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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Steuerungsvorrichtung eines DC/DC-Wandlers.
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STAND DER TECHNIK
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Als herkömmlicher DC/DC-Wandler (elektrische Leistungswandlungsvorrichtung) existiert eine Vorrichtung mit Anschlussgruppen, einer Drossel und einer in Serie geschalteten Schaltvorrichtungsschaltung, und die Vorrichtung führt eine Buck-Boost-Wandlung einer Spannung von einer Batterie zu einem Elektromotor durch.
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Die Klemmengruppen beinhalten eine erste Klemme und eine zweite Klemme, und die in Serie geschaltete Schaltvorrichtungsschaltung ist eine Schaltung, deren erste Schaltvorrichtung und zweite Schaltvorrichtung in Serie geschaltet sind.
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Wie für das in Reihe geschaltete Paar der ersten Schaltvorrichtung und der zweiten Schaltvorrichtung ist ein Verbindungspunkt der ersten Schaltvorrichtung und der zweiten Schaltvorrichtung über die Drossel mit der ersten Klemme verbunden, und eine dem Verbindungspunkt der ersten Schaltvorrichtung gegenüberliegende Seite und die zweite Schaltvorrichtung ist mit der zweiten Klemme verbunden.
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Die erste Klemme ist als Niederspannungsseite und die zweite Klemme als Hochspannungsseite definiert, sodass die Wandlung von Gleichspannungen zwischen der Niederspannungsseite und der Hochspannungsseite erfolgt.
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Der DC/DC-Wandler verfügt über ein Berechnungsmittel und ein Ein-/Ausschaltsteuerungsmittel.
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Das Berechnungsmittel berechnet einen Berechnungswert basierend auf der Spannungsdifferenz zwischen einem hochspannungsseitigen Spannungsanweisungswert, der ein Spannungsanweisungswert auf der Hochspannungsseite ist, und einem hochspannungsseitigen Spannungsdetektionswert, der ein Detektionswert einer hochspannungsseitigen Spannung ist, oder auf der Spannungsdifferenz zwischen einem niederspannungsseitigen Spannungsanweisungswert, der ein Spannungsanweisungswert auf der Niederspannungsseite ist, und einem niederspannungsseitigen Spannungsdetektionswert, der ein Detektionswert einer niederspannungsseitigen Spannung ist.
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Das Ein-/Ausschaltsteuerungsmittel detektiert einen Schaltverhältnis basierend auf dem Berechnungswert und steuert basierend auf dem Schaltverhältnis die Ein-/Ausschaltvorgänge der ersten Schaltvorrichtung und der zweiten Schaltvorrichtung (z.B. siehe Patentdokument 1).
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VERWANDTE STAND-DER-TECHNIK-DOKUMENTE
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[Patentdokument]
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[Patentdokument 1] Japanische Patentoffenlegungs-Nr. 5457559
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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[Von der Erfindung zu lösende Probleme]
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In einem konventionellen DC/DC-Wandler wird ein Zustand eines hochspannungsseitigen Spannungssensors jederzeit vom Spannungssensor zum Detektieren einer hochspannungsseitigen Spannung detektiert, sodass eine Störungs- oder Fehlerbestimmung durchgeführt wird, unabhängig davon, ob ein detektierter Wert normal oder abnormal ist.
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In einem Fall, in dem ein Spannungssensor zum Detektieren einer hochspannungsseitigen Spannung nicht zum Ausfall gebracht wird, wird der DC/DC-Wandler in einen normalen Betrieb versetzt und die Spannungswandlung durch einen Schaltvorgang durchgeführt, während in einem Fall, in dem ein Spannungssensor zum Detektieren einer hochspannungsseitigen Spannung zum Ausfall gebracht wird, das Detektieren einer hochspannungsseitigen Spannung nicht mehr möglich ist und somit die zweite Schaltvorrichtung in einem Einschaltzustand festgelegt wird.
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Wenn ein Spannungssensor zum Detektieren einer hochspannungsseitigen Spannung ausfällt, wird die Steuerung fortgesetzt, während eine hochspannungsseitige Spannung und eine niederspannungsseitige Spannung dazwischen eine bestimmte konstante Abhängigkeit halten; der Spannungssensor zum Detektieren der hochspannungsseitigen Spannung wird jedoch zum Ausfallen gebracht, und daher kann, wenn sich ein Betrieb eines Elektromotors an einem Stromerzeugungs-/Traktionsteil ändert, eine Änderung dieser in einer hochspannungsseitigen Spannung nicht erkannt werden, sodass die Vorgänge nicht in einem sicheren Zustand erreicht werden können.
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Dadurch kommt es bei zu hoher Hochspannungsspannung zu einem Ausfall in einer Schaltung des DC/DC-Wandlers, während bei zu niedriger Hochspannungsspannung eine zur Steuerung des Elektromotors erforderliche Spannung fehlt und es dadurch zu einem Außerbetriebszustand kommt.
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Die vorliegende Erfindung zielt auf die Lösung dieser oben beschriebenen Probleme ab, und ein Ziel der Erfindung ist es, eine Fehlfunktion der Schaltung oder einen Ausfall eines DC/DC-Wandlers in Bezug auf einen Ausfall von Spannungssensoren zu verhindern, die jeweils eine hochspannungsseitige Spannung im DC/DC-Wandler detektieren, und eine kontinuierliche Steuerung des DC/DC-Wandlers zu ermöglichen.
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[Mittel zur Lösung der Probleme]
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In einer DC/DC-Wandler-Steuerungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, bei der ein DC/DC-Wandler eine Drossel aufweist, deren eines Ende mit einer Gleichstromquelle verbunden ist und einen Schaltkreis aufweist, die konfiguriert ist, eine Vielzahl von Halbleiterschaltvorrichtungen zu enthalten, und die mit einem anderen Ende der Drossel verbunden ist, und eine von der Gleichstromquelle eingegebene Eingangsspannung umwandelt und eine Spannung ausgibt, nachdem die von dieser eingegebene Spannung als eine Ausgangsspannung umgewandelt wurde, umfasst die Steuerungsvorrichtung: einen niederspannungsseitigen Spannungssensor zum Detektieren einer niederspannungsseitigen Spannung, die die Eingangsspannung ist; einen niederspannungsseitigen Spannungsdetektor zum Ausgeben einer Spannung, wie sie vom niederspannungsseitigen Spannungssensor detektiert wird; einen ersten hochspannungsseitigen Spannungssensor zum Detektieren einer hochspannungsseitigen Spannung, die die Ausgangsspannung ist; einen ersten hochspannungsseitigen Spannungsdetektor zum Ausgeben einer Spannung, wie sie von dem ersten hochspannungsseitigen Spannungssensor detektiert wird; einen zweiten hochspannungsseitigen Spannungssensor zum Detektieren der hochspannungsseitigen Spannung, die die Ausgangsspannung ist; einen zweiten hochspannungsseitigen Spannungsdetektor zum Ausgeben einer Spannung als Ausgang davon, der vom zweiten hochspannungsseitigen Spannungssensor detektiert wird; und ein Fehlererkennungsmittel zum Erkennen eines Fehlers des ersten hochspannungsseitigen Spannungssensors und des zweiten hochspannungsseitigen Spannungssensors, wobei eine Umschaltsteuerung beim jeweiligen Ein- oder Ausschalten der Vielzahl von Halbleiterschaltvorrichtungen unter Verwendung einer niederspannungsseitigen Detektionsspannung mit Hilfe des niederspannungsseitigen Spannungsdetektors, einer ersten hochspannungsseitigen Detektionsspannung mit Hilfe des ersten hochspannungsseitigen Spannungsdetektors und einer zweiten hochspannungsseitigen Detektionsspannung mit Hilfe des zweiten hochspannungsseitigen Spannungsdetektors durchgeführt wird.
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[Effekte der Erfindung]
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Gemäß der DC/DC-Wandler-Steuerungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung sind jeweils zwei Spannungssensoren zum Detektieren einer hochspannungsseitigen Spannung eines DC/DC-Wandlers enthalten, sodass es möglich ist, die Abweichung eines Spannungssensors zum Detektieren einer hochspannungsseitigen Spannung zu überwachen, während die hochspannungsseitige Halbleiterschaltvorrichtung eingeschaltet ist; und damit ist es auch bei Ausfall eines Spannungssensors zum Detektieren einer hochspannungsseitigen Spannung möglich, die Überwachung durch den anderen Spannungssensor zum Detektieren der hochspannungsseitigen Spannung, bei der keine Fehlererkennung erfolgt, zu erreichen und die Fehlererkennung der hochspannungsseitigen Spannung durchzuführen, sodass eine Fehlfunktion oder ein Ausfall des DC/DC-Wandlers verhindert werden kann und der DC/DC-Wandler kontinuierlich gesteuert werden kann.
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Figurenliste
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- 1 ist ein Konfigurationsdiagramm, das eine Konfiguration einer DC/DC-Wandler-Steuerungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung darstellt;
- 2 ist ein Konfigurationsdiagramm, das eine Konfiguration einer DC/DC-Wandler-Steuerungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
- 3 ist ein Flussdiagramm, das einen Ablauf der Steueroperationen zur Durchführung der Schätzung einer hochspannungsseitigen Schätzspannung und der Fehlererkennung von Spannungssensoren in der DC/DC-Wandler-Steuerungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung darstellt;
- 4 ist ein Diagramm, das eine Korrelation zwischen einer induzierten Spannung eines Elektromotors an einem Antriebsteil und dessen Drehzahl in der DC/DC-Wandler-Steuerungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung darstellt;
- 5 ist ein Diagramm, das eine Korrelation zwischen einer induzierten Spannung eines Elektromotors an einem Stromerzeugungsteil und dessen Drehzahl in der DC/DC-Wandler-Steuerungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung darstellt;
- 6 ist ein Konfigurationsdiagramm, das eine Konfiguration einer DC/DC-Wandler-Steuerungsvorrichtung gemäß den Ausführungsformen 3 und 4 der vorliegenden Erfindung darstellt;
- 7 ist ein Flussdiagramm, das einen Ablauf der Verarbeitung zum Erkennen eines Ausfalls von Spannungssensoren veranschaulicht, wenn eine induzierte Spannung in der DC/DC-Wandler-Steuerungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung niedrig ist;
- 8 ist ein Flussdiagramm, das einen Ablauf der Verarbeitung bei der Fehlerbestimmung eines Spannungssensors zum Detektieren einer hochspannungsseitigen Spannung in der DC/DC-Wandler-Steuerungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung darstellt;
- 9 ist ein Flussdiagramm, das einen Ablauf der Verarbeitung bei der Fehlerbestimmung eines Spannungssensors zum Detektieren einer hochspannungsseitigen Spannung in der DC/DC-Wandler-Steuerungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung darstellt; und
- 10 ist ein Flussdiagramm, das einen Ablauf der Verarbeitung zum Detektieren eines Ausfalls von Spannungssensoren zum Detektieren einer hochspannungsseitigen Spannung veranschaulicht, wenn eine hochspannungsseitige Schätzspannung in der DC/DC-Wandler-Steuerungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung niedrig ist.
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AUSFÜHRUNGSFORMEN ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
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Ausführungsform 1.
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1 veranschaulicht ein Konfigurationsbeispiel einer DC/DC-Wandler-Steuerungsvorrichtung, die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist; zunächst wird die Beschreibung der Ausführungsform 1 vorgenommen.
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Die Steuerungsvorrichtung eines DC/DC-Wandlers gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung ist in der nachfolgend beschriebenen Weise konfiguriert.
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Wie in 1 dargestellt, weist ein DC/DC-Wandler (elektrische Leistungswandlungsvorrichtung) 100 eine Drossel 102, ein Halbleitermodul 107, das einen Schaltkreis bildet und aus einer ersten Halbleiterschaltvorrichtung (niederspannungsseitige Halbleiterschaltvorrichtung) 103 und einer zweiten Halbleiterschaltvorrichtung (hochspannungsseitige Halbleiterschaltvorrichtung) 104, einem niederspannungsseitigen Kondensator 101 und der ersten Halbleiterschaltvorrichtung 103 und der zweiten Halbleiterschaltvorrichtung 104 besteht; und so ist der DC/DC-Wandler konfiguriert, um mittels einer Steuerungsvorrichtung 300 gesteuert zu werden.
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Darüber hinaus ist eine Hochvoltbatterie 1, die eine Gleichstromquelle ist, mit der Niederspannungsseite (über eine Klemme 100a und eine Klemme 100b) des DC/DC-Wandlers 100 und entsprechend einem Elektromotor 2 mit der Hochspannungsseite (über eine Klemme 100c und eine Klemme 100d) derselben verbunden. Der Elektromotor 2 ist ein Motor, der mit einem Wechselrichter zum Steuern einer Leistung des DC/DC-Wandlers 100 versehen ist, und so wird in 1 der Wechselrichter so dargestellt, wie er in dem Elektromotor 2 enthalten ist. Der Elektromotor 2 erzeugt nämlich eine Antriebskraft, indem er die elektrische Energieversorgung von einer Gleichstromquelle erhält, die elektrisch mit dem Wechselrichter verbunden ist. Darüber hinaus kann angenommen werden, dass der Elektromotor 2 neben einer solchen Funktion des Elektromotors auch eine Funktion eines elektrischen Generators hat.
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Hier ist der vorstehend beschriebene Wechselrichter eine DC/AC-Wandlungsvorrichtung, die eine elektrische Leistungsumwandlung zwischen der DC-Stromquelle und dem Elektromotor 2 durchführt. Der Wechselrichter ist als Brückenschaltung ausgebildet, bei der zwei in Serie geschaltete Schaltvorrichtungen zwischen einer mit der positiven Elektrode der Gleichstromquelle verbundenen positiven Elektrodenverdrahtungsleitung und einer mit der negativen Elektrode der Gleichstromquelle verbundenen negativen Elektrodenverdrahtungsleitung mit einem Dreierpaarsatz versehen sind, der den jeweiligen dreiphasigen (Phase-U, Phase-V und Phase-W) Wicklungen des Elektromotors 2 entspricht. Eine Anschlussstelle, die eine Schaltvorrichtung auf der positiven Elektrodenseite und eine Schaltvorrichtung auf der negativen Elektrodenseite in Reihe verbindet, ist mit einer Wicklung verbunden, die jeder der Phasen entspricht. Als Schaltvorrichtung wird ein Chip eines IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), eines MOSFET (Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor) oder dergleichen verwendet, an dem eine Freilaufdiode antiparallel angeschlossen ist.
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1 veranschaulicht ein System eines Elektromotors, es gibt aber auch ein System von zwei Elektromotoren. In einem solchen Fall wird ein Elektromotor wie bei einem Antriebsteil verwendet, und ein Elektromotor des anderen wird wie bei einem Stromerzeugungsteil verwendet.
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Es ist zu beachten, dass jede der Halbleiterschaltvorrichtungen 103 und 104 einzeln aus beispielsweise einem IGBT und einer antiparallel miteinander verbundenen Diode besteht.
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Darüber hinaus weist der DC/DC-Wandler 100 einen ersten Spannungssensor 201a zum Detektieren einer hochspannungsseitigen Spannung und einen zweiten Spannungssensor 201b dafür sowie einen Spannungssensor 203 zum Detektieren einer niederspannungsseitigen Spannung auf. In einem Fehlererkennungsmittel 301 wird ein Wert des ersten Spannungssensors 201a zum Erkennen einer hochspannungsseitigen Spannung an einen ersten hochspannungsseitigen Spannungsdetektor 401 ausgegeben; ein Wert des zweiten Spannungssensors 201b zum Erkennen der hochspannungsseitigen Spannung wird an einen zweiten hochspannungsseitigen Spannungsdetektor 402 ausgegeben; und ein Wert des Spannungssensors 203 zum Erkennen einer niederspannungsseitigen Spannung wird an einen niederspannungsseitigen Spannungsdetektor 403 ausgegeben. Ein Detektionswert eines elektrischen Stromsensors 202 zum Detektieren eines durch die Drossel 102 fließenden elektrischen Stroms wird in die Steuerungsvorrichtung 300 eingegeben.
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In 1, ist der DC/DC-Wandler (elektrische Leistungswandlungsvorrichtung) 100 eine Art bidirektionale Vorrichtung, bei der eine bidirektionale elektrische Leistungswandlung zwischen der Niederspannungsseite und der Hochspannungsseite ermöglicht wird; die Vorrichtung so angeordnet ist, dass eine Eingangsspannung (niederspannungsseitige Spannung), die über die Klemme 100a und die Klemme 100b, die niederspannungsseitige Klemmen sind, eingegeben wird, auf eine Spannung der Eingangsspannung (niederspannungsseitige Spannung) oder mehr erhöht oder angehoben wird, und dass eine Ausgangsspannung (hochspannungsseitige Spannung) nach dem Anheben über die Klemme 100c und die Klemme 100d ausgegeben wird, die hochspannungsseitige Klemmen sind.
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Wie bei der ersten Halbleiterschaltvorrichtung 103 ist ein Ende mit dem negativen elektrodenseitigen Anschluss des niederspannungsseitigen Kondensators 101 und das andere Ende mit dem positiven elektrodenseitigen Anschluss des niederspannungsseitigen Kondensators 101 über die Drossel 102 verbunden.
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Wie bei der zweiten Halbleiterschaltvorrichtung 104 ist ein Ende davon mit dem anderen Ende der ersten Halbleiterschaltvorrichtung 103 und das andere Ende davon mit einem positiven elektrodenseitigen Anschluss eines hochspannungsseitigen Kondensators 105 verbunden. Der negative elektrodenseitige Anschluss des hochspannungsseitigen Kondensators 105 ist mit dem einen Ende der ersten Halbleiterschaltvorrichtung 103 verbunden. Zusätzlich ist ein hochspannungsseitiger elektrischer Entladewiderstand 106 parallel zum hochspannungsseitigen Kondensator 105 geschaltet.
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Der niederspannungsseitige Kondensator 101 führt eine Glättung bei einer Eingangsspannung (niederspannungsseitige Spannung) durch. Die Drossel 102 ist für den Einsatz in der Energiespeicherung vorgesehen. Das Halbleitermodul 107 erhöht die Eingangsspannung (niederspannungsseitige Spannung) auf eine Ausgangsspannung (hochspannungsseitige Spannung). Es ist zu beachten, dass jede der Halbleiterschaltvorrichtungen 103 und 104 im Halbleitermodul 107 eingeschaltet wird, wenn ein Gate-Signal dazu in den Ausführungsformen auf „High“ steht. Der hochspannungsseitige Kondensator 105 führt eine Glättung der Ausgangsspannung (hochspannungsseitige Spannung) durch. Der hochspannungsseitige elektrische Entladewiderstand 106 wird zum Freigeben der im hochspannungsseitigen Kondensator 105 gespeicherten elektrischen Ladungen verwendet. Die Steuerungsvorrichtung 300 erzeugt das Gate-Signal für jede der Halbleiterschaltvorrichtungen 103 und 104 und führt die Ein- und Ausschaltvorgänge an jeder der Halbleiterschaltvorrichtungen 103 und 104 durch.
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In dem Fehlererkennungsmittel 301, wenn ein Ausfall des ersten Spannungssensors 201a zum Erkennen einer hochspannungsseitigen Spannung basierend auf einer ersten hochspannungsseitigen Detektionsspannung V2S erkannt wird, die vom ersten hochspannungsseitigen Spannungsdetektor 401 erkannt wurde, schaltet die Steuerungsvorrichtung 300 die zweite Halbleiterschaltvorrichtung 104 ein und erkennt auch einen Ausfall des zweiten Spannungssensors 201b zum Erkennen der hochspannungsseitigen Spannung unter Verwendung einer zweiten hochspannungsseitigen Detektionsspannung V2M, die vom zweiten hochspannungsseitigen Spannungsdetektor 402 ausgegeben wird. Gemäß dieser Anordnung schaltet die Steuerungsvorrichtung 300 die zweite Halbleiterschaltvorrichtung 104 ein und kann auch Anomalien einer hochspannungsseitigen Ausgangsspannung erkennen, indem sie die erste hochspannungsseitige Detektionsspannung V2S verwendet, die vom ersten hochspannungsseitigen Spannungsdetektor 401 überwacht wurde, sodass die Vorgänge auch nach einem Ausfall des ersten Spannungssensors 201a zum Detektieren der hochspannungsseitigen Spannung oder nach einem Ausfall des zweiten Spannungssensors 201b zum Detektieren der hochspannungsseitigen Spannung kontinuierlich erreicht werden können.
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Ausführungsform 2.
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Im Folgenden wird die Erklärung für die Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung gegeben.
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2 ist ein Konfigurationsdiagramm, das eine DC/DC-Wandler-Steuerungsvorrichtung zur Beschreibung der Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung darstellt.
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Die Grundkonfiguration der DC/DC-Wandler-Steuerungsvorrichtung in Ausführungsform 2 ist die gleiche wie in Ausführungsform 1; jedoch detektiert in Ausführungsform 2, wie in 2 dargestellt, eine Betriebsinformations-Detektionseinrichtung 302 eine Betriebsinformation (Drehzahl N eines Elektromotors und Schaltinformationen der zweiten Halbleiterschalteinrichtung 104) des Elektromotors 2 und überwacht deren Einzelzustände. Ein hochspannungsseitiges Spannungsschätzmittel 303 wird weiterhin bereitgestellt, und eine Information wird darin vom ersten hochspannungsseitigen Spannungsdetektor 401, dem zweiten hochspannungsseitigen Spannungsdetektor 402 und der Betriebsinformations-Detektionseinrichtung 302 eingegeben.
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3 ist ein Flussdiagramm, das ein Schätzverfahren einer hochspannungsseitigen Schätzspannung zum Erklären der Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung und einen Fluss der Verarbeitung zeigt, um aus einer hochspannungsseitigen Schätzspannung und hochspannungsseitigen Detektionsspannungen einen Ausfall des ersten Spannungssensors 201a zum Detektieren einer hochspannungsseitigen Spannung und des zweiten Spannungssensors 201b zum Detektieren der hochspannungsseitigen Spannung zu detektieren.
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Wie in 3 dargestellt, werden im Zustand eines Wechselrichters, der den Elektromotor 2 steuert, dessen Tore alle „abschalten“ (Schritt S201), zunächst ein Anfangswert einer hochspannungsseitigen Schätzspannung V2est und ein Anfangswert einer Abtastzeit Tsamp eingestellt (Schritt S202). Aus der Drehzahl N eines Elektromotors wird eine induzierte Spannung Vtrc (Leistung Traktionsteil) des Elektromotors berechnet, und auch eine hochspannungsseitige Schätzspannung V2est wird in der hochspannungsseitigen Spannungsschätzmittel 303 aus einem Anfangswert einer hochspannungsseitigen Schätzspannung V2est, die einer Abtastperiode Tsamp, einem Maximalwert des hochspannungsseitigen Kondensators 105, Cmax und einem Maximalwert des hochspannungsseitigen Entladewiderstandes 106, Rmax (Schritt S203) berechnet.
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Wenn die Differenz zwischen einer ersten hochspannungsseitigen Detektionsspannung V2S und einer hochspannungsseitigen Schätzspannung V2est ein vorbestimmter Wert ist, der im Voraus oder länger definiert ist (Schritt S204), wird ein Ausfall des ersten Spannungssensors 201a zum Detektieren einer hochspannungsseitigen Spannung detektiert (Schritt S205), und die zweite Halbleiterschaltvorrichtung 104 wird eingeschaltet (Schritt S206).
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Wenn die Differenz zwischen einer zweiten hochspannungsseitigen Detektionsspannung V2M und einer hochspannungsseitigen Schätzspannung V2est ein vorbestimmter Wert ist, der im Voraus oder länger definiert ist (Schritt S207), wird ein Ausfall des zweiten Spannungssensors 201b zum Detektieren der hochspannungsseitigen Spannung detektiert (Schritt S208), und die zweite Halbleiterschaltvorrichtung 104 wird eingeschaltet (Schritt S209).
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Wenn eine der vorstehend beschriebenen Bedingungen nicht erfüllt ist, wird ein Anfangswert einer hochspannungsseitigen Schätzspannung V2est und ein Anfangswert einer Abtastperiode Tsamp zum zweiten Mal eingestellt (Schritt S210) und eine hochspannungsseitige Schätzspannung V2est wird aus dem Anfangswert einer hochspannungsseitigen Schätzspannung V2est und dem Anfangswert einer Abtastperiode Tsamp (Schritt S203) berechnet. Hier wird wie bei einem Anfangswert V2ini einer hochspannungsseitigen Schätzspannung V2est ein Wert im Maximum aus der hochspannungsseitigen Schätzspannung V2est, einer ersten hochspannungsseitigen Detektionsspannung V2S und einer zweiten hochspannungsseitigen Detektionsspannung V2M und der induzierten Spannung Vtrc (Power Traktionsteil) eines Elektromotors und der induzierten Spannung Vgen eines Elektromotors (Leistungserzeugungsteil) eingestellt. Es ist zu beachten, dass die induzierte Spannung Vtrc oder Vgen des Elektromotors aus der Anzahl der Umdrehungen N eines Elektromotors berechnet wird.
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Da es sich bei der hochspannungsseitigen Schätzspannung nicht um einen überwachten Wert, sondern um einen Schätzwert handelt, kann die Fehlererkennung ohne weiteres Hinzufügen eines oder mehrerer Sensoren durchgeführt werden.
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In der Ausführungsform wird eine Konfiguration unter Verwendung des hochspannungsseitigen Funkenwiderstands als Funkenentladungsmittel vorgenommen; selbst, wenn eine andere Konfiguration unter Verwendung einer Gleichstromschaltung oder dergleichen vorgenommen wird, können jedoch ähnliche Effekte erzielt werden.
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4 und 5 sind Diagramme, die jeweils eine Korrelation zwischen einer induzierten Spannung eines Elektromotors und dessen Drehzahl in Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zeigen. 4 zeigt eine Korrelation zwischen der Drehzahl N des Elektromotors 2 und einer induzierten Spannung Vtrc davon an einem Leistungstraktionsteil (in einem Zustand des Leistungsbetriebs) des Elektromotors in einem Bereich von einer maximalen Drehzahl Nmax davon und der einer maximalen induzierten Spannung Vtrcm davon; und 5 zeigt eine Korrelation zwischen der Drehzahl N des Elektromotors 2 und einer induzierten Spannung Vgen davon an einem Stromerzeugungsteil (im Zustand der Stromerzeugung und/oder des regenerativen Betriebs) in einem Bereich von einer maximalen Drehzahl Nmax und der einer maximalen induzierten Spannung Vgenm.
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Wie in 4 und 5 dargestellt, ist es möglich, die induzierte Spannung Vtrc oder Vgen eines Elektromotors proportional zur Drehzahl N des Elektromotors zu detektieren, indem man die induzierte Spannung Vtrc oder Vgen des Elektromotors aus der Drehzahl N des Elektromotors gewinnt; und in einem System mit zwei Elektromotoren werden die Drehzahl der beiden Elektromotoren gemessen, und die induzierten Spannungen Vtrc und Vgen der Elektromotoren werden an einem Antriebsteil bzw. an einem Stromerzeugungsteil detektiert.
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Ausführungsform 3.
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Im Folgenden wird die Beschreibung der Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung vorgenommen.
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6 ist ein Konfigurationsdiagramm, das eine DC/DC-Wandler-Steuerungsvorrichtung zur Beschreibung der Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung darstellt.
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Die Grundkonfiguration der DC/DC-Wandler-Steuerungsvorrichtung in Ausführungsform 3 ist die gleiche wie in 1; jedoch ist in Ausführungsform 3 ein Batteriespannungsdetektor 404 vorgesehen, um eine Informationen über eine Spannung auszugeben, die mittels eines Batteriespannungssensors 204 zum Detektieren einer Spannung der Hochspannungsbatterie 1 detektiert wurde, wie in 6 dargestellt. Zusätzlich ist ein Ausfalldetektor 304 vorgesehen, in den die Ausgänge des ersten hochspannungsseitigen Spannungsdetektors 401, des zweiten hochspannungsseitigen Spannungsdetektors 402, des niederspannungsseitigen Spannungsdetektors 403 und des Batteriespannungsdetektors 404 eingegeben werden, um einen Ausfall des ersten Spannungssensors 201a und des zweiten Spannungssensors 201b zu erkennen. Darüber hinaus ist eine Verarbeitungseinheit 501 vorgesehen, die die Verarbeitung ausführt, wenn eine induzierte Spannung des Elektromotors 2 niedrig ist.
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7 ist ein Diagramm zur Beschreibung der Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung, das das Flussdiagramm zur Erkennung eines Ausfalls der Spannungssensoren zur Erkennung einer hochspannungsseitigen Spannung nach dem Einschalten der zweiten Halbleiterschaltvorrichtung 104 ist, wenn die induzierten Spannungen des Elektromotors 2 niedrig sind.
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Wie in 7, wenn die Differenz zwischen einer Batteriespannung Vbatt der Hochvoltbatterie 1 und der induzierten Spannung Vtrc eines Elektromotors (Power Traktionsteil) ein vorbestimmter Wert ist, der im Voraus oder mehr definiert ist, und wenn die Differenz zwischen der Batteriespannung Vbatt und der induzierten Spannung Vgen eines Elektromotors (Leistungserzeugungsteil) ein vorbestimmter Wert ist, der im Voraus oder mehr definiert ist (Schritt S501), die zweite Halbleiterschaltvorrichtung 104 eingeschaltet ist (Schritt S502), und für den ersten Spannungssensor 201a zum Detektieren einer hochspannungsseitigen Spannung und den zweiten Spannungssensor 201b zum Detektieren der hochspannungsseitigen Spannung (Schritt S503) eine Störungs- oder Fehlerbestimmung durchgeführt wird.
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8 und 9 sind entsprechende Diagramme zur Erläuterung der Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung, die die Flussdiagramme sind, die die Ströme der Fehlerbestimmung für den ersten Spannungssensor 201a zum Detektieren einer hochspannungsseitigen Spannung und den zweiten Spannungssensor 201b zum Detektieren der hochspannungsseitigen Spannung darstellen, und detaillierte Flussdiagramme eines Fehlerbestimmungs-Verarbeitungsabschnittes bei Schritt S503 in 7 für den ersten Spannungssensor 201a zum Detektieren einer hochspannungsseitigen Spannung und den zweiten Spannungssensor 201b zum Detektieren der hochspannungsseitigen Spannung.
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Wie in 8 dargestellt, wird gemäß einer Bedingung eines Absolutwertes der Differenz zwischen einer niederspannungsseitigen Detektionsspannung V1 und einer ersten hochspannungsseitigen Detektionsspannung V2S und eines Absolutwertes der Differenz zwischen einer Batteriespannung Vbatt und der ersten hochspannungsseitigen Detektionsspannung V2S (Schritt S601) erkannt/bestätigt, ob der erste Spannungssensor 201a zum Detektieren einer hochspannungsseitigen Spannung ausfällt oder nicht (Schritt S602 bzw. Schritt S603).
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Nämlich, wenn ein Absolutwert der Differenz zwischen einer ersten hochspannungsseitigen Detektionsspannung V2S und einer niederspannungsseitigen Detektionsspannung V1 ein im Voraus definierter vorbestimmter Wert oder weniger ist, und wenn ein Absolutwert der Differenz zwischen einer ersten hochspannungsseitigen Detektionsspannung V2S und einer Batteriespannung Vbatt ein im Voraus definierter vorbestimmter Wert oder mehr ist, wird erreicht, dass eine Fehlerbestimmungsbedingung des ersten Spannungssensors 201a zum Detektieren einer hochspannungsseitigen Spannung gehalten wird. Darüber hinaus wird, wenn ein Absolutwert der Differenz zwischen der ersten hochspannungsseitigen Detektionsspannung V2S und der niederspannungsseitigen Detektionsspannung V1 nicht ein im Voraus definierter vorbestimmter Wert oder weniger ist, oder wenn ein Absolutwert der Differenz zwischen der ersten hochspannungsseitigen Detektionsspannung V2S und der Batteriespannung Vbatt nicht ein im Voraus definierter vorbestimmter Wert oder mehr ist, erreicht, dass eine Fehlerbestimmungsbedingung des ersten Spannungssensors 201a zum Detektieren einer hochspannungsseitigen Spannung nicht gehalten wird.
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Darüber hinaus wird, wie in 9 dargestellt, gemäß einer Bedingung eines Absolutwertes der Differenz zwischen einer niederspannungsseitigen Detektionsspannung V1 und einer zweiten hochspannungsseitigen Detektionsspannung V2M und eines Absolutwertes der Differenz zwischen einer Batteriespannung Vbatt und der zweiten hochspannungsseitigen Detektionsspannung V2M (Schritt S701) erkannt/bestätigt, ob der zweite Spannungssensor 201b zum Detektieren einer hochspannungsseitigen Spannung ausfällt oder nicht (Schritt S702 bzw. Schritt S703).
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Nämlich, wenn ein Absolutwert der Differenz zwischen einer zweiten hochspannungsseitigen Detektionsspannung V2M und einer niederspannungsseitigen Detektionsspannung V1 ein im Voraus definierter vorbestimmter Wert oder weniger ist, und wenn ein Absolutwert der Differenz zwischen einer zweiten hochspannungsseitigen Detektionsspannung V2M und einer Batteriespannung Vbatt ein im Voraus definierter vorbestimmter Wert oder mehr ist, wird erreicht, dass eine Fehlerbestimmungsbedingung des zweiten Spannungssensors 201b zum Detektieren einer hochspannungsseitigen Spannung gehalten wird. Darüber hinaus wird, wenn ein Absolutwert der Differenz zwischen der zweiten hochspannungsseitigen Detektionsspannung V2M und der niederspannungsseitigen Detektionsspannung V1 nicht ein im Voraus definierter vorbestimmter Wert oder weniger ist, oder wenn ein Absolutwert der Differenz zwischen der zweiten hochspannungsseitigen Detektionsspannung V2M und der Batteriespannung Vbatt nicht ein im Voraus definierter vorbestimmter Wert oder mehr ist, erreicht, dass eine Fehlerbestimmungsbedingung des zweiten Spannungssensors 201b zum Detektieren einer hochspannungsseitigen Spannung nicht gehalten wird.
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Wie vorstehend beschrieben, wird die Bestimmung durchgeführt, ob der erste Spannungssensor 201a zum Detektieren einer hochspannungsseitigen Spannung ausfällt oder der zweite Spannungssensor 201b zum Detektieren einer hochspannungsseitigen Spannung ausfällt.
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Danach kann die Fehlererkennung ohne Hinzufügen eines oder mehrerer neuer Sensoren durchgeführt werden, und wenn die induzierten Spannungen Vtrc und Vgen des Elektromotors niedrig sind, wird die Fehlererkennung durchgeführt, während die zweite Halbleiterschaltvorrichtung 104 eingeschaltet wird; So ist es durch Einschalten der zweiten Halbleiterschaltvorrichtung 104 möglich, einen Zustand zu verhindern, in dem die induzierte Spannung Vtrc eines Elektromotors höher ist als eine Batteriespannung Vbatt, und eine Überladung der Batterie zu verhindern, obwohl befürchtet wird, dass in einem Fall, in dem die induzierten Spannungen Vtrc und Vgen des Elektromotors höher sind als die Batteriespannung Vbatt aufgrund der gegenelektromotorischen Kraft des Elektromotors, die Batterie überladen wird und dass die Batterie sich verschlechtert.
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Ausführungsform 4.
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Im Folgenden wird die Beschreibung der Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung vorgenommen. Die Grundkonfiguration einer DC/DC-Wandler-Steuerungsvorrichtung in Ausführungsform 4 ist die gleiche wie in 1; jedoch ist in Ausführungsform 4 eine Verarbeitungseinheit 502 vorgesehen, wie in 6 dargestellt, die eine Information von der hochspannungsseitigen Spannungsschätzmittel 303 empfängt und die Verarbeitung durchführt, wenn eine hochspannungsseitige Schätzspannung niedrig ist.
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8 ist ein Diagramm zur Beschreibung der Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung, das das Flussdiagramm ist, das den Fluss zeigt, um einen Ausfall des Sensors zu erkennen, nachdem die zweite Halbleiterschaltvorrichtung 104 eingeschaltet wurde, wenn eine hochspannungsseitige Schätzspannung niedrig ist.
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Wie in 10 dargestellt, wenn eine hochspannungsseitige Schätzspannung V2est ein vorbestimmter Wert ist, der im Voraus oder weniger definiert ist (Schritt S801), wird die zweite Halbleiterschaltvorrichtung 104 eingeschaltet (Schritt S802) und eine Fehlerbestimmung für den ersten Spannungssensor 201a zum Detektieren einer hochspannungsseitigen Spannung und den zweiten Spannungssensor 201b zum Detektieren der hochspannungsseitigen Spannung durchgeführt (Schritt S803).
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Unterdessen ist der Fehlerbestimmungs-Verarbeitungsabschnitt in 10 für den ersten Spannungssensor 201a zum Detektieren einer hochspannungsseitigen Spannung und den zweiten Spannungssensor 201b zum Detektieren der hochspannungsseitigen Spannung gleich oder ähnlich dem Abschnitt des Gehäuses in Ausführungsform 3, der vorstehend beschrieben wurde.
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Das heißt, ähnlich wie in 8 dargestellt, wird gemäß einer Bedingung eines Absolutwertes der Differenz zwischen einer ersten hochspannungsseitigen Detektionsspannung V2S und einer niederspannungsseitigen Detektionsspannung V1 und eines Absolutwertes der Differenz zwischen der ersten hochspannungsseitigen Detektionsspannung V2S und einer Batteriespannung Vbatt (Schritt S601) erkannt/bestätigt, ob der erste Spannungssensor 201a zum Detektieren einer hochspannungsseitigen Spannung ausfällt oder nicht (Schritt S602 bzw. Schritt S603).
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Wenn ein Absolutwert der Differenz zwischen einer ersten hochspannungsseitigen Detektionsspannung V2S und einer niederspannungsseitigen Detektionsspannung V1 ein vorbestimmter Wert ist, der im Voraus oder weniger definiert ist, und wenn ein Absolutwert der Differenz zwischen der ersten hochspannungsseitigen Detektionsspannung V2S und einer Batteriespannung Vbatt ein vorbestimmter Wert ist, der im Voraus oder mehr definiert ist, wird erreicht, dass eine Fehlerbestimmungsbedingung des ersten Spannungssensors 201a zum Detektieren einer hochspannungsseitigen Spannung gehalten wird.
Darüber hinaus wird, wenn ein Absolutwert der Differenz zwischen der ersten hochspannungsseitigen Detektionsspannung V2S und der niederspannungsseitigen Detektionsspannung V1 nicht ein im Voraus definierter vorbestimmter Wert oder weniger ist, oder wenn ein Absolutwert der Differenz zwischen der ersten hochspannungsseitigen Detektionsspannung V2S und der Batteriespannung Vbatt nicht ein im Voraus definierter vorbestimmter Wert oder mehr ist, erreicht, dass eine Fehlerbestimmungsbedingung des ersten Spannungssensors 201a zum Detektieren einer hochspannungsseitigen Spannung nicht gehalten wird.
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Darüber hinaus wird, ähnlich wie in 9 dargestellt, entsprechend der Bedingung eines Absolutwertes der Differenz zwischen einer niederspannungsseitigen Detektionsspannung V1 und einer zweiten hochspannungsseitigen Detektionsspannung V2M (Schritt S701) erkannt/bestätigt, ob der zweite Spannungssensor 201b zum Detektieren einer hochspannungsseitigen Spannung ausfällt oder nicht (Schritt S702 bzw. Schritt S703).
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Wenn ein Absolutwert der Differenz zwischen einer zweiten hochspannungsseitigen Detektionsspannung V2M und einer niederspannungsseitigen Detektionsspannung V1 ein im Voraus oder weniger definierter vorbestimmter Wert ist, und wenn ein Absolutwert der Differenz zwischen der zweiten hochspannungsseitigen Detektionsspannung V2M und einer Batteriespannung Vbatt ein im Voraus oder mehr definierter vorbestimmter Wert ist, wird erreicht, dass eine Fehlerbestimmungsbedingung des zweiten Spannungssensors 201b zum Detektieren einer hochspannungsseitigen Spannung gehalten wird. Darüber hinaus wird, wenn ein Absolutwert der Differenz zwischen der zweiten hochspannungsseitigen Detektionsspannung V2M und der niederspannungsseitigen Detektionsspannung V1 nicht ein im Voraus definierter vorbestimmter Wert oder weniger ist, oder wenn ein Absolutwert der Differenz zwischen der zweiten hochspannungsseitigen Detektionsspannung V2M und der Batteriespannung Vbatt nicht ein im Voraus definierter vorbestimmter Wert oder mehr ist, erreicht, dass eine Fehlerbestimmungsbedingung des zweiten Spannungssensors 201b zum Detektieren einer hochspannungsseitigen Spannung nicht gehalten wird.
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Wie vorstehend beschrieben, wird die Bestimmung durchgeführt, ob der erste Spannungssensor 201a zum Detektieren einer hochspannungsseitigen Spannung ausfällt oder der zweite Spannungssensor 201b zum Detektieren einer hochspannungsseitigen Spannung ausfällt.
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Danach kann der DC/DC-Wandler auch in einem Zustand, in dem einer der ersten Spannungssensoren 201a zum Detektieren einer hochspannungsseitigen Spannung und der zweite Spannungssensor 201b zum Detektieren einer hochspannungsseitigen Spannung zum Ausfall gebracht wird, sein Gate-Einschalten sicher in einem Zustand durchführen, in dem er keine Überspannungen erfährt.
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Ausführungsform 5.
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Im Folgenden wird die Beschreibung der Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung vorgenommen. Die Grundkonfiguration einer DC/DC-Wandler-Steuerungsvorrichtung in Ausführungsform 5 ist die gleiche wie in 1 dargestellt.
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Die Detektionsgenauigkeit des ersten Spannungssensors 201a zum Detektieren einer hochspannungsseitigen Spannung ist so angeordnet, dass sie höher in der Genauigkeit ist als die des zweiten Spannungssensors 201b zum Detektieren der hochspannungsseitigen Spannung, und eine Detektionsverzögerung des zweiten Spannungssensors 201b zum Detektieren der hochspannungsseitigen Spannung ist so angeordnet, dass sie kürzer ist als die des ersten Spannungssensors 201a zum Detektieren einer hochspannungsseitigen Spannung. Ein Merkmal liegt in der Konfiguration, dass der DC/DC-Wandler seine Ausgangsspannung unter Verwendung des ersten Spannungssensors 201a zum Detektieren einer hochspannungsseitigen Spannung steuert, und ein Wechselrichter des Elektromotors 2 den Elektromotor 2 unter Verwendung des zweiten Spannungssensors 201b zum Detektieren der hochspannungsseitigen Spannung steuert. Durch die oben beschriebene Konfiguration ist es nicht mehr notwendig, die Sensoren mit gleicher Funktion miteinander zu verwenden, sodass durch die Verteilung ihrer Funktionen eine Kostensenkung erreicht werden kann.
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Ausführungsform 6.
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Im Folgenden wird die Beschreibung der Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung vorgenommen. Die Grundkonfiguration einer DC/DC-Wandler-Steuerungsvorrichtung in Ausführungsform 6 ist die gleiche wie in 1 dargestellt.
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Die Detektionsgenauigkeit des ersten Spannungssensors 201a zum Detektieren einer hochspannungsseitigen Spannung ist so angeordnet, dass sie höher in der Genauigkeit ist als die des zweiten Spannungssensors 201b zum Detektieren der vorstehend beschriebenen hochspannungsseitigen Spannung, und eine Detektionsverzögerung des ersten Spannungssensors 201a zum Detektieren einer hochspannungsseitigen Spannung ist so angeordnet, dass sie kürzer ist als die des zweiten Spannungssensors 201b zum Detektieren der hochspannungsseitigen Spannung. Ein Merkmal liegt in der Konfiguration, dass der DC/DC-Wandler seine Ausgangsspannung unter Verwendung des ersten Spannungssensors 201a zum Detektieren einer hochspannungsseitigen Spannung steuert, und ein Wechselrichter des Elektromotors 2 den Elektromotor 2 unter Verwendung des ersten Spannungssensors 201a zum Detektieren einer hochspannungsseitigen Spannung steuert, und dass, wenn ein Ausfall des ersten Spannungssensors 201a zum Detektieren einer hochspannungsseitigen Spannung erkannt wird, der zweite Spannungssensor 201b zum Detektieren der hochspannungsseitigen Spannung verwendet wird. Durch die oben beschriebene Konfiguration kann der zweite Spannungssensor 201b zum Detektieren der hochspannungsseitigen Spannung kostengünstig gemacht werden.
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Beachten Sie, dass die vorliegende Erfindung nicht notwendigerweise auf jede dieser oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist, sodass es selbstverständlich ist zu sagen, dass alle möglichen Kombinationen dieser Ausführungsformen enthalten sind. Darüber hinaus wird die Erklärung in den Ausführungsformen für die Konfiguration dadurch gegeben, dass die Halbleiterschaltgeräte zwei sind; selbst in einer Konfiguration, in der drei oder mehr Halbleiterschaltgeräte verwendet werden, ist es jedoch selbstverständlich, dass solche Effekte, die den oben beschriebenen Effekten ähnlich sind, erzielt werden können.
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In der vorliegenden Erfindung kann jede der Ausführungsformen frei kombiniert werden und/oder jede der Ausführungsformen kann entsprechend modifiziert oder eliminiert werden, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen.
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[Erklärung der Zahlen und Symbole]
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Die Ziffer „1“ bezeichnet eine Hochvoltbatterie; „100,“ DC/DC-Wandler; „101,“ niederspannungsseitiger Kondensator; „102,“ Drossel; „103,“ erste Halbleiterschaltvorrichtung (niederspannungsseitige Halbleiterschaltvorrichtung); „104,“ zweite Halbleiterschaltvorrichtung (hochspannungsseitige Halbleiterschaltvorrichtung); „105,“ hochspannungsseitiger Kondensator; „106,“ hochspannungsseitiger elektrischer Entladewiderstand; „201a,“ erster Spannungssensor; „201b,“ zweiter Spannungssensor; „203“ Spannungssensor; „204“ Batteriespannungssensor; „300“ Steuervorrichtung; „301“ Fehlererkennungsmittel; „302“ BetriebsinformationsDetektionsmittel; „303“ hochspannungsseitiges Spannungsschätzmittel; „304“ Fehlerdetektor; „401“ erster hochspannungsseitiger Spannungsdetektor; „402“ zweiter hochspannungsseitiger Spannungsdetektor; „403“ niederspannungsseitiger Spannungsdetektor; „404“ Batteriespannungsdetektor; und „501“, „502“ Verarbeitungsmittel.
