JP4329454B2 - Electric vehicle system - Google Patents

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Description

本発明は、2系統のモータ/ジェネレータを備えた電気自動車システムに関するものである。   The present invention relates to an electric vehicle system including two motor / generator systems.

第1の従来技術として、従来の電気自動車システムは、車両駆動用の高電圧バッテリの他に、ガソリン車と同様にワイパや各種ランプ、オーディオ、パワーウィンドウあるいは各種コントロール装置などの補機類の電源となる補機バッテリを搭載している。図6にその構成例を示す。図6において、101は動力伝達機構、102は発電電動機、103は電力変換装置、104は第1の蓄電装置(高電圧バッテリと称す)、105は第2の蓄電装置(補機バッテリと称す)、106は絶縁型DC−DCコンバータで、コンバータ107と高周波トランス108とインバータ109で構成される。補機バッテリ105は、車両の駆動力となる発電電動機102の電源である高電圧バッテリ104の高電圧直流源から絶縁型DC−DCコンバータ106を介して充電されるように構成されている(例えば特許文献1参照)。   As a first prior art, a conventional electric vehicle system is a power source for auxiliary equipment such as a wiper, various lamps, audio, power window or various control devices in the same manner as a gasoline vehicle in addition to a high-voltage battery for driving a vehicle. Auxiliary battery is installed. FIG. 6 shows an example of the configuration. In FIG. 6, 101 is a power transmission mechanism, 102 is a generator motor, 103 is a power converter, 104 is a first power storage device (referred to as a high voltage battery), and 105 is a second power storage device (referred to as an auxiliary battery). , 106 are insulated DC-DC converters, which are composed of a converter 107, a high-frequency transformer 108, and an inverter 109. The auxiliary battery 105 is configured to be charged via an insulated DC-DC converter 106 from a high-voltage direct current source of a high-voltage battery 104 that is a power source of a generator motor 102 serving as a driving force of the vehicle (for example, Patent Document 1).

第2の従来技術として、燃料電池等の電力発生装置と高電圧バッテリを備えた電気自動車システムがある。このような従来のハイブリッド自動車においても前述の補機バッテリは、高電圧バッテリの高電圧直流源から絶縁型DC−DCコンバータを介して充電されるように構成されている。図7にその構成例を示す。図7において、動力伝達機構101、発電電動機102、第1の電力変換装置103、第1の蓄電装置104、第2の特電装置105、コンバータ107と高周波トランス108とインバータ109で構成される絶縁型DC−DCコンバータ106は第1の従来技術と同様である。第2の電力変換装置110と電力発生装置111(燃料電池と称す)が備わっている点が第1の従来技術と異なる(例えば特許文献2参照)。   As a second prior art, there is an electric vehicle system including a power generation device such as a fuel cell and a high voltage battery. Also in such a conventional hybrid vehicle, the above-mentioned auxiliary battery is configured to be charged from a high-voltage direct current source of a high-voltage battery via an insulated DC-DC converter. FIG. 7 shows an example of the configuration. In FIG. 7, the power transmission mechanism 101, the generator motor 102, the first power conversion device 103, the first power storage device 104, the second special electric device 105, the converter 107, the high-frequency transformer 108, and the inverter 109 are included. The DC-DC converter 106 is the same as the first prior art. The second power converter 110 and a power generator 111 (referred to as a fuel cell) are different from the first prior art (see, for example, Patent Document 2).

上述した第1及び第2の従来技術ともに、高電圧バッテリから絶縁型DC−DCコンバータを介して補機バッテリを充電するよう構成されている。このため、補機バッテリ105の蓄電量が少なくなった場合、高電圧バッテリ104から絶縁型DC−DCコンバータ106を介して充電することができるため、補機バッテリ105を充電するための発電機(以下、オルタネータと称す)が不要となる。また、一般に発電機よりもこのような絶縁型DC−DCコンバータによる充電のほうが効率がよく、限られたエネルギーを有効に利用できる。また、このような構成は、現在市販されている内燃機関と電気のハイブリッド自動車(HEV)等にて実用化されており、これらからシステムの流用が可能となる。
特公平7−57041号公報 特開2002−110187号公報
Both the first and second conventional technologies described above are configured to charge the auxiliary battery from the high voltage battery via the insulation type DC-DC converter. For this reason, when the amount of power stored in the auxiliary battery 105 is reduced, it can be charged from the high voltage battery 104 via the insulation type DC-DC converter 106. Therefore, a generator for charging the auxiliary battery 105 ( (Hereinafter referred to as an alternator) becomes unnecessary. In general, charging with such an insulating DC-DC converter is more efficient than a generator, and limited energy can be used effectively. Such a configuration has been put into practical use in an internal combustion engine and an electric hybrid vehicle (HEV) that are currently on the market, and the system can be diverted from these.
Japanese Examined Patent Publication No. 7-57041 JP 2002-110187 A

上述した第1および第2の従来技術については、共に、以下のような問題がある。   The first and second prior arts described above have the following problems.

補機バッテリ充電用のDC−DCコンバータは、高電圧バッテリに接続されるため、スイッチング素子の耐電圧が高いものが必要となる。一般にスイッチング素子の抵抗成分は耐電圧に比例して大きくなるため、DC−DCコンバータにおける損失が大きくなり効率低下を招く。また、その損失による発熱量も大きくなるため、冷却系統も大型になる。また、これらのような高電圧系と低電圧系の電気系統が混在する電気自動車システムにおいては、低電圧系で使用される機器の過電圧レベルを超えないようにするためや感電の危険性を最小限にする必要があるため、高電圧系と低電圧系は電気的に絶縁する必要がある。従って、従来の電気自動車システムにおけるDC−DCコンバータは上記目的を達成するために、サイズ、重量が大きな高周波トランスによって、高電圧系と低電圧系とを絶縁している。このため、高電圧バッテリの高電圧直流源から直接低電圧直流源に変換できず、その間に一端高周波電圧源に変換する必要があるため、その段階における変換損失も存在する。   Since the DC-DC converter for charging the auxiliary battery is connected to a high voltage battery, a switching element with a high withstand voltage is required. In general, since the resistance component of the switching element increases in proportion to the withstand voltage, the loss in the DC-DC converter increases and the efficiency decreases. In addition, the amount of heat generated by the loss increases, and the cooling system also becomes large. Moreover, in such an electric vehicle system in which a high voltage system and a low voltage system are mixed, the risk of electric shock is minimized so as not to exceed the overvoltage level of equipment used in the low voltage system. Therefore, the high voltage system and the low voltage system need to be electrically insulated. Therefore, the DC-DC converter in the conventional electric vehicle system insulates the high voltage system and the low voltage system by a high-frequency transformer having a large size and weight in order to achieve the above object. For this reason, the high voltage direct current source of the high voltage battery cannot be directly converted into the low voltage direct current source, and during that time, it is necessary to convert it into a high frequency voltage source. Therefore, there is a conversion loss at that stage.

以上のように、第1および第2の従来技術で述べた電気自動車システムにおいては、絶縁型のDC−DCコンバータが必要となるため、損失が大きくなり、装置全体としてサイズ、重量が大きくなるだけでなく、価格も高価になる。電気自動車は搭載スペースが限られるだけでなく、コストダウン要求が非常に強いため、このような絶縁型DC−DCコンバータの搭載は不利となる。   As described above, in the electric vehicle system described in the first and second prior arts, an insulation type DC-DC converter is required, so that loss is increased, and only the size and weight of the entire device are increased. Not only will the price be expensive. An electric vehicle not only has a limited mounting space, but also has a very strong demand for cost reduction, so mounting such an insulated DC-DC converter is disadvantageous.

本発明は、それぞれが絶縁された2つ以上の異なる電圧により、電動機および発電機として機能する発電電動機を使用することにより、補機バッテリを充電するための上記のような絶縁型DC−DCコンバータを小型、軽量、安価な非絶縁型AC−DCコンバータとすることにより、上記問題を解決する電気自動車システムを提供することを目的としている。   The present invention provides an insulated DC-DC converter as described above for charging an auxiliary battery by using a generator motor that functions as a motor and a generator with two or more different voltages each insulated. It is an object of the present invention to provide an electric vehicle system that solves the above-described problems by making the non-insulated AC-DC converter small, light, and inexpensive.

前記課題を解決するために、本発明の電気自動車システムは、絶縁された2つ以上の異なる電圧により、電動機および発電機として機能する発電電動機と、前記発電電動機に接続され、動力を伝達する動力伝達機構と、前記発電電動機の第1の端子に接続され、前記発電電動機を電動機として機能させる場合は第1の端子に交流電圧を印加するインバータ、発電機として機能させる場合は第1の端子から発電された電力を整流するコンバータとして動作する第1の電力変換装置と、前記発電電動機の第2の端子に接続され、前記発電電動機を電動機として機能させる場合は第2の端子に交流電圧を印加するインバータ、発電機として機能させる場合は第2の端子から発電された電力を整流するコンバータとして動作する第2の電力変換装置と、前記第1の電力変換装置に接続され、電力を発生させることができる電力発生装置と、前記電力発生装置と前記第1の電力変換装置の間に接続される第3の電力変換装置と、前記第3の電力変換装置に接続される第1の蓄電装置と、前記第2の電力変換装置に接続される第2の蓄電装置と、前記第1の蓄電装置と前記第2の蓄電装置の蓄電量に基づいて前記動力伝達機構と前記第1の電力変換装置と前記第2の電力変換装置と前記第3の電力変換装置を制御する制御部とを備える。 In order to solve the above-mentioned problems, an electric vehicle system according to the present invention includes a generator motor that functions as a motor and a generator, and a power that is connected to the generator motor and transmits power by using two or more different insulated voltages. The transmission mechanism is connected to the first terminal of the generator motor. When the generator motor functions as an electric motor, the inverter applies an AC voltage to the first terminal. When the generator motor functions as the generator, the first terminal A first power conversion device that operates as a converter that rectifies the generated power, and is connected to a second terminal of the generator motor, and an AC voltage is applied to the second terminal when the generator motor functions as a motor. A second power converter that operates as a converter that rectifies the power generated from the second terminal when functioning as an inverter or generator A power generator connected to the first power converter and capable of generating power; a third power converter connected between the power generator and the first power converter; A first power storage device connected to a third power conversion device, a second power storage device connected to the second power conversion device, and a power storage of the first power storage device and the second power storage device The power transmission mechanism, the first power converter, the second power converter, and a control unit that controls the third power converter based on a quantity.

また、本発明の電気自動車システムは、絶縁された2つ以上の異なる電圧により、電動機および発電機として機能する発電電動機と、前記発電電動機に接続され、動力を伝達する動力伝達機構と、前記発電電動機の第1の端子に接続され、前記発電電動機を電動機として機能させる場合は第1の端子に交流電圧を印加するインバータ、発電機として機能させる場合は第1の端子から発電された電力を整流するコンバータとして動作する第1の電力変換装置と、前記発電電動機の第2の端子に接続され、前記発電電動機を発電機として機能させる場合は第2の端子から発電された電力を整流するコンバータとしてのみ動作する第2の電力変換装置と、前記第1の電力変換装置に接続され、電力を発生させることができる電力発生装置と、前記電力発生装置と前記第1の電力変換装置の間に接続される第3の電力変換装置と、前記第3の電力変換装置に接続される第1の蓄電装置と、前記第2の電力変換装置に接続される第2の蓄電装置と、前記第1の蓄電装置と前記第2の蓄電装置の蓄電量に基づいて前記動力伝達機構と前記第1の電力変換装置前記第3の電力変換装置を制御する制御部とを備える。 In addition, the electric vehicle system of the present invention includes an electric motor and a generator motor that functions as a generator by two or more insulated voltages, a power transmission mechanism that is connected to the generator motor and transmits power, and the power generator An inverter that is connected to the first terminal of the motor and applies the AC voltage to the first terminal when the generator motor functions as a motor, and rectifies the power generated from the first terminal when the generator motor functions as a generator. As a converter that rectifies the electric power generated from the second terminal when connected to the second terminal of the generator motor and when the generator motor functions as a generator A second power conversion device that operates only, a power generation device that is connected to the first power conversion device and can generate power, and the power A third power converter connected between the generator and the first power converter; a first power storage device connected to the third power converter; and the second power converter. The power transmission mechanism, the first power conversion device, and the third power conversion device are connected to each other based on the amount of power stored in the second power storage device, the first power storage device, and the second power storage device. A control unit for controlling.

本発明の電気自動車システムにおいて、前記制御部は、前記第1の蓄電装置の蓄電量が第1の所定の蓄電量以上の場合、前記第1の電力変換装置は前記第1の蓄電装置の直流電圧を交流電圧に変換し、前記発電電動機を駆動し、前記動力伝達機構を介して車両の駆動力とするように前記第1の電力変換装置を制御する。   In the electric vehicle system according to the aspect of the invention, the control unit may be configured such that the first power conversion device is a direct current of the first power storage device when the power storage amount of the first power storage device is equal to or greater than a first predetermined power storage amount. The first power conversion device is controlled so as to convert the voltage into an AC voltage, drive the generator motor, and use the power transmission mechanism as the driving force of the vehicle.

また、前記制御部は、前記第2の蓄電装置の蓄電量が第1の所定の蓄電量以上の場合、前記第2の電力変換装置は前記第2の蓄電装置の直流電圧を交流電圧に変換し、前記発電電動機を駆動し、前記動力伝達機構を介して車両の駆動力とするように前記第2の電力変換装置を制御する。   Further, the control unit converts the DC voltage of the second power storage device into an AC voltage when the power storage amount of the second power storage device is equal to or greater than a first predetermined power storage amount. Then, the second electric power converter is controlled so as to drive the generator motor and use it as the driving force of the vehicle via the power transmission mechanism.

また、前記制御部は、前記第1と第2の蓄電装置の蓄電量がともに第1の所定の蓄電量以上の場合、前記第1と第2の電力変換装置は前記第1と第2の蓄電装置の直流電圧をそれぞれ交流電圧に変換し、前記発電電動機を駆動し、前記動力伝達機構を介して車両の駆動力とするように前記第1と第2の電力変換装置を制御する。   In addition, the control unit determines that the first and second power conversion devices are the first and second power converters when both the first and second power storage devices have a power storage amount equal to or greater than a first predetermined power storage amount. The first and second power conversion devices are controlled so as to convert the DC voltage of the power storage device into AC voltage, drive the generator motor, and drive the vehicle via the power transmission mechanism.

また、前記制御部は、前記電力発生装置において発生した直流電圧を、前記第1の電力変換装置により交流電圧に変換し、前記発電電動機を駆動し、前記動力伝達機構を介して車両の駆動力とするように前記電力発生装置を制御する。   Further, the control unit converts a DC voltage generated in the power generation device into an AC voltage by the first power conversion device, drives the generator motor, and drives the driving force of the vehicle via the power transmission mechanism. The power generation device is controlled so that

また、前記制御部は、前記電力発生装置において発生した直流電圧を、前記第1の電力変換装置に入力するとともに、前記第1の蓄電装置の直流電圧を前記第3の電力変換装置により調節し前記第1の電力変換装置に入力し、双方からの入力を第1の電力変換装置により交流電圧に変換し、前記発電電動機を駆動し、前記動力伝達機構を介して車両の駆動力とするように前記電力発生装置または前記第1の電力変換装置または前記第3の電力変換装置またはそれら全てを協調して制御する。   In addition, the control unit inputs the DC voltage generated in the power generation device to the first power conversion device, and adjusts the DC voltage of the first power storage device by the third power conversion device. Input to the first power converter, convert the input from both to an AC voltage by the first power converter, drive the generator motor, and use it as the driving force of the vehicle via the power transmission mechanism The power generator, the first power converter, the third power converter, or all of them are controlled in a coordinated manner.

また、前記制御部は、前記電力発生装置において発生した直流電圧を、前記第1の電力変換装置により交流電圧に変換し、前記第2の蓄電装置の直流電圧を前記第2の電力変換装置により交流電圧に変換し、前記発電電動機を駆動し、前記動力伝達機構を介して車両の駆動力とするように前記電力発生装置または前記第2の電力変換装置またはそれらを協調して制御する。   Further, the control unit converts a DC voltage generated in the power generation device into an AC voltage by the first power conversion device, and converts a DC voltage of the second power storage device by the second power conversion device. The power generation device or the second power conversion device or them are controlled in a coordinated manner so as to be converted into an AC voltage, drive the generator motor, and use the power transmission mechanism as the driving force of the vehicle.

また、前記制御部は、前記電力発生装置において発生した直流電圧を、前記第1の電力変換装置に入力するとともに、前記第1の蓄電装置の直流電圧を前記第3の電力変換装置により調節し前記第1の電力変換装置に入力し、双方からの入力を前記第1の電力変換装置により交流電圧に変換し、前記第2の蓄電装置の直流電圧を前記第2の電力変換装置により交流電圧に変換し、前記発電電動機を駆動し、前記動力伝達機構を介して車両の駆動力とするように前記電力発生装置または前記第1の電力変換装置または前記第2の電力変換装置またはそれらを協調して制御する。   In addition, the control unit inputs the DC voltage generated in the power generation device to the first power conversion device, and adjusts the DC voltage of the first power storage device by the third power conversion device. Input to the first power conversion device, input from both is converted to an AC voltage by the first power conversion device, and a DC voltage of the second power storage device is converted to an AC voltage by the second power conversion device. The power generation device or the first power conversion device or the second power conversion device or the combination thereof so that the power generation motor is driven and the driving motor is driven through the power transmission mechanism. And control.

また、前記制御部は、前記第2の蓄電装置の蓄電量が第1の所定の蓄電量以下の場合、前記第1の電力変換装置により前記第1の蓄電装置の直流電圧を交流電圧に変換し、前記発電電動機を駆動し、前記第2の端子から発電される電力が前記第2の電力変換装置により直流に変換され、前記第2の蓄電装置を充電するように前記第1の電力変換装置または前記第2の電力変換装置または前記動力伝達機構またはそれらを協調して制御する。   The control unit converts the DC voltage of the first power storage device into an AC voltage by the first power conversion device when the power storage amount of the second power storage device is equal to or less than a first predetermined power storage amount. And driving the generator motor so that the power generated from the second terminal is converted into direct current by the second power conversion device, and the first power conversion is performed so as to charge the second power storage device. The device, the second power conversion device, the power transmission mechanism, or them are controlled in a coordinated manner.

また、前記制御部は、前記第1の蓄電装置の蓄電量が第1の所定の蓄電量以下の場合、前記第2の電力変換装置により前記第2の蓄電装置の直流電圧を交流電圧に変換し、前記発電電動機を駆動し、第1の端子から発電される電力が前記第1の電力変換装置により直流に変換され、第1の蓄電装置を充電するように前記第1の電力変換装置または前記第2の電力変換装置または前記動力伝達機構またはそれらを協調して制御する。   The control unit converts the DC voltage of the second power storage device into an AC voltage by the second power conversion device when the power storage amount of the first power storage device is equal to or less than a first predetermined power storage amount. The first electric power converter or the first electric power converter so that the electric power generated from the first terminal is converted into direct current by the first electric power converter and charges the first power storage device. The second power conversion device or the power transmission mechanism or them are controlled in cooperation.

また、前記制御部は、前記第1の蓄電装置の蓄電量が第1の所定の蓄電量以下の場合、前記電力発生装置により電力を発生させ、前記第3の電力変換装置に入力し、前記第1の蓄電装置を充電するように前記電力発生装置または前記第3の電力変換装置またはそれらを協調して制御する。   In addition, when the amount of power stored in the first power storage device is equal to or less than a first predetermined power storage amount, the control unit generates power by the power generation device and inputs the power to the third power conversion device, The power generation device or the third power conversion device or them are controlled in a coordinated manner so as to charge the first power storage device.

また、前記制御部は、前記第2の蓄電装置の蓄電量が第1の所定の蓄電量以下の場合、前記電力発生装置により電力を発生させ、前記第1の電力変換装置により交流電圧に変換し、前記発電電動機を駆動し、前記第2の端子から発電される電力が前記第2の電力変換装置により直流に変換され、前記第2の蓄電装置を充電するように前記第1の電力変換装置または前記第2の電力変換装置または前記動力伝達機構またはそれらを協調して制御する。   Further, the control unit generates power by the power generation device when the power storage amount of the second power storage device is equal to or less than a first predetermined power storage amount, and converts the power to an AC voltage by the first power conversion device. And driving the generator motor so that the power generated from the second terminal is converted into direct current by the second power conversion device, and the first power conversion is performed so as to charge the second power storage device. The device, the second power conversion device, the power transmission mechanism, or them are controlled in a coordinated manner.

また、前記制御部は、減速時には、前記動力伝達機構を介して前記発電電動機に駆動力が伝達され、前記発電電動機により前記第1の端子もしくは前記第2の端子もしくはその両方の端子から電力を発電し、前記第1の電力変換装置もしくは前記第2の電力変換装置もしくはその両方の電力変換装置によりそれぞれ直流に変換し、前記第1の蓄電装置もしくは前記第2の蓄電装置もしくはその両方の蓄電装置に充電するように前記第1の電力変換装置または前記第2の電力変換装置または前記動力伝達機構またはそれらを協調して制御する。   In addition, the control unit transmits a driving force to the generator motor through the power transmission mechanism at the time of deceleration, and generates electric power from the first terminal, the second terminal, or both terminals by the generator motor. Electric power is generated and converted into direct current by the first power converter, the second power converter, or both power converters, and the first power converter, the second power storage apparatus, or both The first power conversion device, the second power conversion device, the power transmission mechanism, or them are controlled in a coordinated manner so as to charge the device.

また、前記制御部は、前記第1の蓄電装置装置の蓄電量が第2の所定の蓄電量以上と判定した場合、前記第1の蓄電装置への充電量を減少させるように前記動力伝達機構を制御する。   In addition, when the power storage amount of the first power storage device is determined to be greater than or equal to a second predetermined power storage amount, the control unit is configured to reduce the charge amount to the first power storage device. To control.

また、前記制御部は、前記第2の蓄電装置の蓄電量が第2の所定の蓄電量以上と判定した場合、前記第2の蓄電装置への充電量を減少させるように前記動力伝達機構を制御する。前記制御部は、前記第1の蓄電装置装置の蓄電量が第2の所定の蓄電量以上と判定した場合、前記第1の蓄電装置への充電量を減少させるように前記第1の電力変換装置を制御する。   In addition, when the control unit determines that the power storage amount of the second power storage device is equal to or greater than a second predetermined power storage amount, the control unit causes the power transmission mechanism to reduce the charge amount to the second power storage device. Control. The control unit is configured to reduce the amount of charge to the first power storage device when the power storage amount of the first power storage device is greater than or equal to a second predetermined power storage amount. Control the device.

また、前記制御部は、前記第1の蓄電装置装置の蓄電量が第2の所定の蓄電量以上と判定した場合、前記第1の蓄電装置への充電量を減少させるように前記第1の電力変換装置または前記第3の電力変換装置またはそれらを協調して制御する。   In addition, when it is determined that the power storage amount of the first power storage device is greater than or equal to a second predetermined power storage amount, the control unit reduces the charge amount to the first power storage device. The power conversion device or the third power conversion device or them are controlled in cooperation.

また、前記制御部は、前記第2の蓄電装置装置の蓄電量が第2の所定の蓄電量以上と判定した場合、前記第2の蓄電装置への充電量を減少させるように前記第2の電力変換装置を制御する。   In addition, when it is determined that the storage amount of the second power storage device is equal to or greater than a second predetermined storage amount, the control unit reduces the charge amount to the second power storage device. Control the power converter.

また、前記制御部は、前記第1の蓄電装置の蓄電量が前記第1の所定の蓄電量以上で、かつ前記第2の所定の蓄電量以下である場合には、前記第1の蓄電装置への充電量が、前記蓄電量が小さいときほど多く、大きいときほど小さくするように前記動力伝達機構の伝達量を制御する。   In addition, when the amount of power stored in the first power storage device is greater than or equal to the first predetermined power storage amount and less than or equal to the second predetermined power storage amount, the control unit The transmission amount of the power transmission mechanism is controlled so that the amount of charge to the battery increases as the amount of stored electricity decreases and decreases as the amount of storage increases.

また、前記制御部は、前記第2の蓄電装置の蓄電量が前記第1の所定の蓄電量以上で、かつ前記第2の所定の蓄電量以下である場合には、前記第2の蓄電装置への充電量が、前記蓄電量が小さいときほど多く、大きいときほど小さくするように前記動力伝達機構の伝達量を制御する。   In addition, when the amount of power stored in the second power storage device is greater than or equal to the first predetermined power storage amount and less than or equal to the second predetermined power storage amount, the control unit The transmission amount of the power transmission mechanism is controlled so that the amount of charge to the battery increases as the amount of stored electricity decreases and decreases as the amount of storage increases.

また、前記制御部は、前記第1の蓄電装置の蓄電量が前記第1の所定の蓄電量以上で、かつ前記第2の所定の蓄電量以下である場合には、前記第1の蓄電装置への充電量が、前記蓄電量が小さいときほど多く、大きいときほど小さくするように前記第1の電力変換装置または前記第3の電力変換装置またはそれらを協調して制御する。   In addition, when the amount of power stored in the first power storage device is greater than or equal to the first predetermined power storage amount and less than or equal to the second predetermined power storage amount, the control unit The first power conversion device or the third power conversion device or those are controlled in a coordinated manner so that the amount of charge to the battery becomes larger as the amount of stored electricity is smaller and smaller as it is larger.

また、前記制御部は、前記第1の蓄電装置装置の蓄電量が第2の所定の蓄電量以上と判定した場合、前記第1の蓄電装置への充電量を減少させるように前記電力発生装置の出力または前記第3の電力変換装置またはそれらを協調して制御する。   In addition, when the power storage amount of the first power storage device is determined to be equal to or greater than a second predetermined power storage amount, the control unit is configured to reduce the charge amount to the first power storage device. Or the third power converter or control them in a coordinated manner.

また、前記制御部は、前記第2の蓄電装置装置の蓄電量が第2の所定の蓄電量以上と判定した場合、前記第2の蓄電装置への充電量を減少させるように前記電力発生装置の出力または前記第1の電力変換装置または前記第2の電力変換装置またはそれらを協調して制御する。   In addition, when the control unit determines that the amount of power stored in the second power storage device is greater than or equal to a second predetermined power storage amount, the power generation device is configured to decrease the amount of charge to the second power storage device. Or the first power conversion device or the second power conversion device or control them in a coordinated manner.

また、前記制御部は、前記第2の蓄電装置装置の蓄電量が第2の所定の蓄電量以上と判定した場合、前記第2の蓄電装置への充電量を減少させるように前記電力発生装置の出力または前記第1の電力変換装置またはそれらを協調して制御する。   In addition, when the control unit determines that the amount of power stored in the second power storage device is greater than or equal to a second predetermined power storage amount, the power generation device is configured to decrease the amount of charge to the second power storage device. Or the first power conversion device or them in cooperation.

また、前記制御部は、前記第1の蓄電装置の蓄電量が前記第1の所定の蓄電量以上で、かつ前記第2の所定の蓄電量以下である場合には、前記第1の蓄電装置への充電量が、前記蓄電量が小さいときほど多く、大きいときほど小さくするように前記電力発生装置の出力または前記第3の電力変換装置またはそれらを協調して制御する。   In addition, when the amount of power stored in the first power storage device is greater than or equal to the first predetermined power storage amount and less than or equal to the second predetermined power storage amount, the control unit The output of the power generation device or the third power conversion device or them are controlled in a coordinated manner so that the amount of charge to the battery increases as the amount of stored electricity is small and decreases as the amount of charge increases.

また、本発明の電気自動車システムにおける前記制御部は、前記第2の蓄電装置の蓄電量が前記第1の所定の蓄電量以上で、かつ前記第2の所定の蓄電量以下である場合には、前記第2の蓄電装置への充電量が、前記蓄電量が小さいときほど多く、大きいときほど小さくするように前記電力発生装置の出力または前記第1の電力変換装置または前記第2の電力変換装置またはそれらを協調して制御する。   The control unit in the electric vehicle system according to the present invention may be configured such that the amount of power stored in the second power storage device is greater than or equal to the first predetermined power storage amount and less than or equal to the second predetermined power storage amount. The output of the power generation device or the first power conversion device or the second power conversion is such that the amount of charge to the second power storage device increases as the power storage amount decreases and decreases as the power storage amount increases. Control the devices or them in concert.

また、本発明の電気自動車システムにおける前記制御部は、前記第2の蓄電装置の蓄電量が前記第1の所定の蓄電量以上で、かつ前記第2の所定の蓄電量以下である場合には、前記第2の蓄電装置への充電量が、前記蓄電量が小さいときほど多く、大きいときほど小さくするように前記電力発生装置の出力または前記第1の電力変換装置またはそれらを協調して制御する。   The control unit in the electric vehicle system according to the present invention may be configured such that the amount of power stored in the second power storage device is greater than or equal to the first predetermined power storage amount and less than or equal to the second predetermined power storage amount. In addition, the amount of charge to the second power storage device increases as the power storage amount decreases, and decreases as the power storage amount increases. To do.

本発明に係る発電電動機は、絶縁された2つ以上の異なる電圧により、電動機および発電機として機能することができるため、例えば前記電圧が車両駆動用の高電圧と車両の補機駆動用の12Vの低電圧の2電圧とした場合、この発電電動機1つで補機バッテリを充電するためのオルタネータとして機能することができるので、オルタネータの搭載が不要となり、電気自動車の限られたスペースを有効に利用できる。   Since the generator motor according to the present invention can function as an electric motor and a generator by two or more different insulated voltages, for example, the voltage is a high voltage for driving a vehicle and 12V for driving an auxiliary machine of a vehicle. This low-voltage 2 voltage can function as an alternator for charging the auxiliary battery with this generator motor, eliminating the need for an alternator and effectively confining the limited space of an electric vehicle. Available.

また、従来技術では車両駆動用の高電圧と車両の補機駆動用の12Vの低電圧が混在する電気自動車であれば、それぞれの電圧系統を絶縁するためにサイズ、重量が大きく、価格も高価な絶縁型のDC−DCコンバータを搭載する必要があったが、本発明の発電電動機は高電圧と低電圧の2つの電圧を絶縁処理して入出力できるため、その搭載が不要となり、ハイブリッド自動車の限られたスペースを有効に利用できる。   Further, in the conventional technology, in the case of an electric vehicle in which a high voltage for driving a vehicle and a low voltage of 12V for driving an auxiliary machine of a vehicle are mixed, the size and weight are large and the price is high in order to insulate each voltage system However, since the generator motor according to the present invention can input and output two voltages, ie, a high voltage and a low voltage, it is not necessary to install the DC-DC converter. The limited space can be used effectively.

また、本発明の発電電動機の入出力電圧が前述のような高電圧と低電圧の2電圧とすると、低電圧側は前述したように発電電動機内で絶縁処理されるため、この端子に接続される電力変換装置はサイズ、重量が小さく、価格も安価な非絶縁型のAC−DCコンバータが使用できる。そのため、それに使用されるスイッチング素子の耐電圧も小さなものを使用できるため、電力損失を低く抑えることができ、それに伴う発熱も抑えることができるため、冷却系統の小型化も可能であり、全体としてのサイズ、重量を小さくできる。   Further, when the input / output voltage of the generator motor of the present invention is two voltages, the high voltage and the low voltage as described above, since the low voltage side is insulated in the generator motor as described above, it is connected to this terminal. The power converter can be a non-insulated AC-DC converter that is small in size and weight and inexpensive. Therefore, since the withstand voltage of the switching element used for it can be used, the power loss can be suppressed low, and the heat generation associated therewith can be suppressed, so the cooling system can be downsized, and as a whole The size and weight can be reduced.

本発明(請求項3)に係る電気自動車システムによれば、従来、補機バッテリ充電用に必要であったオルタネータや絶縁型のDC−DCコンバータを小型、軽量、安価な非絶縁型のAC−DCコンバータ(第2の電力変換装置)にできるため、電気自動車システムの簡略化、小型軽量化、低コスト化が実現できる。また、電力発生装置(燃料電池など)と第1の蓄電装置とを併用するこのような電源システムにおいては、それぞれの電力を適切に使い分けるため、両者の相対的な電圧差を制御する必要があり、これらの間に第3の電力変換装置が必要となる。このような電源システムでは、主として電力発生装置から電力を供給するのが通常であり、第1の蓄電装置は、要求電力に対する電力発生装置の出力応答遅れを補償するのに用いられる。従って、使用頻度の高い電力発生装置側に第3の電力変換装置を設けるのではなく、電力量が比較的小さい第1の蓄電装置側に設けることにより第3の電力変換装置の小型化、ひいては電源システム全体の小型化および高効率化を図ることができる。   According to the electric vehicle system of the present invention (Claim 3), an alternator and an insulated DC-DC converter that have been conventionally required for charging an auxiliary battery are reduced in size, weight, and cost. Since it can be a DC converter (second power converter), the electric vehicle system can be simplified, reduced in size and weight, and reduced in cost. Further, in such a power supply system that uses both a power generation device (such as a fuel cell) and the first power storage device, it is necessary to control the relative voltage difference between the two in order to properly use each power. A third power conversion device is required between them. In such a power supply system, power is usually supplied mainly from the power generation device, and the first power storage device is used to compensate for an output response delay of the power generation device with respect to the required power. Therefore, the third power conversion device is not provided on the side of the frequently used power generation device, but is provided on the first power storage device side where the amount of power is relatively small, thereby reducing the size of the third power conversion device. The power supply system as a whole can be reduced in size and efficiency.

本発明(請求項4)に係る電気自動車システムによれば、従来、補機バッテリ充電用に必要であったオルタネータや絶縁型のDC−DCコンバータを小型、軽量、安価な非絶縁型のAC−DCコンバータ(第2の電力変換装置)にできるため、電気自動車システムの簡略化、小型軽量化、低コスト化が実現できる。また、前記第2の電力変換装置は、複雑な制御を必要とせず、非常に簡単な回路となるため、電気自動車システムの簡略化、小型軽量化、低コスト化が実現できる。また、電力発生装置(燃料電池など)と第1の蓄電装置とを併用するこのような電源システムにおいては、それぞれの電力を適切に使い分けるため、両者の相対的な電圧差を制御する必要があり、これらの間に第3の電力変換装置が必要となる。このような電源システムでは、主として電力発生装置から電力を供給するのが通常であり、第1の蓄電装置は、要求電力に対する電力発生装置の出力応答遅れを補償するのに用いられる。従って、使用頻度の高い電力発生装置側に第3の電力変換装置を設けるのではなく、電力量が比較的小さい第1の蓄電装置側に設けることにより第3の電力変換装置の小型化、ひいては電源システム全体の小型化および高効率化を図ることができる。   According to the electric vehicle system of the present invention (Claim 4), an alternator and an insulating DC-DC converter that have been conventionally required for charging an auxiliary battery are reduced in size, weight, and cost. Since it can be a DC converter (second power converter), the electric vehicle system can be simplified, reduced in size and weight, and reduced in cost. In addition, the second power conversion device does not require complicated control and is a very simple circuit, so that the electric vehicle system can be simplified, reduced in size and weight, and reduced in cost. Further, in such a power supply system that uses both a power generation device (such as a fuel cell) and the first power storage device, it is necessary to control the relative voltage difference between the two in order to properly use each power. A third power conversion device is required between them. In such a power supply system, power is usually supplied mainly from the power generation device, and the first power storage device is used to compensate for an output response delay of the power generation device with respect to the required power. Therefore, the third power conversion device is not provided on the side of the frequently used power generation device, but is provided on the first power storage device side where the amount of power is relatively small, thereby reducing the size of the third power conversion device. The power supply system as a whole can be reduced in size and efficiency.

本発明(請求項5)によれば、故障等で電力発生装置からの電力が得られない場合でも、第1の電力発生装置に蓄電されている電力で走行できる。   According to the present invention (Claim 5), even when power from the power generation device cannot be obtained due to a failure or the like, the vehicle can travel with the power stored in the first power generation device.

本発明(請求項6)によれば、故障等で電力発生装置からの電力が得られない場合でも、第2の蓄電装置に蓄電されている電力で走行できる。   According to the present invention (Claim 6), even when power from the power generation device cannot be obtained due to a failure or the like, the vehicle can travel with the power stored in the second power storage device.

本発明(請求項7)によれば、故障等で電力発生装置からの電力が得られない場合でも、第1の蓄電装置および第2の蓄電装置に蓄電されている電力で走行できる。この時、両蓄電装置に蓄電されている電力が使用できるため、片方の蓄電装置のみを使用した場合よりも大きな駆動力が得られる。   According to the present invention (Claim 7), even when power from the power generation device cannot be obtained due to a failure or the like, the vehicle can travel with the power stored in the first power storage device and the second power storage device. At this time, since the power stored in both power storage devices can be used, a larger driving force can be obtained than when only one power storage device is used.

本発明(請求項8)によれば、第1の蓄電装置および第2の蓄電装置に蓄電されている電力を車両の駆動用として使用しないため、両蓄電装置に接続されている負荷への安定した電力供給が可能となる。   According to the present invention (Claim 8), since the electric power stored in the first power storage device and the second power storage device is not used for driving the vehicle, it is possible to stabilize the load connected to both power storage devices. Power supply is possible.

本発明(請求項9)によれば、始動時や加速時等の大きな駆動力が必要な場合、電力発生装置の発電電力を第1の蓄電装置でアシストすることが可能となり、駆動力の急増に対応することができる。   According to the present invention (Claim 9), when a large driving force is required at the time of starting or accelerating, it becomes possible to assist the generated power of the power generating device with the first power storage device, and the driving force increases rapidly. It can correspond to.

本発明(請求項10)によれば、始動時や加速時等の大きな駆動力が必要な場合、電力発生装置の発電電力を第2の蓄電装置でアシストすることが可能となり、駆動力の急増に対応することができる。   According to the present invention (Claim 10), when a large driving force is required at the time of starting or accelerating, it is possible to assist the generated power of the power generating device with the second power storage device, and the driving force increases rapidly. It can correspond to.

本発明(請求項11)によれば、始動時や加速時等の大きな駆動力が必要な場合、電力発生装置の発電電力を第1の蓄電装置および第2の蓄電装置でアシストすることが可能となり、駆動力の急増に対応することができる。この時、両蓄電装置に蓄電されている電力により電力発生装置の発電電力をアシストできるため、片方の蓄電装置のみを使用した場合よりも大きな駆動力が得られる。   According to the present invention (Claim 11), when a large driving force is required at the time of starting or accelerating, the generated power of the power generating device can be assisted by the first power storage device and the second power storage device. Thus, it is possible to cope with a sudden increase in driving force. At this time, since the power generated by the power generation device can be assisted by the power stored in both power storage devices, a greater driving force can be obtained than when only one power storage device is used.

本発明(請求項12)によれば、第2の蓄電装置の蓄電量が常に所定の範囲に維持されるため、各種ランプ、オーディオ等の補機類を駆動するために必要な電力を常に確保することができる。   According to the present invention (Claim 12), the amount of power stored in the second power storage device is always maintained within a predetermined range, so that it is always possible to secure electric power necessary for driving auxiliary equipment such as various lamps and audio. can do.

本発明(請求項13、請求項14)によれば、第1の蓄電装置の蓄電量が常に所定の範囲に維持されるため、始動時等の発電電動機のトルクアシストに必要な電力を常に確保することができる。   According to the present invention (Claim 13 and Claim 14), the amount of power stored in the first power storage device is always maintained within a predetermined range, so that the power required for torque assist of the generator motor at the time of starting is always secured. can do.

本発明(請求項15)によれば、第2の蓄電装置の蓄電量が常に所定の範囲に維持されるため、各種ランプ、オーディオ等の補機類を駆動するために必要な電力を常に確保することができる。   According to the present invention (Claim 15), the amount of power stored in the second power storage device is always maintained within a predetermined range, so that the power necessary for driving the auxiliary devices such as various lamps and audio is always secured. can do.

本発明(請求項16)によれば、減速時の運動エネルギーを電気エネルギーとして第1または第2またはその両方の蓄電装置に回収できるため、車両全体のエネルギー効率を高めることができる。   According to the present invention (Claim 16), since the kinetic energy at the time of deceleration can be recovered as electric energy in the first or second power storage device or both, the energy efficiency of the entire vehicle can be improved.

本発明(請求項17)によれば、第1の蓄電装置の過充電を防止することができるため、蓄電装置の劣化を抑え、寿命を長くすることができる。   According to the present invention (Claim 17), since overcharging of the first power storage device can be prevented, deterioration of the power storage device can be suppressed and the life can be extended.

本発明(請求項18)によれば、第2の蓄電装置の過充電を防止することができるため、蓄電装置の劣化を抑え、寿命を長くすることができる。   According to the present invention (invention 18), since the second power storage device can be prevented from being overcharged, deterioration of the power storage device can be suppressed and the life can be extended.

本発明(請求項20)によれば、第1の蓄電装置の過充電を防止することができるため、蓄電装置の劣化を抑え、寿命を長くすることができる。 According to the present invention (Claim 20 ), since overcharging of the first power storage device can be prevented, deterioration of the power storage device can be suppressed and the life can be extended.

本発明(請求項21)によれば、第2の蓄電装置の過充電を防止することができるため、蓄電装置の劣化を抑え、寿命を長くすることができる。   According to the present invention (claim 21), the second power storage device can be prevented from being overcharged, so that deterioration of the power storage device can be suppressed and the life can be extended.

本発明(請求項22)によれば、第1の蓄電装置において、過充電・放電することなく所定範囲の蓄電状態を維持することができるため、蓄電装置の劣化を抑え、寿命を長くすることができる。   According to the present invention (Claim 22), in the first power storage device, the power storage state in a predetermined range can be maintained without overcharging / discharging, so that deterioration of the power storage device can be suppressed and the life can be extended. Can do.

本発明(請求項23)によれば、第2の蓄電装置において、過充電・放電することなく所定範囲の蓄電状態を維持することができるため、蓄電装置の劣化を抑え、寿命を長くすることができる。   According to the present invention (Claim 23), in the second power storage device, the power storage state in a predetermined range can be maintained without being overcharged / discharged, so that deterioration of the power storage device can be suppressed and the life can be extended. Can do.

本発明(請求項25)によれば、第1の蓄電装置において、過充電・放電することなく所定範囲の蓄電状態を維持することができるため、蓄電装置の劣化を抑え、寿命を長くすることができる。 According to the present invention (Claim 25 ), in the first power storage device, the power storage state in a predetermined range can be maintained without being overcharged / discharged, so that the deterioration of the power storage device can be suppressed and the life can be extended. Can do.

本発明(請求項27)によれば、第1の蓄電装置の過充電を防止することができるため、蓄電装置の劣化を抑え、寿命を長くすることができる。   According to the present invention (Claim 27), since the overcharge of the first power storage device can be prevented, the deterioration of the power storage device can be suppressed and the life can be extended.

本発明(請求項28、請求項29)によれば、第2の蓄電装置の過充電を防止することができるため、蓄電装置の劣化を抑え、寿命を長くすることができる。   According to the present invention (claims 28 and 29), since the second power storage device can be prevented from being overcharged, deterioration of the power storage device can be suppressed and the life can be extended.

本発明(請求項30)によれば、第1の蓄電装置において、過充電・放電することなく所定範囲の蓄電状態を維持することができるため、蓄電装置の劣化を抑え、寿命を長くすることができる。   According to the present invention (Claim 30), in the first power storage device, the power storage state in a predetermined range can be maintained without being overcharged / discharged, so that deterioration of the power storage device can be suppressed and the life can be extended. Can do.

本発明(請求項31、請求項32)によれば、第2の蓄電装置において、過充電・放電することなく所定範囲の蓄電状態を維持することができるため、蓄電装置の劣化を抑え、寿命を長くすることができる。   According to the present invention (claims 31 and 32), the second power storage device can maintain a power storage state in a predetermined range without being overcharged / discharged. Can be lengthened.

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

(実施の形態1)
図1は本発明の実施の形態1における、電気自動車システムの構成を示すブロック図である。図1において、1は動力伝達機構、2は発電電動機、3は第1の電力変換装置、4は第2の電力変換装置、5は第1の蓄電装置(以下、高電圧バッテリと称す)、6は第2の蓄電装置(以下、補機バッテリと称す)、7は制御部である。尚、例えば第1の蓄電装置5には電動エアコンや電動パワーステアリング等、第2の蓄電装置6にはオーディオ、各種ランプ等の負荷(図示しない)が接続されてもよい。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an electric vehicle system according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, 1 is a power transmission mechanism, 2 is a generator motor, 3 is a first power conversion device, 4 is a second power conversion device, 5 is a first power storage device (hereinafter referred to as a high voltage battery), Reference numeral 6 denotes a second power storage device (hereinafter referred to as an auxiliary battery), and reference numeral 7 denotes a control unit. For example, the first power storage device 5 may be connected to an electric air conditioner or an electric power steering, and the second power storage device 6 may be connected to a load (not shown) such as an audio or various lamps.

発電電動機2は、高電圧系統に接続される高電圧端子と低電圧系統に接続される低電圧端子を有しており、それぞれの系統は内部で電気的に絶縁されている。従って、それぞれの端子(単独または両方)に交流電圧を印加すると、発電電動機2は電動機として機能し、その軸が回転し駆動力を発生させる。逆に、発電電動機2の軸を動力伝達機構1からの動力により回転させると、発電機として機能し、それぞれの端子(単独または両方)に電力を発生させる。また、高電圧端子に交流電圧を印加し発電電動機2を駆動し、低電圧端子に電力を発生させることも可能であり、その逆も可能である。   The generator motor 2 has a high voltage terminal connected to the high voltage system and a low voltage terminal connected to the low voltage system, and each system is electrically insulated inside. Therefore, when an AC voltage is applied to each terminal (single or both), the generator motor 2 functions as an electric motor, and its shaft rotates to generate a driving force. Conversely, when the shaft of the generator motor 2 is rotated by the power from the power transmission mechanism 1, it functions as a generator and generates electric power at each terminal (single or both). It is also possible to apply an AC voltage to the high voltage terminal to drive the generator motor 2 and generate power at the low voltage terminal, and vice versa.

第1の電力変換装置3は、発電電動機2の高電圧端子に接続され、この高電圧端子により発電電動機2を電動機として機能させる場合は、高電圧バッテリ5の直流電圧を交流電圧に変換し高電圧端子に印加する。逆に、この高電圧端子により発電電動機2を発電機として機能させた場合は、高電圧端子に発生する交流電圧を直流電圧に変換し高電圧バッテリ5を充電する。   The first power conversion device 3 is connected to a high voltage terminal of the generator motor 2, and when the generator motor 2 functions as an electric motor through the high voltage terminal, the DC voltage of the high voltage battery 5 is converted into an AC voltage to generate a high voltage. Apply to the voltage terminal. On the contrary, when the generator motor 2 is caused to function as a generator by the high voltage terminal, the AC voltage generated at the high voltage terminal is converted into a DC voltage and the high voltage battery 5 is charged.

第2の電力変換装置4は、発電電動機2の低電圧端子に接続され、この低電圧端子により発電電動機2を電動機として機能させる場合は、補機バッテリ6の直流電圧を交流電圧に変換し低電圧端子に印加する。逆に、この低電圧端子により発電電動機2を発電機として機能させた場合は、低電圧端子に発生する交流電圧を直流電圧に変換し補機バッテリ6を充電する。   The second power conversion device 4 is connected to the low voltage terminal of the generator motor 2, and when the generator motor 2 functions as an electric motor by this low voltage terminal, the DC voltage of the auxiliary battery 6 is converted into an AC voltage to reduce the voltage. Apply to the voltage terminal. Conversely, when the generator motor 2 is caused to function as a generator by this low voltage terminal, the AC voltage generated at the low voltage terminal is converted into a DC voltage and the auxiliary battery 6 is charged.

動力伝達機構1は、発電電動機2の軸と車軸が接続され、発電電動機2の動力を車軸に伝達したり、車軸からの動力を発電電動機2の軸に伝達する機能を有する。その伝達量は0から100%まで調整可能である。   The power transmission mechanism 1 is connected to the shaft of the generator motor 2 and the axle, and has a function of transmitting the power of the generator motor 2 to the axle and transmitting the power from the axle to the shaft of the generator motor 2. The transmission amount can be adjusted from 0 to 100%.

図2は、高電圧バッテリ5と補機バッテリ6の蓄電状態について所望の値を示した図である。図2において、SOC1は望ましい蓄電状態の最小値であり、SOC2は望ましい蓄電状態の最大値である。従って、蓄電状態がSOC1とSOC2の間にあれば、所望の蓄電状態、SOC1以下であれば蓄電量が不足した状態、SOC2以上であれば満充電状態と判定される。   FIG. 2 is a diagram showing desired values for the storage states of the high-voltage battery 5 and the auxiliary battery 6. In FIG. 2, SOC1 is the minimum value of the desired power storage state, and SOC2 is the maximum value of the desired power storage state. Therefore, if the power storage state is between SOC1 and SOC2, it is determined that the battery is in a desired power storage state, a state where the amount of power storage is insufficient if it is SOC1 or less, and a fully charged state if it is SOC2 or more.

以下、動力伝達機構1と第1の電力変換装置3と第2の電力変換装置4の動作を決める制御部7の動作について説明する。   Hereinafter, the operation of the control unit 7 that determines the operations of the power transmission mechanism 1, the first power conversion device 3, and the second power conversion device 4 will be described.

まず、車両の始動時における動作について説明する。制御部7は高電圧バッテリ5の蓄電状態がSOC1以上であると判別した場合、走行可能であると判断し、動力伝達機構1は車軸と発電電動機2の軸を連結し、高電圧バッテリ5の直流電圧を第1の電力変換装置3により交流電圧に変換し発電電動機2の高電圧端子に印加することにより発電電動機2を電動機として機能させ、車両を始動させる。また、補機バッテリ6の蓄電状態がSOC1以上であれば、補機バッテリ6の直流電圧を第2の電力変換装置4により交流電圧に変換し、発電電動機2の低電圧端子に印加することによっても発電電動機2を電動機として機能させ、車両を始動させることもできる。また、高電圧バッテリ5および補機バッテリ6両方の蓄電状態がSOC1以上であれば、それぞれの直流電圧を第1の電力変換装置3および第2の電力変換装置4により交流電圧に変換し、発電電動機2の高電圧端子および低電圧端子にそれぞれ印加することによりさらに大きな始動力が得られる。すなわち、始動時のような大きな駆動力が必要な場合、高電圧バッテリ5または補機バッテリ6またはその両方のバッテリからの電力により発電電動機2を駆動することができる。発電電動機2の駆動力はそれぞれの蓄電状態により、第1の電力変換装置3および第2の電力変換装置4が高電圧端子および低電圧端子に印加する交流電圧を制御することにより調整することができる。   First, the operation when starting the vehicle will be described. When it is determined that the storage state of the high voltage battery 5 is SOC1 or higher, the control unit 7 determines that the high voltage battery 5 is capable of traveling, and the power transmission mechanism 1 connects the axle and the shaft of the generator motor 2 to The DC voltage is converted into an AC voltage by the first power converter 3 and applied to the high voltage terminal of the generator motor 2, thereby causing the generator motor 2 to function as an electric motor and starting the vehicle. Further, if the storage state of the auxiliary battery 6 is SOC1 or higher, the DC voltage of the auxiliary battery 6 is converted into an AC voltage by the second power conversion device 4 and applied to the low voltage terminal of the generator motor 2. Alternatively, the generator motor 2 can function as an electric motor to start the vehicle. Further, if the storage states of both the high voltage battery 5 and the auxiliary battery 6 are SOC1 or higher, the respective DC voltages are converted into AC voltages by the first power conversion device 3 and the second power conversion device 4 to generate power. By applying to the high voltage terminal and the low voltage terminal of the electric motor 2 respectively, a larger starting force can be obtained. In other words, when a large driving force is required as in starting, the generator motor 2 can be driven by electric power from the high-voltage battery 5 and / or the auxiliary battery 6 or both. The driving force of the generator motor 2 can be adjusted by controlling the AC voltage applied to the high voltage terminal and the low voltage terminal by the first power conversion device 3 and the second power conversion device 4 depending on the respective storage states. it can.

次に、車両の走行時における動作について説明する。制御部7は高電圧バッテリ5の蓄電状態がSOC1以上であると判別した場合、走行可能であると判断し、動力伝達機構1は車軸と発電電動機2の軸を連結し、高電圧バッテリ5の直流電圧を第1の電力変換装置3により交流電圧に変換し発電電動機2の高電圧端子に印加することにより発電電動機2を電動機として機能させ、車両を走行させる。また、加速時等でさらに駆動力が必要な場合、補機バッテリ6の蓄電状態がSOC1以上であれば、補機バッテリ6の直流電圧を第2の電力変換装置4により交流電圧に変換し、発電電動機2の低電圧端子に印加することによっても発電電動機2に駆動力を与えることができる。すなわち、加速時のような大きな駆動力が必要な場合、補機バッテリ6からの電力により高電圧バッテリ5による発電電動機2の駆動力をアシストすることができる。発電電動機2の駆動力はそれぞれの蓄電状態により、第1の電力変換装置3および第2の電力変換装置4が高電圧端子および低電圧端子に印加する交流電圧を制御することにより調整する。   Next, the operation when the vehicle is traveling will be described. When it is determined that the storage state of the high voltage battery 5 is SOC1 or higher, the control unit 7 determines that the high voltage battery 5 is capable of traveling, and the power transmission mechanism 1 connects the axle and the shaft of the generator motor 2 to The DC voltage is converted into an AC voltage by the first power conversion device 3 and applied to the high voltage terminal of the generator motor 2, thereby causing the generator motor 2 to function as an electric motor and running the vehicle. Further, when further driving force is required at the time of acceleration or the like, if the storage state of the auxiliary battery 6 is SOC1 or more, the DC voltage of the auxiliary battery 6 is converted into an AC voltage by the second power conversion device 4, A driving force can also be applied to the generator motor 2 by applying it to the low voltage terminal of the generator motor 2. That is, when a large driving force is required as in acceleration, the driving force of the generator motor 2 by the high voltage battery 5 can be assisted by the power from the auxiliary battery 6. The driving force of the generator motor 2 is adjusted by controlling the AC voltage applied to the high voltage terminal and the low voltage terminal by the first power conversion device 3 and the second power conversion device 4 according to the respective storage states.

次に、車両の停止時における動作について説明する。高電圧バッテリ5と補機バッテリ6の蓄電状態がSOC1以上で車両が停止している場合、高電圧バッテリ5および補機バッテリ6に接続されているエアコン、オーディオ、各種ランプ、各種コントロール装置等の負荷(図示しない)は、高電圧バッテリ5と補機バッテリ7に蓄電されている電力で駆動するため、それぞれのバッテリの蓄電量は徐々に減少していく。   Next, an operation when the vehicle is stopped will be described. When the storage state of the high voltage battery 5 and the auxiliary battery 6 is SOC1 or higher and the vehicle is stopped, the air conditioner, audio, various lamps, various control devices, etc. connected to the high voltage battery 5 and the auxiliary battery 6 Since the load (not shown) is driven by the electric power stored in the high voltage battery 5 and the auxiliary battery 7, the amount of power stored in each battery gradually decreases.

ここでまず、高電圧バッテリ5の蓄電状態がSOC1以上かつ、補機バッテリ6がSOC1を下回ったとする。このような場合、本発明の電気自動車システムでは、動力伝達機構1によって車軸と発電電動機2の軸を切り離し、第1の電力変換装置3により高電圧バッテリ5の直流電圧を交流電圧に変換し、発電電動機2の高電圧端子に印加することにより発電電動機2を駆動し、低電圧端子に発生する交流電圧を第2の電力変換装置4により直流電圧に変換し補機バッテリ6に充電する。すなわち、高電圧バッテリ5の電力を発電電動機2を介して補機バッテリ6に送電することができる。この時、第1の電力変換装置3または第2の電力変換装置4またはその両方は、補機バッテリ6への充電量を蓄電状態がSOC1に近いほど大きくするよう制御する。やがて、補機バッテリ6の蓄電状態がSOC2に達すると、制御部7は満充電と判断するとともに、第1の電力変換装置3または第2の電力変換装置4またはその両方により、過充電にならないよう充電量を制御する。   First, it is assumed that the storage state of the high voltage battery 5 is SOC1 or higher and the auxiliary battery 6 is lower than SOC1. In such a case, in the electric vehicle system of the present invention, the power transmission mechanism 1 separates the axle and the generator motor 2 shaft, the first power converter 3 converts the DC voltage of the high-voltage battery 5 into an AC voltage, The generator motor 2 is driven by being applied to the high voltage terminal of the generator motor 2, and the AC voltage generated at the low voltage terminal is converted into a DC voltage by the second power converter 4 to charge the auxiliary battery 6. That is, the power of the high voltage battery 5 can be transmitted to the auxiliary battery 6 via the generator motor 2. At this time, the first power conversion device 3 and / or the second power conversion device 4 controls to increase the amount of charge to the auxiliary battery 6 as the storage state approaches SOC1. Eventually, when the storage state of auxiliary battery 6 reaches SOC2, control unit 7 determines that the battery is fully charged and does not become overcharged by first power converter 3 or second power converter 4 or both. Control the amount of charge.

逆に、補機バッテリ6がSOC1以上かつ、高電圧バッテリ5がSOC1を下回った場合、第2の電力変換装置4により補機バッテリ6の直流電圧を交流電圧に変換し、発電電動機2の低電圧端子に印加することにより発電電動機2を駆動し、高電圧端子に発生する交流電圧を第1の電力変換装置3により直流電圧に変換し高電圧バッテリ5に充電することもできる。すなわち、補機バッテリ6の電力を発電電動機2を介して高電圧バッテリ5に送電することもできる。この時、第1の電力変換装置3または第2の電力変換装置4またはその両方は、高電圧バッテリ5への充電量を蓄電状態がSOC1に近いほど大きくするよう制御する。やがて、高電圧バッテリ5の蓄電状態がSOC2に達すると、制御部7は満充電と判断するとともに、第1の電力変換装置3または第2の電力変換装置4またはその両方により、過充電にならないよう充電量を制御する。   Conversely, when the auxiliary battery 6 is SOC1 or higher and the high voltage battery 5 is lower than SOC1, the second power conversion device 4 converts the DC voltage of the auxiliary battery 6 into AC voltage, and the generator motor 2 is low. The generator motor 2 can be driven by applying the voltage to the voltage terminal, and the AC voltage generated at the high voltage terminal can be converted into a DC voltage by the first power converter 3 to charge the high voltage battery 5. That is, the electric power of the auxiliary battery 6 can be transmitted to the high voltage battery 5 through the generator motor 2. At this time, the first power conversion device 3 and / or the second power conversion device 4 controls to increase the amount of charge to the high voltage battery 5 as the storage state approaches SOC1. Eventually, when the storage state of the high voltage battery 5 reaches SOC2, the control unit 7 determines that the battery is fully charged, and the first power converter 3 and / or the second power converter 4 do not cause overcharging. Control the amount of charge.

次に、高電圧バッテリ5に蓄電されていた電力により車両が走行しているとする。この時、補機バッテリ6の蓄電状態がSOC1以下となった場合、本発明の電気自動車システムでは、この時、発電電動機2の低電圧端子に発生している交流電圧を第2の電力変換装置4により直流電圧に変換し、補機バッテリ6に充電することもできる。すなわち、この時、高電圧バッテリ5の電力は発電電動機2を電動機として機能させ、車両の駆動力とする電力と、補機バッテリ6の充電に使用される電力に使用されていることになる。この時、動力伝達機構1または第1の電力変換装置3または第2の電力変換装置4またはそれら全てを協調して制御することにより、補機バッテリ6への充電量を蓄電状態がSOC1に近いほど大きくするよう制御する。または、蓄電状態に関係なく一定の充電量で充電することも可能である。やがて、補機バッテリ6の蓄電状態がSOC2に達すると、制御部7は満充電と判断するとともに、動力伝達機構1または第1の電力変換装置3または第2の電力変換装置4またはそれら全てを協調して制御することにより、過充電にならないよう充電量を制御する。   Next, it is assumed that the vehicle is running with the electric power stored in the high voltage battery 5. At this time, when the storage state of the auxiliary battery 6 becomes SOC1 or less, in the electric vehicle system of the present invention, the AC voltage generated at the low voltage terminal of the generator motor 2 at this time is converted into the second power conversion device. 4 can be converted into a DC voltage and the auxiliary battery 6 can be charged. That is, at this time, the electric power of the high voltage battery 5 is used for the electric power used as the driving force of the vehicle and the electric power used for charging the auxiliary battery 6 by causing the generator motor 2 to function as an electric motor. At this time, the power transmission mechanism 1, the first power conversion device 3, the second power conversion device 4, or all of them are coordinated to control the charge amount of the auxiliary battery 6 so that the storage state is close to SOC1. Control to make it larger. Alternatively, it is possible to charge with a constant charge amount regardless of the storage state. Eventually, when the storage state of auxiliary battery 6 reaches SOC2, control unit 7 determines that the battery is fully charged, and transmits power transmission mechanism 1, first power converter 3, second power converter 4, or all of them. By controlling in a coordinated manner, the amount of charge is controlled so as not to overcharge.

次に、車両の減速時の動作を説明する。減速時において、制御部7が高電圧バッテリ5の蓄電状態がSOC2以下と判定した場合、動力伝達機構1を介して車軸からの動力が発電電動機2に伝達され、高電圧端子に発生する交流電圧を第1の電力変換装置3により直流電圧に変換し、高電圧バッテリ5に充電することにより運動エネルギーを電気として回収する。この時、動力伝達機構1は、高電圧バッテリ5の蓄電状態がSOC1に近いほど車軸から発電電動機2の軸への動力の伝達量が大きくなるよう制御し、充電量を制御する。また、そのような充電量の制御は第1の電力変換装置3が行なうことも可能であり、動力伝達機構1と協調して行なうことも可能である。やがて、高電圧バッテリ5の蓄電状態がSOC2に達すると制御部7は満充電と判断するとともに、動力伝達機構1による動力の伝達量を減少させ過充電にならないよう充電量を制御する。また、そのような充電量の制御は第1の電力変換装置4が行なうことも可能であり、動力伝達機構1と協調して行なうことも可能である。   Next, the operation at the time of deceleration of the vehicle will be described. At the time of deceleration, when the control unit 7 determines that the storage state of the high voltage battery 5 is SOC2 or less, the power from the axle is transmitted to the generator motor 2 via the power transmission mechanism 1, and the AC voltage generated at the high voltage terminal Is converted into a DC voltage by the first power conversion device 3 and the kinetic energy is recovered as electricity by charging the high voltage battery 5. At this time, the power transmission mechanism 1 controls the amount of charge by controlling the amount of power transmitted from the axle to the shaft of the generator motor 2 as the storage state of the high voltage battery 5 is closer to the SOC 1. Further, such charge amount control can be performed by the first power conversion device 3, and can also be performed in cooperation with the power transmission mechanism 1. Eventually, when the storage state of the high voltage battery 5 reaches SOC2, the control unit 7 determines that the battery is fully charged, and controls the amount of charge so as not to cause overcharging by reducing the amount of power transmitted by the power transmission mechanism 1. Further, such charge amount control can be performed by the first power conversion device 4, and can also be performed in cooperation with the power transmission mechanism 1.

また、この時、制御部7が補機バッテリ6の蓄電状態がSOC2以下と判定した場合、動力伝達機構1を介して車軸からの動力が発電電動機2に伝達され、低電圧端子に発生する交流電圧を第2の電力変換装置4により直流電圧に変換し、補機バッテリ6に充電することにより運動エネルギーを電気として回収する。この時、動力伝達機構1は、補機バッテリ6の蓄電状態がSOC1に近いほど車軸から発電電動機2の軸への動力の伝達量が大きくなるよう制御し、充電量を制御する。また、そのような充電量の制御は第2の電力変換装置4が行なうことも可能であり、動力伝達機構1と協調して行なうことも可能である。やがて、補機バッテリ6の蓄電状態がSOC2に達すると制御部7は満充電と判断するとともに、動力伝達機構1による動力の伝達量を減少させ過充電にならないよう充電量を制御する。また、そのような充電量の制御は第2の電力変換装置4が行なうことも可能であり、動力伝達機構1と協調して行なうことも可能である。   At this time, if the control unit 7 determines that the storage state of the auxiliary battery 6 is SOC2 or less, the power from the axle is transmitted to the generator motor 2 via the power transmission mechanism 1 and the AC generated at the low voltage terminal. The kinetic energy is recovered as electricity by converting the voltage into a DC voltage by the second power converter 4 and charging the auxiliary battery 6. At this time, the power transmission mechanism 1 controls the amount of charge by controlling the power transmission amount from the axle to the shaft of the generator motor 2 as the storage state of the auxiliary battery 6 is closer to the SOC 1. Such charge amount control can also be performed by the second power conversion device 4 and can be performed in cooperation with the power transmission mechanism 1. Eventually, when the storage state of auxiliary battery 6 reaches SOC2, control unit 7 determines that the battery is fully charged, and controls the charge amount so as to reduce the amount of power transmitted by power transmission mechanism 1 and prevent overcharging. Such charge amount control can also be performed by the second power conversion device 4 and can be performed in cooperation with the power transmission mechanism 1.

また、この時、制御部7が両バッテリともにSOC2以下と判定した場合、動力伝達機構1を介して車軸からの動力が発電電動機2に伝達され、高電圧端子および低電圧端子に発生する交流電圧をそれぞれ第1の電力変換装置3および第2の電力変換装置4によりそれぞれ直流電圧に変換し、高電圧バッテリ5および補機バッテリ6それぞれに充電することにより運動エネルギーを電気として回収することもできる。この時、高電圧バッテリ5および補機バッテリ6それぞれの蓄電状態がSOC1に近いほどそれぞれの充電量が大きくなるよう、動力伝達機構1または第1の電力変換装置3または第2の電力変換装置4またはそれら全てを制御する。また、それぞれのバッテリの蓄電状態がSOC2に達した場合は、動力伝達機構1、第1の電力変換装置3、第2の電力変換装置4によりそれぞれの充電量を減少させるように制御する。   At this time, if the control unit 7 determines that both batteries are SOC2 or less, the power from the axle is transmitted to the generator motor 2 via the power transmission mechanism 1, and the AC voltage generated at the high voltage terminal and the low voltage terminal. The kinetic energy can be recovered as electricity by converting the battery voltage to DC voltage by the first power conversion device 3 and the second power conversion device 4, respectively, and charging the high voltage battery 5 and the auxiliary battery 6 respectively. . At this time, the power transmission mechanism 1, the first power conversion device 3, or the second power conversion device 4 is set such that the charge amount of each of the high-voltage battery 5 and the auxiliary battery 6 increases as the storage state of the high-voltage battery 5 and the auxiliary battery 6 approaches the SOC 1. Or control them all. Further, when the storage state of each battery reaches SOC2, the power transmission mechanism 1, the first power conversion device 3, and the second power conversion device 4 are controlled to reduce the respective charge amounts.

尚、本実施形態では、上記複数の電圧を車両駆動用の高電圧と補機類駆動用の低電圧の2つの電圧により電動機および発電機として機能できるとしたが、いうまでもなく2つ以上の電圧系統にも適用可能であり、例えば車両駆動用の高電圧と、重負荷用の42Vと補機類駆動用の14Vといった複数の電圧系統にも適用できる。   In the present embodiment, the plurality of voltages can function as an electric motor and a generator by two voltages, a high voltage for driving the vehicle and a low voltage for driving the auxiliary machinery. Needless to say, two or more voltages can be used. For example, it can be applied to a plurality of voltage systems such as a high voltage for driving a vehicle, 42V for heavy load, and 14V for driving auxiliary equipment.

また、第1の蓄電装置5は電気2重層キャパシタのような大容量のコンデンサであってもよい。   The first power storage device 5 may be a large-capacity capacitor such as an electric double layer capacitor.

また、第1の電力変換装置3には、発電電動機2および高電圧バッテリ5とを接続・切断するためのリレーが備わっていて、充電量や発電量により適宜接続・切断できるような機能を有していてもよい。   In addition, the first power conversion device 3 is provided with a relay for connecting / disconnecting the generator motor 2 and the high-voltage battery 5 and has a function of appropriately connecting / disconnecting according to the amount of charge or the amount of power generation. You may do it.

また、第2の電力変換装置4には、発電電動機2および補機バッテリ6とを接続・切断するためのリレーが備わっていて、充電量や発電量により適宜接続・切断できるような機能を有していてもよい。   Further, the second power conversion device 4 is provided with a relay for connecting / disconnecting the generator motor 2 and the auxiliary battery 6 and has a function of appropriately connecting / disconnecting depending on the charge amount and the power generation amount. You may do it.

(実施の形態2)
図3は本発明の実施の形態2における、電気自動車システムの構成を示すブロック図である。図3において、動力伝達機構1、発電電動機2、第1の電力変換装置3、第1の蓄電装置5(以下、高電圧バッテリと称す)、第2の蓄電装置6(以下、補機バッテリと称す)、制御部7は実施の形態1と同様である。第2の電力変換装置8がダイオード整流回路で構成され、電力の流れが発電電動機2から補機バッテリ6への単方向である点が実施の形態1と異なる。尚、例えば第1の蓄電装置5には電動エアコンや電動パワーステアリング等、第2の蓄電装置6にはオーディオ、各種ランプ等の負荷(図示しない)が接続されてもよい。
(Embodiment 2)
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the electric vehicle system according to Embodiment 2 of the present invention. In FIG. 3, the power transmission mechanism 1, the generator motor 2, the first power conversion device 3, the first power storage device 5 (hereinafter referred to as a high voltage battery), and the second power storage device 6 (hereinafter referred to as an auxiliary battery). The control unit 7 is the same as that of the first embodiment. The second power conversion device 8 is configured by a diode rectifier circuit, and is different from the first embodiment in that the power flow is unidirectional from the generator motor 2 to the auxiliary battery 6. For example, the first power storage device 5 may be connected to an electric air conditioner or an electric power steering, and the second power storage device 6 may be connected to a load (not shown) such as an audio or various lamps.

第2の電力変換装置8は、発電電動機2の低電圧端子に接続され、この低電圧端子に発生する交流電圧を直流電圧に変換し補機バッテリ6を充電する。   The second power converter 8 is connected to the low voltage terminal of the generator motor 2, converts the alternating voltage generated at the low voltage terminal into a direct voltage, and charges the auxiliary battery 6.

以下、動力伝達機構1と第1の電力変換装置3の動作を決める制御部7の動作について説明する。   Hereinafter, the operation of the control unit 7 that determines the operations of the power transmission mechanism 1 and the first power converter 3 will be described.

まず、車両の始動時における動作について説明する。制御部7は高電圧バッテリ5の蓄電状態がSOC1以上であると判別した場合、走行可能であると判断し、動力伝達機構1は車軸と発電電動機2の軸を連結し、高電圧バッテリ5の直流電圧を第1の電力変換装置3により交流電圧に変換し発電電動機2の高電圧端子に印加することにより発電電動機2を電動機として機能させ、車両を始動させる。発電電動機2の駆動力は高電圧バッテリ5の蓄電状態により、第1の電力変換装置3が高電圧端子に印加する交流電圧を制御することにより調整することができる。   First, the operation when starting the vehicle will be described. When it is determined that the storage state of the high voltage battery 5 is SOC1 or higher, the control unit 7 determines that the high voltage battery 5 is capable of traveling, and the power transmission mechanism 1 connects the axle and the shaft of the generator motor 2 to The DC voltage is converted into an AC voltage by the first power converter 3 and applied to the high voltage terminal of the generator motor 2, thereby causing the generator motor 2 to function as an electric motor and starting the vehicle. The driving force of the generator motor 2 can be adjusted by controlling the AC voltage applied to the high voltage terminal by the first power conversion device 3 according to the storage state of the high voltage battery 5.

次に、車両の走行時における動作について説明する。制御部7は高電圧バッテリ5の蓄電状態がSOC1以上であると判別した場合、走行可能であると判断し、動力伝達機構1は車軸と発電電動機2の軸を連結し、高電圧バッテリ5の直流電圧を第1の電力変換装置3により交流電圧に変換し発電電動機2の高電圧端子に印加することにより発電電動機2を電動機として機能させ、車両を走行させる。発電電動機2の駆動力は高電圧バッテリ5の蓄電状態により、第1の電力変換装置3が高電圧端子に印加する交流電圧を制御することにより調整することができる。   Next, the operation when the vehicle is traveling will be described. When it is determined that the storage state of the high voltage battery 5 is SOC1 or higher, the control unit 7 determines that the high voltage battery 5 is capable of traveling, and the power transmission mechanism 1 connects the axle and the shaft of the generator motor 2 to The DC voltage is converted into an AC voltage by the first power conversion device 3 and applied to the high voltage terminal of the generator motor 2, thereby causing the generator motor 2 to function as an electric motor and running the vehicle. The driving force of the generator motor 2 can be adjusted by controlling the AC voltage applied to the high voltage terminal by the first power conversion device 3 according to the storage state of the high voltage battery 5.

次に、車両の停止時における動作について説明する。高電圧バッテリ5と補機バッテリ6の蓄電状態がSOC1以上で車両が停止している場合、高電圧バッテリ5および補機バッテリ6に接続されているエアコン、オーディオ、各種ランプ、各種コントロール装置等の負荷(図示しない)は、高電圧バッテリ5と補機バッテリ7に蓄電されている電力で駆動するため、それぞれのバッテリの蓄電量は徐々に減少していく。   Next, an operation when the vehicle is stopped will be described. When the storage state of the high voltage battery 5 and the auxiliary battery 6 is SOC1 or higher and the vehicle is stopped, the air conditioner, audio, various lamps, various control devices, etc. connected to the high voltage battery 5 and the auxiliary battery 6 Since the load (not shown) is driven by the electric power stored in the high voltage battery 5 and the auxiliary battery 7, the amount of power stored in each battery gradually decreases.

ここでまず、高電圧バッテリ5の蓄電状態がSOC1以上かつ、補機バッテリ6がSOC1を下回ったとする。このような場合、本発明の電気自動車システムでは、動力伝達機構1によって車軸と発電電動機2の軸を切り離し、第1の電力変換装置3により高電圧バッテリ5の直流電圧を交流電圧に変換し、発電電動機2の高電圧端子に印加することにより発電電動機2を駆動し、低電圧端子に発生する交流電圧を第2の電力変換装置4により直流電圧に変換し補機バッテリ6に充電する。すなわち、高電圧バッテリ5の電力を発電電動機2を介して補機バッテリ6に送電することができる。この時、第1の電力変換装置3または第2の電力変換装置4またはその両方は、補機バッテリ6への充電量を蓄電状態がSOC1に近いほど大きくするよう制御する。やがて、補機バッテリ6の蓄電状態がSOC2に達すると、制御部7は満充電と判断するとともに、第1の電力変換装置3または第2の電力変換装置4またはその両方により、過充電にならないよう充電量を制御する。   First, it is assumed that the storage state of the high voltage battery 5 is SOC1 or higher and the auxiliary battery 6 is lower than SOC1. In such a case, in the electric vehicle system of the present invention, the power transmission mechanism 1 separates the axle and the generator motor 2 shaft, the first power converter 3 converts the DC voltage of the high-voltage battery 5 into an AC voltage, The generator motor 2 is driven by being applied to the high voltage terminal of the generator motor 2, and the AC voltage generated at the low voltage terminal is converted into a DC voltage by the second power converter 4 to charge the auxiliary battery 6. That is, the power of the high voltage battery 5 can be transmitted to the auxiliary battery 6 via the generator motor 2. At this time, the first power conversion device 3 and / or the second power conversion device 4 controls to increase the amount of charge to the auxiliary battery 6 as the storage state approaches SOC1. Eventually, when the storage state of auxiliary battery 6 reaches SOC2, control unit 7 determines that the battery is fully charged and does not become overcharged by first power converter 3 or second power converter 4 or both. Control the amount of charge.

次に、高電圧バッテリ5に蓄電されていた電力により車両が走行しているとする。この時、補機バッテリ6の蓄電状態がSOC1以下となった場合、本発明の電気自動車システムでは、この時、発電電動機2の低電圧端子に発生している交流電圧を第2の電力変換装置4により直流電圧に変換し、補機バッテリ6に充電することもできる。すなわち、この時、高電圧バッテリ5の電力は発電電動機2を電動機として機能させ、車両の駆動力とする電力と、補機バッテリ6の充電に使用される電力に使用されていることになる。この時、動力伝達機構1または第1の電力変換装置3またはそれらを協調して制御することにより、補機バッテリ6への充電量を蓄電状態がSOC1に近いほど大きくするよう制御する。または、蓄電状態に関係なく一定の充電量で充電することも可能である。やがて、補機バッテリ6の蓄電状態がSOC2に達すると、制御部7は満充電と判断するとともに、動力伝達機構1または第1の電力変換装置3またはそれらを協調して制御することにより、過充電にならないよう充電量を制御する。また、第2の電力変換装置4により、過充電にならないよう充電量を低減させる。   Next, it is assumed that the vehicle is running with the electric power stored in the high voltage battery 5. At this time, when the storage state of the auxiliary battery 6 becomes SOC1 or less, in the electric vehicle system of the present invention, the AC voltage generated at the low voltage terminal of the generator motor 2 at this time is converted into the second power conversion device. 4 can be converted into a DC voltage and the auxiliary battery 6 can be charged. That is, at this time, the electric power of the high voltage battery 5 is used for the electric power used as the driving force of the vehicle and the electric power used for charging the auxiliary battery 6 by causing the generator motor 2 to function as an electric motor. At this time, by controlling the power transmission mechanism 1 or the first power conversion device 3 or them in a coordinated manner, the amount of charge to the auxiliary battery 6 is controlled so as to increase as the storage state approaches SOC1. Alternatively, it is possible to charge with a constant charge amount regardless of the storage state. When the storage state of the auxiliary battery 6 eventually reaches SOC2, the control unit 7 determines that the battery is fully charged, and controls the power transmission mechanism 1 or the first power conversion device 3 or those in cooperation to control overload. The amount of charge is controlled so as not to be charged. Moreover, the charge amount is reduced by the second power conversion device 4 so as not to overcharge.

次に、車両の減速時の動作を説明する。減速時において、制御部7が高電圧バッテリ5の蓄電状態がSOC2以下と判定した場合、動力伝達機構1を介して車軸からの動力が発電電動機2に伝達され、高電圧端子に発生する交流電圧を第1の電力変換装置3により直流電圧に変換し、高電圧バッテリ5に充電することにより運動エネルギーを電気として回収する。この時、動力伝達機構1は、高電圧バッテリ5の蓄電状態がSOC1に近いほど車軸から発電電動機2の軸への動力の伝達量が大きくなるよう制御し、充電量を制御する。また、そのような充電量の制御は第1の電力変換装置3が行なうことも可能であり、動力伝達機構1と協調して行なうことも可能である。やがて、高電圧バッテリ5の蓄電状態がSOC2に達すると制御部7は満充電と判断するとともに、動力伝達機構1による動力の伝達量を減少させ過充電にならないよう充電量を制御する。また、そのような充電量の制御は第1の電力変換装置4が行なうことも可能であり、動力伝達機構1と協調して行なうことも可能である。   Next, the operation at the time of deceleration of the vehicle will be described. At the time of deceleration, when the control unit 7 determines that the storage state of the high voltage battery 5 is SOC2 or less, the power from the axle is transmitted to the generator motor 2 via the power transmission mechanism 1, and the AC voltage generated at the high voltage terminal Is converted into a DC voltage by the first power conversion device 3 and the kinetic energy is recovered as electricity by charging the high voltage battery 5. At this time, the power transmission mechanism 1 controls the amount of charge by controlling the amount of power transmitted from the axle to the shaft of the generator motor 2 as the storage state of the high voltage battery 5 is closer to the SOC 1. Further, such charge amount control can be performed by the first power conversion device 3, and can also be performed in cooperation with the power transmission mechanism 1. Eventually, when the storage state of the high voltage battery 5 reaches SOC2, the control unit 7 determines that the battery is fully charged, and controls the amount of charge so as not to cause overcharging by reducing the amount of power transmitted by the power transmission mechanism 1. Further, such charge amount control can be performed by the first power conversion device 4, and can also be performed in cooperation with the power transmission mechanism 1.

また、この時、制御部7が補機バッテリ6の蓄電状態がSOC2以下と判定した場合、動力伝達機構1を介して車軸からの動力が発電電動機2に伝達され、低電圧端子に発生する交流電圧を第2の電力変換装置4により直流電圧に変換し、補機バッテリ6に充電することにより運動エネルギーを電気として回収する。この時、動力伝達機構1は、補機バッテリ6の蓄電状態がSOC1に近いほど車軸から発電電動機2の軸への動力の伝達量が大きくなるよう制御し、充電量を制御する。やがて、補機バッテリ6の蓄電状態がSOC2に達すると制御部7は満充電と判断するとともに、動力伝達機構1による動力の伝達量を減少させ過充電にならないよう充電量を制御する。   At this time, if the control unit 7 determines that the storage state of the auxiliary battery 6 is SOC2 or less, the power from the axle is transmitted to the generator motor 2 via the power transmission mechanism 1 and the AC generated at the low voltage terminal. The kinetic energy is recovered as electricity by converting the voltage into a DC voltage by the second power converter 4 and charging the auxiliary battery 6. At this time, the power transmission mechanism 1 controls the amount of charge by controlling the power transmission amount from the axle to the shaft of the generator motor 2 as the storage state of the auxiliary battery 6 is closer to the SOC 1. Eventually, when the storage state of auxiliary battery 6 reaches SOC2, control unit 7 determines that the battery is fully charged, and controls the charge amount so as to reduce the amount of power transmitted by power transmission mechanism 1 and prevent overcharging.

また、この時、制御部7が両バッテリともにSOC2以下と判定した場合、動力伝達機構1を介して車軸からの動力が発電電動機2に伝達され、高電圧端子および低電圧端子に発生する交流電圧をそれぞれ第1の電力変換装置3および第2の電力変換装置4によりそれぞれ直流電圧に変換し、高電圧バッテリ5および補機バッテリ6それぞれに充電することにより運動エネルギーを電気として回収することもできる。この時、高電圧バッテリ5および補機バッテリ6それぞれの蓄電状態がSOC1に近いほどそれぞれの充電量が大きくなるよう、動力伝達機構1または第1の電力変換装置3またはその両方を制御する。また、それぞれのバッテリの蓄電状態がSOC2に達した場合は、動力伝達機構1、第1の電力変換装置3によりそれぞれの充電量を減少させるように制御する。   At this time, if the control unit 7 determines that both batteries are SOC2 or less, the power from the axle is transmitted to the generator motor 2 via the power transmission mechanism 1, and the AC voltage generated at the high voltage terminal and the low voltage terminal. The kinetic energy can be recovered as electricity by converting the battery voltage to DC voltage by the first power conversion device 3 and the second power conversion device 4, respectively, and charging the high voltage battery 5 and the auxiliary battery 6 respectively. . At this time, the power transmission mechanism 1 and / or the first power conversion device 3 are controlled such that the charge amounts of the high voltage battery 5 and the auxiliary battery 6 become larger as the storage states of the high voltage battery 5 and the auxiliary battery 6 are closer to the SOC 1. Further, when the storage state of each battery reaches SOC2, the power transmission mechanism 1 and the first power conversion device 3 are controlled to reduce the respective charge amounts.

尚、本実施形態では、上記複数の電圧を車両駆動用の高電圧と補機類駆動用の低電圧の2つの電圧により電動機および発電機として機能できるとしたが、いうまでもなく2つ以上の電圧系統にも適用可能であり、例えば車両駆動用の高電圧と、重負荷用の42Vと補機類駆動用の14Vといった複数の電圧系統にも適用できる。   In the present embodiment, the plurality of voltages can function as an electric motor and a generator by two voltages, a high voltage for driving the vehicle and a low voltage for driving the auxiliary machinery. Needless to say, two or more voltages can be used. For example, it can be applied to a plurality of voltage systems such as a high voltage for driving a vehicle, 42V for heavy load, and 14V for driving auxiliary equipment.

また、第1の蓄電装置5は電気2重層キャパシタのような大容量のコンデンサであってもよい。   The first power storage device 5 may be a large-capacity capacitor such as an electric double layer capacitor.

また、第1の電力変換装置3には、発電電動機2および高電圧バッテリ5とを接続・切断するためのリレーが備わっていて、充電量や発電量により適宜接続・切断できるような機能を有していてもよい。   In addition, the first power conversion device 3 is provided with a relay for connecting / disconnecting the generator motor 2 and the high-voltage battery 5 and has a function of appropriately connecting / disconnecting according to the amount of charge or the amount of power generation. You may do it.

また、第2の電力変換装置4には、発電電動機2および補機バッテリ6とを接続・切断するためのリレーが備わっていて、充電量や発電量により適宜接続・切断できるような機能を有していてもよい。この時、それらを制御する信号は制御部7から第2の電力変換装置4へ送られる。   Further, the second power conversion device 4 is provided with a relay for connecting / disconnecting the generator motor 2 and the auxiliary battery 6 and has a function of appropriately connecting / disconnecting depending on the charge amount and the power generation amount. You may do it. At this time, a signal for controlling them is sent from the control unit 7 to the second power conversion device 4.

(実施の形態3)
図4は本発明の実施の形態3における、電気自動車システムの構成を示すブロック図である。図4において、動力伝達機構1、発電電動機2、第1の電力変換装置3、第2の電力変換装置4、第1の蓄電装置5(以下、高電圧バッテリと称す)、第2の蓄電装置6(以下、補機バッテリと称す)、制御部7は実施の形態1と同様である。第3の電力変換装置9、電力発生装置10(以下、燃料電池と称す)が新たに備わった点が実施の形態1と異なる。尚、例えば第1の蓄電装置5には電動エアコンや電動パワーステアリング等、第2の蓄電装置6にはオーディオ、各種ランプ等の負荷(図示しない)が接続されてもよい。
(Embodiment 3)
FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the electric vehicle system in the third embodiment of the present invention. In FIG. 4, the power transmission mechanism 1, the generator motor 2, the first power conversion device 3, the second power conversion device 4, the first power storage device 5 (hereinafter referred to as a high voltage battery), the second power storage device. 6 (hereinafter referred to as an auxiliary battery) and the control unit 7 are the same as those in the first embodiment. The third embodiment is different from the first embodiment in that a third power conversion device 9 and a power generation device 10 (hereinafter referred to as a fuel cell) are newly provided. For example, the first power storage device 5 may be connected to an electric air conditioner or an electric power steering, and the second power storage device 6 may be connected to a load (not shown) such as an audio or various lamps.

燃料電池10は、燃料として最終的に供給される水素の酸化により発電を行なう装置である。燃料電池10から排出されるのは、水蒸気であり、有害な成分が含まれないため環境性に非常に優れるという利点がある。しかし、燃料電池10は、燃料の酸化反応によって発電するため、発電を開始してから、実際に所望の電力が得られるまでに時間遅れが生じるという短所がある。そこで図4のように、燃料電池10と並列に高電圧バッテリ5を接続することにより燃料電池から所望の電力が得られるまでの過渡期においては、高電圧バッテリ5によって電力の不足分を補償することができる。   The fuel cell 10 is a device that generates power by oxidizing hydrogen that is finally supplied as fuel. What is discharged from the fuel cell 10 is water vapor, and since there is no harmful component, there is an advantage that it is very excellent in environmental properties. However, since the fuel cell 10 generates power by the oxidation reaction of the fuel, there is a disadvantage in that there is a time delay from when power generation is started until the desired power is actually obtained. Therefore, as shown in FIG. 4, the shortage of power is compensated by the high voltage battery 5 in the transition period until the desired power is obtained from the fuel cell by connecting the high voltage battery 5 in parallel with the fuel cell 10. be able to.

図4に示すように、並列に接続された高電圧バッテリ5と燃料電池10の電力を適切に使い分けるためには、両者の相対的な電圧差を制御する必要がある。本実施形態では、この目的から、高電圧バッテリ5と第1の電力変換装置3との間に第3の電力変換装置9が設けられている。第3の電力変換装置9は直流の電圧変換器である。第3の電力変換装置9は、高電圧バッテリ5から入力された直流電圧を調整して第1の電力変換装置3側に出力する機能、燃料電池10または第1の電力変換装置3から入力された直流電圧を調整して高電圧バッテリ5に出力し充電する機能を有する。この第3の電力変換装置9の機能により、高電圧バッテリ5の充放電が実現される。   As shown in FIG. 4, in order to properly use the power of the high voltage battery 5 and the fuel cell 10 connected in parallel, it is necessary to control the relative voltage difference between the two. In this embodiment, the 3rd power converter device 9 is provided between the high voltage battery 5 and the 1st power converter device 3 for this purpose. The third power converter 9 is a DC voltage converter. The third power conversion device 9 is a function of adjusting the DC voltage input from the high voltage battery 5 and outputting it to the first power conversion device 3 side. The third power conversion device 9 is input from the fuel cell 10 or the first power conversion device 3. The DC voltage is adjusted and output to the high voltage battery 5 for charging. The charge / discharge of the high voltage battery 5 is realized by the function of the third power converter 9.

すなわち、高電圧バッテリ5の充電時には、燃料電池10側を入力、高電圧バッテリ5側を出力とし、かつ、高電圧バッテリ5を充電可能な所定の電圧となるよう第3の電力変換装置9の出力電圧を制御する。このような制御を行なうことにより、高電圧バッテリ5の充電を行なうことができる。ここで、高電圧バッテリ5に印加される電圧は、制御部7が満充電と判断するまで一定値でもよいし、充電時の電力に応じて変動させてもよい。   That is, when charging the high voltage battery 5, the fuel cell 10 side is used as an input, the high voltage battery 5 side is used as an output, and the third power conversion device 9 has a predetermined voltage that can charge the high voltage battery 5. Control the output voltage. By performing such control, the high voltage battery 5 can be charged. Here, the voltage applied to the high-voltage battery 5 may be a constant value until the control unit 7 determines that the battery is fully charged, or may be varied according to the power during charging.

逆に、高電圧バッテリ5の放電時には、燃料電池10側が出力、高電圧バッテリ5側が入力となり、かつ、高電圧バッテリ5の電圧を燃料電池10の出力電圧と同等の電圧値となるように第3の電力変換装置9の出力電圧を制御する。このような制御をおこなうことにより、要求電力に対する燃料電池10の出力応答遅れを高電圧バッテリ5で補償し、安定して電力を出力することが可能となる。   On the other hand, when the high voltage battery 5 is discharged, the fuel cell 10 side is output, the high voltage battery 5 side is input, and the voltage of the high voltage battery 5 is equal to the output voltage of the fuel cell 10. 3 controls the output voltage of the power converter 9. By performing such control, the output response delay of the fuel cell 10 with respect to the required power can be compensated by the high voltage battery 5 and the power can be output stably.

以下、動力伝達機構1と第1の電力変換装置3と第2の電力変換装置4と第3の電力変換装置9と燃料電池10の動作を決める制御部7の動作について説明する。   Hereinafter, the operation of the control unit 7 that determines the operation of the power transmission mechanism 1, the first power conversion device 3, the second power conversion device 4, the third power conversion device 9, and the fuel cell 10 will be described.

まず、車両の始動時における動作について説明する。制御部7は高電圧バッテリ5の蓄電状態がSOC1以上であると判別した場合、走行可能であると判断し、動力伝達機構1は車軸と発電電動機2の軸を連結するとともに、車両の始動・走行に必要な電力要求が燃料電池10に送られ発電量を増加させる。しかし、前述したように燃料電池10は、発電を開始してから、実際に所望の電力が得られるまでに時間遅れが生じる。この過渡期においては、高電圧バッテリ5の直流電圧を第3の電力変換装置9を介して第1の電力変換装置3に入力し、第1の電力変換装置により交流電圧に変換し発電電動機2の高電圧端子に印加することにより発電電動機2を電動機として機能させ、車両を始動させる。このとき、燃料電池10の発電電力が増加するにつれて、要求される車両の駆動電力を満たしつつ高電圧バッテリ5の放電量を減少させるよう第3の電力変換装置9を制御する。やがて、燃料電池10の発電電力が要求電力に達すると高電圧バッテリ5の放電(車両駆動用に使用されるもの)を停止させるよう第3の電力変換装置9を制御する。   First, the operation when starting the vehicle will be described. When the control unit 7 determines that the storage state of the high voltage battery 5 is SOC1 or higher, the control unit 7 determines that the vehicle is capable of traveling, and the power transmission mechanism 1 connects the axle and the shaft of the generator motor 2 and A power request required for traveling is sent to the fuel cell 10 to increase the amount of power generation. However, as described above, the fuel cell 10 has a time delay from the start of power generation until the desired power is actually obtained. In this transition period, the DC voltage of the high-voltage battery 5 is input to the first power conversion device 3 via the third power conversion device 9 and converted into an AC voltage by the first power conversion device 2 to generate the generator motor 2. Is applied to the high voltage terminal to cause the generator motor 2 to function as an electric motor and start the vehicle. At this time, as the generated power of the fuel cell 10 increases, the third power conversion device 9 is controlled so as to reduce the discharge amount of the high-voltage battery 5 while satisfying the required driving power of the vehicle. Eventually, when the power generated by the fuel cell 10 reaches the required power, the third power conversion device 9 is controlled so as to stop the discharge of the high-voltage battery 5 (used for driving the vehicle).

また、補機バッテリ6の蓄電状態がSOC1以上であれば、補機バッテリ6の直流電圧を第2の電力変換装置4により交流電圧に変換し、発電電動機2の低電圧端子に印加することによっても発電電動機2を電動機として機能させ、車両を始動させることもできる。このとき、燃料電池10の発電電力が増加するにつれて、要求される車両の駆動電力を満たしつつ補機バッテリ6の放電量を減少させるよう第2の電力変換装置4を制御する。やがて、燃料電池10の発電電力が要求電力に達すると補機バッテリ6の放電(車両駆動用に使用されるもの)を停止させるよう第2の電力変換装置4を制御する。   Further, if the storage state of the auxiliary battery 6 is SOC1 or higher, the DC voltage of the auxiliary battery 6 is converted into an AC voltage by the second power conversion device 4 and applied to the low voltage terminal of the generator motor 2. Alternatively, the generator motor 2 can function as an electric motor to start the vehicle. At this time, as the generated power of the fuel cell 10 increases, the second power conversion device 4 is controlled so as to reduce the discharge amount of the auxiliary battery 6 while satisfying the required driving power of the vehicle. Eventually, when the power generated by the fuel cell 10 reaches the required power, the second power conversion device 4 is controlled so as to stop discharging of the auxiliary battery 6 (used for driving the vehicle).

また、高電圧バッテリ5および補機バッテリ6両方の蓄電状態がSOC1以上であれば、それぞれの直流電圧を第1の電力変換装置3および第2の電力変換装置4により交流電圧に変換し、発電電動機2の高電圧端子および低電圧端子にそれぞれ印加することによりさらに大きな始動力が得られる。このとき、燃料電池10の発電電力が増加するにつれて、要求される車両の駆動電力を満たしつつ高電圧バッテリ5の放電量を減少させるよう第3の電力変換装置9を制御し、補機バッテリ6の放電量を減少させるよう第2の電力変換装置4を制御する。やがて、燃料電池10の発電電力が要求電力に達すると高電圧バッテリ5および補機バッテリ6の放電(車両駆動用に使用されるもの)を停止させるよう第3の電力変換装置9および第2の電力変換装置を制御する。   Further, if the storage states of both the high voltage battery 5 and the auxiliary battery 6 are SOC1 or higher, the respective DC voltages are converted into AC voltages by the first power conversion device 3 and the second power conversion device 4 to generate power. By applying to the high voltage terminal and the low voltage terminal of the electric motor 2 respectively, a larger starting force can be obtained. At this time, as the generated power of the fuel cell 10 increases, the third power conversion device 9 is controlled so as to reduce the discharge amount of the high-voltage battery 5 while satisfying the required driving power of the vehicle, and the auxiliary battery 6 The second power converter 4 is controlled so as to reduce the amount of discharge. Eventually, when the power generated by the fuel cell 10 reaches the required power, the third power converter 9 and the second power converter 9 and the second power converter 9 stop the discharge of the high voltage battery 5 and the auxiliary battery 6 (used for driving the vehicle). Control the power converter.

すなわち、始動時のような大きな駆動力が必要であり、燃料電池10からの電力が要求電力に達していない過渡期において、高電圧バッテリ5または補機バッテリ6またはその両方のバッテリからの電力により発電電動機2を駆動し、燃料電池10の出力電力をアシストすることができる。   That is, a large driving force is required as in starting, and in a transition period in which the power from the fuel cell 10 does not reach the required power, the power from the high-voltage battery 5 and / or the auxiliary battery 6 is used. The generator motor 2 can be driven to assist the output power of the fuel cell 10.

次に、車両の走行時における動作について説明する。車両が始動し、燃料電池10の発電電力が要求された電力に達した場合、燃料電池10の直流電圧を第1の第1の電力変換装置3により交流電圧に変換し発電電動機2の高電圧端子に印加することにより発電電動機2を電動機として機能させ、車両を走行させる。   Next, the operation when the vehicle is traveling will be described. When the vehicle is started and the generated power of the fuel cell 10 reaches the required power, the DC voltage of the fuel cell 10 is converted into an AC voltage by the first first power converter 3 to generate a high voltage of the generator motor 2. When applied to the terminals, the generator motor 2 is caused to function as an electric motor, and the vehicle is driven.

また、加速時等でさらに駆動力が必要な場合、高電圧バッテリ5の蓄電状態がSOC1以上であれば、高電圧バッテリ5の直流電圧を第3の電力変換装置9により所望の直流電圧に調整し、第1の電力変換装置3に入力することにより、燃料電池10の出力電力をアシストし、駆動力の急増に対応することができる。   Further, when further driving force is required at the time of acceleration or the like, if the storage state of the high voltage battery 5 is SOC1 or more, the DC voltage of the high voltage battery 5 is adjusted to a desired DC voltage by the third power converter 9. And by inputting into the 1st power converter device 3, the output electric power of the fuel cell 10 can be assisted, and it can respond to the sudden increase in a driving force.

この時、補機バッテリ6の蓄電状態がSOC1以上であれば、補機バッテリ6の直流電圧を第2の電力変換装置4により交流電圧に変換し、発電電動機2の低電圧端子に印加することによっても発電電動機2に駆動力を与えることができ、駆動力の急増に対応することができる。   At this time, if the storage state of the auxiliary battery 6 is SOC1 or higher, the DC voltage of the auxiliary battery 6 is converted into an AC voltage by the second power converter 4 and applied to the low voltage terminal of the generator motor 2. Therefore, it is possible to apply a driving force to the generator motor 2 and cope with a sudden increase in the driving force.

また、高電圧バッテリ5および補機バッテリ6の蓄電状態がSOC1以上であれば、前述のように高電圧バッテリ5により燃料電池10の出力をアシストし、前述のように補機バッテリ6により発電電動機2に駆動力を与えることができ、駆動力の急増に対応することができる。   If the storage state of the high voltage battery 5 and the auxiliary battery 6 is SOC1 or higher, the output of the fuel cell 10 is assisted by the high voltage battery 5 as described above, and the generator motor is driven by the auxiliary battery 6 as described above. 2 can be given a driving force and can cope with a sudden increase in driving force.

すなわち、加速時等の大きな駆動力が必要な場合、燃料電池10の発電電力による駆動力を高電圧バッテリ5または補機バッテリ6またはその両方でアシストすることができる。   That is, when a large driving force is required, such as during acceleration, the driving force generated by the power generated by the fuel cell 10 can be assisted by the high voltage battery 5 or the auxiliary battery 6 or both.

また、燃料電池10の故障等で発電電力が得られない場合は、高電圧バッテリ5または補機バッテリ6またはその両方に蓄電されている電力で走行可能であることは言うまでもない。   Needless to say, when the generated power cannot be obtained due to a failure of the fuel cell 10 or the like, the vehicle can be driven with the power stored in the high voltage battery 5 and / or the auxiliary battery 6.

次に、車両の停止時における動作について説明する。高電圧バッテリ5と補機バッテリ6の蓄電状態がSOC1以上で車両が停止している場合、高電圧バッテリ5および補機バッテリ6に接続されているエアコン、オーディオ、各種ランプ、各種コントロール装置等の負荷(図示しない)は、高電圧バッテリ5と補機バッテリ7に蓄電されている電力で駆動するため、それぞれのバッテリの蓄電量は徐々に減少していく。   Next, an operation when the vehicle is stopped will be described. When the storage state of the high voltage battery 5 and the auxiliary battery 6 is SOC1 or higher and the vehicle is stopped, the air conditioner, audio, various lamps, various control devices, etc. connected to the high voltage battery 5 and the auxiliary battery 6 Since the load (not shown) is driven by the electric power stored in the high voltage battery 5 and the auxiliary battery 7, the amount of power stored in each battery gradually decreases.

ここでまず、高電圧バッテリ5の蓄電状態がSOC1以上かつ、補機バッテリ6がSOC1を下回ったとする。このような場合、本発明の電気自動車システムでは、第1の電力変換装置3により高電圧バッテリ5の直流電圧を交流電圧に変換し、発電電動機2の高電圧端子に印加することにより発電電動機2を駆動し、低電圧端子に発生する交流電圧を第2の電力変換装置4により直流電圧に変換し補機バッテリ6に充電する。すなわち、高電圧バッテリ5の電力を発電電動機2を介して補機バッテリ6に送電することができる。この時、第1の電力変換装置3または第2の電力変換装置4またはその両方は、補機バッテリ6への充電量を蓄電状態がSOC1に近いほど大きくするよう制御する。蓄電状態にかかわらず一定の充電量によっても充電可能である。やがて、補機バッテリ6の蓄電状態がSOC2に達すると、制御部7は満充電と判断するとともに、第1の電力変換装置3または第2の電力変換装置4またはその両方により、過充電にならないよう充電量を制御する。   First, it is assumed that the storage state of the high voltage battery 5 is SOC1 or higher and the auxiliary battery 6 is lower than SOC1. In such a case, in the electric vehicle system of the present invention, the first power converter 3 converts the DC voltage of the high voltage battery 5 into an AC voltage and applies it to the high voltage terminal of the generator motor 2 to thereby generate the generator motor 2. The AC voltage generated at the low voltage terminal is converted into a DC voltage by the second power converter 4 and the auxiliary battery 6 is charged. That is, the power of the high voltage battery 5 can be transmitted to the auxiliary battery 6 via the generator motor 2. At this time, the first power conversion device 3 and / or the second power conversion device 4 controls to increase the amount of charge to the auxiliary battery 6 as the storage state approaches SOC1. Charging is possible with a constant charge amount regardless of the state of charge. Eventually, when the storage state of auxiliary battery 6 reaches SOC2, control unit 7 determines that the battery is fully charged and does not become overcharged by first power converter 3 or second power converter 4 or both. Control the amount of charge.

逆に、補機バッテリ6がSOC1以上かつ、高電圧バッテリ5がSOC1を下回った場合、第2の電力変換装置4により補機バッテリ6の直流電圧を交流電圧に変換し、発電電動機2の低電圧端子に印加することにより発電電動機2を駆動し、高電圧端子に発生する交流電圧を第1の電力変換装置3により直流電圧に変換し高電圧バッテリ5に充電することもできる。すなわち、補機バッテリ6の電力を発電電動機2を介して高電圧バッテリ5に送電することもできる。この時、第1の電力変換装置3または第2の電力変換装置4またはその両方は、高電圧バッテリ5への充電量を蓄電状態がSOC1に近いほど大きくするよう制御する。蓄電状態にかかわらず一定の充電量によっても充電可能である。やがて、高電圧バッテリ5の蓄電状態がSOC2に達すると、制御部7は満充電と判断するとともに、第1の電力変換装置3または第2の電力変換装置4またはその両方により、過充電にならないよう充電量を制御する。   Conversely, when the auxiliary battery 6 is SOC1 or higher and the high voltage battery 5 is lower than SOC1, the second power conversion device 4 converts the DC voltage of the auxiliary battery 6 into AC voltage, and the generator motor 2 is low. The generator motor 2 can be driven by applying the voltage to the voltage terminal, and the AC voltage generated at the high voltage terminal can be converted into a DC voltage by the first power converter 3 to charge the high voltage battery 5. That is, the electric power of the auxiliary battery 6 can be transmitted to the high voltage battery 5 through the generator motor 2. At this time, the first power conversion device 3 and / or the second power conversion device 4 controls to increase the amount of charge to the high voltage battery 5 as the storage state approaches SOC1. Charging is possible with a constant charge amount regardless of the state of charge. Eventually, when the storage state of the high voltage battery 5 reaches SOC2, the control unit 7 determines that the battery is fully charged, and the first power converter 3 and / or the second power converter 4 do not cause overcharging. Control the amount of charge.

また、前述した、高電圧バッテリ5の蓄電状態がSOC1以上かつ、補機バッテリ6がSOC1を下回った場合のもう一つの充電方法として、第3の電力変換装置9により燃料電池10が発電する電力を高電圧バッテリ5に充電することも可能である。この時、第3の電力変換装置9または燃料電池10またはその両方は、高電圧バッテリ5への充電量を蓄電状態がSOC1に近いほど大きくするよう制御する。蓄電状態にかかわらず一定の充電量によっても充電可能である。やがて、高電圧バッテリ5の蓄電状態がSOC2に達すると、制御部7は満充電と判断するとともに、第3の電力変換装置9または燃料電池10またはその両方により、過充電にならないよう充電量を制御する。   In addition, as another charging method when the storage state of the high voltage battery 5 is SOC1 or higher and the auxiliary battery 6 is lower than SOC1, the electric power generated by the fuel cell 10 by the third power converter 9 is described above. It is also possible to charge the high voltage battery 5. At this time, the third power conversion device 9 and / or the fuel cell 10 controls so that the amount of charge to the high voltage battery 5 increases as the state of charge approaches SOC1. Charging is possible with a constant charge amount regardless of the state of charge. When the storage state of the high-voltage battery 5 reaches SOC2, the control unit 7 determines that the battery is fully charged, and the third power conversion device 9 and / or the fuel cell 10 determines the amount of charge so as not to overcharge. Control.

また、前述した、補機バッテリ6がSOC1以上かつ、高電圧バッテリ5がSOC1を下回った場合のもう一つの充電方法として、燃料電池10が発電する電力を逆電流防止回路10を介して第1の電力変換装置3に入力し、交流電圧に変換し、発電電動機2の高電圧端子に印加することにより発電電動機2を駆動し、低電圧端子に発生する交流電圧を第2の電力変換装置4により直流電圧に変換し補機バッテリ6に充電することも可能である。この時、第1の電力変換装置3または第2の電力変換装置4または燃料電池10またはそれらを協調して制御することにより、補機バッテリ6への充電量を蓄電状態がSOC1に近いほど大きくするよう制御する。やがて、補機バッテリ6の蓄電状態がSOC2に達すると、制御部7は満充電と判断するとともに、第1の電力変換装置3または第2の電力変換装置4または燃料電池10またはそれらを協調して制御することにより、過充電にならないよう充電量を制御する。   As another charging method when the auxiliary battery 6 is SOC1 or higher and the high-voltage battery 5 is lower than SOC1, the electric power generated by the fuel cell 10 is generated via the reverse current prevention circuit 10 as the first charging method. The power converter 3 is input to the power converter 3, converted into an AC voltage, applied to the high voltage terminal of the generator motor 2 to drive the generator motor 2, and the AC voltage generated at the low voltage terminal is converted to the second power converter 4. Thus, it is possible to charge the auxiliary battery 6 by converting into a DC voltage. At this time, by controlling the first power conversion device 3 or the second power conversion device 4 or the fuel cell 10 or them in a coordinated manner, the amount of charge to the auxiliary battery 6 increases as the storage state approaches SOC1. Control to do. When the storage state of auxiliary battery 6 eventually reaches SOC2, control unit 7 determines that the battery is fully charged, and cooperates with first power converter 3 or second power converter 4 or fuel cell 10 or with them. The amount of charge is controlled so as not to overcharge.

次に、走行中における高電圧バッテリ5および補機バッテリ6の充電について説明する。燃料電池10の発電電力のみによって車両が走行しているとする。この状態で高電圧バッテリ5に接続されている負荷(電動コンプレッサ、電動ステアリング等)により、高電圧バッテリ5の蓄電状態がSOC1以下となったとする。このような場合、制御部7は車両の要求電力に加え高電圧バッテリ5を充電するための電力を発電するよう燃料電池10を制御する。第3の電力変換装置9は燃料電池10の直流電圧を高電圧バッテリ5を充電可能な所定の電圧に調整することにより、高電圧バッテリ5を充電する。この時、第3の電力変換装置9または燃料電池10またはその両方を協調して制御することにより、高電圧バッテリ5への充電量を蓄電状態がSOC1に近いほど大きくするよう制御する。蓄電状態にかかわらず一定の充電量によっても充電可能である。やがて、高電圧バッテリ5の蓄電状態がSOC2に達すると、制御部7は満充電と判断するとともに、第3の電力変換装置9または燃料電池10またはその両方を協調して制御することにより、過充電にならないよう充電量を制御する。   Next, charging of the high voltage battery 5 and the auxiliary battery 6 during traveling will be described. It is assumed that the vehicle is running only with the power generated by the fuel cell 10. In this state, it is assumed that the storage state of the high voltage battery 5 becomes SOC1 or less due to a load (electric compressor, electric steering, etc.) connected to the high voltage battery 5. In such a case, the control unit 7 controls the fuel cell 10 to generate power for charging the high voltage battery 5 in addition to the required power of the vehicle. The third power conversion device 9 charges the high voltage battery 5 by adjusting the DC voltage of the fuel cell 10 to a predetermined voltage that can charge the high voltage battery 5. At this time, by controlling the third power conversion device 9 and / or the fuel cell 10 in a coordinated manner, the amount of charge to the high voltage battery 5 is controlled to increase as the storage state approaches SOC1. Charging is possible with a constant charge amount regardless of the state of charge. When the storage state of the high-voltage battery 5 eventually reaches SOC2, the control unit 7 determines that the battery is fully charged, and controls the third power conversion device 9 and / or the fuel cell 10 in a coordinated manner, thereby overloading. The amount of charge is controlled so as not to be charged.

次に、補機バッテリ6に接続されている負荷(オーディオ、各種ランプ、各種制御装置等)により、補機バッテリ6の蓄電状態がSOC1以下となったとする。このような場合、制御部7は車両の要求電力に加え補機バッテリ6を充電するための電力を発電するよう燃料電池10を制御する。第1の電力変換装置3により燃料電池10の直流電圧を交流電圧に変換し、発電電動機2の高電圧端子に印加することにより発電電動機2を駆動し、低電圧端子に発生する交流電圧を第2の電力変換装置4により直流電圧に変換し補機バッテリ6に充電する。すなわち、燃料電池10により補機バッテリ6を充電するための電力が発電され、その電力を発電電動機2を介して補機バッテリ6に送電することができる。この時、第1の電力変換装置3または第2の電力変換装置4または燃料電池10またはそれら全てを協調して制御することにより、補機バッテリ6への充電量を蓄電状態がSOC1に近いほど大きくするよう制御する。蓄電状態にかかわらず一定の充電量によっても充電可能である。やがて、補機バッテリ6の蓄電状態がSOC2に達すると、制御部7は満充電と判断するとともに、第1の電力変換装置3または第2の電力変換装置4または燃料電池10またはそれら全てを協調して制御することにより、過充電にならないよう充電量を制御する。   Next, it is assumed that the storage state of the auxiliary battery 6 becomes SOC1 or less due to a load (audio, various lamps, various control devices, etc.) connected to the auxiliary battery 6. In such a case, the control unit 7 controls the fuel cell 10 to generate power for charging the auxiliary battery 6 in addition to the required power of the vehicle. The first power conversion device 3 converts the direct current voltage of the fuel cell 10 into an alternating current voltage, which is applied to the high voltage terminal of the generator motor 2 to drive the generator motor 2, and the alternating voltage generated at the low voltage terminal is 2 is converted into a DC voltage by the power converter 4 and the auxiliary battery 6 is charged. That is, electric power for charging the auxiliary battery 6 is generated by the fuel cell 10, and the electric power can be transmitted to the auxiliary battery 6 via the generator motor 2. At this time, by controlling the first power conversion device 3 or the second power conversion device 4 or the fuel cell 10 or all of them in a coordinated manner, the charge amount of the auxiliary battery 6 is reduced as the storage state is closer to the SOC1. Control to enlarge. Charging is possible with a constant charge amount regardless of the state of charge. Eventually, when the storage state of auxiliary battery 6 reaches SOC2, control unit 7 determines that the battery is fully charged, and coordinates first power converter 3 or second power converter 4 or fuel cell 10 or all of them. Thus, the amount of charge is controlled so as not to overcharge.

また、高電圧バッテリ5と補機バッテリ6両方の蓄電状態がSOC1以下となった場合は、燃料電池10の発電電力を車両の要求電力に加え両バッテリを充電するための電力を発電するよう制御し、上記手順により、双方のバッテリに充電することが可能である。   Further, when the storage state of both the high voltage battery 5 and the auxiliary battery 6 is equal to or lower than SOC1, control is performed to generate power for charging both batteries by adding the generated power of the fuel cell 10 to the required power of the vehicle. However, it is possible to charge both batteries by the above procedure.

次に、車両の減速時の動作を説明する。減速時において、制御部7が高電圧バッテリ5の蓄電状態がSOC2以下と判定した場合、動力伝達機構1を介して車軸からの動力が発電電動機2に伝達され、高電圧端子に発生する交流電圧を第1の電力変換装置3により直流電圧に変換し、第3の電力変換装置9により高電圧バッテリ5を充電可能な所定の電圧に調整し、高電圧バッテリ5に充電することにより運動エネルギーを電気エネルギーとして回収する。この時、第3の電力変換装置9は第1の電力変換装置3と高電圧バッテリ5をバイパスする機能を有し、第1の電力変換装置3により高電圧バッテリ5を充電可能な所定の電圧に調整し、高電圧バッテリ5に充電するよう制御することも可能である。この時、動力伝達機構1は、高電圧バッテリ5の蓄電状態がSOC1に近いほど車軸から発電電動機2の軸への動力の伝達量が大きくなるよう制御し、充電量を制御する。また、そのような充電量の制御は第1の電力変換装置3または第3の電力変換装置9またはその両方よっても行なうことが可能であり、動力伝達機構1と協調して行なうことも可能である。やがて、高電圧バッテリ5の蓄電状態がSOC2に達すると制御部7は満充電と判断するとともに、動力伝達機構1による動力の伝達量を減少させ過充電にならないよう充電量を制御する。また、そのような充電量の制御は第1の電力変換装置3または第3の電力変換装置9またはその両方によっても行なうことが可能であり、動力伝達機構1と協調して行なうことも可能である。   Next, the operation at the time of deceleration of the vehicle will be described. At the time of deceleration, when the control unit 7 determines that the storage state of the high voltage battery 5 is SOC2 or less, the power from the axle is transmitted to the generator motor 2 via the power transmission mechanism 1, and the AC voltage generated at the high voltage terminal Is converted into a DC voltage by the first power conversion device 3, the high voltage battery 5 is adjusted to a predetermined voltage that can be charged by the third power conversion device 9, and the kinetic energy is charged by charging the high voltage battery 5. Recover as electrical energy. At this time, the third power conversion device 9 has a function of bypassing the first power conversion device 3 and the high voltage battery 5, and a predetermined voltage at which the high voltage battery 5 can be charged by the first power conversion device 3. It is also possible to control the high voltage battery 5 to be charged. At this time, the power transmission mechanism 1 controls the amount of charge by controlling the amount of power transmitted from the axle to the shaft of the generator motor 2 as the storage state of the high voltage battery 5 is closer to the SOC 1. Such charge amount control can also be performed by the first power converter 3 or the third power converter 9 or both, and can also be performed in cooperation with the power transmission mechanism 1. is there. Eventually, when the storage state of the high voltage battery 5 reaches SOC2, the control unit 7 determines that the battery is fully charged, and controls the amount of charge so as not to cause overcharging by reducing the amount of power transmitted by the power transmission mechanism 1. Such charge amount control can also be performed by the first power conversion device 3 or the third power conversion device 9 or both, and can also be performed in cooperation with the power transmission mechanism 1. is there.

次に、減速時において、制御部7が補機バッテリ6の蓄電状態がSOC2以下と判定した場合、動力伝達機構1を介して車軸からの動力が発電電動機2に伝達され、低電圧端子に発生する交流電圧を第2の電力変換装置4により直流電圧に変換し、補機バッテリ6に充電することにより運動エネルギーを電気エネルギーとして回収することもできる。この時、動力伝達機構1は、補機バッテリ6の蓄電状態がSOC1に近いほど車軸から発電電動機2の軸への動力の伝達量が大きくなるよう制御し、充電量を制御する。また、そのような充電量の制御は第2の電力変換装置4が行なうことも可能であり、動力伝達機構1と協調して行なうことも可能である。やがて、補機バッテリ6の蓄電状態がSOC2に達すると制御部7は満充電と判断するとともに、動力伝達機構1による動力の伝達量を減少させ過充電にならないよう充電量を制御する。また、そのような充電量の制御は第2の電力変換装置4が行なうことも可能であり、動力伝達機構1と協調して行なうことも可能である。   Next, when the controller 7 determines that the storage state of the auxiliary battery 6 is SOC2 or less during deceleration, the power from the axle is transmitted to the generator motor 2 via the power transmission mechanism 1 and is generated at the low voltage terminal. The kinetic energy can also be recovered as electric energy by converting the alternating voltage to be converted into a direct current voltage by the second power conversion device 4 and charging the auxiliary battery 6. At this time, the power transmission mechanism 1 controls the amount of charge by controlling the power transmission amount from the axle to the shaft of the generator motor 2 as the storage state of the auxiliary battery 6 is closer to the SOC 1. Such charge amount control can also be performed by the second power conversion device 4 and can be performed in cooperation with the power transmission mechanism 1. Eventually, when the storage state of auxiliary battery 6 reaches SOC2, control unit 7 determines that the battery is fully charged, and controls the charge amount so as to reduce the amount of power transmitted by power transmission mechanism 1 and prevent overcharging. Such charge amount control can also be performed by the second power conversion device 4 and can be performed in cooperation with the power transmission mechanism 1.

また、減速時において、制御部7が両バッテリともにSOC2以下と判定した場合、上記手順により高電圧バッテリ5および補機バッテリ6それぞれに充電することにより運動エネルギーを電気エネルギーとして回収することもできる。この時、高電圧バッテリ5および補機バッテリ6それぞれの蓄電状態がSOC1に近いほどそれぞれの充電量が大きくなるよう、動力伝達機構1または第1の電力変換装置3または第2の電力変換装置4または第3の電力変換装置9またはそれら全てを協調して制御する。また、それぞれのバッテリの蓄電状態がSOC2に達した場合は、動力伝達機構1、第1の電力変換装置3、第2の電力変換装置4、第3の電力変換装置9によりそれぞれの充電量を減少させるように制御する。   Further, when the control unit 7 determines that both batteries are SOC2 or less during deceleration, the kinetic energy can be recovered as electric energy by charging each of the high voltage battery 5 and the auxiliary battery 6 according to the above procedure. At this time, the power transmission mechanism 1, the first power conversion device 3, or the second power conversion device 4 is set such that the charge amount of each of the high-voltage battery 5 and the auxiliary battery 6 increases as the storage state of the high-voltage battery 5 and the auxiliary battery 6 approaches the SOC 1. Alternatively, the third power conversion device 9 or all of them are controlled in cooperation. Further, when the storage state of each battery reaches SOC2, the charge amount is set by the power transmission mechanism 1, the first power conversion device 3, the second power conversion device 4, and the third power conversion device 9, respectively. Control to decrease.

尚、本実施形態では、上記複数の電圧を車両駆動用の高電圧と補機類駆動用の低電圧の2つの電圧により電動機および発電機として機能できるとしたが、言うまでもなく2つ以上の電圧系統にも適用可能であり、例えば車両駆動用の高電圧と、重負荷用の42Vと補機類駆動用の14Vといった複数の電圧系統にも適用できる。   In the present embodiment, the plurality of voltages can function as an electric motor and a generator by two voltages, a high voltage for driving the vehicle and a low voltage for driving the auxiliary machinery. Needless to say, two or more voltages are used. The present invention can also be applied to a system. For example, it can be applied to a plurality of voltage systems such as a high voltage for driving a vehicle, 42V for heavy load, and 14V for driving auxiliary equipment.

また、第1の蓄電装置5は電気2重層キャパシタのような大容量のコンデンサであってもよく、この時には、第3の電力変換装置9は不要としてもよい。   The first power storage device 5 may be a large-capacity capacitor such as an electric double layer capacitor. At this time, the third power conversion device 9 may be unnecessary.

また、第1の電力変換装置3には、発電電動機2および高電圧バッテリ5とを接続・切断するためのリレーが備わっていて、充電量や発電量により適宜接続・切断できるような機能を有していてもよい。   In addition, the first power conversion device 3 is provided with a relay for connecting / disconnecting the generator motor 2 and the high-voltage battery 5 and has a function of appropriately connecting / disconnecting according to the amount of charge or the amount of power generation. You may do it.

また、第2の電力変換装置4には、発電電動機2および補機バッテリ6とを接続・切断するためのリレーが備わっていて、充電量や発電量により適宜接続・切断できるような機能を有していてもよい。   Further, the second power conversion device 4 is provided with a relay for connecting / disconnecting the generator motor 2 and the auxiliary battery 6 and has a function of appropriately connecting / disconnecting depending on the charge amount and the power generation amount. You may do it.

また、第3の電力変換装置9には、第1の電力変換装置3および高電圧バッテリ5とを接続・切断するためのリレーが備わっていて、充電量や発電量により適宜接続・切断できるような機能を有してもよく、また、バイパスする機能が備わっていてもよい。   Further, the third power conversion device 9 is provided with a relay for connecting / disconnecting the first power conversion device 3 and the high voltage battery 5 so that the third power conversion device 9 can be appropriately connected / disconnected depending on the amount of charge or the amount of power generation. May have such a function as well as a function of bypassing.

また、本実施形態では、電力発生装置10は燃料電池としたが、その他の発電手段であってもよい。   In the present embodiment, the power generation device 10 is a fuel cell, but other power generation means may be used.

(実施の形態4)
図5は本発明の実施の形態3における、電気自動車システムの構成を示すブロック図である。図5において、動力伝達機構1、発電電動機2、第1の電力変換装置3、第2の電力変換装置4、第1の蓄電装置5(以下、高電圧バッテリと称す)、第2の蓄電装置6(以下、補機バッテリと称す)、制御部7、第3の電力変換装置9、電力発生装置10(以下、燃料電池と称す)は実施の形態3と同様である。第2の電力変換装置8がダイオード整流回路で構成され、電力の流れが発電電動機2から補機バッテリ6への単方向である点が実施の形態3と異なる。尚、例えば第1の蓄電装置5には電動エアコンや電動パワーステアリング等、第2の蓄電装置6にはオーディオ、各種ランプ等の負荷(図示しない)が接続されてもよい。
(Embodiment 4)
FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the electric vehicle system according to Embodiment 3 of the present invention. In FIG. 5, the power transmission mechanism 1, the generator motor 2, the first power conversion device 3, the second power conversion device 4, the first power storage device 5 (hereinafter referred to as a high voltage battery), the second power storage device. 6 (hereinafter referred to as an auxiliary battery), a control unit 7, a third power converter 9, and a power generator 10 (hereinafter referred to as a fuel cell) are the same as those in the third embodiment. The second power conversion device 8 is configured by a diode rectifier circuit, and is different from the third embodiment in that the power flow is unidirectional from the generator motor 2 to the auxiliary battery 6. For example, the first power storage device 5 may be connected to an electric air conditioner or an electric power steering, and the second power storage device 6 may be connected to a load (not shown) such as an audio or various lamps.

第2の電力変換装置8は、発電電動機2の低電圧端子に接続され、この低電圧端子に発生する交流電圧を直流電圧に変換し補機バッテリ6を充電する。   The second power converter 8 is connected to the low voltage terminal of the generator motor 2, converts the alternating voltage generated at the low voltage terminal into a direct voltage, and charges the auxiliary battery 6.

以下、動力伝達機構1と第1の電力変換装置3と第3の電力変換装置9と燃料電池10の動作を決める制御部7の動作について説明する。   Hereinafter, the operation of the control unit 7 that determines the operation of the power transmission mechanism 1, the first power conversion device 3, the third power conversion device 9, and the fuel cell 10 will be described.

まず、車両の始動時における動作について説明する。制御部7は高電圧バッテリ5の蓄電状態がSOC1以上であると判別した場合、走行可能であると判断し、動力伝達機構1は車軸と発電電動機2の軸を連結するとともに、車両の始動・走行に必要な電力要求が燃料電池10に送られ発電量を増加させる。しかし、前述したように燃料電池10は、発電を開始してから、実際に所望の電力が得られるまでに時間遅れが生じる。この過渡期においては、高電圧バッテリ5の直流電圧を第3の電力変換装置9を介して第1の電力変換装置3に入力し、第1の電力変換装置により交流電圧に変換し発電電動機2の高電圧端子に印加することにより発電電動機2を電動機として機能させ、車両を始動させる。このとき、燃料電池10の発電電力が増加するにつれて、要求される車両の駆動電力を満たしつつ高電圧バッテリ5の放電量を減少させるよう第3の電力変換装置9を制御する。やがて、燃料電池10の発電電力が要求電力に達すると高電圧バッテリ5の放電(車両駆動用に使用されるもの)を停止させるよう第3の電力変換装置9を制御する。   First, the operation when starting the vehicle will be described. When the control unit 7 determines that the storage state of the high voltage battery 5 is SOC1 or higher, the control unit 7 determines that the vehicle is capable of traveling, and the power transmission mechanism 1 connects the axle and the shaft of the generator motor 2 and A power request required for traveling is sent to the fuel cell 10 to increase the amount of power generation. However, as described above, the fuel cell 10 has a time delay from the start of power generation until the desired power is actually obtained. In this transition period, the DC voltage of the high-voltage battery 5 is input to the first power conversion device 3 via the third power conversion device 9 and converted into an AC voltage by the first power conversion device 2 to generate the generator motor 2. Is applied to the high voltage terminal to cause the generator motor 2 to function as an electric motor and start the vehicle. At this time, as the generated power of the fuel cell 10 increases, the third power conversion device 9 is controlled so as to reduce the discharge amount of the high-voltage battery 5 while satisfying the required driving power of the vehicle. Eventually, when the power generated by the fuel cell 10 reaches the required power, the third power conversion device 9 is controlled so as to stop the discharge of the high-voltage battery 5 (used for driving the vehicle).

すなわち、始動時のような大きな駆動力が必要であり、燃料電池10からの電力が要求電力に達していない過渡期において、高電圧バッテリ5からの電力により発電電動機2を駆動し、燃料電池10の出力電力をアシストすることができる。   That is, a large driving force is required as in starting, and the generator motor 2 is driven by the power from the high voltage battery 5 in the transition period when the power from the fuel cell 10 does not reach the required power. The output power can be assisted.

次に、車両の走行時における動作について説明する。車両が始動し、燃料電池10の発電電力が要求された電力に達した場合、燃料電池10の直流電圧を第1の第1の電力変換装置3により交流電圧に変換し発電電動機2の高電圧端子に印加することにより発電電動機2を電動機として機能させ、車両を走行させる。   Next, the operation when the vehicle is traveling will be described. When the vehicle is started and the generated power of the fuel cell 10 reaches the required power, the DC voltage of the fuel cell 10 is converted into an AC voltage by the first first power converter 3 to generate a high voltage of the generator motor 2. When applied to the terminals, the generator motor 2 is caused to function as an electric motor, and the vehicle is driven.

また、加速時等でさらに駆動力が必要な場合、高電圧バッテリ5の蓄電状態がSOC1以上であれば、高電圧バッテリ5の直流電圧を第3の電力変換装置9により所望の直流電圧に調整し、第1の電力変換装置3に入力することにより、燃料電池10の出力電力をアシストし、駆動力の急増に対応することができる。   Further, when further driving force is required at the time of acceleration or the like, if the storage state of the high voltage battery 5 is SOC1 or more, the DC voltage of the high voltage battery 5 is adjusted to a desired DC voltage by the third power converter 9. And by inputting into the 1st power converter device 3, the output electric power of the fuel cell 10 can be assisted, and it can respond to the sudden increase in a driving force.

すなわち、加速時等の大きな駆動力が必要な場合、燃料電池10の発電電力を高電圧バッテリ5に蓄電された電力でアシストすることができ、駆動力の急増に対応することができる。   That is, when a large driving force is required, such as during acceleration, the power generated by the fuel cell 10 can be assisted by the power stored in the high voltage battery 5, and a sudden increase in driving force can be accommodated.

また、燃料電池10の故障等で発電電力が得られない場合は、高電圧バッテリ5に蓄電されている電力で走行可能であることは言うまでもない。   Needless to say, when the generated power cannot be obtained due to a failure of the fuel cell 10 or the like, the vehicle can be driven with the power stored in the high voltage battery 5.

次に、車両の停止時における動作について説明する。高電圧バッテリ5と補機バッテリ6の蓄電状態がSOC1以上で車両が停止している場合、高電圧バッテリ5および補機バッテリ6に接続されているエアコン、オーディオ、各種ランプ、各種コントロール装置等の負荷(図示しない)は、高電圧バッテリ5と補機バッテリ7に蓄電されている電力で駆動するため、それぞれのバッテリの蓄電量は徐々に減少していく。   Next, an operation when the vehicle is stopped will be described. When the storage state of the high voltage battery 5 and the auxiliary battery 6 is SOC1 or higher and the vehicle is stopped, the air conditioner, audio, various lamps, various control devices, etc. connected to the high voltage battery 5 and the auxiliary battery 6 Since the load (not shown) is driven by the electric power stored in the high voltage battery 5 and the auxiliary battery 7, the amount of power stored in each battery gradually decreases.

ここでまず、高電圧バッテリ5の蓄電状態がSOC1以上かつ、補機バッテリ6がSOC1を下回ったとする。このような場合、本発明の電気自動車システムでは、第1の電力変換装置3により高電圧バッテリ5の直流電圧を交流電圧に変換し、発電電動機2の高電圧端子に印加することにより発電電動機2を駆動し、低電圧端子に発生する交流電圧を第2の電力変換装置4により直流電圧に変換し補機バッテリ6に充電する。すなわち、高電圧バッテリ5の電力を発電電動機2を介して補機バッテリ6に送電することができる。この時、第1の電力変換装置3は、補機バッテリ6への充電量を蓄電状態がSOC1に近いほど大きくするよう制御する。蓄電状態にかかわらず一定の充電量によっても充電可能である。やがて、補機バッテリ6の蓄電状態がSOC2に達すると、制御部7は満充電と判断するとともに、第1の電力変換装置3により、過充電にならないよう充電量を制御する。   First, it is assumed that the storage state of the high voltage battery 5 is SOC1 or higher and the auxiliary battery 6 is lower than SOC1. In such a case, in the electric vehicle system of the present invention, the first power converter 3 converts the DC voltage of the high voltage battery 5 into an AC voltage and applies it to the high voltage terminal of the generator motor 2 to thereby generate the generator motor 2. The AC voltage generated at the low voltage terminal is converted into a DC voltage by the second power converter 4 and the auxiliary battery 6 is charged. That is, the power of the high voltage battery 5 can be transmitted to the auxiliary battery 6 via the generator motor 2. At this time, the first power conversion device 3 controls to increase the amount of charge to the auxiliary battery 6 as the storage state is closer to the SOC1. Charging is possible with a constant charge amount regardless of the state of charge. Eventually, when the storage state of auxiliary battery 6 reaches SOC2, control unit 7 determines that the battery is fully charged, and uses first power conversion device 3 to control the amount of charge so as not to be overcharged.

また、前述した、高電圧バッテリ5の蓄電状態がSOC1以上かつ、補機バッテリ6がSOC1を下回った場合のもう一つの充電方法として、第3の電力変換装置9により燃料電池10が発電する電力を高電圧バッテリ5に充電することも可能である。この時、第3の電力変換装置9または燃料電池10またはその両方は、高電圧バッテリ5への充電量を蓄電状態がSOC1に近いほど大きくするよう制御する。蓄電状態にかかわらず一定の充電量によっても充電可能である。やがて、高電圧バッテリ5の蓄電状態がSOC2に達すると、制御部7は満充電と判断するとともに、第3の電力変換装置9または燃料電池10またはその両方により、過充電にならないよう充電量を制御する。   In addition, as another charging method when the storage state of the high voltage battery 5 is SOC1 or higher and the auxiliary battery 6 is lower than SOC1, the electric power generated by the fuel cell 10 by the third power converter 9 is described above. It is also possible to charge the high voltage battery 5. At this time, the third power conversion device 9 and / or the fuel cell 10 controls so that the amount of charge to the high voltage battery 5 increases as the state of charge approaches SOC1. Charging is possible with a constant charge amount regardless of the state of charge. When the storage state of the high-voltage battery 5 reaches SOC2, the control unit 7 determines that the battery is fully charged, and the third power conversion device 9 and / or the fuel cell 10 determines the amount of charge so as not to overcharge. Control.

次に、走行中における高電圧バッテリ5および補機バッテリ6の充電について説明する。燃料電池10の発電電力のみによって車両が走行しているとする。この状態で高電圧バッテリ5に接続されている負荷(電動コンプレッサ、電動ステアリング等)により、高電圧バッテリ5の蓄電状態がSOC1以下となったとする。このような場合、制御部7は車両の要求電力に加え高電圧バッテリ5を充電するための電力を発電するよう燃料電池10を制御する。第3の電力変換装置9は燃料電池10の直流電圧を高電圧バッテリ5を充電可能な所定の電圧に調整することにより、高電圧バッテリ5を充電する。この時、第3の電力変換装置9または燃料電池10またはその両方を協調して制御することにより、高電圧バッテリ5への充電量を蓄電状態がSOC1に近いほど大きくするよう制御する。蓄電状態にかかわらず一定の充電量によっても充電可能である。やがて、高電圧バッテリ5の蓄電状態がSOC2に達すると、制御部7は満充電と判断するとともに、第3の電力変換装置9または燃料電池10またはその両方を協調して制御することにより、過充電にならないよう充電量を制御する。   Next, charging of the high voltage battery 5 and the auxiliary battery 6 during traveling will be described. It is assumed that the vehicle is running only with the power generated by the fuel cell 10. In this state, it is assumed that the storage state of the high voltage battery 5 becomes SOC1 or less due to a load (electric compressor, electric steering, etc.) connected to the high voltage battery 5. In such a case, the control unit 7 controls the fuel cell 10 to generate power for charging the high voltage battery 5 in addition to the required power of the vehicle. The third power conversion device 9 charges the high voltage battery 5 by adjusting the DC voltage of the fuel cell 10 to a predetermined voltage that can charge the high voltage battery 5. At this time, by controlling the third power conversion device 9 and / or the fuel cell 10 in a coordinated manner, the amount of charge to the high voltage battery 5 is controlled to increase as the storage state approaches SOC1. Charging is possible with a constant charge amount regardless of the state of charge. When the storage state of the high-voltage battery 5 eventually reaches SOC2, the control unit 7 determines that the battery is fully charged, and controls the third power conversion device 9 and / or the fuel cell 10 in a coordinated manner, thereby overloading. The amount of charge is controlled so as not to be charged.

次に、補機バッテリ6に接続されている負荷(オーディオ、各種ランプ、各種制御装置等)により、補機バッテリ6の蓄電状態がSOC1以下となったとする。このような場合、制御部7は車両の要求電力に加え補機バッテリ6を充電するための電力を発電するよう燃料電池10を制御する。第1の電力変換装置3により燃料電池10の直流電圧を交流電圧に変換し、発電電動機2の高電圧端子に印加することにより発電電動機2を駆動し、低電圧端子に発生する交流電圧を第2の電力変換装置4により直流電圧に変換し補機バッテリ6に充電する。すなわち、燃料電池10により補機バッテリ6を充電するための電力が発電され、その電力を発電電動機2を介して補機バッテリ6に送電することができる。この時、第1の電力変換装置3または燃料電池10またはそれらを協調して制御することにより、補機バッテリ6への充電量を蓄電状態がSOC1に近いほど大きくするよう制御する。蓄電状態にかかわらず一定の充電量によっても充電可能である。やがて、補機バッテリ6の蓄電状態がSOC2に達すると、制御部7は満充電と判断するとともに、第1の電力変換装置3または燃料電池10またはそれらを協調して制御することにより、過充電にならないよう充電量を制御する。   Next, it is assumed that the storage state of the auxiliary battery 6 becomes SOC1 or less due to a load (audio, various lamps, various control devices, etc.) connected to the auxiliary battery 6. In such a case, the control unit 7 controls the fuel cell 10 to generate power for charging the auxiliary battery 6 in addition to the required power of the vehicle. The first power conversion device 3 converts the direct current voltage of the fuel cell 10 into an alternating current voltage, which is applied to the high voltage terminal of the generator motor 2 to drive the generator motor 2, and the alternating voltage generated at the low voltage terminal is 2 is converted into a DC voltage by the power converter 4 and the auxiliary battery 6 is charged. That is, electric power for charging the auxiliary battery 6 is generated by the fuel cell 10, and the electric power can be transmitted to the auxiliary battery 6 via the generator motor 2. At this time, by controlling the first power converter 3 or the fuel cell 10 or them in a coordinated manner, the amount of charge to the auxiliary battery 6 is controlled to increase as the storage state approaches SOC1. Charging is possible with a constant charge amount regardless of the state of charge. Eventually, when the storage state of the auxiliary battery 6 reaches SOC2, the control unit 7 determines that it is fully charged, and overcharges by controlling the first power conversion device 3 or the fuel cell 10 or them in a coordinated manner. The amount of charge is controlled so as not to become

また、高電圧バッテリ5と補機バッテリ6両方の蓄電状態がSOC1以下となった場合は、燃料電池10の発電電力を車両の要求電力に加え両バッテリを充電するための電力を発電するよう制御し、上記手順により、双方のバッテリに充電することが可能である。   Further, when the storage state of both the high voltage battery 5 and the auxiliary battery 6 is equal to or lower than SOC1, control is performed to generate power for charging both batteries by adding the generated power of the fuel cell 10 to the required power of the vehicle. However, it is possible to charge both batteries by the above procedure.

次に、車両の減速時の動作を説明する。減速時において、制御部7が高電圧バッテリ5の蓄電状態がSOC2以下と判定した場合、動力伝達機構1を介して車軸からの動力が発電電動機2に伝達され、高電圧端子に発生する交流電圧を第1の電力変換装置3により直流電圧に変換し、第3の電力変換装置9により高電圧バッテリ5を充電可能な所定の電圧に調整し、高電圧バッテリ5に充電することにより運動エネルギーを電気エネルギーとして回収する。この時、第3の電力変換装置9は第1の電力変換装置3と高電圧バッテリ5をバイパスする機能を有し、第1の電力変換装置3により高電圧バッテリ5を充電可能な所定の電圧に調整し、高電圧バッテリ5に充電するよう制御することも可能である。この時、動力伝達機構1は、高電圧バッテリ5の蓄電状態がSOC1に近いほど車軸から発電電動機2の軸への動力の伝達量が大きくなるよう制御し、充電量を制御する。また、そのような充電量の制御は第1の電力変換装置3または第3の電力変換装置9またはその両方よっても行なうことが可能であり、動力伝達機構1と協調して行なうことも可能である。やがて、高電圧バッテリ5の蓄電状態がSOC2に達すると制御部7は満充電と判断するとともに、動力伝達機構1による動力の伝達量を減少させ過充電にならないよう充電量を制御する。また、そのような充電量の制御は第1の電力変換装置3または第3の電力変換装置9またはその両方によっても行なうことが可能であり、動力伝達機構1と協調して行なうことも可能である。   Next, the operation at the time of deceleration of the vehicle will be described. At the time of deceleration, when the control unit 7 determines that the storage state of the high voltage battery 5 is SOC2 or less, the power from the axle is transmitted to the generator motor 2 via the power transmission mechanism 1, and the AC voltage generated at the high voltage terminal Is converted into a DC voltage by the first power conversion device 3, the high voltage battery 5 is adjusted to a predetermined voltage that can be charged by the third power conversion device 9, and the kinetic energy is charged by charging the high voltage battery 5. Recover as electrical energy. At this time, the third power conversion device 9 has a function of bypassing the first power conversion device 3 and the high voltage battery 5, and a predetermined voltage at which the high voltage battery 5 can be charged by the first power conversion device 3. It is also possible to control the high voltage battery 5 to be charged. At this time, the power transmission mechanism 1 controls the amount of charge by controlling the amount of power transmitted from the axle to the shaft of the generator motor 2 as the storage state of the high voltage battery 5 is closer to the SOC 1. Such charge amount control can also be performed by the first power converter 3 or the third power converter 9 or both, and can also be performed in cooperation with the power transmission mechanism 1. is there. Eventually, when the storage state of the high voltage battery 5 reaches SOC2, the control unit 7 determines that the battery is fully charged, and controls the amount of charge so as not to cause overcharging by reducing the amount of power transmitted by the power transmission mechanism 1. Such charge amount control can also be performed by the first power conversion device 3 or the third power conversion device 9 or both, and can also be performed in cooperation with the power transmission mechanism 1. is there.

次に、減速時において、制御部7が補機バッテリ6の蓄電状態がSOC2以下と判定した場合、動力伝達機構1を介して車軸からの動力が発電電動機2に伝達され、低電圧端子に発生する交流電圧を第2の電力変換装置4により直流電圧に変換し、補機バッテリ6に充電することにより運動エネルギーを電気エネルギーとして回収することもできる。この時、動力伝達機構1は、補機バッテリ6の蓄電状態がSOC1に近いほど車軸から発電電動機2の軸への動力の伝達量が大きくなるよう制御し、充電量を制御する。やがて、補機バッテリ6の蓄電状態がSOC2に達すると制御部7は満充電と判断するとともに、動力伝達機構1による動力の伝達量を減少させ過充電にならないよう充電量を制御する。   Next, when the controller 7 determines that the storage state of the auxiliary battery 6 is SOC2 or less during deceleration, the power from the axle is transmitted to the generator motor 2 via the power transmission mechanism 1 and is generated at the low voltage terminal. The kinetic energy can also be recovered as electric energy by converting the alternating voltage to be converted into a direct current voltage by the second power conversion device 4 and charging the auxiliary battery 6. At this time, the power transmission mechanism 1 controls the amount of charge by controlling the power transmission amount from the axle to the shaft of the generator motor 2 as the storage state of the auxiliary battery 6 is closer to the SOC 1. Eventually, when the storage state of auxiliary battery 6 reaches SOC2, control unit 7 determines that the battery is fully charged, and controls the charge amount so as to reduce the amount of power transmitted by power transmission mechanism 1 and prevent overcharging.

また、減速時において、制御部7が両バッテリともにSOC2以下と判定した場合、上記手順により高電圧バッテリ5および補機バッテリ6それぞれに充電することにより運動エネルギーを電気エネルギーとして回収することもできる。この時、高電圧バッテリ5および補機バッテリ6それぞれの蓄電状態がSOC1に近いほどそれぞれの充電量が大きくなるよう、動力伝達機構1または第1の電力変換装置3または第3の電力変換装置9またはそれら全てを協調して制御する。また、それぞれのバッテリの蓄電状態がSOC2に達した場合は、動力伝達機構1、第1の電力変換装置3、第3の電力変換装置9によりそれぞれの充電量を減少させるように制御する。   Further, when the control unit 7 determines that both batteries are SOC2 or less during deceleration, the kinetic energy can be recovered as electric energy by charging each of the high voltage battery 5 and the auxiliary battery 6 according to the above procedure. At this time, the power transmission mechanism 1, the first power conversion device 3, or the third power conversion device 9 is set such that the charge amount of each of the high voltage battery 5 and the auxiliary battery 6 increases as the storage state of the high voltage battery 5 and the auxiliary battery 6 approaches the SOC 1. Or all of them are controlled in coordination. Further, when the storage state of each battery reaches SOC2, the power transmission mechanism 1, the first power conversion device 3, and the third power conversion device 9 perform control so as to decrease the respective charge amounts.

尚、本実施形態では、上記複数の電圧を車両駆動用の高電圧と補機類駆動用の低電圧の2つの電圧により電動機および発電機として機能できるとしたが、2つ以上の電圧系統にも適用可能であり、例えば車両駆動用の高電圧と、重負荷用の42Vと補機類駆動用の14Vといった複数の電圧系統にも適用できることは言うまでもない。   In this embodiment, the plurality of voltages can function as an electric motor and a generator by two voltages, a high voltage for driving the vehicle and a low voltage for driving the auxiliary machinery. Needless to say, the present invention can also be applied to a plurality of voltage systems such as a high voltage for driving a vehicle, 42V for heavy load, and 14V for driving auxiliary equipment.

また、第1の蓄電装置5は電気2重層キャパシタのような大容量のコンデンサであってもよく、この時には、第3の電力変換装置9は不要としてもよい。   The first power storage device 5 may be a large-capacity capacitor such as an electric double layer capacitor. At this time, the third power conversion device 9 may be unnecessary.

また、第1の電力変換装置3には、発電電動機2および高電圧バッテリ5とを接続・切断するためのリレーが備わっていて、充電量や発電量により適宜接続・切断できるような機能を有していてもよい。   In addition, the first power conversion device 3 is provided with a relay for connecting / disconnecting the generator motor 2 and the high-voltage battery 5 and has a function of appropriately connecting / disconnecting according to the amount of charge or the amount of power generation. You may do it.

また、第2の電力変換装置4には、発電電動機2および補機バッテリ6とを接続・切断するためのリレーが備わっていて、充電量や発電量により適宜接続・切断できるような機能を有していてもよい。この時、それらを制御する信号は制御部7から第2の電力変換装置4へ送られる。   Further, the second power conversion device 4 is provided with a relay for connecting / disconnecting the generator motor 2 and the auxiliary battery 6 and has a function of appropriately connecting / disconnecting depending on the charge amount and the power generation amount. You may do it. At this time, a signal for controlling them is sent from the control unit 7 to the second power conversion device 4.

また、第3の電力変換装置9には、第1の電力変換装置3および高電圧バッテリ5とを接続・切断するためのリレーが備わっていて、充電量や発電量により適宜接続・切断できるような機能を有してもよく、また、バイパスする機能が備わっていてもよい。   Further, the third power conversion device 9 is provided with a relay for connecting / disconnecting the first power conversion device 3 and the high voltage battery 5 so that the third power conversion device 9 can be appropriately connected / disconnected depending on the amount of charge or the amount of power generation. May have such a function as well as a function of bypassing.

また、本実施形態では、電力発生装置10は燃料電池としたが、その他の発電手段であってもよい。   In the present embodiment, the power generation device 10 is a fuel cell, but other power generation means may be used.

本発明に係る電気自動車システムは、従来、補機バッテリ充電用に必要であったオルタネータや絶縁型のDC−DCコンバータを小型、軽量、安価な非絶縁型のAC−DCコンバータにできるため、電気自動車システムの簡略化、小型軽量化、低コスト化が実現でき、電気自動車、燃料電池ハイブリッド車等に用いれば有用である。   In the electric vehicle system according to the present invention, an alternator and an insulated DC-DC converter that have been conventionally required for charging an auxiliary battery can be made into a small, lightweight, inexpensive non-insulated AC-DC converter. Simplification of the automobile system, reduction in size and weight, and reduction in cost can be realized, and it is useful when used in electric vehicles, fuel cell hybrid vehicles, and the like.

本発明の実施の形態1に係る電気自動車システムの構成図Configuration diagram of an electric vehicle system according to Embodiment 1 of the present invention 本発明の実施の形態1から4に係る蓄電装置の蓄電状態を示す図The figure which shows the electrical storage state of the electrical storage apparatus which concerns on Embodiment 1-4 of this invention 本発明の実施の形態2に係る電気自動車システムの構成図Configuration diagram of an electric vehicle system according to Embodiment 2 of the present invention 本発明の実施の形態3に係る電気自動車システムの構成図Configuration diagram of an electric vehicle system according to Embodiment 3 of the present invention 本発明の実施の形態4に係る電気自動車システムの構成図Configuration diagram of an electric vehicle system according to Embodiment 4 of the present invention 従来技術1における電気自動車システムの構成図Configuration diagram of an electric vehicle system in prior art 1 従来技術2における電気自動車システムの構成図Configuration diagram of electric vehicle system in prior art 2

符号の説明Explanation of symbols

1 動力伝達機構
2 発電電動機
3 第1の電力変換装置
4,8 第2の電力変換装置
5 第1の蓄電装置
6 第2の蓄電装置
7 制御部
9 第3の電力変換装置
10 電力発生装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power transmission mechanism 2 Generator motor 3 1st power converter device 4, 8 2nd power converter device 5 1st electrical storage apparatus 6 2nd electrical storage apparatus 7 Control part 9 3rd power converter device 10 Electric power generation apparatus

Claims (27)

絶縁された2つ以上の異なる電圧により、電動機および発電機として機能する発電電動機と、
前記発電電動機に接続され、動力を伝達する動力伝達機構と、
前記発電電動機の第1の端子に接続され、前記発電電動機を電動機として機能させる場合は第1の端子に交流電圧を印加するインバータ、発電機として機能させる場合は第1の端子から発電された電力を整流するコンバータとして動作する第1の電力変換装置と、
前記発電電動機の第2の端子に接続され、前記発電電動機を電動機として機能させる場合は第2の端子に交流電圧を印加するインバータ、発電機として機能させる場合は第2の端子から発電された電力を整流するコンバータとして動作する第2の電力変換装置と、
前記第1の電力変換装置に接続され、電力を発生させることができる電力発生装置と、
前記電力発生装置と前記第1の電力変換装置の間に接続される第3の電力変換装置と、
前記第3の電力変換装置に接続される第1の蓄電装置と、
前記第2の電力変換装置に接続される第2の蓄電装置と、
前記第1の蓄電装置と前記第2の蓄電装置の蓄電量に基づいて前記動力伝達機構と前記第1の電力変換装置と前記第2の電力変換装置と前記第3の電力変換装置を制御する制御部と
を備えた電気自動車システム。
A generator motor that functions as a motor and a generator with two or more different voltages isolated;
A power transmission mechanism connected to the generator motor for transmitting power;
An inverter that is connected to the first terminal of the generator motor and applies an AC voltage to the first terminal when the generator motor functions as a motor, and power generated from the first terminal when the generator motor functions as a generator. A first power converter that operates as a converter that rectifies
An inverter that is connected to the second terminal of the generator motor and applies the AC voltage to the second terminal when the generator motor functions as a motor, and the electric power generated from the second terminal when the generator motor functions as a generator. A second power converter that operates as a converter that rectifies
A power generator connected to the first power converter and capable of generating power;
A third power converter connected between the power generator and the first power converter;
A first power storage device connected to the third power conversion device;
A second power storage device connected to the second power conversion device;
Controlling the power transmission mechanism, the first power conversion device, the second power conversion device, and the third power conversion device based on the amount of power stored in the first power storage device and the second power storage device An electric vehicle system including a control unit.
絶縁された2つ以上の異なる電圧により、電動機および発電機として機能する発電電動機と、
前記発電電動機に接続され、動力を伝達する動力伝達機構と、
前記発電電動機の第1の端子に接続され、前記発電電動機を電動機として機能させる場合は第1の端子に交流電圧を印加するインバータ、発電機として機能させる場合は第1の端子から発電された電力を整流するコンバータとして動作する第1の電力変換装置と、
前記発電電動機の第2の端子に接続され、前記発電電動機を発電機として機能させる場合は第2の端子から発電された電力を整流するコンバータとしてのみ動作する第2の電力変換装置と、
前記第1の電力変換装置に接続され、電力を発生させることができる電力発生装置と、
前記電力発生装置と前記第1の電力変換装置の間に接続される第3の電力変換装置と、
前記第3の電力変換装置に接続される第1の蓄電装置と、
前記第2の電力変換装置に接続される第2の蓄電装置と、
前記第1の蓄電装置と前記第2の蓄電装置の蓄電量に基づいて前記動力伝達機構と前記第1の電力変換装置前記第3の電力変換装置を制御する制御部と
を備えた電気自動車システム。
A generator motor that functions as a motor and a generator with two or more different voltages isolated;
A power transmission mechanism connected to the generator motor for transmitting power;
An inverter that is connected to the first terminal of the generator motor and applies an AC voltage to the first terminal when the generator motor functions as a motor, and power generated from the first terminal when the generator motor functions as a generator. A first power converter that operates as a converter that rectifies
A second power converter that is connected to the second terminal of the generator motor and operates only as a converter that rectifies the power generated from the second terminal when the generator motor functions as a generator;
A power generator connected to the first power converter and capable of generating power;
A third power converter connected between the power generator and the first power converter;
A first power storage device connected to the third power conversion device;
A second power storage device connected to the second power conversion device;
An electric vehicle comprising: a control unit that controls the power transmission mechanism, the first power conversion device, and the third power conversion device based on a storage amount of the first power storage device and the second power storage device system.
前記制御部は、
前記第1の蓄電装置の蓄電量が第1の所定の蓄電量以上の場合、前記第1の電力変換装置は前記第1の蓄電装置の直流電圧を交流電圧に変換し、前記発電電動機を駆動し、前記動力伝達機構を介して車両の駆動力とするように前記第1の電力変換装置を制御する請求項1または2に記載の電気自動車システム。
The controller is
When the power storage amount of the first power storage device is equal to or greater than a first predetermined power storage amount, the first power conversion device converts the DC voltage of the first power storage device into an AC voltage and drives the generator motor electric vehicle system according to claim 1 or 2, for controlling the first power converter to the driving force of the vehicle through the power transmission mechanism.
前記制御部は、
前記第2の蓄電装置の蓄電量が第1の所定の蓄電量以上の場合、前記第2の電力変換装置は前記第2の蓄電装置の直流電圧を交流電圧に変換し、前記発電電動機を駆動し、前記動力伝達機構を介して車両の駆動力とするように前記第2の電力変換装置を制御する請求項に記載の電気自動車システム。
The controller is
When the power storage amount of the second power storage device is equal to or greater than a first predetermined power storage amount, the second power conversion device converts the DC voltage of the second power storage device into an AC voltage and drives the generator motor and, an electric vehicle system according to claim 1, via the power transmission mechanism for controlling the second power converter so that the driving force of the vehicle.
前記制御部は、
前記第1と第2の蓄電装置の蓄電量がともに第1の所定の蓄電量以上の場合、前記第1と第2の電力変換装置は前記第1と第2の蓄電装置の直流電圧をそれぞれ交流電圧に変換し、前記発電電動機を駆動し、前記動力伝達機構を介して車両の駆動力とするように前記第1と第2の電力変換装置を制御する請求項に記載の電気自動車システム。
The controller is
When both the first and second power storage devices have a power storage amount equal to or greater than a first predetermined power storage amount, the first and second power conversion devices respectively supply the DC voltages of the first and second power storage devices. converted into AC voltage, an electric vehicle system according to claim 1, wherein the generator motor is driven, via the power transmission mechanism for controlling the first and second power converter to the driving force of the vehicle .
前記制御部は、
前記電力発生装置において発生した直流電圧を、前記第1の電力変換装置により交流電圧に変換し、前記発電電動機を駆動し、前記動力伝達機構を介して車両の駆動力とするように前記電力発生装置を制御する請求項1または2に記載の電気自動車システム。
The controller is
The DC voltage generated in the power generator is converted into an AC voltage by the first power converter, the generator motor is driven, and the power is generated so as to be a driving force of the vehicle via the power transmission mechanism. The electric vehicle system according to claim 1 , wherein the electric vehicle system is controlled.
前記制御部は、
前記電力発生装置において発生した直流電圧を、前記第1の電力変換装置に入力するとともに、前記第1の蓄電装置の直流電圧を前記第3の電力変換装置により調節し前記第1の電力変換装置に入力し、双方からの入力を第1の電力変換装置により交流電圧に変換し、前記発電電動機を駆動し、前記動力伝達機構を介して車両の駆動力とするように前記電力発生装置または前記第1の電力変換装置または前記第3の電力変換装置またはそれら全てを協調して制御する請求項1または2に記載の電気自動車システム。
The controller is
A DC voltage generated in the power generation device is input to the first power conversion device, and a DC voltage of the first power storage device is adjusted by the third power conversion device, so that the first power conversion device The power generation device or the input device converts the input from both into an AC voltage by a first power conversion device, drives the generator motor, and uses the power transmission mechanism as a driving force of the vehicle. The electric vehicle system according to claim 1 or 2 , wherein the first power converter or the third power converter or all of them are controlled in a coordinated manner.
前記制御部は、
前記電力発生装置において発生した直流電圧を、前記第1の電力変換装置により交流電圧に変換し、前記第2の蓄電装置の直流電圧を前記第2の電力変換装置により交流電圧に変換し、前記発電電動機を駆動し、前記動力伝達機構を介して車両の駆動力とするように前記電力発生装置または前記第2の電力変換装置またはそれらを協調して制御する請求項に記載の電気自動車システム。
The controller is
DC voltage generated in the power generation device is converted into AC voltage by the first power conversion device, DC voltage of the second power storage device is converted into AC voltage by the second power conversion device, The electric vehicle system according to claim 1 , wherein the electric motor system is driven and the electric power generation apparatus or the second electric power conversion apparatus is controlled in a coordinated manner so that the electric motor is driven and the driving force of the vehicle is obtained via the power transmission mechanism. .
前記制御部は、
前記電力発生装置において発生した直流電圧を、前記第1の電力変換装置に入力するとともに、前記第1の蓄電装置の直流電圧を前記第3の電力変換装置により調節し前記第1の電力変換装置に入力し、双方からの入力を前記第1の電力変換装置により交流電圧に変換し、前記第2の蓄電装置の直流電圧を前記第2の電力変換装置により交流電圧に変換し、前記発電電動機を駆動し、前記動力伝達機構を介して車両の駆動力とするように前記電
力発生装置または前記第1の電力変換装置または前記第2の電力変換装置またはそれらを協調して制御する請求項に記載の電気自動車システム。
The controller is
A DC voltage generated in the power generation device is input to the first power conversion device, and a DC voltage of the first power storage device is adjusted by the third power conversion device, so that the first power conversion device The input from both sides is converted into an AC voltage by the first power converter, the DC voltage of the second power storage device is converted into an AC voltage by the second power converter, and the generator motor drives to the power generation device or the first power converter and the second power converter or they cooperatively controlled so that the driving force of the vehicle through the power transmission mechanism according to claim 1 The electric vehicle system described in 1.
前記制御部は、
前記第2の蓄電装置の蓄電量が第1の所定の蓄電量以下の場合、前記第1の電力変換装置により前記第1の蓄電装置の直流電圧を交流電圧に変換し、前記発電電動機を駆動し、前記第2の端子から発電される電力が前記第2の電力変換装置により直流に変換され、前記第2の蓄電装置を充電するように前記第1の電力変換装置または前記第2の電力変換装置または前記動力伝達機構またはそれらを協調して制御する請求項1または2に記載の電気自動車システム。
The controller is
When the power storage amount of the second power storage device is equal to or less than a first predetermined power storage amount, the first power conversion device converts the DC voltage of the first power storage device into an AC voltage, and drives the generator motor Then, the first power conversion device or the second power is generated so that the power generated from the second terminal is converted into direct current by the second power conversion device and the second power storage device is charged. electric vehicle system according to claim 1 or 2 for controlling converter or the power transmission mechanism or they cooperate.
前記制御部は、
前記第1の蓄電装置の蓄電量が第1の所定の蓄電量以下の場合、前記第2の電力変換装置により前記第2の蓄電装置の直流電圧を交流電圧に変換し、前記発電電動機を駆動し、第1の端子から発電される電力が前記第1の電力変換装置により直流に変換され、第1の蓄電装置を充電するように前記第1の電力変換装置または前記第2の電力変換装置または前記動力伝達機構またはそれらを協調して制御する請求項に記載の電気自動車システム。
The controller is
When the amount of power stored in the first power storage device is equal to or less than a first predetermined power storage amount, the second power conversion device converts the DC voltage of the second power storage device into an AC voltage, and drives the generator motor. Then, the first power conversion device or the second power conversion device is configured such that the electric power generated from the first terminal is converted into direct current by the first power conversion device and the first power storage device is charged. or the power transmission mechanism or an electric vehicle system according to claim 1 for controlling them in cooperation.
前記制御部は、
前記第1の蓄電装置の蓄電量が第1の所定の蓄電量以下の場合、前記電力発生装置により電力を発生させ、前記第3の電力変換装置に入力し、前記第1の蓄電装置を充電するように前記電力発生装置または前記第3の電力変換装置またはそれらを協調して制御する請求項1または2に記載の電気自動車システム。
The controller is
When the amount of power stored in the first power storage device is equal to or less than a first predetermined power storage amount, the power generation device generates power, inputs the power to the third power conversion device, and charges the first power storage device The electric vehicle system according to claim 1 or 2 , wherein the electric power generation device or the third electric power conversion device or the two are controlled in a coordinated manner.
前記制御部は、
前記第2の蓄電装置の蓄電量が第1の所定の蓄電量以下の場合、前記電力発生装置により電力を発生させ、前記第1の電力変換装置により交流電圧に変換し、前記発電電動機を駆動し、前記第2の端子から発電される電力が前記第2の電力変換装置により直流に変換され、前記第2の蓄電装置を充電するように前記第1の電力変換装置または前記第2の電力変換装置または前記動力伝達機構またはそれらを協調して制御する請求項1または2に記載の電気自動車システム。
The controller is
When the amount of power stored in the second power storage device is equal to or less than a first predetermined power storage amount, power is generated by the power generation device, converted into an alternating voltage by the first power conversion device, and the generator motor is driven Then, the first power conversion device or the second power is generated so that the power generated from the second terminal is converted into direct current by the second power conversion device and the second power storage device is charged. electric vehicle system according to claim 1 or 2 for controlling converter or the power transmission mechanism or they cooperate.
前記制御部は、
減速時には、前記動力伝達機構を介して前記発電電動機に駆動力が伝達され、前記発電電動機により前記第1の端子もしくは前記第2の端子もしくはその両方の端子から電力を発電し、前記第1の電力変換装置もしくは前記第2の電力変換装置もしくはその両方の電力変換装置によりそれぞれ直流に変換し、前記第1の蓄電装置もしくは前記第2の蓄電装置もしくはその両方の蓄電装置に充電するように前記第1の電力変換装置または前記第2の電力変換装置または前記動力伝達機構またはそれらを協調して制御する請求項1または2に記載の電気自動車システム。
The controller is
During deceleration, a driving force is transmitted to the generator motor via the power transmission mechanism, and the generator motor generates electric power from the first terminal or the second terminal or both terminals, and the first motor The power conversion device or the second power conversion device or both power conversion devices respectively convert to direct current and charge the first power storage device or the second power storage device or both power storage devices. 3. The electric vehicle system according to claim 1, wherein the first power conversion device, the second power conversion device, the power transmission mechanism, or them are controlled in a coordinated manner.
前記制御部は、
前記第1の蓄電装置装置の蓄電量が第2の所定の蓄電量以上と判定した場合、前記第1の蓄電装置への充電量を減少させるように前記動力伝達機構を制御する請求項1または2に記載の電気自動車システム。
The controller is
If the charged amount of the first power storage device system determines that the second predetermined storage amount or more, according to claim 1 for controlling the power transmission mechanism to decrease the amount of charge to said first power storage device or 2. The electric vehicle system according to 2.
前記制御部は、
前記第2の蓄電装置の蓄電量が第2の所定の蓄電量以上と判定した場合、前記第2の蓄電装置への充電量を減少させるように前記動力伝達機構を制御する請求項1または2に記
載の電気自動車システム。
The controller is
If the charged amount of the second power storage device determines that the second predetermined storage amount or more, according to claim 1 or 2 for controlling the power transmission mechanism to decrease the amount of charge to said second power storage device The electric vehicle system described in 1.
前記制御部は、
前記第1の蓄電装置装置の蓄電量が第2の所定の蓄電量以上と判定した場合、前記第1の蓄電装置への充電量を減少させるように前記第1の電力変換装置または前記第3の電力変換装置またはそれらを協調して制御する請求項1または2に記載の電気自動車システム。
The controller is
When it is determined that the power storage amount of the first power storage device is greater than or equal to a second predetermined power storage amount, the first power conversion device or the third power supply device is configured to decrease the amount of charge to the first power storage device. electric vehicle system according to claim 1 or 2 for controlling and coordinating the power converter or their.
前記制御部は、
前記第2の蓄電装置装置の蓄電量が第2の所定の蓄電量以上と判定した場合、前記第2の蓄電装置への充電量を減少させるように前記第2の電力変換装置を制御する請求項に記載の電気自動車システム。
The controller is
The second power conversion device is controlled so as to decrease a charge amount of the second power storage device when it is determined that a power storage amount of the second power storage device is equal to or more than a second predetermined power storage amount. Item 4. The electric vehicle system according to Item 1 .
前記制御部は、
前記第1の蓄電装置の蓄電量が前記第1の所定の蓄電量以上で、かつ前記第2の所定の蓄電量以下である場合には、前記第1の蓄電装置への充電量が、前記蓄電量が小さいときほど多く、大きいときほど小さくするように前記動力伝達機構の伝達量を制御する請求項1または2に記載の電気自動車システム。
The controller is
When the amount of power stored in the first power storage device is not less than the first predetermined power storage amount and not more than the second predetermined power storage amount, the amount of charge to the first power storage device is electric vehicle system according to claim 1 or 2 so much, to control the transmission amount of the power transmission mechanism to smaller is larger when the storage amount is small.
前記制御部は、
前記第2の蓄電装置の蓄電量が前記第1の所定の蓄電量以上で、かつ前記第2の所定の蓄電量以下である場合には、前記第2の蓄電装置への充電量が、前記蓄電量が小さいときほど多く、大きいときほど小さくするように前記動力伝達機構の伝達量を制御する請求項1または2に記載の電気自動車システム。
The controller is
When the amount of power stored in the second power storage device is not less than the first predetermined power storage amount and not greater than the second predetermined power storage amount, the amount of charge to the second power storage device is electric vehicle system according to claim 1 or 2 so much, to control the transmission amount of the power transmission mechanism to smaller is larger when the storage amount is small.
前記制御部は、
前記第1の蓄電装置の蓄電量が前記第1の所定の蓄電量以上で、かつ前記第2の所定の蓄電量以下である場合には、前記第1の蓄電装置への充電量が、前記蓄電量が小さいときほど多く、大きいときほど小さくするように前記第1の電力変換装置または前記第3の電力変換装置またはそれらを協調して制御する請求項1または2に記載の電気自動車システム。
The controller is
When the amount of power stored in the first power storage device is not less than the first predetermined power storage amount and not more than the second predetermined power storage amount, the amount of charge to the first power storage device is many smaller the storage amount is small, the first power conversion device or the third power converter or an electric vehicle system according to claim 1 or 2 for controlling them in cooperation to smaller is larger.
前記制御部は、
前記第1の蓄電装置装置の蓄電量が第2の所定の蓄電量以上と判定した場合、前記第1の蓄電装置への充電量を減少させるように前記電力発生装置の出力または前記第3の電力変換装置またはそれらを協調して制御する請求項1または2に記載の電気自動車システム。
The controller is
When it is determined that the power storage amount of the first power storage device is equal to or greater than a second predetermined power storage amount, the output of the power generation device or the third power supply so as to decrease the amount of charge to the first power storage device The electric vehicle system according to claim 1 or 2 , wherein the power conversion device or the coordinated control thereof is controlled.
前記制御部は、
前記第2の蓄電装置装置の蓄電量が第2の所定の蓄電量以上と判定した場合、前記第2の蓄電装置への充電量を減少させるように前記電力発生装置の出力または前記第1の電力変換装置または前記第2の電力変換装置またはそれらを協調して制御する請求項に記載の電気自動車システム。
The controller is
When it is determined that the power storage amount of the second power storage device is equal to or greater than a second predetermined power storage amount, the output of the power generation device or the first power supply is decreased so as to reduce the amount of charge to the second power storage device. electric vehicle system according to claim 1 for controlling and coordinating the power converter, or their power conversion device or the second.
前記制御部は、
前記第2の蓄電装置装置の蓄電量が第2の所定の蓄電量以上と判定した場合、前記第2の蓄電装置への充電量を減少させるように前記電力発生装置の出力または前記第1の電力変換装置またはそれらを協調して制御する請求項に記載の電気自動車システム。
The controller is
When it is determined that the power storage amount of the second power storage device is equal to or greater than a second predetermined power storage amount, the output of the power generation device or the first power supply is decreased so as to reduce the amount of charge to the second power storage device. The electric vehicle system according to claim 2 , wherein the power conversion device or the coordinated control thereof is controlled.
前記制御部は、
前記第1の蓄電装置の蓄電量が前記第1の所定の蓄電量以上で、かつ前記第2の所定の蓄電量以下である場合には、前記第1の蓄電装置への充電量が、前記蓄電量が小さいときほど多く、大きいときほど小さくするように前記電力発生装置の出力または前記第3の電力変換装置またはそれらを協調して制御する請求項1または2に記載の電気自動車システム。
The controller is
When the amount of power stored in the first power storage device is not less than the first predetermined power storage amount and not more than the second predetermined power storage amount, the amount of charge to the first power storage device is electric vehicle system according to claim 1 or 2 so much, to the control output or the third power converter or they cooperate power generator to smaller is larger when the storage amount is small.
前記制御部は、
前記第2の蓄電装置の蓄電量が前記第1の所定の蓄電量以上で、かつ前記第2の所定の蓄電量以下である場合には、前記第2の蓄電装置への充電量が、前記蓄電量が小さいときほど多く、大きいときほど小さくするように前記電力発生装置の出力または前記第1の電力変換装置または前記第2の電力変換装置またはそれらを協調して制御する請求項に記載の電気自動車システム。
The controller is
When the amount of power stored in the second power storage device is not less than the first predetermined power storage amount and not greater than the second predetermined power storage amount, the amount of charge to the second power storage device is many smaller the storage amount is small, according to claim 1, as the output or the first power converter or the said power generation device so as to reduce the second power converter or they cooperatively controlled is greater Electric car system.
前記制御部は、
前記第2の蓄電装置の蓄電量が前記第1の所定の蓄電量以上で、かつ前記第2の所定の蓄電量以下である場合には、前記第2の蓄電装置への充電量が、前記蓄電量が小さいときほど多く、大きいときほど小さくするように前記電力発生装置の出力または前記第1の電力変換装置またはそれらを協調して制御する請求項に記載の電気自動車システム。
The controller is
When the amount of power stored in the second power storage device is not less than the first predetermined power storage amount and not greater than the second predetermined power storage amount, the amount of charge to the second power storage device is 2. The electric vehicle system according to claim 1 , wherein the electric vehicle system controls the output of the electric power generation device or the first electric power conversion device or them in a coordinated manner so that the electric power storage amount increases as the electric power storage amount decreases and decreases as the electric storage amount increases.
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