CN102414043A - 电动车辆的电源系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

继电器(SMR1，SMR2)在电池(BA)和升压转换器(12A)之间插置连接，继电器(SR1，SR2)在电池(BB)和升压转换器(12B)之间插置连接。控制装置(30)控制对继电器(SMR1，SMR2，SR1，SR2)通断进行控制的控制信号(CONT1～CONT4)。控制装置(30)，控制继电器(SMR1，SMR2，SR1，SR2)的断开，使得在升压转换器(12A，12B)中发生开关元件的短路故障的时候，对应于在哪一个开关元件发生了短路故障，改变继电器的断开顺序以及断开定时中的至少一方。

Description

电动车辆的电源系统及其控制方法

技术领域

本发明关于电动车辆的电源系统及其控制方法，特别是关于电源系统内的短路故障发生时的通断器的断开控制。

背景技术

近年，作为对环境影响小的车辆，电动汽车、混合动力汽车以及燃料电池汽车等的电动车辆被开发且实用化。上述电动车辆中，搭载车辆行驶用马达和用于蓄积该马达的驱动电力的蓄电装置。然后，如此的电动车辆的电源系统中，为了控制蓄电装置的电力输入输出路径的导通以及切断，一般设置电磁继电器为代表的通断器。

例如，日本特开2008-187884号公报(特许文献1)中，记载了搭载多个蓄电装置的车辆的电源系统中，分别对应该多个蓄电装置配置系统继电器的结构。进一步的，特许文献1中，记载了上述电源系统中，将一部分的蓄电装置根据需要从负载装置电切断时，能够继续向负载装置供给电力的系统继电器的控制。

特许文献1：特开2008-187884号公报

发明内容

包含如上所述的通断器(继电器)的电源系统中，构成电力转换器的电力用半导体开关元件发生了短路故障的时候，预测通断器上也流过大的短路电流。大电流通过时，开放(断开)通断器的话，由于电弧的产生，接点间发生熔敷，成为通断器不能开放的状态，也就是熔敷故障的发生是令人担心的。

本发明是为了解决上述的问题点，本发明的目的是在包含多个通断器而构成的电源系统中，对应于短路故障的方式，适当的控制多个通断器的断开定时以及/或者断开顺序，避免通断器断开时熔敷故障的发生。

本发明是是搭载了产生车辆驱动动力的马达的电动车辆的电源系统，包括：蓄电装置；电压转换器；向驱动控制马达的变换器进行供电的供电线；多个通断器；用于控制多个通断器的导通断开的控制装置。电压转换器，包含多个开关元件而构成，构成为通过多个开关元件的导通断开控制，在蓄电装置以及供电线之间进行双向的电压转换。多个通断器，分别连接在蓄电装置的正极以及负极与电压转换器之间。多个通断器分别构成为具有：相对容易切断电流的第一电流方向和相对难以切断电流的第二电流方向。然后，控制装置，在各个通断器的导通状态时在电压转换器中发生了短路故障的情况下，控制多个通断器的断开，使得根据多个开关元件中的哪一个开关元件发生了短路故障，改变多个通断器的断开顺序以及断开定时中的至少一方。

或者，本发明是搭载了产生车辆驱动动力的马达的电动车辆的电源系统的控制方法，电源系统包括：蓄电装置、电压转换器、供电线、多个通断器。然后，控制方法包括：在各个通断器的导通状态时在电压转换器中发生了短路故障的情况下，区分多个开关元件中的哪一个开关元件发生了短路故障的步骤；和控制多个通断器的断开，使得根据哪一个开关元件发生了短路故障而改变多个通断器的断开顺序以及断开定时中的至少一方的步骤。

按照上述电动车辆的电源系统及其控制方法，在包含多个构成为存在容易切断的电流方向和难以切断的电流方向的通断器的电源系统中的短路故障时，能够控制多个通断器的断开，使得根据哪一个开关元件发生了短路故障，改变开放(断开)顺序以及/或者开放(断开)定时。如此，能够防止短路电流发生时的通路器断开时熔敷故障发生。

优选的，蓄电装置包含主蓄电单元和副蓄电单元。然后，电压转换器包含在主蓄电单元和供电线之间设置的主电压转换器，和在副蓄电单元和供电线之间设置的副电压转换器。多个通断器包含：在主蓄电单元的正极和主电压转换器之间插置连接的第一通断器，在主蓄电单元的负极和主电压转换器之间插置连接的第二通断器，在副蓄电单元的正极和副电压转换器之间插置连接的第三通断器，和在副蓄电单元的负极和副电压转换器之间插置连接的第四通断器。进一步的，第一以及第三通断器，以使得来自正极的输出电流的方向成为第一电流方向以及第二电流方向(I1，I2)中的一方的方式插置连接，并且第二以及第四通断器，以使得向负极的输入电流的方向成为第一电流方向以及第二电流方向中的一方的方式插置连接。

如此，以能够并联的使用主蓄电单元以及副蓄电单元的构成的电源系统中，配置通断器使得各蓄电装置的再生电流以及动力运行电流的一方容易切断，在短路故障的发生时，通过适当的控制多个通断器的断开定时以及/或者断开顺序，能够防止通断器的断开时熔敷故障发生。

进一步优选的，主电压转换器包含：在经由第一通断器电连接到主蓄电单元的正极的第一节点和供电线之间电连接的第一开关元件，在经由第二通断器在电连接到主蓄电单元的负极的接地布线和第一节点之间电连接的第二开关元件。副电压转换器，包含：在经由第三通断器电连接到副蓄电单元的正极的第二节点和供电线之间电连接的第三开关元件，和在经由第四通断器电连接到副蓄电单元的负极的接地布线和第二节点之间电连接的第四开关元件。进一步的，控制装置，在第一或者第三开关元件中发生了短路故障的情况下，控制第一通断器到第四通断器的断开，使得对包含于短路路径的通断器，使短路电流的方向是第一电流方向的通断器先断开，并且在该断开之后使短路电流的方向是第二电流方向的通断器断开。或者，区别步骤包括：判断在第一开关元件或者第三开关元件和第二开关元件或者第四开关元件的哪一个中发生了短路故障的步骤。然后，控制步骤包含：在第一或者第三开关元件中发生了短路故障的情况下，对包含于短路路径的通断器，使短路电流的方向是第一电流方向的通断器先断开的步骤，和该先断开之后，使短路电流的方向是第二电流方向的通断器断开的步骤。

如此，在主电压转换器或者负电压转换器上臂元件(第一开关元件或者第三开关元件)中发生了短路故障的时候，短路电流在容易切断的方向上流动的通断器先断开，并且通过上述的通断器的断开平息短路电流之后，能够对短路电流的方向是电流难以切断的方向的剩余的通断器断开。此结果是，由于能够抑制短路电流的切断时在通断器发生的电弧，能够防止熔敷故障。

或者，进一步优选的，电源系统进一步包括：在主蓄电单元的过电流通过时断路的第一熔断元件，和在副蓄电单元的过电流通过时断路的第二熔断元件。主电压转换器包含：在经由第一通断器电连接到主蓄电单元的正极的第一节点和供电线之间电连接的第一开关元件，和在经由第二通断器电连接到主蓄电单元的负极的接地布线和第一节点之间电连接的第二开关元件。副电压转换器包含：在经由第三通断器电连接到副蓄电单元的正极的第二节点和供电线之间电连接的第三开关元件，和在经由第四通断器电连接到副蓄电单元的负极的接地布线和第二节点之间电连接的第四开关元件。然后，控制装置，在第二或者第四开关元件中发生了短路故障的情况下，控制第一通断器到第四通断器的断开，使得对包含于短路路径的通断器，在从短路故障的发生时刻(t0)起直到经过预定时间(Tfs)的期间维持为导通状态，并且在经过预定时间后断开。或者，区别步骤包括：判断在第一开关元件或者第三开关元件和第二开关元件或者第四开关元件的哪一个中发生了短路故障的步骤。然后，控制步骤包含：在第二或者第四开关元件中发生了短路故障的情况下，对包含于短路路径的通断器，在从短路故障的发生时刻起直到经过预定时间的期间维持为导通状态的步骤；和在经过预定时间后断开包含于短路路径的通断器的步骤。

特别是，预定时间(Tfs)与通过各个通断器的切断能力上限电流使得各个熔断元件断路之前的时间对应地预先设定。

如此，主电压转换器或者副电压转换器的下臂元件(第二开关元件或者第四开关元件)中发生了短路故障时，能够等待通过主蓄电单元或副蓄电单元的短路电路而引起的熔断元件的断路之后，发出多个通断器的断开指令。如此，能够防止在短路电流大的状态时，由于无谓的断开通断器而发生的熔敷故障。并且，经过预定时间后，由于发出多个通断器的断开指令，在暂时没有熔断元件断路的情况下，也能够实现短路电流的切断。

还进一步优选的，蓄电装置由单一的蓄电单元构成。多个通断器包含：在蓄电单元的正极和电压转换器之间插置连接的第一通断器；在蓄电单元的负极和电压转换器之间插置连接的第二通断器。第一通断器，以使得来自正极的输出电流的方向成为第一电流方向以及第二电流方向中的一方的方式插置连接，并且第二通断器，以使得向负极的输入电流的方向成为第一电流方向以及第二电流方向中的另一方的方式插置连接。进一步的，电压转换器包含：在经由第一通断器电连接到蓄电单元的正极的第一节点和供电线之间电连接的第一开关元件，和在经由第二通断器电连接到蓄电单元的负极的接地布线和第一节点之间电连接的第二开关元件。此外，控制装置，在第一或者第二开关元件中发生了短路故障的情况下，控制第一通断器以及第二通断器的断开，使得短路电流的方向是第一电流方向的通断器先断开，并且在该断开之后使短路电流的方向是第二电流方向的通断器断开。或者，区别步骤包括：在第一或者第二开关元件中发生了短路故障的情况下，判断在第一或者二开关元件的哪一个中发生了短路故障的步骤。然后，控制步骤包含：根据判断步骤的判断结果，使短路电流的方向是第一电流方向的通断器先断开的步骤，和该先断开之后使短路电流的方向是第二电流方向的通断器断开的步骤。

如此，在由单一蓄电单元构成蓄电装置的电源系统中，在电压转换器的上臂元件(第一开关元件)以及下臂元件(第二开关元件)的哪一个中发生短路故障，都能够存在相对的电流容易切断(电流切断时发生电弧小)的通断器。如此，对应于上臂元件以及下臂元件的哪一个中发生了短路故障，先断开电流容易切断的方向的短路电流流动的通断器之后，短路电流平息之后，能够断开电流难以切断的方向的短路电流流动的剩余的通断器。此结果是，能够防止短路电流的切断时通断器中发生熔敷故障。

优选的，蓄电装置包含多个蓄电单元，电压转换器在各个多个蓄电单元和供电线之间分别设置。然后，多个通断器包含：在各个蓄电单元的正极和对应于该蓄电单元的电压转换器之间分别插置连接的多个正极侧通断器；和在各个蓄电单元的正极和对应于该蓄电单元的电压转换器之间，分别插置连接的多个负极侧通断器。电压转换器包含：在经由对应的正极侧通断器电连接到对应的蓄电单元的正极的第一节点和供电线之间电连接的第一开关元件；和在经由对应的负极侧通断器电连接到对应的蓄电单元的负极的接地布线和第一节点之间电连接的第二开关元件。然后，各个正极侧通断器，以使得来自正极的输出电流的方向成为第一电流方向以及第二电流方向中的一方的方式插置连接，并且，各个所述负极侧通断器以使得向负极的输入电流的方向成为第一电流方向以及第二电流方向中的一方的方式插置连接。进一步的，控制装置，控制多个正极侧通断器以及多个负极侧通断器的断开，使得在第一开关元件中发生了短路故障的情况下，对包含于短路路径的通断器，使短路电流的方向是第一电流方向的通断器先断开，并且在该断开之后使短路电流的方向是第二电流方向的通断器断开，另一方面，在第二开关元件中发生了短路故障的情况下，对包含于短路路径的通断器，在从短路故障的发生时刻起直到经过预定时间的期间维持为导通状态，并且在经过所述预定时间后断开。或者，区别步骤包括：判断在第一开关元件以及第二开关元件的哪一个中发生了短路故障的步骤。然后，控制步骤包含：在第一开关元件中发生了短路故障的情况下，对包含于短路路径中的通断器，使短路电流的方向是第一电流方向的通断器先断开的步骤；在该先断开之后使短路电流的方向是第二电流方向的通断器断开的步骤；在第二开关元件中发生了短路故障的情况下，对包含于短路路径的通断器，在从短路故障的发生时刻起直到经过预定时间的期间维持为导通状态的步骤；和在经过预定时间后断开包含于短路路径的通断器的步骤。

如此，在能够并联的使用多个蓄电单元而构成的电源系统中，根据在哪一个开关元件中发生了短路故障，适当的控制对应于多个蓄电单元设置的多个正极侧通断器以及负极侧通断器的断开的顺序以及定时。如此，能够防止在短路电流发生时通断器的断开时发生熔敷故障。

按照本发明，在包含多个通断器而构成的电源系统中，根据短路故障的形态适当的控制多个通断器的断开定时以及/或者断开顺序，能够避免通断器的断开时熔敷故障的发生。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式一的电动车辆的电源系统的结构的图。

图2是说明本发明的实施方式的电源系统适用的通断器(继电器)的特性的概念图。

图3是表示如图1所示的变换器的详细的结构的电路图。

图4是表示如图1所示的变换器的详细的结构的电路图。

图5是说明本实施方式中电动车辆的电源系统中短路故障发生时的继电器断开控制的概略的流程图。

图6是说明实施方式一中电源系统的升压转换器的上臂短路故障时的短路电流的方向的电路图。

图7是说明实施方式一中电源系统的升压转换器的下臂短路故障时的短路电流的方向的电路图。

图8是说明升压转换器的短路故障时实施方式一中继电器断开控制的波形图。

图9是说明升压转换器的短路故障时实施方式一中继电器断开控制的流程图。

图10是表示本发明的实施方式二中电动车辆的电源系统的结构的图。

图11是实施方式二中电源系统的升压转换器的上臂短路故障时的短路电流的方向的电路图。

图12是实施方式二中电源系统的升压转换器的下臂短路故障时的短路电流的方向的电路图。

图13是说明升压转换器的短路故障时实施方式二中继电器断开控制的流程图。

图14是说明升压转换器的短路故障时实施方式二中继电器断开控制的波形图。

具体实施方式

下面参照附图详细说明本发明的实施方式。对下面图中相同或相当部分标记相同标号，原则上不重复其说明。

【实施方式一】

图1是表示本发明的实施方式一中电动车辆的电源系统的结构的图。

参照图1，作为电动车辆的代表例展示的混合动力车辆1，包括：车轮2、动力分配机构3、电源系统5、变换器14，22、发动机4、电动发电机MG1，MG2、和控制装置30。

发动机4构成为通过燃料的燃烧能量输出运动能量。动力分配机构3是连接于电动发电机MG1，MG2以及发动机4的输出轴，在它们之间分配动力的机构。例如，作为动力分配机构，能够使用具有太阳轮、行星架、齿圈的3个的旋转轴的行星齿轮机构。行星齿轮机构构成为：如果3个的旋转轴中的2个的旋转轴的旋转确定，另外的一个的旋转轴的旋转被强制的确定。电动发电机MG2的旋转轴，通过未图示的驱动轴与车轮2结合。并且，可以在动力分配机构3的内部进一步设置对于电动发电机MG2的旋转轴的减速器。

发动机4产生的运动能量，通过动力分配机构3，分配到电动发电机MG1和与车轮2连接的驱动轴(未图示)。也就是说，发动机4产生车轮2的驱动力，并且作为驱动电动发电机MG1的动力源安装到混合动力车辆1。

电动发电机MG1，MG2可以作为发电机也可以作为电动机发挥功能，电动发电机MG1主要作为发电机动作，电动发电机MG2主要作为电动机动作。

如此，混合动力车辆1构成为：能够通过发动机4以及/或者电动发电机MG2的输出行驶。混合动力车辆1中，考虑行驶环境以及能量效率(燃料经济性)等，为了实现车辆全体的要求驱动力，控制发动机4以及电动发电机MG1，MG2间的输出分布。并且，用于产生蓄电装置的充电电力的发动机4的输出也可以包含在该要求驱动力中。

例如，发车时或者低速行驶时，发动机4的效率低下的运行区域中，停止发动机4通过电动发电机MG2的输出行驶，能够提高混合动力车辆1的燃料经济性。或者，对应于行驶环境(夜间运行、市区运行等)，通过适用不使用发动机4的EV(Electric Vehicle：电动车辆)行驶模式，能够指向安静的、或者避免排气输出的车辆行驶。并且，如后所述，在能够通过车辆外部的电源对蓄电装置充电的情况下，根据蓄电装置的蓄积电力，通过选择EV行驶模式使得积极地使用此蓄积电力，也能够提高混合动力车辆1的燃料经济性。

为了上述的行驶控制，通过以下说明的电源系统控制电动发电机MG1，MG2的输出(转矩，转速)。

大概的，电动发电机MG1，在加速时等的发动机启动要求时，作为启动发动机4的启动机使用。此时，电动发电机MG1，接受来自电源系统5的电力供给，作为电动机驱动，发动发动机4而启动。进一步的，在发动机4的启动后，电动发电机MG1能够通过经由动力分配机构3传达的发动机输出旋转而发电。

电动发电机MG2，由蓄电装置中储蓄的电力以及电动发电机MG1的发电的电力中的至少任一方驱动。如上所述，电动发电机MG2，辅助发动机4使混合动力车辆1行驶，或也仅仅使用自己的驱动力使混合动力车辆1行驶。

并且，混合动力车辆1的再生制动时，电动发电机MG2通过由车轮2的旋转力驱动而作为发电机工作。此时，由电动发电机MG2发电的再生电力，由电源系统变换为蓄电装置的充电电力。

本实施方式中电动车辆的电源系统5，作为“蓄电装置”，包含：“主蓄电单元”即电池BA和“副蓄电单元”即电池BB。也就是说，图1的电源系统5中，“蓄电装置”构成为包含多个蓄电单元，更特定的是，主蓄电单元以及副蓄电单元。

进一步的，电源系统5进一步包括：用于向驱动电动发电机MG1变换器14以及驱动电动发电机MG2变换器22供电的供电线PL2，和构成为在蓄电装置以及供电线之间进行双向的电压转换的“电压转换器”。图1的结构中，“电压转换器”包括：构成为设置在主蓄电单元(BA)以及供电线PL2之间，进行双向的电压转换的“主电压转换器”的升压转换器12A，和构成为设置在副蓄电单元(BB)以及供电线PL2之间，进行双向的电压转换的“副电压转换器”的升压转换器12B。

由于同时使用副蓄电单元(BB)以及主蓄电单元(BA)，以使能够输出连接到供电线PL2的电负载所容许的最大功率的方式设定蓄电可能容量。如此在不使用发动机的EV(电动车辆Electric Vehicle)行驶时可以进行最大功率的行驶。

优选的，此车辆搭载的“蓄电装置”可以从车辆外部充电。此时，混合动力车辆1，进一步的包含：用于连接到例如AC100V的商用电源8的电池充电装置(电池充电用转换器)6。电池充电装置6，将交流变换为直流，并且调整电压而给予电池。并且，为了可以外部充电，代替图1中表示的结构，可以使用将电动发电机MG1，MG2的定子线圈的中性点连接到交流电源的方式以及/或者包含升压转换器12A，12B作为交流直流转换装置的功能的方式。

并且，其他的，代替图1所示的结构，也可以通过非接触的电磁耦合外部电源和车辆供给电力的结构，具体的是，外部电源侧设置初级线圈，同时车辆侧设置次级线圈，利用在初级线圈和次级线圈之间的相互电感供给电力的结构，接受外部电源。

平滑用电容C1连接在电源线PL1A和接地线SL之间。电压传感器21A，检测平滑用电容C1的两端的电压VLA对控制装置30输出。

平滑用电容C2连接在电源线PL1B和接地线SL之间。电压传感器21B，检测平滑用电容C2的两端间的电压VLB对控制装置30输出。

平滑用电容CH，使由升压转换器12A，12B升压了的电压平滑化。电压传感器13，检测平滑用电容CH的端子间的电压VH对控制装置30输出。

作为电池BA，BB，能够使用例如铅蓄电池，镍氢电池，锂离子电池等的二次电池或者电双层电容等的大容量电容器。电压传感器10A测定电池BA的端子间的电压VBA。电压传感器10B测定电池BB的端子间的电压VBB。并且，虽然省略了图示，但是，不仅电压传感器10A，10B，还为了监视电池BA，BB的充电状态，设置分别检测电池BA，BB的输入输出电流的电流传感器。

通断装置39A包含：在电池BA的正极和电源线PL1A之间连接的继电器SMR1，和在电池BA的负极和接地线SL之间连接的继电器SMR2。也就是说，继电器SMR1插置连接在电池BA的正极和升压转换器12A之间，继电器SMR2插置连接在电池BA的负极和升压转换器12A之间。继电器SMR1，SMR2，分别对应于来自控制装置30的控制信号CONT1，CONT2被控制为导通(闭合)/断开(开放)。

并且，虽然省略了图示，设置例如和继电器SMR2并联的与限制电阻(未图示)串联连接的启动时继电器。关于此启动时继电器，也能够由控制装置30控制，在系统启动时，通过使继电器SMR1和启动时继电器导通，防止启动时的冲击电流。然后，从启动开始经过一定的时间后，控制装置30断开启动时继电器(未图示)，并且导通继电器SMR2。

通断装置39B包含：在电池BB的正极和电源线PL1B之间连接的继电器SR1，和在电池BB的负极和接地线SL之间连接的继电器SR2。也就是说，继电器SR1插置连接在电池BB的正极和升压转换器12B之间，继电器SR2插置连接在电池BB的负极和升压转换器12B之间。继电器SR1，SR2，分别对应于来自控制装置30的控制信号CONT3，CONT4被控制为导通(闭合)/断开(开放)。

通断装置39B也与通断装置39A同样的，通过设置和继电器SR1或者SR2并联的与限制电阻(未图示)串联连接的启动时继电器(未图示)，限制启动时电流。并且，关于从启动开始经过预定的时间后，使继电器SR1，SR2为导通的状态的点，也与通断装置39A同样。

如此，继电器SMR1，SMR2，SMR1，SR2对应于“多个通断器”。特别是，继电器SMR1对应于“第一通断器”，继电器SMR2对应于“第二通断器”。并且，继电器SR1对应于“第三通断器”，继电器SR2对应于“第四通断器”。并且，接地线SL，如在后说明的，设置为升压转换器12A，12B以及变换器14，22共用。

并且，图1的结构中，也可以将电源系统5构成为关于副蓄电单元(BB)，并联的设置多个，并且依次使用1个副蓄电单元。如此的话，由于能够增加蓄电装置全体的储蓄电力，可以延伸EV行驶距离。此结构中，通过多个副蓄电单元(电池BB)共有升压转换器12B。也就是说，在各个副蓄电单元BB和升压变压器12B之间，各自设置通断装置39B。

但是，选择性的连接1个副蓄电单元BB和升压转换器12B，另一方面，非选择的各副蓄电单元BB的正极侧以及负极侧继电器维持为断开状态，如此，系统启动后的电路结构，与图1相同。也就是说，确切记载：如图1所示的电源系统5，包含并联的配置多个副蓄电单元BB，其中1个选择性的连接到升压转换器12A的结构这一点。

图2是说明本发明的实施方式中电源系统适用的通断器(继电器)的特性的概念图。

参照图2，本实施方式中，各通断器，也就是说，继电器SMR1，SMR2以及继电器SMR1，SR2的每个，被构造为作为从导通状态的电流切断特性，具有容易切断的电流方向(断开容易方向)和难以切断的电流方向(断开困难方向)。

此处，相对容易切断电流，意味着在同一电流的切断时，发生的电弧的产生相对小，或者直到同一电流的切断所要的时间相对的短。代表性的是，关于由电磁继电器构成的通断器，通过在预定的一个方向的电流产生的电弧的拉伸方向上施加磁场的构成，或者可动铁芯对于固定铁芯非对称的配置的构成等，如此，可以设计为相对于电流方向的切断特性非均一。也就是说，可以以使得具有断开容易方向和断开困难方向的方式制造各个继电器。

以下，如图2所示，通过对继电器给予记号“＊”，表示各个继电器的断开容易方向I1以及断开困难方向I2。也就是说，各个通断器(继电器)，关于从有“＊”的接点流向无“＊”的接点的电流(I1)相对容易切断，相反的，关于从无“＊”的接点流向有“＊”的接点的电流(I2)相对难以切断。

再次参照图1，变换器14在供电线PL2的直流电压和电动发电机MG1的三相交流电压之间进行双向的电力变换。同样的，变换器22在供电线PL2的直流电压和电动发电机MG2的三相交流电压之间进行双向的电力变换。

变换器14接受从升压转换器12A以及12B的升压后的电压，为了例如启动发动机4，驱动电动发电机MG1。并且，变换器14将通过从发动机4传达的动力由电动发电机MG1发电后的电力返回升压转换器12A以及12B。此时，升压转换器12A以及12B，由控制装置30控制使得作为降压电路工作。

电流传感器24，检测出电动发电机MG1流动的电流作为马达电流值MCRT1，向控制装置30输出马达电流值MCRT1。

变换器22与变换器14并联的连接于供电线PL2和接地线SL。变换器22，对于驱动车轮2的电动发电机MG2，将升压转换器12A以及12B的输出的直流电压转换为三相交流电压输出。并且，变换器22，伴随着再生制动，将电动发电机MG2发电的电力返回升压转换器12A以及12B。此时，此时升压转换器12A以及12B，由控制装置30控制使得作为降压电路工作。

电流传感器25，检测出电动发电机MG2流动的电流作为电流值MCRT2，向控制装置30输出马达电流值MCRT2。

控制装置30构成为：由内置了未图示的CPU(Central ProcessingUnit：中央处理单元)以及存储器的电子控制单元(ECU)构成，基于该存储器存储的映射以及程序，使用各个传感器的检测出的值进行运算处理。或者，ECU的至少一部分可以构成为通过电子电路等的硬件执行预定的数值、逻辑运算处理。

控制装置30，接受电动发电机MG1，MG2的各转矩指令值以及转速，电压VBA，VBB，VLA，VLB，VH的各个值，马达电流值MCRT1，MCRT2以及启动信号IGON，控制升压转换器12A，12B以及变换器14，22。

控制装置30，对于升压转换器12A，输出进行升压指示的控制信号PWUA，进行降压指示的控制信号PWDA，指示电压固定的控制信号PWFA，以及指示动作停止的栅极切断指令(未图示)中的任意一个。同样的，对于升压转换器12B，输出进行升压指示的控制信号PWUB，进行降压指示的控制信号PWDB，指示电压固定的控制信号PWFB，以及指示动作停止的栅极切断指令(未图示)中的任意一个。

进一步的，控制装置30，对于变换器14，输出进行将升压转换器12A，12B的输出的直流电压变换为用于驱动电动发电机MG1的交流电压的驱动指示的控制信号PWMI1；进行将由电动发电机MG1发电的交流电压转换为直流电压返回升压转换器12A，12B侧的再生指示的控制信号PWMC1；和指示动作停止的栅极切断指令(未图示)的任意一个。

同样的，控制装置30，对于变换器22，输出进行将直流电压转换为用于驱动电动发电机MG2的交流电压的驱动指示的控制信号PWMI2；进行将电动发电机MG2发电的交流电压转换为直流电压返回升压转换器12A，12B侧的再生指示的控制信号PWMC2；和指示动作停止的栅极切断指令(未图示)的任意一个。

图3是表示如图1所示的变换器14以及22的详细的结构的电路图。

参照图3，变换器14包含：U相臂15，和V相臂16，和W相臂17。U相臂15，V相臂16以及W相臂17，在供电线PL2和接地线SL之间并联的连接。

U相臂15包含：在供电线PL2和接地线SL之间串联连接的IGBT元件Q3，Q4和与IGBT元件Q3，Q4分别反并联的二极管D3，D4。V相臂16包含：在供电线PL2和接地线SL之间串联连接的IGBT元件Q5，Q6和与IGBT元件Q5，Q6分别反并联的二极管D5，D6。W相臂17包含：在供电线PL2和接地线SL之间串联连接的IGBT元件Q7，Q8和与IGBT元件Q7，Q8分别反并联的二极管D7，D8。

各相臂的中间点连接到电动发电机MG1的各相线圈的各相端。也就是说，电动发电机MG1是三相永磁体同步电机，U，V，W的3个线圈是各自一端共同的连接到中点。然后，U相线圈的另一端是连接到从IGBT元件Q3，Q4的连接点引出的线UL。并且，V相线圈的另一端是连接到从IGBT元件Q5，Q6的连接点引出的线VL。并且，W相线圈的另一端是连接到从IGBT元件Q7，Q8的连接点引出的线WL。

并且，关于图1的变换器22，在连接到电动发电机MG2的点上不同，因为关于内部的电路构成是与变换器14同样，不再重复详细的说明。并且，图3中，记载了给予变换器控制信号PWMI，PWMC，是为了避免记载变得复杂，如图1所示那样，分别向变换器14，22输入不同的控制信号PWMI1，PWMC1和控制信号PWMI2，PWMC2。

图4是表示如图1所示的升压转换器12A，12B的详细的结构的电路图。

参照图4，升压转换器12A包含：一端连接到电源线PL1A的电抗器L1，在供电线PL2和接地线SL之间串联连接的“上臂元件”即IGBT元件Q1以及“下臂元件”即IGBT元件Q2，和与IGBT元件Q1，Q2分别反并联的二极管D1，D2。电抗器L1的另一端连接到节点N1，节点N1也连接到IGBT元件Q1的发射极以及IGBT元件Q2的集电极。

并且，关于图1的升压转换器12B，在代替电源线PL1A连接到电源线PL1B的点，并且，上臂元件以及下臂元件经由节点N2连接到供电线PL2和接地线SL之间的点与升压转换器12A不同，但是因为关于内部的电路构成是与升压转换器12A同样，所以不再重复详细的说明。

也就是说，升压转换器12A的开关元件Q1以及开关元件Q2分别对应于“第一开关元件”以及“第二开关元件”。并且，升压转换器12B中，开关元件Q1对应于“第一开关元件”或者“第三开关元件”，开关元件Q2对应于“第二开关元件”或者“第四开关元件”。

并且，图3中记载了给予升压转换器控制信号PWU，PWD，PWF，是为了避免记载变得复杂，如图1所示，分别向升压转换器12A，12B输入不同的控制信号PWUA，PWDA、控制信号PWUB，PWDB、以及控制信号PWFA、PWFB。

升压转换器12A，12B，能够通过按照控制信号PWUA，PWUB控制IGBT元件Q1，Q2的开关控制(占空比控制)，对直流电压VLA，VLB升压，在供电线PL2上产生直流电压VH。并且，升压转换器12A，12B是，能够通过按照控制信号PWDA，PWDB，控制IGBT元件Q1，Q2的开关控制，对供电线PL2上的直流电压VH降压，向电池BA，BB供给。如此，升压转换器12A，12B构成为能够双向的转换电力，能够控制电压转换比VH/VLA(或者VH/VLB)。并且，升压转换器12A，12B，能够通过按照控制信号PWFA，PWFB，使上臂元件Q1固定导通(下臂元件Q2固定断开)，固定为VH＝VLA(或者VH＝VLB)。

并且，图3以及图4中，IGBT元件，作为能够导通断开控制的功率半导体开关元件的代表例表示。也就是说，能够适用IGBT元件以外的开关元件。以下中，关于IGBT元件Q1～Q8，也称为开关元件Q1～Q8。

参照图1以及图4，电源系统5工作时，继电器SMR1，SMR2，SR1，SR2为导通，各个继电器中，某一方向的电流流动。此状态下，升压转换器12A，12B的某一个中发生开关元件的短路故障的时候，由于在电源系统5内短路路径形成，产生大的短路电流。

此时，需要断开各个继电器，但是，由于在大电流通过时切断继电器，由于电弧的发生使得接点间熔敷而不能切断的故障，也就是说，熔敷故障发生是令人担心的。因此，本实施方式中，包含多个通断器(继电器)而构成的电源系统5中，导入为了在短路电流发生时避免熔敷故障的发生的继电器断开控制。

图5是说明本实施方式中电动车辆的电源系统中短路故障发生时的继电器断开控制的概略的流程图。并且，以图5为开始，以下说明的流程图中的各个步骤中的处理，基本上由控制装置30进行软件处理实现，但是也可以通过控制装置30内专用的构建的电子电路(硬件)实现。

参照图5，控制装置30，通过步骤S100，判定电源系统5内短路故障的发生，更加具体的是，是否检测到开关元件的短路故障。例如，步骤S100的判定，基于来自以具有自身异常检测功能的方式模块构成的开关元件的故障检测信号执行。另一方面，在短路故障的非发生时(S100的否判定时)，执行以下说明的继电器断开控制。

控制装置30，在短路故障的发生时(S100的是判定时)，通过步骤S200，区别故障模式。具体的是，通过确定短路故障了的开关元件，区别故障模式。例如，通过在哪一升压转换器(12A，12B)中，上臂元件(开关元件Q1)以及下臂元件(开关元件Q2)中的哪一个发生了短路故障，区别故障模式。

进一步的，控制装置30，通过步骤S300，对应于步骤S200中区别的故障模式，从多个继电器断开模式中选择1个，并且按照选择的断开模式，控制继电器SMR1，SMR2，SR1，SR2的断开。并且，在多个继电器断开模式之间，继电器的断开定时以及断开顺序的至少一方不同。

并且，在以下的说明中明确了，本发明的适用不限定于图1中例示的电源系统的结构，如以下的实施方式二中说明的，对于由单一的蓄电单元构成的蓄电装置的电源系统也可以适用。也就是说，确切的记载：关于如图5所示的流程表示了实施方式一、二中共通适用的继电器断开控制的处理顺序的点。

此处，关于图1中所示的电源系统5的结构，即主蓄电单元和副蓄电单元并联的配置的结构中的继电器断开控制(图5)的详细情况进行说明。

参照图6，7，虽然在图1中省略了，但是电源系统5中，配置了构成为在电池BA的过电流通过时通过该过电流而熔断的熔断元件FSA。同样的，对于电池BB，也配置了构成为通过过电流而熔断的熔断元件FSB。并且，熔断元件FSA，FSB的每个能够适用通常的熔断元件。

如图1所示，实施方式1中的电源系统5中，配置继电器SMR1，SMR2，使得对应于电池BA的放电电流(IB＞0，也称为动力运行电流)，以及充电电流(IB＜0，也称为再生电流)的每个，电池BA的正极侧继电器以及负极侧继电器的电流切断特性(断开容易方向/断开困难方向)统一。代表性的，如图6，7中举例说明的那样，连接继电器SMR1，SMR2，使得正极侧继电器以及负极侧继电器的各个中，放电时(IB＞0)的电流方向为断开容易方向，另一方面，充电时(IB＜0)的电流方向为断开困难方向。

配置对应于电池BB的正极侧继电器SR1以及负极侧继电器SR2，使得与继电器SMR1，SMR2的电流切断特性(断开容易方向/断开困难方向)一致。也就是说，图6中的例子中，连接继电器SR1，SR2，使得正极侧继电器以及负极侧继电器的各个中，放电时(IB＞0)的电流方向为断开容易方向，另一方面，充电时(IB＜0)的电流方向为断开困难方向。

并且，也可以连接继电器SMR1，SMR2，SR1，SR2，使得相对于图6，7的例示连接方向相反，也就是电流切断特性(断开容易方向/断开困难方向)分别相反。此时，关于电池BA以及电池BB的每个，充电时(IB＜0)的电流方向在各继电器中成为断开容易方向。

图6表示了升压转换器12A的上臂元件中发生了短路故障的情况下的短路电流200a的发生形态。

上臂元件的短路故障发生时，存在通过包含发生了短路故障的上臂元件(升压转换器12A内)和其他的升压转换器(升压转换器12B)的上臂二极管的线路，电池BA，BB间的短路电流200a产生的可能性。图6的例子中，电池BB的输出电压比电池BA的输出电压高的时候，短路电流200a发生。

短路电流200a的路径中存在短路电流200a是断开容易方向的继电器(图6中SR1，SR2)，和短路电流200a是断开困难方向的继电器(图6中SMR1，SMR2)的2个种类。具体的是，如图6所示的结构中，上臂元件的短路故障时，在对应于发生了短路故障的升压转换器侧(短路侧)的正极侧以及负极侧继电器中，短路电流200a在断开困难方向上流动，另一方面，在对应于其他的升压转换器侧(非短路侧)的正极侧以及负极侧继电器中，短路电流200a在断开容易方向上流动。

并且，假设在升压转换器12B的上臂元件上发生了短路故障的情况下，图6中相反方向的短路电流200a发生。此时，也能够理解存在短路电流200a的方向是断开容易方向的继电器(SMR1，SMR2)和短路电流200a是断开困难方向的继电器(SR1，SR2)。

如此，实施方式一的电源系统5中，先断开短路电流200a在断开容易方向上流动的继电器组，并且在上述继电器组的断开后断开剩余的继电器组，能够去掉切断断开困难方向的短路电流的继电器。

图7中表示在升压转换器12A的下臂元件中发生了短路故障的情况下的短路电流200b的发生方式。

参照图7，下臂元件的短路故障时，对应于发生了短路故障的升压转换器12A的电池BA放电的短路电流200b发生。然后，此短路电流200b，分别在继电器SMR1，SMR2中在断开容易方向上产生。另一方面，对应于升压转换器12B的继电器SR1，SR2上，不流过短路电流。

此处，短路电流200b，因为在电池内发生，通常能够通过熔断元件FSA的熔断切断。如此，考虑到熔断元件FSA的存在，没有必要冒着熔敷的危险断开继电器SMR1，SMR2。

与图7中相反，在升压转换器12B的下臂元件中发生了短路故障时，能够理解由于电池BB的放电发生的短路电流200b，分别在继电器SR1，SR2中在断开容易方向上产生。另一方面，对应于升压转换器12B的继电器SMR1，SMR2上，不流过短路电流。

也就是说，下臂元件上的短路故障的情况下，等待熔断元件的断路(熔断)之后，断开发生了短路故障的升压转换器侧(短路侧)的正极侧以及负极侧继电器是理想的。具体的是，从检测到下臂元件的短路故障之后，与通过各继电器SMR1，SMR2，SR1，SR2能够切断的上限电流值使熔断元件FSA，FSA断路(熔断)需要的时间相当的预定时间经过之前，维持短路电流200b流过的继电器SMR1，SMR2的导通，并且在经过该预定时间之后断开该继电器是理想的。如此，能够避免在处于能够期待由熔断元件FSA，FSB切断短路电流的状态时，短路电流大的状态下无谓的断开继电器。

图8中表示图6和图7中说明的上臂元件短路故障时继电器断开控制和下臂短路故障时继电器断开控制的波形图。

参照图8，时刻t0检测到短路故障，对此进行响应，首先在时刻t1，对升压转换器12A，12B以及变换器14，22产生栅极切断指令。如此，对于构成升压转换器12A，12B以及变换器14，22的各个开关元件，产生关闭指令。

上臂短路故障时，如图6中说明的，在对应于发生了短路故障的升压转换器的短路侧继电器的各个中，短路电流200a在断开困难方向流动，另另一方面，对应于其他的升压转换器的非短路侧继电器的各个中，短路电流200a在断开容易方向流动。

如此，控制装置30，生成控制信号CONT1～CONT4，使得首先在时刻t2，指示短路电流200a在断开容易方向流动的继电器(非短路侧继电器)的断开之后，确认了短路电流的切断之后，时刻t3中，指示剩余的继电器，也就是说，短路电流200a的方向为断开困难方向的继电器(短路侧继电器)的断开。

并且，下臂短路故障时，如图7中说明的，在对应于发生了短路故障的升压转换器的短路侧的各继电器中，短路电流200b在断开容易方向产生，另一方面，对应于其他的升压转换器的非短路侧的各继电器中，不产生短路电流。进一步的，短路电流200b通过电池BA或者电池BB的短路放电而生成，存在能够通过熔断元件FSA，FSB的熔断而切断的可能性。

如此，对于短路侧继电器的每个，控制装置30生成控制信号CONT1，2或者CONT3，4，使得从检测到短路故障的时刻t0开始直到经过了预定时间Tfs的时刻t4之间维持导通状态，另一方面，时刻t4时发出断开指令。并且，预定时间TFS，能够从各继电器SMR1，SMR2，SR1，SR2的额定(能够切断的上限电流)以及熔断元件FSA，FSB的额定计算。也就是说，预定时间Tfs对应于该上限电流使熔断元件FSA，FSB熔断需要的时间设定。

关于非短路侧继电器的每个，由于没有短路电流流动，检测到短路故障后，也就是，时刻t0以后断开定时是能够任意的设定。例如，也可以与短路侧继电器统一定时地断开，也可以响应短路故障的检测而立刻断开。或者，也可以通过不断开而维持导通(导通状态)，继续从对应的蓄电装置供给电力。

在实施方式1中电源系统5中短路故障发生时，通过确定发生了短路故障的升压转换器和确定上臂元件以及下臂元件的哪一个中发生了短路故障的组合，区别4种故障模式。进一步的，分别对应于此4种故障模式，按照图8所示的4种断开模式，控制继电器SMR1，SMR2，SR1，SR2的断开。

由于电源系统5中各继电器SMR1，SMR2，SR1，SR2的连接方向(断开容易方向/断开困难方向)是预先确定的，所以关于上述4种故障模式，能够预先设定按照图8的各继电器SMR1，SMR2，SR1，SR2的断开模式。也就是说，能够对应于哪一个开关元件中发生了短路故障，选择图8中说明了的合适的断开模式，并且生成控制信号CONT1～CONT4，使得以按照选择了的断开模式的定时以及/或者顺序使各继电器SMR1，SMR2，SR1，SR2断开。

图9是具体的表示实施方式一中的继电器断开控制，也就是图5中的步骤S200以及S300的处理过程的流程图。

参照图9，控制装置30，通过步骤S210，判别步骤S200检测到的短路故障是在上臂元件以及下臂元件中的哪一个发生了。然后，上臂短路故障时，S210判定为是，下臂短路故障时，S210判定为否。

上臂短路故障时(S210的是判定时)，控制装置30进行处理到步骤S310a，向变换器14，22以及升压转换器12A，12B发出栅极切断指令。如此，向各个开关元件，发出关闭指令。

接着，控制装置30，通过步骤S320a，断开短路电流在断开容易方向上流动的继电器(此处，非短路侧继电器)的每个。具体的是，控制装置30，生成控制信号CONT1～CONT4，使得在升压转换器12A中发生了上臂短路故障的时候，断开作为非短路侧继电器的继电器SMR1，SMR2，另一方面，在升压转换器12B中发生了上臂短路故障的时候，使作为非短路侧继电器的继电器SR1，SR2断开。

进一步的，控制装置30，通过步骤S330a，对是否完成了步骤S320中指示的短路侧继电器的断开，根据预定条件是否成立判定。

例如，通过步骤S330a的判定，在检测到对表示通过步骤S320a指令了断开的继电器的接点间是开放的信号，此外，混合动力车辆1的车速＝0并且发动机4是停止了的状态，即成为短路电流没发生的状态时判定为是，此外的时候判定为否。

控制装置30，在步骤S330a判定为是的时候，进行处理到步骤S340，断开短路电流的方向是断开困难方向的继电器(此处是短路侧继电器)的每个。也就是说，控制装置生成控制信号CONT1～CONT4，使得升压转换器12A中发生了上臂短路故障的时候，断开作为短路侧继电器的继电器SR1，SR2，另一方面，升压转换器12B中发生了上臂短路故障的时候，断开作为短路侧继电器的继电器SMR1，SMR2。

另一方面，在步骤S330a的条件成立之前(S330a的判定为否时)，待机步骤S340a的处理。

如此，上臂短路故障时，能够通过在断开容易方向连接的继电器的断开切断短路电流，并且在平息短路电流之后，断开切断时的熔敷相对容易发生、在断开困难方向连接的继电器。

控制装置30，在下臂短路故障时(S210的判定为否时)，通过步骤S310b，与步骤S310a同样的，向变换器14，22以及升压转换器12A，12B发出栅极切断指令。然后，控制装置30，通过步骤S320b，对应于通过短路电流的通过使熔断元件FSA或者FSB熔断需要的时间，设定预定时间Tfs。关于设定时间Tfs的设定方法，如上述那样，所以不再重复说明。

进一步的，控制装置30在步骤S330b中，判定是否从检测到短路故障的时刻(图8的时刻t0)开始，经过了由步骤S320b设定的预定时间Tfs。然后，经过了预定时间Tfs的时候(S330b判定为是时)，控制装置30，进行处理到步骤S340，断开短路侧继电器的每个。具体的是，控制装置30，生成控制信号CONT1～CONT2，使得在升压转换器12A中发生了下臂短路故障的时候，断开作为短路侧继电器的继电器SMR1，SMR2，另一方面，在升压转换器12B发生了下臂短路故障的时候，断开作为短路侧继电器的继电器SR1，SR2。

另一方面，从检测到短路故障的时刻开始，直到经过预定时间Tfs之间(S330b的判定为否时)，待机步骤S340b的处理。

如此，下臂短路故障时，能够等待通过电池内的短路电流发生，使得对应于电池短路电流设置的熔断元件FSA，FSB的熔断之后，尝试继电器断开。如此，能够防止在短路电流大的状态时，由于无谓的断开继电器熔敷故障发生。

通过如上说明的继电器断开控制，能够按照对应于短路故障了的开关元件选择的断开模式，按照合适的断开顺序以及/或者断开定时控制多个通断器(继电器)的断开。此结果是，因为能够抑制在短路电流的切断时继电器上产生电弧或者能量的总量，能够防止切断时熔敷故障的发生。

特别是实施方式一，通过主电压转换器(升压转换器12A)以及副电压转换器(升压转换器12B)的配置，可以并联的使用主蓄电单元(电池BA)以及副蓄电单元(电池BB)的电源系统5(图1)的结构中，短路故障的发生时，能够通过合适的控制继电器SMR1，SMR2，SR1，SR2的断开顺序以及/或者断开定时，防止继电器的断开时熔敷故障发生。

并且，图1中，虽然以可以并联的使用2个蓄电单元(电池BA，BB)的结构进行示例，但是，对于将3个以上的蓄电单元并联连接于通断器(继电器)以及电压转换器(升压转换器)的电源系统，也可以使用实施方式一的继电器断开控制。

如此的结构中，对应于各个蓄电单元，设置与继电器SMR1，SR1同样的正极侧继电器以及与继电器SMR2，SR2同样的负极侧继电器，通过使对于各个蓄电单元的上述各个继电器的连接方向与实施方式一同样，对于上臂元件的短路故障时蓄电单元间发生的短路电流，会存在断开困难方向上连接的继电器以及断开容易方向上连接的继电器的2个种类。如此，关于分别对应于多个蓄电单元配置的正极侧继电器以及负极侧继电器的断开顺序，能够与图8所示的同样的设定。

同样的，对于下臂元件的短路故障时在单一蓄电单元内发生的短路电流，因为与实施方式一(图7)同样的，所以关于分别对应于多个蓄电单元配置的正极侧继电器以及负极侧继电器的断开定时，能够与图8所示的同样的设定。

【实施方式二】

图10是表示本发明的实施方式二中电动车辆的电源系统的结构的图。

参照图10，实施方式二的电源系统5#与图1所示的电源系统5的结构进行比较，“蓄电装置”是由单一的蓄电单元即电池BA构成的点是不同的。如此，电源系统5#中，从电源系统5的结构中，省略了电池BB和对应于电池BB的电路要素(代表性的是，升压转换器12B以及继电器SR1，SR2)的配置。图10的此外的结构，因为与图1同样，不再反复详细的说明。

如此，展示电源系统5#中分别对应于单一的蓄电单元(电池BA)的正极以及负极设置的继电器SMR1，SMR2的断开控制。

并且，电源系统5#中，继电器SMR1，SMR2的连接方向(断开容易方向/断开困难方向)，与电源系统5(图1)中不同。也就是说，实施方式二的电源系统5#中，确定继电器SMR1，SMR2的连接方向，使得对于电池BA的放电电流(IB＞0)以及充电电流(IB＜0)的每个，电池BA的正极侧继电器以及负极侧继电器的电流切断特性(断开容易方向/断开困难方向)不同。

代表性的，图10～图12中示例的那样，配置继电器SMR1，SMR2，使得放电时(IB＞0)的电流方向，成为正极侧继电器SMR1的断开容易方向，另一方面，成为负极侧继电器SMR2的断开困难方向。并且，关于继电器SMR1，SMR2，也可以与图10～图12中示例分别相反的方向配置，使电流切断特性(断开容易方向/断开困难方向)相反。

图11以及图12是表示图10所示的电源系统5#的升压转换器12A上臂短路故障时以及下臂短路故障时的各自的短路电流的方向的电路图。

参照图11，上臂元件的短路故障发生时，从供电线PL2向接地线SL，经由上臂元件(开关元件)Q1以及电池BA，形成短路电流200c的路径。短路电流200c，在正极侧以及负极侧继电器的一方以及另一方中，分别在断开容易方向以及断开困难方向流动。图11的例子中，短路电流200c，在负极侧的继电器SMR2中在断开容易方向流动，另一方面，正极侧的继电器SMR1中在断开困难方向流动。

参照图12，下臂元件的短路故障发生时，由于电池BA的放电发生短路电流200d。电源系统5#中，短路电流200d，在正极侧以及负极侧继电器的一方以及另一方中，分别在断开容易方向以及断开困难方向流动。图12的例子中，短路电流200d，在正负极侧的继电器SMR1中在断开容易方向流动，另一方面，在负极侧的继电器SMR2中在断开困难方向流动。

如此，电源系统5#中，上臂元件以及下臂元件的哪一个发生了短路故障的时候，正极侧以及负极侧继电器的各自中，电流切断特性(断开容易方向/断开困难方向)不同。进一步的，上臂元件中发生了上短路故障的情况和下臂元件中发生了短路故障的情况，短路电流的方向不同。

如此，按照实施方式二的电源系统中的继电器断开控制，如图13所示的执行。

参照图13，控制装置，通过步骤S210，判别步骤S200检测到的短路故障是在上臂元件以及下臂元件中的哪一个发生了。然后，上臂短路故障时，S210判定为是，下臂短路故障时，S210判定为否。

上臂短路故障时(S210的判定为是时)，控制装置30进行处理到步骤S310a，向变换器14，22以及升压转换器12A，12B发出栅极切断指令。如此，向各个开关元件发出关闭指令。

接着，控制装置30，通过步骤S360a，断开再生方向(IB＜0)的短路电流200c(图11)为断开容易方向的负极侧的继电器SMR2，然后，通过步骤S370a，断开短路电流200c为断开困难方向的相反侧(正极侧)的继电器SMR1。

另一方面，控制装置30，在上臂短路故障时(S210判定为否时)，通过步骤S310b，与步骤S310a同样的，向变换器14，22以及升压转换器12A发出栅极切断指令之后，通过步骤S360b，断开动力运行方向(IB＞0)的短路电流200d(图12)为容易方向的正极侧的继电器SMR1。然后，控制装置30，在之后，通过步骤S370a，断开短路电流200d为断开困难方向的相反侧(负极侧)的继电器SMR2。

并且，在步骤S360a以及S370a之间，并且S360b以及S370b之间，可以设置与图9的S330a同样的步骤。如此，能够在通过对于短路电流在断开容易方向上连接的继电器的断开平息短路电流之后，断开在断开困难方向上连接的继电器。

图14是表示说明如图13所示的实施方式二中继电器断开控制的波形图。

参照图14，按照实施方式二的继电器断开控制，在时刻t0检测到短路故障时，与图8同样的，首先在时刻t1产生栅极切断指令。如此，对于构成升压转换器12A以及变换器14，22的各个开关元件，产生关闭指令。

之后，控制装置30生成控制信号CONT1，CONT2，使得在时刻t2首先断开短路电流在断开容易方向上流动的继电器。也就是说，时刻t2中，下臂短路故障时对于正极侧的继电器SMR1发出断开指令，另一方面，上臂短路故障时对于负极侧的继电器SMR2发出断开指令。

控制装置30，生成控制信号CONT1，CONT2，使得在断开了断开容易方向的继电器之后的时刻t3时，断开相反侧的继电器。也就是说，时刻t3中，下臂短路故障时对于负极侧的继电器SMR2发出断开指令，上臂短路故障时对于正极侧的继电器SMR1发出断开指令。

如此的实施方式二中，使用单一的蓄电装置(电池BA)的电源系统5#(图10)的结构中，升压转换器12A的短路故障发生时，通过确定上臂元件以及下臂元件的哪一个发生了短路故障，区别2种的故障模式。进一步的，按照分别对应于此2种故障模式的图14所示的2种断开模式，控制继电器SMR1，SMR2的断开。2种断开模式之间，继电器的断开顺序不同。

通过按照各自的断开模式，因为能够首先断开短路电流在断开容易方向上流动的继电器，能够适当的控制在短路电流切断时继电器的断开顺序。

如以上的说明，根据实施方式一、二中电源系统中的继电器断开控制，按照对应于短路故障了的开关元件选择的断开模式，能够依照合适的断开顺序以及/或者断开定时控制多个通断器(继电器)的断开。此结果是，因为能够抑制在短路电流的切断时在继电器产生的电弧或者能量的总量，防止切断时熔敷故障的发生。

并且，图1，10中作为电动车辆的代表例示出了混合动力车辆，但是，本发明的适用是没有限定为如此的结构。也就是说，对于与图1，10不同的混合动力结构的混合动力车辆，本发明也是能够适用的，并且，对于没有搭载发动机的电动汽车或者燃料电池汽车等，只要是具有多个通断器的电源系统的电动车辆，本发明也能够适用。

此处展示的实施方式，所有的点均为示例，绝对不能认为是对本发明的限制。本发明的范围不是上述的实施例中的说明，而是根据权利要求的范围示出，与权利要求的范围均等的意义以及范围内的所有变更均包含其中。

本发明能够适用于具有包含多个通断器(继电器)而构成的电源系统的电动车辆。

标号的说明

1混合动力车辆，2车轮，3动力分配机构，4发动机，5，5#电源系统，6电池充电用转换器(充电装置)，8商用电源，10A，10B，13，21A，21B电压传感器，12A，12B升压转换器，14，22变换器，15U相臂，16V相臂，17W相臂，24，25电流传感器，30控制装置，39A，39B通断装置，200a～200d短路电流，BA电池(主蓄电单元)，BB电池(副蓄电单元)，C1，C2，CH平滑用电容，CONT1～CONT4控制信号(继电器)，D1～D8二极管，FSA，FSB熔断元件(电池)，I1断开容易方向(继电器)，I2断开困难方向(继电器)，IGON启动信号，L1电抗器，MCRT1，MCRT2马达电流值，MG1，MG2电动发电机，N1，N2，节点，PL1A，PLB电源线，PL2供电线，PWU，PWUA，PWUB，PWD，PWDA，PWDB控制信号(转换器)，PWMI，PWMI1，PWMI2，PWMC，PWMC1，PWMC2，控制信号(转换器)，Q1～Q8开关元件，SL接地线，SMR1，SMR2，SR1，SMR2，继电器(通断器)，Tfs预定时间，VBA，VBB，VLA，VLB，VH直流电压。

Claims (16)

1.一种电动车辆的电源系统，是搭载了产生车辆驱动动力的马达(MG2)的电动车辆(1)的电源系统，包括：

蓄电装置(BA，BB)；

向驱动控制所述马达的变换器(22)进行供电的供电线(PL2)；

包含多个开关元件(Q1，Q2)而构成，构成为通过所述多个开关元件的导通断开控制，在所述蓄电装置以及所述供电线之间进行双向的电压转换的电压转换器(12A，12B)；以及

分别连接在所述蓄电装置的正极以及负极与所述电压转换器之间的多个通断器(SMR1，SMR2，SR1，SR2)，

所述多个通断器分别构成为具有：相对容易切断电流的第一电流方向(I1)和相对难以切断电流的第二电流方向(I2)，

具备用于控制所述多个通断器的导通断开的控制装置(30)，

所述控制装置，在各个所述通断器的导通状态时在所述电压转换器中发生了短路故障的情况下，控制所述多个通断器的断开，使得根据所述多个开关元件中的哪一个开关元件发生了短路故障，改变所述多个通断器的断开顺序以及断开定时中的至少一方。

2.如权利要求1所述的电动车辆的电源系统，其中，

所述蓄电装置包含主蓄电单元(BA)和副蓄电单元(BB)，

所述电压转换器包含：

在所述主蓄电单元(BA)和所述供电线(PL2)之间设置的主电压转换器(12A)；以及

在所述副蓄电单元(BB)和所述供电线之间设置的副电压转换器(12B)，

所述多个通断器包含：

在所述主蓄电单元的正极和所述主电压转换器之间插置连接的第一通断器(SMR1)；

在所述主蓄电单元的负极和所述主电压转换器之间插置连接的第二通断器(SMR2)；

在所述副蓄电单元的正极和所述副电压转换器之间插置连接的第三通断器(SR1)；以及

在所述副蓄电单元的负极和所述副电压转换器之间插置连接的第四通断器(SR2)，

所述第一通断器以及所述第三通断器，以使得来自所述正极的输出电流的方向成为所述第一电流方向以及所述第二电流方向(I1，I2)中的一方的方式插置连接，并且所述第二通断器以及所述第四通断器，以使得向所述负极的输入电流的方向成为所述第一电流方向以及所述第二电流方向中的所述一方的方式插置连接。

3.如权利要求2所述的电动车辆的电源系统，其中，

所述主电压转换器包含：

在经由所述第一通断器(SMR1)电连接到所述主蓄电单元(BA)的正极的第一节点(N1)和供电线(PL2)之间电连接的第一开关元件(Q1)；以及

在经由所述第二通断器(SMR2)电连接到所述主蓄电单元的负极的接地布线(SL2)和所述第一节点之间电连接的第二开关元件(Q2)，

所述副电压转换器包含：

在经由所述第三通断器(SR1)电连接到所述副蓄电单元(BB)的正极的第二节点(N2)和供电线之间电连接的第三开关元件(Q1)；以及

在经由所述第四通断器(SR2)电连接到所述副蓄电单元的负极的所述接地布线和所述第二节点之间电连接的第四开关元件(Q2)，

所述控制装置(30)，在所述第一开关元件或者所述第三开关元件(Q1)中发生了短路故障的情况下，控制所述第一通断器到所述第四通断器的断开，使得对包含于短路路径的通断器，使短路电流(200a，200b)的方向是所述第一电流方向(I1)的通断器先断开，并且在该断开之后使所述短路电流的方向是所述第二电流方向(I2)的通断器断开。

4.如权利要求2所述的电动车辆的电源系统，其中，还包括：

构成为在所述主蓄电单元(BA)的过电流通过时断路的第一熔断元件(FSA)；以及

构成为在所述副蓄电单元(BB)的过电流通过时断路的第二熔断元件(FSB)，

所述主电压转换器包含：

在经由所述第一通断器(SMR1)电连接到所述主蓄电单元(BA)的正极的第一节点(N1)和供电线(PL2)之间电连接的第一开关元件(Q1)；以及

在经由所述第二通断器(SMR2)电连接到所述主蓄电单元的负极的接地布线(SL2)和所述第一节点之间电连接的第二开关元件(Q2)，

所述副电压转换器包含：

在经由所述第三通断器(SR1)电连接到所述副蓄电单元(BB)的正极的第二节点(N2)和供电线之间电连接的第三开关元件(Q1)；以及

在经由所述第四通断器(SR2)电连接到所述副蓄电单元的负极的所述接地布线和所述第二节点之间电连接的第四开关元件(Q2)，

所述控制装置(30)，在所述第二开关元件或者所述第四开关元件(Q2)中发生了短路故障的情况下，控制所述第一通断器到所述第四通断器的断开，使得对包含于短路路径的通断器，在从所述短路故障的发生时刻(t0)起直到经过预定时间(Tfs)的期间维持为导通状态，并且在经过所述预定时间后断开。

5.如权利要求4所述的电动车辆的电源系统，其中，

所述预定时间(Tfs)，与通过各个所述通断器(SMR1，SMR1，SR1，SR2)的切断能力上限电流使得各个所述熔断元件(FSA，FSB)断路之前的时间对应地预先设定。

6.如权利要求1所述的电动车辆的电源系统，其中，

所述蓄电装置由单一的蓄电单元(BA)构成，

所述多个通断器包含：

在所述蓄电单元(BA)的正极和所述电压转换器之间插置连接的第一通断器(SMR1)；以及

在所述蓄电单元的负极和所述电压转换器之间插置连接的第二通断器(SMR2)，

所述第一通断器以使得来自所述正极的输出电流的方向成为所述第一电流方向以及所述第二电流方向(I1，I2)中的一方的方式插置连接，并且所述第二通断器以使得向所述负极的输入电流的方向成为所述第一电流方向以及所述第二电流方向中的另一方的方式插置连接。

7.如权利要求6所述的电动车辆的电源系统，其中，

所述电压转换器(12A)包含：

在经由所述第一通断器(SMR1)电连接到所述蓄电单元(BA)的正极的第一节点(N1)和供电线(PL2)之间电连接的第一开关元件(Q1)；以及

在经由所述第二通断器(SMR2)电连接到所述蓄电单元的负极的接地布线(SL2)和所述第一节点之间电连接的第二开关元件(Q2)，

所述控制装置(30)，在所述第一开关或者所述第二开关元件中发生了短路故障的情况下，控制所述第一通断器以及所述第二通断器的断开，使得短路电流(200c，200d)的方向是所述第一电流方向(I1)的通断器先断开，并且在该断开之后使所述短路电流的方向是所述第二电流方向的通断器断开。

8.如权利要求1所述的电动车辆的电源系统，其中，

所述蓄电装置包含多个蓄电单元(BA，BB)，

所述电压转换器(12A，12B)在各个所述多个蓄电单元和所述供电线(PL2)之间分别设置，

所述多个通断器包含：

在各个所述蓄电单元的正极和对应于该蓄电单元的所述电压转换器之间分别插置连接的多个正极侧通断器(SMR1，SR1)；以及

在各个所述蓄电单元的正极和对应于该蓄电单元的所述电压转换器之间分别插置连接的多个负极侧通断器(SMR2，SR2)，

所述电压转换器包含：

在经由对应的所述正极侧通断器电连接到对应的所述蓄电单元的正极的第一节点(N1，N2)和供电线(PL2)之间电连接的第一开关元件(Q1)；以及

在经由对应的所述负极侧通断器电连接到对应的所述蓄电单元的负极的接地布线和所述第一节点之间电连接的第二开关元件(Q2)，

各个所述正极侧通断器以使得来自所述正极的输出电流的方向成为所述第一电流方向以及所述第二电流方向(I1，I2)中的一方的方式插置连接，并且，各个所述负极侧通断器以使得向所述负极的输入电流的方向成为所述第一电流方向以及所述第二电流方向中的一方的方式插置连接，

所述控制装置，控制所述多个正极侧通断器以及所述多个负极侧通断器的断开，使得在所述第一开关元件中发生了短路故障的情况下，对包含于短路路径的通断器，使短路电流(200a，200b)的方向是所述第一电流方向(I1)的通断器先断开，并且在该断开之后使所述短路电流的方向是所述第二电流方向(I2)的通断器断开，另一方面，在所述第二开关元件中发生了短路故障的情况下，对包含于短路路径的通断器，在从所述短路故障的发生时刻(t0)起直到经过预定时间(Tfs)的期间维持为导通状态，并且在经过所述预定时间后断开。

9.一种电动车辆的电源系统的控制方法，是搭载了产生车辆驱动动力的马达(MG2)的电动车辆(1)的电源系统的控制方法，

所述电源系统包括：

蓄电装置(BA，BB)；

向驱动控制所述马达的变换器(22)进行供电的供电线(PL2)；

包含多个开关元件(Q1，Q2)而构成，构成为通过所述多个开关元件的导通断开控制，在所述蓄电装置以及所述供电线之间进行双向的电压转换的电压转换器(12A，12B)；以及

分别连接在所述蓄电装置的正极以及负极与所述电压转换器之间的多个通断器(SMR1，SMR2，SR1，SR2)，

所述多个通断器分别构成为具有：相对容易切断电流的第一电流方向(I1)和相对难以切断电流的第二电流方向(I2)，

所述控制方法包含：

在各个所述通断器的导通状态时在所述电压转换器中发生了短路故障的情况下，区分所述多个开关元件中的哪一个开关元件发生了短路故障的步骤(S200)；以及

控制所述多个通断器的断开，使得根据哪一个开关元件发生了短路故障而改变所述多个通断器的断开顺序以及断开定时中的至少一方的步骤(S300)。

10.如权利要求9所述的电动车辆的电源系统的控制方法，其中，

所述蓄电装置包含主蓄电单元(BA)和副蓄电单元(BB)，

所述电压转换器包含：

在所述主蓄电单元(BA)和所述供电线(PL2)之间设置的主电压转换器(12A)；以及

在所述副蓄电单元(BB)和所述供电线之间设置的副电压转换器(12B)，

所述多个通断器包含：

在所述主蓄电单元的正极和所述主电压转换器之间插置连接的第一通断器(SMR1)；

在所述主蓄电单元的负极和所述主电压转换器之间插置连接的第二通断器(SMR2)；

在所述副蓄电单元的正极和所述副电压转换器之间插置连接的第三通断器(SR1)；以及

在所述副蓄电单元的负极和所述副电压转换器之间插置连接的第四通断器(SR2)，

所述第一通断器以及所述第三通断器，以使得来自所述正极的输出电流的方向成为所述第一电流方向以及所述第二电流方向(I1，I2)中的一方的方式插置连接，并且所述第二通断器以及所述第四通断器，以使得向所述负极的输入电流的方向成为所述第一电流方向以及所述第二电流方向中的所述一方的方式插置连接。

11.如权利要求10所述的电动车辆的电源系统的控制方法，其中，

所述主电压转换器包含：

在经由所述第一通断器(SMR1)电连接到所述主蓄电单元(BA)的正极的第一节点(N1)和供电线(PL2)之间电连接的第一开关元件(Q1)；

在经由所述第二通断器(SMR2)电连接到所述主蓄电单元的负极的接地布线(SL2)和所述第一节点之间电连接的第二开关元件(Q2)，

所述副电压转换器包含：

在经由所述第三通断器(SR1)电连接到所述副蓄电单元(BB)的正极的第二节点(N2)和供电线之间电连接的第三开关元件(Q1)；以及

在经由所述第四通断器(SR2)电连接到所述副蓄电单元的负极的所述接地布线和所述第二节点之间电连接的第四开关元件(Q2)，

所述区别的步骤(S200)包含：

判断在所述第一开关元件或者所述第三开关元件(Q1)和所述第二开关元件或者所述第四开关元件(Q2)的哪一个中发生了短路故障的步骤(S210)，

所述控制的步骤(S300)包含：

在所述第一开关元件或者所述第三开关元件(Q1)中发生了短路故障的情况下，对包含于短路路径的通断器，使短路电流(200a，200b)的方向是所述第一电流方向(I1)的通断器先断开的步骤(S320a)；以及

在该先断开之后使所述短路电流的方向是所述第二电流方向(I2)的通断器断开的步骤(S340a)。

12.如权利要求10所述的电动车辆的电源系统的控制方法，其中，

所述电源系统还包括：

构成为在所述主蓄电单元(BA)的过电流通过时断路的第一熔断元件(FSA)；以及

构成为在所述副蓄电单元(BB)的过电流通过时断路的第二熔断元件(FSB)，

所述主电压转换器包含：

在经由所述第一通断器(SMR1)电连接到所述主蓄电单元(BA)的正极的第一节点(N1)和供电线(PL2)之间电连接的第一开关元件(Q1)；以及

在经由所述第二通断器(SMR2)电连接到所述主蓄电单元的负极的接地布线(SL2)和所述第一节点之间电连接的第二开关元件(Q2)，

所述副电压转换器包含：

在经由所述第三通断器(SR1)电连接到所述副蓄电单元(BB)的正极的第二节点(N2)和供电线之间电连接的第三开关元件(Q1)；以及

在经由所述第四通断器(SR2)电连接到所述副蓄电单元的负极的所述接地布线和所述第二节点之间电连接的第四开关元件(Q2)，

所述区别的步骤(S200)包含：

判断在所述第一开关元件或者所述第三开关元件(Q1)和所述第二开关元件或者所述第四开关元件(Q2)的哪一个中发生了短路故障的步骤(S210)，

所述控制的步骤(S300)包含：

在所述第二开关元件或者所述第四开关元件(Q2)中发生了短路故障的情况下，对包含于短路路径的通断器，在从所述短路故障的发生时刻(t0)起直到经过预定时间(Tfs)的期间维持为导通状态的步骤(S320a，S330b)；以及

在经过所述预定时间后断开包含于所述短路路径的通断器的步骤(S340b)。

13.如权利要求12所述的电动车辆的电源系统的控制方法，其中，

所述预定时间(Tfs)与通过各个所述通断器(SMR1，SMR1，SR1，SR2)的切断能力上限电流使得各个所述熔断元件(FSA，FSB)断路之前的时间对应地预先设定。

14.如权利要求9所述的电动车辆的电源系统的控制方法，其中，

所述蓄电装置由单一的蓄电单元(BA)构成，

所述多个通断器包含：

在所述蓄电单元(BA)的正极和所述电压转换器之间插置连接的第一通断器(SMR1)；以及

在所述蓄电单元的负极和所述电压转换器之间插置连接的第二通断器(SMR2)，

所述第一通断器以使得来自所述正极的输出电流的方向成为所述第一电流方向以及所述第二电流方向(I1，I2)中的一方的方式插置连接，并且所述第二通断器以使得向所述负极的输入电流的方向成为所述第一电流方向以及所述第二电流方向中的另一方的方式插置连接。

15.如权利要求14所述的电动车辆的电源系统的控制方法，其中，

所述电压转换器(12A)包含：

在经由所述第一通断器(SMR1)电连接到所述蓄电单元(BA)的正极的第一节点(N1)和供电线(PL2)之间电连接的第一开关元件(Q1)；以及

在经由所述第二通断器(SMR2)电连接到所述蓄电单元的负极的接地布线(SL2)和所述第一节点之间电连接的第二开关元件(Q2)，

所述区别的步骤(S200)包含：在所述第一开关元件或所述第二开关元件中发生了短路故障的情况下，判断在所述第一开关元件或者所述第二开关元件的哪一个中发生了短路故障的步骤(S210)，

所述控制的步骤(S300)包含：

根据所述判断的步骤的判断结果，使短路电流(200c，200d)的方向是所述第一电流方向(I1)的通断器先断开的步骤(S360a，S360b)；以及

在该先断开之后使所述短路电流的方向是所述第二电流方向的通断器断开的步骤(S370a，S370b)。

16.如权利要求9所述的电动车辆的电源系统的控制方法，其中，

所述蓄电装置(BA，BB)包含多个蓄电单元，

所述电压转换器(12A，12B)在各个所述多个蓄电单元和所述供电线(PL2)之间分别设置，

所述多个通断器包含：

在各个所述蓄电单元的正极和与该蓄电单元对应的所述电压转换器之间分别插置连接的多个正极侧通断器(SMR1，SR1)；以及

在各个所述蓄电单元的正极和与该蓄电单元对应的所述电压转换器之间分别插置连接的多个负极侧通断器(SMR2，SR2)，

所述电压转换器包含：

在经由对应的所述正极侧通断器电连接到对应的所述蓄电单元的正极的第一节点(N1，N2)和供电线(PL2)之间电连接的第一开关元件(Q1)；以及

在经由对应的所述负极侧通断器电连接到对应的所述蓄电单元的负极的接地布线和所述第一节点之间电连接的第二开关元件(Q2)，

各个所述正极侧通断器以使得来自所述正极的输出电流的方向成为所述第一电流方向以及所述第二电流方向(I1，I2)中的一方的方式插置连接，并且各个所述负极侧通断器以使得向所述负极的输入电流的方向成为所述第一电流方向以及所述第二电流方向中的所述一方的方式插置连接，

所述区别的步骤(S200)包含：判断在所述第一开关元件(Q1)以及所述第二开关元件(Q2)的哪一个中发生了短路故障的步骤(S210)，

所述控制的步骤(S300)包含：

在所述第一开关元件中发生了短路故障的情况下，对包含于短路路径中的通断器，使短路电流(200a，200b)的方向是所述第一电流方向(I1)的通断器先断开的步骤(S320a)；

在该先断开之后使所述短路电流的方向是所述第二电流方向(I2)的通断器断开的步骤(S340a)；

在所述第二开关元件中发生了短路故障的情况下，对包含于短路路径的通断器，在从所述短路故障的发生时刻(t0)起直到经过预定时间(Tfs)的期间维持为导通状态的步骤(S320a，S330b)；以及

在经过所述预定时间后断开包含于所述短路路径的通断器的步骤(S340b)。

Images