JP2020120526A

JP2020120526A - Power supply system control device

Info

Publication number: JP2020120526A
Application number: JP2019010783A
Authority: JP
Inventors: 尚人西田; Naohito Nishida
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2019-01-25
Filing date: 2019-01-25
Publication date: 2020-08-06

Abstract

To quickly determine whether there is an open failure of a relay arranged between a first power storage device and a power control device after the capacitor of the power control device is precharged by using a voltage conversion device.SOLUTION: A power supply system control device according to the present disclosure makes a voltage conversion device boost the power from a second power storage device in the state where the electrical connection between the first power storage device and the power control device by a relay is released, precharges a capacitor to a voltage lower by a predetermined value than a voltage across the terminals of a first power storage device, and then closes the relay, determines that the relay is normal when the capacitor voltage reaches an inter-terminal voltage after the relay is closed, and determined that an open failure has occurred in the relay when the voltage of the capacitor does not reach the inter-terminal voltage after the relay is closed.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本開示は、電源システムの制御装置に関する。 The present disclosure relates to a control device for a power supply system.

従来、第１の蓄電装置と、第１の蓄電装置の直流電圧を平滑する平滑コンデンサと、平滑コンデンサの直流電圧を交流電圧に変換して駆動用モータに供給するインバータと、第１の蓄電装置と平滑コンデンサとの間に設けられた開閉スイッチと、第１の蓄電装置より低電圧の第２の蓄電装置と、開閉スイッチと平滑コンデンサとの間に設けられ、第１の蓄電装置または平滑コンデンサの電圧を降圧して第２の蓄電装置に供給し、第２の蓄電装置の電圧を昇圧して平滑コンデンサに供給する双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、制御装置とを含む電気自動車の電気システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。この電気システムの制御装置は、起動に際して、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを昇圧動作させて平滑コンデンサをプリチャージした後、開閉スイッチを閉じるように制御し、その後、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを降圧動作させ、その際の第１の蓄電装置の電流の挙動または平滑コンデンサの電圧の挙動に基づき、第１の蓄電装置および開閉スイッチを含む高電圧回路の開路故障を検出する。 Conventionally, a first power storage device, a smoothing capacitor that smoothes a DC voltage of the first power storage device, an inverter that converts the DC voltage of the smoothing capacitor into an AC voltage and supplies the AC voltage to a drive motor, and a first power storage device Open/close switch provided between the open/close switch and the smoothing capacitor, a second power storage device having a voltage lower than that of the first power storage device, and the first power storage device or the smoothing capacitor provided between the open/close switch and the smoothing capacitor. Of the electric vehicle including a bidirectional DC/DC converter for stepping down the voltage of the second power storage device and supplying the voltage to the second power storage device and for boosting the voltage of the second power storage device and supplying the voltage to the smoothing capacitor, and a control device. It is known (for example, refer to Patent Document 1). At the time of startup, the control device of this electrical system controls the bidirectional DC/DC converter to step up, precharge the smoothing capacitor, and then close the open/close switch, and then to step down the bidirectional DC/DC converter. Then, the open circuit failure of the high voltage circuit including the first power storage device and the open/close switch is detected based on the behavior of the current of the first power storage device or the behavior of the voltage of the smoothing capacitor at that time.

特開２００７−３１８８４９号公報JP, 2007-31849, A

しかしながら、上記従来の電気システムのように、平滑コンデンサをプリチャージした後に双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを降圧動作させた場合、高電圧回路の開路故障を検出に時間を要してしまい、車両がシステム起動されてから走行可能となるまでの時間を短縮化し得なくなってしまう。 However, when the bidirectional DC/DC converter is stepped down after precharging the smoothing capacitor as in the conventional electric system, it takes time to detect the open circuit failure of the high voltage circuit, and the vehicle is in the system. It will not be possible to shorten the time from when the vehicle is started until the vehicle can run.

そこで、本開示は、電圧変換装置を用いて電力制御装置のコンデンサをプリチャージした後に、第１の蓄電装置と電力制御装置との間に配置されたリレーのオープン故障の有無を速やかに判定可能にすることを主目的とする。 Therefore, the present disclosure can promptly determine whether or not there is an open failure of a relay arranged between the first power storage device and the power control device after precharging the capacitor of the power control device using the voltage conversion device. The main purpose is to

本開示の電源システムの制御装置は、第１の蓄電装置と、リレーを介して前記第１の蓄電装置に接続された電力ラインと、コンデンサを含むと共に前記電力ラインに接続された電力制御装置と、前記第１の蓄電装置よりも低電圧の第２の蓄電装置と、前記電力ラインからの電力を降圧して前記第２の蓄電装置側に供給すると共に、前記第２の蓄電装置からの電力を昇圧して前記電力ラインに供給する電圧変換装置とを含む電源システムの制御装置であって、前記リレーによる前記第１の蓄電装置と前記電力制御装置との電気的接続が解除された状態で前記電圧変換装置に前記第２の蓄電装置からの電力を昇圧させて前記コンデンサを前記第１の蓄電装置の端子間電圧よりも所定値だけ低い電圧までプリチャージした後、前記リレーを閉成させ、前記リレーの閉成後に前記コンデンサの電圧が前記端子間電圧に達した場合、前記リレーが正常であると判定すると共に、前記リレーの閉成後に前記コンデンサの電圧が前記端子間電圧に達しなかった場合、前記リレーのオープン故障が発生していると判定するものである。 A control device for a power supply system according to the present disclosure includes a first power storage device, a power line connected to the first power storage device via a relay, and a power control device including a capacitor and connected to the power line. A second power storage device having a voltage lower than that of the first power storage device, and power from the power line is stepped down and supplied to the second power storage device side, and power from the second power storage device is supplied. And a voltage conversion device for boosting the voltage to supply the power line to the power line, wherein the first power storage device and the power control device are electrically disconnected from each other by the relay. The voltage converter boosts the electric power from the second power storage device to precharge the capacitor to a voltage lower by a predetermined value than the terminal voltage of the first power storage device, and then closes the relay. When the voltage of the capacitor reaches the terminal voltage after the relay is closed, it is determined that the relay is normal, and the voltage of the capacitor does not reach the terminal voltage after the relay is closed. If it is, it is determined that an open failure of the relay has occurred.

本開示の電源システムの制御装置は、リレーによる第１の蓄電装置と電力制御装置との電気的接続が解除された状態で電圧変換装置に第２蓄電装置からの電力を昇圧させ、電力制御装置のコンデンサを第１の蓄電装置の端子間電圧よりも所定値だけ低い電圧までプリチャージした後にリレーを閉成させる。そして、リレーの閉成後にコンデンサの電圧が第１の蓄電装置の端子間電圧に達した場合、リレーが正常であると判定する。また、リレーの閉成後にコンデンサの電圧が当該端子間電圧に達しなかった場合、リレーのオープン故障が発生していると判定する。これにより、リレーの閉成後に電圧変換装置を降圧動作させる必要がなくなることから、電圧変換装置を用いて電力制御装置のコンデンサをプリチャージした後に、第１の蓄電装置と電力制御装置との間に配置されたリレーのオープン故障の有無を速やかに判定することが可能となる。 The control device of the power supply system of the present disclosure causes the voltage conversion device to boost the power from the second power storage device in a state where the electrical connection between the first power storage device and the power control device by the relay is released, and the power control device. The capacitor is precharged to a voltage lower than the inter-terminal voltage of the first power storage device by a predetermined value, and then the relay is closed. Then, when the voltage of the capacitor reaches the terminal voltage of the first power storage device after the relay is closed, it is determined that the relay is normal. If the voltage of the capacitor does not reach the voltage between the terminals after the relay is closed, it is determined that the open failure of the relay has occurred. This eliminates the need to step down the voltage conversion device after the relay is closed. Therefore, after precharging the capacitor of the power control device using the voltage conversion device, the voltage conversion device is not connected between the first power storage device and the power control device. It is possible to promptly determine whether or not there is an open failure in the relay arranged at.

本開示の電源システムの制御装置を含む車両を示す概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a vehicle including a control device of a power supply system of the present disclosure. 本開示の電源システムの制御装置により実行される制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。3 is a flowchart showing an example of a control routine executed by the control device of the power supply system of the present disclosure. 図２の制御ルーチンが実行された際のコンデンサの電圧の変化やリレーの状態等を示すタイムチャートである。3 is a time chart showing changes in the voltage of a capacitor, states of relays, etc. when the control routine of FIG. 2 is executed.

次に、図面を参照しながら本開示の発明を実施するための形態について説明する。 Next, modes for carrying out the invention of the present disclosure will be described with reference to the drawings.

図１は、本開示の電源システム１の制御装置であるハイブリッド電子制御装置（以下、「ＨＶＥＣＵ」という）１０を含む車両としてのハイブリッド車両Ｖを示す概略構成図である。同図に示すハイブリッド車両Ｖは、電源システム１およびＨＶＥＣＵ１０に加えて、エンジンＥＧや、シングルピニオン式のプラネタリギヤＰＧ、電源システム１と電力をやり取りするモータジェネレータＭＧ１およびＭＧ２等を含む。また、電源システム１は、高電圧バッテリ（第１の蓄電装置）２と、当該高電圧バッテリ２に接続されると共にモータジェネレータＭＧ１およびＭＧ２を駆動する電力制御装置（以下、「ＰＣＵ」という）３と、高電圧バッテリ２よりも低電圧の低電圧バッテリ（第２の蓄電装置）４と、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５とを含む。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a hybrid vehicle V as a vehicle including a hybrid electronic control unit (hereinafter, referred to as “HVECU”) 10 that is a control device of a power supply system 1 of the present disclosure. The hybrid vehicle V shown in FIG. 1 includes an engine EG, a planetary gear PG of a single pinion type, motor generators MG1 and MG2 for exchanging electric power with the power supply system 1, in addition to the power supply system 1 and the HVECU 10. Further, power supply system 1 includes a high voltage battery (first power storage device) 2 and a power control device (hereinafter, referred to as “PCU”) 3 that is connected to high voltage battery 2 and drives motor generators MG1 and MG2. And a low-voltage battery (second power storage device) 4 having a voltage lower than that of the high-voltage battery 2, and a bidirectional DC/DC converter 5.

エンジンＥＧは、ガソリンや軽油、ＬＰＧといった炭化水素系の燃料と空気との混合気の爆発燃焼により動力を発生する内燃機関であり、図示しないエンジン電子制御ユニットにより制御される。プラネタリギヤＰＧは、モータジェネレータＭＧ１のロータに接続されるサンギヤと、図示しないギヤ機構やデファレンシャルギヤ、ドライブシャフトＤＳを介して左右の車輪（駆動輪）ＤＷに連結されるリングギヤと、複数のピニオンギヤを回転自在に支持すると共に図示しないダンパを介してエンジンＥＧのクランクシャフトに連結されるプラネタリキャリヤとを有する。また、プラネタリギヤＰＧのリングギヤには、図示しない減速機構等を介してモータジェネレータＭＧ２のロータが連結される。 The engine EG is an internal combustion engine that generates power by explosive combustion of a mixture of hydrocarbon fuel such as gasoline, light oil, and LPG and air, and is controlled by an engine electronic control unit (not shown). Planetary gear PG rotates a sun gear connected to the rotor of motor generator MG1, a gear mechanism (not shown), a differential gear, a ring gear connected to left and right wheels (driving wheels) DW via drive shaft DS, and a plurality of pinion gears. And a planetary carrier that is freely supported and is connected to the crankshaft of the engine EG via a damper (not shown). Further, the rotor of motor generator MG2 is connected to the ring gear of planetary gear PG via a reduction mechanism (not shown) or the like.

モータジェネレータＭＧ１およびＭＧ２は、何れも同期発電電動機である。モータジェネレータＭＧ１は、主に、負荷運転されるエンジンＥＧにより駆動されて電力を生成する発電機として動作する。また、モータジェネレータＭＧ２は、主に、高電圧バッテリ２からの電力およびモータジェネレータＭＧ１からの電力の少なくとも何れか一方により駆動されて駆動トルクを発生する電動機として動作すると共に、ハイブリッド車両Ｖの制動に際して回生制動トルクを出力する。モータジェネレータＭＧ１およびＭＧ２は、ＰＣＵ３を介して高電圧バッテリ２と電力をやり取りすると共に、当該ＰＣＵ３を介して相互に電力をやり取りすることができる。 Motor generators MG1 and MG2 are both synchronous generator motors. Motor generator MG1 mainly operates as a generator driven by load-operated engine EG to generate electric power. Further, motor generator MG2 mainly operates as an electric motor driven by at least one of the electric power from high voltage battery 2 and the electric power from motor generator MG1 to generate a driving torque, and at the time of braking hybrid vehicle V. Outputs regenerative braking torque. Motor generators MG1 and MG2 can exchange electric power with high voltage battery 2 via PCU3, and can also exchange electric power with each other via PCU3.

電源システム１を構成する高電圧バッテリ２は、例えば２００〜４００Ｖの定格出力電圧を有するリチウムイオン二次電池またはニッケル水素二次電池である。高電圧バッテリ２の正極端子には、正極側システムメインリレーＳＭＲＢを介して正極側電力ラインＰＬが接続され、高電圧バッテリ２の負極端子には、負極側システムメインリレーＳＭＲＧを介して負極側電力ラインＮＬが接続される。また、高電圧バッテリ２には、当該高電圧バッテリ２の端子間電圧ＶＢを検出する電圧センサ２１や、当該高電圧バッテリ２を流れる電流（充放電電流）ＩＢを検出する電流センサ２２が設けられている。 The high-voltage battery 2 that constitutes the power supply system 1 is, for example, a lithium-ion secondary battery or a nickel-hydrogen secondary battery having a rated output voltage of 200 to 400V. The positive terminal of the high-voltage battery 2 is connected to the positive power line PL via the positive system main relay SMRB, and the negative terminal of the high voltage battery 2 is connected to the negative power via the negative system main relay SMRG. The line NL is connected. Further, the high-voltage battery 2 is provided with a voltage sensor 21 that detects a terminal voltage VB of the high-voltage battery 2 and a current sensor 22 that detects a current (charge/discharge current) IB flowing in the high-voltage battery 2. ing.

電源システム１を構成するＰＣＵ３は、モータジェネレータＭＧ１を駆動する第１インバータ３１と、モータジェネレータＭＧ２を駆動する第２インバータ３２と、高電圧バッテリ２からの電力を昇圧すると共にモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２側からの電圧を降圧することができる昇圧コンバータ３３と、第１および第２インバータ３１，３２や昇圧コンバータ３３を制御するモータ電子制御ユニット（以下、「ＭＧＥＣＵ」という）３０とを含む。 The PCU 3 configuring the power supply system 1 boosts the electric power from the first inverter 31 that drives the motor generator MG1, the second inverter 32 that drives the motor generator MG2, and the high-voltage battery 2, and the motor generators MG1 and MG2 side. It includes a boost converter 33 capable of stepping down the voltage from the first and second inverters 31 and 32 and a motor electronic control unit (hereinafter referred to as “MGECU”) 30 that controls the boost converter 33.

第１および第２インバータ３１，３２は、図示しない６つのトランジスタと、各トランジスタに逆方向に並列接続された図示しない６つのダイオードとにより構成されるものである。６つのトランジスタは、高圧電力ラインＨＰＬと負極側電力ラインＮＬとに対してソース側とシンク側とになるよう２個ずつ対をなす。また、対となるトランジスタ同士の接続点の各々には、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の三相コイル（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の各々が電気的に接続される。 The first and second inverters 31 and 32 are composed of six transistors (not shown) and six diodes (not shown) connected in parallel to the respective transistors in opposite directions. The six transistors form a pair with the high-voltage power line HPL and the negative-side power line NL so that two transistors are provided on the source side and the sink side. Further, each of the connection points of the paired transistors is electrically connected to each of the three-phase coils (U-phase, V-phase, W-phase) of motor generators MG1 and MG2.

昇圧コンバータ３３は、２つのトランジスタ（例えば絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）Ｔｒａ，Ｔｒｂと、各トランジスタＴｒａ，Ｔｒｂに対して逆方向に並列接続された２つのダイオードＤａ，Ｄｂと、リアクトルＬとを含むものである。リアクトルＬの一端は、正極側電力ラインＰＬに電気的に接続され、リアクトルＬの他端には、一方のトランジスタ（上アーム）Ｔｒａのエミッタと他方のトランジスタ（下アーム）Ｔｒｂのコレクタとが電気的に接続される。また、上記一方のトランジスタＴｒａのコレクタは、上記高圧電力ラインＨＰＬに電気的に接続され、上記他方のトランジスタＴｒｂのエミッタは、負極側電力ラインＮＬに電気的に接続される。 The boost converter 33 includes two transistors (for example, insulated gate bipolar transistors) Tra and Trb, two diodes Da and Db connected in parallel to the respective transistors Tra and Trb in the opposite direction, and a reactor L. .. One end of the reactor L is electrically connected to the positive power line PL, and the other end of the reactor L is electrically connected to the emitter of one transistor (upper arm) Tra and the collector of the other transistor (lower arm) Trb. Connected to each other. The collector of the one transistor Tra is electrically connected to the high-voltage power line HPL, and the emitter of the other transistor Trb is electrically connected to the negative power line NL.

更に、ＰＣＵ３は、フィルタコンデンサ３４、平滑コンデンサ３５、電圧センサ３６および３７を含む。フィルタコンデンサ３４の正極端子は、上記リアクトルＬの一端（正極側電力ラインＰＬ）に電気的に接続され、フィルタコンデンサ３４の負極端子は、負極側電力ＮＬに電気的に接続される。これにより、昇圧コンバータ３３の高電圧バッテリ２側の電圧（昇圧コンバータ３３に印加される電圧）は、フィルタコンデンサ３４により平滑化される。また、電圧センサ３６は、フィルタコンデンサ３４の端子間電圧（昇圧前電圧）ＶＬを検出する。平滑コンデンサ３５の正極端子は、昇圧コンバータ３３の一方のトランジスタ（上アーム）Ｔｒａのコレクタ（高圧電力ラインＨＰＬ）に電気的に接続され、平滑コンデンサ３５の負極端子は、負極側電力ラインＮＬや昇圧コンバータ３３の他方のトランジスタ（下アーム）Ｔｒｂのエミッタに電気的に接続される。これにより、昇圧コンバータ３３により昇圧された電圧は、平滑コンデンサ３５により平滑化される。また、電圧センサ３７は、平滑コンデンサ３５の端子間電圧（昇圧後電圧）ＶＨを検出する。 Furthermore, the PCU 3 includes a filter capacitor 34, a smoothing capacitor 35, and voltage sensors 36 and 37. The positive terminal of the filter capacitor 34 is electrically connected to one end of the reactor L (the positive power line PL), and the negative terminal of the filter capacitor 34 is electrically connected to the negative power NL. As a result, the voltage on the high voltage battery 2 side of the boost converter 33 (the voltage applied to the boost converter 33) is smoothed by the filter capacitor 34. Further, the voltage sensor 36 detects the voltage (voltage before boost) VL between the terminals of the filter capacitor 34. The positive terminal of the smoothing capacitor 35 is electrically connected to the collector (high voltage power line HPL) of one transistor (upper arm) Tra of the boost converter 33, and the negative terminal of the smoothing capacitor 35 is the negative power line NL or booster. It is electrically connected to the emitter of the other transistor (lower arm) Trb of converter 33. As a result, the voltage boosted by the boost converter 33 is smoothed by the smoothing capacitor 35. Further, the voltage sensor 37 detects a voltage (voltage after boost) VH between the terminals of the smoothing capacitor 35.

ＭＧＥＣＵ３０は、図示しないＣＰＵやＲＯＭ，ＲＡＭ等を含むマイクロコンピュータである。ＭＧＥＣＵ３０は、ＨＶＥＣＵ１０からの指令信号や、モータジェネレータＭＧ１のロータの回転位置を検出する図示しないレゾルバの検出値、モータジェネレータＭＧ２のロータの回転位置を検出するレゾルバの検出値、昇圧コンバータ３３の図示しない電流センサからの電流値、電圧センサ３６，３７からの端子間電圧ＶＬ，ＶＨ、図示しない電流センサにより検出されるモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２に印加される相電流等を入力する。ＭＧＥＣＵ３０は、これらの入力信号に基づいて、第１および第２インバータ３１，３２や昇圧コンバータ３３へのスイッチング制御信号を生成し、これらをスイッチング制御する。 The MGECU 30 is a microcomputer including a CPU, ROM, RAM and the like (not shown). MGECU 30 includes a command signal from HVECU 10, a detected value of a resolver (not shown) that detects the rotational position of the rotor of motor generator MG1, a detected value of a resolver that detects the rotational position of the rotor of motor generator MG2, and an unillustrated boost converter 33. The current value from the current sensor, the inter-terminal voltages VL and VH from the voltage sensors 36 and 37, the phase current applied to the motor generators MG1 and MG2 detected by the current sensor (not shown), and the like are input. The MGECU 30 generates switching control signals to the first and second inverters 31 and 32 and the boost converter 33 based on these input signals, and controls switching of these.

電源システム１を構成する低電圧バッテリ４は、例えば１２Ｖの定格出力電圧を有する鉛蓄電池である。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５は、正極側システムメインリレーＳＭＲＢとＰＣＵ３との間で正極側電力ラインＰＬに接続されると共に、負極側システムメインリレーＳＭＲＧとＰＣＵ３との間で負極側電力ラインＮＬに接続される。また、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５は、低圧電力ラインに接続され、当該低圧電力ラインには、各種補機や低電圧バッテリ４が接続される。そして、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５は、正極側電力ラインＰＬ側、すなわちモータジェネレータＭＧ１や高電圧バッテリ２からの電力を降圧して低圧電力ライン側、すなわち各種補機や低電圧バッテリ４に供給すると共に、低電圧バッテリ４からの電力を昇圧して正極側電力ラインＰＬ側、すなわちＰＣＵ３に供給することができる。 The low-voltage battery 4 that constitutes the power supply system 1 is, for example, a lead storage battery having a rated output voltage of 12V. The bidirectional DC/DC converter 5 is connected to the positive electrode side power line PL between the positive electrode side system main relays SMRB and PCU3, and is connected to the negative electrode side power line NL between the negative electrode side system main relays SMRG and PCU3. Connected. The bidirectional DC/DC converter 5 is connected to the low-voltage power line, and various auxiliary machines and the low-voltage battery 4 are connected to the low-voltage power line. The bidirectional DC/DC converter 5 steps down the power from the positive power line PL side, that is, the motor generator MG1 and the high-voltage battery 2, and supplies it to the low-voltage power line side, that is, various auxiliary machines and the low-voltage battery 4. At the same time, the power from the low-voltage battery 4 can be boosted and supplied to the positive power line PL side, that is, the PCU 3.

ＨＶＥＣＵ１０は、図示しないＣＰＵやＲＯＭ，ＲＡＭ等を含むマイクロコンピュータである。ＨＶＥＣＵ１０は、ＣＡＮ等の通信線を介してエンジン電子制御装置やＭＧＥＣＵ３０等と接続されると共に、スタートスイッチＳＳ、アクセルペダルポジションセンサ、シフトポジションセンサ、車速センサといった各種センサ等と接続されている。ハイブリッド車両Ｖの走行に際して、ＨＶＥＣＵ１０は、アクセル開度や車速に基づいて走行に要求される要求トルクを設定すると共に、エンジンＥＧへの要求パワーおよび目標回転数、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２に対するトルク指令値等を設定する。 The HVECU 10 is a microcomputer including a CPU, ROM, RAM and the like (not shown). The HVECU 10 is connected to the engine electronic control unit, the MGECU 30 and the like via a communication line such as CAN, and is also connected to various sensors such as a start switch SS, an accelerator pedal position sensor, a shift position sensor and a vehicle speed sensor. When the hybrid vehicle V is traveling, the HVECU 10 sets the required torque required for traveling based on the accelerator opening degree and the vehicle speed, and at the same time, the required power to the engine EG, the target rotation speed, and the torque command values for the motor generators MG1, MG2. Etc. are set.

また、ＨＶＥＣＵ１０は、正極側システムメインリレーＳＭＲＢおよび負極側システムメインリレーＳＭＲＧを開閉制御する。すなわち、ＨＶＥＣＵ１０は、ハイブリッド車両Ｖの運転者によりスタートスイッチＳＳがオンされると、正極側システムメインリレーＳＭＲＢおよび負極側システムメインリレーＳＭＲＧを閉成させて高電圧バッテリ２とＰＣＵ３とを電気的に接続し、運転者によりスタートスイッチＳＳがオフされると、正極側システムメインリレーＳＭＲＢおよび負極側システムメインリレーＳＭＲＧを開成させて高電圧バッテリ２とＰＣＵ３との電気的接続を解除する。更に、本実施形態において、ＨＶＥＣＵ１０は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５を制御する。 Further, the HVECU 10 controls opening/closing of the positive electrode side system main relay SMRB and the negative electrode side system main relay SMRG. That is, when the start switch SS is turned on by the driver of the hybrid vehicle V, the HVECU 10 electrically closes the high voltage battery 2 and the PCU 3 by closing the positive electrode side system main relay SMRB and the negative electrode side system main relay SMRG. When the driver is turned on and the start switch SS is turned off by the driver, the positive side system main relay SMRB and the negative side system main relay SMRG are opened to disconnect the electrical connection between the high voltage battery 2 and the PCU 3. Further, in the present embodiment, the HVECU 10 controls the bidirectional DC/DC converter 5.

次に、図２および図３を参照しながら、運転者によりスタートスイッチＳＳがオンされてハイブリッド車両Ｖがシステム起動された際の電源システム１の動作について説明する。図２は、スタートスイッチＳＳがオンされてハイブリッド車両Ｖがシステム起動された際にＨＶＥＣＵ１０により実行される制御ルーチンの一例を示すフローチャートであり、図３は、図２の制御ルーチンが実行された際のＰＣＵ３のフィルタコンデンサ３４および平滑コンデンサ３５の端子間電圧ＶＬ，ＶＨの変化や正極側および負極側システムメインリレーＳＭＲＢ，ＳＭＲＧの状態等を示すタイムチャートである。 Next, the operation of the power supply system 1 when the start switch SS is turned on by the driver and the hybrid vehicle V is system-activated will be described with reference to FIGS. 2 and 3. FIG. 2 is a flowchart showing an example of a control routine executed by the HVECU 10 when the start switch SS is turned on and the hybrid vehicle V is system-activated, and FIG. 3 is a flow chart when the control routine of FIG. 2 is executed. 3 is a time chart showing changes in the inter-terminal voltages VL and VH of the filter capacitor 34 and the smoothing capacitor 35 of the PCU 3 and the states of the positive and negative side system main relays SMRB and SMRG.

図２の制御ルーチンの開始に際して、ＨＶＥＣＵ１０は、電圧センサ２１により検出された高電圧バッテリ２の端子間電圧ＶＢを取得し、当該端子間電圧ＶＢから所定値αを減じた値をＰＣＵ３のフィルタコンデンサ３４および平滑コンデンサ３５をプリチャージする際の目標電圧Ｖｔａｇに設定する（ステップＳ１００）。所定値αは、正極側および負極側システムメインリレーＳＭＲＢ，ＳＭＲＧの閉成時における許容電圧よりも小さく、かつ双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５の制御公差よりも大きい値（例えば２０Ｖ程度）であって、正極側および負極側システムメインリレーＳＭＲＢ，ＳＭＲＧの突入電流に対する耐電圧を考慮して予め定められる。 At the start of the control routine of FIG. 2, the HVECU 10 acquires the inter-terminal voltage VB of the high-voltage battery 2 detected by the voltage sensor 21, and subtracts the predetermined value α from the inter-terminal voltage VB to obtain the filter capacitor of the PCU 3. 34 and the smoothing capacitor 35 are set to the target voltage Vtag for precharging (step S100). The predetermined value α is smaller than the allowable voltage when the positive and negative side system main relays SMRB, SMRG are closed and larger than the control tolerance of the bidirectional DC/DC converter 5 (for example, about 20V). , And the positive and negative side system main relays SMRB and SMRG are predetermined in consideration of withstand voltage against inrush current.

ステップＳ１００にて目標電圧Ｖｔａｇを設定した後、ＨＶＥＣＵ１０は、低電圧バッテリ４からの電力を昇圧してＰＣＵ３に供給するように双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５を制御する（ステップＳ１１０）。更に、ＨＶＥＣＵ１０は、電圧センサ３６により検出されるフィルタコンデンサ３４の端子間電圧ＶＬおよび電圧センサ３７により検出される平滑コンデンサ３５の端子間電圧ＶＨが目標電圧Ｖｔａｇに達したか否かを判定し（ステップＳ１２０）、端子間電圧ＶＬおよびＶＨが目標電圧Ｖｔａｇに達するまで、低電圧バッテリ４からの電力を昇圧してＰＣＵ３に供給するように双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５を制御する（ステップＳ１１０）。 After setting the target voltage Vtag in step S100, the HVECU 10 controls the bidirectional DC/DC converter 5 so as to boost the electric power from the low-voltage battery 4 and supply it to the PCU 3 (step S110). Further, the HVECU 10 determines whether the inter-terminal voltage VL of the filter capacitor 34 detected by the voltage sensor 36 and the inter-terminal voltage VH of the smoothing capacitor 35 detected by the voltage sensor 37 have reached the target voltage Vtag ( In step S120), the bidirectional DC/DC converter 5 is controlled so that the power from the low-voltage battery 4 is boosted and supplied to the PCU 3 until the inter-terminal voltages VL and VH reach the target voltage Vtag (step S110).

これにより、ハイブリッド車両Ｖでは、運転者によりスタートスイッチＳＳがオンされたのに応じて、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５により昇圧された低電圧バッテリ４からの電力によるフィルタコンデンサ３４および平滑コンデンサ３５のプリチャージが開始される（図３における時刻ｔ１）。また、本実施形態では、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５を用いたプリチャージが開始されてから例えば所定時間が経過した段階で正極側システムメインリレーＳＭＲＢのみが閉成される（図３における時刻ｔ２）。そして、ＨＶＥＣＵ１０は、ステップＳ１２０にて端子間電圧ＶＬおよびＶＨが目標電圧Ｖｔａｇに達したと判定すると（図３における時刻ｔ３）、フィルタコンデンサ３４および平滑コンデンサ３５が目標電圧Ｖｔａｇまでプリチャージされたとみなして双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５の動作を停止させる（ステップＳ１３０）。これにより、正極側および負極側システムメインリレーＳＭＲＢ，ＳＭＲＧが閉成された際に正極側電力ラインＰＬ等やＰＣＵ３に大きな突入電流が流れることを抑制することが可能となる。 As a result, in the hybrid vehicle V, the filter capacitor 34 and the smoothing capacitor 35 of the power from the low-voltage battery 4 boosted by the bidirectional DC/DC converter 5 are generated in response to the driver turning on the start switch SS. Precharge is started (time t1 in FIG. 3). Further, in the present embodiment, only the positive electrode side system main relay SMRB is closed, for example, at a stage when a predetermined time has elapsed since the precharge using the bidirectional DC/DC converter 5 was started (time t2 in FIG. 3). ). When the HVECU 10 determines in step S120 that the inter-terminal voltages VL and VH have reached the target voltage Vtag (time t3 in FIG. 3 ), the HVECU 10 determines that the filter capacitor 34 and the smoothing capacitor 35 have been precharged to the target voltage Vtag. Then, the operation of the bidirectional DC/DC converter 5 is stopped (step S130). This makes it possible to prevent a large inrush current from flowing in the positive power line PL or the like or the PCU 3 when the positive and negative system main relays SMRB and SMRG are closed.

双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５の動作を停止させた後、ＨＶＥＣＵ１０は、高電圧バッテリ２とＰＣＵ３とが電気的に接続されるように、負極側システムメインリレーＳＭＲＧを閉成させる（ステップＳ１４０）。続いて、ＨＶＥＣＵ１０は、予め定められた極短い待機時間が経過した後、電圧センサ３６，３７により検出された端子間電圧ＶＬ，ＶＨを取得し、取得した端子間電圧ＶＬ，ＶＨの双方がステップＳ１００にて取得した高電圧バッテリ２の端子間電圧ＶＢに概ね一致しているか否か（端子間電圧ＶＢ±誤差の範囲内に含まれているか否か）を判定する（ステップＳ１５０）。 After stopping the operation of the bidirectional DC/DC converter 5, the HVECU 10 closes the negative electrode side system main relay SMRG so that the high voltage battery 2 and the PCU 3 are electrically connected (step S140). Subsequently, the HVECU 10 acquires the inter-terminal voltages VL and VH detected by the voltage sensors 36 and 37 after a predetermined extremely short standby time has elapsed, and the acquired inter-terminal voltages VL and VH are both stepped. It is determined whether or not the voltage VB between the terminals of the high-voltage battery 2 obtained in S100 substantially matches (whether or not the voltage is within the range of the voltage VB±error between the terminals) (step S150).

すなわち、ステップＳ１４０にて負極側システムメインリレーＳＭＲＧが閉成されて高電圧バッテリ２とＰＣＵ３とが正常に接続されると、フィルタコンデンサ３４および平滑コンデンサ３５の端子間電圧ＶＬ，ＶＨは、図３に示すように、高電圧バッテリ２からの電力により速やかに当該高電圧バッテリ２の端子間電圧ＶＢまで上昇する。このため、ステップＳ１５０にてフィルタコンデンサ３４および平滑コンデンサ３５の端子間電圧ＶＬ，ＶＨの双方が高電圧バッテリ２の端子間電圧ＶＢに概ね一致していると判定した場合、ＨＶＥＣＵ１０は、正極側および負極側システムメインリレーＳＭＲＢ，ＳＭＲＧの双方が正常であるとみなして車両状態をハイブリッド車両Ｖの走行を可能とするＲＥＡＤＹ−ＯＮ状態へと移行させ（ステップＳ１６０）、本ルーチンを終了させる。 That is, when the negative side system main relay SMRG is closed and the high voltage battery 2 and the PCU 3 are normally connected in step S140, the inter-terminal voltages VL and VH of the filter capacitor 34 and the smoothing capacitor 35 are as shown in FIG. As shown in, the electric power from the high-voltage battery 2 quickly increases to the inter-terminal voltage VB of the high-voltage battery 2. Therefore, when it is determined in step S150 that both the inter-terminal voltages VL and VH of the filter capacitor 34 and the smoothing capacitor 35 are substantially equal to the inter-terminal voltage VB of the high voltage battery 2, the HVECU 10 determines that Both the negative electrode side system main relays SMRB and SMRG are considered to be normal, and the vehicle state is shifted to the READY-ON state in which the hybrid vehicle V is allowed to travel (step S160), and this routine is ended.

これに対して、ステップＳ１５０にてフィルタコンデンサ３４および平滑コンデンサ３５の端子間電圧ＶＬ，ＶＨの双方が高電圧バッテリ２の端子間電圧ＶＢに概ね一致していないと判定された場合、高電圧バッテリ２とＰＣＵ３とが正極側および負極側システムメインリレーＳＭＲＢ，ＳＭＲＧを介して正常に接続されていないことになる。このため、ステップＳ１５０にて端子間電圧ＶＬ，ＶＨの双方が高電圧バッテリ２の端子間電圧ＶＢに概ね一致していないと判定した場合、ＨＶＥＣＵ１０は、正極側および負極側システムメインリレーＳＭＲＢ，ＳＭＲＧの少なくとも何れか一方にオープン故障が発生しているとみなして図示しないインストルメントパネル等に設けられた警告灯を点灯させ（ステップＳ１７０）、本ルーチンを終了させる。 On the other hand, when it is determined in step S150 that both the terminal voltages VL and VH of the filter capacitor 34 and the smoothing capacitor 35 do not substantially match the terminal voltage VB of the high voltage battery 2, the high voltage battery 2 and PCU3 are not normally connected via the positive and negative side system main relays SMRB and SMRG. Therefore, when it is determined in step S150 that both the inter-terminal voltages VL and VH do not substantially match the inter-terminal voltage VB of the high-voltage battery 2, the HVECU 10 determines that the positive-side and negative-side system main relays SMRB and SMRG. It is considered that an open failure has occurred in at least one of the above, and a warning light provided on an instrument panel or the like (not shown) is turned on (step S170), and this routine is ended.

上述のように、電源システム１の制御装置としてのＨＶＥＣＵ１０は、正極側および負極側システムメインリレーＳＭＲＢ，ＳＭＲＧによる高電圧バッテリ２とＰＣＵ３との電気的接続が解除された状態で双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５に低電圧バッテリ４からの電力を昇圧させ、ＰＣＵ３のフィルタコンデンサ３４および平滑コンデンサ３５を高電圧バッテリ２の端子間電圧ＶＢよりも所定値αだけ低い目標電圧Ｖｔａｇまでプリチャージした後、正極側および負極側システムメインリレーＳＭＲＢ，ＳＭＲＧを閉成させる（図２のステップＳ１００−Ｓ１４０）。そして、正極側および負極側システムメインリレーＳＭＲＢ，ＳＭＲＧの閉成後にフィルタコンデンサ３４および平滑コンデンサ３５の端子間電圧ＶＬ，ＶＨが高電圧バッテリ２の端子間電圧ＶＢに達した場合、正極側および負極側システムメインリレーＳＭＲＢ，ＳＭＲＧの双方が正常であると判定する（ステップＳ１５０，Ｓ１６０）。また、正極側および負極側システムメインリレーＳＭＲＢ，ＳＭＲＧの閉成後にフィルタコンデンサ３４および平滑コンデンサ３５の端子間電圧ＶＬ，ＶＨが高電圧バッテリ２の端子間電圧ＶＢに達しなかった場合、正極側および負極側システムメインリレーＳＭＲＢ，ＳＭＲＧの少なくとも何れか一方にオープン故障が発生していると判定する（ステップＳ１５０，Ｓ１７０）。 As described above, the HVECU 10 as the control device of the power supply system 1 has the bidirectional DC/DC in a state where the high voltage battery 2 and the PCU 3 are electrically disconnected by the positive side and negative side system main relays SMRB, SMRG. The converter 5 is made to boost the electric power from the low voltage battery 4, and the filter capacitor 34 and the smoothing capacitor 35 of the PCU 3 are precharged to the target voltage Vtag which is lower than the inter-terminal voltage VB of the high voltage battery 2 by a predetermined value α, and then the positive voltage is applied. Side and negative side system main relays SMRB and SMRG are closed (steps S100 to S140 in FIG. 2). When the terminal voltages VL and VH of the filter capacitor 34 and the smoothing capacitor 35 reach the terminal voltage VB of the high-voltage battery 2 after the positive and negative system main relays SMRB and SMRG are closed, the positive and negative terminals are connected. It is determined that both of the side system main relays SMRB and SMRG are normal (steps S150 and S160). Further, when the terminal voltages VL and VH of the filter capacitor 34 and the smoothing capacitor 35 do not reach the terminal voltage VB of the high voltage battery 2 after closing the positive side and negative side system main relays SMRB and SMRG, the positive side and It is determined that an open failure has occurred in at least one of the negative electrode side system main relays SMRB and SMRG (steps S150 and S170).

これにより、正極側および負極側システムメインリレーＳＭＲＢ，ＳＭＲＧの閉成後に双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５を降圧動作させる必要がなくなることから、当該双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５を用いてＰＣＵ３のフィルタコンデンサ３４および平滑コンデンサ３５をプリチャージした後に、高電圧バッテリ２とＰＣＵ３との間に配置された正極側および負極側システムメインリレーＳＭＲＢ，ＳＭＲＧのオープン故障の有無を速やかに判定することができる。この結果、ハイブリッド車両Ｖでは、運転者によりスタートスイッチＳＳがオンされてから車両状態を速やかにＲＥＡＤＹ−ＯＮ状態へと移行させ、システム起動されてから走行可能となるまでの時間を短縮化することが可能となる。 This eliminates the need for stepping down the bidirectional DC/DC converter 5 after closing the positive and negative side system main relays SMRB, SMRG. Therefore, the bidirectional DC/DC converter 5 is used to filter the filter capacitor of the PCU 3. After precharging 34 and the smoothing capacitor 35, it is possible to quickly determine whether or not there is an open failure in the positive-side and negative-side system main relays SMRB, SMRG arranged between the high-voltage battery 2 and the PCU 3. As a result, in the hybrid vehicle V, the state of the vehicle is quickly shifted to the READY-ON state after the start switch SS is turned on by the driver, and the time from when the system is activated to when the vehicle can be run is shortened. Is possible.

なお、上述の電源システム１等を含む車両は、動力分配用のプラネタリギヤＰＧを有する２モータ式（シリーズパラレル方式）のハイブリッド車両Ｖに限られるものではない。すなわち、本開示の発明が適用される車両は、１モータ式のハイブリッド車両であってもよく、シリーズ式のハイブリッド車両であってもよく、パラレル式のハイブリッド車両であってもよく、プラグイン式のハイブリッド車両であってもよく、電気自動車であってもよい。また、ＰＣＵ３は、２つ以上の昇圧コンバータを含むものであってもよい。 The vehicle including the power supply system 1 and the like described above is not limited to the two-motor type (series parallel type) hybrid vehicle V having the planetary gear PG for power distribution. That is, the vehicle to which the invention of the present disclosure is applied may be a one-motor type hybrid vehicle, a series type hybrid vehicle, a parallel type hybrid vehicle, or a plug-in type vehicle. Hybrid vehicle or electric vehicle. Further, PCU 3 may include two or more boost converters.

そして、本開示の発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本開示の外延の範囲内において様々な変更をなし得ることはいうまでもない。更に、上記発明を実施するための形態は、あくまで課題を解決するための手段の欄に記載された発明の具体的な一形態に過ぎず、課題を解決するための手段の欄に記載された発明の要素を限定するものではない。 Further, it goes without saying that the invention of the present disclosure is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made within the scope of the extension of the present disclosure. Further, the mode for carrying out the invention is merely a specific mode of the invention described in the section of means for solving the problem, and is described in the section for means for solving the problem. It does not limit the elements of the invention.

本開示の発明は、モータ駆動装置の製造産業等において利用可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The invention of the present disclosure can be used in the motor drive device manufacturing industry and the like.

１電源システム、２高電圧バッテリ、３電力制御装置（ＰＣＵ）、４低電圧バッテリ、５双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ、１０ハイブリッド電子制御装置（ＨＶＥＣＵ）、２１，３６，３７電圧センサ、２２電流センサ、３０モータ電子制御装置（ＭＧＥＣＵ）、３１第１インバータ、３２第２インバータ、３３昇圧コンバータ、３４フィルタコンデンサ、３５平滑コンデンサ、Ｄａ，Ｄｂダイオード、ＤＳドライブシャフト、ＤＷ車輪、ＥＧエンジン、ＨＰＬ高圧電力ライン、Ｌリアクトル、ＭＧ１，ＭＧ２モータジェネレータ、ＮＬ負極側電力ライン、ＰＧプラネタリギヤ、ＰＬ正極側電力ライン、ＳＭＲＢ正極側システムメインリレー、ＳＭＲＧ負極側システムメインリレー、Ｔｒａ，Ｔｒｂトランジスタ、Ｖハイブリッド車両。 1 power supply system, 2 high voltage battery, 3 power control unit (PCU), 4 low voltage battery, 5 bidirectional DC/DC converter, 10 hybrid electronic control unit (HVECU), 21, 36, 37 voltage sensor, 22 current sensor , 30 motor electronic control unit (MGECU), 31 first inverter, 32 second inverter, 33 boost converter, 34 filter capacitor, 35 smoothing capacitor, Da, Db diode, DS drive shaft, DW wheel, EG engine, HPL high-voltage power Line, L reactor, MG1, MG2 motor generator, NL negative side power line, PG planetary gear, PL positive side power line, SMRB positive side system main relay, SMRG negative side system main relay, Tra, Trb transistor, V hybrid vehicle.

Claims

第１の蓄電装置と、リレーを介して前記第１の蓄電装置に接続された電力ラインと、コンデンサを含むと共に前記電力ラインに接続された電力制御装置と、前記第１の蓄電装置よりも低電圧の第２の蓄電装置と、前記電力ラインからの電力を降圧して前記第２の蓄電装置側に供給すると共に、前記第２の蓄電装置からの電力を昇圧して前記電力ラインに供給する電圧変換装置とを含む電源システムの制御装置であって、
前記リレーによる前記第１の蓄電装置と前記電力制御装置との電気的接続が解除された状態で前記電圧変換装置に前記第２の蓄電装置からの電力を昇圧させて前記コンデンサを前記第１の蓄電装置の端子間電圧よりも所定値だけ低い電圧までプリチャージした後、前記リレーを閉成させ、前記リレーの閉成後に前記コンデンサの電圧が前記端子間電圧に達した場合、前記リレーが正常であると判定すると共に、前記リレーの閉成後に前記コンデンサの電圧が前記端子間電圧に達しなかった場合、前記リレーのオープン故障が発生していると判定する電源システムの制御装置。 A first power storage device, a power line connected to the first power storage device via a relay, a power control device including a capacitor and connected to the power line, and a power line lower than the first power storage device. The second power storage device having a voltage and the power from the power line are stepped down and supplied to the second power storage device side, and the power from the second power storage device is boosted and supplied to the power line. A control device for a power supply system including a voltage conversion device,
In a state where the electrical connection between the first power storage device and the power control device by the relay is released, the voltage conversion device boosts the power from the second power storage device to cause the capacitor to move to the first power storage device. After precharging to a voltage lower than the terminal voltage of the power storage device by a predetermined value, the relay is closed, and when the voltage of the capacitor reaches the terminal voltage after the relay is closed, the relay is normally operated. And a controller for the power supply system, which determines that the relay has an open failure when the voltage of the capacitor does not reach the terminal voltage after the relay is closed.