JP5430506B2 - Electric car - Google Patents
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Description
この発明は、それぞれ独立して電源電圧が変動する複数の電源を含む1次側と、インバータと該インバータに接続される駆動モータとを含む2次側とを備える電気自動車に関する。 The present invention relates to an electric vehicle including a primary side including a plurality of power supplies whose power supply voltages vary independently and a secondary side including an inverter and a drive motor connected to the inverter.
燃料電池車両やハイブリッド車両を含む電気自動車の開発が盛んである。電気自動車の中には、複数の電源からの電力を駆動モータに選択的に供給すると共に前記駆動モータからの回生電力を前記複数の電源に選択的に充電可能なものがある(特許文献1)。特許文献1では、車両の力行時には、複数のバッテリ(14)の中から一定電圧以上のものを選別し、さらにその中から最も電圧の低いものを選んで用いる(同文献の図2、段落[0031]〜[0041]参照)。また、車両の回生時には、複数のバッテリの中から残容量が最も低いものを選択して充電する(同文献の図4、段落[0042]〜[0050])。
The development of electric vehicles including fuel cell vehicles and hybrid vehicles is thriving. Some electric vehicles can selectively supply power from a plurality of power sources to a drive motor and selectively charge regenerative power from the drive motors to the plurality of power sources (Patent Document 1). . In
上記のように、特許文献1では、車両の力行及び回生に応じて使用するバッテリを選択するが、バッテリの選択方法が限られている。
As described above, in
この発明は、このような課題を考慮してなされたものであり、電源の使用方法の選択枝を拡げることが可能な電気自動車を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide an electric vehicle capable of expanding the selection of how to use a power supply.
この発明に係る電気自動車は、それぞれ独立して電源電圧が変動するN個(Nは2以上の整数)の電源を含む1次側と、インバータと該インバータに接続される駆動モータとを含む2次側と、前記1次側と前記2次側を前記N個の電源が互いに並列になるように接続する第1番目から第N番目までの電力系統と、前記第1番目から第N番目までの電力系統それぞれに設けられ、発電方向及び充電方向からなる双方向の通電を別々に遮断可能なN個の半導体スイッチと、前記N個の半導体スイッチによる遮断を制御する制御装置とを含み、前記制御装置は、少なくとも1スイッチング周期毎に前記半導体スイッチの通電又は遮断を固定する固定制御を行っているとき、通電する発電経路の中で最も電圧の高い最高電圧発電経路より低い電圧である充電経路が遮断となる第1遮断状態、又は、通電する充電経路の中で最も電圧の低い最低電圧充電経路より高い電圧である発電経路が遮断となる第2遮断状態の少なくともいずれか一方の状態になるように前記半導体スイッチの通電又は遮断を切り替えることを特徴とする。 The electric vehicle according to the present invention includes a primary side including N (N is an integer of 2 or more) power sources whose power source voltages vary independently, an inverter, and a drive motor connected to the inverter. A first to an Nth power system connecting the secondary side, the primary side and the secondary side so that the N power sources are in parallel with each other; and the first to Nth power systems Including N semiconductor switches that are provided in each of the power systems, and capable of separately interrupting bidirectional energization including the power generation direction and the charging direction, and a control device that controls the interruption by the N semiconductor switches, The control device has a voltage lower than the highest voltage power generation path having the highest voltage among the power generation paths to be energized when performing the fixed control for fixing the energization or interruption of the semiconductor switch at least every one switching cycle. At least one of the first cutoff state in which the charging path is cut off and the second cutoff state in which the power generation path having a voltage higher than the lowest voltage charging path having the lowest voltage among the charged charging paths is cut off The semiconductor switch is turned on or off so that
この発明によれば、半導体スイッチの通電又は遮断を切り替える際、第1遮断状態又は第2遮断状態の少なくとも一方の状態となる。第1遮断状態では、通電する発電経路の中で最も電圧の高い最高電圧発電経路より低い電圧である充電経路が遮断となる。このため、並列回路を通じて最高電圧発電経路からいずれかの充電経路に電流が流れ込む短絡状態が発生しない。また、第2遮断状態では、通電する充電経路の中で最も電圧の低い最低電圧充電経路より高い電圧である発電経路が遮断となる。このため、並列回路を通じて最低電圧充電経路からいずれかの発電経路に電流が流れ込む短絡状態が発生しない。 According to the present invention, when switching between energization or cutoff of the semiconductor switch, at least one of the first cutoff state and the second cutoff state is set. In the first cutoff state, the charging path having a voltage lower than the highest voltage power generation path having the highest voltage among the power generation paths to be energized is cut off. For this reason, a short-circuit state in which current flows from the highest voltage power generation path to one of the charging paths through the parallel circuit does not occur. In the second cut-off state, the power generation path having a higher voltage than the lowest voltage charge path having the lowest voltage among the energized charge paths is cut off. For this reason, a short circuit state in which current flows from the lowest voltage charging path to one of the power generation paths through the parallel circuit does not occur.
従って、第1遮断状態又は第2遮断状態のいずれの状態であっても、上記短絡状態の発生を防止することが可能となる。このため、電源間の電圧差に起因する過大な電流(特に、電源の切替え時におけるもの)の発生を防止することが可能になると共に、電源同士の均等化に伴う電力損失を防ぐことができる。 Therefore, it is possible to prevent the occurrence of the short circuit state in either the first cutoff state or the second cutoff state. For this reason, it becomes possible to prevent the occurrence of an excessive current (particularly at the time of switching the power supply) due to the voltage difference between the power supplies, and to prevent power loss due to equalization of the power supplies. .
以上より、上記のような効果を伴って、電源の使用方法の選択枝を拡げることが可能となる。 From the above, it is possible to expand the selection of the usage method of the power supply with the above effects.
前記半導体スイッチは、例えば、双方向スイッチとすることができる。これにより、双方向の通電及び遮断を別々に制御することが可能となる。 The semiconductor switch can be, for example, a bidirectional switch. Thereby, bidirectional energization and interruption can be controlled separately.
第1番目から第N番目までの電圧センサを備え、前記電圧センサに基づき前記電源間の電圧の大小を把握し、把握した電圧に基づき制御を行ってもよい。これにより、把握した電圧に基づく制御を行うことで、確実に電源間の短絡を防止することが可能となる。 First to Nth voltage sensors may be provided, the magnitude of the voltage between the power supplies may be grasped based on the voltage sensor, and control may be performed based on the grasped voltage. As a result, by performing control based on the grasped voltage, it is possible to reliably prevent a short circuit between the power supplies.
ある電源の発電経路と他の電源の充電経路とを切り替える際、前記半導体スイッチの駆動信号にデッドタイムを挟んでもよい。これにより、より確実に電源間の短絡を防止することができる。 When switching between a power generation path of a certain power source and a charging path of another power source, a dead time may be inserted in the drive signal of the semiconductor switch. Thereby, the short circuit between power supplies can be prevented more reliably.
前記制御装置は、ある電源の双方向通電状態から他の電源の双方向通電状態に移行させるように前記半導体スイッチを制御してもよい。これにより、電源を切り替えながら発電及び充電を行うことが可能となる。 The control device may control the semiconductor switch so as to shift from a bidirectional energization state of a certain power source to a bidirectional energization state of another power source. As a result, power generation and charging can be performed while switching the power source.
前記制御装置は、前記電気自動車が力行状態及び回生状態の中間状態にあるとき、ある電源の双方向通電状態から他の電源の双方向通電状態に移行させるように前記半導体スイッチを制御してもよい。これにより、発電用の電源と充電用の電源を区別して利用することが可能となる。 The control device may control the semiconductor switch so that when the electric vehicle is in an intermediate state between a power running state and a regenerative state, the bidirectional switch of one power source is switched to the bidirectional switch state of another power source. Good. Thereby, it is possible to distinguish between the power source for power generation and the power source for charging.
前記制御装置は、前記電気自動車が力行状態であるとき、2つ以上の発電スイッチング素子を同時にオンさせてもよい。これにより、電源の電圧差を比較しなくても電圧の高い方の電源から電力が供給されるため、高負荷で効率よく電力供給することが可能となる。また、電圧が低い、すなわち、蓄電容量が低い電源からの発電を防止することができる。 The control device may simultaneously turn on two or more power generation switching elements when the electric vehicle is in a power running state. As a result, since power is supplied from the power source having the higher voltage without comparing the voltage difference between the power sources, it is possible to efficiently supply power with a high load. In addition, power generation from a power source having a low voltage, that is, a low storage capacity can be prevented.
前記制御装置は、前記電気自動車が回生状態であるとき、2つ以上の充電スイッチング素子を同時にオンさせてもよい。これにより、電源の電圧差を比較しなくても自動的に電圧の低い電源に積極的に充電することが可能となる。すなわち、蓄電容量の少ない電源に積極的に充電することとなるため、蓄電装置の過放電防止が可能となる。 The control device may simultaneously turn on two or more charge switching elements when the electric vehicle is in a regenerative state. As a result, it is possible to automatically and positively charge a power supply having a low voltage without comparing the voltage difference between the power supplies. That is, since the power source having a small storage capacity is positively charged, overdischarge of the power storage device can be prevented.
前記電気自動車の力行状態と回生状態を判断し、力行状態のときに少なくとも2つ以上の発電スイッチング素子を接続し、回生状態のときに少なくとも2つ以上の充電スイッチング素子を接続してもよい。これにより、力行状態のとき、電源間の電圧差を比較しなくても電圧の高い方の電源から電力が供給されるため、高負荷で効率よく電力供給することが可能となる。また、電圧が低い、すなわち、蓄電容量が低い電源からの発電を防止することができる。加えて、回生状態のとき、電源間の電圧差を比較しなくても自動的に電圧の低い電源に積極的に充電することが可能となる。すなわち、蓄電容量の少ない電源に積極的に充電することとなるため、蓄電装置の過放電防止が可能となる。従って、状態に合わせた適切な制御が可能となる。 The power running state and regenerative state of the electric vehicle may be determined, and at least two power generation switching elements may be connected in the power running state, and at least two charge switching elements may be connected in the regenerative state. Thereby, in the power running state, since power is supplied from the power source having the higher voltage without comparing the voltage difference between the power sources, it is possible to efficiently supply power with a high load. In addition, power generation from a power source having a low voltage, that is, a low storage capacity can be prevented. In addition, in the regenerative state, it is possible to automatically positively charge a low voltage power source without comparing the voltage difference between the power sources. That is, since the power source having a small storage capacity is positively charged, overdischarge of the power storage device can be prevented. Therefore, appropriate control according to the state becomes possible.
さらに、前記力行状態と前記回生状態の中間状態を判定し、前記電気自動車が前記中間状態にあるとき、前記制御装置は、ある電源の双方向の通電を可能とし、他の電源を双方向に遮断するように前記半導体スイッチを制御してもよい。これにより、電気自動車が中間状態にあるとき、単一の電源による充放電を行うこととなる。このため、中間状態においても電源や制御装置は安定して動作することが可能となると共に、電源間の短絡を確実に防止することができる。 Further, an intermediate state between the power running state and the regenerative state is determined, and when the electric vehicle is in the intermediate state, the control device enables bidirectional energization of a certain power source and other power sources bidirectionally. The semiconductor switch may be controlled to shut off. Thereby, when the electric vehicle is in an intermediate state, charging / discharging by a single power source is performed. For this reason, the power supply and the control device can operate stably even in the intermediate state, and a short circuit between the power supplies can be reliably prevented.
前記中間状態は、前記インバータの入力電力及び入力電流並びに前記駆動モータのトルク及び負荷電力の少なくとも1つの指令値又は実測値に基づいて判定してもよい。 The intermediate state may be determined based on at least one command value or measured value of the input power and input current of the inverter and the torque and load power of the drive motor.
前記中間状態は実電力がゼロを跨ぐまでの予測時間によって定めてもよい。 The intermediate state may be determined by a predicted time until the actual power crosses zero.
前記制御装置は、前記インバータにおいて3相短絡状態が発生している間に前記半導体スイッチの通電又は遮断の切替えを行ってもよい。これにより、より確実に電源間の短絡を防止することができる。 The control device may perform switching between energization or shut-off of the semiconductor switch while a three-phase short-circuit state occurs in the inverter. Thereby, the short circuit between power supplies can be prevented more reliably.
前記電源は、例えば、蓄電装置、燃料電池及び発電機の少なくとも1つを含んでもよい。 The power source may include, for example, at least one of a power storage device, a fuel cell, and a generator.
この発明によれば、半導体スイッチの通電又は遮断を切り替える際、第1遮断状態又は第2遮断状態の少なくとも一方の状態となる。第1遮断状態では、通電する発電経路の中で最も電圧の高い最高電圧発電経路より低い電圧である充電経路が遮断となる。このため、並列回路を通じて最高電圧発電経路からいずれかの充電経路に電流が流れ込む短絡状態が発生しない。また、第2遮断状態では、通電する充電経路の中で最も電圧の低い最低電圧充電経路より高い電圧である発電経路が遮断となる。このため、並列回路を通じて最低電圧充電経路からいずれかの発電経路に電流が流れ込む短絡状態が発生しない。 According to the present invention, when switching between energization or cutoff of the semiconductor switch, at least one of the first cutoff state and the second cutoff state is set. In the first cutoff state, the charging path having a voltage lower than the highest voltage power generation path having the highest voltage among the power generation paths to be energized is cut off. For this reason, a short-circuit state in which current flows from the highest voltage power generation path to one of the charging paths through the parallel circuit does not occur. In the second cut-off state, the power generation path having a higher voltage than the lowest voltage charge path having the lowest voltage among the energized charge paths is cut off. For this reason, a short circuit state in which current flows from the lowest voltage charging path to one of the power generation paths through the parallel circuit does not occur.
従って、第1遮断状態又は第2遮断状態のいずれの状態であっても、上記短絡状態の発生を防止することが可能となる。このため、電源間の電圧差に起因する過大な電流(特に、電源の切替え時におけるもの)の発生を防止することが可能になると共に、電源同士の均等化に伴う電力損失を防ぐことができる。 Therefore, it is possible to prevent the occurrence of the short circuit state in either the first cutoff state or the second cutoff state. For this reason, it becomes possible to prevent the occurrence of an excessive current (particularly at the time of switching the power supply) due to the voltage difference between the power supplies, and to prevent power loss due to equalization of the power supplies. .
以上より、上記のような効果を伴って、電源の使用方法の選択枝を拡げることが可能となる。 From the above, it is possible to expand the selection of the usage method of the power supply with the above effects.
I.第1実施形態
A.構成の説明
1.電気自動車10全体
図1は、この発明の第1実施形態に係る電気自動車10の概略構成図である。図2は、電気自動車10の回路構成の一部を示す図である。電気自動車10は、走行用のモータ12と、トランスミッション14と、車輪16と、統合電子制御装置18(以下「統合ECU18」という。)と、電力系20とを有する。
I. First Embodiment A. 1. Description of configuration
2.モータ12
モータ12は、3相交流ブラシレス式であり、電力系20から供給される電力に基づいて駆動力を生成し、当該駆動力によりトランスミッション14を通じて車輪16を回転する。また、モータ12は、回生を行うことで生成した電力(回生電力Preg)[W]を電力系20に出力する。回生電力Pregは、図示しない補機に対して出力してもよい。
2.
The
モータ12の具体的な構成としては、例えば、特開2009−240125号公報に記載の構成を用いることができる。
As a specific configuration of the
3.統合ECU18
統合ECU18は、電気自動車10全体の制御系を制御するものであり、図示しない入出力装置、演算装置、記憶装置等を有する。第1実施形態において、統合ECU18は、発電に使用するバッテリ及び充電に使用するバッテリそれぞれとして第1バッテリ22a及び第2バッテリ22bの少なくとも一方を選択する(詳細は後述する。)。
3.
The
4.電力系20
(1)電力系20の全体構成
電力系20は、モータ12に電力を供給すると共に、モータ12からの回生電力Pregが供給されるものである。電力系20は、第1バッテリ22a及び第2バッテリ22bに加え、第1双方向スイッチ24a(以下「第1双方向SW24a」という。)と、第2双方向スイッチ24b(以下「第2双方向SW24b」という。)と、インバータ26と、電圧センサ28、30、32と、電流センサ38、40、42、44、46と、レゾルバ48と、電力電子制御装置50(以下「電力ECU50」と称する。)とを有する。
4).
(1) Overall Configuration of
(2)第1バッテリ22a及び第2バッテリ22b
第1バッテリ22a及び第2バッテリ22bのそれぞれは、複数のバッテリセルを含み、高電圧(第1実施形態では数百ボルト)を出力可能な蓄電装置(エネルギストレージ)であり、例えばリチウムイオン2次電池又はキャパシタ等を利用することができる。第1実施形態ではリチウムイオン2次電池を利用している。
(2)
Each of the
第1バッテリ22aの出力電圧(以下「第1バッテリ電圧Vbat1」という。)[V]は、電圧センサ28により検出され、第1バッテリ22aの出力電流(以下「第1バッテリ電流Ibat1」という。)[A]は、電流センサ38により検出され、それぞれ電力ECU50に出力される。
The output voltage of the
同様に、第2バッテリ22bの出力電圧(以下「第2バッテリ電圧Vbat2」という。)[V]は、電圧センサ30により検出され、第2バッテリ22bの出力電流(以下「第2バッテリ電流Ibat2」という。)[A]は、電流センサ40により検出され、それぞれ電力ECU50に出力される。
Similarly, the output voltage of the
第1バッテリ22a及び第2バッテリ22bの正極側は接続点52において連結し、第1バッテリ22a及び第2バッテリ22bの負極側は接続点54において連結する。正極側の接続点52は、インバータ26の接続点56に接続し、負極側の接続点54は、インバータ26の接続点58に接続する。従って、第1バッテリ22aを含む電源経路及び第2バッテリ22bを含む電源経路は、インバータ26及びモータ12に対して並列に接続されている。
The positive side of the
なお、以下では、第1バッテリ22a及び第2バッテリ22b(並びに第3実施形態以降についてはバッテリ154)をバッテリ22と総称し、第1バッテリ22a及び第2バッテリ22b(並びに第3実施形態以降についてはバッテリ154)からの出力電圧をバッテリ電圧Vbatと総称し、第1バッテリ22a及び第2バッテリ22b(並びに第3実施形態以降についてはバッテリ154)からの出力電流をバッテリ電流Ibatと総称する。
Hereinafter, the
(3)第1双方向SW24a及び第2双方向SW24b
第1双方向SW24a及び第2双方向SW24bは、電力ECU50からの指令に応じて、第1バッテリ22a及び第2バッテリ22bの発電方向と充電方向のオンオフ(通電/遮断)を別々に切り替えることができる。
(3) First
The first
第1実施形態の第1双方向SW24a及び第2双方向SW24bは、双方向型の絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)である。すなわち、第1双方向SW24aは、発電方向(電力系20からモータ12への方向)への通電及び遮断を切り替える発電スイッチング素子60a(以下「発電SW素子60a」又は「SW素子60a」という。)と、充電方向(モータ12から電力系20への方向)への通電及び遮断を切り替える充電スイッチング素子62a(以下「充電SW素子62a」又は「SW素子62a」という。)とを有する。
The first
同様に、第2双方向SW24bは、発電方向への通電及び遮断を切り替える発電スイッチング素子60b(以下「発電SW素子60b」又は「SW素子60b」という。)と、充電方向への通電及び遮断を切り替える充電スイッチング素子62b(以下「充電SW素子62b」又は「SW素子62b」という。)とを有する。
Similarly, the second
各SW素子60a、60b、62a、62bは、電力ECU50からの駆動信号Sh1、Sh2、Sl1、Sl2によりオンオフが制御される。
Each
なお、双方向型のIGBTである第1双方向SW24a及び第2双方向SW24bの代わりに、図3に示すダイオードブリッジ70、図4及び図5に示す逆導通IGBT72、74、又は図6に示す逆阻止IGBT76を用いることもできる。
In place of the first
また、図2に示すように、第1バッテリ22aと第1双方向SW24aとの間には、第1平滑コンデンサ78aが配置され、第2バッテリ22bと第2双方向SW24bとの間には、第2平滑コンデンサ78bが配置される。
Further, as shown in FIG. 2, a
なお、以下では、第1双方向SW24a及び第2双方向SW24b(並びに第4実施形態以降では後述する第3双方向スイッチ24c)を双方向スイッチ24又は双方向SW24と総称する。また、発電SW素子60a、60b(及び第4実施形態以降では後述する発電スイッチング素子60c)を発電スイッチング素子60又はSW素子60と総称する。充電SW素子62a、62b(及び第4実施形態以降では後述する充電スイッチング素子62c)を充電スイッチング素子62又はSW素子62と総称する。
Hereinafter, the first
(4)インバータ26
インバータ26は、3相フルブリッジ型の構成とされて、直流/交流変換を行い、直流を3相の交流に変換してモータ12に供給する一方、回生動作に伴う交流/直流変換後の直流を第1バッテリ22a及び第2バッテリ22bの少なくとも一方に供給する。
(4)
The
図2に示すように、インバータ26は、3相の相アーム82u、82v、82wを有する。
As shown in FIG. 2, the
U相アーム82uは、上アームスイッチング素子86u(以下「上アームSW素子86u」という。)及びダイオード88uを有する上アーム素子84uと、下アームスイッチング素子92u(以下「下アームSW素子92u」という。)及びダイオード94uとを有する下アーム素子90uとで構成される。
The
同様に、V相アーム82vは、上アームスイッチング素子86v(以下「上アームSW素子86v」という。)及びダイオード88vを有する上アーム素子84vと、下アームスイッチング素子92v(以下「下アームSW素子92v」という。)及びダイオード94vを有する下アーム素子90vとで構成される。W相アーム82wは、上アームスイッチング素子86w(以下「上アームSW素子86w」という。)とダイオード88wを有する上アーム素子84wと、下アームスイッチング素子92w(以下「下アームSW素子92w」という。)とダイオード94wを有する下アーム素子90wとで構成される。
Similarly, the V-
上アームSW素子86u、86v、86wと下アームSW素子92u、92v、92wには、例えば、MOSFET又はIGBT等が採用される。
As the upper
なお、以下では、各相アーム82u、82v、82wを相アーム82と総称し、各上アーム素子84u、84v、84wを上アーム素子84と総称し、各下アーム素子90u、90v、90wを下アーム素子90と総称し、各上アームSW素子86u、86v、86wを上アームSW素子86と総称し、各下アームSW素子92u、92v、92wを下アームSW素子92と総称する。
Hereinafter, the
各相アーム82において、上アーム素子84と下アーム素子90の中点96u、96v、96wは、モータ12の巻線98u、98v、98wに連結されている。以下では、巻線98u、98v、98wを巻線98と総称する。
In each phase arm 82,
各上アームSW素子86及び各下アームSW素子92は、電力ECU50からの駆動信号UH、VH、WH、UL、VL、WLにより駆動される。
Each upper arm SW element 86 and each lower arm SW element 92 are driven by drive signals UH, VH, WH, UL, VL, WL from
(5)電圧センサ28、30、32
上述のように、電圧センサ28は、第1バッテリ22aの第1バッテリ電圧Vbat1を検出し、電力ECU50に出力する。電圧センサ30は、第2バッテリ22bの第2バッテリ電圧Vbat2を検出し、電力ECU50に出力する。
(5)
As described above, the
電圧センサ32は、接続点52、56を結ぶ経路と接続点54、58を結ぶ経路との間に接続され、インバータ26の入力電圧Vinv[V]を検出し、電力ECU50に出力する。
The
(6)電流センサ38、40、42、44、46
上述のように、電流センサ38は、第1バッテリ22aの第1バッテリ電流Ibat1を検出し、電力ECU50に出力する。電流センサ40は、第2バッテリ22bの第2バッテリ電流Ibat2を検出し、電力ECU50に出力する。
(6)
As described above, the
電流センサ42は、接続点52、56を結ぶ経路上においてインバータ26の入力電流Iinv[A]を検出し、電力ECU50に出力する。
電流センサ44は、モータ12の巻線98uにおけるU相の電流(U相電流Iu)を検出し、電力ECU50に出力する。同様に、電流センサ46は、巻線98wにおけるW相の電流(W相電流Iw)を検出し、電力ECU50に出力する。
なお、電流センサ44、46は、モータ12の3相のうちの2つの相を検出するものであれば、U相とW相の組合せ以外の電流を検出するものであってもよい。
The
(7)レゾルバ48
レゾルバ48は、モータ12の図示しない出力軸又は外ロータの回転角度(モータ12の図示しないステータに対して固定された座標系での回転角度)である電気角θを検出する。レゾルバ48の構成としては、例えば、特開2009−240125号公報に記載のものを用いることができる。
(7)
The
(8)電力ECU50
(a)全体構成
電力ECU50は、電力系20全体を制御するものであり、図示しない入出力装置、演算装置、記憶装置等を有する。第1実施形態における電力ECU50は、主として、インバータ26の制御と双方向SW24の制御とを行う。
(8)
(A) Overall Configuration The
図7には、電力ECU50の機能的なブロック図が示されている。図7に示すように、電力ECU50は、双方向スイッチ論理生成部102(以下「双方向SW論理生成部102」又は「論理生成部102」という。)と、電気角速度算出部104と、3相−dq変換部106と、電流指令算出部108と、減算器110、112と、電流フィードバック制御部114(以下「電流FB制御部114」という。)と、dq−3相変換部116と、PWM生成部118とを有する。
FIG. 7 shows a functional block diagram of
各双方向SW24のオンオフは、論理生成部102により制御される。各双方向SW24のオンオフを切り替える際は、論理生成部102によりインバータ26が3相短絡状態にされる(詳細は後述する。)。
ON / OFF of each bidirectional SW 24 is controlled by the
インバータ26の制御は、電気角速度算出部104と、3相−dq変換部106と、電流指令算出部108と、減算器110、112と、電流FB制御部114と、dq−3相変換部116と、PWM生成部118とを用いて行われる。
The
(b)SW24のオンオフの制御系
上記のように、各双方向SW24のオンオフは、論理生成部102により制御される。
(B) SW24 ON / OFF Control System As described above, the ON / OFF of each bidirectional SW24 is controlled by the
図8には、双方向SW論理生成部102の機能的なブロック図が示されている。図8に示すように、論理生成部102は、双方向スイッチ論理決定部122(以下「双方向SW論理決定部122」又は「論理決定部122」という。)と、双方向スイッチ論理更新指令部124(以下「双方向SW論理更新指令部124」又は「論理更新指令部124」という。)と、双方向スイッチ論理出力部126(以下「双方向SW論理出力部126」又は「論理出力部126」という。)と、デッドタイム生成部128と、記憶部130とを有する。
FIG. 8 shows a functional block diagram of the bidirectional SW
論理決定部122は、統合ECU18からの電源指定信号Sd1、Sd2、Sd3と、インバータ26の入力電流Iinvと、記憶部130からの電流閾値THi1、THi2とに基づいて、スイッチング素子選択信号Ss1、Ss2、Ss3、Ss4(以下「SW素子選択信号Ss1、Ss2、Ss3、Ss4」という。)を生成し、論理出力部126に送信する。
The
電源指定信号Sd1、Sd2、Sd3は、発電用、発電/充電切替え用、充電用の電源(第1実施形態では、第1バッテリ22a及び第2バッテリ22b)を指定するものである。より具体的には、電源指定信号Sd1は、発電用の電源を指定するものであり、電源指定信号Sd2は、発電/充電切替え用の電源を指定するものであり、電源指定信号Sd3は、充電用の電源を指定するものである。
The power supply designation signals Sd1, Sd2, and Sd3 designate power supplies for power generation, power generation / charge switching, and charging (in the first embodiment, the
論理決定部122は、インバータ26の入力電流Iinvと電流閾値THi1、THi2とを用いて、電気自動車10の力行状態(バッテリ22の発電時)、回生状態(バッテリ22の充電状態)及びこれらの中間状態(バッテリ22の発電/充電切替え時)を判定し、利用する電源指定信号Sd1、Sd2、Sd3を選択する(詳細は後述する。)。
The
SW素子選択信号Ss1、Ss2、Ss3、Ss4は、各双方向SW24の各SW素子60a、60b、62a、62bのうち、いずれをオンとし、いずれをオフとするかを選択するものである。より具体的には、SW素子選択信号Ss1は、発電SW素子60aをオンさせるものであり、SW素子選択信号Ss2は、発電SW素子60bをオンさせるものであり、SW素子選択信号Ss3は、充電SW素子62aをオンさせるものであり、SW素子選択信号Ss4は、充電SW素子62bをオンさせるものである。換言すると、各SW素子選択信号Ss1、Ss2、Ss3、Ss4がハイのとき、これに対応するSW素子60a、60b、62a、62bをオンとし、SW素子選択信号Ss1、Ss2、Ss3、Ss4がローのとき、これに対応するSW素子60a、60b、62a、62bをオフとする。
The SW element selection signals Ss1, Ss2, Ss3, and Ss4 select which one of the
なお、後述する第4実施形態及び第5実施形態のように、電源が3つ以上ある場合、電源の数に2を乗じた数のSW素子選択信号が出力される。 Note that when there are three or more power supplies as in the fourth and fifth embodiments described later, the number of SW element selection signals obtained by multiplying the number of power supplies by 2 is output.
また、論理決定部122は、SW素子選択信号Ss1、Ss2、Ss3、Ss4の論理(ハイ又はロー)を変更したときは、その旨(すなわち、論理の更新の準備が完了した旨)を通知する更新準備完了信号Suを論理更新指令部124に出力する。
In addition, when the
論理更新指令部124は、論理決定部122からの更新準備完了信号Suと、PWM生成部118からの双方向スイッチ論理切替許可信号Sal(以下「切替許可信号Sal」という。)とに基づいて論理更新実行信号Scを生成し、論理出力部126に送信する。
The logic
切替許可信号Salは、双方向SW24の切替えが許可される際に、PWM生成部118から論理更新指令部124に対して送信されるものである(詳細は後述する。)。
The switching permission signal Sal is transmitted from the
論理更新指令部124は、論理決定部122においてSW素子選択信号Ss1、Ss2、Ss3、Ss4の論理の更新の準備が完了し、且つ双方向SW24の切替えが可能となったときに論理更新実行信号Scを論理出力部126に出力する。
The logic
論理出力部126は、論理決定部122からのSW素子選択信号Ss1、Ss2、Ss3、Ss4と、論理更新指令部124からの論理更新実行信号Scとに基づいて、各SW素子60a、60b、62a、62bへの駆動信号Sh1、Sh2、Sl1、Sl2を生成し、デッドタイム生成部128に出力する。
Based on the SW element selection signals Ss1, Ss2, Ss3, and Ss4 from the
より具体的には、論理更新指令部124から論理更新実行信号Scを受信しないとき{論理更新実行信号Scがロー(論理0)であるとき}、論理出力部126は、論理決定部122からのSW素子選択信号Ss1、Ss2、Ss3、Ss4の論理が変更されていても(SW素子60a、60b、62a、62bのオンオフの切替えを求めていても)、変更前の論理を維持し、SW素子60a、60b、62a、62bのオンオフを切り替えることなく、駆動信号Sh1、Sh2、Sl1、Sl2を同じ論理で出力し続ける。この場合、SW素子60a、60b、62a、62bのオンオフを切り替えてしまうと、第1バッテリ22aと第2バッテリ22bとの間で短絡が生じてしまう等の不具合が発生するおそれがあるためである。
More specifically, when the logic update execution signal Sc is not received from the logic update command unit 124 {when the logic update execution signal Sc is low (logic 0)}, the
一方、論理出力部126は、論理更新指令部124から論理更新実行信号Scを受信しているとき{論理更新実行信号Scがハイ(論理1)であるとき}、論理決定部122からのSW素子選択信号Ss1、Ss2、Ss3、Ss4に応じた論理で駆動信号Sh1、Sh2、Sl1、Sl2を出力する。この場合、そのタイミングでSW素子60a、60b、62a、62bのオンオフを切り替えても、上記不具合が発生するおそれがないためである。
On the other hand, when the
デッドタイム生成部128は、論理出力部126からの駆動信号Sh1、Sh2、Sl1、Sl2にデッドタイムdtを挿入して各SW素子60a、60b、62a、62bに出力する。デッドタイムdtを挿入するのは、意図しない短絡を防止するためである。
The dead
(c)インバータ26の制御系
上記のように、インバータ26の制御は、電気角速度算出部104と、3相−dq変換部106と、電流指令算出部108と、減算器110、112と、電流FB制御部114と、dq−3相変換部116と、PWM生成部118とを用いて行われる。なお、インバータ26の制御系としては、基本的に、特開2009−240125号公報に記載のものを用いることが可能であり、第1実施形態において省略されている構成要素についても付加的に適用可能である。
(C) Control System of
図7の電気角速度算出部104は、レゾルバ48からの電気角θを微分することで、モータ12の出力軸の回転速度(=外ロータの回転速度)の検出値(観測値)としての電気角速度ωを算出し、電流指令算出部108に出力する。
The electric angular
3相−dq変換部106は、電流センサ44からのU相電流Iuと、電流センサ46からのW相電流Iwと、レゾルバ48からの電気角θとを用いて3相−dq変換を行い、d軸方向の電流成分としてのd軸電機子の電流(以下「d軸電流Id」という。)と、q軸方向の電流成分としてのq軸電機子の電流(以下「q軸電流Iq」という。)を算出する。そして、3相−dq変換部106は、d軸電流Idを減算器110に出力し、q軸電流Iqを減算器112に出力する。
The three-phase-
なお、3相−dq変換は、U相電流Iuと、W相電流Iwと、これらから求められるV相電流Iw(=−Iu−Iw)との組を、電気角θ(より詳しくは電気角θでの出力軸の回転角度)に応じた変換行列によりd軸電流Idとq軸電流Iqとの組に変換する処理である。 In the three-phase-dq conversion, a set of a U-phase current Iu, a W-phase current Iw, and a V-phase current Iw (= −Iu−Iw) obtained from these is converted into an electrical angle θ (more specifically, an electrical angle). This is a process of converting into a set of a d-axis current Id and a q-axis current Iq by a conversion matrix according to the rotation angle of the output shaft at θ.
電流指令算出部108は、d軸電流Idの指令値であるd軸電流指令値Id_cとq軸電流Iqの指令値であるq軸電流指令値Iq_cとを算出する。すなわち、電流指令算出部108には、統合ECU18から与えられるトルク指令値T_cと、電気角速度算出部104で求められた電気角速度ωとが入力される。そして、電流指令算出部108は、これらの入力値から、予め設定されたマップに基づいて、d軸電流指令値Id_c及びq軸電流指令値Iq_cを算出する。このd軸電流指令値Id_c及びq軸電流指令値Iq_cは、トルク指令値T_cのトルクをモータ12の出力軸に発生させるためのd軸電流及びq軸電流のフィードフォワード指令値としての意味を持つ。
The current
なお、トルク指令値T_cは、例えばモータ12を推進力発生源として搭載した電気自動車10のアクセル操作量(アクセルペダルの踏込み量)や走行速度に応じて決定される。また、トルク指令値T_cには、力行トルクの指令値と回生トルクの指令値とがあり、それらの指令値は、正負の極性が異なるものとされる。
The torque command value T_c is determined in accordance with, for example, the accelerator operation amount (depressing amount of the accelerator pedal) and the traveling speed of the
減算器110は、d軸電流指令値Id_cとd軸電流Idとの偏差(=Id_c−Id)(以下「d軸電流偏差ΔId」という。)を演算し、電流FB制御部114に出力する。減算器112は、q軸電流指令値Iq_cとq軸電流Iqとの偏差(=Iq_c−Iq)(以下「q軸電流偏差ΔIq」という。)を演算し、電流FB制御部114に出力する。
The
電流FB制御部114は、減算器110、112からのd軸電流偏差ΔId及びq軸電流偏差ΔIqに応じて、d軸電機子の電圧指令値(d軸電圧の目標値)であるd軸電圧指令値Vd_cと、q軸電機子の電圧指令値(q軸電圧の目標値)であるq軸電圧指令値Vq_cとを演算し、dq−3相変換部116に出力する。
The current
電流FB制御部114は、d軸電流偏差ΔIdに応じて、d軸電流偏差ΔIdを0に近づけるようにPI制御(比例・積分制御)等のフィードバック制御によりd軸電圧指令値Vd_cを決定する。同様に、電流FB制御部114は、q軸電流偏差ΔIqに応じて、q軸電流偏差ΔIqを0に近づけるようにPI制御などのフィードバック制御によりq軸電圧指令値Vq_cを決定する。
The current
なお、d軸電圧指令値Vd_cとq軸電圧指令値Vq_cとを決定するとき、d軸電流偏差ΔId、q軸電流偏差ΔIqからフィードバック制御によりそれぞれ求められるd軸電圧指令値、q軸電圧指令値に、d軸とq軸との間で干渉し合う速度起電力の影響を打ち消すための非干渉成分を付加することで、d軸電圧指令値Vd_cとq軸電圧指令値Vq_cを求めることが好ましい。 When the d-axis voltage command value Vd_c and the q-axis voltage command value Vq_c are determined, the d-axis voltage command value and the q-axis voltage command value respectively obtained by feedback control from the d-axis current deviation ΔId and the q-axis current deviation ΔIq. In addition, it is preferable to obtain the d-axis voltage command value Vd_c and the q-axis voltage command value Vq_c by adding a non-interference component for canceling the influence of the speed electromotive force that interferes between the d-axis and the q-axis. .
dq−3相変換部116は、電流FB制御部114からのd軸電圧指令値Vd_c及びq軸電圧指令値Vq_cと、レゾルバ48からの電気角θとを用いてdq−3相変換を行い、U相、V相、W相の各相の相電圧指令値Vu_c、Vv_c、Vw_cを算出し、PWM生成部118に出力する。なお、dq−3相変換は、d軸電圧指令値Vd_cおよびq軸電圧指令値Vq_cの組を、電気角θ(より詳しくは電気角での出力軸の回転角度)に応じた変換行列により相電圧指令値Vu_c、Vv_c、Vw_cの組に変換する処理である。
The dq-3
PWM生成部118は、これらの相電圧指令値Vu_c、Vv_c、Vw_cに応じて、モータ12の各相の巻線98にパルス幅変調(PWM)制御によりインバータ26を介して通電する。PWM生成部118は、インバータ26の各SW素子86、92のオンオフを制御することで、各相の巻線98に通電する。
The
図9には、PWM生成部118の機能的なブロック図が示されている。図9に示すように、PWM生成部118は、デューティ値演算部132(以下「DUT演算部132」という。)と、キャリア信号生成部134と、コンパレータ136u、136v、136wと、3相論理強制変換部138と、3相論理判定部140と、NOT回路142u、142v、142wと、デッドタイム生成部144とを有する。
FIG. 9 shows a functional block diagram of the
DUT演算部132は、インバータ26の入力電圧Vinvと、相電圧指令値Vu_c、Vv_c、Vw_cとに応じて各上アームSW素子86のディーティ値DUT1[%]を規定する3相の電圧指令値THu、THv、THwを演算し、コンパレータ136u、136v、136wに出力する。すなわち、U相の電圧指令値THuはコンパレータ136uに、V相の電圧指令値THvはコンパレータ136vに、W相の電圧指令値THwはコンパレータ136wに出力される。
The
キャリア信号生成部134は、キャリア信号Scaを生成し、各コンパレータ136u、136v、136wに出力する。
The carrier
コンパレータ136uは、電圧指令値THuとキャリア信号Scaとを比較し、キャリア信号Scaが電圧指令値THu未満であるとき、論理0を出力し、キャリア信号Scaが電圧指令値THu以上であるとき、論理1を出力する。コンパレータ136v、136wも同様である。
The
3相論理強制変換部138は、統合ECU18からの強制短絡要求Rsを受信しないとき(強制短絡要求Rsの信号線が論理0のとき)、コンパレータ136u、136v、136wからの出力をそのまま3相論理判定部140に出力する。一方、統合ECU18からの強制短絡要求Rsを受信したとき(強制短絡要求Rsの信号線が論理1のとき)は、コンパレータ136u、136v、136wからの出力にかかわらず、3相全てについて強制的に論理0を3相論理判定部140に出力する。或いは、論理0にする代わりに3相全てについて論理1を出力してもよい。
When the compulsory short circuit request Rs from the integrated
3相論理判定部140は、3相全てについて論理0又は論理1であるかどうかを判定し、3相全てについて論理0又は論理1である場合、切替許可信号Salを論理生成部102に出力する。また、3相論理判定部140は、3相論理強制変換部138からの論理をそのままNOT回路142u、142v、142w及びデッドタイム生成部144に出力する。
The three-phase
NOT回路142u、142v、142wは、各下アームSW素子92のデューティ値DUT2[%]を演算するものであり、3相論理判定部140から通知された論理を反転させてデッドタイム生成部144に出力する。なお、上アームSW素子86のデューティ値DUT1と下アームSW素子92のデューティ値DUT2の和は、100%となる。
The
デッドタイム生成部144は、3相論理判定部140から通知された3相の論理信号にデッドタイムdtを挿入して各上アームSW素子86に駆動信号UH、VH、WHを出力する。また、デッドタイム生成部144は、NOT回路142u、142v、142wから通知された3相の論理信号にデッドタイムdtを挿入して各下アームSW素子92に駆動信号UL、VL、WLを出力する。
The dead
以上説明したインバータ26の制御系によって、d軸電圧とq軸電圧との合成電圧が、電源電圧に応じた目標値(電圧円の半径)を超えないようにしつつ、モータ12の出力軸に発生するトルク(モータ12の出力トルク)をトルク指令値T_cに従わせるように(d軸電流偏差ΔId及びq軸電流偏差ΔIqが0に収束するように)、d軸電圧指令値Vd_c及びq軸電圧指令値Vq_cの組が決定される。そして、このd軸電圧指令値Vd_c及びq軸電圧指令値Vq_cに応じて、モータ12の各相の巻線98の通電電流が制御される。
By the control system of the
B.各種制御
1.インバータ26の短絡制御
上記のように、各双方向SW24のオンオフの際は、PWM生成部118によりインバータ26が3相短絡状態にされる。
B. Various controls Short Circuit Control of
具体的には、PWM生成部118は、3相の下アームSW素子92を全てオンにする(図10参照)、又は3相の上アームSW素子86を全てオンにする(図11参照)。これにより、インバータ26は3相短絡状態となり、インバータ26には、第1バッテリ22a及び第2バッテリ22bのいずれからも電力が供給されなくなる。
Specifically, the
PWM生成部118は、dq−3相変換部116からの相電圧指令値Vu_c、Vv_c、Vw_cに基づいて上記3相短絡状態を発生させる。或いは、PWM生成部118は、統合ECU18からの強制短絡要求Rsに基づいて上記3相短絡状態を強制的に発生させる。
The
dq−3相変換部116からの相電圧指令値Vu_c、Vv_c、Vw_cに基づいて上記短絡状態を発生させる場合、次のような処理がなされる。
When the short circuit state is generated based on the phase voltage command values Vu_c, Vv_c, and Vw_c from the dq-3
まず前提として、第1実施形態において、PWM生成部118は、スイッチング周期毎に各相アーム82への駆動信号UH、UL、VH、VL、WH、WLを生成する。ここで、上記のように、1スイッチング周期全体におけるデューティ値DUTを100%とすると、下アームSW素子92のデューティ値DUT2は、100%から上アームSW素子86へのデューティ値DUT1を引いたものとして演算され、さらに、上アームSW素子86及び下アームSW素子92それぞれのデューティ値DUT1、DUT2にデッドタイムdtを反映させたものが、実際に出力される駆動信号UH、UL、VH、VL、WH、WLとなる。
First, as a premise, in the first embodiment, the
また、各相の上アームSW素子86のデューティ値DUT1は、各相で電圧指令値THu、THv、THwを設定しておき、キャリア信号Scaが各電圧指令値THu、THv、THw以上となったときに、駆動信号UH、VH、WHが出力されるように設定される。 Further, the duty value DUT1 of the upper arm SW element 86 of each phase is set with the voltage command values THu, THv, THw in each phase, and the carrier signal Sca becomes equal to or higher than the voltage command values THu, THv, THw. Sometimes, the drive signals UH, VH, and WH are set to be output.
このため、図12に示す例の場合、時点t1以前及び時点t1から時点t2の間は、キャリア信号Scaは、各電圧指令値THu、THv、THw未満であるため、いずれの上アームSW素子86にも駆動信号UH、VH、WHは出力されない{駆動信号UH、VH、WHはロー(論理0)である。}。従って、各下アームSW素子92の全てに駆動信号UL、VL、WLが出力される{駆動信号UL、VL、WLがハイ(論理1)になる。}。この場合、全ての下アームSW素子92がオンとなるため、図10に示すような短絡状態が発生する。 For this reason, in the example shown in FIG. 12, since the carrier signal Sca is less than the voltage command values THu, THv, and THw before the time t1 and between the time t1 and the time t2, any upper arm SW element 86 is used. Also, the drive signals UH, VH, and WH are not output {the drive signals UH, VH, and WH are low (logic 0). }. Accordingly, the drive signals UL, VL, WL are output to all the lower arm SW elements 92 {the drive signals UL, VL, WL are high (logic 1). }. In this case, since all the lower arm SW elements 92 are turned on, a short circuit state as shown in FIG. 10 occurs.
また、時点t2から時点t3まではキャリア信号Scaは、電圧指令値THu以上となるため、U相の上アームSW素子86uはオンとなるが、V相及びW相の上アームSW素子86はオフであり、3相短絡状態は発生しない。同様に、時点t3から時点t4まではキャリア信号Scaは、電圧指令値THu、THv以上となるため、U相及びV相の上アームSW素子86u、86vはオンとなるが、W相の上アームSW素子86wはオフであり、3相短絡状態は発生しない。
From time t2 to time t3, the carrier signal Sca is equal to or higher than the voltage command value THu, so the U-phase upper
時点t4から時点t5まではキャリア信号Scaは、全ての電圧指令値THu、THv、THw以上となり、全ての相の上アームSW素子86がオンとなるため、図11に示すような3相短絡状態が発生する。 From time t4 to time t5, the carrier signal Sca becomes equal to or higher than all the voltage command values THu, THv, THw, and the upper arm SW elements 86 of all the phases are turned on. Will occur.
統合ECU18からの強制短絡要求Rsに基づいて3相短絡状態を強制的に発生させる場合、PWM生成部118は、例えば、図13に示すように、駆動信号UH、VH、WHの全てをオンとする(具体的な処理については後述する。)。
When forcibly generating a three-phase short-circuit state based on the forced short-circuit request Rs from the integrated
2.双方向SW24のオンオフ制御
次に、各双方向SW24のオンオフ制御について説明する。
2. On / Off Control of Bidirectional SW 24 Next, on / off control of each bidirectional SW 24 will be described.
第1実施形態では、統合ECU18は、第1バッテリ22aの第1バッテリ電圧Vbat1と第2バッテリ22bの第2バッテリ電圧Vbat2を比較することなしに、いずれのバッテリ22を用いるかを設定する。
In the first embodiment, the
統合ECU18は、例えば、図14に示すモードを適宜切り替えて用いる。すなわち、第1実施形態では、統合ECU18は、「停止時」、「1電源発電」、「1電源充電」、「1電源利用」、「高電圧バッテリ発電」及び「低電圧バッテリ充電」の各モードを選択して用いる。
For example, the integrated
これらのモードの切替えは、インバータ26に対する駆動信号UH、UL、VH、VL、WH、WLの生成のように、1スイッチング周期においてオンオフ(ハイ/ロー)を切り替えるものではなく、切替えの必要が生じたときに適宜行うものである。換言すると、1スイッチング周期では、各SW素子60、62のオンオフを固定する制御(固定制御)を用いる(第2〜第5実施形態においても同様である。)。
Switching between these modes does not switch on / off (high / low) in one switching cycle as in the case of generating the drive signals UH, UL, VH, VL, WH, WL for the
「停止時」モードは、電気自動車10の停止時に用いるモードであり、各双方向SW24のいずれのスイッチング素子60、62もオフにする。
The “when stopped” mode is a mode used when the
「1電源発電」モードは、第1バッテリ22a及び第2バッテリ22bの一方を発電用として用いるモードである。「1電源発電」モードは、例えば、一方のバッテリ22が直ぐ後に交換されることがわかっている場合でモータ12が力行状態であるとき、一方のバッテリ22に不具合が生じたとき、ユーザの意志により使用したいバッテリ22があるときに用いられる。
The “one power generation” mode is a mode in which one of the
「1電源充電」モードは、第1バッテリ22a及び第2バッテリ22bの一方を充電用として用いるモードである。「1電源充電」モードは、例えば、一方のバッテリ22が直ぐ後に交換されることがわかっている場合でモータ12が回生状態であるとき、一方のバッテリ22に不具合が生じたとき、ユーザの意志により使用したいバッテリ22があるときに用いられる。
The “single power supply charging” mode is a mode in which one of the
なお、「1電源発電」モードと「1電源充電」モードを組み合わせることにより、発電に用いるバッテリ22と充電に用いるバッテリ22とを切り替えることができる。 In addition, the battery 22 used for power generation and the battery 22 used for charging can be switched by combining the “one power generation” mode and the “one power supply charging” mode.
「1電源利用」モードは、第1バッテリ22a及び第2バッテリ22bの一方を発電用及び充電用に用い、他方を発電用及び充電用のいずれにも用いないモードである。「1電源利用」モードは、例えば、一方のバッテリ22が直ぐ後に交換されることがわかっている場合でモータ12が力行状態か回生状態かの区別が難しい状態(すなわち、中間状態)であるとき、一方のバッテリ22に不具合が生じたとき、ユーザの意志により使用したいバッテリ22があるときに用いられる。
The “one power use” mode is a mode in which one of the
「高電圧バッテリ発電」モードは、第1バッテリ22a及び第2バッテリ22bの発電SW素子60a、60bのそれぞれをオンとし、相対的に電圧が高いバッテリ22から発電を行うモードである。すなわち、電気自動車10が力行状態にある場合、発電SW素子60a、60bの両方がオンであれば、第1バッテリ22a及び第2バッテリ22bの少なくとも一方からモータ12に電力が供給される。ここで、第1バッテリ22aと第2バッテリ22bとの間に電圧差がある場合、より電圧の高いバッテリ22からモータ12に電力が供給され、より電圧の低いバッテリ22からは電力が供給されない。従って、発電SW素子60a、60bの両方をオンにしているにもかかわらず、実質的に、より電圧の高いバッテリ22のみを選択して電力供給させることとなる。「高電圧バッテリ発電」モードは、例えば、電圧の高いバッテリ22でモータ12を駆動したい場合、電圧の高いバッテリ22は蓄電容量(SOC)が高いバッテリ22であるため、余裕のあるバッテリ22から優先的に出力したいときに用いられる。
The “high voltage battery power generation” mode is a mode in which each of the power
「低電圧バッテリ充電」モードは、第1バッテリ22a及び第2バッテリ22bの充電SW素子62a、62bのそれぞれをオンとし、相対的に電圧が低いバッテリに充電を行うモードである。すなわち、電気自動車10が回生状態にある場合、充電SW素子62a、62bの両方がオンであれば、モータ12から第1バッテリ22a及び第2バッテリ22bの少なくとも一方に電力が供給される。ここで、第1バッテリ22aと第2バッテリ22bとの間に電圧差がある場合、モータ12からの回生電力Pregは、より電圧の低いバッテリ22に供給され易くなり、より電圧の高いバッテリ22には供給され難くなる。従って、充電SW素子62a、62bの両方をオンにしているにもかかわらず、実質的に、より電圧の低いバッテリ22を優先的に充電させることとなる。「低電圧バッテリ充電」モードは、例えば、電圧の低いバッテリ22を充電したいとき、電圧の低いバッテリ22はSOCが低いバッテリ22であるため、SOCの低下しているバッテリ22に優先的に充電したいときに用いられる。
The “low voltage battery charging” mode is a mode in which the charging
図14からもわかるように、第1実施形態では、第1バッテリ22a及び第2バッテリ22bの一方が発電しているときは他方は充電できないように各SW素子60、62を制御する。同様に、第1バッテリ22a及び第2バッテリ22bの一方が充電しているときは他方は発電できないように各SW素子60、62を制御する。言い換えると、図14では、各モードにおいてオンが斜めに存在すること(発電SW素子60aがオン且つ充電SW素子62bがオンとなること、又は発電SW素子60bがオン且つ充電SW素子62aがオンとなること)がないようにしている。これにより、第1バッテリ22a及び第2バッテリ22bの間で短絡が発生することを防止することができる。
As can be seen from FIG. 14, in the first embodiment, when one of the
さらに換言すると、第1実施形態では、次の第1制御法則と第2制御法則の少なくとも一方が成立するように各SW素子60a、60b、62a、62bのオンオフを選択することで、第1バッテリ22aと第2バッテリ22bの間における短絡の発生を防止する。
In other words, in the first embodiment, the first battery is selected by selecting ON / OFF of each
すなわち、第1制御法則とは、双方向SW24がN個(Nは、2以上の整数)ある場合、発電SW素子60と充電SW素子62がいずれもオフとなる双方向SW24がN−1個存在するものである。換言すると、発電経路と充電経路の両方がオフとなる電力系統がN−1個存在する。この場合、残りの1つの電力系統の双方向SW24については、発電SW素子60と充電SW素子62の一方のみがオンであってもよく、また、発電SW素子60と充電SW素子62の両方がオンであってもよい。 That is, the first control law is that when there are N bidirectional SWs 24 (N is an integer of 2 or more), N−1 bidirectional SWs 24 in which both the power generation SW element 60 and the charging SW element 62 are turned off. It exists. In other words, there are N-1 power systems in which both the power generation path and the charging path are off. In this case, only one of the power generation SW element 60 and the charging SW element 62 may be on for the bidirectional SW 24 of the remaining one power system, and both the power generation SW element 60 and the charging SW element 62 are It may be on.
第2制御法則とは、全て(N個)の双方向SW24の発電SW素子60又は充電SW素子62全てがオフとなるものである。換言すると、全ての電力系統の発電経路又は充電経路がオフとなる。この場合、全てがオンとなる発電経路又は充電経路とは逆の充電経路又は発電経路は、一部又は全てをオンとすることができる。 In the second control law, all (N) power generation SW elements 60 or charge SW elements 62 of the bidirectional SW 24 are turned off. In other words, the power generation paths or charging paths of all power systems are turned off. In this case, a part or all of the charging path or power generation path opposite to the power generation path or charging path that is all turned on can be turned on.
上記の第1制御法則及び第2制御法則を用いることにより、第1バッテリ22aと第2バッテリ22bとの間における短絡を防止することができる。
By using the first control law and the second control law, a short circuit between the
3.双方向SW24の切替え時の制御
次に、各モードを切り替える際の各SW素子60、62の制御について説明する。上記のように、各モードを切り替える際は、インバータ26では、各下アームSW素子92の3相短絡状態(図10)又は各上アームSW素子86の3相短絡状態(図11)を発生させる。
3. Control at the time of switching the bidirectional SW 24 Next, control of the SW elements 60 and 62 when switching between the modes will be described. As described above, when each mode is switched, the
(1)単純な切替え
「停止時」モードとその他のモードとを切り替える場合(例えば、「停止時」から「1電源発電」への切替え又はその逆)、電力ECU50は、各SW素子60、62のオンオフを図14に示した状態に単純に切り替える。このような切替えによっても、第1バッテリ22aと第2バッテリ22bとの間で短絡は発生しない。但し、切替え時にはデッドタイム生成部128においてデッドタイムdtを挿入する。
(1) Simple switching When switching between “when stopped” mode and other modes (for example, switching from “when stopped” to “1 power generation” or vice versa), the
同様に、「1電源発電(第1バッテリ)」から「1電源発電(第2バッテリ)」に切り替える場合、その逆の場合、「1電源充電(第1バッテリ)」から「1電源充電(第2バッテリ)」に切り替える場合、その逆の場合、「1電源発電(第1バッテリ)」若しくは「1電源発電(第2バッテリ)」から「高電圧バッテリ発電」に切り替える場合、その逆の場合、「1電源充電(第1バッテリ)」若しくは「1電源充電(第2バッテリ)」から「低電圧バッテリ充電」に切り替える場合、その逆の場合、電力ECU50は、各SW素子60、62のオンオフを図14に示した状態にそのまま切り替える。このような切替えによっても、第1バッテリ22aと第2バッテリ22bとの間で短絡は発生しない。但し、切替え時にはデッドタイム生成部128においてデッドタイムdtを挿入する。
Similarly, when switching from “1 power generation (first battery)” to “1 power generation (second battery)”, and vice versa, “1 power supply (first battery)” to “1 power supply (1st battery)” "2 battery)" when switching to "high voltage battery power generation" from "1 power generation (first battery)" or "1 power generation (second battery)", or vice versa, In the case of switching from “1 power supply charging (first battery)” or “1 power supply charging (second battery)” to “low voltage battery charging”, the
(2)段階的な切替え
上記のような単純な切替えでは、第1バッテリ22aと第2バッテリ22bとの間で短絡が発生する場合、例えば、次のような制御を用いて短絡を防止することができる。
(2) Stepwise switching In the case of simple switching as described above, when a short circuit occurs between the
(a)電気自動車10の力行時には一方のバッテリ22について「1電源利用」モードを実行し、回生時には他方のバッテリ22について「1電源利用」モードを実行する場合
例えば、電気自動車10の力行状態では「1電源利用(第1バッテリ)」モードを実行して第1バッテリ22aから発電し、回生状態では「1電源利用(第2バッテリ)」モードを実行して第2バッテリ22bに充電する場合、次のように、各SW素子60、62を切り替える。
(A) When the
図15に示すように、インバータ26の入力電流Iinvが正から負に切り替わる場合、すなわち、電気自動車10が力行状態から回生状態に切り替わる場合について説明する。まず、インバータ26の入力電流Iinvが電流閾値THi1を超える場合(便宜的に、この状態を「発電状態」という。)、第1双方向SW24aの発電SW素子60a及び充電SW素子62aの両方をオンにする。一方、第2双方向SW24bの発電SW素子60b及び充電SW素子62bの両方をオフにする。
As shown in FIG. 15, the case where the input current Iinv of the
時点t11において、インバータ26の入力電流Iinvが電流閾値THi1以下になった場合、第1双方向SW24aの発電SW素子60a及び充電SW素子62aの両方をオフにする。その後、第2双方向SW24bの発電SW素子60b及び充電SW素子62bの両方をオンにする。インバータ26の入力電流Iinvが電流閾値THi2以上、電流閾値THi1以下である場合(便宜的に、この状態を「発電/充電切替え状態」という。)、このオンオフ制御を継続する。
When the input current Iinv of the
時点t12において、インバータ26の入力電流Iinvが電流閾値THi2未満になった場合(便宜的に、この状態を「充電状態」という。)、第1双方向SW24aの発電SW素子60a及び充電SW素子62aの両方はオフのまま保持する。一方、第2双方向SW24bでは、発電SW素子60b及び充電SW素子62bの両方をオンのまま維持する。
When the input current Iinv of the
次に、図16に示すように、インバータ26の入力電流Iinvが負から正に切り替わる場合、すなわち、電気自動車10が回生状態から力行状態に切り替わる場合について説明する。まず、インバータ26の入力電流Iinvが電流閾値THi2未満である場合、第1双方向SW24aの発電SW素子60a及び充電SW素子62aの両方をオフにする。一方、第2双方向SW24bの発電SW素子60b及び充電SW素子62bの両方をオンにする。
Next, as shown in FIG. 16, a case where the input current Iinv of the
時点t21において、インバータ26の入力電流Iinvが電流閾値THi2以上になった場合、第2双方向SW24bの発電SW素子60b及び充電SW素子62bの両方をオフにする。その後、第1双方向SW24aの発電SW素子60a及び充電SW素子62bの両方をオンにする。インバータ26の入力電流Iinvが電流閾値THi2以上、電流閾値THi1以下である場合、このオンオフ制御を継続する。
At time t21, when the input current Iinv of the
時点t22において、インバータ26の入力電流Iinvが電流閾値THi1以上になった場合、第1双方向SW24aの発電SW素子60a及び充電SW素子62aの両方はオンのまま保持する。一方、第2双方向SW24bでは、発電SW素子60b及び充電SW素子62bの両方をオフのまま維持する。
When the input current Iinv of the
なお、上記では、インバータ26の入力電流Iinvに基づいて第1双方向SW24aと第2双方向SW24bのオンオフを制御したが、インバータ26の入力電圧Vinv又はモータ12の消費電力(回生電力)によって制御することも可能である。或いは、発電と充電との切り替わり時点が判別可能である場合、当該切り替わり時点の前後の所定時点によってSW素子60、62のオンオフ切替えをすることも可能である。発電と充電との切り替わり時点が判別可能である場合としては、例えば、実電力がゼロを跨ぐまでの予測時間を用いる場合がある。
In the above description, on / off of the first
(b)「高電圧バッテリ発電」モードと「低電圧バッテリ充電」モードを組み合わせて用いる場合
「高電圧バッテリ発電」モードと「低電圧バッテリ充電」モードを組み合わせて用いる場合、次のように、各SW素子60、62を切り替える。なお、以下では、第1バッテリ電圧Vbat1よりも第2バッテリ電圧Vbat2の方が高いものとする。
(B) When using a combination of “high voltage battery power generation” mode and “low voltage battery charging” mode When using a combination of “high voltage battery power generation” mode and “low voltage battery charging” mode, The SW elements 60 and 62 are switched. In the following, it is assumed that the second battery voltage Vbat2 is higher than the first battery voltage Vbat1.
図15に示すように、インバータ26の入力電流Iinvが正から負に切り替わる場合、すなわち、電気自動車10が力行状態から回生状態に切り替わる場合について説明する。まず、インバータ26の入力電流Iinvが電流閾値THi1を超える場合、各発電SW素子60a、60bをオンにし、各充電SW素子62a、62bをオフにする。この場合、より電圧が高い第2バッテリ22bからの電力がインバータ26に供給され、より電圧が低い第1バッテリ22aからは電力が供給されない。また、各充電SW素子62a、62bはオフであるため、第1バッテリ22aと第2バッテリ22bとの間で短絡は発生せず、第2バッテリ22bからの電力が第1バッテリ22aに供給されることはない。
As shown in FIG. 15, the case where the input current Iinv of the
時点t11において、インバータ26の入力電流Iinvが電流閾値THi1以下になった場合、第1双方向SW24aの発電SW素子60aをオフにする。その後、第2双方向SW24bの充電SW素子62bをオンにする。その結果、第1双方向SW24aの発電SW素子60a及び充電SW素子62aはオフとなり、第2双方向SW24bの発電SW素子60b及び充電SW素子62bはオンになる。インバータ26の入力電流Iinvが電流閾値THi2以上、電流閾値THi1以下である場合、このオンオフ状態を継続する。
When the input current Iinv of the
時点t12において、インバータ26の入力電流Iinvが電流閾値THi2未満になった場合、第2双方向SW24bの発電SW素子60bをオフにする。その後、第1双方向SW24aの充電SW素子62aをオンにする。その結果、各発電SW素子60a、60bはオフとなり、各充電SW素子62a、62bはオンになる。この場合、モータ12からの回生電力Pregは、より電圧が低い第1バッテリ22aに優先的に充電される。また、各発電SW素子60a、60bはオフであるため、第1バッテリ22aと第2バッテリ22bとの間で短絡は発生せず、第2バッテリ22bからの電力が第1バッテリ22aに供給されることはない。
When the input current Iinv of the
次に、図16に示すように、インバータ26の入力電流Iinvが負から正に切り替わる場合、すなわち、電気自動車10が回生状態から力行状態に切り替わる場合について説明する。まず、インバータ26の入力電流Iinvが電流閾値THi2未満である場合、各発電SW素子60a、60bをオフにし、各充電SW素子62a、62bをオンにする。この場合、モータ12からの回生電力Pregは、より電圧が低い第1バッテリ22aに優先的に充電される。また、各発電SW素子60a、60bはオフであるため、第1バッテリ22aと第2バッテリ22bとの間で短絡は発生せず、第2バッテリ22bからの電力が第1バッテリ22aに供給されることはない。
Next, as shown in FIG. 16, a case where the input current Iinv of the
時点t21において、インバータ26の入力電流Iinvが電流閾値THi2以上になった場合、第1双方向SW24aの充電SW素子62aをオフにする。その後、第2双方向SW24bの発電SW素子60bをオンにする。その結果、第1双方向SW24aの発電SW素子60a及び充電SW素子62aはオフとなり、第2双方向SW24bの発電SW素子60b及び充電SW素子62bはオンになる。インバータ26の入力電流Iinvが電流閾値THi2以上、電流閾値THi1以下である場合、このオンオフ制御を継続する。
When the input current Iinv of the
時点t22において、インバータ26の入力電流Iinvが電流閾値THi1以上になった場合、第2双方向SW24bの充電SW素子62bをオフにする。その後、第1双方向SW24aの発電SW素子60aをオンにする。その結果、各発電SW素子60a、60bはオンとなり、各充電SW素子62a、62bはオフになる。この場合、より電圧が高い第2バッテリ22bからの電力がインバータ26に供給され、より電圧が低い第1バッテリ22aからは電力が供給されない。また、各充電SW素子62a、62bはオフであるため、第1バッテリ22aと第2バッテリ22bとの間で短絡は発生せず、第2バッテリ22bからの電力が第1バッテリ22aに供給されることはない。
When the input current Iinv of the
なお、上記では、インバータ26の入力電流Iinvに基づいて第1双方向SW24aと第2双方向SW24bのオンオフを制御したが、インバータ26の入力電圧Vinv又はモータ12の消費電力(回生電力)によって制御することも可能である。或いは、発電と充電との切り替わり時点が判別可能である場合、当該切り替わり時点の前後の所定時点によってSW素子60、62のオンオフ切替えをすることも可能である。発電と充電との切り替わり時点が判別可能である場合としては、例えば、実電力がゼロを跨ぐまでの予測時間を用いる場合がある。
In the above description, on / off of the first
C.出力波形の例
図17には、第1実施形態の電気自動車10における強制短絡要求Rs、各SW素子60a、60b、62a、62bへの駆動信号Sh1、Sh2、Sl1、Sl2、第1バッテリ電圧Vbat1、第2バッテリ電圧Vbat2、インバータ26の出力電圧Vinv、第1バッテリ電流Ibat1、第2バッテリ電流Ibat2、インバータ26の出力電流Iinv、U相電流Iu、V相電流Iv、W相電流Iwの出力波形の一例が示されている。図18には、図17の時点t31周辺を拡大した出力波形が示されている。
C. Example of Output Waveform FIG. 17 shows the forced short-circuit request Rs in the
図17及び図18に示されるように、時点t31より前は、駆動信号Sh1、Sl1がハイ(論理1)、駆動信号Sh2、Sl2がロー(論理0)であるため、SW素子60a、62aがオン、SW素子60b、62bがオフである。このため、インバータ26の入力電圧Vinvは、第1バッテリ22aの第1バッテリ電圧Vbat1と等しく、インバータ26の入力電流Iinvは、第1バッテリ22aの第1バッテリ電流Ibat1と略等しい。
As shown in FIGS. 17 and 18, before the time t31, since the drive signals Sh1 and Sl1 are high (logic 1) and the drive signals Sh2 and Sl2 are low (logic 0), the
時点t31において強制短絡要求Rsがなされると(論理が1になると)、例えば、駆動信号UH、VH、WHを全てハイ(論理1)とし、インバータ26で3相短絡状態を強制的に発生させ、インバータ26の入力電圧Vinvを一旦ゼロにさせる。ここで、駆動信号Sh1、Sl1をロー(論理0)に、駆動信号Sh2、Sl2をハイ(論理1)に切り替え、SW素子60a、62aをオフに、SW素子60b、62bをオンにする。そして、3相短絡が終了すると、インバータ26の入力電圧Vinvは、第2バッテリ22bの第2バッテリ電圧Vbat2と等しく、インバータ26の入力電流Iinvは、第2バッテリ22bの第2バッテリ電流Ibat2と等しくなる。
When the forced short-circuit request Rs is made at time t31 (when the logic becomes 1), for example, the drive signals UH, VH, and WH are all set to high (logic 1), and the
D.第1実施形態の効果
以上のように、第1実施形態によれば、第1バッテリ電圧Vbat1及び第2バッテリ電圧Vbat2を用いない場合の第2制御法則(第2遮断制御)を用いず、第1制御法則のみを用いる場合、すなわち、1電力系統の発電経路と充電経路が遮断する第1遮断制御のみを行う場合、第1遮断制御を行う電力系統がN−1個となるように双方向SW24の通電又は遮断を制御する(図14参照)。このため、第1遮断制御のみを行う場合、双方向SW24を通電させるのは、1電力系統のみである。従って、並列回路を通じて一方のバッテリ22から他方のバッテリ22に電流が流れ込む短絡状態の発生を防止することが可能となる。
D. Advantages of the First Embodiment As described above, according to the first embodiment, the second control law (second cutoff control) when the first battery voltage Vbat1 and the second battery voltage Vbat2 are not used is not used. When only one control law is used, i.e., when only the first cutoff control for cutting off the power generation path and the charging path of one power system is performed, bidirectional so that the number of power systems for performing the first cutoff control is N-1. The energization or interruption of the SW 24 is controlled (see FIG. 14). For this reason, when only 1st interruption | blocking control is performed, it is only 1 electric power system that energizes bidirectional SW24. Therefore, it is possible to prevent the occurrence of a short circuit state in which current flows from one battery 22 to the other battery 22 through the parallel circuit.
また、第2制御法則のみを用いる場合、発電時には全ての充電SW素子62がオフとされ(充電経路が遮断され)、充電時には全ての発電SW素子60がオフとされる(発電経路が遮断される)こととなる。このため、第2制御法則のみを用いる場合も、バッテリ22間の短絡状態の発生を防止することが可能となる。 When only the second control law is used, all the charging SW elements 62 are turned off during power generation (the charging path is cut off), and all the power generation SW elements 60 are turned off during charging (the power generation path is cut off). The Rukoto. For this reason, even when only the second control law is used, it is possible to prevent the occurrence of a short circuit between the batteries 22.
よって、第1制御法則及び第2制御法則のいずれを用いる場合も、バッテリ22間の短絡状態の発生を防止することが可能となる。このため、バッテリ22間の電圧差に起因する過大な電流(特に、バッテリ22の切替え時におけるもの)の発生を防止することが可能となると共に、バッテリ22同士の均等化に伴う電力損失を防ぐことができる。また、第1制御法則及び第2制御法則の少なくとも一方を用いる場合、バッテリ22間の電圧の高低を用いた処理を伴わなくても確実に短絡状態の発生を回避することができる。 Therefore, it is possible to prevent the occurrence of a short circuit between the batteries 22 when using either the first control law or the second control law. For this reason, it becomes possible to prevent the generation of an excessive current (particularly, at the time of switching of the batteries 22) due to the voltage difference between the batteries 22, and to prevent power loss due to equalization between the batteries 22. be able to. In addition, when at least one of the first control law and the second control law is used, it is possible to reliably avoid the occurrence of a short-circuit state without a process using the voltage level between the batteries 22.
以上より、上記のような効果を伴って、バッテリ22の使用方法の選択枝を拡げることが可能となる。 From the above, it is possible to expand the choices of usage methods of the battery 22 with the effects as described above.
第1実施形態では、双方向の通電を別々に遮断可能な半導体スイッチとして、双方向SW24を用いる。これにより、双方向の通電及び遮断を別々に制御することが可能となる。 In the first embodiment, the bidirectional SW 24 is used as a semiconductor switch capable of interrupting bidirectional energization separately. Thereby, bidirectional energization and interruption can be controlled separately.
第1実施形態では、各SW素子60、62のオンオフを切り替える際、例えば、第1バッテリ22a及び第2バッテリ22bの一方の発電経路と他方の充電経路とを切り替える際、各SW素子60、62の駆動信号Sh1、Sl1、Sh2、Sl2にデッドタイムdtを挟む。これにより、より確実に第1バッテリ22aと第2バッテリ22bとの間の短絡を防止することができる。
In the first embodiment, when switching on / off of each SW element 60, 62, for example, when switching between one power generation path and the other charging path of the
第1実施形態では、「1電源利用(第1バッテリ)」モードから「1電源利用(第2バッテリ)」モードに切り替わる場合、又はその逆の場合、電力ECU50は、一方のバッテリ22の双方向通電状態から他方のバッテリ22の双方向通電状態に移行するように各SW素子60、62を制御する。これにより、バッテリ22を切り替えながら発電及び充電を行うことが可能となる。
In the first embodiment, when the mode is switched from the “one power use (first battery)” mode to the “one power use (second battery)” mode, or vice versa, the
第1実施形態では、「1電源利用(第1バッテリ)」モードから「1電源利用(第2バッテリ)」モードへの切替え又はその逆の切替えは、電気自動車10の力行状態及び回生状態の中間状態としての「発電/充電切替え状態」(図15及び図16参照)において行う。これにより、発電用のバッテリ22と充電用のバッテリ22を区別して利用することが可能となる。
In the first embodiment, switching from the “one power use (first battery)” mode to the “one power use (second battery)” mode or vice versa is an intermediate between the power running state and the regenerative state of the
第1実施形態では、「高電圧バッテリ発電」モードの際、電気自動車10が力行状態であるとき、電力ECU50は、発電SW素子60a、60bを同時にオンさせる(図14参照)。これにより、第1バッテリ電圧Vbat1及び第2バッテリ電圧Vbat2を比較しなくても電圧の高い方のバッテリ22から電力供給がなされるため、高負荷で効率よく電力供給することが可能となる。また、電圧が低い、すなわち、SOCが低いバッテリ22からの発電を防止することができる。
In the first embodiment, in the “high voltage battery power generation” mode, when the
第1実施形態では、「低電圧バッテリ充電」モードの際、電気自動車10が回生状態であるとき、電力ECU50は、充電SW素子62a、62bを同時にオンさせる(図14参照)。これにより、第1バッテリ電圧Vbat1及び第2バッテリ電圧Vbat2を比較しなくても自動的に電圧の低いバッテリ22に積極的に充電することが可能となる。すなわち、SOCの少ないバッテリ22に積極的に充電することとなるため、バッテリ22の過放電防止が可能となる。
In the first embodiment, in the “low voltage battery charging” mode, when the
第1実施形態では、電気自動車10の力行状態において「高電圧バッテリ発電」モードを用い、回生状態において「低電圧バッテリ充電」モードを用いることができる。これにより、状態に合わせた適切な制御が可能となる。
In the first embodiment, the “high voltage battery power generation” mode can be used in the power running state of the
第1実施形態では、「高電圧バッテリ発電」モードと「低電圧バッテリ充電」モードを組み合わせて用いる際、電気自動車10の力行状態(発電状態)と回生状態(充電状態)の中間状態としての「発電/充電切替え状態」を判断し、発電/充電切替え状態にあるとき、SW素子60b、62bをオンとすることで第2バッテリ22bの双方向の通電を可能とし、SW素子60a、62aをオフとすることで第1バッテリ22aを双方向に遮断することができる。これにより、発電/充電切替え状態にあるとき、単一のバッテリ22による充放電を行うこととなる。このため、発電/充電切替え状態においても、電力ECU50及びバッテリ22は安定して動作することが可能となると共に、第1バッテリ22aと第2バッテリ22bとの間の短絡を確実に防止できる。
In the first embodiment, when the “high voltage battery power generation” mode and the “low voltage battery charge” mode are used in combination, the
第1実施形態では、電力ECU50は、インバータ26において3相短絡状態が発生している間に各SW素子60、62のオンオフの切替えを行う。これにより、第1バッテリ22aと第2バッテリ22bとの間の短絡をより確実に防止することができる。
In the first embodiment, the
第1実施形態によれば、インバータ26に3相短絡状態が発生した状態で、各スイッチング素子60、62のオンオフの切替え、すなわち、バッテリ22の切替えを行う。このため、バッテリ22の切替えに伴う電圧変動がモータ12に伝達しない。従って、モータ12の意図しないトルク変動を防止することができる。
According to the first embodiment, the switching elements 60 and 62 are switched on and off, that is, the battery 22 is switched while the three-phase short-circuit state occurs in the
第1実施形態では、電力ECU50は、3相それぞれの電圧指令値THu、THv、THwとキャリア信号Scaの比較結果に基づき各相の上アームSW素子86及び下アームSW素子92のオンオフを制御し、3相全ての電圧指令値電圧指令値THu、THv、THwよりキャリア信号Scaが高くなった場合、又は3相全ての電圧指令値THu、THv、THwよりキャリア信号Scaが低くなった場合を検知して3相短絡状態であると検知する(図12参照)。
In the first embodiment, the
これにより、インバータ26の通常制御中、3相全ての上アームSW素子86又は下アームSW素子92がオンになったときを3相短絡状態であると判定し、当該3相短絡状態において各SW素子60、62を切り替えることが可能となる。従って、インバータ26の通常制御中、モータ12の意図しないトルク変動を防止しつつ、各SW素子60、62を切り替えることができる。
As a result, during normal control of the
第1実施形態では、電力ECU50は、バッテリ22を切り替えるための強制短絡要求Rsを受けると、3相全ての上アームSW素子86に駆動信号UH、VH、WHを出力し又は下アームSW素子92に駆動信号UL、VL、WLを出力し、強制的に3相短絡状態を発生させる。これにより、バッテリ22の切替えが必要なとき、適切なタイミングで当該切替えを行うことが可能となる。
In the first embodiment, when receiving a forced short-circuit request Rs for switching the battery 22, the
II.第2実施形態
A.構成の説明(第1実施形態との相違)
図19は、この発明の第2実施形態に係る電気自動車10Aの概略構成図である。電気自動車10Aは、第1実施形態の電気自動車10と同様の構成を有するが、電圧センサ28、30の検出値(第1バッテリ電圧Vbat1及び第2バッテリ電圧Vbat2)を統合ECU18に入力することが必須である点や統合ECU18によるバッテリ22の選択等で、第1実施形態と異なる。
II. Second Embodiment A. Description of configuration (difference from the first embodiment)
FIG. 19 is a schematic configuration diagram of an
以下では、第1実施形態と同じ構成要素については同一の参照符号を付してその説明を省略する。 In the following, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
B.双方向SW24のオンオフ制御
次に、各双方向SW24のオンオフ制御について説明する。
B. On / Off Control of Bidirectional SW 24 Next, on / off control of each bidirectional SW 24 will be described.
第2実施形態では、統合ECU18は、第1バッテリ22aの第1バッテリ電圧Vbat1と第2バッテリ22bの第2バッテリ電圧Vbat2を比較して、いずれのバッテリ22を用いるかを設定する。
In the second embodiment, the
統合ECU18は、例えば、図20に示すモードを適宜切り替えて用いる。すなわち、第2実施形態では、統合ECU18は、第1実施形態と同様、「停止時」、「1電源発電」、「1電源充電」、「1電源利用」、「高電圧バッテリ発電」及び「低電圧バッテリ充電」の各モードを選択可能である。これに加え、統合ECU18は、「1電源発電及び1電源充電」、「高電圧バッテリ発電及び1電源充電」及び「1電源発電及び低電圧バッテリ充電」の各モードを選択して用いる。
For example, the integrated
但し、第1実施形態と異なり、第2実施形態で用いる「1電源発電」、「1電源充電」及び「1電源利用」の各モードは、電圧の高低に応じて設定可能である。 However, unlike the first embodiment, each mode of “one power generation”, “one power supply charging” and “one power use” used in the second embodiment can be set according to the level of voltage.
具体的には、「1電源発電」モードは、第1実施形態と同様、第1バッテリ22a及び第2バッテリ22bの一方を発電用として用いるモードであるが、第2実施形態では、相対的に電圧が高いバッテリ(図20では第1バッテリ22a)を用いるモードと、相対的に電圧が低いバッテリ(図20では第2バッテリ22b)を用いるモードとを選択できる。
Specifically, the “one power generation” mode is a mode in which one of the
「1電源充電」モードは、第1実施形態と同様、第1バッテリ22a及び第2バッテリ22bの一方を充電用として用いるモードであるが、第2実施形態では、相対的に電圧が高いバッテリ(図20では第1バッテリ22a)を用いるモードと、相対的に電圧が低いバッテリ(図20では第2バッテリ22b)を用いるモードとを選択できる。
As in the first embodiment, the “single power supply charging” mode is a mode in which one of the
「1電源利用」モードは、第1実施形態と同様、第1バッテリ22a及び第2バッテリ22bの一方を発電用及び充電用に用い、他方を発電用及び充電用のいずれにも用いないモードであるが、第2実施形態では、相対的に電圧が高いバッテリ(図20では第1バッテリ22a)を用いるモードと、相対的に電圧が低いバッテリ(図20では第2バッテリ22b)を用いるモードとを選択できる。
As in the first embodiment, the “one power use” mode is a mode in which one of the
なお、「1電源発電」、「1電源充電」及び「1電源停止」のいずれのモードにおいても、電圧の高低は、電圧センサ28からの第1バッテリ電圧Vbat1と、電圧センサ30からの第2バッテリ電圧Vbat2とを用いて統合ECU18が判定する。電圧判定を要するその他のモードについても同様である。
Note that, in any of the “1 power generation”, “1 power supply charging”, and “1 power supply stop” modes, the voltage level is determined by the first battery voltage Vbat1 from the
また、第1実施形態で用いた「1電源発電」、「1電源充電」及び「1電源停止」モード(バッテリ電圧の判定なしに選択可能なもの)を併せて用いることもできる。 The “1 power generation”, “1 power supply charging”, and “1 power supply stop” modes (selectable without battery voltage determination) used in the first embodiment can also be used together.
次に、第2実施形態で加わった「1電源発電及び1電源充電」、「高電圧バッテリ発電及び1電源充電」及び「1電源発電及び低電圧バッテリ充電」モードについて説明する。 Next, the “one power generation and one power supply charging”, “high voltage battery power generation and one power supply charging” and “one power generation and one low voltage battery charging” modes added in the second embodiment will be described.
「1電源発電及び1電源充電」モードは、第1バッテリ22aと第2バッテリ22bのうち電圧の低い方について「1電源発電」モードを、電圧の高い方について「1電源充電」モードを行うモードである。「1電源発電及び1電源充電」モードは、例えば、一方のバッテリ22が直ぐ後に交換されることがわかっている場合でモータ12が力行か回生かの判断がつかない状態であり、交換予定のバッテリ22から出力したい場合に用いることができる。「1電源発電」モードと「1電源充電」モードとの切替えは、第1実施形態で説明した方法を用いることができる。
The “one power generation and one power supply charging” mode is a mode in which the “one power generation” mode is performed for the lower voltage of the
「高電圧バッテリ発電及び1電源充電」モードは、電気自動車10が力行状態のとき、「高電圧バッテリ発電」モードを行い、電気自動車10が回生状態のとき、第1バッテリ22aと第2バッテリ22bのうち電圧の高い方について「1電源充電」モードを行うモードである。「高電圧バッテリ発電及び1電源充電」モードは、例えば、一方のバッテリ22が直ぐ後に交換されることがわかっている場合でモータ12が力行か回生かの判断がつかない状態であり、できるだけ交換予定のバッテリ22から出力したい場合に用いることができる。「高電圧バッテリ発電」モードと「1電源充電」モードとの切替えは、第1実施形態で説明した方法を用いることができる。
The “high voltage battery power generation and one power supply charging” mode performs the “high voltage battery power generation” mode when the
「1電源発電及び低電圧バッテリ充電」モードは、電気自動車10が力行状態のとき、第1バッテリ22aと第2バッテリ22bのうち電圧の低い方について「1電源発電」モードを行い、電気自動車10が回生状態のとき、「低電圧バッテリ充電」モードを行うモードである。「1電源発電及び低電圧バッテリ充電」モードは、例えば、一方のバッテリ22が直ぐ後に交換されることがわかっている場合でモータ12が力行か回生かの判断がつかない状態であり、できるだけ交換しないバッテリ22に充電したい場合に用いることができる。「1電源発電」モードと「低電圧バッテリ充電」モードとの切替えは、第1実施形態で説明した方法を用いることができる。
In the “one power generation and low voltage battery charging” mode, when the
上述の通り、第1実施形態では、バッテリ22の一方が発電しているときは他方は充電できないようにSW素子60、62を制御し、バッテリ22の一方が充電しているときは他方は発電できないようにSW素子60、62を制御する。言い換えると、図14では、各モードにおいてオンが斜めに存在すること(発電SW素子60aがオン且つ充電SW素子62bがオンとなること、又は発電SW素子60bがオン且つ充電SW素子62aがオンとなること)がないようにしている。これにより、第1バッテリ22a及び第2バッテリ22bの間で短絡が発生することを防止することができる。
As described above, in the first embodiment, when one of the batteries 22 is generating power, the SW elements 60 and 62 are controlled so that the other cannot be charged. When one of the batteries 22 is charged, the other is generating power. The SW elements 60 and 62 are controlled so that they cannot be performed. In other words, in FIG. 14, ON is diagonally present in each mode (the power
これに対し、第2実施形態で加わった「1電源発電及び1電源充電」、「高電圧バッテリ発電及び1電源充電」及び「1電源発電及び低電圧バッテリ充電」モードは、上記の規則(すなわち、第1実施形態における第1制御法則及び第2制御法則)に反するものである。 On the other hand, the “one power generation and one power supply charging”, “high voltage battery power generation and one power supply charging” and “one power generation and low voltage battery charging” modes added in the second embodiment are the above-described rules (ie, This is contrary to the first control law and the second control law in the first embodiment.
しかし、第2実施形態では、第1バッテリ電圧Vbat1及び第2バッテリ電圧Vbat2を用いた次の第1制御法則及び第2制御法則を用いて、短絡の発生を防止している。 However, in 2nd Embodiment, generation | occurrence | production of a short circuit is prevented using the following 1st control law and 2nd control law using 1st battery voltage Vbat1 and 2nd battery voltage Vbat2.
すなわち、第2実施形態の第1制御法則とは、対応する発電SW素子60がオンとされるバッテリ22のうち最もバッテリ電圧Vbatが高いもの(以下「最高電圧バッテリ」という。)よりも低いバッテリ電圧のバッテリ22に対応する充電SW素子62をオフにする。換言すると、通電する発電経路の中で最も電圧の高い発電経路(以下「最高電圧発電経路」という。)より低い電圧の充電経路を遮断する。この場合、最高電圧バッテリ以上の電圧のバッテリ22については、対応する充電SW素子62をオンオフいずれにしてもよい。換言すると、最高電圧発電経路以上の電圧の充電経路についてはオンオフいずれにしてもよい。 That is, the first control law of the second embodiment is that the battery 22 having the highest battery voltage Vbat among the batteries 22 whose corresponding power generation SW elements 60 are turned on (hereinafter referred to as “the highest voltage battery”) is lower. The charging SW element 62 corresponding to the voltage battery 22 is turned off. In other words, the charging path having a lower voltage than the power generation path having the highest voltage (hereinafter referred to as “the highest voltage power generation path”) among the power generation paths to be energized is cut off. In this case, for the battery 22 having a voltage equal to or higher than the maximum voltage battery, the corresponding charging SW element 62 may be turned on or off. In other words, the charging path with a voltage higher than the maximum voltage power generation path may be turned on or off.
例えば、図20の「1電源発電及び1電源充電」モードでは、第1バッテリ電圧Vbat1の方が第2バッテリ電圧Vbat2よりも高いため、第2バッテリ22bに対応する充電SW素子62bがオフにされる。これにより、第1バッテリ22aからの電力が第2バッテリ22bに供給されることがなくなり、両バッテリ22間の短絡を防止することができる。
For example, in the “one power generation and one power supply charging” mode of FIG. 20, since the first battery voltage Vbat1 is higher than the second battery voltage Vbat2, the charging
第2実施形態の第2制御法則とは、対応する充電SW素子62がオンとされるバッテリ22のうち最も電圧が低いもの(以下「最低電圧バッテリ」という。)よりも高い電圧のバッテリ22に対応する発電SW素子60をオフにする。換言すると、通電する充電経路の中で最も電圧の低い充電経路(以下「最低電圧充電経路」という。)よりも高い電圧の発電経路を遮断する。この場合、最低電圧バッテリ以下の電圧のバッテリ22については、対応する発電SW素子60をオンオフいずれにしてもよい。換言すると、最低電圧充電経路以下の電圧の発電経路についてはオンオフいずれにしてもよい。 According to the second control law of the second embodiment, the battery 22 having a higher voltage than the battery 22 with the lowest voltage (hereinafter referred to as “lowest voltage battery”) among the batteries 22 in which the corresponding charging SW elements 62 are turned on. The corresponding power generation SW element 60 is turned off. In other words, the power generation path having a higher voltage than the charging path having the lowest voltage (hereinafter referred to as “the lowest voltage charging path”) among the charging paths to be energized is cut off. In this case, for the battery 22 having a voltage equal to or lower than the lowest voltage battery, the corresponding power generation SW element 60 may be turned on or off. In other words, the power generation path having a voltage lower than the minimum voltage charging path may be turned on or off.
例えば、図20の「1電源発電及び1電源充電」モードでは、第1バッテリ電圧Vbat1の方が第2バッテリ電圧Vbat2よりも高いため、第1バッテリ22aに対応する発電SW素子60aがオフにされる。これにより、第1バッテリ22aからの電力が第2バッテリ22bに供給されることがなくなり、両バッテリ22間の短絡を防止することができる。
For example, in the “one power generation and one power supply charging” mode of FIG. 20, the first battery voltage Vbat1 is higher than the second battery voltage Vbat2, and thus the power
上記のような第2実施形態の第1制御法則及び第2制御法則を用いることにより、第1バッテリ22aと第2バッテリ22bとの間における短絡を防止することができる。
By using the first control law and the second control law of the second embodiment as described above, a short circuit between the
C.第2実施形態の効果
以上のように、第2実施形態によれば、第1実施形態の効果に加え、下記の効果を奏することができる。
C. Effects of Second Embodiment As described above, according to the second embodiment, the following effects can be achieved in addition to the effects of the first embodiment.
すなわち、第2実施形態によれば、第1バッテリ電圧Vbat1及び第2バッテリ電圧Vbat2を用いる場合の第1制御法則及び第2制御法則に基づいて各SW素子60、62を制御する。第1制御法則(第1遮断状態)では、対応する発電SW素子60がオンになるバッテリ22の中でも最も電圧の高い最高電圧バッテリより低い電圧であるバッテリ22に対応する充電SW素子62がオフとなる。換言すると、通電する発電経路の中で最も電圧の高い最高電圧発電経路より低い電圧である充電経路が遮断となる。このため、並列回路を通じて最高電圧バッテリ(最高電圧発電経路)からいずれかのバッテリ22(充電経路)に電流が流れ込む短絡状態が発生しない。 That is, according to the second embodiment, the SW elements 60 and 62 are controlled based on the first control law and the second control law when the first battery voltage Vbat1 and the second battery voltage Vbat2 are used. In the first control law (first cutoff state), the charging SW element 62 corresponding to the battery 22 having a lower voltage than the highest voltage battery having the highest voltage among the batteries 22 in which the corresponding power generation SW element 60 is turned on is turned off. Become. In other words, the charging path having a voltage lower than the highest voltage power generation path having the highest voltage among the power generation paths energized is cut off. For this reason, a short circuit state in which current flows from the highest voltage battery (highest voltage power generation path) to any one of the batteries 22 (charge path) through the parallel circuit does not occur.
また、第2制御法則(第2遮断状態)では、対応する充電SW素子62がオンになるバッテリ22の中でも最も電圧の低い最低電圧バッテリより高い電圧であるバッテリ22に対応する発電SW素子60がオフとなる。換言すると、通電する充電経路の中で最も電圧の低い最低電圧充電経路より高い電圧である発電経路が遮断となる。このため、並列回路を通じて最低電圧バッテリ(最低電圧充電経路)からいずれかのバッテリ22(発電経路)に電流が流れ込む短絡状態が発生しない。 Further, in the second control law (second cutoff state), the power generation SW element 60 corresponding to the battery 22 having a voltage higher than the lowest voltage battery having the lowest voltage among the batteries 22 in which the corresponding charge SW elements 62 are turned on. Turn off. In other words, the power generation path having a higher voltage than the lowest voltage charging path having the lowest voltage among the energized charging paths is cut off. For this reason, a short circuit state in which current flows from the lowest voltage battery (lowest voltage charging path) to any one of the batteries 22 (power generation path) through the parallel circuit does not occur.
従って、第1制御法則又は第2制御法則のいずれを用いる場合であっても、バッテリ22間での短絡状態の発生を防止することが可能となる。このため、バッテリ22間の電圧差に起因する過大な電流(特に、バッテリ22の切替え時におけるもの)の発生を防止することが可能になると共に、バッテリ22同士の均等化に伴う電力損失を防ぐことができる。 Therefore, it is possible to prevent the occurrence of a short circuit between the batteries 22 regardless of whether the first control law or the second control law is used. For this reason, it becomes possible to prevent the occurrence of an excessive current (particularly at the time of switching of the batteries 22) due to the voltage difference between the batteries 22, and to prevent power loss due to equalization of the batteries 22. be able to.
以上より、上記のような効果を伴って、バッテリ22の使用方法の選択枝を拡げることが可能となる。 From the above, it is possible to expand the choices of usage methods of the battery 22 with the effects as described above.
第2実施形態では、第1バッテリ22a及び第2バッテリ22bそれぞれの電圧センサ28、30を備え、電圧センサ28、30に基づきバッテリ22間の電圧の大小を把握し、把握した電圧に基づき制御を行う。これにより、把握した電圧に基づく制御を行うことで、確実にバッテリ22間の短絡を防止できる。
In the second embodiment, the
III.第3実施形態
A.構成の説明(上記各実施形態との相違)
図21は、この発明の第3実施形態に係る電気自動車10Bの概略構成図である。図22は、電気自動車10Bの回路構成の一部を示す図である。電気自動車10Bは、上記各実施形態と同様、走行用のモータ12と、トランスミッション14と、車輪16と、統合ECU18と、電力系20bとを有する。
III. Third Embodiment A. Description of configuration (difference from the above embodiments)
FIG. 21 is a schematic configuration diagram of an
以下では、上記各実施形態と同じ構成要素については同一の参照符号を付してその説明を省略する。 In the following, the same components as those in the above embodiments are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
電力系20bは、モータ12に電力を供給すると共に、モータ12からの回生電力Pregが供給されるものである。電力系20bは、燃料電池152(以下「FC152」という。)と、バッテリ154と、DC/DCコンバータ156と、第1双方向SW24aと、第2双方向SW24bと、インバータ26と、電圧センサ32、158、160と、電流センサ42、44、46、162、164と、レゾルバ48と、電力電子制御装置50b(以下「電力ECU50b」と称する。)とを有する。電力系20bはFC152を有するため、電気自動車10Bは燃料電池車両である。
The
FC152は、例えば、固体高分子電解質膜をアノード電極とカソード電極とで両側から挟み込んで形成されたセルを積層したスタック構造にされている。FC152には、図示しない反応ガス供給部が配管を通じて接続されている。反応ガス供給部は、一方の反応ガスである水素(燃料ガス)を貯留する水素タンクと、他方の反応ガスである空気(酸化剤ガス)を圧縮するコンプレッサを備えている。反応ガス供給部からFC152に供給された水素と空気のFC152内での電気化学反応により生成された発電電流がモータ12とバッテリ154に供給される。
The
バッテリ154は、第1実施形態の第1バッテリ22a又は第2バッテリ22bと同様のものである。
The
DC/DCコンバータ156は、一方側(1次側)がバッテリ154に接続され、他方側(1次側)がFC152とインバータ26との接続点52に接続されたチョッパ型の電圧変換装置である。DC/DCコンバータ156は、1次側の電圧(以下「1次電圧V1」という。)を2次側の電圧(以下「2次電圧V2」という。)に電圧変換(昇圧変換)するとともに、2次電圧V2を1次電圧V1に電圧変換(降圧変換)する昇降圧型の電圧変換装置である(V1≦V2)。
The DC /
DC/DCコンバータ156により2次電圧V2を制御することにより、FC152の出力を制御することが可能である。当該制御としては、例えば、特開2009−232631号公報に記載のものを用いることができる。
By controlling the secondary voltage V2 with the DC /
電圧センサ158は、FC152の出力電圧(以下「FC電圧Vfc」という。)[V]を検出する。電圧センサ160は、バッテリ154の出力電圧(以下「バッテリ電圧Vbat」という。)[V]を検出する。
The
電流センサ162は、FC152の出力電流(以下「FC電流Ifc」という。)[A]を検出する。電流センサ164は、DC/DCコンバータ156の2次側の出力電流(以下「コンバータ出力電流Icon」という。)[A]を検出する。
The
B.各種制御
1.双方向SW24のオンオフ制御
次に、各双方向SW24のオンオフ制御について説明する。
B. Various controls On / Off Control of Bidirectional SW 24 Next, on / off control of each bidirectional SW 24 will be described.
第3実施形態では、FC152は発電を行うのみで充電することができない。この点を踏まえ、統合ECU18は、以下のように各双方向SW24を制御する。
In the third embodiment, the
統合ECU18は、例えば、図23に示すモードを適宜切り替えて用いる。すなわち、第3実施形態では、統合ECU18は、第1実施形態と同様、「停止時」、「1電源発電」、「1電源充電」及び「1電源利用」の各モードを選択して用いる。このうち、「1電源発電(FC)」モードでは、バッテリ154に対応する発電スイッチング素子60bもオンとなっているが、これは、バッテリ電圧VbatをDC/DCコンバータ156により昇圧してFC152の出力を調整するためである。また、「1電源充電」モードは、バッテリ154のみを対象とする。さらに、FC152については、「1電源発電」と「1電源利用」が実質的に同じであるため、図23では「1電源利用(FC)」は表示していない。さらにまた、「1電源発電及び1電源充電」モードでは、FC152で発電し、バッテリ154に充電する。
For example, the integrated
第3実施形態では、第1実施形態と同様、FC電圧Vfcとバッテリ電圧Vbatとを比較していない。 In the third embodiment, as in the first embodiment, the FC voltage Vfc and the battery voltage Vbat are not compared.
2.双方向SW24の切替え時の制御
次に、各モードを切り替える際の各SW素子60、62の制御について説明する。上記のように、各モードを切り替える際は、インバータ26では、各上アームSW素子86の3相短絡状態又は各下アームSW素子92の3相短絡状態を発生させる。また、第1双方向SW24aの充電SW素子62aは常にオフのままである。このため、第1双方向SW24aの代わりに、発電SW素子60aのみを設けてもよい。
2. Control at the time of switching the bidirectional SW 24 Next, control of the SW elements 60 and 62 when switching between the modes will be described. As described above, when each mode is switched, the
(1)単純な切替え
「停止時」モードとその他のモードとを切り替える場合(例えば、「停止時」から「1電源発電」への切替え又はその逆)、電力ECU50は、各SW素子60、62のオンオフを図23に示した状態に単純に切り替える。このような切替えによっても、FC152とバッテリ154との間で短絡は発生しない。但し、切替え時にはデッドタイム生成部128(図8)によりデッドタイムdtを挿入する。
(1) Simple switching When switching between “when stopped” mode and other modes (for example, switching from “when stopped” to “1 power generation” or vice versa), the
同様に、「1電源発電(FC)」から「1電源発電(バッテリ)」に切り替える場合、その逆の場合、電力ECU50は、各SW素子60、62のオンオフを図23に示した状態にそのまま切り替える。このような切替えによっても、FC152とバッテリ154との間で短絡は発生しない。但し、切替え時にはデッドタイム生成部128によりデッドタイムdtを挿入する。
Similarly, when switching from “one power generation (FC)” to “one power generation (battery)”, in the opposite case, the
(2)段階的な切替え
上記のような単純切替えでは、FC152とバッテリ154との間で短絡が発生する場合、例えば、電気自動車10の力行状態では「1電源発電(FC)」モードを実行してFC152から発電し、回生状態では「1電源利用(バッテリ)」モードを実行してバッテリ154を充電する場合、次のような制御を用いて短絡を防止することができる。
(2) Stepwise switching In the simple switching as described above, when a short circuit occurs between the
図15に示すように、インバータ26の入力電流Iinvが正から負に切り替わる場合、すなわち、電気自動車10が力行状態から回生状態に切り替わる場合について説明する。まず、インバータ26の入力電流Iinvが電流閾値THi1を超える場合、第1双方向SW24aにおいて、発電SW素子60aをオンにし、充電SW素子62aをオフにする。また、第2双方向SW24bの発電SW素子60bをオンにし、充電SW素子62bをオフにする。
As shown in FIG. 15, the case where the input current Iinv of the
時点t11において、インバータ26の入力電流Iinvが電流閾値THi1以下になった場合、第1双方向SW24aの発電SW素子60aをオフにする。その後、第2双方向SW24bの発電SW素子60b及び充電SW素子62bの両方をオンにする。これにより、FC152からの電力が充電SW素子62bを介してバッテリ154に供給される短絡状態を防ぐことができる(但し、意図的にこのような短絡状態を発生させ、バッテリ154を充電することも可能である。)。インバータ26の入力電流Iinvが電流閾値THi2以上、電流閾値THi1以下である場合、このオンオフ制御を継続する。
When the input current Iinv of the
時点t12において、インバータ26の入力電流Iinvが電流閾値THi2未満になった場合、第1双方向SW24aの発電SW素子60a及び充電SW素子62aの両方はオフのまま保持する。一方、第2双方向SW24bでは、発電SW素子60b及び充電SW素子62bの両方をオンのまま維持する。
When the input current Iinv of the
次に、図16に示すように、インバータ26の入力電流Iinvが負から正に切り替わる場合、すなわち、電気自動車10が回生状態から力行状態に切り替わる場合について説明する。まず、インバータ26の入力電流Iinvが電流閾値THi2未満である場合、第1双方向SW24aの発電SW素子60a及び充電SW素子62aの両方をオフにする。一方、第2双方向SW24bの発電SW素子60b及び充電SW素子62bの両方をオンにする。
Next, as shown in FIG. 16, a case where the input current Iinv of the
時点t21において、インバータ26の入力電流Iinvが電流閾値THi2以上になった後、インバータ26の入力電流Iinvが電流閾値THi2以上、電流閾値THi1未満である場合も、第1双方向SW24aの発電SW素子60a及び充電SW素子62aの両方をオフのまま維持する。一方、第2双方向SW24bの発電SW素子60b及び充電SW素子62bの両方をオンのまま維持する。
Even when the input current Iinv of the
時点t22において、インバータ26の入力電流Iinvが電流閾値THi1以上になった場合、第2双方向SW24bの発電SW素子60b及び充電SW素子62bの両方をオフにする。その後、第1双方向SW24aの発電SW素子60aをオンにする。
At time t22, when the input current Iinv of the
なお、上記では、インバータ26の入力電流Iinvに基づいて第1双方向SW24aと第2双方向SW24bのオンオフを制御したが、インバータ26の入力電圧Vinv又はモータ12の消費電力(回生電力)によって制御することも可能である。或いは、発電と充電との切り替わり時点が判別可能である場合、当該切り替わり時点の前後の所定時点によってSW素子60、62のオンオフ切替えをすることも可能である。発電と充電との切り替わり時点が判別可能である場合としては、例えば、実電力がゼロを跨ぐまでの予測時間を用いる場合がある。
In the above description, on / off of the first
C.第3実施形態の効果
以上のように、第3実施形態によれば、上記各実施形態の効果に加え、FC152を有する電力系20bにおいても、各SW素子60、62を適切に制御することが可能となる。
C. Effects of Third Embodiment As described above, according to the third embodiment, in addition to the effects of the above-described embodiments, the SW elements 60 and 62 can be appropriately controlled also in the
IV.第4実施形態
A.構成の説明(上記各実施形態との相違)
図24は、この発明の第4実施形態に係る電気自動車10Cの概略構成図である。図25は、電気自動車10Cの回路構成の一部を示す図である。電気自動車10Cは、上記各実施形態と同様、走行用のモータ12と、トランスミッション14と、車輪16と、統合ECU18と、電力系20cとを有する。
IV. Fourth Embodiment A. Description of configuration (difference from the above embodiments)
FIG. 24 is a schematic configuration diagram of an electric vehicle 10C according to the fourth embodiment of the present invention. FIG. 25 is a diagram illustrating a part of the circuit configuration of the electric vehicle 10C. As in the above embodiments, the electric vehicle 10C includes a traveling
以下では、上記各実施形態と同じ構成要素については同一の参照符号を付してその説明を省略する。 In the following, the same components as those in the above embodiments are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
電力系20cは、モータ12に電力を供給すると共に、モータ12からの回生電力Pregが供給されるものである。電力系20cは、FC152と、第1バッテリ22aと、第2バッテリ22bと、第1DC/DCコンバータ172と、第2DC/DCコンバータ174と、第1双方向SW24aと、第2双方向SW24bと、第3双方向スイッチ24c(以下「第3双方向SW24c」という。)と、インバータ26と、電圧センサ28、30、32、158と、電流センサ38、40、42、44、46、162と、レゾルバ48と、電力電子制御装置50c(以下「電力ECU50c」という。)とを有する。電力系20cはFC152を有するため、電気自動車10Cは燃料電池車両である。
The
第3双方向SW24cは、第1双方向SW24a及び第2双方向SW24bと同様の構成を有する。
The third
第1DC/DCコンバータ172と第2DC/DCコンバータ174は、第3実施形態のDC/DCコンバータ156と同様のものである。図25において、第1DC/DCコンバータ172と第2DC/DCコンバータ174は、省略されている。
The first DC /
B.各種制御
1.双方向SW24のオンオフ制御
次に、各双方向SW24のオンオフ制御について説明する。
B. Various controls On / Off Control of Bidirectional SW 24 Next, on / off control of each bidirectional SW 24 will be described.
第4実施形態では、電源としてFC152、第1バッテリ22a及び第2バッテリ22bが存在し、各電源の選択に各電源の電圧(FC電圧Vfc、第1バッテリ電圧Vbat1及び第2バッテリ電圧Vbat2)を用いないため、基本的に、第1実施形態の制御(図14)と第3実施形態の制御(図23)を組み合わせて用いる。
In the fourth embodiment, there are FC152, the
統合ECU18は、例えば、図26に示すモードを適宜切り替えて用いる。すなわち、第4実施形態では、統合ECU18は、「停止時」、「1電源発電」、「1電源充電」、「1電源利用」、「高電圧バッテリ発電」及び「低電圧バッテリ充電」の各モードを選択して用いる。
For example, the integrated
FC152による発電を行う場合、上記の通り、FC152の出力制御にはバッテリ22の出力を用いる。このため、FC152を用いる「1電源発電」には、第1バッテリ22aにより出力制御する「1電源発電(FC、第1バッテリ)」と、第2バッテリ22bにより出力制御する「1電源発電(FC、第2バッテリ)」とがある。「高電圧バッテリ発電」及び「低電圧バッテリ充電」モードでは、FC152を休止する点を除き、第1実施形態と同じである。
When power generation is performed by the
2.双方向SW24の切替え時の制御
次に、各モードを切り替える際の各SW素子60、62の制御について説明する。上記のように、各モードを切り替える際は、インバータ26では、各上アームSW素子86の3相短絡状態又は各下アームSW素子92の3相短絡状態を発生させる。また、第1双方向SW24aの充電SW素子62aは常にオフのままである。このため、第1双方向SW24aの代わりに、発電SW素子60aのみを設けてもよい。
2. Control at the time of switching the bidirectional SW 24 Next, control of the SW elements 60 and 62 when switching between the modes will be described. As described above, when each mode is switched, the
(1)単純な切替え
「停止時」モードとその他のモードとを切り替える場合(例えば、「停止時」から「1電源発電」への切替え又はその逆)、電力ECU50は、各SW素子60、62のオンオフを図26に示した状態に単純に切り替える。このような切替えによっても、FC152、第1バッテリ22a及び第2バッテリ22bの間で短絡は発生しない。但し、切替え時にはデッドタイム生成部128(図8)においてデッドタイムdtを挿入する。
(1) Simple switching When switching between “when stopped” mode and other modes (for example, switching from “when stopped” to “1 power generation” or vice versa), the
同様に、「1電源発電(FC、第1バッテリ)」から「1電源発電(第1バッテリ)」に切り替える場合、その逆の場合、「1電源発電(FC、第2バッテリ)」から「1電源発電(第2バッテリ)」に切り替える場合、その逆の場合、「1電源発電(FC、第1バッテリ)」から「1電源発電(第2バッテリ)」に切り替える場合、その逆の場合、「1電源発電(FC、第2バッテリ)」から「1電源発電(第1バッテリ)」に切り替える場合、その逆の場合、「1電源発電(第1バッテリ)」から「1電源発電(第2バッテリ)」に切り替える場合、その逆の場合、「1電源充電(第1バッテリ)」から「1電源充電(第2バッテリ)」に切り替える場合、その逆の場合、「1電源発電(FC、第1バッテリ)」若しくは「第1電源発電(FC、第2バッテリ)」若しくは「1電源発電(第1バッテリ)」若しくは「1電源発電(第2バッテリ)」から「高電圧バッテリ発電」に切り替える場合、その逆の場合、「1電源充電(第1バッテリ)」若しくは「1電源充電(第2バッテリ)」から「低電圧バッテリ充電」に切り替える場合、その逆の場合、電力ECU50は、各SW素子60、62のオンオフを図14に示した状態にそのまま切り替える。このような切替えによっても、FC152、第1バッテリ22a及び第2バッテリ22bの間で短絡は発生しない。但し、切替え時にはデッドタイム生成部128(図8)においてデッドタイムdtを挿入する。
Similarly, when switching from “one power generation (FC, first battery)” to “one power generation (first battery)”, and vice versa, “1 power generation (FC, second battery)” to “1” When switching to “power generation (second battery)”, in the opposite case, when switching from “1 power generation (FC, first battery)” to “1 power generation (second battery)”, vice versa, When switching from “one power generation (FC, second battery)” to “one power generation (first battery)”, and vice versa, “1 power generation (first battery)” to “one power generation (second battery)” ) ", And vice versa, when switching from" 1 power supply (first battery) "to" 1 power supply (second battery) ", vice versa," 1 power generation (FC, first battery) " Battery) "or" first power generation When switching from "FC, second battery)" or "one power generation (first battery)" or "one power generation (second battery)" to "high voltage battery power generation", and vice versa, "1 power charging ( In the case of switching from “first battery)” or “one power supply charging (second battery)” to “low voltage battery charging”, and vice versa, the power ECU 50 shows ON / OFF of each of the SW elements 60 and 62 shown in FIG. Switch to the state as it is. Even by such switching, a short circuit does not occur between the
(2)段階的な切替え
上記のような単純切替えでは、FC152、第1バッテリ22a及び第2バッテリ22bの間で短絡が発生する場合、例えば、電気自動車10の力行時には「1電源発電(FC、第1バッテリ)」モードを実行し、回生時には「低電圧バッテリ充電」モードで第1バッテリ22a又は第2バッテリ22bを充電する場合、次のような制御を用いて短絡を防止することができる。
(2) Stepwise switching In the simple switching as described above, when a short circuit occurs between the
図15に示すように、インバータ26の入力電流Iinvが正から負に切り替わる場合、すなわち、電気自動車10が力行状態から回生状態に切り替わる場合について説明する。まず、インバータ26の入力電流Iinvが電流閾値THi1を超える場合、第1双方向SW24aの発電SW素子60aをオンにし、充電SW素子62aをオフにする。また、第2双方向SW24bにおいて、発電SW素子60bをオンにし、充電SW素子62bをオフにする。一方、第3双方向SW24cにおいて、発電SW素子60c及び充電SW素子62cの両方をオフにする。
As shown in FIG. 15, the case where the input current Iinv of the
時点t11において、インバータ26の入力電流Iinvが電流閾値THi1以下になった場合、第1双方向SW24aの発電SW素子60aをオフにする。その後、第2双方向SW24bの発電SW素子60b及び充電SW素子62bの両方をオンにする。これにより、FC152からの電力が充電SW素子62bを介して第1バッテリ22aに供給される短絡状態を防ぐことができる(但し、意図的にこのような短絡状態を発生させ、第1バッテリ22aを充電することも可能である。)。第3双方向SW24cでは、発電SW素子60c及び充電SW素子62cの両方をオフのまま維持する。インバータ26の入力電流Iinvが電流閾値THi2以上、電流閾値THi1以下である場合、このオンオフ制御を継続する。
When the input current Iinv of the
なお、第3双方向SW24cの発電SW素子60c及び充電SW素子62cではなく、第2双方向SW24bの発電SW素子60b及び充電SW素子62bをオンにしたのは、事前にそのような設定をしていたためである。代わりに、第3双方向SW24cの発電SW素子60c及び充電SW素子62cをオンにしてもよい。
It should be noted that the power
時点t12において、インバータ26の入力電流Iinvが電流閾値THi2未満になった場合、第1双方向SW24aの発電SW素子60a及び充電SW素子62aの両方はオフのまま保持する。また、第2双方向SW24bの発電SW素子60bをオフにする。その後、第3双方向SW24cの充電SW素子62cをオンにする。これにより、第2双方向SW24bの充電SW素子62b及び第3双方向SW24cの充電SW素子62cがオンとなり、その他のSW素子はオフとなる。この場合、モータ12からの回生電力Pregは、第1バッテリ22a及び第2バッテリ22bのうち電圧が低い方に優先的に充電される。また、各発電SW素子60a、60b、60cはオフであるため、FC152、第1バッテリ22a及び第2バッテリ22bの間で短絡は発生しない。
When the input current Iinv of the
次に、図16に示すように、インバータ26の入力電流Iinvが負から正に切り替わる場合、すなわち、電気自動車10が回生状態から力行状態に切り替わる場合について説明する。まず、インバータ26の入力電流Iinvが電流閾値THi2未満である場合、第2双方向SW24bの充電SW素子62b及び第3双方向SW24cの充電SW素子62cをオンにし、その他のSW素子をオフにする。
Next, as shown in FIG. 16, a case where the input current Iinv of the
時点t21において、インバータ26の入力電流Iinvが電流閾値THi2以上になった場合、第3双方向SW24cの充電SW素子62cをオフにする。その後、第2双方向SW24bの発電SW素子60bをオンにする。これにより、第1バッテリ22aと第2バッテリ22bとの間の短絡なしに、第1バッテリ22aによる充放電をすることが可能となる。インバータ26の入力電流Iinvが電流閾値THi2以上、電流閾値THi1以下である場合、このオンオフ制御を継続する。
When the input current Iinv of the
時点t22において、インバータ26の入力電流Iinvが電流閾値THi1以上になった場合、第2双方向SW24bの充電SW素子62bをオフにする。その後、第1双方向SW24aの発電SW素子60aをオンにする。第2双方向SW24bの発電SW素子60bはオンのままとする。これにより、FC152と第1バッテリ22aとの間の短絡なしにFC152による発電に切り替えることができる。
When the input current Iinv of the
なお、上記では、インバータ26の入力電流Iinvに基づいて第1双方向SW24aと第2双方向SW24bのオンオフを制御したが、インバータ26の入力電圧Vinv又はモータ12の消費電力(回生電力)によって制御することも可能である。或いは、発電と充電との切り替わり時点が判別可能である場合、当該切り替わり時点の前後の所定時点によってSW素子60、62のオンオフ切替えをすることも可能である。発電と充電との切り替わり時点が判別可能である場合としては、例えば、実電力がゼロを跨ぐまでの予測時間を用いる場合がある。
In the above description, on / off of the first
C.第4実施形態の効果
以上のように、第4実施形態によれば、上記各実施形態の効果に加え、次の効果を奏することが可能となる。
C. Effects of Fourth Embodiment As described above, according to the fourth embodiment, in addition to the effects of the above-described embodiments, the following effects can be achieved.
すなわち、第4実施形態では、3つの電源(FC152、第1バッテリ22a及び第2バッテリ22b)を用いた電力系20cにおいて、各電源の電圧値を用いずに、SW素子60、62を適切に制御することが可能となる。
That is, in the fourth embodiment, in the
V.第5実施形態
A.構成の説明(第4実施形態との相違)
図27は、この発明の第5実施形態に係る電気自動車10Dの概略構成図である。電気自動車10Dは、第4実施形態の電気自動車10Cと同様、走行用のモータ12と、トランスミッション14と、車輪16と、統合ECU18と、電力系20dとを有する。第4実施形態の電気自動車10Cと同様の構成を有するが、電圧センサ158、28、30の検出値(FC電圧Vfc、第1バッテリ電圧Vbat1及び第2バッテリ電圧Vbat2)を統合ECU18に入力することが必須である点や統合ECU18によるFC152及びバッテリ22の選択等で、第4実施形態と異なる。
V. Fifth Embodiment A. Explanation of configuration (difference from the fourth embodiment)
FIG. 27 is a schematic configuration diagram of an
以下では、上記各実施形態と同じ構成要素については同一の参照符号を付してその説明を省略する。 In the following, the same components as those in the above embodiments are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
B.双方向SW24のオンオフ制御
次に、各双方向SW24のオンオフ制御について説明する。
B. On / Off Control of Bidirectional SW 24 Next, on / off control of each bidirectional SW 24 will be described.
第5実施形態では、電源としてFC152、第1バッテリ22a及び第2バッテリ22bが存在し、FC152の出力は、第1バッテリ22a又は第2バッテリ22bの出力を用いて制御すると共に、各電源の電圧(FC電圧Vfc、第1バッテリ電圧Vbat1及び第2バッテリ電圧Vbat2)を用いて各電源の選択をする。このため、基本的に、第1実施形態の制御(図14)、第2実施形態の制御(図20)、第3実施形態の制御(図23)及び第4実施形態の制御(図26)を組み合わせて用いる。
In the fifth embodiment, the
統合ECU18は、図28に示すモードを適宜切り替えて用いる。すなわち、第5実施形態では、統合ECU18は、「停止時」、「1電源発電」、「1電源充電」、「1電源利用」、「高電圧バッテリ発電」、「低電圧バッテリ充電」、「1電源発電及び1電源充電」、「高電圧バッテリ発電及び1電源充電」及び「1電源発電及び低電圧バッテリ充電」の各モードを選択して用いることができる。
The integrated
なお、「1電源発電」モードについては、FC152による発電を行う際、第1バッテリ22a及び第2バッテリ22bのいずれを用いてFC152の出力を制御するのかを両バッテリ22の電圧の高低に基づいて設定することができる。
In the “one power generation” mode, when the power generation by the
C.第5実施形態の効果
以上のように、第5実施形態によれば、上記各実施形態の効果に加え、次の効果を奏することが可能となる。
C. Effects of Fifth Embodiment As described above, according to the fifth embodiment, in addition to the effects of the above embodiments, the following effects can be achieved.
すなわち、第5実施形態では、3つの電源(FC152、第1バッテリ22a及び第2バッテリ22b)を用いた電力系20dにおいて、各電源の電圧値を用いて、SW素子60、62を適切に制御することが可能となる。
That is, in the fifth embodiment, in the
VI.変形例
なお、この発明は、上記各実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。例えば、以下の構成を採用することができる。
VI. Modifications It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it is needless to say that various configurations can be adopted based on the contents described in this specification. For example, the following configuration can be adopted.
A.電源の数
第1〜第3実施形態では、電力系20、20a、20bは、2つの電源(第1バッテリ22aと第2バッテリ22bの組合せ、及びFC152とバッテリ154の組合せ)を有し、第4及び第5実施形態では、電力系20c、20dは、3つの電源(FC152と第1バッテリ22aと第2バッテリ22bの組合せ)を有したが、電源の数はこれに限らず、4つ以上であってもよい。
A. Number of power sources In the first to third embodiments, the
B.電源の数が4つ以上である場合の双方向SW24のオンオフ制御
1.電源電圧を用いない場合
第1、第3及び第5実施形態では、電源電圧(第1バッテリ電圧Vbat1、第2バッテリ電圧Vbat2、FC電圧Vfc、バッテリ電圧Vbat)が不明であっても、各双方向SW24のオンオフの切替えを行った。同様に、電源が4つ以上である場合、電源電圧を用いなくても、第1実施形態で述べたような第1制御法則及び第2制御法則の少なくとも一方が成立すれば、短絡を発生させることなしに、双方向SW24のオンオフを選択することができる。
B. 1. On / off control of bidirectional SW 24 when the number of power supplies is four or more When the power supply voltage is not used In the first, third, and fifth embodiments, the power supply voltages (the first battery voltage Vbat1, the second battery voltage Vbat2, the FC voltage Vfc, and the battery voltage Vbat) are unknown. The direction SW24 was switched on and off. Similarly, when there are four or more power supplies, a short circuit is generated if at least one of the first control law and the second control law as described in the first embodiment is satisfied without using a power supply voltage. It is possible to select ON / OFF of the bidirectional SW 24 without any problem.
すなわち、電源電圧を用いない場合の第1制御法則とは、双方向SW24がN個(Nは、2以上の整数)ある場合、発電SW素子60と充電SW素子62がいずれもオフとなる双方向SW24がN−1個存在する。換言すると、発電経路と充電経路の両方がオフとなる電力系統がN−1個存在する。この場合、残りの1つの双方向SW24については、発電SW素子60と充電SW素子62の一方のみがオンであってもよく、また、発電SW素子60と充電SW素子62の両方がオンであってもよい。 That is, the first control law when the power supply voltage is not used is that both the power generation SW element 60 and the charge SW element 62 are turned off when there are N bidirectional SWs 24 (N is an integer of 2 or more). There are N-1 directions SW24. In other words, there are N-1 power systems in which both the power generation path and the charging path are off. In this case, for the remaining one bidirectional SW 24, only one of the power generation SW element 60 and the charge SW element 62 may be on, and both the power generation SW element 60 and the charge SW element 62 are on. May be.
例えば、図29に示すように、第4電源に対応する発電SW素子60(第4電源の発電経路)がオンであり、その他の発電経路がオフである場合、第4電源に対応する充電SW素子62(第4電源の充電経路)はオンオフいずれでも構わないが、その他の充電経路はオフにする必要がある。 For example, as shown in FIG. 29, when the power generation SW element 60 (the power generation path of the fourth power supply) corresponding to the fourth power supply is on and the other power generation paths are off, the charge SW corresponding to the fourth power supply The element 62 (the charging path of the fourth power source) may be turned on or off, but the other charging paths need to be turned off.
電源電圧を用いない場合の第2制御法則とは、全て(N個)の双方向SW24の発電SW素子60又は充電SW素子62がオフとなる。換言すると、全ての電力系統の発電経路又は充電経路がオフとなる。この場合、全てがオンとなる発電経路又は充電経路とは逆の充電経路又は発電経路は、一部又は全てをオンとすることができる。 In the second control law when the power supply voltage is not used, all (N) power generation SW elements 60 or charge SW elements 62 of the bidirectional SW 24 are turned off. In other words, the power generation paths or charging paths of all power systems are turned off. In this case, a part or all of the charging path or power generation path opposite to the power generation path or charging path that is all turned on can be turned on.
例えば、図30に示すように、全ての電源の発電経路がオフである場合、各充電経路はオンオフいずれでも構わない。 For example, as shown in FIG. 30, when the power generation paths of all the power sources are off, each charging path may be either on or off.
上記の第1制御法則及び第2制御法則を用いることにより、電源の数が増えていっても、電源間における短絡を防止することができる。 By using the first control law and the second control law, it is possible to prevent a short circuit between power supplies even when the number of power supplies is increased.
2.電源電圧を用いる場合
第2及び第4実施形態では、電源電圧(第1バッテリ電圧Vbat1、第2バッテリ電圧Vbat2、FC電圧Vfc、バッテリ電圧Vbat)を用いて、各双方向SW24のオンオフの切替えを行った。同様に、電源が4つ以上である場合、バッテリの電圧を用いて、次の第1制御法則及び第2制御法則の少なくとも一方が成立すれば、電源間に短絡を発生させることなしに、双方向SW24のオンオフを選択することができる。
2. In the case of using the power supply voltage In the second and fourth embodiments, the on / off switching of each bidirectional SW 24 is performed using the power supply voltages (first battery voltage Vbat1, second battery voltage Vbat2, FC voltage Vfc, battery voltage Vbat). went. Similarly, when there are four or more power supplies, if at least one of the following first control law and second control law is established using the voltage of the battery, both of them can be generated without causing a short circuit between the power supplies. On / off of the direction SW 24 can be selected.
すなわち、電源電圧を用いる場合の第1制御法則とは、対応する発電SW素子60がオンとされる電源のうち最も電源電圧が高いもの(以下「最高電圧電源」という。)よりも低い電源電圧の電源に対応する充電SW素子62をオフにする。換言すると、通電する発電経路の中で最も電圧の高い発電経路(以下「最高電圧発電経路」という。)より低い電圧の充電経路を遮断する。この場合、最高電圧電源以上の電圧の電源については、対応する充電SW素子62をオンオフいずれにしてもよい。換言すると、最高電圧発電経路以上の電圧の充電経路についてはオンオフいずれにしてもよい。 That is, the first control law in the case of using the power supply voltage is that the power supply voltage lower than the power supply voltage with the highest power supply voltage (hereinafter referred to as “highest voltage power supply”) among the power supplies in which the corresponding power generation SW element 60 is turned on. The charging SW element 62 corresponding to the power source is turned off. In other words, the charging path having a lower voltage than the power generation path having the highest voltage (hereinafter referred to as “the highest voltage power generation path”) among the power generation paths to be energized is cut off. In this case, for a power supply having a voltage higher than the maximum voltage power supply, the corresponding charging SW element 62 may be turned on or off. In other words, the charging path with a voltage higher than the maximum voltage power generation path may be turned on or off.
図31の例では、電圧の高い順に並べた第1電源から第N電源のうち対応する発電SW素子60(発電経路)がオンとなり且つ最も電圧が高いのは、第4電源である。この場合、第4電源よりも電圧が低い第5〜第N電源の充電経路はオフとし、第1〜第4電源の充電経路はオンオフいずれでも構わない。 In the example of FIG. 31, the corresponding power generation SW element 60 (power generation path) among the first power supply to the Nth power supply arranged in descending order of the voltage is turned on, and the fourth power supply has the highest voltage. In this case, the charging paths of the fifth to Nth power supplies whose voltage is lower than that of the fourth power supply may be turned off, and the charging paths of the first to fourth power supplies may be either on or off.
電源電圧を用いる場合の第2制御法則とは、対応する充電SW素子60がオンとされる電源のうち最も電圧が低いもの(以下「最低電圧電源」という。)よりも高い電圧の電源に対応する発電SW素子60をオフにする。換言すると、通電する充電経路の中で最も電圧の低い充電経路(以下「最低電圧充電経路」という。)よりも高い電圧の発電経路を遮断する。この場合、最低電圧電源以下の電圧の電源については、対応する発電SW素子60をオンオフいずれにしてもよい。換言すると、最低電圧充電経路以下の電圧の発電経路についてはオンオフいずれにしてもよい。 The second control law in the case of using a power supply voltage corresponds to a power supply having a voltage higher than the lowest power supply (hereinafter referred to as “minimum voltage power supply”) among the power supplies in which the corresponding charging SW element 60 is turned on. The power generation SW element 60 to be turned off is turned off. In other words, the power generation path having a higher voltage than the charging path having the lowest voltage (hereinafter referred to as “the lowest voltage charging path”) among the charging paths to be energized is cut off. In this case, the power generation SW element 60 may be turned on or off for a power supply having a voltage equal to or lower than the lowest voltage power supply. In other words, the power generation path having a voltage lower than the minimum voltage charging path may be turned on or off.
図32の例では、電圧の低い順に並べた第1電源から第N電源のうち充電経路がオンとなり且つ最も電圧が低いのは、第6電源である。この場合、第6電源よりも電圧が高い第1〜第5電源の発電経路はオフとし、第6〜第n電源の発電経路はオンオフいずれでも構わない。 In the example of FIG. 32, among the first power supply to the Nth power supply arranged in ascending order of voltage, the sixth power supply has the charging path turned on and the lowest voltage. In this case, the power generation paths of the first to fifth power supplies whose voltage is higher than that of the sixth power supply may be turned off, and the power generation paths of the sixth to nth power supplies may be either on or off.
上記の第1制御法則及び第2制御法則を用いることにより、電源の数が増えていっても、電源間における短絡を防止することができる。 By using the first control law and the second control law, it is possible to prevent a short circuit between power supplies even when the number of power supplies is increased.
C.電源の種類
上記各第1実施形態及び第2実施形態では、第1バッテリ22a及び第2バッテリ22bを用い、第3実施形態では、FC152及びバッテリ154を用い、第4実施形態及び第5実施形態では、FC152、第1バッテリ22a及び第2バッテリ22bを用いたが、利用可能な電源は、これに限らない。例えば、エンジンとオルタネータを組み合わせたものを電源とすることもできる。
C. Types of power sources In the first and second embodiments, the
D.モードの切替え
上記各実施形態では、双方向SW24の切替え時の制御として、いくつかの単純な切替えやいくつかの段階的な切替えについて言及したが、モード切替え時の制御はこれに限らない。例えば、モードを切り替える際、一旦、全てのスイッチング素子60、62をオフにした後、新たなモードに切り替えることもできる。
D. Mode switching In each of the above-described embodiments, some simple switching and some stepwise switching are mentioned as the control at the time of switching the bidirectional SW 24, but the control at the mode switching is not limited to this. For example, when switching the mode, it is also possible to switch to a new mode after turning off all the switching elements 60 and 62 once.
E.電力ECU50
上記各実施形態では、図7に示す構成の電力ECU50を用いたが(図1、図19、図21、図24及び図27参照)、電力ECU50の構成はこれに限らない。例えば、以下に示す変形例を用いることができる。
E. Electric power ECU50
In each of the above embodiments, the
1.第1変形例
図33に示す電力ECU50aは、負荷電力演算部180を有する点等で、図7の電力ECU50と異なる。負荷電力演算部180は、インバータ26の入力電圧Vinvと入力電流Iinvを乗算して負荷電力P1を演算し、双方向スイッチ論理生成部102a(以下「双方向SW論理生成部102a」又は「論理生成部102a」という。)に出力する(P1=Vinv*Iinv)。
1. First Modified Example
図34には、論理生成部102aの機能的なブロック図が示されている。論理生成部102aの双方向スイッチ論理決定部122a(以下「双方向SW論理決定部122a」又は「論理決定部122a」という。)は、統合ECU18からの電源指定信号Sd1、Sd2、Sd3と、負荷電力演算部180からの負荷電力P1と、記憶部130aからの電力閾値THp1、THp2(THp1>THp2)とに基づいてSW素子選択信号Ss1、Ss2、Ss3、Ss4を出力する。
FIG. 34 shows a functional block diagram of the
より具体的には、負荷電力P1と電力閾値THp1、THp2を比較し、負荷電力P1が電力閾値THp1より大きいとき「発電状態」であると判定し、負荷電力P1が電力閾値THp2以上、電力閾値THp1以下であるとき「発電/充電切替え状態」であると判定し、負荷電力P1が電力閾値THp2未満であるとき「充電状態」であると判定する(図15及び図16参照)。 More specifically, the load power P1 is compared with the power thresholds THp1 and THp2, and when the load power P1 is greater than the power threshold THp1, it is determined that the power generation state is present. When it is equal to or less than THp1, it is determined to be in the “power generation / charge switching state”, and when the load power P1 is less than the power threshold THp2, it is determined to be in the “charge state” (see FIGS. 15 and 16).
2.第2変形例
図35に示す電力ECU50bは、負荷電力演算部180aを有する点で、図7の電力ECU50と異なる。負荷電力演算部180aは、電気角速度ωとトルク指令値T_cを乗算したものをモータ12の極対数で除算して負荷電力P2を演算し、双方向スイッチ論理生成部102b(以下「双方向SW論理生成部102b」又は「論理生成部102b」という。)に出力する(P2=ω*T/極対数)。
2. Second Modification An electric power ECU 50b shown in FIG. 35 is different from the
論理生成部102bは、第1変形例における論理生成部102aと同様のものであり、統合ECU18からの電源指定信号Sd1、Sd2、Sd3と、負荷電力演算部180aからの負荷電力P2と、記憶部130aからの電力閾値THp1、THp2(THp1>THp2)とに基づいてSW素子選択信号Ss1、Ss2、Ss3、Ss4を出力する。
The
より具体的には、負荷電力P2と電力閾値THp1、THp2を比較し、負荷電力P2が電力閾値THp1より大きいとき「発電状態」であると判定し、負荷電力P2が電力閾値THp2以上、電力閾値THp1以下であるとき「発電/充電切替え状態」であると判定し、負荷電力P2が電力閾値THp2未満であるとき「充電状態」であると判定する(図15及び図16参照)。 More specifically, the load power P2 is compared with the power thresholds THp1 and THp2, and when the load power P2 is greater than the power threshold THp1, it is determined that the power generation state is present. When it is equal to or less than THp1, it is determined to be in the “power generation / charge switching state”, and when the load power P2 is less than the power threshold THp2, it is determined to be in the “charge state” (see FIGS. 15 and 16).
3.第3変形例
図36に示す電力ECU50cは、負荷電力演算部180bを有する点で、図7の電力ECU50と異なる。負荷電力演算部180bは、d軸電圧指令値Vd_cとd軸電流Idの積とq軸電圧指令値Vq_cとq軸電流Iqの積とを加算して負荷電力P3を演算し、双方向スイッチ論理生成部102c(以下「双方向SW論理生成部102c」又は「論理生成部102c」という。)に出力する(P3=Vd_c*Id+Vq_c*Iq)。
3. Third Modification An electric power ECU 50c shown in FIG. 36 is different from the
論理生成部102cは、第1変形例における論理生成部102aと同様のものであり、統合ECU18からの電源指定信号Sd1、Sd2、Sd3と、負荷電力演算部180bからの負荷電力P3と、記憶部130aからの電力閾値THp1、THp2(THp1>THp2)とに基づいてSW素子選択信号Ss1、Ss2、Ss3、Ss4を出力する。
The
より具体的には、負荷電力P3と電力閾値THp1、THp2を比較し、負荷電力P3が電力閾値THp1より大きいとき「発電状態」であると判定し、負荷電力P3が電力閾値THp2以上、電力閾値THp1以下であるとき「発電/充電切替え状態」であると判定し、負荷電力P3が電力閾値THp2未満であるとき「充電状態」であると判定する(図15及び図16参照)。 More specifically, the load power P3 is compared with the power thresholds THp1 and THp2, and when the load power P3 is greater than the power threshold THp1, it is determined that the power generation state is present, and the load power P3 is equal to or greater than the power threshold THp2. When it is equal to or less than THp1, it is determined to be in the “power generation / charge switching state”, and when the load power P3 is less than the power threshold THp2, it is determined to be in the “charge state” (see FIGS. 15 and 16).
4.第4変形例
図37に示す電力ECU50dは、トルク指令値T_cが双方向スイッチ論理生成部102d(以下「双方向SW論理生成部102d」又は「論理生成部102d」という。)に入力される点で、図7の電力ECU50と異なる。
4). Fourth Modified Example
論理生成部102dは、統合ECU18からの電源指定信号Sd1、Sd2、Sd3と、統合ECU18からのトルク指令値T_cと、記憶部130aからのトルク閾値THt1、THt2(THt1>THt2)とに基づいてSW素子選択信号Ss1、Ss2、Ss3、Ss4を出力する。
The
より具体的には、トルク指令値T_cとトルク閾値THt1、THt2を比較し、トルク指令値T_cがトルク閾値THt1より大きいとき「発電状態」であると判定し、トルク指令値T_cがトルク閾値THt2以上、トルク閾値THt1以下であるとき「発電/充電切替え状態」であると判定し、トルク指令値T_cがトルク閾値THt2未満であるとき「充電状態」であると判定する(図15及び図16参照)。 More specifically, the torque command value T_c is compared with the torque threshold values THt1 and THt2, and when the torque command value T_c is greater than the torque threshold value THt1, it is determined that the power generation state is present, and the torque command value T_c is equal to or greater than the torque threshold value THt2. When the torque threshold value THt1 or less, the power generation / charge switching state is determined, and when the torque command value T_c is less than the torque threshold value THt2, the charging state is determined (see FIGS. 15 and 16). .
10、10A、10B、10C、10D…電気自動車
12…モータ 22a…第1バッテリ(電源)
22b…第2バッテリ(電源)
24a…第1双方向スイッチ(半導体スイッチ)
24b…第2双方向スイッチ(半導体スイッチ)
24c…第3双方向スイッチ(半導体スイッチ)
26…インバータ
50、50a、50b、50c、50d…電力ECU(制御装置)
152…FC(電源) 154…バッテリ(電源)
10, 10A, 10B, 10C, 10D ...
22b ... second battery (power supply)
24a ... 1st bidirectional switch (semiconductor switch)
24b ... 2nd bidirectional switch (semiconductor switch)
24c ... Third bidirectional switch (semiconductor switch)
26:
152 ... FC (power source) 154 ... Battery (power source)
Claims (15)
インバータと該インバータに接続される駆動モータとを含む2次側と、
前記1次側と前記2次側を前記N個の電源が互いに並列になるように接続する第1番目から第N番目までの電力系統と、
前記第1番目から第N番目までの電力系統それぞれに設けられ、発電方向及び充電方向からなる双方向の通電を別々に遮断可能なN個の半導体スイッチと、
前記N個の半導体スイッチによる遮断を制御する制御装置と
を含む電気自動車であって、
前記制御装置は、少なくとも1スイッチング周期毎に前記半導体スイッチの通電又は遮断を固定する固定制御を行っているとき、通電する発電経路の中で最も電圧の高い最高電圧発電経路より低い電圧である充電経路が遮断となる第1遮断状態、又は、通電する充電経路の中で最も電圧の低い最低電圧充電経路より高い電圧である発電経路が遮断となる第2遮断状態の少なくともいずれか一方の状態になるように前記半導体スイッチの通電又は遮断を切り替え、
さらに、前記制御装置は、前記電気自動車が力行状態及び回生状態の中間状態にあるとき、ある電源の双方向通電状態から他の電源の双方向通電状態に移行させるように前記半導体スイッチを制御する
ことを特徴とする電気自動車。 A primary side including N (N is an integer of 2 or more) power sources whose power source voltage varies independently;
A secondary side including an inverter and a drive motor connected to the inverter;
First to Nth power systems connecting the primary side and the secondary side so that the N power sources are in parallel with each other;
N semiconductor switches provided in each of the first to N-th power systems, each capable of separately interrupting bidirectional energization consisting of a power generation direction and a charging direction;
A control device for controlling interruption by the N semiconductor switches;
Including an electric vehicle,
When the control device performs fixed control for fixing energization or interruption of the semiconductor switch at least every one switching cycle, the charging is a voltage lower than the highest voltage power generation path having the highest voltage among the power generation paths energized. At least one of the first cutoff state in which the path is cut off or the second cutoff state in which the power generation path having a voltage higher than the lowest voltage charging path having the lowest voltage among the charged charging paths is cut off Switch the energization or shutoff of the semiconductor switch so that
Further, the control device controls the semiconductor switch so that when the electric vehicle is in an intermediate state between a power running state and a regenerative state, the bidirectional switching state of one power source is shifted to the bidirectionally conductive state of another power source. An electric vehicle characterized by that.
インバータと該インバータに接続される駆動モータとを含む2次側と、
前記1次側と前記2次側を前記N個の電源が互いに並列になるように接続する第1番目から第N番目までの電力系統と、
前記第1番目から第N番目までの電力系統それぞれに設けられ、発電方向及び充電方向からなる双方向の通電を別々に遮断可能なN個の半導体スイッチと、
前記N個の半導体スイッチによる遮断を制御する制御装置と
を含む電気自動車であって、
前記制御装置は、少なくとも1スイッチング周期毎に前記半導体スイッチの通電又は遮断を固定する固定制御を行っているとき、通電する発電経路の中で最も電圧の高い最高電圧発電経路より低い電圧である充電経路が遮断となる第1遮断状態、又は、通電する充電経路の中で最も電圧の低い最低電圧充電経路より高い電圧である発電経路が遮断となる第2遮断状態の少なくともいずれか一方の状態になるように前記半導体スイッチの通電又は遮断を切り替え、
さらに、前記制御装置は、前記電気自動車が力行状態であるとき、2つ以上の発電スイッチング素子を同時にオンさせる
ことを特徴とする電気自動車。 A primary side including N (N is an integer of 2 or more) power sources whose power source voltage varies independently;
A secondary side including an inverter and a drive motor connected to the inverter;
First to Nth power systems connecting the primary side and the secondary side so that the N power sources are in parallel with each other;
N semiconductor switches provided in each of the first to N-th power systems, each capable of separately interrupting bidirectional energization consisting of a power generation direction and a charging direction;
A control device for controlling interruption by the N semiconductor switches;
Including an electric vehicle,
When the control device performs fixed control for fixing energization or interruption of the semiconductor switch at least every one switching cycle, the charging is a voltage lower than the highest voltage power generation path having the highest voltage among the power generation paths energized. At least one of the first cutoff state in which the path is cut off or the second cutoff state in which the power generation path having a voltage higher than the lowest voltage charging path having the lowest voltage among the charged charging paths is cut off Switch the energization or shutoff of the semiconductor switch so that
Furthermore, the control device turns on two or more power generation switching elements simultaneously when the electric vehicle is in a power running state.
インバータと該インバータに接続される駆動モータとを含む2次側と、
前記1次側と前記2次側を前記N個の電源が互いに並列になるように接続する第1番目から第N番目までの電力系統と、
前記第1番目から第N番目までの電力系統それぞれに設けられ、発電方向及び充電方向からなる双方向の通電を別々に遮断可能なN個の半導体スイッチと、
前記N個の半導体スイッチによる遮断を制御する制御装置と
を含む電気自動車であって、
前記制御装置は、少なくとも1スイッチング周期毎に前記半導体スイッチの通電又は遮断を固定する固定制御を行っているとき、通電する発電経路の中で最も電圧の高い最高電圧発電経路より低い電圧である充電経路が遮断となる第1遮断状態、又は、通電する充電経路の中で最も電圧の低い最低電圧充電経路より高い電圧である発電経路が遮断となる第2遮断状態の少なくともいずれか一方の状態になるように前記半導体スイッチの通電又は遮断を切り替え、
さらに、前記制御装置は、前記電気自動車が回生状態であるとき、2つ以上の充電スイッチング素子を同時にオンさせる
ことを特徴とする電気自動車。 A primary side including N (N is an integer of 2 or more) power sources whose power source voltage varies independently;
A secondary side including an inverter and a drive motor connected to the inverter;
First to Nth power systems connecting the primary side and the secondary side so that the N power sources are in parallel with each other;
N semiconductor switches provided in each of the first to N-th power systems, each capable of separately interrupting bidirectional energization consisting of a power generation direction and a charging direction;
A control device for controlling interruption by the N semiconductor switches;
Including an electric vehicle,
When the control device performs fixed control for fixing energization or interruption of the semiconductor switch at least every one switching cycle, the charging is a voltage lower than the highest voltage power generation path having the highest voltage among the power generation paths energized. At least one of the first cutoff state in which the path is cut off or the second cutoff state in which the power generation path having a voltage higher than the lowest voltage charging path having the lowest voltage among the charged charging paths is cut off Switch the energization or shutoff of the semiconductor switch so that
Furthermore, the control device turns on two or more charge switching elements simultaneously when the electric vehicle is in a regenerative state.
インバータと該インバータに接続される駆動モータとを含む2次側と、
前記1次側と前記2次側を前記N個の電源が互いに並列になるように接続する第1番目から第N番目までの電力系統と、
前記第1番目から第N番目までの電力系統それぞれに設けられ、発電方向及び充電方向からなる双方向の通電を別々に遮断可能なN個の半導体スイッチと、
前記N個の半導体スイッチによる遮断を制御する制御装置と
を含む電気自動車であって、
前記制御装置は、少なくとも1スイッチング周期毎に前記半導体スイッチの通電又は遮断を固定する固定制御を行っているとき、通電する発電経路の中で最も電圧の高い最高電圧発電経路より低い電圧である充電経路が遮断となる第1遮断状態、又は、通電する充電経路の中で最も電圧の低い最低電圧充電経路より高い電圧である発電経路が遮断となる第2遮断状態の少なくともいずれか一方の状態になるように前記半導体スイッチの通電又は遮断を切り替え、
前記電気自動車の力行状態と回生状態を判断し、
力行状態のときに少なくとも2つ以上の発電スイッチング素子を接続し、
回生状態のときに少なくとも2つ以上の充電スイッチング素子を接続する
ことを特徴とする電気自動車。 A primary side including N (N is an integer of 2 or more) power sources whose power source voltage varies independently;
A secondary side including an inverter and a drive motor connected to the inverter;
First to Nth power systems connecting the primary side and the secondary side so that the N power sources are in parallel with each other;
N semiconductor switches provided in each of the first to N-th power systems, each capable of separately interrupting bidirectional energization consisting of a power generation direction and a charging direction;
A control device for controlling interruption by the N semiconductor switches;
Including an electric vehicle,
When the control device performs fixed control for fixing energization or interruption of the semiconductor switch at least every one switching cycle, the charging is a voltage lower than the highest voltage power generation path having the highest voltage among the power generation paths energized. At least one of the first cutoff state in which the path is cut off or the second cutoff state in which the power generation path having a voltage higher than the lowest voltage charging path having the lowest voltage among the charged charging paths is cut off Switch the energization or shutoff of the semiconductor switch so that
Determining the power running state and regenerative state of the electric vehicle,
At least two power generation switching elements are connected in the power running state,
An electric vehicle characterized by connecting at least two or more charge switching elements in a regenerative state.
さらに、前記力行状態と前記回生状態の中間状態を判定し、
前記電気自動車が前記中間状態にあるとき、前記制御装置は、ある電源の双方向の通電を可能とし、他の電源を双方向に遮断するように前記半導体スイッチを制御する
ことを特徴とする電気自動車。 The electric vehicle according to claim 4 , wherein
Further, an intermediate state between the power running state and the regenerative state is determined,
When the electric vehicle is in the intermediate state, the control device controls the semiconductor switch to enable bidirectional energization of a certain power source and to shut off other power sources bidirectionally. Automobile.
前記中間状態は、前記インバータの入力電力及び入力電流並びに前記駆動モータのトルク及び負荷電力の少なくとも1つの指令値又は実測値に基づいて判定される
ことを特徴とする電気自動車。 The electric vehicle according to claim 1 or 5 ,
The intermediate state is determined based on at least one command value or actual measurement value of input power and input current of the inverter and torque and load power of the drive motor.
前記中間状態は実電力がゼロを跨ぐまでの予測時間によって定められる
ことを特徴とする電気自動車。 The electric vehicle according to claim 1 or 5 ,
The electric vehicle according to claim 1, wherein the intermediate state is determined by a predicted time until the actual electric power crosses zero.
インバータと該インバータに接続される駆動モータとを含む2次側と、
前記1次側と前記2次側を前記N個の電源が互いに並列になるように接続する第1番目から第N番目までの電力系統と、
前記第1番目から第N番目までの電力系統それぞれに設けられ、発電方向及び充電方向からなる双方向の通電を別々に遮断可能なN個の半導体スイッチと、
前記N個の半導体スイッチによる遮断を制御する制御装置と
を含む電気自動車であって、
前記制御装置は、少なくとも1スイッチング周期毎に前記半導体スイッチの通電又は遮断を固定する固定制御を行っているとき、通電する発電経路の中で最も電圧の高い最高電圧発電経路より低い電圧である充電経路が遮断となる第1遮断状態、又は、通電する充電経路の中で最も電圧の低い最低電圧充電経路より高い電圧である発電経路が遮断となる第2遮断状態の少なくともいずれか一方の状態になるように前記半導体スイッチの通電又は遮断を切り替え、
さらに、前記制御装置は、前記インバータにおいて3相短絡状態が発生している間に前記半導体スイッチの通電又は遮断の切替えを行う
ことを特徴とする電気自動車。 A primary side including N (N is an integer of 2 or more) power sources whose power source voltage varies independently;
A secondary side including an inverter and a drive motor connected to the inverter;
First to Nth power systems connecting the primary side and the secondary side so that the N power sources are in parallel with each other;
N semiconductor switches provided in each of the first to N-th power systems, each capable of separately interrupting bidirectional energization consisting of a power generation direction and a charging direction;
A control device for controlling interruption by the N semiconductor switches;
Including an electric vehicle,
When the control device performs fixed control for fixing energization or interruption of the semiconductor switch at least every one switching cycle, the charging is a voltage lower than the highest voltage power generation path having the highest voltage among the power generation paths energized. At least one of the first cutoff state in which the path is cut off or the second cutoff state in which the power generation path having a voltage higher than the lowest voltage charging path having the lowest voltage among the charged charging paths is cut off Switch the energization or shutoff of the semiconductor switch so that
Furthermore, the control device switches between energization and shut-off of the semiconductor switch while a three-phase short-circuit state occurs in the inverter.
前記半導体スイッチは、双方向スイッチである
ことを特徴とする電気自動車。 The electric vehicle according to any one of claims 1 to 8 ,
The electric vehicle, wherein the semiconductor switch is a bidirectional switch.
第1番目から第N番目までの電圧センサを備え、前記電圧センサに基づき前記電源間の電圧の大小を把握し、把握した電圧に基づき制御を行う
ことを特徴とする電気自動車。 The electric vehicle according to any one of claims 1 to 9 ,
An electric vehicle comprising: first to Nth voltage sensors, grasping the magnitude of the voltage between the power supplies based on the voltage sensor, and performing control based on the grasped voltage.
ある電源の発電経路と他の電源の充電経路とを切り替える際、前記半導体スイッチの駆動信号にデッドタイムを挟む
ことを特徴とする電気自動車。 The electric vehicle according to any one of claims 1 to 10 ,
An electric vehicle characterized in that when switching a power generation path of a certain power source and a charging path of another power source, a dead time is sandwiched between drive signals of the semiconductor switch.
前記制御装置は、ある電源の双方向通電状態から他の電源の双方向通電状態に移行させるように前記半導体スイッチを制御する
ことを特徴とする電気自動車。 The electric vehicle according to any one of claims 2 to 4 and 8 ,
The control device controls the semiconductor switch so as to shift from a bidirectional energization state of a certain power source to a bidirectional energization state of another power source.
前記電源は、蓄電装置を含む
ことを特徴とする電気自動車。 The electric vehicle according to any one of claims 1 to 12 ,
The electric power source includes a power storage device.
前記電源は、燃料電池及び蓄電装置を含む
ことを特徴とする電気自動車。 The electric vehicle according to any one of claims 1 to 12 ,
The electric power source includes a fuel cell and a power storage device.
前記電源は、発電機及び蓄電装置を含む
ことを特徴とする電気自動車。 The electric vehicle according to any one of claims 1 to 12 ,
The electric power source includes a generator and a power storage device.
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