JP2012016097A - Electric vehicle - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electric vehicle which can prevent torque variation unintended by a motor.SOLUTION: An electric vehicle 10 comprises a control device 50 which turns on/off switches 24a and 24b in a three-phase short circuit state in which upper arm elements 84u, 84v, and 84w of an inverter 26 are all on and lower arm elements 90u, 90v, and 90w are all off, or in which the upper arm elements 84u, 84v, and 84w are all off and the lower arm elements 90u, 90v, and 90w are all on.

Description

この発明は、3相交流ブラシレス式の駆動モータと、前記駆動モータに電力を供給する複数の電源と、前記駆動モータと前記複数の電源との間に配置されたインバータとを含む電気自動車に関する。   The present invention relates to an electric vehicle including a three-phase AC brushless drive motor, a plurality of power supplies for supplying power to the drive motor, and an inverter disposed between the drive motor and the plurality of power supplies.

燃料電池車両やハイブリッド車両を含む電気自動車の開発が盛んである。電気自動車の中には、複数の電源からの電力を駆動モータに選択的に供給すると共に前記駆動モータからの回生電力を前記複数の電源に選択的に充電可能なものがある(特許文献1)。特許文献1では、車両の力行時には、複数のバッテリ(14)の中から一定電圧以上のものを選別し、さらにその中から最も電圧の低いものを選んで用いる(同文献の図2、段落[0031]〜[0041]参照)。また、車両の回生時には、複数のバッテリの中から残容量が最も低いものを選択して充電する(同文献の図4、段落[0042]〜[0050])。   The development of electric vehicles including fuel cell vehicles and hybrid vehicles is thriving. Some electric vehicles can selectively supply power from a plurality of power sources to a drive motor and selectively charge regenerative power from the drive motors to the plurality of power sources (Patent Document 1). . In Patent Document 1, when a vehicle is powered, a battery having a predetermined voltage or higher is selected from a plurality of batteries (14), and a battery having the lowest voltage is selected and used (see FIG. 2, paragraph [ [0031] to [0041]). Further, at the time of regeneration of the vehicle, the battery having the lowest remaining capacity is selected from a plurality of batteries and charged (FIG. 4, paragraphs [0042] to [0050] of the same document).

特開2005−237064号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2005-237064

特許文献1では、バッテリの切替えタイミングについて考慮されていないため、バッテリの切替えに伴って発生した電圧変動がモータに伝達し、意図しないトルク変動が発生するおそれがある。   In Patent Document 1, since the switching timing of the battery is not taken into consideration, there is a possibility that the voltage fluctuation generated along with the battery switching is transmitted to the motor and an unintended torque fluctuation occurs.

この発明は、このような課題を考慮してなされたものであり、モータの意図しないトルク変動を防止することが可能な電気自動車を提供することを目的とする。   The present invention has been made in consideration of such a problem, and an object thereof is to provide an electric vehicle capable of preventing unintended torque fluctuations of a motor.

この発明に係る電気自動車は、電源電圧が変動する第1電源及び第2電源の少なくとも2つの電源を含む1次側と、車両を駆動する3相交流ブラシレス式のモータと、直列に接続された一対の上アーム素子と下アーム素子が3相並列に接続され、前記上アーム素子と下アーム素子の中間に前記モータの3相線がそれぞれ接続されたインバータとを含む2次側と、前記1次側と前記2次側を前記第1電源と前記第2電源が互いに並列になるように接続する第1電力系統及び第2電力系統と、前記モータの電源として前記第1電源と前記第2電源のいずれを使用するかを切り替えるスイッチと、前記インバータの上アーム素子が全てオンであり且つ下アーム素子が全てオフである、又は前記上アーム素子が全てオフであり且つ前記下アーム素子が全てオンである3相短絡状態において、前記スイッチを切り替える制御装置とを有する。   An electric vehicle according to the present invention is connected in series with a primary side including at least two power sources of a first power source and a second power source whose power source voltage fluctuates, and a three-phase AC brushless motor for driving the vehicle. A secondary side including an inverter in which a pair of upper arm elements and a lower arm element are connected in parallel in three phases, and an inverter in which a three-phase line of the motor is connected between the upper arm element and the lower arm element; A first power system and a second power system connecting the secondary side and the secondary side so that the first power source and the second power source are in parallel with each other, and the first power source and the second power source as the motor power source A switch for switching which of the power sources to use, and all the upper arm elements of the inverter are on and all the lower arm elements are off, or all the upper arm elements are off and the lower arm elements are Te in 3-phase short-circuit state is on, and a control unit for switching the switch.

この発明によれば、インバータに3相短絡状態が発生した状態で、モータの電源としての第1電源と第2電源とを切り替える。このため、第1電源と第2電源の切替えに伴う電圧変動がモータに伝達しない。従って、モータの意図しないトルク変動を防止することができる。   According to the present invention, the first power source and the second power source as the power source of the motor are switched in a state where the three-phase short-circuit state occurs in the inverter. For this reason, the voltage fluctuation accompanying switching of the 1st power supply and the 2nd power supply is not transmitted to a motor. Therefore, unintended torque fluctuations of the motor can be prevented.

前記制御装置は、3相それぞれの電圧指令値とキャリア信号の比較結果に基づき各相の上アームスイッチング素子及び下アームスイッチング素子のオンオフを制御し、3相全ての前記電圧指令値よりキャリア信号が高くなった場合、又は3相全ての前記電圧指令値よりキャリア信号が低くなった場合を検知して3相短絡状態であると検知してもよい。   The control device controls on / off of the upper arm switching element and the lower arm switching element of each phase based on the comparison result between the voltage command value of each of the three phases and the carrier signal, and the carrier signal is obtained from the voltage command value of all the three phases. You may detect when it becomes high, or the case where a carrier signal becomes lower than the said voltage command value of all the three phases, and it may detect that it is a three-phase short circuit state.

これにより、インバータの通常制御中、3相全ての上アームスイッチング素子又は下アームスイッチング素子がオンになったときを3相短絡状態であると判定し、当該3相短絡状態においてスイッチを切り替えることが可能となる。従って、インバータの通常制御中、モータの意図しないトルク変動を防止しつつ、スイッチを切り替えることができる。   Thus, during normal control of the inverter, it is determined that all three phases of the upper arm switching element or the lower arm switching element are turned on as a three-phase short-circuit state, and the switch can be switched in the three-phase short-circuit state. It becomes possible. Therefore, during normal control of the inverter, the switch can be switched while preventing unintended torque fluctuations of the motor.

前記制御装置は、前記第1電源と前記第2電源とを切り替える切替え要求を受けると、3相全ての上アームスイッチング素子又は下アームスイッチング素子に駆動信号を出力し、強制的に3相短絡状態を発生させてもよい。これにより、第1電源と第2電源の切替えが必要なとき、適切なタイミングで当該切替えを行うことが可能となる。   Upon receiving a switching request for switching between the first power source and the second power source, the control device outputs a drive signal to all the upper arm switching elements or the lower arm switching elements of all three phases, and forcibly causes a three-phase short circuit. May be generated. As a result, when switching between the first power source and the second power source is necessary, the switching can be performed at an appropriate timing.

この発明によれば、インバータに3相短絡状態が発生した状態で、モータの電源としての第1電源と第2電源とを切り替える。このため、第1電源と第2電源の切替えに伴う電圧変動がモータに伝達しない。従って、モータの意図しないトルク変動を防止することができる。   According to the present invention, the first power source and the second power source as the power source of the motor are switched in a state where the three-phase short-circuit state occurs in the inverter. For this reason, the voltage fluctuation accompanying switching of the 1st power supply and the 2nd power supply is not transmitted to a motor. Therefore, unintended torque fluctuations of the motor can be prevented.

この発明の第1実施形態に係る電気自動車の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of an electric vehicle according to a first embodiment of the present invention. 第1実施形態に係る電気自動車の回路構成の一部を示す図である。It is a figure which shows a part of circuit configuration of the electric vehicle which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る電気自動車で用いられる双方向スイッチの第1変形例を示す図である。It is a figure which shows the 1st modification of the bidirectional | two-way switch used with the electric vehicle which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る電気自動車で用いられる双方向スイッチの第2変形例を示す図である。It is a figure which shows the 2nd modification of the bidirectional switch used with the electric vehicle which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る電気自動車で用いられる双方向スイッチの第3変形例を示す図である。It is a figure which shows the 3rd modification of the bidirectional | two-way switch used with the electric vehicle which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る電気自動車で用いられる双方向スイッチの第4変形例を示す図である。It is a figure which shows the 4th modification of the bidirectional switch used with the electric vehicle which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る電力電子制御装置の機能的なブロック図である。It is a functional block diagram of the electric power electronic control apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る双方向スイッチ論理生成部の機能的なブロック図である。It is a functional block diagram of the bidirectional | two-way switch logic production | generation part which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係るPWM生成部の機能的なブロック図である。It is a functional block diagram of the PWM production | generation part which concerns on 1st Embodiment. インバータにおいて3相の下アーム素子が短絡している状態を示す図である。It is a figure which shows the state which the three-phase lower arm element is short-circuited in an inverter. インバータにおいて3相の上アーム素子が短絡している状態を示す図である。It is a figure which shows the state which the three-phase upper arm element has short-circuited in the inverter. キャリア信号と電圧指令値と駆動信号との関係の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the relationship between a carrier signal, a voltage command value, and a drive signal. 強制短絡を行う際の駆動信号の波形の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the waveform of the drive signal at the time of performing a forced short circuit. 第1実施形態において用いる各モードと各スイッチング素子のオンオフの関係を示す図である。It is a figure which shows the on-off relationship of each mode used in 1st Embodiment, and each switching element. インバータの入力電流が正から負に切り替わる様子と各スイッチング素子の制御との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a mode that the input current of an inverter switches from positive to negative, and control of each switching element. インバータの入力電流が負から正に切り替わる様子と各スイッチング素子の制御との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a mode that the input current of an inverter switches from negative to positive, and control of each switching element. 第1実施形態の電気自動車における各種信号の出力波形の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the output waveform of the various signals in the electric vehicle of 1st Embodiment. 図17の一部を拡大して示す図である。It is a figure which expands and shows a part of FIG. この発明の第2実施形態に係る電気自動車の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the electric vehicle which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 第2実施形態において用いる各モードと各スイッチング素子のオンオフの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship of each mode used in 2nd Embodiment, and the on / off of each switching element. この発明の第3実施形態に係る電気自動車の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the electric vehicle which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 第3実施形態に係る電気自動車の回路構成の一部を示す図である。It is a figure which shows a part of circuit structure of the electric vehicle which concerns on 3rd Embodiment. 第3実施形態において用いる各モードと各スイッチング素子のオンオフの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between each mode used in 3rd Embodiment, and each switching element. この発明の第4実施形態に係る電気自動車の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the electric vehicle which concerns on 4th Embodiment of this invention. 第4実施形態に係る電気自動車の回路構成の一部を示す図である。It is a figure which shows a part of circuit structure of the electric vehicle which concerns on 4th Embodiment. 第4実施形態において用いる各モードと各スイッチング素子のオンオフの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship of each mode used in 4th Embodiment, and the on / off of each switching element. この発明の第5実施形態に係る電気自動車の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the electric vehicle which concerns on 5th Embodiment of this invention. 第5実施形態において用いる各モードと各スイッチング素子のオンオフの関係を示す図である。It is a figure which shows the on-off relationship of each mode used in 5th Embodiment, and each switching element. 電源電圧を用いない場合の第1制御法則の説明図である。It is explanatory drawing of the 1st control law when not using a power supply voltage. 電源電圧を用いない場合の第2制御法則の説明図である。It is explanatory drawing of the 2nd control law when not using a power supply voltage. 電源電圧を用いる場合の第1制御法則の説明図である。It is explanatory drawing of the 1st control law in the case of using a power supply voltage. 電源電圧を用いる場合の第2制御法則の説明図である。It is explanatory drawing of the 2nd control law in the case of using a power supply voltage. 図7の電力電子制御装置の第1変形例の機能的なブロック図である。It is a functional block diagram of the 1st modification of the electric power electronic controller of FIG. 図33の電力電子制御装置で用いる双方向スイッチ論理生成部の機能的なブロック図である。FIG. 34 is a functional block diagram of a bidirectional switch logic generation unit used in the power electronic control device of FIG. 33. 図7の電力電子制御装置の第2変形例の機能的なブロック図である。It is a functional block diagram of the 2nd modification of the electric power electronic controller of FIG. 図7の電力電子制御装置の第3変形例の機能的なブロック図である。It is a functional block diagram of the 3rd modification of the electric power electronic controller of FIG. 図7の電力電子制御装置の第4変形例の機能的なブロック図である。It is a functional block diagram of the 4th modification of the electric power electronic controller of FIG.

I.第1実施形態
A.構成の説明
1.電気自動車10全体
図1は、この発明の第1実施形態に係る電気自動車10の概略構成図である。図2は、電気自動車10の回路構成の一部を示す図である。電気自動車10は、走行用のモータ12と、トランスミッション14と、車輪16と、統合電子制御装置18(以下「統合ECU18」という。)と、電力系20とを有する。
I. First Embodiment A. 1. Description of configuration Entire Electric Vehicle 10 FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an electric vehicle 10 according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram illustrating a part of the circuit configuration of the electric vehicle 10. The electric vehicle 10 includes a traveling motor 12, a transmission 14, wheels 16, an integrated electronic control device 18 (hereinafter referred to as “integrated ECU 18”), and an electric power system 20.

2.モータ12
モータ12は、3相交流ブラシレス式であり、電力系20から供給される電力に基づいて駆動力を生成し、当該駆動力によりトランスミッション14を通じて車輪16を回転する。また、モータ12は、回生を行うことで生成した電力(回生電力Preg)[W]を電力系20に出力する。回生電力Pregは、図示しない補機に対して出力してもよい。
2. Motor 12
The motor 12 is a three-phase AC brushless type, generates a driving force based on the electric power supplied from the electric power system 20, and rotates the wheels 16 through the transmission 14 by the driving force. In addition, the motor 12 outputs power (regenerative power Preg) [W] generated by performing regeneration to the power system 20. The regenerative power Preg may be output to an auxiliary machine (not shown).

モータ12の具体的な構成としては、例えば、特開2009−240125号公報に記載の構成を用いることができる。   As a specific configuration of the motor 12, for example, a configuration described in JP 2009-240125 A can be used.

3.統合ECU18
統合ECU18は、電気自動車10全体の制御系を制御するものであり、図示しない入出力装置、演算装置、記憶装置等を有する。第1実施形態において、統合ECU18は、発電に使用するバッテリ及び充電に使用するバッテリそれぞれとして第1バッテリ22a及び第2バッテリ22bの少なくとも一方を選択する(詳細は後述する。)。
3. Integrated ECU 18
The integrated ECU 18 controls the overall control system of the electric vehicle 10 and includes an input / output device, a calculation device, a storage device, and the like (not shown). In the first embodiment, the integrated ECU 18 selects at least one of the first battery 22a and the second battery 22b as a battery used for power generation and a battery used for charging (details will be described later).

4.電力系20
(1)電力系20の全体構成
電力系20は、モータ12に電力を供給すると共に、モータ12からの回生電力Pregが供給されるものである。電力系20は、第1バッテリ22a及び第2バッテリ22bに加え、第1双方向スイッチ24a(以下「第1双方向SW24a」という。)と、第2双方向スイッチ24b(以下「第2双方向SW24b」という。)と、インバータ26と、電圧センサ28、30、32と、電流センサ38、40、42、44、46と、レゾルバ48と、電力電子制御装置50(以下「電力ECU50」と称する。)とを有する。
4). Power system 20
(1) Overall Configuration of Power System 20 The power system 20 supplies power to the motor 12 and is supplied with regenerative power Preg from the motor 12. In addition to the first battery 22a and the second battery 22b, the power system 20 includes a first bidirectional switch 24a (hereinafter referred to as “first bidirectional SW 24a”) and a second bidirectional switch 24b (hereinafter referred to as “second bidirectional”). SW24b "), inverter 26, voltage sensors 28, 30, 32, current sensors 38, 40, 42, 44, 46, resolver 48, and power electronic control device 50 (hereinafter referred to as" electric power ECU 50 "). .)

(2)第1バッテリ22a及び第2バッテリ22b
第1バッテリ22a及び第2バッテリ22bのそれぞれは、複数のバッテリセルを含み、高電圧(第1実施形態では数百ボルト)を出力可能な蓄電装置(エネルギストレージ)であり、例えばリチウムイオン2次電池又はキャパシタ等を利用することができる。第1実施形態ではリチウムイオン2次電池を利用している。
(2) First battery 22a and second battery 22b
Each of the first battery 22a and the second battery 22b is a power storage device (energy storage) that includes a plurality of battery cells and can output a high voltage (several hundred volts in the first embodiment). A battery, a capacitor, or the like can be used. In the first embodiment, a lithium ion secondary battery is used.

第1バッテリ22aの出力電圧(以下「第1バッテリ電圧Vbat1」という。)[V]は、電圧センサ28により検出され、第1バッテリ22aの出力電流(以下「第1バッテリ電流Ibat1」という。)[A]は、電流センサ38により検出され、それぞれ電力ECU50に出力される。   The output voltage of the first battery 22a (hereinafter referred to as “first battery voltage Vbat1”) [V] is detected by the voltage sensor 28, and the output current of the first battery 22a (hereinafter referred to as “first battery current Ibat1”). [A] is detected by the current sensor 38 and output to the electric power ECU 50.

同様に、第2バッテリ22bの出力電圧(以下「第2バッテリ電圧Vbat2」という。)[V]は、電圧センサ30により検出され、第2バッテリ22bの出力電流(以下「第2バッテリ電流Ibat2」という。)[A]は、電流センサ40により検出され、それぞれ電力ECU50に出力される。   Similarly, the output voltage of the second battery 22b (hereinafter referred to as “second battery voltage Vbat2”) [V] is detected by the voltage sensor 30, and the output current of the second battery 22b (hereinafter referred to as “second battery current Ibat2”). [A] is detected by the current sensor 40 and output to the electric power ECU 50.

第1バッテリ22a及び第2バッテリ22bの正極側は接続点52において連結し、第1バッテリ22a及び第2バッテリ22bの負極側は接続点54において連結する。正極側の接続点52は、インバータ26の接続点56に接続し、負極側の接続点54は、インバータ26の接続点58に接続する。従って、第1バッテリ22aを含む電源経路及び第2バッテリ22bを含む電源経路は、インバータ26及びモータ12に対して並列に接続されている。   The positive side of the first battery 22a and the second battery 22b are connected at a connection point 52, and the negative side of the first battery 22a and the second battery 22b are connected at a connection point 54. The positive connection point 52 is connected to the connection point 56 of the inverter 26, and the negative connection point 54 is connected to the connection point 58 of the inverter 26. Therefore, the power path including the first battery 22 a and the power path including the second battery 22 b are connected in parallel to the inverter 26 and the motor 12.

なお、以下では、第1バッテリ22a及び第2バッテリ22b(並びに第3実施形態以降についてはバッテリ154)をバッテリ22と総称し、第1バッテリ22a及び第2バッテリ22b(並びに第3実施形態以降についてはバッテリ154)からの出力電圧をバッテリ電圧Vbatと総称し、第1バッテリ22a及び第2バッテリ22b(並びに第3実施形態以降についてはバッテリ154)からの出力電流をバッテリ電流Ibatと総称する。   Hereinafter, the first battery 22a and the second battery 22b (and the battery 154 for the third and subsequent embodiments) are collectively referred to as the battery 22, and the first battery 22a and the second battery 22b (and the third and subsequent embodiments are described). The output voltage from the battery 154) is generically referred to as the battery voltage Vbat, and the output current from the first battery 22a and the second battery 22b (and the battery 154 for the third and subsequent embodiments) is generically referred to as the battery current Ibat.

(3)第1双方向SW24a及び第2双方向SW24b
第1双方向SW24a及び第2双方向SW24bは、電力ECU50からの指令に応じて、第1バッテリ22a及び第2バッテリ22bの発電方向と充電方向のオンオフ(通電/遮断)を別々に切り替えることができる。
(3) First bidirectional SW 24a and second bidirectional SW 24b
The first bidirectional SW 24a and the second bidirectional SW 24b can switch on / off (energization / interruption) of the power generation direction and the charging direction of the first battery 22a and the second battery 22b separately according to a command from the electric power ECU 50. it can.

第1実施形態の第1双方向SW24a及び第2双方向SW24bは、双方向型の絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)である。すなわち、第1双方向SW24aは、発電方向(電力系20からモータ12への方向)への通電及び遮断を切り替える発電スイッチング素子60a(以下「発電SW素子60a」又は「SW素子60a」という。)と、充電方向(モータ12から電力系20への方向)への通電及び遮断を切り替える充電スイッチング素子62a(以下「充電SW素子62a」又は「SW素子62a」という。)とを有する。   The first bidirectional SW 24a and the second bidirectional SW 24b of the first embodiment are bidirectional insulated gate bipolar transistors (IGBTs). That is, the first bidirectional SW 24a is a power generation switching element 60a (hereinafter referred to as “power generation SW element 60a” or “SW element 60a”) that switches between energization and cutoff in the power generation direction (direction from the power system 20 to the motor 12). And a charging switching element 62a (hereinafter referred to as “charging SW element 62a” or “SW element 62a”) that switches between energization and interruption in the charging direction (direction from the motor 12 to the power system 20).

同様に、第2双方向SW24bは、発電方向への通電及び遮断を切り替える発電スイッチング素子60b(以下「発電SW素子60b」又は「SW素子60b」という。)と、充電方向への通電及び遮断を切り替える充電スイッチング素子62b(以下「充電SW素子62b」又は「SW素子62b」という。)とを有する。   Similarly, the second bidirectional SW 24b includes a power generation switching element 60b (hereinafter referred to as “power generation SW element 60b” or “SW element 60b”) that switches between energization and interruption in the power generation direction, and energization and interruption in the charge direction. A charge switching element 62b (hereinafter referred to as “charge SW element 62b” or “SW element 62b”) to be switched.

各SW素子60a、60b、62a、62bは、電力ECU50からの駆動信号Sh1、Sh2、Sl1、Sl2によりオンオフが制御される。   Each SW element 60a, 60b, 62a, 62b is controlled to be turned on / off by drive signals Sh1, Sh2, Sl1, Sl2 from the electric power ECU 50.

なお、双方向型のIGBTである第1双方向SW24a及び第2双方向SW24bの代わりに、図3に示すダイオードブリッジ70、図4及び図5に示す逆導通IGBT72、74、又は図6に示す逆阻止IGBT76を用いることもできる。   In place of the first bidirectional SW 24a and the second bidirectional SW 24b which are bidirectional IGBTs, the diode bridge 70 shown in FIG. 3, the reverse conducting IGBTs 72 and 74 shown in FIGS. 4 and 5, or FIG. A reverse blocking IGBT 76 can also be used.

また、図2に示すように、第1バッテリ22aと第1双方向SW24aとの間には、第1平滑コンデンサ78aが配置され、第2バッテリ22bと第2双方向SW24bとの間には、第2平滑コンデンサ78bが配置される。   Further, as shown in FIG. 2, a first smoothing capacitor 78a is disposed between the first battery 22a and the first bidirectional SW 24a, and between the second battery 22b and the second bidirectional SW 24b, A second smoothing capacitor 78b is disposed.

なお、以下では、第1双方向SW24a及び第2双方向SW24b(並びに第4実施形態以降では後述する第3双方向スイッチ24c)を双方向スイッチ24又は双方向SW24と総称する。また、発電SW素子60a、60b(及び第4実施形態以降では後述する発電スイッチング素子60c)を発電スイッチング素子60又はSW素子60と総称する。充電SW素子62a、62b(及び第4実施形態以降では後述する充電スイッチング素子62c)を充電スイッチング素子62又はSW素子62と総称する。   Hereinafter, the first bidirectional SW 24a and the second bidirectional SW 24b (and a third bidirectional switch 24c described later in the fourth embodiment and later) are collectively referred to as a bidirectional switch 24 or a bidirectional SW 24. In addition, the power generation SW elements 60a and 60b (and the power generation switching element 60c described later in the fourth embodiment and later) are collectively referred to as the power generation switching element 60 or the SW element 60. The charging SW elements 62a and 62b (and the charging switching element 62c described later in the fourth embodiment and later) are collectively referred to as the charging switching element 62 or the SW element 62.

(4)インバータ26
インバータ26は、3相フルブリッジ型の構成とされて、直流/交流変換を行い、直流を3相の交流に変換してモータ12に供給する一方、回生動作に伴う交流/直流変換後の直流を第1バッテリ22a及び第2バッテリ22bの少なくとも一方に供給する。
(4) Inverter 26
The inverter 26 is configured as a three-phase full-bridge type, performs DC / AC conversion, converts DC to three-phase AC and supplies it to the motor 12, while DC after AC / DC conversion associated with the regenerative operation. Is supplied to at least one of the first battery 22a and the second battery 22b.

図2に示すように、インバータ26は、3相の相アーム82u、82v、82wを有する。   As shown in FIG. 2, the inverter 26 includes three-phase phase arms 82u, 82v, and 82w.

U相アーム82uは、上アームスイッチング素子86u(以下「上アームSW素子86u」という。)及びダイオード88uを有する上アーム素子84uと、下アームスイッチング素子92u(以下「下アームSW素子92u」という。)及びダイオード94uとを有する下アーム素子90uとで構成される。   The U-phase arm 82u includes an upper arm element 84u having an upper arm switching element 86u (hereinafter referred to as “upper arm SW element 86u”) and a diode 88u, and a lower arm switching element 92u (hereinafter referred to as “lower arm SW element 92u”). ) And a lower arm element 90u having a diode 94u.

同様に、V相アーム82vは、上アームスイッチング素子86v(以下「上アームSW素子86v」という。)及びダイオード88vを有する上アーム素子84vと、下アームスイッチング素子92v(以下「下アームSW素子92v」という。)及びダイオード94vを有する下アーム素子90vとで構成される。W相アーム82wは、上アームスイッチング素子86w(以下「上アームSW素子86w」という。)とダイオード88wを有する上アーム素子84wと、下アームスイッチング素子92w(以下「下アームSW素子92w」という。)とダイオード94wを有する下アーム素子90wとで構成される。   Similarly, the V-phase arm 82v includes an upper arm element 84v having an upper arm switching element 86v (hereinafter referred to as “upper arm SW element 86v”) and a diode 88v, and a lower arm switching element 92v (hereinafter referred to as “lower arm SW element 92v”). And a lower arm element 90v having a diode 94v. The W-phase arm 82w includes an upper arm switching element 86w (hereinafter referred to as “upper arm SW element 86w”) and an upper arm element 84w having a diode 88w, and a lower arm switching element 92w (hereinafter referred to as “lower arm SW element 92w”). ) And a lower arm element 90w having a diode 94w.

上アームSW素子86u、86v、86wと下アームSW素子92u、92v、92wには、例えば、MOSFET又はIGBT等が採用される。   As the upper arm SW elements 86u, 86v, 86w and the lower arm SW elements 92u, 92v, 92w, for example, MOSFETs or IGBTs are employed.

なお、以下では、各相アーム82u、82v、82wを相アーム82と総称し、各上アーム素子84u、84v、84wを上アーム素子84と総称し、各下アーム素子90u、90v、90wを下アーム素子90と総称し、各上アームSW素子86u、86v、86wを上アームSW素子86と総称し、各下アームSW素子92u、92v、92wを下アームSW素子92と総称する。   Hereinafter, the phase arms 82u, 82v, and 82w are collectively referred to as the phase arm 82, the upper arm elements 84u, 84v, and 84w are collectively referred to as the upper arm element 84, and the lower arm elements 90u, 90v, and 90w are The upper arm SW elements 86u, 86v, 86w are collectively referred to as the upper arm SW element 86, and the lower arm SW elements 92u, 92v, 92w are collectively referred to as the lower arm SW element 92.

各相アーム82において、上アーム素子84と下アーム素子90の中点96u、96v、96wは、モータ12の巻線98u、98v、98wに連結されている。以下では、巻線98u、98v、98wを巻線98と総称する。   In each phase arm 82, midpoints 96 u, 96 v, 96 w of the upper arm element 84 and the lower arm element 90 are connected to the windings 98 u, 98 v, 98 w of the motor 12. Hereinafter, the windings 98u, 98v, and 98w are collectively referred to as a winding 98.

各上アームSW素子86及び各下アームSW素子92は、電力ECU50からの駆動信号UH、VH、WH、UL、VL、WLにより駆動される。   Each upper arm SW element 86 and each lower arm SW element 92 are driven by drive signals UH, VH, WH, UL, VL, WL from power ECU 50.

(5)電圧センサ28、30、32
上述のように、電圧センサ28は、第1バッテリ22aの第1バッテリ電圧Vbat1を検出し、電力ECU50に出力する。電圧センサ30は、第2バッテリ22bの第2バッテリ電圧Vbat2を検出し、電力ECU50に出力する。
(5) Voltage sensors 28, 30, 32
As described above, the voltage sensor 28 detects the first battery voltage Vbat1 of the first battery 22a and outputs it to the electric power ECU 50. Voltage sensor 30 detects second battery voltage Vbat2 of second battery 22b and outputs it to electric power ECU 50.

電圧センサ32は、接続点52、56を結ぶ経路と接続点54、58を結ぶ経路との間に接続され、インバータ26の入力電圧Vinv[V]を検出し、電力ECU50に出力する。   The voltage sensor 32 is connected between a path connecting the connection points 52 and 56 and a path connecting the connection points 54 and 58, detects the input voltage Vinv [V] of the inverter 26, and outputs the detected voltage to the power ECU 50.

(6)電流センサ38、40、42、44、46
上述のように、電流センサ38は、第1バッテリ22aの第1バッテリ電流Ibat1を検出し、電力ECU50に出力する。電流センサ40は、第2バッテリ22bの第2バッテリ電流Ibat2を検出し、電力ECU50に出力する。
(6) Current sensors 38, 40, 42, 44, 46
As described above, the current sensor 38 detects the first battery current Ibat1 of the first battery 22a and outputs it to the electric power ECU 50. The current sensor 40 detects the second battery current Ibat2 of the second battery 22b and outputs it to the electric power ECU 50.

電流センサ42は、接続点52、56を結ぶ経路上においてインバータ26の入力電流Iinv[A]を検出し、電力ECU50に出力する。   Current sensor 42 detects input current Iinv [A] of inverter 26 on a path connecting connection points 52 and 56 and outputs the detected current to power ECU 50.

電流センサ44は、モータ12の巻線98uにおけるU相の電流(U相電流Iu)を検出し、電力ECU50に出力する。同様に、電流センサ46は、巻線98wにおけるW相の電流(W相電流Iw)を検出し、電力ECU50に出力する。   Current sensor 44 detects a U-phase current (U-phase current Iu) in winding 98 u of motor 12 and outputs the detected current to power ECU 50. Similarly, current sensor 46 detects a W-phase current (W-phase current Iw) in winding 98 w and outputs the detected current to power ECU 50.

なお、電流センサ44、46は、モータ12の3相のうちの2つの相を検出するものであれば、U相とW相の組合せ以外の電流を検出するものであってもよい。   The current sensors 44 and 46 may detect currents other than the combination of the U phase and the W phase as long as they detect two of the three phases of the motor 12.

(7)レゾルバ48
レゾルバ48は、モータ12の図示しない出力軸又は外ロータの回転角度(モータ12の図示しないステータに対して固定された座標系での回転角度)である電気角θを検出する。レゾルバ48の構成としては、例えば、特開2009−240125号公報に記載のものを用いることができる。
(7) Resolver 48
The resolver 48 detects an electrical angle θ that is a rotation angle of an output shaft (not shown) of the motor 12 or a rotation angle of the outer rotor (a rotation angle in a coordinate system fixed to a stator (not shown) of the motor 12). As a structure of the resolver 48, the thing of Unexamined-Japanese-Patent No. 2009-240125 can be used, for example.

(8)電力ECU50
(a)全体構成
電力ECU50は、電力系20全体を制御するものであり、図示しない入出力装置、演算装置、記憶装置等を有する。第1実施形態における電力ECU50は、主として、インバータ26の制御と双方向SW24の制御とを行う。
(8) Electric power ECU 50
(A) Overall Configuration The power ECU 50 controls the entire power system 20, and includes an input / output device, a calculation device, a storage device, and the like (not shown). The electric power ECU 50 in the first embodiment mainly performs control of the inverter 26 and control of the bidirectional SW 24.

図7には、電力ECU50の機能的なブロック図が示されている。図7に示すように、電力ECU50は、双方向スイッチ論理生成部102(以下「双方向SW論理生成部102」又は「論理生成部102」という。)と、電気角速度算出部104と、3相−dq変換部106と、電流指令算出部108と、減算器110、112と、電流フィードバック制御部114(以下「電流FB制御部114」という。)と、dq−3相変換部116と、PWM生成部118とを有する。   FIG. 7 shows a functional block diagram of electric power ECU 50. As shown in FIG. 7, the electric power ECU 50 includes a bidirectional switch logic generation unit 102 (hereinafter referred to as “bidirectional SW logic generation unit 102” or “logic generation unit 102”), an electrical angular velocity calculation unit 104, and a three-phase circuit. -Dq conversion unit 106, current command calculation unit 108, subtractors 110 and 112, current feedback control unit 114 (hereinafter referred to as "current FB control unit 114"), dq-3 phase conversion unit 116, PWM And a generation unit 118.

各双方向SW24のオンオフは、論理生成部102により制御される。各双方向SW24のオンオフを切り替える際は、論理生成部102によりインバータ26が3相短絡状態にされる(詳細は後述する。)。   ON / OFF of each bidirectional SW 24 is controlled by the logic generation unit 102. When switching on / off of each bidirectional SW 24, the logic generator 102 causes the inverter 26 to be in a three-phase short-circuit state (details will be described later).

インバータ26の制御は、電気角速度算出部104と、3相−dq変換部106と、電流指令算出部108と、減算器110、112と、電流FB制御部114と、dq−3相変換部116と、PWM生成部118とを用いて行われる。   The inverter 26 is controlled by the electrical angular velocity calculation unit 104, the three-phase-dq conversion unit 106, the current command calculation unit 108, the subtractors 110 and 112, the current FB control unit 114, and the dq-3 phase conversion unit 116. And the PWM generation unit 118.

(b)SW24のオンオフの制御系
上記のように、各双方向SW24のオンオフは、論理生成部102により制御される。
(B) SW24 ON / OFF Control System As described above, the ON / OFF of each bidirectional SW24 is controlled by the logic generation unit 102.

図8には、双方向SW論理生成部102の機能的なブロック図が示されている。図8に示すように、論理生成部102は、双方向スイッチ論理決定部122(以下「双方向SW論理決定部122」又は「論理決定部122」という。)と、双方向スイッチ論理更新指令部124(以下「双方向SW論理更新指令部124」又は「論理更新指令部124」という。)と、双方向スイッチ論理出力部126(以下「双方向SW論理出力部126」又は「論理出力部126」という。)と、デッドタイム生成部128と、記憶部130とを有する。   FIG. 8 shows a functional block diagram of the bidirectional SW logic generation unit 102. As shown in FIG. 8, the logic generation unit 102 includes a bidirectional switch logic determination unit 122 (hereinafter referred to as “bidirectional SW logic determination unit 122” or “logic determination unit 122”), and a bidirectional switch logic update command unit. 124 (hereinafter referred to as “bidirectional SW logic update command unit 124” or “logic update command unit 124”) and bidirectional switch logic output unit 126 (hereinafter referred to as “bidirectional SW logic output unit 126” or “logic output unit 126”). ”, A dead time generation unit 128, and a storage unit 130.

論理決定部122は、統合ECU18からの電源指定信号Sd1、Sd2、Sd3と、インバータ26の入力電流Iinvと、記憶部130からの電流閾値THi1、THi2とに基づいて、スイッチング素子選択信号Ss1、Ss2、Ss3、Ss4(以下「SW素子選択信号Ss1、Ss2、Ss3、Ss4」という。)を生成し、論理出力部126に送信する。   The logic determination unit 122 switches the switching element selection signals Ss1, Ss2 based on the power supply designation signals Sd1, Sd2, Sd3 from the integrated ECU 18, the input current Iinv of the inverter 26, and the current thresholds THi1, THi2 from the storage unit 130. , Ss3, Ss4 (hereinafter referred to as “SW element selection signals Ss1, Ss2, Ss3, Ss4”), and transmits them to the logic output unit 126.

電源指定信号Sd1、Sd2、Sd3は、発電用、発電/充電切替え用、充電用の電源(第1実施形態では、第1バッテリ22a及び第2バッテリ22b)を指定するものである。より具体的には、電源指定信号Sd1は、発電用の電源を指定するものであり、電源指定信号Sd2は、発電/充電切替え用の電源を指定するものであり、電源指定信号Sd3は、充電用の電源を指定するものである。   The power supply designation signals Sd1, Sd2, and Sd3 designate power supplies for power generation, power generation / charge switching, and charging (in the first embodiment, the first battery 22a and the second battery 22b). More specifically, the power supply designation signal Sd1 designates a power supply for power generation, the power supply designation signal Sd2 designates a power supply for power generation / charge switching, and the power supply designation signal Sd3 represents a charge. Specifies the power supply for use.

論理決定部122は、インバータ26の入力電流Iinvと電流閾値THi1、THi2とを用いて、電気自動車10の力行状態(バッテリ22の発電時)、回生状態(バッテリ22の充電状態)及びこれらの中間状態(バッテリ22の発電/充電切替え時)を判定し、利用する電源指定信号Sd1、Sd2、Sd3を選択する(詳細は後述する。)。   The logic determination unit 122 uses the input current Iinv of the inverter 26 and the current thresholds THi1 and THi2, and the power running state of the electric vehicle 10 (during power generation of the battery 22), the regenerative state (charged state of the battery 22), and the intermediate between them. The state (at the time of power generation / charging switching of the battery 22) is determined, and the power supply designation signals Sd1, Sd2, Sd3 to be used are selected (details will be described later).

SW素子選択信号Ss1、Ss2、Ss3、Ss4は、各双方向SW24の各SW素子60a、60b、62a、62bのうち、いずれをオンとし、いずれをオフとするかを選択するものである。より具体的には、SW素子選択信号Ss1は、発電SW素子60aをオンさせるものであり、SW素子選択信号Ss2は、発電SW素子60bをオンさせるものであり、SW素子選択信号Ss3は、充電SW素子62aをオンさせるものであり、SW素子選択信号Ss4は、充電SW素子62bをオンさせるものである。換言すると、各SW素子選択信号Ss1、Ss2、Ss3、Ss4がハイのとき、これに対応するSW素子60a、60b、62a、62bをオンとし、SW素子選択信号Ss1、Ss2、Ss3、Ss4がローのとき、これに対応するSW素子60a、60b、62a、62bをオフとする。   The SW element selection signals Ss1, Ss2, Ss3, and Ss4 select which one of the SW elements 60a, 60b, 62a, and 62b of each bidirectional SW 24 is turned on and which is turned off. More specifically, the SW element selection signal Ss1 turns on the power generation SW element 60a, the SW element selection signal Ss2 turns on the power generation SW element 60b, and the SW element selection signal Ss3 is charged. The SW element 62a is turned on, and the SW element selection signal Ss4 is for turning on the charging SW element 62b. In other words, when each SW element selection signal Ss1, Ss2, Ss3, Ss4 is high, the corresponding SW elements 60a, 60b, 62a, 62b are turned on, and the SW element selection signals Ss1, Ss2, Ss3, Ss4 are low. At this time, the corresponding SW elements 60a, 60b, 62a, 62b are turned off.

なお、後述する第4実施形態及び第5実施形態のように、電源が3つ以上ある場合、電源の数に2を乗じた数のSW素子選択信号が出力される。   Note that when there are three or more power supplies as in the fourth and fifth embodiments described later, the number of SW element selection signals obtained by multiplying the number of power supplies by 2 is output.

また、論理決定部122は、SW素子選択信号Ss1、Ss2、Ss3、Ss4の論理(ハイ又はロー)を変更したときは、その旨(すなわち、論理の更新の準備が完了した旨)を通知する更新準備完了信号Suを論理更新指令部124に出力する。   In addition, when the logic determination unit 122 changes the logic (high or low) of the SW element selection signals Ss1, Ss2, Ss3, and Ss4, the logic determination unit 122 notifies the fact (that is, the logic update preparation is completed). An update preparation completion signal Su is output to the logical update command unit 124.

論理更新指令部124は、論理決定部122からの更新準備完了信号Suと、PWM生成部118からの双方向スイッチ論理切替許可信号Sal(以下「切替許可信号Sal」という。)とに基づいて論理更新実行信号Scを生成し、論理出力部126に送信する。   The logic update command unit 124 performs logic based on the update preparation completion signal Su from the logic determination unit 122 and the bidirectional switch logic switching permission signal Sal (hereinafter referred to as “switching permission signal Sal”) from the PWM generation unit 118. An update execution signal Sc is generated and transmitted to the logic output unit 126.

切替許可信号Salは、双方向SW24の切替えが許可される際に、PWM生成部118から論理更新指令部124に対して送信されるものである(詳細は後述する。)。   The switching permission signal Sal is transmitted from the PWM generation unit 118 to the logic update command unit 124 when switching of the bidirectional SW 24 is permitted (details will be described later).

論理更新指令部124は、論理決定部122においてSW素子選択信号Ss1、Ss2、Ss3、Ss4の論理の更新の準備が完了し、且つ双方向SW24の切替えが可能となったときに論理更新実行信号Scを論理出力部126に出力する。   The logic update command unit 124 receives a logic update execution signal when the logic determination unit 122 completes preparation for updating the logic of the SW element selection signals Ss1, Ss2, Ss3, and Ss4, and the bidirectional SW 24 can be switched. Sc is output to the logic output unit 126.

論理出力部126は、論理決定部122からのSW素子選択信号Ss1、Ss2、Ss3、Ss4と、論理更新指令部124からの論理更新実行信号Scとに基づいて、各SW素子60a、60b、62a、62bへの駆動信号Sh1、Sh2、Sl1、Sl2を生成し、デッドタイム生成部128に出力する。   Based on the SW element selection signals Ss1, Ss2, Ss3, and Ss4 from the logic determination section 122 and the logic update execution signal Sc from the logic update instruction section 124, the logic output section 126 receives the SW elements 60a, 60b, and 62a. , 62b to drive signals Sh1, Sh2, Sl1, and Sl2 are generated and output to dead time generator 128.

より具体的には、論理更新指令部124から論理更新実行信号Scを受信しないとき{論理更新実行信号Scがロー(論理0)であるとき}、論理出力部126は、論理決定部122からのSW素子選択信号Ss1、Ss2、Ss3、Ss4の論理が変更されていても(SW素子60a、60b、62a、62bのオンオフの切替えを求めていても)、変更前の論理を維持し、SW素子60a、60b、62a、62bのオンオフを切り替えることなく、駆動信号Sh1、Sh2、Sl1、Sl2を同じ論理で出力し続ける。この場合、SW素子60a、60b、62a、62bのオンオフを切り替えてしまうと、第1バッテリ22aと第2バッテリ22bとの間で短絡が生じてしまう等の不具合が発生するおそれがあるためである。   More specifically, when the logic update execution signal Sc is not received from the logic update command unit 124 {when the logic update execution signal Sc is low (logic 0)}, the logic output unit 126 receives the signal from the logic determination unit 122. Even if the logic of the SW element selection signals Ss1, Ss2, Ss3, and Ss4 has been changed (even if the SW elements 60a, 60b, 62a, and 62b are switched on / off), the logic before the change is maintained, and the SW element The drive signals Sh1, Sh2, Sl1, and Sl2 continue to be output with the same logic without switching on and off of 60a, 60b, 62a, and 62b. In this case, if the on / off of the SW elements 60a, 60b, 62a, and 62b is switched, there is a risk that a short circuit may occur between the first battery 22a and the second battery 22b. .

一方、論理出力部126は、論理更新指令部124から論理更新実行信号Scを受信しているとき{論理更新実行信号Scがハイ(論理1)であるとき}、論理決定部122からのSW素子選択信号Ss1、Ss2、Ss3、Ss4に応じた論理で駆動信号Sh1、Sh2、Sl1、Sl2を出力する。この場合、そのタイミングでSW素子60a、60b、62a、62bのオンオフを切り替えても、上記不具合が発生するおそれがないためである。   On the other hand, when the logic output unit 126 receives the logic update execution signal Sc from the logic update command unit 124 {when the logic update execution signal Sc is high (logic 1)}, the SW element from the logic determination unit 122 The drive signals Sh1, Sh2, Sl1, and Sl2 are output with logic according to the selection signals Ss1, Ss2, Ss3, and Ss4. In this case, even if the SW elements 60a, 60b, 62a, and 62b are switched on and off at that timing, there is no possibility that the above-described problem occurs.

デッドタイム生成部128は、論理出力部126からの駆動信号Sh1、Sh2、Sl1、Sl2にデッドタイムdtを挿入して各SW素子60a、60b、62a、62bに出力する。デッドタイムdtを挿入するのは、意図しない短絡を防止するためである。   The dead time generation unit 128 inserts the dead time dt into the drive signals Sh1, Sh2, S11, and S12 from the logic output unit 126 and outputs them to the SW elements 60a, 60b, 62a, and 62b. The reason for inserting the dead time dt is to prevent an unintended short circuit.

(c)インバータ26の制御系
上記のように、インバータ26の制御は、電気角速度算出部104と、3相−dq変換部106と、電流指令算出部108と、減算器110、112と、電流FB制御部114と、dq−3相変換部116と、PWM生成部118とを用いて行われる。なお、インバータ26の制御系としては、基本的に、特開2009−240125号公報に記載のものを用いることが可能であり、第1実施形態において省略されている構成要素についても付加的に適用可能である。
(C) Control System of Inverter 26 As described above, the control of the inverter 26 is performed by the electric angular velocity calculation unit 104, the three-phase-dq conversion unit 106, the current command calculation unit 108, the subtractors 110 and 112, the current This is performed using the FB control unit 114, the dq-3 phase conversion unit 116, and the PWM generation unit 118. As a control system for the inverter 26, basically, the one described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-240125 can be used, and the components omitted in the first embodiment are additionally applied. Is possible.

図7の電気角速度算出部104は、レゾルバ48からの電気角θを微分することで、モータ12の出力軸の回転速度(=外ロータの回転速度)の検出値(観測値)としての電気角速度ωを算出し、電流指令算出部108に出力する。   The electric angular velocity calculation unit 104 in FIG. 7 differentiates the electric angle θ from the resolver 48 to obtain an electric angular velocity as a detected value (observed value) of the rotational speed of the output shaft of the motor 12 (= the rotational speed of the outer rotor). ω is calculated and output to the current command calculation unit 108.

3相−dq変換部106は、電流センサ44からのU相電流Iuと、電流センサ46からのW相電流Iwと、レゾルバ48からの電気角θとを用いて3相−dq変換を行い、d軸方向の電流成分としてのd軸電機子の電流(以下「d軸電流Id」という。)と、q軸方向の電流成分としてのq軸電機子の電流(以下「q軸電流Iq」という。)を算出する。そして、3相−dq変換部106は、d軸電流Idを減算器110に出力し、q軸電流Iqを減算器112に出力する。   The three-phase-dq conversion unit 106 performs three-phase-dq conversion using the U-phase current Iu from the current sensor 44, the W-phase current Iw from the current sensor 46, and the electrical angle θ from the resolver 48, A d-axis armature current (hereinafter referred to as “d-axis current Id”) as a current component in the d-axis direction and a q-axis armature current (hereinafter referred to as “q-axis current Iq”) as a current component in the q-axis direction. .) Is calculated. Then, the three-phase-dq converter 106 outputs the d-axis current Id to the subtractor 110 and outputs the q-axis current Iq to the subtractor 112.

なお、3相−dq変換は、U相電流Iuと、W相電流Iwと、これらから求められるV相電流Iw(=−Iu−Iw)との組を、電気角θ(より詳しくは電気角θでの出力軸の回転角度)に応じた変換行列によりd軸電流Idとq軸電流Iqとの組に変換する処理である。   In the three-phase-dq conversion, a set of a U-phase current Iu, a W-phase current Iw, and a V-phase current Iw (= −Iu−Iw) obtained from these is converted into an electrical angle θ (more specifically, an electrical angle). This is a process of converting into a set of a d-axis current Id and a q-axis current Iq by a conversion matrix according to the rotation angle of the output shaft at θ.

電流指令算出部108は、d軸電流Idの指令値であるd軸電流指令値Id_cとq軸電流Iqの指令値であるq軸電流指令値Iq_cとを算出する。すなわち、電流指令算出部108には、統合ECU18から与えられるトルク指令値T_cと、電気角速度算出部104で求められた電気角速度ωとが入力される。そして、電流指令算出部108は、これらの入力値から、予め設定されたマップに基づいて、d軸電流指令値Id_c及びq軸電流指令値Iq_cを算出する。このd軸電流指令値Id_c及びq軸電流指令値Iq_cは、トルク指令値T_cのトルクをモータ12の出力軸に発生させるためのd軸電流及びq軸電流のフィードフォワード指令値としての意味を持つ。   The current command calculation unit 108 calculates a d-axis current command value Id_c that is a command value of the d-axis current Id and a q-axis current command value Iq_c that is a command value of the q-axis current Iq. That is, the torque command value T_c given from the integrated ECU 18 and the electrical angular velocity ω obtained by the electrical angular velocity calculation unit 104 are input to the current command calculation unit 108. Then, the current command calculation unit 108 calculates a d-axis current command value Id_c and a q-axis current command value Iq_c from these input values based on a preset map. The d-axis current command value Id_c and the q-axis current command value Iq_c have meanings as feed-forward command values for the d-axis current and the q-axis current for generating the torque of the torque command value T_c on the output shaft of the motor 12. .

なお、トルク指令値T_cは、例えばモータ12を推進力発生源として搭載した電気自動車10のアクセル操作量(アクセルペダルの踏込み量)や走行速度に応じて決定される。また、トルク指令値T_cには、力行トルクの指令値と回生トルクの指令値とがあり、それらの指令値は、正負の極性が異なるものとされる。   The torque command value T_c is determined in accordance with, for example, the accelerator operation amount (depressing amount of the accelerator pedal) and the traveling speed of the electric vehicle 10 equipped with the motor 12 as a propulsive force generation source. The torque command value T_c includes a power running torque command value and a regenerative torque command value, and these command values have different positive and negative polarities.

減算器110は、d軸電流指令値Id_cとd軸電流Idとの偏差(=Id_c−Id)(以下「d軸電流偏差ΔId」という。)を演算し、電流FB制御部114に出力する。減算器112は、q軸電流指令値Iq_cとq軸電流Iqとの偏差(=Iq_c−Iq)(以下「q軸電流偏差ΔIq」という。)を演算し、電流FB制御部114に出力する。   The subtractor 110 calculates a deviation (= Id_c−Id) (hereinafter referred to as “d-axis current deviation ΔId”) between the d-axis current command value Id_c and the d-axis current Id and outputs it to the current FB control unit 114. The subtractor 112 calculates a deviation (= Iq_c−Iq) (hereinafter referred to as “q-axis current deviation ΔIq”) between the q-axis current command value Iq_c and the q-axis current Iq, and outputs it to the current FB control unit 114.

電流FB制御部114は、減算器110、112からのd軸電流偏差ΔId及びq軸電流偏差ΔIqに応じて、d軸電機子の電圧指令値(d軸電圧の目標値)であるd軸電圧指令値Vd_cと、q軸電機子の電圧指令値(q軸電圧の目標値)であるq軸電圧指令値Vq_cとを演算し、dq−3相変換部116に出力する。   The current FB control unit 114 is a d-axis voltage that is a voltage command value of the d-axis armature (target value of the d-axis voltage) in accordance with the d-axis current deviation ΔId and the q-axis current deviation ΔIq from the subtractors 110 and 112. The command value Vd_c and the q-axis voltage command value Vq_c that is the voltage command value (q-axis voltage target value) of the q-axis armature are calculated and output to the dq-3 phase converter 116.

電流FB制御部114は、d軸電流偏差ΔIdに応じて、d軸電流偏差ΔIdを0に近づけるようにPI制御(比例・積分制御)等のフィードバック制御によりd軸電圧指令値Vd_cを決定する。同様に、電流FB制御部114は、q軸電流偏差ΔIqに応じて、q軸電流偏差ΔIqを0に近づけるようにPI制御などのフィードバック制御によりq軸電圧指令値Vq_cを決定する。   The current FB control unit 114 determines the d-axis voltage command value Vd_c by feedback control such as PI control (proportional / integral control) so that the d-axis current deviation ΔId approaches 0 according to the d-axis current deviation ΔId. Similarly, current FB control unit 114 determines q-axis voltage command value Vq_c by feedback control such as PI control so that q-axis current deviation ΔIq approaches 0 according to q-axis current deviation ΔIq.

なお、d軸電圧指令値Vd_cとq軸電圧指令値Vq_cとを決定するとき、d軸電流偏差ΔId、q軸電流偏差ΔIqからフィードバック制御によりそれぞれ求められるd軸電圧指令値、q軸電圧指令値に、d軸とq軸との間で干渉し合う速度起電力の影響を打ち消すための非干渉成分を付加することで、d軸電圧指令値Vd_cとq軸電圧指令値Vq_cを求めることが好ましい。   When the d-axis voltage command value Vd_c and the q-axis voltage command value Vq_c are determined, the d-axis voltage command value and the q-axis voltage command value respectively obtained by feedback control from the d-axis current deviation ΔId and the q-axis current deviation ΔIq. In addition, it is preferable to obtain the d-axis voltage command value Vd_c and the q-axis voltage command value Vq_c by adding a non-interference component for canceling the influence of the speed electromotive force that interferes between the d-axis and the q-axis. .

dq−3相変換部116は、電流FB制御部114からのd軸電圧指令値Vd_c及びq軸電圧指令値Vq_cと、レゾルバ48からの電気角θとを用いてdq−3相変換を行い、U相、V相、W相の各相の相電圧指令値Vu_c、Vv_c、Vw_cを算出し、PWM生成部118に出力する。なお、dq−3相変換は、d軸電圧指令値Vd_cおよびq軸電圧指令値Vq_cの組を、電気角θ(より詳しくは電気角での出力軸の回転角度)に応じた変換行列により相電圧指令値Vu_c、Vv_c、Vw_cの組に変換する処理である。   The dq-3 phase conversion unit 116 performs dq-3 phase conversion using the d-axis voltage command value Vd_c and the q-axis voltage command value Vq_c from the current FB control unit 114 and the electrical angle θ from the resolver 48, Phase voltage command values Vu_c, Vv_c, and Vw_c for each of the U phase, V phase, and W phase are calculated and output to the PWM generator 118. The dq-3 phase conversion is performed by converting a set of the d-axis voltage command value Vd_c and the q-axis voltage command value Vq_c into a phase using a conversion matrix corresponding to the electrical angle θ (more specifically, the rotation angle of the output shaft in electrical angle). This is a process of converting into a set of voltage command values Vu_c, Vv_c, Vw_c.

PWM生成部118は、これらの相電圧指令値Vu_c、Vv_c、Vw_cに応じて、モータ12の各相の巻線98にパルス幅変調(PWM)制御によりインバータ26を介して通電する。PWM生成部118は、インバータ26の各SW素子86、92のオンオフを制御することで、各相の巻線98に通電する。   The PWM generator 118 energizes the winding 98 of each phase of the motor 12 via the inverter 26 by pulse width modulation (PWM) control according to these phase voltage command values Vu_c, Vv_c, Vw_c. The PWM generator 118 energizes the winding 98 of each phase by controlling on / off of the SW elements 86 and 92 of the inverter 26.

図9には、PWM生成部118の機能的なブロック図が示されている。図9に示すように、PWM生成部118は、デューティ値演算部132(以下「DUT演算部132」という。)と、キャリア信号生成部134と、コンパレータ136u、136v、136wと、3相論理強制変換部138と、3相論理判定部140と、NOT回路142u、142v、142wと、デッドタイム生成部144とを有する。   FIG. 9 shows a functional block diagram of the PWM generator 118. As shown in FIG. 9, the PWM generator 118 includes a duty value calculator 132 (hereinafter referred to as “DUT calculator 132”), a carrier signal generator 134, comparators 136u, 136v, and 136w, and a three-phase logic forcing. A conversion unit 138, a three-phase logic determination unit 140, NOT circuits 142u, 142v, 142w, and a dead time generation unit 144 are included.

DUT演算部132は、インバータ26の入力電圧Vinvと、相電圧指令値Vu_c、Vv_c、Vw_cとに応じて各上アームSW素子86のディーティ値DUT1[%]を規定する3相の電圧指令値THu、THv、THwを演算し、コンパレータ136u、136v、136wに出力する。すなわち、U相の電圧指令値THuはコンパレータ136uに、V相の電圧指令値THvはコンパレータ136vに、W相の電圧指令値THwはコンパレータ136wに出力される。   The DUT calculation unit 132 is a three-phase voltage command value THu that defines the duty value DUT1 [%] of each upper arm SW element 86 according to the input voltage Vinv of the inverter 26 and the phase voltage command values Vu_c, Vv_c, Vw_c. , THv, THw are calculated and output to the comparators 136u, 136v, 136w. That is, the U-phase voltage command value THu is output to the comparator 136u, the V-phase voltage command value THv is output to the comparator 136v, and the W-phase voltage command value THw is output to the comparator 136w.

キャリア信号生成部134は、キャリア信号Scaを生成し、各コンパレータ136u、136v、136wに出力する。   The carrier signal generation unit 134 generates a carrier signal Sca and outputs it to each comparator 136u, 136v, 136w.

コンパレータ136uは、電圧指令値THuとキャリア信号Scaとを比較し、キャリア信号Scaが電圧指令値THu未満であるとき、論理0を出力し、キャリア信号Scaが電圧指令値THu以上であるとき、論理1を出力する。コンパレータ136v、136wも同様である。   The comparator 136u compares the voltage command value THu with the carrier signal Sca, outputs a logic 0 when the carrier signal Sca is less than the voltage command value THu, and outputs a logic 0 when the carrier signal Sca is greater than or equal to the voltage command value THu. 1 is output. The same applies to the comparators 136v and 136w.

3相論理強制変換部138は、統合ECU18からの強制短絡要求Rsを受信しないとき(強制短絡要求Rsの信号線が論理0のとき)、コンパレータ136u、136v、136wからの出力をそのまま3相論理判定部140に出力する。一方、統合ECU18からの強制短絡要求Rsを受信したとき(強制短絡要求Rsの信号線が論理1のとき)は、コンパレータ136u、136v、136wからの出力にかかわらず、3相全てについて強制的に論理0を3相論理判定部140に出力する。或いは、論理0にする代わりに3相全てについて論理1を出力してもよい。   When the compulsory short circuit request Rs from the integrated ECU 18 is not received (when the signal line of the compulsory short circuit request Rs is logic 0), the three-phase logic forcible conversion unit 138 directly outputs the outputs from the comparators 136u, 136v, and 136w. The data is output to the determination unit 140. On the other hand, when the forced short circuit request Rs from the integrated ECU 18 is received (when the signal line of the forced short circuit request Rs is logic 1), all three phases are forcibly controlled regardless of the outputs from the comparators 136u, 136v, and 136w. The logic 0 is output to the three-phase logic determination unit 140. Alternatively, a logic 1 may be output for all three phases instead of a logic 0.

3相論理判定部140は、3相全てについて論理0又は論理1であるかどうかを判定し、3相全てについて論理0又は論理1である場合、切替許可信号Salを論理生成部102に出力する。また、3相論理判定部140は、3相論理強制変換部138からの論理をそのままNOT回路142u、142v、142w及びデッドタイム生成部144に出力する。   The three-phase logic determination unit 140 determines whether all three phases are logic 0 or logic 1, and outputs a switching permission signal Sal to the logic generation unit 102 when all three phases are logic 0 or logic 1. . In addition, the three-phase logic determination unit 140 outputs the logic from the three-phase logic forcible conversion unit 138 to the NOT circuits 142u, 142v, 142w and the dead time generation unit 144 as they are.

NOT回路142u、142v、142wは、各下アームSW素子92のデューティ値DUT2[%]を演算するものであり、3相論理判定部140から通知された論理を反転させてデッドタイム生成部144に出力する。なお、上アームSW素子86のデューティ値DUT1と下アームSW素子92のデューティ値DUT2の和は、100%となる。   The NOT circuits 142u, 142v, and 142w calculate the duty value DUT2 [%] of each lower arm SW element 92. The NOT circuits 142u, 142v, and 142w invert the logic notified from the three-phase logic determination unit 140 to the dead time generation unit 144. Output. Note that the sum of the duty value DUT1 of the upper arm SW element 86 and the duty value DUT2 of the lower arm SW element 92 is 100%.

デッドタイム生成部144は、3相論理判定部140から通知された3相の論理信号にデッドタイムdtを挿入して各上アームSW素子86に駆動信号UH、VH、WHを出力する。また、デッドタイム生成部144は、NOT回路142u、142v、142wから通知された3相の論理信号にデッドタイムdtを挿入して各下アームSW素子92に駆動信号UL、VL、WLを出力する。   The dead time generation unit 144 inserts the dead time dt into the three-phase logic signal notified from the three-phase logic determination unit 140, and outputs the drive signals UH, VH, and WH to each upper arm SW element 86. In addition, the dead time generation unit 144 inserts the dead time dt into the three-phase logic signals notified from the NOT circuits 142u, 142v, 142w, and outputs the drive signals UL, VL, WL to each lower arm SW element 92. .

以上説明したインバータ26の制御系によって、d軸電圧とq軸電圧との合成電圧が、電源電圧に応じた目標値(電圧円の半径)を超えないようにしつつ、モータ12の出力軸に発生するトルク(モータ12の出力トルク)をトルク指令値T_cに従わせるように(d軸電流偏差ΔId及びq軸電流偏差ΔIqが0に収束するように)、d軸電圧指令値Vd_c及びq軸電圧指令値Vq_cの組が決定される。そして、このd軸電圧指令値Vd_c及びq軸電圧指令値Vq_cに応じて、モータ12の各相の巻線98の通電電流が制御される。   By the control system of the inverter 26 described above, the combined voltage of the d-axis voltage and the q-axis voltage is generated on the output shaft of the motor 12 so as not to exceed the target value (radius of the voltage circle) corresponding to the power supply voltage. D-axis voltage command value Vd_c and q-axis voltage so that the torque (output torque of motor 12) conforms to torque command value T_c (so that d-axis current deviation ΔId and q-axis current deviation ΔIq converge to 0) A set of command values Vq_c is determined. The energization currents of the windings 98 of each phase of the motor 12 are controlled according to the d-axis voltage command value Vd_c and the q-axis voltage command value Vq_c.

B.各種制御
1.インバータ26の短絡制御
上記のように、各双方向SW24のオンオフの際は、PWM生成部118によりインバータ26が3相短絡状態にされる。
B. Various controls Short Circuit Control of Inverter 26 As described above, when each bidirectional SW 24 is turned on / off, the PWM generator 118 causes the inverter 26 to be in a three-phase short circuit state.

具体的には、PWM生成部118は、3相の下アームSW素子92を全てオンにする(図10参照)、又は3相の上アームSW素子86を全てオンにする(図11参照)。これにより、インバータ26は3相短絡状態となり、インバータ26には、第1バッテリ22a及び第2バッテリ22bのいずれからも電力が供給されなくなる。   Specifically, the PWM generator 118 turns on all the three-phase lower arm SW elements 92 (see FIG. 10) or turns on all the three-phase upper arm SW elements 86 (see FIG. 11). As a result, the inverter 26 enters a three-phase short circuit state, and power is not supplied to the inverter 26 from either the first battery 22a or the second battery 22b.

PWM生成部118は、dq−3相変換部116からの相電圧指令値Vu_c、Vv_c、Vw_cに基づいて上記3相短絡状態を発生させる。或いは、PWM生成部118は、統合ECU18からの強制短絡要求Rsに基づいて上記3相短絡状態を強制的に発生させる。   The PWM generator 118 generates the three-phase short circuit state based on the phase voltage command values Vu_c, Vv_c, and Vw_c from the dq-3 phase converter 116. Alternatively, the PWM generator 118 forcibly generates the three-phase short circuit state based on the forced short circuit request Rs from the integrated ECU 18.

dq−3相変換部116からの相電圧指令値Vu_c、Vv_c、Vw_cに基づいて上記短絡状態を発生させる場合、次のような処理がなされる。   When the short circuit state is generated based on the phase voltage command values Vu_c, Vv_c, and Vw_c from the dq-3 phase conversion unit 116, the following processing is performed.

まず前提として、第1実施形態において、PWM生成部118は、スイッチング周期毎に各相アーム82への駆動信号UH、UL、VH、VL、WH、WLを生成する。ここで、上記のように、1スイッチング周期全体におけるデューティ値DUTを100%とすると、下アームSW素子92のデューティ値DUT2は、100%から上アームSW素子86へのデューティ値DUT1を引いたものとして演算され、さらに、上アームSW素子86及び下アームSW素子92それぞれのデューティ値DUT1、DUT2にデッドタイムdtを反映させたものが、実際に出力される駆動信号UH、UL、VH、VL、WH、WLとなる。   First, as a premise, in the first embodiment, the PWM generation unit 118 generates drive signals UH, UL, VH, VL, WH, and WL for each phase arm 82 for each switching period. Here, as described above, assuming that the duty value DUT in one entire switching period is 100%, the duty value DUT2 of the lower arm SW element 92 is obtained by subtracting the duty value DUT1 to the upper arm SW element 86 from 100%. Further, the duty values DUT1 and DUT2 of the upper arm SW element 86 and the lower arm SW element 92, which reflect the dead time dt, are actually output drive signals UH, UL, VH, VL, WH and WL.

また、各相の上アームSW素子86のデューティ値DUT1は、各相で電圧指令値THu、THv、THwを設定しておき、キャリア信号Scaが各電圧指令値THu、THv、THw以上となったときに、駆動信号UH、VH、WHが出力されるように設定される。   Further, the duty value DUT1 of the upper arm SW element 86 of each phase is set with the voltage command values THu, THv, THw in each phase, and the carrier signal Sca becomes equal to or higher than the voltage command values THu, THv, THw. Sometimes, the drive signals UH, VH, and WH are set to be output.

このため、図12に示す例の場合、時点t1以前及び時点t1から時点t2の間は、キャリア信号Scaは、各電圧指令値THu、THv、THw未満であるため、いずれの上アームSW素子86にも駆動信号UH、VH、WHは出力されない{駆動信号UH、VH、WHはロー(論理0)である。}。従って、各下アームSW素子92の全てに駆動信号UL、VL、WLが出力される{駆動信号UL、VL、WLがハイ(論理1)になる。}。この場合、全ての下アームSW素子92がオンとなるため、図10に示すような短絡状態が発生する。   For this reason, in the example shown in FIG. 12, since the carrier signal Sca is less than the voltage command values THu, THv, and THw before the time t1 and between the time t1 and the time t2, any upper arm SW element 86 is used. Also, the drive signals UH, VH, and WH are not output {the drive signals UH, VH, and WH are low (logic 0). }. Accordingly, the drive signals UL, VL, WL are output to all the lower arm SW elements 92 {the drive signals UL, VL, WL are high (logic 1). }. In this case, since all the lower arm SW elements 92 are turned on, a short circuit state as shown in FIG. 10 occurs.

また、時点t2から時点t3まではキャリア信号Scaは、電圧指令値THu以上となるため、U相の上アームSW素子86uはオンとなるが、V相及びW相の上アームSW素子86はオフであり、3相短絡状態は発生しない。同様に、時点t3から時点t4まではキャリア信号Scaは、電圧指令値THu、THv以上となるため、U相及びV相の上アームSW素子86u、86vはオンとなるが、W相の上アームSW素子86wはオフであり、3相短絡状態は発生しない。   From time t2 to time t3, the carrier signal Sca is equal to or higher than the voltage command value THu, so the U-phase upper arm SW element 86u is turned on, but the V-phase and W-phase upper arm SW elements 86 are off. And a three-phase short-circuit state does not occur. Similarly, from time t3 to time t4, the carrier signal Sca becomes equal to or higher than the voltage command values THu and THv, so that the U-phase and V-phase upper arm SW elements 86u and 86v are turned on, but the W-phase upper arm The SW element 86w is off and a three-phase short-circuit state does not occur.

時点t4から時点t5まではキャリア信号Scaは、全ての電圧指令値THu、THv、THw以上となり、全ての相の上アームSW素子86がオンとなるため、図11に示すような3相短絡状態が発生する。   From time t4 to time t5, the carrier signal Sca becomes equal to or higher than all the voltage command values THu, THv, THw, and the upper arm SW elements 86 of all the phases are turned on. Occurs.

統合ECU18からの強制短絡要求Rsに基づいて3相短絡状態を強制的に発生させる場合、PWM生成部118は、例えば、図13に示すように、駆動信号UH、VH、WHの全てをオンとする(具体的な処理については後述する。)。   When forcibly generating a three-phase short-circuit state based on the forced short-circuit request Rs from the integrated ECU 18, the PWM generator 118 turns on all of the drive signals UH, VH, and WH, for example, as shown in FIG. (Specific processing will be described later).

2.双方向SW24のオンオフ制御
次に、各双方向SW24のオンオフ制御について説明する。
2. On / Off Control of Bidirectional SW 24 Next, on / off control of each bidirectional SW 24 will be described.

第1実施形態では、統合ECU18は、第1バッテリ22aの第1バッテリ電圧Vbat1と第2バッテリ22bの第2バッテリ電圧Vbat2を比較することなしに、いずれのバッテリ22を用いるかを設定する。   In the first embodiment, the integrated ECU 18 sets which battery 22 is used without comparing the first battery voltage Vbat1 of the first battery 22a and the second battery voltage Vbat2 of the second battery 22b.

統合ECU18は、例えば、図14に示すモードを適宜切り替えて用いる。すなわち、第1実施形態では、統合ECU18は、「停止時」、「1電源発電」、「1電源充電」、「1電源利用」、「高電圧バッテリ発電」及び「低電圧バッテリ充電」の各モードを選択して用いる。   For example, the integrated ECU 18 switches between the modes shown in FIG. 14 as appropriate. That is, in the first embodiment, the integrated ECU 18 performs each of “when stopped”, “one power generation”, “one power supply charging”, “one power source use”, “high voltage battery power generation”, and “low voltage battery charging”. Select a mode to use.

これらのモードの切替えは、インバータ26に対する駆動信号UH、UL、VH、VL、WH、WLの生成のように、1スイッチング周期においてオンオフ(ハイ/ロー)を切り替えるものではなく、切替えの必要が生じたときに適宜行うものである。換言すると、1スイッチング周期では、各SW素子60、62のオンオフを固定する制御(固定制御)を用いる(第2〜第5実施形態においても同様である。)。   Switching between these modes does not switch on / off (high / low) in one switching cycle as in the case of generating the drive signals UH, UL, VH, VL, WH, WL for the inverter 26, and switching is required. This is done as appropriate. In other words, in one switching cycle, control (fixed control) for fixing the on / off of each SW element 60, 62 is used (the same applies to the second to fifth embodiments).

「停止時」モードは、電気自動車10の停止時に用いるモードであり、各双方向SW24のいずれのスイッチング素子60、62もオフにする。   The “when stopped” mode is a mode used when the electric vehicle 10 is stopped, and the switching elements 60 and 62 of each bidirectional SW 24 are turned off.

「1電源発電」モードは、第1バッテリ22a及び第2バッテリ22bの一方を発電用として用いるモードである。「1電源発電」モードは、例えば、一方のバッテリ22が直ぐ後に交換されることがわかっている場合でモータ12が力行状態であるとき、一方のバッテリ22に不具合が生じたとき、ユーザの意志により使用したいバッテリ22があるときに用いられる。   The “one power generation” mode is a mode in which one of the first battery 22a and the second battery 22b is used for power generation. In the “one power generation” mode, for example, when one of the batteries 22 is known to be replaced soon after, when the motor 12 is in a power running state, when one of the batteries 22 malfunctions, This is used when there is a battery 22 to be used.

「1電源充電」モードは、第1バッテリ22a及び第2バッテリ22bの一方を充電用として用いるモードである。「1電源充電」モードは、例えば、一方のバッテリ22が直ぐ後に交換されることがわかっている場合でモータ12が回生状態であるとき、一方のバッテリ22に不具合が生じたとき、ユーザの意志により使用したいバッテリ22があるときに用いられる。   The “single power supply charging” mode is a mode in which one of the first battery 22a and the second battery 22b is used for charging. In the “1-power charging” mode, for example, when one of the batteries 22 is known to be replaced soon after, when the motor 12 is in a regenerative state, when one of the batteries 22 malfunctions, This is used when there is a battery 22 to be used.

なお、「1電源発電」モードと「1電源充電」モードを組み合わせることにより、発電に用いるバッテリ22と充電に用いるバッテリ22とを切り替えることができる。   In addition, the battery 22 used for power generation and the battery 22 used for charging can be switched by combining the “one power generation” mode and the “one power supply charging” mode.

「1電源利用」モードは、第1バッテリ22a及び第2バッテリ22bの一方を発電用及び充電用に用い、他方を発電用及び充電用のいずれにも用いないモードである。「1電源利用」モードは、例えば、一方のバッテリ22が直ぐ後に交換されることがわかっている場合でモータ12が力行状態か回生状態かの区別が難しい状態(すなわち、中間状態)であるとき、一方のバッテリ22に不具合が生じたとき、ユーザの意志により使用したいバッテリ22があるときに用いられる。   The “one power use” mode is a mode in which one of the first battery 22a and the second battery 22b is used for power generation and charging, and the other is not used for power generation and charging. “One power source use” mode is, for example, when it is known that one battery 22 will be replaced soon after, and the motor 12 is in a state where it is difficult to distinguish between a power running state and a regenerative state (ie, an intermediate state) This is used when there is a problem with one of the batteries 22 and there is a battery 22 that the user wants to use.

「高電圧バッテリ発電」モードは、第1バッテリ22a及び第2バッテリ22bの発電SW素子60a、60bのそれぞれをオンとし、相対的に電圧が高いバッテリ22から発電を行うモードである。すなわち、電気自動車10が力行状態にある場合、発電SW素子60a、60bの両方がオンであれば、第1バッテリ22a及び第2バッテリ22bの少なくとも一方からモータ12に電力が供給される。ここで、第1バッテリ22aと第2バッテリ22bとの間に電圧差がある場合、より電圧の高いバッテリ22からモータ12に電力が供給され、より電圧の低いバッテリ22からは電力が供給されない。従って、発電SW素子60a、60bの両方をオンにしているにもかかわらず、実質的に、より電圧の高いバッテリ22のみを選択して電力供給させることとなる。「高電圧バッテリ発電」モードは、例えば、電圧の高いバッテリ22でモータ12を駆動したい場合、電圧の高いバッテリ22は蓄電容量(SOC)が高いバッテリ22であるため、余裕のあるバッテリ22から優先的に出力したいときに用いられる。   The “high voltage battery power generation” mode is a mode in which each of the power generation SW elements 60a and 60b of the first battery 22a and the second battery 22b is turned on to generate power from the battery 22 having a relatively high voltage. That is, when the electric vehicle 10 is in the power running state, if both the power generation SW elements 60a and 60b are on, power is supplied to the motor 12 from at least one of the first battery 22a and the second battery 22b. Here, when there is a voltage difference between the first battery 22a and the second battery 22b, power is supplied from the battery 22 having a higher voltage to the motor 12, and power is not supplied from the battery 22 having a lower voltage. Therefore, even though both the power generation SW elements 60a and 60b are turned on, substantially only the battery 22 having a higher voltage is selected and supplied with power. In the “high voltage battery power generation” mode, for example, when the motor 12 is driven by a battery 22 having a high voltage, the battery 22 having a high voltage is a battery 22 having a high storage capacity (SOC), and therefore has priority from the battery 22 having a margin. Used when you want to output automatically.

「低電圧バッテリ充電」モードは、第1バッテリ22a及び第2バッテリ22bの充電SW素子62a、62bのそれぞれをオンとし、相対的に電圧が低いバッテリに充電を行うモードである。すなわち、電気自動車10が回生状態にある場合、充電SW素子62a、62bの両方がオンであれば、モータ12から第1バッテリ22a及び第2バッテリ22bの少なくとも一方に電力が供給される。ここで、第1バッテリ22aと第2バッテリ22bとの間に電圧差がある場合、モータ12からの回生電力Pregは、より電圧の低いバッテリ22に供給され易くなり、より電圧の高いバッテリ22には供給され難くなる。従って、充電SW素子62a、62bの両方をオンにしているにもかかわらず、実質的に、より電圧の低いバッテリ22を優先的に充電させることとなる。「低電圧バッテリ充電」モードは、例えば、電圧の低いバッテリ22を充電したいとき、電圧の低いバッテリ22はSOCが低いバッテリ22であるため、SOCの低下しているバッテリ22に優先的に充電したいときに用いられる。   The “low voltage battery charging” mode is a mode in which the charging SW elements 62a and 62b of the first battery 22a and the second battery 22b are turned on to charge a battery having a relatively low voltage. That is, when the electric vehicle 10 is in the regenerative state, if both the charging SW elements 62a and 62b are on, electric power is supplied from the motor 12 to at least one of the first battery 22a and the second battery 22b. Here, when there is a voltage difference between the first battery 22a and the second battery 22b, the regenerative power Preg from the motor 12 is easily supplied to the battery 22 having a lower voltage, and the battery 22 having a higher voltage is supplied. Is hard to be supplied. Therefore, the battery 22 having a lower voltage is substantially preferentially charged although both the charging SW elements 62a and 62b are turned on. In the “low voltage battery charging” mode, for example, when it is desired to charge the battery 22 having a low voltage, the battery 22 having a low SOC is preferentially charged because the battery 22 having a low voltage is a battery 22 having a low SOC. Sometimes used.

図14からもわかるように、第1実施形態では、第1バッテリ22a及び第2バッテリ22bの一方が発電しているときは他方は充電できないように各SW素子60、62を制御する。同様に、第1バッテリ22a及び第2バッテリ22bの一方が充電しているときは他方は発電できないように各SW素子60、62を制御する。言い換えると、図14では、各モードにおいてオンが斜めに存在すること(発電SW素子60aがオン且つ充電SW素子62bがオンとなること、又は発電SW素子60bがオン且つ充電SW素子62aがオンとなること)がないようにしている。これにより、第1バッテリ22a及び第2バッテリ22bの間で短絡が発生することを防止することができる。   As can be seen from FIG. 14, in the first embodiment, when one of the first battery 22a and the second battery 22b is generating power, the SW elements 60 and 62 are controlled so that the other cannot be charged. Similarly, when one of the first battery 22a and the second battery 22b is charged, the SW elements 60 and 62 are controlled so that the other cannot generate power. In other words, in FIG. 14, ON is diagonally present in each mode (the power generation SW element 60 a is on and the charge SW element 62 b is on, or the power generation SW element 60 b is on and the charge SW element 62 a is on. There is no such thing. Thereby, it is possible to prevent a short circuit from occurring between the first battery 22a and the second battery 22b.

さらに換言すると、第1実施形態では、次の第1制御法則と第2制御法則の少なくとも一方が成立するように各SW素子60a、60b、62a、62bのオンオフを選択することで、第1バッテリ22aと第2バッテリ22bの間における短絡の発生を防止する。   In other words, in the first embodiment, the first battery is selected by selecting ON / OFF of each SW element 60a, 60b, 62a, 62b so that at least one of the following first control law and second control law is established. Generation | occurrence | production of the short circuit between 22a and the 2nd battery 22b is prevented.

すなわち、第1制御法則とは、双方向SW24がN個(Nは、2以上の整数)ある場合、発電SW素子60と充電SW素子62がいずれもオフとなる双方向SW24がN−1個存在するものである。換言すると、発電経路と充電経路の両方がオフとなる電力系統がN−1個存在する。この場合、残りの1つの電力系統の双方向SW24については、発電SW素子60と充電SW素子62の一方のみがオンであってもよく、また、発電SW素子60と充電SW素子62の両方がオンであってもよい。   That is, the first control law is that when there are N bidirectional SWs 24 (N is an integer of 2 or more), N−1 bidirectional SWs 24 in which both the power generation SW element 60 and the charging SW element 62 are turned off. It exists. In other words, there are N-1 power systems in which both the power generation path and the charging path are off. In this case, only one of the power generation SW element 60 and the charging SW element 62 may be on for the bidirectional SW 24 of the remaining one power system, and both the power generation SW element 60 and the charging SW element 62 are It may be on.

第2制御法則とは、全て(N個)の双方向SW24の発電SW素子60又は充電SW素子62全てがオフとなるものである。換言すると、全ての電力系統の発電経路又は充電経路がオフとなる。この場合、全てがオンとなる発電経路又は充電経路とは逆の充電経路又は発電経路は、一部又は全てをオンとすることができる。   In the second control law, all (N) power generation SW elements 60 or charge SW elements 62 of the bidirectional SW 24 are turned off. In other words, the power generation paths or charging paths of all power systems are turned off. In this case, a part or all of the charging path or power generation path opposite to the power generation path or charging path that is all turned on can be turned on.

上記の第1制御法則及び第2制御法則を用いることにより、第1バッテリ22aと第2バッテリ22bとの間における短絡を防止することができる。   By using the first control law and the second control law, a short circuit between the first battery 22a and the second battery 22b can be prevented.

3.双方向SW24の切替え時の制御
次に、各モードを切り替える際の各SW素子60、62の制御について説明する。上記のように、各モードを切り替える際は、インバータ26では、各下アームSW素子92の3相短絡状態(図10)又は各上アームSW素子86の3相短絡状態(図11)を発生させる。
3. Control at the time of switching the bidirectional SW 24 Next, control of the SW elements 60 and 62 when switching between the modes will be described. As described above, when each mode is switched, the inverter 26 generates a three-phase short-circuit state (FIG. 10) of each lower arm SW element 92 or a three-phase short-circuit state (FIG. 11) of each upper arm SW element 86. .

(1)単純な切替え
「停止時」モードとその他のモードとを切り替える場合(例えば、「停止時」から「1電源発電」への切替え又はその逆)、電力ECU50は、各SW素子60、62のオンオフを図14に示した状態に単純に切り替える。このような切替えによっても、第1バッテリ22aと第2バッテリ22bとの間で短絡は発生しない。但し、切替え時にはデッドタイム生成部128においてデッドタイムdtを挿入する。
(1) Simple switching When switching between “when stopped” mode and other modes (for example, switching from “when stopped” to “1 power generation” or vice versa), the power ECU 50 causes each of the SW elements 60 and 62 to switch. Is simply switched to the state shown in FIG. Even by such switching, a short circuit does not occur between the first battery 22a and the second battery 22b. However, at the time of switching, the dead time generation unit 128 inserts the dead time dt.

同様に、「1電源発電(第1バッテリ)」から「1電源発電(第2バッテリ)」に切り替える場合、その逆の場合、「1電源充電(第1バッテリ)」から「1電源充電(第2バッテリ)」に切り替える場合、その逆の場合、「1電源発電(第1バッテリ)」若しくは「1電源発電(第2バッテリ)」から「高電圧バッテリ発電」に切り替える場合、その逆の場合、「1電源充電(第1バッテリ)」若しくは「1電源充電(第2バッテリ)」から「低電圧バッテリ充電」に切り替える場合、その逆の場合、電力ECU50は、各SW素子60、62のオンオフを図14に示した状態にそのまま切り替える。このような切替えによっても、第1バッテリ22aと第2バッテリ22bとの間で短絡は発生しない。但し、切替え時にはデッドタイム生成部128においてデッドタイムdtを挿入する。   Similarly, when switching from “1 power generation (first battery)” to “1 power generation (second battery)”, and vice versa, “1 power supply (first battery)” to “1 power supply (1st battery)” "2 battery)" when switching to "high voltage battery power generation" from "1 power generation (first battery)" or "1 power generation (second battery)", or vice versa, In the case of switching from “1 power supply charging (first battery)” or “1 power supply charging (second battery)” to “low voltage battery charging”, the power ECU 50 turns on / off the SW elements 60 and 62 in the opposite case. The state is directly switched to the state shown in FIG. Even by such switching, a short circuit does not occur between the first battery 22a and the second battery 22b. However, at the time of switching, the dead time generation unit 128 inserts the dead time dt.

(2)段階的な切替え
上記のような単純な切替えでは、第1バッテリ22aと第2バッテリ22bとの間で短絡が発生する場合、例えば、次のような制御を用いて短絡を防止することができる。
(2) Stepwise switching In the case of simple switching as described above, when a short circuit occurs between the first battery 22a and the second battery 22b, for example, the following control is used to prevent the short circuit. Can do.

(a)電気自動車10の力行時には一方のバッテリ22について「1電源利用」モードを実行し、回生時には他方のバッテリ22について「1電源利用」モードを実行する場合
例えば、電気自動車10の力行状態では「1電源利用(第1バッテリ)」モードを実行して第1バッテリ22aから発電し、回生状態では「1電源利用(第2バッテリ)」モードを実行して第2バッテリ22bに充電する場合、次のように、各SW素子60、62を切り替える。
(A) When the electric vehicle 10 is in the power running state, the “use one power source” mode is executed for one battery 22, and in the regeneration mode, the “use one power source” mode is executed for the other battery 22. When the “1 power use (first battery)” mode is executed to generate power from the first battery 22a, and in the regenerative state, the “1 power use (second battery)” mode is executed to charge the second battery 22b, The SW elements 60 and 62 are switched as follows.

図15に示すように、インバータ26の入力電流Iinvが正から負に切り替わる場合、すなわち、電気自動車10が力行状態から回生状態に切り替わる場合について説明する。まず、インバータ26の入力電流Iinvが電流閾値THi1を超える場合(便宜的に、この状態を「発電状態」という。)、第1双方向SW24aの発電SW素子60a及び充電SW素子62aの両方をオンにする。一方、第2双方向SW24bの発電SW素子60b及び充電SW素子62bの両方をオフにする。   As shown in FIG. 15, the case where the input current Iinv of the inverter 26 is switched from positive to negative, that is, the case where the electric vehicle 10 is switched from the power running state to the regenerative state will be described. First, when the input current Iinv of the inverter 26 exceeds the current threshold THi1 (for convenience, this state is referred to as “power generation state”), both the power generation SW element 60a and the charge SW element 62a of the first bidirectional SW 24a are turned on. To. On the other hand, both the power generation SW element 60b and the charge SW element 62b of the second bidirectional SW 24b are turned off.

時点t11において、インバータ26の入力電流Iinvが電流閾値THi1以下になった場合、第1双方向SW24aの発電SW素子60a及び充電SW素子62aの両方をオフにする。その後、第2双方向SW24bの発電SW素子60b及び充電SW素子62bの両方をオンにする。インバータ26の入力電流Iinvが電流閾値THi2以上、電流閾値THi1以下である場合(便宜的に、この状態を「発電/充電切替え状態」という。)、このオンオフ制御を継続する。   When the input current Iinv of the inverter 26 becomes equal to or less than the current threshold value THi1 at time t11, both the power generation SW element 60a and the charging SW element 62a of the first bidirectional SW 24a are turned off. Thereafter, both the power generation SW element 60b and the charge SW element 62b of the second bidirectional SW 24b are turned on. When the input current Iinv of the inverter 26 is not less than the current threshold THi2 and not more than the current threshold THi1 (for convenience, this state is referred to as “power generation / charge switching state”), this on / off control is continued.

時点t12において、インバータ26の入力電流Iinvが閾値THi2未満になった場合(便宜的に、この状態を「充電状態」という。)、第1双方向SW24aの発電SW素子60a及び充電SW素子62aの両方はオフのまま保持する。一方、第2双方向SW24bでは、発電SW素子60b及び充電SW素子62bの両方をオンのまま維持する。   When the input current Iinv of the inverter 26 becomes less than the threshold value THi2 at time t12 (for convenience, this state is referred to as “charging state”), the power generation SW element 60a and the charging SW element 62a of the first bidirectional SW 24a Both remain off. On the other hand, in the second bidirectional SW 24b, both the power generation SW element 60b and the charge SW element 62b are kept on.

次に、図16に示すように、インバータ26の入力電流Iinvが負から正に切り替わる場合、すなわち、電気自動車10が回生状態から力行状態に切り替わる場合について説明する。まず、インバータ26の入力電流Iinvが電流閾値THi2未満である場合、第1双方向SW24aの発電SW素子60a及び充電SW素子62aの両方をオフにする。一方、第2双方向SW24bの発電SW素子60b及び充電SW素子62bの両方をオンにする。   Next, as shown in FIG. 16, a case where the input current Iinv of the inverter 26 switches from negative to positive, that is, a case where the electric vehicle 10 switches from the regenerative state to the power running state will be described. First, when the input current Iinv of the inverter 26 is less than the current threshold THi2, both the power generation SW element 60a and the charge SW element 62a of the first bidirectional SW 24a are turned off. On the other hand, both the power generation SW element 60b and the charge SW element 62b of the second bidirectional SW 24b are turned on.

時点t21において、インバータ26の入力電流Iinvが電流閾値THi2以上になった場合、第2双方向SW24bの発電SW素子60b及び充電SW素子62bの両方をオフにする。その後、第1双方向SW24aの発電SW素子60a及び充電SW素子62bの両方をオンにする。インバータ26の入力電流Iinvが電流閾値THi2以上、電流閾値THi1以下である場合、このオンオフ制御を継続する。   At time t21, when the input current Iinv of the inverter 26 becomes equal to or greater than the current threshold THi2, both the power generation SW element 60b and the charge SW element 62b of the second bidirectional SW 24b are turned off. Thereafter, both the power generation SW element 60a and the charge SW element 62b of the first bidirectional SW 24a are turned on. When the input current Iinv of the inverter 26 is not less than the current threshold THi2 and not more than the current threshold THi1, this on / off control is continued.

時点t22において、インバータ26の入力電流Iinvが電流閾値THi1以上になった場合、第1双方向SW24aの発電SW素子60a及び充電SW素子62aの両方はオンのまま保持する。一方、第2双方向SW24bでは、発電SW素子60b及び充電SW素子62bの両方をオフのまま維持する。   When the input current Iinv of the inverter 26 becomes equal to or greater than the current threshold value THi1 at time t22, both the power generation SW element 60a and the charge SW element 62a of the first bidirectional SW 24a are kept on. On the other hand, in the second bidirectional SW 24b, both the power generation SW element 60b and the charge SW element 62b are kept off.

なお、上記では、インバータ26の入力電流Iinvに基づいて第1双方向SW24aと第2双方向SW24bのオンオフを制御したが、インバータ26の入力電圧Vinv又はモータ12の消費電力(回生電力)によって制御することも可能である。或いは、発電と充電との切り替わり時点が判別可能である場合、当該切り替わり時点の前後の所定時点によってSW素子60、62のオンオフ切替えをすることも可能である。発電と充電との切り替わり時点が判別可能である場合としては、例えば、実電力がゼロを跨ぐまでの予測時間を用いる場合がある。   In the above description, on / off of the first bidirectional SW 24a and the second bidirectional SW 24b is controlled based on the input current Iinv of the inverter 26. However, the control is based on the input voltage Vinv of the inverter 26 or the power consumption (regenerative power) of the motor 12. It is also possible to do. Alternatively, when the switching time between power generation and charging can be determined, the SW elements 60 and 62 can be switched on and off at a predetermined time before and after the switching time. As a case where the switching time between power generation and charging can be determined, for example, a predicted time until actual power crosses zero may be used.

(b)「高電圧バッテリ発電」モードと「低電圧バッテリ充電」モードを組み合わせて用いる場合
「高電圧バッテリ発電」モードと「低電圧バッテリ充電」モードを組み合わせて用いる場合、次のように、各SW素子60、62を切り替える。なお、以下では、第1バッテリ電圧Vbat1よりも第2バッテリ電圧Vbat2の方が高いものとする。
(B) When using a combination of “high voltage battery power generation” mode and “low voltage battery charging” mode When using a combination of “high voltage battery power generation” mode and “low voltage battery charging” mode, The SW elements 60 and 62 are switched. In the following, it is assumed that the second battery voltage Vbat2 is higher than the first battery voltage Vbat1.

図15に示すように、インバータ26の入力電流Iinvが正から負に切り替わる場合、すなわち、電気自動車10が力行状態から回生状態に切り替わる場合について説明する。まず、インバータ26の入力電流Iinvが電流閾値THi1を超える場合、各発電SW素子60a、60bをオンにし、各充電SW素子62a、62bをオフにする。この場合、より電圧が高い第2バッテリ22bからの電力がインバータ26に供給され、より電圧が低い第1バッテリ22aからは電力が供給されない。また、各充電SW素子62a、62bはオフであるため、第1バッテリ22aと第2バッテリ22bとの間で短絡は発生せず、第2バッテリ22bからの電力が第1バッテリ22aに供給されることはない。   As shown in FIG. 15, the case where the input current Iinv of the inverter 26 is switched from positive to negative, that is, the case where the electric vehicle 10 is switched from the power running state to the regenerative state will be described. First, when the input current Iinv of the inverter 26 exceeds the current threshold THi1, the power generation SW elements 60a and 60b are turned on, and the charge SW elements 62a and 62b are turned off. In this case, power from the second battery 22b having a higher voltage is supplied to the inverter 26, and power is not supplied from the first battery 22a having a lower voltage. Moreover, since each charge SW element 62a and 62b is OFF, a short circuit does not generate | occur | produce between the 1st battery 22a and the 2nd battery 22b, but the electric power from the 2nd battery 22b is supplied to the 1st battery 22a. There is nothing.

時点t11において、インバータ26の入力電流Iinvが電流閾値THi1以下になった場合、第1双方向SW24aの発電SW素子60aをオフにする。その後、第2双方向SW24bの充電SW素子62bをオンにする。その結果、第1双方向SW24aの発電SW素子60a及び充電SW素子62aはオフとなり、第2双方向SW24bの発電SW素子60b及び充電SW素子62bはオンになる。インバータ26の入力電流Iinvが電流閾値THi2以上、電流閾値THi1以下である場合、このオンオフ状態を継続する。   When the input current Iinv of the inverter 26 becomes equal to or smaller than the current threshold value THi1 at time t11, the power generation SW element 60a of the first bidirectional SW 24a is turned off. Thereafter, the charging SW element 62b of the second bidirectional SW 24b is turned on. As a result, the power generation SW element 60a and the charge SW element 62a of the first bidirectional SW 24a are turned off, and the power generation SW element 60b and the charge SW element 62b of the second bidirectional SW 24b are turned on. When the input current Iinv of the inverter 26 is not less than the current threshold THi2 and not more than the current threshold THi1, this on / off state is continued.

時点t12において、インバータ26の入力電流Iinvが電流閾値THi2未満になった場合、第2双方向SW24bの発電SW素子60bをオフにする。その後、第1双方向SW24aの充電SW素子62aをオンにする。その結果、各発電SW素子60a、60bはオフとなり、各充電SW素子62a、62bはオンになる。この場合、モータ12からの回生電力Pregは、より電圧が低い第1バッテリ22aに優先的に充電される。また、各発電SW素子60a、60bはオフであるため、第1バッテリ22aと第2バッテリ22bとの間で短絡は発生せず、第2バッテリ22bからの電力が第1バッテリ22aに供給されることはない。   When the input current Iinv of the inverter 26 becomes less than the current threshold THi2 at time t12, the power generation SW element 60b of the second bidirectional SW 24b is turned off. Thereafter, the charging SW element 62a of the first bidirectional SW 24a is turned on. As a result, the power generation SW elements 60a and 60b are turned off, and the charge SW elements 62a and 62b are turned on. In this case, the regenerative power Preg from the motor 12 is preferentially charged to the first battery 22a having a lower voltage. Moreover, since each power generation SW element 60a, 60b is off, a short circuit does not occur between the first battery 22a and the second battery 22b, and power from the second battery 22b is supplied to the first battery 22a. There is nothing.

次に、図16に示すように、インバータ26の入力電流Iinvが負から正に切り替わる場合、すなわち、電気自動車10が回生状態から力行状態に切り替わる場合について説明する。まず、インバータ26の入力電流Iinvが電流閾値THi2未満である場合、各発電SW素子60a、60bをオフにし、各充電SW素子62a、62bをオンにする。この場合、モータ12からの回生電力Pregは、より電圧が低い第1バッテリ22aに優先的に充電される。また、各発電SW素子60a、60bはオフであるため、第1バッテリ22aと第2バッテリ22bとの間で短絡は発生せず、第2バッテリ22bからの電力が第1バッテリ22aに供給されることはない。   Next, as shown in FIG. 16, a case where the input current Iinv of the inverter 26 switches from negative to positive, that is, a case where the electric vehicle 10 switches from the regenerative state to the power running state will be described. First, when the input current Iinv of the inverter 26 is less than the current threshold THi2, the power generation SW elements 60a and 60b are turned off and the charge SW elements 62a and 62b are turned on. In this case, the regenerative power Preg from the motor 12 is preferentially charged to the first battery 22a having a lower voltage. Moreover, since each power generation SW element 60a, 60b is off, a short circuit does not occur between the first battery 22a and the second battery 22b, and power from the second battery 22b is supplied to the first battery 22a. There is nothing.

時点t21において、インバータ26の入力電流Iinvが電流閾値THi2以上になった場合、第1双方向SW24aの充電SW素子62aをオフにする。その後、第2双方向SW24bの発電SW素子60bをオンにする。その結果、第1双方向SW24aの発電SW素子60a及び充電SW素子62aはオフとなり、第2双方向SW24bの発電SW素子60b及び充電SW素子62bはオンになる。インバータ26の入力電流Iinvが電流閾値THi2以上、電流閾値THi1以下である場合、このオンオフ制御を継続する。   When the input current Iinv of the inverter 26 becomes equal to or greater than the current threshold THi2 at time t21, the charging SW element 62a of the first bidirectional SW 24a is turned off. Thereafter, the power generation SW element 60b of the second bidirectional SW 24b is turned on. As a result, the power generation SW element 60a and the charge SW element 62a of the first bidirectional SW 24a are turned off, and the power generation SW element 60b and the charge SW element 62b of the second bidirectional SW 24b are turned on. When the input current Iinv of the inverter 26 is not less than the current threshold THi2 and not more than the current threshold THi1, this on / off control is continued.

時点t22において、インバータ26の入力電流Iinvが電流閾値THi1以上になった場合、第2双方向SW24bの充電SW素子62bをオフにする。その後、第1双方向SW24aの発電SW素子60aをオンにする。その結果、各発電SW素子60a、60bはオンとなり、各充電SW素子62a、62bはオフになる。この場合、より電圧が高い第2バッテリ22bからの電力がインバータ26に供給され、より電圧が低い第1バッテリ22aからは電力が供給されない。また、各充電SW素子62a、62bはオフであるため、第1バッテリ22aと第2バッテリ22bとの間で短絡は発生せず、第2バッテリ22bからの電力が第1バッテリ22aに供給されることはない。   When the input current Iinv of the inverter 26 becomes equal to or greater than the current threshold THi1 at time t22, the charging SW element 62b of the second bidirectional SW 24b is turned off. Thereafter, the power generation SW element 60a of the first bidirectional SW 24a is turned on. As a result, the power generation SW elements 60a and 60b are turned on, and the charge SW elements 62a and 62b are turned off. In this case, power from the second battery 22b having a higher voltage is supplied to the inverter 26, and power is not supplied from the first battery 22a having a lower voltage. Moreover, since each charge SW element 62a and 62b is OFF, a short circuit does not generate | occur | produce between the 1st battery 22a and the 2nd battery 22b, but the electric power from the 2nd battery 22b is supplied to the 1st battery 22a. There is nothing.

なお、上記では、インバータ26の入力電流Iinvに基づいて第1双方向SW24aと第2双方向SW24bのオンオフを制御したが、インバータ26の入力電圧Vinv又はモータ12の消費電力(回生電力)によって制御することも可能である。或いは、発電と充電との切り替わり時点が判別可能である場合、当該切り替わり時点の前後の所定時点によってSW素子60、62のオンオフ切替えをすることも可能である。発電と充電との切り替わり時点が判別可能である場合としては、例えば、実電力がゼロを跨ぐまでの予測時間を用いる場合がある。   In the above description, on / off of the first bidirectional SW 24a and the second bidirectional SW 24b is controlled based on the input current Iinv of the inverter 26. However, the control is based on the input voltage Vinv of the inverter 26 or the power consumption (regenerative power) of the motor 12. It is also possible to do. Alternatively, when the switching time between power generation and charging can be determined, the SW elements 60 and 62 can be switched on and off at a predetermined time before and after the switching time. As a case where the switching time between power generation and charging can be determined, for example, a predicted time until actual power crosses zero may be used.

C.出力波形の例
図17には、第1実施形態の電気自動車10における強制短絡要求Rs、各SW素子60a、60b、62a、62bへの駆動信号Sh1、Sh2、Sl1、Sl2、第1バッテリ電圧Vbat1、第2バッテリ電圧Vbat2、インバータ26の出力電圧Vinv、第1バッテリ電流Ibat1、第2バッテリ電流Ibat2、インバータ26の出力電流Iinv、U相電流Iu、V相電流Iv、W相電流Iwの出力波形の一例が示されている。図18には、図17の時点t31周辺を拡大した出力波形が示されている。
C. Example of Output Waveform FIG. 17 shows the forced short-circuit request Rs in the electric vehicle 10 of the first embodiment, the drive signals Sh1, Sh2, Sl1, Sl2, and the first battery voltage Vbat1 to the SW elements 60a, 60b, 62a, 62b. , Second battery voltage Vbat2, output voltage Vinv of inverter 26, first battery current Ibat1, second battery current Ibat2, output current Iinv of inverter 26, U-phase current Iu, V-phase current Iv, and W-phase current Iw An example is shown. FIG. 18 shows an enlarged output waveform around the time point t31 in FIG.

図17及び図18に示されるように、時点t31より前は、駆動信号Sh1、Sl1がハイ(論理1)、駆動信号Sh2、Sl2がロー(論理0)であるため、SW素子60a、62aがオン、SW素子60b、62bがオフである。このため、インバータ26の入力電圧Vinvは、第1バッテリ22aの第1バッテリ電圧Vbat1と等しく、インバータ26の入力電流Iinvは、第1バッテリ22aの第1バッテリ電流Ibat1と略等しい。   As shown in FIGS. 17 and 18, before the time t31, since the drive signals Sh1 and Sl1 are high (logic 1) and the drive signals Sh2 and Sl2 are low (logic 0), the SW elements 60a and 62a are On, SW elements 60b and 62b are off. Therefore, the input voltage Vinv of the inverter 26 is equal to the first battery voltage Vbat1 of the first battery 22a, and the input current Iinv of the inverter 26 is substantially equal to the first battery current Ibat1 of the first battery 22a.

時点t31において強制短絡要求Rsがなされると(論理が1になると)、例えば、駆動信号UH、VH、WHを全てハイ(論理1)とし、インバータ26で3相短絡状態を強制的に発生させ、インバータ26の入力電圧Vinvを一旦ゼロにさせる。ここで、駆動信号Sh1、Sl1をロー(論理0)に、駆動信号Sh2、Sl2をハイ(論理1)に切り替え、SW素子60a、62aをオフに、SW素子60b、62bをオンにする。そして、3相短絡が終了すると、インバータ26の入力電圧Vinvは、第2バッテリ22bの第2バッテリ電圧Vbat2と等しく、インバータ26の入力電流Iinvは、第2バッテリ22bの第2バッテリ電流Ibat2と等しくなる。   When the forced short-circuit request Rs is made at time t31 (when the logic becomes 1), for example, the drive signals UH, VH, and WH are all set to high (logic 1), and the inverter 26 forcibly generates a three-phase short-circuit state. The input voltage Vinv of the inverter 26 is once made zero. Here, the drive signals Sh1 and Sl1 are switched to low (logic 0), the drive signals Sh2 and Sl2 are switched to high (logic 1), the SW elements 60a and 62a are turned off, and the SW elements 60b and 62b are turned on. When the three-phase short circuit is completed, the input voltage Vinv of the inverter 26 is equal to the second battery voltage Vbat2 of the second battery 22b, and the input current Iinv of the inverter 26 is equal to the second battery current Ibat2 of the second battery 22b. Become.

D.第1実施形態の効果
以上のように、第1実施形態によれば、第1バッテリ電圧Vbat1及び第2バッテリ電圧Vbat2を用いない場合の第2制御法則(第2遮断制御)を用いず、第1制御法則のみを用いる場合、すなわち、1電力系統の発電経路と充電経路が遮断する第1遮断制御のみを行う場合、第1遮断制御を行う電力系統がN−1個となるように双方向SW24の通電又は遮断を制御する(図14参照)。このため、第1遮断制御のみを行う場合、双方向SW24を通電させるのは、1電力系統のみである。従って、並列回路を通じて一方のバッテリ22から他方のバッテリ22に電流が流れ込む短絡状態の発生を防止することが可能となる。
D. Advantages of the First Embodiment As described above, according to the first embodiment, the second control law (second cutoff control) when the first battery voltage Vbat1 and the second battery voltage Vbat2 are not used is not used. When only one control law is used, i.e., when only the first cutoff control for cutting off the power generation path and the charging path of one power system is performed, bidirectional so that the number of power systems for performing the first cutoff control is N-1. The energization or interruption of the SW 24 is controlled (see FIG. 14). For this reason, when only 1st interruption | blocking control is performed, it is only 1 electric power system that energizes bidirectional SW24. Therefore, it is possible to prevent the occurrence of a short circuit state in which current flows from one battery 22 to the other battery 22 through the parallel circuit.

また、第2制御法則のみを用いる場合、発電時には全ての充電SW素子62がオフとされ(充電経路が遮断され)、充電時には全ての発電SW素子60がオフとされる(発電経路が遮断される)こととなる。このため、第2制御法則のみを用いる場合も、バッテリ22間の短絡状態の発生を防止することが可能となる。   When only the second control law is used, all the charging SW elements 62 are turned off during power generation (the charging path is cut off), and all the power generation SW elements 60 are turned off during charging (the power generation path is cut off). The Rukoto. For this reason, even when only the second control law is used, it is possible to prevent the occurrence of a short circuit between the batteries 22.

よって、第1制御法則及び第2制御法則のいずれを用いる場合も、バッテリ22間の短絡状態の発生を防止することが可能となる。このため、バッテリ22間の電圧差に起因する過大な電流(特に、バッテリ22の切替え時におけるもの)の発生を防止することが可能となると共に、バッテリ22同士の均等化に伴う電力損失を防ぐことができる。また、第1制御法則及び第2制御法則の少なくとも一方を用いる場合、バッテリ22間の電圧の高低を用いた処理を伴わなくても確実に短絡状態の発生を回避することができる。   Therefore, it is possible to prevent the occurrence of a short circuit between the batteries 22 when using either the first control law or the second control law. For this reason, it becomes possible to prevent the generation of an excessive current (particularly, at the time of switching of the batteries 22) due to the voltage difference between the batteries 22, and to prevent power loss due to equalization between the batteries 22. be able to. In addition, when at least one of the first control law and the second control law is used, it is possible to reliably avoid the occurrence of a short-circuit state without a process using the voltage level between the batteries 22.

以上より、上記のような効果を伴って、バッテリ22の使用方法の選択枝を拡げることが可能となる。   From the above, it is possible to expand the choices of usage methods of the battery 22 with the effects as described above.

第1実施形態では、双方向の通電を別々に遮断可能な半導体スイッチとして、双方向SW24を用いる。これにより、双方向の通電及び遮断を別々に制御することが可能となる。   In the first embodiment, the bidirectional SW 24 is used as a semiconductor switch capable of interrupting bidirectional energization separately. Thereby, bidirectional energization and interruption can be controlled separately.

第1実施形態では、各SW素子60、62のオンオフを切り替える際、例えば、第1バッテリ22a及び第2バッテリ22bの一方の発電経路と他方の充電経路とを切り替える際、各SW素子60、62の駆動信号Sh1、Sl1、Sh2、Sl2にデッドタイムdtを挟む。これにより、より確実に第1バッテリ22aと第2バッテリ22bとの間の短絡を防止することができる。   In the first embodiment, when switching on / off of each SW element 60, 62, for example, when switching between one power generation path and the other charging path of the first battery 22a and the second battery 22b, each SW element 60, 62 is switched. The dead time dt is sandwiched between the drive signals Sh1, Sl1, Sh2, and Sl2. Thereby, the short circuit between the 1st battery 22a and the 2nd battery 22b can be prevented more reliably.

第1実施形態では、「1電源利用(第1バッテリ)」モードから「1電源利用(第2バッテリ)」モードに切り替わる場合、又はその逆の場合、電力ECU50は、一方のバッテリ22の双方向通電状態から他方のバッテリ22の双方向通電状態に移行するように各SW素子60、62を制御する。これにより、バッテリ22を切り替えながら発電及び充電を行うことが可能となる。   In the first embodiment, when the mode is switched from the “one power use (first battery)” mode to the “one power use (second battery)” mode, or vice versa, the power ECU 50 is connected to one battery 22 in both directions. The SW elements 60 and 62 are controlled so as to shift from the energized state to the bidirectional energized state of the other battery 22. Thereby, power generation and charging can be performed while switching the battery 22.

第1実施形態では、「1電源利用(第1バッテリ)」モードから「1電源利用(第2バッテリ)」モードへの切替え又はその逆の切替えは、電気自動車10の力行状態及び回生状態の中間状態としての「発電/充電切替え状態」(図15及び図16参照)において行う。これにより、発電用のバッテリ22と充電用のバッテリ22を区別して利用することが可能となる。   In the first embodiment, switching from the “one power use (first battery)” mode to the “one power use (second battery)” mode or vice versa is an intermediate between the power running state and the regenerative state of the electric vehicle 10. This is performed in a “power generation / charge switching state” (see FIGS. 15 and 16) as a state. Thereby, it becomes possible to distinguish and use the battery 22 for electric power generation and the battery 22 for charge.

第1実施形態では、「高電圧バッテリ発電」モードの際、電気自動車10が力行状態であるとき、電力ECU50は、発電SW素子60a、60bを同時にオンさせる(図14参照)。これにより、第1バッテリ電圧Vbat1及び第2バッテリ電圧Vbat2を比較しなくても電圧の高い方のバッテリ22から電力供給がなされるため、高負荷で効率よく電力供給することが可能となる。また、電圧が低い、すなわち、SOCが低いバッテリ22からの発電を防止することができる。   In the first embodiment, in the “high voltage battery power generation” mode, when the electric vehicle 10 is in the power running state, the power ECU 50 turns on the power generation SW elements 60a and 60b simultaneously (see FIG. 14). Accordingly, since power is supplied from the battery 22 having a higher voltage without comparing the first battery voltage Vbat1 and the second battery voltage Vbat2, it is possible to efficiently supply power with a high load. Further, power generation from the battery 22 having a low voltage, that is, a low SOC can be prevented.

第1実施形態では、「低電圧バッテリ充電」モードの際、電気自動車10が回生状態であるとき、電力ECU50は、充電SW素子62a、62bを同時にオンさせる(図14参照)。これにより、第1バッテリ電圧Vbat1及び第2バッテリ電圧Vbat2を比較しなくても自動的に電圧の低いバッテリ22に積極的に充電することが可能となる。すなわち、SOCの少ないバッテリ22に積極的に充電することとなるため、バッテリ22の過放電防止が可能となる。   In the first embodiment, in the “low voltage battery charging” mode, when the electric vehicle 10 is in the regenerative state, the electric power ECU 50 turns on the charging SW elements 62a and 62b at the same time (see FIG. 14). Thereby, it is possible to automatically and positively charge the battery 22 having a low voltage without comparing the first battery voltage Vbat1 and the second battery voltage Vbat2. That is, since the battery 22 with low SOC is positively charged, the overdischarge of the battery 22 can be prevented.

第1実施形態では、電気自動車10の力行状態において「高電圧バッテリ発電」モードを用い、回生状態において「低電圧バッテリ充電」モードを用いることができる。これにより、状態に合わせた適切な制御が可能となる。   In the first embodiment, the “high voltage battery power generation” mode can be used in the power running state of the electric vehicle 10, and the “low voltage battery charging” mode can be used in the regenerative state. Thereby, appropriate control according to a state is attained.

第1実施形態では、「高電圧バッテリ発電」モードと「低電圧バッテリ充電」モードを組み合わせて用いる際、電気自動車10の力行状態(発電状態)と回生状態(充電状態)の中間状態としての「発電/充電切替え状態」を判断し、発電/充電切替え状態にあるとき、SW素子60b、62bをオンとすることで第2バッテリ22bの双方向の通電を可能とし、SW素子60a、62aをオフとすることで第1バッテリ22aを双方向に遮断することができる。これにより、発電/充電切替え状態にあるとき、単一のバッテリ22による充放電を行うこととなる。このため、発電/充電切替え状態においても、電力ECU50及びバッテリ22は安定して動作することが可能となると共に、第1バッテリ22aと第2バッテリ22bとの間の短絡を確実に防止できる。   In the first embodiment, when the “high voltage battery power generation” mode and the “low voltage battery charge” mode are used in combination, the electric vehicle 10 has an intermediate state between the power running state (power generation state) and the regenerative state (charge state). "Power generation / charge switching state" is determined, and when the power generation / charge switching state is established, the SW element 60b, 62b is turned on to enable bidirectional energization of the second battery 22b, and the SW element 60a, 62a is turned off. By doing so, the first battery 22a can be blocked in both directions. Thereby, when in the power generation / charge switching state, charging / discharging by a single battery 22 is performed. For this reason, even in the power generation / charge switching state, the electric power ECU 50 and the battery 22 can operate stably, and a short circuit between the first battery 22a and the second battery 22b can be reliably prevented.

第1実施形態では、電力ECU50は、インバータ26において3相短絡状態が発生している間に各SW素子60、62のオンオフの切替えを行う。これにより、第1バッテリ22aと第2バッテリ22bとの間の短絡をより確実に防止することができる。   In the first embodiment, the electric power ECU 50 switches the SW elements 60 and 62 on and off while the inverter 26 is in a three-phase short-circuit state. Thereby, the short circuit between the 1st battery 22a and the 2nd battery 22b can be prevented more reliably.

第1実施形態によれば、インバータ26に3相短絡状態が発生した状態で、各スイッチング素子60、62のオンオフの切替え、すなわち、バッテリ22の切替えを行う。このため、バッテリ22の切替えに伴う電圧変動がモータ12に伝達しない。従って、モータ12の意図しないトルク変動を防止することができる。   According to the first embodiment, the switching elements 60 and 62 are switched on and off, that is, the battery 22 is switched while the three-phase short-circuit state occurs in the inverter 26. For this reason, voltage fluctuations accompanying switching of the battery 22 are not transmitted to the motor 12. Therefore, unintended torque fluctuations of the motor 12 can be prevented.

第1実施形態では、電力ECU50は、3相それぞれの電圧指令値THu、THv、THwとキャリア信号Scaの比較結果に基づき各相の上アームSW素子86及び下アームSW素子92のオンオフを制御し、3相全ての電圧指令値電圧指令値THu、THv、THwよりキャリア信号Scaが高くなった場合、又は3相全ての電圧指令値THu、THv、THwよりキャリア信号Scaが低くなった場合を検知して3相短絡状態であると検知する(図12参照)。   In the first embodiment, the power ECU 50 controls on / off of the upper arm SW element 86 and the lower arm SW element 92 of each phase based on the comparison result between the voltage command values THu, THv, THw and the carrier signal Sca for each of the three phases. Detects when carrier signal Sca is higher than voltage command values THu, THv, THw for all three phases, or when carrier signal Sca is lower than voltage command values THu, THv, THw for all three phases And it detects that it is a three-phase short circuit state (refer FIG. 12).

これにより、インバータ26の通常制御中、3相全ての上アームSW素子86又は下アームSW素子92がオンになったときを3相短絡状態であると判定し、当該3相短絡状態において各SW素子60、62を切り替えることが可能となる。従って、インバータ26の通常制御中、モータ12の意図しないトルク変動を防止しつつ、各SW素子60、62を切り替えることができる。   As a result, during normal control of the inverter 26, it is determined that all three phases of the upper arm SW element 86 or the lower arm SW element 92 are turned on as a three-phase short-circuited state. The elements 60 and 62 can be switched. Therefore, during the normal control of the inverter 26, the SW elements 60 and 62 can be switched while preventing unintended torque fluctuations of the motor 12.

第1実施形態では、電力ECU50は、バッテリ22を切り替えるための強制短絡要求Rsを受けると、3相全ての上アームSW素子86に駆動信号UH、VH、WHを出力し又は下アームSW素子92に駆動信号UL、VL、WLを出力し、強制的に3相短絡状態を発生させる。これにより、バッテリ22の切替えが必要なとき、適切なタイミングで当該切替えを行うことが可能となる。   In the first embodiment, when receiving a forced short-circuit request Rs for switching the battery 22, the power ECU 50 outputs drive signals UH, VH, and WH to the upper arm SW elements 86 of all three phases or the lower arm SW element 92. Drive signals UL, VL, WL are output to force a three-phase short circuit state. Thus, when the battery 22 needs to be switched, the switching can be performed at an appropriate timing.

II.第2実施形態
A.構成の説明(第1実施形態との相違)
図19は、この発明の第2実施形態に係る電気自動車10Aの概略構成図である。電気自動車10Aは、第1実施形態の電気自動車10と同様の構成を有するが、電圧センサ28、30の検出値(第1バッテリ電圧Vbat1及び第2バッテリ電圧Vbat2)を統合ECU18に入力することが必須である点や統合ECU18によるバッテリ22の選択等で、第1実施形態と異なる。
II. Second Embodiment A. Description of configuration (difference from the first embodiment)
FIG. 19 is a schematic configuration diagram of an electric vehicle 10A according to the second embodiment of the present invention. The electric vehicle 10A has the same configuration as the electric vehicle 10 of the first embodiment, but the detection values (first battery voltage Vbat1 and second battery voltage Vbat2) of the voltage sensors 28 and 30 can be input to the integrated ECU 18. It differs from the first embodiment in the essential points and the selection of the battery 22 by the integrated ECU 18.

以下では、第1実施形態と同じ構成要素については同一の参照符号を付してその説明を省略する。   In the following, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

B.双方向SW24のオンオフ制御
次に、各双方向SW24のオンオフ制御について説明する。
B. On / Off Control of Bidirectional SW 24 Next, on / off control of each bidirectional SW 24 will be described.

第2実施形態では、統合ECU18は、第1バッテリ22aの第1バッテリ電圧Vbat1と第2バッテリ22bの第2バッテリ電圧Vbat2を比較して、いずれのバッテリ22を用いるかを設定する。   In the second embodiment, the integrated ECU 18 compares the first battery voltage Vbat1 of the first battery 22a with the second battery voltage Vbat2 of the second battery 22b, and sets which battery 22 is used.

統合ECU18は、例えば、図20に示すモードを適宜切り替えて用いる。すなわち、第2実施形態では、統合ECU18は、第1実施形態と同様、「停止時」、「1電源発電」、「1電源充電」、「1電源利用」、「高電圧バッテリ発電」及び「低電圧バッテリ充電」の各モードを選択可能である。これに加え、統合ECU18は、「1電源発電及び1電源充電」、「高電圧バッテリ発電及び1電源充電」及び「1電源発電及び低電圧バッテリ充電」の各モードを選択して用いる。   For example, the integrated ECU 18 switches between the modes shown in FIG. 20 as appropriate. That is, in the second embodiment, as in the first embodiment, the integrated ECU 18 “when stopped”, “one power generation”, “one power supply”, “one power use”, “high voltage battery power generation”, and “ Each mode of “low voltage battery charging” can be selected. In addition to this, the integrated ECU 18 selects and uses each mode of “one power generation and one power supply charging”, “high voltage battery power generation and one power supply charging”, and “one power supply power generation and one low voltage battery charging”.

但し、第1実施形態と異なり、第2実施形態で用いる「1電源発電」、「1電源充電」及び「1電源利用」の各モードは、電圧の高低に応じて設定可能である。   However, unlike the first embodiment, each mode of “one power generation”, “one power supply charging” and “one power use” used in the second embodiment can be set according to the level of voltage.

具体的には、「1電源発電」モードは、第1実施形態と同様、第1バッテリ22a及び第2バッテリ22bの一方を発電用として用いるモードであるが、第2実施形態では、相対的に電圧が高いバッテリ(図20では第1バッテリ22a)を用いるモードと、相対的に電圧が低いバッテリ(図20では第2バッテリ22b)を用いるモードとを選択できる。   Specifically, the “one power generation” mode is a mode in which one of the first battery 22a and the second battery 22b is used for power generation, as in the first embodiment. A mode using a battery having a high voltage (first battery 22a in FIG. 20) and a mode using a battery having a relatively low voltage (second battery 22b in FIG. 20) can be selected.

「1電源充電」モードは、第1実施形態と同様、第1バッテリ22a及び第2バッテリ22bの一方を充電用として用いるモードであるが、第2実施形態では、相対的に電圧が高いバッテリ(図20では第1バッテリ22a)を用いるモードと、相対的に電圧が低いバッテリ(図20では第2バッテリ22b)を用いるモードとを選択できる。   As in the first embodiment, the “single power supply charging” mode is a mode in which one of the first battery 22a and the second battery 22b is used for charging. In the second embodiment, a battery (with a relatively high voltage ( In FIG. 20, a mode using the first battery 22a) and a mode using a battery having a relatively low voltage (second battery 22b in FIG. 20) can be selected.

「1電源利用」モードは、第1実施形態と同様、第1バッテリ22a及び第2バッテリ22bの一方を発電用及び充電用に用い、他方を発電用及び充電用のいずれにも用いないモードであるが、第2実施形態では、相対的に電圧が高いバッテリ(図20では第1バッテリ22a)を用いるモードと、相対的に電圧が低いバッテリ(図20では第2バッテリ22b)を用いるモードとを選択できる。   As in the first embodiment, the “one power use” mode is a mode in which one of the first battery 22a and the second battery 22b is used for power generation and charging, and the other is not used for power generation and charging. However, in the second embodiment, a mode using a battery having a relatively high voltage (first battery 22a in FIG. 20) and a mode using a battery having a relatively low voltage (second battery 22b in FIG. 20). Can be selected.

なお、「1電源発電」、「1電源充電」及び「1電源停止」のいずれのモードにおいても、電圧の高低は、電圧センサ28からの第1バッテリ電圧Vbat1と、電圧センサ30からの第2バッテリ電圧Vbat2とを用いて統合ECU18が判定する。電圧判定を要するその他のモードについても同様である。   Note that, in any of the “1 power generation”, “1 power supply charging”, and “1 power supply stop” modes, the voltage level is determined by the first battery voltage Vbat1 from the voltage sensor 28 and the second voltage from the voltage sensor 30. The integrated ECU 18 determines using the battery voltage Vbat2. The same applies to other modes that require voltage determination.

また、第1実施形態で用いた「1電源発電」、「1電源充電」及び「1電源停止」モード(バッテリ電圧の判定なしに選択可能なもの)を併せて用いることもできる。   The “1 power generation”, “1 power supply charging”, and “1 power supply stop” modes (selectable without battery voltage determination) used in the first embodiment can also be used together.

次に、第2実施形態で加わった「1電源発電及び1電源充電」、「高電圧バッテリ発電及び1電源充電」及び「1電源発電及び低電圧バッテリ充電」モードについて説明する。   Next, the “one power generation and one power supply charging”, “high voltage battery power generation and one power supply charging” and “one power generation and one low voltage battery charging” modes added in the second embodiment will be described.

「1電源発電及び1電源充電」モードは、第1バッテリ22aと第2バッテリ22bのうち電圧の低い方について「1電源発電」モードを、電圧の高い方について「1電源充電」モードを行うモードである。「1電源発電及び1電源充電」モードは、例えば、一方のバッテリ22が直ぐ後に交換されることがわかっている場合でモータ12が力行か回生かの判断がつかない状態であり、交換予定のバッテリ22から出力したい場合に用いることができる。「1電源発電」モードと「1電源充電」モードとの切替えは、第1実施形態で説明した方法を用いることができる。   The “one power generation and one power supply charging” mode is a mode in which the “one power generation” mode is performed for the lower voltage of the first battery 22a and the second battery 22b, and the “one power supply charging” mode is performed for the higher voltage. It is. The “one power generation and one power supply charging” mode is a state in which, for example, it is known that one battery 22 is to be replaced immediately, and it is not possible to determine whether the motor 12 is powering or regenerating. It can be used when it is desired to output from the battery 22. The method described in the first embodiment can be used for switching between the “one power generation” mode and the “one power supply charging” mode.

「高電圧バッテリ発電及び1電源充電」モードは、電気自動車10が力行状態のとき、「高電圧バッテリ発電」モードを行い、電気自動車10が回生状態のとき、第1バッテリ22aと第2バッテリ22bのうち電圧の高い方について「1電源充電」モードを行うモードである。「高電圧バッテリ発電及び1電源充電」モードは、例えば、一方のバッテリ22が直ぐ後に交換されることがわかっている場合でモータ12が力行か回生かの判断がつかない状態であり、できるだけ交換予定のバッテリ22から出力したい場合に用いることができる。「高電圧バッテリ発電」モードと「1電源充電」モードとの切替えは、第1実施形態で説明した方法を用いることができる。   The “high voltage battery power generation and one power supply charging” mode performs the “high voltage battery power generation” mode when the electric vehicle 10 is in the power running state, and the first battery 22a and the second battery 22b when the electric vehicle 10 is in the regeneration state. In this mode, the “one power supply charging” mode is performed for the higher voltage. The “high voltage battery power generation and single power charging” mode is a state in which, for example, it is known that one of the batteries 22 will be replaced immediately, and it is not possible to determine whether the motor 12 is powering or regenerating. It can be used when outputting from the scheduled battery 22. The method described in the first embodiment can be used for switching between the “high voltage battery power generation” mode and the “single power supply charging” mode.

「1電源発電及び低電圧バッテリ充電」モードは、電気自動車10が力行状態のとき、第1バッテリ22aと第2バッテリ22bのうち電圧の低い方について「1電源発電」モードを行い、電気自動車10が回生状態のとき、「低電圧バッテリ充電」モードを行うモードである。「1電源発電及び低電圧バッテリ充電」モードは、例えば、一方のバッテリ22が直ぐ後に交換されることがわかっている場合でモータ12が力行か回生かの判断がつかない状態であり、できるだけ交換しないバッテリ22に充電したい場合に用いることができる。「1電源発電」モードと「低電圧バッテリ充電」モードとの切替えは、第1実施形態で説明した方法を用いることができる。   In the “one power generation and low voltage battery charging” mode, when the electric vehicle 10 is in a power running state, the “one power generation” mode is performed for the one of the first battery 22a and the second battery 22b having the lower voltage, and the electric vehicle 10 This is a mode for performing the “low voltage battery charging” mode when is in a regenerative state. The “one power generation and low voltage battery charging” mode is a state in which, for example, it is known that one of the batteries 22 will be replaced immediately, and it is not possible to determine whether the motor 12 is powering or regenerating. It can be used when it is desired to charge the battery 22 that does not. The method described in the first embodiment can be used for switching between the “one power generation” mode and the “low voltage battery charging” mode.

上述の通り、第1実施形態では、バッテリ22の一方が発電しているときは他方は充電できないようにSW素子60、62を制御し、バッテリ22の一方が充電しているときは他方は発電できないようにSW素子60、62を制御する。言い換えると、図14では、各モードにおいてオンが斜めに存在すること(発電SW素子60aがオン且つ充電SW素子62bがオンとなること、又は発電SW素子60bがオン且つ充電SW素子62aがオンとなること)がないようにしている。これにより、第1バッテリ22a及び第2バッテリ22bの間で短絡が発生することを防止することができる。   As described above, in the first embodiment, when one of the batteries 22 is generating power, the SW elements 60 and 62 are controlled so that the other cannot be charged. When one of the batteries 22 is charged, the other is generating power. The SW elements 60 and 62 are controlled so that they cannot be performed. In other words, in FIG. 14, ON is diagonally present in each mode (the power generation SW element 60 a is on and the charge SW element 62 b is on, or the power generation SW element 60 b is on and the charge SW element 62 a is on. There is no such thing. Thereby, it is possible to prevent a short circuit from occurring between the first battery 22a and the second battery 22b.

これに対し、第2実施形態で加わった「1電源発電及び1電源充電」、「高電圧バッテリ発電及び1電源充電」及び「1電源発電及び低電圧バッテリ充電」モードは、上記の規則(すなわち、第1実施形態における第1制御法則及び第2制御法則)に反するものである。   On the other hand, the “one power generation and one power supply charging”, “high voltage battery power generation and one power supply charging” and “one power generation and low voltage battery charging” modes added in the second embodiment are the above-described rules (ie, This is contrary to the first control law and the second control law in the first embodiment.

しかし、第2実施形態では、第1バッテリ電圧Vbat1及び第2バッテリ電圧Vbat2を用いた次の第1制御法則及び第2制御法則を用いて、短絡の発生を防止している。   However, in 2nd Embodiment, generation | occurrence | production of a short circuit is prevented using the following 1st control law and 2nd control law using 1st battery voltage Vbat1 and 2nd battery voltage Vbat2.

すなわち、第2実施形態の第1制御法則とは、対応する発電SW素子60がオンとされるバッテリ22のうち最もバッテリ電圧Vbatが高いもの(以下「最高電圧バッテリ」という。)よりも低いバッテリ電圧のバッテリ22に対応する充電SW素子62をオフにする。換言すると、通電する発電経路の中で最も電圧の高い発電経路(以下「最高電圧発電経路」という。)より低い電圧の充電経路を遮断する。この場合、最高電圧バッテリ以上の電圧のバッテリ22については、対応する充電SW素子62をオンオフいずれにしてもよい。換言すると、最高電圧発電経路以上の電圧の充電経路についてはオンオフいずれにしてもよい。   That is, the first control law of the second embodiment is that the battery 22 having the highest battery voltage Vbat among the batteries 22 whose corresponding power generation SW elements 60 are turned on (hereinafter referred to as “the highest voltage battery”) is lower. The charging SW element 62 corresponding to the voltage battery 22 is turned off. In other words, the charging path having a lower voltage than the power generation path having the highest voltage (hereinafter referred to as “the highest voltage power generation path”) among the power generation paths to be energized is cut off. In this case, for the battery 22 having a voltage equal to or higher than the maximum voltage battery, the corresponding charging SW element 62 may be turned on or off. In other words, the charging path with a voltage higher than the maximum voltage power generation path may be turned on or off.

例えば、図20の「1電源発電及び1電源充電」モードでは、第1バッテリ電圧Vbat1の方が第2バッテリ電圧Vbat2よりも高いため、第2バッテリ22bに対応する充電SW素子62bがオフにされる。これにより、第1バッテリ22aからの電力が第2バッテリ22bに供給されることがなくなり、両バッテリ22間の短絡を防止することができる。   For example, in the “one power generation and one power supply charging” mode of FIG. 20, since the first battery voltage Vbat1 is higher than the second battery voltage Vbat2, the charging SW element 62b corresponding to the second battery 22b is turned off. The Thereby, the electric power from the 1st battery 22a is no longer supplied to the 2nd battery 22b, and the short circuit between both the batteries 22 can be prevented.

第2実施形態の第2制御法則とは、対応する充電SW素子62がオンとされるバッテリ22のうち最も電圧が低いもの(以下「最低電圧バッテリ」という。)よりも高い電圧のバッテリ22に対応する発電SW素子60をオフにする。換言すると、通電する充電経路の中で最も電圧の低い充電経路(以下「最低電圧充電経路」という。)よりも高い電圧の発電経路を遮断する。この場合、最低電圧バッテリ以下の電圧のバッテリ22については、対応する発電SW素子60をオンオフいずれにしてもよい。換言すると、最低電圧充電経路以下の電圧の発電経路についてはオンオフいずれにしてもよい。   According to the second control law of the second embodiment, the battery 22 having a higher voltage than the battery 22 with the lowest voltage (hereinafter referred to as “lowest voltage battery”) among the batteries 22 in which the corresponding charging SW elements 62 are turned on. The corresponding power generation SW element 60 is turned off. In other words, the power generation path having a higher voltage than the charging path having the lowest voltage (hereinafter referred to as “the lowest voltage charging path”) among the charging paths to be energized is cut off. In this case, for the battery 22 having a voltage equal to or lower than the lowest voltage battery, the corresponding power generation SW element 60 may be turned on or off. In other words, the power generation path having a voltage lower than the minimum voltage charging path may be turned on or off.

例えば、図20の「1電源発電及び1電源充電」モードでは、第1バッテリ電圧Vbat1の方が第2バッテリ電圧Vbat2よりも高いため、第1バッテリ22aに対応する発電SW素子60aがオフにされる。これにより、第1バッテリ22aからの電力が第2バッテリ22bに供給されることがなくなり、両バッテリ22間の短絡を防止することができる。   For example, in the “one power generation and one power supply charging” mode of FIG. 20, the first battery voltage Vbat1 is higher than the second battery voltage Vbat2, and thus the power generation SW element 60a corresponding to the first battery 22a is turned off. The Thereby, the electric power from the 1st battery 22a is no longer supplied to the 2nd battery 22b, and the short circuit between both the batteries 22 can be prevented.

上記のような第2実施形態の第1制御法則及び第2制御法則を用いることにより、第1バッテリ22aと第2バッテリ22bとの間における短絡を防止することができる。   By using the first control law and the second control law of the second embodiment as described above, a short circuit between the first battery 22a and the second battery 22b can be prevented.

C.第2実施形態の効果
以上のように、第2実施形態によれば、第1実施形態の効果に加え、下記の効果を奏することができる。
C. Effects of Second Embodiment As described above, according to the second embodiment, the following effects can be achieved in addition to the effects of the first embodiment.

すなわち、第2実施形態によれば、第1バッテリ電圧Vbat1及び第2バッテリ電圧Vbat2を用いる場合の第1制御法則及び第2制御法則に基づいて各SW素子60、62を制御する。第1制御法則(第1遮断状態)では、対応する発電SW素子60がオンになるバッテリ22の中でも最も電圧の高い最高電圧バッテリより低い電圧であるバッテリ22に対応する充電SW素子62がオフとなる。換言すると、通電する発電経路の中で最も電圧の高い最高電圧発電経路より低い電圧である充電経路が遮断となる。このため、並列回路を通じて最高電圧バッテリ(最高電圧発電経路)からいずれかのバッテリ22(充電経路)に電流が流れ込む短絡状態が発生しない。   That is, according to the second embodiment, the SW elements 60 and 62 are controlled based on the first control law and the second control law when the first battery voltage Vbat1 and the second battery voltage Vbat2 are used. In the first control law (first cutoff state), the charging SW element 62 corresponding to the battery 22 having a lower voltage than the highest voltage battery having the highest voltage among the batteries 22 in which the corresponding power generation SW element 60 is turned on is turned off. Become. In other words, the charging path having a voltage lower than the highest voltage power generation path having the highest voltage among the power generation paths energized is cut off. For this reason, a short circuit state in which current flows from the highest voltage battery (highest voltage power generation path) to any one of the batteries 22 (charge path) through the parallel circuit does not occur.

また、第2制御法則(第2遮断状態)では、対応する充電SW素子62がオンになるバッテリ22の中でも最も電圧の低い最低電圧バッテリより高い電圧であるバッテリ22に対応する発電SW素子60がオフとなる。換言すると、通電する充電経路の中で最も電圧の低い最低電圧充電経路より高い電圧である発電経路が遮断となる。このため、並列回路を通じて最低電圧バッテリ(最低電圧充電経路)からいずれかのバッテリ22(発電経路)に電流が流れ込む短絡状態が発生しない。   Further, in the second control law (second cutoff state), the power generation SW element 60 corresponding to the battery 22 having a voltage higher than the lowest voltage battery having the lowest voltage among the batteries 22 in which the corresponding charge SW elements 62 are turned on. Turn off. In other words, the power generation path having a higher voltage than the lowest voltage charging path having the lowest voltage among the energized charging paths is cut off. For this reason, a short circuit state in which current flows from the lowest voltage battery (lowest voltage charging path) to any one of the batteries 22 (power generation path) through the parallel circuit does not occur.

従って、第1制御法則又は第2制御法則のいずれを用いる場合であっても、バッテリ22間での短絡状態の発生を防止することが可能となる。このため、バッテリ22間の電圧差に起因する過大な電流(特に、バッテリ22の切替え時におけるもの)の発生を防止することが可能になると共に、バッテリ22同士の均等化に伴う電力損失を防ぐことができる。   Therefore, it is possible to prevent the occurrence of a short circuit between the batteries 22 regardless of whether the first control law or the second control law is used. For this reason, it becomes possible to prevent the occurrence of an excessive current (particularly at the time of switching of the batteries 22) due to the voltage difference between the batteries 22, and to prevent power loss due to equalization of the batteries 22. be able to.

以上より、上記のような効果を伴って、バッテリ22の使用方法の選択枝を拡げることが可能となる。   From the above, it is possible to expand the choices of usage methods of the battery 22 with the effects as described above.

第2実施形態では、第1バッテリ22a及び第2バッテリ22bそれぞれの電圧センサ28、30を備え、電圧センサ28、30に基づきバッテリ22間の電圧の大小を把握し、把握した電圧に基づき制御を行う。これにより、把握した電圧に基づく制御を行うことで、確実にバッテリ22間の短絡を防止できる。   In the second embodiment, the voltage sensors 28 and 30 of the first battery 22a and the second battery 22b are provided, the magnitude of the voltage between the batteries 22 is grasped based on the voltage sensors 28 and 30, and control is performed based on the grasped voltage. Do. Thereby, the short circuit between the batteries 22 can be reliably prevented by performing the control based on the grasped voltage.

III.第3実施形態
A.構成の説明(上記各実施形態との相違)
図21は、この発明の第3実施形態に係る電気自動車10Bの概略構成図である。図22は、電気自動車10Bの回路構成の一部を示す図である。電気自動車10Bは、上記各実施形態と同様、走行用のモータ12と、トランスミッション14と、車輪16と、統合ECU18と、電力系20bとを有する。
III. Third Embodiment A. Description of configuration (difference from the above embodiments)
FIG. 21 is a schematic configuration diagram of an electric vehicle 10B according to the third embodiment of the present invention. FIG. 22 is a diagram illustrating a part of the circuit configuration of the electric vehicle 10B. The electric vehicle 10B includes a traveling motor 12, a transmission 14, a wheel 16, an integrated ECU 18, and an electric power system 20b, as in the above embodiments.

以下では、上記各実施形態と同じ構成要素については同一の参照符号を付してその説明を省略する。   In the following, the same components as those in the above embodiments are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

電力系20bは、モータ12に電力を供給すると共に、モータ12からの回生電力Pregが供給されるものである。電力系20bは、燃料電池152(以下「FC152」という。)と、バッテリ154と、DC/DCコンバータ156と、第1双方向SW24aと、第2双方向SW24bと、インバータ26と、電圧センサ32、158、160と、電流センサ42、44、46、162、164と、レゾルバ48と、電力電子制御装置50b(以下「電力ECU50b」と称する。)とを有する。電力系20bはFC152を有するため、電気自動車10Bは燃料電池車両である。   The power system 20b supplies power to the motor 12 and is supplied with regenerative power Preg from the motor 12. The power system 20b includes a fuel cell 152 (hereinafter referred to as “FC152”), a battery 154, a DC / DC converter 156, a first bidirectional SW 24a, a second bidirectional SW 24b, an inverter 26, and a voltage sensor 32. 158, 160, current sensors 42, 44, 46, 162, 164, a resolver 48, and a power electronic control device 50b (hereinafter referred to as “power ECU 50b”). Since the electric power system 20b includes the FC 152, the electric vehicle 10B is a fuel cell vehicle.

FC152は、例えば、固体高分子電解質膜をアノード電極とカソード電極とで両側から挟み込んで形成されたセルを積層したスタック構造にされている。FC152には、図示しない反応ガス供給部が配管を通じて接続されている。反応ガス供給部は、一方の反応ガスである水素(燃料ガス)を貯留する水素タンクと、他方の反応ガスである空気(酸化剤ガス)を圧縮するコンプレッサを備えている。反応ガス供給部からFC152に供給された水素と空気のFC152内での電気化学反応により生成された発電電流がモータ12とバッテリ154に供給される。   The FC 152 has, for example, a stack structure in which cells formed by sandwiching a solid polymer electrolyte membrane between an anode electrode and a cathode electrode from both sides are stacked. A reaction gas supply unit (not shown) is connected to the FC 152 through a pipe. The reactive gas supply unit includes a hydrogen tank that stores hydrogen (fuel gas) that is one reactive gas, and a compressor that compresses air (oxidant gas) that is the other reactive gas. A power generation current generated by an electrochemical reaction of hydrogen and air supplied from the reaction gas supply unit to the FC 152 in the FC 152 is supplied to the motor 12 and the battery 154.

バッテリ154は、第1実施形態の第1バッテリ22a又は第2バッテリ22bと同様のものである。   The battery 154 is the same as the first battery 22a or the second battery 22b of the first embodiment.

DC/DCコンバータ156は、一方側(1次側)がバッテリ154に接続され、他方側(1次側)がFC152とインバータ26との接続点52に接続されたチョッパ型の電圧変換装置である。DC/DCコンバータ156は、1次側の電圧(以下「1次電圧V1」という。)を2次側の電圧(以下「2次電圧V2」という。)に電圧変換(昇圧変換)するとともに、2次電圧V2を1次電圧V1に電圧変換(降圧変換)する昇降圧型の電圧変換装置である(V1≦V2)。   The DC / DC converter 156 is a chopper type voltage converter in which one side (primary side) is connected to the battery 154 and the other side (primary side) is connected to a connection point 52 between the FC 152 and the inverter 26. . The DC / DC converter 156 converts a voltage on the primary side (hereinafter referred to as “primary voltage V1”) into a voltage on the secondary side (hereinafter referred to as “secondary voltage V2”) (step-up conversion), and This is a step-up / step-down voltage converter that converts the secondary voltage V2 into a primary voltage V1 (step-down conversion) (V1 ≦ V2).

DC/DCコンバータ156により2次電圧V2を制御することにより、FC152の出力を制御することが可能である。当該制御としては、例えば、特開2009−232631号公報に記載のものを用いることができる。   By controlling the secondary voltage V2 with the DC / DC converter 156, the output of the FC 152 can be controlled. As the control, for example, the one described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-232631 can be used.

電圧センサ158は、FC152の出力電圧(以下「FC電圧Vfc」という。)[V]を検出する。電圧センサ160は、バッテリ154の出力電圧(以下「バッテリ電圧Vbat」という。)[V]を検出する。   The voltage sensor 158 detects the output voltage of the FC 152 (hereinafter referred to as “FC voltage Vfc”) [V]. Voltage sensor 160 detects an output voltage (hereinafter referred to as “battery voltage Vbat”) [V] of battery 154.

電流センサ162は、FC152の出力電流(以下「FC電流Ifc」という。)[A]を検出する。電流センサ164は、DC/DCコンバータ156の2次側の出力電流(以下「コンバータ出力電流Icon」という。)[A]を検出する。   The current sensor 162 detects the output current of the FC 152 (hereinafter referred to as “FC current Ifc”) [A]. The current sensor 164 detects the secondary side output current of the DC / DC converter 156 (hereinafter referred to as “converter output current Icon”) [A].

B.各種制御
1.双方向SW24のオンオフ制御
次に、各双方向SW24のオンオフ制御について説明する。
B. Various controls On / Off Control of Bidirectional SW 24 Next, on / off control of each bidirectional SW 24 will be described.

第3実施形態では、FC152は発電を行うのみで充電することができない。この点を踏まえ、統合ECU18は、以下のように各双方向SW24を制御する。   In the third embodiment, the FC 152 only generates power and cannot be charged. Based on this point, the integrated ECU 18 controls each bidirectional SW 24 as follows.

統合ECU18は、例えば、図23に示すモードを適宜切り替えて用いる。すなわち、第3実施形態では、統合ECU18は、第1実施形態と同様、「停止時」、「1電源発電」、「1電源充電」及び「1電源利用」の各モードを選択して用いる。このうち、「1電源発電(FC)」モードでは、バッテリ154に対応する発電スイッチング素子60bもオンとなっているが、これは、バッテリ電圧VbatをDC/DCコンバータ156により昇圧してFC152の出力を調整するためである。また、「1電源充電」モードは、バッテリ154のみを対象とする。さらに、FC152については、「1電源発電」と「1電源利用」が実質的に同じであるため、図23では「1電源利用(FC)」は表示していない。さらにまた、「1電源発電及び1電源充電」モードでは、FC152で発電し、バッテリ154に充電する。   For example, the integrated ECU 18 switches the mode shown in FIG. 23 as appropriate. That is, in the third embodiment, as in the first embodiment, the integrated ECU 18 selects and uses each mode of “when stopped”, “one power generation”, “one power supply charging”, and “one power use”. Among these, in the “one power generation (FC)” mode, the power generation switching element 60 b corresponding to the battery 154 is also turned on. This is because the battery voltage Vbat is boosted by the DC / DC converter 156 and output from the FC 152. It is for adjusting. Further, the “single power supply charging” mode targets only the battery 154. Further, since “one power generation” and “one power use” are substantially the same for FC 152, “one power use (FC)” is not displayed in FIG. 23. Furthermore, in the “one power generation and one power supply charging” mode, power is generated by the FC 152 and the battery 154 is charged.

第3実施形態では、第1実施形態と同様、FC電圧Vfcとバッテリ電圧Vbatとを比較していない。   In the third embodiment, as in the first embodiment, the FC voltage Vfc and the battery voltage Vbat are not compared.

2.双方向SW24の切替え時の制御
次に、各モードを切り替える際の各SW素子60、62の制御について説明する。上記のように、各モードを切り替える際は、インバータ26では、各上アームSW素子86の3相短絡状態又は各下アームSW素子92の3相短絡状態を発生させる。また、第1双方向SW24aの充電SW素子62aは常にオフのままである。このため、第1双方向SW24aの代わりに、発電SW素子60aのみを設けてもよい。
2. Control at the time of switching the bidirectional SW 24 Next, control of the SW elements 60 and 62 when switching between the modes will be described. As described above, when each mode is switched, the inverter 26 generates a three-phase short circuit state of each upper arm SW element 86 or a three-phase short circuit state of each lower arm SW element 92. Further, the charging SW element 62a of the first bidirectional SW 24a always remains off. For this reason, you may provide only the electric power generation SW element 60a instead of the 1st bidirectional SW24a.

(1)単純な切替え
「停止時」モードとその他のモードとを切り替える場合(例えば、「停止時」から「1電源発電」への切替え又はその逆)、電力ECU50は、各SW素子60、62のオンオフを図23に示した状態に単純に切り替える。このような切替えによっても、FC152とバッテリ154との間で短絡は発生しない。但し、切替え時にはデッドタイム生成部128(図8)によりデッドタイムdtを挿入する。
(1) Simple switching When switching between “when stopped” mode and other modes (for example, switching from “when stopped” to “1 power generation” or vice versa), the power ECU 50 causes each of the SW elements 60 and 62 to switch. Is simply switched to the state shown in FIG. Even by such switching, a short circuit does not occur between the FC 152 and the battery 154. However, at the time of switching, the dead time dt is inserted by the dead time generation unit 128 (FIG. 8).

同様に、「1電源発電(FC)」から「1電源発電(バッテリ)」に切り替える場合、その逆の場合、電力ECU50は、各SW素子60、62のオンオフを図23に示した状態にそのまま切り替える。このような切替えによっても、FC152とバッテリ154との間で短絡は発生しない。但し、切替え時にはデッドタイム生成部128によりデッドタイムdtを挿入する。   Similarly, when switching from “one power generation (FC)” to “one power generation (battery)”, in the opposite case, the power ECU 50 keeps the SW elements 60 and 62 on and off in the state shown in FIG. Switch. Even by such switching, a short circuit does not occur between the FC 152 and the battery 154. However, at the time of switching, the dead time generation unit 128 inserts the dead time dt.

(2)段階的な切替え
上記のような単純切替えでは、FC152とバッテリ154との間で短絡が発生する場合、例えば、電気自動車10の力行状態では「1電源発電(FC)」モードを実行してFC152から発電し、回生状態では「1電源利用(バッテリ)」モードを実行してバッテリ154を充電する場合、次のような制御を用いて短絡を防止することができる。
(2) Stepwise switching In the simple switching as described above, when a short circuit occurs between the FC 152 and the battery 154, for example, in the power running state of the electric vehicle 10, the “one power generation (FC)” mode is executed. When the power is generated from the FC 152 and the battery 154 is charged by executing the “use one power source (battery)” mode in the regenerative state, a short circuit can be prevented by using the following control.

図15に示すように、インバータ26の入力電流Iinvが正から負に切り替わる場合、すなわち、電気自動車10が力行状態から回生状態に切り替わる場合について説明する。まず、インバータ26の入力電流Iinvが電流閾値THi1を超える場合、第1双方向SW24aにおいて、発電SW素子60aをオンにし、充電SW素子62aをオフにする。また、第2双方向SW24bの発電SW素子60bをオンにし、充電SW素子62bをオフにする。   As shown in FIG. 15, the case where the input current Iinv of the inverter 26 is switched from positive to negative, that is, the case where the electric vehicle 10 is switched from the power running state to the regenerative state will be described. First, when the input current Iinv of the inverter 26 exceeds the current threshold THi1, the power generation SW element 60a is turned on and the charge SW element 62a is turned off in the first bidirectional SW 24a. Further, the power generation SW element 60b of the second bidirectional SW 24b is turned on, and the charge SW element 62b is turned off.

時点t11において、インバータ26の入力電流Iinvが電流閾値THi1以下になった場合、第1双方向SW24aの発電SW素子60aをオフにする。その後、第2双方向SW24bの発電SW素子60b及び充電SW素子62bの両方をオンにする。これにより、FC152からの電力が充電SW素子62bを介してバッテリ154に供給される短絡状態を防ぐことができる(但し、意図的にこのような短絡状態を発生させ、バッテリ154を充電することも可能である。)。インバータ26の入力電流Iinvが電流閾値THi2以上、電流閾値THi1以下である場合、このオンオフ制御を継続する。   When the input current Iinv of the inverter 26 becomes equal to or smaller than the current threshold value THi1 at time t11, the power generation SW element 60a of the first bidirectional SW 24a is turned off. Thereafter, both the power generation SW element 60b and the charge SW element 62b of the second bidirectional SW 24b are turned on. This can prevent a short-circuit state in which power from the FC 152 is supplied to the battery 154 via the charging SW element 62b (however, such a short-circuit state can be intentionally generated to charge the battery 154). It is possible.) When the input current Iinv of the inverter 26 is not less than the current threshold THi2 and not more than the current threshold THi1, this on / off control is continued.

時点t12において、インバータ26の入力電流Iinvが電流閾値THi2未満になった場合、第1双方向SW24aの発電SW素子60a及び充電SW素子62aの両方はオフのまま保持する。一方、第2双方向SW24bでは、発電SW素子60b及び充電SW素子62bの両方をオンのまま維持する。   When the input current Iinv of the inverter 26 becomes less than the current threshold value THi2 at time t12, both the power generation SW element 60a and the charge SW element 62a of the first bidirectional SW 24a are held off. On the other hand, in the second bidirectional SW 24b, both the power generation SW element 60b and the charge SW element 62b are kept on.

次に、図16に示すように、インバータ26の入力電流Iinvが負から正に切り替わる場合、すなわち、電気自動車10が回生状態から力行状態に切り替わる場合について説明する。まず、インバータ26の入力電流Iinvが電流閾値THi2未満である場合、第1双方向SW24aの発電SW素子60a及び充電SW素子62aの両方をオフにする。一方、第2双方向SW24bの発電SW素子60b及び充電SW素子62bの両方をオンにする。   Next, as shown in FIG. 16, a case where the input current Iinv of the inverter 26 switches from negative to positive, that is, a case where the electric vehicle 10 switches from the regenerative state to the power running state will be described. First, when the input current Iinv of the inverter 26 is less than the current threshold THi2, both the power generation SW element 60a and the charge SW element 62a of the first bidirectional SW 24a are turned off. On the other hand, both the power generation SW element 60b and the charge SW element 62b of the second bidirectional SW 24b are turned on.

時点t21において、インバータ26の入力電流Iinvが電流閾値THi2以上になった後、インバータ26の入力電流Iinvが電流閾値THi2以上、電流閾値THi1未満である場合も、第1双方向SW24aの発電SW素子60a及び充電SW素子62aの両方をオフのまま維持する。一方、第2双方向SW24bの発電SW素子60b及び充電SW素子62bの両方をオンのまま維持する。   Even when the input current Iinv of the inverter 26 is greater than or equal to the current threshold THi2 and less than the current threshold THi1 after the input current Iinv of the inverter 26 becomes greater than or equal to the current threshold THi2 at time t21, the power generation SW element of the first bidirectional SW 24a Both 60a and charge SW element 62a are kept off. On the other hand, both the power generation SW element 60b and the charge SW element 62b of the second bidirectional SW 24b are kept on.

時点t22において、インバータ26の入力電流Iinvが電流閾値THi1以上になった場合、第2双方向SW24bの発電SW素子60b及び充電SW素子62bの両方をオフにする。その後、第1双方向SW24aの発電SW素子60aをオンにする。   At time t22, when the input current Iinv of the inverter 26 becomes equal to or greater than the current threshold THi1, both the power generation SW element 60b and the charge SW element 62b of the second bidirectional SW 24b are turned off. Thereafter, the power generation SW element 60a of the first bidirectional SW 24a is turned on.

なお、上記では、インバータ26の入力電流Iinvに基づいて第1双方向SW24aと第2双方向SW24bのオンオフを制御したが、インバータ26の入力電圧Vinv又はモータ12の消費電力(回生電力)によって制御することも可能である。或いは、発電と充電との切り替わり時点が判別可能である場合、当該切り替わり時点の前後の所定時点によってSW素子60、62のオンオフ切替えをすることも可能である。発電と充電との切り替わり時点が判別可能である場合としては、例えば、実電力がゼロを跨ぐまでの予測時間を用いる場合がある。   In the above description, on / off of the first bidirectional SW 24a and the second bidirectional SW 24b is controlled based on the input current Iinv of the inverter 26. However, the control is based on the input voltage Vinv of the inverter 26 or the power consumption (regenerative power) of the motor 12. It is also possible to do. Alternatively, when the switching time between power generation and charging can be determined, the SW elements 60 and 62 can be switched on and off at a predetermined time before and after the switching time. As a case where the switching time between power generation and charging can be determined, for example, a predicted time until actual power crosses zero may be used.

C.第3実施形態の効果
以上のように、第3実施形態によれば、上記各実施形態の効果に加え、FC152を有する電力系20bにおいても、各SW素子60、62を適切に制御することが可能となる。
C. Effects of Third Embodiment As described above, according to the third embodiment, in addition to the effects of the above-described embodiments, the SW elements 60 and 62 can be appropriately controlled also in the power system 20b having the FC 152. It becomes possible.

IV.第4実施形態
A.構成の説明(上記各実施形態との相違)
図24は、この発明の第4実施形態に係る電気自動車10Cの概略構成図である。図25は、電気自動車10Cの回路構成の一部を示す図である。電気自動車10Cは、上記各実施形態と同様、走行用のモータ12と、トランスミッション14と、車輪16と、統合ECU18と、電力系20cとを有する。
IV. Fourth Embodiment A. Description of configuration (difference from the above embodiments)
FIG. 24 is a schematic configuration diagram of an electric vehicle 10C according to the fourth embodiment of the present invention. FIG. 25 is a diagram illustrating a part of the circuit configuration of the electric vehicle 10C. As in the above embodiments, the electric vehicle 10C includes a traveling motor 12, a transmission 14, a wheel 16, an integrated ECU 18, and an electric power system 20c.

以下では、上記各実施形態と同じ構成要素については同一の参照符号を付してその説明を省略する。   In the following, the same components as those in the above embodiments are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

電力系20cは、モータ12に電力を供給すると共に、モータ12からの回生電力Pregが供給されるものである。電力系20cは、FC152と、第1バッテリ22aと、第2バッテリ22bと、第1DC/DCコンバータ172と、第2DC/DCコンバータ174と、第1双方向SW24aと、第2双方向SW24bと、第3双方向スイッチ24c(以下「第3双方向SW24c」という。)と、インバータ26と、電圧センサ28、30、32、158と、電流センサ38、40、42、44、46、162と、レゾルバ48と、電力電子制御装置50c(以下「電力ECU50c」という。)とを有する。電力系20cはFC152を有するため、電気自動車10Cは燃料電池車両である。   The power system 20 c supplies power to the motor 12 and is supplied with regenerative power Preg from the motor 12. The power system 20c includes an FC 152, a first battery 22a, a second battery 22b, a first DC / DC converter 172, a second DC / DC converter 174, a first bidirectional SW 24a, a second bidirectional SW 24b, A third bidirectional switch 24c (hereinafter referred to as "third bidirectional SW 24c"), an inverter 26, voltage sensors 28, 30, 32, 158, current sensors 38, 40, 42, 44, 46, 162, It has a resolver 48 and a power electronic control device 50c (hereinafter referred to as “power ECU 50c”). Since the electric power system 20c has the FC 152, the electric vehicle 10C is a fuel cell vehicle.

第3双方向SW24cは、第1双方向SW24a及び第2双方向SW24bと同様の構成を有する。   The third bidirectional SW 24c has the same configuration as the first bidirectional SW 24a and the second bidirectional SW 24b.

第1DC/DCコンバータ172と第2DC/DCコンバータ174は、第3実施形態のDC/DCコンバータ156と同様のものである。図25において、第1DC/DCコンバータ172と第2DC/DCコンバータ174は、省略されている。   The first DC / DC converter 172 and the second DC / DC converter 174 are the same as the DC / DC converter 156 of the third embodiment. In FIG. 25, the first DC / DC converter 172 and the second DC / DC converter 174 are omitted.

B.各種制御
1.双方向SW24のオンオフ制御
次に、各双方向SW24のオンオフ制御について説明する。
B. Various controls On / Off Control of Bidirectional SW 24 Next, on / off control of each bidirectional SW 24 will be described.

第4実施形態では、電源としてFC152、第1バッテリ22a及び第2バッテリ22bが存在し、各電源の選択に各電源の電圧(FC電圧Vfc、第1バッテリ電圧Vbat1及び第2バッテリ電圧Vbat2)を用いないため、基本的に、第1実施形態の制御(図14)と第3実施形態の制御(図23)を組み合わせて用いる。   In the fourth embodiment, there are FC152, the first battery 22a, and the second battery 22b as power sources, and the voltage of each power source (FC voltage Vfc, first battery voltage Vbat1, and second battery voltage Vbat2) is selected for each power source. Since it is not used, basically, the control of the first embodiment (FIG. 14) and the control of the third embodiment (FIG. 23) are used in combination.

統合ECU18は、例えば、図26に示すモードを適宜切り替えて用いる。すなわち、第4実施形態では、統合ECU18は、「停止時」、「1電源発電」、「1電源充電」、「1電源利用」、「高電圧バッテリ発電」及び「低電圧バッテリ充電」の各モードを選択して用いる。   For example, the integrated ECU 18 switches the mode shown in FIG. 26 as appropriate. That is, in the fourth embodiment, the integrated ECU 18 performs each of “when stopped”, “one power generation”, “one power supply charging”, “one power use”, “high voltage battery power generation”, and “low voltage battery charging”. Select a mode to use.

FC152による発電を行う場合、上記の通り、FC152の出力制御にはバッテリ22の出力を用いる。このため、FC152を用いる「1電源発電」には、第1バッテリ22aにより出力制御する「1電源発電(FC、第1バッテリ)」と、第2バッテリ22bにより出力制御する「1電源発電(FC、第2バッテリ)」とがある。「高電圧バッテリ発電」及び「低電圧バッテリ充電」モードでは、FC152を休止する点を除き、第1実施形態と同じである。   When power generation is performed by the FC 152, as described above, the output of the battery 22 is used for output control of the FC 152. For this reason, in “one power generation” using FC152, “one power generation (FC, first battery)” whose output is controlled by the first battery 22a and “one power generation (FC) whose output is controlled by the second battery 22b”. , Second battery) ”. The “high voltage battery power generation” and “low voltage battery charge” modes are the same as in the first embodiment except that the FC 152 is suspended.

2.双方向SW24の切替え時の制御
次に、各モードを切り替える際の各SW素子60、62の制御について説明する。上記のように、各モードを切り替える際は、インバータ26では、各上アームSW素子86の3相短絡状態又は各下アームSW素子92の3相短絡状態を発生させる。また、第1双方向SW24aの充電SW素子62aは常にオフのままである。このため、第1双方向SW24aの代わりに、発電SW素子60aのみを設けてもよい。
2. Control at the time of switching the bidirectional SW 24 Next, control of the SW elements 60 and 62 when switching between the modes will be described. As described above, when each mode is switched, the inverter 26 generates a three-phase short circuit state of each upper arm SW element 86 or a three-phase short circuit state of each lower arm SW element 92. Further, the charging SW element 62a of the first bidirectional SW 24a always remains off. For this reason, you may provide only the electric power generation SW element 60a instead of the 1st bidirectional SW24a.

(1)単純な切替え
「停止時」モードとその他のモードとを切り替える場合(例えば、「停止時」から「1電源発電」への切替え又はその逆)、電力ECU50は、各SW素子60、62のオンオフを図26に示した状態に単純に切り替える。このような切替えによっても、FC152、第1バッテリ22a及び第2バッテリ22bの間で短絡は発生しない。但し、切替え時にはデッドタイム生成部128(図8)においてデッドタイムdtを挿入する。
(1) Simple switching When switching between “when stopped” mode and other modes (for example, switching from “when stopped” to “1 power generation” or vice versa), the power ECU 50 causes each of the SW elements 60 and 62 to switch. Is simply switched to the state shown in FIG. Even by such switching, a short circuit does not occur between the FC 152, the first battery 22a, and the second battery 22b. However, at the time of switching, the dead time generation unit 128 (FIG. 8) inserts the dead time dt.

同様に、「1電源発電(FC、第1バッテリ)」から「1電源発電(第1バッテリ)」に切り替える場合、その逆の場合、「1電源発電(FC、第2バッテリ)」から「1電源発電(第2バッテリ)」に切り替える場合、その逆の場合、「1電源発電(FC、第1バッテリ)」から「1電源発電(第2バッテリ)」に切り替える場合、その逆の場合、「1電源発電(FC、第2バッテリ)」から「1電源発電(第1バッテリ)」に切り替える場合、その逆の場合、「1電源発電(第1バッテリ)」から「1電源発電(第2バッテリ)」に切り替える場合、その逆の場合、「1電源充電(第1バッテリ)」から「1電源充電(第2バッテリ)」に切り替える場合、その逆の場合、「1電源発電(FC、第1バッテリ)」若しくは「第1電源発電(FC、第2バッテリ)」若しくは「1電源発電(第1バッテリ)」若しくは「1電源発電(第2バッテリ)」から「高電圧バッテリ発電」に切り替える場合、その逆の場合、「1電源充電(第1バッテリ)」若しくは「1電源充電(第2バッテリ)」から「低電圧バッテリ充電」に切り替える場合、その逆の場合、電力ECU50は、各SW素子60、62のオンオフを図14に示した状態にそのまま切り替える。このような切替えによっても、FC152、第1バッテリ22a及び第2バッテリ22bの間で短絡は発生しない。但し、切替え時にはデッドタイム生成部128(図8)においてデッドタイムdtを挿入する。   Similarly, when switching from “one power generation (FC, first battery)” to “one power generation (first battery)”, and vice versa, “1 power generation (FC, second battery)” to “1” When switching to “power generation (second battery)”, in the opposite case, when switching from “1 power generation (FC, first battery)” to “1 power generation (second battery)”, vice versa, When switching from “one power generation (FC, second battery)” to “one power generation (first battery)”, and vice versa, “1 power generation (first battery)” to “one power generation (second battery)” ) ", And vice versa, when switching from" 1 power supply (first battery) "to" 1 power supply (second battery) ", vice versa," 1 power generation (FC, first battery) " Battery) "or" first power generation When switching from "FC, second battery)" or "one power generation (first battery)" or "one power generation (second battery)" to "high voltage battery power generation", and vice versa, "1 power charging ( In the case of switching from “first battery)” or “one power supply charging (second battery)” to “low voltage battery charging”, and vice versa, the power ECU 50 shows ON / OFF of each of the SW elements 60 and 62 shown in FIG. Switch to the state as it is. Even by such switching, a short circuit does not occur between the FC 152, the first battery 22a, and the second battery 22b. However, at the time of switching, the dead time generation unit 128 (FIG. 8) inserts the dead time dt.

(2)段階的な切替え
上記のような単純切替えでは、FC152、第1バッテリ22a及び第2バッテリ22bの間で短絡が発生する場合、例えば、電気自動車10の力行時には「1電源発電(FC、第1バッテリ)」モードを実行し、回生時には「低電圧バッテリ充電」モードで第1バッテリ22a又は第2バッテリ22bを充電する場合、次のような制御を用いて短絡を防止することができる。
(2) Stepwise switching In the simple switching as described above, when a short circuit occurs between the FC 152, the first battery 22a, and the second battery 22b, for example, when the electric vehicle 10 is powered, “1 power generation (FC, When the first battery) "mode is executed and the first battery 22a or the second battery 22b is charged in the" low voltage battery charging "mode during regeneration, the following control can be used to prevent a short circuit.

図15に示すように、インバータ26の入力電流Iinvが正から負に切り替わる場合、すなわち、電気自動車10が力行状態から回生状態に切り替わる場合について説明する。まず、インバータ26の入力電流Iinvが電流閾値THi1を超える場合、第1双方向SW24aの発電SW素子60aをオンにし、充電SW素子62aをオフにする。また、第2双方向SW24bにおいて、発電SW素子60bをオンにし、充電SW素子62bをオフにする。一方、第3双方向SW24cにおいて、発電SW素子60c及び充電SW素子62cの両方をオフにする。   As shown in FIG. 15, the case where the input current Iinv of the inverter 26 is switched from positive to negative, that is, the case where the electric vehicle 10 is switched from the power running state to the regenerative state will be described. First, when the input current Iinv of the inverter 26 exceeds the current threshold THi1, the power generation SW element 60a of the first bidirectional SW 24a is turned on and the charge SW element 62a is turned off. Further, in the second bidirectional SW 24b, the power generation SW element 60b is turned on and the charge SW element 62b is turned off. On the other hand, in the third bidirectional SW 24c, both the power generation SW element 60c and the charging SW element 62c are turned off.

時点t11において、インバータ26の入力電流Iinvが電流閾値THi1以下になった場合、第1双方向SW24aの発電SW素子60aをオフにする。その後、第2双方向SW24bの発電SW素子60b及び充電SW素子62bの両方をオンにする。これにより、FC152からの電力が充電SW素子62bを介して第1バッテリ22aに供給される短絡状態を防ぐことができる(但し、意図的にこのような短絡状態を発生させ、第1バッテリ22aを充電することも可能である。)。第3双方向SW24cでは、発電SW素子60c及び充電SW素子62cの両方をオフのまま維持する。インバータ26の入力電流Iinvが電流閾値THi2以上、電流閾値THi1以下である場合、このオンオフ制御を継続する。   When the input current Iinv of the inverter 26 becomes equal to or smaller than the current threshold value THi1 at time t11, the power generation SW element 60a of the first bidirectional SW 24a is turned off. Thereafter, both the power generation SW element 60b and the charge SW element 62b of the second bidirectional SW 24b are turned on. Thereby, it is possible to prevent a short-circuit state in which power from the FC 152 is supplied to the first battery 22a via the charging SW element 62b (however, such a short-circuit state is intentionally generated and the first battery 22a is It is also possible to charge.) In the third bidirectional SW 24c, both the power generation SW element 60c and the charging SW element 62c are kept off. When the input current Iinv of the inverter 26 is not less than the current threshold THi2 and not more than the current threshold THi1, this on / off control is continued.

なお、第3双方向SW24cの発電SW素子60c及び充電SW素子62cではなく、第2双方向SW24bの発電SW素子60b及び充電SW素子62bをオンにしたのは、事前にそのような設定をしていたためである。代わりに、第3双方向SW24cの発電SW素子60c及び充電SW素子62cをオンにしてもよい。   It should be noted that the power generation SW element 60b and the charge SW element 62b of the second bidirectional SW 24b, not the power generation SW element 60c and the charge SW element 62c of the third bidirectional SW 24c, are turned on in advance. Because it was. Instead, the power generation SW element 60c and the charging SW element 62c of the third bidirectional SW 24c may be turned on.

時点t12において、インバータ26の入力電流Iinvが電流閾値THi2未満になった場合、第1双方向SW24aの発電SW素子60a及び充電SW素子62aの両方はオフのまま保持する。また、第2双方向SW24bの発電SW素子60bをオフにする。その後、第3双方向SW24cの充電SW素子62cをオンにする。これにより、第2双方向SW24bの充電SW素子62b及び第3双方向SW24cの充電SW素子62cがオンとなり、その他のSW素子はオフとなる。この場合、モータ12からの回生電力Pregは、第1バッテリ22a及び第2バッテリ22bのうち電圧が低い方に優先的に充電される。また、各発電SW素子60a、60b、60cはオフであるため、FC152、第1バッテリ22a及び第2バッテリ22bの間で短絡は発生しない。   When the input current Iinv of the inverter 26 becomes less than the current threshold value THi2 at time t12, both the power generation SW element 60a and the charge SW element 62a of the first bidirectional SW 24a are held off. Further, the power generation SW element 60b of the second bidirectional SW 24b is turned off. Thereafter, the charging SW element 62c of the third bidirectional SW 24c is turned on. As a result, the charging SW element 62b of the second bidirectional SW 24b and the charging SW element 62c of the third bidirectional SW 24c are turned on, and the other SW elements are turned off. In this case, the regenerative power Preg from the motor 12 is preferentially charged to the lower one of the first battery 22a and the second battery 22b. Further, since the power generation SW elements 60a, 60b, and 60c are off, no short circuit occurs between the FC 152, the first battery 22a, and the second battery 22b.

次に、図16に示すように、インバータ26の入力電流Iinvが負から正に切り替わる場合、すなわち、電気自動車10が回生状態から力行状態に切り替わる場合について説明する。まず、インバータ26の入力電流Iinvが電流閾値THi2未満である場合、第2双方向SW24bの充電SW素子62b及び第3双方向SW24cの充電SW素子62cをオンにし、その他のSW素子をオフにする。   Next, as shown in FIG. 16, a case where the input current Iinv of the inverter 26 switches from negative to positive, that is, a case where the electric vehicle 10 switches from the regenerative state to the power running state will be described. First, when the input current Iinv of the inverter 26 is less than the current threshold THi2, the charging SW element 62b of the second bidirectional SW 24b and the charging SW element 62c of the third bidirectional SW 24c are turned on, and the other SW elements are turned off. .

時点t21において、インバータ26の入力電流Iinvが電流閾値THi2以上になった場合、第3双方向SW24cの充電SW素子62cをオフにする。その後、第2双方向SW24bの発電SW素子60bをオンにする。これにより、第1バッテリ22aと第2バッテリ22bとの間の短絡なしに、第1バッテリ22aによる充放電をすることが可能となる。インバータ26の入力電流Iinvが電流閾値THi2以上、電流閾値THi1以下である場合、このオンオフ制御を継続する。   When the input current Iinv of the inverter 26 becomes equal to or greater than the current threshold THi2 at time t21, the charging SW element 62c of the third bidirectional SW 24c is turned off. Thereafter, the power generation SW element 60b of the second bidirectional SW 24b is turned on. Thereby, it becomes possible to charge / discharge by the 1st battery 22a, without the short circuit between the 1st battery 22a and the 2nd battery 22b. When the input current Iinv of the inverter 26 is not less than the current threshold THi2 and not more than the current threshold THi1, this on / off control is continued.

時点t22において、インバータ26の入力電流Iinvが電流閾値THi1以上になった場合、第2双方向SW24bの充電SW素子62bをオフにする。その後、第1双方向SW24aの発電SW素子60aをオンにする。第2双方向SW24bの発電SW素子60bはオンのままとする。これにより、FC152と第1バッテリ22aとの間の短絡なしにFC152による発電に切り替えることができる。   When the input current Iinv of the inverter 26 becomes equal to or greater than the current threshold THi1 at time t22, the charging SW element 62b of the second bidirectional SW 24b is turned off. Thereafter, the power generation SW element 60a of the first bidirectional SW 24a is turned on. The power generation SW element 60b of the second bidirectional SW 24b remains on. Thereby, it can switch to the electric power generation by FC152, without the short circuit between FC152 and the 1st battery 22a.

なお、上記では、インバータ26の入力電流Iinvに基づいて第1双方向SW24aと第2双方向SW24bのオンオフを制御したが、インバータ26の入力電圧Vinv又はモータ12の消費電力(回生電力)によって制御することも可能である。或いは、発電と充電との切り替わり時点が判別可能である場合、当該切り替わり時点の前後の所定時点によってSW素子60、62のオンオフ切替えをすることも可能である。発電と充電との切り替わり時点が判別可能である場合としては、例えば、実電力がゼロを跨ぐまでの予測時間を用いる場合がある。   In the above description, on / off of the first bidirectional SW 24a and the second bidirectional SW 24b is controlled based on the input current Iinv of the inverter 26. However, the control is based on the input voltage Vinv of the inverter 26 or the power consumption (regenerative power) of the motor 12. It is also possible to do. Alternatively, when the switching time between power generation and charging can be determined, the SW elements 60 and 62 can be switched on and off at a predetermined time before and after the switching time. As a case where the switching time between power generation and charging can be determined, for example, a predicted time until actual power crosses zero may be used.

C.第4実施形態の効果
以上のように、第4実施形態によれば、上記各実施形態の効果に加え、次の効果を奏することが可能となる。
C. Effects of Fourth Embodiment As described above, according to the fourth embodiment, in addition to the effects of the above-described embodiments, the following effects can be achieved.

すなわち、第4実施形態では、3つの電源(FC152、第1バッテリ22a及び第2バッテリ22b)を用いた電力系20cにおいて、各電源の電圧値を用いずに、SW素子60、62を適切に制御することが可能となる。   That is, in the fourth embodiment, in the power system 20c using three power sources (FC152, first battery 22a, and second battery 22b), the SW elements 60 and 62 are appropriately set without using the voltage values of the respective power sources. It becomes possible to control.

V.第5実施形態
A.構成の説明(第4実施形態との相違)
図27は、この発明の第5実施形態に係る電気自動車10Dの概略構成図である。電気自動車10Dは、第4実施形態の電気自動車10Cと同様、走行用のモータ12と、トランスミッション14と、車輪16と、統合ECU18と、電力系20dとを有する。第4実施形態の電気自動車10Cと同様の構成を有するが、電圧センサ158、28、30の検出値(FC電圧Vfc、第1バッテリ電圧Vbat1及び第2バッテリ電圧Vbat2)を統合ECU18に入力することが必須である点や統合ECU18によるFC152及びバッテリ22の選択等で、第4実施形態と異なる。
V. Fifth Embodiment A. Explanation of configuration (difference from the fourth embodiment)
FIG. 27 is a schematic configuration diagram of an electric vehicle 10D according to the fifth embodiment of the present invention. Similar to the electric vehicle 10C of the fourth embodiment, the electric vehicle 10D includes a traveling motor 12, a transmission 14, a wheel 16, an integrated ECU 18, and an electric power system 20d. Although it has the same configuration as the electric vehicle 10C of the fourth embodiment, the detection values (FC voltage Vfc, first battery voltage Vbat1, and second battery voltage Vbat2) of the voltage sensors 158, 28, 30 are input to the integrated ECU 18. Is different from the fourth embodiment in that it is essential and the integrated ECU 18 selects the FC 152 and the battery 22.

以下では、上記各実施形態と同じ構成要素については同一の参照符号を付してその説明を省略する。   In the following, the same components as those in the above embodiments are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

B.双方向SW24のオンオフ制御
次に、各双方向SW24のオンオフ制御について説明する。
B. On / Off Control of Bidirectional SW 24 Next, on / off control of each bidirectional SW 24 will be described.

第5実施形態では、電源としてFC152、第1バッテリ22a及び第2バッテリ22bが存在し、FC152の出力は、第1バッテリ22a又は第2バッテリ22bの出力を用いて制御すると共に、各電源の電圧(FC電圧Vfc、第1バッテリ電圧Vbat1及び第2バッテリ電圧Vbat2)を用いて各電源の選択をする。このため、基本的に、第1実施形態の制御(図14)、第2実施形態の制御(図20)、第3実施形態の制御(図23)及び第4実施形態の制御(図26)を組み合わせて用いる。   In the fifth embodiment, the FC 152, the first battery 22a, and the second battery 22b exist as power sources, and the output of the FC 152 is controlled using the output of the first battery 22a or the second battery 22b, and the voltage of each power source. Each power source is selected using (FC voltage Vfc, first battery voltage Vbat1, and second battery voltage Vbat2). Therefore, basically, the control of the first embodiment (FIG. 14), the control of the second embodiment (FIG. 20), the control of the third embodiment (FIG. 23), and the control of the fourth embodiment (FIG. 26). Are used in combination.

統合ECU18は、図28に示すモードを適宜切り替えて用いる。すなわち、第5実施形態では、統合ECU18は、「停止時」、「1電源発電」、「1電源充電」、「1電源利用」、「高電圧バッテリ発電」、「低電圧バッテリ充電」、「1電源発電及び1電源充電」、「高電圧バッテリ発電及び1電源充電」及び「1電源発電及び低電圧バッテリ充電」の各モードを選択して用いることができる。   The integrated ECU 18 switches between the modes shown in FIG. 28 as appropriate. That is, in the fifth embodiment, the integrated ECU 18 performs “when stopped”, “one power generation”, “one power supply charging”, “one power supply use”, “high voltage battery power generation”, “low voltage battery charging”, “ Each mode of “1 power generation and 1 power supply charge”, “high voltage battery power generation and 1 power supply charge” and “1 power supply power generation and low voltage battery charge” can be selected and used.

なお、「1電源発電」モードについては、FC152による発電を行う際、第1バッテリ22a及び第2バッテリ22bのいずれを用いてFC152の出力を制御するのかを両バッテリ22の電圧の高低に基づいて設定することができる。   In the “one power generation” mode, when the power generation by the FC 152 is performed, which of the first battery 22 a and the second battery 22 b is used to control the output of the FC 152 is based on the voltage level of both the batteries 22. Can be set.

C.第5実施形態の効果
以上のように、第5実施形態によれば、上記各実施形態の効果に加え、次の効果を奏することが可能となる。
C. Effects of Fifth Embodiment As described above, according to the fifth embodiment, in addition to the effects of the above embodiments, the following effects can be achieved.

すなわち、第5実施形態では、3つの電源(FC152、第1バッテリ22a及び第2バッテリ22b)を用いた電力系20dにおいて、各電源の電圧値を用いて、SW素子60、62を適切に制御することが可能となる。   That is, in the fifth embodiment, in the power system 20d using three power sources (FC152, first battery 22a and second battery 22b), the SW elements 60 and 62 are appropriately controlled using the voltage values of the respective power sources. It becomes possible to do.

VI.変形例
なお、この発明は、上記各実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。例えば、以下の構成を採用することができる。
VI. Modifications It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it is needless to say that various configurations can be adopted based on the contents described in this specification. For example, the following configuration can be adopted.

A.電源の数
第1〜第3実施形態では、電力系20、20a、20bは、2つの電源(第1バッテリ22aと第2バッテリ22bの組合せ、及びFC152とバッテリ154の組合せ)を有し、第4及び第5実施形態では、電力系20c、20dは、3つの電源(FC152と第1バッテリ22aと第2バッテリ22bの組合せ)を有したが、電源の数はこれに限らず、4つ以上であってもよい。
A. Number of power sources In the first to third embodiments, the power systems 20, 20a, 20b have two power sources (a combination of the first battery 22a and the second battery 22b, and a combination of the FC 152 and the battery 154). In the fourth and fifth embodiments, the power systems 20c and 20d have three power sources (a combination of the FC 152, the first battery 22a, and the second battery 22b). However, the number of power sources is not limited to this, and the number of power sources is four or more. It may be.

B.電源の数が4つ以上である場合の双方向SW24のオンオフ制御
1.電源電圧を用いない場合
第1、第3及び第5実施形態では、電源電圧(第1バッテリ電圧Vbat1、第2バッテリ電圧Vbat2、FC電圧Vfc、バッテリ電圧Vbat)が不明であっても、各双方向SW24のオンオフの切替えを行った。同様に、電源が4つ以上である場合、電源電圧を用いなくても、第1実施形態で述べたような第1制御法則及び第2制御法則の少なくとも一方が成立すれば、短絡を発生させることなしに、双方向SW24のオンオフを選択することができる。
B. 1. On / off control of bidirectional SW 24 when the number of power supplies is four or more When the power supply voltage is not used In the first, third, and fifth embodiments, the power supply voltages (the first battery voltage Vbat1, the second battery voltage Vbat2, the FC voltage Vfc, and the battery voltage Vbat) are unknown. The direction SW24 was switched on and off. Similarly, when there are four or more power supplies, a short circuit is generated if at least one of the first control law and the second control law as described in the first embodiment is satisfied without using a power supply voltage. It is possible to select ON / OFF of the bidirectional SW 24 without any problem.

すなわち、電源電圧を用いない場合の第1制御法則とは、双方向SW24がN個(Nは、2以上の整数)ある場合、発電SW素子60と充電SW素子62がいずれもオフとなる双方向SW24がN−1個存在する。換言すると、発電経路と充電経路の両方がオフとなる電力系統がN−1個存在する。この場合、残りの1つの双方向SW24については、発電SW素子60と充電SW素子62の一方のみがオンであってもよく、また、発電SW素子60と充電SW素子62の両方がオンであってもよい。   That is, the first control law when the power supply voltage is not used is that both the power generation SW element 60 and the charge SW element 62 are turned off when there are N bidirectional SWs 24 (N is an integer of 2 or more). There are N-1 directions SW24. In other words, there are N-1 power systems in which both the power generation path and the charging path are off. In this case, for the remaining one bidirectional SW 24, only one of the power generation SW element 60 and the charge SW element 62 may be on, and both the power generation SW element 60 and the charge SW element 62 are on. May be.

例えば、図29に示すように、第4電源に対応する発電SW素子60(第4電源の発電経路)がオンであり、その他の発電経路がオフである場合、第4電源に対応する充電SW素子62(第4電源の充電経路)はオンオフいずれでも構わないが、その他の充電経路はオフにする必要がある。   For example, as shown in FIG. 29, when the power generation SW element 60 (the power generation path of the fourth power supply) corresponding to the fourth power supply is on and the other power generation paths are off, the charge SW corresponding to the fourth power supply The element 62 (the charging path of the fourth power source) may be turned on or off, but the other charging paths need to be turned off.

電源電圧を用いない場合の第2制御法則とは、全て(N個)の双方向SW24の発電SW素子60又は充電SW素子62がオフとなる。換言すると、全ての電力系統の発電経路又は充電経路がオフとなる。この場合、全てがオンとなる発電経路又は充電経路とは逆の充電経路又は発電経路は、一部又は全てをオンとすることができる。   In the second control law when the power supply voltage is not used, all (N) power generation SW elements 60 or charge SW elements 62 of the bidirectional SW 24 are turned off. In other words, the power generation paths or charging paths of all power systems are turned off. In this case, a part or all of the charging path or power generation path opposite to the power generation path or charging path that is all turned on can be turned on.

例えば、図30に示すように、全ての電源の発電経路がオフである場合、各充電経路はオンオフいずれでも構わない。   For example, as shown in FIG. 30, when the power generation paths of all the power sources are off, each charging path may be either on or off.

上記の第1制御法則及び第2制御法則を用いることにより、電源の数が増えていっても、電源間における短絡を防止することができる。   By using the first control law and the second control law, it is possible to prevent a short circuit between power supplies even when the number of power supplies is increased.

2.電源電圧を用いる場合
第2及び第4実施形態では、電源電圧(第1バッテリ電圧Vbat1、第2バッテリ電圧Vbat2、FC電圧Vfc、バッテリ電圧Vbat)を用いて、各双方向SW24のオンオフの切替えを行った。同様に、電源が4つ以上である場合、バッテリの電圧を用いて、次の第1制御法則及び第2制御法則の少なくとも一方が成立すれば、電源間に短絡を発生させることなしに、双方向SW24のオンオフを選択することができる。
2. In the case of using the power supply voltage In the second and fourth embodiments, the on / off switching of each bidirectional SW 24 is performed using the power supply voltages (first battery voltage Vbat1, second battery voltage Vbat2, FC voltage Vfc, battery voltage Vbat). went. Similarly, when there are four or more power supplies, if at least one of the following first control law and second control law is established using the voltage of the battery, both of them can be generated without causing a short circuit between the power supplies. On / off of the direction SW 24 can be selected.

すなわち、電源電圧を用いる場合の第1制御法則とは、対応する発電SW素子60がオンとされる電源のうち最も電源電圧が高いもの(以下「最高電圧電源」という。)よりも低い電源電圧の電源に対応する充電SW素子62をオフにする。換言すると、通電する発電経路の中で最も電圧の高い発電経路(以下「最高電圧発電経路」という。)より低い電圧の充電経路を遮断する。この場合、最高電圧電源以上の電圧の電源については、対応する充電SW素子62をオンオフいずれにしてもよい。換言すると、最高電圧発電経路以上の電圧の充電経路についてはオンオフいずれにしてもよい。   That is, the first control law in the case of using the power supply voltage is that the power supply voltage lower than the power supply voltage with the highest power supply voltage (hereinafter referred to as “highest voltage power supply”) among the power supplies in which the corresponding power generation SW element 60 is turned on. The charging SW element 62 corresponding to the power source is turned off. In other words, the charging path having a lower voltage than the power generation path having the highest voltage (hereinafter referred to as “the highest voltage power generation path”) among the power generation paths to be energized is cut off. In this case, for a power supply having a voltage higher than the maximum voltage power supply, the corresponding charging SW element 62 may be turned on or off. In other words, the charging path with a voltage higher than the maximum voltage power generation path may be turned on or off.

図31の例では、電圧の高い順に並べた第1電源から第N電源のうち対応する発電SW素子60(発電経路)がオンとなり且つ最も電圧が高いのは、第4電源である。この場合、第4電源よりも電圧が低い第5〜第N電源の充電経路はオフとし、第1〜第4電源の充電経路はオンオフいずれでも構わない。   In the example of FIG. 31, the corresponding power generation SW element 60 (power generation path) among the first power supply to the Nth power supply arranged in descending order of the voltage is turned on, and the fourth power supply has the highest voltage. In this case, the charging paths of the fifth to Nth power supplies whose voltage is lower than that of the fourth power supply may be turned off, and the charging paths of the first to fourth power supplies may be either on or off.

電源電圧を用いる場合の第2制御法則とは、対応する充電SW素子60がオンとされる電源のうち最も電圧が低いもの(以下「最低電圧電源」という。)よりも高い電圧の電源に対応する発電SW素子60をオフにする。換言すると、通電する充電経路の中で最も電圧の低い充電経路(以下「最低電圧充電経路」という。)よりも高い電圧の発電経路を遮断する。この場合、最低電圧電源以下の電圧の電源については、対応する発電SW素子60をオンオフいずれにしてもよい。換言すると、最低電圧充電経路以下の電圧の発電経路についてはオンオフいずれにしてもよい。   The second control law in the case of using a power supply voltage corresponds to a power supply having a voltage higher than the lowest power supply (hereinafter referred to as “minimum voltage power supply”) among the power supplies in which the corresponding charging SW element 60 is turned on. The power generation SW element 60 to be turned off is turned off. In other words, the power generation path having a higher voltage than the charging path having the lowest voltage (hereinafter referred to as “the lowest voltage charging path”) among the charging paths to be energized is cut off. In this case, the power generation SW element 60 corresponding to the power supply having a voltage lower than the lowest voltage power supply may be turned on or off. In other words, the power generation path having a voltage lower than the minimum voltage charging path may be turned on or off.

図32の例では、電圧の低い順に並べた第1電源から第N電源のうち充電経路がオンとなり且つ最も電圧が低いのは、第6電源である。この場合、第6電源よりも電圧が高い第1〜第5電源の発電経路はオフとし、第6〜第n電源の発電経路はオンオフいずれでも構わない。   In the example of FIG. 32, among the first power supply to the Nth power supply arranged in ascending order of voltage, the sixth power supply has the charging path turned on and the lowest voltage. In this case, the power generation paths of the first to fifth power supplies whose voltage is higher than that of the sixth power supply may be turned off, and the power generation paths of the sixth to nth power supplies may be either on or off.

上記の第1制御法則及び第2制御法則を用いることにより、電源の数が増えていっても、電源間における短絡を防止することができる。   By using the first control law and the second control law, it is possible to prevent a short circuit between power supplies even when the number of power supplies is increased.

C.電源の種類
上記各第1実施形態及び第2実施形態では、第1バッテリ22a及び第2バッテリ22bを用い、第3実施形態では、FC152及びバッテリ154を用い、第4実施形態及び第5実施形態では、FC152、第1バッテリ22a及び第2バッテリ22bを用いたが、利用可能な電源は、これに限らない。例えば、エンジンとオルタネータを組み合わせたものを電源とすることもできる。
C. Types of power sources In the first and second embodiments, the first battery 22a and the second battery 22b are used, and in the third embodiment, the FC 152 and the battery 154 are used, and the fourth and fifth embodiments are used. Then, although FC152, the 1st battery 22a, and the 2nd battery 22b were used, the power supply which can be utilized is not restricted to this. For example, a combination of an engine and an alternator can be used as a power source.

D.モードの切替え
上記各実施形態では、双方向SW24の切替え時の制御として、いくつかの単純な切替えやいくつかの段階的な切替えについて言及したが、モード切替え時の制御はこれに限らない。例えば、モードを切り替える際、一旦、全てのスイッチング素子60、62をオフにした後、新たなモードに切り替えることもできる。
D. Mode switching In each of the above-described embodiments, some simple switching and some stepwise switching are mentioned as the control at the time of switching the bidirectional SW 24, but the control at the mode switching is not limited to this. For example, when switching the mode, it is also possible to switch to a new mode after turning off all the switching elements 60 and 62 once.

E.電力ECU50
上記各実施形態では、図7に示す構成の電力ECU50を用いたが(図1、図19、図21、図24及び図27参照)、電力ECU50の構成はこれに限らない。例えば、以下に示す変形例を用いることができる。
E. Electric power ECU 50
In each of the above embodiments, the power ECU 50 having the configuration shown in FIG. 7 is used (see FIGS. 1, 19, 21, 24, and 27), but the configuration of the power ECU 50 is not limited to this. For example, the following modifications can be used.

1.第1変形例
図33に示す電力ECU50aは、負荷電力演算部180を有する点等で、図7の電力ECU50と異なる。負荷電力演算部180は、インバータ26の入力電圧Vinvと入力電流Iinvを乗算して負荷電力P1を演算し、双方向スイッチ論理生成部102a(以下「双方向SW論理生成部102a」又は「論理生成部102a」という。)に出力する(P1=Vinv*Iinv)。
1. First Modified Example Electric power ECU 50a shown in FIG. 33 is different from electric power ECU 50 in FIG. 7 in that load electric power calculation unit 180 is included. The load power calculation unit 180 calculates the load power P1 by multiplying the input voltage Vinv of the inverter 26 and the input current Iinv, and generates a bidirectional switch logic generation unit 102a (hereinafter referred to as “bidirectional SW logic generation unit 102a” or “logic generation”). (P1 = Vinv * Iinv).

図34には、論理生成部102aの機能的なブロック図が示されている。論理生成部102aの双方向スイッチ論理決定部122a(以下「双方向SW論理決定部122a」又は「論理決定部122a」という。)は、統合ECU18からの電源指定信号Sd1、Sd2、Sd3と、負荷電力演算部180からの負荷電力P1と、記憶部130aからの電力閾値THp1、THp2(THp1>THp2)とに基づいてSW素子選択信号Ss1、Ss2、Ss3、Ss4を出力する。   FIG. 34 shows a functional block diagram of the logic generation unit 102a. The bidirectional switch logic determination unit 122a (hereinafter referred to as “bidirectional SW logic determination unit 122a” or “logic determination unit 122a”) of the logic generation unit 102a includes power supply designation signals Sd1, Sd2, and Sd3 from the integrated ECU 18, and a load. SW element selection signals Ss1, Ss2, Ss3, and Ss4 are output based on the load power P1 from the power calculation unit 180 and the power thresholds THp1 and THp2 (THp1> THp2) from the storage unit 130a.

より具体的には、負荷電力P1と電力閾値THp1、THp2を比較し、負荷電力P1が電力閾値THp1より大きいとき「発電状態」であると判定し、負荷電力P1が電力閾値THp2以上、電力閾値THp1以下であるとき「発電/充電切替え状態」であると判定し、負荷電力P1が電力閾値THp2未満であるとき「充電状態」であると判定する(図15及び図16参照)。   More specifically, the load power P1 is compared with the power thresholds THp1 and THp2, and when the load power P1 is greater than the power threshold THp1, it is determined that the power generation state is present, and the load power P1 is equal to or greater than the power threshold THp2. When it is equal to or less than THp1, it is determined to be in the “power generation / charge switching state”, and when the load power P1 is less than the power threshold THp2, it is determined to be in the “charge state” (see FIGS. 15 and 16).

2.第2変形例
図35に示す電力ECU50bは、負荷電力演算部180aを有する点で、図7の電力ECU50と異なる。負荷電力演算部180aは、電気角速度ωとトルク指令値T_cを乗算したものをモータ12の極対数で除算して負荷電力P2を演算し、双方向スイッチ論理生成部102b(以下「双方向SW論理生成部102b」又は「論理生成部102b」という。)に出力する(P2=ω*T/極対数)。
2. Second Modification An electric power ECU 50b shown in FIG. 35 is different from the electric power ECU 50 in FIG. 7 in that it includes a load electric power calculation unit 180a. The load power calculation unit 180a calculates the load power P2 by dividing the product of the electrical angular velocity ω and the torque command value T_c by the number of pole pairs of the motor 12, and generates a bidirectional switch logic generation unit 102b (hereinafter referred to as “bidirectional SW logic”). (P2 = ω * T / number of pole pairs).

論理生成部102bは、第1変形例における論理生成部102aと同様のものであり、統合ECU18からの電源指定信号Sd1、Sd2、Sd3と、負荷電力演算部180aからの負荷電力P2と、記憶部130aからの電力閾値THp1、THp2(THp1>THp2)とに基づいてSW素子選択信号Ss1、Ss2、Ss3、Ss4を出力する。   The logic generation unit 102b is the same as the logic generation unit 102a in the first modification, and includes power supply designation signals Sd1, Sd2, and Sd3 from the integrated ECU 18, load power P2 from the load power calculation unit 180a, and storage unit Based on the power thresholds THp1 and THp2 (THp1> THp2) from 130a, SW element selection signals Ss1, Ss2, Ss3, and Ss4 are output.

より具体的には、負荷電力P2と電力閾値THp1、THp2を比較し、負荷電力P2が電力閾値THp1より大きいとき「発電状態」であると判定し、負荷電力P2が電力閾値THp2以上、電力閾値THp1以下であるとき「発電/充電切替え状態」であると判定し、負荷電力P2が電力閾値THp2未満であるとき「充電状態」であると判定する(図15及び図16参照)。   More specifically, the load power P2 is compared with the power thresholds THp1 and THp2, and when the load power P2 is greater than the power threshold THp1, it is determined that the power generation state is present, and the load power P2 is greater than or equal to the power threshold THp2. When it is equal to or less than THp1, it is determined to be in the “power generation / charge switching state”, and when the load power P2 is less than the power threshold THp2, it is determined to be in the “charge state” (see FIGS. 15 and 16).

3.第3変形例
図36に示す電力ECU50cは、負荷電力演算部180bを有する点で、図7の電力ECU50と異なる。負荷電力演算部180bは、d軸電圧指令値Vd_cとd軸電流Idの積とq軸電圧指令値Vq_cとq軸電流Iqの積とを加算して負荷電力P3を演算し、双方向スイッチ論理生成部102c(以下「双方向SW論理生成部102c」又は「論理生成部102c」という。)に出力する(P3=Vd_c*Id+Vq_c*Iq)。
3. Third Modification An electric power ECU 50c shown in FIG. 36 is different from the electric power ECU 50 in FIG. 7 in that it includes a load electric power calculation unit 180b. The load power calculation unit 180b calculates the load power P3 by adding the product of the d-axis voltage command value Vd_c and the d-axis current Id and the product of the q-axis voltage command value Vq_c and the q-axis current Iq, and performs bidirectional switch logic. The data is output to the generation unit 102c (hereinafter referred to as “bidirectional SW logic generation unit 102c” or “logic generation unit 102c”) (P3 = Vd_c * Id + Vq_c * Iq).

論理生成部102cは、第1変形例における論理生成部102aと同様のものであり、統合ECU18からの電源指定信号Sd1、Sd2、Sd3と、負荷電力演算部180bからの負荷電力P3と、記憶部130aからの電力閾値THp1、THp2(THp1>THp2)とに基づいてSW素子選択信号Ss1、Ss2、Ss3、Ss4を出力する。   The logic generation unit 102c is the same as the logic generation unit 102a in the first modification, and includes power supply designation signals Sd1, Sd2, and Sd3 from the integrated ECU 18, load power P3 from the load power calculation unit 180b, and a storage unit Based on the power thresholds THp1 and THp2 (THp1> THp2) from 130a, SW element selection signals Ss1, Ss2, Ss3, and Ss4 are output.

より具体的には、負荷電力P3と電力閾値THp1、THp2を比較し、負荷電力P3が電力閾値THp1より大きいとき「発電状態」であると判定し、負荷電力P3が電力閾値THp2以上、電力閾値THp1以下であるとき「発電/充電切替え状態」であると判定し、負荷電力P3が電力閾値THp2未満であるとき「充電状態」であると判定する(図15及び図16参照)。   More specifically, the load power P3 is compared with the power thresholds THp1 and THp2, and when the load power P3 is greater than the power threshold THp1, it is determined that the power generation state is present, and the load power P3 is equal to or greater than the power threshold THp2. When it is equal to or less than THp1, it is determined to be in the “power generation / charge switching state”, and when the load power P3 is less than the power threshold THp2, it is determined to be in the “charge state” (see FIGS. 15 and 16).

4.第4変形例
図37に示す電力ECU50dは、トルク指令値T_cが双方向スイッチ論理生成部102d(以下「双方向SW論理生成部102d」又は「論理生成部102d」という。)に入力される点で、図7の電力ECU50と異なる。
4). Fourth Modified Example Electric power ECU 50d shown in FIG. 37 receives torque command value T_c from bidirectional switch logic generation unit 102d (hereinafter referred to as “bidirectional SW logic generation unit 102d” or “logic generation unit 102d”). Thus, it is different from the power ECU 50 of FIG.

論理生成部102dは、統合ECU18からの電源指定信号Sd1、Sd2、Sd3と、統合ECU18からのトルク指令値T_cと、記憶部130aからのトルク閾値THt1、THt2(THt1>THt2)とに基づいてSW素子選択信号Ss1、Ss2、Ss3、Ss4を出力する。   The logic generation unit 102d performs SW based on the power supply designation signals Sd1, Sd2, and Sd3 from the integrated ECU 18, the torque command value T_c from the integrated ECU 18, and the torque thresholds THt1 and THt2 (THt1> THt2) from the storage unit 130a. The element selection signals Ss1, Ss2, Ss3, and Ss4 are output.

より具体的には、トルク指令値T_cとトルク閾値THt1、THt2を比較し、トルク指令値T_cがトルク閾値THt1より大きいとき「発電状態」であると判定し、トルク指令値T_cがトルク閾値THt2以上、トルク閾値THt1以下であるとき「発電/充電切替え状態」であると判定し、トルク指令値T_cがトルク閾値THt2未満であるとき「充電状態」であると判定する(図15及び図16参照)。   More specifically, the torque command value T_c is compared with the torque threshold values THt1 and THt2, and when the torque command value T_c is greater than the torque threshold value THt1, it is determined that the engine is in the “power generation state”. When the torque threshold value THt1 or less, the power generation / charge switching state is determined, and when the torque command value T_c is less than the torque threshold value THt2, the charging state is determined (see FIGS. 15 and 16). .

10、10A、10B、10C、10D…電気自動車
12…モータ 22a…第1バッテリ(電源)
22b…第2バッテリ(電源)
24a…第1双方向スイッチ(スイッチ)
24b…第2双方向スイッチ(スイッチ)
24c…第3双方向スイッチ(スイッチ)
26…インバータ
50、50a、50b、50c、50d…電力ECU(制御装置)
84u、84v、84w…上アーム素子
86u、86v、86w…上アームスイッチング素子
90u、90v、90w…下アーム素子
92u、92v、92w…下アームスイッチング素子
98u、98v、98w…巻線(3相線)
152…FC(電源) 154…バッテリ(電源)
Rs…強制短絡要求(切替え要求) Sca…キャリア信号
THu、THv、THw…電圧指令値
UH、UL、VH、VL、WH、WL…駆動信号
10, 10A, 10B, 10C, 10D ... Electric vehicle 12 ... Motor 22a ... First battery (power supply)
22b ... second battery (power supply)
24a ... 1st bidirectional switch (switch)
24b ... Second bidirectional switch (switch)
24c ... Third bidirectional switch (switch)
26: Inverters 50, 50a, 50b, 50c, 50d ... Electric power ECU (control device)
84u, 84v, 84w ... upper arm elements 86u, 86v, 86w ... upper arm switching elements 90u, 90v, 90w ... lower arm elements 92u, 92v, 92w ... lower arm switching elements 98u, 98v, 98w ... windings (three-phase wire) )
152 ... FC (power source) 154 ... Battery (power source)
Rs: Forced short circuit request (switching request) Sca: Carrier signals THu, THv, THw: Voltage command value
UH, UL, VH, VL, WH, WL ... Drive signal

Claims (3)

電源電圧が変動する第1電源及び第2電源の少なくとも2つの電源を含む1次側と、
車両を駆動する3相交流ブラシレス式のモータと、直列に接続された一対の上アーム素子と下アーム素子が3相並列に接続され、前記上アーム素子と下アーム素子の中間に前記モータの3相線がそれぞれ接続されたインバータとを含む2次側と、
前記1次側と前記2次側を前記第1電源と前記第2電源が互いに並列になるように接続する第1電力系統及び第2電力系統と、
前記モータの電源として前記第1電源と前記第2電源のいずれを使用するかを切り替えるスイッチと、
前記インバータの上アーム素子が全てオンであり且つ下アーム素子が全てオフである、又は前記上アーム素子が全てオフであり且つ前記下アーム素子が全てオンである3相短絡状態において、前記スイッチを切り替える制御装置と
を有する電気自動車。
A primary side including at least two power sources of a first power source and a second power source whose power source voltage varies;
A three-phase AC brushless motor for driving the vehicle and a pair of upper and lower arm elements connected in series are connected in parallel in three phases, and the motor 3 is placed between the upper arm element and the lower arm element. A secondary side including an inverter to which each phase wire is connected;
A first power system and a second power system connecting the primary side and the secondary side so that the first power source and the second power source are in parallel with each other;
A switch for switching which of the first power source and the second power source to be used as the power source of the motor;
In a three-phase short circuit state where the upper arm elements of the inverter are all on and the lower arm elements are all off, or the upper arm elements are all off and the lower arm elements are all on, the switch is turned on. An electric vehicle having a control device for switching.
請求項1記載の電気自動車において、
前記制御装置は、
3相それぞれの電圧指令値とキャリア信号の比較結果に基づき各相の上アームスイッチング素子及び下アームスイッチング素子のオンオフを制御し、
3相全ての前記電圧指令値よりキャリア信号が高くなった場合、又は3相全ての前記電圧指令値よりキャリア信号が低くなった場合を検知して3相短絡状態であると検知する
ことを特徴とする電気自動車。
The electric vehicle according to claim 1,
The controller is
Based on the comparison result of the voltage command value of each of the three phases and the carrier signal, on / off of the upper arm switching element and the lower arm switching element of each phase is controlled,
When the carrier signal is higher than the voltage command value for all three phases, or when the carrier signal is lower than the voltage command value for all three phases, the three-phase short-circuit state is detected. An electric car.
請求項1又は2記載の電気自動車において、
前記制御装置は、前記第1電源と前記第2電源とを切り替える切替え要求を受けると、3相全ての上アームスイッチング素子又は下アームスイッチング素子に駆動信号を出力し、強制的に3相短絡状態を発生させる
ことを特徴とする電気自動車。
The electric vehicle according to claim 1 or 2,
Upon receiving a switching request for switching between the first power source and the second power source, the control device outputs a drive signal to all the upper arm switching elements or the lower arm switching elements of all three phases, and forcibly causes a three-phase short circuit. An electric vehicle characterized by generating
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