JP2018121470A - Power source system - Google Patents

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Takashi Nozawa
尭志 野澤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technology that is able to reduce a detection error of a voltage sensor that detects a voltage of a smoothing capacitor.SOLUTION: A power source system comprises: main power source wiring; a power control unit with a smoothing capacitor; a switch that switches between conduction and non-conduction of the main power source wiring; a DC-DC converter capable of performing boosting operation for supplying power by boosting a voltage from a sub-battery to the main power source wiring; a voltage sensor that detects a voltage of the smoothing capacitor; and a controller. In a case where a main switch is switched to an on-position from an off-position while the switch is in a non-conduction state, the controller discharges the smoothing capacitor and pre-charges the smoothing capacitor. In a case where a difference between a voltage of the main battery and a value resulting from subtracting the voltage detected by the voltage sensor after discharge from the voltage detected by the voltage sensor after the pre-charge is equal to or smaller than a reference voltage difference, the pre-charge is ended.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本明細書が開示する技術は、走行用のモータを備える電気自動車の電源システムに関する。なお、本明細書における「電気自動車」には、エンジンを備えず走行用のモータだけを備える電気自動車と、走行用のモータとエンジンを共に備えるハイブリッド車の双方を含む。   The technology disclosed in this specification relates to a power supply system for an electric vehicle including a motor for traveling. It should be noted that the “electric vehicle” in this specification includes both an electric vehicle that does not include an engine and includes only a traveling motor, and a hybrid vehicle that includes both a traveling motor and an engine.

特許文献１に、メインバッテリと、メインバッテリに接続されたメイン電源配線と、メイン電源配線の電圧を平滑化する平滑コンデンサを備える電力制御ユニットと、メインバッテリと電力制御ユニットの間で、メイン電源配線の導通と非導通を切り換えるスイッチと、メインバッテリより低電圧のサブバッテリと、スイッチよりも電力制御ユニット側のメイン電源配線とサブバッテリの間を接続しており、サブバッテリからメイン電源配線へ昇圧して電力を供給する昇圧動作が可能なＤＣ−ＤＣコンバータと、を備える電気自動車の電源システムが開示されている。   Patent Document 1 discloses a main power source, a main power source wiring connected to the main battery, a power control unit including a smoothing capacitor for smoothing a voltage of the main power source wiring, and a main power source between the main battery and the power control unit. A switch that switches between conduction and non-conduction of wiring, a sub-battery that is lower in voltage than the main battery, and a connection between the main power supply wiring and the sub-battery on the power control unit side of the switch, from the sub-battery to the main power supply wiring A power supply system for an electric vehicle is disclosed that includes a DC-DC converter capable of boosting operation to boost and supply power.

上記のような電源システムにおいて、スイッチを非導通から導通へ切り換える際に、メインバッテリの電圧と、電力制御ユニットの平滑コンデンサの電圧が相違していると、スイッチが導通に切り換わった直後に、メイン電源配線に大きな突入電流が流れたり、スイッチの接触抵抗が上昇する場合がある。そこで、スイッチを非導通から導通に切り換える前に、メインバッテリの電圧と平滑コンデンサの電圧が一致するように、平滑コンデンサのプリチャージを行う。   In the power supply system as described above, when switching the switch from non-conduction to conduction, if the voltage of the main battery and the voltage of the smoothing capacitor of the power control unit are different, immediately after the switch switches to conduction, A large inrush current may flow through the main power supply wiring or the contact resistance of the switch may increase. Therefore, before the switch is switched from non-conduction to conduction, the smoothing capacitor is precharged so that the voltage of the main battery matches the voltage of the smoothing capacitor.

特開２００７−３１８８４９号公報JP 2007-318849 A

メインバッテリの電圧と平滑コンデンサの電圧との電圧差が、突入電流の発生やスイッチの接触抵抗の上昇を抑制することができるまで小さくなると、プリチャージが終了される。メインバッテリの電圧と平滑コンデンサの電圧との電圧差を特定する場合、平滑コンデンサの電圧を検出する電圧センサを用いる。電圧センサは、センサ回路の素子の特性のばらつき、温度特性等によって、検出誤差が発生する場合がある。明細書では、平滑コンデンサの電圧を検出する電圧センサの検出誤差を低減することができる技術を提供する。   When the voltage difference between the voltage of the main battery and the voltage of the smoothing capacitor becomes small enough to suppress the occurrence of the inrush current and the increase in the contact resistance of the switch, the precharge is finished. When the voltage difference between the voltage of the main battery and the voltage of the smoothing capacitor is specified, a voltage sensor that detects the voltage of the smoothing capacitor is used. In the voltage sensor, a detection error may occur due to variations in element characteristics of the sensor circuit, temperature characteristics, and the like. The present specification provides a technique capable of reducing the detection error of a voltage sensor that detects the voltage of a smoothing capacitor.

本明細書が開示する電気自動車の電源システムは、メインバッテリと、前記メインバッテリに接続されたメイン電源配線と、前記メイン電源配線の電圧を平滑化する平滑コンデンサを備える電力制御ユニットと、前記メインバッテリと前記電力制御ユニットの間で、前記メイン電源配線の導通と非導通を切り換えるスイッチと、前記メインバッテリより低電圧のサブバッテリと、前記スイッチよりも前記電力制御ユニット側の前記メイン電源配線と前記サブバッテリの間を接続しており、前記サブバッテリから前記メイン電源配線へ昇圧して電力を供給する昇圧動作が可能なＤＣ−ＤＣコンバータと、前記平滑コンデンサの電圧を検出する電圧センサと、コントローラと、を備え、前記コントローラは、前記スイッチが非導通の状態で、前記電気自動車のメインスイッチがオフからオンに切り換えられる場合に、最後に前記電気自動車の前記メインスイッチがオンからオフに切り換えられてからの期間が基準期間以下である場合に、前記平滑コンデンサを放電させ、放電後に前記電圧センサによって検出される第１電圧を取得し、前記ＤＣ−ＤＣコンバータに前記昇圧動作を実行させて、前記平滑コンデンサのプリチャージを実行させ、前記メインバッテリの電圧と、前記プリチャージ後に前記電圧センサによって検出される第３電圧から前記第１電圧を減算した値と、の差が、基準電圧差以下である場合に、前記プリチャージを終了する。   An electric vehicle power supply system disclosed in this specification includes a main battery, a main power supply wiring connected to the main battery, a power control unit including a smoothing capacitor that smoothes a voltage of the main power supply wiring, and the main A switch that switches between conduction and non-conduction of the main power supply wiring between the battery and the power control unit; a sub-battery having a lower voltage than the main battery; and the main power supply wiring closer to the power control unit than the switch A DC-DC converter connected between the sub-batteries, capable of step-up operation for boosting power from the sub-battery to the main power supply wiring and supplying power; a voltage sensor for detecting a voltage of the smoothing capacitor; A controller, wherein the controller is in a state where the switch is non-conductive, When the main switch of the electric vehicle is switched from OFF to ON, the smoothing capacitor is discharged when the period since the main switch of the electric vehicle was last switched from ON to OFF is equal to or less than a reference period. Obtaining a first voltage detected by the voltage sensor after discharging, causing the DC-DC converter to perform the step-up operation, causing the smoothing capacitor to be precharged, and the voltage of the main battery, When the difference between the third voltage detected by the voltage sensor after charging and the value obtained by subtracting the first voltage is equal to or smaller than a reference voltage difference, the precharging is terminated.

上記の電源システムでは、プリチャージを実行する前に、平滑コンデンサを放電することによって、平滑コンデンサの電圧を０Ｖに略等しくする。この状況で電圧センサによって検出される第１電圧は、０Ｖに略等しくなる。しかしながら、電圧センサに検出誤差が発生している場合には、０Ｖからずれた電圧となる。同様に、検出誤差が発生している場合、プリチャージ後に電圧センサによって検出される第３電圧は、実際の電圧からずれた電圧が検出される。上記の電源システムでは、放電後に電圧センサによって検出される第１電圧を、プリチャージ後に電圧センサによって検出される第３電圧から減算することによって、プリチャージ後に電圧センサによって検出される第３電圧を補正することができる。これにより、電圧センサに検出誤差を低減することができる。   In the power supply system described above, the voltage of the smoothing capacitor is made substantially equal to 0V by discharging the smoothing capacitor before executing the precharge. In this situation, the first voltage detected by the voltage sensor is approximately equal to 0V. However, when a detection error occurs in the voltage sensor, the voltage is deviated from 0V. Similarly, when a detection error has occurred, the third voltage detected by the voltage sensor after precharging is a voltage that deviates from the actual voltage. In the above power supply system, the third voltage detected by the voltage sensor after precharging is subtracted from the third voltage detected by the voltage sensor after precharging by subtracting the first voltage detected by the voltage sensor after discharging. It can be corrected. Thereby, a detection error can be reduced in the voltage sensor.

本明細書が開示する技術の詳細およびさらなる改良は発明を実施するための形態の欄において詳細に説明する。   Details and further improvements of the technology disclosed in this specification will be described in detail in the section of Detailed Description.

実施例の電気自動車の電気系統のブロック図である。It is a block diagram of the electric system of the electric vehicle of an Example. 実施例のＥＣＵが実行するシステムメインリレーの切換処理のフローチャートである。It is a flowchart of the switching process of the system main relay which ECU of an Example performs.

図１に示すように、電源システム２は、ハイブリッド車１００に搭載されている。図１に電源システム２を含むハイブリッド車１００の電気系統のブロック図を示す。ハイブリッド車１００は、エンジン６１の動力、及び／又は、第１モータ６、第２モータ８の動力により走行することができる。モータを利用する場合、ハイブリッド車１００は、メインバッテリ４から供給される電力により第２モータ８を駆動し、第２モータ８の動力によって駆動輪（図示せず）を回転させる。エンジン６１を利用して走行する場合には、ハイブリッド車１００は、第１モータ６をセルモータとして使用しエンジン６１を始動させる。そして、ハイブリッド車１００は、動力分配機構６２によって、エンジン６１が発生させた動力の一部を駆動輪に伝達する一方で、残りの動力を第１モータ６に伝達させて第１モータ６で発電する。第１モータ６で発電した電力は、第２モータ８に供給して駆動輪の回転に利用したり、メインバッテリ４に充電したりすることもできる。   As shown in FIG. 1, the power supply system 2 is mounted on the hybrid vehicle 100. FIG. 1 shows a block diagram of an electric system of hybrid vehicle 100 including power supply system 2. The hybrid vehicle 100 can travel with the power of the engine 61 and / or the power of the first motor 6 and the second motor 8. When the motor is used, the hybrid vehicle 100 drives the second motor 8 with electric power supplied from the main battery 4 and rotates driving wheels (not shown) with the power of the second motor 8. When traveling using the engine 61, the hybrid vehicle 100 starts the engine 61 using the first motor 6 as a cell motor. The hybrid vehicle 100 transmits a part of the power generated by the engine 61 to the drive wheels by the power distribution mechanism 62, while transmitting the remaining power to the first motor 6 to generate power by the first motor 6. To do. The electric power generated by the first motor 6 can be supplied to the second motor 8 to be used for rotating the drive wheels, or the main battery 4 can be charged.

なお、エンジン６１を利用して走行している際、メインバッテリ４から第２モータ８に電力を供給して、駆動力を増大させることも可能である。一方、走行中のハイブリッド車１００が減速する際には、第２モータ８で回生発電し、第２モータ８で発電した電力でメインバッテリ４を充電することができる。このように、第１モータ６と第２モータ８は、発電機としても機能する。その意味で、第１モータ６と第２モータ８は、「モータジェネレータ」と称することができる。図１の「ＭＧ１」が第１モータ６（第１モータジェネレータ）を表し、「ＭＧ２」が第２モータ８（第２モータジェネレータ）を表す。第１モータ６と第２モータ８は、「走行モータ」と称することもできる。   In addition, when driving | running | working using the engine 61, it is also possible to supply electric power from the main battery 4 to the 2nd motor 8, and to increase a driving force. On the other hand, when the traveling hybrid vehicle 100 decelerates, the regenerative power generation can be performed by the second motor 8, and the main battery 4 can be charged with the power generated by the second motor 8. Thus, the first motor 6 and the second motor 8 also function as a generator. In that sense, the first motor 6 and the second motor 8 can be referred to as “motor generators”. In FIG. 1, “MG1” represents the first motor 6 (first motor generator), and “MG2” represents the second motor 8 (second motor generator). The first motor 6 and the second motor 8 can also be referred to as “travel motors”.

電源システム２は、メインバッテリ４、サブバッテリ２２、電力制御ユニット１２、システムメインリレー２０、ＤＣ−ＤＣコンバータ２８、電子制御ユニット６０を備えている。以下では説明を簡単にするため、便宜上、電力制御ユニット１２をＰＣＵ１２と表記し、システムメインリレー２０をＳＭＲ２０と表記し、電子制御ユニット６０をＥＣＵ６０と表記する。さらに、ＤＣ−ＤＣコンバータ２８をＤＤＣ２８と表記する。図１では、ＤＤＣ２８は「ＤＤＣ」と表記されている。ＥＣＵ６０は、ＳＭＲ２０、ＤＤＣ２８、ＰＣＵ１２等と通信線で接続されており、それらを制御する。図１では、ＥＣＵ６０と他のユニットを接続する通信線は描かれていない。   The power supply system 2 includes a main battery 4, a sub battery 22, a power control unit 12, a system main relay 20, a DC-DC converter 28, and an electronic control unit 60. Hereinafter, for the sake of simplicity, the power control unit 12 is represented as PCU 12, the system main relay 20 is represented as SMR 20, and the electronic control unit 60 is represented as ECU 60 for convenience. Further, the DC-DC converter 28 is denoted as DDC 28. In FIG. 1, the DDC 28 is denoted as “DDC”. The ECU 60 is connected to the SMR 20, the DDC 28, the PCU 12, and the like via a communication line and controls them. In FIG. 1, a communication line connecting the ECU 60 and other units is not drawn.

メインバッテリ４は、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池などの二次電池（充電可能電池）である。本実施例では、メインバッテリ４の電圧は約３００Ｖ（ボルト）である。メインバッテリ４は、メイン電源配線１０を介してＰＣＵ１２に接続されている。メイン電源配線１０は、メインバッテリ４の正極端子に接続された正極線１０ａと、メインバッテリ４の負極端子に接続された負極線１０ｂを備えている。ＳＭＲ２０よりもメインバッテリ４の側のメイン電源配線１０に、メインバッテリ４の電圧（バッテリ電圧ＶＢ）を計測する電圧センサ１９が備えられている。バッテリ電圧ＶＢは、ＳＭＲ２０よりもメインバッテリ４の側のメイン電源配線１０の電圧に相当する。   The main battery 4 is a secondary battery (rechargeable battery) such as a nickel metal hydride battery or a lithium ion battery. In the present embodiment, the voltage of the main battery 4 is about 300 V (volts). The main battery 4 is connected to the PCU 12 via the main power supply wiring 10. The main power supply wiring 10 includes a positive line 10 a connected to the positive terminal of the main battery 4 and a negative line 10 b connected to the negative terminal of the main battery 4. A voltage sensor 19 that measures the voltage of the main battery 4 (battery voltage VB) is provided in the main power supply wiring 10 closer to the main battery 4 than the SMR 20. The battery voltage VB corresponds to the voltage of the main power supply wiring 10 closer to the main battery 4 than the SMR 20.

メイン電源配線１０には、ＳＭＲ２０が備えられている。ＳＭＲ２０は、メインバッテリ４とＰＣＵ１２の間の導通と非導通を切り換える。メインバッテリ４は、正極線１０ａ及び負極線１０ｂのメインバッテリ４側を介してＳＭＲ２０に接続されている。なお、「非導通」は、「遮断」と表現する場合もある。また、メインバッテリ４とＰＣＵ１２の間を導通させることを、「ＳＭＲ２０を閉じる」と表現し、メインバッテリ４とＰＣＵ１２の間を遮断することを、「ＳＭＲ２０を開く」と表現する場合がある。   The main power supply wiring 10 is provided with an SMR 20. The SMR 20 switches between conduction and non-conduction between the main battery 4 and the PCU 12. The main battery 4 is connected to the SMR 20 via the positive battery line 10a and the negative battery line 10b on the main battery 4 side. Note that “non-conduction” may be expressed as “shut off”. In addition, the connection between the main battery 4 and the PCU 12 may be expressed as “close the SMR 20”, and the disconnection between the main battery 4 and the PCU 12 may be expressed as “open the SMR 20”.

ＰＣＵ１２は、メインバッテリ４と、第１モータ６及び第２モータ８との間に設けられている。ＰＣＵ１２は、平滑コンデンサ１４、１５、コンバータ１６及びインバータ１７を備えている。平滑コンデンサ１４は、メイン電源配線１０の電流を平滑化する。より詳しく表現すると、平滑コンデンサ１４は、メインバッテリ４から供給される電力の電流を平滑化する。平滑コンデンサ１５は、コンバータ１６とインバータ１７の間に流れる電力の電流を平滑化する。   The PCU 12 is provided between the main battery 4 and the first motor 6 and the second motor 8. The PCU 12 includes smoothing capacitors 14 and 15, a converter 16, and an inverter 17. The smoothing capacitor 14 smoothes the current of the main power supply wiring 10. In more detail, the smoothing capacitor 14 smoothes the electric current supplied from the main battery 4. Smoothing capacitor 15 smoothes the electric current flowing between converter 16 and inverter 17.

ＰＣＵ１２は、メインバッテリ４から供給される電力を第１モータ６及び第２モータ８（走行モータ）の駆動用電力に変換する。コンバータ１６は、メインバッテリ４から供給される電力の電圧を、必要に応じて第１モータ６や第２モータ８の駆動に適した電圧まで昇圧する。またコンバータ１６は、第１モータ６や第２モータ８が発電した電力の電圧を、メインバッテリ４の充電に適した電圧まで降圧させたりもする。即ち、コンバータ１６は、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータである。コンバータ１６には、メインバッテリ４からの電流が流れる複数のパワー素子が実装されている。双方向ＤＣ−ＤＣコンバータの回路構成は良く知られているので詳しい説明は省略する。本実施例では、第１モータ６や第２モータ８の駆動に用いる電圧は約６００Ｖである。   The PCU 12 converts electric power supplied from the main battery 4 into electric power for driving the first motor 6 and the second motor 8 (traveling motor). The converter 16 boosts the voltage of the power supplied from the main battery 4 to a voltage suitable for driving the first motor 6 and the second motor 8 as necessary. The converter 16 also reduces the voltage of the power generated by the first motor 6 and the second motor 8 to a voltage suitable for charging the main battery 4. That is, the converter 16 is a bidirectional DC-DC converter. A plurality of power elements through which current from the main battery 4 flows is mounted on the converter 16. Since the circuit configuration of the bidirectional DC-DC converter is well known, detailed description thereof is omitted. In this embodiment, the voltage used for driving the first motor 6 and the second motor 8 is about 600V.

インバータ１７は、２個のモータ（第１モータ６と第２モータ８）の夫々に対応して、２組のインバータ回路を備えている。インバータ１７は、コンバータ１６から供給される直流電力をＵ相、Ｖ相、Ｗ相の交流電力に変換して第１モータ６や第２モータ８を駆動する三相交流電力を供給したり、第１モータ６や第２モータ８が発電した三相交流電力を直流電力に変換してコンバータ１６へ供給したりする。また、インバータ１７は、第１モータ６及び第２モータ８の一方が発電した三相交流電力を、一旦、直流電力に変換しさらに三相交流電力に変換して、第１モータ６及び第２モータ８の他方に供給したりもする。インバータ１７にも、メインバッテリ４からの電流が流れる複数のパワー素子が実装されている。インバータ回路の構成もよく知られているので詳しい説明は省略する。   The inverter 17 includes two sets of inverter circuits corresponding to each of the two motors (the first motor 6 and the second motor 8). The inverter 17 converts the DC power supplied from the converter 16 into U-phase, V-phase, and W-phase AC power and supplies three-phase AC power for driving the first motor 6 and the second motor 8. The three-phase AC power generated by the 1 motor 6 and the second motor 8 is converted into DC power and supplied to the converter 16. Further, the inverter 17 temporarily converts the three-phase AC power generated by one of the first motor 6 and the second motor 8 into DC power, and further converts it into three-phase AC power. It is also supplied to the other side of the motor 8. A plurality of power elements through which current from the main battery 4 flows is also mounted on the inverter 17. Since the configuration of the inverter circuit is well known, detailed description thereof is omitted.

例えば平滑コンデンサ１４が放電されており、平滑コンデンサ１４の両端電圧が低い状態でＳＭＲ２０を閉じると、メインバッテリ４からＰＣＵ１２へ突入電流が流れたり、ＳＭＲ２０の接触抵抗が上昇したりする。突入電流対策については後述する。   For example, if the smoothing capacitor 14 is discharged and the SMR 20 is closed while the voltage across the smoothing capacitor 14 is low, an inrush current flows from the main battery 4 to the PCU 12 or the contact resistance of the SMR 20 increases. The countermeasure against inrush current will be described later.

サブバッテリ２２について説明する。サブバッテリ２２の出力電圧は、メインバッテリ４の出力電圧よりも低い。サブバッテリ２２は、典型的には、鉛蓄電池で構成される二次電池（充電可能電池）である。本実施例では、サブバッテリ２２の電圧は約１３Ｖである。サブバッテリ２２は、サブ電源配線２４を介して、補機２６に接続されている。図１では、記号「ＡＵＸ」が補機を意味する。補機２６は、メインバッテリ４の電圧よりも低い電圧（サブバッテリ２２の電圧）で動作する機器（低電圧機器）の総称である。図１では、補機２６を一つの矩形で表しているが、補機２６は、ルームランプ、ナビゲーションシステム、カーオーディオなど、複数の低電圧機器を含む。ＥＣＵ６０も補機２６の一つとして、サブバッテリ２２から電力供給を受ける。サブ電源配線２４は、サブバッテリ２２の正極端子に接続された正極線２４ａと、サブバッテリ２２の負極端子に接続された負極線２４ｂを備えている。車両の導電性のボデーが、サブ電源配線２４の負極線２４ｂを兼ねる場合がある。負極線２４ｂの電位は接地電位（基準電位）と呼ばれることがある。   The sub battery 22 will be described. The output voltage of the sub battery 22 is lower than the output voltage of the main battery 4. The sub-battery 22 is typically a secondary battery (a rechargeable battery) configured by a lead storage battery. In this embodiment, the voltage of the sub battery 22 is about 13V. The sub battery 22 is connected to the auxiliary machine 26 through the sub power supply wiring 24. In FIG. 1, the symbol “AUX” means an auxiliary machine. The auxiliary machine 26 is a generic name for devices (low voltage devices) that operate at a voltage lower than the voltage of the main battery 4 (voltage of the sub battery 22). In FIG. 1, the auxiliary machine 26 is represented by one rectangle, but the auxiliary machine 26 includes a plurality of low-voltage devices such as a room lamp, a navigation system, and a car audio. The ECU 60 also receives power supply from the sub battery 22 as one of the auxiliary machines 26. The sub power supply wiring 24 includes a positive line 24 a connected to the positive terminal of the sub battery 22 and a negative line 24 b connected to the negative terminal of the sub battery 22. The conductive body of the vehicle may also serve as the negative electrode line 24 b of the sub power supply wiring 24. The potential of the negative electrode line 24b may be referred to as a ground potential (reference potential).

ＳＭＲ２０よりもＰＣＵ１２側のメイン電源配線１０とサブ電源配線２４との間に、ＤＤＣ２８が接続されている。ＤＤＣ２８は、メイン電源配線１０を流れる電力を降圧してサブ電源配線２４へ供給する降圧動作と、サブ電源配線２４を流れる電力を昇圧してメイン電源配線１０へ供給する昇圧動作を行うことができる。ＤＤＣ２８も、先のコンバータ１６と同様に、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータである。ハイブリッド車１００では、ＤＤＣ２８が降圧動作を行うことで、ＳＭＲ２０が非導通のときであっても、第１モータ６や第２モータ８が発電した電力でサブバッテリ２２を充電することができる。また、ハイブリッド車１００では、ＤＤＣ２８が昇圧動作を行うことで、ＳＭＲ２０が非導通のときでも、サブバッテリ２２の電力を利用して第１モータ６や第２モータ８を駆動することができる。   A DDC 28 is connected between the main power supply wiring 10 and the sub power supply wiring 24 closer to the PCU 12 than the SMR 20. The DDC 28 can perform a step-down operation in which the power flowing through the main power supply line 10 is stepped down and supplied to the sub power supply line 24 and a step-up operation in which the power flowing through the sub power supply line 24 is stepped up and supplied to the main power supply line 10. . The DDC 28 is also a bidirectional DC-DC converter like the previous converter 16. In the hybrid vehicle 100, the DDC 28 performs a step-down operation, so that the sub-battery 22 can be charged with the electric power generated by the first motor 6 and the second motor 8 even when the SMR 20 is non-conductive. Further, in the hybrid vehicle 100, the first motor 6 and the second motor 8 can be driven by using the electric power of the sub-battery 22 even when the SMR 20 is non-conductive because the DDC 28 performs a boosting operation.

電圧センサ１８は、メイン電源配線１０に接続されるＤＤＣ２８の両端電圧を検出する。両端電圧ＶＤは、ＳＭＲ２０よりもＰＣＵ１２の側のメイン電源配線１０の電圧に相当する。なお、電圧センサ１８は、ＰＣＵ１２内に配置され、平滑コンデンサ１４の両端電圧を検出してもよい。   The voltage sensor 18 detects the voltage across the DDC 28 connected to the main power supply wiring 10. The both-end voltage VD corresponds to the voltage of the main power supply wiring 10 closer to the PCU 12 than the SMR 20. Note that the voltage sensor 18 may be disposed in the PCU 12 to detect the voltage across the smoothing capacitor 14.

ＥＣＵ６０には、電圧センサ１８、１９など、ハイブリッド車１００に搭載された各種のセンサの検出信号が入力される。本実施例では、電圧センサ１８からＤＤＣ２８の両端電圧ＶＤの検出信号が入力される。また、電圧センサ１９から、メインバッテリ４の電圧（バッテリ電圧ＶＢ）の検出信号が入力される。ＥＣＵ６０は、ＰＣＵ１２、ＳＭＲ２０、ＤＤＣ２８等、ハイブリッド車１００の電気系統を構成する各構成要素を制御する。また、ＥＣＵ６０は、エンジン６１の点火機構、燃料噴射機構、給排気機構等の動作を制御する。図１では、ＥＣＵ６０を一つの矩形で描いているが、ＥＣＵ６０の機能は、複数のプロセッサの連携で実現されてもよい。   Detection signals of various sensors mounted on the hybrid vehicle 100 such as the voltage sensors 18 and 19 are input to the ECU 60. In this embodiment, a detection signal of the voltage VD across the DDC 28 is input from the voltage sensor 18. Further, a detection signal for the voltage of the main battery 4 (battery voltage VB) is input from the voltage sensor 19. ECU60 controls each component which comprises the electric system of hybrid vehicle 100, such as PCU12, SMR20, and DDC28. The ECU 60 controls operations of the ignition mechanism, fuel injection mechanism, supply / exhaust mechanism, and the like of the engine 61. In FIG. 1, the ECU 60 is drawn in one rectangle, but the function of the ECU 60 may be realized by cooperation of a plurality of processors.

ＳＭＲ２０は、不図示の車両のメインスイッチ（例えばイグニッションスイッチ）がオフの間は開かれており、メインバッテリ４とＰＣＵ１２の間を遮断している。車両のメインスイッチがオフからオンに切り換えられると、ＥＣＵ６０がＳＭＲ２０を閉じ、メインバッテリ４とＰＣＵ１２を接続する。   The SMR 20 is open while a main switch (for example, an ignition switch) of a vehicle (not shown) is off, and blocks between the main battery 4 and the PCU 12. When the main switch of the vehicle is switched from OFF to ON, the ECU 60 closes the SMR 20 and connects the main battery 4 and the PCU 12.

メインバッテリ４とＰＣＵ１２が接続されると、第１モータ６と第２モータ８に電力を供給可能な状態、即ち、走行可能な状態になる。前述したように、平滑コンデンサ１４が放電された状態、即ち、平滑コンデンサ１４の両端電圧が低い状態でＳＭＲ２０を接続すると、メインバッテリ４からＰＣＵ１２（即ちコンバータ１６とインバータ１７）に突入電流が流れる。突入電流は、コンバータ１６やインバータ１７のパワー素子にダメージを与える可能性がある。また、ＳＭＲ２０の両端の電圧差（即ちメインバッテリ４と平滑コンデンサ１４との電圧差）が大きいと、ＳＭＲ２０の接触抵抗が高くなる。そこで、ＥＣＵ６０は、ＳＭＲ２０を閉じるのに先立って、ＤＤＣ２８を使って平滑コンデンサ１４を充電する（プリチャージする）。より具体的には、ＤＤＣ２８に昇圧動作を行わせ、サブバッテリ２２の電力を、ＳＭＲ２０よりもＰＣＵ１２の側のメイン電源配線１０に供給する。ＳＭＲ２０よりもＰＣＵ１２の側のメイン電源配線１０には、平滑コンデンサ１４が並列に接続されているため、上記の処理により、メインバッテリ４の電力で平滑コンデンサ１４がプリチャージされる。   When the main battery 4 and the PCU 12 are connected, the first motor 6 and the second motor 8 can be supplied with power, that is, the vehicle can run. As described above, when the SMR 20 is connected in a state where the smoothing capacitor 14 is discharged, that is, in a state where the voltage across the smoothing capacitor 14 is low, an inrush current flows from the main battery 4 to the PCU 12 (ie, the converter 16 and the inverter 17). The inrush current may damage the power elements of the converter 16 and the inverter 17. Further, when the voltage difference between both ends of the SMR 20 (that is, the voltage difference between the main battery 4 and the smoothing capacitor 14) is large, the contact resistance of the SMR 20 becomes high. Therefore, the ECU 60 charges (precharges) the smoothing capacitor 14 using the DDC 28 prior to closing the SMR 20. More specifically, the DDC 28 performs a boosting operation, and the power of the sub-battery 22 is supplied to the main power supply wiring 10 closer to the PCU 12 than the SMR 20. Since the smoothing capacitor 14 is connected in parallel to the main power supply wiring 10 closer to the PCU 12 than the SMR 20, the smoothing capacitor 14 is precharged with the power of the main battery 4 by the above processing.

図２に、車両のメインスイッチがオフからオンに切り換えられる場合に、ＥＣＵ６０が実行するＳＭＲ２０の切換処理のフローチャートを示す。まず、車両のメインスイッチがオフからオンに切り換えられるタイミングでは、ＳＭＲ２０は開かれている。切換処理では、まず、Ｓ１２において、ＥＣＵ６０は、最後に、車両のメインスイッチがオンからオフに切り換えられてから現時点までの期間、即ち、ＳＭＲ２０が閉じられている状態から開かれている状態に切り換えられた後、再度ＳＭＲ２０が閉じられている状態に切り換えられた期間が、基準期間ＰＲよりも長いか否かを判断する。基準期間ＰＲは、ＳＭＲ２０が閉じられている状態から開かれている状態に切り換えられた後、平滑コンデンサ１４が自然に放電される期間であり、例えば１０分である。   FIG. 2 shows a flowchart of the switching process of the SMR 20 executed by the ECU 60 when the main switch of the vehicle is switched from OFF to ON. First, at the timing when the main switch of the vehicle is switched from OFF to ON, the SMR 20 is opened. In the switching process, first, in S12, the ECU 60 finally switches the period from the time when the main switch of the vehicle is switched from on to off until the present time, that is, the state where the SMR 20 is closed to the opened state. After that, it is determined whether or not the period during which the SMR 20 is again closed is longer than the reference period PR. The reference period PR is a period in which the smoothing capacitor 14 is naturally discharged after the SMR 20 is switched from the closed state to the opened state, and is, for example, 10 minutes.

基準期間ＰＲよりも短い場合（Ｓ１２でＮＯ）、Ｓ１４において、ＥＣＵ６０は、平滑コンデンサ１４の放電処理を開始する。具体的には、ＥＣＵ６０は、平滑コンデンサ１４を、インバータ１７を介して第２モータ８に通電することによって、平滑コンデンサ１４を放電する。なお、放電処理は、上記の方法に限定されず、公知の処理を利用することができる。   If it is shorter than the reference period PR (NO in S12), the ECU 60 starts discharging the smoothing capacitor 14 in S14. Specifically, the ECU 60 discharges the smoothing capacitor 14 by energizing the second capacitor 8 with the smoothing capacitor 14 via the inverter 17. The discharge process is not limited to the above method, and a known process can be used.

次いで、Ｓ１６では、ＥＣＵ６０は、放電処理が開始されてからの期間が所定期間ＰＤよりも長くなるまで待機する。所定期間ＰＤは、平滑コンデンサ１４に最大に電荷が蓄えられている場合の放電に必要な期間であり、例えば５秒である。放電処理が開始されてからの期間が所定期間ＰＤよりも長くなると（Ｓ１６でＹＥＳ）、Ｓ１８において、ＥＣＵ６０は、放電処理を終了して、Ｓ２０に進む。これにより、最後の車両のメインスイッチがオンである間に、平滑コンデンサ１４に蓄えられ、メインスイッチがオフにされた後に平滑コンデンサ１４に残存する電荷を放電することができる。これにより、平滑コンデンサ１４の両端電圧を略０Ｖまで低下することができる。電圧センサ１８で検出される電圧は、平滑コンデンサ１４の両端電圧に等しい。   Next, in S <b> 16, the ECU 60 stands by until the period after the discharge process is started becomes longer than the predetermined period PD. The predetermined period PD is a period required for discharging when the maximum charge is stored in the smoothing capacitor 14, and is, for example, 5 seconds. If the period after the start of the discharge process is longer than the predetermined period PD (YES in S16), in S18, the ECU 60 ends the discharge process and proceeds to S20. Thereby, while the main switch of the last vehicle is on, the electric charge stored in the smoothing capacitor 14 and remaining in the smoothing capacitor 14 after the main switch is turned off can be discharged. Thereby, the both-ends voltage of the smoothing capacitor 14 can be reduced to about 0V. The voltage detected by the voltage sensor 18 is equal to the voltage across the smoothing capacitor 14.

一方、Ｓ１２において、車両のメインスイッチがオンからオフに切り換えられてから現時点までの期間が基準期間ＰＲ以上である場合（Ｓ１２でＮＯ）、Ｓ１４〜Ｓ１８をスキップして、Ｓ２０に進む。Ｓ１２でＮＯである場合、平滑コンデンサ１４は、放電処理を実行しなくても、自然に放電され、平滑コンデンサ１４の両端電圧を略０Ｖまで低下している。このため、Ｓ１４〜Ｓ１８の処理を実行せずに済む。   On the other hand, if the period from when the main switch of the vehicle is switched from on to off in S12 is equal to or longer than the reference period PR (NO in S12), S14 to S18 are skipped and the process proceeds to S20. In the case of NO in S12, the smoothing capacitor 14 is naturally discharged without performing the discharge process, and the voltage across the smoothing capacitor 14 is reduced to approximately 0V. For this reason, it is not necessary to execute the processing of S14 to S18.

Ｓ２０では、ＥＣＵ６０は、電圧センサ１８から、放電処理後の電圧ＶＤ０を取得する。電圧センサ１８で検出される電圧ＶＤ０は、平滑コンデンサ１４の両端電圧の電圧と等しい。次いで、Ｓ２２では、ＥＣＵ６０は、プリチャージを開始する。即ち、ＤＤＣ２８に昇圧動作を行わせ、サブバッテリ２２の電力を、ＳＭＲ２０よりもＰＣＵ１２の側のメイン電源配線１０に供給する。これにより、平滑コンデンサ１４がプリチャージされる。   In S20, the ECU 60 acquires the voltage VD0 after the discharge process from the voltage sensor 18. The voltage VD 0 detected by the voltage sensor 18 is equal to the voltage across the smoothing capacitor 14. Next, in S22, the ECU 60 starts precharging. That is, the DDC 28 performs a boosting operation, and the power of the sub-battery 22 is supplied to the main power supply wiring 10 closer to the PCU 12 than the SMR 20. As a result, the smoothing capacitor 14 is precharged.

Ｓ２４において、ＥＣＵ６０は、電圧センサ１８から、電圧ＶＤＣを取得する。電圧ＶＤＣは、プリチャージ実行中の平滑コンデンサ１４の電圧である。次いで、Ｓ２６において、ＥＣＵ６０は、電圧センサ１９からメインバッテリ４の電圧ＶＢを取得する。なお、メインバッテリ４の電圧ＶＢを取得するためのＳ２６の処理は、Ｓ２４よりも前に実行されていてもよいし、図２の切換処理の開始前に予め取得しておいてもよい。次いで、Ｓ２８において、ＥＣＵ６０は、ＶＢ−（ＶＤＣ−ＶＤ０）が、基準電圧差ＶＲよりも小さいか否かを判断する。基準電圧差ＶＲは、ＳＭＲ２０が非導通から導通に切り換わる際に、突入電流および接触抵抗の上昇を抑制することができる場合のメインバッテリ４と平滑コンデンサ１４との電圧差であり、例えば５Ｖである。   In S <b> 24, the ECU 60 acquires the voltage VDC from the voltage sensor 18. The voltage VDC is the voltage of the smoothing capacitor 14 that is being precharged. Next, in S <b> 26, the ECU 60 acquires the voltage VB of the main battery 4 from the voltage sensor 19. The process of S26 for acquiring the voltage VB of the main battery 4 may be executed before S24, or may be acquired in advance before the start of the switching process of FIG. Next, in S28, the ECU 60 determines whether or not VB− (VDC−VD0) is smaller than the reference voltage difference VR. The reference voltage difference VR is a voltage difference between the main battery 4 and the smoothing capacitor 14 when the increase of the inrush current and the contact resistance can be suppressed when the SMR 20 switches from non-conduction to conduction. is there.

ＶＢ−（ＶＤＣ−ＶＤ０）が基準電圧差ＶＲ以上である場合（Ｓ２８でＮＯ）、Ｓ２４に戻る。一方、基準電圧差ＶＲ未満である場合（Ｓ２８でＹＥＳ）、Ｓ３０において、ＥＣＵ６０は、プリチャージを終了する。次いで、Ｓ３２では、ＥＣＵ６０は、ＳＭＲ２０を閉じて、ＳＭＲ２０の切換処理を終了する。   When VB− (VDC−VD0) is equal to or larger than the reference voltage difference VR (NO in S28), the process returns to S24. On the other hand, when it is less than the reference voltage difference VR (YES in S28), in S30, the ECU 60 ends the precharge. Next, in S32, the ECU 60 closes the SMR 20 and ends the switching process of the SMR 20.

これにより、ＳＭＲ２０を閉じても、突入電流および接触抵抗の上昇を抑制することができる。また、電源システム２では、プリチャージを実行する前に、平滑コンデンサ１４を放電することによって、平滑コンデンサ１４の電圧を０Ｖに略等しくする。この状況で電圧センサ１８によって検出される電圧ＶＤ０は、０Ｖに略等しくなる。しかしながら、検出誤差が発生している場合には、電圧ＶＤ０が０Ｖからずれた電圧となる。同様に、検出誤差が発生している場合、プリチャージ後に電圧センサ１８によって検出される電圧ＶＤＣは、実際の電圧からずれた電圧が検出される。電源システム２では、放電後の電圧ＶＤ０を、プリチャージ後の電圧ＶＤＣから減算することによって、プリチャージ後に電圧センサ１８によって検出される電圧ＶＤＣを補正することができる。これにより、電圧センサ１８に検出誤差を低減することができる。   Thereby, even if SMR20 is closed, a raise of an inrush current and contact resistance can be suppressed. In the power supply system 2, the smoothing capacitor 14 is discharged before the precharge is performed, so that the voltage of the smoothing capacitor 14 is substantially equal to 0V. In this situation, the voltage VD0 detected by the voltage sensor 18 is substantially equal to 0V. However, when a detection error occurs, the voltage VD0 is a voltage deviated from 0V. Similarly, when a detection error has occurred, the voltage VDC detected by the voltage sensor 18 after precharging is detected as a voltage that deviates from the actual voltage. In the power supply system 2, the voltage VDC detected by the voltage sensor 18 after precharging can be corrected by subtracting the voltage VD0 after discharging from the voltage VDC after precharging. Thereby, a detection error can be reduced in the voltage sensor 18.

また、電源システム２は、ＳＭＲ２０の切換処理を車両のメインスイッチをオフからオンに切り換えるタイミングで実行する。このタイミングでは、車両は発熱しておらず、電圧センサ１８の温度は、外気温等によって変化する。切換処理では、Ｓ２０において毎回、電圧ＶＤ０を検出することによって、同一温度で検出された電圧ＶＤＣ、ＶＤ０を用いることができる。これにより、電圧ＶＤ０を予め格納しておく構成と比較して、電圧センサ１８の温度による検出誤差の特性を考慮して正確に電圧ＶＤＣを補正することができる。   In addition, the power supply system 2 executes the switching process of the SMR 20 at a timing when the main switch of the vehicle is switched from OFF to ON. At this timing, the vehicle is not generating heat, and the temperature of the voltage sensor 18 changes depending on the outside air temperature or the like. In the switching process, the voltage VDC and VD0 detected at the same temperature can be used by detecting the voltage VD0 every time in S20. Thereby, the voltage VDC can be accurately corrected in consideration of the characteristics of the detection error due to the temperature of the voltage sensor 18 as compared with the configuration in which the voltage VD0 is stored in advance.

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。   Specific examples of the present invention have been described in detail above, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above. The technical elements described in this specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology exemplified in this specification or the drawings can achieve a plurality of objects at the same time, and has technical usefulness by achieving one of the objects.

２ ：電源システム
４ ：メインバッテリ
６ ：第１モータ
８ ：第２モータ
１０ ：メイン電源配線
１２ ：電力制御ユニット
１４ ：平滑コンデンサ
１６ ：コンバータ
１７ ：インバータ
１８ ：電圧センサ
２０ ：システムメインリレー
２２ ：サブバッテリ
２４ ：サブ電源配線
２６ ：補機
２８ ：ＤＣ−ＤＣコンバータ
６０ ：電子制御ユニット
６１ ：エンジン
１００ ：ハイブリッド車 2: Power supply system 4: Main battery 6: First motor 8: Second motor 10: Main power supply wiring 12: Power control unit 14: Smoothing capacitor 16: Converter 17: Inverter 18: Voltage sensor 20: System main relay 22: Sub Battery 24: Sub power supply wiring 26: Auxiliary machine 28: DC-DC converter 60: Electronic control unit 61: Engine 100: Hybrid vehicle

Claims (1)

電気自動車の電源システムであって、
メインバッテリと、
前記メインバッテリに接続されたメイン電源配線と、
前記メイン電源配線の電圧を平滑化する平滑コンデンサを備える電力制御ユニットと、
前記メインバッテリと前記電力制御ユニットの間で、前記メイン電源配線の導通と非導通を切り換えるスイッチと、
前記メインバッテリより低電圧のサブバッテリと、
前記スイッチよりも前記電力制御ユニット側の前記メイン電源配線と前記サブバッテリの間を接続しており、前記サブバッテリから前記メイン電源配線へ昇圧して電力を供給する昇圧動作が可能なＤＣ−ＤＣコンバータと、
前記平滑コンデンサの電圧を検出する電圧センサと、
コントローラと、を備え、
前記コントローラは、前記スイッチが非導通の状態で、
前記電気自動車のメインスイッチがオフからオンに切り換えられる場合に、最後に前記電気自動車の前記メインスイッチがオンからオフに切り換えられてからの期間が基準期間以下である場合に、前記平滑コンデンサを放電させ、
放電後に前記電圧センサによって検出される第１電圧を取得し、
前記ＤＣ−ＤＣコンバータに前記昇圧動作を実行させて、前記平滑コンデンサのプリチャージを実行させ、
前記メインバッテリの電圧と、前記プリチャージ後に前記電圧センサによって検出される第３電圧から前記第１電圧を減算した値と、の差が、基準電圧差以下である場合に、前記プリチャージを終了する、電源システム。 An electric vehicle power supply system,
A main battery,
A main power supply wiring connected to the main battery;
A power control unit comprising a smoothing capacitor for smoothing the voltage of the main power supply wiring;
A switch for switching between conduction and non-conduction of the main power supply wiring between the main battery and the power control unit;
A sub-battery having a lower voltage than the main battery;
DC-DC is connected between the main power supply wiring on the power control unit side of the switch and the sub-battery, and is capable of boosting operation for boosting power from the sub-battery to the main power supply wiring. A converter,
A voltage sensor for detecting the voltage of the smoothing capacitor;
A controller, and
In the controller, the switch is in a non-conductive state,
When the main switch of the electric vehicle is switched from off to on, the smoothing capacitor is discharged when a period after the main switch of the electric vehicle is last switched from on to off is equal to or less than a reference period. Let
Obtaining a first voltage detected by the voltage sensor after discharge;
Causing the DC-DC converter to perform the step-up operation to cause the smoothing capacitor to be precharged;
When the difference between the voltage of the main battery and the value obtained by subtracting the first voltage from the third voltage detected by the voltage sensor after the precharge is equal to or less than a reference voltage difference, the precharge is terminated. The power system.
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