JP5808707B2 - Electric car - Google Patents

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Description

この発明は、車載の蓄電装置から供給される電力及び(又は)車載の架線接触端子を通じて架線から供給される電力を車載のインバータにより変換し車両駆動用のモータに供給する電気自動車に関する。   The present invention relates to an electric vehicle that converts electric power supplied from an in-vehicle power storage device and / or electric power supplied from an overhead line through an in-vehicle overhead line contact terminal to an in-vehicle inverter and supplies the converted electric power to a motor for driving the vehicle.

従来から、架線からの電力により、又は車載のバッテリの電力により駆動されるモータにより走行する電気自動車が提案されている(特許文献1)。   2. Description of the Related Art Conventionally, an electric vehicle that travels by electric power from an overhead wire or by a motor driven by electric power of a vehicle-mounted battery has been proposed (Patent Document 1).

このような電気自動車では、前記架線と車載の集電器との接触状態において、前記架線から供給された電力により車載のバッテリが充電されると共に、車載のインバータを通じて前記電力が変換されてモータに供給されることで走行する。この電気自動車では、前記架線の存在しない道路上を走行するとき、前記バッテリから前記インバータを介して前記モータに電力が供給される(特許文献1の要約)。   In such an electric vehicle, in the contact state between the overhead wire and the on-vehicle current collector, the on-vehicle battery is charged by the power supplied from the overhead wire, and the power is converted and supplied to the motor through the on-vehicle inverter. To be run. In this electric vehicle, when traveling on a road without the overhead line, electric power is supplied from the battery to the motor via the inverter (summary of Patent Document 1).

特許文献2には、電鉄分野の電気車の制御装置が開示されている。   Patent Document 2 discloses a control device for an electric vehicle in the electric railway field.

再公表WO2009/001788号Republished WO2009 / 001788 再公表WO2008/018131号Republished WO 2008/018131

特許文献2に開示された電気車では、駆動用のモータに電力を供給するインバータに並列に、蓄電装置を入力電力源とするDC/DCコンバータが接続されている。このDC/DCコンバータは、前記蓄電装置の電圧を、リアクトルと上下アームスイッチング素子により前記インバータの入力電圧まで昇圧している。   In the electric vehicle disclosed in Patent Document 2, a DC / DC converter using a power storage device as an input power source is connected in parallel with an inverter that supplies electric power to a driving motor. In this DC / DC converter, the voltage of the power storage device is boosted to the input voltage of the inverter by a reactor and upper and lower arm switching elements.

そして、前記インバータの入力端子間にスイッチを介して集電装置が設けられ、この集電装置が架線と摺接して前記架線から電力を受電するようになっている。   A current collector is provided between the input terminals of the inverter via a switch. The current collector is in sliding contact with the overhead wire and receives power from the overhead wire.

このように構成される電気車は、基本的には、前記蓄電装置の電圧が前記DC/DCコンバータにより昇圧された電圧の電力又は前記架線からの電力により前記インバータを介して前記モータが駆動される。   In the electric vehicle configured as described above, the motor is basically driven through the inverter by the electric power of the voltage obtained by boosting the voltage of the power storage device by the DC / DC converter or the electric power from the overhead line. The

特許文献2に係る電気車では、前記架線と車載の前記集電装置との接触時に、前記架線からの突入電流を防止するために、前記集電装置が前記架線から離隔した位置にあって、前記蓄電装置のみの電力により走行する走行モードから、車載の前記集電装置を前記架線に接触させ前記架線の電力により走行モードに遷移する際、まず、前記スイッチの開状態において、前記架線と前記集電装置とを接触させ、この接触状態において、前記蓄電装置の電力を利用し前記DC/DCコンバータにより前記インバータの入力電圧を前記架線の電圧まで徐々に昇圧し、前記インバータの入力電圧と前記架線の電圧との電圧差が十分に小さい値となったときに、前記スイッチを開状態から閉状態とすることで、電圧差により突入電流を生じたり、スイッチの接点が荒れることを回避できると開示されている(特許文献2の[0025]、[0026])。   In the electric vehicle according to Patent Document 2, in order to prevent an inrush current from the overhead line at the time of contact between the overhead line and the on-vehicle current collector, the current collector is at a position separated from the overhead line, When the vehicle-mounted current collector is brought into contact with the overhead wire and transits to the running mode by the power of the overhead line from the traveling mode in which the power of the power storage device only travels, first, in the open state of the switch, In this contact state, the input voltage of the inverter is gradually increased to the voltage of the overhead line by the DC / DC converter using the electric power of the power storage device, and the input voltage of the inverter and the When the voltage difference with the voltage of the overhead wire becomes a sufficiently small value, an inrush current is generated by the voltage difference or the switch is changed from the open state to the closed state. Are disclosed as possible to avoid the contact becomes rough (Patent Document 2 [0025], [0026]).

しかしながら、上記従来技術に係る電鉄分野の電気車の制御装置は、架線電圧が600[V]〜1500[V](特許文献2の[0022])のインフラに適用可能な高耐圧用となっており、汎用の100[V]〜200[V]程度の電源で動作可能な電気自動車に、このような技術をそのまま適用することが、コスト上、寸法上きわめて困難である。   However, the electric vehicle control device in the electric railway field according to the above-described prior art is for high withstand voltage applicable to an infrastructure having an overhead wire voltage of 600 [V] to 1500 [V] ([0022] of Patent Document 2). Therefore, it is extremely difficult in terms of cost and size to apply such a technique as it is to a general-purpose electric vehicle capable of operating with a power supply of about 100 [V] to 200 [V].

もし、適用したとすると、架線の高圧電圧が直接インバータ及びこのインバータを介してモータに印加されることとなり、インバータの電力消費が大きくなり、発熱を防止する発熱対策にもコストが増加する。また、モータも高耐圧のモータが必要となり、コストが増加し、且つモータ自体も大型化する。   If it is applied, the high voltage of the overhead wire is directly applied to the inverter and the motor via the inverter, so that the power consumption of the inverter increases and the heat generation countermeasure for preventing heat generation also increases the cost. In addition, a high withstand voltage motor is required as the motor, which increases the cost and enlarges the motor itself.

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、たとえ架線から電鉄分野におけるような高電圧が印加されたとしても、モータ及びこのモータに電力を供給するインバータに前記高電圧より低い適切な電圧を印加することが可能となって、前記インバータの発熱の防止、並びに前記インバータ及び前記モータの小型化を図ることを可能とする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 consideration of such problems, and even if a high voltage is applied from the overhead line to the electric railway field, the motor and the inverter that supplies power to the motor are lower than the high voltage. An object of the present invention is to provide an electric vehicle that can apply an appropriate voltage and can prevent heat generation of the inverter and reduce the size of the inverter and the motor.

この発明に係る電気自動車は、車載の蓄電装置から供給される電力及び/又は車載の架線接触端子を通じて架線から供給される電力をインバータにより変換し車両駆動用のモータに供給する電気自動車において、前記蓄電装置の端子と前記架線接触端子との間に設けられる第1DC/DCコンバータと、前記架線接触端子と前記インバータの端子との間に設けられる第2DC/DCコンバータと、前記第1及び第2DC/DCコンバータを制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記架線接触端子を通じて前記架線からの給電時に、前記インバータへの印加電圧が前記モータの要求電力に対応するように、前記第2DC/DCコンバータを制御し、前記架線接触端子が前記架線から離隔している非給電時に、前記蓄電装置の電圧が所定電圧以上の場合には、前記第1DC/DCコンバータを直結状態に制御すると共に、前記第2DC/DCコンバータを、前記インバータへの印加電圧が前記モータの前記要求電力に対応するように制御する一方、前記蓄電装置の電圧が前記所定電圧未満の場合には、前記第1DC/DCコンバータを、前記インバータへの印加電圧が前記モータの前記要求電力に対応するように制御すると共に、前記第2DC/DCコンバータを直結状態に制御することを特徴とする。   The electric vehicle according to the present invention is an electric vehicle in which electric power supplied from an on-vehicle power storage device and / or electric power supplied from an overhead wire through an on-vehicle overhead wire contact terminal is converted by an inverter and supplied to a motor for driving the vehicle. A first DC / DC converter provided between a power storage device terminal and the overhead wire contact terminal; a second DC / DC converter provided between the overhead wire contact terminal and the inverter terminal; and the first and second DCs. A control device for controlling the DC / DC converter, wherein the control device is configured such that, when power is supplied from the overhead wire through the overhead wire contact terminal, the voltage applied to the inverter corresponds to the required power of the motor. 2 When the DC / DC converter is controlled and the overhead contact terminal is separated from the overhead line, the voltage of the power storage device is When the voltage is equal to or higher than the voltage, the first DC / DC converter is controlled to be in a directly connected state, and the second DC / DC converter is controlled so that the voltage applied to the inverter corresponds to the required power of the motor. When the voltage of the power storage device is less than the predetermined voltage, the first DC / DC converter is controlled so that the voltage applied to the inverter corresponds to the required power of the motor, and the second DC / DC The DC converter is controlled to be in a directly connected state.

この発明によれば、架線接触端子とインバータの端子との間に第2DC/DCコンバータを設けるようにしたので、たとえ架線から高電圧が印加されても第2DC/DCコンバータが電気的な緩衝装置となり前記インバータへの高電圧の印加が回避され、結果として前記インバータの発熱を抑制できると共に、前記インバータ及びモータに対して前記第2DC/DCコンバータを介して前記架線の前記高電圧より低い適切な電圧を印加することができる。   According to the present invention, since the second DC / DC converter is provided between the overhead wire contact terminal and the terminal of the inverter, even if a high voltage is applied from the overhead line, the second DC / DC converter is an electrical shock absorber. Thus, the application of a high voltage to the inverter is avoided, and as a result, the heat generation of the inverter can be suppressed, and the inverter and the motor can be appropriately connected with the lower voltage than the high voltage of the overhead line via the second DC / DC converter. A voltage can be applied.

この場合において、前記制御装置は、前記架線に対し前記架線接触端子が離隔している状態から接触状態に遷移する際、前記架線接触端子間の電圧を架線給電電圧相当の電圧となるように前記第1DC/DCコンバータを制御すると共に、前記第2DC/DCコンバータは、前記インバータへの印加電圧が前記モータの要求電力に対応するように制御することで、前記電気自動車を前記モータの要求電力に対応して走行させながらの前記架線に対する前記架線接触端子の接触時に、前記架線からの前記電気自動車側への大きな突入電流の発生を防止できる。つまり、前記架線に対し前記電気自動車の前記架線接触端子が接触する際に、前記モータの要求電力を制限する必要がなく、且つ突入電流の発生を防止できる。   In this case, the control device is configured to change the voltage between the overhead wire contact terminals to a voltage corresponding to the overhead wire feeding voltage when the overhead wire contact terminal is shifted from the state of being separated from the overhead wire to the contact state. The second DC / DC converter controls the first DC / DC converter, and the second DC / DC converter controls the voltage applied to the inverter to correspond to the required power of the motor. Generation of a large inrush current from the overhead line to the electric vehicle can be prevented when the overhead line contact terminal contacts the overhead line while traveling correspondingly. That is, when the overhead wire contact terminal of the electric vehicle comes into contact with the overhead wire, it is not necessary to limit the required power of the motor, and the occurrence of inrush current can be prevented.

なお、前記制御装置は、前記架線に対し前記架線接触端子が離隔している状態から接触状態に遷移したとき、前記架線を通じ、前記第1DC/DCコンバータを介して供給される前記蓄電装置への充電電流が徐々に大きくなるように前記第1DC/DCコンバータを制御した後、前記第1DC/DCコンバータの入出力間電位差が所定値以内となったとき、前記第1DC/DCコンバータを直結状態に制御することで前記第1DC/DCコンバータのスイッチング損失を低減でき、前記蓄電装置への充電の効率を高くすることができる。   In addition, when the control device shifts from the state where the overhead wire contact terminal is separated from the overhead wire to the contact state, the control device supplies the storage device supplied via the first DC / DC converter via the overhead wire. After controlling the first DC / DC converter so that the charging current gradually increases, when the potential difference between the input and output of the first DC / DC converter falls within a predetermined value, the first DC / DC converter is brought into a direct connection state. By controlling the switching loss of the first DC / DC converter, the efficiency of charging the power storage device can be increased.

また、前記制御装置は、前記モータの回生時には、前記第1及び第2DC/DCコンバータを直結状態に制御することで、前記回生時における前記第1及び第2DC/DCコンバータの電力損失が低減でき、より効率的に回生電力を回収することができる。   Further, the control device can reduce power loss of the first and second DC / DC converters during the regeneration by controlling the first and second DC / DC converters to be in a directly connected state during the regeneration of the motor. Thus, the regenerative power can be recovered more efficiently.

この発明によれば、架線接触端子とインバータの端子との間に第2DC/DCコンバータを設けるようにしたので、たとえ架線から電鉄分野におけるような高電圧が印加されたとしても、モータ及びこのモータに電力を供給する前記インバータに前記高電圧より低い適切な電圧を印加することが可能となって、前記インバータの発熱が防止されると共に、前記インバータ及び前記モータの小型化を図ることができる。   According to the present invention, since the second DC / DC converter is provided between the overhead wire contact terminal and the inverter terminal, even if a high voltage in the electric railway field is applied from the overhead wire, the motor and the motor An appropriate voltage lower than the high voltage can be applied to the inverter that supplies electric power to the inverter, thereby preventing the inverter from generating heat and reducing the size of the inverter and the motor.

この実施形態に係る電気自動車を備える車両給電交通システムの構成を示す回路ブロック図である。It is a circuit block diagram which shows the structure of a vehicle electric power feeding traffic system provided with the electric vehicle which concerns on this embodiment. 電気自動車中、インバータの回路図である。It is a circuit diagram of an inverter in an electric vehicle. この実施形態に係る電気自動車を備える車両給電交通システムのメインフローチャートである。It is a main flowchart of a vehicle electric power feeding traffic system provided with the electric vehicle which concerns on this embodiment. この実施形態に係る電気自動車を備える車両給電交通システムの給電制御フローチャートである。It is an electric power feeding control flowchart of a vehicle electric power feeding traffic system provided with the electric vehicle which concerns on this embodiment. 電気自動車の走行モードを説明する図表である。It is a chart explaining the driving mode of an electric vehicle. 電気自動車の走行モードの遷移と各物理量との関係の一例を説明するタイムチャートである。It is a time chart explaining an example of the relationship between the transition of the driving mode of an electric vehicle, and each physical quantity.

以下、この発明の実施形態について図面を参照して説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は、この実施形態に係る電気自動車10と、この電気自動車10に対して架線L(正極側の架線L1と負極側の架線L2)を介して直流の高電圧である架線給電電圧(単に、給電電圧ともいう。)Vhの電力を供給する外部電源装置12と、からなる車両給電交通システム14の構成を示している。   FIG. 1 shows an electric vehicle 10 according to this embodiment, and an electric wire feeding voltage (simply a DC high voltage) via an overhead wire L (a positive-side overhead wire L1 and a negative-side overhead wire L2). This is also referred to as a power supply voltage.) A configuration of a vehicle power supply traffic system 14 including an external power supply device 12 that supplies power of Vh is shown.

外部電源装置12は、送電のみの電源装置、あるいは蓄電装置を含む充放電可能な電源装置により構成することができる。この実施形態では、充放電可能な電源装置を採用している。   The external power supply device 12 can be configured by a power supply device for power transmission only or a power supply device that can be charged and discharged including a power storage device. In this embodiment, a chargeable / dischargeable power supply device is employed.

電気自動車10は、架線Lに対して接触給電乃至接触充電可能な架線接触端子CT(正極側の架線接触端子CT1と負極側の架線接触端子CT2)が一端(架線L側の端)に係合された受電アームAM(正極側の受電アームAM1と負極側の受電アームAM2)を備える。   In the electric vehicle 10, an overhead wire contact terminal CT (a positive side overhead wire contact terminal CT 1 and a negative side overhead wire contact terminal CT 2) capable of contact power supply or contact charging with respect to the overhead line L is engaged with one end (end on the overhead line L side). Power receiving arm AM (positive power receiving arm AM1 and negative power receiving arm AM2).

受電アームAMは、アーム伸縮式、アーム傾動式(アームの他端が支点として車体に取り付けられ、架線接触端子CTが係合した前記一端が車体から離れる。)、又はアーム伸縮式とアーム傾動式とを併合した構成のものを用いることができる。   The power receiving arm AM is an arm telescopic type, an arm tilting type (the other end of the arm is attached to the vehicle body as a fulcrum, and the one end engaged with the overhead wire contact terminal CT is separated from the vehicle body), or an arm telescopic type and an arm tilting type. Can be used.

受電アームAMの他端(電気自動車10の本体側)は、コンタクタS(正極側のコンタクタS1と負極側のコンタクタS2)の一端側に電気的に接続される。   The other end (the main body side of the electric vehicle 10) of the power receiving arm AM is electrically connected to one end side of the contactor S (the positive side contactor S1 and the negative side contactor S2).

コンタクタSの他端側は、正極側の配線28p及び負極側の配線28nからなる配線28に接続される。   The other end side of the contactor S is connected to a wiring 28 including a positive-side wiring 28p and a negative-side wiring 28n.

電気自動車10は、上記した架線接触端子CTが一端に係合された受電アームAM、及びコンタクタSの他、車両駆動用のモータ20と、このモータ20に3相の交流電力を供給する電力変換装置であるインバータ22と、蓄電装置としての高圧バッテリ24と、高圧バッテリ24が低圧側に接続され高圧側がコンタクタSの他端側である配線28に接続されると共に前記インバータ22の直流入力側の直流端子26(正極側の直流端子26aと負極側の直流端子26b)を通じて前記インバータ22に前記高圧バッテリ24の電圧を昇圧した電力を供給する第1DC/DCコンバータ(以下、第1コンバータともいう。)31と、インバータ22の直流端子26が低圧側に接続され高圧側が前記コンタクタSの他端側である配線28に接続される第2DC/DCコンバータ(以下、第2コンバータともいう。)32と、制御装置としてのECU(電子制御ユニット)40とを備える。ECU40は、インバータ22、第1及び第2コンバータ31、32、コンタクタS、受電アームAM、及びモータ20を制御する。   The electric vehicle 10 includes a power receiving arm AM having the overhead wire contact terminal CT engaged at one end, a contactor S, a motor 20 for driving the vehicle, and power conversion for supplying three-phase AC power to the motor 20. An inverter 22 as a device, a high-voltage battery 24 as a power storage device, a high-voltage battery 24 connected to a low-voltage side, and a high-voltage side connected to a wiring 28 that is the other end side of the contactor S and a DC input side of the inverter 22 A first DC / DC converter (hereinafter also referred to as a first converter) that supplies electric power obtained by boosting the voltage of the high-voltage battery 24 to the inverter 22 through a DC terminal 26 (positive DC terminal 26a and negative DC terminal 26b). ) 31 and the DC terminal 26 of the inverter 22 are connected to the low voltage side, and the high voltage side is connected to the wiring 28 which is the other end side of the contactor S. The 2DC / DC converters (hereinafter, also referred to as a second converter.) Comprising 32, and ECU (Electronic Control Unit) 40 as a control device. The ECU 40 controls the inverter 22, the first and second converters 31 and 32, the contactor S, the power receiving arm AM, and the motor 20.

なお、図示はしないが、モータ20の回転軸はトランスミッションを通じて、あるいはインホイールモータとして駆動輪に係合される。   Although not shown, the rotating shaft of the motor 20 is engaged with the driving wheel through the transmission or as an in-wheel motor.

高圧バッテリ24は、リチウムイオン2次電池等の2次電池又はキャパシタ等が使用される。この実施形態では2次電池が使用されている。   The high voltage battery 24 is a secondary battery such as a lithium ion secondary battery or a capacitor. In this embodiment, a secondary battery is used.

図2は、インバータ22の公知の回路図を示す。インバータ22は、3相フルブリッジ型の構成とされ、モータ20の力行時には、直流/交流変換を行い、直流を3相の交流電力に変換してモータ20のU相コイル、V相コイル、W相コイルに供給する一方、モータ20の回生時には、交流/直流変換後の直流電力を直流端子26間から第2コンバータ32を通じて正極側配線28p及び負極側配線28n間に供給し、例えば、第1コンバータ31を通じて高圧バッテリ24を充電等する。   FIG. 2 shows a known circuit diagram of the inverter 22. The inverter 22 has a three-phase full-bridge configuration. When the motor 20 is powered, it performs DC / AC conversion, converts DC to three-phase AC power, and converts the U-phase coil, V-phase coil, and W of the motor 20. On the other hand, when the motor 20 is regenerated, DC power after AC / DC conversion is supplied between the DC terminals 26 through the second converter 32 and between the positive electrode side wiring 28p and the negative electrode side wiring 28n. The high voltage battery 24 is charged through the converter 31.

インバータ22は、ECU40により駆動されるMOSFET又はIGBT等のスイッチング素子であるトランジスタ51u、51v、51w、52u、52v、52wと、逆方向接続されたダイオード53u、53v、53w、54u、54v、54wとから構成される。   The inverter 22 includes transistors 51u, 51v, 51w, 52u, 52v, 52w which are switching elements such as MOSFETs or IGBTs driven by the ECU 40, and diodes 53u, 53v, 53w, 54u, 54v, 54w connected in the reverse direction. Consists of

トランジスタ51uとダイオード53uとでU相の上アーム素子UMuを、トランジスタ52uとダイオード54uとでU相の下アーム素子LMuを構成する。トランジスタ51vとダイオード53vでV相の上アーム素子UMvを、トランジスタ52vと、ダイオード54vとでV相の下アーム素子LMvを構成する。トランジスタ51wとダイオード53wでW相の上アーム素子UMwを、トランジスタ52wと、ダイオード54wとでW相の下アーム素子LMwを構成する。   The transistor 51u and the diode 53u constitute a U-phase upper arm element UMu, and the transistor 52u and the diode 54u constitute a U-phase lower arm element LMu. The transistor 51v and the diode 53v constitute a V-phase upper arm element UMv, and the transistor 52v and the diode 54v constitute a V-phase lower arm element LMv. The transistor 51w and the diode 53w constitute a W-phase upper arm element UMw, and the transistor 52w and the diode 54w constitute a W-phase lower arm element LMw.

上アーム側のトランジスタ51u、51v、51wは、ECU40から供給されるPWM(パルス幅変調)信号Puu、Puv、Puwによりスイッチングされ、下アーム側のトランジスタ52u、52v、52wは、ECU40から供給されるPWM信号Plu、Plv、Plwによりスイッチングされる。   The upper arm side transistors 51u, 51v, 51w are switched by PWM (Pulse Width Modulation) signals Puu, Puv, Puw supplied from the ECU 40, and the lower arm side transistors 52u, 52v, 52w are supplied from the ECU 40. Switching is performed by PWM signals Pl, Plv, and Plw.

再び、図1において、電圧センサとして、インバータ22の直流端子26間の電圧(モータ電圧ともいう。)Vmを検出する電圧センサ34と、高圧バッテリ24の端子間電圧(バッテリ電圧という。)Vbを検出する電圧センサ36と、スイッチS間の直流電圧(線間電圧という。)V0を検出する電圧センサ38と、を備え、各検出電圧は、ECU40により読み取られる。   In FIG. 1 again, as a voltage sensor, a voltage sensor 34 that detects a voltage (also referred to as a motor voltage) Vm between the DC terminals 26 of the inverter 22 and a terminal voltage (referred to as a battery voltage) Vb of the high-voltage battery 24 are used. A voltage sensor 36 for detecting and a voltage sensor 38 for detecting a DC voltage (referred to as a line voltage) V0 between the switches S are provided, and each detected voltage is read by the ECU 40.

電流センサとして、インバータ22の直流端子26aに流れる電流(モータ電流という。)Imを検出する電流センサ44と、高圧バッテリ24に流れる電流(バッテリ電流という。)Ibを検出する電流センサ46と、第2コンバータ32に流れる電流(入力電流という。)I0を検出する電流センサ48と、を備え、各検出電流は、ECU40により読み取られる。   As current sensors, a current sensor 44 that detects a current (referred to as a motor current) Im that flows through the DC terminal 26a of the inverter 22, a current sensor 46 that detects a current (referred to as a battery current) Ib that flows through the high-voltage battery 24, and And a current sensor 48 that detects a current (referred to as an input current) I0 flowing through the converter 32, and each detected current is read by the ECU 40.

電圧センサ36と電流センサ46と図示しない温度センサとにより高圧バッテリ24のSOC(0[%]〜100[%]の充電状態又は充電量)を検出するSOCセンサ56が構成され、SOCセンサ56の出力に基づきECU40により充電量SOCが算出される。   The voltage sensor 36, the current sensor 46, and a temperature sensor (not shown) constitute an SOC sensor 56 that detects the SOC of the high-voltage battery 24 (a charge state or charge amount of 0 [%] to 100 [%]). The charge amount SOC is calculated by the ECU 40 based on the output.

モータ電圧Vmは、ステップダウンコンバータ(SDC)52により降圧されて公称値+12[V]の低圧バッテリ54を充電する。   The motor voltage Vm is stepped down by a step-down converter (SDC) 52 and charges a low voltage battery 54 having a nominal value +12 [V].

低圧バッテリ54は、図示しないライト等の補機等に電力を供給すると共に、ECU40に電力を供給する。   The low voltage battery 54 supplies electric power to an auxiliary machine such as a light (not shown) and also supplies electric power to the ECU 40.

第1コンバータ31は、公知の構成であり、それぞれダイオードD1、D2が逆方向に接続されるスイッチング素子であるトランジスタQ1、Q2と、リアクトルRaと、コンデンサC1、C2とから構成される。トランジスタQ1、Q2としては、MOSFETあるいはIGBT等の電力スイッチング素子が採用される。   The first converter 31 has a known configuration, and includes transistors Q1 and Q2, which are switching elements to which diodes D1 and D2 are connected in opposite directions, a reactor Ra, and capacitors C1 and C2. As the transistors Q1 and Q2, power switching elements such as MOSFETs or IGBTs are employed.

トランジスタQ1は、ECU40から供給されるPWM(パルス幅変調)信号P1によりスイッチングされ、トランジスタQ2は、ECU40から供給されるPWM信号P2によりスイッチングされる。   The transistor Q1 is switched by a PWM (Pulse Width Modulation) signal P1 supplied from the ECU 40, and the transistor Q2 is switched by a PWM signal P2 supplied from the ECU 40.

トランジスタQ1とダイオードD1が上アーム素子UM1とされ、トランジスタQ2とダイオードD2が下アーム素子LM1とされる。   The transistor Q1 and the diode D1 are the upper arm element UM1, and the transistor Q2 and the diode D2 are the lower arm element LM1.

第2コンバータ32も、公知の構成であり、それぞれダイオードD3、D4が逆方向に接続されるスイッチング素子であるトランジスタQ3、Q4と、リアクトルRbと、コンデンサC3とから構成される。トランジスタQ3、Q4としては、MOSFETあるいはIGBT等の電力スイッチング素子が採用される。   The second converter 32 is also a known configuration, and includes transistors Q3 and Q4, which are switching elements to which diodes D3 and D4 are connected in the opposite direction, a reactor Rb, and a capacitor C3. As the transistors Q3 and Q4, power switching elements such as MOSFETs or IGBTs are employed.

トランジスタQ3は、ECU40から供給されるPWM信号P3によりスイッチングされ、トランジスタQ4は、ECU40から供給されるPWM信号P4によりスイッチングされる。   The transistor Q3 is switched by a PWM signal P3 supplied from the ECU 40, and the transistor Q4 is switched by a PWM signal P4 supplied from the ECU 40.

トランジスタQ3とダイオードD3が上アーム素子UM2とされ、トランジスタQ4とダイオードD4が下アーム素子LM2とされる。   The transistor Q3 and the diode D3 are the upper arm element UM2, and the transistor Q4 and the diode D4 are the lower arm element LM2.

基本的には以上のように構成される、この実施形態に係る電気自動車10と、この電気自動車10に対して架線L(正極側の架線L1と負極側の架線L2)を介して直流の高電圧である架線給電電圧(単に、給電電圧ともいう。)Vhの電力を供給する外部電源装置12と、からなる車両給電交通システム14の動作について図3のメインフローチャート、図4の給電制御フローチャート、及び図5の走行モード説明図表60を参照して説明する。なお、フローチャートに係るプログラムの実行主体は電気自動車10のECU40である。   Basically configured as described above, the electric vehicle 10 according to this embodiment, and the electric vehicle 10 is connected to the electric vehicle 10 via the overhead line L (the positive side overhead line L1 and the negative side overhead line L2). FIG. 3 is a main flowchart of the operation of the vehicle-powered transportation system 14, and FIG. 4 is a feed control flowchart. This will be described with reference to the travel mode explanatory chart 60 of FIG. The execution subject of the program according to the flowchart is the ECU 40 of the electric vehicle 10.

ステップS1にて、ECU40は、図示しないイグニッションスイッチ(電源スイッチ)がオン状態にあるか否かを判定し、オン状態である場合(ステップS1:YES)、ステップS2にて、電気自動車10が回生状態にあるか否かをモータ電流Imの向き等によって判定する。   In step S1, the ECU 40 determines whether or not an ignition switch (power switch) (not shown) is in an on state. If it is in an on state (step S1: YES), the electric vehicle 10 is regenerated in step S2. Whether it is in the state is determined by the direction of the motor current Im or the like.

回生状態にない場合には(ステップS2:NO)、力行状態であると判定し、ステップS3にて、充電量SOCが閾値SOCth以下に低下しているか否かを判定し、充電量SOCが閾値SOCthを上回っている場合には(ステップS3:NO)、ステップS4、S5にて、高圧バッテリ24のバッテリ電圧Vbが高電圧であるときの走行モードI(図5参照)の力行制御を行う。   If it is not in the regenerative state (step S2: NO), it is determined that it is in a power running state, and in step S3, it is determined whether or not the charge amount SOC has dropped below the threshold value SOCth. If it exceeds SOCth (step S3: NO), in steps S4 and S5, power running control in the running mode I (see FIG. 5) when the battery voltage Vb of the high voltage battery 24 is high is performed.

すなわち、ステップS4にて、第1コンバータ31を第1直結状態(PWM信号P1、P2ともデューティ0[%])にして、高圧バッテリ24のバッテリ電圧Vbによる電力をダイオードD1を介して第2コンバータ32の入力側の配線28間に直接且つ連続的に供給する。ステップS5にて、ECU40は、図示しないアクセルペダル等の操作に基づくモータ20の駆動トルクを算出し、駆動トルクを発生するモータ要求電力となるように目標電力(モータ電流Imとモータ電圧Vm)を決定し、バッテリ電圧Vbを参照して第2コンバータ32のPWM信号P3、P4のデューティを決定する。   That is, in step S4, the first converter 31 is set in the first direct connection state (duty 0 [%] for both PWM signals P1 and P2), and the power from the battery voltage Vb of the high-voltage battery 24 is supplied to the second converter via the diode D1. 32 are supplied directly and continuously between the wirings 28 on the input side. In step S5, the ECU 40 calculates the drive torque of the motor 20 based on the operation of an accelerator pedal (not shown), and sets the target power (motor current Im and motor voltage Vm) so that the required motor power for generating the drive torque is obtained. The duty of PWM signals P3 and P4 of the second converter 32 is determined with reference to the battery voltage Vb.

このように走行モードIでの力行制御では、高圧バッテリ24の電力が、直結状態に制御されている第1コンバータ31(ダイオードD1)を介して第2コンバータ32の入力側に供給され、第2コンバータ32は、モータ20の要求トルクに応じたモータ電圧Vmの制御を行う。第1コンバータ31をスイッチングしない分、電力損失を低減することができる。   As described above, in the power running control in the traveling mode I, the electric power of the high voltage battery 24 is supplied to the input side of the second converter 32 via the first converter 31 (diode D1) that is controlled to be in the direct connection state. Converter 32 controls motor voltage Vm according to the required torque of motor 20. Since the first converter 31 is not switched, power loss can be reduced.

一方、ステップS3の判定が肯定的である場合(ステップS3:YES)、ステップS6、S7にて、高圧バッテリ24のバッテリ電圧Vbが低電圧であるときの走行モードVのSOC低下時制御を行う。   On the other hand, when the determination in step S3 is affirmative (step S3: YES), in the steps S6 and S7, control is performed at the time of SOC decrease in the travel mode V when the battery voltage Vb of the high voltage battery 24 is low. .

このSOC低下時制御では、理解の便宜のために、ステップS7の処理について最初に説明すると、第2コンバータ32のスイッチング損失をゼロ値にするために、第2コンバータ32の上アーム素子UM2のPWM信号P3のデューティを100[%]にすると共に、下アーム素子LM2のPWM信号P4のデューティを0[%]にする。これにより第2コンバータ32は直結制御状態とされ、インバータ22の入力電圧である線間電圧V0がオン状態になっているトランジスタQ3を通じてインバータ22の直流端子26a、26b間に供給される。このとき、ステップS6において、第1コンバータ31は、高圧バッテリ24のバッテリ電圧Vbをモータ20の要求トルクに応じて昇圧してモータ電圧Vmの制御を行う。すなわち、走行モードVのSOC低下時制御では、高圧バッテリ24の電圧低下分を第1コンバータ31の昇圧動作により補償するように動作する。   In the control at the time of lowering of the SOC, for the convenience of understanding, the process of step S7 will be described first. In order to make the switching loss of the second converter 32 zero, the PWM of the upper arm element UM2 of the second converter 32 is controlled. The duty of the signal P3 is set to 100 [%], and the duty of the PWM signal P4 of the lower arm element LM2 is set to 0 [%]. As a result, the second converter 32 is brought into the direct connection control state, and the line voltage V0 that is the input voltage of the inverter 22 is supplied between the DC terminals 26a and 26b of the inverter 22 through the transistor Q3 in the on state. At this time, in step S6, the first converter 31 boosts the battery voltage Vb of the high-voltage battery 24 in accordance with the required torque of the motor 20, and controls the motor voltage Vm. That is, in the SOC decrease control in the running mode V, the operation is performed so that the voltage decrease of the high voltage battery 24 is compensated by the boost operation of the first converter 31.

上述したステップS2にて、回生状態であると判定した場合には(ステップS2:YES)、ステップS8、S9にて、走行モードVIでのモータ20の回生制御を行う。このとき、インバータ22のPWM信号Puu、Puv、Puw、Plu、Plv、Plwのデューティを、全て0[%]とし、理解の便宜のために、ステップS9の処理から先に説明すると、回生電力を高圧バッテリ24に最大限充電する(取りきる)ために、第2コンバータ32を直結状態(P3とP4のデューティ0[%])にすると共に、ステップS8にて第1コンバータ31を直結状態(P1のデューティ100[%]、P2のデューティ0[%])にすることで、モータ20から流れてくる回生電流であるモータ電流ImをリアクトルRb、ダイオードD3、トランジスタQ1、及びリアクトルRaを通じて高圧バッテリ24に流し、高圧バッテリ24を充電する。第1及び第2コンバータ31、32共に、スイッチングしていないので電力損失の発生を最小限にすることができる。   If it is determined in step S2 described above that the engine is in the regenerative state (step S2: YES), regeneration control of the motor 20 in the travel mode VI is performed in steps S8 and S9. At this time, the duty of the PWM signals Puu, Puv, Puw, Plu, Plv, and Plw of the inverter 22 are all 0 [%]. For convenience of understanding, the regenerative power is described as follows from the process of step S9. In order to fully charge (remove) the high-voltage battery 24, the second converter 32 is set in a directly connected state (duty 0 [%] of P3 and P4), and in step S8, the first converter 31 is directly connected (P1). , The motor current Im that is a regenerative current flowing from the motor 20 is passed through the reactor Rb, the diode D3, the transistor Q1, and the reactor Ra. The high voltage battery 24 is charged. Since both the first and second converters 31 and 32 are not switched, the generation of power loss can be minimized.

上述したステップS1〜ステップS9の処理の間で、コンタクタS1、S2は、オフ状態(開状態)になっている。   The contactors S1 and S2 are in an off state (open state) during the above-described steps S1 to S9.

次いで、ステップS10にて、ECU40は、走行モードII、III、IVに係る給電制御処理を実行する。   Next, in step S10, the ECU 40 executes power supply control processing according to the travel modes II, III, and IV.

この場合、図4に示すステップ10aにて、電気自動車10が架線Lから電力を給電される給電モードがオン(ON)可能な状態になっているか否かを、電気自動車10が走行している道路が、架線Lが設けられている道路であるか否か、又は電気自動車10が走行している区間が、架線Lが設けられている区間であるか否かにより判定する。   In this case, in step 10a shown in FIG. 4, the electric vehicle 10 is traveling whether or not the power supply mode in which the electric vehicle 10 is supplied with power from the overhead line L is in a state that can be turned on. Whether the road is a road where the overhead line L is provided or whether the section where the electric vehicle 10 is traveling is a section where the overhead line L is provided is determined.

ステップS10aの判定が肯定的であるとき(ステップS10a:YES)、遅滞なく高圧バッテリ24の充電動作が開始されるものと推測されるので、ステップS10bにて、第2コンバータ32は、高圧バッテリ24の電力によりモータ20の要求トルクに応じたモータ電圧Vmの制御を行う。   When the determination in step S10a is affirmative (step S10a: YES), it is estimated that the charging operation of the high-voltage battery 24 is started without delay. Therefore, in step S10b, the second converter 32 The motor voltage Vm corresponding to the required torque of the motor 20 is controlled by the electric power.

次いで、ステップS10cにて、走行モードIIの「給電直前」の処理であるコンデンサC1のプリチャージ処理を行う。   Next, in step S10c, a precharge process for the capacitor C1, which is a process “immediately before feeding” in the travel mode II, is performed.

電気自動車10の架線接触端子CTが架線Lとの離隔状態から接触状態に遷移するときに、静電容量の大きな平滑コンデンサであるコンデンサC1及び高圧バッテリ24に過大な突入電流が流れてコンデンサC1及び高圧バッテリ24が劣化することを防止するために、前記突入電流を制限することを目的として、配線28の線間電圧V0と架線給電電圧Vhとの電位差が所定電圧差以内となるまで、第1コンバータ31を動作させて線間電圧V0を昇圧する(実際上、線間電圧V0が架線給電電圧Vh相当の電圧となるように第1コンバータ31を昇圧制御する。)。   When the overhead wire contact terminal CT of the electric vehicle 10 transitions from the separated state from the overhead wire L to the contact state, an excessive inrush current flows through the capacitor C1 and the high-voltage battery 24, which are smoothing capacitors having a large capacitance, and the capacitor C1 and In order to prevent the high-voltage battery 24 from deteriorating, the first intensification is performed until the potential difference between the line voltage V0 of the wiring 28 and the overhead wire feeding voltage Vh is within a predetermined voltage difference for the purpose of limiting the inrush current. The converter 31 is operated to boost the line voltage V0 (in practice, the first converter 31 is boosted so that the line voltage V0 becomes a voltage corresponding to the overhead line power supply voltage Vh).

次いで、ステップS10dにて、受電アームAMが展開される。これにより受電アームAMが伸長乃至傾動を開始する。   Next, in step S10d, the power receiving arm AM is deployed. As a result, the power receiving arm AM starts to extend or tilt.

次に、ステップS10eにて、受電アームAMの先端の架線接触端子CTが架線Lに接触したか否かを、図示しない近接センサ等を用いて判定する。   Next, in step S10e, whether or not the overhead wire contact terminal CT at the tip of the power receiving arm AM is in contact with the overhead wire L is determined using a proximity sensor (not shown) or the like.

ステップS10eの判定が肯定的となったとき(ステップS10e:YES)、ステップ10fにて、給電用のコンタクタSをオフ状態(開状態)からオン状態(閉状態)にする。これにより、線間電圧V0が架線Lの電圧である架線給電電圧Vhになる(V0=Vh)。   When the determination in step S10e becomes affirmative (step S10e: YES), in step 10f, the power feeding contactor S is changed from the off state (open state) to the on state (closed state). Thereby, the line voltage V0 becomes the overhead line feeding voltage Vh which is the voltage of the overhead line L (V0 = Vh).

次いで、ステップS10gにて、ECU40は、走行モードIIIの「給電初期」制御処理を実行する。   Next, in step S10g, the ECU 40 executes a “power supply initial stage” control process in the travel mode III.

この「給電初期」制御では、電気自動車10の架線接触端子CTが架線Lとの離隔状態から接触状態に遷移するときに、コンデンサC1及び高圧バッテリ24の劣化を防止するために、コンデンサC1及び高圧バッテリ24に過大な突入電流が流れることをより具体的に制限する。すなわち、充電電流であるバッテリ電流Ibの増加量(時間変化量ΔIb/Δt)が所定増加量(閾値増加量)以上にならないように制限する。換言すれば、架線接触端子CTを介して架線Lから高圧バッテリ24に流れ込む充電電流であるバッテリ電流Ibが徐々に大きくなるように、いわゆるレートリミットをかけながら高圧バッテリ24の充電量SOCを、ステップS10hの判定が肯定的(線間電圧V0とバッテリ電圧Vbとの差が所定値以内)となるまで増加させる。   In this “power supply initial” control, when the overhead wire contact terminal CT of the electric vehicle 10 transitions from the separated state from the overhead wire L to the contact state, the capacitor C1 and the high voltage battery 24 are prevented from deteriorating. More specifically, the excessive inrush current flowing through the battery 24 is limited. In other words, the increase amount (time change amount ΔIb / Δt) of the battery current Ib, which is the charging current, is limited so as not to exceed a predetermined increase amount (threshold increase amount). In other words, the charge amount SOC of the high voltage battery 24 is set while applying a so-called rate limit so that the battery current Ib, which is the charging current flowing from the overhead line L to the high voltage battery 24 via the overhead line contact terminal CT, gradually increases. It is increased until the determination in S10h becomes affirmative (the difference between the line voltage V0 and the battery voltage Vb is within a predetermined value).

ステップS10hの判定において、線間電圧V0とバッテリ電圧Vbとの差が所定値以内となったとき(ステップS10h:YES)、第1コンバータ31を直結状態(P1のデューティ100[%]、P2のデューティ0[%])にしても高圧バッテリ24には、過大な突入電流が流れることがないと判定し、ステップS10iにて、第1コンバータ31を直結状態にし、スイッチングさせないことで充電効率を上げて高圧バッテリ24への充電を継続する。   In step S10h, when the difference between the line voltage V0 and the battery voltage Vb is within a predetermined value (step S10h: YES), the first converter 31 is in a directly connected state (P1 duty 100 [%], P2 Even if the duty is 0 [%]), it is determined that an excessive inrush current does not flow through the high-voltage battery 24. In step S10i, the first converter 31 is directly connected and is not switched, thereby increasing the charging efficiency. Then, the charging of the high voltage battery 24 is continued.

ステップS10jにて、高圧バッテリ24が所定の満充電状態となったか否かを充電量SOCにより判定し、満充電状態となったとき(ステップS10j:YES)、ステップS10kにて、給電用のコンタクタS1、S2をオン状態(閉状態)からオフ状態(開状態)に遷移させる。   In step S10j, whether or not the high voltage battery 24 is in a predetermined fully charged state is determined based on the charge amount SOC. When the high voltage battery 24 is in a fully charged state (step S10j: YES), in step S10k, a power contactor is supplied. S1 and S2 are shifted from the on state (closed state) to the off state (open state).

次いで、ステップS10lにて、受電アームAMを縮小乃至逆方向に傾動させて電気自動車10の所定位置に収納する。   Next, in step S101, the power receiving arm AM is contracted or tilted in the reverse direction and stored in a predetermined position of the electric vehicle 10.

このようにして走行中での給電制御を終了し、ステップS1に戻る。なお、ステップS10aの判定において、電気自動車10の給電モードがオン(ON)可能な状態になっていないときには(ステップS10a:NO)、ステップS10a〜ステップS10lまでの給電制御フローは、スキップされてステップS1に戻る。   In this way, the power supply control during traveling is terminated, and the process returns to step S1. In step S10a, when the power supply mode of the electric vehicle 10 is not in a state that can be turned on (step S10a: NO), the power supply control flow from step S10a to step S101 is skipped and stepped. Return to S1.

次に、図6のタイムチャートを参照して、電気自動車10の走行モードI〜VIの遷移と各物理量との関係の一例について説明する。   Next, an example of the relationship between the transition of the driving modes I to VI of the electric vehicle 10 and each physical quantity will be described with reference to the time chart of FIG.

なお、理解の便宜のため、モータ電力Pmは、力行時には正の一定値に制御され、回生時には負の一定値に制御されているものとし、同様に、力行時及び回生時とも電圧センサ34で検出されるモータ電圧Vmが一定値に制御されているものとして説明する。   For convenience of understanding, it is assumed that the motor power Pm is controlled to a positive constant value during power running and is controlled to a negative constant value during regeneration. Similarly, the voltage sensor 34 is used during power running and regeneration. In the following description, it is assumed that the detected motor voltage Vm is controlled to a constant value.

時点t0〜t1の間での走行モードI(コンタクタS1、S2:オフ状態)の「力行」制御時には、第1コンバータ31が直結状態に制御されているので、充電量SOCの減少に応じて、バッテリ電圧Vb及び線間電圧V0が減少し、モータ電力Pmをインバータ22により一定に保持しているので、充電量SOCの減少に応じて、放電電流としてのバッテリ電流Ib及び第2コンバータ32への入力電流I0が増加する。   At the time of “powering” control in the traveling mode I (contactors S1, S2: off state) between the time points t0 and t1, the first converter 31 is controlled to be in the direct connection state. Since the battery voltage Vb and the line voltage V0 are decreased and the motor power Pm is held constant by the inverter 22, the battery current Ib as the discharge current and the second converter 32 are supplied to the second converter 32 according to the decrease in the charge amount SOC. The input current I0 increases.

時点t1〜t2の間での走行モードIIの「給電直前」制御時、すなわち、電気自動車10の架線接触端子CTと架線Lとの接触直前時には、コンデンサC1に過大な突入電流が流れないように、コンデンサC1の両端電圧、すなわち線間電圧V0を徐々に架線給電電圧Vh近傍まで増加させる(コンデンサC1をプリチャージする。)。時点t1〜t2の間でもモータ電力Pmが一定の力行状態にあるので入力電流I0、充電量SOC、バッテリ電圧Vb、バッテリ電流Ibも徐々に減少する。   During the “immediately before power supply” control in the driving mode II between the time points t1 and t2, that is, immediately before the contact between the overhead wire contact terminal CT of the electric vehicle 10 and the overhead wire L, an excessive inrush current does not flow through the capacitor C1. The voltage across the capacitor C1, that is, the line voltage V0 is gradually increased to the vicinity of the overhead line power supply voltage Vh (the capacitor C1 is precharged). Since the motor power Pm is in a constant power running state between the time points t1 and t2, the input current I0, the charge amount SOC, the battery voltage Vb, and the battery current Ib also gradually decrease.

時点t2にて、受電アームAMが展開されて、架線接触端子CTが架線Lに接触される。時点t2〜t3の間での走行モードIIIの「給電初期」制御時には、充電電流であるバッテリ電流Ibatが徐々に増加するように第1コンバータ31により制御し、バッテリ電圧Vbと架線給電電圧Vhとの差が所定値以内となるまでバッテリ電圧Vbが増加したときに、第1コンバータ31を直結状態(P1のデューティ100[%]、P2のデューティ0[%])にする(時点t3)。   At time t2, the power receiving arm AM is deployed, and the overhead wire contact terminal CT is brought into contact with the overhead wire L. At the time of “power supply initial” control in the traveling mode III between the time points t2 and t3, the battery voltage Ib, which is a charging current, is controlled by the first converter 31 so as to gradually increase, and the battery voltage Vb and the overhead wire power supply voltage Vh are When the battery voltage Vb increases until the difference between them becomes within a predetermined value, the first converter 31 is brought into a directly connected state (P1 duty 100 [%], P2 duty 0 [%]) (time point t3).

時点t3〜t4の間での走行モードIVの「給電」制御時には、急速充電を行い、高圧バッテリ24の充電量SOCが満充電状態になったとき(時点t4)、コンタクタS1、S2をオン状態からオフ状態に遷移させて充電を終了し、受電アームAMも収納する。   At the time of “power feeding” control in the driving mode IV between the time points t3 and t4, rapid charging is performed, and when the charge amount SOC of the high-voltage battery 24 becomes fully charged (time point t4), the contactors S1 and S2 are turned on. The charging is terminated by making a transition to the off state from the power supply, and the power receiving arm AM is also housed.

なお、時点t2〜t4の高圧バッテリ24の外部給電による充電(bat充電)時には、外部電源装置12を定電圧としているが、外部電源装置12の定電力化を図るために架線給電電圧Vhを変動させるようにしてもよい。   Note that the external power supply 12 is set to a constant voltage when charging the high-voltage battery 24 from the time t2 to t4 by external power supply (bat charge), but the overhead power supply voltage Vh is varied in order to make the external power supply device 12 constant power. You may make it make it.

以下、時点t4〜t5の間での走行モードI(第1コンバータ31:直結、第2コンバータ32:Vm制御)の「力行」制御時中の時点t5において充電量SOCが閾値SOCth以下の値となったときには、時点t5〜t6にて、走行モードV(第1コンバータ31:Vm制御、第2コンバータ32:直結)の「SOC低下時」の制御とし、モータ電力Pmを保持してトルクを維持するため線間電圧V0を第1コンバータ31により増加させて保持する。   Hereinafter, at the time t5 during the “powering” control in the traveling mode I (first converter 31: direct connection, second converter 32: Vm control) between the time points t4 and t5, the charge amount SOC becomes a value equal to or less than the threshold SOCth. At time t5 to t6, control is performed at the time of SOC reduction in the travel mode V (first converter 31: Vm control, second converter 32: direct connection), and the motor power Pm is maintained to maintain the torque. Therefore, the line voltage V0 is increased and held by the first converter 31.

時点t6〜t7の走行モードVIの「回生」制御時は、第1及び第2コンバータ31、32が共に直結状態にされ、バッテリ電圧Vbと充電量SOCが増加する。   At the time of “regeneration” control in the travel mode VI from time t6 to time t7, the first and second converters 31 and 32 are both directly connected, and the battery voltage Vb and the charge amount SOC increase.

[実施形態のまとめ]
以上説明したように上述した実施形態に係る電気自動車10は、車載の蓄電装置としての高圧バッテリ24から供給される電力及び(又は)車載の架線接触端子CTを通じて架線Lから供給される電力をインバータ22により変換し車両駆動用のモータ20に供給する。
[Summary of Embodiment]
As described above, the electric vehicle 10 according to the above-described embodiment is an inverter that converts power supplied from the high-voltage battery 24 serving as a vehicle-mounted power storage device and / or power supplied from the overhead wire L through the vehicle-mounted overhead wire contact terminal CT. This is converted by 22 and supplied to the motor 20 for driving the vehicle.

この場合、高圧バッテリ24の正負端子と架線接触端子CTとの間に設けられる第1コンバータ31と、架線接触端子CTとインバータ22の直流端子26a、26bとの間に設けられる第2コンバータ31と、第1及び第2コンバータ31、32を制御するECU40と、を備え、ECU40は、架線接触端子CTを通じての架線Lからの給電時に、インバータ22への印加電圧(直流電圧V0)がモータ20の要求電力に対応するように、第2コンバータ32を制御し、架線接触端子CTが架線Lから離隔している非給電時に、高圧バッテリ24の電圧が所定電圧以上である充電量SOCが閾値充電量SOCth以上(ステップS3:NO)の場合には、第1コンバータ31を直結状態に制御する(ステップS4)と共に、第2コンバータ32を、インバータ22への印加電圧であるモータ電圧Vmがモータ20の前記要求電力に対応するように制御する(ステップS5)一方、高圧バッテリ24の電圧が前記所定電圧未満である充電量SOCが閾値充電量SOCth未満(ステップS3:YES)の場合には、第1コンバータ31を、インバータ22への印加電圧であるモータ電圧Vmが前記モータ20の前記要求電力に対応するように制御する(ステップS6)と共に、前記第2コンバータ32を直結状態に制御する(ステップS7)。   In this case, the first converter 31 provided between the positive and negative terminals of the high-voltage battery 24 and the overhead wire contact terminal CT, and the second converter 31 provided between the overhead wire contact terminal CT and the DC terminals 26a and 26b of the inverter 22; ECU 40 for controlling the first and second converters 31 and 32, and the ECU 40 applies the voltage applied to the inverter 22 (DC voltage V 0) of the motor 20 during power feeding from the overhead line L through the overhead line contact terminal CT. The charge amount SOC in which the voltage of the high voltage battery 24 is equal to or higher than a predetermined voltage is controlled by the threshold charge amount when the second converter 32 is controlled so as to correspond to the required power and the overhead line contact terminal CT is separated from the overhead line L. In the case of SOCth or higher (step S3: NO), the first converter 31 is controlled to be in a directly connected state (step S4) and the second converter 32 is controlled so that the motor voltage Vm, which is the voltage applied to the inverter 22, corresponds to the required power of the motor 20 (step S5), while the charge amount SOC in which the voltage of the high-voltage battery 24 is less than the predetermined voltage is If it is less than the threshold charge amount SOCth (step S3: YES), the first converter 31 is controlled such that the motor voltage Vm, which is the voltage applied to the inverter 22, corresponds to the required power of the motor 20 (step). Along with S6), the second converter 32 is controlled to be in a directly connected state (step S7).

この実施形態によれば、高圧バッテリ24のバッテリ電圧Vbを架線給電電圧Vh相当まで昇圧する第1コンバータ31の他に、架線Lに接触して架線Lから高電圧の架線供給電圧Vhの電力を受ける架線接触端子CTとモータ20を駆動するインバータ22の直流端子26との間に第2コンバータ32を設けたので、たとえ架線Lから高電圧である架線給電電圧Vhが印加されても第2コンバータ32が電気的な緩衝装置となりインバータ22への高電圧の印加が回避される。   According to this embodiment, in addition to the first converter 31 that boosts the battery voltage Vb of the high-voltage battery 24 to the equivalent of the overhead line power supply voltage Vh, the power of the overhead line supply voltage Vh that is in contact with the overhead line L and is increased from the overhead line L Since the second converter 32 is provided between the receiving wire contact terminal CT and the DC terminal 26 of the inverter 22 that drives the motor 20, the second converter 32 is applied even when the overhead wire feeding voltage Vh, which is a high voltage, is applied from the overhead wire L. 32 becomes an electric shock absorber, and application of a high voltage to the inverter 22 is avoided.

結果として、インバータ22の発熱を抑制できると共に、インバータ22及びモータ20に対して第2コンバータ32を介して前記高電圧より低い適切な電圧を印加することができる。   As a result, heat generation of the inverter 22 can be suppressed, and an appropriate voltage lower than the high voltage can be applied to the inverter 22 and the motor 20 via the second converter 32.

この場合において、ECU40は、架線Lに対し架線接触端子CTが離隔している状態から接触状態に遷移する際、架線接触端子CT間の電圧が架線給電電圧Vh相当の電圧となるように第1コンバータ31によりバッテリ電圧Vbを昇圧制御する(ステップS10c)と共に、第2コンバータ32は、インバータ22への印加電圧がモータ20の要求電力に対応するように制御する(ステップS10b)ことで、架線Lに対する架線接触端子CTの接触時に、大きな突入電流の発生を防止できる。また、架線Lに対する架線接触端子CTの接触時に、モータ20の要求電力を制限する必要がない。   In this case, when the ECU 40 makes a transition from the state where the overhead wire contact terminal CT is separated from the overhead line L to the contact state, the ECU 40 sets the first voltage so that the voltage between the overhead wire contact terminals CT becomes a voltage equivalent to the overhead wire feeding voltage Vh. The converter 31 performs step-up control of the battery voltage Vb (step S10c), and the second converter 32 performs control so that the voltage applied to the inverter 22 corresponds to the required power of the motor 20 (step S10b). Generation of a large inrush current can be prevented when the overhead wire contact terminal CT contacts with. Further, it is not necessary to limit the required power of the motor 20 when the overhead wire contact terminal CT contacts the overhead line L.

なお、前記ECU40は、架線Lに対し架線接触端子CTが離隔している状態から接触状態に遷移したとき、架線Lを通じ、第1コンバータ31を介して供給される高圧バッテリ24への充電電流が徐々に大きくなるように第1コンバータ31を制御した(ステップS10g)後、第1コンバータ31の入出力間電位差が所定値以内となったとき(ステップS10h:YES)、第1コンバータ31を直結状態に制御する(ステップS10i)ことで、スイッチング損失を低減でき、外部電源装置12から架線L、受電アームAM、コンタクタS、及び第1コンバータ31を通じての高圧バッテリ24への充電の効率を高くすることができる。   Note that when the ECU 40 makes a transition from a state where the overhead wire contact terminal CT is separated from the overhead line L to a contact state, the charging current to the high voltage battery 24 supplied via the first converter 31 through the overhead line L is increased. After controlling the first converter 31 so as to gradually increase (step S10g), when the potential difference between the input and output of the first converter 31 falls within a predetermined value (step S10h: YES), the first converter 31 is directly connected. (Step S10i), the switching loss can be reduced, and the efficiency of charging the high voltage battery 24 from the external power supply device 12 through the overhead line L, the power receiving arm AM, the contactor S, and the first converter 31 is increased. Can do.

また、ECU40は、モータ20の回生時(ステップS2:YES)には、第1及び第2コンバータ31、32を直結状態に制御する(ステップS8、S9)ようにしているので、回生時における電力損失が低減でき、より効率的に回生電力を回収することができる。   Further, the ECU 40 controls the first and second converters 31 and 32 to be in a directly connected state (steps S8 and S9) when the motor 20 is regenerated (step S2: YES). Loss can be reduced and regenerative power can be recovered more efficiently.

このように、この実施形態によれば、架線接触端子CTとインバータ22の直流端子26との間に第2コンバータ32を設けるようにしたので、たとえ架線Lから電鉄分野におけるような高電圧が印加されたとしても、モータ20及びこのモータ20に電力を供給するインバータ22に前記高電圧より低い適切な電圧を印加することが可能となって、インバータ22の発熱の防止、並びにインバータ22及びモータ20の小型化を図ることができる。   Thus, according to this embodiment, since the second converter 32 is provided between the overhead wire contact terminal CT and the DC terminal 26 of the inverter 22, a high voltage as in the electric railway field is applied from the overhead wire L. Even if it is done, it becomes possible to apply an appropriate voltage lower than the high voltage to the motor 20 and the inverter 22 that supplies electric power to the motor 20, thereby preventing the inverter 22 from generating heat, as well as the inverter 22 and the motor 20 Can be miniaturized.

なお、この発明は、上述の実施形態に限らず、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。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that various configurations can be adopted based on the description of this specification.

10…電気自動車 12…外部電源装置
14…車両給電交通システム 20…モータ
22…インバータ 24…高圧バッテリ
31…第1DC/DCコンバータ(第1コンバータ)
32…第2DC/DCコンバータ(第2コンバータ)
AM…受電アーム CT…架線接触端子
L…架線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Electric vehicle 12 ... External power supply device 14 ... Vehicle electric power feeding traffic system 20 ... Motor 22 ... Inverter 24 ... High voltage battery 31 ... 1st DC / DC converter (1st converter)
32. Second DC / DC converter (second converter)
AM ... Receiving arm CT ... Overhead contact terminal L ... Overhead wire

Claims (4)

車載の蓄電装置から供給される電力及び/又は車載の架線接触端子を通じて架線から供給される電力をインバータにより変換し車両駆動用のモータに供給する電気自動車において、
前記蓄電装置の端子と前記架線接触端子との間に設けられる第1DC/DCコンバータと、
前記架線接触端子と前記インバータの端子との間に設けられる第2DC/DCコンバータと、
前記第1及び第2DC/DCコンバータを制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記架線接触端子を通じて前記架線からの給電時に、前記インバータへの印加電圧が前記モータの要求電力に対応するように、前記第2DC/DCコンバータを制御し、
前記架線接触端子が前記架線から離隔している非給電時に、前記蓄電装置の電圧が所定電圧以上の場合には、前記第1DC/DCコンバータを直結状態に制御すると共に、前記第2DC/DCコンバータを、前記インバータへの印加電圧が前記モータの前記要求電力に対応するように制御する一方、前記蓄電装置の電圧が前記所定電圧未満の場合には、前記第1DC/DCコンバータを、前記インバータへの印加電圧が前記モータの前記要求電力に対応するように制御すると共に、前記第2DC/DCコンバータを直結状態に制御する
ことを特徴とする電気自動車。
In an electric vehicle that converts electric power supplied from an in-vehicle power storage device and / or electric power supplied from an overhead line through an in-vehicle overhead line contact terminal by an inverter and supplies the electric power to a vehicle driving motor.
A first DC / DC converter provided between a terminal of the power storage device and the overhead wire contact terminal;
A second DC / DC converter provided between the overhead wire contact terminal and the inverter terminal;
A controller for controlling the first and second DC / DC converters,
The controller is
Controlling the second DC / DC converter so that the voltage applied to the inverter corresponds to the required power of the motor during power feeding from the overhead wire through the overhead wire contact terminal;
If the voltage of the power storage device is greater than or equal to a predetermined voltage when the overhead wire contact terminal is separated from the overhead wire, the first DC / DC converter is controlled to be in a directly connected state and the second DC / DC converter Is controlled so that the voltage applied to the inverter corresponds to the required power of the motor, and when the voltage of the power storage device is less than the predetermined voltage, the first DC / DC converter is connected to the inverter. The electric vehicle is controlled so as to correspond to the required power of the motor, and the second DC / DC converter is controlled to be in a directly connected state.
請求項1記載の電気自動車において、
前記制御装置は、
前記架線に対し前記架線接触端子が離隔している状態から接触状態に遷移する際、
前記架線接触端子間の電圧を架線給電電圧相当の電圧となるように前記第1DC/DCコンバータを制御すると共に、前記第2DC/DCコンバータは、前記インバータへの印加電圧が前記モータの要求電力に対応するように制御する
ことを特徴とする電気自動車。
The electric vehicle according to claim 1,
The controller is
When transitioning from the state where the overhead wire contact terminal is separated from the overhead wire to the contact state,
The first DC / DC converter is controlled so that the voltage between the overhead wire contact terminals becomes a voltage corresponding to the overhead wire feeding voltage, and the second DC / DC converter has a voltage applied to the inverter to a required power of the motor. An electric vehicle characterized by being controlled to respond.
請求項2記載の電気自動車において、
前記制御装置は、
前記架線に対し前記架線接触端子が離隔している状態から接触状態に遷移したとき、前記架線を通じ、前記第1DC/DCコンバータを介して供給される前記蓄電装置への充電電流が徐々に大きくなるように前記第1DC/DCコンバータを制御した後、前記第1DC/DCコンバータの入出力間電位差が所定値以内となったとき、前記第1DC/DCコンバータを直結状態に制御する
ことを特徴とする電気自動車。
The electric vehicle according to claim 2,
The controller is
When the overhead wire contact terminal is separated from the overhead wire to a contact state, a charging current to the power storage device supplied via the first DC / DC converter gradually increases through the overhead wire. After controlling the first DC / DC converter as described above, when the potential difference between the input and output of the first DC / DC converter falls within a predetermined value, the first DC / DC converter is controlled to be in a directly connected state. Electric car.
請求項1〜3のいずれか1項に記載の電気自動車において、
前記制御装置は、
前記モータの回生時には、前記第1及び第2DC/DCコンバータを直結状態に制御する
ことを特徴とする電気自動車。
The electric vehicle according to any one of claims 1 to 3,
The controller is
An electric vehicle characterized in that the first and second DC / DC converters are controlled to be in a directly connected state during regeneration of the motor.
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