JP2008131715A - Power supply device, and vehicle equipped with power supply device - Google Patents

Power supply device, and vehicle equipped with power supply device Download PDF

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Koichi Sakata
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power supply device which can properly protect a load device according to a use status, and a vehicle equipped with the power supply device. <P>SOLUTION: The power supply device mounted on a hybrid automobile 1 comprises a battery B which outputs a voltage VB, a boosting unit 20 which is arranged between the battery B and a vehicle load, and outputs a voltage VH to a load circuit by boosting the voltage VB, and a control device 30 which controls the boosting unit 20. The control device 30 changes the voltage VH according to air pressure at the present position of the hybrid automobile 1. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は電源装置、および電源装置を備える車両に関し、特に昇圧回路を備える電源装置、および、その電源装置を備える車両に関する。   The present invention relates to a power supply device and a vehicle including the power supply device, and more particularly to a power supply device including a booster circuit and a vehicle including the power supply device.

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、直流電源とインバータとインバータによって駆動されるモータと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。また、電気自動車は、直流電源とインバータとインバータによって駆動されるモータとを動力源とする自動車である。   Recently, hybrid vehicles and electric vehicles have attracted attention as environmentally friendly vehicles. A hybrid vehicle is a vehicle that uses a DC power source, an inverter, and a motor driven by the inverter as a power source in addition to a conventional engine. 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. An electric vehicle is a vehicle that uses a DC power source, an inverter, and a motor driven by the inverter as a power source.

このような自動車の中には使用状況に応じてモータ駆動装置を適切に保護するための装置が設けられているものがある。たとえば特開２００４−３２４６１３号公報（特許文献１）は、車両を駆動するための原動機（モータあるいはエンジン）の出力を制御するとともに原動機の温度を制御する原動機温度制御装置を開示する。   Some of such automobiles are provided with a device for appropriately protecting the motor driving device according to the use situation. For example, Japanese Patent Laying-Open No. 2004-324613 (Patent Document 1) discloses a prime mover temperature control device that controls the output of a prime mover (motor or engine) for driving a vehicle and controls the temperature of the prime mover.

この原動機温度制御装置は、少なくとも道路の標高情報を含む道路情報に基づいて、車両が目的地に至るまでに走行する走行経路を演算する経路設定手段を備える。原動機温度制御装置は、さらに、演算された走行経路に含まれる標高情報に基づいて、その走行経路を走行した際の原動機の温度を所定の区間ごとに予測する温度予測手段を備える。原動機温度制御装置は、さらに、原動機の温度が所定温度を超過すると予測された場合に、原動機の温度が所定温度を超過されると予測された区間よりも前の区間を走行する際に原動機の出力制限を行なうか、または原動機を冷却する温度制御手段を備える。
特開２００４−３２４６１３号公報 特開２００４−１６５０８７号公報 The prime mover temperature control device includes route setting means for calculating a travel route on which the vehicle travels to the destination based on at least road information including road elevation information. The prime mover temperature control device further includes temperature prediction means for predicting the temperature of the prime mover for each predetermined section based on the altitude information included in the calculated travel route. Furthermore, when the temperature of the prime mover is predicted to exceed the predetermined temperature, the prime mover temperature control device further reduces Temperature control means for limiting output or cooling the prime mover is provided.
JP 2004-324613 A JP 2004-165087 A

ハイブリッド自動車あるいは電気自動車の中には、直流電源からの電圧を昇圧してインバータに供給する昇圧回路を備えるものがある。これにより定格電圧の低い直流電源を用いて定格電圧の高いモータを駆動させることが可能になる。   Some hybrid vehicles or electric vehicles include a booster circuit that boosts a voltage from a DC power source and supplies the boosted voltage to an inverter. This makes it possible to drive a motor with a high rated voltage using a DC power supply with a low rated voltage.

しかしながら、特開２００４−３２４６１３号公報（特許文献１）には、このような昇圧回路が開示されていない。このため昇圧回路を備えた電源装置を搭載するハイブリッド自動車あるいは電気自動車に対して上記制御方法を適用できるかどうかは明らかではない。このような電源装置を搭載した車両においても、モータの動作時にモータを保護できればより好ましい。   However, Japanese Patent Laying-Open No. 2004-324613 (Patent Document 1) does not disclose such a booster circuit. For this reason, it is not clear whether the above control method can be applied to a hybrid vehicle or an electric vehicle equipped with a power supply device including a booster circuit. Even in a vehicle equipped with such a power supply device, it is more preferable if the motor can be protected during operation of the motor.

本発明の目的は、使用状況に応じて負荷装置を適切に保護することが可能な電源装置および、その電源装置を備える車両を提供することである。   The objective of this invention is providing the power supply device which can protect a load apparatus appropriately according to a use condition, and a vehicle provided with the power supply device.

本発明は要約すれば、車両に搭載される電源装置であって、第１の電圧を出力する電源と、電源と車両負荷との間に設けられ、第１の電圧を昇圧して車両負荷に第２の電圧を出力する昇圧回路と、昇圧回路を制御する制御装置とを備える。制御装置は、車両の現在位置における気圧に応じて、第２の電圧を変化させる。   In summary, the present invention is a power supply device mounted on a vehicle, provided between a power supply that outputs a first voltage and the power supply and the vehicle load, and boosts the first voltage to the vehicle load. A booster circuit that outputs the second voltage and a control device that controls the booster circuit are provided. The control device changes the second voltage according to the atmospheric pressure at the current position of the vehicle.

好ましくは、制御装置は、車両の現在位置における気圧に応じて第２の電圧の上限値を設定し、第２の電圧が上限値を超えないように昇圧回路を制御する。   Preferably, the control device sets an upper limit value of the second voltage according to the atmospheric pressure at the current position of the vehicle, and controls the booster circuit so that the second voltage does not exceed the upper limit value.

より好ましくは、車両負荷は、インバータと、インバータにより駆動される回転電機とを含む。   More preferably, the vehicle load includes an inverter and a rotating electrical machine driven by the inverter.

本発明の他の局面に従うと、車両であって、上述のいずれかに記載の電源装置と、ナビゲーション装置とを備える。ナビゲーション装置は、道路の標高情報を含む道路情報と、車両の現在位置とに基づいて、車両の現在位置における標高値を出力する。制御装置は、標高値に基づいて車両の現在位置における気圧を推定し、推定結果に基づいて第２の電圧を変化させる。   When the other situation of this invention is followed, it is a vehicle, Comprising: The power supply device in any one of the above-mentioned, and a navigation apparatus are provided. The navigation device outputs an altitude value at the current position of the vehicle based on road information including road altitude information and the current position of the vehicle. The control device estimates the atmospheric pressure at the current position of the vehicle based on the altitude value, and changes the second voltage based on the estimation result.

本発明によれば、使用状況に応じて負荷装置を適切に保護することが可能になる。   According to the present invention, it is possible to appropriately protect the load device according to the use situation.

以下において、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、本発明の実施の形態の電源装置を搭載するハイブリッド自動車１の構成を示すブロック図である。なお、以下ではハイブリッド自動車１を「車両」とも称する。   FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a hybrid vehicle 1 equipped with a power supply device according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, the hybrid vehicle 1 is also referred to as a “vehicle”.

図１を参照して、ハイブリッド自動車１は、前輪２０Ｒ，２０Ｌと、後輪２２Ｒ，２２Ｌと、エンジン２００と、プラネタリギヤＰＧと、デファレンシャルギヤＤＧと、ギヤ４，６とを含む。   Referring to FIG. 1, hybrid vehicle 1 includes front wheels 20R and 20L, rear wheels 22R and 22L, an engine 200, a planetary gear PG, a differential gear DG, and gears 4 and 6.

ハイブリッド自動車１は、さらに、バッテリＢと、バッテリＢの出力する直流電力を昇圧する昇圧ユニット２０と、昇圧ユニット２０との間で直流電力を授受するインバータ１４，１４Ａとを含む。   Hybrid vehicle 1 further includes a battery B, a boosting unit 20 that boosts the DC power output from battery B, and inverters 14 and 14A that exchange DC power with boosting unit 20.

ハイブリッド自動車１は、さらに、プラネタリギヤＰＧを介してエンジン２００の動力を受けて発電を行なうモータジェネレータＭＧ１と、回転軸がプラネタリギヤＰＧに接続されるモータジェネレータＭＧ２とを含む。インバータ１４，１４ＡはモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２に接続され交流電力と昇圧回路からの直流電力との変換を行なう。   Hybrid vehicle 1 further includes a motor generator MG1 that generates power by receiving the power of engine 200 via planetary gear PG, and a motor generator MG2 whose rotating shaft is connected to planetary gear PG. Inverters 14 and 14A are connected to motor generators MG1 and MG2, and convert AC power and DC power from the booster circuit.

プラネタリギヤＰＧは、サンギヤと、リングギヤと、サンギヤおよびリングギヤの両方に噛合うピニオンギヤと、ピニオンギヤをサンギヤの周りに回転可能に支持するプラネタリキャリヤとを含む。プラネタリギヤＰＧは第１〜第３の回転軸を有する。第１の回転軸はエンジン２００に接続されるプラネタリキャリヤの回転軸である。第２の回転軸はモータジェネレータＭＧ１に接続されるサンギヤの回転軸である。第３の回転軸はモータジェネレータＭＧ２に接続されるリングギヤの回転軸である。   Planetary gear PG includes a sun gear, a ring gear, a pinion gear that meshes with both the sun gear and the ring gear, and a planetary carrier that rotatably supports the pinion gear around the sun gear. Planetary gear PG has first to third rotation shafts. The first rotating shaft is a rotating shaft of a planetary carrier connected to the engine 200. The second rotating shaft is a rotating shaft of a sun gear connected to motor generator MG1. The third rotating shaft is a rotating shaft of a ring gear connected to motor generator MG2.

この第３の回転軸にはギヤ４が取付けられ、このギヤ４はギヤ６を駆動することによりデファレンシャルギヤＤＧに動力を伝達する。デファレンシャルギヤＤＧはギヤ６から受ける動力を前輪２０Ｒ，２０Ｌに伝達するとともに、ギヤ６，４を介して前輪２０Ｒ，２０Ｌの回転力をプラネタリギヤＰＧの第３の回転軸に伝達する。   A gear 4 is attached to the third rotating shaft, and the gear 4 drives the gear 6 to transmit power to the differential gear DG. The differential gear DG transmits the power received from the gear 6 to the front wheels 20R and 20L, and transmits the rotational force of the front wheels 20R and 20L to the third rotating shaft of the planetary gear PG via the gears 6 and 4.

プラネタリギヤＰＧはエンジン２００，モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の間で動力を分割する役割を果たす。すなわちプラネタリギヤＰＧの３つの回転軸のうちの２つの回転軸の回転が定まれば残る１つの回転軸の回転は自ずと定められる。したがって、エンジン２００を最も効率のよい領域で動作させつつ、モータジェネレータＭＧ１の発電量を制御してモータジェネレータＭＧ２を駆動させることにより車速の制御を行ない、全体としてエネルギ効率のよい自動車を実現している。   Planetary gear PG plays a role of dividing power between engine 200 and motor generators MG1, MG2. That is, if the rotation of two of the three rotation shafts of the planetary gear PG is determined, the rotation of the remaining one rotation shaft is naturally determined. Accordingly, the vehicle speed is controlled by controlling the power generation amount of the motor generator MG1 and driving the motor generator MG2 while operating the engine 200 in the most efficient region, thereby realizing an overall energy efficient vehicle. Yes.

直流電源であるバッテリＢは、たとえば、ニッケル水素またはリチウムイオンなどの二次電池からなり、直流電力を昇圧ユニット２０に供給するとともに、昇圧ユニット２０からの直流電力によって充電される。   The battery B, which is a DC power source, is composed of, for example, a secondary battery such as nickel metal hydride or lithium ion, and supplies DC power to the boost unit 20 and is charged by DC power from the boost unit 20.

昇圧ユニット２０はバッテリＢから受ける直流電圧（電圧ＶＢ）を昇圧し、その昇圧された直流電圧（電圧ＶＨ）をインバータ１４，１４Ａに供給する。インバータ１４，１４Ａは供給された直流電圧を交流電圧に変換してエンジン始動時にはモータジェネレータＭＧ１を駆動制御する。また、エンジン始動後にはモータジェネレータＭＧ１が発電した交流電力はインバータ１４，１４Ａによって直流に変換されて昇圧ユニット２０によってバッテリＢの充電に適切な電圧に変換されバッテリＢが充電される。   Booster unit 20 boosts the DC voltage (voltage VB) received from battery B, and supplies the boosted DC voltage (voltage VH) to inverters 14 and 14A. Inverters 14 and 14A convert the supplied DC voltage into AC voltage and drive-control motor generator MG1 when the engine is started. Further, after the engine is started, the AC power generated by motor generator MG1 is converted to DC by inverters 14 and 14A, converted to a voltage suitable for charging battery B by boosting unit 20, and battery B is charged.

また、インバータ１４，１４ＡはモータジェネレータＭＧ２を駆動する。モータジェネレータＭＧ２はエンジン２００を補助して前輪２０Ｒ，２０Ｌを駆動する。制動時には、モータジェネレータＭＧ２は回生運転を行ない、車輪の回転エネルギを電気エネルギに変換する。得られた電気エネルギは、インバータ１４，１４Ａおよび昇圧ユニット２０を経由してバッテリＢに戻される。   Inverters 14 and 14A drive motor generator MG2. Motor generator MG2 assists engine 200 to drive front wheels 20R and 20L. At the time of braking, motor generator MG2 performs a regenerative operation and converts the rotational energy of the wheels into electric energy. The obtained electrical energy is returned to the battery B via the inverters 14 and 14A and the booster unit 20.

バッテリＢは、組電池であり、直列に接続された複数の電池ユニットＢ０〜Ｂｎを含む。昇圧ユニット２０とバッテリＢとの間にはシステムメインリレーＳＲ１，ＳＲ２が設けられ車両非運転時には高電圧が遮断される。   Battery B is an assembled battery and includes a plurality of battery units B0 to Bn connected in series. System main relays SR1 and SR2 are provided between boost unit 20 and battery B, and the high voltage is cut off when the vehicle is not in operation.

ハイブリッド自動車１は、さらに、ナビゲーション装置４０と、制御装置３０とを含む。制御装置３０は、運転者の指示および車両に取付けられた各種センサからの出力に応じて、エンジン２００、インバータ１４，１４Ａおよび昇圧ユニット２０を制御する。   Hybrid vehicle 1 further includes a navigation device 40 and a control device 30. Control device 30 controls engine 200, inverters 14, 14 </ b> A and booster unit 20 in accordance with a driver's instruction and outputs from various sensors attached to the vehicle.

ナビゲーション装置４０は、道路の標高情報を含む道路情報と、ハイブリッド自動車１の現在位置とに基づいて、ハイブリッド自動車１の現在位置における標高値を出力する。制御装置３０はナビゲーション装置４０から受ける標高値に基づいて、ハイブリッド自動車１の現在位置における気圧を推定する。制御装置３０は推定した気圧に基づいて電圧ＶＨの上限値を設定し、電圧ＶＨがその上限値を超えないように昇圧ユニット２０を制御する。   The navigation device 40 outputs the altitude value at the current position of the hybrid vehicle 1 based on the road information including the altitude information of the road and the current position of the hybrid vehicle 1. Control device 30 estimates the atmospheric pressure at the current position of hybrid vehicle 1 based on the altitude value received from navigation device 40. The control device 30 sets an upper limit value of the voltage VH based on the estimated atmospheric pressure, and controls the boosting unit 20 so that the voltage VH does not exceed the upper limit value.

図２は、図１に示したハイブリッド自動車１についてインバータおよび昇圧ユニット周辺を詳細に示した回路図である。   FIG. 2 is a circuit diagram showing in detail the periphery of the inverter and the boosting unit in hybrid vehicle 1 shown in FIG.

図２を参照して、ハイブリッド自動車１は、バッテリＢと、電圧センサ１０と、システムメインリレーＳＲ１，ＳＲ２と、キャパシタＣ１と、昇圧ユニット２０と、インバータ１４，１４Ａと、電流センサ２４Ｕ、２４Ｖと、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、エンジン２００と、制御装置３０とを備える。   Referring to FIG. 2, hybrid vehicle 1 includes battery B, voltage sensor 10, system main relays SR1 and SR2, capacitor C1, boost unit 20, inverters 14 and 14A, and current sensors 24U and 24V. Motor generators MG1, MG2, engine 200, and control device 30 are provided.

モータジェネレータＭＧ１は走行時においては主として発電機として動作し、車両停止状態やエンジン停止状態で走行するＥＶ走行からの加速時においてはエンジン２００をクランキングするためのモータとして動作する。モータジェネレータＭＧ２は駆動輪の回転と同期して回転する。エンジン２００、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、図１に示したプラネタリギヤＰＧに接続されている。したがってエンジンの回転軸およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の回転軸のうちのいずれか２つの回転軸の回転数が定められると、他の１つの回転軸の回転数は強制的に定まる。   Motor generator MG1 mainly operates as a generator during traveling, and operates as a motor for cranking engine 200 during acceleration from EV traveling while the vehicle is stopped or the engine is stopped. Motor generator MG2 rotates in synchronization with the rotation of the drive wheels. Engine 200 and motor generators MG1, MG2 are connected to planetary gear PG shown in FIG. Therefore, when the rotation speed of any two of the rotation shafts of the engine and motor generators MG1 and MG2 is determined, the rotation speed of the other rotation shaft is forcibly determined.

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である。電圧センサ１０は、バッテリＢから出力される直流電圧値を検出して、検出結果（電圧ＶＢ）を制御装置３０へ出力する。システムメインリレーＳＲ１，ＳＲ２は、制御装置３０からの信号ＳＥによりオン／オフされる。より具体的には、システムメインリレーＳＲ１，ＳＲ２は、Ｈ（論理ハイ）レベルの信号ＳＥによりオンされ、Ｌ（論理ロー）レベルの信号ＳＥによりオフされる。キャパシタＣ１は、システムメインリレーＳＲ１，ＳＲ２オン時において、バッテリＢの端子間電圧を平滑化する。   The battery B is a secondary battery such as nickel metal hydride or lithium ion. Voltage sensor 10 detects a DC voltage value output from battery B, and outputs a detection result (voltage VB) to control device 30. System main relays SR1, SR2 are turned on / off by a signal SE from control device 30. More specifically, system main relays SR1 and SR2 are turned on by signal SE of H (logic high) level and turned off by signal SE of L (logic low) level. Capacitor C1 smoothes the voltage across terminals of battery B when system main relays SR1 and SR2 are on.

昇圧ユニット２０は、電圧センサ２１と、リアクトルＬ１と、コンバータ１２と、キャパシタＣ２とを含む。リアクトルＬ１は、一方端がシステムメインリレーＳＲ１を介してバッテリＢの正極と接続される。   Boost unit 20 includes a voltage sensor 21, a reactor L1, a converter 12, and a capacitor C2. Reactor L1 has one end connected to the positive electrode of battery B via system main relay SR1.

電流センサ１１は、バッテリＢと昇圧ユニット２０との間に流れる直流電流を検出し、その検出した電流を直流電流値ＩＢとして制御装置３０へ出力する。   Current sensor 11 detects a direct current flowing between battery B and boosting unit 20 and outputs the detected current to control device 30 as a direct current value IB.

コンバータ１２は、電圧ＶＨを出力するコンバータ１２の出力端子間に直列に接続されるＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２と、ＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２にそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ１，Ｄ２とを含む。   Converter 12 includes IGBT elements Q1, Q2 connected in series between output terminals of converter 12 that outputs voltage VH, and diodes D1, D2 connected in parallel to IGBT elements Q1, Q2, respectively.

リアクトルＬ１の他方端はＩＧＢＴ素子Ｑ１のエミッタおよびＩＧＢＴ素子Ｑ２のコレクタに接続される。ダイオードＤ１のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ１のコレクタと接続され、ダイオードＤ１のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ１のエミッタと接続される。ダイオードＤ２のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ２のコレクタと接続され、ダイオードＤ２のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ２のエミッタと接続される。   Reactor L1 has the other end connected to the emitter of IGBT element Q1 and the collector of IGBT element Q2. The cathode of diode D1 is connected to the collector of IGBT element Q1, and the anode of diode D1 is connected to the emitter of IGBT element Q1. The cathode of diode D2 is connected to the collector of IGBT element Q2, and the anode of diode D2 is connected to the emitter of IGBT element Q2.

電圧センサ２１はコンバータ１２の入力側の電圧を電圧値ＶＬとして検知する。電流センサ１１はリアクトルＬ１に流れる電流を電流値ＩＢとして検知する。キャパシタＣ２はコンバータ１２の出力側に接続されコンバータ１２から送られたエネルギを蓄積するとともに、電圧の平滑化を行なう。電圧センサ１３は、コンバータ１２の出力側の電圧すなわちキャパシタＣ２の電極間の電圧を電圧値ＶＨとして検知する。   Voltage sensor 21 detects the voltage on the input side of converter 12 as voltage value VL. Current sensor 11 detects the current flowing through reactor L1 as current value IB. Capacitor C2 is connected to the output side of converter 12, accumulates energy sent from converter 12, and smoothes the voltage. Voltage sensor 13 detects the voltage on the output side of converter 12, that is, the voltage between electrodes of capacitor C2, as voltage value VH.

ハイブリッド車においては、エンジン２００とモータジェネレータＭＧ１とが機械的動力をやり取りし、あるときにはモータジェネレータＭＧ１はエンジンの始動を行ない、またあるときにはモータジェネレータＭＧ１はエンジンの動力を受けて発電を行なうジェネレータとして働く。モータジェネレータＭＧ１はインバータ１４によって駆動される。   In the hybrid vehicle, engine 200 and motor generator MG1 exchange mechanical power. In some cases, motor generator MG1 starts the engine. work. Motor generator MG1 is driven by inverter 14.

インバータ１４は、コンバータ１２から昇圧電位を受けてモータジェネレータＭＧ１を駆動する。また、インバータ１４は、回生制動に伴いモータジェネレータＭＧ１において発電された電力をコンバータ１２に戻す。このときコンバータ１２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。   Inverter 14 receives boosted potential from converter 12 to drive motor generator MG1. Inverter 14 returns the electric power generated in motor generator MG1 due to regenerative braking to converter 12. At this time, converter 12 is controlled by control device 30 so as to operate as a step-down circuit.

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、コンバータ１２の出力ライン間に並列に接続される。   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 connected in parallel between output lines of converter 12.

Ｕ相アーム１５は、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。   U-phase arm 15 includes IGBT elements Q3 and Q4 connected in series, and diodes D3 and D4 connected in parallel with IGBT elements Q3 and Q4, respectively. The cathode of diode D3 is connected to the collector of IGBT element Q3, and the anode of diode D3 is connected to the emitter of IGBT element Q3. The cathode of diode D4 is connected to the collector of IGBT element Q4, and the anode of diode D4 is connected to the emitter of IGBT element Q4.

Ｖ相アーム１６は、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-phase arm 16 includes IGBT elements Q5 and Q6 connected in series, and diodes D5 and D6 connected in parallel with IGBT elements Q5 and Q6, respectively. The cathode of diode D5 is connected to the collector of IGBT element Q5, and the anode of diode D5 is connected to the emitter of IGBT element Q5. The cathode of diode D6 is connected to the collector of IGBT element Q6, and the anode of diode D6 is connected to the emitter of IGBT element Q6.

Ｗ相アーム１７は、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-phase arm 17 includes IGBT elements Q7, Q8 connected in series, and diodes D7, D8 connected in parallel with IGBT elements Q7, Q8, respectively. The cathode of diode D7 is connected to the collector of IGBT element Q7, and the anode of diode D7 is connected to the emitter of IGBT element Q7. The cathode of diode D8 is connected to the collector of IGBT element Q8, and the anode of diode D8 is connected to the emitter of IGBT element Q8.

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、三相の永久磁石モータであり、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。   An intermediate point of each phase arm is connected to each phase end of each phase coil of motor generator MG1. That is, motor generator MG1 is a three-phase permanent magnet motor, and one end of each of three coils of U, V, and W phases is connected to the midpoint. 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.

電流センサ２４Ｕ，２４Ｖは、モータジェネレータＭＧ１のＵ，Ｖ相のステータコイルに流れる電流の電流値ＩＵ１，ＩＶ１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。モータジェネレータＭＧ１の回転数Ｎｇは回転数センサ２７によって検知されている。   Current sensors 24U and 24V detect current values IU1 and IV1 of currents flowing through the U and V-phase stator coils of motor generator MG1 as motor current values MCRT1, and output motor current values MCRT1 to control device 30. The rotational speed Ng of motor generator MG1 is detected by rotational speed sensor 27.

制御装置３０は、トルク指令値ＴＲ１、モータ回転数Ｎｇ、電圧値ＶＢ，ＶＬ，ＶＨ、電流値ＩＢ，ＩＣおよびモータ電流値ＭＣＲＴ１を受ける。   Control device 30 receives torque command value TR1, motor rotational speed Ng, voltage values VB, VL, VH, current values IB, IC and motor current value MCRT1.

インバータ１４Ａは、コンバータ１２から昇圧電位を受けてモータジェネレータＭＧ２を駆動する。また、インバータ１４Ａ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コンバータ１２に戻す。このときコンバータ１２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。モータジェネレータＭＧ２の回転数Ｎｍは回転数センサ７によって検知されている。   Inverter 14A receives the boosted potential from converter 12 to drive motor generator MG2. Inverter 14A returns the electric power generated in motor generator MG2 due to regenerative braking to converter 12. At this time, converter 12 is controlled by control device 30 so as to operate as a step-down circuit. The rotational speed Nm of the motor generator MG2 is detected by the rotational speed sensor 7.

インバータ１４Ａは、Ｕ相アーム１５Ａと、Ｖ相アーム１６Ａと、Ｗ相アーム１７Ａとを含む。Ｕ相アーム１５Ａ、Ｖ相アーム１６Ａ、およびＷ相アーム１７Ａは、コンバータ１２の出力ライン間に並列に接続される。Ｕ相アーム１５Ａ、Ｖ相アーム１６Ａ、およびＷ相アーム１７Ａの構成は、Ｕ相アーム１５、Ｖ相アーム１６、およびＷ相アーム１７とそれぞれ同様であるので説明は繰返さない。   Inverter 14A includes a U-phase arm 15A, a V-phase arm 16A, and a W-phase arm 17A. U-phase arm 15 </ b> A, V-phase arm 16 </ b> A, and W-phase arm 17 </ b> A are connected in parallel between output lines of converter 12. The configurations of U-phase arm 15A, V-phase arm 16A, and W-phase arm 17A are the same as those of U-phase arm 15, V-phase arm 16, and W-phase arm 17, and therefore description thereof will not be repeated.

インバータ１４ＡのＵ，Ｖ，Ｗ相アームの中間点は、モータジェネレータＭＧ２のＵ，Ｖ，Ｗ相コイルの各一方端にそれぞれ接続されている。すなわち、モータジェネレータＭＧ２は、三相の永久磁石モータであり、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つのコイルの他方端が中点に共に接続されている。   An intermediate point of the U, V, and W phase arms of inverter 14A is connected to one end of each of the U, V, and W phase coils of motor generator MG2. That is, motor generator MG2 is a three-phase permanent magnet motor, and the other ends of the three coils of U, V, and W phases are connected to the midpoint.

電流センサ２８Ｕ，２８Ｖは、モータジェネレータＭＧ２のＵ，Ｖ相のステータコイルに流れる電流の電流値ＩＵ２，ＩＶ２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。   Current sensors 28U and 28V detect current values IU2 and IV2 of currents flowing through the U and V phase stator coils of motor generator MG2 as motor current values MCRT2, and output motor current values MCRT2 to control device 30.

制御装置３０は、トルク指令値ＴＲ１、モータ回転数Ｎｇ、電圧値ＶＢ，ＶＬおよびＶＨ、電流値ＩＢ，ＩＣおよびモータ電流値ＭＣＲＴ１に加えて、さらにモータジェネレータＭＧ２に対応するトルク指令値ＴＲ２、モータ回転数Ｎｍ、およびモータ電流値ＭＣＲＴ２を受ける。   In addition to torque command value TR1, motor rotation speed Ng, voltage values VB, VL and VH, current values IB, IC and motor current value MCRT1, control device 30 further includes torque command value TR2 and motor corresponding to motor generator MG2. Receiving rotation speed Nm and motor current value MCRT2.

制御装置３０は、これらの受けた入力に応じて、昇圧ユニット２０に対して昇圧指示ＰＷＵ，降圧指示ＰＷＤおよび停止指示ＳＴＰを出力する。   Control device 30 outputs boost instruction PWU, step-down instruction PWD, and stop instruction STP to boost unit 20 in response to these received inputs.

また、制御装置３０は、インバータ１４に対しては、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する駆動指示ＰＷＭＩ１と、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コンバータ１２側に戻す回生指示ＰＷＭＣ１とを出力する。   Control device 30 also provides inverter 14 with a drive instruction PWMI1 for converting a DC voltage output from converter 12 into an AC voltage for driving motor generator MG1, and an AC voltage generated by motor generator MG1. Is output to the converter 12 side and a regenerative instruction PWMC1 is output.

さらに、制御装置３０は、インバータ１４Ａに対しては、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ＭＧ２を駆動するための交流電圧に変換する駆動指示ＰＷＭＩ２と、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コンバータ１２側に戻す回生指示ＰＷＭＣ２とを出力する。   Further, control device 30 provides to inverter 14A a drive instruction PWMI2 for converting a DC voltage, which is the output of converter 12, into an AC voltage for driving motor generator MG2, and an AC voltage generated by motor generator MG2. Is converted to a DC voltage and a regenerative instruction PWMC2 is returned to the converter 12 side.

次に、昇圧ユニット２０の動作について簡単に説明する。昇圧ユニット２０中のコンバータ１２は、力行運転時にはバッテリＢからの電力をインバータ１４に供給する順方向変換回路としての昇圧回路として動作する。逆に、回生運転時には、コンバータ１２は、バッテリＢにモータジェネレータＭＧ１で発電された電力を回生する逆方向変換回路としての降圧回路としても動作する。   Next, the operation of the boosting unit 20 will be briefly described. Converter 12 in boost unit 20 operates as a boost circuit as a forward conversion circuit that supplies power from battery B to inverter 14 during powering operation. Conversely, during regenerative operation, converter 12 also operates as a step-down circuit as a reverse direction conversion circuit that regenerates power generated by motor generator MG1 in battery B.

コンバータ１２は、ＩＧＢＴ素子Ｑ１をオフにした状態で、ＩＧＢＴ素子Ｑ２のオンとオフとを行なうことにより、昇圧回路として動作する。すなわち、ＩＧＢＴ素子Ｑ２がオンの状態においては、バッテリＢの正極からリアクトルＬ１、ＩＧＢＴ素子Ｑ２を経由してバッテリＢの負極に電流が流れる経路が形成される。この電流が流れている間に、リアクトルＬ１にエネルギが蓄積される。   Converter 12 operates as a booster circuit by turning on and off IGBT element Q2 with IGBT element Q1 turned off. That is, when IGBT element Q2 is on, a path is formed in which a current flows from the positive electrode of battery B to the negative electrode of battery B via reactor L1 and IGBT element Q2. While this current is flowing, energy is accumulated in the reactor L1.

そして、ＩＧＢＴ素子Ｑ２をオフ状態にすると、リアクトルＬ１に蓄積されたエネルギはダイオードＤ１を介してインバータ１４側に流れる。これによりキャパシタＣ２の電極間の電圧が増大する。したがって、インバータ１４に与えられるコンバータ１２の出力電圧は昇圧される。なお、このとき損失を低減させるために、ダイオードＤ１の導通期間に同期させてＩＧＢＴ素子Ｑ１を導通させても良い。   When IGBT element Q2 is turned off, the energy stored in reactor L1 flows to inverter 14 side through diode D1. This increases the voltage between the electrodes of the capacitor C2. Therefore, the output voltage of converter 12 applied to inverter 14 is boosted. At this time, in order to reduce the loss, the IGBT element Q1 may be conducted in synchronization with the conduction period of the diode D1.

一方、コンバータ１２は、ＩＧＢＴ素子Ｑ２をオフにした状態で、ＩＧＢＴ素子Ｑ１のオンとオフとを行なうことにより降圧回路として動作する。すなわち、ＩＧＢＴ素子Ｑ１がオンの状態においては、インバータ１４から回生される電流は、ＩＧＢＴ素子Ｑ１、リアクトル、バッテリＢへと流れる。   On the other hand, converter 12 operates as a step-down circuit by turning on and off IGBT element Q1 with IGBT element Q2 turned off. That is, when the IGBT element Q1 is on, the current regenerated from the inverter 14 flows to the IGBT element Q1, the reactor, and the battery B.

また、ＩＧＢＴ素子Ｑ１がオフの状態においては、リアクトルＬ１、バッテリＢおよびダイオードＤ２からなるループが形成され、リアクトルＬ１に蓄積されたエネルギがバッテリＢに回生される。なお、このとき損失を低減させるために、ダイオードＤ２の導通期間に同期させてＩＧＢＴ素子Ｑ２を導通させても良い。この逆方向変換においては、インバータ１４が電力を供給する時間よりも、バッテリＢが電力を受ける時間の方が長くなり、インバータ１４における電圧は降圧されてバッテリＢに回生される。昇圧ユニット２０の動作は、以上の力行動作と回生動作とを適切に制御することで行なわれる。   In the state where IGBT element Q1 is off, a loop including reactor L1, battery B, and diode D2 is formed, and the energy stored in reactor L1 is regenerated in battery B. At this time, in order to reduce the loss, the IGBT element Q2 may be conducted in synchronization with the conduction period of the diode D2. In this reverse conversion, the time during which the battery B receives power is longer than the time during which the inverter 14 supplies power, and the voltage at the inverter 14 is stepped down and regenerated by the battery B. The operation of the boosting unit 20 is performed by appropriately controlling the above power running operation and regenerative operation.

なお、回生制御には、ハイブリッド自動車または電気自動車等を運転するドライバ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が含まれる。また、フットブレーキを操作しない場合であっても、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させたりまたは加速を中止させたりするときが含まれる。   The regenerative control includes braking accompanied by regenerative power generation when a foot brake operation is performed by a driver driving a hybrid vehicle or an electric vehicle. Moreover, even when the foot brake is not operated, it includes a case where the vehicle is decelerated or accelerated while regenerative power generation is performed by turning off the accelerator pedal during traveling.

インバータ１４Ａは、ノードＮ１とノードＮ２との間にインバータ１４と並列的に接続され、また共に昇圧ユニット２０に接続される。   Inverter 14A is connected in parallel with inverter 14 between nodes N1 and N2, and is also connected to boosting unit 20 together.

図３は、図１に示す制御装置３０の機能ブロックおよび関連する周辺装置を示した図である。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. 3 is a diagram showing functional blocks of the control device 30 shown in FIG. 1 and related peripheral devices. The control device 30 can be realized by software or hardware.

図３を参照して、制御装置３０は、ハイブリッド制御部６２と、バッテリ制御部６６と、エンジン制御部６８とを含む。   Referring to FIG. 3, control device 30 includes a hybrid control unit 62, a battery control unit 66, and an engine control unit 68.

バッテリ制御部６６は、バッテリＢの充電状態ＳＯＣをバッテリＢの充放電電流の積算などにより求めてこれをハイブリッド制御部６２に送信する。   The battery control unit 66 obtains the state of charge SOC of the battery B by integrating the charging / discharging current of the battery B and transmits it to the hybrid control unit 62.

エンジン制御部６８は、エンジン２００のスロットル制御を行なうとともに、エンジン２００のエンジン回転数Ｎｅを検出してハイブリッド制御部６２に送信する。   The engine control unit 68 performs throttle control of the engine 200 and detects the engine speed Ne of the engine 200 and transmits it to the hybrid control unit 62.

ハイブリッド制御部６２は、アクセルポジションセンサ４２の出力信号Ａｃｃと車速センサ４４で検出された車速Ｖとに基づいて、運転者の要求する出力（要求パワー）を算出する。ハイブリッド制御部６２は、この運転者の要求パワーに加え、バッテリＢの充電状態ＳＯＣを考慮して必要な駆動力（トータルパワー）を算出し、エンジンに要求する回転数とエンジンに要求するパワーとをさらに算出する。   Based on the output signal Acc of the accelerator position sensor 42 and the vehicle speed V detected by the vehicle speed sensor 44, the hybrid control unit 62 calculates an output (required power) requested by the driver. In addition to the driver's required power, the hybrid control unit 62 calculates a necessary driving force (total power) in consideration of the state of charge SOC of the battery B, and calculates the rotational speed required for the engine and the power required for the engine. Is further calculated.

ハイブリッド制御部６２は、エンジン制御部６８に要求回転数と要求パワーとを送信し、エンジン制御部６８にエンジン２００のスロットル制御を行なわせる。   Hybrid control unit 62 transmits the required rotational speed and required power to engine control unit 68 and causes engine control unit 68 to perform throttle control of engine 200.

ハイブリッド制御部６２は、走行状態に応じた運転者要求トルクを算出し、インバータ１４ＡにモータジェネレータＭＧ２を駆動させるとともに、必要に応じてモータジェネレータＭＧ１に発電を行なわせる。   Hybrid control unit 62 calculates driver required torque according to the running state, causes inverter 14A to drive motor generator MG2, and causes motor generator MG1 to generate power as necessary.

エンジン２００の駆動力は、車輪を直接駆動する分とモータジェネレータＭＧ１を駆動する分とに分配される。モータジェネレータＭＧ２の駆動力とエンジンの直接駆動分との合計が車両の駆動力となる。   The driving force of engine 200 is divided into the amount of driving the wheels directly and the amount of driving motor generator MG1. The sum of the driving force of motor generator MG2 and the direct driving amount of the engine is the driving force of the vehicle.

ナビゲーション装置４０は、表示部４８と、ＧＰＳアンテナ５０と、ジャイロセンサ５２と、インタフェース部５６と、記憶部５８と、ナビゲーション制御部６４とを含む。   The navigation device 40 includes a display unit 48, a GPS antenna 50, a gyro sensor 52, an interface unit 56, a storage unit 58, and a navigation control unit 64.

ナビゲーション制御部６４は、乗員の操作に基づいて目的地を設定する設定処理を行ない、起点から目的地までの走行経路を設定する探索処理を行なう。具体的にはナビゲーション制御部６４は、タッチディスプレイを含む表示部４８から、乗員によって設定された目的地の情報を得る。また、ナビゲーション制御部６４はインタフェース部５６を介して、ＣＤ，ＤＶＤ等の記録媒体５４に記録された道路地図データを読み込む。   The navigation control unit 64 performs a setting process for setting a destination based on the operation of the occupant, and performs a searching process for setting a travel route from the starting point to the destination. Specifically, the navigation control unit 64 obtains information on the destination set by the occupant from the display unit 48 including the touch display. The navigation control unit 64 reads the road map data recorded on the recording medium 54 such as a CD or DVD via the interface unit 56.

そしてナビゲーション制御部６４は、ＧＰＳアンテナ５０およびジャイロセンサ５２を用いて車両の現在位置を把握し、その現在位置を道路地図データに重ねて表示部４８に表示する。さらにナビゲーション制御部６４は、現在位置から目的地までの走行経路を探索して表示するナビゲーション動作を行なう。   Then, the navigation control unit 64 grasps the current position of the vehicle using the GPS antenna 50 and the gyro sensor 52, and displays the current position on the display unit 48 so as to be superimposed on the road map data. Further, the navigation control unit 64 performs a navigation operation for searching and displaying a travel route from the current position to the destination.

道路地図データ（道路情報）は、標高値の情報も含む。ナビゲーション制御部６４は、車両の現在位置の情報と道路地図データとに基づいて、車両の現在位置における標高値Ｈ１をハイブリッド制御部６２に出力する。   The road map data (road information) includes altitude value information. The navigation control unit 64 outputs the elevation value H1 at the current position of the vehicle to the hybrid control unit 62 based on the information on the current position of the vehicle and the road map data.

記憶部５８は、たとえばＨＤＤであり、道路地図データを不揮発的に記憶する。なお、記憶部５８は設けられていなくてもよい。   Storage unit 58 is, for example, an HDD, and stores road map data in a nonvolatile manner. Note that the storage unit 58 may not be provided.

なおジャイロセンサ５２は３Ｄジャイロであることが好ましい。これにより図１のハイブリッド自動車１が坂道を登ったり下ったりする場合においてもハイブリッド自動車１の位置を正確に求めることが可能になるので、ハイブリッド制御部６２が受ける標高値Ｈ１もより正確なものにすることができる。   The gyro sensor 52 is preferably a 3D gyro. This makes it possible to accurately determine the position of the hybrid vehicle 1 even when the hybrid vehicle 1 of FIG. 1 climbs or descends a hill, so that the altitude value H1 received by the hybrid control unit 62 is also more accurate. can do.

図４は、図３のハイブリッド制御部６２に含まれる昇圧ユニットの制御系の構成を示す機能ブロック図である。   FIG. 4 is a functional block diagram showing the configuration of the control system of the boosting unit included in the hybrid control unit 62 of FIG.

図４を参照して、昇圧ユニット制御系７０は、気圧算出部７１と、上限値設定部７２と、コンバータ制御部７３と、マップ記憶部７４とを含む。   Referring to FIG. 4, boost unit control system 70 includes an atmospheric pressure calculation unit 71, an upper limit setting unit 72, a converter control unit 73, and a map storage unit 74.

気圧算出部７１は、図３のナビゲーション制御部６４から標高値Ｈ１（単位：メートル）を受けて、たとえば以下の式（１）に従って車両の現在位置における気圧ＡＰを算出する。   The atmospheric pressure calculation unit 71 receives the altitude value H1 (unit: meter) from the navigation control unit 64 of FIG. 3, and calculates the atmospheric pressure AP at the current position of the vehicle, for example, according to the following equation (1).

ＡＰ＝１０１３−（Ｈ１／１００）×１０（単位：ｈＰａ） …（１）
気圧算出部７１は、気圧ＡＰを上限値設定部７２に出力する。上限値設定部７２は、気圧ＡＰを受けるとマップ記憶部７４に記憶されるマップＭＰを参照して、図２に示すコンバータ１２の出力電圧（電圧ＶＨ）の上限値ＶＬＭを設定する。マップＭＰには気圧ＡＰに対応する上限値ＶＬＭが定められる。この対応関係はたとえば実験等により予め求めることができる。 AP = 1013− (H1 / 100) × 10 (unit: hPa) (1)
The atmospheric pressure calculation unit 71 outputs the atmospheric pressure AP to the upper limit value setting unit 72. Upon receiving atmospheric pressure AP, upper limit setting unit 72 refers to map MP stored in map storage unit 74 to set upper limit value VLM of output voltage (voltage VH) of converter 12 shown in FIG. An upper limit value VLM corresponding to the atmospheric pressure AP is determined in the map MP. This correspondence can be obtained in advance by experiments or the like.

コンバータ制御部７３は、モータ回転数およびトルク指令値を含む各種情報、上限値ＶＬＭ、および、電圧ＶＨを受けて昇圧指示ＰＷＵおよび降圧指示ＰＷＤを出力する。コンバータ制御部７３は、電圧ＶＨが上限値ＶＬＭを超えないように、昇圧指示ＰＷＵおよび降圧指示ＰＷＤを設定する。   Converter control unit 73 receives various information including motor rotation speed and torque command value, upper limit value VLM, and voltage VH, and outputs boost command PWU and step-down command PWD. Converter control unit 73 sets boost instruction PWU and step-down instruction PWD so that voltage VH does not exceed upper limit value VLM.

図２のコンバータ１２においてＩＧＢＴ素子Ｑ２をオフ状態に維持し、かつ、ＩＧＢＴ素子Ｑ１をオン・オフさせることで電圧ＶＢを昇圧することが可能になる。オン期間とオフ期間との和に対するオン期間の比（デューティー比）を変化させることで電圧ＶＨの大きさを調整することができる。コンバータ制御部７３は、昇圧指示ＰＷＵにおけるデューティー比を調整して、電圧ＶＨが上限値ＶＬＭを超えないようにする。   In the converter 12 of FIG. 2, the voltage VB can be boosted by maintaining the IGBT element Q2 in the off state and turning on and off the IGBT element Q1. The magnitude of the voltage VH can be adjusted by changing the ratio of the on period to the sum of the on period and the off period (duty ratio). Converter control unit 73 adjusts the duty ratio in boost instruction PWU so that voltage VH does not exceed upper limit value VLM.

図５は、図４に示す昇圧ユニット制御系７０が行なうコンバータ制御処理を示すフローチャートである。なおこのフローチャートに示される処理は、一定時間ごとまたは所定の条件の成立時にメインルーチンから呼出されて実行される。   FIG. 5 is a flowchart showing converter control processing performed by boosting unit control system 70 shown in FIG. The processing shown in this flowchart is called from the main routine and executed at regular time intervals or when a predetermined condition is satisfied.

図５および図４を参照して、まず気圧算出部７１は、車両（ハイブリッド自動車１）の現在位置における標高値Ｈ１を取得する（ステップＳ１）。そして気圧算出部７１は、上記の式（１）に従って気圧ＡＰを算出する。次に上限値設定部７２は、気圧ＡＰを受けると、マップ記憶部７４に記憶されるマップＭＰを参照して、電圧ＶＨの上限値（上限値ＶＬＭ）を設定する（ステップＳ２）。続いて、コンバータ制御部７３は、上限値ＶＬＭ、電圧ＶＨ、および各種の情報を受けて、昇圧指示ＰＷＵを出力し、電圧ＶＨが上限値ＶＬＭを超えないように図２の昇圧ユニット２０（より特定的にはコンバータ１２）を制御する（ステップＳ３）。ステップＳ３の処理が終了すると、全体の処理はステップＳ１に戻る。   Referring to FIGS. 5 and 4, first, the atmospheric pressure calculation unit 71 acquires an altitude value H1 at the current position of the vehicle (hybrid vehicle 1) (step S1). Then, the atmospheric pressure calculation unit 71 calculates the atmospheric pressure AP according to the above equation (1). Next, when the atmospheric pressure AP is received, the upper limit value setting unit 72 refers to the map MP stored in the map storage unit 74 and sets the upper limit value (upper limit value VLM) of the voltage VH (step S2). Subsequently, converter control unit 73 receives upper limit value VLM, voltage VH, and various types of information, and outputs boost instruction PWU, so that voltage VH does not exceed upper limit value VLM. Specifically, the converter 12) is controlled (step S3). When the process of step S3 ends, the entire process returns to step S1.

次に本実施の形態による効果について、以下詳細に説明する。
図６は、図２に示すＵ相アーム１５の等価回路を概略的に示す図である。 Next, the effect by this Embodiment is demonstrated in detail below.
FIG. 6 schematically shows an equivalent circuit of U-phase arm 15 shown in FIG.

図６を参照して、ＩＧＢＴ素子Ｑ３のエミッタはノードＮ３に接続される。ノードＮ３とＩＧＢＴ素子Ｑ４との間には寄生素子（インダクタ）Ｌ２が存在する。具体的には寄生素子Ｌ２はたとえば配線のインダクタンス成分等である。なお、図６には図２に示すダイオードＤ３，Ｄ４は示されていない。   Referring to FIG. 6, the emitter of IGBT element Q3 is connected to node N3. A parasitic element (inductor) L2 exists between node N3 and IGBT element Q4. Specifically, the parasitic element L2 is, for example, an inductance component of wiring. In FIG. 6, the diodes D3 and D4 shown in FIG. 2 are not shown.

ノードＮ３には、モータジェネレータＭＧ１（より詳細にはＵ相コイルの一端部）が接続される。ＩＧＢＴ素子Ｑ３のコレクタおよび、ＩＧＢＴ素子Ｑ４のエミッタは昇圧ユニット２０に接続される。なおＩＧＢＴ素子Ｑ４のエミッタは接地される。   Motor generator MG1 (more specifically, one end portion of the U-phase coil) is connected to node N3. The collector of IGBT element Q3 and the emitter of IGBT element Q4 are connected to boosting unit 20. The emitter of IGBT element Q4 is grounded.

一般的にインバータ回路はスイッチング素子（ＩＧＢＴ素子やＭＯＳＦＥＴ等）のスイッチング速度を大きくすることにより高効率で動作する。しかしながらスイッチング素子のスイッチング速度を大きくするほど、スイッチング素子のオフ時にサージ電圧が生じた際にはそのサージ電圧が高くなる。   In general, an inverter circuit operates with high efficiency by increasing the switching speed of a switching element (such as an IGBT element or a MOSFET). However, the greater the switching speed of the switching element, the higher the surge voltage when a surge voltage is generated when the switching element is turned off.

図７は、図６に示すＩＧＢＴ素子Ｑ４をオン状態からオフ状態に切換えたときにおけるＩＧＢＴ素子Ｑ４のコレクタ−エミッタ間電圧ＶＣＥの変化を示す図である。   FIG. 7 is a diagram showing a change in collector-emitter voltage VCE of IGBT element Q4 when IGBT element Q4 shown in FIG. 6 is switched from the on state to the off state.

図７および図６を参照して、実線で示す曲線は、ＩＧＢＴ素子Ｑ４のスイッチング速度が比較的遅い場合における電圧ＶＣＥの変化を示す。電圧ＶＡ１は、この場合におけるサージ電圧を示す。   Referring to FIGS. 7 and 6, the curve indicated by the solid line shows a change in voltage VCE when the switching speed of IGBT element Q4 is relatively slow. The voltage VA1 indicates a surge voltage in this case.

また、破線で示す曲線は、スイッチング速度が比較的速い場合における電圧ＶＣＥの変化を示す。電圧ＶＡ２は、この場合におけるサージ電圧を示す。   Moreover, the curve shown with a broken line shows the change of the voltage VCE when the switching speed is relatively fast. The voltage VA2 indicates a surge voltage in this case.

ノードＮ３における電圧をＶとし、寄生インダクタンスＬ２のインダクタンス値をＬとし、寄生インダクタンスＬ２に流れる電流をｉとする。この場合、Ｖ＝Ｌ×（ｄｉ／ｄｔ）の関係が成立する。なお、ｄｉ／ｄｔは電流ｉの時間微分を示す。   The voltage at the node N3 is V, the inductance value of the parasitic inductance L2 is L, and the current flowing through the parasitic inductance L2 is i. In this case, the relationship V = L × (di / dt) is established. Note that di / dt represents the time differentiation of the current i.

上記の式ではスイッチング速度が大きくなるほど、ｄｉ／ｄｔが大きくなるので、電圧Ｖが大きくなる。このためＶＡ２＞ＶＡ１となる。   In the above formula, as the switching speed increases, di / dt increases, so the voltage V increases. Therefore, VA2> VA1.

図２に示す電圧ＶＨが高いままＩＧＢＴ素子Ｑ３，Ｑ４のスイッチング速度を大きくすると、ノードＮ３におけるサージ電圧がモータジェネレータの耐圧を超える可能性がある。また、一般的に気圧が低下するほど高電圧回路は放電しやすくなるので、気圧が低下するほどサージ電圧が発生しやすくなる。   If the switching speed of IGBT elements Q3 and Q4 is increased while voltage VH shown in FIG. 2 is high, the surge voltage at node N3 may exceed the withstand voltage of the motor generator. In general, the higher the atmospheric pressure, the easier the high voltage circuit discharges, and the lower the atmospheric pressure, the more likely a surge voltage is generated.

本実施の形態ではハイブリッド自動車１の現在位置における気圧に基づいて、制御装置３０が電圧ＶＨの上限値を決定する。たとえばハイブリッド自動車１が山を登っている場合のように、車両の現在位置における標高値が高くなるほど（つまり気圧が低下するほど）、制御装置３０は電圧ＶＨの上限値を低く設定する。これによりモータジェネレータに対するサージ電圧の影響を小さくすることができる。   In the present embodiment, control device 30 determines the upper limit value of voltage VH based on the atmospheric pressure at the current position of hybrid vehicle 1. For example, as the hybrid vehicle 1 is climbing a mountain, the control device 30 sets the upper limit value of the voltage VH to be lower as the altitude value at the current position of the vehicle becomes higher (that is, as the atmospheric pressure decreases). Thereby, the influence of the surge voltage on the motor generator can be reduced.

図８は、本実施の形態の電源装置による効果を説明する図である。
図８および図６を参照して、電圧ＶＭはモータジェネレータＭＧ１の耐圧を示す。破線で示す曲線は、気圧の変化によらず電圧ＶＨの上限値が固定されている場合の電圧ＶＣＥの変化を示す。電圧ＶＡ３はこの場合におけるサージ電圧である。電圧ＶＨが比較的高い値である場合には、電圧ＶＡ３は電圧ＶＭよりも高くなる。 FIG. 8 is a diagram for explaining the effect of the power supply device of the present embodiment.
Referring to FIGS. 8 and 6, voltage VM indicates the withstand voltage of motor generator MG1. A curve indicated by a broken line indicates a change in the voltage VCE when the upper limit value of the voltage VH is fixed regardless of the change in the atmospheric pressure. The voltage VA3 is a surge voltage in this case. When the voltage VH is a relatively high value, the voltage VA3 is higher than the voltage VM.

一方、実線で示す曲線は、気圧の変化に応じて電圧ＶＨの上限値を設定した場合の電圧ＶＣＥの変化を示す。電圧ＶＡ４はこの場合におけるサージ電圧である。電圧ＶＨの上限値を下げることによって電圧ＶＡ４を電圧ＶＭ以下とすることができる。これによりモータジェネレータに対するサージ電圧の影響を小さくすることができる。   On the other hand, the curve indicated by the solid line shows the change in the voltage VCE when the upper limit value of the voltage VH is set according to the change in atmospheric pressure. The voltage VA4 is a surge voltage in this case. The voltage VA4 can be made equal to or lower than the voltage VM by lowering the upper limit value of the voltage VH. Thereby, the influence of the surge voltage on the motor generator can be reduced.

なお、Ｖ相アーム１６およびＷ相アーム１７ならびにインバータ１４Ａにおいても電圧ＶＨの上限値を下げることによってサージ電圧を下げることができるのは言うまでもない。   Needless to say, the surge voltage can be lowered also in the V-phase arm 16, the W-phase arm 17, and the inverter 14A by lowering the upper limit value of the voltage VH.

再度、図１を参照しながら本実施の形態の電源装置を包括的に説明する。ハイブリッド自動車１に搭載される電源装置は、電圧ＶＢを出力するバッテリＢと、バッテリＢと車両負荷との間に設けられ、電圧ＶＢを昇圧して車両負荷に電圧ＶＨを出力する昇圧ユニット２０と、昇圧ユニット２０を制御する制御装置３０とを備える。制御装置３０は、ハイブリッド自動車１の現在位置における気圧に応じて、電圧ＶＨを変化させる。   Again, referring to FIG. 1, the power supply apparatus of the present embodiment will be comprehensively described. A power supply device mounted on the hybrid vehicle 1 includes a battery B that outputs a voltage VB, a booster unit 20 that is provided between the battery B and a vehicle load, and that boosts the voltage VB and outputs a voltage VH to the vehicle load. And a control device 30 for controlling the boosting unit 20. Control device 30 changes voltage VH according to the atmospheric pressure at the current position of hybrid vehicle 1.

好ましくは、制御装置３０は、ハイブリッド自動車１の現在位置における気圧に応じて、電圧ＶＨの上限値（図４に示す上限値ＶＬＭ）を設定し、電圧ＶＨが上限値ＶＬＭを超えないように昇圧ユニット２０を制御する。   Preferably, control device 30 sets an upper limit value of voltage VH (upper limit value VLM shown in FIG. 4) in accordance with the atmospheric pressure at the current position of hybrid vehicle 1, and boosts voltage VH so as not to exceed upper limit value VLM. The unit 20 is controlled.

より好ましくは、車両負荷は、インバータ１４，１４Ａと、インバータ１４，１４Ａにより駆動されるモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を含む。   More preferably, the vehicle load includes inverters 14 and 14A and motor generators MG1 and MG2 driven by the inverters 14 and 14A.

このように本実施の形態によれば、気圧の変化に応じて電圧ＶＨの上限値ＶＬＭを設定するので、インバータにサージ電圧が発生したとしても、そのサージ電圧をモータジェネレータの耐圧以下に抑えることが可能になる。これにより本実施の形態ではモータジェネレータの損傷を防ぐことが可能になる。   As described above, according to the present embodiment, the upper limit value VLM of the voltage VH is set in accordance with the change in the atmospheric pressure. Therefore, even if a surge voltage is generated in the inverter, the surge voltage is suppressed below the withstand voltage of the motor generator. Is possible. Thereby, in this embodiment, it is possible to prevent damage to the motor generator.

よって、本実施の形態によれば使用状況に応じて負荷装置を適切に保護することが可能な電源装置および、その電源装置を備える車両を実現できる。   Therefore, according to the present embodiment, it is possible to realize a power supply device that can appropriately protect the load device according to the use situation and a vehicle including the power supply device.

また、本実施の形態によればハイブリッド自動車１は、上述のいずれかの電源装置と、ナビゲーション装置４０とを備える。ナビゲーション装置４０は、道路の標高情報を含む道路情報と、ハイブリッド自動車１の現在位置とに基づいて、ハイブリッド自動車１の現在位置における標高値Ｈ１を出力する。制御装置３０は、標高値Ｈ１に基づいてハイブリッド自動車１の現在位置における気圧ＡＰを推定し、推定結果に基づいて電圧ＶＨを変化させる（上限値ＶＬＭを超えないように電圧ＶＨを制御する）。   In addition, according to the present embodiment, hybrid vehicle 1 includes any one of the power supply devices described above and navigation device 40. The navigation device 40 outputs the altitude value H1 at the current position of the hybrid vehicle 1 based on the road information including the altitude information of the road and the current position of the hybrid vehicle 1. Control device 30 estimates atmospheric pressure AP at the current position of hybrid vehicle 1 based on altitude value H1, and changes voltage VH based on the estimation result (controls voltage VH so as not to exceed upper limit value VLM).

これにより、大気圧センサを設けることなく、ハイブリッド自動車１の現在位置における気圧の情報を取得することができるので、ハイブリッド自動車１のコスト低減を図ることができる。   Thereby, since the information on the atmospheric pressure at the current position of the hybrid vehicle 1 can be acquired without providing an atmospheric pressure sensor, the cost of the hybrid vehicle 1 can be reduced.

なお、本実施の形態では動力分割機構によりエンジンの動力を車軸と発電機とに分割して伝達可能なシリーズ／パラレル型ハイブリッドシステムに適用した例を示した。しかし本発明は、発電機を駆動するためにのみエンジンを用い、発電機により発電された電力を使うモータでのみ車軸の駆動力を発生させるシリーズ型ハイブリッド自動車や、モータのみで走行する電気自動車にも適用できる。   In the present embodiment, an example is shown in which the present invention is applied to a series / parallel type hybrid system in which the power of the engine can be divided and transmitted to the axle and the generator by the power split mechanism. However, the present invention is applied to a series type hybrid vehicle in which an engine is used only for driving a generator and an axle driving force is generated only by a motor that uses electric power generated by the generator, or an electric vehicle that runs only by a motor. Is also applicable.

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、上記した実施の形態の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 shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims for patent, and is intended to include meanings equivalent to the scope of claims for patent and all modifications within the scope.

本発明の実施の形態の電源装置を搭載するハイブリッド自動車１の構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a configuration of a hybrid vehicle 1 equipped with a power supply device according to an embodiment of the present invention. 図１に示したハイブリッド自動車１についてインバータおよび昇圧ユニット周辺を詳細に示した回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing in detail the periphery of an inverter and a boosting unit in the hybrid vehicle 1 shown in FIG. 1. 図１に示す制御装置３０の機能ブロックおよび関連する周辺装置を示した図である。It is the figure which showed the functional block of the control apparatus 30 shown in FIG. 1, and a related peripheral device. 図３のハイブリッド制御部６２に含まれる昇圧ユニットの制御系の構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the structure of the control system of the pressure | voltage rise unit contained in the hybrid control part 62 of FIG. 図４に示す昇圧ユニット制御系７０が行なうコンバータ制御処理を示すフローチャートである。5 is a flowchart showing converter control processing performed by a boost unit control system 70 shown in FIG. 図２に示すＵ相アーム１５の等価回路を概略的に示す図である。FIG. 3 is a diagram schematically showing an equivalent circuit of a U-phase arm 15 shown in FIG. 2. 図６に示すＩＧＢＴ素子Ｑ４をオン状態からオフ状態に切換えたときにおけるＩＧＢＴ素子Ｑ４のコレクタ−エミッタ間電圧ＶＣＥの変化を示す図である。7 is a diagram showing a change in collector-emitter voltage VCE of IGBT element Q4 when IGBT element Q4 shown in FIG. 6 is switched from an on state to an off state. FIG. 本実施の形態の電源装置による効果を説明する図である。It is a figure explaining the effect by the power supply device of this Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

１ ハイブリッド自動車、４，６ ギヤ、７，２７ 回転数センサ、１０，１３，２１ 電圧センサ、１１ 電流センサ、１２ コンバータ、１４，１４Ａ インバータ、１５，１５Ａ Ｕ相アーム、１６，１６Ａ Ｖ相アーム、１７，１７Ａ Ｗ相アーム、２０ 昇圧ユニット、２０Ｒ，２０Ｌ 前輪、２２Ｒ，２２Ｌ 後輪、２４Ｕ，２４Ｖ，２８Ｕ，２８Ｖ 電流センサ、３０ 制御装置、４０ ナビゲーション装置、４２ アクセルポジションセンサ、４４ 車速センサ、４８ 表示部、５０ ＧＰＳアンテナ、５２ ジャイロセンサ、５４ 記録媒体、５６ インタフェース部、５８ 記憶部、６２ ハイブリッド制御部、６４ ナビゲーション制御部、６６ バッテリ制御部、６８ エンジン制御部、７０ 昇圧ユニット制御系、７１ 気圧算出部、７２ 上限値設定部、７３ コンバータ制御部、７４ マップ記憶部、２００ エンジン、Ｂ バッテリ、Ｂ０〜Ｂｎ 電池ユニット、Ｃ１，Ｃ２ キャパシタ、Ｄ１〜Ｄ８ ダイオード、ＤＧ デファレンシャルギヤ、Ｌ１ リアクトル、Ｌ２ 寄生素子、ＭＧ１，ＭＧ２ モータジェネレータ、ＭＰ マップ、Ｎ１〜Ｎ３ ノード、ＰＧ プラネタリギヤ、Ｑ１〜Ｑ８ ＩＧＢＴ素子、ＳＲ１，ＳＲ２ システムメインリレー。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Hybrid vehicle, 4,6 gear, 7,27 Speed sensor 10, 13, 21 Voltage sensor, 11 Current sensor, 12 Converter, 14, 14A Inverter, 15, 15A U-phase arm, 16, 16A V-phase arm, 17, 17A W-phase arm, 20 booster unit, 20R, 20L front wheel, 22R, 22L rear wheel, 24U, 24V, 28U, 28V current sensor, 30 control device, 40 navigation device, 42 accelerator position sensor, 44 vehicle speed sensor, 48 Display unit, 50 GPS antenna, 52 gyro sensor, 54 recording medium, 56 interface unit, 58 storage unit, 62 hybrid control unit, 64 navigation control unit, 66 battery control unit, 68 engine control unit, 70 boosting unit control system, 71 Barometric pressure calculator, 2 upper limit setting unit, 73 converter control unit, 74 map storage unit, 200 engine, B battery, B0-Bn battery unit, C1, C2 capacitor, D1-D8 diode, DG differential gear, L1 reactor, L2 parasitic element, MG1 , MG2 Motor generator, MP map, N1-N3 nodes, PG planetary gear, Q1-Q8 IGBT elements, SR1, SR2 System main relay.

Claims (4)

車両に搭載される電源装置であって、
第１の電圧を出力する電源と、
前記電源と車両負荷との間に設けられ、前記第１の電圧を昇圧して前記車両負荷に第２の電圧を出力する昇圧回路と、
前記昇圧回路を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記車両の現在位置における気圧に応じて、前記第２の電圧を変化させる、電源装置。 A power supply device mounted on a vehicle,
A power supply that outputs a first voltage;
A booster circuit provided between the power source and a vehicle load, which boosts the first voltage and outputs a second voltage to the vehicle load;
A control device for controlling the booster circuit;
The control device is a power supply device that changes the second voltage according to an atmospheric pressure at a current position of the vehicle. 前記制御装置は、前記車両の現在位置における気圧に応じて前記第２の電圧の上限値を設定し、前記第２の電圧が前記上限値を超えないように前記昇圧回路を制御する、請求項１に記載の電源装置。   The control device sets an upper limit value of the second voltage in accordance with an atmospheric pressure at a current position of the vehicle, and controls the booster circuit so that the second voltage does not exceed the upper limit value. The power supply device according to 1. 前記車両負荷は、
インバータと、
前記インバータにより駆動される回転電機とを含む、請求項２に記載の電源装置。 The vehicle load is
An inverter;
The power supply device according to claim 2, comprising a rotating electrical machine driven by the inverter. 車両であって、
請求項１から３のいずれか１項に記載の電源装置と、
道路の標高情報を含む道路情報と、前記車両の現在位置とに基づいて、前記車両の現在位置における標高値を出力するナビゲーション装置とを備え、
前記制御装置は、前記標高値に基づいて前記車両の現在位置における気圧を推定し、推定結果に基づいて前記第２の電圧を変化させる、車両。 A vehicle,
The power supply device according to any one of claims 1 to 3,
A navigation device that outputs the elevation value at the current position of the vehicle based on the road information including the elevation information of the road and the current position of the vehicle;
The said control apparatus is a vehicle which estimates the atmospheric | air pressure in the present position of the said vehicle based on the said altitude value, and changes a said 2nd voltage based on an estimation result.
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