JP2017093117A - Power supply unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電源装置に関し、詳しくは、第1,第2バッテリと、第1,第2昇圧コンバータと、を備える電源装置に関する。 The present invention relates to a power supply device, and more particularly, to a power supply device including first and second batteries and first and second boost converters.
従来、この種の電源装置としては、メイン直流電源と、メインコンバータと、サブ直流電源と、サブコンバータと、を備えるものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。メインコンバータは、リアクトルと、スイッチング素子とを含み、メイン直流電源と負荷との間に接続されている。サブコンバータは、リアクトルと、スイッチング素子とを含み、サブ直流電源と負荷との間に接続されている。この装置では、負荷の指令値や必要電力に応じてメインコンバータ,サブコンバータのスイッチング素子をスイッチング制御している。 Conventionally, as this type of power supply device, a device including a main DC power supply, a main converter, a sub DC power supply, and a subconverter has been proposed (see, for example, Patent Document 1). The main converter includes a reactor and a switching element, and is connected between the main DC power supply and the load. The sub-converter includes a reactor and a switching element, and is connected between the sub DC power supply and the load. In this device, the switching elements of the main converter and the sub-converter are subjected to switching control according to the load command value and the required power.
上述の電源装置では、メインコンバータ,サブコンバータがそれぞれリアクトルを備える。リアクトルは、スイッチング素子のスイッチングにより交流電力が流れると、ノイズの発生源となる。そのため、コンバータとしてメインコンバータのみを備える構成と比較すると、ノイズの発生源となるリアクトルの数が多いから、ノイズが大きくなってしまう。 In the power supply device described above, the main converter and the sub-converter each have a reactor. The reactor becomes a source of noise when AC power flows due to switching of the switching element. Therefore, compared to a configuration including only a main converter as a converter, the number of reactors that are sources of noise is large, and thus noise increases.
本発明の電源装置は、スイッチング素子のスイッチングに伴うノイズを低減することを主目的とする。 The main object of the power supply device of the present invention is to reduce noise associated with switching of a switching element.
本発明の電源装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。 The power supply apparatus of the present invention employs the following means in order to achieve the main object described above.
本発明の電源装置は、
第1バッテリと、
第1リアクトルと第1スイッチング素子とを有し、電気機器が接続された高圧側電力ラインと前記第1バッテリが接続された第1低圧側電力ラインとに接続された第1昇圧コンバータと、
第2バッテリと、
第2リアクトルを第2スイッチング素子とを有し、前記高圧側電力ラインと前記第2バッテリが接続された第2低圧側電力ラインとに接続された第2昇圧コンバータと、
パルス幅変調制御により前記第1,第2スイッチング素子を制御する制御手段と、
を備える電源装置であって、
前記制御手段は、
前記第1スイッチング素子の前記パルス幅変調制御に用いる第1キャリア周波数と、前記第2スイッチング素子の前記パルス幅変調制御に用いる第2キャリア周波数と、の差を、所定差以上とし、
前記第1キャリア周波数および前記第2キャリア周波数を、同じタイミングで変化させ、
前記第1キャリア周波数および前記第2キャリア周波数を、変化前後において異なる周波数とする、
ことを要旨とする。
The power supply device of the present invention is
A first battery;
A first boost converter having a first reactor and a first switching element, connected to a high voltage side power line to which an electrical device is connected and to a first low voltage side power line to which the first battery is connected;
A second battery;
A second boost converter having a second reactor and a second switching element and connected to the high-voltage power line and the second low-voltage power line to which the second battery is connected;
Control means for controlling the first and second switching elements by pulse width modulation control;
A power supply device comprising:
The control means includes
A difference between a first carrier frequency used for the pulse width modulation control of the first switching element and a second carrier frequency used for the pulse width modulation control of the second switching element is a predetermined difference or more;
Changing the first carrier frequency and the second carrier frequency at the same timing;
The first carrier frequency and the second carrier frequency are different frequencies before and after the change,
This is the gist.
この本発明の電源装置では、第1スイッチング素子のパルス幅変調制御に用いる第1キャリア周波数と、第2スイッチング素子のパルス幅変調制御に用いる第2キャリア周波数と、の差を、所定差以上とすることにより、第1,第2キャリア周波数のうちの一方を他方より高くすることができる。一般に、音のレベルは、周波数が高くなるほど小さくなり、周波数マスキング効果により、弱い音は強い音に打ち消される。そのため、第1,第2キャリア周波数のうちの一方を他方より高くすることにより、高い周波数のほうの音を認識されにくくすることができる。また、第1キャリア周波数および第2キャリア周波数を、同じタイミングで変化させることにより、音色の変動を抑制して、ノイズを認識されにくくすることができる。さらに、第1キャリア周波数および第2キャリア周波数を、同じタイミングで変化させ、第1キャリア周波数および第2キャリア周波数を、変化前後において異なる周波数とする。これにより、スイッチング素子のスイッチングに伴うノイズの音圧レベルを低減させることができる。この結果、スイッチング素子のスイッチングに伴うノイズを低減させることができる。 In the power supply device of the present invention, the difference between the first carrier frequency used for the pulse width modulation control of the first switching element and the second carrier frequency used for the pulse width modulation control of the second switching element is equal to or greater than a predetermined difference. By doing so, one of the first and second carrier frequencies can be made higher than the other. In general, the sound level becomes smaller as the frequency becomes higher, and a weak sound is canceled out by a strong sound by the frequency masking effect. Therefore, by making one of the first and second carrier frequencies higher than the other, the higher frequency sound can be made difficult to be recognized. In addition, by changing the first carrier frequency and the second carrier frequency at the same timing, fluctuations in timbre can be suppressed and noise can be made difficult to be recognized. Further, the first carrier frequency and the second carrier frequency are changed at the same timing, and the first carrier frequency and the second carrier frequency are different before and after the change. Thereby, the sound pressure level of noise accompanying switching of the switching element can be reduced. As a result, noise accompanying switching of the switching element can be reduced.
こうした本発明の電源装置において、前記所定周波数は、前記第1キャリア周波数と前記第2キャリア周波数とのうなりの周波数より高い周波数としてもよい。こうすれば、うなりの発生を抑制することができ、ノイズの更なる低減を図ることができる。 In such a power supply device of the present invention, the predetermined frequency may be higher than a beat frequency of the first carrier frequency and the second carrier frequency. By so doing, it is possible to suppress the occurrence of beats and to further reduce noise.
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。 Next, the form for implementing this invention is demonstrated using an Example.
図1は、本発明の一実施例としての電源装置を搭載するハイブリッド自動車20の構成の概略を示す構成図である。図2は、モータMG1,MG2を含む電機駆動系の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車20は、図示するように、エンジン22と、プラネタリギヤ30と、モータMG1,MG2と、インバータ41,42と、第1,第2昇圧コンバータ54,55と、第1,第2バッテリ50,51と、第1,第2リレー56,57と、ハイブリッド用電子制御ユニット(以下、「HVECU」という)70と、を備える。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of the configuration of a
エンジン22は、ガソリンや軽油などを燃料として動力を出力する内燃機関として構成されている。このエンジン22は、エンジン用電子制御ユニット(以下、「エンジンECU」という)24により運転制御されている。
The
エンジンECU24は、図示しないが、CPUを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPUの他に、処理プログラムを記憶するROMやデータを一時的に記憶するRAM,入出力ポート,通信ポートを備える。 Although not shown, the engine ECU 24 is configured as a microprocessor centered on a CPU, and includes a ROM for storing a processing program, a RAM for temporarily storing data, an input / output port, and a communication port in addition to the CPU. .
エンジンECU24には、エンジン22を運転制御するのに必要な各種センサからの信号、例えば、クランクシャフト26の回転位置を検出するクランクポジションセンサ23からのクランク角θcrなどが入力ポートを介して入力されている。
The engine ECU 24 receives signals from various sensors necessary for controlling the operation of the
エンジンECU24からは、エンジン22を運転制御するための種々の制御信号が出力ポートを介して出力されている。種々の制御信号の一例としては、以下のものを挙げることができる。
・燃料噴射弁への駆動制御信号
・スロットルバルブのポジションを調節するスロットルモータへの駆動制御信号
・イグナイタと一体化されたイグニッションコイルへの駆動制御信号
Various control signals for controlling the operation of the
・ Drive control signal to the fuel injection valve ・ Drive control signal to the throttle motor that adjusts the position of the throttle valve ・ Drive control signal to the ignition coil integrated with the igniter
エンジンECU24は、HVECU70と通信ポートを介して接続されている。このエンジンECU24は、HVECU70からの制御信号によりエンジン22を運転制御する。また、エンジンECU24は、必要に応じてエンジン22の運転状態に関するデータをHVECU70に出力する。なお、エンジンECU24は、クランク角θcrに基づいて、クランクシャフト26の回転数、即ち、エンジン22の回転数Neを演算している。
The engine ECU 24 is connected to the HVECU 70 via a communication port. The engine ECU 24 controls the operation of the
プラネタリギヤ30は、シングルピニオン式の遊星歯車機構として構成されている。プラネタリギヤ30のサンギヤには、モータMG1の回転子が接続されている。プラネタリギヤ30のリングギヤには、駆動輪38a,38bにデファレンシャルギヤ37を介して連結された駆動軸36が接続されている。プラネタリギヤ30のキャリヤには、エンジン22のクランクシャフト26が接続されている。
The
モータMG1は、永久磁石が埋め込まれた回転子と、三相コイルが巻回された固定子と、を有する同期発電電動機として構成されている。このモータMG1は、上述したように、回転子がプラネタリギヤ30のサンギヤに接続されている。モータMG2は、モータMG1と同様の同期発電電動機として構成されている。このモータMG2は、回転子が駆動軸36に接続されている。
The motor MG1 is configured as a synchronous generator motor having a rotor in which permanent magnets are embedded and a stator in which a three-phase coil is wound. As described above, the motor MG1 has a rotor connected to the sun gear of the
図1や図2に示すように、インバータ41は、高圧側電力ライン46に接続されている。このインバータ41は、6つのトランジスタT11〜T16と、6つのダイオードD11〜D16と、を有する。トランジスタT11〜T16は、それぞれ、高圧側電力ライン46の正極母線と負極母線とに対して、ソース側とシンク側になるように、2個ずつペアで配置されている。6つのダイオードD11〜D16は、それぞれ、トランジスタT11〜T16に逆方向に並列接続されている。トランジスタT11〜T16の対となるトランジスタ同士の接続点の各々には、モータMG1の三相コイル(U相,V相,W相)の各々が接続されている。したがって、インバータ41に電圧が作用しているときに、モータ用電子制御ユニット(以下、「モータECU」という)40によって、対となるトランジスタT11〜T16のオン時間の割合が調節されることにより、三相コイルに回転磁界が形成され、モータMG1が回転駆動される。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
インバータ42は、インバータ41と同様に、6つのトランジスタT21〜T26と、6つのダイオードD21〜D26と、を有する。そして、インバータ42に電圧が作用しているときに、モータECU40によって、対となるトランジスタT21〜T26のオン時間の割合が調節されることにより、三相コイルに回転磁界が形成され、モータMG2が回転駆動される。
Similarly to the
第1昇圧コンバータ54は、インバータ41,42が接続された高圧側電力ライン46と、第1バッテリ50が接続された第1低圧側電力ライン47と、に接続されている。この第1昇圧コンバータ54は、2つのトランジスタT31,T32と、2つのダイオードD31,D32と、リアクトルL1と、を有する。トランジスタT31は、高圧側電力ライン46の正極母線に接続されている。トランジスタT32は、トランジスタT31と、高圧側電力ライン46および第1低圧側電力ライン47の負極母線と、に接続されている。2つのダイオードD31,D32は、それぞれ、トランジスタT31,T32に逆方向に並列接続されている。リアクトルL1は、トランジスタT31,T32同士の接続点Cn1と、第1低圧側電力ライン47の正極母線と、に接続されている。第1昇圧コンバータ54は、モータECU40によって、トランジスタT31,T32のオン時間の割合が調節されることにより、第1低圧側電力ライン47の電力を昇圧して高圧側電力ライン46に供給したり、高圧側電力ライン46の電力を降圧して第1低圧側電力ライン47に供給したりする。
The
第2昇圧コンバータ55は、高圧側電力ライン46と、第2バッテリ51が接続された第2低圧側電力ライン48と、に接続されている。第2昇圧コンバータ55は、第1昇圧コンバータ54と同様に、2つのトランジスタT41,T42と、2つのダイオードD41,D42と、リアクトルL2と、を有する。そして、第2昇圧コンバータ55は、モータECU40によって、トランジスタT41,T42のオン時間の割合が調節されることにより、第2低圧側電力ライン48の電力を昇圧して高圧側電力ライン46に供給したり、高圧側電力ライン46の電力を降圧して第2低圧側電力ライン48に供給したりする。以下、トランジスタT31,T41を第1,第2昇圧コンバータ54,55の上アームと称し、トランジスタT32,T42を第1,第2昇圧コンバータ54,55の下アームと称することがある。
The
高圧側電力ライン46の正極母線と負極母線とには、平滑用のコンデンサ46aが取り付けられている。第1低圧側電力ライン47の正極母線と負極母線とには、平滑用のコンデンサ47aが取り付けられている。第2低圧側電力ライン48の正極母線と負極母線とには、平滑用のコンデンサ48aが取り付けられている。
A smoothing
モータECU40は、図示しないが、CPUを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPUの他に、処理プログラムを記憶するROMやデータを一時的に記憶するRAM,入出力ポート,通信ポートを備える。
Although not shown, the
モータECU40には、モータMG1,MG2や第1,第2昇圧コンバータ54,55を駆動制御するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。各種センサからの信号としては、以下のものを挙げることができる。
・モータMG1,MG2の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ43,44からの回転位置θm1,θm2
・モータMG1,MG2の各相に流れる電流を検出する電流センサからの相電流。コンデンサ46aの端子間に取り付けられた電圧センサ46bからのコンデンサ46a(高圧側電力ライン46)の電圧VH
・コンデンサ47aの端子間に取り付けられた電圧センサ47bからのコンデンサ47a(第1低圧側電力ライン47)の電圧VL1
・コンデンサ48aの端子間に取り付けられた電圧センサ48bからのコンデンサ48a(第2低圧側電力ライン48)の電圧VL2
・第1昇圧コンバータ54のトランジスタT31,T32同士の接続点Cn1とリアクトルL1との間に取り付けられた電流センサ54aからのリアクトルL1の電流IL1(リアクトルL1側から接続点Cn1側に流れるときが正の値)
・第2昇圧コンバータ55のトランジスタT41,T42同士の接続点Cn2とリアクトルL2との間に取り付けられた電流センサ55aからのリアクトルL2の電流IL2(リアクトルL2側から接続点Cn2側に流れるときが正の値)
Signals from various sensors necessary for driving and controlling the motors MG1 and MG2 and the first and
Rotational positions θm1, θm2 from rotational
A phase current from a current sensor that detects a current flowing in each phase of the motors MG1 and MG2. The voltage VH of the
The voltage VL1 of the
The voltage VL2 of the
The current IL1 of the reactor L1 from the
The current IL2 of the reactor L2 from the
モータECU40からは、モータMG1,MG2や第1,第2昇圧コンバータ54,55を駆動制御するための種々の制御信号が出力ポートを介して出力されている。種々の制御信号としては、以下のものを挙げることができる。
・インバータ41,42のトランジスタT11〜T16,T21〜T26へのスイッチング制御信号
・第1,第2昇圧コンバータ54,55のトランジスタT31,T32,T41,T42へのスイッチング制御信号
Various control signals for driving and controlling the motors MG1, MG2 and the first and
Switching control signal to the transistors T11 to T16 and T21 to T26 of the
モータECU40は、HVECU70と通信ポートを介して接続されている。このモータECU40は、HVECU70からの制御信号によってモータMG1,MG2や第1,第2昇圧コンバータ54,55を駆動制御する。また、モータECU40は、必要に応じてモータMG1,MG2や第1,第2昇圧コンバータ54,55の駆動状態に関するデータをHVECU70に出力する。なお、モータECU40は、モータMG1,MG2の回転子の回転位置θm1,θm2に基づいて、モータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2を演算している。
The
第1バッテリ50は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成されており、上述したように、第1低圧側電力ライン47に接続されている。第2バッテリ51は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成されており、上述したように、第2低圧側電力ライン48に接続されている。第1,第2バッテリ50,51は、バッテリ用電子制御ユニット(以下、「バッテリECU」という)52により管理されている。
The
バッテリECU52は、図示しないが、CPUを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPUの他に、処理プログラムを記憶するROMやデータを一時的に記憶するRAM,入出力ポート,通信ポートを備える。
Although not shown, the
バッテリECU52には、第1,第2バッテリ50,51を管理するのに必要な信号が入力ポートを介して入力されている。各種センサからの信号としては、以下のものを挙げることができる。
・第1バッテリ50の端子間に設置された電圧センサ50aからの電池電圧Vb1
・第1バッテリ50の出力端子に取り付けられた電流センサ50bからの電池電流Ib1・第1バッテリ50に取り付けられた温度センサからの電池温度Tb1
・第2バッテリ51の端子間に設置された電圧センサ51aからの電池電圧Vb2
・第2バッテリ51の出力端子に取り付けられた電流センサ51bからの電池電流Ib2
・第2バッテリ51に取り付けられた温度センサからの電池温度Tb2
A signal necessary for managing the first and
The battery voltage Vb1 from the
The battery current Ib1 from the
The battery voltage Vb2 from the
The battery current Ib2 from the
The battery temperature Tb2 from the temperature sensor attached to the
バッテリECU52は、HVECU70と通信ポートを介して接続されている。このバッテリECU52は、必要に応じて第1,第2バッテリ50,51の状態に関するデータをHVECU70に出力する。バッテリECU52は、第1,第2バッテリ50,51を管理するために、電池電流Ib1,Ib2の積算値に基づいて、蓄電割合SOC1,SOC2を演算している。蓄電割合SOC1,SOC2は、そのときの第1,第2バッテリ50,51から放電可能な電力の容量の、全容量に対する割合である。
The
第1リレー56は、正極側リレーRB1と、負極側リレーRG1と、プリチャージ回路PCCと、を備える。正極側リレーRB1は、第1低圧側電力ライン47の正極母線に設けられている。負極側リレーRG1は、第1低圧側電力ライン47の負極母線に設けられている。プリチャージ回路PCCは、プリチャージ用リレーRPとプリチャージ用抵抗Rとが第1リレー56の負極側リレーRG1をバイパスするように互いに直列接続されて構成されている。第2リレー57は、正極側リレーRB2と、負極側リレーRG2と、を備える。正極側リレーRB2は、第2低圧側電力ライン48の正極母線に設けられている。負極側リレーRG2は、第2低圧側電力ライン48の負極母線に設けられている。
The
HVECU70は、図示しないが、CPUを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPUの他に、処理プログラムを記憶するROMやデータを一時的に記憶するRAM,入出力ポート,通信ポートを備える。
Although not shown, the
HVECU70には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。各種センサからの信号としては、以下のものを挙げることができる。
・イグニッションスイッチ80からのイグニッション信号
・シフトレバー81の操作位置を検出するシフトポジションセンサ82からのシフトポジションSP
・アクセルペダル83の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ84からのアクセル開度Acc
・ブレーキペダル85の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ86からのブレーキペダルポジションBP
・車速センサ88からの車速V
Signals from various sensors are input to the
-Ignition signal from the ignition switch 80-Shift position SP from the
Accelerator opening degree Acc from the accelerator
-Brake pedal position BP from the brake
・ Vehicle speed V from
HVECU70からは、第1,第2リレー56,57への制御信号などが出力ポートを介して出力されている。HVECU70は、上述したように、エンジンECU24やモータECU40,バッテリECU52と通信ポートを介して接続されている。このHVECU70は、エンジンECU24やモータECU40,バッテリECU52と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。
A control signal to the first and
なお、実施例では、第1,第2バッテリ50,51と第1,第2昇圧コンバータ54,55とコンデンサ47a,48aと第1,第2リレー56,57の正極側リレーRB1,RB2と負極側リレーRG1,RG2と第1リレー56のプリチャージ回路PCCとが「電源装置」に該当する。
In the embodiment, the first and
こうして構成された実施例のハイブリッド自動車20では、ハイブリッド走行モード(HV走行モード),電動走行モード(EV走行モード)などの走行モードで走行する。HV走行モードは、エンジン22の運転を伴って走行する走行モードである。EV走行モードは、エンジン22を運転停止して走行する走行モードである。
In the
HV走行モードでの走行時には、HVECU70は、まず、アクセルペダルポジションセンサ84からのアクセル開度Accと車速センサ88からの車速Vとに基づいて、走行に要求される(駆動軸36に出力すべき)要求トルクTr*を設定する。続いて、設定した要求トルクTr*に駆動軸36の回転数Nrを乗じて、走行に要求される走行用パワーPdrv*を計算する。ここで、駆動軸36の回転数Nrとしては、モータMG2の回転数Nm2や車速Vに換算係数を乗じて得られる回転数を用いることができる。そして、計算した走行用パワーPdrv*から第1,第2バッテリ50,51の充放電要求パワーPb*(第1,第2バッテリ50,51から放電するときが正の値)を減じて、車両に要求される要求パワーPe*を設定する。ここで、充放電要求パワーPb*は、第1,第2バッテリ50,51の蓄電割合SOC1,SOC2と目標割合SOC1*,SOC2*との差分ΔSOC1,ΔSOC2に基づいて、差分ΔSOC1の絶対値や差分ΔSOC2の絶対値が小さくなるように設定するものとした。
When traveling in the HV traveling mode, the
次に、要求パワーPe*がエンジン22から出力されると共に要求トルクTr*が駆動軸36に出力されるように、エンジン22の目標回転数Ne*や目標トルクTe*,モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*を設定する。続いて、モータMG1の目標駆動点(トルク指令Tm1*,回転数Nm1)とモータMG2の目標駆動点(トルク指令Tm2*,回転数Nm2)とに基づいて、高圧側電力ライン46の目標電圧VH*を設定する。そして、分配比Drを設定する。ここで、分配比Drは、第1昇圧コンバータ54を介して第1バッテリ50とインバータ41,42との間でやりとりする電力Pc1と、第2昇圧コンバータ55を介して第2バッテリ51とインバータ41,42との間でやりとりする電力Pc2と、の和(Pc1+Pc2)に対する電力Pc1の割合である。実施例では、差分ΔSOC1,ΔSOC2に基づいて、差分ΔSOC1と差分ΔSOC2とが大きく乖離しないように分配比Drを設定するものとした。こうして分配比Drを設定すると、設定した分配比Drに基づいて、第1昇圧コンバータ54のリアクトルL1の目標電流IL1*を設定する。
Next, the target engine speed Ne *, the target torque Te *, and the torques of the motors MG1 and MG2 are output so that the required power Pe * is output from the
そして、エンジン22の目標回転数Ne*と目標トルクTe*とについては、エンジンECU24に送信する。また、モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*や高圧側電力ライン46の目標電圧VH*,第1昇圧コンバータ54のリアクトルL1の目標電流IL1*については、モータECU40に送信する。エンジンECU24は、目標回転数Ne*と目標トルクTe*とに基づいてエンジン22が運転されるように、エンジン22の吸入空気量制御や燃料噴射制御,点火制御などを行なう。モータECU40は、モータMG1,MG2がトルク指令Tm1*,Tm2*で駆動されるように、インバータ41,42のトランジスタT11〜T16,T21〜T26のスイッチング制御を行なう。また、モータECU40は、第1昇圧コンバータ54を駆動する際には、リアクトルL1の電流IL1が目標電流IL1*となるように第1昇圧コンバータ54のトランジスタT31,T32のスイッチング制御を行なう。さらに、モータECU40は、第2昇圧コンバータ55を駆動する際には、高圧側電力ライン46の電圧VHが目標電圧VH*となるように第2昇圧コンバータ55のトランジスタT41,T42のスイッチング制御を行なう。
Then, the target rotational speed Ne * and the target torque Te * of the
EV走行モードでの走行時には、HVECU70は、まず、アクセルペダルポジションセンサ84からのアクセル開度Accと車速センサ88からの車速Vとに基づいて要求トルクTr*を設定する。続いて、モータMG1のトルク指令Tm1*に値0を設定する。そして、要求トルクTr*が駆動軸36に出力されるようにモータMG2のトルク指令T m2*を設定する。次に、HV走行モードでの走行時と同様に、高圧側電力ライン46の目標電圧VH*と第1昇圧コンバータ54のリアクトルL1の目標電流IL1*とを設定する。続いて、モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*や高圧側電力ライン46の目標電圧VH*,リアクトルL1の目標電流IL1*をモータECU40に送信する。モータECU40は、上述したように、インバータ41,42や第1,第2昇圧コンバータ54,55を制御する。
During travel in the EV travel mode, the
ここで、モータECU40により実行される第1,第2昇圧コンバータ54,55の制御について説明する。第1,第2昇圧コンバータ54,55は、変調波(搬送波)と高圧側電力ライン46の目標電圧VH*と第1昇圧コンバータ54のリアクトルL1の目標電流IL1*との比較によって第1,第2昇圧コンバータ54,55のスイッチング素子のオン時間の割合を調節するパルス幅変調制御によって制御するものとした。
Here, the control of the first and
変調波の周波数としての実行用キャリア周波数f1*,f2*は、基本キャリア周波数fbを中心としてプラス側およびマイナス側に拡散周波数fspr1,fspr2だけ広げた周波数範囲fext1,fext2内で周期的にランダムに変化する周波数である。基本キャリア周波数fbは、予め定められた固定値(例えば、3kHzや5kHz,7kHzなど)を用いるものとしてもよいし、高圧側電力ライン46の目標電圧VH*,リアクトルL1の目標電流IL1*などに基づく値を用いるものとしてもよい。また、拡散周波数fspr1,fspr2は、例えば、100Hzや200Hz,250Hzなどを用いることができる。
The execution carrier frequencies f1 * and f2 * as the frequencies of the modulated waves are periodically and randomly within a frequency range fext1 and fext2 that are spread by the spread frequencies fspr1 and fspr2 around the basic carrier frequency fb. It is a changing frequency. As the basic carrier frequency fb, a predetermined fixed value (for example, 3 kHz, 5 kHz, 7 kHz, etc.) may be used, or the target voltage VH * of the high-voltage
こうして構成された実施例のハイブリッド自動車20では、第1,第2昇圧コンバータ54,55を制御する際の実行用キャリア周波数f1*,f2*を、実行用キャリア周波数f1*と実行用キャリア周波数f2*との差がうなりが発生する周波数差fbより大きい周波数差df以上となり(実行用キャリア周波数f1*,f2*のどちらが高くなってもよい)、且つ、所定時間毎(例えば、2.0msec、2.5msec,3.0msecなど)に同じタイミングで変化し、且つ、変化前の実行用キャリア周波数f1*,f2*のどちらとも異なる周波数となるように設定する。図3は、実行用キャリア周波数f1*,f2*の時間変化の一例を示す説明図である。図中、太線が実行用キャリア周波数f1*であり、細線が実行用キャリア周波数f2*である。
In the
実施例では、実行用キャリア周波数f1*,f2*を、その差が所定周波数差dfとなるように設定することにより、実行用キャリア周波数f1*,f2*のいずれか一方を他方より高くしている。一般に、音のレベルは、周波数が高くなるほど弱くなり、周波数マスキング効果により、弱い音は強い音に打ち消される。そのため、実行用キャリア周波数f1*,f2*のうちの一方を他方より高くすることにより、高いほうの音を認識されにくくすることができる。また、周波数差dfを、周波数差fbより大きくすることにより、うなりの発生を抑制することができる。さらに、実行用キャリア周波数f1*,f2*を異なるタイミングで変化させると、音色が変動してノイズが認識されやすく場合があるが、 実行用キャリア周波数f1*,f2*を所定時間毎に同じタイミング(例えば、図3におけるt1,t2)で変化せることにより、音色の変動を抑制することができ、ノイズを認識されにくくすることができる。そして、実行用キャリア周波数f1*,f2*を、変化前の実行用キャリア周波数f1*,f2*のどちらとも異なる周波数となるように設定することにより、変化前の実行用キャリア周波数f1*,f2*と同じ周波数とするものに比べて、ノイズの音のレベルを低減させることができる。したがって、トランジスタT31,T32,T41,T42のスイッチングに伴うノイズを低減することができる。 In the embodiment, by setting the execution carrier frequencies f1 * and f2 * so that the difference becomes a predetermined frequency difference df, either one of the execution carrier frequencies f1 * and f2 * is set higher than the other. Yes. In general, the sound level becomes weaker as the frequency becomes higher, and the weak sound is canceled out by the frequency masking effect. Therefore, by making one of the execution carrier frequencies f1 * and f2 * higher than the other, the higher sound can be made difficult to be recognized. Further, by making the frequency difference df larger than the frequency difference fb, occurrence of beat can be suppressed. Furthermore, if the execution carrier frequencies f1 * and f2 * are changed at different timings, the tone may fluctuate and noise may be easily recognized. However, the execution carrier frequencies f1 * and f2 * are set at the same timing every predetermined time. By changing at (for example, t1, t2 in FIG. 3), variation in timbre can be suppressed, and noise can be made difficult to be recognized. Then, by setting the execution carrier frequencies f1 * and f2 * to be different from both the execution carrier frequencies f1 * and f2 * before the change, the execution carrier frequencies f1 * and f2 before the change are set. The level of noise sound can be reduced compared to those with the same frequency as *. Therefore, noise accompanying switching of the transistors T31, T32, T41, and T42 can be reduced.
以上説明した実施例のハイブリッド自動車20によれば、実行用キャリア周波数f1*,f2*を、実行用キャリア周波数f1*と実行用キャリア周波数f2*との差が周波数差df以上となり、且つ、同じタイミングで変化し、且つ、変化前の実行用キャリア周波数f1*,f2*と異なる周波数となるように設定することにより、トランジスタT31,T32,T41,T42のスイッチングに伴うノイズの低減を図ることができる。
According to the
実施例のハイブリッド自動車20では、実行用キャリア周波数f1*,f2*を、その差が、うなりが発生する周波数差fbより大きい周波数差df以上となるよう設定しているが、うなりの発生を許容するならば、実行用キャリア周波数f1*,f2*の差が周波数差fbより小さくなるように設定してもよい。
In the
実施例のハイブリッド自動車20では、実行用キャリア周波数f1*,f2*を、所定時間毎に同じタイミングで変化させる、すなわち、一定の時間間隔で同じタイミングで変化させるものとしたが、変化するタイミングが同じであれば時間間隔については一定の間隔でなくても構わない。
In the
実施例では、本発明の電源装置を、エンジン22とプラネタリギヤ30とモータMG1,MG2とを備えるハイブリッド自動車20に適用したが、シリーズハイブリッド自動車や1モータハイブリッド自動車,電気自動車などの電動車両に適用してもよい。また、こうした電動車両に適用するものに限定されず、電力の供給を受けて作動する電気機器であれば如何なるものに適用しても構わない。
In the embodiment, the power supply device of the present invention is applied to the
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、第1バッテリ50が「第1バッテリ」に相当し、第1昇圧コンバータ54が「第1昇圧コンバータ」に相当し、第2バッテリ51が「第2バッテリ」に相当し、第2昇圧コンバータ55が「第2昇圧コンバータ」に相当し、モータECU40が「制御手段」に相当する。
The correspondence between the main elements of the embodiment and the main elements of the invention described in the column of means for solving the problems will be described. In the embodiment, the
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。 The correspondence between the main elements of the embodiment and the main elements of the invention described in the column of means for solving the problem is the same as that of the embodiment described in the column of means for solving the problem. Therefore, the elements of the invention described in the column of means for solving the problems are not limited. That is, the interpretation of the invention described in the column of means for solving the problems should be made based on the description of the column, and the examples are those of the invention described in the column of means for solving the problems. It is only a specific example.
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。 As mentioned above, although the form for implementing this invention was demonstrated using the Example, this invention is not limited at all to such an Example, In the range which does not deviate from the summary of this invention, it is with various forms. Of course, it can be implemented.
本発明は、電源装置の製造産業などに利用可能である。 The present invention can be used in the power supply device manufacturing industry.
20 ハイブリッド自動車、22 エンジン、23 クランクポジションセンサ、24
エンジン用電子制御ユニット(エンジンECU)、26 クランクシャフト、30 プラネタリギヤ、36 駆動軸、37 デファレンシャルギヤ、38a,38b 駆動輪、40 モータ用電子制御ユニット(モータECU)、41,42 インバータ、43,44 回転位置検出センサ、46 高圧側電力ライン、46a,47a,48a コンデンサ、46b,47b,48b 電圧センサ、47 第1低圧側電力ライン、48 第2低圧側電力ライン、50 第1バッテリ、50a,51a 電圧センサ、50b,51b 電流センサ、51 第2バッテリ、52 バッテリ用電子制御ユニット(バッテリECU)、54 第1昇圧コンバータ、54a,55a 電流センサ、55 第2昇圧コンバータ、56 第1リレー、57 第2リレー、70 ハイブリッド用電子制御ユニット(HVECU)、80 イグニッションスイッチ、81 シフトレバー、82 シフトポジションセンサ、83 アクセルペダル、84 アクセルペダルポジションセンサ、85 ブレーキペダル、86 ブレーキペダルポジションセンサ、88 車速センサ、Cn1,Cn2 接続点、D11〜D16,D21〜D26,D31,D32,D41,D42 ダイオード、L1,L2 リアクトル、MG1,MG2 モータ、PCC プリチャージ回路、R プリチャージ用抵抗、RB1,RB2 正極側リレー、RG1,RG2 負極側リレー、RP プリチャージ用リレー、T11〜T16,T21〜T26,T31,T32,T41,T42 トランジスタ。
20 hybrid vehicle, 22 engine, 23 crank position sensor, 24
Electronic control unit for engine (engine ECU), 26 Crankshaft, 30 planetary gear, 36 Drive shaft, 37 Differential gear, 38a, 38b Drive wheel, 40 Electronic control unit for motor (motor ECU), 41, 42 Inverter, 43, 44 Rotation position detection sensor, 46 high voltage side power line, 46a, 47a, 48a capacitor, 46b, 47b, 48b voltage sensor, 47 first low voltage side power line, 48 second low voltage side power line, 50 first battery, 50a, 51a Voltage sensor, 50b, 51b Current sensor, 51 Second battery, 52 Battery electronic control unit (battery ECU), 54 First boost converter, 54a, 55a Current sensor, 55 Second boost converter, 56 First relay, 57 First 2 relays, for 70 hybrid Sub-control unit (HVECU), 80 ignition switch, 81 shift lever, 82 shift position sensor, 83 accelerator pedal, 84 accelerator pedal position sensor, 85 brake pedal, 86 brake pedal position sensor, 88 vehicle speed sensor, Cn1, Cn2 connection point, D11 to D16, D21 to D26, D31, D32, D41, D42 Diode, L1, L2 reactor, MG1, MG2 motor, PCC precharge circuit, R precharge resistor, RB1, RB2 positive side relay, RG1, RG2 negative side Relay, relay for RP precharge, T11 to T16, T21 to T26, T31, T32, T41, T42 transistors.
Claims (1)
第1リアクトルと第1スイッチング素子とを有し、電気機器が接続された高圧側電力ラインと前記第1バッテリが接続された第1低圧側電力ラインとに接続された第1昇圧コンバータと、
第2バッテリと、
第2リアクトルを第2スイッチング素子とを有し、前記高圧側電力ラインと前記第2バッテリが接続された第2低圧側電力ラインとに接続された第2昇圧コンバータと、
パルス幅変調制御により前記第1,第2スイッチング素子を制御する制御手段と、
を備える電源装置であって、
前記制御手段は、
前記第1スイッチング素子の前記パルス幅変調制御に用いる第1キャリア周波数と、前記第2スイッチング素子の前記パルス幅変調制御に用いる第2キャリア周波数と、の差を、所定周波数以上とし、
前記第1キャリア周波数および前記第2キャリア周波数を、同じタイミングで切り替え、
前記第1キャリア周波数および前記第2キャリア周波数を、切替前後において異なる周波数とする、
電源装置。 A first battery;
A first boost converter having a first reactor and a first switching element, connected to a high voltage side power line to which an electrical device is connected and to a first low voltage side power line to which the first battery is connected;
A second battery;
A second boost converter having a second reactor and a second switching element and connected to the high-voltage power line and the second low-voltage power line to which the second battery is connected;
Control means for controlling the first and second switching elements by pulse width modulation control;
A power supply device comprising:
The control means includes
A difference between a first carrier frequency used for the pulse width modulation control of the first switching element and a second carrier frequency used for the pulse width modulation control of the second switching element is a predetermined frequency or more;
Switching the first carrier frequency and the second carrier frequency at the same timing,
The first carrier frequency and the second carrier frequency are different frequencies before and after switching,
Power supply.
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