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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Fahrzeugelektro-Stromumwandlungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine Fahrzeugelektro-Stromumwandlungsvorrichtung dieser Art ist bekannt aus
DE 10 2012 000 442 A1 .
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Hintergrund
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Weil es im Falle eines Hybridautomobils erforderlich sind, Komponenten wie etwa eine Antriebsbatterie, einen Antriebsmotor, einen Wechselrichter und einen DC/DC-Wandler, die nicht in einem konventionellen Fahrzeug montiert sind, in einem einzelnen Fahrzeug zu montieren, ist die Entwicklung zur Verkleinerung dieser Komponenten gefördert worden. Zusätzlich ist parallel mit der vorgenannten Entwicklung die Entwicklung zum Verkleinern der Gesamtgröße durch Integration einer Mehrzahl von Komponenten gefördert worden. Beispielsweise hat die Integration eines Wechselrichters und eines DC/DC-Wandlers in einem Gehäuse den Vorteil, dass Hochspannungsmaterialien, die mit einer Antriebsbatterie verknüpft sind, die schwierig zu handhaben sind, an einer einzelnen Stelle angeordnet werden können; daher ist dieses Integrationsverfahren üblich und weit eingesetzt worden (siehe beispielsweise Patentdokument 1).
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[Referenz des Stands der Technik]
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[Patentdokument]
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[Patentdokument 1]
JP 5261514 B2 .
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Aus
EP 2 431 211 A1 ist eine Fahrzeugelektro-Stromumwandlungsvorrichtung bekannt, die einen DC/DC Wandler aufweist. Der DC/DC Wandler wird von einer elektronischen Steuereinheit gesteuert und setzt eine hohe Gleichspannung eines ersten Energiespeichers herab, um einen Energiespeicher niedriger Spannung mit elektrischer Energie zu versorgen.
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Offenbarung der Erfindungsprobleme, welche durch die Erfindung zu lösen sind
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In dem Fall, bei dem eine Fahrzeugelektro-Stromumwandlungsvorrichtung realisiert wird, bei der ein Wechselrichter und ein DC/DC-Wandler integriert sind, gibt es als eines der Probleme, um die man sich Sorgen machen muss, ein Problem, dass ein Ausfall, der in dem Inverter oder dem DC/DC-Wandler auftritt, den Betrieb des jeweils anderen verhindert. Insbesondere sollte eine Situation verhindert werden, in der ein durch den DC/DC-Wandler verursachter Ausfall den Betrieb des Wechselrichters verhindert. Ein DC/DC-Wandler hat keine direkte Beziehung zum Fahrsystem des Fahrzeugs; wenn jedoch ein im DC/DC-Wandler verursachter Ausfall den Betrieb des Wechselrichters verhindert, der sich direkt auf das Fahrsystem des Fahrzeugs bezieht, wird dem Fahrsystem des Fahrzeugs ein negativer Effekt bereitgestellt; somit mag es sein, dass in einigen Fällen das Fahrzeug gar nicht fährt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Fahrzeugelektro-Stromumwandlungsvorrichtung bereitzustellen, in welcher der Betrieb des Wechselrichters derselben nicht behindert wird, sondern fortgesetzt werden kann, selbst im Fall, bei dem aufgrund eines Ausfalls beim DC/DC-Wandler derselben die Ausgabespannung des DC/DC-Wandlers abnormal ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst wie im Anspruch 1 angegeben ist.
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Vorteil der Erfindung
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Eine Fahrzeugelektro-Stromumwandlungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglicht es, dass selbst in einem Fall, bei dem aufgrund eines Ausfalls bei einem DC/DC-Wandler derselben die Ausgangsanschlussspannung des DC/DC-Wandlers abnormal ist, der Betrieb eines Wechselrichters derselben keinen negativen Effekt erfährt und daher der Wechselrichter kontinuierlich betrieben werden kann.
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Figurenliste
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- 1 ist ein Blockdiagramm einer Fahrzeugelektro-Stromumwandlungsvorrichtung und ihrer Peripherievorrichtungen gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
- 2 ist ein Flussdiagramm zum Erläutern des Betriebs der Fahrzeugelektro-Stromumwandlungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
- 3 ist ein Blockdiagramm einer Fahrzeugelektro-Stromumwandlungsvorrichtung und ihrer Peripherievorrichtungen gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung; und
- 4 ist ein Flussdiagramm zum Erläutern des Betriebs der Fahrzeugelektro-Stromumwandlungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung.
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Bester Modus zum Ausführen der Erfindung
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Ausführungsform 1
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Nachfolgend wird eine Fahrzeugelektro-Stromumwandlungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. 1 ist ein Blockdiagramm einer Fahrzeugelektro-Stromumwandlungsvorrichtung und ihrer Peripherievorrichtungen gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung. In 1 beinhaltet eine Fahrzeugelektro-Stromumwandlungsvorrichtung 1 eine Wechselrichtereinheit 50 und eine DC/DC-Wandler-Einheit 51. Zusätzlich ist die Fahrzeugelektro-Stromumwandlungsvorrichtung 1 mit einem Positivpolaritätseingangsanschluss 15, einem Negativpolaritätseingangsanschluss 16, einer Stromschaltung 2 für die Wechselrichtereinheit 50, einem Wechselrichterdreiphasenausgangsanschluss 22, einem Wechselrichtersteuermittel 4, einer Mikrocomputerstromquelle 6, einer Geber (Resolver)-Anregungsstromerzeugungsschaltung 14, einer Steuerstromquelle 5, einer Stromschaltung 3 für die DC/DC-Wandler-Einheit 51, einem DC/DC-Wandler-Ausgangsanschluss 17, einem DC/DC-Wandler-Steuermittel 7 und einem DC/DC-Wandler-Steuerstromquellenschalter 11 versehen.
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Die Stromschaltung 2 für die Wechselrichtereinheit 50 beinhaltet eine Dreiphasenbrückenschaltung 200, die aus Halbleitervorrichtungen wie etwa IGBTs gebildet ist. Die Stromschaltung 3 für die DC/DC-Wandler-Einheit 51 beinhaltet eine Brückenschaltung 201, die aus Halbleitervorrichtungen wie etwa MOSFETs gebildet ist, einen Transformator 202 zum Transformieren einer Spannung, Gleichrichterdioden 203, eine Glättungsspule 204, einen Glättungskondensator 205 und dergleichen. Das Wechselrichtersteuermittel 4 wird beispielsweise aus einem Microcomputer gebildet. Ein DC/DC-Wandler-Steuermittel 7 ist mit zwei Blöcken konfiguriert, nämlich einem DC/DC-Wandler-Steuer-IC 9 einem DC/DC-Wandler-Antriebs-IC 8.
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Weiter ist der Positivpolaritätseingangsanschluss 15 mit dem Positivpolaritätsanschluss einer Antriebsbatterie 20 verbunden; der Negativpolaritätseingangsanschluss 16 ist mit dem Negativpolaritätsanschluss der Antriebsbatterie 20 verbunden. Die Antriebsbatterie 20 ist aus einer sekundären Batterie (Akku) wie etwa einem Lithium-Ionen-Akku gebildet; die Gesamtspannung desselben ist beispielsweise 200 [V] bis 400 [V]. Der Wechselrichterdreiphasenausgangsanschluss 22 ist mit einem Antriebsmotorgenerator 100 verbunden. Der Drehwinkel des Rotors des Antriebsmotorgenerators 100 wird durch einen bekannten Geber detektiert.
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Der Geber ist mit einem (nicht illustrierten) Geber-Rotormagnetpol, der auf der Rotorachse des Antriebsmotorgenerators 100 fixiert ist, und einer Geber-Anregungsspule 101, die auf dem Stator des Antriebsmotorgenerators 100 fixiert ist, versehen. Die Geber-Anregungsspule 101 ist mit einem Geber-Anregungsstromausgabeanschluss 231 verbunden. Die Geber-Anregungsstromerzeugungsschaltung 14 liefert einen Geber-Anregungsstrom an die Geber-Anregungsspule 101, mittels des Geber-Anregungsstromausgabeanschlusses 231. Der DC/DC-Wandler-Ausgangsanschluss 17 ist mit dem Positivpolaritätsanschluss einer Hilfsvorrichtungsbatterie 18 verbunden. Die Hilfsvorrichtungsbatterie 18 ist im Allgemeinen eine Bleibatterie; die Spannung derselben beträgt beispielsweise ungefähr 12 [V]. Ein Zündschaltereingangsanschluss 19 ist ein Anschluss zum Zuführen von elektrischem Strom an die Steuerstromquelle 5 und die Mikrocomputerstromquelle 6 der Fahrzeugelektro-Stromumwandlungsvorrichtung 1 und ist mit dem Positivpolaritätsanschluss der Hilfsvorrichtungsbatterie 18 mittels eines Zündschalters 21 verbunden.
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In Ausführungsform 1 steuert des Wechselrichtersteuermittel 4 die entsprechenden Schaltaktionen der Halbleitervorrichtungen in der Dreiphasenbrückenschaltung 200; die Betriebsstromquelle dafür wird durch die Mikrocomputerstromquelle 6 geliefert. Die Betriebsstromquelle für die Geber-Anregungsstromerzeugungsschaltung 14 wird durch die Steuerstromquelle 5 geliefert. Der Geber beinhaltet eine Winkeldetektionsspule zusätzlich zur Geber-Anregungsspule 101; jedoch ist die Winkeldetektionsspule in 1 nicht illustriert.
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In der DC/DC-Wandler-Einheit 51 der Fahrzeugelektro-Stromumwandlungsvorrichtung 1 wird ein über den Positivpolaritätseingangsanschluss 15 und den Negativpolaritätseingangsanschluss 16 eingegebener Gleichstrom durch den Schaltvorgang der Halbleitervorrichtung in der Brückenschaltung 201 in einen Wechselstrom umgewandelt und wird an die Eingangsanschlüsse des Transformators 202 transferiert. Der Transformator 202 weist zwei Wicklungen auf, nämlich eine Primärwicklung und eine Sekundärwicklung; die an den Eingangsanschlüssen angelegte Spannung wird proportional zum Wicklungsverhältnis der Sekundärwicklung zur Primärwicklung gesenkt und aus dem Ausgangsanschluss des Transformators 202 ausgegeben. Die gesenkte Wechselspannung wird durch die Gleichrichterdiode 203 gleichgerichtet, durch die Glättungsspule 204 und den Glättungskondensator 205 geglättet, und aus dem Ausgangsanschluss des DC/DC-Wandler-Ausgangsanschluss 17 ausgegeben. Der DC/DC-Wandler in dieser Konfiguration ist ein sogenannter isolierter Vollbrücken-DC/DC-Wandler.
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Das DC/DC-Wandler-Steuermittel 7 beinhaltet den DC/DC-Wandler-Steuer-IC 9 und den DC/DC-Wandler-Antriebs-IC 8. Der DC/DC-Wandler-Steuer-IC 9 erzeugt Schaltsignal zum Steuern der entsprechenden Schaltaktionen der Halbleitervorrichtungen in der Brückenschaltung 201. Der DC/DC-Wandler-Antriebs-IC 8 verstärkt die durch den DC/DC-Wandler-Steuer-IC 9 erzeugten Schaltsignale und liefert die verstärkten Schaltsignale an die jeweiligen Halbleitervorrichtungen in der Brückenschaltung 201.
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Die Steuerstromquelle 5 liefert die Betriebsstromquelle an das DC/DC-Wandler-Steuermittel 7, das den DC/DC-Wandler-Steuer-IC 9 und den DC/DC-Wandler-Antriebs-IC 8 beinhaltet. Die Betriebsstromquelle für das DC/DC-Wandler-Steuermittel 7 kann durch den DC/DC-Wandler-Steuerstromquellenschalter 11 ein- oder ausgeschaltet werden. Der DC/DC-Wandler-Steuerstromquellenschalter 11 wird auf der stromabwärtigen Seite eines Punkts 30 angeordnet, wo die Ausgabe der Steuerstromquelle 5 in zwei Richtungen verzweigt, welche zu der Geber-Anregungsstromerzeugungsschaltung 14 und dem DC/DC-Wandler-Steuerstromquellenschalter 11 gehen. Entsprechend kann nur das DC/DC-Wandler-Steuermittel 7 durch den DC/DC-Wandler-Steuerstromquellenschalter 11 ein- oder ausgeschaltet werden. In Ausführungsform 1 kann der DC/DC-Wandler-Steuerstromquellenschalter 11 ein mechanisches Relais sein, das aus einer Halbleiterschaltvorrichtung wie etwa einem MOSFET gebildet ist.
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Der DC/DC-Wandler-Ausgangsanschluss 17 und das Wechselrichtersteuermittel 4 sind miteinander über einen DC/DC-Wandler-Ausgabeanschlussspannungsüberwachungsverdrahtungsanschluss 10 verbunden. Das Wechselrichtersteuermittel 4 kann die Spannung am DC/DC-Wandler-Ausgangsanschluss 17 überwachen. Der Zündschaltereingangsanschluss 19 und der Wechselrichtersteuermittel 4 sind miteinander über eine Zündschlüsseleingangsanschluss-Spannungsüberwachungsverdrahtungszuleitung 23 verbunden; das Wechselrichtersteuermittel 4 kann die Spannung am Zündschaltereingangsanschluss 19 überwachen.
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Als Nächstes wird der Betrieb der Fahrzeugelektro-Stromumwandlungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung erläutert. 2 ist ein Flussdiagramm zum Erläutern des Betriebs der Fahrzeugelektro-Stromumwandlungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung. Das Wechselrichtersteuermittel 4 implementiert repetitiv die im Flussdiagramm in 2 repräsentierte Steuerroutine in einem konstanten Zyklus (zum Beispiel 10 ms) während des Betriebes der Fahrzeugelektrostromumwandlungsvorrichtung. In 2 wird eine DC/DC-Wandler-Steuerstromquellenschalter-Ein/Aus-Steuerroutine im Schritt 401 gestartet. Zuerst wird im Schritt 402 der Wert der DC/DC-Wandler-Ausgangsanschlussspannung, was die Spannung am DC/DC-Wandler-Ausgangsanschluss 17 ist, als eine Variable VB substituiert, wird der Wert der Zündschaltereingangsanschlussspannung, welcher die Spannung am Zündschaltereingangsanschluss 19 ist, für eine Variable VI substituiert, und wird eine DC/DC-Wandler-Ausgangsanschlussabnormalzustandsschwellenwertspannung für eine Variable VT substituiert.
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Die DC/DC-Wandler-Ausgangsanschlussabnormalzustandsschwellenwertspannung ist ein vorab eingestellter Spannungswert und wird auf eine Spannung (z. B. 16 V) höher als die Spannung der Hilfsvorrichtungsbatterie 18 eingestellt, die mit dem DC/DC-Wandler-Ausgangsanschluss 17 verbunden ist. Als Nächstes werden im Schritt S403 die Werte von VB und VT miteinander verglichen; dann wird festgestellt, ob VB größer als VT ist oder nicht. In dem Fall, wo festgestellt wird, dass VB größer als VT ist (Y), folgt dem Schritt 403 der Schritt 405, wo der DC/DC-Wandler-Steuerstromquellenschalter 11 ausgeschaltet wird.
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Im Gegensatz dazu wird in dem Fall, wo im Schritt 403 festgestellt wird, dass VB gleich oder kleiner als VT ist (N), der Schritt S403 vom Schritt S408 gefolgt. Im Schritt 408 werden die Werte von VI und VT miteinander verglichen; dann wird festgestellt, ob VI größer ist als VT oder nicht. Im Fall, bei dem festgestellt wird, dass VI größer als VT ist (Y), folgt dem Schritt 408 die Verarbeitung im Schritt 405.
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Andererseits, in dem Fall, bei dem im Schritt 403 festgestellt wird, dass VI gleich oder kleiner als VT ist (N), wird der DC/DC-Wandler-Steuerstromquellenschalter 11 gesteuert, um im Schritt 404 eingeschaltet zu werden. Wenn die Verarbeitung im Schritt 404 implementiert worden ist, wird die erste Verarbeitung wieder aufgenommen und werden die vorstehenden Verarbeitungen wiederholt. Wenn die Verarbeitung im Schritt 405 implementiert worden ist, wird eine Reihe von Bestimmungsverarbeitungen gestoppt und wird im nächsten Zyklus die Verarbeitung nicht fortgesetzt.
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In dem Fall, bei dem im Schritt 405 die Steuerung des Ausschaltens des DC/DC-Wandler-Steuerstromquellenschalter 11 implementiert wird, wird der Betriebsstrom für das DC/DC-Wandler-Steuermittel 7 abgeschaltet und daher werden die Schaltsignale für die Brückenschaltung 201 nicht zugeführt; somit wird die Ausgabe aus dem DC/DC-Wandler-Ausgangsanschluss 17 sicher gestoppt. Danach setzt die Wechselrichtereinheit 50 der Fahrzeugelektro-Stromumwandlungsvorrichtung 1 ihren Normalbetrieb unter Verwendung des in der Hilfsvorrichtungsbatterie 18 akkumulierten elektrischen Stroms fort.
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Der Grund, warum die Steuerung auf solche Weise wie oben beschrieben implementiert ist, ist, dass, wenn aufgrund einer Art von Ausfall, der in der DC/DC-Wandler-Einheit 51 verursacht wird, die Spannung am DC/DC-Wandler-Ausgangsanschluss 17 kontinuierlich die DC/DC-Wandler-Ausgangsanschluss-Abnormalzustandsschwellenwertspannung übersteigt, höhere Spannungen als die gestattbaren Obergrenzspannungen des Mikrocomputers 6 und der Steuerstromquelle 5 am Mikrocomputer 6 und der Steuerstromquelle 5 angelegt werden, der Mikrocomputer 6 und die Steuerstromquelle 5 ausfallen und daher der Betrieb der Wechselrichtereinheit 50 behindert werden kann. Dies suggeriert, das ein in der DC/DC-Wandler-Einheit 51 verursachter Ausfall zu einem Ausfall in der Wechselrichtereinheit 50 führt. Beispielsweise kann ein Durchgehen des DC/DC-Wandler-Steuer-IC 9 eine Ursache des Ausfalls in der DC/DC-Wandler-Einheit 51 sein.
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Wie oben beschrieben, fällt in der Fahrzeugelektro-Stromumwandlungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung, selbst wenn aufgrund eines in der DC/DC-Wandler-Einheit 51 verursachten Ausfalls die Spannung am DC/DC-Wandler-Ausgangsanschluss 17 abnormal ansteigt, die Wechselrichtereinheit 50 der Fahrzeugelektro-Stromumwandlungsvorrichtung 1 niemals aus und kann der Betrieb der Wechselrichtereinheit 50 normal fortgesetzt werden, bis der in der Hilfsvorrichtungsbatterie 18 akkumulierte elektrische Strom ausgeht.
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In Bezug auf die Fahrzeugelektro-Stromumwandlungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung ist eine Konfiguration erläutert worden, in welcher die Steuerstromquelle 5, welche der Lieferant des Betriebsstroms für das DC/DC-Wandler-Steuermittel 7 ist, der Lieferant des Betriebsstroms für die Geber-Anregungsstromerzeugungsschaltung 14 in der Wechselrichtereinheit 50 ist; jedoch ist die Steuerstromquelle 5 nicht auf diejenige beschränkt, die der Lieferant des Betriebsstroms für die Geber-Anregungsstromerzeugungsschaltung 14 ist und es kann gestattet sein, dass hier der Lieferant des Betriebsstrom für ein anderes Bestandteilselement (unillustriert) in der Wechselrichtereinheit 50 auch der Lieferant des Betriebsstroms für die Geber-Anregungsstromerzeugungsschaltung 14 ist.
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Das DC/DC-Wandler-Steuermittel 7 ist mit dem DC/DC-Wandler-Steuer-IC 9 und dem DC/DC-Wandler-Antriebs-IC 8 konfiguriert; jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt; beispielsweise kann eine Ausführungsform gestattet sein, in welcher die Funktionen der DC/DC-Wandler-Steuerung und des DC/DC-Wandler-Antriebs in einem einzelnen IC integriert sind oder es kann eine Ausführungsform gestattet sein, in der die DC/DC-Wandler-Steuerung oder/und der DC/DC-Wandler-Antrieb mit diskreten Komponenten konfiguriert sind.
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Darüber hinaus wird in dem Fall, bei dem, obwohl in 1 nicht illustriert, eine Kommunikationsleitung zwischen der Fahrzeugelektro-Stromumwandlungsvorrichtung 1 und der Außenseite existiert, es ermöglicht, dass wenn die Verarbeitung des Schritts 405 in 2 implementiert wird, die Tatsache, dass der Ausgang aus dem DC/DC-Wandler-Ausgangsanschluss 17 gestoppt wird, der Außenseite über die Kommunikationsleitung mitgeteilt wird, so dass eine Warnlampe erleuchtet wird, und der Ausfallzustand der Fahrzeugelektro-Stromumwandlungsvorrichtung 1 dem Fahrer mitgeteilt wird.
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In Ausführungsform 1 ist eine Erläuterung dafür unter der Annahme gemacht worden, dass die Stromschaltung 3 für den DC/DC-Wandler ein isolierter Vollbrücken-DC/DC-Wandler ist; jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt und die Stromschaltung 3 kann eine Schaltung eines anderen Typs sein, wie etwa ein nichtisolierter DC/DC-Zerhacker. Die Erläuterung ist unter der Annahme gemacht worden, dass als Gleichrichtervorrichtung die Gleichrichterdiode 203 eingesetzt wird; jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt; beispielsweise kann es gestattet sein, dass eine Schaltvorrichtung wie etwa ein MOSFET eingesetzt wird, so dass eine synchrone Gleichrichtung implementiert wird.
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Ausführungsform 2
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3 ist ein Blockdiagramm einer Fahrzeugelektro-Stromumwandlungsvorrichtung und ihrer Peripherievorrichtungen gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung. In 3 werden die Bestandteilselemente, die gleich oder entsprechend zu jenen in 1 sind, durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet. In der nachfolgenden Beschreibung wird die detaillierte Erläuterung für Bestandteilselemente, die gleich oder entsprechend jenen in Ausführungsform 1 sind, weggelassen. In 3 sind der Ausgang des DC/DC-Wandler-Steuerstromquellenschalter 11 und des Wechselrichtersteuermittel 4 miteinander durch einen DC/DC-Wandler-Steuerstromschalter-Eingangsspannungsdetektionsverdrahtungsanschluss 12 verbunden; das Wechselrichtersteuermittel 4 kann die Spannung am Eingang des DC/DC-Wandler-Steuerstromquellenschalter 11 überwachen. Der Eingang des DC/DC-Wandler-Steuerstromquellenschalter 11 und das Wechselrichtersteuermittel 4 sind miteinander über einen DC/DC-Wandler-Steuerstromquellenschalter-Ausangsspannungsdetektionsverdrahtungsanschluss 13 verbunden; das Wechselrichtersteuermittel 4 kann die Spannung am Ausgang des DC/DC-Wandler-Steuerstromquellenschalter 11 überwachen. Die anderen Konfigurationen sind gleich wie jene in Ausführungsform 1.
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Als Nächstes wird der Betrieb der Fahrzeugelektro-Stromumwandlungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. 4 ist ein Flussdiagramm zum Erläutern des Betriebs der Fahrzeugelektro-Stromumwandlungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung. In 4 werden Teile, die gleich oder entsprechend jenen in 2 sind, durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet. In der nachfolgenden Erläuterung werden die Beschreibungen der gleichen Teile wie jene in Ausführungsform 1 weggelassen. In 4, nachdem die Verarbeitung des Schritts 408 implementiert worden ist, wird in Schritt 421 der Ausgangsspannungswert des DC/DC-Wandler-Steuerstromquellenschalter 11 für eine Variable V1 substituiert, wird der Eingangsspannungswert des DC/DC-Wandler-Steuerstromquellenschalter 11 für eine Variable V2 substituiert, wird eine Untergrenzwertschwellenwertspannung für die DC/DC-Wandler-Steuerstromquellenspannung für eine Variable V3 substituiert und wird eine Obergrenzschwellenwertspannung für die DC/DC-Wandler-Steuerstromquellenspannung für eine Variable V4 substituiert.
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Die Untergrenzwertschwellenwertspannung für die DC/DC-Wandler-Steuerstromquellenspannung, die für Variable V3 zu substituieren ist, und die Obergrenzschwellenwertspannung für die DC/DC-Wandler-Steuerstromquellenspannung, welche für die Variable V4 zu substituieren ist, sind vorab eingestellte Spannungswerte; wenn beispielsweise die normale Ausgangsspannung der Steuerstromquelle 5 12 V beträgt, werden die Untergrenzwertschwellenwertspannung für die DC/DC-Wandler-Steuerstromquellenspannung und die Obergrenzwertschwellenwertspannung für die DC/DC-Wandler-Steuerstromquellenspannung auf 8 V bzw. 16 V eingestellt.
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Dann wird in Schritt 422 festgestellt, ob der Wert von V1 kleiner als der Wert von V3 ist oder der Wert von V1 größer als der Wert von V4 ist; in dem Fall, bei dem festgestellt wird, dass der Wert von V1 kleiner als der Wert von V3 ist oder der Wert von V1 größer als der Wert von V4 ist (Y), folgt dem Schritt 422 die Verarbeitung des Schrittes 405. Im Gegensatz dazu, in dem Fall, bei dem im Schritt 422 festgestellt wird, dass der Wert von V1 gleich oder größer dem Wert von V3 ist oder der Wert von V1 gleich oder kleiner dem Wert von V4 ist (N), folgt dem Schritt 422 die Verarbeitung des Schrittes 423.
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Im Schritt 423 wird festgestellt, ob der Wert von V2 kleiner als der Wert von V3 ist oder der Wert von V2 größer als der Wert von V4 ist; in dem Fall, bei dem festgestellt wird, dass der Wert von V2 kleiner als der Wert von V3 ist, oder der Wert von V2 größer als der Wert von V4 ist (Y), folgt dem Schritt 423 die Verarbeitung des Schrittes 405, bei dem der DC/DC-Wandler-Steuerstromquellenschalter 11 so gesteuert wird, dass er ausgeschaltet wird. Im Gegensatz dazu, in dem Fall, bei dem festgestellt wird, dass im Schritt 423 der Wert von V2 gleich oder größer als der Wert von V3 ist oder der Wert von V2 gleich oder kleiner als der Wert von V4 ist (N), folgt dem Schritt 423 der Schritt 404, wo der DC/DC-Wandler-Steuerstromquellenschalter 11 gesteuert wird, um eingeschaltet zu werden. Die anderen Operationen sind die gleichen wie jene in Ausführungsform 1.
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In dem Fall, bei dem im Schritt 405 die Steuerung des Ausschaltens des DC/DC-Wandler-Steuerstromquellenschalter 11 implementiert wird, wird der Betriebsstrom für das DC/DC-Wandler-Steuermittel 7 abgeschaltet und daher werden die Schaltsignale für die Brückenschaltung 201 nicht zugeführt; somit wird die Ausgabe aus dem DC/DC-Wandler-Ausgangsanschluss 17 sicher gestoppt. Danach setzt die Wechselrichtereinheit 50 der Fahrzeugelektro-Stromumwandlungsvorrichtung 1 ihren Normalbetrieb unter Verwendung des in der Hilfsvorrichtungsbatterie 18 akkumulierten elektrischen Stroms fort.
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Der Grund, warum die Steuerung auf solche Weise wie in dem Flussdiagram in 2 beschrieben implementiert wird, ist, dass, wenn aufgrund irgendeiner Art von Ausfall, der in der DC/DC-Wandler-Einheit 51 der Fahrzeugelektro-Stromumwandlungsvorrichtung 1 verursacht wird, die Ausgangsspannung des DC/DC-Wandler-Steuerstromquellenschalter 11 abnormal sinkt oder steigt, die Ausgangsspannung der Steuerstromquelle 5 normal zusammen mit dem vorstehenden ABfall oder Anstieg bei der Ausgangsspannung des DC/DC-Wandler-Steuerstromquellenschalter 11 sinkt oder ansteigt, eine höhere Spannung als die gestattbare Obergrenzwertspannung der Geber-Anregungsstromerzeugungsschaltung 14 oder eine niedrigere Spannung als die gestattete Untergrenzwertspannung der Geber-Anregungsstromerzeugungsschaltung 14 an der Geber-Anregungsstromerzeugungsschaltung 14 angelegt wird, der Betrieb der Geber-Anlegungsspule 101 gehindert wird, und daher der Betrieb der Wechselrichtereinheit 50 nicht verhindert werden kann. Dies suggeriert, dass ein durch die DC/DC-Wandler-Einheit 51 verursachter Ausfall zu einem Ausfall in der Wechselrichtereinheit 50 führt. Beispielsweise kann ein Kurzschluss-zu-Erdungsfehler im Betriebsstromeingangsanschluss des DC/DC-Wandler-Steuermittel 7 eine Ursache eines Ausfalls in der DC/DC-Wandler-Einheit 51 sein.
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Die Fahrzeugelektro-Stromumwandlungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung ermöglicht es, dass selbst wenn aufgrund eines in der DC/DC-Wandler-Einheit 51 der Fahrzeugelektro-Stromumwandlungsvorrichtung 1 verursachten Ausfalls die Ausgangsspannung der Steuerstromquelle 5 abnormal ansteigt oder abfällt, die Wechselrichtereinheit 50 der Fahrzeugelektro-Stromumwandlungsvorrichtung 1 niemals ausfällt und der Betrieb der Wechselrichtereinheit 50 normal fortgesetzt werden kann, bis der in der Hilfsvorrichtungsbatterie 18 akkumulierte elektrische Strom ausgeht.
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In der Fahrzeugelektro-Stromumwandlungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung ist die Steuerstromquelle 5, die der Lieferant des Betriebsstroms für das DC/DC-Wandler-Steuermittel 7 ist, der Lieferant des Betriebsstroms für die Geber-Anregungsstromerzeugungsschaltung 14 in der Wechselrichtereinheit 50; jedoch ist die Steuerstromquelle 5 nicht auf diejenige beschränkt, die der Lieferant von Betriebsstrom für die Geber-Anregungsstromerzeugungsschaltung 14 ist und es kann gestattet sein, dass die Steuerstromquelle 5 der Lieferant vom Betriebsstrom für andere Bestandteilselemente (unillustriert) in der Wechselrichtereinheit 50 ist. Das DC/DC-Wandler-Steuermittel 7 ist mit dem DC/DC-Wandler-Steuer-IC 9 und dem DC/DC-Wandler-Antriebs-IC 8 konfiguriert; jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt; es kann beispielweise eine Ausführungsform gestattet sein, in der die Funktionen der DC/DC-Wandler-Steuerung und des DC/DC-Wandler-Antriebs in einem einzelnen IC integriert sind, oder es kann eine Ausführungsform gestattet sein, in der die DC/DC-Wandler-Steuerung oder/und der DC/DC-Wandler-Antrieb mit diskreten Komponenten konfiguriert sind.
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Darüber hinaus wird in dem Fall, bei dem, obwohl in 3 nicht illustriert, eine Kommunikationsleitung zwischen der Fahrzeugelektro-Stromumwandlungsvorrichtung 1 und der Außenseite existiert, es ermöglicht, dass wenn die Verarbeitung des Schritts 405 in 4 implementiert wird, die Tatsache, dass der Ausgang aus dem DC/DC-Wandler-Ausgangsanschluss 17 gestoppt wird, der Außenseite über die Kommunikationsleitung mitgeteilt wird, so dass eine Warnlampe erleuchtet wird, und der Ausfallzustand der Fahrzeugelektro-Stromumwandlungsvorrichtung 1 dem Fahrer mitgeteilt wird.
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Weiterhin ist in Ausführungsform 1 eine Erläuterung dafür unter der Annahme gemacht worden, dass die Stromschaltung 3 für den DC/DC-Wandler ein isolierter Vollbrücken-DC/DC-Wandler ist; jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt und die Stromschaltung 3 kann eine Schaltung eines anderen Typs sein, wie etwa ein nichtisolierter DC/DC-Zerhacker. Die Erläuterung ist unter der Annahme gemacht worden, dass als Gleichrichtervorrichtung die Gleichrichterdiode 203 eingesetzt wird; jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt; beispielsweise kann es gestattet sein, dass eine Schaltvorrichtung wie etwa ein MOSFET eingesetzt wird, so dass eine synchrone Gleichrichtung implementiert wird.
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In Ausführungsform 2 sind Verdrahtungsführungen zum Detektieren sowohl der Eingangs- als auch der Ausgangsspannungen des DC/DC-Wandler-Steuerstromquellenschalter 11 vorgesehen; jedoch kann es beispielsweise in dem Fall, bei dem die Anzahl von Spannungseingangsanschlüssen des Wechselrichtersteuermittel 4 zu klein ist oder ein hinreichender Verdrahtungsraum nicht sichergestellt werden kann, gestattet sein, dass die Verdrahtung einer der Verdrahtungsführungen weggelassen wird.
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Jedoch im Fall, bei dem die DC/DC-Wandler-Steuerstromquellen-Schalterausgangsspannungsdetektionsverdrahtungsführung 13, die mit dem Ausgang des DC/DC-Wandler-Steuerstromquellenschalter 11 verbunden ist, weggelassen wird, sollte erwogen werden, dass, wenn es einen Ausfall gibt, bei dem der DC/DC-Wandler-Steuerstromquellenschalter 11 in den Ein-Zustand fixiert ist, es sein kann, dass der Zustand des Ausfalls im DC/DC-Wandler-Steuerstromquellenschalter 11 nicht detektiert wird.
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In dem Fall, bei dem die DC/DC-Wandler-Steuerstromquellen-Schaltereingangsspannungsdetektionsverdrahtungsführung 12, die mit dem Eingang des DC/DC-Wandler-Steuerstromquellenschalter 11 verbunden ist, weggelassen wird, sollte erwogen werden, dass, wenn, nachdem die Steuerung des Schritts 405 in 4 implementiert worden ist, in welchem der DC/DC-Wandler-Steuerstromquellenschalter 11 abgeschaltet wird, nur die Wechselrichtereinheit 50 betrieben wird, keine Abnormalität bei der Ausgangsspannung der Steuerstromquelle 5 detektiert werden kann und damit keine Abnormalität bei der Steuerstromquelle 5 selbst nicht detektiert werden kann.
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Ausführungsform 1 und 2 der vorliegenden Erfindung sind diejenigen, in denen zumindest eine der nachfolgenden Erfindungen praktiziert wird.
- (1) Eine Fahrzeugelektro-Stromumwandlungsvorrichtung, umfassend:
- einen Wechselrichter, der Gleichstrom einer in einem Fahrzeug montierten Antriebsbatterie in Wechselstrom umwandelt, der einem Antriebsmotor zum Antreiben des Fahrzeugs zuzuführen ist;
- ein Wechselrichtersteuermittel, das den Wechselrichter steuert;
- einen DC/DC-Wandler, der Gleichstrom der Antriebsbatterie in Gleichstrom umwandelt, der einer im Fahrzeug montierten Hilfsvorrichtungsbatterie zuzuführen ist;
- ein DC/DC-Wandler-Steuermittel, das den DC/DC-Wandler steuert;
- ein DC/DC-Wandler-Ausgangsanschlussspannungsdetektionsmittel, das eine Ausgangsanschlussspannung des DC/DC-Wandlers detektiert;
- eine Steuerstromquelle, die elektrischen Strom dem Wechselrichtersteuermittel und dem DC/DC-Wandler-Steuermittel zuführt; und
- einen DC/DC-Wandler-Steuerstromquellenschalter, der die Zufuhr von elektrischem Strom ein/ausschaltet, der aus der Steuerstromquelle dem DC/DC-Wandler-Steuermittel bereitzustellen ist,
- wobei der Wechselrichter und der DC/DC-Wandler auf solche Weise angeordnet sind, dass sie miteinander in ein einzelnes und dasselbe Gehäuse integriert sind,
- wobei der DC/DC-Wandler-Steuerstromquellenschalter zwischen der Steuerstromquelle und dem DC/DC-Wandler-Steuermittel angeordnet ist, und
- wobei, wenn ein Ausgangsspannungswert des DC/DC-Wandlers einen vorbestimmten Wert übersteigt, das Wechselrichtersteuermittel den DC/DC-Wandler-Steuerstromquellenschalter so steuert, dass die Zufuhr von elektrischem Strom, der aus der Steuerstromquelle dem DC/DC-Wandler-Steuermittel bereitzustellen ist, abgeschaltet wird.
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Eine Fahrzeugelektro-Stromumwandlungsvorrichtung gemäß dieser Konfiguration ermöglicht es, dass, selbst in einem Fall, bei dem aufgrund eines Ausfalls bei einem DC/DC-Wandler derselben die Ausgangsanschlussspannung des DC/DC-Wandlers abnormal ist, der Betrieb eines Wechselrichters derselben keinerlei adversiven Effekt erfährt und daher der Wechselrichter kontinuierlich betrieben werden kann.
- (2) Die Fahrzeugelektro-Stromumwandlungsvorrichtung gemäß (1), weiter beinhaltend ein Wechselrichter-Steuerstromquellenspannungsdetektionsmittel, dass zumindest eine von Spannungen an einem Steuerstromquellenanschluss und an einem DC/DC-Wandler-Steuermittelanschluss des DC/DC-Wandler-Steuerstromquellenschalters detektiert, wobei, wenn ein durch das Wechselrichter-Steuerstromquellenspannungsdetektionsmittel detektierter Spannungswert außerhalb eines vorbestimmten Bereichs fällt, das Wechselrichtersteuermittel den DC/DC-Wandler-Steuerstromquellenschalter so steuert, dass die Zufuhr von elektrischem Strom, der aus der Steuerstromquelle dem DC/DC-Wandler-Steuermittel bereitzustellen ist, abgeschaltet wird.
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Eine Fahrzeugelektro-Stromumwandlungsvorrichtung gemäß dieser Konfiguration ermöglicht es, dass selbst im Fall, bei dem aufgrund eines Ausfalls im DC/DC-Wandler derselben die Ausgangsspannung der Steuerstromquelle abnormal ist, der Betrieb eines Wechselrichters derselben keinen negativen Effekt erfährt und daher der Wechselrichter kontinuierlich betrieben werden kann.
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Im Umfang der vorliegenden Erfindung können die Ausführungsformen derselben frei miteinander kombiniert werden.
