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JP2015186364A - Vehicular power apparatus - Google Patents

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JP2015186364A
JP2015186364A JP2014061200A JP2014061200A JP2015186364A JP 2015186364 A JP2015186364 A JP 2015186364A JP 2014061200 A JP2014061200 A JP 2014061200A JP 2014061200 A JP2014061200 A JP 2014061200A JP 2015186364 A JP2015186364 A JP 2015186364A
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Japan
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battery
temperature
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sub
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JP2014061200A
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Japanese (ja)
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安藤 徹
Toru Ando
徹 安藤
崇 村田
Takashi Murata
崇 村田
優 高木
Masaru Takagi
優 高木
勇二 西
Yuji Nishi
勇二 西
橋本 俊哉
Toshiya Hashimoto
俊哉 橋本
光谷 典丈
Noritake Mitsuya
典丈 光谷
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To strike a balance between suppression of a loss in a vehicular power apparatus and suppression of a shortage in temperature rise of a battery.SOLUTION: If temperature rise-enabled time t1 in which a battery temperature can be raised is equal to or more than temperature rise-requiring time t2 that is required for a temperature-raising device to complete raising a temperature of the battery using power from a sub-DC-DC converter, the sub-DC-DC converter is connected to a temperature adjustment device so as to supply power from the sub-DC-DC converter to the temperature-raising device, raising the temperature of the battery (S150, S160). In contrast, if the temperature rise-enabled time t1 is less than the temperature rise-requiring time t2, a main DC-DC converter is connected to the temperature adjustment device so as to supply power from the main DC-DC converter to the temperature-raising device (S150, S120).

Description

本発明は、車両用電力装置に関し、詳しくは、車両に搭載され、バッテリと、バッテリに接続されると共にモータを駆動する駆動回路と、バッテリから見て駆動回路と並列接続されると共に外部電源からの電力を用いてバッテリを充電する充電器と、バッテリと駆動回路とを接続する電力ラインに取り付けられたメインDC/DCコンバータと、バッテリと充電器とを接続する電力ラインに取り付けられたサブDC/DCコンバータと、を備える車両用電力装置に関する。   The present invention relates to an electric power device for a vehicle, and more specifically, is mounted on a vehicle and is connected to a battery, a drive circuit connected to the battery and driving a motor, and connected in parallel to the drive circuit as viewed from the battery and from an external power source. A charger that charges the battery using the power of the main battery, a main DC / DC converter that is attached to the power line that connects the battery and the drive circuit, and a sub-DC that is attached to the power line that connects the battery and the charger The present invention relates to a vehicular power device including a DC / DC converter.

従来、この種の車両用電力装置としては、高電圧バッテリと、高電圧バッテリからの電力を用いて走行用のモータジェネレータを駆動するインバータと、外部の商用電源や車載太陽光発電パネルからの電力を電圧バッテリに供給する電力変換回路と、高電圧バッテリからの電力を用いて車両内の温度を制御する空調ユニットと、高電圧バッテリの電圧を降圧して低電圧バッテリに印加するDC/DCコンバータと、を備えるものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。   Conventionally, as this type of vehicle power device, a high-voltage battery, an inverter that drives a motor generator for traveling using power from the high-voltage battery, and power from an external commercial power source or an in-vehicle solar power generation panel are used. Power conversion circuit that supplies a voltage to the battery, an air conditioning unit that controls the temperature in the vehicle using the power from the high voltage battery, and a DC / DC converter that steps down the voltage of the high voltage battery and applies it to the low voltage battery Have been proposed (see, for example, Patent Document 1).

特開2011−250672号公報JP 2011-250672 A

こうした電力装置では、近年、高電圧バッテリとインバータとを接続する電力ラインに上述のDC/DCコンバータ(メインDC/DCコンバータ)を接続するのに加えて、高電圧バッテリと電力変換回路(充電器)とを接続する電力ラインにも、メインDC/DCコンバータより定格値が小さいサブDC/DCコンバータを接続することが考えられている。2つのDC/DCコンバータを備えるものにおいて、商用電源と電力変換回路とが接続されているときに、高電圧バッテリの温度を調節する温度調節装置への電力供給を、メインDC/DCコンバータから常時行なうものとすると、その定格値が比較的大きいことやメインDC/DCコンバータの作動時にインバータにも電圧が作用することなどにより、電力装置の損失が比較的大きくなる。一方、サブDC/DCコンバータから常時行なうものとすると、その定格値が小さいことなどにより、バッテリを十分に昇温できない場合が生じる。   In such a power device, in recent years, in addition to connecting the above-described DC / DC converter (main DC / DC converter) to a power line connecting a high-voltage battery and an inverter, a high-voltage battery and a power conversion circuit (charger) are connected. Is also considered to connect a sub DC / DC converter having a smaller rated value than the main DC / DC converter. When a commercial power supply and a power conversion circuit are connected in a device including two DC / DC converters, power supply to a temperature control device that adjusts the temperature of the high-voltage battery is always performed from the main DC / DC converter. If it is performed, the loss of the power device becomes relatively large due to the relatively large rated value and the voltage also acting on the inverter when the main DC / DC converter is operated. On the other hand, if it is always performed from the sub DC / DC converter, the battery may not be sufficiently heated due to its small rated value.

本発明の車両用電力装置は、電力装置の損失の抑制とバッテリの昇温不足の抑制との両立を図ることを主目的とする。   The main purpose of the vehicle power device of the present invention is to achieve both suppression of loss of the power device and suppression of insufficient temperature rise of the battery.

本発明の車両用電力装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。   The vehicle power device of the present invention employs the following means in order to achieve the main object described above.

本発明の車両用電力装置は、
車両に搭載され、バッテリと、前記バッテリに接続されると共に前記モータを駆動する駆動回路と、前記バッテリから見て前記駆動回路と並列接続されると共に外部電源からの電力を用いて前記バッテリを充電する充電器と、前記バッテリと前記駆動回路とを接続する電力ラインに取り付けられたメインDC/DCコンバータと、前記バッテリと前記充電器とを接続する電力ラインに取り付けられ且つ前記メインDC/DCコンバータより定格値が小さいサブDC/DCコンバータと、を備える車両用電力装置であって、
電力の供給を受けて作動し、前記バッテリの温度を調節する温度調節装置と、
前記メインDC/DCコンバータと前記温度調節装置とを接続する第1接続状態と、前記サブDC/DCコンバータと前記温度調節装置とを接続する第2接続状態と、を切り替える切替手段と、
前記外部電源と前記充電器とが接続されているときにおいて、前記バッテリを昇温可能な昇温可能時間内に前記サブDC/DCコンバータからの電力を用いて前記温度調節装置により前記バッテリの昇温を完了できるサブ昇温可能時には、前記切替手段を前記第2接続状態とし、前記サブ昇温可能時でないときには、前記切替手段を前記第1接続状態とする制御手段と、
を備えることを特徴とする。
The vehicle power device of the present invention is
A battery mounted on a vehicle, a drive circuit connected to the battery and driving the motor, and connected to the drive circuit in parallel when viewed from the battery and charging the battery using electric power from an external power source A main DC / DC converter attached to a power line connecting the battery and the drive circuit, and a main DC / DC converter attached to a power line connecting the battery and the charger. A vehicle power device comprising a sub DC / DC converter having a smaller rated value,
A temperature adjusting device that operates by receiving power supply and adjusts the temperature of the battery;
Switching means for switching between a first connection state for connecting the main DC / DC converter and the temperature control device and a second connection state for connecting the sub DC / DC converter and the temperature control device;
When the external power source and the charger are connected, the temperature control device uses the power from the sub DC / DC converter within the possible temperature increase time during which the battery can be heated. Control means for setting the switching means to the second connection state when the sub-temperature rise is possible and capable of completing the temperature, and setting the switching means to the first connection state when the sub-temperature rise is not possible;
It is characterized by providing.

この本発明の車両用電力装置では、外部電源と充電器とが接続されているとき(外部電源からの電力を用いてバッテリを充電可能なとき)において、バッテリを昇温可能な昇温可能時間内にメインDC/DCコンバータより定格値が小さいサブDC/DCコンバータからの電力を用いて温度調節装置によりバッテリの昇温を完了できるサブ昇温可能時には、切替手段をサブDC/DCコンバータと温度調節装置とを接続する第2接続状態とし、サブ昇温可能時でないときには、切替手段をメインDC/DCコンバータと前記温度調節装置とを接続する第1接続状態とする。したがって、サブ昇温可能時には、切替手段を第2接続状態としてサブDC/DCコンバータから温度調節装置に電力を供給してバッテリを昇温することにより、メインDC/DCコンバータから温度調節装置に電力を供給する場合に比して電力装置の損失を低減することができる。また、サブ昇温可能時でないときには、切替手段を第1接続状態としてメインDC/DCコンバータから温度調節装置に電力を供給してバッテリを昇温することにより、サブDC/DCコンバータから温度調節装置に電力を供給する場合に比してバッテリをより迅速に昇温することができる(昇温可能時間内にバッテリの昇温を完了することができる場合がある)。これらの結果、電力装置の損失の抑制とバッテリの昇温不足の抑制との両立を図ることができる。   In the vehicle power device according to the present invention, when the external power source and the charger are connected (when the battery can be charged using the power from the external power source), the temperature can be raised so that the battery can be heated. When the temperature can be raised by the temperature control device using the power from the sub DC / DC converter whose rated value is smaller than that of the main DC / DC converter, the switching means is connected to the sub DC / DC converter and the temperature. When the sub-temperature rise is not possible, the switching means is set in the first connection state in which the main DC / DC converter and the temperature control device are connected. Therefore, when the sub-temperature can be raised, the switching means is set in the second connection state to supply power from the sub DC / DC converter to the temperature control device to raise the temperature of the battery. The loss of the power device can be reduced as compared with the case where power is supplied. When the sub-temperature rise is not possible, the switching means is set to the first connection state to supply power from the main DC / DC converter to the temperature adjustment device to raise the temperature of the battery. The battery can be heated more quickly than when power is supplied to the battery (in some cases, the temperature of the battery can be completed within the time during which the temperature can be increased). As a result, it is possible to achieve both suppression of loss of the power device and suppression of insufficient temperature rise of the battery.

本発明の一実施例としての車両用電力装置を搭載する電気自動車20の構成の概略を示す構成図である。It is a block diagram which shows the outline of a structure of the electric vehicle 20 carrying the vehicle electric power apparatus as one Example of this invention. 実施例の電子制御ユニット70により実行される所定昇温要求時処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the process routine at the time of the predetermined temperature increase request | requirement performed by the electronic control unit 70 of an Example.

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。   Next, the form for implementing this invention is demonstrated using an Example.

図1は、本発明の一実施例としての車両用電力装置を搭載する電気自動車20の構成の概略を示す構成図である。実施例の電気自動車20は、図示するように、例えば同期発電電動機として構成された走行用のモータ32と、モータ32を駆動する駆動回路としてのパワーコントロールユニット(PCU)34と、例えばリチウムイオン二次電池として構成されてパワーコントロールユニット34を介してモータ32と電力をやりとりするバッテリ36と、パワーコントロールユニット34とバッテリ36とを接続する電力ライン42に取り付けられたメインリレー44と、電力ライン42におけるメインリレー44よりパワーコントロールユニット34側に取り付けられて電力ライン42の電力を降圧して電力ライン(正極母線のみ図示)46に供給するメインDC/DCコンバータ48と、家庭用電源などの外部電源のコンセントにプラグが差し込まれているときに外部電源からの電力を用いてバッテリ36を充電する充電器50と、充電器50とバッテリ36とを接続する電力ライン52に取り付けられたサブリレー54と、電力ライン52におけるサブリレー54より充電器側に取り付けられて電力ライン52の電力を降圧して電力ライン(正極母線のみ図示)56に供給するサブDC/DCコンバータ58と、電力の供給を受けて作動してバッテリ36を昇温する昇温装置(例えばヒータなど)60と、昇温装置60を電力ライン46または電力ライン56に接続する切替スイッチ62と、装置全体の制御を司る電子制御ユニット70と、を備える。なお、電力ライン42および電力ライン52には、低圧バッテリや電子制御ユニット70などが常時接続され、システムオン(イグニッションオンやアクセサリーオンなど)時には用いられるがシステムオフ時には用いられない補機類が第1リレーを介して接続され、システムオン時には用いられないがシステムオフで外部電源からの電力を用いてバッテリ36を充電する外部充電時には用いられる補機類が第2リレーを介して接続されている。また、実施例では、図1中、モータ32を除く部分が「車両用電力装置」に相当する。   FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of a configuration of an electric vehicle 20 equipped with a vehicle power device as one embodiment of the present invention. As shown in the figure, an electric vehicle 20 according to the embodiment includes a traveling motor 32 configured as, for example, a synchronous generator motor, a power control unit (PCU) 34 serving as a drive circuit for driving the motor 32, and a lithium ion battery, for example. A battery 36 that is configured as a secondary battery and exchanges power with the motor 32 via the power control unit 34, a main relay 44 attached to a power line 42 that connects the power control unit 34 and the battery 36, and a power line 42 A main DC / DC converter 48 that is attached to the power control unit 34 side of the main relay 44 and steps down the power of the power line 42 and supplies it to a power line (only the positive bus is shown) 46, and an external power source such as a household power source Is plugged into the outlet A charger 50 for charging the battery 36 using power from an external power source, a sub-relay 54 attached to the power line 52 connecting the charger 50 and the battery 36, and a sub-relay 54 in the power line 52 A sub DC / DC converter 58 that is attached to the charger side and steps down the power of the power line 52 and supplies it to a power line (only the positive bus is shown) 56, and operates to receive the power supply to raise the temperature of the battery 36 And a changeover switch 62 that connects the temperature raising device 60 to the power line 46 or the power line 56, and an electronic control unit 70 that controls the entire device. The power line 42 and the power line 52 are always connected to a low-voltage battery, an electronic control unit 70, and the like, and auxiliary equipment that is used when the system is on (ignition on, accessory on, etc.) but not when the system is off is the first. 1 is connected via a relay, and is not used when the system is on, but auxiliary equipment used when charging the battery 36 using the power from the external power source when the system is off is connected via the second relay. . In the embodiment, the portion excluding the motor 32 in FIG. 1 corresponds to the “vehicle power device”.

パワーコントロールユニット34は、バッテリ36からの直流電力を交流電力に変換してモータ32に供給するインバータと、バッテリ36からの電力を昇圧してインバータに供給する昇圧コンバータと、を備える。なお、昇圧コンバータを備えず、インバータだけを備えるものとしてもよい。   The power control unit 34 includes an inverter that converts DC power from the battery 36 into AC power and supplies the AC power to the motor 32, and a boost converter that boosts power from the battery 36 and supplies the boosted power to the inverter. Note that only the inverter may be provided without the boost converter.

サブDC/DCコンバータ58は、メインDC/DCコンバータ48に比して、定格値(電力ライン46,56に供給する電力やその際の損失)が小さくなるように設計されている。   The sub DC / DC converter 58 is designed so that the rated value (the power supplied to the power lines 46 and 56 and the loss at that time) is smaller than that of the main DC / DC converter 48.

電子制御ユニット70は、図示しないが、CPUを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPUの他に、処理プログラムを記憶するROMやデータを一時的に 記憶するRAM,入出力ポートを備える。電子制御ユニット70には、モータ32のロータの回転位置を検出する回転位置検出センサからのモータ32のロータの回転位置θm,モータ32の三相コイルの各相に流れる相電流を検出する電流センサからの相電流Iu,Iv,Iw,バッテリ36の電圧,電流,温度を検出する電圧センサ,電流センサ,温度センサからの端子間電圧Vb,充放電電流Ib,電池温度Tb,イグニッションスイッチ(スタートスイッチ)からのイグニッション信号,シフトレバーの操作位置を検出するシフトポジションセンサからのシフトポジションSP,アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサからのアクセル開度Acc,ブレーキペダルの踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサからのブレーキペダルポジションBP,車速センサからの車速Vなどが入力ポートを介して入力されている。電子制御ユニット70からは、駆動回路(インバータや昇圧コンバータ)のスイッチング素子へのスイッチング制御信号,メインリレー44への制御信号,メインDC/DCコンバータ48への制御信号,充電器50への制御信号,昇温装置60への制御信号,サブリレー54への制御信号,サブDC/DCコンバータ58への制御信号,昇温装置60への制御信号などが出力ポートを介して出力されている。なお、電子制御ユニット70は、回転位置検出センサからのモータ32のロータの回転位置θmに基づいてモータ32の回転数Nmを演算したり、電流センサからのバッテリ36の充放電電流Ibに基づいてそのときのバッテリ36から放電可能な電力量の全容量に対する割合である蓄電割合SOCを演算したり、演算した蓄電割合SOCと温度センサからの電池温度Tbとに基づいてバッテリ36を充放電してもよい最大許容電力である入出力制限Win,Woutを演算したりしている。   Although not shown, the electronic control unit 70 is configured as a microprocessor centered on a CPU, and includes a ROM for storing a processing program, a RAM for temporarily storing data, and an input / output port in addition to the CPU. The electronic control unit 70 includes a current sensor that detects a rotational position θm of the rotor of the motor 32 from a rotational position detection sensor that detects a rotational position of the rotor of the motor 32 and a phase current that flows in each phase of the three-phase coil of the motor 32. Phase currents Iu, Iv, Iw from the voltage sensor, voltage sensor for detecting the voltage, current and temperature of the battery 36, current sensor, voltage Vb between terminals from the temperature sensor, charge / discharge current Ib, battery temperature Tb, ignition switch (start switch) ), The shift position SP from the shift position sensor that detects the operation position of the shift lever, the accelerator opening Acc from the accelerator pedal position sensor that detects the depression amount of the accelerator pedal, and the depression amount of the brake pedal Brake pedal from brake pedal position sensor Position BP, and a vehicle speed V from a vehicle speed sensor is input via the input port. From the electronic control unit 70, a switching control signal to the switching element of the drive circuit (inverter or boost converter), a control signal to the main relay 44, a control signal to the main DC / DC converter 48, a control signal to the charger 50 , A control signal to the temperature raising device 60, a control signal to the sub relay 54, a control signal to the sub DC / DC converter 58, a control signal to the temperature raising device 60, and the like are output via the output port. The electronic control unit 70 calculates the rotational speed Nm of the motor 32 based on the rotational position θm of the rotor of the motor 32 from the rotational position detection sensor, or based on the charge / discharge current Ib of the battery 36 from the current sensor. The storage ratio SOC, which is the ratio of the amount of power that can be discharged from the battery 36 at that time, to the total capacity is calculated, or the battery 36 is charged / discharged based on the calculated storage ratio SOC and the battery temperature Tb from the temperature sensor. The input / output limits Win and Wout, which are the maximum allowable power, are calculated.

こうして構成された実施例の電気自動車20では、自宅や予め設定された充電ポイントでイグニッションスイッチがオフとされて、プラグが外部電源のコンセントに差し込まれるプラグイン操作が行なわれると、外部電源からの電力を用いてバッテリ36の蓄電割合SOCが予め設定された所定割合Send(例えば満充電やそれより若干低い蓄電割合など)に至るまでバッテリ36の入力制限Winの範囲内の電力でバッテリ36が充電されるよう充電器50を制御する。ここで、タイマー充電機能(バッテリ36の充電完了予定時刻などを設定する機能)がオンのときには、その充電完了予定時刻にバッテリ36の充電が終了するようバッテリ36の現在の蓄電割合SOCと所定割合Sendとの差分とに応じて充電開始予定時刻を設定すると共にその充電開始予定時刻に至ったときにバッテリ36の充電を開始し、タイマー充電機能がオフのときには、直ちにバッテリ36の充電を開始するものとした。   In the electric vehicle 20 of the embodiment configured as described above, when the ignition switch is turned off at a home or a preset charging point and a plug-in operation is performed in which the plug is inserted into the outlet of the external power source, The battery 36 is charged with power within the input limit Win range of the battery 36 until the storage ratio SOC of the battery 36 reaches a predetermined ratio Send (for example, full charge or a slightly lower storage ratio) using the power. The charger 50 is controlled as described above. Here, when the timer charging function (a function for setting the scheduled charging completion time of the battery 36, etc.) is on, the current storage ratio SOC of the battery 36 and a predetermined ratio so that the charging of the battery 36 is completed at the scheduled charging completion time. The charging start scheduled time is set according to the difference from Send, and charging of the battery 36 is started when the charging starting scheduled time is reached. When the timer charging function is off, charging of the battery 36 is started immediately. It was supposed to be.

次に、こうして構成された実施例の電気自動車20の動作、特に、システムオフで外部電源からの電力を用いてバッテリ36を充電する外部充電時(プラグイン操作が行なわれてからバッテリ36の充電を開始するまでの間も含む)でバッテリ36の昇温が要求されているときの動作について説明する。図2は、実施例の電子制御ユニット70により実行される所定昇温要求時処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、外部充電時でバッテリ36の昇温が要求されているときに繰り返し実行される。なお、このルーチンの初回の実行開始時(プラグイン操作が行なわれた直後)には、メインリレー44はオフとされており、サブリレー54はオンとされている。   Next, the operation of the electric vehicle 20 of the embodiment thus configured, particularly during external charging in which the battery 36 is charged using the power from the external power source when the system is off (the charging of the battery 36 after the plug-in operation is performed). The operation when the temperature rise of the battery 36 is requested is also described. FIG. 2 is a flowchart illustrating an example of a predetermined temperature increase request processing routine executed by the electronic control unit 70 of the embodiment. This routine is repeatedly executed when the temperature of the battery 36 is requested during external charging. When the first execution of this routine is started (immediately after the plug-in operation is performed), the main relay 44 is turned off and the sub-relay 54 is turned on.

所定昇温要求時処理ルーチンが実行されると、電子制御ユニット70は、まず、外部充電時に外部電源からバッテリ36に供給可能な電力としてのインフラ側充電可能電力P1や、外部充電時にバッテリ36が受け入れ可能な電力としてのバッテリ側充電可能電力P2などのデータを入力する(ステップS100)。ここで、インフラ側充電可能電力P1は、外部電源の仕様(例えば、100V,30Aの交流電源など)に応じた値を外部電源から通信などにより取得して入力するものとした。また、バッテリ側充電可能電力P2は、バッテリ36の入力制限Winの絶対値を入力するものとした。   When the predetermined temperature increase request processing routine is executed, the electronic control unit 70 first determines that the infrastructure-side chargeable power P1 as power that can be supplied from the external power source to the battery 36 during external charging, or the battery 36 during external charging. Data such as battery-side chargeable power P2 as acceptable power is input (step S100). Here, the infrastructure-side chargeable power P1 is obtained by inputting a value according to the specifications of the external power source (for example, 100V, 30A AC power source, etc.) from the external power source through communication or the like. Further, the battery-side chargeable power P2 is input as an absolute value of the input limit Win of the battery 36.

こうしてデータを入力すると、インフラ側充電可能電力P1とバッテリ側充電可能電力P2とを比較する(ステップS110)。この比較処理は、外部電源からの電力の全てをバッテリ36に供給することができるか否かを判定する処理である。   When the data is input in this way, the infrastructure-side chargeable power P1 and the battery-side chargeable power P2 are compared (step S110). This comparison process is a process for determining whether or not all the electric power from the external power source can be supplied to the battery 36.

インフラ側充電可能電力P1がバッテリ側充電可能電力P2以下のときには、外部電源からの電力の全てをバッテリ36に供給することができると判断し、メインリレー44をオンとし(オンのときにはその状態を保持し)、切替スイッチ62により昇温装置60と電力ライン46とを接続し(この状態のときにはそれを保持し)、電力ライン42(バッテリ36)からメインDC/DCコンバータ48,電力ライン46を介して昇温装置60に電力が供給されるようメインDC/DCコンバータ48を制御して(ステップS120)、本ルーチンを終了する。この場合、メインDC/DCコンバータ48から昇温装置60に電力を供給することにより、昇温装置60に大きな電力を供給してバッテリ36を迅速に昇温することができるが、その電力が大きいことや駆動回路34にも電圧が作用するなどの理由により、その際の電力装置の損失も比較的大きい。   When the infrastructure-side chargeable power P1 is less than or equal to the battery-side chargeable power P2, it is determined that all of the power from the external power supply can be supplied to the battery 36, and the main relay 44 is turned on ( Hold), the temperature raising device 60 and the power line 46 are connected by the changeover switch 62 (it is held in this state), and the main DC / DC converter 48 and the power line 46 are connected from the power line 42 (battery 36). The main DC / DC converter 48 is controlled so that the electric power is supplied to the temperature raising device 60 through (step S120), and this routine is finished. In this case, by supplying electric power from the main DC / DC converter 48 to the temperature raising device 60, a large amount of electric power can be supplied to the temperature raising device 60 to quickly raise the temperature of the battery 36, but the power is large. In addition, the loss of the power device at that time is relatively large due to the fact that the voltage also acts on the drive circuit 34.

インフラ側充電可能電力P1がバッテリ側充電可能電力P2より大きいときには、外部電源からの電力の全てをバッテリ36に供給することはできないと判断し、バッテリ36の昇温が可能な時間としての昇温可能時間t1を設定すると共に(ステップS130)、サブDC/DCコンバータ58からの電力を用いて昇温装置60によりバッテリ36の昇温を完了するまでに要する時間としての昇温必要時間t2を設定する(ステップS140)。ここで、昇温可能時間t1は、タイマー充電機能がオフのときには、バッテリ36の現在の蓄電割合SOCと所定割合Sendとバッテリ36の充電電力Wb(=Vb・Ib)とに基づいて得られるバッテリ36の充電が終了するまでの残充電時間を設定し、タイマー充電機能がオンのときには、現在時刻から充電完了予定時刻までの時間を設定するものとした。また、昇温必要時間t2は、現在の電池温度Tbと予め定められた昇温目標温度TbsetとサブDC/DCコンバータ58から昇温装置60に電力を供給する際の単位時間当たりのバッテリ36の予測上昇温度ΔTbとに基づいて得られるバッテリ36の昇温完了までに要する時間を設定するものとした。   When the infrastructure-side chargeable power P1 is larger than the battery-side chargeable power P2, it is determined that not all of the power from the external power source can be supplied to the battery 36, and the temperature rise as a time during which the battery 36 can be raised A possible time t1 is set (step S130), and a temperature increase required time t2 is set as a time required until the temperature increase of the battery 36 is completed by the temperature increase device 60 using the electric power from the sub DC / DC converter 58. (Step S140). Here, the temperature rise possible time t1 is obtained based on the current storage ratio SOC of the battery 36, the predetermined ratio Send, and the charging power Wb (= Vb · Ib) of the battery 36 when the timer charging function is off. The remaining charging time until 36 charging is completed is set, and when the timer charging function is on, the time from the current time to the scheduled charging completion time is set. Further, the required temperature increase time t2 includes the current battery temperature Tb, the predetermined temperature increase target temperature Tbset, and the battery 36 per unit time when power is supplied from the sub DC / DC converter 58 to the temperature increasing device 60. The time required to complete the temperature increase of the battery 36 obtained based on the predicted increase temperature ΔTb is set.

そして、昇温可能時間t1と昇温必要時間t2とを比較する(ステップS150)。この比較処理は、サブDC/DCコンバータ58から昇温装置60に電力を供給したときにバッテリ36の昇温が可能な間(実施例ではバッテリ36の充電が完了するまでの間)にバッテリ36の昇温を完了できるか否かを判定する処理である。   Then, the temperature rise possible time t1 and the temperature rise required time t2 are compared (step S150). This comparison process is performed while the battery 36 can be heated when power is supplied from the sub DC / DC converter 58 to the temperature raising device 60 (in the embodiment, until the battery 36 is completely charged). Is a process for determining whether or not the temperature increase can be completed.

昇温可能時間t1が昇温必要時間t2以上のときには、サブDC/DCコンバータ58から昇温装置60に電力を供給してバッテリ36の昇温が可能な間にバッテリ36の昇温を完了できると判断し、メインリレー44をオフとし(オフのときにはその状態を保持し)、切替スイッチ62により昇温装置60と電力ライン56とを接続し(この状態のときにはそれを保持し)、電力ライン52(充電器50)からサブDC/DCコンバータ58,電力ライン56を介して昇温装置60に電力が供給されるようサブDC/DCコンバータ58を制御して(ステップS160)、本ルーチンを終了する。この場合、サブDC/DCコンバータ58から昇温装置60に電力を供給することにより、メインDC/DCコンバータ48に比して定格値が小さい(出力電力が小さい)ことや駆動回路34に電圧が作用しないなどの理由により、電力装置の損失を抑制しながらバッテリ36を昇温することができる。   When the temperature rise possible time t1 is equal to or greater than the temperature rise required time t2, power can be supplied from the sub DC / DC converter 58 to the temperature raising device 60 and the temperature rise of the battery 36 can be completed while the temperature of the battery 36 can be raised. The main relay 44 is turned off (the state is maintained when it is off), the temperature raising device 60 and the power line 56 are connected by the changeover switch 62 (the state is maintained in this state), and the power line The sub DC / DC converter 58 is controlled so that power is supplied to the temperature raising device 60 from the 52 (charger 50) via the sub DC / DC converter 58 and the power line 56 (step S160), and this routine is finished. To do. In this case, by supplying power from the sub DC / DC converter 58 to the temperature raising device 60, the rated value is smaller than that of the main DC / DC converter 48 (output power is small), and the voltage is applied to the drive circuit 34. The battery 36 can be heated while suppressing the loss of the power device because it does not act.

一方、昇温可能時間t1が昇温必要時間t2未満のときには、サブDC/DCコンバータ58から昇温装置60に電力を供給するとバッテリ36の昇温が可能な間にバッテリ36の昇温が完了しないと判断し、メインリレー44をオンとし(オンのときにはその状態を保持し)、切替スイッチ62により昇温装置60と電力ライン46とを接続し(この状態のときにはそれを保持し)、電力ライン42(バッテリ36)からメインDC/DCコンバータ48,電力ライン46を介して昇温装置60に電力が供給されるようメインDC/DCコンバータ48を制御して(ステップS120)、本ルーチンを終了する。この場合、メインDC/DCコンバータ48から昇温装置60に電力を供給することにより、昇温装置60に大きな電力を供給してバッテリ36をより迅速に昇温することができる(昇温可能時間内のバッテリ36の昇温を完了することができる場合がある)。   On the other hand, when the temperature rise possible time t1 is less than the temperature rise required time t2, when the electric power is supplied from the sub DC / DC converter 58 to the temperature raising device 60, the temperature rise of the battery 36 is completed while the temperature of the battery 36 can be raised. The main relay 44 is turned on (the state is maintained when it is turned on), and the temperature raising device 60 and the power line 46 are connected by the changeover switch 62 (the state is maintained in this state). The main DC / DC converter 48 is controlled so that power is supplied from the line 42 (battery 36) to the temperature raising device 60 via the main DC / DC converter 48 and the power line 46 (step S120), and this routine is finished. To do. In this case, by supplying electric power from the main DC / DC converter 48 to the temperature raising device 60, a large amount of electric power can be supplied to the temperature raising device 60 and the temperature of the battery 36 can be raised more quickly (time when temperature can be raised). In some cases, it is possible to complete the temperature increase of the battery 36 in the inside).

以上説明した実施例の車両用電力装置を搭載する電気自動車20によれば、昇温可能時間t1が昇温必要時間t2以上のときには、サブDC/DCコンバータ58と温度調節装置60とを接続してサブDC/DCコンバータ58から昇温装置60に電力を供給してバッテリ36を昇温することにより、メインDC/DCコンバータ48から昇温装置60に電力を供給する場合に比して、電力装置の損失を抑制しながらバッテリ36を昇温することができる。一方、昇温可能時間t1が昇温必要時間t2未満のときには、メインDC/DCコンバータ48と温度調節装置60とを接続してメインDC/DCコンバータ48から昇温装置60に電力を供給することにより、サブDC/DCコンバータ58から昇温装置60に電力を供給する場合に比して、バッテリ36を迅速に昇温することができる。これらの結果、電力装置の損失の抑制とバッテリ36の昇温不足の抑制との両立を図ることができる。   According to the electric vehicle 20 equipped with the vehicle power device of the embodiment described above, the sub DC / DC converter 58 and the temperature control device 60 are connected when the temperature rise possible time t1 is equal to or longer than the temperature rise required time t2. Thus, by supplying electric power from the sub DC / DC converter 58 to the temperature raising device 60 and raising the temperature of the battery 36, power is supplied compared to the case where electric power is supplied from the main DC / DC converter 48 to the temperature raising device 60. The temperature of the battery 36 can be raised while suppressing the loss of the device. On the other hand, when the temperature rise possible time t1 is less than the temperature rise required time t2, the main DC / DC converter 48 and the temperature adjustment device 60 are connected to supply power from the main DC / DC converter 48 to the temperature raising device 60. Thus, the temperature of the battery 36 can be raised quickly as compared with the case where electric power is supplied from the sub DC / DC converter 58 to the temperature raising device 60. As a result, it is possible to achieve both suppression of power device loss and suppression of insufficient temperature rise of the battery 36.

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、バッテリ36が「バッテリ」に相当し、パワーコントロールユニット34が「駆動回路」に相当し、充電器50が「充電器」に相当し、メインDC/DCコンバータ48が「メインDC/DCコンバータ」に相当し、サブDC/DCコンバータ58が「サブDC/DCコンバータ」に相当し、昇温装置60が「温度調節装置」に相当し、切替スイッチ62が「切替手段」に相当し、電子制御ユニット70が「制御手段」に相当する。   The correspondence between the main elements of the embodiment and the main elements of the invention described in the column of means for solving the problems will be described. In the embodiment, the battery 36 corresponds to “battery”, the power control unit 34 corresponds to “drive circuit”, the charger 50 corresponds to “charger”, and the main DC / DC converter 48 corresponds to “main DC / DC”. It corresponds to a “DC converter”, the sub DC / DC converter 58 corresponds to a “sub DC / DC converter”, the temperature raising device 60 corresponds to a “temperature adjusting device”, and the changeover switch 62 corresponds to a “switching means”. The electronic control unit 70 corresponds to “control means”.

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。   The correspondence between the main elements of the embodiment and the main elements of the invention described in the column of means for solving the problem is the same as that of the embodiment described in the column of means for solving the problem. Therefore, the elements of the invention described in the column of means for solving the problems are not limited. That is, the interpretation of the invention described in the column of means for solving the problems should be made based on the description of the column, and the examples are those of the invention described in the column of means for solving the problems. It is only a specific example.

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。   As mentioned above, although the form for implementing this invention was demonstrated using the Example, this invention is not limited at all to such an Example, In the range which does not deviate from the summary of this invention, it is with various forms. Of course, it can be implemented.

本発明は、車両用電力装置の製造産業などに利用可能である。   The present invention can be used in the manufacturing industry of electric power devices for vehicles.

20 電気自動車、32 モータ、34 パワーコントロールユニット、36 バッテリ、42,46,52,56 電力ライン、44 メインリレー、48 メインDC/DCコンバータ、50 充電器、54 サブリレー、58 サブDC/DCコンバータ、60 昇温装置、62 切替スイッチ、70 電子制御ユニット。   20 electric vehicle, 32 motor, 34 power control unit, 36 battery, 42, 46, 52, 56 power line, 44 main relay, 48 main DC / DC converter, 50 charger, 54 sub relay, 58 sub DC / DC converter, 60 temperature raising device, 62 changeover switch, 70 electronic control unit.

Claims (1)

車両に搭載され、バッテリと、前記バッテリに接続されると共に前記モータを駆動する駆動回路と、前記バッテリから見て前記駆動回路と並列接続されると共に外部電源からの電力を用いて前記バッテリを充電する充電器と、前記バッテリと前記駆動回路とを接続する電力ラインに取り付けられたメインDC/DCコンバータと、前記バッテリと前記充電器とを接続する電力ラインに取り付けられ且つ前記メインDC/DCコンバータより定格値が小さいサブDC/DCコンバータと、を備える車両用電力装置であって、
電力の供給を受けて作動し、前記バッテリの温度を調節する温度調節装置と、
前記メインDC/DCコンバータと前記温度調節装置とを接続する第1接続状態と、前記サブDC/DCコンバータと前記温度調節装置とを接続する第2接続状態と、を切り替える切替手段と、
前記外部電源と前記充電器とが接続されているときにおいて、前記バッテリを昇温可能な昇温可能時間内に前記サブDC/DCコンバータからの電力を用いて前記温度調節装置により前記バッテリの昇温を完了できるサブ昇温可能時には、前記切替手段を前記第2接続状態とし、前記サブ昇温可能時でないときには、前記切替手段を前記第1接続状態とする制御手段と、
を備える車両用電力装置。
A battery mounted on a vehicle, a drive circuit connected to the battery and driving the motor, and connected to the drive circuit in parallel when viewed from the battery and charging the battery using electric power from an external power source A main DC / DC converter attached to a power line connecting the battery and the drive circuit, and a main DC / DC converter attached to a power line connecting the battery and the charger. A vehicle power device comprising a sub DC / DC converter having a smaller rated value,
A temperature adjusting device that operates by receiving power supply and adjusts the temperature of the battery;
Switching means for switching between a first connection state for connecting the main DC / DC converter and the temperature control device and a second connection state for connecting the sub DC / DC converter and the temperature control device;
When the external power source and the charger are connected, the temperature control device uses the power from the sub DC / DC converter within the possible temperature increase time during which the battery can be heated. Control means for setting the switching means to the second connection state when the sub-temperature rise is possible and capable of completing the temperature, and setting the switching means to the first connection state when the sub-temperature rise is not possible;
A vehicle power device comprising:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018061337A (en) * 2016-10-05 2018-04-12 トヨタ自動車株式会社 On-vehicle battery charging system

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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