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JP6790551B2 - Power system for electric vehicles - Google Patents
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Description

本明細書は、電気自動車用の電源システムを開示する。本明細書における「電気自動車」は、走行用モータとエンジンの双方を備えるハイブリッド車を含む。 This specification discloses a power supply system for an electric vehicle. The term "electric vehicle" as used herein includes a hybrid vehicle having both a traction motor and an engine.

特許文献1に、メインバッテリと、コンバータと、サブバッテリと、複数の補機を有する電源システムが開示されている。コンバータは、メインバッテリの直流電力をより低電圧の直流電力に変換する。サブバッテリは、変換後の直流電力によって充電される。補機は、サブバッテリの出力電力(すなわち、コンバータによる変換後の直流電力)によって動作する機器(低電圧機器)の総称である。補機には、例えば、ルームランプ、ナビゲーションシステム、カーオーディオなどが含まれる。 Patent Document 1 discloses a power supply system including a main battery, a converter, a sub-battery, and a plurality of auxiliary machines. The converter converts the DC power of the main battery into a lower voltage DC power. The sub-battery is charged by the converted DC power. Auxiliary equipment is a general term for equipment (low-voltage equipment) that operates on the output power of the sub-battery (that is, DC power after conversion by the converter). Auxiliary equipment includes, for example, room lamps, navigation systems, car audio and the like.

特許文献1の電源システムでは、コンバータが通常動作と省電力動作を行うことができる。省電力動作では、通常動作よりも、変換後の直流電力の電圧が低くなる。これによって、補機が低電圧で動作し、電力消費が抑制される。 In the power supply system of Patent Document 1, the converter can perform normal operation and power saving operation. In the power saving operation, the voltage of the converted DC power is lower than that in the normal operation. As a result, the auxiliary equipment operates at a low voltage, and power consumption is suppressed.

特開2014−166028号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-166028

電気自動車の電源システムは、走行用モータを動作させるための電力制御ユニット(いわゆる、PCU)を有している。電力制御ユニットは、メインバッテリの直流電力を交流電力に変換して走行用モータに供給する。この種の電力制御ユニットでは、内部の素子(例えば、スイッチング素子)が発熱する。このため、電源システムは、冷媒を循環させることで電力制御ユニットを冷却する冷却構造を備えている。冷媒を循環させるためのポンプは、サブバッテリの出力電力によって動作する。すなわち、ポンプは、補機の一種である。一般に、ポンプの制御ユニットは、ポンプに供給する通電量を制御することでポンプの出力を調整する。ポンプへの通電量は、サブバッテリの出力電力を、一定の割合で周期的に通電と遮断を繰り返して調整される。本明細書では、ポンプへ供給する電力の通電と遮断の割合をデューティ比と称する。デューティ比を適切に調節することで、ポンプを高効率で動作させることができる。 The power supply system of an electric vehicle has a power control unit (so-called PCU) for operating a traveling motor. The power control unit converts the DC power of the main battery into AC power and supplies it to the traveling motor. In this type of power control unit, an internal element (for example, a switching element) generates heat. Therefore, the power supply system has a cooling structure for cooling the power control unit by circulating the refrigerant. The pump for circulating the refrigerant is operated by the output power of the sub-battery. That is, the pump is a kind of auxiliary machine. Generally, the control unit of a pump adjusts the output of a pump by controlling the amount of electricity supplied to the pump. The amount of energization to the pump is adjusted by repeating energization and disconnection of the output power of the sub-battery at a constant rate periodically. In the present specification, the ratio of energization and interruption of electric power supplied to the pump is referred to as a duty ratio. By adjusting the duty ratio appropriately, the pump can be operated with high efficiency.

特許文献1のように、コンバータが通常動作と省電力動作を実行可能な場合、省電力動作において変換後の直流電力の電圧(すなわち、サブバッテリの出力電圧)が低くなる。このため、省電力動作時にポンプに印加される電圧が低くなる。したがって、省電力動作時に十分な冷却性能が得られるように、電圧が低い分を補うべくデューディ比を高くする必要がある。一方、デューティ比を高くすると、通常動作時(サブバッテリの出力電圧が高い場合)にポンプに供される電力が必要以上に大きくなり、ポンプで生じる損失が大きくなる。したがって、本明細書では、通常動作と省電力動作の何れでも、十分な冷却性能が得られるとともにポンプを高効率で動作させることができる技術を提供する。 When the converter can perform normal operation and power saving operation as in Patent Document 1, the voltage of the converted DC power (that is, the output voltage of the sub-battery) becomes low in the power saving operation. Therefore, the voltage applied to the pump during the power saving operation becomes low. Therefore, it is necessary to increase the due diligence ratio to compensate for the low voltage so that sufficient cooling performance can be obtained during power saving operation. On the other hand, when the duty ratio is increased, the electric power supplied to the pump during normal operation (when the output voltage of the sub-battery is high) becomes larger than necessary, and the loss generated by the pump becomes large. Therefore, the present specification provides a technique capable of obtaining sufficient cooling performance and operating the pump with high efficiency in both normal operation and power saving operation.

電気自動車用の電源システムであって、メインバッテリと、電力制御ユニットと、走行用モータと、コンバータと、サブバッテリと、複数の補機と、ポンプ制御ユニットを有する。前記電力制御ユニットは、前記メインバッテリの直流電力を交流電力に変換する。前記走行用モータは、前記交流電力によって動作する。前記コンバータは、前記メインバッテリの直流電力をより低電圧の直流電力に変換する。前記サブバッテリは、変換後の前記直流電力によって充電される。複数の前記補機は、変換後の前記直流電力によって動作する。複数の前記補機は、前記電力制御ユニットを冷却する冷媒を循環させるポンプを含む。前記ポンプ制御ユニットは、変換後の前記直流電力が前記ポンプに供給される期間と供給されない期間とが交互に繰り返されるようにポンプを制御する。前記コンバータが、変換後の前記直流電力の電圧を第1電圧に制御する通常動作と、変換後の前記直流電力の電圧を前記第1電圧よりも低い第2電圧に制御する省電力動作を実行可能である。前記ポンプ制御ユニットが、前記省電力動作時に前記通常動作時よりも変換後の前記直流電力が前記ポンプに供給される期間の比率を高くする。 It is a power supply system for an electric vehicle, and has a main battery, a power control unit, a traveling motor, a converter, a sub-battery, a plurality of auxiliary machines, and a pump control unit. The power control unit converts the DC power of the main battery into AC power. The traveling motor is operated by the AC power. The converter converts the DC power of the main battery into a lower voltage DC power. The sub-battery is charged by the converted DC power. The plurality of auxiliary machines are operated by the DC power after conversion. The plurality of auxiliary machines include a pump that circulates a refrigerant that cools the power control unit. The pump control unit controls the pump so that the period in which the converted DC power is supplied to the pump and the period in which the DC power is not supplied are alternately repeated. The converter executes a normal operation of controlling the voltage of the DC power after conversion to a first voltage and a power saving operation of controlling the voltage of the DC power after conversion to a second voltage lower than the first voltage. It is possible. During the power saving operation, the pump control unit increases the ratio of the period during which the converted DC power is supplied to the pump as compared with the normal operation.

この電源システムでは、ポンプ制御ユニットが、変換後の直流電力がポンプに供給される期間と供給されない期間とが交互に繰り返されるようにポンプを制御する。前述したように、変換後の直流電力がポンプに供給される期間の比率をデューティ比という。ポンプ制御ユニットは、省電力動作時に通常動作時よりもデューティ比を高くする。すなわち、省電力動作時には、通常動作時よりもポンプへの印加電圧が低くなる一方で、通常動作時よりもデューティ比が高くなる。このように通常動作時と省電力動作時との間でデューティ比が変更されることで、通常動作時にポンプに供給される電力と省電力動作時にポンプに供給される電力の差が小さくなる。したがって、通常動作時と省電力動作時の何れでも、十分な冷却性能が得られるとともに高効率で動作が可能な条件でポンプを動作させることができる。 In this power supply system, the pump control unit controls the pump so that the period in which the converted DC power is supplied to the pump and the period in which the converted DC power is not supplied are alternately repeated. As described above, the ratio of the period during which the converted DC power is supplied to the pump is called the duty ratio. The pump control unit has a higher duty ratio during power saving operation than during normal operation. That is, during the power saving operation, the voltage applied to the pump is lower than during the normal operation, while the duty ratio is higher than during the normal operation. By changing the duty ratio between the normal operation and the power saving operation in this way, the difference between the power supplied to the pump during the normal operation and the power supplied to the pump during the power saving operation becomes small. Therefore, it is possible to operate the pump under conditions in which sufficient cooling performance can be obtained and operation can be performed with high efficiency in both normal operation and power saving operation.

電源システムの回路図。Schematic of the power supply system. 通常動作時の電圧V2を示すグラフ。The graph which shows the voltage V2 at the time of a normal operation. 省電力動作時の電圧V2を示すグラフ。The graph which shows the voltage V2 at the time of power saving operation. 電源システムが実行する処理を示すフローチャート。A flowchart showing the processing performed by the power supply system. 通常動作から省電力動作に切り換わるときの各値のグラフ。Graph of each value when switching from normal operation to power saving operation.

図1に示す実施形態の電源システム8は、ハイブリッド車に搭載されている。ハイブリッド車は、エンジン61、モータ1(MG1)、モータ2(MG2)を備えており、これらの動力により走行することができる。モータを利用する場合、ハイブリッド車は、メインバッテリ4から供給される電力によりモータ2を駆動し、モータ2の動力によって駆動輪(図示せず)を回転させる。エンジン61を利用して走行する場合には、ハイブリッド車は、モータ1をセルモータとして使用しエンジン61を始動させる。そして、ハイブリッド車は、動力分配機構62によって、エンジン61が発生させた動力の一部を駆動輪に伝達する一方で、残りの動力をモータ1に伝達させてモータ1で発電する。モータ1で発電した電力は、モータ2に供給して駆動輪の回転に利用したり、メインバッテリ4に充電したりすることができる。 The power supply system 8 of the embodiment shown in FIG. 1 is mounted on a hybrid vehicle. The hybrid vehicle includes an engine 61, a motor 1 (MG1), and a motor 2 (MG2), and can travel by the power of these. When a motor is used, the hybrid vehicle drives the motor 2 by the electric power supplied from the main battery 4, and rotates the drive wheels (not shown) by the power of the motor 2. When traveling using the engine 61, the hybrid vehicle uses the motor 1 as a starter motor to start the engine 61. Then, in the hybrid vehicle, a part of the power generated by the engine 61 is transmitted to the drive wheels by the power distribution mechanism 62, while the remaining power is transmitted to the motor 1 to generate electricity in the motor 1. The electric power generated by the motor 1 can be supplied to the motor 2 and used for rotation of the drive wheels, or can be charged to the main battery 4.

なお、走行中のハイブリッド車が減速する際には、モータ1またはモータ2で回生発電し、発電した電力でメインバッテリ4を充電することができる。このように、モータ1とモータ2は、発電機としても機能する。その意味で、モータ1とモータ2は、「モータジェネレータ」と称することができる。図1の「MG1」がモータ1(モータジェネレータ1)を表し、「MG2」がモータ2(モータジェネレータ2)を表す。 When the running hybrid vehicle decelerates, the motor 1 or the motor 2 can regenerate power generation, and the generated power can be used to charge the main battery 4. In this way, the motor 1 and the motor 2 also function as generators. In that sense, the motor 1 and the motor 2 can be referred to as a "motor generator". “MG1” in FIG. 1 represents a motor 1 (motor generator 1), and “MG2” represents a motor 2 (motor generator 2).

電源システム8は、メインバッテリ4、サブバッテリ22、電力制御ユニット(PCU)12、DC−DCコンバータ(DDC)30を備えている。以下では、電力制御ユニット12をPCU12と表記し、DC−DCコンバータ30をDDC30と表記する。 The power supply system 8 includes a main battery 4, a sub-battery 22, a power control unit (PCU) 12, and a DC-DC converter (DDC) 30. Hereinafter, the power control unit 12 is referred to as a PCU 12, and the DC-DC converter 30 is referred to as a DDC 30.

メインバッテリ4は、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池などの二次電池(再充電可能電池)である。本実施形態では、メインバッテリ4の電圧は約300V(ボルト)である。メインバッテリ4は、一対のメイン電力線10を介してPCU12に接続されている。 The main battery 4 is a secondary battery (rechargeable battery) such as a nickel hydrogen battery or a lithium ion battery. In this embodiment, the voltage of the main battery 4 is about 300 V (volt). The main battery 4 is connected to the PCU 12 via a pair of main power lines 10.

PCU12は、メインバッテリ4とMG1、MG2の間に接続されている。PCU12は、一対のメイン電力線10の間の直流電力(メインバッテリ4から供給される直流電力)を三相交流電力に変換し、三相交流電力をMG1、MG2に供給する。また、PCU12は、MG1、MG2から供給される三相交流電力を直流電力に変換し、直流電力を一対のメイン電力線10間に供給することもできる。PCU12は、コンバータ(CNV)16及びインバータ(INV)17を備えている。 The PCU 12 is connected between the main battery 4 and the MG1 and MG2. The PCU 12 converts the DC power (DC power supplied from the main battery 4) between the pair of main power lines 10 into three-phase AC power, and supplies the three-phase AC power to MG1 and MG2. Further, the PCU 12 can also convert the three-phase AC power supplied from MG1 and MG2 into DC power and supply the DC power between the pair of main power lines 10. The PCU 12 includes a converter (CNV) 16 and an inverter (INV) 17.

コンバータ16は、一対のメイン電力線10の間の直流電力の電圧を昇圧し、昇圧した電圧をインバータ17に供給する。インバータ17は、コンバータ16から供給される直流電力を三相交流電力に変換し、変換した三相交流電力をMG1、MG2に供給する。また、インバータ17は、MG1やMG2が発電した三相交流電力を直流電力に変換し、直流電力をコンバータ16に供給することもできる。コンバータ16は、インバータ17から供給される直流電力の電圧を降圧し、降圧した電圧を一対のメイン電力線10の間に印加することもできる。 The converter 16 boosts the voltage of DC power between the pair of main power lines 10, and supplies the boosted voltage to the inverter 17. The inverter 17 converts the DC power supplied from the converter 16 into three-phase AC power, and supplies the converted three-phase AC power to MG1 and MG2. Further, the inverter 17 can also convert the three-phase AC power generated by MG1 and MG2 into DC power and supply the DC power to the converter 16. The converter 16 can also step down the voltage of the DC power supplied from the inverter 17 and apply the stepped down voltage between the pair of main power lines 10.

また、PCU12は、冷却水を循環させる冷却水路46を有している。後述するポンプ40が動作すると、冷却水路46内に冷却水が循環する。PCU12が動作すると、コンバータ16とインバータ17(より詳細には、これらの内部のスイッチング素子)が発熱する。冷却水路46内の冷却水は、コンバータ16とインバータ17を冷却する。 Further, the PCU 12 has a cooling water channel 46 for circulating cooling water. When the pump 40 described later operates, the cooling water circulates in the cooling water channel 46. When the PCU 12 operates, the converter 16 and the inverter 17 (more specifically, switching elements inside them) generate heat. The cooling water in the cooling water channel 46 cools the converter 16 and the inverter 17.

メイン電力線10には、SMR20が設けられている。SMR20は、メインバッテリ4とPCU12の間を接続状態と非接続状態とに切り換える。SMR20がオンすると、メインバッテリ4がPCU12に電気的に接続される。SMR20がオフすると、メインバッテリ4がPCU12から遮断される。不図示の車両メインスイッチ(イグニッションスイッチ)がオフの間は、SMR20はオフしている。車両メインスイッチがオフからオンに切り換えられると、SMR20がオンし、メインバッテリ4とPCU12が接続される。メインバッテリ4とPCU12が接続されると、MG1とMG2に電力を供給可能な状態、即ち、走行可能な状態になる。 An SMR 20 is provided on the main power line 10. The SMR 20 switches between the connected state and the disconnected state between the main battery 4 and the PCU 12. When the SMR 20 is turned on, the main battery 4 is electrically connected to the PCU 12. When the SMR 20 is turned off, the main battery 4 is cut off from the PCU 12. The SMR 20 is off while the vehicle main switch (ignition switch) (not shown) is off. When the vehicle main switch is switched from off to on, the SMR 20 is turned on and the main battery 4 and the PCU 12 are connected. When the main battery 4 and the PCU 12 are connected, the MG1 and the MG2 can be supplied with electric power, that is, they can run.

サブバッテリ22は、典型的には、鉛蓄電池で構成される二次電池(再充電可能電池)である。サブバッテリ22の出力電圧は、メインバッテリ4の出力電圧よりも低い。本実施形態では、サブバッテリ22の電圧は約13.6Vである。サブバッテリ22は、一対のサブ電力線24の間に接続されている。なお、車両の導電性のボデーが、サブ電力線24の負極線を兼ねる場合がある。 The sub-battery 22 is typically a secondary battery (rechargeable battery) composed of a lead-acid battery. The output voltage of the sub-battery 22 is lower than the output voltage of the main battery 4. In this embodiment, the voltage of the sub-battery 22 is about 13.6V. The sub-battery 22 is connected between the pair of sub-power lines 24. The conductive body of the vehicle may also serve as the negative electrode wire of the sub power line 24.

メインバッテリ4の正極と負極の間(すなわち、SMR20よりもメインバッテリ4側のメイン電力線10の間)に、DDC30が接続されている。DDC30は、一対のサブ電力線24にも接続されている。DDC30は、メインバッテリ4の正極と負極の間の電圧を降圧し、降圧した電圧を一対のサブ電力線24の間に印加する降圧動作を行うことができる。DDC30が降圧動作を行うことで、メインバッテリ4の電力でサブバッテリ22を充電することができる。DDC30は、一対のサブ電力線24の間に印加する電圧V1(降圧後の電圧)を所定の電圧に制御する。サブバッテリ22の出力電圧は、電圧V1に等しくなる。DDC30は、図示しない制御装置からの指令に基づいて、通常動作と省電力動作を実行することができる。通常動作では、DDC30は、電圧V1を高電圧V1H(本実施形態では、13.6V)に制御する。省電力動作では、DDC30は、電圧V1を低電圧V1L(本実施形態では、12.5〜13.5Vの範囲内の電圧)に制御する。すなわち、省電力動作では、通常動作に比べて、サブバッテリ22の出力電圧V1が低くなる。省電力動作は、システムエラー(通信エラー等)、バッテリの温度異常(高温または低温)、バッテリの低容量、車両の停止(パーキングまたはニュートラル)、電気的負荷の増大(テールランプオン、ブロアHi等)の場合に実行される。 The DDC 30 is connected between the positive electrode and the negative electrode of the main battery 4 (that is, between the main power lines 10 on the main battery 4 side of the SMR 20). The DDC 30 is also connected to the pair of sub power lines 24. The DDC 30 can perform a step-down operation in which the voltage between the positive electrode and the negative electrode of the main battery 4 is stepped down and the step-down voltage is applied between the pair of sub power lines 24. When the DDC 30 performs a step-down operation, the sub-battery 22 can be charged with the power of the main battery 4. The DDC 30 controls the voltage V1 (voltage after step-down) applied between the pair of sub power lines 24 to a predetermined voltage. The output voltage of the sub-battery 22 becomes equal to the voltage V1. The DDC 30 can perform normal operation and power saving operation based on a command from a control device (not shown). In normal operation, the DDC 30 controls the voltage V1 to a high voltage V1H (13.6V in this embodiment). In the power saving operation, the DDC 30 controls the voltage V1 to a low voltage V1L (in this embodiment, a voltage in the range of 12.5 to 13.5 V). That is, in the power saving operation, the output voltage V1 of the sub-battery 22 is lower than in the normal operation. Power saving operation includes system error (communication error, etc.), battery temperature abnormality (high or low temperature), low battery capacity, vehicle stop (parking or neutral), increased electrical load (tail lamp on, blower Hi, etc.) Is executed in the case of.

サブバッテリ22は、一対のサブ電力線24を介して、補機(AUX)26に接続されている。また、サブバッテリ22は、一対のサブ電力線24、ポンプ制御ユニット42及び一対のポンプ配線44を介してポンプ40に接続されている。 The sub-battery 22 is connected to the auxiliary machine (AUX) 26 via a pair of sub-power lines 24. Further, the sub-battery 22 is connected to the pump 40 via a pair of sub-power lines 24, a pump control unit 42, and a pair of pump wirings 44.

補機26は、サブバッテリ22の出力電圧V1で動作する機器(低電圧機器)の総称である。図2では、補機26を一つの矩形で表しているが、補機26は、ルームランプ、ナビゲーションシステム、カーオーディオなど、複数の低電圧機器を含む。DDC30が省電力動作を実行している場合には、補機26に供給される電圧V1が低くなり、補機26における消費電力が抑制される。 Auxiliary equipment 26 is a general term for equipment (low-voltage equipment) that operates at the output voltage V1 of the sub-battery 22. In FIG. 2, the auxiliary machine 26 is represented by one rectangle, and the auxiliary machine 26 includes a plurality of low-voltage devices such as a room lamp, a navigation system, and a car audio system. When the DDC 30 is performing the power saving operation, the voltage V1 supplied to the auxiliary machine 26 becomes low, and the power consumption in the auxiliary machine 26 is suppressed.

ポンプ40は、冷却水路46に介装されており、冷却水路46内の冷却水を循環させる。ポンプ40は、ポンプ配線44を介してポンプ制御ユニット42に接続されている。ポンプ制御ユニット42には、一対のサブ電力線24が接続されている。ポンプ制御ユニット42は、サブ電力線24がポンプ配線44に電気的に接続されている状態(以下、オン状態という)と、サブ電力線24がポンプ配線44から電気的に遮断されている状態(以下、オフ状態という)とに切り換わる。ポンプ制御ユニット42がオン状態である場合には、サブバッテリ22の出力電圧V1がポンプ40に印加される。ポンプ制御ユニット42がオフ状態である場合には、サブバッテリ22の出力電圧V1がポンプ40に印加されない。ポンプ40は、サブバッテリ22からの電力により動作する。すなわち、ポンプ40は補機の一種である。ポンプ制御ユニット42は、オン状態の期間(以下、オン期間という)とオフ状態の期間(以下、オフ期間という)とが交互に繰り返されるように動作する。また、以下では、オン期間の長さの比率をデューティ比という。オン期間の長さがT1であり、オフ期間の長さがT2である場合に、デューティ比Dは、D=T1/(T1+T2)で表される。 The pump 40 is interposed in the cooling water channel 46 and circulates the cooling water in the cooling water channel 46. The pump 40 is connected to the pump control unit 42 via the pump wiring 44. A pair of sub power lines 24 are connected to the pump control unit 42. The pump control unit 42 has a state in which the sub power line 24 is electrically connected to the pump wiring 44 (hereinafter referred to as an on state) and a state in which the sub power line 24 is electrically disconnected from the pump wiring 44 (hereinafter referred to as an on state). It switches to the off state). When the pump control unit 42 is in the ON state, the output voltage V1 of the sub-battery 22 is applied to the pump 40. When the pump control unit 42 is in the off state, the output voltage V1 of the sub-battery 22 is not applied to the pump 40. The pump 40 is operated by electric power from the sub-battery 22. That is, the pump 40 is a kind of auxiliary machine. The pump control unit 42 operates so that an on-state period (hereinafter, referred to as an on-period) and an off-state period (hereinafter, referred to as an off-period) are alternately repeated. Further, in the following, the ratio of the length of the on period is referred to as a duty ratio. When the length of the on period is T1 and the length of the off period is T2, the duty ratio D is represented by D = T1 / (T1 + T2).

サブバッテリ22の出力電圧V1とデューティ比Dによって、ポンプ40に供給される電力が変化する。ポンプ40に供給される電力が大きいほど、冷却水の循環速度が速くなる。冷却水の循環速度が速いほど、冷却性能が高くなる。但し、冷却水の循環速度が一定の速度よりも高くなると、冷却性能はそれ以上ほとんど向上しない。冷却水の循環速度が速すぎると、冷却性能が向上しない一方で、ポンプ40の消費電力が高くなる。したがって、ポンプ40に供給される電力は、十分な冷却性能が得られる一方で、ポンプ40の消費電力が過度に高くならないように設定されていることが好ましい。本実施形態の電源システム8では、ポンプ制御ユニット42がデューティ比Dを変更することで、ポンプ40を効率的に動作させる。 The power supplied to the pump 40 changes depending on the output voltage V1 and the duty ratio D of the sub-battery 22. The larger the electric power supplied to the pump 40, the faster the circulation speed of the cooling water. The faster the circulation speed of the cooling water, the higher the cooling performance. However, when the circulation speed of the cooling water becomes higher than a constant speed, the cooling performance is hardly improved any more. If the circulation speed of the cooling water is too fast, the cooling performance will not be improved, but the power consumption of the pump 40 will be high. Therefore, it is preferable that the electric power supplied to the pump 40 is set so that the power consumption of the pump 40 does not become excessively high while sufficient cooling performance can be obtained. In the power supply system 8 of the present embodiment, the pump control unit 42 changes the duty ratio D to efficiently operate the pump 40.

図2は、通常動作時にポンプ40に印加される電圧V2を示している。また、図3は、省電力動作時にポンプ40に印加される電圧V2を示している。なお、図2、3では、オン期間T1における電圧V2が電圧V1と一致するように示されているが、配線抵抗等に起因する電圧降下によって、ポンプ40に印加される電圧V2が電圧V1よりも僅かに低くなる場合がある。 FIG. 2 shows the voltage V2 applied to the pump 40 during normal operation. Further, FIG. 3 shows a voltage V2 applied to the pump 40 during the power saving operation. In FIGS. 2 and 3, the voltage V2 in the on period T1 is shown to coincide with the voltage V1, but the voltage V2 applied to the pump 40 is higher than the voltage V1 due to the voltage drop due to the wiring resistance or the like. May be slightly lower.

通常動作時には、ポンプ制御ユニット42は、図2に示すようにポンプ40に印加される電圧V2(ポンプ配線44の電圧)を制御する。図2に示すように、ポンプ制御ユニット42は、オン期間T1とオフ期間T2が交互に繰り返されるように動作する。オン期間T1においては、ポンプ40にサブバッテリ22の出力電圧V1と略同じ大きさの電圧が印加される。通常動作においては、出力電圧V1は高電圧V1Hである。オフ期間T2においては、ポンプ40に印加される電圧は略ゼロである。通常動作時のデューティ比D(=T1/(T1+T2))は、出力電圧V1が高電圧V1Hの場合に、ポンプ40が高効率で動作するとともに十分な冷却性能が得られる値に設定されている。 During normal operation, the pump control unit 42 controls the voltage V2 (voltage of the pump wiring 44) applied to the pump 40 as shown in FIG. As shown in FIG. 2, the pump control unit 42 operates so that the on period T1 and the off period T2 are alternately repeated. During the on period T1, a voltage having substantially the same magnitude as the output voltage V1 of the sub-battery 22 is applied to the pump 40. In normal operation, the output voltage V1 is a high voltage V1H. During the off period T2, the voltage applied to the pump 40 is substantially zero. The duty ratio D (= T1 / (T1 + T2)) during normal operation is set to a value at which the pump 40 operates with high efficiency and sufficient cooling performance can be obtained when the output voltage V1 is the high voltage V1H. ..

省電力動作時には、ポンプ制御ユニット42は、図3に示すように電圧V2を制御する。図3に示すように、省電力動作時には、出力電圧V1は低電圧V1Lである。また、省電力動作時には、ポンプ制御ユニット42は、通常動作時に比べて、オン期間T1を長くするとともにオフ期間T2を短くする。すなわち、ポンプ制御ユニット42は、省電力動作時に、通常動作時よりもデューティ比Dを高くする。このように、省電力動作時には、オン期間T1における電圧V2が低電圧V1Lとなる一方で、デューティ比Dが高くなる。このため、省電力動作時にポンプ40に供給される電力は、通常動作時にポンプ40に供給される電力と略等しい。つまり、省電力動作時のデューティ比Dは、出力電圧V1が低電圧V1Lの場合に、ポンプ40が高効率で動作するとともに十分な冷却性能が得られる値に設定されている。 During the power saving operation, the pump control unit 42 controls the voltage V2 as shown in FIG. As shown in FIG. 3, the output voltage V1 is a low voltage V1L during the power saving operation. Further, during the power saving operation, the pump control unit 42 lengthens the on period T1 and shortens the off period T2 as compared with the normal operation. That is, the pump control unit 42 has a higher duty ratio D during the power saving operation than during the normal operation. As described above, during the power saving operation, the voltage V2 in the on period T1 becomes the low voltage V1L, while the duty ratio D becomes high. Therefore, the power supplied to the pump 40 during the power saving operation is substantially equal to the power supplied to the pump 40 during the normal operation. That is, the duty ratio D during the power saving operation is set to a value at which the pump 40 operates with high efficiency and sufficient cooling performance can be obtained when the output voltage V1 is the low voltage V1L.

図4は、ポンプ制御ユニット42の動作を示すフローチャートである。ステップS2で、省電力動作を実行中か否かが判定される。省電力動作を実行中でない場合には、ステップS4で低いデューティ比でポンプ制御ユニット42が動作する。すなわち、図2に示す波形の電圧V2がポンプ40に印加される。また、省電力動作を実行中の場合には、ステップS6で高いデューティ比でポンプ制御ユニット42が動作する。すなわち、図3に示す波形の電圧V2がポンプ40に印加される。図4のフローチャートが繰り返し実行されることで、適宜、デューティ比が切り替えられる。これによって、ポンプ40が、十分な冷却性能が得られる範囲で高効率で動作する。 FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the pump control unit 42. In step S2, it is determined whether or not the power saving operation is being executed. When the power saving operation is not being executed, the pump control unit 42 operates at a low duty ratio in step S4. That is, the voltage V2 having the waveform shown in FIG. 2 is applied to the pump 40. Further, when the power saving operation is being executed, the pump control unit 42 operates at a high duty ratio in step S6. That is, the voltage V2 having the waveform shown in FIG. 3 is applied to the pump 40. By repeatedly executing the flowchart of FIG. 4, the duty ratio is appropriately switched. As a result, the pump 40 operates with high efficiency within a range in which sufficient cooling performance can be obtained.

図5は、通常動作から省電力動作に切り換わる際の各値の変化を模式的に示している。記号V1は電圧を示し、記号Dはデューティ比を示し、記号nはポンプ40の回転数nを示し、記号Qは冷却水の流量を示し、記号tは冷却水の温度を示している。図5は、各物理量の変化を理解し易くために、異なる物理量を一つのグラフに混在させている模式的なグラフである。 FIG. 5 schematically shows a change in each value when switching from the normal operation to the power saving operation. The symbol V1 indicates the voltage, the symbol D indicates the duty ratio, the symbol n indicates the rotation speed n of the pump 40, the symbol Q indicates the flow rate of the cooling water, and the symbol t indicates the temperature of the cooling water. FIG. 5 is a schematic graph in which different physical quantities are mixed in one graph in order to make it easier to understand changes in each physical quantity.

通常動作から省電力動作に切り換わる際に、サブバッテリ22の出力電圧V1が高電圧V1Hから低電圧V1Lに切り換わる。同時に、デューティ比Dが、低い値DLから高い値DHに切り換わる。このように、サブバッテリ22の出力電圧V1が低下しても、それと略同時にデューティ比Dが高くなるので、ポンプ40に供給される電力はほとんど変わらない。したがって、通常動作から省電力動作に切り換わる際に、ポンプ40の回転数nがほとんど変化せず、したがって冷却水の流量Qもほとんど変化しない。このため、冷却水の温度t(より詳細には、PCU12の内部における冷却水の温度)も、通常動作から省電力動作に切り換わる際にほとんど変化しない。このように、通常動作から省電力動作に切り換わる際に、冷却性能はほとんど変化しない。 When switching from the normal operation to the power saving operation, the output voltage V1 of the sub-battery 22 is switched from the high voltage V1H to the low voltage V1L. At the same time, the duty ratio D switches from the low value DL to the high value DH. In this way, even if the output voltage V1 of the sub-battery 22 decreases, the duty ratio D increases substantially at the same time, so that the power supplied to the pump 40 does not change much. Therefore, when switching from the normal operation to the power saving operation, the rotation speed n of the pump 40 hardly changes, and therefore the flow rate Q of the cooling water hardly changes. Therefore, the temperature t of the cooling water (more specifically, the temperature of the cooling water inside the PCU 12) does not change much when switching from the normal operation to the power saving operation. In this way, the cooling performance hardly changes when switching from the normal operation to the power saving operation.

以上に説明したように、本実施形態の電源システム8では、省電力動作時に通常動作時よりもデューティ比Dが高くなる。これによって、通常動作時と省電力動作時の両方で、ポンプ40が高効率で動作するとともに、PCU12を十分に冷却することができる。 As described above, in the power supply system 8 of the present embodiment, the duty ratio D is higher during the power saving operation than during the normal operation. As a result, the pump 40 can be operated with high efficiency and the PCU 12 can be sufficiently cooled in both the normal operation and the power saving operation.

なお、ポンプ制御ユニット42は、PCU12の温度に応じてポンプ40の出力を調整する。ポンプ40の出力は上記したデューティ比Dで調整することができる。ポンプ制御ユニット42は、PCU12の温度が高いほど、デューティ比Dを高くする。ポンプ制御ユニット42は、ポンプ40の出力目標が最大のときのデューティ比Dを、通常動作時よりも省電力動作時に高くする。別言すれば、ポンプ制御ユニット42は、ポンプの出力目標が最大のときの、直流電力がポンプ40に供給される期間の比率を、通常動作時よりも省電力動作時に高くする。 The pump control unit 42 adjusts the output of the pump 40 according to the temperature of the PCU 12. The output of the pump 40 can be adjusted by the duty ratio D described above. The pump control unit 42 increases the duty ratio D as the temperature of the PCU 12 increases. The pump control unit 42 raises the duty ratio D when the output target of the pump 40 is maximum during the power saving operation rather than during the normal operation. In other words, the pump control unit 42 increases the ratio of the period during which the DC power is supplied to the pump 40 when the output target of the pump is maximum during the power saving operation rather than during the normal operation.

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。 Although specific examples of the present invention have been described in detail above, these are merely examples and do not limit the scope of claims. The techniques described in the claims include various modifications and modifications of the specific examples illustrated above. The technical elements described herein or in the drawings exhibit their technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the techniques illustrated in the present specification or drawings can achieve a plurality of purposes at the same time, and achieving one of the purposes itself has technical usefulness.

1、2:モータ
4 :メインバッテリ
8 :電源システム
10 :メイン電力線
12 :電力制御ユニット
16 :コンバータ
17 :インバータ
22 :サブバッテリ
24 :サブ電力線
26 :補機
30 :DC−DCコンバータ
40 :ポンプ
42 :ポンプ制御ユニット
44 :ポンプ配線
46 :冷却水路
61 :エンジン
62 :動力分配機構
1, 2: Motor 4: Main battery 8: Power supply system 10: Main power line 12: Power control unit 16: Converter 17: Inverter 22: Sub battery 24: Sub power line 26: Auxiliary machine 30: DC-DC converter 40: Pump 42 : Pump control unit 44: Pump wiring 46: Cooling water channel 61: Engine 62: Power distribution mechanism

Claims (1)

電気自動車用の電源システムであって、
メインバッテリと、
前記メインバッテリの直流電力を交流電力に変換する電力制御ユニットと、
前記交流電力によって動作する走行用モータと、
前記メインバッテリの直流電力をより低電圧の直流電力に変換するコンバータと、
変換後の前記直流電力によって充電されるサブバッテリと、
変換後の前記直流電力によって動作する複数の補機であって、前記電力制御ユニットを冷却する冷媒を循環させるポンプを含む複数の補機と、
変換後の前記直流電力が前記ポンプに供給される期間と供給されない期間とが交互に繰り返されるように前記ポンプを制御するポンプ制御ユニット、
を有し、
前記コンバータが、変換後の前記直流電力の電圧を第1電圧に制御する通常動作と、変換後の前記直流電力の電圧を前記第1電圧よりも低い第2電圧に制御する省電力動作を実行可能であり、
前記ポンプ制御ユニットが、前記通常動作を実行中か前記省電力動作を実行中かを判定し、前記省電力動作を実行中と判定した場合には前記通常動作を実行中と判定した場合よりも変換後の前記直流電力が前記ポンプに供給される期間の比率を高くする、
電源システム。
A power supply system for electric vehicles
With the main battery
A power control unit that converts the DC power of the main battery into AC power,
The traveling motor operated by the AC power and
A converter that converts the DC power of the main battery into a lower voltage DC power,
The sub-battery charged by the converted DC power and
A plurality of auxiliary machines that are operated by the converted DC power, and include a plurality of auxiliary machines that include a pump that circulates a refrigerant that cools the power control unit.
A pump control unit that controls the pump so that the period in which the converted DC power is supplied to the pump and the period in which the DC power is not supplied are alternately repeated.
Have,
The converter executes a normal operation of controlling the voltage of the DC power after conversion to a first voltage and a power saving operation of controlling the voltage of the DC power after conversion to a second voltage lower than the first voltage. It is possible and
The pump control unit determines whether the normal operation is being executed or the power saving operation is being executed, and when it is determined that the power saving operation is being executed, it is more than when it is determined that the normal operation is being executed. Increase the ratio of the period during which the converted DC power is supplied to the pump.
Power system.
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