WO2018066624A1 - 電源システム制御装置 - Google Patents

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WO2018066624A1
WO2018066624A1 PCT/JP2017/036208 JP2017036208W WO2018066624A1 WO 2018066624 A1 WO2018066624 A1 WO 2018066624A1 JP 2017036208 W JP2017036208 W JP 2017036208W WO 2018066624 A1 WO2018066624 A1 WO 2018066624A1
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WO
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relay
battery
control unit
power
power supply
Prior art date
Application number
PCT/JP2017/036208
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English (en)
French (fr)
Inventor
征輝 西山
広文 山下
Original Assignee
株式会社デンソー
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L1/00Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60RVEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R16/00Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for
    • B60R16/02Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements
    • B60R16/03Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements for supply of electrical power to vehicle subsystems or for
    • B60R16/033Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements for supply of electrical power to vehicle subsystems or for characterised by the use of electrical cells or batteries
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Definitions

  • This disclosure relates to a power supply system control device.
  • a vehicle control device that suppresses a load dump when the relay is switched from on to off during power generation.
  • a DCDC converter is interposed between a low voltage line and a high voltage line. Further, the DCDC converter is operated after the main relay is turned off.
  • the power supply system control device of the present disclosure includes a relay control unit and a charge state control unit.
  • the relay control unit controls a relay unit that switches permission or prohibition of power feeding from a first power source that supplies power to a main motor that is a driving source of the vehicle.
  • the charge state control unit controls the charge state of the second power source.
  • the second power source is connected between the first power source and the main motor, and supplies power to the load.
  • the charge state control unit performs charge amount reduction control for reducing the charge amount of the second power source in a relay-off preparation stage before the abnormality is determined to be interrupted and the relay unit may be interrupted.
  • the charge amount of the second power source is reduced in preparation for the case where the relay unit is turned off. Therefore, even when the relay unit is turned off during regeneration of the main motor, the second power source can be charged, so that the regenerative drive of the main motor can be continued and deterioration of drivability can be prevented. it can.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a vehicle according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating the control device according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating charge amount reduction control according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a time chart for explaining the charge amount reduction control according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating charge amount reduction control according to the second embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a vehicle according to another embodiment.
  • FIGS. 1 and 2 A first embodiment is shown in FIGS.
  • a control device 50 as a power supply system control device is applied to a vehicle 90.
  • the vehicle 90 of the present embodiment is an EV vehicle that travels with the driving force of the main motor 3.
  • the main motor 3 of the present embodiment is a permanent magnet type synchronous three-phase AC rotating electric machine, and is a so-called “motor generator” having both a function as an electric motor and a function as a generator.
  • the main motor 3 is appropriately referred to as “MG”.
  • the main motor 3 is provided with a rotation angle sensor 4 that detects the rotation angle.
  • the driving force of the main motor 3 is transmitted to the drive shaft 91.
  • the driving force transmitted to the drive shaft 91 rotates the front wheel 95 which is a drive wheel via the differential gear 92 and the axle 93.
  • a transmission may be provided between the main motor 3 and the differential gear 92.
  • the transmission may be a continuously variable transmission or a multi-stage transmission.
  • Brake 97 is provided on front wheel 95 and rear wheel 96.
  • the brake 97 is a friction braking device such as a disc brake.
  • the vehicle 90 is braked by the regenerative brake of the main motor 3 and the frictional force of the brake 97.
  • FIG. 1 in order to avoid complication, the control lines for one brake 97 are shown, and the control lines for the other are omitted.
  • the power supply system 1 includes a main battery 10 as a first power supply, a relay unit 15, an inverter 20, a DCDC converter 41, an auxiliary battery 42 as a second power supply, a load 45, and a control device 50.
  • the main battery 10 is a direct current power source constituted by a rechargeable secondary battery such as nickel metal hydride or lithium ion.
  • Main battery 10 is controlled such that the SOC (State Of Charge) is within a predetermined range.
  • the electric power of the main machine battery 10 is mainly supplied to the main machine motor 3 via the inverter 20 and used for driving the main machine motor 3.
  • the main battery 10 is charged with electric power generated by the regeneration of the main motor 3.
  • the main battery 10 has a higher voltage than the auxiliary battery 42.
  • a configuration from the main battery 10 to the main motor 3 is referred to as a “high voltage system”, and the auxiliary battery 42 and the load 45 are referred to as a “low voltage system”.
  • Relay unit 15 is provided between main unit battery 10 and inverter 20.
  • the relay unit 15 includes a high potential side relay 16 provided on the high potential side wiring 11 and a low potential side relay 17 provided on the low potential side wiring 12.
  • the high potential side relay 16 and the low potential side relay 17 may be mechanical relays or semiconductor relays.
  • Relay unit 15 switches between conduction and cutoff between main unit battery 10 and each component of the high voltage system. When the relay unit 15 is turned on, the main battery 10 and the high-voltage components are electrically connected, and when the relay unit 15 is turned off, the main battery 10 and the high-voltage components are shut off.
  • the inverter 20 includes a drive circuit 21, a capacitor 25, and an MG control unit 52.
  • control unit is described as “ECU”.
  • Drive circuit 21 includes a three-phase inverter having six switching elements 211-216.
  • the switching elements 211 to 216 are all IGBTs and are provided so as to be able to dissipate heat on both sides.
  • the drive circuit 21 is cooled by an inverter cooler (not shown) through which cooling water circulates.
  • the switching elements 211 to 213 connected to the high potential side are connected to the collectors of the low potential side switching elements 214 to 216 whose collectors are connected to the high potential side wiring 11 and whose emitters are respectively paired.
  • the emitters of the switching elements 214 to 216 connected to the low potential side are connected to the low potential side wiring 12.
  • a connection point between the paired high potential side switching elements 211 to 213 and the low potential side switching elements 214 to 216 is connected to one end of each phase winding of the main motor 3.
  • the high-potential side switching elements 211 to 213 and the low-potential side switching elements 214 to 216 are alternately and complementarily turned on and off based on the drive signal from the MG control unit 52.
  • the inverter 20 converts the DC power into three-phase AC power by controlling the on / off operation of the switching elements 211 to 216, and outputs it to the main motor 3.
  • a boost converter (not shown) is provided between the drive circuit 21 and the relay unit 15, and a voltage boosted by the boost converter is applied to the drive circuit 21.
  • the capacitor 25 is connected to the drive circuit 21 in parallel.
  • the DCDC converter 41 is connected to the high potential side wiring 11 and the low potential side wiring 12 between the relay unit 15 and the inverter 20. By providing the DCDC converter 41, power can be exchanged between the high voltage system and the low voltage system by voltage transformation.
  • the DCDC converter 41 may be a step-down type that steps down a high-voltage voltage, or may be a step-up / step-down type.
  • the auxiliary battery 42 is a secondary battery such as a lead storage battery and supplies power to the load 45.
  • the load 45 includes a battery blower that cools the main battery 10, an electric power steering device, an air conditioner, and the like. Hereinafter, description will be made assuming that the load 45 is a battery blower.
  • the control device 50 includes a vehicle control unit 51, an MG control unit 52, a battery control unit 53, a brake control unit 55, and the like.
  • the vehicle control unit 51, the MG control unit 52, the battery control unit 53, and the brake control unit 55 are all composed mainly of a microcomputer or the like.
  • Each process in the vehicle control unit 51, the MG control unit 52, the battery control unit 53, and the brake control unit 55 is a software process in which a CPU stores a program stored in advance in a substantial memory device such as a ROM. There may be hardware processing by a dedicated electronic circuit.
  • the vehicle control unit 51, the MG control unit 52, the battery control unit 53, and the brake control unit 55 are connected via a vehicle communication network 60 such as a CAN (Controller Area Network), and can exchange information.
  • a vehicle communication network 60 such as a CAN (Controller Area Network)
  • the vehicle control unit 51 acquires signals from an accelerator sensor, a shift switch, a brake switch, a vehicle speed sensor, and the like (not shown), and controls the entire vehicle 90 based on the acquired signals.
  • the vehicle control unit 51 calculates a torque command value trq * related to driving of the main motor 3 based on the accelerator opening and the vehicle speed SP. Torque command value trq * is output to MG control unit 52. Further, the vehicle control unit 51 controls the charge amount of the auxiliary battery 42 by controlling the driving of the DCDC converter 41 and the load 45.
  • the vehicle control unit 51 corresponds to a “charge state control unit”.
  • the MG control unit 52 controls the driving of the main motor 3 by controlling the on / off operation of the switching elements 211 to 216 based on the torque command value trq * and the detection value of the rotation angle sensor 4 and the like.
  • driving of the main motor 3 is controlled by current feedback control. Instead of the current feedback control, torque feedback control or the like may be used.
  • the battery control unit 53 acquires information such as voltage, current, temperature, and SOC of the main battery 10 as main battery information.
  • the battery control unit 53 monitors the state of the main battery 10 so that the SOC of the main battery 10 is within a predetermined range.
  • Battery control unit 53 determines abnormality of main unit battery 10 based on main unit battery information. When the abnormality of the main unit battery 10 is confirmed, the battery control unit 53 turns off the relay unit 15 and disconnects the main unit battery 10 from the drive circuit 21 and the main unit motor 3.
  • the abnormality of the main battery 10 includes a voltage abnormality in which the voltage deviates from the normal range, an overcurrent abnormality in which the current exceeds the upper limit value, and an SOC abnormality in which the SOC deviates from the normal range.
  • a high voltage abnormality will be described as an example of the abnormality of the main battery 10.
  • the relay unit 15 when the state where the voltage of the main battery 10 exceeds the high voltage abnormality confirmed value Vm_th1 is continued for a predetermined period, the relay unit 15 is turned off as the abnormality confirmed.
  • the battery control unit 53 governs the on / off control of the relay unit 15 and corresponds to the “relay control unit”.
  • the brake control unit 55 controls the brake 97.
  • the relay unit 15 is cut off in order to prevent thermal runaway of the main battery 10. If the relay unit 15 is interrupted during regeneration of the main motor 3, current flows through the capacitor 25. Depending on the capacity of the capacitor 25, the high voltage system may become overvoltage. When an overvoltage is applied, stress is applied to components such as the switching elements 211 to 216, the capacitor 25, and the DCDC converter 41. Also, depending on the applied voltage, there is a risk of component failure or the like.
  • the relay unit 15 when the relay unit 15 is turned off during regeneration of the main motor 3, the power generated by regeneration is supplied to the low-voltage system via the DCDC converter 41, so that the voltage increase of the high-voltage system can be suppressed. .
  • the auxiliary battery 42 when the relay unit 15 is turned off is almost fully charged, power cannot be supplied to the low-voltage system, so that regeneration of the main motor 3 needs to be reduced or stopped.
  • the regeneration of the main motor 3 is reduced or stopped, the regenerative braking force is reduced, and the drivability may be deteriorated.
  • the charge amount of the auxiliary battery 42 is reduced in advance. Prepare for 15 off. Note that “before the abnormality is confirmed and the relay unit 15 may be turned off” means that the relay unit 15 is turned off when the situation deteriorates or continues, and the relay unit 15 is actually turned off. It is undecided whether it will be done.
  • step S101 The charging state control process of the present embodiment will be described based on the flowchart shown in FIG. This process is executed at predetermined intervals by the control device 50 during the period when the start switch of the vehicle 90 is turned on.
  • step S101 is omitted, and is simply referred to as “S”. The same applies to the other steps.
  • the vehicle control unit 51 determines whether or not the vehicle speed SP is greater than the vehicle speed determination value SPth.
  • the vehicle speed determination value SPth is set to a value (for example, 5 [km / h]) at which the main motor 3 is in a regenerative state when the vehicle 90 decelerates.
  • S101: NO the charge amount reduction control is not performed.
  • S101: YES the process proceeds to S102.
  • the vehicle control unit 51 determines whether or not the main motor 3 is being regenerated. In the present embodiment, it is determined that the main motor 3 is being regenerated when the accelerator opening is decreased or when the accelerator pedal is in an OFF state. Whether or not regeneration is in progress may be determined based on the torque command value trq * . When it is determined that the main motor 3 is not being regenerated (S102: NO), the charge amount reduction control is not performed. When it is determined that the main motor 3 is being regenerated (S102: YES), the process proceeds to S103.
  • the vehicle control unit 51 determines whether or not the charge amount of the auxiliary battery 42 is larger than the auxiliary device charge amount threshold Vs_th.
  • the auxiliary machine charge amount threshold Vs_th is set to a value that can cover the power used by the load 45.
  • the auxiliary device charge amount threshold Vs_th may be variable according to the power usage state in the load 45.
  • the charge amount reduction control is not performed.
  • the process proceeds to S104.
  • the vehicle control unit 51 determines whether or not it is a relay-off preparation stage in which the relay unit 15 may be turned off.
  • the voltage of the main unit battery 10 is acquired from the battery control unit 53, and when the voltage of the main unit battery 10 is higher than the relay-off preparation value Vm_th2, which is a value smaller than the high-voltage abnormality determination value Vm_th1, to decide.
  • the relay-off preparation stage S104: NO
  • the charge amount reduction control is not performed.
  • the process proceeds to S105.
  • the vehicle control unit 51 performs charge amount reduction control. Specifically, by driving the battery blower that is the load 45 to the maximum, the power of the auxiliary battery 42 is consumed, and the charge amount of the auxiliary battery 42 is reduced. Further, the DCDC converter 41 is driven, and electric power generated by regeneration of the main motor 3 is supplied to the low-voltage system via the DCDC converter 41. Since S105 is a process before the relay unit 15 is turned off, it is not necessary to supply all the regenerative power to the low voltage side, and depending on the state of the main battery 10 and the auxiliary battery 42, the main battery 10 side The amount of power to be regenerated and the amount of power to be regenerated on the auxiliary battery 42 side can be changed as appropriate.
  • the battery control unit 53 determines whether or not the relay unit 15 has been turned off. In the present embodiment, when the voltage of the main battery 10 is higher than the high voltage abnormality determination value Vm_th1 for a predetermined period, the relay unit 15 is determined to be off. When it is determined that the relay unit 15 is not turned off (S106: NO), the processing of S107 and S108 is not performed. When it is determined that the relay unit 15 is turned off (S106: YES), the process proceeds to S107. In S107, the battery control unit 53 turns off the relay unit 15. In S108, the vehicle control unit 51 continues to drive the DCDC converter 41 and continues to supply the regenerative power of the main motor 3 to the low-voltage system. Further, after the relay unit 15 is turned off, the process proceeds to a separate fail-safe process.
  • the charge state control process of this embodiment is demonstrated based on the time chart of FIG.
  • the horizontal axis is the common time axis, and from the top, the vehicle speed, the accelerator opening, the brake switch, the voltage of the main battery 10, the on / off state of the relay unit 15, the operating state of the battery blower, the driving state of the DCDC converter 41, The regeneration amount of the main battery 10, the regeneration brake amount, and the charge amount of the auxiliary battery 42 are shown.
  • the time scale and the like are appropriately changed for convenience of explanation.
  • the steady state BLa of the battery blower is a state corresponding to a state such as the temperature of the main battery 10 and may be in a stopped state. Further, the state where the DCDC converter 41 is stopped is described as “0”, and the state where the DCDC converter 41 is driven is described as “1”.
  • the voltage of the main battery 10 becomes larger than the relay-off preparation value Vm_th2.
  • Relay off ready value Vm_th2 is smaller than high voltage abnormality confirmed value Vm_th1, and even if the voltage of main battery 10 is equal to or higher than relay off ready value Vm_th2, relay unit 15 is not turned off if it is less than high voltage abnormality confirmed value Vm_th1. .
  • the charge amount reduction control is not performed.
  • the accelerator opening becomes 0, and the main motor 3 is in a regenerative state.
  • the charge amount of the auxiliary battery 42 is larger than the auxiliary device charge amount threshold Vs_th.
  • the voltage of the main battery 10 is larger than the relay-off preparation value Vm_th2 and there is a possibility of relay-off when a further voltage increase occurs, it is regarded as a relay-off preparation stage.
  • the charge amount of the auxiliary battery 42 is larger than the auxiliary charge amount threshold value Vs_th, and it is predicted that the relay unit 15 may be turned off.
  • the DCDC converter 41 is driven, and the driving state of the battery blower is changed from the steady state BLa to the maximum driving state BLmax. Thereby, the charge amount of the auxiliary battery 42 decreases.
  • the relay unit 15 is turned off.
  • the description about the continuation of the predetermined period is omitted, and the relay unit 15 is described as being turned off when the voltage of the main battery 10 exceeds the high voltage abnormality determined value Vm_th1.
  • the regenerative power from the main motor 3 is normally charged in the main battery 10.
  • the relay unit 15 is turned off during regeneration of the main motor 3, power cannot be supplied to the main battery 10 side.
  • the regenerative power of the main motor 3 can be charged to the auxiliary battery 42 by driving the DCDC converter 41.
  • the main motor 3 cannot be regeneratively driven and the regenerative brake amount becomes zero.
  • the user may feel the vehicle jumping out and the dribbling may be deteriorated.
  • the DCDC converter 41 is not driven before the relay unit 15 is turned off, the start of power supply to the low-voltage system is delayed, which may cause overvoltage in the high-voltage system.
  • the DCDC converter 41 is driven in advance and the load 45 (using the power of the auxiliary battery 42) is used regardless of whether or not the relay unit 15 is actually turned off.
  • the amount of charge of the auxiliary battery 42 is reduced by consuming the electric power of the auxiliary battery 42 by the battery blower).
  • the regenerative drive of the main motor 3 is terminated, and the vehicle 90 is decelerated and stopped by the braking force of the brake 97.
  • the charge amount of the auxiliary battery 42 is in a state close to full charge at time x ⁇ b> 4, but in reality, the charge amount according to the power consumption amount, the regeneration amount, and the like at the load 45.
  • the regenerative brake amount is constant from time x3 to time x4, the regenerative brake amount may be gradually reduced in cooperation with the brake 97.
  • the voltage continues to rise after the voltage of the main battery 10 exceeds the relay-off preparation value Vm_th2, and exceeds the high-voltage abnormality determination value Vm_th1, leading to the relay unit 15 being turned off.
  • the voltage of the main unit battery 10 exceeds the relay-off preparation value Vm_th2 is temporary and the voltage of the main unit battery 10 starts to decrease and becomes lower than the relay-off preparation value Vm_th2, or the power running of the main unit motor 3
  • the charge amount reduction control is terminated. Specifically, the driving state of the battery blower is returned to the steady state BLa.
  • the DCDC converter 41 may be stopped simultaneously with the end of the charge amount reduction control, or may be stopped after increasing the charge amount of the auxiliary battery 42.
  • the control device 50 includes the battery control unit 53 and the vehicle control unit 51.
  • the battery control unit 53 controls the relay unit 15 that switches permission or prohibition of power supply from the main unit battery 10 that supplies power to the main unit motor 3 that is a power source of the vehicle 90.
  • the vehicle control unit 51 controls the charging state of the auxiliary battery 42.
  • the auxiliary battery 42 is connected between the main battery 10 and the main motor 3 and supplies power to the load 45.
  • the vehicle control unit 51 performs charge amount reduction control for reducing the charge amount of the auxiliary battery 42 in a relay-off preparation stage where there is a possibility that the relay unit 15 may be cut off before the abnormality that requires the relay unit 15 to be cut off. Do.
  • the relay unit 15 When the relay unit 15 is turned off, power cannot be exchanged between the main motor 3 and the main battery 10. When the main motor 3 is being regenerated and the auxiliary battery 42 has a large amount of charge and regenerative power cannot be supplied to the low voltage side, the regeneration of the main motor 3 must be stopped. If the regeneration of the main motor 3 is stopped as the relay unit 15 is turned off, the amount of regenerative braking is reduced, and the drivability may be deteriorated.
  • the charge amount of the auxiliary battery 42 is reduced in preparation for the case where the relay unit 15 is turned off.
  • the vehicle control unit 51 consumes the power of the auxiliary battery 42 by the battery blower as the load 45 in the charge amount reduction control. Thereby, the charge amount of the auxiliary battery 42 can be appropriately reduced.
  • the auxiliary battery 42 is connected between the main battery 10 and the main motor 3 via the DCDC converter 41.
  • the vehicle control unit 51 drives the DCDC converter 41 in the charge amount reduction control. Thereby, when the relay unit 15 is turned off during regeneration of the main motor 3, the regenerative power of the main motor 3 can be supplied to the low-voltage system without delay, and the occurrence of overvoltage can be suppressed.
  • the vehicle control unit 51 performs charge amount reduction control when the main motor 3 is being regenerated. In other words, if the main motor 3 is in power running, even if the relay unit 15 is turned off, the deterioration of the drivability associated with the decrease in the regenerative brake amount does not occur. Do not do. Thereby, the deterioration of the drivability when the relay part 15 is turned off can be suppressed.
  • the vehicle control unit 51 performs charge amount reduction control when the charge amount of the auxiliary battery 42 is a predetermined amount or more. In other words, if the charge amount of the auxiliary battery 42 is less than the predetermined amount, the charge amount reduction control is not performed. As a result, the charge amount of the auxiliary battery 42 can be appropriately reduced in preparation for turning off the relay unit 15 while leaving the minimum charge amount necessary for driving the load 45.
  • FIG. 1 A second embodiment is shown in FIG.
  • a step-up / step-down type is used as the DCDC converter 41.
  • the charge amount reduction control of this embodiment will be described based on the flowchart shown in FIG.
  • S114 and S115 are added to the processing in the first embodiment.
  • the main motor 3 is being regenerated (S102: YES), the charge amount of the auxiliary battery 42 is larger than the auxiliary device charge amount threshold Vs_th (S103: YES), and the relay unit 15 may be turned off.
  • the battery control unit 53 determines whether or not the main battery 10 can be charged. In the present embodiment, based on the SOC of the main battery 10, it is determined that charging is possible when the SOC of the main battery 10 is equal to or less than a determination threshold.
  • the vehicle control unit 51 performs charge amount reduction control.
  • the DCDC converter 41 is driven so as to boost the voltage of the low voltage system, the power of the auxiliary battery 42 is supplied to the high voltage system, and the main battery 10 is charged. Reduce. Thereby, the loss of electric power can be reduced.
  • the vehicle control unit 51 supplies the power of the auxiliary battery 42 to the main battery 10 in the charge amount reduction control. Thereby, the charge amount of the auxiliary battery 42 can be appropriately reduced while reducing power loss. In addition, the same effects as those of the above embodiment can be obtained.
  • (Other embodiments) (A) Charge Reduction Process
  • the determination process of S102 may be omitted, and the charge amount reduction control may be performed even when the motor generator is in power running.
  • the determination process in S101 may be omitted. Further, the processing order of the processing of S101 to S104 may be changed.
  • the relay-off preparation stage in which the relay unit may be turned off.
  • the voltage of the main battery is lower than the low-voltage side relay-off preparation value set to a value higher than the low-voltage abnormality determination threshold, it may be determined that the relay-off preparation stage is in progress.
  • the voltage exceeding the high voltage abnormality confirmed value is first detected. May be determined to be in the relay-off preparation stage. The same applies to the low pressure abnormality.
  • the relay-off preparation stage when the current, temperature, or SOC of the main battery becomes a temporary abnormal state instead of the voltage of the main battery, it may be determined that the relay-off preparation stage is in progress. In the temporary abnormality state, since the abnormality is not confirmed, the relay unit is not turned off. In addition, as in the case of voltage, when an abnormality is confirmed when a state that exceeds the determination value related to the determination of abnormality is continued for a predetermined period, the first value that exceeds the determination value related to the determination of abnormality determination You may judge from the time of a detection that it is a relay-off preparation stage.
  • the relay off preparation stage may be determined.
  • components that can trigger the relay unit off include a DCDC converter, a main motor, and an inverter.
  • the temperature of the switching element of the motor generator or the circuit unit is out of a predetermined range, it may be determined that the relay-off preparation stage is in progress.
  • the relay-off preparation stage may be determined based on the external environmental state of the vehicle. For example, when the vehicle is traveling on a rough road, it may be determined that it is in a relay-off preparation stage. This is because, when traveling on a rough road, the holding power of the relay unit is reduced, and the relay unit may be turned off unintentionally. Further, when traveling on a rough road, the relay unit may be turned off due to an erroneous determination due to a decrease in detection performance of various sensors and an increase in detection error. The determination as to whether or not the vehicle is traveling on a rough road may be made based on a detection value of a G sensor or a yaw rate sensor mounted on the vehicle, or may be made based on navigation information.
  • the vehicle when traveling in an environment with a lot of electromagnetic noise such as in a tunnel, it may be determined that it is in a relay-off preparation stage. This is because if there is a lot of electromagnetic noise, the detection performance of various sensors will deteriorate, and the relay unit may be turned off due to erroneous determination accompanying an increase in detection error.
  • the relay-off preparation stage is in progress. This is because abnormalities are likely to occur in a state where the atmospheric pressure such as high altitude is lowered, and the relay unit may be turned off. Further, when the outside air temperature of the vehicle is out of the predetermined range, it may be determined that the relay is off. This is because the battery is vulnerable to cold and intense heat, and the relay unit may be turned off with an increase in SOC calculation error.
  • the charge amount of the second power source is reduced by maximally driving the battery blower in the charge amount reduction control.
  • the driving of the battery blower is not limited to the maximum driving, and any driving state may be used as long as the charge amount of the second power source can be reduced.
  • the charge amount of the second power source may be reduced by a plurality of loads.
  • control device includes four ECUs, that is, a vehicle control unit, an MG control unit, a battery control unit, and a brake control unit.
  • the number of ECUs constituting the control device may be three or less, or five or more.
  • each process related to the charge amount reduction control may be performed by any ECU.
  • the main motor is a permanent magnet type three-phase AC rotating electric machine. In other embodiments, any main motor may be used.
  • D Power source
  • the first power source is a secondary battery such as nickel metal hydride or lithium ion
  • the second power source is a secondary battery such as a lead storage battery. In other embodiments, any type of secondary battery may be used as the first power source and the second power source, or an electric double layer capacitor or the like may be used.
  • the first power supply is higher in voltage than the second power supply. In other embodiments, the voltage of the second power source does not necessarily have to be lower than the voltage of the first power source.
  • the vehicle to which the power supply system control device is applied is an EV vehicle that travels using the power of one main motor. In other embodiments, a plurality of main motors may be provided. In another embodiment, the vehicle to which the power supply system control device is applied is not limited to an EV vehicle, but may be a hybrid vehicle including an engine in addition to a main motor as a drive source of the vehicle. In another embodiment, for example, a fuel cell vehicle 190 as shown in FIG. 6 may be used. The fuel cell vehicle 190 is equipped with an H 2 tank 191 and a fuel cell stack 192, and the electric power generated by the fuel cell stack 192 is supplied to the inverter 20. In the above embodiment, the vehicle is a front wheel drive vehicle. In other embodiments, the vehicle may be a rear wheel drive vehicle or a four wheel drive vehicle. As described above, the present disclosure is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented in various forms without departing from the spirit of the disclosure.

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Abstract

電源システム制御装置(50)は、リレー制御部(53)と、充電状態制御部(51)と、を備える。リレー制御部(53)は、車両(90、190)の動力源である主機モータ(3)に電力を供給する第1電源(10)からの給電の許容または禁止を切り替えるリレー部(15)を制御する。充電状態制御部(51)は、第2電源(42)の充電状態を制御する。第2電源(42)は、第1電源(10)と主機モータ(3)との間に接続され、負荷(45)に電力を供給する。充電状態制御部(51)は、リレー部(15)の遮断を要する異常確定前であって、リレー部(15)を遮断する可能性があるリレーオフ準備段階において、第2電源(42)の充電量を減少させる充電量低減制御を行う。

Description

電源システム制御装置 関連出願の相互参照
 本出願は、2016年10月6日に出願された特許出願番号2016-198060号に基づくものであり、ここにその記載内容を援用する。
 本開示は、電源システム制御装置に関する。
 従来、発電中にリレーをオンからオフに切り替えたときのロードダンプを抑制する車両の制御装置が知られている。例えば特許文献1では、DCDCコンバータが低電圧ラインと高電圧ラインとの間に介在されている。また、メインリレーをオフした後に、DCDCコンバータを動作させている。
特開2015-119543号公報
 しかしながら特許文献1では、低電圧バッテリが満充電に近い状態であって、駆動回生用電動機の回生中にメインリレーがオフされると、低電圧バッテリにて電力を回生しきれない。この場合、回生中断となって回生ブレーキがなくなるため、ドライバビリティ(以下、「ドラビリ」)が悪化する虞がある。
 本開示の目的は、リレー部の遮断に伴うドラビリの悪化を抑制可能である電源システム制御装置を提供することにある。
 本開示の電源システム制御装置は、リレー制御部と、充電状態制御部と、を備える。リレー制御部は、車両の駆動源である主機モータに電力を供給する第1電源からの給電の許容または禁止を切り替えるリレー部を制御する。充電状態制御部は、第2電源の充電状態を制御する。第2電源は、第1電源と主機モータとの間に接続され、負荷に電力を供給する。充電状態制御部は、リレー部の遮断を要する異常確定前であって、リレー部を遮断する可能性があるリレーオフ準備段階において、第2電源の充電量を減少させる充電量低減制御を行う。
 本開示では、リレー部がオフされる前のリレーオフ準備段階において、リレー部がオフされる場合に備えて、第2電源の充電量を減少させておく。これにより、主機モータの回生中にリレー部がオフされた場合であっても、第2電源を充電することができるので、主機モータの回生駆動を継続可能であり、ドラビリの悪化を防ぐことができる。
 本開示についての上記目的及びその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
図1は、第1実施形態による車両を説明する模式図であり、 図2は、第1実施形態による制御装置を説明する説明図であり、 図3は、第1実施形態による充電量低減制御を説明するフローチャートであり、 図4は、第1実施形態による充電量低減制御を説明するタイムチャートであり、 図5は、第2実施形態による充電量低減制御を説明するフローチャートであり、 図6は、他の実施形態による車両を説明する模式図である。
 以下、電源システム制御装置を図面に基づいて説明する。以下、複数の実施形態において、実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
   (第1実施形態)
 第1実施形態を図1~図4に示す。
 図1および図2に示すように、電源システム制御装置としての制御装置50は、車両90に適用される。本実施形態の車両90は、主機モータ3の駆動力にて走行するEV車両である。本実施形態の主機モータ3は、永久磁石式同期型の3相交流の回転電機であって、電動機としての機能と発電機としての機能を併せ持つ、いわゆる「モータジェネレータ」である。以下適宜、主機モータ3を「MG」とする。
 主機モータ3には、回転角を検出する回転角センサ4が設けられる。
 主機モータ3の駆動力は、駆動軸91に伝達される。駆動軸91に伝達された駆動力は、デファレンシャルギア92および車軸93を介して駆動輪である前輪95を回転させる。図1には図示していないが、主機モータ3とデファレンシャルギア92との間に変速機を設けてもよい。変速機は、無段変速機であってもよいし、多段変速機であってもよい。
 前輪95および後輪96には、ブレーキ97が設けられる。ブレーキ97は、例えばディスクブレーキ等の摩擦式の制動装置である。本実施形態では、主機モータ3の回生ブレーキ、および、ブレーキ97の摩擦力により、車両90を制動させる。なお、図1では、煩雑になることを避けるため、1つのブレーキ97に対する制御線を記載し、その他への制御線は省略した。
 図2に示すように、電源システム1は、第1電源としての主機バッテリ10、リレー部15、インバータ20、DCDCコンバータ41、第2電源としての補機バッテリ42、負荷45、および、制御装置50等を備える。
 主機バッテリ10は、例えばニッケル水素またはリチウムイオン等の充放電可能な二次電池により構成される直流電源である。主機バッテリ10は、SOC(State Of Charge)が所定の範囲内となるように制御される。主機バッテリ10の電力は、主に、インバータ20を経由して主機モータ3に供給され、主機モータ3の駆動に用いられる。また、主機バッテリ10は、主機モータ3の回生により生じた電力により充電される。
 本実施形態では、主機バッテリ10は、補機バッテリ42より高圧である。以下、主機バッテリ10から主機モータ3に至る構成を「高圧系」、補機バッテリ42および負荷45を「低圧系」とする。
 リレー部15は、主機バッテリ10とインバータ20との間に設けられる。リレー部15は、高電位側配線11に設けられる高電位側リレー16、および、低電位側配線12に設けられる低電位側リレー17を含む。高電位側リレー16および低電位側リレー17は、機械式リレーであってもよいし、半導体リレーであってもよい。
 リレー部15は、主機バッテリ10と高圧系の各部品との導通または遮断を切り替える。リレー部15をオンすることで、主機バッテリ10と高圧系の各部品とが導通し、オフすることで、主機バッテリ10と高圧系の各部品とを遮断する。
 インバータ20は、ドライブ回路21、コンデンサ25、および、MG制御部52を有する。図中、「制御部」を「ECU」と記載する。
 ドライブ回路21は、6つのスイッチング素子211~216を有する3相インバータを含む。スイッチング素子211~216は、いずれもIGBTであり、両面放熱可能に設けられる。ドライブ回路21は、冷却水が循環する図示しないインバータ冷却器により冷却される。
 高電位側に接続されるスイッチング素子211~213は、コレクタが高電位側配線11に接続され、エミッタがそれぞれ対になる低電位側のスイッチング素子214~216のコレクタに接続される。低電位側に接続されるスイッチング素子214~216のエミッタは、低電位側配線12に接続される。対になる高電位側のスイッチング素子211~213と低電位側のスイッチング素子214~216との接続点は、それぞれ、主機モータ3の各相巻線の一端に接続される。
 対になる高電位側のスイッチング素子211~213と低電位側のスイッチング素子214~216とは、MG制御部52からの駆動信号に基づき、交互に、かつ、相補的にオンオフ作動される。インバータ20は、スイッチング素子211~216のオンオフ作動を制御することで、直流電力を3相交流電力に変換し、主機モータ3に出力する。
 ドライブ回路21とリレー部15との間には、図示しない昇圧コンバータが設けられ、ドライブ回路21には、昇圧コンバータにより昇圧された電圧が印加される。
 コンデンサ25は、ドライブ回路21に並列に接続される。
 DCDCコンバータ41は、リレー部15とインバータ20との間にて、高電位側配線11および低電位側配線12に接続される。DCDCコンバータ41を設けることで、変圧により、高圧系と低圧系との間での電力の授受が可能となる。本実施形態では、DCDCコンバータ41は、高圧系の電圧を降圧する降圧型のものであってもよいし、昇降圧型のものであってもよい。
 補機バッテリ42は、例えば鉛蓄電池等の二次電池であって、負荷45に電力を供給する。負荷45には、主機バッテリ10を冷却するバッテリブロア、電動パワーステアリング装置、エアコン等が含まれる。以下、負荷45がバッテリブロアであるものとして説明する。
 制御装置50は、車両制御部51、MG制御部52、バッテリ制御部53、および、ブレーキ制御部55等を有する。車両制御部51、MG制御部52、バッテリ制御部53、および、ブレーキ制御部55は、いずれもマイコン等を主体として構成される。車両制御部51、MG制御部52、バッテリ制御部53、および、ブレーキ制御部55における各処理は、ROM等の実体的なメモリ装置に予め記憶されたプログラムをCPUで実行することによるソフトウェア処理であってもよいし、専用の電子回路によるハードウェア処理であってもよい。
 車両制御部51、MG制御部52、バッテリ制御部53、および、ブレーキ制御部55は、CAN(Controller Area Network)等の車両通信網60を介して接続されており、情報を授受可能である。
 車両制御部51は、図示しないアクセルセンサ、シフトスイッチ、ブレーキスイッチ、車速センサ等からの信号を取得し、取得されたこれらの信号に基づき、車両90全体の制御を司る。車両制御部51は、アクセル開度および車速SP等に基づいて主機モータ3の駆動に係るトルク指令値trq*を演算する。トルク指令値trq*は、MG制御部52に出力される。
 また、車両制御部51は、DCDCコンバータ41および負荷45の駆動を制御することで、補機バッテリ42の充電量を制御する。本実施形態では、車両制御部51が「充電状態制御部」に対応する。
 MG制御部52は、トルク指令値trq*および回転角センサ4の検出値等に基づいてスイッチング素子211~216のオンオフ作動を制御することで、主機モータ3の駆動を制御する。本実施形態では、電流フィードバック制御により主機モータ3の駆動を制御する。電流フィードバック制御に替えて、トルクフィードバック制御等であってもよい。
 バッテリ制御部53は、主機バッテリ情報として、主機バッテリ10の電圧、電流、温度、SOC等の情報を取得する。バッテリ制御部53は、主機バッテリ10のSOCが所定の範囲内となるように、主機バッテリ10の状態を監視する。
 バッテリ制御部53は、主機バッテリ情報に基づいて主機バッテリ10の異常を判定する。主機バッテリ10の異常が確定された場合、バッテリ制御部53は、リレー部15をオフにし、主機バッテリ10とドライブ回路21および主機モータ3とを切り離す。
 主機バッテリ10の異常には、電圧が正常範囲を逸脱する電圧異常、電流が上限値を超える過電流異常、および、SOCが正常範囲を逸脱するSOC異常等がある。
 以下、主機バッテリ10の異常として、高電圧異常を例に説明する。本実施形態では、主機バッテリ10の電圧が高圧異常確定値Vm_th1を超えた状態が所定期間継続された場合、異常確定として、リレー部15をオフにする。本実施形態では、バッテリ制御部53がリレー部15のオンオフ制御を司っており、「リレー制御部」に対応する。
 ブレーキ制御部55は、ブレーキ97を制御する。
 ところで、主機バッテリ10の異常が確定すると、主機バッテリ10の熱暴走等を防ぐため、リレー部15が遮断される。主機モータ3の回生中にリレー部15が遮断されると、コンデンサ25に電流が流れるが、コンデンサ25の容量に応じ、高圧系が過電圧となる虞がある。過電圧が印加されると、スイッチング素子211~216、コンデンサ25、および、DCDCコンバータ41等の部品にストレスがかかる。また、印加電圧によっては、部品の故障等に繋がる虞がある。
 また、主機モータ3の回生中にリレー部15がオフされたとき、DCDCコンバータ41を経由して回生により生じた電力を低圧系に供給することで、高圧系の電圧上昇を抑制することができる。しかしながら、リレー部15をオフにするときの補機バッテリ42が満充電に近いと、低圧系への電力供給ができないので、主機モータ3の回生を低減あるいは停止する必要がある。主機モータ3の回生が低減または停止されると、回生ブレーキ力が低減されるため、ドラビリが悪化する虞がある。
 そこで本実施形態では、リレー部15をオフする必要がある異常確定前であって、リレー部15をオフする可能性がある場合、事前に補機バッテリ42の充電量を減らしておき、リレー部15のオフに備える。なお、「異常確定前であって、リレー部15をオフする可能性がある」とは、状況が悪化または継続した場合にリレー部15がオフされる状態であり、リレー部15が実際にオフされるかどうかは未定である。
 本実施形態の充電状態制御処理を図3に示すフローチャートに基づいて説明する。この処理は、車両90の始動スイッチがオンされている期間に、制御装置50にて所定の間隔で実行される。以下、ステップS101の「ステップ」を省略し、単に記号「S」と記す。他のステップについても同様である。
 最初のS101では、車両制御部51は、車速SPが車速判定値SPthより大きいか否かを判断する。車速判定値SPthは、車両90が減速したときに、主機モータ3が回生状態となる程度の値(例えば、5[km/h])に設定される。車速SPが車速判定値SPth以下であると判断された場合(S101:NO)、充電量低減制御を行わない。車速SPが車速判定値SPthより大きいと判断された場合(S101:YES)、S102へ移行する。
 S102では、車両制御部51は、主機モータ3が回生中か否かを判断する。本実施形態では、アクセル開度が減少したとき、または、アクセルペダルのオフ状態が継続中である場合、主機モータ3が回生中であると判断する。回生中か否かは、トルク指令値trq*に基づいて判断してもよい。主機モータ3が回生中ではないと判断された場合(S102:NO)、充電量低減制御を行わない。主機モータ3が回生中であると判断された場合(S102:YES)、S103へ移行する。
 S103では、車両制御部51は、補機バッテリ42の充電量が補機充電量閾値Vs_thより大きいか否かを判断する。補機充電量閾値Vs_thは、負荷45にて用いられる電力を賄える程度の値に設定される。負荷45における電力使用状態に応じ、補機充電量閾値Vs_thを可変としてもよい。補機バッテリ42の充電量が補機充電量閾値Vs_th以下であると判断された場合(S103:NO)、充電量低減制御を行わない。補機バッテリ42の充電量が補機充電量閾値Vs_thより大きいと判断された場合(S103:YES)、S104へ移行する。
 S104では、車両制御部51は、リレー部15がオフされる可能性があるリレーオフ準備段階か否かを判断する。本実施形態では、バッテリ制御部53から主機バッテリ10の電圧を取得し、主機バッテリ10の電圧が、高圧異常確定値Vm_th1より小さい値であるリレーオフ準備値Vm_th2より高い場合、リレーオフ準備段階であると判断する。リレーオフ準備段階でないと判断された場合(S104:NO)、充電量低減制御を行わない。リレーオフ準備段階であると判断された場合(S104:YES)、S105へ移行する。
 S105では、車両制御部51は、充電量低減制御を行う。具体的には、負荷45であるバッテリブロアを最大駆動させることで、補機バッテリ42の電力を消費し、補機バッテリ42の充電量を減らす。また、DCDCコンバータ41を駆動し、主機モータ3の回生により生じる電力を、DCDCコンバータ41を経由して、低圧系に供給する。なお、S105は、リレー部15がオフされる前の処理であるので、回生電力を全て低圧側に供給する必要はなく、主機バッテリ10および補機バッテリ42の状態等に応じ、主機バッテリ10側に回生させる電力量と、補機バッテリ42側に回生させる電力量とは、適宜変更可能である。
 S106では、バッテリ制御部53は、リレー部15のオフが確定したか否かを判断する。本実施形態では、主機バッテリ10の電圧が高圧異常確定値Vm_th1より大きい状態が所定期間に亘って継続した場合、リレー部15のオフが確定する。リレー部15のオフが確定していないと判断された場合(S106:NO)、S107およびS108の処理を行わない。リレー部15のオフが確定したと判断された場合(S106:YES)、S107へ移行する。
 S107では、バッテリ制御部53は、リレー部15をオフにする。
 S108では、車両制御部51は、DCDCコンバータ41の駆動を継続し、主機モータ3の回生電力の低圧系への供給を継続する。また、リレー部15のオフ後は、別途のフェイルセーフ処理に移行する。
 本実施形態の充電状態制御処理を図4のタイムチャートに基づいて説明する。図4では、共通時間軸を横軸とし、上段から、車速、アクセル開度、ブレーキスイッチ、主機バッテリ10の電圧、リレー部15のオンオフ状態、バッテリブロアの動作状態、DCDCコンバータ41の駆動状態、主機バッテリ10の回生量、回生ブレーキ量、補機バッテリ42の充電量を示している。図4では、説明の都合上、タイムスケール等は適宜変更している。
 バッテリブロアの定常状態BLaは、主機バッテリ10の温度等の状態に応じた状態であり、停止状態であってもよい。また、DCDCコンバータ41が停止している状態を「0」、駆動している状態を「1」として記載した。
 時刻x1にて、主機バッテリ10の電圧がリレーオフ準備値Vm_th2より大きくなる。リレーオフ準備値Vm_th2は、高圧異常確定値Vm_th1より小さい値であって、主機バッテリ10の電圧がリレーオフ準備値Vm_th2以上であっても、高圧異常確定値Vm_th1未満であれば、リレー部15はオフされない。また、時刻x1では、アクセル開度が0ではなく、加速中であるので、充電量低減制御は行わない。
 時刻x2にて、アクセル開度が0となり、主機モータ3が回生状態となる。このとき、補機バッテリ42の充電量が補機充電量閾値Vs_thより大きい。また、主機バッテリ10の電圧がリレーオフ準備値Vm_th2より大きく、更なる電圧上昇が生じた場合にリレーオフに至る可能性があるので、リレーオフ準備段階とみなす。
 本実施形態では、主機モータ3が回生中であって、補機バッテリ42の充電量が補機充電量閾値Vs_thより大きく、かつ、リレー部15がオフされる可能性があると予測される場合、DCDCコンバータ41を駆動するとともに、バッテリブロアの駆動状態を定常状態BLaから最大駆動状態BLmaxに変更する。これにより、補機バッテリ42の充電量が低下する。
 時刻x3にて、主機バッテリ10の電圧が高圧異常確定値Vm_th1を超えた状態は所定期間に亘って継続すると、リレー部15がオフされる。図4では、所定期間の継続についての記載を省略し、主機バッテリ10の電圧が高圧異常確定値Vm_th1を超えたときにリレー部15がオフされるものとして記載した。
 主機モータ3による回生電力は、通常、主機バッテリ10に充電される。また、主機モータ3の回生中にリレー部15がオフされると、主機バッテリ10側に給電することができない。このとき、補機バッテリ42の充電量に余裕があれば、DCDCコンバータ41を駆動することで、主機モータ3の回生電力を補機バッテリ42に充電することができる。
 しかしながら、一点鎖線で示す参考例のように、補機バッテリ42が満充電に近い状態だと、主機モータ3の回生電力を補機バッテリ42に充電することができない。そのため、主機モータ3を回生駆動することができず、回生ブレーキ量が0となる。回生ブレーキ量が急減すると、ユーザに車両飛び出し感を与え、ドラビリが悪化する虞がある。
 また、参考例として、リレー部15をオフする前にDCDCコンバータ41の駆動を行っていない場合、低圧系への電力供給の開始が遅れるため、高圧系にて過電圧が生じる虞がある。
 そこで本実施形態では、リレー部15がオフされる可能性がある場合、実際にオフするかどうかによらず、事前にDCDCコンバータ41を駆動するとともに、補機バッテリ42の電力を用いる負荷45(図4の例ではバッテリブロア)により補機バッテリ42の電力を消費することで、補機バッテリ42の充電量を減らしておく。時刻x3にて主機モータ3の回生中にリレー部15がオフされると、主機モータ3の回生駆動により生じる電力は、低圧系に供給され、補機バッテリ42を充電する。これにより、リレー部15のオフの前後にて同等の回生ブレーキ力を維持することができ、ドラビリの悪化を防ぐことができる。また、主機モータ3の回生電力を低圧系に供給することで、高圧系におけるロードダンプの発生を防ぐことができる。
 時刻x4にて、運転者によるブレーキ操作により、ブレーキスイッチがオンされると、主機モータ3の回生駆動を終了し、ブレーキ97の制動力にて、車両90を減速、停止させる。
 図4では、補機バッテリ42の充電量は、時刻x4にて満充電に近い状態となっているが、実際には負荷45での電力消費量や回生量等に応じた充電量となる。また、時刻x3から時刻x4にて、回生ブレーキ量を一定としているが、ブレーキ97との協調により、回生ブレーキ量を徐々に減らすようにしてもよい。
 図4の例では、時刻x1にて、主機バッテリ10の電圧がリレーオフ準備値Vm_th2を超えた後も電圧が上昇しつづけ、高圧異常確定値Vm_th1を超えてリレー部15のオフに至っている。一方、主機バッテリ10の電圧がリレーオフ準備値Vm_th2を超えた状態が一時的であって、主機バッテリ10の電圧が減少に転じ、リレーオフ準備値Vm_th2より低くなった場合、または、主機モータ3の力行状態となった場合、充電量低減制御を終了する。具体的には、バッテリブロアの駆動状態を定常状態BLaに戻す。DCDCコンバータ41は、充電量低減制御終了と同時に停止してもよいし、補機バッテリ42の充電量を高めた後に停止してもよい。
 以上説明したように、本実施形態の制御装置50は、バッテリ制御部53と、車両制御部51と、を備える。
 バッテリ制御部53は、車両90の動力源である主機モータ3に電力を供給する主機バッテリ10からの給電の許容または禁止を切り替えるリレー部15を制御する。
 車両制御部51は、補機バッテリ42の充電状態を制御する。補機バッテリ42は、主機バッテリ10と主機モータ3との間に接続され、負荷45に電力を供給する。
 車両制御部51は、リレー部15の遮断を要する異常確定前であって、リレー部15を遮断する可能性があるリレーオフ準備段階において、補機バッテリ42の充電量を減少させる充電量低減制御を行う。
 リレー部15をオフすると、主機モータ3と主機バッテリ10との間での電力の授受ができなくなる。主機モータ3が回生中であって、補機バッテリ42の充電量が多く、低圧側に回生電力を供給できない場合、主機モータ3の回生を中止せざるをえない。リレー部15のオフに伴って主機モータ3の回生を中止すると、すると、回生ブレーキ量が低減し、ドラビリが悪化する虞がある。
 そこで本実施形態では、リレー部15がオフされる前のリレーオフ準備段階において、リレー部15がオフされる場合に備えて、補機バッテリ42の充電量を減少させておく。これにより、主機モータ3の回生中にリレー部15がオフされた場合であっても、DCDCコンバータ41を経由して低圧系に回生電力を供給し、補機バッテリ42を充電することができるので、主機モータ3の回生駆動を継続可能であり、ドラビリの悪化を防ぐことができる。また、主機モータ3の回生電力を低圧系に供給することで、高圧系における過電圧の発生を抑制することができる。
 車両制御部51は、充電量低減制御において、補機バッテリ42の電力を負荷45であるバッテリブロアにて消費させる。これにより、補機バッテリ42の充電量を適切に減少させることができる。
 補機バッテリ42は、DCDCコンバータ41を経由して主機バッテリ10と主機モータ3との間に接続される。車両制御部51は、充電量低減制御において、DCDCコンバータ41を駆動する。これにより、主機モータ3の回生中にリレー部15がオフされたとき、主機モータ3の回生電力を遅れなく低圧系に供給することができ、過電圧の発生を抑制することができる。
 車両制御部51は、主機モータ3が回生中である場合、充電量低減制御を行う。換言すると、主機モータ3が力行中であれば、リレー部15をオフしても、回生ブレーキ量の減少に伴うドラビリの悪化が生じないので、主機モータ3が力行中の場合、充電量低減制御を行わない。これにより、リレー部15がオフされた際のドラビリの悪化を抑制することができる。
 車両制御部51は、補機バッテリ42の充電量が所定量以上の場合、充電量低減制御を行う。換言すると、補機バッテリ42の充電量が所定量未満であれば、充電量低減制御を行わない。これにより、負荷45の駆動に必要な最低限の充電量を残した上で、リレー部15のオフに備えて、補機バッテリ42の充電量を適切に減少させることができる。
   (第2実施形態)
 第2実施形態を図5に示す。
 本実施形態では、DCDCコンバータ41として、昇降圧型のものを用いる。
 本実施形態の充電量低減制御を図5に示すフローチャートに基づいて説明する。本実施形態では、第1実施形態での処理にS114およびS115が追加されている。
 主機モータ3が回生中であって(S102:YES)、補機バッテリ42の充電量が補機充電量閾値Vs_thより大きく(S103:YES)、かつ、リレー部15がオフされる可能性がある(S104:YES)に移行するS114では、バッテリ制御部53は、主機バッテリ10を充電可能か否か判断する。本実施形態では、主機バッテリ10のSOCに基づき、主機バッテリ10のSOCが判定閾値以下の場合、充電可能であると判断する。主機バッテリ10を充電不能であると判断された場合(S114:NO)、すなわち主機バッテリ10のSOCが判定閾値より大きい場合、S105へ移行し、第1実施形態と同様の充電量低減制御を行う。主機バッテリ10を充電可能であると判断された場合(S114:YES)、S115へ移行する。
 S115では、車両制御部51は、充電量低減制御を行う。本実施形態では、低圧系の電圧を昇圧するようにDCDCコンバータ41を駆動し、補機バッテリ42の電力を高圧系に供給して主機バッテリ10を充電することで、補機バッテリ42の充電量を減らす。これにより、電力のロスを低減することができる。
 本実施形態では、車両制御部51は、充電量低減制御において、補機バッテリ42の電力を主機バッテリ10に供給する。これにより、電力のロスを低減しつつ、補機バッテリ42の充電量を適切に低減することができる。
 また、上記実施形態と同様の効果を奏する。
   (他の実施形態)
 (ア)充電量減少処理
 上記実施形態では、モータジェネレータが回生中か否かを判断し、モータジェネレータが回生でない場合、充電量低減制御を行わない。他の実施形態では、S102の判断処理を省略し、モータジェネレータが力行中であっても充電量低減制御が行われるようにしてもよい。同様に、S101の判断処理を省略してもよい。また、S101~S104の処理は、処理順を入れ替えてもよい。
 上記実施形態では、主機バッテリの電圧がリレーオフ準備値より高い場合、リレー部がオフされる可能性があるリレーオフ準備段階であると判断する。他の実施形態では、主機バッテリの電圧が低圧異常確定閾値より高い値に設定される低圧側のリレーオフ準備値より低い場合、リレーオフ準備段階であると判断してもよい。
 他の実施形態では、主機バッテリの電圧が高圧異常確定値を超えて、所定時間の経過後にリレー部がオフされることを前提とし、高圧異常確定値を超える電圧が最初に検出された時からを、リレーオフ準備段階であると判断してもよい。低圧異常についても同様である。
 他の実施形態では、主機バッテリの電圧に替えて、主機バッテリの電流、温度またはSOCが仮異常状態となった場合、リレーオフ準備段階であると判断してもよい。仮異常状態では、異常確定されていないので、リレー部はオフされない。また、電圧の場合と同様、異常確定の判定に係る判定値を超えた状態が所定期間に亘って継続された場合に異常確定される場合、異常確定の判定に係る判定値を超えた最初の検出時からを、リレーオフ準備段階であると判断してもよい。
 他の実施形態では、主機バッテリ以外の部品の異常によってもリレー部をオフする場合、リレー部オフのトリガとなる部品が仮異常状態となった場合、リレーオフ準備段階であると判断してもよい。リレー部オフのトリガとなり得る部品としては、例えば、DCDCコンバータ、主機モータ、インバータ等である。また他の実施形態では、モータジェネレータや回路部のスイッチング素子の温度が所定範囲から外れた場合、リレーオフ準備段階であると判断してもよい。
 他の実施形態では、車両の外部環境状態に基づき、リレーオフ準備段階であると判断してもよい。
 例えば、車両が悪路走行中である場合、リレーオフ準備段階であると判断してもよい。悪路走行では、リレー部の保持力が低下し、意図しないリレー部のオフが生じる虞があるためである。また、悪路走行では、各種センサ類の検出性能が低下し、検出誤差が大きくなることによる誤判定により、リレー部がオフされる虞があるためである。悪路走行中か否かの判断は、車両に搭載されたGセンサやヨーレートセンサ等の検出値に基づいて判断してもよいし、ナビ情報に基づいて判断してもよい。
 また、車両が、トンネル内等の電磁ノイズの多い環境を走行している場合、リレーオフ準備段階であると判断してもよい。電磁ノイズが多いと、各種センサ類の検出性能が低下し、検出誤差増大に伴う誤判定により、リレー部がオフされる虞があるためである。
 また例えば、車両の外気圧が低い場合、或いは、車両が高地走行中である場合、リレーオフ準備段階であると判断してもよい。高地等の気圧が低下した状態では、異常が発生しやすく、リレー部がオフされる虞があるためである。
 また、車両の外気温が所定範囲外のとき、リレーオフ準備段階であると判断してもよい。バッテリは、寒冷および酷暑に弱く、またSOCの演算誤差の増大に伴い、リレー部がオフされる虞があるためである。
 第1実施形態では、充電量低減制御において、バッテリブロアを最大駆動することで、第2電源の充電量を減少させる。他の実施形態では、バッテリブロアの駆動は最大駆動に限らず、第2電源の充電量を減少させられれば、どのような駆動状態としてもよい。また、充電量低減制御にて、バッテリブロア以外の負荷により第2電源の充電量を減少させるようにしてもよい。また、複数の負荷により、第2電源の充電量を減少させてもよい。
 (イ)制御装置
 上記実施形態では、制御装置には、車両制御部、MG制御部、バッテリ制御部およびブレーキ制御部の4つのECUが含まれる。他の実施形態では、制御装置を構成するECUは、3つ以下、あるいは、5つ以上であってもよい。また、各ECUが通信等にて情報を授受可能であれば、充電量低減制御に係る各処理は、いずれのECUにて実施してもよい。
 (ウ)主機モータ
 上記実施形態では、主機モータは、永久磁石式の3相交流の回転電機である。他の実施形態では、主機モータとしてどのようなものを用いてもよい。
 (エ)電源
 上記実施形態では、第1電源がニッケル水素またはリチウムイオン等の二次電池であり、第2電源が鉛蓄電池等の二次電池である。他の実施形態では、第1電源および第2電源として、どのような種類の二次電池を用いてもよいし、電気二重層キャパシタ等を用いてもよい。上記実施形態では、第1電源が第2電源より高電圧である。他の実施形態では、第2電源の電圧は、必ずしも第1電源の電圧より低圧でなくてもよい。
 (オ)車両
 上記実施形態では、電源システム制御装置が適用される車両は、1つの主機モータの動力を用いて走行するEV車両である。他の実施形態では、主機モータは、複数であってもよい。他の実施形態では、電源システム制御装置が適用される車両は、EV車両に限らず、車両の駆動源として、主機モータに加えエンジンを備えるハイブリッド車であってもよい。また他の実施形態では、例えば図6に示すような燃料電池車190であってもよい。燃料電池車190には、H2タンク191および燃料電池スタック192が搭載されており、燃料電池スタック192にて発電された電力は、インバータ20に供給される。
 上記実施形態では、車両は前輪駆動車である。他の実施形態では、車両は、後輪駆動車であってもよいし、四輪駆動車であってもよい。
 以上、本開示は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、開示の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。
 本開示は、実施形態に準拠して記述された。しかしながら、本開示は当該実施形態および構造に限定されるものではない。本開示は、様々な変形例および均等の範囲内の変形をも包含する。また、様々な組み合わせおよび形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせおよび形態も、本開示の範疇および思想範囲に入るものである。

Claims (6)

  1.  車両(90、190)の動力源である主機モータ(3)に電力を供給する第1電源(10)からの給電の許容または禁止を切り替えるリレー部(15)を制御するリレー制御部(53)と、
     前記第1電源と前記主機モータとの間に接続され負荷(45)に電力を供給する第2電源(42)の充電状態を制御する充電状態制御部(51)と、
     を備え、
     前記充電状態制御部は、前記リレー部の遮断を要する異常確定前であって、前記リレー部を遮断する可能性があるリレーオフ準備段階において、前記第2電源の充電量を減少させる充電量低減制御を行う電源システム制御装置。
  2.  前記充電状態制御部は、前記充電量低減制御において、前記第2電源の電力を前記負荷にて消費させる請求項1に記載の電源システム制御装置。
  3.  前記第2電源は、DCDCコンバータ(41)を経由して前記第1電源と前記主機モータとの間に接続され、
     前記充電状態制御部は、前記充電量低減制御において、前記DCDCコンバータを駆動する請求項1または2に記載の電源システム制御装置。
  4.  前記充電状態制御部は、前記充電量低減制御において、前記第2電源の電力を前記第1電源に供給する請求項1に記載の電源システム制御装置。
  5.  前記充電状態制御部は、前記主機モータが回生中である場合、前記充電量低減制御を行う請求項1~4のいずれか一項に記載の電源システム制御装置。
  6.  前記充電状態制御部は、前記第2電源の充電量が所定量以上の場合、前記充電量低減制御を行う請求項1~5のいずれか一項に記載の電源システム制御装置。
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