JP5152085B2 - Electric vehicle power supply control device - Google Patents

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Description

本発明は電動車両の電源制御装置に関し、特に、バッテリ異常時にバッテリレス走行に移行するための技術に関する。   The present invention relates to a power supply control device for an electric vehicle, and more particularly to a technique for shifting to battery-less running when a battery is abnormal.
従来から、ハイブリッド車両等の電動車両において、電力を蓄積する二次電池や大容量バッテリ等が故障した、あるいはこれらを充電する充電回路が故障した場合に、発電機と電動機を直接接続し、発電した電力をそのまま用いて電動機を駆動することで車両の走行を可能とする、いわゆるバッテリレス走行が提案されている。   Conventionally, in an electric vehicle such as a hybrid vehicle, when a secondary battery or a large-capacity battery that accumulates power fails or a charging circuit that charges them fails, the generator and the motor are directly connected to generate power. So-called battery-less traveling has been proposed that enables the vehicle to travel by driving the electric motor using the generated electric power as it is.
例えば、特許文献1には、以下の技術が開示されている。すなわち、図5の構成において、エンジンEGを目標回転数NE*に対してフィードバック制御し、故障などの発生時には、発電機GNのインバータP1の動作を停止する。そして、発電機GNが所定の回転数で回転すると、発電機の各相コイルには逆起電圧が発生し、モータMGを負荷として接続すると、インバータP1の保護用ダイオードを介して電流が流れ、発電が行われる。この発電された電力は、そのままモータMGで消費されるので、発電量と消費量とはバランスする。このとき、インバータP1,P2とバッテリBTとの接続は、システムメインリレーSMRにより遮断する。   For example, Patent Document 1 discloses the following technique. That is, in the configuration of FIG. 5, the engine EG is feedback-controlled with respect to the target rotational speed NE *, and the operation of the inverter P1 of the generator GN is stopped when a failure occurs. When the generator GN rotates at a predetermined number of revolutions, a counter electromotive voltage is generated in each phase coil of the generator. When the motor MG is connected as a load, a current flows through the protective diode of the inverter P1, Power generation is performed. Since the generated power is consumed by the motor MG as it is, the power generation amount and the consumption amount are balanced. At this time, connection between inverters P1, P2 and battery BT is interrupted by system main relay SMR.
具体的には、システムコントローラSCNTは、バッテリBTや発電機GNのインバータP1等に故障が生じたか否かを判断し(ステップSA)、故障が発生したと判断した場合には、インバータP1とシステムメインリレーSMRをオフにする処理を行う(ステップSB)。この結果、バッテリBTはインバータP1,P2の回路からは切り離される。次に、各軸の回転数を読み込む(ステップSC)。続いて、アクセルペダルの踏込量APを検出し(ステップSD)、踏込量APや駆動軸DSの回転数から求めた車両の要求出力に基づいて、発電機GNの回転数を変更する(ステップSE)。その上で、車両の要求に合わせてモータMGを制御する(ステップSF)。   Specifically, the system controller SCNT determines whether or not a failure has occurred in the battery BT, the inverter P1 of the generator GN, or the like (step SA). If it is determined that a failure has occurred, the system controller SCNT Processing to turn off the main relay SMR is performed (step SB). As a result, battery BT is disconnected from the circuits of inverters P1 and P2. Next, the rotational speed of each axis is read (step SC). Subsequently, the accelerator pedal depression amount AP is detected (step SD), and the rotation speed of the generator GN is changed based on the required output of the vehicle obtained from the depression amount AP and the rotation speed of the drive shaft DS (step SE). ). Then, the motor MG is controlled in accordance with the request of the vehicle (step SF).
特開2001−329884号公報JP 2001-329884 A
バッテリの異常時において、システムメインリレーをオフにする場合、メインリレーの溶着防止のために、まずは電力出し入れのある発電機GNとモータMGを遮断するためにインバータP1,P2を遮断する必要がある。   When the system main relay is turned off when the battery is abnormal, in order to prevent welding of the main relay, it is necessary to first shut off the inverters P1 and P2 in order to shut off the generator GN and the motor MG with power in and out. .
しかしながら、高速走行中やエンジン高負荷運転中のような、発電機GNとモータMGが高回転数時に遮断してしまうと、大きな逆起電力が発生してしまう。一般に、バッテリからの電力は昇圧コンバータで昇圧された後にインバータP1,P2に供給され、昇圧コンバータとインバータP1,P2との間には電圧変動を平滑化するための平滑コンデンサが設けられているが、平滑コンデンサの容量が小さい場合には過電圧状態となってしまい、バッテリレス走行に移行することが困難となるおそれがある。特に最近においては、小型車(出力の小さい車両)への対応やコストダウンを図るために平滑コンデンサの容量は低減化が求められており、この場合に過電圧が特に問題となり得る。   However, if the generator GN and the motor MG are shut off at a high rotation speed, such as during high-speed running or high engine load operation, a large counter electromotive force is generated. In general, power from a battery is boosted by a boost converter and then supplied to inverters P1 and P2. A smoothing capacitor for smoothing voltage fluctuation is provided between the boost converter and inverters P1 and P2. When the capacity of the smoothing capacitor is small, it becomes an overvoltage state, and it may be difficult to shift to battery-less running. In particular, recently, the capacity of the smoothing capacitor is required to be reduced in order to cope with a small vehicle (a vehicle with a small output) and to reduce the cost. In this case, overvoltage can be a particular problem.
本発明は、ハイブリッド車両等の電動車両に搭載されるバッテリに異常が生じた場合においても、バッテリを電源回路に接続するリレーを確実にオフ制御してバッテリレス走行に円滑に移行することができる技術を提供する。   According to the present invention, even when an abnormality occurs in a battery mounted on an electric vehicle such as a hybrid vehicle, the relay for connecting the battery to the power supply circuit can be reliably turned off to smoothly shift to battery-less traveling. Provide technology.
本発明は、バッテリと、前記バッテリからの直流電圧を昇圧する昇圧コンバータと、前記バッテリと前記昇圧コンバータとの間に設けられたリレーと、前記昇圧コンバータからの直流電圧を交流電圧に変換する第1インバータ及び第2インバータと、前記第1インバータに接続されるとともにエンジンに接続され、エンジンからの動力の少なくとも一部により発電する第1モータジェネレータと、前記第2インバータに接続されるとともに駆動輪に接続され、駆動輪を駆動する第2モータジェネレータと、前記バッテリの異常時に、前記昇圧コンバータのゲートをオフ制御するとともに、前記昇圧コンバータの入力側電圧VLと出力側電圧VHとの間にVL<VHの関係が維持されるように前記第1インバータ及び前記第2インバータを制御して前記第1モータジェネレータ及び前記第2モータジェネレータの電力を制御し、その後に、前記リレーをオフ制御する制御手段とを有することを特徴とする。   The present invention relates to a battery, a boost converter that boosts a DC voltage from the battery, a relay provided between the battery and the boost converter, and a first converter that converts the DC voltage from the boost converter into an AC voltage. 1 inverter and 2nd inverter, a 1st motor generator which is connected to the engine while being connected to the 1st inverter, and is generated by at least a part of motive power from the engine, and is connected to the 2nd inverter and a drive wheel Connected to the second motor generator for driving the driving wheel, and when the battery is abnormal, the gate of the boost converter is controlled to be off, and between the input side voltage VL and the output side voltage VH of the boost converter <Controlling the first inverter and the second inverter so that the relationship of VH is maintained And controlling the power of said first motor generator and the second motor-generator Te, thereafter, characterized by a control means for turning off controlling the relay.
本発明の1つの実施形態では、前記制御手段は、前記昇圧コンバータのゲートをオフ制御するに先立ち、前記第1モータジェネレータ及び前記第2モータジェネレータの要求トルクを制限する。   In one embodiment of the present invention, the control means limits the required torque of the first motor generator and the second motor generator prior to turning off the gate of the boost converter.
また、本発明の他の実施形態では、前記制御手段は、前記リレーをオフ制御するに先立ち、前記バッテリの電流値が規定値以内であるか否かを判定し、規定値以内であれば前記リレーをオフ制御し、規定値を超える場合には前記第1インバータ及び前記第2インバータのゲートをオフ制御した後に前記リレーをオフ制御する。   In another embodiment of the present invention, the control means determines whether or not the current value of the battery is within a specified value prior to turning off the relay. The relay is controlled to be turned off, and when the specified value is exceeded, the relay is turned off after the gates of the first inverter and the second inverter are turned off.
また、本発明の他の実施形態では、前記制御手段は、前記出力側電圧VHの目標値として、前記入力側電圧VL以上であって、規定の過電圧しきい値Vth未満の任意の電圧を設定し、実際の出力側電圧がこの目標値に一致するように前記第1モータジェネレータ及び前記第2モータジェネレータの電力をフィードバック制御する。   In another embodiment of the present invention, the control means sets an arbitrary voltage that is equal to or higher than the input voltage VL and lower than a specified overvoltage threshold Vth as a target value of the output voltage VH. Then, the electric power of the first motor generator and the second motor generator is feedback controlled so that the actual output side voltage matches the target value.
また、本発明の他の実施形態では、前記制御手段は、前記第1モータジェネレータ及び前記第2モータジェネレータが所定の回転数以上の高回転状態において前記制御を実行する。   In another embodiment of the present invention, the control means executes the control when the first motor generator and the second motor generator are in a high rotation state equal to or higher than a predetermined rotation speed.
本発明によれば、ハイブリッド車両等の電動車両に搭載されるバッテリに異常が生じた場合においても、バッテリを電源回路に接続するリレーを確実にオフ制御してバッテリレス走行に円滑に移行することができる。   According to the present invention, even when an abnormality occurs in a battery mounted on an electric vehicle such as a hybrid vehicle, the relay for connecting the battery to the power supply circuit is reliably turned off to smoothly shift to battery-less traveling. Can do.
実施形態の構成ブロック図である。It is a configuration block diagram of an embodiment. 実施形態のバッテリ異常時の制御説明図である。It is control explanatory drawing at the time of battery abnormality of embodiment. 実施形態の処理フローチャートである。It is a processing flowchart of an embodiment. 実施形態の他の処理フローチャートである。It is another process flowchart of embodiment. 従来技術の構成ブロック図である。It is a block diagram of a prior art.
以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1に、本実施形態における電源制御装置の構成ブロック図を示す。この装置は、電源回路やインバータ主回路、インバータ主回路で駆動されるモータジェネレータを備え、例えばハイブリッド車両に搭載される。   FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the power supply control device according to this embodiment. This device includes a power generator circuit, an inverter main circuit, and a motor generator driven by the inverter main circuit, and is mounted on, for example, a hybrid vehicle.
モータジェネレータMG1は、エンジンENGと連結され、エンジンENGの始動を行い得るモータとして動作するとともに、エンジンENGにより駆動される発電機として動作する。モータジェネレータMG2は、図示しない駆動輪と連結され、駆動輪を駆動するモータとして組み込まれる。モータジェネレータMG1,MG2は、U相、V相、W相の3相コイルをステータコイルとして含む。3相コイルを形成する各相コイルの一端は、互いに接続されて中性点を形成する。また、各相コイルの他端は、インバータ104あるいはインバータ106の各相アームのスイッチングトランジスタの接続点にそれぞれ接続される。   Motor generator MG1 is connected to engine ENG and operates as a motor that can start engine ENG, and also operates as a generator driven by engine ENG. Motor generator MG2 is connected to a drive wheel (not shown) and is incorporated as a motor for driving the drive wheel. Motor generators MG1, MG2 include U-phase, V-phase, and W-phase three-phase coils as stator coils. One end of each phase coil forming the three-phase coil is connected to each other to form a neutral point. The other end of each phase coil is connected to the connection point of the switching transistor of each phase arm of inverter 104 or inverter 106.
電源としてのバッテリ100の正極は、システムメインリレーSMRを介して電源ライン(正側)に接続され、バッテリ100の負極はシステムメインリレーSMRを介して接地ライン(負側)に接続される。コンデンサCfは、電源ラインと接地ラインとの間に接続される。バッテリ100は、充放電可能な直流電源であり、例えばニッケル水素電池やリチウムイオン電池からなる。バッテリ100は、直流電力を昇圧コンバータ102に出力する。また、バッテリ100は、車両の回生制動時に昇圧コンバータ102により充電される。バッテリ100に代えて、大容量キャパシタや燃料電池を用いてもよい。   The positive electrode of the battery 100 as a power source is connected to the power supply line (positive side) via the system main relay SMR, and the negative electrode of the battery 100 is connected to the ground line (negative side) via the system main relay SMR. Capacitor Cf is connected between the power supply line and the ground line. The battery 100 is a DC power source that can be charged and discharged, and is composed of, for example, a nickel metal hydride battery or a lithium ion battery. Battery 100 outputs DC power to boost converter 102. Battery 100 is charged by boost converter 102 during regenerative braking of the vehicle. Instead of the battery 100, a large capacity capacitor or a fuel cell may be used.
昇圧コンバータ102は、リアクトルLと、スイッチングトランジスタQ1,Q2と、ダイオードD1,D2とを含んで構成される。スイッチングトランジスタQ1,Q2は、電源ラインと接地ラインの間に互いに直列に接続される。各スイッチングトランジスタQ1,Q2には、それぞれダイオードD1,D2が逆並列接続される。リアクトルLの一端は、スイッチングトランジスタQ1,Q2の接続点に接続され、他端は電源ラインに接続される。スイッチングトランジスタQ1,Q2は、npn型トランジスタやIGBT、パワーMOSFET等を用いることができる。コンデンサCmは、電源ラインと接地ラインとの間に接続される。コンデンサCmは、電源ラインと接地ラインとの間の電圧変動を平滑化する。   Boost converter 102 includes a reactor L, switching transistors Q1 and Q2, and diodes D1 and D2. Switching transistors Q1 and Q2 are connected in series between the power supply line and the ground line. Diodes D1 and D2 are connected in antiparallel to the switching transistors Q1 and Q2, respectively. One end of the reactor L is connected to the connection point of the switching transistors Q1 and Q2, and the other end is connected to the power supply line. As the switching transistors Q1 and Q2, an npn transistor, IGBT, power MOSFET, or the like can be used. Capacitor Cm is connected between the power supply line and the ground line. The capacitor Cm smoothes voltage fluctuation between the power supply line and the ground line.
昇圧コンバータ102は、制御装置50からの信号に基づいて、バッテリ100からの直流電圧をリアクトルLを用いて昇圧し、昇圧電圧を電源ラインに出力する。すなわち、昇圧コンバータ102は、スイッチングトランジスタQ2のスイッチング動作に応じて流れる電流をリアクトルLに磁場エネルギとして蓄積することにより直流電圧を昇圧し、スイッチングトランジスタQ2がオフされたタイミングでダイオードD1を介して電源ラインに出力する。   Boost converter 102 boosts the DC voltage from battery 100 using reactor L based on the signal from control device 50, and outputs the boosted voltage to the power supply line. That is, boost converter 102 boosts a DC voltage by accumulating current flowing according to switching operation of switching transistor Q2 as magnetic field energy in reactor L, and supplies power via diode D1 at the timing when switching transistor Q2 is turned off. Output to line.
インバータ104は、U相アーム、V相アーム、W相アームを含む。U相アーム、V相アーム、W相アームは、電源ラインと接地ラインとの間に互いに並列に接続される。U相アームは、互いに直列に接続されたスイッチングトランジスタを含み、V相アームは、互いに直列に接続されたスイッチングトランジスタを含み、W相アームは、互いに直列に接続されたスイッチングトランジスタを含む。各スイッチングトランジスタには、それぞれダイオードが逆並列接続される。   Inverter 104 includes a U-phase arm, a V-phase arm, and a W-phase arm. The U-phase arm, V-phase arm, and W-phase arm are connected in parallel with each other between the power supply line and the ground line. The U-phase arm includes switching transistors connected in series with each other, the V-phase arm includes switching transistors connected in series with each other, and the W-phase arm includes switching transistors connected in series with each other. A diode is connected in antiparallel to each switching transistor.
インバータ104は、制御装置50からのPWM信号に基づいて、電源ラインから供給される直流電圧を3相交流電圧に変換してモータジェネレータMG1に出力する。また、インバータ104は、エンジンENGからの出力を受けてモータジェネレータMG1が発電した3相交流電圧を制御装置50からの信号に基づいて直流電圧に変換して電源ラインに出力する。   Inverter 104 converts a DC voltage supplied from the power supply line into a three-phase AC voltage based on the PWM signal from control device 50 and outputs it to motor generator MG1. Inverter 104 receives the output from engine ENG, converts the three-phase AC voltage generated by motor generator MG1 into a DC voltage based on a signal from control device 50, and outputs the DC voltage to the power supply line.
インバータ106は、U相アーム、V相アーム、W相アームを含む。U相アーム、V相アーム、W相アームは、電源ラインと接地ラインとの間に互いに並列に接続される。U相アームは、互いに直列に接続されたスイッチングトランジスタを含み、V相アームは、互いに直列に接続されたスイッチングトランジスタを含み、W相アームは、互いに直列に接続されたスイッチングトランジスタを含む。各スイッチングトランジスタには、それぞれダイオードが逆並列接続される。   Inverter 106 includes a U-phase arm, a V-phase arm, and a W-phase arm. The U-phase arm, V-phase arm, and W-phase arm are connected in parallel with each other between the power supply line and the ground line. The U-phase arm includes switching transistors connected in series with each other, the V-phase arm includes switching transistors connected in series with each other, and the W-phase arm includes switching transistors connected in series with each other. A diode is connected in antiparallel to each switching transistor.
インバータ106は、制御装置50からのPWM信号に基づいて、電源ラインから受ける直流電圧を3相交流電圧に変換してモータジェネレータMG2に出力する。また、インバータ106は、車両の回生制動時において、駆動輪からの回転力を受けてモータジェネレータMG2が発電した3相交流電圧を直流電圧に変換して電源ラインに出力する。また、電源ラインと接地ラインの間には、DC/DCコンバータ110を介して12Vの補機バッテリ112が接続されるとともに、インバータ114を介してエアコンコンプレッサ116が接続される。   Inverter 106 converts a DC voltage received from the power supply line into a three-phase AC voltage based on the PWM signal from control device 50 and outputs the same to motor generator MG2. In addition, during regenerative braking of the vehicle, inverter 106 receives the rotational force from the drive wheels, converts the three-phase AC voltage generated by motor generator MG2 into a DC voltage, and outputs the DC voltage to the power supply line. A 12V auxiliary battery 112 is connected between the power supply line and the ground line via the DC / DC converter 110, and an air conditioner compressor 116 is connected via the inverter 114.
このような構成において、バッテリ異常信号が入力されることによりバッテリ100に異常が生じたことを制御装置50が検出すると、制御装置50は、システムメインリレーSMRをオフ制御してバッテリレス走行、すなわちモータジェネレータMG1で発電した電力をそのまま用いてモータジェネレータMG2を駆動するが、システムメインリレーSMRの溶着を防止するために、SMRへの通電がない状態としてSMRをオフする必要がある。   In such a configuration, when the control device 50 detects that an abnormality has occurred in the battery 100 due to the input of the battery abnormality signal, the control device 50 controls the system main relay SMR to be turned off, that is, battery-less traveling, that is, The motor generator MG2 is driven using the electric power generated by the motor generator MG1 as it is. However, in order to prevent the system main relay SMR from being welded, it is necessary to turn off the SMR in a state where no current is supplied to the SMR.
しかしながら、SMRへの通電を遮断するためにインバータ104,106の動作を停止すると、モータジェネレータMG1,MG2が高回転時においては大きな逆起電圧が発生してしまい、定格の過電圧しきい値を超えてしまう事態も生じ得る。   However, if the operation of inverters 104 and 106 is stopped in order to cut off the energization of SMR, motor generators MG1 and MG2 generate a large counter electromotive voltage at a high speed, exceeding the rated overvoltage threshold. It can happen.
そこで、本実施形態では、バッテリ100の異常時において、制御装置50はインバータ104,106の動作を停止するのではなく、インバータ104,106の動作を許容しつつ、昇圧コンバータ102の動作及びDC/DCコンバータ110、インバータ114の動作を停止する。   Therefore, in the present embodiment, when the battery 100 is abnormal, the control device 50 does not stop the operation of the inverters 104 and 106 but allows the operation of the inverters 104 and 106 and the operation of the boost converter 102 and the DC / DC. The operations of the DC converter 110 and the inverter 114 are stopped.
一方、インバータ104,106の動作を許容して昇圧コンバータ102の動作を停止する場合、昇圧コンバータのスイッチングトランジスタに逆並列接続された保護ダイオードを介してバッテリ100からモータジェネレータMG1,MG2側に電力が流れてしまう事態が生じ得る。   On the other hand, when allowing the operation of inverters 104 and 106 to stop the operation of boost converter 102, power is supplied from battery 100 to motor generators MG1 and MG2 via a protective diode connected in reverse parallel to the switching transistor of the boost converter. A situation that flows may occur.
そこで、制御装置50は、図2に矢印で模式的に示されるように、バッテリ100からの電力の流れを防止すべく、バッテリ100側の電圧VL(昇圧コンバータ102の入力側電圧)と、インバータ104,106側の電圧VH(昇圧コンバータ102の出力側電圧)との間で、常にVH>VLの関係が満たされるように、モータジェネレータMG1とMG2の電力のバランスをとる。   Therefore, as schematically shown by an arrow in FIG. 2, the control device 50 includes a voltage VL on the battery 100 side (an input side voltage of the boost converter 102) and an inverter to prevent the flow of power from the battery 100. The power of the motor generators MG1 and MG2 is balanced so that the relationship of VH> VL is always satisfied with the voltage VH on the 104 and 106 side (the output side voltage of the boost converter 102).
この際、制御装置50は、モータジェネレータMG1,MG2のトルクを極力小さな値まで制限する。これにより、スリップやタイヤ乗り上げ等の外乱による電力収支ずれによるVH≦VLとなる事態を確実に回避することができる。モータジェネレータMG1,MG2のトルク制限の一例は、要求トルクをカットしてしまうことである。もちろん、要求トルクのカットは、SMRをオフ制御するまでの一時的な措置であり、SMRをオフ制御してバッテリレス走行に移行した後は、通常の要求トルクに復帰させる。   At this time, control device 50 limits the torque of motor generators MG1, MG2 to a value as small as possible. As a result, it is possible to reliably avoid a situation where VH ≦ VL due to a deviation in the power balance due to a disturbance such as slip or tire riding. An example of torque limitation of motor generators MG1 and MG2 is to cut the required torque. Of course, the cut of the required torque is a temporary measure until the SMR is turned off. After the SMR is turned off and the batteryless running is started, the normal required torque is restored.
このように、モータジェネレータMG1,MG2のトルクを制限し、VH>VLとなるようにモータジェネレータMG1,MG2の電力バランスを制御するようにインバータ104,106を駆動することで、SMRを無電弧でオフ制御することができる。これにより、SMRを溶着させることなく、円滑にバッテリレス走行に移行できる。   Thus, by limiting the torque of motor generators MG1 and MG2 and driving inverters 104 and 106 so as to control the electric power balance of motor generators MG1 and MG2 so that VH> VL, SMR can be achieved without arcing. It can be controlled off. Thereby, it can transfer to battery-less driving | running | working smoothly, without welding SMR.
バッテリレス走行では、制御装置50は、アクセルペダルの踏込量と駆動軸の回転数から運転者の要求を読み取り、モータジェネレータMG2に出力する動力(回転数×トルク)を制御すると、モータジェネレータMG2が要求している電力が、モータジェネレータMG1の逆起電力を利用して発電される。モータジェネレータMG1が発電するエネルギ源はエンジンENGであり、発電量の増減に対応してエンジンENGの出力が制御される。   In battery-less travel, control device 50 reads the driver's request from the amount of accelerator pedal depression and the rotational speed of the drive shaft, and controls the power (rotation speed x torque) output to motor generator MG2. The requested power is generated using the back electromotive force of motor generator MG1. The energy source generated by motor generator MG1 is engine ENG, and the output of engine ENG is controlled in accordance with the increase or decrease in the amount of power generation.
エンジンENGは目標回転数にフィードバック制御されているから、モータジェネレータMG1の発電量が増加して回転数が低下すれば、吸入空気量及び燃料噴射量が増加制御され、エンジンENGの出力が上昇する。   Since the engine ENG is feedback controlled to the target rotational speed, if the power generation amount of the motor generator MG1 increases and the rotational speed decreases, the intake air amount and the fuel injection amount are increased and the output of the engine ENG increases. .
なお、制御装置50は、SMRをオフにする際に、VH>VLとなるようにモータジェネレータMG1,MG2のトルクを制限し、かつ、モータジェネレータMG1,MG2の電力バランスを制御するが、実際の制御としては、VL以上過電圧しきい値未満の目標VHを設定し、実際のVHとのずれ分をモータジェネレータMG1,MG2へのトルク要求に印加することでMG1,MG2のバランスをとる。   Control device 50 limits the torque of motor generators MG1 and MG2 so as to satisfy VH> VL and controls the power balance of motor generators MG1 and MG2 when turning off SMR. As the control, a target VH that is greater than or equal to VL and less than the overvoltage threshold is set, and a deviation from the actual VH is applied to a torque request to the motor generators MG1 and MG2, thereby balancing MG1 and MG2.
また、制御切替時は、実際のVHを初期値とし、目標VHへ段階的に移行するように制御することで、急変化による制御破綻を防止することが望ましい。例えば、制御切替後から時刻t1後に目標VHへ移行するように線形的にVHを変化させる、あるいは階段状にVHを変化させる。もちろん、実際のVHと目標VHとの差分を演算し、差分があるしきい値以上の場合に目標VHへ段階的に移行し、差分がしきい値より小さい場合には制御切替時に直ちに目標VHに切り替えても良い。   Further, at the time of control switching, it is desirable to prevent the control failure due to a sudden change by controlling the actual VH to be an initial value and shifting to the target VH stepwise. For example, VH is linearly changed so as to shift to the target VH after time t1 after the control switching, or VH is changed stepwise. Of course, the difference between the actual VH and the target VH is calculated, and when the difference is greater than or equal to a threshold value, the process proceeds to the target VH stepwise. You may switch to
図3に、本実施形態におけるバッテリ100異常時の処理フローチャートを示す。なお、本実施形態では、上記のようにインバータ104,106の動作を許容するため、バッテリ100のみが異常を生じ、インバータ104,106は正常に動作することを前提としている。   FIG. 3 shows a processing flowchart when the battery 100 is abnormal in the present embodiment. In the present embodiment, since the operation of the inverters 104 and 106 is allowed as described above, it is assumed that only the battery 100 is abnormal and the inverters 104 and 106 operate normally.
バッテリ100の異常が検知されると、制御装置は、まず、モータジェネレータMG1,MG2の要求トルクを0にカットすることでトルクを制限する(S101)。次に、エンジンENGが運転中であるか否かを判定する(S102)。エンジンENGが運転中でない場合には、バッテリレス走行にそもそも移行することができないので、エンジンENGを始動させ(S103)、エンジンENGの始動が成功したか否かを判定する(S104)。エンジンENGの始動ができない場合には、走行を直ちに停止する。   When abnormality of battery 100 is detected, the control device first limits the torque by cutting the required torque of motor generators MG1, MG2 to 0 (S101). Next, it is determined whether or not the engine ENG is in operation (S102). If the engine ENG is not in operation, it is not possible to shift to battery-less travel in the first place, so the engine ENG is started (S103), and it is determined whether the engine ENG has been successfully started (S104). If the engine ENG cannot be started, the traveling is immediately stopped.
一方、エンジンENGが既に運転中である場合、あるいはエンジンENGが運転中でなくても始動に成功した場合には、次に、制御装置は目標VHを設定する(S105)。この目標VHは、過電圧しきい値をVthとした場合に、VL≦V<Vthを満たす任意の電圧Vを設定できる。例えば、バッテリ電圧が200Vであって過電圧しきい値が800Vの場合、その中間値の500Vを目標VHに設定する。   On the other hand, if the engine ENG is already in operation, or if the engine ENG is not in operation and the start is successful, then the control device sets a target VH (S105). The target VH can be set to an arbitrary voltage V that satisfies VL ≦ V <Vth when the overvoltage threshold is Vth. For example, when the battery voltage is 200V and the overvoltage threshold is 800V, the intermediate value 500V is set as the target VH.
目標VHを設定した後、実際のVHが設定した目標VHとなるようにモータジェネレータMG1,MG2をフィードバック制御する(S106)。すなわち、実際のVHと目標VHとのずれ量を検出し、このずれ量をMG1,MG2のトルク要求に印加することで実際のVHを目標VHに一致させるように制御する。   After setting the target VH, the motor generators MG1 and MG2 are feedback-controlled so that the actual VH becomes the set target VH (S106). That is, a deviation amount between the actual VH and the target VH is detected, and this deviation amount is applied to the torque demands of the MG1 and MG2, thereby controlling the actual VH to match the target VH.
MG1,MG2の電力バランスを制御してVL<VHとなるように安定させた後、制御装置は、MG1,MG2のゲート、すなわちインバータ104,106のゲートはそのまま許容し、これ以外、具体的には昇圧コンバータ102のゲート及びコンバータ110、インバータ114のゲートをオフにする(S107)。   After the power balance of MG1 and MG2 is controlled and stabilized so that VL <VH, the control device allows the gates of MG1 and MG2, that is, the gates of the inverters 104 and 106 as they are. Turns off the gate of the boost converter 102, the converter 110, and the inverter 114 (S107).
その後、SMRをオフとし(S108)、バッテリ100を電源回路から切り離した後に、S107でオフにしたゲート、具体的には昇圧コンバータ102やコンバータ110、インバータ114のゲートの動作を許容し(S109)、バッテリレス走行に移行する(S110)。   Thereafter, the SMR is turned off (S108), and after the battery 100 is disconnected from the power supply circuit, the operation of the gates turned off in S107, specifically, the gates of the boost converter 102, the converter 110, and the inverter 114 is permitted (S109). Transition to battery-less travel (S110).
図3の処理フローチャートにおいて、S107の処理をS105あるいはS106の処理に先だって実行してもよい。すなわち、まず、昇圧コンバータ102のゲートをオフとし、その後に目標VHとなるようにMG1,MG2をフィードバック制御してもよい。   In the process flowchart of FIG. 3, the process of S107 may be executed prior to the process of S105 or S106. That is, first, the gate of boost converter 102 may be turned off, and thereafter, MG1 and MG2 may be feedback controlled so as to reach target VH.
また、図3の処理フローチャートにおいて、昇圧コンバータ102のゲートをオフにし、かつ、VL<VHとなるように制御することで基本的にはSMRの通電は遮断されているが、何らかの理由でSMRの通電が生じている場合には溶着のおそれがあるため、さらにSMRの通電電流を検出し、規定の範囲内であるか否かを確認した後にSMRをオフにしてもよい。   Further, in the process flowchart of FIG. 3, the SMR current is basically cut off by turning off the boost converter 102 and controlling so that VL <VH. Since there is a risk of welding when energization occurs, the SMR may be turned off after further detecting the energization current of the SMR and confirming whether it is within a specified range.
図4に、この場合の処理フローチャートを示す。S201〜S207の処理は、図3におけるS101〜S107の処理と同様である。   FIG. 4 shows a processing flowchart in this case. The processing of S201 to S207 is the same as the processing of S101 to S107 in FIG.
一方、S207で昇圧コンバータ102のゲートをオフとした後、制御装置は、電流センサで検出されたバッテリ100の電流値IBが規定値内であるか否かを判定する(S208)。規定値は、0近傍の値である。そして、バッテリ100の電流値が既定値内であれば、SMRをオフにするが(S210)、既定値内でなければ、インバータ104,106のゲートをオフとした後にSMRをオフにする(S209)。このS209における処理は、無電弧でのSMRのオフを最優先としたものである。   On the other hand, after the gate of boost converter 102 is turned off in S207, the control device determines whether or not current value IB of battery 100 detected by the current sensor is within a specified value (S208). The specified value is a value near zero. If the current value of the battery 100 is within the predetermined value, the SMR is turned off (S210). If not, the SMR is turned off after the gates of the inverters 104 and 106 are turned off (S209). ). In the processing in S209, the highest priority is given to turning off SMR with no electric arc.
このように、本実施形態では、従来のようにインバータ104,106のゲートをオフにするのではなく、インバータ104,106の動作を許容し、モータジェネレータMG1,MG2の電力のバランスを制御することで過電圧を防止し、SMRを確実にオフ制御し、バッテリレス走行に移行することができる。   As described above, in this embodiment, the gates of the inverters 104 and 106 are not turned off as in the prior art, but the operation of the inverters 104 and 106 is allowed and the balance of the electric power of the motor generators MG1 and MG2 is controlled. Thus, it is possible to prevent overvoltage, reliably turn off the SMR, and shift to battery-less running.
なお、本実施形態において、過電圧が特に問題となるのはモータジェネレータMG1,MG2の高回転時、具体的には高速走行中やエンジン高負荷運転時であるので、モータジェネレータMG1,MG2が高回転時においてのみ本実施形態の制御を行い、それ以外では従来と同様の制御を行ってもよい。具体的には、モータジェネレータMG1,MG2の回転数が所定のしきい回転数以上であるか否かを判定し、しきい回転数以上であって高回転数であると判定した場合に本実施形態の制御に移行する。車両の車速がしきい車速以上であるか否かを判定し、しきい車速以上である場合に本実施形態の制御に移行してもよい。   In the present embodiment, the overvoltage is particularly problematic when the motor generators MG1 and MG2 are rotating at high speed, specifically during high-speed driving or during high engine load operation, so that the motor generators MG1 and MG2 are rotating at high speed. The control of the present embodiment may be performed only at times, and otherwise the same control as in the conventional case may be performed. Specifically, it is determined whether or not the rotational speeds of motor generators MG1 and MG2 are equal to or higher than a predetermined threshold rotational speed, and this determination is performed when it is determined that the rotational speed is equal to or higher than the threshold rotational speed and high. Transition to form control. It may be determined whether or not the vehicle speed is equal to or higher than the threshold vehicle speed. If the vehicle speed is equal to or higher than the threshold vehicle speed, the control of this embodiment may be performed.
また、本実施形態において、電源としてバッテリ100を例示したが、バッテリ100の代わりに大容量キャパシタ、あるいは燃料電池であってもよい。本発明は、バッテリ100に限定されるものではない。   In the present embodiment, the battery 100 is exemplified as the power source, but a large capacity capacitor or a fuel cell may be used instead of the battery 100. The present invention is not limited to the battery 100.
50 制御装置、100 バッテリ、102 昇圧コンバータ、104 インバータ(第1インバータ)、106 インバータ(第2インバータ)、MG1 モータジェネレータ(第1モータジェネレータ)、MG2 モータジェネレータ(第2モータジェネレータ)。   50 control device, 100 battery, 102 boost converter, 104 inverter (first inverter), 106 inverter (second inverter), MG1 motor generator (first motor generator), MG2 motor generator (second motor generator).

Claims (5)

  1. バッテリと、
    前記バッテリからの直流電圧を昇圧する昇圧コンバータと、
    前記バッテリと前記昇圧コンバータとの間に設けられたリレーと、
    前記昇圧コンバータからの直流電圧を交流電圧に変換する第1インバータ及び第2インバータと、
    前記第1インバータに接続されるとともにエンジンに接続され、エンジンからの動力の少なくとも一部により発電する第1モータジェネレータと、
    前記第2インバータに接続されるとともに駆動輪に接続され、駆動輪を駆動する第2モータジェネレータと、
    前記バッテリの異常時に、前記昇圧コンバータのゲートをオフ制御するとともに、前記昇圧コンバータの入力側電圧VLと出力側電圧VHとの間にVL<VHの関係が維持されるように前記第1インバータ及び前記第2インバータを制御して前記第1モータジェネレータ及び前記第2モータジェネレータの電力を制御し、その後に、前記リレーをオフ制御する制御手段と、
    を有することを特徴とする電動車両の電源制御装置。
    Battery,
    A boost converter for boosting a DC voltage from the battery;
    A relay provided between the battery and the boost converter;
    A first inverter and a second inverter for converting a DC voltage from the boost converter into an AC voltage;
    A first motor generator that is connected to the first inverter and connected to the engine, and that generates power using at least part of the power from the engine;
    A second motor generator connected to the second inverter and connected to the drive wheel to drive the drive wheel;
    When the battery is abnormal, the gate of the boost converter is controlled to be off, and the first inverter and the voltage VL <VH are maintained between the input side voltage VL and the output side voltage VH of the boost converter. Control means for controlling the electric power of the first motor generator and the second motor generator by controlling the second inverter, and thereafter controlling the relay to be turned off;
    A power supply control device for an electric vehicle characterized by comprising:
  2. 請求項1記載の装置において、
    前記制御手段は、前記昇圧コンバータのゲートをオフ制御するに先立ち、前記第1モータジェネレータ及び前記第2モータジェネレータの要求トルクを制限することを特徴とする電動車両の電源制御装置。
    The apparatus of claim 1.
    The control means limits the torque demanded by the first motor generator and the second motor generator prior to turning off the gate of the boost converter.
  3. 請求項1記載の装置において、
    前記制御手段は、前記リレーをオフ制御するに先立ち、前記バッテリの電流値が規定値以内であるか否かを判定し、規定値以内であれば前記リレーをオフ制御し、規定値を超える場合には前記第1インバータ及び前記第2インバータのゲートをオフ制御した後に前記リレーをオフ制御することを特徴とする電動車両の電源制御装置。
    The apparatus of claim 1.
    Prior to turning off the relay, the control means determines whether or not the battery current value is within a specified value. If the current value is within the specified value, the control means turns off the relay and exceeds the specified value. The power supply control device for an electric vehicle, wherein the relay is turned off after the gates of the first inverter and the second inverter are turned off.
  4. 請求項1〜3のいずれかに記載の装置において、
    前記制御手段は、前記出力側電圧VHの目標値として、前記入力側電圧VL以上であって、規定の過電圧しきい値Vth未満の任意の電圧を設定し、実際の出力側電圧がこの目標値に一致するように前記第1モータジェネレータ及び前記第2モータジェネレータの電力をフィードバック制御することを特徴とする電動車両の電源制御装置。
    In the apparatus in any one of Claims 1-3,
    The control means sets, as a target value of the output side voltage VH, an arbitrary voltage that is not less than the input side voltage VL and less than a specified overvoltage threshold Vth, and the actual output side voltage is the target value. A power supply control device for an electric vehicle, wherein the electric power of the first motor generator and the second motor generator is feedback-controlled so as to match
  5. 請求項1〜4のいずれかに記載の装置において、
    前記制御手段は、前記第1モータジェネレータ及び前記第2モータジェネレータが所定の回転数以上の高回転状態において前記制御を実行することを特徴とする電動車両の電源制御装置。
    In the apparatus in any one of Claims 1-4,
    The power control apparatus for an electric vehicle, wherein the control means executes the control when the first motor generator and the second motor generator are in a high rotation state equal to or higher than a predetermined rotation speed.
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