JP4736781B2

JP4736781B2 - Power system controller

Info

Publication number: JP4736781B2
Application number: JP2005363174A
Authority: JP
Inventors: 賢樹岡村
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-12-16
Filing date: 2005-12-16
Publication date: 2011-07-27
Anticipated expiration: 2025-12-16
Also published as: JP2007166856A

Description

この発明は、電源システムの制御装置に関し、より特定的には直流電源から負荷へ電力を供給する電源システムの制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for a power supply system, and more particularly to a control device for a power supply system that supplies power from a DC power supply to a load.

二次電池に代表される一般的な直流電源には内部抵抗が存在する。したがって、このような直流電源から負荷に電力を供給する電源システムでは、直流電源（二次電池）の出力特性、特に内部抵抗を考慮して、直流電源からの出力が過大となって出力が変動しないような範囲で負荷を作動させる必要がある。 A general DC power source represented by a secondary battery has an internal resistance. Therefore, in such a power supply system that supplies power to the load from the DC power supply, the output from the DC power supply becomes excessive and the output fluctuates in consideration of the output characteristics of the DC power supply (secondary battery), particularly the internal resistance. It is necessary to operate the load in such a range that it does not.

たとえば、特開２０００−１９２３３号公報（特許文献１）には、電池の出力範囲を複数の領域に分割し、各領域ごとに測定した電圧−電流特性から電池の最大出力を演算する構成の電池の出力検出装置が開示されている。特に、特許文献１には、このような電池の出力検出装置によってハイブリッド自動車のメインバッテリの最大出力を出力領域ごとに正確に演算することができる点が開示される。 For example, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-19233 (Patent Document 1) discloses a battery configured to divide a battery output range into a plurality of regions and calculate a maximum output of the battery from voltage-current characteristics measured for each region. An output detection apparatus is disclosed. In particular, Patent Document 1 discloses that the maximum output of the main battery of a hybrid vehicle can be accurately calculated for each output region by such a battery output detection device.

また、特開平７−１９３９０３号公報（特許文献２）には、主電池（メインバッテリ）の電圧の異常低下による走行フィーリングの劣化を防止した電気自動車の制御装置が開示されている。特許文献２に開示された構成では、主電池の電圧が、誘導電動機を駆動制御するインバータ制御装置の最低動作電圧以上に設定された基準電圧よりも低下した場合に、誘導電動機の力行トルクを抑制するようにインバータを制御している。
特開２０００−１９２３３号公報特開平７−１９３９０３号公報 Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-193903 (Patent Document 2) discloses a control device for an electric vehicle that prevents deterioration in driving feeling due to an abnormal drop in voltage of a main battery (main battery). In the configuration disclosed in Patent Document 2, the power running torque of the induction motor is suppressed when the voltage of the main battery is lower than the reference voltage set to be equal to or higher than the minimum operating voltage of the inverter control device that drives and controls the induction motor. The inverter is controlled to do so.
JP 2000-19233 A Japanese Patent Laid-Open No. 7-193903

上記のような電源システムでは、負荷に要求される出力（以下、負荷要求出力と称する）に相当する電力をバッテリから取出す際に、一般的には、想定される負荷要求出力範囲の電力を供給可能なように直流電源は設計されている。しかしながら、直流電源の状態によっては、たとえば気温低下により二次電池の内部抵抗が上昇したときには、負荷要求出力に相当する電力を直流電源から出力できない場合も考えられる。 In the power supply system as described above, when the power corresponding to the output required for the load (hereinafter referred to as the load request output) is taken out from the battery, generally, the power in the expected load output range is supplied. The DC power supply is designed as possible. However, depending on the state of the DC power supply, for example, when the internal resistance of the secondary battery increases due to a decrease in temperature, it may be possible that power corresponding to the load request output cannot be output from the DC power supply.

このような場合に、単純に負荷要求出力に相当する電力が負荷に供給されるように電源システムを動作させると、直流電源の内部抵抗により消費される電力が大きくなって、直流電圧の出力電圧が低下する可能性がある。特に、直流電源およびバッテリの間に平滑コンデンサを設けた構成とすれば、インピーダンスの低い平滑コンデンサの電圧が急激に低下することにより、負荷の動作に不具合が生じる可能性もある。 In such a case, if the power supply system is operated so that power corresponding to the load required output is simply supplied to the load, the power consumed by the internal resistance of the DC power supply increases, and the output voltage of the DC voltage is increased. May be reduced. In particular, if a smoothing capacitor is provided between the direct current power source and the battery, the voltage of the smoothing capacitor having a low impedance may drop rapidly, which may cause a problem in the operation of the load.

この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、直流電源から負荷へ電力を供給する電源システムにおいて、直流電源からの出力が過大とならない範囲で安定的に負荷を作動させることが可能な電源システムの制御装置を提供することである。 The present invention has been made to solve such problems, and an object of the present invention is a range in which the output from the DC power supply does not become excessive in a power supply system that supplies power from the DC power supply to the load. It is an object of the present invention to provide a control device for a power supply system capable of stably operating a load.

本発明による電源システムの制御装置は、直流電源から負荷へ電力を供給する電源システムの制御装置であって、動作指令設定手段と、検知手段と、出力制限手段とを備える。動作指令設定手段は、負荷への出力要求に従い負荷の動作指令値を設定する。検知手段は、直流電源の出力が直流電源の出力特性に基づいて設定された通常範囲を超えたときに出力過大状態を検知する。出力制限手段は、検知手段により出力過大状態が検知された場合に、直流電源の出力過大状態が継続しないように動作指令値を制限する。 A power supply system control apparatus according to the present invention is a power supply system control apparatus that supplies power from a DC power supply to a load, and includes an operation command setting means, a detection means, and an output restriction means. The operation command setting means sets the operation command value of the load according to the output request to the load. The detecting means detects an excessive output state when the output of the DC power source exceeds the normal range set based on the output characteristics of the DC power source. The output limiting means limits the operation command value so that the excessive output state of the DC power supply does not continue when the excessive output state is detected by the detection means.

上記電源システムの制御装置によれば、直流電源が出力過大状態となった場合に、直流電源が出力過大状態となるような範囲で負荷の動作指令値が継続的に生成されることを防止できる。したがって、負荷が継続的に出力過大状態で動作することによって、直流電源の出力電圧が急激に低下して負荷の動作に不具合を発生する現象を防止できる。すなわち、直流電源からの出力が過大とならない範囲で安定的に負荷を作動させることが可能となる。 According to the control device of the power supply system, it is possible to prevent the load operation command value from being continuously generated in a range in which the DC power supply is in an excessive output state when the DC power supply is in an excessive output state. . Accordingly, it is possible to prevent a phenomenon in which the output voltage of the direct-current power supply is suddenly lowered and trouble occurs in the operation of the load due to the load continuously operating in an excessive output state. That is, the load can be stably operated within a range where the output from the DC power supply does not become excessive.

好ましくは、本発明による電源システムの制御装置は、直流電源の出力電圧を検出する電圧検出器を備える。さらに、検知手段は、電圧検出器により検出された出力電圧が、直流電源の開放電圧に基づいて設定された判定電圧以下となった場合に、出力過大状態を検知する。 Preferably, the control device of the power supply system according to the present invention includes a voltage detector that detects an output voltage of the DC power supply. Further, the detecting means detects an excessive output state when the output voltage detected by the voltage detector is equal to or lower than a determination voltage set based on the open voltage of the DC power supply.

上記電源システムの制御装置によれば、直流電源の出力電圧の検出値に基づいて出力過大状態の発生を的確に検知することができる。 According to the control device of the power supply system, it is possible to accurately detect the occurrence of the excessive output state based on the detected value of the output voltage of the DC power supply.

さらに好ましくは、本発明による電源システムの制御装置では、判定電圧は開放電圧の１／２近傍に設定される。 More preferably, in the control device of the power supply system according to the present invention, the determination voltage is set in the vicinity of 1/2 of the open circuit voltage.

上記電源システムの制御装置によれば、直流電源の出力特性に従って、出力過大状態を検知するための判定電圧を適切に設定することができる。 According to the control device of the power supply system, it is possible to appropriately set the determination voltage for detecting an excessive output state according to the output characteristics of the DC power supply.

また好ましくは、本発明による電源システムの制御装置は、直流電源の出力電流を検出する電流検出器を備える。さらに、検知手段は、電流検出器により検出された出力電流が、直流電源の開放電圧および内部抵抗に基づいて設定された判定電流以上となった場合に、出力過大状態を検知する。 Preferably, the control device of the power supply system according to the present invention includes a current detector that detects an output current of the DC power supply. Further, the detecting means detects an excessive output state when the output current detected by the current detector becomes equal to or greater than a determination current set based on the open voltage and internal resistance of the DC power supply.

上記電源システムの制御装置によれば、直流電源の出力電流の検出値に基づいて、出力過大状態を的確に検知することができる。 According to the control device of the power supply system, it is possible to accurately detect an output excessive state based on the detected value of the output current of the DC power supply.

さらに好ましくは、本発明による電源システムの制御装置では、判定電流は、開放電圧をＶｂｏとし内部抵抗をＲｂとすると（Ｖｂｏ／２Ｒｂ）近傍に設定される。 More preferably, in the control device for a power supply system according to the present invention, the determination current is set in the vicinity of (Vbo / 2Rb) where the open-circuit voltage is Vbo and the internal resistance is Rb.

上記電源システムの制御装置によれば、直流電源の出力特性に従って、出力過大状態を検知するための判定電流を適切に設定することができる。 According to the control device of the power supply system, it is possible to appropriately set the determination current for detecting the output excessive state according to the output characteristics of the DC power supply.

あるいは好ましくは、本発明による電源システムの制御装置では、出力制限手段は、上限記憶手段および動作指令値生成手段を含む。上限記憶手段は、通常状態から出力過大状態への遷移時にその時点での動作指令値を記憶する。動作指令値生成手段はを含む、遷移時より後での出力過大状態の継続中において、記憶手段に記憶された動作指令値を上限値として、負荷の動作指令値を生成する。 Alternatively, preferably, in the control device for a power supply system according to the present invention, the output restriction means includes an upper limit storage means and an operation command value generation means. The upper limit storage means stores the operation command value at that time when transitioning from the normal state to the excessive output state. The operation command value generation means generates a load operation command value with the operation command value stored in the storage means as the upper limit value during the continuation of the output excessive state after the transition.

上記電源システムの制御装置によれば、出力過大状態への遷移時点での負荷の動作指令値を上限とする範囲内に負荷の動作指令値に制限することができる。したがって、直流電源が出力過大状態となるような範囲で負荷の動作指令値が継続的に生成されることをより確実に防止できる。 According to the control device of the power supply system, it is possible to limit the load operation command value within the range having the upper limit of the load operation command value at the time of transition to the excessive output state. Therefore, it is possible to more reliably prevent the load operation command value from being continuously generated within a range in which the DC power supply is in an excessive output state.

また好ましくは、本発明による電源システムの制御装置では、直流電源は、複数個の負荷に対して電力を供給し、出力制限手段は上限記憶手段および動作指令値生成手段を含む。上限記憶手段は、通常状態から出力過大状態への遷移時に、その時点での複数個の負荷全体に対する直流電源からの出力電力を最大電力として記憶する。動作指令値生成手段は、遷移時より後での出力過大状態の継続中において、上限記憶手段に記憶された最大電力の範囲内で、複数個の負荷の動作指令値を生成する。 Preferably, in the control device for a power supply system according to the present invention, the DC power supply supplies power to a plurality of loads, and the output restriction means includes an upper limit storage means and an operation command value generation means. The upper limit storage means stores the output power from the DC power supply for all of the plurality of loads at that time as the maximum power at the transition from the normal state to the excessive output state. The operation command value generation means generates operation command values for a plurality of loads within the range of the maximum power stored in the upper limit storage means during the continued output overload after the transition.

上記電源システムの制御装置によれば、複数個の負荷により直流電源を供給する構成において、直流電源からの出力電力が出力過大状態への遷移時点での値を超えない範囲内に負荷の動作指令値に制限することができる。したがって、直流電源が出力過大状態となるような範囲で、複数個の負荷の動作指令値が継続的に生成されることをより確実に防止できる。 According to the control device for a power supply system described above, in a configuration in which a DC power supply is supplied by a plurality of loads, the load operation command is within a range in which the output power from the DC power supply does not exceed the value at the time of transition to an output excessive state Can be limited to values. Therefore, it is possible to more reliably prevent the operation command values for a plurality of loads from being continuously generated within a range in which the DC power supply is in an excessive output state.

この発明による電源システムの制御装置によれば、直流電源から負荷へ電力を供給する電源システムにおいて、直流電源からの出力が過大とならない範囲で安定的に負荷を作動させることが可能である。 According to the control device for a power supply system according to the present invention, in a power supply system that supplies power from a DC power supply to a load, the load can be stably operated within a range in which the output from the DC power supply does not become excessive.

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下では図中の同一または相当部分には同一符号を付してその説明は原則として繰返さないものとする。 Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In the following, the same or corresponding parts in the drawings are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated in principle.

図１は、本発明の実施の形態に従う電源システム５の構成を説明するブロック図である。 FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a power supply system 5 according to the embodiment of the present invention.

図１を参照して、本発明の実施の形態に従う電源システム５は、直流電源１０と、平滑コンデンサ２０と、負荷３０とを備える。さらに、電源システム５の制御装置として、電子制御ユニット（ＥＣＵ）１００と、ＥＣＵ１００に対して負荷出力要求に応じた動作指令値を与える上位ＥＣＵ９０とが設けられる。なお、上位ＥＣＵ９０およびＥＣＵ１００については、単一のＥＣＵにより構成することも可能である。 Referring to FIG. 1, power supply system 5 according to the embodiment of the present invention includes a DC power supply 10, a smoothing capacitor 20, and a load 30. Further, as a control device of the power supply system 5, an electronic control unit (ECU) 100 and a host ECU 90 that gives an operation command value corresponding to a load output request to the ECU 100 are provided. Note that the host ECU 90 and the ECU 100 can be configured by a single ECU.

直流電源１０は、代表的にはリチウムイオン電池やニッケル水素電池等の二次電池によって構成される。なお、直流電源１０として、電気二重層キャパシタ等の大容量蓄電装置や燃料電池を適用することも可能である。 The DC power supply 10 is typically composed of a secondary battery such as a lithium ion battery or a nickel metal hydride battery. As the DC power source 10, a large-capacity power storage device such as an electric double layer capacitor or a fuel cell can be applied.

直流電源１０には、出力電圧（以下バッテリ電圧Ｖｂとも称する）を測定するための電圧センサ６０および入出力電流（以下バッテリ電流Ｉｂとも称する）を検出するための電流センサ６５が設けられている。直流電源１０の起電力（開放電圧）Ｖｂｏとし内部抵抗をＲｂとすると、直流電源１０の出力特性として下記（１）式が成立する。 The DC power supply 10 is provided with a voltage sensor 60 for measuring an output voltage (hereinafter also referred to as battery voltage Vb) and a current sensor 65 for detecting an input / output current (hereinafter also referred to as battery current Ib). When the electromotive force (open voltage) Vbo of the DC power supply 10 and the internal resistance are Rb, the following expression (1) is established as the output characteristics of the DC power supply 10.

Ｖｂ＝Ｖｂｏ−Ｉｂ・Ｒｂ …（１）
なお、直流電源１０の充電率（State of Charge：ＳＯＣ）は、たとえば電流センサ６５によって検知されるバッテリ電流Ｉｂの積算値に基づき別途管理されているものとする。あるいは、直流電源１０の内部状態を判定した動的モデル式を別途作成し、上述のバッテリ電圧Ｖｂ，バッテリ電流Ｉｂおよび図示しない温度センサによって測定されるバッテリ温度等の電池状態量に基づいて、逐次開放電圧Ｖｂｏや充電率（ＳＯＣ）をオンラインで求める構成としてもよい。 Vb = Vbo−Ib · Rb (1)
It is assumed that the state of charge (SOC) of DC power supply 10 is separately managed based on the integrated value of battery current Ib detected by current sensor 65, for example. Alternatively, a dynamic model expression that determines the internal state of the DC power supply 10 is separately created, and sequentially based on the above-described battery voltage Vb, battery current Ib, and battery state quantity such as battery temperature measured by a temperature sensor (not shown). The open circuit voltage Vbo and the charging rate (SOC) may be obtained online.

（１）式中での開放電圧Ｖｂｏは、充電率（ＳＯＣ）の正常範囲内において定格値（一定値）としてもよく、あるいは充電率（ＳＯＣ）に応じて算出されてもよい。特に、リチウムイオン二次電池においては充電率（ＳＯＣ）と開放電圧Ｖｂｏの間に高い相関があることが知られている。あるいは、負荷の停止時（すなわちバッテリ電流Ｉｂ＝０時）におけるバッテリ電圧Ｖｂを測定し、この際の測定値を開放電圧Ｖｂｏとして適時に記憶する制御構成としてもよい。 The open circuit voltage Vbo in the equation (1) may be a rated value (a constant value) within the normal range of the charging rate (SOC), or may be calculated according to the charging rate (SOC). In particular, it is known that in a lithium ion secondary battery, there is a high correlation between the charging rate (SOC) and the open circuit voltage Vbo. Or it is good also as a control structure which measures the battery voltage Vb at the time of a stop of load (namely, battery current Ib = 0 time), and memorize | stores the measured value at this time as the open circuit voltage Vbo timely.

平滑コンデンサ２０は、直流電源１０および負荷３０の間に設けられ、両者間で授受される直流電圧を平滑する。 Smoothing capacitor 20 is provided between DC power supply 10 and load 30 and smoothes a DC voltage exchanged between them.

負荷３０は、たとえば、インバータ４０と、インバータ４０によって駆動制御される電動機５０とを含んで構成される。この電動機５０は、力行動作および回生制動動作の両方が可能な、すなわち電動機および発電機のいずれとしても動作可能なモータジェネレータで構成されてもよい。このようなモータジェネレータとしては、たとえば、３相のコイル巻線が設けられた固定子（図示せず）および回転子（図示せず）を含む、３相同期電動機が用いられる。以下、電動機５０について、モータジェネレータ５０と称することとする。 The load 30 includes, for example, an inverter 40 and an electric motor 50 that is driven and controlled by the inverter 40. The electric motor 50 may be configured by a motor generator that can perform both a power running operation and a regenerative braking operation, that is, can operate as both an electric motor and a generator. As such a motor generator, for example, a three-phase synchronous motor including a stator (not shown) provided with a three-phase coil winding and a rotor (not shown) is used. Hereinafter, the electric motor 50 is referred to as a motor generator 50.

たとえば、このモータジェネレータ５０は、ハイブリッド自動車等の電動車両に搭載されて、力行動作時には、直流電源１０からの供給電力により回転駆動されて、車両駆動力を発生するとともに、電動車両の減速に伴って回転されることにより、回生制動発電を行なう。 For example, the motor generator 50 is mounted on an electric vehicle such as a hybrid vehicle, and is rotated by power supplied from the DC power source 10 during powering operation to generate a vehicle driving force and with the deceleration of the electric vehicle. To generate regenerative braking power.

なお、ここで言う回生制動とは、ハイブリッド自動車を運転するドライバーによるフットブレーキ操作があった場合の回生発電を伴う制動や、フットブレーキを操作しないものの、走行中にアクセルペダルをオフすることで回生発電をさせながら車両を減速（または加速の中止）させることを含む。 Note that regenerative braking here refers to braking that involves regenerative power generation when the driver operating the hybrid vehicle performs a footbrake operation, or regenerative braking by turning off the accelerator pedal while the vehicle is running, although the footbrake is not operated. This includes decelerating (or stopping acceleration) the vehicle while generating electricity.

インバータ４０は、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、電力用ＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）トランジスタあるいは、電力用バイポーラトランジスタ等の電力用半導体スイッチング素子（図示せず）を含んで構成された一般的な３相インバータであるので、構成の詳細説明は省略する。 The inverter 40 is a general three-phase structure including a power semiconductor switching element (not shown) such as an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), a power MOS (Metal Oxide Semiconductor) transistor, or a power bipolar transistor. Since it is an inverter, detailed description of the configuration is omitted.

インバータ４０は、ＥＣＵ１００からのスイッチング制御信号ＳＣｉｎｖに応答した電力用半導体スイッチング素子（図示せず）のオンオフ制御（スイッチング制御）により、直流電源１０からの直流電圧Ｖｂを３相交流電圧に変換し、その変換した３相交流電圧をモータジェネレータ５０へ出力することができる。これにより、モータジェネレータ５０は、トルク指令値に代表される動作指令値に従った出力を発生するように駆動制御される。 The inverter 40 converts the DC voltage Vb from the DC power supply 10 into a three-phase AC voltage by on / off control (switching control) of a power semiconductor switching element (not shown) in response to the switching control signal SCinv from the ECU 100, The converted three-phase AC voltage can be output to motor generator 50. Thereby, the motor generator 50 is drive-controlled so as to generate an output according to an operation command value typified by a torque command value.

また、インバータ４０は、モータジェネレータ５０の回生制動動作時には、モータジェネレータ５０が発電した３相交流電圧をスイッチング制御信号ＳＣｉｎｖに従ったスイッチング制御により、直流電源１０を充電する直流電圧へ変換することができる。このように、インバータ４０は、直流電源１０および負荷３０の間で双方向の電力変換を行なう。 In addition, during regenerative braking operation of motor generator 50, inverter 40 can convert the three-phase AC voltage generated by motor generator 50 into a DC voltage for charging DC power supply 10 by switching control according to switching control signal SCinv. it can. Thus, inverter 40 performs bidirectional power conversion between DC power supply 10 and load 30.

モータジェネレータ５０には、モータ電流ＭＣＲＴ（三相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを総括的に表記するもの）を検出するための電流センサ４５およびモータ回転角（電気角）θを検出するための回転位置センサ５５が設けられる。電流センサ４５は、インバータ４０からモータジェネレータ５０への３相配線のうちの少なくとも２相にも受けられる。３相電流の瞬時値の和が０であることにより、２相分のモータ電流を検出することにより各相のモータ電流を検出することができる。また、回転位置センサ５５によって検出されるモータ回転角θから、モータジェネレータ５０の回転速度Ｎｍを検知することもできる。モータ電流ＭＣＲＴおよびモータ回転角θは、ＥＣＵ１００へ入力される。 The motor generator 50 includes a current sensor 45 for detecting a motor current MCRT (which collectively represents three-phase currents Iu, Iv, and Iw) and a rotational position for detecting a motor rotation angle (electrical angle) θ. A sensor 55 is provided. Current sensor 45 is also received by at least two phases of the three-phase wiring from inverter 40 to motor generator 50. Since the sum of the instantaneous values of the three-phase currents is 0, the motor current of each phase can be detected by detecting the motor current for two phases. Further, the rotation speed Nm of the motor generator 50 can be detected from the motor rotation angle θ detected by the rotation position sensor 55. Motor current MCRT and motor rotation angle θ are input to ECU 100.

ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０２を中心としたマイクロプロセッサとして構成されており、処理プログラムやマップデータを記憶したＲＯＭ（Read Only Memory）１０４と、一時的にデータを記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）１０６と図示しない入出力ポートとを含む。図示するように、ＥＣＵ１００には、電圧センサ６０および電流センサ６５によって検出されたバッテリ電圧Ｖｂおよびバッテリ電流Ｉｂ、ならびに、電流センサ４５および回転位置センサ５５からのモータ電流ＭＣＲＴおよびモータ回転角θが入力される。 The ECU 100 is configured as a microprocessor centered on a CPU (Central Processing Unit) 102, and includes a ROM (Read Only Memory) 104 that stores processing programs and map data, and a RAM (Random Access) that temporarily stores data. Memory) 106 and an input / output port (not shown). As shown in the figure, the battery voltage Vb and the battery current Ib detected by the voltage sensor 60 and the current sensor 65, and the motor current MCRT and the motor rotation angle θ from the current sensor 45 and the rotational position sensor 55 are input to the ECU 100. Is done.

上位ＥＣＵ９０は、モータジェネレータ５０への負荷出力要求に応じて、負荷出力要求に応じたモータジェネレータ５０の動作指令値としてのトルク指令値Ｔｑｃｏｍ＃を生成する。たとえば、ハイブリッド自動車等の電動車両では、モータジェネレータ５０への負荷出力要求は、車両走行状況やアクセル開度等に基づいて決定される。上位ＥＣＵ９０により生成されたトルク指令値Ｔｑｃｏｍ＃は、ＥＣＵ１００へ入力される。 The host ECU 90 generates a torque command value Tqcom # as an operation command value of the motor generator 50 in response to the load output request in response to the load output request to the motor generator 50. For example, in an electric vehicle such as a hybrid vehicle, the load output request to the motor generator 50 is determined based on the vehicle running condition, the accelerator opening, and the like. Torque command value Tqcom # generated by host ECU 90 is input to ECU 100.

次に図２を用いて、ＥＣＵ１００によるモータジェネレータ５０の制御を詳細に説明する。 Next, the control of the motor generator 50 by the ECU 100 will be described in detail with reference to FIG.

図２を参照して、ＥＣＵ１００によるプログラム処理によって実現されるモータ制御ブロック１０１は、出力過大状態検出部１１０、トルク指令値生成部１２０およびモータジェネレータ制御部（ＭＧ制御部）１３０を含む。 Referring to FIG. 2, motor control block 101 realized by program processing by ECU 100 includes an output excessive state detection unit 110, a torque command value generation unit 120, and a motor generator control unit (MG control unit) 130.

出力過大状態検出部１１０は、バッテリ電圧Ｖｂまたはバッテリ電流Ｉｂに基づいて、直流電源１０からの出力が所定の通常範囲を超えた出力過大範囲に達しているかどうかを検出する。そして、出力過大状態検出部１１０は、直流電源１０の出力が通常範囲内である場合（通常出力状態時）には出力状態フラグＦＬＧ＝０に設定する一方で、直流電源１０の出力が出力過大範囲である場合（出力過大状態時）には出力状態フラグＦＬＧ＝１に設定する。 Based on the battery voltage Vb or the battery current Ib, the output excessive state detection unit 110 detects whether or not the output from the DC power supply 10 has reached an output excessive range exceeding a predetermined normal range. The output excessive state detection unit 110 sets the output state flag FLG = 0 when the output of the DC power supply 10 is within the normal range (in the normal output state), while the output of the DC power supply 10 is excessive. If it is within the range (when the output is excessive), the output state flag FLG = 1 is set.

トルク指令値生成部１２０は、上位ＥＣＵ９０からのトルク指令値Ｔｑｃｏｍ＃および出力過大状態検出部１１０からの出力状態フラグＦＬＧに応じて、モータジェネレータ５０の最終的なトルク指令値Ｔｑｃｏｍを生成する。トルク指令値生成部１２０で生成されたトルク指令値Ｔｑｃｏｍは、モータジェネレータ制御部（ＭＧ制御部）１３０へ与えられる。 Torque command value generation unit 120 generates final torque command value Tqcom of motor generator 50 in accordance with torque command value Tqcom # from host ECU 90 and output state flag FLG from output excessive state detection unit 110. Torque command value Tqcom generated by torque command value generation unit 120 is provided to motor generator control unit (MG control unit) 130.

ＭＧ制御部１３０は、電流センサ４５によって検出されたモータ電流ＭＣＲＴおよびモータ回転角θに基づき、代表的にはモータ電流ＭＣＲＴのフィードバック制御やモータ状態量に基づくトルク推定値を用いたトルクフィードバック制御により、インバータ４０の動作を制御する。具体的には、ＭＧ制御部１３０は、トルク指令値Ｔｑｃｏｍに従った出力トルクをモータジェネレータ５０が発生するような交流電力がインバータ４０からモータジェネレータ５０へ供給されるように、スイッチング制御信号ＳＣｉｎｖを生成する。言い換えると、インバータ４０がスイッチング制御信号ＳＣｉｎｖに従った直流−交流（交流−直流）電力変換を行なうことにより、トルク指令値Ｔｑｃｏｍに従った出力トルクを発生するためのモータ電流がインバータ４０からモータジェネレータ５０へ供給される。 Based on the motor current MCRT and the motor rotation angle θ detected by the current sensor 45, the MG control unit 130 typically performs feedback control of the motor current MCRT and torque feedback control using a torque estimation value based on the motor state quantity. The operation of the inverter 40 is controlled. Specifically, MG control unit 130 outputs switching control signal SCinv so that AC power that causes motor generator 50 to generate output torque according to torque command value Tqcom is supplied from inverter 40 to motor generator 50. Generate. In other words, when the inverter 40 performs DC-AC (AC-DC) power conversion according to the switching control signal SCinv, a motor current for generating an output torque according to the torque command value Tqcom is generated from the inverter 40 to the motor generator. 50.

次に図３を用いて、直流電源１０の出力特性について説明する。
直流電源１０からの出力電力Ｐｏｕｔは、下記（２）式で示される。 Next, the output characteristics of the DC power supply 10 will be described with reference to FIG.
The output power Pout from the DC power supply 10 is expressed by the following equation (2).

Ｐｏｕｔ＝Ｖｂ・Ｉｂ…（２）
上記（２）式に前出の（１）式を代入すると、下記（３）式が得られる。 Pout = Vb · Ib (2)
Substituting the above expression (1) into the above expression (2) yields the following expression (3).

（３）式および図３に示されるように、出力電力Ｐｏｕｔは、バッテリ電流Ｉｂの２次関数で表わされ、バッテリ電流Ｉｂ＝（Ｖｂｏ／２Ｒｂ）のときに最大値Ｐｏｕｔ＝（Ｖｂｏ^２／４Ｒｂ^２）を取る。 As shown in the equation (3) and FIG. 3, the output power Pout is expressed by a quadratic function of the battery current Ib. When the battery current Ib = (Vbo / 2Rb), the maximum value Pout = (Vbo ² / 4Rb ² ).

また、バッテリ電圧Ｖｂは、（１）式および図３に示されるように、バッテリ電流Ｉｂの１次関数で表わされ、バッテリ電流Ｉｂの増加に伴って内部抵抗Ｒｂでの電圧降下増大により低下していく。特に、出力電力Ｐｏｕｔが最大となるバッテリ電流Ｉｂ＝（Ｖｂｏ／２Ｒｂ）のときに、バッテリ電圧Ｖｂ＝Ｖｂｏ／２となる。 Further, the battery voltage Vb is expressed by a linear function of the battery current Ib as shown in the equation (1) and FIG. 3, and decreases as the battery current Ib increases due to an increase in voltage drop at the internal resistance Rb. I will do it. In particular, when the battery current Ib = (Vbo / 2Rb) at which the output power Pout is maximum, the battery voltage Vb = Vbo / 2.

本発明の実施の形態では、基本的に、直流電源１０の通常の出力範囲を０≦Ｉｂ≦（Ｖｂｏ／２Ｒｂ）の範囲とし、バッテリ電流Ｉｂ＞（Ｖｂｏ／２Ｒｂ）の範囲を出力過大範囲とする。このように、直流電源１０の出力特性に基づいて、通常範囲および出力過大範囲が定められる。 In the embodiment of the present invention, basically, the normal output range of the DC power supply 10 is in the range of 0 ≦ Ib ≦ (Vbo / 2Rb), and the range of the battery current Ib> (Vbo / 2Rb) is defined as the output excessive range. To do. As described above, the normal range and the excessive output range are determined based on the output characteristics of the DC power supply 10.

通常、直流電源１０は、モータジェネレータ５０への通常の出力要求を考慮して、上記通常範囲内の出力にて、モータジェネレータ５０の出力要求（負荷出力要求）が賄えるように設計されている。 Normally, DC power supply 10 is designed so that the output request (load output request) of motor generator 50 can be covered by the output within the normal range in consideration of the normal output request to motor generator 50.

しかしながら、内部抵抗Ｒｂの上昇時やモータジェネレータ５０の特殊運転時（たとえば、モータジェネレータ５０搭載された電動車両での車輪スリップ発生時等）には、モータジェネレータ５０の動作指令値（代表的にはトルク指令値）が通常範囲を超えた出力過大範囲に対応する領域で生成される可能性がある。 However, when the internal resistance Rb increases or during special operation of the motor generator 50 (for example, when a wheel slip occurs in an electric vehicle equipped with the motor generator 50), the operation command value (typically, the motor generator 50). (Torque command value) may be generated in a region corresponding to an excessive output range exceeding the normal range.

したがって、本実施の形態による電源システムの制御装置では、負荷（モータジェネレータ５０）の動作指令が、直流電源１０の出力過大範囲に対応する領域で継続的に生成されないように、以下に説明するような動作指令値の設定制御を実行する。なお、本実施の形態では、負荷の動作指令値設定制御としてモータジェネレータ５０のトルク指令値（Ｔｑｃｏｍ）の設定制御を説明する。 Therefore, in the control device for the power supply system according to the present embodiment, the following description will be made so that the operation command for the load (motor generator 50) is not continuously generated in the region corresponding to the output excessive range of DC power supply 10. Executes the setting control of the correct operation command value. In the present embodiment, setting control of a torque command value (Tqcom) of motor generator 50 will be described as load operation command value setting control.

図４は、本発明の実施の形態に従う負荷の動作指令値設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎（たとえば０．２ｍｓａｃ毎）にＥＣＵ１００により繰返し実行される。 FIG. 4 is a flowchart showing an example of a load operation command value setting routine according to the embodiment of the present invention. This routine is repeatedly executed by the ECU 100 every predetermined time (for example, every 0.2 msac).

図４を参照して、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１００において、負荷出力要求に従った上位ＥＣＵ９０からのトルク指令値Ｔｑｃｏｍ＃を取得する。さらに、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１１０において、電圧センサ６０の出力よりバッテリ電圧Ｖｂを取得する。この際に、設計値あるいは現在の電池状態（ＳＯＣ等）からの推定値として、開放電圧Ｖｂｏについても取得する。 Referring to FIG. 4, ECU 100 obtains torque command value Tqcom # from host ECU 90 in accordance with the load output request in step S100. Furthermore, ECU 100 acquires battery voltage Vb from the output of voltage sensor 60 in step S110. At this time, the open circuit voltage Vbo is also acquired as a design value or an estimated value from the current battery state (SOC or the like).

さらに、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１２０において、直流電源１０が出力過大状態であるかどうかを判定する。ステップＳ１２０では、ステップＳ１１０で取得したバッテリ電圧Ｖｂを判定電圧Ｖｊｄと比較することによって上記判定が行なわれる。ここで、判定電圧Ｖｊｄは、図３から理解されるように、（Ｖｂｏ／２）近傍に設定される。 Further, ECU 100 determines in step S120 whether or not DC power supply 10 is in an excessive output state. In step S120, the determination is performed by comparing the battery voltage Vb acquired in step S110 with the determination voltage Vjd. Here, the determination voltage Vjd is set in the vicinity of (Vbo / 2) as understood from FIG.

Ｖｂ＞Ｖｊｄのとき（ステップＳ１２０のＮＯ判定時）には、ＥＣＵ１００は、直流電源１０が通常出力状態であるので、ステップＳ１３０により出力状態フラグＦＬＧ＝０に設定する。一方、Ｖｂ≦Ｖｊｄのとき（ステップＳ１２０のＹＥＳ判定時）には、ＥＣＵ１００は、直流電源１０が出力過大状態であるので、ステップＳ１５０により出力状態フラグＦＬＧ＝１に設定する。 When Vb> Vjd (NO in step S120), ECU 100 sets output state flag FLG = 0 in step S130 because DC power supply 10 is in the normal output state. On the other hand, when Vb ≦ Vjd (when YES is determined in step S120), ECU 100 sets output state flag FLG = 1 in step S150 because DC power supply 10 is in an excessive output state.

このように、ステップＳ１２０、Ｓ１３０およびＳ１５０での処理は、図２の出力過大状態検出部１１０による動作に相当する。 As described above, the processing in steps S120, S130, and S150 corresponds to the operation by the output excessive state detection unit 110 in FIG.

出力状態フラグＦＬＧ＝０に設定される通常出力状態時には、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１４０により、負荷出力要求どおりに動作指令値を生成する。すなわち、モータジェネレータ５０の最終的なトルク指令値Ｔｑｃｏｍ＝Ｔｑｃｏｍ＃に設定される。 In the normal output state where the output state flag FLG = 0 is set, the ECU 100 generates an operation command value according to the load output request in step S140. That is, the final torque command value Tqcom = Tqcom # of motor generator 50 is set.

これに対して、出力状態フラグＦＬＧ＝１に設定される出力過大状態時には、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１５０，Ｓ１６０により、直流電源１０の出力過大状態が継続しないように動作指令値（トルク指令値）に制限を加える。 On the other hand, when the output state flag FLG = 1 is set and the output is excessive, the ECU 100 sets the operation command value (torque command value) to prevent the excessive output state of the DC power supply 10 from continuing in steps S150 and S160. Add restrictions.

ＥＣＵ１００は、ステップＳ１６０により、今回のトルク指令値設定ルーチンにおいて、通常出力状態から出力過大状態への遷移が発生したか否かを、出力状態フラグＦＬＧにより判定する。そして、ステップＳ１６０のＹＥＳ判定時、すなわち通常出力状態から出力過大状態への遷移時には、現在のトルク指令値Ｔｑｃｏｍ、すなわち前回の通常出力状態でのトルク指令値Ｔｑｃｏｍをトルク指令上限値Ｔｑｍａｘとして記憶する。 In step S160, ECU 100 determines whether or not a transition from the normal output state to the excessive output state has occurred in the current torque command value setting routine, based on output state flag FLG. When YES is determined in step S160, that is, at the time of transition from the normal output state to the excessive output state, the current torque command value Tqcom, that is, the torque command value Tqcom in the previous normal output state is stored as the torque command upper limit value Tqmax. .

これに対して、ステップＳ１６０のＮＯ判定時、すなわち継続的に出力過大状態である場合には、ステップＳ１７０は実行されず、トルク指令上限値Ｔｑｍａｘは更新されない。 On the other hand, when NO is determined in step S160, that is, when the output is continuously excessive, step S170 is not executed and the torque command upper limit value Tqmax is not updated.

さらに、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１８０により、直流電源１０の出力過大状態時には、負荷出力要求どおりに動作指令値（トルク指令値）を生成するのではなく、ステップＳ１７０で設定したトルク指令上限値Ｔｑｍａｘの範囲内に制限して、トルク指令値Ｔｑｃｏｍを生成する。 Further, ECU 100 does not generate an operation command value (torque command value) as requested by the load output when the output of DC power supply 10 is excessive in step S180, but in the range of torque command upper limit value Tqmax set in step S170. And a torque command value Tqcom is generated.

このように、ステップＳ１４０およびＳ１６０〜Ｓ１８０での処理は、図２のトルク指令値生成部１２０による動作に相当する。 As described above, the processing in steps S140 and S160 to S180 corresponds to the operation by the torque command value generation unit 120 in FIG.

これにより、本実施の形態による電源システム制御装置によれば、直流電源１０が出力過大状態となるような範囲で、モータジェネレータ５０のトルク指令値Ｔｑｃｏｍ（すなわち、負荷の動作指令）が継続的に生成されることを防止可能な、負荷の動作指令値設定制御を実現できる。 Thus, according to the power supply system control apparatus of the present embodiment, torque command value Tqcom (that is, load operation command) of motor generator 50 is continuously within a range in which DC power supply 10 is in an excessive output state. It is possible to realize load operation command value setting control that can be prevented from being generated.

これにより、直流電源１０を想定された通常出力範囲内で使用することができるので、負荷を指令どおりに制御することが可能となって負荷制御の安定性が向上する。これに対して、出力過大状態で直流電源１０を動作させると、出力電圧の低下等により負荷（モータジェネレータ５０）が指令どおりに制御することが困難となる。特に、電動車両に搭載されたモータジェネレータ５０でこのような現象が発生すると、振動やサージ等が発生して車両挙動が不安定となる可能性があるが、本発明に従ったモータジェネレータ５０のトルク指令値設定制御により、このような問題点を確実に回避できる。 As a result, the DC power supply 10 can be used within the assumed normal output range, so that the load can be controlled as instructed and the stability of the load control is improved. On the other hand, if the DC power supply 10 is operated in an excessive output state, it becomes difficult for the load (motor generator 50) to control as commanded due to a decrease in the output voltage or the like. In particular, when such a phenomenon occurs in the motor generator 50 mounted on an electric vehicle, vibrations, surges, etc. may occur and the vehicle behavior may become unstable. However, the motor generator 50 according to the present invention may be unstable. Such a problem can be reliably avoided by the torque command value setting control.

また、負荷を直流電源１０の通常出力範囲内で確実に作動させることができるため、平滑コンデンサ２０（図１）の電圧が急変する可能性を低減できる。これにより、平滑コンデンサの容量についても低減させて、機器の小型化および低コスト化を図ることが可能となる。 Moreover, since the load can be reliably operated within the normal output range of the DC power supply 10, the possibility that the voltage of the smoothing capacitor 20 (FIG. 1) changes suddenly can be reduced. As a result, the capacity of the smoothing capacitor can also be reduced, and the size and cost of the device can be reduced.

なお、直流電源１０が出力過大状態であるかどうかを判定（図４のステップＳ１２０）については、図５に示すように、電流センサ６５によって検出されるバッテリ電流Ｉｂに基づいて実行することもできる。 Whether the DC power supply 10 is in an excessive output state (step S120 in FIG. 4) can also be executed based on the battery current Ib detected by the current sensor 65, as shown in FIG. .

図５を参照して、本発明の実施の形態に従う負荷の動作指令値設定ルーチンの他の例では、図４に示されたフローチャートと比較して、ステップＳ１１０，Ｓ１２０に代えてステップＳ１１０♯，Ｓ１２０＃が実行される。 Referring to FIG. 5, in another example of the load operation command value setting routine according to the embodiment of the present invention, steps S110 #, S120 are replaced with steps S110, S120 as compared with the flowchart shown in FIG. S120 # is executed.

ＥＣＵ１００は、図４と同様のステップＳ１００に続いて、ステップＳ１１０＃において、電流センサ６５の出力よりバッテリ電流Ｉｂを取得する。この際に、設計値あるいは現在の電池状態（ＳＯＣ等）からの推定値として、開放電圧Ｖｂｏおよび内部抵抗Ｒｂについても取得する。 ECU 100 obtains battery current Ib from the output of current sensor 65 in step S110 # following step S100 similar to FIG. At this time, the open circuit voltage Vbo and the internal resistance Rb are also acquired as design values or estimated values from the current battery state (SOC or the like).

さらに、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１２０♯において、直流電源１０が出力過大状態であるかどうかの判定を、ステップＳ１１０♯で取得したバッテリ電流Ｉｂを判定電流Ｉｊｄと比較することによって実行する。ここで、判定電流Ｉｊｄは、図３から理解されるように、（Ｖｂｏ／２Ｒｂ）近傍に設定される。 In step S120 #, ECU 100 determines whether DC power supply 10 is in an excessive output state by comparing battery current Ib acquired in step S110 # with determination current Ijd. Here, the determination current Ijd is set in the vicinity of (Vbo / 2Rb) as understood from FIG.

ステップＳ１２０＃により、図４に示したフローチャートと同様に、その時点において直流電源１０が通常出力状態および出力過大状態のいずれであるかが判定される。この判定に従ったそれ以降の処理については、図４と同様であるので詳細な説明は繰返さない。 In step S120 #, as in the flowchart shown in FIG. 4, it is determined whether DC power supply 10 is in a normal output state or an excessive output state at that time. Subsequent processing according to this determination is the same as in FIG. 4, and therefore detailed description will not be repeated.

このように、電流センサ６５によって検出されるバッテリ電流Ｉｂを用いても、上記と同様の負荷の動作指令値設定制御を実現できる。 In this way, even when the battery current Ib detected by the current sensor 65 is used, the load operation command value setting control similar to the above can be realized.

ここで、本発明の実施の形態では、図４，５のステップＳ１４０が本発明での「動作指令設定手段」に対応し、ステップＳ１２０またはＳ１２０♯が本発明での「検知手段」に対応し、ステップＳ１７０およびＳ１８０が本発明での「出力制限手段」に対応する。特に、ステップＳ１７０が本発明の「上限記憶手段」に対応し、ステップＳ１８０が本発明の「動作指令生成手段」に対応する。 Here, in the embodiment of the present invention, step S140 in FIGS. 4 and 5 corresponds to the “operation command setting means” in the present invention, and step S120 or S120 # corresponds to the “detection means” in the present invention. Steps S170 and S180 correspond to “output limiting means” in the present invention. In particular, step S170 corresponds to the “upper limit storage unit” of the present invention, and step S180 corresponds to the “operation command generation unit” of the present invention.

［実施の形態の変形例］
図６は、本発明の実施の形態の変形例に従う電源システム５＃の構成を説明するブロック図である。 [Modification of Embodiment]
FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration of a power supply system 5 # according to a modification of the embodiment of the present invention.

図６を参照して、実施の形態の変形例に従う電源システム５＃では、共通の直流電源１０により、電動機５１および発電機５２が駆動される構成となっている。すなわち、電源システム５＃では、図１での負荷３０に代えて、負荷３０♯が用いられる。負荷３０♯は、複数個の負荷としての電動機５１および発電機５２と、電動機５１および発電機５２を駆動制御するためのインバータ４１および４２を含んで構成される。 Referring to FIG. 6, power supply system 5 # according to the modification of the embodiment has a configuration in which electric motor 51 and generator 52 are driven by common DC power supply 10. That is, in power supply system 5 #, load 30 # is used instead of load 30 in FIG. Load 30 # includes an electric motor 51 and an electric generator 52 as a plurality of loads, and inverters 41 and 42 for driving and controlling electric motor 51 and electric generator 52.

代表的には、負荷３０♯は、ハイブリッド自動車に搭載される。この際には、電動機５１は、図１に示した電源システムにおけるモータジェネレータ５０と同様に動作する。すなわち、電動機５１は、直流電源１０からの電力によって回転駆動されて、その出力は駆動輪（図示せず）の駆動力となる。また、電動機５１は、駆動輪の減速に伴って回転される回生制動動作時には、発電機として作用する。 Typically, load 30 # is mounted on a hybrid vehicle. At this time, the electric motor 51 operates in the same manner as the motor generator 50 in the power supply system shown in FIG. That is, the electric motor 51 is rotationally driven by the electric power from the DC power source 10, and the output becomes the driving force of the driving wheels (not shown). Further, the electric motor 51 acts as a generator during a regenerative braking operation that is rotated as the drive wheels are decelerated.

発電機５２は、図示しないエンジンからの駆動力によって回転されて発電可能に構成される。さらに、発電機５２は、直流電源１０からの電力によりエンジンに対して電動機として動作してエンジン始動を行ない得るように構成されてもよい。このような構成では、図示しない動力分割機構が設けられて、エンジンによって生じた駆動力は、駆動輪への経路と発電機５２への経路とに分割可能とされる。このように、電動機５１および発電機５２の各々は、代表的には、モータジェネレータ５０と同様の三相同期電動機により構成できる。 The generator 52 is configured to be able to generate power by being rotated by a driving force from an engine (not shown). Further, the generator 52 may be configured to start the engine by operating as an electric motor for the engine by the electric power from the DC power supply 10. In such a configuration, a power split mechanism (not shown) is provided, and the driving force generated by the engine can be divided into a path to the drive wheels and a path to the generator 52. As described above, each of the electric motor 51 and the electric generator 52 can typically be constituted by a three-phase synchronous electric motor similar to the motor generator 50.

インバータ４１は電動機５１を駆動制御し、インバータ４２は発電機５２を駆動制御する。インバータ４１，４２の各々は、電力用半導体スイッチング素子（図示せず）から構成された一般的な三相インバータであるので、構成の詳細説明は省略する。 The inverter 41 drives and controls the electric motor 51, and the inverter 42 drives and controls the generator 52. Since each of inverters 41 and 42 is a general three-phase inverter composed of a power semiconductor switching element (not shown), detailed description of the configuration is omitted.

インバータ４１は、ＥＣＵ１００♯からのスイッチング制御信号ＳＣｉｎｖ１に応答した電力用半導体スイッチング素子のスイッチング制御により、直流電源１０からの直流電圧Ｖｂを三相交流電圧に変換し、その変換した三相交流電圧を電動機５１へ出力することができる。これにより、電動機５１は、トルク指令値（Ｔｑｃｏｍ１）に従った出力トルクを発生するように駆動制御される。 Inverter 41 converts DC voltage Vb from DC power supply 10 into a three-phase AC voltage by switching control of the power semiconductor switching element in response to switching control signal SCinv1 from ECU 100 #, and converts the converted three-phase AC voltage. It can be output to the electric motor 51. Thereby, electric motor 51 is drive-controlled so as to generate an output torque according to the torque command value (Tqcom1).

また、インバータ４１は、ハイブリッド車両の回生制動時、駆動輪からの回転力を受けて電動機５１が発電した三相交流電圧をスイッチング制御信号ＳＣｉｎｖ１に従ったスイッチング制御により直流電圧に変換する。 Further, the inverter 41 converts the three-phase AC voltage generated by the electric motor 51 by receiving the rotational force from the drive wheels into a DC voltage by switching control according to the switching control signal SCinv1 during regenerative braking of the hybrid vehicle.

インバータ４２は、ＥＣＵ１００♯からのスイッチング制御信号ＳＣｉｎｖ２に応答しスイッチング制御により、トルク指令値（Ｔｑｃｏｍ２）に従った出力トルクを発電機５２により発生させることができる。さらに、インバータ４２は、発電機５２がエンジンによって駆動されて発電する場合には、スイッチング制御信号ＳＣｉｎｖ２に応答したスイッチング制御により、発電機５２が発電した三相交流電圧を直流電圧に変換する。このように、インバータ４１，４２は、直流電源１０および電動機５１，発電機５２の間で双方向の電力変換を行なう。 Inverter 42 can generate output torque according to torque command value (Tqcom2) by generator 52 by switching control in response to switching control signal SCinv2 from ECU 100 #. Further, when the generator 52 is driven by the engine to generate power, the inverter 42 converts the three-phase AC voltage generated by the generator 52 into a DC voltage by switching control in response to the switching control signal SCinv2. In this manner, the inverters 41 and 42 perform bidirectional power conversion between the DC power supply 10, the motor 51, and the generator 52.

ＥＣＵ１００＃は、ハイブリッド車両の車両状況やアクセル開度等に基づいた、電動機５１および発電機５２への動作要求（負荷出力要求）に従った電動機５１，発電機５２のそれぞれのトルク指令値Ｔｑｃｏｍ１＃，Ｔｑｃｏｍ２＃を受ける。トルク指令値Ｔｑｃｏｍ１＃，Ｔｑｃｏｍ２＃は、負荷の動作指令値の代表として示される。 ECU 100 # is a torque command value Tqcom1 # for each of motor 51 and generator 52 in accordance with an operation request (load output request) to motor 51 and generator 52 based on the vehicle status of the hybrid vehicle, the accelerator opening, and the like. , Tqcom2 #. Torque command values Tqcom1 # and Tqcom2 # are shown as representative load operation command values.

さらに、ＥＣＵ１００＃は、電動機５１および発電機５２の出力を動作指令に従って制御するように、インバータ４１のスイッチング制御信号ＳＣｉｎｖ１およびインバータ４２のスイッチング制御信号ＳＣｉｎｖ２を生成する。ＥＣＵ１００＃は、図１に示した電源システム５におけるＥＣＵ１００と同様に、直流電源１０の出力過大状態時に電動機５１および発電機５２の動作指令値（トルク指令値）を制限するような、負荷の動作指令値設定制御を実行する。ここでも、負荷の動作指令値設定制御として、電動機５１および発電機５２のトルク指令値（Ｔｑｃｏｍ１，Ｔｑｃｏｍ２）の設定制御を説明する。 Further, ECU 100 # generates switching control signal SCinv1 of inverter 41 and switching control signal SCinv2 of inverter 42 so as to control the outputs of electric motor 51 and generator 52 in accordance with the operation command. Similar to ECU 100 in power supply system 5 shown in FIG. 1, ECU 100 # operates the load so as to limit the operation command values (torque command values) of motor 51 and generator 52 when the output of DC power supply 10 is excessive. Execute command value setting control. Here as well, setting control of torque command values (Tqcom1, Tqcom2) of the electric motor 51 and the generator 52 will be described as load operation command value setting control.

図７を参照して、ＥＣＵ１００＃によるプログラム処理によって実現されるモータ制御ブロック１０１♯は、出力過大状態検出部１１０と、トルク指令値生成部１２０＃とを含む。出力過大状態検出部１１０は、図２に示した出力過大状態検出部と同様の機能を有する。 Referring to FIG. 7, motor control block 101 # realized by program processing by ECU 100 # includes an output excessive state detection unit 110 and a torque command value generation unit 120 #. The output excessive state detection unit 110 has the same function as the output excessive state detection unit shown in FIG.

トルク指令値生成部１２０＃は、上位ＥＣＵ（図１）からの負荷出力要求に従うトルク指令値Ｔｑｃｏｍ１＃，Ｔｑｃｏｍ２＃および出力状態フラグＦＬＧに応じて、電動機５１のトルク指令値Ｔｑｃｏｍ１および発電機５２のトルク指令値Ｔｑｃｏｍ２を生成する。トルク指令値Ｔｑｃｏｍ１，Ｔｑｃｏｍ２に従う電動機５１および発電機５２の各々の制御については、図２に示したＭＧ制御部１３０以降の動作と同様であるので詳細な説明は繰返さない。 Torque command value generation unit 120 # receives torque command value Tqcom1 of motor 51 and generator 52 according to torque command values Tqcom1 #, Tqcom2 # and output state flag FLG according to a load output request from the host ECU (FIG. 1). Torque command value Tqcom2 is generated. Control of each of motor 51 and generator 52 in accordance with torque command values Tqcom1 and Tqcom2 is the same as the operation after MG control unit 130 shown in FIG. 2, and therefore detailed description will not be repeated.

次に、図７に示した機能ブロック図による電動機５１および発電機５２のトルク指令値Ｔｑｃｏｍ１およびＴｑｃｏｍ２の設定ルーチンについて、図８を用いて説明する。このルーチンは、所定時間毎（たとえば０．２ｍｓａｃ毎）にＥＣＵ１００により繰返し実行される。 Next, a setting routine for torque command values Tqcom1 and Tqcom2 of the electric motor 51 and the generator 52 according to the functional block diagram shown in FIG. 7 will be described with reference to FIG. This routine is repeatedly executed by the ECU 100 every predetermined time (for example, every 0.2 msac).

図８を参照して、本発明の実施の形態の変形例に従う負荷の動作指令値設定ルーチンでは、ＥＣＵ１００♯は、図４および図５に示したフローチャートと同様に、ステップＳ１００，Ｓ１１０（またはＳ１１０＃）およびＳ１２０（またはＳ１２０＃）を実行して、負荷出力要求に従ったトルク指令値Ｔｑｃｏｍ１＃，Ｔｑｃｏｍ２＃を取得するとともに、直流電源１０が通常出力状態および出力過大状態のいずれであるかを判定する。 Referring to FIG. 8, in the operation command value setting routine for the load according to the modification of the embodiment of the present invention, ECU 100 # performs steps S100, S110 (or S110) similarly to the flowcharts shown in FIGS. #) And S120 (or S120 #) to obtain torque command values Tqcom1 # and Tqcom2 # according to the load output request, and whether the DC power supply 10 is in a normal output state or an output excessive state judge.

直流電源１０が通常出力状態である場合（ステップＳ１２０またはＳ１２０＃のＮＯ判定時）には、ステップＳ１３０，Ｓ１４０が実行されて、負荷出力要求どおりに電動機５１および発電機５２のトルク指令値が生成される。すなわち、Ｔｑｃｏｍ１＝Ｔｑｃｏｍ１＃、かつＴｑｃｏｍ２＝Ｔｑｃｏｍ２＃に設定される。 When the DC power supply 10 is in the normal output state (when NO is determined in step S120 or S120 #), steps S130 and S140 are executed, and torque command values for the motor 51 and the generator 52 are generated as requested by the load output. Is done. That is, Tqcom1 = Tqcom1 # and Tqcom2 = Tqcom2 # are set.

これに対して、直流電源１０が出力過大状態であるとき（ステップＳ１２０またはＳ１２０＃におけるＹＥＳ判定時）には、図４，図５と同様のステップＳ１５０およびＳ１６０がまず実行される。 On the other hand, when DC power supply 10 is in an excessive output state (when YES is determined in step S120 or S120 #), steps S150 and S160 similar to those in FIGS. 4 and 5 are first executed.

ＥＣＵ１００＃は、ステップＳ１６０のＹＥＳ判定時には、ステップＳ１７０＃により、電動機５１および発電機５２全体に対する直流電源１０からの出力電力である電力バランスＰｍｇを算出する。すなわち、電力バランスＰｍｇは、電動機５１における消費電力（または回生発電電力）および発電機５２による発電電力（または消費電力）の和で与えられる。たとえば、トルク指令値Ｔｑｃｏｍおよび角速度ωにより、電動機５１および発電機５２の各々での消費電力Ｐ＝Ｔｑｃｏｍ／ω（Ｐ＞０：電力消費，Ｐ＜０：発電）を求めることができる。そして、通常出力状態から出力過大状態への遷移時における電力バランスＰｍｇが、ステップＳ１７０♯により、電力バランス上限値Ｐｍａｘとして記憶される。 When YES is determined in step S160, ECU 100 # calculates power balance Pmg, which is output power from DC power supply 10 to motor 51 and generator 52 as a whole, in step S170 #. That is, the power balance Pmg is given as the sum of the power consumption (or regenerative power generation) in the electric motor 51 and the power generation (or power consumption) generated by the generator 52. For example, the power consumption P = Tqcom / ω (P> 0: power consumption, P <0: power generation) in each of the motor 51 and the generator 52 can be obtained from the torque command value Tqcom and the angular velocity ω. Then, power balance Pmg at the time of transition from the normal output state to the excessive output state is stored as power balance upper limit value Pmax in step S170 #.

ＥＣＵ１００＃は、ステップＳ１８０＃では、ステップＳ１７０＃で記憶された電力バランス上限値Ｐｍａｘの範囲内で、すなわち、電力バランス上限値Ｐｍａｘに対して直流電源１０の出力が増加しない範囲で、電動機５１，発電機５２のトルク指令値Ｔｑｃｏｍ１，Ｔｑｃｏｍ２を生成する。 In step S180 #, the ECU 100 # determines that the electric motor 51, the motor 51, within the range of the power balance upper limit value Pmax stored in step S170 #, that is, the range where the output of the DC power supply 10 does not increase with respect to the power balance upper limit value Pmax. Torque command values Tqcom1 and Tqcom2 for the generator 52 are generated.

このような制御構造とすることにより、直流電源１０が通常出力状態から出力過大状態に変化した場合に、その時点よりも直流電源１０からの出力が増加しない範囲内で負荷（電動機５１および発電機５２）を動作させることができる。これにより、実施の形態に示した電源システムと同様に、直流電源１０を想定された通常出力範囲内で使用することができるので、負荷を指令どおりに制御することが可能となって負荷制御の安定性が向上する。 By adopting such a control structure, when the DC power supply 10 changes from the normal output state to the excessive output state, the load (the motor 51 and the generator is within a range in which the output from the DC power supply 10 does not increase from that point. 52) can be operated. Thus, similar to the power supply system shown in the embodiment, the DC power supply 10 can be used within the assumed normal output range, so that the load can be controlled as instructed and the load control can be performed. Stability is improved.

ここで、本発明の実施の形態の変形例では、図８のステップＳ１７０♯およびＳ１８０♯が本発明での「出力制限手段」に対応し、特に、ステップＳ１７０♯が本発明の「上限記憶手段」に対応し、ステップＳ１８０♯が本発明の「動作指令生成手段」に対応する。 Here, in the modification of the embodiment of the present invention, steps S170 # and S180 # in FIG. 8 correspond to the “output limiting means” in the present invention, and in particular, step S170 # is the “upper limit storage means in the present invention. Step S180 # corresponds to “operation command generation means” of the present invention.

なお、実施の形態およびその変形例に示された電源システムにおける負荷の構成は限定されるものではなく、動作指令に従って駆動制御される負荷を備えた電動システムであれば、当該負荷の種類および個数に限定されず、本発明に従う負荷の動作指令値設定制御を行なうことが可能である。 Note that the configuration of the load in the power supply system shown in the embodiment and its modification is not limited, and if it is an electric system having a load that is driven and controlled according to an operation command, the type and number of the load However, it is possible to perform load operation command value setting control according to the present invention.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

本発明の実施の形態に従う電源システムの構成を説明するブロック図である。It is a block diagram explaining the structure of the power supply system according to embodiment of this invention. 図１に示したＥＣＵによるモータジェネレータの制御をより詳細に説明するブロック図である。FIG. 2 is a block diagram for explaining in more detail the control of the motor generator by the ECU shown in FIG. 1. 図１に示した直流電源の出力特性を説明する図である。It is a figure explaining the output characteristic of the DC power supply shown in FIG. 本発明の実施の形態に従う負荷の動作指令値設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the operation command value setting routine of the load according to embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に従う負荷の動作指令値設定ルーチンの他の例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the other example of the operation command value setting routine of the load according to embodiment of this invention. 本発明の実施の形態の変形例に従う電源システムの構成を説明するブロック図である。It is a block diagram explaining the structure of the power supply system according to the modification of embodiment of this invention. 図６に示したＥＣＵによるトルク指令値設定制御に関する機能ブロック図である。It is a functional block diagram regarding the torque command value setting control by ECU shown in FIG. 本発明の実施の形態の変形例に従う負荷の動作指令値設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the operation command value setting routine of the load according to the modification of embodiment of this invention.

Explanation of symbols

５，５♯ 電源システム、１０直流電源、２０平滑コンデンサ、３０，３０♯ 負荷、４０，４１，４２インバータ、４５電流センサ、５０，５１電動機（モータジェネレータ）、５２発電機、５５回転位置センサ、６０電圧センサ、６５電流センサ、１０１，１０１♯ モータ制御ブロック、１１０出力過大状態検出部、１２０トルク指令値生成部、１３０ＭＧ制御部、ＦＬＧ出力状態フラグ、Ｉｂバッテリ電流、Ｉｊｄ判定電流、ＭＣＲＴモータ電流、Ｐｍａｘ電力バランス上限値、Ｐｍｇ電力バランス、Ｐｏｕｔ出力電力、Ｒｂ内部抵抗、ＳＣｉｎｖ，ＳＣｉｎｖ１，ＳＣｉｎｖ２スイッチング制御信号、Ｔｑｃｏｍ♯，Ｔｑｃｏｍ１♯，Ｔｑｃｏｍ２♯ トルク指令値（負荷出力要求分）、Ｔｑｃｏｍ，Ｔｑｃｏｍ１，Ｔｑｃｏｍ２トルク指令値（最終）、Ｔｑｍａｘトルク指令上限値、Ｖｂバッテリ電圧、Ｖｂｏ開放電圧、Ｖｊｄ判定電圧、θ モータ回転角。 5, 5 # power supply system, 10 DC power supply, 20 smoothing capacitor, 30, 30 # load, 40, 41, 42 inverter, 45 current sensor, 50, 51 electric motor (motor generator), 52 generator, 55 rotational position sensor, 60 voltage sensor, 65 current sensor, 101, 101 # motor control block, 110 output excessive state detection unit, 120 torque command value generation unit, 130 MG control unit, FLG output state flag, Ib battery current, Ijd determination current, MCRT motor Current, Pmax power balance upper limit value, Pmg power balance, Pout output power, Rb internal resistance, SCinv, SCinv1, SCinv2 switching control signal, Tqcom #, Tqcom1 #, Tqcom2 # Torque command value (load output requirement), Tqcom, qcom1, Tqcom2 torque command value (final), Tqmax torque command limit, Vb battery voltage, Vbo open voltage, Vjd determination voltage, theta motor rotational angle.

Claims

A control device for a power supply system that supplies power from a DC power supply to a load,
An operation command setting means for setting an operation command value of the load according to an output request to the load;
Detecting means for detecting an output excessive state when the output of the DC power supply exceeds a normal range set based on output characteristics of the DC power supply;
An output limiting means for limiting the operation command value so that the excessive output state of the DC power supply does not continue when the excessive output state is detected by the detection means ;
The output limiting means is
Upper limit storage means for storing the operation command value at that time at the time of transition from the normal state to the output excessive state;
An operation command value generating means for generating an operation command value of the load with the operation command value stored in the upper limit storage means as an upper limit value during the continuation of the output excessive state after the transition time , Power system control unit.

The power supply system includes a voltage detector that detects an output voltage of the DC power supply,
The said detection means detects the said output excessive state, when the said output voltage detected by the said voltage detector becomes below the determination voltage set based on the open circuit voltage of the said DC power supply. The control apparatus of the power supply system of description.

The control device for a power supply system according to claim 2, wherein the determination voltage is set in the vicinity of ½ of the open circuit voltage.

The power supply system includes a current detector that detects an output current of the DC power supply,
The detection means detects the excessive output state when the output current detected by the current detector is equal to or higher than a determination current set based on an open voltage and an internal resistance of the DC power supply. The control device of the power supply system according to claim 1.

5. The control device for a power supply system according to claim 4, wherein the determination current is set in the vicinity of (Vbo / 2Rb) where the open-circuit voltage is Vbo and the internal resistance is Rb.

The load includes a plurality of loads, and the DC power supply supplies power to the plurality of loads ,
The upper limit storage unit, at the time of transition from the normal state to the output excessive state, and stores the output power from the DC power source to the entire plurality of load at that time as a maximum power,
The operation command value generation means outputs the operation command values of the plurality of loads within the range of the maximum power stored in the upper limit storage means during the continuation of the output excessive state after the transition time. generate, the control device of the power supply system of claim 1, wherein.