JP6424786B2 - 電動車両の電源システム - Google Patents
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Description
(車両構成)
図1には、本実施の形態に従う電動車両100の全体構成図が示される。本実施の形態1においては、電動車両100としてエンジンおよびモータジェネレータを搭載したハイブリッド電動車両を例として説明するが、電動車両100の構成はこれに限定されるものではなく、蓄電装置からの電力によって走行可能な電動車両であれば適用可能である。電動車両100としては、ハイブリッド電動車両以外にたとえば電気自動車や燃料電池自動車などが含まれる。また、蓄電装置からの電力によって走行可能でなくとも、電力変換装置を備える電動車両においても適用可能である。
ドライバによるIGスイッチ410のオフ、または、図示しないGセンサ等による電動車両100の衝突件数に応じて、ECU300は、リレーSR1,SR2をオフする。これにより、電動車両100は、電気システムへの蓄電装置150からの給電が停止されて、走行不能な状態(Ready−OFF状態)となる。
図2を参照して、コンバータ110は、ノードN1を介して、電力線HPLおよびNL1の間に直列接続されたスイッチング素子Q1およびQ2を有する。スイッチング素子Q1は「上アーム素子」、スイッチング素子Q2は「下アーム素子」とも称される。
図5を参照して、図3に示した昇圧動作と、図4に示した降圧動作とを交互に実行することによって本発明の実施の形態に従う残留電荷放電制御が実行される。図5の例では、時刻t1以前およびt2〜t3間において昇圧動作が実行され、時刻t1〜t2間およびt4以降において降圧動作が実行されている。以下では、連続する1回ずつの昇圧動作および降圧動作の期間長の和は、スイッチング素子Q1,Q2のスイッチング周期Tに相当する。スイッチング周期Tの逆数が、スイッチング素子Q1,Q2のスイッチング周波数f(f=1/T)に相当する。
=VL/L1×T×(1−VL/VH)
=T/(L1×VH)×(VL/VH−VL2) …(1)
式(1)をVLの2次関数として変形すると、下記(2)式が得られる。
式(2)より、VL=VH/2のとき、すなわち、D=VL/VH=0.5のときに、電流リップルILrpが最大となることが理解される。
=(VL−VH)/L1×T×(VL/VH)
=T/(L1×VH)×(VL/VH−VL2) …(3)
式(3)および式(1)とは同一であるので、降圧動作期間の電流変化からも、VL=VH/2のとき、すなわち、D=VL/VH=0.5のときに、電流リップルILrpが最大となることが理解される。
実施の形態1では、電流リップルILrpを最大化するための理論値に従って残留電荷放電制御におけるデューティ比Dを固定的に制御した。しかしながら、スイッチング素子Q1,Q2のオンオフ制御には、スイッチング素子Q1,Q2のオンオフ切換時に設けられるデッドタイム(スイッチング素子Q1,Q2の両方をオフする期間)や、デューティ比Dに従った制御に対する実際のオンオフの遅れが存在する。これらの原因によって、デューティ比D=0.5としても、実際には電流リップルILrpが最大化されないことが懸念される。
図9は、実施の形態3に従う残留電荷放電制御を説明する機能ブロック図である。
図10を参照して、コンバータ110での電力損失は、主に、リアクトルL1での損失(リアクトル損失)Pl1およびスイッチング素子Q1,Q2での損失(スイッチング損失)Pl2に分類される。
実施の形態1〜3では、スイッチング素子Q1,Q2のスイッチング周期Tが所定値に固定された下でのデューティ比Dの制御について説明した。実施の形態4では、リアクトル電流ILの実効値が最大となるようにスイッチング素子Q1,Q2のオンオフ期間を設定することによってデューティ比が制御される例を説明する。
Claims (4)
- 車両駆動用の電動機を搭載した電動車両の電源システムであって、
前記電動機を含む電気負荷と接続された、高電圧側の第1の電力線および低電圧側の第2の電力線と、
第3の電力線および前記第2の電力線の間に接続された蓄電装置と、
前記蓄電装置と並列に前記第3および第2の電力線と接続された第1の平滑コンデンサと、
前記電気負荷と並列に前記第1および第2の電力線と接続された第2の平滑コンデンサと、
前記第1および第2の平滑コンデンサの間に接続されたコンバータと、
前記コンバータは、
前記第1の電力線および前記第2の電力線間に直列接続された第1および第2のスイッチング素子と、
前記第1および第2のスイッチング素子の接続ノードと前記第2の電力線との間に、前記第2の平滑コンデンサと直列に電気的に接続されたリアクトルとを含み、
前記第3および第2の電力線に介挿接続された開閉器と、
前記開閉器の遮断時において、前記第1のスイッチング素子をオフするとともに前記第2のスイッチング素子をオンする第1の期間と、前記第2のスイッチング素子をオフするとともに前記第1のスイッチング素子をオンする第2の期間とを交互に設けることによって、前記第1および第2の平滑コンデンサの残留電荷を消費するように前記コンバータを制御する制御装置とをさらに備え、
前記制御装置は、前記開閉器の遮断時における前記コンバータの制御において、前記第1および第2の期間の長さの比を規定するデューティ比を、前記コンバータにおける電力損失を最大化するように時間経過に伴って変化させる、電動車両の電源システム。 - 前記制御装置は、前記第1および第2のスイッチング素子のスイッチング周期が固定された下で、前記スイッチング周期のN周期(N:自然数)毎に、前記リアクトルの電流検出値に基づいて、前記リアクトルの電流リプルが最大となるように、前記デューティ比を増減制御する、請求項1記載の電動車両の電源システム。
- 前記制御装置は、前記第1および第2のスイッチング素子のスイッチング周期が固定された下で、前記スイッチング周期のN周期(N:自然数)毎に、前記第1の平滑コンデンサの電圧検出値、前記第2の平滑コンデンサの電圧検出値、および、前記リアクトルの電圧検出値に基づき、前記第1および第2のスイッチング素子での電力損失と、前記リアクトルでの電力損失との和が最大となるように、予め用意された損失マップの参照によって前記デューティ比を決定する、請求項1記載の電動車両の電源システム。
- 前記制御装置は、前記第1のスイッチング素子のオン期間中に前記リアクトルの電流検出値に極大点が生じると前記第1のスイッチング素子をオフする一方で前記第2のスイッチング素子をオンし、かつ、前記第2のスイッチング素子のオン期間中に前記リアクトルの電流検出値に極小点が生じると前記第2のスイッチング素子をオフする一方で前記第1のスイッチング素子をオンすることによって、前記デューティ比を変化させる、請求項1記載の電動車両の電源システム。
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