KR101052603B1 - 전원시스템 및 그것을 구비한 차량, 축전장치의 승온제어방법, 및 축전장치의 승온제어를 컴퓨터에 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체 - Google Patents

전원시스템 및 그것을 구비한 차량, 축전장치의 승온제어방법, 및 축전장치의 승온제어를 컴퓨터에 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체 Download PDF

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Abstract

축전장치(6)의 승온제어시, 컨버터 ECU(2)는, 주정모선(MPL) 및 주부모선(MNL)을 거쳐 축전장치(6) 및 축전부(7) 사이에서 전력이 수수되도록 컨버터(8)를 제어한다. 구체적으로는, 컨버터 ECU(2)는, 전압값(Vh)이 제 1 전압값에 도달하면, 컨버터(8)의 목표전압을 제 1 전압값보다 낮은 제 2 전압값으로 설정하고, 전압값(Vh)이 제 2 전압값에 도달하면, 컨버터(8)의 목표전압을 제 1 전압값으로 설정한다.

Description

전원시스템 및 그것을 구비한 차량, 축전장치의 승온제어방법, 및 축전장치의 승온제어를 컴퓨터에 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체{POWER SYSTEM AND VEHICLE HAVING SAME, METHOD FOR CONTROLLING TEMPERATURE RISE OF POWER STORAGE DEVICE, AND COMPUTER-READABLE RECORDING MEDIUM ON WHICH PROGRAM FOR ALLOWING COMPUTER TO EXECUTE TEMPERATURE RISE CONTROL OF POWER STORAGE DEVICE IS RECORDED}
본 발명은, 전원시스템에 포함되는 축전장치를 승온하기 위한 제어기술에 관한 것이다.
최근, 환경문제를 배경으로, 하이브리드 자동차(Hybrid Vehicle)나 전기자동차(Electric Vehicle) 등이 주목받고 있다. 이들 차량은, 동력원으로서 전동기를 탑재하고, 그 전력원으로서 2차 전지나 커패시터 등의 축전장치를 탑재한다.
일반적으로, 2차 전지나 커패시터 등의 축전장치는, 온도가 저하하면 용량이 저하하고, 그 결과, 충방전 특성이 저하한다. 따라서 상기와 같은 차량에서는, 차량 시스템의 기동 후, 축전장치의 온도가 저하하고 있는 경우에는, 신속하게 축전장치를 승온할 필요가 있다.
일본국 특개2005-332777호 공보는, 저온시에 배터리의 충방전을 제어하여 배 터리의 내부 발열에 의해 배터리를 난기(暖機)하는 웜업 제어장치를 개시한다. 이 웜업 제어장치는, 충방전 패턴 설정수단과, 리미터값 설정수단과, 웜업 제어수단을 구비한다. 충방전 패턴 설정수단은, 배터리상태에 의거하여, 배터리의 충전과 방전을 교대로 펄스형상으로 반복하는 충방전 패턴을 가변 설정한다. 리미터값 설정수단은, 배터리 온도에 따라, 충방전 패턴의 최대 진폭을 규제하는 리미터값을 가변 설정한다. 웜업 제어수단은, 배터리 온도가 규정 온도 미만일 때, 충방전 패턴 설정수단에 의해 설정된 충방전 패턴에 따르는 배터리의 충방전을, 리미터값 설정수단에 의해 설정된 리미터값의 범위 내에서 실행한다.
이 웜업 제어장치에 의하면, 저온시에 배터리의 상태에 따라 충방전을 효율적으로 제어하여 내부 발열에 의한 온도 상승을 촉진할 수 있어, 저온시에 저하한 배터리용량을 조기에 회복시킬 수 있다.
그러나, 상기한 일본국 특개2005-332777호 공보에서는, 배터리와 인버터와의 사이에 설치되어 배터리 및 인버터 사이에서 전압 변환 가능한 컨버터와, 컨버터에 병렬하여 인버터에 접속되는 축전부(커패시터 등)를 구비하는 전원시스템에 있어서의 승온제어에 대해서는 특별히 개시되어 있지 않다.
따라서, 본 발명의 목적은, 축전장치 및 부하장치 사이에서 전압 변환 가능한 컨버터와 컨버터에 병렬하여 부하장치에 접속되는 축전부를 이용하여 축전장치를 승온 가능한 전원시스템 및 그것을 구비한 차량을 제공하는 것이다.
또, 본 발명의 다른 목적은, 축전장치 및 부하장치 사이에서 전압 변환 가능한 컨버터와 컨버터에 병렬하여 부하장치에 접속되는 축전부를 이용하여 축전장치를 승온하기 위한 승온제어방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 축전장치 및 부하장치 사이에서 전압 변환 가능한 컨버터와 컨버터에 병렬하여 부하장치에 접속되는 축전부를 이용하여 축전장치를 승온하기 위한 승온제어를 컴퓨터에 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체를 제공하는 것이다.
본 발명에 의하면, 전원시스템은, 부하장치로 전력을 공급 가능한 전원시스템으로서, 충방전 가능한 축전장치와, 전력선과, 컨버터와, 축전부와, 제어장치와, 전압센서를 구비한다. 전력선은, 상기 전원시스템과 부하장치와의 사이에서 전력을 수수 가능하도록 구성된다. 컨버터는, 축전장치와 전력선과의 사이에 설치되어, 축전장치와 전력선과의 사이에서 전압 변환을 행한다. 축전부는, 충방전 가능하고, 전력선에 접속된다. 제어장치는, 사전설정(所定)된 목표값을 설정하여 컨버터를 제어한다. 전압센서는, 전력선의 전압을 검출한다. 제어장치는, 축전장치 및 축전부의 적어도 한쪽을 승온하는 승온제어시, 전압센서로부터의 검출 전압이 하한값에 도달하면, 축전장치로부터 전력선을 거쳐 축전부로 컨버터가 전력을 흘리 도록 목표값을 설정하고, 검출 전압이 상한값에 도달하면, 축전부에서 전력선을 거쳐 축전장치로 컨버터가 전력을 흘리도록 목표값을 설정한다.
바람직하게는, 상하한값은, 축전장치의 상태에 따라서 설정된다.
더 바람직하게는, 상하한값은, 축전장치의 온도가 낮을수록 큰 값으로 설정된다.
또 더 바람직하게는, 상하한값은, 축전장치의 충전상태를 나타내는 상태량이 적을수록 큰 값으로 설정된다.
바람직하게는, 상하한값은, 전력선의 전압 상한값을 넘지 않는 범위에서 전압 상한값 근방에 설정된다.
또, 바람직하게는, 상하한값은, 축전부를 우선하여 승온할 때, 축전장치의 전압을 하회하지 않는 범위에서 축전장치의 전압 근방에 설정된다.
바람직하게는, 제어장치는, 전력선의 전압이 목표전압이 되도록 컨버터를 제어한다. 그리고, 제어장치는, 승온제어시, 검출 전압이 하한값에 도달하면, 하한값보다 높은 제 1 전압값에 목표전압을 설정하고, 검출 전압이 상한값에 도달하면상한값보다 낮은 제 2 전압값에 목표전압을 설정한다.
더 바람직하게는, 제 1 전압값은, 상한값이고, 제 2 전압값은, 하한값이다.
또 바람직하게는, 제어장치는, 축전장치의 충방전 전류가 목표전류가 되도록 컨버터를 제어한다. 그리고, 제어장치는, 승온제어시, 검출 전압이 하한값에 도달하면, 축전장치가 방전하도록 목표전류를 제 1 전류값에 설정하고, 검출 전압이 상한값에 도달하면, 축전장치가 충전되도록 목표전류를 제 2 전류값에 설정한다.
더 바람직하게는, 제 2 전류값은, 제 1 전류값의 부호를 반전한 값이다. 바람직하게는, 축전장치는, 2차 전지를 포함하고, 축전부는, 커패시터를 포함한다.
바람직하게는, 축전부는, 전력선의 전력 변동 성분을 저감하는 평활콘덴서이다.
또, 본 발명에 의하면, 차량은, 상기한 어느 하나의 전원시스템과, 전원시스템으로부터 전력의 공급을 받아 차량의 구동력을 발생하는 구동력 발생부를 구비한다.
또, 본 발명에 의하면, 승온제어방법은, 부하장치로 전력을 공급 가능한 전원시스템에서의 축전장치의 승온제어방법이다. 전원시스템은, 충방전 가능한 축전장치와, 전력선과, 컨버터와, 축전부와, 전압센서를 구비한다. 전력선은, 상기 전원시스템과 부하장치와의 사이에서 전력을 수수 가능하도록 구성된다. 컨버터는, 축전장치와 전력선과의 사이에 설치되고, 축전장치와 전력선과의 사이에서 전압 변환을 행한다. 축전부는, 충방전 가능하고, 전력선에 접속된다. 전압센서는, 전력선의 전압을 검출한다. 그리고, 승온제어방법은, 사전설정된 목표값을 설정하여 컨버터를 제어하는 제 1 단계와, 전압센서로부터의 검출 전압이 하한값에 도달하였는지의 여부를 판정하는 제 2 단계와, 검출 전압이 하한값에 도달하였다고 판정되었을 때, 축전장치로부터 전력선을 거쳐 축전부로 컨버터가 전력을 흘리도록 목표값을 설정하는 제 3 단계와, 검출 전압이 상한값에 도달하였는지의 여부를 판정하는 제 4 단계와, 검출 전압이 상한값에 도달하였다고 판정되었을 때, 축전부에서 전력선을 거쳐 축전장치로 컨버터가 전력을 흘리도록 목표값을 설정하는 제 5 단계를 포함한다.
또, 본 발명에 의하면, 기록매체는, 부하장치로 전력을 공급 가능한 전원시스템에서의 축전장치의 승온제어를 컴퓨터에 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체이다. 전원시스템은, 충방전 가능한 축전장치와, 전력선과, 컨버터와, 축전부와, 전압센서를 구비한다. 전력선은, 상기 전원시스템과 부하장치와의 사이에서 전력을 수수 가능하도록 구성된다. 컨버터는, 축전장치와 전력선과의 사이에 설치되고, 축전장치와 전력선과의 사이에서 전압 변환을 행한다. 축전부는, 충방전 가능하고, 전력선에 접속된다. 전압센서는, 전력선의 전압을 검출한다. 그리고, 기록매체는, 사전설정된 목표값을 설정하여 컨버터를 제어하는 제 1 단계와, 전압센서로부터의 검출 전압이 하한값에 도달하였는지의 여부를 판정하는 제 2 단계와, 검출 전압이 하한값에 도달하였다고 판정되었을 때, 축전장치로부터 전력선을 거쳐 축전부로 컨버터가 전력을 흘리도록 목표값을 설정하는 제3 단계와, 검출 전압이 상한값에 도달하였는지의 여부를 판정하는 제 4 단계와, 검출 전압이 상한값에 도달하였다고 판정되었을 때, 축전부에서 전력선을 거쳐 축전장치로 컨버터가 전력을 흘리도록 목표값을 설정하는 제 5 단계를 컴퓨터에 실행시키기 위한 프로그램을 기록한다.
본 발명에서는, 축전장치와 전력선과의 사이에 컨버터가 설치되고, 전력선에 축전부가 접속된다. 그리고, 축전장치 및 축전부의 적어도 한쪽을 승온하는 승온제어시, 전압센서로부터의 검출 전압이 하한값에 도달하면, 축전장치로부터 전력선을 거쳐 축전부로 컨버터가 전력을 흘리도록 컨버터의 목표값이 설정되고, 전압센서로부터의 검출 전압이 상한값에 도달하면, 축전부에서 전력선을 거쳐 축전장치로 컨버터가 전력을 흘리도록 컨버터의 목표값이 설정되기 때문에, 전원시스템과 부하장치와의 사이에서 전력을 수수하지 않고, 또한 전력선의 전압을 상하한값 내로 제어하면서, 축전장치와 축전부와의 사이에서 전력을 수수할 수 있다.
따라서, 본 발명에 의하면, 전원시스템이 부하장치와 전력의 수수를 개시하기 전에, 축전장치를 승온할 수 있다. 그 결과, 저온하에서도, 차량의 주행개시시부터 축전장치의 충방전 특성을 충분히 확보할 수 있다.
또, 본 발명에 의하면, 전력선의 전압이 과전압이 되는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 전력선에 접속되는 각 기기를 과전압 파괴로부터 보호할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태 1에 의한 차량의 전체 블럭도,
도 2는 도 1에 나타내는 컨버터의 개략 구성도,
도 3은 도 1에 나타내는 컨버터 ECU의 기능 블럭도,
도 4는 도 3에 나타내는 승온제어부의 상세한 기능 블럭도,
도 5는 도 4에 나타내는 승온제어부에 의한 승온제어의 플로우차트,
도 6은 승온제어시에 있어서의 전압 및 전류의 파형도,
도 7은 효율적인 승온제어를 실현하기 위한 전압설정과 그때의 전압파형을 나타낸 도,
도 8은 축전부의 승온을 우선하는 경우의 전압설정과 그때의 전압파형을 나타낸 도,
도 9는 실시형태 2에서의 승온제어부의 상세한 기능 블럭도,
도 10은 도 9에 나타내는 승온제어부에 의한 승온제어의 플로우차트,
도 11은 승온제어시에 있어서의 전압 및 전류의 파형도,
도 12는 효율적인 승온제어를 실현하기 위한 전압설정과 그때의 전압 및 전류의 파형을 나타낸 도,
도 13은 축전부의 승온을 우선하는 경우의 전압설정과 그때의 전압 및 전류의 파형을 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대하여, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한, 도면에서 동일 또는 상당부분에는 동일부호를 붙이고 그 설명은 반복하지 않는다.
(실시형태 1)
도 1은, 본 발명의 실시형태 1에 의한 차량의 전체 블럭도이다. 도 1을 참조하여, 이 차량(100)은, 전원시스템(1)과, 구동력 발생부(3)를 구비한다. 구동력 발생부(3)는, 인버터(30-1, 30-2)와, 모터제너레이터(34-1, 34-2)와, 동력 전달기구(36)와, 구동축(38)과, 구동 ECU(Electronic Control Unit)(32)를 포함한다.
인버터(30-1, 30-2)는, 주정모선(MPL) 및 주부모선(MNL)에 병렬 접속된다. 그리고, 인버터(30-1, 30-2)는, 전원시스템(1)으로부터 공급되는 구동전력(직류전력)을 교류전력으로 변환하여 각각 모터제너레이터(34-1, 34-2)로 출력한다. 또, 인버터(30-1, 30-2)는, 각각 모터제너레이터(34-1, 34-2)가 발전하는 교류전력을 직류전력으로 변환하여 회생전력으로서 전원시스템(1)로 출력한다.
또한, 각 인버터(30-1, 30-2)는, 예를 들면, 3상분의 스위칭소자를 포함하는 브리지회로로 이루어진다. 그리고, 인버터(30-1, 30-2)는, 각각 구동 ECU(32)로부터의 구동신호(PWM1, PWM2)에 따라 스위칭동작을 행함으로써, 대응 모터제너레이터를 구동한다.
모터제너레이터(34-1, 34-2)는, 각각 인버터(30-1, 30-2)로부터 공급되는 교류전력을 받아 회전구동력을 발생한다. 또, 모터제너레이터(34-1, 34-2)는, 외부로부터의 회전력을 받아 교류전력을 발전한다. 예를 들면, 모터제너레이터(34-1, 34-2)는, 영구자석이 매설된 로터를 구비하는 3상 교류 회전전기로 이루어진다. 그리고, 모터제너레이터(3-1, 34-2)는, 동력 전달기구(36)와 연결되고, 동력 전달기구(36)에 다시 연결되는 구동축(38)을 거쳐 회전 구동력이 차륜(도시 생략)으로 전달된다.
또한, 구동력 발생부(3)가 하이브리드 차량에 적용되는 경우에는, 모터제너레이터(34-1, 34-2)는, 동력 전달기구(36) 또는 구동축(38)을 거쳐 엔진(도시 생략)에도 연결된다. 그리고, 구동 ECU(32)에 의하여, 엔진이 발생하는 구동력과 모터제너레이터(34-1, 34-2)가 발생하는 구동력이 최적의 비율이 되도록 제어가 실행된다. 이와 같은 하이브리드 차량에 적용되는 경우에는, 모터제너레이터(34-1, 34-2) 중 어느 한쪽을 오로지 전동기로서 기능시키고, 다른쪽의 모터제너레이터를 오로지 발전기로서 기능시켜도 된다.
구동 ECU(32)는, 도시 생략한 각 센서로부터 송신된 신호, 주행상황 및 액셀러레이터 개도 등에 의거하여, 모터제너레이터(34-1, 34-2)의 토오크 목표값(TR1, TR2) 및 회전수 목표값(MRNl, MRN2)을 산출한다. 그리고, 구동 ECU(32)는, 모터제너레이터(34-1)의 발생 토오크 및 회전수가 각각 토오크 목표값(TR1) 및 회전수 목표값(MRNl)이 되도록 구동신호(PWM1)를 생성하여 인버터(30-1)를 제어하고, 모터제너레이터(34-2)의 발생 토오크 및 회전수가 각각 토오크 목표값(TR2) 및 회전수 목 표값(MRN2)이 되도록 구동신호(PWM2)를 생성하여 인버터(30-2)를 제어한다. 또, 구동 ECU(32)는, 산출한 토오크 목표값(TR1, TR2) 및 회전수 목표값(MRN1, MRN2)을 전원시스템(1)의 컨버터 ECU(2)(뒤에서 설명)로 출력한다.
한편, 전원시스템(1)은, 축전장치(6)와, 축전부(7)와, 컨버터(8)와, 평활콘덴서(C)와, 컨버터 ECU(2)와, 전지 ECU(4)와, 전류센서(10)와, 전압센서(12, 18)와, 온도센서(14-1, 14-2)를 포함한다.
축전장치(6)는, 충방전 가능한 직류전원이고, 예를 들면, 니켈수소전지나 리튬이온전지 등의 2차 전지로 이루어진다. 축전장치(6)는, 양극선(PL) 및 음극선(NL)을 거쳐 컨버터(8)에 접속된다. 축전부(7)도, 충방전 가능한 직류전원이고, 예를 들면, 전기 2중층 커패시터로 이루어진다. 축전부(7)는, 주정모선(MPL) 및 주부모선(MNL)에 접속된다. 또한, 축전장치(6)를 커패시터로 구성하여도 되고, 축전부(7)를 2차 전지로 구성하여도 된다.
컨버터(8)는, 축전장치(6)와 주정모선(MPL) 및 주부모선(MNL)과의 사이에 설치되고, 컨버터 ECU(2)로부터의 구동신호(PWC)에 의거하여, 축전장치(6)와 주정모선(MPL) 및 주부모선(MNL)과의 사이에서 전압 변환을 행한다.
평활콘덴서(C)는, 주정모선(MPL)과 주부모선(MNL)과의 사이에 접속되고, 주정모선(MPL) 및 주부모선(MNL)에 포함되는 전력 변동 성분을 저감한다. 전압센서(18)는, 주정모선(MPL) 및 주부모선(MNL) 사이의 전압값(Vh)을 검출하고, 그 검출결과를 컨버터 ECU(2)로 출력한다.
전류센서(10)는, 축전장치(6)에 대하여 입출력되는 전류값(Ib)을 검출하고, 그 검출결과를 컨버터 ECU(2) 및 전지 ECU(4)로 출력한다. 또한, 전류센서(10)는, 축전장치(6)로부터 출력되는 전류(방전 전류)를 양의 값으로서 검출하고, 축전장치(6)에 입력되는 전류(충전 전류)를 음의 값으로서 검출한다. 또한, 도면에서는 전류센서(10)가 양극선(PL)의 전류값을 검출하는 경우가 나타나 있으나, 전류센서(10)는 음극선(NL)의 전류를 검출하여도 된다.
전압센서(12)는, 축전장치(6)의 전압값(Vb)을 검출하여, 그 검출결과를 컨버터 ECU(2) 및 전지 ECU(4)로 출력한다. 온도센서(14-1, 14-2)는, 축전장치(6) 내부의 온도(Tb1) 및 축전부(7) 내부의 온도(Tb2)를 각각 검출하고, 그 검출결과를 전지 ECU(4)로 출력한다.
전지 ECU(4)는, 전류센서(10)로부터의 전류값(Ib), 전압센서(12)로부터의 전압값(Vb) 및 온도센서(14-1)로부터의 온도(Tb1)에 의거하여, 축전장치(6)의 충전상태(State Of Charge : SOC)를 나타내는 상태량(SOC)을 산출하고, 그 산출한 상태량 (SOC)을 온도(Tb1, Tb2)와 함께 컨버터 ECU(2)로 출력한다. 또한, 상태량(SOC)의 산출방법에 대해서는, 여러가지 공지의 방법을 사용할 수 있다.
컨버터 ECU(2)는, 전류센서(10) 및 전압센서(12, 18)로부터의 각 검출값, 전지 ECU(4)로부터의 온도(Tb1, Tb2) 및 상태량 SOC, 및 구동 ECU(32)로부터의 토오크 목표값(TR1, TR2) 및 회전수 목표값(MRN1, MRN2)에 의거하여, 컨버터(8)를 구동하기 위한 구동신호(PWC)를 생성한다. 그리고, 컨버터 ECU(2)는, 그 생성한 구동신호(PWC)를 컨버터(8)로 출력하고, 컨버터(8)를 제어한다. 또한, 컨버터 ECU(2)의 구성에 대해서는, 나중에 상세하게 설명한다.
도 2는, 도 1에 나타낸 컨버터(8)의 개략 구성도이다. 도 2를 참조하여, 컨버터(8)는, 초버회로(40)와, 정모선(LNA)과, 부모선(LNC)과, 배선(LNB)과, 평활콘덴서(C1)를 포함한다. 초버회로(40)는, 트랜지스터(QA, QB)와, 다이오드(DA, DB)와, 인덕터(L)를 포함한다.
정모선(LNA)은, 한쪽 끝이 트랜지스터(QB)의 콜렉터에 접속되고, 다른쪽 끝이 주정모선(MPL)에 접속된다. 부모선(LNC)은, 한쪽 끝이 음극선(NL)에 접속되고, 다른쪽 끝이 주부모선(MNL)에 접속된다.
트랜지스터(QA, QB)는, 부모선(LNC)과 정모선(LNA)과의 사이에 직렬로 접속된다. 구체적으로는, 트랜지스터(QA)의 에미터가 부모선(LNC)에 접속되고, 트랜지스터(QB)의 콜렉터가 정모선(LNA)에 접속된다. 다이오드(DA, DB)는, 각각 트랜지스터(QA, QB)에 역병렬로 접속된다. 인덕터(L)는, 트랜지스터(QA)와 트랜지스터(QB)의 접속점에 접속된다.
배선(LNB)은, 한쪽 끝이 양극선(PL)에 접속되고, 다른쪽 끝이 인덕터(L)에 접속된다. 평활콘덴서(C1)는, 배선(LNB)과 부모선(LNC)과의 사이에 접속되고, 배선(LNB) 및 부모선(LNC) 사이의 직류전압에 포함되는 교류성분을 저감한다.
그리고, 초퍼회로(40)는, 컨버터 ECU(2)(도시 생략)로부터의 구동신호(PWC)에 따라, 축전장치(6)의 방전시에는, 양극선(PL) 및 음극선(NL)으로부터 받는 직류전력(구동전력)을 승압하고, 축전장치(6)의 충전시에는, 주정모선(MPL) 및 주부모선(MNL)으로부터 받는 직류전력(회생 전력)을 강압한다.
이하, 컨버터(8)의 전압 변환 동작(승압동작 및 강압동작)에 대하여 설명한 다. 승압 동작시에 있어서, 컨버터 ECU(2)는, 트랜지스터(QB)를 오프상태로 유지하고, 또한 트랜지스터(QA)를 사전설정된 듀티비로 온/오프시킨다. 트랜지스터(QA)의 온기간에서는, 축전장치(6)로부터 배선(LNB), 인덕터(L), 다이오드(DB), 및 정모선(LNA)을 순서대로 거쳐, 방전전류가 주정모선(MPL)으로 흐른다. 동시에, 축전장치(6)로부터 배선(LNB), 인덕터(L), 트랜지스터(QA), 및 부모선(LNC)을 순서대로 거쳐, 펌프 전류가 흐른다. 인덕터(L)는, 이 펌프전류에 의하여 전자에너지를 축적한다. 그리고, 트랜지스터(QA)가 온상태에서 오프상태로 옮겨가면, 인덕터(L)는, 축적한 전자에너지를 방전전류에 중첩한다. 그 결과, 컨버터(8)로부터 주정모선(MPL) 및 주부모선(MNL)으로 공급되는 직류전력의 평균 전압은, 듀티비에 따라 인덕터(L)에 축적되는 전자에너지에 상당하는 전압만큼 승압된다.
한편, 강압동작시에 있어서, 컨버터 ECU(2)는, 트랜지스터(QB)를 사전설정된 듀티비로 온/오프시키고, 또한 트랜지스터(QA)를 오프상태로 유지한다. 트랜지스터(QB)의 온기간에서는, 주정모선(MPL)으로부터 정모선(LNA), 트랜지스터(QB), 인덕터(L) 및 배선(LNB)을 순서대로 거쳐, 충전전류가 축전장치(6)로 흐른다. 그리고, 트랜지스터(QB)가 온상태로부터 오프상태로 옮겨가면, 인덕터(L)가 전류변화를 방해하도록 자속을 발생하기 때문에, 충전전류는, 다이오드(DA), 인덕터(L) 및 배선 (LNB)을 순서대로 거쳐 계속해서 흐른다. 한편으로, 전기에너지적으로 보면, 주정모선(MPL) 및 주부모선(MNL)에서 직류전력이 공급되는 것은 트랜지스터(QB)의 온기간뿐이기 때문에, 충전전류가 일정하게 유지된다고 하면 [인덕터(L)의 인덕턴스가 충분히 크다고 하면], 컨버터(8)로부터 축전장치(6)로 공급되는 직류전력의 평균 전압은, 주정모선(MPL) 및 주부모선(MNL) 사이의 직류전압에 듀티비를 곱한 값이 된다.
이와 같은 컨버터(8)의 전압 변환 동작을 제어하기 위하여, 컨버터 ECU(2)는, 트랜지스터(QA)의 온/오프를 제어하기 위한 구동신호(PWCA) 및 트랜지스터(QB)의 온/오프를 제어하기 위한 구동신호(PWCB)로 이루어지는 구동신호(PWC)를 생성한다.
도 3은, 도 1에 나타낸 컨버터 ECU(2)의 기능 블럭도이다. 도 3을 참조하여, 컨버터 ECU(2)는, 주행시 제어부(42)와, 승온제어부(44)를 포함한다.
주행시 제어부(42)는, 모터제너레이터(34-1, 34-2)의 토오크 목표값(TR1, TR2) 및 회전수 목표값(MRN1, MRN2)을 구동 ECU(32)로부터 받는다. 또, 주행시 제어부(42)는, 전압센서(18)로부터 전압값(Vh)을 받고, 전류센서(10)로부터 전류값(Ib)을 받는다.
그리고, 주행시 제어부(42)는, 승온제어부(44)로부터의 제어신호(CTL)가 비활성화되어 있을 때, 즉, 승온제어부(44)에 의한 승온제어가 실행되어 있지 않을 때, 이들 신호에 의거하여, 컨버터(8)를 구동하기 위한 구동신호(PWC)를 생성하고, 그 생성한 구동신호(PWC)를 컨버터(8)로 출력한다. 한편, 주행시 제어부(42)는, 제어신호(CTL)가 활성화되어 있을 때, 즉, 승온제어부(44)에 의한 승온제어의 실행 중은, 구동신호(PWC)의 생성을 중지한다.
승온제어부(44)는, 전지 ECU(4)로부터 온도(Tb1, Tb2) 및 상태량(SOC)을 받는다. 또, 승온제어부(44)는, 전압센서(12)로부터 전압값(Vb)을 받고, 전압센 서(18)로부터 전압값(Vh)을 받는다. 그리고, 승온제어부(44)는, 온도(Tb1, Tb2) 중 어느 한쪽이 규정값보다 낮을 때, 컨버터(8)와 주정모선(MPL) 및 주부모선(MNL)을 거쳐 축전장치(6) 및 축전부(7) 사이에서 전력의 수수를 행함으로써 축전장치(6) 및 축전부(7)를 승온하는 승온제어를 실행한다.
구체적으로는, 승온제어부(44)는, 온도(Tb1, Tb2) 중 어느 한쪽이 규정값보다 낮을 때, 상기 각 신호에 의거하여 뒤에서 설명하는 방법에 의하여 구동신호 (PWC)를 생성한다. 그리고, 승온제어부(44)는 그 생성한 구동신호(PWC)를 컨버터(8)로 출력함과 동시에, 주행시 제어부(42)로 출력되는 제어신호(CTL)를 활성화한다.
도 4는, 도 3에 나타낸 승온제어부(44)의 상세한 기능 블럭도이다. 도 4를 참조하여, 승온제어부(44)는, 목표값 설정부(50)와, 감산부(52, 56)와, PI 제어부(54)와, 변조부(58)를 포함한다.
목표값 설정부(50)는, 온도(Tbl, Tb2)에 의거하여, 축전장치(6) 및 축전부(7)의 승온제어를 실행할지의 여부를 판정하여, 승온제어의 실행시, 도 3에 나타낸 주행시 제어부(42)로 출력되는 제어신호(CTL)를 활성화한다. 그리고, 목표값 설정부(50)는, 승온제어시, 전압값(Vh)에 의거하여 뒤에서 설명하는 방법에 의하여 컨버터(8)의 목표전압(VR)을 생성하고, 그 생성한 목표전압(VR)을 감산부(52)로 출력한다.
감산부(52)는, 목표값 설정부(50)로부터 출력되는 목표전압(VR)으로부터 전압값(Vh)을 감산하고, 그 연산결과를 PI 제어부(54)로 출력한다. PI 제어부(54) 는, 목표전압(VR)과 전압값(Vh)과의 편차를 입력으로 하여 비례 적분 연산을 행하고, 그 연산결과를 감산부(56)로 출력한다. 감산부(56)는, 전압값(Vb)/목표전압(VR)으로 나타내는 컨버터(8)의 이론 승압비의 역수로부터 PI 제어부(54)의 출력을 감산하고, 그 연산결과를 듀티지령(Ton)으로서 변조부(58)로 출력한다. 또한, 이 감산부(56)에서의 입력항[전압값(Vb)/목표전압(VR)]은, 컨버터(8)의 이론승압비에 의거하는 피드포워드 보상항이다.
변조부(58)는, 듀티지령(Ton)과 도시 생략한 발진부에 의하여 생성되는 반송파(캐리어파)에 의거하여, 컨버터(8)를 구동하기 위한 PWM(Pulse Width Modulation)신호를 생성하고, 그 생성한 PWM 신호를 구동신호(PWC)로서 컨버터(8)의 트랜지스터(QA, QB)로 출력한다.
도 5는, 도 4에 나타낸 승온제어부(44)에 의한 승온제어의 플로우차트이다. 또한, 이 플로우차트에 나타내는 처리는, 일정시간마다 또는 사전설정된 조건의 성립시(예를 들면 시스템 기동시)에 메인루틴으로부터 호출되어 실행된다.
도 4 및 도 5를 참조하여, 목표값 설정부(50)는, 온도센서(14-1)로부터의 온도(Tb1) 또는 온도센서(14-2)로부터의 온도(Tb2)가 미리 설정된 문턱 온도(Tth)(예를 들면 -10℃)보다 낮은지의 여부를 판정한다(단계 S10). 목표값 설정부(50)는, 온도(Tb1, Tb2)가 어느 것이나 문턱 온도(Tth) 이상이라고 판정하면(단계 S10에서 NO), 단계 S90으로 처리를 진행시킴과 동시에, 주행시 제어부(42)(도 3)로 출력되는 제어신호(CTL)를 비활성화한다.
단계 S10에서 온도(Tb1 또는 Tb2)가 문턱 온도(Tth)보다 낮다고 판정되면(단 계 S10에서 YES), 목표값 설정부(50)는, 주행시 제어부(42)로 출력되는 제어신호(CTL)를 활성화한다. 그리고, 목표값 설정부(50)는, 컨버터(8)의 목표전압(VR)이 설정되어 있는지의 여부를 판정한다(단계 S20). 목표값 설정부(50)는, 목표전압(VR)이 설정되어 있지 않다고 판정하면(단계 S20에서 NO), 뒤에서 설명하는 단계 S80로 처리를 진행시킨다.
단계 S20에서 목표전압(VR)이 설정되어 있다고 판정되면(단계 S20에서 YES),목표값 설정부(50)는, 목표전압(VR)이 제 1 전압값(VhH)인지, 그렇지 않으면 제 2 전압값(VhL)(<VhH)인지를 판정한다(단계 S30).
단계 S30에서 목표전압(VR)이 제 1 전압값(VhH)이라고 판정되면, 목표값 설정부(50)는, 전압값(Vh)이 제 1 전압값(VhH) 이상인지의 여부를 판정한다(단계 S40). 목표값 설정부(50)는, 전압값(Vh)이 제 1 전압값(VhH) 이상이라고 판정하면(단계 S40에서 YES), 목표전압(VR)을 제 2 전압값(VhL)(<VhH)으로 설정한다(단계 S50). 한편, 목표값 설정부(50)는, 전압값(Vh)이 제 1 전압값(VhH)보다 낮다고 판정되면(단계 S40에서 NO), 단계 S50을 실행하지 않고 단계 S60으로 처리를 진행시킨다.
즉, 목표값 설정부(50)는, 목표전압(VR)이 제 1 전압값(VhH)일 때에 전압값 (Vh)이 제 1 전압값(VhH) 이상이 되면, 제 1 전압값(VhH)보다 낮은 제 2 전압값 (VhL)으로 목표전압(VR)을 변경한다.
그리고, 승온제어부(44)는, 목표전압(VR)에 의거하여 구동신호(PWC)를 생성하여 컨버터(8)를 구동하고, 실제로 승온제어를 실행한다(단계 S60).
한편, 단계 S30에서 목표전압(VR)이 제 2 전압값(VhL)이라고 판정되면, 목표값 설정부(50)는, 전압값(Vh)이 제 2 전압값(VhL) 이하인지의 여부를 판정한다(단계 S7O). 목표값 설정부(50)는, 전압값(Vh)이 제 2 전압값(VhL) 이하라고 판정하면(단계 S70에서 YES), 목표전압(VR)을 제 1 전압값(VhH)(>VhL)으로 설정한다(단계 S80). 한편, 목표값 설정부(50)는, 전압값(Vh)이 제 2 전압값(VhH)보다 높다고 판정하면(단계 S70에서 NO), 단계 S80을 실행하지 않고 단계 S60으로 처리를 진행시킨다.
즉, 목표값 설정부(50)는, 목표전압(VR)이 제 2 전압값(VhL)일 때에 전압값 (Vh)이 제 2 전압값(VhL) 이하가 되면, 제 2 전압값(VhL)보다 높은 제 1 전압값 (VhH)으로 목표전압(VR)을 변경한다.
도 6은, 승온제어시에 있어서의 전압 및 전류의 파형도이다. 도 6을 참조하여, 시각(t1)보다 이전에서는 목표전압(VR)은 제 2 전압값(VhL)으로 설정되어 있다. 그리고, 시각(t1)에서, 전압값(Vh)이 제 2 전압값(VhL)에 도달하면, 목표전압 (VR)은, 제 1 전압값(VhH)으로 설정된다. 즉, 목표전압(VR)은, 제 2 전압값(VhL)으로부터 제 2 전압값(VhL)보다 높은 제 1 전압값(VhH)으로 변경된다.
그렇게 하면, 전압값(Vh)은 제 1 전압값(VhH)을 향하여 상승하여 간다. 이 때, 컨버터(8)는, 축전장치(6)로부터 주정모선(MPL) 및 주부모선(MNL)으로 전류를 흘리도록 동작한다[전류값(Ib)은 양의 값). 즉, 축전장치(6)로부터 컨버터(8)와 주정모선(MPL) 및 주부모선(MNL)을 순서대로 거쳐 축전부(7)로 전력이 흐르고, 그 결과, 축전장치(6) 및 축전부(7)의 내부 발열에 의해 축전장치(6) 및 축전부(7)의 온도가 상승한다.
시각(t2)에서, 전압값(Vh)이 제 1 전압값(VhH)에 도달하면, 목표전압(VR)은, 제 2 전압값(VhL)으로 설정된다. 즉, 목표전압(VR)은, 제 1 전압값(VhH)으로부터 제 1 전압값(VhH)보다 낮은 제 2 전압값(VhL)으로 변경된다.
그렇게 하면, 전압값(Vh)은 제 2 전압값(VhL)을 향하여 하강하여 간다. 이때, 컨버터(8)는, 주정모선(MPL) 및 주부모선(MNL)으로부터 축전장치(6)로 전류를 흘리도록 동작한다[전류값(Ib)은 음의 값)]. 즉, 축전부(7)로부터 주정모선(MPL) 및 주부모선(MNL)과 컨버터(8)를 순서대로 거쳐 축전장치(6)로 전력이 흐르고, 그 결과, 축전장치(6) 및 축전부(7)의 온도가 상승한다.
그리고, 온도(Tb1, Tb2)가 규정 온도를 넘을 때까지 시각(t3) 이후도 마찬가지로 목표전압(VR)이 변경되고, 축전장치(6) 및 축전부(7) 사이에서 전력을 수수함으로써 승온제어가 실행된다.
또한, 전압값(Vh)의 제어범위인 제 1 및 제 2 전압값(VhH, VhL)은, 주정모선 (MPL) 및 주부모선(MNL)의 전압 상한값을 넘지 않고, 또한 축전장치(6)의 전압을 하회하지 않는 범위에서 임의로 설정할 수 있으나, 축전장치(6) 및 축전부(7)의 상태에 따라 가변으로 할 수 있다.
예를 들면, 극저온시는, 축전장치(6)의 용량이 크게 저하하기 때문에, 가능한 한 효율적으로 승온제어를 실행할 필요가 있다. 또, 축전장치(6)의 SOC가 낮은 경우에도, 마찬가지로 가능한 한 효율적으로 승온제어를 실행할 필요가 있다.
도 7은, 효율적인 승온제어를 실현하기 위한 전압설정과 그 때의 전압파형을 나타낸 도면이다. 도 7을 참조하여, 축전장치(6)가 저온일수록 또는 축전장치(6)의 SOC가 낮을수록, 제 1 및 제 2 전압값(VhH, VhL)은 큰 값으로 설정된다. 예를 들면, 도면에 나타내는 바와 같이, 축전장치(6)가 극저온 또는 낮은 SOC의 경우, 제 1 및 제 2 전압값(VhH1, VhL1)은, 주정모선(MPL) 및 주부모선(MNL)의 전압 상한값(Vh_max)의 근방에 설정된다.
이와 같은 전압 설정에 의하여, 주정모선(MPL) 및 주부모선(MNL)의 전압값(Vh)은, 그 제어 가능범위(Vb≤Vh≤Vh_max) 내에서 상대적으로 높은 값으로 제어된다. 따라서, 축전장치(6)의 충방전 전류가 일정하다고 한 경우, 주정모선(MPL) 및 주부모선(MNL)에 접속되는 축전부(7)의 충방전 전류가 작아지기 때문에, 축전부(7)에서의 손실(내부저항에 의한 손실)을 억제할 수 있다.
한편, 축전부(7)의 승온을 우선하고 싶은 경우도 있다.
도 8은, 축전부(7)의 승온을 우선하는 경우의 전압설정과 그 때의 전압파형을 나타낸 도면이다. 도 8을 참조하여, 축전부(7)의 승온을 우선하는 경우, 제 1 및 제 2 전압값(VhH2, VhL2)은 작은 값으로 설정된다. 예를 들면, 도면에 나타내는 바와 같이, 제 1 및 제 2 전압값(VhH2, VhL2)은, 축전장치(6)의 전압값(Vb)의 근방에 설정된다.
이와 같은 전압설정에 의하여, 주정모선(MPL) 및 주부모선(MNL)의 전압값(Vh)은, 그 제어 가능범위(Vb≤Vh≤Vh_max) 내에서 상대적으로 낮은 값으로 제어된다. 따라서, 축전장치(6)의 충방전 전류가 일정하다고 한 경우, 축전부(7)의 충방전 전류가 커지기 때문에, 축전부(7)에서의 손실(내부 저항에 의한 손실)은 커진 다. 그 결과, 축전부(7)의 승온이 촉진된다.
또한, 상기에서는, 목표전압(VR)을 제 1 전압값(VhH) 또는 제 2 전압값(VhL)으로 설정하는 것으로 하였으나, 목표전압(VR)은, 제 1 전압값(VhH)보다 높고, 또는, 제 2 전압값(VhL)보다 낮아도 된다. 그리고, 목표전압(VR)이 제 1 전압값(VhH)보다 높은 값으로 설정되어 있는 경우, 전압값(Vh)이 제 1 전압값(VhH)에 도달하면, 목표전압(VR)을 제 2 전압값(VhL)보다 낮은 값으로 변경하고, 목표전압(VR)이 제 2 전압값(VhL)보다 낮은 값으로 설정되어 있는 경우, 전압값(Vh)이 제 2 전압값(VhL)에 도달하면, 목표전압(VR)을 제 1 전압값(VhH)보다 높은 값으로 변경하도록 하여도 된다.
이상과 같이, 이 실시형태 1에서는, 축전장치(6)와 주정모선(MPL) 및 주부모선(MNL)과의 사이에 컨버터(8)가 설치되고, 주정모선(MPL) 및 주부모선(MNL)에 축전부(7)가 접속된다. 그리고, 승온제어시, 컨버터 ECU(2)[승온제어부(44)]는, 전압값(Vh)이 하한값[제 2 전압값(VhL)]에 도달하면, 축전장치(6)로부터 주정모선 (MPL) 및 주부모선(MNL)을 거쳐 축전부(7)로 컨버터(8)가 전력을 흘리도록 목표전압(VR)을 설정하고, 전압값(Vh)이 상한값[제 1 전압값(VhH)]에 도달하면, 축전부(7)로부터 주정모선(MPL) 및 주부모선(MNL)을 거쳐 축전장치(6)로 컨버터(8)가 전력을 흘리도록 목표전압(VR)을 설정하기 때문에, 전원시스템(1)과 구동력 발생부(3)와의 사이에서 전력을 수수하지 않고, 또한 제 1 및 제 2 전압값(VhH, VhL)에 의하여 규정되는 범위 내에 전압값(Vh)을 제어하면서, 축전장치(6)와 축전부(7)의 사이에서 전력을 수수할 수 있다.
따라서, 이 실시형태 1에 의하면, 전원시스템(1)이 구동력 발생부(3)와 전력의 수수를 개시하기 전에, 축전장치(6) 및 축전부(7)를 승온할 수 있다. 그 결과, 저온하에서도, 차량(100)의 주행개시시부터 축전장치(6) 및 축전부(7)의 충방전 특성을 충분히 확보할 수 있다.
또, 이 실시형태 1에 의하면, 주정모선(MPL) 및 주부모선(MNL)의 전압이 과전압이 되는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 주정모선(MPL) 및 주부모선(MNL)에 접속되는 각 기기[평활콘덴서(C)나 인버터(30-1, 30-2) 등]를 과전압 파괴로부터 보호할 수 있다.
(실시형태 2)
실시형태 1에서는, 승온제어부(44)는, 전압제어계에 의하여 구성되나, 실시형태 2에서는, 승온제어부가 전류제어계에 의하여 구성된다.
실시형태 2에 의한 차량 및 컨버터 ECU의 전체 구성은, 도 1 및 도 3에 각각 나타낸 차량(100) 및 컨버터 ECU(2)와 동일하다.
도 9는, 실시형태 2에서의 승온제어부의 상세한 기능블럭도이다. 도 9를 참조하여, 승온제어부(44A)는, 목표값 설정부(50A)와, 감산부(60, 64)와, PI 제어부(62)와, 변조부(58)를 포함한다.
목표값 설정부(50A)는, 승온제어시, 전압값(Vh)에 의거하여 뒤에서 설명하는 방법에 의하여 컨버터(8)의 목표전류(IR)를 생성하고, 그 생성한 목표전류(IR)를 감산부(60)로 출력한다. 또한, 목표값 설정부(50A)의 그 밖의 기능은, 실시형태 1 에서의 목표값 설정부(50)와 동일하다.
감산부(60)는, 목표값 설정부(50A)에서 출력되는 목표전류(IR)로부터 전류값(Ib)을 감산하고, 그 연산결과를 PI 제어부(62)로 출력한다. PI 제어부(62)는, 목표전류(IR)와 전류값(Ib)과의 편차를 입력으로 하여 비례 적분 연산을 행하고, 그 연산결과를 감산부(64)로 출력한다. 감산부(64)는, 전압값(Vb)/목표전압(VR)으로 나타내는 컨버터(8)의 이론 승압비의 역수로부터 PI 제어부(62)의 출력을 감산하고, 그 연산결과를 듀티지령(Ton)으로서 변조부(58)로 출력한다. 또한, 변조부(58)에 대해서는, 실시형태 1에서 설명한 바와 같다.
도 10은, 도 9에 나타낸 승온제어부(44A)에 의한 승온제어의 플로우차트이다. 또한, 이 플로우차트에 나타내는 처리도, 일정시간마다 또는 사전설정된 조건의 성립시(예를 들면 시스템 기동시)에 메인루틴으로부터 호출되어 실행된다.
도 9 및 도 10을 참조하여, 목표값 설정부(50A)는, 온도(Tb1 또는 Tb2)가 미리 설정된 문턱 온도(Tth)(예를 들면 -10℃)보다 낮은지의 여부를 판정한다(단계 S110). 목표값 설정부(50A)는, 온도(Tbl, Tb2)가 어느 것이나 문턱 온도(Tth) 이상이라고 판정하면(단계 S110에서 NO), 단계 S190으로 처리를 진행시킴과 동시에, 주행시 제어부(42)(도 3)로 출력되는 제어신호(CTL)를 비활성화한다.
단계 S110에서 온도(Tb1 또는 Tb2)가 문턱 온도(Tth)보다 낮다고 판정되면(단계 S110에서 YES), 목표값 설정부(50A)는, 주행시 제어부(4)로 출력되는 제어신호(CTL)를 활성화한다. 그리고, 목표값 설정부(50A)는, 컨버터(8)의 목표전류 (IR)가 설정되어 있는지의 여부를 판정한다(단계 S120). 목표값 설정부(50A)는, 목표전류(IR)가 설정되어 있지 않다고 판정하면(단계 S120에서 NO), 뒤에서 설명하 는 단계 S180으로 처리를 진행한다.
단계 S120에서 목표전류(IR)가 설정되어 있다고 판정되면(단계 S120에서 YES), 목표값 설정부(50A)는, 목표전류(IR)가 제 1 전류값(I*)(I*은 양의 값)인지, 그렇지 않으면 제 2 전류값(-I*)인지를 판정한다(단계 S130).
단계 S130에서 목표전류(IR)가 제 1 전류값(I*)이라고 판정되면, 목표값 설정부(50A)는, 전압값(Vh)이 제 1 전압값(VhH) 이상인지의 여부를 판정한다(단계 S140). 목표값 설정부(50A)는, 전압값(Vh)이 제 1 전압값(VhH) 이상이라고 판정하면(단계 S140에서 YES), 목표전류(IR)를 제 2 전류값(-I*)으로 설정한다(단계 S150). 한편, 목표값 설정부(50A)는, 전압값(Vh)이 제 1 전압값(VhH)보다 낮다고 판정하면(단계 S140에서 NO), 단계 S150를 실행하지 않고 단계 S160으로 처리를 진행한다.
즉, 목표값 설정부(50A)는, 목표전류(IR)가 제 1 전류값(I*)일 때에 전압값(Vh)이 제 1 전압값(VhH) 이상이 되면 목표전류(IR)를 제 2 전류값(-I*)으로 변경한다.
그리고, 승온제어부(44A)는, 목표전류(IR)에 의거하여 구동신호(PWC)를 생성하여 컨버터(8)를 구동하고, 실제로 승온제어를 실행한다(단계 S160).
한편, 단계 S130에서 목표전류(IR)가 제 2 전류값(-I*)이라고 판정되면, 목표값 설정부(50A)는, 전압값(Vh)이 제 2 전압값(VhL)(<VhH) 이하인지의 여부를 판정한다(단계 S170). 목표값 설정부(50A)는, 전압값(Vh)이 제 2 전압값(VhL) 이하라고 판정하면(단계 S170에서 YES), 목표전류(IR)를 제 1 전류값(I*)으로 설정한 다(단계 S180). 한편, 목표값 설정부(50A)는, 전압값(Vh)이 제 2 전압값(VhL)보다 높다고 판정하면(단계 S170에서 NO), 단계 S180를 실행하지 않고 단계 S160으로 처리를 진행한다.
즉, 목표값 설정부(50A)는, 목표전류(IR)가 제 2 전류값(-I*)일 때에 전압값(Vh)이 제 2 전압값(VhL) 이하가 되면, 목표전류(IR)를 제 1 전류값(I*)으로 변경한다.
도 11은 승온제어시에 있어서의 전압 및 전류의 파형도이다. 도 11을 참조하여, 시각(t1)보다 이전에서는, 목표전류(IR)는 제 2 전류값(-I*)으로 설정되어 있다. 그리고, 시각(t1)에서, 전압값(Vh)이 제 2 전압값(VhL)에 도달하면 목표전류(IR)는, 제 1 전류값(I*)으로 설정된다. 즉, 목표전류(IR)는, 제 2 전류값(-I*)으로부터 제 1 전류값(I*)으로 변경된다.
그렇게 하면, 전압값(Vh)은 제 1 전압값(VhH)을 향하여 상승하여 간다. 이 때, 컨버터(8)는, 축전장치(6)로부터 주정모선(MPL) 및 주부모선(MNL)으로 제 1 전류값(I*)에 상당하는 전류를 흘리도록 동작한다. 즉, 축전장치(6)로부터 컨버터(8)와 주정모선(MPL) 및 주부모선(MNL)을 순서대로 거쳐 축전부(7)로 전력이 흐르고, 그 결과, 축전장치(6) 및 축전부(7)의 내부 발열에 의하여 축전장치(6) 및 축전부(7)의 온도가 상승한다.
시각(t2)에서, 전압값(Vh)이 제 1 전압값(VhH)에 도달하면, 목표전류(IR)는, 제 2 전류값(-I*)으로 설정된다. 즉, 목표전류(IR)는, 제 1 전류값(I*)으로부터 제 2 전류값(-I*)으로 변경된다.
그렇게 하면, 전압값(Vh)은 제 2 전압값(VhL)을 향하여 하강하여 간다. 이때, 컨버터(8)는, 주정모선(MPL) 및 주부모선(MNL)에서 축전장치(6)로 제 2 전류값(-I*)에 상당하는 전류를 흘리도록 동작한다. 즉, 축전부(7)로부터 주정모선 (MPL) 및 주부모선(MNL)과 컨버터(8)를 순서대로 거쳐 축전장치(6)로 전력이 흐르고, 그 결과, 축전장치(6) 및 축전부(7)의 온도가 상승한다.
그리고, 온도(Tb1, Tb2)가 규정 온도를 넘을 때까지 시각(t3) 이후도 마찬가지로 목표전류(IR)가 변경되고, 축전장치(6) 및 축전부(7) 사이에서 전력을 수수함으로써 승온제어가 실행된다.
또한, 이 실시형태 2에서도, 제 1 및 제 2 전압값(VhH, VhL)은, 주정모선 (MPL) 및 주부모선(MNL)의 전압 상한값을 넘지 않고, 또한 축전장치(6)의 전압을 하회하지 않는 범위에서 임의로 설정할 수 있으나, 축전장치(6) 및 축전부(7)의 상태에 따라 가변으로 할 수 있다.
도 12는, 효율적인 승온제어를 실현하기 위한 전압설정과 그 때의 전압 및 전류의 파형을 나타낸 도면이다. 도 12를 참조하여, 축전장치(6)가 저온일수록, 또는, 축전장치(6)의 SOC가 낮을수록, 제 1 및 제 2 전압값(VhH, VhL)은 큰 값으로 설정된다. 예를 들면 도면에 나타내는 바와 같이, 축전장치(6)가 극저온 또는 저SOC의 경우, 제 1 및 제 2 전압값(VhH1, VhL1)은, 주정모선(MPL) 및 주부모선 (MNL)의 전압 상한값(Vh_max)의 근방에 설정된다.
도 13은, 축전부(7)의 승온을 우선하는 경우의 전압설정과 그 때의 전압 및 전류의 파형을 나타낸 도면이다. 도 13을 참조하여, 축전부(7)의 승온을 우선하는 경우, 제 1 및 제 2 전압값(VhH2, VhL2)은 작은 값으로 설정된다. 예를 들면 도면에 나타내는 바와 같이, 제 1 및 제 2 전압값(VhH2, VhL2)은, 축전장치(6)의 전압값(Vb)의 근방에 설정된다.
또한, 상기에서는, 제 2 전류값(-I*)은, 제 1 전류값(I*)의 부호를 반전한 것으로 하였으나, 제 2 전류값(음의 값)의 크기(절대값)는, 제 1 전류값(양의 값)과 반드시 동일할 필요는 없다.
이상과 같이, 이 실시형태 2에서는, 승온제어부(44A)를 전류제어계로 구성하였기 때문에, 승온제어시에 축전장치(6)에 대하여 입출력되는 전류값(전력값)을 설정할 수 있다. 따라서, 이 실시형태 2에 의하면, 승온제어시에 있어서의 축전장치(6)의 SOC의 관리가 용이하게 된다. 또, 목표전류의 크기에 따라 승온속도를 제어할 수도 있다.
또한, 상기한 각 실시형태에서는, 승온제어시, 축전장치(6)와 축전부(7)와의 사이에서 전력을 수수하는 것으로 하였으나, 축전부(7) 대신에 평활콘덴서(C)를 사용하고, 축전장치(6)와 평활콘덴서(C)와의 사이에서 전력을 수수함으로써 축전장치(6)를 승온하여도 된다.
또, 상기에서는, 전원시스템(1)은, 축전장치(6) 및 축전부(7)를 포함하는 것으로 하였으나, 축전부(7)에 병렬로 접속되는 더욱 많은 축전부를 구비하여도 된다. 그 경우, 축전장치(6)와 복수의 축전부와의 사이에서 전력을 수수함으로써 승온제어를 실현할 수 있다.
또한, 상기의 실시형태에서, 도 4 및 도 9에 나타낸 승온제어부(44, 44A)는, 각 블럭에 상당하는 기능을 가지는 회로로 구성하여도 되고, 미리 설정된 프로그램에 따라 컨버터 ECU(2)가 처리를 실행함으로써 실현하여도 된다. 후자의 경우, 상기한 승온제어부(44, 44A)의 제어는, CPU(Central Processing Unit)에 의하여 행하여지고, CPU는, 상기의 기능 블럭 및 플로우차트에 나타내는 처리를 실행하기 위한 프로그램을 ROM(Read Only Memory)으로부터 판독하고, 그 판독한 프로그램을 실행하여 상기한 기능 블럭 및 플로우차트에 따라 처리를 실행한다. 따라서, ROM은 상기한 기능 블럭 및 플로우차트에 나타내는 처리를 실행하기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터(CPU)로 판독 가능한 기록매체에 상당한다.
또한, 상기에서 축전장치(6)는, 본 발명에서의 「축전장치」에 대응하고, 축전부(7)는, 본 발명에서의 「축전부」에 대응한다. 또, 주정모선(MPL) 및 주부모선(MNL)은, 본 발명에서의 「전력선」에 대응하고, 컨버터 ECU(2)는, 본 발명에서의 「제어장치」에 대응한다. 또한, 전압센서(18)는, 본 발명에서의 「전압센서」에 대응하고, 인버터(30-1, 30-2) 및 모터제너레이터(34-1, 34-2)는, 본 발명에서의 「구동력 발생부」를 형성한다.
금회 개시된 실시형태는, 모든 점에서 예시이며, 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는, 상기한 실시형태의 설명이 아니고 청구범위에 의하여 나타내고, 청구범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.

Claims (15)

  1. 부하장치로 전력을 공급 가능한 전원시스템에 있어서,
    충방전 가능한 축전장치와,
    상기 전원시스템과 상기 부하장치와의 사이에서 전력을 수수 가능하도록 구성된 전력선과,
    상기 축전장치와 상기 전력선과의 사이에 설치되고, 상기 축전장치와 상기 전력선과의 사이에서 전압변환을 행하는 컨버터와,
    상기 전력선에 접속되는 충방전 가능한 축전부와,
    사전설정(所定)된 목표값을 설정하여 상기 컨버터를 제어하는 제어장치와, 상기 전력선의 전압을 검출하는 전압센서를 구비하고,
    상기 제어장치는, 상기 축전장치 및 상기 축전부 중 하나 이상을 승온하는 승온제어시, 상기 전압센서로부터의 검출 전압이 하한값에 도달하면, 상기 축전장치로부터 상기 전력선을 거쳐 상기 축전부로 상기 컨버터가 전력을 흘리도록 상기 목표값을 설정하고, 상기 검출 전압이 상한값에 도달하면, 상기 축전부로부터 상기 전력선을 거쳐 상기 축전장치로 상기 컨버터가 전력을 흘리도록 상기 목표값을 설정하며,
    상기 축전부는, 상기 전력선의 전력 변동 성분을 저감하는 평활콘덴서인 것을 특징으로 하는 전원시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 상한값 및 상기 하한값은, 상기 축전장치의 상태에 따라 설정되는 것을 특징으로 하는 전원시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 상한값 및 상기 하한값은, 상기 축전장치의 온도가 낮을수록 큰 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 전원시스템.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 상한값 및 상기 하한값은, 상기 축전장치의 충전상태를 나타내는 상태량이 적을수록 큰 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 전원시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 상한값 및 상기 하한값은, 상기 전력선의 전압 상한값을 넘지 않는 범위에서 상기 전압 상한값 근방에 설정되는 것을 특징으로 하는 전원시스템.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 상한값 및 상기 하한값은, 상기 축전부를 우선하여 승온할 때, 상기 축전장치의 전압을 하회하지 않는 범위에서 상기 축전장치의 전압 근방에 설정되는 것을 특징으로 하는 전원시스템.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 제어장치는, 상기 전력선의 전압이 목표전압이 되도록 상기 컨버터를 제어하고, 상기 승온제어시, 상기 검출 전압이 상기 하한값에 도달하면, 상기 하한값보다 높은 제 1 전압값에 상기 목표전압을 설정하고, 상기 검출 전압이 상기 상한값에 도달하면, 상기 상한값보다 낮은 제 2 전압값에 상기 목표전압을 설정하는 것을 특징으로 하는 전원시스템.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제 1 전압값은, 상기 상한값이고,
    상기 제 2 전압값은, 상기 하한값인 것을 특징으로 하는 전원시스템.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 제어장치는, 상기 축전장치의 충방전 전류가 목표전류가 되도록 상기 컨버터를 제어하고, 상기 승온제어시, 상기 검출 전압이 상기 하한값에 도달하면, 상기 축전장치가 방전하도록 상기 목표전류를 제 1 전류값으로 설정하며, 상기 검출 전압이 상기 상한값에 도달하면, 상기 축전장치가 충전되도록 상기 목표전류를 제 2 전류값으로 설정하는 것을 특징으로 하는 전원시스템.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 제 2 전류값은, 상기 제 1 전류값의 부호를 반전한 값인 것을 특징으로 하는 전원시스템.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 부하장치로 전력을 공급 가능한 전원시스템과,
    상기 전원시스템으로부터 전력의 공급을 받아 차량의 구동력을 발생하는 구동력 발생부를 구비하는 차량에 있어서,
    상기 전원시스템은,
    충방전 가능한 축전장치와,
    상기 전원시스템과 상기 부하장치와의 사이에서 전력을 수수 가능하도록 구성된 전력선과,
    상기 축전장치와 상기 전력선과의 사이에 설치되고, 상기 축전장치와 상기 전력선과의 사이에서 전압변환을 행하는 컨버터와,
    상기 전력선에 접속되는 충방전 가능한 축전부와,
    사전설정(所定)된 목표값을 설정하여 상기 컨버터를 제어하는 제어장치와, 상기 전력선의 전압을 검출하는 전압센서를 구비하고,
    상기 제어장치는, 상기 축전장치 및 상기 축전부 중 하나 이상을 승온하는 승온제어시, 상기 전압센서로부터의 검출 전압이 하한값에 도달하면, 상기 축전장치로부터 상기 전력선을 거쳐 상기 축전부로 상기 컨버터가 전력을 흘리도록 상기 목표값을 설정하고, 상기 검출 전압이 상한값에 도달하면, 상기 축전부로부터 상기 전력선을 거쳐 상기 축전장치로 상기 컨버터가 전력을 흘리도록 상기 목표값을 설정하며,
    상기 축전부는, 상기 전력선의 전력 변동 성분을 저감하는 평활콘덴서인 것을 특징으로 하는 차량.
  14. 부하장치로 전력을 공급 가능한 전원시스템에서의 축전장치의 승온제어방법에 있어서,
    상기 전원시스템은,
    충방전 가능한 축전장치와,
    상기 전원시스템과 상기 부하장치와의 사이에서 전력을 수수 가능하도록 구성된 전력선과,
    상기 축전장치와 상기 전력선과의 사이에 설치되고, 상기 축전장치와 상기 전력선과의 사이에서 전압 변환을 행하는 컨버터와,
    상기 전력선에 접속되는 충방전 가능한 축전부와,
    상기 전력선의 전압을 검출하는 전압센서를 구비하고,
    상기 축전부는, 상기 전력선의 전력 변동 성분을 저감하는 평활콘덴서이며,
    상기 승온제어방법은,
    사전설정된 목표값을 설정하여 상기 컨버터를 제어하는 제 1 단계와,
    상기 전압센서로부터의 검출 전압이 하한값에 도달하였는지의 여부를 판정하는 제 2 단계와,
    상기 검출 전압이 상기 하한값에 도달하였다고 판정되었을 때, 상기 축전장치로부터 상기 전력선을 거쳐 상기 축전부로 상기 컨버터가 전력을 흘리도록 상기 목표값을 설정하는 제 3 단계와,
    상기 검출 전압이 상한값에 도달하였는지의 여부를 판정하는 제 4 단계와,
    상기 검출 전압이 상기 상한값에 도달하였다고 판정되었을 때, 상기 축전부로부터 상기 전력선을 거쳐 상기 축전장치로 상기 컨버터가 전력을 흘리도록 상기 목표값을 설정하는 제 5 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 축전장치의 승온제어방법.
  15. 부하장치로 전력을 공급 가능한 전원시스템에서의 축전장치의 승온제어를 컴퓨터에 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체에 있어서,
    상기 전원시스템은,
    충방전 가능한 축전장치와,
    상기 전원시스템과 상기 부하장치와의 사이에서 전력을 수수 가능하도록 구성된 전력선과,
    상기 축전장치와 상기 전력선과의 사이에 설치되고, 상기 축전장치와 상기 전력선과의 사이에서 전압 변환을 행하는 컨버터와,
    상기 전력선에 접속되는 충방전 가능한 축전부와,
    상기 전력선의 전압을 검출하는 전압센서를 구비하고,
    상기 축전부는, 상기 전력선의 전력 변동 성분을 저감하는 평활콘덴서이며,
    상기 기록매체는,
    사전설정된 목표값을 설정하여 상기 컨버터를 제어하는 제 1 단계와,
    상기 전압센서로부터의 검출 전압이 하한값에 도달하였는지를 판정하는 제 2 단계와,
    상기 검출 전압이 상기 하한값에 도달하였다고 판정되었을 때, 상기 축전장치로부터 상기 전력선을 거쳐 상기 축전부로 상기 컨버터가 전력을 흘리도록 상기 목표값을 설정하는 제 3 단계와,
    상기 검출 전압이 상한값에 도달하였는지의 여부를 판정하는 제 4 단계와,
    상기 검출 전압이 상기 상한값에 도달하였다고 판정되었을 때, 상기 축전부로부터 상기 전력선을 거쳐 상기 축전장치로 상기 컨버터가 전력을 흘리도록 상기 목표값을 설정하는 제 5 단계를 컴퓨터에 실행시키기 위한 프로그램을 기록하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체.
KR1020097003741A 2006-07-25 2007-06-14 전원시스템 및 그것을 구비한 차량, 축전장치의 승온제어방법, 및 축전장치의 승온제어를 컴퓨터에 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체 KR101052603B1 (ko)

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