JP7088529B2 - Charge / discharge control device - Google Patents
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Description
本発明は、充放電制御装置に関する。 The present invention relates to a charge / discharge control device.
従来、モータの回生制動により発電される電力を蓄電池に充電することが知られている。例えば特許文献1では、充電状態の管理目標値を車両の状態を表すパラメータに応じて可変としている。
Conventionally, it is known to charge a storage battery with electric power generated by regenerative braking of a motor. For example, in
しかしながら特許文献1では、バッテリが1つであるので、バッテリのSOC(State of charge)が管理上限に達している場合、電力を回収することができず、余剰エネルギとして放出される。本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、電力を高効率に利用可能である充放電制御装置を提供することにある。
However, in
本発明の充放電制御装置は、複数相の巻線(81、82、83)を有する回転電機(80)と、第1電圧源(11)および第2電圧源(12、14)との電力の授受を制御するものであって、第1インバータ(60)と、第2インバータ(70)と、制御部(40)と、を備える。第1インバータは、巻線の一端(811、821、831)、および、第1電圧源に接続される。第2インバータは、巻線の他端(812、822、832)、および、第2電圧源に接続される。制御部は、第1インバータおよび第2インバータを制御することで回転電機の駆動を制御する駆動制御部(45)を有する。第1電圧源および第2電圧源は、共に回転電機の回生電力を充電可能な蓄電装置である。第1電圧源または第2電圧源の一方を用いて出力可能である回転電機の動作点の領域を片側駆動領域、第1電圧源および第2電圧源を用いて出力可能である動作点の領域を両側駆動領域とする。駆動制御部は、蓄電装置の充電残量が目標値となるように、充電残量と目標値との偏差に応じて第1インバータおよび第2インバータを制御する。第1電圧源の充電残量および第2電圧源の充電残量が、共に目標値より大きい場合、または、共に目標値より小さい場合、充電残量と目標値との偏差に応じて、回転電機の出力要求量または回生要求量を第1電圧源および第2電圧源に分配するように、動作点の領域が片側駆動領域においても両側駆動モードとする。 The charge / discharge control device of the present invention is a power supply between a rotary electric machine (80) having a multi-phase winding (81, 82, 83) and a first voltage source (11) and a second voltage source (12, 14). A first inverter (60), a second inverter (70), and a control unit (40) are provided to control the transmission and reception of the above. The first inverter is connected to one end of the winding (811, 821, 831) and to the first voltage source. The second inverter is connected to the other end of the winding (812, 822, 832) and to the second voltage source. The control unit includes a drive control unit (45) that controls the drive of the rotary electric machine by controlling the first inverter and the second inverter. Both the first voltage source and the second voltage source are power storage devices capable of charging the regenerative power of the rotary electric machine. The region of the operating point of the rotary electric machine that can be output using either the first voltage source or the second voltage source is the region of the operating point that can be output using the one-sided drive region, the first voltage source, and the second voltage source. Is the drive area on both sides. The drive control unit controls the first inverter and the second inverter according to the deviation between the remaining charge and the target value so that the remaining charge of the power storage device becomes the target value. When the remaining charge of the first voltage source and the remaining charge of the second voltage source are both larger than the target value or both smaller than the target value, the rotary electric machine depends on the deviation between the remaining charge and the target value. Even if the region of the operating point is a one-sided drive region, the two-sided drive mode is set so that the output request amount or the regeneration request amount of the above is distributed to the first voltage source and the second voltage source.
本発明では、回転電機の巻線がオープン巻線化されており、2つの電圧源および2つのインバータが設けられている。充電残量に基づいてインバータを制御することで、回転電機の回生電力を高効率に回収可能であるとともに、電圧源の電力を無駄なく使用することができる。また、インバータの制御にて電圧源の充電残量を調整可能であるので、充電残量を調整するための別途の構成を設ける場合と比較し、小型化が可能である。 In the present invention, the winding of the rotary electric machine is made into an open winding, and two voltage sources and two inverters are provided. By controlling the inverter based on the remaining charge, the regenerative power of the rotary electric machine can be recovered with high efficiency, and the power of the voltage source can be used without waste. Further, since the remaining charge of the voltage source can be adjusted by controlling the inverter, the size can be reduced as compared with the case where a separate configuration for adjusting the remaining charge is provided.
(第1実施形態)
以下、充放電制御装置を図面に基づいて説明する。以下、複数の実施形態において、実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。第1実施形態による充放電制御装置を図1~図11に示す。図1に示すように、充放電制御装置1は、回転電機としてのモータジェネレータ80の駆動制御に用いられる。以下適宜、モータジェネレータを「MG」と記載する。
(First Embodiment)
Hereinafter, the charge / discharge control device will be described with reference to the drawings. Hereinafter, in a plurality of embodiments, substantially the same configurations are designated by the same reference numerals and description thereof will be omitted. The charge / discharge control device according to the first embodiment is shown in FIGS. 1 to 11. As shown in FIG. 1, the charge /
MG80は、図示しない車両に搭載される。車両は、例えば電気自動車やハイブリッド車両等の電動車両である。MG80は、例えば永久磁石式同期型の3相交流モータであって、U相コイル81、V相コイル82、および、W相コイル83を有する。本実施形態では、コイル81~83が「巻線」に対応する。MG80は、図示しない駆動輪を駆動するためのトルクを発生する、いわゆる主機モータであり、駆動輪を駆動するための電動機としての機能、および、図示しないエンジンや駆動輪から伝わる運動エネルギによって駆動されて発電する発電機としての機能を有する。
The MG80 is mounted on a vehicle (not shown). The vehicle is an electric vehicle such as an electric vehicle or a hybrid vehicle. The MG 80 is, for example, a permanent magnet type synchronous three-phase AC motor, and has a
MG80には、第1電圧源である第1バッテリ11および第2電圧源である第2バッテリ12から電力が供給される。電圧源である第1バッテリ11と第2バッテリ12とは、絶縁されている。バッテリ11、12は、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の充放電可能な蓄電装置である。二次電池に替えて、電気二重層キャパシタ等を「蓄電装置」として用いてもよい。本実施形態では、バッテリ11、12は、同電圧、同容量であって同等の性能とするが、例えば一方に出力型のものを用い、他方に容量型のものを用いる、といった具合に、電池性能が異なっていてもよい。
Power is supplied to the
第1バッテリ11は、第1インバータ60と接続され、第1インバータ60を経由してMG80と電力を授受可能に設けられる。第2バッテリ12は、第2インバータ70と接続され、第2インバータ70を経由してMG80と電力を授受可能に設けられる。
The
第1コンデンサ16は、高電位側配線111と低電位側配線112とに接続され、第2コンデンサ17は、高電位側配線121と低電位側配線122とに接続される。コンデンサ16、17は、平滑コンデンサであって、インバータ60、70に入力される入力電圧Vs1、Vs2を平滑化する。
The
充放電制御装置1は、第1インバータ60、第2インバータ70、および、駆動制御部30を有する。第1インバータ60は、コイル81~83の通電を切り替える3相インバータであって、スイッチング素子61~66を有し、第1バッテリ11とMG80との間に接続される。第2インバータ70は、コイル81~83の通電を切り替える3相インバータであって、スイッチング素子71~76を有し、第2バッテリ12とMG80との間に接続される。
The charge /
スイッチング素子61は、スイッチ部611および還流ダイオード612を有する。他のスイッチング素子62~66も同様、それぞれ、スイッチ部621、631、641、651、661および還流ダイオード622、632、642、652、662を有する。同様に、スイッチング素子71~76は、それぞれ、スイッチ部711、721、731、741、751、761および還流ダイオード712、722、732、742、752、762を有する。スイッチング素子61~66、71~76は同様の構成であるので、スイッチング素子61を例に説明する。
The
スイッチ部611は、IGBTであって、制御部30によりオンオフ作動が制御される。スイッチ部611は、IGBTに限らず、MOSFET等であってもよい。還流ダイオード612は、スイッチ部611と並列に接続され、低電位側から高電位側への通電を許容する。還流ダイオード612は、例えばMOSFETの寄生ダイオードのように内蔵されていてもよいし、外付けされたものであってもよい。或いは、還流できるよう接続されたIGBTやMOSFET等のスイッチであってもよい。
The
第1インバータ60において、高電位側にスイッチング素子61~63が接続され、低電位側にスイッチング素子64~66が接続される。また、スイッチング素子61~63の高電位側を接続する高電位側配線111が第1バッテリ11の正極と接続され、スイッチング素子64~66の低電位側を接続する低電位側配線112が第1バッテリ11の負極と接続される。
In the
U相のスイッチング素子61、64の接続点にはU相コイル81の一端811が接続され、V相のスイッチング素子62、65の接続点にはV相コイル82の一端821が接続され、W相のスイッチング素子63、66の接続点にはW相コイル83の一端831が接続される。
One
第2インバータ70において、高電位側にスイッチング素子71~73が接続され、低電位側にスイッチング素子74~76が接続される。また、スイッチング素子71~73の高電位側を接続する高電位側配線121が第2バッテリ12の正極と接続され、スイッチング素子74~76の低電位側を接続する低電位側配線122が第2バッテリ12の負極と接続される。以下適宜、高電位側に接続されるスイッチング素子61~63、71~73を上アーム素子、低電位側に接続されるスイッチング素子64~66、74~76を下アーム素子とする
In the
U相のスイッチング素子71、74の接続点にはU相コイル81の他端812が接続され、V相のスイッチング素子72、75の接続点にはV相コイル82の他端822が接続され、W相のスイッチング素子73、76の接続点にはW相コイル83の他端832が接続される。このように、本実施形態では、MG80のコイル81~83は、オープン巻線化されており、第1インバータ60および第2インバータ70が、コイル81~83の両側に接続されてる「2電源2インバータ」の電動機駆動システムとなっている。
The
電流センサ21は、コイル81~83の各相に流れる電流を検出する。電流センサ21は、各相に設けてもよいし、一部の相のセンサを省略してもよい。電圧センサ22は、コイル81~83の端子電圧を検出する。図1では、電流センサ21および電圧センサ22をコイル81~83の第1インバータ60側に設けているが、電流センサ21および電圧センサ22の少なくとも一方を第2インバータ70側に設けてもよいし、両側に設けてもよい。
The
第1入力電圧センサ23は、第1インバータ60に印加される第1入力電圧Vs1を検出する。第2入力電圧センサ24は、第2インバータ70に印加される第2入力電圧Vs2を検出する。回転角センサ25は、MG80の電気角θを検出する。本実施形態の回転角センサ25は、レゾルバであるが、レゾルバ以外のロータリーエンコーダ等を用いてもよい。各センサ21~25の検出値は、ECU40に出力される。
The first
駆動制御部30は、第1ドライバ回路31、第2ドライバ回路32、および、制御部としてのECU40等を備える。第1ドライバ回路31は、ECU40からの第1制御信号CS1に応じ、スイッチング素子61~66のオンオフ作動を制御する第1駆動信号DS1を生成して第1インバータ60に出力する。第2ドライバ回路32は、ECU40からの第2制御信号CS2に応じ、スイッチング素子71~76のオンオフ作動を制御する第2駆動信号DS2を生成して第2インバータ70に出力する。駆動信号DS1、DS2は、各スイッチング素子61~66、71~76のゲートに出力されるゲート電圧である。
The
ECU40は、マイコン等を主体として構成され、内部にはいずれもCPU、ROM、RAM、I/O、及び、これらの構成を接続するバスライン等を備えている。ECU400における各処理は、ROM等の実体的なメモリ装置(すなわち、読み出し可能非一時的有形記録媒体)に予め記憶されたプログラムをCPUで実行することによるソフトウェア処理であってもよいし、専用の電子回路によるハードウェア処理であってもよい。
The
ECU40は、トルク指令値trq*や電流指令値Iu*、Iv*、Iw*等のMG80の駆動に係る指令値に基づき、スイッチング素子61~66、71~76のスイッチ部のオンオフ作動を制御する制御信号を生成し、ドライバ回路31、32に出力する。以下適宜、スイッチング素子61~66、71~76のスイッチ部のオンオフ作動を制御することを、単にスイッチング素子61~66、71~77のオンオフ作動を制御する、という。
The
ECU40は、駆動制御部45、および、SOC監視部46等を有する。SOC監視部46は、バッテリ11、12のSOCを監視する。SOCは他のECUから取得してもよい。本実施形態では、SOCが「充電残量」に対応する。充電残量として、SOC以外のパラメータを用いてもよい。駆動制御部45は、トルク指令値trq*、ならびに、第1バッテリ11および第2バッテリ12のSOC等に基づき、インバータ60、70を制御することで、MG80の駆動を制御する。詳細には、駆動制御部45は、例えば第1基本波F1とキャリア波とに基づき、第1インバータ60のスイッチング素子61~66のオンオフ作動を制御する。駆動制御部45は、例えば第2基本波F2とキャリア波とに基づき、第2インバータ70のスイッチング素子71~76のオンオフ作動を制御する。これにより、MG80の駆動は、ECU40により制御される。インバータ60、70の制御に係る演算を行うマイコンは、1つであってもよいし、インバータ毎に設けられていてもよい。
The
基本波F1、F2に応じた制御には、基本波F1、F2の振幅がキャリア波の振幅以下である、すなわち変調率が1以下である正弦波PWM制御や、基本波F1、F2の振幅がキャリア波の振幅より大きい、すなわち変調率が1より大きい過変調PWM制御が含まれる。また、基本波F1、F2の振幅を無限大とみなし、基本波F1、F2の半周期ごとに各素子のオンオフが切り替えられる矩形波制御としてもよい。矩形波制御は、電気角の180°ごとに各素子のオンオフを切り替える180°通電制御と捉えることもできる。また、矩形波制御において、例えば120°通電等、通電位相は180°以外であってもよい。 For control according to the fundamental waves F1 and F2, sine wave PWM control in which the amplitudes of the fundamental waves F1 and F2 are equal to or less than the amplitude of the carrier wave, that is, the modulation factor is 1 or less, and the amplitudes of the fundamental waves F1 and F2 are used. It includes overmodulation PWM control that is larger than the amplitude of the carrier wave, that is, the modulation factor is larger than 1. Further, the amplitudes of the fundamental waves F1 and F2 may be regarded as infinite, and the rectangular wave control may be adopted in which the on / off of each element is switched every half cycle of the fundamental waves F1 and F2. The square wave control can also be regarded as 180 ° energization control that switches the on / off of each element every 180 ° of the electric angle. Further, in the rectangular wave control, the energization phase may be other than 180 °, for example, 120 ° energization.
ここで、MG80の駆動モードを説明する。本実施形態では、MG80の駆動に、第1バッテリ11または第2バッテリ12の電力を用いる「片側駆動モード」、第1バッテリ11および第2バッテリ12の電力を用いる「両側駆動モード」が含まれる。図2は、横軸をMG回転数N、縦軸をMGトルクtrqとした動作点マップであり、破線Lより低負荷側を片側駆動領域、破線Lより高負荷側を両側駆動領域とする。ここでは、動作点に応じた駆動領域を、便宜上、「片側駆動領域」、「両側駆動領域」とするが、実際に片側駆動モードとするか、両側駆動モードとするかは、例えばバッテリ11、12のSOC等によって適宜選択される。
Here, the drive mode of MG80 will be described. In the present embodiment, the driving of the
片側駆動モードでは、第1バッテリ11の電力にてMG80を駆動する場合、第2インバータ70の上アーム素子71~73の全相、または、下アーム素子74~76の全相の一方をオン、他方をオフとし、第2インバータ70を中性点化する。また、MG80の駆動要求に応じ、PWM制御や矩形波制御等により、第1インバータ60を制御する。
In the one-side drive mode, when the MG80 is driven by the electric power of the
また、第2バッテリ12の電力にてMG80を駆動する場合、第1インバータ60の上アーム素子61~63の全相、または、下アーム素子64~66の全相の一方をオン、他方をオフとし、第1インバータ60を中性点化する。また、MG80の駆動要求に応じ、PWM制御や矩形波制御等により、第2インバータ70を制御する。
When the MG80 is driven by the electric power of the
両側駆動モードでは、第1基本波F1と第2基本波F2の位相が反転される。換言すると、第1基本波F1と第2基本波F2とは、位相が略180[°]ずれている。第1基本波F1と第2基本波F2との位相差を180[°]とすることで、第1バッテリ11と第2バッテリ12とが電気的に直列接続されている状態とみなすことができ、第1バッテリ11の電圧と第2バッテリ12の電圧との和に相当する電圧をMG80に印加可能である。なお、第1基本波F1と第2基本波F2との位相差は、180[°]とするが、第1バッテリ11の電圧および第2バッテリ12の電圧の和に相当する電圧をMG80に印加可能な程度のずれは許容されるものとする。
In the two-sided drive mode, the phases of the first fundamental wave F1 and the second fundamental wave F2 are inverted. In other words, the first fundamental wave F1 and the second fundamental wave F2 are out of phase by approximately 180 [°]. By setting the phase difference between the first fundamental wave F1 and the second fundamental wave F2 to 180 [°], it can be regarded that the
本実施形態では、インバータ60、70を制御することで、バッテリ11、12のSOCを調整する。本実施形態の充放電制御処理を図3~図7のフローチャートに基づいて説明する。以下、ステップS101の「ステップ」を省略し、単に記号「S」と記載する。他のステップについても同様とする。
In this embodiment, the SOCs of the
S101では、駆動制御部45は、トルク指令値trq*を取得する。S102では、駆動制御部45は、トルク指令値trq*が0か否かを判断する。トルク指令値trq*が0であると判断された場合(S102:YES)、S106へ移行する。トルク指令値trq*が0ではないと判断された場合(S102:NO)、S103へ移行する。
In S101, the
S103では、駆動制御部45は、トルク指令値trq*が正の値か否かを判断する。トルク指令値trq*が正の値であると判断された場合(S103:YES)、すなわち、MG80の駆動状態が力行状態である場合、S104へ移行する。トルク指令値が負の値であると判断された場合(S104:NO)、すなわちMG80の駆動状態が回生状態である場合、S105へ移行する。
In S103, the
S104では、駆動制御部45は、MG回転数NおよびMGトルクtrqである動作点が片側駆動領域か否かを判断する。MGトルクtrqに替えて、トルク指令値trq*を用いてもよい。S105についても同様である。動作点が片側駆動領域であると判断された場合(S104:YES)、S200へ移行し、片側領域力行制御を行う。動作点が片側駆動領域ではないと判断された場合(S104:NO)、S300へ移行し、両側領域力行制御を行う。
In S104, the
S105では、S104と同様、駆動制御部45は、動作点が片側駆動領域か否かを判断する。動作点が片側駆動領域であると判断された場合(S105:YES)、S400へ移行し、片側領域回生制御を行う。動作点が両側駆動領域であると判断された場合(S106:NO)、S500へ移行し、両側領域回生制御を行う。
In S105, as in S104, the
S200、S300、S400およびS500では、バッテリ11、12のSOC等に基づき、バッテリ11、12から持ち出す、或いは、バッテリ11、12を充電する電力量を設定する。MG80が力行であるS200およびS300では、要求電力量Eは正の値であって「出力要求量」に対応し、MG80が回生であるS400およびS500では、要求電力量Eは負の値であって「回生要求量」に対応する。
In S200, S300, S400 and S500, the amount of electric power to be taken out from the
以下、第1バッテリ11に入出力される電力量を第1電力量E1、第2バッテリ12に入出力される電力量を第2電力量E2とする。第1バッテリ11から電力が持ち出される場合、第1電力量E1が正となり、第1バッテリ11に電力が供給される場合、第1電力量E1が負となる。また、第2バッテリ12から電力が持ち出される場合、第2電力量E2が正となり、第2バッテリ12に電力が供給される場合、第2電力量E2が負となる。
Hereinafter, the amount of electric power input / output to / from the
S200、S300、S400またはS500に続いて移行するS106では、駆動制御部45は、設定された電力量がバッテリ11、12に充放電されるように、電圧デューティ比を決定する。S107では、駆動制御部45は、電圧デューティ比に基づいて制御信号CS1、CS2を生成して出力する。本実施形態では、設定された電力量に基づいて電圧デューティ比を決定するが、例えば電力量に応じたスイッチングパターンをマップ等に予め設定しておき、電力量に基づいてスイッチングパターンを決定し、当該スイッチングパターンに基づいて制御信号CS1、CS2を生成するようにしてもよい。
In S106, which follows S200, S300, S400, or S500, the
片側領域力行制御を図4のフローチャートに基づいて説明する。S201では、駆動制御部45は、第1バッテリ11のSOCと目標SOCとの偏差である第1SOC偏差D1、および、第2バッテリ12のSOCと目標SOCとの偏差である第2SOC偏差D2を演算する(式(1)、(2)参照)。式中のSOC1は第1バッテリ11の実SOC、SOC1*は第1バッテリ11の目標SOCである。また、SOC2は第2バッテリ12の実SOC、SOC2*は第2バッテリ12の目標SOCである。
One-sided region power running control will be described with reference to the flowchart of FIG. In S201, the
D1=SOC1-SOC1* ・・・(1)
D2=SOC2-SOC2* ・・・(2)
D1 = SOC1-SOC1 * ... (1)
D2 = SOC2-SOC2 * ... (2)
S202では、駆動制御部45は、SOC偏差D1、D2が等しいか否かを判断する。SOC偏差D1、D2が異なっていると判断された場合(S202:NO)、S204へ移行する。SOC偏差D1、D2が等しいと判断された場合(S202:YES)、S203へ移行する。なお、SOC偏差D1、D2が完全に一致している場合に限らず、例えばSOC偏差D1、D2の差が偏差判定閾値以下の場合、SOC偏差D1、D2が等しいと見なして肯定判断してもよい。S203では、駆動制御部45は、要求電力量Eを、第1バッテリ11と第2バッテリ12とに等配分する。すなわち、E1=E2=(1/2)×Eとする。
In S202, the
S204では、駆動制御部45は、第1SOC偏差D1が0より大きいか否かを判断する。第1SOC偏差D1が0以下であると判断された場合(S204:NO)、S208へ移行する。第1SOC偏差D1が0より大きいと判断された場合(S204:YES)、S205へ移行する。
In S204, the
S205では、駆動制御部45は、第2SOC偏差D2が0より大きいか否かを判断する。第2SOC偏差D2が0以下であると判断された場合(S205:NO)、S207へ移行する。第2SOC偏差D2が0より大きいと判断された場合(S205:YES)、S206へ移行する。
In S205, the
S206は、第1バッテリ11および第2バッテリ12のSOCが、ともに目標SOCに対して余剰である場合に移行するステップである。S206では、駆動制御部45は、要求電力量EをSOCの偏差比率に応じて配分し、第1電力量E1および第2電力量E2を設定する。第1電力量E1を式(3)、第2電力量E2を式(4)に示す。
S206 is a step of shifting when the SOCs of the
E1=E×D1/(D1+D2) ・・・(3)
E2=E×D2/(D1+D2) ・・・(4)
E1 = E × D1 / (D1 + D2) ・ ・ ・ (3)
E2 = E × D2 / (D1 + D2) ・ ・ ・ (4)
S207は、第1バッテリ11のSOCが目標SOCに対して余剰であり、第2バッテリ12のSOCが目標SOCと等しいか不足している場合に移行するステップである。S207では、駆動制御部45は、要求電力量Eを第1バッテリ11に配分するように、第1電力量E1および第2電力量E2を設定する。すなわち、E1=E、E2=0とする。
S207 is a step of shifting when the SOC of the
S208では、駆動制御部45は、第1SOC偏差D1が0か否かを判断する。第1SOC偏差D1が0であると判断された場合(S208:YES)、S209へ移行する。第1SOC偏差D1が0ではないと判断された場合(S208:NO)、すなわち第1SOC偏差D1が0未満である場合、S212へ移行する。
In S208, the
S209では、駆動制御部45は、第2SOC偏差D2が0より大きいか否かを判断する。第2SOC偏差D2が0より大きいと判断された場合(S209:YES)、S210へ移行する。第2SOC偏差D2が0未満であると判断された場合(S209:NO)、S211へ移行する。なお、S209は、S202にて否定判断されており、D1≠D2であるので、S208にて肯定判断された場合、D2≠0である。
In S209, the
S210は、第1バッテリ11のSOCが目標SOCと等しく、第2バッテリ12のSOCが目標SOCに対して余剰である場合に移行するステップである。S210では、駆動制御部45は、要求電力量Eを第2バッテリ12に配分するように、第1電力量E1および第2電力量E2を設定する。すなわち、E1=0、E2=Eとする。
S210 is a step of shifting when the SOC of the
S211は、第1バッテリ11のSOCが目標SOCと等しく、第2バッテリ12のSOCが目標SOCに対して不足している場合に移行するステップである。S211では、駆動制御部45は、要求電力量Eを第1バッテリ11に配分するように、第1電力量E1および第2電力量E2を設定する。すなわち、E1=E、E2=0である。
S211 is a step of shifting when the SOC of the
第1SOC偏差D1が0未満である場合に移行するS212では、駆動制御部45は、第2SOC偏差D2が0未満か否かを判断する。第2SOC偏差D2が0未満であると判断された場合(S212:YES)、S213へ移行する。第2SOC偏差D2が0以上であると判断された場合(S212:NO)、S214へ移行する。
In S212, which shifts to the case where the first SOC deviation D1 is less than 0, the
S213は、第1バッテリ11のSOCおよび第2バッテリ12のSOCが、ともに目標SOCに対して不足している場合に移行するステップである。S213では、駆動制御部45は、要求電力量Eを、偏差比率に応じて配分し、第1電力量E1および第2電力量E2を設定する。第1電力量E1を式(5)、第2電力量E2を式(6)に示す。
S213 is a step of shifting when both the SOC of the
E1=E×D2/(D1+D2) ・・・(5)
E2=E×D1/(D1+D2) ・・・(6)
E1 = E × D2 / (D1 + D2) ・ ・ ・ (5)
E2 = E × D1 / (D1 + D2) ・ ・ ・ (6)
S214は、第1バッテリ11のSOCが目標SOCに対して不足しており、第2バッテリ12のSOCが目標SOCと等しいか余剰である場合に移行するステップである。S214では、要求電力量Eを第2バッテリ12に配分するように、第1電力量E1および第2電力量E2を設定する。すなわち、E1=0、E2=Eとする。
S214 is a step of shifting when the SOC of the
両側領域力行制御を図5のフローチャートに基づいて説明する。S301~S306の処理は、図4中のS201~S206の処理と同様である。S305にて否定判断されて移行するS307は、S207と同様、第1バッテリ11のSOCが目標SOCに対して余剰であり、第2バッテリ12のSOCが目標SOCと等しいか不足している場合に移行するステップである。S307では、駆動制御部45は、第1電力量E1を出力可能な最大出力Emax_p1とする。また、駆動制御部45は、第2電力量E2を、要求電力量Eから第1電力量E1を差し引いた残余分とする。すなわち、E2=E-Emax_p1とする。
Both-sided region power running control will be described with reference to the flowchart of FIG. The processing of S301 to S306 is the same as the processing of S201 to S206 in FIG. Similar to S207, S307, which is negatively determined in S305 and shifts, is when the SOC of the
S308およびS309の処理は、S208およびS209の処理と同様である。S309にて肯定判断されて移行するS310は、S210と同様、第1バッテリ11のSOCが目標SOCと等しく、第2バッテリ12のSOCが目標SOCに対して余剰である場合に移行するステップである。S310では、駆動制御部45は、第2電力量E2を、第2バッテリ12から出力可能な最大出力Emax_p2とする。また、駆動制御部45は、第1電力量E1を、要求電力量Eから第2電力量E2を差し引いた残余分とする。すなわち、E1=E-Emax_p2とする。
The processing of S308 and S309 is the same as the processing of S208 and S209. Similar to S210, S310, which is positively determined in S309 and shifts, is a step of shifting when the SOC of the
S309にて否定判断されて移行するS311は、S211の処理と同様、第1バッテリ11のSOCが目標SOCと等しく、第2バッテリ12のSOCが目標SOCに対して不足している場合に移行するステップである。S311では、S307と同様、第1電力量E1を最大出力Emax_p1とし、第2電力量E2を要求電力量Eから第1電力量E1を差し引いた残余分とする。
In S311 which is negatively determined in S309 and migrates, the SOC of the
S312およびS313の処理は、S212およびS213の処理と同様である。S312に否定判断されて移行するS314は、S214と同様、第1バッテリ11のSOCが目標SOCに対して不足しており、第2バッテリ12のSOCが目標SOCと等しいか余剰である場合に移行するステップである。S314では、駆動制御部45は、S310と同様、第2電力量E2を最大出力E2_maxとし、第1電力量E1を要求電力量Eから第2電力量E2を差し引いた残余分とする。
The processing of S312 and S313 is the same as the processing of S212 and S213. Similar to S214, S314, which is negatively determined by S312 and migrates, migrates when the SOC of the
力行制御では、SOC偏差D1、D2が等しい場合、ならびに、バッテリ11、12のSOCが目標SOCに対し、共に余剰である場合、および、共に不足している場合、SOC偏差D1、D2に応じて要求電力量Eを配分して両側駆動とすることで、SOCを調整する。後述の回生制御でも同様である。
In power line control, if the SOC deviations D1 and D2 are equal, and if the SOCs of the
片側領域力行制御では、第1バッテリ11のSOCが目標SOCに対して余剰であって、第2バッテリ12のSOCが目標SOCと等しいか不足している場合、および、第1バッテリ11のSOCが目標SOCと等しく、第2バッテリ12のSOCが目標SOCに対して不足している場合、第2インバータ70を中性点化し、第1バッテリ11の電力にてMG80を駆動する。また、第2バッテリ12のSOCが目標SOCに対して余剰であって、第1バッテリ11のSOCが目標SOCと等しいか不足している場合、および、第2バッテリ12のSOCが目標SOCと等しく、第1バッテリ11のSOCが目標SOCに対して不足している場合、第1バッテリ60を中性点化し、第2バッテリ12の電力でMG80を駆動する。
In one-sided region power running control, when the SOC of the
両側領域力行制御では、第1バッテリ11のSOCが目標SOCに対して余剰であって、第2バッテリ12のSOCが目標SOCと等しいか不足している場合、および、第1バッテリ11のSOCが目標SOCと等しく、第2バッテリ12のSOCが目標SOCに対して不足している場合、第1バッテリ11を最大出力とし、残りを第2バッテリ12から出力する。また、第2バッテリ12のSOCが目標SOCに対して余剰であって、第1バッテリ11のSOCが目標SOCと等しいか不足している場合、および、第2バッテリ12のSOCが目標SOCと等しく、第1バッテリ11のSOCが目標SOCに対して不足している場合、第2バッテリ12を最大出力とし、残りを第1バッテリ11から出力する。
In the two-sided region power running control, when the SOC of the
片側領域回生制御を図6のフローチャートに基づいて説明する。S401およびS402の処理は、図4中のS201およびS202の処理と同様である。S203では、駆動制御部45は、要求電力量Eを、第1バッテリ11と第2バッテリ12とに等配分する。すなわち、E1=E2=(1/2)Eとする。
One-sided region regeneration control will be described with reference to the flowchart of FIG. The processing of S401 and S402 is the same as the processing of S201 and S202 in FIG. In S203, the
S404~S406の処理は、S204~S206の処理と同様である。S407は、S207と同様、第1バッテリ11のSOCが目標SOCに対して余剰であり、第2バッテリ12のSOCが目標SOCと等しいか不足している場合に移行するステップである。S407では、駆動制御部45は、要求電力量Eを、第2バッテリ12に配分し、第2バッテリ12を充電する。すなわち、E1=0、E2=Eである。
The processing of S404 to S406 is the same as the processing of S204 to S206. Similar to S207, S407 is a step of shifting when the SOC of the
S408およびS409の処理は、S208およびS209の処理と同様である。S410は、第1バッテリ11のSOCが目標SOCと等しく、第2バッテリ12のSOCが目標SOCに対して余剰である場合に移行するステップである。S410では、駆動制御部45は、要求電力量Eを第1バッテリ11に配分し、回生電力を第1バッテリ11に充電する。すなわち、E1=E、E2=0とする。
The processing of S408 and S409 is the same as the processing of S208 and S209. S410 is a step of shifting when the SOC of the
S409にて否定判断されて移行するS411は、S211と同様、第1バッテリ11のSOCが目標SOCと等しく、第2バッテリ12のSOCが目標SOCに対して余剰である場合に移行するステップである。S411では、要求電力量Eを第2バッテリ12に配分し、回生電力にて第2バッテリ12に充電する。すなわち、E1=0、E2=Eとする。
S411, which is negatively determined in S409 and shifts, is a step of shifting when the SOC of the
S412およびS413の処理は、S212およびS213の処理と同様である。S412にて否定判断されて移行するS414は、S214と同様、第1バッテリ11のSOCが目標SOCに対して不足しており、第2バッテリ12のSOCが目標SOCと等しいか余剰である場合に移行するステップである。S214では、要求電力量Eを第1バッテリ11に配分する。すなわち、E1=E、E2=0である。
The processing of S412 and S413 is the same as the processing of S212 and S213. In S414, which is negatively determined in S412 and migrates, the SOC of the
両側領域回生制御を図7のフローチャートに基づいて説明する。S501~S506の処理は、図4中のS201~S206の処理と同様である。S505にて否定判断されて移行するS507は、S207と同様、第1バッテリ11のSOCが目標SOCに対して余剰であり、第2バッテリ12のSOCが目標SOCと等しいか不足している場合に移行するステップである。S507では、駆動制御部45は、第2電力量E2を、第2バッテリ12にて回生可能な最大回生Emax_r2とする。また、駆動制御部45は、第1電力量E1を、要求電力量Eから第2電力量E2を差し引いた残余分とする。すなわち、E1=E-Emax_r2とする。
The two-sided region regeneration control will be described with reference to the flowchart of FIG. The processing of S501 to S506 is the same as the processing of S201 to S206 in FIG. Similar to S207, S507, which is negatively determined in S505 and shifts, is when the SOC of the
S508およびS509に処理は、S208およびS209の処理と同様である。S509にて肯定判断されて移行するS510は、S210と同様、第1バッテリ11のSOCが目標SOCと等しく、第2バッテリ12のSOCが目標SOCに対して余剰である場合に移行するステップである。S510では、駆動制御部45は、第1電力量E1を、第1バッテリ11にて回生可能な最大回生Emax_r1とする。また、駆動制御部45は、第2電力量E2を、要求電力量Eから第1電力量E1を差し引いた残余分とする。すなわち、E2=E-Emax_r1とする。
The processing for S508 and S509 is the same as the processing for S208 and S209. Similar to S210, S510, which is positively determined in S509 and shifts, is a step of shifting when the SOC of the
S509にて否定判断されて移行するS511は、S211の処理と同様、第1バッテリ11のSOCが目標SOCと等しく、第2バッテリ12のSOCが目標SOCに対して不足している場合に移行するステップである。S511では、S507と同様、第2電力量E2を最大回生Emax_r2とし、第1電力量E1を要求電力量Eから第2電力量E2を差し引いた残余分とする。
S511, which is negatively determined in S509 and shifts, shifts when the SOC of the
S512およびS513の処理は、S212およびS213の処理と同様である。S512にて否定判断されて移行するS514は、S214と同様、第1バッテリ11のSOCが目標SOCに対して不足しており、第2バッテリ12のSOCが目標SOCと等しいか余剰である場合に移行するステップである。S514では、駆動制御部45は、S510と同様、第1電力量E1を最大回生Emax_r1とし、第2電力量E2を要求電力量Eから第1電力量E1を差し引いた残余分とする。
The processing of S512 and S513 is the same as the processing of S212 and S213. In S514, which is negatively determined in S512 and migrates, the SOC of the
片側領域回生制御では、第1バッテリ11のSOCが目標SOCに対して余剰であって、第2バッテリ12のSOCが目標SOCと等しいか不足している場合、および、第1バッテリ11のSOCが目標SOCと等しく、第2バッテリ12のSOCが目標SOCに対して不足している場合、第1インバータ60を中性点化し、第2バッテリ12を充電する。また、第2バッテリ12のSOCが目標SOCに対して余剰であって、第1バッテリ11のSOCが目標SOCと等しいか不足している場合、および、第2バッテリ12のSOCが目標SOCと等しく、第1バッテリ11のSOCが目標SOCに対して不足している場合、第2インバータ70を中性点化し、第1バッテリ11を充電する。
In the one-sided region regeneration control, when the SOC of the
両側領域回生制御では、第1バッテリ11のSOCが目標SOCに対して余剰であって、第2バッテリ12のSOCが目標SOCと等しいか不足している場合、および、第1バッテリ11のSOCが目標SOCと等しく、第2バッテリ12のSOCが目標SOCに対して不足している場合、最大回生にて第2バッテリ12を充電し、残りを第1バッテリ11に充電する。また、第2バッテリ12のSOCが目標SOCに対して余剰であって、第1バッテリ11のSOCが目標SOCと等しいか不足している場合、および、第2バッテリ12のSOCが目標SOCと等しく、第1バッテリ11のSOCが目標SOCに対して不足している場合、最大回生にて第1バッテリ11を充電し、残りを第2バッテリ12に充電する。
In the two-sided region regeneration control, when the SOC of the
なお、目標SOCに幅を持たせ、管理幅の上限よりSOCが大きい場合に余剰、管理幅の下限よりSOCが小さい場合に不足、SOCが管理幅内であれば目標SOCと等しい、とみなして同様に制御してもよい。力行時についても同様である。 It should be noted that the target SOC has a range, and if the SOC is larger than the upper limit of the control width, it is considered to be surplus, if the SOC is smaller than the lower limit of the control width, it is insufficient, and if the SOC is within the control width, it is regarded as equal to the target SOC. It may be controlled in the same manner. The same applies to the time of powering.
SOCに応じたインバータ60、70の制御の具体例について説明する。第1電力量E1が0のとき、第1インバータ60を中性点化する。第2電力量E2が0のとき、第2インバータ70を中性点化する。
A specific example of control of the
第1電力量E1が最大出力Emax_p1または最大回生Emax_r1のとき、第1インバータ60を矩形波制御する。第1電力量E1が0、最大出力Emax_p1または最大回生Emax_r1以外のとき、第1電力量E1に応じた電圧デューティ比にて第1インバータ60を制御する。また、第2電力量E2が最大出力Emax_p2または最大回生Emax_r2のとき、第2インバータ70を矩形波制御する。第2電力量E2が0、最大出力Emax_p2または最大回生Emax_r2以外のとき、第2電力量E2に応じた電圧デューティ比にて第2インバータ70を駆動する。
When the first electric energy E1 is the maximum output Emax_p1 or the maximum regeneration Emax_r1, the
図8に示すように、第1インバータ60の電圧デューティ比により第1バッテリ11とMG80との間の電流量を制御し、第2インバータ70の電圧デューティ比により第2バッテリ12とMG80との間の電流量を制御する。図8では、インバータ60、70を同じ電圧デューティ比にて両側駆動した場合の例であって、(a)に第1インバータ60側におけるUV間の線間電圧Vuv1、(b)に第2インバータ70側におけるUV間の線間電圧を示している。両側駆動にて、基本波F1、F2の位相を反転させることで、線間電圧は、第1インバータ60側と第2インバータ70側とで、正負が同じ側に現れる。図10等も同様である。
As shown in FIG. 8, the amount of current between the
図9および図11では、バッテリ11、12のSOC、要求電力量E、第1電力量E1および第2電力量E2を模式的に示している。電力量の大小関係を、ブロック矢印の太さで示す。また、SOC残量を梨地で示した。後述の図15も同様である。
9 and 11 schematically show the SOC of the
図9および図10は、MG80が回生状態かつ動作点が両側駆動領域であって、1バッテリ11のSOCが目標SOCより高く、第2バッテリ12のSOCが目標SOCより低い場合の例である。この場合、図10(b)に示すように、第2インバータ70を矩形波制御することで、第2バッテリ12側に電力を最大回生し、第2バッテリ12にて回収しきれない分の回生電力が第1バッテリ11に回生されるように、第1インバータ60を駆動する。これにより、第2バッテリ12のSOCを目標SOCに近づけることができる。また、例えばバッテリ11、12にて等配分で電力を回生する場合と比較し、第1バッテリ11のSOCの上昇を抑制することができる。
9 and 10 are examples in which the
図11は、MG80が力行状態かつ動作点が両側駆動領域であって、第1バッテリ11のSOCが目標SOCより低く、第2バッテリ12のSOCが目標SOCより高い場合の例である。この場合、第2インバータ70を矩形波制御することで、第2バッテリ12の出力を最大出力とし、第2バッテリ12の出力で不足する分の電力が第1バッテリ11から出力されるように、第1インバータ60を駆動する(図10参照)。これにより、第2バッテリ12のSOCを目標SOCに近づけることができる。また、例えばバッテリ11、12にて等配分で電力を出力する場合と比較し、第1バッテリ11のSOCの低下を抑制することができる。
FIG. 11 is an example in which the
なお、図9および図11のように、バッテリ11、12にて、一方のSOCが目標SOCに対して余剰、他方のSOCが目標SOCに対して不足の場合、力行時、SOC余剰側のバッテリの電力が優先的に使われればよく、余剰側インバータの制御は矩形波制御に限らない。また、回生時、SOC不足側のバッテリが優先的に充電されればよく、不足側インバータの制御は矩形波制御に限らない。優先的に充放電させる側のインバータの制御は、矩形波制御に限らないが、矩形波制御とすることで、スイッチング損失を低減できる。
As shown in FIGS. 9 and 11, when one SOC is surplus with respect to the target SOC and the other SOC is insufficient with respect to the target SOC in the
本実施形態では、力行による放電電力および回生による充電電力を、SOCに応じてバッテリ11、12に振り分けることで、電池容量を無駄なく使い切ることができるので、航続距離を延ばすことができる。また、回生電力を高効率に回収することができるので、回生されずに放出される余剰エネルギを低減することができる。これにより、回生電力量を拡大可能であるとともに、バッテリ11、12を高効率に使用することができる。
In the present embodiment, the discharge power due to power running and the charge power due to regeneration are distributed to the
以上説明したように、本実施形態の充放電制御装置1は、複数相のコイル81~83を有するMG80と、バッテリ11、12との電力の授受を制御するものであって、第1インバータ60と、第2インバータ70と、ECU40と、を備える。第1インバータ60は、コイル81、82、83の一端811、821、831、および、第1バッテリ11に接続される。第2インバータ70は、コイル81、82、83の他端812、822、832、および、第2バッテリ12に接続される。第1バッテリ11および第2バッテリ12の少なくとも一方は、MG80の回生電力を充電可能な蓄電装置である。本実施形態では、バッテリ11、12は、共にMG80の回生電力を充放電可能な蓄電装置である。
As described above, the charge /
ECU40は、第1インバータ60および第2インバータ70を制御することでMG80の駆動を制御する駆動制御部45を有する。駆動制御部45は、バッテリ11、12のSOCが目標値である目標SOCとなるように、SOCに基づいて第1インバータ60および第2インバータ70を制御する。
The
本実施形態では、MG80のコイル81~83はオープン巻線化されており、2つの電圧源および2つのインバータが設けられている。SOCに基づいてインバータ60、70を制御することで、MG80の回生電力を高効率に回収可能であるとともに、バッテリ11、12の電力を無駄なく使用することができる。したがって、電力を高効率に利用可能である。また、インバータ60、70の制御にてバッテリ11、12のSOCを調整可能であるので、SOCを調整するための別途の構成を設ける場合と比較し、小型化が可能である。
In this embodiment, the
駆動制御部45は、実SOCと目標SOCとの偏差であるSOC偏差D1、D2に応じて、第1インバータ60および第2インバータ70を制御する。これにより、バッテリ11、12のSOCを目標SOCに適切に近づけることができる。
The
駆動制御部45は、第1バッテリ11のSOCおよび第2バッテリ12のSOCが、共に目標値より大きい場合、または、共に目標値より小さい場合、SOC偏差D1、D2に応じて、出力要求量または回生要求量をバッテリ11、12に分配する。これにより、バッテリ11、12を高効率に使い切ることができる。また、回生電力を高効率にバッテリ11、12に充電することができる。
When the SOC of the
バッテリ11、12の一方を用いて出力可能であるMG80の動作点の領域を片側駆動領域、バッテリ11、12を用いて出力可能である動作点の領域を両側駆動領域とする。ここで、回生電力のバッテリ11、12への回生を「負の出力」とみなせば、MG80の回生についても、「出力」の概念に含まれるものとする。また、図2にて説明した通り、動作点は、MG80のトルクおよび回転数に応じて規定される。
The region of the operating point of the
ここで、SOCが目標SOCに対して余剰である電圧源と接続されている第1インバータ60または第2インバータ70を余剰側インバータ、SOCが目標SOCに対して不足している電圧源と接続されている第1インバータ60または第2インバータ70を不足側インバータとする。
Here, the
第1バッテリ11のSOCまたは第2バッテリ12のSOCの一方が目標SOCに対して余剰であり、他方が目標SOCに対して不足している場合、駆動制御部45は、MG80の駆動状態が回生状態であって、動作点が片側駆動領域のとき、余剰側インバータを中性点化し、回生要求量に基づいて不足側インバータを制御する。これにより、目標SOCに対してSOCが不足している側の電圧源を高効率に充電することができ、SOCが不足している側の電圧源のSOCを目標SOCに近づけることができる。
When one of the SOC of the
第1バッテリ11のSOCまたは第2バッテリ12のSOCの一方が目標SOCに対して余剰であり、他方が目標SOCに対して不足している場合、駆動制御部45は、MG80の駆動状態が力行状態であって、動作点が片側駆動領域のとき、不足側インバータを中性点化し、出力要求量に基づいて余剰側インバータを制御する。これにより、目標SOCに対してSOCが余剰である側の電圧源の電力を優先的に用いてMG80を駆動することで、余剰側の電圧源のSOCを目標SOCに近づけることができる。
When one of the SOC of the
第1バッテリ11のSOCまたは第2バッテリ12のSOCの一方が目標SOCに対して余剰であり、他方が目標SOCに対して不足している場合、駆動制御部45は、MG80の駆動状態が回生状態であって、動作点が両側駆動領域のとき、SOCが目標SOCに対して不足している側への回生量を最大とし、残りをSOCが目標SOCに対して余剰である側の電圧源へ回生するように、インバータ60、70を制御する。すなわち、回生要求量から不足側への最大回生量を差し引いた分を余剰側に回生する。
When one of the SOC of the
また、MG80の駆動状態が力行状態であって、動作点が両側駆動領域のとき、SOCが目標SOCに対して余剰である側の電圧源からの出力を最大とし、残りをSOCが目標SOCに対して不足している側の電圧源から出力されるようにインバータ60、70を制御する。すなわち、出力要求量から余剰側からの最大出力を差し引いた分を不足側から出力する。
Further, when the drive state of the MG80 is a power running state and the operating point is a drive region on both sides, the output from the voltage source on the side where the SOC is surplus with respect to the target SOC is maximized, and the rest is set to the target SOC by the SOC. On the other hand, the
これにより、回生時、SOCが目標SOCに対して不足している側の電圧源を優先的に充電することができ、SOCが不足している側のSOCを目標SOCに近づけることができる。また、力行時、SOCが目標SOCに対して余剰である側の電圧源の電力を優先的に用いてMG80を駆動することで余剰側の電圧源のSOCを目標SOCに近づけることができる。 As a result, at the time of regeneration, the voltage source on the side where the SOC is insufficient with respect to the target SOC can be charged preferentially, and the SOC on the side where the SOC is insufficient can be brought closer to the target SOC. Further, at the time of power running, the SOC of the voltage source on the surplus side can be brought closer to the target SOC by driving the MG80 by preferentially using the power of the voltage source on the side where the SOC is surplus with respect to the target SOC.
(第2実施形態)
第2実施形態を図12および図13に示す。第2実施形態を参考形態とする。図12に示すように、本実施形態の充放電制御装置2では、第2インバータ70には、第2バッテリ12に替えて、第2電圧源としての発電機14が設けられる。発電機14は、エンジン13により駆動される。エンジン13は、図示しないエンジン制御部により制御される。発電機14にて発電された電力は、第3インバータ15を経由して、第2インバータ70側に供給される。なお、図12では、コンデンサ16、17および入力電圧センサ23、24の記載を省略した。エンジン13、発電機14および第3インバータ15に替えて、燃料電池等としてもよい。本実施形態では、発電機14にて発電される電力量を発電電力量Gとする。
(Second Embodiment)
A second embodiment is shown in FIGS. 12 and 13. The second embodiment is used as a reference embodiment. As shown in FIG. 12, in the charge /
本実施形態では、第1バッテリ11のSOCに基づいてインバータ60、70の駆動を制御する。本実施形態の充放電制御処理を図13に基づいて説明する。S601~S603の処理は、図3中のS101~S103の処理と同様である。トルク指令値trq*が0以下であると判断された場合(S603:NO)、すなわちMG80の駆動状態が回生状態である場合、S604へ移行する。本実施形態では、第2インバータ70側には回生できないので、S604では、駆動制御部45は、要求電力量Eを第1バッテリ11に配分し、回生電力を第1バッテリ11に充電する。すなわち、E1=E、G=0とする。なお、要求電力量Eが最大回生Emax_r1より大きい場合、第1電力量E1を最大回生Emax_r1とする。
In this embodiment, the drive of the
トルク指令値trq*が0より大きいと判断された場合(S603:YES)、すなわちMG80の動作状態が力行状態である場合に移行するS605では、S104と同様、駆動制御部45は、動作点が片側駆動領域か否かを判断する。動作点が片側駆動領域であると判断された場合(S605:YES)、S606へ移行する。動作点が片側駆動領域ではないと判断された場合(S605:NO)、すなわち動作点が両側駆動領域である場合、S609へ移行する。
In S605, which shifts when it is determined that the torque command value trq * is larger than 0 (S603: YES), that is, when the operating state of the MG80 is the power running state, the operating point of the
S606では、駆動制御部45は、SOC偏差D1が0より大きいか否かを判断する。SOC偏差D1が0より大きいと判断された場合(S606:YES)、S607へ移行する。SOC偏差D1が0以下であると判断された場合(S606:NO)、S608へ移行する。
In S606, the
S607では、駆動制御部45は、要求電力量Eを第1バッテリ11に配分し、第1バッテリ11の電力を用いてMG80を駆動する。すなわち、E1=E、G=0とする。S608では、駆動制御部45は、要求電力量Eを発電機14側に配分し、発電機14の発電電力を用いてMG80を駆動する。すなわち、E1=0、G=Eとする。
In S607, the
S609では、駆動制御部45は、SOC偏差D1が0より大きいか否かを判断する。SOC偏差D1が0より大きいと判断された場合(S609:YES)、S610へ移行する。SOC偏差D1が0以下であると判断された場合(S609:NO)、S611へ移行する。
In S609, the
S610では、駆動制御部45は、第1電力量E1を最大出力Emax_p1とし、発電電力量Gを要求電力量Eから第1電力量E1を差し引いた残余分とする。すなわち、G=E-Emax_p1とする。
In S610, the
S611では、発電電力量Gを、エンジン13を高効率点にて動作させたときの高効率点発電量Gcとする。また、駆動制御部45は、第1電力量E1を、要求電力量Eから高効率点発電量Gcを差し引いた残余分とする。すなわち、E1=E-Gcとする。S612およびS613の処理は、S106およびS107の処理と同様である。
In S611, the generated power amount G is set to the high efficiency point power generation amount Gc when the
本実施形態では、第1電圧源である第1バッテリ11はMG80の回生電力を充電可能であり、第2電圧源である発電機14はMG80の回生電力を充電不能である。駆動制御部45は、第1バッテリ11のSOCに基づいてインバータ60、70を制御する。このように構成しても、上記実施形態と同様の効果を奏する。
In the present embodiment, the
(第3実施形態)
第3実施形態を図14~図16に示す。本実施形態では、片側領域力行制御が上記実施形態と異なっているので、この点を中心に説明する。本実施形態は、第1実施形態と同様、第1電圧源が第1バッテリ11、第2電圧源が第2バッテリ12であり、一方のSOCが目標SOCより大きく、他方のSOCが目標SOCより小さい場合、SOCが目標SOCよりも高いバッテリの電力を、目標に対して低い方のバッテリに移動させる。
(Third Embodiment)
The third embodiment is shown in FIGS. 14 to 16. In the present embodiment, the one-sided region power running control is different from the above-described embodiment, and this point will be mainly described. In this embodiment, as in the first embodiment, the first voltage source is the
ここで、SOCが目標SOCよりも高い方のバッテリ電圧が、低い方のバッテリ電圧より高い場合、基本波F1、F2を同位相とする同位相制御により、電力を移動可能である。また、SOCが目標SOCよりも高い方のバッテリ電圧が、低い方のバッテリ電圧より低い場合、非充電期間と充電期間とを周期的に切り替えるチョッパ動作を行うことで、電力を移動可能である。非充電期間において、不足側インバータを中性点化する。充電期間において、不足側インバータのスイッチング素子を全オフ、または、基本波F1、F2を同位相とする同位相駆動する。これにより、バッテリ11、12間にて、電力を移動可能である。
Here, when the battery voltage at which the SOC is higher than the target SOC is higher than the battery voltage at which the SOC is lower, the electric power can be transferred by the in-phase control in which the fundamental waves F1 and F2 are in phase. Further, when the battery voltage having a higher SOC than the target SOC is lower than the battery voltage having a lower SOC, the electric power can be transferred by performing a chopper operation for periodically switching between the non-charging period and the charging period. During the non-charging period, neutralize the insufficient inverter. During the charging period, the switching elements of the insufficient side inverter are all turned off, or the fundamental waves F1 and F2 are driven in phase with the same phase. As a result, electric power can be transferred between the
本実施形態の片側領域力行制御のフローチャートを図14に示す。S251~S256の処理は、図4中のS201~S206の処理と同様である。S255にて否定判断された場合に移行するS257は、第2SOC偏差D2が0以下の場合に移行するステップであって、駆動制御部45は、第2SOC偏差D2が0か否かを判断する。第2SOC偏差D2が0であると判断された場合(S257:YES)、S258へ移行し、要求電力量Eを第1バッテリ11に配分すべく、E1=E、E2=0とする。第2SOC偏差D2が0ではないと判断された場合(S257:NO)、すなわち第2SOC偏差D2が0未満である場合、S259へ移行する。
FIG. 14 shows a flowchart of one-sided region power running control of the present embodiment. The processing of S251 to S256 is the same as the processing of S201 to S206 in FIG. S257, which shifts when a negative determination is made in S255, is a step of shifting when the second SOC deviation D2 is 0 or less, and the
S259は、第1SOC偏差D1が0より大きく、第2SOC偏差D2が0未満であって、すなわち第1バッテリ11のSOCが目標SOCに対して余剰、第2バッテリ12のSOCが目標SOCに対して不足している場合に移行するステップである。S259では、駆動制御部45は、第1バッテリ11の電力を第2バッテリ12に移動させる。図14中、バッテリを「BT」と記載した。
In S259, the first SOC deviation D1 is larger than 0 and the second SOC deviation D2 is less than 0, that is, the SOC of the
S260~S265の処理は、S208~S213の処理と同様である。S264にて否定判断された場合に移行するS266では、第2SOC偏差D2が0か否かを判断する。第2SOC偏差D2が0であると判断された場合(S266:YES)、S267へ移行し、要求電力量Eを第2バッテリ12に配分すべく、E1=0、E2=Eとする。第2SOC偏差D2が0ではないと判断された場合(S266:NO)、すなわち第2SOC偏差D2が0より大きい場合、S268へ移行する。
The processing of S260 to S265 is the same as the processing of S208 to S213. In S266, which shifts to the case where a negative determination is made in S264, it is determined whether or not the second SOC deviation D2 is 0. When it is determined that the second SOC deviation D2 is 0 (S266: YES), the process proceeds to S267, and E1 = 0 and E2 = E are set in order to allocate the required electric energy E to the
S268は、第1SOC偏差D1が0未満、第2SOC偏差D2が0より大きい場合であって、すなわち第1バッテリ11のSOCが目標SOCに対して不足、第2バッテリ12のSOCが目標SOCに対して余剰である場合に移行するステップである。S268では、駆動制御部45は、第2バッテリ12の電力を第1バッテリ11に移動させる。
S268 is a case where the first SOC deviation D1 is less than 0 and the second SOC deviation D2 is larger than 0, that is, the SOC of the
図15および図16は、第1バッテリ11のSOCが目標SOCに対して不足しており、第2バッテリ12のSOCが目標に対して余剰である場合の例である。この場合、第2インバータ70を矩形波制御することで、第2バッテリ12の出力を最大とする。第2インバータ70の制御は矩形波制御に限らないが、矩形波制御とすることでスイッチング損失を抑制できるため、望ましい。また、第2バッテリ12の最大出力から要求電力量Eを差し引いた電力量にて第1バッテリ11を充電する。すなわち、E1=E-Emax_p2となるように、第1インバータ60を制御する。本実施形態では、インバータ60、70を同位相制御する。基本波F1、F2の位相を同位相とすることで、線間電圧は、第1インバータ60側と第2インバータ70側とで、正負が反対側に現れる。また、第1バッテリ11の電力を第2バッテリ12に移動させる場合、第1インバータ60を矩形波制御して第1バッテリ11を最大出力とし、第2インバータ70をE2=E-Emax_p1となるように制御する。
15 and 16 are examples of cases where the SOC of the
本実施形態では、第1バッテリ11のSOCまたは第2バッテリ12のSOCの一方が目標SOCに対して余剰であり、他方が目標SOCに対して不足している場合、駆動制御部45は、MG80の駆動状態が力行状態であって、動作点が片側駆動領域のとき、SOCが目標SOCに対して余剰である側の電圧源からの出力を出力要求量より大きくし、SOCが目標SOCに対して不足している側の電圧源に電力を移動させるように、第1インバータ60および第2インバータ70を制御する。これにより、バッテリ11、12のSOCを目標SOCに適切に近づけることができる。
In the present embodiment, when one of the SOC of the
(他の実施形態)
上記実施形態の回転電機は3相である。他の実施形態では、回転電機は4相以上としてもよい。上記実施形態では、回転電機は電動車両の主機モータとして用いられている。他の実施形態では、回転電機は、主機モータに限らず、例えばスタータ機能とオルタネータ機能とを併せ持つ、所謂ISG(Integrated Starter Generator)や、補機モータであってもよい。また、充放電制御装置を車両以外の装置に適用してもよい。以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。
(Other embodiments)
The rotary electric machine of the above embodiment has three phases. In another embodiment, the rotary electric machine may have four or more phases. In the above embodiment, the rotary electric machine is used as the main motor of the electric vehicle. In another embodiment, the rotary electric machine is not limited to the main motor, but may be, for example, a so-called ISG (Integrated Starter Generator) having both a starter function and an alternator function, or an auxiliary motor. Further, the charge / discharge control device may be applied to a device other than the vehicle. As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented in various forms without departing from the spirit of the invention.
1、2・・・充放電制御装置
11・・・第1バッテリ(第1電圧源) 12・・・・第2バッテリ(第2電圧源)
14・・・発電機(第2電圧源)
40・・・ECU(制御部)
45・・・駆動制御部
60・・・第1インバータ 70・・・第2インバータ
80・・・モータジェネレータ(回転電機)
81、82、83・・・コイル(巻線)
811、821、831・・・一端
812、822、832・・・他端
1, 2 ... Charge /
14 ... Generator (second voltage source)
40 ... ECU (control unit)
45 ... Drive
81, 82, 83 ... Coil (winding)
811, 821, 831 ... one
Claims (5)
前記巻線の一端(811、821、831)、および、前記第1電圧源に接続される第1インバータ(60)と、
前記巻線の他端(812、822、823)、および、前記第2電圧源に接続される第2インバータ(70)と、
前記第1インバータおよび前記第2インバータを制御することで前記回転電機の駆動を制御する駆動制御部(45)を有する制御部(40)と、
を備え、
前記第1電圧源および前記第2電圧源は、共に前記回転電機の回生電力を充電可能な蓄電装置であって、
前記第1電圧源または前記第2電圧源の一方を用いて出力可能である前記回転電機の動作点の領域を片側駆動領域、前記第1電圧源および前記第2電圧源を用いて出力可能である前記動作点の領域を両側駆動領域とし、
前記駆動制御部は、
前記蓄電装置の充電残量が目標値となるように、前記充電残量と前記目標値との偏差に応じて前記第1インバータおよび前記第2インバータを制御し、
前記第1電圧源の前記充電残量および前記第2電圧源の前記充電残量が、共に前記目標値より大きい場合、または、共に前記目標値より小さい場合、前記充電残量と前記目標値との偏差に応じて、前記回転電機の出力要求量または回生要求量を前記第1電圧源および前記第2電圧源に分配するように、前記動作点の領域が前記片側駆動領域においても両側駆動モードとする充放電制御装置。 A charge / discharge control device that controls the transfer of electric power between a rotary electric machine (80) having a multi-phase winding (81, 82, 83) and a first voltage source (11) and a second voltage source (12, 14). And,
One end of the winding (811, 821, 831) and a first inverter (60) connected to the first voltage source.
The other end of the winding (812, 822, 823) and the second inverter (70) connected to the second voltage source.
A control unit (40) having a drive control unit (45) that controls the drive of the rotary electric machine by controlling the first inverter and the second inverter.
Equipped with
The first voltage source and the second voltage source are both power storage devices capable of charging the regenerative power of the rotary electric machine.
The region of the operating point of the rotary electric machine that can be output using either the first voltage source or the second voltage source can be output by using the one-sided drive region, the first voltage source, and the second voltage source. The area of the operating point is defined as the drive area on both sides.
The drive control unit
The first inverter and the second inverter are controlled according to the deviation between the remaining charge and the target value so that the remaining charge of the power storage device becomes the target value .
When the remaining charge of the first voltage source and the remaining charge of the second voltage source are both larger than the target value or both smaller than the target value, the remaining charge and the target value are used. Even if the region of the operating point is the one-sided drive region, the two-sided drive mode is distributed so that the output demand or the regeneration demand of the rotary electric machine is distributed to the first voltage source and the second voltage source according to the deviation of. Charge / discharge control device.
前記第1電圧源の前記充電残量または前記第2電圧源の前記充電残量の一方が前記目標値に対して余剰であり、他方が前記目標値に対して不足している場合、前記駆動制御部は、前記回転電機の駆動状態が回生状態であって、前記動作点が前記片側駆動領域のとき、前記余剰側インバータを中性点化し、前記回生要求量に基づいて前記不足側インバータを制御する請求項1に記載の充放電制御装置。 The first inverter or the second inverter connected to a voltage source whose remaining charge is surplus with respect to the target value is the surplus side inverter, and the remaining charge is insufficient with respect to the target value. Assuming that the first inverter or the second inverter connected to the existing voltage source is the shortage side inverter,
When one of the remaining charge of the first voltage source or the remaining charge of the second voltage source is surplus with respect to the target value and the other is insufficient with respect to the target value, the drive is performed. When the drive state of the rotary electric machine is the regenerative state and the operating point is the one-side drive region, the control unit neutralizes the surplus side inverter and sets the shortage side inverter based on the regeneration request amount. The charge / discharge control device according to claim 1 .
前記駆動制御部は、
前記回転電機の駆動状態が回生状態であって、前記動作点が前記両側駆動領域のとき、前記充電残量が前記目標値に対して不足している側の電圧源への回生量を最大とし、残りを前記充電残量が前記目標値に対して余剰である側の電圧源へ回生するように前記第1インバータおよび前記第2インバータを制御し、
前記回転電機の駆動状態が力行状態であって、前記動作点が前記両側駆動領域のとき、前記充電残量が前記目標値に対して余剰である側の電圧源からの出力を最大とし、残りを前記充電残量が前記目標値に対して不足している側の電圧源から出力するように前記第1インバータおよび前記第2インバータを制御する請求項1に記載の充放電制御装置。 When one of the remaining charge of the first voltage source or the remaining charge of the second voltage source is surplus with respect to the target value and the other is insufficient with respect to the target value.
The drive control unit
When the drive state of the rotary electric machine is the regenerative state and the operating point is the drive region on both sides, the amount of regeneration to the voltage source on the side where the remaining charge is insufficient with respect to the target value is maximized. The first inverter and the second inverter are controlled so that the rest is regenerated to the voltage source on the side where the remaining charge is surplus with respect to the target value.
When the drive state of the rotary electric machine is the power running state and the operating point is the drive region on both sides, the output from the voltage source on the side where the remaining charge is surplus with respect to the target value is maximized and the rest. The charge / discharge control device according to claim 1 , wherein the first inverter and the second inverter are controlled so that the remaining charge is output from a voltage source on the side where the remaining charge is insufficient with respect to the target value.
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