JP7115366B2 - power system - Google Patents
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Description
本開示は、第1蓄電装置と、第1蓄電装置よりも低電圧の第2蓄電装置とを含む電源システムに関する。 The present disclosure relates to a power supply system including a first power storage device and a second power storage device having a voltage lower than that of the first power storage device.
従来、電気自動車の電気システムとして、第1蓄電装置と、第1蓄電装置の直流電圧を平滑する平滑コンデンサと、平滑コンデンサの直流電圧を交流電圧に変換して駆動用モータに供給するインバータと、第1蓄電装置と平滑コンデンサとの間に設けられたシステムメインリレーと、第1蓄電装置より低電圧の第2蓄電装置と、システムメインリレーと平滑コンデンサとの間に設けられ、第1蓄電装置または平滑コンデンサの電圧を降圧して第2蓄電装置に供給し、第2蓄電装置の電圧を昇圧して平滑コンデンサに供給する双方向DC/DCコンバータと、システム全体を制御する制御装置とを含むものが知られている(例えば、特許文献1参照)。この電気システムの制御装置は、イグニッションスイッチのオン操作による起動指示を受信すると、双方向DC/DCコンバータを昇圧動作するように制御し、平滑コンデンサの電圧がプリチャージ完了閾値に達した際に双方向DC/DCコンバータの昇圧動作を停止させると共にシステムメインリレーを閉成させる。 Conventionally, as an electric system of an electric vehicle, a first power storage device, a smoothing capacitor that smoothes the DC voltage of the first power storage device, an inverter that converts the DC voltage of the smoothing capacitor into an AC voltage and supplies it to a driving motor, a system main relay provided between the first power storage device and the smoothing capacitor; a second power storage device having a voltage lower than that of the first power storage device; or a bidirectional DC/DC converter that steps down the voltage of the smoothing capacitor and supplies it to the second power storage device, boosts the voltage of the second power storage device and supplies it to the smoothing capacitor, and a control device that controls the entire system. is known (see, for example, Patent Literature 1). When the control device of this electric system receives an activation instruction by turning on the ignition switch, it controls the bidirectional DC/DC converter to perform a step-up operation, and when the voltage of the smoothing capacitor reaches a precharge completion threshold, both Stops the step-up operation of the forward DC/DC converter and closes the system main relay.
上述のような電気システムにおいて、双方向DC/DCコンバータにより平滑コンデンサをプリチャージしている間に、当該双方向DC/DCコンバータの異常等により平滑コンデンサの電圧が耐電圧を超えてしまうと、平滑コンデンサのみならず、それに接続された各種補機にも故障が発生してしまうおそれがある。 In the electric system as described above, if the voltage of the smoothing capacitor exceeds the withstand voltage due to an abnormality of the bidirectional DC/DC converter while the smoothing capacitor is being precharged by the bidirectional DC/DC converter, Failure may occur not only in the smoothing capacitor but also in various auxiliary devices connected to it.
そこで、本開示は、第1蓄電装置よりも低電圧の第2蓄電装置からの電力を昇圧する電圧変換装置を用いたコンデンサのプリチャージの異常が発生した際に、当該コンデンサやそれに接続された機器の故障の発生を抑制することを主目的とする。 Therefore, the present disclosure provides a method for controlling the voltage of a capacitor connected to a voltage conversion device that boosts power from a second power storage device having a voltage lower than that of a first power storage device when an abnormality occurs in the precharge of the capacitor. The main purpose is to suppress the occurrence of equipment failures.
本開示の電源システムは、第1蓄電装置と、前記第1蓄電装置よりも低電圧の第2蓄電装置とを含む電源システムにおいて、それぞれリレーを介して前記第1蓄電装置に接続される正極側電力ラインおよび負極側電力ラインと、前記正極側電力ラインおよび高電圧電力ラインに接続される上アーム素子と、前記正極側電力ラインおよび前記負極側電力ラインに接続される下アーム素子とを含む第1電圧変換装置と、前記リレーと前記第1電圧変換装置との間で前記正極側電力ラインおよび前記負極側電力ラインに接続される第1コンデンサと、前記高電圧電力ラインおよび前記負極側電力ラインに接続される第2コンデンサと、前記リレーと前記第1コンデンサとの間で前記正極側電力ラインおよび前記負極側電力ラインに接続され、前記第1蓄電装置および前記第1電圧変換装置側からの電力を降圧して前記第2蓄電装置側に供給すると共に、前記第2蓄電装置からの電力を昇圧して前記第1蓄電装置および前記第1電圧変換装置側に供給することができる第2電圧変換装置と、前記リレーが開成された状態で前記第2電圧変換装置によって昇圧された前記第2蓄電装置からの電力により前記第1および第2コンデンサがプリチャージされている間に、前記第1蓄電装置と前記第1コンデンサとの電圧差が所定範囲外になり、かつ前記第1コンデンサの電圧が所定電圧以上になった場合、前記第1電圧変換装置の前記上アーム素子および前記下アーム素子をオンさせると共に、前記第2電圧変換装置を停止させる制御装置とを含むものである。 A power supply system of the present disclosure includes a first power storage device and a second power storage device having a voltage lower than that of the first power storage device. a power line and a negative power line; an upper arm element connected to the positive power line and the high voltage power line; and a lower arm element connected to the positive power line and the negative power line. 1 voltage conversion device, a first capacitor connected to the positive power line and the negative power line between the relay and the first voltage conversion device, the high voltage power line and the negative power line and a second capacitor connected to the positive electrode side power line and the negative electrode side power line between the relay and the first capacitor, and from the first power storage device and the first voltage conversion device side A second voltage capable of stepping down electric power and supplying it to the second power storage device, and stepping up power from the second power storage device and supplying it to the first power storage device and the first voltage conversion device. While the first and second capacitors are precharged by the power from the conversion device and the second power storage device boosted by the second voltage conversion device in a state where the relay is opened, the first When the voltage difference between the power storage device and the first capacitor is out of the predetermined range and the voltage of the first capacitor is equal to or higher than the predetermined voltage, the upper arm element and the lower arm element of the first voltage conversion device and a control device for turning on and stopping the second voltage conversion device.
本開示の電源システムでは、リレーが開成された状態で第2電圧変換装置によって昇圧された第2蓄電装置からの電力により第1および第2コンデンサがプリチャージされている間に、第1蓄電装置と第1コンデンサとの電圧差と、第1コンデンサの電圧とが監視される。そして、第1蓄電装置と第1コンデンサとの電圧差が所定範囲外になり、かつ第1コンデンサの電圧が所定電圧以上になった場合、第1電圧変換装置の上アーム素子および下アーム素子がオンされると共に、第2電圧変換装置が停止させられる。これにより、専用の異常検出回路等を用いることなく第2電圧変換装置による第1および第2コンデンサのプリチャージの異常を検出すると共に、異常が検出された際に第1電圧変換装置の上アーム素子および下アーム素子をオンさせて第1および第2コンデンサの双方を放電させることができる。この結果、第2電圧変換装置を用いた第1および第2コンデンサのプリチャージの異常が発生した際に、第1および第2コンデンサやそれらに接続された機器の故障の発生を良好に抑制することが可能となる。 In the power supply system of the present disclosure, while the first and second capacitors are precharged by the power from the second power storage device boosted by the second voltage conversion device with the relay open, the first power storage device and the first capacitor, and the voltage on the first capacitor are monitored. Then, when the voltage difference between the first power storage device and the first capacitor is outside the predetermined range and the voltage of the first capacitor is equal to or higher than the predetermined voltage, the upper arm element and the lower arm element of the first voltage conversion device The second voltage converter is deactivated while being turned on. As a result, an abnormality in the precharging of the first and second capacitors by the second voltage conversion device is detected without using a dedicated abnormality detection circuit or the like, and the upper arm of the first voltage conversion device is detected when the abnormality is detected. Both the first and second capacitors can be discharged by turning on the device and the lower arm device. As a result, when an abnormality occurs in the precharging of the first and second capacitors using the second voltage converter, the occurrence of failures in the first and second capacitors and devices connected to them can be suppressed satisfactorily. becomes possible.
次に、図面を参照しながら本開示の発明を実施するための形態について説明する。 Next, a mode for carrying out the invention of the present disclosure will be described with reference to the drawings.
図1は、本開示の電源システム1を含む車両としてのハイブリッド車両Vを示す概略構成図である。同図に示すハイブリッド車両Vは、電源システム1に加えて、エンジンEGや、シングルピニオン式のプラネタリギヤPG、電源システム1と電力をやり取りするモータジェネレータMG1およびMG2、車両全体を制御するハイブリッド電子制御ユニット(以下、「HVECU」という)10等を含む。また、電源システム1は、高電圧バッテリ(第1蓄電装置)2や、それぞれ図示しないコイルに励磁電流が供給された際に閉成する正極側システムメインリレーSMRBおよび負極側システムメインリレーSMRG、正極側および負極側システムメインリレーSMRB,SMRGを介して高電圧バッテリ2に接続されると共にモータジェネレータMG1およびMG2を駆動する電力制御装置(以下、「PCU」という)3、高電圧バッテリ2よりも低電圧の低電圧バッテリ(第2蓄電装置)4、双方向DC/DCコンバータ(第2電圧変換装置)5等を含む。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a hybrid vehicle V as a vehicle including a power supply system 1 of the present disclosure. The hybrid vehicle V shown in the figure includes, in addition to the power supply system 1, an engine EG, a single pinion planetary gear PG, motor generators MG1 and MG2 that exchange electric power with the power supply system 1, and a hybrid electronic control unit that controls the entire vehicle. (hereinafter referred to as "HVECU") 10 and the like. The power supply system 1 also includes a high-voltage battery (first power storage device) 2, a positive side system main relay SMRB and a negative side system main relay SMRG that are closed when an excitation current is supplied to coils (not shown). A power control unit (hereinafter referred to as "PCU") 3, which is connected to a
エンジンEGは、ガソリンや軽油、LPGといった炭化水素系の燃料と空気との混合気の爆発燃焼により動力を発生する内燃機関であり、図示しないエンジン電子制御ユニットにより制御される。プラネタリギヤPGは、モータジェネレータMG1(ロータ)に連結されるサンギヤと、出力軸に接続されると共にモータジェネレータMG2(ロータ)に連結されるリングギヤと、複数のピニオンギヤを回転自在に支持すると共にエンジンEGのクランクシャフトに連結されるプラネタリキャリヤとを含む。出力軸は、デファレンシャルギヤDFやドライブシャフトDSを介して左右の駆動輪DWに連結される。 The engine EG is an internal combustion engine that generates power by explosive combustion of a mixture of air and a hydrocarbon fuel such as gasoline, light oil, or LPG, and is controlled by an engine electronic control unit (not shown). The planetary gear PG rotatably supports a sun gear connected to the motor generator MG1 (rotor), a ring gear connected to the output shaft and connected to the motor generator MG2 (rotor), and a plurality of pinion gears. a planetary carrier coupled to the crankshaft. The output shaft is connected to left and right driving wheels DW via a differential gear DF and a drive shaft DS.
モータジェネレータMG1,MG2は、何れも同期発電電動機(三相交流電動機)である。モータジェネレータMG1は、主に、負荷運転されるエンジンEGにより駆動されて電力を生成する発電機として動作する。また、モータジェネレータMG2は、主に、高電圧バッテリ2からの電力およびモータジェネレータMG1からの電力の少なくとも何れか一方により駆動されて駆動トルクを発生する電動機として動作すると共に、ハイブリッド車両Vの制動に際して回生制動トルクを出力する。更に、モータジェネレータMG1およびMG2は、PCU3を介して高電圧バッテリ2と電力をやり取りすると共に、当該PCU3を介して相互に電力をやり取りすることができる。
Motor generators MG1 and MG2 are both synchronous generator motors (three-phase AC motors). Motor generator MG1 mainly operates as a power generator that is driven by engine EG operated under load to generate electric power. Motor generator MG2 is mainly driven by at least one of the electric power from high-
HVECU10は、図示しないCPUやROM,RAM等を含むマイクロコンピュータである。HVECU10は、CAN等の通信線を介してエンジン電子制御装置等と接続されると共に、スタートスイッチSS、アクセルペダルポジションセンサ、シフトポジションセンサ、車速センサといった各種センサ等と接続されている。ハイブリッド車両Vの走行に際して、HVECU10は、アクセル開度や車速に基づいて走行に要求される要求トルクを設定すると共に、エンジンEGへの要求パワーおよび目標回転数、モータジェネレータMG1,MG2に対するトルク指令値等を設定する。 The HVECU 10 is a microcomputer including a CPU, ROM, RAM, etc. (not shown). The HVECU 10 is connected to an electronic engine control unit and the like via communication lines such as CAN, and is also connected to various sensors such as a start switch SS, an accelerator pedal position sensor, a shift position sensor, and a vehicle speed sensor. When the hybrid vehicle V travels, the HVECU 10 sets the required torque required for traveling based on the accelerator opening and the vehicle speed, as well as the required power and target rotation speed for the engine EG, and torque command values for the motor generators MG1 and MG2. etc.
また、HVECU10は、正極側システムメインリレーSMRBおよび負極側システムメインリレーSMRGを開閉制御する。すなわち、HVECU10は、運転者によりスタートスイッチSSがオンされてハイブリッド車両Vのシステム起動が要求されると、正極側システムメインリレーSMRBおよび負極側システムメインリレーSMRGの図示しないコイルに励磁電流を供給して両者を閉成(オン)させ、高電圧バッテリ2とPCU3とを電気的に接続する。更に、運転者によりスタートスイッチSSがオフされてハイブリッド車両Vのシステム停止が要求されると、HVECU10は、正極側システムメインリレーSMRBおよび負極側システムメインリレーSMRGへの励磁電流の供給を遮断して両者を開成(オフ)させ、高電圧バッテリ2とPCU3との電気的接続を解除する。
In addition, HVECU 10 controls opening and closing of positive side system main relay SMRB and negative side system main relay SMRG. That is, when the driver turns on the start switch SS to request system start-up of the hybrid vehicle V, the HVECU 10 supplies an exciting current to coils (not shown) of the positive side system main relay SMRB and the negative side system main relay SMRG. Both are closed (turned on) to electrically connect the high-
電源システム1を構成する高電圧バッテリ2は、例えば200~400Vの定格出力電圧を有するリチウムイオン二次電池またはニッケル水素二次電池である。高電圧バッテリ2の正極端子には、正極側システムメインリレーSMRBを介して正極側電力ラインPLが接続され、高電圧バッテリ2の負極端子には、負極側システムメインリレーSMRGを介して負極側電力ラインNLが接続される。また、高電圧バッテリ2には、当該高電圧バッテリ2の端子間電圧VBを検出する電圧センサ21や、当該高電圧バッテリ2を流れる電流(充放電電流)IBを検出する電流センサ22が設けられている。電圧センサ21により検出される高電圧バッテリ2の端子間電圧VBや電流センサ22により検出される電流IBは、図示しない信号線を介して直接、あるいは高電圧バッテリ2を管理する図示しない電源管理電子制御装置によりHVECU10に送信される。
A high-
電源システム1を構成するPCU3は、モータジェネレータMG1を駆動する第1インバータ31と、モータジェネレータMG2を駆動する第2インバータ32と、高電圧バッテリ2からの電力を昇圧すると共にモータジェネレータMG1,MG2側からの電圧を降圧することができる昇降圧コンバータ(第1電圧変換装置)33と、第1および第2インバータ31,32や昇降圧コンバータ33を制御するモータ電子制御ユニット(以下、「MGECU」という)30とを含む。
The PCU 3 that constitutes the power supply system 1 includes a
第1および第2インバータ31,32は、図示しない6つのトランジスタ(例えば、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ(IGBT))と、各トランジスタに逆方向に並列接続された図示しない6つのダイオードとにより構成されるものである。6つのトランジスタは、高電圧電力ラインHPLと負極側電力ラインNLとに対してソース側とシンク側とになるよう2個ずつ対をなす。また、対となるトランジスタ同士の接続点の各々には、モータジェネレータMG1,MG2の三相コイル(U相、V相、W相)の各々が電気的に接続される。
The first and
昇降圧コンバータ33は、2つのトランジスタ(例えば絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ)Tra,Trbと、各トランジスタTra,Trbに対して逆方向に並列接続された2つのダイオードDa,Dbと、リアクトルLとを含む。リアクトルLの一端は、正極側電力ラインPLに電気的に接続され、リアクトルLの他端には、一方のトランジスタ(上アーム素子)Traのエミッタと他方のトランジスタ(下アーム素子)Trbのコレクタとが電気的に接続される。また、上記一方のトランジスタTraのコレクタは、上記高電圧電力ラインHPLに電気的に接続され、上記他方のトランジスタTrbのエミッタは、負極側電力ラインNLに電気的に接続される。
The buck-
更に、PCU3は、フィルタコンデンサ(第1コンデンサ)34、平滑コンデンサ(第2コンデンサ)35、電圧センサ36および37を含む。フィルタコンデンサ34の正極端子は、正極側システムメインリレーSMRBと昇降圧コンバータ33との間で正極側電力ラインPL(リアクトルLの一端)に電気的に接続され、フィルタコンデンサ34の負極端子は、負極側システムメインリレーSMRGと昇降圧コンバータ33との間で負極側電力ラインNLに電気的に接続される。これにより、昇降圧コンバータ33の高電圧バッテリ2側の電圧(昇降圧コンバータ33に印加される電圧)は、フィルタコンデンサ34により平滑化される。また、電圧センサ36は、フィルタコンデンサ34の端子間電圧(昇圧前電圧)VLを検出する。
PCU 3 further includes a filter capacitor (first capacitor) 34 , a smoothing capacitor (second capacitor) 35 , and
平滑コンデンサ35の正極端子は、昇降圧コンバータ33と第1、第2インバータ31,32との間で高電圧電力ラインHPL(昇降圧コンバータ33のトランジスタTraのコレクタ)に電気的に接続され、平滑コンデンサ35の負極端子は、昇降圧コンバータ33と第1、第2インバータ31,32との間で負極側電力ラインNLや昇降圧コンバータ33のトランジスタTrbのエミッタに電気的に接続される。これにより、昇降圧コンバータ33により昇圧された電圧は、平滑コンデンサ35により平滑化される。また、電圧センサ37は、平滑コンデンサ35の端子間電圧(昇圧後電圧)VHを検出する。電圧センサ36により検出されるフィルタコンデンサ34の端子間電圧VLや電圧センサ37により検出される平滑コンデンサ35の端子間電圧VHは、MGECU30に送信されると共に、図示しない信号線を介して直接、あるいはMGECU30によりHVECU10に送信される。
The positive terminal of the smoothing
MGECU30は、図示しないCPUやROM,RAM等を含むマイクロコンピュータであり、CAN等の通信線を介してHVECU10等と接続される。また、MGECU30は、HVECU10からの指令信号や、モータジェネレータMG1のロータの回転位置を検出する図示しないレゾルバの検出値、モータジェネレータMG2のロータの回転位置を検出するレゾルバの検出値、昇降圧コンバータ33の図示しない電流センサからの電流値、電圧センサ36,37からの端子間電圧VL,VH、図示しない電流センサにより検出されるモータジェネレータMG1,MG2に印加される相電流等を入力する。MGECU30は、これらの入力信号に基づいて、第1および第2インバータ31,32や昇降圧コンバータ33へのゲート信号(スイッチング制御信号)を生成し、これらをスイッチング制御する。
The
電源システム1を構成する低電圧バッテリ4は、例えば12Vの定格出力電圧を有する鉛蓄電池であり、低電圧電力ラインを介して複数の補機(低電圧補機)と接続される。双方向DC/DCコンバータ(DDC)5は、正極側システムメインリレーSMRBとPCU3との間で正極側電力ラインPLに接続されると共に、負極側システムメインリレーSMRGとPCU3との間で負極側電力ラインNLに接続される。また、双方向DC/DCコンバータ5は、上記低電圧電力ラインを介して低電圧バッテリ4および複数の補機と接続される。なお、正極側電力ラインPLおよび負極側電力ラインNLには、双方向DC/DCコンバータ5に加えて、空気調和装置の圧縮機(インバータコンプレッサ)やAC100Vへの変換器といった高電圧補機が接続される。
A low-
そして、双方向DC/DCコンバータ5は、正極側電力ラインPL側、すなわち高電圧バッテリ2およびPCU3(昇降圧コンバータ33)側の電力を降圧して低電圧電力ライン側、すなわち各種補機や低電圧バッテリ4に供給すると共に、低電圧バッテリ4からの電力を昇圧して正極側電力ラインPL側、すなわち高電圧バッテリ2およびPCU3側に供給することができる。本実施形態において、双方向DC/DCコンバータ5は、電圧変換回路50や、当該電圧変換回路50の高電圧バッテリ2およびPCU3側への出力電圧を検出する電圧センサ51、電圧変換回路50の低電圧バッテリ4側への出力電圧を検出する図示しない電圧センサ、電圧センサ51等の検出値が目標電圧Vtagになるように電圧変換回路50をフィードバック制御する電子制御装置(以下、「DDCECU」という)55等を含む。また、本実施形態において、双方向DC/DCコンバータ5(電圧変換回路50)の目標電圧Vtagは、HVECU10により設定され、HVECU10から通信線を介してDDCECU55に送信される。
Bidirectional DC/
次に、図2を参照しながら、運転者によりスタートスイッチSSがオンされてハイブリッド車両Vがシステム起動される際の電源システム1の制御手順について説明する。図2は、スタートスイッチSSがオンされてハイブリッド車両Vのシステム起動が要求された際にHVECU10により実行されるルーチンの一例を示すフローチャートである。なお、以下の説明において、昇降圧コンバータ33のトランジスタTraを「上アーム素子Tra」といい、トランジスタTrbを「下アーム素子Trb」という。
Next, referring to FIG. 2, the control procedure of the power supply system 1 when the driver turns on the start switch SS and the hybrid vehicle V is system-started will be described. FIG. 2 is a flow chart showing an example of a routine executed by the
運転者によりスタートスイッチSSがオンされると、HVECU10(CPU)は、図2に示すように、電圧センサ21により検出された高電圧バッテリ2の端子間電圧VBを取得し、PCU3のフィルタコンデンサ34および平滑コンデンサ35をプリチャージする際の目標電圧Vtagに当該端子間電圧VBを設定すると共に、設定した目標電圧Vtagを双方向DC/DCコンバータ5のDDCECU55に送信する(ステップS100)。HVECU10からの目標電圧Vtagを受信したDDCECU55は、正極側および負極側システムメインリレーSMRB,SMRGが開成された状態で、電圧センサ51の検出値が目標電圧Vtagになるようにする電圧変換回路50のフィードバック制御を開始し、電圧センサ51の検出値が目標電圧Vtagになると、当該検出値が目標電圧Vtagに維持されるように電圧変換回路50をフィードバック制御する。
When the driver turns on the start switch SS, the HVECU 10 (CPU) acquires the terminal voltage VB of the high-
ステップS100の処理の後、HVECU10は、電圧センサ21により検出された高電圧バッテリ2の端子間電圧VBと、電圧センサ36により検出されたフィルタコンデンサ34の端子間電圧VLとを取得し、端子間電圧VBと端子間電圧VLとの差分の絶対値|VB-VL|が予め定められた比較的小さい値α(正の値、例えば、30V程度)よりも大きいか否か(-αから+αまでの範囲(所定範囲)外であるか否か)を判定する(ステップS110)。また、ステップS110にて絶対値|VB-VL|が値αよりも大きいと判定した場合(ステップS110:YES)、HVECU10は、ステップS100にて目標電圧VtagをDDCECU55に送信してから予め定められた時間trefが経過したか否かを判定する(ステップS120)。ステップS120にて用いられる閾値としての時間trefは、目標電圧VtagがDDCECU55に送信されてからフィルタコンデンサ34の端子間電圧VLおよび平滑コンデンサ35の端子間電圧VHが双方向DC/DCコンバータ5を用いたプリチャージにより目標電圧Vtagに達したとみなすことができる時間として定められる。
After the process of step S100, the
ステップS120にてDDCECU55への目標電圧Vtagの送信後に時間trefが経過していないと判定した場合、HVECU10は、ステップS110の判定処理を再度実行し、ステップS110にて絶対値|VB-VL|が値α以下(-αから+αまでの範囲内)になったと判定した場合(ステップS110:NO)、HVECU10は、正極側システムメインリレーSMRBおよび負極側システムメインリレーSMRGを閉成させる(ステップS180)。この際、フィルタコンデンサ34の端子間電圧VLおよび平滑コンデンサ35の端子間電圧VHは、目標電圧Vtagすなわち高電圧バッテリ2の端子間電圧VBに近い値になっていることから、正極側および負極側システムメインリレーSMRB,SMRGが閉成された際に正極側電力ラインPL等やPCU3に大きな突入電流が流れるのを抑制することが可能となる。ステップS180の処理の後、HVECU10は、車両状態をハイブリッド車両Vの走行が許容されるREADY-ON状態へと移行させ(ステップS190)、図2のルーチンを終了させる。
If it is determined in step S120 that the time tref has not elapsed after the transmission of the target voltage Vtag to the
一方、ステップS110にて絶対値|VB-VL|が値αよりも大きいと判定し、かつステップS120にてDDCECU55への目標電圧Vtagの送信後に時間trefが経過したと判定した場合(ステップS110,S120:YES)、HVECU10は、電圧センサ36により検出されたフィルタコンデンサ34の端子間電圧VLを取得し、端子間電圧VLが予め定められた過電圧閾値Vref以上であるか否かを判定する(ステップS130)。ステップS130にて用いられる過電圧閾値Vrefは、高電圧バッテリ2の定格電圧よりも高く、かつフィルタコンデンサ34、平滑コンデンサ35並びに高電圧補機の耐電圧よりも低い値に定められる。
On the other hand, when it is determined in step S110 that the absolute value |VB-VL| S120: YES), the
ステップS130にてフィルタコンデンサ34の端子間電圧VLが過電圧閾値Vref以上であると判定された場合(ステップS130:YES)、双方向DC/DCコンバータ5の電圧変換回路50、電圧センサ51あるいはDDCECU55等の異常によりフィルタコンデンサ34が目標電圧Vtagを超えて過充電されていることになる。このため、ステップS130にて端子間電圧VLが過電圧閾値Vref以上であると判定した場合(ステップS130:YES)、HVECU10は、昇降圧コンバータ33の上アーム素子Traおよび下アーム素子Trbの双方をオンさせるようにMGECU30に指令信号(ON指令)を送信する(ステップS140)。
If it is determined in step S130 that the voltage VL between the terminals of the filter capacitor 34 is equal to or higher than the overvoltage threshold Vref (step S130: YES), the
HVECU10からの指令信号を受信したMGECU30は、電圧センサ36により検出される端子間電圧VLが所定値以下になるまで昇降圧コンバータ33の上アーム素子Traおよび下アーム素子Trbの双方をオンさせる。これにより、フィルタコンデンサ34および平滑コンデンサ35に蓄えられた電荷を負極側電力ラインNLに流して(逃がして)フィルタコンデンサ34および平滑コンデンサ35を速やかに放電させることができる。なお、フィルタコンデンサ34および平滑コンデンサ35の放電中、MGECU30は、上アーム素子Traおよび下アーム素子Trbの温度を監視し、上アーム素子Tra等の温度が許容温度を超えないように当該上アーム素子Tra等を適宜オフさせる。
Upon receiving the command signal from
ステップS140にてMGECU30に指令信号を送信した後、HVECU10は、双方向DC/DCコンバータ5の作動を停止させるようにDDCECU55に指令信号を送信する(ステップS150)。また、HVECU10は、双方向DC/DCコンバータ5によるプリチャージに異常が発生したことを示すために、図示しないインストルメントパネル等に設けられた警告灯を点灯させる(ステップS160)。更に、HVECU10は、双方向DC/DCコンバータ5の作動およびREADY-ON状態への移行を禁止し(ステップS170)、図2のルーチンを終了させる。一方、ステップS130にてフィルタコンデンサ34の端子間電圧VLが過電圧閾値Vref未満であると判定した場合(ステップS130:NO)、HVECU10は、何らかの異常により双方向DC/DCコンバータ5が低電圧バッテリ4からの電圧を昇圧し得なくなっているとみなし、ステップS140の処理をスキップした上で、ステップS150からS170の処理を実行し、図2のルーチンを終了させる。
After transmitting the command signal to MGECU 30 in step S140,
上述のような図2のルーチンが実行される結果、電源システム1を搭載したハイブリッド車両Vでは、専用の異常検出回路等を用いることなく双方向DC/DCコンバータ5によるフィルタコンデンサ34および平滑コンデンサ35のプリチャージの異常を検出すると共に、異常が検出された際に、昇降圧コンバータ33の上アーム素子Traおよび下アーム素子Trbの双方をオンさせてフィルタコンデンサ34および平滑コンデンサ35の双方を放電させることができる。この結果、双方向DC/DCコンバータ5を用いたフィルタコンデンサ34および平滑コンデンサ35のプリチャージの異常が発生した際に、フィルタコンデンサ34、平滑コンデンサ35並びにそれらに接続された高電圧補機の故障の発生を良好に抑制することが可能となる。
As a result of executing the routine of FIG. 2 as described above, in the hybrid vehicle V equipped with the power supply system 1, the filter capacitor 34 and the smoothing
また、双方向DC/DCコンバータ5への動作停止指令の送信(ステップS150)に先立って、昇降圧コンバータ33の上アーム素子Traおよび下アーム素子Trbをオンさせることで(ステップS140)、双方向DC/DCコンバータ5の動作が停止するまでにフィルタコンデンサ34の端子間電圧VLおよび平滑コンデンサ35の端子間電圧VHが耐電圧を超えてしまうのを良好に抑制することができる。更に、平滑コンデンサ35をフィルタコンデンサ34と同時に放電させることで、ステップS170の処理後に運転者によりスタートスイッチSSがオフされた際等に改めて平滑コンデンサ35を放電させる必要がなくなる。
In addition, by turning on the upper arm element Tra and the lower arm element Trb of the buck-boost converter 33 (step S140) prior to transmitting the operation stop command to the bidirectional DC/DC converter 5 (step S150), the bidirectional It is possible to satisfactorily prevent the terminal voltage VL of the filter capacitor 34 and the terminal voltage VH of the smoothing
以上説明したように、本開示の電源システム1は、高電圧バッテリ2と、当該高電圧バッテリ2よりも低電圧の低電圧バッテリ4と、それぞれ正極側システムメインリレーSMRBまたは負極側システムメインリレーSMRGを介して高電圧バッテリ2に接続される正極側電力ラインPLおよび負極側電力ラインNLと、正極側電力ラインPLおよび高電圧電力ラインHPLに接続される上アーム素子Traと、正極側電力ラインPLおよび負極側電力ラインNLに接続される下アーム素子Trbとを含む昇降圧コンバータ33と、正極側および負極側システムメインリレーSMRB,SMRGと昇降圧コンバータ33との間で正極側電力ラインPLおよび負極側電力ラインNLに接続されるフィルタコンデンサ34と、高電圧電力ラインHPLおよび負極側電力ラインNLに接続される平滑コンデンサ35と、正極側および負極側システムメインリレーSMRB,SMRGとフィルタコンデンサ34との間で正極側電力ラインPLおよび負極側電力ラインNLに接続され、高電圧バッテリ2および昇降圧コンバータ33側からの電力を降圧して低電圧バッテリ4側に供給すると共に、低電圧バッテリ4からの電力を昇圧して高電圧バッテリ2および昇降圧コンバータ33側に供給することができる双方向DC/DCコンバータ5と、制御装置としてのHVECU10を含む。
As described above, the power supply system 1 of the present disclosure includes a
HVECU10は、正極側および負極側システムメインリレーSMRB,SMRGが開成された状態で双方向DC/DCコンバータ5によって昇圧された低電圧バッテリ4からの電力によりフィルタコンデンサ34および平滑コンデンサ35がプリチャージされている間に、高電圧バッテリ2とフィルタコンデンサ34との電圧差|VB-VL|と、フィルタコンデンサ34の端子間電圧VLとを監視する(ステップS110,S130)。そして、HVECU10は、電圧差|VB-VL|が所定範囲(-αから+αまでの範囲)外になり、かつ端子間電圧VLが過電圧閾値(所定電圧)Vref以上になった場合(ステップS110,S120,S130:YES)、MGECU30と協働して昇降圧コンバータ33の上アーム素子Traおよび下アーム素子Trbをオンさせると共に(ステップS140)、双方向DC/DCコンバータ5を停止させる(ステップS150)。これにより、電源システム1では、双方向DC/DCコンバータ5を用いたフィルタコンデンサ34および平滑コンデンサ35のプリチャージの異常が発生した際に、フィルタコンデンサ34、平滑コンデンサ35並びにそれらに接続された高電圧補機の故障の発生を良好に抑制することが可能となる。
In
なお、図2のステップS130では、フィルタコンデンサ34の端子間電圧VLの代わりに、平滑コンデンサ35の端子間電圧VHが過電圧閾値Vrefと比較されてもよい。また、上述の電源システム1を含む車両は、動力分配用のプラネタリギヤPGを有する2モータ式(シリーズパラレル方式)のハイブリッド車両Vに限られるものではない。すなわち、本開示の発明が適用される車両は、1モータ式のハイブリッド車両であってもよく、シリーズ式のハイブリッド車両であってもよく、パラレル式のハイブリッド車両であってもよく、プラグイン式のハイブリッド車両であってもよく、電気自動車であってもよい。更に、PCU3は、2つ以上の昇降圧コンバータを含むものであってもよい。
In step S130 of FIG. 2, instead of the voltage VL across the filter capacitor 34, the voltage VH across the smoothing
そして、本開示の発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本開示の外延の範囲内において様々な変更をなし得ることはいうまでもない。更に、上記発明を実施するための形態は、あくまで課題を解決するための手段の欄に記載された発明の具体的な一形態に過ぎず、課題を解決するための手段の欄に記載された発明の要素を限定するものではない。 It goes without saying that the invention of the present disclosure is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the present disclosure. Furthermore, the above-described embodiment of the invention is merely a specific embodiment of the invention described in the column of Means for Solving the Problems, and is described in the column of Means for Solving the Problems. It is not intended to limit the inventive elements.
本開示の発明は、電源システムの製造産業等において利用可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The invention of the present disclosure can be used in the power supply system manufacturing industry and the like.
1 電源システム、2 高電圧バッテリ、3 電力制御装置(PCU)、4 低電圧バッテリ、5 双方向DC/DCコンバータ、50 電圧変換回路、55 電子制御装置(DDCECU)、10 ハイブリッド電子制御装置(HVECU)、21,36,37,51 電圧センサ、22 電流センサ、30 モータ電子制御装置(MGECU)、31 第1インバータ、32 第2インバータ、33 昇降圧コンバータ、34 フィルタコンデンサ、35 平滑コンデンサ、Da,Db ダイオード、DF デファレンシャルギヤ、DS ドライブシャフト、DW 駆動輪、EG エンジン、HPL 高電圧電力ライン、L リアクトル、MG1,MG2 モータジェネレータ、NL 負極側電力ライン、PG プラネタリギヤ、PL 正極側電力ライン、SMRB 正極側システムメインリレー、SMRG 負極側システムメインリレー、Tra,Trb トランジスタ、V ハイブリッド車両。 1 power supply system, 2 high voltage battery, 3 power control unit (PCU), 4 low voltage battery, 5 bidirectional DC/DC converter, 50 voltage conversion circuit, 55 electronic control unit (DDCECU), 10 hybrid electronic control unit (HVECU) ), 21, 36, 37, 51 voltage sensor, 22 current sensor, 30 motor electronic control unit (MGECU), 31 first inverter, 32 second inverter, 33 buck-boost converter, 34 filter capacitor, 35 smoothing capacitor Da, Db diode, DF differential gear, DS drive shaft, DW drive wheel, EG engine, HPL high voltage power line, L reactor, MG1, MG2 motor generator, NL negative power line, PG planetary gear, PL positive power line, SMRB positive side system main relay, SMRG negative side system main relay, Tra, Trb transistor, V hybrid vehicle.
Claims (1)
それぞれリレーを介して前記第1蓄電装置に接続される正極側電力ラインおよび負極側電力ラインと、
前記正極側電力ラインおよび高電圧電力ラインに接続される上アーム素子と、前記正極側電力ラインおよび前記負極側電力ラインに接続される下アーム素子とを含む第1電圧変換装置と、
前記リレーと前記第1電圧変換装置との間で前記正極側電力ラインおよび前記負極側電力ラインに接続される第1コンデンサと、
前記高電圧電力ラインおよび前記負極側電力ラインに接続される第2コンデンサと、
前記リレーと前記第1コンデンサとの間で前記正極側電力ラインおよび前記負極側電力ラインに接続され、前記第1蓄電装置および前記第1電圧変換装置側からの電力を降圧して前記第2蓄電装置側に供給すると共に、前記第2蓄電装置からの電力を昇圧して前記第1蓄電装置および前記第1電圧変換装置側に供給することができる第2電圧変換装置と、
前記リレーが開成された状態で前記第2電圧変換装置によって昇圧された前記第2蓄電装置からの電力により前記第1および第2コンデンサがプリチャージされている間に、前記第1蓄電装置と前記第1コンデンサとの電圧差が所定範囲外になり、かつ前記第1コンデンサの電圧が所定電圧以上になった場合、前記第1電圧変換装置の前記上アーム素子および前記下アーム素子をオンさせると共に、前記第2電圧変換装置を停止させる制御装置とを備える電源システム。 In a power supply system including a first power storage device and a second power storage device having a voltage lower than that of the first power storage device,
a positive power line and a negative power line connected to the first power storage device via relays;
a first voltage converter including an upper arm element connected to the positive power line and the high voltage power line, and a lower arm element connected to the positive power line and the negative power line;
a first capacitor connected to the positive power line and the negative power line between the relay and the first voltage converter;
a second capacitor connected to the high voltage power line and the negative power line;
It is connected to the positive power line and the negative power line between the relay and the first capacitor, and steps down the power from the first power storage device and the first voltage conversion device to reduce the voltage of the second power storage device. a second voltage conversion device capable of supplying power to a device and boosting power from the second power storage device and supplying the power to the first power storage device and the first voltage conversion device;
While the first and second capacitors are precharged by the power from the second power storage device boosted by the second voltage conversion device with the relay opened, When the voltage difference with the first capacitor is out of the predetermined range and the voltage of the first capacitor is equal to or higher than the predetermined voltage, the upper arm element and the lower arm element of the first voltage conversion device are turned on. , and a control device for stopping the second voltage conversion device.
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