JP2012223043A - Power supply system for vehicle and vehicle including the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両の電源システムおよびそれを備える車両に関し、より特定的には、車両外部の電源によって充電可能な蓄電装置を搭載した車両の電源システムおよびそれを備える車両に関する。 The present invention relates to a vehicle power supply system and a vehicle including the same, and more particularly to a vehicle power supply system including a power storage device that can be charged by a power supply external to the vehicle and a vehicle including the same.
近年、環境に配慮した車両として、蓄電装置(たとえば二次電池やキャパシタなど)を搭載し、蓄電装置に蓄えられた電力から生じる駆動力を用いて走行する電動車両が注目されている。この電動車両には、たとえば電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池車などが含まれる。そして、これらの電動車両に搭載される蓄電装置を発電効率の高い商用電源により充電する技術が提案されている。 2. Description of the Related Art In recent years, as an environmentally friendly vehicle, an electric vehicle that is mounted with a power storage device (for example, a secondary battery or a capacitor) and travels using a driving force generated from electric power stored in the power storage device has attracted attention. Examples of the electric vehicle include an electric vehicle, a hybrid vehicle, and a fuel cell vehicle. And the technique of charging the electrical storage apparatus mounted in these electric vehicles with a commercial power source with high electric power generation efficiency is proposed.
ハイブリッド車においても、電気自動車と同様に、車両外部の電源(以下、単に「外部電源」とも称する。)から車載の蓄電装置の充電が可能な車両が知られている。たとえば、家屋に設けられた電源コンセントと車両に設けられた充電口とを充電ケーブルで接続することにより、一般家庭の電源から蓄電装置の充電が可能ないわゆる「プラグイン・ハイブリッド車」が知られている。これにより、ハイブリッド自動車の燃料消費効率を高めることが期待できる。 As in the case of an electric vehicle, a hybrid vehicle is known that can charge an in-vehicle power storage device from a power source outside the vehicle (hereinafter also simply referred to as “external power source”). For example, a so-called “plug-in hybrid vehicle” is known, in which a power storage device can be charged from a general household power source by connecting a power outlet provided in a house and a charging port provided in the vehicle with a charging cable. ing. This can be expected to increase the fuel consumption efficiency of the hybrid vehicle.
特開2009−225587号公報(特許文献1)は、このようなプラグイン・ハイブリッド車の一例を開示する。このプラグイン・ハイブリッド車は、メインバッテリからモータを駆動するPCUへの電力経路から分岐した経路にAC/DC電力変換器を設けている。AC/DC電力変換器は、外部電源から電力を受けてメインバッテリに充電したり、DCをACに逆変換してAC出力を車内コンセントに供給したりする。 Japanese Patent Laying-Open No. 2009-225587 (Patent Document 1) discloses an example of such a plug-in hybrid vehicle. This plug-in hybrid vehicle is provided with an AC / DC power converter on a path branched from a power path from a main battery to a PCU that drives a motor. The AC / DC power converter receives power from an external power source and charges the main battery, or reversely converts DC to AC and supplies an AC output to an in-vehicle outlet.
プラグイン・ハイブリッド車両は、外部充電を行なった直後でメインバッテリがほぼ満充電になっているときに下り坂などで回生電力が生じた場合でもメインバッテリには回生電力を回収することができない。このような場合には、回生電力を熱などとして捨てるか、または回生ブレーキの代わりに油圧ブレーキで制動力を発生させることになり、エネルギー損失やブレーキパッドの磨耗などの点で不利益が生じる。 The plug-in hybrid vehicle cannot recover regenerative power to the main battery even if regenerative power is generated on a downhill or the like when the main battery is almost fully charged immediately after external charging. In such a case, the regenerative electric power is discarded as heat or the like, or a braking force is generated by a hydraulic brake instead of the regenerative brake, which causes disadvantages in terms of energy loss and brake pad wear.
このような外部充電直後であってもなるべく回生電力を回収可能であることが好ましい。この回収先としては補機バッテリが考えられる。 It is preferable that regenerative power can be recovered as much as possible even immediately after such external charging. An auxiliary battery may be considered as the collection destination.
特開2009−225587号公報(特許文献1)に開示されるプラグイン・ハイブリッド車両は、補機バッテリや補機負荷に電力を供給するためにDC/DCコンバータを搭載している。しかし、回生電力を回収することまで想定してDC/DCコンバータを設計するとコストが高く、体積も大きくなってしまい現実的ではない。 A plug-in hybrid vehicle disclosed in Japanese Patent Laying-Open No. 2009-225587 (Patent Document 1) includes a DC / DC converter for supplying power to an auxiliary battery or an auxiliary load. However, if a DC / DC converter is designed on the assumption that the regenerative power is recovered, the cost is high and the volume increases, which is not realistic.
この発明の目的は、外部充電システムを積極的に利用しつつ回生電力のさらなる回収を可能とする車両の電源システムおよびそれを備える車両を提供することである。 An object of the present invention is to provide a power supply system for a vehicle that enables further recovery of regenerative power while actively using an external charging system, and a vehicle including the same.
この発明は、要約すると、車両の電源システムであって、走行モータを駆動する駆動装置と、走行モータが使用するための電気エネルギを蓄積する蓄電装置と、補機負荷に供給するための電気エネルギを蓄積する補機バッテリと、蓄電装置と駆動装置の間を結ぶ電力経路から電力を受けて補機バッテリを充電することが可能なメインDC/DCコンバータと、外部電源から電力を受け蓄電装置に充電電力を送る第1動作モードと、電力経路から電力を受け補機バッテリに充電電力を送る第2動作モードで動作可能な外部充電システムと、メインDC/DCコンバータと外部充電システムとを制御する制御装置とを備える。制御装置は、走行モータに回生電力が発生し、かつ回生電力が蓄電装置に回収しきれない場合には、メインDC/DCコンバータを用いて回生電力の一部を補機バッテリに充電させるとともに、外部充電システムを第2動作モードで動作させ回生電力の他の一部を補機バッテリに充電させる。 In summary, the present invention provides a power supply system for a vehicle, a drive device that drives a travel motor, a power storage device that accumulates electrical energy for use by the travel motor, and electrical energy that is supplied to an auxiliary load. An auxiliary battery that stores power, a main DC / DC converter that can receive power from an electric power path connecting the power storage device and the drive device, and charge the auxiliary battery, and a power storage device that receives power from an external power source Controlling the first operation mode for sending charging power, the external charging system operable in the second operation mode for receiving power from the power path and sending charging power to the auxiliary battery, the main DC / DC converter, and the external charging system And a control device. When the regenerative power is generated in the traveling motor and the regenerative power cannot be recovered by the power storage device, the control device charges the auxiliary battery with a part of the regenerative power using the main DC / DC converter, The external charging system is operated in the second operation mode to charge the auxiliary battery with another part of the regenerative power.
好ましくは、車両の電源システムは、蓄電装置と電力経路とを接続する第1の接続部と、蓄電装置と外部充電システムとを接続する第2の接続部とをさらに備える。制御装置は、外部電源から電力を受けて蓄電装置に充電を行なう場合には、第1の接続部を非接続状態に制御するとともに第2の接続部を接続状態に制御する。制御装置は、車両を走行させる場合には第1の接続部を接続状態に制御し第2の接続部を非接続状態に制御し、車両走行時に走行モータに回生電力が発生し、かつ回生電力が蓄電装置に回収しきれないときには、第2の接続部を非接続状態から接続状態に変更する。 Preferably, the power supply system of the vehicle further includes a first connection unit that connects the power storage device and the power path, and a second connection unit that connects the power storage device and the external charging system. When charging the power storage device by receiving power from an external power supply, the control device controls the first connection portion to a non-connected state and controls the second connection portion to a connected state. The control device controls the first connection portion to the connected state and the second connection portion to the non-connected state when the vehicle travels, and regenerative power is generated in the travel motor when the vehicle travels, and the regenerative power Is not collected by the power storage device, the second connection portion is changed from the non-connected state to the connected state.
好ましくは、制御装置は、回生電力の一部を補機バッテリに充電する場合には、メインDC/DCコンバータに対して補機バッテリ側に出力する電圧の目標電圧を通常時よりも高く設定する。 Preferably, when charging a part of the regenerative power to the auxiliary battery, the control device sets a target voltage of a voltage to be output to the auxiliary battery side to the main DC / DC converter higher than normal. .
好ましくは、外部充電システムは、外部電源からの交流電力を用いて蓄電装置に充電するための直流充電電圧を発生して電力経路に出力するAC/DC電圧変換部と、第1動作モードではAC/DC電圧変換部から直流電力を受け、第2動作モードでは電力経路から直流電力を受けて補機バッテリの充電を行なうサブDC/DCコンバータとを含む。 Preferably, the external charging system includes an AC / DC voltage conversion unit that generates a DC charging voltage for charging the power storage device using AC power from an external power source and outputs the voltage to the power path, and AC in the first operation mode. A sub DC / DC converter that receives DC power from the DC voltage converter and receives DC power from the power path in the second operation mode to charge the auxiliary battery.
好ましくは、外部充電システムは、外部電源から電力が与えられる入力ラインから交流電力を受けて蓄電装置に充電するための直流充電電圧を発生して電力経路に出力することが可能であるとともに、電力経路の直流電力を交流電力に逆変換可能な第1のAC/DC電圧変換部と、第2動作モードでは第1のAC/DC電圧変換部から逆変換された交流電力を受け、補機バッテリの充電を行なう第2のAC/DC電圧変換部とを含む。 Preferably, the external charging system can receive AC power from an input line to which power is supplied from an external power source, generate a DC charging voltage for charging the power storage device, and output the DC charging voltage to the power path. A first AC / DC voltage converter capable of reversely converting the direct current power of the path into alternating current power, and the auxiliary battery that receives the alternating current power reversely converted from the first AC / DC voltage converter in the second operation mode. And a second AC / DC voltage conversion unit that performs charging.
好ましくは、外部充電システムは、外部電源から電力が与えられる入力ラインから交流電力を受けて蓄電装置に充電するための直流充電電圧を発生して電力経路に出力することが可能であるとともに、電力経路の直流電力を交流電力に逆変換可能な第1のAC/DC電圧変換部と、第1動作モードでは第1のAC/DC電圧変換部から直流電力を受け、第2動作モードでは電力経路から直流電力を受けて補機バッテリの充電を行なうサブDC/DCコンバータと、第2動作モードでは第1のAC/DC電圧変換部から逆変換された交流電力を受け、補機バッテリの充電を行なう第2のAC/DC電圧変換部とを含む。 Preferably, the external charging system can receive AC power from an input line to which power is supplied from an external power source, generate a DC charging voltage for charging the power storage device, and output the DC charging voltage to the power path. A first AC / DC voltage converter capable of reversely converting the direct-current power of the path into alternating-current power; in the first operation mode, the direct-current power is received from the first AC / DC voltage converter; and in the second operation mode, the power path A sub DC / DC converter that receives DC power from the auxiliary DC battery, and in the second operation mode, AC power that is reversely converted from the first AC / DC voltage converter is received to charge the auxiliary battery. And a second AC / DC voltage conversion unit to be performed.
より好ましくは、車両の電源システムは、交流電力を車両から出力するためのサービスコンセントをさらに備える。第2のAC/DC電圧変換部は第2動作モードで動作していない場合には、電力経路からの直流電力を交流電力に逆変換してサービスコンセントに供給することが可能に構成される。 More preferably, the vehicle power supply system further includes a service outlet for outputting AC power from the vehicle. When the second AC / DC voltage converter is not operating in the second operation mode, the second AC / DC voltage converter is configured to be able to reverse-convert DC power from the power path into AC power and supply the AC power to the service outlet.
この発明は、他の局面では、上記いずれかに記載の車両の電源システムを備える車両である。 In another aspect, the present invention is a vehicle including any one of the vehicle power supply systems described above.
本発明によれば、車両に搭載されている外部充電システムを走行時にも積極的に利用することによって回生電力のさらなる回収が可能となる。 According to the present invention, it is possible to further collect regenerative power by actively using an external charging system mounted on a vehicle even during traveling.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.
[実施の形態1]
図1は、本発明の実施の形態の電源システムを搭載した車両100の全体ブロック図である。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is an overall block diagram of a
図1を参照して、車両100は、蓄電装置10と、システムメインリレー(System Main Relay)SMRDと、駆動装置であるインバータ120と、モータジェネレータ130と、制御装置(以下、ECU(Electronic Control Unit)とも称する。)160とを備える。図示しないが、モータジェネレータ130は動力伝達ギアを介して駆動輪を回転させる。
Referring to FIG. 1,
蓄電装置10は、充放電可能に構成された電力貯蔵要素である。蓄電装置10は、たとえば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池あるいは鉛蓄電池などの二次電池や、電気二重層キャパシタなどの蓄電素子を含んで構成される。
The
蓄電装置10の正極端および負極端は、システムメインリレーSMRDに含まれるスイッチSW1およびSW2を介して負荷であるモータジェネレータ130を駆動するためのインバータ120に接続される。そして、蓄電装置10は、車両100の駆動力を発生させるための電力をインバータ120に供給する。また、蓄電装置10は、モータジェネレータ130で発電された電力を蓄電する。蓄電装置10の出力はたとえば200Vである。
The positive electrode end and the negative electrode end of
システムメインリレーSMRDに含まれるスイッチSW1,SW2は、蓄電装置10とインバータ120とを結ぶ電力線PL1およびNL1上にそれぞれ設けられる。そして、システムメインリレーSMRDは、制御装置160からの制御信号に基づいて、蓄電装置10とインバータ120との間での電力の供給と遮断とを切替える。
Switches SW1 and SW2 included in system main relay SMRD are provided on power lines PL1 and NL1 connecting
モータジェネレータ130は交流回転電機であり、たとえば、永久磁石が埋設されたロータを備える永久磁石型同期電動機である。
モータジェネレータ130の出力トルクは、減速機や動力分割機構によって構成される動力伝達ギアを介して駆動輪に伝達され、車両100を走行させる。モータジェネレータ130は、車両100の回生制動動作時には、駆動輪の回転力によって発電することができる。そして、その発電電力は、インバータ120によって蓄電装置10の充電電力に変換される。
The output torque of
また、モータジェネレータ130の他にエンジン(図示せず)が搭載されたハイブリッド自動車では、このエンジンおよびモータジェネレータ130を協調的に動作させることによって、必要な車両駆動力が発生される。この場合、エンジンの回転による発電電力を用いて、蓄電装置10を充電することも可能である。
In a hybrid vehicle equipped with an engine (not shown) in addition to
すなわち、本実施の形態における車両100は、車両駆動力発生用の電動機を搭載する車両を示すものであり、エンジンおよび電動機により車両駆動力を発生するハイブリッド自動車、エンジンを搭載しない電気自動車および燃料電池自動車などを含む。
That is,
図示された車両100の構成から、モータジェネレータ130を除いた部分によって、車両の電源システムが構成される。
The power supply system of the vehicle is configured by a portion excluding the
電源システムは、さらに低電圧系(補機系)の構成として、メインDC/DCコンバータ140と、補機バッテリ150と、補機負荷170とを含む。
The power supply system further includes a main DC /
メインDC/DCコンバータ140は、電力線PL1およびNL1に接続され、制御装置160からの制御信号に基づいて、蓄電装置10から供給される直流電圧を低圧系の電源電圧に電圧変換する。そして、メインDC/DCコンバータ140は、補機負荷170および制御装置160に電源電圧を供給するとともに、補機バッテリ150に充電電力を供給する。システムメインリレーSMRDが開放されて、メインDC/DCコンバータ140が電圧変換動作を中止しているときには、補機バッテリ150から補機負荷170および制御装置160に対して電力の供給が行なわれる。
Main DC /
補機バッテリ150は、代表的には鉛蓄電池によって構成される。補機バッテリ150の出力電圧は、蓄電装置10の出力電圧よりも低く、たとえば12V程度である。鉛蓄電池は、古くから自動車用のバッテリとして使用されており、過充電に比較的強いという特性を有する。
制御装置160は、いずれも図1には図示しないがCPU(Central Processing Unit)、記憶装置および入出力バッファを含み、各センサ等からの信号の入力や各機器への制御信号の出力を行なうとともに、車両100および各機器の制御を行なう。なお、これらの制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア(電子回路)で処理することも可能である。
Although not shown in FIG. 1, the
制御装置160は、インバータ120およびメインDC/DCコンバータ140を駆動するための制御信号を生成して出力する。また、制御装置160は、システムメインリレーSMRDを制御するための制御信号を出力する。
制御装置160は、メインDC/DCコンバータ140の動作状態を示すデューティ(DUTY)を受ける。また、制御装置160は、イグニッションがオフされたことを示す信号(IG−OFF)を受ける。
電源システムは、さらに、外部電源300からの電力によって蓄電装置10を充電するための構成として、外部充電システム400と、充電用のシステムメインリレーSMRCとを含む。充電用のシステムメインリレーSMRCは、スイッチSW3,SW4を含む。
The power supply system further includes an
外部充電システム400は、外部電源から電力を受け蓄電装置10に充電電力を送る第1動作モードと、蓄電装置10に接続されている電力経路(PL1,NL1)から電力を受け補機バッテリ150に充電電力を送る第2動作モードで動作可能に構成されている。
The
外部充電システム400は、接続部320から外部電源の電力を受けて蓄電装置10の充電電圧(直流電圧)に変換する充電器200と、充電器200の出力する直流電圧を補機バッテリおよび補機負荷に供給する供給電圧に降下させるDC/DCコンバータ250と、補機バッテリ150の電圧をAC100Vに変換するACインバータ330とを含む。ACインバータ330の出力電力は電力線ACL1,ACL2を経由してサービスコンセント340から出力される。サービスコンセント340には、AC負荷360のプラグ350が挿入される。
接続部320には、充電ケーブルの充電コネクタ310が接続される。そして、外部電源300からの電力が、充電ケーブルを介して車両100に伝達される。
スイッチSW3,SW4は、蓄電装置10と充電器200とを結ぶ電力線PL2およびNL2それぞれを蓄電装置10に接続する。そして、スイッチSW3,SW4は、蓄電装置10を監視するための電池監視ユニット(図示せず)からの制御信号SE2に基づいて、蓄電装置10と充電器200との間での電力の供給と遮断とを切替える。
Switches SW3 and SW4 connect power lines PL2 and NL2 connecting
充電器200は、電力線ACL1,ACL2を介して接続部320と接続される。また、充電器200は、電力線PL2およびNL2を介して蓄電装置10と接続される。そして、充電器200は、制御装置160からの制御信号に基づいて、電力線ACL1,ACL2によって供給される外部電源300からの交流電力を蓄電装置10が充電可能な直流電力に変換する。充電器200は、その変換した直流電力を電力線PL2およびNL2に出力する。
サブDC/DCコンバータ250は、電力線PL2およびNL2に接続される。そして、サブDC/DCコンバータ250は、充電器200から出力される直流電力、または蓄電装置10から供給される直流電力を、制御装置160からの制御信号に基づいて降圧しする。サブDC/DCコンバータ250は、降圧した直流電力を補機バッテリ150および補機負荷170などの補機系へ供給する。
Sub DC /
制御装置160は、図示しないがCPU、記憶装置および入出力バッファを含む。制御装置160は、外部充電時には、充電器200およびサブDC/DCコンバータ250を制御する。制御装置160は、走行時にはメインDC/DCコンバータ140、インバータ120、ACインバータ330およびシステムメインリレーSMRDを制御する。なお、これらの制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア(電子回路)で構築して処理することも可能である。
Although not shown,
なお、図1では制御装置160は、外部充電時と車両走行時とに充電器200、サブDC/DCコンバータ250、メインDC/DCコンバータ140、インバータ120、ACインバータ330およびシステムメインリレーSMRD,SMRCを制御する例を示したが、他の構成とすることもできる。たとえば、外部充電時に起動して充電器200、サブDC/DCコンバータ250およびシステムメインリレーSMRCを制御する充電制御用のECUを設け、走行時にメインDC/DCコンバータ140、インバータ120、ACインバータ330およびシステムメインリレーSMRDを制御するECUとは別にしてもよい。
In FIG. 1, the
図2は、充電用DC/DCコンバータとメインDC/DCコンバータの主たる動作を説明するための図である。 FIG. 2 is a diagram for explaining main operations of the charging DC / DC converter and the main DC / DC converter.
図2を参照して、走行時には、システムメインリレーSMRDがオン状態に設定され、システムメインリレーSMRCがオフ状態に設定される。そして走行時には、メインDC/DCコンバータ140によって、蓄電装置10から補機負荷170および補機バッテリ150に直流電圧(たとえば14V)が供給される。
Referring to FIG. 2, during traveling, system main relay SMRD is set to the on state, and system main relay SMRC is set to the off state. When traveling, main DC /
一方、外部充電時には、システムメインリレーSMRDがオフ状態に設定され、システムメインリレーSMRCがオン状態に設定される。そして外部充電時には、車外から交流100Vが供給され、充電器200によって直流に変換される。直流に変換された電力は、DC/DCコンバータ250によって降圧され、補機負荷170および補機バッテリ150に直流電圧(たとえば14V)が供給される。
On the other hand, at the time of external charging, system main relay SMRD is set in the off state, and system main relay SMRC is set in the on state. At the time of external charging, AC 100V is supplied from the outside of the vehicle and is converted into DC by the
図3は、プラグイン車両での問題となる状況を説明するための図である。
図3を参照して、枠S1は、外部充電によって蓄電装置10が満充電状態まで充電が完了した状態を示す。このような状態は、プラグイン・ハイブリッド車や電気自動車に特有に生じる状態である。枠S2に示すように車両が走行を開始して、蓄電装置10の充電状態SOCが低下する前に、枠S3に示すように下り坂を走行し回生電力が発生しても、枠S4に示すように、蓄電装置10のSOCが上限値に達してしまい、充電制限が行われるため、回生電力を回収することができなくなる。
FIG. 3 is a diagram for explaining a situation that causes a problem in a plug-in vehicle.
Referring to FIG. 3, frame S <b> 1 shows a state where charging is completed until
たとえば、いつも外部充電する場所(自宅や職場など)が坂の上であったりすると、つねに回収できないエネルギが生じることになる。そこで、本実施の形態では、補機バッテリに回生電力を回収できるようにする可能性を高める。補機バッテリ150に通常使われている鉛蓄電池は、過充電に比較的強い特性を有しており、回生電力の回収先としても十分に可能性がある。
For example, when the place where external charging is always performed (at home, at work, etc.) is on a hill, energy that cannot always be recovered is generated. Therefore, in the present embodiment, the possibility that the regenerative power can be collected in the auxiliary battery is increased. The lead storage battery normally used for the
図4は、図1の制御装置160が実行する回生電力の回収のための制御を説明するためのフローチャートである。このフローチャートの処理は、一定時間ごとまたは所定の条件が成立するごとにメインルーチンから呼び出されて実行される。
FIG. 4 is a flowchart for illustrating control for recovering regenerative power executed by
図1、図4を参照して、まず処理が開始されると、ステップS11において制御装置160は、制動による回生電力が車両のモータジェネレータ130およびインバータ120に発生するか否かを判断する。
Referring to FIGS. 1 and 4, when the process is started,
ステップS11において回生電力が発生する状態でない場合にはステップS19に処理が進み、制御はメインルーチンに移される。ステップS11において、回生電力が発生する状態であると判断された場合にはステップS12に処理が進む。 If it is not in a state where regenerative power is generated in step S11, the process proceeds to step S19, and control is transferred to the main routine. If it is determined in step S11 that regenerative power is generated, the process proceeds to step S12.
ステップS12では、蓄電装置10の充電状態SOCが上限値に達しているか、または上限値に近くなっているために、蓄電装置10に対する充電の制限をする必要があるか否かが判断される。
In step S12, since the state of charge SOC of
ステップS12において蓄電装置10に対する充電の制限をする必要がない場合には、回生電力は蓄電装置10に充電されるため、ステップS19に処理が進み、制御はメインルーチンに移される。ステップS12において、蓄電装置10に対する充電の制限をする必要がある場合にはステップS13に処理が進む。ステップS13では、制御装置160は、メインDC/DCコンバータ140の出力電圧を上昇させる。
If it is not necessary to limit the charging of the
図5は、メインDC/DCコンバータ140の出力電圧を上昇させた状態を説明するための図である。
FIG. 5 is a diagram for explaining a state where the output voltage of main DC /
図5を参照して、モータジェネレータ130で発生した回生エネルギEregは、インバータ120を経由して蓄電装置10に充電されるが、一部はメインDC/DCコンバータ140を経由して補機バッテリ150に充電される。このときメインDC/DCコンバータ140の出力電圧を上昇させると、補機バッテリ150への充電電力が増加する傾向にある。たとえば、通常時は14.0Vの出力電圧を14.5Vに上昇させることによって、補機バッテリ150への充電電力を増やす。
Referring to FIG. 5, regenerative energy Ereg generated by
ただし、DC/DCコンバータ140にも能力を超えた電流を出力させると電圧が降下してしまう。
However, if the DC /
図6は、DC/DCコンバータ140の出力特性を示した図である。
図6に示すように、電流上限値Ilimを超えると、DC/DCコンバータ140は、過電流リミッタという保護機能が働くため、電流が急激に絞られてしまう。このような状況であれば、蓄電装置10のSOCが上限値であるため、充電制限が継続して行なわれる。
FIG. 6 is a diagram showing output characteristics of the DC /
As shown in FIG. 6, when the current upper limit value Ilim is exceeded, the DC /
再び、図1、図4を参照して、ステップS14において、充電制限が行なわれなくなった場合にはステップS18に処理が進む。ステップS14において、充電制限が行なわれる状態が継続している場合にはステップS15に処理が進む。 Referring to FIGS. 1 and 4 again, if the charging restriction is no longer performed in step S14, the process proceeds to step S18. In step S14, when the state where the charging restriction is performed continues, the process proceeds to step S15.
ステップS15では、制御装置160は、充電用システムメインリレーSMRCをオン状態に制御し、サブDC/DCコンバータ250を作動させる。これにより、メインDC/DCコンバータ140に加えてサブDC/DCコンバータ250も回生電力の一部を補機バッテリに充電することとなる。
In step S <b> 15,
その後ステップS16において、充電制限が行なわれなくなった場合にはステップS18に処理が進む。ステップS16において、充電制限が行なわれる状態が継続している場合にはステップS17に処理が進む。 Thereafter, in step S16, if the charging restriction is no longer performed, the process proceeds to step S18. If it is determined in step S16 that charging is continued, the process proceeds to step S17.
ステップS17では、制御装置160は、サブDC/DCコンバータ250の出力電圧を上昇させる。
In step S <b> 17,
図7は、ステップS17においてサブDC/DCコンバータ250の出力電圧が上昇した状態を説明するための図である。
FIG. 7 is a diagram for explaining a state in which the output voltage of the sub DC /
図7を参照して、システムメインリレーSMRCがオン状態に制御されているので、回生エネルギEregを、メインDC/DCコンバータ140だけでなくサブDC/DCコンバータ250を使用し、補機バッテリ150に回収することが可能となっている。そしてサブDC/DCコンバータ250の出力電圧を上昇させたことによりサブDC/DCコンバータ250とメインDC/DCコンバータ140に回生電力が適切に分担されて回収される。たとえば、メインDC/DCコンバータ140の出力を14.0Vから14.5Vに上昇させている場合には、サブDC/DCコンバータ250の出力も14.0Vから14.5Vに上昇させる。
Referring to FIG. 7, since system main relay SMRC is controlled to be in the ON state, regenerative energy Ereg is supplied to
再び図4を参照して、ステップS17の処理が終了するとステップS18に処理が進む。ステップS18では、補機バッテリ150に充電が実行される。そして、ステップS19において制御はメインルーチンに戻される。
Referring to FIG. 4 again, when the process of step S17 ends, the process proceeds to step S18. In step S18, the
[実施の形態2]
実施の形態1では、走行用のモータジェネレータ130に回生電力が発生し、かつその回生電力が蓄電装置10に回収しきれない場合には、メインDC/DCコンバータ140を用いて回生電力の一部を補機バッテリ150に充電させるとともに、システムメインリレーSMRCを導通させ外部充電システム400を用いて回生電力の他の一部を補機バッテリ150に充電させる。この時にサブDC/DCコンバータ250を用いる例を説明した。
[Embodiment 2]
In the first embodiment, when regenerative power is generated in traveling
実施の形態2では、サブDC/DCコンバータ250に加えてACインバータ330を使用して、補機バッテリ150に回生電力を回収する。
In the second embodiment, regenerative power is recovered in
図8は、ACインバータ330を使用して回生電力を回収することを説明するための図である。
FIG. 8 is a diagram for explaining the recovery of regenerative power using the
図8を参照して、充電器200と、ACインバータ330を逆変換可能に構成しておくことで、矢印に示す経路で回生電力を補機バッテリ150に回収することができる。
Referring to FIG. 8, by configuring
システムメインリレーSMRD,SMRCを導通させた状態で、充電器200を外部充電時とは逆変換させる。これとともに、ACインバータ330をサービスコンセント340に交流電力を供給しているときとは逆変換させる。
In a state where system main relays SMRD and SMRC are made conductive,
たとえば、充電器200は、直流200V程度の回生電力を交流100Vに変換しACインバータ330に送る。そしてACインバータ330は、交流100Vに変換された電力をさらに直流14Vに再度変換して補機バッテリ150を充電する。
For example, the
図9は、実施の形態2において、制御装置160が実行する回生電力の回収のための制御を説明するためのフローチャートである。このフローチャートの処理は、一定時間ごとまたは所定の条件が成立するごとにメインルーチンから呼び出されて実行される。
FIG. 9 is a flowchart for illustrating control for recovering regenerative power executed by
図9のフローチャートの処理は、図4で説明した実施の形態のフローチャートの処理において、ステップS15に代えてステップS15Aを実行する。他の部分については、図4で説明しているので、説明は繰返さない。 The process of the flowchart of FIG. 9 performs step S15A instead of step S15 in the process of the flowchart of the embodiment described in FIG. Since other parts are described in FIG. 4, the description will not be repeated.
ステップS15Aでは、制御装置160は、充電用のリレーSMRCを導通させ、サブDC/DCコンバータ250を作動させるとともに、充電器200およびACインバータ330を逆変換させて、図8で示したような経路でも回生電力を回収する。
In step S15A,
これにより、メインDC/DCコンバータ140、サブDC/DCコンバータ250に加えて充電器200およびACインバータ330の能力も総動員して回生電力を処理するので、図6で説明したような過電流リミッタが各変換器で働いてしまう可能性を減らすことができる。これにより、回生エネルギを熱として捨てることを実施の形態1よりもさらに減らすことができる。
As a result, in addition to the main DC /
なお、ACインバータ330を逆変換可能に構成すれば、サブDC/DCコンバータ250を設けずに、外部充電時にACインバータ330を逆変換させて補機負荷170や補機バッテリ150に対して、外部から与えられる交流電圧から直流の電源電圧を供給するようにしてもよい。
If the
最後に、再び図1等を参照して、本実施の形態1,2について総括する。本実施の形態の車両の電源システムは、走行用モータジェネレータ130を駆動するインバータ120と、走行用モータジェネレータ130が使用するための電気エネルギを蓄積する蓄電装置10と、補機負荷170に供給するための電気エネルギを蓄積する補機バッテリ150と、蓄電装置10とインバータ120の間を結ぶ電力経路(PL1,NL1)から電力を受けて補機バッテリ150を充電することが可能なメインDC/DCコンバータ140と、外部電源300から電力を受け蓄電装置10に充電電力を送る第1動作モードと、電力経路から電力を受け補機バッテリ150に充電電力を送る第2動作モードで動作可能な外部充電システム400と、メインDC/DCコンバータ140と外部充電システム400とを制御する制御装置160とを備える。制御装置160は、走行用モータジェネレータ130に回生電力が発生し、かつ回生電力が蓄電装置10に回収しきれない場合には、図7、図8に示したように、メインDC/DCコンバータ140を用いて回生電力の一部を補機バッテリ150に充電させるとともに、外部充電システム400を第2動作モードで動作させ回生電力の他の一部を補機バッテリ150に充電させる。
Finally, referring to FIG. 1 again, the first and second embodiments will be summarized. The power supply system for the vehicle according to the present embodiment supplies
好ましくは、車両の電源システムは、蓄電装置10と電力経路とを接続する第1の接続部(SMRD)と、蓄電装置10と外部充電システム400とを接続する第2の接続部(SMRC)とをさらに備える。制御装置160は、外部電源300から電力を受けて蓄電装置10に充電を行なう場合には、第1の接続部を非接続状態に制御するとともに第2の接続部を接続状態に制御する。制御装置160は、車両を走行させる場合には第1の接続部を接続状態に制御し第2の接続部を非接続状態に制御し、車両走行時に走行用モータジェネレータ130に回生電力が発生し、かつ回生電力が蓄電装置10に回収しきれないときには、図7、図8に示すように、第2の接続部を非接続状態から接続状態に変更する。
Preferably, the power supply system of the vehicle includes a first connection portion (SMRD) that connects
好ましくは、図5に示すように、制御装置160は、回生電力の一部を補機バッテリ150に充電する場合には、メインDC/DCコンバータ140に対して補機バッテリ150側に出力する電圧の目標電圧を通常時よりも高く設定する。
Preferably, as shown in FIG. 5, when charging a part of the regenerative power to
好ましくは、外部充電システム400は、外部電源300からの交流電力を用いて蓄電装置10に充電するための直流充電電圧を発生して電力経路に出力するAC/DC電圧変換部(充電器200)と、第1動作モードではAC/DC電圧変換部から直流電力を受け、第2動作モードでは電力経路から直流電力を受けて補機バッテリの充電を行なうサブDC/DCコンバータ250とを含む。
Preferably,
好ましくは、外部充電システム400は、外部電源300から電力が与えられる電力線ACL1,ACL2から交流電力を受けて蓄電装置10に充電するための直流充電電圧を発生して電力経路に出力することが可能であるとともに、電力経路の直流電力を交流電力に逆変換可能な第1のAC/DC電圧変換部(充電器200)と、第2動作モードでは第1のAC/DC電圧変換部から逆変換された交流電力を受け、補機バッテリ150の充電を行なう第2のAC/DC電圧変換部(ACインバータ330)とを含む。
Preferably,
好ましくは、外部充電システム400は、外部電源300から電力が与えられる電力線ACL1,ACL2から交流電力を受けて蓄電装置10に充電するための直流充電電圧を発生して電力経路に出力することが可能であるとともに、電力経路の直流電力を交流電力に逆変換可能な第1のAC/DC電圧変換部(充電器200)と、第1動作モードでは第1のAC/DC電圧変換部から直流電力を受け、第2動作モードでは電力経路から直流電力を受けて補機バッテリ150の充電を行なうサブDC/DCコンバータ250と、第2動作モードでは第1のAC/DC電圧変換部から逆変換された交流電力を受け、補機バッテリ150の充電を行なう第2のAC/DC電圧変換部(ACインバータ330)とを含む。
Preferably,
より好ましくは、車両の電源システムは、交流電力を車両から出力するためのサービスコンセント340をさらに備える。第2のAC/DC電圧変換部(ACインバータ330)は第2動作モードで動作していない場合には、電力経路からの直流電力を交流電力に逆変換してサービスコンセント340に供給することが可能に構成される。
More preferably, the vehicle power supply system further includes a
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
10 蓄電装置、100 車両、120 インバータ、130 モータジェネレータ、140,250 DC/DCコンバータ、150 補機バッテリ、160 制御装置、170 補機負荷、200 充電器、300 外部電源、310 充電コネクタ、320 接続部、330 ACインバータ、340 サービスコンセント、350 プラグ、360 AC負荷、400 外部充電システム、ACL1,ACL2,PL1,PL2 電力線、SMRC,SMRD システムメインリレー、SW1〜SW4 スイッチ。 10 power storage device, 100 vehicle, 120 inverter, 130 motor generator, 140, 250 DC / DC converter, 150 auxiliary battery, 160 control device, 170 auxiliary load, 200 charger, 300 external power supply, 310 charging connector, 320 connection Part, 330 AC inverter, 340 service outlet, 350 plug, 360 AC load, 400 external charging system, ACL1, ACL2, PL1, PL2 power line, SMRC, SMRD system main relay, SW1-SW4 switch.
Claims (8)
前記走行モータが使用するための電気エネルギを蓄積する蓄電装置と、
補機負荷に供給するための電気エネルギを蓄積する補機バッテリと、
前記蓄電装置と前記駆動装置の間を結ぶ電力経路から電力を受けて前記補機バッテリを充電することが可能なメインDC/DCコンバータと、
外部電源から電力を受け前記蓄電装置に充電電力を送る第1動作モードと、前記電力経路から電力を受け前記補機バッテリに充電電力を送る第2動作モードで動作可能な外部充電システムと、
前記メインDC/DCコンバータと前記外部充電システムとを制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記走行モータに回生電力が発生し、かつ前記回生電力が前記蓄電装置に回収しきれない場合には、前記メインDC/DCコンバータを用いて前記回生電力の一部を前記補機バッテリに充電させるとともに、前記外部充電システムを前記第2動作モードで動作させ前記回生電力の他の一部を前記補機バッテリに充電させる、車両の電源システム。 A driving device for driving the travel motor;
A power storage device that stores electrical energy for use by the travel motor;
An auxiliary battery that stores electrical energy to supply the auxiliary load;
A main DC / DC converter capable of receiving power from an electric power path connecting the power storage device and the driving device to charge the auxiliary battery;
A first operation mode for receiving electric power from an external power source and sending charging power to the power storage device; an external charging system operable in a second operation mode for receiving electric power from the power path and sending charging power to the auxiliary battery;
A control device for controlling the main DC / DC converter and the external charging system;
When the regenerative power is generated in the traveling motor and the regenerative power cannot be recovered by the power storage device, the control device uses the main DC / DC converter to partially compensate the regenerative power. A vehicle power supply system that charges a machine battery and causes the external battery system to operate in the second operation mode to charge another part of the regenerative power to the auxiliary battery.
前記蓄電装置と前記外部充電システムとを接続する第2の接続部とをさらに備え、
前記制御装置は、外部電源から電力を受けて前記蓄電装置に充電を行なう場合には、前記第1の接続部を非接続状態に制御するとともに前記第2の接続部を接続状態に制御し、
前記制御装置は、車両を走行させる場合には前記第1の接続部を接続状態に制御し前記第2の接続部を非接続状態に制御し、車両走行時に前記走行モータに回生電力が発生し、かつ前記回生電力が前記蓄電装置に回収しきれないときには、前記第2の接続部を非接続状態から接続状態に変更する、請求項1に記載の車両の電源システム。 A first connecting portion connecting the power storage device and the power path;
A second connecting part for connecting the power storage device and the external charging system;
The control device, when receiving power from an external power source and charging the power storage device, controls the first connection portion to a non-connected state and controls the second connection portion to a connected state,
The control device controls the first connection portion to a connected state and controls the second connection portion to a non-connected state when the vehicle travels, and regenerative power is generated in the travel motor when the vehicle travels. The vehicle power supply system according to claim 1, wherein when the regenerative power cannot be collected by the power storage device, the second connection unit is changed from a non-connected state to a connected state.
前記外部電源からの交流電力を用いて前記蓄電装置に充電するための直流充電電圧を発生して前記電力経路に出力するAC/DC電圧変換部と、
前記第1動作モードでは前記AC/DC電圧変換部から直流電力を受け、前記第2動作モードでは前記電力経路から直流電力を受けて前記補機バッテリの充電を行なうサブDC/DCコンバータとを含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の車両の電源システム。 The external charging system includes:
An AC / DC voltage converter that generates a DC charging voltage for charging the power storage device using AC power from the external power source and outputs the DC charging voltage to the power path;
A sub DC / DC converter that receives DC power from the AC / DC voltage conversion unit in the first operation mode and charges the auxiliary battery by receiving DC power from the power path in the second operation mode. The power supply system for a vehicle according to any one of claims 1 to 3.
前記外部電源から電力が与えられる入力ラインから交流電力を受けて前記蓄電装置に充電するための直流充電電圧を発生して前記電力経路に出力することが可能であるとともに、前記電力経路の直流電力を交流電力に逆変換可能な第1のAC/DC電圧変換部と、
前記第2動作モードでは前記第1のAC/DC電圧変換部から逆変換された交流電力を受け、前記補機バッテリの充電を行なう第2のAC/DC電圧変換部とを含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の車両の電源システム。 The external charging system includes:
It is possible to generate a DC charging voltage for receiving AC power from an input line to which power is supplied from the external power source and to charge the power storage device, and to output the DC charging voltage to the power path. A first AC / DC voltage conversion unit capable of reversely converting the AC to AC power;
And a second AC / DC voltage converter that receives AC power that has been inversely converted from the first AC / DC voltage converter and charges the auxiliary battery in the second operation mode. The vehicle power supply system according to any one of?
前記外部電源から電力が与えられる入力ラインから交流電力を受けて前記蓄電装置に充電するための直流充電電圧を発生して前記電力経路に出力することが可能であるとともに、前記電力経路の直流電力を交流電力に逆変換可能な第1のAC/DC電圧変換部と、
前記第1動作モードでは前記第1のAC/DC電圧変換部から直流電力を受け、前記第2動作モードでは前記電力経路から直流電力を受けて前記補機バッテリの充電を行なうサブDC/DCコンバータと、
前記第2動作モードでは前記第1のAC/DC電圧変換部から逆変換された交流電力を受け、前記補機バッテリの充電を行なう第2のAC/DC電圧変換部とを含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の車両の電源システム。 The external charging system includes:
It is possible to generate a DC charging voltage for receiving AC power from an input line to which power is supplied from the external power source and to charge the power storage device, and to output the DC charging voltage to the power path. A first AC / DC voltage conversion unit capable of reversely converting the AC to AC power;
A sub DC / DC converter that receives DC power from the first AC / DC voltage converter in the first operation mode and charges the auxiliary battery by receiving DC power from the power path in the second operation mode. When,
And a second AC / DC voltage converter that receives AC power that has been inversely converted from the first AC / DC voltage converter and charges the auxiliary battery in the second operation mode. The vehicle power supply system according to any one of?
前記第2のAC/DC電圧変換部は前記第2動作モードで動作していない場合には、前記電力経路からの直流電力を交流電力に逆変換して前記サービスコンセントに供給することが可能に構成される、請求項5または6に記載の車両の電源システム。 A service outlet for outputting AC power from the vehicle;
When the second AC / DC voltage conversion unit is not operating in the second operation mode, the DC power from the power path can be converted back to AC power and supplied to the service outlet. The power supply system for a vehicle according to claim 5 or 6 configured.
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