JP6722058B2 - Power system controller - Google Patents
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Description
本発明は、開閉スイッチを含む電源システムの制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for a power supply system including an open/close switch.
走行用モータを搭載したハイブリッド車両等には、モータに接続されたインバータと、インバータに接続されるメインバッテリと、インバータとメインバッテリとを電気的に接続又は遮断するSMR(System Main Relay)と、インバータの直流電圧側端子間に接続されたコンデンサと、が搭載されている。このようなハイブリッド車両等では、一般に、突入電流抑制用のプリチャージ抵抗が直列に接続されたプリチャージ用リレーと、プリチャージ抵抗が接続されていないSMRとを並列に備えており、車両の始動時にプリチャージ用リレーをオンしてコンデンサをプリチャージした後、SMRをオンして、大電流によるSMRの損傷を防止している。 In a hybrid vehicle equipped with a traveling motor, an inverter connected to the motor, a main battery connected to the inverter, and an SMR (System Main Relay) electrically connecting or disconnecting the inverter and the main battery, And a capacitor connected between the DC voltage side terminals of the inverter. In such a hybrid vehicle, generally, a precharge relay in which precharge resistors for suppressing inrush current are connected in series and an SMR in which a precharge resistor is not connected are provided in parallel to start a vehicle. At times, the precharge relay is turned on to precharge the capacitor, and then the SMR is turned on to prevent the SMR from being damaged by a large current.
また、ハイブリッド車両等でも、エンジンのみを駆動源とする車両と同様に、補機が搭載されており、補機には、メインバッテリよりも出力電圧が低い補機バッテリから電力が供給される。このような補機バッテリが搭載されたハイブリッド車両等では、メインバッテリと補機バッテリとの間に、双方向型のDC/DCコンバータや低圧を高圧へ変換するDC/DCコンバータが設けられていることがある。このようなDC/DCコンバータが設けられている場合、DC/DCコンバータを用いてコンデンサをプリチャージすれば、プリチャージ用リレーを削減することができる。この場合、メインバッテリ電圧をプリチャージにおける目標電圧とし、プリチャージを完了した後にSMRをオンすれば、SMRの損傷を防止できる。しかしながら、電圧を検出する電圧センサの検出誤差や、DC/DCコンバータの出力電圧の精度によっては、メインバッテリ電圧とプリチャージ完了後のコンデンサ電圧とに差が生じ、SMRがオンされた際に大電流が流れることがある。この場合、SMRのオン直前とオン直後におけるコンデンサ電圧には差が生じる。 In addition, even in a hybrid vehicle or the like, an auxiliary machine is mounted similarly to a vehicle using only an engine as a drive source, and electric power is supplied to the auxiliary machine from an auxiliary machine battery whose output voltage is lower than that of the main battery. In a hybrid vehicle equipped with such an auxiliary battery, a bidirectional DC/DC converter or a DC/DC converter for converting low voltage to high voltage is provided between the main battery and the auxiliary battery. Sometimes. When such a DC/DC converter is provided, precharging the capacitor using the DC/DC converter can reduce the number of precharge relays. In this case, damage to the SMR can be prevented by setting the main battery voltage as the target voltage in the precharge and turning on the SMR after completing the precharge. However, depending on the detection error of the voltage sensor that detects the voltage and the accuracy of the output voltage of the DC/DC converter, there is a difference between the main battery voltage and the capacitor voltage after the completion of precharge, which causes a large difference when the SMR is turned on. Electric current may flow. In this case, there is a difference in the capacitor voltage immediately before the SMR is turned on and immediately after the SMR is turned on.
そこで、特許文献1に記載の電源回路の制御装置は、プリチャージが完了してSMRをオンする直前のコンデンサ電圧と、SMRをオンした直後のコンデンサ電圧とを検出し、直前と直後のコンデンサ電圧の差を、補正値として記憶している。そして、上記制御装置は、次回のプリチャージにおける目標電圧を、記憶している補正値で補正して、メインバッテリ電圧とプリチャージ完了後のコンデンサ電圧との差を抑制している。ひいては、SMRに大電流が流れることを抑制している。
Therefore, the control device of the power supply circuit described in
特許文献1に記載の制御装置は、補正値を次回のプリチャージ時まで記憶する必要がある。そのため、補正値を記憶するためのメモリ回路を追加しなければならない。また、温度等の使用環境によって検出誤差が変化する場合、前回更新した補正値に基づいて補正を行っても、高精度に目標電圧を補正することができないおそれがある。
The control device described in
本発明は、上記実情に鑑み、一般的な回路を利用しつつ、簡易な制御で開閉スイッチの損傷を抑制可能な電源システムの制御装置を提供することを主たる目的とする。 In view of the above situation, it is a main object of the present invention to provide a control device for a power supply system that can suppress damage to the open/close switch with simple control while using a general circuit.
第1の構成は、主蓄電装置(10)と、平滑コンデンサ(60)と、前記平滑コンデンサを含み、前記主蓄電装置側の電圧を昇圧して前記平滑コンデンサ側へ出力する昇圧回路(50)と、前記主蓄電装置と前記昇圧回路とを電気的に接続又は遮断する開閉スイッチ(71,72)と、を備える電源システム(80)に適用される電源システムの制御装置(90)であって、前記電源システムは、前記開閉スイッチと前記昇圧回路との接続部に接続され、前記開閉スイッチを遮断状態から接続状態に切替える前の前記主蓄電装置より高い電圧を出力する電圧源と、前記開閉スイッチ側から前記平滑コンデンサ側への電流の流れを規制せず、且つ前記平滑コンデンサ側から前記開閉スイッチ側への電流の流れを規制する規制素子と、を有し、前記開閉スイッチを遮断状態から接続状態に切替える前に、前記電圧源から前記平滑コンデンサに電力を供給して、前記平滑コンデンサをプリチャージするプリチャージ部を備える。 A first configuration includes a main power storage device (10), a smoothing capacitor (60), and the smoothing capacitor, and a boosting circuit (50) that boosts a voltage on the main power storage device side and outputs the voltage to the smoothing capacitor side. And a controller (90) for a power supply system, which is applied to a power supply system (80) including: an open/close switch (71, 72) that electrically connects or disconnects the main power storage device and the booster circuit. The power supply system is connected to a connecting portion between the open/close switch and the booster circuit, and outputs a voltage higher than that of the main power storage device before switching the open/close switch from a disconnection state to a connection state; A regulating element that does not regulate the flow of current from the switch side to the smoothing capacitor side and regulates the flow of current from the smoothing capacitor side to the open/close switch side; and Before switching to the connected state, a precharge unit that supplies electric power from the voltage source to the smoothing capacitor to precharge the smoothing capacitor is provided.
第1の構成によれば、開閉スイッチを遮断状態にして平滑コンデンサをプリチャージする際に、電圧源から規制素子を介して、平滑コンデンサに電力が供給される。電圧源は、開閉スイッチを遮断状態から接続状態に切替える前の主蓄電装置より高い電圧を出力する。このため、プリチャージによって平滑コンデンサの電圧を、開閉スイッチを遮断状態から接続状態に切替える前の主蓄電装置より高い電圧とすることができる。ここで、平滑コンデンサの電圧を、開閉スイッチを遮断状態から接続状態に切替える前の主蓄電装置より高い電圧にした場合であっても、平滑コンデンサから開閉スイッチへの放電は規制素子により抑制される。したがって、主蓄電装置から平滑コンデンサに対して大電流が流れること、及び、平滑コンデンサから主蓄電装置に対する大電流が流れることをともに抑制し、簡易な制御で開閉スイッチの損傷を抑制することができる。 According to the first configuration, when the open/close switch is turned off and the smoothing capacitor is precharged, power is supplied from the voltage source to the smoothing capacitor via the regulation element. The voltage source outputs a voltage higher than that of the main power storage device before switching the open/close switch from the disconnection state to the connection state. Therefore, by precharging, the voltage of the smoothing capacitor can be made higher than that of the main power storage device before the switching of the open/close switch from the disconnected state to the connected state. Here, even when the voltage of the smoothing capacitor is set to a voltage higher than that of the main power storage device before the switching of the on/off switch from the disconnection state to the connection state, the discharge from the smoothing capacitor to the on/off switch is suppressed by the regulation element. .. Therefore, both a large current flowing from the main power storage device to the smoothing capacitor and a large current flowing from the smoothing capacitor to the main power storage device can be suppressed, and damage to the open/close switch can be suppressed by simple control. ..
第2の構成は、主蓄電装置(10)と、前記主蓄電装置よりも低圧の副蓄電装置(20)と、平滑コンデンサ(60)と、前記平滑コンデンサを含み、前記主蓄電装置側の電圧を昇圧して前記平滑コンデンサ側へ出力する昇圧回路(50)と、前記主蓄電装置と前記昇圧回路とを電気的に接続又は遮断する開閉スイッチ(71,72)と、前記開閉スイッチと前記昇圧回路との接続部と前記副蓄電装置との間に接続され、前記副蓄電装置に蓄えられた電力の電圧を変換して出力するDC/DCコンバータ(30)と、を備える電源システム(80)に適用される電源システムの制御装置(90)であって、前記昇圧回路は、前記開閉スイッチ側から前記平滑コンデンサ側への電流の流れを規制せず、且つ前記平滑コンデンサ側から前記開閉スイッチ側への電流の流れを規制する規制素子を有し、前記開閉スイッチを遮断状態から接続状態に切替える前に、前記DC/DCコンバータから前記平滑コンデンサに電力を供給して、前記平滑コンデンサをプリチャージするプリチャージ部と、前記平滑コンデンサのプリチャージにおける目標電圧を、前記主蓄電装置の検出電圧に対して所定電圧高い値に設定する電圧設定部と、前記平滑コンデンサの検出電圧が前記目標電圧に到達したと判定された後、前記開閉スイッチを接続状態にする通電部と、を備える。 A second configuration includes a main power storage device (10), a sub power storage device (20) having a lower voltage than the main power storage device, a smoothing capacitor (60), and the smoothing capacitor, and a voltage on the main power storage device side. A booster circuit (50) for boosting and outputting the voltage to the smoothing capacitor side, an open/close switch (71, 72) for electrically connecting or disconnecting the main power storage device and the booster circuit, the open/close switch and the booster A power supply system (80) including a DC/DC converter (30) that is connected between a connection portion with a circuit and the sub power storage device, and that converts and outputs a voltage of electric power stored in the sub power storage device. (90) for a power supply system, wherein the booster circuit does not regulate the flow of current from the opening/closing switch side to the smoothing capacitor side, and the smoothing capacitor side to the opening/closing switch side. Has a regulation element that regulates the flow of current to the smoothing capacitor by supplying power from the DC/DC converter to the smoothing capacitor before switching the open/close switch from the disconnection state to the connection state. And a voltage setting unit that sets a target voltage in precharging of the smoothing capacitor to a value higher than the detection voltage of the main power storage device by a predetermined voltage, and a detection voltage of the smoothing capacitor becomes the target voltage. An energizing section that brings the open/close switch into a connected state after it is determined that the switch has arrived.
第2の構成によれば、開閉スイッチを遮断状態にして平滑コンデンサをプリチャージする際に、副蓄電装置に蓄えられた電力の電圧がDC/DCコンバータにより変換され、DC/DCコンバータから昇圧回路を経由して、平滑コンデンサに電力が供給される。この際、プリチャージにおける目標電圧が、主蓄電装置の検出電圧よりも所定電圧高い値に設定される。そして、平滑コンデンサの検出電圧が目標電圧に到達したと判定された後、開閉スイッチが接続状態にされる。 According to the second configuration, when the open/close switch is turned off and the smoothing capacitor is precharged, the voltage of the electric power stored in the sub power storage device is converted by the DC/DC converter, and the DC/DC converter boosts the voltage. Power is supplied to the smoothing capacitor via the. At this time, the target voltage in the precharge is set to a value higher by a predetermined voltage than the detected voltage of the main power storage device. Then, after it is determined that the detected voltage of the smoothing capacitor has reached the target voltage, the open/close switch is brought into the connected state.
ここで、主蓄電装置の電圧とプリチャージ後の平滑コンデンサの電圧との偏差が、許容偏差内に収まっていれば、開閉スイッチを接続状態にした際に、平滑コンデンサから又は主蓄電装置から開閉スイッチへ大電流が流れることが抑制され、開閉スイッチの損傷が防止される。しかしながら、主蓄電装置の検出電圧の検出誤差や、平滑コンデンサの検出電圧の検出誤差により、上記偏差を許容偏差内に収めることは困難である。上記偏差を許容偏差内に収めるためには、検出誤差を十分に小さくする必要がある。すなわち、プリチャージ抵抗が自然に電圧を調整するプリチャージ用リレーを用いる場合に対して、検出電圧を目標にして電圧を調整する場合は、主蓄電装置の電圧を検出する電圧センサや、平滑コンデンサの電圧を検出する電圧センサを高精度なものにすることが望まれる。しかしながら、電圧センサを高精度にするとコストが増加する。 Here, if the deviation between the voltage of the main power storage device and the voltage of the smoothing capacitor after precharging is within the permissible deviation, when the open/close switch is connected, switching from the smoothing capacitor or from the main power storage device is performed. A large current is suppressed from flowing to the switch, and damage to the open/close switch is prevented. However, due to the detection error of the detection voltage of the main power storage device and the detection error of the detection voltage of the smoothing capacitor, it is difficult to keep the above deviation within the allowable deviation. In order to keep the above deviation within the allowable deviation, it is necessary to make the detection error sufficiently small. That is, as compared with the case of using a precharge relay in which the precharge resistance naturally adjusts the voltage, when adjusting the voltage with the detection voltage as a target, a voltage sensor that detects the voltage of the main power storage device or a smoothing capacitor It is desired to make the voltage sensor for detecting the voltage of 1) highly accurate. However, increasing the accuracy of the voltage sensor increases the cost.
この点、目標電圧を主蓄電装置の検出電圧よりも所定電圧高い値に設定したことにより、真の電圧よりも検出電圧が低くなる傾向の場合には、平滑コンデンサの真の電圧が目標電圧よりも低くなるため、上記偏差を許容偏差内に収めやすい。一方、真の電圧よりも検出電圧が高くなる傾向の場合には、平滑コンデンサの真の電圧が目標電圧よりも高くなるため、低くなる傾向の場合よりも上記偏差が大きくなりやすい。しかしながら、平滑コンデンサから開閉スイッチへの放電は規制素子により抑制される。そのため、主蓄電装置の電圧に対して平滑コンデンサの電圧が高くなる側の上記偏差は、低くなる側の上記偏差よりも、比較的大きな値が許容される。よって、目標電圧を主蓄電装置の検出電圧よりも所定電圧高い値に設定したことにより、高くなる側及び低くなる側のどちらの側に検出誤差が生じる場合でも、上記偏差を許容偏差内に入りやすくすることができる。また、規制素子は、昇圧回路に通常設けられているものである。したがって、電源システムの一般的な回路を利用しつつ、簡易な制御で開閉スイッチの損傷を抑制することができる。 In this regard, if the target voltage is set to a value higher than the detection voltage of the main power storage device by a predetermined voltage, and if the detection voltage tends to be lower than the true voltage, the true voltage of the smoothing capacitor is higher than the target voltage. Since it is also low, it is easy to keep the above deviation within the allowable deviation. On the other hand, when the detected voltage tends to be higher than the true voltage, the true voltage of the smoothing capacitor becomes higher than the target voltage, and therefore the deviation is likely to be larger than when it tends to be low. However, the discharge from the smoothing capacitor to the open/close switch is suppressed by the regulating element. Therefore, a relatively large value is allowed for the deviation on the side where the voltage of the smoothing capacitor is high with respect to the voltage of the main power storage device, compared to the deviation on the side where the voltage of the smoothing capacitor is low. Therefore, by setting the target voltage to a value higher by a predetermined voltage than the detection voltage of the main power storage device, even if a detection error occurs on either the higher side or the lower side, the above deviation falls within the allowable deviation. Can be made easier. Moreover, the regulating element is usually provided in the booster circuit. Therefore, damage to the open/close switch can be suppressed by simple control while using a general circuit of the power supply system.
以下、電源システムの制御装置を具現化した実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態に係る電源システムは、ハイブリッド自動車や電気自動車等の走行用モータを備えた自動車に搭載された電源システムを想定している。 Hereinafter, an embodiment that embodies a control device for a power supply system will be described with reference to the drawings. The power supply system according to the present embodiment is assumed to be a power supply system mounted on a vehicle including a traveling motor such as a hybrid vehicle or an electric vehicle.
まず、本実施形態に係る電源システムの構成について、図1を参照して説明する。本実施形態に係る電源システム80は、メインバッテリ10、補機バッテリ20、DC/DCコンバータ30、昇圧回路50、SMR71,72、電圧センサ81,82,83を備えている。電源システム80は、第1インバータ200を介してMG1に接続されるとともに、第2インバータ400を介してMG2に接続される。
First, the configuration of the power supply system according to the present embodiment will be described with reference to FIG. The
電源システム80において、メインバッテリ10は、SMR71,72を介して昇圧回路50に接続されており、昇圧回路50の出力側の平滑コンデンサ60には、第1インバータ200及び第2インバータ400がそれぞれ並列に接続されている。また、SMR71,72と昇圧回路50との接続部と補機バッテリ20との間には、DC/DCコンバータ30が接続されている。DC/DCコンバータ30は、昇圧回路50の入力側のフィルタコンデンサ40に並列に接続されている。
In the
メインバッテリ10は、複数の電池セルが直列に接続された高圧の組電池であり、その定格出力電圧は、例えば200〜300Vである。メインバッテリ10としては、例えば、リチウムイオン電池やニッケル水素電池等を採用できる。メインバッテリ10は、主に第1インバータ200及び第2インバータ400を介してMG1及びMG2と電力の授受を行う。なお、メインバッテリ10は、主蓄電装置に相当する。
The
補機バッテリ20は、メインバッテリ10よりも定格出力電圧が低い低圧の電池であり、例えば鉛蓄電池である。補機バッテリ20は、車両に搭載された負荷100と接続されており、主に負荷100へ電力を供給する。負荷100は、車両に搭載された電装機器であり、例えば、ECU、ヘッドライト、オーディオ、空調装置、パワーウィンドウ等である。なお、補機バッテリ20は、副蓄電装置に相当する。
The
DC/DCコンバータ30は、補機バッテリ20に蓄えられた電力の電圧を所定の電圧に変換して出力する回路である。詳しくは、DC/DCコンバータ30は、補機バッテリ20に蓄えられた電力の電圧を昇圧して、平滑コンデンサ60やメインバッテリ10へ供給するとともに、平滑コンデンサ60やメインバッテリ10に蓄えられた電力の電圧を降圧して、補機バッテリ20へ供給する双方向コンバータである。あるいは、DC/DCコンバータ30は、補機バッテリ20に蓄えられた電力の電圧を昇圧して、平滑コンデンサ60やメインバッテリ10へ供給する単方向コンバータでもよい。
The DC/
昇圧回路50は、メインバッテリ10に蓄えられた電力の電圧や、DC/DCコンバータ30の出力電圧を所定の電圧に昇圧して、第1インバータ200及び第2インバータ400へ供給する回路である。本実施形態に係る昇圧回路50は、昇圧チョッパー回路であり、フィルタコンデンサ40、コイル51、スイッチング素子52,53、ダイオード54,55及び平滑コンデンサ60を備える。スイッチング素子52,53は、例えばIGBTであり、ダイオード54,55は、スイッチング素子52,53に逆並列に接続されている。なお、ダイオード54は、規制素子に相当する。
The
フィルタコンデンサ40は、昇圧回路50の入力電圧を安定させるコンデンサである。平滑コンデンサ60は、第1インバータ200や第2インバータ400の直流電圧を平滑するコンデンサである。平滑コンデンサ60により平滑された電圧は、第1インバータ200や第2インバータ400、昇圧回路50のブリッジ回路へ入力される。一般に、平滑コンデンサ60の容量は、フィルタコンデンサ40の容量よりも大きく、フィルタコンデンサ40の容量の数倍程度の大きさである。
The
SMR71,72は、メインバッテリ10と昇圧回路50とを電気的に接続又は遮断する開閉スイッチである。SMR71,72は、コイルに対して励磁電流を通電した時に接点を閉じるリレーである。ここでは、SMR71,72の接点が閉じた状態をオン、接点が開いた状態をオフと称する。SMR71,72のオン時に、メインバッテリ10と昇圧回路50とが電気的に接続され、SMR71,72のオフ時に、メインバッテリ10と昇圧回路50とが電気的に遮断される。SMR71は、メインバッテリ10の正極側と昇圧回路50のコイル51との間に配置されており、SMR72は、メインバッテリ10の負極側と昇圧回路50の間に配置されている。
The
電圧センサ81は、メインバッテリ10に並列に接続されており、メインバッテリ10の電圧VBを検出する。電圧センサ82は、フィルタコンデンサ40に並列に接続されており、フィルタコンデンサ40の端子間の電圧VLを検出する。ECU90は、電圧センサ81及び電圧センサ82により検出された検出電圧を取り込む。また、電圧センサ83は、平滑コンデンサ60に並列に接続されており、平滑コンデンサ60の端子間の電圧VHを検出する。ただし、ECU90は、通信を介さなければ、昇圧回路50の高圧側で電圧センサ83により検出された電圧VHを取り込むことができない。ここで、プリチャージ中は、昇圧回路50が動作せず、フィルタコンデンサ40の端子間の電圧VLは、平滑コンデンサ60の端子間の電圧VHと略等しい電圧となる。よって、プリチャージ中は、電圧VLを電圧VHとして検出し、ECU90は、電圧センサ82により検出されたで電圧VLを電圧VHとして用いる。なお、ECU90は、電圧センサ83により検出された電圧VHを通信により受信して、電圧センサ83により検出された電圧VHを用いてもよい。
The
メインバッテリ10の電圧VBは、ユーザの安全上、比較的高精度に検出する必要がある。一方、電圧VL及び電圧VHは、DC/DCコンバータ30、第1インバータ200及び第2インバータ400の制御に使用する目的のため、電圧VBほど高精度に検出する必要はない。そのため、図2に示すように、電圧センサ82,83は、電圧センサ81に比べて検出誤差が大きい検出回路となっている。電圧センサ81,82,83のいずれも、検出対象の電圧として想定している検出範囲においては、検出誤差が比較的小さくなるが、想定している検出範囲外では、検出誤差が比較的大きくなる。
The voltage VB of the
第1インバータ200及び第2インバータ400は、6個のスイッチング素子を含む3相の電力変換回路である。第1インバータ200及び第2インバータ400は、平滑コンデンサ60を介して供給された直流電力を交流電力に変換してMG1及びMG2へそれぞれ供給するとともに、MG1及びMG2からそれぞれ供給された交流電力を直流電力に変換して、平滑コンデンサ60へ供給する。
The
本実施形態に係るMG1及びMG2は、3相のモータジェネレータである。MG1は主として発電機として機能するモータジェネレータであり、MG2は主として電動機として機能し、車両の走行駆動源となるモータジェネレータである。
ECU90(電源システムの制御装置)は、CPU、ROM、RAM、I/O及び記憶装置等を備えたマイクロコンピュータを主体として構成されている。ECU90は、SMR71,72へオンオフ指令を出すとともに、DC/DCコンバータ30及び昇圧回路50へ動作指令を出す詳しくは、半導体メモリ等の非遷移的実用的記録媒体であるROMには、電源システム80を制御するための各種機能を実現するプログラムが記憶されている。CPUは、ROMに記憶されているプログラムを実行することにより、各種機能を実現して、電源システム80を制御する。ECU90は、プリチャージ部、電圧設定部、放電部及び通電部の機能を実現するとともに、各種マップを備える。以下、ECU90の各機能について説明する。
MG1 and MG2 according to the present embodiment are three-phase motor generators. MG1 is a motor generator that mainly functions as a generator, and MG2 is a motor generator that mainly functions as an electric motor and serves as a travel drive source of the vehicle.
The ECU 90 (control device for power supply system) is mainly composed of a microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM, an I/O, a storage device, and the like. The
まず、SMR71,72の動作状態と始動スイッチの位置との関係について説明する。始動スイッチは、イグニッションスイッチや、プッシュ式のスタートスイッチである。始動スイッチには、例えば、オフ位置、ACC位置、オン位置及びスタート位置がある。始動スイッチの位置は、オフ位置→ACC位置→オン位置→スタート位置の順に切り替えられ、スタート位置からオン位置へは自動的に戻る。ECU90は、電源遮断時、すなわち始動スイッチの位置がオフ位置にあるときには、SMR71,72をオフにする。また、ECU90は、電源接続時、すなわち始動スイッチの位置がオフ位置からACC位置及びオン位置を経てスタート位置に切り替えられると、まず、プリチャージ部により平滑コンデンサ60のプリチャージを行う。そして、ECU90は、平滑コンデンサ60の電圧VHが目標電圧に到達してプリチャージが完了すると、SMR71,72をオフからオンにして、プリチャージモードから通常モードに切り替える。
First, the relationship between the operating states of the
詳しくは、プリチャージ部は、始動スイッチがスタート位置に切り替えられると、SMR71,72をオフからオンに切り替える前に、SMR71,72をオフにしたまま、DC/DCコンバータ30を昇圧動作させる。そして、プリチャージ部は、補機バッテリ20の電圧を昇圧して平滑コンデンサ60に供給し、後述する目標電圧に平滑コンデンサ60をプリチャージする。これにより、図1に鎖線の矢印で示すように、補機バッテリ20からDC/DCコンバータ30、昇圧回路50のコイル51、ダイオード54を経て、平滑コンデンサ60へ電流が流れる。この時、プリチャージ部は、平滑コンデンサ60の電圧が緩やかに上昇するように、DC/DCコンバータ30の動作を制御して、突入電流の発生を防止する。なお、プリチャージ時に、昇圧回路50は動作させない。
Specifically, when the start switch is switched to the start position, the precharge unit causes the DC/
電圧設定部は、メインバッテリ10の電圧VBの検出値に基づいて、平滑コンデンサ60のプリチャージにおける目標電圧を設定する。ここで、メインバッテリ10の電圧VBとプリチャージ後の電圧VHとの偏差ΔVが、許容偏差内に収まっていないと、SMR71,72をオフからオンにした際に、SMR71に大電流が流れ、SMR71の接点が損傷するおそれがある。特に、このような状態が繰り返されると、SMR71の接点が損傷するおそれがある。許容偏差は、偏差ΔVをこの許容偏差内に収めると、SMR71,72をオフからオンにした際に、SMR71へ流れる電流が、SMR71の接点を損傷させるおそれのない程度に小さくなる値である。
The voltage setting unit sets a target voltage for precharging the smoothing
よって、電圧VBとプリチャージ後における電圧VHとの偏差ΔVは十分に小さくすることが望ましい。しかしながら、電圧VBの検出誤差及び電圧VHの検出誤差がある。図2に示すように、電圧VBの正側の検出誤差の最大の大きさをΔVB1、負側の検出誤差の最大の大きさをΔVB2、電圧VBの真値をVBtとすると、電圧VBの検出電圧VBdは、VBt−ΔVB2〜VBt+ΔVB1の範囲の値となる。検出電圧VBをプリチャージにおける目標電圧とした場合、目標電圧は、VBt−ΔVB2〜VBt+ΔVB1の範囲の値となる。 Therefore, it is desirable to make the deviation ΔV between the voltage VB and the voltage VH after precharge sufficiently small. However, there are detection errors of the voltage VB and the voltage VH. As shown in FIG. 2, assuming that the maximum detection error on the positive side of the voltage VB is ΔVB1, the maximum detection error on the negative side is ΔVB2, and the true value of the voltage VB is VBt, the detection of the voltage VB is detected. The voltage VBd has a value in the range of VBt−ΔVB2 to VBt+ΔVB1. When the detection voltage VB is the target voltage in precharge, the target voltage has a value in the range of VBt−ΔVB2 to VBt+ΔVB1.
また、電圧VLすなわち電圧VHの正側の検出誤差の最大の大きさをΔVH1、負側の検出誤差の最大の大きさをΔVH2とする。検出電圧VBtをプリチャージにおける目標値とした場合、電圧VHの真値VHtは、VBt−ΔVB2−ΔVH2〜VBt+ΔVB1+ΔVH1の範囲の値となる。よって、電圧VHの真値VHtと電圧VBの真値VBtとの偏差ΔVは、−(ΔVB2+ΔVH2)〜ΔVB1+ΔVH1の範囲の値となる。なお、真値VBtに対して正側の偏差ΔVは、電圧VBよりも電圧VHが高い状態に相当する。 Further, the maximum magnitude of the detection error on the positive side of the voltage VL, that is, the voltage VH is ΔVH1, and the maximum magnitude of the detection error on the negative side is ΔVH2. When the detection voltage VBt is set as the target value for precharge, the true value VHt of the voltage VH is a value in the range of VBt-ΔVB2-ΔVH2 to VBt+ΔVB1+ΔVH1. Therefore, the deviation ΔV between the true value VHt of the voltage VH and the true value VBt of the voltage VB is a value in the range of −(ΔVB2+ΔVH2) to ΔVB1+ΔVH1. The deviation ΔV on the positive side with respect to the true value VBt corresponds to a state in which the voltage VH is higher than the voltage VB.
平滑コンデンサ60の容量及びフィルタコンデンサ40の容量を考慮した許容偏差の大きさを、電圧VBの真値VBtに対して正側及び負側にB1,B2とする。図2に示すように、B1,B2よりもΔVB1+ΔVH1,ΔVB2+ΔVH2を小さくするために、プリチャージ用リレーを使用する電源システムと比べて、高精度の検出回路を構成する必要がある。そのため、SMR71,72をオンにした際に、SMR71に大電流が流れること防止するためには、高精度検出回路を実現するための製造コストが増加することになる。
The magnitude of the allowable deviation in consideration of the capacity of the smoothing
ここで、SMR71,72をオンにした際に、電圧VBの真値VBtが電圧VHの真値VHtよりも大きい場合、メインバッテリ10からフィルタコンデンサ40及び平滑コンデンサ60へ電流が流れる。一方、SMR71,72をオンにした際に、電圧VBの真値VBtが電圧VHの真値VHtよりも小さい場合、フィルタコンデンサ40からメインバッテリ10へ電流が流れる。この場合、平滑コンデンサ60からメインバッテリ10への電流は、ダイオード54により抑制される。ダイオード54は、SMR71側から平滑コンデンサ60側への電流の流れを規制せず、平滑コンデンサ60側からSMR71側への電流の流れを規制する規制素子となっている。
Here, when the SMRs 71 and 72 are turned on, if the true value VBt of the voltage VB is larger than the true value VHt of the voltage VH, current flows from the
よって、真値VBtに対して真値VHtが高くなる側の偏差ΔVは、真値VBtに対して真値VHtが低くなる側の偏差ΔVよりも、大きな値が許容される。図2に示すように、真値VBtに対して真値VHtが高くなる側の許容偏差をA1、真値VBtに対して真値VHtが低くなる側の許容偏差をA2とした場合、A1>A2とすることができる。この場合、VBt−A2〜VBt+A1の範囲がプリチャージ後の真値VHtの許容範囲となる。プリチャージ後の真値VHtがこの許容範囲内の値であれば、SMR71,72をオンにした際に、SMR71に大電流が流れることを抑制できる。
Therefore, the deviation ΔV on the side where the true value VHt is higher than the true value VBt is allowed to be larger than the deviation ΔV on the side where the true value VHt is lower than the true value VBt. As shown in FIG. 2, when the allowable deviation on the side where the true value VHt is higher than the true value VBt is A1 and the allowable deviation on the side where the true value VHt is lower than the true value VBt is A2, A1> It can be A2. In this case, the range of VBt-A2 to VBt+A1 is the allowable range of the true value VHt after precharge. If the true value VHt after precharging is a value within this allowable range, it is possible to suppress a large current from flowing through the
そこで、電圧設定部は、プリチャージにおける目標電圧を、電圧VBの検出値に対して所定電圧ΔVS高い値に設定する。この場合、目標電圧は、VBt+ΔVS−ΔVB2〜VBt+ΔVS+ΔVB1の範囲の値となる。そして、電圧VHの真値VHtは、VBt+ΔVS−ΔVB2−ΔVH2〜VBt+ΔVS+ΔVB1+ΔVH1の範囲の値となる。 Therefore, the voltage setting unit sets the target voltage in the precharge to a value higher than the detected value of the voltage VB by the predetermined voltage ΔVS. In this case, the target voltage has a value in the range of VBt+ΔVS−ΔVB2 to VBt+ΔVS+ΔVB1. The true value VHt of the voltage VH is a value in the range of VBt+ΔVS-ΔVB2-ΔVH2 to VBt+ΔVS+ΔVB1+ΔVH1.
このとき、電圧設定部は、所定電圧ΔVSを以下のように設定する。すなわち、電圧設定部は、電圧VBの真値VBdに対して、所定電圧ΔVS、電圧VB及び電圧VHの検出誤差を加味した値の下限値が、電圧VHの許容範囲の下限値よりも高くなるように、所定電圧ΔVSを設定する。電圧VBの真値VBtに対して、所定電圧ΔVS、電圧VB及び電圧VHの検出誤差を加味した値の下限値は、プリチャージ終了後における電圧VHの真値VHtがとり得る下限値であり、VBd+ΔVS−ΔVB2−ΔVH2となる。一方、電圧VHの許容範囲の下限値は、真値VBtに対して負側の許容偏差A2を加味した値であり、真値VBt−A2となる。電圧設定部は、VBt+ΔVS−ΔVB2−ΔVH2>VBt−A2となるように、ΔVSを設定する。すなわち、ΔVS>ΔVB2+ΔVH2−A2となるように、ΔVSを設定する。 At this time, the voltage setting unit sets the predetermined voltage ΔVS as follows. That is, in the voltage setting unit, the lower limit of the value in which the detection error of the predetermined voltage ΔVS, the voltage VB, and the voltage VH is added to the true value VBd of the voltage VB is higher than the lower limit of the allowable range of the voltage VH. Thus, the predetermined voltage ΔVS is set. The lower limit of the value obtained by adding the detection error of the predetermined voltage ΔVS, the voltage VB, and the voltage VH to the true value VBt of the voltage VB is the lower limit of the true value VHt of the voltage VH after the end of precharge, It becomes VBd+ΔVS−ΔVB2-ΔVH2. On the other hand, the lower limit value of the allowable range of the voltage VH is a value in which the negative side allowable deviation A2 is added to the true value VBt, and is the true value VBt-A2. The voltage setting unit sets ΔVS so that VBt+ΔVS−ΔVB2-ΔVH2>VBt−A2. That is, ΔVS is set so that ΔVS>ΔVB2+ΔVH2-A2.
また、電圧VHの真値VHtがとり得る上限値は、VBt+ΔVS+ΔVB1+ΔVH1となり、電圧VHの許容範囲の上限値は、VBt+A1となる。よって、電圧設定部は、VBt+A1>VBt+ΔVS+ΔVB1+ΔVH1となるように設定する。すなわち、ΔVS<A1−ΔVB1−ΔVH1となるように、ΔVSを設定する。上述したように、A1はA2よりも大きな値にできるため、通常、ΔVS>ΔVB2+ΔVH2−A2となるようにΔVSを設定すれば、ΔVS<A1−ΔVB1−ΔVH1は満たす。 Further, the upper limit value that the true value VHt of the voltage VH can take is VBt+ΔVS+ΔVB1+ΔVH1, and the upper limit value of the allowable range of the voltage VH is VBt+A1. Therefore, the voltage setting unit sets VBt+A1>VBt+ΔVS+ΔVB1+ΔVH1. That is, ΔVS is set so that ΔVS<A1-ΔVB1-ΔVH1. As described above, since A1 can be set to a larger value than A2, normally, if ΔVS is set so that ΔVS>ΔVB2+ΔVH2-A2, ΔVS<A1-ΔVB1-ΔVH1 is satisfied.
この際、電圧設定部は、予め用意した各種マップを用いて、検出誤差範囲−ΔVB2〜ΔVB1,−ΔVH2〜ΔVH1及び許容偏差範囲−A2〜A1を算出する。ECU90は、例えば、各種マップとして、電圧対応誤差マップ及び電圧対応許容マップを備える。電圧対応誤差マップは、電圧VB又は電圧VHに応じた電圧VBの検出誤差ΔVB1,ΔVB2のマップ、及び電圧VHの検出誤差ΔVH1,ΔVH2のマップである。また、電圧対応許容マップは、電圧VB又は電圧VHに応じた許容偏差A1,A2を示すマップである。なお、ECU90は、各種マップを備えずに、ΔVB2,ΔVB1,ΔVH2,ΔVH1、A2,A1として、予め設定した値を使用してもよい。
At this time, the voltage setting unit calculates the detection error range −ΔVB2 to ΔVB1, −ΔVH2 to ΔVH1 and the allowable deviation range −A2 to A1 by using various maps prepared in advance. The
上述したように、電圧センサ81,82は、想定する検出電圧の範囲内か否かで検出誤差が変わる。電圧VBと電圧VHは同程度の電圧であるから、電圧対応誤差マップは、電圧VBと電圧VHのどちらに対応するものであってもよい。また、電圧VB又は電圧VHに応じて、SMR71,72をオフからオンに切り替えた際にSMR71に流れる電流が変化することも考えられる。よって、電圧対応許容マップも予め用意しておく。電圧設定部は、これらのマップを用いて、検出誤差範囲−ΔVB2〜ΔVB1,−ΔVH2〜ΔVH1及び許容偏差範囲−A2〜A1を算出する。なお、電圧設定部は、検出誤差ΔVB2、検出誤差ΔVH2、及び許容偏差A2を算出するだけでもよい。
As described above, the
あるいは、ECU90は、各種マップとして、電源システム80の使用環境における温度に応じた許容偏差を示す温度対応許容マップや、上記温度に応じた電圧VB及び電圧VHの検出誤差を示す温度対応誤差マップを備えていてもよい。一般に、メインバッテリ10の使用に適正な温度範囲は決まっている。メインバッテリ10が適正な温度範囲で使用される場合は、許容偏差A2の大きさは比較的大きくなり、検出誤差は比較的小さくなるが、メインバッテリ10が適正な温度範囲から外れた温度で使用される場合は、許容偏差A2は比較的小さくなり、検出誤差は比較的大きくなる。
Alternatively, the
よって、電圧設定部は、温度対応許容マップから、許容偏差範囲−A2〜A1を算出してもよいし、温度対応誤差マップから、検出誤差範囲−ΔVB2〜ΔVB1,−ΔVH2〜ΔVH1を算出してもよい。また、ECU90は、温度及び電圧VBに応じた、あるいは温度及び電圧VHに応じた許容偏差を示す許容マップや、検出誤差を示す誤差マップを備え、電圧設定部は、これらの許容マップや誤差マップから許容偏差や検出誤差を算出してもよい。なお、電源システム80の使用環境における温度、特にメインバッテリ10の使用環境における温度は、図示しない温度センサにより検出する。
Therefore, the voltage setting unit may calculate the allowable deviation range −A2 to A1 from the temperature corresponding allowable map, or may calculate the detection error range −ΔVB2 to ΔVB1, −ΔVH2 to ΔVH1 from the temperature corresponding error map. Good. Further, the
さらに、電圧設定部は、平滑コンデンサ60の容量に基づいて、許容偏差を算出してもよい。平滑コンデンサ60の容量が大きいほど、許容偏差の大きさは小さくなる。そして、平滑コンデンサ60の容量は、平滑コンデンサ60の経年劣化に伴い小さくなる。よって、電圧設定部は、車両の総走行距離や総走行時間に応じて、平滑コンデンサ60の劣化度合いを判定してもよい。そして、電圧設定部は、劣化度合いに応じて車両搭載時における平滑コンデンサ60の容量を補正し、補正した平滑コンデンサ60の容量に基づいて、許容偏差A2を算出してもよい。また、電圧設定部は、補正した平滑コンデンサ60の容量及びいずれかのマップに基づいて、許容偏差を算出してもよい。
Furthermore, the voltage setting unit may calculate the allowable deviation based on the capacity of the smoothing
放電部は、電圧VHの検出電圧VHdがプリチャージにおける目標電圧に到達したと判定された後、すなわち、平滑コンデンサ60のプリチャージが完了したと判定された後に、SMR71,72をオフ状態にしたまま、フィルタコンデンサ40に蓄えられた電力を放電させる。これにより、SMR71,72をオフからオンへ切替えた際に、フィルタコンデンサ40からSMR71へ流れる電流を抑制することができる。そのため、フィルタコンデンサ40に蓄えられた電力を放電させない場合よりも、正側の許容偏差A1を更に大きくすることができる。
The discharge unit turns off the
具体的には、放電部は、DC/DCコンバータ30を動作させて、フィルタコンデンサ40の電荷を放電させる。あるいは、放電部は、昇圧回路50を動作させて、フィルタコンデンサ40の電荷を放電させてもよい。これらにより、平滑コンデンサ60の電圧VHを変化させることなく、フィルタコンデンサ40の電圧VLを調整することができる。なお、電圧VLの調整に伴い、電圧VLは電圧VLと略等しい値から変化する。
Specifically, the discharging section operates the DC/
通電部は、平滑コンデンサ60のプリチャージが完了したと判定された後に、SMR71,72をオフからオへ切替えて、メインバッテリ10と昇圧回路50とが通電状態となる通常モードにする。詳しくは、通電部は、電圧VLの検出電圧VHdが電圧設定部により設定された目標電圧に到達したと判定された後、SMR71,72をオフからオンにする。
After it is determined that the pre-charging of the smoothing
そして、ECU90は、始動スイッチの位置がオン位置からオフ位置に切り替えられると、まずSMR71をオフにし、続いてSMR72をオフにして、メインバッテリ10と第1インバータ200及び第2インバータ400との電気的な接続を遮断する。このとき、第1インバータ200及び第2インバータ400の電圧は徐々に0V付近の微弱電圧に収束する。
Then, when the position of the start switch is switched from the on position to the off position, the
次に、プリチャージを実施する処理手順について、図3のフローチャートを参照して説明する。本処理手順は、始動スイッチがオフ位置からスタート位置へ切替えられた際に、ECU90が行う。
Next, a processing procedure for performing the precharge will be described with reference to the flowchart of FIG. This processing procedure is performed by the
まず、ステップS10において、プリチャージ要求があるか否か判定する。始動スイッチがスタート位置に切り替えられてもプリチャージ要求がない場合とは、電源システム80及びその周辺に何らかの異常がある場合である。ステップS10における判定がNOの場合、ステップS11において、プリチャージを行わないで待機する。
First, in step S10, it is determined whether or not there is a precharge request. The case where there is no precharge request even if the start switch is switched to the start position is when there is some abnormality in the
一方、ステップS10における判定がYESの場合、ステップS12において、電圧センサ81から電圧VBの検出電圧VBdを取得する。続いて、ステップS13において、電圧対応許容マップから、許容偏差の範囲−A2〜A1を算出する。続いて、ステップS14において、電圧対応誤差マップから、電圧VBの検出誤差の範囲−ΔVB2〜ΔVB1、及び電圧VHの検出誤差の範囲−ΔVH2〜ΔVH1を算出する。
On the other hand, if the determination in step S10 is YES, the detected voltage VBd of the voltage VB is acquired from the
続いて、ステップS15において、電圧VBの検出電圧VBd、許容偏差A2、検出誤差ΔVB1、検出誤差ΔVH2から、プリチャージにおける目標電圧を算出する。 Then, in step S15, the target voltage in precharge is calculated from the detection voltage VBd of the voltage VB, the allowable deviation A2, the detection error ΔVB1, and the detection error ΔVH2.
続いて、ステップS16において、プリチャージにおける目標電圧をDC/DCコンバータ30の指令電圧とし、DC/DCコンバータ30を動作させて平滑コンデンサ60のプリチャージを実施する。
Subsequently, in step S16, the target voltage in the precharge is set as the command voltage of the DC/
続いて、ステップS17において、電圧VHの検出電圧VHdがプリチャージにおける目標電圧に到達したか否か判定する。ステップS17における判定がNOの場合、すなわち、電圧VHの検出電圧VHdが目標電圧に到達していない場合は、ステップS17の処理を繰り返し実行する。 Succeedingly, in a step S17, it is determined whether or not the detection voltage VHd of the voltage VH has reached the target voltage in the precharge. When the determination in step S17 is NO, that is, when the detected voltage VHd of the voltage VH has not reached the target voltage, the process of step S17 is repeatedly executed.
一方、ステップS17における判定がYESの場合、すなわち、電圧VHの検出電圧VHdが目標電圧に到達した場合は、ステップS18において、SMR71,72をオフからオンへ切替え、プリチャージモードから通常モードへ切替える。この際、SMR71,72をオンにする前に、フィルタコンデンサ40の電圧VLが所定電圧ΔVSを考慮しない目標電圧になるまで電荷を放電させておくとよい。以上で本処理を終了する。
On the other hand, if the determination in step S17 is YES, that is, if the detected voltage VHd of the voltage VH reaches the target voltage, in step S18, the
以上説明した本実施形態によれば、以下の効果を奏する。 According to this embodiment described above, the following effects are exhibited.
・目標電圧が電圧VBの検出値よりも所定電圧ΔVS高い値に設定される。これにより、高くなる側及び低くなる側のどちらの側に電圧VHの検出誤差が生じる場合でも、電圧VBの真値VBtと電圧VHの真値VHtとの偏差ΔVを、許容偏差の範囲−A2〜A1に入りやすくすることができる。また、ダイオード54は、昇圧回路に一般的に設けられているものである。したがって、電源システム80の一般的な回路を利用しつつ、簡易な制御でSMR71の損傷を抑制することができる。
The target voltage is set to a value higher than the detected value of the voltage VB by the predetermined voltage ΔVS. As a result, the deviation ΔV between the true value VBt of the voltage VB and the true value VHt of the voltage VH is set to the allowable deviation range −A2, regardless of whether the detection error of the voltage VH occurs on the higher side or the lower side. ~ A1 can be easily entered. The
・電圧VHの真値VHtのとり得る下限値が、電圧VHの許容範囲の下限値よりも高くなるように、所定電圧ΔVSが設定される。これにより、偏差ΔVを、確実に許容偏差範囲−A2〜A1内に収めることができる。 The predetermined voltage ΔVS is set such that the lower limit of the true value VHt of the voltage VH can be higher than the lower limit of the allowable range of the voltage VH. As a result, the deviation ΔV can be surely kept within the allowable deviation range −A2 to A1.
・電圧センサ81,82は、想定されている検出電圧の範囲においては、検出誤差が比較的小さくなるが、想定されている検出電圧の範囲外では、検出誤差が比較的大きくなる。よって、電圧対応誤差マップに基づいて、電圧VB及び電圧VHの検出誤差範囲−ΔVB2〜ΔVB1、及び−ΔVH2〜ΔVH1を算出することができる。
The
・SMR71,72をオフからオンへ切替える際における電圧VB又は電圧VHに応じて、SMR71を流れる電流が変化する場合でも、電圧対応許容マップに基づいて、適切に許容偏差範囲−A2〜A1を算出することができる。
Even if the current flowing through the
・メインバッテリ10が適正な温度範囲で使用されている場合には、許容偏差A2の大きさは比較的大きくなるが、メインバッテリ10が適正な温度範囲から外れた温度で使用されている場合には、許容偏差A2の大きさは比較的小さくなる。よって、温度対応許容マップに基づいて、許容偏差範囲−A2〜A1を算出することができる。
When the
・メインバッテリ10が適正な温度範囲で使用されている場合には、検出誤差の大きさは比較的小さくなるが、メインバッテリ10が適正な温度範囲から外れた温度で使用されている場合には、検出誤差の大きさは比較的大きくなる。よって、温度対応誤差マップに基づいて、誤差範囲−ΔVB2〜ΔVB1,−ΔVH2〜ΔVH1を算出することができる。
When the
・平滑コンデンサ60の容量に応じて、許容偏差A2の大きさは変化する。よって、平滑コンデンサ60の容量に基づいて、許容偏差の範囲−A2〜A1を算出することができる。
The magnitude of the allowable deviation A2 changes according to the capacity of the smoothing
・SMR71,72をオンにすると、平滑コンデンサ60からSMR71への放電はダイオード54により抑制されるが、フィルタコンデンサ40からSMR71への放電は抑制されない。しかしながら、一般に、フィルタコンデンサ40の容量は、平滑コンデンサ60の容量よりも小さいため、平滑コンデンサ60からの放電を抑制するだけでも、抑制しない場合よりも、正側の許容偏差A1を大きくすることができる。ここで、プリチャージ終了後に、フィルタコンデンサ40に蓄えられた電力を放電させることにより、SMR71,72をオンにした際に、フィルタコンデンサ40からSMR71への放電が抑制される。よって、正側の許容偏差A1を更に大きくすることができる。
When the
・DC/DCコンバータ30を動作させることにより、新たな回路を追加することなく、フィルタコンデンサ40の電圧VLのみを調整することができる。
-By operating the DC/
・昇圧回路50を動作させることにより、新たな回路を追加することなく、フィルタコンデンサ40の電圧VLのみを調整することができる。
By operating the
(他の実施形態)
・上記実施形態では、SRM71,72と昇圧回路50との接続部に接続され、SMR71,72を遮断状態から接続状態に切替える前のメインバッテリ10より高い電圧を出力する「電圧源」として、補機バッテリ20の電圧を昇圧するDC/DCコンバータ30を用いたが、これを変更してもよい。
(Other embodiments)
In the above embodiment, as a “voltage source” that is connected to the connection between the
具体的には、補機バッテリ20以外の電源から供給される電力をメインバッテリ10より高い電圧に昇圧する電力変換装置を「電圧源」として用いてもよい。
Specifically, a power converter that boosts electric power supplied from a power source other than the
例えば、図4に示すように、メインバッテリ10の出力電圧を昇圧するDC/DCコンバータ30aを「電圧源」として用いてもよい。DC/DCコンバータ30aの入力端子は、SMR71,72よりもメインバッテリ10側において、メインバッテリ10の両端子に接続されている。DC/DCコンバータ30aの出力端子は、SMR71,72よりも昇圧回路50側において、フィルタコンデンサ40(昇圧回路50の入力端子)に接続されている。
For example, as shown in FIG. 4, a DC/DC converter 30a that boosts the output voltage of the
また、図5に示すように、キャパシタ21から供給される電力をメインバッテリ10より高い電圧に昇圧するDC/DCコンバータ30bを「電圧源」として用いてもよい。DC/DCコンバータ30bの入力端子は、キャパシタ21の両端子に接続されている。DC/DCコンバータ30bの出力端子は、SMR71,72よりも昇圧回路50側において、フィルタコンデンサ40(昇圧回路50の入力端子)に接続されている。DC/DCコンバータ30bは、双方向DC/DCコンバータであり、メインバッテリ10、フィルタコンデンサ40、及び、平滑コンデンサ60に蓄えられた電力を用いてキャパシタ21を充電する。キャパシタ21は、一般的なキャパシタであってもよいし、電気二重層キャパシタであってもよい。
Further, as shown in FIG. 5, the DC/
また、図6に示すように、電源システムから補機バッテリ20を省略して、メインバッテリ10の出力電圧を降圧する降圧コンバータ20cを備える構成に「電源システムの制御装置」を適用してもよい。降圧コンバータ20cは、車両に搭載された負荷100と接続されており、負荷100へ電力を供給する。本構成では、電源としての降圧コンバータ20cから供給される電力を、メインバッテリ10より高い電圧に昇圧するDC/DCコンバータ30cを「電圧源」として用いる。
Further, as shown in FIG. 6, the
また、自動車の屋根などに設けられた太陽電池(ソーラーパネル)を電源として、太陽電池から供給される電力をメインバッテリ10より高い電圧に昇圧するDC/DCコンバータを「電圧源」として用いてもよい。
Alternatively, a solar cell (solar panel) provided on the roof of an automobile or the like may be used as a power source, and a DC/DC converter that boosts electric power supplied from the solar cell to a voltage higher than that of the
また、DC/DCコンバータに代えて、交流電源から供給される交流電力を変換し、メインバッテリ10より高い直流電圧を出力するAC/DCコンバータを「電圧源」として用いてもよい。
Further, instead of the DC/DC converter, an AC/DC converter that converts AC power supplied from an AC power supply and outputs a DC voltage higher than that of the
具体的には、図7に示すように、車両に搭載されるとともに、商用の交流電源110から出力される交流電力を直流電力に変換し、メインバッテリ10を充電するAC/DCコンバータ30dを「電圧源」として用いてもよい。
Specifically, as shown in FIG. 7, an AC/
また、車両外に設けられるものであって、商用の交流電源から出力される交流電力を直流電力に変換し、車両の電源システムと接続されることでメインバッテリ10を充電するAC/DCコンバータを「電圧源」として用いてもよい。
In addition, an AC/DC converter that is provided outside the vehicle, converts AC power output from a commercial AC power supply into DC power, and charges the
また、車両に搭載されるとともに、車載発電機(オルタネータやモータ・ジェネレータ)から出力される交流電力を直流電力に変換し、メインバッテリ10を充電するAC/DCコンバータを「電圧源」として用いてもよい。車載発電機は、車載発電機を駆動するモータやエンジンなどから動力を付与されて発電を実施するとよい。
In addition, an AC/DC converter that is mounted on a vehicle and that converts AC power output from an on-vehicle generator (alternator or motor generator) into DC power and charges the
また、「電圧源」として、メインバッテリ10より高い電圧を出力する電池を用いてもよい。「電圧源」として用いる電池は、リチウムイオン蓄電池のような二次電池であってもよいし、燃料電池のような一次電池であってもよい。
A battery that outputs a voltage higher than that of the
また、上述した「電圧源」を複数組み合わせて用いる構成としてもよい。即ち、例えば、DC/DCコンバータ30と、DC/DCコンバータ30aとをともに備える構成としてもよい。
Further, a configuration may be used in which a plurality of “voltage sources” described above are used in combination. That is, for example, both the DC/
・上記実施形態では、昇圧回路50の有するダイオード54(より具体的には、昇圧回路50が昇圧動作に用いるダイオード54,55のうち高電位側に設けられているダイオード54)をSMR71側から平滑コンデンサ60側への電流の流れを規制せず、平滑コンデンサ60側からSMR71側への電流の流れを規制する「規制素子」として用いたがこれを変更してもよい。例えば、SRM71と昇圧回路50(コイル51)との間に、SMR71側にアノードが接続され、コイル51側にカソードが接続されたダイオードを新たに設けてもよい。
In the above embodiment, the
また、ダイオードに代えてスイッチ(より具体的にはMOSスイッチ)を用いてもよい。スイッチを用いる構成では、例えば、SRM71と昇圧回路50(コイル51)との間にスイッチを設けた上で、SRM71側の電圧が昇圧回路50側の電圧より高い場合にスイッチをオン状態とし、SRM71側の電圧が昇圧回路50側の電圧より低い場合にスイッチをオフ状態とする制御を実施すればよい。より具体的には、ECU90が、スイッチに流れる電流の検出値を取得し、スイッチに流れる電流の向きに基づいて、スイッチのオンオフ制御を実施するとよい。
A switch (more specifically, a MOS switch) may be used instead of the diode. In the configuration using the switch, for example, a switch is provided between the
・上記実施形態では、電圧VHの検出電圧VHdがプリチャージにおける目標電圧に到達したか否か判定を行い、電圧VHの検出電圧VHdが目標電圧に到達した場合は、SMR71,72をオフからオンへ切替え、プリチャージモードから通常モードへ切替える構成とした(図3のステップS17,S18)。ここで、電圧VHの検出電圧VHdがプリチャージにおける目標電圧に到達したか否かの判定を省略してもよい。
In the above-described embodiment, it is determined whether the detection voltage VHd of the voltage VH has reached the target voltage in precharge, and when the detection voltage VHd of the voltage VH has reached the target voltage, the
DC/DCコンバータ30は、SMR71,72を遮断状態から接続状態に切替える前のメインバッテリ10より高い電圧を出力する。このため、例えば、所定時間にわたってDC/DCコンバータ30から平滑コンデンサ60に対して電力を供給することで、平滑コンデンサ60の端子間電圧をメインバッテリ10より高い電圧とすることができる。そして、平滑コンデンサ60の端子間電圧をメインバッテリ10より高い電圧とした場合、SMR71,72を遮断状態から接続状態に切り替える際に平滑コンデンサ60からメインバッテリ10に対して大電流が流れることを、「規制部材」であるダイオード54によって抑制することができる。
The DC/
・スイッチング素子52,53及びダイオード54,55の代わりに、ボディダイオード内蔵型のスイッチング素子、例えばMOSFETを直列に2つ接続してもよい。この場合、プリチャージ終了後にMSR71,72をオフからオンへ切り替える際に、上アームのMOSFETをオフにする。このように上アームのMOSFETを制御することにより、上アームのMOSFETはダイオード54の代わりに制限素子となる。
-Instead of the switching
・プリチャージ終了後に、SMR71,72をオフからオンへ切替える前に、フィルタコンデンサ40の電荷を放電させなくてもよい。フィルタコンデンサ40の電荷を放電させなくても、プリチャージにおける目標電圧を、電圧VBの検出値に対して所定電圧ΔVS高い値とすることにより、偏差ΔVを許容偏差範囲−A2〜A1内に入りやすくすることができる。
The charge of the
10…メインバッテリ、20…補機バッテリ、30…DC/DCコンバータ、50…昇圧回路、54…ダイオード、60…平滑コンデンサ、80…電源システム、90…ECU。 10... Main battery, 20... Auxiliary battery, 30... DC/DC converter, 50... Booster circuit, 54... Diode, 60... Smoothing capacitor, 80... Power supply system, 90... ECU.
Claims (14)
前記電源システムは、
前記開閉スイッチと前記昇圧回路との接続部に接続され、前記開閉スイッチを遮断状態から接続状態に切替える前の前記主蓄電装置より高い電圧を出力する電圧源と、
前記開閉スイッチ側から前記平滑コンデンサ側への電流の流れを規制せず、且つ前記平滑コンデンサ側から前記開閉スイッチ側への電流の流れを規制する規制素子と、
を有し、
前記開閉スイッチを遮断状態から接続状態に切替える前に、前記電圧源から前記平滑コンデンサに電力を供給して、前記平滑コンデンサをプリチャージするプリチャージ部と、
前記平滑コンデンサのプリチャージにおける目標電圧を、前記電圧源の出力電圧以下であって、かつ、前記主蓄電装置の検出電圧に対して所定電圧高い値に設定する電圧設定部と、
前記平滑コンデンサの検出電圧が前記目標電圧に到達したと判定された後、前記開閉スイッチを接続状態にする通電部と、を備え、
前記電圧設定部は、前記主蓄電装置の電圧に対して、前記所定電圧、前記主蓄電装置及び前記平滑コンデンサの検出電圧の検出誤差を加味した値の下限値が、前記主蓄電装置の電圧に対して許容偏差を加味した前記平滑コンデンサの電圧の許容範囲の下限値よりも高く、かつ、前記主蓄電装置の電圧よりも低くなるように、前記所定電圧を設定する電源システムの制御装置。 A main power storage device (10), a smoothing capacitor (60), a booster circuit (50) including the smoothing capacitor for boosting a voltage on the main power storage device side and outputting the boosted voltage to the smoothing capacitor side, A controller (90) for a power supply system, which is applied to a power supply system (80) comprising: an open/close switch (71, 72) for electrically connecting or disconnecting the booster circuit,
The power system is
A voltage source that is connected to the connection portion between the open/close switch and the booster circuit, and outputs a voltage higher than that of the main power storage device before the open/close switch is switched from a disconnection state to a connection state;
A restriction element that does not restrict the flow of current from the open/close switch side to the smoothing capacitor side and that restricts the flow of current from the smoothing capacitor side to the open/close switch side,
Have
A precharge unit for supplying electric power from the voltage source to the smoothing capacitor to precharge the smoothing capacitor before switching the open/close switch from the disconnection state to the connection state;
A target voltage in the precharge of the smoothing capacitor, a voltage setting unit that is equal to or lower than the output voltage of the voltage source, and that is set to a value higher by a predetermined voltage than the detection voltage of the main power storage device,
After it is determined that the detected voltage of the smoothing capacitor has reached the target voltage, an energizing unit that puts the open/close switch in a connected state,
The voltage setting unit, the lower limit value of the value considering the detection error of the predetermined voltage, the detection voltage of the main power storage device and the smoothing capacitor with respect to the voltage of the main power storage device, the voltage of the main power storage device. On the other hand, a control device of the power supply system that sets the predetermined voltage so as to be higher than a lower limit value of a permissible range of the voltage of the smoothing capacitor taking into account a permissible deviation and lower than a voltage of the main power storage device.
前記電圧設定部は、前記電圧対応誤差マップに基づいて、前記主蓄電装置及び前記平滑コンデンサの検出電圧の検出誤差を算出する請求項1に記載の電源システムの制御装置。 A detection error of the detection voltage of the main power storage device according to the voltage of the main power storage device or the voltage of the smoothing capacitor, and a voltage correspondence error map showing a detection error of the detection voltage of the smoothing capacitor,
The control device of the power supply system according to claim 1 , wherein the voltage setting unit calculates a detection error of a detection voltage of the main power storage device and the detection voltage of the smoothing capacitor based on the voltage correspondence error map.
前記電圧設定部は、前記電圧対応許容マップに基づいて、前記許容偏差を算出する請求項1又は2に記載の電源システムの制御装置。 A voltage corresponding allowable map showing the allowable deviation according to the voltage of the main power storage device or the voltage of the smoothing capacitor,
Wherein the voltage setting unit, based on the voltage corresponding permissible map, the controller of the power supply system according to claim 1 or 2 calculates the allowable deviation.
前記電圧設定部は、前記温度対応許容マップに基づいて、前記許容偏差を算出する請求項1〜3のいずれか1項に記載の電源システムの制御装置。 A temperature corresponding allowable map showing the allowable deviation according to the temperature in the operating environment of the power supply system,
Wherein the voltage setting unit, based on the temperature corresponding permissible map, the controller of the power supply system according to claim 1 for calculating the allowable deviation.
前記電圧設定部は、前記温度対応誤差マップに基づいて、前記検出誤差を算出する請求項1〜4のいずれか1項に記載の電源システムの制御装置。 A temperature corresponding error map showing a detection error of the detection voltage of the main power storage device and the smoothing capacitor according to the temperature in the usage environment of the power supply system,
Wherein the voltage setting unit, based on the temperature corresponding error map, the control unit of the power supply system according to any one of claims 1 to 4 for calculating the detection error.
前記電圧源は、前記接続部と前記副蓄電装置との間に接続され、前記副蓄電装置の出力電圧を変換して出力するDC/DCコンバータ(30)である請求項1〜6のいずれか1項に記載の電源システムの制御装置。 The power supply system includes a sub power storage device (20) having a lower voltage than the main power storage device,
The voltage source, which is connected between the connecting portion and the sub power storage device, any one of the claims 1 to 6 which is the sub power storage device DC / DC converter output voltage by converting an output of (30) The control device for the power supply system according to item 1.
前記平滑コンデンサのプリチャージにおける目標電圧を、前記電圧源の出力電圧以下であって、かつ、前記主蓄電装置の検出電圧に対して所定電圧高い値に設定する電圧設定部と、
前記平滑コンデンサの検出電圧が前記目標電圧に到達したと判定された後、前記フィルタコンデンサに蓄えられた電力を放電させる放電部と、
前記平滑コンデンサの検出電圧が前記目標電圧に到達したと判定され、前記放電部が前記フィルタコンデンサに蓄えられた電力を放電させた後、前記開閉スイッチを接続状態にする通電部と、
を備える請求項7に記載の電源システムの制御装置。 The power supply system includes a filter capacitor (40) connected in parallel between the DC/DC converter and the booster circuit,
A target voltage in the precharge of the smoothing capacitor, a voltage setting unit that is equal to or lower than the output voltage of the voltage source, and that is set to a value higher by a predetermined voltage than the detection voltage of the main power storage device,
After it is determined that the detection voltage of the smoothing capacitor has reached the target voltage, a discharging unit that discharges the power stored in the filter capacitor,
It is determined that the detected voltage of the smoothing capacitor has reached the target voltage, the discharging unit discharges the electric power stored in the filter capacitor, and then an energizing unit that brings the open/close switch into a connected state,
The control device for the power supply system according to claim 7 , further comprising:
前記電源システムは、
前記開閉スイッチと前記昇圧回路との接続部に接続され、前記開閉スイッチを遮断状態から接続状態に切替える前の前記主蓄電装置より高い電圧を出力する電圧源と、
前記開閉スイッチ側から前記平滑コンデンサ側への電流の流れを規制せず、且つ前記平滑コンデンサ側から前記開閉スイッチ側への電流の流れを規制する規制素子と、
前記主蓄電装置よりも低圧の副蓄電装置(20)と、
を有し、
前記電圧源は、前記接続部と前記副蓄電装置との間に接続され、前記副蓄電装置の出力電圧を変換して出力するDC/DCコンバータ(30)であり、
前記電源システムは、前記DC/DCコンバータと前記昇圧回路との間に並列に接続されたフィルタコンデンサ(40)を備え、
前記開閉スイッチを遮断状態から接続状態に切替える前に、前記電圧源から前記平滑コンデンサに電力を供給して、前記平滑コンデンサをプリチャージするプリチャージ部と、
前記平滑コンデンサのプリチャージにおける目標電圧を、前記電圧源の出力電圧以下であって、かつ、前記主蓄電装置の検出電圧に対して所定電圧高い値に設定する電圧設定部と、
前記平滑コンデンサの検出電圧が前記目標電圧に到達したと判定された後、前記フィルタコンデンサに蓄えられた電力を放電させる放電部と、
前記平滑コンデンサの検出電圧が前記目標電圧に到達したと判定され、前記放電部が前記フィルタコンデンサに蓄えられた電力を放電させた後、前記開閉スイッチを接続状態にする通電部と、を備える電源システムの制御装置。 A main power storage device (10), a smoothing capacitor (60), a booster circuit (50) including the smoothing capacitor for boosting a voltage on the main power storage device side and outputting the boosted voltage to the smoothing capacitor side, A controller (90) for a power supply system, which is applied to a power supply system (80) comprising: an open/close switch (71, 72) for electrically connecting or disconnecting the booster circuit,
The power system is
A voltage source that is connected to the connection portion between the open/close switch and the booster circuit, and outputs a voltage higher than that of the main power storage device before the open/close switch is switched from a disconnection state to a connection state;
A restriction element that does not restrict the flow of current from the open/close switch side to the smoothing capacitor side and that restricts the flow of current from the smoothing capacitor side to the open/close switch side,
A sub power storage device (20) having a lower voltage than the main power storage device,
Have
The voltage source is a DC/DC converter (30) that is connected between the connection unit and the sub power storage device and that converts and outputs an output voltage of the sub power storage device,
The power supply system includes a filter capacitor (40) connected in parallel between the DC/DC converter and the booster circuit,
A precharge unit for supplying electric power from the voltage source to the smoothing capacitor to precharge the smoothing capacitor before switching the open/close switch from the disconnection state to the connection state ;
A target voltage in the precharge of the smoothing capacitor, a voltage setting unit that is equal to or lower than the output voltage of the voltage source, and that is set to a value higher by a predetermined voltage than the detection voltage of the main power storage device,
After it is determined that the detection voltage of the smoothing capacitor has reached the target voltage, a discharging unit that discharges the power stored in the filter capacitor,
A power supply unit that determines that the detected voltage of the smoothing capacitor has reached the target voltage, discharges the power stored in the filter capacitor, and then switches the open/close switch to a connected state. The control unit of the system.
前記平滑コンデンサの検出電圧が前記目標電圧に到達したと判定された後、前記開閉スイッチを接続状態にする通電部と、を備える請求項9に記載の電源システムの制御装置。The control device of the power supply system according to claim 9, further comprising: an energization unit that sets the open/close switch to a connection state after it is determined that the detection voltage of the smoothing capacitor has reached the target voltage.
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