mode.

上記の車両用電源装置によれば、エンジン出力のアシストとして十分なモータ出力が得られるために車両の走行性能が確保される。併せて、直流電源の一充電あたりの航続距離を伸ばすことができ、車両の燃費向上が図られる。   According to the above vehicle power supply device, a sufficient motor output can be obtained as an assist for the engine output, so that the running performance of the vehicle is ensured. In addition, the cruising distance per charge of the DC power supply can be extended, and the fuel efficiency of the vehicle can be improved.

好ましくは、制御装置は、直流電源から出力可能な電力について設けられた所定の基準値を有し、第2の電力供給手段の選択時において、直流電源から駆動回路に供給される電力を、所定の基準値を越えないように設定する。   Preferably, the control device has a predetermined reference value provided for the power that can be output from the DC power supply, and the power supplied from the DC power supply to the drive circuit when the second power supply means is selected Set so as not to exceed the reference value.

上記の車両用電源装置によれば、並列接続された単位電源で構成された直流電源を用いた車両の走行時には、直流電源からの電力の持ち出しが制限される。これにより、車両の航続距離を伸ばすことができる。   According to the above-described vehicle power supply device, when the vehicle travels using a DC power source configured by unit power sources connected in parallel, the carry-out of power from the DC power source is restricted. Thereby, the cruising range of the vehicle can be extended.

好ましくは、制御装置は、第2の電力供給手段から第1の電力供給手段への移行時において、直流電源の充電量に基づいて、エンジンの停止状態からエンジンの始動を許可するエンジン始動制御手段をさらに含む。エンジン始動制御手段は、直流電源の充電量が所定のしきい値以下となるまでエンジンの始動を禁止する。   Preferably, the control device permits the engine start control means to start the engine from the engine stop state based on the amount of charge of the DC power source at the time of transition from the second power supply means to the first power supply means. Further included. The engine start control means prohibits starting of the engine until the charge amount of the DC power source becomes a predetermined threshold value or less.

上記の車両用電源装置によれば、直流電源の充電量が所定のしきい値以下とならない限りにおいて、EV走行が継続される。その結果、車両の航続距離は、さらに増加される。   According to the vehicle power supply device described above, EV traveling is continued as long as the charge amount of the DC power supply does not become a predetermined threshold value or less. As a result, the cruising range of the vehicle is further increased.

この発明によれば、並列接続された単位電源で構成された直流電源を用いた車両の走行を行なうことにより、直流電源の一充電あたりの航続距離を伸ばすことができる。一方、直列接続された単位電源で構成された直流電源を用いた車両の走行を行なうことにより、モータ駆動電圧を高めてモータの高出力化が図られる。その結果、車両の走行性能を低下させることなく、車両の燃費向上が可能となる。   According to the present invention, the cruising distance per charge of the DC power supply can be extended by running the vehicle using the DC power supply configured by the unit power supplies connected in parallel. On the other hand, by driving the vehicle using a DC power source constituted by unit power sources connected in series, the motor drive voltage is increased and the motor output is increased. As a result, the fuel efficiency of the vehicle can be improved without degrading the running performance of the vehicle.

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.

図1は、この発明の実施の形態による車両用電源装置の概略ブロック図である。
図1を参照して、車両用電源装置100は、ハイブリッド自動車に搭載される。車両用電源装置100は、バッテリBと、昇圧コンバータ12と、コンデンサC1,C2と、インバータ14,31と、電圧センサ10,20と、電流センサ22,24,28と、システムリレーSR1,SR2と、走行モード選択部40と、直並列切換回路42と、制御装置30とを備える。
FIG. 1 is a schematic block diagram of a vehicle power supply device according to an embodiment of the present invention.
Referring to FIG. 1, vehicle power supply device 100 is mounted on a hybrid vehicle. Vehicle power supply device 100 includes battery B, boost converter 12, capacitors C1 and C2, inverters 14 and 31, voltage sensors 10 and 20, current sensors 22, 24 and 28, and system relays SR1 and SR2. The travel mode selection unit 40, the series / parallel switching circuit 42, and the control device 30 are provided.

エンジンENGは、ガソリンなどの燃料の燃焼エネルギーを源として駆動力を発生する。エンジンENGの発生する駆動力は、図1の太斜線で示すように、動力分割機構50により、2つの経路に分割される。一方は、図示しない減速機を介して車輪を駆動する駆動軸に伝達する経路である。もう一方は、モータジェネレータMG1へ伝達する経路である。   The engine ENG generates driving force using combustion energy of fuel such as gasoline as a source. The driving force generated by the engine ENG is divided into two paths by the power split mechanism 50, as indicated by the thick oblique lines in FIG. One is a path that transmits to a drive shaft that drives a wheel via a reduction gear (not shown). The other is a path for transmission to motor generator MG1.

モータジェネレータMG1,MG2は、発電機としても電動機としても機能し得るが、以下に示すように、モータジェネレータMG1は、主として発電機として動作し、モータジェネレータMG2は、主として電動機として動作する。   Although motor generators MG1 and MG2 can function as both a generator and an electric motor, as will be described below, motor generator MG1 mainly operates as a generator, and motor generator MG2 mainly operates as an electric motor.

詳細には、モータジェネレータMG1は、三相交流回転機であり、加速時において、エンジンENGを始動する始動機として用いられる。このとき、モータジェネレータMG1は、バッテリBからの電力の供給を受けて電動機として駆動し、エンジンENGをクランキングして始動する。   Specifically, motor generator MG1 is a three-phase AC rotating machine, and is used as a starter that starts engine ENG during acceleration. At this time, motor generator MG1 receives the supply of electric power from battery B, drives it as an electric motor, cranks engine ENG, and starts it.

さらに、エンジンENGの始動後において、モータジェネレータMG1は、動力分割機構50を介して伝達されたエンジンENGの駆動力によって回転されて発電する。   Further, after engine ENG is started, motor generator MG1 is rotated by the driving force of engine ENG transmitted via power split mechanism 50 to generate electric power.

モータジェネレータMG1の発電した電力は、車両の運転状態やバッテリBの充電量によって使い分けられる。たとえば、通常走行時や急加速時においては、モータジェネレータMG1の発電した電力は、そのままモータジェネレータMG2を駆動させる電力となる。一方、バッテリBの充電量が所定の値よりも低いときには、モータジェネレータMG1の発電した電力は、インバータ14によって交流電力から直流電力に変換されて、バッテリBに蓄えられる。   The electric power generated by motor generator MG1 is selectively used depending on the driving state of the vehicle and the amount of charge of battery B. For example, during normal traveling or sudden acceleration, the electric power generated by motor generator MG1 becomes electric power for driving motor generator MG2 as it is. On the other hand, when the charge amount of battery B is lower than a predetermined value, the electric power generated by motor generator MG1 is converted from AC power to DC power by inverter 14 and stored in battery B.

モータジェネレータMG2は、三相交流回転機であり、バッテリBに蓄えられた電力およびモータジェネレータMG1が発電した電力の少なくともいずれか一方によって駆動される。モータジェネレータMG2の駆動力は、減速機を介して車輪の駆動軸に伝達される。これにより、モータジェネレータMG2は、エンジンENGをアシストして車両を走行させたり、自己の駆動力のみによって車両を走行させたりする。   Motor generator MG2 is a three-phase AC rotating machine, and is driven by at least one of the electric power stored in battery B and the electric power generated by motor generator MG1. The driving force of motor generator MG2 is transmitted to the drive shaft of the wheel via the speed reducer. Thus, motor generator MG2 assists engine ENG to cause the vehicle to travel, or causes the vehicle to travel only by its own driving force.

また、車両の回生制動時には、モータジェネレータMG2は、減速機を介して車輪により回転されて発電機として動作する。このとき、モータジェネレータMG2により発電された回生電力は、インバータ31を介してバッテリBに充電される。   Further, at the time of regenerative braking of the vehicle, motor generator MG2 is rotated by a wheel via a speed reducer and operates as a generator. At this time, the regenerative electric power generated by motor generator MG2 is charged to battery B via inverter 31.

システムリレーSR1,SR2は、制御装置30からの信号SEによりオン/オフされる。   System relays SR1 and SR2 are turned on / off by signal SE from control device 30.

昇圧コンバータ12は、リアクトルL1と、NPNトランジスタQ1,Q2と、ダイオードD1,D2とを含む。リアクトルL1の一方端はバッテリBの電源ラインに接続され、他方端はNPNトランジスタQ1とNPNトランジスタQ2との中間点、すなわち、NPNトランジスタQ1のエミッタとNPNトランジスタQ2のコレクタとの間に接続される。NPNトランジスタQ1,Q2は、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Q1のコレクタは電源ラインに接続され、NPNトランジスタQ2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Q1,Q2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D1,D2がそれぞれ接続されている。   Boost converter 12 includes a reactor L1, NPN transistors Q1, Q2, and diodes D1, D2. Reactor L1 has one end connected to the power supply line of battery B, and the other end connected to an intermediate point between NPN transistor Q1 and NPN transistor Q2, that is, between the emitter of NPN transistor Q1 and the collector of NPN transistor Q2. . NPN transistors Q1 and Q2 are connected in series between the power supply line and the earth line. The collector of NPN transistor Q1 is connected to the power supply line, and the emitter of NPN transistor Q2 is connected to the ground line. Further, diodes D1 and D2 for flowing current from the emitter side to the collector side are connected between the collector and emitter of each NPN transistor Q1 and Q2.

インバータ14は、U相アーム15と、V相アーム16と、W相アーム17とから成る。U相アーム15、V相アーム16、およびW相アーム17は、電源ラインとアースラインとの間に並列に設けられる。   Inverter 14 includes a U-phase arm 15, a V-phase arm 16, and a W-phase arm 17. U-phase arm 15, V-phase arm 16, and W-phase arm 17 are provided in parallel between the power supply line and the earth line.

U相アーム15は、直列接続されたNPNトランジスタQ3,Q4から成り、V相アーム16は、直列接続されたNPNトランジスタQ5,Q6から成り、W相アーム17は、直列接続されたNPNトランジスタQ7,Q8から成る。また、各NPNトランジスタQ3〜Q8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D3〜D8がそれぞれ接続されている。   The U-phase arm 15 includes NPN transistors Q3 and Q4 connected in series, the V-phase arm 16 includes NPN transistors Q5 and Q6 connected in series, and the W-phase arm 17 includes NPN transistors Q7 and Q7 connected in series. Consists of Q8. Further, diodes D3 to D8 that flow current from the emitter side to the collector side are connected between the collectors and emitters of the NPN transistors Q3 to Q8, respectively.

各相アームの中間点は、モータジェネレータMG1の各相コイルの各相端に接続されている。すなわち、モータジェネレータMG1は、U,V,W相の3つのコイルの一端が中性点に共通接続されて構成され、U相コイルの他端がNPNトランジスタQ3,Q4の中間点に、V相コイルの他端がNPNトランジスタQ5,Q6の中間点に、W相コイルの他端がNPNトランジスタQ7,Q8の中間点にそれぞれ接続されている。   An intermediate point of each phase arm is connected to each phase end of each phase coil of motor generator MG1. In other words, motor generator MG1 is configured such that one end of three coils of U, V, and W phases is commonly connected to a neutral point, and the other end of the U phase coil is at an intermediate point between NPN transistors Q3 and Q4. The other end of the coil is connected to the intermediate point of NPN transistors Q5 and Q6, and the other end of the W-phase coil is connected to the intermediate point of NPN transistors Q7 and Q8.

インバータ31は、インバータ14と同様の構成から成る。
バッテリBは、ニッケル水素またはリチウムイオン等の二次電池から成る。他にも、バッテリBは、燃料電池またはキャパシタであっても良い。バッテリBは、電池モジュールであり、図1に示すように、直列に接続されたn個(nは2以上の自然数)の電池ユニットを含む。
The inverter 31 has the same configuration as the inverter 14.
The battery B is composed of a secondary battery such as nickel metal hydride or lithium ion. In addition, the battery B may be a fuel cell or a capacitor. The battery B is a battery module, and includes n battery units (n is a natural number of 2 or more) connected in series as shown in FIG.

直並列切換回路42は、バッテリBを構成する複数の電池ユニットの接続を、直列または並列に切換える。直列・並列の接続切換は、後述する方法により、制御装置30からの信号S/Pに応じて行なわれる。そして、複数の電池ユニットの接続が切換えられることにより、バッテリBから出力される直流電圧Vbは、電池ユニット1個当たりの電源電圧をVbiとすると、Vbi≦Vb≦n×Vbiの電圧範囲内で、電源電圧Vbiの整数倍に設定可能な可変値となる。   The series / parallel switching circuit 42 switches the connection of a plurality of battery units constituting the battery B in series or in parallel. The series / parallel connection switching is performed according to a signal S / P from the control device 30 by a method described later. When the connection of the plurality of battery units is switched, the DC voltage Vb output from the battery B is within the voltage range of Vbi ≦ Vb ≦ n × Vbi, where the power supply voltage per battery unit is Vbi. The variable value can be set to an integral multiple of the power supply voltage Vbi.

電圧センサ10は、バッテリBから出力される直流電圧Vbを検出し、その検出した直流電圧Vbを制御装置30へ出力する。電流センサ22は、バッテリBに流れる直流電流Ibを検出し、その検出した直流電流Ibを制御装置30へ出力する。   Voltage sensor 10 detects DC voltage Vb output from battery B, and outputs the detected DC voltage Vb to control device 30. Current sensor 22 detects a direct current Ib flowing through battery B and outputs the detected direct current Ib to control device 30.

コンデンサC1は、バッテリBから供給された直流電圧Vbを平滑化し、その平滑化した直流電圧Vbを昇圧コンバータ12へ供給する。   Capacitor C1 smoothes DC voltage Vb supplied from battery B, and supplies the smoothed DC voltage Vb to boost converter 12.

昇圧コンバータ12は、コンデンサC1から供給された直流電圧Vbを昇圧してコンデンサC2へ供給する。より具体的には、昇圧コンバータ12は、制御装置30から信号PWMCを受けると、信号PWMCによってNPNトランジスタQ2がオンされた期間に応じて直流電圧Vbを昇圧してコンデンサC2に供給する。   Boost converter 12 boosts DC voltage Vb supplied from capacitor C1 and supplies the boosted voltage to capacitor C2. More specifically, when boosting converter 12 receives signal PWMC from control device 30, boosting converter 12 boosts DC voltage Vb according to the period during which NPN transistor Q2 is turned on by signal PWMC and supplies it to capacitor C2.

また、昇圧コンバータ12は、制御装置30から信号PWMCを受けると、コンデンサC2を介してインバータ14および/またはインバータ31から供給された直流電圧を降圧してバッテリBを充電する。   Further, when boost converter 12 receives signal PWMC from control device 30, battery 12 is charged by stepping down the DC voltage supplied from inverter 14 and / or inverter 31 via capacitor C2.

コンデンサC2は、昇圧コンバータ12からの直流電圧を平滑化し、その平滑化した直流電圧をインバータ14,31へ供給する。電圧センサ20は、コンデンサC2の両端の電圧、すなわち、昇圧コンバータ12の出力電圧Vm(インバータ14,31への入力電圧に相当する。以下同じ。)を検出し、その検出した出力電圧Vmを制御装置30へ出力する。   Capacitor C 2 smoothes the DC voltage from boost converter 12 and supplies the smoothed DC voltage to inverters 14 and 31. The voltage sensor 20 detects the voltage across the capacitor C2, that is, the output voltage Vm of the boost converter 12 (corresponding to the input voltage to the inverters 14 and 31, the same applies hereinafter), and controls the detected output voltage Vm. Output to device 30.

インバータ14は、コンデンサC2を介してバッテリBから直流電圧が供給されると制御装置30からの信号PWMI1に基づいて直流電圧を交流電圧に変換してモータジェネレータMG1を駆動する。これにより、モータジェネレータMG1は、トルク指令値TR1に従ったトルクを発生するように駆動される。   When a DC voltage is supplied from battery B via capacitor C2, inverter 14 converts the DC voltage to an AC voltage based on signal PWMI1 from control device 30 to drive motor generator MG1. Thereby, motor generator MG1 is driven to generate torque according to torque command value TR1.

また、インバータ14は、車両用電源装置100が搭載されたハイブリッド自動車の回生制動時、モータジェネレータMG1が発電した交流電圧を制御装置30からの信号PWMI1に基づいて直流電圧に変換し、その変換した直流電圧をコンデンサC2を介して昇圧コンバータ12へ供給する。なお、ここで言う回生制動とは、ハイブリッド自動車を運転するドライバーによるフットブレーキ操作があった場合の回生発電を伴う制動や、フットブレーキを操作しないものの、走行中にアクセルペダルをオフすることで回生発電をさせながら車両を減速(または加速の中止)させることを含む。   Inverter 14 converts the AC voltage generated by motor generator MG1 into a DC voltage based on signal PWMI1 from control device 30 during regenerative braking of the hybrid vehicle equipped with vehicle power supply device 100, and the conversion is performed. A DC voltage is supplied to the boost converter 12 via the capacitor C2. Note that regenerative braking here refers to braking that involves regenerative power generation when the driver operating the hybrid vehicle performs a footbrake operation, or regenerative braking by turning off the accelerator pedal while the vehicle is running, although the footbrake is not operated. This includes decelerating (or stopping acceleration) the vehicle while generating electricity.

インバータ31は、コンデンサC2を介してバッテリBから直流電圧が供給されると制御装置30からの信号PWMI2に基づいて直流電圧を交流電圧に変換してモータジェネレータMG2を駆動する。これにより、モータジェネレータMG2は、トルク指令値TR2に従ったトルクを発生するように駆動される。   When a DC voltage is supplied from battery B via capacitor C2, inverter 31 converts DC voltage to an AC voltage based on signal PWMI2 from control device 30 to drive motor generator MG2. Thereby, motor generator MG2 is driven to generate torque according to torque command value TR2.

また、インバータ31は、車両用電源装置100が搭載されたハイブリッド自動車の回生制動時、モータジェネレータMG2が発電した交流電圧を制御装置30からの信号PWMI2に基づいて直流電圧に変換し、その変換した直流電圧をコンデンサC2を介して昇圧コンバータ12へ供給する。   Inverter 31 also converts the AC voltage generated by motor generator MG2 into a DC voltage based on signal PWMI2 from control device 30 during regenerative braking of the hybrid vehicle on which vehicle power supply device 100 is mounted. A DC voltage is supplied to the boost converter 12 via the capacitor C2.

電流センサ24は、モータジェネレータMG1に流れるモータ電流MCRT1を検出し、その検出したモータ電流MCRT1を制御装置30へ出力する。電流センサ28は、モータジェネレータMG2に流れるモータ電流MCRT2を検出し、その検出したモータ電流MCRT2を制御装置30へ出力する。   Current sensor 24 detects motor current MCRT1 flowing through motor generator MG1, and outputs the detected motor current MCRT1 to control device 30. Current sensor 28 detects motor current MCRT2 flowing through motor generator MG2, and outputs the detected motor current MCRT2 to control device 30.

走行モード選択部40は、ハイブリッド自動車の走行モードDMを選択し、その選択した走行モードDMを制御装置30へ出力する。   Traveling mode selection unit 40 selects a traveling mode DM of the hybrid vehicle and outputs the selected traveling mode DM to control device 30.

走行モードDMとしては、モータジェネレータMG1,MG2の駆動力でエンジンENGをアシストして車両を走行させるモード(以下、単に「HV走行モード」とも称する))と、エンジンENGを停止させ、モータジェネレータMG2の駆動力のみで車両を走行させるモード(以下、単に「EV走行モード」とも称する)とが設定される。   As travel mode DM, engine ENG is assisted by the driving force of motor generators MG1 and MG2 to drive the vehicle (hereinafter also simply referred to as “HV travel mode”), engine ENG is stopped, and motor generator MG2 is stopped. A mode for driving the vehicle with only the driving force (hereinafter, also simply referred to as “EV driving mode”) is set.

そして、走行モード選択部40は、車速またはアクセル開度などに基づいて、HV走行モードおよびEV走行モードのいずれか一方を選択する。たとえば、走行モード選択部40は、車速が所定の車速しきい値以下のとき、EV走行モードを選択する。そして、車速が車速しきい値を越えたことに応じて、走行モード選択部40は、走行モードDMをEV走行モードからHV走行モードへと切換える。これにより、車両が停車中や低速走行時においては、EV走行モードが選択される一方、高速走行の加速など大きな駆動力が必要とされる走行時においては、HV走行モードが選択される。   Then, the traveling mode selection unit 40 selects either the HV traveling mode or the EV traveling mode based on the vehicle speed or the accelerator opening. For example, the traveling mode selection unit 40 selects the EV traveling mode when the vehicle speed is equal to or lower than a predetermined vehicle speed threshold value. Then, in response to the vehicle speed exceeding the vehicle speed threshold, traveling mode selection unit 40 switches traveling mode DM from the EV traveling mode to the HV traveling mode. Thus, the EV traveling mode is selected when the vehicle is stopped or traveling at low speed, while the HV traveling mode is selected during traveling that requires a large driving force such as acceleration of high-speed traveling.

なお、走行モード選択部40は、運転者によるEV走行選択スイッチ(図示せず)の操作に基づいて、走行モードDMを選択するようにしても良い。   The travel mode selection unit 40 may select the travel mode DM based on an operation of an EV travel selection switch (not shown) by the driver.

制御装置30は、図示しない外部ECU(Electrical Control Unit)からトルク指令値TR1,TR2、モータ回転数MRN1,MRN2を受け、電圧センサ10から直流電圧Vbを受け、電圧センサ20から昇圧コンバータ12の出力電圧Vm(すなわち、インバータ14,31への入力電圧)を受け、電流センサ22から直流電流Ibを受け、電流センサ24からモータ電流MCRT1を受け、電流センサ28からモータ電流MCRT2を受け、走行モード選択部40から走行モードDMを受ける。   Control device 30 receives torque command values TR1, TR2 and motor rotational speeds MRN1, MRN2 from an external ECU (Electrical Control Unit) (not shown), receives DC voltage Vb from voltage sensor 10, and outputs voltage boost converter 12 from voltage sensor 20. Receives voltage Vm (that is, input voltage to inverters 14 and 31), DC current Ib from current sensor 22, motor current MCRT1 from current sensor 24, motor current MCRT2 from current sensor 28, and travel mode selection The driving mode DM is received from the unit 40.

制御装置30は、出力電圧Vm、トルク指令値TR1およびモータ電流MCRT1に基づいて、後述する方法によりインバータ14がモータジェネレータMG1を駆動するときにインバータ14のNPNトランジスタQ3〜Q8をスイッチング制御するための信号PWMI1を生成し、その生成した信号PWM1をインバータ14へ出力する。   Based on output voltage Vm, torque command value TR1 and motor current MCRT1, control device 30 performs switching control for NPN transistors Q3-Q8 of inverter 14 when inverter 14 drives motor generator MG1 by a method described later. The signal PWMI1 is generated, and the generated signal PWM1 is output to the inverter 14.

また、制御装置30は、出力電圧Vm、トルク指令値TR2およびモータ電流MCRT2に基づいて、後述する方法によりインバータ31がモータジェネレータMG2を駆動するときにインバータ31のNPNトランジスタQ3〜Q8をスイッチング制御するための信号PWMI2を生成し、その生成した信号PWMI2をインバータ31へ出力する。   Control device 30 also controls switching of NPN transistors Q3-Q8 of inverter 31 when inverter 31 drives motor generator MG2 by a method described later, based on output voltage Vm, torque command value TR2, and motor current MCRT2. Signal PWMI2 is generated, and the generated signal PWMI2 is output to inverter 31.

さらに、制御装置30は、インバータ14(または31)がモータジェネレータMG1(またはMG2)を駆動するとき、直流電圧Vb、出力電圧Vm、トルク指令値TR1(またはTR2)、モータ回転数MRN1(またはMRN2)および走行モードDMに基づいて、後述する方法により昇圧コンバータ12のNPNトランジスタQ1,Q2をスイッチング制御するための信号PWMCを生成して昇圧コンバータ12へ出力する。   Furthermore, when inverter 14 (or 31) drives motor generator MG1 (or MG2), control device 30 provides DC voltage Vb, output voltage Vm, torque command value TR1 (or TR2), motor rotational speed MRN1 (or MRN2). ) And the running mode DM, a signal PWMC for switching control of the NPN transistors Q1 and Q2 of the boost converter 12 is generated and output to the boost converter 12 by a method described later.

さらに、制御装置30は、システムリレーSR1,SR2をオン/オフするための信号SEを生成してシステムリレーSR1,SR2へ出力する。   Furthermore, control device 30 generates signal SE for turning on / off system relays SR1, SR2 and outputs the signal SE to system relays SR1, SR2.

図2は、図1における制御装置30の機能ブロック図である。
図2を参照して、制御装置30は、インバータ制御手段301,302と、コンバータ制御回路303と、バッテリ制御手段304とを含む。
FIG. 2 is a functional block diagram of the control device 30 in FIG.
Referring to FIG. 2, control device 30 includes inverter control means 301 and 302, a converter control circuit 303, and battery control means 304.

インバータ制御手段301は、トルク指令値TR1、モータ電流MCRT1および入力電圧Vmに基づいて信号PWMI1を生成してインバータ14のNPNトランジスタQ3〜Q8へ出力する。   Inverter control means 301 generates signal PWMI1 based on torque command value TR1, motor current MCRT1 and input voltage Vm, and outputs the signal to NPN transistors Q3-Q8 of inverter 14.

より具体的には、インバータ制御手段301は、入力電圧Vm、モータ電流MCRT1およびトルク指令値TR1に基づいて、モータジェネレータMG1の各相コイルに印加する電圧を計算し、その計算した結果に基づいてインバータ14の各NPNトランジスタQ3〜Q8をオン/オフする信号PWMI1を生成する。そして、インバータ制御回路301は、その生成した信号PWMI1をインバータの各NPNトランジスタQ3〜Q8へ出力する。   More specifically, inverter control means 301 calculates a voltage to be applied to each phase coil of motor generator MG1 based on input voltage Vm, motor current MCRT1 and torque command value TR1, and based on the calculated result. A signal PWMI1 for turning on / off the NPN transistors Q3 to Q8 of the inverter 14 is generated. Then, inverter control circuit 301 outputs the generated signal PWMI1 to each NPN transistor Q3-Q8 of the inverter.

これにより、インバータ14の各NPNトランジスタQ3〜Q8は、スイッチング制御され、モータジェネレータMG1が指定されたトルクを出力するようにモータジェネレータMG1の各相に流す電流を制御する。このようにして、モータ駆動電流が制御され、トルク指令値TR1に応じたモータトルクが出力される。   Thereby, each of the NPN transistors Q3 to Q8 of the inverter 14 is subjected to switching control, and controls a current that flows to each phase of the motor generator MG1 so that the motor generator MG1 outputs a designated torque. In this way, the motor drive current is controlled, and the motor torque corresponding to the torque command value TR1 is output.

さらに、インバータ制御手段301は、図1の走行モード選択部40からの走行モードDMがEV走行モードのときには、後述する方法により、バッテリBの充電量SOCに基づいて、エンジンENGを停止状態から始動させるタイミングを制御する。すなわち、この発明によれば、ハイブリッド自動車の走行状態は、インバータ制御手段301により制御されたタイミングにおいて、EV走行からHV走行に移行することとなる。   Further, inverter control means 301 starts engine ENG from a stopped state based on charge amount SOC of battery B by a method described later when travel mode DM from travel mode selection unit 40 in FIG. 1 is in EV travel mode. Control the timing. That is, according to the present invention, the traveling state of the hybrid vehicle shifts from EV traveling to HV traveling at the timing controlled by the inverter control means 301.

インバータ制御手段302は、入力電圧Vm,モータ回転数MRN2およびトルク指令値TR2に基づいて、モータジェネレータMG2の各相コイルに印加する電圧を計算し、その計算した結果に基づいてインバータ31の各NPNトランジスタQ3〜Q8をオン/オフする信号PWMI1を生成する。そして、インバータ制御回路302は、その生成した信号PWMI2をインバータ31のNPNトランジスタQ3〜Q8へ出力する。   Inverter control means 302 calculates a voltage to be applied to each phase coil of motor generator MG2 based on input voltage Vm, motor rotational speed MRN2 and torque command value TR2, and based on the calculated result, each NPN of inverter 31 is calculated. A signal PWMI1 for turning on / off the transistors Q3 to Q8 is generated. Then, inverter control circuit 302 outputs the generated signal PWMI2 to NPN transistors Q3 to Q8 of inverter 31.

これにより、インバータ31の各NPNトランジスタQ3〜Q8は、スイッチング制御され、モータジェネレータMG2が指定されたトルクを出力するようにモータジェネレータMG2の各相に流す電流を制御する。このようにして、モータ駆動電流が制御され、トルク指令値TR2に応じたモータトルクが出力される。   Thereby, each of the NPN transistors Q3 to Q8 of the inverter 31 is subjected to switching control, and controls a current flowing through each phase of the motor generator MG2 so that the motor generator MG2 outputs a designated torque. In this way, the motor drive current is controlled, and a motor torque corresponding to the torque command value TR2 is output.

コンバータ制御手段303は、トルク指令値TR1(またはTR2)、モータ回転数MRN1(またはMRN2)、直流電圧Vb、直流電流Ib、出力電圧Vmおよび走行モードDMに基づいて、後述する方法によって信号PWMCを生成し、その生成した信号PWMCを昇圧コンバータ12のNPNトランジスタQ1,Q2へ出力する。   Based on torque command value TR1 (or TR2), motor rotational speed MRN1 (or MRN2), DC voltage Vb, DC current Ib, output voltage Vm, and travel mode DM, converter control means 303 generates signal PWMC by a method described later. The generated signal PWMC is output to NPN transistors Q1 and Q2 of boost converter 12.

バッテリ制御手段304は、走行モード選択部40からの走行モードDMに基づいて、バッテリBにおけるn個の電池ユニットの接続を切換えるための信号S/Pを生成し、その生成した信号S/Pを直並列切換回路42へ出力する。直並列切換回路42は、信号S/Pを受けると、以下に示す方法によってn個の電池ユニットの接続を切換える。その結果、バッテリBから出力される直流電圧Vbは、走行モードDMに応じて変化する可変値となる。   The battery control means 304 generates a signal S / P for switching the connection of n battery units in the battery B based on the driving mode DM from the driving mode selection unit 40, and uses the generated signal S / P. Output to the series-parallel switching circuit 42. When receiving the signal S / P, the series / parallel switching circuit 42 switches the connection of n battery units by the method described below. As a result, the DC voltage Vb output from the battery B becomes a variable value that changes according to the travel mode DM.

図3は、バッテリBを構成するn個の電池ユニットの接続切換を説明するための図である。   FIG. 3 is a diagram for explaining connection switching of n battery units constituting the battery B. FIG.

詳細には、図3(a)は、n個の電池ユニットが並列接続されたときのバッテリBの一構成例を示す図である。図3(a)を参照して、n個の電池ユニットBu1〜Bunは、並列接続された2個の電池ユニット(たとえばBu1,Bu2)を一組として、合計n/2組の電池ユニットが直列に接続された構成からなる。なお、この発明では、図3(a)に示すように並列接続された2個以上の電池ユニットからなる組が少なくとも1以上形成されるように構成されたバッテリBの接続状態を、「並列接続状態」と称する。   Specifically, FIG. 3A is a diagram illustrating a configuration example of the battery B when n battery units are connected in parallel. Referring to FIG. 3A, n battery units Bu1 to Bun are composed of two battery units (for example, Bu1 and Bu2) connected in parallel, and a total of n / 2 battery units are connected in series. It consists of the structure connected to. In the present invention, as shown in FIG. 3A, the connection state of the battery B configured such that at least one set of two or more battery units connected in parallel is formed is referred to as “parallel connection”. This is called “state”.

一方、図3(b)は、n個の電池ユニットが直列接続されたときのバッテリBの構成例を示す図である。図3(b)を参照して、n個の電池ユニットBu1〜Bunは、電池ユニットの組ごとに、並列接続が切り離され、一方の電池ユニットの負極と他方の電池ユニットの正極とが接続されるように切換えられる。この発明では、図3(b)に示すようにn個の電池ユニットの全てが直列接続されるように構成されたバッテリBの接続状態を、「直列接続状態」と称する。   On the other hand, FIG.3 (b) is a figure which shows the structural example of the battery B when n battery units are connected in series. Referring to FIG. 3 (b), the n battery units Bu1 to Bun are disconnected in parallel for each set of battery units, and the negative electrode of one battery unit and the positive electrode of the other battery unit are connected. Are switched as follows. In the present invention, the connection state of the battery B configured such that all of the n battery units are connected in series as shown in FIG. 3B is referred to as a “series connection state”.

ここで、2つの接続状態を比較すると、図3(a),(b)から明らかなように、バッテリBの電源電圧(直流電圧Vbに相当)については、並列接続状態が直列接続状態に対して略1/2に減少する。一方、電池容量については、並列接続状態が、直列接続状態の略2倍の容量を有することになる。   Here, when the two connection states are compared, as is apparent from FIGS. 3A and 3B, the power supply voltage of the battery B (corresponding to the DC voltage Vb) is the parallel connection state with respect to the series connection state. About 1/2. On the other hand, with respect to the battery capacity, the parallel connection state has approximately twice the capacity of the series connection state.

そして、これら2つの接続状態は、バッテリ制御手段304により、ハイブリッド自動車の走行モードDMに応じて適宜切換えられる。   These two connection states are appropriately switched by the battery control means 304 in accordance with the travel mode DM of the hybrid vehicle.

詳細には、ハイブリッド自動車の走行モードDMがHV走行モードに選択されたとき、バッテリ制御手段304は、バッテリBの接続状態を直列接続状態とするための信号S/Pを生成して直並列切換回路42へ出力する。直並列切換回路42は、信号S/Pに応じて、n個の電池ユニットBu1〜Bunの接続状態を、図3(b)に示す構成となるように切換える。   More specifically, when the driving mode DM of the hybrid vehicle is selected as the HV driving mode, the battery control unit 304 generates a signal S / P for setting the connection state of the battery B in a series connection state, and performs serial-parallel switching. Output to the circuit 42. The series / parallel switching circuit 42 switches the connection state of the n battery units Bu1 to Bun according to the signal S / P so as to have the configuration shown in FIG.

一方、ハイブリッド自動車の走行モードDMがEV走行モードに選択されたとき、バッテリ制御手段304は、バッテリBの接続状態を並列接続状態とするための信号S/Pを生成して直並列切換回路42へ出力する。直並列切換回路42は、信号S/Pに応じて、n個の電池ユニットBu1〜Bunの接続状態を、図3(a)に示す構成となるように切換える。   On the other hand, when the travel mode DM of the hybrid vehicle is selected as the EV travel mode, the battery control means 304 generates a signal S / P for setting the connection state of the battery B in the parallel connection state, and the series / parallel switching circuit 42. Output to. The series / parallel switching circuit 42 switches the connection state of the n battery units Bu1 to Bun according to the signal S / P so as to have the configuration shown in FIG.

ここで、実際のバッテリBにおいて、n個の電池ユニットBu1〜Bunの接続切換は、たとえば図4に示すように、隣接する2個の電池ユニット(たとえば電池ユニットBu1,Bu2)ごとに、正極同士を電気的に接続するための第1の開閉手段(たとえば半導体リレーRp1)と、負極同士を電気的に接続するための第2の開閉手段(たとえば半導体リレーRp4)と、一方の電池ユニットの正極と他方の電池ユニットの負極とを電気的に接続するための第3の開閉手段(たとえば半導体リレーRs1)を設けることにより実現することができる。なお、電池ユニット間の配線および第1〜第3の開閉手段は、例えば、回路基板上に予め形成しておき、当該回路基板の上面にバッテリBを設置することによってバッテリBと一体化される。   Here, in the actual battery B, the connection switching of the n battery units Bu1 to Bun is performed between positive electrodes for every two adjacent battery units (for example, battery units Bu1 and Bu2) as shown in FIG. First open / close means (for example, semiconductor relay Rp1) for electrically connecting the negative electrodes, second open / close means (for example, semiconductor relay Rp4) for electrically connecting the negative electrodes, and the positive electrode of one battery unit This can be realized by providing third opening / closing means (for example, semiconductor relay Rs1) for electrically connecting the negative electrode of the other battery unit. The wiring between the battery units and the first to third opening / closing means are formed in advance on a circuit board, for example, and are integrated with the battery B by installing the battery B on the upper surface of the circuit board. .

図4において、第1〜第3の開閉手段(半導体リレーRp1〜Rp6,Rs1〜Rs3に相当)は、直流電源Bとは別個に設けられた補機バッテリを電源とし、走行モードDMに基づいて生成された信号により開閉される。具体的には、走行モードDMがEV走行モードに選択されたとき、第1および第2の開閉手段が閉状態とされ、かつ、第3の開閉手段が開状態とされる。これにより、隣接する2個の電池ユニットは並列に接続される。一方、走行モードDMがHV走行モードに選択されたとき、第1〜第3の開閉手段が全て開状態とされる。これにより、隣接する2個の電池ユニットは直列に接続され、n個の電池ユニットの全てが直列に接続されることとなる。   In FIG. 4, the first to third opening / closing means (corresponding to the semiconductor relays Rp1 to Rp6, Rs1 to Rs3) are powered by an auxiliary battery provided separately from the DC power supply B, and based on the driving mode DM. Opened and closed by the generated signal. Specifically, when the traveling mode DM is selected as the EV traveling mode, the first and second opening / closing means are closed, and the third opening / closing means is opened. Thereby, two adjacent battery units are connected in parallel. On the other hand, when the traveling mode DM is selected as the HV traveling mode, all of the first to third opening / closing means are opened. Thereby, two adjacent battery units are connected in series, and all n battery units are connected in series.

なお、バッテリBが並列接続状態のときの電池ユニットBu1〜Bunの構成は、図3(a)の構成に限定されないことは明らかである。たとえば、図5に示すように、1組の電池ユニットを構成する電池ユニットの個数を増やす構成とすれば、バッテリBの電源電圧(直流電圧Vb)がより低電圧となる一方で、電池容量をさらに増加させることができる。ただし、直流電圧Vbが低電圧化された場合は、直流電圧Vbは、昇圧コンバータ12によりモータ要求出力に応じた所望の目標電圧まで昇圧されて、インバータ14,31に入力されることになる。   It is obvious that the configuration of the battery units Bu1 to Bun when the battery B is in a parallel connection state is not limited to the configuration of FIG. For example, as shown in FIG. 5, if the number of battery units constituting one set of battery units is increased, the power supply voltage (DC voltage Vb) of the battery B becomes lower, while the battery capacity is reduced. It can be further increased. However, when the DC voltage Vb is lowered, the DC voltage Vb is boosted to a desired target voltage corresponding to the motor required output by the boost converter 12 and input to the inverters 14 and 31.

以上のように、この発明による車両用電源装置100は、走行モードに応じてバッテリBの接続状態を切換えることを特徴とする。これにより、バッテリBから出力される直流電圧Vbは、走行状態ごとに異なる電圧に設定される。以下に、かかる特徴が奏する効果について説明する。   As described above, the vehicle power supply device 100 according to the present invention is characterized in that the connection state of the battery B is switched in accordance with the travel mode. Thereby, the DC voltage Vb output from the battery B is set to a different voltage for each traveling state. Below, the effect which this characteristic show | plays is demonstrated.

車両がHV走行を行なっているときには、バッテリBの接続状態は直列接続状態とされる。すなわち、バッテリBから出力される直流電圧Vbは、バッテリBが出力可能な直流電圧の最大値n×Vbi(以下、最大直流電圧とも称する。ただし、Vbiは電池ユニットあたりの電源電圧)に設定される。   When the vehicle is running on HV, the connection state of the battery B is in a series connection state. That is, DC voltage Vb output from battery B is set to the maximum DC voltage n × Vbi that battery B can output (hereinafter also referred to as the maximum DC voltage, where Vbi is the power supply voltage per battery unit). The

したがって、HV走行時において、モータジェネレータMG1,MG2は、高い駆動電圧で駆動されるため、高い駆動力を出力可能となる。その結果、高速走行時の加速など大きな車両駆動力が求められる走行状態においても、エンジンENGをアシストして十分な動力性能が実現される。   Therefore, during HV traveling, motor generators MG1 and MG2 are driven at a high drive voltage, so that a high driving force can be output. As a result, even in a traveling state where a large vehicle driving force is required such as acceleration during high-speed traveling, the engine ENG is assisted to achieve sufficient power performance.

これに対して、車両がEV走行を行なっているときには、バッテリBの接続状態は並列接続状態とされる。そのため、バッテリBから出力される直流電圧Vbは、上述した最大直流電圧n×Vbiを下回る電圧となる。   On the other hand, when the vehicle is running on EV, the connection state of the battery B is a parallel connection state. Therefore, the DC voltage Vb output from the battery B is a voltage lower than the maximum DC voltage n × Vbi described above.

したがって、EV走行時において、車両駆動用のモータジェネレータMG2は、HV走行状態よりも低い駆動電圧で駆動されることとなり、モータ出力がHV走行時よりも相対的に低くなる。しかしながら、EV走行は、主として市街地を低速走行するときのように、要求される車両駆動力自体がHV走行よりも相対的に低いときに適用されることを鑑みれば、モータジェネレータMG2の出力低下が車両の走行性能に及ぼす影響は小さいといえる。   Therefore, during EV travel, motor generator MG2 for driving the vehicle is driven with a drive voltage lower than in the HV travel state, and the motor output is relatively lower than during HV travel. However, in view of the fact that EV traveling is applied when the required vehicle driving force itself is relatively lower than HV traveling, such as when traveling at low speeds in urban areas, the output of motor generator MG2 is reduced. It can be said that the influence on the running performance of the vehicle is small.

一方、バッテリBに着目すると、EV走行時においては、複数個の電池ユニットが並列接続されることに応じて電池容量が増加することとなる。たとえば図3(a)の構成では、2個の電池ユニットが並列接続されることにより、電池容量が略2倍に増加される。その結果、バッテリBの一充電あたりに走行可能な航続距離を伸ばすことが可能となる。   On the other hand, paying attention to the battery B, during EV traveling, the battery capacity increases as a plurality of battery units are connected in parallel. For example, in the configuration of FIG. 3A, the battery capacity is increased approximately twice by connecting two battery units in parallel. As a result, it is possible to extend the cruising distance that can travel per charge of the battery B.

また、EV走行時においては、インバータ31の入力電圧VmがHV走行時よりも低くなるために、インバータ31における損失が低減される。これは、インバータ31における損失(定常損失とスイッチング損失とを含む)が、電圧が低いほど小さくなることに起因する。そして、EV走行時においては、これらの損失が低減されることによって、航続距離を伸ばすことが可能となる。   Further, during EV travel, the input voltage Vm of the inverter 31 is lower than during HV travel, so that the loss in the inverter 31 is reduced. This is because the loss in the inverter 31 (including the steady loss and the switching loss) becomes smaller as the voltage is lower. During EV traveling, these losses are reduced, so that the cruising distance can be increased.

ここで、EV走行時においては、バッテリBから出力される直流電圧Vbが低いために、モータジェネレータMG2に要求される出力の大きさに応じて、直流電圧Vbを要求出力に応じた所望のモータ駆動電圧(インバータ31の入力電圧Vmに相当)に昇圧させる必要が生じる。すなわち、昇圧コンバータ12においては、出力電圧Vm(=インバータ31の入力電圧)の目標電圧Vdc_comを、モータジェネレータMG2の要求トルク(トルク指令値TR2)とモータ回転数MRN2とに基づいて算出し、出力電圧Vmがその算出した目標電圧Vdc_comとなるように昇圧動作を実行させる必要が生じる。   Here, since the DC voltage Vb output from the battery B is low during EV traveling, a desired motor in which the DC voltage Vb is determined according to the required output according to the magnitude of the output required for the motor generator MG2. It is necessary to boost the driving voltage (corresponding to the input voltage Vm of the inverter 31). That is, boost converter 12 calculates target voltage Vdc_com of output voltage Vm (= input voltage of inverter 31) based on required torque (torque command value TR2) of motor generator MG2 and motor rotation speed MRN2, and outputs It is necessary to execute the boosting operation so that the voltage Vm becomes the calculated target voltage Vdc_com.

そして、昇圧動作が実行されると、バッテリBには、出力電圧Vmを目標電圧Vdc_comとするために必要な直流電流Ib_comが流れる。この直流電流Ib_comは、昇圧比(Vdc_com/Vb)が大きくなるにつれて、相対的に高い電流となる。すなわち、直流電圧Vbが低いときには、バッテリBには高電流が流れることになる。   When the boosting operation is executed, a direct current Ib_com necessary for setting the output voltage Vm to the target voltage Vdc_com flows through the battery B. The direct current Ib_com becomes a relatively high current as the step-up ratio (Vdc_com / Vb) increases. That is, a high current flows through the battery B when the DC voltage Vb is low.

ここで、バッテリBに高電流が流れると、内部抵抗で発生する熱量が増加して電池温度が上昇し、バッテリBを劣化させる要因となる。そのため、バッテリBを高電流から保護する観点から、通常、バッテリBの直流電流Ibには所定の電流しきい値が設けられており、直流電流Ibをこの電流しきい値を越えないように制御する電流制限が行なわれる。   Here, when a high current flows through the battery B, the amount of heat generated by the internal resistance increases, the battery temperature rises, and the battery B is deteriorated. Therefore, from the viewpoint of protecting the battery B from a high current, the DC current Ib of the battery B is usually provided with a predetermined current threshold value, and the DC current Ib is controlled so as not to exceed this current threshold value. Current limiting is performed.

したがって、かかるバッテリBの電流制限が行なわれると、バッテリBから持ち出される電力は、モータジェネレータMG2の要求出力よりも低い電力に抑えられる。これによれば、EV走行時には、バッテリBから出力される電力が制限されることによって、バッテリBの一充電あたりの航続距離が増加することになる。   Therefore, when the current limitation of battery B is performed, the power taken out from battery B is suppressed to a power lower than the required output of motor generator MG2. According to this, during EV travel, the cruising distance per charge of the battery B is increased by limiting the power output from the battery B.

以上のように、この発明によれば、ハイブリッド自動車がEV走行時においては、バッテリBを並列接続状態にすることから、バッテリBの一充電あたりの航続距離を伸ばすことができる。その結果、ハイブリッド自動車の燃費向上が実現される。   As described above, according to the present invention, when the hybrid vehicle is in EV traveling, the battery B is connected in parallel, so the cruising distance per charge of the battery B can be extended. As a result, the fuel efficiency of the hybrid vehicle is improved.

ここで、この発明の車両用電源装置100は、EV走行時の航続距離を一層増加させるために、EV走行時にバッテリBから出力される電力に制限を設けることを更なる特徴とする。このバッテリBの出力制限は、以下に述べるように、図2におけるコンバータ制御手段303により実行される。   Here, the vehicle power supply device 100 of the present invention is further characterized in that a limit is imposed on the electric power output from the battery B during EV traveling in order to further increase the cruising distance during EV traveling. The output limitation of the battery B is executed by the converter control unit 303 in FIG. 2 as described below.

図6は、図2におけるコンバータ制御手段303の機能ブロック図である。
図6を参照して、コンバータ制御手段303は、電圧指令演算部60と、コンバータ用デューティ比演算部62と、コンバータ用PWM信号変換部64とを含む。
FIG. 6 is a functional block diagram of converter control means 303 in FIG.
Referring to FIG. 6, converter control means 303 includes a voltage command calculation unit 60, a converter duty ratio calculation unit 62, and a converter PWM signal conversion unit 64.

電圧指令演算部60は、外部ECUからのトルク指令値TR1(またはTR2)およびモータ回転数MRN1(またはMRN2)と、走行モード選択部40からの走行モードDMとに基づいて、インバータ入力電圧の最適値(目標値)、すなわち昇圧コンバータ12の電圧指令値Vdc_comを決定し、その決定した電圧指令値Vdc_comをコンバータ用デューティ比演算部62へ出力する。   The voltage command calculation unit 60 is configured to optimize the inverter input voltage based on the torque command value TR1 (or TR2) and the motor rotational speed MRN1 (or MRN2) from the external ECU and the travel mode DM from the travel mode selection unit 40. A value (target value), that is, voltage command value Vdc_com of boost converter 12 is determined, and the determined voltage command value Vdc_com is output to converter duty-ratio calculation unit 62.

詳細には、電圧指令演算部60は、走行モードDMがEV走行モードのときには、バッテリBから出力可能な電力(以下、電池出力とも称する)Woutに予め所定の基準値Wout_stdを設けておき、バッテリBの出力電力Pbがこの基準値Wout_stdを超えないように電圧指令値Vdc_comを決定する。   Specifically, voltage command calculation unit 60 provides a predetermined reference value Wout_std in advance for electric power (hereinafter also referred to as battery output) Wout that can be output from battery B when traveling mode DM is in EV traveling mode. The voltage command value Vdc_com is determined so that the output power Pb of B does not exceed the reference value Wout_std.

なお、バッテリBの出力電力Pbは、バッテリBから昇圧コンバータ12を介してインバータ31に供給される電力に相当する。また、電圧指令値Vdc_comは、モータジェネレータMG2のトルク指令値TR2およびモータ回転数MRN2との積であるモータ要求出力Pcomに基づいて導出される。   Note that the output power Pb of the battery B corresponds to the power supplied from the battery B to the inverter 31 via the boost converter 12. Voltage command value Vdc_com is derived based on motor request output Pcom which is the product of torque command value TR2 of motor generator MG2 and motor rotation speed MRN2.

したがって、電圧指令演算部60は、バッテリBの出力電力Pbが次式の関係を満たすように電圧指令値Vdc_comを決定する。
Pb≦Wout_std ・・・(1)
次に、コンバータ用デューティ比演算部62は、電圧指令演算部60から電圧指令値Vdc_comを受け、電圧センサ10から直流電圧Vbを受けると、直流電圧Vbに基づいて、インバータ14(または31)の入力電圧Vmを電圧指令値Vdc_comに設定するためのデューティ比DRを演算する。そして、コンバータ用デューティ比演算部62は、その演算したデューティ比DRを、コンバータ用PWM信号変換部64へ出力する。
Therefore, voltage command calculation unit 60 determines voltage command value Vdc_com so that output power Pb of battery B satisfies the relationship of the following equation.
Pb ≦ Wout_std (1)
Next, converter duty-ratio calculation unit 62 receives voltage command value Vdc_com from voltage command calculation unit 60 and receives DC voltage Vb from voltage sensor 10, and based on DC voltage Vb, inverter 14 (or 31) A duty ratio DR for setting the input voltage Vm to the voltage command value Vdc_com is calculated. Then, converter duty-ratio calculation unit 62 outputs the calculated duty ratio DR to converter PWM signal conversion unit 64.

コンバータ用PWM信号変換部64は、コンバータ用デューティ比演算部62からのデューティ比DRに基づいて昇圧コンバータ12のNPNトランジスタQ1,Q2をオン/オフするための信号PWMCを生成し、その生成した信号PWMCを昇圧コンバータ12へ出力する。   Converter PWM signal converter 64 generates signal PWMC for turning on / off NPN transistors Q1 and Q2 of boost converter 12 based on duty ratio DR from converter duty ratio calculator 62, and the generated signal PWMC is output to boost converter 12.

図7は、EV走行時におけるモータ要求出力PcomとバッテリBの出力電力Pbとの関係を示す図である。   FIG. 7 is a diagram illustrating a relationship between the motor request output Pcom and the output power Pb of the battery B during EV travel.

図7から明らかなように、モータ要求出力Pcomが増加するに従って、バッテリBから出力される電力Pbは、直線LN1に沿って単調に増加する。これにより、EV走行時においては、モータジェネレータMG2に車両走行に必要な駆動力が発生する。   As is apparent from FIG. 7, as the motor request output Pcom increases, the power Pb output from the battery B increases monotonously along the straight line LN1. As a result, during EV traveling, driving force necessary for vehicle traveling is generated in motor generator MG2.

ところが、バッテリBの出力電力Pbが電池出力の基準値Wout_stdを超えると、モータ要求出力Pcomが増加するにも関わらず、バッテリBの出力電力Pbは、直線LN2で示すように、基準値Wout_stdに固定される。これによれば、EV走行時には、モータ要求出力Pcomを常に満たすことが困難となる。そのため、車両には、高負荷の走行に制限が課されることとなる。しかしながら、バッテリBからの電力持ち出しが制限されるために、航続距離を増加させることが可能となる。   However, when the output power Pb of the battery B exceeds the reference value Wout_std of the battery output, the output power Pb of the battery B increases to the reference value Wout_std as shown by the straight line LN2 even though the motor required output Pcom increases. Fixed. This makes it difficult to always satisfy the motor request output Pcom during EV travel. Therefore, the vehicle is restricted to travel with a high load. However, since the power take-out from the battery B is limited, the cruising distance can be increased.

なお、高負荷の走行時において、バッテリBの出力電力Pbがモータ要求出力Pcomを満たさないがために車両の走行特性(あるいは運転者の運転フィーリング)が著しく低下すると判断される場合には、かかる出力制限を解除する構成とすれば、車両の走行特性を損なうことなく、航続距離を伸ばすことができる。   Note that when it is determined that the vehicle travel characteristics (or the driver's driving feeling) are significantly deteriorated because the output power Pb of the battery B does not satisfy the motor required output Pcom during high-load traveling, If the output restriction is removed, the cruising distance can be increased without impairing the running characteristics of the vehicle.

そして、かかるバッテリBからの出力電力Pbの制限に加えて、この発明による車両用電源装置100は、EV走行時には、バッテリBの充電量(SOC:State of Charge)が所定のしきい値以下となるまでは、エンジンENGの始動、すなわち、HV走行モードへの切換えを禁止することを特徴とする。なお、このエンジン始動禁止の制御は、図2におけるインバータ制御手段301により実行される。   In addition to the limitation of the output power Pb from the battery B, the vehicle power supply device 100 according to the present invention has a state of charge (SOC) of the battery B equal to or less than a predetermined threshold value during EV traveling. Until this time, the engine ENG is prohibited from starting, that is, switching to the HV traveling mode is prohibited. The engine start prohibition control is executed by the inverter control means 301 in FIG.

図8は、図2におけるインバータ制御手段301の機能ブロック図である。
図8を参照して、インバータ制御手段301は、モータ制御用相電圧演算部70と、インバータ用PWM信号変換部72と、SOC検出手段74とを含む。
FIG. 8 is a functional block diagram of the inverter control means 301 in FIG.
Referring to FIG. 8, inverter control unit 301 includes a motor control phase voltage calculation unit 70, an inverter PWM signal conversion unit 72, and an SOC detection unit 74.

モータ制御用相電圧演算部70は、昇圧コンバータ12の出力電圧Vm、すなわち、インバータ14への入力電圧を電圧センサ20から受け、モータジェネレータMG1の各相に流れるモータ電流MCRT1を電流センサ24から受け、トルク指令値TR1を外部ECUから受ける。そして、モータ制御用相電圧演算部70は、トルク指令値TR1、モータ電流MCRT1および電圧Vmに基づいて、モータジェネレータMG1の各相のコイルに印加する電圧を計算し、その計算した結果をインバータ用PWM信号変換部72へ出力する。   Motor control phase voltage calculation unit 70 receives output voltage Vm of boost converter 12, that is, an input voltage to inverter 14, from voltage sensor 20, and receives motor current MCRT1 flowing in each phase of motor generator MG1 from current sensor 24. The torque command value TR1 is received from the external ECU. Then, motor control phase voltage calculation unit 70 calculates a voltage to be applied to each phase coil of motor generator MG1 based on torque command value TR1, motor current MCRT1 and voltage Vm, and uses the calculated result for the inverter. Output to the PWM signal converter 72.

インバータ用PWM信号変換部72は、モータ制御用相電圧演算部70から受けた計算結果に基づいて、実際にインバータ14の各NPNトランジスタQ3〜Q8をオン/オフする信号PWMI1を生成し、その生成した信号PWMI4をインバータ13の各NPNトランジスタQ3〜Q8へ出力する。   Based on the calculation result received from motor control phase voltage calculation unit 70, inverter PWM signal conversion unit 72 generates signal PWMI1 that actually turns on / off each NPN transistor Q3-Q8 of inverter 14, and generates the signal PWMI1. The signal PWMI4 is output to the NPN transistors Q3 to Q8 of the inverter 13.

これにより、インバータ14の各NPNトランジスタQ3〜Q8は、スイッチング制御され、モータジェネレータMG1が指令されたトルクを出力するように、モータジェネレータMG1の各相に流す電流を制御する。このようにして、モータ駆動電流が制御され、トルク指令値TR1に応じたモータトルクが出力される。   Thereby, each of the NPN transistors Q3 to Q8 of the inverter 14 is switching-controlled, and controls the current flowing through each phase of the motor generator MG1 so that the motor generator MG1 outputs the commanded torque. In this way, the motor drive current is controlled, and the motor torque corresponding to the torque command value TR1 is output.

SOC検出手段74は、走行モード選択部40から走行モードDMを受け、電圧センサ10から直流電圧Vbを受け、電流センサ22から直流電流Ibを受ける。そして、SOC検出手段74は、走行モードDMがEV走行モードのとき、直流電圧Vbおよび直流電流Ibに基づいて、バッテリBのSOCを算出する。   The SOC detection means 74 receives the driving mode DM from the driving mode selection unit 40, receives the DC voltage Vb from the voltage sensor 10, and receives the DC current Ib from the current sensor 22. Then, SOC detection means 74 calculates the SOC of battery B based on DC voltage Vb and DC current Ib when travel mode DM is in EV travel mode.

そして、SOC検出手段74は、EV走行時において、算出したSOCに基づいて、エンジンENGを停止状態から始動させるタイミングを制御する。詳細には、SOC検出手段74は、バッテリBのSOCが予め設定された所定のしきい値よりも大きいとき、エンジンENGが停止状態から始動するのを禁止するための信号STPを生成して、インバータ用PWM信号変換部72へ出力する。インバータ用PWM信号変換部72は、信号STPを受けると、インバータ14の各NPNトランジスタQ3〜Q8をオン/オフする信号PWMI1の生成を停止する。   Then, the SOC detection means 74 controls the timing for starting the engine ENG from the stop state based on the calculated SOC during EV traveling. Specifically, the SOC detection means 74 generates a signal STP for prohibiting the engine ENG from starting from a stopped state when the SOC of the battery B is larger than a predetermined threshold value set in advance. Output to the inverter PWM signal converter 72. When receiving the signal STP, the inverter PWM signal converter 72 stops generating the signal PWMI1 for turning on / off the NPN transistors Q3 to Q8 of the inverter 14.

これにより、インバータ14によるモータジェネレータMG1の駆動制御が行なわれないため、エンジンENGを始動させるのに必要なモータトルクが出力されず、エンジンENGの始動が禁止される。その結果、ハイブリッド自動車は、バッテリBのSOCが所定のしきい値以下となるまで、EV走行を継続する。   As a result, drive control of motor generator MG1 by inverter 14 is not performed, so that the motor torque necessary for starting engine ENG is not output, and starting of engine ENG is prohibited. As a result, the hybrid vehicle continues the EV travel until the SOC of battery B falls below a predetermined threshold value.

通常、ハイブリッド自動車においては、車両がEV走行を行なっている際に車速またはアクセル開度が所定のしきい値を越えると、エンジンENGを停止状態から始動させてHV走行に切換えられる。これに対して、この発明によるハイブリッド自動車は、車速またはアクセル開度が所定のしきい値を越えた場合であっても、バッテリBのSOCが所定のしきい値以下とならない限りにおいて、エンジンENGの始動が禁止される。したがって、この発明によるハイブリッド自動車は、通常のハイブリッド自動車に対して、EV走行期間がより長くなる。これにより、EV走行時の航続距離を一層向上させることが可能となる。   Normally, in a hybrid vehicle, if the vehicle speed or the accelerator opening exceeds a predetermined threshold value while the vehicle is running on EV, the engine ENG is started from a stopped state and switched to HV running. In contrast, in the hybrid vehicle according to the present invention, even if the vehicle speed or the accelerator opening exceeds a predetermined threshold value, the engine ENG is used as long as the SOC of the battery B does not fall below the predetermined threshold value. Starting is prohibited. Therefore, the hybrid vehicle according to the present invention has a longer EV traveling period than a normal hybrid vehicle. Thereby, it becomes possible to further improve the cruising distance during EV travel.

以上のように、この発明の実施の形態によれば、ハイブリッド自動車がEV走行を行なうときには、バッテリBは直列接続から並列接続に切換えられる。これにより、バッテリBの容量が増加し、かつ、インバータ31の損失が低減されるため、EV走行時の航続距離を伸ばすことができ、車両の燃費が向上される。特に、バッテリBからの出力電力に制限を設けること、およびSOCに基づいてHV走行への切換えタイミングを制御することによって、EV走行時の航続距離を一層伸ばすことができる。   As described above, according to the embodiment of the present invention, when the hybrid vehicle performs EV traveling, battery B is switched from the serial connection to the parallel connection. As a result, the capacity of the battery B is increased and the loss of the inverter 31 is reduced. Therefore, the cruising distance during EV traveling can be extended, and the fuel efficiency of the vehicle is improved. In particular, by limiting the output power from battery B and controlling the timing of switching to HV traveling based on the SOC, the cruising distance during EV traveling can be further extended.

また、ハイブリッド自動車がHV走行を行なうときには、バッテリBは直列接続とされるため、モータ駆動電圧を高めてモータの高出力化を図ることができる。これにより、車両の走行性能が確保される。   Further, when the hybrid vehicle performs HV traveling, since the battery B is connected in series, the motor drive voltage can be increased to increase the output of the motor. Thereby, the running performance of the vehicle is ensured.

なお、本実施の形態では、航続距離を伸ばして燃費を向上する観点から、HV走行時にはバッテリBを直列接続とし、かつ、EV走行時にはバッテリBを並列接続する構成について説明したが、これらを逆転した構成とすることによって、走行性能を重視した車両の走行が新たに実現される。   In the present embodiment, from the viewpoint of increasing the cruising distance and improving fuel efficiency, the configuration in which the battery B is connected in series during HV traveling and the battery B is connected in parallel during EV traveling has been described. By adopting such a configuration, it is possible to newly realize the traveling of the vehicle with an emphasis on traveling performance.

すなわち、HV走行時にはバッテリBが並列接続されるため、車両駆動力は専らエンジン出力に頼ることとなるが、EV走行時にはバッテリBが直列接続されることから、モータ出力を高めることができる。その結果、環境性能だけでなく走行性能についても向上させることが可能となる。   That is, since the battery B is connected in parallel during the HV traveling, the vehicle driving force depends solely on the engine output, but the battery B is connected in series during the EV traveling, so that the motor output can be increased. As a result, not only environmental performance but also traveling performance can be improved.

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、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.

この発明は、ハイブリッド自動車に搭載される車両用電源装置に適用することができる。   The present invention can be applied to a vehicle power supply device mounted on a hybrid vehicle.

この発明の実施の形態に従う車両用電源装置の概略ブロック図である。1 is a schematic block diagram of a vehicle power supply device according to an embodiment of the present invention. 図1における制御装置の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the control apparatus in FIG. バッテリBを構成するn個の電池ユニットの接続切換を説明するための図である。4 is a diagram for explaining connection switching of n battery units constituting a battery B. FIG. バッテリBを構成するn個の電池ユニットの接続切換を説明するための回路図である。4 is a circuit diagram for explaining connection switching of n battery units constituting a battery B. FIG. n個の電池ユニットが並列接続されたときのバッテリBの他の構成例を示す図である。It is a figure which shows the other structural example of the battery B when n battery units are connected in parallel. 図2におけるコンバータ制御手段の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the converter control means in FIG. EV走行時におけるモータ要求出力PcomとバッテリBの出力電力Pbとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the motor request | requirement output Pcom at the time of EV driving | running | working, and the output electric power Pb of the battery B. FIG. 図2におけるインバータ制御手段の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the inverter control means in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

10,20 電圧センサ、12 昇圧コンバータ、14,31 インバータ、15 U相アーム、16 V相アーム、17 W相アーム、22,24,28 電流センサ、30 制御装置、40 走行モード選択部、42 直並列切換回路、50 動力分割機構、60 電圧指令演算部、62 コンバータ用デューティ比演算部、64 コンバータ用PWM信号変換部、100 車両用電源装置、301,302 インバータ制御手段、303 コンバータ制御手段、304 バッテリ制御手段、B バッテリ、Bu1〜Bu6 電池ユニット、Rp1〜Rp6,Rs1〜Rs3 半導体リレー、Q1〜Q8 NPNトランジスタ、D1〜D8 ダイオード、C1,C2 コンデンサ、ENG エンジン、L1 インダクタ、MG1,MG2 モータジェネレータ、SR1,SR2 システムリレー。   10, 20 Voltage sensor, 12 Boost converter, 14, 31 Inverter, 15 U-phase arm, 16 V-phase arm, 17 W-phase arm, 22, 24, 28 Current sensor, 30 Control device, 40 Traveling mode selection unit, 42 Parallel switching circuit, 50 power split mechanism, 60 voltage command calculation unit, 62 converter duty ratio calculation unit, 64 converter PWM signal conversion unit, 100 vehicle power supply device, 301, 302 inverter control unit, 303 converter control unit, 304 Battery control means, B battery, Bu1 to Bu6 battery unit, Rp1 to Rp6, Rs1 to Rs3 Semiconductor relay, Q1 to Q8 NPN transistor, D1 to D8 diode, C1, C2 capacitor, ENG engine, L1 inductor, MG1, MG2 motor generator , SR1, SR2 system relay.

Claims (4)

エンジンおよび車両駆動用のモータを動力源とした第1の走行モードと、前記エンジンを停止状態とし、前記モータのみを動力源とした第2の走行モードとを有する車両に搭載される車両用電源装置であって、
n(nは2以上の自然数)個の単位電源から構成される直流電源と、
前記直流電源から直流電圧の供給を受けて前記モータを駆動する駆動回路と、
前記モータに前記車両の走行に必要な駆動力を発生するように前記駆動回路を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記n個の単位電源を直列接続して前記直流電源を構成する第1の電力供給手段と、
前記n個のうちの少なくとも2個の単位電源を並列接続して前記直流電源を構成する第2の電力供給手段と、
前記車両の走行モードに応じて、前記第1および第2の電力供給手段の一方を選択する選択手段とを含む、車両用電源装置。
A vehicle power supply mounted on a vehicle having a first travel mode using an engine and a motor for driving the vehicle as a power source, and a second travel mode using the engine as a power source only with the motor as a power source A device,
a direct current power source composed of n (n is a natural number of 2 or more) unit power sources;
A drive circuit for driving the motor by receiving a DC voltage from the DC power supply;
A control device for controlling the drive circuit so as to generate a driving force necessary for traveling of the vehicle in the motor;
The controller is
First power supply means for connecting the n unit power supplies in series to constitute the DC power supply;
A second power supply unit configured to connect the at least two unit power sources out of the n units in parallel to constitute the DC power source;
A vehicle power supply apparatus comprising: selection means for selecting one of the first and second power supply means according to a travel mode of the vehicle.
前記選択手段は、前記車両が第1の走行モードのとき、第1の電力供給手段を選択し、前記車両が第2の走行モードのとき、前記第2の電力供給手段を選択する、請求項1に記載の車両用電源装置。   The selection means selects a first power supply means when the vehicle is in a first travel mode, and selects the second power supply means when the vehicle is in a second travel mode. The vehicle power supply device according to 1. 前記制御装置は、前記直流電源から出力可能な電力について設けられた所定の基準値を有し、前記第2の電力供給手段の選択時において、前記直流電源から前記駆動回路に供給される電力を、前記所定の基準値を越えないように設定する、請求項2に記載の車両用電源装置。   The control device has a predetermined reference value provided for electric power that can be output from the DC power supply, and supplies electric power supplied from the DC power supply to the drive circuit when the second power supply means is selected. The vehicle power supply device according to claim 2, wherein the vehicle power supply device is set so as not to exceed the predetermined reference value. 前記制御装置は、前記第2の電力供給手段から前記第1の電力供給手段への移行時において、前記直流電源の充電量に基づいて、前記エンジンの停止状態から前記エンジンの始動を許可するエンジン始動制御手段をさらに含み、
前記エンジン始動制御手段は、前記直流電源の充電量が所定のしきい値以下となるまで前記エンジンの始動を禁止する、請求項2に記載の車両用電源装置。
The control device allows the engine to be started from the engine stop state based on a charge amount of the DC power source at the time of transition from the second power supply unit to the first power supply unit. Further comprising start control means,
The vehicle power supply device according to claim 2, wherein the engine start control means prohibits starting of the engine until a charge amount of the DC power supply becomes a predetermined threshold value or less.
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