JP6891762B2 - Power supply system - Google Patents
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Description
本明細書が開示する技術は、走行用モータを備える電気自動車の電力供給システムに関する。本明細書における「電気自動車」には、モータとエンジンの双方を備えるハイブリッド車、及び、燃料電池車が含まれる。 The technology disclosed herein relates to a power supply system for an electric vehicle including a traveling motor. The term "electric vehicle" as used herein includes a hybrid vehicle equipped with both a motor and an engine, and a fuel cell vehicle.
電気自動車は、電源の直流電力をモータ駆動に適した周波数の交流電力に変換するインバータを備えている。さらに、電気自動車のなかには、電源とインバータの間に、電源の直流電力の電圧を昇圧してインバータに供給する昇圧コンバータを備えるものがある。特許文献１に、昇圧コンバータとインバータを含む電力制御装置（インバータ制御器）が開示されている。 An electric vehicle is equipped with an inverter that converts DC power of a power source into AC power having a frequency suitable for driving a motor. Further, some electric vehicles are provided with a boost converter between the power supply and the inverter, which boosts the voltage of the DC power of the power supply and supplies it to the inverter. Patent Document 1 discloses a power control device (inverter controller) including a boost converter and an inverter.
インバータの主要部品はパワートランジスタである。パワートランジスタは、低温では耐圧が下がることが知られている。特許文献１の電力制御装置は、パワートランジスタの温度が低いときには昇圧コンバータの出力電圧を下げ、インバータのパワートランジスタを保護する。 The main component of the inverter is the power transistor. It is known that the withstand voltage of a power transistor decreases at a low temperature. The power control device of Patent Document 1 lowers the output voltage of the boost converter when the temperature of the power transistor is low to protect the power transistor of the inverter.
昇圧コンバータの出力電圧を下げることは、走行用モータの駆動電圧を下げることを意味する。走行用モータの駆動電圧が下がると、加速性能など、走行性能が低下してしまう。インバータの温度が低い場合は、インバータ（電力制御装置）を冷却する冷却器を停止し、インバータの温度が上がり易い状態にするのがよい。なお、冷却器の主たる冷却対象は、インバータ（電力制御装置）に含まれるパワートランジスタなどのパワーデバイスである。 Lowering the output voltage of the boost converter means lowering the drive voltage of the traction motor. When the drive voltage of the traveling motor decreases, the traveling performance such as acceleration performance deteriorates. When the temperature of the inverter is low, it is preferable to stop the cooler that cools the inverter (power control device) so that the temperature of the inverter can easily rise. The main cooling target of the cooler is a power device such as a power transistor included in an inverter (power control device).
他方、電気自動車の中には、電源の直流電力の電圧を降圧して補機バッテリ又は補機に供給するＤＣコンバータを備えるタイプがある。なお、「補機」とは、走行用モータへの電力供給を主な目的とする電源の電圧よりも低い電圧で動作する車載機器の総称である。補機バッテリは、補機への電力供給を主な目的とするバッテリであり、その出力電圧は、典型的には、１２ボルト、２４ボルト、あるいは、４８ボルトである。補機バッテリは再充電が可能なバッテリであり、上記したＤＣコンバータを介して電源の電力で充電される。ＤＣコンバータも高出力で使用していると発熱する。電気自動車の中には、電力制御装置とＤＣコンバータを一つの冷却器で冷却するタイプがある。 On the other hand, some electric vehicles are equipped with a DC converter that steps down the voltage of the DC power of the power source and supplies it to the auxiliary battery or the auxiliary machine. The "auxiliary machine" is a general term for in-vehicle devices that operate at a voltage lower than the voltage of a power source whose main purpose is to supply electric power to a traveling motor. Auxiliary battery is a battery whose main purpose is to supply power to an auxiliary machine, and its output voltage is typically 12 volt, 24 volt, or 48 volt. The auxiliary battery is a rechargeable battery, and is charged by the electric power of the power source via the DC converter described above. The DC converter also generates heat when used at high output. Among electric vehicles, there is a type in which a power control device and a DC converter are cooled by one cooler.
先に述べたように、インバータの温度が低いときには冷却器を停止してインバータの温度上昇を促進し、できるだけ早く昇圧コンバータの出力制限を解除（あるいは緩和）することが望ましい。一方、ＤＣコンバータの負荷が高い場合は冷却器を動作させる必要がある。本明細書は、低温時にできるだけ早く昇圧コンバータの出力制限を解除（あるいは緩和）することと、ＤＣコンバータの過熱を防止することの両立を図る技術を提供する。 As described above, when the temperature of the inverter is low, it is desirable to stop the cooler to promote the temperature rise of the inverter and release (or relax) the output limitation of the boost converter as soon as possible. On the other hand, when the load of the DC converter is high, it is necessary to operate the cooler. The present specification provides a technique for both releasing (or relaxing) the output limitation of the boost converter as soon as possible at a low temperature and preventing overheating of the DC converter.
本明細書が開示する電力供給システムは、電源と、電力制御装置と、ＤＣコンバータと、冷媒を循環させるポンプと、制御器と、第１及び第２温度センサを備えている。電力制御装置は、電源の直流電力の電圧を昇圧する昇圧コンバータと、昇圧された直流電力を走行用モータの駆動電力に変換するインバータを備えている。ＤＣコンバータは、電源の直流電力の電圧を降圧して補機バッテリ又は補機に供給する。冷却器のポンプは、電力制御装置とＤＣコンバータに冷媒を循環させる。制御器は、電力制御装置とＤＣコンバータとポンプを制御する。第１温度センサは、冷媒の温度を計測する。第２温度センサは、電力制御装置の温度を計測する。制御器は、冷媒の温度が所定の第１温度閾値を下回り、かつ、ＤＣコンバータに要求される出力が所定の要求出力閾値を下回ったときに、ポンプの出力を第１出力から、第１出力よりも低い第２出力へ引き下げる。制御器は、冷媒の温度が所定の第１温度閾値を下回り、かつ、電力制御装置の温度が所定の第２温度閾値を上回ったときには、昇圧コンバータの出力電圧の上限を第１上限から第１上限よりも高い第２上限へ引き上げる。 The power supply system disclosed herein includes a power source, a power control device, a DC converter, a pump that circulates refrigerant, a controller, and first and second temperature sensors. The power control device includes a boost converter that boosts the voltage of the DC power of the power source and an inverter that converts the boosted DC power into the drive power of the traveling motor. The DC converter steps down the voltage of the DC power of the power source and supplies it to the auxiliary battery or the auxiliary machine. The cooler pump circulates the refrigerant through the power controller and DC converter. The controller controls the power controller, the DC converter, and the pump. The first temperature sensor measures the temperature of the refrigerant. The second temperature sensor measures the temperature of the power control device. When the temperature of the refrigerant falls below the predetermined first temperature threshold value and the output required for the DC converter falls below the predetermined required output threshold value, the controller changes the output of the pump from the first output to the first output. Lower to a lower second output. When the temperature of the refrigerant is lower than the predetermined first temperature threshold value and the temperature of the power control device is higher than the predetermined second temperature threshold value, the controller sets the upper limit of the output voltage of the boost converter from the first upper limit to the first upper limit. Raise to the second upper limit, which is higher than the upper limit.
本明細書が開示する電力供給システムは、冷媒の温度が所定の第１温度閾値を下回り、かつ、ＤＣコンバータに要求される出力（要求出力）が所定の要求出力閾値を下回ったときには、ポンプの出力を第１出力から、第１出力よりも低い第２出力へ引き下げる。ＤＣコンバータに対する要求出力が小さいときには、ポンプの出力を下げてもＤＣコンバータの温度上昇は緩やかである。一方、ポンプの出力を下げると電力制御装置を通過する冷媒の流量が減り、電力制御装置（インバータ）が暖まり易くなる。そして、電力制御装置（インバータ）が暖まったら、昇圧コンバータの出力電圧の上限を引き上げる（制限を解除又は緩和する）。昇圧コンバータの出力電圧の上限を引き上げることで、低下した走行用モータの走行性能を回復することができる。他方、ＤＣコンバータに対する要求出力が所定の要求出力閾値を上回っている場合は、ＤＣコンバータの温度は上昇し易くなっているので、ポンプの出力は下げない。上記の制御器の処理により、低温時にできるだけ早く昇圧コンバータの出力制限を解除（あるいは緩和）することと、ＤＣコンバータの過熱を防止することの両立が図れる。 In the power supply system disclosed in the present specification, when the temperature of the refrigerant is lower than the predetermined first temperature threshold value and the output (required output) required for the DC converter is lower than the predetermined required output threshold value, the pump The output is reduced from the first output to the second output, which is lower than the first output. When the required output for the DC converter is small, the temperature rise of the DC converter is gradual even if the output of the pump is reduced. On the other hand, when the output of the pump is lowered, the flow rate of the refrigerant passing through the power control device is reduced, and the power control device (inverter) is easily warmed up. Then, when the power control device (inverter) warms up, the upper limit of the output voltage of the boost converter is raised (the limit is released or relaxed). By raising the upper limit of the output voltage of the boost converter, it is possible to recover the reduced running performance of the running motor. On the other hand, when the required output for the DC converter exceeds a predetermined required output threshold value, the temperature of the DC converter tends to rise, so that the output of the pump is not lowered. By the above-mentioned processing of the controller, it is possible to achieve both the release (or relaxation) of the output limitation of the boost converter as soon as possible at low temperature and the prevention of overheating of the DC converter.
本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。 Details of the techniques disclosed herein and further improvements will be described in the "Modes for Carrying Out the Invention" below.
図面を参照して実施例の電力供給システム１０を説明する。電力供給システム１０は、電気自動車１００に搭載されている。図１に、実施例の電力供給システム１０を含む電気自動車１００の電力系のブロック図を示す。電気自動車１００は、走行用モータ３１で走行する。走行用モータ３１の出力トルクはギアセット３２を介して駆動輪３３に伝達される。
The
図１における点線矢印線は、信号線を表しており、実線は電力の伝送経路を表している。 The dotted arrow line in FIG. 1 represents a signal line, and the solid line represents a power transmission path.
電力供給システム１０は、メインバッテリ１１と、電力制御装置１２と、ＤＣコンバータ１３と、制御器１４と、冷却器２０と、第１温度センサ１６と、第２温度センサ１７を備えている。図１における「ＣＮＴＬ」の文字は、制御器（Controller）を意味している。電力供給システム１０は、走行用モータ３１と、補機バッテリ４１及び補機４２に電力を供給するシステムである。なお、補機４２とは、メインバッテリ１１の出力電圧よりも低い電圧で動作する車載機器の総称である。走行用モータ３１に電力を供給するメインバッテリ１１の出力電圧は、１００ボルト以上であり、一方、補機４２の動作電圧は、１００ボルトよりも低い。補機４２の動作電圧は、例えば１２ボルトあるいは２４ボルトである。
The
図１には、補機４２として、カーナビゲーション４２１、ルームランプ４２２、電動シフト装置４２３が描かれている。他にも多数の補機があるが、それらの図示は省略した。補機４２は、車内に張り巡らされている補機電力線４０を通じて補機バッテリ４１から電力供給を受ける。なお、補機系の負極は、グランドを通じて接続されている。車両の導電性のボディが補機系のグランドに相当する。
In FIG. 1, a
補機バッテリ４１の出力電圧は、補機４２の動作電圧にほぼ等しい。補機バッテリ４１は、ＤＣコンバータ１３を介してメインバッテリ１１の電力で充電される。ＤＣコンバータ１３はメインバッテリ１１の直流電力の電圧を降圧して補機電力線４０に供給する。即ち、ＤＣコンバータ１３は、メインバッテリ１１の直流電力の電圧を降圧して補機バッテリ４１または補機４２に供給する。
The output voltage of the
電力制御装置１２は、メインバッテリ１１の直流電力の電圧を昇圧する昇圧コンバータ１２１と、昇圧された直流電力を走行用モータ３１の駆動電力（交流電力）に変換するインバータ１２２を備えている。走行用モータ３１の駆動電圧は、車速、アクセル開度により変化する。走行用モータ３１の駆動電圧は、例えば、２００ボルト（メインバッテリ１１の出力電圧）から６００ボルトの間で変化する。アクセル開度が大きいほど、走行用モータ３１の目標駆動電圧は高くなる。走行用モータ３１の目標駆動電圧がメインバッテリ１１の出力電圧よりも高い場合、昇圧コンバータ１２１が、メインバッテリ１１の出力電力の電圧を目標駆動電圧まで昇圧する。インバータ１２２は、昇圧された直流電力を、アクセル開度と車速に応じて、走行用モータ３１の駆動に適した周波数の交流電力に変換する。昇圧コンバータ１２１とインバータ１２２は、電力変換の主要な部品として、パワートランジスタを多数含んでおり、それらのパワートランジスタは、制御器１４によって制御される。即ち、制御器１４は、昇圧コンバータ１２１とインバータ１２２を制御する。
The
昇圧コンバータ１２１とインバータ１２２の間には、電圧センサ１５が備えられている。また、インバータ１２２にはその温度を計測する温度センサ（第２温度センサ１７）が備えられている。インバータ１２２の温度とは、インバータ１２２が有するパワートランジスタの温度である。電圧センサ１５の計測データと第２温度センサ１７の計測データは制御器１４に送られる。
A
電圧センサ１５は、昇圧コンバータ１２１の出力電圧を計測する。なお、走行用モータ３１は、ブレーキペダルが踏まれたときに車両の慣性力を使って発電する。走行用モータ３１が発電した電力は回生電力と呼ばれる。インバータ１２２は、交流の回生電力を直流電力に変換することもできる。昇圧コンバータ１２１は、直流電力に変換された回生電力を降圧することもできる。すなわち、昇圧コンバータ１２１は、一方端から他方端へ向けて電圧を昇圧する昇圧機能と、他方端から一方端へ向けて電圧を降圧する降圧機能を有する双方向ＤＣ−ＤＣコンバータである。しかし、本実施例では、昇圧機能だけに着目するので、符号１２１を付したデバイスを昇圧コンバータと称する。
The
昇圧コンバータ１２１、インバータ１２２、ＤＣコンバータ１３は、メインバッテリ１１の大電力を扱う高電圧系であり、発熱する。そこで、電力供給システム１０は、それらを冷却する冷却器２０を備えている。冷却器２０は、ポンプ２１、循環路２２、ラジエータ２３を備えている。循環路は、昇圧コンバータ１２１とインバータ１２２とＤＣコンバータ１３とラジエータ２３をつないでいる。ポンプ２１が、冷媒を、循環路２２、即ち、昇圧コンバータ１２１とインバータ１２２とＤＣコンバータ１３とラジエータ２３の間で循環させる。冷媒は、典型的には、水、あるいは、ＬＬＣ（Long Life Coolant）である。循環路２２のインバータ出口付近に第１温度センサ１６が取り付けられている。第１温度センサ１６は、インバータ１２２を通過した冷媒の温度を計測する。第１温度センサ１６の計測データも制御器１４に送られる。制御器１４は、第１温度センサ１６の計測データ（冷媒温度）、及び、その他の情報に基づいて、ポンプ２１を制御する。制御器１４は、ポンプ２１の出力を制御する。ポンプ２１の出力は、ポンプ２１の吐出流量で量ることができる。
The
冷却器２０の主な目的は、昇圧コンバータ１２１とインバータ１２２とＤＣコンバータ１３が過熱しないように冷却することである。一方、インバータ１２２のパワートランジスタは、低温だと耐圧性能が下がる。例えば、寒冷地で電気自動車１００の起動直後など、インバータ１２２の温度が低い場合、高電圧を流すとダメージを受けるおそれがある。そこで、制御器１４は、インバータ１２２の温度が低い場合には、昇圧コンバータ１２１の出力電圧の上限を下げ、インバータ１２２に高電圧の電力が流れないようにする。一方、昇圧コンバータ１２１の出力電圧は走行用モータ３１の駆動電圧であるため、昇圧コンバータ１２１の出力上限を下げることは、走行用モータ３１の性能（走行性能）が下がることを意味する。昇圧コンバータ１２１の出力電圧の上限は、できるだけ高いことが望ましい。制御器１４は、インバータ１２２の温度が低い場合、昇圧コンバータ１２１の出力上限を下げる。しかし、制御器１４は、所定の条件が成立したときには冷却器２０の出力を下げてインバータ１２２（パワートランジスタ）の温度上昇を促進し、できるだけ速やかに昇圧コンバータ１２１の上限の制限が解除（あるいは緩和）されるようにする。ただし、冷却器２０は、ＤＣコンバータ１３も冷却するので、ＤＣコンバータ１３の過熱を防ぐことと、昇圧コンバータ１２１の上限を解除あるいは緩和することの両立を図る必要がある。
The main purpose of the cooler 20 is to cool the
昇圧コンバータ１２１と冷却器２０は制御器１４に制御される。まず、制御器１４のシステム制御の基本を説明する。制御器１４は、第１温度センサ１６によって計測される冷媒温度に応じて冷却器２０のポンプ２１の出力を決定する。また、制御器１４は、冷媒温度が低い場合は、インバータ１２２に高い電圧が印加されないように、昇圧コンバータ１２１の出力電圧の上限を制御する。別言すれば、昇圧コンバータ１２１の出力電圧を制限する。
The
図２は、冷媒温度と昇圧コンバータ１２１の出力電圧の上限との関係（図２上のグラフ）と、冷媒温度とポンプ出力の関係（図２の下のグラフ）を示している。制御器１４は、通常は、図２のグラフＧ２の関係に基づいて、ポンプ２１の出力を決定する。グラフＧ２が示すように、制御器１４は、冷媒温度が高いほど、ポンプ２１の出力を高める。制御器１４は、冷媒温度が高いほど、ポンプ２１の出力を高めてインバータ１２２などを強力に冷却する。
FIG. 2 shows the relationship between the refrigerant temperature and the upper limit of the output voltage of the boost converter 121 (graph in the upper part of FIG. 2) and the relationship between the refrigerant temperature and the pump output (graph in the lower part of FIG. 2). The
また、制御器１４は、冷媒温度が第１冷媒温度閾値Ｔ１を下回るまでは、昇圧コンバータ１２１の出力電圧の上限を、通常電圧上限Ｖｕ０に設定している。制御器１４は、アクセル開度と車速に応じて、昇圧コンバータ１２１の出力電圧を、Ｖｂｔから通常電圧上限Ｖｕ０の間で調整する。ここで電圧Ｖｂｔは、メインバッテリ１１の出力電圧である。昇圧コンバータ１２１が停止すると、その出力電圧は、メインバッテリ１１の出力電圧Ｖｂｔに等しくなる。
Further, the
冷媒温度が第１冷媒温度閾値Ｔ１を下回ると、制御器１４は、昇圧コンバータ１２１の出力電圧の上限を通常電圧上限Ｖｕ０から第１電圧上限Ｖｕ１へ引き下げる。このとき、制御器１４は、アクセル開度と車速に応じて、昇圧コンバータ１２１の出力電圧を、Ｖｂｔから第１電圧上限Ｖｕ１の間で調整する。
When the refrigerant temperature falls below the first refrigerant temperature threshold T1, the
冷媒温度がさらに第２冷媒温度閾値Ｔ２を下回ると、制御器１４は、昇圧コンバータ１２１の出力電圧の上限を第２電圧上限Ｖｕ２へ引き下げる。ここで、第２電圧上限Ｖｕ２は、第１電圧上限Ｖｕ１よりも小さい値である。制御器１４は、アクセル開度と車速に応じて、昇圧コンバータ１２１の出力電圧を、Ｖｂｔから第２電圧上限Ｖｕ２の間で調整する。
When the refrigerant temperature further falls below the second refrigerant temperature threshold T2, the
制御器１４は、冷媒温度が低いほど、昇圧コンバータ１２１の出力電圧を制限する。冷媒温度が低いほど、昇圧コンバータ１２１の出力電圧の上限を引き下げるのは、低温になるほど、インバータ１２２のパワートランジスタの耐圧が下がるからである。
The
図３に、制御器１４が実行するシステム制御のフローチャートを示す。制御器１４は、冷媒温度を所定の第１冷媒温度閾値Ｔ１と比較する（ステップＳ２）。冷媒温度が第１冷媒温度閾値Ｔ１を上回っているとき、制御器１４は、ポンプ制御で採用するマップとして通常マップを選択する（ステップＳ２：ＮＯ、Ｓ５）。ここで、通常マップとは、図２で示したグラフＧ２を意味する。制御器１４は、通常マップ（即ち、グラフＧ２）の関係に基づいて、ポンプ出力を決定する。
FIG. 3 shows a flowchart of system control executed by the
冷媒温度が第１冷媒温度閾値Ｔ１を下回っている場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）、制御器１４は、次に、ＤＣコンバータ１３への要求出力を要求出力閾値Ｖｏｔｈと比較する（ステップＳ３）。ここで、要求出力とは、制御器１４が、補機４２の総消費電力と、補機バッテリ４１の残量から決定する。制御器１４は、補機４２の総消費電力が大きいほど、要求出力を高くする。また、制御器１４は、補機バッテリ４１の残量が少ないほど、要求出力を高くする。要求出力が要求出力閾値Ｖｏｔｈを上回っている場合、制御器１４は、冷却器２０のポンプ制御に採用するマップとして、通常マップを選択する（ステップＳ３：ＮＯ、Ｓ５）。通常マップについては、先に説明した通りである。
When the refrigerant temperature is below the first refrigerant temperature threshold T1 (step S2: YES), the
ＤＣコンバータ１３に対する要求出力が要求出力閾値Ｖｏｔｈよりも低い場合、制御器１４は、ポンプ制御に用いるマップとして、低出力マップを選択する（Ｓ３：ＹＥＳ、Ｓ４）。低出力マップとは、図２下のグラフにおいて点線で示されたグラフＧ４の関係を意味する。グラフＧ４は、第１冷媒温度閾値Ｔ１より低い領域において、ポンプ２１の出力を、通常マップ（グラフＧ２）のときよりも低くするためのマップである。制御器１４は、冷媒温度が第１冷媒温度閾値Ｔ１を下回り、かつ、ＤＣコンバータ１３に要求される出力が要求出力閾値Ｖｏｔｈを下回ったときに、ポンプ２１の出力を通常マップ（グラフＧ２）から、通常マップよりも低い低出力マップ（グラフＧ４）へ引き下げる。
When the required output to the
次に制御器１４は、第２温度センサ１７によって計測されるインバータ１２２の温度を、トランジスタ温度閾値Ｔｔ＿ｔｈと比較する（ステップＳ６）。なお、インバータ１２２の温度は、インバータ１２２が有するパワートランジスタの温度を意味する。インバータ１２２の温度がトランジスタ温度閾値Ｔｔ＿ｔｈを下回っている場合、制御器１４は、昇圧コンバータ１２１の出力電圧の上限を設定するデータとして、通常上限マップを選択する（ステップＳ６：ＮＯ、Ｓ８）。ここで、通常上限マップとは、図２で示したグラフＧ１を意味する。制御器１４は、通常上限マップ（即ち、グラフＧ１）の関係に基づいて、昇圧コンバータ１２１の出力電圧の上限を設定する。なお、先に説明したように、制御器１４は、冷媒温度が低い場合、昇圧コンバータ１２１の出力電圧を制限する。グラフＧ１において、第１冷媒温度閾値Ｔ１よりも低い範囲では、昇圧コンバータ１２１の出力電圧の上限が、通常電圧上限Ｖｕ０よりも低くなっていることが、昇圧コンバータ１２１の出力電圧を制限することを意味する。
Next, the
インバータ１２２の温度がトランジスタ温度閾値Ｔｔ＿ｔｈを上回っている場合、制御器１４は、昇圧コンバータ１２１の出力電圧の上限を設定するデータとして、緩和上限マップを選択する（ステップＳ６：ＹＥＳ、Ｓ７）。緩和上限マップとは、図２上のグラフにおいて点線で示されたグラフＧ３の関係を意味する。制御器１４は、緩和上限マップ（即ち、グラフＧ３）の関係に基づいて、昇圧コンバータ１２１の出力電圧の上限を設定する。グラフＧ３は、冷媒温度が第１冷媒温度閾値Ｔ１より低い領域において、昇圧コンバータ１２１の出力電圧の上限をグラフＧ１の場合よりも緩和するためのマップである。制御器１４は、冷媒温度が第１冷媒温度閾値Ｔ１を下回り、かつ、インバータ１２２の温度がトランジスタ温度閾値Ｔｔ＿ｔｈを上回ったときには、昇圧コンバータ１２１の出力電圧の上限を通常マップ（グラフＧ１）から緩和上限マップ（グラフＧ３）へ引き上げる。なお、緩和上限マップ（グラフＧ３）は、冷媒温度が第１冷媒温度閾値Ｔ１よりも低い範囲において、昇圧コンバータ１２１の出力電圧の上限を通常マップ（グラフＧ１）の場合よりも緩和するためのマップである。冷媒温度が第１冷媒温度閾値Ｔ１を上回る範囲では、緩和上限マップ（グラフＧ３）は、通常上限マップ（グラフＧ１）に一致する。
When the temperature of the
図３の処理は、次の利点を与える。インバータ１２２の温度（パワートランジスタの温度）がトランジスタ温度閾値Ｔｔ＿ｔｈを下回っているとき、パワートランジスタの耐圧が低くなるので、制御器１４は、通常上限マップ（即ちグラフＧ１）に基づいて、昇圧コンバータ１２１の出力電圧の上限を下げる。昇圧コンバータ１２１の出力電圧の上限を下げると、電気自動車１００の走行性能が下がる。
The process of FIG. 3 provides the following advantages. When the temperature of the inverter 122 (the temperature of the power transistor) is lower than the transistor temperature threshold Tt_th, the withstand voltage of the power transistor becomes low, so that the
一方、制御器１４は、通常マップに基づいて、冷却器２０のポンプ２１を制御する。ただし、制御器１４は、冷媒温度が第１冷媒温度閾値Ｔ１を下回り、かつ、ＤＣコンバータへの要求出力が、要求出力閾値Ｖｏｔｈを下回っているときには、ポンプ２１の出力を決定するマップを、通常マップ（グラフＧ２）から低出力マップ(グラフＧ４）へと引き下げる。そうすると、インバータ１２２に供給される冷媒の流量が下がるので、インバータ１２２の温度が上昇し易くなる。インバータの温度（パワートランジスタの温度）がトランジスタ温度閾値Ｔｔ＿ｔｈを上回ると、制御器１４は、昇圧コンバータ１２１の出力電圧の上限を定めるマップを通常上限マップ（グラフＧ１）から緩和上限マップ（グラフＧ３）へ引き上げる。その結果、電気自動車１００の走行性能が戻る。
On the other hand, the
なお、冷媒温度が第１冷媒温度閾値Ｔ１を下回っていても、ＤＣコンバータ１３に対する要求出力が要求出力閾値Ｖｏｔｈを上回っているときには、制御器１４は、ポンプ２１の出力を決定するのに低出力マップ（グラフＧ４）は使わず、通常マップ（グラフＧ２）を選択する。ＤＣコンバータ１３に対する要求出力が要求出力閾値Ｖｏｔｈを上回っているときには、ＤＣコンバータ１３の温度が上昇し易いので、制御器１４は、ＤＣコンバータ１３の冷却を優先する。
Even if the refrigerant temperature is lower than the first refrigerant temperature threshold T1, when the required output for the
上記のとおり、実施例の電力供給システムは、低温時にできるだけ早く昇圧コンバータ１２１の出力制限を解除（あるいは緩和）することと、ＤＣコンバータ１３の過熱を防止することの両立を図ることができる。
As described above, the power supply system of the embodiment can achieve both the release (or relaxation) of the output limitation of the
実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。図３のステップＳ４では、制御器１４は、低出力マップ（図２のグラフＧ４）を選択し、ポンプ２１を制御する。ステップＳ４では、低出力マップを選択するのに代えて、ポンプ２１を停止してもよい。
The points to be noted regarding the technique described in the examples will be described. In step S4 of FIG. 3, the
制御器１４が行う処理は、単独のＣＰＵが行うのではなく、相互に通信可能な複数のＣＰＵ（制御器）が共同して実現するものであってもよい。
The processing performed by the
実施例における第１冷媒温度閾値Ｔ１が、第１温度閾値の一例に相当する。実施例におけるトランジスタ温度閾値Ｔｔ＿ｔｈが、第２温度閾値の一例に相当する。実施例における通常マップ（グラフＧ２）が、第１出力の一例に相当し、低出力マップ（グラフＧ４）が、第２出力の一例に相当する。実施例の通常上限マップ（グラフＧ１）が、第１上限の一例に相当し、緩和上限マップ（グラフＧ３）が、第２上限の一例に相当する。 The first refrigerant temperature threshold T1 in the examples corresponds to an example of the first temperature threshold. The transistor temperature threshold Tt_th in the examples corresponds to an example of the second temperature threshold. The normal map (graph G2) in the embodiment corresponds to an example of the first output, and the low output map (graph G4) corresponds to an example of the second output. The normal upper limit map (graph G1) of the embodiment corresponds to an example of the first upper limit, and the relaxation upper limit map (graph G3) corresponds to an example of the second upper limit.
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。 Although specific examples of the present invention have been described in detail above, these are merely examples and do not limit the scope of claims. The techniques described in the claims include various modifications and modifications of the specific examples illustrated above. The technical elements described herein or in the drawings exhibit their 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 techniques illustrated in the present specification or drawings can achieve a plurality of purposes at the same time, and achieving one of the purposes itself has technical usefulness.
１０：電力供給システム
１１：メインバッテリ
１２：電力制御装置
１３：ＤＣコンバータ
１４：制御器
１５：電圧センサ
１６：第１温度センサ
１７：第２温度センサ
２０：冷却器
２１：ポンプ
２２：循環路
２３：ラジエータ
３１：走行用モータ
３２：ギアセット
３３：駆動輪
４０：補機電力線
４１：補機バッテリ
４２：補機
１００：電気自動車
１２１：昇圧コンバータ
１２２：インバータ
４２１：カーナビゲーション
４２２：ルームランプ
４２３：電動シフト装置
10: Power supply system 11: Main battery 12: Power control device 13: DC converter 14: Controller 15: Voltage sensor 16: First temperature sensor 17: Second temperature sensor 20: Cooler 21: Pump 22: Circulation path 23 : Radiator 31: Traveling motor 32: Gear set 33: Drive wheel 40: Auxiliary power line 41: Auxiliary battery 42: Auxiliary 100: Electric vehicle 121: Boost converter 122: Inverter 421: Car navigation 422: Room lamp 423: Electric shift device
Claims (1)
前記電源の直流電力の電圧を昇圧する昇圧コンバータと、昇圧された前記直流電力を走行用モータの駆動電力に変換するインバータを備えている電力制御装置と、
前記電源の直流電力の電圧を降圧して補機バッテリ又は補機に供給するＤＣコンバータと、
前記電力制御装置と前記ＤＣコンバータに冷媒を循環させるポンプと、
前記電力制御装置と前記ＤＣコンバータと前記ポンプを制御する制御器と、
前記冷媒の温度を計測する第１温度センサと、
前記電力制御装置の温度を計測する第２温度センサと、
を備えており、前記制御器は、
前記冷媒の温度が高いほど前記ポンプの出力が大きくなるように規定された通常マップに基づいて前記ポンプの出力を制御し、
前記冷媒の温度が低いほど前記昇圧コンバータの出力電圧の上限が低くなるように規定された通常上限マップに基づいて前記昇圧コンバータの上限を決定するとともに、
前記冷媒の温度が所定の第１温度閾値を下回り、かつ、前記ＤＣコンバータに要求される出力が所定の要求出力閾値を下回ったときに、同一の前記冷媒の温度に対して前記通常マップで規定された出力よりも低い出力が規定された低出力マップに基づいて前記ポンプの出力を制御し、
前記低出力マップが選択されており、かつ、前記電力制御装置の温度が所定の第２温度閾値を上回ったときには、同一の前記冷媒の温度に対して前記通常上限マップで規定された上限よりも高い上限が規定された緩和上限マップに基づいて前記昇圧コンバータの上限を決定する、
電力供給システム。 Power supply and
A power control device including a boost converter that boosts the voltage of the DC power of the power source and an inverter that converts the boosted DC power into the drive power of the traveling motor.
A DC converter that steps down the DC power voltage of the power source and supplies it to the auxiliary battery or auxiliary equipment.
A pump that circulates refrigerant through the power control device and the DC converter,
The power controller, the DC converter, the controller that controls the pump, and the controller.
A first temperature sensor that measures the temperature of the refrigerant,
A second temperature sensor that measures the temperature of the power control device,
The controller is equipped with
The output of the pump is controlled based on a normal map defined so that the higher the temperature of the refrigerant, the larger the output of the pump.
The upper limit of the boost converter is determined based on a normal upper limit map defined so that the lower the temperature of the refrigerant is, the lower the upper limit of the output voltage of the boost converter is.
When the temperature of the refrigerant is lower than the predetermined first temperature threshold value and the output required for the DC converter is lower than the predetermined required output threshold value, the temperature of the same refrigerant is defined by the normal map. Control the output of the pump based on a defined low output map with an output lower than the specified output.
When the low output map is selected and the temperature of the power control device exceeds a predetermined second temperature threshold, the temperature of the same refrigerant exceeds the upper limit specified in the normal upper limit map. The upper limit of the boost converter is determined based on the relaxation upper limit map in which a high upper limit is defined.
Power supply system.
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