JP2020048266A

JP2020048266A - Power supply device

Info

Publication number: JP2020048266A
Application number: JP2018172789A
Authority: JP
Inventors: 高松　直義; Naoyoshi Takamatsu; 直義高松; 嘉崇新見; Yoshitaka Niimi; 拓弥坂本; Takuya Sakamoto; 伊藤　悟; Satoru Ito; 悟伊藤; 弘嗣大畠; Hiroshi Ohata; 俊也小林; Toshiya Kobayashi; 修二戸村; Shuji Tomura; 直樹柳沢; Naoki Yanagisawa; 成晶後藤; Shigeaki Goto
Original assignee: Toyota Motor Corp; Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Motor Corp; Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 2018-09-14
Filing date: 2018-09-14
Publication date: 2020-03-26

Abstract

To provide a power supply device capable of suppressing an occurrence of an inrush current when a connection state of two batteries is switched from a series connection state to a parallel connection state.SOLUTION: The power supply device includes two batteries B1, B2. By switching on/off states of switch elements S1, S2, S3, connection states of the two batteries B1, B2 can be switched between a series connection state and a parallel connection state. The power supply device includes: a reactor element R connected in series to one of the batteries and a DC/DC converter 31; and a bidirectional DC/DC converter 33a connected to the other battery.SELECTED DRAWING: Figure 9

Description

本発明は、２つのバッテリの接続状態を直列接続状態と並列接続状態との間で切り換え可能な電源装置に関する。 The present invention relates to a power supply device capable of switching a connection state of two batteries between a series connection state and a parallel connection state.

特許文献１には、直列接続状態と並列接続状態との間で接続状態を切り換え可能な２つのバッテリと、２つのバッテリのうちの一方のバッテリに直列に接続されたリアクトル素子と、を備える電源装置が記載されている。 Patent Literature 1 discloses a power supply including two batteries capable of switching a connection state between a series connection state and a parallel connection state, and a reactor element connected in series to one of the two batteries. An apparatus is described.

特開２０１４−０６４４１６号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-064416

特許文献１に記載の電源装置によれば、一方のバッテリにのみリアクトル素子が直列に接続されているので、２つのバッテリ間に電圧差が発生する。結果、バッテリの接続状態を直列接続状態から並列接続状態に切り換えた際、バッテリ間の電圧差に起因して突入電流が発生する可能性がある。 According to the power supply device described in Patent Literature 1, the reactor element is connected in series only to one battery, so that a voltage difference occurs between the two batteries. As a result, when the connection state of the batteries is switched from the series connection state to the parallel connection state, an inrush current may be generated due to a voltage difference between the batteries.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、２つのバッテリの接続状態を直列接続状態から並列接続状態に切り換えた際に突入電流が発生することを抑制可能な電源装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a power supply capable of suppressing generation of an inrush current when the connection state of two batteries is switched from a series connection state to a parallel connection state. It is to provide a device.

本発明に係る電源装置は、２つのバッテリを備え、スイッチ素子のオン／オフ状態を切り換えることにより、前記２つのバッテリの接続状態を直列接続状態と並列接続状態との間で切り換え可能な電源装置であって、一方のバッテリに直列に接続されたリアクトル素子及びＤＣ／ＤＣコンバータと、他方のバッテリに接続された双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、を備えることを特徴とする。 A power supply device according to the present invention includes two batteries, and can switch a connection state of the two batteries between a series connection state and a parallel connection state by switching an on / off state of a switch element. And a reactor and a DC / DC converter connected in series to one battery, and a bidirectional DC / DC converter connected to the other battery.

本発明に係る電源装置によれば、リアクトル素子の有無に関係なくバッテリ間で電力を授受してバッテリ間に電力差が発生することを抑制できるので、２つのバッテリの接続状態を直列接続状態から並列接続状態に切り換えた際に突入電流が発生することを抑制できる。 According to the power supply device of the present invention, power can be transferred between batteries regardless of the presence or absence of the reactor element, and the occurrence of a power difference between the batteries can be suppressed. The occurrence of an inrush current when switching to the parallel connection state can be suppressed.

図１は、本発明の一実施形態である電源装置が適用される車両の構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a vehicle to which a power supply device according to one embodiment of the present invention is applied. 図２は、図１に示す蓄電部の構成を示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration of the power storage unit shown in FIG. 図３は、第１バッテリと第２バッテリとの接続状態が直列接続状態、並列接続状態、及び第２バッテリの単独駆動状態にあるときの第１〜第３スイッチ素子のオン／オフ状態を示す図である。FIG. 3 shows an on / off state of the first to third switch elements when the connection state between the first battery and the second battery is a series connection state, a parallel connection state, and a single battery driving state. FIG. 図４は、従来の電源装置の課題を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining a problem of the conventional power supply device. 図５は、従来の電源装置の課題を説明するための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining a problem of the conventional power supply device. 図６は、従来の電源装置の課題を説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining a problem of the conventional power supply device. 図７は、従来の電源装置の課題を説明するための図である。FIG. 7 is a diagram for explaining a problem of the conventional power supply device. 図８は、本発明の一実施形態である電源装置の作用を説明するための図である。FIG. 8 is a diagram for explaining the operation of the power supply device according to one embodiment of the present invention. 図９は、本発明の一実施形態である電源装置の動作を説明するための図である。FIG. 9 is a diagram for explaining the operation of the power supply device according to one embodiment of the present invention. 図１０は、本発明の一実施形態である電源装置の作用を説明するための図である。FIG. 10 is a diagram for explaining the operation of the power supply device according to one embodiment of the present invention. 図１１は、本発明の一実施形態である電源装置の動作を説明するための図である。FIG. 11 is a diagram for explaining the operation of the power supply device according to one embodiment of the present invention.

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態である電源装置の構成について説明する。 Hereinafter, a configuration of a power supply device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

〔車両の構成〕
まず、図１を参照して、本発明の一実施形態である電源装置が適用される車両の構成について説明する。図１は、本発明の一実施形態である電源装置が適用される車両の構成を示すブロック図である。 [Vehicle configuration]
First, a configuration of a vehicle to which a power supply device according to an embodiment of the present invention is applied will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a vehicle to which a power supply device according to one embodiment of the present invention is applied.

図１に示すように、本発明の一実施形態である電源装置が適用される車両１は、ＨＶ（Hybrid Vehicle）車両により構成され、エンジン（ＥＮＧ）２、電源装置３、第１インバータ（ＩＮＶ１）４ａ、第２インバータ（ＩＮＶ２）４ｂ、第１電動機（ＭＧ１）５ａ、及び第２電動機（ＭＧ２）５ｂを主な構成要素として備えている。なお、車両１は、ＨＶ車両に限定されることはなく、ＥＶ（Electric Vehicle），ＰＨＶ（Plug-in Hybrid Vehicle），ＦＣＥＶ（Fuel Cell Electric Vehicle）等であってもよい。 As shown in FIG. 1, a vehicle 1 to which a power supply device according to an embodiment of the present invention is applied is configured by an HV (Hybrid Vehicle) vehicle, and includes an engine (ENG) 2, a power supply device 3, and a first inverter (INV1). ) 4a, a second inverter (INV2) 4b, a first motor (MG1) 5a, and a second motor (MG2) 5b as main components. The vehicle 1 is not limited to an HV vehicle, and may be an electric vehicle (EV), a plug-in hybrid vehicle (PHV), a fuel cell electric vehicle (FCEV), or the like.

エンジン２は、ガソリンや軽油等を燃料として動力を出力する内燃機関によって構成され、後述するＨＶ電子制御ユニット（以下、ＨＶ−ＥＣＵと表記）１０５によって駆動制御される。 The engine 2 is configured by an internal combustion engine that outputs power using gasoline, light oil, or the like as fuel, and is driven and controlled by an HV electronic control unit (hereinafter referred to as HV-ECU) 105 described later.

電源装置３は、正線６ａ及び負線６ｂを介して第１インバータ４ａ及び第２インバータ４ｂに接続され、後述する電池電子制御ユニット（以下、電池ＥＣＵと標記）１０４によって制御されている。なお、本実施形態では、電源装置と第１インバータ４ａ及び第２インバータ４ｂとの間を流れる電力の平滑化を行うために、正線６ａと負線６ｂとの間にコンデンサ７が接続されている。 The power supply device 3 is connected to the first inverter 4a and the second inverter 4b via a positive line 6a and a negative line 6b, and is controlled by a battery electronic control unit (hereinafter referred to as a battery ECU) 104 described later. In this embodiment, a capacitor 7 is connected between the positive line 6a and the negative line 6b in order to smooth the power flowing between the power supply device and the first inverter 4a and the second inverter 4b. I have.

第１インバータ４ａ及び第２インバータ４ｂは、複数のスイッチ素子を備え、直流電力と交流電力とを相互に変換する機能を有している。第１インバータ４ａ及び第２インバータ４ｂは、ＨＶ−ＥＣＵ１０５による複数のスイッチ素子のオン／オフ制御によって第１電動機５ａ及び第２電動機５ｂを回転駆動する。 The first inverter 4a and the second inverter 4b include a plurality of switch elements and have a function of mutually converting DC power and AC power. The first inverter 4a and the second inverter 4b rotationally drive the first electric motor 5a and the second electric motor 5b by ON / OFF control of a plurality of switch elements by the HV-ECU 105.

第１電動機５ａ及び第２電動機５ｂは、同期発電電動機により構成され、第１インバータ４ａ及び第２インバータ４ｂによって回転駆動されることによりモータ及びジェネレータとして機能する。 The first electric motor 5a and the second electric motor 5b are constituted by synchronous generator motors, and function as motors and generators by being rotationally driven by the first inverter 4a and the second inverter 4b.

〔制御系の構成〕
次に、図１を参照して、車両１の制御系の構成について説明する。 [Control system configuration]
Next, a configuration of a control system of the vehicle 1 will be described with reference to FIG.

図１に示すように、車両１は、制御系として、温度センサ１００、電圧センサ１０１、電流センサ１０２、電圧センサ１０３、電池ＥＣＵ１０４、及びＨＶ−ＥＣＵ１０５を備えている。 As shown in FIG. 1, the vehicle 1 includes a temperature sensor 100, a voltage sensor 101, a current sensor 102, a voltage sensor 103, a battery ECU 104, and an HV-ECU 105 as a control system.

温度センサ１００は、電源装置３内の蓄電部３３の近傍に設けられ、蓄電部３３の温度Ｔｂを検出し、検出信号を電池ＥＣＵ１０４に出力する。 Temperature sensor 100 is provided near power storage unit 33 in power supply device 3, detects temperature Tb of power storage unit 33, and outputs a detection signal to battery ECU 104.

電圧センサ１０１は、電源装置３内の正線ＰＬと負線ＮＬとの間の電圧差Ｖｂを検出し、検出信号を電池ＥＣＵ１０４に出力する。 Voltage sensor 101 detects a voltage difference Vb between positive line PL and negative line NL in power supply device 3 and outputs a detection signal to battery ECU 104.

電流センサ１０２は、電源装置３内の正線ＰＬを流れる電流Ｉｂを検出し、検出信号を電池ＥＣＵ１０４に出力する。 Current sensor 102 detects current Ib flowing through positive line PL in power supply device 3 and outputs a detection signal to battery ECU 104.

電圧センサ１０３は、コンデンサ７に掛かる電圧Ｖｈを検出し、検出信号をＨＶ−ＥＣＵ１０５に出力する。 Voltage sensor 103 detects voltage Vh applied to capacitor 7 and outputs a detection signal to HV-ECU 105.

電池ＥＣＵ１０４は、主に、蓄電部３３の充電状態の管理や異常検出や電圧制御を行う。電池ＥＣＵ１０４には、温度Ｔｂ、電圧差Ｖｂ、電流Ｉｂ等の各検出信号が入力される。電池ＥＣＵ１０４は、温度Ｔｂ、電圧差Ｖｂ、電流Ｉｂ等に基づいて蓄電部３３のＳＯＣ（State Of Charge）を算出する。電池ＥＣＵ１０４は、温度ＴｂやＳＯＣ等の各信号をＨＶ−ＥＣＵ１０５に送信する。また、電池ＥＣＵ１０４は、ＨＶ−ＥＣＵ１０５から受信した指令信号に基づいて蓄電部３３に対する制御信号を出力する。 Battery ECU 104 mainly manages the state of charge of power storage unit 33, performs abnormality detection, and performs voltage control. The battery ECU 104 receives detection signals such as a temperature Tb, a voltage difference Vb, and a current Ib. Battery ECU 104 calculates an SOC (State Of Charge) of power storage unit 33 based on temperature Tb, voltage difference Vb, current Ib, and the like. Battery ECU 104 transmits signals such as temperature Tb and SOC to HV-ECU 105. Further, battery ECU 104 outputs a control signal to power storage unit 33 based on the command signal received from HV-ECU 105.

ＨＶ−ＥＣＵ１０５は、電池ＥＣＵ１０４と相互に通信可能に構成されており、各種指令や各種センサの検知結果等の各信号の送受信を行う。ＨＶ−ＥＣＵ１０５は、車両１の走行時においてドライバの要求に応じた車両駆動力を発生させるために、エンジン２、第１インバータ４ａ、及び第２インバータ４ｂを制御すると共に、蓄電部３３の電圧を制御する。ＨＶ−ＥＣＵ１０５には、イグニッションスイッチの操作信号ＩＧＣＮ、エンジン２の回転数ＮＥ、第１電動機５ａ及び第２電動機５ｂの回転数、車速、アクセル開度、電圧Ｖｈ、温度Ｔｂ、蓄電部３３のＳＯＣ等の各信号が入力される。また、ＨＶ−ＥＣＵ１０５は、入力された情報に基づいて算出された、エンジン２に対する制御信号ＮＲｅｆ、第１インバータ４ａ及び第２インバータ４ｂに対するＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御信号である信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ２、蓄電部３３の電圧を要求電圧に切り替えるための指令信号、及びコンバータ３４に対するＰＷＭ制御信号である信号ＰＷＣ等を出力する。 The HV-ECU 105 is configured to be able to communicate with the battery ECU 104, and transmits and receives various signals such as various commands and detection results of various sensors. The HV-ECU 105 controls the engine 2, the first inverter 4a, and the second inverter 4b in order to generate a vehicle driving force according to a driver's request when the vehicle 1 runs, and also controls the voltage of the power storage unit 33. Control. The HV-ECU 105 includes an operation signal IGCN of an ignition switch, a rotation speed NE of the engine 2, a rotation speed of the first electric motor 5a and the second electric motor 5b, a vehicle speed, an accelerator opening, a voltage Vh, a temperature Tb, and an SOC of the power storage unit 33. Are input. The HV-ECU 105 also calculates the control signal NRef for the engine 2 and the signals PWM1 and PWM2, which are PWM (Pulse Width Modulation) control signals for the first inverter 4a and the second inverter 4b, based on the input information. It outputs a command signal for switching the voltage of power storage unit 33 to the required voltage, a signal PWC that is a PWM control signal for converter 34, and the like.

電池ＥＣＵ１０４及びＨＶ−ＥＣＵ１０５は、物理的には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、及び入出力等のインターフェースを含む周知のマイクロコンピュータを主体とする電子回路である。電池ＥＣＵ１０４及びＨＶ−ＥＣＵ１０５の機能は、ＲＯＭに保持されるアプリケーションプログラムをＲＡＭにロードしてＣＰＵで実行することによって、ＣＰＵの制御のもとで制御対象を動作させると共に、ＲＡＭやＲＯＭにおけるデータの読み出し及び書き込みを行うことで実現される。 The battery ECU 104 and the HV-ECU 105 are mainly composed of a well-known microcomputer including a CPU (Central Processing Unit), a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), and an interface such as an input / output. It is an electronic circuit. The functions of the battery ECU 104 and the HV-ECU 105 are as follows: by loading an application program stored in the ROM into the RAM and executing the program by the CPU, the control target is operated under the control of the CPU; It is realized by performing reading and writing.

〔電源装置の構成〕
次に、図１〜図３を参照して、電源装置３の構成について説明する。図２は、図１に示す蓄電部３３の構成を示す回路図である。図３（ａ），（ｂ）はそれぞれ、第１バッテリと第２バッテリとの接続状態が直列接続状態及び並列接続状態にあるときの第１〜第３スイッチ素子のオン／オフ状態を示す図である。 [Configuration of power supply unit]
Next, the configuration of the power supply device 3 will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration of power storage unit 33 shown in FIG. FIGS. 3A and 3B show ON / OFF states of the first to third switch elements when the connection state between the first battery and the second battery is a series connection state and a parallel connection state, respectively. It is.

図１に示すように、電源装置３は、蓄電部３３及びコンバータ（ＣＯＮＶ）３４を備えている。 As shown in FIG. 1, the power supply device 3 includes a power storage unit 33 and a converter (CONV) 34.

蓄電部３３は、電池ＥＣＵ１０４からの制御信号に従って第１インバータ４ａ及び第２インバータ４ｂとの間で電力を充放電する機能を有している。図２に示すように、本実施形態では、蓄電部３３は、正線ＰＬと第１ノードＮ１との間に接続された第１スイッチ素子Ｓ１と、第１ノードＮ１と第２ノードＮ２との間に接続された第２スイッチ素子Ｓ２と、第２ノードＮ２と負線ＮＬとの間に接続された第３スイッチ素子Ｓ３と、第１ノードＮ１及び負線ＮＬにそれぞれ正極及び負極が接続された第１バッテリＢ１と、正線ＰＬと第３ノードＮ３との間に接続されたリアクトル素子Ｒと、第３ノードＮ３及び第２ノードＮ２にそれぞれ正極及び負極が接続された第２バッテリＢ２と、を備えている。また、第１バッテリＢ１には、補機バッテリ３２からの電力により駆動される双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ（双方向ＤＣ／ＤＣ）３３ａが接続され、第２バッテリＢ２には、補機バッテリ３２からの電力により駆動されるＤＣ／ＤＣコンバータ（ＤＣ／ＤＣ）３１が接続されている。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１も双方向ＤＣ／ＤＣコンバータであってもよい。 Power storage unit 33 has a function of charging and discharging power between first inverter 4a and second inverter 4b according to a control signal from battery ECU 104. As shown in FIG. 2, in the present embodiment, the power storage unit 33 includes a first switch element S1 connected between the positive line PL and the first node N1, and a first switch element S1 connected between the first node N1 and the second node N2. A second switch element S2 connected between the second node N2, a third switch element S3 connected between the second node N2 and the negative line NL, and a positive electrode and a negative electrode connected to the first node N1 and the negative line NL, respectively. A first battery B1, a reactor R connected between the positive line PL and the third node N3, a second battery B2 having a positive electrode and a negative electrode connected to the third node N3 and the second node N2, respectively. , Is provided. The first battery B1 is connected to a bidirectional DC / DC converter (bidirectional DC / DC) 33a driven by power from the auxiliary battery 32, and the second battery B2 is connected to the auxiliary battery 32. A DC / DC converter (DC / DC) 31 driven by the electric power is connected. Note that the DC / DC converter 31 may also be a bidirectional DC / DC converter.

図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、この蓄電部３３では、電池ＥＣＵ１０４が、第１スイッチ素子Ｓ１、第２スイッチ素子Ｓ２、及び第３スイッチ素子Ｓ３のオン／オフ状態を制御することにより、第１バッテリＢ１と第２バッテリＢ２との接続状態を直列接続状態、並列接続状態、及び第２バッテリＢ２の単独駆動状態との間で切り換えることができる。具体的には、図３（ａ）に示すように、電池ＥＣＵ１０４が、第１スイッチ素子Ｓ１及び第３スイッチ素子Ｓ３をオフ状態、第２スイッチ素子Ｓ２をオン状態に制御することにより、第１バッテリＢ１と第２バッテリＢ２とは直列に接続されて電流ＩＬが流れる。また、図３（ｂ）に示すように、電池ＥＣＵ１０４が、第１スイッチ素子Ｓ１及び第３スイッチ素子Ｓ３をオン状態、第２スイッチ素子Ｓ２をオフ状態に制御することにより、第１バッテリＢ１と第２バッテリＢ２とは並列に接続されて電流ＩＬ１及び電流ＩＬ２が流れる。さらに、図３（ｃ）に示すように、電池ＥＣＵ１０４が、第１スイッチ素子Ｓ１及び第２スイッチ素子Ｓ２をオフ状態、第３スイッチ素子Ｓ３をオン状態に制御することにより、第２バッテリＢ２からのみ電力が供給されて電流ＩＬが流れる。 As shown in FIGS. 3A to 3C, in the power storage unit 33, the battery ECU 104 controls the on / off state of the first switch element S1, the second switch element S2, and the third switch element S3. Thereby, the connection state between the first battery B1 and the second battery B2 can be switched between a series connection state, a parallel connection state, and a single driving state of the second battery B2. Specifically, as shown in FIG. 3A, the battery ECU 104 controls the first switch element S1 and the third switch element S3 to an off state, and controls the second switch element S2 to an on state. Battery B1 and second battery B2 are connected in series, and current IL flows. Further, as shown in FIG. 3B, the battery ECU 104 controls the first switch element S1 and the third switch element S3 to be in an on state and the second switch element S2 to be in an off state, thereby connecting the first battery B1 to the first battery B1. The current IL1 and the current IL2 flow in parallel with the second battery B2. Further, as shown in FIG. 3C, the battery ECU 104 controls the first switch element S1 and the second switch element S2 to be in an off state and the third switch element S3 to be in an on state, so that the battery ECU 104 Only the power is supplied and the current IL flows.

図１に戻る。コンバータ３４は、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータによって構成され、正線ＰＬ及び負線ＮＬを介して蓄電部３３に接続されている。コンバータ３４は、蓄電部３３から供給される電力の電圧を、必要に応じて第１電動機５ａや第２電動機５ｂの駆動に適した電圧まで昇圧する。また、コンバータ３４は、第１電動機５ａや第２電動機５ｂが発電した電力の電圧を、蓄電部３３の充電に適した電圧まで降圧させる。 Return to FIG. Converter 34 is formed of a bidirectional DC-DC converter, and is connected to power storage unit 33 via a positive line PL and a negative line NL. Converter 34 boosts the voltage of the electric power supplied from power storage unit 33 to a voltage suitable for driving first electric motor 5a and second electric motor 5b as necessary. In addition, converter 34 reduces the voltage of the electric power generated by first electric motor 5 a and second electric motor 5 b to a voltage suitable for charging power storage unit 33.

ところで、第１バッテリＢ１に双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３３ａが接続されていない場合において、図４（ａ）〜（ｃ）に示すように第１バッテリＢ１の電圧が第２バッテリＢ２の電圧より大きい場合、第１バッテリＢ１と第２バッテリＢ２との接続状態を直列接続状態から並列接続状態に切り換えた際（時間ｔ＝ｔ２）には、図５（ａ）〜（ｃ）に示すように第１スイッチ素子Ｓ１をオン状態に制御すると共に第２スイッチ素子Ｓ２及び第３スイッチ素子３を交互にオン／オフ状態に切り換えることによって、第１バッテリＢ１に流れる突入電流を抑制しながら第１バッテリＢ１により第２バッテリＢ２を充電して第１バッテリＢ１と第２バッテリＢ２との接続状態を並列接続状態に切り換えることができる。しかしながら、第１バッテリＢ１に双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３３ａが接続されていない場合において、図６（ａ）〜（ｃ）に示すように第１バッテリＢ１の電圧が第２バッテリＢ２の電圧より小さい場合には、第１バッテリＢ１と第２バッテリＢ２との接続状態を直列接続状態から並列接続状態に切り換えた際（時間ｔ＝ｔ２）には、突入電流を抑制する方法がないため、第２バッテリＢ２により第１バッテリＢ１を充電することができず、図７（ａ），（ｂ）に示すように非常に大きな突入電流が発生し、突入電流が素子耐圧値以上である場合には、素子が破損する可能性がある。 By the way, when the bidirectional DC / DC converter 33a is not connected to the first battery B1, the voltage of the first battery B1 is higher than the voltage of the second battery B2 as shown in FIGS. In the case, when the connection state between the first battery B1 and the second battery B2 is switched from the series connection state to the parallel connection state (time t = t2), as shown in FIGS. By controlling the first switch element S1 to be in the ON state and alternately switching the second switch element S2 and the third switch element 3 to be in the ON / OFF state, the first battery B1 is controlled while suppressing the rush current flowing through the first battery B1. Thereby, the second battery B2 can be charged and the connection state between the first battery B1 and the second battery B2 can be switched to the parallel connection state. However, when the bidirectional DC / DC converter 33a is not connected to the first battery B1, the voltage of the first battery B1 is lower than the voltage of the second battery B2 as shown in FIGS. In this case, when the connection state between the first battery B1 and the second battery B2 is switched from the series connection state to the parallel connection state (time t = t2), there is no method for suppressing the rush current, When the first battery B1 cannot be charged by the battery B2, a very large rush current is generated as shown in FIGS. 7A and 7B, and the rush current is equal to or higher than the element withstand voltage. The element may be damaged.

これに対して、本実施形態では、上述した通り、第１バッテリＢ１には双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３３ａが接続されている。このような構成によれば、図８（ａ）〜（ｃ）及び図９に示すように、リアクトル素子Ｒの有無に拘わらずＤＣ／ＤＣコンバータ３１、補機バッテリ３２、及び双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３３ａを介して第２バッテリＢ２により第１バッテリＢ１を充電して第１バッテリＢ１と第２バッテリＢ２との接続状態を直列接続状態から並列接続状態に切り換えるまでの間に第１バッテリＢ１と第２バッテリＢ２との間の電圧差を解消できる。これにより、第１バッテリＢ１と第２バッテリＢ２との接続状態を直列接続状態から並列接続状態に切り換えた際（時間ｔ＝ｔ２）、突入電流が発生することを抑制できる。 On the other hand, in the present embodiment, as described above, the first battery B1 is connected to the bidirectional DC / DC converter 33a. According to such a configuration, as shown in FIGS. 8A to 8C and 9, regardless of the presence or absence of reactor element R, DC / DC converter 31, auxiliary battery 32, and bidirectional DC / DC The first battery B1 is charged by the second battery B2 via the converter 33a, and the first battery B1 is connected to the first battery B1 until the connection state between the first battery B1 and the second battery B2 is switched from the series connection state to the parallel connection state. The voltage difference between the second battery B2 and the second battery B2 can be eliminated. Thereby, when the connection state between the first battery B1 and the second battery B2 is switched from the series connection state to the parallel connection state (time t = t2), it is possible to suppress occurrence of an inrush current.

なお、図１０（ａ）〜（ｃ）及び図１１に示すように、第１バッテリＢ１と第２バッテリＢ２との接続状態が並列接続状態にあるときは、第１バッテリＢ１と第２バッテリＢ２との間の電力アンバランスを無くすように、第２バッテリＢ２からＤＣ／ＤＣコンバータ３１に電力を供給してもよい。また同様に、第１バッテリＢ１と第２バッテリＢ２との接続状態が直列接続状態にあるときは、第１バッテリＢ１と第２バッテリＢ２との間の電力アンバランスを無くすように、第１バッテリＢ１から双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３３ａに電力を供給すると共に第２バッテリＢ２からＤＣ／ＤＣコンバータ３１に電力を供給してもよい。 As shown in FIGS. 10A to 10C and FIG. 11, when the connection state between the first battery B1 and the second battery B2 is in a parallel connection state, the first battery B1 and the second battery B2 are connected. Power may be supplied from the second battery B2 to the DC / DC converter 31 so as to eliminate the power imbalance between the DC / DC converter 31 and. Similarly, when the connection state between the first battery B1 and the second battery B2 is in a series connection state, the first battery B1 is connected so as to eliminate the power imbalance between the first battery B1 and the second battery B2. Power may be supplied from B1 to the bidirectional DC / DC converter 33a and from the second battery B2 to the DC / DC converter 31.

以上の説明から明らかなように、本発明の一実施形態である電源装置３は、第２バッテリＢ２に直列に接続されたリアクトル素子Ｒ及びＤＣ／ＤＣコンバータ３１と、第１バッテリＢ１に接続された双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３３ａと、を備える。そして、このような構成によれば、リアクトル素子の有無に関係なくバッテリ間で電力を授受してバッテリ間に電力差が発生することを抑制できるので、第１バッテリＢ１と第２バッテリＢ２との接続状態を直列接続状態から並列接続状態に切り換えた際に突入電流が発生することを抑制できる。 As is clear from the above description, the power supply device 3 according to one embodiment of the present invention is connected to the reactor R and the DC / DC converter 31 connected in series to the second battery B2, and to the first battery B1. A bidirectional DC / DC converter 33a. According to such a configuration, power can be transferred between the batteries regardless of the presence or absence of the reactor element, and the occurrence of a power difference between the batteries can be suppressed, so that the first battery B1 and the second battery B2 can be connected to each other. When a connection state is switched from a series connection state to a parallel connection state, generation of an inrush current can be suppressed.

以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例、及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。 As described above, the embodiment to which the invention made by the present inventors is applied has been described. However, the present invention is not limited by the description and the drawings that constitute a part of the disclosure of the present invention according to the present embodiment. That is, other embodiments, examples, operation techniques, and the like performed by those skilled in the art based on this embodiment are all included in the scope of the present invention.

１車両
２エンジン（ＥＮＧ）
３電源装置
４ａ第１インバータ（ＩＮＶ１）
４ｂ第２インバータ（ＩＮＶ２）
５ａ第１電動機（ＭＧ１）
５ｂ第２電動機（ＭＧ２）
６ａ，ＰＬ正線
６ｂ，ＮＬ負線
７コンデンサ
３１ＤＣ／ＤＣコンバータ（ＤＣ／ＤＣ）
３２補機バッテリ
３３蓄電部
３３ａ双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ（双方向ＤＣ／ＤＣ）
３４コンバータ（ＣＯＮＶ）
１００温度センサ
１０１，１０３電圧センサ
１０２電流センサ
１０４電池電子制御ユニット（電池ＥＣＵ）
１０５ＨＶ電子制御ユニット（ＨＶ−ＥＣＵ）
Ｂ１第１バッテリ
Ｂ２第２バッテリ
Ｎ１第１ノード
Ｎ２第２ノード
Ｎ３第３ノード
Ｒリアクトル素子
Ｓ１第１スイッチ素子
Ｓ２第２スイッチ素子
Ｓ３第３スイッチ素子 1 vehicle 2 engine (ENG)
3 power supply device 4a first inverter (INV1)
4b Second inverter (INV2)
5a First motor (MG1)
5b Second motor (MG2)
6a, PL Positive line 6b, NL Negative line 7 Capacitor 31 DC / DC converter (DC / DC)
32 auxiliary battery 33 power storage unit 33a bidirectional DC / DC converter (bidirectional DC / DC)
34 Converter (CONV)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Temperature sensor 101,103 Voltage sensor 102 Current sensor 104 Battery electronic control unit (battery ECU)
105 HV electronic control unit (HV-ECU)
B1 First battery B2 Second battery N1 First node N2 Second node N3 Third node R Reactor element S1 First switch element S2 Second switch element S3 Third switch element

Claims

A power supply device comprising two batteries, wherein the connection state of the two batteries can be switched between a series connection state and a parallel connection state by switching an on / off state of a switch element,
A power supply device comprising: a reactor element and a DC / DC converter connected in series to one battery; and a bidirectional DC / DC converter connected to the other battery.