JP7081958B2 - 車両電源システム - Google Patents
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Description
図1は、本実施形態に係る電源システム1を搭載する電動車両V(以下、単に「車両」という)の構成を示す図である。
先ず、第1バッテリB1の満充電時電圧は第2バッテリB2の満充電時電圧よりも高い。このため車両Vの走行中は、第1バッテリB1が直接的に接続されている後述の第1電力線21の電圧は、第2バッテリB2が直接的に接続されている第2電力線22の電圧よりも高い。
図12は、運転状態が通常走行状態であるときに実現される第2バッテリB2の第2SOCの範囲を模式的に示す図である。
図14は、運転状態が高出力走行状態であるときに実現される第1バッテリB1の第2SOC及び第2バッテリB2の第2SOCの範囲を模式的に示す図である。
図16は、運転状態が低出力走行状態であるときに実現される第2バッテリB2の第2SOCの範囲を模式的に示す図である。
図18は、運転状態が回生走行状態であるときに実現される第2バッテリB2の第2SOCの範囲を模式的に示す図である。
図20は、運転状態がアイドル状態であるときに実現される第2バッテリB2の第2SOCの範囲を模式的に示す図である。
図23は、電気パス判定処理において、電気パス制御の実行が許可される第1SOC及び第2SOCの範囲を示す図である。
先ず、電気パス制御を実行すると、第1バッテリB1から電力が放電されるため、第1SOCが減少する。また電気パス制御を実行すると、電圧変換器4を電力が流れるため損失が発生する。そこで運転状態判定部71は、第1SOCが充電警告灯点灯レベルより低い場合には、車両Vの航続距離を確保するべく、電気パス制御の実行を禁止する。従って、第1SOCに対する第1電気パス許可範囲は、充電警告灯点灯レベル以上の範囲である。また上記のように電気パス制御を実行すると損失が生じることから、電気パス制御を頻繁に実行することは、エネルギ効率上好ましくない。そこで運転状態判定部71は、第2SOCが第2通常下限以上である場合には、電気パス制御の実行を禁止する。したがって、第2SOCに対する第2電気パス許可範囲は、第2通常下限未満の範囲である。運転状態判定部71は、S94では、第1SOC及び第2SOCの少なくとも何れかが、その電気パス許可範囲外である場合には、S99に移り、電気パス制御の実行を禁止する。また運転状態判定部71は、第1SOC及び第2SOCの両方が、その電気パス許可範囲内である場合には、S95に移る。
第1要求電力´=MIN[第1要求電力,第1出力リミット] (1)
第2要求電力´=MIN[第2要求電力,第2出力リミット] (2)
第1要求電力´´
=MIN[バッテリ合成制限電力×Rr´,第1要求電力´] (3)
第2要求電力´´
=MIN[バッテリ合成制限電力×Rf´,第2要求電力´] (4)
図25は、エネルギ配分算出部732において要求通過電力を算出する手順を示す機能ブロック図である。
[運転状態フラグ=0、第2使用バッテリフラグ=1]
[運転状態フラグ=5、第2バッテリ故障フラグ=1]
基本通過電力=第2要求電力´´+補機要求電力
[運転状態フラグ=0、第2バッテリ使用フラグ=0、第2SOC消費フラグ=1]
基本通過電力
=(1-r)×(第2要求電力´´+補機要求電力)-r×第1要求電力´´
[運転状態フラグ=2、電圧変換器停止要求フラグ=0]
基本通過電力=第2要求電力´´+補機要求電力
[運転状態フラグ=5、第1バッテリ故障フラグ=1]
基本通過電力=-第1要求電力´´
[運転状態フラグ=3、第1及び第2バッテリ使用フラグ=0、第2SOCは第2基本回生許可範囲内]
回生走行時通過電力=第2要求電力´´+補機要求電力-第2回生可能電力
[運転状態フラグ=3、第1及び第2バッテリ使用フラグ=0、第2SOCは第2基本回生許可範囲外]
回生走行時通過電力=第1回生可能電力-第1要求電力´´
[運転状態フラグ=3、第1バッテリ使用フラグ=0、第2バッテリ使用フラグ=2]
回生走行時通過電力=第2要求電力´´+補機要求電力
[運転状態フラグ=3、第1バッテリ使用フラグ=2、第2バッテリ使用フラグ=0]
回生走行時通過電力=-第1要求電力´´
[運転状態フラグ=3、第1バッテリ使用フラグ=2、第2バッテリ使用フラグ=2]
回生走行時通過電力=0
[運転状態フラグ=1、第2バッテリ使用フラグ=0]
高出力走行時通過電力=第1出力可能電力-第1要求電力´´
[運転状態フラグ=4、第2バッテリ使用フラグ=0]
アイドル時通過電力=0
[運転状態フラグ=4、第2バッテリ使用フラグ=1]
アイドル時通過電力=補機要求電力
Wr…第1車輪(後輪)
Wf…第2車輪(前輪)
Br…第1機械制動装置
Bf…第2機械制動装置
Mr…第1駆動モータ(第1電動発電機)
Mf…第2駆動モータ(第2電動発電機)
B1…第1バッテリ(第1蓄電装置)
B2…第2バッテリ(第2蓄電装置)
BM1…省電力運転要求ボタンBM1(要求操作部)
BM2…スポーツ走行要求ボタン
1…電源システム(車両電源システム)
2…電力回路
21…第1電力線(第1回路)
22…第2電力線(第2回路)
3r…第1インバータ(第1電力変換器)
3f…第2インバータ(第2電力変換器)
4…電圧変換器
81…第1バッテリセンサユニット(第1蓄電パラメータ取得手段)
82…第2バッテリセンサユニット(第2蓄電パラメータ取得手段)
7…ECU(充放電制御装置)
70…要求電力算出部(総要求電力取得手段、要求電力取得手段)
71…運転状態判定部(要求駆動力取得手段、駆動モード設定手段、第1回生許可上限値設定手段、第2回生許可上限値設定手段、許可手段)
72…インバータ制御部
721…駆動力配分算出部
722…第1ゲートドライブ回路
723…第2ゲートドライブ回路
73…電圧変換器制御部
731…合成制限電力算出部(第1回生可能電力取得手段、第2回生可能電力取得手段)
732…エネルギ配分算出部
7321…基本通過電力算出部(目標電力割合設定手段)
7322…回生走行時通過電力算出部
7323…高出力走行時通過電力算出部
7324…電気パス時通過電力算出部
7325…アイドル時通過電力算出部
7326…要求通過電力算出部
733…ゲートドライブ回路
74r…第1機械制動制御部
74f…第2機械制動制御部
75…回生判定部
Claims (12)
- 車両の第1車輪に連結された第1電動発電機と、
第2車輪に連結された第2電動発電機と、
前記第1電動発電機との間で電力の授受を行う第1電力変換器及び第1蓄電装置が接続された第1回路と、
前記第2電動発電機との間で電力の授受を行う第2電力変換器及び第2蓄電装置が接続された第2回路と、
前記第1回路と前記第2回路との間で電圧を変換する電圧変換器と、
前記第2蓄電装置の蓄電量に応じて大きくなる第2蓄電パラメータの値を取得する第2蓄電パラメータ取得手段と、
前記第1及び第2電力変換器並びに前記電圧変換器を操作し前記第1及び第2蓄電装置の充放電を制御する充放電制御装置と、を備える車両電源システムであって、
前記第2蓄電パラメータに対する閾値である第2回生許可上限値を設定する第2回生許可上限値設定手段をさらに備え、
前記充放電制御装置は、前記第1及び第2電動発電機で回生電力が生じる減速回生時に前記第2蓄電パラメータの値が前記第2回生許可上限値以下である場合には、前記第1電力変換器から前記第1回路に供給される電力である第1回生電力及び前記第2電力変換器から前記第2回路に供給される電力である第2回生電力で前記第1及び第2蓄電装置を充電し、前記第2蓄電パラメータの値が前記第2回生許可上限値より大きい場合には、前記第2蓄電装置の充電を禁止するとともに、前記第2回生電力の少なくとも一部である第2余剰回生電力を、前記電圧変換器を介して前記第1回路に供給するとともに、前記第1回生電力と前記第2余剰回生電力とを合わせた電力を前記第1蓄電装置に供給することを特徴とする車両電源システム。 - 前記第2回路には電気負荷である車両補機が接続され、
前記充放電制御装置は、前記第2回生電力で前記車両補機を駆動するとともに、前記第2回生電力から前記車両補機に要求される電力を除いた前記第2余剰回生電力を、前記電圧変換器と前記第1回路とを介して前記第1蓄電装置に供給することを特徴とする請求項1に記載の車両電源システム。 - 車両の第1車輪に連結された第1電動発電機と、
第2車輪に連結された第2電動発電機と、
前記第1電動発電機との間で電力の授受を行う第1電力変換器及び第1蓄電装置が接続された第1回路と、
前記第2電動発電機との間で電力の授受を行う第2電力変換器及び第2蓄電装置が接続された第2回路と、
前記第1回路と前記第2回路との間で電圧を変換する電圧変換器と、
前記第2蓄電装置の蓄電量に応じて大きくなる第2蓄電パラメータの値を取得する第2蓄電パラメータ取得手段と、
前記第1及び第2電力変換器並びに前記電圧変換器を操作し前記第1及び第2蓄電装置の充放電を制御する充放電制御装置と、を備える車両電源システムであって、
前記第2回路に接続された電気負荷である車両補機と、
前記第2蓄電パラメータに対する閾値である第2回生許可上限値を設定する第2回生許可上限値設定手段と、をさらに備え、
前記充放電制御装置は、前記第1及び第2電動発電機で回生電力が生じる減速回生時に前記第2蓄電パラメータの値が前記第2回生許可上限値以下である場合には、前記第1電力変換器から前記第1回路に供給される電力である第1回生電力及び前記第2電力変換器から前記第2回路に供給される電力である第2回生電力で前記第1及び第2蓄電装置を充電し、前記第2蓄電パラメータの値が前記第2回生許可上限値より大きい場合には、前記第2蓄電装置の充電を禁止しかつ前記第2回生電力で前記車両補機を駆動するとともに、前記第2回生電力から前記車両補機に要求される電力を除いた第2余剰回生電力を、前記電圧変換器と前記第1回路とを介して前記第1蓄電装置に供給することを特徴とする車両電源システム。 - 前記第1蓄電装置は、前記第2蓄電装置よりも出力重量密度が低くかつエネルギ重量密度が高いことを特徴とする請求項1から3の何れかに記載の車両電源システム。
- 前記第1車輪は後輪であり、前記第2車輪は前輪であり、
前記充放電制御装置は、前記減速回生時には、前記第2回生電力が前記減速回生時に前記第1回生電力よりも大きくなるように前記第1及び第2電力変換器を操作することを特徴とする請求項1から4の何れかに記載の車両電源システム。 - 前記減速回生時に前記第2蓄電装置に供給する回生電力に対する上限である第2回生可能電力を取得する第2回生可能電力取得手段をさらに備え、
前記充放電制御装置は、前記減速回生時に前記第2蓄電パラメータの値が前記第2回生許可上限値以下でありかつ前記第2回生電力が前記第2回生可能電力より大きい場合には、前記第2回生電力で前記第2蓄電装置を充電するとともに、前記第2回生電力から前記第2回生可能電力を除いた第2余剰回生電力を、前記電圧変換器を介して前記第1回路に供給することを特徴とする請求項1から5の何れかに記載の車両電源システム。 - 前記第2回生許可上限値設定手段は、前記第1蓄電装置の状態に基づいて前記第2回生許可上限値を変化させること特徴とする請求項1から6の何れかに記載の車両電源システム。
- 前記第1蓄電装置の蓄電量に応じて大きくなる第1蓄電パラメータの値を取得する第1蓄電パラメータ取得手段と、
前記第1蓄電パラメータに対する閾値である第1回生許可上限値を設定する第1回生許可上限値設定手段と、をさらに備え、
前記第2回生許可上限値設定手段は、前記第1蓄電パラメータの値が前記第1回生許可上限値より大きい場合には、当該第1蓄電パラメータの値が前記第1回生許可上限値以下である場合よりも、前記第2回生許可上限値を大きくし、
前記充放電制御装置は、前記減速回生時に前記第1蓄電パラメータの値が前記第1回生許可上限値より大きい場合に前記第1蓄電装置の充電を禁止することを特徴とする請求項7に記載の車両電源システム。 - 前記第2回生許可上限値設定手段は、所定の第1閾値及び当該第1閾値よりも大きい第2閾値の何れかの値に前記第2回生許可上限値を設定し、
前記第2回生許可上限値設定手段は、前記減速回生時に前記第2蓄電パラメータの値が前記第1閾値以下である場合には前記第2回生許可上限値を前記第1閾値に設定し、前記第2蓄電パラメータの値が前記第1閾値より大きくかつ前記第2閾値以下である場合には前記第1蓄電装置の状態に基づいて前記第2回生許可上限値を前記第1閾値及び前記第2閾値の何れかの値に設定することを特徴とする請求項7又は8に記載の車両電源システム。 - 車両の第1車輪に連結された第1電動発電機と、
第2車輪に連結された第2電動発電機と、
前記第1電動発電機との間で電力の授受を行う第1電力変換器及び第1蓄電装置が接続された第1回路と、
前記第2電動発電機との間で電力の授受を行う第2電力変換器及び第2蓄電装置が接続された第2回路と、
前記第1回路と前記第2回路との間で電圧を変換する電圧変換器と、
前記第1蓄電装置の蓄電量に応じて大きくなる第1蓄電パラメータの値を取得する第1蓄電パラメータ取得手段と、
前記第2蓄電装置の蓄電量に応じて大きくなる第2蓄電パラメータの値を取得する第2蓄電パラメータ取得手段と、
前記第1及び第2電力変換器並びに前記電圧変換器を操作し前記第1及び第2蓄電装置の充放電を制御する充放電制御装置と、を備える車両電源システムであって、
前記第1蓄電パラメータに対する閾値である第1回生許可上限値を設定する第1回生許可上限値設定手段と、
前記第2蓄電パラメータに対する閾値である第2回生許可上限値を設定する第2回生許可上限値設定手段と、をさらに備え、
前記第2回生許可上限値設定手段は、前記第1蓄電パラメータの値が前記第1回生許可上限値より大きい場合には、当該第1蓄電パラメータの値が前記第1回生許可上限値以下である場合よりも、前記第2回生許可上限値を大きくし、
前記充放電制御装置は、
前記第1及び第2電動発電機で回生電力が生じる減速回生時に前記第2蓄電パラメータの値が前記第2回生許可上限値以下である場合には、前記第2電力変換器から前記第2回路に供給される電力である第2回生電力で前記第2蓄電装置を充電し、前記第2蓄電パラメータの値が前記第2回生許可上限値より大きい場合には、前記第2蓄電装置の充電を禁止するとともに、前記第2回生電力の少なくとも一部を、前記電圧変換器と前記第1回路とを介して前記第1蓄電装置に供給し、
前記減速回生時に前記第1蓄電パラメータの値が前記第1回生許可上限値より大きい場合に前記第1蓄電装置の充電を禁止することを特徴とする車両電源システム。 - 車両の第1車輪に連結された第1電動発電機と、
第2車輪に連結された第2電動発電機と、
前記第1電動発電機との間で電力の授受を行う第1電力変換器及び第1蓄電装置が接続された第1回路と、
前記第2電動発電機との間で電力の授受を行う第2電力変換器及び第2蓄電装置が接続された第2回路と、
前記第1回路と前記第2回路との間で電圧を変換する電圧変換器と、
前記第2蓄電装置の蓄電量に応じて大きくなる第2蓄電パラメータの値を取得する第2蓄電パラメータ取得手段と、
前記第1及び第2電力変換器並びに前記電圧変換器を操作し前記第1及び第2蓄電装置の充放電を制御する充放電制御装置と、を備える車両電源システムであって、
前記第2蓄電パラメータに対する閾値である第2回生許可上限値を、所定の第1閾値及び当該第1閾値よりも大きい第2閾値の何れかの値に設定する第2回生許可上限値設定手段をさらに備え、
前記充放電制御装置は、前記第1及び第2電動発電機で回生電力が生じる減速回生時に前記第2蓄電パラメータの値が前記第2回生許可上限値以下である場合には、前記第2電力変換器から前記第2回路に供給される電力である第2回生電力で前記第2蓄電装置を充電し、前記第2蓄電パラメータの値が前記第2回生許可上限値より大きい場合には、前記第2蓄電装置の充電を禁止するとともに、前記第2回生電力の少なくとも一部を、前記電圧変換器と前記第1回路とを介して前記第1蓄電装置に供給し、
前記第2回生許可上限値設定手段は、前記減速回生時に前記第2蓄電パラメータの値が前記第1閾値以下である場合には前記第2回生許可上限値を前記第1閾値に設定し、前記第2蓄電パラメータの値が前記第1閾値より大きくかつ前記第2閾値以下である場合には前記第1蓄電装置の状態に基づいて前記第2回生許可上限値を前記第1閾値及び前記第2閾値の何れかの値に設定することを特徴とする車両電源システム。 - 前記減速回生時に前記第1蓄電装置に供給する回生電力に対する上限である第1回生可能電力を取得する第1回生可能電力取得手段をさらに備え、
前記第2回生許可上限値設定手段は、前記減速回生時に前記第2蓄電パラメータの値が前記第1閾値より大きくかつ前記第2閾値以下であり、さらに要求回生電力が前記第1回生可能電力より大きい場合には、前記第2回生許可上限値を前記第2閾値に設定することを特徴とする請求項9又は11に記載の車両電源システム。
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