JP2018179710A - 電源装置 - Google Patents
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Abstract
Description
複数の電源と電気負荷との間の電力供給量を検出する電力検出部(30)と、
複数の電源それぞれの電流の流動を制御する電流制御部(30,20,21,22,23,44,46)と、
複数の電源それぞれの充電状態を検出する充電状態検出部(30)と、を有し、
複数の電源は化学反応によって起電圧を生成するものであり、
複数の電源のうちの一部を第1電源(11)、残りを第2電源(12)とすると、
電流制御部は、電力検出部によって検出された第1電源の電力供給量が電気負荷の要求する要求電力量以上であると判定すると、第1電源と電気負荷との間で電流を流動させつつ、第2電源の電流の流動を止め、
充電状態検出部は、電流制御部によって第2電源の電流の流動が止まっている状態において、第2電源の充電状態を検出する電源装置。
図1〜図7に基づいて本実施形態に係る電源装置を説明する。電源装置100はハイブリッド自動車に搭載されている。図1に示すように電源装置100は電気負荷40に電力を供給する。電気負荷40としては第1モータジェネレータ41、第2モータジェネレータ42がある。電源装置100は、コンデンサ43とインバータ44を介して第1モータジェネレータ41と第2モータジェネレータ42それぞれと接続されている。以下においては表記を簡潔とするためにモータジェネレータをMGと表記する。図面においてもMGと表記する。
次に、本発明の第2実施形態を図8〜図11に基づいて説明する。第2実施形態に係る電源装置は上記した実施形態によるものと共通点が多い。そのため以下においては共通部分の説明を省略し、異なる部分を重点的に説明する。また以下においては上記した実施形態で示した要素と同一の要素には同一の符号を付与する。
第1実施形態では第1中継部21は第1スイッチ21a,21bと第1DDC21cを有し、第2中継部22は第2スイッチ22a,22bと第2DDC22cを有する例を示した。これに対して第1の変形例では、図12に示すように、第1中継部21は第1DDC21cを有さない。この構成であっても、第2DDC22cによって、分極緩和充放電処理を実施することができる。そのため、第1の変形例の電源装置100は、第1実施形態の電源装置100と同等の作用効果を奏する。
第2の変形例では、図13に示すように、第1中継部21は第1DDC21cを有し、第1スイッチ21a,21bを有さない。第2中継部22は第2DDC22cを有し、第2スイッチ22a,22bを有さない。この構成であっても、第1DDC21cと第2DDC22cによって、第1電源11と第2電源12それぞれの電流の流動を制御することができる。また、第1DDC21cと第2DDC22cの少なくとも一方によって、分極緩和充放電処理を実施することができる。そのため、第2の変形例の電源装置100は、第1実施形態の電源装置100と同等の作用効果を奏する。
各実施形態では電源10は第1電源11と第2電源12を有する例を示した。しかしながら電源10の有する電源の数としては複数であればよく、2つに限定されない。同様にして中継部20は第1中継部21と第2中継部22を有する例を示した。しかしながら中継部20の有する中継部の数としては複数であればよく、2つに限定されない。例えば図14に示すように、電源10は第1電源11と第2電源12の他に、第3電源13を有してもよい。中継部20は第1中継部21と第2中継部22の他に、第3中継部23を有してもよい。第3中継部23は第3スイッチ23a,23bと第3DDC23cを有する。
第4の変形例では、図15に示すように、電源装置100の他に、電力供給源として外部電源15が電気負荷40に電気的に接続された構成を採用することもできる。第4の変形例において、例えば第2電源12を、充電状態を検出する対象電源として採用する場合、電源ECU30は第1電源11と外部電源15それぞれを非対象電源とみなす。電源ECU30は、第1電源11と外部電源15を1つの非対象電源とみなし、第1実施形態若しくは第2実施形態に示した充電状態の検出処理を実行する。
第1実施形態では、電源装置100がコンデンサ43とインバータ44を介して第1MG41と電気的に接続される例を示した。また電源装置100にコンデンサ43とインバータ44が含まれない例を示した。
第6の変形例では、第3の変形例とは異なり、第1中継部21は第1DDC21cを有さない。第2中継部22は第2DDC22cを有さない。この構成においても、第1インバータ44と第2インバータ46の駆動を制御することで、第1電源11と第2電源12の分極緩和充放電処理を実施することができる。第1電源11から第2電源12へ電流を流す場合、第1インバータ44が駆動(力行)、第2インバータ46が回生するように、各インバータのスイッチをPWM駆動する。第2電源12から第1電源11へ電流を流す場合、第1インバータ44が回生、第2インバータ46が駆動(力行)するように各インバータのスイッチをPWM駆動する。電池状態に応じて、第1インバータ44および第2インバータ46の駆動(力行)動作と回生動作を同時に切り替える。こうすることで第1電源11と第2電源12の分極緩和充放電処理を実現することができる。
各実施形態と各変形例では、電源装置100の搭載されるハイブリッド自動車が2つのMGを有する例を示した。しかしながらこれには限定されず、電源装置100の搭載されるハイブリッド自動車が1つのMGを有する構成を採用することもできる。この構成の場合、エンジンとMGとがクラッチを介して連結されている。そしてMGはトランスミッションを介してディファレンシャルギヤに連結されている。
ガソリン自動車に電源装置100が搭載される場合、電気負荷40はベルトなどを介してエンジン50のクランクシャフトと回転エネルギーが相互に伝達可能な回転電機に相当する。
電気自動車に電源装置100が搭載される場合、電源装置100の中継部はDDCを有する。例えば第2電源12の充電状態を検出する場合、第1DDC21cの出力電圧を大きくし、第2DDC22cの出力電圧を小さくする。これにより車両要求パワーの変動を抑制しつつ、第1電源11のみによって車両要求パワーを満たす。そして第2DDC22cを非駆動状態にして第2電源12の電流の流動を止める。
第1実施形態では、対象電源の切り離し条件が下記の3条件を有する例を示した。第1条件は、ハイブリッド自動車は定常状態であるか否かである。第2条件は、非対象電源のSOCは充電要求閾値よりも高いか否かである。第3条件は、非対象電源パワーは要求電源パワーよりも高いか否かである。
第1実施形態では、第2電源12の充電状態の検出処理において、第2電源12の電流を止める際に、電源ECU30は第2スイッチ22a,22bそれぞれを開状態、第2DDC22cを非駆動状態にする例を示した。しかしながらこれとは異なり、電源ECU30は第2DDC22cを非駆動状態にするだけでもよい。電源ECU30は第2スイッチ22a,22bの一方を開状態にするだけでもよい。電源ECU30は第2スイッチ22a,22bの一方を開状態にしつつ、第2DDC22cを非駆動状態にしてもよい。いずれの構成であっても、第2電源12の電流の流動を止めることができる。
各実施形態では、収束電圧取得処理において、電源ECU30は第2電源12の出力電圧の変化量に基づいて収束電圧を検出する例を示した。しかしながらこれとは異なり電源ECU30は、第2電源12の電流の流動が止められてから、単に期待時間経過後の第2電源12の電圧を収束電圧として検出してもよい。これによれば、充電状態の検出のために第2電源12の電流の流動を止めている時間を規定することができる。また、第1電源11だけで電気負荷40に電力供給している時間を規定することができる。
第1実施形態では、対象電源の充電状態の検出処理に分極緩和充放電処理が含まれる例を示した。しかしながら対象電源の充電状態の検出処理に分極緩和充放電処理が含まれていなくともよい。
Claims (19)
- 電気負荷(40,41,42)に電力を供給する複数の電源(10,11,12,13)と、
複数の前記電源と前記電気負荷との間の電力供給量を検出する電力検出部(30)と、
複数の前記電源それぞれの電流の流動を制御する電流制御部(30,20,21,22,23,44,46)と、
複数の前記電源それぞれの充電状態を検出する充電状態検出部(30)と、を有し、
複数の前記電源は化学反応によって起電圧を生成するものであり、
複数の前記電源のうちの一部を第1電源(11)、残りを第2電源(12)とすると、
前記電流制御部は、前記電力検出部によって検出された前記第1電源の前記電力供給量が前記電気負荷の要求する要求電力量以上であると判定すると、前記第1電源と前記電気負荷との間で電流を流動させつつ、前記第2電源の電流の流動を止め、
前記充電状態検出部は、前記電流制御部によって前記第2電源の電流の流動が止まっている状態において、前記第2電源の前記充電状態を検出する電源装置。 - 前記充電状態検出部によって検出された複数の前記電源それぞれの前記充電状態と、前記充電状態の充電要求を判定するための充電要求閾値と、を記憶する記憶部(30)を有し、
前記電流制御部は、前記電力供給量と前記要求電力量との大小関係の判定だけではなく、前記記憶部に記憶された前記充電状態と前記充電要求閾値との大小関係も判定しており、
前記電流制御部は、前記第1電源の前記電力供給量が前記要求電力量以上であり、なおかつ、前記記憶部に記憶された前記第1電源の前記充電状態が前記充電要求閾値以上であると判定すると、前記第1電源と前記電気負荷との間で電流を流動させつつ、前記第2電源の電流の流動を止める請求項1に記載の電源装置。 - 前記電流制御部は、前記電力供給量と前記要求電力量との大小関係の判定だけではなく、前記要求電力量が所定時間一定であるか否かも判定しており、
前記電流制御部は、前記第1電源の前記電力供給量が前記要求電力量以上であり、なおかつ、前記要求電力量が前記所定時間一定であると判定すると、前記第1電源と前記電気負荷との間で電流を流動させつつ、前記第2電源の電流の流動を止める請求項1または請求項2に記載の電源装置。 - 前記電気負荷は、車両に搭載された回転電機(41,42)であり、
前記車両には、前記回転電機と相互に回転エネルギーを伝達可能なエンジン(50)が搭載されており、
前記電流制御部は、前記電力供給量と前記要求電力量との大小関係の判定だけではなく、前記回転電機の出力と前記エンジンの出力との総和である総出力が所定時間一定であるか否かも判定しており、
前記電流制御部は、前記第1電源の前記電力供給量が前記要求電力量以上であり、なおかつ、前記総出力が前記所定時間一定であると判定すると、前記第1電源と前記電気負荷との間で電流を流動させつつ、前記第2電源の電流の流動を止める請求項1または請求項2に記載の電源装置。 - 前記充電状態検出部は、前記電流制御部によって前記第2電源の電流の流動が止められると、電流の流動によって生じた前記第2電源の分極の収束にともなう前記第2電源の電圧の変化を検出し始め、前記第2電源の電圧の変化が、前記第2電源の分極が収束したと期待される期待変化量以下になったと判定すると前記第2電源の電圧を検出し、検出した前記第2電源の電圧に基づいて前記第2電源の前記充電状態を検出する請求項1〜4いずれか1項に記載の電源装置。
- 前記充電状態検出部は、前記電流制御部によって前記第2電源の電流の流動が止められてから、前記第2電源の分極が収まることの期待される期待時間を超えても前記第2電源の電圧の変化が前記期待変化量以下にならないと判定すると、これまでに検出した前記第2電源の電圧の変化に基づいて、前記第2電源の分極の収束にともなう前記第2電源の電圧の変化が収まると推定される前記第2電源の収束電圧を検出し、検出した前記収束電圧に基づいて前記第2電源の前記充電状態を検出する請求項5に記載の電源装置。
- 前記充電状態検出部は、前記電流制御部によって前記第2電源の電流の流動が止められてから、電流の流動によって生じた前記第2電源の分極が収まることの期待される期待時間経過後に、前記第2電源の電圧を検出し、検出した前記第2電源の電圧に基づいて前記第2電源の前記充電状態を検出する請求項1〜4いずれか1項に記載の電源装置。
- 前記電流制御部は、複数の前記電源それぞれと前記電気負荷との間に設けられた中継部(20)と、前記中継部を制御する状態制御部(30)と、を有し、
前記中継部として、前記第1電源と前記電気負荷との間に設けられた第1中継部(21)と、前記第2電源と前記電気負荷との間に設けられた第2中継部(22)と、を有する請求項1〜7いずれか1項に記載の電源装置。 - 前記第1中継部は、第1正極スイッチ(21a)と第1負極スイッチ(21b)とを有し、
前記第2中継部は、第2正極スイッチ(22a)と第2負極スイッチ(22b)とを有し、
前記状態制御部は、前記第2電源の電流の流動を止める場合、前記第2正極スイッチと前記第2負極スイッチのうちの一方を開状態にし、再度、前記第2電源の電流の流動を止める場合、前記第2正極スイッチと前記第2負極スイッチのうちの他方を開状態にする請求項8に記載の電源装置。 - 前記電気負荷は、車両に搭載された回転電機(41,42)であり、
前記回転電機と前記中継部との間にはインバータ(44)が設けられており、
前記状態制御部は前記インバータを制御することで前記回転電機の力行と発電とを制御しており、
前記状態制御部は、前記充電状態検出部によって前記第2電源の前記充電状態が検出されると、前記回転電機の力行および発電の少なくとも一方によって、前記第1電源と前記第2電源の出力電圧差がなくなるように、前記第1電源を充放電する請求項8または請求項9に記載の電源装置。 - 前記第1中継部は、入力電圧の電圧レベルを変換した出力電圧を出力する第1電圧変換部(21c)を有し、
前記第2中継部は、入力電圧の電圧レベルを変換した出力電圧を出力する第2電圧変換部(22c)を有し、
前記状態制御部は、前記第1電圧変換部を駆動状態にしつつ、前記第2電圧変換部を非駆動状態にすることで、前記第1電源と前記電気負荷との間で電流を流動させつつ、前記第2電源の電流の流動を止める請求項8または請求項9に記載の電源装置。 - 前記状態制御部は、前記第1電圧変換部を駆動状態にしつつ、前記第2電圧変換部を非駆動状態にする前に、前記第1電圧変換部および前記第2電圧変換部の少なくとも一方によって、前記第1電圧変換部と前記第2電圧変換部の出力電圧差を調整することで、分極設定時間の間、前記第2電源に分極設定電流を流す請求項11に記載の電源装置。
- 前記状態制御部は、前記第1電圧変換部を駆動状態にしつつ、前記第2電圧変換部を非駆動状態にする前に、前記第1電圧変換部および前記第2電圧変換部の少なくとも一方によって、電流の流動によって生じた前記第2電源の分極が収まるように、前記第1電圧変換部と前記第2電圧変換部の出力電圧差を調整することで、前記第2電源に前記分極が生じた際の電流とは逆向きの電流を流動させる請求項11に記載の電源装置。
- 前記第1中継部は、第1スイッチ(21a,21b)を有し、
前記第2中継部は、第2スイッチ(22a,22b)と、入力電圧の電圧レベルを変換した出力電圧を出力する電圧変換部(22c)と、を有し、
前記状態制御部は、前記第1スイッチを閉状態にしつつ、前記第2スイッチを開状態および前記電圧変換部を非駆動状態の少なくとも一方にすることで、前記第1電源と前記電気負荷との間で電流を流動させつつ、前記第2電源の電流の流動を止める請求項8に記載の電源装置。 - 前記状態制御部は、前記第1スイッチを閉状態にしつつ、前記第2スイッチを開状態および前記電圧変換部を非駆動状態の少なくとも一方にする前に、前記電圧変換部によって、前記第1スイッチの電圧と前記電圧変換部の出力電圧との電圧差を調整することで、分極設定時間の間、前記第2電源に分極設定電流を流す請求項14に記載の電源装置。
- 前記状態制御部は、前記第1スイッチを閉状態にしつつ、前記第2スイッチを開状態および前記電圧変換部を非駆動状態の少なくとも一方にする前に、前記電圧変換部によって、前記第1スイッチの電圧と前記電圧変換部の出力電圧との電圧差を調整することで、前記第2電源に分極が生じた際の電流とは逆向きの電流を流動させる請求項14に記載の電源装置。
- 前記第1中継部は、第1インバータ(44)を有し、
前記第2中継部は、第2インバータ(46)を有し、
前記状態制御部は、前記第1インバータによって前記第1電源と前記電気負荷との間の電流を流動させつつ、前記第2インバータによって前記第2電源と前記電気負荷との間の電流の流動を止める請求項8または請求項9に記載の電源装置。 - 前記電気負荷は、車両に搭載された回転電機(41,42)であり、
前記状態制御部は前記第1インバータと前記第2インバータを制御することで前記回転電機の力行と発電とを制御しており、
前記状態制御部は、前記第1インバータによって前記第1電源と前記電気負荷との間の電流を流動させつつ、前記第2インバータによって前記第2電源と前記電気負荷との間の電流の流動を止める前に、前記第1インバータおよび前記第2インバータによって、分極設定時間の間、前記第2電源に分極設定電流を流す請求項17に記載の電源装置。 - 前記電気負荷は、車両に搭載された回転電機(41,42)であり、
前記状態制御部は前記第1インバータと前記第2インバータを制御することで前記回転電機の力行と発電とを制御しており、
前記状態制御部は、前記第1インバータによって前記第1電源と前記電気負荷との間の電流を流動させつつ、前記第2インバータによって前記第2電源と前記電気負荷との間の電流の流動を止める前に、前記第1インバータおよび前記第2インバータによって、電流の流動によって生じた前記第2電源の分極が収まるように、前記第2電源に前記分極が生じた際の電流とは逆向きの電流を流動させる請求項17に記載の電源装置。
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