JP6668969B2

JP6668969B2 - Power supply system for electric vehicles

Info

Publication number: JP6668969B2
Application number: JP2016121319A
Authority: JP
Inventors: 尭志野澤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2016-06-20
Filing date: 2016-06-20
Publication date: 2020-03-18
Anticipated expiration: 2036-06-20
Also published as: JP2017229108A

Description

本明細書は、電気自動車用の電源装置を開示する。本明細書における「電気自動車」には、モータとエンジンの双方を備えるハイブリッド車を含む。 The present specification discloses a power supply device for an electric vehicle. The “electric vehicle” in this specification includes a hybrid vehicle having both a motor and an engine.

特許文献１に、電気自動車用の電源システムの一例が開示されている。その電源システムは、メインバッテリ、サブバッテリ、電力制御ユニット、ＤＣ−ＤＣコンバータを備えている。電力制御ユニットは、メインバッテリから供給される電力の電流を平滑化するコンデンサを備えているとともに、メインバッテリから供給される電力を走行モータ駆動用の電力に変換する。メインバッテリと電力制御ユニットはメイン電力線で接続されている。サブバッテリは、メインバッテリの出力電圧よりも低い電圧で動作する低電圧機器に電力を供給する。サブバッテリと低電圧機器は、サブ電力線に接続されている。ＤＣ−ＤＣコンバータは、メイン電力線とサブ電力線の間で接続されており、メイン電力線の電力を降圧してサブ電力線へ供給する降圧動作が可能である。ＤＣ−ＤＣコンバータは、メインバッテリの電力を使ってサブバッテリを充電したり、メインバッテリから低電圧機器へ電力を供給するために備えられている。サブバッテリは、ＤＣ−ＤＣコンバータが動作していないときに低電圧機器に駆動用電力を供給する。 Patent Literature 1 discloses an example of a power supply system for an electric vehicle. The power supply system includes a main battery, a sub-battery, a power control unit, and a DC-DC converter. The power control unit includes a capacitor for smoothing the current of the power supplied from the main battery, and converts the power supplied from the main battery into power for driving the traveling motor. The main battery and the power control unit are connected by a main power line. The sub-battery supplies power to a low-voltage device that operates at a voltage lower than the output voltage of the main battery. The sub-battery and the low-voltage device are connected to the sub-power line. The DC-DC converter is connected between the main power line and the sub power line, and can perform a step-down operation of stepping down the power of the main power line and supplying the power to the sub power line. The DC-DC converter is provided to charge the sub-battery using the power of the main battery or to supply power from the main battery to low-voltage devices. The sub-battery supplies driving power to the low-voltage device when the DC-DC converter is not operating.

メイン電力線には、メインバッテリと電力制御ユニットの間の導通と非導通を切り換えるシステムスイッチが備えられている。なお、ＤＣ―ＤＣコンバータは、システムスイッチよりも電力制御ユニット側のメイン電力線とサブ電力線の間に接続される。車両のメインスイッチがオフしているときはシステムスイッチが解放されており、メインバッテリと電力制御ユニットの間が遮断される。システムスイッチが閉じられて車両は走行可能になる。 The main power line is provided with a system switch for switching between conduction and non-conduction between the main battery and the power control unit. The DC-DC converter is connected between the main power line and the sub power line closer to the power control unit than the system switch. When the main switch of the vehicle is off, the system switch is released and the connection between the main battery and the power control unit is shut off. The system switch is closed and the vehicle can run.

電力制御ユニットのコンデンサが完全に放電した状態でシステムスイッチを導通状態に切り換えると、メインバッテリから電力制御ユニットに突入電流が流れ、電力制御ユニットの半導体素子にダメージを与える虞がある。そこで、特許文献１の電源システムでは、サブ電力線の電力を昇圧してメイン電力線に供給する昇圧動作も行うことができるＤＣ−ＤＣコンバータを採用する。その電源システムでは、サブバッテリの電力をＤＣ−ＤＣコンバータで昇圧してコンデンサを充電し、メインバッテリの電圧とコンデンサの両端電圧の差が所定の許容電圧差よりも小さくなったら、システムスイッチを閉じる。そうすることによって、システムスイッチを閉じたときの突入電流を低減する。 If the system switch is switched to the conductive state in a state where the capacitor of the power control unit is completely discharged, an inrush current flows from the main battery to the power control unit, which may damage semiconductor elements of the power control unit. Therefore, the power supply system of Patent Document 1 employs a DC-DC converter capable of performing a boosting operation of boosting the power of the sub power line and supplying the boosted power to the main power line. In the power supply system, the power of the sub-battery is boosted by the DC-DC converter to charge the capacitor, and when the difference between the voltage of the main battery and the voltage across the capacitor becomes smaller than a predetermined allowable voltage difference, the system switch is closed. . By doing so, the rush current when the system switch is closed is reduced.

特開２００７−３１８８４９号公報JP-A-2007-31849

本願の発明者は、システムスイッチを閉じる前のコンデンサの充電に要する時間を短くすべく、上記した電源システムに第２のＤＣ−ＤＣコンバータを導入した。なお、２個のＤＣ−ＤＣコンバータを区別するため、先のＤＣ−ＤＣコンバータを第１ＤＣ−ＤＣコンバータと称し、新たに導入するＤＣ−ＤＣコンバータを第２ＤＣ−ＤＣコンバータと称する。また、システムスイッチを閉じる前のコンデンサの充電を以下ではプリチャージと称する場合がある。 The inventor of the present application has introduced a second DC-DC converter into the above-described power supply system in order to shorten the time required for charging the capacitor before closing the system switch. In order to distinguish the two DC-DC converters, the previous DC-DC converter is referred to as a first DC-DC converter, and the newly introduced DC-DC converter is referred to as a second DC-DC converter. In addition, the charging of the capacitor before the system switch is closed may be hereinafter referred to as a precharge.

第２ＤＣ−ＤＣコンバータは、システムスイッチよりもメインバッテリ側のメイン電力線とサブ電力線の間に接続される。第２ＤＣ−ＤＣコンバータは、メイン電力線の電力を降圧してサブ電力線へ供給する降圧動作が可能である。その電源システムでは、システムスイッチを閉じる前に、第２ＤＣ−ＤＣコンバータに降圧動作をさせながら第１ＤＣ−ＤＣコンバータに昇圧動作をさせることで、メインバッテリの電力でコンデンサを高速にプリチャージすることができる。プリチャージに要する時間が短縮できると、電源システムの動作開始からシステムスイッチを閉じるまでの所要時間、即ち、車両が走行できるようになるまでの時間が短縮できる。 The second DC-DC converter is connected between the main power line and the sub power line closer to the main battery than the system switch. The second DC-DC converter is capable of performing a step-down operation of stepping down the power of the main power line and supplying it to the sub power line. In the power supply system, before the system switch is closed, the second DC-DC converter performs a step-down operation while the first DC-DC converter performs a step-down operation, so that the capacitor can be precharged at high speed with the power of the main battery. it can. If the time required for precharging can be reduced, the time required from the start of the operation of the power supply system to the closing of the system switch, that is, the time required for the vehicle to run, can be reduced.

他方、サブ電力線には低電圧機器が接続されており、プリチャージ中に低電圧機器の消費電力が変動すると、サブ電力線に接続されている第２ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電流が変動する。第２ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電流の変動に伴い、第２ＤＣ−ＤＣコンバータに電力を供給しているメインバッテリの電圧が変動する。先に述べたように、コントローラは、プリチャージによってコンデンサの両端電圧ＶＬとメインバッテリの電圧（バッテリ電圧ＶＢ）との電圧差ｄＶが所定の許容電圧差よりも小さくなったら（即ち、プリチャージが完了したら）、システムスイッチを閉じる。プリチャージの間、バッテリ電圧ＶＢが変動すると、メインバッテリの電圧測定のタイミングによっては、バッテリ電圧ＶＢの変動の山あるいは谷を計測してしまう可能性がある。その場合、コンデンサの両端電圧ＶＬが十分に高くなっていても、電圧差ｄＶが許容電圧差よりも大きくなってしまう虞がある。せっかくメインバッテリの電力を使ってプリチャージ時間の短縮を図ろうとしても、メインバッテリの電圧変動により電圧差ｄＶが小さくなったことを検知するタイミングが遅れ、システムスイッチを閉じるまでに時間がかかってしまう。本明細書は、上記した第１、第２ＤＣ−ＤＣコンバータを備える電源システムに関し、プリチャージ中のメインバッテリの電圧変動を抑え、プリチャージが完了したことを直ちに検知してシステムスイッチを閉じることのできる技術を提供する。 On the other hand, a low-voltage device is connected to the sub power line, and if the power consumption of the low-voltage device changes during precharge, the output current of the second DC-DC converter connected to the sub power line changes. With the fluctuation of the output current of the second DC-DC converter, the voltage of the main battery supplying power to the second DC-DC converter fluctuates. As described above, the controller determines that the precharge causes the voltage difference dV between the voltage VL across the capacitor and the voltage of the main battery (battery voltage VB) to become smaller than a predetermined allowable voltage difference (that is, the precharge is performed). When done), close the system switch. If the battery voltage VB fluctuates during the precharge, the peak or valley of the fluctuation of the battery voltage VB may be measured depending on the timing of measuring the voltage of the main battery. In this case, even if the voltage VL across the capacitor is sufficiently high, the voltage difference dV may be larger than the allowable voltage difference. Even if an attempt is made to shorten the precharge time by using the power of the main battery, the timing of detecting that the voltage difference dV has become small due to the voltage fluctuation of the main battery is delayed, and it takes time to close the system switch. I will. The present specification relates to a power supply system including the above-described first and second DC-DC converters, which suppresses a voltage fluctuation of a main battery during precharge, detects a completion of precharge immediately, and closes a system switch. Provide technologies that can be used.

本明細書が開示する電源システムは、メインバッテリ、サブバッテリ、電力制御ユニット、第１、第２ＤＣ−ＤＣコンバータ、コントローラを備える。電力制御ユニットは、メインバッテリから供給される電力を走行モータ駆動用の電力に変換する。また、電力制御ユニットは、メインバッテリから供給される電力の電流を平滑化するコンデンサを備える。メインバッテリと電力制御ユニットはメイン電力線で接続されている。メイン電力線には、メインバッテリと電力制御ユニットの間の導通と非導通を切り換えるシステムスイッチが備えられている。サブバッテリの電圧はメインバッテリの電圧よりも低い。サブバッテリは、メインバッテリの電圧よりも低い電圧で動作する低電圧機器に電力を供給する。サブバッテリと低電圧機器は、サブ電力線で接続されている。第１ＤＣ−ＤＣコンバータは、システムスイッチよりも電力制御ユニット側のメイン電力線とサブ電力線の間に接続されている。第１ＤＣ−ＤＣコンバータは、サブ電力線の電力を昇圧してメイン電力線へ供給する昇圧動作と、メイン電力線の電力を降圧してサブ電力線へ供給する降圧動作が可能である。 The power supply system disclosed in this specification includes a main battery, a sub-battery, a power control unit, first and second DC-DC converters, and a controller. The power control unit converts power supplied from the main battery into power for driving the traveling motor. Further, the power control unit includes a capacitor for smoothing the current of the power supplied from the main battery. The main battery and the power control unit are connected by a main power line. The main power line is provided with a system switch for switching between conduction and non-conduction between the main battery and the power control unit. The voltage of the sub battery is lower than the voltage of the main battery. The sub-battery supplies power to a low-voltage device that operates at a voltage lower than the voltage of the main battery. The sub-battery and the low-voltage device are connected by a sub-power line. The first DC-DC converter is connected between the main power line and the sub power line closer to the power control unit than the system switch. The first DC-DC converter can perform a boosting operation of boosting the power of the sub power line and supplying the power to the main power line, and a step-down operation of reducing the power of the main power line and supplying the power to the sub power line.

第２ＤＣ−ＤＣコンバータは、システムスイッチよりもメインバッテリ側のメイン電力線とサブ電力線の間に接続されており、メイン電力線の電力を降圧してサブ電力線へ供給する降圧動作が可能である。コントローラは、第１及び第２ＤＣ−ＤＣコンバータとシステムスイッチを制御する。コントローラは、第２ＤＣ−ＤＣコンバータに降圧動作を行わせるとともに第１ＤＣ−ＤＣコンバータに昇圧動作を行わせて電力制御ユニットのコンデンサの充電を開始する。同時にコントローラは、メインバッテリの充電開始時電圧を取得し記憶する。コントローラは、コンデンサの両端電圧と充電開始時電圧との差が所定の第１許容電圧差よりも小さくなったら第２ＤＣ−ＤＣコンバータを停止する。コントローラは、第１ＤＣ−ＤＣコンバータを使って電力制御ユニット側のメイン電力線への電力供給を継続する。コントローラは、コンデンサの両端電圧とメインバッテリの電圧との差が所定の第２許容電圧差よりも小さくなったらシステムスイッチを閉じる。 The second DC-DC converter is connected between the main power line and the sub power line closer to the main battery than the system switch, and is capable of performing a step-down operation of stepping down the power of the main power line and supplying it to the sub power line. The controller controls the first and second DC-DC converters and the system switch. The controller causes the second DC-DC converter to perform the step-down operation and causes the first DC-DC converter to perform the step-up operation to start charging the capacitor of the power control unit. At the same time, the controller acquires and stores the charging start voltage of the main battery. The controller stops the second DC-DC converter when the difference between the voltage across the capacitor and the voltage at the start of charging becomes smaller than a predetermined first allowable voltage difference. The controller continues to supply power to the main power line on the power control unit side using the first DC-DC converter. The controller closes the system switch when the difference between the voltage across the capacitor and the voltage of the main battery becomes smaller than a predetermined second allowable voltage difference.

本明細書が開示する電源システムでは、コントローラは、コンデンサへの充電を開始した後、コンデンサの両端電圧と充電開始時電圧との差が所定の第１許容電圧差よりも小さくなったら第２ＤＣ−ＤＣコンバータを停止する。第２ＤＣ−ＤＣコンバータを停止することで、第２ＤＣ−ＤＣコンバータの入力側の変動、即ち、メインバッテリの電圧変動が抑えられる。第２ＤＣ−ＤＣコンバータ停止後は、第１ＤＣ−ＤＣコンバータを使ってシステムスイッチよりも電力制御側のメイン電力線への電力供給を継続する。この電力供給は、メイン電力線に接続されている他のデバイスへ電力を供給し、コンデンサの両端電圧が低下しないようにするためである。最後にコントローラは、コンデンサの両端電圧と前記メインバッテリの電圧との差（電圧差ｄＶ）が所定の第２許容電圧差よりも小さくなったら前記システムスイッチを閉じる。第２ＤＣ−ＤＣコンバータを停止したことでメインバッテリの電圧変動が抑えられているので、速やかに電圧差ｄＶが第２許容電圧差内であることを検知することができる。その結果、コンデンサのプリチャージが完了したら直ちにシステムスイッチを閉じることができる。即ち、本明細書が開示する電源システムは、コンデンサのプリチャージが完了次第、速やかにシステムスイッチを閉じることができる。 In the power supply system disclosed in this specification, after the controller starts charging the capacitor, if the difference between the voltage across the capacitor and the voltage at the start of charging becomes smaller than a predetermined first allowable voltage difference, the second DC- Stop the DC converter. By stopping the second DC-DC converter, fluctuations on the input side of the second DC-DC converter, that is, fluctuations in the voltage of the main battery are suppressed. After the second DC-DC converter is stopped, power supply to the main power line on the power control side of the system switch is continued using the first DC-DC converter. This power supply is to supply power to other devices connected to the main power line so that the voltage across the capacitor does not decrease. Finally, the controller closes the system switch when the difference (voltage difference dV) between the voltage across the capacitor and the voltage of the main battery becomes smaller than a predetermined second allowable voltage difference. Since the voltage fluctuation of the main battery is suppressed by stopping the second DC-DC converter, it can be quickly detected that the voltage difference dV is within the second allowable voltage difference. As a result, the system switch can be closed immediately after the precharge of the capacitor is completed. That is, the power supply system disclosed in this specification can quickly close the system switch as soon as the precharging of the capacitor is completed.

本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。 The details and further improvements of the technology disclosed in this specification will be described in the following “Detailed description of the invention”.

実施例の電源システムを含むハイブリッド車の電力系のブロック図である。1 is a block diagram of a power system of a hybrid vehicle including a power supply system according to an embodiment. プリチャージ処理のフローチャートである。It is a flowchart of a precharge process. 図３（Ａ）は、コンデンサの両端電圧ＶＬとバッテリ電圧ＶＢの時間変化を示すグラフである。図３（Ｂ）は、補機の負荷変動を模式的に表したグラフである。図３（Ｃ）は、第２ＤＤＣ３０（第２ＤＣ−ＤＣコンバータ）の出力電流のグラフである。FIG. 3A is a graph showing a time change of the voltage VL across the capacitor and the battery voltage VB. FIG. 3B is a graph schematically showing a change in load of the auxiliary device. FIG. 3C is a graph of the output current of the second DDC 30 (second DC-DC converter).

図面を参照して実施例の電源システム２を説明する。電源システム２は、ハイブリッド車１００に搭載されている。図１に電源システム２を含むハイブリッド車１００の電気系統のブロック図を示す。ハイブリッド車１００は、エンジン６１の動力、及び／又は、第１モータ６、第２モータ８の動力により走行することができる。モータを利用する場合、ハイブリッド車１００は、メインバッテリ４から供給される電力により第２モータ８を駆動し、第２モータ８の動力によって駆動輪（図示せず）を回転させる。エンジン６１を利用して走行する場合には、ハイブリッド車１００は、第１モータ６をセルモータとして使用しエンジン６１を始動させる。そして、ハイブリッド車１００は、動力分配機構６２によって、エンジン６１が発生させた動力の一部を駆動輪に伝達する一方で、残りの動力を第１モータ６に伝達させて第１モータ６で発電する。第１モータ６で発電した電力は、第２モータ８に供給して駆動輪の回転に利用したり、メインバッテリ４に充電したりすることもできる。 A power supply system 2 according to an embodiment will be described with reference to the drawings. The power supply system 2 is mounted on the hybrid vehicle 100. FIG. 1 shows a block diagram of an electric system of a hybrid vehicle 100 including a power supply system 2. The hybrid vehicle 100 can run with the power of the engine 61 and / or the power of the first motor 6 and the second motor 8. When using a motor, the hybrid vehicle 100 drives the second motor 8 with electric power supplied from the main battery 4 and rotates driving wheels (not shown) with the power of the second motor 8. When traveling using the engine 61, the hybrid vehicle 100 starts the engine 61 using the first motor 6 as a starter motor. In the hybrid vehicle 100, a part of the power generated by the engine 61 is transmitted to the drive wheels by the power distribution mechanism 62, while the remaining power is transmitted to the first motor 6 to generate electric power by the first motor 6. I do. The electric power generated by the first motor 6 can be supplied to the second motor 8 and used for rotation of drive wheels, or the main battery 4 can be charged.

なお、エンジン６１を利用して走行している際、メインバッテリ４から第２モータ８に電力を供給して、駆動力を増大させることも可能である。一方、走行中のハイブリッド車１００が減速する際には、第２モータ８で回生発電し、第２モータ８で発電した電力でメインバッテリ４を充電することができる。このように、第１モータ６と第２モータ８は、発電機としても機能する。その意味で、第１モータ６と第２モータ８は、「モータジェネレータ」と称することができる。図１の「ＭＧ１」が第１モータ６（第１モータジェネレータ）を表し、「ＭＧ２」が第２モータ８（第２モータジェネレータ）を表す。第１モータ６と第２モータ８は、「走行モータ」と称することもできる。 When the vehicle is running using the engine 61, it is also possible to increase the driving force by supplying electric power from the main battery 4 to the second motor 8. On the other hand, when the traveling hybrid vehicle 100 decelerates, the regenerative power is generated by the second motor 8 and the main battery 4 can be charged with the power generated by the second motor 8. Thus, the first motor 6 and the second motor 8 also function as generators. In that sense, the first motor 6 and the second motor 8 can be referred to as “motor generators”. “MG1” in FIG. 1 represents the first motor 6 (first motor generator), and “MG2” represents the second motor 8 (second motor generator). The first motor 6 and the second motor 8 can also be referred to as “traveling motors”.

電源システム２は、メインバッテリ４、サブバッテリ２２、電力制御ユニット１２、システムメインリレー２０、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８、第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０、電子制御ユニット６０を備えている。以下では説明を簡単にするため、便宜上、電力制御ユニット１２をＰＣＵ１２と表記し、システムメインリレー２０をＳＭＲ２０と表記し、電子制御ユニット６０をＥＣＵ６０と表記する。さらに、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８を第１ＤＤＣ２８と表記し、第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０を第２ＤＤＣ３０と表記する。図１では、第１ＤＤＣ２８は「ＤＤＣ１」と表記されており、第２ＤＤＣ３０は「ＤＤＣ２」と表記されている。また、ＥＣＵ６０は、ＳＭＲ２０、第１ＤＤＣ２８、第２ＤＤＣ３０、ＰＣＵ１２等と通信線で接続されており、それらを制御する。図１では、ＥＣＵ６０と他のユニットを接続する通信線は描かれていない。 The power supply system 2 includes a main battery 4, a sub-battery 22, a power control unit 12, a system main relay 20, a first DC-DC converter 28, a second DC-DC converter 30, and an electronic control unit 60. Hereinafter, for the sake of simplicity, for convenience, the power control unit 12 is described as PCU 12, the system main relay 20 is described as SMR 20, and the electronic control unit 60 is described as ECU 60. Further, the first DC-DC converter 28 is referred to as a first DDC 28, and the second DC-DC converter 30 is referred to as a second DDC 30. In FIG. 1, the first DDC 28 is described as “DDC1”, and the second DDC 30 is described as “DDC2”. The ECU 60 is connected to the SMR 20, the first DDC 28, the second DDC 30, the PCU 12, and the like by a communication line, and controls them. In FIG. 1, communication lines connecting the ECU 60 and other units are not drawn.

メインバッテリ４は、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池などの二次電池（充電可能電池）である。本実施例では、メインバッテリ４の電圧は約３００Ｖ（ボルト）である。メインバッテリ４は、メイン電力線１０を介してＰＣＵ１２に接続されている。ＳＭＲ２０よりもメインバッテリ４の側のメイン電力線１０ｂに、メインバッテリ４の電圧（バッテリ電圧ＶＢ）を計測する電圧センサ１９が備えられている。バッテリ電圧ＶＢは、ＳＭＲ２０よりもメインバッテリ４の側のメイン電力線１０ｂの電圧に相当する。 The main battery 4 is a secondary battery (rechargeable battery) such as a nickel hydrogen battery or a lithium ion battery. In this embodiment, the voltage of the main battery 4 is about 300 V (volt). Main battery 4 is connected to PCU 12 via main power line 10. A voltage sensor 19 that measures the voltage of the main battery 4 (battery voltage VB) is provided on the main power line 10 b closer to the main battery 4 than the SMR 20. Battery voltage VB corresponds to the voltage of main power line 10 b closer to main battery 4 than SMR 20.

メイン電力線１０には、ＳＭＲ２０が備えられている。ＳＭＲ２０は、メインバッテリ４とＰＣＵ１２の間の導通と非導通を切り換える。なお、「非導通」は、「遮断」と表現する場合もある。また、メインバッテリ４とＰＣＵ１２の間を導通させることを、「ＳＭＲ２０を閉じる」と表現し、メインバッテリ４とＰＣＵ１２の間を遮断することを、「ＳＭＲ２０」を開く、と表現する場合がある。 The main power line 10 includes an SMR 20. SMR 20 switches between conduction and non-conduction between main battery 4 and PCU 12. Note that “non-conduction” may be expressed as “blocking”. In some cases, the conduction between the main battery 4 and the PCU 12 is expressed as “close the SMR 20”, and the interruption between the main battery 4 and the PCU 12 is expressed as “opening the SMR 20”.

ＰＣＵ１２は、メインバッテリ４と、第１モータ６及び第２モータ８との間に設けられている。ＰＣＵ１２は、平滑コンデンサ１４、１５、電圧センサ１８、コンバータ１６及びインバータ１７を備えている。平滑コンデンサ１４は、メイン電力線１０の電流を平滑化する。より詳しく表現すると、平滑コンデンサ１４は、メインバッテリ４から供給される電力の電流を平滑化する。電圧センサ１８は、平滑コンデンサ１４の両端電圧ＶＬを測定する。平滑コンデンサ１４の両端電圧ＶＬは、ＳＭＲ２０よりもＰＣＵ１２の側のメイン電力線１０ａの電圧に相当する。平滑コンデンサ１５は、コンバータ１６とインバータ１７の間に流れる電力の電流を平滑化する。 The PCU 12 is provided between the main battery 4 and the first motor 6 and the second motor 8. The PCU 12 includes smoothing capacitors 14 and 15, a voltage sensor 18, a converter 16, and an inverter 17. Smoothing capacitor 14 smoothes the current of main power line 10. More specifically, the smoothing capacitor 14 smoothes the current of the power supplied from the main battery 4. The voltage sensor 18 measures the voltage VL across the smoothing capacitor 14. The voltage VL between both ends of the smoothing capacitor 14 corresponds to the voltage of the main power line 10 a closer to the PCU 12 than the SMR 20. Smoothing capacitor 15 smoothes the current of power flowing between converter 16 and inverter 17.

ＰＣＵ１２は、メインバッテリ４から供給される電力を第１モータ６及び第２モータ８（走行モータ）の駆動用電力に変換する。コンバータ１６は、メインバッテリ４から供給される電力の電圧を、必要に応じて第１モータ６や第２モータ８の駆動に適した電圧まで昇圧する。またコンバータ１６は、第１モータ６や第２モータ８が発電した電力の電圧を、メインバッテリ４の充電に適した電圧まで降圧させたりもする。即ち、コンバータ１６は、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータである。コンバータ１６には、メインバッテリ４からの電流が流れる複数のパワー素子が実装されている。双方向ＤＣ−ＤＣコンバータの回路構成は良く知られているので詳しい説明は省略する。本実施例では、第１モータ６や第２モータ８の駆動に用いる電圧は約６００Ｖである。 The PCU 12 converts electric power supplied from the main battery 4 into electric power for driving the first motor 6 and the second motor 8 (traveling motor). Converter 16 boosts the voltage of the electric power supplied from main battery 4 to a voltage suitable for driving first motor 6 and second motor 8 as necessary. Converter 16 also reduces the voltage of the power generated by first motor 6 and second motor 8 to a voltage suitable for charging main battery 4. That is, converter 16 is a bidirectional DC-DC converter. Converter 16 has a plurality of power elements through which current from main battery 4 flows. Since the circuit configuration of the bidirectional DC-DC converter is well known, detailed description will be omitted. In this embodiment, the voltage used to drive the first motor 6 and the second motor 8 is about 600V.

インバータ１７は、２個のモータ（第１モータ６と第２モータ８）の夫々に対応して、２組のインバータ回路を備えている。インバータ１７は、コンバータ１６から供給される直流電力をＵ相、Ｖ相、Ｗ相の交流電力に変換して第１モータ６や第２モータ８を駆動する三相交流電力を供給したり、第１モータ６や第２モータ８が発電した三相交流電力を直流電力に変換してコンバータ１６へ供給したりする。また、インバータ１７は、第１モータ６及び第２モータ８の一方が発電した三相交流電力を、一旦、直流電力に変換しさらに三相交流電力に変換して、第１モータ６及び第２モータ８の他方に供給したりもする。インバータ１７にも、メインバッテリ４からの電流が流れる複数のパワー素子が実装されている。インバータ回路の構成もよく知られているので詳しい説明は省略する。 The inverter 17 includes two sets of inverter circuits corresponding to each of the two motors (the first motor 6 and the second motor 8). The inverter 17 converts the DC power supplied from the converter 16 into U-phase, V-phase, and W-phase AC power to supply three-phase AC power for driving the first motor 6 and the second motor 8, The three-phase AC power generated by the first motor 6 and the second motor 8 is converted into DC power and supplied to the converter 16. Further, the inverter 17 temporarily converts the three-phase AC power generated by one of the first motor 6 and the second motor 8 into DC power, and further converts the converted three-phase AC power into three-phase AC power. It may be supplied to the other side of the motor 8. Inverter 17 is also equipped with a plurality of power elements through which current from main battery 4 flows. Since the configuration of the inverter circuit is well known, a detailed description is omitted.

平滑コンデンサ１４が放電した状態でＳＭＲ２０を閉じると、メインバッテリ４からＰＣＵ１２へ突入電流が流れ、コンバータ１６とインバータ１７のパワー素子がダメージを受ける虞がある。突入電流対策については後述する。 When the SMR 20 is closed with the smoothing capacitor 14 discharged, an inrush current flows from the main battery 4 to the PCU 12, and the power elements of the converter 16 and the inverter 17 may be damaged. The inrush current countermeasures will be described later.

ＳＭＲ２０よりもＰＣＵ１２の側のメイン電力線１０ａには、エアコン５０も接続されている。エアコン５０は消費電力が大きいので、サブ電力線２４（後述）ではなく、メイン電力線１０に接続されており、メインバッテリ４から電力供給を受けるようになっている。 An air conditioner 50 is also connected to the main power line 10a closer to the PCU 12 than the SMR 20. Since the air conditioner 50 consumes a large amount of power, the air conditioner 50 is connected to the main power line 10 instead of the sub power line 24 (described later), and receives power from the main battery 4.

サブバッテリ２２について説明する。サブバッテリ２２の出力電圧は、メインバッテリ４の出力電圧よりも低い。サブバッテリ２２は、典型的には、鉛蓄電池で構成される二次電池（充電可能電池）である。本実施例では、サブバッテリ２２の電圧は約１３Ｖである。サブバッテリ２２は、サブ電力線２４を介して、補機２６に接続されている。図１では、記号「ＡＵＸ」が補機を意味する。補機２６は、メインバッテリ４の電圧よりも低い電圧（サブバッテリ２２の電圧）で動作する機器（低電圧機器）の総称である。図１では、補機２６を一つの矩形で表しているが、補機２６は、ルームランプ、ナビゲーションシステム、カーオーディオなど、複数の低電圧機器を含む。ＥＣＵ６０も補機２６の一つとして、サブバッテリ２２から電力供給を受ける。車両の導電性のボデーが、サブ電力線２４の負極線を兼ねる場合がある。サブ電力線２４の負極線の電位は接地電位（基準電位）と呼ばれることがある。 The sub battery 22 will be described. The output voltage of sub-battery 22 is lower than the output voltage of main battery 4. The sub-battery 22 is typically a secondary battery (a rechargeable battery) composed of a lead storage battery. In this embodiment, the voltage of the sub-battery 22 is about 13V. The sub-battery 22 is connected to the auxiliary device 26 via the sub-power line 24. In FIG. 1, the symbol “AUX” means an auxiliary machine. The auxiliary device 26 is a general term for devices (low-voltage devices) that operate at a voltage lower than the voltage of the main battery 4 (voltage of the sub-battery 22). In FIG. 1, the accessory 26 is represented by one rectangle, but the accessory 26 includes a plurality of low-voltage devices such as a room lamp, a navigation system, and a car audio. The ECU 60 also receives power supply from the sub-battery 22 as one of the auxiliary devices 26. The conductive body of the vehicle may also serve as the negative line of the sub power line 24. The potential of the negative line of the sub power line 24 may be called a ground potential (reference potential).

ＳＭＲ２０よりもＰＣＵ１２側のメイン電力線１０ａとサブ電力線２４との間に、第１ＤＤＣ２８（第１ＤＣ−ＤＣコンバータ）が接続されている。第１ＤＤＣ２８は、メイン電力線１０を流れる電力を降圧してサブ電力線２４へ供給する降圧動作と、サブ電力線２４を流れる電力を昇圧してメイン電力線１０へ供給する昇圧動作を行うことができる。第１ＤＤＣ２８も、先のコンバータ１６と同様に、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータである。ハイブリッド車１００では、第１ＤＤＣ２８が降圧動作を行うことで、ＳＭＲ２０が非導通のときであっても、第１モータ６や第２モータ８が発電した電力でサブバッテリ２２を充電することができる。また、ハイブリッド車１００では、第１ＤＤＣ２８が昇圧動作を行うことで、ＳＭＲ２０が非導通のときでも、サブバッテリ２２の電力を利用して第１モータ６や第２モータ８を駆動することができる。 A first DDC 28 (first DC-DC converter) is connected between the main power line 10 a and the sub power line 24 on the PCU 12 side of the SMR 20. The first DDC 28 can perform a step-down operation of stepping down the power flowing through the main power line 10 and supplying the same to the sub power line 24 and a step-up operation of stepping up the power flowing through the sub power line 24 and supplying the same to the main power line 10. The first DDC 28 is also a bidirectional DC-DC converter, like the converter 16 described above. In the hybrid vehicle 100, the first DDC 28 performs the step-down operation, so that the sub-battery 22 can be charged with the electric power generated by the first motor 6 and the second motor 8 even when the SMR 20 is non-conductive. Further, in the hybrid vehicle 100, the first DDC 28 performs the boosting operation, so that the first motor 6 and the second motor 8 can be driven using the power of the sub-battery 22, even when the SMR 20 is non-conductive.

ＳＭＲ２０よりもメインバッテリ４側のメイン電力線１０ｂとサブ電力線２４の間に、第２ＤＤＣ３０（第２ＤＣ−ＤＣコンバータ）が接続されている。第２ＤＤＣ３０は、メイン電力線１０を流れる電力を降圧してサブ電力線２４へ供給する降圧動作を行うことができる。第２ＤＤＣ３０は、いわゆる降圧コンバータである。ハイブリッド車１００では、ＳＭＲ２０の導通時に、第１ＤＤＣ２８が降圧動作を行い、かつ第２ＤＤＣ３０が降圧動作を行う。これにより、メインバッテリ４からの電力や、第１モータ６や第２モータ８が発電した電力を、第１ＤＤＣ２８と第２ＤＤＣ３０の両方を介して、サブバッテリ２２に充電することができる。この場合、第１ＤＤＣ２８と第２ＤＤＣ３０のいずれか一方を介してサブバッテリ２２に充電する場合に比べて、サブバッテリ２２に供給される電流が大きくなる。そのため、サブバッテリ２２の充電に要する時間が短くなる。 A second DDC 30 (second DC-DC converter) is connected between the main power line 10 b and the sub power line 24 on the main battery 4 side with respect to the SMR 20. The second DDC 30 can perform a step-down operation of stepping down the power flowing through the main power line 10 and supplying it to the sub power line 24. The second DDC 30 is a so-called step-down converter. In hybrid vehicle 100, when SMR 20 is conducting, first DDC 28 performs a step-down operation, and second DDC 30 performs a step-down operation. Thus, the sub-battery 22 can be charged with the electric power from the main battery 4 and the electric power generated by the first motor 6 and the second motor 8 via both the first DDC 28 and the second DDC 30. In this case, the current supplied to the sub-battery 22 is larger than when the sub-battery 22 is charged via one of the first DDC 28 and the second DDC 30. Therefore, the time required for charging sub battery 22 is reduced.

ＥＣＵ６０には、電圧センサ１８、１９など、ハイブリッド車１００に搭載された各種のセンサの検出信号が入力される。本実施例では、電圧センサ１８から平滑コンデンサ１４の両端電圧ＶＬの検出信号が入力される。また、電圧センサ１９から、メインバッテリ４の電圧（バッテリ電圧ＶＢ）の検出信号が入力される。ＥＣＵ６０は、ＰＣＵ１２、ＳＭＲ２０、第１ＤＤＣ２８、第２ＤＤＣ３０など、ハイブリッド車１００の電気系統を構成する各構成要素を制御する。また、ＥＣＵ６０は、エンジン６１の点火機構、燃料噴射機構、給排気機構等の動作を制御する。図１では、ＥＣＵ６０を一つの矩形で描いているが、ＥＣＵ６０の機能は、複数のプロセッサの連携で実現されてもよい。 Detection signals from various sensors mounted on the hybrid vehicle 100 such as the voltage sensors 18 and 19 are input to the ECU 60. In this embodiment, a detection signal of the voltage VL across the smoothing capacitor 14 is input from the voltage sensor 18. Further, a detection signal of the voltage of the main battery 4 (battery voltage VB) is input from the voltage sensor 19. The ECU 60 controls each component constituting the electric system of the hybrid vehicle 100, such as the PCU 12, the SMR 20, the first DDC 28, and the second DDC 30. Further, the ECU 60 controls operations of an ignition mechanism, a fuel injection mechanism, a supply / exhaust mechanism, and the like of the engine 61. In FIG. 1, the ECU 60 is depicted by one rectangle, but the function of the ECU 60 may be realized by cooperation of a plurality of processors.

ＳＭＲ２０は、不図示の車両メインスイッチ（イグニッションスイッチ）がＯＦＦの間は開かれており、メインバッテリ４とＰＣＵ１２の間を遮断している。車両メインスイッチがＯＦＦからＯＮに切り換えられると、ＥＣＵ６０がＳＭＲ２０を閉じ、メインバッテリ４とＰＣＵ１２を接続する。メインバッテリ４とＰＣＵ１２が接続されると、第１モータ６と第２モータ８に電力を供給可能な状態、即ち、走行可能な状態になる。前述したように、平滑コンデンサ１４が放電された状態、即ち、平滑コンデンサ１４の両端電圧ＶＬが低い状態でＳＭＲ２０を接続すると、メインバッテリ４からＰＣＵ１２（コンバータ１６とインバータ１７）に突入電流が流れる。突入電流は、コンバータ１６やインバータ１７のパワー素子にダメージを与える可能性がある。そこで、ＥＣＵ６０は、ＳＭＲ２０を閉じるのに先立って、第１ＤＤＣ２８と第２ＤＤＣ３０を使って平滑コンデンサ１４を充電する（プリチャージする）。より具体的には、第２ＤＤＣ３０に降圧動作を行わせてメインバッテリ４の電力をサブ電力線２４に供給するとともに、第１ＤＤＣ２８に昇圧動作を行わせ、メインバッテリ４の電力を、サブ電力線２４を介して、ＳＭＲ２０よりもＰＣＵ１２の側のメイン電力線１０ａに供給する。ＳＭＲ２０よりもＰＣＵ１２の側のメイン電力線１０ａには、平滑コンデンサ１４が並列に接続されているため、上記の処理により、メインバッテリ４の電力で平滑コンデンサ１４がプリチャージされる。 The SMR 20 is open while a vehicle main switch (ignition switch) (not shown) is OFF, and cuts off the connection between the main battery 4 and the PCU 12. When the vehicle main switch is switched from OFF to ON, the ECU 60 closes the SMR 20 and connects the main battery 4 to the PCU 12. When the main battery 4 and the PCU 12 are connected, a state in which electric power can be supplied to the first motor 6 and the second motor 8, that is, a state in which the vehicle can run. As described above, when the SMR 20 is connected while the smoothing capacitor 14 is discharged, that is, when the voltage VL across the smoothing capacitor 14 is low, an inrush current flows from the main battery 4 to the PCU 12 (the converter 16 and the inverter 17). The inrush current may damage the power elements of the converter 16 and the inverter 17. Therefore, the ECU 60 charges (precharges) the smoothing capacitor 14 using the first DDC 28 and the second DDC 30 before closing the SMR 20. More specifically, the second DDC 30 performs the step-down operation to supply the power of the main battery 4 to the sub power line 24, and causes the first DDC 28 to perform the step-up operation, and the power of the main battery 4 is transmitted through the sub power line 24. Thus, the power is supplied to the main power line 10a closer to the PCU 12 than the SMR 20. Since the smoothing capacitor 14 is connected in parallel to the main power line 10a closer to the PCU 12 than the SMR 20, the smoothing capacitor 14 is precharged with the power of the main battery 4 by the above processing.

図２に、車両メインスイッチがＯＦＦからＯＮに切り換えられたときにＥＣＵ６０が実行するプリチャージ処理のフローチャートを示す。図２を参照しつつ、プリチャージ処理を詳しく説明する。まず、ＥＣＵは、平滑コンデンサ１４の充電開始時にメインバッテリ４の電圧を計測する。そのときの電圧を充電開始時電圧ＶＢ０と表記する。ＥＣＵ６０は、充電開始時電圧ＶＢ０を取得し記憶する（Ｓ４）。メインバッテリ４の電圧（バッテリ電圧ＶＢ）は、電圧センサ１９により計測される。 FIG. 2 shows a flowchart of a precharge process executed by the ECU 60 when the vehicle main switch is switched from OFF to ON. The precharge process will be described in detail with reference to FIG. First, the ECU measures the voltage of the main battery 4 when charging the smoothing capacitor 14 starts. The voltage at that time is referred to as a charging start voltage VB0. The ECU 60 acquires and stores the charging start voltage VB0 (S4). The voltage of the main battery 4 (battery voltage VB) is measured by the voltage sensor 19.

次にＥＣＵ６０は、第２ＤＤＣ３０を起動する（Ｓ５）。第２ＤＤＣ３０が動作を開始すると、第２ＤＤＣ３０がメインバッテリ４の電力を降圧してサブ電力線２４に供給するので、メインバッテリ４の電圧が下がる。また、後述するように、プリチャージ中に補機２６の負荷が変動し、その負荷変動に影響されて第２ＤＤＣ３０の出力電流も変動する。 Next, the ECU 60 activates the second DDC 30 (S5). When the second DDC 30 starts operating, the second DDC 30 lowers the power of the main battery 4 and supplies it to the sub power line 24, so that the voltage of the main battery 4 drops. Further, as described later, the load of the auxiliary device 26 fluctuates during the precharge, and the output current of the second DDC 30 fluctuates due to the load fluctuation.

次にＥＣＵ６０は、第１ＤＤＣ２８に昇圧動作を開始させる（Ｓ６）。第１ＤＤＣ２８が昇圧動作を開始すると、サブ電力線２４から電力がＳＭＲ２０よりＰＣＵ１２側のメイン電力線１０ａに供給され、平滑コンデンサ１４のプリチャージが開始される。平滑コンデンサ１４のプリチャージが進むにつれて、平滑コンデンサ１４の両端電圧ＶＬが上昇する。ＥＣＵ６０は、平滑コンデンサ１４の両端電圧ＶＬと充電開始時電圧ＶＢ０との差が第１許容電圧差ｄＶｘ１より小さくなるまで第１ＤＤＣ２８と第２ＤＤＣ３０を駆動する（Ｓ７：ＮＯ）。平滑コンデンサ１４の両端電圧ＶＬは、電圧センサ１８で計測される。平滑コンデンサ１４の両端電圧ＶＬと充電開始時電圧ＶＢ０との差が第１許容電圧差ｄＶｘ１より小さくなったら、ＥＣＵ６０は、第２ＤＤＣ３０を停止する（Ｓ７：ＹＥＳ、Ｓ８）。次にＥＣＵ６０は、平滑コンデンサ１４の両端電圧ＶＬがそのまま一定値を保持するように第１ＤＤＣ２８を制御する（Ｓ９）。第１許容電圧差ｄＶｘ１は、例えば２０ボルトに設定される。 Next, the ECU 60 causes the first DDC 28 to start the boosting operation (S6). When the first DDC 28 starts the boosting operation, power is supplied from the sub power line 24 to the main power line 10a on the PCU 12 side from the SMR 20, and precharging of the smoothing capacitor 14 is started. As the precharge of the smoothing capacitor 14 proceeds, the voltage VL across the smoothing capacitor 14 increases. The ECU 60 drives the first DDC 28 and the second DDC 30 until the difference between the voltage VL across the smoothing capacitor 14 and the charging start voltage VB0 becomes smaller than the first allowable voltage difference dVx1 (S7: NO). The voltage VL across the smoothing capacitor 14 is measured by a voltage sensor 18. When the difference between the voltage VL across the smoothing capacitor 14 and the charging start voltage VB0 becomes smaller than the first allowable voltage difference dVx1, the ECU 60 stops the second DDC 30 (S7: YES, S8). Next, the ECU 60 controls the first DDC 28 so that the voltage VL across the smoothing capacitor 14 maintains a constant value (S9). The first allowable voltage difference dVx1 is set to, for example, 20 volts.

ステップＳ９において、両端電圧ＶＬが一定値を保持するようにＥＣＵ６０が第１ＤＤＣ２８を制御するのは次の理由による。先に述べたように、ＳＭＲ２０よりもＰＣＵ１２の側のメイン電力線１０ａには、エアコン５０などのデバイスが接続されている。即ち、平滑コンデンサ１４には、エアコン５０などの他のデバイスが接続されている。また、平滑コンデンサ１４には、不図示の放電抵抗も接続されている。平滑コンデンサ１４に接続されている他のデバイス（エアコン５０や放電抵抗など）が電力を消費すると、平滑コンデンサ１４の両端電圧ＶＬが低下してしまう。ステップＳ９の処理により、他のデバイスが電力を消費しても両端電圧ＶＬは一定に保たれる。 In step S9, the ECU 60 controls the first DDC 28 so that the voltage VL is maintained at a constant value for the following reason. As described above, devices such as the air conditioner 50 are connected to the main power line 10a closer to the PCU 12 than the SMR 20. That is, another device such as an air conditioner 50 is connected to the smoothing capacitor 14. Further, a discharge resistor (not shown) is also connected to the smoothing capacitor 14. When another device (such as the air conditioner 50 or a discharge resistor) connected to the smoothing capacitor 14 consumes power, the voltage VL across the smoothing capacitor 14 decreases. By the processing in step S9, the voltage VL between both ends is kept constant even if another device consumes power.

次にＥＣＵ６０は、タイマをスタートさせ（Ｓ１０）、平滑コンデンサ１４の両端電圧ＶＬとメインバッテリ４の電圧（バッテリ電圧ＶＢ）の差が第２許容電圧差ｄＶｘ２より小さくなるまで待つ（Ｓ１１：ＮＯ、Ｓ１３：ＮＯ、Ｓ１１）。タイマは、両端電圧ＶＬとバッテリ電圧ＶＢとの差が第２許容電圧差ｄＶｘ２より小さくなるのを待つ猶予時間を計測するために導入される。以下では、平滑コンデンサ１４の両端電圧ＶＬとメインバッテリ４の電圧（バッテリ電圧ＶＢ）の差を、電圧差ｄＶと表記する。第２許容電圧差ｄＶｘ２は、例えば１０ボルトに設定される。 Next, the ECU 60 starts the timer (S10) and waits until the difference between the voltage VL across the smoothing capacitor 14 and the voltage of the main battery 4 (battery voltage VB) becomes smaller than the second allowable voltage difference dVx2 (S11: NO, S13: NO, S11). The timer is introduced to measure a grace period for waiting for the difference between the voltage VL and the battery voltage VB to become smaller than the second allowable voltage difference dVx2. Hereinafter, the difference between the voltage VL across the smoothing capacitor 14 and the voltage of the main battery 4 (battery voltage VB) is referred to as a voltage difference dV. The second allowable voltage difference dVx2 is set to, for example, 10 volts.

電圧差ｄＶが第２許容電圧差ｄＶｘ２よりも小さくなることをもって、プリチャージが完了する。ＥＣＵ６０は、電圧差ｄＶが第２許容電圧差ｄＶｘ２よりも小さくなったら（Ｓ１１：ＹＥＳ）、ＳＭＲ２０を閉じ（Ｓ１２）、メインバッテリ４とＰＣＵ１２の間を導通させる。平滑コンデンサ１４の両端電圧ＶＬがバッテリ電圧ＶＢに近くなっているので、ＳＭＲ２０を閉じたときにＳＭＲ２０よりＰＣＵ１２の側のメイン電力線１０ａに大きな突入電流が流れることはない。 The precharge is completed when the voltage difference dV becomes smaller than the second allowable voltage difference dVx2. When the voltage difference dV becomes smaller than the second allowable voltage difference dVx2 (S11: YES), the ECU 60 closes the SMR 20 (S12) and makes the main battery 4 and the PCU 12 conductive. Since the voltage VL between both ends of the smoothing capacitor 14 is close to the battery voltage VB, when the SMR 20 is closed, a large rush current does not flow to the main power line 10a closer to the PCU 12 than the SMR 20.

ＥＣＵ６０は、猶予時間Ｔｘの間、電圧差ｄＶが第２許容電圧差ｄＶｘ２よりも小さくなるのを待つ（Ｓ１３：ＮＯ、Ｓ１１）。ＥＣＵ６０は、ステップＳ１０でスタートしたタイマが所定の猶予時間Ｔｘを越えても電圧差ｄＶが第２許容電圧差ｄＶｘ２よりも小さくならない場合（Ｓ１３：ＹＥＳ）、何らかの異常が発生していると判断し、エラー処理を実行する（Ｓ１４）。 The ECU 60 waits until the voltage difference dV becomes smaller than the second allowable voltage difference dVx2 during the grace period Tx (S13: NO, S11). If the voltage difference dV does not become smaller than the second allowable voltage difference dVx2 even if the timer started in step S10 exceeds the predetermined delay time Tx (S13: YES), the ECU 60 determines that some abnormality has occurred. Then, an error process is executed (S14).

上記処理の利点を説明する。図３（Ａ）に、バッテリ電圧ＶＢと両端電圧ＶＬの時間変化を示し、図３（Ｂ）に補機２６の負荷変動を示し、図３（Ｃ）に第２ＤＤＣ３０の出力電流の時間変化を示す。図３では、時刻Ｔ０にプリチャージが開始され、時刻Ｔ１に図２のステップＳ７の判定がＹＥＳになると仮定する。即ち、時刻Ｔ１で第２ＤＤＣ３０が停止する。また、時刻Ｔ２に、図２のステップＳ１１の判定がＹＥＳになると仮定する。 The advantages of the above processing will be described. FIG. 3A shows a time change of the battery voltage VB and the voltage VL between both ends, FIG. 3B shows a load change of the auxiliary device 26, and FIG. 3C shows a time change of the output current of the second DDC 30. Show. In FIG. 3, it is assumed that precharge is started at time T0 and that the determination in step S7 of FIG. 2 is YES at time T1. That is, the second DDC 30 stops at the time T1. It is also assumed that the determination in step S11 in FIG. 2 is YES at time T2.

先に述べたように、サブ電力線２４には補機２６が接続されており、補機２６の動作により、補機２６が消費する電流（補機負荷）は変化する。図３（Ｂ）の波線グラフが、補機の負荷変動を模式的に表している。サブ電力線２４には、第２ＤＤＣ３０によってメインバッテリ４の電力が降圧されて供給される。補機の負荷変動に対応するためには、第２ＤＤＣ３０の出力電流も、図３（Ｂ）の負荷変動に合わせて変化させる必要がある。図３（Ｃ）の時刻Ｔ０から時刻Ｔ１までの間、補機負荷変動に合わせて第２ＤＤＣ３０の出力電流も変動する。図３（Ｃ）の時刻Ｔ０から時刻Ｔ１までの出力電流の変動の波形は、図３（Ｂ）の補機の負荷変動の波形と同期している。第２ＤＤＣ３０の入力側はメインバッテリ４に接続されている。それゆえ、メインバッテリ４の電圧（バッテリ電圧ＶＢ）は、メインバッテリ４の内部抵抗の値に、第２ＤＤＣ３０の出力電流の変動分を乗じた分だけ変動する。図３（Ａ）において時刻Ｔ０から時刻Ｔ１の間、第２ＤＤＣ３０の出力電流の変動に応じてメインバッテリ４の電圧も変動している。図３（Ａ）の時刻Ｔ０から時刻Ｔ１までのバッテリ電圧ＶＢの変動の波形は、図３（Ｃ）の第２ＤＤＣ３０の出力電流の負荷変動の波形の正負を逆転させた波形となっている（出力電流が増加すると、メインバッテリ４の電圧が下がる）。 As described above, the auxiliary device 26 is connected to the sub power line 24, and the current consumed by the auxiliary device 26 (the auxiliary device load) changes according to the operation of the auxiliary device 26. The dashed line graph of FIG. 3B schematically shows the load fluctuation of the auxiliary machine. The power of the main battery 4 is stepped down and supplied to the sub power line 24 by the second DDC 30. In order to cope with the load fluctuation of the auxiliary equipment, it is necessary to change the output current of the second DDC 30 in accordance with the load fluctuation shown in FIG. From time T0 to time T1 in FIG. 3C, the output current of the second DDC 30 also fluctuates in accordance with the fluctuation in the load of the auxiliary equipment. The waveform of the fluctuation of the output current from time T0 to time T1 in FIG. 3C is synchronized with the waveform of the load fluctuation of the auxiliary machine in FIG. 3B. The input side of the second DDC 30 is connected to the main battery 4. Therefore, the voltage of main battery 4 (battery voltage VB) fluctuates by the value obtained by multiplying the value of the internal resistance of main battery 4 by the fluctuation of the output current of second DDC 30. In FIG. 3A, between time T0 and time T1, the voltage of the main battery 4 also fluctuates according to the fluctuation of the output current of the second DDC 30. The waveform of the fluctuation of the battery voltage VB from time T0 to time T1 in FIG. 3A is a waveform obtained by reversing the sign of the waveform of the load fluctuation of the output current of the second DDC 30 in FIG. When the output current increases, the voltage of the main battery 4 decreases).

時刻Ｔ０以降、第１ＤＤＣ２８が昇圧動作を開始し、サブ電力線２４の電力を昇圧してＰＣＵ１２側のメイン電力線１０ａに供給するので平滑コンデンサ１４の両端電圧ＶＬが徐々に上昇する。図３（Ａ）の波線が示しているように、バッテリ電圧ＶＢは、第２ＤＤＣ３０の出力変動に応じて大きく変動する。それゆえ、両端電圧ＶＬとバッテリ電圧ＶＢの差（電圧差ｄＶ）も変動する。バッテリ電圧ＶＢが変動している間に電圧差ｄＶと所定の許容電圧差を比較した場合、バッテリ電圧ＶＢの計測タイミングが悪く、電圧変動の山あるいは谷を計測してしまうと、電圧差ｄＶが許容電圧差よりも小さいという判定がなかなかできない可能性がある。そこで、ＥＣＵ６０は、先に記憶した充電開始時電圧ＶＢ０と両端電圧ＶＬを比較する（図２のステップＳ７）。記憶している充電開始時電圧ＶＢ０は一定であるから、実際に両端電圧ＶＬと充電開始時電圧ＶＢ０との電圧差が所定の許容電圧差より小さくなれば、そのことが直ちに検知される。例えば、図３の時刻Ｔ１において、両端電圧ＶＬと充電開始時電圧ＶＢ０との電圧差ｄＶａが第１許容電圧差ｄＶｘ１よりも小さくなる。同じ時刻Ｔ１において、そのときのバッテリ電圧ＶＢと両端電圧ＶＬとの電圧差ｄＶｂは、第１許容電圧差ｄＶｘ１よりも大きい。仮に、各時刻のバッテリ電圧ＶＢと両端電圧ＶＬの電圧差（リアルタイム電圧差）と第１許容電圧差ｄＶｘ１を比較した場合、時刻Ｔ１には、リアルタイム電圧差が許容電圧差よりも小さくなるという判定は出ないことになる。実施例のＥＣＵ６０は、メインバッテリ４の充電開始時電圧ＶＢ０を使って両端電圧ＶＬがバッテリ電圧に近くなったことを検知するので、その検知が速やかに行える。 After time T0, the first DDC 28 starts the boosting operation, boosts the power of the sub power line 24 and supplies it to the main power line 10a on the PCU 12, so that the voltage VL across the smoothing capacitor 14 gradually increases. As shown by the dashed line in FIG. 3A, the battery voltage VB greatly fluctuates in accordance with the output fluctuation of the second DDC 30. Therefore, the difference (voltage difference dV) between the voltage VL and the battery voltage VB also varies. When the voltage difference dV is compared with the predetermined allowable voltage difference while the battery voltage VB fluctuates, when the measurement timing of the battery voltage VB is bad and a peak or a valley of the voltage fluctuation is measured, the voltage difference dV is reduced. There is a possibility that it is difficult to determine that the difference is smaller than the allowable voltage difference. Therefore, the ECU 60 compares the previously stored charging start voltage VB0 with the both-ends voltage VL (step S7 in FIG. 2). Since the stored charging start voltage VB0 is constant, if the voltage difference between the voltage VL and the charging start voltage VB0 actually becomes smaller than a predetermined allowable voltage difference, the fact is immediately detected. For example, at time T1 in FIG. 3, the voltage difference dVa between the voltage VL at both ends and the voltage VB0 at the start of charging becomes smaller than the first allowable voltage difference dVx1. At the same time T1, the voltage difference dVb between the battery voltage VB and the terminal voltage VL at that time is larger than the first allowable voltage difference dVx1. If the voltage difference (real-time voltage difference) between the battery voltage VB and the terminal voltage VL at each time and the first allowable voltage difference dVx1 are compared, at time T1, it is determined that the real-time voltage difference is smaller than the allowable voltage difference. Will not come out. The ECU 60 of the embodiment uses the voltage VB0 at the start of charging of the main battery 4 to detect that the voltage VL is close to the battery voltage, so that the detection can be performed quickly.

両端電圧ＶＬと充電開始時電圧ＶＢ０との電圧差が第１許容電圧差ｄＶｘ１より小さくなったことが検知されると、ＥＣＵ６０は第２ＤＤＣ３０を停止する（Ｓ７：ＹＥＳ、Ｓ８）。時刻Ｔ１でステップＳ７の判定がＹＥＳとなり、第２ＤＤＣ３０が停止される。その結果、時刻Ｔ１以降、第２ＤＤＣ３０の出力電流はゼロとなる（図３（Ｃ）参照）。第２ＤＤＣ３０が停止するので、バッテリ電圧ＶＢの変動がなくなる。図３（Ａ）に示すように、時刻Ｔ１以降、バッテリ電圧ＶＢは一定の値に近づく。ＥＣＵ６０は、両端電圧ＶＬと各時刻のバッテリ電圧ＶＢの電圧差が第２許容電圧差ｄＶｘ２よりも小さくなったら、ＳＭＲ２０を閉じる（Ｓ１２）。図３（Ａ）の例では、時刻Ｔ２において、電圧差ｄＶｃが第２許容電圧差ｄＶｘ２よりも小さくなる。時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの時間帯は、バッテリ電圧ＶＢの変動が収まるまでに要する時間である。ＳＭＲ２０を閉じたとき、平滑コンデンサ１４の両端電圧ＶＬとバッテリ電圧ＶＢに大きな差がないので大きな突入電流が流れることが防止される。 When it is detected that the voltage difference between the both-ends voltage VL and the charging start voltage VB0 is smaller than the first allowable voltage difference dVx1, the ECU 60 stops the second DDC 30 (S7: YES, S8). At time T1, the determination in step S7 becomes YES, and the second DDC 30 is stopped. As a result, after the time T1, the output current of the second DDC 30 becomes zero (see FIG. 3C). Since the second DDC 30 is stopped, the fluctuation of the battery voltage VB is eliminated. As shown in FIG. 3A, after time T1, battery voltage VB approaches a constant value. The ECU 60 closes the SMR 20 when the voltage difference between the voltage VL at both ends and the battery voltage VB at each time becomes smaller than the second allowable voltage difference dVx2 (S12). In the example of FIG. 3A, at time T2, the voltage difference dVc becomes smaller than the second allowable voltage difference dVx2. The time zone from the time T1 to the time T2 is a time required until the fluctuation of the battery voltage VB stops. When the SMR 20 is closed, there is no large difference between the voltage VL across the smoothing capacitor 14 and the battery voltage VB, so that a large rush current is prevented from flowing.

実施例の処理では、両端電圧ＶＬが十分に大きくなるまでは、第２ＤＤＣ３０を使って多くの電力を平滑コンデンサ１４に供給し、プリチャージを早める。ＥＣＵ６０は、両端電圧ＶＬと、一定値である充電開始時電圧ＶＢ０との電圧差が第１許容電圧差ｄＶｘ１よりも小さくなったときに、第２ＤＤＣ３０を停止する。すなわち、両端電圧ＶＬが概ねバッテリ電圧に近づいたら第２ＤＤＣ３０を停止し、バッテリ電圧の変動を抑える。次に、より正確に両端電圧ＶＬがバッテリ電圧ＶＢに近づくのを待つ。両端電圧ＶＬとバッテリ電圧ＶＢの電圧差ｄＶが十分に小さくなったら（即ち電圧差ｄＶ＜第２許容電圧差ｄＶｘ２となったら）、ＳＭＲ２０を閉じる。ＳＭＲ２０を閉じたとき、平滑コンデンサ１４の両端電圧ＶＬとバッテリ電圧ＶＢに大きな差がないので、ＳＭＲ２０よりもＰＣＵ１２の側のメイン電力線１０ａへ大きな突入電流が流れることが防止される。 In the processing of the embodiment, a large amount of power is supplied to the smoothing capacitor 14 using the second DDC 30 until the both-ends voltage VL becomes sufficiently large, and the precharge is accelerated. The ECU 60 stops the second DDC 30 when the voltage difference between the voltage VL at both ends and the charging start voltage VB0 that is a constant value becomes smaller than the first allowable voltage difference dVx1. That is, the second DDC 30 is stopped when the voltage VL substantially approaches the battery voltage, and the fluctuation of the battery voltage is suppressed. Next, it waits for the voltage VL to more accurately approach the battery voltage VB. When the voltage difference dV between the terminal voltage VL and the battery voltage VB becomes sufficiently small (that is, when the voltage difference dV <the second allowable voltage difference dVx2), the SMR 20 is closed. When the SMR 20 is closed, there is no large difference between the voltage VL across the smoothing capacitor 14 and the battery voltage VB, so that a large rush current is prevented from flowing to the main power line 10a closer to the PCU 12 than the SMR 20.

実施例の電源システム２は、平滑コンデンサ１４の両端電圧ＶＬとバッテリ電圧ＶＢとの差が許容電圧差よりも小さくなったことを速やかに検知することができ、その後に直ちにＳＭＲ２０を閉じることができる。別言すれば、実施例の電源システム２は、平滑コンデンサ１４のプリチャージの完了を速やかに検知することができる。実施例の電源システム２は、プリチャージの開始からＳＭＲ２０を閉じるまでの所要時間を短縮することができる。 The power supply system 2 of the embodiment can quickly detect that the difference between the voltage VL across the smoothing capacitor 14 and the battery voltage VB has become smaller than the allowable voltage difference, and can immediately close the SMR 20 thereafter. . In other words, the power supply system 2 of the embodiment can quickly detect the completion of the precharge of the smoothing capacitor 14. The power supply system 2 according to the embodiment can reduce the time required from the start of the precharge to the closing of the SMR 20.

実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。実施例のＳＭＲ２０が請求項の「システムスイッチ」の一例に相当する。実施例では、第１許容電圧差ｄＶｘ１と第２許容電圧差ｄＶｘ２には、異なる値が設定されていた。第１許容電圧差ｄＶｘ１と第２許容電圧差ｄＶｘ２は同じ値であってもよい。図２のフローチャートでは、ＥＣＵ６０は、メインバッテリ４の電圧（充電開始時電圧ＶＢ０）を取得してから、第１ＤＤＣ２８、第２ＤＤＣ３０を起動した。ＥＣＵ６０は、第１ＤＤＣ２８、第２ＤＤＣ３０を起動してからメインバッテリ４の電圧（充電開始時電圧ＶＢ０）を取得してもよい。 Points to keep in mind regarding the technology described in the embodiment will be described. The SMR 20 of the embodiment corresponds to an example of a “system switch” in the claims. In the embodiment, different values are set for the first allowable voltage difference dVx1 and the second allowable voltage difference dVx2. The first allowable voltage difference dVx1 and the second allowable voltage difference dVx2 may have the same value. In the flowchart of FIG. 2, the ECU 60 activates the first DDC 28 and the second DDC 30 after acquiring the voltage of the main battery 4 (the voltage VB0 at the time of starting charging). The ECU 60 may acquire the voltage of the main battery 4 (the charging start voltage VB0) after activating the first DDC 28 and the second DDC 30.

第２ＤＤＣ３０は、メイン電力線１０の電力を降圧してサブ電力線２４へ供給する降圧動作の他に、サブ電力線２４の電力を昇圧してメイン電力線１０に供給する昇圧動作が可能な双方向ＤＣ−ＤＣコンバータであってもよい。実施例の電源システム２は、走行用にエンジンとモータの双方を備えるハイブリッド車に適用されている。本明細書が開示する電源システムは、エンジンを備えない電気自動車に適用することも可能である。 The second DDC 30 is a bidirectional DC-DC capable of stepping down the power of the main power line 10 and supplying the same to the sub power line 24 and stepping up the power of the sub power line 24 and supplying the same to the main power line 10. It may be a converter. The power supply system 2 according to the embodiment is applied to a hybrid vehicle including both an engine and a motor for traveling. The power supply system disclosed in this specification can be applied to an electric vehicle without an engine.

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。 As described above, specific examples of the present invention have been described in detail, but these are merely examples, and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and alterations of the specific examples illustrated above. The technical elements described in the present specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology illustrated in the present specification or the drawings can simultaneously achieve a plurality of objects, and has technical utility by achieving one of the objects.

２：電源システム
４：メインバッテリ
６：第１モータ
８：第２モータ
１０：メイン電力線
１２：電力制御ユニット（ＰＣＵ）
１４、１５：平滑コンデンサ
１６：コンバータ
１７：インバータ
１８、１９：電圧センサ
２０：システムメインリレー（ＳＭＲ）
２２：サブバッテリ
２４：サブ電力線
２６：補機
２８：第１ＤＣ−ＤＣコンバータ（第１ＤＤＣ）
３０：第２ＤＣ−ＤＣコンバータ（第２ＤＤＣ）
５０：エアコン
６０：電子制御ユニット（ＥＣＵ）
６１：エンジン
６２：動力分配機構
１００：ハイブリッド車 2: Power supply system 4: Main battery 6: First motor 8: Second motor 10: Main power line 12: Power control unit (PCU)
14, 15: Smoothing capacitor 16: Converter 17: Inverters 18, 19: Voltage sensor 20: System main relay (SMR)
22: sub-battery 24: sub-power line 26: auxiliary machine 28: first DC-DC converter (first DDC)
30: 2nd DC-DC converter (2nd DDC)
50: Air conditioner 60: Electronic control unit (ECU)
61: Engine 62: Power distribution mechanism 100: Hybrid vehicle

Claims

A main battery,
A power control unit that includes a capacitor for smoothing a current of power supplied from the main battery, and converts power supplied from the main battery into power for driving a traveling motor;
A main power line connecting the main battery and the power control unit,
A system switch that is provided on the main power line and switches conduction and non-conduction between the main battery and the power control unit,
A sub-battery whose output voltage is lower than the main battery;
A sub power line connecting the sub battery and a low voltage device;
It is connected between the main power line and the sub power line closer to the power control unit than the system switch, and boosts the power of the sub power line and supplies the power to the main power line. A first DC-DC converter capable of performing a step-down operation of stepping down and supplying the stepped-down power to the sub power line;
A second DC-DC converter connected between the main power line and the sub power line on the main battery side of the system switch and capable of stepping down the power of the main power line and supplying the power to the sub power line When,
A controller for controlling the first and second DC-DC converters and the system switch,
The controller is
Acquiring the voltage of the main battery (voltage at the start of charging), causing the second DC-DC converter to perform a step-down operation, causing the first DC-DC converter to perform a step-up operation, and starts charging the capacitor;
When the difference between the voltage between both ends of the capacitor and the voltage at the start of charging becomes smaller than a first allowable voltage difference, the second DC-DC converter is stopped, and the power control unit side using the first DC-DC converter is stopped. Continue power supply to the main power line,
A power supply system for an electric vehicle, wherein the system switch is closed when a difference between a voltage across the capacitor and a voltage of the main battery becomes smaller than a second allowable voltage difference.