JP5267092B2

JP5267092B2 - Power supply system, vehicle equipped with the same, and control method of power supply system

Info

Publication number: JP5267092B2
Application number: JP2008312193A
Authority: JP
Inventors: 貴也相馬; 誠中村; 七郎斎及部
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-12-08
Filing date: 2008-12-08
Publication date: 2013-08-21
Anticipated expiration: 2028-12-08
Also published as: JP2010136574A

Description

この発明は、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に関し、より特定的には、複数の蓄電部を備えた電源システムおよびそれを備えた車両、ならびに該電源システムの制御方法に関する。 The present invention relates to a power supply system, a vehicle including the power supply system, and a control method for the power supply system, and more specifically, a power supply system including a plurality of power storage units, a vehicle including the power storage system, and a control method for the power supply system. About.

近年、環境問題を考慮して、電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池車などのように、電動機を駆動力源とする車両が注目されている。このような車両には、電動機に電力を供給したり、回生制動時に運動エネルギーを電気エネルギーに変換して蓄電したりするために、二次電池や電気二重層キャパシタなどからなる蓄電部が搭載されている。 In recent years, in consideration of environmental problems, vehicles using an electric motor as a driving force source such as an electric vehicle, a hybrid vehicle, and a fuel cell vehicle have attracted attention. Such a vehicle is equipped with a power storage unit composed of a secondary battery, an electric double layer capacitor, or the like in order to supply electric power to an electric motor or to convert kinetic energy into electric energy and store it during regenerative braking. ing.

このような電動機を駆動力源とする車両において、加速性能や走行持続距離などの走行性能を高めるために、蓄電部の充放電容量を大きくすることが望ましい。蓄電部の充放電容量を大きくするための一つの方法として、複数の蓄電部を搭載する構成が提案されている。このような構成では、各蓄電部の充放電電流を制御するための電力変換部（コンバータなど）が各蓄電部に対応付けて設けられる。各蓄電部に対する充放電を独立に行なうことで、各々を適正な充電状態値（ＳＯＣ：State Of Charge；以下、「ＳＯＣ」とも称す）に維持し、過放電や過充電などを回避することができる。 In a vehicle using such an electric motor as a driving force source, it is desirable to increase the charge / discharge capacity of the power storage unit in order to improve the running performance such as the acceleration performance and the running distance. As one method for increasing the charge / discharge capacity of the power storage unit, a configuration in which a plurality of power storage units are mounted has been proposed. In such a configuration, a power conversion unit (such as a converter) for controlling the charge / discharge current of each power storage unit is provided in association with each power storage unit. By independently charging and discharging each power storage unit, each can be maintained at an appropriate state of charge (SOC: State Of Charge; hereinafter also referred to as “SOC”) to avoid overdischarge, overcharge, and the like. it can.

各蓄電部に対する充放電を独立に実行可能な構成の一例として、特開２００７−２９５７０１号公報（特許文献１）には、複数の電圧変換部のうちの少なくとも１つに対して、負荷装置への供給電圧値を電圧目標値と一致させるための制御（電圧制御）を行なう一方、残余の電圧変換部に対して、対応の蓄電部の電流値を電流目標値と一致させるための制御（電流制御）を行なう構成が開示されている。
特開２００７−２９５７０１号公報 As an example of a configuration capable of independently performing charging and discharging for each power storage unit, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-295701 (Patent Document 1) describes a load device for at least one of a plurality of voltage conversion units. Control (voltage control) for matching the supply voltage value of the power storage unit with the voltage target value, while controlling the current value of the corresponding power storage unit with the current target value for the remaining voltage conversion unit (current control). The structure which performs control) is disclosed.
JP 2007-295701 A

特許文献１に開示される電源システムでは、上述した電流制御は、対応の蓄電部に入出力される電池電流値を、該蓄電部と電圧変換部とを接続する電力線の一方に介挿された電池電流検出部にて検出し、その検出した電池電流値を電流目標値と一致させるための電流フィードバック制御要素と、蓄電部の蓄電電圧値と電圧目標値との比に応じた値（電圧変換比）を加算する電圧フィードフォワード制御要素とを含む制御演算結果に応じて、電圧変換動作を実行するように構成されている。 In the power supply system disclosed in Patent Document 1, in the current control described above, the battery current value input / output to / from the corresponding power storage unit is inserted into one of the power lines connecting the power storage unit and the voltage conversion unit. A current feedback control element that is detected by the battery current detection unit and makes the detected battery current value coincide with the current target value, and a value (voltage conversion) according to a ratio between the storage voltage value of the power storage unit and the voltage target value The voltage conversion operation is executed in accordance with a control calculation result including a voltage feedforward control element that adds a ratio).

しかしながら、このような構成において、たとえば電池電流検出部が故障した場合には、電流フィードバック制御要素が予め定められた許容範囲内の上限値もしくは下限値に張り付いてしまうため、負荷装置への供給電圧値が電圧目標値を超えて増大するという制御破綻が発生する問題がある。 However, in such a configuration, for example, when the battery current detection unit fails, the current feedback control element sticks to an upper limit value or a lower limit value within a predetermined allowable range. There is a problem in that a control failure occurs in which the voltage value increases beyond the voltage target value.

そして、複数の電圧変換部のうちのいずれか１つにおいて、このような制御破綻が生じると、電力線に対して並列に接続される残余の電圧変換部では、増大した供給電圧値を電圧目標値と一致させるように電圧変換動作が行なわれる。そのため、該残余の電圧変換部に対応する蓄電部には、電力線を介して他の蓄電部から過大な電流が流入される可能性がある。 When such a control failure occurs in any one of the plurality of voltage conversion units, the remaining voltage conversion unit connected in parallel to the power line converts the increased supply voltage value to the voltage target value. A voltage conversion operation is performed so as to match. Therefore, there is a possibility that an excessive current flows into the power storage unit corresponding to the remaining voltage conversion unit from another power storage unit through the power line.

それゆえ、この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、複数の蓄電部を搭載した電源システムおよび当該電源システムを搭載した車両において、蓄電部間に過大な電流が流れるのを抑制することである。 Therefore, the present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide an excessive current between power storage units in a power supply system including a plurality of power storage units and a vehicle including the power supply system. It is to suppress the flow.

この発明のある局面に従えば、負荷装置に電力を供給する電源システムであって、各々が充放電可能に構成された複数の蓄電部と、負荷装置と電源システムとの間で電力を授受可能に構成された電力線対と、複数の蓄電部と電力線対との間にそれぞれ設けられ、各々が、スイッチング素子のスイッチング動作により対応の蓄電部と電力線対との間で電圧変換動作を行なう複数の電圧変換部と、複数の電圧変換部における電圧変換動作を制御する制御部とを備える。複数の電圧変換部の各々は、電力線対の電圧値が電圧目標値となるように制御する電圧制御モード、および対応の蓄電部の電流値が電流目標値となるように制御する電流制御モードのいずれかに設定されて電圧変換動作を実行する。制御部は、複数の電圧変換部のうち、電流制御モードに設定された第１の電圧変換部に対して、対応の蓄電部の電流値の電流目標値に対する偏差に応じてスイッチング素子へのスイッチング制御信号のデューティー比を調整することにより、電圧変換比を制御する電圧変換制御手段と、第１の電圧変換部に対応する蓄電部の内部抵抗を取得する内部抵抗取得手段と、取得された対応の蓄電部の内部抵抗値に応じて、該デューティー比の許容範囲を設定する許容範囲設定手段と、スイッチング制御信号のデューティー比が許容範囲内になるように、該デューティー比を制限するデューティー比制限手段とを含む。 According to one aspect of the present invention, a power supply system that supplies power to a load device, wherein each of the power storage units configured to be chargeable / dischargeable, and power can be exchanged between the load device and the power supply system A plurality of power line pairs configured between the power storage unit and the power line pair, each of which performs a voltage conversion operation between the corresponding power storage unit and the power line pair by a switching operation of the switching element. A voltage conversion unit; and a control unit that controls voltage conversion operations in the plurality of voltage conversion units. Each of the plurality of voltage conversion units includes a voltage control mode for controlling the voltage value of the power line pair to be a voltage target value, and a current control mode for controlling the current value of the corresponding power storage unit to be a current target value. The voltage conversion operation is performed by setting to either. The control unit performs switching to the switching element according to a deviation of the current value of the corresponding power storage unit from the current target value with respect to the first voltage conversion unit set in the current control mode among the plurality of voltage conversion units. The voltage conversion control means for controlling the voltage conversion ratio by adjusting the duty ratio of the control signal, the internal resistance acquisition means for acquiring the internal resistance of the power storage unit corresponding to the first voltage conversion unit, and the acquired correspondence An allowable range setting means for setting the allowable range of the duty ratio according to the internal resistance value of the power storage unit, and a duty ratio limit for limiting the duty ratio so that the duty ratio of the switching control signal is within the allowable range Means.

好ましくは、許容範囲設定手段は、取得された対応の蓄電部の内部抵抗値に応じて、許容範囲における下限値を設定する。デューティー比制限手段は、スイッチング制御信号のデューティー比が下限値以上となるように、該デューティー比を制限する。 Preferably, the allowable range setting means sets a lower limit value in the allowable range according to the acquired internal resistance value of the corresponding power storage unit. The duty ratio limiting means limits the duty ratio so that the duty ratio of the switching control signal is equal to or higher than a lower limit value.

好ましくは、下限値は、第１の電圧変換部を通過して対応の蓄電部と電力線対との間で授受される電力の上限値に対応するデューティー比に略等しい。 Preferably, the lower limit value is substantially equal to the duty ratio corresponding to the upper limit value of the power passed through the first voltage conversion unit and transferred between the corresponding power storage unit and the power line pair.

この発明の別の局面に従えば、車両は、上記のいずれか１つの電源システムと、電源システムから供給される電力を受けて駆動力を発生する駆動力発生部とを備える。 According to another aspect of the present invention, a vehicle includes any one of the power supply systems described above and a driving force generation unit that receives the power supplied from the power supply system and generates a driving force.

この発明の別の局面に従えば、負荷装置に電力を供給する電源システムの制御方法であって、電源システムは、各々が充放電可能に構成された複数の蓄電部と、負荷装置と電源システムとの間で電力を授受可能に構成された電力線対と、複数の蓄電部と電力線対との間にそれぞれ設けられ、各々が、スイッチング素子のスイッチング動作により対応の蓄電部と電力線対との間で電圧変換動作を行なう複数の電圧変換部とを含む。複数の電圧変換部の各々は、電力線対の電圧値が電圧目標値となるように制御する電圧制御モード、および対応の蓄電部の電流値が電流目標値となるように制御する電流制御モードのいずれかに設定されて電圧変換動作を実行する。制御方法は、複数の電圧変換部のうち、電流制御モードに設定された第１の電圧変換部に対して、対応の蓄電部の電流値の電流目標値に対する偏差に応じてスイッチング素子へのスイッチング制御信号のデューティー比を調整することにより、電圧変換比を制御するステップと、第１の電圧変換部に対応する蓄電部の内部抵抗を取得するステップと、取得された対応の蓄電部の内部抵抗値に応じて、該デューティー比の許容範囲を設定するステップと、スイッチング制御信号のデューティー比が許容範囲内になるように、該デューティー比を制限するステップとを備える。 According to another aspect of the present invention, there is provided a control method for a power supply system that supplies power to a load device, the power supply system including a plurality of power storage units each configured to be chargeable / dischargeable, a load device, and a power supply system Power line pairs configured to be able to exchange power with each other, and between each of the plurality of power storage units and the power line pairs, each of which is provided between the corresponding power storage unit and the power line pair by the switching operation of the switching element. And a plurality of voltage conversion units for performing a voltage conversion operation. Each of the plurality of voltage conversion units includes a voltage control mode for controlling the voltage value of the power line pair to be a voltage target value, and a current control mode for controlling the current value of the corresponding power storage unit to be a current target value. The voltage conversion operation is performed by setting to either. The control method is to switch to a switching element according to a deviation of a current value of a corresponding power storage unit from a current target value with respect to a first voltage conversion unit set in a current control mode among a plurality of voltage conversion units. The step of controlling the voltage conversion ratio by adjusting the duty ratio of the control signal, the step of acquiring the internal resistance of the power storage unit corresponding to the first voltage conversion unit, and the acquired internal resistance of the corresponding power storage unit According to the value, there are provided a step of setting an allowable range of the duty ratio, and a step of limiting the duty ratio so that the duty ratio of the switching control signal is within the allowable range.

好ましくは、許容範囲を設定するステップは、取得された対応の蓄電部の内部抵抗値に応じて、許容範囲における下限値を設定するステップを含む。デューティー比を制限するステップは、スイッチング制御信号のデューティー比が下限値以上となるように、該デューティー比を制限するステップを含む。 Preferably, the step of setting the allowable range includes the step of setting a lower limit value in the allowable range according to the acquired internal resistance value of the corresponding power storage unit. The step of limiting the duty ratio includes the step of limiting the duty ratio so that the duty ratio of the switching control signal is equal to or higher than the lower limit value.

この発明によれば、複数の蓄電部を搭載した電源システムおよび当該電源システムを搭載した車両において、蓄電部間に過大な電流が流れるのを抑制することができる。 According to the present invention, in a power supply system equipped with a plurality of power storage units and a vehicle equipped with the power supply system, it is possible to suppress an excessive current from flowing between the power storage units.

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返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.

（車両の構成）
図１は、本発明の実施の形態に従う電源システム１を備える車両１００の要部を示す概略構成図である。 (Vehicle configuration)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a main part of a vehicle 100 including a power supply system 1 according to an embodiment of the present invention.

図１を参照して、本実施の形態においては、車両１００の駆動力を発生する駆動力発生部３を負荷装置とする場合について例示する。そして、車両１００は、電源システム１から駆動力発生部３へ供給される電力により生じる駆動力を駆動輪３８に伝達することで走行する。また、車両１００は、回生時において、駆動力発生部３によって運動エネルギーから電力を生じさせて電源システム１に回収する。 With reference to FIG. 1, in the present embodiment, a case where driving force generation unit 3 that generates a driving force of vehicle 100 is used as a load device is illustrated. The vehicle 100 travels by transmitting the driving force generated by the power supplied from the power supply system 1 to the driving force generator 3 to the driving wheels 38. In addition, the vehicle 100 generates electric power from kinetic energy by the driving force generator 3 and collects it in the power supply system 1 during regeneration.

また、本実施の形態においては、複数の蓄電部の一例として、２つの蓄電部を備える電源システム１について説明する。電源システム１は、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬを介して、駆動力発生部３との間で直流電力の授受を行なう。なお、以下の説明においては、電源システム１から駆動力発生部３へ供給される電力を「駆動電力」とも称し、駆動力発生部３から電源システム１へ供給される電力を「回生電力」とも称する。 In the present embodiment, power supply system 1 including two power storage units will be described as an example of a plurality of power storage units. Power supply system 1 transmits and receives DC power to and from driving force generator 3 via main positive bus MPL and main negative bus MNL. In the following description, the power supplied from the power supply system 1 to the driving force generator 3 is also referred to as “driving power”, and the power supplied from the driving force generator 3 to the power supply system 1 is also referred to as “regenerative power”. Called.

駆動力発生部３は、第１インバータ（ＩＮＶ１）３０−１と、第２インバータ（ＩＮＶ２）と、第１モータジェネレータＭＧ１と、第２モータジェネレータＭＧ２と、駆動ＥＣＵ（Electronic Control Unit）３２と、エンジン（ＥＮＧ）３４と、動力分割機構３６と、駆動輪３８とを備える。 The driving force generator 3 includes a first inverter (INV1) 30-1, a second inverter (INV2), a first motor generator MG1, a second motor generator MG2, a drive ECU (Electronic Control Unit) 32, An engine (ENG) 34, a power split mechanism 36, and drive wheels 38 are provided.

インバータ３０−１，３０−２は、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬに並列接続され、それぞれ電源システム１との間で電力の授受を行なう。すなわち、インバータ３０−１，３０−２は、それぞれ主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬを介して受ける駆動電力（直流電力）を交流電力に変換してモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２へ供給する一方、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２が発電する交流電力を直流電力に変換して回生電力として電源システム１へ供給する。なお、インバータ３０−１，３０−２は、一例として、三相分のスイッチング素子を含むブリッジ回路で構成され、それぞれ駆動ＥＣＵ３２から受けたスイッチング指令ＰＷＭ１，ＰＷＭ２に応じて、スイッチング（回路開閉）動作を行なうことで、三相交流電力を発生する。 Inverters 30-1 and 30-2 are connected in parallel to main positive bus MPL and main negative bus MNL, and each exchange power with power supply system 1. That is, inverters 30-1 and 30-2 convert drive power (DC power) received through main positive bus MPL and main negative bus MNL into AC power and supply it to motor generators MG1 and MG2, respectively. AC power generated by the generators MG1 and MG2 is converted into DC power and supplied to the power supply system 1 as regenerative power. Inverters 30-1 and 30-2 are configured by bridge circuits including switching elements for three phases, for example, and perform switching (circuit opening / closing) operations according to switching commands PWM 1 and PWM 2 received from drive ECU 32, respectively. To generate three-phase AC power.

モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、それぞれインバータ３０−１，３０−２から供給される交流電力を受けて回転駆動力を発生可能であるとともに、外部からの回転駆動力を受けて発電可能に構成される。一例として、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、永久磁石が埋設されたロータを備える三相交流回転電機である。そして、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、それぞれ動力分割機構３６と連結され、発生した駆動力を駆動軸によって駆動輪３８へ伝達する。 Motor generators MG1 and MG2 are capable of generating rotational driving force by receiving AC power supplied from inverters 30-1 and 30-2, respectively, and generating electric power by receiving external rotational driving force. . As an example, motor generators MG1 and MG2 are three-phase AC rotating electric machines including a rotor in which permanent magnets are embedded. Motor generators MG1 and MG2 are coupled to power split mechanism 36, respectively, and transmit the generated driving force to driving wheels 38 through a driving shaft.

本実施の形態に従う車両１００は、代表的にハイブリッド車両であり、エンジン３４と、第１モータジェネレータＭＧ１と、第２モータジェネレータＭＧ２とを駆動力源として備え、これらは動力分割機構３６を介して機械的に連結される。そして、車両１００の走行状況に応じて、動力分割機構３６を介して上記３者の間で駆動力の分配および結合が行なわれ、その結果として、駆動輪３８が駆動される。 Vehicle 100 according to the present embodiment is typically a hybrid vehicle, and includes engine 34, first motor generator MG 1, and second motor generator MG 2 as driving force sources, which are provided via power split mechanism 36. Mechanically linked. Then, according to the traveling state of the vehicle 100, the driving force is distributed and combined among the three persons via the power split mechanism 36, and as a result, the driving wheels 38 are driven.

車両１００の走行時において、動力分割機構３６は、エンジン３４の作動によって発生する駆動力を二分割し、その一方を第１モータジェネレータＭＧ１側へ配分するとともに、残部を第２モータジェネレータＭＧ２へ配分する。動力分割機構３６から第１モータジェネレータＭＧ１側へ配分された駆動力は発電動作に用いられる一方、第２モータジェネレータＭＧ２側へ配分された駆動力は、第２モータジェネレータＭＧ２で発生した駆動力と合成されて、駆動輪３８の駆動に使用される。 During traveling of vehicle 100, power split mechanism 36 splits the driving force generated by the operation of engine 34 into two parts, and distributes one of them to the first motor generator MG1 side, and distributes the remaining part to second motor generator MG2. To do. The driving force distributed from the power split mechanism 36 to the first motor generator MG1 side is used for power generation operation, while the driving force distributed to the second motor generator MG2 side is the driving force generated by the second motor generator MG2. These are combined and used to drive the drive wheels 38.

駆動ＥＣＵ３２は、予め格納されたプログラムを実行することで、図示しない各センサから送信された信号、走行状況、アクセル開度の変化率、および格納しているマップなどに基づいて、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルク目標値ＴＲ１，ＴＲ２および回転数目標値ＭＲＮ１，ＭＲＮ２を算出する。そして、駆動ＥＣＵ３２は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の発生トルクおよび回転数がそれぞれトルク目標値ＴＲ１，ＴＲ２および回転数目標値ＭＲＮ１，ＭＲＮ２となるように、スイッチング指令ＰＷＭ１，ＰＷＭ２を生成してインバータ３０−１，３０−２を制御する。また、駆動ＥＣＵ３２は、算出したトルク目標値ＴＲ１，ＴＲ２および回転数目標値ＭＲＮ１，ＭＲＮ２を電源システム１へ出力する。 The drive ECU 32 executes a program stored in advance, so that the motor generator MG1, based on a signal transmitted from each sensor (not shown), a traveling state, a change rate of the accelerator opening, a stored map, and the like. Torque target values TR1, TR2 and rotation speed target values MRN1, MRN2 of MG2 are calculated. Then, drive ECU 32 generates switching commands PWM1 and PWM2 so that the generated torque and rotation speed of motor generators MG1 and MG2 become torque target values TR1 and TR2 and rotation speed target values MRN1 and MRN2, respectively. 1 and 30-2 are controlled. Further, drive ECU 32 outputs calculated torque target values TR1, TR2 and rotation speed target values MRN1, MRN2 to power supply system 1.

（電源システムの構成）
電源システム１は、平滑コンデンサＣと、第１コンバータ（ＣＯＮＶ１）８−１と、第２コンバータ（ＣＯＮＶ２）８−２と、第１蓄電部（ＢＡＴ１）６−１と、第２蓄電部（ＢＡＴ２）６−２と、電流検出部１０−１，１０−２，１６と、電圧検出部１２−１，１２−２，１８と、温度検出部１４−１，１４−２と、電池ＥＣＵ４と、コンバータＥＣＵ２とを備える。 (Power system configuration)
The power supply system 1 includes a smoothing capacitor C, a first converter (CONV1) 8-1, a second converter (CONV2) 8-2, a first power storage unit (BAT1) 6-1 and a second power storage unit (BAT2). 6-2, current detection units 10-1, 10-2, 16, voltage detection units 12-1, 12-2, 18, temperature detection units 14-1, 14-2, battery ECU 4, Converter ECU2.

平滑コンデンサＣは、主正母線ＭＰＬと主負母線ＭＮＬとの間に接続され、コンバータ８−１，８−２から出力される駆動電力および駆動力発生部３から出力される回生電力に含まれる変動成分を低減する。 Smoothing capacitor C is connected between main positive bus MPL and main negative bus MNL, and is included in the driving power output from converters 8-1 and 8-2 and the regenerative power output from driving force generator 3. Reduce fluctuation components.

電圧検出部１８は、主正母線ＭＰＬと主負母線ＭＮＬとの線間に接続され、電源システム１と駆動力発生部３との間で授受される電力の電圧値である母線電圧値ＶＨを検出し、その検出結果をコンバータＥＣＵ２へ出力する。また、電流検出部１６は、主正母線ＭＰＬに介挿され、電源システム１と駆動力発生部３との間で授受される電力の母線電流値ＩＨを検出し、その検出結果をコンバータＥＣＵ２へ出力する。 The voltage detection unit 18 is connected between the main positive bus MPL and the main negative bus MNL, and generates a bus voltage value VH that is a voltage value of power transferred between the power supply system 1 and the driving force generation unit 3. The detection result is output to converter ECU 2. Current detection unit 16 is inserted into main positive bus MPL, detects a bus current value IH of power exchanged between power supply system 1 and driving force generation unit 3, and the detection result is sent to converter ECU 2. Output.

コンバータ８−１，８−２は、主正母線ＭＰＬ，主負母線ＭＮＬに対して並列接続されるとともに、それぞれ対応する蓄電部６−１，６−２と主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬとの間で電力変換動作を行なうように構成された電圧変換部である。具体的には、コンバータ８−１，８−２は、蓄電部６−１，６−２からの放電電力を所定の電圧に昇圧して駆動電力として供給する一方、駆動力発生部３から供給される回生電力を所定の電圧に降圧して蓄電部６−１，６−２を充電する。一例として、コンバータ８−１，８−２は、いずれも昇降圧チョッパ回路により構成される。 Converters 8-1 and 8-2 are connected in parallel to main positive bus MPL and main negative bus MNL, and corresponding power storage units 6-1 and 6-2, main positive bus MPL and main negative bus MNL, respectively. Is a voltage conversion unit configured to perform a power conversion operation between and. Specifically, converters 8-1 and 8-2 boost the discharge power from power storage units 6-1 and 6-2 to a predetermined voltage and supply it as drive power, while supplying from drive force generation unit 3. The regenerative power that is generated is stepped down to a predetermined voltage to charge power storage units 6-1 and 6-2. As an example, converters 8-1 and 8-2 are both configured by a step-up / step-down chopper circuit.

蓄電部６−１，６−２は、それぞれ、コンバータ８−１，８−２を介して、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬに並列接続される。蓄電部６−１，６−２は、例えば、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池などの充放電可能に構成された二次電池、もしくは電気二重層キャパシタからなる。 Power storage units 6-1 and 6-2 are connected in parallel to main positive bus MPL and main negative bus MNL via converters 8-1, 8-2, respectively. The power storage units 6-1 and 6-2 include, for example, a secondary battery configured to be chargeable / dischargeable such as a nickel metal hydride battery or a lithium ion battery, or an electric double layer capacitor.

電流検出部１０−１，１０−２は、それぞれ、蓄電部６−１，６−２とコンバータ８−１，８−２とを接続する一方の電力線に介挿され、蓄電部６−１，６−２の充放電に係る電流値ＩＬ１，ＩＬ２を検出し、その検出結果を電池ＥＣＵ４およびコンバータＥＣＵ２へ出力する。 Current detection units 10-1 and 10-2 are inserted into one power line connecting power storage units 6-1 and 6-2 and converters 8-1 and 8-2, respectively. Current values IL1 and IL2 relating to charging / discharging of 6-2 are detected, and the detection results are output to battery ECU 4 and converter ECU 2.

電圧検出部１２−１，１２−２は、それぞれ、蓄電部６−１，６−２とコンバータ８−１，８−２とを接続する電力線間に接続され、蓄電部６−１，６−２の入出力に係る電圧値ＶＬ１，ＶＬ２を検出し、その検出結果を電池ＥＣＵ４およびコンバータＥＣＵ２へ出力する。 Voltage detectors 12-1 and 12-2 are connected between power lines connecting power storage units 6-1 and 6-2 and converters 8-1 and 8-2, respectively. 2 are detected, and the detection results are output to the battery ECU 4 and the converter ECU 2.

温度検出部１４−１，１４−２は、それぞれ、蓄電部６−１，６−２を構成する電池セルなどに近接して配置され、蓄電部６−１，６−２の温度Ｔｂ１，Ｔｂ２を検出し、その検出結果を電池ＥＣＵ４へ出力する。なお、温度検出部１４−１，１４−２は、それぞれ、蓄電部６−１，６−２を構成する複数の電池セルに対応付けて配置された複数の検出素子の検出結果に基づいて、平均化処理などにより代表値を出力するように構成してもよい。 Temperature detectors 14-1 and 14-2 are arranged close to battery cells and the like that constitute power storage units 6-1 and 6-2, respectively, and temperatures Tb 1 and Tb 2 of power storage units 6-1 and 6-2 are provided. And the detection result is output to the battery ECU 4. Note that the temperature detection units 14-1 and 14-2 are based on the detection results of the plurality of detection elements arranged in association with the plurality of battery cells constituting the power storage units 6-1 and 6-2, respectively. The representative value may be output by averaging processing or the like.

車両１００を構成する各部位は、コンバータＥＣＵ２、電池ＥＣＵ４および駆動ＥＣＵ３２の連携制御によって実現される。コンバータＥＣＵ２、電池ＥＣＵ４および駆動ＥＣＵ３２は、互いに通信線を介して接続され、各種情報や信号の授受が可能となっている。 Each part constituting vehicle 100 is realized by cooperative control of converter ECU 2, battery ECU 4, and drive ECU 32. Converter ECU 2, battery ECU 4, and drive ECU 32 are connected to each other via a communication line and can exchange various information and signals.

電池ＥＣＵ４は、蓄電部６−１，６−２の充電状態の管理や異常検出を司る制御装置であり、一例として、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）などの記憶部と、入出力インターフェイスとを含むマイクロコンピュータを主体として構成される。具体的には、電池ＥＣＵ４は、電流検出部１０−１，１０−２で検出される電流値ＩＬ１，ＩＬ２、電圧検出部１２−１，１２−２で検出される電圧値ＶＬ１，ＶＬ２および温度検出部１４−１，１４−２で検出される温度Ｔｂ１，Ｔｂ２に基づいて、蓄電部６−１，６−２のそれぞれについての充電状態値（ＳＯＣ：State Of Charge；以下、「ＳＯＣ」と記す）ＳＯＣ１，ＳＯＣ２を算出する。充電状態値（ＳＯＣ）とは、蓄電部の満充電状態を基準にしたときの充電量（残存電荷量）を示すものであり、一例として、満充電容量に対する現在の充電量の比率（０〜１００％）で表わされる。なお、蓄電部６−１，６−２のＳＯＣを算出する構成については、様々な周知技術を用いることができる。 The battery ECU 4 is a control device that manages charge state management and abnormality detection of the power storage units 6-1 and 6-2. As an example, a CPU (Central Processing Unit), a RAM (Random Access Memory), and a ROM (Read Only) It is mainly composed of a microcomputer including a storage unit such as a memory and an input / output interface. Specifically, the battery ECU 4 determines the current values IL1 and IL2 detected by the current detectors 10-1 and 10-2, the voltage values VL1 and VL2 detected by the voltage detectors 12-1 and 12-2, and the temperature. Based on the temperatures Tb1 and Tb2 detected by the detection units 14-1 and 14-2, the state of charge (SOC) of each of the power storage units 6-1 and 6-2 is referred to as “SOC”. Note) SOC1 and SOC2 are calculated. The state of charge (SOC) indicates the amount of charge (remaining charge amount) based on the fully charged state of the power storage unit. As an example, the ratio of the current charge amount to the full charge capacity (0 to 0) 100%). Various known techniques can be used for the configuration for calculating the SOC of power storage units 6-1 and 6-2.

さらに、電池ＥＣＵ４は、算出したそれぞれ蓄電部６−１，６−２のＳＯＣ１，ＳＯＣ２に基づいて、許容電力（許容充電電力Ｗｉｎ１，Ｗｉｎ２および許容放電電力Ｗｏｕt１，Ｗｏｕｔ２）を導出する。許容充電電力Ｗｉｎ１，Ｗｉｎ２および許容放電電力Ｗｏｕｔ１，Ｗｏｕｔ２は、その化学反応的な限界で規定される、各時点における充電電力および放電電力の短時間の制限値である。 Further, battery ECU 4 derives allowable power (allowable charging power Win1, Win2 and allowable discharging power Wout1, Wout2) based on calculated SOC1 and SOC2 of power storage units 6-1 and 6-2, respectively. The permissible charging power Win1, Win2 and the permissible discharge power Wout1, Wout2 are short-term limit values of the charging power and the discharging power at each time point defined by their chemical reaction limits.

そのため、電池ＥＣＵ４は、予め実験的に取得された蓄電部６−１，６−２のＳＯＣおよび温度Ｔｂをパラメータとして規定された許容電力のマップを格納しておき、算出されるＳＯＣ１，ＳＯＣ２および温度Ｔｂ１，Ｔｂ２に基づいて、各時点の許容電力を導出する。なお、許容電力を規定するマップには、ＳＯＣおよび蓄電部の温度以外のパラメータ、たとえば蓄電部の劣化度などを含ませることもできる。 Therefore, battery ECU 4 stores a map of allowable power defined using SOC and temperature Tb of power storage units 6-1 and 6-2 obtained experimentally in advance as parameters, and calculated SOC 1 and SOC 2 and Based on the temperatures Tb1 and Tb2, the allowable power at each time point is derived. The map that defines the allowable power may include parameters other than the SOC and the temperature of the power storage unit, for example, the degree of deterioration of the power storage unit.

コンバータＥＣＵ２は、電池ＥＣＵ４および駆動ＥＣＵ３２と連携して、駆動力発生部３が要求する電力値を蓄電部６−１，６−２が所定の比率で分担できるように、それぞれコンバータ８−１，８−２における電圧変換動作を制御する。具体的には、コンバータＥＣＵ２は、コンバータ８−１，８−２のそれぞれについて、後述する複数の制御モードのうち予め選択される制御モードに従ってスイッチング指令ＰＷＣ１，ＰＷＣ２を生成する。 The converter ECU 2 cooperates with the battery ECU 4 and the drive ECU 32 so that the power storage units 6-1 and 6-2 can share the power value required by the driving force generation unit 3 at a predetermined ratio, respectively. The voltage conversion operation in 8-2 is controlled. Specifically, converter ECU 2 generates switching commands PWC1 and PWC2 for each of converters 8-1, 8-2 in accordance with a control mode selected in advance among a plurality of control modes described later.

特に、本実施の形態に従う電源システム１においては、蓄電部６−１，６−２のいずれも正常であるときには、コンバータ８−１，８−２のうち第１コンバータ８−１が「マスター」として作動するとともに、第２コンバータ８−２が「スレーブ」として作動する。「マスター」として作動する第１コンバータ８−１は、電源システム１から駆動力発生部３へ供給される電力の電圧値（主正母線ＭＰＬと主負母線ＭＮＬとの間の母線電圧値ＶＨ）を所定の電圧目標値とするための「電圧制御モード」に従って制御される。一方、「スレーブ」として作動する第２コンバータ８−２は、電源システム１から駆動力発生部３へ供給される電力のうち、対応の蓄電部が分担する電力（当該蓄電部と主正母線ＭＰＬ，主負母線ＭＮＬとの間で授受される電力）を所定の電力目標値となるように、該蓄電部の充放電に係る電流値を所定の電流目標値とするための「電流制御モード」に従って制御される。 In particular, in power supply system 1 according to the present embodiment, when both power storage units 6-1 and 6-2 are normal, first converter 8-1 among converters 8-1 and 8-2 is “master”. The second converter 8-2 operates as a “slave”. The first converter 8-1 operating as a “master” has a voltage value of power supplied from the power supply system 1 to the driving force generator 3 (a bus voltage value VH between the main positive bus MPL and the main negative bus MNL). Is controlled in accordance with a “voltage control mode” for setting a predetermined voltage target value. On the other hand, the second converter 8-2 that operates as a “slave” includes the power shared by the corresponding power storage unit among the power supplied from the power supply system 1 to the driving force generation unit 3 (the power storage unit and the main positive line MPL). , “Current control mode” for setting the current value related to charging / discharging of the power storage unit to a predetermined current target value so that the electric power exchanged with the main negative bus MNL becomes a predetermined power target value. Controlled according to.

本実施の形態においては、駆動力発生部３が「負荷装置」に相当し、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬが「電力線対」に相当し、コンバータ８−１，８−２が「複数の電圧変換部」に相当する。そして、コンバータＥＣＵ２が「制御部」に相当する。 In the present embodiment, driving force generator 3 corresponds to a “load device”, main positive bus MPL and main negative bus MNL correspond to “power line pairs”, and converters 8-1 and 8-2 have “plurality”. Corresponds to a “voltage converter”. Converter ECU 2 corresponds to a “control unit”.

（コンバータの構成）
図２は、本発明の実施の形態に従うコンバータ８−１，８−２の概略構成図である。 (Converter configuration)
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of converters 8-1 and 8-2 according to the embodiment of the present invention.

図２を参照して、第１コンバータ８−１は、チョッパ回路４０−１と、平滑コンデンサＣ１とからなる。 Referring to FIG. 2, first converter 8-1 includes chopper circuit 40-1 and smoothing capacitor C1.

チョッパ回路４０−１は、コンバータＥＣＵ２（図１）からのスイッチング指令ＰＷＣ１に応じて、放電時には第１蓄電部６−１から受けた直流電力を昇圧する一方、充電時には主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬから受けた直流電力を降圧する。そして、チョッパ回路４０−１は、それぞれ正母線ＬＮ１Ａと、負母線ＬＮ１Ｃと、配線ＬＮ１Ｂと、スイッチング素子であるトランジスタＱ１Ａ，Ｑ１Ｂと、ダイオードＤ１Ａ，Ｄ１Ｂと、インダクタＬ１とを含む。 Chopper circuit 40-1 boosts the DC power received from first power storage unit 6-1 during discharging in response to switching command PWC1 from converter ECU 2 (FIG. 1), while main positive bus MPL and main negative are charged during charging. Step down DC power received from bus MNL. Chopper circuit 40-1 includes a positive bus LN1A, a negative bus LN1C, a wiring LN1B, transistors Q1A and Q1B as switching elements, diodes D1A and D1B, and an inductor L1.

正母線ＬＮ１Ａは、その一方端がトランジスタＱ１Ｂのコレクタに接続され、他方端が主正母線ＭＰＬに接続される。また、負母線ＬＮ１Ｃは、その一方端が第１蓄電部６−１の負極側に接続され、他方端が主負母線ＭＮＬに接続される。 Positive bus LN1A has one end connected to the collector of transistor Q1B and the other end connected to main positive bus MPL. Negative bus LN1C has one end connected to the negative electrode side of first power storage unit 6-1 and the other end connected to main negative bus MNL.

トランジスタＱ１Ａ，Ｑ１Ｂは、負母線ＬＮ１Ｃと正母線ＬＮ１Ａとの間に直列に接続される。そして、トランジスタＱ１Ａのエミッタは負母線ＬＮ１Ｃに接続され、トランジスタＱ１Ｂのコレクタは正母線ＬＮ１Ａに接続される。また、各トランジスタＱ１Ａ，Ｑ１Ｂのコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードＤ１Ａ，Ｄ１Ｂがそれぞれ接続されている。さらに、インダクタＬ１は、トランジスタＱ１ＡとトランジスタＱ１Ｂとの接続点に接続される。 Transistors Q1A and Q1B are connected in series between negative bus LN1C and positive bus LN1A. Transistor Q1A has an emitter connected to negative bus LN1C, and transistor Q1B has a collector connected to positive bus LN1A. Further, diodes D1A and D1B that flow current from the emitter side to the collector side are connected between the collector and emitter of the transistors Q1A and Q1B, respectively. Further, inductor L1 is connected to a connection point between transistor Q1A and transistor Q1B.

配線ＬＮ１Ｂは、一方端が第１蓄電部６−１の正極側に接続され、他方端がインダクタＬ１に接続される。 Wiring LN1B has one end connected to the positive electrode side of first power storage unit 6-1 and the other end connected to inductor L1.

平滑コンデンサＣ１は、配線ＬＮ１Ｂと負母線ＬＮ１Ｃとの間に接続され、配線ＬＮ１Ｂと負母線ＬＮ１Ｃとの間の直流電圧に含まれる交流成分を低減する。 Smoothing capacitor C1 is connected between wiring LN1B and negative bus LN1C, and reduces the AC component included in the DC voltage between wiring LN1B and negative bus LN1C.

以下、第１コンバータ８−１の電圧変換動作（昇圧動作および降圧動作）について説明する。 Hereinafter, the voltage conversion operation (step-up operation and step-down operation) of the first converter 8-1 will be described.

昇圧動作時において、コンバータＥＣＵ２は、トランジスタＱ１Ｂをオフ状態に維持し、かつ、トランジスタＱ１Ａを所定のデューティー比でオン／オフさせる。トランジスタＱ１Ａのオン期間においては、第１蓄電部６−１から配線ＬＮ１Ｂ、インダクタＬ１、ダイオードＤ１Ｂ、および正母線ＬＮ１Ａを順に介して、放電電流が主正母線ＭＰＬへ流れる。同時に、第１蓄電部６−１から配線ＬＮ１Ｂ、インダクタＬ１、トランジスタＱ１Ａおよび負母線ＬＮ１Ｃを順に介して、ポンプ電流が流れる。インダクタＬ１は、このポンプ電流により電磁エネルギーを蓄積する。続いて、トランジスタＱ１Ａがオン状態からオフ状態に遷移すると、インダクタＬ１は、蓄積した電磁エネルギーを放電電流に重畳する。その結果、第１コンバータ８−１から主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬへ供給される直流電力の平均電圧は、デューティー比に応じてインダクタＬ１に蓄積される電磁エネルギーに相当する電圧だけ昇圧される。 During the boosting operation, converter ECU 2 maintains transistor Q1B in the off state, and turns on / off transistor Q1A at a predetermined duty ratio. In the on period of transistor Q1A, the discharge current flows from first power storage unit 6-1 to main positive bus MPL through wiring LN1B, inductor L1, diode D1B, and positive bus LN1A in this order. At the same time, a pump current flows from first power storage unit 6-1 through wiring LN1B, inductor L1, transistor Q1A, and negative bus LN1C in this order. The inductor L1 accumulates electromagnetic energy by this pump current. Subsequently, when the transistor Q1A transitions from the on state to the off state, the inductor L1 superimposes the accumulated electromagnetic energy on the discharge current. As a result, the average voltage of the DC power supplied from the first converter 8-1 to the main positive bus MPL and the main negative bus MNL is boosted by a voltage corresponding to the electromagnetic energy accumulated in the inductor L1 according to the duty ratio. The

一方、降圧動作時において、コンバータＥＣＵ２は、トランジスタＱ１Ｂを所定のデューティー比でオン／オフさせ、かつ、トランジスタＱ１Ａをオフ状態に維持させる。トランジスタＱ１Ｂのオン期間においては、主正母線ＭＰＬから正母線ＬＮ１Ａ、トランジスタＱ１Ｂ、インダクタＬ１、および配線ＬＮ１Ｂを順に介して、充電電流が第１蓄電部６−１へ流れる。続いて、トランジスタＱ１Ｂがオン状態からオフ状態に遷移すると、インダクタＬ１の電流変化を妨げるように磁束が発生するので、充電電流は、ダイオードＤ１Ａ、インダクタＬ１、および配線ＬＮ１Ｂを順に介して流れ続ける。一方で、電気エネルギー的に見ると、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬを介して直流電力が供給されるのはトランジスタＱ１Ｂのオン期間だけであるので、充電電流が一定に保たれるとすると（インダクタＬ１のインダクタンスが十分に大きいとすると）、第１コンバータ８−１から第１蓄電部６−１へ供給される直流電力の平均電圧は、主正母線ＭＰＬ−主負母線ＭＮＬ間の直流電圧にデューティー比を乗じた値となる。 On the other hand, during the step-down operation, converter ECU 2 turns on / off transistor Q1B at a predetermined duty ratio and maintains transistor Q1A in the off state. In the on period of transistor Q1B, the charging current flows from first main power line MPL to first power storage unit 6-1 through positive bus line LN1A, transistor Q1B, inductor L1, and wiring LN1B in this order. Subsequently, when the transistor Q1B transitions from the on state to the off state, a magnetic flux is generated so as to prevent the current change of the inductor L1, so that the charging current continues to flow through the diode D1A, the inductor L1, and the wiring LN1B in order. On the other hand, in terms of electrical energy, since the DC power is supplied only through the main positive bus MPL and the main negative bus MNL only during the ON period of the transistor Q1B, it is assumed that the charging current is kept constant. (Assuming that the inductance of the inductor L1 is sufficiently large), the average voltage of the DC power supplied from the first converter 8-1 to the first power storage unit 6-1 is the DC between the main positive bus MPL and the main negative bus MNL. It is a value obtained by multiplying the voltage by the duty ratio.

このような第１コンバータ８−１の電圧変換動作を制御するため、コンバータＥＣＵ２は、トランジスタＱ１Ａのオン／オフを制御するスイッチング指令ＰＷＣ１Ａ、およびトランジスタＱ１Ｂのオン／オフを制御するスイッチング指令ＰＷＣ１Ｂからなるスイッチング指令ＰＷＣ１を生成する。 In order to control such a voltage conversion operation of first converter 8-1, converter ECU 2 includes switching command PWC1A for controlling on / off of transistor Q1A and switching command PWC1B for controlling on / off of transistor Q1B. A switching command PWC1 is generated.

第２コンバータ８−２についても上述した第１コンバータ８−１と同様の構成および動作であるため、詳細な説明は繰り返さない。 Since second converter 8-2 has the same configuration and operation as first converter 8-1 described above, detailed description will not be repeated.

（コンバータＥＣＵの制御構造）
以下、図３〜図６を参照して、コンバータＥＣＵ２におけるスイッチング指令の生成を実現するための制御構造について説明する。なお、コンバータＥＣＵ２は、駆動電力および回生電力のいずれに対しても同様の制御を実行するが、理解を容易にするため、本実施の形態においては、駆動電力についての制御構造を例示して説明する。 (Control structure of converter ECU)
A control structure for realizing generation of a switching command in converter ECU 2 will be described below with reference to FIGS. Converter ECU 2 executes the same control for both driving power and regenerative power, but in this embodiment, a control structure for driving power is described as an example in order to facilitate understanding. To do.

上述したように、本実施の形態においては、第１コンバータ８−１が「マスター」として作動するとともに、第２コンバータ８−２が「スレーブ」として作動する。 As described above, in the present embodiment, the first converter 8-1 operates as a “master”, and the second converter 8-2 operates as a “slave”.

具体的には、駆動力発生部３へ供給される電力の電圧値、すなわち、主正母線ＭＰＬと主負母線ＭＮＬとの間の電圧値(母線電圧値ＶＨ）を安定化するために、「マスター」として作動する第１コンバータ８−１は、電圧制御モードに従って電圧変換動作を行なう。すなわち、第１コンバータ８−１は、母線電圧値ＶＨが所定の電圧目標値ＶＨ^＊となるように制御される。 Specifically, in order to stabilize the voltage value of the electric power supplied to the driving force generation unit 3, that is, the voltage value (bus voltage value VH) between the main positive bus MPL and the main negative bus MNL, The first converter 8-1 operating as a “master” performs a voltage conversion operation according to the voltage control mode. That is, the first converter 8-1 is controlled so that the bus voltage value VH becomes the predetermined voltage target value VH ^* .

一方、「スレーブ」として作動する第２コンバータ８−２は、蓄電部６−１および６−２での電力配分を実現するために、電流制御モードに従って電圧変換動作を行なう。すなわち、第２コンバータ８−２は、対応の第２蓄電部６−２からの電流値ＩＬ２が所定の電流目標値ＩＬ２^＊となるように制御される。これにより、第２蓄電部６−２からの放電電力Ｐ２を任意に調整できるため、間接的に第１蓄電部６−１からの放電電力Ｐ１についても制御できる。 On the other hand, second converter 8-2 operating as a “slave” performs a voltage conversion operation in accordance with the current control mode in order to realize power distribution in power storage units 6-1 and 6-2. That is, second converter 8-2 is controlled such that current value IL2 from corresponding second power storage unit 6-2 becomes a predetermined current target value IL2 ^* . Thereby, since discharge electric power P2 from the 2nd electrical storage part 6-2 can be adjusted arbitrarily, it can also control discharge electric power P1 from the 1st electrical storage part 6-1 indirectly.

図３は、コンバータＥＣＵ２におけるスイッチング指令の生成を実現するための制御構造を示すブロック図である。 FIG. 3 is a block diagram showing a control structure for realizing generation of a switching command in converter ECU 2.

図３を参照して、コンバータＥＣＵ２は、目標値決定部２００と、第１コンバータ制御部２１０と、第２コンバータ制御部２３０とを含む。 Referring to FIG. 3, converter ECU 2 includes a target value determining unit 200, a first converter control unit 210, and a second converter control unit 230.

目標値決定部２００は、許容放電電力Ｗｏｕｔ１，Ｗｏｕｔ２、トルク目標値ＴＲ１，ＴＲ２および回転数目標値ＭＲＮ１，ＭＲＮ２に基づいて、駆動力発生部３（図１）の要求電圧を算出し、電圧目標値ＶＨ^＊を決定する。また、目標値決定部２００は、許容放電電力Ｗｏｕｔ２の範囲内において、第２コンバータ８−２が分担すべき電力目標値Ｐ２^＊を決定する。目標値決定部２００が決定した電圧目標値ＶＨ^＊および電力目標値Ｐ２^＊は、それぞれ第１コンバータ制御部２１０および第２コンバータ制御部２３０へ出力される。 Target value determining unit 200 calculates a required voltage of driving force generating unit 3 (FIG. 1) based on allowable discharge power Wout1, Wout2, torque target values TR1, TR2, and rotation speed target values MRN1, MRN2, and a voltage target. Determine the value VH ^* . Target value determining unit 200 determines power target value P2 ^* to be shared by second converter 8-2 within the range of allowable discharge power Wout2. Voltage target value VH ^* and power target value P2 ^* determined by target value determination unit 200 are output to first converter control unit 210 and second converter control unit 230, respectively.

第１コンバータ制御部２１０は、第１コンバータ８−１を電圧制御モードに従って制御するための構成として、減算部２１２，２１８と、ＰＩ制御部２１４と、上下限値制限部２１６と、変調部（ＭＯＤ）２２０とを含む。 The first converter control unit 210 is configured to control the first converter 8-1 according to the voltage control mode, as subtraction units 212 and 218, a PI control unit 214, an upper and lower limit value limiting unit 216, a modulation unit ( MOD) 220.

減算部２１２は、電圧目標値ＶＨ^＊と母線電圧値ＶＨとの差から電圧偏差ΔＶＨを演算し、ＰＩ制御部２１４へ出力する。ＰＩ制御部２１４は、所定の比例ゲインおよび積分ゲインに従って、電圧偏差ΔＶＨに応じたＰＩ出力を生成し、上下限値制限部２１６へ出力する。 Subtraction unit 212 calculates voltage deviation ΔVH from the difference between voltage target value VH ^* and bus voltage value VH, and outputs the result to PI control unit 214. PI control unit 214 generates a PI output corresponding to voltage deviation ΔVH according to a predetermined proportional gain and integral gain, and outputs the PI output to upper / lower limit value limiting unit 216.

具体的には、ＰＩ制御部２１４は、比例要素（Ｐ：proportional element）と、積分要素（Ｉ：integral element）と、加算部とを含む。比例要素は、電圧偏差ΔＶＨに所定の比例ゲインＫｐを乗じて加算部へ出力し、積分要素は、所定の積分ゲインＫｉ（積分時間：１／Ｋｉ）で電圧偏差ΔＶＨを積分して加算部へ出力する。そして、加算部は、比例要素および積分要素からの出力を加算してＰＩ出力を生成する。このＰＩ出力は、電圧制御モードを実現するためのフィードバック成分に相当する。 Specifically, the PI control unit 214 includes a proportional element (P), an integral element (I), and an adder. The proportional element multiplies the voltage deviation ΔVH by a predetermined proportional gain Kp and outputs the result to the adder, and the integral element integrates the voltage deviation ΔVH with a predetermined integral gain Ki (integration time: 1 / Ki) to the adder. Output. The adder adds the outputs from the proportional element and the integral element to generate a PI output. This PI output corresponds to a feedback component for realizing the voltage control mode.

上下限値制限部２１６は、予め定められたＰＩ出力の上下限値範囲内となるようにＰＩ出力を制限して、減算部２１８へ出力する。この上下限値範囲は、電圧検出部１２−２の検出値にセンサ誤差が含まれている場合を考慮して、電圧フィードバック制御の安定性を確保するために設けられている。ここで、減算部２１２、ＰＩ制御部２１４および上下限値制限部２１６は、電圧フィードバック制御要素を構成する。 The upper / lower limit value limiting unit 216 limits the PI output so as to be within a predetermined upper / lower limit value range of the PI output, and outputs it to the subtraction unit 218. This upper / lower limit range is provided in order to ensure the stability of the voltage feedback control in consideration of the case where a sensor error is included in the detection value of the voltage detection unit 12-2. Here, the subtracting unit 212, the PI control unit 214, and the upper and lower limit value limiting unit 216 constitute a voltage feedback control element.

減算部２１８は、第１蓄電部６−１の電圧値ＶＬ１を電圧目標値ＶＨ^＊で割り算して算出された第１コンバータ８−１での昇圧比に相当する理論デューティー比（＝ＶＬ１／ＶＨ^＊）に対して、ＰＩ出力を減じて、デューティー比指令Ｄｕｔｙ＿ｍとして変調部２２０へ与える。減算部２１８は、電圧フィードフォワード制御要素を構成する。また、理論デューティー比は、電圧制御モードを実現するためのフィードフォワード成分に相当する。ここで、デューティー比指令Ｄｕｔｙ＿ｍは、電圧制御モードにおける第１コンバータ８−１のトランジスタＱ１Ａ（図２）のオン・デューティーを規定する制御指令である。 Subtraction unit 218 calculates the theoretical duty ratio (= VL1 / VH) corresponding to the step-up ratio in first converter 8-1 calculated by dividing voltage value VL1 of first power storage unit 6-1 by voltage target value VH ^*. ^* ), The PI output is reduced and given to the modulator 220 as the duty ratio command Duty_m. The subtracting unit 218 constitutes a voltage feedforward control element. The theoretical duty ratio corresponds to a feedforward component for realizing the voltage control mode. Here, the duty ratio command Duty_m is a control command that defines the on-duty of the transistor Q1A (FIG. 2) of the first converter 8-1 in the voltage control mode.

変調部２２０は、図示しない発振部から与えられる搬送波（キャリア波）とデューティー比指令Ｄｕｔｙ＿ｍとを比較して、第１コンバータ８−１のトランジスタＱ１Ａ（図２）を駆動するための第１スイッチング指令ＰＷＣ１Ａを生成して、第１コンバータ８−１を制御する。 Modulation section 220 compares a carrier wave (carrier wave) provided from an oscillating section (not shown) with duty ratio command Duty_m, and a first switching command for driving transistor Q1A (FIG. 2) of first converter 8-1. PWC1A is produced | generated and the 1st converter 8-1 is controlled.

第２コンバータ制御部２３０は、第２コンバータ８−２を電流制御モードに従って制御するための構成として、除算部２３２と、減算部２３４，２４０と、ＰＩ制御部２３６と、上下限値制限部２３８と、下限値制限部２４２と、変調部（ＭＯＤ）２４４とを含む。 The second converter control unit 230 is configured to control the second converter 8-2 according to the current control mode. The division unit 232, the subtraction units 234 and 240, the PI control unit 236, and the upper and lower limit value limiting unit 238 are used. And a lower limit limiting unit 242 and a modulation unit (MOD) 244.

除算部２３２は、電力目標値Ｐ２^＊を第２蓄電部６−２の電圧値ＶＬ２で割り算し、第２蓄電部６−２の電流目標値ＩＬ２^＊を算出し、減算部２３４へ出力する。 Division unit 232 divides power target value P2 ^* by voltage value VL2 of second power storage unit 6-2, calculates current target value IL2 ^* of second power storage unit 6-2, and outputs the result to subtraction unit 234.

減算部２３４は、電流目標値ＩＬ２^＊と電流値ＩＬ２との差から電流偏差ΔＩＬ２を演算し、ＰＩ制御部２３６へ出力する。ＰＩ制御部２３６は、上述したＰＩ制御部２１４と同様に、所定の比例ゲインおよび積分ゲインに従って、電流偏差ΔＩＬ２に応じたＰＩ出力を生成し、上下限値制限部２３８へ出力する。 Subtraction unit 234 calculates current deviation ΔIL2 from the difference between current target value IL2 ^* and current value IL2, and outputs the result to PI control unit 236. The PI control unit 236 generates a PI output corresponding to the current deviation ΔIL2 in accordance with a predetermined proportional gain and integral gain, and outputs the PI output to the upper / lower limit value limiting unit 238 in the same manner as the PI control unit 214 described above.

具体的には、ＰＩ制御部２３６は、比例要素と、積分要素と、加算部とを含む。比例要素は、電流偏差ΔＩＬ２に所定の比例ゲインＫｐを乗じて加算部へ出力し、積分要素は、所定の積分ゲインＫｉ（積分時間：１／Ｋｉ）で電流偏差ΔＩＬ２を積分して加算部へ出力する。そして、加算部は、比例要素および積分要素からの出力を加算してＰＩ出力を生成する。このＰＩ出力は、電流制御モードを実現するためのフィードバック成分に相当する。 Specifically, the PI control unit 236 includes a proportional element, an integral element, and an adder. The proportional element multiplies the current deviation ΔIL2 by a predetermined proportional gain Kp and outputs the result to the adder, and the integral element integrates the current deviation ΔIL2 with a predetermined integral gain Ki (integration time: 1 / Ki) to the adder. Output. The adder adds the outputs from the proportional element and the integral element to generate a PI output. This PI output corresponds to a feedback component for realizing the current control mode.

上下限値制限部２３８は、予め定められたＰＩ出力の上下限値範囲内となるようにＰＩ出力を制限して、減算部２４０へ出力する。この上下限値範囲は、電流検出部１０−２および電圧検出部１２−２の検出値にセンサ誤差が含まれている場合を考慮して、電流フィードバック制御の安定性を確保するために設けられている。ここで、減算部２３４、ＰＩ制御部２３６および上下限値制限部２３８は、電流フィードバック制御要素を構成する。 The upper and lower limit value limiting unit 238 limits the PI output so as to be within a predetermined upper and lower limit value range of the PI output, and outputs the result to the subtracting unit 240. This upper and lower limit value range is provided in order to ensure the stability of the current feedback control in consideration of the case where a sensor error is included in the detection values of the current detection unit 10-2 and the voltage detection unit 12-2. ing. Here, the subtraction unit 234, the PI control unit 236, and the upper and lower limit value limiting unit 238 constitute a current feedback control element.

減算部２４０は、第２蓄電部６−１の電圧値ＶＬ２を電圧目標値ＶＨ^＊で割り算して算出された第２コンバータ８−２での昇圧比に相当する理論デューティー比（＝ＶＬ２／ＶＨ^＊）に対して、ＰＩ出力を減じて、デューティー比指令Ｄｕｔｙ＿ｓとして下限値制限部２４２へ与える。減算部２４０は、電流フィードフォワード制御要素を構成する。また、理論デューティー比は、電流制御モードを実現するためのフィードフォワード成分に相当する。ここで、デューティー比指令Ｄｕｔｙ＿ｓは、電流制御モードにおける第２コンバータ８−２のトランジスタＱ２Ａ（図２）のオン・デューティーを規定する制御指令である。 The subtracting unit 240 is a theoretical duty ratio (= VL2 / VH) corresponding to the step-up ratio in the second converter 8-2 calculated by dividing the voltage value VL2 of the second power storage unit 6-1 by the voltage target value VH ^*. ^* ), The PI output is reduced and given to the lower limit limiting unit 242 as the duty ratio command Duty_s. The subtraction unit 240 constitutes a current feedforward control element. The theoretical duty ratio corresponds to a feedforward component for realizing the current control mode. Here, the duty ratio command Duty_s is a control command that defines the on-duty of the transistor Q2A (FIG. 2) of the second converter 8-2 in the current control mode.

下限値制限部２４２は、電池ＥＣＵ４（図１）から第２蓄電部６−２の内部抵抗値Ｒｂ２を受けると、後述する方法によって、与えられた内部抵抗値Ｒｂ２に応じて、デューティー比指令Ｄｕｔｙ＿ｓの下限値を設定する。そして、下限値制限部２４２は、減算部２４０から受けたデューティー比指令Ｄｕｔｙ＿ｓが下限値を下回らないように制限して、制限後の値を変調部２４４へ出力する。 When receiving the internal resistance value Rb2 of the second power storage unit 6-2 from the battery ECU 4 (FIG. 1), the lower limit value limiting unit 242 performs a duty ratio command Duty_s according to the given internal resistance value Rb2 by a method described later. Set the lower limit of. Then, lower limit value limiting section 242 limits duty ratio command Duty_s received from subtracting section 240 so that it does not fall below the lower limit value, and outputs the limited value to modulating section 244.

なお、本実施の形態において、第２蓄電部６−２の内部抵抗値Ｒｂ２は、電池ＥＣＵ４が、各時点における電流値Ｉｂ２および電圧値Ｖｂ２に基づき算出した第２蓄電部６−２のＳＯＣ２および温度Ｔｂなどに基づいて導出し、その導出した結果が下限値制限部２４２に与えられる。これに代えて、第２コンバータ制御部２３０が、予め実験的に取得された第２蓄電部６−２の温度Ｔｂおよび内部抵抗値Ｒｂ２の関係をマップ形式で格納しておき、温度検出部１４−２（図１）で検出された温度Ｔｂ２に基づいて内部抵抗値Ｒｂ２を導出する構成としてもよい。 In the present embodiment, internal resistance value Rb2 of second power storage unit 6-2 is calculated based on SOC2 of second power storage unit 6-2 calculated by battery ECU 4 based on current value Ib2 and voltage value Vb2 at each time point. Derived based on the temperature Tb and the like, and the derived result is given to the lower limit limiting unit 242. Instead, the second converter control unit 230 stores the relationship between the temperature Tb of the second power storage unit 6-2 and the internal resistance value Rb2 acquired experimentally in advance in a map format, and the temperature detection unit 14 -2 (FIG. 1), the internal resistance value Rb2 may be derived based on the temperature Tb2 detected.

変調部２４４は、図示しない発振部から与えられる搬送波（キャリア波）と下限値制限部２４２から与えられる制限後のデューティー比指令Ｄｕｔｙ＿ｓとを比較して、第２コンバータ８−２のトランジスタＱ２Ａ（図２）を駆動するための第１スイッチング指令ＰＷＣ２Ａを生成して、第２コンバータ８−２を制御する。 The modulation unit 244 compares the carrier wave (carrier wave) given from the oscillation unit (not shown) with the limited duty ratio command Duty_s given from the lower limit value limiting unit 242, and compares the transistor Q2A (see FIG. The first switching command PWC2A for driving 2) is generated to control the second converter 8-2.

上述したように、第１コンバータ８−１を制御するためのスイッチング指令ＰＷＣ１は、電圧フィードバック制御要素および電圧フィードフォワード制御要素を含む制御演算により生成され、第２コンバータ８−２を制御するためのスイッチング指令ＰＷＣ２は、電流フィードバック制御要素および電流フィードフォワード制御要素を含む制御演算により生成される。 As described above, the switching command PWC1 for controlling the first converter 8-1 is generated by the control calculation including the voltage feedback control element and the voltage feedforward control element, and controls the second converter 8-2. Switching command PWC2 is generated by a control calculation including a current feedback control element and a current feedforward control element.

ここで、第２蓄電部６−２の電流値ＩＬ２を検出する電流検出部１０−２に異常が発生した場合には、電流フィードバック制御要素を含む制御演算が破綻する。これにより、第２コンバータ８−２における電圧変換動作の制御が不安定となるため、第１蓄電部６−１および第２蓄電部６−２の間において過大な電流が流れてしまう可能性がある。 Here, when an abnormality occurs in the current detection unit 10-2 that detects the current value IL2 of the second power storage unit 6-2, the control calculation including the current feedback control element fails. Thereby, since the control of the voltage conversion operation in second converter 8-2 becomes unstable, an excessive current may flow between first power storage unit 6-1 and second power storage unit 6-2. is there.

図４には、電流検出部１０−２に異常が発生した場合におけるコンバータ８−１，８−２の一態様が示される。 FIG. 4 shows one mode of converters 8-1 and 8-2 when an abnormality occurs in current detection unit 10-2.

図４を参照して、たとえば、電流検出部１０−２に接地レベルと短絡する短絡故障が発生した場合には、電流検出部１０−２により検出される電流値ＩＬ２は、実際の電流値とは一致せず、電流検出部１０−２の出力範囲の下限値に固着される場合が起こり得る。 Referring to FIG. 4, for example, when a short-circuit fault that short-circuits to the ground level occurs in current detection unit 10-2, current value IL <b> 2 detected by current detection unit 10-2 is the actual current value. May not be matched and may be fixed to the lower limit of the output range of the current detection unit 10-2.

このような場合に、電流フィードバック制御要素を構成するＰＩ制御部２３６が電流目標値ＩＬ２^＊と電流値ＩＬ２との電流偏差ΔＩＬ２に応じたＰＩ出力を生成すると、生成されたＰＩ出力が極端に大きくなり、上下限値制限部２３８の制限を受けて上限値に張り付いてしまうことになる。これにより、電流フィードフォワード制御要素を構成する減算部２４０から出力されるデューティー比指令Ｄｕｔｙ＿ｓは、所望のデューティー比指令に対して極端に小さくなってしまうため、第２蓄電部６−２から主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬへ供給される電力を受けて母線電圧値ＶＨが増大する。 In such a case, if the PI control unit 236 constituting the current feedback control element generates a PI output corresponding to the current deviation ΔIL2 between the current target value IL2 ^* and the current value IL2, the generated PI output becomes extremely large. Therefore, the upper and lower limit value limiting unit 238 is restricted and sticks to the upper limit value. As a result, the duty ratio command Duty_s output from the subtracting unit 240 constituting the current feedforward control element becomes extremely small with respect to the desired duty ratio command. In response to power supplied to bus MPL and main negative bus MNL, bus voltage value VH increases.

そして、このような母線電圧値ＶＨの増大に対して、第１コンバータ８−１では、母線電圧値ＶＨを電圧目標値ＶＨ^＊に一致させるための電圧制御モードに従って電圧変換動作（降圧動作）が制御される。その結果、第２蓄電部６−２から主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬへ供給された電力は、第１コンバータ８−１を通過して第１蓄電部６−１へ供給される。これにより、第１蓄電部６−１には過大な電流が流れることとなり、第１蓄電部６−１を劣化させる可能性が生じる。 In response to such an increase in bus voltage value VH, first converter 8-1 performs a voltage conversion operation (step-down operation) in accordance with a voltage control mode for matching bus voltage value VH to voltage target value VH ^*. Be controlled. As a result, the electric power supplied from second power storage unit 6-2 to main positive bus MPL and main negative bus MNL passes through first converter 8-1 and is supplied to first power storage unit 6-1. As a result, an excessive current flows through the first power storage unit 6-1, and the first power storage unit 6-1 may be deteriorated.

そこで、このように電流検出部１０−２の異常発生に起因して蓄電部間に過電流が流れるのを未然に回避するために、本実施の形態に従うコンバータＥＣＵ２では、減算部２４０と変調部２４４との間に下限値制限部２４２を設け、減算部２４０から出力されるデューティー比指令Ｄｕｔｙ＿ｓが下限値を下回らないように制限する構成とする。 Thus, in order to avoid an overcurrent from flowing between power storage units due to the occurrence of an abnormality in current detection unit 10-2 in this way, in converter ECU 2 according to the present embodiment, subtraction unit 240 and modulation unit A lower limit value limiting unit 242 is provided between the lower limit value 244 and the duty ratio command Duty_s output from the subtracting unit 240 so as not to fall below the lower limit value.

本構成において、下限値制限部２４２は、電池ＥＣＵ４（図１）から与えられた第２蓄電部６−２の内部抵抗値Ｒｂ２に応じて、デューティー比指令Ｄｕｔｙ＿ｓの下限値（以下、「デューティー比下限値」とも称す）を設定する。 In this configuration, the lower limit value limiting unit 242 determines the lower limit value (hereinafter referred to as “duty ratio”) of the duty ratio command Duty_s according to the internal resistance value Rb2 of the second power storage unit 6-2 given from the battery ECU 4 (FIG. 1). Also called “Lower limit value”.

このデューティー比下限値は、第２コンバータ８−２を通過して第２蓄電部６−２と主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬとの間で授受される電力（以下、「コンバータ通過電力」とも称す）Ｐが、予め定められたしきい値Ｐｔｈを超えないように、第２蓄電部６−２の内部抵抗値Ｒｂ２に応じて設定される。 The lower limit of the duty ratio is a power (hereinafter referred to as “converter passing power”) that is passed between the second power storage unit 6-2 and the main positive bus MPL and the main negative bus MNL through the second converter 8-2. (Also referred to as “P”) is set according to the internal resistance value Rb2 of second power storage unit 6-2 so that P does not exceed a predetermined threshold value Pth.

詳細には、図５を参照して、第２蓄電部６−２の起電圧Ｖｂ２＝Ｖｂとし、内部抵抗値Ｒｂ２＝ｒとし、電流値Ｉｂ２＝Ｉｂとしたとき、配線ＬＮ２Ｂと負母線ＬＮ２Ｃとの間の電圧値ＶＬ２（＝ＶＬとする）は、下記（１）式により示される。 Specifically, referring to FIG. 5, when electromotive voltage Vb2 = Vb of second power storage unit 6-2, internal resistance value Rb2 = r, and current value Ib2 = Ib, wiring LN2B and negative bus LN2C The voltage value VL2 (= VL) is expressed by the following equation (1).

Ｖｂ＝ＶＬ−ｒ×Ｉｂ・・・（１）
ここで、（１）式中の電圧値ＶＬは、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬの間の母線電圧値ＶＨおよび第２コンバータ８−２での昇圧比に相当するデューティー比ｄにより、下記（２）式にて示される。 Vb = VL−r × Ib (1)
Here, the voltage value VL in the equation (1) is expressed as follows by the bus voltage value VH between the main positive bus MPL and the main negative bus MNL and the duty ratio d corresponding to the step-up ratio in the second converter 8-2. It is shown by the formula (2).

ＶＬ＝ｄ×ＶＨ・・・（２）
そして、このデューティー比ｄに従ってスイッチング指令ＰＷＣ２が生成されたときに、第２蓄電部６−２から第２コンバータ８−２を通過して主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬへ供給される電力（コンバータ通過電力）Ｐは、（１），（２）式を用いて、下記式（３）で示すことができる。 VL = d × VH (2)
Then, when switching command PWC2 is generated according to this duty ratio d, the power (second power storage unit 6-2 passes through second converter 8-2 and is supplied to main positive bus MPL and main negative bus MNL ( The converter passing power P) can be expressed by the following formula (3) using the formulas (1) and (2).

Ｐ＝ＶＨ×ｄ×Ｉｂ
＝ＶＨ×ｄ×１／ｒ×（Ｖｂ−ｄ×ＶＨ）
＝−ＶＨ^２／ｒ×（ｄ−Ｖｂ／２ＶＨ）^２＋Ｖｂ^２／４ｒ・・・（３）
上記（３）式は、デューティー比ｄに対するコンバータ通過電力Ｐの関係として図６のように表わすことができる。図６において、コンバータ通過電力Ｐは、第２蓄電部６−２からの放電時を正とし、第２蓄電部６−２の充電時を負として示される。 P = VH × d × Ib
= VH × d × 1 / r × (Vb−d × VH)
= −VH ² / r × (d−Vb / 2VH) ² + Vb ² / 4r (3)
The above equation (3) can be expressed as shown in FIG. 6 as the relationship of the converter passing power P with respect to the duty ratio d. In FIG. 6, converter passing power P is shown as positive when discharging from second power storage unit 6-2 and negative when charging second power storage unit 6-2.

図６を参照して、コンバータ通過電力Ｐは、デューティー比ｄが値Ｖｂ／２ＶＨのときに最大電力Ｐｍａｘ（＝Ｖｂ^２／４ｒ）となる。そして、デューティー比ｄを値Ｖｂ／２ＶＨよりも小さくなるように、すなわち、昇圧方向に第２コンバータ８−２を制御すると、コンバータ通過電力Ｐは最大電力Ｐｍａｘから減少する。したがって、最大電力Ｐｍａｘを与えるデューティー比ｄ（＝Ｖｂ／２ＶＨ）をデューティー比下限値に設定してデューティー比指令Ｄｕｔｙ＿ｓを制限する構成とすれば、第２蓄電部６−２から最大電力Ｐｍａｘを取り出すことができる。 Referring to FIG. 6, converter passing power P becomes maximum power Pmax (= Vb ² / 4r) when duty ratio d is value Vb / 2VH. When the second converter 8-2 is controlled so that the duty ratio d is smaller than the value Vb / 2VH, that is, in the boosting direction, the converter passing power P decreases from the maximum power Pmax. Therefore, if the duty ratio d (= Vb / 2VH) that gives the maximum power Pmax is set to the duty ratio lower limit value to limit the duty ratio command Duty_s, the maximum power Pmax is extracted from the second power storage unit 6-2. be able to.

しかしながら、その一方で、デューティー比下限値を一律に値Ｖｂ／２ＶＨに設定すると、上述したように、電流検出部１０−２の異常発生に起因してデューティー比ｄが値Ｖｂ／２ＶＨに制限されることにより、最大電力Ｐｍａｘに相当する電力が主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬへ供給されることとなる。そして、第１コンバータ８−１では、電圧制御モードに従って電圧変換動作（降圧動作）が制御されることにより、この電力が第１コンバータ８−１を通過して第１蓄電部６−１へ供給される。なお、この最大電力Ｐｍａｘは、内部抵抗値Ｒｂ２が低くなるほど増大することから、内部抵抗値Ｒｂ２が低い場合には、最大電力Ｐｍａｘの増大に伴なって第１蓄電部６−１を通過する電流が過大となるため、第１蓄電部６−１を劣化させる可能性がある。 On the other hand, however, when the lower limit value of the duty ratio is uniformly set to the value Vb / 2VH, the duty ratio d is limited to the value Vb / 2VH due to the occurrence of an abnormality in the current detection unit 10-2 as described above. Thus, power corresponding to maximum power Pmax is supplied to main positive bus MPL and main negative bus MNL. In first converter 8-1, the voltage conversion operation (step-down operation) is controlled according to the voltage control mode, so that this electric power passes through first converter 8-1 and is supplied to first power storage unit 6-1. Is done. The maximum power Pmax increases as the internal resistance value Rb2 decreases. Therefore, when the internal resistance value Rb2 is low, the current passing through the first power storage unit 6-1 as the maximum power Pmax increases. Is excessive, there is a possibility that the first power storage unit 6-1 is deteriorated.

これに対して、本実施の形態に従う下限値制限部２４２は、コンバータ通過電力Ｐに対して、放電側の制限値Ｐｌｉｍを予め設定し、その設定した制限値Ｐｌｉｍと第２蓄電部６−２の内部抵抗値Ｒｂ２とに基づいて、デューティー比下限値を設定する。なお、放電側の制限値Ｐｌｉｍは、予め正の定数に設定しても、第１蓄電部６−１の許容充電電力Ｗｉｎ１に応じて可変に設定してもよい。 In contrast, lower limit value limiting unit 242 according to the present embodiment presets discharge-side limit value Plim with respect to converter passing power P, and sets the set limit value Plim and second power storage unit 6-2. The lower limit value of the duty ratio is set based on the internal resistance value Rb2. The limit value Plim on the discharge side may be set to a positive constant in advance, or may be variably set according to the allowable charging power Win1 of the first power storage unit 6-1.

具体的には、コンバータ通過電力Ｐが放電側の制限値Ｐｌｉｍであるときのデューティー比ｄは、上記（３）式から下記（４）式で示すことができる。 Specifically, the duty ratio d when the converter passing power P is the discharge-side limit value Plim can be expressed by the following equation (4) from the above equation (3).

ｄ＝｛Ｖｂ＋（Ｖｂ^２−４ｒ×Ｐｌｉｍ）^１／２｝／２ＶＨ・・・（４）
したがって、デューティー比下限値を値｛Ｖｂ＋（Ｖｂ^２−４ｒ×Ｐｌｉｍ）^１／２｝／２ＶＨに設定することによって、コンバータ通過電力Ｐが制限値Ｐｌｉｍ以下に抑えることができる。 d = {Vb + (Vb ² −4r × Plim) ^1/2 } / 2VH (4)
Therefore, by setting the duty ratio lower limit value to the value {Vb + (Vb ² −4r × Plim) ^1/2 } / ² VH, the converter passing power P can be suppressed to the limit value Plim or less.

なお、第２蓄電部６−２の内部抵抗値Ｒｂ２は、温度Ｔｂ２によって変化する特性を有している。そのため、下限値制限部２４２は、内部抵抗値Ｒｂ２が変化してもデューティー下限値が制限値Ｐｌｉｍに対応するデューティー比に略等しい状態に保たれるように、デューティー比下限値を、電池ＥＣＵ４から与えられる内部抵抗値Ｒｂ２に応じて変化させる。詳細には、デューティー比下限値は、内部抵抗値Ｒｂ２が低くなるほど高い値に設定される。 The internal resistance value Rb2 of the second power storage unit 6-2 has a characteristic that varies depending on the temperature Tb2. Therefore, the lower limit value limiting unit 242 sets the duty ratio lower limit value from the battery ECU 4 so that the duty lower limit value is maintained approximately equal to the duty ratio corresponding to the limit value Plim even if the internal resistance value Rb2 changes. It is changed according to the given internal resistance value Rb2. Specifically, the duty ratio lower limit value is set to a higher value as the internal resistance value Rb2 becomes lower.

以上のように、本実施の形態によれば、電流制御モードに従って制御されるコンバータにおけるデューティー比下限値を、対応の蓄電部の内部抵抗値に応じて設定する構成としたことにより、内部抵抗値の変化に拘わらず、コンバータ通過電力を所望の制限値以下に制限することができる。これにより、電流検出部に異常が生じた場合であっても、他の蓄電部との間に過大な電流が流れるのを回避することができる。 As described above, according to the present embodiment, since the duty ratio lower limit value in the converter controlled according to the current control mode is set according to the internal resistance value of the corresponding power storage unit, the internal resistance value is set. Regardless of the change, the converter passing power can be limited to a desired limit value or less. As a result, even if an abnormality occurs in the current detection unit, it is possible to avoid an excessive current flowing between the other power storage units.

なお、上述の実施の形態においては、コンバータ通過電力に対して放電側の制限値を設定し、該制限値および対応の蓄電部の内部抵抗値からデューティー比下限値を設定する構成について例示したが、さらに、充電側の制限値（負の定数）を設定し、該制限値および対応の蓄電部の内部抵抗値からデューティー比上限値を設定する構成としてもよい。本構成においては、デューティー比は、設定されたデューティー下限値およびデューティー比上限値により規定された許容範囲内になるように制限される。したがって、たとえば電流検出部により検出される電流値が、該電流検出部の出力範囲の上限値に固着される故障が生じた場合であっても、主正母および主負母線から対応の蓄電部に過大な電力が供給されるのを抑制することができる。 In the above-described embodiment, the discharge side limit value is set for the converter passing power, and the duty ratio lower limit value is set from the limit value and the corresponding internal resistance value of the power storage unit. Further, a limit value (negative constant) on the charging side may be set, and the duty ratio upper limit value may be set from the limit value and the internal resistance value of the corresponding power storage unit. In this configuration, the duty ratio is limited to be within an allowable range defined by the set duty lower limit value and duty ratio upper limit value. Therefore, for example, even when a failure occurs in which the current value detected by the current detection unit is fixed to the upper limit value of the output range of the current detection unit, the corresponding power storage unit is connected from the main positive bus and the main negative bus. Therefore, it is possible to suppress excessive power from being supplied.

あるいは、このようなデューティー比上限値を設定する構成に代えて、電圧制御モードに従って制御される残余のコンバータにおいても、放電側の制限値および対応の蓄電部の内部抵抗値に応じてデューティー比下限値を設定するように構成としてもよい。本構成によれば、残余のコンバータに対応する蓄電部から主正母線および主負母線へ供給される電力が制限値以下に制限されるため、蓄電部間に過大な電流が流れるのを回避することができる。 Alternatively, in the remaining converter controlled in accordance with the voltage control mode instead of the configuration for setting the duty ratio upper limit value, the duty ratio lower limit is set according to the limit value on the discharge side and the internal resistance value of the corresponding power storage unit. The configuration may be such that a value is set. According to this configuration, since the power supplied from the power storage unit corresponding to the remaining converter to the main positive bus and the main negative bus is limited to a limit value or less, it is avoided that an excessive current flows between the power storage units. be able to.

また、上述の実施の形態においては、複数の蓄電部を備える電源システムの代表例として、２個の蓄電部６−１，６−２を備える電源システムについて例示したが、本願発明は、３個以上の蓄電部を備える電源システムについても適用できることは自明である。 In the above-described embodiment, the power supply system including the two power storage units 6-1 and 6-2 is illustrated as a representative example of the power supply system including a plurality of power storage units. It is obvious that the present invention can also be applied to a power supply system including the above power storage unit.

また、上述の実施の形態においては、負荷装置の一例として、２つのモータジェネレータを含む駆動力発生部を用いる構成について説明したが、モータジェネレータの数は限定されない。さらに、負荷装置としては、車両の駆動力を発生する駆動力発生部に限られず、電力消費の実を行なう装置および電力消費および発電の両方が可能な装置のいずれにも適用することができる。 In the above-described embodiment, the configuration using the driving force generation unit including two motor generators as an example of the load device has been described. However, the number of motor generators is not limited. Furthermore, the load device is not limited to the driving force generator that generates the driving force of the vehicle, and can be applied to both a device that performs power consumption and a device that can perform both power consumption and power generation.

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。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

本発明の実施の形態に従う電源システムを備える車両の要部を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the principal part of a vehicle provided with the power supply system according to embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に従うコンバータの概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a converter according to an embodiment of the present invention. コンバータＥＣＵにおけるスイッチング指令の生成を実現するための制御構造を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the control structure for implement | achieving the production | generation of the switching command in converter ECU. 電流検出部に異常が発生した場合におけるコンバータの一態様を示す図である。It is a figure which shows the one aspect | mode of a converter when abnormality has generate | occur | produced in the electric current detection part. コンバータ通過電力を説明するための図である。It is a figure for demonstrating converter passing electric power. デューティー比に対するコンバータ通過電力の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship of the converter passage electric power with respect to a duty ratio.

Explanation of symbols

１電源システム、２コンバータＥＣＵ、３駆動力発生部、４電池ＥＣＵ、６−１第１蓄電部、６−２第２蓄電部、８−１第１コンバータ、８−２第２コンバータ、１０−１，１０−２，１６電流検出部、１２−１，１２−２，１８電圧検出部、１４−１，１４−２温度検出部、３０−１第１インバータ、３０−２第２インバータ、３２駆動ＥＣＵ、３４エンジン、３６動力分割機構、３８駆動輪、４０チョッパ回路、１００車両、２００目標値決定部、２１０第１コンバータ制御部、２１２，２１８，２３４，２４０減算部、２１４，２３６ＰＩ制御部、２１６，２３８上下限値制限部、２２０，２４４変調部、２３０第２コンバータ制御部、２３２除算部、２３４，２４０減算部、２４２下限値制限部、Ｃ，Ｃ１平滑コンデンサ、Ｄ１Ａ，Ｄ１Ｂダイオード、ＬＮ１Ａ正母線、ＬＮ１Ｂ配線、ＬＮ１Ｃ負母線、ＭＧ１，ＭＧ２モータジェネレータ、ＭＮＬ主負母線、ＭＰＬ主正母線、Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂトランジスタ。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power supply system, 2 Converter ECU, 3 Driving force generation part, 4 Battery ECU, 6-1 1st electrical storage part, 6-2 2nd electrical storage part, 8-1 1st converter, 8-2 2nd converter, 10- 1, 10-2, 16 Current detection unit, 12-1, 12-2, 18 Voltage detection unit, 14-1, 14-2 Temperature detection unit, 30-1 First inverter, 30-2 Second inverter, 32 Drive ECU, 34 engine, 36 power split mechanism, 38 drive wheel, 40 chopper circuit, 100 vehicle, 200 target value determination unit, 210 first converter control unit, 212, 218, 234, 240 subtraction unit, 214, 236 PI control Unit, 216, 238 Upper and lower limit value limiting unit, 220, 244 Modulating unit, 230 Second converter control unit, 232 Division unit, 234, 240 Subtraction unit, 242 Lower limit value system Limit, C, C1 smoothing capacitor, D1A, D1B diode, LN1A positive bus, LN1B wiring, LN1C negative bus, MG1, MG2 motor generator, MNL main negative bus, MPL main positive bus, Q1A, Q1B transistors.

Claims

A power supply system for supplying power to a load device,
A plurality of power storage units each configured to be chargeable / dischargeable;
A pair of power lines configured to be able to transfer power between the load device and the power supply system;
A plurality of voltage conversion units provided between the plurality of power storage units and the power line pair, each of which performs a voltage conversion operation between the corresponding power storage unit and the power line pair by a switching operation of a switching element;
A control unit that controls the voltage conversion operation in the plurality of voltage conversion units,
Each of the plurality of voltage conversion units includes a voltage control mode for controlling the voltage value of the power line pair to be a voltage target value, and a current for controlling the current value of the corresponding power storage unit to be a current target value. Set to one of the control modes and execute the voltage conversion operation;
The controller is
Of the plurality of voltage conversion units, the first voltage conversion unit set in the current control mode is supplied to the switching element according to a deviation of the current value of the corresponding power storage unit from the current target value. Voltage conversion control means for controlling the voltage conversion ratio by adjusting the duty ratio of the switching control signal;
Internal resistance acquisition means for acquiring the internal resistance of the power storage unit corresponding to the first voltage conversion unit;
An allowable range setting means for setting an allowable range of the duty ratio according to the acquired internal resistance value of the corresponding power storage unit;
Wherein as the duty ratio of the switching control signal is within the allowable range, look including a duty ratio limit unit for limiting the duty ratio,
The allowable range setting means sets a lower limit value in the allowable range according to the acquired internal resistance value of the corresponding power storage unit ,
The duty ratio limiting means limits the duty ratio so that the duty ratio of the switching control signal is equal to or higher than the lower limit value,
The lower limit value is a power supply system that is substantially equal to a duty ratio corresponding to an upper limit value of electric power that passes through the first voltage converter and is exchanged between the corresponding power storage unit and the power line pair .

A power supply system according to claim 1 ;
A vehicle comprising: a driving force generation unit that receives electric power supplied from the power supply system and generates a driving force.

A control method of a power supply system for supplying power to a load device,
The power supply system includes:
A plurality of power storage units each configured to be chargeable / dischargeable;
A pair of power lines configured to be able to transfer power between the load device and the power supply system;
A plurality of voltage converters provided between the plurality of power storage units and the power line pair, each of which performs a voltage conversion operation between a corresponding power storage unit and the power line pair by a switching operation of a switching element; Including
Each of the plurality of voltage conversion units includes a voltage control mode for controlling the voltage value of the power line pair to be a voltage target value, and a current for controlling the current value of the corresponding power storage unit to be a current target value. Set to one of the control modes and execute the voltage conversion operation;
The control method is:
Of the plurality of voltage conversion units, the first voltage conversion unit set in the current control mode is supplied to the switching element according to a deviation of the current value of the corresponding power storage unit from the current target value. Adjusting the voltage conversion ratio by adjusting the duty ratio of the switching control signal;
Obtaining an internal resistance of the power storage unit corresponding to the first voltage conversion unit;
Setting an allowable range of the duty ratio according to the acquired internal resistance value of the corresponding power storage unit;
Wherein as the duty ratio of the switching control signal is within the allowable range, e Bei and a step of limiting the duty ratio,
The step of setting the allowable range includes a step of setting a lower limit value in the allowable range according to the acquired internal resistance value of the corresponding power storage unit ,
The step of limiting the duty ratio includes the step of limiting the duty ratio such that the duty ratio of the switching control signal is equal to or greater than the lower limit value .
The lower limit value is substantially equal to a duty ratio corresponding to an upper limit value of power passed through the first voltage conversion unit and exchanged between the corresponding power storage unit and the power line pair. .