JP5315915B2 - Power supply system and control method thereof - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power supply system that properly prevents power loss according to a load state, and to provide a method of controlling the same. <P>SOLUTION: A hybrid vehicle 100 includes: main load devices (inverters 20, 22 and motor generators MG1, MG2); and an auxiliary device 16 which is a sub-load device. The power supply system includes: a main energy storage device (B1); power lines (PL1, PL3) for transmitting power between the main energy storage device and the main load devices; a converter 14 which is connected to the power line in parallel with the main power device, converts a voltage of the power line to the voltage for operating the auxiliary device 16 and outputs the converted voltage; a sub-energy storage device (B3) connected in parallel with the auxiliary device 16 on an output side of the converter 14; and an ECU 30. The ECU 30 changes an output voltage (VB3) of the converter 14 by controlling the converter 14 according to request power PR. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&amp;INPIT

Description

この発明は、電源システムおよびその制御方法に関し、より特定的には、車両に搭載される電源システムの制御技術に関する。   The present invention relates to a power supply system and a control method therefor, and more specifically to a control technique for a power supply system mounted on a vehicle.

近年、走行駆動力源として電動機を搭載するハイブリッド自動車や電気自動車などの電動車両において、加速性能や走行持続距離などの走行性能を高めるために、蓄電機構の大容量化が進んでいる。そして、蓄電機構を大容量化するための一手法として、複数個の蓄電装置を並列に配置する構成が提案されている。   In recent years, in an electric vehicle such as a hybrid vehicle or an electric vehicle equipped with an electric motor as a driving force source, the capacity of the power storage mechanism has been increased in order to improve the driving performance such as acceleration performance and driving distance. As a technique for increasing the capacity of the power storage mechanism, a configuration in which a plurality of power storage devices are arranged in parallel has been proposed.

たとえば、特開２００８−１７６６１号公報（特許文献１）には、蓄電装置およびコンバータの２つの組が並列接続された構成において、要求パワーが基準値よりも小さいときにはコンバータのいずれか一方が動作し、かつ他方が停止するように制御することが記載されている。上記文献によれば、このような制御により、要求パワーが小さい動作時においてコンバータでの電力損失を抑制することが可能になると説明されている。
特開２００８−１７６６１号公報 For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-17661 (Patent Document 1), in a configuration in which two sets of a power storage device and a converter are connected in parallel, when the required power is smaller than a reference value, one of the converters operates. And controlling the other to stop. According to the above-mentioned document, it is described that such control can suppress power loss in the converter during operation with low required power.
JP 2008-17661 A

一般に、車両には照明等の補機装置および補機を駆動するための補機バッテリが搭載されている。上記構成を有する車両に搭載された電源システムの効率を考慮する上では、このような補機系の動作効率も考慮する必要があると考えられる。しかしながら特開２００８−１７６６１号公報には、車両の補機装置は具体的に示されておらず、したがって、車両を駆動させる主負荷装置のみならず補機系（副負荷装置）も考慮した電源システムの効率については示されていない。   In general, a vehicle is equipped with an auxiliary device such as lighting and an auxiliary battery for driving the auxiliary device. In consideration of the efficiency of the power supply system mounted on the vehicle having the above-described configuration, it is considered necessary to consider the operation efficiency of such an auxiliary system. However, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-17661 does not specifically show an auxiliary device for a vehicle, and therefore, a power supply that considers not only a main load device that drives the vehicle but also an auxiliary device system (sub load device). There is no indication of system efficiency.

本発明の目的は、負荷状態に応じて損失を適切に抑制することを可能にする電源システムおよびその制御方法を提供することである。   An object of the present invention is to provide a power supply system and a control method therefor that make it possible to appropriately suppress loss in accordance with a load state.

本発明は要約すれば、車両に搭載される電源システムである。車両は、電源システムとの間で電力を授受する主負荷装置と、電源システムから供給される電力により動作する副負荷装置とを備える。電源システムは、主蓄電装置と、主蓄電装置と主負荷装置との間で電力を伝達するための電力線と、主蓄電装置と並列に電力線に接続されて、電力線の電圧を、副負荷装置を動作させるための電圧に変換して出力する電圧変換装置と、電圧変換装置の出力側に副負荷装置と並列に接続される副蓄電装置と、主負荷装置の動作に伴う主蓄電装置への要求パワーに応じて電圧変換装置を制御することにより、電圧変換装置の出力側から出力される出力電圧を変化させる制御装置とを備える。   In summary, the present invention is a power supply system mounted on a vehicle. The vehicle includes a main load device that transmits and receives power to and from the power supply system, and a subload device that operates by the power supplied from the power supply system. The power supply system includes a main power storage device, a power line for transmitting power between the main power storage device and the main load device, a power line connected to the power line in parallel with the main power storage device, A voltage conversion device that converts and outputs a voltage for operation, a sub power storage device connected in parallel to the sub load device on the output side of the voltage conversion device, and a request to the main power storage device accompanying the operation of the main load device And a control device that changes the output voltage output from the output side of the voltage converter by controlling the voltage converter according to the power.

好ましくは、制御装置は、要求パワーが主蓄電装置から主負荷装置への出力電力に対応する場合には、電圧変換装置の出力電圧を低下させる一方で、要求パワーが主負荷装置から主蓄電装置への入力電力に対応する場合には、電圧変換装置の出力電圧を上昇させる。   Preferably, the control device reduces the output voltage of the voltage converter when the required power corresponds to the output power from the main power storage device to the main load device, while the required power is reduced from the main load device to the main power storage device. When it corresponds to the input power to, the output voltage of the voltage converter is increased.

好ましくは、制御装置は、要求パワーが出力電力に対応する場合には、電圧変換装置を停止させることにより、電圧変換装置の出力電圧を低下させる。   Preferably, when the required power corresponds to the output power, the control device reduces the output voltage of the voltage conversion device by stopping the voltage conversion device.

好ましくは、主負荷装置は、力行時に車両の駆動力を発生させるとともに回生時に電力を発生させる交流回転電機と、交流回転電機が指令値に従って動作するように、交流回転電機と電力線との間で双方向の電力変換を行なうように構成されたインバータとを含む。車両は、交流回転電機と並列的に駆動力を発生させることが可能な内燃機関をさらに備える。制御装置は、内燃機関が停止しかつ交流回転電機が動作することによって車両が走行している場合において、要求パワーに応じて出力電圧を変化させる。   Preferably, the main load device generates the driving force of the vehicle during power running and generates electric power during regeneration, and between the AC rotating electric machine and the power line so that the AC rotating electric machine operates according to the command value. And an inverter configured to perform bidirectional power conversion. The vehicle further includes an internal combustion engine capable of generating a driving force in parallel with the AC rotating electric machine. The control device changes the output voltage according to the required power when the vehicle is running by stopping the internal combustion engine and operating the AC rotating electric machine.

好ましくは、副負荷装置は、補機装置である。
本発明の他の局面に従うと、車両に搭載される電源システムの制御方法である。車両は、電源システムとの間で電力を授受する主負荷装置と、電源システムから供給される電力により動作する副負荷装置とを備える。電源システムは、主蓄電装置と、主蓄電装置と主負荷装置との間で電力を伝達するための電力線と、主蓄電装置と並列に電力線に接続されて、電力線の電圧を副負荷装置を動作させるための電圧に変換する電圧変換装置と、電圧変換装置の出力側に副負荷装置と並列に接続される副蓄電装置とを備える。制御方法は、主負荷装置の動作に伴う主蓄電装置への要求パワーを取得するステップと、要求パワーに応じて電圧変換装置を制御することにより、電圧変換装置の出力側から出力される出力電圧を変化させるステップとを備える。出力電圧を変化させるステップは、要求パワーが主蓄電装置から主負荷装置への出力電力に対応する場合には、出力電圧を低下させる一方で、要求パワーが主負荷装置から主蓄電装置への入力電力に対応する場合には、出力電圧を上昇させる。 Preferably, the auxiliary load device is an auxiliary device.
When the other situation of this invention is followed, it is the control method of the power supply system mounted in a vehicle. The vehicle includes a main load device that transmits and receives power to and from the power supply system, and a subload device that operates by the power supplied from the power supply system. The power system is connected to the main power storage device, the power line for transmitting power between the main power storage device and the main load device, and the power line in parallel with the main power storage device, and operates the sub load device with the voltage of the power line A voltage conversion device that converts the voltage into a voltage to be generated and a sub power storage device connected in parallel with the sub load device on the output side of the voltage conversion device. The control method includes a step of acquiring required power to the main power storage device accompanying the operation of the main load device, and an output voltage output from the output side of the voltage converter by controlling the voltage converter according to the required power. And a step of changing. The step of changing the output voltage reduces the output voltage when the required power corresponds to the output power from the main power storage device to the main load device, while the required power is input from the main load device to the main power storage device. When it corresponds to electric power, the output voltage is increased.

本発明によれば、負荷状態に応じて損失を適切に抑制可能な電源システムを実現できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the power supply system which can suppress a loss appropriately according to a load state is realizable.

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、以下図中における同一または相当部分には同一の符号を付してその説明は繰返さない。   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 description thereof will not be repeated.

図１は、本発明による電源システムを搭載した車両の一例として示されるハイブリッド車両の全体ブロック図である。図１を参照して、このハイブリッド車両１００は、エンジン２と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、動力分割機構４と、車輪６とを備える。また、ハイブリッド車両１００は、蓄電装置Ｂ１，Ｂ２と、コンバータ１０，１２と、コンデンサＣと、インバータ２０，２２と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）３０と、電圧センサ４２，４４，４６，４８と、電流センサ５２，５４と、温度センサ６２，６４とをさらに備える。また、ハイブリッド車両１００は、コンバータ１４と、蓄電装置Ｂ３と、補機装置１６とをさらに備える。   FIG. 1 is an overall block diagram of a hybrid vehicle shown as an example of a vehicle equipped with a power supply system according to the present invention. Referring to FIG. 1, hybrid vehicle 100 includes an engine 2, motor generators MG <b> 1 and MG <b> 2, a power split mechanism 4, and wheels 6. Hybrid vehicle 100 includes power storage devices B1 and B2, converters 10 and 12, capacitor C, inverters 20 and 22, ECU (Electronic Control Unit) 30, voltage sensors 42, 44, 46, and 48, Current sensors 52 and 54 and temperature sensors 62 and 64 are further provided. Hybrid vehicle 100 further includes a converter 14, a power storage device B <b> 3, and an auxiliary device 16.

蓄電装置Ｂ１は、本発明における「主蓄電装置」に対応し、蓄電装置Ｂ３は本発明における「副蓄電装置」に対応する。また、インバータ２０，２２およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、本発明における「主負荷装置」を構成する。また、補機装置１６は、本発明における「副負荷装置」に対応する。また、コンバータ１４は、本発明における「電圧変換装置」に対応する。また、ＥＣＵ３０は、本発明における「制御装置」に対応する。   The power storage device B1 corresponds to the “main power storage device” in the present invention, and the power storage device B3 corresponds to the “sub power storage device” in the present invention. Inverters 20 and 22 and motor generators MG1 and MG2 constitute a “main load device” in the present invention. The auxiliary device 16 corresponds to the “sub load device” in the present invention. Converter 14 corresponds to a “voltage converter” in the present invention. The ECU 30 corresponds to a “control device” in the present invention.

ハイブリッド車両１００は、エンジン２およびモータジェネレータＭＧ２を動力源として走行する。動力分割機構４は、エンジン２とモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２とに結合されてこれらの間で動力を分配する。動力分割機構４は、たとえば、サンギヤ、プラネタリキャリヤおよびリングギヤの３つの回転軸を有する遊星歯車機構から成り、この３つの回転軸がエンジン２およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の回転軸にそれぞれ接続される。なお、モータジェネレータＭＧ１のロータを中空にしてその中心にエンジン２のクランク軸を通すことにより、エンジン２およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を動力分割機構４に機械的に接続することができる。また、モータジェネレータＭＧ２の回転軸は、図示されない減速ギヤや作動ギヤによって車輪６に結合される。   Hybrid vehicle 100 runs using engine 2 and motor generator MG2 as power sources. Power split device 4 is coupled to engine 2 and motor generators MG1, MG2 to distribute power between them. Power split device 4 is composed of, for example, a planetary gear mechanism having three rotation shafts of a sun gear, a planetary carrier, and a ring gear, and these three rotation shafts are connected to the rotation shafts of engine 2 and motor generators MG1 and MG2, respectively. It should be noted that engine 2 and motor generators MG1, MG2 can be mechanically connected to power split mechanism 4 by hollowing the rotor of motor generator MG1 and passing the crankshaft of engine 2 through the center thereof. Further, the rotating shaft of motor generator MG2 is coupled to wheel 6 by a reduction gear and an operating gear (not shown).

そして、モータジェネレータＭＧ１は、エンジン２によって駆動される発電機として動作し、かつ、エンジン２の始動を行ない得る電動機として動作するものとしてハイブリッド車両１００に組込まれる。モータジェネレータＭＧ２は、車輪６を駆動する電動機としてハイブリッド車両１００に組込まれる。   Motor generator MG1 is incorporated in hybrid vehicle 100 so as to operate as a generator driven by engine 2 and to operate as an electric motor that can start engine 2. Motor generator MG2 is incorporated in hybrid vehicle 100 as an electric motor that drives wheels 6.

エンジン２は、ガソリン等の燃料を燃焼させることにより、モータジェネレータＭＧ２と並列的に、あるいはそれのみでハイブリッド車両１００を走行させることができる。また、本実施の形態に係るハイブリッド車両１００はモータジェネレータＭＧ２のみで走行することもできる。   The engine 2 can run the hybrid vehicle 100 in parallel or alone with the motor generator MG2 by burning fuel such as gasoline. In addition, hybrid vehicle 100 according to the present embodiment can travel only by motor generator MG2.

蓄電装置Ｂ１，Ｂ２は、充放電可能な直流電源であり、たとえば、ニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池から成る。蓄電装置Ｂ１は、コンバータ１０へ電力を供給し、また、電力回生時には、コンバータ１０によって充電される。蓄電装置Ｂ２は、コンバータ１２へ電力を供給し、また、電力回生時には、コンバータ１２によって充電される。   The power storage devices B1 and B2 are DC power sources that can be charged and discharged, and include, for example, secondary batteries such as nickel metal hydride and lithium ions. Power storage device B1 supplies power to converter 10 and is charged by converter 10 during power regeneration. Power storage device B2 supplies power to converter 12 and is charged by converter 12 during power regeneration.

本実施の形態では蓄電装置Ｂ１は蓄電装置Ｂ２よりも蓄電容量が大きい二次電池が用いられる。ただし２つの蓄電装置Ｂ１，Ｂ２の蓄電容量が略同じであってもよい。また蓄電装置Ｂ１，Ｂ２の少なくとも一方に大容量のキャパシタを用いてもよい。   In the present embodiment, a secondary battery having a larger storage capacity than power storage device B2 is used for power storage device B1. However, the power storage capacities of the two power storage devices B1 and B2 may be substantially the same. A large-capacity capacitor may be used for at least one of the power storage devices B1 and B2.

コンバータ１０は、ＥＣＵ３０からの信号ＰＷＣ１に基づいて蓄電装置Ｂ１からの電圧を昇圧し、その昇圧した電圧を正極ラインＰＬ３へ出力する。また、コンバータ１０は、インバータ２０，２２から正極ラインＰＬ３を介して供給される回生電力を信号ＰＷＣ１に基づいて蓄電装置Ｂ１の電圧レベルに降圧し、蓄電装置Ｂ１を充電する。さらに、コンバータ１０は、ＥＣＵ３０からシャットダウン信号ＳＤ１を受けるとスイッチング動作を停止する。   Converter 10 boosts the voltage from power storage device B1 based on signal PWC1 from ECU 30, and outputs the boosted voltage to positive line PL3. Converter 10 steps down the regenerative power supplied from inverters 20 and 22 via positive line PL3 to the voltage level of power storage device B1 based on signal PWC1, and charges power storage device B1. Furthermore, converter 10 stops the switching operation when it receives shutdown signal SD1 from ECU 30.

コンバータ１２は、コンバータ１０に並列して正極ラインＰＬ２および負極ラインＮＬに接続される。そして、コンバータ１２は、ＥＣＵ３０からの信号ＰＷＣ２に基づいて蓄電装置Ｂ２からの電圧を昇圧し、その昇圧した電圧を正極ラインＰＬ３へ出力する。また、コンバータ１２は、インバータ２０，２２から正極ラインＰＬ３を介して供給される回生電力を信号ＰＷＣ２に基づいて蓄電装置Ｂ２の電圧レベルに降圧し、蓄電装置Ｂ２を充電する。さらに、コンバータ１２は、ＥＣＵ３０からシャットダウン信号ＳＤ２を受けるとスイッチング動作を停止する。   Converter 12 is connected in parallel to converter 10 to positive line PL2 and negative line NL. Converter 12 boosts the voltage from power storage device B2 based on signal PWC2 from ECU 30, and outputs the boosted voltage to positive line PL3. Converter 12 steps down the regenerative power supplied from inverters 20 and 22 through positive line PL3 to the voltage level of power storage device B2 based on signal PWC2, and charges power storage device B2. Furthermore, converter 12 stops the switching operation when it receives shutdown signal SD2 from ECU 30.

コンデンサＣは、正極ラインＰＬ３と負極ラインＮＬとの間に接続され、正極ラインＰＬ３と負極ラインＮＬとの間の電圧変動を平滑化する。正極ラインＰＬ３および負極ラインＮＬの間の直流電圧ＶＨは、電源システムから、インバータ２０，２２およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２により構成される主負荷装置への出力電圧に相当する。この直流電圧ＶＨについて、以下では、システム電圧ＶＨとも称する。また、正極ラインＰＬ１，ＰＬ３は、本発明での「電力線」に対応する。   Capacitor C is connected between positive electrode line PL3 and negative electrode line NL, and smoothes voltage fluctuations between positive electrode line PL3 and negative electrode line NL. DC voltage VH between positive electrode line PL3 and negative electrode line NL corresponds to an output voltage from the power supply system to the main load device constituted by inverters 20, 22 and motor generators MG1, MG2. Hereinafter, the DC voltage VH is also referred to as a system voltage VH. The positive lines PL1 and PL3 correspond to “power lines” in the present invention.

インバータ２０は、ＥＣＵ３０からの信号ＰＷＩ１に基づいて正極ラインＰＬ３からの直流電圧を三相交流電圧に変換し、その変換した三相交流電圧をモータジェネレータＭＧ１へ出力する。また、インバータ２０は、エンジン２の動力を用いてモータジェネレータＭＧ１が発電した三相交流電圧を信号ＰＷＩ１に基づいて直流電圧に変換し、その変換した直流電圧を正極ラインＰＬ３へ出力する。   Inverter 20 converts a DC voltage from positive line PL3 into a three-phase AC voltage based on signal PWI1 from ECU 30, and outputs the converted three-phase AC voltage to motor generator MG1. Inverter 20 converts the three-phase AC voltage generated by motor generator MG1 using the power of engine 2 into a DC voltage based on signal PWI1, and outputs the converted DC voltage to positive line PL3.

インバータ２２は、ＥＣＵ３０からの信号ＰＷＩ２に基づいて正極ラインＰＬ３からの直流電圧を三相交流電圧に変換し、その変換した三相交流電圧をモータジェネレータＭＧ２へ出力する。また、インバータ２２は、車両の回生制動時、車輪６からの回転力を受けてモータジェネレータＭＧ２が発電した三相交流電圧を信号ＰＷＩ２に基づいて直流電圧に変換し、その変換した直流電圧を正極ラインＰＬ３へ出力する。   Inverter 22 converts the DC voltage from positive line PL3 into a three-phase AC voltage based on signal PWI2 from ECU 30, and outputs the converted three-phase AC voltage to motor generator MG2. In addition, inverter 22 converts the three-phase AC voltage generated by motor generator MG2 by receiving the rotational force from wheel 6 during regenerative braking of the vehicle into a DC voltage based on signal PWI2, and the converted DC voltage is positively connected. Output to line PL3.

モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の各々は、三相交流回転電機であり、たとえば三相交流同期電動発電機から成る。モータジェネレータＭＧ１は、インバータ２０によって回生駆動され、エンジン２の動力を用いて発電した三相交流電圧をインバータ２０へ出力する。また、モータジェネレータＭＧ１は、エンジン２の始動時、インバータ２０によって力行駆動され、エンジン２をクランキングする。モータジェネレータＭＧ２は、インバータ２２によって力行駆動され、車輪６を駆動するための駆動力を発生する。また、モータジェネレータＭＧ２は、車両の回生制動時、インバータ２２によって回生駆動され、車輪６から受ける回転力を用いて発電した三相交流電圧をインバータ２２へ出力する。   Each of motor generators MG1 and MG2 is a three-phase AC rotating electric machine, and is composed of, for example, a three-phase AC synchronous motor generator. Motor generator MG <b> 1 is regeneratively driven by inverter 20, and outputs a three-phase AC voltage generated using the power of engine 2 to inverter 20. Motor generator MG1 is driven by power by inverter 20 when engine 2 is started, and cranks engine 2. Motor generator MG <b> 2 is driven by power by inverter 22, and generates a driving force for driving wheels 6. Motor generator MG <b> 2 is regeneratively driven by inverter 22 during regenerative braking of the vehicle, and outputs a three-phase AC voltage generated using the rotational force received from wheels 6 to inverter 22.

電圧センサ４２は、蓄電装置Ｂ１の電圧ＶＢ１を検出してＥＣＵ３０へ出力する。温度センサ６２は、蓄電装置Ｂ１の温度Ｔ１を検出してＥＣＵ３０へ出力する。電流センサ５２は、蓄電装置Ｂ１からコンバータ１０へ入出力される電流Ｉ１を検出してＥＣＵ３０へ出力する。   Voltage sensor 42 detects voltage VB1 of power storage device B1 and outputs it to ECU 30. Temperature sensor 62 detects temperature T1 of power storage device B1 and outputs the detected temperature to ECU 30. Current sensor 52 detects current I1 input / output from power storage device B1 to converter 10 and outputs the detected current to ECU 30.

電圧センサ４４は、蓄電装置Ｂ２の電圧ＶＢ２を検出してＥＣＵ３０へ出力する。温度センサ６４は、蓄電装置Ｂ２の温度Ｔ２を検出してＥＣＵ３０へ出力する。電流センサ５４は、蓄電装置Ｂ２からコンバータ１２へ入出力される電流Ｉ２を検出してＥＣＵ３０へ出力する。   Voltage sensor 44 detects voltage VB2 of power storage device B2 and outputs it to ECU 30. Temperature sensor 64 detects temperature T2 of power storage device B2 and outputs it to ECU 30. Current sensor 54 detects current I2 input / output from power storage device B2 to converter 12 and outputs the detected current I2 to ECU 30.

さらに、コンデンサＣの端子間電圧、すなわちシステム電圧ＶＨを検出するための電圧センサ４６が配置される。電圧センサ４６による検出値は、ＥＣＵ３０へ出力される。   Furthermore, a voltage sensor 46 for detecting a voltage between terminals of the capacitor C, that is, a system voltage VH is arranged. The value detected by the voltage sensor 46 is output to the ECU 30.

コンバータ１４は具体的にはＤＣ／ＤＣコンバータであり、ＥＣＵ３０からの信号ＰＷＣ３に応じて正極ラインＰＬ１の直流電圧を降圧する。コンバータ１４の出力側には正極ラインＰＬ４が接続され、補機装置１６および蓄電装置Ｂ３は正極ラインＰＬ４に対して並列接続される。コンバータ１４からの出力電圧は補機１６および蓄電装置Ｂ３に供給され、これにより補機装置１６が動作するとともに蓄電装置Ｂ３が充電される。   Specifically, converter 14 is a DC / DC converter, and reduces the DC voltage of positive line PL1 in accordance with signal PWC3 from ECU 30. Positive line PL4 is connected to the output side of converter 14, and auxiliary device 16 and power storage device B3 are connected in parallel to positive line PL4. The output voltage from converter 14 is supplied to auxiliary device 16 and power storage device B3, whereby auxiliary device 16 operates and power storage device B3 is charged.

補機装置１６は、たとえばヘッドライト、エアコン等であるが特にその種類は限定されるものではない。蓄電装置Ｂ３は充放電可能な直流電源であればよく、たとえば鉛蓄電池である。蓄電装置Ｂ３はコンバータ１４からの直流電圧により充電される一方で、補機装置１６を駆動させることにより放電する。電圧センサ４８は、正極ラインＰＬ４の電圧ＶＢ３を検出してＥＣＵ３０へ出力する。   The auxiliary device 16 is, for example, a headlight, an air conditioner or the like, but the type is not particularly limited. The power storage device B3 may be a DC power supply that can be charged and discharged, and is, for example, a lead storage battery. The power storage device B3 is charged by the DC voltage from the converter 14, while being discharged by driving the auxiliary device 16. Voltage sensor 48 detects voltage VB3 of positive line PL4 and outputs it to ECU 30.

ＥＣＵ３０は、コンバータ１０を制御するための信号ＰＷＣ１，ＳＤ１を生成し、主負荷装置の状態に応じて選択されたいずれかの信号をコンバータ１０へ出力する。また、ＥＣＵ３０は、コンバータ１２を制御するための信号ＰＷＣ２，ＳＤ２を生成し、いずれかの信号をコンバータ１２へ出力する。   ECU 30 generates signals PWC 1 and SD 1 for controlling converter 10, and outputs any signal selected according to the state of the main load device to converter 10. ECU 30 also generates signals PWC <b> 2 and SD <b> 2 for controlling converter 12, and outputs either signal to converter 12.

また、ＥＣＵ３０は、主負荷装置の駆動のために電源システムに対して要求されるパワー（以下では「要求パワー」と称する。）ＰＲを受ける。たとえば、要求パワーＰＲは、アクセルペダルの開度や車両速度などに基づいて、ハイブリッド車両１００の全体を統合制御する車両ＥＣＵ（図示せず）によって演算される。   ECU 30 also receives power (hereinafter referred to as “required power”) PR required for the power supply system for driving the main load device. For example, the required power PR is calculated by a vehicle ECU (not shown) that integrally controls the entire hybrid vehicle 100 based on the accelerator pedal opening, the vehicle speed, and the like.

さらに、ＥＣＵ３０は、インバータ２０，２２をそれぞれ駆動するための信号ＰＷＩ１，ＰＷＩ２を生成し、その生成した信号ＰＷＩ１，ＰＷＩ２をそれぞれインバータ２０，２２へ出力する。さらに、ＥＣＵ３０は、要求パワーＰＲおよび電圧ＶＢ３に基づいてコンバータ１４を駆動するための信号ＰＷＣ３を生成し、その生成した信号ＰＷＣ３をコンバータ１４に出力する。   Further, ECU 30 generates signals PWI1 and PWI2 for driving inverters 20 and 22, respectively, and outputs the generated signals PWI1 and PWI2 to inverters 20 and 22, respectively. Further, ECU 30 generates a signal PWC3 for driving converter 14 based on required power PR and voltage VB3, and outputs the generated signal PWC3 to converter 14.

本実施の形態では、少なくとも蓄電装置Ｂ１，Ｂ３、コンバータ１４、正極ラインＰＬ１，ＰＬ３，ＰＬ４およびＥＣＵ３０によって本発明の電源システムが実現される。   In the present embodiment, the power supply system of the present invention is realized by at least power storage devices B1, B3, converter 14, positive electrode lines PL1, PL3, PL4 and ECU 30.

図２は、図１に示したコンバータ１４の構成を示す回路図である。図２を参照して、コンバータ１４は、フィルタ回路７１と、ＤＣ−ＡＣ変換器７２と、電圧変換回路７３と、整流回路７４と、平滑回路７５とを含む。   FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration of converter 14 shown in FIG. Referring to FIG. 2, converter 14 includes a filter circuit 71, a DC-AC converter 72, a voltage conversion circuit 73, a rectifier circuit 74, and a smoothing circuit 75.

フィルタ回路７１は、正極ラインＰＬ１および負極ラインＮＬ間の直流電圧に含まれるノイズ成分を除去する。   Filter circuit 71 removes a noise component included in the DC voltage between positive line PL1 and negative line NL.

ＤＣ−ＡＣ変換器７２は、フィルタ回路７１によりノイズが除去された直流電圧を交流電圧に変換する。ＤＣ−ＡＣ変換器７２は、半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４およびダイオードＤ１〜Ｄ４を含む。半導体スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は正極ラインＰＬ１および負極ラインＮＬ間に直列に接続される。ダイオードＤ１，Ｄ２は、それぞれスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２に逆並列に接続される。同様に、半導体スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４は正極ラインＰＬ１および負極ラインＮＬ間に直列に接続される。ダイオードＤ３，Ｄ４は、それぞれスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４に逆並列に接続される。   The DC-AC converter 72 converts the DC voltage from which noise has been removed by the filter circuit 71 into an AC voltage. DC-AC converter 72 includes semiconductor switching elements Q1-Q4 and diodes D1-D4. Semiconductor switching elements Q1, Q2 are connected in series between positive electrode line PL1 and negative electrode line NL. Diodes D1 and D2 are connected in antiparallel to switching elements Q1 and Q2, respectively. Similarly, semiconductor switching elements Q3 and Q4 are connected in series between positive electrode line PL1 and negative electrode line NL. Diodes D3 and D4 are connected in antiparallel to switching elements Q3 and Q4, respectively.

本実施の形態において、半導体スイッチング素子としては、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）が適用されるものとするが、制御信号によってオン・オフを制御可能であれば任意のスイッチング素子を適用可能である。たとえばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）やバイポーラトランジスタ等もスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４として用いることができる。   In this embodiment, a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) is applied as the semiconductor switching element, but any switching element can be applied as long as it can be controlled on / off by a control signal. is there. For example, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), a bipolar transistor, or the like can be used as the switching elements Q1 to Q4.

スイッチング素子Ｑ１（Ｑ３）および／またはスイッチング素子Ｑ２（Ｑ４）のオン・オフ期間比（デューティ）はＥＣＵ３０からの信号ＰＷＣ３により制御される。これにより、正極ラインＰＬ１および負極ラインＮＬ間の直流電圧が単相交流電圧に変換される。   The on / off period ratio (duty) of switching element Q1 (Q3) and / or switching element Q2 (Q4) is controlled by a signal PWC3 from ECU 30. Thereby, the DC voltage between positive electrode line PL1 and negative electrode line NL is converted into a single-phase AC voltage.

電圧変換回路７３は、トランスにより構成され、ＤＣ−ＡＣ変換器７２からの交流電圧を降圧する。整流回路７４は、電圧変換回路７３からの交流電圧を直流電圧に変換する。平滑回路７５は、整流回路７４から出力される電圧を平滑化し、その平滑化された電圧を正極ラインＰＬ４に出力する。   The voltage conversion circuit 73 is composed of a transformer and steps down the AC voltage from the DC-AC converter 72. The rectifier circuit 74 converts the AC voltage from the voltage conversion circuit 73 into a DC voltage. Smoothing circuit 75 smoothes the voltage output from rectifier circuit 74, and outputs the smoothed voltage to positive line PL4.

図３は、図１に示したＥＣＵ３０の機能ブロック図である。図３を参照して、ＥＣＵ３０は、コンバータ制御部３２と、インバータ制御部３４，３６とを含む。   FIG. 3 is a functional block diagram of ECU 30 shown in FIG. Referring to FIG. 3, ECU 30 includes a converter control unit 32 and inverter control units 34 and 36.

コンバータ制御部３２は、電圧センサ４２によって検出された電圧ＶＢ１、電圧センサ４６によって検出された電圧ＶＨ、および電流センサ５２によって検出された電流Ｉ１に基づいて、コンバータ１０に含まれるスイッチング素子をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御するための信号ＰＷＣ１を生成する。また、コンバータ制御部３２は、コンバータ１０を停止するためのシャットダウン信号ＳＤ１を生成する。   Based on voltage VB1 detected by voltage sensor 42, voltage VH detected by voltage sensor 46, and current I1 detected by current sensor 52, converter control unit 32 performs PWM ( A signal PWC1 for controlling (Pulse Width Modulation) is generated. Converter control unit 32 also generates a shutdown signal SD1 for stopping converter 10.

コンバータ制御部３２は、同様に、電圧センサ４４によって検出された電圧ＶＢ２、電圧センサ４６によって検出された電圧ＶＨ、および電流センサ５４によって検出された電流Ｉ２に基づいて、コンバータ１２に含まれるスイッチング素子を制御するための信号ＰＷＣ２を生成する。また、コンバータ制御部３２は、コンバータ１２を停止するためのシャットダウン信号ＳＤ２を生成する。   Similarly, the converter control unit 32 selects the switching element included in the converter 12 based on the voltage VB2 detected by the voltage sensor 44, the voltage VH detected by the voltage sensor 46, and the current I2 detected by the current sensor 54. A signal PWC2 is generated for controlling. Further, converter control unit 32 generates a shutdown signal SD2 for stopping converter 12.

コンバータ制御部３２は、さらに、電圧センサ４８によって検出された電圧ＶＢ３、および要求パワーＰＲに基づいて、コンバータ１４のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４をオン・オフするためのＰＷＭ信号ＰＷＣ３を生成する。   Converter control unit 32 further generates PWM signal PWC3 for turning on / off switching elements Q1-Q4 of converter 14 based on voltage VB3 detected by voltage sensor 48 and requested power PR.

コンバータ制御部３２は、さらに、蓄電装置Ｂ１，Ｂ２のそれぞれの残存容量（ＳＯＣ（State of Charge）とも呼ばれる）である残存容量ＳＯＣ１，ＳＯＣ２を受ける。この残存容量は、たとえば蓄電装置が満充電状態であるときに１００％であると定義され、蓄電装置が完全に放電した状態であるときに０％であると定義される。残存容量ＳＯＣ１（ＳＯＣ２）は、電圧ＶＢ１（ＶＢ２）や電流Ｉ１（またはＩ２）、温度Ｔ１（またはＴ２）などを用いて、種々の公知の手法により算出することができる。   Converter control unit 32 further receives remaining capacities SOC1, SOC2 which are respective remaining capacities (also referred to as SOC (State of Charge)) of power storage devices B1, B2. For example, this remaining capacity is defined as 100% when the power storage device is fully charged, and is defined as 0% when the power storage device is completely discharged. The remaining capacity SOC1 (SOC2) can be calculated by various known methods using the voltage VB1 (VB2), the current I1 (or I2), the temperature T1 (or T2), and the like.

インバータ制御部３４は、モータジェネレータＭＧ１のトルク指令値ＴＲ１、モータ電流ＭＣＲＴ１およびロータ回転角θ１、ならびに電圧ＶＨに基づいて、インバータ２０に含まれるスイッチング素子をオン／オフするためのＰＷＭ信号を生成し、その生成したＰＷＭ信号を信号ＰＷＩ１としてインバータ２０へ出力する。   Inverter control unit 34 generates a PWM signal for turning on / off a switching element included in inverter 20 based on torque command value TR1 of motor generator MG1, motor current MCRT1 and rotor rotation angle θ1, and voltage VH. The generated PWM signal is output to the inverter 20 as a signal PWI1.

インバータ制御部３６は、モータジェネレータＭＧ２のトルク指令値ＴＲ２、モータ電流ＭＣＲＴ２およびロータ回転角θ２、ならびに電圧ＶＨに基づいて、インバータ２２に含まれるパワートランジスタをオン・オフするためのＰＷＭ信号を生成し、その生成したＰＷＭ信号を信号ＰＷＩ２としてインバータ２２へ出力する。   Inverter control unit 36 generates a PWM signal for turning on / off the power transistor included in inverter 22 based on torque command value TR2 of motor generator MG2, motor current MCRT2 and rotor rotation angle θ2, and voltage VH. The generated PWM signal is output to the inverter 22 as the signal PWI2.

なお、トルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２は、たとえば、アクセル開度やブレーキ踏込量、車両速度などに基づいて、図示されない車両ＥＣＵによって算出される。また、モータ電流ＭＣＲＴ１，ＭＣＲＴ２およびロータ回転角θ１，θ２の各々は、図示されないセンサによって検出される。   Torque command values TR1 and TR2 are calculated by a vehicle ECU (not shown) based on, for example, the accelerator opening, the brake depression amount, the vehicle speed, and the like. Motor currents MCRT1 and MCRT2 and rotor rotation angles θ1 and θ2 are detected by sensors (not shown).

次に、コンバータ１４の制御を詳細に説明する。まず、図４および図５を用いて、ＰＷＭ信号を生成するコンバータ制御について説明する。   Next, the control of the converter 14 will be described in detail. First, converter control for generating a PWM signal will be described with reference to FIGS. 4 and 5.

図４は、コンバータ１４を制御するための構成の例を示した機能ブロック図である。
図４を参照して、コンバータ制御部３２（図３）は、目標値設定部２１０と、電圧制御部２１５とを含む。目標値設定部２１０は、コンバータ１４の目標電圧ＶＢ＊を生成する。 FIG. 4 is a functional block diagram illustrating an example of a configuration for controlling the converter 14.
Referring to FIG. 4, converter control unit 32 (FIG. 3) includes a target value setting unit 210 and a voltage control unit 215. Target value setting unit 210 generates target voltage VB * of converter 14.

電圧制御部２１５は、減算部２２２，２２６と、ＰＩ制御部２２４と、変調部２２８とを含む。減算部２２２は、目標電圧ＶＢ＊から電圧ＶＢ３を減算し、その演算結果をＰＩ制御部２２４へ出力する。ＰＩ制御部２２４は、目標電圧ＶＢ＊と電圧ＶＢ３との偏差を入力として比例積分演算を行ない、その演算結果を減算部２２６へ出力する。   Voltage control unit 215 includes subtraction units 222 and 226, PI control unit 224, and modulation unit 228. Subtraction unit 222 subtracts voltage VB3 from target voltage VB * and outputs the calculation result to PI control unit 224. The PI control unit 224 performs a proportional integration calculation with the deviation between the target voltage VB * and the voltage VB3 as an input, and outputs the calculation result to the subtraction unit 226.

減算部２２６は、電圧ＶＢ１／目標電圧ＶＢ＊で示されるコンバータ１４の電圧変換比（降圧比）の逆数からＰＩ制御部２２４の出力を減算し、その演算結果をデューティ指令Ｔｏｎとして変調部２２８へ出力する。変調部２２８は、デューティ指令Ｔｏｎと図示しない発振部により生成される搬送波（キャリア波）とに基づいてＰＷＭ信号ＰＷＣ３を生成する。   Subtraction unit 226 subtracts the output of PI control unit 224 from the inverse of the voltage conversion ratio (step-down ratio) of converter 14 indicated by voltage VB1 / target voltage VB *, and uses the calculation result as duty command Ton to modulation unit 228. Output. Modulation section 228 generates PWM signal PWC3 based on duty command Ton and a carrier wave (carrier wave) generated by an oscillation section (not shown).

図４に示した制御構成によって、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４のスイッチング（オン・オフ）動作が制御されることにより、電圧ＶＢ３を目標電圧ＶＢ＊に近づけることができる。また、目標電圧ＶＢ＊を要求パワーＰＲに応じて変化させることにより、電圧ＶＢ３を変化させることができる。   By controlling the switching (on / off) operation of the switching elements Q1 to Q4 by the control configuration shown in FIG. 4, the voltage VB3 can be brought close to the target voltage VB *. Further, the voltage VB3 can be changed by changing the target voltage VB * according to the required power PR.

図５は、図４に示した目標値設定部２１０による処理の流れを示すフローチャートである。なお、このフローチャートの処理は、一定時間毎または所定の条件が成立するごとにメインルーチンから呼び出されて実行される。   FIG. 5 is a flowchart showing the flow of processing by the target value setting unit 210 shown in FIG. Note that the processing of this flowchart is called from the main routine and executed at regular time intervals or whenever a predetermined condition is satisfied.

図５および図４を参照して、処理が開始されると、目標値設定部２１０は要求パワーＰＲを取得する（ステップＳ１）。目標値設定部２１０は、取得した要求パワーＰＲを用いて目標電圧ＶＢ＊（電圧指令値）を算出する（ステップＳ２）。具体的には、目標値設定部２１０は、以下の式に従って目標電圧ＶＢ＊を算出する。   Referring to FIGS. 5 and 4, when the process is started, target value setting unit 210 obtains required power PR (step S1). The target value setting unit 210 calculates the target voltage VB * (voltage command value) using the acquired required power PR (step S2). Specifically, target value setting unit 210 calculates target voltage VB * according to the following equation.

ＶＢ＊＝ＶＢｏ−α×ＰＲ
ここでＶＢｏは、コンバータ１４の通常の出力電圧として予め定められた値であり、たとえば１３．５（Ｖ）である。αは正の係数である。なお係数αは固定値でもよいし、たとえば要求パワーＰＲに応じて変化する値でもよい。要求パワーＰＲが正である場合においては、目標電圧ＶＢ＊は要求パワーＰＲが大きくなるほど小さくなる。これに対し、要求パワーＰＲが負である場合においては、目標電圧ＶＢ＊は要求パワーＰＲの絶対値が大きくなるほど大きくなる。 VB * = VBo-α × PR
Here, VBo is a value determined in advance as a normal output voltage of converter 14, and is, for example, 13.5 (V). α is a positive coefficient. The coefficient α may be a fixed value or may be a value that changes according to the required power PR, for example. When the required power PR is positive, the target voltage VB * decreases as the required power PR increases. On the other hand, when the required power PR is negative, the target voltage VB * increases as the absolute value of the required power PR increases.

次に目標値設定部２１０は、ステップＳ２により算出した目標電圧ＶＢ＊が上限値ＶＢｈよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ３）。上限値ＶＢｈは、補機系（蓄電装置Ｂ３および補機装置１６を含む）の上限値として予め設定された値であり、たとえば１４（Ｖ）である。   Next, the target value setting unit 210 determines whether or not the target voltage VB * calculated in step S2 is larger than the upper limit value VBh (step S3). Upper limit value VBh is a value set in advance as the upper limit value of the auxiliary system (including power storage device B3 and auxiliary device 16), and is, for example, 14 (V).

目標電圧ＶＢ＊が上限値ＶＢｈよりも大きい場合（ステップＳ３においてＹＥＳ）、目標値設定部２１０は、上限値ＶＢｈを目標電圧ＶＢ＊に設定する（ステップＳ４）。そして、目標値設定部２１０は目標電圧ＶＢ＊（この場合は上限値ＶＢｈ）を出力する（ステップＳ５）。   When target voltage VB * is larger than upper limit value VBh (YES in step S3), target value setting unit 210 sets upper limit value VBh to target voltage VB * (step S4). Then, target value setting unit 210 outputs target voltage VB * (in this case, upper limit value VBh) (step S5).

目標電圧ＶＢ＊が上限値ＶＢｈ以下の場合（ステップＳ３においてＮＯ）、目標値設定部２１０は、目標電圧ＶＢ＊が下限値ＶＢｌよりも小さいか否かを判定する（ステップＳ６）。目標電圧ＶＢ＊が下限値ＶＢｌよりも小さい場合（ステップＳ６においてＹＥＳ）、目標値設定部２１０は、下限値ＶＢｌを目標電圧ＶＢ＊に設定する（ステップＳ７）。そして、目標値設定部２１０は目標電圧ＶＢ＊（この場合は下限値ＶＢｌ）を出力する（ステップＳ５）。   When target voltage VB * is equal to or lower than upper limit value VBh (NO in step S3), target value setting unit 210 determines whether or not target voltage VB * is smaller than lower limit value VBl (step S6). When target voltage VB * is smaller than lower limit value VBl (YES in step S6), target value setting unit 210 sets lower limit value VBl to target voltage VB * (step S7). Then, target value setting unit 210 outputs target voltage VB * (in this case, lower limit value VBl) (step S5).

すなわち、ステップＳ４，Ｓ７の処理は、目標電圧ＶＢ＊が上限値ＶＢｈを上回ったり、下限値ＶＢｌを下回ったりしないように目標電圧ＶＢ＊を保護するガード処理に対応する。   That is, the processes in steps S4 and S7 correspond to a guard process for protecting the target voltage VB * so that the target voltage VB * does not exceed the upper limit value VBh or lower than the lower limit value VBl.

目標電圧ＶＢ＊が上限値ＶＢｈ以下であり（ステップＳ３においてＮＯ）、かつ下限値ＶＢｌ以上である場合（ステップＳ６においてＮＯ）、目標値設定部２１０はステップＳ２により算出した目標電圧ＶＢ＊を出力する（ステップＳ５）。   When target voltage VB * is equal to or lower than upper limit value VBh (NO in step S3) and equal to or higher than lower limit value VBl (NO in step S6), target value setting unit 210 outputs target voltage VB * calculated in step S2. (Step S5).

ステップＳ５の処理が終了すると、全体の処理はメインルーチンに戻される。
本実施の形態の電源システムでは、車両の動作状態、言い換えれば主負荷装置の動作状態に応じて、コンバータ１４から出力される電圧ＶＢ３を変化させる。詳細には、要求パワーＰＲが正の場合には電圧ＶＢ３を低下させる一方で、要求パワーＰＲが負の場合には電圧ＶＢ３を上昇させる。 When the process of step S5 is completed, the entire process is returned to the main routine.
In the power supply system of the present embodiment, voltage VB3 output from converter 14 is changed according to the operating state of the vehicle, in other words, the operating state of the main load device. Specifically, the voltage VB3 is decreased when the required power PR is positive, while the voltage VB3 is increased when the required power PR is negative.

要求パワーＰＲが正の場合とは、すなわちモータジェネレータＭＧ１および／またはＭＧ２の力行動作により少なくとも蓄電装置Ｂ１から電力が出力される場合に対応する。一方、要求パワーＰＲが負の場合とは、モータジェネレータＭＧ２による車両の回生制動（あるいはモータジェネレータＭＧ１の発電）により、少なくとも蓄電装置Ｂ１に電力が供給される場合に対応する。   The case where the required power PR is positive corresponds to the case where at least power is output from the power storage device B1 by the power running operation of the motor generators MG1 and / or MG2. On the other hand, the case where the required power PR is negative corresponds to a case where power is supplied to at least the power storage device B1 by regenerative braking of the vehicle by the motor generator MG2 (or power generation by the motor generator MG1).

本実施の形態に係る電源システムおよびその制御方法によれば、コンバータ１４（ＤＣ／ＤＣコンバータ）から出力される電圧ＶＢ３を要求パワーＰＲに応じて変化させることにより、電圧ＶＢ３を一定に制御する場合に比較して、蓄電装置内部の損失を低減させることが可能になる。   According to the power supply system and control method thereof according to the present embodiment, voltage VB3 is controlled to be constant by changing voltage VB3 output from converter 14 (DC / DC converter) according to required power PR. Compared to the above, it becomes possible to reduce the loss inside the power storage device.

蓄電装置Ｂ１に入出力される電流をＩとし、蓄電装置Ｂ１の内部抵抗をＲとすると、蓄電装置Ｂ１の内部ではＲ×Ｉ２で表わされる損失が生じる。本実施の形態では、電圧ＶＢ３を要求パワーＰＲに応じて変化させることで、上記式により表わされる損失を低減させる。これによって、電源システムの効率をより高めることが可能になる。この点について以下に説明する。 If the current input / output to / from power storage device B1 is I and the internal resistance of power storage device B1 is R, a loss represented by R × I 2 occurs inside power storage device B1. In the present embodiment, the loss represented by the above equation is reduced by changing the voltage VB3 according to the required power PR. This makes it possible to further increase the efficiency of the power supply system. This will be described below.

図６は、主負荷装置を力行させつつコンバータ１４から出力される電圧ＶＢ３を一定に保つ場合の電力の流れを示すモデル図である。図６を参照して、主負荷装置（インバータ２０，２２，モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２）の力行時の要求パワーＰＲ（＞０）は電力量Ｗｏｕｔに等しい。蓄電装置Ｂ１は、電力量Ｗｏｕｔの一部を負担するために主負荷装置に対して電力量Ｗｏ＿ｂ１を出力する。さらに、蓄電装置Ｂ１は補機系に対して電力量Ｗｏ＿ａを出力する。一方、蓄電装置Ｂ２は、電力量Ｗｏｕｔの残りを負担するために主負荷装置に対して電力量Ｗｏ＿ｂ２を出力する。なおこのモデルにおいてはコンバータ１０，１２の損失を０とする（以下説明するモデルにおいても同様）。   FIG. 6 is a model diagram showing the flow of electric power when the voltage VB3 output from the converter 14 is kept constant while powering the main load device. Referring to FIG. 6, required power PR (> 0) during powering of main load devices (inverters 20, 22 and motor generators MG1, MG2) is equal to electric energy Wout. The power storage device B1 outputs the power amount Wo_b1 to the main load device in order to bear a part of the power amount Wout. Furthermore, the power storage device B1 outputs the electric energy Wo_a to the auxiliary system. On the other hand, power storage device B2 outputs power amount Wo_b2 to the main load device in order to bear the rest of power amount Wout. In this model, the losses of converters 10 and 12 are set to 0 (the same applies to the models described below).

電力量Ｗｏｕｔのうち電力量Ｗｏ＿ｍｇ１はインバータ２０に供給され、電力量Ｗｏｕｔのうち電力量Ｗｏ＿ｍｇ２はインバータ２２に供給される。   Of the power amount Wout, the power amount Wo_mg1 is supplied to the inverter 20, and of the power amount Wout, the power amount Wo_mg2 is supplied to the inverter 22.

補機系に供給される電力量Ｗａのうち、Ｗａ１は補機装置１６の駆動に用いられ、Ｗａ２は蓄電装置Ｂ３の充電に用いられる。   Of the amount of power Wa supplied to the auxiliary system, Wa1 is used to drive the auxiliary device 16, and Wa2 is used to charge the power storage device B3.

図７は、主負荷装置を回生させつつコンバータ１４から出力される電圧ＶＢ３を一定に保つ場合の電力の流れを示すモデル図である。図７を参照して、主負荷装置の回生時の要求パワーＰＲ（＜０）は電力量Ｗｉｎに等しい。主負荷装置の回生電力は、蓄電装置Ｂ１，Ｂ２および補機系に供給される。図７では蓄電装置Ｂ１に供給される電力量をＷｉ＿ｂ１とし、補機系に供給される電力量をＷａとし、蓄電装置Ｂ２に供給される電力量Ｗｉ＿ｂ２とする。補機系に供給される電力量Ｗａは主負荷装置の力行時の値と同じとする。   FIG. 7 is a model diagram showing the flow of electric power when voltage VB3 output from converter 14 is kept constant while regenerating the main load device. Referring to FIG. 7, required power PR (<0) during regeneration of the main load device is equal to electric energy Win. The regenerative power of the main load device is supplied to the power storage devices B1 and B2 and the auxiliary system. In FIG. 7, the amount of power supplied to the power storage device B1 is Wi_b1, the amount of power supplied to the auxiliary system is Wa, and is the amount of power Wi_b2 supplied to the power storage device B2. The amount of electric power Wa supplied to the auxiliary system is assumed to be the same as the value during powering of the main load device.

図８は、主負荷装置の力行時にコンバータ１４から出力される電圧ＶＢ３を低下させる場合の電力の流れを示すモデル図である。図８を参照して、蓄電装置Ｂ１は、電力量Ｗｏｕｔの一部を負担するために主負荷装置に対して電力量Ｗｏ＿ｂ１を出力する。さらに、蓄電装置Ｂ１は補機系に対して電力量Ｗａ＿ａを出力する。コンバータ１４の出力電圧を下げることによって、蓄電装置Ｂ１からの電力量Ｗａ＿ａは、図６および図７で示す電力量Ｗａよりも小さくなる。補機装置１６の駆動に要する電力量Ｗａ１に対して蓄電装置Ｂ１からの電力量Ｗａ＿ａが小さい場合には、蓄電装置Ｂ３は充電されない。   FIG. 8 is a model diagram showing a flow of electric power when voltage VB3 output from converter 14 is reduced during powering of the main load device. Referring to FIG. 8, power storage device B1 outputs power amount Wo_b1 to the main load device in order to bear a part of power amount Wout. Furthermore, the power storage device B1 outputs the electric energy Wa_a to the auxiliary system. By reducing the output voltage of converter 14, electric energy Wa_a from power storage device B1 becomes smaller than electric energy Wa shown in FIGS. When the power amount Wa_a from the power storage device B1 is smaller than the power amount Wa1 required to drive the auxiliary device 16, the power storage device B3 is not charged.

図９は、主負荷装置の回生時にコンバータ１４から出力される電圧ＶＢ３を上昇させる場合の電力の流れを示すモデル図である。図９を参照して、主負荷装置の回生電力は、蓄電装置Ｂ１，Ｂ２および補機系に供給される。コンバータ１４から出力される電圧ＶＢ３を上昇させることによって、補機系に供給される電力量はＷａからＷａ＿ｂに上昇する。これにより蓄電装置Ｂ１に供給される電力量Ｗｉ＿ｂ１が低下する。補機系に供給される電力量Ｗａ＿ｂのうち電力量Ｗａ１は補機装置１６の駆動に用いられ、電力量Ｗａ４は蓄電装置Ｂ３の充電に用いられる。   FIG. 9 is a model diagram showing a flow of electric power when voltage VB3 output from converter 14 is increased during regeneration of the main load device. Referring to FIG. 9, the regenerative power of the main load device is supplied to power storage devices B1 and B2 and the auxiliary system. By increasing the voltage VB3 output from the converter 14, the amount of power supplied to the auxiliary system increases from Wa to Wa_b. As a result, the amount of power Wi_b1 supplied to the power storage device B1 decreases. Of the amount of power Wa_b supplied to the auxiliary system, the amount of power Wa1 is used to drive the auxiliary device 16, and the amount of power Wa4 is used to charge the power storage device B3.

次に図１０〜図１３を用いて、本実施の形態による効果を説明する。
図１０は、コンバータ１４から出力される電圧ＶＢ３を一定に保つ場合に蓄電装置Ｂ１に入出力される電流を示す模式図である。図１１は、コンバータ１４から出力される電圧ＶＢ３を一定に保つ場合の蓄電装置Ｂ１の損失を示す模式図である。 Next, the effect by this Embodiment is demonstrated using FIGS.
FIG. 10 is a schematic diagram showing currents input to and output from power storage device B1 when voltage VB3 output from converter 14 is kept constant. FIG. 11 is a schematic diagram showing the loss of power storage device B1 when voltage VB3 output from converter 14 is kept constant.

図１０および図１１を参照して、主負荷装置の力行時（ＰＲ＞０）においては蓄電装置Ｂ１からの出力電流（正とする）は、走行エネルギーに対応する電流と補機電力に対応する電流との和である。なお蓄電装置Ｂ１からの出力電流は、単純には、蓄電装置Ｂ１から出力される電力量を蓄電装置の出力電圧、および時間で割ることにより算出される。この場合の蓄電装置Ｂ１の損失は、走行エネルギーの供給に伴う損失と、補機電力の供給に伴う損失との和となる。   Referring to FIGS. 10 and 11, when the main load device is powered (PR> 0), the output current from power storage device B <b> 1 (assumed to be positive) corresponds to the current corresponding to the traveling energy and the auxiliary power. It is the sum of the current. Note that the output current from power storage device B1 is simply calculated by dividing the amount of power output from power storage device B1 by the output voltage of power storage device and time. The loss of power storage device B1 in this case is the sum of the loss associated with the supply of travel energy and the loss associated with the supply of auxiliary power.

一方、主負荷装置の回生時（ＰＲ＜０）においては、蓄電装置Ｂ１に回生電力が入力されつつ補機系にも駆動電力が供給される。すなわち走行エネルギー（回生電力）は補機電力と蓄電装置の入力電力とに分割される。この場合の蓄電装置Ｂ１の損失は、走行エネルギーのうち補機電力を差し引いた分を蓄電装置Ｂ１に入力することに伴う損失となる。   On the other hand, at the time of regeneration of the main load device (PR <0), driving power is also supplied to the auxiliary system while the regenerative power is input to power storage device B1. That is, travel energy (regenerative power) is divided into auxiliary power and input power of the power storage device. The loss of the power storage device B1 in this case is a loss associated with inputting the amount of travel energy obtained by subtracting the auxiliary power into the power storage device B1.

図１２は、要求パワーＰＲに応じてコンバータ１４から出力される電圧ＶＢ３を変化させる場合に蓄電装置Ｂ１に入出力される電流を示す模式図である。図１３は、要求パワーＰＲに応じてコンバータ１４から出力される電圧ＶＢ３を変化させる場合の蓄電装置Ｂ１の損失を示す模式図である。   FIG. 12 is a schematic diagram showing currents input / output to / from power storage device B1 when voltage VB3 output from converter 14 is changed in accordance with required power PR. FIG. 13 is a schematic diagram showing a loss of power storage device B1 when voltage VB3 output from converter 14 is changed in accordance with required power PR.

図１２および図１３を参照して、主負荷装置の力行時において、蓄電装置Ｂ１から走行用エネルギーとして出力される電力量（Ｗｏ＿ｂ１）は図１０に示した電力量と同じとする。コンバータ１４から出力される電圧ＶＢ３を低下させることにより、補機系に供給される電力量はＷａからＷａ＿ａに低下する。これにより蓄電装置Ｂ１からの出力電流のうち、補機電力の供給による成分が小さくなる。すなわち蓄電装置Ｂ１からの出力電流が低下する。したがって蓄電装置Ｂ１の内部損失（＝ＲＩ２）を低下させることができる。 Referring to FIGS. 12 and 13, it is assumed that the amount of power (Wo_b1) output as energy for traveling from power storage device B1 during powering of the main load device is the same as the amount of power shown in FIG. By reducing the voltage VB3 output from the converter 14, the amount of power supplied to the auxiliary system is reduced from Wa to Wa_a. Thereby, the component by supply of auxiliary machinery electric power becomes small among the output current from electrical storage apparatus B1. That is, the output current from power storage device B1 decreases. Therefore, the internal loss (= RI 2 ) of power storage device B1 can be reduced.

一方、主負荷装置の回生時においては、コンバータ１４から出力される電圧ＶＢ３を上昇させることにより、補機系に供給される電力量をＷａからＷａ＿ｂに増加させる。これによって走行エネルギーのうち蓄電装置Ｂ１に入力されるエネルギー（電力）が小さくなるので蓄電装置Ｂ１の入力電流が小さくなる。したがって蓄電装置Ｂ１の内部損失を低下させることができる。   On the other hand, during regeneration of the main load device, the amount of power supplied to the auxiliary system is increased from Wa to Wa_b by increasing voltage VB3 output from converter 14. As a result, the energy (electric power) input to the power storage device B1 in the travel energy is reduced, so the input current of the power storage device B1 is reduced. Therefore, the internal loss of power storage device B1 can be reduced.

上述のように、蓄電装置の内部の損失はＲＩ２と見積られる。蓄電装置と主負荷装置との間では大きな走行エネルギーが授受されるので、走行エネルギーに対応する蓄電装置の入出力電流が大きくなる。したがって電流の変化がわずか（たとえば１Ａ）であっても蓄電装置の損失が大きく変化する。本実施の形態によれば、主負荷装置の力行時における蓄電装置Ｂ１の出力電流のうち、補機電力の供給に起因する成分を小さくすることによって、蓄電装置の内部の損失を低減できる。また、走行エネルギーを小さくしなくてもよいので、車両の挙動への影響を回避できる。 As noted above, internal loss of the power storage device is estimated and RI 2. Since large travel energy is exchanged between the power storage device and the main load device, the input / output current of the power storage device corresponding to the travel energy increases. Therefore, even if the change in current is small (for example, 1 A), the loss of the power storage device changes greatly. According to the present embodiment, it is possible to reduce the internal loss of the power storage device by reducing the component resulting from the supply of auxiliary power in the output current of power storage device B1 during powering of the main load device. Further, since it is not necessary to reduce the travel energy, the influence on the behavior of the vehicle can be avoided.

さらに本実施の形態では、主負荷装置の回生時には走行エネルギーのうちの補機電力の割合を増やす。これによって、蓄電装置の入力電流を小さくすることができるので、蓄電装置の損失を低減できる。また、主負荷装置の回生時に蓄電装置Ｂ３が充電されるので主負荷装置の力行時において補機装置１６を駆動できる。したがって補機装置１６を継続的に駆動できる。   Further, in the present embodiment, the proportion of auxiliary power in the running energy is increased during regeneration of the main load device. Accordingly, the input current of the power storage device can be reduced, so that the loss of the power storage device can be reduced. In addition, since power storage device B3 is charged during regeneration of the main load device, auxiliary device 16 can be driven during powering of main load device. Accordingly, the auxiliary device 16 can be continuously driven.

（変形例）
この変形例では、主負荷装置の力行時にはＥＣＵ３０（図３に示すコンバータ制御部３２）はコンバータ１４を停止させる。この場合にもコンバータ１４の出力側の電圧（正極ラインＰＬ４の電圧）の電圧が低下するが蓄電装置Ｂ３から供給される電力によって補機装置１６が駆動する。なお、主負荷装置の回生時には、コンバータ１４の出力電圧を上昇させることにより、補機装置１６に電力が供給されるとともに蓄電装置Ｂ３が充電される。 (Modification)
In this modification, ECU 30 (converter control unit 32 shown in FIG. 3) stops converter 14 during powering of the main load device. In this case as well, the voltage on the output side of converter 14 (the voltage on positive line PL4) decreases, but auxiliary device 16 is driven by the power supplied from power storage device B3. During regeneration of the main load device, the output voltage of converter 14 is increased to supply power to auxiliary device 16 and to charge power storage device B3.

図１４は、本実施の形態の変形例によるコンバータ１４の制御を実現するための構成例を示す機能ブロック図である。図１４を参照して、コンバータ制御部３２（図３）は、図４に示す構成に加えて、シャットダウン指示部２３２および選択部２３４を備える。   FIG. 14 is a functional block diagram illustrating a configuration example for realizing control of the converter 14 according to a modification of the present embodiment. Referring to FIG. 14, converter control unit 32 (FIG. 3) includes a shutdown instruction unit 232 and a selection unit 234 in addition to the configuration shown in FIG. 4.

シャットダウン指示部２３２は、コンバータ１４の動作を停止するためのシャットダウン信号ＳＤ３を出力する。シャットダウン信号ＳＤ３に従えば、コンバータ１４において、半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４（図２参照）はいずれもオフに固定される。   Shutdown instruction unit 232 outputs a shutdown signal SD3 for stopping the operation of converter 14. According to the shutdown signal SD3, in the converter 14, the semiconductor switching elements Q1 to Q4 (see FIG. 2) are all fixed off.

選択部２３４は、要求パワーＰＲに従って、ＰＷＭ信号ＰＷＣ３およびシャットダウン信号ＳＤ３のうち１つを選択して出力する。選択部２３４により選択された信号はコンバータ１４に与えられる。具体的には、選択部２３４は、要求パワーＰＲが負の場合（回生時）においてＰＷＭ信号ＰＷＣ３を選択する。一方、選択部２３４は要求パワーＰＲが正の場合（力行時）においてシャットダウン信号ＳＤ３を選択する。   The selection unit 234 selects and outputs one of the PWM signal PWC3 and the shutdown signal SD3 according to the required power PR. The signal selected by the selector 234 is given to the converter 14. Specifically, selection unit 234 selects PWM signal PWC3 when required power PR is negative (during regeneration). On the other hand, the selection unit 234 selects the shutdown signal SD3 when the required power PR is positive (during powering).

主負荷装置の力行時にコンバータ１４を停止させることによって蓄電装置Ｂ１から補機系への電力の供給経路が遮断される。したがって蓄電装置Ｂ１からの出力電流のうち補機電力の供給に起因する成分をなくすることができるので、蓄電装置Ｂ１の損失をより低減できる。   By stopping converter 14 during powering of the main load device, the power supply path from power storage device B1 to the auxiliary system is interrupted. Therefore, the component resulting from the supply of auxiliary power in the output current from power storage device B1 can be eliminated, and the loss of power storage device B1 can be further reduced.

また、上述のモデルでは、コンバータ１４の動作中の損失は特に考慮されていないが、実際にはコンバータ１４の動作に伴って損失が発生する。しかし、この変形例では主負荷装置の力行時には、コンバータ１４を停止させることによりコンバータ１４の動作による損失を発生させなくすることができる。これにより、電源システムの効率をより向上させることができる。   Further, in the above-described model, the loss during the operation of the converter 14 is not particularly taken into consideration, but in reality, a loss occurs with the operation of the converter 14. However, in this modification, when the main load device is powered, the converter 14 is stopped so that loss due to the operation of the converter 14 can be prevented from occurring. Thereby, the efficiency of a power supply system can be improved more.

なお、コンバータ１０，１２の制御方法は特に限定されるものではないが、電源システムの効率の観点からは、コンバータ１０、１２の損失を抑制することが好ましい。このため、たとえば以下に説明する制御を採用することができる。   The control method of converters 10 and 12 is not particularly limited, but it is preferable to suppress loss of converters 10 and 12 from the viewpoint of the efficiency of the power supply system. For this reason, for example, the control described below can be employed.

図１５は、図３に示したコンバータ制御部３２によるコンバータ１０，１２の制御処理の流れを示すフローチャートである。なお、このフローチャートの処理は、一定時間毎または所定の条件が成立するごとにメインルーチンから呼び出されて実行される。   FIG. 15 is a flowchart showing a flow of control processing of converters 10 and 12 by converter control unit 32 shown in FIG. Note that the processing of this flowchart is called from the main routine and executed at regular time intervals or whenever a predetermined condition is satisfied.

図１５を参照して、コンバータ制御部３２は、車両ＥＣＵから受ける要求パワーＰＲが基準値Ｐｔｈよりも小さいか否かを判定する（ステップＳ１０）。コンバータ制御部３２は、要求パワーＰＲが基準値Ｐｔｈよりも小さいと判定すると（ステップＳ１０においてＹＥＳ）、蓄電装置Ｂ１の電圧ＶＢ１が蓄電装置Ｂ２の電圧ＶＢ２よりも低いか否かを判定する（ステップＳ２０）。   Referring to FIG. 15, converter control unit 32 determines whether or not required power PR received from vehicle ECU is smaller than reference value Pth (step S10). When converter control unit 32 determines that required power PR is smaller than reference value Pth (YES in step S10), it determines whether or not voltage VB1 of power storage device B1 is lower than voltage VB2 of power storage device B2 (step S10). S20).

コンバータ制御部３２は、電圧ＶＢ１が電圧ＶＢ２よりも低いと判定すると（ステップＳ２０においてＹＥＳ）、コンバータ１０を停止させ、コンバータ１２のみを動作させる（ステップＳ３０）。具体的には、コンバータ制御部３２は、コンバータ１０に対してシャットダウン信号ＳＤ１を出力するとともに、コンバータ１２に対して信号ＰＷＣ２を出力する。   When converter control unit 32 determines that voltage VB1 is lower than voltage VB2 (YES in step S20), converter 10 is stopped and only converter 12 is operated (step S30). Specifically, converter control unit 32 outputs shutdown signal SD1 to converter 10 and also outputs signal PWC2 to converter 12.

一方、ステップＳ２０において電圧ＶＢ１が電圧ＶＢ２以上であると判定されると（ステップＳ２０においてＮＯ）、コンバータ制御部３２は、コンバータ１２を停止させ、コンバータ１０のみを動作させる（ステップＳ４０）。具体的には、コンバータ制御部３２は、コンバータ１０に対して信号ＰＷＣ１を出力するとともに、コンバータ１２に対してシャットダウン信号ＳＤ２を出力する。   On the other hand, when it is determined in step S20 that voltage VB1 is equal to or higher than voltage VB2 (NO in step S20), converter control unit 32 stops converter 12 and operates only converter 10 (step S40). Specifically, converter control unit 32 outputs signal PWC <b> 1 to converter 10 and outputs shutdown signal SD <b> 2 to converter 12.

ステップＳ１０において要求パワーＰＲが基準値Ｐｔｈ以上であると判定されると（ステップＳ１０においてＮＯ）、コンバータ制御部３２は、コンバータ１０，１２の双方を動作させる（ステップＳ５０）。具体的には、コンバータ制御部３２は、信号ＰＷＣ１，ＰＷＣ２をコンバータ１０，１２に対してそれぞれ出力する。   When it is determined in step S10 that required power PR is equal to or greater than reference value Pth (NO in step S10), converter control unit 32 operates both converters 10 and 12 (step S50). Specifically, converter control unit 32 outputs signals PWC1 and PWC2 to converters 10 and 12, respectively.

要求パワーが小さい領域では、コンバータにおける損失（主にスイッチング損失）が支配的であり、コンバータ１０，１２のいずれか一方を停止させる方がコンバータ１０，１２の双方を動作させるよりもトータル損失は小さい。そして、要求パワーが増大するに従って蓄電装置における抵抗損失が支配的になり、要求パワーがある値（Ｐｔｈ）を超えると、コンバータ１０，１２の双方を動作させる方がコンバータ１０，１２のいずれか一方を動作させるよりもトータル損失が小さくなる。   In a region where the required power is small, loss in the converter (mainly switching loss) is dominant, and stopping either one of the converters 10 and 12 has a smaller total loss than operating both the converters 10 and 12. . Then, as the required power increases, the resistance loss in the power storage device becomes dominant. When the required power exceeds a certain value (Pth), either one of the converters 10 and 12 is operated. The total loss is smaller than when operating.

この実施の形態においては、要求パワーＰＲが基準値Ｐｔｈよりも小さいとき、電圧が低い方の蓄電装置に対応するコンバータを停止させ、要求パワーＰＲが基準値Ｐｔｈ以上のとき、コンバータ１０，１２の双方を動作させる。したがって、この実施の形態によれば、蓄電装置Ｂ１〜Ｂ３およびコンバータ１０，１２，１４によって形成される電源システムの損失を抑制することができる。   In this embodiment, when required power PR is smaller than reference value Pth, the converter corresponding to the power storage device with the lower voltage is stopped, and when required power PR is equal to or higher than reference value Pth, converters 10 and 12 Operate both. Therefore, according to this embodiment, the loss of the power supply system formed by power storage devices B1 to B3 and converters 10, 12, and 14 can be suppressed.

また、要求パワーＰＲが基準値Ｐｔｈよりも低く、かつ、コンバータ１０（または１２）による昇圧動作が不要な場合には、蓄電装置Ｂ１，Ｂ２のうち出力電圧が高いほうの蓄電装置（以下、「最高電圧蓄電装置」と呼ぶ）に対応するコンバータの上アームおよび下アームをそれぞれオンおよびオフに固定し、他のコンバータの動作を停止させてもよい。   Further, when the required power PR is lower than the reference value Pth and the step-up operation by the converter 10 (or 12) is unnecessary, the power storage device with the higher output voltage (hereinafter referred to as “the power storage device B1, B2”). The upper and lower arms of the converter corresponding to the “highest voltage storage device”) may be fixed on and off, respectively, and the operation of the other converters may be stopped.

図１６は、図１に示したコンバータ１０，１２の構成を示す回路図である。図１６を参照して、コンバータ１０は、電力用半導体スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６と、ダイオードＤ５，Ｄ６と、リアクトルＬ１とを含む。   FIG. 16 is a circuit diagram showing a configuration of converters 10 and 12 shown in FIG. Referring to FIG. 16, converter 10 includes power semiconductor switching elements Q5, Q6, diodes D5, D6, and a reactor L1.

スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６は、正極ラインＰＬ３と負極ラインＮＬとの間に直列に接続される。ダイオードＤ５，Ｄ６は、それぞれスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６に逆並列に接続される。リアクトルＬ１の一方端は、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６の接続ノードに接続され、その他方端は、正極ラインＰＬ１に接続される。   Switching elements Q5 and Q6 are connected in series between positive electrode line PL3 and negative electrode line NL. Diodes D5 and D6 are connected in antiparallel to switching elements Q5 and Q6, respectively. Reactor L1 has one end connected to a connection node of switching elements Q5 and Q6, and the other end connected to positive electrode line PL1.

コンバータ１２は、コンバータ１０と同様の構成を有する。コンバータ１０の構成において、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６をスイッチング素子Ｑ７，Ｑ８にそれぞれ置き換え、ダイオードＤ５，Ｄ６をダイオードＤ７，Ｄ８にそれぞれ置き換え、リアクトルＬ１、正極ラインＰＬ１をリアクトルＬ２、正極ラインＰＬ２にそれぞれ置き換えた構成がコンバータ１２の構成に対応する。なお、スイッチング素子Ｑ５〜Ｑ８としてはＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）が適用されるものとするが、制御信号によってオン・オフを制御可能であれば任意のスイッチング素子を適用可能である。したがって、ＭＯＳＦＥＴあるいはバイポーラトランジスタ等もスイッチング素子Ｑ５〜Ｑ８に適用可能である。   Converter 12 has the same configuration as converter 10. In the configuration of converter 10, switching elements Q5 and Q6 are replaced with switching elements Q7 and Q8, diodes D5 and D6 are replaced with diodes D7 and D8, respectively, and reactor L1 and positive line PL1 are replaced with reactor L2 and positive line PL2, respectively. The configuration corresponds to the configuration of the converter 12. Note that IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) are applied as the switching elements Q5 to Q8, but any switching element can be applied as long as the on / off can be controlled by a control signal. Therefore, a MOSFET or a bipolar transistor can also be applied to the switching elements Q5 to Q8.

コンバータ１０，１２は、チョッパ回路から成る。そして、コンバータ１０（１２）は、ＥＣＵ３０（図１）からの信号ＰＷＣ１（ＰＷＣ２）に基づいて、正極ラインＰＬ１（ＰＬ２）の電圧をリアクトルＬ１（Ｌ２）を用いて昇圧し、その昇圧した電圧を正極ラインＰＬ３へ出力する。具体的には、スイッチング素子Ｑ５（Ｑ７）および／またはスイッチング素子Ｑ６（Ｑ８）のオン・オフ期間比（デューティ）を制御することによって、蓄電装置Ｂ１，Ｂ２からの出力電圧の昇圧比を制御できる。   Converters 10 and 12 are formed of a chopper circuit. Converter 10 (12) boosts the voltage of positive line PL1 (PL2) using reactor L1 (L2) based on signal PWC1 (PWC2) from ECU 30 (FIG. 1), and the boosted voltage is increased. Output to the positive line PL3. Specifically, the step-up ratio of the output voltage from power storage devices B1 and B2 can be controlled by controlling the on / off period ratio (duty) of switching element Q5 (Q7) and / or switching element Q6 (Q8). .

コンバータ１０（１２）は、ＥＣＵ３０（図１）からの信号ＰＷＣ１（ＰＷＣ２）に基づいて、正極ラインＰＬ３の電圧を降圧し、その降圧した電圧を正極ラインＰＬ１（ＰＬ２）へ出力する。具体的には、スイッチング素子Ｑ５（Ｑ７）および／またはスイッチング素子Ｑ６（Ｑ８）のオン・オフ期間比（デューティ）を制御することによって、正極ラインＰＬ３の電圧の降圧比を制御できる。   Converter 10 (12) steps down the voltage of positive line PL3 based on signal PWC1 (PWC2) from ECU 30 (FIG. 1), and outputs the stepped down voltage to positive line PL1 (PL2). Specifically, the voltage step-down ratio of positive line PL3 can be controlled by controlling the on / off period ratio (duty) of switching element Q5 (Q7) and / or switching element Q6 (Q8).

要求パワーＰＲが基準値Ｐｔｈよりも低く、かつ、コンバータ１０（または１２）による昇圧動作が不要な場合に、最高電圧蓄電装置に対応するコンバータの上アーム（スイッチング素子Ｑ５またはＱ７）および下アーム（スイッチング素子Ｑ６またはＱ８）がそれぞれオンおよびオフに固定され、かつ他のコンバータの動作が停止されることにより、コンバータ１０，１２全体での損失をより抑制した上で、電源システムおよび主負荷装置間の電力授受を実行できる。さらに、最高電圧蓄電装置に対応するコンバータの上アームをオンすることにより、蓄電装置Ｂ１，Ｂ２間の短絡を防止できる。   When the required power PR is lower than the reference value Pth and the step-up operation by the converter 10 (or 12) is unnecessary, the upper arm (switching element Q5 or Q7) and lower arm (switching element Q5 or Q7) corresponding to the highest voltage power storage device The switching element Q6 or Q8) is fixed on and off, respectively, and the operation of the other converter is stopped, so that the loss in the converters 10 and 12 as a whole is further suppressed and the power supply system and the main load device are connected. Can exchange power. Furthermore, a short circuit between power storage devices B1 and B2 can be prevented by turning on the upper arm of the converter corresponding to the highest voltage power storage device.

本実施の形態に係る電源システムの制御は、エンジン２が停止しかつモータジェネレータＭＧ２が動作することによりハイブリッド車両１００が走行している場合に実行されることがより好ましい。ハイブリッド車両１００がエンジン２により走行している場合に比べ、上記のような走行時においては蓄電装置Ｂ１に対して入出力される電流が大きくなるので、電源システムの損失を抑制する効果を高めることができる。   The control of the power supply system according to the present embodiment is more preferably executed when hybrid vehicle 100 is traveling by stopping engine 2 and operating motor generator MG2. Compared with the case where the hybrid vehicle 100 is driven by the engine 2, the current input to and output from the power storage device B <b> 1 is increased during the above-described traveling, thereby increasing the effect of suppressing the loss of the power supply system. Can do.

また、本実施の形態に係るハイブリッド車両１００は、蓄電装置Ｂ１，Ｂ２が車両外部の電源（たとえば商用電源）により充電可能なよう構成されていてもよい。このようにハイブリッド車両１００を構成することにより、モータジェネレータＭＧ２のみによって走行可能な距離を長くすることができる。つまり蓄電装置Ｂ１に対して入出力される電流が大きくなる期間が長くなるので、電源システムの損失を抑制する効果を高めることができる。   Hybrid vehicle 100 according to the present embodiment may be configured such that power storage devices B1 and B2 can be charged by a power source (for example, a commercial power source) outside the vehicle. By configuring hybrid vehicle 100 in this way, it is possible to increase the distance that can be traveled only by motor generator MG2. That is, since the period during which the current input / output to / from the power storage device B1 is large is increased, the effect of suppressing the loss of the power supply system can be enhanced.

なお、蓄電装置Ｂ１，Ｂ２を車両外部の電源（たとえば商用電源）により充電するための構成は特に限定されない。たとえば商用交流電源に接続可能な充電装置をハイブリッド車両１００に搭載することで蓄電装置Ｂ１，Ｂ２を外部電源により充電することができる。この充電装置は交流を直流に変換し、かつ電圧を調圧して蓄電装置Ｂ１，Ｂ２に与えるよう構成されていればよい。また、他にも、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のステータコイルの中性点を交流電源に接続する方式、あるいはコンバータ１０，１２を合わせて交流直流変換装置として機能させる方式を用いても良い。   The configuration for charging power storage devices B1 and B2 with a power source (for example, commercial power source) outside the vehicle is not particularly limited. For example, power storage devices B1 and B2 can be charged by an external power supply by mounting a charging device that can be connected to a commercial AC power supply in hybrid vehicle 100. This charging device only needs to be configured to convert alternating current into direct current and regulate the voltage to be applied to power storage devices B1 and B2. In addition, a system in which the neutral point of the stator coils of motor generators MG1 and MG2 is connected to an AC power supply, or a system in which converters 10 and 12 are combined to function as an AC / DC converter may be used.

また、本実施の形態では、蓄電装置とインバータとの間に設けられるコンバータ（１０，１２）を示したが、このようなコンバータが車両に設けられていなくてもよい。   In the present embodiment, the converters (10, 12) provided between the power storage device and the inverter are shown. However, such a converter may not be provided in the vehicle.

また、本実施の形態では、車両駆動用の蓄電装置を２つ備えるハイブリッド車両を示したが、車両駆動用の蓄電装置（主蓄電装置）が少なくとも１つあり、その主蓄電装置と並列に電力線に接続され、電力線の電圧を副負荷装置を駆動させるための電圧に変換して出力する電圧変換装置と、電圧変換装置の出力側に副負荷装置と並列に接続される副蓄電装置とを備えていればよい。したがって車両駆動用の蓄電装置（主蓄電装置）の個数が１個であり、その蓄電装置とインバータとの間に設けられるコンバータの個数が１個でもよい。あるいは蓄電装置の個数が３つ以上であってもよい。   Further, in the present embodiment, a hybrid vehicle including two vehicle driving power storage devices is shown. However, there is at least one vehicle driving power storage device (main power storage device), and a power line in parallel with the main power storage device. A voltage converter that converts the voltage of the power line into a voltage for driving the subload device and outputs the voltage, and a sub power storage device connected in parallel with the subload device on the output side of the voltage converter It only has to be. Therefore, the number of power storage devices for driving the vehicle (main power storage device) may be one, and the number of converters provided between the power storage device and the inverter may be one. Alternatively, the number of power storage devices may be three or more.

また、本実施の形態では動力分割機構によりエンジンの動力を車軸と発電機とに分割して伝達可能なシリーズ／パラレル型ハイブリッドシステムに適用した例を示した。しかし本発明は、上記構成を備えている車両に適用できる可能であり、たとえば発電機を駆動するためにのみエンジンを用い、発電機により発電された電力を使うモータでのみ車軸の駆動力を発生させるシリーズ型ハイブリッド自動車や、モータのみで走行する電気自動車にも適用できる。   Further, in the present embodiment, an example is shown in which the present invention is applied to a series / parallel type hybrid system in which the power of the engine can be divided and transmitted to the axle and the generator by the power split mechanism. However, the present invention can be applied to a vehicle having the above-described configuration. For example, an engine is used only for driving a generator, and an axle driving force is generated only by a motor that uses electric power generated by the generator. It can also be applied to a series hybrid vehicle to be driven or an electric vehicle that runs only by a motor.

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、上記した実施の形態の説明ではなくて請求の範囲によって示され、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 shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.

本発明による電源システムを搭載した車両の一例として示されるハイブリッド車両の全体ブロック図である。1 is an overall block diagram of a hybrid vehicle shown as an example of a vehicle equipped with a power supply system according to the present invention. 図１に示したコンバータ１４の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the converter 14 shown in FIG. 図１に示したＥＣＵ３０の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of ECU30 shown in FIG. コンバータ１４を制御するための構成の例を示した機能ブロック図である。3 is a functional block diagram illustrating an example of a configuration for controlling a converter 14. FIG. 図４に示した目標値設定部２１０による処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the process by the target value setting part 210 shown in FIG. 主負荷装置を力行させつつコンバータ１４から出力される電圧ＶＢ３を一定に保つ場合の電力の流れを示すモデル図である。It is a model figure which shows the flow of electric power in the case of keeping the voltage VB3 output from the converter 14 constant, powering a main load apparatus. 主負荷装置を回生させつつコンバータ１４から出力される電圧ＶＢ３を一定に保つ場合の電力の流れを示すモデル図である。It is a model figure which shows the flow of electric power in the case of keeping voltage VB3 output from the converter 14 constant, regenerating a main load apparatus. 主負荷装置の力行時にコンバータ１４から出力される電圧ＶＢ３を低下させる場合の電力の流れを示すモデル図である。It is a model figure which shows the flow of electric power in the case of reducing the voltage VB3 output from the converter 14 at the time of the power running of a main load apparatus. 主負荷装置の回生時にコンバータ１４から出力される電圧ＶＢ３を上昇させる場合の電力の流れを示すモデル図である。It is a model figure which shows the flow of electric power in the case of raising the voltage VB3 output from the converter 14 at the time of regeneration of a main load apparatus. コンバータ１４から出力される電圧ＶＢ３を一定に保つ場合に蓄電装置Ｂ１に入出力される電流を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the electric current input / output to electrical storage apparatus B1 when the voltage VB3 output from the converter 14 is kept constant. コンバータ１４から出力される電圧ＶＢ３を一定に保つ場合の蓄電装置Ｂ１の損失を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the loss of electrical storage apparatus B1 in the case of keeping voltage VB3 output from the converter 14 constant. 要求パワーＰＲに応じてコンバータ１４から出力される電圧ＶＢ３を変化させる場合に蓄電装置Ｂ１に入出力される電流を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the electric current input / output to electrical storage apparatus B1 when changing the voltage VB3 output from the converter 14 according to request | requirement power PR. 要求パワーＰＲに応じてコンバータ１４から出力される電圧ＶＢ３を変化させる場合の蓄電装置Ｂ１の損失を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the loss of electrical storage apparatus B1 in the case of changing the voltage VB3 output from the converter 14 according to request | requirement power PR. 本実施の形態の変形例によるコンバータ１４の制御を実現するための構成例を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the structural example for implement | achieving control of the converter 14 by the modification of this Embodiment. 図３に示したコンバータ制御部３２によるコンバータ１０，１２の制御処理の流れを示すフローチャートである。4 is a flowchart showing a flow of control processing of converters 10 and 12 by converter control unit 32 shown in FIG. 3. 図１に示したコンバータ１０，１２の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the converters 10 and 12 shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

２ エンジン、４ 動力分割機構、６ 車輪、１０，１２，１４ コンバータ、１６ 補機装置、２０，２２， インバータ、３０ ＥＣＵ、３２ コンバータ制御部、３４，３６ インバータ制御部、４２，４４，４６，４８ 電圧センサ、５２，５４ 電流センサ、６２，６４ 温度センサ、７１ フィルタ回路、７２ ＤＣ−ＡＣ変換器、７３ 電圧変換回路、７４ 整流回路、７５ 平滑回路、１００ ハイブリッド車両、２１０ 目標値設定部、２１５ 電圧制御部、２２２，２２６ 減算部、２２４ ＰＩ制御部、２２８ 変調部、２３２ シャットダウン指示部、２３４ 選択部、Ｂ１〜Ｂ３ 蓄電装置、Ｃ コンデンサ、Ｄ１〜Ｄ８ ダイオード、ＭＧ１，ＭＧ２ モータジェネレータ、ＮＬ 負極ライン、ＰＬ１〜ＰＬ４ 正極ライン、Ｑ１〜Ｑ８ 半導体スイッチング素子。   2 engine, 4 power split mechanism, 6 wheels, 10, 12, 14 converter, 16 auxiliary equipment, 20, 22, inverter, 30 ECU, 32 converter control unit, 34, 36 inverter control unit, 42, 44, 46, 48 voltage sensor, 52, 54 current sensor, 62, 64 temperature sensor, 71 filter circuit, 72 DC-AC converter, 73 voltage conversion circuit, 74 rectifier circuit, 75 smoothing circuit, 100 hybrid vehicle, 210 target value setting unit, 215 Voltage control unit, 222, 226 subtraction unit, 224 PI control unit, 228 modulation unit, 232 shutdown instruction unit, 234 selection unit, B1-B3 power storage device, C capacitor, D1-D8 diode, MG1, MG2 motor generator, NL Negative line, PL1-PL4 Positive line, Q1- 8 semiconductor switching element.

Claims (3)

車両に搭載される電源システムであって、前記車両は、前記電源システムとの間で電力を授受する主負荷装置と、前記電源システムから供給される電力により動作する副負荷装置とを備え、前記電源システムは、
主蓄電装置と、
前記主蓄電装置と前記主負荷装置との間で電力を伝達するための電力線と、
前記主蓄電装置と並列に前記電力線に接続されて、前記電力線の電圧を、前記副負荷装置を動作させるための電圧に変換して出力する電圧変換装置と、
前記電圧変換装置の出力側に前記副負荷装置と並列に接続される副蓄電装置と、
前記主負荷装置の動作に伴う前記主蓄電装置への要求パワーに応じて前記電圧変換装置を制御することにより、前記電圧変換装置の前記出力側から出力される出力電圧を変化させる制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記要求パワーが前記主蓄電装置から前記主負荷装置への出力電力に対応する場合には、前記電圧変換装置の前記出力電圧を低下させる一方で、前記要求パワーが前記主負荷装置から前記主蓄電装置への入力電力に対応する場合には、前記電圧変換装置の前記出力電圧を上昇させ、
前記制御装置は、前記要求パワーが前記出力電力に対応する場合には、前記電圧変換装置を停止させることにより、前記電圧変換装置の前記出力電圧を低下させ、
前記主負荷装置は、
力行時に前記車両の駆動力を発生させるとともに回生時に電力を発生させる交流回転電機と、
前記交流回転電機が指令値に従って動作するように、前記交流回転電機と前記電力線との間で双方向の電力変換を行なうように構成されたインバータとを含み、
前記車両は、
前記交流回転電機と並列的に前記駆動力を発生させることが可能な内燃機関をさらに備え、
前記制御装置は、前記内燃機関が停止しかつ前記交流回転電機が動作することによって前記車両が走行している場合において、前記要求パワーに応じて前記出力電圧を変化させ、
前記制御装置は、前記要求パワーが前記入力電力に対応する場合には、定められた範囲内で、前記要求パワーの絶対値が大きいほど前記電圧変換装置の前記出力電圧を大きくする、電源システム。 A power supply system mounted on a vehicle, wherein the vehicle includes a main load device that transfers power to and from the power supply system, and a subload device that operates by power supplied from the power supply system, Power system
A main power storage device;
A power line for transmitting power between the main power storage device and the main load device;
A voltage converter connected to the power line in parallel with the main power storage device, converting the voltage of the power line into a voltage for operating the subload device, and outputting the voltage;
A sub power storage device connected in parallel to the sub load device on the output side of the voltage converter;
A control device that changes the output voltage output from the output side of the voltage converter by controlling the voltage converter according to the required power to the main power storage device accompanying the operation of the main load device; Prepared,
The controller is
When the required power corresponds to the output power from the main power storage device to the main load device, the required power is reduced from the main load device to the main power storage while reducing the output voltage of the voltage converter. If it corresponds to the input power to the device, increase the output voltage of the voltage converter,
The control device reduces the output voltage of the voltage converter by stopping the voltage converter when the required power corresponds to the output power,
The main load device is:
An AC rotating electric machine that generates the driving force of the vehicle during power running and generates electric power during regeneration;
An inverter configured to perform bidirectional power conversion between the AC rotating electric machine and the power line so that the AC rotating electric machine operates according to a command value;
The vehicle is
An internal combustion engine capable of generating the driving force in parallel with the AC rotating electric machine;
The control device changes the output voltage according to the required power when the vehicle is running by stopping the internal combustion engine and operating the AC rotating electrical machine,
When the required power corresponds to the input power, the control device increases the output voltage of the voltage converter as the absolute value of the required power increases within a predetermined range . 前記副負荷装置は、補機装置である、請求項１に記載の電源システム。 The power supply system according to claim 1 , wherein the auxiliary load device is an auxiliary device. 車両に搭載される電源システムの制御方法であって、
前記車両は、前記電源システムとの間で電力を授受する主負荷装置と、前記電源システムから供給される電力により動作する副負荷装置とを備え、
前記電源システムは、主蓄電装置と、前記主蓄電装置と前記主負荷装置との間で電力を伝達するための電力線と、前記主蓄電装置と並列に前記電力線に接続されて、前記電力線の電圧を前記副負荷装置を動作させるための電圧に変換する電圧変換装置と、前記電圧変換装置の出力側に前記副負荷装置と並列に接続される副蓄電装置とを備え、
前記主負荷装置は、
力行時に前記車両の駆動力を発生させるとともに回生時に電力を発生させる交流回転電機と、
前記交流回転電機が指令値に従って動作するように、前記交流回転電機と前記電力線との間で双方向の電力変換を行なうように構成されたインバータとを含み、
前記車両は、
前記交流回転電機と並列的に前記駆動力を発生させることが可能な内燃機関をさらに備え、
前記制御方法は、
前記主負荷装置の動作に伴う前記主蓄電装置への要求パワーを取得するステップと、
前記内燃機関が停止しかつ前記交流回転電機が動作することによって前記車両が走行している場合において、前記要求パワーに応じて前記電圧変換装置を制御することにより、前記電圧変換装置の前記出力側から出力される出力電圧を変化させるステップとを備え、
前記出力電圧を変化させるステップは、前記要求パワーが前記主蓄電装置から前記主負荷装置への出力電力に対応する場合には、前記出力電圧を低下させる一方で、前記要求パワーが前記主負荷装置から前記主蓄電装置への入力電力に対応する場合には、前記出力電圧を上昇させ、
前記出力電圧を変化させるステップは、前記要求パワーが前記主蓄電装置から前記主負荷装置への出力電力に対応する場合には、前記電圧変換装置を停止させることにより、前記出力電圧を低下させ、
前記出力電圧を変化させるステップは、前記要求パワーが前記主負荷装置から前記主蓄電装置への入力電力に対応する場合には、定められた範囲内で、前記要求パワーの絶対値が大きいほど前記電圧変換装置の前記出力電圧を大きくする、電源システムの制御方法。 A control method for a power supply system mounted on a vehicle,
The vehicle includes a main load device that exchanges power with the power supply system, and a subload device that operates with the power supplied from the power supply system,
The power system includes: a main power storage device; a power line for transmitting power between the main power storage device and the main load device; and a power line voltage connected to the power line in parallel with the main power storage device. A voltage converter that converts the voltage into a voltage for operating the subload device, and a sub power storage device connected in parallel with the subload device on the output side of the voltage converter,
The main load device is:
An AC rotating electric machine that generates the driving force of the vehicle during power running and generates electric power during regeneration;
An inverter configured to perform bidirectional power conversion between the AC rotating electric machine and the power line so that the AC rotating electric machine operates according to a command value;
The vehicle is
An internal combustion engine capable of generating the driving force in parallel with the AC rotating electric machine;
The control method is:
Obtaining a required power to the main power storage device accompanying the operation of the main load device;
In the case where the vehicle is running by stopping the internal combustion engine and operating the AC rotating electric machine , the output side of the voltage converter is controlled by controlling the voltage converter according to the required power. And changing the output voltage output from
The step of changing the output voltage reduces the output voltage when the required power corresponds to output power from the main power storage device to the main load device, while the required power is reduced to the main load device. When corresponding to the input power to the main power storage device, the output voltage is increased,
In the step of changing the output voltage, when the required power corresponds to output power from the main power storage device to the main load device, the output voltage is reduced by stopping the voltage conversion device,
In the step of changing the output voltage, when the required power corresponds to the input power from the main load device to the main power storage device, the absolute value of the required power is larger within a predetermined range. A method for controlling a power supply system, wherein the output voltage of a voltage converter is increased .
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