CN104009665A

CN104009665A - 电源单元

Info

Publication number: CN104009665A
Application number: CN201410047184.7A
Authority: CN
Inventors: 野村敦
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2013-02-25
Filing date: 2014-02-10
Publication date: 2014-08-27
Also published as: JP2014166033A; US20140240872A1

Abstract

本发明涉及一种电源单元。电源单元（11）包括在正电极和负电极之间产生高电压的高电压源（HVS）、连接在正电极和负电极之间的平滑电容器（40）、包括相互串联连接的电阻器（51）和第一开关装置（52）并且连接在正电极和负电极之间的快速放电电路（50），和将第一开关装置（52）控制为接通状态和关断状态中的一个的放电控制电路（120）。当检测到在快速放电控制电路（120）控制第一开关装置（52）以保持第一开关装置（52）处于关断状态中的同时，电流通过电阻器（51）流动的异常状况时，高电压源（HVS）被控制以保持产生用于熔断电阻器（51）的给定的高电压。

Description

电源单元

技术领域

例如，本发明涉及一种用于向例如诸如用于驱动车辆的电动机和用于驱动机器的电动机的负载单元供应电力的电源单元。

背景技术

通常，用于向诸如驱动电动机的负载单元供应电力的电源单元经常包括诸如逆变器的开关电路。相应地，这种类型的电源单元经常包括平滑电容器。因为平滑电容器连接在电源单元的正电极和负电极之间，所以在电容器的相对端之间的电压是相对高的。因此，大量的电荷被存储在平滑电容器中。因此，当车辆、机器等发生异常时，期望快速地将平滑电容器放电（快速地释放存储在平滑电容器中的电荷）。

在涉及用于车辆的电源单元的相关技术的一个实例中，包括电阻器（电阻性元件）和开关装置（晶体管）的放电部（快速放电电路）与平滑电容器并联布置，并且当检测到车辆碰撞时，开关装置切换到接通（ON）状态。结果，在检测到车辆碰撞之后，平滑电容器快速地放电（例如见日本专利申请公报No.2012-186887（JP2012-186887A）。

然而，例如，如果使得放电部的开关装置进入短路故障状况中，在正电极和负电极之间的电压减小；因此，不能将足够的电力供应到负载单元。相应地，在负载单元是用于驱动车辆或者机器的电动机时，车辆或者机器不可以继续正常地操作。

发明内容

本发明提供一种电源单元，当平滑电容器在平滑电容器不应该放电的情况下经由放电部放电的异常状况被检测到时，该电源单元能够通过切断由放电部形成的放电电流路径来继续向负载单元供应电力。

本发明的一个方面涉及一种电源单元，该电源单元包括：高电压源，其向正电极和负电极产生高电压，从而向连接到正电极和负电极的负载单元供应电力；平滑电容器，其连接在正电极和负电极之间；放电部，其包括相互串联连接的电阻器和第一开关装置，并且其连接到正电极和负电极；和放电控制部，其将第一开关装置控制为接通（ON）状态和关断（OFF）状态中的一个，其中当第一开关装置处于接通状态中时，利用放电部将平滑电容器的电荷放电。

该电源单元进一步包括强制切断部，其当异常状况被检测到时，强制地切断由放电部形成的放电电流路径，在该异常状况中，在放电控制部控制第一开关装置从而保持第一开关装置处于关断状态中的情形中，电流通过电阻器流动。

利用以上布置，当上述异常状况被检测到时，强制切断部强制地切断放电电流路径；因此，在平滑电容器的端子之间的电压不减小，并且能够保持将电力供应到负载单元。

相应地，当电源单元被用作用于向作为负载单元的、用于驱动车辆的电动机供应电力的装置时，保持车辆行驶是可能的。

强制切断部可以被配置为，当异常状况被检测到时，控制高电压源，使得高电压源保持产生用于熔断放电部的电阻器的给定的高电压。

利用以上布置，当上述异常状况被检测到时，由于由电阻器产生的热，放电部的电阻器熔断，使得放电电流路径被切断；因此，在平滑电容器的端子之间的电压不减小，并且能够继续将电力供应到负载单元。

放电部可以包括与电阻器和第一开关装置串联连接的第二开关装置，并且强制切断部可以被配置为当异常状况被检测到时将第二开关装置从接通状态切换到关断状态。

利用以上布置，当上述异常状况被检测到时，第二开关装置被置于关断状态中；因此，在平滑电容器的端子之间的电压不减小，并且能够继续将电力供应到负载单元。

附图简要说明

将在下面参考附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义，其中类似的数字表示类似的元件，并且其中：

图1是示出根据本发明的第一实施例的车辆的电源单元、负载单元，和驱动单元的配置的概略视图；

图2是示意当图1所示的集成控制装置的CPU执行强制切断操作时执行的例程的流程图；

图3是对于解释设计图1所示的放电电阻器的方法而言有用的视图；

图4是示出根据本发明第二实施例的车辆的电源单元、负载单元，和驱动单元的配置的概略视图；并且

图5是示意当图4所示的集成控制装置的CPU执行强制切断操作时执行的例程的流程图。

具体实施方式

将参考附图描述根据本发明的每一个实施例的电源单元。每一个实施例的电源单元应用于混合动力车辆。然而，应该理解本发明还可以应用于诸如电动车辆和燃料电池车辆的车辆，和包括使用从高电压电源供应的电力的负载单元（例如，电动机）的系统，诸如机床、船只和航空器。

<第一实施例>

（配置）如在图1中所示，根据本发明的第一实施例的电源单元（也将称为“第一电源单元”）11被安装在混合动力车辆（也将称为“车辆”）10上。此外，负载单元12和驱动单元13安装在车辆10上。

电源单元11包括高电压源HVS、平滑电容器部SC，和放电部DCHG。

高电压源HVS包括蓄电池20、升压转换器30，和系统主继电器SMR1–SMR3。

蓄电池20是可充电/可放电二次电池，在该实施例中它是锂离子电池。蓄电池20向一对蓄电池端子P1、N1产生DC电力。蓄电池20利用从外部施加到该一对蓄电池端子P1、N1的电压充电。

升压转换器30具有一对低电压侧端子P2、N2，和一对高电压侧端子P3、N3。升压转换器30包括电容器31、电抗器32、第一晶体管（功率MOSFET）33、二极管34、第二晶体管（功率MOSFET）35，和二极管36。如在图1中所示，这些元件构成已知的升压斩波电路。

通过使用升压斩波电路，升压转换器30能够将“基本等于在该一对蓄电池端子P1、N1之间的电压（即，蓄电池电压）的低电压侧电压VL”转换成“作为在该一对高电压侧端子P3、N3之间的电压的高电压侧电压VH）”，并且反之亦然。即，基于来自集成控制装置100（将在以后描述）的PWM（脉冲宽度调制）信号开关第一晶体管33和第二晶体管35，使得升压转换器30能够执行用于将低电压侧电压VL转换成高电压侧电压VH的升压或者增压操作，和用于将高电压侧电压VH转换成低电压侧电压VL的降压操作。升压转换器30的操作是众所周知的，并且因此将不予以进一步描述。

系统主继电器（将称为“继电器”）SMR1–SMR3是与“车辆10的电力开关”（未示出）相结合地操作以将蓄电池20连接到升压转换器30和将蓄电池20从升压转换器30断开的装置。继电器SMR1连接在端子N1和电阻器RL的一端之间。电阻器RL的另一端连接到端子N2。继电器SMR2连接在端子N1和端子N2之间。继电器SMR3连接在端子P1和端子P2之间。继电器SMR1–SMR3根据来自集成控制装置100的信号开路（open）和闭合（close）。

平滑电容器部SC包括平滑电容器40。平滑电容器40连接在端子P3和端子N3之间，并且平滑在端子P3和端子N3之间产生的脉动。

放电部DCHG包括快速放电电路50。快速放电电路50与平滑电容器40并联连接。即，快速放电电路50连接在端子P3和端子N3之间。快速放电电路50包括放电电阻器51、开关装置52，和放电电流传感器53。放电电阻器51、开关装置52，和放电电流传感器53串联连接。在该实施例中，放电电流传感器53是分路电阻器。为了方便起见，开关装置52是所谓的“第一开关装置”。开关装置52是功率MOSFET。

负载单元12包括第一逆变器60、第二逆变器70、第一电动机81，和第二电动机82。

第一逆变器60具有一对输入端子P4、N4。该一对输入端子P4、N4分别地连接到升压转换器30的该一对高电压侧端子P3、N3。第一逆变器60包括U相臂、V相臂，和W相臂。这些臂中的每一个插入在该一对输入端子P4、N4之间，并且这些臂相互并联连接。

第一逆变器60的U相臂具有IGBT61s和IGBT62s。二极管61d和二极管62d分别地与IGBT61s和IGBT62s反向并联连接。IGBT61s和IGBT62s相互串联连接。在IGBT61s和IGBT62s之间的连接点连接到第一电动机81的U相线圈（未示出）。

第一逆变器60的V相臂具有IGBT63s、二极管63d、IGBT64s，和二极管64d。如在图1中所示，在这些元件之间的连接关系与U相臂的连接关系相同，并且在IGBT63s和IGBT64s之间的连接点连接到第一电动机81的V相线圈（未示出）。

第一逆变器60的W相臂具有IGBT65s、二极管65d、IGBT66s，和二极管66d。如在图1中所示，在这些元件之间的连接关系与U相臂的连接关系相同，并且在IGBT65s和IGBT66s之间的连接点连接到第一电动机81的W相线圈（未示出）。

通过使用这些装置，根据来自集成控制装置100的信号，第一逆变器60将从升压转换器30接收的DC电力转换成具有U相、V相和W相的三相AC电力，并且向第一电动机81递送AC电力。第一逆变器60的操作是众所周知的，并且因此将不予以进一步描述。

第二逆变器70类似于第一逆变器60地配置。即，第二逆变器70的一对输入端子P5、N5分别地连接到升压转换器30的该一对高电压侧端子P3、N3。第二逆变器70包括IGBT71s–76s和二极管71d–76d。通过使用这些装置，第二逆变器70根据来自集成控制装置100的信号，将从升压转换器30接收的DC电力转换成具有U相、V相和W相的三相AC电力，并且向第二电动机82递送AC电力。第二逆变器70的操作是众所周知的，并且因此将不予以进一步描述。

第一电动机81和第二电动机82是同步发电电动机。即，第一电动机81和第二电动机82中的每一个可以作为电动机操作并且也作为发电机操作。第一电动机81主要地用作发电机。第二电动机82主要地用作电动机，并且产生车辆10的驱动力（用于使车辆10行驶的扭矩）。

驱动单元13包括内燃机83、动力分配装置90、减速装置91、驱动轴92、差动齿轮93，和驱动轮94。

内燃机83是汽油发动机，并且能够产生车辆10的驱动力。基于来自集成控制装置100的信号，控制内燃机83的吸入空气量、燃料注射量等。

动力分配装置90包括行星齿轮机构，并且被布置成转换来自内燃机83、第一电动机81和第二电动机82的扭矩，并且经由减速装置91和驱动轴92将扭矩递送到差动齿轮93。递送到差动齿轮93的扭矩被传递到驱动轮94。动力分配装置90及其控制方法是众所周知的，并且在例如日本专利申请公开No.2009-126450（JP 2009-126450A）（美国专利申请公开No.2010/0241297）和日本专利申请公开No.9-308012（JP9-308012A）（具有1997年3月10日的美国提交日的美国专利6,131,680）中详细描述。这些公开在这里被引用，并且因此被结合到该申请的说明书中。

车辆10进一步包括控制单元CNT。控制单元CNT包括集成控制装置100、碰撞检测部110、快速放电控制电路120，和异常检测部130。

集成控制装置100包括用于控制车辆10的多个电子控制单元（ECU）。即，集成控制装置100包括：执行车辆10的驱动力、电池充电等等的集成控制的电力管理ECU；控制第一电动机81和第二电动机82的MG-ECU；控制内燃机83的发动机ECU；监视蓄电池20的电池ECU等等。电子控制单元中的每一个是包括CPU、存储器等的微型计算机，并且执行相应的程序。电子控制单元经由通信线路相互交换信息。

集成控制装置100连接到蓄电池20、继电器SMR1–SMR3、升压转换器30、第一逆变器60、第二逆变器70、碰撞检测部110、快速放电控制电路120，和异常检测部130。集成控制装置100被配置为当它从碰撞检测部110接收到碰撞检测信号时，向快速放电控制电路120发送“放电命令信号”。此外，集成控制装置100被配置为当发生如在以后描述的短路故障时，基于来自异常检测部130的信号，向升压转换器30发送“电阻器熔断高电压产生命令信号”。

碰撞检测部110基于来自安装在车辆10中的适当位置处的G传感器（加速度传感器）的信号，利用众所周知的方法来确定车辆10是否已经发生碰撞。当确定车辆10已经发生碰撞时，碰撞检测部110向集成控制装置100发送碰撞检测信号。

当快速放电控制电路120从集成控制装置100接收放电命令信号时，它将开关装置52从断电状态（OFF）切换到通电状态（ON），从而对平滑电容器40放电。

异常检测部130接收跨放电电流传感器53的相对端的电压。因为放电电流传感器53是分路电阻器，所以跨其相对端的电压与通过“由放电电阻器51和开关装置52组成的放电电流路径”流动的电流成比例。异常检测部130将从放电电流传感器53接收的电压与用于确定短路故障（异常状况）的阈值比较，并且向集成控制装置100发送比较结果。

放电电阻器51被设置用于当由碰撞检测部110检测到车辆10的碰撞时，将存储在平滑电容器40中的电荷放电，并且在给定时间段（5秒或者更短）内将平滑电容器40的电压降低为给定电压或者更低（例如，60V或者更低）。在另一方面，在车辆10的正常行驶期间，快速放电控制电路120控制开关装置52，使得开关装置52被保持在“关断”状态中。

当检测到由于某个原因而使开关装置52被置于“接通”状态中的异常状况（电流通过放电电阻器51和开关装置52流动的异常状况）时，即使开关装置52受到快速放电控制电路120控制从而被置于“关断”状态中，升压转换器30也基于上述“电阻器熔断高电压产生命令信号”而被控制，使得跨该一对高电压侧端子P3、N3的电压升高到强制升压电压。结果，使大电流通过放电电阻器51流动，并且放电电阻器51被设计成由于电流通过那里流动而被熔断或者熔化。将在以后描述设计这种类型的放电电阻器51的方法。

此外，车辆10包括电压计21和电压计22。电压计21测量低电压侧电压VL，并且将其发送到集成控制装置100。电压计22测量高电压侧电压VH，并且将其发送到集成控制装置100。

集成控制装置100基于车辆10要求的扭矩，确定高电压侧电压VH的目标值，并且控制升压转换器30，使得由电压计22检测的实际高电压侧电压VH与目标值一致。在车辆10行驶（正常行驶）期间，高电压侧电压VH的目标值如将在以后描述地被保持为低于强制升压电压（例如，600V）的电压（例如，200–400V）。然而，在正常行驶期间高电压侧电压VH的目标值可以即刻地被设定为等于强制升压电压的电压。

（操作）接着，将分别地关于车辆10碰撞的情形和短路故障的情形描述如上所述构造的第一电源单元11的操作。

<碰撞的情形>如上所述，当车辆10进行碰撞时，将碰撞检测信号从碰撞检测部110传输到集成控制装置100。响应于该信号，集成控制装置100向快速放电控制电路120发送“放电命令信号”。已经接收这个信号的快速放电控制电路120执行控制，从而使得快速放电电路50的第一开关装置52进入接通状态中。相应地，电流通过快速放电电路50的放电电阻器51流动，并且存储在平滑电容器40中的电荷被放电。

同时，集成控制装置100向继电器SMR1–SMR3发送“开路命令信号”，从而即刻地停止电源单元11的高电压系统的操作。结果，继电器SMR1–SMR3即刻地开路，并且经由升压转换器30的电力供应停止。相应地，在车辆10碰撞的情形中，存储在平滑电容器40中的电荷被快速地放电。

<短路故障的情形>如上所述，当发生短路故障（异常状况、异常放电状况）时，集成控制装置100基于来自异常检测部130的信号向升压转换器30发送“电阻器熔断高电压产生命令信号”。将参考图2的流程图更加详细地描述这点。

集成控制装置100的CPU被配置为每次经过给定长度的时间则执行如在图2的流程图中所示意的例程。因此，在适当的时间，CPU从步骤S200开始该例程，并且前进到步骤S210以确定CPU是否向快速放电电路50的第一开关装置52发送“关断”命令。换言之，CPU在这个时点确定是否“无任何放电命令信号产生”。

如果如上所述，车辆10处于碰撞中，则CPU向快速放电控制电路120发送用于将第一开关装置52置于接通状态中的命令信号。即，CPU产生放电命令信号。在此情形中，CPU在步骤S210中做出否定（“NO”）决定，并且直接地前进到步骤S295以立即结束该例程。

如果车辆10不处于碰撞中，而是处于正常行驶状况中，则CPU向快速放电控制电路120发送用于将第一开关装置52控制为关断状态的信号。在此情形中，CPU在步骤S210中做出肯定决定（“YES”），并且前进到步骤S220以确定从异常检测部130传输的比较结果是否指示“发生短路故障（异常状况）”。

“短路故障（异常状况）”可以由于某些原因发生。例如，可以考虑如下两个原因。

（1）由于第一开关装置52的绝缘击穿，第一开关装置52的内部总是处于短路状况中。

（2）快速放电控制电路120失效，并且即使从集成控制装置100（CPU）向快速放电控制电路120发送“用于将第一开关装置52设定为关断状态的命令”，也从快速放电控制电路120向第一开关装置52发送用于将第一开关装置52设定为接通状态的信号。

假设发生短路故障。在此情形中，跨放电电流传感器（分路电阻器）53的相对端的电压变得大于用于确定短路故障的阈值。相应地，异常检测部130向集成控制装置100发送指示这个事实（短路故障发生）的信号。结果，CPU在步骤S220中做出肯定决定（“YES”），并且前进到步骤S230，以向升压转换器30发送上述“电阻器熔断高电压产生命令信号”。

即，当CPU前进到步骤S230时，它与负载单元12的负载状况无关地，将在升压转换器30的输出端子之间的电压VH（在该一对高电压侧端子P3、N3之间的电压）的目标值VHtgt设定为“强制升压电压（例如，600V）”。此外，CPU控制升压转换器30，使得在升压转换器30的输出端子之间的电压VH与目标值VHtgt一致。结果，在该一对高电压侧端子P3、N3之间的电压被强制地升高到强制升压电压。CPU的这个操作还将称为“强制升压操作”。

此时，因为第一开关装置52保持处于“接通”状态中，所以电流I（=VHtgt/RD）基本通过放电电阻器51流动，其中RD是放电电阻器51的电阻值。应该指出，第一开关装置52当处于“接通”状态中时的电阻和放电电流传感器53的电阻足够地小于值RD，并且因此能够被忽略。

同时，放电电阻器51的额定值被设计为，使得如果“强制升压操作”持续给定的时间段，则放电电阻器51必然熔断。结果，放电电阻器51熔断，并且快速放电电路50的放电电流路径被切断或者断开，从而维持在该一对高电压侧端子P3、N3之间的电压。相应地，能够保持将电力供应到负载单元12（第一电动机81、第二电动机82等），由此保持车辆10行驶。然后，CPU前进到步骤S295以立即结束这个例程。

在执行强制升压操作之后，CPU继续监视来自异常检测部130的确定结果。当确定结果是“指示放电电阻器51熔断的结果”时（即，当在放电电流传感器（分路电阻器）53的相对的端子之间的电压变得小于用于确定短路故障的阈值时），CPU可以将在升压转换器30的输出端子之间的电压VH的目标值VHtgt设定为“小于强制升压电压的给定值”。

如以上解释地，第一电源单元11包括：高电压源HVS，其在正电极（端子P3）和负电极（端子N3）之间产生高电压，从而向连接到正电极和负电极的负载单元12供应电力；平滑电容器40，其连接在正电极和负电极之间；放电部DCHG（快速放电电路50），其连接在正电极和负电极之间，并且包括相互串联连接的电阻器（电阻性元件）51和第一开关装置52；和放电控制部（放电控制电路）120，其将第一开关装置52控制为“接通”状态和“关断”状态中的任何一个。在第一电源单元11中，当第一开关装置52处于“接通”状态中时，利用放电部DCHG（快速放电电路50）对存储在平滑电容器40中的电荷放电。第一电源单元11进一步包括强制切断部（集成控制装置100、图2的步骤S210–步骤S230），当在放电控制电路120控制第一开关装置52从而保持第一开关装置52处于“关断”状态中的同时，检测到电流（等于或者大于与用于确定短路故障（异常状况）的阈值对应的值的电流）通过电阻器（放电电阻器）51流动的异常状况时，该强制切断部控制高电压源HVS，使得它继续产生给定的高电压（强制升压电压），从而熔断电阻器51。

相应地，当车辆10的快速放电电路50发生短路故障时，使得超过放电电阻器51的额定电流的电流通过快速放电电路50中的放电电阻器51流动，从而熔断放电电阻器51。即，放电电流路径被强制地切断，并且放电停止。换言之，放电电阻器51自身具有将快速放电电路50从短路状况（异常状况）转变到强制切断状况的功能。相应地，当检测到异常状况时，电源单元11能够强制地切断放电电流路径，而不要求将新的（一个或者多个）构件添加到快速放电电路50。因此，即使在短路故障的情形中，电力也能够被供应到负载单元12，从而使得车辆10能够行驶。

将在下面描述一种设计在如上所述强制升压操作中必然能够熔断的放电电阻器51的电阻值RD和额定值的方法。

首先，将考虑快速放电电路50在车辆10碰撞时的正常操作。如果车辆10进行碰撞，并且碰撞检测部110正常地操作，则集成控制装置100产生用于将继电器SMR1–SMR3置于“关断”状态中的命令。然后，继电器SMR1–SMR3被置于“关断”状态中，并且停止向升压转换器30供应输入电压。此外，集成控制装置100产生用于将快速放电电路50的第一开关装置52置于“接通”状态中的命令。此时，存储在平滑电容器40中电荷放电。以下是基于此设计放电电阻器51的额定值的条件。

设计条件（正常时间）

升压转换器30的最大输出值：VH=600V

在放电时的初始电压值：VH=600V（1）

放电的目标电压值：在5秒之后，VH=60V（2）

在以上指示的条件（1）、（2）下，在放电期间的电压V由以下等式表达，其中t（秒）指示时间（见图3）。

V=600exp(-0.461t)

相应地，如下地确定时间常数τ。

τ=1/0.461=2.17(秒)

如下地确定示出以上放电特性的放电电阻器51的电阻值RD，其中CS表示平滑电容器40的电容值CS。

RD=τ/CS

然后，在以上指示的条件下，获得了在放电期间的焦耳积分值I²t（在放电期间的电流被视为与在端子之间的电压VH成比例）。用于焦耳积分值I²t的一般公式由以下等式表达，其中i（t）指示电流。

I²t=∫i²(t)dt

在形成指数变迁的充电/放电波形的情形中，焦耳积分值I²t₁由以下等式（3）表达。

I²t₁=(1/2)·(VH/RD)²·τ（3）

在鉴于温度降额等，基于以上等式（3）的值选择实际放电电阻器51的I²t值时，通常根据构件成本和构件尺寸选择最小额定值中的一个。

然后，假设升压转换器30的输出电压VH被强制地固定为600V。在此情形中的放电波形可以被考虑为矩形波形。在矩形波形的情形中，焦耳积分值由以下等式（4）表达，其中t（秒）示意时间。

I²t₂=(VH/RD)²·t（4）

如下地表达当以上等式（4）的焦耳积分值与以上等式（3）的积分值一致时的时间t。

t=τ/2

相应地，在电压是600V的恒定值时，当时间（t）开始比τ/2长时，电阻器熔断。然而，应该理解，为了简洁起见，不考虑上述降额。

如果在快速放电电路50中使用如上所述地设计的放电电阻器51，则在将VH固定为600V的强制升压操作开始之后经过大约（τ/2）秒时，放电电阻器51的焦耳积分值超过额定值，并且放电电阻器51熔断。

<第二实施例>

（配置）接着，将描述根据本发明第二实施例的电源单元11A（也将称为“第二电源单元”）。如在图4中所示，类似第一电源单元11，第二电源单元11A应用于混合动力车辆10。在以下说明中，与在第一实施例的说明中使用的相同的附图标记被分配给与第一实施例的那些相同或者相应的构成元件或者步骤。

第二电源单元11A不同于第一电源单元11之处仅仅在于第二开关装置54被设置在放电部DCHG中，并且在短路故障的情形中，替代在短路故障期间执行强制升压操作，第二开关装置54被从“接通”状态切换到“关断”状态。以下，将主要地描述这些差别。

第二开关装置54与放电电阻器51和第一开关装置52串联连接。类似于第一开关装置52，第二开关装置54是功率MOSFET。第二开关装置54适于基于来自集成控制装置100的“切断命令信号”从“接通”状态改变到“关断”状态。

当集成控制装置100从碰撞检测部110接收碰撞检测信号时，它向快速放电控制电路120发送“放电命令信号”。此外，在车辆10行驶时，集成控制装置100将第二开关装置54控制为“接通”状态。然而，当发生上述短路故障时，集成控制装置100被配置为基于来自异常检测部130的信号，向第二开关装置54发送“切断命令信号”。

（操作）接着，将描述如上所述构造的第二电源单元11A的操作。在车辆10碰撞时，第二电源单元11A以与如上所述的第一电源单元11相同的方式操作。以下，将描述发生短路故障的情形。

<短路故障的情形>如上所述，当发生如上所述的短路故障时，基于来自异常检测部130的信号，集成控制装置100向第二开关装置54发送“切断命令信号”。将参考图5的流程图更加详细地描述这点。

每次经过给定长度的时间时，集成控制装置100的CPU都执行在图5的流程图中示意的例程。因此，在适当的时间，CPU从图5的步骤S500开始该例程，并且前进到步骤S210以确定CPU是否向快速放电电路50的第一开关装置52发送“关断”命令。换言之，CPU在这个时点确定是否“无任何放电命令信号产生”。

如果如上所述，车辆10处于碰撞中，则CPU向快速放电控制电路120发送用于将第一开关装置52置于接通状态中的命令信号。即，CPU产生放电命令信号。在此情形中，CPU在步骤S210中做出否定（“NO”）决定，并且直接地前进到步骤S595以立即结束该例程。

如果车辆10不处于碰撞中而是处于正常行驶状况中，则CPU向快速放电控制电路120发送用于将第一开关装置52控制为关断状态的信号。在此情形中，如上所述，CPU在步骤S210中做出肯定决定（“YES”），并且前进到步骤S220以确定从异常检测部130传输的比较结果是否指示“发生短路故障（异常状况）”。

假设发生短路故障。在此情形中，异常检测部130向集成控制装置100发送指示这个事实（发生短路故障）的信号。结果，CPU在步骤S220中做出肯定决定（“YES”），并且前进到步骤S510。

如果CPU前进到步骤S510，则它向第二开关装置54发送上述“切断命令信号”。结果，第二开关装置54从“接通”状态切换到“关断”状态。即，快速放电电路50的放电电流路径被切断，从而维持在该一对高电压侧端子P3、N3之间的电压。相应地，能够保持将电力供应到负载单元12（第一电动机81、第二电动机82等），从而保持车辆10行驶。此后，CPU前进到步骤S595，以立即结束图5的例程。

如以上解释地，第二电源单元11A包括：高电压源HVS，其在正电极（端子P3）和负电极（端子N3）之间产生高电压，从而向连接到正电极和负电极的负载单元12供应电力；平滑电容器40，其连接在正电极和负电极之间；放电部DCHG（快速放电电路50），其连接在正电极和负电极之间，并且包括相互串联连接的电阻器（电阻性元件）51和第一开关装置52；和放电控制部（放电控制电路）120，其将第一开关装置52控制为“接通”状态和“关断”状态中的任何一个。在电源单元11A中，当第一开关装置52处于中“接通”状态时，利用快速放电电路50，对存储在平滑电容器40中的电荷放电。此外，快速放电电路50包括与电阻器（放电电阻器）51和第一开关装置52串联连接的第二开关装置54。电源单元11A进一步包括强制切断部（集成控制装置100、图5的步骤S210–步骤S510），当在放电控制电路120控制第一开关装置52从而保持第一开关装置52处于“关断”状态中的同时，检测到电流（等于或者大于与用于确定短路故障（异常状况）的阈值对应的值的电流）通过电阻器51流动的异常状况（第一开关装置52被置于“接通”状态中的异常状况）时，该强制切断部将第二开关装置54从“接通”状态切换到“关断”状态。

相应地，当车辆10的快速放电电路50发生短路故障时，快速放电电路50中的第二开关装置54从“接通”状态切换到“关断”状态，设定放电电流路径被强制地切断，并且放电停止。相应地，第二电源单元11A能够即刻地（在第二开关装置54的响应时间内）切断放电电流路径，从而实现预期目标。

本发明不限于上述实施例，而是可以在本发明的范围内采用各种修改实例。例如，车辆10可以是电动车辆。而且，升压转换器30可以是具有除了如以上所示意的之外的类型的电压转换装置。另外，碰撞检测部110可以是已知的ECU和用于气囊系统的控制的传感器。而且，快速放电控制电路120可以直接地从碰撞检测部110接收碰撞检测信号，并且将第一开关装置52从“关断”状态切换到“接通”状态。

Claims

1.一种电源单元，所述电源单元包括：高电压源，所述高电压源向正电极和负电极产生高电压，从而向连接到所述正电极和所述负电极的负载单元（12）供应电力；平滑电容器（40），所述平滑电容器连接在所述正电极和所述负电极之间；放电部（50），所述放电部包括相互串联连接的电阻器（51）和第一开关装置（52），并且所述放电部连接到所述正电极和所述负电极；和放电控制部（120），所述放电控制部将所述第一开关装置（52）控制为接通状态和关断状态中的一个；所述电源单元适于当所述第一开关装置（52）处于所述接通状态中时使所述放电部将所述平滑电容器（40）的电荷放电，其特征在于包括：

强制切断部（100），所述强制切断部当异常状况被检测到时，强制地切断由所述放电部形成的放电电流路径，在所述异常状况中，在所述放电控制部（120）控制所述第一开关装置（52）从而保持所述第一开关装置（52）处于所述关断状态中的情形中，电流通过所述电阻器流动。

2.根据权利要求1所述的电源单元，其中

所述强制切断部（100）被配置为，当所述异常状况被检测到时，控制所述高电压源，使得所述高电压源保持产生用于熔断所述放电部的所述电阻器的给定的高电压。

3.根据权利要求1所述的电源单元，其中

所述放电部（50）包括与所述电阻器和所述第一开关装置（52）串联连接的第二开关装置（54），并且所述强制切断部（100）被配置为，当所述异常状况被检测到时，将所述第二开关装置（54）从接通状态切换到关断状态。