JP2010098851A - Electric vehicle - Google Patents
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Abstract
【課題】外部電源に接続して電動車両に搭載した二次電池の充電を行う際にモータジェネレータから発生する騒音を低減する。
【解決手段】Y結線のモータジェネレータ50a,50bと、モータジェネレータ50a,50bに接続される各インバータ30a,30bと、各インバータ30a,30bに接続される昇圧コンバータ20aと、昇圧コンバータ20aに接続される充放電可能なバッテリ11aと、制御部80と、を備え、各モータジェネレータの50a,50bの各中性点60a,60bに接続した外部電源68によってバッテリ11a,の充電を行うハイブリッド車両100において、制御部80は、昇圧コンバータ20aの出力側目標電圧を各モータジェネレータ駆動電圧より低く、バッテリ11aの電圧以上かつ外部電源68の電圧以上の外部充電目標電圧まで低減した後、バッテリ11aを充電する充電手段を有する。
【選択図】図1Noise generated from a motor generator when charging a secondary battery mounted on an electric vehicle connected to an external power source is reduced.
Y-connected motor generators 50a, 50b, inverters 30a, 30b connected to the motor generators 50a, 50b, a boost converter 20a connected to the inverters 30a, 30b, and a boost converter 20a. The hybrid vehicle 100 includes a battery 11a that can be charged and discharged and a control unit 80, and the battery 11a is charged by an external power source 68 connected to the neutral points 60a and 60b of the motor generators 50a and 50b. The control unit 80 charges the battery 11a after reducing the output side target voltage of the step-up converter 20a to an external charging target voltage lower than each motor generator drive voltage and higher than the voltage of the battery 11a and higher than the voltage of the external power supply 68. Has charging means.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、電動車両の構造に関する。 The present invention relates to a structure of an electric vehicle.
近年、エンジンとモータとを組み合わせて車両を駆動するハイブリッド車両や電気自動車などの電動車両が多く用いられるようになってきている。ハイブリッド車両は、エンジンとモータジェネレータの2種類の動力源を組み合わせて走行するもので、モータジェネレータを駆動するために充電、放電の可能な二次電池を備えている。ハイブリッド車両は要求動力が小さいときや車速が低いときなどには、エンジンの運転を停止して二次電池の電力を用いてモータジェネレータにより走行し、要求動力が大きい場合や車速が高い場合には、エンジンとモータジェネレータの両方の出力によって走行し、減速や降坂路を走行する場合にはモータジェネレータによって発電し、発電した電力を回生して二次電池に充電することによって燃費の向上を図ることが出来るものである。 In recent years, electric vehicles such as hybrid vehicles and electric vehicles that drive a vehicle by combining an engine and a motor have been increasingly used. The hybrid vehicle travels by combining two types of power sources, that is, an engine and a motor generator, and includes a rechargeable battery that can be charged and discharged to drive the motor generator. When the required power is low or the vehicle speed is low, the hybrid vehicle stops running the engine and runs with a motor generator using the power of the secondary battery.If the required power is high or the vehicle speed is high When driving on the output of both the engine and the motor generator and traveling on a deceleration or downhill road, the motor generator generates power, and the generated power is regenerated and charged to the secondary battery to improve fuel efficiency. Is something you can do.
ハイブリッド車両では、モータジェネレータによる走行によって二次電池の残存容量が少なくなってきた場合には、エンジンを始動して二次電池を充電することが行われる。しかし、近年、エンジンを停止してモータジェネレータの出力で走行する全電動走行が多用できるハイブリッド車両が求められており、二次電池の残存容量が低下した場合には、家庭用のコンセントや充電ステーション等の外部電源に車両を接続して二次電池を充電することが行われている。 In the hybrid vehicle, when the remaining capacity of the secondary battery decreases due to running by the motor generator, the engine is started and the secondary battery is charged. However, in recent years, there has been a demand for a hybrid vehicle that can make full use of all-electric running that stops at the output of the motor generator with the engine stopped. When the remaining capacity of the secondary battery decreases, a household outlet or charging station is required. A secondary battery is charged by connecting a vehicle to an external power source such as the above.
家庭用のコンセント等から二次電池を充電する場合には、家庭用の交流電源を直流電源に変換するとともに電源電圧を二次電池の充電に適切な電圧に調整することが必要となるが、このために別途充電器を搭載することは経済的ではない。そこで、特許文献1に記載されているように、外部電源をモータジェネレータの巻線の中性点に接続し、モータジェネレータの巻線のインダクタンスとインバータにスイッチング素子のオンオフ動作によって交流電源を直流電源に変換すると共に、電圧を二次電池の充電に適切な電圧に調整して二次電池の充電を行うことが提案されている。 When charging a secondary battery from a household outlet, etc., it is necessary to convert the household AC power source to a DC power source and adjust the power supply voltage to a voltage suitable for charging the secondary battery. For this reason, it is not economical to install a separate charger. Therefore, as described in Patent Document 1, an external power source is connected to the neutral point of the motor generator winding, and the AC power source is connected to the inverter by the ON / OFF operation of the switching element in the inductance of the motor generator winding and the inverter. It is proposed to charge the secondary battery by adjusting the voltage to a voltage suitable for charging the secondary battery.
このように、インバータのスイッチング動作によって電力の変換と電圧の調整を行う場合には、インバータからスイッチング素子の動作による騒音が発生し、外部電源からの充電の際にはその騒音が問題となる場合があった。特許文献1では、外部電源に接続して二次電池を充電する場合には、スイッチング素子のオンオフのキャリア周波数を非可聴域にして騒音を低減することが提案されている。 As described above, when power conversion and voltage adjustment are performed by switching operation of the inverter, noise due to the operation of the switching element is generated from the inverter, and the noise becomes a problem when charging from the external power source. was there. In Patent Document 1, when charging a secondary battery by connecting to an external power source, it is proposed to reduce noise by setting the on / off carrier frequency of the switching element to a non-audible range.
また、二次電池は温度が低い場合にはその出力が低下してしまうことから、低温でハイブリッド車両が始動した場合には、素早く二次電池の温度を上昇させて二次電池の出力低下を抑制することが求められる。特許文献2には、低温環境でハイブリッド車両を始動した場合には、昇圧コンバータの出力目標電圧を上昇させて昇圧コンバータのスイッチング素子のリプル電流を大きくし、二次電池の温度を上昇させる方法が提案されている。 In addition, since the output of a secondary battery decreases when the temperature is low, when the hybrid vehicle starts at a low temperature, the temperature of the secondary battery is quickly increased to reduce the output of the secondary battery. Control is required. In Patent Document 2, when a hybrid vehicle is started in a low-temperature environment, there is a method of increasing the output target voltage of the boost converter, increasing the ripple current of the switching element of the boost converter, and increasing the temperature of the secondary battery. Proposed.
一方、特許文献1に記載された従来技術によって二次電池の充電を行う場合には、モータジェネレータの巻線のインダクタンスを利用して巻線に電気エネルギを蓄え、蓄えた電気エネルギをインバータのスイッチング素子のオンオフ動作によって放出して交流を直流に変換することから、スイッチング素子の動作による電流リプルによってモータジェネレータのステータ、ロータが加振され、モータジェネレータから騒音が発生するという問題があった。この騒音は、キャリア周波数よりも低周波の場合が多く、特許文献1に記載された従来技術のように、キャリア周波数を非可聴域に変更しても解消できない場合がおおい。 On the other hand, when the secondary battery is charged by the conventional technique described in Patent Document 1, electrical energy is stored in the winding using the inductance of the winding of the motor generator, and the stored electrical energy is switched to the inverter. Since the element is discharged by the on / off operation of the element to convert alternating current into direct current, the stator and rotor of the motor generator are vibrated by the current ripple generated by the operation of the switching element, and noise is generated from the motor generator. This noise is often lower than the carrier frequency, and as in the prior art described in Patent Document 1, there are many cases where the noise cannot be eliminated even if the carrier frequency is changed to a non-audible range.
本発明は、外部電源に接続して電動車両に搭載した二次電池の充電を行う際にモータジェネレータから発生する騒音を低減することを目的とする。 An object of the present invention is to reduce noise generated from a motor generator when a secondary battery mounted on an electric vehicle is connected to an external power source.
本発明の電動車両は、Y結線の固定子を備える2つの車両駆動用モータジェネレータと、各モータジェネレータに接続され、複数のスイッチング素子を含む各インバータと、各インバータに接続され、複数のスイッチング素子を含む昇圧コンバータと、昇圧コンバータに接続され、充放電可能な二次電池と、各スイッチング素子のオンオフを制御する制御部と、を備え、各モータジェネレータのY結線の各中性点に接続した外部電源によって二次電池の充電を行う電動車両であって、制御部は、騒音の低減が必要な場合には、昇圧コンバータの出力側目標電圧を各モータジェネレータ駆動電圧より低く、二次電池の電圧以上かつ外部電源電圧以上の外部充電目標電圧まで低減した後、二次電池を充電する充電手段を有することを特徴とする。 An electric vehicle according to the present invention includes two vehicle drive motor generators each having a Y-connected stator, each inverter connected to each motor generator and including a plurality of switching elements, and each inverter connected to each of the plurality of switching elements. Including a step-up converter, a rechargeable battery connected to the step-up converter, and a control unit for controlling on / off of each switching element, and connected to each neutral point of the Y connection of each motor generator In the electric vehicle that charges the secondary battery with an external power source, the control unit lowers the output side target voltage of the boost converter below each motor generator drive voltage when noise reduction is necessary, and It is characterized by having a charging means for charging the secondary battery after being reduced to an external charge target voltage that is equal to or higher than the voltage and equal to or higher than the external power supply voltage.
本発明の電動車両において、昇圧コンバータは、インバータの高圧側電路に接続された第1のスイッチング素子と、インバータの基準電路に接続された第2のスイッチング素子とを含み、充電手段は、昇圧コンバータの第1のスイッチング素子をオンとしてインバータの各スイッチング素子のオンオフ動作により二次電池を充電すること、としても好適である。 In the electric vehicle of the present invention, the boost converter includes a first switching element connected to the high voltage side electric circuit of the inverter and a second switching element connected to the reference electric circuit of the inverter, and the charging means includes the boost converter. It is also preferable to charge the secondary battery by turning on and off each switching element of the inverter with the first switching element turned on.
また、本発明の電動車両において、各インバータと並列に接続され、昇圧コンバータと二次電池とによって構成される電源セットを複数備え、各昇圧コンバータは、各インバータの高圧側電路に接続された第1のスイッチング素子と、インバータの基準電路に接続された第2のスイッチング素子とを含み、充電手段は、各二次電池の電位を比較し、各二次電池の電位に所定電圧以上の差がある場合には、電位が低い方の二次電池を遮断し、電位が高い方の二次電池に接続された昇圧コンバータの第1のスイッチング素子をオンとしてインバータの各スイッチング素子のオンオフ動作により二次電池を充電し、各二次電池の電位の差が所定電圧より小さい場合には、各昇圧コンバータの第1のスイッチング素子をオンとしてインバータの各スイッチング素子のオンオフ動作により二次電池を充電すること、としても好適である。 The electric vehicle of the present invention includes a plurality of power sets that are connected in parallel to each inverter and configured by a boost converter and a secondary battery, and each boost converter is connected to a high-voltage side electric circuit of each inverter. 1 and the second switching element connected to the reference electric circuit of the inverter, the charging means compares the potentials of the secondary batteries, and the potential of each secondary battery has a difference of a predetermined voltage or more. In some cases, the secondary battery with the lower potential is cut off, the first switching element of the boost converter connected to the secondary battery with the higher potential is turned on, and the switching element of the inverter is turned on and off by the on / off operation. When the secondary battery is charged and the potential difference between the secondary batteries is smaller than the predetermined voltage, the first switching element of each boost converter is turned on and each inverter is switched on. Charging the secondary battery by on-off operation of the quenching device is also suitable as a.
本発明は、外部電源に接続して電動車両に搭載した二次電池の充電を行う際にモータジェネレータから発生する騒音を低減することができるという効果を奏する。 The present invention has an effect of reducing noise generated from a motor generator when charging a secondary battery mounted on an electric vehicle connected to an external power source.
以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。図1に示すように、本実施形態のハイブリッド車両100は、エンジン61と第1モータジェネレータ50a、第2モータジェネレータ50bと、エンジン61の出力を第1モータジェネレータ50aと車輪63への駆動力とに分割する動力分割機構62とを備えている。各モータジェネレータ50a,50bは固定子にU相、V相、W相のコイル51a,52a,53a,51b,52b,53bを備えロータに永久磁石を備える三相の回転電機で、固定子のU相、V相、W相のコイル51a,52a,53a,51b,52b,53bはY結線で、それぞれ中性点60a,60bを備えている。各中性点60a,60bには、外部電源68からの電力ケーブル64a,64bの一端が接続されている。電力ケーブ64a,64bの他端には外部電源68とのプラグ66が取り付けられている。プラグ66は外部電源68側に設けられたソケット67に差し込まれることによって外部電源と各モータジェネレータ50a,50bの各中性点60a,60bとが接続されるよう構成されている。また、各電力ケーブル64a,64bの間にはコンデンサ65が接続され、コンデンサ65にはその両端の電圧を検出する電源電圧計59が取り付けられ、一方の電力ケーブル64bには交流電流を検出する電流計58が取り付けられている。各モータジェネレータ50a,50bの各V相、各W相の出力ケーブルには、各V相、W相の電流を検出する電流計56a,57a,56b,57bが取り付けられている。また、ハイブリッド車両100にはカーナビゲーションシステム70が搭載され、ハイブリッド車両100の位置や時間の情報が制御部80に入力されるように構成されている。
Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the
各モータジェネレータ50a,50bには、電源装置10が接続されている。電源装置10は、第1モータジェネレータ50aに接続される第1インバータ30aと、第2モータジェネレータ50bに接続される第2インバータ30bと、第1インバータ30aと第2インバータ30bとが接続される昇圧コンバータ20aと、昇圧コンバータ20aに接続される充放電可能な二次電池であるバッテリ11aと、昇圧コンバータ20aと各インバータ30a,30bの制御を行う制御部80とを備えている。バッテリ11aと昇圧コンバータ20aとは各インバータ30a,30bに対して共通で、各インバータ30a,30bは昇圧コンバータに並列に接続されている。
A
バッテリ11aにはその電圧を検出するバッテリ電圧検出器69aが設けられ、バッテリ11aと昇圧コンバータ20aとの間にはバッテリ11aと並列に低圧側コンデンサ13aが設けられ、低圧側コンデンサ13aにはその両端の電圧を検出する低圧側電圧検出器54aが設けられている。昇圧コンバータ20aと各インバータ30a,30bとの間には放電抵抗15と高圧側コンデンサ14が並列に設けられ、高圧側コンデンサ14にはその両端の電圧を検出する高圧側電圧検出器55が設けられている。また、低圧側コンデンサ13aとバッテリ11aとの間には、バッテリ11aを電源系統から遮断するシステムメインリレー12aが設けられている。
The
昇圧コンバータ20aの基準電路49aはバッテリ11aのマイナス側と第1インバータ30aのマイナス側との間に共通に接続され、入力側の低圧電路48aがバッテリ11aのプラス側に接続され、昇圧した後の高圧側の高圧電路47aが第1インバータ30aのプラス側に接続されている。また、基準電路49aは第2インバータ30bの基準電路49bと接続され、高圧電路47aは第2インバータの高圧電路47bと接続されている。このように、昇圧コンバータ20aは第1、第2インバータ30a,と30bと非絶縁に接続される双方向型のコンバータである。
The reference
図1に示すように、昇圧コンバータ20aは、スイッチング素子である上アームトランジスタ21aと、下アームトランジスタ22aと、電磁エネルギを蓄積するリアクトル25aとを備えている。上アームトランジスタ21aと下アームトランジスタ22aとは、上アームトランジスタ21aのエミッタ端子と下アームトランジスタ22aのコレクタ端子とが直列に接続され、上アームトランジスタ21aのコレクタ端子は高圧電路47aに接続され、下アームトランジスタ22aのエミッタ端子は基準電路49aに接続されている。上アームトランジスタ21a及び下アームトランジスタ22aの各ベース端子は制御部80に接続され、各トランジスタ21a,22aは制御部80の指令によってオンオフ動作する。
As shown in FIG. 1, the
各トランジスタ21a,22aの各エミッタ端子とコレクタ端子との間には、各エミッタ端子からコレクタ端子に向かう方向が順方向になるように、逆並列に上アームダイオード23aと下アームダイオード24aとが接続されている。
An
上アームトランジスタ21aと下アームトランジスタ22aとの接続点71aは、低圧電路48aに接続され、低圧電路48aの接続点71aとバッテリ11aのプラス側との間に電磁エネルギを蓄積するリアクトル25aが設けられている。
A
図1に示すように、各インバータ30a,30bは、U,V,Wの各相のスイッチング動作を行う複数のトランジスタと各トランジスタに逆並列に接続された各ダイオードとを備えている。各U相上アームトランジスタ31a,31bのエミッタ端子と各U相下アームトランジスタ32a,32bのコレクタ端子は直列に接続され、各U相上アームトランジスタ31a,31bのコレクタ端子は各高圧電路47a,47bに接続され、各U相下アームトランジスタ32a,32bのエミッタ端子は各基準電路49a,49bに接続されている。各U相上アームトランジスタ31a,31bと各U相下アームトランジスタ32a,32bの接続点は各モータジェネレータ50a,50bの各U相コイル51a,51bに接続されている。各U相の各トランジスタ31a,31b,32a,32bの各エミッタ端子とコレクタ端子との間には、各エミッタ端子からコレクタ端子に向かう方向が順方向になるように、逆並列に各U相上アームダイオード33a,33bと各U相下アームダイオード34a,34bとが接続されている。各U相上アームトランジスタ31a,31b及び各U相下アームトランジスタ32a,32bの各ベース端子は制御部80に接続され、各U相の各トランジスタ31a,31b,32a,32bは制御部80の指令によってオンオフ動作する。
As shown in FIG. 1, each of the
同様に、各V相上アームトランジスタ35a,35bのエミッタ端子と各V相下アームトランジスタ36a,36bのコレクタ端子は直列に接続され、各V相上アームトランジスタ35a,35bのコレクタ端子は各高圧電路47a,47bに接続され、各V相下アームトランジスタ36a,36bのエミッタ端子は各基準電路49a,49bに接続されている。各V相上アームトランジスタ35a,35bと各V相下アームトランジスタ36a,36bの接続点は各モータジェネレータ50a,50bの各V相コイル52a,52bに接続されている。各V相の各トランジスタ35a,35b,36a,36bの各エミッタ端子とコレクタ端子との間には、各エミッタ端子からコレクタ端子に向かう方向が順方向になるように、逆並列に各V相上アームダイオード37a,37bと各V相下アームダイオード38a,38bとが接続されている。各V相上アームトランジスタ35a,35b及び各V相下アームトランジスタ36a,36bの各ベース端子は制御部80に接続され、各V相の各トランジスタ35a,35b,36a,36bは制御部80の指令によってオンオフ動作する。
Similarly, the emitter terminals of the V-phase
また、同様に、各W相上アームトランジスタ39a,39bのエミッタ端子と各W相下アームトランジスタ40a,40bのコレクタ端子は直列に接続され、各W相上アームトランジスタ39a,39bのコレクタ端子は各高圧電路47a,47bに接続され、各W相下アームトランジスタ40a,40bのエミッタ端子は各基準電路49a,49bに接続されている。各W相上アームトランジスタ39a,39bと各W相下アームトランジスタ40a,40bの接続点は各モータジェネレータ50a,50bの各W相コイル53a,53bに接続されている。各W相の各トランジスタ39a,39b,40a,40bの各エミッタ端子とコレクタ端子との間には、各エミッタ端子からコレクタ端子に向かう方向が順方向になるように、逆並列に各W相上アームダイオード41a,41bと各W相下アームダイオード42a,42bとが接続されている。各W相上アームトランジスタ39a,39b及び各W相下アームトランジスタ40a,40bの各ベース端子は制御部80に接続され、各W相の各トランジスタ39a,39b,40a,40bは制御部80の指令によってオンオフ動作する。
Similarly, the emitter terminals of the W-phase
制御部80は、内部に信号処理や演算を行うCPUと、プログラム、制御データなどを格納するメモリを含むコンピュータである。低圧側電圧検出器54aと高圧側電圧検出器55と、各電流計56a,57a,56b,57b,58と、電源電圧計59、バッテリ電圧検出器69aとは制御部80に接続され、制御部80は各電圧検出器54a,55、各電流計56a,57a,56b,57b,58、電源電圧計59の検出信号を取得することができるよう構成されている。また、システムメインリレー12aも制御部80に接続され、制御部80の指令によってオンオフ動作する。
The
通常の運転では、制御部80は、低圧側電圧検出器54aで検出した低圧側電圧VLと、高圧側電圧検出器55で検出した高圧側電圧VHとによって昇圧コンバータ20aの昇圧電圧が各モータジェネレータ50a,50bの駆動電圧である目標高圧側電圧VHCとなるように動作を制御している。
In normal operation, the
以上のように構成されたハイブリッド車両100において、外部電源68によってバッテリ11aを充電する動作について図2を参照しながら説明する。
In the
ハイブリッド車両100が通常状態で停止している場合には、制御部80の中にセットされている昇圧コンバータ20aの出力側目標電圧である目標高圧側電圧VHCはモータジェネレータ50a,50bの駆動用電圧となっており、例えば、400Vにセットされている。
When the
ハイブリッド車両100のプラグ66が外部電源68のソケット67に挿入され、外部電源68と各モータジェネレータ50a,50bとが接続され、外部電源68からバッテリ11aに充電を行える状態となったら、図2のステップS101に示すように、制御部80は、カーナビゲーションシステム70からハイブリッド車両100の位置と時間の情報を取得する。そして、ハイブリッド車両100が住宅地に位置しており、家庭用の商用電源によって充電しようとしていると判断された場合、或いは、夜間に充電しようとしていると判断された場合には、図2のステップS102に示すように、昇圧コンバータ20aの目標高圧側電圧VHCを通常のモータジェネレータの駆動用電圧よりも低い外部充電目標電圧に低減する。
When the
この動作において、制御部80は、電源電圧計59から外部電源電圧VAを取得し、バッテリ電圧検出器69aによってバッテリ電圧VBを検出し、外部充電目標電圧をモータジェネレータ駆動用電圧よりも低くバッテリ電圧VB以上でかつ外部電源電圧VA以上の電圧とする。例えば、外部電源が家庭用の商用電源で外部電源電圧VAが100Vであり、バッテリ電圧VBが200Vであった場合には、外部充電目標電圧を200V或いは、200Vと400Vの間の電圧とする。これは、バッテリ電圧VBよりも外部充電目標電圧が低い場合にはバッテリ11aに充電できず、外部電源電圧VAよりも外部充電目標電圧が低い場合には、各インバータ30a,30bのスイッチング動作によって昇圧することが出来ないためである。
In this operation, the
制御部80は、昇圧コンバータ20aの目標高圧側電圧VHCを外部充電目標電圧に低減したら、図2のステップS103に示すように、昇圧コンバータ20aの上アームトランジスタ21aをオンとする。これによって昇圧コンバータ20aの高圧電路47aがバッテリ11aのプラス側に接続された状態となる。昇圧コンバータ20aの基準電路49aはバッテリ11aのマイナス側に接続されていることから、昇圧コンバータ20aの上アームトランジスタ21aをオンとすることによってバッテリ11aと第1、第2インバータ30a,30bとが直接接続された状態となる。
図2のステップS104に示すように、制御部80は、各モータジェネレータ50a,50bの各コイル51a,52a,53a,51b,52b,53bのリアクタンスと各インバータ30a,30bの各相の上下アームのトランジスタのオンオフ動作によって、外部電源68の電圧を図2のステップS102で低減した目標高圧側電圧VHCに昇圧させる。この際、制御部80は、電源電圧計59によって取得した外部電源電圧VAと目標高圧側電圧VHcとから昇圧必要電圧を計算し、この昇圧必要電圧が得られるように各相の上下アームトランジスタのオンデューティを制御する。そして、高圧側電圧検出器55によって高圧側電圧VHを取得し、高圧側電圧VHが目標高圧側電圧VHCとなるようにフィードバック制御を行う。
As shown in step S104 in FIG. 2, the
各インバータ30a,30bによって昇圧された電力は高圧側コンデンサ14によって平滑化されて、昇圧コンバータ20aのオン状態にされた上アームトランジスタ21aを介してバッテリ11aに充電される。
The electric power boosted by the
図2のステップS105に示すように、制御部80はバッテリ11aの残存容量を監視し、残存容量が所定の目標値、例えば、満充電、或いは、残存容量70%などに達したら、図2のステップS106に示すように、各インバータ30a,30bのスイッチング動作を停止し、昇圧コンバータ20aの上アームトランジスタ21aをオフとして外部電源68によるバッテリ11aの充電を終了する。
As shown in step S105 of FIG. 2, the
また、図2のステップS101において、夜間の充電ではなく、住宅地での充電でもないと判断された場合には、図2のステップS107に示すように、昇圧コンバータ20aの目標高圧側電圧VHCを通常のモータジェネレータの駆動用電圧のままとして、各インバータ30a,30bの各相上下アームトランジスタをオンオフ動作させて外部電源68を昇圧してバッテリ11aの充電を行う。そして、図2のステップS108に示すように、バッテリ11aの残存容量が所定の目標値となったら充電を停止する。
If it is determined in step S101 of FIG. 2 that the charging is not nighttime charging but residential charging, as shown in step S107 of FIG. 2, the target high-voltage side voltage V HC of the
充電の際には、各インバータ30a,30bの各スイッチングトランジスタのオンオフ動作によってリプル電流が発生し、このリプル電流は各モータジェネレータ50a,50bの固定子、ロータからの騒音を発生させる。このリプル電流の大きさは、各インバータ30a,30bの昇圧電圧が大きいほど大きく、このリプル電流によって発生する騒音も各インバータ30a,30bの昇圧電圧が大きいほど大きくなる。本実施形態では、昇圧コンバータ20aの目標高圧側電圧VHCを通常のモータジェネレータの駆動用電圧よりも低い外部充電目標電圧に低減して、バッテリ11aの充電を行っているので、各インバータ30a,30bによる昇圧電圧が低減され、これによって図3、図4に示すように、リプル電流と騒音レベルの低減が図れる。
At the time of charging, a ripple current is generated by the on / off operation of each switching transistor of each
図3は、第1モータジェネレータ50aのロータの位置と最大リプル電流の変化を示すもので、図中の線aは、昇圧コンバータ20aの目標高圧側電圧VHCの低減を行わずに、通常の設定のままで充電した際の最大リプル電流を示し、線bは昇圧コンバータ20aの目標高圧側電圧VHCの低減を行って充電した際の最大リプル電流を示している。図3に示すように、本実施形態では、第1モータジェネレータ50aのロータの位置にかかわらず最大リプル電流が大きく低下する効果を奏することがわかる。また、図4は、第1モータジェネレータ50aのロータの位置と騒音レベルとの関係を示すもので、図中の線cは、昇圧コンバータ20aの目標高圧側電圧VHCの低減を行わずに、通常の設定のままで充電した際の騒音レベルを示し、線dは昇圧コンバータ20aの目標高圧側電圧VHCの低減を行って充電した際の騒音レベルを示している。図4に示すように、本実施形態では、第1モータジェネレータ50aのロータの位置にかかわらず騒音レベルが大きく低下する効果を奏することがわかる。
Figure 3 shows the change in position and a maximum ripple current of the rotor of the first motor-
本実施形態では、外部充電目標電圧をモータジェネレータ駆動用電圧よりも低くバッテリ11aの電圧以上でかつ外部電源の電圧以上の電圧の範囲であれば自由に設定することができる。また、各モータジェネレータ50a,50bから発生する騒音は各インバータ30a,30bでの昇圧電圧が小さいほど小さくなるので、例えば、カーナビゲーションシステム70から取得したハイブリッド車両の位置が住宅地でも大きな道路に面しており騒音がさほど気にならないような場所や、夜間でも早い時間である場合には、外部充電目標電圧を高めにし、深夜あるいは静かな住宅地である場合には、外部充電目標電圧を低めにする様にしてもよい。例えば、モータジェネレータ駆動用電圧が400V、外部電源電圧VAが家庭用の商用電圧の100V、バッテリ電圧VBが200Vの場合には、深夜静かな住宅地である場合には、外部充電目標電圧を200Vにし、夜間でも早い時間や騒音がさほど気にならないような場所では、例えば250Vから300V程度としてもよい。
In the present embodiment, the external charging target voltage can be freely set as long as it is lower than the motor generator driving voltage and within the voltage range of the
また、本実施形態では、バッテリ電圧検出器69aによってバッテリ11aの電圧を取得することとして説明したが、低圧側コンデンサ13aに設けられた低圧側電圧検出器54aによって低圧側電圧VLを検出してバッテリ11aの電圧としてもよい。
In this embodiment, the voltage of the
次に、図5、図6を参照しながら本発明の他の実施形態について説明する。図1から図4を参照して説明した実施形態と同様の部分には同様の符号を付して説明は省略する。図5に示すように、本実施形態は、バッテリと昇圧コンバータのセットを2つ備え、各バッテリと昇圧コンバータのセットは各インバータと並列に接続されているものである。図5に示すように、昇圧コンバータ20aの基準電路49aはバッテリ11aのマイナス側と第1インバータ30aのマイナス側との間に共通に接続され、入力側の低圧電路48aがバッテリ11aのプラス側に接続され、昇圧した後の高圧側の高圧電路47aが第1インバータ30aのプラス側に接続されている。また、同様に、昇圧コンバータ20bの基準電路49bはバッテリ11bのマイナス側と第2インバータ30bのマイナス側との間に共通に接続され、入力側の低圧電路48bがバッテリ11bのプラス側に接続され、昇圧した後の高圧側の高圧電路47bが第2インバータ30bのプラス側に接続されている。そして、基準電路49aは基準電路49bと接続され、高圧電路47aは高圧電路47bと接続されている。各昇圧コンバータ20a,20bは第1、第2インバータ30a,30bと非絶縁に接続される双方向型のコンバータである。
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Parts similar to those of the embodiment described with reference to FIGS. 1 to 4 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. As shown in FIG. 5, this embodiment includes two sets of batteries and boost converters, and each battery and boost converter set is connected in parallel with each inverter. As shown in FIG. 5, the reference
昇圧コンバータ20bは昇圧コンバータ20aと同様の構成で、低圧側電圧検出器54b、上アームトランジスタ21b、下アームトランジスタ22b、バッテリ電圧検出器69b、システムメインリレー12bは制御部80に接続されている。
このように構成されたハイブリッド車両100の2つのバッテリ11a,11bに外部電源68から充電する場合の動作について説明する。図6のステップS201に示すように、制御部80は、カーナビゲーションシステム70からハイブリッド車両100に位置と時間の情報を取得する。そして、ハイブリッド車両100が住宅地に位置しており、家庭用の商用電源によって充電しようとしていると判断された場合、或いは、夜間に充電しようとしていると判断された場合には、図6のステップS202に示すように、昇圧コンバータ20a,20bの目標高圧側電圧VHCを通常のモータジェネレータの駆動用電圧よりも低い外部充電目標電圧に低減する。外部充電目標電圧の設定は先に説明した実施形態と同様である。
An operation when charging the two
制御部80は、昇圧コンバータ20a,20bの目標高圧側電圧VHCを外部充電目標電圧に低減したら、図2のステップS203に示すように、2つのバッテリ11a,11bの電位差を比較する。制御部80は、各バッテリ電圧検出器69a,69bから各バッテリ11a,11bの電圧を取得して、その電圧差を取得し、各バッテリ11a,11bの電位に所定値以上の差がある場合には、2つのバッテリ11a,11bの電位には差異があるものと判断する。そして、2つのバッテリ11a,11bの電位差が所定値以上の場合には、図6のステップS211に示すように、電位の高い方のバッテリに接続されている昇圧コンバータの上アームトランジスタをオンとし、図6のステップS212に示すように、他方のバッテリのシステムメインリレーをオフとしてバッテリを電源系統から遮断する。
そして、図6のステップS213に示すように、先の実施形態と同様、各インバータ30a,30bの各上下アームトランジスタをオンオフ制御して外部電源を昇圧し、電位の高い方のバッテリを充電する。
Then, as shown in step S213 in FIG. 6, as in the previous embodiment, the upper and lower arm transistors of the
制御部80は、充電中も各バッテリ11a,11bの電位を取得し、その電位差を監視する。そして、各バッテリ11a,11bの電位差が所定の電位差よりも小さくなった場合には、図6のステップS204に示すように、各バッテリ11a,11bに接続されている各昇圧コンバータ20a,20bの上アームトランジスタ21a,21bを両方ともオンとし、図6のステップS205に示すように、各インバータ30a,30bの各上下アームトランジスタをオンオフ制御して外部電源を昇圧して各バッテリ11a,11bを充電する。そして、図6のステップS206,207に示すように、各バッテリ11a,11bの残存容量が所定の目標値となったら充電を停止する。
The
本実施形態は、先に説明した実施形態と同様の効果を奏すると共に、各バッテリ11a,11bの電位を合わせてから両方のバッテリに充電することから、各バッテリ11a,11bを均等に充電することができ、各バッテリ11a,11bの電位差によって発生するバッテリの劣化を抑制することが出来るという効果を奏する。
This embodiment has the same effect as the embodiment described above, and charges both batteries after matching the potentials of the
10 電源装置、11a,11b バッテリ、12a,12b システムメインリレー、13a,13b 低圧側コンデンサ、14 高圧側コンデンサ、15 放電抵抗、20a,20b 昇圧コンバータ、21a,21b 上アームトランジスタ、22a,22b 下アームトランジスタ、30a,30b インバータ、47a,47b 高圧電路、48a,48b 低圧電路、49a,49b 基準電路、50a,50b モータジェネレータ、51a〜53a,51b〜53b コイル、54a,54b 低圧側電圧検出器、55 高圧側電圧検出器、59 電源電圧計、60a,60b 中性点、61 エンジン、62 動力分割機構、63 車輪、66 プラグ、67 ソケット、68 外部電源、69a,69b バッテリ電圧検出器、70 カーナビゲーションシステム、80 制御部、100 ハイブリッド車両、VA 外部電源電圧、VB バッテリ電圧、VH 高圧側電圧、VHC 目標高圧側電圧、VL 低圧側電圧。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
制御部は、騒音の低減が必要な場合には、昇圧コンバータの出力側目標電圧を各モータジェネレータ駆動電圧より低く、二次電池の電圧以上かつ外部電源電圧以上の外部充電目標電圧まで低減した後、二次電池を充電する充電手段を有することを特徴とする電動車両。 Two vehicle drive motor generators having a Y-connected stator, each inverter connected to each motor generator and including a plurality of switching elements, a boost converter connected to each inverter and including a plurality of switching elements, and a booster A secondary battery connected to the converter and chargeable / dischargeable, and a controller for controlling on / off of each switching element, and connected to each neutral point of the Y connection of each motor generator by an external power source An electric vehicle for charging,
When noise reduction is necessary, the control unit reduces the output side target voltage of the boost converter to an external charging target voltage that is lower than each motor generator drive voltage and above the secondary battery voltage and above the external power supply voltage. An electric vehicle comprising charging means for charging a secondary battery.
昇圧コンバータは、インバータの高圧側電路に接続された第1のスイッチング素子と、インバータの基準電路に接続された第2のスイッチング素子とを含み、
充電手段は、昇圧コンバータの第1のスイッチング素子をオンとしてインバータの各スイッチング素子のオンオフ動作により二次電池を充電すること、
を特徴とする電動車両。 The electric vehicle according to claim 1,
The step-up converter includes a first switching element connected to the high-voltage side circuit of the inverter, and a second switching element connected to the reference circuit of the inverter,
The charging means turns on the first switching element of the boost converter and charges the secondary battery by the on / off operation of each switching element of the inverter.
An electric vehicle characterized by.
各インバータと並列に接続され、昇圧コンバータと二次電池とによって構成される電源セットを複数備え、
各昇圧コンバータは、各インバータの高圧側電路に接続された第1のスイッチング素子と、インバータの基準電路に接続された第2のスイッチング素子とを含み、
充電手段は、各二次電池の電位を比較し、各二次電池の電位に所定電圧以上の差がある場合には、電位が低い方の二次電池を遮断し、電位が高い方の二次電池に接続された昇圧コンバータの第1のスイッチング素子をオンとしてインバータの各スイッチング素子のオンオフ動作により二次電池を充電し、各二次電池の電位の差が所定電圧より小さい場合には、各昇圧コンバータの第1のスイッチング素子をオンとしてインバータの各スイッチング素子のオンオフ動作により二次電池を充電すること、
を特徴とする電動車両。 The electric vehicle according to claim 1,
It is connected in parallel with each inverter, and has a plurality of power supply sets composed of a boost converter and a secondary battery,
Each boost converter includes a first switching element connected to the high-voltage side circuit of each inverter, and a second switching element connected to the reference circuit of the inverter,
The charging means compares the potentials of the secondary batteries, and if there is a difference of a predetermined voltage or more between the potentials of the secondary batteries, the secondary battery with the lower potential is cut off and the secondary battery with the higher potential is disconnected. When the first switching element of the boost converter connected to the secondary battery is turned on and the secondary battery is charged by the on / off operation of each switching element of the inverter, and the potential difference between the secondary batteries is smaller than a predetermined voltage, Charging the secondary battery by turning on and off each switching element of the inverter by turning on the first switching element of each boost converter;
An electric vehicle characterized by.
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|---|---|
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Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012070468A (en) * | 2010-09-21 | 2012-04-05 | Denso Corp | Power supply control device for vehicle |
| CN103166278A (en) * | 2011-12-09 | 2013-06-19 | 现代自动车株式会社 | Recharge systems and methods |
| US8760003B2 (en) | 2010-08-02 | 2014-06-24 | Denso Corporation | Vehicle-use power supply control apparatus and control apparatus for controlling electric rotating machine mounted on vehicle as main engine |
| WO2014170737A1 (en) | 2013-04-18 | 2014-10-23 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | External power supply system |
| JP2017035920A (en) * | 2015-08-07 | 2017-02-16 | 株式会社デンソー | Vehicle drive device |
| CN111483351A (en) * | 2019-01-29 | 2020-08-04 | 丰田自动车株式会社 | Battery cooling control device |
| JP2020195204A (en) * | 2019-05-28 | 2020-12-03 | 本田技研工業株式会社 | Management equipment, management methods, and programs |
| WO2021000742A1 (en) * | 2019-06-30 | 2021-01-07 | 比亚迪股份有限公司 | Vehicle and energy conversion device and power system thereof |
| JP2023522452A (en) * | 2020-04-22 | 2023-05-30 | バイエリッシェ モトーレン ヴェルケ アクチエンゲゼルシャフト | Method for low-noise charging of vehicles and vehicles |
-
2008
- 2008-10-16 JP JP2008267667A patent/JP2010098851A/en active Pending
Cited By (26)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8760003B2 (en) | 2010-08-02 | 2014-06-24 | Denso Corporation | Vehicle-use power supply control apparatus and control apparatus for controlling electric rotating machine mounted on vehicle as main engine |
| JP2012070468A (en) * | 2010-09-21 | 2012-04-05 | Denso Corp | Power supply control device for vehicle |
| CN103166278A (en) * | 2011-12-09 | 2013-06-19 | 现代自动车株式会社 | Recharge systems and methods |
| JP2013123362A (en) * | 2011-12-09 | 2013-06-20 | Hyundai Motor Co Ltd | Charger and charging method of eco-friendly vehicle |
| KR101284331B1 (en) * | 2011-12-09 | 2013-07-08 | 성균관대학교산학협력단 | Recharge systen for green car and method thereof |
| US9725001B2 (en) | 2011-12-09 | 2017-08-08 | Hyundai Motor Company | Recharge systems and methods |
| US10493976B2 (en) | 2011-12-09 | 2019-12-03 | Hyndai Motor Company | Recharge systems and methods |
| WO2014170737A1 (en) | 2013-04-18 | 2014-10-23 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | External power supply system |
| US9539903B2 (en) | 2013-04-18 | 2017-01-10 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | External power supply system |
| JP2017035920A (en) * | 2015-08-07 | 2017-02-16 | 株式会社デンソー | Vehicle drive device |
| WO2017026243A1 (en) * | 2015-08-07 | 2017-02-16 | 株式会社デンソー | Device for driving vehicle |
| US11180017B2 (en) | 2015-08-07 | 2021-11-23 | Denso Corporation | Device for driving vehicle |
| JP2020124012A (en) * | 2019-01-29 | 2020-08-13 | トヨタ自動車株式会社 | Battery cooling controller |
| JP7192533B2 (en) | 2019-01-29 | 2022-12-20 | トヨタ自動車株式会社 | battery cooling controller |
| CN111483351A (en) * | 2019-01-29 | 2020-08-04 | 丰田自动车株式会社 | Battery cooling control device |
| CN111483351B (en) * | 2019-01-29 | 2023-08-25 | 丰田自动车株式会社 | Battery Cooling Control |
| JP2020195204A (en) * | 2019-05-28 | 2020-12-03 | 本田技研工業株式会社 | Management equipment, management methods, and programs |
| JP7150663B2 (en) | 2019-05-28 | 2022-10-11 | 本田技研工業株式会社 | Management device, management method and program |
| JP2023182672A (en) * | 2019-06-30 | 2023-12-26 | ビーワイディー カンパニー リミテッド | Vehicles and their energy conversion devices and power systems |
| JP2022539464A (en) * | 2019-06-30 | 2022-09-09 | ビーワイディー カンパニー リミテッド | Vehicle and its energy conversion device and power system |
| JP7359932B2 (en) | 2019-06-30 | 2023-10-11 | ビーワイディー カンパニー リミテッド | Vehicles and their energy conversion devices and power systems |
| WO2021000742A1 (en) * | 2019-06-30 | 2021-01-07 | 比亚迪股份有限公司 | Vehicle and energy conversion device and power system thereof |
| US11865933B2 (en) | 2019-06-30 | 2024-01-09 | Byd Company Limited | Vehicle and energy conversion device and power system thereof |
| JP7618757B2 (en) | 2019-06-30 | 2025-01-21 | ビーワイディー カンパニー リミテッド | Vehicles and their energy conversion devices and power systems |
| JP2023522452A (en) * | 2020-04-22 | 2023-05-30 | バイエリッシェ モトーレン ヴェルケ アクチエンゲゼルシャフト | Method for low-noise charging of vehicles and vehicles |
| JP7767308B2 (en) | 2020-04-22 | 2025-11-11 | バイエリッシェ モトーレン ヴェルケ アクチエンゲゼルシャフト | Method for low noise charging of a vehicle and vehicle |
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