JP5772616B2 - Vehicle power supply system and vehicle - Google Patents
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Description
この発明は、車両の電源システムおよび車両に関し、より特定的には、車両外部の電源によって充電可能な蓄電装置を搭載した車両の電源システムにおいて、車両の退避走行を行なうための技術に関する。 The present invention relates to a vehicle power supply system and a vehicle, and more particularly to a technique for performing retreat travel of a vehicle in a vehicle power supply system equipped with a power storage device that can be charged by a power supply external to the vehicle.
電動機によって車両駆動力を発生可能に構成された、電気自動車、ハイブリッド自動車および燃料電池自動車等の車両では、当該電動機を駆動するための電力を蓄積する蓄電装置が搭載されている。 In vehicles such as an electric vehicle, a hybrid vehicle, and a fuel cell vehicle configured to be able to generate a vehicle driving force by an electric motor, a power storage device that stores electric power for driving the electric motor is mounted.
このような車両において、蓄電装置と電動機との間に設けられたリレーにオフ故障(オンできない状態を意味する)が生じた場合には、蓄電装置が電源システムから遮断されることによって蓄電装置から電動機へ給電するための電路を確保できなくなり、車両を正常に動かすことができなくなる虞がある。このような場合には、車両を安全な場所に退避させるための退避走行を行なう必要がある。 In such a vehicle, when an off-failure (meaning a state in which the relay cannot be turned on) occurs in a relay provided between the power storage device and the electric motor, the power storage device is disconnected from the power supply system, and thus from the power storage device. There is a possibility that an electric path for supplying power to the electric motor cannot be secured, and the vehicle cannot be moved normally. In such a case, it is necessary to perform retreat traveling for retreating the vehicle to a safe place.
たとえば特開2007−255294号公報(特許文献1)は、内燃機関の始動をさせる電動機を搭載した車両において、上記電動機に電力を供給するための高圧バッテリに異常が発生した場合には、高圧バッテリをシステムから切り離すとともに、補機バッテリへの充電および補機類への電力供給を行なうDC/DCコンバータを駆動して、補機バッテリの電力を上記電動機に供給する構成を開示する。この特許文献1では、DC/DCコンバータに対して、電源ラインの電圧を降圧して補機バッテリへ供給する降圧動作を行なわせる一方で、高圧バッテリが電源ラインから切り離された場合には、補機バッテリの電圧を昇圧して電源ラインに供給する昇圧動作を行なわせることにより、エンジンの始動の確実性を高めている。 For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-255294 (Patent Document 1) describes a high-voltage battery in a vehicle equipped with an electric motor for starting an internal combustion engine when an abnormality occurs in the high-voltage battery for supplying electric power to the electric motor. A configuration is disclosed in which a DC / DC converter that charges the auxiliary battery and supplies power to the auxiliary devices is driven to supply the electric power of the auxiliary battery to the electric motor. In Patent Document 1, the DC / DC converter performs a step-down operation for stepping down the voltage of the power supply line and supplying the voltage to the auxiliary battery. On the other hand, if the high-voltage battery is disconnected from the power supply line, The start-up reliability of the engine is increased by performing a boosting operation of boosting the voltage of the machine battery and supplying it to the power supply line.
しかしながら、上記の特許文献1のように、補機バッテリの電力を用いて電動機を駆動することにより内燃機関を始動させる構成においては、補機バッテリから電動機に供給可能な電力は補機バッテリの充電容量によって制限される。そのため、補機バッテリの残容量が内燃機関を始動させるために必要な電力量に満たない場合には、内燃機関を始動させることができず、退避走行ができなくなる虞がある。 However, in the configuration in which the internal combustion engine is started by driving the electric motor using the electric power of the auxiliary battery as in Patent Document 1, the electric power that can be supplied from the auxiliary battery to the electric motor is charged by the auxiliary battery. Limited by capacity. Therefore, when the remaining capacity of the auxiliary battery is less than the amount of electric power required to start the internal combustion engine, the internal combustion engine cannot be started and there is a possibility that the retreat travel cannot be performed.
それゆえ、この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、蓄電装置から駆動部への電路を確保不能な状態において、車両の退避走行を確実に実行可能な車両の電源システムおよび車両を提供することである。 Therefore, the present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a vehicle that can reliably carry out the retreat travel of the vehicle in a state in which an electric path from the power storage device to the drive unit cannot be secured. Power supply system and vehicle.
この発明のある局面に従えば、外部電源からの電力により充電が可能な車両の電源システムであって、蓄電装置と、外部電源からの電力を電圧変換して蓄電装置を充電するための充電器と、補機バッテリと、蓄電装置から車両の駆動力を発生するための駆動部へ電力を供給するための電路と補機バッテリとの間で双方向の電圧変換を行なう電圧変換器とを備える。電圧変換器は、電路を確保不能な状態で車両を走行させる退避走行を行なう場合には、補機バッテリに蓄積された電力を電圧変換して駆動部に供給するように構成される。充電器は、退避走行を行なう場合には、蓄電装置からの電力を電圧変換して補機バッテリを充電するように構成される。 According to one aspect of the present invention, there is provided a power supply system for a vehicle that can be charged with electric power from an external power source, and a power storage device and a charger for charging the power storage device by converting the voltage of the electric power from the external power source And an auxiliary battery, and a voltage converter that performs bidirectional voltage conversion between the auxiliary battery and an electric circuit for supplying electric power from the power storage device to the drive unit for generating the driving force of the vehicle . The voltage converter is configured to voltage-convert the electric power stored in the auxiliary battery and supply it to the drive unit when performing a retreat traveling in which the vehicle travels in a state where an electric path cannot be secured. The charger is configured to charge the auxiliary battery by converting the voltage of the electric power from the power storage device when performing retreat travel.
好ましくは、車両の電源システムは、電路に設けられた開閉器と、開閉器をオンできない故障が生じた場合に、補機バッテリの充電量が所定の閾値を下回っているときには、蓄電装置の電力により補機バッテリを充電するように充電器を制御するための制御装置をさらに備える。 Preferably, the power supply system of the vehicle has a power supply of the power storage device when a charge amount of the auxiliary battery is below a predetermined threshold when a failure occurs in which the switch provided in the electric circuit and the switch cannot be turned on. And a control device for controlling the charger so as to charge the auxiliary battery.
好ましくは、駆動部は、駆動力源としての内燃機関と、蓄電装置または補機バッテリからの電力を用いて内燃機関を始動するように構成された電動機とを含む。 Preferably, the drive unit includes an internal combustion engine as a drive power source and an electric motor configured to start the internal combustion engine using electric power from the power storage device or the auxiliary battery.
好ましくは、駆動部は、蓄電装置または補機バッテリからの電力を用いて車両の駆動力を発生するように構成された電動機を含む。 Preferably, the drive unit includes an electric motor configured to generate a driving force of the vehicle using electric power from the power storage device or the auxiliary battery.
この発明の別の局面に従えば、車両は、電源システムと、電源システムからの電力を用いて車両の駆動力を発生する駆動部とを備える。電源システムは、蓄電装置と、外部電源からの電力を電圧変換して蓄電装置を充電するための充電器と、補機バッテリと、蓄電装置から車両の駆動力を発生するための駆動部へ電力を供給するための電路と補機バッテリとの間で双方向の電圧変換を行なう電圧変換器とを含む。電圧変換器は、電路を確保不能な状態で車両を走行させる退避走行を行なう場合には、補機バッテリに蓄積された電力を電圧変換して駆動部に供給するように構成される。充電器は、退避走行を行なう場合には、蓄電装置からの電力を電圧変換して補機バッテリを充電するように構成される。 According to another aspect of the present invention, a vehicle includes a power supply system and a drive unit that generates driving force of the vehicle using electric power from the power supply system. The power supply system includes a power storage device, a charger for converting power from an external power source to charge the power storage device, an auxiliary battery, and a power from the power storage device to a drive unit for generating a driving force of the vehicle. A voltage converter that performs bidirectional voltage conversion between the electric circuit for supplying the battery and the auxiliary battery. The voltage converter is configured to voltage-convert the electric power stored in the auxiliary battery and supply it to the drive unit when performing a retreat traveling in which the vehicle travels in a state where an electric path cannot be secured. The charger is configured to charge the auxiliary battery by converting the voltage of the electric power from the power storage device when performing retreat travel.
この発明によれば、蓄電装置および駆動部の間の電路を確保不能となった場合においても、蓄電装置に蓄えられた電力を有効に活用して車両を退避走行させることができる。 According to the present invention, even when it is impossible to secure an electric path between the power storage device and the drive unit, the vehicle can be retreated by effectively using the electric power stored in the power storage device.
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.
図1は、本発明の実施の形態による電源システムを搭載した車両の全体ブロック図である。 FIG. 1 is an overall block diagram of a vehicle equipped with a power supply system according to an embodiment of the present invention.
図1を参照して、車両100は、蓄電装置110と、システムメインリレー(System Main Relay:SMR)115と、PCU(Power Control Unit)120と、モータジェネレータ130,135と、動力伝達ギヤ140と、駆動輪150と、内燃機関であるエンジン160と、制御装置であるECU(Electronic Control Unit)300とを備える。PCU120は、コンバータ121と、インバータ122,123と、コンデンサC1,C2とを含む。
Referring to FIG. 1,
蓄電装置110は、再放電可能に構成された電力貯蔵要素である。蓄電装置110は、たとえば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池または鉛蓄電池などの二次電池、あるいは電気二重層キャパシタなどの蓄電素子を含んで構成される。
The
蓄電装置110は、電力線PL1および接地線NL1を介してPCU120に接続される。そして、蓄電装置110は、車両100の駆動力を発生させるための電力をPCU120に供給する。また、蓄電装置110は、モータジェネレータ130、135で発電された電力を蓄電する。蓄電装置110の出力はたとえば200V程度である。
蓄電装置110は、いずれも図示しないが電圧センサおよび電流センサを含み、これらのセンサによって検出された、蓄電装置110の電圧VBおよび電流IBをECU300へ出力する。
Although not shown,
SMR115に含まれるリレーの一方は、蓄電装置110の正極端およびPCU120に接続される電力線PL1に接続され、他方のリレーは蓄電装置110の負極端および接地線NL1に接続される。そして、SMR115は、ECU300からの制御信号SE1に基づいて、蓄電装置110とPCU120との間での電力の供給と遮断とを切換える。
One of the relays included in
コンバータ121は、ECU300からの制御信号PWCに基づいて、電力線PL1および接地線NL1と電力線PL2および接地線NL1との間で電圧変換を行なう。 Converter 121 performs voltage conversion between power line PL1 and ground line NL1, power line PL2 and ground line NL1, based on control signal PWC from ECU 300.
インバータ122,123は、電力線PL2および接地線NL1に並列に接続される。インバータ122,123は、ECU300からの制御信号PWI1,PWI2にそれぞれ基づいて、コンバータ121から供給される直流電力を交流電力に変換し、モータジェネレータ130,135をそれぞれ駆動する。
コンデンサC1は、電力線PL1および接地線NL1の間に設けられ、電力線PL1および接地線NL1間の電圧変動を減少させる。また、コンデンサC2は、電力線PL2および接地線NL1の間に設けられ、電力線PL2および接地線NL1間の電圧変動を減少させる。電力線PL1および接地線NL1間の直流電圧VLは、電圧センサ125によって検知される。
Capacitor C1 is provided between power line PL1 and ground line NL1, and reduces voltage fluctuation between power line PL1 and ground line NL1. Capacitor C2 is provided between power line PL2 and ground line NL1, and reduces voltage fluctuation between power line PL2 and ground line NL1. DC voltage VL between power line PL1 and ground line NL1 is detected by
モータジェネレータ130,135は交流回転電機であり、たとえば、永久磁石が埋設されたロータを備える永久磁石型同期電動機である。
モータジェネレータ130,135の出力トルクは、減速機や動力分割機構を含んで構成される動力伝達ギヤ140を介して駆動輪150に伝達されて、車両100を走行させる。モータジェネレータ130,135は、車両100の回生制動動作時には、駆動輪150の回転力によって発電することができる。そして、その発電電力は、PCU120によって蓄電装置110の充電電力に変換される。
The output torque of
また、モータジェネレータ130,135は動力伝達ギヤ140を介してエンジン160とも結合される。そして、ECU300により、モータジェネレータ130,135およびエンジン160が協調的に動作されて必要な車両駆動力が発生される。さらに、モータジェネレータ130,135は、エンジン160の回転により発電が可能であり、この発電電力を用いて蓄電装置110を充電することができる。なお、本実施の形態においては、モータジェネレータ135を専ら駆動輪150を駆動するための電動機として用い、モータジェネレータ130を専らエンジン160により駆動される発電機として用いるものとする。
さらに本実施の形態において、モータジェネレータ130は、エンジン160に対して電動機として動作し、エンジン160を始動する電動機として用いられる。このとき、モータジェネレータ130は、蓄電装置110から電力の供給を受けて電動機として動作し、クランク軸を回転させてエンジン160を始動する。
Further, in the present embodiment,
なお、図1においては、モータジェネレータが2つ設けられる構成が例として示されるが、モータジェネレータの数はこれに限定されず、モータジェネレータが1つの場合、あるいは2つより多くのモータジェネレータを設ける構成としてもよい。 In FIG. 1, a configuration in which two motor generators are provided is shown as an example. However, the number of motor generators is not limited to this, and the number of motor generators is one, or more than two motor generators are provided. It is good also as a structure.
このように、本実施の形態による車両100は、蓄電装置110からの電力を用いて車両駆動力を発生する駆動部を搭載する車両であり、エンジンおよび電動機により車両駆動力を発生するハイブリッド車両、エンジンを搭載しない電気自動車および燃料電池自動車などを含む。
Thus,
図示された車両100の構成から、モータジェネレータ130,135、動力伝達ギヤ140および駆動輪150からなる駆動部を除いた部分によって、車両の電源システムが構成される。
A power supply system of the vehicle is configured by a portion excluding the driving unit including the
電源システムは、さらに低電圧系(補機系)の構成として、DC/DCコンバータ170と、補機バッテリ180と、補機負荷185と、電圧センサ175とを含む。
The power supply system further includes a DC /
DC/DCコンバータ170は、電力線PL1および接地線NL1に接続され、ECU300からの制御信号PWDに基づいて、蓄電装置110から供給される直流電圧を電圧変換する。そして、DC/DCコンバータ170は、電力線PL4を介して補機負荷185に電源電圧を供給するとともに、補機バッテリ180に充電電力を供給する。
DC /
補機バッテリ180は、代表的には鉛蓄電池によって構成される。補機バッテリ180の出力電圧は、蓄電装置110の出力電圧よりも低く、たとえば12V程度である。電圧センサ175は、補機バッテリ180の電圧Vhを検出し、検出信号をECU300へ出力する。
補機負荷185は、たとえばランプ類、ワイパー、ヒーター、オーディオなどが含まれる。
The
車両100は、外部電源500からの電力によって蓄電装置110を充電するための構成として、充電器200と、充電リレーCHR210と、接続部であるインレット220とを含む。
インレット220には、充電ケーブル400の充電コネクタ410が接続される。そして、外部電源500からの電力が、充電ケーブル400を介して車両100に伝達される。
A charging
充電ケーブル400は、充電コネクタ410に加えて、外部電源500のコンセント510に接続するためのプラグ420と、充電コネクタ410およびプラグ420とを接続する電力線440とを含む。なお、図示は省略するが、電力線440には、外部電源500からの電力の供給および遮断を切換えるための充電回路遮断装置(Charging Circuit Interrupt Device:CCID)が介挿される。
In addition to charging
充電器200、電力線ACL1,ACL2を介して、インレット220に接続される。また、充電器200は、CHR210を介して、電力線PL3および接地線NL3によって蓄電装置110に接続される。
It is connected to
充電器200は、ECU300からの制御信号PWEによって制御され、インレット220から供給される交流電力を、蓄電装置110の充電電力に変換する。また、後述するように、充電器200は、蓄電装置110からの直流電力を、補機バッテリ180の充電電力に変換して、補機バッテリ180へ給電することも可能である。
CHR210は、ECU300からの制御信号SE2によって制御され、充電器200と蓄電装置110との間の電力の供給と遮断とを切換える。
ECU300は、いずれも図1には図示しないがCPU(Central Processing Unit
)、記憶装置および入出力バッファを含み、各センサ等からの信号の入力や各機器への制御信号の出力を行なうとともに、蓄電装置110および車両100の各機器の制御を行なう。なお、これらの制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア(電子回路)で処理することも可能である。
), Including a storage device and an input / output buffer, inputs signals from each sensor and the like and outputs control signals to each device, and controls each device of
ECU300は、蓄電装置110からの電圧VBおよび電流IBの検出値に基づいて、蓄電装置110の充電状態SOC(State of Charge)を演算する。
ECU300は、充電ケーブル400の接続状態を示す信号PISWを充電コネクタ410から受ける。また、ECU300は、充電ケーブル400のCCID(図示せず)からパイロット信号CPLTを受ける。ECU300は、これらの信号に基づいて充電動作を実行する。
なお、図1においては、ECU300として1つの制御装置を設ける構成としているが、たとえば、PCU120用の制御装置や蓄電装置110用の制御装置などのように、機能ごとまたは制御対象機器ごとに個別の制御装置を設ける構成としてもよい。
In FIG. 1, one control device is provided as the
図1のように、外部充電が可能な車両においては、次回の走行の際にできるだけ蓄電装置110からの電力を使用した走行ができるように、一般的には、蓄電装置110は所定の満充電状態まで充電される。これにより、車両の燃料消費効率を高めることができる。
As shown in FIG. 1, in a vehicle capable of external charging, in general, the
しかしながら、車両100の起動時に、SMR115に含まれるリレーの少なくとも一方にオフ故障(オンできない状態を意味する)が生じた場合には、蓄電装置110と駆動部との間の電路を確保不能となってしまう。そのため、蓄電装置110からの電力を用いて車両100を走行させることができなくなる。
However, when the
このような場合には、本実施の形態による電源システムは、蓄電装置110に代えて補機バッテリ180に蓄えられた電力を駆動部に供給する。これにより、補機バッテリ180からの電力を用いて車両100を退避走行させる。具体的には、ECU300は、補機バッテリ180からの電力を用いて、モータジェネレータ130によりエンジン160をクランキングさせるようにインバータ122を制御する。すなわち、モータジェネレータ130によってエンジン160を始動することにより、エンジン160を用いた退避走行を実行可能とする。
In such a case, the power supply system according to the present embodiment supplies the electric power stored in
しかしながら、補機バッテリ180は、蓄電装置110と比較して充電容量が小さいため、補機バッテリ180から駆動部に供給可能な電力は充電容量によって制限される。そのため、SMR115のオフ故障が生じたときの補機バッテリ180の残容量がエンジン160を始動させるために必要な電力量に満たない場合には、エンジン160を始動させることができず、退避走行ができなくなる虞がある。
However, since
そこで、本実施の形態においては、補機バッテリ180に対して蓄電装置110から電力を供給可能な仕組みを作ることにより、蓄電装置110の電力を有効に活用して車両100の退避走行を可能とする。
Therefore, in the present embodiment, by creating a mechanism that can supply power from
図2は、本実施の形態による車両の退避走行を説明するための図である。
図2を参照して、車両100の電源システムにおいて、SMR115にオフ故障が生じた場合には、蓄電装置110とPCU120との間の電路が遮断される。このように蓄電装置110からPCU120への電力の供給が遮断された場合には、蓄電装置110に代えて補機バッテリ180を電力供給源として、補機バッテリ180からPCU120に電力を供給する。
FIG. 2 is a diagram for explaining the retreat travel of the vehicle according to the present embodiment.
Referring to FIG. 2, in the power supply system of
具体的には、図中の経路k2に示すように、DC/DCコンバータ170を用いて補機バッテリ180からの電力をPCU120へ供給する。このとき、DC/DCコンバータ170は、ECU300からの制御信号PWDに従って、補機バッテリ180から供給された直流電圧を昇圧し、その昇圧した直流電圧を電力線PL1および接地線NL1を介してPCU120へ供給する。すなわち、DC/DCコンバータ170は、電力線PL1およびNL1と補機バッテリ180との間で双方向に電圧変換を行なうように構成される。
Specifically, as shown by a path k2 in the figure, the DC /
PCU120においては、コンバータ121は、ECU300からの制御信号PWCに基づいて、コンデンサC1を介して補機バッテリ180から供給された直流電圧を昇圧してコンデンサC2へ供給する。インバータ122は、ECU300からの制御信号PW1に基づいて、コンデンサC2から供給される直流電圧を交流電圧に変換してモータジェネレータ130を駆動する。モータジェネレータ130のトルクはクランク軸を介してエンジン160に伝達され、エンジン160がクランキングされる。エンジン160のクランキングに伴なってECU300の指令に応じて燃料の噴射および点火が行なわれることにより、エンジン160の自立運転が確立すると、エンジン160の出力トルクが動力伝達ギヤ140を介して駆動輪150に伝達されて車両駆動力を発生させる。これにより、車両100は、エンジン160を駆動源とした退避走行を行なうことができる。
In
本実施の形態ではさらに、補機バッテリ180の残容量が、モータジェネレータ130がエンジン160を始動させるために必要な電力量に満たない場合には、図中の経路k1に示される給電経路を形成することにより、蓄電装置110からの電力を用いて補機バッテリ180を充電する。
Further, in the present embodiment, when the remaining capacity of
具体的には、ECU300は、電圧センサ175(図1)により検出された補機バッテリ180の電圧Vhと予め定められた閾値Vthとを比較する。閾値Vthについては、補機バッテリ180の残容量がエンジン160の始動に必要とされる電力量を満たしているか否かを判別するための判定値である。閾値Vthは、たとえば、エンジン160の始動に必要とされる電力量に対して、マージンを有するように設定される。
Specifically,
ECU300は、補機バッテリ180の電圧Vhが閾値Vth以上である場合には、補機バッテリ180がエンジン160の始動に必要とされる電力量を蓄えていると判断する。この場合、ECU300は、図2の経路k2を経由して補機バッテリ180からの電力がPCU120に供給されるように、DC/DCコンバータ170における電圧変換動作を制御する。
When voltage Vh of
これに対して、補機バッテリ180の電圧Vhが閾値Vthを下回る場合には、ECU300は、補機バッテリ180からの供給電力不足であると判断する。この場合、ECU300は、図2の経路k1を経由して蓄電装置110からの電力を用いて補機バッテリ180を充電するように、充電器200における電力変換動作を制御する。そして、充電動作によって補機バッテリ180の残容量がエンジン160の始動に必要とされる電力量に到達すると、ECU300は、図2の経路k2を経由して補機バッテリ180からの電力がPCU120に供給されるように、DC/DCコンバータ170における電圧変換動作を制御する。
On the other hand, when voltage Vh of
このように、SMR115のオフ故障時には、充電器200を蓄電装置110からの電力を補機バッテリ180の充電電力に変換するための電力変換装置として利用することにより、エンジン160の始動に必要とされる電力量を補機バッテリ180に蓄えることができる。これにより、車両100の退避走行を確実に行なうことが可能となる。
Thus, when the
また、充電器200を電力変換装置として利用することにより、蓄電装置110から補機バッテリ180への新たな給電経路の設置が不要となるため、電源システムの大型化およびコストの上昇を抑えることができる。
Further, by using the
以下に、図2に示した車両の退避走行を実現するための本実施の形態による電源システムの詳細な構成について説明する。 Hereinafter, a detailed configuration of the power supply system according to the present embodiment for realizing the retreat traveling of the vehicle shown in FIG. 2 will be described.
図3は、図2における充電器200の詳細な構成を示す回路図である。
図3を参照して、充電器200は、高圧電源である蓄電装置110を充電するための充電回路600と、低圧電源である補機バッテリ180を充電するための充電回路700とを含む。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a detailed configuration of
Referring to FIG. 3,
充電回路600は、CHR210を介して蓄電装置110に接続される。CHR210は、ECU300からの制御信号SE2に基づいて、蓄電装置110と充電回路600との間で電力の供給と遮断とを切換える。また、充電回路600は、電力線ACL1,ACL2を介してインレット220に接続される。充電回路600は、AC/DC変換部610,620,640と、絶縁トランス630とを含む。
AC/DC変換部610,620,640は、単相ブリッジ回路からなる。単相ブリッジ回路は、電力用半導体スイッチング素子および逆並列ダイオードを含んで構成される。電力用半導体スイッチング素子としては、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)、電力用MOS(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタあるいは電力用バイポーラトランジスタ等の、オンオフが制御可能な任意の素子を用いることができる。
AC /
AC/DC変換部610は、双方向インバータであり、ECU300からの制御信号PWEに基づいて、コネクタ220に与えられた交流電力を直流電力に変換してコンデンサを介してAC/DC変換部630に供給する動作と、AC/DC変換部620からコンデンサを介して受ける直流電力を交流電力に変換して電力線ACL1,ACL2に出力する動作とを実行可能に構成される。
AC /
AC/DC変換部620は、双方向インバータであり、ECU300からの制御信号PWEに基づいて、AC/DC変換部610からコンデンサを介して受ける直流電力を交流電力に変換して絶縁トランス630に出力する動作と、絶縁トランス630から出力される交流電力を直流電力に変換してコンデンサを介してAC/DC変換部610に供給する動作とを実行可能に構成される。
AC /
AC/DC変換部640は、双方向インバータであり、ECU300からの制御信号PWEに基づいて、絶縁トランス630から出力される交流電力を直流電力に変換して蓄電装置110に供給する動作と、蓄電装置110からの直流電力を交流電力に変換して絶縁トランス630へ出力する動作とを実行可能に構成される。
AC /
絶縁トランス630は、磁性材からなるコアと、コアに巻回された一次コイルおよび二次コイルとを含む。一次コイルおよび二次コイルは、電気的に絶縁されており、それぞれAC/DC変換部620およびAC/DC変換部640に接続される。絶縁トランス630は、AC/DC変換部620から受ける交流電力を一次コイルおよび二次コイルの巻線比に応じた電圧レベルに変換してAC/DC変換部640に出力する。AC/DC変換部640は、絶縁トランス630から出力される交流電力を直流電力に整流して蓄電装置110に供給する。
充電回路700は、補機バッテリ180に接続されるとともに、電力線ACL1,ACL2を介してインレット220に接続される。充電回路700は、AC/DC変換部710,720,740と、絶縁トランス730とを含む。
AC/DC変換部710,720,740は、単相ブリッジ回路からなる。単相ブリッジ回路は、電力用半導体スイッチング素子および逆並列ダイオードを含んで構成される。
AC /
AC/DC変換部710は、ECU300からの制御信号PWEに基づいて、電力線ACL1,ACL2に与えられた交流電力を直流電力に変換してコンデンサを介してAC/DC変換部720に供給する。
The AC /
AC/DC変換部720は、ECU300からの制御信号PWEに基づいて、AC/DC変換部710からコンデンサを介して受ける直流電力を交流電力に変換して絶縁トランス730に出力する。
AC /
AC/DC変換部740は、ECU300からの制御信号PWEに基づいて、絶縁トランス730から出力される交流電力を直流電力に整流して補機バッテリ180に供給する。
AC /
絶縁トランス730は、磁性材からなるコアと、コアに巻回された一次コイルおよび二次コイルとを含む。一次コイルおよび二次コイルは、電気的に絶縁されており、それぞれAC/DC変換部720およびAC/DC変換部740に接続される。絶縁トランス730は、AC/DC変換部720から受ける交流電力を一次コイルおよび二次コイルの巻線比に応じた電圧レベルに変換してAC/DC変換部740に出力する。AC/DC変換部740は、絶縁トランス730から出力される交流電力を直流電力に整流して補機バッテリ180に供給する。補機バッテリ180の電圧Vhは、電圧センサ175により検出され、ECU300へ出力される。
図3に示す構成において、外部電源500からの電力によって蓄電装置110を充電(外部充電)する場合には、まず、ECU300からの制御信号SE2に応答してCHR210がオンされる。そして、充電回路600は、ECU300からの制御信号PWEに従って、外部電源500からコネクタ220に与えられた交流電力を蓄電装置110の充電電力に変換する。
In the configuration shown in FIG. 3, when
このとき、充電回路700は、外部充電時に使用される補機負荷185に対しても外部電源500から電力を供給するように、外部電源500からの供給電力を補機負荷185の駆動に適した電力に変換する。充電回路700は、電力線PL4を介して補機負荷185に電源電圧を供給する。
At this time, the charging
そして、蓄電装置110のSOCが所定の満充電状態に到達すると、ECU300は、充電回路600,700における電力変換動作を停止させる。ECU300はさらに、CHR210をオフするように、制御信号SE2を生成して出力する。
Then, when the SOC of
これに対して、補機バッテリ180からの電力を用いて車両100を退避走行させる場合において、補機バッテリ180の電圧Vhが閾値Vthを下回るときには、ECU300は、蓄電装置110からの電力を用いて補機バッテリ180を充電するように、充電回路600,700における電力変換動作を制御する。
In contrast, when
具体的には、CHR210は、ECU300からの制御信号SE2に応答してオンされる。充電回路600は、ECU300からの制御信号PWEに従って、蓄電装置110からの直流電力を交流電力に変換して電力線ACL1,ACL2へ出力する。充電回路700は、電力線ACL1,ACL2に与えられた交流電力を補機バッテリ180の充電電力に変換する。
Specifically,
このとき、ECU300は、電圧センサ175により検出される補機バッテリ180の電圧Vhと閾値Vthとを比較しており、補機バッテリ180の電圧Vhが閾値Vthに到達したときには、充電回路600,700における電力変換動作を停止させる。これにより、補機バッテリ180の充電を終了する。このようにしてエンジン160の始動に必要とされる電力量が補機バッテリ180に蓄えられると、補機バッテリ180からDC/DCコンバータ170を経由して電力線L1および接地線NL1へ電力が供給される。
At this time,
図4は、図2におけるDC/DCコンバータ170の詳細な構成を示す回路図である。
図4を参照して、DC/DCコンバータ170は、補機バッテリ180の電圧Vhおよび電力線PL1の直流電圧の間で、双方向の直流電圧変換を実行するように構成される。具体的には、DC/DCコンバータ170は、DC/AC変換部172と、AC/DC変換部174と、絶縁トランス176とを含む。DC/AC変換部172およびAC/DC変換部174は、電力用半導体スイッチング素子および逆並列ダイオードを含んで構成される。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a detailed configuration of DC /
Referring to FIG. 4, DC /
DC/AC変換部172は、ECU300からの制御信号PWDに基づいて、補機バッテリ180からの直流電力を高周波の交流電力に変換して絶縁トランス176に出力する動作と、絶縁トランス176から受ける交流電力を直流電力に変換して補機バッテリ180に供給する動作とを実行可能に構成される。
DC /
AC/DC変換部174は、ECU300からの制御信号PWDに基づいて、絶縁トランス176から出力される交流電力を直流電力に変換して電力線PL1および接地線NL1に出力する動作と、電力線PL1および接地線NL1から与えられた直流電力を、高周波の交流電力に変換して絶縁トランス176に出力する動作とを実行可能に構成される。
AC /
絶縁トランス176は、磁性材からなるコアと、コアに巻回された一次コイルおよび二次コイルとを含む。一次コイルおよび二次コイルは、電気的に絶縁されており、それぞれAC/DC変換部174およびDC/AC変換部172に接続される。絶縁トランス176は、AC/DC変換部174から受ける交流電力を一次コイルおよび二次コイルの巻線比に応じた電圧レベルに変換してDC/AC変換部172に出力する。DC/AC変換部172は、絶縁トランス176から出力される交流電力を直流電力に整流して補機バッテリ180に供給する。
Insulating
一方、補機バッテリ180から電力線PL1および接地線NL1へ電力を供給する場合には、絶縁トランス176は、DC/AC変換部172から受ける交流電力を一次コイルおよび二次コイルの巻線比に応じた電圧レベルに変換してAC/DC変換部174に出力する。AC/DC変換部174は、絶縁トランス176から出力される交流電力を直流電力に整流して電力線PL1に供給する。
On the other hand, when power is supplied from
図5は、本実施の形態による車両の退避走行を実現するための電源システムの制御処理手順を示したフローチャートである。 FIG. 5 is a flowchart showing a control processing procedure of the power supply system for realizing the retreat traveling of the vehicle according to the present embodiment.
図5を参照して、ステップS01において車両100のユーザによる車両の始動操作(IGスイッチのオン操作)が行なわれると、電源システムが起動されることにより車両100が走行可能状態(Ready On状態)となる。
Referring to FIG. 5, when a vehicle start operation (IG switch ON operation) is performed by a user of
ECU300は、この電源システムの起動時において、ステップS02により、SMR115をオンするための制御信号SE1を生成してSMR115へ出力する。ECU300は、制御信号SE1の出力中において、SMR115にオフ故障が生じているか否かを判定する。
具体的には、ECU300は、蓄電装置110に含まれる電圧センサにより検出される蓄電装置110の電圧VBと、電圧センサ125により検出される電力線PL1および接地線NL1間の直流電圧VLとを比較する。そして、蓄電装置110の電圧VBと直流電圧VLとが一致するときには、ECU300は、SMR115が制御信号SE1に応答してオンされており、正常であると判定する。一方、蓄電装置110の電圧VBが直流電圧VLと一致しないときには、ECU300は、SMR115がオンできない状態、すなわちオフ故障であると判定する。
Specifically,
ステップS02においてSMR115がオンされたと判定されると(ステップS02のYES判定時)、ECU300は、ステップS12により、蓄電装置110からSMR115を介して供給される電力を用いて車両駆動力を発生するように、PCU120を制御する。
If it is determined in step S02 that
これに対して、ステップS02において蓄電装置110の電圧VBと直流電圧VLとが一致しないときには(ステップS02のNO判定時)には、ECU300は、ステップS03により、SMR115がオフ故障であると判定する。SMR115がオフ故障であると判定されると、ECU300は、ステップS04により、電圧センサ175により補機バッテリ180の電圧Vhを検出し、その検出した補機バッテリ180の電圧Vhと閾値Vthとを比較する。
On the other hand, when voltage VB of
補機バッテリ180の電圧Vhが閾値Vth以上である場合(ステップS05のYES判定時)には、ECU300は、補機バッテリ180がエンジン160の始動に必要とされる電力量を蓄えていると判断する。この場合、ECU300は、図2の経路k2を経由して補機バッテリ180からの電力がPCU120に供給されるように、DC/DCコンバータ170における電圧変換動作を制御する。そして、ECU300は、ステップS07により、補機バッテリ180から供給される電力によりモータジェネレータ130を駆動するように、PCU120(コンバータ121およびインバータ122)を制御する。モータジェネレータ130によりエンジン160を始動すると、ステップS08により、エンジン160を用いた退避走行を行なうことができる。
When voltage Vh of
これに対して、補機バッテリ180の電圧Vhが閾値Vthを下回る場合(ステップS05のNO判定時)には、ECU300は、補機バッテリ180からの供給電力不足であると判断する。この場合、ECU300は、ステップS09により、図2の経路k1を経由して蓄電装置110からの電力を用いて補機バッテリ180を充電するように、充電器200における電力変換動作を制御する。そして、充電動作によって補機バッテリ180の残容量がエンジン160の始動に必要とされる電力量に到達すると、すなわち、補機バッテリ180の電圧Vhが閾値Vthに達すると(ステップS10のYES判定時)、ECU300は、ステップS11により、充電器200における電力変換動作を停止して補機バッテリ180の充電動作を終了する。そして、ECU300は、ステップS06〜S08により、図2の経路k2を経由して補機バッテリ180からの電力をPCU120に供給することにより、補機バッテリ180からの電力を用いて車両100を退避走行させる。
In contrast, when voltage Vh of
なお、本実施の形態においては、蓄電装置110が「蓄電装置」に相当し、モータジェネレータ130,135、動力伝達ギヤ140および駆動輪150が「駆動部」に相当し、電力線PL1,PL2および接地線NL1が蓄電装置から駆動部へ電力を供給するための「電路」を構成する。また、DC/DCコンバータ170が上記「電路」と補機バッテリとの間で双方向の電圧変換を行なう「電圧変換器」に相当し、充電器200が「充電器」に相当する。
In the present embodiment,
以上説明したように、本発明の実施の形態による電源システムによれば、蓄電装置から駆動部への電路を確保不能な状態で車両を退避走行させる場合には、補機バッテリに蓄えられた電力を駆動部に供給するとともに、この補機バッテリに対して充電器を利用して蓄電装置から電力を供給することができる。これにより、蓄電装置の電力を有効に活用して車両の退避走行を確実に実行することができる。 As described above, according to the power supply system according to the embodiment of the present invention, when the vehicle is evacuated while the electric path from the power storage device to the drive unit cannot be secured, the electric power stored in the auxiliary battery Can be supplied to the drive unit, and power can be supplied from the power storage device to the auxiliary battery using a charger. Thereby, the evacuation traveling of the vehicle can be reliably executed by effectively using the electric power of the power storage device.
また、充電器を利用して蓄電装置から補機バッテリに電力を供給することにより、新たな給電経路の設置が不要となるため、電源システムの大型化およびコストの上昇を抑えることができる。 In addition, by supplying power from the power storage device to the auxiliary battery using a charger, it is not necessary to install a new power supply path, so that an increase in the size and cost of the power supply system can be suppressed.
なお、本実施の形態では、補機バッテリ180からの電力を用いてモータジェネレータM130を駆動することによってエンジン160を始動させる構成について例示したが、充電器200およびDC/DCコンバータ170の定格出力をさらに大きくすることによって、補機バッテリ180からの電力を用いて車両駆動用の電動機であるモータジェネレータ135を駆動することも可能である。この場合においても、蓄電装置からの電力を用いた車両の退避走行が可能となる。
In the present embodiment, the configuration in which
また、図3および図4においては、蓄電装置110から補機バッテリ180への電力供給を可能とする充電器200、および、双方向の電圧変換を実行可能なDC/DCコンバータ170の回路構成についてそれぞれ例示したが、これらの電力変換機能を有する限りにおいて、充電器200およびDC/DCコンバータ170の回路構成は任意とすることができることを確認的に記載する。
3 and 4, the circuit configuration of
さらに、本実施の形態では、車両の一例として、エンジン160を駆動力源として搭載し、エンジン160の出力によって車両を退避走行させることが可能な車両の構成について説明したが、車両に搭載された蓄電装置の電力を用いて車両駆動力を発生可能な駆動部が搭載されていれば、本発明を適用することが可能である。たとえば、図1とは異なるハイブリッド構成のハイブリッド車両(たとえば、いわゆるシリーズハイブリッド構成や、電気分配式のハイブリッド構成)や、電気自動車および燃料電池自動車についても本発明は適用可能である。
Furthermore, in the present embodiment, as an example of the vehicle, the configuration of the vehicle that can mount the
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
100 車両、110 蓄電装置、120 PCU、121 コンバータ、122,123 インバータ、125,175 電圧センサ、130,135 モータジェネレータ、140 動力伝達ギヤ、150 駆動輪、160 エンジン、170 DC/DCコンバータ、172 DC/AC変換部、174,610,620,640,710,720,740 AC/DC変換部、175 電圧センサ、176,630,730 絶縁トランス、180 補機バッテリ、185 補機負荷、200 充電器、220 インレット、220 コネクタ、400 充電ケーブル、410 充電コネクタ、420 プラグ、440 電力線、500 外部電源、510 コンセント、600,700 充電回路。 100 vehicle, 110 power storage device, 120 PCU, 121 converter, 122, 123 inverter, 125, 175 voltage sensor, 130, 135 motor generator, 140 power transmission gear, 150 drive wheel, 160 engine, 170 DC / DC converter, 172 DC / AC converter, 174, 610, 620, 640, 710, 720, 740 AC / DC converter, 175 voltage sensor, 176, 630, 730 insulation transformer, 180 auxiliary battery, 185 auxiliary load, 200 charger, 220 inlet, 220 connector, 400 charging cable, 410 charging connector, 420 plug, 440 power line, 500 external power supply, 510 outlet, 600,700 charging circuit.
Claims (5)
蓄電装置と、
前記外部電源からの電力を電圧変換して前記蓄電装置を充電するための充電器と、
補機バッテリと、
前記蓄電装置から前記車両の駆動力を発生するための駆動部へ電力を供給するための電路と前記補機バッテリとの間で双方向の電圧変換を行なう電圧変換器とを備え、
前記電圧変換器は、前記電路を確保不能な状態で前記車両を走行させる退避走行を行なう場合には、前記補機バッテリに蓄積された電力を電圧変換して前記駆動部に供給するように構成され、
前記充電器は、前記退避走行を行なう場合には、前記蓄電装置からの電力を電圧変換して前記補機バッテリを充電するように構成される、車両の電源システム。 A vehicle power supply system that can be charged with electric power from an external power source,
A power storage device;
A charger for charging the power storage device by converting power from the external power source into a voltage;
An auxiliary battery,
A voltage converter that performs bidirectional voltage conversion between an electric circuit for supplying electric power from the power storage device to a driving unit for generating driving force of the vehicle and the auxiliary battery;
The voltage converter is configured to convert the electric power stored in the auxiliary battery and supply it to the drive unit when performing retreat traveling in which the vehicle is driven in a state where the electric path cannot be secured. And
The charger is configured to convert the electric power from the power storage device into a voltage to charge the auxiliary battery when performing the evacuation traveling.
前記開閉器をオンできない故障が生じた場合に、前記補機バッテリの充電量が所定の閾値を下回っているときには、前記蓄電装置の電力により前記補機バッテリを充電するように前記充電器を制御するための制御装置をさらに備える、請求項1に記載の車両の電源システム。 A switch provided in the electric circuit;
When a failure occurs that prevents the switch from being turned on, when the charge amount of the auxiliary battery is below a predetermined threshold value, the charger is controlled to charge the auxiliary battery with the electric power of the power storage device. The vehicle power supply system according to claim 1, further comprising a control device for performing the operation.
駆動力源としての内燃機関と、
前記蓄電装置または前記補機バッテリからの電力を用いて前記内燃機関を始動するように構成された電動機とを含む、請求項1または2項に記載の車両の電源システム。 The drive unit is
An internal combustion engine as a driving force source;
The vehicle power supply system according to claim 1, further comprising: an electric motor configured to start the internal combustion engine using electric power from the power storage device or the auxiliary battery.
前記電源システムからの電力を用いて前記車両の駆動力を発生する駆動部とを備え、
前記電源システムは、
蓄電装置と、
外部電源からの電力を電圧変換して前記蓄電装置を充電するための充電器と、
補機バッテリと、
前記蓄電装置から前記車両の駆動力を発生するための駆動部へ電力を供給するための電路と前記補機バッテリとの間で双方向の電圧変換を行なう電圧変換器とを含み、
前記電圧変換器は、前記電路を確保不能な状態で前記車両を走行させる退避走行を行なう場合には、前記補機バッテリに蓄積された電力を電圧変換して前記駆動部に供給するように構成され、
前記充電器は、前記退避走行を行なう場合には、前記蓄電装置からの電力を電圧変換して前記補機バッテリを充電するように構成される、車両。 A power system;
A driving unit that generates driving force of the vehicle using electric power from the power supply system,
The power supply system includes:
A power storage device;
A battery charger for converting the power from an external power source to charge the power storage device;
An auxiliary battery,
A voltage converter that performs bidirectional voltage conversion between an electric circuit for supplying electric power from the power storage device to a driving unit for generating driving force of the vehicle and the auxiliary battery,
The voltage converter is configured to convert the electric power stored in the auxiliary battery and supply it to the drive unit when performing retreat traveling in which the vehicle is driven in a state where the electric path cannot be secured. And
The charger is configured to charge the auxiliary battery by converting voltage from electric power from the power storage device when performing the retreat travel.
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