JP2008043100A - Vehicular power supply, vehicle, vehicular power supply control method, and program for making computer execute the control method and recording medium that makes the program readable by computer - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、車両の電源装置、車両、車両の電源装置の制御方法およびその制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラム、そのプログラムをコンピュータ読み取り可能に記録した記録媒体に関する。 The present invention relates to a vehicle power supply device, a vehicle, a control method for the vehicle power supply device, a program for causing a computer to execute the control method, and a recording medium on which the program is recorded so as to be readable by the computer.
近年、電気自動車、燃料電池自動車およびモータとエンジンとを併用するハイブリッド自動車等の環境にやさしい車両が注目されている。このような電源装置を搭載する車両は、外部に電力を供給することができれば家庭電気製品等を野外で使用できたり、また災害発生時の非常用の電源装置として車両を使用できたりして便利である。 In recent years, environmentally friendly vehicles such as electric vehicles, fuel cell vehicles, and hybrid vehicles using both a motor and an engine have attracted attention. A vehicle equipped with such a power supply is convenient because it can be used outdoors, as long as power can be supplied to the outside, and the vehicle can be used as an emergency power supply in the event of a disaster. It is.
特開2005−204361号公報(特許文献1)は、搭載する2つのモータジェネレータ(発電機とモータ)の各ステータコイルの中性点から交流電力を出力することができる車両について開示している。
しかしながら、特開2005−204361号公報に開示された技術では、モータジェネレータのステータコイルを電力出力用にも使用している。通常の制御では、モータジェネレータで発電や車輪の駆動を行ないながら車両外部に電力を出力することができない。この場合、モータ・発電機のトルク制御を中性点間電圧と独立して制御するには、制御上特別な考慮が必要となる。このため、発電しながら外部に電力を出力するには制御が複雑になるという問題がある。 However, in the technique disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2005-204361, the stator coil of the motor generator is also used for power output. In normal control, electric power cannot be output to the outside of the vehicle while generating power and driving wheels with a motor generator. In this case, special control considerations are necessary to control the torque control of the motor / generator independently of the neutral point voltage. For this reason, there is a problem that control is complicated in order to output power to the outside while generating power.
一方で、外部から充電が可能なハイブリッド車が検討されている。このようなハイブリッド車は、家庭で夜間に充電をしておき、充電した電力を優先して使用することにより、ガソリン補給の頻度を減らすことが期待される。したがって、バッテリの電力のみで走行するモード(EV走行モード)が優先的に適用される。 On the other hand, hybrid vehicles that can be charged from the outside are being studied. Such a hybrid vehicle is expected to reduce the frequency of gasoline replenishment by charging at home at night and using the charged power with priority. Therefore, a mode (EV travel mode) in which the vehicle travels only with battery power is preferentially applied.
最大出力を維持しつつ、かつエンジンを使用しないで走行可能な距離を伸ばすために、このようなハイブリッド車に複数種類のバッテリを複数個搭載することが検討されている。このような場合に、各バッテリに対応して複数の電圧コンバータを設けてバッテリ電圧を昇圧してモータを駆動することも検討されている。 In order to extend the distance that can be traveled without using an engine while maintaining the maximum output, it is considered to install a plurality of types of batteries in such a hybrid vehicle. In such a case, it is also considered to drive a motor by providing a plurality of voltage converters corresponding to each battery to boost the battery voltage.
複数の電圧コンバータを設ける場合に、これらの電圧コンバータを有効に利用して外部への電力供給の制御が簡単になれば好ましい。 In the case where a plurality of voltage converters are provided, it is preferable that the control of power supply to the outside is simplified by effectively using these voltage converters.
この発明の目的は、外部への電力供給が可能な車両の電源装置を提供することである。
この発明の他の目的は、外部からの受電が可能な車両の電源装置を提供することである。
An object of the present invention is to provide a vehicle power supply device capable of supplying electric power to the outside.
Another object of the present invention is to provide a vehicle power supply device capable of receiving power from the outside.
この発明は、要約すると、動作モードとして、車両外部に電力を供給する電力供給モードを有する車両の電源装置であって、回転電機と、回転電機に電気的に接続されたインバータと、第1、第2の蓄電装置と、第1、第2の蓄電装置がそれぞれ接続される第1、第2の端子とインバータが接続される第3の端子とを有し、第1〜第3の端子の間で相互に電圧を変換する電圧変換部と、第2の蓄電装置を電圧変換部の第2の端子から切離し得る第1の接続部と、インバータ、電圧変換部および第1の接続部を制御する制御装置とを備える。制御装置は、電力供給モードにおいて、第1の接続部を切離し状態に設定し、かつ電圧変換部に対して第1、第2の端子間に所望の出力電圧を発生させるように制御を行なう。 In summary, the present invention provides a power supply device for a vehicle having a power supply mode for supplying power to the outside of the vehicle as an operation mode, the rotating electrical machine, an inverter electrically connected to the rotating electrical machine, A second power storage device; first and second terminals to which the first and second power storage devices are respectively connected; and a third terminal to which the inverter is connected. A voltage conversion unit that mutually converts a voltage, a first connection unit that can disconnect the second power storage device from a second terminal of the voltage conversion unit, and an inverter, the voltage conversion unit, and the first connection unit And a control device. In the power supply mode, the control device controls the voltage conversion unit to generate a desired output voltage between the first and second terminals while setting the first connection unit to the disconnected state.
好ましくは、電圧変換部は、第1の端子と第3の端子との間で電圧変換を行なう第1の電圧コンバータと、第2の端子と第3の端子との間で電圧変換を行なう第2の電圧コンバータとを含む。 Preferably, the voltage conversion unit performs a voltage conversion between the first terminal and the third terminal, and performs a voltage conversion between the second terminal and the third terminal. 2 voltage converters.
好ましくは、制御装置は、電圧変換部を単相インバータとして動作させて所望の出力電圧として交流電圧を発生させる。 Preferably, the control device operates the voltage conversion unit as a single-phase inverter to generate an alternating voltage as a desired output voltage.
好ましくは、車両の電源装置は、第1の蓄電装置を電圧変換部の第1の端子から切離し得る第2の接続部をさらに備える。制御装置は、第1、第2の接続部をともに切離し状態に設定し、かつ電圧変換部に対して第1、第2の端子間に所望の出力電圧を発生させるように制御を行なう。 Preferably, the power supply device for the vehicle further includes a second connection unit that can disconnect the first power storage device from the first terminal of the voltage conversion unit. The control device controls both the first and second connection portions to be in a disconnected state, and causes the voltage conversion portion to generate a desired output voltage between the first and second terminals.
好ましくは、制御装置は、電力供給モードにおいて回転電機を発電機として動作させるようにインバータを制御する。 Preferably, the control device controls the inverter so that the rotating electrical machine operates as a generator in the power supply mode.
好ましくは、車両の電源装置は、車両外部から電力を受けて第2の蓄電装置に充電を行なう充電モードを動作モードとしてさらに有する。制御装置は、充電モードにおいて、第1の接続部を切離し状態に設定し、かつ電圧変換部に対して第2の端子から第2の蓄電装置に充電電流が流れるように制御を行なう。 Preferably, the power supply device for the vehicle further includes a charging mode for receiving power from outside the vehicle and charging the second power storage device as an operation mode. In the charging mode, the control device sets the first connection portion to the disconnected state, and controls the voltage conversion portion so that the charging current flows from the second terminal to the second power storage device.
より好ましくは、電圧変換部は、充電モードにおいて、第1、第2の端子間に外部から与えられる入力電圧を受ける。 More preferably, the voltage converter receives an input voltage applied from the outside between the first and second terminals in the charging mode.
この発明は、他の局面に従うと、上記いずれかの電源装置を備える車両である。
この発明は、さらに他の局面に従うと、動作モードとして、車両外部に電力を供給する電力供給モードを有する車両の電源装置の制御方法である。電源装置は、回転電機と、回転電機に電気的に接続されたインバータと、第1、第2の蓄電装置と、第1、第2の蓄電装置がそれぞれ接続される第1、第2の端子とインバータが接続される第3の端子とを有し、第1〜第3の端子の間で相互に電圧を変換する電圧変換部と、第2の蓄電装置を電圧変換部の第2の端子から切離し得る第1の接続部とを含む。制御方法は、電力供給モードにおいて、第1の接続部を切離し状態に設定するステップと、電力供給モードにおいて、電圧変換部に対して第1、第2の端子間に所望の出力電圧を発生させるステップとを備える。
According to another aspect, the present invention is a vehicle including any one of the power supply devices described above.
According to yet another aspect, the present invention is a method for controlling a power supply device for a vehicle having a power supply mode for supplying power to the outside of the vehicle as an operation mode. The power supply device includes a rotating electrical machine, an inverter electrically connected to the rotating electrical machine, first and second power storage devices, and first and second terminals to which the first and second power storage devices are respectively connected. And a third terminal to which the inverter is connected, a voltage conversion unit that converts voltages between the first to third terminals, and a second power storage device as a second terminal of the voltage conversion unit And a first connection portion that can be disconnected from the first connection portion. In the power supply mode, the control method includes a step of setting the first connection unit in a disconnected state, and in the power supply mode, causing the voltage conversion unit to generate a desired output voltage between the first and second terminals. Steps.
好ましくは、車両の電源装置は、第1の蓄電装置を電圧変換部の第1の端子から切離し得る第2の接続部をさらに含む。制御方法は、電力供給モードにおいて、第2の接続部を切離し状態に設定するステップをさらに備える。 Preferably, the power supply device for the vehicle further includes a second connection portion that can disconnect the first power storage device from the first terminal of the voltage conversion portion. The control method further includes a step of setting the second connection portion in a disconnected state in the power supply mode.
好ましくは、制御方法は、電力供給モードにおいて、回転電機を発電機として動作させるステップをさらに備える。 Preferably, the control method further includes a step of operating the rotating electric machine as a generator in the power supply mode.
好ましくは、車両の電源装置は、車両外部から電力を受けて第2の蓄電装置に充電を行なう充電モードを動作モードとしてさらに有する。制御方法は、充電モードにおいて、第1の接続部を切離し状態に設定するステップと、充電モードにおいて、第2の端子から第2の蓄電装置に充電電流が流れるように電圧変換部を制御するステップとをさらに備える。 Preferably, the power supply device for the vehicle further includes a charging mode for receiving power from outside the vehicle and charging the second power storage device as an operation mode. The control method includes a step of setting the first connection unit in a disconnected state in the charging mode, and a step of controlling the voltage conversion unit so that a charging current flows from the second terminal to the second power storage device in the charging mode. And further comprising.
この発明は、さらに他の局面では、上記のいずれかの制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。 In still another aspect, the present invention provides a computer-readable recording medium recording a program for causing a computer to execute any one of the above control methods.
この発明は、さらに他の局面では、上記のいずれかの制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムである。 In still another aspect, the present invention is a program for causing a computer to execute any one of the above control methods.
本発明によれば、部品点数の増加を避けつつ、車両から外部への電力供給が容易に実現できる。また、外部から車両に充電のために電力供給を受けることも可能になる。 According to the present invention, power supply from the vehicle to the outside can be easily realized while avoiding an increase in the number of parts. It is also possible to receive power from outside for charging the vehicle.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.
図1は、本実施の形態に係る車両100の主たる構成を示す図である。
図1を参照して、車両100は、バッテリBA,BBと、電圧変換部12と、平滑用コンデンサC2と、電圧センサ13と、インバータユニット23と、エンジン4と、モータジェネレータMG1,MG2と、動力分割機構3と、車輪2と、制御装置30とを含む。
FIG. 1 is a diagram showing a main configuration of a
Referring to FIG. 1,
車両100は、さらに、電源ラインPL1A,PL1B,PL2と、接地ラインSLと、バッテリBAの端子間の電圧VLAを検出する電圧センサ10Aと、バッテリBBの端子間の電圧VLBを検出する電圧センサ10Bを含む。
バッテリBA,BBとしては、たとえば、鉛蓄電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の二次電池を用いることができる。 As batteries BA and BB, secondary batteries, such as a lead acid battery, a nickel metal hydride battery, a lithium ion battery, can be used, for example.
車両100は、さらに、バッテリBAの正極と電源ラインPL1Aとを接続するシステムメインリレーSMRBAと、バッテリBAの負極と接地ラインSLとを接続するシステムメインリレーSMRGAと、バッテリBBの正極と電源ラインPL1Bとを接続するシステムメインリレーSMRBBと、バッテリBBの負極と接地ラインSLとを接続するシステムメインリレーSMRGBとを含む。
システムメインリレーSMRBA,SMRGAは、制御装置30が出力する信号SLAによって、導通/非導通が切換えられる。システムメインリレーSMRBB,SMRGBは、制御装置30が出力する信号SLBによって、導通/非導通が切換えられる。
System main relays SMRBA and SMRGA are switched between conductive and non-conductive by a signal SLA output from
電圧変換部12は、昇圧コンバータ12A,12Bと、電源ラインPL1Aから昇圧コンバータ12Aに流れる電流IAを検知する電流センサ11Aと、電源ラインPL1Bから昇圧コンバータ12Bに流れる電流IBを検知する電流センサ11Bとを含む。
コンデンサC2は、昇圧コンバータ12A,12Bのいずれか一方または両方によって昇圧された電圧を平滑化する。電圧センサ13は、平滑用コンデンサC2の端子間電圧VHを検知して制御装置30に出力する。
Capacitor C2 smoothes the voltage boosted by one or both of
インバータユニット23は、インバータ14および22を含む。インバータ14は、電圧変換部12から与えられる直流電圧を三相交流に変換してモータジェネレータMG1に出力する。インバータ22は、電圧変換部12から与えられる直流電圧を三相交流に変換してモータジェネレータMG2に出力する。
動力分割機構3は、エンジン4とモータジェネレータMG1,MG2に結合されて、これらの間で動力を分配する機構である。たとえば動力分割機構としてはサンギヤ、プラネタリキャリヤ、リングギヤの3つの回転軸を有する遊星歯車機構を用いることができる。この3つの回転軸がエンジン4、モータジェネレータMG1,MG2の各回転軸にそれぞれ接続される。
なおモータジェネレータMG2の回転軸は、図示しない減速ギヤおよび差動ギヤによって車輪2に結合されている。また動力分割機構3の内部に、モータジェネレータMG2の回転軸に対する減速機をさらに組み込んでもよい。また、この減速機の減速比を切り替え可能に構成しても良い。
The rotating shaft of motor generator MG2 is coupled to
昇圧コンバータ12Aは、一方端が電源ラインPL1Aに接続されるリアクトルL1Aと、電源ラインPL2と接地ラインSLとの間に直列に接続されるIGBT素子Q1A,Q2Aと、IGBT素子Q1A,Q2Aにそれぞれ並列に接続されるダイオードD1A,D2Aとを含む。
リアクトルL1Aの他方端はIGBT素子Q1AのエミッタおよびIGBT素子Q2Aのコレクタに接続される。ダイオードD1AのカソードはIGBT素子Q1Aのコレクタと接続され、ダイオードD1AのアノードはIGBT素子Q1Aのエミッタと接続される。ダイオードD2AのカソードはIGBT素子Q2Aのコレクタと接続され、ダイオードD2AのアノードはIGBT素子Q2Aのエミッタと接続される。 Reactor L1A has the other end connected to the emitter of IGBT element Q1A and the collector of IGBT element Q2A. The cathode of diode D1A is connected to the collector of IGBT element Q1A, and the anode of diode D1A is connected to the emitter of IGBT element Q1A. The cathode of diode D2A is connected to the collector of IGBT element Q2A, and the anode of diode D2A is connected to the emitter of IGBT element Q2A.
昇圧コンバータ12Bは、一方端が電源ラインPL1Bに接続されるリアクトルL1Bと、電源ラインPL2と接地ラインSLとの間に直列に接続されるIGBT素子Q1B,Q2Bと、IGBT素子Q1B,Q2Bにそれぞれ並列に接続されるダイオードD1B,D2Bとを含む。
リアクトルL1Bの他方端はIGBT素子Q1BのエミッタおよびIGBT素子Q2Bのコレクタに接続される。ダイオードD1BのカソードはIGBT素子Q1Bのコレクタと接続され、ダイオードD1BのアノードはIGBT素子Q1Bのエミッタと接続される。ダイオードD2BのカソードはIGBT素子Q2Bのコレクタと接続され、ダイオードD2BのアノードはIGBT素子Q2Bのエミッタと接続される。 Reactor L1B has the other end connected to the emitter of IGBT element Q1B and the collector of IGBT element Q2B. The cathode of diode D1B is connected to the collector of IGBT element Q1B, and the anode of diode D1B is connected to the emitter of IGBT element Q1B. The cathode of diode D2B is connected to the collector of IGBT element Q2B, and the anode of diode D2B is connected to the emitter of IGBT element Q2B.
インバータ14は、電圧VHを受けて、たとえばエンジン4を始動させるために、モータジェネレータMG1を駆動する。また、インバータ14は、エンジン4から伝達される動力によってモータジェネレータMG1で発電された電力を昇圧コンバータ12Aまたは12Bに戻す。このとき昇圧コンバータ12Aまたは12Bは、降圧回路として動作するように制御装置30によって制御される。
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とを含む。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PL2と接地ラインSLとの間に並列に接続される。
U相アーム15は、電源ラインPL2と接地ラインSLとの間に直列接続されたIGBT素子Q3,Q4と、IGBT素子Q3,Q4とそれぞれ並列に接続されるダイオードD3,D4とを含む。ダイオードD3のカソードはIGBT素子Q3のコレクタと接続され、ダイオードD3のアノードはIGBT素子Q3のエミッタと接続される。ダイオードD4のカソードはIGBT素子Q4のコレクタと接続され、ダイオードD4のアノードはIGBT素子Q4のエミッタと接続される。
V相アーム16は、電源ラインPL2と接地ラインSLとの間に直列接続されたIGBT素子Q5,Q6と、IGBT素子Q5,Q6とそれぞれ並列に接続されるダイオードD5,D6とを含む。ダイオードD5のカソードはIGBT素子Q5のコレクタと接続され、ダイオードD5のアノードはIGBT素子Q5のエミッタと接続される。ダイオードD6のカソードはIGBT素子Q6のコレクタと接続され、ダイオードD6のアノードはIGBT素子Q6のエミッタと接続される。
V-
W相アーム17は、電源ラインPL2と接地ラインSLとの間に直列接続されたIGBT素子Q7,Q8と、IGBT素子Q7,Q8とそれぞれ並列に接続されるダイオードD7,D8とを含む。ダイオードD7のカソードはIGBT素子Q7のコレクタと接続され、ダイオードD7のアノードはIGBT素子Q7のエミッタと接続される。ダイオードD8のカソードはIGBT素子Q8のコレクタと接続され、ダイオードD8のアノードはIGBT素子Q8のエミッタと接続される。
W-
モータジェネレータMG1は、三相の永久磁石同期モータであり、U,V,W相の3つのコイルは各々一方端が中性点に共に接続されている。そして、U相コイルの他方端がIGBT素子Q3,Q4の接続ノードに接続される。またV相コイルの他方端がIGBT素子Q5,Q6の接続ノードに接続される。またW相コイルの他方端がIGBT素子Q7,Q8の接続ノードに接続される。 Motor generator MG1 is a three-phase permanent magnet synchronous motor, and one end of each of three coils of U, V, and W phases is connected to a neutral point. The other end of the U-phase coil is connected to the connection node of IGBT elements Q3 and Q4. The other end of the V-phase coil is connected to a connection node of IGBT elements Q5 and Q6. The other end of the W-phase coil is connected to a connection node of IGBT elements Q7 and Q8.
なお、以上のIGBT素子Q1A,Q2A,Q1B,Q2B,Q3〜Q8に代えてパワーMOSFET等の他の電力スイッチング素子を用いても良い。 Other power switching elements such as power MOSFETs may be used in place of the IGBT elements Q1A, Q2A, Q1B, Q2B, and Q3 to Q8.
電流センサ24は、モータジェネレータMG1に流れる電流をモータ電流値MCRT1として検出し、モータ電流値MCRT1を制御装置30へ出力する。電流センサ25は、モータジェネレータMG2に流れる電流をモータ電流値MCRT2として検出し、モータ電流値MCRT2を制御装置30へ出力する。
インバータ22は、電源ラインPL2と接地ラインSLに接続されている。インバータ22は、車輪2を駆動するモータジェネレータMG2に対して昇圧コンバータ12A,12Bの出力する直流電圧VHを三相交流に変換して出力する。またインバータ22は、回生制動に伴い、モータジェネレータMG2において発電された電力を昇圧コンバータ12A,12Bに戻す。このとき昇圧コンバータ12A,12Bは、降圧回路として動作するように制御装置30によって制御される。なお、インバータ22の内部の構成は、図示しないがインバータ14と同様であり、詳細な説明は繰返さない。
制御装置30は、トルク指令値TR1,TR2、モータ回転数MRN1,MRN2、電圧VLA,VLB,VH、電流IA,IBの各値、モータ電流値MCRT1,MCRT2および起動指示IGONを受ける。そして制御装置30は、昇圧コンバータ12Aに対して駆動信号PWCAを出力し、昇圧コンバータ12Bに対して駆動信号PWCBを出力する。
さらに、制御装置30は、インバータ14に対して、駆動指示PWMI1と回生指示PWMC1とを出力する。駆動指示PWMI1は、昇圧コンバータ12の出力である直流電圧を、モータジェネレータMG1を駆動するための交流電圧に変換させる指示である。また、回生指示PWMC1は、モータジェネレータMG1で発電された交流電圧を直流電圧に変換して昇圧コンバータ12A,12B側に戻すための指示である。
Further,
同様に制御装置30は、インバータ22に対して、駆動指示PWMI2と回生指示PWMC2とを出力する。駆動指示PWMI2は、モータジェネレータMG2を駆動するための交流電圧に、直流電圧を変換させる指示である。また回生指示PWMC2は、モータジェネレータMG2で発電された交流電圧を、直流電圧に変換して昇圧コンバータ12A,12B側に戻すための指示である。
Similarly,
車両100は、さらに、外部に電力供給を行ない、または外部から電力供給を受けるためのソケット40と、ソケット40に印加される電圧VACを検知する電圧センサ42と、ソケット40の一方端子を電源ラインPL1Aに接続するリレーRLAと、ソケット40の他方端子を電源ラインPL1Bに接続するリレーRLBとを含む。
The
ソケット40には、商用電源AC100Vを外部から給電するためのプラグ44が挿入される。またはプラグ44は、照明などの電気機器に給電するためのプラグであっても良い。リレーRLA,RLBは制御装置からの制御信号SLCによって導通/非導通が制御される。
制御装置30は、外部と電力授受の要求がない通常の走行時には、リレーRLA,RLBを非導通にしておく。なお、ここで外部というのは、車両以外という意味であり、サービスソケットを用いて車内において電気製品を使用するような場合も含む。そして制御装置30は、モード信号MODEによって、電源装置に対して外部に電力供給を行なう電力供給モードや外部から電力を受けてバッテリに充電する充電モードに設定されたことを検出すると、リレーRLA,RLBを導通させる。
図1を参照して、包括的に本実施の形態について再度説明すると、車両外部に電力を供給する電力供給モードを有する車両の電源装置は、モータジェネレータMG1,MG2と、モータジェネレータMG1,MG2に電気的に接続されたインバータ14,22と、バッテリBA,BBと、バッテリBA,BBがそれぞれ接続される端子T1,T2とインバータ14,22が接続される端子T3とを有し、端子T1〜T3の間で相互に電圧を変換する電圧変換部12と、バッテリBBを電圧変換部12の端子T2から切離し得るシステムメインリレーSMRBBと、インバータ14,22、電圧変換部12およびシステムメインリレーSMRBBを制御する制御装置30とを備える。制御装置30は、電力供給モードにおいて、システムメインリレーSMRBBを切離し状態に設定し、かつ電圧変換部12に対して端子T1,T2間に所望の出力電圧を発生させるように制御を行なう。
With reference to FIG. 1 again, this embodiment will be described again in general. A power supply device for a vehicle having a power supply mode for supplying power to the outside of the vehicle includes motor generators MG1, MG2 and motor generators MG1, MG2. Electrically connected
好ましくは、電圧変換部12は、端子T1と端子T3との間で電圧変換を行なう昇圧コンバータ12Aと、端子T2と端子T3との間で電圧変換を行なう昇圧コンバータ12Bとを含む。
Preferably,
好ましくは、制御装置30は、電圧変換部12を単相インバータとして動作させて所望の出力電圧として交流電圧VACを発生させる。電圧変換部12は、2つの昇圧コンバータを含んでいるが、このような構成は一般的な単相コンバータの構成でもある。したがって、周知の単相コンバータの制御を行なうことにより直流の電圧VHから端子T1と端子T2の間に交流電圧VACを出力することができる。
Preferably,
好ましくは、車両の電源装置は、バッテリBAを電圧変換部12の端子T1から切離し得るシステムメインリレーSMRBAをさらに備える。制御装置30は、システムメインリレーSMRBA,SMRBBをともに切離し状態に設定し、かつ電圧変換部12に対して端子T1,T2間に所望の出力電圧を発生させるように制御を行なう。
Preferably, the power supply device for the vehicle further includes a system main relay SMRBA that can disconnect battery BA from terminal T1 of
好ましくは、制御装置30は、電力供給モードにおいてモータジェネレータMG1を発電機として動作させるようにインバータ14を制御する。これにより、バッテリBA,BBの充電状態が低くなってもガソリン等の燃料があれば外部に電力の供給を続けることが可能となる。
Preferably,
好ましくは、車両の電源装置は、車両外部から電力を受けてバッテリBBに充電を行なう充電モードを動作モードとしてさらに有する。制御装置30は、充電モードにおいて、システムメインリレーSMRBBを切離し状態に設定し、かつ電圧変換部12に対して端子T2からバッテリBBに充電電流が流れるように制御を行なう。
Preferably, the power supply device for the vehicle further includes a charging mode for receiving power from outside the vehicle and charging battery BB as the operation mode. In charging mode,
より好ましくは、電圧変換部12は、充電モードにおいて、端子T1,T2間に外部から与えられる入力電圧VACを受ける。これにより、家庭等において夜間の駐車時に商用電源からバッテリBA,BBに充電を行なうことが可能となる。
More preferably,
図2は、図1の制御装置30の機能ブロック図である。なお、この制御装置30は、ソフトウエアでもハードウエアでも実現が可能である。
FIG. 2 is a functional block diagram of the
図1,図2を参照して、制御装置30は、電圧変換部12を制御する電圧変換制御部131と、モータジェネレータMG1を制御するMG1用インバータ制御部132と、モータジェネレータMG2を制御するMG2用インバータ制御部133と、システムメインリレーSMRBA,SMRGA,SMRBB,SMRGBおよびリレーRLA,RLBを制御するリレー制御部134とを含む。
1 and 2,
起動指示IGONに応じて、電圧変換制御部131は動作可能な状態となる。電圧変換制御部131からは、昇圧指示,降圧指示を行なうための駆動信号PWCA,PWCBがそれぞれ図1の昇圧コンバータ12A,12Bに向けて出力される。また、MG1用インバータ制御部132は、トルク指令値TR1とモータ回転数MRN1に基づいて、インバータ14に対して駆動指示PWMI1、回生指示PWMC1を出力する。また、MG2用インバータ制御部133は、トルク指令値TR2とモータ回転数MRN2に基づいて、インバータ22に対して駆動指示PWMI2、回生指示PWMC2を出力する。
In response to the start instruction IGON, the voltage
リレー制御部134は、起動指示IGONに応じて制御信号SLA,SLBを活性化させシステムメインリレーを導通させて、バッテリBA,BBをそれぞれ昇圧コンバータ12A,12Bに電気的に接続させる。また、モード信号MODEによって、電源装置に対して外部に電力供給を行なう電力供給モードや外部から電力を受けてバッテリに充電する充電モードに設定されたことを検出すると、制御信号SLCを活性化させてリレーRLA,RLBを導通させる。このとき、必要に応じてシステムメインリレーを非導通にしてバッテリBA,BBの一方または両方を電圧変換部12の端子T1,T2から切離す。
図3は、図2の電圧変換制御部131の構成を説明する機能ブロック図である。なお、この電圧変換制御部131は、ソフトウエアでもハードウエアでも実現が可能である。
FIG. 3 is a functional block diagram illustrating the configuration of the voltage
図3を参照して、電圧変換制御部131は、通常の走行制御の指令値を算出する通常走行制御部150と、外部と電力授受をする制御を行なう場合の指令値を算出する電力入出力制御部140とを含む。
Referring to FIG. 3, voltage
通常走行制御部150は、発電機駆動必要電圧算出部152と、モータ駆動必要電圧算出部154と、最大値選択部156と、指令値生成部162,164を含む。
The normal
発電機駆動必要電圧算出部152は、トルク指令値TR1と回転数MRN1とに基づいてモータジェネレータMG1の必要電圧を算出する。この必要電圧は、モータジェネレータMG1の回転で発生する誘起電圧よりも高い電圧となる。
Generator drive required
モータ駆動必要電圧算出部154は、トルク指令値TR2と回転数MRN2とに基づいてモータジェネレータMG2の必要電圧を算出する。この必要電圧は、モータジェネレータMG2の回転で発生する誘起電圧よりも高い電圧となる。
Motor drive required
最大値選択部156は、発電機駆動必要電圧算出部152、モータ駆動必要電圧算出部154の各々が算出した必要電圧のうちから最大値を選択して、電圧VHの目標値VH*を出力する。これにより、2つのモータジェネレータMG1,MG2において、弱め界磁制御をなるべく行なわないようにして損失を抑え、かつ大きな出力を得ることが可能となる。
The maximum
指令値生成部162は、電圧目標値VH*と電圧VLA,VHおよび/または電流IAに基づいて、昇圧コンバータ12Aに対応する指令値MA0を生成する。指令値生成部164は、電圧VLB,VHおよび/または電流IBに基づいて、昇圧コンバータ12Bに対応する指令値MB0を生成する。なお、指令値生成部162,164は、対応する昇圧コンバータの入力電流を目標値に設定して制御を行なう電流制御モードまたは出力電圧を目標値設定して制御を行なう電圧制御モードにおいて動作し、それぞれ指令値MA0,MB0を生成することができる。
Command
電力入出力制御部140は、バッテリBAが接続された状態でソケット40から所望の電圧を出力するための指令値MA1,MB1を出力する。すなわち、図1のシステムメインリレーSMRBAがオン状態で、システムメインリレーSMRBBがオフ状態であるときに外部に電力を出力するための指令値を発生する。
The power input /
電力入出力制御部140は、除算部141,142と加算部143とを含む。除算部141は、バッテリBAの電圧VLAと電圧VHの比(VLA/VH)を求めて指令値MA1を出力する。除算部142は、ソケット40から出力する電圧VOUTの目標指令値VOUT*と電圧VHの比(VOUT*/VH)を求める。加算部143は、除算部142の出力に指令値MA1を加えて指令値MB1を出力する。
The power input /
ここで、指令値MA1,MA2は、0から1の間の値をとる。除算部141の出力する指令値MA1に基づいて昇圧コンバータ12Aが制御されると、昇圧コンバータ12Aは、昇圧コンバータ12Aの端子T1が電圧VLA(一定値)となるように動作する。また、除算部141および加算部143によって演算された指令値MA2に基づいて昇圧コンバータ12Bが制御されると、昇圧コンバータ12Bは、昇圧コンバータ12Bの端子T2が電圧VLA+VOUT*となるように動作する。したがって、端子T1,T2間には電圧VOUT*が出力される。
Here, the command values MA1 and MA2 take values between 0 and 1. When
電圧変換制御部131は、さらに、キャリア信号FCを発生するキャリア発生部166と、モード信号MODEに応じて指令値MA0,MA1のいずれかを指令値MAとして選択するセレクタ167と、モード信号MODEに応じて指令値MB0,MB1のいずれかを指令値MBとして選択するセレクタ168と、指令値MAとキャリア信号FCとに基づいて昇圧コンバータ12Aに対する駆動信号PWCAを生成する変調部170と、指令値MBとキャリア信号FCとに基づいて昇圧コンバータ12Bに対する駆動信号PWCBを生成する変調部172とを含む。
The voltage
セレクタ167,168は、外部との電力授受が要求されていない場合の通常走行時には、指令値MA0,MB0を選択する。一方、外部に電力を出力する場合には、指令値MA1,MB1を選択する。
キャリア発生部166は、PWM信号を生成するためのキャリア信号FCを発生する。キャリア信号FCは三角波であり、その周期は、昇圧コンバータ12A,12Bのスイッチング損失を考慮して設定される。
The
変調部170は、コンパレータで実現することができ、指令値生成部162からの指令値MAをキャリア信号FCと比較し、その大小関係に応じて変化する信号PWCAを生成する。変調部172も同様にコンパレータで実現することができ、指令値生成部164からの指令値MBをキャリア信号FCと比較し、その大小関係に応じて変化する信号PWCBを生成する。
The
図4は、バッテリBAが接続された状態で外部に電力を出力する状態を簡略化して示した図である。 FIG. 4 is a diagram schematically illustrating a state in which power is output to the outside with the battery BA connected.
図4には、図1のシステムメインリレーSMRBAがオン状態で、システムメインリレーSMRBBがオフ状態であるときの接続状態が、簡略化されて示されている。昇圧コンバータ12A,12Bをあわせると、電圧VHを交流電圧VOUTに変換する単相インバータが実現できる。この場合、バッテリBAが接続されているので、リレーRLA側の電位は変動せず、こちらを基準としてリレーRLB側を変化させるように単相インバータを制御してやる必要がある。図3の電力入出力制御部140によって、この制御が実現できる。
FIG. 4 shows a simplified connection state when system main relay SMRBA of FIG. 1 is on and system main relay SMRBB is off. When
電圧VHは、インバータユニット23で所定の電圧に制御されている。昇圧コンバータ12Aに与えられる指令値MA1は、バッテリBAの電圧VLAを電圧VHで割って昇圧比を求めたものである。したがって、電圧VH、電圧VLAが固定値であれば、昇圧コンバータ12Aは端子T1から直流の一定電圧VLAを出力する。
The voltage VH is controlled to a predetermined voltage by the
昇圧コンバータ12Bに与えられる指令値MB1は、電圧VOUT*を電圧VHで割ったものに指令値MA1を加えたものである。これにより、昇圧コンバータ12Bは、端子T2から電圧VLAを基準として電圧VOUT*の交流を出力することになる。
Command value MB1 applied to boost
以上より、昇圧コンバータ12A,12Bを操作することによって、バッテリ電圧VLAを基準とした出力電圧VOUT*を端子T1,T2間から出力することができる。
As described above, by operating the
なお、バッテリBBを接続しておいてバッテリBAを切離して制御することもできる。この場合には、電圧VLAに代えて電圧VLBを電力入出力制御部140に入力し、指令値MA1,MB1を入れ替えて出力するようにすればよい。
It is also possible to control by connecting the battery BB and disconnecting the battery BA. In this case, the voltage VLB may be input to the power input /
図5は、バッテリBA,BBを両方とも切離した場合の図3の電力入出力制御部140部分の変形例である。
FIG. 5 is a modification of the power input /
図6は、バッテリBA,BBがともに切離された状態で外部に電力を出力する状態を簡略化して示した図である。なお、図6に示した構成は、図4からバッテリBAを除去したものであり、詳細な説明は繰返さない。 FIG. 6 is a diagram schematically illustrating a state in which power is output to the outside in a state where both batteries BA and BB are disconnected. 6 is obtained by removing battery BA from FIG. 4, and detailed description thereof will not be repeated.
図5、図6を参照して、変形例である電力入出力制御部140Aは、図3の電力入出力制御部140の構成において、除算部141に代えて固定的な値0.5を指令値MA1として出力するものである。
Referring to FIGS. 5 and 6, power input /
具体的には、電力入出力制御部140Aは、バッテリBA,BBが切離された状態でソケット40から所望の電圧を出力するための指令値MA1,MB1を出力する。すなわち、図1のシステムメインリレーSMRBA,SMRBBがともにオフ状態であるときに外部に電力を出力するための指令値を発生する。
Specifically, power input /
電力入出力制御部140Aは、定数出力部144と、除算部145と、加算部146とを含む。定数出力部144は、定数0.5を指令値MA1として出力する。
The power input /
この定数0.5は、電圧VHに対して端子T1の電圧が2分の1になるように昇圧コンバータ12Aに対して制御が行なわれることを示す。
Constant 0.5 indicates that control is performed on
除算部145は、ソケット40から出力する電圧VOUTの目標指令値VOUT*と電圧VHの比(VOUT*/VH)を求める。加算部146は、除算部145の出力に指令値MA1すなわち0.5を加えて指令値MB1を出力する。
The
このように指令値を与えれば、電圧VHが安定している場合には昇圧コンバータ12Aの端子T1の電位がほぼ固定電位0.5×VHとなり、端子T2の電位は端子T1の電位を基準として出力電圧VOUTに制御されることになる。
When the command value is given in this way, when the voltage VH is stable, the potential of the terminal T1 of the
以上図2〜図5で説明した制御装置30は、コンピュータを用いてソフトウエアで実現することも可能である。
The
図7は、制御装置30としてコンピュータを用いた場合の一般的な構成を示した図である。
FIG. 7 is a diagram showing a general configuration when a computer is used as the
図7を参照して、制御装置30は、CPU180と、A/D変換器181と、ROM182と、RAM183と、インターフェース部184とを含む。
Referring to FIG. 7,
A/D変換器181は、各種センサの出力等のアナログ信号AINをディジタル信号に変換してCPU180に出力する。またCPU180はデータバスやアドレスバス等のバス186でROM182と、RAM183と、インターフェース部184に接続されデータ授受を行なう。
The A /
ROM182は、たとえばCPU180で実行されるプログラムや参照されるマップ等のデータが格納されている。RAM184は、たとえばCPU180がデータ処理を行なう場合の作業領域であり、各種変数を一時的に記憶する。
The
インターフェース部184は、たとえば他のECUとの通信をおこなったり、ROM182として電気的に書換可能なフラッシュメモリ等を使用した場合の書換データの入力などを行なったり、メモリカードやCD−ROM等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体からのデータ信号SIGの読込みをおこなったりする。
The
なお、CPU180は、入出力ポートからデータ入力信号DINやデータ出力信号DOUTを授受する。
Note that the
制御装置30は、このような構成に限られるものでなく、複数のCPUを含んで実現されるものであっても良い。
The
図8は、制御装置30で実行される電力供給についてのプログラムの制御構造を示すフローチャートである。このフローチャートの処理は、所定のメインルーチンから一定時間毎または所定の条件が成立する毎に呼び出されて実行される。
FIG. 8 is a flowchart showing a control structure of a program for power supply executed by the
図1、図8を参照して、処理が開始されるとまずステップS1において、起動信号IGONがオフ状態からオン状態に変化して起動が指示されたか否かが判断される。ステップS1で起動指示が無い場合には、ステップS17に処理が進み制御はメインルーチンに戻る。 Referring to FIGS. 1 and 8, when the process is started, first, in step S1, it is determined whether or not activation signal IGON has changed from an off state to an on state and activation has been instructed. If there is no activation instruction in step S1, the process proceeds to step S17, and the control returns to the main routine.
ステップS1において起動指示があった場合には、処理はステップS2に進む。ステップS2では、システムメインリレーSMRGAがオフ状態からオン状態に切換えられる。続いて、ステップS3においてシステムメインリレーSMRBAがオフ状態からオン状態に切換えられる。これにより、バッテリBAが電源システムに接続される。 If there is an activation instruction in step S1, the process proceeds to step S2. In step S2, system main relay SMRGA is switched from the off state to the on state. Subsequently, in step S3, system main relay SMRBA is switched from the off state to the on state. Thereby, the battery BA is connected to the power supply system.
ステップS4においては、制御装置30は、モード信号MODEを観測することにより動作モードが電力供給モードに指定されているか否かを判断する。たとえば、図1のソケット40に電気負荷のプラグが物理的に接続された場合に電力供給モードに指定する信号MODEを自動的に発生する構成としても良いし、運転者等が動作モードの切り替えを指示するための入力装置(スイッチや液晶画面上のタッチパネルなど)を設けても良い。
In step S4,
ステップS4で電力供給モードへの指定が無い場合には、ステップS17に処理が進み制御はメインルーチンに戻る。ステップS4で電力供給モードへの指定がある場合には、ステップS5に処理が進む。 If the power supply mode is not specified in step S4, the process proceeds to step S17, and the control returns to the main routine. If the power supply mode is specified in step S4, the process proceeds to step S5.
ステップS5では、制御装置30は、インバータ14に対してモータジェネレータMG1を力行運転させる指示を行ない、モータジェネレータMG1を回転させてエンジン4のクランキングを行ない、エンジンを起動させる。エンジン4が起動し自立運転を行なうようになったらステップS6に処理が進み、制御装置30は、システムメインリレーSMRBBをオフ状態に設定する。これによりバッテリBBの正極は電源システムから切離される。なお、システムメインリレーSMRGBも同時にオフ状態に設定しても良い。
In step S5,
また、ステップS7の処理は図5に示した場合に相当する制御を行なう場合に実行される。ステップS7では、制御装置30は、システムメインリレーSMRBAをオフ状態に設定する。このとき、システムメインリレーSMRGAも同時にオフ状態に設定しても良い。なお、ステップS7を実行しなければ図3,4に示した場合に相当する制御が行なわれる。
Further, the process of step S7 is executed when control corresponding to the case shown in FIG. 5 is performed. In step S7,
ステップS6またはステップS7が終了すると、ステップS8において制御装置30は、エンジンECUに対してエンジンを定速運転させる。そしてステップS9において、制御装置30は、インバータ14に対してモータジェネレータMG1を回生運転させる指示を行ない、エンジン4のトルクを使用してモータジェネレータMG1による発電を行なわせる。
When step S6 or step S7 ends,
そしてステップS10において、制御装置30は、電圧変換部12を単相ACインバータとして動作させる。つまり、電圧変換部12は、電圧VHから交流電圧VACを出力する単相インバータとなる。
In step S10,
さらにステップS11において、制御装置30は、外部出力リレーRLA,RLBを導通させ、ソケット40を電源ラインPL1A,PL1Bに接続する。
Further, in step S11,
そして、ステップS12において、ソケット40に接続される電気機器の消費パワーに合わせてMG1のインバータの回生量を制御する。
In step S12, the regeneration amount of the inverter of MG1 is controlled in accordance with the power consumption of the electrical equipment connected to the
さらにステップS13では、電力供給モードの指定の解除がなされたか否かが判断される。たとえば、ソケット40から電気機器のプラグが引き抜かれたり、運転者等からスイッチ操作等によって指定解除の指示を受けたりすることにより、電力供給モードの指定が解除される。
Further, in step S13, it is determined whether or not the designation of the power supply mode has been released. For example, the designation of the power supply mode is canceled by pulling out the plug of the electrical device from the
ステップS13で電力供給モードの指定の解除がされていない場合にはステップS12の処理が継続される。一方、ステップS13で電力供給モードの指定の解除が検出された場合には、ステップS14に処理が進む。 If the designation of the power supply mode has not been canceled in step S13, the process in step S12 is continued. On the other hand, when the cancellation of designation of the power supply mode is detected in step S13, the process proceeds to step S14.
ステップS14では、制御装置30は、外部出力リレーRLA,RLBをオフ状態にして、ソケット40を電源ラインPL1A,PL1Bから切離す。
In step S14,
そしてステップS15において、制御装置30は、ステップS6でオフ状態に設定したシステムメインリレーSMRBBを再びオン状態に設定し、バッテリBBを電源システムに接続する。なお、接地ライン側のシステムメインリレーSMRGBもオフ状態に設定していた場合、ステップS15において合わせてこれもオン状態に戻す。
In step S15,
また、ステップS7を実行してシステムメインリレーSMRBAをオフ状態に設定していた場合、ステップS16が実行される。ステップS16では、制御装置30は、ステップS7でオフ状態に設定したシステムメインリレーSMRBAを再びオン状態に設定し、バッテリBAを電源システムに接続する。なお、接地ライン側のシステムメインリレーSMRGAもオフ状態に設定していた場合、ステップS16において合わせてこれもオン状態に戻す。そして、ステップS17において、制御はメインルーチンに移される。
If step S7 is executed and the system main relay SMRBA is set to the OFF state, step S16 is executed. In step S16,
図1、図8を参照して以上を総括的に説明する。この発明は、動作モードとして、車両外部に電力を供給する電力供給モードを有する車両の電源装置の制御方法に関するものであるともいえる。電源装置は、モータジェネレータMG1,MG2と、モータジェネレータMG1,MG2に電気的に接続されたインバータ14,22と、バッテリBA,BBと、バッテリBA,BBがそれぞれ接続される端子T1,T2とインバータ14,22が接続される端子T3とを有し、端子T1〜T3の間で相互に電圧を変換する電圧変換部12と、バッテリBBを電圧変換部12の端子T2から切離し得るシステムメインリレーSMRBBとを含む。制御方法は、電力供給モードにおいて、システムメインリレーSMRBBを切離し状態に設定するステップ(S6)と、電力供給モードにおいて、電圧変換部12に対して端子T1,T2間に所望の出力電圧を発生させるステップ(S10,S12)とを備える。
The above will be described generally with reference to FIGS. It can be said that the present invention relates to a control method for a power supply device of a vehicle having an electric power supply mode for supplying electric power to the outside of the vehicle as an operation mode. The power supply includes motor generators MG1 and MG2,
好ましくは、車両の電源装置は、バッテリBAを電圧変換部12の端子T1から切離し得るシステムメインリレーSMRBAをさらに含む。制御方法は、電力供給モードにおいて、システムメインリレーSMRBAを切離し状態に設定するステップ(S3)をさらに備える。
Preferably, the power supply device for the vehicle further includes a system main relay SMRBA that can disconnect battery BA from terminal T1 of
好ましくは、制御方法は、電力供給モードにおいて、モータジェネレータMG1を発電機として動作させるステップ(S9)をさらに備える。 Preferably, the control method further includes a step (S9) of operating motor generator MG1 as a generator in the power supply mode.
[バッテリへの充電処理]
図1のソケット40からは、バッテリに対する充電電力を受入れることも可能である。この場合は、一方のバッテリを電源システムから切離し、他方のバッテリに充電を行なう。
[Battery charging process]
It is also possible to accept charging power for the battery from the
図9は、バッテリBAに充電を行なうためにバッテリBBを切離した状態を簡略化して示した図である。なお、バッテリBBに充電を行なう場合にはバッテリBAを切離して同様な制御を行なう。 FIG. 9 is a diagram schematically showing a state where battery BB is disconnected in order to charge battery BA. When charging battery BB, battery BA is disconnected and the same control is performed.
図10は、図3の機能ブロック図における電力入出力制御部140の変形例を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a modification of the power input /
図9、図10を参照して、電力入出力制御部140Bは、電圧VHの目標値である指令値VH*と電圧センサで測定した電圧VHとの差分を求める減算部201と、減算部201の出力に対して比例積分処理(PI処理)を行なうPI処理部202と、電圧VLからPI処理部202の出力を減算する減算部203と、減算部203の出力を電圧VHで除算する除算部204とを含む。除算部204は、昇圧コンバータ12Aに対する指令値MA1を出力する。
Referring to FIGS. 9 and 10, power input /
このような構成により、昇圧コンバータ12Aが電圧VHを指令値VH*に一致させるように動作をする。簡単にその動作を以下に説明する。
With such a configuration, boost
たとえば、電圧VHが指令値VH*にずっと一致しておれば、PI処理部202の出力はゼロとなるので、減算部203および除算部204の演算する指令値MA1は、図3の指令値MA1と等しくなることが理解できる。
For example, if voltage VH is consistent with command value VH *, the output of
電圧VHが指令値VH*より低下するとPI処理部202の出力は正の値になるのでMA1はVL/VHよりも小さな値になる。これはVHを上昇させるように昇圧コンバータ12Aが働くことを示している。逆に、電圧VHが指令値VH*より上昇するとPI処理部202の出力は負の値になるのでMA1はVL/VHよりも大きな値になる。これはVHを下降させるように昇圧コンバータ12Aが働くことを示している。
When the voltage VH falls below the command value VH *, the output of the
電力入出力制御部140Bは、さらに、バッテリBAに対する充電電流指令値IB*と電流センサから検知される電流IBの差分を求める減算部206と、減算部206の出力に対して比例積分処理(PI処理)を行なうPI処理部207と、入力される交流電圧VACとPI処理部207の出力と加算する加算部208と、加算部208の出力を電圧VHで除算する除算部209と、除算部209の出力と指令値MA1とを加算する加算部210とを含む。加算部210は、昇圧コンバータ12Bに対する指令値MB1を出力する。
The power input /
このような構成により、昇圧コンバータ12Bが電流値IBを指令値IB*(交流値)に一致させるように動作をする。簡単にその動作を以下に説明する。
With such a configuration,
たとえば、電流IBが指令値IB*にずっと一致しておれば、PI処理部207の出力はゼロとなるので、加算部208,210および除算部209によって演算される指令値MABは、図3のVOUT*をVACとした場合の指令値MA2と等しくなることが理解できる。
For example, if the current IB is consistent with the command value IB *, the output of the
電流IBが指令値IB*より低下するとPI処理部202の出力は正の値になるので除算部209の出力はVAC/VHよりも大きな値になる。これはVACを減少させてIBを増加させるように(交流電源からリレーを経由して流れ込む電流が大きくなるように)昇圧コンバータ12Bが働くことを示している。逆に、電流IBが指令値IB*より増大するとPI処理部202の出力は負の値になるので除算部209の出力はVAC/VHよりも小さな値になる。これはVACを増加させてIBを減少させるように(交流電源からリレーを経由して流れ込む電流が小さくなるように)昇圧コンバータ12Bが働くことを示している。
When the current IB falls below the command value IB *, the output of the
つまり、交流電源から受入れる電流を制御してバッテリBAに対する充電が行なわれる。 That is, the battery BA is charged by controlling the current received from the AC power source.
図11は、制御装置30で実行される充電についてのプログラムの制御構造を示すフローチャートである。このフローチャートの処理は、所定のメインルーチンから一定時間毎または所定の条件が成立する毎に呼び出されて実行される。
FIG. 11 is a flowchart showing a control structure of a program for charging executed by
図1、図11を参照して、処理が開始されるとまずステップS51において、動作モードとして充電モードが指定されているか否かが判断される。充電モードは、たとえば駐車中においてソケット40に電力供給プラグが物理的に挿入されたことを検出して自動的に指定されてもよいし、運転者等がスイッチなどの入力装置によって指定してもよい。
Referring to FIGS. 1 and 11, when the process is started, it is first determined in step S51 whether or not the charging mode is designated as the operation mode. The charging mode may be automatically specified by detecting that the power supply plug is physically inserted into the
ステップS51で充電モードの指定が無い場合には、ステップS60に処理が進み制御はメインルーチンに戻る。一方ステップS51で充電モードの指定があった場合には、処理はステップS52に進む。 If the charging mode is not specified in step S51, the process proceeds to step S60 and the control returns to the main routine. On the other hand, if the charging mode is designated in step S51, the process proceeds to step S52.
ステップS52では、電圧センサ42が外部から入力される電圧VACを検出しているか否かが判断される。ステップS52において電圧VACが検出されている場合はステップS53に処理が進み、一方、検出されていない場合にはステップS60に処理が進み制御はメインルーチンに戻る。
In step S52, it is determined whether or not the
ステップS53では、システムメインリレーSMRBBおよびSMRGBがオフ状態に設定されてバッテリBBが電源システムから切離される。そして、ステップS54では、システムメインリレーSMRBAおよびSMRGAがオン状態に設定されてバッテリBAが電源システムに接続されている状態となる。これにより、充電対象としてバッテリBAが選択された状態となる。なお、充電対象としてバッテリBBを選択する場合には、システムメインリレーSMRBBおよびSMRGBがオン状態に設定され、システムメインリレーSMRBAおよびSMRGAがオフ状態に設定される。 In step S53, system main relays SMRBB and SMRGB are set to an off state, and battery BB is disconnected from the power supply system. In step S54, system main relays SMRBA and SMRGA are set to the on state, and battery BA is connected to the power supply system. As a result, the battery BA is selected as the charging target. When battery BB is selected as a charging target, system main relays SMRBB and SMRGB are set to an on state, and system main relays SMRBA and SMRGA are set to an off state.
ステップS54に続いて、ステップS55の処理が行なわれる。ステップS55では、外部出力リレーRLA、RLB(充電モードでは外部から電力を受入れるためのリレーである)がオフ状態からオン状態に変更され、ソケット40が電源ラインPL1A,PL1Bと接続される。そしてステップS56において、制御装置30は、バッテリBAに充電電流が流れるように電圧変換部12を制御する。この制御は、図10に記載した機能ブロック図に対応する演算を実行して指令値MA1,MABを算出し、昇圧コンバータ12A,12Bに対しこの指令値に基づくスイッチング指示を行なう制御である。
Subsequent to step S54, the process of step S55 is performed. In step S55, the external output relays RLA and RLB (relays for receiving power from the outside in the charging mode) are changed from the off state to the on state, and the
その後、ステップS57で充電モード指定の解除が行なわれたか否かが判断される。ステップS57で解除が行なわれていなければステップS58で充電対象のバッテリの充電状態SOCがしきい値より大きくなっているか否かが判断される。ステップS58で、充電状態がしきい値より大きくなければ充電が続行され処理はステップS56に戻る。 Thereafter, it is determined in step S57 whether or not the charging mode designation has been canceled. If release is not performed in step S57, it is determined in step S58 whether or not the state of charge SOC of the battery to be charged is greater than a threshold value. If the charging state is not greater than the threshold value in step S58, charging is continued and the process returns to step S56.
ステップS57で充電モードの指定が解除された場合(たとえば、充電をやめて車両を発進させる場合など)、およびステップS58で充電状態SOCがしきい値より大きくなった場合には、処理はステップS59に進む。 When the designation of the charging mode is canceled at step S57 (for example, when charging is stopped and the vehicle is started), and when the state of charge SOC exceeds the threshold value at step S58, the process proceeds to step S59. move on.
ステップS59では、外部出力リレーRLA,RLBがオン状態からオフ状態に設定変更され、充電は終了する。そしてステップS60に進み制御はメインルーチンに移される。 In step S59, the external output relays RLA and RLB are changed from the on state to the off state, and the charging ends. In step S60, control is transferred to the main routine.
以上より、次のことが理解できる。車両の電源装置は、車両外部から電力を受けてバッテリBBに充電を行なう充電モードを動作モードとしてさらに有する。車両の電源装置の制御方法は、充電モードにおいて、システムメインリレーSMRBBを切離し状態に設定するステップ(S53)と、充電モードにおいて、端子T2からバッテリBBに充電電流が流れるように電圧変換部12を制御するステップ(S56)とを備える。
From the above, the following can be understood. The power supply device for a vehicle further has a charging mode for receiving power from outside the vehicle and charging battery BB as an operation mode. In the charging mode, the control method of the power supply device for the vehicle includes the step of setting the system main relay SMRBB to the disconnected state (S53), and the
なお、以上の実施の形態で開示された制御方法は、コンピュータを用いてソフトウエアで実行可能である。この制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムは、たとえば図7のROM182に記憶される。また、このプログラムをコンピュータ読み取り可能に記録した記録媒体(ROM、CD−ROM、メモリカードなど)から車両の制御装置中のコンピュータに読み込ませたり、また通信回線を通じて提供したりしても良い。
The control methods disclosed in the above embodiments can be executed by software using a computer. A program for causing a computer to execute this control method is stored, for example, in 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.
2 車輪、3 動力分割機構、4 エンジン、10A,10B,13,42 電圧センサ、11A,11B,24,25 電流センサ、12 電圧変換部、12A,12B 昇圧コンバータ、14,22 インバータ、15 U相アーム、16 V相アーム、17 W相アーム、23 インバータユニット、30 制御装置、40 ソケット、44 プラグ、100 車両、131 電圧変換制御部、132 MG1用インバータ制御部、133 MG2用インバータ制御部、134 リレー制御部、140,140A,140B 電力入出力制御部、141,142,145,204,209 除算部、143,146,208,210 加算部、144 定数出力部、150 通常走行制御部、152 発電機駆動必要電圧算出部、154 モータ駆動必要電圧算出部、156 最大値選択部、162,164 指令値生成部、166 キャリア発生部、167,168 セレクタ、170,172 変調部、181 A/D変換器、184 インターフェース部、186 バス、201,203,206 減算部、202,207 PI処理部、BA,BB バッテリ、C2 コンデンサ、D1A,D2A,D1B,D2B,D3〜D8 ダイオード、L1A,L1B リアクトル、MG1,MG2 モータジェネレータ、PL1A,PL1B,PL2 電源ライン、Q1A,Q2A,Q1B,Q2B,Q3〜Q8 IGBT素子、RLA,RLB 外部出力リレー、SMRBA,SMRGA,SMRBB,SMRGB システムメインリレー、SL 接地ライン、T1〜T3 端子。 2 wheel, 3 power split mechanism, 4 engine, 10A, 10B, 13, 42 voltage sensor, 11A, 11B, 24, 25 current sensor, 12 voltage converter, 12A, 12B boost converter, 14, 22 inverter, 15 U phase Arm, 16 V-phase arm, 17 W-phase arm, 23 inverter unit, 30 control device, 40 socket, 44 plug, 100 vehicle, 131 voltage conversion control unit, 132 MG1 inverter control unit, 133 MG2 inverter control unit, 134 Relay control unit, 140, 140A, 140B Power input / output control unit, 141, 142, 145, 204, 209 Division unit, 143, 146, 208, 210 Addition unit, 144 Constant output unit, 150 Normal travel control unit, 152 Power generation Machine drive required voltage calculator, 154 Motor drive required Pressure calculation unit, 156 maximum value selection unit, 162, 164 command value generation unit, 166 carrier generation unit, 167, 168 selector, 170, 172 modulation unit, 181 A / D converter, 184 interface unit, 186 bus, 201, 203, 206 Subtraction unit, 202, 207 PI processing unit, BA, BB battery, C2 capacitor, D1A, D2A, D1B, D2B, D3-D8 diode, L1A, L1B reactor, MG1, MG2 motor generator, PL1A, PL1B, PL2 Power line, Q1A, Q2A, Q1B, Q2B, Q3 to Q8 IGBT elements, RLA, RLB external output relay, SMRBA, SMRGA, SMRBB, SMRGB system main relay, SL ground line, T1 to T3 terminals.
Claims (14)
回転電機と、
前記回転電機に電気的に接続されたインバータと、
第1、第2の蓄電装置と、
前記第1、第2の蓄電装置がそれぞれ接続される第1、第2の端子と前記インバータが接続される第3の端子とを有し、前記第1〜第3の端子の間で相互に電圧を変換する電圧変換部と、
前記第2の蓄電装置を前記電圧変換部の前記第2の端子から切離し得る第1の接続部と、
前記インバータ、前記電圧変換部および前記第1の接続部を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記電力供給モードにおいて、前記第1の接続部を切離し状態に設定し、かつ前記電圧変換部に対して前記第1、第2の端子間に所望の出力電圧を発生させるように制御を行なう、車両の電源装置。 A power supply device for a vehicle having a power supply mode for supplying power to the outside of the vehicle as an operation mode,
Rotating electrical machinery,
An inverter electrically connected to the rotating electrical machine;
First and second power storage devices;
The first and second power storage devices are connected to the first and second terminals, respectively, and the inverter is connected to the third terminal, and the first to third terminals are mutually connected. A voltage converter for converting the voltage;
A first connecting portion capable of disconnecting the second power storage device from the second terminal of the voltage converting portion;
A control device for controlling the inverter, the voltage conversion unit and the first connection unit;
In the power supply mode, the control device sets the first connection unit in a disconnected state and causes the voltage conversion unit to generate a desired output voltage between the first and second terminals. A power supply device for a vehicle that performs control.
前記第1の端子と前記第3の端子との間で電圧変換を行なう第1の電圧コンバータと、
前記第2の端子と前記第3の端子との間で電圧変換を行なう第2の電圧コンバータとを含む、請求項1に記載の車両の電源装置。 The voltage converter is
A first voltage converter that performs voltage conversion between the first terminal and the third terminal;
The power supply device for a vehicle according to claim 1, further comprising a second voltage converter that performs voltage conversion between the second terminal and the third terminal.
前記制御装置は、前記第1、第2の接続部をともに切離し状態に設定し、かつ前記電圧変換部に対して前記第1、第2の端子間に所望の出力電圧を発生させるように制御を行なう、請求項1〜3のいずれか1項に記載の車両の電源装置。 A second connecting part capable of disconnecting the first power storage device from the first terminal of the voltage converter;
The control device controls the first and second connection portions to be disconnected and controls the voltage conversion portion to generate a desired output voltage between the first and second terminals. The power supply device for a vehicle according to any one of claims 1 to 3, wherein:
前記制御装置は、前記充電モードにおいて、前記第1の接続部を切離し状態に設定し、かつ前記電圧変換部に対して前記第2の端子から前記第2の蓄電装置に充電電流が流れるように制御を行なう、請求項1に記載の車両の電源装置。 The power supply device of the vehicle further includes a charging mode for receiving power from outside the vehicle and charging the second power storage device as the operation mode,
In the charging mode, the control device sets the first connection portion to a disconnected state, and a charging current flows from the second terminal to the second power storage device with respect to the voltage conversion portion. The power supply device for a vehicle according to claim 1, which performs control.
前記電源装置は、
回転電機と、
前記回転電機に電気的に接続されたインバータと、
第1、第2の蓄電装置と、
前記第1、第2の蓄電装置がそれぞれ接続される第1、第2の端子と前記インバータが接続される第3の端子とを有し、前記第1〜第3の端子の間で相互に電圧を変換する電圧変換部と、
前記第2の蓄電装置を前記電圧変換部の前記第2の端子から切離し得る第1の接続部とを含み、
前記制御方法は、
前記電力供給モードにおいて、前記第1の接続部を切離し状態に設定するステップと、
前記電力供給モードにおいて、前記電圧変換部に対して前記第1、第2の端子間に所望の出力電圧を発生させるステップとを備える、車両の電源装置の制御方法。 A control method for a vehicle power supply device having a power supply mode for supplying power to the outside of the vehicle as an operation mode,
The power supply device
Rotating electrical machinery,
An inverter electrically connected to the rotating electrical machine;
First and second power storage devices;
The first and second power storage devices are connected to the first and second terminals, respectively, and the inverter is connected to the third terminal, and the first to third terminals are mutually connected. A voltage converter for converting the voltage;
Including a first connection portion capable of disconnecting the second power storage device from the second terminal of the voltage converter,
The control method is:
In the power supply mode, setting the first connection portion in a disconnected state;
And a step of generating a desired output voltage between the first and second terminals with respect to the voltage converter in the power supply mode.
前記第1の蓄電装置を前記電圧変換部の前記第1の端子から切離し得る第2の接続部をさらに含み、
前記電力供給モードにおいて、前記第2の接続部を切離し状態に設定するステップをさらに備える、請求項9に記載の車両の電源装置の制御方法。 The power supply device of the vehicle is
A second connecting portion capable of separating the first power storage device from the first terminal of the voltage converter;
The method of controlling a power supply device for a vehicle according to claim 9, further comprising a step of setting the second connection portion in a disconnected state in the power supply mode.
前記充電モードにおいて、前記第1の接続部を切離し状態に設定するステップと、
前記充電モードにおいて、前記第2の端子から前記第2の蓄電装置に充電電流が流れるように前記電圧変換部を制御するステップとをさらに備える、請求項9〜11のいずれか1項に記載の車両の電源装置の制御方法。 The power supply device of the vehicle further includes a charging mode for receiving power from outside the vehicle and charging the second power storage device as the operation mode,
In the charging mode, setting the first connection portion in a disconnected state;
12. The method according to claim 9, further comprising: controlling the voltage conversion unit so that a charging current flows from the second terminal to the second power storage device in the charging mode. A control method for a power supply device of a vehicle.
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JP2010074933A (en) * | 2008-09-18 | 2010-04-02 | Toyota Motor Corp | Power control system |
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