JP6094493B2 - Storage battery temperature riser - Google Patents
Storage battery temperature riser Download PDFInfo
- Publication number
- JP6094493B2 JP6094493B2 JP2014002506A JP2014002506A JP6094493B2 JP 6094493 B2 JP6094493 B2 JP 6094493B2 JP 2014002506 A JP2014002506 A JP 2014002506A JP 2014002506 A JP2014002506 A JP 2014002506A JP 6094493 B2 JP6094493 B2 JP 6094493B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- switching element
- storage battery
- power line
- reactor
- boosting
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Description
本発明は、蓄電池の昇温装置に関する。 The present invention relates to a temperature increasing device for a storage battery.
従来、下記特許文献1に見られるように、第1,第2の蓄電池と、第1,第2の蓄電池の出力電圧を昇圧する第1,第2のコンバータとを備える車載電源システムが知られている。詳しくは、この電源システムにおいて各コンバータの出力電圧は、共通の電力線を介して、モータ駆動用の3相インバータに印加される。この電源システムによれば、車載蓄電池の容量を増大させることができ、車両の航続距離の拡大等を図ることができる。 Conventionally, as can be seen in Patent Document 1 below, an in-vehicle power supply system that includes first and second storage batteries and first and second converters that boost output voltages of the first and second storage batteries is known. ing. Specifically, in this power supply system, the output voltage of each converter is applied to a three-phase inverter for driving the motor via a common power line. According to this power supply system, the capacity of the in-vehicle storage battery can be increased, and the cruising distance of the vehicle can be increased.
ここで、上記蓄電池としては、その温度が低い場合における入出力電力の許容上限値が、その温度が高い場合における入出力電力の許容上限値よりも低い入出力特性を有する蓄電池(例えばリチウムイオン蓄電池)が用いられている。このため、蓄電池の温度が低い場合には、その温度を迅速に上昇させることが要求される。 Here, as the storage battery, a storage battery (for example, a lithium ion storage battery) having an input / output characteristic whose allowable upper limit value of input / output power when the temperature is low is lower than the allowable upper limit value of input / output power when the temperature is high ) Is used. For this reason, when the temperature of a storage battery is low, it is requested | required to raise the temperature rapidly.
そこで、下記特許文献1に記載された技術では、第1,第2のコンバータの出力電圧の目標値を相違させることで、出力電圧が高い方のコンバータに対応する蓄電池から、出力電圧が低い方のコンバータに対応する蓄電池へと電流を流すこととしている。これにより、蓄電池の内部抵抗における発熱によって蓄電池を昇温させている。 Therefore, in the technique described in Patent Document 1 below, the output voltage from the storage battery corresponding to the converter with the higher output voltage is made lower by changing the target values of the output voltages of the first and second converters. Current is sent to the storage battery corresponding to the converter. Thereby, the temperature of the storage battery is raised by heat generated in the internal resistance of the storage battery.
ところで、リチウムイオン蓄電池等の蓄電池は、低温状態において、蓄電池に流れる電流の変動周波数が低い領域におけるインピーダンスが大きい特性を有している。ここで、出力電圧の目標値を相違させる上述した昇温手法によって蓄電池間に流れる電流は、準定常的なものとなるため、その変動周波数が低くなる。すなわち、蓄電池に流れる電流の変動周波数が上記インピーダンスの大きい周波数領域に含まれることとなる。したがって、上記昇温手法では、蓄電池に発熱のための十分な電流を流すことができず、蓄電池の昇温速度の不足が懸念される。なお、蓄電池の温度が低い場合において、上記目標値を相違させて各蓄電池間に電流を流すと、蓄電池の劣化の進行も懸念される。 Incidentally, a storage battery such as a lithium ion storage battery has a characteristic that impedance is large in a region where a fluctuation frequency of a current flowing through the storage battery is low in a low temperature state. Here, the current flowing between the storage batteries by the above-described temperature raising method that makes the target value of the output voltage different becomes quasi-stationary, and therefore the fluctuation frequency thereof becomes low. That is, the fluctuation frequency of the current flowing through the storage battery is included in the frequency region where the impedance is large. Therefore, in the above temperature raising method, a sufficient current for heat generation cannot be supplied to the storage battery, and there is a concern that the temperature increase rate of the storage battery is insufficient. In addition, when the temperature of the storage battery is low, if the current is made to flow between the storage batteries with the target value being different, there is a concern that the deterioration of the storage battery may progress.
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、自身の温度が低い場合における入出力電力の許容上限値が、自身の温度が高い場合における入出力電力の許容上限値よりも低い特性を有する蓄電池に適用され、蓄電池の温度が低い場合において蓄電池を好適に昇温させることのできる蓄電池の昇温装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and its purpose is to allow an upper limit of input / output power when its own temperature is low and an upper limit of input / output power when its own temperature is high. An object of the present invention is to provide a temperature increasing device for a storage battery that can be applied to a storage battery having characteristics lower than the value and that can suitably increase the temperature of the storage battery when the temperature of the storage battery is low.
上記課題を解決すべく、本発明は、自身の温度が低い場合における入出力電力の許容上限値が、自身の温度が高い場合における入出力電力の許容上限値よりも低い特性を有する複数の蓄電池(10,20)に適用され、前記複数の蓄電池を2つに分けた一方を第1蓄電池(10)とし、他方を第2蓄電池(20)とし、第1リアクトル(12a)と、オン操作によって前記第1蓄電池を電力供給源として前記第1リアクトルにエネルギを蓄積させ、オフ操作によって前記第1リアクトルに蓄積されたエネルギを放出させることで前記第1蓄電池の出力電圧を上昇させて第1電力線(L1)及び第2電力線(L2)間に出力可能とする第1昇圧用スイッチング素子(S1n)と、オン操作によって前記第1電力線及び前記第2電力線間に前記第1蓄電池を接続する第1受入用スイッチング素子(S1p;S1a)とを有し、前記第1蓄電池に対応して設けられた第1昇圧部(12)と、第2リアクトル(22a)と、オン操作によって前記第2蓄電池を電力供給源として前記第2リアクトルにエネルギを蓄積させ、オフ操作によって前記第2リアクトルに蓄積されたエネルギを放出させることで前記第2蓄電池の出力電圧を上昇させて前記第1電力線及び前記第2電力線間に出力可能とする第2昇圧用スイッチング素子(S2n)と、オン操作によって前記第1電力線及び前記第2電力線間に前記第2蓄電池を接続する第2受入用スイッチング素子(S2p;S2a)とを有し、前記第2蓄電池に対応して設けられた第2昇圧部(22)と、前記第1昇圧用スイッチング素子の操作による前記第1蓄電池の出力電圧の昇圧動作と、前記第2昇圧用スイッチング素子の操作による前記第2蓄電池の出力電圧の昇圧動作とを交互に行わせるべく、前記第1昇圧用スイッチング素子及び前記第2昇圧用スイッチング素子を操作する昇圧動作手段と、前記第1昇圧用スイッチング素子の操作による昇圧動作に伴い前記第1電力線及び前記第2電力線間の電圧が前記第2蓄電池の出力電圧よりも高くなる期間において、前記第2受入用スイッチング素子をオン操作することと、前記第2昇圧用スイッチング素子の操作による昇圧動作に伴い前記第1電力線及び前記第2電力線間の電圧が前記第1蓄電池の出力電圧よりも高くなる期間において、前記第1受入用スイッチング素子をオン操作することとを交互に繰り返すことで、前記第1蓄電池及び前記第2蓄電池を昇温させる昇温手段と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention provides a plurality of storage batteries having a characteristic that an allowable upper limit value of input / output power when its own temperature is low is lower than an allowable upper limit value of input / output power when its own temperature is high (10, 20), one of the plurality of storage batteries divided into two is a first storage battery (10), the other is a second storage battery (20), a first reactor (12a), and an on operation Using the first storage battery as a power supply source, energy is stored in the first reactor, and the energy stored in the first reactor is released by an off operation to increase the output voltage of the first storage battery to thereby increase the first power line. (L1) and a first boost switching element (S1n) capable of outputting between the second power line (L2) and the first power line and the second power line by an ON operation. A first receiving switching element (S1p; S1a) for connecting a storage battery, a first booster (12) provided corresponding to the first storage battery, a second reactor (22a), and an ON operation The second storage battery is used as a power supply source to store energy in the second reactor, and the energy stored in the second reactor is released by an off operation to increase the output voltage of the second storage battery, thereby A second boosting switching element (S2n) capable of outputting between one power line and the second power line, and a second receiving switching for connecting the second storage battery between the first power line and the second power line by an ON operation. Element (S2p; S2a), the second booster (22) provided corresponding to the second storage battery, and the operation of the first booster switching element. In order to alternately perform the boosting operation of the output voltage of the first storage battery and the boosting operation of the output voltage of the second storage battery by operating the second boosting switching element, the first boosting switching element and the The voltage between the first power line and the second power line is higher than the output voltage of the second storage battery due to the boosting operation means for operating the second boosting switching element and the boosting operation by the operation of the first boosting switching element. During the period of high voltage, the voltage between the first power line and the second power line is changed to the first storage battery in accordance with the turning-on operation of the second receiving switching element and the boosting operation by the operation of the second boosting switching element. Alternately turning on the first receiving switching element during a period higher than the output voltage of the first storage And a temperature raising means for raising the temperature of the battery and the second storage battery.
第1,第2昇圧用スイッチング素子の操作による昇圧動作により、第1,第2電力線間の電圧が変動する。このため、昇圧動作手段により、各昇圧用スイッチング素子の操作による各昇圧動作を交互に行わせることで、各昇圧動作に起因した電圧変動が第1,第2電力線間に交互に生じることとなる。 The voltage between the first and second power lines varies due to the boosting operation by operating the first and second boosting switching elements. For this reason, by causing the boosting operation means to alternately perform each boosting operation by operating each boosting switching element, voltage fluctuations caused by each boosting operation are alternately generated between the first and second power lines. .
こうした構成を前提として、上記発明では、昇温手段により、第1昇圧用スイッチング素子の操作による昇圧動作によって第1,第2電力線間の電圧が上昇し、その電圧が第2蓄電池の出力電圧よりも高くなる期間において、第2受入用スイッチング素子をオン操作する。これにより、第1蓄電池から第1昇圧部及び各電力線を介して第2蓄電池へと電流が流れる。一方、第2昇圧用スイッチング素子の操作による昇圧動作によって第1,第2電力線間の電圧が上昇し、その電圧が第1蓄電池の出力電圧よりも高くなる期間において、第1受入用スイッチング素子をオン操作する。これにより、第2蓄電池から第2昇圧部及び各電力線を介して第1蓄電池へと電流が流れる。 Assuming such a configuration, in the above invention, the voltage between the first and second power lines rises by the boosting operation by the operation of the first boosting switching element, and the voltage is higher than the output voltage of the second storage battery. The second receiving switching element is turned on during a period when the second receiving switching element becomes higher. Thereby, a current flows from the first storage battery to the second storage battery via the first booster and each power line. On the other hand, in the period in which the voltage between the first and second power lines rises due to the boosting operation by operating the second boosting switching element and the voltage is higher than the output voltage of the first storage battery, the first receiving switching element is Turn on. Thereby, a current flows from the second storage battery to the first storage battery via the second booster and each power line.
このように、各昇圧用スイッチング素子の操作による各昇圧動作が交互に行われる状況下において、各受入用スイッチング素子のオン操作を交互に繰り返すことで、第1,第2蓄電池間の電流流通方向を交互に切り替えながら各蓄電池間に電流を流すことができる。すなわち、各蓄電池間に交流電流を流すことができる。これにより、第1,第2蓄電池を好適に昇温させることができる。また、上記発明によれば、上記特許文献1に記載された昇温手法とは異なり、蓄電池の劣化の進行を抑制することもできる。 Thus, in the situation where each boosting operation by the operation of each boosting switching element is performed alternately, the current flow direction between the first and second storage batteries is alternately repeated by turning on each switching element for receiving. It is possible to pass a current between the storage batteries while alternately switching between. That is, an alternating current can be passed between each storage battery. Thereby, the temperature of the first and second storage batteries can be suitably raised. Moreover, according to the said invention, unlike the temperature rising method described in the said patent document 1, progress of deterioration of a storage battery can also be suppressed.
(第1の実施形態)
以下、本発明にかかる蓄電池の昇温装置を車載電源システムに適用した第1の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment in which a storage battery temperature increasing device according to the present invention is applied to an in-vehicle power supply system will be described with reference to the drawings.
図1に示すように、電源システムは、第1,第2バッテリ10,20と、第1,第2コンバータ12,22と、制御装置30とを備えている。本実施形態では、各バッテリ10,20として、リチウムイオン蓄電池を用いている。また、本実施形態では、各バッテリ10,20として、互いに同一構成のものを用いている。詳しくは、各バッテリ10,20は、充電率(SOC:満充電電荷量に対する実際の充電電荷量の比率)に対する開放端電圧の関係や、満充電電荷量、内部抵抗値等が互いに同一のものを用いている。
As shown in FIG. 1, the power supply system includes first and
第1コンバータ12(「第1昇圧部」に相当)は、チョッパ式の昇降圧コンバータであり、第1リアクトル12a、第1平滑キャパシタ12b、第1上,下アームスイッチング素子S1p,S1n、及び第1上,下アームダイオードD1p,D1nを備えている。本実施形態では、各スイッチング素子S1p,S1nとして、IGBTを用いている。
The first converter 12 (corresponding to the “first boosting unit”) is a chopper type buck-boost converter, and includes a
第1上,下アームスイッチング素子S1p,S1nは、互いに直列接続されている。詳しくは、第1上アームスイッチング素子S1pのエミッタには、第1下アームスイッチング素子S1nのコレクタが接続されている。これらスイッチング素子S1p,S1nの直列接続体には、第1平滑キャパシタ12bが並列接続されている。
The first upper and lower arm switching elements S1p and S1n are connected in series with each other. Specifically, the collector of the first lower arm switching element S1n is connected to the emitter of the first upper arm switching element S1p. A
第1下アームスイッチング素子S1nには、第1リアクトル12a及び第1バッテリ10の直列接続体が並列接続されている。詳しくは、第1リアクトル12aの両端のうち第1上,下アームスイッチング素子S1p,S1nの接続点とは反対側には、第1バッテリ10の正極端子が接続されている。第1上,下アームスイッチング素子S1p,S1nには、第1上,下アームダイオードD1p,D1nが逆並列に接続されている。
A series connection body of the
第2コンバータ22(「第2昇圧部」に相当)は、第1コンバータと同様に、チョッパ式の昇降圧コンバータである。第2コンバータ22は、第2リアクトル22a、第2平滑キャパシタ22b、第2上,下アームスイッチング素子S2p,S2n、及び第2上,下アームダイオードD2p,D2nを備えている。ここで、本実施形態では、第2コンバータ22の内部構成は、第1コンバータ12の内部構成と同じである。このため、本実施形態では、第2コンバータ22の内部構成の詳細な説明を省略する。
The second converter 22 (corresponding to the “second booster”) is a chopper-type step-up / down converter similar to the first converter. The
ちなみに、本実施形態において、第1下アームスイッチング素子S1nが「第1昇圧用スイッチング素子」に相当し、第1上アームスイッチング素子S1pが「第1受入用スイッチング素子」に相当する。また、第2下アームスイッチング素子S2nが「第2昇圧用スイッチング素子」に相当し、第2上アームスイッチング素子S2pが「第2受入用スイッチング素子」に相当する。 Incidentally, in the present embodiment, the first lower arm switching element S1n corresponds to a “first boosting switching element”, and the first upper arm switching element S1p corresponds to a “first receiving switching element”. The second lower arm switching element S2n corresponds to a “second boosting switching element”, and the second upper arm switching element S2p corresponds to a “second receiving switching element”.
第1,第2上アームスイッチング素子S1p,S2pのコレクタには、共通の第1電力線L1が接続されている。また、第1,第2下アームスイッチング素子S1n,S2nのエミッタには、共通の第2電力線L2が接続されている。これら各電力線L1,L2には、多相インバータ(3相インバータ40)の入力側が接続されている。3相インバータ40の出力側には、モータジェネレータ42が接続されている。モータジェネレータ42は、車載主機としての多相回転機(3相回転機)であり、車両の駆動輪44に連結されている。なお、モータジェネレータ42としては、例えば、同期機(永久磁石同期機)や、誘導機を用いることができる。また、本実施形態において、モータジェネレータ42が「所定の電力供給対象」に相当する。
A common first power line L1 is connected to the collectors of the first and second upper arm switching elements S1p and S2p. A common second power line L2 is connected to the emitters of the first and second lower arm switching elements S1n and S2n. These power lines L1 and L2 are connected to the input side of a multiphase inverter (three-phase inverter 40). A
制御装置30は、各スイッチング素子S1n,S2p,S2nをオンオフ操作するための各操作信号g1p,g1n,g2p,g2nを生成して各スイッチング素子S1p,S1n,S2p,S2nに出力する。詳しくは、制御装置30は、第1,第2バッテリ10,20の温度を検出する第1,第2温度センサ50,52や、第1,第2電力線L1,L2間の電位差を検出する電圧センサ54の検出値を取り込む。制御装置30は、これら検出値に基づき、各操作信号g1p,g1n,g2p,g2nを生成する。
The
特に、制御装置30は、第1,第2バッテリ10,20の出力電圧を昇圧して3相インバータ40の入力側に印加すべく、第1,第2下アームスイッチング素子S1n,S2nをオンオフ操作する。詳しくは、電圧センサ54によって検出された電圧(以下、実出力電圧Vh)を第1,第2バッテリ10,20の出力電圧の目標値(以下、第1,第2目標電圧V1tgt,V2tgt)に制御すべく、第1,第2下アームスイッチング素子S1n,S2nをオンオフ操作する。ここで、本実施形態では、第1目標電圧V1tgtと第2目標電圧V2tgtとが互いに同一の値に設定されている。
In particular, the
各コンバータ12,22の昇圧動作を、第1コンバータ12を例にして説明する。詳しくは、第1上アームスイッチング素子S1pをオフ操作したまま、第1下アームスイッチング素子S1nをオン操作する。これにより、第1リアクトル12aに磁気エネルギが蓄積される。その後、第1下アームスイッチング素子S1nをオフ操作に切り替えることで、第1リアクトル12aに蓄積された磁気エネルギが放出され、第1バッテリ10の出力電圧が上昇されて第1,第2電力線L1,L2間に出力されることとなる。
The step-up operation of each
なお、制御装置30は、モータジェネレータ42を電動機として用いる力行制御や、車両の減速時においてモータジェネレータ42を発電機として用いる回生制御を行うべく、3相インバータ40を操作する処理も行う。この処理は、モータジェネレータ42のトルクを指令トルクに制御すべく、周知のベクトル制御等によって3相インバータ40を操作する処理となる。
Note that the
続いて、本実施形態にかかる特徴的構成である第1,第2バッテリ10,20の昇温処理について説明する。
Then, the temperature rising process of the 1st,
この処理は、制御装置30によって実行され、電力供給源となるバッテリと電力供給先となるバッテリとを各バッテリ10,20で交互に切り替えながら、各バッテリ10,20間に交流電流を流すことにより、各バッテリ10,20を昇温させる処理である。
This process is executed by the
つまり、図2に示すように、リチウムイオン蓄電池は、自身の温度が低い場合における出力電力の許容上限値(単位時間あたりに放出可能な電力の許容上限値。以下、最大出力電力Poutmax)が、自身の温度が高い場合における最大出力電力Poutmaxよりも低い特性を有している。また、リチウムイオン蓄電池は、自身の温度が低い場合における入力電力の許容上限値(単位時間あたりに受け入れ可能な電力の許容上限値。以下、最大入力電力Pinmax)が、自身の温度が高い場合における最大入力電力Pinmaxよりも低い特性を有している。図2では、各バッテリ10,20の温度が第1規定温度Tα未満の温度領域を低温領域とし、第1規定温度Tα以上であってかつ第2規定温度Tβ未満の温度領域を通常温領域としている。
That is, as shown in FIG. 2, the lithium ion storage battery has an allowable upper limit value of output power (allowable upper limit value of power that can be discharged per unit time, hereinafter, maximum output power Poutmax) when its own temperature is low. It has characteristics that are lower than the maximum output power Poutmax when its own temperature is high. In addition, the lithium ion storage battery has an allowable upper limit value of input power when its own temperature is low (allowable upper limit value of power that can be accepted per unit time, hereinafter, maximum input power Pinmax) when its own temperature is high. It has a characteristic lower than the maximum input power Pinmax. In FIG. 2, a temperature region where the temperature of each of the
各バッテリ10,20の温度が低温領域となる場合、各バッテリ10,20の電力の入出力特性が低下する。特に、車載電源システムにおいては、各バッテリ10,20の温度が低温領域となる場合における最大出力電力Poutmaxの低下が課題となる。このため、各バッテリ10,20の温度が低温領域にある場合、速やかに各バッテリ10,20を昇温することが要求される。したがって、各バッテリ10,20間に交流電流を流す昇温処理を行う。
When the temperatures of the
ここで、本実施形態では、図3に示すように、各バッテリ10,20間に流す交流電流の周波数を高アドミタンス領域内に設定する。高アドミタンス領域は、一般的に知られるバッテリの特性、すなわち、電極界面の化学反応に起因する抵抗、電解液中のイオン拡散に起因する抵抗、及びバッテリに接続される電気回路の合成回路により決まる。図4は、これらの特性から、各バッテリ10,20をモデル化した等価回路図である。
Here, in the present embodiment, as shown in FIG. 3, the frequency of the alternating current that flows between the
図示される例では、各バッテリ10,20を、主に、負極反応抵抗Rn、負極電気二重層容量Cn、正極反応抵抗Rp、正極電気二重層容量Cp、及び電解液抵抗Rsolからモデル化されるものとした。ここで、負極反応抵抗Rnは、負極端子An側の電荷移動抵抗であり、負極電気二重層容量Cnは、負極端子Anと電解液との界面に形成される電気二重層の容量である。また、正極反応抵抗Rpは、正極端子Ap側の電荷移動抵抗であり、正極電気二重層容量Cpは、正極端子Apと電解液との界面に形成される電気二重層の容量である。さらに、電解液抵抗Rsolは、電解液の抵抗や集電箔等の金属抵抗を含む抵抗である。
In the illustrated example, each of the
ここで、各バッテリ10,20のキャパシタ成分Cp,Cnと、各バッテリ10,20の端子に接続されるインダクタ60(インダクタ成分)との直列接続体を備える回路において、この回路の共振周波数、及びバッテリのインピーダンスの周波数特性によって決まる所定範囲の周波数領域が高アドミタンス領域である。この領域は、バッテリの目標昇温性能によって規定される範囲である。目標昇温性能としては、例えば、バッテリの単位時間あたりの温度上昇量(以下、昇温速度)が挙げられる。詳しくは、バッテリの現在の温度を所定温度(例えば、後述する目標温度Ttgt)まで目標時間以内に上昇させるべく、バッテリの現在の温度、所定温度及び目標時間(例えば、所定温度から現在の温度を減算した値を目標時間で除算した値)に基づき、上記昇温速度を実現するために要求されるバッテリに流す電流値が決定される。そして、決定された電流値を実現可能な高アドミタンス領域が決定される。なお、インダクタ60としては、例えば、各バッテリ10,20の正極端子から、各リアクトル12a,22a及び各上アームスイッチング素子S1p,S2pを介して第1電力線L1に至るまでの電気経路における配線インピーダンスが挙げられる。
Here, in a circuit including a series connection body of capacitor components Cp and Cn of the
アドミタンス特性は、コンバータ(昇圧回路)及びバッテリの仕様によって決まる。アドミタンス特性は、高アドミタンス領域のアドミタンスが、高アドミタンス領域の低周波数側と高周波数側とのそれぞれに隣接する周波数領域のアドミタンスよりも高い特性となっている(先の図3参照)。このため、各バッテリ10,20間に流れる交流電流の周波数が高アドミタンス領域内に設定されることにより、各バッテリ10,20が有するキャパシタ成分の電力を各バッテリ10,20間でやりとりすることができる。すなわち、各バッテリ10,20の内部抵抗における発熱のための十分な電流を流すことができる。これにより、各バッテリ10,20を効果的に発熱させることができ、各バッテリ10,20を効果的に昇温させることができる。
The admittance characteristics are determined by the specifications of the converter (boost circuit) and the battery. The admittance characteristic is such that the admittance in the high admittance region is higher than the admittance in the frequency region adjacent to the low frequency side and the high frequency side of the high admittance region (see FIG. 3 above). For this reason, by setting the frequency of the alternating current flowing between the
図5に、各バッテリ10,20の昇温処理の手順を示す。この処理は、制御装置30によって例えば所定周期で繰り返し実行される。
FIG. 5 shows the procedure of the temperature increasing process for each of the
この一連の処理では、まずステップS10において、第1温度センサ50によって検出された第1バッテリ10の温度(以下、第1温度Tbt1)と、第2温度センサ52によって検出された第2バッテリ20の温度(以下、第2温度Tbt2)とのうち少なくとも一方が目標温度Ttgtを下回っているか否かを判断する。この処理は、昇温処理の実行条件が成立しているか否かを判断するための処理である。なお、目標温度Ttgtは、先の図2に示した通常温領域内の任意の温度に設定されている温度であり、例えば第1規定温度Tαに設定されている。
In this series of processes, first, in step S10, the temperature of the
ステップS10において肯定判断された場合には、ステップS12に進み、各目標電圧V1tgt,V2tgtを設定する。本実施形態では、各目標電圧V1tgt,V2tgtが互いに同一の値に設定されていることから、以降、各目標電圧V1tgt,V2tgtを単に目標電圧Vtgtと称すこととする。本実施形態では、目標電圧Vtgtを、3相インバータ40の要求入力電圧(モータジェネレータ42の指令パワー)が大きいほど高く設定する。 If an affirmative determination is made in step S10, the process proceeds to step S12 to set the target voltages V1tgt and V2tgt. In the present embodiment, since the target voltages V1tgt and V2tgt are set to the same value, the target voltages V1tgt and V2tgt are hereinafter simply referred to as the target voltage Vtgt. In the present embodiment, the target voltage Vtgt is set higher as the required input voltage of the three-phase inverter 40 (command power of the motor generator 42) is larger.
続くステップS14では、各スイッチング素子S1p,S1n,S2p、S2nのスイッチング周波数fswを算出する。本実施形態では、スイッチング周波数fswを、先の図3に示した高アドミタンス領域内に設定する。より詳しくは、スイッチング周波数fswを、高アドミタンス領域のうちアドミタンスが最も高い周波数に設定する。なお、スイッチング周波数fswの逆数が各スイッチング素子のオンオフ操作1周期Tswとなる。 In the following step S14, the switching frequency fsw of each switching element S1p, S1n, S2p, S2n is calculated. In the present embodiment, the switching frequency fsw is set in the high admittance region shown in FIG. More specifically, the switching frequency fsw is set to a frequency having the highest admittance in the high admittance region. The reciprocal of the switching frequency fsw is one cycle Tsw of on / off operation of each switching element.
続くステップS16〜S22では、第1,第2下アームスイッチング素子S1n,S2nのオンオフ操作1周期に対するオン操作時間の比率(Duty比)の指令値(第1,第2下アーム指令値R1nc,R2nc)と、第1,第2上アームスイッチング素子S1p,S2pのDuty比の指令値(第1,第2上アーム指令値R1pc,R2pc)とを設定する。 In subsequent steps S16 to S22, the command value (first and second lower arm command values R1nc, R2nc) of the ratio of the on operation time (Duty ratio) to one cycle of the on / off operation of the first and second lower arm switching elements S1n, S2n. And the duty ratio command values (first and second upper arm command values R1pc and R2pc) of the first and second upper arm switching elements S1p and S2p.
詳しくは、ステップS16では、目標電圧Vtgtに基づき、第1,第2下アームスイッチング素子S1n,S2nに対するDuty比の基準値(第1,第2基準値R1f,R2f)を算出する。各基準値R1f,R2fは、実出力電圧Vhを目標電圧Vtgtとするために要求されるフィードフォワード操作量である。本実施形態では、第1,第2基準値R1f,R2fを、目標電圧Vtgtが高いほど大きく設定する。なお、本実施形態では、第2電力線L2の電位に対して第1電力線L1の電位が高い場合における実出力電圧Vhを正と定義する。 Specifically, in step S16, based on the target voltage Vtgt, the duty ratio reference values (first and second reference values R1f, R2f) for the first and second lower arm switching elements S1n, S2n are calculated. Each of the reference values R1f and R2f is a feedforward operation amount required to set the actual output voltage Vh to the target voltage Vtgt. In the present embodiment, the first and second reference values R1f and R2f are set larger as the target voltage Vtgt is higher. In the present embodiment, the actual output voltage Vh when the potential of the first power line L1 is higher than the potential of the second power line L2 is defined as positive.
続くステップS18では、目標電圧Vtgtと実出力電圧Vhとの偏差ΔVに基づき、第1,第2補正値R1b,R2bを算出する。各補正値R1b,R2bは、実出力電圧Vhを目標電圧Vtgtにフィードバック制御するために要求されるフィードバック操作量である。本実施形態では、目標電圧Vtgtから実出力電圧Vhを減算した値として偏差ΔVを算出し、算出された偏差ΔVに基づく比例積分制御によって各補正値R1b,R2bを算出する。 In subsequent step S18, the first and second correction values R1b and R2b are calculated based on the deviation ΔV between the target voltage Vtgt and the actual output voltage Vh. Each of the correction values R1b and R2b is a feedback operation amount required for feedback control of the actual output voltage Vh to the target voltage Vtgt. In this embodiment, the deviation ΔV is calculated as a value obtained by subtracting the actual output voltage Vh from the target voltage Vtgt, and the correction values R1b and R2b are calculated by proportional-integral control based on the calculated deviation ΔV.
続くステップS20では、第1,第2基準値R1f,R2fと第1,第2補正値R1b,R2bとの加算値として、第1,第2下アーム指令値R1nc,R2ncを算出する。 In the following step S20, first and second lower arm command values R1nc and R2nc are calculated as an addition value of the first and second reference values R1f and R2f and the first and second correction values R1b and R2b.
続くステップS22では、第1,第2下アーム指令値R1nc,R2ncに基づき、第1,第2上アーム指令値R1pc,R2pcを算出する。本実施形態では、各下アーム指令値R1nc,R2ncが大きいほど、各上アーム指令値R1pc,R2pcを大きく設定する。これは、各下アーム指令値R1nc,R2ncが大きいほど、実出力電圧Vhの1周期の平均値よりも実出力電圧Vhが高くなる期間が長くなることに鑑み、電力供給源となるバッテリから電力供給先となるバッテリへと電流を流すための時間を確保するための設定である。 In subsequent step S22, first and second upper arm command values R1pc and R2pc are calculated based on the first and second lower arm command values R1nc and R2nc. In the present embodiment, the upper arm command values R1pc and R2pc are set larger as the lower arm command values R1nc and R2nc are larger. In view of the fact that as each lower arm command value R1nc, R2nc increases, the period during which the actual output voltage Vh is higher than the average value of one cycle of the actual output voltage Vh becomes longer, the power from the battery serving as the power supply source This is a setting for securing time for flowing current to the battery as the supply destination.
続くステップS24〜S38では、実出力電圧Vhが第2バッテリ20の出力電圧よりも高くなる期間において第2上アームスイッチング素子S2pをオン操作することと、実出力電圧Vhが第1バッテリ10の出力電圧よりも高くなる期間において第1上アームスイッチング素子S1pをオン操作することとを交互に繰り返す。
In subsequent steps S24 to S38, the second upper arm switching element S2p is turned on in a period in which the actual output voltage Vh is higher than the output voltage of the
詳しくは、ステップS24では、第1下アーム指令値R1ncによって指示されたオン操作時間だけ第1下アームスイッチング素子S1nをオン操作し、ステップS26では、第1下アーム指令値R1ncによって指示されたオフ操作時間だけ第1下アームスイッチング素子S1nをオフ操作する。続くステップS28では、第2上アーム指令値R2pcによって指示されたオン操作時間だけ第2上アームスイッチング素子S2pをオン操作し、ステップS30では、第2上アーム指令値R2pcによって指示されたオフ操作時間だけ第2上アームスイッチング素子S2pをオフ操作する。ここで、各オン操作時間は、各指令値が大きいほど長くなり、各オフ操作時間は、各指令値が大きいほど短くなる。 Specifically, in step S24, the first lower arm switching element S1n is turned on for the on-operation time indicated by the first lower arm command value R1nc, and in step S26, the off indicated by the first lower arm command value R1nc. The first lower arm switching element S1n is turned off for the operation time. In the subsequent step S28, the second upper arm switching element S2p is turned on for the on operation time indicated by the second upper arm command value R2pc. In step S30, the off operation time indicated by the second upper arm command value R2pc. Only the second upper arm switching element S2p is turned off. Here, each ON operation time becomes longer as each command value becomes larger, and each OFF operation time becomes shorter as each command value becomes larger.
図6に、第1下アームスイッチング素子S1nのオンオフ操作による昇圧動作に伴い実出力電圧Vhが第2バッテリ20の出力電圧V2よりも高くなる状況下において、第2上アームスイッチング素子S2pがオン操作される様子を示した。これにより、第1バッテリ10を電力供給源として、第1リアクトル12a、第1上アームダイオードD1p、第1電力線L1、第2上アームスイッチング素子S2p、及び第2リアクトル22aを介して第2バッテリ20へと電流が流れ込むこととなる。なお、本実施形態において、第2バッテリ20の出力電圧V2は、第2バッテリ20の出力電圧を検出する図示しない第2電圧検出手段(電圧センサ)によって検出される。
FIG. 6 shows that the second upper arm switching element S2p is turned on in a situation where the actual output voltage Vh becomes higher than the output voltage V2 of the
先の図5の説明に戻り、ステップS32では、第2下アーム指令値R2ncによって指示されたオン操作時間だけ第2下アームスイッチング素子S2nをオン操作し、ステップS34では、第2下アーム指令値R2ncによって指示されたオフ操作時間だけ第2下アームスイッチング素子S2nをオフ操作する。続くステップS36では、第1上アーム指令値R1pcによって指示されたオン操作時間だけ第1上アームスイッチング素子S1pをオン操作し、ステップS38では、第1上アーム指令値R1pcによって指示されたオフ操作時間だけ第1上アームスイッチング素子S1pをオフ操作する。ここで、各オン操作時間は、各指令値が大きいほど長くなり、各オフ操作時間は、各指令値が大きいほど短くなる。 Returning to the description of FIG. 5 above, in step S32, the second lower arm switching element S2n is turned on for the on operation time indicated by the second lower arm command value R2nc. In step S34, the second lower arm command value is turned on. The second lower arm switching element S2n is turned off for the off operation time indicated by R2nc. In the following step S36, the first upper arm switching element S1p is turned on for the on operation time indicated by the first upper arm command value R1pc, and in step S38, the off operation time indicated by the first upper arm command value R1pc. Only the first upper arm switching element S1p is turned off. Here, each ON operation time becomes longer as each command value becomes larger, and each OFF operation time becomes shorter as each command value becomes larger.
図7に、第2下アームスイッチング素子S2nのオンオフ操作による昇圧動作に伴い実出力電圧Vhが第1バッテリ10の出力電圧V1よりも高くなる状況下において、第1上アームスイッチング素子S1pがオン操作される様子を示した。これにより、第2バッテリ20を電力供給源として、第2リアクトル22a、第2上アームダイオードD2p、第1電力線L1、第1上アームスイッチング素子S1p、及び第1リアクトル12aを介して第1バッテリ10へと電流が流れ込むこととなる。なお、本実施形態において、第1バッテリ10の出力電圧V1は、第1バッテリ10の出力電圧を検出する図示しない第1電圧検出手段(電圧センサ)によって検出される。
FIG. 7 shows that the first upper arm switching element S1p is turned on in a situation where the actual output voltage Vh becomes higher than the output voltage V1 of the
先の図5の説明に戻り、ステップS38の処理の完了後、上記ステップS10に戻る。上記ステップS10において否定判断された場合には、この一連の処理を一旦終了する。なお、本実施形態では、各スイッチング素子S1p,S1n,S2p,S2nのスイッチング周波数fswが高アドミタンス領域内となるように、昇温処理が行われる期間において上記スイッチング周波数fswが変更される。このため、昇温処理が完了すると、スイッチング周波数fswの変更が解除される。すなわち、昇温処理が行われる場合におけるスイッチング周波数fswと、昇温処理が行われない場合におけるスイッチング周波数fswとは相違し得る。 Returning to the description of FIG. 5, the process returns to step S10 after the process of step S38 is completed. If a negative determination is made in step S10, this series of processes is temporarily terminated. In the present embodiment, the switching frequency fsw is changed during the temperature raising process so that the switching frequency fsw of each of the switching elements S1p, S1n, S2p, S2n is in the high admittance region. For this reason, when the temperature raising process is completed, the change of the switching frequency fsw is cancelled. That is, the switching frequency fsw when the temperature raising process is performed may be different from the switching frequency fsw when the temperature raising process is not performed.
ちなみに、本実施形態において、ステップS24、S26、S32、S34の処理が「昇圧動作手段」に相当する。また、ステップS28、S30、S36、S38の処理が「昇温手段」に相当する。 Incidentally, in the present embodiment, the processes in steps S24, S26, S32, and S34 correspond to the “boosting operation means”. In addition, the processes in steps S28, S30, S36, and S38 correspond to “temperature raising means”.
図8に、本実施形態にかかる昇温処理の一例を示す。詳しくは、図8(a)〜図8(d)は、各スイッチング素子S1p,S1n,S2p,S2nの操作状態の推移を示し、図8(e)は、実出力電圧Vhの推移を示す。また、図8(f)は、第1バッテリ10に流れる電流Ibt1の推移を示し、図8(g)は、第2バッテリ20に流れる電流Ibt2の推移を示す。なお、図8(f),図8(g)では、各バッテリ10,20から電流が出力される方向を正としている(先の図6,図7参照)。
FIG. 8 shows an example of the temperature raising process according to the present embodiment. Specifically, FIGS. 8A to 8D show the transition of the operation state of each switching element S1p, S1n, S2p, S2n, and FIG. 8E shows the transition of the actual output voltage Vh. FIG. 8F shows the transition of the current Ibt1 flowing through the
図示される例では、第1,第2下アーム指令値R1nc,R2ncが同一の値に設定され、また、第1,第2上アーム指令値R1pc,R2pcが同一の値に設定されている。このため、各下アームスイッチング素子S1n,S2nのオンオフ操作1周期Tswにおけるオン操作時間Tnonが互いに同一の時間に設定され、各上アームスイッチング素子S1p,S2pのオンオフ操作1周期Tswにおけるオン操作時間Tponが互いに同一の時間に設定されている。 In the illustrated example, the first and second lower arm command values R1nc and R2nc are set to the same value, and the first and second upper arm command values R1pc and R2pc are set to the same value. For this reason, the ON operation time Tnon in the ON / OFF operation 1 cycle Tsw of the lower arm switching elements S1n, S2n is set to the same time, and the ON operation time Tpon in the ON / OFF operation 1 cycle Tsw of the upper arm switching elements S1p, S2p. Are set at the same time.
また、図8では、モータジェネレータ42が停止状態(停車状態)とされ、第1,第2バッテリ10,20に流れる電流Ibt1,Ibt2の1周期の平均値が略0となる状態における昇温処理を示している。
Further, in FIG. 8, the temperature raising process in a state where the
図示されるように、昇温処理により、状態1と状態2とが交互に繰り返されることとなる。詳しくは、時刻t1〜t3に示す状態1は、第1下アームスイッチング素子S1nのオンオフ操作による昇圧動作に伴い実出力電圧Vhが第2バッテリ20の出力電圧V2よりも高くなる期間において、第2上アームスイッチング素子S2pがオン操作される状態である。詳しくは、時刻t1からオン操作時間Tnonだけ第1下アームスイッチング素子S1nがオン操作された後、時刻t2からオン操作時間Tponだけ第2上アームスイッチング素子S2pがオン操作されている。特に本実施形態では、第2上アームスイッチング素子S2pのオン操作開始タイミング(時刻t2)が、実出力電圧Vhがそのピーク値となるタイミングに設定されている。
As shown in the drawing, the state 1 and the
続く時刻t3〜t5に示す状態2は、第2下アームスイッチング素子S2nのオンオフ操作による昇圧動作に伴い実出力電圧Vhが第1バッテリ10の出力電圧V1よりも高くなる期間において、第1上アームスイッチング素子S1pがオン操作される状態である。詳しくは、時刻t3からオン操作時間Tnonだけ第2下アームスイッチング素子S2nがオン操作された後、時刻t4からオン操作時間Tponだけ第1上アームスイッチング素子S1pがオン操作されている。特に本実施形態では、第1上アームスイッチング素子S1pのオン操作開始タイミング(時刻t4)が、実出力電圧Vhがそのピーク値となるタイミングに設定されている。
In the
以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。 According to the embodiment described in detail above, the following effects can be obtained.
(1)各下アームスイッチング素子S1n,S2nのオンオフ操作による昇圧動作が交互に行われる状況下において、各上アームスイッチング素子S1p,S2pのオン操作を交互に繰り返す昇温処理を行った。これにより、各バッテリ10,20を効果的に昇温させることができる。また、こうした昇温処理によれば、各バッテリ10,20の劣化の進行を抑制することもできる。
(1) In a situation where the step-up operation by the on / off operation of the lower arm switching elements S1n and S2n is alternately performed, the temperature raising process for alternately repeating the on operation of the upper arm switching elements S1p and S2p was performed. Thereby, each
また、上記昇温処理によれば、例えば、実出力電圧Vhの1周期の平均値が略目標電圧Vtgtとなることから、実出力電圧Vhが上記平均値よりも高くなる期間における各コンバータ12,22の出力電力を各バッテリ10,20の昇温のために用いることができる。ここで、実出力電圧Vhの変動分(上記平均値からの乖離分)は、モータジェネレータ42のトルクに大きく影響を及ぼさないと考えられる。このため、本実施形態によれば、モータジェネレータ42のトルク低下を抑制しつつ、各バッテリ10,20を昇温させることができる。
Further, according to the temperature raising process, for example, since the average value of one cycle of the actual output voltage Vh becomes substantially the target voltage Vtgt, each
(2)第1下アームスイッチング素子S1nのオンオフ操作による昇圧動作に伴い実出力電圧Vhがそのピーク値となるタイミングから、このタイミング直後の第2下アームスイッチング素子S2nのオン操作開始タイミング前までの期間を第2上アームスイッチング素子S2pのオン操作期間とした。また、第2下アームスイッチング素子S2nのオンオフ操作による昇圧動作に伴い実出力電圧Vhがそのピーク値となるタイミングから、このタイミング直後の第1下アームスイッチング素子S1nのオン操作開始タイミング前までの期間を第1上アームスイッチング素子S1pのオン操作期間とした。このように、実出力電圧Vhが各バッテリ10,20の出力電圧よりも高くなる期間の一部において各上アームスイッチング素子S1p,S2pをオン操作することにより、各バッテリ10,20の昇温のために、各コンバータ12,22からモータジェネレータ42への供給電力の低下を抑制することができる。これにより、モータジェネレータ42のトルク低下を好適に抑制することができる。
(2) From the timing at which the actual output voltage Vh reaches its peak value due to the step-up operation by the on / off operation of the first lower arm switching element S1n, to the timing before the on operation start timing of the second lower arm switching element S2n immediately after this timing The period was set as the ON operation period of 2nd upper arm switching element S2p. Also, the period from the timing when the actual output voltage Vh reaches its peak value due to the step-up operation by the ON / OFF operation of the second lower arm switching element S2n to the timing before the ON operation start timing of the first lower arm switching element S1n immediately after this timing Is the ON operation period of the first upper arm switching element S1p. Thus, by turning on the upper arm switching elements S1p and S2p during a part of the period in which the actual output voltage Vh is higher than the output voltage of the
(第2の実施形態)
以下、第2の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(Second Embodiment)
Hereinafter, the second embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment.
本実施形態では、各コンバータ12,22の構成を変更する。
In the present embodiment, the configuration of each
図9に、本実施形態にかかる電源システムの全体構成を示す。なお、図9において、先の図1に示した部材と同一の部材については、便宜上、同一の符号を付している。 FIG. 9 shows the overall configuration of the power supply system according to the present embodiment. In FIG. 9, the same members as those shown in FIG. 1 are given the same reference numerals for the sake of convenience.
図示されるように、第1,第2コンバータ12,22は、第1,第2迂回用スイッチング素子S1a,S2aと、第1,第2迂回用ダイオードD1a,D2aとをさらに備えている。本実施形態では、各迂回用スイッチング素子S1a,S2aとして、IGBTを用いている。
As illustrated, the first and
第1迂回用スイッチング素子S1aは、第1電力線L1と第1バッテリ10の正極端子との間を接続している。詳しくは、第1迂回用スイッチング素子S1aのコレクタには、第1電力線L1が接続され、エミッタには、第1バッテリ10の正極端子が接続されている。一方、第2迂回用スイッチング素子S2aは、第1電力線L1と第2バッテリ20の正極端子との間を接続している。詳しくは、第2迂回用スイッチング素子S2aのコレクタには、第1電力線L1が接続され、エミッタには、第2バッテリ20の正極端子が接続されている。なお、第1,第2迂回用スイッチング素子S1a,S2aには、第1,第2迂回用ダイオードD1a,D2aが逆並列に接続されている。また、第1,第2迂回用スイッチング素子S1a,S2aは、制御装置30から出力される操作信号g1a,g2aによってオンオフ操作される。
The first bypass switching element S <b> 1 a connects the first power line L <b> 1 and the positive terminal of the
ちなみに、本実施形態において、第1迂回用スイッチング素子S1aが「第1受入用スイッチング素子」に相当し、第2迂回用スイッチング素子S2aが「第2受入用スイッチング素子」に相当する。また、第1上アームダイオードD1pが「第1整流素子」に相当し、第2上アームダイオードD2pが「第2整流素子」に相当する。 Incidentally, in the present embodiment, the first bypass switching element S1a corresponds to a “first receiving switching element”, and the second bypass switching element S2a corresponds to a “second receiving switching element”. The first upper arm diode D1p corresponds to a “first rectifier element”, and the second upper arm diode D2p corresponds to a “second rectifier element”.
続いて、本実施形態にかかる昇温処理について説明する。 Then, the temperature rising process concerning this embodiment is demonstrated.
本実施形態では、昇温処理において、第1,第2上アームスイッチング素子S1p,S2pのオン操作に代えて、第1,第2迂回用スイッチング素子S1a,S2aをオン操作する。これは、各バッテリ10,20間に流れる電流の流通経路のインピーダンスを低減させるための構成である。つまり、各リアクトル12a,22aは、各バッテリ10,20間に流れる交流電流の周波数によっては、電流の流通を妨げるチョークコイルとして機能することがある。この場合、各バッテリ10,20に流れる交流電流が減少し、各バッテリ10,20を効果的に昇温できなくなる懸念がある。
In the present embodiment, in the temperature raising process, the first and second bypass switching elements S1a and S2a are turned on instead of turning on the first and second upper arm switching elements S1p and S2p. This is a configuration for reducing the impedance of the flow path of the current flowing between the
こうした問題を解決すべく、第1,第2迂回用スイッチング素子S1a,S2aを設けた。詳しくは、第1下アームスイッチング素子S1nのオンオフ操作による昇圧動作に伴い実出力電圧Vhが第2バッテリ20の出力電圧よりも高くなる期間において、第2迂回用スイッチング素子S2aがオン操作される。これにより、図中破線にて示すように、第1バッテリ10から第2リアクトル22aを回避する経路で第2バッテリ20へと電流が流れる。一方、第2下アームスイッチング素子S1nのオンオフ操作による昇圧動作に伴い実出力電圧Vhが第1バッテリ10の出力電圧よりも高くなる期間において、第1迂回用スイッチング素子S1aがオン操作される。これにより、図中一点鎖線にて示すように、第2バッテリ20から第1リアクトル12aを回避する経路で第1バッテリ10へと電流が流れる。
In order to solve such a problem, the first and second bypass switching elements S1a and S2a are provided. Specifically, the second bypass switching element S2a is turned on during a period in which the actual output voltage Vh is higher than the output voltage of the
このように、本実施形態では、低インピーダンスの経路によって各バッテリ10,20間に交流電流を流した。こうした構成によれば、例えば、各リアクトル12a,22aによって交流電流の流通が妨げられる周波数を避けたスイッチング周波数fswの設定を回避できる等、スイッチング周波数fswの設定の自由度を向上させることができる。
Thus, in the present embodiment, an alternating current is passed between the
(第3の実施形態)
以下、第3の実施形態について、先の第2の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(Third embodiment)
Hereinafter, the third embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the second embodiment.
本実施形態では、各コンバータ12,22の構成を変更する。
In the present embodiment, the configuration of each
図10に、本実施形態にかかる電源システムの全体構成を示す。なお、図10において、先の図9に示した部材と同一の部材については、便宜上、同一の符号を付している。 FIG. 10 shows the overall configuration of the power supply system according to the present embodiment. In FIG. 10, the same members as those shown in FIG. 9 are given the same reference numerals for the sake of convenience.
図示されるように、本実施形態では、第1,第2上アームスイッチング素子S1p,S2pを除去している。また、第1,第2迂回用ダイオードD1a,D2aも除去している。こうした本実施形態によれば、電源システムの部品数を低減させることができ、ひいては電源システムのコストを低減させることができる。 As illustrated, in the present embodiment, the first and second upper arm switching elements S1p and S2p are removed. The first and second bypass diodes D1a and D2a are also removed. According to the present embodiment, the number of components of the power supply system can be reduced, and as a result, the cost of the power supply system can be reduced.
(その他の実施形態)
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
(Other embodiments)
Each of the above embodiments may be modified as follows.
・上記第1の実施形態において、第2上アームスイッチング素子S2pのオン操作期間を、第1下アームスイッチング素子S1nのオンオフ操作による昇圧動作に伴い実出力電圧Vhが第2バッテリ20の出力電圧よりも高くなる期間の一部ではなく、その期間の全てとしてもよい。また、第1上アームスイッチング素子S1pのオン操作期間も、第2下アームスイッチング素子S2nのオンオフ操作による昇圧動作に伴い実出力電圧Vhが第1バッテリ10の出力電圧よりも高くなる期間の全てとしてもよい。
In the first embodiment, the actual output voltage Vh is greater than the output voltage of the
・上記第1の実施形態の図8で示した昇温処理を、モータジェネレータ42が駆動されている状態(車両が走行している状態)で行ってもよい。この場合、第1,第2バッテリ10,20に流れる電流Ibt1,Ibt2の1周期の平均値は、0よりも大きい値となる。こうした状況下においても、各バッテリ10,20間に交流電流を流すことができ、各バッテリ10,20を効果的に昇温できると考えられる。
The temperature raising process shown in FIG. 8 of the first embodiment may be performed in a state where the
・上記各実施形態では、電源システムとして、2つのバッテリと、これらバッテリに対応する2つのコンバータとを備えるものを用いたがこれに限らない。例えば、電源システムとして、3つ以上のバッテリと、これらバッテリに対応する3つ以上のコンバータとを備えるものを用いてもよい。詳しくは、この電源システムでは、各コンバータを構成する上アームスイッチング素子の両端のうち下アームスイッチング素子と接続された側とは反対側が第1電力線L1に接続されている。また、各コンバータを構成する下アームスイッチング素子の両端のうち上アームスイッチング素子と接続された側とは反対側が第2電力線L2に接続されている。こうした構成を採用する場合、各バッテリの昇温処理のために電力供給源となるバッテリの数と、電力供給先となるバッテリの数としては、1個に限らず、複数個であってもよい。具体的には例えば、4つのバッテリと、これらバッテリに対応する4つのコンバータとを備える電源システムの場合、これらバッテリを2等分した一方(2つのバッテリ)が「第1蓄電池」に相当し、他方が「第2蓄電池」に相当することとなる。そして、第1蓄電池に対応する2つのコンバータが「第1昇圧部」に相当し、第2蓄電池に対応する2つのコンバータが「第2昇圧部」に相当することとなる。 In each of the above embodiments, the power supply system includes two batteries and two converters corresponding to these batteries, but is not limited thereto. For example, a power supply system including three or more batteries and three or more converters corresponding to these batteries may be used. Specifically, in this power supply system, the opposite side of the both ends of the upper arm switching element constituting each converter to the side connected to the lower arm switching element is connected to the first power line L1. Moreover, the opposite side to the side connected with the upper arm switching element among the both ends of the lower arm switching element which comprises each converter is connected to the 2nd electric power line L2. In the case of adopting such a configuration, the number of batteries serving as power supply sources and the number of batteries serving as power supply destinations for the temperature rising process of each battery are not limited to one, and may be plural. . Specifically, for example, in the case of a power supply system including four batteries and four converters corresponding to these batteries, one of these batteries divided into two (two batteries) corresponds to the “first storage battery”, The other corresponds to the “second storage battery”. Then, the two converters corresponding to the first storage battery correspond to “first booster”, and the two converters corresponding to the second storage battery correspond to “second booster”.
・上記第1の実施形態では、第1目標電圧V1tgtと第2目標電圧V2tgtとを互いに同一の値に設定したがこれに限らず、相違する値に設定してもよい。この場合であっても、実出力電圧Vhが第2バッテリ20の出力電圧V2よりも高くなる期間の全部又は一部において、第2上アームスイッチング素子S2pをオン操作したり、実出力電圧Vhが第1バッテリ10の出力電圧V1よりも高くなる期間の全部又は一部において、第1上アームスイッチング素子S1pをオン操作したりすることで、各バッテリ10,20を昇温させることができる。
In the first embodiment, the first target voltage V1tgt and the second target voltage V2tgt are set to the same value. However, the present invention is not limited to this, and may be set to different values. Even in this case, the second upper arm switching element S2p is turned on or the actual output voltage Vh is reduced in all or part of the period in which the actual output voltage Vh is higher than the output voltage V2 of the
・「蓄電池」としては、リチウムイオン蓄電池に限らない。要は、自身の温度が低い場合における入出力電力の許容上限値が、自身の温度が高い場合における入出力電力の許容上限値よりも低い特性を有する蓄電池であれば、ニッケル水素蓄電池等、他の蓄電池であってもよい。 -The "storage battery" is not limited to the lithium ion storage battery. In short, if the storage battery has a characteristic that the allowable upper limit value of the input / output power when the own temperature is low is lower than the allowable upper limit value of the input / output power when the own temperature is high, the nickel hydride storage battery, etc. The storage battery may be used.
10,20…第1,第2バッテリ、12,22…第1,第2コンバータ、L1,L2…第1,第2電力線。 10, 20 ... first and second batteries, 12, 22 ... first and second converters, L1, L2 ... first and second power lines.
Claims (4)
前記複数の蓄電池を2つに分けた一方を第1蓄電池(10)とし、他方を第2蓄電池(20)とし、
第1リアクトル(12a)と、オン操作によって前記第1蓄電池を電力供給源として前記第1リアクトルにエネルギを蓄積させ、オフ操作によって前記第1リアクトルに蓄積されたエネルギを放出させることで前記第1蓄電池の出力電圧を上昇させて第1電力線(L1)及び第2電力線(L2)間に出力可能とする第1昇圧用スイッチング素子(S1n)と、オン操作によって前記第1電力線及び前記第2電力線間に前記第1蓄電池を接続する第1受入用スイッチング素子(S1p;S1a)とを有し、前記第1蓄電池に対応して設けられた第1昇圧部(12)と、
第2リアクトル(22a)と、オン操作によって前記第2蓄電池を電力供給源として前記第2リアクトルにエネルギを蓄積させ、オフ操作によって前記第2リアクトルに蓄積されたエネルギを放出させることで前記第2蓄電池の出力電圧を上昇させて前記第1電力線及び前記第2電力線間に出力可能とする第2昇圧用スイッチング素子(S2n)と、オン操作によって前記第1電力線及び前記第2電力線間に前記第2蓄電池を接続する第2受入用スイッチング素子(S2p;S2a)とを有し、前記第2蓄電池に対応して設けられた第2昇圧部(22)と、
前記第1昇圧用スイッチング素子の操作による前記第1蓄電池の出力電圧の昇圧動作と、前記第2昇圧用スイッチング素子の操作による前記第2蓄電池の出力電圧の昇圧動作とを交互に行わせるべく、前記第1昇圧用スイッチング素子及び前記第2昇圧用スイッチング素子を操作する昇圧動作手段と、
前記第1昇圧用スイッチング素子の操作による昇圧動作に伴い前記第1電力線及び前記第2電力線間の電圧が前記第2蓄電池の出力電圧よりも高くなる期間において、前記第2受入用スイッチング素子をオン操作することと、前記第2昇圧用スイッチング素子の操作による昇圧動作に伴い前記第1電力線及び前記第2電力線間の電圧が前記第1蓄電池の出力電圧よりも高くなる期間において、前記第1受入用スイッチング素子をオン操作することとを交互に繰り返すことで、前記第1蓄電池及び前記第2蓄電池を昇温させる昇温手段と、
を備えることを特徴とする蓄電池の昇温装置。 Applicable to a plurality of storage batteries (10, 20) having a characteristic that the allowable upper limit value of input / output power when its own temperature is low is lower than the allowable upper limit value of input / output power when its own temperature is high,
One of the plurality of storage batteries divided into two is a first storage battery (10), the other is a second storage battery (20),
The first reactor (12a) is turned on to store energy in the first reactor using the first storage battery as a power supply source, and is turned off to release the energy stored in the first reactor. A first step-up switching element (S1n) capable of increasing the output voltage of the storage battery and enabling output between the first power line (L1) and the second power line (L2); and the first power line and the second power line by an ON operation. A first receiving switching element (S1p; S1a) for connecting the first storage battery between the first booster (12) provided corresponding to the first storage battery;
Energy is stored in the second reactor by using the second reactor (22a) and the second storage battery as a power supply source by an ON operation, and the energy stored in the second reactor is released by an OFF operation. A second step-up switching element (S2n) capable of increasing the output voltage of the storage battery to enable output between the first power line and the second power line; and the second boosting switching element (S2n) between the first power line and the second power line by an ON operation. A second receiving switching element (S2p; S2a) for connecting two storage batteries, and a second booster (22) provided corresponding to the second storage battery;
In order to alternately perform the boost operation of the output voltage of the first storage battery by the operation of the first boost switching element and the boost operation of the output voltage of the second storage battery by the operation of the second boost switching element, Boosting operation means for operating the first boosting switching element and the second boosting switching element;
The second receiving switching element is turned on during a period in which the voltage between the first power line and the second power line is higher than the output voltage of the second storage battery in accordance with the boosting operation by the operation of the first boosting switching element. In the period when the voltage between the first power line and the second power line is higher than the output voltage of the first storage battery in accordance with the operation and the step-up operation by the operation of the second step-up switching element. A temperature raising means for raising the temperature of the first storage battery and the second storage battery by alternately turning on the switching element for switching,
A temperature increasing device for a storage battery, comprising:
前記昇温手段は、前記第1昇圧用スイッチング素子の操作による昇圧動作に伴い前記第1電力線及び前記第2電力線間の電圧がそのピーク値となるタイミングから、このタイミング直後の前記第2昇圧用スイッチング素子のオン操作開始タイミング前までの期間を前記第2受入用スイッチング素子のオン操作期間とし、前記第2昇圧用スイッチング素子の操作による昇圧動作に伴い前記第1電力線及び前記第2電力線間の電圧がそのピーク値となるタイミングから、このタイミング直後の前記第1昇圧用スイッチング素子のオン操作開始タイミング前までの期間を前記第1受入用スイッチング素子のオン操作期間とすることを特徴とする請求項1記載の蓄電池の昇温装置。 Each of the first booster and the second booster is configured to be able to supply power to a predetermined power supply target (42) via each power line,
The temperature raising means starts from the timing at which the voltage between the first power line and the second power line reaches its peak value in accordance with the step-up operation by operating the first step-up switching element. The period before the switching element on-operation start timing is set as the on-operation period of the second receiving switching element, and the boosting operation by the operation of the second boosting switching element is performed between the first power line and the second power line. The period from the timing when the voltage reaches its peak value to the timing before the ON operation start timing of the first boosting switching element immediately after this timing is defined as the ON operation period of the first receiving switching element. Item 2. A storage battery temperature increasing device according to Item 1.
前記第1昇圧用スイッチング素子の両端のうち前記第1リアクトルが接続された側には、前記第1受入用スイッチング素子(S1p)の一端が接続され、前記第1リアクトルが接続された側とは反対側には、前記第1蓄電池の負極端子と前記第2電力線とが接続され、
前記第1受入用スイッチング素子の両端のうち前記第1昇圧用スイッチング素子が接続された側とは反対側には、前記第1電力線が接続され、
前記第2リアクトルの一端には、前記第2蓄電池の正極端子が接続され、他端には、前記第2昇圧用スイッチング素子の一端が接続され、
前記第2昇圧用スイッチング素子の両端のうち前記第2リアクトルが接続された側には、前記第2受入用スイッチング素子(S2p)の一端が接続され、前記第2リアクトルが接続された側とは反対側には、前記第2蓄電池の負極端子と前記第2電力線とが接続され、
前記第2受入用スイッチング素子の両端のうち前記第2昇圧用スイッチング素子が接続された側とは反対側には、前記第1電力線が接続されていることを特徴とする請求項1又は2記載の蓄電池の昇温装置。 One end of the first reactor is connected to a positive terminal of the first storage battery, and the other end is connected to one end of the first boost switching element,
One end of the first receiving switching element (S1p) is connected to the side where the first reactor is connected among both ends of the first boosting switching element, and the side where the first reactor is connected On the opposite side, the negative electrode terminal of the first storage battery and the second power line are connected,
The first power line is connected to the opposite side of the first receiving switching element to the side where the first boost switching element is connected,
One end of the second reactor is connected to a positive terminal of the second storage battery, and the other end is connected to one end of the second boost switching element,
One end of the second receiving switching element (S2p) is connected to the side to which the second reactor is connected among both ends of the second boosting switching element, and the side to which the second reactor is connected On the opposite side, the negative electrode terminal of the second storage battery and the second power line are connected,
3. The first power line is connected to the opposite side of the second receiving switching element to the side where the second boost switching element is connected. Battery storage temperature riser.
前記第1昇圧用スイッチング素子の両端のうち前記第1リアクトルが接続された側とは反対側には、前記第1蓄電池の負極端子と前記第2電力線とが接続され、
前記第1昇圧部は、一端が前記第1リアクトルと前記第1昇圧用スイッチング素子とを接続する電気経路に接続されるとともに他端が前記第1電力線に接続されて、かつ前記第1リアクトルと前記第1昇圧用スイッチング素子とを接続する電気経路側から前記第1電力線側へと向かう第1方向の電流の流通を許容し、前記第1方向とは逆方向の電流の流通を規制する第1整流素子(D1p)をさらに備え、
前記第1受入用スイッチング素子(S1a)は、一端が前記第1電力線に接続され、他端が前記第1蓄電池の正極端子に接続され、
前記第2リアクトルの一端には、前記第2蓄電池の正極端子が接続され、他端には、前記第2昇圧用スイッチング素子の一端が接続され、
前記第2昇圧用スイッチング素子の両端のうち前記第2リアクトルが接続された側とは反対側には、前記第2蓄電池の負極端子と前記第2電力線とが接続され、
前記第2昇圧部は、一端が前記第2リアクトルと前記第2昇圧用スイッチング素子とを接続する電気経路に接続されるとともに他端が前記第1電力線に接続されて、かつ前記第2リアクトルと前記第2昇圧用スイッチング素子とを接続する電気経路側から前記第1電力線側へと向かう第2方向の電流の流通を許容し、前記第2方向とは逆方向の電流の流通を規制する第2整流素子(D2p)をさらに備え、
前記第2受入用スイッチング素子(S2a)は、一端が前記第1電力線に接続され、他端が前記第2蓄電池の正極端子に接続されていることを特徴とする請求項1又は2記載の蓄電池の昇温装置。 One end of the first reactor is connected to a positive terminal of the first storage battery, and the other end is connected to one end of the first boost switching element,
The negative terminal of the first storage battery and the second power line are connected to the opposite side of the first boost switching element to the side where the first reactor is connected,
The first booster has one end connected to an electrical path connecting the first reactor and the first booster switching element, the other end connected to the first power line, and the first reactor A first current flowing in a first direction from the electric path side connecting the first boosting switching element to the first power line side, and restricting a current flowing in a direction opposite to the first direction; 1 rectifier element (D1p) is further provided,
The first receiving switching element (S1a) has one end connected to the first power line and the other end connected to a positive terminal of the first storage battery.
One end of the second reactor is connected to a positive terminal of the second storage battery, and the other end is connected to one end of the second boost switching element,
A negative electrode terminal of the second storage battery and the second power line are connected to a side opposite to the side where the second reactor is connected among both ends of the second boost switching element,
The second boosting unit has one end connected to an electrical path connecting the second reactor and the second boosting switching element, the other end connected to the first power line, and the second reactor. A second current flowing in the second direction from the electrical path connecting the second boosting switching element to the first power line, and restricting a current flowing in a direction opposite to the second direction; Further comprising two rectifying elements (D2p),
The storage battery according to claim 1 or 2, wherein one end of the second receiving switching element (S2a) is connected to the first power line and the other end is connected to a positive terminal of the second storage battery. Temperature riser.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014002506A JP6094493B2 (en) | 2014-01-09 | 2014-01-09 | Storage battery temperature riser |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014002506A JP6094493B2 (en) | 2014-01-09 | 2014-01-09 | Storage battery temperature riser |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2015133776A JP2015133776A (en) | 2015-07-23 |
| JP6094493B2 true JP6094493B2 (en) | 2017-03-15 |
Family
ID=53900600
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2014002506A Active JP6094493B2 (en) | 2014-01-09 | 2014-01-09 | Storage battery temperature riser |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6094493B2 (en) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6702154B2 (en) * | 2016-11-21 | 2020-05-27 | 株式会社デンソー | Switch drive |
| JP7072424B2 (en) * | 2018-03-30 | 2022-05-20 | 本田技研工業株式会社 | Vehicle power system |
| CN216354438U (en) | 2021-10-29 | 2022-04-19 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | Self-heating control circuit and system |
| JP7407848B2 (en) * | 2022-02-22 | 2024-01-04 | 本田技研工業株式会社 | Temperature raising device |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4379441B2 (en) * | 2006-07-18 | 2009-12-09 | トヨタ自動車株式会社 | Power supply system, vehicle equipped with the same, power storage device temperature rise control method, and computer-readable recording medium storing a program for causing a computer to execute power storage device temperature rise control |
| JP5092810B2 (en) * | 2008-03-07 | 2012-12-05 | パナソニック株式会社 | Power storage device |
-
2014
- 2014-01-09 JP JP2014002506A patent/JP6094493B2/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2015133776A (en) | 2015-07-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6026093B2 (en) | Power system | |
| JP5502603B2 (en) | Vehicle battery heating device | |
| JP4380772B2 (en) | POWER SUPPLY DEVICE, VEHICLE EQUIPPED WITH THE SAME, CONTROL METHOD FOR POWER SUPPLY DEVICE, AND COMPUTER-READABLE RECORDING MEDIUM CONTAINING PROGRAM FOR CAUSING COMPUTER TO EXECUTE THE CONTROL METHOD | |
| JP4379441B2 (en) | Power supply system, vehicle equipped with the same, power storage device temperature rise control method, and computer-readable recording medium storing a program for causing a computer to execute power storage device temperature rise control | |
| JP6225942B2 (en) | Power conversion system | |
| JP2013207914A (en) | Controller of voltage converter | |
| KR20140015583A (en) | Power supply system | |
| JP2012016239A (en) | Electric vehicle charger | |
| JP4816575B2 (en) | Power supply system, vehicle equipped with the same, control method of power supply system, and computer-readable recording medium recording a program for causing a computer to execute the control method | |
| JP6292801B2 (en) | Power system | |
| KR20190039811A (en) | A driving system for a vehicle and a heating method for the driving system | |
| JP5832247B2 (en) | Power system | |
| JP2010104139A (en) | Voltage converter and vehicle mounting it | |
| JP6094493B2 (en) | Storage battery temperature riser | |
| JP2011109851A (en) | Device for controlling power supply system, and vehicle mounting the same | |
| JP2019129555A (en) | Dc/dc converter, power supply system, and charging/discharging method of secondary battery | |
| JP2010068611A (en) | Controller of converter | |
| JP2016111886A (en) | Power supply system of vehicle | |
| JP2009189152A (en) | Power supply system, electric vehicle, control method for power supply system, and computer-readable recording medium storing a program for causing computer to execute the control method | |
| JP6424786B2 (en) | Power supply system of electric vehicle | |
| JP2016123193A (en) | Power supply system, vehicle, and voltage control method | |
| JP2008306821A (en) | Power supply system, vehicle equipped with the same, control method of power supply system, and computer-readable recording medium recording a program for causing a computer to execute the control method | |
| JP7099277B2 (en) | Electric car | |
| JP2010115056A (en) | Power supply system and vehicle | |
| CN117674335B (en) | Power supply circuit, power supply control method, storage medium and vehicle |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20160310 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20170117 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20170118 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20170130 |
|
| R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6094493 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |