JP2012249455A - Electric system in vehicle - Google Patents

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卓郎 菊池
Junta Izumi
純太 泉
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress deterioration in a battery caused by an overcharge.SOLUTION: An electric system in a vehicle comprises: a battery 150 storing power supplied from a power supply; and a system main relay 230 which connects the power supply and the battery 150 in their disconnected status when voltage of the battery 150 is lower than a threshold, and disconnects the power supply and the battery in their connected status when the voltage of the battery becomes higher than a predetermined value set higher than the threshold.

Description

本発明は、車両の電気システムに関し、特に、蓄電装置を充電する技術に関する。   The present invention relates to an electric system of a vehicle, and more particularly to a technique for charging a power storage device.

駆動源として用いられる電動モータを搭載したハイブリッド車、電気自動車、燃料電池車などが知られている。これらの車両には、電動モータに供給する電力を蓄えるバッテリおよびキャパシタなどの蓄電装置が搭載される。蓄電装置には、回生発電により得られた電力、エンジンにより発電器を駆動することにより発電された電力が蓄えられる。車両の外部の電源から供給された電力を蓄電装置に充電することが可能な車両もある。   A hybrid vehicle, an electric vehicle, a fuel cell vehicle, and the like equipped with an electric motor used as a drive source are known. These vehicles are equipped with power storage devices such as a battery and a capacitor for storing electric power supplied to the electric motor. The power storage device stores electric power obtained by regenerative power generation and electric power generated by driving a generator by an engine. Some vehicles can charge power storage devices with electric power supplied from a power source outside the vehicle.

車両の外部の電源から供給された電力を蓄電装置に充電することが可能である場合、蓄電装置が満充電状態であることに気付かずに充電を繰り返すことが考えられる。このような充電が繰り返されると、蓄電装置が早く劣化し得る。そこで、このような充電を防止すべく、特開平10−290534号公報(特許文献1)に記載のように、バッテリの電流ならびに自己放電量などから算出された残容量が所定値以上のとき、充電動作を禁止することが提案されている。   When it is possible to charge the power storage device with electric power supplied from a power supply outside the vehicle, it is conceivable that charging is repeated without realizing that the power storage device is fully charged. When such charging is repeated, the power storage device can deteriorate quickly. Therefore, in order to prevent such charging, as described in JP-A-10-290534 (Patent Document 1), when the remaining capacity calculated from the battery current and the self-discharge amount is a predetermined value or more, It has been proposed to prohibit the charging operation.

特開平10−290534号公報JP-A-10-290534

しかしながら、バッテリの電流ならびに自己放電量は、バッテリの劣化の程度および温度などの因子に応じて大きく変動する。したがって、バッテリが実際には満充電状態であるにもかかわらず、残容量が低く算出されることもあり得る。このような場合、バッテリが誤って充電され得る。   However, the battery current and the self-discharge amount greatly vary depending on factors such as the degree of deterioration of the battery and the temperature. Therefore, the remaining capacity may be calculated low even though the battery is actually fully charged. In such a case, the battery can be charged accidentally.

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、過充電による蓄電装置の劣化を抑制することである。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to suppress deterioration of a power storage device due to overcharging.

ある実施例において、車両の電気システムは、電源から供給された電力を蓄える蓄電装置と、電源と蓄電装置とを遮断しておき、蓄電装置の電圧がしきい値より低いと、電源と蓄電装置とを接続する接続装置とを備える。   In one embodiment, an electric system of a vehicle stores a power storage device that stores power supplied from a power source, and the power source and the power storage device, and when the voltage of the power storage device is lower than a threshold value, And a connection device for connecting the two.

この構成によると、蓄電装置の電圧がしきい値より低ければ、蓄電装置の充電が可能となる。蓄電装置の電圧がしきい値以上であれば、蓄電装置の充電が制限される。蓄電装置の電圧は蓄電装置の残存容量を直接的に示すため、蓄電装置の電圧に基づいて充電を制御することにより、蓄電装置が満充電である状態においてさらに蓄電装置を充電することを精度よく抑制できる。そのため、過充電による蓄電装置の劣化を抑制できる。   According to this configuration, if the voltage of the power storage device is lower than the threshold value, the power storage device can be charged. If the voltage of the power storage device is equal to or higher than the threshold value, charging of the power storage device is limited. Since the voltage of the power storage device directly indicates the remaining capacity of the power storage device, by controlling charging based on the voltage of the power storage device, it is possible to accurately charge the power storage device even when the power storage device is fully charged. Can be suppressed. Therefore, deterioration of the power storage device due to overcharging can be suppressed.

別の実施例において、接続装置は、電源と充電装置とを接続した後、蓄電装置の電圧が、しきい値よりも高く定められた所定の値よりも高くなると、電源と蓄電装置とを遮断する。   In another embodiment, the connection device shuts off the power supply and the power storage device when the voltage of the power storage device becomes higher than a predetermined value higher than the threshold after connecting the power supply and the charging device. To do.

この構成によると、蓄電装置の充電を許容する電圧の上限は、蓄電装置の充電を停止するときの電圧よりも低く定められる。したがって、蓄電装置の過充電をさらに制限し易くできる。   According to this configuration, the upper limit of the voltage that allows charging of the power storage device is set lower than the voltage at which charging of the power storage device is stopped. Therefore, overcharge of the power storage device can be further easily restricted.

さらに別の実施例において、電気システムは、電源から供給された電力を蓄電装置に充電する充電装置をさらに備える。接続装置は、充電装置が電源に接続された後において、電源と蓄電装置とを遮断しておき、蓄電装置の電圧がしきい値より低いと、蓄電装置と充電装置とを接続する。   In yet another embodiment, the electrical system further includes a charging device that charges the power storage device with the power supplied from the power source. The connection device shuts off the power source and the power storage device after the charging device is connected to the power source, and connects the power storage device and the charging device when the voltage of the power storage device is lower than a threshold value.

この構成によると、蓄電装置と充電装置との間に設けられた接続装置によって、蓄電装置への充電を制限できる。   According to this configuration, charging of the power storage device can be limited by the connection device provided between the power storage device and the charging device.

さらに別の実施例において、電源は、車両の外部の電源である。
この構成によると、車両の外部の電源から供給された電力によって蓄電装置を充電できる。
In yet another embodiment, the power source is a power source external to the vehicle.
According to this configuration, the power storage device can be charged with electric power supplied from a power supply external to the vehicle.

ハイブリッド車を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows a hybrid vehicle. 動力分割機構の共線図を示す図である。It is a figure which shows the alignment chart of a power split device. ハイブリッド車の電気システムを示す図(その1)である。It is a figure (the 1) which shows the electric system of a hybrid vehicle. ハイブリッド車の電気システムを示す図(その2)である。FIG. 2 is a second diagram illustrating an electrical system of a hybrid vehicle. ECUが実行する処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process which ECU performs. ハイブリッド車の電気システムを示す図(その3)である。FIG. 6 is a third diagram illustrating the electrical system of the hybrid vehicle. ハイブリッド車の電気システムを示す図(その4)である。FIG. 4 is a fourth diagram illustrating the electrical system of the hybrid vehicle.

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the same parts are denoted by the same reference numerals. Their names and functions are also the same. Therefore, detailed description thereof will not be repeated.

図1を参照して、ハイブリッド車には、エンジン100と、第1モータジェネレータ110と、第2モータジェネレータ120と、動力分割機構130と、減速機140と、バッテリ150とが搭載される。なお、以下の説明においては一例としてハイブリッド車について説明するが、電気自動車または燃料電池車を用いるようにしてもよい。   Referring to FIG. 1, engine 100, first motor generator 110, second motor generator 120, power split mechanism 130, reduction gear 140, and battery 150 are mounted on the hybrid vehicle. In the following description, a hybrid vehicle will be described as an example, but an electric vehicle or a fuel cell vehicle may be used.

エンジン100、第1モータジェネレータ110、第2モータジェネレータ120、バッテリ150は、ECU(Electronic Control Unit)170により制御される。ECU170は複数のECUに分割するようにしてもよい。   Engine 100, first motor generator 110, second motor generator 120, and battery 150 are controlled by an ECU (Electronic Control Unit) 170. ECU 170 may be divided into a plurality of ECUs.

この車両は、エンジン100および第2モータジェネレータ120のうちの少なくともいずれか一方からの駆動力により走行する。すなわち、エンジン100および第2モータジェネレータ120のうちのいずれか一方もしくは両方が、運転状態に応じて駆動源として自動的に選択される。   This vehicle travels by driving force from at least one of engine 100 and second motor generator 120. That is, either one or both of engine 100 and second motor generator 120 is automatically selected as a drive source according to the operating state.

たとえばアクセル開度が小さい場合および車速が低い場合などには、第2モータジェネレータ120のみを駆動源としてハイブリッド車が走行する。この場合、エンジン100が停止される。ただし、発電などのためにエンジン100が駆動する場合がある。   For example, when the accelerator opening is small and the vehicle speed is low, the hybrid vehicle runs using only the second motor generator 120 as a drive source. In this case, engine 100 is stopped. However, the engine 100 may be driven for power generation or the like.

また、アクセル開度が大きい場合、車速が高い場合、バッテリ150の残存容量(SOC:State Of Charge)が小さい場合などには、エンジン100が駆動される。この場合、エンジン100のみ、もしくはエンジン100および第2モータジェネレータ120の両方を駆動源としてハイブリッド車が走行する。   Further, when the accelerator opening is large, the vehicle speed is high, or the remaining capacity (SOC: State Of Charge) of battery 150 is small, engine 100 is driven. In this case, the hybrid vehicle runs using only engine 100 or both engine 100 and second motor generator 120 as drive sources.

エンジン100を走行用の駆動源として用いずに、発電のためにだけ用いるようにしてもよい。すなわち、ハイブリッド車は、シリーズハイブリッド車であってもよい。   The engine 100 may be used only for power generation without being used as a driving source for traveling. That is, the hybrid vehicle may be a series hybrid vehicle.

エンジン100は、内燃機関である。燃料と空気の混合気が燃焼室内で燃焼することよって、出力軸であるクランクシャフトが回転する。エンジン100から排出される排気ガスは、触媒102によって浄化された後、車外に排出される。触媒102は、温度が所定の活性温度まで増大されることによって浄化作用を発揮する。触媒102の暖機は、排気ガスの熱を利用して行なわれる。触媒102は、たとえば三元触媒である。   The engine 100 is an internal combustion engine. As the fuel / air mixture burns in the combustion chamber, the crankshaft as the output shaft rotates. The exhaust gas discharged from the engine 100 is purified by the catalyst 102 and then discharged outside the vehicle. The catalyst 102 exhibits a purification action when the temperature is increased to a predetermined activation temperature. The catalyst 102 is warmed up by utilizing the heat of the exhaust gas. The catalyst 102 is, for example, a three-way catalyst.

排気ガスから、エンジン100の空燃比が空燃比センサ104により検出される。また、エンジン100の冷却水の温度は、温度センサ106により検出される。空燃比センサ104の出力および温度センサ106の出力は、ECU170に入力される。   The air-fuel ratio of the engine 100 is detected from the exhaust gas by the air-fuel ratio sensor 104. Further, the temperature of the cooling water of engine 100 is detected by temperature sensor 106. The output of the air-fuel ratio sensor 104 and the output of the temperature sensor 106 are input to the ECU 170.

エンジン100、第1モータジェネレータ110および第2モータジェネレータ120は、動力分割機構130を介して接続されている。エンジン100が発生する動力は、動力分割機構130により、2経路に分割される。一方は減速機140を介して前輪160を駆動する経路である。もう一方は、第1モータジェネレータ110を駆動させて発電する経路である。   Engine 100, first motor generator 110, and second motor generator 120 are connected via power split mechanism 130. The power generated by the engine 100 is divided into two paths by the power split mechanism 130. One is a path for driving the front wheels 160 via the speed reducer 140. The other is a path for driving the first motor generator 110 to generate power.

第1モータジェネレータ110は、U相コイル、V相コイルおよびW相コイルを備える、三相交流回転電機である。第1モータジェネレータ110は、動力分割機構130により分割されたエンジン100の動力により発電する。第1モータジェネレータ110により発電された電力は、車両の走行状態や、バッテリ150の残存容量の状態に応じて使い分けられる。たとえば、通常走行時では、第1モータジェネレータ110により発電された電力はそのまま第2モータジェネレータ120を駆動させる電力となる。一方、バッテリ150のSOCが予め定められた値よりも低い場合、第1モータジェネレータ110により発電された電力は、後述するインバータにより交流から直流に変換される。その後、後述するコンバータにより電圧が調整されてバッテリ150に蓄えられる。   First motor generator 110 is a three-phase AC rotating electric machine including a U-phase coil, a V-phase coil, and a W-phase coil. First motor generator 110 generates power using the power of engine 100 divided by power split mechanism 130. The electric power generated by the first motor generator 110 is selectively used according to the running state of the vehicle and the remaining capacity of the battery 150. For example, during normal traveling, the electric power generated by first motor generator 110 becomes electric power for driving second motor generator 120 as it is. On the other hand, when the SOC of battery 150 is lower than a predetermined value, the electric power generated by first motor generator 110 is converted from AC to DC by an inverter described later. Thereafter, the voltage is adjusted by a converter described later and stored in the battery 150.

第1モータジェネレータ110が発電機として作用している場合、第1モータジェネレータ110は負のトルクを発生している。ここで、負のトルクとは、エンジン100の負荷となるようなトルクをいう。第1モータジェネレータ110が電力の供給を受けてモータとして作用している場合、第1モータジェネレータ110は正のトルクを発生する。ここで、正のトルクとは、エンジン100の負荷とならないようなトルク、すなわち、エンジン100の回転をアシストするようなトルクをいう。なお、第2モータジェネレータ120についても同様である。   When first motor generator 110 is acting as a generator, first motor generator 110 generates negative torque. Here, the negative torque means a torque that becomes a load on engine 100. When first motor generator 110 is supplied with electric power and acts as a motor, first motor generator 110 generates positive torque. Here, the positive torque means a torque that does not become a load on the engine 100, that is, a torque that assists the rotation of the engine 100. The same applies to the second motor generator 120.

第2モータジェネレータ120は、U相コイル、V相コイルおよびW相コイルを備える、三相交流回転電機である。第2モータジェネレータ120は、バッテリ150に蓄えられた電力および第1モータジェネレータ110により発電された電力のうちの少なくともいずれかの電力により駆動する。   Second motor generator 120 is a three-phase AC rotating electric machine including a U-phase coil, a V-phase coil, and a W-phase coil. Second motor generator 120 is driven by at least one of the electric power stored in battery 150 and the electric power generated by first motor generator 110.

第2モータジェネレータ120の駆動力は、減速機140を介して前輪160に伝えられる。これにより、第2モータジェネレータ120はエンジン100をアシストしたり、第2モータジェネレータ120からの駆動力により車両を走行させたりする。なお、前輪160の代わりにもしくは加えて後輪を駆動するようにしてもよい。   The driving force of the second motor generator 120 is transmitted to the front wheels 160 via the speed reducer 140. As a result, the second motor generator 120 assists the engine 100 or causes the vehicle to travel by the driving force from the second motor generator 120. The rear wheels may be driven instead of or in addition to the front wheels 160.

ハイブリッド車の回生制動時には、減速機140を介して前輪160により第2モータジェネレータ120が駆動され、第2モータジェネレータ120が発電機として作動する。これにより第2モータジェネレータ120は、制動エネルギを電力に変換する回生ブレーキとして作動する。第2モータジェネレータ120により発電された電力は、バッテリ150に蓄えられる。   During regenerative braking of the hybrid vehicle, the second motor generator 120 is driven by the front wheels 160 via the speed reducer 140, and the second motor generator 120 operates as a generator. Accordingly, second motor generator 120 operates as a regenerative brake that converts braking energy into electric power. The electric power generated by second motor generator 120 is stored in battery 150.

動力分割機構130は、サンギヤと、ピニオンギヤと、キャリアと、リングギヤとを含む遊星歯車から構成される。ピニオンギヤは、サンギヤおよびリングギヤと係合する。キャリアは、ピニオンギヤが自転可能であるように支持する。サンギヤは第1モータジェネレータ110の回転軸に連結される。キャリアはエンジン100のクランクシャフトに連結される。リングギヤは第2モータジェネレータ120の回転軸および減速機140に連結される。   Power split device 130 includes a planetary gear including a sun gear, a pinion gear, a carrier, and a ring gear. The pinion gear engages with the sun gear and the ring gear. The carrier supports the pinion gear so that it can rotate. The sun gear is connected to the rotation shaft of first motor generator 110. The carrier is connected to the crankshaft of engine 100. The ring gear is connected to the rotation shaft of second motor generator 120 and speed reducer 140.

エンジン100、第1モータジェネレータ110および第2モータジェネレータ120が、遊星歯車からなる動力分割機構130を介して連結されることで、エンジン100、第1モータジェネレータ110および第2モータジェネレータ120の回転数は、図3で示すように、共線図において直線で結ばれる関係になる。   The engine 100, the first motor generator 110, and the second motor generator 120 are connected via a power split mechanism 130 that is a planetary gear, so that the rotational speeds of the engine 100, the first motor generator 110, and the second motor generator 120 are increased. As shown in FIG. 3, the relationship is connected by a straight line in the alignment chart.

図1に戻って、バッテリ150は、複数のバッテリセルを一体化したバッテリモジュールを、さらに複数直列に接続して構成された組電池である。バッテリ150の電圧は、電圧センサ152により検出され、検出された電圧を表す信号がECU170に入力される。バッテリ150には、第1モータジェネレータ110および第2モータジェネレータ120の他、車両の外部の電源から供給される電力が充電される。なお、バッテリ150の代わりにもしくは加えてキャパシタを用いるようにしてもよい。   Returning to FIG. 1, the battery 150 is an assembled battery configured by further connecting a plurality of battery modules in which a plurality of battery cells are integrated in series. The voltage of battery 150 is detected by voltage sensor 152, and a signal representing the detected voltage is input to ECU 170. The battery 150 is charged with electric power supplied from a power source external to the vehicle in addition to the first motor generator 110 and the second motor generator 120. A capacitor may be used instead of or in addition to the battery 150.

図3を参照して、ハイブリッド車の電気システムについてさらに説明する。ハイブリッド車には、コンバータ200と、第1インバータ210と、第2インバータ220と、システムメインリレー(SMR)230と、充電器240と、インレット250とが設けられる。   With reference to FIG. 3, the electric system of the hybrid vehicle will be further described. The hybrid vehicle is provided with a converter 200, a first inverter 210, a second inverter 220, a system main relay (SMR) 230, a charger 240, and an inlet 250.

コンバータ200は、リアクトルと、二つのnpn型トランジスタと、二つダイオードとを含む。リアクトルは、各バッテリの正極側に一端が接続され、2つのnpn型トランジスタの接続点に他端が接続される。   Converter 200 includes a reactor, two npn transistors, and two diodes. One end of the reactor is connected to the positive electrode side of each battery, and the other end is connected to the connection point of the two npn transistors.

2つのnpn型トランジスタは、直列に接続される。npn型トランジスタは、ECU170により制御される。各npn型トランジスタのコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すようにダイオードがそれぞれ接続される。   Two npn-type transistors are connected in series. The npn transistor is controlled by the ECU 170. A diode is connected between the collector and emitter of each npn transistor so that a current flows from the emitter side to the collector side.

なお、npn型トランジスタとして、たとえば、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)を用いることができる。npn型トランジスタに代えて、パワーMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor)等の電力スイッチング素子を用いることができる。   For example, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) can be used as the npn transistor. Instead of the npn type transistor, a power switching element such as a power MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor) can be used.

バッテリ150から放電された電力を第1モータジェネレータ110もしくは第2モータジェネレータ120に供給する際、電圧がコンバータ200により昇圧される。逆に、第1モータジェネレータ110もしくは第2モータジェネレータ120により発電された電力をバッテリ150に充電する際、電圧がコンバータ200により降圧される。   When the electric power discharged from the battery 150 is supplied to the first motor generator 110 or the second motor generator 120, the voltage is boosted by the converter 200. Conversely, when charging the battery 150 with the electric power generated by the first motor generator 110 or the second motor generator 120, the voltage is stepped down by the converter 200.

コンバータ200と、各インバータとの間のシステム電圧VHは、電圧センサ180により検出される。電圧センサ180の検出結果は、ECU170に送信される。   System voltage VH between converter 200 and each inverter is detected by voltage sensor 180. The detection result of voltage sensor 180 is transmitted to ECU 170.

第1インバータ210は、U相アーム、V相アームおよびW相アームを含む。U相アーム、V相アームおよびW相アームは並列に接続される。U相アーム、V相アームおよびW相アームは、それぞれ、直列に接続された2つのnpn型トランジスタを有する。各npn型トランジスタのコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードがそれぞれ接続される。そして、各アームにおける各npn型トランジスタの接続点は、第1モータジェネレータ110の各コイルの中性点112とは異なる端部にそれぞれ接続される。   First inverter 210 includes a U-phase arm, a V-phase arm, and a W-phase arm. The U-phase arm, V-phase arm and W-phase arm are connected in parallel. Each of the U-phase arm, the V-phase arm, and the W-phase arm has two npn transistors connected in series. Between the collector and emitter of each npn-type transistor, a diode for passing a current from the emitter side to the collector side is connected. A connection point of each npn transistor in each arm is connected to an end portion different from neutral point 112 of each coil of first motor generator 110.

第1インバータ210は、バッテリ150から供給される直流電流を交流電流に変換し、第1モータジェネレータ110に供給する。また、第1インバータ210は、第1モータジェネレータ110により発電された交流電流を直流電流に変換する。   First inverter 210 converts a direct current supplied from battery 150 into an alternating current and supplies the alternating current to first motor generator 110. The first inverter 210 converts the alternating current generated by the first motor generator 110 into a direct current.

第2インバータ220は、U相アーム、V相アームおよびW相アームを含む。U相アーム、V相アームおよびW相アームは並列に接続される。U相アーム、V相アームおよびW相アームは、それぞれ、直列に接続された2つのnpn型トランジスタを有する。各npn型トランジスタのコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードがそれぞれ接続される。そして、各アームにおける各npn型トランジスタの接続点は、第2モータジェネレータ120の各コイルの中性点122とは異なる端部にそれぞれ接続される。   Second inverter 220 includes a U-phase arm, a V-phase arm, and a W-phase arm. The U-phase arm, V-phase arm and W-phase arm are connected in parallel. Each of the U-phase arm, the V-phase arm, and the W-phase arm has two npn transistors connected in series. Between the collector and emitter of each npn-type transistor, a diode for passing a current from the emitter side to the collector side is connected. A connection point of each npn transistor in each arm is connected to an end portion different from neutral point 122 of each coil of second motor generator 120.

第2インバータ220は、バッテリ150から供給される直流電流を交流電流に変換し、第2モータジェネレータ120に供給する。また、第2インバータ220は、第2モータジェネレータ120により発電された交流電流を直流電流に変換する。   Second inverter 220 converts a direct current supplied from battery 150 into an alternating current, and supplies the alternating current to second motor generator 120. Second inverter 220 converts the alternating current generated by second motor generator 120 into a direct current.

コンバータ200、第1インバータ210および第2インバータ220は、ECU170により制御される。   Converter 200, first inverter 210, and second inverter 220 are controlled by ECU 170.

システムメインリレー230は、バッテリ150と充電器240との間に設けられる。システムメインリレー230は、バッテリ150と電気システムとを接続した状態および遮断した状態を切換えるリレーである。システムメインリレー230が開いた状態であると、バッテリ150が電気システムから遮断される。システムメインリレー230が閉じた状態であると、バッテリ150が電気システムに接続される。   System main relay 230 is provided between battery 150 and charger 240. The system main relay 230 is a relay that switches between a state where the battery 150 and the electric system are connected and a state where the battery 150 is disconnected. When system main relay 230 is in an open state, battery 150 is disconnected from the electrical system. When system main relay 230 is in a closed state, battery 150 is connected to the electrical system.

すなわち、システムメインリレー230が開いた状態であると、バッテリ150が充電器240および後述する外部電源402などから電気的に遮断される。システムメインリレー230が閉じた状態であると、バッテリ150が、充電器240および外部電源402などと電気的に接続される。システムメインリレー230の状態は、ECU170により制御される。システムメインリレー230の制御態様は、あとで詳述する。   That is, when system main relay 230 is in an open state, battery 150 is electrically disconnected from charger 240 and an external power source 402 described later. When system main relay 230 is in a closed state, battery 150 is electrically connected to charger 240, external power supply 402, and the like. The state of system main relay 230 is controlled by ECU 170. The control mode of the system main relay 230 will be described in detail later.

充電器240は、バッテリ150とコンバータ200との間に接続される。図4に示すように、充電器240は、AC/DC変換回路242と、DC/AC変換回路244と、絶縁トランス246と、整流回路248とを含む。   Charger 240 is connected between battery 150 and converter 200. As shown in FIG. 4, charger 240 includes an AC / DC conversion circuit 242, a DC / AC conversion circuit 244, an insulation transformer 246, and a rectifier circuit 248.

AC/DC変換回路242は、単相ブリッジ回路から成る。AC/DC変換回路242は、ECU170からの駆動信号に基づいて、交流電力を直流電力に変換する。また、AC/DC変換回路242は、コイルをリアクトルとして用いることにより電圧を昇圧する昇圧チョッパ回路としても機能する。   The AC / DC conversion circuit 242 is a single-phase bridge circuit. The AC / DC conversion circuit 242 converts AC power into DC power based on a drive signal from the ECU 170. The AC / DC conversion circuit 242 also functions as a boost chopper circuit that boosts the voltage by using a coil as a reactor.

DC/AC変換回路244は、単相ブリッジ回路から成る。DC/AC変換回路244は、ECU170からの駆動信号に基づいて、直流電力を高周波の交流電力に変換して絶縁トランス246へ出力する。   The DC / AC conversion circuit 244 is composed of a single-phase bridge circuit. The DC / AC conversion circuit 244 converts the DC power into high-frequency AC power based on the drive signal from the ECU 170 and outputs it to the isolation transformer 246.

絶縁トランス246は、磁性材から成るコアと、コアに巻回された一次コイルおよび二次コイルを含む。一次コイルおよび二次コイルは、電気的に絶縁されており、それぞれDC/AC変換回路244および整流回路248に接続される。絶縁トランス246は、DC/AC変換回路244から受ける高周波の交流電力を一次コイルおよび二次コイルの巻数比に応じた電圧レベルに変換して整流回路248へ出力する。整流回路248は、絶縁トランス246から出力される交流電力を直流電力に整流する。   Insulation transformer 246 includes a core made of a magnetic material, and a primary coil and a secondary coil wound around the core. The primary coil and the secondary coil are electrically insulated and connected to the DC / AC conversion circuit 244 and the rectification circuit 248, respectively. Insulation transformer 246 converts high-frequency AC power received from DC / AC conversion circuit 244 into a voltage level corresponding to the turn ratio of the primary coil and the secondary coil, and outputs the voltage level to rectifier circuit 248. The rectifier circuit 248 rectifies AC power output from the insulating transformer 246 into DC power.

AC/DC変換回路242とDC/AC変換回路244との間の電圧(平滑コンデンサの端子間電圧)は、電圧センサ182により検出され、検出結果を表わす信号がECU170に入力される。また、充電器240の出力電流は、電流センサ184により検出され、検出結果を表わす信号がECU170に入力される。さらに、充電器240の温度は、温度センサ186により検出され、検出結果を表わす信号がECU170に入力される。   A voltage (voltage between terminals of the smoothing capacitor) between AC / DC conversion circuit 242 and DC / AC conversion circuit 244 is detected by voltage sensor 182, and a signal representing the detection result is input to ECU 170. The output current of charger 240 is detected by current sensor 184, and a signal representing the detection result is input to ECU 170. Further, the temperature of charger 240 is detected by temperature sensor 186, and a signal representing the detection result is input to ECU 170.

インレット250は、たとえばハイブリッド車の側部に設けられる。インレット250には、ハイブリッド車と外部の電源402とを連結する充電ケーブル300のコネクタ310が接続される。   Inlet 250 is provided, for example, on the side of the hybrid vehicle. A connector 310 of a charging cable 300 that connects the hybrid vehicle and the external power source 402 is connected to the inlet 250.

充電ケーブル300のプラグ320は、家屋に設けられたコンセント400に接続される。コンセント400には、ハイブリッド車の外部の電源402から交流電力が供給される。   Plug 320 of charging cable 300 is connected to an outlet 400 provided in the house. AC power is supplied to the outlet 400 from a power supply 402 outside the hybrid vehicle.

充電ケーブル300によりハイブリッド車と外部の電源402とが連結された状態において、外部の電源402から供給された電力がバッテリ150に充電される。バッテリ150の充電時には、システムメインリレー230が閉じられる。   In a state where the hybrid vehicle and the external power source 402 are connected by the charging cable 300, the power supplied from the external power source 402 is charged to the battery 150. When battery 150 is charged, system main relay 230 is closed.

図5を参照して、バッテリ150の充電に関してECU170が実行する処理について説明する。以下に説明する処理は、ソフトウェア、ハードウェアまたはソフトウェアとハードウェアとの協働により実行される。以下に説明する処理は、たとえば、車両が停止し、イグニッションスイッチ(もしくはスタートスイッチ)がオフにされた状態において実行される。   With reference to FIG. 5, a process executed by ECU 170 regarding charging of battery 150 will be described. The processing described below is executed by software, hardware, or cooperation between software and hardware. The process described below is executed, for example, in a state where the vehicle is stopped and the ignition switch (or start switch) is turned off.

ステップ(以下ステップをSと略す)100にて、車両に外部充電用のコネクタ310が接続されたか否かを判断する。たとえば、車両に外部充電用のコネクタ310が接続された場合にオンになるように構成されたスイッチを用いて、車両に外部充電用のコネクタ310が接続されたか否かが判断される。車両に外部充電用のコネクタ310が接続されたか否かを判断する方法はこれに限定されない。   In step (hereinafter step is abbreviated as S) 100, it is determined whether or not external charging connector 310 is connected to the vehicle. For example, it is determined whether or not the external charging connector 310 is connected to the vehicle using a switch configured to be turned on when the external charging connector 310 is connected to the vehicle. The method for determining whether or not the external charging connector 310 is connected to the vehicle is not limited to this.

車両に外部充電用のコネクタ310が接続されると(S100にてYES)、S102にて、システムメインリレー230が開かれたまま待機される。S104にて、バッテリ150の電圧が第1しきい値より低いか否かが判断される。第1しきい値は、予め開発者により定められた値である。   When connector 310 for external charging is connected to the vehicle (YES in S100), the system main relay 230 is kept open in S102. In S104, it is determined whether or not the voltage of battery 150 is lower than the first threshold value. The first threshold value is a value determined in advance by the developer.

充電を開始するために必要な条件として予め定められたその他の条件が満たされた場合に、バッテリ150の電圧が第1しきい値より低いか否かを判断するようにしてもよい。充電を開始するために必要な条件が、バッテリ150の電圧が第1しきい値より低いという条件を含んでもよい。   It may be determined whether or not the voltage of the battery 150 is lower than the first threshold value when other conditions predetermined as conditions necessary for starting charging are satisfied. The condition necessary for starting charging may include a condition that the voltage of the battery 150 is lower than the first threshold value.

バッテリ150の電圧が第1しきい値より低いと(S104にてYES)、S106にて、システムメインリレー230が閉じられる。さらに、S108にて、バッテリ150の充電が開始される。   If the voltage of battery 150 is lower than the first threshold (YES in S104), system main relay 230 is closed in S106. Further, in S108, charging of battery 150 is started.

その後、S110にて、バッテリ150の電圧が第2しきい値より高いか否かが判断される。第2しきい値は、第1しきい値よりも高く定められた所定の値である。第2しきい値は、予め開発者により定められる。バッテリ150の電圧が第2しきい値より高いと(S110にてYES)、バッテリ150が満充電状態であると判断され、S112にて充電が停止されるともに、S114にて、システムメインリレー230が開かれる。   Thereafter, in S110, it is determined whether or not the voltage of battery 150 is higher than the second threshold value. The second threshold value is a predetermined value that is set higher than the first threshold value. The second threshold value is determined in advance by the developer. If the voltage of battery 150 is higher than the second threshold value (YES at S110), it is determined that battery 150 is fully charged, charging is stopped at S112, and system main relay 230 at S114. Is opened.

一方、車両に外部充電用のコネクタ310が接続されるても(S100にてYES)、バッテリ150の電圧が第1しきい値以上であると(S104にてNO)、システムメインリレー230を閉じることなく、処理が終了する。   On the other hand, even if external charging connector 310 is connected to the vehicle (YES in S100), if the voltage of battery 150 is equal to or higher than the first threshold (NO in S104), system main relay 230 is closed. The process ends without

以上のように、本実施の形態によれば、バッテリ150の電圧が第1しきい値より低ければ、バッテリ150の充電が可能となる。バッテリ150の電圧がしきい値以上であれば、バッテリ150の充電が制限される。バッテリ150の電圧はバッテリ150の残存容量を直接的に示すため、バッテリ150の電圧に基づいて充電を制御することにより、バッテリ150が満充電である状態においてさらにバッテリ150を充電することを精度よく抑制できる。そのため、過充電によるバッテリ150の劣化を抑制できる。   As described above, according to the present embodiment, battery 150 can be charged if the voltage of battery 150 is lower than the first threshold value. If the voltage of battery 150 is equal to or higher than the threshold value, charging of battery 150 is restricted. Since the voltage of the battery 150 directly indicates the remaining capacity of the battery 150, by controlling charging based on the voltage of the battery 150, it is possible to accurately charge the battery 150 even when the battery 150 is fully charged. Can be suppressed. Therefore, deterioration of the battery 150 due to overcharging can be suppressed.

なお、図6に示すように、充電器240とシステムメインリレー230との間にさらに別のリレー232を設け、システムメインリレー230の代わりにもしくは加えてリレー232を制御するようにしてもよい。すなわち、リレー232を開いておき、バッテリ150の電圧が第1しきい値より低いとリレー232を閉じるようにしてもよい。この場合、図7に示すように、バッテリ150とシステムメインリレー230との間に充電器240を接続するようにしてもよい。すなわち、リレー232の位置は、バッテリ150と外部の電源402との間であればどこでもよい。   As shown in FIG. 6, another relay 232 may be provided between the charger 240 and the system main relay 230, and the relay 232 may be controlled instead of or in addition to the system main relay 230. That is, the relay 232 may be opened and the relay 232 may be closed when the voltage of the battery 150 is lower than the first threshold value. In this case, as shown in FIG. 7, a charger 240 may be connected between the battery 150 and the system main relay 230. That is, the position of the relay 232 may be anywhere between the battery 150 and the external power source 402.

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.

100 エンジン、102 触媒、110 第1モータジェネレータ、120 第2モータジェネレータ、130 動力分割機構、140 減速機、150 バッテリ、152 電圧センサ、160 前輪、170 ECU、230 システムメインリレー、232 リレー、240 充電器、242 AC/DC変換回路、244 DC/AC変換回路、246 絶縁トランス、248 整流回路、250 インレット、300 充電ケーブル、310 コネクタ、320 プラグ、400 コンセント、402 電源。   100 Engine, 102 Catalyst, 110 First motor generator, 120 Second motor generator, 130 Power split mechanism, 140 Reducer, 150 Battery, 152 Voltage sensor, 160 Front wheel, 170 ECU, 230 System main relay, 232 relay, 240 Charging 242 AC / DC conversion circuit, 244 DC / AC conversion circuit, 246 isolation transformer, 248 rectifier circuit, 250 inlet, 300 charging cable, 310 connector, 320 plug, 400 outlet, 402 power supply.

Claims (4)

車両の電気システムであって、
電源から供給された電力を蓄える蓄電装置と、
前記電源と前記蓄電装置とを遮断しておき、前記蓄電装置の電圧がしきい値より低いと、前記電源と前記蓄電装置とを接続する接続装置とを備える、電気システム。
A vehicle electrical system,
A power storage device for storing electric power supplied from a power source;
An electrical system comprising: a connection device that cuts off the power source and the power storage device, and connects the power source and the power storage device when a voltage of the power storage device is lower than a threshold value.
前記接続装置は、前記電源と前記充電装置とを接続した後、前記蓄電装置の電圧が、前記しきい値よりも高く定められた所定の値よりも高くなると、前記電源と前記蓄電装置とを遮断する、請求項1に記載の電気システム。   The connecting device connects the power source and the power storage device when the voltage of the power storage device becomes higher than a predetermined value higher than the threshold value after connecting the power source and the charging device. The electrical system of claim 1, wherein the electrical system is shut off. 前記電源から供給された電力を前記蓄電装置に充電する充電装置をさらに備え、
前記接続装置は、前記充電装置が前記電源に接続された後において、前記電源と前記蓄電装置とを遮断しておき、前記蓄電装置の電圧が前記しきい値より低いと、前記蓄電装置と前記充電装置とを接続する、請求項1に記載の電気システム。
A charging device for charging the power storage device with the power supplied from the power source;
The connection device shuts off the power source and the power storage device after the charging device is connected to the power source, and when the voltage of the power storage device is lower than the threshold value, the power storage device and the power storage device The electrical system according to claim 1, wherein the electrical system is connected to a charging device.
前記電源は、前記車両の外部の電源である、請求項1〜3のいずれかに記載の電気システム。   The electric system according to claim 1, wherein the power source is a power source external to the vehicle.
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