JP2014176168A

JP2014176168A - Power controller and output limitation method

Info

Publication number: JP2014176168A
Application number: JP2013045709A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Komatsu; 正明小松
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2013-03-07
Filing date: 2013-03-07
Publication date: 2014-09-22

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power controller capable of improving reliability of a device which can switch a connection state of plural batteries to a serial connection, a parallel connection, and a switching state.SOLUTION: The power controller comprises: a load including an electric motor 107 serving as a drive source of an electric vehicle; a capacitor 101 having plural batteries which supplies power to the load and whose connection state can be switched to a serial connection, parallel connection, and a switching state; and a reactor into which current flows when the connection state is the parallel connection and the switching state. The power controller further comprises: a booster 103 for raising output voltage of the capacitor when the connection state is the switching state; and a serial-parallel switching part 120 for switching the connection state to the serial connection, the parallel connection, and the switching state. The power controller further comprises a first output limitation value setting part for setting a first output limitation value which is a limitation value to the output to the load from the capacitor via the booster when the connection state is the parallel connection and the switching state, and a control part for controlling operation of the booster so that the output of the booster does not exceed the first output limitation value.

Description

本発明は、複数のバッテリの接続形態を直列、並列及び切替状態のいずれかに切替可能な電源制御装置及び出力制限方法に関する。 The present invention relates to a power supply control device and an output limiting method capable of switching a connection form of a plurality of batteries to any of serial, parallel, and switching states.

図１１は、特許文献１に開示された電動車両用電源装置の構成図である。図１１に示す電動車両用電源装置１では、電動機（Ｍ）２の負荷が小さく、電動機（Ｍ）２で必要とされる駆動電圧が小さい場合には、第１スイッチ（ＳＷ１）１４を開かつ第２スイッチ（ＳＷ２）１５を閉として、電動機（Ｍ）２の駆動用インバータ３に対して第１バッテリ１１と第２バッテリ１２とを並列に接続する。なお、並列接続時には、ハイ側スイッチング素子２１Ｈがオフに、ロー側スイッチング素子２１Ｌがオンに固定される。一方、電動機（Ｍ）２の負荷が大きく、電動機（Ｍ）２で必要とされる駆動電圧が大きい場合には、第１スイッチ（ＳＷ１）１４を閉かつ第２スイッチ（ＳＷ２）１５を開として、電動機（Ｍ）２の駆動用インバータ３に対して第１バッテリ１１と第２バッテリ１２とを直列に接続する。このように、電動機（Ｍ）２の負荷が大きい場合には、電動機（Ｍ）２の駆動電圧を増大させて所望の動力性能を確保することができ、電動機（Ｍ）２の負荷が小さい場合には、電動機（Ｍ）２の駆動電圧が過大になることを防止して電動機（Ｍ）２および駆動用インバータ３の運転効率を増大させることができる。 FIG. 11 is a configuration diagram of the electric vehicle power supply device disclosed in Patent Document 1. In FIG. In the electric vehicle power supply device 1 shown in FIG. 11, when the load of the electric motor (M) 2 is small and the drive voltage required by the electric motor (M) 2 is small, the first switch (SW1) 14 is opened and The second switch (SW2) 15 is closed, and the first battery 11 and the second battery 12 are connected in parallel to the drive inverter 3 of the electric motor (M) 2. In parallel connection, the high-side switching element 21H is fixed off and the low-side switching element 21L is fixed on. On the other hand, when the load on the motor (M) 2 is large and the drive voltage required by the motor (M) 2 is large, the first switch (SW1) 14 is closed and the second switch (SW2) 15 is opened. The first battery 11 and the second battery 12 are connected in series to the drive inverter 3 of the electric motor (M) 2. As described above, when the load on the electric motor (M) 2 is large, the drive voltage of the electric motor (M) 2 can be increased to ensure desired power performance, and the load on the electric motor (M) 2 is small. Therefore, it is possible to prevent the drive voltage of the electric motor (M) 2 from becoming excessive and to increase the operation efficiency of the electric motor (M) 2 and the driving inverter 3.

また、電動車両用電源装置１において、電動機（Ｍ）２の負荷の増大に応じて、第１バッテリ１１と第２バッテリ１２との接続を並列から直列に切り替える場合には、第１スイッチ（ＳＷ１）１４及び第２スイッチ（ＳＷ２）１５を開（オフ）として第２バッテリ１２を電動機（Ｍ）２から切り離し、第１バッテリ１１のみによって電動機（Ｍ）２に電力を供給する。そして、第１スイッチ（ＳＷ１）１４に接続された第２ノードＢの電位ＶＢが、第１スイッチ（ＳＷ１）１４に接続された第３ノードＣの電位ＶＣに等しくなるまで、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３の昇圧動作を行い、この後、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３の昇圧動作を停止すると共に第１スイッチ（ＳＷ１）１４を閉（オン）とする。このように、電動機（Ｍ）２に対する電力供給を維持した状態で、電動機（Ｍ）２の負荷の大きさに応じて、電動機（Ｍ）２に対する第１バッテリ１１と第２バッテリ１２との接続を並列と直列との間で切り替える。ＤＣ−ＤＣコンバータ１３を第１バッテリ１１と第２バッテリ１２との接続の切り替え時にのみ動作させることにより、ＤＣ−ＤＣコンバータ３を常時動作させる場合に比べて、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３でのスイッチング損失の増大を抑制することができる。 Further, in the electric vehicle power supply device 1, when the connection of the first battery 11 and the second battery 12 is switched from parallel to series in response to an increase in the load of the electric motor (M) 2, the first switch (SW 1 ) 14 and the second switch (SW2) 15 are opened (off) to disconnect the second battery 12 from the electric motor (M) 2, and the electric power is supplied to the electric motor (M) 2 only by the first battery 11. Then, until the potential VB of the second node B connected to the first switch (SW1) 14 becomes equal to the potential VC of the third node C connected to the first switch (SW1) 14, the DC-DC converter 13 After that, the boosting operation of the DC-DC converter 13 is stopped and the first switch (SW1) 14 is closed (ON). As described above, the first battery 11 and the second battery 12 are connected to the electric motor (M) 2 in accordance with the load of the electric motor (M) 2 in a state where the electric power supply to the electric motor (M) 2 is maintained. Switch between parallel and series. Since the DC-DC converter 13 is operated only when the connection between the first battery 11 and the second battery 12 is switched, the switching loss in the DC-DC converter 13 is compared with the case where the DC-DC converter 3 is always operated. Can be suppressed.

特開２０１２−１５２０７９号公報JP 2012-152079 A 特開２０１２−１５２０８０号公報JP 2012-152080 A 特開２０１０−０５７２８８号公報JP 2010-057288 A 特開２００８−１３１８３０号公報JP 2008-131830 A 特開２０１２−０６０８３８号公報JP 2012-060838 A 特開２０１２−０７０５１４号公報JP 2012-0705014 A

上記説明した特許文献１の電動車両用電源装置１では、第１バッテリ１１と第２バッテリ１２が並列に接続された図１２（Ａ）に示す状態であるとき、駆動用インバータ３に印加される電圧は、図１２（Ｂ）に示すように、第１バッテリ１１の電圧（第１バッテリ電圧）Ｖｂ１又は第２バッテリ１２の電圧（第２バッテリ電圧）Ｖｂ２の一定電圧である。一方、第１バッテリ１１と第２バッテリ１２が直列に接続された図１３（Ａ）に示す状態であるとき、駆動用インバータ３に印加される電圧は、図１３（Ｂ）に示すように、第２バッテリ１２の電圧（第２バッテリ電圧）Ｖｂ２に第１バッテリ１１の電圧（第１バッテリ電圧）Ｖｂ１を加えた値の一定電圧である。このように、駆動用インバータ３に印加される電圧は並列接続時及び直列接続時でそれぞれ一定値であるが、制御装置１７の電動機制御部３３が駆動用インバータ３の電力変換動作を制御することで、電動機（Ｍ）２の出力は変化する。 In the electric vehicle power supply device 1 of Patent Document 1 described above, when the first battery 11 and the second battery 12 are in a state shown in FIG. As shown in FIG. 12B, the voltage is a constant voltage of the voltage (first battery voltage) Vb1 of the first battery 11 or the voltage (second battery voltage) Vb2 of the second battery 12. On the other hand, when the first battery 11 and the second battery 12 are in the state shown in FIG. 13A connected in series, the voltage applied to the drive inverter 3 is as shown in FIG. The voltage is a constant voltage obtained by adding the voltage (first battery voltage) Vb1 of the first battery 11 to the voltage (second battery voltage) Vb2 of the second battery 12. As described above, the voltage applied to the drive inverter 3 is a constant value when connected in parallel and when connected in series, but the motor controller 33 of the control device 17 controls the power conversion operation of the drive inverter 3. Thus, the output of the electric motor (M) 2 changes.

また、電動車両用電源装置１では、第１バッテリ１１と第２バッテリ１２の接続形態（以下、単に「接続形態」という）を並列から直列に切り替えるとき、制御装置１７の接続切替制御部３１は、図１１に示した第１スイッチ（ＳＷ１）１４を開（オフ）状態のまま、第２スイッチ（ＳＷ２）１５を開（オフ）する。この状態は、第２バッテリ１２が駆動用インバータ３から切り離された状態であり、接続形態が並列でも直列でもない切替状態である。 In the electric vehicle power supply device 1, when the connection mode (hereinafter simply referred to as “connection mode”) of the first battery 11 and the second battery 12 is switched from parallel to series, the connection switching control unit 31 of the control device 17 is The second switch (SW2) 15 is opened (off) while the first switch (SW1) 14 shown in FIG. 11 is opened (off). This state is a state in which the second battery 12 is disconnected from the driving inverter 3, and is a switching state in which the connection form is neither parallel nor serial.

その後、図１１に示した第２ノードＢの電位ＶＢが第３ノードＣの電位ＶＣに等しくなるまで、制御装置１７の可変電圧制御部３２は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３の昇圧動作を行う。第２ノードＢの電位ＶＢが第３ノードＣの電位ＶＣに等しくなると、可変電圧制御部３２はＤＣ−ＤＣコンバータ１３の昇圧動作を停止し、接続切替制御部３１は、第２スイッチ（ＳＷ２）１５を開（オフ）状態のまま、第１スイッチ（ＳＷ１）１４を閉（オン）する。こうして、第１バッテリ１１と第２バッテリ１２の接続形態が並列から切替状態を経て直列に切り替えられる。 Thereafter, the variable voltage control unit 32 of the control device 17 performs the boosting operation of the DC-DC converter 13 until the potential VB of the second node B shown in FIG. 11 becomes equal to the potential VC of the third node C. When the potential VB of the second node B becomes equal to the potential VC of the third node C, the variable voltage control unit 32 stops the boosting operation of the DC-DC converter 13, and the connection switching control unit 31 uses the second switch (SW2). The first switch (SW1) 14 is closed (ON) while 15 is open (OFF). Thus, the connection form of the first battery 11 and the second battery 12 is switched in series from the parallel state through the switching state.

上記説明した切替状態のとき、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３では、ハイ側スイッチング素子２１Ｈがオフかつロー側スイッチング素子２１Ｌがオンとされ、低電圧側端子１３Ｌから入力される電流によってチョークコイル２２が直流励磁されて磁気エネルギーが蓄積される。次に、ハイ側スイッチング素子２１Ｈがオンかつロー側スイッチング素子２１Ｌがオフとされ、チョークコイル２２に流れる電流が遮断されることに起因する磁束の変化を妨げるようにしてチョークコイル２２の両端間に起電圧（誘導電圧）が発生する。これに伴い、チョークコイル２２に蓄積された磁気エネルギーによる誘導電圧が低電圧側の入力電圧に上積みされて低電圧側の入力電圧よりも高い昇圧電圧が高電圧側に印加される。この切替動作に伴って発生する電圧変動は第１および第２平滑コンデンサ２３，２４により平滑化され、昇圧電圧が高電圧側端子１３Ｈから出力される。 In the switching state described above, in the DC-DC converter 13, the high-side switching element 21H is turned off and the low-side switching element 21L is turned on, and the choke coil 22 is DC-excited by the current input from the low-voltage side terminal 13L. Magnetic energy is accumulated. Next, the high-side switching element 21H is turned on and the low-side switching element 21L is turned off, so that the change in magnetic flux caused by the interruption of the current flowing through the choke coil 22 is prevented between both ends of the choke coil 22. An electromotive voltage (inductive voltage) is generated. Accordingly, an induced voltage due to the magnetic energy accumulated in the choke coil 22 is added to the input voltage on the low voltage side, and a boosted voltage higher than the input voltage on the low voltage side is applied to the high voltage side. The voltage fluctuation generated with this switching operation is smoothed by the first and second smoothing capacitors 23 and 24, and the boosted voltage is output from the high voltage side terminal 13H.

ＤＣ−ＤＣコンバータ１３に代表される連続電圧可変型昇圧器（以下、単に「昇圧器」という）では、その昇圧動作に伴い、チョークコイル２２に代表されるリアクトルが発熱する。リアクトルの過大な温度上昇は、昇圧器が故障する原因となる。したがって、リアクトルの過熱保護のために、昇圧器にはリアクトルの温度に応じた出力制限が行われる。図１４は、昇圧器に対するリアクトルの温度に応じた出力制限を示す図である。図１４に示すように、昇圧器の最大出力は、リアクトルの温度が高温であると低く抑えられる。 In a continuous voltage variable booster represented by the DC-DC converter 13 (hereinafter simply referred to as “boost”), a reactor represented by the choke coil 22 generates heat in accordance with the boosting operation. An excessive temperature rise of the reactor causes the booster to fail. Therefore, in order to protect the reactor from overheating, the booster is limited in output according to the temperature of the reactor. FIG. 14 is a diagram illustrating the output restriction according to the temperature of the reactor with respect to the booster. As shown in FIG. 14, the maximum output of the booster is kept low when the temperature of the reactor is high.

本発明の目的は、複数のバッテリの接続形態を直列、並列及び切替状態のいずれかに切替可能な装置の信頼性を向上可能な電源制御装置及び出力制限方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide a power supply control device and an output limiting method capable of improving the reliability of a device that can switch the connection form of a plurality of batteries to any of serial, parallel, and switching states.

上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項１に記載の発明の電源制御装置は、電動車両の駆動源である電動機（例えば、実施の形態での電動機１０７）を含む負荷（例えば、実施の形態での電動機１０７及び第１インバータ１０５）と、前記負荷に電力を供給する、接続形態が直列、並列及び切替状態のいずれかに切り替え可能な複数のバッテリ（例えば、実施の形態での第１バッテリ１０３ａ及び第２バッテリ１０３ｂ）を有する蓄電器（例えば、実施の形態での蓄電器１０１）と、前記接続形態が並列のとき及び前記切替状態のときに電流が流れるリアクトル（例えば、実施の形態でのリアクトル１３３）を含み、前記切替状態のとき前記蓄電器の出力電圧を昇圧する昇圧器（例えば、実施の形態でのコンバータ１０３）と、前記接続形態を直列、並列及び前記切替状態のいずれかに切り替える直並列切替部（例えば、実施の形態での直並列切替部１２０）と、を備えた前記電動車両の電源制御装置であって、前記接続形態が並列のとき及び前記切替状態のとき、前記昇圧器を介した前記蓄電器から前記負荷への出力に対する制限値である第１出力制限値を設定する第１出力制限値設定部（例えば、実施の形態での第１出力制限値導出部１７１）と、前記昇圧器の出力が前記第１出力制限値を超えないよう前記昇圧器の動作を制御する制御部（例えば、実施の形態での昇降圧ＥＣＵ１２２）と、を備えたことを特徴としている。 In order to solve the above problems and achieve the object, a power supply control device according to a first aspect of the present invention includes a load (for example, the electric motor 107 in the embodiment) that is an electric motor that is a drive source of an electric vehicle. For example, the electric motor 107 and the first inverter 105 in the embodiment, and a plurality of batteries that supply power to the load and that can be switched to any of a series, a parallel, and a switching state (for example, the embodiment) The first battery 103a and the second battery 103b in the battery (for example, the battery 101 in the embodiment), and a reactor in which current flows when the connection form is parallel and in the switching state (for example, implementation) A booster that boosts the output voltage of the battery in the switching state (for example, the converter 103 in the embodiment) A power supply control device for an electric vehicle, comprising: a series-parallel switching unit (for example, a series-parallel switching unit 120 in the embodiment) that switches the connection form to one of series, parallel, and the switching state; When the connection form is parallel and in the switching state, a first output limit value setting unit that sets a first output limit value that is a limit value for the output from the capacitor to the load via the booster (for example, The first output limit value deriving unit 171 in the embodiment, and a control unit that controls the operation of the booster so that the output of the booster does not exceed the first output limit value (for example, in the embodiment) The step-up / down pressure ECU 122) is provided.

さらに、請求項２に記載の発明の電源制御装置では、前記第１出力制限値は前記リアクトルの温度に応じて異なり、かつ、前記接続形態が並列のとき設定される前記第１出力制限値は、前記切替状態のとき設定される前記第１出力制限値よりも高いことを特徴としている。 Furthermore, in the power supply control device according to the second aspect of the present invention, the first output limit value varies depending on the temperature of the reactor, and the first output limit value set when the connection form is parallel is , Higher than the first output limit value set in the switching state.

さらに、請求項３に記載の発明の電源制御装置は、前記蓄電器を保護するための、前記昇圧器を介した前記蓄電器から前記負荷への出力に対する制限値である第２出力制限値を設定する第２出力制限値設定部（例えば、実施の形態での第２出力制限値導出部１７３）と、前記第１出力制限値及び前記第２出力制限値を比較して、小さい方の値を出力制限値として決定する出力制限値決定部（例えば、実施の形態での出力制限値決定部１７５）と、を備え、前記制御部は、前記第１出力制限値に代えて、前記昇圧器の出力が前記出力制限値を超えないよう前記昇圧器の動作を制御することを特徴としている。 Furthermore, the power supply control device of the invention according to claim 3 sets a second output limit value that is a limit value for the output from the capacitor to the load via the booster to protect the capacitor. The second output limit value setting unit (for example, the second output limit value deriving unit 173 in the embodiment) is compared with the first output limit value and the second output limit value, and the smaller value is output. An output limit value determining unit (for example, an output limit value determining unit 175 in the embodiment) that is determined as a limit value, and the control unit outputs the booster instead of the first output limit value. The operation of the booster is controlled so that does not exceed the output limit value.

さらに、請求項４に記載の発明の電源制御装置は、前記負荷への出力が前記切替状態のとき設定される前記第１出力制限値より大きい間、前記直並列切替部に対して行われる前記接続形態の切替動作を禁止する接続形態切替設定部（例えば、実施の形態での接続形態切替設定部１６７）を備えたことを特徴としている。 Furthermore, the power supply control device according to the invention described in claim 4 is performed on the series-parallel switching unit while the output to the load is larger than the first output limit value set in the switching state. A connection mode switching setting unit (for example, a connection mode switching setting unit 167 in the embodiment) that prohibits the switching operation of the connection mode is provided.

さらに、請求項５に記載の発明の電源制御装置は、前記リアクトルの温度がしきい値以上であれば、前記直並列切替部に対して行われる前記接続形態の切替動作を禁止する接続形態切替設定部（例えば、実施の形態での接続形態切替設定部１６７）を備えたことを特徴としている。 Further, in the power supply control device according to the fifth aspect of the present invention, the connection mode switching that prohibits the switching operation of the connection mode performed for the series-parallel switching unit when the temperature of the reactor is equal to or higher than a threshold value. A setting unit (for example, a connection mode switching setting unit 167 in the embodiment) is provided.

さらに、請求項６に記載の発明の出力制限方法では、電動車両の駆動源である電動機（例えば、実施の形態での電動機１０７）を含む負荷（例えば、実施の形態での電動機１０７及び第１インバータ１０５）と、前記負荷に電力を供給する、接続形態が直列、並列及び切替状態のいずれかに切り替え可能な複数のバッテリ（例えば、実施の形態での第１バッテリ１０３ａ及び第２バッテリ１０３ｂ）を有する蓄電器（例えば、実施の形態での蓄電器１０１）と、前記接続形態が並列のとき及び前記切替状態のときに電流が流れるリアクトル（例えば、実施の形態でのリアクトル１３３）を含み、前記切替状態のとき前記蓄電器の出力電圧を昇圧する昇圧器（例えば、実施の形態でのコンバータ１０３）と、前記接続形態を直列、並列及び前記切替状態のいずれかに切り替える直並列切替部（例えば、実施の形態での直並列切替部１２０）と、を備えた前記電動車両での出力制限方法であって、前記接続形態が並列のとき及び前記切替状態のとき、前記昇圧器を介した前記蓄電器から前記負荷への出力に対する制限値である第１出力制限値を設定する第１出力制限値設定ステップと、前記昇圧器の出力が前記第１出力制限値を超えないよう前記昇圧器の動作を制御する制御ステップと、を有することを特徴としている。 Furthermore, in the output limiting method according to the sixth aspect of the invention, a load (for example, the electric motor 107 in the embodiment and the first electric motor 107 in the embodiment) including the electric motor (for example, the electric motor 107 in the embodiment) which is a drive source of the electric vehicle. Inverter 105) and a plurality of batteries that supply power to the load and that can be switched between a series, a parallel, and a switching state (for example, the first battery 103a and the second battery 103b in the embodiment) And a reactor (for example, the reactor 133 in the embodiment) through which current flows when the connection form is parallel and in the switching state (for example, the reactor 133 in the embodiment) A booster that boosts the output voltage of the capacitor in a state (for example, the converter 103 in the embodiment), the connection form in series, parallel, and the A serial-parallel switching unit (for example, a serial-parallel switching unit 120 in the embodiment) that switches to one of the replacement states, and an output limiting method in the electric vehicle, wherein the connection mode is parallel and In the switching state, a first output limit value setting step for setting a first output limit value that is a limit value for the output from the capacitor to the load via the booster; and the output of the booster is the first output And a control step for controlling the operation of the booster so as not to exceed one output limit value.

さらに、請求項７に記載の発明の出力制限方法では、前記第１出力制限値は前記リアクトルの温度に応じて異なり、かつ、前記接続形態が並列のとき設定される前記第１出力制限値は、前記切替状態のとき設定される前記第１出力制限値よりも高いことを特徴としている。 Furthermore, in the output limiting method of the invention according to claim 7, the first output limit value varies depending on the temperature of the reactor, and the first output limit value set when the connection form is parallel is , Higher than the first output limit value set in the switching state.

さらに、請求項８に記載の発明の出力制限方法は、前記蓄電器を保護するための、前記昇圧器を介した前記蓄電器から前記負荷への出力に対する制限値である第２出力制限値を設定する第２出力制限値設定ステップと、前記第１出力制限値及び前記第２出力制限値を比較して、小さい方の値を出力制限値として決定する出力制限値決定ステップと、を有し、前記制御ステップでは、前記第１出力制限値に代えて、前記昇圧器の出力が前記出力制限値を超えないよう前記昇圧器の動作を制御することを特徴としている。 Furthermore, the output limiting method of the invention according to claim 8 sets a second output limit value, which is a limit value for the output from the capacitor to the load via the booster to protect the capacitor. A second output limit value setting step; and an output limit value determination step of comparing the first output limit value and the second output limit value and determining the smaller value as the output limit value, In the control step, instead of the first output limit value, the operation of the booster is controlled so that the output of the booster does not exceed the output limit value.

さらに、請求項９に記載の発明の出力制限方法は、前記負荷への出力が前記切替状態のとき設定される前記第１出力制限値より大きい間、前記直並列切替部に対して行われる前記接続形態の切替動作を禁止する接続形態切替設定ステップを有することを特徴としている。 Furthermore, the output limiting method of the invention according to claim 9 is performed on the series-parallel switching unit while the output to the load is larger than the first output limit value set in the switching state. A connection mode switching setting step for prohibiting the switching operation of the connection mode is provided.

さらに、請求項１０に記載の発明の出力制限方法は、前記リアクトルの温度がしきい値以上であれば、前記直並列切替部に対して行われる前記接続形態の切替動作を禁止する接続形態切替設定ステップを有することを特徴としている。 Furthermore, the output limiting method of the invention described in claim 10 is a connection mode switching for prohibiting the switching operation of the connection mode performed for the series-parallel switching unit if the temperature of the reactor is equal to or higher than a threshold value. It has a setting step.

請求項１〜５に記載の発明の電源制御装置及び請求項６〜１０に記載の発明の出力制限方法によれば、複数のバッテリの接続形態を直列、並列及び切替状態のいずれかに切替可能な装置の信頼性を向上できる。 According to the power supply control device of the invention described in claims 1 to 5 and the output limiting method of the invention described in claims 6 to 10, the connection form of a plurality of batteries can be switched to one of series, parallel and switching states. The reliability of a simple device can be improved.

請求項２に記載の発明の電源制御装置及び請求項７に記載の発明の出力制限方法によれば、リアクトルの過熱保護のため、接続形態が並列時又は切替状態時のリアクトルにおける発熱の程度及びリアクトルの温度に応じて、適した昇圧器の第１出力制限値が設定され、昇圧器の出力が当該第１出力制限値を超えないよう制御される。その結果、リアクトルの温度は過大に上昇することがないため、リアクトルを含む装置の信頼性を向上できる。 According to the power supply control device of the invention described in claim 2 and the output limiting method of the invention described in claim 7, the degree of heat generation in the reactor when the connection form is in parallel or in the switching state for overheating protection of the reactor and A suitable first output limit value of the booster is set according to the temperature of the reactor, and the output of the booster is controlled so as not to exceed the first output limit value. As a result, since the temperature of the reactor does not rise excessively, the reliability of the device including the reactor can be improved.

請求項３に記載の発明の電源制御装置及び請求項８に記載の発明の出力制限方法によれば、第１出力制限値に基づくリアクトルの過熱保護のための出力制限及び第２出力制限値に基づく蓄電器を過放電等から保護するための出力制限の２つを満たす出力制限を行うことで、リアクトル及び蓄電器を含む装置の信頼性をより一層向上できる。 According to the power supply control device of the invention described in claim 3 and the output limiting method of the invention described in claim 8, the output limit and the second output limit value for reactor overheat protection based on the first output limit value are set. By performing output restriction that satisfies two of the output restrictions for protecting the capacitor based on overdischarge and the like, the reliability of the device including the reactor and the capacitor can be further improved.

請求項４及び５に記載の発明の電源制御装置及び請求項９及び１０に記載の発明の出力制限方法によれば、接続形態の切り替えを開始しても切替状態時に出力制限がかかってしまう状態のときは切替動作を禁止するため、接続形態の無用な切替動作を防止できる。 According to the power supply control device of the invention described in claims 4 and 5 and the output limiting method of the invention described in claims 9 and 10, the output is restricted in the switching state even when the switching of the connection form is started. In this case, since the switching operation is prohibited, unnecessary switching operation of the connection form can be prevented.

シリーズ方式のＨＥＶの内部構成を示すブロック図Block diagram showing the internal configuration of a series-type HEV 図１に示した車両の駆動系の概略構成を示す図The figure which shows schematic structure of the drive system of the vehicle shown in FIG. 接続形態制御部１６０が有する接続形態切替制御部１６３、出力制限値設定部１６５及び接続形態切替設定部１６７の各動作、並びに、昇降圧ＥＣＵ１２２との関係を示すブロック図The block diagram which shows each operation | movement of the connection form switching control part 163 which the connection form control part 160 has, the output limiting value setting part 165, the connection form switching setting part 167, and the relationship with raising / lowering pressure ECU122. 第１出力制限値とリアクトル温度等との関係及び接続形態の切替禁止領域を示す図The figure which shows the relationship between a 1st output limit value, reactor temperature, etc., and the switching prohibition area | region of a connection form 接続形態制御部１６０の出力制限値設定部１６５の動作を示すフローチャートThe flowchart which shows operation | movement of the output limit value setting part 165 of the connection form control part 160. 接続形態制御部１６０の接続形態切替設定部１６７の動作を示すフローチャートThe flowchart which shows operation | movement of the connection form switch setting part 167 of the connection form control part 160. 蓄電器１０１の２つのバッテリの接続形態が並列から直列に切り替えられた後、再び並列に切り替えられる場合の、コンバータ１０３の出力電圧Ｖｏ、リアクトル温度Ｔｒ、並びに、電動機１０７が力行動作及び回生動作時の各第１出力制限値の変化の一例を示す図The output voltage Vo of the converter 103, the reactor temperature Tr, and the electric motor 107 during the power running operation and the regenerative operation when the connection form of the two batteries of the battery 101 is switched from parallel to serial and then switched again in parallel. The figure which shows an example of a change of each 1st output limitation value 蓄電器１０１の２つのバッテリの接続形態が並列から直列に切り替えられた後、再び並列に切り替えられる場合の、コンバータ１０３の出力電圧Ｖｏ、リアクトル温度Ｔｒ、コンバータ１０３の出力Ｐｏ、並びに、電動機１０７が力行動作及び回生動作時の各第１出力制限値の変化の一例と、接続形態切替設定部１６７による接続形態の切替動作の許可又は禁止を示す図The output voltage Vo of the converter 103, the reactor temperature Tr, the output Po of the converter 103, and the motor 107 are powered when the connection form of the two batteries of the battery 101 is switched from parallel to serial and then switched again in parallel. The figure which shows an example of a change of each 1st output limitation value at the time of operation | movement and regeneration operation | movement, and permission or prohibition of the switching operation of the connection form by the connection form switching setting part 167 リアクトル温度Ｔｒ、並びに、電動機１０７が力行動作及び回生動作時の各第１出力制限値の変化一例と、接続形態切替設定部１６７による接続形態の切替動作の許可又は禁止を示す図FIG. 6 is a diagram illustrating an example of changes in the reactor temperature Tr and each first output limit value when the electric motor 107 is in a power running operation and a regenerative operation, and permission or prohibition of a connection mode switching operation by the connection mode switching setting unit 167. シリーズ／パラレル方式のＨＥＶの他の実施形態の内部構成を示すブロック図The block diagram which shows the internal structure of other embodiment of HEV of a series / parallel system 特許文献１に開示された電動車両用電源装置の構成図Configuration diagram of power supply device for electric vehicle disclosed in Patent Document 1 （Ａ）は図１１の電動車両用電源装置において電動機（Ｍ）の駆動用インバータに対して第１バッテリと第２バッテリとを並列に接続する状態を示す図であり、（Ｂ）は並列接続された状態で回生が行われたときの各ノードの電位を示す図(A) is a figure which shows the state which connects a 1st battery and a 2nd battery in parallel with respect to the drive inverter of an electric motor (M) in the power supply device for electric vehicles of FIG. 11, (B) is connected in parallel. Of the potential of each node when regeneration is performed in the connected state （Ａ）は図１１の電動車両用電源装置において電動機（Ｍ）の駆動用インバータに対して第１バッテリと第２バッテリとを直列に接続する状態を示す図であり、（Ｂ）は直列接続された状態で回生が行われたときの各ノードの電位を示す図(A) is a figure which shows the state which connects a 1st battery and a 2nd battery in series with respect to the drive inverter of an electric motor (M) in the power supply device for electric vehicles of FIG. 11, (B) is connected in series. Of the potential of each node when regeneration is performed in the connected state 昇圧器に対するリアクトルの温度に応じた出力制限を示す図The figure which shows the output restriction according to the temperature of the reactor with respect to the booster

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

本発明に係る電源制御装置を搭載するＨＥＶ（Hybrid Electrical Vehicle：ハイブリッド電気自動車）は、電動機及び内燃機関を備え、車両の走行状態に応じて電動機及び／又は内燃機関の駆動力によって走行する。ＨＥＶには、大きく分けてシリーズ方式とパラレル方式の２種類がある。シリーズ方式のＨＥＶは、電動機の動力によって走行する。内燃機関は発電のために用いられ、内燃機関の動力によって発電機で発電された電力は蓄電器に充電されるか、電動機に供給される。パラレル方式のＨＥＶは、電動機及び内燃機関のいずれか一方又は双方の駆動力によって走行する。上記両方式を複合したシリーズ／パラレル方式のＨＥＶも知られている。当該方式では、車両の走行状態に応じてクラッチを開放又は締結する（断接する）ことによって、駆動力の伝達系統をシリーズ方式及びパラレル方式のいずれかの構成に切り替える。上記ＨＥＶでは、エンジンブレーキ相当の制動力を得るために、減速時に電動機を発電機として動作させる回生制動が利用される。 A HEV (Hybrid Electrical Vehicle) equipped with a power supply control device according to the present invention includes an electric motor and an internal combustion engine, and travels by the driving force of the electric motor and / or the internal combustion engine according to the traveling state of the vehicle. There are two types of HEVs: a series method and a parallel method. The series-type HEV travels by the power of the electric motor. The internal combustion engine is used for power generation, and the electric power generated by the power generator by the power of the internal combustion engine is charged in a capacitor or supplied to the electric motor. The parallel HEV travels by the driving force of one or both of the electric motor and the internal combustion engine. A series / parallel HEV in which both the above systems are combined is also known. In this method, the driving force transmission system is switched between the series method and the parallel method by opening or closing (engaging / disconnecting) the clutch according to the running state of the vehicle. In the HEV, in order to obtain a braking force equivalent to engine braking, regenerative braking is used in which the motor is operated as a generator during deceleration.

（第１の実施形態）
図１は、シリーズ方式のＨＥＶの内部構成を示すブロック図である。また、図２は、図１に示した車両の駆動系の概略構成を示す図である。 (First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing the internal configuration of a series-type HEV. FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of the drive system of the vehicle shown in FIG.

図１又は図２に示すように、シリーズ方式のＨＥＶ（以下、単に「車両」という）は、蓄電器（BATT）１０１と、コンバータ（CONV）１０３と、第１インバータ（第１INV）１０５と、電動機（Mot）１０７と、内燃機関（ENG）１０９と、発電機（GEN）１１１と、第２インバータ（第２INV）１１３と、ギアボックス（以下、単に「ギア」という。）１１５と、車速センサ１１７と、マネジメントＥＣＵ（MG ECU）１１９と、昇降圧ＥＣＵ１２２と、電動機ＥＣＵ１２４と、発電機ＥＣＵ１２６と、図示しない蓄電器ＥＣＵ１２８と、直並列切替部１２０と、接続形態制御部１６０とを備える。なお、図１中の実線の矢印は値データを示し、点線は指示内容を含む制御信号を示す。 As shown in FIG. 1 or FIG. 2, a series-type HEV (hereinafter simply referred to as “vehicle”) includes a battery (BATT) 101, a converter (CONV) 103, a first inverter (first INV) 105, and an electric motor. (Mot) 107, an internal combustion engine (ENG) 109, a generator (GEN) 111, a second inverter (second INV) 113, a gear box (hereinafter simply referred to as “gear”) 115, and a vehicle speed sensor 117. A management ECU (MG ECU) 119, a step-up / step-down ECU 122, an electric motor ECU 124, a generator ECU 126, a capacitor ECU 128 (not shown), a series / parallel switching unit 120, and a connection configuration control unit 160. In FIG. 1, solid arrows indicate value data, and dotted lines indicate control signals including instruction contents.

蓄電器１０１は、直列又は並列に接続される第１バッテリ１０３ａ及び第２バッテリ１０３ｂを有する。図２に示すように、第１バッテリ１０３ａは、第１ノードＡと第２ノードＢの間に設けられ、第２バッテリ１０３ｂは、第３ノードＣと第４ノードＤの間に設けられている。各バッテリは、リチウムイオン電池やニッケル水素電池等の複数の蓄電セルを含む。なお、これら２つのバッテリの各残容量（ＳＯＣ：State of Charge）及び蓄電器１０１の温度は、図示しないセンサ等によってそれぞれ検出され、各情報を示す信号が接続形態制御部１６０に送られる。 The battery 101 includes a first battery 103a and a second battery 103b connected in series or in parallel. As shown in FIG. 2, the first battery 103 a is provided between the first node A and the second node B, and the second battery 103 b is provided between the third node C and the fourth node D. . Each battery includes a plurality of power storage cells such as lithium ion batteries and nickel metal hydride batteries. In addition, each remaining capacity (SOC: State of Charge) of these two batteries and the temperature of the battery 101 are respectively detected by a sensor or the like (not shown), and a signal indicating each information is sent to the connection configuration control unit 160.

コンバータ１０３は、例えばチョッパ型のＤＣ−ＤＣコンバータであり、蓄電器１０１の直流出力電圧を直流のまま昇圧する。図２に示すように、コンバータ１０３は、直列接続された２つのスイッチング素子（例えば、ＩＧＢＴ：Insulated Gate Bipolar mode Transistor）１３１Ｈ，１３１Ｌと、リアクトル１３３と、平滑コンデンサ１３５，１３７と、温度センサ１３９と、出力電圧センサ１４０とを有する。スイッチング素子１３１Ｈのコレクタは高電圧側端子１３Ｈに接続され、スイッチング素子１３１Ｌのエミッタは共通端子１３Ｃに接続されている。また、スイッチング素子１３１Ｈのエミッタはスイッチング素子１３１Ｌのコレクタに接続されている。 The converter 103 is, for example, a chopper type DC-DC converter, and boosts the DC output voltage of the battery 101 while maintaining a direct current. As shown in FIG. 2, the converter 103 includes two switching elements (for example, IGBT: Insulated Gate Bipolar Mode Transistor) 131H and 131L connected in series, a reactor 133, smoothing capacitors 135 and 137, and a temperature sensor 139. And an output voltage sensor 140. The collector of the switching element 131H is connected to the high voltage side terminal 13H, and the emitter of the switching element 131L is connected to the common terminal 13C. The emitter of the switching element 131H is connected to the collector of the switching element 131L.

スイッチング素子１３１Ｈ，１３１Ｌの各ゲートには、マネジメントＥＣＵ１１９からのパルス幅変調（ＰＷＭ）信号が入力される。スイッチング素子１３１Ｈがオンかつスイッチング素子１３１Ｌがオフになる状態と、スイッチング素子１３１Ｈがオフかつスイッチング素子１３１Ｌがオンになる状態とが交互に切り替えられることによって、コンバータ１０３は、蓄電器１０１の出力電圧を昇圧し、又は、電動機１０７が回生制御された際に得られた電圧を降圧する。 A pulse width modulation (PWM) signal from the management ECU 119 is input to each gate of the switching elements 131H and 131L. The converter 103 boosts the output voltage of the capacitor 101 by alternately switching between a state where the switching element 131H is on and the switching element 131L is off and a state where the switching element 131H is off and the switching element 131L is on. Alternatively, the voltage obtained when the electric motor 107 is regeneratively controlled is stepped down.

温度センサ１３９は、コンバータ１０３に含まれるリアクトル１３３の温度又はその周辺温度（以下「リアクトル温度」という）Ｔｒを検出する。温度センサ１３９によって検出されたリアクトル温度Ｔｒを示す信号は、マネジメントＥＣＵ１１９に送られる。出力電圧センサ１４０は、コンバータ１０３の高電圧側端子１３Ｈと低電圧側端子１３Ｌの間の電位差である、コンバータ１０３の出力電圧Ｖｏを検出する。出力電圧センサ１４０によって検出されたコンバータ１０３の出力電圧Ｖｏを示す信号は、マネジメントＥＣＵ１１９に送られる。 Temperature sensor 139 detects the temperature of reactor 133 included in converter 103 or its surrounding temperature (hereinafter referred to as “reactor temperature”) Tr. A signal indicating the reactor temperature Tr detected by the temperature sensor 139 is sent to the management ECU 119. The output voltage sensor 140 detects the output voltage Vo of the converter 103, which is a potential difference between the high voltage side terminal 13H and the low voltage side terminal 13L of the converter 103. A signal indicating the output voltage Vo of the converter 103 detected by the output voltage sensor 140 is sent to the management ECU 119.

第１インバータ１０５は、直流電圧を交流電圧に変換して３相電流を電動機１０７に供給する。また、第１インバータ１０５は、電動機１０７の回生動作時に入力される交流電圧を直流電圧に変換する。 The first inverter 105 converts a DC voltage into an AC voltage and supplies a three-phase current to the electric motor 107. Further, the first inverter 105 converts an AC voltage input during the regenerative operation of the electric motor 107 into a DC voltage.

電動機１０７は、車両が走行するための動力を発生する。電動機１０７で発生したトルクは、ギア１１５及び駆動軸１２１を介して駆動輪１２３に伝達される。なお、電動機１０７の回転子はギア１１５に直結されている。また、電動機１０７は、回生制動時には発電機として動作する。 The electric motor 107 generates power for the vehicle to travel. Torque generated by the electric motor 107 is transmitted to the drive wheel 123 via the gear 115 and the drive shaft 121. Note that the rotor of the electric motor 107 is directly connected to the gear 115. The electric motor 107 operates as a generator during regenerative braking.

内燃機関１０９は、発電機１１１を駆動するために用いられる。発電機１１１は、内燃機関１０９の動力によって駆動され、電力を発生する。発電機１１１が発電した電力は、蓄電器１０１に充電されるか、第２インバータ１１３及び第１インバータ１０５を介して電動機１０７に供給される。 The internal combustion engine 109 is used to drive the generator 111. The generator 111 is driven by the power of the internal combustion engine 109 to generate electric power. The electric power generated by the generator 111 is charged in the battery 101 or supplied to the electric motor 107 via the second inverter 113 and the first inverter 105.

第２インバータ１１３は、発電機１１１が発生した交流電圧を直流電圧に変換する。第２インバータ１１３によって変換された電力は、蓄電器１０１に充電されるか、第１インバータ１０５を介して電動機１０７に供給される。 The second inverter 113 converts the AC voltage generated by the generator 111 into a DC voltage. The electric power converted by the second inverter 113 is charged in the battery 101 or supplied to the electric motor 107 via the first inverter 105.

ギア１１５は、例えば５速相当の１段の固定ギアである。したがって、ギア１１５は、電動機１０７からの駆動力を、特定の変速比での回転数及びトルクに変換して、駆動軸１２１に伝達する。車速センサ１１７は、車両の走行速度（車速ＶＰ）を検出する。車速センサ１１７によって検出された車速ＶＰを示す信号は、マネジメントＥＣＵ１１９に送られる。なお、車速ＶＰの代わりに、電動機１０７の回転数が用いられても良い。 The gear 115 is a one-stage fixed gear corresponding to, for example, the fifth speed. Therefore, the gear 115 converts the driving force from the electric motor 107 into a rotation speed and torque at a specific gear ratio, and transmits them to the drive shaft 121. The vehicle speed sensor 117 detects the traveling speed (vehicle speed VP) of the vehicle. A signal indicating the vehicle speed VP detected by the vehicle speed sensor 117 is sent to the management ECU 119. Note that the rotation speed of the electric motor 107 may be used instead of the vehicle speed VP.

マネジメントＥＣＵ１１９は、車速ＶＰ及び車両の運転者のアクセル操作に応じたアクセルペダル開度（ＡＰ開度）を示す各情報の取得を行う。また、マネジメントＥＣＵ１１９には、図２に示すように、電圧センサ１４１ａが検出した第１ノードＡと第２ノードＢの間の電位差（電圧Ｖｂ１）を示す情報と、電圧センサ１４１ｂが検出した第３ノードＣと第４ノードＤの間の電位差（電圧Ｖｂ２）を示す情報と、電圧センサ１４１ｃが検出した第２ノードＢと第４ノードＤの間の電位差（電圧Ｖ１）を示す情報とが入力される。また、マネジメントＥＣＵ１１９には、図２に示すように、電流センサ１４３ａが検出した第１バッテリ１０３ａを流れる実バッテリ電流Ｉｂ１と、電流センサ１４３ｂが検出した第２バッテリ１０３ｂを流れる実バッテリ電流Ｉｂ２とが入力される。 The management ECU 119 acquires each piece of information indicating the accelerator pedal opening (AP opening) according to the vehicle speed VP and the accelerator operation of the driver of the vehicle. Further, as shown in FIG. 2, the management ECU 119 includes information indicating a potential difference (voltage Vb1) between the first node A and the second node B detected by the voltage sensor 141a, and third information detected by the voltage sensor 141b. Information indicating a potential difference (voltage Vb2) between the node C and the fourth node D and information indicating a potential difference (voltage V1) between the second node B and the fourth node D detected by the voltage sensor 141c are input. The Further, as shown in FIG. 2, the management ECU 119 includes an actual battery current Ib1 flowing through the first battery 103a detected by the current sensor 143a and an actual battery current Ib2 flowing through the second battery 103b detected by the current sensor 143b. Entered.

昇降圧ＥＣＵ１２２は、コンバータ１０３を構成するスイッチング素子１３１Ｈ，１３１Ｌのスイッチング動作を２相変調方式でＰＷＭ制御する。電動機ＥＣＵ１２４は、第１インバータ１０５を構成する各スイッチング素子のスイッチング動作を２相変調方式でＰＷＭ制御することによって、電動機１０７の制御を行う。なお、電動機ＥＣＵ１２４は、車両の減速時に、当該車両の制動力を得るために電動機１０７を回生制御する。 The step-up / step-down ECU 122 performs PWM control of the switching operation of the switching elements 131H and 131L constituting the converter 103 by a two-phase modulation method. The electric motor ECU 124 controls the electric motor 107 by performing PWM control of the switching operation of each switching element constituting the first inverter 105 by a two-phase modulation method. The electric motor ECU 124 regeneratively controls the electric motor 107 to obtain the braking force of the vehicle when the vehicle is decelerated.

発電機ＥＣＵ１２６は、第２インバータ１１３を構成する各スイッチング素子のスイッチング動作を２相変調方式でＰＷＭ制御することによって、発電機１１１の制御を行う。蓄電器ＥＣＵ１２８は、蓄電器１０１の各バッテリの残容量（ＳＯＣ：State of Charge）及び温度等に関する情報を取得する。 The generator ECU 126 controls the generator 111 by performing PWM control of the switching operation of each switching element constituting the second inverter 113 by a two-phase modulation method. The battery ECU 128 acquires information on the remaining capacity (SOC: State of Charge) of each battery of the battery 101, the temperature, and the like.

直並列切替部１２０は、接続形態制御部１６０からの指示に応じて、蓄電器１０１が有する２つのバッテリの接続形態を直列、並列、及び並列でも直列でもない切替状態（以下、単に「切替状態」という）のいずれかに切り替える。図２に示すように、直並列切替部１２０は、ＩＧＢＴ等のスイッチング素子である第１スイッチ（ＳＷ１）１５１及び第２スイッチ（ＳＷ２）１５３を有する。第１スイッチ（ＳＷ１）１５１は、第２ノードＢと第３ノードＣの間に設けられ、第２スイッチ（ＳＷ２）１５３は、第１ノードＡと第３ノードＣの間に設けられている。直並列切替部１２０は、第１スイッチ（ＳＷ１）１５１及び第２スイッチ（ＳＷ２）１５３の各ゲートに入力される接続形態制御部１６０からの信号に応じて、第１バッテリ１０１ａと第２バッテリ１０１ｂの接続形態を直列、並列及び切替状態のいずれかに切り替える。なお、第１バッテリ１０１ａと第２バッテリ１０１ｂの接続形態を直列から並列に切り替える場合、直並列切替部１２０は、第１スイッチ（ＳＷ１）１５１及び第２スイッチ（ＳＷ２）１５３の双方とも開（オフ）して第２バッテリ１０１ｂを電動機１０７から切り離した切替状態とし、コンバータ１０３は、電動機１０７に対する電圧が徐々に低下するよう昇圧動作を行う。 In response to an instruction from the connection configuration control unit 160, the series / parallel switching unit 120 switches the connection configuration of the two batteries of the battery 101 in series, parallel, and a switching state that is neither parallel nor serial (hereinafter simply referred to as “switching state”). Switch to one of the following. As illustrated in FIG. 2, the series-parallel switching unit 120 includes a first switch (SW1) 151 and a second switch (SW2) 153 that are switching elements such as IGBTs. The first switch (SW1) 151 is provided between the second node B and the third node C, and the second switch (SW2) 153 is provided between the first node A and the third node C. The series-parallel switching unit 120 includes the first battery 101a and the second battery 101b according to signals from the connection configuration control unit 160 that are input to the gates of the first switch (SW1) 151 and the second switch (SW2) 153. The connection form is switched to one of series, parallel, and switching states. In addition, when switching the connection form of the 1st battery 101a and the 2nd battery 101b from series to parallel, both the 1st switch (SW1) 151 and the 2nd switch (SW2) 153 are open (off). The second battery 101b is disconnected from the electric motor 107, and the converter 103 performs a boosting operation so that the voltage to the electric motor 107 gradually decreases.

接続形態制御部１６０は、図２に示すように、接続形態切替制御部１６３と、出力制限値設定部１６５と、接続形態切替設定部１６７とを有する。接続形態制御部１６０は、直並列切替部１２０を構成する第１スイッチ（ＳＷ１）１５１及び第２スイッチ（ＳＷ２）１５３のオンオフ切替を制御して、蓄電器１０１を構成する２つのバッテリの接続形態の制御を行う。 As illustrated in FIG. 2, the connection configuration control unit 160 includes a connection configuration switching control unit 163, an output limit value setting unit 165, and a connection configuration switching setting unit 167. The connection form control unit 160 controls the on / off switching of the first switch (SW1) 151 and the second switch (SW2) 153 that constitute the series-parallel switching unit 120, so that the connection form of the two batteries that constitute the battery 101 is connected. Take control.

接続形態切替制御部１６３は、直並列切替部１２０を構成する第１スイッチ（ＳＷ１）１５１及び第２スイッチ（ＳＷ２）１５３の開閉を制御して、蓄電器１０１を構成する２つのバッテリの接続形態の切替制御を行う。なお、接続形態切替制御部１６３は、当該制御に伴い、２つのバッテリの接続形態が直列であるか並列であるか切替状態であるかを示す信号（以下「状態信号」という）を出力制限値設定部１６５に入力する。 The connection mode switching control unit 163 controls the opening and closing of the first switch (SW1) 151 and the second switch (SW2) 153 that constitute the series-parallel switching unit 120, and is a connection mode of two batteries that constitute the battery 101. Perform switching control. In connection with the control, the connection mode switching control unit 163 outputs a signal (hereinafter referred to as “state signal”) indicating whether the connection mode of the two batteries is in series, in parallel, or in a switching state. Input to the setting unit 165.

出力制限値設定部１６５は、コンバータ１０３のリアクトル１３３が過度に発熱しないよう又は蓄電器１０１の過放電等による劣化を防ぐために、コンバータ１０３の出力に対する制限値（以下「出力制限値」という）を設定する。なお、コンバータ１０３の出力は、「コンバータ１０３の出力電圧Ｖｏ×コンバータ１０３の出力電流」の計算式から算出される。接続形態切替設定部１６７は、接続形態切替制御部１６３が行う２つのバッテリの接続形態の切替制御の実行を許可するか禁止するかを決定する。 The output limit value setting unit 165 sets a limit value for the output of the converter 103 (hereinafter referred to as “output limit value”) so that the reactor 133 of the converter 103 does not generate excessive heat or prevents deterioration due to overdischarge of the capacitor 101. To do. Note that the output of the converter 103 is calculated from a calculation formula of “the output voltage Vo of the converter 103 × the output current of the converter 103”. The connection mode switching setting unit 167 determines whether to permit or prohibit the execution of the switching control of the connection mode of the two batteries performed by the connection mode switching control unit 163.

以下、接続形態制御部１６０が有する接続形態切替制御部１６３、出力制限値設定部１６５及び接続形態切替設定部１６７の各動作及び昇降圧ＥＣＵ１２２との関係について、図３を参照して詳細に説明する。図３は、接続形態制御部１６０が有する接続形態切替制御部１６３、出力制限値設定部１６５及び接続形態切替設定部１６７の各動作、並びに、昇降圧ＥＣＵ１２２との関係を示すブロック図である。図３に示すように、出力制限値設定部１６５は、第１出力制限値導出部１７１と、第２出力制限値導出部１７３と、出力制限値決定部１７５とを有する。 Hereinafter, the operations of the connection mode switching control unit 163, the output limit value setting unit 165, and the connection mode switching setting unit 167 included in the connection mode control unit 160 and the relationship with the step-up / down ECU 122 will be described in detail with reference to FIG. To do. FIG. 3 is a block diagram illustrating the operations of the connection mode switching control unit 163, the output limit value setting unit 165, and the connection mode switching setting unit 167 of the connection mode control unit 160, and the relationship with the step-up / down ECU 122. As illustrated in FIG. 3, the output limit value setting unit 165 includes a first output limit value deriving unit 171, a second output limit value deriving unit 173, and an output limit value determining unit 175.

第１出力制限値導出部１７１は、リアクトル温度Ｔｒが上限値に到達するまでは、接続形態切替制御部１６３から入力される状態信号及びリアクトル温度Ｔｒに基づいて、図４に示す関係のマップから、コンバータ１０３に対する第１出力制限値を導出する。図４は、第１出力制限値とリアクトル温度等との関係及び接続形態の切替禁止領域を示す図である。 From the relationship map shown in FIG. 4, the first output limit value deriving unit 171 is based on the state signal and the reactor temperature Tr input from the connection configuration switching control unit 163 until the reactor temperature Tr reaches the upper limit value. The first output limit value for the converter 103 is derived. FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the first output limit value and the reactor temperature and the connection prohibited switching region.

本実施形態の制御部１６１Ｃは、蓄電器１０１の２つのバッテリの接続形態を並列から直列へ又は直列から並列へ切り替える際の、接続形態が切替状態のときに限り、コンバータ１０３のスイッチング素子１３１Ｈ及びスイッチング素子１３１Ｌを交互にスイッチング動作することによる昇降圧の制御を行う。コンバータ１０３が動作中、コンバータ１０３に含まれるリアクトル１３３では、励磁電流の変化によって鉄損が発生する。この鉄損によりリアクトル１３３が発熱する。 The controller 161C of the present embodiment switches the switching element 131H of the converter 103 and the switching only when the connection form of the two batteries of the battery 101 is switched from parallel to series or from series to parallel only when the connection form is switched. The step-up / step-down control is performed by alternately switching the elements 131L. While converter 103 is operating, reactor 133 included in converter 103 generates iron loss due to a change in excitation current. The reactor 133 generates heat due to this iron loss.

また、接続形態が直列であるとき、コンバータ１０３が動作せず、リアクトル１３３にも電流は流れないため、リアクトル１３３でのエネルギー損失は発生しない。一方、接続形態が並列であるとき、コンバータ１０３は動作しないが、制御部１６１Ｃによってスイッチング素子１３１Ｈは開（オフ）に固定され、かつ、スイッチング素子１３１Ｌは閉（オン）状態に固定される。このため、接続形態が並列であるとき、リアクトル１３３には第１バッテリ１０１ａを流れる電流がスイッチング素子１３１Ｌを介して流れる。このとき、リアクトル１３３では、第１バッテリ１０１ａを流れる電流による銅損が発生する。この銅損によりリアクトル１３３は発熱するが、上記説明したコンバータ１０３が動作中の鉄損による発熱量よりも少ない。 Further, when the connection form is in series, the converter 103 does not operate and no current flows through the reactor 133, so no energy loss occurs in the reactor 133. On the other hand, when the connection form is parallel, the converter 103 does not operate, but the switching element 131H is fixed to an open (off) state by the controller 161C, and the switching element 131L is fixed to a closed (on) state. For this reason, when the connection form is parallel, the current flowing through the first battery 101a flows through the reactor 133 via the switching element 131L. At this time, the reactor 133 causes copper loss due to the current flowing through the first battery 101a. Although the reactor 133 generates heat due to the copper loss, the amount of heat generated by the iron loss during operation of the converter 103 described above is smaller.

したがって、第１出力制限値導出部１７１は、接続形態が並列時又は切替状態時に限り、リアクトル１３３の過熱保護のために、コンバータ１０３の出力Ｐｏに対する制限値として第１出力制限値を導出する。第１出力制限値は、図４に示すように、リアクトル温度Ｔｒが上限値未満であればリアクトル温度Ｔｒが高いほど低く、リアクトル温度Ｔｒが上限値以上であれば０である。なお、接続形態が直列時には、リアクトル１３３でのエネルギー損失は発生しない。このため、接続形態が直列時には、第１出力制限値導出部１７１は、コンバータ１０３の最大出力を第１出力制限値として設定するか、第１出力制限値を設定しない。 Therefore, the first output limit value deriving unit 171 derives the first output limit value as the limit value for the output Po of the converter 103 for overheat protection of the reactor 133 only when the connection form is in parallel or in the switching state. As shown in FIG. 4, the first output limit value is lower as the reactor temperature Tr is higher if the reactor temperature Tr is lower than the upper limit value, and is 0 if the reactor temperature Tr is equal to or higher than the upper limit value. When the connection form is in series, no energy loss occurs in reactor 133. For this reason, when the connection form is in series, the first output limit value deriving unit 171 sets the maximum output of the converter 103 as the first output limit value or does not set the first output limit value.

第１出力制限値は、図４に示すように、リアクトル温度Ｔｒが同じであっても、接続形態が並列時と切替状態時とでは異なる。接続形態が並列時の第１出力制限値は、切替状態時の第１出力制限値よりも高い。これは、上述したように、接続形態が並列時のリアクトル１３３の銅損による発熱が、切替状態時のリアクトル１３３の鉄損による発熱量よりも少ないためである。 As shown in FIG. 4, the first output limit value is different between the connection mode and the switching state even when the reactor temperature Tr is the same. The first output limit value when the connection form is parallel is higher than the first output limit value during the switching state. This is because, as described above, the heat generated by the copper loss of the reactor 133 when the connection form is parallel is less than the heat generated by the iron loss of the reactor 133 in the switching state.

また、第１出力制限値導出部１７１は、接続形態又は切替状態にかかわらず、リアクトル温度Ｔｒに応じた図４に示す切替状態時の第１出力制限値を導出する。第１出力制限値導出部１７１が導出した当該切替状態時の第１出力制限値は、接続形態切替設定部１６７に入力される。 Further, the first output limit value deriving unit 171 derives the first output limit value in the switching state shown in FIG. 4 according to the reactor temperature Tr regardless of the connection form or the switching state. The first output limit value in the switching state derived by the first output limit value deriving unit 171 is input to the connection mode switching setting unit 167.

なお、図４に示すように、リアクトル温度Ｔｒが上限値を超えた状態では、接続形態が並列時であっても切替状態時であっても、第１出力制限値は０である。なお、リアクトル温度Ｔｒの上限値と第１出力制限値の関係にはヒステリシスが設けられる。すなわち、図４に示すように、リアクトル温度Ｔｒが上限値を超えている状態からから低下するときは、当該上限値よりも低い値になった時点で、第１出力制限値が０よりも大きな値に設定される。 As shown in FIG. 4, when the reactor temperature Tr exceeds the upper limit value, the first output limit value is 0 regardless of whether the connection mode is in parallel or in the switching state. A hysteresis is provided in the relationship between the upper limit value of the reactor temperature Tr and the first output limit value. That is, as shown in FIG. 4, when the reactor temperature Tr decreases from a state where it exceeds the upper limit value, the first output limit value is larger than 0 when the reactor temperature Tr becomes a value lower than the upper limit value. Set to a value.

第２出力制限値導出部１７３は、蓄電器１０１を過放電等から保護するために、コンバータ１０３の出力Ｐｏに対する制限値として第２出力制限値を導出する。なお、第２出力制限値は、蓄電器１０１から得られた２つのバッテリの各ＳＯＣが高いほどまた蓄電器１０１の温度Ｔｂａｔｔが低いほど低く設定されている。 Second output limit value deriving unit 173 derives a second output limit value as a limit value for output Po of converter 103 in order to protect capacitor 101 from overdischarge and the like. The second output limit value is set to be lower as the SOCs of the two batteries obtained from the battery 101 are higher and as the temperature Tbatt of the battery 101 is lower.

出力制限値決定部１７５は、第１出力制限値導出部１７１が導出した第１出力制限値と、第２出力制限値導出部１７３が導出した第２出力制限値とを比較して、小さい方の値を出力制限値として決定する。出力制限値決定部１７５は、決定した出力制限値を昇降圧ＥＣＵ１２２に入力する。昇降圧ＥＣＵ１２２は、コンバータ１０３の出力Ｐｏが当該出力制限値を超えないよう、コンバータ１０３を制御する。 The output limit value determining unit 175 compares the first output limit value derived by the first output limit value deriving unit 171 with the second output limit value derived by the second output limit value deriving unit 173, and calculates the smaller one. Is determined as the output limit value. The output limit value determination unit 175 inputs the determined output limit value to the step-up / step-down ECU 122. The step-up / step-down ECU 122 controls the converter 103 so that the output Po of the converter 103 does not exceed the output limit value.

接続形態切替設定部１６７は、コンバータ１０３の出力Ｐｏが切替状態時の第１出力制限値より大きい間、接続形態切替制御部１６３による接続形態の切替動作を禁止する。逆に、接続形態切替設定部１６７は、コンバータ１０３の出力Ｐｏが切替状態時の第１出力制限値に満たない間、接続形態切替制御部１６３による接続形態の切替動作を許可する。 The connection mode switching setting unit 167 prohibits the connection mode switching operation by the connection mode switching control unit 163 while the output Po of the converter 103 is larger than the first output limit value in the switching state. Conversely, the connection mode switching setting unit 167 permits the connection mode switching operation by the connection mode switching control unit 163 while the output Po of the converter 103 is less than the first output limit value in the switching state.

さらに、接続形態切替設定部１６７は、リアクトル温度Ｔｒが図４に示した上限値以上であれば、切替状態時の第１出力制限値とコンバータ１０３の出力Ｐｏとの大小関係にかかわらず、接続形態切替制御部１６３による接続形態の切替動作を禁止する。なお、リアクトル温度Ｔｒと比較される上限値にはヒステリシスが設けられる。 Furthermore, if the reactor temperature Tr is equal to or higher than the upper limit value shown in FIG. 4, the connection mode switching setting unit 167 is connected regardless of the magnitude relationship between the first output limit value in the switching state and the output Po of the converter 103. The switching operation of the connection form by the form switching control unit 163 is prohibited. In addition, a hysteresis is provided in the upper limit value compared with the reactor temperature Tr.

接続形態切替設定部１６７によって接続形態の切替動作禁止と判断されるコンバータ１０３の出力Ｐｏとリアクトル温度Ｔｒとの関係は、図４にハッチングされた領域で表される。接続形態切替設定部１６７による接続形態の切替動作の許可／禁止の判断結果は、接続形態切替制御部１６３に入力される。接続形態切替制御部１６３は、接続形態切替設定部１６７から入力された判断結果が「許可」のときに限り、蓄電器１０１の２つのバッテリの接続形態の切替制御を行う。 The relationship between the output Po of the converter 103 and the reactor temperature Tr, which are determined to be prohibited from the switching operation of the connection mode by the connection mode switching setting unit 167, is represented by the hatched area in FIG. The determination result of permission / prohibition of the connection mode switching operation by the connection mode switching setting unit 167 is input to the connection mode switching control unit 163. The connection mode switching control unit 163 performs switching control of the connection mode of the two batteries of the battery 101 only when the determination result input from the connection mode switching setting unit 167 is “permitted”.

図５は、接続形態制御部１６０の出力制限値設定部１６５の動作を示すフローチャートである。図５に示すように、出力制限値設定部１６５の第１出力制限値導出部１７１は、接続形態切替制御部１６３から入力される状態信号に基づいて、接続形態が並列か否かを判断し（ステップＳ１０１）、並列であればステップＳ１０５に進み、並列でなければステップＳ１０３に進む。ステップＳ１０３では、第１出力制限値導出部１７１は、接続形態切替制御部１６３から入力される状態信号に基づいて、接続形態が直列か否かを判断し、直列であればステップＳ１０７に進み、直列でなければステップＳ１０９に進む。 FIG. 5 is a flowchart showing the operation of the output limit value setting unit 165 of the connection form control unit 160. As shown in FIG. 5, the first output limit value deriving unit 171 of the output limit value setting unit 165 determines whether or not the connection mode is parallel based on the state signal input from the connection mode switching control unit 163. (Step S101) If it is parallel, the process proceeds to Step S105. If it is not parallel, the process proceeds to Step S103. In step S103, the first output limit value deriving unit 171 determines whether or not the connection form is in series based on the state signal input from the connection form switching control unit 163. If the connection form is in series, the process proceeds to step S107. If not serial, the process proceeds to step S109.

ステップＳ１０５では、第１出力制限値導出部１７１は、リアクトル温度Ｔｒに対応した並列時の第１出力制限値を導出する。ステップＳ１０７では、第１出力制限値導出部１７１は、コンバータ１０３の最大出力を第１出力制限値に設定する。ステップＳ１０９では、第１出力制限値導出部１７１は、リアクトル温度Ｔｒに対応した切替状態時の第１出力制限値を導出する。 In step S105, the first output limit value deriving unit 171 derives the first output limit value in parallel corresponding to the reactor temperature Tr. In step S107, first output limit value deriving unit 171 sets the maximum output of converter 103 as the first output limit value. In step S109, the first output limit value deriving unit 171 derives the first output limit value in the switching state corresponding to the reactor temperature Tr.

ステップＳ１０５、ステップＳ１０７又はステップＳ１０９の後、第２出力制限値導出部１７３は、第２出力制限値を導出する（ステップＳ１１１）。次に、出力制限値決定部１７５は、第１出力制限値と第２出力制限値を比較して（ステップＳ１１３）、第１出力制限値≦第２出力制限値であればステップＳ１１５に進み、第１出力制限値＞第２出力制限値であればステップＳ１１７に進む。ステップＳ１１５では、出力制限値決定部１７５は、第１出力制限値を出力制限値として決定する。また、ステップＳ１１７では、出力制限値決定部１７５は、第２出力制限値を出力制限値として決定する。 After step S105, step S107, or step S109, the second output limit value deriving unit 173 derives a second output limit value (step S111). Next, the output limit value determination unit 175 compares the first output limit value and the second output limit value (step S113), and if the first output limit value ≦ the second output limit value, the process proceeds to step S115. If the first output limit value> the second output limit value, the process proceeds to step S117. In step S115, the output limit value determination unit 175 determines the first output limit value as the output limit value. In step S117, the output limit value determination unit 175 determines the second output limit value as the output limit value.

図６は、接続形態制御部１６０の接続形態切替設定部１６７の動作を示すフローチャートである。図６に示すように、接続形態切替設定部１６７は、コンバータ１０３の出力Ｐｏと出力制限値設定部１６５の第１出力制限値導出部１７１から得られた切替状態時の第１出力制限値を比較する（ステップＳ２０１）。ステップＳ２０１での結果、「コンバータ１０３の出力Ｐｏ≧切替状態時の第１出力制限値」であればステップＳ２０５に進み、「コンバータ１０３の出力Ｐｏ＜切替状態時の第１出力制限値」であればステップＳ２０３に進む。 FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the connection mode switching setting unit 167 of the connection mode control unit 160. As shown in FIG. 6, the connection mode switching setting unit 167 uses the output Po of the converter 103 and the first output limit value in the switching state obtained from the first output limit value deriving unit 171 of the output limit value setting unit 165. Compare (step S201). As a result of step S201, if “output Po of converter 103 ≧ first output limit value in switching state”, the process proceeds to step S205, where “output Po of converter 103 <first output limit value in switching state”. If so, the process proceeds to step S203.

ステップＳ２０３では、接続形態切替設定部１６７は、リアクトル温度Ｔｒが上限値以上か否かを判断し、リアクトル温度Ｔｒ≧上限値であればステップＳ２０５に進み、リアクトル温度Ｔｒ＜上限値であればステップＳ２０７に進む。ステップＳ２０５では、接続形態切替設定部１６７は、接続形態切替制御部１６３による接続形態の切替動作を禁止する。また、ステップＳ２０７では、接続形態切替設定部１６７は、接続形態切替制御部１６３による接続形態の切替動作を許可する。 In step S203, the connection configuration switching setting unit 167 determines whether or not the reactor temperature Tr is equal to or higher than the upper limit value. If the reactor temperature Tr is equal to or higher than the upper limit value, the process proceeds to step S205. The process proceeds to S207. In step S205, the connection mode switching setting unit 167 prohibits the connection mode switching operation by the connection mode switching control unit 163. In step S207, the connection mode switching setting unit 167 permits the connection mode switching operation by the connection mode switching control unit 163.

図７は、蓄電器１０１の２つのバッテリの接続形態が並列から直列に切り替えられた後、再び並列に切り替えられる場合の、コンバータ１０３の出力電圧Ｖｏ、リアクトル温度Ｔｒ、並びに、電動機１０７が力行動作及び回生動作時の各第１出力制限値の変化の一例を示す図である。図７に示すように、接続形態が並列時に第１出力制限値導出部１７１が導出する第１出力制限値は、リアクトル温度Ｔｒの上昇と共に低下する。接続形態が並列から直列に切り替えられるときの切替状態では、第１出力制限値導出部１７１は、並列時よりも低い第１出力制限値を導出する。このとき導出される第１出力制限値もリアクトル温度Ｔｒの上昇と共に低下する。 FIG. 7 shows the output voltage Vo of the converter 103, the reactor temperature Tr, and the electric motor 107 in the power running operation when the connection form of the two batteries of the battery 101 is switched from parallel to serial and then switched again in parallel. It is a figure showing an example of change of each 1st output limit value at the time of regeneration operation. As shown in FIG. 7, the first output limit value derived by the first output limit value deriving unit 171 when the connection form is parallel decreases as the reactor temperature Tr increases. In the switching state when the connection form is switched from parallel to series, the first output limit value deriving unit 171 derives a first output limit value that is lower than that in parallel. The first output limit value derived at this time also decreases as the reactor temperature Tr increases.

直列への切り替えが完了すると、第１出力制限値導出部１７１は、コンバータ１０３の最大出力を第１出力制限値として設定する。接続形態が直列から並列に切り替えられるときの切替状態でも、同様に、第１出力制限値導出部１７１は、並列時の第１出力制限値よりも低い値の第１出力制限値を導出する。その後、並列への切り替えが完了すると、第１出力制限値導出部１７１は、切替状態時よりも高い第１出力制限値を導出する。 When the switching to the series is completed, the first output limit value deriving unit 171 sets the maximum output of the converter 103 as the first output limit value. Similarly, even in the switching state when the connection form is switched from series to parallel, the first output limit value deriving unit 171 similarly derives a first output limit value that is lower than the first output limit value in parallel. Thereafter, when switching to parallel is completed, the first output limit value deriving unit 171 derives a first output limit value that is higher than that in the switching state.

なお、図７に示すように、第１出力制限値は、電動機１０７の力行動作時には正値で表され、電動機１０７が回生動作時には負値で表される。電動機１０７の動作状態にかかわらず、第１出力制限値の絶対値は、接続形態又は切替状態及びリアクトル温度Ｔｒに応じて設定される。 As shown in FIG. 7, the first output limit value is expressed as a positive value when the electric motor 107 is in a power running operation, and is expressed as a negative value when the electric motor 107 is in a regenerative operation. Regardless of the operating state of the electric motor 107, the absolute value of the first output limit value is set according to the connection form or the switching state and the reactor temperature Tr.

図８は、蓄電器１０１の２つのバッテリの接続形態が並列から直列に切り替えられた後、再び並列に切り替えられる場合の、コンバータ１０３の出力電圧Ｖｏ、リアクトル温度Ｔｒ、コンバータ１０３の出力Ｐｏ、並びに、電動機１０７が力行動作及び回生動作時の各第１出力制限値の変化の一例と、接続形態切替設定部１６７による接続形態の切替動作の許可又は禁止を示す図である。図８に示すように、接続形態切替設定部１６７は、接続形態又は切替状態にかかわらず、二点鎖線で示すコンバータ１０３の出力Ｐｏの絶対値が切替状態時の第１出力制限値の絶対値よりも大きい期間は、接続形態切替制御部１６３による接続形態の切替動作を禁止する。 FIG. 8 shows the output voltage Vo of the converter 103, the reactor temperature Tr, the output Po of the converter 103 when the connection form of the two batteries of the battery 101 is switched from parallel to serial and then switched again in parallel. It is a figure which shows permission or prohibition of the switching operation of the connection form by the connection form switch setting part 167, and an example of a change of each 1st output limitation value at the time of the power running operation and the regenerative operation of the electric motor 107. As shown in FIG. 8, the connection mode switching setting unit 167 is configured so that the absolute value of the output Po of the converter 103 indicated by the two-dot chain line is the absolute value of the first output limit value in the switching state regardless of the connection mode or the switching state. The connection mode switching operation by the connection mode switching control unit 163 is prohibited during a longer period.

図９は、リアクトル温度Ｔｒ、並びに、電動機１０７が力行動作及び回生動作時の各第１出力制限値の変化一例と、接続形態切替設定部１６７による接続形態の切替動作の許可又は禁止を示す図である。図９に示すように、接続形態切替設定部１６７は、リアクトル温度Ｔｒが上限値のヒステリシスの上側の値以上になれば、接続形態切替設定部１６７による接続形態の切替動作を禁止する。その後、接続形態切替設定部１６７は、リアクトル温度Ｔｒが上限値のヒステリシスの下側の値以下になれば、接続形態切替設定部１６７による接続形態の切替動作を許可する。 FIG. 9 is a diagram showing an example of changes in the reactor temperature Tr, each first output limit value when the electric motor 107 is in the power running operation and the regenerative operation, and permission or prohibition of the connection mode switching operation by the connection mode switching setting unit 167. It is. As shown in FIG. 9, the connection mode switching setting unit 167 prohibits the connection mode switching operation by the connection mode switching setting unit 167 when the reactor temperature Tr becomes equal to or higher than the upper limit hysteresis. Thereafter, the connection mode switching setting unit 167 permits the connection mode switching operation by the connection mode switching setting unit 167 when the reactor temperature Tr is equal to or lower than the lower value of the upper limit hysteresis.

以上説明したように、本実施形態では、蓄電器１０１を構成する第１バッテリ１０３ａと第２バッテリ１０３ｂの接続形態が直列のときには、コンバータ１０３に含まれるリアクトル１３３に電流は流れないため、第１出力制限値にはコンバータ１０３の最大出力が設定され、実質的にコンバータ１０３の出力制限は行われない。一方、接続形態が並列のとき及び切替状態のときにはリアクトル１３３に電流が流れるため、リアクトル１３３の過熱保護のために、コンバータ１０３の出力制限が行われる。このとき導出される第１出力制限値は、接続形態が並列時と切替状態時とで異なる。すなわち、並列時のリアクトル１３３の銅損による発熱は切替状態時のリアクトル１３３の鉄損による発熱量よりも少ないため、並列時の第１出力制限値は切替状態時の第１出力制限値よりも高い値が設定されている。また、接続形態が並列時又は切替状態時に導出される第１出力制限値は、リアクトル温度Ｔｒが上限値未満であればリアクトル温度Ｔｒが高いほど低く、リアクトル温度Ｔｒが上限値以上であれば０に設定される。 As described above, in the present embodiment, when the connection form of the first battery 103a and the second battery 103b configuring the battery 101 is in series, no current flows through the reactor 133 included in the converter 103. The maximum output of the converter 103 is set as the limit value, and the output limit of the converter 103 is not substantially limited. On the other hand, when the connection form is parallel and in the switching state, a current flows through the reactor 133, so that the output of the converter 103 is limited to protect the reactor 133 from overheating. The first output limit value derived at this time differs depending on whether the connection form is in parallel or in the switching state. That is, since the heat generation due to the copper loss of the reactor 133 in the parallel state is smaller than the heat generation amount due to the iron loss of the reactor 133 in the switching state, the first output limit value in the parallel state is smaller than the first output limit value in the switching state. A high value is set. The first output limit value derived when the connection form is in parallel or in the switching state is lower as the reactor temperature Tr is higher if the reactor temperature Tr is lower than the upper limit value, and is 0 if the reactor temperature Tr is higher than the upper limit value. Set to

このように、リアクトル１３３の過熱保護のため、接続形態又は切替状態毎のリアクトル１３３における発熱の程度及びリアクトル温度Ｔｒに応じて、適したコンバータ１０３の出力制限値が設定され、コンバータ１０３の出力が当該出力制限値を超えないよう制御される。その結果、リアクトル温度Ｔｒは過大に上昇することがないため、リアクトル１３３を含む装置の信頼性を向上できる。 Thus, for the overheat protection of the reactor 133, a suitable output limit value of the converter 103 is set according to the degree of heat generation in the reactor 133 and the reactor temperature Tr for each connection mode or switching state, and the output of the converter 103 is Control is performed so that the output limit value is not exceeded. As a result, the reactor temperature Tr does not rise excessively, so that the reliability of the device including the reactor 133 can be improved.

また、第１出力制限値に基づくリアクトル１３３の過熱保護のための出力制限及び第２出力制限値に基づく蓄電器１０１を過放電等から保護するための出力制限の２つを満たす出力制限を行うことで、リアクトル１３３及び蓄電器１０１を含む装置の信頼性をより一層向上できる。 In addition, the output restriction satisfying two of the output restriction for protecting the overheat of the reactor 133 based on the first output restriction value and the output restriction for protecting the battery 101 based on the second output restriction value from overdischarge or the like is performed. Thus, the reliability of the device including the reactor 133 and the capacitor 101 can be further improved.

さらに、コンバータ１０３の出力Ｐｏが切替状態時の第１出力制限値より大きい間は、接続形態の切替動作が禁止される。また、切替状態時の第１出力制限値とコンバータ１０３の出力Ｐｏとの大小関係にかかわらず、リアクトル温度Ｔｒが上限値以上であれば、接続形態の切替動作が禁止される。このように、接続形態の切り替えを開始しても切替状態時に出力制限がかかってしまう状態のときは、本実施形態のように切替動作を禁止すれば、接続形態の無用な切替動作を防止できる。 Further, while the output Po of the converter 103 is larger than the first output limit value in the switching state, the connection mode switching operation is prohibited. Regardless of the magnitude relationship between the first output limit value in the switching state and the output Po of the converter 103, if the reactor temperature Tr is equal to or higher than the upper limit value, the connection mode switching operation is prohibited. As described above, when the switching of the connection form is started and the output is limited in the switching state, if the switching operation is prohibited as in this embodiment, the unnecessary switching operation of the connection form can be prevented. .

なお、本実施形態では、シリーズ方式のＨＥＶを例について説明したが、図１０に示すシリーズ／パラレル方式のＨＥＶにも適用可能である。また、ＨＥＶに限らず、内燃機関１０９を含まないＥＶ（Electric Vehicle：電気自動車）であっても良い。さらに、蓄電器１０１を構成する直並列切替可能なバッテリの数は２つに限らず、３つ以上であっても良い。 In the present embodiment, the series-type HEV has been described as an example. However, the present invention is also applicable to the series / parallel HEV shown in FIG. Moreover, not only HEV but EV (Electric Vehicle: electric vehicle) which does not include the internal combustion engine 109 may be used. Furthermore, the number of batteries constituting the battery 101 that can be switched in series and parallel is not limited to two, and may be three or more.

１０１蓄電器（BATT）
１０３コンバータ（CONV）
１０５第１インバータ（第１INV）
１０７電動機（Mot）
１０９内燃機関（ENG）
１１１発電機（GEN）
１１３第２インバータ（第２INV）
１１５ギアボックス（ギア）
１１７車速センサ
１１９マネジメントＥＣＵ（MG ECU）
１２２昇降圧ＥＣＵ
１２４電動機ＥＣＵ
１２６発電機ＥＣＵ
１２８蓄電器ＥＣＵ
１２０直並列切替部
１６０接続形態制御部
１０１ａ第１バッテリ
１０１ｂ第２バッテリ
１３１Ｈ，１３１Ｌスイッチング素子
１３３リアクトル
１３５，１３７平滑コンデンサ
１３９温度センサ
１４０出力電圧センサ
１４１ａ，１４１ｂ，１４１ｃ電圧センサ
１４３ａ，１４３ｂ電流センサ
１５１第１スイッチ（ＳＷ１）
１５３第２スイッチ（ＳＷ２）
１６３接続形態切替制御部
１６５出力制限値設定部
１６７接続形態切替設定部
１７１第１出力制限値導出部
１７３第２出力制限値導出部
１７５出力制限値決定部 101 Battery (BATT)
103 Converter (CONV)
105 1st inverter (1st INV)
107 Electric motor (Mot)
109 Internal combustion engine (ENG)
111 Generator (GEN)
113 Second inverter (second INV)
115 Gearbox (Gear)
117 Vehicle speed sensor 119 Management ECU (MG ECU)
122 Buck-Boost ECU
124 electric motor ECU
126 Generator ECU
128 power storage ECU
120 Series-Parallel Switching Unit 160 Connection Mode Control Unit 101a First Battery 101b Second Battery 131H, 131L Switching Element 133 Reactor 135, 137 Smoothing Capacitor 139 Temperature Sensor 140 Output Voltage Sensor 141a, 141b, 141c Voltage Sensor 143a, 143b Current Sensor 151 First switch (SW1)
153 Second switch (SW2)
163 Connection mode switching control unit 165 Output limit value setting unit 167 Connection mode switching setting unit 171 First output limit value deriving unit 173 Second output limit value deriving unit 175 Output limit value determining unit

Claims

A load including an electric motor that is a drive source of the electric vehicle;
A power storage unit that supplies electric power to the load and has a plurality of batteries that can be switched to any one of a series, a parallel state, and a switching state.
Including a reactor through which a current flows when the connection form is parallel and in the switching state, and a booster that boosts the output voltage of the battery in the switching state;
A power supply control device for an electric vehicle, comprising: a series-parallel switching unit that switches the connection form to any one of series, parallel, and the switching state;
A first output limit value setting unit that sets a first output limit value that is a limit value for an output from the capacitor to the load via the booster when the connection form is parallel and in the switching state;
A controller for controlling the operation of the booster so that the output of the booster does not exceed the first output limit value;
A power supply control device comprising:

The power supply control device according to claim 1,
The first output limit value varies depending on the temperature of the reactor, and the first output limit value set when the connection form is parallel is the first output limit value set when the switching state is set. Power supply control device characterized by being higher than

The power supply control device according to claim 1 or 2,
A second output limit value setting unit that sets a second output limit value that is a limit value for the output from the capacitor to the load via the booster to protect the capacitor;
An output limit value determining unit that compares the first output limit value and the second output limit value and determines the smaller value as the output limit value;
The control unit controls the operation of the booster so that the output of the booster does not exceed the output limit value, instead of the first output limit value.

The power supply control device according to any one of claims 1 to 3,
A connection mode switching setting unit that prohibits the switching operation of the connection mode performed for the series-parallel switching unit while the output to the load is larger than the first output limit value set in the switching state; A power supply control device characterized by that.

The power supply control device according to any one of claims 1 to 3,
A power supply control device comprising: a connection mode switching setting unit that prohibits the switching operation of the connection mode performed on the series-parallel switching unit when the temperature of the reactor is equal to or higher than a threshold value.

A load including an electric motor that is a drive source of the electric vehicle;
A power storage unit that supplies electric power to the load and has a plurality of batteries that can be switched to any one of a series, a parallel state, and a switching state.
Including a reactor through which a current flows when the connection form is parallel and in the switching state, and a booster that boosts the output voltage of the battery in the switching state;
A series-parallel switching unit that switches the connection form to one of series, parallel, and the switching state, and an output limiting method in the electric vehicle,
A first output limit value setting step for setting a first output limit value, which is a limit value for an output from the capacitor to the load via the booster when the connection form is parallel and in the switching state;
A control step of controlling the operation of the booster so that the output of the booster does not exceed the first output limit value;
An output limiting method characterized by comprising:

The output limiting method according to claim 6,
The first output limit value varies depending on the temperature of the reactor, and the first output limit value set when the connection form is parallel is the first output limit value set when the switching state is set. Output limiting method characterized in that it is higher.

The output limiting method according to claim 6 or 7,
A second output limit value setting step for setting a second output limit value, which is a limit value for the output from the capacitor to the load via the booster to protect the capacitor;
An output limit value determining step of comparing the first output limit value and the second output limit value and determining the smaller value as the output limit value;
In the control step, instead of the first output limit value, the operation of the booster is controlled so that the output of the booster does not exceed the output limit value.

The output limiting method according to any one of claims 6 to 8,
A connection mode switching setting step for prohibiting the switching operation of the connection mode performed for the series-parallel switching unit while the output to the load is larger than the first output limit value set in the switching state. An output limiting method characterized by that.

The output limiting method according to any one of claims 6 to 8,
An output limiting method comprising a connection mode switching setting step for prohibiting the switching operation of the connection mode performed on the series-parallel switching unit when the temperature of the reactor is equal to or higher than a threshold value.