JP7156996B2 - 車両の電源システム - Google Patents

車両の電源システム Download PDF

Info

Publication number
JP7156996B2
JP7156996B2 JP2019083113A JP2019083113A JP7156996B2 JP 7156996 B2 JP7156996 B2 JP 7156996B2 JP 2019083113 A JP2019083113 A JP 2019083113A JP 2019083113 A JP2019083113 A JP 2019083113A JP 7156996 B2 JP7156996 B2 JP 7156996B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voltage
discharge
time
main circuit
control
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2019083113A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2020182290A (ja
Inventor
雅也 高橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Honda Motor Co Ltd filed Critical Honda Motor Co Ltd
Priority to JP2019083113A priority Critical patent/JP7156996B2/ja
Priority to CN202010327885.1A priority patent/CN111845355B/zh
Priority to US16/856,046 priority patent/US11400917B2/en
Publication of JP2020182290A publication Critical patent/JP2020182290A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7156996B2 publication Critical patent/JP7156996B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W20/00Control systems specially adapted for hybrid vehicles
    • B60W20/10Controlling the power contribution of each of the prime movers to meet required power demand
    • B60W20/15Control strategies specially adapted for achieving a particular effect
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0007Measures or means for preventing or attenuating collisions
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/04Cutting off the power supply under fault conditions
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W20/00Control systems specially adapted for hybrid vehicles
    • B60W20/50Control strategies for responding to system failures, e.g. for fault diagnosis, failsafe operation or limp mode
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/24Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of energy storage means
    • B60W10/26Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of energy storage means for electrical energy, e.g. batteries or capacitors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2510/00Input parameters relating to a particular sub-units
    • B60W2510/24Energy storage means
    • B60W2510/242Energy storage means for electrical energy
    • B60W2510/244Charge state
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0067Converter structures employing plural converter units, other than for parallel operation of the units on a single load
    • H02M1/007Plural converter units in cascade
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H02M1/322Means for rapidly discharging a capacitor of the converter for protecting electrical components or for preventing electrical shock
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Description

本発明は、車両の電源システムに関する。より詳しくは、車両衝突時には蓄電装置と電動機とを接続する主回路における電荷を放電させる放電機能を備える車両の電源システムに関する。
ハイブリッド自動車や電気自動車等の電動車両は、電源システムを搭載しており、この電源システムから供給される電力を用いてモータを駆動することによって走行する。電源システムは、高電圧バッテリと、この高電圧バッテリの出力電圧を変換するDCDCコンバータと、DCDCコンバータの直流出力を交流に変換し、モータに供給するインバータと、を備える。またこれらDCDCコンバータやインバータ等によって構成される主回路には、複数の大容量の平滑コンデンサが設けられる。
車両の走行中は、電源システムの直流電力を安定化させるため、上記複数の平滑コンデンサには電荷を蓄積しておく必要があるが、例えば車両が衝突した場合には、これら平滑コンデンサに蓄積されている電荷は速やかに放電することが求められている。そこで多くの車両では、衝突時には平滑コンデンサに蓄積されている電荷を何らかの負荷に放電させ、主回路の電圧を速やかに低下させる放電制御が実行される(例えば、特許文献1参照)。
国際公開第2010/131340号公報
ところで車両が衝突した場合、主回路の電圧はできるだけ速やかに低下させることが好ましい。しかしながら車両が坂道で衝突した場合や車両がオブリーク(斜め)衝突した場合、車両の衝突を検出したことに応じて放電制御を実行し、主回路の電圧を低下させた後であっても、駆動輪が回転することでモータに誘起電力が発生し、主回路の電圧が再び上昇してしまう場合がある。しかしながら特許文献1の発明では、放電制御を実行した後における電圧の再上昇については十分に検討されていない。このため車両衝突後、主回路における電圧を規定時間内に規定電圧以下まで低下させることができなくなる場合がある。
本発明は、車両衝突後、車両が停止するまでの間に主回路の電圧が再上昇した場合であっても、主回路の電圧を規定時間内に規定電圧以下まで低下させることができる車両の電源システムを提供することを目的とする。
(1)本発明に係る車両(例えば、後述の車両V)の電源システム(例えば、後述の電源システム1)は、蓄電装置(例えば、後述の高電圧バッテリ21)と、車両の駆動輪(例えば、後述の駆動輪W)に連結された電動機(例えば、後述の駆動モータM)と、前記蓄電装置と前記電動機との間で電力の授受を行う主回路(例えば、後述の高電圧回路2)と、前記主回路における電圧である主回路電圧を取得する電圧取得手段(例えば、後述の2次側電圧センサ94)と、放電開始条件が成立した場合に、前記主回路を操作し前記主回路電圧を低下させる放電制御を実行する制御装置(例えば、後述のシステムECU8)と、を備え、前記制御装置は、前記放電開始条件が成立した後、前記放電制御の開始を待機する待機制御を所定時間実行した後に前記放電制御を開始することを特徴とする。
(2)この場合、前記制御装置は、前記待機制御の実行中に前記電圧取得手段によって取得される主回路電圧に基づいて前記待機制御の継続の可否を判定することが好ましい。
(3)この場合、前記制御装置は、所定の目標時間(例えば、後述の目標放電時間Ttotal)内に前記主回路電圧が所定の目標電圧(例えば、後述の目標停止電圧V2end)以下になるまで放電可能であるか否かを、前記待機制御の実行中に前記電圧取得手段によって取得される主回路電圧に基づいて判定するとともに、放電可能である場合には前記待機制御を継続し、放電可能でない場合には前記待機制御を終了し前記放電制御を開始することが好ましい。
(4)この場合、前記制御装置は、前記放電制御を実行することにより前記主回路電圧を前記目標電圧以下にするために必要な時間である予定放電実行時間(例えば、後述の予定放電実行時間Zpre)と、前記目標時間が経過した時に前記主回路電圧を前記目標電圧以下にするために前記放電制御の実行を待機する必要のある時間である予定放電待機時間(例えば、後述の予定放電待機時間Ypre)とを、前記待機制御の実行中に前記電圧取得手段によって取得される主回路電圧に基づいて繰り返し算出し、当該予定放電待機時間が経過した後に前記放電制御を開始することが好ましい。
(5)この場合、前記制御装置は、前記待機制御の実行中に前記電圧取得手段によって取得される主回路電圧に基づいて前記主回路における残留エネルギを算出し、当該残留エネルギに基づいて前記予定放電時間及び前記予定放電待機時間を算出することが好ましい。
(6)この場合、前記制御装置は、前記待機制御の実行中に前記電圧取得手段によって取得される主回路電圧に基づいて当該主回路電圧の上昇の有無を判定し、当該判定結果に基づいて前記待機制御の継続の可否を判定することが好ましい。
(7)この場合、前記電源システムは、前記電動機の回転数を取得する回転数取得手段をさらに備え、前記制御装置は、前記待機制御の実行中に前記回転数取得手段によって取得される回転数に基づいて当該回転数の上昇の有無を判定し、当該判定結果に基づいて前記待機制御の継続の可否を判定することが好ましい。
(8)この場合、前記電源システムは、前記主回路における電力を前記制御装置に供給する電力供給装置(例えば、後述のバックアップ電源ユニット5)をさらに備え、前記制御装置は、前記電力供給装置によって供給される電力を用いて前記放電制御を実行することが好ましい。
(9)この場合、前記制御装置は、前記待機制御の実行中に前記主回路電圧が予め定められた電圧(例えば、後述の目標停止電圧V2end)を下回った場合には、前記放電制御を実行しないことが好ましい。
(1)本発明の電源システムにおいて、制御装置は、放電開始条件が成立した後、放電制御の開始を待機する待機制御を所定時間にわたり実行した後、主回路を操作し主回路電圧を低下させる放電制御を開始する。換言すれば制御装置は、放電開始条件が成立したことに応じて直ちに放電制御を開始せずに、所定時間にわたり待機制御を実行した後に放電制御を開始する。よって本発明によれば、放電開始条件が成立した後、放電制御の実行を待機している間に主回路電圧が再上昇した場合であっても、放電制御を実行し、主回路電圧を規定時間内に規定電圧以下まで低下させることができる。
(2)放電制御を実行する必要がある時間は、主回路電圧に応じて変化する。したがって本発明によれば、制御装置は、待機制御の実行中に電圧取得手段によって取得される主回路電圧に基づいて待機制御の継続の可否を判定することにより、主回路電圧の再上昇に備えてできるだけ長く待機制御を実行する時間を確保しながら、主回路電圧が規定時間内に規定電圧以下になるように、その時の主回路電圧に応じた適切なタイミングで待機制御を終了し放電制御を開始することができる。
(3)本発明の電源システムにおいて、制御装置は、所定の目標時間内に主回路電圧が所定の目標電圧以下になるまで放電可能であるか否かを、待機制御の実行中に電圧取得手段によって取得される主回路電圧に基づいて判定するとともに、放電可能である場合には待機制御を継続し、放電可能でない場合には待機制御を終了し放電制御を開始する。よって本発明によれば、目標時間や目標電圧を規定時間や規定電圧に対し所定のマージンを設けて設定することにより、主回路電圧の再上昇に備えてできるだけ長く待機制御を実行する時間を確保しながら、主回路電圧が規定時間内に規定電圧以下になるように、その時の主回路電圧に応じた適切なタイミングで待機制御を終了し、放電制御を開始することができる。
(4)本発明の電源システムにおいて、制御装置は、放電制御を実行することにより主回路電圧を目標電圧以下にするために必要な時間である予定放電実行時間と、目標時間が経過した時に主回路電圧を目標電圧以下にするために放電制御の実行を待機する必要のある時間である予定放電待機時間とを、待機制御の実行中に繰り返し算出し、この予定放電待機時間が経過した後に放電制御を開始する。本発明によれば、待機制御の実行中に、目標時間が経過した時に主回路電圧が目標電圧以下になるように予定放電待機時間を繰り返し算出することにより、主回路電圧の再上昇に備えてできるだけ長く待機制御を実行する時間を確保しながら、主回路電圧が規定時間内に規定電圧以下になるように、その時の主回路電圧に応じた適切なタイミングで待機制御を終了し、放電制御を開始することができる。
(5)主回路におけるエネルギは、主回路における電圧が高いほど多い。また主回路におけるエネルギは、主回路や主回路に接続されている機器等に設けられているコンデンサの数や静電容量が多いほど、多い。そこで制御装置は、待機制御の実行中に取得される主回路電圧に基づいて主回路における残留エネルギを算出し、この残留エネルギに基づいて予定放電時間及び予定放電待機時間を算出する。これにより主回路や主回路に接続されている機器等に設けられているコンデンサの数や静電容量を考慮して、より正確に予定放電時間や予定放電待機時間等を算出できる。
(6)車両衝突後、主回路における電力は様々な補機によって消費されるため。このため主回路電圧は、車両衝突後徐々に減少するが、上述のように何らかの理由によって電動機に誘起電力が発生すると再上昇する場合がある。そこで本発明の電源システムにおいて、制御装置は、待機制御の実行中に主回路電圧の上昇の有無を判定し、この判定結果に基づいて待機制御の継続の可否を判定する。これにより、待機制御の実行中に主回路電圧が上昇した場合には、これに応じて待機制御を終了するとともに放電制御を開始し、規定時間内に規定電圧以下になるように主回路電圧を低下させることができる。
(7)上述のように車両衝突後、何らかの理由によって電動機が回転すると、誘起電力が発生し、主回路電圧が再上昇する場合がある。そこで本発明の電源システムにおいて、制御装置は、待機制御の実行中に電動機の回転数の上昇の有無を判定し、この判定結果に基づいて待機制御の継続の可否を判定する。これにより、待機制御の実行中に電動機の回転数が上昇し、主回路電圧が上昇するおそれがある場合には、これに応じて待機制御を終了するとともに放電制御を開始し、規定時間内に規定電圧以下になるように主回路電圧を低下させることができる。
(8)車両が衝突すると、衝撃によってバッテリに不具合が生じてしまい、バッテリから制御装置へ放電制御を実行するための電力を供給できなくなってしまう場合がある。これに対し本発明の電源システムは、主回路における電力を制御装置に供給する電力供給装置を備え、制御装置は、電力供給装置によって供給される電力を用いて放電制御を実行する。これにより、バッテリから制御装置へ電力を供給できなくなった場合であっても、制御装置は、電力供給装置によって供給される電力によって放電制御を実行できる。
しかしながら電力供給装置は主回路における電力を制御装置に供給し、また制御装置において放電制御を実行するには多くの電力を必要とすることから、放電開始条件が成立した後、電力供給装置から供給される電力の下で制御装置において放電制御を実行できる時間は限られてしまう。これに対し本発明では、制御装置は、放電開始条件が成立した後、放電制御の開始を待機する待機制御を所定時間にわたり実行することにより、電力供給装置によって制御装置に電力を供給できる時間を長くすることができる。
(9)本発明の電源システムにおいて、制御装置は、待機制御の実行中に主回路電圧が予め定められた電圧を下回った場合には、放電制御を実行しない。これにより、不要な放電制御の実行を抑制できる。
本発明の第1実施形態に係る電源システムを搭載する電動車両の構成を示す図である。 高電圧DCDCコンバータの回路構成の一例を示す図である。 急速放電処理の具体的な手順を示すフローチャートである。 初期予定時間算出処理の具体的な手順を示すフローチャートである。 初期予定時間算出処理の手順を説明するためのタームチャートである。 放電待機制御処理の具体的な手順を示すフローチャートである。 図2の急速放電処理によって実現される2次側電圧及びモータ回転数の時間変化を示すタイムチャートである。 図2の急速放電処理によって実現される2次側電圧及びモータ回転数の時間変化を示すタイムチャートである。 図2の急速放電処理によって実現される2次側電圧及びモータ回転数の時間変化を示すタイムチャートである。 図2の急速放電処理によって実現される2次側電圧及びモータ回転数の時間変化を示すタイムチャートである。 図2の急速放電処理によって実現される2次側電圧及びモータ回転数の時間変化を示すタイムチャートである。 図2の急速放電処理によって実現される2次側電圧及びモータ回転数の時間変化を示すタイムチャートである。 本発明の第2実施形態に係る電源システムにおける放電待機制御処理の具体的な手順を示すフローチャートである。 本発明の第3実施形態に係る電源システムにおける放電待機制御処理の具体的な手順を示すフローチャートである。
<第1実施形態>
以下、本発明の第1実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図1A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。なお本実施形態では、車両Vとして、エンジンEと駆動モータMと発電機Gとを備える所謂ハイブリッド車両を例に説明するが、本発明はこれに限るものではない。本発明に係る電源システムは、ハイブリッド車両に限らず、電気自動車や燃料電池自動車等、バッテリに蓄電された電力を用いて走行する車両であれば、どのような車両にも適用可能である。
車両Vは、電源システム1と、エンジンEと、電動発電機である駆動モータMと、発電機Gと、駆動輪Wと、を備える。駆動モータMは、主として車両Vが走行するための動力を発生する。駆動モータMの出力軸は、図示しない動力伝達機構を介して駆動輪Wに連結されている。電源システム1から駆動モータMに電力を供給することにより駆動モータMで発生させたトルクは、図示しない動力伝達機構を介して駆動輪Wに伝達され、駆動輪Wを回転させ、車両Vを走行させる。また駆動モータMは、車両Vの減速回生時には発電機として作用する。駆動モータMによって発電された電力は、電源システム1が備える後述の高電圧バッテリ21に充電される。
また駆動モータMの出力軸には、出力軸の回転角度を検出するための第1レゾルバR1が取り付けられている。第1レゾルバR1は、電源システム1のシステムECU8から交流電力が供給されると励磁し、駆動モータMの出力軸の回転角度に応じた信号をシステムECU8に送信する。
エンジンEの出力軸であるクランクシャフトは、図示しない動力伝達機構を介して発電機Gに接続されている。発電機Gは、エンジンEの動力によって駆動され、電力を発生する。発電機Gによって発電された電力は、高電圧バッテリ21に充電される。なおエンジンEは、図示しない動力伝達機構を介して駆動輪Wに接続されており、エンジンEの動力を用いて駆動輪Wを駆動させることも可能となっている。
また発電機Gの出力軸には、出力軸の回転角度を検出するための第2レゾルバR2が取り付けられている。第2レゾルバR2は、電源システム1のシステムECU8から交流電力が供給されると励磁し、発電機Gの出力軸の回転角度に応じた信号をシステムECU8に送信する。
電源システム1は、高電圧バッテリ21と駆動モータM及び発電機Gとを接続し、高電圧バッテリ21と駆動モータM及び発電機Gとの間で電力の授受を行う高電圧回路2と、低電圧バッテリ31が設けられた低電圧回路3と、バックアップ電源ユニット5と、駆動モータM、発電機G、高電圧回路2、低電圧回路3、及びバックアップ電源ユニット5等を制御するシステムECU8と、を備える。
高電圧回路2は、高電圧バッテリ21と、電圧変換器としての高電圧DCDCコンバータ22と、高電圧バッテリ21の正負両極と高電圧DCDCコンバータ22の低圧側の正負両極端子とを接続する第1電力線26p,26nと、電力変換器としての第1インバータ23と、第2インバータ24と、高電圧DCDCコンバータ22の高圧側の正負両極端子と各インバータ23,24の直流入出力側とを接続する第2電力線27p,27nと、第1電力線26p,26nに接続された低電圧DCDCコンバータ25と、その制御回路25dと、第1電力線26p,26nに接続された1次側コンデンサ11と、第2電力線27p,27nに接続された2次側コンデンサ12と、第1電力線26p,26nに接続された車両補機4と、を備える。なお図1Aには、第1電力線26p,26nにおいて互いに並列に接続されている複数のコンデンサをまとめたものを1次側コンデンサ11として図示し、第2電力線27p,27nにおいて互いに並列に接続されている複数のコンデンサをまとめたものを2次側コンデンサ12として図示する。また以下では、1次側コンデンサ11の静電容量をC1とし、2次側コンデンサ12の静電容量をC2とする。
高電圧バッテリ21は、化学エネルギを電気エネルギに変換する放電と、及び電気エネルギを化学エネルギに変換する充電との両方が可能な二次電池である。以下では、この高電圧バッテリ21として、電極間をリチウムイオンが移動することで充放電を行う所謂リチウムイオン蓄電池を用いた場合について説明するが、本発明はこれに限らない。
第1電力線26p,26nには、それぞれ正極コンタクタ28p及び負極コンタクタ28nが設けられている。これらコンタクタ28p,28nは、外部からの指令信号が入力されていない状態では開成して高電圧バッテリ21の両電極と第1電力線26p,26nとの導通を絶ち、指令信号が入力されている状態では閉成して高電圧バッテリ21と第1電力線26p,26nとを接続するノーマルオープン型である。これらコンタクタ28p,28nは、バッテリECU6から送信される指令信号に応じ、低電圧バッテリ31から供給される電力を用いて開閉する。なお正極コンタクタ28pは、高電圧回路2に設けられる複数のコンデンサ11,12への突入電流を緩和するためのプリチャージ抵抗を有するプリチャージコンタクタとなっている。
車両補機4は、例えば、図示しない車室内の温度を調節する電動エアコンプレッサや、高電圧バッテリ21を加温するバッテリヒータ等の電気負荷によって構成されている。
図1Bは、高電圧DCDCコンバータ22の回路構成の一例を示す図である。高電圧DCDCコンバータ22は、第1電力線26p,26nと第2電力線27p,27nとの間に設けられる。高電圧DCDCコンバータ22の低圧側正極端子221及び低圧側負極端子222は、それぞれ1次側コンデンサ11の両端に接続される。高電圧DCDCコンバータ22の高圧側正極端子223及び高圧側負極端子224は、それぞれ2次側コンデンサ12の両端に接続される。
高電圧DCDCコンバータ22は、リアクトルLと、ハイアーム素子225Hと、ローアーム素子225Lと、負母線227と、を組み合わせて構成される双方向DCDCコンバータである。
負母線227は、低圧側負極端子222と高圧側負極端子224とを接続する配線である。リアクトルLは、その一端側が低圧側正極端子221に接続され、その他端側がハイアーム素子225Hとローアーム素子225Lとの接続ノード228に接続される。
ハイアーム素子225Hは、IGBTやMOSFET等の既知のパワースイッチング素子と、このパワースイッチング素子に並列に接続されたダイオードと、を備える。ローアーム素子225Lは、IGBTやMOSFET等の既知のパワースイッチング素子と、このパワースイッチング素子に並列に接続されたダイオードと、を備える。これらハイアーム素子225H、及びローアーム素子225Lは、高圧側正極端子223と負極母線227との間で、直列に、この順で接続される。
ハイアーム素子225Hのパワースイッチング素子のコレクタは高圧側正極端子223に接続され、そのエミッタはローアーム素子225Lのコレクタに接続される。ローアーム素子225Lのパワースイッチング素子のエミッタは、負母線227に接続される。ハイアーム素子225Hに設けられるダイオードの順方向は、リアクトルLから高圧側正極端子223へ向かう向きである。またローアーム素子225Lに設けられるダイオードの順方向は、負母線227からリアクトルLへ向かう向きである。
これらハイアーム素子225H及びローアーム素子225Lは、それぞれシステムECU8が備えるゲートドライブ回路(図示せず)によって生成されるゲート駆動信号によってオン又はオフにされる。
高電圧DCDCコンバータ22は、システムECU8のゲートドライブ回路から所定のタイミングで生成されるゲート駆動信号に従って上記素子225H,225Lをオン/オフ駆動することにより、昇圧機能と降圧機能を発揮する。昇圧機能とは、低圧側の端子221,222に印加される電圧を昇圧して高圧側の端子223,224に出力する機能をいい、これにより第1電力線26p,26nから第2電力線27p,27nへ電流が流れる。また降圧機能とは、高圧側の端子223,224に印加される電圧を降圧して低圧側の端子221,222に出力する機能をいい、これにより第2電力線27p,27nから第1電力線26p,26nへ電流が流れる。なお以下では、第1電力線26p,26nの間の電位差、より具体的には1次側コンデンサ11の両端の電圧を1次側電圧V1という。また第2電力線27p,27nの間の電位差、より具体的には2次側コンデンサ12の両端の電圧を2次側電圧V2という。
図1Aに戻り、第1インバータ23及び第2インバータ24は、例えば、複数のスイッチング素子(例えば、IGBT)をブリッジ接続して構成されるブリッジ回路を備えた、パルス幅変調によるPWMインバータであり、直流電力と交流電力とを変換する機能を備える。第1インバータ23は、その直流入出力側において第2電力線27p,27nに接続され、交流入出力側において駆動モータMのU相、V相、W相の各コイルに接続されている。第2インバータ24は、その直流入出力側において第2電力線27p,27nに接続され、交流入出力側において発電機GのU相、V相、W相の各コイルに接続されている。
第1インバータ23は、駆動モータMのU相に接続されたハイ側U相スイッチング素子及びロー側U相スイッチング素子と、駆動モータMのV相に接続されたハイ側V相スイッチング素子及びロー側V相スイッチング素子と、駆動モータMのW相に接続されたハイ側W相スイッチング素子及びロー側W相スイッチング素子と、を相毎にブリッジ接続して構成される。
第1インバータ23は、システムECU8のゲートドライブ回路から所定のタイミングで生成されるゲート駆動信号に従って上記各相のスイッチング素子をオン/オフ駆動することにより、高電圧DCDCコンバータ22から供給される直流電力を交流電力に変換して駆動モータMに供給したり、駆動モータMから供給される交流電力を直流電力に変換して高電圧DCDCコンバータ22に供給したりする。
第2インバータ24は、発電機GのU相に接続されたハイ側U相スイッチング素子及びロー側U相スイッチング素子と、発電機GのV相に接続されたハイ側V相スイッチング素子及びロー側V相スイッチング素子と、発電機GのW相に接続されたハイ側W相スイッチング素子及びロー側W相スイッチング素子と、を相毎にブリッジ接続して構成される。
第2インバータ24は、システムECU8のゲートドライブ回路から所定のタイミングで生成されるゲート駆動信号に従って上記各相のスイッチング素子をオン/オフ駆動することにより、高電圧DCDCコンバータ22から供給される直流電力を交流電力に変換して発電機Gに供給したり、発電機Gから供給される交流電力を直流電力に変換して高電圧DCDCコンバータ22に供給したりする。
低電圧DCDCコンバータ25は、第1電力線26p,26nに対し、高電圧DCDCコンバータ22と並列に接続されている。制御回路25dは、バックアップ電源ユニット5から供給される電力を用いることによって低電圧DCDCコンバータ25のスイッチング素子をオン/オフ駆動することによって、第1電力線26p,26n間の電圧V1を降圧し、低電圧バッテリ31に供給し、低電圧バッテリ31を充電する。
低電圧回路3は、低電圧バッテリ31と、第1システム制御電力線32と、第1ダイオード33と、衝突検知部35と、バッテリECU36と、を備える。
低電圧バッテリ31は、化学エネルギを電気エネルギに変換する放電と、及び電気エネルギを化学エネルギに変換する充電との両方が可能な二次電池である。本実施形態では、バッテリ3として、電極に鉛を用いた鉛バッテリを用いた場合について説明するが、本発明はこれに限らない。また以下では、低電圧バッテリ31として、その出力電圧は高電圧バッテリ21の出力電圧よりも低いものを用いた場合について説明する。なお以下では、この低電圧バッテリ31を、作業者によるメンテナンス性を考慮して、車両Vの図示しないエンジンルームのうち車両前方側に設けた場合について説明するが、本発明はこれに限らない。
第1システム制御電力線32は、低電圧バッテリ31とシステムECU8とを接続し、低電圧バッテリ31からシステムECU8へ電力を供給する給電線である。なお以下では、第1システム制御電力線32の電圧、すなわち低電圧バッテリ31の出力電圧をVBと表記する。
第1ダイオード33は、第1システム制御電力線32に設けられる。第1ダイオード33の順方向は、低電圧バッテリ31からシステムECU8へ向かう向きであり、低電圧バッテリ31からシステムECU8への電流を許容する。
衝突検知部35は、加速度センサ(図示せず)の検出信号を用いることによって、車両Vが衝突又は横転したか否かを判定し、衝突又は横転したと判定した場合には、バッテリECU36へ衝突検知信号を送信する。衝突検知部35は、低電圧バッテリ31から供給される電力を用いて作動する。
バッテリECU36は、コンタクタ28p,28nのオン/オフや高電圧バッテリ21及び低電圧バッテリ31の状態の監視等に関する制御を担うマイクロコンピュータである。バッテリECU36は、低電圧バッテリ31から供給される電力を用いて作動する。
バッテリECU36は、図示しないバッテリセンサユニットを備える。このバッテリセンサユニットは、高電圧バッテリ21の電圧、電流、及び温度など、高電圧バッテリ21の内部状態を推定するために必要な複数のセンサによって構成される。バッテリECU36は、このバッテリセンサユニットによる検出信号を用いることによって高電圧バッテリ21の内部状態(例えば、バッテリ温度や充電状態等)を推定する。
バッテリECU36は、運転者によってスタートスイッチがオンにされると、低電圧バッテリ31から供給される電力の下で起動し、高電圧回路2に設けられている複数のコンデンサ11,12のプリチャージを開始する。より具体的には、バッテリECU36は、コンタクタ28p,28nをオンにし、高電圧バッテリ21を第1電力線26p,26nに接続することによってコンデンサ11,12のプリチャージを行う。なおバッテリECU36は、コンデンサ11,12のプリチャージを行う際には、負極コンタクタ28nをオンにするとともに、正極コンタクタ28pのうちプリチャージ抵抗を有するコンタクタをオンにする。またバッテリECU36は、コンデンサ11,12のプリチャージが完了した後、正極コンタクタ28pのうちプリチャージ抵抗を有さないコンタクタをオンにする。これにより、プリチャージの実行時におけるコンデンサ11,12への突入電流を緩和することができる。
バッテリECU36は、以上のようにしてコンタクタ28p,28nをオンにした後、運転者によって電源システム1を停止するためにスタートスイッチがオフにされた場合、又は衝突検知部35から衝突検知信号を受信した場合には、コンタクタ28p,28nをオフにし、高電圧バッテリ21を第1電力線26p,26nから切り離す。
またこのバッテリECU36は、システムECU8とCANバス(図示せず)を介してCAN通信を行うことが可能となっている。そこでバッテリECU36は、バッテリセンサユニットを用いることで推定した高電圧バッテリ21の内部状態に関する情報を、CAN通信を介してシステムECU8へ送信する。またバッテリECU36は、以上のような手順によってコンデンサ11,12のプリチャージを行っている間は、実行中のプリチャージが阻害されないように、その旨を示す信号を、CAN通信を介してシステムECU8へ送信する。またバッテリECU36は、衝突検知部35から衝突検知信号を受信した場合には、上記のようにコンタクタ28p、28nをオフにするとともに、CAN通信を介して放電指令信号をシステムECU8へ送信する。放電指令信号とは、後述の急速放電処理(図2参照)の実行を指令する信号である。
バックアップ電源ユニット5は、第3電力線51p,51nと、第2システム制御電力線53と、第2ダイオード54と、降圧装置55と、電源IC56と、を備える。
第3電力線51p,51nは、高電圧回路2の第2電力線27p,27nと低電圧DCDCコンバータ25の制御回路25dとを接続し、第2電力線27p,27nから制御回路25dへ電力を供給する給電線である。
降圧装置55は、第3電力線51p,51nに設けられる。降圧装置55は、その一次側が第2電力線27p側に接続され、その二次側が制御回路25d側に接続されたトランスと、このトランスの一次側に流れる電流を断続するスイッチング素子と、を備える絶縁型のDCDCコンバータである。電源IC56は、スタートスイッチがオンにされ、上述のようにコンタクタ28p,28nがオンにされた後、第1電力線26p(又は第2電力線27p)から供給される電力を用いて降圧装置55のスイッチング素子をオン/オフ駆動することにより、第2電力線27pから供給される電力を降圧して制御回路25d側へ出力する。
第2システム制御電力線53は、第3電力線51pのうち制御回路25dと降圧装置55との間と、第1システム制御電力線32のうち第1ダイオード33よりもシステムECU8側とを接続し、降圧装置55からシステムECU8へ電力を供給する給電線である。なお以下では、第2システム制御電力線53の電圧、すなわち降圧装置55の出力電圧をVccと表記する。なお以下では、第2システム制御電力線53を第1システム制御電力線32に接続する場合について説明するが、本発明はこれに限らない。第2システム制御電力線53は、第1システム制御電力線32を介さずにシステムECU8に直接接続してもよい。
第2ダイオード54は、第2システム制御電力線53に設けられる。第2ダイオード54の順方向は、降圧装置55からシステムECU8へ向かう向きであり、降圧装置55からシステムECU8への電流を許容する。
ここで降圧装置55の出力電圧Vccの設定について説明する。図1Aに示すように、車両Vの走行制御を担うシステムECU8には、電力供給源である低電圧バッテリ31及び降圧装置55がそれぞれダイオード33,54を介して接続されている。このためシステムECU8には、これら2つの電力供給源のうちより高電位である方から選択的に電力を供給することが可能となっている。本実施形態では、低電圧バッテリ31をシステムECU8の主電源とし、降圧装置55を低電圧バッテリ31に不具合が生じ(より具体的には、車両Vが衝突することにより、低電圧バッテリ31とシステムECU8との接続が消失した場合や、低電圧バッテリ31が正常でない状態になった場合等)、低電圧バッテリ31からシステムECU8への電力の供給ができなくなった場合におけるシステムECU8のバックアップ電源として用いるようにするため、降圧装置55の出力電圧Vccは、システムECU8の作動電圧範囲内でありかつ低電圧バッテリ31が正常である状態における出力電圧VBより低くなるように設定される。ここで低電圧バッテリ31が正常でない状態とは、例えば低電圧バッテリ31の劣化が過度に進行することにより、その出力電圧が新品時よりも大きく低下した状態をいう。
システムECU8は、車両Vの走行制御や後述の図2に示す急速放電処理を実行するメインマイコンや、このメインマイコンから送信される指令信号に応じて高電圧DC-DCコンバータ22、第1インバータ23、及び第2インバータ24のスイッチング素子をオン/オフ駆動するゲートドライブ回路等によって構成される。ここで急速放電処理とは、車両Vの衝突時に、高電圧となっている高電圧回路2のコンデンサ11,12に蓄えられている電荷を放電させる一連の処理をいう。
システムECU8を構成するメインマイコンやゲートドライブ回路等は、低電圧バッテリ31又はバックアップ電源ユニット5から供給される電力を用いて車両Vの走行制御や急速放電処理を実行する。システムECU8は、運転者によって電源システム1を始動するためにスタートスイッチ(図示せず)がオンにされると、低電圧バッテリ31から供給される電力の下で起動し、その後は低電圧バッテリ31又はバックアップ電源ユニット5から供給される電力を用いて走行制御や急速放電制御を実行する。
また高電圧回路2には、高電圧回路2の電圧を検出する1次側電圧センサ93及び2次側電圧センサ94が設けられている。1次側電圧センサ93は、1次側電圧V1を検出し、検出値に応じた信号をシステムECU8へ送信する。2次側電圧センサ94は、2次側電圧V2を検出し、検出値に応じた信号をシステムECU8へ送信する。
図2は、急速放電処理の具体的な手順を示すフローチャートである。この急速放電処理は、車両衝突時に高電圧回路2に設けられるコンデンサ11,12の電荷を放電させ、2次側電圧V2を低下させる処理であり、システムECU8において、放電開始条件が成立したと判定されたことに応じて実行される。ここで放電開始条件とは、例えばシステムECU8がバッテリECU36から放電指令信号を受信すること等、車両が衝突した場合に成立し得る条件によって構成される。
S1では、システムECU8は、初期予定時間算出処理を実行し、S2に移る。以下で説明するように、急速放電処理は、空転停止制御処理(S3及びS4参照)と、放電待機制御処理(S5参照)と、放電制御処理(S6参照)と、の主に3つの処理によって構成される。
空転停止制御処理は、車両が衝突したのち駆動モータMの回転を停止させる処理、より具体的には駆動モータMの回転数を所定の目標停止回転数まで低下させる処理である。
放電制御処理は、空転停止制御処理によって駆動モータMの回転を停止させたのち、コンデンサ11,12の電荷を放電させ、2次側電圧を所定の目標停止電圧まで低下させる処理である。
放電待機制御処理は、空転停止制御処理によって駆動モータMの回転を停止させたのち、放電制御処理の開始を一時的に待機する処理である。
S2の初期予定時間算出処理では、システムECU8は、これら空転停止制御処理、放電待機制御処理、及び放電制御処理を開始する前に、これら3つの処理の実行時間に対する予測値に相当する予定時間を算出する。
図3は、初期予定時間算出処理の具体的な手順を示すフローチャートである。
図4は、初期予定時間算出処理の手順を説明するためのタームチャートである。より具体的には、図4には、上段から下段に向けて順に、急速放電処理における高電圧回路2の残留エネルギWの時間変化、急速放電処理における2次側電圧V2の時間変化、急速放電処理におけるモータ回転数Nmの時間変化、及び初期予定時間算出処理によって算出される予定時間の内訳の一例を示す。また図4において、時刻t0は、車両の衝突時刻である。時刻t1は、放電開始条件が成立し、急速放電処理を開始した時刻である。すなわち時刻t1は、図3の初期予定算出処理の実行時刻であり、また後述の空転停止制御処理の開始時刻でもある。時刻t2は、空転停止制御処理によってモータ回転数Nmが目標停止回転数Nend以下となった時刻である。時刻t3は、放電制御処理の開始時刻である。また時刻t4は、放電制御処理によって2次側電圧V2が目標停止電圧V2end以下となった時刻である。
図2の急速放電処理では、時刻t0において車両が衝突してから時刻t4において2次側電圧V2が目標停止電圧V2end以下になるまでの放電時間に対し目標放電時間Ttotalを設定するとともに、この目標放電時間Ttotalが経過するまでに2次側電圧V2が目標停止電圧V2end以下になるように空転停止制御処理、放電待機制御処理、及び放電制御処理を実行する。ここで放電時間及び放電制御処理の終了時における2次側電圧が例えば法規によって規定されている場合、上記目標放電時間Ttotal及び目標停止電圧V2endは、法規によって定められる規定時間及び規定電圧に対し所定のマージンを加えることによって設定される。より具体的には、目標放電時間Ttotalは法規によって定められる規定時間から所定の正のマージン時間を減算することによって設定され、目標停止電圧V2endは法規によって定められる規定電圧から所定の正のマージン電圧を減算することによって設定される。
始めにS11では、システムECU8は、1次側電圧センサ93及び2次側電圧センサ94を用いて、放電開始条件が成立した時点(図4中、時刻t1)における1次側電圧V1及び2次側電圧V2である初期1次側電圧V1ini及び初期2次側電圧V2iniを取得し、S12に移る。
次にS12では、システムECU8は、S11で取得した初期1次側電圧V1ini及び初期2次側電圧V2iniに基づいて、放電開始条件が成立した時点(図4中、時刻t1)での高電圧回路2における残留エネルギである初期残留エネルギWiniを算出し、S13に移る。ここで高電圧回路2における残留エネルギとは、高電圧回路2に設けられた複数のコンデンサ11,12に蓄えられているエネルギの総和である。システムECU8は、S11で取得した初期1次側電圧V1ini及び初期2次側電圧V2iniと、既知である1次側コンデンサ11の静電容量C1と、既知である2次側コンデンサ12の静電容量C2と、に基づいて、下記式(1)によって初期残留エネルギWiniを算出する。
Wini=1/2×C1×(V1ini)+1/2×C2×(V2ini) (1)
次にS13では、システムECU8は、S12で算出した初期残留エネルギWiniに基づいて、放電制御処理を実行することにより2次側電圧を目標停止電圧V2endまで低下させるために必要な時間である予定放電実行時間iniを算出し、S14に移る。図4において時刻t3~t4に示すように、放電制御処理を実行すると、コンデンサ11,12から電荷が放電され、2次側電圧V2が低下する。システムECU8には、初期残留エネルギWiniと予定放電実行時間Ziniとの相関関係を規定するマップや演算式が格納されており、S11で取得した初期残留エネルギWiniと上記マップや演算式とを用いることによって、予定放電実行時間Ziniを算出する。これらマップや演算式は、予め試験を行うことによって構築されたものが用いられる。図4に示すように、初期2次側電圧Viniが高くなるほど、又は初期残留エネルギWiniが多くなるほど、予定放電実行時間Ziniは長くなる。
次にS14では、システムECU8は、第1レゾルバR1を用いて、放電開始条件が成立した時点(図4中、時刻t1)におけるモータ回転数Nmである初期モータ回転数Niniを取得し、S15に移る。
次にS15では、システムECU8は、S14で取得した初期モータ回転数Niniに基づいて、空転停止制御処理を実行することによりモータ回転数Nmを目標停止回転数Nendまで低下させるために必要な時間である予定回転停止時間Xiniを算出し、S16に移る。図4において時刻t1~t2に示すように、駆動輪に外力が作用していない場合、空転停止制御処理を実行するとモータ回転数Nmが減少する。システムECU8には、初期モータ回転数Niniと予定回転停止時間Xiniとの相関関係を規定するマップや演算式が格納されており、S14で取得した初期モータ回転数Niniと上記マップや演算式とを用いることによって、予定回転停止時間Xiniを算出する。これらマップや演算式は、予め試験を行うことによって構築されたものが用いられる。図4に示すように、初期モータ回転数Niniが高くなるほど、予定回転停止時間Xiniは長くなる。
次にS16では、システムECU8は、下記式(2)に示すように、目標放電時間Ttotalから、S13で算出した予定放電実行時間Ziniと、S15で算出した予定回転停止時間Xiniと、車両が衝突してから放電開始条件が成立するまでの時間に相当する反応時間R0と、を減算することにより、予定放電待機時間Yiniを算出し、図2のS2に移る。ここで反応時間R0は、予め定められた値が用いられる。
Yini=Ttotal-Zini-Xini-R0 (2)
図4に示すように、上記式(2)に従って算出される予定放電待機時間Yiniは、時刻t0において車両が衝突してから目標放電時間Ttotalが経過する時刻t3において2次側電圧V2が目標停止電圧V2end以下になるように、できるだけ放電制御処理の開始時刻t2を遅らせた場合に確保できる放電待機時間の上限に相当する。
図2に戻り、S2では、システムECU8は、初期予定時間算出処理において算出された予定放電待機時間Yiniが0より大きいか否かを判定する。システムECU8は、S2の判定結果がYESである場合にはS4に移り、NOである場合にはS3に移る。ここで予定放電待機時間Yiniが0より大きい場合とは、空転停止制御処理が終了してから放電制御処理を開始するまでに0より大きな放電待機時間を確保できると予想される場合に相当する。これに対し予定放電待機時間Yiniが0以下である場合とは、空転停止制御処理が終了してから放電制御処理を開始するまでに0より大きな放電待機時間を確保できないと予想される場合、すなわち空転停止制御処理が終了した後、直ちに放電制御処理を開始しても、目標放電時間Ttotalが経過するまでの間に2次側電圧を目標停止電圧V2end以下まで低下させることができないおそれがある場合に相当する。
S3では、システムECU8は、モータ回転数Nmを減少させる空転停止制御処理を実行し、モータ回転数Nmが目標停止回転数Nend以下になったらS6に移る。この空転停止制御処理では、システムECU8は、モータ回転数Nmが目標停止回転数Nend以下になるまで、モータ回転数Nmを減少させる既知の制御手法(例えば、第1インバータ23の三相短絡制御等)を実行する。
S6では、システムECU8は、システムECU8は、2次側電圧V2を減少させる放電制御処理を実行し、2次側電圧V2が目標停止電圧V2end以下になったら図2の急速放電処理を終了する。この放電制御処理では、システムECU8は、2次側電圧V2を速やかに低下させる既知の制御手法(例えば、第1インバータ23及び第2インバータ24のスイッチング制御によってコンデンサ11,12に蓄えられている電荷を放電させる手法や、図示しない放電抵抗を用いてコンデンサ11,12に蓄えられている電荷を放電させる手法等)を実行する。
以上のように予定放電待機時間Yiniが0以下である場合には、システムECU8は、放電開始条件が成立した後、直ちに空転停止制御処理(S3参照)を実行し、空転停止制御処理が終了したら直ちに放電制御処理(S6参照)を実行し、できるだけ速やかに2次側電圧V2を低下させる。
S4では、システムECU8は、S3と同じ手順によって空転停止制御処理を実行し、モータ回転数Nmが目標停止回転数Nend以下になったらS5に移る。S5では、システムECU8は、所定時間にわたって放電待機制御処理を実行した後、S6に移る。なおこの放電待機制御処理の具体的な手順については、後に図5を参照して詳細に説明する。S6では、システムECU8は、上述のように2次側電圧V2を減少させる放電制御処理を実行し、2次側電圧V2が目標停止電圧V2end以下になったら図2の急速放電処理を終了する。なお、図1A及び図1Bを参照して説明したように、第1電力線26pと第2電力線27pとは、第1電力線26p側から第2電力線27p側へ向かう向きを順方向とするダイオードを介して接続されている。このため、放電制御処理の実行中における1次側電圧V1と2次側電圧V2とはほぼ等しい。このため本実施形態では、2次側電圧V2によって放電制御処理を終了するタイミングを決定することができる。
以上のように予定放電待機時間Yiniが0より大きい場合には、システムECU8は、放電開始条件が成立した後、直ちに空転停止制御処理(S4参照)を実行し、空転停止制御処理が終了したら直ちに放電待機制御処理(S5参照)を開始し、この放電待機制御処理を所定時間にわたり実行した後に、放電制御処理(S6参照)を実行する。
図5は、放電待機制御処理の具体的な手順を示すフローチャートである。
S21では、システムECU8は、放電待機制御処理の実行時間である待機時間Tを計測する放電待機タイマをスタートし、S22に移る。
S22では、システムECU8は、実空転停止時間Xを取得し、S23に移る。この実空転停止時間Xとは、S4の空転停止制御処理の実行時間、換言すればS4の空転停止制御処理を開始してからモータ回転数Nmが目標停止回転数Nend以下になるまでにかかった時間に相当する。なお、図11を参照して説明するように空転停止制御処理を2回以上した場合、システムECU8は、各空転停止制御処理の実行時間X1,X2,…と過去に実行された放電待機制御処理の実行時間Y1,…との総和を実空転停止時間Xとする。
S23では、システムECU8は、1次側電圧センサ93及び2次側電圧センサ94を用いて、放電待機制御処理の実行中である現在の1次側電圧V1及び2次側電圧V2を取得し、S24に移る。
S24では、システムECU8は、S23で取得した2次側電圧V2を時間で微分することにより、電圧変化率V2´を算出し、S25に移る。
S25では、システムECU8は、第1レゾルバR1を用いて、放電待機制御処理の実行中である現在のモータ回転数Nmを取得し、S26に移る。
S26では、システムECU8は、S23で取得した2次側電圧V2が目標停止電圧V2end以下であるか否かを判定する。S26の判定結果がYESである場合、すなわち放電待機制御処理を実行している間に2次側電圧V2が目標停止電圧V2end以下まで低下した場合、システムECU8は、放電制御処理(図2のS6参照)を実行する必要が無いと判断し、放電制御処理を実行せずに急速放電処理を終了する。S26の判定結果がNOである場合、システムECU8は、S27に移る。
S27では、システムECU8は、S24で算出した電圧変化率V2´が0より大きくかつS25で取得したモータ回転数Nmが目標停止回転数Nendより大きいか否かを判定する。S27の判定結果がYESである場合、すなわちモータ回転数Nmが目標停止回転数Nend以下になるまで空転停止制御処理(図2のS4参照)を実行した後、何らかの理由によって再びモータ回転数Nmが上昇し、これにより2次側電圧V2が再上昇した場合には、システムECU8は、図2のS4に移り、再び空転停止制御処理を実行する。S27の判定結果がNOである場合、システムECU8は、S28に移る。
S28では、システムECU8は、S23で取得した1次側電圧V1及び2次側電圧V2に基づいて、高電圧回路2における残留エネルギWを算出し、S29に移る。システムECU8は、S23で取得した1次側電圧V1及び2次側電圧V2と、既知である1次側コンデンサ11の静電容量C1と、既知である2次側コンデンサ12の静電容量C2と、に基づいて、下記式(3)によって残留エネルギWを算出する。
W=1/2×C1×(V1)+1/2×C2×(V2) (3)
S29では、システムECU8は、S28で取得した残留エネルギWに基づいて、予定放電実行時間Zpreを算出し、S30に移る。この予定放電実行時間Zpreは、放電制御処理(図2のS6参照)を実行することにより、コンデンサ11,12に残留する電荷を放電し、2次側電圧V2を目標停止電圧V2end以下にするために必要な時間に相当する。システムECU8には、残留エネルギWと予定放電実行時間Zpreとの相関関係を規定するマップや演算式が格納されており、S28で取得した残留エネルギWと上記マップや演算式とを用いることによって、予定放電実行時間Zpreを算出する。これらマップや演算式によれば、予定放電実行時間Zpreは、残留エネルギWが多くなるほど長くなる。
S30では、システムECU8は、下記式(4)に示すように、目標放電時間Ttotalから、S29で算出した予定放電実行時間Zpreと、S22で取得した実空転停止時間Xと、反応時間R0と、を減算することにより、予定放電待機時間Ypreを算出し、S31に移る。下記式(4)によって算出される予定放電待機時間Ypreは、目標放電時間Ttotalが経過した時に2次側電圧V2を目標停止電圧V2end以下にするために放電制御処理の実行を待機する必要のある時間に相当する。
Ypre=Ttotal-Zpre-X-R0 (4)
S31では、システムECU8は、S21でスタートした放電待機タイマによって測定される待機時間TがS30で算出した予定放電待機時間Ypre以上であるか否かを判定する。システムECU8は、S31の判定結果がNOである場合、すなわち目標放電時間Ttotal内に2次側電圧V2が目標停止電圧V2end以下になるまで放電可能であると判断できる場合には、放電制御処理の開始を引き続き待機するべく、S23に戻る。またシステムECU8は、S31の判定結果がYESである場合、すなわち目標放電時間Ttotal内に2次側電圧V2が目標停止電圧V2end以下になるまで放電可能でないと判断できる場合には、図5の放電待機制御処理を終了し、図2のS6に移り、放電制御処理を開始する。
以上のように図5の放電待機制御処理では、システムECU8は、残留エネルギWと、予定放電実行時間Zpreと予定放電待機時間Ypreとを、放電制御処理の実行を待機している間に取得される2次側電圧V2に基づいて繰り返し算出し、予定放電待機時間Ypreが経過した後に放電制御処理を開始する。
次に、図2~図5に示す急速放電処理によって実現される残留エネルギW、2次側電圧V2及びモータ回転数Nmの車両衝突後の時間変化の例について、図6~図11のタイムチャートを参照しながら説明する。図6~図11は、上記急速放電処理によって実現される残留エネルギW、2次側電圧V2及びモータ回転数Nmの時間変化を示すタイムチャートである。なおこれら図6~図11の下段には、初期予定時間算出処理において算出される予定時間(Xini,Yini,Zini)と、放電待機制御処理の開始直後に算出される予定時間(Ypre,Zpre)と、空転停止制御処理、放電待機制御処理、及び放電制御処理の実際の実行時間(X,Y,Z)を図示する。
図6は、上記急速放電処理によって実現される残留エネルギW、2次側電圧V2及びモータ回転数Nmの時間変化を示すタイムチャートである。なお図6において、時刻t10は車両の衝突時刻である。時刻t11は、放電開始条件が成立し、急速放電処理を開始した時刻、すなわち図3の初期予定算出処理の実行時刻であり、また空転停止制御処理の開始時刻でもある。時刻t14は、放電待機制御処理の開始時刻である。時刻t15は、放電制御処理の開始時刻である。また時刻t16は、放電制御処理によって2次側電圧V2が目標停止電圧V2end以下となった時刻である。
なお図6には、空転停止制御処理の実行中である時刻t12において、モータ回転数Nmが上昇し、破線で示すように駆動モータMで誘起電圧が再上昇した場合を示す。また図6では、駆動モータMで発生する誘起電圧は常にコンデンサ12の電圧以下であり、2次側電圧V2の上昇に影響を与えなかった場合を示す。
図6に示すように、空転停止制御処理の実行中にモータ回転数Nmが上昇すると、その分、空転停止制御処理の終了時刻t14は、当所の予定時刻t13よりも遅くなる。またシステムECU8は、時刻t14以降において放電待機制御処理を行っている間、2次側電圧V2の変化に合わせて繰り返し予定放電待機時間Ypre及び予定放電実行時間Zpreを算出し、放電待機時間Tが予定放電待機時間Ypre以上となった時刻t15において、放電制御処理を開始する。これにより2次側電圧V2は、目標放電時間Ttotalが経過する時刻t16において目標停止電圧V2end以下となる。
図7は、上記急速放電処理によって実現される残留エネルギW、2次側電圧V2及びモータ回転数Nmの時間変化を示すタイムチャートである。なお図7において、時刻t20は車両の衝突時刻である。時刻t21は、放電開始条件が成立した時刻である。時刻t22は、放電待機制御処理の開始時刻である。時刻t26は、放電制御処理の開始時刻である。また時刻t27は、放電制御処理によって2次側電圧V2が目標停止電圧V2end以下となった時刻である。
なお図7は、図6の例とモータ回転数Nmが上昇するタイミングが異なる。より具体的には、図7には、放電待機制御処理の実行中である時刻t24からt25において、モータ回転数Nmが上昇し、破線で示すように誘起電圧が上昇した場合を示す。また図7では、駆動モータMで発生する誘起電圧はコンデンサ12の電圧以下であり、2次側電圧V2の上昇に影響を与えなかった場合を示す。
図7の例では、当初の予定時刻t23よりも速い時刻t22において、モータ回転数Nmが目標停止回転数Nend以下となった場合を示す。このため図7の例では、当初の予定時刻t23よりも速い時刻t22において、空転停止制御処理から放電待機制御処理に移行する。またシステムECU8は、時刻t22以降において放電待機制御を行っている間、2次側電圧V2の変化に合わせて繰り返し予定放電待機時間Ypre及び予定放電実行時間Zpreを算出し、放電待機時間が予定放電待機時間Ypre以上となった時刻t26において、放電制御処理を開始する。これにより2次側電圧V2は、目標放電時間Ttotalが経過する時刻t27において目標停止電圧V2end以下となる。
なお図7の例では、時刻t22~t26の間で放電待機制御処理を行っている間の時刻t24~t25の間でモータ回転数Nmが目標停止回転数Nend以上となる。しかしながら図7の例では、このモータ回転数Nmの上昇によって時刻t24~t25の間で生じる誘起電圧はコンデンサ12の電圧よりも低く、2次側電圧V2の電圧変化率V2´は正にならない。このためシステムECU8は、放電待機制御処理の実行中にモータ回転数Nmが目標停止回転数Nend以上となっても再び空転停止制御処理を実行せず、放電待機制御処理を継続して実行する(図5のS27参照)。
図8は、上記急速放電処理によって実現される残留エネルギW、2次側電圧V2及びモータ回転数Nmの時間変化を示すタイムチャートである。なお図8において、時刻t30は車両の衝突時刻である。時刻t31は、放電開始条件が成立した時刻である。時刻t32は、放電待機制御処理の開始時刻である。時刻t35は、放電制御処理の開始時刻である。また時刻t37は、放電制御処理によって2次側電圧V2が目標停止電圧V2end以下となった時刻である。
なお図8は、図6及び図7の例とモータ回転数Nmが上昇するタイミングが異なる。より具体的には、図8には、放電待機制御処理から放電制御処理に移行する時刻t35の前後にかけてモータ回転数Nmが上昇し、破線で示すように駆動モータMによる誘起電圧が上昇した場合を示す。また図8の例では、駆動モータMで発生する誘起電圧はコンデンサ12の電圧以下であり、2次側電圧V2の上昇に影響を与えなかった場合を示す。
図8の例によれば、空転停止制御処理、放電待機制御処理、及び放電制御処理は、図7の例とほぼ同じタイミングで開始される。なお図8の例では、放電待機制御処理及び放電制御処理を行っている間の時刻t34~t36の間でモータ回転数Nmが目標停止回転数Nend以上となる。しかしながら図8の例では、このモータ回転数Nmの上昇によって時刻t34~t36の間で生じる誘起電圧は、コンデンサ12の電圧よりも低いため、2次側電圧V2の変化に影響を及ぼさない。このため、図8に示すように、目標放電時間Ttotalが経過する時刻t37において、2次側電圧V2を目標停止電圧V2end以下まで低下させることができる。
図9は、上記急速放電処理によって実現される残留エネルギW、2次側電圧V2及びモータ回転数Nmの時間変化を示すタイムチャートである。なお図9において、時刻t40は車両の衝突時刻である。時刻t41は、放電開始条件が成立した時刻である。時刻t42は、放電待機制御処理の開始時刻である。時刻t43は、放電制御処理の開始時刻である。また時刻t46は、放電制御処理によって2次側電圧V2が目標停止電圧V2end以下となった時刻である。
なお図9は、図6~図8の例とモータ回転数Nmが上昇するタイミングが異なる。より具体的には、図9には、放電制御処理の実行中にモータ回転数Nmが上昇し、破線で示すように駆動モータMで誘起電圧が上昇した場合を示す。また図9では、駆動モータMで発生する誘起電圧がコンデンサ12の電圧以上となり、2次側電圧V2の上昇に影響を与えた場合を示す。
図9の例によれば、空転停止制御処理、放電待機制御処理、及び放電制御処理は、図8の例とほぼ同じタイミングで開始される。なお図9の例では、時刻t43において放電制御処理を開始した後、時刻t44~t46の間でモータ回転数Nmが目標停止回転数Nend以上となり、これにより2次側電圧V2が上昇する。このため図9に示すように、目標放電時間Ttotalが経過する時刻t45では2次側電圧V2は目標停止電圧V2end以下にならないものの、目標放電時間Ttotalが経過した後も継続して放電制御処理を実行することにより、時刻t46において2次側電圧V2を目標停止電圧V2end以下にできる。このように図9の例では、目標放電時間Ttotalが経過するまでの間に2次側電圧V2を目標停止電圧V2end以下にすることができない。しかしながら上述のように目標放電時間Ttotal及び目標停止電圧V2endを法規等によって規定される規定時間及び規定電圧に対しマージンを加えて設定することにより、2次側電圧V2を規定時間内に規定電圧以下まで低下させることができる場合がある。
図10は、上記急速放電処理によって実現される残留エネルギW、2次側電圧V2及びモータ回転数Nmの時間変化を示すタイムチャートである。なお図10において、時刻t50は車両の衝突時刻である。時刻t51は、放電開始条件が成立した時刻である。時刻t54は、放電待機制御処理の開始時刻である。時刻t55は、放電制御処理の開始時刻である。また時刻t56は、放電制御処理によって2次側電圧V2が目標停止電圧V2end以下となった時刻である。
なお図10は、図6の例とモータ回転数Nmの上昇幅が異なる。より具体的には、図10には、空転停止制御処理の実行中にモータ回転数Nmが上昇し、破線で示すように誘起電圧が上昇した場合を示す。また図10の例では、図6の例と異なり、駆動モータMで発生する誘起電圧がコンデンサ12の電圧以上となり、2次側電圧V2の上昇に影響を与えた場合を示す。
図10に示すように、空転停止制御処理の実行中である時刻t52~t54の間にモータ回転数Nmが上昇すると、これにより誘起電圧が上昇し、時刻t53において2次側電圧V2も上昇する。このため空転停止制御処理の終了時刻t54は、当所の予定時刻よりも遅くなる。このように図10の例では、図6の例と異なり誘起電圧によって2次側電圧V2が上昇するため、放電待機制御処理を開始する時刻t54における2次側電圧V2は図6の例よりも高い。これに対しシステムECU8は、時刻t54以降において放電待機制御処理を行っている間、2次側電圧V2の変化に合わせて繰り返し予定放電待機時間Ypre及び予定放電実行時間Zpreを算出し、放電待機時間Tが予定放電待機時間Ypre以上となった時刻t55において、放電制御処理を開始し、目標放電時間Ttotalが経過する時刻t56において2次側電圧V2を目標停止電圧V2end以下にする。このようにシステムECU8では、放電待機制御処理を行っている間、2次側電圧V2の変化に合わせて繰り返し予定放電待機時間Ypre及び予定放電実行時間Zpreを算出することにより、目標放電時間Ttotalが経過する時刻t56において2次側電圧V2が目標停止電圧V2end以下になるように、放電待機制御処理の実行時間Yが調整される。
図11は、上記急速放電処理によって実現される残留エネルギW、2次側電圧V2及びモータ回転数Nmの時間変化を示すタイムチャートである。なお図11において、時刻t60は車両の衝突時刻である。時刻t61は、放電開始条件が成立し、1回目の空転停止制御処理を開始した時刻である。時刻t62は、1回目の放電待機制御処理の開始時刻である。時刻t64は、2回目の空転停止制御処理を開始した時刻である。時刻t65は、2回目の放電待機制御処理の開始時刻である。時刻t66は、放電制御処理の開始時刻である。また時刻t67は、放電制御処理によって2次側電圧V2が目標停止電圧V2end以下となった時刻である。
なお図11は、図10の例とモータ回転数Nmが上昇するタイミングが異なる。より具体的には、図11には、1回目の放電待機制御処理の実行中である時刻t62~t64の間において、モータ回転数Nmが上昇し、破線で示すように誘起電圧が上昇した場合を示す。また図11の例では、駆動モータMで発生する誘起電圧はコンデンサ12の電圧以上となり、2次側電圧V2の上昇に影響を与えた場合を示す。
システムECU8は、時刻t62以降において1回目の放電待機制御処理を行っている間、2次側電圧V2の変化に合わせて繰り返し予定放電待機時間Ypre及び予定放電実行時間Zpreを算出する。ここで図11の例では、時刻t63においてモータ回転数Nmが目標停止回転数Nend以上となり、その後時刻t64において2次側電圧V2の電圧変化率V2´が正となる。システムECU8は、これに応じて1回目の放電待機制御処理を終了し、2回目の空転停止制御処理を開始する(図5のS27参照)。その後時刻t65では、モータ回転数Nmが再び目標停止回転数Nend以下となったことに応じて、システムECU8は、2回目の空転停止制御処理を終了し、2回目の放電待機制御処理を開始する。その後システムECU8は、2次側電圧V2の変化に合わせて繰り返し予定放電待機時間Ypre及び予定放電実行時間Zpreを算出し、2回目の放電待機時間が予定放電待機時間Ypre以上となった時刻t66において、放電制御処理を開始する。これにより2次側電圧V2は、目標放電時間Ttotalが経過する時刻t67において目標停止電圧V2end以下となる。
ここで図11には、従来の電源システムによる2次側電圧V2の変化を一点鎖線で示す。従来の電源システムとは、空転停止制御処理が終了した後、放電待機制御処理を実行せずに直ちに放電制御処理を開始するものをいう。図11に示すように、従来の電源システムでは、時刻t62においてモータ回転数Nmが目標停止回転数Nend以下となったことに応じて、直ちに放電制御処理を開始する。これにより2次側電圧V2は、時刻t64において目標停止電圧V2end以下となる。このため従来の電源システムでは、車両衝突後、2次側電圧V2を目標放電時間Ttotal内に目標停止電圧V2end以下にできるものの、2次側電圧V2が目標停止電圧V2end以下となった時刻t64以降では、バックアップ電源ユニット5からシステムECU8へ電力を供給できなくなってしまうため、その後時刻t65においてモータ回転数Nmが上昇し、2次側電圧V2が再上昇しても放電制御処理を実行することができない場合がある。これに対し本実施形態に係る電源システム1によれば、空転停止制御処理が終了した後、所定時間にわたり放電待機制御処理を実行することにより、図11に示すように2次側電圧V2が再上昇した場合であっても放電制御処理を実行でき、2次側電圧V2を目標放電時間Ttotal内に目標停止電圧V2end以下まで低下させることができる。
なお本実施形態では、システムECU8は、放電待機制御処理の実行中に電圧変化率V2´が0より大きくかつモータ回転数Nmが目標停止回転数Nendより大きくなった場合には、再び空転停止制御処理を実行する場合について説明したが(図5のS27参照)、本発明はこれに限らない。この場合、システムECUは、放電待機制御処理の実行中に電圧変化率V2´が0より大きくかつモータ回転数Nmが目標停止回転数Nendより大きくなった場合であっても、引き続き放電待機制御処理を実行してもよい。図11において最下段に示すように、再び空転停止制御処理を行わない変形例であっても、2次側電圧V2を目標停止時間Ttotal内に目標停止電圧V2end以下にすることができる。
<第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態について、図面を参照しながら説明する。本実施形態に係る電源システムは、上記第1実施形態に係る電源システム1と、放電待機制御処理の手順が異なる。
図12は、本実施形態に係る電源システムにおける放電待機制御処理の具体的な手順を示すフローチャートである。なお図12のフローチャートにおけるS41~S46及びS48~S51の処理は、図5のフローチャートにおけるS21~S26及びS28~S31の処理と同じであるので、詳細な説明を省略する。
S47では、システムECUは、S44で算出した電圧変化率V2´が0より大きいか否かを判定する。S47の判定結果がNOである場合、システムECUは、S48に移る。またS47の判定結果がYESである場合、システムECUは、図12の放電待機制御処理を直ちに終了し、図2のS6に移り、放電制御処理を開始する。
図6~図11に示すように、空転停止制御処理及び放電待機制御処理を実行している間、高電圧回路2における電力はシステムECUを含む様々な補機で消費されるため、2次側電圧V2は緩やかに低下するため、電圧変化率V2´は負となる。そこで本実施形態の電源システムでは、放電待機制御処理の実行中に電圧変化率V2´が正となった場合には、2次側電圧V2を目標放電時間Ttotal内に目標停止電圧V2end以下にできるよう予定放電待機時間Ypreが経過する前であっても直ちに放電制御処理を開始する。
<第3実施形態>
次に、本発明の第3実施形態について、図面を参照しながら説明する。本実施形態に係る電源システムは、上記第1実施形態に係る電源システム1と、放電待機制御処理の手順が異なる。
図13は、本実施形態に係る電源システムにおける放電待機制御処理の具体的な手順を示すフローチャートである。なお図13のフローチャートにおけるS61~S66及びS68~S71の処理は、図5のフローチャートにおけるS21~S26及びS28~S31の処理と同じであるので、詳細な説明を省略する。
S67では、システムECUは、S65で取得したモータ回転数Nmが目標停止回転数Nendより大きいか否かを判定する。S67の判定結果がNOである場合、システムECUは、S68に移る。またS67の判定結果がYESである場合、システムECUは、図13の放電待機制御処理を直ちに終了し、図2のS6に移り、放電制御処理を開始する。
図6~図11に示すように、空転停止制御処理が終了した後は、基本的にはモータ回転数Nmは目標停止回転数Nend以下に維持される。しかしながら車両が坂道で衝突した場合やオブリーク衝突した場合、放電待機制御処理の実行中にモータ回転数Nmが目標停止回転数Nendを超えてしまい、ひいては2次側電圧V2が上昇してしまう場合がある。そこで本実施形態の電源システムでは、放電待機制御処理の実行中にモータ回転数Nmが目標停止回転数Nendより大きくなった場合には、2次側電圧V2を目標放電時間Ttotal内に目標停止電圧V2end以下にできるよう予定放電待機時間Ypreが経過する前であっても直ちに放電制御処理を開始する。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限らない。本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜変更してもよい。
例えば上記実施形態では、高電圧バッテリ21と第1インバータ23との間に高電圧DCDCコンバータ22が設けられた電源システム1に本発明を適用した場合について説明したが、本発明はこれに限らない。本発明は、高電圧バッテリ21と第1インバータ23とが高電圧DCDCコンバータ22を介さずに接続された電源システムにも適用できる。
また上記実施形態では、上記式(3)に示すように、1次側コンデンサ11に蓄えられているエネルギと2次側コンデンサ12に蓄えられているエネルギとを合算することによって、高電圧回路2における残留エネルギWを算出する場合について説明したが、本発明はこれに限らない。例えば、2次側コンデンサ12の静電容量C2と比較して1次側コンデンサ11の静電容量C1が十分に小さい場合、残留エネルギWを算出する際、1次側コンデンサ11に蓄えられているエネルギを無視してもよい。
また上記実施形態では、第2電力線27p,27nに駆動モータM及びその第1インバータ23が接続され、第1電力線26p,26nには駆動モータ及びそのインバータが接続されていない電源システム1に本発明を適用した場合について説明したが、本発明はこれに限らない。本発明は、第2電力線27p,27n及び第1電力線26p,26nの両方に駆動モータ及びそのインバータが接続されている電源システムにも適用できる。なおこの場合、各モータは独立して回転し得ることから、車両衝突後、1次側電圧V1及び2次側電圧V2の両方を監視する必要がある。よってこの場合、図2のS6の放電制御処理では、1次側電圧V1が目標停止電圧V1end以下になりかつ2次側電圧V2が目標停止電圧V2end以下になるまで急速放電処理を実行することが好ましい。また図5のS24の処理では、1次側電圧V1の電圧変化率V1´及び2次側電圧V2の電圧変化率V2´を算出し、S25の処理では、両方のモータの回転数を取得し、S26の処理では、1次側電圧V1が目標停止電圧V1end以下かつ2次側電圧V2が目標停止電圧V2end以下であるか否かを判定し、S27の処理では、2次側電圧V2だけでなく1次側電圧V1が再上昇したか否かを判定することが好ましい。
V…車両
W…駆動輪
1…電源システム
M…駆動モータ(電動機)
2…高電圧回路(主回路)
21…高電圧バッテリ(蓄電装置)
5…バックアップ電源ユニット(電力供給装置)
8…システムECU(制御装置)
93…1次側電圧センサ(電圧取得手段)
94…2次側電圧センサ(電圧取得手段)

Claims (9)

  1. 蓄電装置と、
    車両の駆動輪に連結された電動機と、
    前記蓄電装置と前記電動機との間で電力の授受を行う主回路と、
    前記主回路における電圧である主回路電圧を取得する電圧取得手段と、
    放電開始条件が成立した場合に、前記主回路を操作し前記主回路電圧を低下させる放電制御を実行する制御装置と、を備える車両の電源システムであって、
    前記制御装置は、前記放電開始条件が成立した後、前記放電制御の開始を待機する待機制御を所定時間実行した後に前記放電制御を開始するとともに、前記待機制御の実行中に前記電圧取得手段によって取得される主回路電圧に基づいて前記待機制御の継続の可否を判定することを特徴とする車両の電源システム。
  2. 蓄電装置と、
    車両の駆動輪に連結された電動機と、
    前記蓄電装置と前記電動機との間で電力の授受を行う主回路と、
    前記主回路における電圧である主回路電圧を取得する電圧取得手段と、
    放電開始条件が成立した場合に、前記主回路を操作し前記主回路電圧を低下させる放電制御を実行する制御装置と、
    前記電動機の回転数を取得する回転数取得手段と、を備える車両の電源システムであって、
    前記制御装置は、前記放電開始条件が成立した場合、前記電動機の回転数を目標停止回転数以下まで減少させる空転停止制御を実行し、その後前記放電制御の開始を待機する待機制御を所定時間実行した後に前記放電制御を開始するとともに、前記待機制御の実行中に前記回転数取得手段によって取得される回転数に基づいて当該回転数が前記目標停止回転数より大きいか否かを判定し、当該判定結果に基づいて前記待機制御の継続の可否を判定することを特徴とする車両の電源システム。
  3. 蓄電装置と、
    車両の駆動輪に連結された電動機と、
    前記蓄電装置と前記電動機との間で電力の授受を行う主回路と、
    前記主回路における電圧である主回路電圧を取得する電圧取得手段と、
    放電開始条件が成立した場合に、前記主回路を操作し前記主回路電圧を低下させる放電制御を実行する制御装置と、を備える車両の電源システムであって、
    前記制御装置は、前記放電開始条件が成立した後、前記放電制御の開始を待機する待機制御を所定時間実行した後に前記放電制御を開始するとともに、前記待機制御の実行中に前記主回路電圧が予め定められた電圧を下回った場合には、前記放電制御を実行しないことを特徴とする車両の電源システム。
  4. 前記制御装置は、前記待機制御の実行中に前記電圧取得手段によって取得される主回路電圧に基づいて前記待機制御の継続の可否を判定することを特徴とする請求項2又は3に記載の車両の電源システム。
  5. 前記制御装置は、所定の目標時間内に前記主回路電圧が所定の目標電圧以下になるまで放電可能であるか否かを、前記待機制御の実行中に前記電圧取得手段によって取得される主回路電圧に基づいて判定するとともに、放電可能である場合には前記待機制御を継続し、放電可能でない場合には前記待機制御を終了し前記放電制御を開始することを特徴とする請求項1又は4に記載の車両の電源システム。
  6. 前記制御装置は、前記放電制御を実行することにより前記主回路電圧を前記目標電圧以下にするために必要な時間である予定放電実行時間と、前記目標時間が経過した時に前記主回路電圧を前記目標電圧以下にするために前記放電制御の実行を待機する必要のある時間である予定放電待機時間とを、前記待機制御の実行中に前記電圧取得手段によって取得される主回路電圧に基づいて繰り返し算出し、当該予定放電待機時間が経過した後に前記放電制御を開始することを特徴とする請求項に記載の車両の電源システム。
  7. 前記制御装置は、前記待機制御の実行中に前記電圧取得手段によって取得される主回路電圧に基づいて前記主回路における残留エネルギを算出し、当該残留エネルギに基づいて前記予定放電時間及び前記予定放電待機時間を算出することを特徴とする請求項に記載の車両の電源システム。
  8. 前記制御装置は、前記待機制御の実行中に前記電圧取得手段によって取得される主回路電圧に基づいて当該主回路電圧の上昇の有無を判定し、当該判定結果に基づいて前記待機制御の継続の可否を判定することを特徴とする請求項1又は4に記載の車両の電源システム。
  9. 前記主回路における電力を前記制御装置に供給する電力供給装置をさらに備え、
    前記制御装置は、前記電力供給装置によって供給される電力を用いて前記放電制御を実行することを特徴とする請求項1からの何れかに記載の車両の電源システム。
JP2019083113A 2019-04-24 2019-04-24 車両の電源システム Active JP7156996B2 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019083113A JP7156996B2 (ja) 2019-04-24 2019-04-24 車両の電源システム
CN202010327885.1A CN111845355B (zh) 2019-04-24 2020-04-23 车辆的电源系统
US16/856,046 US11400917B2 (en) 2019-04-24 2020-04-23 Power supply system for vehicle

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019083113A JP7156996B2 (ja) 2019-04-24 2019-04-24 車両の電源システム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2020182290A JP2020182290A (ja) 2020-11-05
JP7156996B2 true JP7156996B2 (ja) 2022-10-19

Family

ID=72916665

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019083113A Active JP7156996B2 (ja) 2019-04-24 2019-04-24 車両の電源システム

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11400917B2 (ja)
JP (1) JP7156996B2 (ja)
CN (1) CN111845355B (ja)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210076405A (ko) * 2019-12-16 2021-06-24 현대자동차주식회사 차량 및 그 제어 방법
JP7218071B2 (ja) * 2020-08-19 2023-02-06 矢崎総業株式会社 電源装置
JP7563246B2 (ja) * 2021-03-09 2024-10-08 スズキ株式会社 充放電制御装置
KR20220153129A (ko) * 2021-05-10 2022-11-18 현대자동차주식회사 차량용 전력 시스템
TWI810599B (zh) * 2021-07-01 2023-08-01 三陽工業股份有限公司 具切換電源式之動力車輛之控制方法
CN116683773B (zh) * 2023-06-01 2024-02-20 同济大学 一种用于燃料电池系统的隔离型dcdc变换器拓扑结构

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012164680A (ja) 2012-05-29 2012-08-30 Dainippon Printing Co Ltd ポリマー電池
JP2013146130A (ja) 2012-01-13 2013-07-25 Toyota Motor Corp インバータ
JP2016104318A (ja) 2016-03-02 2016-06-09 株式会社ユニバーサルエンターテインメント 遊技機
JP2018042308A (ja) 2016-09-05 2018-03-15 トヨタ自動車株式会社 電気自動車

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120055727A1 (en) * 2009-05-13 2012-03-08 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Power converting apparatus for vehicle and vehicle including same
JP5477339B2 (ja) * 2011-05-30 2014-04-23 トヨタ自動車株式会社 電動車両
JP5623994B2 (ja) * 2011-07-29 2014-11-12 日立オートモティブシステムズ株式会社 電力変換装置
JP6545239B2 (ja) * 2017-12-05 2019-07-17 三菱電機株式会社 電力変換装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013146130A (ja) 2012-01-13 2013-07-25 Toyota Motor Corp インバータ
JP2012164680A (ja) 2012-05-29 2012-08-30 Dainippon Printing Co Ltd ポリマー電池
JP2016104318A (ja) 2016-03-02 2016-06-09 株式会社ユニバーサルエンターテインメント 遊技機
JP2018042308A (ja) 2016-09-05 2018-03-15 トヨタ自動車株式会社 電気自動車

Also Published As

Publication number Publication date
US20200339103A1 (en) 2020-10-29
CN111845355B (zh) 2024-03-19
JP2020182290A (ja) 2020-11-05
CN111845355A (zh) 2020-10-30
US11400917B2 (en) 2022-08-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7156996B2 (ja) 車両の電源システム
JP6554151B2 (ja) 車両の電源システム
JP6845843B2 (ja) 車両の電源システム
JP6545230B2 (ja) 車両の電源システム
US20180361865A1 (en) Power supply unit for a vehicle
JP7072424B2 (ja) 車両の電源システム
JP5849917B2 (ja) 電気自動車におけるバッテリ昇温制御装置
JP6710238B2 (ja) 車両の電源システム
JP6503636B2 (ja) モータ制御装置
US20150321574A1 (en) Electric motor vehicle
CN104518547A (zh) 利用降压转换器的总线预充电控制
US11404989B2 (en) Power supply system for vehicle
JP6668969B2 (ja) 電気自動車用の電源システム
JP4432463B2 (ja) 負荷駆動装置およびその動作をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体
JP2020195215A (ja) 電源システム
CN112334374B (zh) 驱动控制装置及铁路车辆用驱动装置
JP2020202656A (ja) 車両の電源システム
JP2019165579A (ja) 車両の電源システム
CN112600412A (zh) 电力控制装置
JP4466126B2 (ja) 電圧変換装置およびそれを備えた駆動システム
JP2019004594A (ja) 車両の電源装置
JP5549255B2 (ja) エレベータの制御装置
JP2003319507A (ja) ハイブリッドシステム、ハイブリッドシステムの制御方法およびハイブリッドシステムの制御をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体
JP2022156170A (ja) 電源システム
US20220196483A1 (en) Temperature estimation device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210329

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20220411

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220412

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220610

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20221004

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20221006

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7156996

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150