DE112011101656T5

DE112011101656T5 - Entladungssteuervorrichtung eines Wandlungssystems einer elektrischen Leistung

Info

Publication number: DE112011101656T5
Application number: DE112011101656T
Authority: DE
Inventors: Yusuke Shindo; Tsuneo Maebara; Koichi Sakata
Original assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-05-14
Filing date: 2011-05-11
Publication date: 2013-04-04
Also published as: US8848408B2; CN102577071A; JP5389730B2; JP2011244521A; CN102577071B; US20120212160A1; WO2011142373A1

Abstract

Bei einem Wandlungssystem einer elektrischen Leistung, das eine Entladungssteuervorrichtung hat, die fähig ist, eine Spannung, die in einen Kondensator geladen ist, auf eine Spannung von nicht mehr als eine vorbestimmte Spannung zu entladen, verringert ein Linearregler eine Spannung des Kondensators und gibt die verringerte Spannung zu einer Treibeinheit in einem niedrigeren Zweig in einer U-Phase aus. Ein Rücklaufwandler für eine Entladeverwendung speist ein Ausgangssignal des Linearreglers ein und gibt eine elektrische Leistung zu einer Treibeinheit in einem oberen Zweig in der U-Phase aus. Wenn erfasst wird, dass ein eigenes Fahrzeug mit einem Hindernis kollidiert, startet die Entladungssteuervorrichtung damit, eine Entladungssteuerung des Kondensators auszuführen, indem ein Fotokoppler ausgeschaltet wird und der Linearregler eingeschaltet wird.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Entladungssteuervorrichtungen für Wandlungssysteme einer elektrischen Leistung, die fähig sind, eine elektrische Leistung einer Leistungsquelle in eine vorbestimmte elektrische Leistung zu wandeln, und die Entladesteuervorrichtung entlädt eine Spannung, die in einen Kondensator in dem Wandlungssystem einer elektrischen Leistung geladen ist, auf eine gewünschte Spannung von nicht mehr als eine spezifizierte Spannung.
HINTERGRUNDTECHNIK
Wandlungssysteme einer elektrischen Leistung wurden in Motorfahrzeugen, Häusern, Fabriken etc. verwendet. Solche Wandlungssysteme einer elektrischen Leistung wandeln eine elektrische Leistung einer Leistungsquelle in eine vorbestimmte elektrische Leistung, wandeln beispielsweise eine elektrische Gleichstromleistung in eine elektrische Wechselleistung.
Ein solcher Typ eines Wandlungssystems einer elektrischen Leistung weist eine Wandlungsschaltung einer elektrischen Leistung, einen Kondensator und eine elektrische Schalteinrichtung auf. Die Wandlungsschaltung einer elektrischen Leistung hat eine Reihenschaltungseinheit, die ein Schaltelement auf einem Hochspannungspotenzial und ein Schaltelement auf einem Niederspannungspotenzial, die in Reihe geschaltet sind, aufweist. Die Wandlungsschaltung einer elektrischen Leistung wandelt eine elektrische Leistung einer Gleichstromleistungsquelle in eine vorbestimmte elektrische Leistung, wandelt beispielsweise eine Gleichstromleistung in eine Wechselstromleistung. Der Kondensator ist zwischen der Wandlungsschaltung einer elektrischen Leistung und der Gleichstromleistungsquelle platziert. Die elektrische Schalteinrichtung öffnet und schließt elektrische Verbindungen zwischen der Wandlungsschaltung einer elektrischen Leistung, dem Kondensator und der Gleichstromleistungsquelle. Wenn die elektrische Schalteinrichtung geöffnet ist, steuert die Entladungssteuervorrichtung für das Wandlungssystem einer elektrischen Leistung das Schaltelement auf einem Hochspannungspotenzial und das Schaltelement auf einem Niederspannungspotenzial, um die Spannung, die in den Kondensator geladen ist, auf eine Spannung von nicht mehr als eine vorbestimmte Spannung zu entladen.
Da beispielsweise ein Wechselrichter (als eine Wandlungsschaltung einer elektrischen Leistung) etc., der mit einem Motorgenerator als eine Fahrzeughauptmaschine verbunden ist, eine sehr hohe Spannung empfängt, sind der Wechselrichter etc. in einem fahrzeuginternen Hochspannungssystem platziert. Ein solches fahrzeuginternes Hochspannungssystem ist von einem fahrzeuginternen Niederspannungssystem elektrisch isoliert. Das fahrzeuginterne Niederspannungssystem weist allgemein eine fahrzeuginterne Steuervorrichtung etc. auf. Eine Leistungsquelle zum Versorgen einer treibenden Schaltung für jedes der Schaltelemente in dem Wechselrichter mit einer elektrischen Leistung weist einen Wandler eines Isolationstyps auf. Ein Eingangsanschluss des Wandlers eines Isolationstyps ist mit einer Batterie, die in dem fahrzeuginternen Niederspannungssystem platziert ist, elektrisch verbunden.
Nebenbei bemerkt ist ein solcher Kondensator allgemein mit dem Eingangsanschluss des Wechselrichters verbunden, um die Spannung zwischen dem Paar der Eingangsanschlüsse des Wechselrichters zu glätten. Es ist notwendig, den Kondensator zu entladen, wenn der Wechselrichter gestoppt ist.
Wie durch das folgende Patentdokument 1 offenbart ist, wurde beispielsweise ein Verfahren zum Herstellen eines Kurzschlusses zwischen beiden Elektroden eines Kondensators durch gleichzeitiges Einschalten eines Schaltelements auf einem Hochspannungspotenzial und eines Schaltelements auf einem Niederspannungspotenzial vorgeschlagen, um eine elektrische Leistung, die in den Kondensator geladen ist, zu entladen. Der Kondensator ist mit einem Paar von Eingangsanschlüssen des Wechselrichters verbunden.
TECHNISCHES DOKUMENT DER BEKANNTEN TECHNIK
Patentdokument

Patentdokument 1: offengelegtes japanisches Patent Veröffentlichungs-Nr. JP 2009-232620

KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Durch die Erfindung zu lösendes Problem
Wenn jedoch ein Motorfahrzeug mit einem Hindernis kollidiert, betritt das Motorfahrzeug einen abnormalen Status. Wenn die Kollision eine Trennung zwischen einem Niederspannungssystem und einem Hochspannungssystem verursacht, wird die treibende Schaltung mit keiner elektrischen Leistung versorgt und es besteht eine Möglichkeit, dass die Entladesteuervorrichtung die vorhergehende Entladungssteuerung nicht ausführt.
Die vorliegende Erfindung ist erfunden, um die vorhergehenden Probleme zu lösen. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Entladungssteuervorrichtung für ein Wandlungssystem einer elektrischen Leistung zu schaffen, die fähig ist, eine Entladungssteuerung eines Entladens von elektrischer Leistung von einem Kondensator korrekt und effizient auszuführen, selbst wenn bei einer Vorrichtung (beispielsweise einem Motorfahrzeug), an der das Wandlungssystem einer elektrischen Leistung angebracht ist, eine Abnormalität oder ein Fehler auftritt. Das Wandlungssystem einer elektrischen Leistung hat die Spannungswandlungsschaltung und den Kondensator. Die Spannungswandlungsschaltung hat eine Reihenschaltungseinheit, bei der ein Schaltelement auf einem Hochspannungspotenzial und ein Schaltelement auf einem Niederspannungspotenzial in Reihe geschaltet sind. Die Spannungswandlungsschaltung wandelt eine elektrische Leistung einer Gleichstromleistungsquelle in eine vorbestimmte elektrische Leistung, wandelt beispielsweise eine Gleichstromleistung in eine Wechselstromleistung. Der Kondensator ist zwischen dem Eingangsanschluss der Spannungswandlungsschaltung und der Gleichstromleistungsquelle platziert.
Mittel zum Lösen der vorhergehenden Probleme
Im Folgenden ist eine Beschreibung von Mitteln, Wirkungen und Effekten der vorliegenden Erfindung, um die vorhergehenden Probleme zu lösen, angegeben.
Die vorliegende Erfindung, die in Anspruch 1 zitiert ist, liefert eine Entladungssteuervorrichtung, die auf ein Wandungssystem für eine elektrische Leistung angewendet ist. Das Wandlungssystem einer elektrischen Leistung weist eine Wandlungsschaltung einer elektrischen Leistung, einen Kondensator und eine elektrische Schalteinrichtung auf. Die Wandlungsschaltung einer elektrischen Leistung ist mit einer Reihenschaltungseinheit ausgestattet. Die Reihenschaltungseinheit ist aus einem Schaltelement auf einer Hochspannungsseite und einem Schaltelement auf einer Niederspannungsseite, die in Reihe geschaltet sind, zusammengesetzt. Die Wandlungsschaltung einer elektrischen Leistung wandelt eine Gleichstromleistung einer Gleichstromleistungsquelle in eine vorbestimmte elektrische Leistung. Der Kondensator ist zwischen einem Eingangsanschluss der Wandlungsschaltung einer elektrischen Leistung und der Gleichstromleistungsquelle platziert, die elektrische Schalteinrichtung öffnet und schließt elektrische Verbindungen zwischen der Wandlungsschaltungsschaltung für eine elektrische Leistung, dem Kondensator und der Gleichstromleistungsquelle. Die Entladungssteuervorrichtung weist eine Entladungssteuereinrichtung, eine erste Leistungsquelle und eine zweite Leistungsquelle auf. Die Entladungssteuereinrichtung passt eine geladene Spannung des Kondensators an eine Spannung von nicht mehr als eine vorbestimmte Spannung an, indem das Schaltelement auf einer Hochspannungsseite und das Schaltelement auf einer Niederspannungsseite betrieben werden, wenn die elektrische Schalteinrichtung ausgeschaltet ist. Die erste Leistungsquelle erzeugt eine versorgende Spannung, indem die Spannung des Kondensators verringert wird, um eine treibende Schaltung zum Steuern eines von dem Schaltelement auf einer Hochspannungsseite und dem Schaltelement auf einer Niederspannungsseite, die durch die Entladungssteuereinrichtung gesteuert sind, damit zu versorgen. Die zweite Leistungsquelle empfängt die elektrische Leistung der ersten Leistungsquelle und erzeugt eine versorgende Spannung, mit der eine treibende Schaltung zum Steuern des anderen Schaltelements von dem Schaltelement auf einer Hochspannungsseite und dem Schaltelement auf einer Niederspannungsseite, die durch die Entladungssteuereinrichtung gesteuert sind, zu versorgen ist.
Da die treibende Schaltung für das Schaltelement auf einer Hochspannungsseite und die treibende Schaltung für das Schaltelement auf einer Niederspannungsseite, die durch die Entladungssteuereinrichtung gesteuert sind, mit der elektrischen Leistung des Kondensators versorgt sind, ist es möglich, die treibende Schaltung selbst dann sicher mit der elektrischen Leistung zu versorgen, wenn ein abnormaler Zustand in einem Glied auftritt, an dem das Wandlungssystem einer elektrischen Leistung angebracht ist. Da ferner die zweite Leistungsquelle die elektrische Leistung der ersten Leistungsquelle empfängt und die versorgende Spannung erzeugt, ist es möglich, eine Standhaltefunktion, die für die zweite Leistungsquelle erforderlich ist, zu verringern.
Die Entladungssteuervorrichtung, die in Anspruch 2 zitiert ist, hat ein Charakteristikum, bei dem die zweite Leistungsquelle einen Wandler eines isolierten Typs aufweist.
Aufgrund eines Unterschieds des Spannungspotenzials zwischen der treibenden Schaltung für das Schaltelement auf einer Hochspannungsseite und der treibenden Schaltung für das Schaltelement auf einer Niederspannungsseite ist es notwendig, die elektrische Leistung in einem Bereich zu übertragen, der einen großen Unterschied des Spannungspotenzials hat, wenn die zweite Leistungsquelle mit der elektrischen Leistung der ersten Leistungsquelle versorgt ist. Unter diesem Gesichtspunkt ist es, da die Entladungssteuervorrichtung den Isolationswandler verwendet, möglich, die elektrische Leistung zu übertragen, während die treibende Schaltung für das Schaltelement auf einer Hochspannungsseite von der treibenden Schaltung für das Schaltelement auf einer Niederspannungsseite elektrisch isoliert ist. Dies liefert einen Effekt, die zweite Leistungsquelle zu bilden, ohne ein Element zu verwenden, das fähig ist, einer Hochspannung standzuhalten.
Die Entladungssteuervorrichtung für das Wandlungssystem einer elektrischen Leistung, die in Anspruch 3 zitiert ist, hat das folgende Charakteristikum. Bei der Struktur, die in Anspruch 2 zitiert ist, ist das Wandlungssystem einer elektrischen Leistung ein fahrzeuginternes Hochspannungssystem, das von einem fahrzeuginternen Niederspannungssystem isoliert ist. Die treibende Schaltung zum Steuern des Schaltelements auf einer Hochspannungsseite und die treibende Schaltung zum Steuern des Schaltelements auf einer Niederspannungsseite sind auf einem Schaltungssubstrat benachbart zueinander angeordnet. Ein Transformator, der einen Wandler eines Isolationstyps bildet, ist zwischen der treibenden Schaltung zum Steuern des Schaltelements auf einer Hochspannungsseite und der treibenden Schaltung zum Steuern des Schaltelements auf einer Niederspannungsseite angeordnet.
Die Entladungssteuervorrichtung für das Wandlungssystem einer elektrischen Leistung, die in Anspruch 4 zitiert ist, hat das folgende Charakteristikum. Bei der Struktur, die in einem der Ansprüche 1 bis 3 zitiert ist, weist die erste Leistungsquelle einen Linearregler auf und erzeugt eine Spannung, mit der die treibende Schaltung zum Steuern des Schaltelements auf einer Niederspannungsseite zu versorgen ist.
Die Entladungssteuervorrichtung für das Wandlungssystem einer elektrischen Leistung, die in Anspruch 5 zitiert ist, hat das folgende Charakteristikum. Bei der Struktur, die in Anspruch 4 zitiert ist, ist der Linearregler zwischen dem Kondensator und der Wandlungsschaltung einer elektrischen Leistung angeordnet und weist eine Mehrzahl von Schaltelementen, die in Reihe geschaltet sind, auf.
Die vorhergehende Struktur der Entladungssteuervorrichtung macht es möglich, die Standhaltespannung, die für den Verbindungsknoten zwischen dem Eingangsanschluss und dem Ausgangsanschluss bei jedem der Schaltelemente, die den Linearregler bilden, erforderlich ist, zu verringern.
Die Entladungssteuervorrichtung für das Wandlungssystem einer elektrischen Leistung, die in Anspruch 6 zitiert ist, hat das folgende Charakteristikum. Bei der Struktur, die in Anspruch 5 zitiert ist, ist die Wandlungsschaltung einer elektrischen Leistung eine Gleichstrom-zu-Wechselstrom-Wandlungsschaltung, die mit einer elektrischen drehenden Maschine verbunden ist. Ein Verstärkerwandler ist zwischen der Gleichstrom-zu-Wechselstrom-Wandlungsschaltung und der Gleichstromleistungsquelle platziert. Der Kondensator ist mit dem Ausgangsanschluss des Verstärkerwandlers verbunden.
Allgemein ist die Spannung des Kondensators ohne Weiteres erhöhbar, und die Standhaltespannung des Schaltelements, das die erste Leistungsquelle bildet, ist ohne Weiteres erhöhbar. Die Struktur der vorliegenden Erfindung, die in Anspruch 5 zitiert ist, kann den vorhergehenden Nachteil beheben.
Die Entladungssteuervorrichtung für das Wandlungssystem einer elektrischen Leistung, die in Anspruch 7 zitiert ist, hat das folgende Charakteristikum. Bei der Struktur, die in einem der Ansprüche 1 bis 6 zitiert ist, ist die Wandlungsschaltung einer elektrischen Leistung eine Gleichstrom-zu-Wechselstrom-Wandlungsschaltung, die mit einer elektrischen drehenden Maschine verbunden ist.
Die Entladungssteuervorrichtung für das Wandlungssystem einer elektrischen Leistung, die in Anspruch 8 zitiert ist, hat das folgende Charakteristikum. Bei der Struktur, die in einem der Ansprüche 1 bis 7 zitiert ist, schaltet die Entladungssteuereinrichtung das Schaltelement auf einer Hochspannungsseite und das Schaltelement auf einer Niederspannungsseite ein, um an beiden Elektroden des Kondensators einen Kurzschluss herzustellen, und um die Entladungssteuerung eines Verringerns einer Spannung, die in den Kondensator geladen ist, auf eine Spannung von nicht mehr als eine vorbestimmte Spannung auszuführen.
Die Entladungssteuervorrichtung für das Wandlungssystem einer elektrischen Leistung, die in Anspruch 7 zitiert ist, hat das folgende Charakteristikum. Bei der Struktur, die in einem der Ansprüche 1 bis 8 zitiert ist, hat die Entladungssteuervorrichtung ferner eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen, ob in einem Glied, an dem das Wandlungssystem einer elektrischen Leistung angebracht ist, ein Notfall auftritt oder nicht. Die Entladungssteuereinrichtung schaltet das Schaltelement auf einer Hochspannungsseite und das Schaltelement auf einer Niederspannungsseite ein, um zwischen beiden Elektroden des Kondensators einen Kurzschluss herzustellen und die Entladungssteuerung eines Verringerns der Spannung, die in den Kondensator geladen ist, auf eine Spannung von nicht mehr als der vorbestimmten Spannung auszuführen, wenn die Erfassungseinrichtung angibt, dass in dem Glied ein Notfall auftritt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Ansicht, die eine Systemkonfiguration eines Wandlungssystems einer elektrischen Leistung, das eine Wandlungsschaltung einer elektrischen Leistung (einen Wechselrichter) und eine Entladungssteuervorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung aufweist, zeigt.
2 ist eine Ansicht, die eine Konfiguration einer treibende Schaltung bei dem Wandlungssystem einer elektrischen Leistung, das mit der Entladungssteuervorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ausgestattet ist, zeigt.
3(A) bis (F) sind Zeitdiagramme, die eine Entladungssteuerung, die durch die Entladungssteuervorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel während eines Notfalls ausgeführt wird, zeigen.
4 ist eine Ansicht, die eine Beziehung zwischen einer angelegten Gate-Spannung und einem Strom eines Schaltelements, das die Wandlungsschaltung einer elektrischen Leistung bei dem Wandlungssystem einer elektrischen Leistung, das mit der Entladungssteuervorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ausgestattet ist, bildet, zeigt.
5 ist eine Ansicht, die einen Entwurf eines Schaltungssubstrats, auf dem ein Reihenregler und ein Transformator angeordnet sind und der Regler und der Transformator das Wandlungssystem einer elektrischen Leistung, das mit der Entladungssteuervorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ausgestattet ist, bilden, zeigt;
6 ist eine Ansicht, die eine Systemkonfiguration eines Wandlungssystems einer elektrischen Leistung, das mit einer Entladungssteuervorrichtung und einer Wandlungsschaltung einer elektrischen Leistung (einem Wechselrichter) gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist, zeigt.
7 ist eine Ansicht, die insbesondere eine Anordnung einer elektrischen Leistungsquelle des Reihenreglers, der die Entladungssteuervorrichtung bildet, als eine Modifikation des Wandlungssystems einer elektrischen Leistung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel und dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
AUSFÜHRUNGSBEISPIELE ZUM AUSFÜHREN DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
(Erstes Ausführungsbeispiel)
Eine Beschreibung ist über ein Wandlungssystem einer elektrischen Leistung, das eine Entladungssteuervorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung aufweist, unter Bezugnahme auf die Zeichnungen angegeben. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel ist das Wandlungssystem einer elektrischen Leistung auf ein Hybridmotorfahrzeug angewendet.
1 ist eine Ansicht, die eine Systemkonfiguration des Wandlungssystems einer elektrischen Leistung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. Der Motorgenerator 10 dient als eine Fahrzeughauptmaschine. Der Motorgenerator 10 ist mit den antreibenden Rädern des Motorfahrzeugs mechanisch verbunden. Der Motorgenerator 10 ist durch einen Wechselrichter IV und eine Parallelschaltungseinheit mit einer Hochspannungsbatterie 12 verbunden. Die Parallelschaltungseinheit weist ein Relais SMR2, einen Widerstand 14 und ein Relais SMR1 auf. Die Hochspannungsbatterie 12 versorgt mit einer Hochspannung von beispielsweise nicht weniger als mehreren Hundert Volt. Eingangsanschlüsse auf der Seite des Wechselrichters IV des Wechselrichters IV sind zu dem Kondensator 16 parallel geschaltet.
Der Wechselrichter IV weist drei Verbindungseinheiten, die zueinander parallel geschaltet sind, auf. Jede der Verbindungseinheiten ist aus einem Leistungsschaltelement Swp auf einer Hochspannungsseite und einem Leistungsschaltelement Swn auf einer Niederspannungsseite zusammengesetzt. Ein Verbindungsknoten zwischen dem Leistungsschaltelement Swp auf einer Hochspannungsseite und dem Leistungsschaltelement Swn auf einer Niederspannungsseite bei jeder der drei Verbindungseinheiten ist mit dem entsprechenden Phasenanschluss des Motorgenerators 10 verbunden.
Die Anode und die Kathode einer Freilaufdiode FDp sind jeweils zwischen die Eingangs- und Ausgangsanschlüsse (zwischen den Kollektor und den Emitter) des Leistungsschaltelements Swp auf einer Hochspannungsseite geschaltet. Die Anode und die Kathode einer Freilaufdiode FDn sind jeweils zwischen die Eingangs- und Ausgangsanschlüsse (zwischen den Kollektor und den Emitter) des Leistungsschaltelements Swn auf einer Niederspannungsseite geschaltet. Jedes der Leistungsschaltelemente Swp und Swn weist einen Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBT; IGBT = insulated gate bipolar transistor) auf. Jedes der Leistungsschaltelemente Swp und Swn ist mit einem Fühleranschluss St, durch den ein kleiner Strom ausgegeben wird, ausgestattet. Der Wert des kleinen Stroms, mit dem durch den Fühleranschluss St versorgt wird, gibt eine Korrelation zwischen einem Strom, der zwischen dem Eingangsanschluss und dem Ausgangsanschluss des Leistungsschaltelements Swp und Swn fließt, an.
Der kleine Strom, der durch den Fühleranschluss St ausgegeben wird, fließt durch einen Nebenschlusswiderstand 19. Mit der Spannung, die dem Spannungsabfall an dem Nebenschlusswiderstand 19 entspricht, ist die Treibeinheit DU versorgt. Diese Treibeinheit DU treibt das Leistungsschaltelement Sw# (# = p oder n). Die Treibeinheiten DU für die V-Phase und W-Phase sind aus den Zeichnungen weggelassen. Die Treibeinheit DU weist das entsprechende Leistungsschaltelement Sw# gezwungen an, ausgeschaltet zu sein, wenn der Strom, der zwischen dem Eingangsanschluss und dem Ausgangsanschluss des Leistungsschaltelements Sw# fließt, nicht kleiner als ein vorbestimmter Schwellenstrom Ith auf der Basis des Spannungsabfalls in dem Nebenschlusswiderstand 19 ist.
Eine elektrische Steuervorrichtung 30 empfängt andererseits eine elektrische Leistung, mit der von einer Niederspannungsbatterie 20 versorgt wird. Die Steuervorrichtung 30 betreibt den Wechselrichter IV, um Steuerwerte des Motorgenerators 10 als ein Steuerziel anzupassen. Die Steuervorrichtung 30 speist detaillierter Erfassungssignale von verschiedenen Sensoren (nicht gezeigt) ein und erzeugt und gibt Betriebssignale gup, gvp und gwb und Betriebssignale gun, gvn und gwn auf der Basis von Erfassungsresultaten, die von den verschiedenen Sensoren übermittelt werden, aus. Diese Betriebssignale gup, gvp und gwp sind zum Steuern der Leistungsschaltelemente Swp des Wechselrichters IV, die der U-Phase, V-Phase und W-Phase entsprechen, verwendet. Die Betriebssignale gun, gvn und gwn sind zum Steuern der Leistungsschaltelemente Swn des Wechselrichters IV, die der U-Phase, V-Phase und W-Phase entsprechen, verwendet. Die Steuervorrichtung 30 steuert durch die Treibeinheiten DU den Betrieb der Leistungsschaltelemente Swp und Swn. Die Treibeinheiten DU sind mit einem leitfähigen Steueranschluss (Gate) des entsprechenden Leistungsschaltelements Swp, Swn verbunden.
Nebenbei bemerkt ist das Hochspannungssystem, das mit dem Wechselrichter IV 12 ausgestattet ist, von dem Niederspannungssystem, das die Steuervorrichtung 30 hat, durch eine Isolationseinrichtung, wie zum Beispiel einen Fotokoppler bzw. Optokoppler, der aus den Zeichnungen weggelassen ist, elektrisch isoliert. Die Betriebssignale g*# (* = u, v, w, # = p, n) werden durch die Isolationseinrichtung zu der Seite des Hochspannungssystems ausgegeben.
Die Treibeinheit DU verwendet eine elektrische Leistung, mit der von dem Rücklaufwandler FBn versorgt wird. Ein solcher Rücklaufwandler FBn ist ein Wandler eines Isolationstyps zum Versorgen des oberen Zweigs und des unteren Zweigs mit einer elektrischen Leistung von der Niederspannungsbatterie 20. Das heißt die Primärspule 32a des Transformators 32 speichert eine elektrische Leistung, mit der von der Niederspannungsbatterie 20 versorgt wird, wenn das Schaltelement 34 einer elektrischen Leistung eingeschaltet ist. Zu dieser Zeit verhindert die Diode 36, dass ein Strom durch die Sekundärspule 32 fließt. Ein Strom fließt andererseits durch die Sekundärspule 32b, und ein Kondensator 38 einer gewöhnlichen Verwendung wird geladen, wenn das Schaltelement 34 einer elektrischen Leistung ausgeschaltet ist. Die Treibereinheiten DU verwenden die Energie einer elektrischen Leistung, die in den Kondensator 38 einer gewöhnlichen Verwendung geladen ist. Obwohl 1 zeigt, dass der Rücklaufwandler FBn einer gewöhnlichen Verwendung lediglich die Treibeinheiten DU für den oberen Zweig und den unteren Zweig in der U-Phase mit einer elektrischen Leistung versorgt, versorgt der Rücklaufwandler FBn einer gewöhnlichen Verwendung ferner die Treibeinheiten DU für den oberen Zweig und den unteren Zweig in den V- und W-Phasen mit einer elektrischen Leistung. Der Transformator 32 hat tatsächlich sechs Sekundärspulen. Es ist ferner möglich, dass die sechs unteren Zweige gemeinsam die einzelne Sekundärspule verwenden, da die sechs unteren Zweige das gleiche Spannungspotenzial haben. In diesem Fall hat das Wandlungssystem einer elektrischen Leistung die vier Sekundärspulen 32b, und die Gesamtzahl der Sekundärspulen 32b ist vier.
Die Steuervorrichtung 30 empfängt nebenbei bemerkt ein Erfassungssignal, das von einer Beschleunigungserfassungseinrichtung (einem G-Sensor 22) übermittelt wird und erfasst dann auf der Basis des Erfassungswerts des G-Sensors 22 ein Auftreten einer Kollision mit einem Hindernis (einem anderen Motorfahrzeug etc.). Der G-Sensor 22 erfasst als die Beschleunigungserfassungseinrichtung auf der Basis der Kraft, die an das eigene Motorfahrzeug angelegt ist, die Beschleunigung eines eigenen Motorfahrzeugs. Wenn das Auftreten einer Kollision erfasst wird, führt die Steuervorrichtung 30 eine Notfallentladesteuerung aus und lässt den Kondensator 16 gezwungen die Energie, die darin gespeichert ist, entladen. Bei der Notfallentladesteuerung versagt das Motorfahrzeug, und es gibt eine Möglichkeit, dass der gewöhnliche Rücklaufwandler FBn als Leistungsquelle zum Versorgen der Treibeinheiten DU mit einer elektrischen Leistung nicht korrekt arbeitet. Um den vorhergehenden Notfall zu vermeiden, ist die Vorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel mit einem Linearregler 40 und einem Rücklaufwandler FBd ausgestattet. Der Rücklaufwandler FBd ist verwendet, um den Kondensator 16 zu entladen, und empfängt das Ausgangssignal des Linearreglers 40. Der Linearregler 40 verringert die Spannung des Kondensators 16.
Der Linearregler 40 hat eine Reihenschaltungseinheit, die eine Mehrzahl von Widerständen 44 (die vier Widerstände 44 sind gezeigt) und eine Zenerdiode 48 aufweist. Die Reihenschaltungseinheit ist zu dem Kondensator 16 parallel geschaltet. Jeder der Widerstände 44 ist zu einem n-Kanal-Metalloxid-Feldeffekttransistor (Schaltelemente 42) parallel geschaltet. Der Widerstand 44, der das höchste Spannungspotenzial hat, ist zwischen einem Eingangsanschluss und einem leitfähigen Steueranschluss des Schaltelements 42, das das höchste Spannungspotenzial hat, mit einem Verbindungsknoten verbunden. Die leitfähigen Steueranschlüsse der Schaltelemente 42, die ein Zwischenspannungspotenzial haben, sind durch den Widerstand 44 verbunden. Der Widerstand 46 ist mit einem Verbindungsknoten zwischen einem leitfähigen Verbindungsknoten und einem Ausgangsanschluss des Schaltelements 42, das ein niedrigstes Spannungspotenzial hat, verbunden.
Die Zenerdiode 48 ist zu einem Eingangsanschluss und einem Ausgangsanschluss eines Sekundärfototransistors in einem Fotokoppler 54 parallel geschaltet. Wenn der Fotokoppler 54 eingeschaltet ist, ist die Zenerdiode 48 ausgeschaltet, und das Schaltelement 42 ist ausgeschaltet. Wenn andererseits der Fotokoppler 54 ausgeschaltet ist, ist die Zenerdiode 48 eingeschaltet, und die Ausgangsspannung des Linearreglers 40 ist auf eine Durchbruchsspannung der Zenerdiode 48 erhöht. Der Strom fließt in den Widerstand 46, wenn ein Ausgangsstrom des Linearreglers 40 null überschreitet. Der Spannungsabfall des Widerstands 46 schaltet das Schaltelement 42, das das niedrigste Spannungspotenzial hat, ein. Zu dieser Zeit kann der Widerstand 44, der das Zwischenspannungspotenzial hat, die Spannung zwischen dem Eingangsanschluss und dem leitfähigen Steueranschluss der anderen Schaltelemente 42 als das Schaltelement 42, das das niedrigste Spannungspotenzial hat, an die Spannung, die durch den Spannungsabfall an dem Widerstand 46 erzeugt wird, anpassen. Alle Schaltelemente 42 werden dadurch eingeschaltet. Zu dieser Zeit sind diese Schaltelemente 42 in ihrem gesättigten Zustand in Betrieb, wobei die Spannung zwischen dem Ausgangsanschluss und dem Eingangsanschluss von jedem der Schaltelemente 42 annähernd die Spannung hat, die durch Teilen einer subtrahierten Spannung durch die Zahl der Schaltelemente 42 erhalten wird, wobei der subtrahierte Wert durch Subtrahieren der Durchbruchsspannung der Zenerdiode 48 von der Spannung des Kondensators 16 erhalten wird.
Die Fotodiode auf der Primärseite des Fotokopplers 54 ist eingeschaltet, wenn ein Notfallentladungs-Anweisungssignal dis, das von der Steuervorrichtung 30 ausgegeben wird, auf einen logisch hohen Pegel „H” geschaltet ist. Das Notfallentladungs-Anweisungssignal dis hält den logisch hohen Pegel „H”, es sei denn, dass das eigene Fahrzeug mit einem Hindernis kollidiert, während die Steuervorrichtung 30 arbeitet. Dies bedeutet, dass der eingeschaltete Zustand des Linearreglers 40 selbst dann beibehalten wird, wenn die Steuervorrichtung 30 den Fotokoppler 54 nicht steuern kann, wenn eine Kollision auftritt.
Andererseits lädt die Primärspule 60a in dem Rücklaufwandler FBd für eine Entladerverwendung die Energie einer elektrischen Leistung, mit der von dem Linearregler 42 versorgt wird, wenn das Schaltelement 64 einer elektrischen Leistung eingeschaltet ist. Zu dieser Zeit verhindert die Diode 66, dass das Stromausgangssignal der Sekundärspule 60b in den Transformator 60 fließt. Wenn das Schaltelement 64 einer elektrischen Leistung ausgeschaltet ist, startet der Strom damit, durch die Diode 66 in den Kondensator 68 für eine Entladeverwendung zu fließen. Die Treibeinheit DU in dem unteren Zweig passt ein Tastverhältnis einer EIN-Zeit pro einer Periode eines Ein-/Ausschaltens des Schaltelements 64 einer elektrischen Leistung so an, dass die Ausgangsspannung (die Ausgangsspannung des Kondensators 68 für eine Entladeverwendung) des Rücklaufwandlers FBd für eine Entladeverwendung annähernd gleich der Ausgangsspannung des Linearreglers 40 wird. Dieses Steuerverfahren wird ausgeführt, wenn die Treibeinheit DU in dem unteren Zweig in der U-Phase mit der Ausgangsspannung des Linearreglers 40 versorgt wird.
2 ist eine Ansicht, die eine Konfiguration einer treibenden Schaltung bei der Treibeinheit DU für das Schaltelement Sw# in der U-Phase zeigt. Die treibende Schaltung ist insbesondere fähig, das Schaltelement Sw# ein-/auszuschalten.
Bei jeder der Treibeinheiten für die oberen und unteren Zweige in der U-Phase ist die Spannung des Kondensators 38 für eine gewöhnliche Verwendung an den leitfähigen Steueranschluss (das Gate) des Schaltelements Sw# durch das Schaltelement 70, um zum Laden verwendet zu sein, und an den Gate-Widerstand 72 angelegt. Das Gate des Schaltelements Sw# ist zusätzlich durch den Gate-Widerstand 72 und das Schaltelement 74 für eine Entladeverwendung mit dem Ausgangsanschluss (dem Emitter) des Schaltelements Sw# verbunden. Dies stellt den Entladeweg des Gates des Schaltelements Sw# her. Die Treibsteuereinheit 76 schaltet auf der Basis der Betriebssignale gu# das Schaltelement 70 für eine Ladeverwendung und das Schaltelement 74 für eine Entladeverwendung ein und aus. Das Schaltelement Sw# wird durch die Treibsteuereinheit 76 für eine gewöhnliche Verwendung ein- und ausgeschaltet.
Die Treibeinheit DU in der U-Phase ist mit einer speziellen Schaltung, die das Schaltelement Sw# ein- und ausschalten kann, wenn das Notfallentlade-Anweisungssignal dis einen logisch niedrigen Wert annimmt, ausgestattet, und der Linearregler 40 wird dadurch eingeschaltet, und der Kondensator 68 für eine Entladeverwendung wird geladen.
Bei der Treibeinheit DU ist in dem niedrigeren Zweig der U-Phase das Gate des Schaltelements Swn durch das Schaltelement 82 für eine Ladeverwendung und den Gate-Widerstand 72 mit der Ausgangsspannung (der Ausgangsspannung der Diode 52) des Linearreglers 40 versorgt. Das Gate des Schaltelements Swn ist durch den Gate-Widerstand 72 und das Schaltelement 84 für eine Entladeverwendung mit dem Emitter desselben verbunden. Wenn die Ausgangsspannung des Linearreglers 40 empfangen wird, schaltet eine Notfalltreibsteuereinheit 86 das Schaltelement 82 für eine Ladeverwendung und das Schaltelement 84 für eine Entladeverwendung ein.
Mit dem Spannungsabfall des Nebenschlusswiderstands 19, der durch ein kleines Stromausgangssignal durch einen Fühleranschluss St des Schaltelements Swn auf der Niederspannungsseite verursacht wird, ist durch eine Spitzenhalteschaltung 90 ein nicht invertierter Eingangsanschluss eines Vergleichers 92 bzw. Komparators versorgt. Ein invertierter Eingangsanschluss des Vergleichers 92 ist mit einem Ausgangsanschluss (Träger) eines Oszillators bzw. Schwingungserzeugers 94 versorgt. Der Schwingungserzeuger 94 erzeugt ein Signal einer vorbestimmten Frequenz. Der Vergleicher 92 gibt einen logisch hohen H-Wert zu dem Fotokoppler 100 aus, wenn der Spannungsabfallwert des Nebenschlusswiderstands 19 größer als das Ausgangssignal (der Träger) des Schwingungserzeugers 94 ist.
Zusätzlich zu dem Schaltelement 82, dem Schaltelement 84 für eine Entladeverwendung und der Notfalltreibsteuereinheit 86 ist andererseits die Treibeinheit DU in dem oberen Zweig der U-Phase zwischen dem Schaltelement 82 für eine Ladeverwendung und dem Kondensator 68 für eine Entladeverwendung mit einem Regler 88 ausgestattet. Der Regler 88 verringert die Spannung VH des Kondensators 68 für eine Entladeverwendung. Das Ausgangssignal des Vergleichers 92 wird andererseits zu der Fotodiode auf der Primärseite des Fotokopplers 100 als ein Wärmeerzeugung unterdrückendes Betriebssignal Mh ausgegeben. Der Ausgangsanschluss auf der Sekundärseite des Fotokopplers 100 ist mit dem Emitter des Schaltelements Swp verbunden. Der Eingangsanschluss des Fotokopplers 100 ist durch einen Widerstand mit dem Kondensator 68 für eine Entladeverwendung verbunden. Der Eingangsanschluss des Fotokopplers 100 ist in eine Notfalltreibsteuereinheit 86 in dem oberen Zweig eingeführt. Dies macht es möglich, das Schaltelement Swp auf der Hochspannungsseite einzuschalten, während der Fotokoppler 100 ausgeschaltet ist.
Eine temperaturempfindliche Diode SD ist nahe dem Schaltelement Swp auf der Hochspannungsseite platziert. Die temperaturempfindliche Diode SD erfasst eine Temperatur des Schaltelements Swp auf der Hochspannungsseite. Die Kathode der temperaturempfindlichen Diode SD ist detaillierter mit dem Emitter des Schaltelements Swp verbunden, und die Anode der temperaturempfindlichen Diode SD ist mit dem Ausgangsanschluss einer Konstantstromschaltung 104 verbunden. Der Kondensator für eine Entladeverwendung versorgt die Konstantstromschaltung 104 mit einer elektrischen Leistung. Mit der Spannung an der Anode der temperaturempfindlichen Diode SD ist eine Spannungsvergleichsschaltung 106 versorgt. Mit dem Ausgangssignal des Spannungsvergleichers 106 ist der Regler 88 versorgt. Der Regler 88 passt auf der Basis der Temperatur, die durch die temperaturempfindliche Diode SD erfasst wird, die Ausgangsspannung VL (< VH) an. Es gibt zwischen der Ausgangsspannung der temperaturempfindlichen Diode SD und der erfassten Temperatur des Erfassungsziels eine negative Beziehung.
3(A) bis 3(F) sind Zeitdiagramme, die eine Entladesteuerung auf der Basis des Notfallentlade-Anweisungssignals dis zeigen. Detaillierter ist 3(A) eine Ansicht, die den Übergang des Notfallentlade-Anweisungssignals dis zeigt. 3(B) ist eine Ansicht, die den Übergang des Ausgangssignals (das durch die gestrichelte und gepunktete Linie bezeichnet ist) der Spitzenhalteschaltung 90 und den Träger als das Ausgangssignal des Schwingungserzeugers 94 zeigt. 3(C) ist eine Ansicht, die den Übergang des Schaltelements Swp auf der Hochspannungsseite in der U-Phase zeigt. 3(D) ist eine Ansicht, die den Übergang des Schaltelements Swn auf der Niederspannungsseite zeigt. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das Schaltelement Swp auf der Hochspannungsseite periodisch ein- und ausgeschaltet, während der eingeschaltete Zustand des Schaltelements Swn auf der Niederspannungsseite in der U-Phase beibehalten wird. Dies macht es möglich, eine Periode zu haben, in der das Schaltelement Swp auf der Hochspannungsseite und das Schaltelement Swn auf der Niederspannungsseite gleichzeitig eingeschaltet sind. Während dieser Periode wird der Kondensator 16 entladen, wenn zwischen den Elektroden des Kondensators 16 durch die Schaltelemente Swp und Swn ein Kurzschluss hergestellt ist.
Da die Treibeinheit DU die vorausgehend beschriebene Konfiguration hat, die vorausgehend in 2 gezeigt ist, ist die Spannung, mit der das Gate des Schaltelements Swp auf der Hochspannungsseite versorgt ist, niedriger als die Spannung, die an das Gate des Schaltelements Swn auf der Niederspannungsseite angelegt ist, wie in 3(E) und 3(F) gezeigt ist. 3(E) ist eine Ansicht, die den Übergang der Gate-Emitter-Spannung Vge des Schaltelements Swp auf der Hochspannungsseite zeigt. 3(F) ist eine Ansicht, die den Übergang der Gate-Emitter-Spannung Vge des Schaltelements Swn auf der Niederspannungsseite zeigt.
Gemäß der Konfiguration von jeder der Treibeinheiten DU ist das Schaltelement Swp auf der Hochspannungsseite in seiner nicht gesättigten Zone getrieben, und das Schaltelement Swn auf der Niederspannungsseite ist in seiner gesättigten Zone getrieben. Wie in 4 gezeigt ist, gibt die gesättigte Zone des Schaltelements Sw# eine Zone an, in der sich die Spannung Vce zwischen den Eingangs- und Ausgangsanschlüssen (die Spannung Vce zwischen dem Kollektor und dem Emitter) des Schaltelements gemäß dem Ausgangsstrom (Kollektorstrom Ic) erhöht. Die ungesättigte Zone des Schaltelements Sw# ist andererseits eine Zone, in der sich die Eingangs- und Ausgangsanschlüsse (der Kollektor und der Emitter) des Schaltelements erhöhen, ohne den Kollektorstrom zu erhöhen. Je mehr sich die Spannung, die an das Gate (die Spannung Vge zwischen dem Gate und dem Emitter) des Schaltelements Sw# angelegt ist, erhöht, desto mehr erhöht sich der Kollektorstrom Ic in der ungesättigten Zone.
Wenn dasselbe so gesteuert ist, dass die Spannung, die an das Gate des Schaltelements Swp auf der Hochspannungsseite angelegt ist, niedriger als die Spannung, die an das Gate des Schaltelements Swn auf der Niederspannungsseite angelegt ist, wird, ist es möglich, dass das Schaltelement Swp auf der Hochspannungsseite einen Strom in seiner ungesättigten Zone hat, der kleiner als der Strom ist, der in dem Schaltelement Swn auf der Niederspannungsseite fließt. Dies macht es möglich, die Entladungssteuerung auszuführen, um den Strom, der durch das Schaltelement Swp auf der Hochspannungsseite und das Schaltelement Swn auf der Niederspannungsseite fließt, durch den Strom, der durch das Schaltelement Swp auf der Hochspannungsseite in der ungesättigten Zone fließt, zu begrenzen. Es ist vorzuziehen, den Strom, der durch das Schaltelement Swp auf der Hochspannungsseite in der ungesättigten Zone fließt, zu steuern, sodass derselbe niedriger als der Schwellenstromwert Ith ist, der durch die Treibeinheit DU bestimmt ist.
Die temperaturempfindliche Diode SD erfasst insbesondere als den Steuerwert die Temperatur des Schaltelements Swp auf der Hochspannungsseite, wobei die Rückkopplungssteuerung des Erfassungswerts ausgeführt wird, um zu vermeiden, dass der erfasste Temperaturwert eine übermäßige Temperatur annimmt. Der Grund dafür, warum der Rückkopplungssteuerwert die Temperatur des Schaltelements Swp auf der Hochspannungsseite ist, besteht darin, dass eine große Menge an Wärmeenergie, wenn die Steuervorrichtung 30 die Entladesteuerung ausführt, durch das Schaltelement Swp auf der Hochspannungsseite, das in der ungesättigten Zone getrieben ist, erzeugt wird. Wie vorausgehend in 2 beschrieben ist, verwendet das vorliegende Ausführungsbeispiel als den Betriebswert für die Temperaturrückkopplungssteuerung die Spannung, die an das Gate des Schaltelements Swp angelegt ist. Wie in 3(E) gezeigt ist, verringert, wenn sich die Ausgangsspannung der temperaturempfindlichen Diode SD verringert (wenn sich die Temperatur, die durch die temperaturempfindliche Diode SD erfasst wird, erhöht), die Steuervorrichtung die Spannung, die an das Gate des Schaltelements Swp angelegt ist. Da dies den Strom, der in dem Schaltelement Swp auf der Hochspannungsseite in der ungesättigten Zone fließt, verringern kann, ist es möglich, den Entladestrom zu verringern.
Wie in 3(A) bis 3(F) gezeigt ist, ist es, da die Steuervorrichtung 30 ferner die Entladesteuerung ausführt, bei der sich, je mehr sich das Ausgangssignal der Spitzenhalteschaltung 90 erhöht (je mehr sich der Entladestrom erhöht), um so mehr das Tastverhältnis einer eingeschalteten Periode pro einer Periode eines Ein-Aus-Schaltens des Schaltelements 64 einer elektrischen Leistung auf der Hochspannungsseite verringert, möglich, zu vermeiden, dass sich die Wärmeenergie, die in dem Schaltelement erzeugt wird, pro Zeit (einer Periode des Trägers) extrem erhöht.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist es möglich, selbst dann die Notfallentladesteuerung korrekt auszuführen, wenn der Rücklaufwandler FBn für eine gewöhnliche Verwendung nicht mit der elektrischen Leistung versorgen kann. Wenn insbesondere der Linearregler 40 die Treibeinheit DU in dem niedrigeren Zweig mit der elektrischen Leistung versorgt, ist es möglich, einen notwendigen Spannungswiderstand zwischen den Eingangs- und Ausgangsanschlüssen von jedem der Schaltelemente 42, die den Linearregler 40 bilden, zu verringern. Da der Rücklaufwandler FBd für eine Entladeverwendung außerdem als die Leistungsquelle der Schaltelemente in dem oberen Zweig verwendet ist, ist es möglich, die Schaltungsgröße der Leistungsquelle so stark wie möglich zu reduzieren.
5 ist eine Ansicht, die einen Entwurf eines Schaltungssubstrats, auf dem ein Regler 40 und der Transformator 60 bei der Entladungssteuervorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel angeordnet sind, zeigt. In dieser Ansicht ist die Leistungskarte PC, auf der eine Mehrzahl der Schaltelemente Swp und Swn angeordnet ist, auf der niedrigeren Seite unter dem Schaltungssubstrat angeordnet.
Das wie vorausgehend beschriebene vorliegende Ausführungsbeispiel hat die folgenden Effekte.

(1) Die Leistungsquelle für eine Entladesteuerverwendung weist den Linearregler 40 und den Rücklaufwandler FBd für eine Entladeverwendung auf. Der Linearregler 40 verringert die Spannung des Kondensators 16. Diese Konfiguration der Entladungssteuervorrichtung kann die Treibeinheiten DU mit einer hohen Genauigkeit selbst dann mit der notwendigen elektrischen Leistung versorgen, wenn das eigene Fahrzeug mit einem Hindernis, wie zum Beispiel einem anderen Motorfahrzeug, kollidiert. Da ferner der Rücklaufwandler FBd für ein Entladen das Ausgangssignal des Linearreglers 40 einspeist, ist es möglich, den Spannungswiderstand des Rücklaufwandlers FBd für eine Entladeverwendung zu verringern.
(2) Der Linearregler 40 ist zwischen der positiven Elektrode des Kondensators 16 und dem Eingangsanschluss des Wechselrichters IV platziert. Die Schaltelemente 42 sind in Reihe geschaltet. Dies macht es möglich, den Spannungswiderstandswert zu verringern, der zwischen den Eingangs- und Ausgangsanschlüssen von jedem der Schaltelemente 42 erforderlich ist.

(Zweites Ausführungsbeispiel)
Eine Beschreibung ist über das zweite Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf ein Diagramm durch Erläutern eines Unterschieds zwischen dem ersten Ausführungsbeispiel und dem zweiten Ausführungsbeispiel angegeben.
6 ist eine Ansicht, die eine Systemkonfiguration der Entladungssteuervorrichtung bei dem Wandlungssystem einer elektrischen Leistung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. In 6 sind die zwischen dem ersten Ausführungsbeispiel und dem zweiten Ausführungsbeispiel gleichen Komponenten durch die gleichen Bezugsziffern und -zeichen bezeichnet.
Wie in der Ansicht gezeigt ist, ist ein Verstärkerwandler CV bei der Entladungssteuervorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zwischen dem Wechselrichter IV und der Hochspannungsbatterie 12 platziert. Das heißt der Kondensator 122 ist mit den Eingangsanschlüssen des Wechselrichters IV verbunden. Eine Reihenschaltungseinheit ist zu dem Kondensator 122 und den Schaltelementen Swp und Swn parallel geschaltet. Die Reihenschaltungseinheit weist Schaltelemente auf der Hochspannungsseite und Schaltelemente auf der Niederspannungsseite auf. Der Verbindungsknoten zwischen dem Schaltelement Swp auf der Hochspannungsseite und dem Schaltelement Swn auf der Niederspannungsseite ist durch eine Reaktanz bzw. eine Reaktanzspule 120 mit dem Kondensator 16 verbunden. Der Eingangsanschluss des Schaltelements Swp auf der Hochspannungsseite ist ferner mit der Kathode einer Freilaufdiode FDp verbunden, und der Ausgangsanschluss des Schaltelements Swn auf der Niederspannungsseite ist mit der Anode der Freilaufdiode FDp verbunden. Der Eingangsanschluss des Schaltelements Swn auf der Niederspannungsseite ist außerdem mit der Kathode einer Freilaufdiode FDn verbunden, und der Ausgangsanschluss des Schaltelements FDn auf der Niederspannungsseite ist mit der Anode der Freilaufdiode FDn verbunden.
Bei der vorhergehenden Konfiguration ist der Linearregler 40 mit der Spannung des Kondensators 122 versorgt. Die Spannung des Kondensators 122 ist nicht kleiner als dieselbe der Hochspannungsbatterie 12. Es ist daher erforderlich, dass jedes der Schaltelemente 42 bei dem Linearregler 40 einen Hochspannungswiderstand hat. Da jedoch der Linearregler 40 aus einer Mehrzahl der Schaltelemente, die in Reihe geschaltet sind, zusammengesetzt ist, ist es möglich, den Widerstand (oder den Spannungswiderstand) zu verringern, der jedem der Schaltelemente 42 inhärent ist.
Es kann in Betracht gezogen werden, den Kondensator 16 mit der Eingangsspannung des Linearreglers 40 zu versorgen, um den Kondensator 16 zu laden. Diese Konfiguration kann jedoch den Kondensator 122 nicht entladen, da die Ausgangsspannung des Linearreglers 40 null wird, wenn das eigene Motorfahrzeug mit einem Hindernis kollidiert und zwischen beiden Elektroden des Kondensators 16 ein Kurzschluss hergestellt wird.
(Andere Modifikationen)
Es ist möglich, dass die Entladungssteuervorrichtung gemäß dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel die folgenden Modifikationen hat.
(Über den Linearregler)
Die vorliegende Erfindung begrenzt nicht die Konfiguration des in 1 gezeigten Linearreglers 40, der vorausgehend beschrieben ist. Es ist beispielsweise möglich, dass der Linearregler 40 eine Mehrzahl von Bipolartransistoren als die Schaltelemente 42 hat. Es ist zusätzlich vorzuziehen, dass die Schaltelemente 42, die in Reihe geschaltet sind, nicht weniger als eine andere Mehrzahl als vier sind.
(Über die erste Leistungsquelle)
Die vorliegende Erfindung begrenzt die Konfiguration des Linearreglers 40, der als die erste Leistungsquelle wirkt, nicht. Es ist beispielsweise möglich, einen Wandler eines Isolationstyps, wie zum Beispiel einen Rücklaufwandler, oder einen Wandler eines Nicht-Isolationstyps, wie zum Beispiel eine Abwärtstransformierungszerhackerschaltung, zu verwenden. Es ist ferner möglich, die erste Leistungsquelle als eine Leistungsquelle der Treibschaltung der Schaltelemente auf der Niederspannungsseite zu verwenden.
(Zweite Leistungsquelle)
Es ist möglich, statt des Rücklaufwandlers für eine Entladeverwendung beispielsweise einen Vorwärtswandler als die zweite Leistungsquelle zu verwenden. Es ist ferner möglich, statt des Wandlers eines Isolationstyps einen Pegelumsetzer zu verwenden, der das Spannungspotenzial an dem Ausgangsanschluss des Linearreglers 40 umsetzt. Es ist ferner möglich, eine Diode zu verwenden, deren Vorwärtsrichtung bzw. Durchlassrichtung von der positiven Elektrode des Linearreglers 40 zu dem Kondensator 68 für eine Entladeverwendung in dem oberen Zweig geht.
(Notfallentladesteuereinrichtung)
Es ist nicht notwendig, die Temperaturrückkopplungssteuerung und die Wärmeenergierückkopplungssteuerung auszuführen.
Um die Entladesteuerung durch Einschalten von sowohl dem Schaltelement Swp auf der Hochspannungsseite als auch den Schaltelementen Swn auf der Niederspannungsseite durchzuführen, ist es beispielsweise akzeptabel, Schaltelemente Swp und Swn eines Verstärkerwandlers CV anstatt der Schaltelemente Swp und Swn des Wechselrichters IV zu verwenden.
Das Konzept der vorliegenden Erfindung ist nicht durch das Verfahren eines Ausführens der Entladesteuerung durch Einschalten des Schaltelements Swp auf der Hochspannungsseite und der Schaltelemente Swn auf der Niederspannungsseite begrenzt. Es ist beispielsweise möglich, eine Schaltung zu verwenden, die fähig ist, den Motorgenerator 10 mit einem reaktiven Strom bzw. Blindstrom zu versorgen.
Das Konzept der vorliegenden Erfindung begrenzt ferner nicht das Verfahren, um den Fotokoppler 54 auszuschalten, um die Entladesteuerung auszuführen, wenn ein Notfall auftritt. Es ist beispielsweise akzeptabel, das Verfahren auszuführen, um den Fotokoppler 54 auszuschalten, wenn beide Bedingungen erfüllt sind, wobei eine Bedingung der Zustand ist, wenn der Fotokoppler 54 ausgeschaltet ist, und die andere Bedingung der Zustand ist, wenn die Versorgung des Kondensators 38 mit einer elektrischen Leistung für eine normale Verwendung gestoppt ist.
Es ist möglich, die Entladesteuerung durch gleichzeitiges Ausschalten des Schaltelements Swp auf der Hochspannungsseite und der Schaltelemente Swn auf der Niederspannungsseite bei jedem Schalten des Relais SMR1 zu seinem ausgeschalteten Zustand während des üblichen Zustands zusätzlich zu dem Notfallzustand auszuführen.
(Treibeinheit DU)
Die vorliegende Erfindung begrenzt nicht die Konfiguration, bei der jede der Treibeinheiten DU in der U-Phase aus den Schaltelementen 70 und 74 für eine gewöhnliche Verwendung und den Schaltelementen 82 und 84 für eine Notfallverwendung zusammengesetzt ist, wobei das Schaltelement 70 bei einem Laden während der gewöhnlichen Verwendung verwendet ist, das Schaltelement 74 beim Entladen während der gewöhnlichen Verwendung verwendet ist, das Schaltelement 82 einer Entladeverwendung während einer Notfallverwendung dient, und das Schaltelement 84 bei einem Entladen während einer Notfallverwendung verwendet ist. Es ist beispielsweise möglich, dass die Entladungssteuervorrichtung unterschiedliche Einheiten zum Versorgen des Eingangsanschlusses des Schaltelements für eine Ladeverwendung in dem oberen Zweig mit einer notwendigen Spannung hat.
Es ist akzeptabel, nicht die Funktion eines gezwungenen Ausschaltens des Schaltelements Sw# zu haben, wenn der Strom nicht kleiner als der vorbestimmte Schwellenstrom Ith ist.
(Substratentwurf)
Das Konzept der vorliegenden Erfindung ist nicht durch den Entwurf des in 5 gezeigten Schaltungssubstrats, das vorausgehend erläutert ist, begrenzt. Es ist beispielsweise akzeptabel, den Transformator 60 in dem Bereich zwischen dem U-Phasen-Bereich und dem V-Phasen-Bereich zu platzieren.
(Gleichstrom-zu-Wechselstrom-Wandlungsschaltung)
Das Konzept der vorliegenden Erfindung ist nicht durch die Konfiguration, die fähig ist, zwischen der elektrischen drehenden Maschine als die fahrzeuginterne Hauptmaschine und der Hochspannungsbatterie 12 eine elektrische Leistung zu wandeln, begrenzt. Bei der Gleichstrom-zu-Wechselstrom-Wandlungsschaltung (Wechselrichter IV) werden während der Entladesteuerung die Schaltelemente auf der Hochspannungsseite und das Schaltelement auf der Niederspannungsseite gleichzeitig eingeschaltet. Es ist beispielsweise möglich, zwischen der Hochspannungsbatterie 12 und einer anderen elektrischen drehenden Maschine bei einem Luftkonditionierungssystem bzw. Klimaanlagensystem als die fahrzeuginterne Hauptmaschine eine elektrische Leistung zu wandeln.
Es ist möglich, statt des Wechselrichters IV als die Gleichstrom-zu-Wechselstrom-Wandlungsschaltung eine H-Brückenschaltung zu verwenden.
(Über eine Wandlungsschaltung einer elektrischen Leistung)
Es ist akzeptabel, einen in 6 gezeigten Verstärkerwandler CV, der vorausgehend beschrieben ist, statt der Gleichstrom-zu-Wechselstrom-Wandlungsschaltung als die Wandlungsschaltung einer elektrischen Leistung für eine Notfallentladesteuerverwendung zu verwenden. Es ist ferner möglich, die Wandlungsschaltung einer elektrischen Leistung zu verwenden, die lediglich aus dem Verstärkerwandler CV zusammengesetzt ist, und den Eingangsanschluss des Verstärkerwandlers CV direkt mit der Gleichstromleistungsquelle (Sekundärbatterie) zu verbinden. Diese Konfiguration ist solange effizient, wie die Entladungssteuervorrichtung die Entladesteuerung des Kondensators 122 ausführt.
(Weiteres)
Es ist möglich, einen Verstärkerwandler ohne das Schaltelement Swp auf der Hochspannungsseite bei dem Verstärkerwandler CV zu verwenden. Der Verstärkerwandler CV, der bei dem Ausführungsbeispiel offenbart ist, kann als ein Rückwandler arbeiten.
Es ist möglich, dass der Linearregler 40 das Ausgangssignal des Kondensators 16 bei der Struktur des in 7 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiels einspeist.
Es ist möglich, statt eines IGBT als jedes der Schaltelemente Swp auf der Hochspannungsseite und der Schaltelemente Swn auf der Niederspannungsseite einen Feldeffekttransistor, wie zum Beispiel einen Leistungs-MOS-Feldeffektwandler, zu verwenden.
Es ist möglich, die Entladungssteuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung auf andere elektrische Fahrzeuge als Hybridfahrzeuge anzuwenden. Elektrische Fahrzeuge mit einer fahrzeuginternen Hauptmaschine, die lediglich elektrische Leistung verwendet, die in eine Batterie geladen ist.
Die Entladesteuervorrichtung kann auf Wandlungssysteme einer elektrischen Leistung zur Verwendung in Wohngebäuden und Geschäftsgebäuden angewendet sein, die eine elektrische Gleichstromleistung in eine elektrische Wechselstromleistung wandeln. In diesem Fall gibt beispielsweise der Notfall das Auftreten eines Erdbebens an.
Bezugszeichenliste

10: Motorgenerator
12: Hochspannungsbatterie (ein Ausführungsbeispiel einer Gleichstromleistungsquelle)
16: Kondensator
30: Steuervorrichtung
40: Linearregler
FBd: Rücklaufwandler für eine Entladungsverwendung
Swp: Schaltelement auf einer Hochspannungsseite
Swn: Schaltelement auf einer Niederspannungsseite
DU: Treibeinheit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2009-232620 [0007]

Claims

Entladungssteuervorrichtung für ein Wandlungssystem einer elektrischen Leistung, wobei das Wandlungssystem einer elektrischen Leistung eine Wandlungsschaltung einer elektrischen Leistung, einen Kondensator und eine elektrische Schalteinrichtung aufweist, die Wandlungsschaltung einer elektrischen Leistung mit einer Reihenschaltungseinheit ausgestattet ist, wobei die Reihenschaltungseinheit ein Schaltelement auf einer Hochspannungsseite und ein Schaltelement auf einer Niederspannungsseite, die in Reihe geschaltet sind, aufweist, die Wandlungsschaltung einer elektrischen Leistung eine Gleichstromleistung einer Gleichstromleistungsquelle in eine vorbestimmte elektrische Leistung wandelt, der Kondensator zwischen einem Eingangsanschluss der Wandlungsschaltung einer elektrischen Leistung und der Gleichstromleistungsquelle platziert ist, und wobei die elektrische Schalteinrichtung elektrische Verbindungen zwischen der Wandlungsschaltung einer elektrischen Leistung, dem Kondensator und der Gleichstromleistungsquelle öffnet und schließt, wobei die Entladungssteuervorrichtung eine Entladungssteuereinrichtung, eine erste Leistungsquelle und eine zweite Leistungsquelle aufweist, wobei die Entladungssteuereinrichtung durch Betreiben der Schaltelemente auf einer Hochspannungsseite und der Schaltelemente auf einer Niederspannungsseite, wenn die elektrische Schalteinrichtung ausgeschaltet ist, eine geladene Spannung des Kondensators an eine Spannung von nicht mehr als eine vorbestimmte Spannung anpasst, die erste Leistungsquelle durch Verringern der Spannung des Kondensators, mit der eine treibende Schaltung zum Steuern eines von dem Schaltelement auf einer Hochspannungsseite und dem Schaltelement auf einer Niederspannungsseite, die durch die Entladungssteuereinrichtung gesteuert sind, zu versorgen ist, eine versorgende Spannung erzeugt, und die zweite Leistungsquelle die elektrische Leistung der ersten Leistungsquelle empfängt und eine versorgende Spannung, mit der eine treibende Schaltung zum Steuern des anderen Schaltelements von dem Schaltelement auf einer Hochspannungsseite und dem Schaltelement auf einer Niederspannungsseite, die durch die Entladungssteuereinrichtung gesteuert sind, zu versorgen ist, erzeugt.
Entladungssteuervorrichtung für das Wandlungssystem einer elektrischen Leistung nach Anspruch 1, bei der die zweite Leistungsquelle einen Wandler eines Isolationstyps aufweist.
Entladungssteuervorrichtung für das Wandlungssystem einer elektrischen Leistung nach Anspruch 2, bei der das Wandlungssystem einer elektrischen Leistung ein fahrzeuginternes Hochspannungssystem ist, das von einem fahrzeuginternen Niederspannungssystem isoliert ist, wobei die treibende Schaltung zum Steuern des Schaltelements auf einer Hochspannungsseite und die treibende Schaltung zum Steuern des Schaltelements auf einer Niederspannungsseite auf einem Schaltungssubstrat benachbart zueinander angeordnet sind, wobei ein Transformator, der den Wandler eines Isolationstyps bildet, zwischen der treibenden Schaltung zum Steuern des Schaltelements auf einer Hochspannungsseite und der treibenden Schaltung zum Steuern des Schaltelements auf einer Niederspannungsseite angeordnet ist.
Entladungssteuervorrichtung für das Wandlungssystem einer elektrischen Leistung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die erste Leistungsquelle einen Linearregler aufweist und eine Spannung erzeugt, mit der die treibenden Schaltung zum Steuern der Schaltelemente auf einer Niederspannungsseite zu versorgen ist.
Entladungssteuervorrichtung für das Wandlungssystem einer elektrischen Leistung nach Anspruch 4, bei der der Linearregler zwischen dem Kondensator und der Wandlungsschaltung einer elektrischen Leistung angeordnet ist und eine Mehrzahl von Schaltelementen, die in Reihe geschaltet sind, aufweist.
Entladungssteuervorrichtung für das Wandlungssystem einer elektrischen Leistung nach Anspruch 5, bei der die Wandlungsschaltung einer elektrischen Leistung eine Gleichstrom-zu-Wechselstrom-Wandlungsschaltung, die mit einer elektrischen drehenden Maschine verbunden ist, ist, wobei ein Verstärkerwandler zwischen der Gleichstrom-zu-Wechselstrom-Wandlungsschaltung und der Gleichstromleistungsquelle platziert ist, und der Kondensator mit dem Ausgangsanschluss des Verstärkerwandlers verbunden ist.
Entladungssteuervorrichtung für das Wandlungssystem einer elektrischen Leistung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der die Wandlungsschaltung einer elektrischen Leistung eine Gleichstrom-zu-Wechselstrom-Wandlungsschaltung, die mit einer elektrischen drehenden Maschine verbunden ist, ist.
Entladungssteuervorrichtung für das Wandlungssystem einer elektrischen Leistung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der die Entladungssteuereinrichtung das Schaltelement auf einer Hochspannungsseite und das Schaltelement auf einer Niederspannungsseite einschaltet, um einen Kurzschluss von beiden Elektroden des Kondensators herzustellen, und um die Entladungssteuerung eines Verringerns einer Spannung, die in den Kondensator geladen ist, auf eine Spannung von nicht mehr als eine vorbestimmte Spannung auszuführen.
Entladungssteuervorrichtung für das Wandlungssystem einer elektrischen Leistung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, mit ferner einer Erfassungseinrichtung zum Erfassen, ob in einem Glied, an dem das Wandlungssystem einer elektrischen Leistung angebracht ist, ein Notfall auftritt oder nicht, wobei die Entladungssteuereinrichtung das Schaltelement auf einer Hochspannungsseite und das Schaltelement auf einer Niederspannungsseite einschaltet, um zwischen beiden Elektroden des Kondensators einen Kurzschluss herzustellen, und um die Entladungssteuerung eines Verringerns der Spannung, die in den Kondensator geladen ist, auf eine Spannung von nicht mehr als der vorbestimmten Spannung auszuführen, wenn die Erfassungseinrichtung angibt, dass in dem Glied ein Notfall auftritt.