JP6256314B2 - vehicle - Google Patents
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Description
本発明は、車両に関し、蓄電装置と負荷の間で電圧を変換するコンバータを備えた車両に関する。 The present invention relates to a vehicle, and relates to a vehicle including a converter that converts a voltage between a power storage device and a load.
たとえば、特許文献1(特開2009−106054号公報)には、出力を増加するために、第1の蓄電装置と、第2の蓄電装置と、第1の蓄電装置と接続する第1のコンバータと、第2の蓄電装置と接続する第2のコンバータを備えた電動車両が記載されている。 For example, Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-106054) discloses a first converter connected to a first power storage device, a second power storage device, and a first power storage device in order to increase output. And the electric vehicle provided with the 2nd converter connected with a 2nd electrical storage apparatus is described.
特許文献1(特開2009−106054号公報)には、複数の蓄電装置を搭載する車両の構成が記載されているが、この構成は、単一の蓄電装置を搭載する車両には、適用できない。 Patent Document 1 (Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2009-106054) describes a configuration of a vehicle on which a plurality of power storage devices are mounted. However, this configuration cannot be applied to a vehicle on which a single power storage device is mounted. .
また、単一の蓄電装置に単一のコンバータを接続する構成において、負荷に供給する電流または負荷から供給される電流を増加させるためには、コンバータ内の並列接続させるスイッチング素子の数を増加させる必要がある。 Further, in a configuration in which a single converter is connected to a single power storage device, in order to increase the current supplied to the load or the current supplied from the load, the number of switching elements connected in parallel in the converter is increased. There is a need.
それゆえに、本発明の目的は、単一の蓄電装置を備え、かつコンバータ内で並列接続させるスイッチング素子の数を増加させることなく、負荷に供給する電流または負荷から供給される電流を増加することができる車両を提供することである。 Therefore, an object of the present invention is to increase a current supplied to a load or a current supplied from a load without increasing the number of switching elements that are provided with a single power storage device and are connected in parallel in the converter. It is to provide a vehicle that can perform.
本発明の車両は、蓄電装置と、負荷装置と、第1の電力線および第2の電力線と、蓄電装置と第1の電力線を通じて接続され、蓄電装置と負荷装置との間の電圧変換を行なうための第1のコンバータと、蓄電装置と第2の電力線を通じて接続され、蓄電装置と負荷装置との間の電圧変換を行なうための第2のコンバータと、第1のコンバータおよび第2のコンバータの動作を制御する制御装置とを備える。 The vehicle of the present invention is connected through the power storage device, the load device, the first power line and the second power line, the power storage device and the first power line, and performs voltage conversion between the power storage device and the load device. The first converter, the power storage device and the second power line connected to each other, the second converter for performing voltage conversion between the power storage device and the load device, and the operations of the first converter and the second converter And a control device for controlling.
このような構成によって、単一の蓄電装置に2つのコンバータが接続されるので、負荷に供給する電流または負荷から供給される電流を増加するために、並列接続させるスイッチング素子の数が増加するのを防止できる。 With such a configuration, since two converters are connected to a single power storage device, the number of switching elements connected in parallel increases in order to increase the current supplied to the load or the current supplied from the load. Can be prevented.
好ましくは、制御装置は、負荷装置と第1のコンバータおよび第2のコンバータとの間の電圧であるシステム電圧の目標値が蓄電装置の電圧以下の場合、第1のコンバータおよび第2のコンバータの上アームをオン固定し、かつ下アームをオフ固定する。 Preferably, when the target value of the system voltage, which is a voltage between the load device and the first converter and the second converter, is equal to or lower than the voltage of the power storage device, the control device is configured to control the first converter and the second converter. The upper arm is fixed on and the lower arm is fixed off.
システム電圧の目標値が蓄電装置の電圧以下の場合には、コンバータの昇降圧動作が不要である一方、蓄電装置からの電力を負荷装置に供給可能または負荷装置からの電力を蓄電装置に供給可能にする必要がある。システム電圧の目標値が蓄電装置の電圧以下の場合に、第1のコンバータおよび第2のコンバータの上アームをオン固定し、かつ下アームをオフ固定することによって、これが実現できる。 When the target value of the system voltage is less than or equal to the voltage of the power storage device, the converter's step-up / step-down operation is not necessary, while the power from the power storage device can be supplied to the load device or the power from the load device can be supplied to the power storage device It is necessary to. When the target value of the system voltage is equal to or lower than the voltage of the power storage device, this can be realized by fixing the upper arms of the first converter and the second converter on and fixing the lower arm off.
好ましくは、制御装置は、負荷装置と第1のコンバータおよび第2のコンバータとの間の電圧であるシステム電圧の目標値が蓄電装置の電圧を超える場合、第1のコンバータおよび第2のコンバータのうち、少なくとも1つのコンバータによって昇降圧動作を実行させる。 Preferably, when the target value of the system voltage, which is a voltage between the load device and the first converter and the second converter, exceeds the voltage of the power storage device, the control device has the first converter and the second converter Of these, the step-up / step-down operation is executed by at least one converter.
システム電圧の目標値が蓄電装置の電圧を超える場合には、コンバータの昇降圧動作が必要である。それゆえ、システム電圧の目標値が蓄電装置の電圧を超える場合に、少なくとも1つのコンバータによって昇降圧動作を実行させることによって、これが実現できる。 When the target value of the system voltage exceeds the voltage of the power storage device, a step-up / step-down operation of the converter is necessary. Therefore, when the target value of the system voltage exceeds the voltage of the power storage device, this can be realized by executing the step-up / step-down operation by at least one converter.
好ましくは、制御装置は、システム電圧の目標値が蓄電装置の電圧を超え、かつ蓄電装置の蓄電装置の入出力要求値の大きさが所定値以下のときには、第1のコンバータに昇降圧動作を実行させ、第2のコンバータの上アームおよび下アームをオフ固定する。所定値は、第1のコンバータを流れる電流の上限と蓄電装置の電圧とを乗算した値である。 Preferably, the control device performs a step-up / step-down operation on the first converter when the target value of the system voltage exceeds the voltage of the power storage device and the input / output required value of the power storage device of the power storage device is equal to or less than a predetermined value. Execute and lock off the upper and lower arms of the second converter. The predetermined value is a value obtained by multiplying the upper limit of the current flowing through the first converter by the voltage of the power storage device.
第1のコンバータに昇降圧動作を実行させることによって、蓄電装置から、第1のコンバータを流れる電流の上限と蓄電装置との電圧とを乗算した値である第1の電力を負荷装置に供給可能、または負荷装置から第1の電力を蓄電装置に供給可能になる。この第1の電力が、蓄電装置の入出力要求値の大きさ以上のため、蓄電装置の入出力要求に応じることができる。 By causing the first converter to perform the step-up / step-down operation, the first electric power that is a value obtained by multiplying the upper limit of the current flowing through the first converter by the voltage of the power storage device can be supplied from the power storage device to the load device. Alternatively, the first power can be supplied from the load device to the power storage device. Since the first electric power is greater than or equal to the input / output request value of the power storage device, the input / output request of the power storage device can be met.
好ましくは、制御装置は、システム電圧の目標値が蓄電装置の電圧を超え、かつ蓄電装置の入出力要求値の大きさが所定値(第1のコンバータを流れる電流の上限と蓄電装置の電圧とを乗算した値)を超えるときには、第1のコンバータおよび第2のコンバータに昇降圧動作を実行させる。 Preferably, the control device has a target value of the system voltage exceeding the voltage of the power storage device, and the input / output request value of the power storage device is a predetermined value (the upper limit of the current flowing through the first converter, the voltage of the power storage device, When the value exceeds (a value obtained by multiplying), the first converter and the second converter are caused to perform the step-up / step-down operation.
第1のコンバータに昇降圧動作を実行させることによって、蓄電装置から第1のコンバータを流れる電流の上限と蓄電装置との電圧とを乗算した値の第1の電力を負荷装置に供給可能、または負荷装置から第1の電力を蓄電装置に供給可能になる。しかし、この第1の電力が、蓄電装置の入出力要求値の大きさよりも小さいため、蓄電装置の入出力要求に応じることができない。そのため、第1のコンバータと第2のコンバータとを昇降圧動作を実行させることによって、第1のコンバータを流れる電流の上限と第2のコンバータを流れる電流の上限との和と蓄電装置との電圧とを乗算した値である第2の電力を負荷装置に供給可能、または負荷装置から第2の電力を蓄電装置に供給可能になる。第2の電力は、通常は、蓄電装置の入出力要求値の大きさ以上となるので、蓄電装置の入出力要求に応じることができる。 By causing the first converter to perform the step-up / step-down operation, it is possible to supply the load device with the first electric power having a value obtained by multiplying the upper limit of the current flowing through the first converter from the power storage device by the voltage of the power storage device, or The first power can be supplied from the load device to the power storage device. However, since the first electric power is smaller than the input / output request value of the power storage device, it cannot respond to the input / output request of the power storage device. Therefore, by causing the first converter and the second converter to perform a step-up / step-down operation, the sum of the upper limit of the current flowing through the first converter and the upper limit of the current flowing through the second converter and the voltage of the power storage device It is possible to supply the second power that is a value obtained by multiplying the load device to the load device, or to supply the second power from the load device to the power storage device. Since the second power is usually equal to or greater than the input / output request value of the power storage device, the second power can satisfy the input / output request of the power storage device.
好ましくは、第1のコンバータを流れる電流の上限値が、第2のコンバータに流れる電流の上限値よりも大きい。 Preferably, the upper limit value of the current flowing through the first converter is larger than the upper limit value of the current flowing through the second converter.
これによって、蓄電装置の入出力要求値の大きさの増加に伴って、1つのコンバータのみを昇降圧動作させた後、直ぐに2つのコンバータを昇降圧動作させなくてはならない事態を防止できる。 As a result, it is possible to prevent a situation where two converters have to be operated in a step-up / step-down manner immediately after only one converter has been subjected to a step-up / step-down operation as the magnitude of the input / output request value of the power storage device increases.
本発明は、単一の蓄電装置を搭載する車両に適用可能であり、かつコンバータ内で並列接続させるスイッチング素子の数を増加させることなく、負荷に供給する電流または負荷から供給される電流を増加することができる。 The present invention is applicable to a vehicle equipped with a single power storage device, and increases the current supplied to the load or the current supplied from the load without increasing the number of switching elements connected in parallel in the converter. can do.
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。
図1は、本発明の実施の形態の車両の全体ブロック図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is an overall block diagram of a vehicle according to an embodiment of the present invention.
図1を参照して、車両100は、電源システム1と、負荷装置2と、制御装置150とを備える。
Referring to FIG. 1,
負荷装置2は、インバータ30−1,30−2と、モータジェネレータ32−1,32−2と、動力分割装置34と、エンジン36と、駆動輪38と、駆動軸39とを含む。
エンジン36は、燃料の燃焼による熱エネルギーをピストンやロータなどの運動子の運動エネルギーに変換することによって動力を出力する内燃機関である。
The
モータジェネレータ32−1,32−2は、交流回転電機である。モータジェネレータ32−1,32−2は、たとえば、3相交流同期電動機によって構成される。 Motor generators 32-1 and 32-2 are AC rotating electric machines. Motor generators 32-1 and 32-2 are configured by, for example, a three-phase AC synchronous motor.
モータジェネレータ32−1は、動力分割装置34を経由してエンジン36の出力を受けて交流電圧を発生し、交流電圧をインバータ30−1へ出力する。
Motor generator 32-1 receives the output of
モータジェネレータ32−1は、インバータ30−1から受ける電圧によって駆動トルクを発生し、その駆動力を用いてエンジン36を始動する。
Motor generator 32-1 generates driving torque by the voltage received from inverter 30-1, and starts
モータジェネレータ32−2は、インバータ30−2から受ける電圧によって、駆動トルクを発生し、駆動輪38を駆動する。
Motor generator 32-2 generates drive torque by the voltage received from inverter 30-2, and drives
一方で、車両の制動時や下り斜面での加速度低減時には、モータジェネレータ32−2は、交流電圧を発生して(回生発電)、交流電圧をインバータ30−2へ出力する。 On the other hand, when the vehicle is braked or when acceleration is reduced on a downward slope, motor generator 32-2 generates an AC voltage (regenerative power generation) and outputs the AC voltage to inverter 30-2.
動力分割装置34は、たとえば、サンギヤ、キャリア、リングギヤの3つの回転軸を有する遊星歯車機構を含む。動力分割装置34は、エンジン36から出力される駆動力を、モータジェネレータ32−1の回転軸に伝達される動力と、駆動輪38に伝達される動力とに分割する。
The
インバータ30−1は、電源システム1の主正母線MPL及び主負母線MNLと、モータジェネレータ32−1との間に設けられる。インバータ30−2は、主正母線MPL及び主負母線MNLと、モータジェネレータ32−2との間に設けられる。インバータ30−1は、制御装置150からの制御信号に基づいてモータジェネレータ32−1を駆動する。インバータ30−2は、制御装置150からの制御信号に基づいてモータジェネレータ32−2を駆動する。インバータ30−1,30−2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によって構成される。
Inverter 30-1 is provided between main positive bus MPL and main negative bus MNL of power supply system 1 and motor generator 32-1. Inverter 30-2 is provided between main positive bus MPL and main negative bus MNL, and motor generator 32-2. Inverter 30-1 drives motor generator 32-1 based on a control signal from
電源システム1は、蓄電装置10と、システムリレーRY1,RY2と、コンバータ12−2,12−1と、主正母線MPL及び主負母線MNLと、電力線PL1,NL1,PL2,NL2と、コンデンサC1とを含む。さらに、電源システム1は、充電器26と、受電部27と、充電リレーRYCとをさらに含む。
Power supply system 1 includes
蓄電装置10は、再充電可能な直流電源であり、たとえばニッケル水素電池やリチウムイオン電池等の二次電池によって構成される。蓄電装置10は、モータジェネレータ32−1およびモータジェネレータ32−2はのうちのいずれかから生じた電力によって充電されるとともに、モータジェネレータ32−1およびモータジェネレータ32−2を駆動するための電力を放電する。
The
蓄電装置10は、電力線PL1,NL1を通じて、コンバータ12−2に接続される。電力線PL1,NL1上には、システムリレーRL1が配設される。
また、蓄電装置10は、電力線PL2,NL2を通じて、コンバータ12−1に接続される。電力線PL2,NL2上には、システムリレーRL2が配設される。
スタートスイッチやイグニッションキー等がユーザにより操作されることによって車両が「READY−ON」状態(走行可能な状態)になると、システムリレーRY1,RY2は導通状態となる。 When the vehicle is brought into a “READY-ON” state (a state in which the vehicle can run) by the user operating a start switch, an ignition key, or the like, the system relays RY1 and RY2 are turned on.
コンバータ12−2(第2のコンバータ)は、蓄電装置10から電力線PL1,NL1を通じて受ける蓄電装置10の電圧を昇圧して、昇圧した電圧を主正母線MPL及び主負母線MNLを通じて負荷装置2に供給する。コンバータ12−2は、負荷装置2側の電圧を降圧して、降圧した電圧を電力線PL1,NL1を通じて蓄電装置10に供給する。
Converter 12-2 (second converter) boosts the voltage of
コンバータ12−1(第1のコンバータ)は、蓄電装置10から電力線PL2,NL2を通じて受ける蓄電装置10の電圧を昇圧して、昇圧した電圧を主正母線MPL及び主負母線MNLを通じて負荷装置2に供給する。コンバータ12−1は、負荷装置2側の電圧を降圧して、降圧した電圧を電力線PL2,NL2を通じて蓄電装置10に供給する。
Converter 12-1 (first converter) boosts the voltage of
以下ではコンバータ12−1またはコンバータ12−2が昇圧動作または降圧動作のいずれかを行なっていることを、コンバータ12−1またはコンバータ12−2が昇降圧動作を行なうと記載する。 In the following, it is described that converter 12-1 or converter 12-2 is performing either a step-up operation or a step-down operation, and that converter 12-1 or converter 12-2 performs a step-up / step-down operation.
コンデンサC1は、主正母線MPLと主負母線MNLとの間に接続され、電圧変動に起因するインバータ30−1,30−2およびコンバータ12−2,12−1への影響を低減する。コンデンサC1の両端の電圧をシステム電圧VHと称する。 Capacitor C1 is connected between main positive bus MPL and main negative bus MNL, and reduces the influence on inverters 30-1, 30-2 and converters 12-2, 12-1 due to voltage fluctuation. The voltage across capacitor C1 is referred to as system voltage VH.
充電器26は、外部電源28から蓄電装置10を充電するための装置である。
充電リレーRYCは、充電器26と蓄電装置10との間に配設される。
The
Charging relay RYC is arranged between
制御装置150は、CPU(Central Processing Unit)、記憶装置、入出力バッファ等を含み(いずれも図示せず)、電源システム1および負荷装置2の各機器を制御するための信号を生成して出力する。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。以下に、本実施の形態における制御装置150による主要な処理内容について説明する。
The
制御装置150は、充電消費モード(Charge Depleting mode、以下「CDモード」という)と、充電維持モード(Charge Sustain mode、以下「CSモード」という)とのうちから1つの走行モードを選択し、選択された走行モードで車両100を走行させる。
The
CDモードは、蓄電装置10に蓄えられている電力を維持するよりも消費することを優先するモードである。そのため、CDモード中は、蓄電装置10の蓄電量(以下「SOC」という)を所定範囲に維持するためにはエンジン36の駆動は許容されない。
The CD mode is a mode that prioritizes consumption rather than maintaining power stored in the
したがって、CDモード中は、原則として、エンジン36を停止してモータジェネレータ32−2の動力を用いる走行(以下「EV走行」という)が行なわれる。ただし、高負荷時(たとえばユーザ要求トルクが所定値を超える時)には、CDモード中であっても一時的にエンジン36を始動させてモータジェネレータ32−2およびエンジン36の双方の動力を用いる走行(以下「HV走行」という)が行なわれる。
Therefore, during the CD mode, in principle, the
制御装置150は、CDモード中にSOCがしきい値未満に低下した場合またはCDモード中にユーザがモード切替スイッチ18を操作した場合、走行モードをCDモードからCSモードに切り替える。
CSモードは、蓄電装置10に蓄えられている電力を消費することよりも維持することを優先するモードである。そのため、CSモード中は、高負荷時に加えて、SOCを所定範囲に維持するためにもエンジン36の駆動が許容される。すなわち、CSモード中は、高負荷時に加えて、SOCを所定範囲に維持するためにエンジン36の動力を用いてモータジェネレータ32−1で発電する必要がある時にも、HV走行が行なわれる。このように、CDモードおよびCSモードのいずれのモードにおいてもEV走行およびHV走行が選択的に行なわれるが、CSモード中はCDモード中に比べてHV走行が行なわれる頻度(すなわちエンジン36の作動頻度)が高い。
The CS mode is a mode that prioritizes maintaining rather than consuming the power stored in the
制御装置150は、目標システム電圧VH*および蓄電装置10の入出力要求値BRQに基づいて、コンバータ12−1およびコンバータ12−2を制御する。
以下では、HV走行と、EV走行と、回生制御における目標システム電圧VH*と蓄電装置10の入出力要求値BRQについて説明する。蓄電装置10の入出力要求値BRQは、蓄電装置10への入力が要求される電力、または蓄電装置10からの出力が要求される電力を表わし、蓄電装置10から出力(放電)すべきときには正の値となり、蓄電装置10へ入力(充電)すべきときには負の値となる。
Hereinafter, target system voltage VH * and input / output request value BRQ of
(HV走行)
図2は、HV走行時の制御の概略を表わす図である。
(HV driving)
FIG. 2 is a diagram showing an outline of control during HV traveling.
図2を参照して、ステップS201では、制御装置150は、アクセル開度Accと車速Vとに応じて駆動軸39に要求される要求トルクTr*を計算する。制御装置150は、要求トルクTr*に駆動軸39の回転数を乗じて走行に要求される走行用パワーPWDを計算する。
Referring to FIG. 2, in step S <b> 201,
ステップS202において、CSモードの場合には、処理がステップS203に進む。CDモードの場合には、処理がステップS204に進む。 In step S202, in the CS mode, the process proceeds to step S203. In the case of the CD mode, the process proceeds to step S204.
ステップS203において、制御装置150は、CSモードにおいて、蓄電装置10の残容量(SOC)に基づいて、蓄電装置10の充放電要求パワーPWCを求める。充放電要求パワーPWCは、蓄電装置10から放電するときには正の値となり、蓄電装置10へ充電するときには負の値となる。また、充放電要求パワーPWCは、蓄電装置10の残容量(SOC)が基準値であるSOC中心よりも大きいときには、残容量が大きいほど、放電の要求パワーが大きくなる。充放電要求パワーPWCは、蓄電装置10の残容量(SOC)が基準値よりも小さいときには、残容量が小さいほど、充電の要求パワーが大きくなる。
In step S203,
ステップS204において、制御装置150は、CDモードにおいて、充放電要求パワーPWCを0に設定する。
In step S204,
ステップS205において、制御装置150は、走行用パワーPWDから充放電要求パワーPWCを減じ、かつ損失Lossを加えることによって、エンジン36から出力すべきパワーとしてのエンジン要求パワーPWEを算出する。
In step S205, the
ステップS206において、制御装置150は、エンジン要求パワーPWEをエンジン36を効率よく動作させる動作ラインに適用することによって回転数とトルクとを求めて、それらをエンジン36の目標回転数Ne*と目標トルクTe*とする。
In step S206, the
ステップS207において、制御装置150は、目標トルクTe*等に基づいて蓄電装置10の入出力制限Win,Woutの範囲内でモータジェネレータ32−1,32−2のトルク指令Tm1*,Tm2*を求める。
In step S207,
ステップS208において、制御装置150は、モータジェネレータ32−1、モータジェネレータ32−2に対するトルク指令Tm1*,Tm2*と、モータジェネレータ32−1、モータジェネレータ32−2の回転数Nm1,Nm2とに基づいて、目標システム電圧VH*を設定する。
In step S208,
ステップS209において、制御装置150は、目標回転数Ne*と目標トルクTe*とからなる運転ポイントでエンジン36が運転されるようにエンジン36に対する吸入空気量制御、燃料噴射制御、および点火制御などを行なう。
In step S209, the
ステップS210において、目標システム電圧VH*が蓄電装置10の電圧BAよりも大きな場合に、処理がステップS211に進む。目標システム電圧VH*が蓄電装置10の電圧BA以下の場合に、処理がステップS212に進む。
In step S210, when the target system voltage VH * is greater than the voltage BA of the
ステップS211において、制御装置150は、コンバータ12−1およびコンバータ12−2のうちの少なくとも1つに昇圧動作を実行させてシステム電圧VHが目標システム電圧VH*となるように制御する。
In step S211,
ステップS212において、制御装置150は、コンバータ12−1およびコンバータ12−2の上アームをオンに固定し、下アームをオフに固定する。その結果、システム電圧VHが、蓄電装置10の電圧BAと等しくなる。なお、目標システム電圧VH*が蓄電装置10の電圧BA以下の場合でも、コンバータ12−1およびコンバータ12−2の両方に昇圧動作を実行させる場合もあるが、それについては後述する。
In step S212,
ステップS213において、制御装置150は、トルク指令Tm1*でモータジェネレータ32−1が駆動され、トルク指令Tm2*でモータジェネレータ32−2が駆動されるようにインバータ30−1,30−2のスイッチング制御を行なう。
In step S213,
HV走行では、走行用パワーPWDに対してエンジン要求パワーPWEが供給されるので、蓄電装置10から出力すべきパワーは、走行用パワーPWDからエンジン要求パワーPWEを減じた値である。
In HV traveling, since engine required power PWE is supplied to traveling power PWD, the power to be output from
したがって、ステップS214において、制御装置150は、蓄電装置10の入出力要求値BRQを(PWD−PWE)の値に設定する。
Therefore, in step S214,
ここで、蓄電装置10の入出力要求値BRQは、蓄電装置10への入力が要求される電力、または蓄電装置10からの出力が要求される電力を表わし、蓄電装置10から出力(放電)すべきときには正の値となり、蓄電装置10へ入力(充電)すべきときには負の値となる。
Here, the input / output request value BRQ of the
(EV走行)
図3は、EV走行時の制御の概略を表わす図である。
(EV running)
FIG. 3 is a diagram showing an outline of control during EV traveling.
図3を参照して、ステップS301では、制御装置150は、アクセル開度Accと車速Vとに基づいて要求トルクTr*を計算する。制御装置150は、要求トルクTr*に駆動軸39の回転数を乗じて走行に要求される走行用パワーPWDを計算する。
Referring to FIG. 3, in step S301,
ステップS302において、制御装置150は、モータジェネレータ32−1のトルク指令Tm1*の値を0に設定する。
In step S302,
ステップS303において、制御装置150は、蓄電装置10の入出力制限Win,Woutの範囲内で要求トルクTr*が駆動軸39に出力されるようにモータジェネレータ32−2のトルク指令Tm2*を求める。
In step S303,
ステップS304において、制御装置150は、モータジェネレータ32−1、モータジェネレータ32−2に対するトルク指令Tm1*,Tm2*と、モータジェネレータ32−1、モータジェネレータ32−2の回転数Nm1,Nm2とに基づいて、目標システム電圧VH*を設定する。
In step S304,
ステップS305において、目標システム電圧VH*が蓄電装置10の電圧BAよりも大きな場合に、処理がステップS306に進む。目標システム電圧VH*が蓄電装置10の電圧BA以下の場合に、処理がステップS307に進む。
If the target system voltage VH * is greater than the voltage BA of the
ステップS306において、制御装置150は、コンバータ12−1およびコンバータ12−2のうちの少なくとも1つによって、昇圧動作を実行させて、システム電圧VHが目標システム電圧VH*となるように制御する。
In step S306,
ステップS307において、制御装置150は、コンバータ12−1およびコンバータ12−2の上アームをオンに固定し、下アームをオフに固定する。その結果、システム電圧VHが、蓄電装置10の電圧BAと等しくなる。なお、目標システム電圧VH*が蓄電装置10の電圧BA以下の場合でも、コンバータ12−1およびコンバータ12−2の両方に昇圧動作を実行させる場合もあるが、それについては後述する。
In step S307,
ステップS308において、制御装置150は、トルク指令Tm1*でモータジェネレータ32−1が駆動され、トルク指令Tm2*でモータジェネレータ32−2が駆動されるようにインバータ30−1,30−2のスイッチング制御を行なう。
In step S308,
EV走行において、エンジン36が停止しているので、蓄電装置10から出力すべきパワーは、走行用パワーPWDである。したがって、ステップS309において、制御装置150は、蓄電装置10の入出力要求値BRQをPWDに設定する。
Since the
(回生制御)
ブレーキペダル踏下量が所定値以上である、或いはアクセル開度の減少率が所定値以上である等、回生条件が満たされると、走行モードは回生モードに移行する。回生モードとは、モータジェネレータ32−2に駆動軸39から入力トルクを利用して電力回生を行うモードである。電力回生に伴う回生トルク(負トルク)によって車両100に制動力が与えられる。
(Regenerative control)
When the regenerative condition is satisfied, such as when the brake pedal depression amount is equal to or greater than a predetermined value, or the rate of decrease in the accelerator opening is equal to or greater than a predetermined value, the traveling mode shifts to the regenerative mode. The regeneration mode is a mode in which power regeneration is performed using the input torque from the
図4は、回生制御時の制御の概略を表わす図である。
図4を参照して、ステップS401では、制御装置150は、ブレーキペダル踏下量およびアクセル開度の減少率に基づいて、回生制動パワーPWRを求める。
FIG. 4 is a diagram illustrating an outline of control during regenerative control.
Referring to FIG. 4, in step S401,
ステップS402において、制御装置150は、回生制動パワーPWRが得られるように回生要求トルクTrG*(負値)を設定する。
In step S402,
ステップS403において、制御装置150は、モータジェネレータ32−1のトルク指令Tm1*の値0を設定する。
In step S403,
ステップS404において、制御装置150は、蓄電装置10の入出力制限Win,Woutの範囲内で回生要求トルクTrG*が駆動軸39から出力されるようにモータジェネレータ32−2のトルク指令Tm2*(負値)を求める。
In step S404,
ステップS405において、制御装置150は、モータジェネレータ32−1、モータジェネレータ32−2に対するトルク指令Tm1*,Tm2*と、モータジェネレータ32−1、モータジェネレータ32−2の回転数Nm1,Nm2とに基づいて、目標システム電圧VH*を設定する。
In step S405,
ステップS406において、制御装置150は、トルク指令Tm1*でモータジェネレータ32−1が駆動され、トルク指令Tm2*でモータジェネレータ32−2が駆動され、かつシステム電圧VHが目標システム電圧VH*となるようにインバータ30−1,30−2のスイッチング制御を行なう。
In step S406,
ステップS407において、目標システム電圧VH*が蓄電装置10の電圧BAよりも大きな場合に、処理がステップS408に進む。目標システム電圧VH*が蓄電装置10の電圧BA以下の場合に、処理がステップS409に進む。
If the target system voltage VH * is greater than the voltage BA of the
ステップS408において、制御装置150は、コンバータ12−1およびコンバータ12−2のうちの少なくとも1つに降圧動作を実行させて、負荷装置2から出力される回生電力が蓄電装置10に蓄積されるように制御する。
In step S408,
ステップS409において、制御装置150は、コンバータ12−1およびコンバータ12−2の上アームをオンに固定し、下アームをオフに固定する。その結果、システム電圧VHが、蓄電装置10の電圧BAと等しくなる。この場合、インバータ30−1およびインバータ30−2によって、目標システム電圧VH*になるように蓄電装置10の電圧BA以下に一旦下げられたシステム電圧VHが、蓄電装置10からの電力などによって再度VBまで一旦増加した後、負荷装置2から出力される回生電力が蓄電装置10に蓄積される。なお、目標システム電圧VH*が蓄電装置10の電圧BA以下の場合でも、コンバータ12−1およびコンバータ12−2の両方に降圧動作を実行させる場合もあるが、それについては後述する。
In step S409,
回生制御において、蓄電装置10に入力すべきパワーは、回生制動パワーPWRである。したがって、ステップS410において、制御装置150は、蓄電装置10の入出力要求値BRQを−PWDに設定する。
In the regenerative control, the power to be input to the
図5は、コンバータ12−1およびコンバータ12−2の詳細な構成を表わす図である。 FIG. 5 shows a detailed configuration of converter 12-1 and converter 12-2.
コンバータ12−2は、チョッパ回路43を含む。
チョッパ回路43は、リアクトルL1と、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)などのスイッチング素子Q1,Q2と、ダイオードD1,D2とを含む。リアクトルL1の一方端は、電力線PL1に接続され、リアクトルL1の他方端はスイッチング素子Q1,Q2の接続点に接続される。
Converter 12-2 includes a
The
スイッチング素子Q1,Q2は、主正母線MPLと主負母線MNLとの間に直列に接続される。スイッチング素子Q1,Q2の制御電極は、制御装置150から制御信号を受ける。スイッチング素子Q1,Q2にはダイオードD1,D2がそれぞれ逆並列接続される。スイッチング素子Q1およびスイッチング素子Q2は、それぞれ上アームおよび下アームに対応する。
Switching elements Q1, Q2 are connected in series between main positive bus MPL and main negative bus MNL. The control electrodes of switching elements Q1, Q2 receive a control signal from
コンバータ12−1は、チョッパ回路41と、チョッパ回路42とを含む。
チョッパ回路41は、リアクトルL2と、IGBTなどのスイッチング素子Q3,Q4と、ダイオードD3,D4とを含む。リアクトルL2の一方端は、電力線PL2に接続され、リアクトルL2の他方端はスイッチング素子Q3,Q4の接続点に接続される。
Converter 12-1 includes a
スイッチング素子Q3,Q4は、主正母線MPLと主負母線MNLとの間に直列に接続される。スイッチング素子Q3,Q4の制御電極は、制御装置150から制御信号を受ける。スイッチング素子Q3,Q4にはダイオードD3,D4がそれぞれ逆並列接続される。スイッチング素子Q3およびスイッチング素子Q3は、それぞれ上アームおよび下アームに対応する。
Switching elements Q3 and Q4 are connected in series between main positive bus MPL and main negative bus MNL. Control electrodes of switching elements Q3 and Q4 receive a control signal from
チョッパ回路42は、IGBTなどのスイッチング素子Q5,Q6と、ダイオードD5,D6とを含む。スイッチング素子Q5,Q6の接続点は、スイッチング素子Q3,Q4の接続点に接続される。スイッチング素子Q5,Q6は、主正母線MPLと主負母線MNLとの間に直列に接続される。スイッチング素子Q5,Q6の制御電極は、制御装置150から制御信号を受ける。スイッチング素子Q5,Q6にはダイオードD3,D4がそれぞれ逆並列接続される。スイッチング素子Q5およびスイッチング素子Q6は、それぞれ上アームおよび下アームに対応する。
チョッパ回路43に含まれるダイオードD1,D2と、チョッパ回路41に含まれるダイオードD3,D4と、チョッパ回路42に含まれるダイオードD5,D6は、同一の物理的特性を備える素子である。また、チョッパ回路43に含まれるスイッチング素子Q1,Q2と、チョッパ回路41に含まれるスイッチング素子Q3,Q4と、チョッパ回路42に含まれるスイッチング素子Q5,Q6は、同一の物理的特性を備える素子である。
The diodes D1 and D2 included in the
コンバータ12−2に流れる電流の上限値をIC1とし、コンバータ12−1に流れる電流の上限値をIC2とする。コンバータ12−2は、1つのチョッパ回路43を備え、コンバータ12−1は、2つのチョッパ回路41,42を備えるため、IC1<IC2である。しかしながら、IC2<2×IC1である。これは、たとえば、蓄電装置10から負荷装置2側に電流が流れるときに、蓄電装置10から近い側のチョッパ回路41には、蓄電装置10から遠い側のチョッパ回路42よりも大きな電流が流れるので、チョッパ回路41に上限まで電流が流れるときに、チョッパ回路42には上限まで電流が流れないためである。
The upper limit value of the current flowing through the converter 12-2 is IC1, and the upper limit value of the current flowing through the converter 12-1 is IC2. Since converter 12-2 includes one
また、本実施の形態では、1つのチョッパ回路43からなるコンバータ12−2と、2つのチョッパ回路41,42を並列に接続したコンバータ12−1を蓄電装置に接続することによって、最大でIC1+IC2の電流を蓄電装置10から負荷装置2へ、または負荷装置2から蓄電装置10に供給することができる。
Further, in the present embodiment, by connecting a converter 12-2 composed of one
仮に、蓄電装置10に1つのコンバータだけを接続することによって、最大でIC1+IC2の電流を供給可能とするには、1つのコンバータは、8個のチョッパ回路を備える必要があることが、本願発明者による実験によって確認された。
In order to be able to supply a maximum current of IC1 + IC2 by connecting only one converter to the
したがって、本実施の形態では、蓄電装置に2個のコンバータを接続することによって、チョッパ回路の数を削減することができる。 Therefore, in this embodiment, the number of chopper circuits can be reduced by connecting two converters to the power storage device.
さらに、本実施の形態では、蓄電装置10の入出力要求値BRQおよび目標システム電圧VH*に応じて、2つのコンバータ12−1,12−2の動作状態を切り替えることによって、電力損失を削減することができる。以下では、2つのコンバータ12−1,12−2のモード別の制御について説明する。
Furthermore, in the present embodiment, power loss is reduced by switching the operating states of two converters 12-1 and 12-2 according to input / output request value BRQ and target system voltage VH * of
図6は、第1モードのコンバータ12−1およびコンバータ12−2の状態を表わす図である。 FIG. 6 is a diagram illustrating states of converter 12-1 and converter 12-2 in the first mode.
第1モードでは、コンバータ12−1およびコンバータ12−2の上アームがオン固定され、かつ下アームがオフ固定される。 In the first mode, the upper arms of converter 12-1 and converter 12-2 are fixed on and the lower arm is fixed off.
これにより、コンバータ12−1およびコンバータ12−2による昇降圧動作は停止される。その結果、システム電圧VHは、蓄電装置10の電圧VBとなる。
Thereby, the step-up / step-down operation by converter 12-1 and converter 12-2 is stopped. As a result, system voltage VH becomes voltage VB of
また、スイッチング素子Q1、Q3、Q5がオンのため、蓄電装置10の電力は、コンバータ12−1および/またはコンバータ12−2を介して主正母線MPL及び主負母線MNLに伝達される。
Since switching elements Q1, Q3, and Q5 are on, power of
上述のように、コンバータ12−2および12−1に流れる電流の上限値をそれぞれIC1,IC2とする。IC1<IC2<2×IC1である。蓄電装置10の電圧をVBとする。
As described above, the upper limit values of the currents flowing through converters 12-2 and 12-1 are IC1 and IC2, respectively. IC1 <IC2 <2 × IC1. The voltage of
第1モードでは、コンバータ12−1およびコンバータ12−2に流れる電流の和の上限の最小値はIC1である。これは、第1モードでは、たとえば、蓄電装置10から出力された電流のうち、コンバータ12−1に流れる電流の割合およびコンバータ12−2に流れる電流の割合は制御されないため、すべての電流が、上限値が小さい方のコンバータ12−2に流れることがあり得るからである。
In the first mode, the minimum value of the upper limit of the sum of the currents flowing through converter 12-1 and converter 12-2 is IC1. In the first mode, for example, the ratio of the current flowing through the converter 12-1 and the ratio of the current flowing through the converter 12-2 out of the current output from the
したがって、第1モードでは、放電時に蓄電装置10から出力可能な電力の最小値、および充電時に蓄電装置10に入力可能な電力の最小値は、IC1×VBである。
Therefore, in the first mode, the minimum value of power that can be output from
また、第1モードでは、コンバータ12−1およびコンバータ12−2の上アームがオン固定され、かつ下アームがオフ固定されるので、スイッチング素子Q1〜Q6のオン/オフによる電力損失を防止できる。 In the first mode, the upper arms of converter 12-1 and converter 12-2 are fixed on and the lower arm is fixed off, so that power loss due to switching elements Q1-Q6 on / off can be prevented.
図7は、第2モードのコンバータ12−1およびコンバータ12−2の状態を表わす図である。 FIG. 7 is a diagram illustrating states of converter 12-1 and converter 12-2 in the second mode.
第2モードでは、コンバータ12−2の上アームと下アームがオフ固定され、コンバータ12−1が昇降圧動作を実行する。 In the second mode, the upper arm and the lower arm of converter 12-2 are fixed off, and converter 12-1 performs the step-up / step-down operation.
蓄電装置10からの放電時には、スイッチング素子Q4,Q6が一定のスイッチング周波数に従ってオン/オフし、コンバータ12−1が昇圧動作を実行するので、システム電圧VHは、蓄電装置10の電圧VBよりも大きくなる。また、蓄電装置10への充電時に、システム電圧VHが、蓄電装置10の電圧VBよりも大きい場合でも、スイッチング素子Q3,Q5が一定のスイッチング周波数に従ってオン/オフし、コンバータ12−2が降圧動作を実行するので、システム電圧VHを蓄電装置10の電圧VBに下げて、電力線PL2,NL2へ供給することができる。
At the time of discharging from
コンバータ12−2のスイッチング素子Q1、Q2はオフのため、蓄電装置10の電力は、コンバータ12−2を介して主正母線MPL及び主負母線MNLに伝達されない。
Since switching elements Q1 and Q2 of converter 12-2 are off, the power of
上述のように、コンバータ12−2および12−1に流れる電流の上限値をそれぞれIC1,IC2とする。第2モードでは、コンバータ12−2のスイッチング素子Q1、Q2がオフのため、IC1=0である。したがって、第2モードでは、コンバータ12−1およびコンバータ12−2に流れる電流の和の上限はIC2である。よって、第2モードでは、放電時に蓄電装置10から出力可能な電力、および充電時に蓄電装置10に入力可能な電力は、IC2×VBである。
As described above, the upper limit values of the currents flowing through converters 12-2 and 12-1 are IC1 and IC2, respectively. In the second mode, IC1 = 0 because switching elements Q1, Q2 of converter 12-2 are off. Therefore, in the second mode, the upper limit of the sum of the currents flowing through converter 12-1 and converter 12-2 is IC2. Therefore, in the second mode, the power that can be output from
また、第2モードでは、コンバータ12−2の上アームと下アームがオフ固定されるので、スイッチング素子Q1,Q2のオン/オフによる電力損失を防止できる。 In the second mode, since the upper arm and the lower arm of converter 12-2 are fixed off, power loss due to switching elements Q1, Q2 on / off can be prevented.
図8は、第3モードのコンバータ12−1およびコンバータ12−2の状態を表わす図である。 FIG. 8 is a diagram illustrating the states of converter 12-1 and converter 12-2 in the third mode.
第3モードでは、コンバータ12−1およびコンバータ12−2は、昇降圧動作を実行する。 In the third mode, converter 12-1 and converter 12-2 perform a step-up / step-down operation.
蓄電装置10からの放電時には、スイッチング素子Q1とQ2,Q3とQ4,Q4とQ6が一定のスイッチング周波数に従って相補的にオン/オフし、コンバータ12−1およびコンバータ12−2が昇圧動作を実行するので、システム電圧VHは、蓄電装置10の電圧VBよりも大きくなる。また、蓄電装置10への充電時に、スイッチング素子Q1とQ2,Q3とQ4,Q4とQ6が一定のスイッチング周波数に従って相補的にオン/オフし、コンバータ12−1およびコンバータ12−2が降圧動作を実行するので、システム電圧VHを蓄電装置10の電圧VBに下げて、電力線PL1,NL1、電力線PL2,NL2へ供給することができる。
When discharging from
上述のように、コンバータ12−2および12−1に流れる電流の上限値をそれぞれIC1,IC2とする。第3モードでは、コンバータ12−1およびコンバータ12−2に流れる電流の和の上限はIC1+IC2である。よって、第3モードでは、放電時に蓄電装置10から出力可能な電力、および充電時に蓄電装置10に入力可能な電力は、(IC1+IC2)×VBである。
As described above, the upper limit values of the currents flowing through converters 12-2 and 12-1 are IC1 and IC2, respectively. In the third mode, the upper limit of the sum of the currents flowing through converter 12-1 and converter 12-2 is IC1 + IC2. Therefore, in the third mode, the power that can be output from
図9は、目標システム電圧VH*および蓄電装置10の入出力要求値BRQの組み合わせに対応するコンバータ12−1およびコンバータ12−2の制御を説明するための図である。
FIG. 9 is a diagram for describing control of converter 12-1 and converter 12-2 corresponding to a combination of target system voltage VH * and input / output request value BRQ of
まず、目標システム電圧VH*が蓄電装置10の電圧VB以下、かつ蓄電装置10の入出力要求値BRQの大きさ(絶対値)がVB×IC1以下の領域Aでは、制御装置150は、第1モードでコンバータ12−1およびコンバータ12−2を動作させる。
First, in the region A in which the target system voltage VH * is equal to or lower than the voltage VB of the
なぜなら、まず、目標システム電圧VH*が、蓄電装置10の電圧VB以下のため、コンバータ12−1およびコンバータ12−2による昇降圧動作を実行する必要がない。
Because the target system voltage VH * is equal to or lower than the voltage VB of the
また、第1モードでは、コンバータ12−1およびコンバータ12−2に流れる電流の和の上限の最小値がIC1(すべてがコンバータ12−2に流れた場合)である。したがって、放電時に、蓄電装置10の入出力要求値BRQの大きさ(≦VB×IC1)以上の電力であるVB×IC1の電力を蓄電装置10から取り出すことができる。充電時に、蓄電装置10の入出力要求値BRQの大きさ(≦VB×IC1)以上の電力であるVB×IC1の電力を蓄電装置10に供給することができる。
In the first mode, the minimum value of the upper limit of the sum of the currents flowing through converter 12-1 and converter 12-2 is IC1 (when all flow through converter 12-2). Therefore, the power of VB × IC1, which is greater than or equal to the magnitude of input / output request value BRQ (≦ VB × IC1) of
ここで、回生制御時において、目標システム電圧VH*が蓄電装置10の電圧VB以下の場合、前述のように、インバータ30−1,30−2によって、目標システム電圧VH*になるように蓄電装置10の電圧BA以下に一旦下げられたシステム電圧VHが、蓄電装置10からの電力などによって再度VBまで増加した後、負荷装置2から出力される回生電力が蓄電装置10に蓄積される。
Here, in the regeneration control, when the target system voltage VH * is equal to or lower than the voltage VB of the
なお、これに代えて、回生制御時に、目標システム電圧VH*が蓄電装置10の電圧VB以下の場合には、目標システム電圧VH*を強制的にVBに設定し、インバータ30−1,30−2によって、システム電圧VHが、目標システム電圧VH*(=VB)になるように制御されるものとしてもよい。
Instead of this, when the target system voltage VH * is equal to or lower than the voltage VB of the
次に、目標システム電圧VH*が蓄電装置10の電圧VB以下、かつ蓄電装置10の入出力要求値BRQの大きさ(絶対値)がVB×IC1を超え、VB×(IC1+IC2)以下の領域Bでは、制御装置150は、第3モードでコンバータ12−1およびコンバータ12−2を動作させる。
Next, the region B where the target system voltage VH * is equal to or lower than the voltage VB of the
なぜなら、まず、目標システム電圧VH*が、蓄電装置10の電圧VB以下のため、目標システム電圧VH*を得るために、コンバータによる昇降圧動作を実行する必要がない。
Because the target system voltage VH * is equal to or lower than the voltage VB of the
一方、目標システム電圧VH*が蓄電装置10の電圧VB以下のときでも、蓄電装置10の入出力要求値BRQの大きさがVB×IC1を超えることもあり得る。この場合に、第1モードでコンバータ12−1およびコンバータ12−2を動作させたのでは、VB×IC1よりも大きな電力を蓄電装置10から出力し、または蓄電装置10へ入力することができない。それゆえ、領域Bでは、制御装置150は、第3モードでコンバータ12−1およびコンバータ12−2を動作させる。この場合、制御装置150は、コンバータ12−1およびコンバータ12−2が昇降圧操作を実行するように、モータジェネレータ32−1、モータジェネレータ32−2に対するトルク指令Tm1*,Tm2*と、モータジェネレータ32−1、モータジェネレータ32−2の回転数Nm1,Nm2とに基づいて既に求めた目標システム電圧VH*を所定量だけ増加させる。
On the other hand, even when target system voltage VH * is equal to or lower than voltage VB of
なお、上記の代わりに、図10に示すように、領域Bの中でも、蓄電装置10の入出力要求値BRQの大きさがVB×IC2以下の領域B′では、コンバータ12−1のみを昇降圧動作させ(第2モード)、蓄電装置10の入出力要求値BRQの大きさがVB×IC2を超える領域B″では、コンバータ12−1とコンバータ12−2を昇降圧動作させる(第3モード)にすることも可能である。
Instead of the above, as shown in FIG. 10, in region B, in region B ′ where input / output request value BRQ of
しかしながら、このようにした場合、蓄電装置10の入出力要求値BRQの大きさが時間とともに増加することによって、領域Aから領域B′に変化し、その後直ぐに領域B″に変化するような場合に、第1モードから第2モードに変更した後、直ぐに第3モードに変更する必要があり、制御が複雑化する。それゆえ、本実施の形態では、領域Bの全領域において、第3モードで動作させる。
However, in this case, when the magnitude of the input / output request value BRQ of the
なお、目標システム電圧VH*が蓄電装置10の電圧VB以下の場合に、蓄電装置10の入出力要求値BRQの大きさがVB×IC1を超える頻度は、通常少ないので、制御装置150は、目標システム電圧VH*が蓄電装置10の電圧VB以下のときには、一律に第1モードでコンバータ12−1およびコンバータ12−2を動作させるものとしてもよい。
Note that when the target system voltage VH * is equal to or lower than the voltage VB of the
次に、目標システム電圧VH*が蓄電装置10の電圧VBよりも大きく、かつ蓄電装置10の入出力要求値BRQの大きさがVB×IC2以下の領域Cでは、制御装置150は、第2モードでコンバータ12−1およびコンバータ12−2を動作させる。
Next, in region C where target system voltage VH * is higher than voltage VB of
なぜなら、まず、目標システム電圧VH*が、蓄電装置10の電圧VBよりも大きいため、少なくとも1つのコンバータによる昇降圧動作を実行する必要がある。
Because the target system voltage VH * is higher than the voltage VB of the
また、第2モードでは、コンバータ12−1およびコンバータ12−2に流れる電流の和の上限がIC2である。したがって、放電時に、蓄電装置10の入出力要求値BRQの大きさ(≦VB×IC2)以上の電力であるVB×IC2の電力を蓄電装置10から取り出すことができ、充電時に、蓄電装置10の入出力要求値BRQの大きさ(≦VB×IC2)以上の電力であるVB×IC2の電力を蓄電装置10に供給することができる。
In the second mode, the upper limit of the sum of the currents flowing through converter 12-1 and converter 12-2 is IC2. Therefore, the electric power of VB × IC2, which is equal to or greater than the magnitude (≦ VB × IC2) of the input / output required value BRQ of the
なお、上記の代わりに、図11に示すように、領域Cの中でも、蓄電装置10の入出力要求値BRQの大きさがVB×IC1以下の領域C′では、コンバータ12−2のみを昇降圧動作させ(仮にモードαと呼ぶ)、蓄電装置10の入出力要求値BRQの大きさがVB×IC1を超える領域C″では、コンバータ12−1を昇降圧動作させる(第2モード)にすることも可能である。
Instead of the above, as shown in FIG. 11, in region C, in region C ′ where input / output request value BRQ of
しかしながら、このようにした場合、蓄電装置10の入出力要求値BRQの大きさが時間とともに増加することによって、領域C′から領域C″変化し、その後直ぐに領域Dに変化する場合に、モードαから第2モードに変更した後、直ぐに後述の領域Dのモード(=第3モード)に変更する必要があり、制御が複雑化する。それゆえ、本実施の形態では、領域Cの全領域において、第2モードで動作させる。
However, in this case, when the magnitude of the input / output request value BRQ of the
次に、目標システム電圧VH*が、蓄電装置10の電圧VBよりも大きく、かつ蓄電装置10の入出力要求値BRQの大きさが、VB×IC2を超え、VB×(IC1+IC2)以下の領域Dでは、制御装置150は、第3モードでコンバータ12−1およびコンバータ12−2を動作させる。
Next, a region D in which target system voltage VH * is higher than voltage VB of
なぜなら、まず、目標システム電圧VH*が、蓄電装置10の電圧VBよりも大きいため、少なくとも1つのコンバータによる昇降圧動作を実行する必要がある。
Because the target system voltage VH * is higher than the voltage VB of the
さらに、第2モード(コンバータ12−1のみを昇降圧動作)では、放電時に、蓄電装置10から取り出すことができる電力がVB×IC2のため、蓄電装置10の入出力要求値BRQの大きさ(>VB×IC2)に足りない。また、充電時に、蓄電装置10に供給することができる電力がVB×IC2のため、蓄電装置10の入出力要求値BRQの大きさ(>VB×IC2)に足りない。
Further, in the second mode (only the converter 12-1 is stepped up / step-down operation), since the electric power that can be taken out from the
なお、目標システム電圧VH*が蓄電装置10の電圧VBよりも大きいときに、蓄電装置10の入出力要求値BRQの大きさの境界をVB×IC1とすることも可能である。すなわち、図12に示すように、目標システム電圧VH*が蓄電装置10の電圧VBよりも大きく、かつ蓄電装置10の入出力要求値BRQの大きさがVB×IC1以下の領域Xでは、制御装置150は、モードαでコンバータ12−1およびコンバータ12−2を動作させる(すなわち、コンバータ12−2のみを昇降圧動作)。目標システム電圧VH*が蓄電装置10の電圧VBよりも大きく、かつ蓄電装置10の入出力要求値BRQの大きさがVB×IC1を超える領域Yでは、制御装置150は、第3モードでコンバータ12−1およびコンバータ12−2を動作させる(すなわち、コンバータ12−1およびコンバータ12−2を昇降圧動作)。
When target system voltage VH * is higher than voltage VB of
しかしながら、このようにした場合、蓄電装置10の入出力要求値BRQの大きさが短時間で増加する場合に、領域Xから領域Yへの変化が短時間に起こるので、モードαに設定した後、直ぐに第3モードに変更しなければならなくなる。
However, in this case, when the input / output request value BRQ of the
それゆえ、本実施の形態では、目標システム電圧VH*が蓄電装置10の電圧VBよりも大きいときに、蓄電装置10の入出力要求値BRQの大きさの境界をVB×IC2とする(すなわち、領域Cと領域Dに分割する)。
Therefore, in the present embodiment, when the target system voltage VH * is larger than the voltage VB of the
図13は、本発明の実施の形態におけるコンバータ12−1およびコンバータ12−2の制御手順を表わすフローチャートである。 FIG. 13 is a flowchart representing a control procedure of converter 12-1 and converter 12-2 in the embodiment of the present invention.
図13を参照して、ステップS101において、制御装置150は、前述したような方法で、目標システム電圧VH*および蓄電装置10の入出力要求値BRQを計算する。上記によって得られた蓄電装置10の入出力要求値BRQの大きさは、VB×(IC1+IC2)以下であるものとする。
Referring to FIG. 13, in step S101,
ステップS102において、目標システム電圧VH*が蓄電装置10の電圧VB以下の場合には、処理がステップS103に進み、目標システム電圧VH*が蓄電装置10の電圧VBを超える場合には、処理がステップS106に進む。
If the target system voltage VH * is equal to or lower than the voltage VB of the
ステップS103において、蓄電装置10の入出力要求値BRQの大きさが、コンバータ12−2を流れる電流の上限値IC1と蓄電装置10の電圧の積である(IC1×VB)以下の場合には、処理がステップS104に進む。また、蓄電装置10の入出力要求値BRQの大きさが、IC1×VBを超える場合には、処理がステップS105に進む。
In step S103, when the magnitude of input / output request value BRQ of
ステップS104において、制御装置150は、コンバータ12−1およびコンバータ12−2が第1モードで動作するように制御する。すなわち、制御装置150は、コンバータ12−1およびコンバータ12−2の上アームをオン固定し、かつ下アームをオフ固定する。
In step S104,
ステップS105において、制御装置150は、コンバータ12−1およびコンバータ12−2が第3モードで動作するように制御する。すなわち、制御装置150は、コンバータ12−1およびコンバータ12−2が昇降圧動作を実行するように制御する。
In step S105,
ステップS106において、蓄電装置10の入出力要求値BRQの大きさが、コンバータ12−1を流れる電流の上限値IC2と蓄電装置10の電圧の積である(IC2×VB)以下の場合には、処理がステップS107に進む。また、蓄電装置10の入出力要求値BRQの大きさが、(IC2×VB)を超える場合には、処理がステップS108に進む。
In step S106, when the magnitude of input / output request value BRQ of
ステップS107において、制御装置150は、コンバータ12−1およびコンバータ12−2が第2モードで動作するように制御する。すなわち、制御装置150は、コンバータ12−2の上アームをオフ固定し、かつ下アームをオフ固定するとともに、コンバータ12−1が昇降圧動作を実行するように制御する。
In step S107,
ステップS108において、制御装置150は、コンバータ12−1およびコンバータ12−2が第3モードで動作するように制御する。すなわち、制御装置150は、コンバータ12−1およびコンバータ12−2が昇降圧動作を実行するように制御する。
In step S108,
なお、上記のステップS101において、得られた蓄電装置10の入出力要求値BRQの大きさが、VB×(IC1+IC2)以下であるものしたが、得られた蓄電装置10の入出力要求値BRQの大きさがVB×(IC1+IC2)を超える場合には、蓄電装置10の入出力要求値BRQの大きさを強制的にVB×(IC1+IC2)に減少させることにしてもよい。
In step S101, the input / output request value BRQ of the obtained
以上のように、本実施の形態によれば、蓄電装置に2つのコンバータを接続することによって、並列接続させるチョッパ回路(したがってスイッチング素子)の数を増加させることなく、コンバータに多量の電流が流れるようにすることができる。また、目標システム電圧と蓄電装置10の入出力要求値の大きさに応じて、2つのコンバータの動作を制御することによって、無駄な電力の損失を防止することができる。
As described above, according to the present embodiment, by connecting two converters to the power storage device, a large amount of current flows through the converter without increasing the number of chopper circuits (and thus switching elements) to be connected in parallel. Can be. Further, wasteful power loss can be prevented by controlling the operations of the two converters according to the target system voltage and the magnitude of the input / output request value of the
今回開示された各実施の形態は、適宜組合わせて実施することも予定されている。そして、今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて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 embodiments disclosed this time are also scheduled to be implemented in appropriate combinations. The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims for patent, and is intended to include meanings equivalent to the scope of claims for patent and all modifications within the scope.
1 電源システム、2 負荷装置、10 蓄電装置、12−2,12−1 コンバータ、26 充電器、27 受電部、30−1,30−2 インバータ、32−1,32−2 モータジェネレータ、34 動力分割装置、36 エンジン、38 駆動輪、39 駆動軸、100 車両、150 制御装置、RYC 充電リレー、MPL 主正母線、MNL 主負母線、PL1,NL1,PL2,NL2 電力線、C1 コンデンサ、RY1、RY2 システムリレー。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power supply system, 2 Load apparatus, 10 Electric power storage apparatus, 12-2, 12-1 Converter, 26 Charger, 27 Power receiving part, 30-1, 30-2 Inverter, 32-1, 32-2 Motor generator, 34 Power Split device, 36 engine, 38 drive wheel, 39 drive shaft, 100 vehicle, 150 control device, RYC charging relay, MPL main positive bus, MNL main negative bus, PL1, NL1, PL2, NL2 power line, C1 capacitor, RY1, RY2 System relay.
Claims (3)
負荷装置と、
第1の電力線および第2の電力線と、
前記蓄電装置と前記第1の電力線を通じて接続され、前記蓄電装置と前記負荷装置との間の電圧変換を行なうための第1のコンバータと、
前記蓄電装置と前記第2の電力線を通じて接続され、前記蓄電装置と前記負荷装置との間の電圧変換を行なうための第2のコンバータと、
前記第1のコンバータおよび前記第2のコンバータの動作を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記負荷装置と前記第1のコンバータおよび前記第2のコンバータとの間の電圧であるシステム電圧の目標値が前記蓄電装置の電圧を超え、かつ前記蓄電装置の入出力要求値の大きさが所定値以下のときには、前記第1のコンバータに昇降圧動作を実行させ、前記第2のコンバータの上アームおよび下アームをオフ固定し、
前記所定値は、前記第1のコンバータと前記蓄電装置との間を前記第1の電力線を通じて流れる電流の上限と前記蓄電装置の電圧とを乗算した値である、車両。 A power storage device;
A load device;
A first power line and a second power line;
A first converter connected to the power storage device through the first power line and performing voltage conversion between the power storage device and the load device;
A second converter connected to the power storage device through the second power line, for performing voltage conversion between the power storage device and the load device;
A control device for controlling operations of the first converter and the second converter;
In the control device, a target value of a system voltage that is a voltage between the load device and the first converter and the second converter exceeds a voltage of the power storage device, and an input / output request value of the power storage device when the magnitude of the predetermined value or less, the to execute the step-up and step-down operation to the first converter, the arm and the lower arm is turned off fixed on the second converter,
The vehicle , wherein the predetermined value is a value obtained by multiplying an upper limit of a current flowing through the first power line between the first converter and the power storage device by a voltage of the power storage device.
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