KR101036267B1 - 전원시스템 및 그것을 구비하는 차량, 및 그 제어방법 - Google Patents

전원시스템 및 그것을 구비하는 차량, 및 그 제어방법 Download PDF

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KR101036267B1
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신지 이치카와
에이지 사토
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도요타 지도샤（주）
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Abstract

본 발명은 축전부(10 및 20)가 모두 정상이면, 시스템 릴레이(SMR1 및 SMR2)가 온상태로 유지된다. 컨버터(18)는, 전압제어모드(승압)에 따라 전압 변환동작을 행하고, 컨버터(28)는, 전력제어모드에 따라 승압동작을 행한다. 축전부(10)에 무엇인가 이상이 발생하여 시스템 릴레이(SMR1)가 오프상태로 구동되면, 컨버터(18 및 28)는, 전압 변환동작을 정지함과 동시에, 각각 축전부(10 및 20)와 주정모선(MPL), 주부모선(MNL)의 사이를 전기적인 도통상태로 유지한다.

Description

전원시스템 및 그것을 구비하는 차량, 및 그 제어방법{POWER SUPPLY SYSTEM, VEHICLE USING THE SAME, AND ITS CONTROL METHOD}
본 발명은, 복수의 축전부를 가지는 전원시스템 및 그것을 구비하는 차량, 및 그 제어방법에 관한 것으로, 특히 축전부를 전원시스템으로부터 분리하였을 때의 제어기술에 관한 것이다.
최근, 환경문제를 고려하여, 엔진과 모터를 효율적으로 조합시켜 주행하는 하이브리드 차량이 실용화되어 있다. 이와 같은 하이브리드 차량은, 충방전 가능한 축전부를 탑재하여, 발진 시나 가속 시 등에 모터에 전력을 공급하여 구동력을 발생하는 한편으로, 내리막길이나 제동 시 등에 차량의 운동 에너지를 전력으로서 회수한다. 그 때문에, 하이브리드 차량에 탑재되는 축전부에는, 입출력 전력 및 충방전 용량이 큰 니켈 수소전지나 리튬 이온전지 등이 채용되어 있다.
이와 같은 하이브리드 차량에 대하여, 상용 전원 등의 외부 전원을 사용하여 축전부를 충전 가능한 플러그인(plug-in)이라 불리우는 구성이 제안되어 있다. 이 플러그인 방식은, 통근이나 쇼핑 등의 비교적 단거리 주행에 대하여, 엔진을 정지상태로 유지한 채로, 외부 전원으로부터 미리 축전부에 축적하여 둔 전력을 사용하여 주행하는 것으로, 종합적인 연료 소비 효율을 더욱 높이는 것을 목적으로 하는 것이다.
축전부로부터의 전력만을 사용한 주행 모드, 이른바 EV(Electric Vehicle)주행 모드에서는, 전력을 정상적으로 출력할 필요가 있기 때문에, 플러그인 방식에 사용되는 축전부에는, 통상의 하이브리드 차량에 탑재되는 축전부에 비하여, 더욱 큰 충방전 용량이 요구되는 한편으로, 입출력 전력은 상대적으로 작아도 된다.
이와 같이, 플러그인 방식의 하이브리드 차량에서는, 다른 성능을 가지는 축전부가 필요하게 된다. 그래서, 충방전 특성이 다른 복수의 축전부를 탑재하는 구성이 바람직하다. 복수의 축전부를 탑재하는 구성으로서는, 예를 들면, 미국 특허제6,608,396호 명세서에는, 고전압 차량 견인 시스템에 원하는 직류 고전압 레벨을 제공하는 전동모터 전원 관리시스템이 개시되어 있다. 이 전동모터 전원 관리시스템은, 각각이 전지와 부스트/백 직류·직류 컨버터를 가지고 또한 병렬로 접속된, 적어도 하나의 인버터에 직류 전력을 제공하는 복수의 전원 스테이지와, 복수의 전원 스테이지의 전지를 균등하게 충방전시켜 복수의 전원 스테이지가 적어도 하나의 인버터에 대한 전지 전압을 유지하도록 복수의 전원 스테이지를 제어하는 컨트롤러를 포함한다.
일반적으로, 축전부에는 비교적 대량의 전기 에너지가 축적되기 때문에, 안전상의 관점에서, 축전부의 상태값에 의거하여 이상 상태가 항시 감시된다. 예를 들면, 축전부의 내부 저항값에 의거하여 열화 정도 등이 판정된다. 그리고, 이상 상태라고 판정되면, 당해 축전부를 시스템으로부터 전기적으로 분리할 필요가 생긴다.
상기한 미국 특허 제6,608,396호 명세서에 개시되는 전동모터 전원 관리시스템에서는, 전지(축전부)에 이상이 발생한 경우에 대하여 아무런 고려도 이루어져 있지 않고, 이상이 발생한 축전부를 전기적으로 분리하는 구성도 개시되어 있지 않다. 그 때문에, 복수의 축전부 중 어느 하나라도 이상이 발생하면, 시스템 전체를 정지하지 않을 수 없다는 문제가 있었다.
본 발명은, 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 그 목적은, 복수의 축전부 중 일부의 축전부가 무엇인가의 이유에 의하여 전기적으로 분리되었을 때에도, 부하장치에 대한 전력공급을 계속할 수 있는 전원시스템 및 그것을 구비하는 차량, 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 소정의 국면에 따르면, 제 1 및 제 2 부하장치에 전력을 공급하기 위한 전원시스템을 제공한다. 전원시스템은, 제 1 부하장치와 전기적으로 접속된 제 1 전력선쌍과, 충방전 가능한 복수의 축전부와, 복수의 축전부에 각각 대응지어진 복수의 전압 변환부를 포함한다. 복수의 전압 변환부는, 제 1 전력선쌍에 대하여 병렬 접속되고, 또한 각각이 제 1 전력선쌍과 대응하는 축전부와의 사이에서 전압 변환동작을 행하도록 구성된다. 전원시스템은, 복수의 축전부에 각각 대응지어지고, 또한 각각이 대응하는 축전부와 대응하는 전압 변환부와의 사이를 전기적으로 분리하기 위한 복수의 분리부와, 한쪽 끝이 복수의 전압 변환부 중의 하나인 제 1 전압 변환부와 대응하는 분리부의 사이에 전기적으로 접속되고, 다른쪽 끝이 제 2 부하장치에 전기적으로 접속된 제 2 전력선쌍과, 제어부를 더 포함한다. 제어부는, 복수의 분리부 중 어느 하나의 분리부에 의하여 대응하는 축전부와 대응하는 전압 변환부와의 사이가 전기적으로 분리된 경우에, 나머지 축전부로부터의 전력을 사용하여, 제 1 전력선쌍을 거쳐 제 1 부하장치에 대한 전력공급을 계속함과 동시에, 제 2 전력선쌍을 거쳐 제 2 부하장치에 대한 전력공급을 계속하도록, 복수의 전압 변환부를 제어한다.
바람직하게는, 전원시스템은, 복수의 축전부의 각각에 대한 이상 상태를 검출하는 이상 검출부를 더 포함한다. 복수의 분리부의 각각은, 이상 검출부에 의한 대응하는 축전부에서의 이상 상태의 검출에 응답하여, 대응하는 축전부와 대응하는 전압 변환부와의 사이를 전기적으로 분리하도록 구성된다.
바람직하게는, 이상 검출부는, 대응하는 축전부의 온도, 전압값, 전류값 및 내부 저항값의 적어도 하나에 의거하여, 복수의 축전부의 각각에 대한 이상 상태를 검출한다.
바람직하게는, 제어부는, 제 1 전압 변환부와 대응하는 축전부와의 사이가 대응하는 분리부에 의해 전기적으로 분리되었을에, 나머지 축전부로부터의 전력이 제 1 전력선쌍을 거쳐 제 1 부하장치에 공급되도록 나머지 축전부에 각각 대응하는 전압 변환부를 제어함과 동시에, 제 1 전력선쌍으로부터 제 2 전력선쌍을 거쳐 제 2 부하장치에 전력이 공급되도록 제 1 전압 변환부를 제어한다.
더욱 바람직하게는, 제어부는, 복수의 전압 변환부의 각각에 대하여, 제 1 전력선쌍과 대응하는 축전부와의 사이에서의 전력 변환동작을 정지한 후에 양자를 전기적으로 도통상태로 한다.
더욱 바람직하게는, 복수의 전압 변환부의 각각은, 인덕터와 직렬 접속된 후에, 제 1 전력선쌍의 한쪽의 전력선과 대응하는 축전부의 한쪽 극과의 사이에 배치되어, 양자를 전기적으로 단속 가능한 스위칭소자와, 제 1 전력선쌍의 다른쪽의 전력선과 대응하는 축전부의 다른쪽 극을 전기적으로 접속하기 위한 배선을 포함한다. 제어부는, 복수의 전압 변환부의 각각에 대하여, 스위칭소자를 온상태로 함으로써 도통상태로 유지한다.
또 바람직하게는, 제어부는, 대응하는 축전부로부터의 전력이 승압동작을 따라 제 1 전력선쌍에 공급되도록 제 1 전압 변환부를 제외하는 나머지 전압 변환부를 제어함과 동시에, 제 1 전력선쌍으로부터의 전력이 강압동작을 따라 제 2 부하장치에 공급되도록 제 1 전압 변환부를 제어한다.
더욱 바람직하게는, 제어부는, 제 2 부하장치에 공급되는 강압 후의 전압값을 소정의 목표값으로 하기 위한 제 1 제어 모드에 따라, 제 1 전압 변환부를 제어한다.
더욱 바람직하게는, 제어부는, 제 1 전력선쌍에 공급되는 승압 후의 전압값을 소정의 목표값으로 하기 위한 제 2 제어 모드에 따라, 나머지 전압 변환부의 적어도 하나를 제어한다.
더욱 바람직하게는, 제 1 전압 변환부와 대응하는 축전부와의 사이가 전기적으로 접속된 상태에 있고, 제 1 전압 변환부는, 제 2 제어 모드로 설정되어 전압 변환동작을 실행함과 동시에, 나머지 전압 변환부의 각각은, 제 1 전력선쌍과 대응하는 축전부와의 사이에서 수수되는 전력값을 소정의 목표값으로 하기 위한 제 3 제어 모드로 설정되어 전압 변환동작을 실행한다. 제어부는, 대응하는 분리부에 의한 제 1 전압 변환부와 대응하는 축전부와의 사이의 전기적인 분리에 응답하여, 나머지 전압 변환부의 적어도 하나 및 제 1 전압 변환부에 대한 제어 모드를 변환한다.
본 발명의 다른 국면에 따르면, 상기한 전원시스템과, 제 1 부하장치로서 주행용 구동력을 발생하기 위한 구동력 발생부를 포함하는 차량을 제공한다.
바람직하게는, 차량은, 제 2 부하장치로서 차량용 보조 기계군을 더 포함한다.
본 발명의 또 다른 국면에 따르면, 제 1 및 제 2 부하장치에 전력을 공급하기 위한 전원시스템의 제어방법을 제공한다. 전원시스템은, 제 1 부하장치와 전기적으로 접속된 제 1 전력선쌍과, 충방전 가능한 복수의 축전부와, 복수의 축전부에 각각 대응지어진 복수의 전압 변환부를 포함한다. 복수의 전압 변환부는, 제 1 전력선쌍에 대하여 병렬 접속되고, 또한 각각이 대응하는 축전부와 제 1 전력선쌍과의 사이에서 전압 변환동작을 하도록 구성된다. 전원시스템은, 복수의 축전부에 각각 대응지어지고, 또한 각각이 대응하는 축전부와 대응하는 전압 변환부와의 사이를 전기적으로 분리하기 위한 복수의 분리부와, 한쪽 끝이 복수의 전압 변환부 중의 하나인 제 1 전압 변환부와 대응하는 분리부와의 사이에 전기적으로 접속되고, 다른쪽 끝이 제 2 부하장치에 전기적으로 접속된 제 2 전력선쌍을 더 포함한다. 제어방법은, 복수의 축전부의 각각에 대한 이상 상태의 유무를 검출하는 단계와, 복수의 축전부 중 어느 하나의 축전부에 대하여 이상 상태를 검출한 경우에, 당해 이상 상태가 검출된 축전부와 대응하는 전압 변환부와의 사이를 대응하는 분리부에 의해 전기적으로 분리하는 단계와, 분리된 축전부를 제외하는 나머지 축전부로부터의 전력을 사용하여, 제 1 전력선쌍을 거쳐 제 1 부하장치에 대한 전력공급을 계속함과 동시에, 제 2 전력선쌍을 거쳐 제 2 부하장치에 대한 전력공급을 계속하도록 복수의 전압 변환부를 제어하는 단계를 포함한다.
본 발명에 의하면, 복수의 축전부 중 일부의 축전부가 무엇인가의 이유에 의하여 전기적으로 분리되었을 때에도, 부하장치에 대한 전력공급을 계속 가능한 전원시스템 및 그것을 구비하는 차량, 및 그 제어방법을 실현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태 1에 따르는 전원시스템을 구비하는 차량의 주요부를 나타내는 개략 구성도,
도 2는 본 발명의 실시형태 1에 따르는 컨버터의 개략 구성도,
도 3a, 도 3b는 본 발명의 실시형태 1에 따르는 구동력 발생부 및 보조 기계군에 대한 전력공급의 개요(케이스 1)를 나타내는 도,
도 4a, 도 4b는, 본 발명의 실시형태 1에 따르는 구동력 발생부 및 보조 기계군에 대한 전력공급의 개요(케이스 2)를 나타내는 도,
도 5a, 도 5b는, 본 발명의 실시형태 1에 따르는 구동력 발생부 및 보조 기계군에 대한 전력공급의 개요(케이스 3)를 나타내는 도,
도 6a, 도 6b는 본 발명의 실시형태 1에 따르는 구동력 발생부 및 보조 기계군에 대한 전력공급의 개요(케이스 4)를 나타내는 도,
도 7은 도 3b 및 도 4b에 나타내는 도통 모드에서의 컨버터의 작동상태도,
도 8은 축전부의 이상 상태를 검출하기 위한 전지 ECU에서의 제어구조를 나타내는 블럭도,
도 9는 축전부의 이상 상태를 검출하기 위한 전지 ECU에서의 제어구조를 나타내는 블럭도,
도 10은 컨버터 ECU에서의 스위칭 지령의 생성에 관한 제어구조를 나타내는 블럭도,
도 11은 도 3a 및 도 5a에 대응하는 제어계(통상 시)의 제어구조를 나타내는 블럭도,
도 12는 도 4a 및 도 6a에 대응하는 제어계(통상 시)의 제어구조를 나타내는 블럭도,
도 13은 도 3b 및 도 4b에 대응하는 제어계(이상 시)의 제어구조를 나타내는 블럭도,
도 14는 도 5b 및 도 6b에 대응하는 제어계(이상 시)의 제어구조를 나타내는 블럭도,
도 15는 본 발명의 실시형태 1에 따르는 전원시스템의 제어방법에 관한 플로우차트,
도 16은 본 발명의 실시형태 1의 변형예에 따르는 구동력 발생부 및 보조 기계군에 대한 전력공급의 개요를 나타내는 도,
도 17은 도 3b 및 도 4b에 나타내는 전압제어 모드(승압/강압)에서의 컨버터 의 작동상태도,
도 18은 도 3b 및 도 4b에 대응하는 제어계(이상 시)의 제어구조를 나타내는 블럭도,
도 19는 본 발명의 실시형태 2의 변형예에 따르는 구동력 발생부 및 보조 기계군에 대한 전력공급의 개요를 나타내는 도면이다.
본 발명의 실시형태에 대하여, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한, 도면에서의 동일 또는 상당부분에 대해서는, 동일부호를 붙이고 그 설명은 반복하지 않는다.
[실시형태 1]
(차량의 구성)
도 1은, 본 발명의 실시형태 1에 따르는 전원시스템(100)을 구비하는 차량(1)의 주요부를 나타내는 개략 구성도이다.
도 1을 참조하여, 차량(1)은, 전원시스템(100)과, 제 1 인버터(INV1)(40), 제 2 인버터 (INV2)(42), 제 3 인버터(INV3)(44)와, 모터 제너레이터(M/G)(MGl, MG2)와, 구동 ECU(Electronic Control Unit)(50)와, 에어컨디셔너장치(70)와, 저압 보조 기계류(82)와, 강압 컨버터(80)와, 부축전부(SB)를 포함한다.
본 실시형태 1에서는, 복수의 축전부를 구비하는 전원시스템의 일례로서, 2개의 축전부(10, 20)를 포함하는 전원시스템(100)에 대하여 설명한다.
인버터(40, 42)와, 모터 제너레이터(MG1, MG2)과, 구동 ECU(50)는, 차량(1) 의 주행용 구동력을 발생하기 위한「구동력 발생부」를 구성한다. 본 명세서에서는, 이「구동력 발생부」를「제 1 부하장치」라고 하는 경우에 대하여 예시한다. 즉, 차량 (1)은, 전원시스템(100)으로부터 구동력 발생부에 공급되는 전력에 의해 생기는 구동력을, 차륜(도시 생략)에 전달함으로써 주행한다.
또, 에어컨디셔너장치(70)와, 저압 보조 기계류(82)와, 강압 컨버터(80)와, 부축전부(SB)는, 차량용「보조 기계군」을 구성한다. 본 명세서에서는, 이「보조 기계군」을「제 2 부하장치」라고 하는 경우에 대하여 예시한다.
본 명세서에서는, 어느 하나의 「축전부」가 전원시스템으로부터 전기적으로 분리되었다 하여도, 「제 1 부하장치」에 상당하는 「구동력 발생부」에 더하여, 「보조 기계군」에 대해서도 전력공급을 계속 가능한 구성에 대하여 예시한다. 「축전부」를 전기적으로 분리할 필요가 생기는 것은 여러가지 상황이 상정되나, 본 실시형태 1 및 2 및 그것들의 변형예에서는, 당해 축전부가 이상 상태가 된 것에 의하여, 당해 축전부를 전원시스템으로부터 전기적으로 분리할 필요가 있다고 판단하는 경우를 예시한다.
(구동력 발생부의 구성)
인버터(40, 42)는, 제 1 전력선쌍인 주정모선(MPL) 및 주부모선(MNL)에 병렬접속되고, 각각 전원시스템(100)과의 사이에서 전력의 수수를 행한다. 즉, 인버터(40, 42)는, 주정모선(MPL) 및 주부모선(MNL)을 거쳐 공급되는 전력(직류 전력)을 교류 전력으로 변환하여 각각 모터 제너레이터(MG1, MG2)에 공급하는 한편, 모터 제너레이터(MG1, MG2)가 각각 발생하는 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 회 생 전력으로서 전원시스템(100)으로 반환한다. 일례로서, 인버터(40, 42)는, 3상분의 스위칭소자를 포함하는 브리지회로로 구성되고, 각각 구동 ECU(50)로부터 받은 스위칭 지령(PWM1, PWM2)에 따라, 스위칭(회로 개폐)동작을 행함으로써 전력 변환을 실현한다.
모터 제너레이터(MG1, MG2)는, 각각 인버터(40, 42)로부터 공급되는 교류 전력을 받아 회전 구동력을 발생 가능함과 동시에, 외부로부터의 회전 구동력을 받아 발전가능하게 구성된다. 일례로서, 모터 제너레이터(MG1, MG2)는, 영구자석이 매설된 로우터를 가지는 3상 교류 회전 전기이다. 그리고, 모터 제너레이터(MG1, MG2)는, 각각 동력 전달기구(46)를 거쳐 도시 생략한 엔진과 기계적으로 접속된다.
엔진 및 모터 제너레이터(MG1, MG2)가 각각 발생하는 구동력이 최적의 비율이 되도록, 구동 ECU(50)에서 연산처리가 실행된다. 더욱 상세하게는, 구동 ECU(50)는, 미리 저장된 프로그램을 실행함으로써, 도시 생략한 각 센서로부터 송신된 신호, 주행상황, 액셀러레이터 개방도의 변화율 및 저장하고 있는 맵 등에 의거하여, 엔진 및 모터 제너레이터(MG1, MG2)로 발생시켜야 할 구동력을 결정한다. 또한, 모터 제너레이터(MGl)를 오로지 발전기로서 기능시키고, 모터 제너레이터(MG2)를 오로지 전동기로서 기능시킬 수도 있다.
(보조 기계군의 구성)
에어컨디셔너장치(70)는, 차실 내를 주로 공기조화하기 위한 장치로서, 제 2 전원선쌍인 저압 양선(LPL) 및 저압 음선(LNL)에 접속된 인버터(72)와, 인버터(72)에 의해 구동되는 컴프레서(74)를 포함한다. 인버터(72)는, 전원시스템(100)으로 부터 공급되는 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 컴프레서(74)에 공급한다. 컴프레서(74)는, 냉매(예를 들면, 프론류)에 대하여 압축 및 팽창을 반복하는 냉동 사이클(도시 생략)을 실행하는 것으로, 기화열을 일으키게 하여 공기조화를 실현하기 위한 장치로서, 인버터(72)로부터 공급되는 교류 전력에 의해 발생하는 회전 구동력을 사용하여 냉매를 압축한다.
저압 보조 기계류(82)는, 전원시스템(100)으로부터 공급되는 전력의 전압값(예를 들면, 288 V)과 비교하여 저압(예를 들면, 12 V 또는 24 V)으로 작동하는 보조 기계류의 총칭이며, 일례로서, 카 네비게이션 시스템, 카 오디오, 차내등, 차내 인디케이터 등을 포함한다. 그리고, 저압 보조 기계류(82)는, 강압 컨버터(80) 또는 부축전부(SB)로부터 공급되는 저압의 직류 전력에 의해 작동한다.
강압 컨버터(80)는, 전원시스템(100)으로부터의 공급 전력을 강압하기 위한 장치로서, 저압 양선(LPL) 및 저압 음선(LNL)에 접속되고, 강압 후의 직류 전력을 저압 보조 기계류(82) 및 부축전부(SB)에 공급한다. 일례로서, 강압 컨버터(80)는, 직류 전력을 교류 전력으로 변환한 다음에 권선 변압기(트랜스포머)를 사용하여 전압 변환을 행하고, 전압 변환 후의 교류 전력을 직류 전력으로 재변환하는, 이른바「트랜스포머」형의 회로로 구성된다.
부축전부(SB)는, 일례로서 납 축전지 등으로 이루어지고, 강압 컨버터(80)의 출력측에 접속되며, 출력되는 직류 전력으로 충전되는 한편, 저압 보조 기계류(82)에 그 충전 전력을 공급한다. 즉, 부축전부(SB)는, 강압 컨버터(80)로부터의 출력전력과, 저압 보조 기계류(82)에서의 수요 전력과의 언밸런스를 보충하기 위한 전 력 버퍼로서도 기능한다.
(플러그인 구성)
또한, 본 실시형태 1에서는, 인버터(44)가, 주정모선(MPL) 및 주부모선(MNL) 에 대하여 인버터(40, 42)와 병렬로 접속된다. 인버터(44)는, 차량 외부로부터의 외부 전력을 사용하여 전원시스템(100)에 포함되는 축전부(10, 20)를 충전하기 위한 충전장치이다. 구체적으로는, 인버터(44)는, 충전 커넥터(60) 및 공급선(ACL)을 거쳐, 차량 외부의 주택 등으로부터의 상용 전원(모두 도시 생략)에 전기적으로 접속되고, 외부 전원으로부터의 전력을 받아 들이기 가능하게 구성된다. 그리고, 인버터(44)는, 외부 전원으로부터의 전력을 전원시스템(100)에 공급하기 위한 직류 전력으로 변환한다. 일례로서, 인버터(44)는, 차량 외부의 주택(도시 생략) 내에서 사용되는 상용 전원의 급전형태에 대응시켜, 대표적으로 단상 인버터로 구성된다.
또한, 플러그인 구성은, 도 1에 나타내는 구성에 한정되는 것은 아니고, 모터 제너레이터(MG1 및 MG2)의 중성점을 거쳐 외부 전원과 전기적으로 접속하도록 구성하여도 된다.
(전원시스템의 구성)
전원시스템(100)은, 평활 콘덴서(C)와, 축전부(10, 20)와, 컨버터(CONV) (18, 28)와, 온도 검출부(12, 22)와, 전압 검출부(14, 24, 52)와, 전류 검출부(16, 26, 54)와, 시스템 릴레이(SMR1, SMR2)와, 전지 ECU(32)와, 컨버터 ECU(30)를 구비한다.
평활 콘덴서(C)는, 주정모선(MPL)과 주부모선(MNL)과의 사이에 접속되고, 전원시스템(100)과 구동력 발생부와의 사이에서 수수되는 전력에 포함되는 변동성분을 저감한다.
전압 검출부(52)는, 주정모선(MPL)과 주부모선(MNL)과의 선 사이에 접속되고, 전원시스템(100)과 구동력 발생부와의 사이에서 수수되는 전력의 전압값인, 모선 전압값(Vc)을 검출하고, 그 검출결과를 컨버터 ECU(30)에 출력한다. 또, 전류검출부(54)는, 주정모선(MPL)에 삽입되고, 전원시스템(100)과 구동력 발생부와의 사이에서 수수되는 전력의 전류값인 모선 전류값(Ic)을 검출하고, 그 검출결과를 컨버터 ECU(30)에 출력한다.
축전부(10, 20)는, 충방전 가능한 직류 전력의 저장요소이고, 일례로서, 니켈 수소전지나 리튬 이온전지 등의 2차 전지, 또는 전기 2중층 커패시터로 이루어진다.
컨버터(18 및 28)는, 주정모선(MPL), 주부모선(MNL)에 대하여 병렬 접속됨과 동시에, 각각 대응하는 축전부(10 및 20)와 주정모선(MPL), 주부모선(MNL)과의 사이에서 전력 변환동작을 행하도록 구성된 전압 변환부이다. 구체적으로는, 컨버터(18 및 28)는, 각각 대응하는 축전부(10 및 20)로부터의 방전 전력을 소정 전압으로 승압하여 구동력 발생부에 공급 가능한 한편, 구동력 발생부로부터 공급되는 회생 전력을 소정 전압으로 강압하여 각각 대응하는 축전부(10 및 20)에 공급 가능하다. 일례로서, 컨버터(18, 28)는, 어느 것이나 「초퍼」형의 회로로 구성된다.
온도 검출부(12, 22)는, 각각 축전부(10, 20)를 구성하는 전지 셀 등에 근접 하여 배치되고, 축전부(10, 20)의 온도(Tb1, Tb2)를 검출하여, 그 검출결과를 전지 ECU(32)에 출력한다. 또한, 온도 검출부(12, 22)는, 각각 축전부(10, 20)를 구성하는 복수의 전지 셀에 대응지어 배치된 복수의 검출소자에 의한 검출값으로부터 얻어지는 대표값을 출력하도록 구성하여도 된다.
전압 검출부(14)는, 축전부(10)와 컨버터(18)를 전기적으로 접속하는 양선 (PL1) 및 음선(NL1)의 선 사이에 접속되고, 축전부(10)의 입출력에 관한 전압값 (Vb1)을 검출하여, 그 검출결과를 전지 ECU(32) 및 컨버터 ECU(30)에 출력한다. 마찬가지로, 전압 검출부(24)는, 축전부(20)와 컨버터(28)를 전기적으로 접속하는 양선(PL2) 및 음선(NL2)의 선 사이에 접속되고, 축전부(20)의 입출력에 관한 전압값(Vb2)을 검출하여, 그 검출결과를 전지 ECU(32) 및 컨버터 ECU(30)에 출력한다.
전류 검출부(16, 26)는, 각각 축전부(10, 20)와 컨버터(18, 28)를 접속하는 양선(PL1, PL2)에 장착되고, 각각 대응하는 축전부(10, 20)의 충방전에 관한 전류값(Ib1, Ib2)을 검출하고, 그 검출결과를 전지 ECU(32) 및 컨버터 ECU(30)에 출력한다.
시스템 릴레이(SMR1)는, 축전부(10)와 컨버터(18)를 전기적으로 접속하는 양선(PL1) 및 음선(NL1)에 삽입되고, 뒤에서 설명하는 전지 ECU(32)로부터의 시스템 온 지령(SON1)에 응답하여, 축전부(10)와 컨버터(18)의 사이를 전기적으로 접속 또는 차단한다. 또한, 이하의 설명에서는, 전기적인 접속상태를 「온」상태라고도 하고, 전기적인 차단상태를 「오프」상태라고도 한다.
또한, 저압 양선(LPL) 및 저압 음선(LNL)은, 시스템 릴레이(SMR1)와 컨버 터(18) 사이의 위치에서, 각각 양선(PL1) 및 음선(NL1)에 접속된다. 이에 의하여, 양선(PL1) 및 음선(NL1)을 흐르는 전력의 일부를 차량용 보조 기계군에 공급 가능하다. 그리고, 시스템 릴레이(SMR1)가 차단상태에 있으면, 축전부(10)는, 구동력 발생부 및 보조 기계군으로부터 전기적으로 분리된다.
마찬가지로, 시스템 릴레이(SMR2)는, 축전부(20)와 컨버터(28)를 전기적으로 접속하는 양선(PL2) 및 음선(NL2)에 삽입되고, 뒤에서 설명하는 전지 ECU(32)로부터의 시스템 온 지령(SON2)에 응답하여, 축전부(20)와 컨버터(28)의 사이를 전기적으로 접속 또는 차단한다.
이와 같이, 본 실시형태 1에서는, 시스템 릴레이(SMR1, SMR2)가 「복수의 분리부」에 상당한다.
전지 ECU(32)는, 축전부(10, 20)를 감시 제어하는 장치로서, 제어선(LNK1)을 거쳐 접속된 컨버터 ECU(30)와 연계하여, 축전부(10, 20)의 충전상태(SOC : State Of Charge ; 이하, 「SOC」라고도 한다)를 소정범위에 유지한다. 구체적으로는, 전지 ECU(32)는, 온도 검출부(12, 22)로부터의 온도(Tb1, Tb2)와, 전압 검출부(14, 24)로부터의 전압값(Vb1, Vb2)과, 전류 검출부(16, 26)로부터의 전류값(Ib1, Ib2)에 의거하여, 축전부(10, 20)의 SOC를 각각 산출한다. 그리고, 전지 ECU(32)는, 산출한 각각의 SOC 및 당해 SOC에 의존하여 결정되는 허용 전력(충전 허용 전력 및 방전 허용 전력)을 컨버터 ECU(30)로 송출한다.
또한, 전지 ECU(32)는, 축전부(10, 20)의 온도(Tb1, Tb2), 전압값(Vb1, Vb2), 전류값(Ib1, Ib2) 및 내부 저항값 등에 의거하여, 축전부(10, 20)의 각각에 대한 이상 상태를 검출한다. 그리고, 축전부(10, 20)가 모두 정상이면, 전지 ECU(32)는 운전자의 조작에 의한 이그니션 온 지령(도시 생략)에 응답하여, 각각 시스템 온 지령(SONl, SON2)을 활성화하고, 시스템 릴레이(SMR1, SMR2)를 온상태로 구동한다. 한편, 축전부(10 및 20) 중 어느 하나에서 이상이 발생하고 있으면, 전지 ECU(32)는 전기적인 분리가 필요하다고 판단하고, 대응하는 시스템 온 지령 (SONl, SON2)을 비활성화하여, 대응하는 축전부(10, 20)를 전원시스템(100)으로부터 전기적으로 분리한다.
컨버터 ECU(30)는, 제어선(LNK1)을 거쳐 접속된 전지 ECU(32) 및 제어선 (LNK2)을 거쳐 접속된 구동 ECU(50)와 연계하여, 구동력 발생부가 요구하는 전력값을 축전부(10 및 20)가 소정의 비율로 분담할 수 있도록, 각각 컨버터(18, 28)에서의 전력 변환동작을 제어한다. 구체적으로는, 컨버터 ECU(30)는, 컨버터(18, 28)의 각각에 대하여, 뒤에서 설명하는 복수의 제어 모드 중 미리 선택되는 제어 모드에 따르는 스위칭 지령(PWC1, PWC2)을 실현한다.
특히, 본 실시형태 1에 따르는 전원시스템(100)에서는, 축전부(10, 20)의 어느 것이나 정상일 때에는, 컨버터(18 및 28) 중 어느 한쪽이 「마스터」로서 작동함과 동시에, 다른쪽이 「슬레이브」로서 작동한다. 「마스터」로서 작동하는 컨버터는, 전원시스템(100)으로부터 구동력 발생부에 공급되는 전력의 전압값[주정모선(MPL)과 주부모선(MNL)과의 사이의 모선 전압값(Vc)]을 소정의 전압 목표값으로 하기 위한 「전압제어 모드(승압)」에 따라 제어된다. 한편, 「슬레이브」로서 작동하는 컨버터는, 전원시스템(100)으로부터 구동력 발생부에 공급되는 전력 중, 대 응하는 축전부가 분담하는 전력[당해 축전부와 주정모선(MPL), 주부모선(MNL)과의 사이에서 수수되는 전력]을 소정의 전력 목표값으로 하기 위한 「전력제어모드」에 따라 제어된다. 이 때, 축전부(10)로부터 방전된 전력의 일부가 보조 기계군에 공급된다.
여기서, 축전부(10)에 이상이 발생하여 전원시스템(100)으로부터 전기적으로 분리되었을 때에는, 컨버터(28)는, 축전부(20)로부터 구동력 발생부로의 전력 공급이 계속되도록 전압 변환동작을 계속하는 한편, 컨버터(18)는, 주정모선(MPL), 주부모선(MNL)에 흐르는 전력의 일부가 보조 기계군에 공급되도록 전압 변환동작을 행한다. 이 경우에는, 축전부(20)에 대응하는 컨버터(28)가 「마스터」로서 작동할 필요가 있다. 그 때문에, 축전부(10)가 전기적으로 분리되기 직전에서, 컨버터(28)가 「슬레이브」로서 작동하고 있으면, 축전부(10)가 전기적으로 분리됨과 동시에 컨버터(28)는 「마스터」로서 작동하도록 모드 변환이 행하여진다.
이것에 대하여, 축전부(20)에 이상이 발생하여 전원시스템(100)으로부터 전기적으로 분리되었을 때에는, 컨버터(18)는, 축전부(10)로부터 구동력 발생부 및 보조 기계군에 대한 전력공급이 계속되도록 전압 변환동작을 행하는 한편, 컨버터(28)는, 전압 변환동작을 정지한다. 이 경우에는, 축전부(10)에 대응하는 컨버터(18)가 「마스터」로서 작동할 필요가 있다. 그 때문에, 축전부(20)가 전기적으로 분리되기 직전에서, 컨버터(18)가 「슬레이브」로서 작동하고 있으면, 축전부(20)가 전기적으로 분리됨과 동시에 컨버터(18)는 「마스터」로서 작동하도록 모드 변환이 행하여진다.
이상과 같이, 본 실시형태에서는, 축전부(10 및 20) 중 어느 한쪽에 이상이 발생한 경우에도, 구동력 발생부 및 보조 기계군에 대한 전력공급의 계속이 가능하다.
본 실시형태에서는, 컨버터 ECU(30)가 「제어부」에 대응하고, 전지 ECU(32)가 「이상 검출부」에 대응한다.
(컨버터의 구성)
도 2를 참조하여, 본 발명의 실시형태 1에 따르는 컨버터(18)는, 컨버터 ECU(30)(도 1)로부터의 스위칭 지령(PWC1)에 따라, 축전부(10)의 방전시에는 축전부(10)로부터 공급되는 직류 전력을 승압하는 한편, 축전부(10)에 대한 충전시에는 주정모선(MPL), 주부모선(MNL)으로부터 공급되는 직류 전력을 강압한다. 그리고, 컨버터(18)는, 스위칭 소자인 트랜지스터(Q1A, Q1B)와, 인덕터(L1)와, 배선(LNC1)과, 다이오드(D1A, D1B)와, 평활 콘덴서(C1)로 이루어진다.
트랜지스터(Q1B)는, 인덕터(L1)와 직렬 접속되고, 양선(PL1)[축전부(10)의 양극측]과 주정모선(MPL)과의 사이에 배치된다. 또한, 트랜지스터(Q1B)의 콜렉터는 정모선(MPL)에 접속된다. 그리고, 트랜지스터(Q1B)는, 스위칭 지령(PWC1)에 포함되는 제 2 스위칭 지령(PWC1B)에 응답하여, 양선(PL1)과 주정모선(MPL)과의 사이를 전기적으로 접속 또는 차단한다. 배선(LNC1)은, 음선(NL1)[축전부(10)의 음극측]에 주부모선(MNL)을 전기적으로 접속한다. 트랜지스터(Q1B)와 인덕터(L1)의 접속점과, 배선(LNC1)과의 사이에, 트랜지스터(Q1A)가 더 접속된다. 또한, 트랜지스터(Q1A)의 에미터가 배선(LNC1)에 접속된다. 그리고, 트랜지스터(Q1A)는, 스위칭 지령(PWC1)에 포함되는 제 1 스위칭 지령(PWC1A)에 응답하고, 양선(PL1)과 음선(NL1)과의 사이를 전기적으로 접속 또는 차단한다.
또한, 트랜지스터(Q1A, Q1B)의 콜렉터 에미터 사이에는, 각각의 에미터측으로부터 콜렉터측으로의 전류를 허용하는 다이오드(D1A, D1B)가 접속되어 있다. 또, 평활 콘덴서(C1)는, 양선(PL1)과 음선(NL1)[또는, 배선(LNC1)]과의 사이에 접속되고, 축전부(10)와 컨버터(18)의 사이에서 수수되는 전력에 포함되는 교류성분을 저감한다. 또한, 시스템 릴레이(SMR1)(도 1)가 오프상태로부터 온상태로 변환하여, 축전부(10)와 컨버터(18)의 사이가 전기적으로 접속되면, 평활 콘덴서(C1)가 축전부(10)의 전압값과 대략 일치할 때까지 충전된다. 이에 의하여, 평활 콘덴서(C1)는, 시스템 릴레이(SMRl)(도 1)가 온상태로 변환한 순간에 생기는 돌입전류에 의한 트랜지스터(Q1A, Q1B)나 다이오드(D1A, D1B) 등의 파손을 방지하는 효과도 가진다.
이하, 컨버터(18)의 전압 변환동작(승압동작 및 강압동작)에 대하여 설명한다.
승압 동작시에 있어서, 컨버터 ECU(30)(도 1)는, 트랜지스터(Q1B)를 온상태로 유지(듀티비 = l00%)하고, 또한, 트랜지스터(Q1A)를 100%보다 낮은 소정의 듀티비로 온/오프시킨다. 이하에서는, 듀티비를「Duty」라고도 기재한다.
트랜지스터(Q1A)가 온상태(도통상태)에서는, 축전부(10)의 양극측에서 주정모선(MPL)으로의 제 1 전류 경로와, 축전부(10)의 양극측에서 인덕터(L1)를 거쳐 음극측으로 되돌아가는 제 2 전류 경로가 형성된다. 이 때, 제 2 전류 경로를 흐 르는 펌프 전류는, 인덕터(L1)에 전자 에너지로서 축적된다. 계속해서, 트랜지스터(Q1A)가 온상태로부터 오프상태(비도통상태)로 변환하면, 제 2 전류 경로가 개방되기 때문에, 펌프 전류가 차단된다. 이 때, 인덕터(L1)는, 자신을 흐르는 전류값을 유지하려고 하기 때문에, 축적한 전자 에너지를 방출한다. 이 방출된 전자 에너지는, 컨버터(18)로부터 주정모선(MPL)에 출력되는 전류에 중첩된다. 그 결과, 축전부(10)로부터 공급되는 전력은, 인덕터(L1)로 축적되는 전자 에너지에 상당하는 전압값만큼 승압되어 출력된다.
한편, 강압 동작시에 있어서, 컨버터 ECU(30)(도 1)는, 트랜지스터(Q1B)를 소정의 듀티비로 온/오프시키고, 또한, 트랜지스터(Q1A)를 오프상태로 유지(Duty = 0%)한다.
트랜지스터(Q1B)가 온상태에서는, 주정모선(MPL)으로부터 축전부(10)의 양극측으로의 전류 경로가 형성된다. 한편, 트랜지스터(Q1B)가 온상태로부터 오프상태 (비도통상태)로 변환하면, 그 전류 경로가 개방되기 때문에, 전류는 차단된다. 즉, 주정모선(MPL)으로부터 축전부(10)에 전력이 공급되는 기간은, 트랜지스터(Q1B)가 온상태가 되는 기간만이기 때문에, 컨버터(18)로부터 축전부(10)에 공급되는 직류 전력의 평균 전압은, 주정모선(MPL)과 주부모선(MNL) 사이의 전압값[모선 전압값(Vc)]에 듀티비를 곱한 값이 된다.
컨버터(28)에 대해서도 상기한 컨버터(18)와 동일한 구성 및 동작이기 때문에, 상세한 설명은 반복하지 않는다.
(전력관리의 개요)
이하, 도 3a∼도 6b를 참조하여, 본 실시형태 1에 따르는 구동력 발생부 및 보조 기계군에 대한 전력공급에 대하여 설명한다. 상기한 바와 같이, 본 실시형태 1에서는, 「마스터」로서 작동하는 컨버터를 자유롭게 선택할 수 있는 데다가, 축전부(10 및 20) 중 어느 하나가 전원시스템(100)으로부터 분리되었다 하여도 구동력 발생부 및 보조 기계군에 전력공급을 계속할 필요가 있다.
따라서, 이하의 설명에서는, 「마스터」로서 작동하는 컨버터별 및 전원시스템(100)으로부터 분리되는 축전부별로, 이하의 4개의 케이스로 나누어 설명한다.
(1) 컨버터(18)가 「마스터」로서 작동 중에 축전부(10)가 분리되는 경우
(2) 컨버터(28)가 「마스터」로서 작동 중에 축전부(10)가 분리되는 경우
(3) 컨버터(18)가 「마스터」로서 작동 중에 축전부(20)가 분리되는 경우
(4) 컨버터(28)가 「마스터」로서 작동 중에 축전부(20)가 분리되는 경우
<케이스 1>
도 3a, 도 3b는, 본 발명의 실시형태 1에 따르는 구동력 발생부 및 보조 기계군에 대한 전력공급의 개요(케이스 1)를 나타내는 도면이다. 도 3a는 축전부(10 및 20)가 정상인 경우를 나타내고, 도 3b는 축전부(10)에 이상이 발생한 경우를 나타낸다.
도 3a를 참조하여, 축전부(10 및 20)가 모두 정상이면, 시스템 릴레이(SMR1및 SMR2)가 온상태로 유지된다. 이에 의하여, 축전부(10)로부터는 방전 전력(Pb1)이 방전되고, 그 일부는 보조 기계군에 공급됨과 동시에, 나머지부는 구동력 발생부에 공급된다. 또, 축전부(20)로부터의 방전 전력(Pb2)은, 모두 구동력 발생부에 공급된다. 따라서, 구동력 발생부 및 보조 기계군에 각각 공급되는 공급 전력(Pc 및 Ps)과, 축전부(10 및 20)로부터 방전되는 방전 전력(Pb1 및 Pb2)의 사이에는,
방전 전력(Pb1) + 방전 전력(Pb2) = 공급 전력(Pc) + 공급 전력(Ps)
방전 전력(Pb1) > 공급 전력(Ps)
의 관계가 성립한다.
여기서, 구동력 발생부에 공급되는 공급 전력(Pc)의 전압값, 즉 주정모선(MPL)과 주부모선(MNL)과의 사이의 전압값[모선 전압값(Vc)]을 안정화하기 위하여, 「마스터」로서 작동하는 컨버터(18)는, 전압제어 모드(승압)에 따라 전압 변환동작을 행한다. 즉, 컨버터(18)는, 모선 전압값(Vc)이 소정의 전압 목표값(Vc*) 이 되도록 제어된다. 한편, 「슬레이브」로서 작동하는 컨버터(28)는, 축전부(10 및 20)에서의 전력 배분(전력 매니지먼트)을 실현하기 위하여, 전력제어모드에 따라 승압동작을 행한다. 즉, 컨버터(28)는, 대응하는 축전부(20)와 주정모선(MPL), 주부모선(MNL)과의 사이에서 수수되는 전력값을 소정의 전력 목표값(Pb2*)으로 하도록 제어된다. 이에 의하여, 축전부(20)로부터의 방전 전력(Pb2)을 임의로 조정할 수 있기 때문에, 간접적으로 축전부(10)로부터의 방전 전력(Pb1)에 대해서도 제어할 수 있다.
또한, 저압 양선(LPL) 및 저압 음선(LNL)을 거쳐 보조 기계군에 공급되는 공급 전력(Ps)의 전압값은, 축전부(10)의 SOC 등에 따라 변동하게 되나, 에어컨디셔너장치(70)에 포함되는 인버터(72)(도 1)나, 강압 컨버터(80)는, 전압 조정 기능을 가지고 있기 때문에, 축전부(10)에서 소정의 전압 변동이 있어도 보조 기계군을 정상으로 작동시킬 수 있다.
여기서, 축전부(10)에 무엇인가 이상이 발생하면, 도 3b에 나타내는 바와 같이 시스템 릴레이(SMR1)가 오프상태로 구동되어, 축전부(10)가 전원시스템(100)으로부터 전기적으로 분리된다. 축전부(10)가 전기적으로 분리되면, 축전부(10)로부터 보조 기계군에 대한 전력 공급을 할 수 없게 되기 때문에, 축전부(20)로부터 보조 기계군에 대한 전력 공급이 가능해지도록 컨버터(18 및 28)에서의 제어 모드를 변환할 필요가 있다.
본 실시형태 1에서는, 일례로서, 컨버터(18 및 28)를 도통 모드로 변환하는 구성에 대하여 설명한다. 즉, 축전부(10)가 전원시스템(100)으로부터 분리되면, 컨버터(18 및 28)는, 전압 변환동작을 정지함과 동시에, 각각 축전부(10 및 20)와 주정모선(MPL), 주부모선(MNL)과의 사이를 전기적인 도통상태로 유지한다.
그렇게 하면, 축전부(20)로부터의 방전 전력(Pb2)은, 대응하는 컨버터(28)를 거쳐 주정모선(MPL), 주부모선(MNL)에 공급된다. 그리고, 방전 전력(Pb2)의 일부는, 구동력 발생부에 공급됨과 동시에, 그 나머지부는, 컨버터(18) 및 저압 양선(LPL), 저압 음선(LNL)을 거쳐 보조 기계군에 공급된다. 이에 의하여, 축전부(10)가 전원시스템(100)으로부터 전기적으로 분리된 후에도, 구동력 발생부 및 보조 기계군에 대한 전력공급이 계속된다. 또한, 축전부(20)로부터 방전되는 방전 전력(Pb2)과, 구동력 발생부 및 보조 기계군에 각각 공급되는 공급 전력(Pc 및 Ps)과의 사이에는,
방전 전력(Pb2) = 공급 전력(Pc) + 공급 전력(Ps)
의 관계가 성립한다.
<케이스 2>
도 4a, 도 4b는, 본 발명의 실시형태 1에 따르는 구동력 발생부 및 보조 기계군에 대한 전력공급의 개요(케이스 2)를 나타내는 도면이다. 도 4a는 축전부(10 및 20)가 정상인 경우를 나타내고, 도 4b는 축전부(10)에 이상이 발생한 경우를 나타낸다.
도 4a를 참조하여, 상기한 도 3a와 마찬가지로, 축전부(10 및 20)가 모두 정상이면, 시스템 릴레이(SMR1 및 SMR2)가 온상태로 유지된다. 이에 의하여, 축전부(10)로부터는 방전 전력(Pb1)이 방전되고, 그 일부는 보조 기계군에 공급됨과 동시에, 나머지부는 구동력 발생부에 공급된다. 또, 축전부(20)로부터의 방전 전력(Pb2)은, 모두 구동력 발생부에 공급된다.
도 4a에 나타내는 경우에는, 컨버터(28)가 「마스터」로서 작동하고, 컨버터(18)가 「슬레이브」로서 작동한다. 즉, 「마스터」로서 작동하는 컨버터(28)는, 모선 전압값(Vc)이 소정의 전압 목표값(Vc*)이 되도록 제어된다. 한편, 「슬레이브」로서 작동하는 컨버터(18)는, 대응하는 축전부(10)와 주정모선(MPL), 주부모선(MNL)과의 사이에서 수수되는 전력값을 소정의 전력 목표값(Pb1*)으로 하도록 제어된다.
여기서, 축전부(10)에 무엇인가 이상이 발생하면, 도 4b에 나타내는 바와 같 이 시스템 릴레이(SMR1)가 오프상태로 구동되고, 축전부(10)가 전원시스템(100)으로부터 전기적으로 분리된다. 이 경우에는, 도 3b와 마찬가지로, 컨버터(18 및 28)가 전압 변환동작을 정지함과 동시에, 각각 축전부(10 및 20)와 주정모선(MPL), 주부모선(MNL)과의 사이를 전기적인 도통상태로 유지한다.
그렇게 하면, 축전부(20)로부터의 방전 전력(Pb2)은, 컨버터(28)를 거쳐 주정모선(MPL), 주부모선(MNL)에 공급된다. 그리고, 방전 전력(Pb2)의 일부는, 구동력 발생부에 공급됨과 동시에, 그 나머지부는, 컨버터(18) 및 저압 양선(LPL), 저압 음선(LNL)을 거쳐 보조 기계군에 공급된다. 이에 의하여, 축전부(10)가 전원시스템(100)으로부터 전기적으로 분리된 후에도, 구동력 발생부 및 보조 기계군에 대한 전력공급이 계속된다.
<케이스 3>
도 5a, 도 5b는, 본 발명의 실시형태 1에 따르는 구동력 발생부 및 보조 기계군에 대한 전력공급의 개요(케이스 3)를 나타내는 도면이다. 도 5a는 축전부(10 및 20)가 정상인 경우를 나타내고, 도 5b는 축전부(20)에 이상이 발생한 경우를 나타낸다.
도 5a를 참조하여, 상기한 도 3a와 마찬가지로, 축전부(10 및 20)가 모두 정상이면, 시스템 릴레이(SMR1 및 SMR2)가 온상태로 유지된다. 이에 의하여, 축전부(10)로부터는 방전 전력(Pb1)이 방전되고, 그 일부는 보조 기계군에 공급됨과 동시에, 나머지부는 구동력 발생부에 공급된다. 또, 축전부(20)로부터의 방전 전력(Pb2)은, 모두 구동력 발생부에 공급된다.
도 5a에 나타내는 경우에는, 도 3a와 마찬가지로, 컨버터(18)가 「마스터」로서 작동하고, 컨버터(28)가 「슬레이브」로서 작동한다. 즉, 「마스터」로서 작동하는 컨버터(18)는, 모선 전압값(Vc)이 소정의 전압 목표값(Vc*)이 되도록 제어된다. 한편, 「슬레이브」로서 작동하는 컨버터(28)는, 대응하는 축전부(20)와 주정모선(MPL), 주부모선(MNL)과의 사이에서 수수되는 전력값을 소정의 전력 목표값 (Pb2*)으로 하도록 제어된다.
여기서, 축전부(20)에 무엇인가 이상이 발생하면, 도 5b에 나타내는 바와 같이 시스템 릴레이(SMR2)가 오프상태로 구동되고, 축전부(20)가 전원시스템(100)으로부터 전기적으로 분리된다. 이 경우에는, 컨버터(28)가 전압 변환동작을 정지함과 동시에, 시스템 릴레이(SMR2)와 주정모선(MPL), 주부모선(MNL)과의 사이를 전기적으로 개방상태로 한다. 즉, 컨버터(28)의 제어 모드는, 전압제어 모드(승압)로부터 개방 모드로 변환된다.
한편, 「마스터」로서 작동 중인 컨버터(18)는, 전압제어모드(승압)에 따라 전압 변환동작을 하고 있기 때문에, 축전부(20)의 전원시스템(100)으로부터의 분리나 컨버터(28)의 제어 모드가 변환에 영향을 미치지 않고, 주정모선(MPL)과 주부모선(MNL)과의 사이의 모선 전압값(Vc)을 계속하여 안정화할 수 있다. 그 때문에, 축전부(20)가 전원시스템(100)으로부터 전기적으로 분리된 후에도, 축전부(10)로부터의 전력에 의해 구동력 발생부 및 보조 기계군에 대한 전력공급이 계속된다.
<케이스 4>
도 6a, 도 6b는, 본 발명의 실시형태 1에 따르는 구동력 발생부 및 보조 기계군에 대한 전력공급의 개요(케이스 4)를 나타내는 도면이다. 도 6a는 축전부(10 및 20)가 정상인 경우를 나타내고, 도 6b는 축전부(20)에 이상이 발생한 경우를 나타낸다.
도 6a를 참조하여, 상기한 도 3a와 마찬가지로, 축전부(10 및 20)가 모두 정상이면, 시스템 릴레이(SMR1 및 SMR2)가 온상태로 유지된다. 이에 의하여, 축전부(10)로부터는 방전 전력(Pb1)이 방전되고, 그 일부는 보조 기계군에 공급됨과 동시에, 나머지부는 구동력 발생부에 공급된다. 또, 축전부(20)로부터의 방전 전력(Pb2)은, 모두 구동력 발생부에 공급된다.
도 6a에 나타내는 경우에는, 도 4a와 마찬가지로, 컨버터(28)가 「마스터」로서 작동하고, 컨버터(18)가 「슬레이브」로서 작동한다. 즉, 「마스터」로서 작동하는 컨버터(28)는, 모선 전압값(Vc)이 소정의 전압 목표값(Vc*)이 되도록 제어된다. 한편, 「슬레이브」로서 작동하는 컨버터(18)는, 대응하는 축전부(10)와 주정모선(MPL), 주부모선(MNL)과의 사이에서 수수되는 전력값을 소정의 전력 목표값 (Pb1*)으로 하도록 제어된다.
여기서, 축전부(20)에 무엇인가 이상이 발생하면, 도 6b에 나타내는 바와 같이 시스템 릴레이(SMR2)가 오프상태로 구동되고, 축전부(20)가 전원시스템(100)으로부터 전기적으로 분리된다. 이 경우에는, 컨버터(28)가 전압 변환동작을 정지함 과 동시에, 시스템 릴레이(SMR2)와 주정모선(MPL), 주부모선(MNL)과의 사이를 전기 적으로 개방상태로 한다. 즉, 컨버터(28)의 제어 모드는, 전압제어 모드(승압)로부터 개방 모드로 변환된다.
이 컨버터(28)의 제어 모드 변환에 따라, 주정모선(MPL)과 주부모선(MNL)과의 사이의 모선 전압값(Vc)을 안정화할 수 없게 되기 때문에, 「슬레이브」로서 작동하는 컨버터(18)는, 「마스터」로서 작동하도록 변환된다. 즉, 컨버터(18)의 제어 모드는, 전력제어모드로부터 전압제어모드(승압)로 변환된다. 이에 의하여, 축전부(20)가 전원시스템(100)으로부터 전기적으로 분리된 후에도, 주정모선(MPL)과 주부모선(MNL)과의 사이의 모선 전압값(Vc)을 안정화하면서, 축전부(10)로부터의 전력에 의해 구동력 발생부 및 보조 기계군에 대한 전력공급이 계속된다.
(도통 모드에서의 컨버터의 작동상태)
도 7은, 도 3b 및 도 4b에 나타내는 도통 모드에서의 컨버터(18, 28)의 작동상태도이다.
도 7을 참조하여, 컨버터(18 및 28)에서 각각 주정모선(MPL)에 접속된 트랜지스터(Q1B 및 Q2B)는, 모두 온상태로 유지된다. 즉, 트랜지스터(Q1B 및 Q2B)에는, 듀티비가 100%인 스위칭 지령이 컨버터 ECU(30)(도 1)로부터 주어진다. 한편, 컨버터(18 및 28)에서 각각 주부모선(MNL)에 접속된 트랜지스터(Q1A 및 Q2A)는, 모두 오프상태로 유지된다. 즉, 트랜지스터(Q1A 및 Q2A)에는, 듀티비가 0%인 스위칭 지령이 컨버터 ECU(30)(도 1)로부터 주어진다.
이 결과, 양선(PL1)은, 인덕터(L1) 및 트랜지스터(Q1B)를 거쳐 주정모선(MPL)과 전기적으로 접속되고, 음선(NL1)은, 직접적으로 주부모선(MNL)과 접속된 다. 또, 양선(PL2)은, 인덕터(L2) 및 트랜지스터(Q2A)를 거쳐 주정모선(MPL)과 전기적으로 접속되고, 음선(NL2)은, 직접적으로 주부모선(MNL)과 접속된다.
그 때문에, 축전부(20)(도 1)에서 보면, 컨버터(28)를 거쳐 구동력 발생부로 유입하는 전류 경로, 및 컨버터(28) 및 컨버터(18)를 거쳐 보조 기계군으로 유입하는 전류 경로의 2개가 형성되게 된다.
상기한 바와 같이, 컨버터(18 및 28)는, 초퍼형의 회로로 구성되어 있기 때문에, 트랜스포머형의 회로와는 달리 「도통 모드」를 실현 가능하다. 즉, 컨버터(18 및 28)는 비절연형의 전압 변환회로이며, 전류 경로상의 트랜지스터를 온상태로 유지함으로써 용이하게 입력측과 출력측과의 사이를 전기적인 도통상태로 할 수 있다. 한편, 강압 컨버터(80)(도 1)와 같이 트랜스포머형의 회로로 구성되는 전압 변환부에서는, 권선 변압기에 의해 입력측과 출력측의 사이가 절연되기 때문에, 본 실시형태와 같은 「도통 모드」를 실현하는 것은 곤란하다.
(전지 ECU에서의 제어구조)
상기한 바와 같이 제어 모드의 변환을 실현하기 위한 제어구조에 대하여 이하에 상세하게 설명한다.
도 8은, 축전부(10)의 이상 상태를 검출하기 위한 전지 ECU(32)에서의 제어구조를 나타내는 블럭도이다. 도 9는, 축전부(20)의 이상 상태를 검출하기 위한 전지 ECU(32)에서의 제어구조를 나타내는 블럭도이다.
도 8을 참조하여, 전지 ECU(32)는, 온도(Tb1), 전압값(Vb1), 전류값(Ib1) 및 내부 저항값에 의거하여, 축전부(10)의 이상 상태를 검출한다. 또한, 온도(Tb1), 전압값(Vb1), 전류값(Ib1) 및 내부 저항값으로 이루어지는 4개의 판단요소 중, 모든 판단요소를 사용할 필연성은 없다. 즉, 이들 판단요소 중 적어도 하나의 판단요소를 포함하고 있으면 되고, 또한 별도의 판단요소를 가하여도 된다.
전지 ECU(32)의 제어구조는, 논리합부(320)와, 차단부(328)와, 비교부(321, 322, 323, 325, 326, 327)와, 제산부(324)를 포함한다.
논리합부(320)는, 뒤에서 설명하는 각 판단요소에서의 판단결과의 논리합을 취하여, 축전부(10)에서의 이상 상태를 통지하기 위한 이상 검출신호(FAL1)를 발한다. 즉, 논리합부(320)는, 뒤에서 설명하는 비교부(321, 322, 323, 325, 326, 327) 중 어느 하나로부터의 출력이 활성화되면, 이상 검출신호(FAL1)를 외부 출력함과 동시에, 당해 신호를 차단부(328)에 출력한다.
차단부(328)는, 이상 검출신호(FAL1)에 응답하여,시스템 온 지령(SON1)을 비활성(OFF)으로 설정한다. 그렇게 하면, 시스템 릴레이(SMR1)(도 1)가 오프상태로 구동되고, 축전부(10)가 전원시스템(100)으로부터 전기적으로 분리된다.
비교부(321 및 322)는, 축전부(10)의 전압값(Vb1)을 감시하기 위한 부위이며, 전압값(Vb1)이 소정의 전압값 범위(문턱 전압값 α2 < Vbl < 문턱 전압값 α1)인지의 여부를 판단한다. 구체적으로는, 비교부(321)는, 전압값(Vb1)이 문턱 전압값(α1)을 초과하면, 출력을 활성화한다. 또, 비교부(322)는, 전압값(Vb1)이 문턱 전압값(α2)을 하회하면, 출력을 활성화한다.
비교부(323)는 축전부(10)의 전류값(Ib1)을 감시하기 위한 부위이며, 축전부(10)에 과대한 전류가 흐르고 있는지의 여부를 판단한다. 구체적으로는, 비교 부(323)는, 전류값(Ib1)이 문턱 전류값(α3)을 초과하면, 출력을 활성화한다.
제산부(324) 및 비교부(325)는, 축전부(10)의 내부 저항값을 감시하기 위한 부위이며, 열화에 의해 그 내부 저항값이 과대하게 증가하고 있는지의 여부를 판단한다. 구체적으로는, 제산부(324)가 축전부(10)의 전압값(Vb1)을 그 전류값(Ib1)으로 나누어 내부 저항값(Rb1)을 산출하여, 비교부(325)가 산출된 내부 저항값(Rb1)이 문턱 저항값(α4)을 초과하고 있는지의 여부를 판단한다. 그리고, 비교부(325)는, 내부 저항값이 문턱 저항값(α4)을 초과하면, 출력을 활성화한다.
비교부(326 및 327)는, 축전부(10)의 온도(Tb1)을 감시하기 위한 부위이며, 온도(Tb1)가 소정의 온도범위(문턱 온도 α6 < Tb1 <문턱 온도 α5)인지의 여부를 판단한다. 구체적으로는, 비교부(326)는, 온도(Tb1)가 문턱 온도(α5)를 초과하면, 출력을 활성화하여, 비교부(327)는, 온도(Tb1)가 문턱 온도(α6)를 하회하면, 출력을 활성화한다.
도 9를 참조하여, 전지 ECU(32)는 또한, 온도(Tb2), 전압값(Vb2), 전류값 (Ib2) 및 내부 저항값에 의거하여, 축전부(20)의 이상 상태를 검출한다. 또한, 온도(Tb2), 전압값(Vb2), 전류값(Ib2) 및 내부 저항값으로 이루어지는 4개의 판단요소 중, 모든 판단요소를 사용할 필연성은 없다. 즉, 이들 판단요소 중 적어도 하나의 판단요소를 포함하고 있으면 되고, 또한 다른 판단요소를 가하여도 된다.
전지 ECU(32)의 제어구조는, 논리합부(330)와, 차단부(338)와, 비교부(331, 332, 333, 335, 336, 337)와, 제산부(334)를 더 포함한다. 이들 각 부의 기능은, 상기한 논리합부(320)와, 차단부(328)와, 비교부(321, 322, 323, 325, 326, 327) 와, 제산부(324)와 동일하기 때문에, 상세한 설명은 반복하지 않는다.
또한, 도 8 및 도 9에 나타내는 문턱값(α1∼α6)은, 미리 실험적으로 구하는 것이 가능하고, 또는 축전부(10, 20)의 설계값에 의거하여 설정하여도 된다. 또한, 축전부(10)와 축전부(20)의 특성이 다른 경우에는, 도 8 및 도 9에 나타내는 각 문턱값(α1∼α6)은, 서로 다른 값이 될 수 있다.
(컨버터 ECU에서의 제어구조)
도 10은, 컨버터 ECU(30)에서의 스위칭 지령(PWC1, PWC2)의 생성에 관한 제어구조를 나타내는 블럭도이다.
도 10을 참조하여, 컨버터 ECU(30)의 제어구조는, 스위칭 지령 생성부(300)와, 배분부(302)를 포함한다.
스위칭 지령 생성부(300)는, 전력 목표값(Pb1*, Pb2*) 및 전압 목표값(Vh*) 등에 따라, 컨버터(18, 28)의 전압 변환동작을 제어하기 위한 스위칭 지령(PWC1, PWC2)을 각각 생성한다. 또한, 스위칭 지령 생성부(300)는, 제어계(통상 시)(304)와 제어계(이상 시)(306)를 포함하고, 전지 ECU(32)로부터의 이상 검출신호[FALl(도 8), FAL2(도 9)]에 응답하여, 어느 한쪽을 유효화한다. 제어계(통상 시)(304) 및 제어계(이상 시)(306)의 각각은, 전류값(Ib1, Ib2) 및 전압값(Vb1, Vb2) 등에 의거하여, 미리 정해진 제어 모드에 따라, 스위칭 지령(PWC1, PWC2)을 생성한다.
배분부(302)는, 구동 ECU(50)(도 1)로부터의 요구전력(Ps*)을 축전부(10, 20)가 각각 분담해야 할 전력 목표값(Pb1*, Pb2*)으로 분배하고, 스위칭 지령 생성부(300)에 준다. 또한, 배분부(302)는, 전지 ECU(32)(도 1)로부터 주어지는 축전부(10, 20)의 SOC(도시 생략) 등에 의거하여, 분배율을 결정한다.
도 11은, 도 3a 및 도 5a에 대응하는 제어계(통상 시)(304)의 제어구조를 나타내는 블럭도이다.
도 3a 및 도 5a에 나타내는 작동상태에서는, 축전부(10 및 20)가 모두 정상이면, 컨버터(18)는 「전압제어모드(승압)」에 따라 제어됨과 동시에, 컨버터(28)는 「전력 제어모드」에 따라 제어된다.
도 2 및 도 11을 참조하여, 제어계(통상 시)(304)의 제어구조는, 컨버터(18)를 「전압제어모드(승압)」에 따라 제어하기 위한 구성으로서, 변조부(MOD)(402, 404)와, 제산부(410)와, 감산부(412, 416)와, PI 제어부(414)를 포함한다.
변조부(402)는, 주어지는 듀티비 지령에 따라, 컨버터(18)의 트랜지스터(Q1B)(도 2)를 구동하기 위한 제 2 스위칭 지령(PWC1B)을 생성한다. 구체적으로는, 변조부(402)는, 듀티비 지령과 도시 생략한 발진부가 발생하는 반송파(캐리어파)를 비교하여, 제 2 스위칭 지령(PWC1B)을 생성한다. 컨버터(18)가 「전압제어모드(승압)」에 따라 전압 변환동작하는 경우에는, 트랜지스터(Q1B)(도 2)는, 온 상태로 유지되기 때문에, 변조부(402)에는, 「1」(100%)이 입력된다.
변조부(404)는, 뒤에서 설명하는 바와 같이 감산부(416)로부터 주어지는 듀티비 지령에 따라, 컨버터(18)의 트랜지스터(Q1A)(도 2)를 구동하기 위한 제 1 스 위칭 지령(PWC1A)을 생성한다.
감산부(416)는, 제산부(410)로부터의 이론 듀티비에 대하여, PI 제어부(414)로부터의 PI 출력을 줄여, 듀티비 지령으로서 변조부(404)에 준다.
제산부(410)는, 축전부(10)의 전압값(Vb1)을 전압 목표값(Vc*)으로 나누어, 컨버터(18)에서의 승압비에 상당하는 이론 듀티비(=Vb1/Vc*)를 산출하고, 감산부(416)에 출력한다. 즉, 제산부(410)는, 「전압제어모드(승압)」를 실현하기 위한 피드포워드 성분을 생성한다.
감산부(412)는, 전압 목표값(Vc*)에 대한 모선 전압값(Vc)의 전압 편차(ΔVc)를 산출하고, PI 제어부(414)에 준다. PI 제어부(414)는, 소정의 비례 게인 및 적분 게인에 따라, 전압 편차(ΔVc)에 따른 PI 출력을 생성하고, 감산부(416)에 출력한다.
구체적으로는, PI 제어부(414)는, 비례요소(P : proportional element)(418)와, 적분요소(I : integral element)(420)와, 가산부(422)를 포함한다. 비례요소(418)는, 전압 편차(ΔVc)에 소정의 비례 게인(Kp1)을 곱하여 가산부(422)에 출력하고, 적분요소(420)는, 소정의 적분 게인(Ki1)(적분시간 : 1/Ki1)으로 전압 편차(ΔVc)를 적분하여 가산부(422)에 출력한다. 그리고, 가산부(422)는, 비례요소(418) 및 적분요소(420)로부터의 출력을 가산하여 PI 출력을 생성한다. 이 PI 출력은, 「전압제어 모드(승압)」를 실현하기 위한 피드백 성분에 상당한다.
또한, 제어계(통상 시)(304)의 제어구조는, 컨버터(28)를 「전력제어모드」 에 따라 제어하기 위한 구성으로서, 변조부(MOD)(406, 408)와, 제산부(430)와, 승산부(434)와, 감산부(432, 438)와, PI 제어부(436)를 포함한다.
변조부(406)는, 컨버터(28)의 트랜지스터(Q2A)(도 2)를 구동하기 위한 제 2 스위칭 지령(PWC2B)을 생성한다. 그 밖에 대해서는, 상기한 변조부(402)와 동일하기 때문에, 상세한 설명은 반복하지 않는다.
변조부(408)는, 뒤에서 설명하는 바와 같이 감산부(438)로부터 주어지는 듀티비 지령에 따라, 컨버터(28)의 트랜지스터(Q2A)(도 2)를 구동하기 위한 제 1 스위칭 지령(PWC2A)을 생성한다. 감산부(438)는, 제산부(430)로부터의 이론 듀티비에 대하여, PI 제어부(436)로부터의 PI 출력을 줄이고, 듀티비 지령으로서 변조부(408)에 준다.
제산부(430)는, 상기한 제산부(410)와 마찬가지로, 축전부(20)의 전압값(Vb2)을 전압 목표값(Vc*)으로 나누고, 컨버터(28)에서의 승압비에 상당하는 이론 듀티비(= Vb2/Vc*)를 산출하여, 감산부(438)에 출력한다.
승산부(434)는, 전류값(Ib2)과 전압값(Vb2)을 곱하여 축전부(20)로부터의 방전 전력(Pb2)을 산출한다. 그리고, 감산부(432)는, 전력 목표값(Pb2*)에 대한 승산부(434)에서 산출된 방전 전력(Pb2)의 전력 편차(ΔPb2)를 산출하여, PI 제어부(436)에 준다. 즉, 상기한 「전압제어 모드(승압)」에서는, 전압 편차가 PI 제어부에 주어지도록 구성되나, 「전력제어모드」에서는, 전력 편차가 PI 제어부에 주어지도록 구성된다.
PI 제어부(436)는, 소정의 비례 게인(Kp2) 및 적분 게인(Ki2)에 따라, 전력 편차(ΔPb1)에 따른 PI 출력을 생성하여, 감산부(438)에 출력한다. 또, PI 제어부(436)는, 비례요소(440)와, 적분요소(442)와, 가산부(444)를 포함한다. 이들 부위의 기능은, 상기한 PI 제어부(414)와 동일하기 때문에, 상세한 설명은 반복하지 않는다.
도 12는, 도 4a 및 도 6a에 대응하는 제어계(통상 시)(304)의 제어구조를 나타내는 블럭도이다.
도 4a 및 도 6a에 나타내는 작동상태에서는, 축전부(10 및 20)가 모두 정상 이면, 컨버터(18)는「전력제어모드」에 따라 제어됨과 동시에, 컨버터(28)는「전압제어모드(승압)」에 따라 제어된다. 도 12를 참조하여, 제어계(통상 시)(304)의 제어구조는, 컨버터(18)를 「전력제어모드」에 따라 제어하기 위한 구성으로서, 변조부(MOD)(402, 404)와, 제산부(410)와, 승산부(474)와, 감산부(472, 416)와, PI 제어부(414)를 더 포함한다. 이들 각 부의 기능은, 상기한 도 11에서의 변조부(MOD)(406, 408)와, 제산부(430)와, 승산부(434)와, 감산부(432, 438)와, PI 제어부(436)와 동일하기 때문에, 상세한 설명은 반복하지 않는다.
또, 제어계(통상 시)(304)의 제어구조는, 컨버터(28)를 「전압제어모드(승압)」에 따라 제어하기 위한 구성으로서, 변조부(MOD)(406, 408)와, 제산부(430)와, 감산부(482, 438)와, PI 제어부(436)를 더 포함한다. 이들 각 부의 기능은, 상기한 도 11에서의 변조부(MOD)(402, 404)와, 제산부(410)와, 감산부(412, 416)와, PI 제어부(414)와 동일하기 때문에, 상세한 설명은 반복하지 않는다.
도 13은, 도 3b 및 도 4b에 대응하는 제어계(이상 시)(306)의 제어구조를 나타내는 블럭도이다.
도 8 및 도 10을 참조하여, 축전부(10)에 이상이 발생하여, 축전부(10)가 전원시스템(100)으로부터 전기적으로 분리되면, 제어계(이상 시)(306)가 유효화된다. 도 7 및 도 13을 참조하여, 제어계(이상 시)(306)에서는, 변조부(402 및 406)에 모두 「1」(Duty = 100%)이 주어짐과 동시에, 변조부(404 및 408)에 모두 「0」(Duty = 0%)이 주어진다. 이 결과, 컨버터(18 및 28)에서는, 트랜지스터(Q1B 및 Q2B)가 온상태로 유지되고, 트랜지스터(Q1A 및 Q2A)가 오프상태로 유지된다.
도 14는, 도 5b 및 도 6b에 대응하는 제어계(이상 시)(306)의 제어구조를 나타내는 블럭도이다.
도 9 및 도 10에 나타내는 바와 같이, 축전부(20)에 이상이 발생하여, 축전부(20)가 전원시스템(100)으로부터 전기적으로 분리되면, 제어계(이상 시)(306)가 유효화된다. 제어계(이상 시)(306)에서는, 도 11에 나타내는 제어계(통상 시)(304)와 동일한 제어구조에 따라, 컨버터(18)를 제어한다. 즉, 도 14를 참조하여, 제어계(이상 시)(306)의 제어구조는, 컨버터(18)를 「전압제어모드(승압)」에 따라 제어하기 위한 구성으로서, 변조부(MOD)(402, 404)와, 제산부(410)와, 감산부(412, 416)와, PI 제어부(414)를 포함한다. 이들 각 부의 기능은, 앞에서 설명하였기 때문에 상세한 설명은 반복하지 않는다.
이것에 대하여, 컨버터(28)는「개방 모드」가 되도록 제어된다. 구체적으로는, 제어계(이상 시)(306)에서는, 변조부(406 및 408)에는 「0」(Duty = 0%)이 주 어진다. 그 때문에, 컨버터(28)의 트랜지스터(Q2A 및 Q2B)가 오프상태로 유지된다. 이 결과, 컨버터(28)는, 시스템 릴레이(SMR2)와 주정모선(MPL), 주부모선(MNL)과의 사이를 전기적으로 개방상태로 한다.
(처리 플로우)
도 15는, 본 발명의 실시형태 1에 따르는 전원시스템(100)의 제어방법에 관한 플로우차트이다. 또한, 도 15에 나타내는 플로우차트는, 컨버터 ECU(30) 및 전지 ECU(32)에서 미리 저장한 프로그램을 실행함으로써 실현된다.
도 15를 참조하여, 전지 ECU(32)는, 축전부(10)의 온도(Tb1), 전압값(Vb1) 및 전류값(Ib1)을 취득한다(단계 S100). 그리고, 전지 ECU(32)는, 전압값(Vb1)과 전류값(Ibl)으로부터 축전부(10)의 내부 저항값(Rb1)을 산출한 후에, 축전부(10)의 온도(Tb1), 전압값(Vb1), 전류값(Ib1) 및 내부 저항값(Rb1) 등에 의거하여, 축전부(10)에 이상이 발생하고 있는지의 여부를 판단한다(단계 S102). 즉, 축전부(10)를 전기적으로 분리할 필요가 있는지의 여부가 판단된다.
축전부(10)에 이상이 발생하고 있는 경우(단계 S102에서 YES인 경우), 즉 축전부(10)를 전기적으로 분리할 필요가 있는 경우에는, 전지 ECU(32)는, 시스템 릴레이(SMR1)를 오프상태로 구동하여, 축전부(10)를 전원시스템(100)로부터 전기적으로 분리한다(단계 S104). 동시에, 전지 ECU(32)는, 이상 검출신호(FAL1)를 컨버터 ECU(30)로 송출한다(단계 S106).
컨버터 ECU(30)는, 전지 ECU(32)로부터의 이상 검출신호(FAL1)에 응답하여, 컨버터(18 및 28)에서의 전압 변환동작을 정지함과(단계 S108) 동시에, 컨버터(18 및 28)를 도통 모드로 변환한다(단계 S110). 그리고, 처리는 종료된다.
이것에 대하여, 축전부(10)에 이상이 발생하고 있지 않은 경우(단계 S102에서 NO인 경우)에는, 전지 ECU(32)는, 축전부(20)의 온도(Tb2), 전압값(Vb2) 및 전류값(Ib2)을 취득한다(단계 S112). 그리고, 전지 ECU(32)는, 전압값(Vb2)과 전류값(Ib2)으로부터 축전부(20)의 내부 저항값(Rb2)을 산출한 후에, 축전부(20)의 온도(Tb2), 전압값(Vb2), 전류값(Ib2) 및 내부 저항값(Rb2) 등에 의거하여, 축전부(20)에 이상이 발생하고 있는지의 여부를 판단한다(단계 Sl14). 즉, 축전부(20)를 전기적으로 분리할 필요가 있는지의 여부가 판단된다.
축전부(20)에 이상이 발생하고 있는 경우(단계 S114에서 YES인 경우), 즉 축전부(20)를 전기적으로 분리할 필요가 있는 경우에는, 전지 ECU(32)는, 시스템 릴레이(SMR2)를 오프상태로 구동하고, 축전부(20)를 전원시스템(100)으로부터 전기적으로 분리한다(단계 S116). 동시에, 전지 ECU(32)는, 이상 검출신호(FAL2)를 컨버터 ECU(30)로 송출한다(단계 S118).
컨버터 ECU(30)는, 전지 ECU(32)로부터의 이상 검출신호(FAL2)에 응답하여, 컨버터(18)가 「마스터」로서 작동 중에 있는지의 여부를 판단한다(단계 S120). 컨버터(18)가 「마스터」로서 작동 중이 아닌 경우(단계 S120에서 NO인 경우)에는, 컨버터(18)를 「마스터」로서 작동시키기 위하여, 컨버터(18)를 전압제어모드(승압)로 변환한다(단계 S122).
또한, 컨버터(18)를 전압제어모드(승압)로 변환한 후(단계 S122 실행 후), 또는 컨버터(18)가 「마스터」 로서 작동 중인 경우(단계 S120에서 YES인 경우)에 는, 컨버터 ECU(30)는, 컨버터(28)를 개방 모드로 변환한다(단계 S124). 그리고, 처리는 종료된다.
이것에 대하여, 축전부(20)에 이상이 발생하고 있지 않은 경우(단계 S114에 서 NO인 경우), 즉 축전부(20)를 전기적으로 분리할 필요가 없는 경우에는, 처리는 최초로 되돌아간다.
본 발명의 실시형태 1에 의하면, 축전부(10)에 이상이 발생하여, 축전부(10)가 전원시스템(100)으로부터 전기적으로 분리되면, 컨버터(18 및 28)는 모두 도통 모드로 설정된다. 이에 의하여, 축전부(20)로부터 주정모선(MPL), 주부모선(MNL)을 거쳐 구동력 발생부에 전력이 공급됨과 동시에, 주정모선(MPL), 주부모선(MNL)에 공급되는 전력의 일부가 보조 기계군에 공급된다.
또, 축전부(20)에 이상이 발생하여, 축전부(20)가 전원시스템(100)으로부터 전기적으로 분리되면, 컨버터(18)가 전압제어모드(승압)로 설정됨과 동시에, 컨버터(28)가 개방 모드로 설정된다. 이에 의하여, 축전부(10)로부터 주정모선(MPL), 주부모선(MNL)을 거쳐 구동력 발생부에 전력이 공급됨과 동시에, 저압 양선(LPL) 및 저압 음선(LNL)을 거쳐 보조 기계군에 전력이 공급된다.
이와 같이, 축전부(10 및 20) 중 어느 한쪽이 전원시스템(100)으로부터 전기적으로 분리되었다 하여도, 구동력 발생부 및 보조 기계군에 대한 전력공급을 계속할 수 있다.
또, 본 발명의 실시형태 1에 의하면, 축전부(10 및 20) 중 어느 한쪽이 전원시스템(100)으로부터 전기적으로 분리되면, 컨버터(18 및 28)는 모두 전력 변환동 작을 정지하기 때문에, 대응하는 축전부에서 주정모선(MPL), 주부모선(MNL)으로의 전력공급에 관한 스위칭 손실을 저감할 수 있다. 따라서, 축전부(20)만으로부터의 전력공급에 따라, 컨버터(28)를 흐르는 전류값이 비교적 커졌다 하여도, 불필요한 손실발생을 억제할 수 있다.
[실시형태 1의 변형예]
본 실시형태 1에서는, 2개의 축전부를 구비하는 전원시스템에 대하여 설명하였으나, 3개 이상의 축전부를 구비하는 전원시스템에 대해서도 마찬가지로 확장하는 것이 가능하다.
도 16은, 본 발명의 실시형태 1의 변형예에 따르는 구동력 발생부 및 보조 기계군에 대한 전력공급의 개요를 나타내는 도면이다.
도 16을 참조하여, 본 실시형태 1의 변형예에 따르는 전원시스템은, 대표적으로 「마스터」로서 작동하는 컨버터(18)와, 「슬레이브」로서 작동하는 컨버터(28_1∼28_N)를 포함한다. 그리고, 컨버터(28_1∼28_N)에 대응하여, 축전부(20_1∼20_N) 및 시스템 릴레이(SMR2_1∼SMR2_N)이 설치된다. 축전부(10) 및 축전부(20_1∼20_N)의 모두가 정상이면, 컨버터(18)는 전압제어모드(승압)에 따라 승압동작을 행함과 동시에, 컨버터(28_1∼28_N)는 전력제어모드에 따라 승압동작을 행한다.
여기서, 축전부(10)에 이상이 발생하여 전원시스템으로부터 분리되면, 모든 컨버터, 즉 컨버터(18) 및 컨버터(28_1∼28_N)는, 도통 모드로 변환된다. 이 결과, 상기한 실시형태 1과 마찬가지로, 구동력 발생부 및 보조 기계군에 대한 전력 공급이 계속된다.
그 밖에 대해서는, 실시형태 1에 따르는 전원시스템(100)과 동일하기 때문에, 상세한 설명은 반복하지 않는다.
본 발명의 실시형태 1의 변형예에 의하면, 전원시스템을 구성하는 축전부의 수가 제한되지 않기 때문에, 구동력 발생부 및 보조 기계군의 전력 용량의 크기에 따라, 적절한 수의 축전부를 구비할 수 있다. 따라서, 상기한 본 발명의 실시형태 1에서의 효과에 더하여, 전원 용량을 유연하게 변화할 수 있는 전원시스템을 실현할 수 있다.
[실시형태 2]
상기한 실시형태 1에서는, 축전부(10)가 전원시스템(100)으로부터 분리된 경우에 있어서, 축전부(20)의 전압값(Vb2)과 대략 동일한 전압을 가지는 전력이 구동력 발생부에 공급되나, 더욱 높은 전압을 가지는 전력을 공급할 수 있도록, 컨버터(18 및 28)에서의 전압 변환동작을 적극적으로 실행하여도 된다.
본 발명의 실시형태 2에 따르는 전원시스템의 개략 구성은, 도 1에 나타내는 본 실시형태 1에 따르는 전원시스템(100)과 동일하기 때문에, 상세한 설명은 반복하지 않는다.
다시, 도 3b 및 도 4b를 참조하여, 본 실시형태 2에서는, 축전부(10)에 무엇인가의 이상이 발생하여, 축전부(10)가 전원시스템(100)으로부터 전기적으로 분리되면, 컨버터(28)는 「전압제어모드(승압)」로 변환됨과 동시에, 컨버터(18)는 「전압제어모드(강압)」로 변환된다.
(전압제어모드(승압/강압)에서의 컨버터의 작동상태)
도 17은, 도 3b 및 도 4b에 나타내는 전압제어모드(승압/강압)에서의 컨버터(18, 28)의 작동 상태도이다.
도 17을 참조하여, 컨버터(28)는, 대응하는 축전부(20)로부터의 방전 전력을 그 전압값이 소정의 전압 목표값(Vc*)이 되는 승압동작을 따라, 주정모선(MPL), 주부모선(MNL)에 공급한다. 한편, 컨버터(18)는, 주정모선(MPL), 주부모선(MNL)을 흐르는 전력의 일부를 그 전압값이 소정의 전압 목표값(Vb*)이 되는 강압동작을 따라, 양선(PL1), 음선(NL1)을 거쳐 보조 기계군에 공급한다.
이와 같은 동작에 의하여 구동력 발생부에는, 축전부(10)의 분리 전과 대략 동일한 전압값을 가지는 전력을 공급할 수 있음과 동시에, 보조 기계군에는, 축전부(10)의 전압값(Vb1)에 근접한 전압 목표값(Vb*)의 전력을 공급할 수 있다. 그 때문에, 구동력 발생부 및 보조 기계군에서 보면, 축전부(10)의 전기적인 분리에 관계없이, 대략 동일한 동작을 계속할 수 있다.
더욱 상세하게는, 승압동작을 행하는 컨버터(28)에서는, 트랜지스터(Q2A)가 승압비(= Vb2/Vc*)에 따른 듀티비로 스위칭 동작을 행하고, 트랜지스터(Q2B)가 온상태로 유지(듀티비 = 100%)된다.
또, 강압동작을 행하는 컨버터(18)에서는, 트랜지스터(Q1A)가 오프상태로 유지(듀티비= 0%)되고, 트랜지스터(Q2B)가 강압비(= Vb*/Vc)에 따른 듀티비로 스위칭 동작을 행한다.
(컨버터 ECU에서의 제어구조)
본 실시형태 2에 따르는 컨버터 ECU(30A)에서의 제어구조는, 도 10에 나타내는 본 실시형태 1에 따르는 컨버터 ECU(30)에서, 제어계(이상 시)(306) 대신, 제어계(이상 시)(308)를 설치한 것이다. 그 밖에 대해서는, 상기한 실시형태 1과 동일하기 때문에, 상세한 설명은 반복하지 않는다.
도 18은, 도 3b 및 도 4b에 대응하는 제어계(이상 시)(308)의 제어구조를 나타내는 블럭도이다. 또한, 제어계(이상 시)(308)는, 축전부(10)에 이상이 발생하여, 축전부(10)가 전원시스템으로부터 전기적으로 분리되면 유효화된다.
도 17 및 도 18을 참조하여, 제어계(이상 시)(308)의 제어구조는, 컨버터(18)를 「전압제어모드(강압)」에 따라 제어하기 위한 구성으로서, 변조부(MOD) (402, 404)와, 제산부(450)를 포함한다.
제산부(450)는, 전압 목표값(Vb*)을 모선 전압값(Vc)으로 나누어, 컨버터(18)에서의 강압비에 상당하는 이론 듀티비(= Vb*/Vc)를 산출하여, 변조부(402)에 출력한다. 즉, 제산부(450)는, 「전압제어모드(강압)」에 따르는 전압 변환동작을 실현하기 위한 피드포워드성분을 생성한다. 변조부(402)는, 제산부(450)로부터의 신호출력에 따라, 컨버터(18)의 트랜지스터(Q1B)(도 11)를 구동하기 위한 제 2 스위칭 지령(PWC1B)을 생성한다.
또, 변조부(404)에는 「0」이 주어지기 때문에, 제 1 스위칭 지령(PWC1A)의 듀티비는 0%으로 고정되고, 컨버터(18)의 트랜지스터(Q1A)(도 11)는 오프상태로 유지된다.
또한, 제어계(이상 시)(308)의 제어구조는, 컨버터(28)를 「전압제어모드(승압)」에 따라 제어하기 위한 구성으로서, 변조부(MOD)(406, 408)와, 제산부(452)와, 감산부(454, 458)와, PI 제어부(456)를 포함한다.
제산부(452)는, 축전부(20)의 전압값(Vb2)을 전압 목표값(Vc*)으로 나누어, 컨버터(28)에서의 승압비에 상당하는 이론 듀티비(= Vb2/Vc*)를 산출하여, 감산부(458)에 출력한다. 즉, 제산부(452)는, 「전압제어모드(승압)」에 따르는 승압동작을 실현하기 위한 피드포워드성분을 생성한다.
PI 제어부(456)는, 감산부(454)에서 산출된 전압 목표값(Vc*)에 대한 모선 전압값(Vc)의 전압 편차(ΔVc)에 따른 PI 출력을, 소정의 비례 게인(Kp3) 및 적분 게인(Ki3)에 따라 생성하고, 감산부(458)에 출력한다. 이 PI 출력은, 「전압제어모드(승압)」를 실현하기 위한 피드백 성분에 상당한다. 또, PI 제어부(456)는, 비례요소(460)와, 적분요소(462)와, 가산부(464)를 포함한다. 이들 부위는, 상기한 PI 제어부(414)와 동일하기 때문에, 상세한 설명은 반복하지 않는다.
감산부(458)는, 제산부(452)로부터의 이론 듀티비에 대하여, PI 제어부(456)로부터의 PI 출력을 줄인 값을 듀티비 지령으로서 변조부(408)에 준다. 변조부(408)는, 감산부(458)로부터의 출력값에 따라, 컨버터(28)의 트랜지스터(Q2A) (도 17)를 구동하기 위한 제 1 스위칭 지령(PWC2A)을 생성한다.
또, 변조부(406)에는 「1」이 주어지기 때문에, 제 2 스위칭 지령(PWC2B)의 듀티비는 100%로 고정되고, 컨버터(28)의 트랜지스터(Q2B)(도 17)는 온상태로 유지된다.
이상과 같이, 축전부(10)의 이상발생에 응답하여, 제어계(통상 시)(304)로부터 제어계(이상 시)(308)로 변환함으로써 축전부(10)가 전원시스템으로부터 전기적으로 분리된 후에도, 구동력 발생부 및 보조 기계군을 계속적으로 작동시킬 수 있다.
그 밖에 대해서는, 상기한 실시형태 1에 따르는 전원시스템(100)과 동일하기 때문에, 상세한 설명은 반복하지 않는다.
본 발명의 실시형태 2에 의하면, 축전부(10)가 전원시스템으로부터 전기적으로 분리된 후에, 컨버터(28)가 승압동작을 행함과 동시에, 컨버터(18)가 강압동작을 행한다. 그 때문에, 축전부(20)로부터 방전된 전력은, 컨버터(28)로 승압된 후에 구동력 발생부에 공급됨과 동시에, 컨버터(28)로 승압된 후의 전력의 일부는, 컨버터(18)로 강압된 후에 보조 기계군에 공급된다. 이에 의하여, 구동력 발생부 및 보조 기계군에 각각 공급되는 전력의 전압범위는, 축전부(10)가 전기적으로 분리되기 전과 동일한 범위로 유지된다. 그 때문에, 축전부(10)의 전기적인 분리 후에도, 구동력 발생부를 구성하는 모터 제너레이터(MG1 및 MG2)의 작동범위(회전수범위)를 확보할 수 있기 때문에, 차량의 주행성능 등을 유지할 수 있다.
[실시형태 2의 변형예]
본 실시형태 2에서는, 2개의 축전부를 구비하는 전원시스템에 대하여 설명하 였으나, 3개 이상의 축전부를 구비하는 전원시스템에 대해서도 마찬가지로 확장하는 것이 가능하다.
도 19는, 본 발명의 실시형태 2의 변형예에 따르는 구동력 발생부 및 보조 기계군에 대한 전력공급의 개요를 나타내는 도면이다.
도 19를 참조하여, 본 실시형태 2의 변형예에 따르는 전원시스템은, 도 16에 나타내는 본 실시형태 1의 변형예에 따르는 전원시스템과 마찬가지로, 「마스터」로서 작동하는 컨버터(18)와, 「슬레이브」로서 작동하는 컨버터(28_1∼28_N)를 포함한다. 그리고, 컨버터(28_1∼28_N)에 대응하여, 축전부(20_1∼20_N) 및 시스템 릴레이(SMR2_1∼SMR2_N)가 설치된다.
축전부(10) 및 축전부(20_1∼20_N)의 모두가 정상이면, 컨버터(18)는 전압제어모드(승압)에 따라 전압 변환동작을 행함과 동시에, 컨버터(28_1∼28_N)는 전력제어모드에 따라 전압 변환동작을 행한다.
여기서, 축전부(10)에 이상이 발생하여 전원시스템으로부터 분리되면, 컨버터(18)는, 「전압제어모드(강압)」로 변환됨과 동시에, 컨버터(28_1∼28_N) 중 적어도 하나가 「전압제어모드(승압)」로 변환된다. 이것은, 구동력 발생부에 공급되는 모선 전압값(Vc)을 제어 가능하게 하기 위함이며, 어느 하나의 컨버터가 「전압제어모드(승압)」에 따라 전력 변환동작을 행함으로써 모선 전압값(Vc)은 안정화된다. 또한, 컨버터(28_1∼28_N)의 모두를 「전압제어모드(승압)」로 설정하는 것도 가능하나, 전원시스템 전체의 전력 관리의 관점에서, 「전력제어모드」로 유지되는 컨버터의 수를 많게 하는 것이 바람직하다.
그 밖에 대해서는, 실시형태 2에 따르는 전원시스템과 동일하기 때문에, 상세한 설명은 반복하지 않는다.
본 발명의 실시형태 2의 변형예에 의하면, 전원시스템을 구성하는 축전부의 수가 제한되지 않기 때문에, 구동력 발생부 및 보조 기계군의 전력 용량의 크기에 따라, 적절한 수의 축전부를 구비할 수 있다. 따라서, 상기한 본 발명의 실시형태 2에서의 효과에 더하여, 전원 용량을 유연하게 변화할 수 있는 전원시스템을 실현할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시형태 1 및 2 및 그것들의 변형예에서는, 축전부(10 또는 20)가 이상 상태가 된 경우에, 당해 이상 상태가 된 축전부를 전원시스템으로부터 전기적으로 분리할 필요가 있다고 판단하는 구성에 대하여 예시하였으나, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 본 발명에 관한 전원시스템을 구비하는 차량을 EV 주행 모드로 사용하는 경우에 있어서, 복수의 축전부 중 축전부를 1개씩 차례로 선택하여 가서, 선택된 각 축전부에 대하여 그 한계까지 방전시키는 사용형태에서는, 한계까지 다 방전된 축전부를 전원시스템으로부터 분리할 필요가 생긴다. 이와 같은 사용형태에 대해서도, 본원 발명에 관한 전원시스템은 적용할 수 있다.
또, 본 발명의 실시형태 1 및 2, 및 그것들의 변형예에서는, 제 1 및 제 2 부하장치의 일례로서, 각각 구동력 발생부 및 보조 기계군을 사용하는 구성에 대하여 설명하였으나, 이것에 한정되는 것은 없다. 또한, 본 발명에 관한 전원시스템은, 차량에 탑재되는 이외에도, 전력소비를 행하는 2종류의 부하장치를 가지는 장치에 대하여 적용 가능하다.
또한, 본원 발명에서는, 「제 1 전력선쌍」을 「제 1 부하장치의 입력측에 설치된 평활 콘덴서」라고 다시 읽어도, 그 기술적 사상은 본질적으로 동일하다.
금회 개시된 실시형태는 모든 점에서 예시로서 제한적인 것은 아니다라고 생각해야 한다. 본 발명의 범위는, 상기한 설명이 아니라, 청구범위에 의하여 나타내고, 청구범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.

Claims (13)

  1. 제 1 및 제 2 부하장치에 전력을 공급하기 위한 전원시스템에 있어서,
    상기 제 1 부하장치와 전기적으로 접속된 제 1 전력선쌍과,
    충방전 가능한 복수의 축전부와,
    상기 복수의 축전부에 각각 대응지어진 복수의 전압 변환부를 구비하고,
    상기 복수의 전압 변환부는, 상기 제 1 전력선쌍에 대하여 병렬 접속되고, 또한 각각이 상기 제 1 전력선쌍과 대응하는 상기 축전부와의 사이에서 전압 변환동작을 행하도록 구성되고,
    상기 전원시스템은, 또한
    상기 복수의 축전부에 각각 대응지어지고, 또한 각각이 대응하는 상기 축전부와 대응하는 상기 전압 변환부와의 사이를 전기적으로 분리하기 위한 복수의 분리부와,
    한쪽 끝이 상기 복수의 전압 변환부 중의 하나인 제 1 전압 변환부와 대응하는 상기 분리부와의 사이에 전기적으로 접속되고, 다른쪽 끝이 상기 제 2 부하장치에 전기적으로 접속된 제 2 전력선쌍과,
    상기 복수의 분리부 중 어느 하나의 분리부에 의해 대응하는 상기 축전부와 대응하는 상기 전압 변환부의 사이가 전기적으로 분리된 경우에, 나머지 상기 축전부로부터의 전력을 사용하여, 상기 제 1 전력선쌍을 거쳐 상기 제 1 부하장치에 대한 전력공급을 계속함과 동시에, 상기 제 2 전력선쌍을 거쳐 상기 제 2 부하장치에 대한 전력공급을 계속하도록, 상기 복수의 전압 변환부를 제어하는 제어부를 구비하는 전원시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 복수의 축전부의 각각에 대한 이상 상태를 검출하는 이상 검출부를 더 구비하고,
    상기 복수의 분리부의 각각은, 상기 이상 검출부에 의한 대응하는 상기 축전부에서의 이상 상태의 검출에 응답하여, 대응하는 상기 축전부와 대응하는 상기 전압 변환부와의 사이를 전기적으로 분리하도록 구성되는 전원시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 이상 검출부는, 대응하는 상기 축전부의 온도, 전압값, 전류값 및 내부 저항값 중 적어도 하나에 의거하여, 상기 복수의 축전부의 각각에 대한 이상 상태를 검출하는 전원시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제 1 전압 변환부와 대응하는 상기 축전부와의 사이가 대응하는 상기 분리부에 의해 전기적으로 분리되었을 때에, 나머지 상기 축전부로부터의 전력이 상기 제 1 전력선쌍을 거쳐 상기 제 1 부하장치에 공급되도록 상기 나머지 축전부에 각각 대응하는 상기 전압 변환부를 제어함과 동시에, 상기 제 1 전력선쌍으로부터 상기 제 2 전력선쌍을 거쳐 상기 제 2 부하장치에 전력이 공급되도록 상기 제 1 전압 변환부를 제어하는 전원시스템.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 복수의 전압 변환부의 각각에 대하여, 상기 제 1 전력선쌍과 대응하는 상기 축전부와의 사이에서의 전압 변환동작을 정지한 후에 양자를 전기적으로 도통상태로 하는 전원시스템.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 복수의 전압 변환부의 각각은,
    인덕터와 직렬 접속된 후에, 상기 제 1 전력선쌍의 한쪽의 전력선과 대응하는 상기 축전부의 한쪽 극과의 사이에 배치되고, 양자를 전기적으로 단속 가능한 스위칭소자와,
    상기 제 1 전력선쌍의 다른쪽의 전력선과 대응하는 상기 축전부의 다른쪽 극을 전기적으로 접속하기 위한 배선을 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 복수의 전압 변환부의 각각에 대하여, 상기 스위칭 소자를 온상태로 함으로써 상기 도통상태로 유지하는 전원시스템.
  7. 제 4항에 있어서,
    상기 제어부는, 대응하는 상기 축전부로부터의 전력이 승압동작을 따라 상기 제 1 전력선쌍에 공급되도록 상기 제 1 전압 변환부를 제외하는 나머지 상기 전압 변환부를 제어함과 동시에, 상기 제 1 전력선쌍으로부터의 전력이 강압동작을 따라 상기 제 2 부하장치에 공급되도록 상기 제 1 전압 변환부를 제어하는 전원시스템.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제 2 부하장치에 공급되는 강압 후의 전압값을 소정의 목표값으로 하기 위한 제 1 제어 모드에 따라, 상기 제 1 전압 변환부를 제어하는 전원시스템.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제 1 전력선쌍에 공급되는 승압 후의 전압값을 소정의 목표값으로 하기 위한 제 2 제어 모드에 따라, 상기 나머지 전압 변환부의 적어도 하나를 제어하는 전원시스템.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 제 1 전압 변환부와 대응하는 상기 축전부와의 사이가 전기적으로 접속된 상태에 있고, 상기 제 1 전압 변환부는, 상기 제 2 제어 모드로 설정되어 전압 변환동작을 실행함과 동시에, 상기 나머지 전압 변환부의 각각은, 상기 제 1 전력선쌍과 대응하는 상기 축전부와의 사이에서 수수되는 전력값을 소정의 목표값으로 하기 위한 제 3 제어 모드로 설정되어 전압 변환동작을 실행하고,
    상기 제어부는, 대응하는 상기 분리부에 의한 상기 제 1 전압 변환부와 대응하는 상기 축전부와의 사이의 전기적인 분리에 응답하고, 상기 나머지 전압 변환부의 적어도 하나 및 상기 제 1 전압 변환부에 대한 제어 모드를 변환하는 전원시스템.
  11. 제 1 및 제 2 부하장치에 전력을 공급하기 위한 전원시스템과,
    상기 제 1 부하장치로서 주행용의 구동력을 발생하기 위한 구동력 발생부를 구비하고,
    상기 전원시스템은,
    상기 제 1 부하장치와 전기적으로 접속된 제 1 전력선쌍과,
    충방전 가능한 복수의 축전부와,
    상기 복수의 축전부에 각각 대응지어진 복수의 전압 변환부를 포함하고,
    상기 복수의 전압 변환부는, 상기 제 1 전력선쌍에 대하여 병렬 접속되고, 또한 각각이 상기 제 1 전력선쌍과 대응하는 상기 축전부와의 사이에서 전압 변환동작을 행하도록 구성되고,
    상기 전원시스템은, 또한
    상기 복수의 축전부에 각각 대응지어지고, 또한 각각이 대응하는 상기 축전부와 대응하는 상기 전압 변환부와의 사이를 전기적으로 분리하기 위한 복수의 분리부와,
    한쪽 끝이 상기 복수의 전압 변환부 중의 하나인 제 1 전압 변환부와 대응하 는 상기 분리부와의 사이에 전기적으로 접속되고, 다른쪽 끝이 상기 제 2 부하장치에 전기적으로 접속된 제 2 전력선쌍과,
    상기 복수의 분리부 중 어느 하나의 분리부에 의해 대응하는 상기 축전부와 대응하는 상기 전압 변환부의 사이가 전기적으로 분리된 경우에, 나머지 상기 축전부로부터의 전력을 사용하여, 상기 제 1 전력선쌍을 거쳐 상기 제 1 부하장치에 대한 전력공급을 계속함과 동시에, 상기 제 2 전력선쌍을 거쳐 상기 제 2 부하장치에 대한 전력공급을 계속하도록, 상기 복수의 전압 변환부를 제어하는 제어부를 포함하는 차량.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 차량은, 상기 제 2 부하장치로서 차량용의 보조 기계군을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 차량.
  13. 제 1 및 제 2 부하장치에 전력을 공급하기 위한 전원시스템의 제어방법에 있어서,
    상기 전원시스템은,
    상기 제 1 부하장치와 전기적으로 접속된 제 1 전력선쌍과,
    충방전 가능한 복수의 축전부와,
    상기 복수의 축전부에 각각 대응지어진 복수의 전압 변환부를 구비하고,
    상기 복수의 전압 변환부는, 상기 제 1 전력선쌍에 대하여 병렬 접속되고, 또한 각각이 대응하는 상기 축전부와 상기 제 1 전력선쌍과의 사이에서 전압 변환동작을 행하도록 구성되고,
    상기 전원시스템은, 또한
    상기 복수의 축전부에 각각 대응지어지고, 또한 각각이 대응하는 상기 축전부와 대응하는 상기 전압 변환부와의 사이를 전기적으로 분리하기 위한 복수의 분리부와,
    한쪽 끝이 상기 복수의 전압 변환부 중의 하나인 제 1 전압 변환부와 대응하는 상기 분리부와의 사이에 전기적으로 접속되고, 다른쪽 끝이 상기 제 2 부하장치에 전기적으로 접속된 제 2 전력선쌍을 구비하고,
    상기 제어방법은,
    상기 복수의 축전부의 각각에 대한 이상 상태의 유무를 검출하는 단계와,
    상기 복수의 축전부 중 어느 하나의 축전부에 대하여 이상 상태를 검출한 경우에, 당해 이상 상태가 검출된 축전부와 대응하는 상기 전압 변환부의 사이를 대응하는 상기 분리부에 의해 전기적으로 분리하는 단계와,
    분리된 상기 축전부를 제외하는 나머지 축전부로부터의 전력을 사용하여, 상기 제 1 전력선쌍을 거쳐 상기 제 1 부하장치에 대한 전력공급을 계속함과 동시에, 상기 제 2 전력선쌍을 거쳐 상기 제 2 부하장치에 대한 전력공급을 계속하도록 상기 복수의 전압 변환부를 제어하는 단계를 포함한 제어방법.
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Families Citing this family (92)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4582255B2 (ja) * 2007-09-10 2010-11-17 トヨタ自動車株式会社 車両の制御装置および制御方法
JP4462366B2 (ja) * 2008-04-01 2010-05-12 トヨタ自動車株式会社 動力出力装置およびこれを備える車両並びに動力出力装置の制御方法
JP4469000B2 (ja) * 2008-04-18 2010-05-26 トヨタ自動車株式会社 電源システムおよびそれを備えた車両、ならびに電源システムの制御方法
CN102186710B (zh) * 2008-10-14 2013-11-20 丰田自动车株式会社 混合动力车辆的控制装置和控制方法
JP4811446B2 (ja) * 2008-10-21 2011-11-09 トヨタ自動車株式会社 電源システムおよびそれを備えた車両、ならびに電源システムの制御方法
JP2010104129A (ja) * 2008-10-22 2010-05-06 Sanyo Electric Co Ltd 電源システム、電源側制御部及び電動車輌
US8793041B2 (en) * 2008-10-31 2014-07-29 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Electric powered vehicle and control method for the same
JP5187152B2 (ja) * 2008-11-17 2013-04-24 トヨタ自動車株式会社 車両の電源システムおよび車両
WO2010058479A1 (ja) * 2008-11-21 2010-05-27 トヨタ自動車株式会社 車両の制御装置および制御方法
US8274173B2 (en) * 2008-12-02 2012-09-25 General Electric Company Auxiliary drive apparatus and method of manufacturing same
JP5267092B2 (ja) * 2008-12-08 2013-08-21 トヨタ自動車株式会社 電源システムおよびそれを備えた車両、ならびに電源システムの制御方法
US8648565B2 (en) 2008-12-09 2014-02-11 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Power supply system of vehicle
JP5109958B2 (ja) * 2008-12-16 2012-12-26 トヨタ自動車株式会社 電源システムおよびそれを備えた車両、ならびに電源システムの制御方法
JP5245846B2 (ja) * 2009-01-15 2013-07-24 トヨタ自動車株式会社 動力出力装置およびその制御方法並びにハイブリッド車
US8604751B2 (en) 2009-02-03 2013-12-10 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Charging system for vehicle and method for controlling charging system
CN102334260B (zh) * 2009-02-25 2014-03-12 丰田自动车株式会社 车辆控制装置及控制方法
JP5579166B2 (ja) * 2009-04-01 2014-08-27 住友重機械工業株式会社 ハイブリッド型作業機械
JP5187263B2 (ja) * 2009-04-09 2013-04-24 トヨタ自動車株式会社 ハイブリッド車両およびハイブリッド車両の制御方法
JP5449840B2 (ja) * 2009-04-17 2014-03-19 パナソニック株式会社 充放電制御回路、及び電源装置
JP5391805B2 (ja) * 2009-04-22 2014-01-15 トヨタ自動車株式会社 ハイブリッド自動車および異常判定方法
JP5310231B2 (ja) * 2009-04-23 2013-10-09 トヨタ自動車株式会社 動力出力装置およびその制御方法並びにハイブリッド車
JP4985873B2 (ja) 2009-04-23 2012-07-25 トヨタ自動車株式会社 電動車両の電源システムおよびその制御方法
EP2439098A4 (en) 2009-06-05 2017-05-17 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Electric car, and wholly allowable discharge electric energy setting method in the electric car
JP5371580B2 (ja) * 2009-06-29 2013-12-18 ヤンマー株式会社 発電システム
JP5326905B2 (ja) * 2009-07-24 2013-10-30 トヨタ自動車株式会社 電源システムおよびそれを備える電動車両、ならびに電源システムの制御方法
JP5381467B2 (ja) * 2009-07-30 2014-01-08 トヨタ自動車株式会社 駆動装置およびその絶縁抵抗低下箇所判定方法並びに車両
JP4957873B2 (ja) * 2009-08-07 2012-06-20 トヨタ自動車株式会社 電動車両の電源システムおよびその制御方法
JP4993036B2 (ja) * 2009-08-07 2012-08-08 トヨタ自動車株式会社 電動車両の電源システム
JP5604856B2 (ja) * 2009-11-18 2014-10-15 富士通株式会社 制御装置、制御方法および制御プログラム
JP5359837B2 (ja) * 2009-12-10 2013-12-04 トヨタ自動車株式会社 電源装置
JP5382138B2 (ja) * 2009-12-25 2014-01-08 トヨタ自動車株式会社 組電池の異常検出装置
EP2548777B1 (en) * 2010-03-15 2016-10-05 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Vehicle
IT1399313B1 (it) * 2010-04-07 2013-04-16 Ferrari Spa Impianto elettrico di un veicolo stradale con propulsione elettrica e relativo metodo di controllo
US9246337B2 (en) * 2010-04-23 2016-01-26 Hitachi, Ltd. Battery pack and battery pack controller
WO2012014324A1 (ja) * 2010-07-30 2012-02-02 三菱電機株式会社 電気車の推進制御装置、および鉄道車両システム
JP5183709B2 (ja) * 2010-09-27 2013-04-17 三菱電機株式会社 車両用電源装置
US8957543B2 (en) * 2010-10-15 2015-02-17 Nextek Power Systems, Inc. Arrangement for and method of dynamically managing electrical power between an electrical power source and an electrical load
JP5307847B2 (ja) * 2011-04-19 2013-10-02 三菱電機株式会社 車両用電源システム
KR101713371B1 (ko) 2011-05-10 2017-03-07 닛산 지도우샤 가부시키가이샤 전원 차단 유닛
DE102011079359A1 (de) * 2011-07-18 2013-01-24 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Ladevorrichtung mit Hilfsnetzteil
JP5772355B2 (ja) * 2011-08-01 2015-09-02 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
WO2013027337A1 (ja) * 2011-08-24 2013-02-28 パナソニック株式会社 車両用電源装置
WO2013046314A1 (ja) 2011-09-27 2013-04-04 トヨタ自動車株式会社 電源システムおよびその制御方法
US9103317B2 (en) * 2011-11-18 2015-08-11 Rafael Garcia Wind operated electricity generating system
US9231409B2 (en) * 2012-01-24 2016-01-05 Texas Instruments Incorporated Sourcing and securing dual supply rails of tamper protected battery backed domain
BR112014018596B1 (pt) * 2012-02-01 2020-04-14 Toyota Motor Co Ltd dispositivo de acionamento para veículo híbrido
US9156364B2 (en) 2012-02-14 2015-10-13 Ut-Battelle, Llc Wireless power charging using point of load controlled high frequency power converters
DE102012207379A1 (de) * 2012-05-03 2013-11-07 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Versorgung eines elektrischen Antriebes mit elektrischem Strom
US20150069950A1 (en) * 2012-05-22 2015-03-12 Sony Corporation Control system
FR2995263B1 (fr) * 2012-09-10 2015-08-21 Batscap Sa Procede et dispositif de gestion d'ensembles de stockage d'energie electrique pour l'alimentation electrique d'un vehicule a moteur electrique
CN103847530B (zh) * 2012-12-03 2017-04-12 通用电气公司 电驱动系统及其能量管理方法
RU2539323C2 (ru) * 2013-02-13 2015-01-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Иркутский государственный университет путей сообщения (ФГБОУ ВПО ИрГУПС) Способ фазового управления тиристорными преобразователями, одновременно работающими на индивидуальные нагрузки
JP5683627B2 (ja) * 2013-03-22 2015-03-11 トヨタ自動車株式会社 電源制御装置
JP2014212645A (ja) * 2013-04-19 2014-11-13 株式会社東芝 蓄電システム
JP5838998B2 (ja) * 2013-05-24 2016-01-06 株式会社デンソー 異常診断システム
WO2015001621A1 (ja) * 2013-07-02 2015-01-08 三菱電機株式会社 ハイブリッド駆動システム
BR112016002592B1 (pt) * 2013-08-06 2022-06-14 Volvo Truck Corporation Sistema de energia híbrido em um veículo, método para operação de sistema de energia híbrido em um veículo, e veículo compreendendo sistema de energia híbrido
KR101491933B1 (ko) * 2013-11-19 2015-02-09 엘에스산전 주식회사 병렬 인버터 제어 장치
US9550421B2 (en) * 2014-03-17 2017-01-24 Denso International America, Inc. DC-to-DC converter with variable set-point control
EP2965935B1 (en) 2014-06-17 2017-10-04 FERRARI S.p.A. Electric power system of a vehicle with electric propulsion
KR101643864B1 (ko) * 2014-08-26 2016-07-29 엘지전자 주식회사 차량용 구동모듈
CN106143170B (zh) * 2015-03-31 2020-11-17 通用电气公司 具有增程器的能量存储系统及能量管理控制方法
DE102015224067A1 (de) * 2015-12-02 2017-06-08 Borgward Trademark Holdings Gmbh Batteriemanagementsystem, Fahrzeug damit und Verfahren zur Batterierelais-Steuerung
JP6492001B2 (ja) * 2015-12-22 2019-03-27 本田技研工業株式会社 駆動装置、輸送機器及び制御方法
DE102016005960A1 (de) * 2016-05-13 2017-11-16 Man Truck & Bus Ag Energiespeichersystem eines Kraftfahrzeugs und Betriebsverfahren hierfür
JP6699362B2 (ja) * 2016-06-01 2020-05-27 三菱自動車工業株式会社 車両用電源装置
CN107696863B (zh) * 2016-08-08 2020-03-31 比亚迪股份有限公司 电动汽车的能量管理系统及其控制方法、电动汽车
JP6642393B2 (ja) * 2016-11-28 2020-02-05 株式会社オートネットワーク技術研究所 車載更新システム
JP6654594B2 (ja) * 2017-03-16 2020-02-26 ヤンマー株式会社 エンジンシステム
JP2019054677A (ja) * 2017-09-19 2019-04-04 トヨタ自動車株式会社 電源装置
US10727680B2 (en) 2017-09-22 2020-07-28 Nio Usa, Inc. Power systems and methods for electric vehicles
US10688882B2 (en) * 2017-09-29 2020-06-23 Nio Usa, Inc. Power systems and methods for electric vehicles
JP6888512B2 (ja) * 2017-10-16 2021-06-16 トヨタ自動車株式会社 ハイブリッド自動車
JP6671402B2 (ja) * 2018-02-22 2020-03-25 本田技研工業株式会社 車両用電源装置
JP7176852B2 (ja) * 2018-03-30 2022-11-22 本田技研工業株式会社 車両電源システム
JP7081959B2 (ja) * 2018-03-30 2022-06-07 本田技研工業株式会社 車両電源システム
KR102530940B1 (ko) * 2018-04-23 2023-05-11 현대자동차주식회사 차량용 에너지저장장치 시스템
JP7189693B2 (ja) * 2018-07-13 2022-12-14 株式会社Subaru 電源システム
US10922203B1 (en) * 2018-09-21 2021-02-16 Nvidia Corporation Fault injection architecture for resilient GPU computing
JP2020058161A (ja) * 2018-10-03 2020-04-09 株式会社日立パワーソリューションズ 電力需給システム
DE102018218824B3 (de) * 2018-11-05 2020-02-27 Volkswagen Aktiengesellschaft Stromrichteranordnung für ein Fahrzeug und Fahrzeug mit einer solchen Stromrichteranordnung
CN113195288A (zh) * 2018-12-14 2021-07-30 沃尔沃卡车集团 用于车辆的电力传输系统
JP6902061B2 (ja) * 2019-02-19 2021-07-14 矢崎総業株式会社 電力分配システム
CN112389176B (zh) * 2019-08-13 2021-11-26 纬湃科技投资(中国)有限公司 集成式电驱动系统与包括该系统的电动车辆
JP7013500B2 (ja) * 2020-01-30 2022-01-31 矢崎総業株式会社 車両電源システム
IT202000002566A1 (it) * 2020-02-10 2021-08-10 Hitachi Rail S P A Veicolo a trazione elettrica includente un sistema di gestione di energia, e metodo di gestione di energia in tale veicolo a trazione elettrica
KR20220090168A (ko) * 2020-12-22 2022-06-29 현대자동차주식회사 차량의 전력 제어 방법 및 전력 제어 장치
CN112994106B (zh) * 2021-03-30 2022-05-10 西南交通大学 一种用于高铁的再生制动能量管理方法
JP2022156736A (ja) * 2021-03-31 2022-10-14 本田技研工業株式会社 車両、車両制御装置、車両制御プログラム及び車両制御方法
EP4106127B1 (en) * 2021-06-14 2024-05-15 Aptiv Technologies AG Electrical architecture
EP4286203A1 (en) * 2022-05-31 2023-12-06 Ningbo Geely Automobile Research & Development Co. Ltd. A power supply and distribution system for an electric vehicle and a method for controlling the system
WO2023238250A1 (ja) * 2022-06-07 2023-12-14 株式会社Nittan 電気自動車用蓄電装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002010502A (ja) * 2000-06-16 2002-01-11 Sansha Electric Mfg Co Ltd 蓄電池用充放電装置
JP2003209969A (ja) * 2001-12-06 2003-07-25 General Motors Corp <Gm> 電動モータ電源管理システム
JP2006288129A (ja) * 2005-04-04 2006-10-19 Toyota Motor Corp 複数の電源を備えた電源システム及びそれを備えた車両
JP2006333552A (ja) * 2005-05-23 2006-12-07 Toyota Motor Corp 電源システム

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2025862C1 (ru) 1992-01-30 1994-12-30 Юлий Иосифович Майзенберг Устройство управления зарядом аккумуляторной батареи транспортного средства
JPH07274378A (ja) * 1994-03-31 1995-10-20 Nissan Motor Co Ltd 車両用電源制御装置
DE19846319C1 (de) * 1998-10-08 2000-02-17 Daimler Chrysler Ag Energieversorgungsschaltung für ein Kraftfahrzeugbordnetz mit zwei Spannungsversorgungszweigen
JP3702749B2 (ja) * 2000-05-24 2005-10-05 トヨタ自動車株式会社 ハイブリッド車両およびその制御方法
KR100387483B1 (ko) * 2000-12-30 2003-06-18 현대자동차주식회사 전기 자동차용 배터리의 충전상태 제어방법
JP3661630B2 (ja) 2001-10-25 2005-06-15 トヨタ自動車株式会社 ハイブリッド車の駆動装置及びその制御方法
JP3893291B2 (ja) 2002-01-10 2007-03-14 パナソニック・イーブイ・エナジー株式会社 ハイブリッド車用電池電源装置
JP3969165B2 (ja) 2002-04-16 2007-09-05 トヨタ自動車株式会社 電圧変換装置、電圧変換方法、電圧変換の制御をコンピュータに実行させる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
JP2004006138A (ja) 2002-05-31 2004-01-08 Fuji Heavy Ind Ltd 組電池システムおよび組電池システムのフェールセーフ方法
CN1306675C (zh) * 2002-12-26 2007-03-21 北京机电研究所 用于电动汽车动力蓄电池组的管理装置
US7352154B2 (en) * 2004-01-14 2008-04-01 Vanner, Inc. Electrical system control for a vehicle
JP4140552B2 (ja) * 2004-04-28 2008-08-27 トヨタ自動車株式会社 自動車用電源装置およびそれを備える自動車
JP4735000B2 (ja) * 2004-10-29 2011-07-27 トヨタ自動車株式会社 モータ駆動装置
JP4701821B2 (ja) * 2005-05-02 2011-06-15 トヨタ自動車株式会社 負荷駆動装置およびそれを搭載した車両
JP4501893B2 (ja) * 2006-04-24 2010-07-14 トヨタ自動車株式会社 電源システムおよび車両
JP4379430B2 (ja) * 2006-04-24 2009-12-09 トヨタ自動車株式会社 電源システムおよび車両
JP4337848B2 (ja) * 2006-07-10 2009-09-30 トヨタ自動車株式会社 電源システムおよびそれを備える車両、ならびに温度管理方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002010502A (ja) * 2000-06-16 2002-01-11 Sansha Electric Mfg Co Ltd 蓄電池用充放電装置
JP2003209969A (ja) * 2001-12-06 2003-07-25 General Motors Corp <Gm> 電動モータ電源管理システム
JP2006288129A (ja) * 2005-04-04 2006-10-19 Toyota Motor Corp 複数の電源を備えた電源システム及びそれを備えた車両
JP2006333552A (ja) * 2005-05-23 2006-12-07 Toyota Motor Corp 電源システム

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