JP6861096B2 - Electric vehicle power supply system - Google Patents

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Description

本発明は、電動車両の電源システムに関する。 The present invention relates to a power supply system for an electric vehicle.

電気自動車（ＥＶ）に搭載されたバッテリの直流電力をインバータで交流に変換して、緊急時の家庭用電源として供給することが、従来から提案されている（例えば、特許文献１）。 It has been conventionally proposed to convert the DC power of a battery mounted on an electric vehicle (EV) into AC by an inverter and supply it as a household power source in an emergency (for example, Patent Document 1).

特開平１１−１７８２３４号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 11-178234

電気自動車には、バッテリの直流電力を交流に変換して推進用モータに供給するインバータが搭載されているが、このインバータを、バッテリの直流電力を緊急時の家庭用電源として供給する際の交流変換に利用するかどうかは、上述した従来の提案では言及されていない。 Electric vehicles are equipped with an inverter that converts the DC power of the battery into AC and supplies it to the propulsion motor. The AC used to supply the DC power of the battery as a household power source in an emergency. Whether or not to use it for conversion is not mentioned in the conventional proposal described above.

本発明は前記事情に鑑みなされたもので、本発明の目的は、電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド車（ＨＥＶ）等の電動車両に搭載されたインバータを、バッテリの直流電力を交流に変換して電動車両の外部に供給する際にも利用できるようにすることにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to convert the DC power of a battery into AC in an inverter mounted on an electric vehicle such as an electric vehicle (EV) or a hybrid electric vehicle (HEV). The purpose is to make it available when supplying to the outside of an electric vehicle.

上記目的を達成するため、本発明の１つの態様による電動車両の電源システムは、
電動車両のバッテリの直流電力を、スイッチング動作により、推進用モータに供給するための三相交流に変換して出力する三相出力インバータと、
前記三相出力インバータの各相の出力のうち１相の出力と前記推進用モータの中性点との間に現れる単相交流電力を、前記電動車両の外部に出力する出力コネクタと、
前記出力コネクタからの単相交流電力の出力時に、前記１相の出力と前記中性点との間に単相交流電力が現れるパターンで前記三相出力インバータをスイッチングさせるコントローラと、
を備える。 In order to achieve the above object, the power supply system for an electric vehicle according to one aspect of the present invention is:
A three-phase output inverter that converts the DC power of the battery of an electric vehicle into three-phase AC for supplying to the propulsion motor by switching operation and outputs it.
An output connector that outputs single-phase AC power that appears between the output of one phase of the output of each phase of the three-phase output inverter and the neutral point of the propulsion motor to the outside of the electric vehicle.
A controller that switches the three-phase output inverter in a pattern in which single-phase AC power appears between the one-phase output and the neutral point when the single-phase AC power is output from the output connector.
To be equipped.

本発明によれば、電動車両に搭載されたインバータを、バッテリの直流電力を交流に変換して電動車両の外部に供給する際にも利用することができる。 According to the present invention, the inverter mounted on the electric vehicle can also be used when converting the DC power of the battery into alternating current and supplying it to the outside of the electric vehicle.

本発明の第１実施形態に係る交流電動機の駆動制御装置の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the schematic structure of the drive control device of the AC electric motor which concerns on 1st Embodiment of this invention. 図１のモータコントローラの具体的な構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the specific structure of the motor controller of FIG. 図２の目標電流値算出部が走行モードのときに行う電動モータのｄ軸及びｑ軸の目標電流値の算出プロセスの概要を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the outline of the calculation process of the target current value of the d-axis and the q-axis of an electric motor performed when the target current value calculation unit of FIG. 2 is in a traveling mode. 図２の目標電流値算出部がＶｔｏＶ充電モードのときに行う電動モータのｄ軸及びｑ軸の目標電流値の算出プロセスの概要を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the outline of the calculation process of the target current value of the d-axis and q-axis of an electric motor performed when the target current value calculation unit of FIG. 2 is in the VtoV charging mode. 図２の電圧変換部が電動モータのｄ軸及びｑ軸の電流目標値を指令電圧に変換するのに用いる電圧方程式の行列を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing a matrix of voltage equations used by the voltage conversion unit of FIG. 2 to convert current target values of the d-axis and the q-axis of the electric motor into command voltages. 図１のモータコントローラが行うモード判定処理のシーケンスを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the sequence of the mode determination processing performed by the motor controller of FIG. 図２の電流目標値算出部が商用電源出力モードのときに行う電動モータのｄ軸及びｑ軸の各電流目標値の算出プロセスの概要を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the outline of the calculation process of each current target value of d-axis and q-axis of an electric motor performed when the current target value calculation part of FIG. 2 is in a commercial power supply output mode.

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施形態に係る電動車両の電源システムの概略構成を示すブロック図である。図１に示す本実施形態の電源システム１は、動力又は動力アシストとして電動モータＭ（請求項中の推進用モータに相当）を用いる電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド車（ＨＥＶ）等の電動車両に搭載される。そして、電源システム１は、インバータＩＮＶ、モータコントローラ３及び給電ケーブル５を有している。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a power supply system for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention. The power supply system 1 of the present embodiment shown in FIG. 1 is used for electric vehicles such as electric vehicles (EVs) and hybrid electric vehicles (HEVs) that use an electric motor M (corresponding to a propulsion motor in the claim) as power or power assist. It will be installed. The power supply system 1 has an inverter INV, a motor controller 3, and a power supply cable 5.

インバータＩＮＶ（請求項中の三相出力インバータに相当）は、電動車両に搭載された例えばリチウムイオン電池等の不図示のバッテリの直流電力（例えば、直流４００Ｖ）を、三相交流に変換して電動モータＭに出力する。このインバータＩＮＶは、ＵＶＷの各相の上アームと下アームにそれぞれパワー半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３，Ｑ４〜Ｑ６を有している。 The inverter INV (corresponding to the three-phase output inverter in the claim) converts the DC power (for example, DC 400V) of a battery (for example, DC 400V) mounted on an electric vehicle, such as a lithium-ion battery (not shown), into a three-phase AC. Output to the electric motor M. This inverter INV has power semiconductor switching elements Q1 to Q3 and Q4 to Q6 on the upper arm and the lower arm of each phase of UVW, respectively.

各パワー半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６は、本実施形態では、それぞれＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor 、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）によって構成されている。 In this embodiment, each of the power semiconductor switching elements Q1 to Q6 is composed of an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor).

また、インバータＩＮＶは、電動モータＭのＵＶＷ各相に対する出力のうち１相の出力と、電動モータＭの三相のステータコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの中性点Ｎとの間に現れる単相交流電力を、給電ケーブル５のコンセント７（請求項中の出力コネクタに相当）から電気車両の外部に出力する。 Further, the inverter INV is a single-phase AC that appears between the output of one of the outputs of the electric motor M for each UVW phase and the neutral points N of the three-phase stator coils Lu, Lv, and Lw of the electric motor M. Electric power is output from the outlet 7 of the power supply cable 5 (corresponding to the output connector in the claim) to the outside of the electric vehicle.

コンセント７には、単相交流電力の供給先（例えば、家庭用電化製品や家庭用蓄電池等）の電源ケーブルのプラグ（図示せず）を接続することができる。本実施形態では、コンセント７に、他の電気車両Ｖ（請求項中の単相交流電力を供給する供給先及びプラグインハイブリッド車両に相当）のバッテリ（図示せず）を普通充電するために、充電ケーブル１１のプラグ１３（請求項中の単相交流電力の出力先のコネクタ及び充電用電源コネクタ）が接続されるものとする。 A plug (not shown) of a power cable of a single-phase AC power supply destination (for example, a household electric appliance, a household storage battery, etc.) can be connected to the outlet 7. In the present embodiment, in order to normally charge the battery (not shown) of another electric vehicle V (corresponding to the supply destination for supplying single-phase AC power and the plug-in hybrid vehicle in the claim) to the outlet 7. It is assumed that the plug 13 of the charging cable 11 (the connector of the output destination of the single-phase AC power in the claim and the power supply connector for charging) is connected.

モータコントローラ３（請求項中のコントローラに相当）は、不図示のバッテリの直流電力をインバータＩＮＶにより三相交流に変換して電動モータＭに供給する走行モードにおいて、車両統合コントローラＶＣＭから入力されるトルク指令値に応じたトルクを電動モータＭに出力させるパターンで、インバータＩＮＶの各パワー半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６をオンオフ動作させる。 The motor controller 3 (corresponding to the controller in the claim) is input from the vehicle integrated controller VCM in the traveling mode in which the DC power of the battery (not shown) is converted into three-phase AC by the inverter INV and supplied to the electric motor M. The power semiconductor switching elements Q1 to Q6 of the inverter INV are turned on and off in a pattern in which the electric motor M outputs the torque corresponding to the torque command value.

また、モータコントローラ３は、不図示のバッテリの直流電力をインバータＩＮＶにより単相交流に変換して給電ケーブル５から他の電気車両Ｖの充電ケーブル１１に供給するＶ（車両）ｔｏＶ（車両）充電モードにおいて、商用電源と同じ周波数の単相交流電力を給電ケーブル５から出力させるパターンで、インバータＩＮＶの各パワー半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６をオンオフ動作させる。 Further, the motor controller 3 converts the DC power of the battery (not shown) into single-phase AC by the inverter INV and supplies it from the power supply cable 5 to the charging cable 11 of another electric vehicle V V (vehicle) to V (vehicle) charging. In the mode, the power semiconductor switching elements Q1 to Q6 of the inverter INV are turned on and off in a pattern in which single-phase AC power having the same frequency as the commercial power supply is output from the power supply cable 5.

なお、車両統合コントローラＶＣＭは、ドライバのアクセル操作に応じた電動モータＭのトルクを算出し、算出したトルクに対応するトルク指令値をモータコントローラ３に出力する。また、車両統合コントローラＶＣＭは、不図示のバッテリの電圧値もモータコントローラ３に出力する。 The vehicle integrated controller VCM calculates the torque of the electric motor M according to the accelerator operation of the driver, and outputs the torque command value corresponding to the calculated torque to the motor controller 3. The vehicle integrated controller VCM also outputs a battery voltage value (not shown) to the motor controller 3.

さらに、車両統合コントローラＶＣＭは、給電ケーブル５のコンセント７に他の電気車両Ｖの充電ケーブル１１のプラグ１３が接続された場合に、他の電気車両Ｖの車両統合コントローラ（図示せず）との車−車間通信により、他の電気車両Ｖから情報を取得する。 Further, the vehicle integrated controller VCM is connected to the vehicle integrated controller (not shown) of the other electric vehicle V when the plug 13 of the charging cable 11 of the other electric vehicle V is connected to the outlet 7 of the power supply cable 5. Information is acquired from another electric vehicle V by vehicle-to-vehicle communication.

車両統合コントローラＶＣＭが他の電気車両Ｖから取得する情報は、例えば、他の電気車両Ｖの不図示の充電器が充電ケーブル１１から受け入れた単相交流電力でバッテリを充電する際の定格充電電流値の情報を含んでいる。車両統合コントローラＶＣＭが取得した他の電気車両Ｖの情報は、モータコントローラ３に出力される。 The information acquired by the vehicle integrated controller VCM from the other electric vehicle V is, for example, the rated charging current when the battery is charged by the single-phase AC power received from the charging cable 11 by the charger (not shown) of the other electric vehicle V. Contains value information. The information of the other electric vehicle V acquired by the vehicle integrated controller VCM is output to the motor controller 3.

モータコントローラ３は、図２に示すように、電流目標値算出部３１、電流電圧変換部３３、ｄｑ軸−三相変換器３５及び回転数出力部３７を有している。これらは、ディスクリート回路やＩＣチップ（メモリ内蔵のものを含む）等により、一部又は全体を個別に、あるいは、全体を一体に構成することができる。もちろん、コンピュータがプログラムを実行することで各部３１〜３７の各機能が実現される構成とすることも可能である。 As shown in FIG. 2, the motor controller 3 has a current target value calculation unit 31, a current-voltage conversion unit 33, a dq-axis-three-phase converter 35, and a rotation speed output unit 37. These can be partially or wholly individually or wholly integrated by a discrete circuit, an IC chip (including a built-in memory), or the like. Of course, it is also possible to have a configuration in which each function of each part 31 to 37 is realized by executing a program by a computer.

電流目標値算出部３１には、回転数出力部３７からパルス信号が入力される。回転数出力部３７は、電源周波数パルス出力部３９及び切替部４１を有している。 A pulse signal is input from the rotation speed output unit 37 to the current target value calculation unit 31. The rotation speed output unit 37 has a power supply frequency pulse output unit 39 and a switching unit 41.

電源周波数パルス出力部３９は、製造時に他の電気車両Ｖの仕向け地域（国内外を問わず）とした地域の商用電源の周波数（請求項中の所定周波数に相当）と同じ周波数のパルス信号を出力する。本実施形態では、東日本地区の単相交流５０Ｈｚのパルス信号を電源周波数パルス出力部３９が出力するものとする。 The power supply frequency pulse output unit 39 outputs a pulse signal having the same frequency as the frequency of the commercial power supply (corresponding to the predetermined frequency in the claim) in the area (both domestic and overseas) destined for the other electric vehicle V at the time of manufacture. Output. In the present embodiment, it is assumed that the power supply frequency pulse output unit 39 outputs a single-phase AC 50 Hz pulse signal in the eastern Japan region.

切替部４１は、電流目標値算出部３１に出力するパルス信号を、走行モード用の、回転数センサ４３が出力する電動モータＭの回転数に応じた周波数のパルス信号と、ＶｔｏＶ充電モード用の、電源周波数パルス出力部３９が出力する商用電源の周波数のパルス信号との間で切り替える。 The switching unit 41 uses the pulse signal output to the current target value calculation unit 31 as a pulse signal having a frequency corresponding to the rotation speed of the electric motor M output by the rotation speed sensor 43 for the traveling mode and a VtoV charging mode. , The pulse signal of the frequency of the commercial power source output by the power supply frequency pulse output unit 39 is switched.

そして、電流目標値算出部３１は、車両統合コントローラＶＣＭからの電動モータＭのトルク指令値に対応する電動モータＭのｄ軸及びｑ軸の各電流目標値Ｉｄ，Ｉｑを、電動車両のモード（走行モード、ＶｔｏＶ充電モード）に応じて、図２中に示す「走行用ＭＡＰ」と「ＶｔｏＶ用ＭＡＰ」とを使い分けて算出する。 Then, the current target value calculation unit 31 sets the current target values Id and Iq of the d-axis and the q-axis of the electric motor M corresponding to the torque command value of the electric motor M from the vehicle integrated controller VCM to the mode of the electric vehicle ( The "traveling MAP" and the "VtoV MAP" shown in FIG. 2 are used for calculation according to the traveling mode and the VtoV charging mode.

ここで、「走行用ＭＡＰ」は、走行モードのときに電動モータＭのｄ軸及びｑ軸の各電流目標値Ｉｄ，Ｉｑを算出するのに使用する。この「走行用ＭＡＰ」は、車両統合コントローラＶＣＭからモータコントローラ３に入力されるトルク指令値と、それに対応する電動モータＭの目標回転数とを関連付けたテーブルである。 Here, the "traveling MAP" is used to calculate the current target values Id and Iq of the d-axis and the q-axis of the electric motor M in the traveling mode. This "traveling MAP" is a table in which the torque command value input from the vehicle integrated controller VCM to the motor controller 3 and the corresponding target rotation speed of the electric motor M are associated with each other.

一方、「ＶｔｏＶ用ＭＡＰ」は、ＶｔｏＶ充電モードのときに電動モータＭのｄ軸及びｑ軸の各電流目標値Ｉｄ，Ｉｑを算出するのに使用する。この「ＶｔｏＶ用ＭＡＰ」は、ＶｔｏＶ充電モードのときに電源周波数パルス出力部３９から電流目標値算出部３１に入力されるパルス信号が示す商用電源の周波数と、それに対応する電動モータＭの電流目標値とを関連付けたテーブルである。 On the other hand, the "MAP for VtoV" is used to calculate the current target values Id and Iq of the d-axis and the q-axis of the electric motor M in the VtoV charging mode. This "MAP for VtoV" is the frequency of the commercial power supply indicated by the pulse signal input from the power supply frequency pulse output unit 39 to the current target value calculation unit 31 in the VtoV charging mode, and the current target of the corresponding electric motor M. A table associated with values.

なお、単相交流電力を給電ケーブル５から出力させるパターンでインバータＩＮＶの各パワー半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６をオンオフ動作させる際に、トルク電流成分であるｑ軸の電流目標値Ｉｑが「０」以外の値であると、電動モータＭが回転して電動車両が動いてしまう。 When the power semiconductor switching elements Q1 to Q6 of the inverter INV are turned on and off in a pattern in which single-phase AC power is output from the power supply cable 5, the current target value Iq of the q-axis, which is a torque current component, is other than "0". If it is the value of, the electric motor M will rotate and the electric vehicle will move.

このため、ＶｔｏＶ充電モードのときに「ＶｔｏＶ用ＭＡＰ」を使用して算出するのは、励磁電流成分であるｄ軸の電流目標値Ｉｄのみとし、トルク電流成分であるｑ軸の電流目標値Ｉｑは一律に「０」とする。したがって、「ＶｔｏＶ用ＭＡＰ」は、電源周波数パルス出力部３９から電流目標値算出部３１に入力されるパルス信号が示す商用電源の周波数と、それに対応する電動モータＭのｄ軸の電流目標値Ｉｄとを関連付けたテーブルとしてある。 Therefore, in the VtoV charging mode, only the d-axis current target value Id, which is the exciting current component, is calculated using the "VtoV MAP", and the q-axis current target value Iq, which is the torque current component, is calculated. Is uniformly set to "0". Therefore, the “VtoV MAP” is the frequency of the commercial power supply indicated by the pulse signal input from the power supply frequency pulse output unit 39 to the current target value calculation unit 31, and the corresponding current target value Id of the d-axis of the electric motor M. As a table associated with.

そして、電動車両が走行モードである場合は、電流目標値算出部３１は、図３のブロック図に示すように、車両統合コントローラＶＣＭからのトルク指令値に対応する電動モータＭの目標回転数を、「走行用ＭＡＰ」から特定する。 Then, when the electric vehicle is in the traveling mode, the current target value calculation unit 31 sets the target rotation speed of the electric motor M corresponding to the torque command value from the vehicle integrated controller VCM as shown in the block diagram of FIG. , Specified from "Traveling MAP".

さらに、電流目標値算出部３１は、「走行用ＭＡＰ」で特定した電動モータＭの目標回転数と、切替部４１から電流目標値算出部３１に入力される走行モード用のパルス信号が示す電動モータＭの回転数との差分に基づいて、電動モータＭのｄ軸及びｑ軸の電流目標値Ｉｄ，Ｉｑを従来公知の方法で算出する。 Further, the current target value calculation unit 31 is an electric motor indicated by the target rotation speed of the electric motor M specified by the “traveling MAP” and the driving mode pulse signal input from the switching unit 41 to the current target value calculation unit 31. Based on the difference from the rotation speed of the motor M, the current target values Id and Iq of the d-axis and the q-axis of the electric motor M are calculated by a conventionally known method.

これに対し、電動車両がＶｔｏＶ充電モードである場合は、電流目標値算出部３１は、図４のブロック図に示すように、電源周波数パルス出力部３９からのパルス信号が示す商用電源の周波数（５０Ｈｚ）に対応する電動モータＭのｄ軸の電流目標値Ｉｄを、「ＶｔｏＶ用ＭＡＰ」から特定する。 On the other hand, when the electric vehicle is in the VtoV charging mode, the current target value calculation unit 31 determines the frequency of the commercial power supply indicated by the pulse signal from the power supply frequency pulse output unit 39, as shown in the block diagram of FIG. The current target value Id of the d-axis of the electric motor M corresponding to 50 Hz) is specified from the “VtoV MAP”.

なお、電流目標値算出部３１の「ＶｔｏＶ用ＭＡＰ」は、給電ケーブル５から出力する単相交流電力の電流値別に複数用意されている。このため、電動車両がＶｔｏＶ充電モードである場合に電流目標値算出部３１は、車両統合コントローラＶＣＭから入力される他の電気車両Ｖの定格充電電流値に対応する「ＶｔｏＶ用ＭＡＰ」を用いて、電動モータＭのｄ軸の電流目標値Ｉｄを特定する。 A plurality of "VtoV MAPs" of the current target value calculation unit 31 are prepared for each current value of the single-phase AC power output from the power supply cable 5. Therefore, when the electric vehicle is in the VtoV charging mode, the current target value calculation unit 31 uses the “VtoV MAP” corresponding to the rated charging current value of the other electric vehicle V input from the vehicle integrated controller VCM. , The current target value Id of the d-axis of the electric motor M is specified.

さらに、電流目標値算出部３１は、「ＶｔｏＶ用ＭＡＰ」で特定した電動モータＭのｄ軸の電流目標値Ｉｄと、車両統合コントローラＶＣＭからのバッテリの電圧値とに基づいて、給電ケーブル５から出力される５０Ｈｚの単相交流電力の電流値が車両統合コントローラＶＣＭから入力される他の電気車両Ｖの定格充電電流値となるような、ｄ軸の電流目標値Ｉｄを従来公知の方法で算出する（ｑ軸の電流目標値Ｉｑは「０」）。 Further, the current target value calculation unit 31 starts from the power supply cable 5 based on the current target value Id of the d-axis of the electric motor M specified in the “MAP for VtoV” and the voltage value of the battery from the vehicle integrated controller VCM. The current target value Id of the d-axis is calculated by a conventionally known method so that the current value of the output 50 Hz single-phase AC power becomes the rated charging current value of another electric vehicle V input from the vehicle integrated controller VCM. (The current target value Iq on the q-axis is "0").

図２に示す電流電圧変換部３３は、回転数出力部３７から出力されるパルス信号の周波数を基準にして、電流目標値算出部３１が算出した電動モータＭのｄ軸及びｑ軸の各電流目標値Ｉｄ，Ｉｑを、ｄ軸及びｑ軸の各指令電圧ｖｄ，ｖｑに変換する。 The current-voltage conversion unit 33 shown in FIG. 2 refers to the frequency of the pulse signal output from the rotation speed output unit 37, and the currents of the d-axis and the q-axis of the electric motor M calculated by the current target value calculation unit 31. The target values Id and Iq are converted into the command voltages vd and vq on the d-axis and the q-axis.

具体的には、電動モータＭの電圧方程式は、図５に記載した行列式によって表すことができる。なお、この行列式中、Ｒは電動モータＭのステータコイルの巻線抵抗、Ｌｄ，Ｌｑは電動モータＭのｄ軸及びｑ軸の自己インダクタンス、ωΦａは、電動モータＭのロータの永久磁石によるステータコイルの鎖交磁束でｑ軸側だけに発生する誘導電圧である。 Specifically, the voltage equation of the electric motor M can be expressed by the determinant shown in FIG. In this matrix equation, R is the winding resistance of the stator coil of the electric motor M, Ld and Lq are the self-inductances of the d-axis and q-axis of the electric motor M, and ωΦa is the stator by the permanent magnet of the rotor of the electric motor M. It is an induced voltage generated only on the q-axis side by the interlinkage magnetic flux of the coil.

なお、これらの情報は、予め取得されてモータコントローラ３に設定されている。そして、電動モータＭの回転数及びｄ軸及びｑ軸の各電流目標値Ｉｄ，Ｉｑを上述した電圧方程式に代入すれば、トルク指令値τに対応する電動モータＭのｄ軸及びｑ軸の各電流目標値や、商用電源の周波数（５０Ｈｚ）に対応する電動モータＭのｄ軸の電流目標値Ｉｄを、指令電圧ｖｄ，ｖｑ（のピーク値）に電流電圧変換することができる。 It should be noted that these information are acquired in advance and set in the motor controller 3. Then, by substituting the rotation speed of the electric motor M and the current target values Id and Iq of the d-axis and the q-axis into the voltage equation described above, the d-axis and the q-axis of the electric motor M corresponding to the torque command value τ are obtained. The current target value and the current target value Id of the d-axis of the electric motor M corresponding to the frequency (50 Hz) of the commercial power supply can be converted into the command voltages vd and vq (peak values).

ｄｑ軸−三相変換器３５は、電流電圧変換部３３が電動モータＭのｄ軸及びｑ軸の各電流目標値Ｉｄ，Ｉｑから変換した電動モータＭのｄ軸及びｑ軸の各指令電圧ｖｄ，ｖｑを、ＵＶＷの３相の電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに変換してインバータＩＮＶに出力する。 In the dq-axis-three-phase converter 35, the current-voltage converter 33 converts the current target values Id and Iq of the d-axis and q-axis of the electric motor M from the command voltages vd of the d-axis and q-axis of the electric motor M. , Vq is converted into UVW three-phase voltages Vu, Vv, Vw and output to the inverter INV.

以上に説明した動作を各部３１〜３７が行うモータコントローラ３は、電源システム１を走行モードとＶｔｏＶ充電モードとのどちらのモードとで動作させるかを、イグニッションスイッチ（図示せず）のオン時に判定する。以下、イグニッションスイッチのオン時にモータコントローラ３が行うモード判定処理の手順について、図６のフローチャートを参照して説明する。 The motor controller 3 in which each unit 31 to 37 performs the operations described above determines whether to operate the power supply system 1 in the traveling mode or the VtoV charging mode when the ignition switch (not shown) is turned on. To do. Hereinafter, the procedure of the mode determination process performed by the motor controller 3 when the ignition switch is turned on will be described with reference to the flowchart of FIG.

まず、モータコントローラ３は、イグニッションスイッチがオンされた（ステップＳ１）後に、電動車両がＶｔｏＶ充電モードであるか否かを確認する（ステップＳ３）。ＶｔｏＶ充電モードであるか否かは、例えば、給電ケーブル５のコンセント７に他の電気車両Ｖの充電ケーブル１１のプラグ１３が接続されているか否かによって確認することができる。 First, the motor controller 3 confirms whether or not the electric vehicle is in the VtoV charging mode after the ignition switch is turned on (step S1) (step S3). Whether or not the VtoV charging mode is set can be confirmed by, for example, whether or not the plug 13 of the charging cable 11 of another electric vehicle V is connected to the outlet 7 of the power supply cable 5.

電動車両がＶｔｏＶ充電モードでない場合は（ステップＳ３でＮＯ）、モータコントローラ３は、走行モードのシーケンスに移行して（ステップＳ５）、モード判定処理のシーケンスを終了する。 If the electric vehicle is not in the VtoV charging mode (NO in step S3), the motor controller 3 shifts to the running mode sequence (step S5) and ends the mode determination processing sequence.

一方、電動車両がＶｔｏＶ充電モードである場合は（ステップＳ３でＮＯ）、モータコントローラ３は、他の電気車両Ｖの車両統合コントローラとの車−車間通信により取得した定格充電電流値の情報を車両統合コントローラＶＣＭから読み込む（ステップＳ７）。そして、モータコントローラ３は、電動モータＭのｄ軸の電流目標値Ｉｄを特定するのに用いる「ＶｔｏＶ用ＭＡＰ」を、読み込んだ他の電気車両Ｖの定格充電電流値に対応するものに切り替える。 On the other hand, when the electric vehicle is in the VtoV charging mode (NO in step S3), the motor controller 3 uses the information of the rated charging current value acquired by the vehicle-to-vehicle communication with the vehicle integrated controller of the other electric vehicle V as the vehicle. Read from the integrated controller VCM (step S7). Then, the motor controller 3 switches the "MAP for VtoV" used for specifying the current target value Id of the d-axis of the electric motor M to one corresponding to the rated charging current value of the other electric vehicle V that has been read.

また、モータコントローラ３は、回転数出力部３７が出力するパルス信号を切替部４１により、走行モード用のパルス信号からＶｔｏＶ充電モード用のパルス信号に切り替えさせる（ステップＳ１１）。 Further, the motor controller 3 causes the switching unit 41 to switch the pulse signal output by the rotation speed output unit 37 from the pulse signal for the traveling mode to the pulse signal for the VtoV charging mode (step S11).

そして、モータコントローラ３は、３１が「ＶｔｏＶ用ＭＡＰ」を用いて特定した、電動モータＭのｄ軸の電流目標値Ｉｄと、「０」としたｑ軸の電流目標値Ｉｑとから、電動モータＭのＵＶＷの３相の電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに変換してインバータＩＮＶに出力する。 Then, the motor controller 3 is based on the d-axis current target value Id of the electric motor M specified by 31 using the “VtoV MAP” and the q-axis current target value Iq set to “0”. It is converted into the three-phase voltages Vu, Vv, and Vw of M UVW and output to the inverter INV.

これにより、５０Ｈｚの単相交流電力を給電ケーブル５から出力させるパターンで、インバータＩＮＶの各パワー半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６をオンオフ動作させて給電ケーブル５から５０Ｈｚの単相交流電力を出力させる。即ち、給電ケーブル５に充電ケーブル１１が接続された他の電気車両Ｖのバッテリの充電を開始させる（ステップＳ１３）。 As a result, the power semiconductor switching elements Q1 to Q6 of the inverter INV are turned on and off in a pattern in which 50 Hz single-phase AC power is output from the power supply cable 5, and 50 Hz single-phase AC power is output from the power supply cable 5. That is, charging of the battery of another electric vehicle V to which the charging cable 11 is connected to the power supply cable 5 is started (step S13).

続いて、モータコントローラ３は、ＶｔｏＶ充電モードのシーケンスに移行して（ステップＳ１５）、モード判定処理のシーケンスを終了する。 Subsequently, the motor controller 3 shifts to the sequence of the VtoV charging mode (step S15), and ends the sequence of the mode determination process.

以上に説明した本実施形態の電源システム１によれば、電動車両が走行モードであるときには、電流目標値算出部３１が「走行用ＭＡＰ」から特定した電動モータＭのｄ軸及びｑ軸の電流目標値Ｉｄ，Ｉｑを用いて、車両統合コントローラＶＣＭからのトルク指令値τに応じたトルクを電動モータＭに出力させるパターンで、インバータＩＮＶの各パワー半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６をオンオフ動作させるようにした。 According to the power supply system 1 of the present embodiment described above, when the electric vehicle is in the traveling mode, the current of the d-axis and the q-axis of the electric motor M specified by the current target value calculation unit 31 from the “traveling MAP”. Using the target values Id and Iq, the power semiconductor switching elements Q1 to Q6 of the inverter INV are turned on and off in a pattern that outputs the torque corresponding to the torque command value τ from the vehicle integrated controller VCM to the electric motor M. did.

また、電動車両がＶｔｏＶ充電モードであるときには、電流目標値算出部３１が「ＶｔｏＶ用ＭＡＰ」から特定した電動モータＭのｄ軸及びｑ軸の電流目標値Ｉｄ，Ｉｑ（但し、Ｉｑ＝０）を用いて、電源周波数パルス出力部３９からのパルス信号が示す商用電源の周波数（５０Ｈｚ）の単相交流電力を給電ケーブル５から出力させるパターンで、インバータＩＮＶの各パワー半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６をオンオフ動作させるようにした。 When the electric vehicle is in the VtoV charging mode, the current target value calculation unit 31 specifies the current target values Id and Iq of the d-axis and q-axis of the electric motor M specified from the "MAP for VtoV" (however, Iq = 0). The power semiconductor switching elements Q1 to Q6 of the inverter INV are output from the power supply cable 5 in a pattern in which the single-phase AC power of the commercial power supply frequency (50 Hz) indicated by the pulse signal from the power supply frequency pulse output unit 39 is output from the power supply cable 5. Changed to operate on and off.

このため、電動車両の電動モータＭにバッテリの直流電力を三相交流に変換して供給するために搭載されたインバータＩＮＶを、他の電気車両Ｖのバッテリを充電するためにバッテリの直流電力を５０Ｈｚの単相交流に変換して給電ケーブル５から出力する際にも利用することができる。 Therefore, the inverter INV mounted to convert the DC power of the battery into three-phase AC and supply it to the electric motor M of the electric vehicle is used, and the DC power of the battery is used to charge the batteries of other electric vehicles V. It can also be used when converting to 50 Hz single-phase AC and outputting from the power supply cable 5.

また、ＶｔｏＶ充電モードのときに電流目標値算出部３１が「ＶｔｏＶ用ＭＡＰ」から特定するのを、励磁電流成分であるｄ軸の電流目標値Ｉｄのみとし、トルク電流成分のｑ軸の電流目標値Ｉｑは一律に０とすることから、ＶｔｏＶ充電モードにおいて電動モータＭが回転して電動車両が動いてしまうのを、確実に防止することができる。 Further, in the VtoV charging mode, the current target value calculation unit 31 specifies only the d-axis current target value Id, which is the exciting current component, from the “VtoV MAP”, and the q-axis current target of the torque current component. Since the value Iq is uniformly set to 0, it is possible to reliably prevent the electric motor M from rotating and the electric vehicle from moving in the VtoV charging mode.

なお、本実施形態では、給電ケーブル５のコンセント７に他の電気車両Ｖの充電ケーブル１１のプラグ１３が接続されたことをトリガとして、回転数出力部３７が出力するパルス信号を切替部４１が走行モード用のパルス信号からＶｔｏＶ充電モード用のパルス信号に切り替えるものとした。 In the present embodiment, the switching unit 41 transmits the pulse signal output by the rotation speed output unit 37, triggered by the connection of the plug 13 of the charging cable 11 of the other electric vehicle V to the outlet 7 of the power supply cable 5. It was decided to switch from the pulse signal for the driving mode to the pulse signal for the VtoV charging mode.

しかし、例えば、ドライバが電動車両の停車中に切替指示操作を行ったことをトリガとして、回転数出力部３７が出力するパルス信号を切替部４１が走行モード用のパルス信号からＶｔｏＶ充電モード用のパルス信号に切り替えるようにしてもよい。 However, for example, when the driver performs a switching instruction operation while the electric vehicle is stopped, the switching unit 41 changes the pulse signal output by the rotation speed output unit 37 from the pulse signal for the traveling mode to the VtoV charging mode. You may switch to a pulse signal.

また、本実施形態では、給電ケーブル５のコンセント７に他の電気車両Ｖの充電ケーブル１１のプラグ１３を接続して、他の電気車両Ｖのバッテリを充電するための単相交流電力を、他の電気車両Ｖの充電器の定格充電電流値で給電ケーブル５から出力させる場合について説明した。しかし、商用電源の代わりに家庭用電源を給電ケーブル５から出力させるように構成してもよい。 Further, in the present embodiment, the plug 13 of the charging cable 11 of the other electric vehicle V is connected to the outlet 7 of the power supply cable 5, and the single-phase AC power for charging the battery of the other electric vehicle V is supplied. The case where the electric vehicle V is output from the power supply cable 5 at the rated charging current value of the charger of the electric vehicle V has been described. However, instead of the commercial power supply, the household power supply may be configured to be output from the power supply cable 5.

その場合には、給電ケーブル５のコンセント７には家庭側のプラグ（図示せず）が接続されて、商用電源と同じ５０Ｈｚの単相交流電力が電源として家庭内の機器に給電ケーブル５を介して供給されることになる。 In that case, a household plug (not shown) is connected to the outlet 7 of the power supply cable 5, and the same 50 Hz single-phase AC power as the commercial power source is used as the power source for the household equipment via the power supply cable 5. Will be supplied.

ここで、給電ケーブル５を介して供給する単相交流電力を商用電源として使用する場合、家庭内の機器による負荷が高いと、単相交流電力の電流が不足して給電ケーブル５からの出力電圧が低下する可能性がある。 Here, when the single-phase AC power supplied via the power supply cable 5 is used as a commercial power source, if the load from the equipment in the home is high, the current of the single-phase AC power is insufficient and the output voltage from the power supply cable 5 is insufficient. May decrease.

そこで、商用電源の代わりに家庭用電源を給電ケーブル５から出力させるときに電動モータＭのｄ軸及びｑ軸の各電流目標値Ｉｄ，Ｉｑを算出するのに使用する「ＶｔｏＶ用ＭＡＰ」を、給電ケーブル５からの出力電圧別に電流目標値算出部３１に複数用意する。 Therefore, the "VtoV MAP" used to calculate the current target values Id and Iq of the d-axis and q-axis of the electric motor M when the household power supply is output from the power supply cable 5 instead of the commercial power supply is used. A plurality of current target value calculation units 31 are prepared for each output voltage from the power supply cable 5.

そして、図７に示すように、電流目標値算出部３１において、車両統合コントローラＶＣＭあるいはモータコントローラ３等でモニタした給電ケーブル５の出力電圧に対応する「ＶｔｏＶ用ＭＡＰ」を用いて、電動モータＭのｄ軸の電流目標値Ｉｄを特定する。 Then, as shown in FIG. 7, in the current target value calculation unit 31, the electric motor M is used by using the “VtoV MAP” corresponding to the output voltage of the power supply cable 5 monitored by the vehicle integrated controller VCM or the motor controller 3 or the like. The current target value Id of the d-axis of is specified.

このようにして特定した電動モータＭのｄ軸の電流目標値Ｉｄと、「０」としたｑ軸の電流目標値Ｉｑとを用いて、他の電気車両Ｖのバッテリを充電するＶｔｏＶ充電モードの時と同じようにインバータＩＮＶの各パワー半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６をオンオフ動作させて、給電ケーブル５から５０Ｈｚの単相交流電力を出力させる。 In the VtoV charging mode, the battery of another electric vehicle V is charged by using the d-axis current target value Id of the electric motor M thus specified and the q-axis current target value Iq set to “0”. The power semiconductor switching elements Q1 to Q6 of the inverter INV are turned on and off in the same manner as at the time, and the single-phase AC power of 50 Hz is output from the power supply cable 5.

これにより、給電ケーブル５に接続する家庭内の機器の負荷の変動に合わせて必要な電流値を維持した状態で、５０Ｈｚの単相交流電力を給電ケーブル５から安定して出力させることができる。 As a result, 50 Hz single-phase AC power can be stably output from the power supply cable 5 while maintaining the required current value according to the fluctuation of the load of the household equipment connected to the power supply cable 5.

なお、本発明は、電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド車（ＨＥＶ）等の電動車両の電源システムに広く適用可能である。 The present invention can be widely applied to a power supply system for an electric vehicle such as an electric vehicle (EV) or a hybrid electric vehicle (HEV).

本発明は、電動車両の電源システムにおいて利用することができる。 The present invention can be used in a power supply system for an electric vehicle.

１ 電源システム
３ モータコントローラ（コントローラ）
５ 給電ケーブル
７ コンセント（出力コネクタ）
１１ 充電ケーブル
１３ プラグ（単相交流電力の出力先のコネクタ、充電用電源コネクタ）
３１ 電流目標値算出部
３３ 電流電圧変換部
３５ 三相変換器
３７ 回転数出力部
３９ 電源周波数パルス出力部
４１ 切替部
４３ 回転数センサ
ＩＮＶ インバータ（三相出力インバータ）
Ｉｄ 電流目標値
Ｉｄ，Ｉｑ 電流目標値
Ｉｑ 電流目標値
Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗ ステータコイル
Ｍ 電動モータ（推進用モータ）
Ｎ 中性点
Ｑ１〜Ｑ６ パワー半導体スイッチング素子
Ｖ 電気車両（単相交流電力を供給する供給先、プラグインハイブリッド車両）
ＶＣＭ 車両統合コントローラ
Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ 電動モータ各相電圧 1 Power supply system 3 Motor controller (controller)
5 Power supply cable 7 Outlet (output connector)
11 Charging cable 13 Plug (connector for output of single-phase AC power, power connector for charging)
31 Current target value calculation unit 33 Current / voltage converter 35 Three-phase converter 37 Rotation speed output unit 39 Power frequency pulse output unit 41 Switching unit 43 Rotation speed sensor INV inverter (three-phase output inverter)
Id current target value Id, Iq current target value Iq current target value Lu, Lv, Lw stator coil M electric motor (propulsion motor)
N Neutral point Q1 to Q6 Power semiconductor switching element V Electric vehicle (supply destination for supplying single-phase AC power, plug-in hybrid vehicle)
VCM vehicle integrated controller Vu, Vv, Vw electric motor phase voltage

Claims (8)

電動車両のバッテリの直流電力を、スイッチング動作により、推進用モータ（Ｍ）に供給するための三相交流に変換して出力する三相出力インバータ（ＩＮＶ）と、
前記三相出力インバータ（ＩＮＶ）の各相の出力のうち１相の出力と前記推進用モータ（Ｍ）の中性点（Ｎ）との間に現れる単相交流電力を、前記電動車両の外部に出力する出力コネクタ（７）と、
前記出力コネクタ（７）からの単相交流電力の出力時に、前記１相の出力と前記中性点（Ｎ）との間に単相交流電力が現れるパターンで前記三相出力インバータ（ＩＮＶ）をスイッチングさせるコントローラ（３）と、
を備える電動車両の電源システム（１）。 A three-phase output inverter (INV) that converts the DC power of the battery of the electric vehicle into three-phase AC for supplying to the propulsion motor (M) by switching operation and outputs it.
The single-phase AC power that appears between the output of one phase of the output of each phase of the three-phase output inverter (INV) and the neutral point (N) of the propulsion motor (M) is applied to the outside of the electric vehicle. Output connector (7) that outputs to
When the single-phase AC power is output from the output connector (7), the three-phase output inverter (INV) is installed in a pattern in which the single-phase AC power appears between the output of the one phase and the neutral point (N). The switching controller (3) and
A power supply system for an electric vehicle (1). 前記コントローラ（３）は、前記バッテリの電圧と、前記推進用モータ（Ｍ）の回転数に対応する回転周波数とに基づいて決定した、前記推進用モータ（Ｍ）のトルク指令値に対応するトルクを前記推進用モータ（Ｍ）に出力させるパターンで、前記三相出力インバータ（ＩＮＶ）をスイッチングさせる請求項１記載の電動車両の電源システム（１）。 The controller (3) has a torque corresponding to a torque command value of the propulsion motor (M) determined based on the voltage of the battery and a rotation frequency corresponding to the rotation speed of the propulsion motor (M). The power supply system (1) for an electric vehicle according to claim 1, wherein the three-phase output inverter (INV) is switched in a pattern of outputting the power to the propulsion motor (M). 前記コントローラ（３）は、前記回転周波数に代わる所定周波数に基づいて決定した、前記推進用モータ（Ｍ）に出力させるトルクをゼロとするパターンで、前記三相出力インバータ（ＩＮＶ）をスイッチングさせる請求項２記載の電動車両の電源システム（１）。 The controller (3) switches the three-phase output inverter (INV) in a pattern in which the torque output to the propulsion motor (M) is set to zero, which is determined based on a predetermined frequency instead of the rotation frequency. Item 2. The power supply system for the electric vehicle according to Item 2 (1). 前記所定周波数は、前記電動車両の仕向け地域の商用電源周波数である請求項３記載の電動車両の電源システム（１）。 The power supply system (1) for an electric vehicle according to claim 3, wherein the predetermined frequency is a commercial power frequency of the destination area of the electric vehicle. 前記所定周波数は、前記出力コネクタ（７）により単相交流電力を供給する供給先（Ｖ）の要求周波数である請求項３記載の電動車両の電源システム（１）。 The power supply system (1) for an electric vehicle according to claim 3, wherein the predetermined frequency is a required frequency of a supply destination (V) for supplying single-phase AC power through the output connector (7). 前記三相出力インバータ（ＩＮＶ）のスイッチングパターンを決定するのに用いる周波数を、前記推進用モータ（Ｍ）の回転センサ（４３）で検出した回転数に対応する前記回転周波数と前記所定周波数との間で切り替える切替部（４１）をさらに備える請求項３、４又は５記載の電動車両の電源システム（１）。 The frequency used to determine the switching pattern of the three-phase output inverter (INV) is the rotation frequency corresponding to the rotation speed detected by the rotation sensor (43) of the propulsion motor (M) and the predetermined frequency. The power supply system (1) for an electric vehicle according to claim 3, 4 or 5, further comprising a switching unit (41) for switching between. 前記切替部（４１）は、前記出力コネクタ（７）に前記単相交流電力の出力先のコネクタ（１３）が接続されると、前記三相出力インバータ（ＩＮＶ）のスイッチングパターンを決定するのに用いる周波数を前記回転周波数から前記所定周波数に切り替える請求項６記載の電動車両の電源システム（１）。 When the output destination connector (13) of the single-phase AC power is connected to the output connector (7), the switching unit (41) determines the switching pattern of the three-phase output inverter (INV). The power supply system (1) for an electric vehicle according to claim 6, wherein the frequency to be used is switched from the rotation frequency to the predetermined frequency. 前記出力コネクタは、プラグインハイブリッド車両（Ｖ）の充電用電源コネクタ（１３）と接続可能である請求項１、２、３、４、５、６又は７記載の電動車両の電源システム（１）。 The power supply system (1) for an electric vehicle according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6 or 7, wherein the output connector can be connected to a power supply connector (13) for charging the plug-in hybrid vehicle (V). ..
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