JP2009296844A - Electric vehicle and relay-welding evaluating method - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、車両外部の電源(以下「外部電源」とも称する。)または車両外部の電気負荷と電力を授受可能な電動車両において、外部電源または電気負荷と電力を授受するための電力線対に設けられるリレーの溶着判定技術に関する。 The present invention provides a power line pair for transmitting / receiving power to / from an external power source or an electric load in an electric vehicle that can transmit / receive power to / from an external power source (hereinafter also referred to as “external power source”) or an electric load outside the vehicle. The present invention relates to welding determination technology for relays.
特開2006−121844号公報は、交流電圧を発生して車両外部の交流負荷へ出力可能な車両用の交流電源装置を開示する。この交流電源装置においては、発電モード時、第1および第2のモータジェネレータの中性点間に調整された交流電圧を発生させ、各中性点に接続される電力線対を介して車両外部の交流負荷へ交流電圧を出力する。 Japanese Patent Laying-Open No. 2006-121844 discloses an AC power supply device for a vehicle that can generate an AC voltage and output it to an AC load outside the vehicle. In this AC power supply device, in the power generation mode, an AC voltage adjusted between the neutral points of the first and second motor generators is generated, and a power line pair connected to each neutral point is connected to the outside of the vehicle. Output AC voltage to AC load.
ここで、この交流電源装置においては、上記の電力線対に設けられるリレーの一方のみをオンさせ、第1および第2のモータジェネレータの中性点間に交流電圧を発生させたときに、リレーとコネクタとの間において電力線対の線間電圧が交流変動するか否かによって、リレーの溶着チェックが行なわれる(特許文献1参照)。
しかしながら、特開2006−121844号公報に記載されたリレー溶着チェック方法では、一方のリレーの溶着チェックをするために他方のリレーをオンさせる操作が必要であり、さらに第1および第2のモータジェネレータの中性点間に交流電圧を発生させる必要がある。また、一方のリレーの溶着チェックが終了してから他方のリレーの溶着チェックが行われるので、溶着チェックに時間がかかる。 However, the relay welding check method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-121844 requires an operation to turn on the other relay in order to check the welding of one of the relays, and the first and second motor generators. It is necessary to generate an AC voltage between the neutral points. In addition, since the welding check of the other relay is performed after the welding check of one relay is completed, it takes time to check the welding.
それゆえに、この発明の目的は、外部電源または車両外部の電気負荷と電力を授受するための電力線対に設けられるリレーの溶着判定をより簡易かつ短時間で実施可能な電動車両を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide an electric vehicle that can perform welding determination of a relay provided in a power line pair for transferring power with an external power source or an electric load outside the vehicle in a simpler and shorter time. is there.
また、この発明の別の目的は、外部電源または車両外部の電気負荷と電力を授受するための電力線対に設けられるリレーの溶着判定をより簡易かつ短時間で実施可能なリレー溶着判定方法を提供することである。 Another object of the present invention is to provide a relay welding determination method capable of performing the welding determination of a relay provided on a power line pair for transferring power with an external power supply or an electric load outside the vehicle in a simpler and shorter time. It is to be.
この発明によれば、電動車両は、外部電源または車両外部の電気負荷と電力を授受可能な電動車両であって、第1および第2の交流電動機と、第1および第2のインバータと、直流電源部と、電力インターフェース部と、電力線対と、リレーと、電圧検出装置と、溶着判定部とを備える。第1および第2の交流電動機の各々は、星形結線された固定子巻線を含む。第1および第2のインバータは、第1および第2の交流電動機をそれぞれ駆動する。直流電源部は、第1および第2のインバータへ直流電圧を供給する。電力インターフェース部は、外部電源または電気負荷に接続可能に構成される。電力線対は、電力インターフェース部と第1の交流電動機の中性点および第2の交流電動機の中性点との間に配設される。リレーは、電力線対に設けられ、電力インターフェース部を各中性点から電気的に切離可能に構成される。電圧検出装置は、リレーと電力インターフェース部との間において電力線対と車両アースとの間の電圧を検出する。溶着判定部は、リレーのオフ時に第1および第2のインバータの上アームをオンさせたときの電圧検出装置の検出値に基づいてリレーの溶着判定を行なう。 According to the present invention, the electric vehicle is an electric vehicle that can exchange electric power with an external power source or an electric load outside the vehicle, the first and second AC motors, the first and second inverters, the DC A power supply unit, a power interface unit, a power line pair, a relay, a voltage detection device, and a welding determination unit are provided. Each of the first and second AC motors includes a star-connected stator winding. The first and second inverters drive the first and second AC motors, respectively. The DC power supply unit supplies a DC voltage to the first and second inverters. The power interface unit is configured to be connectable to an external power source or an electric load. The power line pair is disposed between the power interface unit and the neutral point of the first AC motor and the neutral point of the second AC motor. The relay is provided in the power line pair, and is configured so that the power interface unit can be electrically disconnected from each neutral point. The voltage detection device detects a voltage between the power line pair and the vehicle ground between the relay and the power interface unit. The welding determination unit performs relay welding determination based on a detection value of the voltage detection device when the upper arms of the first and second inverters are turned on when the relay is turned off.
好ましくは、電動車両は、平滑コンデンサと、放電抵抗とをさらに備える。平滑コンデンサは、リレーと電力インターフェース部との間において電力線対間に接続される。放電抵抗は、平滑コンデンサに並列に接続される。そして、電圧検出装置は、電力線対のいずれか一方の電力線と車両アースとの間の電圧を検出する。 Preferably, the electric vehicle further includes a smoothing capacitor and a discharge resistor. The smoothing capacitor is connected between the power line pair between the relay and the power interface unit. The discharge resistor is connected in parallel with the smoothing capacitor. Then, the voltage detection device detects a voltage between any one of the power lines of the power line pair and the vehicle ground.
また、好ましくは、電圧検出装置は、電力線対の各々と車両アースとの間の電圧を検出する第1および第2の電圧検出部を含む。そして、溶着判定部は、リレーのオフ時に第1および第2のインバータの上アームをオンさせたときの第1および第2の電圧検出部の検出値に基づいてリレーの溶着判定を行なう。 Preferably, the voltage detection device includes first and second voltage detection units for detecting a voltage between each of the power line pairs and the vehicle ground. The welding determination unit performs relay welding determination based on the detection values of the first and second voltage detection units when the upper arms of the first and second inverters are turned on when the relay is turned off.
また、この発明によれば、リレー溶着判定方法は、外部電源または車両外部の電気負荷と電力を授受可能な電動車両におけるリレー溶着判定方法である。電動車両は、第1および第2の交流電動機と、第1および第2のインバータと、直流電源部と、電力インターフェース部と、電力線対と、リレーとを含む。第1および第2の交流電動機の各々は、星形結線された固定子巻線を含む。第1および第2のインバータは、第1および第2の交流電動機をそれぞれ駆動する。直流電源部は、第1および第2のインバータへ直流電圧を供給する。電力インターフェース部は、外部電源または電気負荷に接続可能に構成される。電力線対は、電力インターフェース部と第1の交流電動機の中性点および第2の交流電動機の中性点との間に配設される。リレーは、電力線対に設けられ、電力インターフェース部を各中性点から電気的に切離可能に構成される。そして、溶着判定方法は、リレーのオフ時に第1および第2のインバータの上アームをオンさせるステップと、上アームがオンされているとき、リレーと電力インターフェース部との間において電力線対と車両アースとの間の電圧を検出するステップと、その電圧検出値に基づいてリレーの溶着判定を行なうステップとを備える。 According to the present invention, the relay welding determination method is a relay welding determination method in an electric vehicle capable of transmitting and receiving electric power with an external power source or an electric load outside the vehicle. The electric vehicle includes first and second AC motors, first and second inverters, a DC power supply unit, a power interface unit, a power line pair, and a relay. Each of the first and second AC motors includes a star-connected stator winding. The first and second inverters drive the first and second AC motors, respectively. The DC power supply unit supplies a DC voltage to the first and second inverters. The power interface unit is configured to be connectable to an external power source or an electric load. The power line pair is disposed between the power interface unit and the neutral point of the first AC motor and the neutral point of the second AC motor. The relay is provided in the power line pair, and is configured so that the power interface unit can be electrically disconnected from each neutral point. The welding determination method includes a step of turning on the upper arms of the first and second inverters when the relay is turned off, and a power line pair and a vehicle ground between the relay and the power interface unit when the upper arm is turned on. And a step of performing relay welding determination based on the detected voltage value.
好ましくは、電動車両は、平滑コンデンサと、放電抵抗とをさらに含む。平滑コンデンサは、リレーと電力インターフェース部との間において電力線対間に接続される。放電抵抗は、平滑コンデンサに並列に接続される。そして、電圧を検出するステップにおいて、電力線対のいずれか一方の電力線と車両アースとの間の電圧が検出される。 Preferably, the electric vehicle further includes a smoothing capacitor and a discharge resistor. The smoothing capacitor is connected between the power line pair between the relay and the power interface unit. The discharge resistor is connected in parallel with the smoothing capacitor. Then, in the step of detecting a voltage, a voltage between any one of the power lines of the power line pair and the vehicle ground is detected.
また、好ましくは、電圧を検出するステップにおいて、電力線対の各々と車両アースとの間の電圧が検出される。そして、溶着判定を行なうステップにおいて、電力線対の各々と車両アースとの間の電圧検出値に基づいてリレーの溶着判定が行なわれる。 Preferably, in the step of detecting a voltage, a voltage between each of the power line pairs and the vehicle ground is detected. Then, in the step of performing welding determination, relay welding determination is performed based on a voltage detection value between each power line pair and the vehicle ground.
この発明においては、電力インターフェース部と第1の交流電動機の中性点および第2の交流電動機の中性点との間に配設される電力線対にリレーが設けられる。そして、リレーのオフ時に第1および第2のインバータの上アームがオンされ、リレーと電力インターフェース部との間における電力線対と車両アースとの間の電圧検出値に基づいてリレーの溶着判定が行なわれる。すなわち、第1および第2のインバータの上アームがオンされると、第1および第2のインバータからそれぞれ第1の交流電動機の中性点および第2の交流電動機の中性点に電圧が印加されるところ、リレーが正常にオフされていれば、リレーと電力インターフェース部との間において電力線対と車両アースとの間に電圧は発生しない。一方、リレーのオフ時に第1および第2のインバータの上アームがオンされたとき、リレーと電力インターフェース部との間において電力線対と車両アースとの間に電圧が発生すると、リレーが溶着していると判定できる。ここで、この発明においては、リレーの溶着判定時にリレーをオンさせる必要はなく、第1および第2のインバータの上アームをオンさせるだけでよい。また、第1および第2のインバータからそれぞれ第1の交流電動機の中性点および第2の交流電動機の中性点に電圧が印加されるので、それぞれの中性点に接続されるリレーを同時に溶着判定できる。したがって、この発明によれば、リレーの溶着判定をより簡易かつ短時間で実施することができる。 In the present invention, a relay is provided on a power line pair disposed between the power interface unit and the neutral point of the first AC motor and the neutral point of the second AC motor. Then, when the relay is turned off, the upper arms of the first and second inverters are turned on, and the welding determination of the relay is performed based on the detected voltage value between the power line pair and the vehicle ground between the relay and the power interface unit. It is. That is, when the upper arms of the first and second inverters are turned on, voltages are applied from the first and second inverters to the neutral point of the first AC motor and the neutral point of the second AC motor, respectively. However, if the relay is normally turned off, no voltage is generated between the power line pair and the vehicle ground between the relay and the power interface unit. On the other hand, when the upper arm of the first and second inverters is turned on when the relay is turned off, if a voltage is generated between the power line pair and the vehicle ground between the relay and the power interface unit, the relay is welded. Can be determined. Here, in the present invention, it is not necessary to turn on the relay when the relay welding is determined, and it is only necessary to turn on the upper arms of the first and second inverters. Moreover, since a voltage is applied from the first and second inverters to the neutral point of the first AC motor and the neutral point of the second AC motor, respectively, the relays connected to the neutral points are simultaneously connected. Welding can be determined. Therefore, according to the present invention, it is possible to carry out relay welding determination more easily and in a short time.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.
[実施の形態1]
図1は、この発明の実施の形態1による電動車両の一例として示されるハイブリッド車両のパワートレーン構成を示した図である。図1を参照して、このハイブリッド車両は、エンジン100と、第1MG(Motor Generator)110と、第2MG120と、動力分割装置130と、駆動輪140とを備える。また、ハイブリッド車両は、蓄電装置150と、SMR(System Main Relay)250と、コンバータ200と、第1インバータ210と、第2インバータ220と、正極線PL1,PL2と、負極線NLと、平滑コンデンサC1,C2と、絶縁抵抗R1,R2と、車両アース280とをさらに備える。さらに、ハイブリッド車両は、電力線SL1A,1Bと、電力線SL2A,2Bと、DFR(Dead Front Relay)260と、コネクタ290と、電圧センサ266と、電流センサ268と、リレー270,272と、電圧センサ274,276と、ECU(Electronic Control Unit)170とをさらに備える。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a diagram showing a power train configuration of a hybrid vehicle shown as an example of an electric vehicle according to Embodiment 1 of the present invention. Referring to FIG. 1, this hybrid vehicle includes an
エンジン100、第1MG110および第2MG120は、動力分割装置130に連結される。そして、このハイブリッド車両は、エンジン100および第2MG120の少なくとも一方からの駆動力によって走行する。エンジン100が発生する動力は、動力分割装置130によって2経路に分割される。すなわち、一方は駆動輪140へ伝達される経路であり、もう一方は第1MG110へ伝達される経路である。
第1MG110および第2MG120は、交流電動機であり、たとえば三相交流同期電動機から成る。第1MG110は、動力分割装置130によって分割されたエンジン100の動力を用いて発電する。たとえば、蓄電装置150の充電状態が所定量よりも低下すると、エンジン100が始動して第1MG110により発電が行なわれ、蓄電装置150が充電される。
1st MG110 and 2nd MG120 are AC motors, for example, consist of a three-phase AC synchronous motor.
第2MG120は、蓄電装置150に蓄えられた電力および第1MG110により発電された電力の少なくとも一方を用いて駆動力を発生する。そして、第2MG120の駆動力は、駆動輪140に伝達される。これにより、第2MG120はエンジン100をアシストしたり、第2MG120からの駆動力によって車両を走行させたりする。
なお、車両の制動時には、駆動輪140により第2MG120が駆動され、第2MG120が発電機として作動する。これにより、第2MG120は、走行エネルギーを電力に変換して制動力を発生する回生ブレーキとして作動する。そして、第2MG120により発電された電力は、蓄電装置150に蓄えられる。
When the vehicle is braked,
動力分割装置130は、サンギヤと、ピニオンギヤと、キャリアと、リングギヤとを含む遊星歯車から成る。ピニオンギヤは、サンギヤおよびリングギヤと係合する。キャリアは、ピニオンギヤを自転可能に支持するとともに、エンジン100のクランクシャフトに連結される。サンギヤは、第1MG110の回転軸に連結される。リングギヤは第2MG120の回転軸および駆動輪140に連結される。
Power split
蓄電装置150は、再充電可能な直流電源であり、たとえば、ニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池から成る。蓄電装置150には、第1MG110および第2MG120によって発電される電力の他、後述のように、コネクタ290に接続される外部電源から供給される電力が蓄えられる。なお、蓄電装置150として、大容量のキャパシタも採用可能であり、第1MG110および第2MG120による発電電力や外部電源からの電力を一時的に蓄え、その蓄えた電力を第2MG120へ供給可能な電力バッファであれば如何なるものでもよい。
The
SMR250は、蓄電装置150と正極線PL1および負極線NLとの間に設けられ、ECU170によってオン/オフ制御される。負極側のリレーには、プリチャージ用リレーとプリチャージ用リレーに直列に接続される制限抵抗とから成る回路が並列接続される。そして、蓄電装置150と正極線PL1および負極線NLとの接続時における突入電流を防止するため、プリチャージ用リレーがまずオンされ、制限抵抗を介して平滑コンデンサC1,C2のプリチャージが行なわれた後、負極側のリレーがオンされる。
平滑コンデンサC1は、正極線PL1と負極線NLとの間に接続され、正極線PL1および負極線NLに含まれる電力変動成分を低減する。コンバータ200は、正極線PL2と負極線NLとの間に直列接続される上下アームと、リアクトルとを含む。各アームは、npn型トランジスタと、npn型トランジスタに逆並列に接続されるダイオードとから成る。リアクトルは、上下アームの接続ノードと正極線PL1との間に接続される。
Smoothing capacitor C1 is connected between positive electrode line PL1 and negative electrode line NL, and reduces a power fluctuation component included in positive electrode line PL1 and negative electrode line NL.
なお、npn型トランジスタとして、たとえば、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)を用いることができる。また、npn型トランジスタに代えて、パワーMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor)等の電力スイッチング素子を用いてもよい。 For example, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) can be used as the npn transistor. Further, a power switching element such as a power MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor) may be used instead of the npn transistor.
そして、コンバータ200は、蓄電装置150から第1MG110または第2MG120への給電時、ECU170からの制御信号に基づいて、蓄電装置150から放電される電力を昇圧して第1MG110または第2MG120へ供給する。また、コンバータ200は、蓄電装置150の充電時、ECU170からの制御信号に基づいて、第1MG110または第2MG120から供給される電力を降圧して蓄電装置150へ出力する。
Then,
平滑コンデンサC2は、正極線PL2と負極線NLとの間に接続され、正極線PL2および負極線NLに含まれる電力変動成分を低減する。絶縁抵抗R1,R2は、正極線PL2と負極線NLとの間に直列に接続され、絶縁抵抗R1,R2の接続ノードは、車両アース280に接続される。絶縁抵抗R1,R2は、互いに同じ大きさの高抵抗素子であり、たとえば数MΩの抵抗値を有する。
Smoothing capacitor C2 is connected between positive electrode line PL2 and negative electrode line NL, and reduces a power fluctuation component included in positive electrode line PL2 and negative electrode line NL. Insulation resistances R1 and R2 are connected in series between positive line PL2 and negative line NL, and a connection node of insulation resistances R1 and R2 is connected to
第1インバータ210は、U相アーム、V相アームおよびW相アームを含む。U相アーム、V相アームおよびW相アームは、正極線PL2と負極線NLとの間に並列に接続される。各相アームは、直列接続される上下アームから成り、各アームは、npn型トランジスタと、npn型トランジスタに逆並列に接続されるダイオードとから成る。各相アームにおける上下アームの接続ノードは、第1MG110における対応のコイル端であって中性点112とは異なる端部に接続される。
そして、第1インバータ210は、ECU170からの制御信号に基づいて、第1MG110により発電された交流電力を直流電力に変換してコンバータ200へ供給する。また、第1インバータ210は、エンジン100の始動時、ECU170からの制御信号に基づいて、コンバータ200から供給される直流電力を交流電力に変換して第1MG110へ供給する。
第2インバータ220も、第1インバータ210と同様の構成から成り、各相アームにおける上下アームの接続ノードは、第2MG120における対応のコイル端であって中性点122とは異なる端部に接続される。
そして、第2インバータ220は、ECU170からの制御信号に基づいて、コンバータ200から供給される直流電力を交流電力に変換して第2MG120へ供給する。また、第2インバータ220は、車両の制動時、ECU170からの制御信号に基づいて、第2MG120により発電された交流電力を直流電流に電力してコンバータ200へ供給する。
さらに、外部電源から蓄電装置150の充電時、第1インバータ210および第2インバータ220は、後述の方法により、外部電源から第1MG110の中性点112および第2MG120の中性点122に与えられる交流電力をECU170からの制御信号に基づいて直流電力に変換し、その変換した直流電力をコンバータ200へ供給する。
Furthermore, during charging of
DFR260は、第1DFR262と、第2DFR264とを含む。第1DFR262は、第1MG110の中性点112に一端が接続される電力線SL1Aとコネクタ290に一端が接続される電力線SL1Bとの間に接続される。第2DFR264は、第2MG120の中性点122に一端が接続される電力線SL2Aとコネクタ290に一端が接続される電力線SL2Bとの間に接続される。そして、DFR260は、ECU170からの制御信号によってオン/オフ制御される。
The
このDFR260は、外部電源に接続可能なコネクタ290と車両の電気システムとの電気的な接続/遮断を行なうためのリレーである。すなわち、車両走行時、DFR260はオフされ、コネクタ290は第1MG110および第2MG120から電気的に切離される。一方、外部電源から蓄電装置150の充電時、DFR260はオンされ、コネクタ290は第1MG110の中性点112および第2MG120の中性点122に電気的に接続される。
The
電圧センサ266は、電力線SL1B,SL2B間の電圧を検出し、その検出値をECU170へ出力する。電流センサ268は、電力線SL2Aに流れる電流を検出し、その検出値をECU170へ出力する。なお、電流センサ268は、電力線SL1Aに流れる電流を検出してもよい。
リレー270は、電力線SL1Bと車両アース280との間に接続され、ECU170によってオン/オフ制御される。電圧センサ274は、リレー270がオンされているとき、電力線SL1Bと車両アース280との間の電圧を検出し、その検出値をECU170へ出力する。
リレー272は、電力線SL2Bと車両アース280との間に接続され、ECU170によってオン/オフ制御される。電圧センサ276は、リレー272がオンされているとき、電力線SL2Bと車両アース280との間の電圧を検出し、その検出値をECU170へ出力する。
コネクタ290は、外部電源から供給される電力を入力するための電力インターフェースである。外部電源から蓄電装置150の充電時、外部電源から車両へ電力を供給するための電力ケーブルのコネクタがコネクタ290に接続される。
The
ECU170は、車両の走行時、コンバータ200、第1MG110および第2MG120をそれぞれ駆動するための制御信号を生成し、その生成した制御信号をコンバータ200、第1インバータ210および第2インバータ220へそれぞれ出力する。
また、ECU170は、外部電源から蓄電装置150の充電時、DFR260およびSMR250をオンするための制御信号を生成し、その生成した制御信号をDFR260およびSMR250へ出力する。そして、ECU170は、外部電源からコネクタ290および電力線SL1A,1B,2A,2Bを介して中性点112,122に与えられる交流電力を直流電力に変換して蓄電装置150を充電するように、第1インバータ210、第2インバータ220およびコンバータ200を駆動するための制御信号を生成する。
さらに、ECU170は、外部電源から蓄電装置150の非充電時、後述の方法により、DFR260の溶着判定を行なう。この実施の形態1では、以下に説明するように、車両の走行を開始するために車両システムの起動を指示するスタートスイッチ(イグニッションキーやイグニッションスイッチなどでもよい。以下同じ。)が利用者によりオンされたとき、ECU170によりDFR260の溶着判定が行なわれる。
Further,
図2は、図1に示したECU170によるDFR260の溶着判定処理のフローチャートである。図2を参照して、ECU170は、車両システムの起動を指示するスタートスイッチがオンされたか否かを判定する(ステップS10)。ECU170は、スタートスイッチはオンされていないと判定すると(ステップS10においてNO)、以降の一連の処理を行なうことなくステップS140へ処理を移行する。
FIG. 2 is a flowchart of the welding determination process of
ステップS10においてスタートスイッチがオンされたと判定されると(ステップS10においてYES)、ECU170は、プリチャージ制御を実行する(ステップS20)。具体的には、ECU170は、SMR250の正極側のリレーとプリチャージ用リレーとをまずオンさせる。これにより、制限抵抗を介して平滑コンデンサC1,C2がプリチャージされる。その後、ECU170は、負極側のリレーをオンさせ、プリチャージ用リレーをオフさせる。
If it is determined in step S10 that the start switch has been turned on (YES in step S10),
プリチャージ制御が実行されると、ECU170は、DFR260がオフされているか否かを判定する(ステップS30)。より詳しくは、ECU170は、DFR260へオフ指令が出力されているか否かを判定する。通常、この段階では、DFR260はオフされているけれども、もしDFR260がオフされていないと判定された場合には(ステップS30においてNO)、ECU170は、DFR260へオフ指令を出力してDFR260をオフさせる(ステップS40)。
When the precharge control is executed,
次いで、ECU170は、電力線SL1Bと車両アース280との間に接続されるリレー270、および電力線SL2Bと車両アース280との間に接続されるリレー272をオンさせる(ステップS50)。これにより、電圧センサ274によって電力線SL1Bと車両アース280との間の電圧が検出可能となり、電圧センサ276によって電力線SL2Bと車両アース280との間の電圧が検出可能となる。
Next,
さらに次いで、ECU170は、第1インバータ210および第2インバータ220の各々の上アームをオンさせる(ステップS60)。これにより、正極線PL2から第1MG110の中性点112および第2MG120の中性点122へ電圧が印加される。なお、各インバータにおいてオンさせる上アームは、三相のうちの一相のみでよいが、二相以上であってもよい。
Next,
各インバータの上アームがオンされると、ECU170は、電圧センサ274による検出電圧すなわち電力線SL1Bと車両アース280との間の電圧検出値を電圧センサ274から読込み、電圧センサ276による検出電圧すなわち電力線SL2Bと車両アース280との間の電圧検出値を電圧センサ276から読込む(ステップS70)。
When the upper arm of each inverter is turned on,
そして、ECU170は、電圧センサ274,276から読込んだ各検出電圧が規定のしきい値よりも低いか否かを判定する(ステップS80)。このしきい値は、各インバータの上アームがオンされることにより正極線PL2から中性点112,122に印加される電圧が電力線SL1BまたはSL2Bに現れたか否かを判定するための値であり、たとえば、蓄電装置150の電圧の1/2よりも低く、さらにマージンを考慮したレベルに設定される。
Then,
ステップS80において各検出電圧がしきい値よりも低いと判定されると(ステップS80においてYES)、ECU170は、DFR260が正常にオフされているものと判定する(ステップS90)。そして、ECU170は、車両を走行させるための走行制御を実行する(ステップS100)。
If it is determined in step S80 that each detected voltage is lower than the threshold value (YES in step S80),
一方、ステップS80において、電圧センサ274,276から読込んだ検出電圧の少なくとも一方がしきい値以上であると判定されると(ステップS80においてNO)、ECU170は、DFR260に溶着が発生しているものと判定する(ステップS110)。すなわち、DFR260が溶着しているために、中性点112または122から電圧が印加されたものと判断される。そして、ECU170は、利用者に対して警報を出力し(ステップS120)、その後、車両システムを停止させる(ステップS130)。
On the other hand, when it is determined in step S80 that at least one of the detected voltages read from
次に、外部電源から蓄電装置150の充電時に外部電源から中性点112,122に与えられる交流電圧を第1インバータ210および第2インバータ220により電圧変換する手法について説明する。
Next, a method for converting the AC voltage applied from the external power supply to the
図3は、図1に示した第1および第2インバータ210,220ならびに第1および第2MG110,120の零相等価回路を示した図である。第1インバータ210および第2インバータ220の各々は、図1に示したように三相ブリッジ回路から成り、各インバータにおける6個のスイッチング素子のオン/オフの組合わせは8パターン存在する。その8つのスイッチングパターンのうち2つは相間電圧が零となり、そのような電圧状態は零電圧ベクトルと称される。零電圧ベクトルについては、上アームの3つのスイッチング素子は互いに同じスイッチング状態(全てオンまたはオフ)とみなすことができ、また、下アームの3つのスイッチング素子も互いに同じスイッチング状態とみなすことができる。
FIG. 3 shows a zero-phase equivalent circuit of first and
外部電源300から蓄電装置150の充電時、第1および第2インバータ210,220において零電圧ベクトルが制御される。したがって、この図3では、第1インバータ210の上アームの3つのスイッチング素子は上アーム210Aとしてまとめて示され、第1インバータ210の下アームの3つのスイッチング素子は下アーム210Bとしてまとめて示されている。同様に、第2インバータ220の上アームの3つのスイッチング素子は上アーム220Aとしてまとめて示され、第2インバータ220の下アームの3つのスイッチング素子は下アーム220Bとしてまとめて示されている。
When the
そして、図3に示されるように、この零相等価回路は、外部電源300から第1MG110の中性点112および第2MG120の中性点122に与えられる単相交流電力を入力とする単相PWMコンバータとみることができる。そこで、第1および第2インバータ210,220において零相電圧指令に基づいて零電圧ベクトルを変化させ、第1および第2インバータ210,220を単相PWMコンバータのアームとして動作するようにスイッチング制御することによって、外部電源300から供給される交流電力を直流電力に変換して正極線PL2および負極線NLへ出力することができる。
As shown in FIG. 3, this zero-phase equivalent circuit is a single-phase PWM that receives a single-phase AC power supplied from the
以上のように、この実施の形態1においては、外部電源から蓄電装置150の充電時、外部電源からの電力が電力線SL1A,1B,2A,2Bを介して第1MG110の中性点112および第2MG120の中性点122に与えられる。外部電源に接続されるコネクタ290と中性点112,122との間には、DFR260が配設される。そして、DFR260のオフ時に各インバータの上アームがオンされ、電力線SL1Bと車両アースとの間の電圧検出値、および電力線SL2Bと車両アースとの間の電圧検出値に基づいて、DFR260の溶着判定が行なわれる。すなわち、各インバータの上アームがオンされると、正極線PL2から中性点112,122に電圧が印加されるところ、DFR260が正常にオフされていれば、電力線SL1B,SL2Bに電圧は発生しない。一方、DFR260のオフ時に各インバータの上アームがオンされたとき、電力線SL1BまたはSL2Bに電圧が発生すると、DFR260が溶着していると判定できる。ここで、DFR260の溶着判定時にDFR260をオンさせる必要はなく、各インバータの上アームをオンさせるだけでよい。また、中性点112,122に電圧が印加されるので、第1DFR262および第2DFR264を同時に溶着判定できる。したがって、この実施の形態1によれば、DFR260の溶着判定をより簡易かつ短時間で実施することができる。
As described above, in the first embodiment, when
[実施の形態2]
図4は、実施の形態2による電動車両の一例として示されるハイブリッド車両のパワートレーン構成を示した図である。図4を参照して、このハイブリッド車両は、図1に示した実施の形態1によるこのハイブリッド車両の構成において、リレー270および電圧センサ274を備えず、平滑コンデンサC3および放電抵抗R3をさらに備える。
[Embodiment 2]
FIG. 4 is a diagram showing a power train configuration of a hybrid vehicle shown as an example of an electric vehicle according to the second embodiment. Referring to FIG. 4, this hybrid vehicle does not include
平滑コンデンサC3は、電力線SL1Bと電力線SL2Bとの間に接続され、電力線SL1B,SL2Bに含まれる電力変動成分を低減する。放電抵抗R3は、電力線SL1Bと電力線SL2Bとの間に平滑コンデンサC3に並列に接続され、外部電源から蓄電装置150の非充電時に平滑コンデンサC3の電荷を放電する。
Smoothing capacitor C3 is connected between power lines SL1B and SL2B, and reduces power fluctuation components included in power lines SL1B and SL2B. Discharge resistor R3 is connected in parallel to smoothing capacitor C3 between power lines SL1B and SL2B, and discharges the smoothing capacitor C3 from the external power supply when
この実施の形態2においては、電力線SL1Bと電力線SL2Bとが放電抵抗R3を介して電気的に接続されているので、電力線SL1Bに発生する電圧も電圧センサ276で検出可能である。そこで、この実施の形態2においては、スタートスイッチが利用者によりオンされると、以下に説明するように、電圧センサ276の電圧検出値に基づいてDFR260の溶着チェックが実行される。
In the second embodiment, since power line SL1B and power line SL2B are electrically connected via discharge resistor R3, voltage generated on power line SL1B can also be detected by
図5は、実施の形態2におけるECU170によるDFR260の溶着判定処理のフローチャートである。図5を参照して、このフローチャートは、図2に示したフローチャートにおいて、ステップS50,S70,S80に代えてそれぞれステップS55,S75,S85を含む。
FIG. 5 is a flowchart of welding determination processing of
すなわち、ステップS30においてDFR260がオフされていると判定され、またはステップS40においてDFR260がオフされると、ECU170は、電力線SL2Bと車両アース280との間に接続されるリレー272をオンさせる(ステップS55)。
That is, when it is determined in step S30 that
また、ステップS60において各インバータの上アームがオンされると、ECU170は、電圧センサ276による検出電圧すなわち電力線SL2Bと車両アース280との間の電圧検出値を電圧センサ276から読込む(ステップS75)。
When the upper arm of each inverter is turned on in step S60,
そして、ECU170は、電圧センサ276から読込んだ検出電圧が規定のしきい値よりも低いか否かを判定する(ステップS85)。ステップS85において検出電圧がしきい値よりも低いと判定されると(ステップS85においてYES)、ステップS90へ処理が移行され、DFR260は正常にオフされているものと判定される。
Then,
一方、ステップS85において、電圧センサ276から読込んだ検出電圧がしきい値以上であると判定されると(ステップS85においてNO)、ステップS110へ処理が移行され、DFR260に溶着が発生しているものと判定される。すなわち、この実施の形態2においては、電力線SL1B,SL2Bが放電抵抗R3を介して電気的に接続されているので、電力線SL1Bに接続される第1DFR262の溶着も、電圧センサ276の検出値に基づいて判定することができる。
On the other hand, when it is determined in step S85 that the detected voltage read from
以上のように、この実施の形態2によれば、実施の形態1に比べて電圧センサ274およびリレー270を削減することができる。
As described above, according to the second embodiment, the voltage sensor 274 and the
なお、上記の実施の形態2においては、電圧センサ276によって検出される電力線SL2Bの電圧に基づいてDFR260の溶着判定を行なうものとしたが、リレー272および電圧センサ276に代えてリレー270および電圧センサ274を備え、電圧センサ274によって検出される電力線SL1Bの電圧に基づいてDFR260の溶着判定を行なってもよい。
In the second embodiment, the welding determination of
なお、上記の各実施の形態においては、スタートスイッチが利用者によりオンされたとき、ECU170によりDFR260の溶着判定が行なわれるものとしたが、DFR260の溶着判定タイミングは、外部電源から蓄電装置150の非充電時であればいつでもよい。たとえば、外部電源から蓄電装置150の充電終了後直ちにDFR260の溶着判定を行なうようにしてもよい。
In each of the above-described embodiments, when the start switch is turned on by the user, the
また、上記の各実施の形態においては、外部電源から蓄電装置150を充電可能なハイブリッド車両について説明したが、この発明は、コネクタ290に電気的に接続される車両外部の電気負荷へ蓄電装置150から電力を供給可能なハイブリッド車両にも適用可能である。この場合、図3に示した零相等価回路は、正極線PL2および負極線NLから供給される直流電圧を用いて中性点112,122間に単相交流電圧を生じさせる単相PWMインバータとみることができる。そこで、第1および第2インバータ210,220において零相電圧指令に基づいて零電圧ベクトルを変化させ、第1および第2インバータ210,220を単相PWMインバータのアームとして動作するようにスイッチング制御することによって、蓄電装置150から供給される直流電力を交流電力に変換して車両外部の電気負荷へ給電することができる。
In each of the above embodiments, a hybrid vehicle that can charge
また、上記においては、動力分割装置130によりエンジン100の動力を分割して駆動輪140と第1MG110とに伝達可能なシリーズ/パラレル型のハイブリッド車について説明したが、この発明は、その他の形式のハイブリッド車にも適用可能である。すなわち、たとえば、第1MG110を駆動するためにのみエンジン100を用い、第2MG120でのみ車両の駆動力を発生する、いわゆるシリーズ型のハイブリッド車や、エンジン100が生成した運動エネルギーのうち回生エネルギーのみが電気エネルギーとして回収されるハイブリッド車、エンジンを主動力として必要に応じてモータがアシストするモータアシスト型のハイブリッド車などにもこの発明は適用可能である。
In the above description, the series / parallel type hybrid vehicle in which the power of the
また、この発明は、コンバータ200を備えないハイブリッド車にも適用可能である。また、この発明は、エンジン100を備えずに電力のみで走行する電気自動車や、電源として蓄電装置に加えて燃料電池をさらに備える燃料電池車にも適用可能である。
The present invention is also applicable to a hybrid vehicle that does not include
なお、上記において、第1MG110および第2MG120は、それぞれこの発明における「第1の交流電動機」および「第2の交流電動機」に対応し、蓄電装置150およびコンバータ200は、この発明における「直流電源部」を形成する。また、コネクタ290は、この発明における「電力インターフェース部」に対応し、電力線SL1A,SL1Bおよび電力線SL2A,SL2Bは、この発明における「電力線対」に対応する。
In the above,
さらに、DFR260は、この発明における「リレー」に対応し、電圧センサ274,276は、この発明における「電圧検出装置」を形成するとともに、それぞれ「第1の電圧検出部」および「第2の電圧検出部」に対応する。また、さらに、ECU170は、この発明における「溶着判定部」に対応する。
Further,
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims for patent, and is intended to include meanings equivalent to the scope of claims for patent and all modifications within the scope.
100 エンジン、110,120 MG、112,122 中性点、130 動力分割装置、140 駆動輪、150 蓄電装置、170 ECU、200 コンバータ、210,220 インバータ、210A,220A 上アーム、210B,220B 下アーム、250 SMR、260 DFR、270,272 リレー、274,276 電圧センサ、280 車両アース、290 コネクタ、300 外部電源、PL1,PL2 正極線、NL 負極線、C1〜C3 平滑コンデンサ、R1,R2 絶縁抵抗、R3 放電抵抗、SL1A,SL1B,SL2A,SL2B 電力線。 100 Engine, 110, 120 MG, 112, 122 Neutral point, 130 Power split device, 140 Drive wheel, 150 Power storage device, 170 ECU, 200 Converter, 210, 220 Inverter, 210A, 220A Upper arm, 210B, 220B Lower arm , 250 SMR, 260 DFR, 270,272 relay, 274,276 voltage sensor, 280 vehicle ground, 290 connector, 300 external power supply, PL1, PL2 positive line, NL negative line, C1-C3 smoothing capacitor, R1, R2 insulation resistance , R3 Discharge resistance, SL1A, SL1B, SL2A, SL2B Power line.
Claims (6)
各々が星形結線された固定子巻線を含む第1および第2の交流電動機と、
前記第1および第2の交流電動機をそれぞれ駆動する第1および第2のインバータと、
前記第1および第2のインバータへ直流電圧を供給する直流電源部と、
前記電源または前記電気負荷に接続可能に構成された電力インターフェース部と、
前記電力インターフェース部と前記第1の交流電動機の中性点および前記第2の交流電動機の中性点との間に配設される電力線対と、
前記電力線対に設けられ、前記電力インターフェース部を前記各中性点から電気的に切離可能に構成されたリレーと、
前記リレーと前記電力インターフェース部との間において前記電力線対と車両アースとの間の電圧を検出する電圧検出装置と、
前記リレーのオフ時に前記第1および第2のインバータの上アームをオンさせたときの前記電圧検出装置の検出値に基づいて前記リレーの溶着判定を行なう溶着判定部とを備える電動車両。 An electric vehicle capable of transferring power to and from a power source outside the vehicle or an electric load outside the vehicle
First and second AC motors each including a stator winding with a star connection;
First and second inverters for driving the first and second AC motors, respectively;
A DC power supply for supplying a DC voltage to the first and second inverters;
A power interface configured to be connectable to the power source or the electrical load;
A pair of power lines disposed between the power interface unit and the neutral point of the first AC motor and the neutral point of the second AC motor;
A relay provided in the power line pair, and configured to be capable of electrically disconnecting the power interface unit from each neutral point;
A voltage detection device for detecting a voltage between the power line pair and a vehicle ground between the relay and the power interface unit;
An electric vehicle comprising: a welding determination unit that performs welding determination of the relay based on a detection value of the voltage detection device when the upper arms of the first and second inverters are turned on when the relay is turned off.
前記平滑コンデンサに並列に接続される放電抵抗とをさらに備え、
前記電圧検出装置は、前記電力線対のいずれか一方の電力線と前記車両アースとの間の電圧を検出する、請求項1に記載の電動車両。 A smoothing capacitor connected between the power line pair between the relay and the power interface unit;
A discharge resistor connected in parallel to the smoothing capacitor,
The electric vehicle according to claim 1, wherein the voltage detection device detects a voltage between any one of the power line pairs and the vehicle ground.
前記溶着判定部は、前記リレーのオフ時に前記第1および第2のインバータの上アームをオンさせたときの前記第1および第2の電圧検出部の検出値に基づいて前記リレーの溶着判定を行なう、請求項1に記載の電動車両。 The voltage detection device includes first and second voltage detection units for detecting a voltage between each of the power line pairs and the vehicle ground,
The welding determination unit performs welding determination of the relay based on detection values of the first and second voltage detection units when the upper arms of the first and second inverters are turned on when the relay is turned off. The electric vehicle according to claim 1, which is performed.
前記電動車両は、
各々が星形結線された固定子巻線を含む第1および第2の交流電動機と、
前記第1および第2の交流電動機をそれぞれ駆動する第1および第2のインバータと、
前記第1および第2のインバータへ直流電圧を供給する直流電源部と、
前記電源または前記電気負荷に接続可能に構成された電力インターフェース部と、
前記電力インターフェース部と前記第1の交流電動機の中性点および前記第2の交流電動機の中性点との間に配設される電力線対と、
前記電力線対に設けられ、前記電力インターフェース部を前記各中性点から電気的に切離可能に構成されたリレーとを含み、
前記溶着判定方法は、
前記リレーのオフ時に前記第1および第2のインバータの上アームをオンさせるステップと、
前記上アームがオンされているとき、前記リレーと前記電力インターフェース部との間において前記電力線対と車両アースとの間の電圧を検出するステップと、
その電圧検出値に基づいて前記リレーの溶着判定を行なうステップとを備える、リレー溶着判定方法。 A relay welding determination method in an electric vehicle capable of transferring power to and from a power source outside the vehicle or an electric load outside the vehicle,
The electric vehicle is
First and second AC motors each including a stator winding with a star connection;
First and second inverters for driving the first and second AC motors, respectively;
A DC power supply for supplying a DC voltage to the first and second inverters;
A power interface configured to be connectable to the power source or the electrical load;
A pair of power lines disposed between the power interface unit and the neutral point of the first AC motor and the neutral point of the second AC motor;
A relay provided in the power line pair, and configured to be able to electrically disconnect the power interface unit from each neutral point;
The welding determination method is:
Turning on the upper arms of the first and second inverters when the relay is turned off;
Detecting a voltage between the power line pair and a vehicle ground between the relay and the power interface unit when the upper arm is on;
A relay welding determination method, comprising: performing welding determination of the relay based on the detected voltage value.
前記リレーと前記電力インターフェース部との間において前記電力線対間に接続される平滑コンデンサと、
前記平滑コンデンサに並列に接続される放電抵抗とをさらに含み、
前記電圧を検出するステップにおいて、前記電力線対のいずれか一方の電力線と前記車両アースとの間の電圧が検出される、請求項4に記載のリレー溶着判定方法。 The electric vehicle is
A smoothing capacitor connected between the power line pair between the relay and the power interface unit;
A discharge resistor connected in parallel to the smoothing capacitor,
The relay welding determination method according to claim 4, wherein in the step of detecting the voltage, a voltage between any one of the power lines of the power line pair and the vehicle ground is detected.
前記溶着判定を行なうステップにおいて、前記電力線対の各々と前記車両アースとの間の電圧検出値に基づいて前記リレーの溶着判定が行なわれる、請求項4に記載のリレー溶着判定方法。 In the step of detecting the voltage, a voltage between each of the power line pairs and the vehicle ground is detected,
The relay welding determination method according to claim 4, wherein the welding determination of the relay is performed based on a detected voltage value between each of the power line pairs and the vehicle ground in the step of performing the welding determination.
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