JP4960407B2 - 車両用駆動電源装置 - Google Patents
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Description
図1は、実施の形態1に係る車両用駆動電源装置を説明する構成図で、第1の蓄電装置である二次電池と、二次電池より急速な充放電が可能な第2の蓄電装置を併用して搭載する車両の駆動電源装置を示している。
システム起動時は、二次電池1から電力を供給し、第1および第2のDC/DCコンバータ3,4を介して、キャパシタ2のSOC(State Of Charge:充電率)が所定範囲となるよう充電する。SOCに範囲を持たせるのは、所謂、不感帯を設け、制御のハンチングを防止する目的がある。なお、所定範囲は例えば40%〜60%でよい。
加速時については、図2のフローチャートを用いて説明する。まず、S101でキャパシタ2のSOCを計測する。キャパシタ2のSOCが第1の所定値SOC L 未満の場合
は、S102でモータ7への駆動電力を制限すると共に、二次電池1のみからの駆動電力供給とする。S101でキャパシタ2のSOCが第1の所定値SOCL 以上の場合は、
S103において二次電池1、キャパシタ2の双方からモータ7へ駆動電力を供給する。この際、キャパシタ2から優先的に電力が供給されるように、第1および第2のDC/DCコンバータ3,4を制御する。具体的には第1および第2のDC/DCコンバータ3,4のスイッチングのDuty比を制御し、第1および第2のDC/DCコンバータ3,4の通電量を制御する。
巡行時については、図3のフローチャートを用いて説明する。まず、S111でキャパシタ2のSOCを計測する。キャパシタ2のSOCが所定範囲を超えている場合は、S112でキャパシタ2から供給できる供給可能電力が、要求駆動電力を超えているかどうか判定する。キャパシタ2の供給可能電力>要求駆動電力となっている場合は、S113でキャパシタ2から駆動電力を供給すると共に、二次電池1を充電する。また、S112で、キャパシタ2の供給可能電力≦要求駆動電力となった場合は、S114で二次電池1、キャパシタ2の双方から駆動電力を供給する。この時も、キャパシタ2の電力が優先的に供給されるように、第1および第2のDC/DCコンバータ3,4を制御する。具体的な制御は、加速時と同様に、第1および第2のDC/DCコンバータ3,4のスイッチングのDuty比を制御し、第1および第2のDC/DCコンバータ3,4の通電量を制御すればよい。
減速時については、図4のフローチャートを用いて説明する。まず、S121でキャパシタ2のSOCが第2の所定値SOCH 以上か判定する。SOCが第2の所定値SOC
H 以上の場合は、S122で回生電力を制限し、二次電池1のみに回生電力を充電する。また、S121でキャパシタ2のSOCが第2の所定値SOC H 未満の場合は、S123で二次電池1、キャパシタ2の双方を回生電力で充電する。ただし、この場合も回生電力がキャパシタ2に優先的に充電されるよう第1および第2のDC/DCコンバータ3,4を制御する。
停車時については、図5のフローチャートを用いて説明する。S131にてキャパシタ2のSOCが所定範囲未満か判定する。キャパシタ2のSOCが所定範囲未満の場合は、S132にて二次電池1からの電力でキャパシタ2のSOCが所定範囲となるよう充電する。また、S131でキャパシタ2のSOCが所定範囲未満でないと判定された場合、S133にてキャパシタ2のSOCが所定範囲を超えているかどうか判定する。キャパシタ2のSOCが所定範囲を超えている場合は、S134にてキャパシタ2からの電力にて二次電池1を充電する。
システム停止時に、キャパシタ2に残留電力が残っているのは安全上好ましくない上に、放置すれば自己放電によって電力が消費されるため、効率上好ましくない。従って、キャパシタ2の電力を第2および第1のDC/DCコンバータ4,3を介して二次電池1にチャージバックする。
特にキャパシタ2からの放電を優先して行うことで、キャパシタ2の出力密度を必要以上に大きくすることなく、かつ、二次電池1の負担を軽減できる。
次に、実施の形態2に係る車両用駆動電源装置について説明する。実施の形態1では、二次電池の温度については考慮していなかったが、リチウムイオンバッテリ等の二次電池
は低温になると、内部抵抗が大きくなり、常温時と同じ大電流を放電しようとすると、相対的に出力電圧が低下する。そこで、実施の形態2は、二次電池から放電してキャパシタに充電する際の充電電流値を温度に応じて増減し(具体的には低温ほど充電電流を大きくする)、二次電池の内部抵抗で発生するジュール熱を利用し、二次電池を昇温するものである。
(1)システム起動時
システム起動時には、二次電池1の電力によってキャパシタ2を充電する際の充電電流値を大きく制御する。
(2)巡行時
巡行時には、キャパシタ2のSOCが所定範囲を下回り、二次電池1の電力によって充電する際の充電電流値を大きく制御する。
(3)停車時
停車時には、キャパシタ2のSOCが所定範囲を下回り、二次電池1の電力によって充電する際の充電電流値を大きく制御する。
2 キャパシタ
3 第1のDC/DCコンバータ
4 第2のDC/DCコンバータ
5 平滑コンデンサ
6 インバータ
7 永久磁石式交流同期電動機
8、60 制御手段
Claims (13)
- 車両に搭載される回転電機とインバータ装置を介して電力の授受を行う車両用駆動電源装置であって、
第1の蓄電装置と、
上記第1の蓄電装置より急速な充放電が可能な第2の蓄電装置と、
上記インバータ装置を介して、上記回転電機に駆動電力を供給する上記第1及び第2の蓄電装置の電圧をそれぞれ変換する第1及び第2の電圧変換装置と、
上記第1及び第2の電圧変換装置を制御する制御手段と、を備え、
上記制御手段は、上記車両用駆動電源装置の起動時に、上記第1の蓄電装置の電力を、上記第1及び第2の電圧変換装置を介して上記第2の蓄電装置に供給し、上記第2の蓄電装置の充電状態を所定範囲に充電する車両用駆動電源装置において、
上記車両の加速時に、上記回転電機の駆動電力を上記第1及び第2の蓄電装置から上記第1及び第2の電圧変換装置を介して供給すると共に、上記第2の蓄電装置からの電力供給を優先的に行い、上記第2の蓄電装置からの放電量が一定条件に達した場合は、上記第2の蓄電装置からの電力供給を停止して上記第1の蓄電装置のみの電力供給とし、かつ、上記回転電機の駆動電力を制限することを特徴とする車両用駆動電源装置。 - 車両の巡行時に、上記第2の蓄電装置の充電状態を所定範囲に制御することを特徴とする請求項1に記載の車両用駆動電源装置。
- 車両に搭載される回転電機とインバータ装置を介して電力の授受を行う車両用駆動電源装置であって、
第1の蓄電装置と、
上記第1の蓄電装置より急速な充放電が可能な第2の蓄電装置と、
上記インバータ装置を介して、上記回転電機に駆動電力を供給する上記第1及び第2の蓄電装置の電圧をそれぞれ変換する第1及び第2の電圧変換装置と、
上記第1及び第2の電圧変換装置を制御する制御手段と、を備え、
上記制御手段は、上記車両用駆動電源装置の起動時に、上記第1の蓄電装置の電力を、上記第1及び第2の電圧変換装置を介して上記第2の蓄電装置に供給し、上記第2の蓄電装置の充電状態を所定範囲に充電する車両用駆動電源装置において、
車両の巡行時に、上記第2の蓄電装置の充電状態を所定範囲に制御するようにし、上記第2の蓄電装置の充電状態が上記所定範囲を超え、かつ、上記第2の蓄電装置の供給可能電力が上記回転電機の要求駆動電力を超える場合は、上記第2の蓄電装置から上記回転電機の駆動電力を供給すると共に、上記第1の蓄電装置の充電を行うことを特徴とする車両用駆動電源装置。 - 車両に搭載される回転電機とインバータ装置を介して電力の授受を行う車両用駆動電源装置であって、
第1の蓄電装置と、
上記第1の蓄電装置より急速な充放電が可能な第2の蓄電装置と、
上記インバータ装置を介して、上記回転電機に駆動電力を供給する上記第1及び第2の蓄電装置の電圧をそれぞれ変換する第1及び第2の電圧変換装置と、
上記第1及び第2の電圧変換装置を制御する制御手段と、を備え、
上記制御手段は、上記車両用駆動電源装置の起動時に、上記第1の蓄電装置の電力を、上記第1及び第2の電圧変換装置を介して上記第2の蓄電装置に供給し、上記第2の蓄電装置の充電状態を所定範囲に充電する車両用駆動電源装置において、
車両の巡行時に、上記第2の蓄電装置の充電状態を所定範囲に制御するようにし、上記第2の蓄電装置の充電状態が所定範囲を超え、かつ、上記第2の蓄電装置の供給可能電力が上記回転電機の要求駆動電力以下の場合は、上記第1及び第2の蓄電装置から上記回転電機の駆動電力を供給することを特徴とする車両用駆動電源装置。 - 車両に搭載される回転電機とインバータ装置を介して電力の授受を行う車両用駆動電源装置であって、
第1の蓄電装置と、
上記第1の蓄電装置より急速な充放電が可能な第2の蓄電装置と、
上記インバータ装置を介して、上記回転電機に駆動電力を供給する上記第1及び第2の蓄電装置の電圧をそれぞれ変換する第1及び第2の電圧変換装置と、
上記第1及び第2の電圧変換装置を制御する制御手段と、を備え、
上記制御手段は、上記車両用駆動電源装置の起動時に、上記第1の蓄電装置の電力を、上記第1及び第2の電圧変換装置を介して上記第2の蓄電装置に供給し、上記第2の蓄電装置の充電状態を所定範囲に充電する車両用駆動電源装置において、
車両の巡行時に、上記第2の蓄電装置の充電状態を所定範囲に制御するようにし、上記第2の蓄電装置の充電状態が所定範囲を下回り、かつ上記第1の蓄電装置の供給可能電力が上記回転電機の要求駆動電力を超える場合は、上記第1の蓄電装置から上記回転電機の駆動電力を供給すると共に、上記第2の蓄電装置を充電することを特徴とする車両用駆動電源装置。 - 車両に搭載される回転電機とインバータ装置を介して電力の授受を行う車両用駆動電源装置であって、
第1の蓄電装置と、
上記第1の蓄電装置より急速な充放電が可能な第2の蓄電装置と、
上記インバータ装置を介して、上記回転電機に駆動電力を供給する上記第1及び第2の蓄電装置の電圧をそれぞれ変換する第1及び第2の電圧変換装置と、
上記第1及び第2の電圧変換装置を制御する制御手段と、を備え、
上記制御手段は、上記車両用駆動電源装置の起動時に、上記第1の蓄電装置の電力を、上記第1及び第2の電圧変換装置を介して上記第2の蓄電装置に供給し、上記第2の蓄電装置の充電状態を所定範囲に充電する車両用駆動電源装置において、
車両の巡行時に、上記第2の蓄電装置の充電状態を所定範囲に制御するようにし、上記第2の蓄電装置の充電状態が所定範囲を下回り、かつ上記第1の蓄電装置の供給可能電力が上記回転電機の要求駆動電力以下の場合は、上記第1の蓄電装置のみから駆動電力を供
給すると共に、駆動電力を制限することを特徴とする車両用駆動電源装置。 - 車両の減速時に、上記回転電機から上記インバータ装置を介して供給される回生電力を、上記第1及び第2の電圧変換装置を介して上記第1及び第2の蓄電装置に充電すると共に、上記第2の蓄電装置の充電を優先的に行うことを特徴とする請求項1から請求項6の何れか一項に記載の車両用駆動電源装置。
- 上記第2の蓄電装置への充電量が一定条件に達した場合は、上記第2の蓄電装置への充電を停止し、上記第1の蓄電装置のみの充電とし、かつ、上記回転電機から供給される回生電力を制限することを特徴とする請求項7に記載の車両用駆動電源装置。
- 車両の停止時に、上記第2の蓄電装置の充電状態を所定範囲に制御することを特徴とする請求項1から請求項8の何れか一項に記載の車両用駆動電源装置。
- 上記第2の蓄電装置の充電状態が所定範囲を下回る場合、上記第1の蓄電装置の電力を上記第1及び第2の電圧変換装置を介して上記第2の蓄電装置に供給し、上記第2の蓄電装置を充電することを特徴とする請求項9に記載の車両用駆動電源装置。
- 上記第2の蓄電装置の充電状態が所定範囲を超える場合、上記第2の蓄電装置の電力を上記第2及び第1の電圧変換装置を介して上記第1の蓄電装置に供給し、上記第1の蓄電装置を充電することを特徴とする請求項9に記載の車両用駆動電源装置。
- 上記車両用駆動電源装置の停止時に、上記第2の蓄電装置の電力を上記第2及び第1の電圧変換装置を介して、上記第1の蓄電装置に供給し、上記第1の蓄電装置を充電することを特徴とする請求項1から請求項11の何れか一項に記載の車両用駆動電源装置。
- 上記第2の蓄電装置が充電される際の充電電流値を、上記第1の蓄電装置の温度に基づき増減することを特徴とする請求項1から請求項12の何れか一項に記載の車両用駆動電源装置。
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