JP2014023263A - Electric vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電気自動車に関する。本明細書における「電気自動車」には、モータとエンジンの双方を備えるハイブリッド車や、燃料電池車を含む。 The present invention relates to an electric vehicle. The “electric vehicle” in this specification includes a hybrid vehicle including both a motor and an engine, and a fuel cell vehicle.
電気自動車は、バッテリの直流電力を走行用モータの駆動に適した周波数の交流電力に変換するインバータを備える。また、モータの駆動電圧がバッテリの出力電圧よりも高い場合、バッテリとインバータの間にバッテリの電圧を昇圧する電圧コンバータを備えることがある。一般に、インバータやコンバータは、IGBTなどのスイッチング素子とダイオードをその回路に含む。走行用モータは消費電力が大きく、それゆえ、インバータやコンバータのスイッチング素子やダイオードには大電流が流れる。大電流を扱うスイッチング素子やダイオードなどの半導体素子は、パワー素子と総称されることがある。 The electric vehicle includes an inverter that converts the DC power of the battery into AC power having a frequency suitable for driving the traveling motor. Further, when the motor drive voltage is higher than the output voltage of the battery, a voltage converter that boosts the voltage of the battery may be provided between the battery and the inverter. Generally, an inverter or a converter includes a switching element such as an IGBT and a diode in its circuit. The traveling motor consumes a large amount of power, and therefore a large current flows through the switching elements and diodes of the inverter and converter. Semiconductor elements such as switching elements and diodes that handle large currents are sometimes collectively referred to as power elements.
パワー素子は大電流を流すため発熱が大きい。パワー素子の過熱を抑制する技術が、例えば特許文献1、2に開示されている。いずれの文献も、電圧コンバータへの入力電流を制限し、パワー素子の過熱を防止する。特許文献1の技術では、バッテリを保護するための第1の電流制限値と、電圧コンバータのダイオードを保護するための第2の電流制限値を比較し、小さい方を電圧コンバータへの入力電流の制限値として設定する。第2の電流制限値は、パワー素子を冷却する冷媒の温度に基づいて決定される。特許文献2の技術は、電圧コンバータのスイッチング素子の温度変化量に応じて、入力電流の制限値を決定する。
The power element generates a large amount of current and generates a large amount of heat. Technologies for suppressing overheating of power elements are disclosed in, for example,
特許文献1、2に開示されているように、入力電流を制限することでパワー素子の過熱を防止することができる。しかしながら、入力電流の制限値を過剰に低くすると、電圧コンバータの出力電力が小さくなり、車両の走行に影響が出る。従って、入力電流の制限値は、できるだけ高い方がよい。他方、特許文献1、2の技術はともに、パワー素子を冷却する冷媒の温度に基づいて入力電流の制限値を決定する。本明細書は、冷媒温度に加えて別のパラメータを導入し、入力電流の適切な制限値を決定する。
As disclosed in
パワー素子の昇温に影響を与える要素は、冷媒温度の他にもある。パワー素子に流れる電流が大きいほど、パワー素子は発熱する。また、一般に、スイッチング素子とダイオードでは、ダイオードの方が熱に弱い。そこで、本明細書が開示する技術は、ダイオードに流れる電流に着目して電流制限値を決定する。 In addition to the refrigerant temperature, there are other factors that affect the temperature rise of the power element. As the current flowing through the power element increases, the power element generates heat. In general, switching elements and diodes are less susceptible to heat. Therefore, the technique disclosed in this specification focuses on the current flowing through the diode to determine the current limit value.
電圧コンバータは、ダイオードとスイッチング素子が直列に接続しており、その中間点にリアクトルの一端が接続している形態を有することが多い。そのような回路構成の場合、ダイオードに流れる電流は、スイッチング素子のスイッチング動作に応じて変化する。スイッチング素子のOFF時間が長いほど、ダイオードに流れる電流は少なくなり、発熱が小さくなる。スイッチング素子のOFF時間は、スイッチング素子に与えるPWM信号のデューティ比で定まる。そこで、本明細書が開示する技術は、冷媒温度に加えて、スイッチング素子に加えられるPWM信号のデューティ比に基づいて入力電流の制限値を決定する。 In many cases, a voltage converter has a configuration in which a diode and a switching element are connected in series, and one end of a reactor is connected to an intermediate point thereof. In such a circuit configuration, the current flowing through the diode changes according to the switching operation of the switching element. The longer the OFF time of the switching element, the smaller the current flowing through the diode and the smaller the heat generation. The OFF time of the switching element is determined by the duty ratio of the PWM signal given to the switching element. Therefore, the technique disclosed in this specification determines the limit value of the input current based on the duty ratio of the PWM signal applied to the switching element in addition to the refrigerant temperature.
本明細書が開示する技術の一態様の電気自動車は、電圧コンバータと冷却器とコントローラを備える。電圧コンバータは、バッテリの出力電圧を昇圧してインバータに供給する。電圧コンバータは、スイッチング素子とダイオードをその回路に含んでいる。冷却器は、冷媒を循環させることによって電圧コンバータを冷却する。冷却器は、特に、スイッチング素子やダイオードなどのパワー素子を冷却する。コントローラは、スイッチング素子に加えられるPWM信号のデューティ比と冷媒温度に基づいて電圧コンバータに入力される電流の制限値(電流制限値)を決定し、その電流制限値以下となるように電圧コンバータへの入力電流を制限する。 An electric vehicle according to an aspect of the technology disclosed in this specification includes a voltage converter, a cooler, and a controller. The voltage converter boosts the output voltage of the battery and supplies it to the inverter. The voltage converter includes a switching element and a diode in its circuit. The cooler cools the voltage converter by circulating the refrigerant. The cooler specifically cools power elements such as switching elements and diodes. The controller determines a limit value (current limit value) of the current input to the voltage converter based on the duty ratio of the PWM signal applied to the switching element and the refrigerant temperature, and supplies the voltage converter so as to be equal to or less than the current limit value. Limit the input current.
電流制限値の好適な一つの決定方法は、コントローラが、デューティ比と冷媒温度をパラメータとする電流制限値のマップを記憶しており、冷媒温度の実測値と実際のデューティ比に基づいてマップを参照して決定することである。冷媒温度及びデューティ比と、ダイオードの過熱を防止するための電流制限値との関係は、予め、実験やシミュレーションで求めておくことができる。その関係は、大局的には、デューティ比が大きいほど電流制限値が小さくなり、また、冷媒温度が高いほど電流制限値が小さくなる。その関係をマップ化して記憶しておけば、単純な処理で電流制限値を決定することができる。 One suitable method for determining the current limit value is that the controller stores a map of the current limit value with the duty ratio and the refrigerant temperature as parameters, and the map is based on the measured value of the refrigerant temperature and the actual duty ratio. It is to determine by reference. The relationship between the refrigerant temperature and the duty ratio and the current limit value for preventing overheating of the diode can be obtained in advance by experiments or simulations. In general, the current limit value decreases as the duty ratio increases, and the current limit value decreases as the refrigerant temperature increases. If the relationship is mapped and stored, the current limit value can be determined by a simple process.
多くの電気自動車は、モータを発電機として使用し、モータが発電した電力でバッテリを充電する。具体的には、モータが発電した交流電力をインバータが直流電力に変換し、その直流電力の電圧を電圧コンバータがバッテリ電圧まで降圧する。モータで発電してバッテリを充電することは一般に「回生」と呼ばれる。なお、逆に、バッテリの電力でモータを駆動するは「力行」と呼ばれる。パワー素子の過熱防止は、回生時にもなされることが好ましい。そこで、本明細書が開示する電気自動車の一つの改良は、次の構成を有する。電圧コンバータは、降圧用スイッチング素子と降圧用ダイオードを備えており、インバータ側から供給される回生電力の電圧を降圧してバッテリに供給する機能を兼ねる。そして、コントローラは、降圧用スイッチング素子に加えられるデューティ比と冷媒温度に基づいて定められる電流制限値以下に、インバータ側から供給される回生電力の電流を制限する。上記の構成を備えることによって、力行時だけでなく、回生時もパワー素子の過熱を防止することができる。 Many electric vehicles use a motor as a generator and charge a battery with the electric power generated by the motor. Specifically, the inverter converts the AC power generated by the motor into DC power, and the voltage converter steps down the voltage of the DC power to the battery voltage. Charging a battery by generating electricity with a motor is generally called “regeneration”. On the other hand, driving the motor with battery power is called “powering”. It is preferable to prevent overheating of the power element even during regeneration. Accordingly, one improvement of the electric vehicle disclosed in this specification has the following configuration. The voltage converter includes a step-down switching element and a step-down diode, and also functions to step down the voltage of regenerative power supplied from the inverter side and supply it to the battery. The controller limits the current of the regenerative power supplied from the inverter side to a current limit value or less determined based on the duty ratio applied to the step-down switching element and the refrigerant temperature. By providing the above configuration, overheating of the power element can be prevented not only during power running but also during regeneration.
なお、スイッチング素子よりもダイオードの方が過熱に弱いので、ダイオードに着目して決定した電流制限値によって、スイッチング素子の過熱も防止することができる。 Since the diode is weaker to overheating than the switching element, overheating of the switching element can be prevented by the current limit value determined by paying attention to the diode.
本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。 Details and further improvements of the technology disclosed in this specification will be described in the following “DETAILED DESCRIPTION”.
図面を参照して実施例の電気自動車2を説明する。図1に、電気自動車2の電力系のブロック図を示す。なお、図1は、必ずしも電気自動車2が備える全てのユニットを示してはいないことに留意されたい。
An
実施例の電気自動車2は、バッテリ12の電力により走行用のモータ22を駆動して走行する電気自動車である。バッテリ12は、システムメインリレー13を介して電圧コンバータ3に接続している。電圧コンバータ3は、バッテリ12の電圧を昇圧してインバータ21に供給する昇圧機能と、モータ22が発電した電力を降圧してバッテリ12に供給する降圧機能を備える。なお、モータ22が発電した交流電力はインバータ21が直流電力に変換した後に電圧コンバータ3に入力される。インバータ21の回路構成は良く知られているので説明は省略する。
The
電圧コンバータ3のバッテリ側を低電圧端と称し、インバータ側を高電圧端と称する。また、低電圧端、高電圧端のそれぞれにおいて、電位が高い側を正極と称する。
The battery side of the
バッテリ12の正極と電圧コンバータ3の低電圧端の正極の間には、電流センサ15と電流制限器14が接続されている。電圧コンバータ3の高電圧端の正極とインバータ21の正極の間にも電流センサ18と電流制限器19が接続されている。電流制限器14、19は、後述するコントローラ9からの指令により、流れる電流を制限することができる。また、電圧コンバータ3の低電圧端側と高電圧端側の夫々に、電圧を計測する電圧センサ16、17が接続されている。さらに、インバータ21の入力端にはインバータ21へ入力される電流を平滑化するためのコンデンサ20が接続されている。
A
電気自動車2はコントローラ9を備えており、そのコントローラ9が、電圧コンバータ3、インバータ21、システムメインリレー13、及び、電流制限器14、19を制御する。コントローラ9は、車速やアクセル開度に基づいて、モータ22の出力(目標出力)を決定し、その目標出力を実現するように、電圧コンバータ3のスイッチング素子6a、6bに与えるPWM信号やインバータ21に与えるPWM信号を生成して出力する。なお、通常、電気自動車2は、複数のコントローラが協働して様々な処理を行うが、図1ではそれら複数のコントローラを一つのコントローラ9で簡略化して表してある。なお、スイッチング素子6a、6bは、典型的には、IGBTである。
The
電圧コンバータ3は、コンデンサ4、リアクトル5、昇圧用スイッチング素子6b、昇圧用ダイオード7a、降圧用スイッチング素子6a、降圧用ダイオード7bで構成されている。また、電圧コンバータ3内には、スイッチング素子6a、6b、ダイオード7a、7b、リアクトル5、コンデンサ4を冷却するための冷却器26が備えられている。冷却器26は、冷媒を循環させてダイオードなどの部品を冷却する。冷却器26には、その冷媒の温度を計測する温度センサ25が備えられている。
The
コンデンサ4は、電圧コンバータ3の低電圧端に並列に接続されている。リアクトル5は、その一端がコンデンサ4の正極側に接続しており、他端は、降圧用スイッチング素子6aと昇圧用スイッチング素子6bの中間点に接続している。なお、昇圧用スイッチング素子6bと降圧用スイッチング素子6aは、直接に接続しており、降圧用スイッチング素子6aが高電位側に位置する。昇圧用ダイオード7aは、降圧用スイッチング素子6aと逆並列に接続しており、降圧用ダイオード7bは昇圧用スイッチング素子6bと逆並列に接続している。
The
電圧コンバータ3の回路を機能別に説明すると次のとおりである。昇圧回路は、コンデンサ4、リアクトル5、昇圧用スイッチング素子6b、昇圧用ダイオード7aで構成される。昇圧用スイッチング素子6bと昇圧用ダイオード7aは直列に接続しており、その中間点にリアクトル5の一端が接続される。リアクトルの他端は低電圧端の正極に接続している。コンデンサ4は、低電圧端に並列に接続している。降圧回路は、コンデンサ4、リアクトル5、降圧用スイッチング素子6a、降圧用ダイオード7bで構成される。降圧用スイッチング素子6aと降圧用ダイオード7bは直列に接続しており、その中間点にリアクトルの一端が接続している。リアクトルの他端は低電圧端の正極に接続している。コンデンサ4は、低電圧端に並列に接続している。
The circuit of the
図1に示す電圧コンバータ3の昇圧動作は良く知られているように、次の通りである。昇圧用スイッチング素子6bがONのときにリアクトル5に電気エネルギが貯められ、OFFのときにその電気エネルギ分が電流となって昇圧用ダイオード7aを通じて流れ、高電圧端の電圧が低電圧端よりも高くなる。昇圧用スイッチング素子6bに与えるPWM(Pulse Width Modulation)信号を適宜に選定することによって、所望の昇圧比が得られる。降圧動作は次の通りである。降圧用スイッチング素子6aがONの間、高電圧端からの電力によりリアクトル5に電気エネルギが蓄積され、降圧用スイッチング素子6aがOFFの間は、高電圧端からの電流の入流は途絶えるが、リアクトル5に蓄積された電気エネルギが降圧用ダイオード7bを通じて還流し、低電圧端の電圧が維持される。
As is well known, the step-up operation of the
上記の構成によると、昇圧動作の場合、昇圧用スイッチング素子6bのデューティ比が高いほど(OFF時間が短いほど)、昇圧用ダイオード7aに流れる電流が多くなる。同様に、降圧動作の場合、降圧用スイッチング素子6aのデューティ比が高いほど(OFF時間が短いほど)、降圧用ダイオード7bに流れる電流が多くなる。流れる電流が多くなるほど、ダイオードの発熱量が大きくなる。
According to the above configuration, in the step-up operation, the higher the duty ratio of the step-up
上記したとおり、電圧コンバータ3内の素子は冷却器26によって冷却されるが、大きい電流が流れ続けると冷却器26では温度上昇を抑えきれず、各素子の温度が上昇する。素子が過熱すると電圧コンバータ3の性能が低下する。さらに過熱すると素子がダメージを受ける可能性がある。特に、ダイオード7a、7bは他の素子に比べて熱に弱い。そこで、電気自動車2は、ダイオード7a、7bの過熱を抑えるべく、入力電流を制限する。
As described above, the elements in the
電圧コンバータ3がバッテリ12の電圧を昇圧してインバータ21へ供給する際(力行時)の電流制限について説明する。なお、モータ22が発電し、電圧コンバータ3がインバータ21の出力直流電圧を降圧してバッテリ12に供給する際(回生時)の電流制限については後述する。
The current limitation when the
力行の場合、電圧コンバータ3の低電圧端が入力側となる。また、力行の場合は、昇圧用ダイオード7aに電流が流れる。より具体的には、電圧コンバータ3の昇圧動作の際には昇圧用スイッチング素子6bのON/OFF動作に対応して昇圧用ダイオード7aに電流が流れる。従って、昇圧用ダイオード7aに流れる電流は、昇圧用スイッチング素子6bに与えられるPWM信号のデューティ比によって定まる。昇圧用ダイオード7aの発熱量は、温度と流れる電流に依存する。そこで、コントローラ9は、温度とデューティ比をパラメータとして電圧コンバータ3への入力電流を制限する制限値(電流制限値Ib_Lmt)を決定する。ここで、温度は、昇圧用ダイオード7aを含む電圧コンバータ3を冷却する冷却器の冷媒温度Twを用いる。前述したように、冷却器26は冷媒温度Twを計測する温度センサ25を備えている。コントローラ9は、温度センサ25から、冷媒温度Twを取得する。また、昇圧用スイッチング素子6bに与えるPWM信号のデューティ比Dtは、コントローラ9が実行する別の処理にて、アクセル開度や車速に応じて決定される。
In the case of power running, the low voltage end of the
特定のデューティ比Dtと特定の冷媒温度Twの際に、昇圧用ダイオード7aがダメージを受けないための入力電流の上限値(即ち電流制限値Ib_Lmt)は、実験やシミュレーションなどで予め特定することができる。そこで、コントローラ9は、デューティ比Dtと冷媒温度Twをパラメータとする電流制限値Ib_Lmtのマップを記憶している。図1の符号10が電流制限値Ib_Lmtのマップを示している。コントローラ9は、マップ10を参照し、温度センサ25の計測データと自身が決定したデューティ比から、電流制限値Ib_Lmtを特定し、バッテリ12から電圧コンバータ3に入力される電流が電流制限値Ib_Lmt以下となるように、電流制限器14を制御する。
The upper limit value of the input current (that is, the current limit value Ib_Lmt) for preventing the boosting
図2に電流制限値Ib_Lmtのマップの一例を示す。図2のグラフは、横軸がデューティ比Dt(%)を示しており、縦軸は電流制限値Ib_Lmt(A)を示している。また、実線は、冷媒温度Twが閾値温度Tw_h以下の場合の電流制限値Ib_Lmtのグラフであり、破線は、冷媒温度Twが閾値温度Tw_hよりも大きい場合の電流制限値Ib_Lmtのグラフである。図2に示すように、デューティ比Dtが大きくなるほど電流制限値Ib_Lmtは小さくなる。また、冷媒温度Twが高くなるほど、電流制限値Ib_Lmtは小さくなる。ここで、閾値温度Tw_hは、実験やシミュレーションによって予め定められた温度である。なお、「デューティ比」は、PWM信号の周期に対するON時間の割合を示すので、デューティ比Dtが大きくなるほど、スイッチング素子のON時間が長くなり、相対的にOFF時間が短くなる。デューティ比Dtが大きくなると、昇圧用スイッチング素子6bのOFF時間が短くなり、その結果、昇圧用ダイオード7aを流れる電流が大きくなる。そこで、デューティ比Dtが大きいほど電流制限値Ib_Lmtを小さくし、昇圧用ダイオード7aの発熱を抑制する。また、冷媒温度Twが高いほど昇圧用ダイオード7aはダメージを受けやすい。そこで、冷媒温度Twが高いほど、電流制限値Ib_Lmtを小さくし、昇圧用ダイオード7aの発熱を防止する。なお、図2の例では、冷媒温度の範囲を閾値温度Tw_hを超える範囲と、Tw_h以下の範囲の2通りに分類しているが、閾値温度Tw_h以上の範囲(Tw≧Tw_h)と閾値温度Tw_h未満の範囲(Tw<Tw_h)に分類してもよい。また、図2の例では、冷媒温度は閾値温度Tw_hを超える範囲とTw_h以下の範囲の2通りにしか分類していないが、冷媒温度Twをさらに細かく3以上の範囲に分類することも好適である。コントローラ9は、図2で一例を示したデューティ比Dtと冷媒温度Twに対する電流制限値Ib_Lmtの関係をマップとして記憶している。
FIG. 2 shows an example of a map of the current limit value Ib_Lmt. In the graph of FIG. 2, the horizontal axis indicates the duty ratio Dt (%), and the vertical axis indicates the current limit value Ib_Lmt (A). The solid line is a graph of the current limit value Ib_Lmt when the refrigerant temperature Tw is equal to or lower than the threshold temperature Tw_h, and the broken line is a graph of the current limit value Ib_Lmt when the refrigerant temperature Tw is larger than the threshold temperature Tw_h. As shown in FIG. 2, the current limit value Ib_Lmt decreases as the duty ratio Dt increases. Moreover, the current limit value Ib_Lmt decreases as the refrigerant temperature Tw increases. Here, the threshold temperature Tw_h is a temperature determined in advance by experiment or simulation. Note that “duty ratio” indicates the ratio of the ON time to the period of the PWM signal. Therefore, as the duty ratio Dt increases, the ON time of the switching element becomes longer and the OFF time becomes relatively shorter. When the duty ratio Dt is increased, the OFF time of the boosting
図3を参照して、コントローラ9が実行する電圧制限処理の一例を説明する。図3の処理は、力行時の電流制限処理を示している。概略すると、コントローラ9は、電圧コンバータ3を冷却する冷媒の温度Twと昇圧用スイッチング素子6bのデューティ比Dtから電圧コンバータ3に入力される電流Ibの制限値Ib_Lmtを決定し、そのIB_Lmt以下となるように電圧コンバータ3への入力電流を制限する。
With reference to FIG. 3, an example of the voltage limiting process which the controller 9 performs is demonstrated. The process of FIG. 3 shows the current limiting process during powering. In summary, the controller 9 determines the limit value Ib_Lmt of the current Ib input to the
まず、コントローラ9は、温度センサ25を使って冷媒温度Twを計測する(S2)。次にコントローラ9は、自身が決定したデューティ比Dtを取得する(S3)。前述したように、デューティ比Dtは、図3に示す処理とは別のルーチンにて、車速やアクセル開度などに基づいて、コントローラ9によって決定される。次にコントローラ9は、図2で一例を示したマップ10を参照し、計測した冷媒温度Twと取得したデューティ比Dtに対応する電流制限値Ib_Lmtを決定する(S4)。
First, the controller 9 measures the refrigerant temperature Tw using the temperature sensor 25 (S2). Next, the controller 9 acquires the duty ratio Dt determined by itself (S3). As described above, the duty ratio Dt is determined by the controller 9 based on the vehicle speed, the accelerator opening, and the like in a routine different from the process shown in FIG. Next, the controller 9 determines a current limit value Ib_Lmt corresponding to the measured refrigerant temperature Tw and the acquired duty ratio Dt with reference to the
次にコントローラ9は、電流センサ15を使って入力電流Ibを計測する(S5)。次に、コントローラ9は、電圧センサ16を使って電圧コンバータ3への入力電圧VLを計測する(S6)。なお、電圧VLは、電圧コンバータ3の低圧端の電圧に相当する。次にコントローラ9は、電力差dW=(Ib_Lmt−Ib)×VLを算出する(S7)。ここで、電力差dWとは、電流制限値Ib_Lmtと現在の実際の入力電流Ibの差分に現在の入力電圧VLを乗じたものである。この電力差は、別言すれば、現在の冷媒温度Twとデューティ比Dtの条件下で昇圧用ダイオード7aが過熱しない範囲で受け入れることが可能な最大電力と現在受け入れている実際の電力との差である。なお、Ib_Lmt>Ibならば、電力差dWは正値となり、Ib_Lmt<Ibならば、電力差dWは負値となる。前者は、電流制限値までまだ余裕があり、電圧コンバータ3に入力される電流を増加できる。後者は、既に電流制限値を超えており、その場合、電圧コンバータ3に入力される電流Ibを下げる必要がある。
Next, the controller 9 measures the input current Ib using the current sensor 15 (S5). Next, the controller 9 measures the input voltage VL to the
次に、コントローラ9は、電圧コンバータ3の目標電力WtにdWを加えて更新する(S8)。最後に、コントローラ9は、電圧コンバータ3への入力電力が更新された目標電力Wtとなるように、電流制限器14を制御する(S9)。こうして、コントローラ9は、スイッチング素子に加えられるPWM信号のデューティ比Dtと冷媒温度Twに基づいて定められる電流制限値Ib_Lmt以下となるように電圧コンバータ3に入力される電流Ibを制限する。
Next, the controller 9 updates the target power Wt of the
図3のフローチャートの処理では、電力差dWというパラメータを導入している。しかし、電力差dWは、電流制限値Ib_Lmtと計測した入力電流Ibの差に基づいており、また、電流制限器14により入力電流Ibを直接に制御するので、コントローラ9は、入力電流Ibが電流制限値Ib_Lmt以下となるように入力電流を制御することになる。
In the process of the flowchart of FIG. 3, a parameter called power difference dW is introduced. However, the power difference dW is based on the difference between the current limit value Ib_Lmt and the measured input current Ib, and the
上記の説明は、バッテリ12の電力でモータ22を駆動する力行時における電流制限処理を説明した。回生時、即ち、モータ22が発電した電力でバッテリ12を充電する場合は、電圧コンバータ3は、高電圧端に加わる電圧VHを降圧して低電圧端に出力する。コントローラ9は、回生時も図3のフローチャートと同様の電流制限処理を実行する。その場合の処理では、ステップS3で取得するデューティ比Dtは、降圧用スイッチング素子6aに対するPWM信号のデューティ比である。また、ステップS5の「入力電流Ib」を「電流センサ18によって計測した電流」に置き換え、ステップS5の「低圧側電圧VL」を「高圧側電圧VH」に置き換える。なお、高圧側電圧VHは、電圧センサ17(図1参照)で計測される。さらに、ステップS9を「目標電力Wtとなるように、電流制限器19によって、高電圧端に入力される電流を制限する」に変更する。さらに、コントローラ9は、図2で例示したマップの他に、降圧用スイッチング素子6aのデューティ比Dtと冷媒温度Twに対する降圧用ダイオード7b用の電流制限値Ib_Lmtの対応マップを記憶しており、回生時はそのマップを参照する。なお、コントローラ9は、力行時は電流制限器19を停止し電流制限器14によって低圧端側への入力電流を制限し、回生時は電流制限器14を停止し電流制限器19によって高圧端側への入力電流を制限する。
In the above description, the current limiting process during powering that drives the
実施例の電気自動車2は、電圧コンバータ3への入力電流Ibを、電圧コンバータ3のパワー素子(スイッチング素子やダイオード)を冷却する冷媒の温度Twとスイッチング素子のデューディ比Dtに基づいて決定される電流制限値Ib_Lmt以下となるように制限する。電気自動車2は、冷媒温度だけでなく、デューティ比にも依存して電流制限値を決定する。2つのパラメータで電流制限値を決定するので、その値がより適切な値となる。それゆえ、電圧コンバータへの入力電流を過度に制限することがなく、車両の性能を十分に引き出すことができる。
In the
実施例で説明した技術の留意点を述べる。図3のフローチャートは電流制限処理の一例である。ステップS6、S7、及び、S8をスキップし、ステップS9の処理を、「入力電流Ibが電流制限値Ib_Lmt以下となるように電流制限器14を制御する」としてもよい。
Points to be noted for the technology described in the embodiments will be described. The flowchart of FIG. 3 is an example of a current limiting process. Steps S6, S7, and S8 may be skipped, and the process of step S9 may be “control the
実施例の電気自動車2では、電流制限器14、19で電圧コンバータ3に入力される電流を制限した。電流制限器に代えて、電圧コンバータ3のデューティ比を下げることによって、入力電流を下げるようにしてもよい。なお、その場合、ステップS3で取得したデューティ比Dtと、ステップS9を実行した後のデューティ比が変わってしまう。しかし、電流制限処理を特定の周期で繰り返し実行する間に、入力電流Ibが電流制限値Ib_Lm以下となるようにデューティ比Dtは収束する。ここで、特定の周期とは、例えばコントローラ9の制御周期である。また回生時は、インバータ21の出力電流を下げることによって、電圧コンバータ3への入力電流を制限してもよい。
In the
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。 Specific examples of the present invention have been described in detail above, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above. The technical elements described in this specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology exemplified in this specification or the drawings can achieve a plurality of objects at the same time, and has technical usefulness by achieving one of the objects.
2:電気自動車
3:電圧コンバータ
4:コンデンサ
5:リアクトル
6a、6b:スイッチング素子
7a、7b:ダイオード
9:コントローラ
10:マップ
12:バッテリ
13:システムメインリレー
14、19:電流制限器
15、18:電流センサ
16、17:電圧センサ
20:コンデンサ
21:インバータ
22:モータ
25:温度センサ
26:冷却器
2: Electric vehicle 3: Voltage converter 4: Capacitor 5:
Claims (4)
冷媒によって電圧コンバータを冷却する冷却器と、
スイッチング素子に加えられるPWM信号のデューティ比と冷媒温度に基づいて定められる電流制限値以下に電圧コンバータへの入力電流を制限するコントローラと、
を備えていることを特徴とする電気自動車。 A voltage converter that includes a switching element and a diode, boosts the output voltage of the battery, and supplies the boosted voltage to the inverter;
A cooler that cools the voltage converter with a refrigerant;
A controller that limits the input current to the voltage converter below a current limit value determined based on the duty ratio of the PWM signal applied to the switching element and the refrigerant temperature;
An electric vehicle characterized by comprising:
前記コントローラは、降圧用スイッチング素子に加えられるデューティ比と冷媒温度に基づいて定められる電流制限値以下に、インバータ側から供給される回生電力の電流を制限することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の電気自動車。 The voltage converter further includes a step-down switching element and a step-down diode, and has a function of stepping down the voltage of regenerative power supplied from the inverter side and supplying the voltage to the battery,
The controller limits the current of regenerative power supplied from the inverter side to a current limit value or less determined based on a duty ratio applied to the step-down switching element and the refrigerant temperature. The electric vehicle according to any one of the above.
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