JP2014143817A - Vehicular power system - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は車両の電源システムに関し、特に複数の蓄電装置を搭載し、車両外部から電力を受けて蓄電装置に充電が可能に構成された車両の電源システムに関する。 The present invention relates to a vehicle power supply system, and more particularly to a vehicle power supply system that includes a plurality of power storage devices and is configured to receive power from outside the vehicle and charge the power storage device.
特開2011−199934号公報(特許文献1)は、外部電源を用いた充電が可能な第1の二次電池と、第1の二次電池と並列に接続される第2の二次電池と、第1の二次電池と第2の二次電池との間に接続され、モータジェネレータの要求電力に応じて第2の二次電池からモータジェネレータに供給する電力を変化させる昇圧コンバータとを備える電源装置を開示する。 Japanese Patent Laying-Open No. 2011-199934 (Patent Document 1) discloses a first secondary battery that can be charged using an external power supply, and a second secondary battery connected in parallel with the first secondary battery. A step-up converter connected between the first secondary battery and the second secondary battery and changing the power supplied from the second secondary battery to the motor generator according to the required power of the motor generator. A power supply is disclosed.
特開2011−199934号公報(特許文献1)に示されるように、外部電源を用いた充電が可能に構成され、複数の電池を搭載する電源装置では、第1電池(高出力型)充電後に第2電池(高容量型)を充電している時に、第1電池から補機負荷への出力が発生すると、第2電池充電後に再度第1電池を充電しなければならない。また、補機負荷への出力電力が大きいと、電池の出力制限によって補機負荷を適切に駆動できないおそれがある。 As disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-199934 (Patent Document 1), a power supply device configured to be able to be charged using an external power source and mounted with a plurality of batteries is charged after charging the first battery (high output type). If the output from the first battery to the auxiliary load is generated while charging the second battery (high capacity type), the first battery must be charged again after charging the second battery. Further, if the output power to the auxiliary load is large, there is a possibility that the auxiliary load cannot be driven appropriately due to the output limitation of the battery.
この発明の目的は、蓄電装置の充電と補機負荷の駆動を適切に行なうことが可能な車両の電源システムを提供することである。 An object of the present invention is to provide a vehicle power supply system capable of appropriately charging a power storage device and driving an auxiliary load.
この発明は、要約すると、車両の電源システムであって、第1蓄電装置と、第1蓄電装置よりも容量が大きくかつ内部抵抗が大きい第2蓄電装置と、車両外部から電力を受けて第2蓄電装置に充電を行なう充電装置と、第1蓄電装置の電力を使用する補機負荷回路と、充電装置が第2蓄電装置に充電する電力の一部を第1蓄電装置に供給することが可能に構成された電圧変換回路と、充電装置によって第2蓄電装置の充電を行なう場合において補機負荷回路が運転されるときには、第1蓄電装置の充電状態が目標値に維持されるように、充電装置および電圧変換回路を制御する制御装置とを備える。 In summary, the present invention is a power supply system for a vehicle, which includes a first power storage device, a second power storage device having a larger capacity and a higher internal resistance than the first power storage device, and a second power receiving system from outside the vehicle. A charging device that charges the power storage device, an auxiliary load circuit that uses the power of the first power storage device, and a part of the power that the charging device charges to the second power storage device can be supplied to the first power storage device When the auxiliary load circuit is operated in the case where the second power storage device is charged by the voltage conversion circuit and the charging device, the charging is performed so that the charging state of the first power storage device is maintained at the target value. And a control device for controlling the voltage conversion circuit.
好ましくは、制御装置は、充電装置に車両外部からの給電を受けながら補機負荷回路を駆動している場合において第1蓄電装置の充電状態が所定値より小さくなったときには、電圧変換回路を制御して充電装置の出力可能電力の範囲内で第1蓄電装置に充電を行なわせる。 Preferably, the control device controls the voltage conversion circuit when the charging state of the first power storage device becomes smaller than a predetermined value when the auxiliary load circuit is driven while the charging device is supplied with power from outside the vehicle. Then, the first power storage device is charged within the range of the output power of the charging device.
好ましくは、制御装置は、充電装置に車両外部からの給電を受けながら補機負荷回路を駆動している場合において、第2蓄電装置の充電状態が所定のしきい値より大きいときには、充電装置の出力電力の一部を第1蓄電装置に供給しつつ第2蓄電装置の充電が行なわれるように電圧変換回路を制御し、第2蓄電装置の充電状態が所定のしきい値より小さいときには、充電装置の出力電力を第1蓄電装置に供給しつつ第2蓄電装置の充電が行なわれないように電圧変換回路を制御する。 Preferably, the control device drives the auxiliary load circuit while receiving power from the outside of the vehicle, and when the charging state of the second power storage device is greater than a predetermined threshold value, When the voltage conversion circuit is controlled so that the second power storage device is charged while supplying a part of the output power to the first power storage device, the charging is performed when the charge state of the second power storage device is smaller than a predetermined threshold value. The voltage conversion circuit is controlled so that the second power storage device is not charged while supplying the output power of the device to the first power storage device.
好ましくは、制御装置は、第1蓄電装置および第2蓄電装置の合計の充放電収支が充電側である場合において、第1蓄電装置の充電状態が第1しきい値より大きいときには、充電装置の出力電力の一部を第1蓄電装置に供給しつつ第2蓄電装置の充電が行なわれるように電圧変換回路を制御し、第1蓄電装置の充電状態が第1しきい値より小さいときには、充電装置の出力電力を第1蓄電装置に供給しつつ第2蓄電装置の充電が行なわれないように電圧変換回路を制御する。また、制御装置は、第1蓄電装置および第2蓄電装置の合計の充放電収支が放電側である場合において、第1しきい値よりも小さい第2しきい値より第1蓄電装置の充電状態が大きいときには、充電装置の出力電力を第1蓄電装置に供給しつつ第2蓄電装置の充電が行なわれないように電圧変換回路を制御し、第1蓄電装置の充電状態が第2しきい値より小さいときには、充電装置の出力電力の一部を第1蓄電装置に供給しつつ第2蓄電装置の充電が行なわれるように電圧変換回路を制御する。 Preferably, in the case where the total charge / discharge balance of the first power storage device and the second power storage device is on the charging side, the control device is configured so that when the charge state of the first power storage device is greater than the first threshold value, The voltage conversion circuit is controlled so that the second power storage device is charged while supplying a part of the output power to the first power storage device. When the charge state of the first power storage device is smaller than the first threshold value, charging is performed. The voltage conversion circuit is controlled so that the second power storage device is not charged while supplying the output power of the device to the first power storage device. In addition, when the total charge / discharge balance of the first power storage device and the second power storage device is on the discharge side, the control device has a charge state of the first power storage device that is lower than a second threshold value that is smaller than the first threshold value. Is large, the voltage conversion circuit is controlled so that the second power storage device is not charged while the output power of the charging device is supplied to the first power storage device, and the charge state of the first power storage device is the second threshold value. When smaller, the voltage conversion circuit is controlled so that the second power storage device is charged while supplying a part of the output power of the charging device to the first power storage device.
本発明によれば、車両の蓄電装置の充電中において、蓄電装置の充電と補機負荷の駆動を適切に行なうことが可能となる。 According to the present invention, it is possible to appropriately charge the power storage device and drive the auxiliary load while the power storage device of the vehicle is being charged.
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、同一または相当の部品には同一の符号が付し、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 or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will not be repeated.
[実施の形態1]
図1は、車両の全体ブロック図を示す図である。本実施の形態における車両は、たとえば、エンジンとモータジェネレータとを駆動源とするハイブリッド車両を一例として説明するが、特にエンジンとモータジェネレータとを駆動源とするハイブリッド車両に限定されるものではなく、たとえば、モータジェネレータのみを駆動源とする電動車両であってもよい。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a diagram showing an overall block diagram of a vehicle. The vehicle in the present embodiment will be described as an example of a hybrid vehicle using an engine and a motor generator as drive sources, but is not limited to a hybrid vehicle using an engine and a motor generator as drive sources. For example, an electric vehicle using only a motor generator as a drive source may be used.
図1を参照して、ハイブリッド車両(以下の説明においては、単に車両と記載する)1は、エンジン2と、第1モータジェネレータ(以下、第1MGと記載する)3と、動力分割機構4と、第2モータジェネレータ(以下、第2MGと記載する)5と、車輪6と、インバータ8と、コンバータ10(図中、昇圧コンバータと記載する場合もある)と、第1バッテリ50と、第1システムメインリレー(以下、第1SMRと記載する)52と、補機駆動デバイス800と、第2バッテリ60と、第2システムメインリレー(以下第2SMRと記載する)62と、充電リレー(以下、CHRと記載する)72と、制御装置100と、電流センサ302,452,502,602と、電圧センサ304,306,454,504,604と、充電装置450と、コンデンサC1,C2と、ダイオードD3と、正極ラインPL1,PL2,PL3,PL4と、負極ラインNL1,NL2,NL3とを含む。
Referring to FIG. 1, a hybrid vehicle (hereinafter simply referred to as a vehicle) 1 includes an
車両1の電源装置は、コンバータ10と、第1バッテリ50と、第2バッテリ60と、制御装置100と、充電装置450とを含んで構成される。
The power supply device of the
車両1は、エンジン2および第2MG5を動力源として走行する。動力分割機構4は、エンジン2と第1MG3と第2MG5とに結合されて、これらの間で動力を分配する。動力分割機構4は、たとえばサンギヤ、キャリアおよびリングギヤの3つの回転軸を有する遊星歯車機構を含んで構成される。これらの3つの回転軸がエンジン2、第1MG3および第2MG5の回転軸にそれぞれ接続される。
なお、第1MG3のロータを中空にして、その中心にエンジン2のクランク軸を通すことにより、エンジン2、第1MG3および第2MG5を動力分割機構4に機械的に接続することができる。また、第2MG5の回転軸は、図示されない減速ギヤあるいは差動ギヤによって車輪6に結合される。第1MG3は、エンジン2によって駆動される発電機として動作し、かつエンジン2の始動を行ない得る電動機として動作する。第2MG5は、主として車輪6を駆動する電動機として動作する。
The
エンジン2は、ガソリン等の燃料を燃焼させることにより、第2MG5と共に、または単独で車両1を走行させることができる。
The
第1バッテリ50および第2バッテリ60の各々は充放電可能な蓄電装置であり、たとえばニッケル水素電池やリチウムイオン電池等の二次電池を含んで構成される。なお、第1バッテリ50および第2バッテリ60のうちのいずれか、あるいは、すべてに代えて大容量のキャパシタを用いてもよい。
Each of
第1バッテリ50は、車両1の駆動時にコンバータ10へ電力を供給する。また電力回生時にはコンバータ10から第1バッテリ50に電力が供給されて第1バッテリ50が充電される。第1バッテリ50とコンバータ10とは、正極ラインPL1と負極ラインNL1とによって接続される。正極ラインPL1の一方端は、第1バッテリ50の正極端子に接続され、負極ラインNL1の一方端は、第1バッテリ50の負極端子に接続される。正極ラインPL1の他方端は、コンバータ10に接続される。負極ラインNL1の他方端は、コンバータ10を経由してインバータ8に接続される。第1バッテリ50とコンバータ10との間の、正極ラインPL1および負極ラインNL1上の所定の位置には、第1SMR52が設けられる。
第1SMR52は、制御装置100から受信する信号に応じて、第1バッテリ50とコンバータ10との間を導通状態(オン状態)および非導通状態(オフ状態)のうちのいずれか一方の状態から他方の状態に切り換える。
In response to a signal received from
第1SMR52がオン状態になると、第1バッテリ50とコンバータ10との間で正極ラインPL1および負極ラインNL1を経由した電力の授受が可能な状態になる。
When first SMR 52 is turned on, power can be exchanged between
一方、第1SMR52がオフ状態になると、第1バッテリ50がコンバータ10から切り離されることにより、第1バッテリ50とコンバータ10との間で電力の授受が不可能な状態になる。
On the other hand, when the
第1SMR52は、第1SMRB54と、第1SMRP56と、第1SMRG58と、制限抵抗RAとを含む。第1SMRB54は、正極ラインPL1に設けられ、正極ラインPL1を導通状態および非導通状態のうちの少なくともいずれか一方の状態から他方の状態に切り換える。第1SMRG58は、負極ラインNL1に設けられ、負極ラインNL1を導通状態および非導通状態のうちの少なくともいずれか一方の状態から他方の状態に切
り換える。第1SMRP56は、制限抵抗RAと直列に接続される。第1SMRP56および制限抵抗RAは、負極ラインNL1に対して第1SMRG58に並列に接続される。
The
第1SMR52がオフ状態からオン状態に切り換えられる場合には、第1SMR52がオン状態になった直後に大電流が流れて第1SMR52の構成部品に溶着が発生することを防止するために、まず、第1SMRB54と第1SMRP56との各々がオフ状態からオン状態になるように切り換えられる。第1SMRB54および第1SMRP56の各々がオン状態になることにより第1バッテリ50からコンバータ10への出力電流が生じる。このとき、第1SMRP56に直列に接続される制限抵抗RAによって出力電流が過大となることが抑制される。このため、電圧VLは、徐々に上昇することとなる。電圧VLが上昇して第1バッテリ50の電圧とほぼ等しくなると、第1SMRPがオフ状態になるように切り換えられるとともに第1SMRG58がオン状態になるように切り換えられる。
In the case where the
第1SMR52がオン状態からオフ状態に切り換えられる場合には、第1SMRB54および第1SMRG58の各々がオン状態からオフ状態に切り換えられる。
When
第2バッテリ60は、電気負荷(インバータ8、第1MG3および第2MG5)に対してコンバータ10と並列に接続される。電気負荷とコンバータ10とは、正極ラインPL2と負極ラインNL1とによって接続される。第2バッテリ60の正極端子には、正極ラインPL3の一方端が接続される。第2バッテリ60の負極端子には、負極ラインNL2の一方端が接続される。正極ラインPL3の他方端は、正極ラインPL2上に位置する第1接続ノードNAに接続される。負極ラインNL2の他方端は、負極ラインNL1上に位置する第2接続ノードNBに接続される。正極ラインPL3および負極ラインNL2上の所定の位置には、第2SMR62が設けられる。
第2SMR62は、制御装置100から受信する信号に応じて第2バッテリ60と第1接続ノードNAおよび第2接続ノードNBとの間を導通状態(オン状態)および非導通状態(オフ状態)のうちのいずれか一方の状態から他方の状態に切り換える。
The
第2SMR62がオン状態になると、第2バッテリ60と第1接続ノードNAおよび第2接続ノードNBとの間で正極ラインPL3および負極ラインNL2を経由した電力の授受が可能な状態になる。
When the
一方、第2SMR62がオフ状態になると、第2バッテリ60が第1接続ノードNAおよび第2接続ノードNBから切り離されて、第2バッテリ60と第1接続ノードNAおよび第2接続ノードNBとの間で電力の授受が不可能な状態になる。
On the other hand, when the
第2SMR62は、第2SMRB64と、第2SMRG66とを含む。第1SMRB64は、正極ラインPL3に設けられ、正極ラインPL3を導通状態および非導通状態のうちの少なくともいずれか一方の状態から他方の状態に切り換える。第2SMRG66は、負極ラインNL2に設けられ、負極ラインNL2を導通状態および非導通状態のうちの少なくともいずれか一方の状態から他方の状態に切り換える。
The
第2SMR62がオフ状態からオン状態に切り換えられる場合には、第2SMRB64と第2SMRG66とがいずれもオン状態なるように切り換えられる。また、第2SMR62がオン状態からオフ状態に切り換えられる場合には、第2SMRB64と第2SMRG66とがいずれもオフ状態になるように切り換えられる。
When the
ダイオードD3は、第1接続ノードNAと第2SMRB64との間に設けられる。ダイオードD3のアノードは、第2SMRB64に接続される。ダイオードD3のカソードは、第1接続ノードNAに接続される。ダイオードD3は、コンバータ10または電気負荷(インバータ8および第2MG5)側から第2バッテリ60への電力供給を抑制する。
The diode D3 is provided between the first connection node NA and the
第1バッテリ50と第2バッテリ60とは、たとえば同時使用することによって電気負荷(インバータ8および第2MG5)に許容された最大パワーを出力可能になるように、各々の放電可能容量が設定される。これによりエンジン2を使用しないEV(Electric Vehicle)走行において最大パワーの走行が可能である。
The
第2バッテリ60に蓄積された電力が消費されてしまったら第1バッテリ50の電力に加えてエンジン2の動力を使用することによって第2バッテリ60を使用しなくとも最大パワーの走行を可能とすることができる。
When the power stored in the
本実施の形態において、第1バッテリ50は、第2バッテリ60よりも出力密度が高い高出力型バッテリとすることが好ましい。一方、第2バッテリ60は、第1バッテリ50よりも容量密度が高容量型バッテリとすることが好ましい。また、本実施の形態において、第2バッテリ60の電圧は、第1バッテリ50の電圧よりも高い電圧を有する蓄電装置とすることが好ましい。
In the present embodiment, the
コンバータ10は、MG−ECU300から受信する指令信号に基づいて第1バッテリ50から供給される電力の電圧レベルを目標レベルまで昇圧し、目標レベルまで昇圧した電圧を正極ラインPL2へ出力する。また、コンバータ10は、インバータ8から正極ラインPL2を経由して供給される回生電力、あるいは、第2バッテリ60または充電装置450から正極ラインPL3,PL2を経由して供給される充電電力の電圧レベルを、MG−ECU300から受信する指令信号に基づいて第1バッテリ50の電圧レベルまで降圧し、第1バッテリ50を充電する。さらに、コンバータ10は、MG−ECU300から動作停止を示す指令信号を受信するとスイッチング動作を停止させる。さらに、コンバータ10は、MG−ECU300から上アーム(Q1)をオン状態にする指令信号を受けると、コンバータ10に含まれる上アーム(Q1)および下アーム(Q2)をオン状態およびオフ状態にそれぞれ固定する。
コンバータ10は、電力用半導体スイッチング素子(以下の説明においては、単にスイッチング素子と記載する)Q1,Q2と、ダイオードD1,D2と、リアクトルL1とを含む。
本実施の形態において、スイッチング素子Q1,Q2としては、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)が適用されるものとするが、指令信号によってオン・オフ制御が可能であれば任意のスイッチング素子を適用可能である。たとえば、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)あるいはバイポーラトランジスタ等も適用可能である。 In this embodiment, IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) are applied as the switching elements Q1 and Q2, but any switching element can be applied as long as on / off control is possible by a command signal. is there. For example, a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) or a bipolar transistor can be applied.
スイッチング素子Q1,Q2は、正極ラインPL2と負極ラインNL1との間に直列に接続される。ダイオードD1,D2は、それぞれスイッチング素子Q1,Q2に逆並列に接続される。リアクトルL1の一方端は、スイッチング素子Q1,Q2の接続ノードに接続され、その他方端は、正極ラインPL1に接続される。スイッチング素子Q1がコンバータ10の上アームに対応し、スイッチング素子Q2がコンバータ10の下アームに対応する。
Switching elements Q1, Q2 are connected in series between positive electrode line PL2 and negative electrode line NL1. Diodes D1 and D2 are connected in antiparallel to switching elements Q1 and Q2, respectively. Reactor L1 has one end connected to a connection node of switching elements Q1 and Q2, and the other end connected to positive line PL1. Switching element Q1 corresponds to the upper arm of
コンバータ10は、チョッパ回路を含んで構成される。コンバータ10は、MG−ECU300から受信する指令信号に基づいて、正極ラインPL1の電圧をリアクトルL1を用いて昇圧し、その昇圧した電圧を正極ラインPL2へ出力する。
このとき、MG−ECU300は、スイッチング素子Q1および/またはスイッチング素子Q2のオン・オフ期間比(デューティ)を制御することによって、第1バッテリ50からの出力電圧の昇圧比を制御する。
At this time, MG-
一方、コンバータ10は、MG−ECU300から受信する指令信号に基づいて、正極ラインPL2の電圧を降圧し、その降圧した電圧を正極ラインPL1へ出力する。
On the other hand,
このとき、MG−ECU300は、スイッチング素子Q1および/またはスイッチング素子Q2のオン・オフ期間比(デューティ)を制御することによって、正極ラインPL2の電圧の降圧比を制御する。
At this time, MG-
コンデンサC1は、正極ラインPL2と負極ラインNL1との間に接続され、正極ラインPL2と負極ラインNL1との間の電圧変動を平滑化する。コンデンサC2は、正極ラインPL1と負極ラインNL1との間に接続され、正極ラインPL1と負極ラインNL1との間の電圧変動を平滑化する。 Capacitor C1 is connected between positive electrode line PL2 and negative electrode line NL1, and smoothes voltage fluctuations between positive electrode line PL2 and negative electrode line NL1. Capacitor C2 is connected between positive electrode line PL1 and negative electrode line NL1, and smoothes voltage fluctuations between positive electrode line PL1 and negative electrode line NL1.
インバータ8は、第1MG3の駆動時には、MG−ECU300から受信する指令信号に基づいて正極ラインPL2からの直流電圧を三相交流電圧に変換し、その変換した交流電圧を第1MG3へ出力する。
Inverter 8 converts the DC voltage from positive line PL2 into a three-phase AC voltage based on a command signal received from MG-
また、インバータ8は、第1MG3の発電時には、MG−ECU300から受信する指令信号に基づいて、エンジン2の動力を用いて第1MG3が発電した三相交流電圧を、直流電圧に変換し、その変換した直流電圧を正極ラインPL2へ出力する。
Further, the inverter 8 converts the three-phase AC voltage generated by the first MG 3 using the power of the
インバータ8は、さらに、EV走行時には、MG−ECU300から受信する指令信号に基づいて正極ラインPL2からの直流電圧を三相交流電圧に変換し、その変換した交流電圧を第2MG5へ出力する。
Inverter 8 further converts a DC voltage from positive line PL2 into a three-phase AC voltage based on a command signal received from MG-
また、インバータ8は、車両1の回生制動時には、MG−ECU300から受信する指令信号に基づいて車輪6から入力される回転力によって第2MG5が発生させる三相交流電圧を直流電圧に変換し、その変換した直流電圧を正極ラインPL2へ出力する。
In addition, the inverter 8 converts the three-phase AC voltage generated by the
第1MG3および第2MG5の各々は三相交流回転電機であり、たとえば三相交流同期電動発電機からなる。第1MG3は、エンジン2の動力を用いて発電した三相交流電圧をインバータ8へ出力する。また、第1MG3は、エンジン2の始動時にインバータ8によって駆動させられて、エンジン2をクランキングする。
Each of the first MG3 and the second MG5 is a three-phase AC rotating electric machine, for example, a three-phase AC synchronous motor generator. First MG 3 outputs a three-phase AC voltage generated using the power of
第2MG5は、インバータ8によって駆動されて、車両1を駆動するための駆動力を発生する。また、第2MG5は、車両1の回生制動時に、車輪6から受ける回転力を用いて発電した三相交流電圧をインバータ8へ出力する。
電流センサ302は、コンバータ10のリアクトルL1に流れる電流ILを検出してMG−ECU300へ出力する。電圧センサ304は、コンデンサC2の端子間の電圧VLを検出してMG−ECU300へ出力する。電圧センサ306は、コンデンサC1の端子間の電圧VHを検出してMG−ECU300へ出力する。
電流センサ452は、正極ラインPL4に流れる電流Ichgを検出して充電装置450へ出力する。電圧センサ454は、正極ラインPL4と負極ラインNL3との間の電圧Vchgを検出して充電装置450へ出力する。電圧センサ458は、充電装置450に入力される交流電圧VACを検出して充電装置450へ出力する。充電装置450は、受信した検出結果を制御装置100に出力する。なお、電流センサ452、電圧センサ454,458は、充電装置450に代えて制御装置100に検出結果を直接出力してもよい。
電流センサ502は、正極ラインPL1に流れる電流IB1を検出してB1監視ユニット500へ出力する。電圧センサ504は、第1バッテリ50の電圧VB1を検出してB1監視ユニット500へ出力する。
電流センサ602は、正極ラインPL3に流れる電流IB2を検出してB2監視ユニット600へ出力する。電圧センサ604は、第2バッテリ60の電圧VB2を検出してB2監視ユニット600へ出力する。
正極ラインPL1および負極ラインNL1には、補機駆動デバイス800が接続される。補機駆動デバイス800は、後に図2に示すエアコン、DC/DCコンバータ、補機バッテリおよび補機負荷を含む。DC/DCコンバータは、制御装置100から受信する信号に応じて正極ラインPL1の直流電圧を降圧して補機バッテリを充電する。補機バッテリは、車両1に搭載される補機負荷に対して電力を供給する。補機負荷は、たとえば、ヘッドライト、時計、オーディオ機器、各種ECU等であるが、その種類は限定されるものではない。補機バッテリは、充放電可能な蓄電装置であり、たとえば鉛蓄電池である。
An auxiliary
充電装置450は、コンバータ10に対して第2バッテリ60と並列に接続される。充電装置450の正極端子には、正極ラインPL4の一方端が接続される。充電装置450の負極端子には、負極ラインNL3の一方端が接続される。正極ラインPL4の他方端は、正極ラインPL3上に位置する第3接続ノードNCに接続される。負極ラインNL3の他方端は、負極ラインNL2上に位置する第4接続ノードNDに接続される。
充電装置450は、制御装置100から受信する指令信号に応じて、車両1の外部の電源(以下の説明において外部電源と記載する)710から供給される電力を用いて第1バッテリ50および第2バッテリ60のうちの少なくともいずれか一方を充電したり、その充電を停止したりする。
In response to a command signal received from
充電装置450には、インレット456が接続される。インレット456は、車両1に設けられ、充電ケーブル700の一方端に設けられるコネクタ702と接続可能な形状を有する。充電ケーブル700の他方端には、プラグ706が設けられる。プラグ706は、外部電源710に設けられるコンセント708が接続される。
An
外部電源710は、たとえば、交流電源である。交流電源は、たとえば、電力会社から家屋に供給される商用電源である。
The
インレット456と外部電源710とが充電ケーブル700によって接続される場合に、外部電源710の交流電力が充電装置450に供給可能な状態になる。外部電源710から供給される交流電力は、充電装置450によって直流電力に変換されて正極ラインPL4および負極ラインNL3に出力される。
When the
コネクタ702には、スイッチが設けられる。コネクタ702がインレット456に接続されるとスイッチが閉じた状態となる。このとき、スイッチが閉じた状態であることを示す信号がスイッチから制御装置100に送信される。制御装置100は、スイッチが閉じた状態であることを示す信号を受信することによって、インレット456にコネクタ702が接続された状態であると判定する。なお、スイッチは、インレット456に接続された状態でコネクタ702の位置を制限する制限部材に連動して開閉する。
The
プラグ706は、家屋に設けられるコンセント708に接続可能な形状を有する。コンセント708には、外部電源710からの交流電力が供給される。
The
充電ケーブル700は、コネクタ702およびプラグ706に加えてCCID(Charging Circuit Interrupt Device)704をさらに含む。
Charging
CCID704は、リレーおよびコントロールパイロット回路を有する。リレーが開いた状態では、外部電源710からインレット456への電力を供給する経路が遮断される。リレーが閉じた状態では、外部電源710からインレット456へ電力が供給可能になる。リレーの状態は、コネクタ702がインレット456に接続された状態で制御装置100により制御される。
The
コントロールパイロット回路は、プラグ706がコンセント708に接続され、かつコネクタ702がインレット456に接続された状態において、コントロールパイロット線にパイロット信号(方形波信号)CPLTを送る。コントロールパイロット回路内に設けられた発信器によって、パイロット信号CPLTは周期的に変化する。
The control pilot circuit sends a pilot signal (square wave signal) CPLT to the control pilot line in a state where the
プラグ706がコンセント708に接続され、かつ、コネクタ702がインレット456に接続されると、コントロールパイロット回路は、予め定められたパルス幅(デューティサイクル)のパイロット信号CPLTを生成する。パイロット信号CPLTのパルス幅は、充電ケーブルの種類毎に定められる。
When
生成されたパイロット信号CPLTは、HV−ECU200に送信される。パイロット信号CPLTは、たとえば、CCID704からコネクタ702、充電装置450および充電装置マイコンを経由してHV−ECU200に送信されてもよい。HV−ECU200は、受信したパイロット信号CPLTのパルス幅により、充電ケーブル700から車両1に対して供給可能な電流容量を判定する。
The generated pilot signal CPLT is transmitted to the HV-
CHR72は、正極ラインPL4および負極ラインNL3に設けられる。CHR72は、制御装置100から受信する信号に応じて充電装置450と第3接続ノードNCおよび第4接続ノードNDとの間を導通状態(オン状態)および遮断状態(オフ状態)のうちの少なくともいずれか一方の状態から他方の状態に切り換える。
CHR72 is provided in positive electrode line PL4 and negative electrode line NL3. The
インレット456と外部電源710とが充電ケーブル700によって接続された状態において、CHR72がオン状態になると、外部電源710から供給された電力がインレット456および充電装置450を経由して正極ラインPL4およぶ負極ラインNL3間に出力可能な状態になる。CHR72がオフ状態になると、充電装置450の正極端子および負極端子と第3接続ノードNCおよび第4接続ノードNDとの間がぞれぞれ電力遮断状態になる。
When the
CHR72は、第1SMR52と同様の構成を有する。すなわち、上述の第1SMR52の構成における第1バッテリ50を充電装置450に置き換え、第1SMRB54,第1SMRP56,第1SMRG58および制限抵抗RAをCHRB74,CHRP76,CHRG78および制限抵抗RCにそれぞれ置き換えた構成がCHR72の構成に対応する。
The
CHR72がオフ状態からオン状態に切り換えられる場合には、CHRB74とCHRP76との各々がオフ状態からオン状態になるように切り換えられる。その後に、CHRP76がオン状態からオフ状態に切り換えられるとともに、CHRG78がオフ状態からオン状態に切り換えられる。
When
制御装置100は、インバータ8、コンバータ10、第1SMR52、第2SMR62、CHR72および充電装置450を制御するための指令信号を生成して、制御対象となる機器に対して生成した指令信号を出力する。制御装置100は、HV−ECU200と、MG−ECU300と、充電装置マイコン400と、B1監視ユニット500と、B2監視ユニット600とを含む。
B1監視ユニット500は、電流センサ502からの電流IB1の検出値と、電圧センサ504からの電圧VB1の検出値とを受信する。B1監視ユニット500は、これらの検出値をHV−ECU200に送信する。また、B1監視ユニット500は、たとえば、これらの検出値から第1バッテリ50の残存容量(充電状態とも称する)を示すSOC(State Of Charge)を算出し、算出されたSOCをHV−ECU200に送信してもよい。SOCは、たとえば蓄電装置が満充電状態であるときに100%であると定義され、蓄電装置が完全に放電した状態であるときに0%であると定義される。なお、残存容量は、蓄電装置の電圧や充放電電流、蓄電装置の温度などを用いて種々の公知の手法により算出することができるので、ここでは詳細な説明を行なわない。以下の説明においては、第1バッテリ50のSOCをSOC1と記載し、第2バッテリ60のSOCをSOC2と記載する。
The
B1監視ユニット500は、たとえば、SOC1、電流IB1、電圧VB1、第1バッテリ50の電池温度あるいは外気温度等から第1バッテリ50の充電電力の制限値Win1(以下、単にWin1とも記載する)および第1バッテリ50の放電電力の制限値Wout1(以下、単にWout1とも記載する)を算出し、算出されたWin1およびWout1をHV−ECU200に送信してもよい。なお、SOC1、Win1およびWout1は、たとえば、HV−ECU200によって算出されてもよい。
The
B2監視ユニット600は、電流センサ602からの電流IB2の検出値と、電圧センサ604からの電圧VB2の検出値とを受信する。B2監視ユニット600はこれらの検出値をHV−ECU200に送信する。また、B2監視ユニット600は、たとえば、これらの検出値からSOC2を算出し、算出されたSOC2をHV−ECU200に送信してもよい。
The
B2監視ユニット600は、たとえば、SOC2、電流IB2、電圧VB2、第2バッテリ60の電池温度あるいは外気温度等から第2バッテリ60の充電電力の制限値Win2(以下、単にWin2と記載する)および第2バッテリ60の放電電力の制限値Wout2(以下、単にWout2と記載する)を算出し、算出されたWin2およびWout2をHV−ECU200に送信してもよい。なお、SOC2、Win2およびWout2は、たとえば、HV−ECU200によって算出されてもよい。
The
HV−ECU200は、B1監視ユニット500およびB2監視ユニット600から受信する第1バッテリ50および第2バッテリ60の情報に基づいて、充電装置450の制御要求量CHPW(すなわち、充電装置450からの充電電力の要求量)およびコンバータ10の制御要求量CHPWCNV(すなわち、コンバータ10から第1バッテリ50に供給する電力の要求量)を算出する。HV−ECU200は、算出された充電装置450の制御要求量CHPWを充電装置マイコン400に送信する。HV−ECU200は、算出されたコンバータ10の制御要求量CHPWCNVをMG−ECU300に送信する。
The HV-
MG−ECU300は、HV−ECU200から受信するコンバータ10の制御要求量CHPWCNVに基づいてコンバータ10を制御するための指令信号を生成し、コンバータ10に送信する。
MG-
充電装置マイコン400は、HV−ECU200から受信する制御要求量CHPWに基づいて充電装置450を制御するための指令信号を生成し、生成した指令信号を充電装置450に送信する。
本実施の形態においては、制御装置100は、充電ケーブル700により車両1と外部電源710とが連結された場合にCHR72をオフ状態からがオン状態に切り換えて、充電装置450を用いて第1バッテリ50または第2バッテリ60を充電する。
In the present embodiment,
図2は、充電装置450と補機駆動デバイス800の各構成および周囲との接続関係を示す図である。図2を参照して、充電装置450は、PFC(Power Factor Correction:力率改善回路)昇圧回路812と、平滑コンデンサ818と、充電用DC/DCコンバータ814と、補機用DC/DCコンバータ816とを含む。補機駆動デバイス800は、補機バッテリ802と、補機負荷804と、DC/DCコンバータ806と、エアコン808とを含む。
FIG. 2 is a diagram showing a connection relationship between each configuration of charging
PFC昇圧回路812は、インレット456に接続され、インレット456から与えられる交流電圧VACを直流電圧に変換して平滑コンデンサ818に出力する。充電用DC/DCコンバータ814は、図示しないが、絶縁トランスと、絶縁トランスの前後に直流−交流変換回路と交流−直流変換回路とを含む。充電用DC/DCコンバータ814は、平滑コンデンサ818の電圧を第2バッテリ60の充電電圧に変換して第2バッテリ60に出力する。
The
補機用DC/DCコンバータ816は、外部電源710から供給される電力の一部または全部を補機駆動デバイス800に供給する。より具体的には、補機用DC/DCコンバータ816は、外部電源710から供給される電力の一部または全部を補機バッテリ802の充電電力や補機負荷804の消費電力として供給するために用いられる。
The auxiliary machine DC /
補機負荷804は、車両が走行中など走行関連のシステムが起動している場合には、第1バッテリ50からDC/DCコンバータ806を経由して電力供給を受ける。エアコン808は、車両が走行中など走行関連のシステムが起動している場合には、第1バッテリ50から電力供給を受ける。
The
補機負荷804は、充電中など外部電源710から給電可能な状態では、補機バッテリ802から電力供給を受けるとともに、必要に応じて補機用DC/DCコンバータ816から電力供給を受ける。このとき、併せて補機バッテリ802の充電も行なわれる。エアコン808は、充電中など外部電源710から給電可能な状態では、第1バッテリ50から電力供給を受けることが可能である。第1バッテリ50には、必要に応じて充電装置450の電力が図1のコンバータ10を経由して供給される。このようにして、外部充電中にエアコン808や補機負荷804で電力が消費された場合に、補機バッテリ802や第1バッテリ50の充電状態が低下することが防止される。
In a state where power can be supplied from
図3は、制御装置100が実行する充電装置450に関する制御を説明するためのフローチャートである。充電装置450に関する制御は、主としてHV−ECU200および充電装置マイコン400で実行される。なお、充電装置マイコン400は、充電装置450の近くに配置され、同じ筐体に収容されていてもよい。
FIG. 3 is a flowchart for illustrating control related to charging
図1、図3を参照して、このフローチャートの処理が開始されると、ステップS100において、インレット456にコネクタ702が接続されているか否かが判断される。ステップS100において、コネクタ702とインレット456との間の接続が検出された場合には、ステップS101に処理が進められ、コネクタ702とインレット456との間の接続が検出されない場合には、ステップS102に処理が進められる。
Referring to FIGS. 1 and 3, when the processing of this flowchart is started, it is determined in step S100 whether
ステップS102では、CHR72がオフ状態にされた後、ステップS108に処理が進められ制御はメインルーチンに戻される。一方、ステップS101では、CHR72がオン状態にされた後、ステップS103に処理が進められる。
In step S102, after the
ステップS103では、第2バッテリ60の電圧VB2がしきい値CP1(B2)以上であるか否かが判断される。電圧VB2の測定値は、電圧センサ604で検出され、B2監視ユニット600を経由してHV−ECU200に送信される。
In step S103, it is determined whether or not voltage VB2 of
ステップS103において、VB2≧CP1(B2)が成立した場合には、ステップS105に処理が進められ、VB2≧CP1(B2)が成立しない場合には、ステップS104に処理が進められる。 If VB2 ≧ CP1 (B2) is satisfied in step S103, the process proceeds to step S105. If VB2 ≧ CP1 (B2) is not satisfied, the process proceeds to step S104.
ステップS104では、B2充電処理1(急速充電)がHV−ECU200および充電装置マイコン400によって実行される。具体的には、HV−ECU200が充電装置マイコン400に対して、急速充電に相当する制御要求量CHPWを含む充電指令を行なう。ステップS104の後には、ステップS108に処理が進められる。
In step S104, B2 charging process 1 (rapid charging) is executed by HV-
ステップS105では、第2バッテリ60の電圧VB2がしきい値CP2(B2)以上であるか否かが判断される。なお、しきい値CP2(B2)は、しきい値CP1(B2)よりも高く設定されている。電圧VB2の測定値は、電圧センサ604で検出され、B2監視ユニット600を経由してHV−ECU200に送信される。
In step S105, it is determined whether or not voltage VB2 of
ステップS105において、VB2≧CP2(B2)が成立した場合には、ステップS107に処理が進められ、VB2≧CP2(B2)が成立しない場合には、ステップS106に処理が進められる。 If VB2 ≧ CP2 (B2) is satisfied in step S105, the process proceeds to step S107. If VB2 ≧ CP2 (B2) is not satisfied, the process proceeds to step S106.
ステップS106では、B2充電処理2(押し込み充電)がHV−ECU200および充電装置マイコン400によって実行される。具体的には、HV−ECU200が充電装置マイコン400に対して、押し込み充電に相当する制御要求量CHPWを含む充電指令を行なう。なお、押し込み充電に相当する制御要求量CHPWは、ステップS104の急速充電に相当する制御要求量CHPWよりも小さな値に設定されている。ステップS104の後には、ステップS108に処理が進められ制御はメインルーチンに戻される。
In step S106, B2 charging process 2 (push-in charging) is executed by HV-
また、ステップS107では、第2バッテリ60の充電が停止された後に、ステップS108に処理が進められ制御はメインルーチンに戻される。
In step S107, after charging of the
図4は、制御装置100が実行するコンバータ10に関する制御を説明するためのフローチャートである。コンバータ10に関する制御は、主としてHV−ECU200およびMG−ECU300で実行される。
FIG. 4 is a flowchart for describing control related to
図1、図4を参照して、このフローチャートの処理が開始されると、ステップS120において、インレット456にコネクタ702が接続されているか否かが判断される。ステップS120において、コネクタ702とインレット456との間の接続が検出された場合には、ステップS121に処理が進められ、コネクタ702とインレット456との間の接続が検出されない場合には、ステップS128に処理が進められる。ステップS128では、制御がメインルーチンに戻される。
Referring to FIGS. 1 and 4, when the processing of this flowchart is started, it is determined in step S120 whether
ステップS121では、制御装置100は、補機駆動指令の有無を判断する。補機駆動指令は、図2のエアコン808の作動指令や補機負荷804の作動指令などを含む。ステップS121で、補機駆動指令が有ると判断された場合にはステップS122に処理が進められる一方で、補機駆動指令が無いと判断された場合にはステップS123に処理が進められる。
In step S121,
ステップS123では、SMR52およびSMR62がオフ状態にされた後、ステップS128に処理が進められ制御はメインルーチンに戻される。一方、ステップS122では、SMR52およびSMR62がオン状態にされた後、ステップS124に処理が進められる。
In step S123, after
ステップS124では、第1バッテリ50の電圧VB1がしきい値CP1L(B1)以下であるか否かが判断される。電圧VB1の測定値は、電圧センサ504で検出され、B1監視ユニット500を経由してHV−ECU200に送信される。
In step S124, it is determined whether or not voltage VB1 of
ステップS124において、VB1≦CP1L(B1)が成立した場合には、ステップS125の処理実行後にステップS126に処理が進められ、VB1≦CP1L(B1)が成立しない場合には、ステップS125の処理が実行されずにステップS126に処理が進められる。ステップS125では、HV−ECU200がMG−ECU300に対して微小充電に相当する制御要求量CHPWCNVを含む充電指令を行なう。
If VB1 ≦ CP1L (B1) is satisfied in step S124, the process proceeds to step S126 after executing the process of step S125. If VB1 ≦ CP1L (B1) is not satisfied, the process of step S125 is executed. Instead, the process proceeds to step S126. In step S125, HV-
ステップS126では、第1バッテリ50の電圧VB1がしきい値CP1H(B1)以上であるか否かが判断される。電圧VB1の測定値は、電圧センサ504で検出され、B1監視ユニット500を経由してHV−ECU200に送信される。しきい値CP1H(B1)は、頻繁な充電指令の変更を防ぐために、しきい値CP1L(B1)よりも高く設定されることが好ましい。
In step S126, it is determined whether or not voltage VB1 of
ステップS126において、VB1≧CP1H(B1)が成立した場合には、ステップS127の処理実行後にステップS128に処理が進められ、VB1≧CP1H(B1)が成立しない場合には、ステップS127の処理が実行されずにステップS128に処理が進められる。ステップS127では、HV−ECU200がMG−ECU300に対して微小充電を停止することに相当する制御要求量CHPWCNVを含む充電指令を行なう。また、ステップS128では、制御はメインルーチンに戻される。
If VB1 ≧ CP1H (B1) is satisfied in step S126, the process proceeds to step S128 after execution of step S127. If VB1 ≧ CP1H (B1) is not satisfied, the process of step S127 is executed. Instead, the process proceeds to step S128. In step S127, HV-
図5は、図3および図4の制御が実行された一例を説明するための動作波形図である。図1、図5を参照して、時刻t0では、まだ充電が実行されていない状態である。このときインレット456にコネクタ702が接続され、充電開始条件が満たされたことに応じて、時刻t1では充電装置450に対する制御要求量CHPWが0からFULLに立ち上がることに応じて第2バッテリ60に充電が開始され、電圧VB2も上昇を開始する。
FIG. 5 is an operation waveform diagram for explaining an example in which the control of FIGS. 3 and 4 is executed. Referring to FIGS. 1 and 5, at time t0, charging is not yet performed. At this time, when the
時刻t1〜t2では、補機(たとえば空調用のエアコン808)使用により第1バッテリ50から放電がされ電圧VB1が低下する。たとえば、外部充電実行中に乗車前にリモート操作で空調を実行させる場合(以下、リモート空調と称する)が考えられる。
At times t1 to t2, the
時刻t2において電圧VB1がしきい値CP1L(B1)に下がるとコンバータ10の昇圧ゲートがオンとなり第1バッテリ50に収支目標値分の充電が行なわれるようにコンバータ10が制御され、時刻t2〜t3では電圧VB1が上昇する。第1バッテリ50に充電される分、第2バッテリに対する充電の電力収支(B2収支)は最大値よりも小さくなる。
When voltage VB1 falls to threshold value CP1L (B1) at time t2,
時刻t2〜t3において、第1バッテリ50がコンバータ10経由で充電され(補機消費分+第1バッテリ50の充電分のコンバータに対する制御要求量CHPWCNVが出された結果)、時刻t3で電圧VB1がしきい値CP1H(B1)に到達すると昇圧ゲートはオフとなり補機消費分の電力が第1バッテリ50から持ち出されるようになるので、時刻t3以降電圧VB1は再び低下を始める。
At time t2 to t3, the
時刻t4では、第2バッテリ60の充電が進み、電圧VB2がしきい値CP1(B2)に到達したので、過充電を避けるために制御要求量CHPW(充電器電力指令)はFULLからCP2目標値に低減される。時刻t1〜t4は第2バッテリ60に対して急速充電が行なわれており、時刻t4〜t6は充電電力が低減された押し込み充電が行なわれる。
At time t4, the charging of the
この間時刻t3〜t5では、補機(エアコン808)使用により第1バッテリ50から放電がされ電圧VB1低下する。時刻t5において電圧VB1がCP1L(B1)に下がると、時刻t5〜t6ではコンバータ10の昇圧ゲートがオンとなり第1バッテリ50に収支目標値分の充電が行なわれ電圧VB1は再び上昇し、時刻t6において電圧VB2がしきい値CP2(B2)に到達することによって充電完了となる。
During this time, from time t3 to t5, the
以上、実施の形態1では、第2バッテリ60の充電時に第1バッテリ50において補機駆動デバイス800の運転などによって電力消費が発生した場合、第1バッテリ50のトータルの充放電収支が釣り合うようにコンバータ10に対する電力指令のフィードバックを実施する。
As described above, in the first embodiment, when power consumption occurs in the
この場合、充電装置450および充電装置マイコン400は、補機駆動デバイス800が運転していない場合の充電と同様な動作をする。すなわち、充電装置マイコン400は、第2バッテリ60の状態を見ながら、与えられる電力指令CHPWに対して実際の充電電力をフィードバック制御する。加えて、HV−ECU200は、コンバータ10を使用して、補機駆動デバイス800の消費電力分を充電装置450が供給する電力から持ち出し、第1バッテリ50のSOCを維持する。
In this case, the charging
これによって、第1バッテリ50のSOCの維持と補機駆動デバイス800への電力供給とを両立させながら、第2バッテリ60の充電を完了させることができる。
Thus, charging of the
なお、好ましくは、第1バッテリ50のSOCの維持のためのコンバータ10の電力フィードバック中心値(図5のB1収支の収支目標値)を充電装置450の出力可能電力範囲内の微小充電側に設定する。そして、電圧VB1が満充電電圧(図5のしきい値CP1H(B1))到達した時にコンバータ10を停止させ、図5のしきい値CP1L(B1)まで電圧VB1が低下するとコンバータ10を作動させることを繰返すことによって、第1バッテリ50の電流センサ等の部品公差によらず、第1バッテリ50のSOCを満充電付近の小さな範囲に維持することができる。
Preferably, the power feedback center value of
また、第2バッテリ60の充電中に第1バッテリ50の不足分も充電できるため、第2バッテリ60の充電終了後に第1バッテリ50の充電を行なうといった充電の再開を防止することができる。
Further, since the shortage of the
[実施の形態2]
実施の形態2では、図1、図2の構成は実施の形態1と同じであるが、第2バッテリ60の容量が第1バッテリ50の容量よりも大きい場合を想定する。また、充電中のリモートコントロール操作による空調(または、マイルーム機能等)の要求を負荷運転サブモードと定義する。なお、マイルーム機能とは、外部電源からプラグイン充電中、供給される電力の一部を使って補機駆動デバイス800を使用できるという機能である。実施の形態2では、負荷運転サブモードにおいて、第2バッテリ60のエネルギーを最大限に利用するための状態遷移方法について提案する。
[Embodiment 2]
In the second embodiment, the configurations of FIGS. 1 and 2 are the same as those of the first embodiment, but it is assumed that the capacity of the
図6は、実施の形態2で実行される制御を説明するための状態遷移図である。図6では、負荷運転サブモードへの遷移要求の一例としてリモート空調を記載している。図7は、実施の形態2の各状態B1,B2,B2Lを説明するための図である。 FIG. 6 is a state transition diagram for explaining the control executed in the second embodiment. In FIG. 6, remote air conditioning is described as an example of a request for transition to the load operation submode. FIG. 7 is a diagram for explaining the states B1, B2, and B2L according to the second embodiment.
図6、図7を参照して、状態B1は、第1バッテリ50に主として充電を行なう状態である。状態B1では、図1の第1SMR52および第2SMR62がともに接続状態に制御され、充電装置450からコンバータ10を経由して第1バッテリ50および補機駆動デバイス800に電力を送ることが可能となる。また、補機駆動デバイス800中では、図2のDC/DCコンバータ806が作動し、補機負荷804を駆動することが可能である。
Referring to FIGS. 6 and 7, state B <b> 1 is a state in which
また、状態B1では、充電装置450は、第2バッテリ60の電圧VB2を観測しながらしきい値CP1(B2)に至るまでは急速充電を実行するが、第2バッテリ60の電圧VB2がしきい値CP1(B2)を超えると、押し込み充電(しきい値CP2(B2))は行なわれずに充電装置450は停止する。
In state B1, charging
また、状態B1では、HV−ECU200は、第1バッテリ50の電圧VB1を観測しながらコンバータ10を用いてしきい値CP1(B1)に至るまでは急速充電を実行するが、第1バッテリ50の電圧VB1がしきい値CP1(B1)を超えると、しきい値CP2(B1)に至るまで押し込み充電を行なう。ただし、充電時にエアコン808を駆動するリモート空調実行時には、押し込み充電は行なわれずにコンバータ10は停止される。
In state B1, HV-
状態B2は、第2バッテリ60に主として充電を行なう状態である。状態B2では、図1の第1SMR52および第2SMR62がともに遮断状態に制御され、図2のDC/DCコンバータ806に代えてDC/DCコンバータ816が作動する。状態B2では、DC/DCコンバータ816によって補機負荷804は駆動可能であるが、エアコン808は駆動できない。
State B2 is a state in which the
また、状態B2では、充電装置450は、第2バッテリ60の電圧VB2を観測しながらしきい値CP1(B2)に至るまでは急速充電を実行し、第2バッテリ60の電圧VB2がしきい値CP1(B2)を超えると、しきい値CP2(B2)に至るまで押し込み充電を実行する。
In state B2, charging
また、状態B2では、HV−ECU200は、コンバータ10を停止させる。状態B2では、図1の第1SMR52が遮断状態であるので、第1バッテリ50の充電は行なわれない。
In state B2, HV-
状態B2Lは、第2バッテリ60に充電を行なうとともに補機駆動デバイス800にも電力を供給する状態である。状態B2Lでは、図1の第1SMR52および第2SMR62がともに接続状態に制御され、充電装置450からコンバータ10を経由して第1バッテリ50および補機駆動デバイス800に電力を送ることが可能となる。また、補機駆動デバイス800中では、図2のDC/DCコンバータ806が作動し、補機負荷804を駆動することが可能である。
The state B2L is a state in which the
また、状態B2Lでは、充電装置450は、第2バッテリ60の電圧VB2を観測しながらしきい値CP1(B2)に至るまでは急速充電を実行し、第2バッテリ60の電圧VB2がしきい値CP1(B2)を超えると、しきい値CP2(B2)に至るまで押し込み充電を実行する。ただし、充電時にエアコン808を駆動するリモート空調実行時には、押し込み充電は行なわれずに充電装置450は停止する。
In state B2L, charging
また、状態B2Lでは、HV−ECU200は、第1バッテリ50の電圧VB1を観測しながらコンバータ10を用いて微小充電フィードバック処理を行なう。微小充電フィードバック処理は、電圧VB1がしきい値CP1H(B1)より低い場合は、図5のB1収支に示すようにコンバータ10を稼働(昇圧ゲートON)させるとともに、コンバータ10の電力指令を第1バッテリ50に微小充電が行なわれる程度の値に設定し、電圧VB1がしきい値CP1(B1)Hに至るとコンバータ10の動作を停止させる。その後電圧VB1がしきい値CP1(B1)Lまで低下するとコンバータ10の動作を再開させる。この場合は、しきい値CP2(B1)を使用した押し込み充電は行なわれない。
Further, in the state B2L, the HV-
図6に示す状態遷移について説明する。まず、インレットにコネクタが接続され充電開始ボタンが押されることなどによって充電が開始されると、状態ST200から状態ST202に状態遷移が発生する。状態ST202では、図7の状態B1に示すような制御が行なわれている。なお、第1バッテリ50が満充電状態であれば、状態ST202に遷移せずに状態ST200から状態ST203に状態遷移が発生する。
The state transition shown in FIG. 6 will be described. First, when charging is started by connecting a connector to the inlet and pressing a charging start button, a state transition occurs from state ST200 to state ST202. In state ST202, control as shown in state B1 of FIG. 7 is performed. If
状態ST202において第1バッテリ50が満充電状態(しきい値CP2(B1)に電圧VB1が到達)まで充電されると、状態ST202から状態ST203に状態遷移が発生する。
When
状態ST203では、図7の状態B2に示した制御が行なわれる。状態ST203において第2バッテリ60が満充電状態(しきい値CP2(B2)に電圧VB2が到達)まで充電されると、状態ST203から状態ST208に状態遷移が発生する。
In state ST203, the control shown in state B2 of FIG. 7 is performed. When
以上、状態ST202,ST203において、補機用DC/DCコンバータ816が使用不可の場合には、状態ST202またはST203から状態ST204に状態遷移が発生する。補機用DC/DCコンバータ816が使用不可の場合とは、補機用DC/DCコンバータ816が故障した場合や補機用DC/DCコンバータ816の定格を超える電力消費が補機に発生した場合などである。状態ST204では、図7の状態B2Lに示した制御が行なわれる。
As described above, in the states ST202 and ST203, when the auxiliary DC /
以上、状態ST202,ST203,ST204は、リモート空調が無しの状態ST201に含まれる。リモート空調の要求があった場合には、状態ST201からリモート空調有りの状態ST205の中の状態ST207に状態遷移が発生する。状態ST207では、図7に示した状態B2Lに示す制御が行なわれる。リモート空調時等の負荷運転サブモード要求受信後は、第2バッテリ60を優先的に使用するために、一旦状態B2Lに遷移させている。なお、このリモート空調有りの状態では、停電や異常発生時の中止以外は、充電処理を中止させない。たとえば、リモート空調有りの状態では、第1バッテリ50および第2バッテリ60が満充電状態になっても、充電制御終了とならず充電装置450によって満充電状態を維持する制御が行なわれる。
As described above, the states ST202, ST203, ST204 are included in the state ST201 without remote air conditioning. When there is a request for remote air conditioning, a state transition occurs from state ST201 to state ST207 in state ST205 with remote air conditioning. In state ST207, the control shown in state B2L shown in FIG. 7 is performed. After receiving the load operation submode request at the time of remote air conditioning or the like, the state is temporarily shifted to the state B2L in order to use the
充電装置450から供給される電力よりもリモート空調による消費電力が大きい場合には、第2バッテリ60のSOCが放電の結果低下し、SOCが過放電となる手前の所定のしきい値に到達すると、状態ST207から状態ST206に状態遷移が発生する。状態ST206では、図7の状態B1に示した制御が行なわれる。状態ST206においてもさらに充電装置450から供給される電力よりもリモート空調による消費電力が大きい状態が続くと、第1バッテリ50のSOCも低下する。この場合には、過放電となるSOCの下限に到達する前にシステムを強制終了させる。
When the power consumed by the remote air conditioning is larger than the power supplied from the charging
ST206において、リモート空調による消費電力よりも充電装置450から供給される電力が大きい場合には、第1バッテリ50および第2バッテリ60のSOCは回復する。第2バッテリ60のSOCが所定のしきい値まで回復した場合には、状態ST206から状態ST207に状態遷移が発生する。
In ST206, when the power supplied from charging
なお、状態ST206と状態ST207の間の状態遷移の判定のSOCしきい値は、状態遷移が頻繁に発生しないように適度なヒステリシスとなるように差を設けることが好ましい。 Note that it is preferable to provide a difference in the SOC threshold value for determining the state transition between the state ST206 and the state ST207 so as to have an appropriate hysteresis so that the state transition does not occur frequently.
なお、通常時(非充電時)の空調装置における使用許可電力は第1バッテリ50の放電限界(Wout1)によって上限が定められているが、負荷運転サブモード下の状態B2Lにおいては、第1バッテリ50のWout1と第2バッテリ60のWout2の合計まで使用許可電力を拡大しても良い。さらに、充電装置450の充電電力を加えた値まで拡大することも可能である。これにより、従来よりも大きな電力を空調に使用可能な機会が増える。
In addition, although the upper limit is set by the discharge limit (Wout1) of the
リモート空調の停止など負荷運転サブモード要求の解除後は、状態ST205から状態ST202に状態遷移が発生する。これは、第1バッテリ50が満充電状態であるという保証がないため、優先して第1バッテリ50を充電するために状態ST202に遷移させるためである。
After canceling the load operation sub-mode request such as stopping remote air conditioning, a state transition occurs from state ST205 to state ST202. This is because there is no guarantee that the
実施の形態2では、負荷運転サブモードにおいて、大容量の第2バッテリ60のエネルギーを最大限利用することができる。
In the second embodiment, the energy of the large-capacity
[実施の形態3]
実施の形態3では、図1、図2の構成は実施の形態1と同じであるが、第1バッテリ50が第2バッテリ60よりも内部抵抗が低い場合を想定する。そして、負荷運転サブモードが要求された時に電力エネルギー効率を最適にするための状態遷移方法を提案する。
[Embodiment 3]
In the third embodiment, the configuration of FIGS. 1 and 2 is the same as that of the first embodiment, but it is assumed that the
図8は、実施の形態3で実行される制御を説明するための状態遷移図である。図8に示した状態遷移図は、リモート空調無しの状態ST201からリモート空調有りの状態ST205に状態遷移が発生する際の遷移先が状態ST206である点と、状態ST206と状態ST208との間で状態遷移が発生する切替条件とが、実施の形態2の図6の状態遷移図と異なっている。他の部分の状態遷移(リモート空調有りの状態ST201の内部の状態遷移)については、図6で説明したとおりであるので、ここでは説明は繰返さない。 FIG. 8 is a state transition diagram for explaining the control executed in the third embodiment. The state transition diagram shown in FIG. 8 shows that the transition destination when state transition occurs from state ST201 without remote air conditioning to state ST205 with remote air conditioning is state ST206, and between state ST206 and state ST208. The switching condition that causes the state transition is different from the state transition diagram of FIG. 6 of the second embodiment. Since the state transition of the other part (the state transition inside state ST201 with remote air conditioning) is as described in FIG. 6, description thereof will not be repeated here.
図8では、リモート空調の運転要求などの負荷運転サブモードが要求された時は、状態ST201から一旦は優先的に使用する状態ST206に状態遷移が発生する。そして、以下に説明するフローチャートにしたがって状態ST206と状態ST208との間の状態遷移が制御される。 In FIG. 8, when a load operation submode such as an operation request for remote air conditioning is requested, a state transition occurs from the state ST201 to the state ST206 that is temporarily used once. Then, state transition between state ST206 and state ST208 is controlled according to the flowchart described below.
図9は、図8のリモート空調有の場合における状態ST206と状態ST208との間の状態遷移条件を説明するためのフローチャートである。図1、図9を参照して、処理が開始されると、まずステップS301において、第1バッテリ50と第2バッテリ60のトータルの電力収支が放電側であるか否かが判断される。たとえば、電流センサ502、電圧センサ504の計測値からP1=IB1×VB1を算出し、電流センサ602、電圧センサ604の計測値からP2=IB2×VB2を算出し、P1+P2の符号によってトータル電力収支が放電側か否かを判断することができる。
FIG. 9 is a flowchart for explaining a state transition condition between state ST206 and state ST208 in the case of remote air conditioning with FIG. Referring to FIGS. 1 and 9, when the process is started, first, in step S301, it is determined whether or not the total power balance of
ステップS301において、トータル電力収支が放電側であると判断された場合にはステップS302に処理が進められ、トータル電力収支が放電側でない(充電側である)と判断された場合にはステップS303に処理が進められる。 If it is determined in step S301 that the total power balance is on the discharge side, the process proceeds to step S302. If it is determined that the total power balance is not on the discharge side (on the charge side), the process proceeds to step S303. Processing proceeds.
ステップS302では、第1バッテリ50のSOCが空(Empty)に近い所定のしきい値以下であるか否かが判断される。ステップS302において、第1バッテリ50のSOCが空に近い所定のしきい値以下であった場合には、経路A3を通ってステップS305に処理が進められ、第1バッテリ50のSOCが空に近い所定のしきい値まで減っていない場合には、経路A1を通ってステップS304に処理が進められる。
In step S302, it is determined whether or not the SOC of the
一方、ステップS303では、第1バッテリ50のSOCが満充電(Full)に近い所定のしきい値以上であるか否かが判断される。ステップS302において、第1バッテリ50のSOCが満充電に近い所定のしきい値以上であった場合には、経路A4を通ってステップS305に処理が進められ、第1バッテリ50のSOCが満充電に近い所定のしきい値まで到達していない場合には、経路A2を通ってステップS304に処理が進められる。
On the other hand, in step S303, it is determined whether or not the SOC of the
ステップS304では通常時の処理として、図7の状態B1に示した充電制御が行なわれる。一方、ステップS305では、図7の状態B2Lに示した充電制御が行なわれる。 In step S304, the charging control shown in the state B1 in FIG. 7 is performed as a normal process. On the other hand, in step S305, the charging control shown in state B2L in FIG. 7 is performed.
続いて、図9における経路A1〜A4の各電池保護の考え方について説明する。経路A1の遷移は、第1バッテリ50の電力が消費されている場合を示す。この場合には、第1バッテリ50の過放電を防止するために、第1バッテリ50の電力を使いきったら、第2バッテリ60の電力を消費するように切り換える。
Next, the concept of battery protection for the paths A1 to A4 in FIG. 9 will be described. The transition of the route A1 indicates a case where the power of the
経路A2の遷移は、第1バッテリ50に電力を充電している場合を示す。この場合には、第1バッテリ50の過充電を防止するために、第1バッテリ50のSOCが満充電近くの所定のしきい値まで充電されたら、コンバータ10のゲートを遮断し動作を停止させ、第2バッテリ60のみに充電が行なわれるように制御が切り替えられる。
The transition of the path A2 indicates a case where the
経路A3の遷移は、第2バッテリ60の電力が消費されている場合を示す。この場合には、第2バッテリ60の過放電を防止するために、コンバータ10の制御要求量CHPWCNVをバッテリ特性から決まるガード値Wout2でガードする。このとき、さらに第1バッテリ50から電力が消費された後には、第1バッテリ50の特性から決まるガード値Wout1でガードをかけて、A/C(エアコン)電力を減少させる。なお、緊急回避的にコンバータ10の昇圧ゲートを遮断しても良い。
The transition of the route A3 indicates a case where the power of the
経路A4の遷移は、第2バッテリ60に電力を充電している場合を示す。この場合には、第2バッテリ60の電圧VB2が所定のしきい値(図5のCP1(B2))となるまで充電されたら、充電装置450を停止させ、しきい値CP1(B2)からしきい値CP2(B2)までの押し込み充電は行なわないように制御して第2バッテリ60の過充電を回避する。
The transition of the route A4 indicates a case where the
実施の形態3では、負荷運転要求サブモードを適用する際に、負荷での電力使用量が変動し得る場合において、第1バッテリ50と第2バッテリ60の全体としての充放電収支を判定する。判定結果が充電側である場合には、内部抵抗が低く高効率で充電可能な第1バッテリ50を優先的に充電し、第1バッテリ50が追加充電できないときには第2バッテリ60に充電する。また、判定結果が放電側である場合には、内部抵抗が低く高効率で充電可能な第1バッテリ50から優先的に放電し、第1バッテリ50が追加放電できないときには第2バッテリ60から放電する。このように充放電制御を行なうことによって、トータルとしてエネルギー効率が最適化された状態遷移を実現できる。
In the third embodiment, when the load operation request submode is applied, the charge / discharge balance of the
最後に、実施の形態1〜3について、再び図を参照して総括する。実施の形態1〜3に記載の車両の電源システムは、第1バッテリ50と、第1バッテリ50よりも容量が大きくかつ内部抵抗が大きい第2バッテリ60と、車両外部から電力を受けて第2バッテリ60に充電を行なう充電装置450と、第1バッテリ50の電力を使用する補機駆動デバイス800と、充電装置450が第2バッテリ60に充電する電力の一部を第1バッテリ50に供給することが可能に構成されたコンバータ10と、充電装置450によって第2バッテリ60の充電を行なう場合において補機駆動デバイス800が運転されるときには、第1バッテリ50の充電状態が目標値に維持されるように、充電装置450およびコンバータ10を制御する制御装置100とを備える。
Finally, the first to third embodiments will be summarized again with reference to the drawings. The power supply system for a vehicle described in the first to third embodiments includes a
好ましくは、制御装置100は、充電装置450に車両外部からの給電を受けながら補機駆動デバイス800を駆動している場合において第1バッテリ50の充電状態が所定値より小さくなったときには、コンバータ10を制御して充電装置450の出力可能電力の範囲内で第1バッテリ50に充電を行なわせる。より好ましくは、図5の時刻t2〜t3、t5〜t6に示すように、第1バッテリ50の充電状態がしきい値CP1H(B1)に相当する値よりも低下した場合には、第1バッテリ50の充放電収支目標を微小充電となるように設定することが好ましい。
Preferably,
好ましくは、図6の状態遷移図に示すように、制御装置100は、充電装置450に車両外部からの給電を受けながら補機駆動デバイス800を駆動している場合(ST205)において、第2バッテリ60の充電状態が所定のしきい値より大きいときには、充電装置450の出力電力の一部を第1バッテリ50に供給しつつ第2バッテリ60の充電が行なわれるようにコンバータ10を制御し(状態ST207(状態B2L))、第2バッテリ60の充電状態が所定のしきい値より小さいときには、充電装置450の出力電力を第1バッテリ50に供給しつつ第2バッテリ60の充電が行なわれないようにコンバータ10を制御する(状態ST206(状態B1))。
Preferably, as shown in the state transition diagram of FIG. 6, when
好ましくは、図8、図9に示すように、制御装置100は、第1バッテリ50および第2バッテリ60の合計の充放電収支が充電側である場合(S301でNO)において、第1バッテリ50の充電状態が第1しきい値より大きいとき(S303でYES)には、充電装置450の出力電力の一部を第1バッテリ50に供給しつつ第2バッテリ60の充電が行なわれるようにコンバータ10を制御し(ステップS305(状態B2L))、第1バッテリ50の充電状態が第1しきい値(満充電付近を判定するしきい値)より小さいとき(S303でNO)には、充電装置450の出力電力を第1バッテリ50に供給しつつ第2バッテリ60の充電が行なわれないようにコンバータ10を制御する(ステップS304(状態B1))。また、制御装置100は、第1バッテリ50および第2バッテリ60の合計の充放電収支が放電側である場合(S301でYES)において、第1しきい値よりも小さい第2しきい値(Empty付近を判定するしきい値)より第1バッテリ50の充電状態が大きいとき(S302でNO)には、充電装置450の出力電力を第1バッテリ50に供給しつつ第2バッテリ60の充電が行なわれないようにコンバータ10を制御し(ステップS304(状態B1))、第1バッテリ50の充電状態が第2しきい値より小さいとき(S302でYES)には、充電装置450の出力電力の一部を第1バッテリ50に供給しつつ第2バッテリ60の充電が行なわれるようにコンバータ10を制御する(ステップS305(状態B2L))。
Preferably, as shown in FIGS. 8 and 9,
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.
1 車両、2 エンジン、3 第1モータジェネレータ、4 動力分割機構、5 第2モータジェネレータ、6 車輪、8 インバータ、10 コンバータ、50 第1バッテリ、60 第2バッテリ、100 制御装置、302,452,502,602 電流センサ、304,306,454,458,504,604 電圧センサ、400 充電装置マイコン、450 充電装置、456 インレット、500 B1監視ユニット、600 B2監視ユニット、700 充電ケーブル、702 コネクタ、706 プラグ、708 コンセント、710 外部電源、800 補機駆動デバイス、802 補機バッテリ、804 補機負荷、806,814,816 DC/DCコンバータ、808 エアコン、812 PFC昇圧回路、818,C1,C2 平滑コンデンサ、D1〜D3 ダイオード、L1 リアクトル、NA 第1接続ノード、NB 第2接続ノード、NC 第3接続ノード、ND 第4接続ノード、NL1〜NL3 負極ライン、PL1〜PL4 正極ライン、Q1,Q2 スイッチング素子、RA,RC 制限抵抗。 1 vehicle, 2 engine, 3 first motor generator, 4 power split mechanism, 5 second motor generator, 6 wheels, 8 inverter, 10 converter, 50 1st battery, 60 2nd battery, 100 control device, 302, 452, 502, 602 Current sensor, 304, 306, 454, 458, 504, 604 Voltage sensor, 400 charging device microcomputer, 450 charging device, 456 inlet, 500 B1 monitoring unit, 600 B2 monitoring unit, 700 charging cable, 702 connector, 706 Plug, 708 outlet, 710 External power supply, 800 Auxiliary drive device, 802 Auxiliary battery, 804 Auxiliary load, 806, 814, 816 DC / DC converter, 808 Air conditioner, 812 PFC boost circuit, 818, C1, C2 Smoothing capacitor, D1-D3 diode, L1 reactor, NA first connection node, NB second connection node, NC third connection node, ND fourth connection node, NL1-NL3 negative line, PL1-PL4 positive line, Q1, Q2 Switching element, RA, RC Limiting resistor.
Claims (4)
前記第1蓄電装置よりも容量が大きくかつ内部抵抗が大きい第2蓄電装置と、
車両外部から電力を受けて前記第2蓄電装置に充電を行なう充電装置と、
前記第1蓄電装置の電力を使用する補機負荷回路と、
前記充電装置が前記第2蓄電装置に充電する電力の一部を前記第1蓄電装置に供給することが可能に構成された電圧変換回路と、
前記充電装置によって前記第2蓄電装置の充電を行なう場合において前記補機負荷回路が運転されるときには、前記第1蓄電装置の充電状態が目標値に維持されるように、前記充電装置および前記電圧変換回路を制御する制御装置とを備える、車両の電源システム。 A first power storage device;
A second power storage device having a larger capacity and a larger internal resistance than the first power storage device;
A charging device that receives power from outside the vehicle and charges the second power storage device;
An auxiliary load circuit that uses electric power of the first power storage device;
A voltage conversion circuit configured to be able to supply the first power storage device with a part of the power charged by the charging device to the second power storage device;
When charging the second power storage device by the charging device, when the auxiliary load circuit is operated, the charging device and the voltage are maintained such that the state of charge of the first power storage device is maintained at a target value. A power supply system for a vehicle, comprising: a control device that controls the conversion circuit.
前記制御装置は、前記第1蓄電装置および前記第2蓄電装置の合計の充放電収支が放電側である場合において、前記第1しきい値よりも小さい第2しきい値より前記第1蓄電装置の充電状態が大きいときには、前記充電装置の出力電力を前記第1蓄電装置に供給しつつ前記第2蓄電装置の充電が行なわれないように前記電圧変換回路を制御し、前記第1蓄電装置の充電状態が前記第2しきい値より小さいときには、前記充電装置の出力電力の一部を前記第1蓄電装置に供給しつつ前記第2蓄電装置の充電が行なわれるように前記電圧変換回路を制御する、請求項1に記載の車両の電源システム。 When the total charge / discharge balance of the first power storage device and the second power storage device is on a charge side, the control device is configured to charge the first power storage device when the charge state of the first power storage device is greater than a first threshold value. The voltage conversion circuit is controlled so that the second power storage device is charged while supplying a part of the output power of the device to the first power storage device, and the charge state of the first power storage device is the first When the threshold value is smaller than the threshold value, the voltage conversion circuit is controlled so that the second power storage device is not charged while the output power of the charging device is supplied to the first power storage device.
When the total charge / discharge balance of the first power storage device and the second power storage device is on a discharge side, the control device is configured to reduce the first power storage device from a second threshold value that is smaller than the first threshold value. When the state of charge of the first power storage device is large, the voltage conversion circuit is controlled so that the second power storage device is not charged while the output power of the charging device is supplied to the first power storage device. When the state of charge is smaller than the second threshold value, the voltage conversion circuit is controlled so that the second power storage device is charged while supplying a part of the output power of the charging device to the first power storage device. The vehicle power supply system according to claim 1.
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