JP2014143804A - 車両 - Google Patents
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Abstract
【課題】コンバータを介して駆動装置に接続される第1電源と、コンバータと駆動装置とを結ぶ電力線に接続される第2電源と、第2電源と電力線とを結ぶ電力経路を開閉可能なリレーとを備えた車両において、コンバータのスイッチングロスを抑制しつつ第2電源を駆動装置に接続する。
【解決手段】ECUは、第2電源の接続要求がある場合(S10にてYES)、コンバータがスイッチング停止状態でありかつアクセルオフによる減速要求があるとき(S11にてYESかつS12にてYES)は、駆動装置内のモータジェネレータを回生発電状態にする(S13)。この際に生じる電力によってコンバータと駆動装置とを結ぶ電力線の電圧VHが第2電源の電圧VB2を超えると(S15にてYES)、ECUは、リレーを閉じて第2電源を電力線に接続する(S16)。
【選択図】図2
【解決手段】ECUは、第2電源の接続要求がある場合(S10にてYES)、コンバータがスイッチング停止状態でありかつアクセルオフによる減速要求があるとき(S11にてYESかつS12にてYES)は、駆動装置内のモータジェネレータを回生発電状態にする(S13)。この際に生じる電力によってコンバータと駆動装置とを結ぶ電力線の電圧VHが第2電源の電圧VB2を超えると(S15にてYES)、ECUは、リレーを閉じて第2電源を電力線に接続する(S16)。
【選択図】図2
Description
本発明は、複数の電源を備えた車両に関する。
特開2011−199934号公報(特許文献1)には、モータジェネレータおよびインバータを含む駆動装置と、昇圧コンバータと、昇圧コンバータを介して駆動装置に接続される電池(以下「第1電池」という)と、昇圧コンバータと駆動装置とを結ぶ電力線に接続される電池(以下「第2電池」という)とを備える電気自動車が開示されている。
特許文献1に開示された電気自動車において、第2電池と駆動装置との接続および遮断を切替可能に構成した場合、第2電池を駆動装置に接続する際には、第2電池から駆動装置への突入電流を防止するために、第2電池の接続先の電圧(昇圧コンバータと駆動装置とを結ぶ電力線の電圧)を予め第2電池の電圧よりも高い値にしておくことが望ましい。その手法の1つとして、第1電池の電圧を昇圧コンバータによって昇圧させる手法が考えられる。ところが、この手法では、昇圧コンバータのスイッチング動作が必要になるため、スイッチングロスによる効率悪化が懸念される。
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、電圧変換器を介して駆動装置に接続される第1電源と、電圧変換器と駆動装置とを結ぶ電力線に接続される第2電源と、第2電源と電力線とを結ぶ電力経路を開閉可能なリレー装置とを備えた車両において、電圧変換器のスイッチングロスを抑制しつつ第2電源を電力線に接続することである。
この発明に係る車両は、車両駆動力を発生可能な駆動装置と、電圧変換器と、電圧変換器を介して駆動装置に接続される第1電源と、電圧変換器と駆動装置とを結ぶ電力線に接続される第2電源と、第2電源と電力線とを結ぶ電力経路を開閉可能なリレー装置と、駆動装置およびリレー装置を制御する制御装置とを備える。制御装置は、リレー装置を閉じる処理を行なう際、リレー装置を閉じる前に電力線の電圧が第2電源の電圧を超えるように駆動装置の発電動作を制御し、駆動装置の発電動作によって電力線の電圧が第2電源の電圧を超えた後にリレー装置を閉じる。
好ましくは、駆動装置は、車両の駆動輪に結合された回転電機を備える。制御装置は、リレー装置を閉じる処理を行なう際、電圧変換器が停止中でありかつ車両減速要求があるときは、リレー装置を閉じる前に電力線の電圧が第2電源の電圧を超えるように回転電機の回生発電動作を制御し、回転電機の回生発電動作によって電力線の電圧が第2電源の電圧を超えた後にリレー装置を閉じる。
好ましくは、制御装置は、リレー装置を閉じる処理を行なう際、電圧変換器が停止中でないときまたは車両減速要求がないときは、リレー装置を閉じる前に電力線の電圧が第2電源の電圧を超えるように電圧変換器の昇圧動作を制御し、電圧変換器の昇圧動作によって電力線の電圧が第2電源の電圧を超えた後にリレー装置を閉じる。
好ましくは、駆動装置は、内燃機関の動力を用いて発電可能な回転電機を備える。電圧変換器は、停止中は第1電源の電圧を駆動装置に出力する。制御装置は、電圧変換器が故障している場合、電圧変換器を停止させた状態で電力線の電圧を第1電源の電圧まで高めるプリチャージを実行し、プリチャージの実行後に電力線の電圧が第2電源の電圧を超えるように回転電機の発電動作を制御し、回転電機の発電動作によって電力線の電圧が第2電源の電圧を超えた後にリレー装置を閉じる。
好ましくは、車両は、第2電源と電力線との間に設けられ、第2電源から電力線に向かう方向を順方向とするダイオードをさらに備える。
好ましくは、第1電源は、第1電池である。第2電原は、第1電池よりも電圧が高くかつ容量が多い第2電池である。
本発明によれば、電圧変換器を介して駆動装置に接続される第1電源と、電圧変換器と駆動装置とを結ぶ電力線に接続される第2電源と、第2電源と電力線とを結ぶ電力経路を開閉可能なリレー装置とを備えた車両において、電圧変換器のスイッチングロスを抑制しつつ第2電源を電力線に接続することができる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
[実施の形態1]
図1は、本実施の形態による車両100の全体ブロック図である。なお、本実施の形態においては、車両100が、駆動源として、モータジェネレータ140,145およびエンジン160を有するハイブリッド車両である場合を例として説明するが、本発明は複数の蓄電装置からの電力を用いて走行が可能な車両であればよく、必ずしも図1に示す態様のハイブリッド車両に限られない。たとえば電気自動車や、燃料電池を搭載した燃料電池自動車などであってもよい。
[実施の形態1]
図1は、本実施の形態による車両100の全体ブロック図である。なお、本実施の形態においては、車両100が、駆動源として、モータジェネレータ140,145およびエンジン160を有するハイブリッド車両である場合を例として説明するが、本発明は複数の蓄電装置からの電力を用いて走行が可能な車両であればよく、必ずしも図1に示す態様のハイブリッド車両に限られない。たとえば電気自動車や、燃料電池を搭載した燃料電池自動車などであってもよい。
車両100は、駆動装置105と、コンバータ(電圧変換器)120と、蓄電装置B1,B2と、リレー装置SMR1,SMR2と、コンデンサC1,C2と、ダイオードD10と、制御装置(Electronic Control Unit、以下「ECU」という)300とを備える。
駆動装置105は、インバータ130,135と、モータジェネレータ140(以下「MG1」という)と、モータジェネレータ145(以下「MG2」という)と、遊星歯車装置150と、エンジン160と、駆動輪170とを含む。
蓄電装置B1,B2は、充放電可能に構成された直流電源である。蓄電装置B1,B2は、たとえば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池あるいは鉛蓄電池などの二次電池である。なお、蓄電装置B1,B2は、電気二重層コンデンサなどの蓄電素子を含んで構成されるものであってもよい。
蓄電装置B1は、コンバータ120を介して駆動装置105に接続される。蓄電装置B1とコンバータ120とは電力線PL1,NL1によって電気的に接続される。コンバータ120と駆動装置105とは電力線PL2,NL1によって電気的に接続される。蓄電装置B1の電圧(端子間電圧)VB1は、たとえば200V程度である。
蓄電装置B1には、図示しない電圧センサおよび電流センサが設けられる。電圧センサは、蓄電装置B1の電圧VB1を検出する。電流センサは、蓄電装置B1に入出力される電流IB1を検出する。また、電力線PL1には、電流センサ190が設けられる。電流センサ190は、リアクトルL1に流れる電流ILを検出する。これらのセンサは、検出結果をECU300へ出力する。
SMR1は、蓄電装置B1の正極端子と電力線PL1との間に設けられるリレーSMR1Bと、蓄電装置B1の負極端子と電力線NL1との間に設けられるリレーSMR1Gとを含む。さらに、電流制限用の抵抗R1と直列接続されたリレーSMR1Pが、リレーSMR1Gに並列に接続される。SMR1に含まれる各リレーは、ECU300からの制御信号SE1によって個別に制御することができ、蓄電装置B1とコンバータ120とを結ぶ電力経路を開閉する。
直列接続された抵抗R1およびリレーSMR1Pは、蓄電装置B1を電力線PL1,NL1に接続する際に、コンデンサC1,C2、コンバータ120およびインバータ130,135などに突入電流が流れることを防止するためのものである。すなわち、蓄電装置B1を電力線PL1,NL1に接続する際には、まずリレーSMR1BおよびSMR1Pが閉じられ、抵抗R1によって低減された電流でコンデンサC1,C2が充電される。以下、このような制御を「プリチャージ」ともいう。そして、プリチャージ後、リレーSMR1Gが閉じられるとともにSMR1Pが開かれる。
コンデンサC1は、電力線PL1,NL1間に接続され、電力線PL1,NL1間の電圧変動を低減する。電圧センサ180は、コンデンサC1にかかる電圧VLを検出し、検出結果をECU300へ出力する。
コンデンサC2は、電力線PL2,NL1間に接続され、電力線PL2,NL1間の電圧変動を低減する。電圧センサ185は、コンデンサC2にかかる電圧VHを検出し、検出結果をECU300へ出力する。なお、電圧VHは駆動装置105に印加される電圧であるため、以下では「システム電圧VH」とも称することにする。
コンバータ120は、スイッチング素子Q1,Q2と、ダイオードD1,D2と、リアクトルL1とを含む。
スイッチング素子Q1,Q2は、電力線PL2と電力線NL1との間に、電力線PL2から電力線NL1に向かう方向を順方向として直列に接続される。なお、本実施の形態において、スイッチング素子としては、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)、電力用MOS(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタあるいは、電力用バイポーラトランジスタ等を用いることができる。
スイッチング素子Q1,Q2に対して、逆並列ダイオードD1,D2がそれぞれ接続される。リアクトルL1は、スイッチング素子Q1およびQ2の接続ノードと、電力線PL1との間に設けられる。すなわち、コンバータ120は、昇降圧型のチョッパ回路を形成する。
スイッチング素子Q1,Q2は、ECU300からの制御信号PWCによって制御され、電力線PL1および電力線NL1と、電力線PL2および電力線NL1との間で電圧変換動作を行なう。
コンバータ120は、基本的には、各スイッチング周期内でスイッチング素子Q1およびQ2が相補的かつ交互にオン・オフするように制御される。コンバータ120は、昇圧動作時には、電圧VLを昇圧して電力線PL2,NL1に出力する。これにより、システム電圧VHは電圧VLよりも高い値となる。この昇圧動作は、スイッチング素子Q2のオン期間にリアクトルL1に蓄積された電磁エネルギを、スイッチング素子Q1および逆並列ダイオードD1を介して、電力線PL2へ供給することにより行なわれる。
また、コンバータ120は、降圧動作時には、システム電圧VHを降圧して電力線PL1,NL1に出力する。これにより、電圧VLはシステム電圧VHよりも低い値となる。この降圧動作は、スイッチング素子Q1のオン期間にリアクトルL1に蓄積された電磁エネルギを、スイッチング素子Q2および逆並列ダイオードD2を介して、電力線NL1へ供給することにより行なわれる。
これらの昇圧動作および降圧動作における電圧変換比(VHおよびVLの比)は、上記スイッチング周期におけるスイッチング素子Q1,Q2のオン期間比(デューティ比)により制御される。
スイッチング素子Q1がオン状態に固定されスイッチング素子Q2がオフ状態に固定された状態(以下「上アームオン状態」という)となると、電圧変換比が1.0(デューティ比=100%)、すなわちVH=VLとなる。
また、スイッチング素子Q1,Q2の双方がオフ状態に固定された状態(以下「ゲート遮断状態」という)となると、ダイオードD1の作用によって、蓄電装置B1から電力線PL2へ向かう電流は許容されるが、電力線PL2から蓄電装置B1へ向かう電流は遮断される。したがって、VL>VHである場合は、蓄電装置B1から電力線PL2へ向けて電流が流れ、最終的にはVH=VLとなる。一方、VL<VHである場合は、電力線PL2から蓄電装置B1へ向かう電流が遮断され、VL<VHの状態が維持される。
上述の上アームオン状態およびゲート遮断状態のいずれにおいても、コンバータ120のスイッチング動作は停止されている。そのため、以下では、これらの状態を区別することなく「スイッチング停止状態」とも称する。
蓄電装置B2は、コンバータ120と駆動装置105とを結ぶ電力線PL2,NL1に接続される。具体的には、蓄電装置B2の正極端子は電力線PL3を介して電力線PL2に接続され、蓄電装置B2の負極端子は電力線NL3を介して電力線NL1に接続される。蓄電装置B2は、コンバータ120を介することなく駆動装置105に電力を供給する。蓄電装置B2の電圧(端子間電圧)VB2は、たとえば400V程度である。蓄電装置B2は、蓄電装置B1に比べて電圧が高くかつ容量(蓄電可能エネルギ)が多い。
蓄電装置B2には、図示しない電圧センサおよび電流センサが設けられる。電圧センサは、蓄電装置B2の電圧VB2を検出する。電流センサは、蓄電装置B2に入出力される電流IB2を検出する。これらのセンサは、検出結果をECU300へ出力する。
電力線PL3には、蓄電装置B2から電力線PL2へ向かう方向を順方向として接続されたダイオードD10が設けられる。このダイオードD10の作用により、蓄電装置B2から電力線PL2への放電を許容しつつ、電力線PL2から蓄電装置B2への突入電流を防止することができる。
なお、ダイオードD10の作用により、電力線PL2からの電力で蓄電装置B2を充電することはできない。そのため、蓄電装置B2は、車両外部の電力で充電可能に構成される。たとえば、蓄電装置B2を車両外部で充電する場合には、蓄電装置B2を車両100から取り外し、車両外部で蓄電装置B2を充電した後、再び蓄電装置B2を車両100に取り付けるようにすればよい。蓄電装置B2を車両100に搭載したまま充電するための専用のシステムを車両100に設けるようにしてもよい。
SMR2は、蓄電装置B2の正極端子と電力線PL3との間に設けられるリレーSMR2Bと、蓄電装置B2の負極端子と電力線NL3の間に設けられるリレーSMR2Gとを含む。SMR2に含まれる各リレーは、ECU300からの制御信号SE2によって個別に制御することができ、蓄電装置B2と電力線PL2,NL1とを結ぶ電力経路を開閉する。なお、SMR2には、電流制限抵抗付きのリレーは設けられていない。
インバータ130,135は、コンバータ120に対して互いに並列に接続される。インバータ130,135は、ECU300からの制御指令PWI1,PWI2によりそれぞれ制御され、コンバータ120から出力される直流電力を、MG1,MG2をそれぞれ駆動するための交流電力に電力変換する。インバータ130,135は、たとえば、U相,V相,W相の上下アームを有する三相フルブリッジタイプのインバータである。
MG1,MG2は交流回転電機であり、たとえば、永久磁石が埋設されたロータを備える永久磁石型同期電動機である。
遊星歯車装置150は、サンギヤ、リングギヤ、プラネタリギヤ、キャリア(いずれも図示せず)を有する。MG1のロータは、遊星歯車装置150のサンギヤに結合される。MG2のロータは、遊星歯車装置150のリングギヤに結合されるとともに、図示しない減速機を介して駆動輪170にも結合される。エンジン160のクランク軸は遊星歯車装置150のキャリアに結合される。
エンジン160の出力は、ECU300からの制御指令DRVにより制御される。エンジン160の出力は、遊星歯車装置150によって、MG1に伝達されるパワーと駆動輪170に伝達されるパワーとに分割される。
駆動輪170は、MG2の出力および遊星歯車装置150を介して伝達されるエンジン160の出力の少なくとも一方によって回転される。ECU300によりエンジン160、MG1およびMG2が協調的に制御されることによって、駆動装置105は必要な車両駆動力を発生する。
MG1は、遊星歯車装置150を介して伝達されるエンジン160の動力を用いて発電することができる。また、MG1は、エンジン160を始動する際には、エンジン160のクランク軸をクランキングするために用いられる。MG2は、車両100の減速時に、駆動輪170の回転エネルギを用いた発電(回生発電)が可能である。MG1,MG2の発電電力は、インバータ130,135によって蓄電装置B1の充電電力に変換される。
ECU300は、いずれも図1には図示しないがCPU(Central Processing Unit)、記憶装置および入出力バッファを含み、各センサ等からの信号の入力や各機器への制御信号の出力を行なうとともに、車両100および各機器の制御を行なう。なお、これらの制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア(電子回路)で処理することも可能である。
たとえば、ECU300は、蓄電装置B1,B2の電圧VB1,VB2および電流IB1,IB2に基づいて、蓄電装置B1,B2のそれぞれの充電状態(以下、SOC(State of Charge)とも称する。)を演算する。
なお、図1においては、ECU300として1つの制御装置を設ける構成としているが、たとえば機能ごとまたは制御対象機器ごとに個別に制御装置を設ける構成としてもよい。
以上のような構成を有する車両100において、ユーザが車両100の制御システムを起動するために図示しないスタートスイッチを押した場合、ECU300は、上述のプリチャージを行なった後に、SMR1を閉じ、蓄電装置B1を駆動装置105に接続する。これにより、車両100は走行可能状態となる。
さらに、ECU300は、必要に応じて、SMR2を閉じ、蓄電装置B1に加えて、大容量の蓄電装置B2を駆動装置105に接続する。これにより、EV走行距離(電力による走行可能距離)を延長させることができる。
ところで、SMR2を閉じる際に、システム電圧VHが蓄電装置B2の電圧VB2(たとえば400V程度)よりも低いと、蓄電装置B2から駆動装置105に突入電流が流れ込む可能性がある。このような突入電流を防止するために、SMR2を閉じる前にシステム電圧VHを予め電圧VB2よりも高い値にしておく必要がある。その手法の1つとして、蓄電装置B1の電圧VB1(たとえば200V程度)をコンバータ120による昇圧動作によって電圧VB2よりも高い値に昇圧する手法(以下、このような手法を「プレ昇圧」ともいう)が考えられる。
ところが、このプレ昇圧では、コンバータ120のスイッチング動作が必要になるため、スイッチングロスによる効率悪化が懸念される。
そこで、本実施の形態によるECU300は、蓄電装置B2の接続処理(SMR2を閉じる処理)を行なう際、SMR2を閉じる前にMG2による回生発電によってシステム電圧VHを上昇させ、システム電圧VHが電圧VB2を超えた後にSMR2を閉じる。これにより、プレ昇圧によるコンバータ120のスイッチングロスを抑制しつつ、蓄電装置B2を電力線PL2,NL1に接続することが可能になる。
図2は、上述の機能を実現するためのECU300の処理手順の一例を示すフローチャートである。フローチャートは、SMR2が開かれている場合に所定の制御周期で繰り返し実行される。
S10にて、ECU300は、蓄電装置B2の接続要求があるか否かを判定する。たとえば、ECU300は、HVモード(エンジン160およびMG2の双方の動力を用いて走行するモード)からEVモード(エンジン160を停止しMG2の動力を用いて走行するモード)への切替要求がある場合に、蓄電装置B2の接続要求があると判断する。
蓄電装置B2の接続要求がない場合(S10にてNO)、ECU300は、処理を終了させる。
蓄電装置B2の接続要求がある場合(S10にてYES)、ECU300は、S11にてコンバータ120がスイッチング停止状態であるか否かを判定する。
コンバータ120がスイッチング停止状態である場合(S11にてYES)、ECU300は、S12にてアクセルオフによる減速要求があるか否かを判定する。ECU300は、ユーザがアクセルペダルを踏んでいない(アクセルペダル操作量がゼロである)場合に、アクセルオフによる減速要求があると判定する。
アクセルオフによる減速要求がある場合(S12にてYES)、ECU300は、S13にて、駆動装置105の電力収支(MG1とMG2との電力収支)が力行側ではなく回生側となるようにMG2を回生発電動作させる。この際に生じる発電電力によって、システム電圧VHが昇圧される。
一方、コンバータ120がスイッチング停止状態でない場合(S11にてNO)またはアクセルオフによる減速要求がない場合(S12にてNO)、ECU300は、S14にてコンバータ120を昇圧動作させる(すなわち上述のプレ昇圧を行なう)。このように、本実施の形態においては、既にコンバータ120のスイッチング動作が行なわれている場合や、ユーザがMG2による回生発電(回生ブレーキ)を望んでいないような状況では、コンバータ120によるプレ昇圧によってシステム電圧VHを昇圧させる。
S15にて、ECU300は、S13またはS14によるVH昇圧処理によって、システム電圧VHが電圧VB2を超えたか否かを判定する。
システム電圧VHが電圧VB2を超えていない場合(S15にてNO)、ECU300は、SMR2を閉じることなく、処理を終了させる。なお、その後も蓄電装置B2の接続要求が継続する場合には、次回以降のサイクルにおいても、S13またはS14によるVH昇圧処理が継続される。
一方、システム電圧VHが電圧VB2を超えている場合(S15にてYES)、ECU300は、S16にて、SMR2を閉じる。これにより、蓄電装置B2が電力線PL2,NL1に接続される。
図3は、SMR2を閉じる際のシステム電圧VHの変化態様を示す図である。
時刻t1以前は、SMR2(SMR2B,SMR2G)は開かれており、蓄電装置B2は電力線PL2,NL1から切り離されている。
時刻t1以前は、SMR2(SMR2B,SMR2G)は開かれており、蓄電装置B2は電力線PL2,NL1から切り離されている。
時刻t1にて蓄電装置B2の接続要求があると、コンバータ120がスイッチング停止状態でありかつアクセルオフによる減速要求があることを条件として、MG2による回生発電が開始される。MG2による回生発電電力によってシステム電圧VHが昇圧される。
その後の時刻t2にてシステム電圧VHが電圧VB2を超えたことが検出されると、SMR2が閉じられ、蓄電装置B2が電力線PL2,NL1に接続される。このように、本実施の形態においては、コンバータ120による昇圧動作(プレ昇圧)を行なうことなく、蓄電装置B2を電力線PL2,NL1に接続することができる。
以上のように、本実施の形態によるECU300は、SMR2を閉じる処理を行なう際、SMR2を閉じる前にMG2による回生発電によってシステム電圧VHを昇圧し、システム電圧VHが電圧VB2を超えた後にSMR2を閉じる。これにより、プレ昇圧によるコンバータ120のスイッチングロスを抑制しつつ蓄電装置B2の接続処理を行なうことができる。
[実施の形態2]
上述の実施の形態1では、コンバータ120が正常であることを前提とした制御について説明した。これに対し、本実施の形態2では、コンバータ120が異常である場合(故障などによって正常に作動できない場合)の制御について説明する。なお、車両100の構造そのものは、前述の実施の形態1と同じであるため、ここでの詳細な説明は繰返さない。
[実施の形態2]
上述の実施の形態1では、コンバータ120が正常であることを前提とした制御について説明した。これに対し、本実施の形態2では、コンバータ120が異常である場合(故障などによって正常に作動できない場合)の制御について説明する。なお、車両100の構造そのものは、前述の実施の形態1と同じであるため、ここでの詳細な説明は繰返さない。
ユーザが車両100の制御システムを起動させる操作を行なった際に、コンバータ120が異常状態であると、コンバータ120をゲート遮断状態にせざるを得ない。コンバータ120がゲート遮断状態であっても、SMR1を閉じることで蓄電装置B1の電力をコンバータ120のダイオードD1を介して駆動装置105へ供給することが可能である。しかし、コンバータ120による昇圧動作ができないため、システム電圧VHを蓄電装置B1の電圧VB1(たとえば200V程度)よりも高い値にすることができない。そのため、コンバータ正常時に比べて、MG2の出力トルクは制限されてしまう。また、EV走行距離も、蓄電装置B1の蓄電量のみに依存した短い距離になってしまう。これらの点に鑑み、コンバータ120が異常である場合には、蓄電装置B2の接続処理を予め行なっておくことが望ましい。このようにすると、システム電圧VHを蓄電装置B2の電圧VB2(400V程度)にまで高めることができるとともに、EV走行距離も延長される。
ところが、コンバータ120の異常時は、コンバータ120による昇圧動作ができない。そのため、蓄電装置B2の接続処理(システム電圧VHを電圧VB2よりも昇圧させる処理)を、コンバータ120を用いたプレ昇圧で行なうことはできない。
そこで、本実施の形態によるECU300は、コンバータ120が異常である場合、エンジン160の動力を用いたMG1の発電動作によってシステム電圧VHを電圧VB2よりも昇圧させる。
図4は、本実施の形態によるECU300の処理手順の一例を示すフローチャートである。このフローチャートは、たとえば、ユーザが車両100の制御システムを起動させるために図示しないスタートスイッチを押した場合に実行される。
S20にて、ECU300は、コンバータ120の故障履歴があるか否かを判定する。たとえば、ECU300は、先回のトリップ中にコンバータ120の異常が確定していた場合、コンバータ120の故障履歴があると判定する。なお、ここでいうトリップとは、車両の走行単位を表わし、車両100の制御システムが起動してから停止するまでの期間を意味する。
コンバータ120の故障履歴がない場合(S20にてNO)、ECU300は、処理を終了させる。
コンバータ120の故障履歴がある場合(S20にてYES)、ECU300は、S21にて、コンバータ120をゲート遮断状態にしたまま、上述のプリチャージを行なう。これにより、ダイオードD1を介して蓄電装置B1の電力がコンデンサC1,C2に供給されため、システム電圧VHが蓄電装置B1の電圧VB1(200V程度)まで上昇する。すなわち、後述のS22の処理(エンジン160の動力を用いたMG1の発電動作)を行なうことなく、システム電圧VHを電圧VB1まで上昇させることができる。
プリチャージ後、ECU300は、S22にて、エンジン160を始動させ、エンジン160の動力を用いて発電するようにMG1を制御する。このMG1の発電動作によってシステム電圧VHが電圧VB1よりもさらに昇圧される。
S23にて、ECU300は、S22によるVH昇圧処理によって、システム電圧VHが電圧VB2を超えたか否かを判定する。
システム電圧VHが電圧VB2を超えていない場合(S23にてNO)、ECU300は、処理をS22に戻し、エンジン160の動力を用いたMG1の発電動作を継続させる。
一方、システム電圧VHが電圧VB2を超えた場合(S23にてYES)、ECU300は、S24にて、SMR2を閉じて、蓄電装置B2を電力線PL2,NL1に接続する。
以上のように、本実施の形態によるECU300は、コンバータ120が異常である場合、まずプリチャージによってシステム電圧VHを電圧VB1まで上昇させ、その後にエンジン160の動力を用いたMG1の発電動作によってシステム電圧VHを電圧VB2よりも昇圧させる。そのため、コンバータ120が異常であるとき(プレ昇圧ができないとき)においても、蓄電装置B2を電力線PL2,NL1に接続することが可能となる。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
100 車両、105 駆動装置、120 コンバータ、130,135 インバータ、140 モータジェネレータ(MG1)、145 モータジェネレータ(MG2)、150 動力伝達ギヤ、160 エンジン、170 駆動輪、180,185 電圧センサ、190 電流センサ、300 ECU、B1,B2 蓄電装置、C1,C2 コンデンサ、D1,D2 ダイオード、L1 リアクトル、NL1〜NL3,PL1〜PL3 電力線、Q1,Q2 スイッチング素子、R1 抵抗、SMR1,SMR2 リレー装置、SMR1P,SMR1B,SMR1G,SMR2G,SMR2B リレー。
Claims (6)
- 車両駆動力を発生可能な駆動装置と、
電圧変換器と、
前記電圧変換器を介して前記駆動装置に接続される第1電源と、
前記電圧変換器と前記駆動装置とを結ぶ電力線に接続される第2電源と、
前記第2電源と前記電力線とを結ぶ電力経路を開閉可能なリレー装置と、
前記駆動装置および前記リレー装置を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記リレー装置を閉じる処理を行なう際、前記リレー装置を閉じる前に前記電力線の電圧が前記第2電源の電圧を超えるように前記駆動装置の発電動作を制御し、前記駆動装置の発電動作によって前記電力線の電圧が前記第2電源の電圧を超えた後に前記リレー装置を閉じる、車両。 - 前記駆動装置は、前記車両の駆動輪に結合された回転電機を備え、
前記制御装置は、前記リレー装置を閉じる処理を行なう際、前記電圧変換器が停止中でありかつ車両減速要求があるときは、前記リレー装置を閉じる前に前記電力線の電圧が前記第2電源の電圧を超えるように前記回転電機の回生発電動作を制御し、前記回転電機の回生発電動作によって前記電力線の電圧が前記第2電源の電圧を超えた後に前記リレー装置を閉じる、請求項1に記載の車両。 - 前記制御装置は、前記リレー装置を閉じる処理を行なう際、前記電圧変換器が停止中でないときまたは車両減速要求がないときは、前記リレー装置を閉じる前に前記電力線の電圧が前記第2電源の電圧を超えるように前記電圧変換器の昇圧動作を制御し、前記電圧変換器の昇圧動作によって前記電力線の電圧が前記第2電源の電圧を超えた後に前記リレー装置を閉じる、請求項2に記載の車両。
- 前記駆動装置は、内燃機関の動力を用いて発電可能な回転電機を備え、
前記電圧変換器は、停止中は前記第1電源の電圧を前記駆動装置に出力し、
前記制御装置は、前記電圧変換器が故障している場合、前記電圧変換器を停止させた状態で前記電力線の電圧を前記第1電源の電圧まで高めるプリチャージを実行し、前記プリチャージの実行後に前記電力線の電圧が前記第2電源の電圧を超えるように前記回転電機の発電動作を制御し、前記回転電機の発電動作によって前記電力線の電圧が前記第2電源の電圧を超えた後に前記リレー装置を閉じる、請求項1に記載の車両。 - 前記車両は、前記第2電源と前記電力線との間に設けられ、前記第2電源から前記電力線に向かう方向を順方向とするダイオードをさらに備える、請求項1に記載の車両。
- 前記第1電源は、第1電池であり、
前記第2電原は、前記第1電池よりも電圧が高くかつ容量が多い第2電池である、請求項1に記載の車両。
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JP2014143804A true JP2014143804A (ja) | 2014-08-07 |
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JP2013010073A Pending JP2014143804A (ja) | 2013-01-23 | 2013-01-23 | 車両 |
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JP (1) | JP2014143804A (ja) |
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2013
- 2013-01-23 JP JP2013010073A patent/JP2014143804A/ja active Pending
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