CN105308841B - 电源装置 - Google Patents

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Abstract

一种电源装置，包括：电源；DC/DC变换器，其具备电抗器、和串联连接在所述电源的正极与负极之间的上桥臂以及下桥臂的开关元件；第一开关，其被设置在下桥臂的开关元件与所述电源的负极之间，并且常态下为接通；电源保险丝，其被设置在所述电源的正极与所述电抗器的另一端之间；第二电源保险丝，其与所述电源保险丝并联连接；第二开关，其与所述第二电源保险丝串联连接且与所述电源保险丝并联连接，并且常态下为断开；及控制装置，其在检测到所述下桥臂的开关元件的短路故障的情况下，使所述第一开关断开并使所述第二开关接通。

Description

电源装置
技术领域
本公开涉及一种电源装置。
背景技术
一直以来，已知有如下技术，即，在检测到在DC/DC变换器中流动有过电流时，使继电器接点断开而截断向上下桥臂开关元件的驱动电路进行供给的供给电力，从而使上下桥臂开关元件的开关动作停止，由此来防止在DC/DC变换器中持续流动有过电流的情况，进而防止电源保险丝的熔断(例如，参照专利文献1)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010-148318号公报
发明内容
发明所要解决的课题
然而，在上述那样的专利文献1中所记载的结构中，在下桥臂的开关元件发生了短路故障的情况下，有可能会无法防止高压蓄电池的电源保险丝的熔断。对于这一点，由于在上述那样的专利文献1中所记载的结构中，除了高压蓄电池以外，在DC/DC变换器的二次侧还具备燃料电池，因此即使在高压蓄电池的电源保险丝发生了熔断的情况下，也能够通过燃料电池而向负载实施电力供给。然而，在DC/DC变换器的二次侧未具备燃料电池的情况下，则无法持续向负载实施电力供给。
所以，本公开内容的目的在于，提供一种即使在DC/DC变换器的下桥臂的开关元件发生了短路故障的情况下，也能够持续地从蓄电池向负载实施电力供给的电源装置。
用于解决课题的方法
根据本公开的一个方式，能够得到一种电源装置，包括：
电源；
DC/DC变换器，其具备串联连接在所述电源的正极与负极之间的上桥臂的开关元件以及下桥臂的开关元件、以及一端被连接在所述上桥臂的开关元件与所述下桥臂的开关元件之间而另一端被连接在所述电源上的电抗器；
第一开关，其被设置在所述下桥臂的开关元件与所述电源的负极之间，并且常态下为接通；
第一电源保险丝，其被设置在所述电源的正极与所述电抗器的另一端之间；
第二电源保险丝，其与所述第一电源保险丝并联连接；
第二开关，其与所述第二电源保险丝串联连接且与所述第一电源保险丝并联连接，并且常态下为断开；及
控制装置，其在检测到所述下桥臂的开关元件的短路故障的情况下，使所述第一开关断开并使所述第二开关接通。
附图说明
图1为表示包括电源装置2的一个实施例的电动汽车用电机驱动系统1的整体结构的一个示例的图。
图2为表示针对于下桥臂的开关元件Q24的短路而通过控制装置50所执行的处理的一个示例的流程图。
图3为表示针对于下桥臂的开关元件Q24的短路而通过控制装置50所执行的处理的另一个示例的流程图。
图4为表示针对于下桥臂的开关元件Q24的短路而通过控制装置50所执行的处理的又一个示例的流程图。
图5为下桥臂的开关元件Q24的短路故障的检测方法的一个示例的说明图。
图6为电源保险丝12的熔断的检测方法的一个示例的说明图。
图7为表示控制装置50的结构的一个示例的图。
图8为表示控制装置50的结构另一个示例的图。
图9为图8所示的示例的说明图，并为表示第一元件信息以及第二元件信息依据对过电流进行检测的驱动IC而发生变化的方式的图表。
图10为概要性地表示DC/DC变换器20的开关元件Q22、Q24以及二极管D22、D24的安装方法的一个示例的图。
图11为表示由比较例所实施的安装方法的图。
图12为概要性地表示DC/DC变换器20的开关元件Q22以及二极管D22的安装方法的另一个示例的图。
图13为表示由另外的实施例所实现的电源装置2B的图。
具体实施方式
以下，参照附图来对各实施例详细地进行说明。
图1为表示包括电源装置2的一个实施例的电动汽车用电机驱动系统1的整体结构的一个示例的图。电机驱动系统1为，通过使用蓄电池10的电力来对行驶用电机40进行驱动，从而使车辆驱动的系统。另外，电动汽车只要为使用电力来对行驶用电机40进行驱动而行驶的车辆，则其方式或结构的详细内容可以为任意设置。电动汽车典型而言包括：动力源为发动机和行驶用电机40的混合动力汽车(HV)、以及动力源仅为行驶用电机40的纯电动车。
如图1所示，电机驱动系统1具备蓄电池10、DC/DC变换器20、逆变器30、行驶用电机40、以及控制装置50。
蓄电池10为，对电力进行蓄积并输出直流电压的任意的蓄电装置，其可以由镍氢蓄电池、锂离子蓄电池或双电层电容器等电容性元件构成。另外，蓄电池10也可以由将多个单电池叠加而成的电池组来形成。另外，蓄电池10可以相对于行驶用电机40而为唯一的电源。即，在DC/DC变换器20的输出侧处，可以不设置燃料电池等其他的蓄电池。但是，也可以在DC/DC变换器20的输入侧处设置交流发电机等。
DC/DC变换器20可以为双向的DC/DC变换器(可逆斩波器方式的升压DC/DC变换器)。DC/DC变换器20例如能够实施从200V向650V的升压变换、以及从650V向200V的降压变换。在DC/DC变换器20的电抗器(线圈)L1的输入侧与负极线之间，可以连接有滤波电容器C1。
在图示的示例中，DC/DC变换器20具有两个开关元件Q22、Q24和电抗器L1。两个开关元件Q22、Q24被相互串联连接在逆变器30的正极线与负极线之间。电抗器L1的一端被连接在蓄电池10的正极侧，而另一端被连接在两个开关元件Q22、Q24的连接部(中点)上。
在图示的示例中，DC/DC变换器20的两个开关元件Q22、Q24为IGBT(InsulatedGate Bipolar Transistor：绝缘栅双极性晶体管)。另外，开关元件Q22、Q24既可以为将二极管(例如续流二极管)D22、D24用作外接元件的通常的IGBT，也可以为内置有二极管D22、D24的反向导通IGBT(RC(Reverse Conducting)-IGBT)。在上述的任意情况下均为，上桥臂的开关元件Q22的集电极与逆变器30的正极线连接，上桥臂的开关元件Q22的发射极与下桥臂的开关元件Q24的集电极连接。此外，下桥臂的开关元件Q24的发射极与逆变器30的负极线以及蓄电池10的负极连接。另外，开关元件Q22、Q24也可以为MOSFET(Metal OxideSemiconductor Field-Effect Transistor：MOS场效应晶体管)那样的IGBT以外的其他开关元件。
逆变器30由相互并联配置在正极线与负极线之间的U相、V相、W相各臂构成。U相臂由开关元件(在本例中为IGBT)Q1、Q2串联连接而成，V相臂由开关元件(在本例中为IGBT)Q3、Q4串联连接而成，W相臂由开关元件(在本例中为IGBT)Q5、Q6串联连接而成。此外，在各开关元件Q1～Q6的集电极-发射极间分别配置有二极管D1～D6，以使得电流从发射极侧向集电极侧流动。另外，开关元件Q1～Q6也可以为MOSFET那样的IGBT以外的其他开关元件。
行驶用电机40为三相永磁铁电机，U、V、W相这三个线圈的一端在中点处共通地连接。U相线圈的另一端与开关元件Q1、Q2的中点M1连接，V相线圈的另一端与开关元件Q3、Q4的中点M2连接，W相线圈的另一端与开关元件Q5、Q6的中点M3连接。在开关元件Q1的集电极与负极线之间连接有平流电容器C2。另外，U、V、W相这三个线圈的结线方法也可以为△结线。此外，行驶用电机40也可以为将电磁铁和永磁铁进行组合而得到的混合型的三相电机。
另外，除了行驶用电机40以外，也可以以并联的方式而追加第二行驶用电机或发电机。在该情况下，只要也以并联的方式追加对应的逆变器即可。
控制装置50对DC/DC变换器20进行控制。此外，控制装置50对后文所述的下桥臂继电器70以及第二保险丝继电器74进行控制。此外，控制装置50还可以对逆变器30进行控制。控制装置50也可以作为包括微机在内的ECU(电子控制单元)而被具体实现。另外，控制装置50的各种功能(包括在下文中所说明的功能)也可以通过任意的硬件、软件、固件、或将其进行组合来实现。例如，控制装置50的各种功能也可以通过面向特定用途的ASIC(application-specific integrated circuit：专用集成电路)或FPGA(FieldProgrammable Gate Array：现场可编程门阵列)来实现。此外，控制装置50的各种功能也可以通过由多个ECU进行配合来实现。
DC/DC变换器20的控制方法的概要可以为任意设定。典型而言为，控制装置50根据逆变器30的动作(动力运行或再生)而对DC/DC变换器20进行控制。例如，在动力运转时，控制装置50仅对DC/DC变换器20的下桥臂的开关元件Q24进行导通/断开切换(由下桥臂实施的单桥臂驱动)，并使蓄电池10的电压而向逆变器30侧输出。此时，下桥臂的开关元件Q24也可以被实施PWM(Pulse Width Modulation：脉冲宽度调制)控制。此外，在再生时，仅对DC/DC变换器20的上桥臂的开关元件Q22进行接通/断开切换(由上桥臂实施的单桥臂驱动)，并将逆变器30侧的电压降压而向蓄电池10侧输出。此时，可以对上桥臂的开关元件Q22实施PWM控制。此外，在流过电抗器L1的电流跨越0时(零交叉时)，控制装置50可以以反相来对两个开关元件Q22、Q24进行导通/断开驱动(双桥臂驱动)。
逆变器30的控制方法的概要可以为任意设定。典型而言为，控制装置50以使流过各相的线圈的相电流成为例如相位逐次偏离120度的关系的正弦波波形的方式，而对U相所涉及的两个开关元件Q1、Q2实施导通/断开驱动，对V相所涉及的两个开关元件Q3、Q4实施导通/断开驱动，对W相所涉及的两个开关元件Q5、Q6实施导通/断开驱动。
接下来，继续参照图1来对一个实施例的电源装置2进行说明。电源装置2包括蓄电池10、DC/DC变换器20、电源保险丝12、控制装置50、下桥臂继电器70、第二电源保险丝72、第二保险丝继电器74。
电源保险丝12被串联连接在蓄电池10的正极侧。在图1所示的示例中，电源保险丝12被连接在蓄电池10的正极与滤波电容器C1的正极侧之间。
下桥臂继电器70被设置在下桥臂的开关元件Q24与蓄电池10的负极(逆变器30的负极线)之间。即，下桥臂的开关元件Q24的发射极经由下桥臂继电器70而与逆变器30的负极线以及蓄电池10的负极连接。下桥臂继电器70常态下为接通。另外，在此所说的“常态”是指正常控制时的状态(动力运行状态以及再生状态)，后文所述的这种退避行驶时的动作状态除外。虽然典型而言，下桥臂继电器70作为元件的特性而为在电源供给为0的状态下成为接通的类型(常态接通型)，但是其也可以为作为元件的特性而在电源供给为0的状态下成为断开的类型(常态断开型)，并且在为常态断开型的情况下，通过控制而使常态下为接通。下桥臂继电器70的接通断开通过控制装置50来控制。
第二电源保险丝72与电源保险丝12并联连接。在图1所示的示例中，第二电源保险丝72在蓄电池10的正极与滤波电容器C1的正极侧之间与电源保险丝12并联连接。另外，第二电源保险丝72既可以具有与电源保险丝12相同的熔断特性，也可以具有与之不同的熔断特性。
第二保险丝继电器74与第二电源保险丝72串联连接并与电源保险丝12并联连接。即，被串联连接的第二保险丝继电器74以及第二电源保险丝72与电源保险丝12并联连接。第二保险丝继电器74在常态下为断开。同样地，在此所说的“常态”是指，正常控制时的状态(动力运行状态以及再生状态)，后文所述的这种退避行驶时的动作状态除外。虽然典型而言，第二保险丝继电器74作为元件的特性而为在电源供给为0的状态下成为断开的类型(常态断开型)，但是，其也可以为作为元件的特性而在电源供给为0的状态下成为接通的类型(常态接通型)，在常态接通型的情况下，通过控制而使其在常态下为断开。第二保险丝继电器74的接通断开为通过控制装置50来控制。
图2为表示针对于下桥臂的开关元件Q24的短路而通过控制装置50来执行的处理的一个示例的流程图。图2所示的处理程序在电源装置2的工作中(即行驶用电机40的驱动中)按照预定周期而被反复执行。
在步骤200中，对是否检测到下桥臂的开关元件Q24的短路故障进行判断。下桥臂的开关元件Q24的短路故障可以通过任意的方法来实施检测(关于几个示例而在下文中叙述)。在检测到下桥臂的开关元件Q24的短路故障的情况下，转移到步骤202，而在除此以外的情况下，会在下一个周期实施步骤200的处理(即，下桥臂的开关元件Q24的短路故障的检测待机状态)。
在步骤202中，将下桥臂继电器70切断(即断开)。由此，会解除由于下桥臂的开关元件Q24的短路故障所导致的下桥臂的短路状态。
在步骤204中，将第二保险丝继电器74导通(即接通)。
另外，在发生下桥臂的开关元件Q24的短路故障时，会产生来自蓄电池10的过电流，从而电源保险丝12会熔断。对于这一点，根据图2所示的处理，即使在随着下桥臂的开关元件Q24的短路故障从而电源保险丝12发生了熔断的情况下，也能够通过将第二保险丝继电器74接通，而将电力从蓄电池10经由第二电源保险丝72以及第二保险丝继电器74向行驶用电机40供给。由此，能够以未实施升压的低压(与蓄电池10的蓄电池电压Vb相同)来对行驶用电机40进行驱动，从而能够通过行驶用电机40来实施退避行驶。此外，根据图2所示的处理，能够在检测到下桥臂的开关元件Q24的短路故障的情况下，通过使下桥臂继电器70断开来解除下桥臂的短路状态。由此，能够防止来自蓄电池10的过电流而对蓄电池10进行保护。
另外，在图2所示的示例中，与后文所述的图3等所示的示例不同，其在不对电源保险丝12的熔断进行检测的前提下执行步骤202以及步骤204的处理。其为基于如下理由，即，在发生下桥臂的开关元件Q24的短路故障时，至检测到开关元件Q24的短路故障为止电源保险丝12已发生熔断的可能性较高。然而，实际上，也存在有在检测到开关元件Q24的短路故障的时间点上电源保险丝12未熔断的情况。在该情况下，会成为电源保险丝12与第二电源保险丝72并联而发挥功能，从而会使保险丝特性发生变化，但是，所涉及的变化，尤其是在下桥臂的开关元件Q24的短路故障这样的故障状态下是被容许的。
图3为表示针对于下桥臂的开关元件Q24的短路而通过控制装置50来执行的处理的另一个示例的流程图。图3所示的处理程序可以在电源装置2的工作中(即行驶用电机40的驱动中)，按照预定周期而被反复执行。图3所示的处理相比于图2所示的处理，主要在追加有步骤302这一点上有所不同。在以下，对与图2所示的处理不同的处理重点进行说明。
在步骤300中，对是否检测到下桥臂的开关元件Q24的短路故障进行判断。在检测到下桥臂的开关元件Q24的短路故障的情况下，转移到步骤302，而在除此以外的情况下，会在下一个周期实施步骤300的处理。
在步骤302中，对是否检测到电源保险丝12的熔断进行判断。电源保险丝12的熔断可以通过任意的方法来实施检测。例如，也可以根据来自对从蓄电池10的取出的电流进行检测的电流传感器(未图示)的信息来实施检测。在该情况下，也可以根据电源保险丝12的熔断特性(已知)而将电源保险丝12的熔断所需要的时间与电流值作为熔断判定阈值而预先准备，并且在通过电流传感器而检测到超过熔断判定阈值的时间与电流值的情况下，判断为电源保险丝12已经熔断。在检测到电源保险丝12的熔断的情况下，转移到步骤304，在除此以外的情况下，会在下一个周期实施步骤302的处理(即，电源保险丝12的熔断的检测待机状态)。
在步骤304中，使下桥臂继电器70切断(即断开)。
在步骤306中，使第二保险丝继电器74导通(即接通)。
根据图3所示的处理，在检测到下桥臂的开关元件Q24的短路故障的情况下，使下桥臂继电器70断开。由此，由于下桥臂的短路状态被解除，因此能够防止来自蓄电池10的过电流而对蓄电池10进行保护。此外，根据图3所示的处理，在检测到电源保险丝12的熔断的情况下，使第二保险丝继电器74接通。由此，能够使电力从蓄电池10经由第二电源保险丝72以及第二保险丝继电器74而向行驶用电机40供给，从而能够通过行驶用电机40而实施退避行驶。
另外，在图3所示的处理中，在对下桥臂的开关元件Q24的短路故障进行检测之后，对电源保险丝12的熔断的有无进行检测，但也可以与此相反。即，也可以在对电源保险丝12的熔断进行了检测之后，对下桥臂的开关元件Q24的短路故障的有无进行判断。
图4为表示针对于下桥臂的开关元件Q24的短路而通过控制装置50所执行的处理的又一个示例的流程图。图4所示的处理程序可以在电源装置2的工作中(即行驶用电机40的驱动中)，按照预定周期而被反复执行。图4所示的处理相比于图3所示的处理，主要在追加有步骤408这一点上不同。即，步骤400至步骤406的各处理可以与图3所示的步骤300至步骤306的各处理相同。
在步骤408中，将上桥臂的开关元件Q22维持在导通状态。另外，当上桥臂的开关元件Q22处于切断时，在使上桥臂的开关元件Q22导通了的基础下，将上桥臂的开关元件Q22维持在导通状态。由此，能够在再生时使来自逆变器30的再生电流向蓄电池10侧流动，并且能够通过行驶用电机40来实施退避行驶。另外，也可以取代将上桥臂的开关元件Q22维持在导通状态而对上桥臂的开关元件Q22实施导通/断开切换(由上桥臂实施的单桥臂驱动)。
另外，在图4所示的处理中，与图2所示的处理相同，也可以省略步骤402的处理。
接下来，对下桥臂的开关元件Q24的短路故障的检测方法的示例进行说明。另外，以下所说明的方法也可以在图2的步骤200、图3的步骤300、以及图4的步骤400的处理中使用。
图5为下桥臂的开关元件Q24的短路故障的检测方法的一个示例的说明图。
在于动力运行时下桥臂的开关元件Q24发生了短路故障的情况下，如果在其后的再生时使上桥臂的开关元件Q22导通，则在上桥臂的开关元件Q22导通的时间点，上下桥臂会发生短路。此时，如图5中的箭头Y1所示意性地表示的那样，蓄积于平流电容器C2中的电荷会成为短路电流，并会流过上桥臂的开关元件Q22。也可以利用这一点，从而根据流过上桥臂的开关元件Q22的电流值来对下桥臂的开关元件Q24的短路故障进行检测。例如，也可以在来自可设置于上桥臂的开关元件Q22上的电流传感器(检测发射极SE)的电流值超过了预定值的情况(即检测到过电流的情况)下，检测出下桥臂的开关元件Q24的短路故障。
接下来，对电源保险丝12的熔断的检测方法的示例进行说明。另外，以下所说明的方法也可以在图3的步骤302、以及图4的步骤402的处理中使用。
图6为电源保险丝12的熔断的检测方法的一个示例的说明图。
当下桥臂的开关元件Q24发生短路故障时，无法对下桥臂的开关元件Q24进行切断，从而蓄积于滤波电容器C1中的电荷会如图6中的箭头Y2所示意性地所示那样，成为短路电流而流动。此外，大致与此同时电源保险丝12会熔断。由此，滤波电容器C1的两端电压会下降(即，大致下降至0)，从而其会变得小于蓄电池电压Vb(蓄电池10的电压)。利用这一点，电源保险丝12的熔断也可以根据滤波电容器C1的两端电压来进行检测。例如，也可以在滤波电容器C1的两端电压从蓄电池电压Vb附近下降至预定电压以下的情况下，对电源保险丝12的熔断进行检测。在该情况下，预定电压为，有意使之为与蓄电池电压Vb相比而较低的值，其也可以为与0相比而稍大的值。
另外，如上述那样，滤波电容器C1的两端电压会由于下桥臂的开关元件Q24的短路故障而下降至有意使之与蓄电池电压Vb相比而较低的值。因而，对于下桥臂的开关元件Q24的短路故障，也可以根据滤波电容器C1的两端电压来实施检测。例如，也可以在滤波电容器C1的两端电压从蓄电池电压Vb附近下降到预定电压以下的情况下，同时对下桥臂的开关元件Q24的短路故障和电源保险丝12的熔断进行检测。
接下来，对控制装置50所优选的结构例进行说明。
图7为表示控制装置50的结构的一个示例的图。另外，在图7中，对于逆变器30的开关元件Q1～Q6(但省略开关元件Q3～Q6)、以及DC/DC变换器20的开关元件Q22、Q24而未进行图示。另外，虽然在下文中，控制装置50除了DC/DC变换器20的开关元件Q22、Q24以外，还具备对逆变器30的开关元件Q1～Q6进行控制的结构，但是也可以省略对逆变器30的开关元件Q1～Q6进行控制的结构部分(即，也可以通过其他的控制装置来实现)。
控制装置50包括微机510和各驱动IC(integrated circuit：集成电路)部522。各驱动IC522对应于逆变器30的开关元件Q1～Q6、以及DC/DC变换器20的开关元件Q22、Q24而总计设置有八个。其中，作为封装件，其可以使多个驱动IC522作为一个驱动IC而一体化。在该情况下，在一个驱动IC内也包括与多个驱动IC522对应的电路部分。
在微机510与各驱动IC522之间，设置有栅极信号用的通信线530。栅极信号用的通信线530对应于逆变器30的开关元件Q1～Q6、以及DC/DC变换器20的开关元件Q22、Q24而总计设置有八个。
向逆变器30的开关元件Q1～Q6所涉及的、各个栅极信号用的通信线530传输用于对开关元件Q1～Q6进行导通/断开切换的栅极信号。即，各栅极信号经由各栅极信号用的通信线530以及各驱动IC522而被施加于开关元件Q1～Q6的栅极上。
向DC/DC变换器20的开关元件Q22、Q24所涉及的、各个栅极信号用的通信线530传输用于对开关元件Q22、Q24进行导通/断开切换的栅极信号。即，各栅极信号经由各栅极信号用的通信线530以及各驱动IC522而被施加于开关元件Q22、Q24的栅极上。
在微机510与各驱动IC522之间，设置有反馈信号用的通信线540、542。如图7所示，反馈信号用的通信线540为七个驱动IC522所共用。另一方面，反馈信号用的通信线542被设置为上桥臂的开关元件Q22所涉及的驱动IC522所专用。以下，对于上桥臂的开关元件Q22所涉及的驱动IC522，为了将其与其他的驱动IC522进行区別，而适当地使用符号“522A”。
反馈信号用的通信线540的一端被连接在电源电压Vcc上，另一端被连结在微机510上。反馈信号用的通信线540包括分别针对于七个驱动IC522而设置的七个光电耦合器550。如图7所示，七个光电耦合器550(输出侧的晶体管)既可以串联连接在电源电压Vcc与微机510之间，也可以并联连接在电源电压Vcc与微机510之间。各个驱动IC522通过使所对应的光电耦合器550导通/断开而使反馈信号用的通信线540的电平在Hi与Lo之间变化，从而将反馈信号(元件信息)向微机510发送。另外，在反馈信号的非发送期间中，反馈信号用的通信线540的电平被维持在Hi。反馈信号的详细内容将在下文中叙述。
反馈信号用的通信线542以独立于反馈信号用的通信线540的方式，一端被连接在电源电压Vcc上，另一端被连接在微机510上。反馈信号用的通信线542包括光电耦合器552。上桥臂的开关元件Q22所涉及的驱动IC522A通过使光电耦合器552导通/断开而使反馈信号用的通信线542的电平在Hi与Lo之间变化，从而将反馈信号(元件信息)向微机510发送。另外，在反馈信号的非发送期间中，反馈信号用的通信线542的电平被维持在Hi。反馈信号的详细内容将在下文中叙述。
来自七个驱动IC522(上桥臂的开关元件Q22所涉及的驱动IC522A以外的七个驱动IC522)的反馈信号也可以包括固有信息和异常状态信息。可以使反馈信号仅生成一次并将其向微机510发送，或者，也可以在异常状态的持续过程中，反复生成并向微机510发送。固有信息可以为用于分别对各个开关元件Q1～Q6、开关元件Q24进行确定的固有信息(ID)。异常状态信息为表示异常的内容的信号。异常的内容根据所能够检测(能够判断)到的异常而存在有多个。例如，异常的内容也可以为，在各驱动IC522所具有的保护功能发挥作用时，表示其保护动作内容的信息。保护功能例如包括短路保护、过电流保护、过热保护、电压异常保护、基板部件不良检测等。
另一方面，来自上桥臂的开关元件Q22所涉及的驱动IC522A的反馈信号也可以不包括固有信息。即，来自驱动IC522A的反馈信号也可以仅包括固有信息以及异常状态信息中的异常状态信息。可以使反馈信号仅生成一次并将其向微机510发送，或者，也可以在异常状态的持续过程中，使其反复生成并向微机510发送。
七个驱动IC522(驱动IC522A以外的七个驱动IC522)，在异常检测时(保护动作时)，分别生成反馈信号并向微机510。此时，各个驱动IC522将包括如下信息的反馈信号向微机510发送，所述信息为，开关元件Q1～Q6、开关元件Q24中的对应于各个驱动IC522的开关元件所涉及的固有信息、和检测到的异常所对应的异常状态信息。另外，为了该目的，各驱动IC522具备对所对应的开关元件所涉及的固有信息等进行保持的存储部(未图示)。存储部可以为EEPROM(electrically erasable programmable ROM：电可擦可编程只读存储器)等。另外，微机510在接收到该反馈信号时，会根据固有信息和异常状态信息来对开关元件Q1～Q6、开关元件Q24中的哪一个开关元件发生了怎样的异常进行判断，并执行与该判断结果相对应的处理(例如应急动作)。
同样地，上桥臂的开关元件Q22所涉及的驱动IC522A在异常检测时(保护动作时)会生成反馈信号，并将其向微机510发送。驱动IC522A将包括检测到的异常所对应的异常状态信息在内的反馈信号向微机510发送。例如，在发生下桥臂的开关元件Q24的短路故障的情况下，驱动IC522A会根据电流传感器(检测发射极SE)的电流值的异常而检测到下桥臂的开关元件Q24的短路故障，并将反馈信号向微机510发送。即，上桥臂的开关元件Q22所涉及的驱动IC522A会生成包括短路故障所对应的异常状态信息在内的反馈信号，并将其经由反馈信号用的通信线542而向微机510发送。另外，下桥臂的开关元件Q24所涉及的驱动IC522通常无法对自身的开关元件Q24的短路故障进行检测。微机510会根据接收到的异常状态信息而判断为在与上桥臂的开关元件Q22对置的下桥臂的开关元件Q24中发生了短路故障(参照图3的步骤300、图4的步骤400等)。
根据图7所示的示例，由于相对于上桥臂的开关元件Q22所涉及的驱动IC522A而将反馈信号用的通信线542设为专用，因此，能够在微机510侧对下桥臂的开关元件Q24的短路故障可靠地进行检测。其中，由于通过使反馈信号包括固有信息从而能够在微机510侧对哪一个开关元件发生了怎样的异常进行判断，因此，反馈信号用的通信线542与反馈信号用的通信线540也可以共用。即，也可以省略反馈信号用的通信线542，并使上桥臂的开关元件Q22所涉及的驱动IC522A通过与其他的驱动IC522相同的方式而将反馈信号经由反馈信号用的通信线540进行发送。
此外，虽然在图7所示的示例中，反馈信号用的通信线540、542与切断电路(SDOWN电路)560连接，但是，也可以不与SDOWN电路560连接。即，虽然在图7所示的示例中，使SDOWN电路560所涉及的通信线和反馈信号用的通信线540、542共用，但是，也可以将反馈信号用的通信线540、542相对于SDOWN电路560所涉及的通信线而独立地形成。在该情况下，也可以在反馈信号的非发送期间中将反馈信号用的通信线542的电平维持在Lo。另外，SDOWN电路560具有在短路故障发生时防止由于故障桥臂中所产生的浪涌从而使邻接桥臂发生连带破坏的功能。即，SDOWN电路560为，在短路故障发生时响应来自所对应的驱动IC522的切断信号(未经由微机510而提前地)而使邻接桥臂的开关元件的工作停止(切断)的电路。具体而言，当在来自驱动IC522的关机信号(Lo电平)输入到SDOWN电路560时，SDOWN电路560的输出成为Lo电平。由此，由于各驱动IC522的输入成为Lo电平(由于各光电二极管532被切断)，因此，全部开关元件Q1～Q6、开关元件Q22、Q24均被切断(但是，已发生了短路故障的开关元件无法被切断)。另外，在图7所示的示例中，反馈信号用的通信线540、542也可以经由低通滤波器而与SDOWN电路560连接，以使其不会通过反馈信号而被切断。
此外，虽然在图7所示的示例中，反馈信号用的通信线540针对于七个驱动IC522(上桥臂的开关元件Q22所涉及的驱动IC522A以外的七个驱动IC522)而为共用，但是，也可以相对于各驱动IC522而分别将其设为专用。在该情况下，不需要反馈信号内的固有信息。或者，也可以相对于预定的组合的多组驱动IC522而针对每组设置反馈信号用的通信线。
此外，在图7所示的示例中，来自七个驱动IC522(上桥臂的开关元件Q22所涉及的驱动IC522A以外的七个驱动IC522)的反馈信号包括固有信息。然而，在仅对异常的有无进行检测即可的情况下(即，在不需要对哪一个开关元件处于异常进行判断的情况下)，来自七个驱动IC522的反馈信号也可以不包括固有信息。
图8为表示控制装置50的结构的另一个示例的图。另外，在图8中，对于逆变器30的开关元件Q1～Q6(其中省略了开关元件Q2～Q6)、以及DC/DC变换器20的开关元件Q22、Q24也进行了图示。
图8所示的示例与图7所示的示例相比，反馈信号用的通信线540、542的连接方式有所不同。在下文中，对不同的结构重点地进行说明。对于其他的结构，可以与图7所示的示例相同。
反馈信号用的通信线542的一端被连接在电源电压Vcc上，另一端被连接在微机510上。反馈信号用的通信线542包括光电耦合器552。上桥臂的开关元件Q22所涉及的驱动IC522A通过使光电耦合器552导通/断开而使反馈信号用的通信线542的电平在Hi与Lo间变化，从而将反馈信号(第一元件信息)向微机510发送。另外，在反馈信号的非发送期间中，上桥臂的开关元件Q22所涉及的驱动IC522A将光电耦合器552维持在导通状态。
反馈信号用的通信线540的一端被连接在反馈信号用的通信线542上，另一端被连接在微机510上。即，反馈信号用的通信线540经由反馈信号用的通信线542(共用的)而与电源电压Vcc连接。反馈信号用的通信线540包括针对于七个驱动IC522(上桥臂的开关元件Q22所涉及的驱动IC522A以外的七个驱动IC522)而分别设置的七个光电耦合器550。如图8所示，七个光电耦合器550(输出侧的晶体管)可以串联连接在电源电压Vcc与微机510之间，或者也可以并联配置在电源电压Vcc与微机510之间。各个驱动IC522，通过使所对应的光电耦合器550导通/断开而使反馈信号用的通信线540的电平在Hi与Lo间变化，从而将反馈信号(第二元件信息)向微机510发送。另外，在反馈信号的非发送期间中，各驱动IC522将光电耦合器550维持在导通状态。
来自反馈信号用的通信线542的反馈信号(第一元件信息)与来自反馈信号用的通信线540的反馈信号(第二元件信息)可以为相同，例如可以包含异常状态信息。即，驱动IC522A以及其他的驱动IC522可以生成不包含固有信息的反馈信号，并向微机510发送。
在图8所示的示例中，由于反馈信号用的通信线542与反馈信号用的通信线540相比而被配置在电源电压Vcc侧，因此，当反馈信号用的通信线542成为Lo电平时，反馈信号用的通信线540必然会成为Lo电平。另一方面，即使反馈信号用的通信线540成为Lo电平，反馈信号用的通信线542也并不一定会成为Lo电平。即，即使反馈信号用的通信线540成为Lo电平，只要反馈信号用的通信线542未由于上桥臂的开关元件Q22所涉及的驱动IC522A而成为Lo电平，则反馈信号用的通信线542便不会成为Lo电平。因而，能够使来自反馈信号用的通信线542的反馈信号(第一元件信息)在不会受到来自反馈信号用的通信线540的反馈信号(第二元件信息)的影响的前提下向微机510发送。
图9为图8所示的示例的说明图，并为表示在对过电流进行检测的驱动IC为驱动IC522的情况下和在对过电流进行检测的驱动IC为驱动IC522A的情况下，第一元件信息以及第二元件信息发生变化的方式的图表。在图9中，○标记表示微机510接收到反馈信号的状态。
在仅上桥臂的开关元件Q22所涉及的驱动IC522A检测到短路故障的情况下，来自上桥臂的开关元件Q22所涉及的驱动IC522A的反馈信号经由反馈信号用的通信线542以及反馈信号用的通信线540而被微机510接收。因此，如图9所示，第一元件信息以及第二元件信息的双方均被微机510接收。另一方面，在另一驱动IC522短路故障的情况下，来自另一驱动IC522的反馈信号仅经由反馈信号用的通信线540而被微机510接收。因此，如图9所示，将变为仅第二元件信息被微机510接收。
如此，在图8所示的示例中，微机510能够根据反馈信号用的通信线542的状态(第一元件信息)来对下桥臂的开关元件Q24的短路故障进行检测。例如，在发生了下桥臂的开关元件Q24的短路故障的情况下，驱动IC522A会根据电流传感器(检测发射极SE)的电流值的异常而检测出下桥臂的开关元件Q24的短路故障。然后，驱动IC522A会生成对应于短路故障的反馈信号，并经由反馈信号用的通信线542而向微机510发送。由此，微机510能够对下桥臂的开关元件Q24的短路故障进行检测。
接下来，对DC/DC变换器20的开关元件Q22以及二极管D22的安装方法的示例进行说明。另外，虽然在下文中，对上桥臂的开关元件Q22以及二极管D22的安装方法进行说明，但是，关于下桥臂的开关元件Q24以及二极管D24的安装方法也为相同情况。
图10为概要性地表示DC/DC变换器20的开关元件Q22以及二极管D22的安装方法的一个示例的图，并为概要性地表示基板90上的安装状态的俯视图。
开关元件Q22以及二极管D22以芯片的形态而被设置在基板90上。例如，开关元件Q22以及二极管D22可以通过焊锡而被接合在基板90上。基板90既可以为散热器(例如铜块)，也可以为在陶瓷基板的两面具备铝板或铜板的DBA(Direct Brazed Aluminum：铝直接焊接)基板等。
开关元件Q22以及二极管D22通过第一导线82而被相互连接。在图10所示的示例中，开关元件Q22为IGBT，第一导线82对开关元件Q22的发射极与二极管D22的阳极进行连接。第一导线82例如也可以由带或缆线来形成。在此情况下，如图10所示，第一导线82可以并联地设置有多根(例如五根)。或者，第一导线82也可以由汇流条80那样的金属板形成。另外，图10内的黑色■部表示第一导线82的接合部(例如超声波焊接部或激光焊接部)(图11、图12也为同样设定)。
二极管D22通过第二导线84而与汇流条80连接。汇流条80与电抗器L1连接。在图10所示的示例中，第二导线84将二极管D22的阳极与汇流条80连接。第二导线84例如也可以由带或缆线形成。在该情况下，如图10所示，第二导线84可以并联地设置有多根(例如5根)。或者，第二导线84也可以由汇流条80那样的金属板形成。另外，图10内的黑色■部表示第二导线84的接合部(例如超声波焊接部或激光焊接部)(图11、图12也为同样设定)。
另外，开关元件Q22以及二极管D22经由其他的汇流条(未图示)而与逆变器30的正极线(平流电容器C2的正极侧)连接。在图10所示的示例中，开关元件Q22为IGBT，开关元件Q22的集电极以及二极管D22的阴极经由基板90而与其他的汇流条连接，从而与逆变器30的正极线连接。
图11为表示由比较例所实施的安装方法的图。在比较例中，如图11(A)所示，开关元件Q22以及二极管D22通过共用的导线而被连接在汇流条上。即，某一根导线(带或缆线)对开关元件Q22的发射极、二极管D22的阳极、与汇流条进行连接。
另外，在短路发生时，有时会由于故障桥臂中所产生的浪涌而使邻接桥臂发生连带破坏。例如，在下桥臂的开关元件Q24的短路发生时，有时会由于下桥臂中所产生的浪涌而使上桥臂的开关元件Q22损坏。
对于这一点，在比较例中，如图11(B)所示意性地表示的那样，当开关元件Q22损坏时，由于该损坏的冲击，有时导线(带或电线)在与二极管D22接合的接合部处也会发生剥离。在此情况下，上桥臂的电流路径被截断，从而无法向行驶用电机40实施电流供给。
相对于此，在图10所示的示例中，由于第二导线84以相对于第一导线82而分离(单独)的方式而形成，因此，虽然会由于开关元件Q22的损坏的冲击而导致第一导线82的接合部剥离，但是，第二导线84能够存续。即，上桥臂的电流路径未被切断，从而维持了能够实施向行驶用电机40的电流供给的状态。
如此，根据图10所示的示例，由于第二导线84以与第一导线82分离的方式而形成，因此，即使在于下桥臂的开关元件Q24的短路发生时产生了开关元件Q22的连带破坏的情况下，也能够经由第二导线84(以及二极管D22)而持续地向行驶用电机40实施电流供给。由此，能够实现利用行驶用电机40而实施的退避行驶。
图12为概要性地表示DC/DC变换器20的开关元件Q22以及二极管D22的安装方法的另一个示例的图，且为概要性地表示基板90上的安装状态的俯视图。
在图12所示的示例中，第一导线86与图11所示的比较例同样，其对开关元件Q22的发射极与二极管D22的阳极进行连接，并且，对二极管D22的阳极与汇流条80进行连接。但是，在图12所示的示例中，与图11所示的比较例不同，其具备第二导线88。第二导线88以与第一导线86分离的方式而形成，并且其对二极管D22的阳极与汇流条80进行连接。
根据图12所示的示例，与图10所示的示例同样，由于第二导线88也以与第一导线86分离的方式而形成，因此，即使在于下桥臂的开关元件Q24的短路发生时发生了开关元件Q22的连带破坏的情况下，也能够经由第二导线88(以及二极管D22)而持续地向行驶用电机40实施电流供给。由此，能够实现利用行驶用电机40而实施的退避行驶。
图13为表示另一实施例的电源装置2B的图。本实施例的电源装置2B的DC/DC变换器20B的结构与上述的实施例有所不同。具体而言，在下桥臂继电器70被替换为保险丝70B(以下，称作下桥臂保险丝70B)这一点上有所不同，而其他的结构可以为相同。
下桥臂保险丝70B具备在下桥臂的开关元件Q24的短路发生时与电源保险丝12相比而在先熔断的熔断特性。在该情况下，在下桥臂的开关元件Q24的短路发生时，下桥臂保险丝70B与电源保险丝12相比而在先切断。由此，能够解除下桥臂的短路状态，从而能够防止来自蓄电池10的过电流并对蓄电池10进行保护。另外，如上文所述，由于在下桥臂的开关元件Q24的短路发生时，滤波电容器C1等电容器的电荷会放电，因此，在下桥臂保险丝70B的熔断后，会产生来自蓄电池10的用于对电容器进行充电的较大的电流(IG导通时的向电容器的充电时也为较大的电流)，虽然电源保险丝12会由于该电流而熔断，但是，即使在发生了所涉及的熔断的情况下，也能够与上述的实施例同样地，通过使第二保险丝继电器74接通，从而使从蓄电池10经由第二电源保险丝72以及第二保险丝继电器74而向行驶用电机40进行电力供给。
虽然在上文中，对各实施例进行了详细叙述，但是，本发明并不限定于特定的实施例，能够在权利要求书所记载的范围内，实施各种改变以及变更。此外，能够对前文所述的实施例的结构要素中的全部或多个进行组合。
例如，在上述的实施例中，下桥臂继电器70以及第二保险丝继电器74并不一定是机械开关，也可以由其他的开关(例如半导体开关元件)来替代。
此外，虽然在上述的实施例中，控制装置50对DC/DC变换器20、下桥臂继电器70以及第二保险丝继电器74进行控制，但是，也可以仅对下桥臂继电器70以及第二保险丝继电器74进行控制。此外，对下桥臂继电器70以及第二保险丝继电器74进行控制的功能的一部分或全部，也可以通过与控制装置50不同的另外的控制装置来实现。
此外，虽然在上述的实施例中，虽然反馈信号在Hi电平与Lo电平的模式下生成各种信息，但是，Hi电平和Lo电平的模型是任意的。此外，反馈信号既可以为数字信号，也可以为模拟信号。此外，虽然在上述的实施例中，反馈信号包含异常状态信息，但是，反馈信号也可以为仅对短路故障进行传递的信号。在该情况下，微机510能够仅根据反馈信号的接收的有无来对短路故障的有无进行判断。
此外，虽然在上述的实施例中，开关元件Q22、Q24以及二极管D22、D24分别通过其上下一对而形成了一个上下桥臂，但是，开关元件Q22、Q24以及二极管D22、D24也可以分别通过上下两对以上而形成两对以上的上下桥臂。DC/DC变换器20并不限于单相的上下桥臂，也可以具备双相以上的上下桥臂。
此外，虽然在上述的实施例中，负载为行驶用电机40，但是，也可以为其他的电机，还可以为电机以外的其他的负载。
符号说明
1：电机驱动系统；2：电源装置；10：蓄电池；12：电源保险丝；20：DC/DC变换器；30：逆变器；40：行驶用电机；50：控制装置；70：下桥臂继电器；72：第二电源保险丝；74：第二保险丝继电器；80：汇流条；82、86：第一导线；84、88：第二导线；510：微机；522(522A)：驱动IC；530：栅极信号用的通信线；540、542：反馈信号用的通信线。

Claims (8)

1.一种电源装置，包括：
电源；
DC/DC变换器，其具备串联连接在所述电源的正极与负极之间的上桥臂的开关元件以及下桥臂的开关元件、以及一端被连接在所述上桥臂的开关元件与所述下桥臂的开关元件之间而另一端被连接在所述电源上的电抗器；
第一开关，其被设置在所述下桥臂的开关元件与所述电源的负极之间，并且常态下为接通；
第一电源保险丝，其被设置在所述电源的正极与所述电抗器的另一端之间；
第二电源保险丝，其与所述第一电源保险丝并联连接；
第二开关，其与所述第二电源保险丝串联连接且与所述第一电源保险丝并联连接，并且常态下为断开；及
控制装置，其在检测到所述下桥臂的开关元件的短路故障的情况下，使所述第一开关断开并使所述第二开关接通。
2.如权利要求1所述的电源装置，其中，
所述控制装置在检测到所述下桥臂的开关元件的短路故障且检测到所述第一电源保险丝的熔断的情况下，使所述第一开关断开并且使所述第二开关接通。
3.如权利要求1或2所述的电源装置，其中，
所述控制装置使所述第一开关断开并使所述第二开关接通，且形成所述上桥臂的开关元件的导通状态。
4.如权利要求1或2所述的电源装置，其中，
所述控制装置根据在所述上桥臂的开关元件的导通时流过所述上桥臂的开关元件的电流值，来对所述下桥臂的开关元件的短路故障进行检测。
5.如权利要求2所述的电源装置，其中，
具备滤波电容器，所述滤波电容器被连接在所述电源的正极与负极之间，并且一端被连接在所述电抗器与所述第一电源保险丝之间，
所述控制装置基于所述滤波电容器的电压的下降来检测所述第一电源保险丝的熔断。
6.如权利要求1、2、5中的任意一项所述的电源装置，其中，
具备：
上桥臂驱动电路，其根据来自所述控制装置的驱动信号来对所述上桥臂的开关元件进行驱动；
下桥臂驱动电路，其根据来自所述控制装置的驱动信号来对所述下桥臂的开关元件进行驱动；及
通信线，其被设置在所述上桥臂驱动电路与所述控制装置之间以及所述下桥臂驱动电路与所述控制装置之间，并且从所述上桥臂驱动电路以及所述下桥臂驱动电路被输送异常信息，
所述控制装置在从所述上桥臂驱动电路接收到表示过电流状态的异常信息的情况下，对所述下桥臂的开关元件的短路故障进行检测。
7.如权利要求6所述的电源装置，其中，
所述通信线包括：
第一通信线，其被连接在具有预定的电压的电源与所述控制装置之间，并通过所述上桥臂驱动电路而在高电平与低电平之间变化；及
第二通信线，其经由所述第一通信线而与所述具有预定的电压的电源连接并且与所述控制装置连接，并通过所述下桥臂驱动电路而在高电平与低电平之间变化，
表示所述过电流状态的异常信息以高电平以及低电平的预定模式而生成，
所述控制装置在经由所述第一通信线以及所述第二通信线中的所述第一通信线而接收到表示过电流状态的异常信息的情况下，对所述下桥臂的开关元件的短路故障进行检测。
8.如权利要求1、2、5、7中的任意一项所述的电源装置，具备：
上桥臂的二极管，其与所述上桥臂的开关元件并联连接；
第一导线，其对所述上桥臂的开关元件的预定电极与所述上桥臂的二极管的预定电极进行连接；及
第二导线，其对所述上桥臂的二极管的预定电极与所述电抗器的另一端进行连接，并以从所述第一导线分离的方式而形成。
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