JP5831371B2 - vehicle - Google Patents
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Description
本発明は、車両に関し、特に、複数の電池を備える車両に関する。 The present invention relates to a vehicle, and more particularly, to a vehicle including a plurality of batteries.
特開2011−199934号公報(特許文献1)には、モータジェネレータを駆動するための電力を蓄える2つの電池を備える電動車両が開示されている。一方の電池(以下「第1電池」という)は昇圧コンバータを介してモータジェネレータに接続され、他方の電池(以下「第2電池」という)は昇圧コンバータを介さずにモータジェネレータに接続されている。 Japanese Patent Laying-Open No. 2011-199934 (Patent Document 1) discloses an electric vehicle including two batteries that store electric power for driving a motor generator. One battery (hereinafter referred to as “first battery”) is connected to the motor generator via the boost converter, and the other battery (hereinafter referred to as “second battery”) is connected to the motor generator without passing through the boost converter. .
特許文献1に開示された電動車両において、第2電池の電圧が第1電池の電圧よりも高い場合には、第1電池の電圧を昇圧コンバータによって昇圧して第2電池の電圧レベルに合わせることができる。そのため、第1、第2電池の双方からモータジェネレータに電力を出力することができる。
In the electric vehicle disclosed in
しかしながら、第2電池の電圧が第1電池の電圧を下回ると、第1電池の電圧を昇圧によって第2電池の電圧レベルに合わせることができない。そのため、第1、第2電池のどちらか一方からしかモータジェネレータに電力を出力することができない。 However, if the voltage of the second battery is lower than the voltage of the first battery, the voltage of the first battery cannot be adjusted to the voltage level of the second battery by boosting. Therefore, electric power can be output from only one of the first and second batteries to the motor generator.
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、第1、第2電池のどちらか一方からしか電気負荷に電力を出力することができなくなることを抑制することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and the object thereof is to prevent power from being output to an electric load only from one of the first and second batteries. That is.
この発明に係る車両は、電気負荷と、昇圧コンバータと、昇圧コンバータを介して電気負荷に接続される第1電池と、昇圧コンバータを介さずに電気負荷に接続される第2電池と、第1、第2電池の出力を制御する制御装置とを備える。制御装置は、第1、第2電池の電圧と第2電池の内部抵抗とを用いて第2電池の出力上限値を算出し、第2電池の出力を第2電池の出力上限値未満に制御する。 The vehicle according to the present invention includes an electrical load, a boost converter, a first battery connected to the electrical load via the boost converter, a second battery connected to the electrical load without going through the boost converter, and a first And a control device for controlling the output of the second battery. The control device calculates the output upper limit value of the second battery using the voltages of the first and second batteries and the internal resistance of the second battery, and controls the output of the second battery to be less than the output upper limit value of the second battery. To do.
好ましくは、制御装置は、第2電池の電圧が第2電池の内部抵抗の影響で降下しても第1電池の電圧を下回らないように、第2電池の出力上限値を算出する。 Preferably, the control device calculates the output upper limit value of the second battery so that the voltage of the second battery does not fall below the voltage of the first battery even when the voltage of the second battery drops due to the internal resistance of the second battery.
好ましくは、昇圧コンバータは、第1電池の電圧を第1電池の電圧と所定のマージン電圧との合計以上の電圧に昇圧して電気負荷に出力可能である。制御装置は、第2電池の電圧が第2電池の内部抵抗の影響で降下しても第1電池の電圧とマージン電圧との合計を下回らないように、第2電池の出力上限値を算出する。 Preferably, the boost converter can boost the voltage of the first battery to a voltage equal to or higher than the sum of the voltage of the first battery and a predetermined margin voltage and output the voltage to the electric load. The control device calculates the output upper limit value of the second battery so that the voltage of the second battery does not fall below the sum of the voltage of the first battery and the margin voltage even if the voltage of the second battery drops due to the internal resistance of the second battery. .
好ましくは、制御装置は、第2電池の出力と第2電池の出力上限値との差が所定値未満になった場合、第1電池の出力を増加させ、第1電池の出力増加後の第1電池の電圧を用いて第2電池の出力上限値を算出し直す。 Preferably, the control device increases the output of the first battery when the difference between the output of the second battery and the output upper limit value of the second battery is less than a predetermined value, and increases the output of the first battery. Recalculate the output upper limit value of the second battery using the voltage of one battery.
好ましくは、制御装置は、電気負荷の要求出力と第1、2電池の電圧と第1、2電池の内部抵抗とを用いて第1電池の出力下限値および第2電池の出力上限値を算出し、第1電池の出力が第1電池の出力下限値以上かつ第2電池の出力が第2電池の出力上限値以下となるように第1、第2電池の出力を制御する。 Preferably, the control device calculates the output lower limit value of the first battery and the output upper limit value of the second battery using the required output of the electric load, the voltage of the first and second batteries, and the internal resistance of the first and second batteries. Then, the outputs of the first and second batteries are controlled so that the output of the first battery is not less than the output lower limit value of the first battery and the output of the second battery is not more than the output upper limit value of the second battery.
好ましくは、昇圧コンバータは、第1電池の電圧を第1電池の電圧と所定のマージン電圧との合計以上の電圧に昇圧して電気負荷に出力可能である。制御装置は、第1電池の電圧およびマージン電圧の合計と第2電池の電圧とが等しくかつ第1、2電池の出力合計と電気負荷の要求出力とが等しくなるときの第1、第2電池の出力を、それぞれ第1電池の出力下限値および第2電池の出力上限値とする。 Preferably, the boost converter can boost the voltage of the first battery to a voltage equal to or higher than the sum of the voltage of the first battery and a predetermined margin voltage and output the voltage to the electric load. The control device includes the first and second batteries when the sum of the voltage of the first battery and the margin voltage is equal to the voltage of the second battery, and the total output of the first and second batteries is equal to the required output of the electric load. Are the output lower limit value of the first battery and the output upper limit value of the second battery, respectively.
本発明によれば、第1、第2電池のどちらか一方からしか電気負荷に電力を出力することができなくなることを抑制することができる。 According to the present invention, it is possible to prevent power from being output from only one of the first and second batteries to the electric load.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
[実施の形態1]
図1は、本実施の形態による車両の全体ブロック図である。図1を参照して、車両は、電源システム1と、電気負荷2と、電子制御装置(Electronic Control Unit、以下「ECU」という)100とを含む。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.
[Embodiment 1]
FIG. 1 is an overall block diagram of a vehicle according to the present embodiment. Referring to FIG. 1, the vehicle includes a
電気負荷2は、電源システム1からの電力で車両駆動力を発生する。電気負荷2は、インバータ30と、第1モータジェネレータ32−1(以下「MG1」ともいう)と、第2モータジェネレータ32−2(以下「MG2」ともいう)とを含む。車両は、エンジン(図示せず)およびMG2の少なくともいずれかの駆動力によって走行するハイブリッド車両である。
The
なお、本発明による車両は、ハイブリッド車両に限定されるものではなく、電力を用いて駆動力を得ることが可能な車両(電気自動車、プラグインハイブリッド車両、燃料電池車など)であればよい。 The vehicle according to the present invention is not limited to a hybrid vehicle, and may be any vehicle (such as an electric vehicle, a plug-in hybrid vehicle, or a fuel cell vehicle) that can obtain driving force using electric power.
MG1は、エンジンの動力を用いて発電可能に構成される。MG1によって発電された電力は電源システム1およびMG2へ供給される。
MG1 is configured to be able to generate power using the power of the engine. The electric power generated by MG1 is supplied to
MG2は、電源システム1から供給される電力およびMG1により発電された電力の少なくとも一方を用いて車両駆動力を発生する。なお、車両の制動時には、MG2による回生発電が行なわれる。MG2により発電された回生電力は、電源システム1へ供給される。
MG2 generates vehicle driving force using at least one of the electric power supplied from
インバータ30は、ECU100からの制御信号に基づいて制御される。インバータ30は、第1インバータ30−1と、第2インバータ30−2とを含む。第1インバータ30−1、第2インバータ30−2は、たとえば、三相分のスイッチング素子を含むブリッジ回路から成る。第1インバータ30−1および第2インバータ30−2は、電源システム1に対して互いに並列に接続される。そして、第1インバータ30−1および第2インバータ30−2は、電源システム1から供給される直流電力を交流電力に変換してそれぞれMG1およびMG2へ出力する。また、第1インバータ30−1および第2インバータ30−2は、それぞれMG1およびMG2が発電する交流電力を直流電力に変換して電源システム1へ出力する。
電源システム1は、主正極線MPLおよび主負極線MNLによって電気負荷2(具体的にはインバータ30)に接続される。
The
電源システム1は、電池B1,B2と、昇圧コンバータ12と、平滑コンデンサC1,C2とを含む。
電池B1,B2は、どちらも、ニッケル水素やリチウムイオン等を含んで構成される二次電源である。電池B1は、昇圧コンバータ12を介して電気負荷2に接続される。一方、電池B2は、昇圧コンバータ12を介さずに電気負荷2に直接接続される。したがって、昇圧コンバータ12(電池B1)と電池B2とは、電気負荷2に対して互いに並列に接続される。
Both the batteries B1 and B2 are secondary power sources configured to include nickel hydride, lithium ions, and the like. Battery B1 is connected to
一般的に、電池のOCV(Open Circuit Voltage、電流を流さない状態における両端子間電圧)は、電池のSOC(State Of Charge)や温度に応じて変化する。また、電池のCCV(Closed Circuit Voltage、電流を流している状態における両端子間電圧)は、電池の内部抵抗による電圧降下が生じるため、OCVよりも低い値となる。具体的には、電池の内部抵抗を「R」、電池を流れる電流を「I」とした場合、CCV=OCV−IRとなる。 Generally, the battery OCV (Open Circuit Voltage, the voltage between both terminals when no current flows) changes according to the battery SOC (State Of Charge) and the temperature. In addition, the CCV (Closed Circuit Voltage, the voltage between both terminals in a state where a current is flowing) of the battery is lower than the OCV because a voltage drop due to the internal resistance of the battery occurs. Specifically, when the internal resistance of the battery is “R” and the current flowing through the battery is “I”, CCV = OCV−IR.
以下の説明においては、特記しない限り、「V1,V2」はそれぞれ電池B1,B2の実電圧(OCVとCCVとの区別をしない電圧)を示す。また、「OCV1,OCV2」はそれぞれ電池B1,B2のOCVを示し、「CCV1、CCV2」はそれぞれ電池B1,B2のCCVを示す。
In the following description, unless otherwise specified, “V 1 , V 2 ” indicates actual voltages of the
本実施の形態において、電池B2のOCV2は、電池B1のOCV1よりも高い値に設定される。たとえば、SOCが制御上限値(たとえば80%)、電池温度が常温(たとえば25℃)のときに、OCV1=200V程度、OCV2=400V程度に設定してもよい。 In the present embodiment, OCV 2 of battery B2 is set to a higher value than OCV 1 of battery B1. For example, when the SOC is the control upper limit value (for example, 80%) and the battery temperature is room temperature (for example, 25 ° C.), the OCV 1 may be set to about 200V and the OCV 2 may be set to about 400V.
昇圧コンバータ12は、スイッチング素子Q1,Q2と、ダイオードD1,D2と、リアクトルL1とを含む。スイッチング素子Q1,Q2は、主正極線MPLと主負極線MNLとの間に互いに直列に接続される。スイッチング素子Q1,Q2として、たとえばIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)を用いることができる。
ダイオードD1,D2は、それぞれスイッチング素子Q1,Q2に逆並列に接続される。リアクトルL1の一方端は、正極線PL1を介して電池B1の正極端子に接続される。リアクトルL1の他方端は、スイッチング素子Q1とスイッチング素子Q2との間の点に接続される。 Diodes D1 and D2 are connected in antiparallel to switching elements Q1 and Q2, respectively. Reactor L1 has one end connected to the positive terminal of battery B1 through positive line PL1. Reactor L1 has the other end connected to a point between switching element Q1 and switching element Q2.
平滑コンデンサC1は、正極線PL1と負極線NL1との間に接続され、正極線PL1および負極線NL1の間の電力変動成分を低減する。平滑コンデンサC2は、主正極線MPLと主負極線MNLとの間に接続され、主正極線MPLおよび主負極線MNLに含まれる電力変動成分を低減する。 Smoothing capacitor C1 is connected between positive electrode line PL1 and negative electrode line NL1, and reduces a power fluctuation component between positive electrode line PL1 and negative electrode line NL1. Smoothing capacitor C2 is connected between main positive line MPL and main negative line MNL, and reduces the power fluctuation component contained in main positive line MPL and main negative line MNL.
昇圧コンバータ12のスイッチング動作は、ECU100からの制御信号によって制御される。昇圧コンバータ12の停止時(スイッチング動作を行なっていない時)は、昇圧コンバータ12は、電池B1から入力される電圧V1をそのまま主正極線MPLおよび主負極線MNLの間に出力する。一方、昇圧コンバータ12の作動時(スイッチング動作を行なっている時)は、昇圧コンバータ12は、電池B1から入力される電圧V1を電圧V1と昇圧マージンαとの合計以上の電圧に昇圧して、主正極線MPLおよび主負極線MNLの間に出力する。昇圧マージンαは、昇圧コンバータ12の個々の仕様によって定まる値である。このように、昇圧コンバータ12の出力電圧は、停止時には「V1」になり、作動時には「V1+α以上の電圧」になる。したがって、昇圧コンバータ12の出力電圧を、V1未満の電圧にすることはできず、また、V1とV1+αとの間の電圧にすることもできない。たとえば、V1=200V、α=30Vとすると、昇圧コンバータ12の出力電圧は、200Vとなるか、あるいは230V以上となる。
Switching operation of
昇圧コンバータ12の出力電圧と電圧V2とが同じでない場合、電圧が高い方からの電力が電気負荷2に供給され、電圧が低い方からの電力は電気負荷2には供給されない。すなわち、昇圧コンバータ12の出力電圧が電圧V2よりも高い場合は、電池B1からの電力が電気負荷2に供給される。逆に、昇圧コンバータ12の出力電圧が電圧V2よりも低い場合は、電池B2からの電力が電気負荷2に供給される。
When the output voltage of
一方、昇圧コンバータ12の出力電圧と電圧V2とが同じである場合、電池B1,B2の双方からの電力が電気負荷2に供給される。この際、電池B1,B2の出力(単位:ワット)の比率は、昇圧コンバータ12のスイッチング動作のデューティ比をリアクトルL1を流れる電流ILを用いてフィードバック制御することによって、調整することができる。
On the other hand, when the output voltage of
さらに、車両は、電流センサ24−1,24−2,24−3と、電圧センサ25−1,25−2,26とを備える。電流センサ24−1は、電池B1を流れる電流I1を検出する。電流センサ24−2は、電池B2を流れる電流I2を検出する。電流センサ24−3は、リアクトルL1を流れる電流ILを検出する。電圧センサ25−1は、電池B1の電圧V1を検出する。電圧センサ25−1は、電池B2の電圧V2を検出する。電圧センサ26は、主正極線MPLおよび主負極線MNLの間の電圧VHを検出する。これらの各センサは、検出結果をECU100へ出力する。
The vehicle further includes current sensors 24-1, 24-2, 24-3 and voltage sensors 25-1, 25-2, 26. Current sensor 24-1 detects a current I 1 flowing through battery B1. Current sensor 24-2 detects a current I 2 flowing through the battery B2. Current sensor 24-3 detects current IL flowing through reactor L1. Voltage sensor 25-1 detects a voltage V 1 of the battery B1. Voltage sensor 25-1 detects a voltage V 2 of the battery B2. The
ECU100は、図示しないCPU(Central Processing Unit)およびメモリを内蔵し、メモリに記憶されたマップおよびプログラムに基づいて、所定の演算処理を実行するように構成される。
The
ECU100は、車速、アクセル開度(ユーザによるアクセルペダルの操作量)に基づいて車両要求出力Pv(ユーザが要求する車両駆動力、単位はワット)を算出し、車両要求出力Pvを実現するように車両の各機器(電気負荷2、エンジンなど)を制御する。なお、以下の説明では、車両要求出力Pvを、エンジンを用いずにMG1,MG2の出力(電池B1,B2の電力)で実現する場合を例示的に説明する。
The
以上のような構成を備える車両において、V2>V1+αである場合、昇圧コンバータ12を作動させて昇圧コンバータ12の出力電圧を電圧V2に合わせることで、電池B1,B2の双方からの電力を電気負荷2に出力させることができる。
In the vehicle having the above-described configuration, when V 2 > V 1 + α, the
しかしながら、電池B2に電流I2が流れると、電池B2の内部抵抗R2の影響によってV2=OCV2−I2R2となり、V2は降下する。この影響でV2がV1+αを下回ってしまうと、昇圧コンバータ12の出力電圧をV2レベルに合わせることができず、電池B1,B2の双方の電力を電気負荷2に出力することができなくなってしまう。たとえばV2の降下によってV1<V2<V1+αとなった場合を想定すると、昇圧コンバータ12の作動時は、昇圧コンバータ12の出力電圧(=V1+α以上の電圧)がV2よりも高くなるため、電池B1の電力のみが電気負荷2に出力される。一方、昇圧コンバータ12の停止時は、昇圧コンバータ12の出力電圧(=V1)がV2よりも低くなるため、電池B2の電力のみが電気負荷2に出力される。
However, when the current I 2 flows in the battery B2, V 2 = OCV 2 -I 2
そこで、本実施の形態によるECU100は、V2がV1+αを下回らないように、電池B2の出力P2を制限する。具体的には、ECU100は、各電池のSOCや温度をパラメータとしてOCV1、OCV2、R2を算出し、算出されたOCV1、OCV2、R2を用いてV2がちょうどV1+αまで降下するときの電池B2の出力P2を算出する。そして、ECU100は、算出された出力P2を電池B2の出力上限値P2max1に設定し、実際の出力P2を出力上限値P2max1未満に制限する。
Therefore,
図2は、ECU100が電池B1,B2の出力を制御する際の処理手順を示すフローチャートである。図2に示す各ステップ(以下、ステップを「S」と略す)は、ハードウェア処理によって実現してもよいしソフトウェア処理によって実現してもよい。図2のフローチャートは、ECU100の作動中に所定周期で繰り返し実行される。
FIG. 2 is a flowchart showing a processing procedure when
S10にて、ECU100は、車速とアクセル開度と車両要求出力Pvとの対応関係が予め定められたマップなどを参照して、実際の車速およびアクセル開度に対応する車両要求出力Pvを算出する。
In S10,
S11にて、ECU100は、OCV1、OCV2、R2を用いてV2がちょうどV1+αまで降下するときの出力P2を算出し、算出された出力P2を電池B2の出力上限値P2max1に設定する。なお、OCV1,OCV2,R2は、各電池のSOCや温度をパラメータとするマップなどを参照して算出される。
At S11,
ここで、出力上限値P2max1の具体的な算出方法の一例を以下に説明する。
電池B2に電流I2が流れる場合、電池B2の内部抵抗R2の影響により、V2(=CCV2)は、OCV2に対してI2R2分だけ降下する(V2=OCV2−I2R2となる)。したがって、電池B2の許容電圧降下量をVdownとすると、Vdownは下記の式(1a)で表わすことができる。
Here, an example of a specific method for calculating the output upper limit value P 2 max1 will be described below.
When the current I 2 flows through the battery B2, V 2 (= CCV 2 ) drops by I 2 R 2 with respect to OCV 2 due to the influence of the internal resistance R 2 of the battery B2 (V 2 = OCV 2 − I 2 R 2 ). Therefore, when the allowable voltage drop of the battery B2 and V down, V down can be represented by the following formula (1a).
Vdown=I2R2=OCV2−(OCV1+α) …(1a)
出力上限値P2max1は、その定義より、V2がOCV2からVdownだけ降下するときの電池B2の出力P2であるから、下記の式(1b)の関係式が成立する。
V down = I 2 R 2 = OCV 2 − (OCV 1 + α) (1a)
Output
P2max1=(OCV2−Vdown)I2 …(1b)
ここで、式(1a)より、Vdown=OCV2−(OCV1+α)、I2={OCV2−(OCV1+α)}/R2であるから、これらの式を用いて式(1b)を変形すると、下記の式(1c)となる。
P 2 max1 = (OCV 2 -V down) I 2 ... (1b)
Here, from equation (1a), V down = OCV 2 − (OCV 1 + α), I 2 = {OCV 2 − (OCV 1 + α)} / R 2. ) Is transformed into the following formula (1c).
P2max1=(OCV1+α)(OCV2−OCV1−α)/R2 …(1c)
上記の式(1c)にOCV1、OCV2、R2を代入することによって、P2max1を算出することができる。
P 2 max1 = (OCV 1 + α) (OCV 2 −OCV 1 −α) / R 2 (1c)
P 2 max1 can be calculated by substituting OCV 1 , OCV 2 , and R 2 into the above equation (1c).
S12にて、ECU100は、S10で算出されたPvおよびS11で算出されたP2max1のいずれか小さい方を選択し、選択された値を電池B2の出力P2に設定する。したがって、PvがP2max1未満である場合はP2=Pv(<P2max1)となり、PvがP2max1を超える場合はP2=P2max1となる。これにより、電池B2の出力P2が出力上限値P2max1未満に制限されることになる。
At S12,
S13にて、ECU100は、Pv−P2を電池B1の出力P1に設定する。したがって、PvがP2max1未満である場合、P2=Pvであるから、P1=0となる。一方、PvがP2max1を超える場合、P2=P2max1であるから、P1=Pv−P2max1となる。これらの説明から明らかなように、本実施の形態においては、電池B2の電力が電池B1の電力よりも優先的に使用される。すなわち、PvがP2max1を超えるまでは、Pv相当の電力が電池B2から出力され、電池B1の電力は出力されない。一方、PvがP2max1を超えると、電池B2の出力はP2max1に制限され、P2max1を超える分が電池B1から出力される。
At S13,
図3は、ECU100によって制御される電池B1,B2の出力および電圧の変化態様の一例を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing an example of how the output and voltage of batteries B1 and B2 controlled by
時刻t1以前は、PvがP2max1未満であるため、P2=Pv、P1=0となる。したがって、電池B2のみに電流I2が流れ、V2はOCV2よりもI2R2だけ降下する(V2=OCV2−I2R2)。一方、電池B1には電流が流れないため、V1はOCV1に維持される。ただし、時刻t1以前は、V2の電圧降下後においても、V2>V1+αである。 Before time t1, Pv is less than P 2 max1, so P 2 = Pv and P 1 = 0. Therefore, the current I 2 flows only in cell B2, V 2 is I 2 R 2 only drops below OCV 2 (V 2 = OCV 2 -I 2 R 2). On the other hand, the battery B1 since the current does not flow, V 1 is maintained at OCV 1. However, before time t1, even after the voltage drop V 2, is V 2> V 1 + α.
時刻t1でPvがP2max1まで増加すると、P2がP2max1に達し、V2=V1+αとなる。 When Pv increases to P 2 max1 at time t1, P 2 reaches P 2 max1, and V 2 = V 1 + α.
時刻t1〜t2の期間においては、PvがP2max1を超えている。この期間において、P2をP2max1以上にすると、V2の電圧降下量がさらに大きくなり、V2がV1+αを下回ってしまう。そこで、本実施の形態では、P2がP2max1に制限される。これにより、V2はOCV1+αに維持されるので、V2がV1+αを下回ることが回避される。そのため、電池B1,B2のどちらか一方からしか電気負荷2に電力を出力することができなくなってしまうことを抑制することができる。
In the period from the time t1 to the time t2, Pv exceeds P 2 max1. In this period, when the P 2 to P 2 max1 above, the voltage drop amount V 2 is further increased, V 2 falls below the V 1 + alpha. Therefore, in the present embodiment, P 2 is limited to P 2 max1. This keeps V 2 at OCV 1 + α, thus avoiding V 2 below V 1 + α. Therefore, it can suppress that it becomes impossible to output electric power to the
なお、時刻t1〜t2の期間において、PvがP2max1を超えた分は、電池B1の出力P1でまかなわれる。そのため、時刻t1〜t2の期間は、図3に示すように、電池B1にも電流I1が流れ、V1がOCV1よりもI1R1分だけ降下することになる。 Note that in the period of time t1 to t2, Pv is the amount that exceeds P 2 max1, it is covered by the output P 1 of the battery B1. Therefore, during the period from the time t1 to the time t2, as shown in FIG. 3, the current I 1 also flows through the battery B1, and V 1 drops from OCV 1 by I 1 R 1 minutes.
時刻t2以降は、再びPvがP2max1未満となるので、時刻t1以前と同様、P2=Pv、P1=0となる。したがって、V2>V1+αとなる。 After time t2, Pv becomes less than P 2 max1 again, so that P 2 = Pv and P 1 = 0 as before time t1. Therefore, V 2 > V 1 + α.
以上のように、本実施の形態では、内部抵抗による電圧降下によってV2がV1+αを下回らないように、電池B2の出力P2を制限する。そのため、電池B1,B2のどちらか一方からしか電気負荷2に電力を出力することができなくなってしまうことを抑制することができる。
[実施の形態2]
上述の実施の形態1においては、上述したように、PvがP2max1を超えた分は電池B1の出力P1でまかなわれる。そのため、電池B1にも電流I1が流れ、V1がOCV1よりもI1R1分だけ降下する(V1=OCV1−I1R1となる)。このV1の降下分を考慮すれば、V2の降下をさらに許容できるはずである。
As described above, in this embodiment, V 2 is so as not to fall below the V 1 + alpha, limiting the output P 2 of the battery B2 by the voltage drop due to the internal resistance. Therefore, it can suppress that it becomes impossible to output electric power to the
[Embodiment 2]
In the first embodiment described above, as described above, Pv is the amount that exceeds P 2 max1 be covered by the output P 1 of the battery B1. Therefore, the current I 1 also flows through the battery B1, and V 1 drops from OCV 1 by I 1 R 1 (V 1 = OCV 1 −I 1 R 1 ). Considering the drop in the V 1, it should be further permit the descent of the V 2.
そこで、本実施の形態においては、P2がP2max1を超えそうなときには、電池B1の出力を増加させてV1を降下させ、降下後のV1(=CCV1)を用いて電池B2の出力上限値を改めて算出し直す。その他の構造、機能、処理は、前述の実施の形態1と同じであるため、ここでの詳細な説明は繰り返さない。 Therefore, in this embodiment, when P 2 is likely to exceed P 2 max1 is to increase the output of the battery B1 is lowered to V 1, the battery using the V 1 of the post-drop (= CCV 1) B2 Recalculate the output upper limit value. Since other structures, functions, and processes are the same as those in the first embodiment, detailed description thereof will not be repeated here.
図4は、本実施の形態のよるECU100が電池B1,B2の出力を制御する際の処理手順を示すフローチャートである。なお、図4に示したステップのうち、前述の図2に示したステップと同じ番号を付しているステップについては、既に説明したため詳細な説明はここでは繰り返さない。
FIG. 4 is a flowchart showing a processing procedure when
S20にて、ECU100は、S10で算出されたPvがS11で算出されたP2max1を超えそうか否かを判定する。たとえば、ECU100は、PvとP2max1との差が所定値未満である場合に、PvがP2max1を超えそうであると判定する。
In S20,
PvがP2max1を超えそうではない場合(S20にてNO)、ECU100は、S21にてP1=0に設定し、S22にてP2=Pvに設定する。
If Pv is not likely to exceed P 2 max1 (NO in S20),
一方、PvがP2max1を超えそうである場合(S20にてYES)、ECU100は、S23にて、Wout1およびPvのいずれか小さい方を選択し、選択された値を電池B1の出力P1に設定する。ここで、Wout1は、電池B1の状態(SOC、温度など)によって決まる電池B1の最大出力である。したがって、PvがWout1未満である場合はP1=Pvとなり、PvがWout1を超える場合はP1=Wout1となる。いずれの場合であっても、電池B1に電流I1が流れるため、V1(=CCV1)がOCV1−I1R1に降下する。
On the other hand, if Pv is likely to exceed P 2 max1 (YES in S20),
S24にて、ECU100は、CCV1、OCV2、R2を用いてV2がちょうどV1+αまで降下するときの出力P2を算出し、算出された出力P2を電池B2の出力上限値P2max2に設定する。
At S24,
出力上限値P2max2は、上述のP2max1と同様の考え方で算出することができる。すなわち、電池B1,B2にそれぞれ電流I1,I2が流れる場合、内部抵抗R1,R2の影響により、V1(=CCV1)=OCV1−I1R1、V2(=CCV2)=OCV2−I2R2となる。したがって、電池B2の許容電圧降下量Vdownは下記の式(2a)で表わすことができる。
The output upper limit value P 2 max2 can be calculated based on the same concept as the above-described P 2 max1. That is, when currents I 1 and I 2 flow through the
Vdown=I2R2=OCV2−(CCV1+α) …(2a)
出力上限値P2max2は、その定義より、V2がOCV2からVdownだけ降下するときの電池B2の出力P2であるから、下記の式(2b)の関係式が成立する。
V down = I 2 R 2 = OCV 2 - (
Output
P2max2=(OCV2−Vdown)I2 …(2b)
ここで、式(3a)より、Vdown=OCV2−(CCV1+α)、I2={OCV2−(CCV1+α)}/R2であるから、これらの式を用いて上記の式(2b)を変形すると、下記の式(2c)となる。
P 2 max2 = (OCV 2 −V down ) I 2 (2b)
Here, from equation (3a), V down = OCV 2 − (CCV 1 + α), I 2 = {OCV 2 − (CCV 1 + α)} / R 2. When (2b) is transformed, the following equation (2c) is obtained.
P2max2=(CCV1+α)(OCV2−CCV1−α)/R2 …(2c)
上記の式(2c)にCCV1、OCV2、R2を代入することによって、P2max2を算出することができる。なお、式(2c)は、上述した式(1c)の「OCV1」を「CCV1」に代えたものである。
P 2 max2 = (CCV 1 + α) (OCV 2 −CCV 1 −α) / R 2 (2c)
P 2 max2 can be calculated by substituting CCV 1 , OCV 2 , and R 2 into the above equation (2c). The expression (2c) is obtained by replacing “OCV 1 ” in the above-described expression (1c) with “CCV 1 ”.
S25にて、ECU100は、Pv−P1およびP2max2のいずれか小さい方を選択し、選択された値を電池B2の出力P2に設定する。これにより、電池B2の出力P2は、V1の降下分を考慮して算出し直された出力上限値P2max2未満に制限されることになる。
At S25,
図5は、本実施の形態によるECU100によって制御される電池B1,B2の出力および電圧の変化態様の一例を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing an example of how the output and voltage of batteries B1 and B2 are controlled by
時刻t11以前は、PvがP2max1を超えそうではないと判定され、P2=Pv、P1=0となる。 Prior to time t11, it is determined that Pv is not likely to exceed P 2 max1, and P 2 = Pv and P 1 = 0.
時刻t11でPvがP2max1を超えそうであると判定されると、電池B1の出力P1が0から所定のレートでWout1まで増加される。これにより、電池B1に電流I1が流れるため、V1はOCV1よりも降下する。このV1の降下分だけ、V2の降下(P2の増加)が可能になる。 If Pv at the time t11 is determined to be likely to exceed P 2 max1, are increased from the output P 1 is 0 battery B1 to Wout1 at a predetermined rate. Accordingly, since the current I 1 flows to the battery B1, V 1 drops than OCV 1. V 2 can be lowered (increase in P 2 ) by this V 1 drop.
そこで、本実施の形態によるECU100は、時刻t11以降において、V2=V1(=CCV1)+αとなるときのP2を、出力上限値P2max2として算出し直す。P2max2は、V1の降下が考慮されているので、P2max1よりも高い値となる。そのため、上述の実施の形態1と同様にV2がV1+αを下回ってしまうことを回避しつつ、上述の実施の形態1よりも多くの電力を電池B1,B2から引き出すことが可能となる。すなわち、上述の実施の形態1では、電池B1,B2の合計最大出力はP2max1+Wout1となるが、本実施の形態では、電池B1,B2の合計最大出力をP2max2+Wout1(>P2max1+Wout1)にまで高めることができる。
Therefore,
なお、本実施の形態では、時刻t11〜t12の期間は、P1が最大出力Wout1とされ、不足分(=Pv−Wout1)がP2でまかなわれる。そのため、P2は不足分(=Pv−Wout1)に応じて変化するので、V2も不足分(=Pv−Wout1)に応じて変化する。 In the present embodiment, the period of time t11~t12 is, P 1 is the maximum output Woutl, shortage (= Pv-Wout1) is covered by P 2. Therefore, P 2 is so changed in accordance with the shortfall (= Pv-Wout1), changes according to V 2 also shortfall (= Pv-Wout1).
時刻t12以降は、再びPvがP2max1を超えそうではないと判定される。そのため、時刻t11以前と同様、P2=Pv、P1=0となる。したがって、V2はV1+αよりも高い値となる。 After time t12, it is determined again that Pv is unlikely to exceed P 2 max1. Therefore, as before time t11, P 2 = Pv and P 1 = 0. Therefore, V 2 is higher than V 1 + alpha.
以上のように、本実施の形態では、PvがP2max1を超えそうになると、電池B1の出力P1を増加させてV1を降下させ、降下後のV1(=CCV1)を用いて電池B2の出力上限値を改めて算出し直す。そのため、上述の実施の形態1と同様にV2がV1+αを下回ってしまうことを回避しつつ、上述の実施の形態1よりも多くの電力を電池B1,B2から引き出すことが可能となる。
[実施の形態3]
上述の実施の形態2においては、電池B1,B2の併用時に、P1を最大出力Wout1に固定し、不足分(=Pv−Wout1)をP2でまかなっていた。
As described above, in the present embodiment, when Pv is likely to exceed P 2 max1, the output P 1 of the battery B1 is increased to decrease V 1 and the decreased V 1 (= CCV 1 ) is used. Then, recalculate the output upper limit value of the battery B2. Therefore, as in the first embodiment, it is possible to draw more power from the batteries B1 and B2 than in the first embodiment while avoiding that V 2 is lower than V 1 + α. .
[Embodiment 3]
In the second embodiment described above, when the combination of the battery B1, B2, is fixed to the maximum output Wout1 to P 1, shortfall of (= Pv-Wout1) was fulfilled by P 2.
これに対し、本実施の形態では、電池B1,B2の併用時に、電池B1,B2の電力を最大限まで引き出すように、P1とP2とを協調させて決定する。その他の構造、機能、処理は、前述の実施の形態1と同じであるため、ここでの詳細な説明は繰り返さない。 In contrast, in the present embodiment, when the combination of the battery B1, B2, to draw battery power B1, B2 to the maximum, is determined by cooperation between P 1 and P 2. Since other structures, functions, and processes are the same as those in the first embodiment, detailed description thereof will not be repeated here.
図6は、本実施の形態によるECU100が電池B1,B2の出力を制御する際の処理手順を示すフローチャートである。なお、図6に示したステップのうち、前述の図2、4に示したステップと同じ番号を付しているステップについては、既に説明したため詳細な説明はここでは繰り返さない。
FIG. 6 is a flowchart showing a processing procedure when
PvがP2max1を超えそうである場合(S20にてYES)、ECU100は、S30にて、OCV1、OCV2、R1、R2を用いて、V2=V1+αかつP1+P2=PvとなるときのP1、P2を算出し、算出したP1、P2をそれぞれ電池B1の出力下限値P1min、電池B2の出力上限値P2max3に設定する。
If Pv is likely to exceed P 2 max1 (YES in S20),
以下、V2=V1+αかつP1+P2=PvとなるときのP1、P2の算出手法の一例について説明する。なお、下記の式(3a)〜(3n)に限っては、「V1」はOCV1を示し、「V2」はOCV2を示すものとする。 Hereinafter, an example of a calculation method of P 1 and P 2 when V 2 = V 1 + α and P 1 + P 2 = Pv will be described. In addition, only in the following formulas (3a) to (3n), “V 1 ” indicates OCV 1 and “V 2 ” indicates OCV 2 .
P1、P2は、その定義より下記の式(3a)〜(3d)を同時に満たす値でなければならない。 P 1 and P 2 must be values that simultaneously satisfy the following expressions (3a) to (3d) based on the definition.
V2−I2R2=V1−I1R1+α …(3a)
P1=(V1−I1R1)I1 …(3b)
P2=(V2−I2R2)I2 …(3c)
Pv=P1+P2 …(3d)
式(3a)を変形すると、下記の式(3e)が導かれる。
V 2 −I 2 R 2 = V 1 −I 1 R 1 + α (3a)
P 1 = (V 1 −I 1 R 1 ) I 1 (3b)
P 2 = (V 2 −I 2 R 2 ) I 2 (3c)
Pv = P 1 + P 2 (3d)
When the equation (3a) is transformed, the following equation (3e) is derived.
I2R2=V2−V1−α+I1R1 …(3e)
また、式(3b)〜(3d)より、下記の式(3f)〜(3h)が導かれる。
I 2 R 2 = V 2 −V 1 −α + I 1 R 1 (3e)
Further, the following formulas (3f) to (3h) are derived from the formulas (3b) to (3d).
Pv=(V1−I1R1)I1+(V2−I2R2)I2 …(3f)
R2Pv=(V1−I1R1)I1R2+(V2−I2R2)I2R2 …(3g)
R2Pv=(V1−I1R1)I1R2
+(V1+α−I1R1)(V2−V1−α+I1R1) …(3h)
式(3h)をI1について整理すると、下記の式(3i)となる。
Pv = (V 1 -I 1 R 1) I 1 + (V 2 -I 2 R 2) I 2 ... (3f)
R 2 Pv = (V 1 -I 1 R 1) I 1
R 2 Pv = (V 1 −I 1 R 1 ) I 1 R 2
+ (V 1 + α−I 1 R 1 ) (V 2 −V 1 −α + I 1 R 1 ) (3h)
If equation (3h) will be summarized I 1, the following equation (3i).
ここで、B=R2V1−R1V2+2R1(V1+α)、C=(V1+α)2−(V1+α)V2+R2Pvとすれば、I2は下記の式(3j)で表わされる。 Here, if B = R 2 V 1 −R 1 V 2 + 2R 1 (V 1 + α), C = (V 1 + α) 2 − (V 1 + α) V 2 + R 2 Pv, then I 2 is It is expressed by equation (3j).
また、式(3c)より、下記の式(3k)が導かれる。 Further, the following equation (3k) is derived from the equation (3c).
これらから、P1、P2はそれぞれ下記の式(3m)、(3n)で表わされる。 From these, P 1 and P 2 are represented by the following formulas (3m) and (3n), respectively.
ECU100は、上記の式(3m)、(3n)で算出されるP1、P2を、それぞれP1min、P2max3に設定する。
The
S31にて、ECU100は、電池B1の出力P1を、出力下限値P1minに設定する。S32にて、ECU100は、電池B2の出力P2を、出力上限値P2max3に設定する。このように、P1=P1min、P2=P2max3とすることで、V2=V1+αとし、かつP1+P2を最大にすることができる。
At S31,
なお、P1+P2を最大にする必要がない場合は、P1≧P1minの範囲でP1を変更したり、P2≦P2max3の範囲でP2を変更したりすることは可能である。たとえば、P1>P1min、P2<P2max3とした場合、V2>V1+αとなるため、問題はない。一方、P1<P1min、P2>P2max3としてしまうと、V2<V1+αとなってしまうため、このような範囲にP1、P2を設定することはできない。
Incidentally, if there is no need to maximize the
図7は、本実施の形態によるECU100によって制御される電池B1,B2の出力および電圧の変化態様の一例を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing an example of changes in output and voltage of batteries B1 and B2 controlled by
時刻t21以前は、Pv<P2max1のため、P2=Pv、P1=0となる。この期間はV2>V1+αとなる。 Prior to time t21, Pv <P 2 max1, and therefore P 2 = Pv and P 1 = 0. During this period, V 2 > V 1 + α.
時刻t21〜t22の期間は、Pv>P2max1となる。この期間は、電池B1,B2の双方の出力でPvがまかなわれる。この際、本実施の形態では、P1と協調させてP2を決定する。具体的には、P1=P1min、P2=P2max3とする。これにより、V2=V1+αとしつつ、電池B1,B2の電力を最大限まで引き出すことができる。 The period from the time t21 to t22 is Pv> P 2 max1. During this period, Pv is covered by the outputs of both the batteries B1 and B2. At this time, in the present embodiment, P 2 is determined in cooperation with P 1 . Specifically, P 1 = P 1 min and P 2 = P 2 max3. Thereby, the electric power of the batteries B1 and B2 can be drawn out to the maximum while V 2 = V 1 + α.
時刻t22以降は、再びPv<P2max1となるため、時刻t21以前と同様、P2=Pv、P1=0となる。この期間もV2>V1+αとなる。 After time t22, since Pv <P 2 max1 again, P 2 = Pv and P 1 = 0 as in the case before time t21. Also during this period, V 2 > V 1 + α.
以上のように、本実施の形態では、PvがP2max1を超えそうになると、電池B1の出力P1を増加させて、電池B1,B2を併用する。この際、電池B1,B2の電力を最大限まで引き出すように、P1とP2とを協調させて決定する。そのため、V2がV1+αを下回ってしまうことを回避しつつ、電池B1,B2から最大限の電力を引き出すことができる。
[電池B2の接続態様の変形例]
上述の実施の形態1〜3では、図1に示すように、電池B2を電気負荷2(主正極線MPLおよび主負極線MNL)に直接接続していた。この回路構成においては、MG2の回生電力を用いて電池B1,B2の双方を充電できる。
As described above, in this embodiment, Pv is the to exceeds P 2 max1, by increasing the output P 1 of the battery B1, in combination batteries B1, B2. At this time, P 1 and P 2 are determined in cooperation so that the power of the batteries B1 and B2 is drawn out to the maximum. Therefore, while avoiding that the V 2 falls below the V 1 + alpha, it can draw maximum power from the battery B1, B2.
[Variation of connection mode of battery B2]
In the first to third embodiments, as shown in FIG. 1, the battery B2 is directly connected to the electric load 2 (the main positive line MPL and the main negative line MNL). In this circuit configuration, both batteries B1 and B2 can be charged using the regenerative power of MG2.
しかしながら、電池B2と電気負荷2との接続態様は図1に示す態様に限定されるものではない。
However, the connection mode between the battery B2 and the
たとえば、図8に示すように、電池B2の正極と主正極線MPLとの間に、電池B2の正極から主正極線MPLに向かう方向を順方向とするダイオードD3を設けてもよい。この回路構成では、MG2の回生発電時に電池B2に過電流が流れ込むのを防ぐことができる。 For example, as shown in FIG. 8, a diode D3 having a forward direction from the positive electrode of the battery B2 toward the main positive electrode line MPL may be provided between the positive electrode of the battery B2 and the main positive electrode line MPL. With this circuit configuration, it is possible to prevent an overcurrent from flowing into the battery B2 during regenerative power generation of the MG2.
また、図9に示すように、電池B2の正極と主正極線MPLとの間に、上述のダイオードD3と、ダイオードD3に並列接続されるスイッチング素子Q3とを設けるようにしてもよい。この回路構成では、MG2の回生発電時において、電池B2の充電と過電流防止とをスイッチング素子Q3のオンオフを制御することによって選択的に実現することができる。 Further, as shown in FIG. 9, the above-described diode D3 and a switching element Q3 connected in parallel to the diode D3 may be provided between the positive electrode of the battery B2 and the main positive electrode line MPL. In this circuit configuration, during regenerative power generation of MG2, charging of battery B2 and overcurrent prevention can be selectively realized by controlling on / off of switching element Q3.
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.
1 電源システム、2 電気負荷、12 昇圧コンバータ、24−1〜24−3 電流センサ、25−1,25−2,26 電圧センサ、30 インバータ、30−1 第1インバータ、30−2 第2インバータ、32−1 第1モータジェネレータ、32−2 第2モータジェネレータ、B1,B2 電池、C1,C2 平滑コンデンサ、D1,D2,D3 ダイオード、L1 リアクトル、MNL 主負極線、MPL 主正極線、NL1 負極線、PL1 正極線、Q1,Q2,Q3 スイッチング素子。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
昇圧コンバータと、
前記昇圧コンバータを介して前記電気負荷に接続される第1電池と、
前記昇圧コンバータを介さずに前記電気負荷に接続される第2電池と、
前記第1、第2電池の出力を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記第1、第2電池の電圧と前記第2電池の内部抵抗とを用いて、前記第2電池の電圧が前記第2電池の内部抵抗の影響で降下しても前記第1電池の電圧を下回らないように、前記第2電池の出力上限値を算出し、前記第2電池の出力を前記第2電池の出力上限値未満に制御する、車両。 Electrical load,
A boost converter;
A first battery connected to the electrical load via the boost converter;
A second battery connected to the electrical load without going through the boost converter;
A control device for controlling the output of the first and second batteries,
The control device uses the voltages of the first and second batteries and the internal resistance of the second battery, so that the second battery voltage drops due to the internal resistance of the second battery. A vehicle that calculates an output upper limit value of the second battery and controls an output of the second battery to be less than an output upper limit value of the second battery so as not to fall below a voltage of one battery .
前記制御装置は、前記第2電池の電圧が前記第2電池の内部抵抗の影響で降下しても前記第1電池の電圧と前記マージン電圧との合計を下回らないように、前記第2電池の出力上限値を算出する、請求項1に記載の車両。 The boost converter can boost the voltage of the first battery to a voltage equal to or higher than the sum of the voltage of the first battery and a predetermined margin voltage, and output the boosted voltage to the electrical load.
The control device is configured to prevent the second battery from being less than the sum of the voltage of the first battery and the margin voltage even if the voltage of the second battery drops due to the internal resistance of the second battery. The vehicle according to claim 1, wherein an output upper limit value is calculated.
昇圧コンバータと、
前記昇圧コンバータを介して前記電気負荷に接続される第1電池と、
前記昇圧コンバータを介さずに前記電気負荷に接続される第2電池と、
前記第1、第2電池の出力を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記第1、第2電池の電圧と前記第2電池の内部抵抗とを用いて前記第2電池の出力上限値を算出し、前記第2電池の出力を前記第2電池の出力上限値未満に制御し、
前記昇圧コンバータは、前記第1電池の電圧を前記第1電池の電圧と所定のマージン電圧との合計以上の電圧に昇圧して前記電気負荷に出力可能であり、
前記制御装置は、前記第2電池の電圧が前記第2電池の内部抵抗の影響で降下しても前記第1電池の電圧と前記マージン電圧との合計を下回らないように、前記第2電池の出力上限値を算出する、車両。 Electrical load,
A boost converter;
A first battery connected to the electrical load via the boost converter;
A second battery connected to the electrical load without going through the boost converter;
A control device for controlling the output of the first and second batteries,
The control device calculates an output upper limit value of the second battery using a voltage of the first and second batteries and an internal resistance of the second battery, and outputs an output of the second battery to the second battery. Control below the output upper limit,
The boost converter can boost the voltage of the first battery to a voltage equal to or higher than the sum of the voltage of the first battery and a predetermined margin voltage, and output the boosted voltage to the electrical load.
The control device is configured to prevent the second battery from being less than the sum of the voltage of the first battery and the margin voltage even if the voltage of the second battery drops due to the internal resistance of the second battery. A vehicle that calculates an output upper limit.
前記制御装置は、前記第1電池の電圧および前記マージン電圧の合計と前記第2電池の電圧とが等しくかつ前記第1、2電池の出力合計と前記電気負荷の要求出力とが等しくなるときの前記第1、第2電池の出力を、それぞれ前記第1電池の出力下限値および前記第2電池の出力上限値とする、請求項5に記載の車両。 The boost converter can boost the voltage of the first battery to a voltage equal to or higher than the sum of the voltage of the first battery and a predetermined margin voltage, and output the boosted voltage to the electrical load.
The control device is configured such that the sum of the voltage of the first battery and the margin voltage is equal to the voltage of the second battery, and the total output of the first and second batteries is equal to the required output of the electric load. The vehicle according to claim 5, wherein the outputs of the first and second batteries are set as an output lower limit value of the first battery and an output upper limit value of the second battery, respectively.
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