JP2012044765A - Battery controller and vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、外部電源から供給される電力により充電が可能なバッテリの充放電を制御するバッテリ制御装置、及び当該装置を備える車両に関する。 The present invention relates to a battery control device that controls charging / discharging of a battery that can be charged by electric power supplied from an external power source, and a vehicle including the device.
近年、低炭素社会を実現すべく、動力発生源としてエンジンとモータとを併用するハイブリッド自動車(HV:Hybrid Vehicle)や動力発生源としてモータのみを用いる電気自動車(EV:Electric Vehicle)の研究が盛んに行われている。これらハイブリッド自動車や電気自動車は、モータに対して電力を供給する再充電が可能なリチウムイオン二次電池等の二次電池(バッテリ)を備えている。 In recent years, in order to realize a low-carbon society, research on hybrid vehicles (HV) that use both an engine and a motor as a power generation source and electric vehicles (EV: Electric Vehicle) that use only a motor as a power generation source has been active. Has been done. These hybrid vehicles and electric vehicles include a secondary battery (battery) such as a rechargeable lithium ion secondary battery that supplies electric power to the motor.
電気自動車は、基本的には外部の充電装置を電気自動車に装着することによってバッテリの充電が可能である。また、ハイブリッド自動車のうち、所謂プラグイン・ハイブリッド車と呼ばれるものは、電気自動車とは異なり、自ら充電装置(プラグイン充電装置)を備えている。このため、プラグイン・ハイブリッド車は、外部の電源(例えば、電圧が200Vの商用交流電源)のプラグをプラグイン充電装置の差し込み口に介挿することでバッテリの充電が可能である。 An electric vehicle can be basically charged by attaching an external charging device to the electric vehicle. In addition, a so-called plug-in hybrid vehicle among hybrid vehicles includes a charging device (plug-in charging device) by itself, unlike an electric vehicle. For this reason, the plug-in hybrid vehicle can charge the battery by inserting a plug of an external power source (for example, a commercial AC power source having a voltage of 200 V) into an insertion port of the plug-in charging device.
電気自動車が備えるバッテリの充電に用いられる充電装置は、例えばPWM(Pulse Width Modulation:パルス幅変調)コンバータ、PWMインバータ、及び整流器を備えており、電圧が200Vの商用交流電源からバッテリの充電に必要となる直流電力を生成する。従って、充電装置が電気自動車に装着されると、充電装置で生成された直流電力が電気自動車に供給されてバッテリの充電が行われる。 A charging device used for charging a battery included in an electric vehicle includes, for example, a PWM (Pulse Width Modulation) converter, a PWM inverter, and a rectifier, and is necessary for charging the battery from a commercial AC power supply having a voltage of 200V. DC power is generated. Therefore, when the charging device is attached to the electric vehicle, the DC power generated by the charging device is supplied to the electric vehicle and the battery is charged.
プラグイン・ハイブリッド車が備えるプラグイン充電装置は、例えばPWMコンバータ及びDC/DCコンバータを備えており、外部の電源から供給される電力からバッテリの充電に必要となる直流電力を生成する。従って、外部電源のプラグがプラグイン充電装置の差し込み口に介挿されると、バッテリを充電する直流電力がプラグイン充電装置で生成されてバッテリの充電が行われる。以下の特許文献1には、プラグイン充電装置を備えており、外部からバッテリを充電することができる車両の一例が開示されている。
A plug-in charging device included in a plug-in hybrid vehicle includes, for example, a PWM converter and a DC / DC converter, and generates direct-current power necessary for charging a battery from power supplied from an external power source. Therefore, when the plug of the external power supply is inserted into the insertion port of the plug-in charging device, DC power for charging the battery is generated by the plug-in charging device and the battery is charged.
ところで、車両の重量が重くなるにつれて車両を加速・減速させるためにより多くのエネルギーが必要になることから、燃費は一般的に低下する傾向がある。このため、燃費が重視される車種では、車両の重量を軽減する対策が行われている。上述したプラグイン充電装置は、燃費が重視されるプラグイン・ハイブリッド車等の車両に常時搭載されるものであるため極力小型軽量であることが望ましい。 By the way, as the weight of the vehicle becomes heavier, more energy is required to accelerate and decelerate the vehicle, and thus fuel consumption generally tends to decrease. For this reason, measures are taken to reduce the weight of the vehicle in a vehicle type where fuel efficiency is important. Since the plug-in charging device described above is always mounted on a vehicle such as a plug-in hybrid vehicle where fuel efficiency is important, it is desirable that the plug-in charging device be as small and light as possible.
ここで、プラグイン・ハイブリッド車等の車両に設けられるプラグイン充電装置は、差し込み口に外部電源のプラグが挿入されるときに流れる突入電流を防止するためのリアクトルを備えている。しかも、このリアクトルは、外部電源が供給する交流電力の各相毎に設けられる。前述した通り、外部電源は、例えば電圧が200Vの商用交流電源であるため、重量及び形状が共に大きなリアクトルをプラグイン充電装置に備える必要がある。このリアクトルを省略することができれば、プラグイン充電装置の小型化及び軽量化を実現することができると考えられる。 Here, a plug-in charging device provided in a vehicle such as a plug-in hybrid vehicle is provided with a reactor for preventing an inrush current that flows when a plug of an external power source is inserted into an insertion port. And this reactor is provided for every phase of the alternating current power which an external power supply supplies. As described above, since the external power source is a commercial AC power source having a voltage of 200 V, for example, it is necessary to provide the plug-in charging device with a reactor having a large weight and shape. If this reactor can be omitted, it is considered that the plug-in charging device can be reduced in size and weight.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、小型軽量であるバッテリ制御装置、及び当該装置を備える車両を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of the said situation, and aims at providing the vehicle provided with the battery control apparatus which is small and lightweight, and the said apparatus.
上記課題を解決するために、本発明のバッテリ制御装置は、外部電源(PS)から供給される電力により充電が可能なバッテリ(B)の充放電を制御するバッテリ制御装置(1、2)であって、前記バッテリから供給される直流電力をモータ(MT)の駆動に用いられる交流電力に変換する第1変換と、前記外部電源から供給される交流電力を前記バッテリの充電に用いられる直流電力に変換する第2変換とが可能な電力変換部(12)と、前記外部電源の接続が行われた場合に、前記モータが有する巻線(m1〜m3)の結線状態を切り替え、前記モータの巻線を介して前記外部電源を前記電力変換部に接続させる切替部(13)とを備えることを特徴としている。
また、本発明のバッテリ制御装置は、前記モータが、各々の一端が前記電力変換部に接続された三相の巻線を有しており、前記切替部が、前記三相の巻線の他端を短絡又は開放することにより、前記モータが有する巻線の結線状態を切り替えることを特徴としている。
また、本発明のバッテリ制御装置は、前記切替部が、前記外部電源の接続が行われていない場合には、前記三相の巻線の他端を短絡して前記巻線をY結線にし、前記外部電源の接続が行われた場合には、前記三相の巻線の他端を開放するとともに、開放された三相の巻線の他端を前記外部電源の各相に接続することを特徴としている。
また、本発明のバッテリ制御装置は、前記外部電源の接続が行われているか否かを検出する検出部(14)を備えており、前記切替部は、前記検出部の検出結果に基づいて前記モータが有する巻線の結線状態を切り替えることを特徴としている。
また、本発明のバッテリ制御装置は、前記検出部の検出結果に応じて、前記切替部による前記巻線の結線状態の切り替えを制御するとともに、前記電力変換部に前記第1,第2変換のうちの何れの変換を行わせるかを制御する制御部(15)を備えることを特徴としている。
本発明の車両は、動力発生源としてのモータ(MT)と、外部電源(PS)から供給される電力により充電が可能であって前記モータに電力を供給するバッテリ(B)とを備える車両であって、前記バッテリの充放電を制御する上記の何れかに記載のバッテリ制御装置を備えることを特徴としている。
In order to solve the above problems, a battery control device according to the present invention is a battery control device (1, 2) that controls charging / discharging of a battery (B) that can be charged by electric power supplied from an external power supply (PS). A first converter that converts DC power supplied from the battery into AC power used to drive a motor (MT); and DC power used to charge the battery using AC power supplied from the external power source. When the external power supply is connected to the power conversion unit (12) capable of performing the second conversion to be converted into the following, the connection state of the windings (m1 to m3) of the motor is switched, and the motor And a switching unit (13) for connecting the external power source to the power conversion unit via a winding.
In the battery control device of the present invention, the motor includes a three-phase winding having one end connected to the power conversion unit, and the switching unit includes the three-phase winding. The connection state of the windings of the motor is switched by short-circuiting or opening the ends.
Further, in the battery control device of the present invention, when the switching unit is not connected to the external power source, the other end of the three-phase winding is short-circuited to make the winding Y-connected, When the external power supply is connected, the other end of the three-phase winding is opened and the other end of the opened three-phase winding is connected to each phase of the external power supply. It is a feature.
The battery control device of the present invention further includes a detection unit (14) that detects whether or not the external power source is connected, and the switching unit is configured to perform the detection based on a detection result of the detection unit. It is characterized by switching the wiring connection state of the motor.
The battery control device of the present invention controls the switching of the connection state of the winding by the switching unit according to the detection result of the detection unit, and the power conversion unit performs the first and second conversions. A control unit (15) for controlling which of the conversions is performed is provided.
The vehicle according to the present invention is a vehicle including a motor (MT) as a power generation source and a battery (B) that can be charged by electric power supplied from an external power source (PS) and supplies electric power to the motor. The battery control device according to any one of the above aspects that controls charging / discharging of the battery is provided.
本発明によれば、バッテリから供給される直流電力をモータの駆動に用いられる交流電力に変換する第1変換と、外部電源から供給される交流電力をバッテリの充電に用いられる直流電力に変換する第2変換とが可能な電力変換部を設け、外部電源の接続が行われた場合に、切替部によりモータが有する巻線の結線状態を切り替え、モータの巻線を介して外部電源を電力変換部に接続させるようにしている。このため、従来必要であった突入電流を防止するためのリアクトルをモータの巻線で代用することができ、しかも、モータの駆動制御を行う場合とバッテリの充電制御を行う場合とで電力変換部を共用することができるため、バッテリ制御装置を小型軽量にすることができるという効果がある。 According to the present invention, the first conversion for converting the DC power supplied from the battery into the AC power used for driving the motor, and the AC power supplied from the external power source is converted into the DC power used for charging the battery. A power conversion unit capable of second conversion is provided, and when an external power supply is connected, the switching state switches the connection state of the windings of the motor, and the external power supply is converted through the motor windings. I am trying to connect to the part. For this reason, the reactor for preventing the inrush current, which has been necessary in the past, can be substituted with the winding of the motor, and the power conversion unit is used for the motor drive control and the battery charge control. Therefore, the battery control device can be reduced in size and weight.
以下、図面を参照して本発明の実施形態によるバッテリ制御装置及び車両について詳細に説明する。尚、以下では、車両がプラグイン・ハイブリッド車であるものとし、バッテリ制御装置がプラグイン・ハイブリッド車に設けられたバッテリの充放電を制御するものであるとする。 Hereinafter, a battery control device and a vehicle according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following, it is assumed that the vehicle is a plug-in hybrid vehicle, and the battery control device controls charging / discharging of a battery provided in the plug-in hybrid vehicle.
〔第1実施形態〕
図1は、本発明の第1実施形態によるバッテリ制御装置の要部構成を示す回路図である。図1に示す通り、本実施形態のバッテリ制御装置1は、コンデンサ11、電力変換回路12(電力変換部)、切替器13(切替部)、位相検出回路14(検出部)、及び制御回路15(制御部)を備えており、バッテリBの充放電を制御する。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a circuit diagram showing a main configuration of the battery control apparatus according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the
ここで、バッテリBは、プラグイン・ハイブリッド車に設けられたリチウムイオン二次電池等の二次電池であり、外部電源PSから供給される電力により充電が可能であって、プラグイン・ハイブリッド車に設けられている動力発生源としてのモータMTに電力を供給する。外部電源PSは、例えば電圧が200Vの三相交流電力を供給する商用交流電源であり、プラグイン・ハイブリッド車に設けられた充電用の差し込み口(図示省略)にプラグを介挿することでバッテリ制御装置1に接続される。
Here, the battery B is a secondary battery such as a lithium ion secondary battery provided in the plug-in hybrid vehicle, and can be charged by the power supplied from the external power source PS. Electric power is supplied to a motor MT as a power generation source provided in the motor. The external power source PS is a commercial AC power source that supplies, for example, three-phase AC power having a voltage of 200 V, and a battery is inserted by inserting a plug into a charging port (not shown) provided in the plug-in hybrid vehicle. Connected to the
また、モータMTは、三相(U相、V相、W相)の巻線m1〜m3を有しており、これらの巻線m1〜m3の各々にバッテリBからの電力(電力変換回路12で変換された交流電力)が供給されることにより回転駆動する。モータMTが有する巻線m1〜m3は、一端が電力変換回路12に接続されており、他端が切替器13に接続されている。尚、詳細は後述するが、モータMTが有する巻線m1〜m3は、その他端が切替器13によって短絡又は開放可能されることにより結線状態が切り替えられる。
The motor MT has three-phase (U-phase, V-phase, and W-phase) windings m1 to m3, and power from the battery B (power conversion circuit 12) is supplied to each of these windings m1 to m3. The AC drive is rotated by being supplied. The windings m1 to m3 of the motor MT have one end connected to the
コンデンサ11は、バッテリBの正電極と負電極との間に接続されており、バッテリBの充電時に外部電源PSから供給されて電力変換回路12で整流された電力を平滑化して直流電力にするために設けられる。電力変換回路12は、制御回路15の制御の下で、バッテリBから供給される直流電力をモータMTの駆動に用いられる交流電力(三相交流電力)に変換する直流交流変換(第1変換)、又は外部電源PSから供給される交流電力(三相交流交流電力)をバッテリBの充電に用いられる直流電力に変換する交流直流変換(第2変換)を行う。
The
この電力変換回路12は、トランジスタ21a〜21fとダイオード22a〜22fとを備えている。トランジスタ21a〜21fは、バイポーラトランジスタであり、制御回路15によってオン状態及びオフ状態が制御される。尚、トランジスタ21a〜21fとしてFETトランジスタ(Field Effect Transistor:電界効果トランジスタ)を用いることも可能である。
The
トランジスタ21a,21c,21eは、コレクタ電極がコンデンサ11の一方の電極に接続されており、エミッタ電極がトランジスタ21b,21d,21fのコレクタ電極にそれぞれ接続されている。また、トランジスタ21b,21d,21fは、エミッタ電極がコンデンサ11の他方の電極に接続されている。これらトランジスタ21a〜21fのベース電極は制御回路15に接続されている。また、ダイオード22a〜22fは、トランジスタ21a〜21fのコレクタ・エミッタ間にそれぞれ接続されている。
トランジスタ21a〜21fの各々を、予め設定された規則に従ってスイッチング動作(例えば、PWMスイッチング動作)させることにより、バッテリBからの直流電力が交流電力に変換されてモータMTに出力される。尚、このような直流交流変換は、外部電源PSのプラグが不図示の充電用の差し込み口に介挿されておらず、外部電源PSの接続が行われていない場合に制御回路15の制御の下で行われる。
By causing each of the
これに対し、トランジスタ21a〜21fが全てオフ状態である場合に、モータMTを介して交流電力(外部電源PSからの交流電力)が供給されると、その交流電力がダイオード22a〜22fによって整流されてコンデンサ11で平滑化されることにより直流電力に変換されてバッテリBに出力される。ここで、電力変換回路12で交流直流変換が行われる場合にも、電力の変換量が制御されるときには、トランジスタ21a〜21fのスイッチング動作が行われる。尚、このような交流直流変換は、外部電源PSの接続が行われている場合に制御回路15の制御の下で行われる。
On the other hand, when AC power (AC power from the external power source PS) is supplied via the motor MT when the
切替器13は、モータMTが有する巻線m1〜m3の他端が接続されており、外部電源PSの接続が行われたか否かに応じて制御回路15の制御の下で巻線m1〜m3の結線状態を切り替える。具体的に、外部電源PSの接続が行われていない場合には、切替器13は、モータMTが有する巻線m1〜m3の他端を短絡して巻線m1〜m3をY結線にする。尚、短絡された巻線m1〜m3の他端は中性点になる。
The
これに対し、外部電源PSの接続が行われた場合には、切替器13は、モータMTが有する巻線m1〜m3の他端を開放して巻線m1〜m3の結線状態を切り替え、モータMTの巻線m1〜m3を介して外部電源PSを電力変換回路12に接続させる。つまり、例えば外部電源PSのU相は巻線m1を介して電力変換回路12に接続され、V相は巻線m2を介して電力変換回路12に接続され、W相は巻線m3を介して電力変換回路12に接続される。このような接続がなされた巻線m1〜m3は、差し込み口に外部電源PSのプラグが挿入されるときに流れる突入電流を防止するためのリアクトルとして機能する。
On the other hand, when the external power supply PS is connected, the
尚、本実施形態では、切替器13の切り替えが制御回路15によって制御される例について説明するが、その切り替え制御は必ずしも制御回路15が行う必要はない。例えば、不図示の充電用の差し込み口にプラグが介挿されたか否かを検出するスイッチを設け、このスイッチがオン状態になったときに、切替器13の切り替えが機械的又は電気的に自動的に行われるようにしても良い。
In the present embodiment, an example in which switching of the
位相検出回路14は、不図示の充電用の差し込み口にプラグが介挿された場合に、外部電源PSから供給される交流電力の各相の位相を検出する回路である。尚、位相検出回路14による位相の検出は、プラグが不図示の充電用の差し込み口に介挿されている場合に行われ、プラグが介挿されていない場合には行われない。このため、位相検出回路14の検出結果は、上記の不図示の充電用の差し込み口にプラグが介挿されたか否かを判断するためにも用いられる。
The
制御回路15は、位相検出回路14の検出結果を参照しつつ、バッテリBの充放電電流が予め指示された電流になるように電力変換回路12を制御する。尚、図1では図示を諸略しているが、バッテリ制御装置1にはバッテリBの出力電圧を検出する電圧センサと、バッテリBに流れる電流を検出する電流センサとが設けられており、制御回路15は、これらのセンサの検出結果も参照しつつ電力変換回路12の制御を行う。また、制御回路15は、位相検出回路14の検出結果に応じて切替器13の切り替え制御も行う。
The
次に、上記構成におけるバッテリ制御装置1の動作について説明する。バッテリ制御装置1の動作は、バッテリBの電力を用いてモータMTを駆動する場合の駆動動作と、外部電源PSを用いてバッテリBを充電する場合の充電動作とに大別される。以下、各々の動作について順に説明する。
Next, the operation of the
[駆動動作]
バッテリBの電力を用いてモータMTの駆動が行われる場合には、プラグイン・ハイブリッド車に設けられた不図示の充電用の差し込み口に対するプラグ(外部電源PSのプラグ)の介挿は行われない。このため、位相検出回路14で位相検出が行われないことから、制御回路15は、切替器13を制御してモータMTに設けられた巻線m1〜m3の他端を短絡させる。これにより、モータMTに設けられた巻線m1〜m3はY結線にされる。
[Driving operation]
When the motor MT is driven using the power of the battery B, a plug (external power supply PS plug) is inserted into a charging port (not shown) provided in the plug-in hybrid vehicle. Absent. For this reason, since the
切替器13に対する制御が終了すると、制御回路15は電力変換回路12に設けられたトランジスタ21a〜21fの各々のスイッチング動作を開始させる。トランジスタ21a〜21fのスイッチング動作が開始されると、バッテリBからの直流電力が交流電力に変換される。この交流電力は切替器13を介してモータMTが有する巻線m1〜m3の各々に供給され、これによりモータMTが駆動される。
When the control on the
ここで、制御回路15の制御によって、トランジスタ21a〜21fのスイッチング周期の長さと、トランジスタ21a〜21fがオン状態である時間との比であるデューティ比が大きくなると、モータMTに供給される平均的な電力量が増大し、これによりモータMTの回転数が高くなる。これに対し、制御回路15の制御によってデューティ比が小さくなると、モータMTに供給される平均的な電力量が減少し、これによりモータMTの回転数は低くなる。このようにして、モータMの駆動制御が行われる。
Here, when the duty ratio, which is the ratio between the length of the switching cycle of the
[充電動作]
外部電源PSからの電力を用いてバッテリBの充電を行う場合には、まずユーザが外部電源PSのプラグをプラグイン・ハイブリッド車に設けられた不図示の充電用の差し込み口に介挿する。すると、外部電源PSからの交流電力がプラグを介してバッテリ制御装置1に供給され、位相検出回路14で交流電力の位相検出が行われる。
[Charging operation]
When charging the battery B using the power from the external power source PS, the user first inserts the plug of the external power source PS into a charging port (not shown) provided in the plug-in hybrid vehicle. Then, AC power from the external power source PS is supplied to the
位相検出回路14の検出結果が制御回路15に出力されると、制御回路15は切替器13を制御してモータMTに設けられた巻線m1〜m3の他端を開放させて巻線m1〜m3の結線状態を切り替え、巻線m1〜m3を介して外部電源PSを電力変換回路12に接続させる。かかる制御により、リアクトルとして機能する巻線m1〜m3が、外部電源PSと電力電力変換回路12との間に介在することになり突入電流が防止される。
When the detection result of the
以上の制御が終了すると、制御回路15は、位相検出回路14の検出結果等を参照しつつ、電力変換回路12に設けられたトランジスタ21a〜21fの各々のスイッチング動作を開始させる。尚、バッテリBの仕様や充電状態によってはトランジスタ21a〜21fをオフ状態に維持することもある。
When the above control ends, the
ここで、説明を簡単にするために、トランジスタ21a〜21fの全てがオフ状態に維持されているとすると、電力変換回路12に設けられたダイオード22a〜22fによって三相全波整流回路が構成される。外部電源PSから供給される交流電力は、モータMTの巻線m1〜m3を介して電力変換回路12に入力し、三相全波整流回路を構成するダイオード22a〜22fによって整流され、コンデンサ11で平滑されることにより直流電力に変換される。このようにして変換された直流電力は、バッテリBに供給されてバッテリBが充電される。
Here, in order to simplify the description, assuming that all of the
ここで、あるデューティ比でトランジスタ21a〜21fの各々のスイッチング動作が行われている場合について考える。かかる場合に、例えばトランジスタ21a〜21fの各々のスイッチング動作のデューティー比を適宜変更することにより、電力変換回路12で交流電力から直流電力に変換される電力の量を増大或いは減少させて、バッテリBの充電に用いられる電力量を可変することができる。このようにして、バッテリBの充電制御が行われる。
Here, consider a case where the switching operations of the
以上の通り、本実施形態では、外部電源PSの接続が行われた場合に、モータMTが有する巻線m1〜m3の結線状態を切替器13により切り替え、モータM3の巻線m1〜m3を介して外部電源PSを電力変換回路12接続させるようにしている。このため、本実施形態では、外部電源PSの接続が行われた場合に、モータMTが有する巻線m1〜m3を、突入電流を防止するためのリアクトルとして用いることができ、バッテリ制御装置1を小型・軽量にすることができる。
As described above, in the present embodiment, when the external power supply PS is connected, the connection state of the windings m1 to m3 of the motor MT is switched by the
また、本実施形態では、バッテリBから供給される直流電力をモータMTの駆動に用いられる交流電力に変換する直流交流変換と、外部電源PSから供給される交流電力をバッテリBの充電に用いられる直流電力に変換する交流直流変換とが可能な電力変換回路12を備えている。このため、本実施形態では、電力変換回路12をモータMTの駆動制御を行う場合とバッテリBの充電制御を行う場合とで共用することができるため、バッテリ制御装置1を小型・軽量にすることができる。また、以上の小型・軽量のバッテリ制御装置1をプラグイン・ハイブリッド車に設けることで、プラグイン・ハイブリッド車の燃費を向上させることができる。
In the present embodiment, the DC power supplied from the battery B is converted to AC power used for driving the motor MT, and the AC power supplied from the external power source PS is used for charging the battery B. A
〔第2実施形態〕
図2は、本発明の第2実施形態によるバッテリ制御装置の要部構成を示す回路図である。尚、図2においては、図1に示した構成と同じ構成については、同一の符号を付してある。図2に示す通り、本実施形態のバッテリ制御装置2は、図1に示したバッテリ制御装置1にDC/DCコンバータ30を追加し、制御回路15を制御回路40に代えた構成である。電力変換回路12は、外部電源PSからの電力を用いたバッテリBの充電を行う場合に昇圧動作しかできない。バッテリBの仕様によってはバッテリBに印加する電圧を低減する必要があることから、本実施形態ではDC/DCコンバータ30及び制御回路40を設け、このような仕様のバッテリBに対応したものである。
[Second Embodiment]
FIG. 2 is a circuit diagram showing a main configuration of the battery control apparatus according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 2, the same components as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. As shown in FIG. 2, the
DC/DCコンバータ30は、バッテリBとコンデンサ11との間に設けられており、制御回路40の制御の下で、バッテリBから供給される直流電力、或いはコンデンサ11で平滑化された直流電力の電力変換を行う。このDC/DCコンバータ30は、コンデンサ31、チョークコイル32、トランジスタ33a,33b、及びダイオード34a,34bを備えている。コンデンサ31は、バッテリBの正電極と負電極との間に接続されている。チョークコイル32は、一端がコンデンサ31の一方の電極に接続されており、他端がトランジスタ33aのエミッタ電極とトランジスタ33bのコレクタ電極との接続点に接続されている。
The DC /
トランジスタ33a,33bは、バイポーラトランジスタであり、制御回路40によってオン状態及びオフ状態が制御される。尚、トランジスタ33a,33bとしてFETトランジスタを用いることも可能である。トランジスタ33aは、コレクタ電極がコンデンサ11の一方の電極に接続されており、エミッタ電極がトランジスタ33bのコレクタ電極に接続されている。また、トランジスタ33bは、エミッタ電極がコンデンサ11の他方の電極に接続されている。これらトランジスタ33a,33bのベース電極は制御回路40に接続されている。また、ダイオード34a,34bは、トランジスタ33a〜33bのコレクタ・エミッタ間にそれぞれ接続されている。
The
トランジスタ33aをオフ状態にし、トランジスタ33bをスイッチング動作(例えば、PWMスイッチング動作)させることにより、DC/DCコンバータ30は、非絶縁型昇圧チョークコンバータとして動作する。このため、バッテリBの出力電圧を昇圧することができる。尚、かかる動作は、外部電源PSの接続が行われていないときに制御回路40の制御の下で行われる。
The DC /
これに対し、トランジスタ33bをオフ状態にし、トランジスタ33aをスイッチング動作(例えば、PWMスイッチング動作)させることにより、DC/DCコンバータ30は、非絶縁型降圧チョークコンバータとして動作する。このため、コンデンサ11に現れる電圧をバッテリBに適した電圧に降圧することができる。尚、かかる動作は、外部電源PSの接続が行われているときに制御回路40の制御の下で行われる。
On the other hand, by turning off the
制御回路40は、図1に示す制御回路15と同様に、位相検出回路14の検出結果等参照しつつ電力変換回路12の制御を行うとともに、位相検出回路14の検出結果に応じた切替器13の切り替え制御を行う。これらの制御に加えて、制御回路40は、DC/DCコンバータ30に設けられたトランジスタ33a,33bの各々をスイッチング動作(PWMスイッチング動作)させる。
Similar to the
具体的には、外部電源PSの接続が行われていない場合には、例えばトランジスタ33aをオフ状態にし、トランジスタ33bをスイッチング動作させる制御を行う。これに対し、外部電源PSの接続が行われている場合には、例えばトランジスタ33bをオフ状態にし、トランジスタ33aをスイッチング動作させる制御を行う。尚、トランジスタ33a,33bをPWMスイッチング動作させる場合のデューティ比は、電圧を昇圧させ又は降圧させる度合いに応じて制御される。
Specifically, when the external power supply PS is not connected, for example, the
以上の構成におけるバッテリ制御装置2の動作は、モータMTの駆動制御時にバッテリBの出力電圧がDC/DCコンバータ30で昇圧され、バッテリBの充電制御時にコンデンサ11に現れる電圧が降圧される点を除いて、基本的には第1実施形態のバッテリ制御装置1の動作と同様である。このため、ここでは、バッテリ制御装置2の動作の詳細については省略する。
The operation of the
本実施形態においても、外部電源PSの接続が行われた場合に、モータMTが有する巻線m1〜m3の結線状態を切替器13により切り替え、モータM3の巻線m1〜m3を介して外部電源PSを電力変換回路12接続させるようにしている。このため、本実施形態では、外部電源PSの接続が行われた場合に、モータMTが有する巻線m1〜m3を、突入電流を防止するためのリアクトルとして用いることができ、バッテリ制御装置1を小型・軽量にすることができる。
Also in this embodiment, when the external power source PS is connected, the connection state of the windings m1 to m3 of the motor MT is switched by the
また、本実施形態においても、バッテリBから供給される直流電力をモータMTの駆動に用いられる交流電力に変換する直流交流変換と、外部電源PSから供給される交流電力をバッテリBの充電に用いられる直流電力に変換する交流直流変換とが可能な電力変換回路12を備えている。このため、電力変換回路12をモータMTの駆動制御を行う場合とバッテリBの充電制御を行う場合とで共用することができるため、バッテリ制御装置1を小型・軽量にすることができる。また、以上の小型・軽量のバッテリ制御装置2をプラグイン・ハイブリッド車に設けることで、プラグイン・ハイブリッド車の燃費を向上させることができる。
Also in this embodiment, DC / AC conversion for converting DC power supplied from the battery B into AC power used for driving the motor MT and AC power supplied from the external power source PS are used for charging the battery B. A
以上、本発明の実施形態によるバッテリ制御装置及び車両について説明したが、本発明は上記実施形態に制限されず、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上記実施形態では、車両がプラグイン・ハイブリッド車である場合を例に挙げて説明した。しかしながら、本発明は、外部電源から供給される電力により充電が可能なバッテリと、このバッテリから供給される電力によって動力を発生する動力発生源としてのモータを備える車両一般に適用することができる。例えば、上記のプラグイン・ハイブリッド車以外に、電気自動車、電動式の重機等の車両にも本発明を適用可能である As mentioned above, although the battery control apparatus and vehicle by embodiment of this invention were demonstrated, this invention is not restrict | limited to the said embodiment, It can change freely within the scope of the present invention. For example, in the above embodiment, the case where the vehicle is a plug-in hybrid vehicle has been described as an example. However, the present invention can be generally applied to a vehicle including a battery that can be charged by electric power supplied from an external power source and a motor as a power generation source that generates power by the electric power supplied from the battery. For example, in addition to the plug-in hybrid vehicle described above, the present invention can also be applied to vehicles such as electric vehicles and electric heavy machinery.
1,2 バッテリ制御装置
12 電力変換回路
13 切替器
14 位相検出回路
15 制御回路
B バッテリ
m1〜m3 巻線
MT モータ
PS 外部電源
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記バッテリから供給される直流電力をモータの駆動に用いられる交流電力に変換する第1変換と、前記外部電源から供給される交流電力を前記バッテリの充電に用いられる直流電力に変換する第2変換とが可能な電力変換部と、
前記外部電源の接続が行われた場合に、前記モータが有する巻線の結線状態を切り替え、前記モータの巻線を介して前記外部電源を前記電力変換部に接続させる切替部と
を備えることを特徴とするバッテリ制御装置。 A battery control device that controls charging / discharging of a battery that can be charged by electric power supplied from an external power source,
A first conversion for converting DC power supplied from the battery into AC power used for driving a motor, and a second conversion for converting AC power supplied from the external power source into DC power used for charging the battery A power conversion unit capable of
A switching unit that switches a connection state of windings of the motor when the external power source is connected, and connects the external power source to the power conversion unit via the windings of the motor. A battery control device.
前記切替部は、前記三相の巻線の他端を短絡又は開放することにより、前記モータが有する巻線の結線状態を切り替えることを特徴とする請求項1記載のバッテリ制御装置。 The motor has three-phase windings each having one end connected to the power conversion unit,
The battery control device according to claim 1, wherein the switching unit switches a connection state of the windings of the motor by short-circuiting or opening the other end of the three-phase windings.
前記外部電源の接続が行われた場合には、前記三相の巻線の他端を開放するとともに、開放された三相の巻線の他端を前記外部電源の各相に接続する
ことを特徴とする請求項2記載のバッテリ制御装置。 When the external power supply is not connected, the switching unit short-circuits the other end of the three-phase winding to make the winding Y-connected,
When the external power supply is connected, the other end of the three-phase winding is opened and the other end of the opened three-phase winding is connected to each phase of the external power supply. The battery control device according to claim 2, wherein:
前記切替部は、前記検出部の検出結果に基づいて前記モータが有する巻線の結線状態を切り替える
ことを特徴とする請求項1から請求項3の何れか一項に記載のバッテリ制御装置。 A detection unit for detecting whether the external power supply is connected;
4. The battery control device according to claim 1, wherein the switching unit switches a connection state of windings of the motor based on a detection result of the detection unit. 5.
前記バッテリの充放電を制御する請求項1から請求項5の何れか一項に記載のバッテリ制御装置を備えることを特徴とする車両。 A vehicle including a motor as a power generation source and a battery that can be charged by electric power supplied from an external power source and supplies electric power to the motor,
A vehicle comprising the battery control device according to any one of claims 1 to 5, which controls charging and discharging of the battery.
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