JP2014023374A - 電源装置およびそれを備える車両ならびに電源装置の制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電源装置は、蓄電装置B1と、蓄電装置B2と、電力調整部80と、ECU30とを備える。蓄電装置B1は、負荷に電力を供給する。蓄電装置B2は、蓄電装置B1に並列に設けられ、負荷に電力を供給する。電力調整部80は、蓄電装置B1と負荷との間に設けられ、蓄電装置B1の入出力電力を調整する。ECU30は、負荷に対する要求電力と、蓄電装置B1の内部抵抗損失と、蓄電装置B2の内部抵抗損失とに基づいて、電力調整部80を制御する。
【選択図】図1
Description
また、この発明によれば、電源装置の制御方法は、第1蓄電装置と、第2蓄電装置と、電力調整部と、制御装置とを備える電源装置の制御方法である。第1蓄電装置は、負荷に電力を供給する。第2蓄電装置は、第1蓄電装置に並列に設けられ、負荷に電力を供給する。電力調整部は、第1蓄電装置と負荷との間に設けられ、第1蓄電装置の入出力電力を調整する。制御方法は、負荷に対する要求電力と、第1蓄電装置の内部抵抗損失と、第2蓄電装置の内部抵抗損失とを取得するステップと、要求電力と、第1蓄電装置の内部抵抗損失と、第2蓄電装置の内部抵抗損失とに基づいて、電力調整部を制御するステップとを含む。
図1は、この発明の実施の形態1による電源装置を搭載したハイブリッド車両の全体ブロック図である。図1を参照して、このハイブリッド車両100は、エンジン2と、モータジェネレータMG1,MG2と、動力分割装置4と、車輪6とを備える。また、ハイブリッド車両100は、蓄電装置B1,B2と、電力調整部80と、コンデンサCと、インバータ20,22と、ECU(Electronic Control Unit)30とをさらに備える。さらに、ハイブリッド車両100は、電圧センサ42,44,46と、電流センサ52,54とをさらに備える。
蓄電装置B1において、出力P1は、電圧VB1と、電流I1と、内部抵抗値R1とを用いて、次式にて表される。
同様に、蓄電装置B2において、出力P2は、電圧VB2と、電流I2と、内部抵抗値R2とを用いて、次式にて表される。
全体損失Lossは、蓄電装置B1の損失および蓄電装置B2の損失の合計であるので、次式にて表される。
dLoss/dP1が零となるときに、全体損失Lossが最小となる。
式(1)〜(5)から全体損失Lossが最小となる電力比は、次式にて表される。
このように、全体損失Lossが最小となる電力比は、蓄電装置B1の内部抵抗値R1および電圧VB1と、蓄電装置B2の内部抵抗値R2および電圧VB2とに基づいて算出することができる。
実施の形態1では、蓄電装置の残容量に拘わらず、蓄電装置の内部抵抗損失が最小となる電力比で電力を出力する構成とした。このため、蓄電装置B1の残容量と蓄電装置B2の残容量との間に偏りがある場合、一方の蓄電装置の容量が先に下限に到達してしまうため、上記電力比を維持して両方の蓄電装置の残容量を使い切ることができないことがある。そこで、実施の形態1の変形例では、要求パワーPRが小さいときに、蓄電装置B1および蓄電装置B2間で電力を移動させることにより、上記電力比を維持して両方の蓄電装置の残容量を使い切ることができる。
実施の形態1の変形例では、要求パワーPRが小さいときに、蓄電装置B1および蓄電装置B2間で電力を移動させることにより、蓄電装置の内部抵抗損失が最小となる電力比を維持して両方の蓄電装置の残容量を使い切ることができる構成とした。しかしながら、蓄電装置B1および蓄電装置B2間で電力を移動させることにより発生する移動損失が大きい場合には、電源装置の効率が低下してしまうことがある。そこで、実施の形態1の別の変形例では、移動損失を考慮して、電力比を決定し、電力移動による効率の悪化を抑制する。
P=(V−R×I)I …(7)
そして、蓄電装置における損失Lbは、次式にて表される。
式(7)、(8)より、損失Lbは、内部抵抗値Rと、電圧Vと、出力Pとを用いて、次式にて表される。
この発明の実施の形態2は、実施の形態1と比較して、電力調整部がダイオードを有する点が異なる。これにより、蓄電装置B2の電圧VB2以上の電圧をインバータ20,22に供給することができる。
この発明の実施の形態3は、実施の形態2と比較して、電力調整部がダイオードに加えてnpn型トランジスタを有する点が異なる。これにより、蓄電装置B2の電圧VB2以上の電圧をインバータ20,22に供給する一方、蓄電装置B2を充電することができる。
Claims (14)
- 負荷に電力を供給する第1蓄電装置と、
前記第1蓄電装置に並列に設けられ、前記負荷に電力を供給する第2蓄電装置と、
前記第1蓄電装置と前記負荷との間に設けられ、前記第1蓄電装置の入出力電力を調整する電力調整部と、
前記負荷に対する要求電力と、前記第1蓄電装置の内部抵抗損失と、前記第2蓄電装置の内部抵抗損失とに基づいて、前記電力調整部を制御する制御装置とを備える、電源装置。 - 前記制御装置は、前記要求電力と、前記第1蓄電装置の電圧値および内部抵抗値と、前記第2蓄電装置の電圧値および内部抵抗値とに基づいて、前記第1蓄電装置の入出力電力および前記第2蓄電装置の入出力電力を調整するように前記電力調整部を制御する、請求項1に記載の電源装置。
- 前記制御装置は、前記第1蓄電装置の内部抵抗損失および前記第2蓄電装置の内部抵抗損失の合計が低下する方向に、前記第1蓄電装置の入出力電力と前記第2蓄電装置の入出力電力との電力比を調整する、請求項2に記載の電源装置。
- 前記制御装置は、前記要求電力が所定値よりも小さいときに、前記第1蓄電装置の残容量と前記第2蓄電装置の残容量との残容量比を所定比に調整するように前記電力調整部を制御する、請求項1に記載の電源装置。
- 前記制御装置は、前記残容量比を前記所定比に調整する場合に発生する電力移動損失を予め算出し、前記電力移動損失に基づいて、前記電力調整部を制御する、請求項4に記載の電源装置。
- 前記電力調整部は、前記第1蓄電装置の電圧を昇圧して、前記負荷に供給することが可能に構成された昇圧回路を有する、請求項1に記載の電源装置。
- 前記電力調整部は、前記昇圧回路の出力と前記第2蓄電装置との間に設けられ、前記第2蓄電装置への電流の流れを規制する整流素子をさらに有する、請求項6に記載の電源装置。
- 前記電力調整部は、前記整流素子に並列に設けられたスイッチング素子をさらに有する、請求項7に記載の電源装置。
- 請求項1に記載の電源装置を備える車両。
- 電源装置の制御方法であって、
前記電源装置は、
負荷に電力を供給する第1蓄電装置と、
前記第1蓄電装置に並列に設けられ、前記負荷に電力を供給する第2蓄電装置と、
前記第1蓄電装置と前記負荷との間に設けられ、前記第1蓄電装置の入出力電力を調整する電力調整部とを備え、
前記制御方法は、
前記負荷に対する要求電力と、前記第1蓄電装置の内部抵抗損失と、前記第2蓄電装置の内部抵抗損失とを取得するステップと、
前記要求電力と、前記第1蓄電装置の内部抵抗損失と、前記第2蓄電装置の内部抵抗損失とに基づいて、前記電力調整部を制御するステップとを含む、電源装置の制御方法。 - 前記制御するステップは、前記要求電力と、前記第1蓄電装置の電圧値および内部抵抗値と、前記第2蓄電装置の電圧値および内部抵抗値とに基づいて、前記第1蓄電装置の入出力電力および前記第2蓄電装置の入出力電力を調整するように前記電力調整部を制御するステップを含む、請求項10に記載の電源装置の制御方法。
- 前記制御するステップは、前記第1蓄電装置の内部抵抗損失および前記第2蓄電装置の内部抵抗損失の合計が低下する方向に、前記第1蓄電装置の入出力電力と前記第2蓄電装置の入出力電力との電力比を調整するステップをさらに含む、請求項11に記載の電源装置の制御方法。
- 前記制御するステップは、前記要求電力が所定値よりも小さいときに、前記第1蓄電装置の残容量と前記第2蓄電装置の残容量との残容量比を所定比に調整するように前記電力調整部を制御するステップを含む、請求項10に記載の電源装置の制御方法。
- 前記制御するステップは、前記残容量比を前記所定比に調整する場合に発生する電力移動損失を予め算出するステップと、
前記電力移動損失に基づいて、前記電力調整部を制御するステップとをさらに含む、請求項13に記載の電源装置の制御方法。
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