JP2014183687A - 車両 - Google Patents
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Abstract
【課題】リア電動機を用いて、高電圧コンデンサ、低電圧コンデンサ、リア用のコンデンサの電力を放電する場合に、リア電動機が過熱するのを防止することができる車両を提供する。
【解決手段】制御装置120は、モータジェネレータMGRにてコンデンサC1,C2,C3を放電するようにインバータ24を制御するとともに、コンデンサC2に蓄積された電荷の昇降圧コンバータ12の低圧側への流入を抑制するために昇降圧コンバータ12を制御する。
【選択図】図1
【解決手段】制御装置120は、モータジェネレータMGRにてコンデンサC1,C2,C3を放電するようにインバータ24を制御するとともに、コンデンサC2に蓄積された電荷の昇降圧コンバータ12の低圧側への流入を抑制するために昇降圧コンバータ12を制御する。
【選択図】図1
Description
本発明は、車両に関し、特に前輪駆動モータと後輪駆動モータとを搭載した車両に関する。
電気自動車やハイブリッド自動車において、感電事故の発生を防止するために、コンデンサに蓄積された電力を放電する技術が知られている。
たとえば、特許文献1(特開2005−20952号公報)に記載の車両の制御装置は、電池とインバータとの間に昇圧コンバータを備えた電動車両にて、衝突の余地が検知されたことに応答して、高圧系に設けられた高電圧コンデンサおよび低圧系に設けられた低電圧コンデンサの電力を電動機に放電させる。
しかしながら、後輪駆動用のリア電動機と、リア電動機を制御するためのリア用のインバータを備えた車両では、リア用のインバータに接続されるリア用のコンデンサの電力も放電する必要がある。リア電動機を用いて、上述の高電圧コンデンサ、低電圧コンデンサ、リア用のコンデンサの電力を放電する場合には、放電する電力量が多大なため、リア電動機が過熱する場合がある。
それゆえに、本発明の目的は、リア電動機を用いて、高電圧コンデンサ、低電圧コンデンサ、およびリア用のコンデンサの電力を放電する場合に、リア電動機が過熱するのを防止することができる車両を提供することである。
上記課題を解決するために、本発明の車両は、直流電源と、主駆動輪用回転電機と、直流電源からの出力電圧を昇圧するとともに、直流電源への入力電圧を降圧する双方向の昇降圧コンバータと、昇降圧コンバータによって昇圧された電圧を主駆動輪用回転電機を駆動する交流電圧に変換するとともに、主駆動輪用回転電機が発電した交流電圧を直流電圧に変換する第1のインバータと、直流電源と昇降圧コンバータの間に設けられた第1のコンデンサと、昇降圧コンバータと第1のインバータの間に設けられた第2のコンデンサと、副駆動輪用回転電機と、直流電源からの出力電圧を副駆動輪用回転電機を駆動する交流電圧に変換するとともに、副駆動輪用回転電機が発電した交流電圧を直流電圧に変換する第2のインバータと、直流電源と第2のインバータの間に設けられた第3のコンデンサと、副駆動輪用回転電機にて第1のコンデンサ、第2のコンデンサ、および第3のコンデンサを放電するように第2のインバータを制御するとともに、第2のコンデンサに蓄積された電荷の昇降圧コンバータの低圧側への流入を抑制するために昇降圧コンバータを制御する制御装置とを備える。
好ましくは、制御装置は、最初に第1のコンデンサおよび第3のコンデンサを放電させ、放電が完了後に、第2のコンデンサを放電させるように昇降圧コンバータを制御する。
好ましくは、制御装置は、第1のコンデンサ、第2のコンデンサ、および第3のコンデンサを同時に放電させるとともに、副駆動輪用回転電機での放電量が所定値以下となるようなデューティ比で昇降圧コンバータを降圧動作させる。
好ましくは、車両は、副駆動輪用回転電機での放電量を検出する電流センサを備える。制御装置は、最初に第1のコンデンサおよび第3のコンデンサの電荷の放電を開始させ、電流センサで検出された放電量に基づいて、さらに第2のコンデンサの電荷を放電させたときに副駆動輪用回転電機での放電量が所定値以下となるような昇降圧コンバータのデューティ比を決定する。制御装置は、その後、第2のコンデンサの電荷の放電を開始させるとともに、決定したデューティ比で昇降圧コンバータを降圧動作させる。
好ましくは、制御装置は、車両が走行終了後に、かつ主駆動輪用回転電機が使用不可能な場合に、副駆動輪用回転電機にて第1のコンデンサ、第2のコンデンサ、および第3のコンデンサの放電を実行させる。
本発明によれば、リア電動機を用いて、高電圧コンデンサ、低電圧コンデンサ、およびリア用のコンデンサの電力を放電する場合に、リア電動機が過熱するのを防止することができる。
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。
[第1の実施形態]
図1は、第1の実施形態に係る車両の構成を示すブロック図である。
図1は、第1の実施形態に係る車両の構成を示すブロック図である。
図1を参照して、車両100は、ハイブリッド自動車であって、蓄電装置4と、システムメインリレーSMR1,SMR2と、フロントパワーコントロールユニット(Fr−PCU:以下、前輪制御部と記す)1と、リアパワーコントロールユニット(Re−PCU:以下、後輪制御部と記す)14と、HV−ECU8と、トランスアクスルTAと、モータジェネレータMGRと、エンジンENGと、前輪WFと、後輪WRとを含む。
トランスアクスルTAは、モータジェネレータMG1,MG2と、動力分割機構PGとを含む。
Fr−PCU1は、昇降圧コンバータ12と、インバータ20,22と、コンデンサC1,C2と、抵抗R1,R2と、MG−ECU9とを含む。Re−PCU14は、インバータ24と、コンデンサC3と、抵抗R3と、MG−ECU10とを含む。
HV−ECU8と、MG−ECU9と、MG−ECU10は、制御装置120を構成する。
動力分割機構PGは、エンジンENGとモータジェネレータMG1,MG2に結合され、これらの間で動力を分割する機構である。たとえば動力分割機構としてはサンギヤ、プラネタリキャリヤ、リングギヤの3つの回転軸を有する遊星歯車機構を用いることができる。この3つの回転軸がエンジンENG、モータジェネレータMG1,MG2の各回転軸にそれぞれ接続される。
モータジェネレータMG1,MG2は、動力分割機構PGを介してエンジンENGにも連結される。そして、エンジンENGの発生する駆動力とモータジェネレータMG1,MG2の発生する駆動力とが最適な比率となるように制御される。また、モータジェネレータMG1,MG2のいずれか一方を専ら電動機として機能させ、他方のモータジェネレータを専ら発電機として機能させてもよい。なお、本実施の形態においては、モータジェネレータMG1をエンジンENGにより駆動される発電機として機能させ、モータジェネレータMG2を前輪WFを駆動する電動機として機能させるものとする。
モータジェネレータMG1,MG2は、Fr−PCU1から供給される交流電力を受けて車両推進のための回転駆動力を発生する。モータジェネレータMG1,MG2は、外部から回転力を受けて交流電力を発電するとともに、MG−ECU9からの回生トルク指令によって回生制動力を車両100に発生する。
モータジェネレータMG2の回転軸は、図示しない減速ギヤや差動ギヤを介して前輪WFを駆動する。モータジェネレータMGRの回転軸は、図示しない減速ギヤや差動ギヤを介して後輪WRを駆動する。
蓄電装置4は、充放電可能に構成された電力貯蔵要素である。蓄電装置4は、たとえば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池あるいは鉛蓄電池などの二次電池、電気二重層キャパシタなどの蓄電素子を含んで構成される直流電源である。
蓄電装置4は、モータジェネレータMG1,MG2を駆動するための直流電力をFr−PCU1へ供給し、モータジェネレータMGRを駆動するための直流電力をRe−PCU14へ供給する。蓄電装置4は、モータジェネレータMG1,MG2によって発生され、Fr−PCU1を介して供給される電力を蓄電する。蓄電装置4は、モータジェネレータMGRによって発生され、Re−PCU14を介して供給される電力を蓄電する。
システムメインリレーSMR1,SMR2は、蓄電装置4とFr−PCU1およびRe−PCU14とを接続する電力線PL1および接地線SL1の途中に挿入される。システムメインリレーSMR1,SMR2は、HV−ECU8により制御される。電力線PL1および接地線SL1は、Fr−PCU1と接続される。電力線PL1および接地線SL1は、電力線PL2および接地線SL2と接続し、電力線PL2および接地線SL2は、Re−PCU14と接続される。
Fr−PCU1は、蓄電装置4からの直流電力を交流電力に変換して、モータジェネレータMG1,MG2に供給する。また、Fr−PCU1は、モータジェネレータMG1,MG2によって発生した交流電力を、直流電力に変換して蓄電装置4を充電する。
昇降圧コンバータ12は、リアクトルL1と、電力線HPLと接地線SL1との間に直列に接続されるスイッチング素子Q1,Q2と、スイッチング素子Q1,Q2にそれぞれ並列に接続されるダイオードD1,D2とを含む。スイッチング素子は、代表的にはIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)、バイポーラトランジスタ、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor)、もしくはGTO(Gate Turn Off Thyristor)などが用いられる。なお、本実施の形態においては、スイッチング素子としてIGBTを使用した場合を例として説明する。
リアクトルL1は、電力線PL1と、スイッチング素子Q1およびスイッチング素子Q2の接続ノードとに接続される。ダイオードD1のカソードはスイッチング素子Q1のコレクタと接続され、ダイオードD1のアノードはスイッチング素子Q1のエミッタと接続される。ダイオードD2のカソードはスイッチング素子Q2のコレクタと接続され、ダイオードD2のアノードはスイッチング素子Q2のエミッタと接続される。
昇降圧コンバータ12は、MG−ECU9からの信号PWC1,PWC2に基づいて、
昇圧または降圧動作を実行する。
昇圧または降圧動作を実行する。
昇降圧コンバータ12が直流電圧を昇圧するとき、MG−ECU9は、制御信号PWC2を「L」レベルと「H」レベルとの間で周期的に変化する信号とし、制御信号PWC1 を「L」レベルに固定する。これにより、スイッチング素子Q1は、オフに固定され、スイッチング素子Q2は、昇圧比で定まるデューティ比でオン/ オフされる。
昇降圧コンバータ12は、スイッチング素子Q2のオン時に流れる電流をリアクトルLに磁場エネルギーとして蓄積し、その蓄積されたエネルギーをスイッチング素子Q2のオフ時にダイオードD1を介して電力線HPLへ放出することによって、電力線HPLの電圧を電力線PL1以上の電圧に調整することができる。スイッチング素子Q2のオンデューティー比を大きくすると、リアクトルLに蓄積されるエネルギーが大きくなるので、電力線HPLの電圧は上昇する。昇降圧コンバータ12は、スイッチング素子Q2がオンされた期間に応じて、コンデンサC1の電荷を高圧側に供給する。
昇降圧コンバータ12がインバータ20またはインバータ22からの直流電圧を降圧するとき、MG−ECU9は、制御信号PWC1を「L」レベルと「H」レベルとの間で周期的に変化する信号とし、制御信号PWC2を「L」レベルに固定する。これにより、スイッチング素子Q2はオフに固定され、スイッチング素子Q1は、降圧比で定まるデューティ比ででオン/ オフされる。スイッチング素子Q1のオンデューティーを大きくすると、電力線HPLから電力線PL1へ流れる電流が大きくなるので、電力線HPLの電圧は低下する。昇降圧コンバータ12は、スイッチング素子Q1がオンされた期間に応じて、コンデンサC2の電荷を低圧側に供給する。
昇降圧コンバータ12が停止するときには、制御信号PWC1およびPWC2は、「L」レベルに固定され、スイッチング素子Q1,Q2がオフに固定される。このときには、コンデンサC2の電荷が昇降圧コンバータ12の低圧側に流れ込むのが防止される。
コンデンサC1は、昇降圧コンバータ12の低圧側(すなわち、昇降圧コンバータ12と蓄電装置4との間)の電力線PL1と接地線SL1間に接続され、スイッチング素子Q1,Q2のスイッチング時のリプル電圧を吸収することによって、電力線PL1と接地線SL1間の電圧VLの変動を平滑化する。
コンデンサC2は、昇降圧コンバータ12の高圧側(すなわち、昇降圧コンバータ12とインバータ20,22の間)の電力線HPLと接地線SL1間に接続され、昇降圧コンバータ12およびインバータ20,22でスイッチング時に発生するリプル電圧を吸収することによって、電力線HPLと接地線SL1間の電圧VHの変動を平滑化する。
コンデンサC3は、インバータ24と蓄電装置4との間の電力線PL2と接地線SL2間に接続され、インバータ24でスイッチング時に発生するリプル電圧を吸収することによって、電力線PL2と接地線SL2間の電圧VLRの変動を平滑化する。
インバータ20は、昇降圧コンバータ12から昇圧された電圧を受けて、たとえばエンジンENGを始動させるためにモータジェネレータMG1を駆動する。また、インバータ20は、エンジンENGから伝達される機械的動力によってモータジェネレータMG1で発電された回生電力を昇降圧コンバータ12に出力する。このとき昇降圧コンバータ12は、降圧回路として動作するようにMG−ECU9によって制御される。
インバータ20は、U相アーム123と、V相アーム124と、W相アーム125とを含む。U相アーム123、V相アーム124およびW相アーム125は、電力線HPLと接地線SL1との間に並列に接続される。
U相アーム123は、電力線HPLと接地線SL1との間に直列接続されたスイッチング素子Q3,Q4と、スイッチング素子Q3,Q4とそれぞれ並列に接続されるダイオードD3,D4とを含む。ダイオードD3のカソードはスイッチング素子Q3のコレクタと接続され、ダイオードD3のアノードはスイッチング素子Q3のエミッタと接続される。ダイオードD4のカソードはスイッチング素子Q4のコレクタと接続され、ダイオードD4のアノードはスイッチング素子Q4のエミッタと接続される。
V相アーム124は、電力線HPLと接地線SL1との間に直列接続されたスイッチング素子Q5,Q6と、スイッチング素子Q5,Q6とそれぞれ並列に接続されるダイオードD5,D6とを含む。ダイオードD5のカソードはスイッチング素子Q5のコレクタと接続され、ダイオードD5のアノードはスイッチング素子Q5のエミッタと接続される。ダイオードD6のカソードはスイッチング素子Q6のコレクタと接続され、ダイオードD6のアノードはスイッチング素子Q6のエミッタと接続される。
W相アーム125は、電力線HPLと接地線SL1との間に直列接続されたスイッチング素子Q7,Q8と、スイッチング素子Q7,Q8とそれぞれ並列に接続されるダイオードD7,D8とを含む。ダイオードD7のカソードはスイッチング素子Q7のコレクタと接続され、ダイオードD7のアノードはスイッチング素子Q7のエミッタと接続される。ダイオードD8のカソードはスイッチング素子Q8のコレクタと接続され、ダイオードD8のアノードはスイッチング素子Q8のエミッタと接続される。
モータジェネレータMG1は、たとえば、永久磁石が埋設されたロータと中性点でY結線された三相コイルを有するステータとを備える三相交流電動発電機であり、U,V,W相の3つのコイルは各々一方端が中性点に共に接続される。そして、U相コイルの他方端がスイッチング素子Q3,Q4の接続ノードに接続される。またV相コイルの他方端がスイッチング素子Q5,Q6の接続ノードに接続される。またW相コイルの他方端がスイッチング素子Q7,Q8の接続ノードに接続される。
インバータ20は、MG−ECU9から出力される駆動指令PWI1に従って上記スイッチング素子Q3〜Q8のゲート信号をオンまたはオフさせる。
インバータ22は、昇降圧コンバータ12に対してインバータ20と並列的に接続される。
インバータ22は、前輪WFを駆動するモータジェネレータMG2に対して昇降圧コンバータ12の出力する直流電圧を三相交流に変換して出力する。またインバータ22は、回生制動に伴い、モータジェネレータMG2において発電された回生電力を昇降圧コンバータ12に出力する。このとき昇降圧コンバータ12は、降圧回路として動作するようにMG−ECU9によって制御される。インバータ22の内部の構成は図示しないが、インバータ20と同様であり、詳細な説明は繰り返さない。 インバータ22は、MG−ECU9から出力される駆動指令PWI2に従ってスイッチング素子Q3〜Q8のゲート信号をオンまたはオフさせる。
インバータ24は、昇降圧コンバータ12の昇圧前の電圧を受ける。インバータ24は、後輪WRを駆動するモータジェネレータMGRに対して直流電圧VLRを三相交流に変換して出力する。インバータ24は、回生制動に伴い、モータジェネレータMGRにおいて発電された回生電力を蓄電装置4に戻す。インバータ24の内部の構成は図示しないが、インバータ20と同様であり、詳細な説明は繰り返さない。インバータ24は、MG−ECU10から出力される駆動指令PWI3に従って上記スイッチング素子Q3〜Q8のゲート信号をオンまたはオフさせる。
HV−ECU8は、リレー制御信号SEを生成し、システムメインリレーSMR1およびSMR2を制御する。具体的には、リレー制御信号SEがオンに設定されるとシステムメインリレーSMR1,SMR2の接点が閉じられて、蓄電装置4とFr−PCU1およびRe−PCU14とが接続される。一方、リレー制御信号SEがオフに設定されるとシステムメインリレーSMR1,SMR2の接点が開放され、蓄電装置4からFr−PCU1およびRe−PCU14への電力が遮断される。HV−ECU8は、走行終了後に、蓄電装置4からFr−PCU1およびRe−PCU14への電力が遮断されるように、リレー制御信号SEを出力する。
MG−ECU9は、HV−ECU8から放電指令DCHG1を受けると、コンデンサC1,C2,C3に蓄えられている残留電荷をモータジェネレータMG1,MG2によって放電するように、制御信号PWI1,PWI2を生成してインバータ20,22に出力する。具体的には、たとえば3相/2相変換後の電流指令のd軸電流成分のみが流れるような指令となるように、制御信号PWI1,PWI2が生成される。このようにすることで、モータジェネレータMG1,MG2によって駆動力を生成させずに、かつモータジェネレータMG1,MG2によってコンデンサC1,C2,C3に蓄えられている残留電荷を短時間で消費することができる。
MG−ECU10は、HV−ECU8から放電指令DCHG2を受けると、コンデンサC1,C2,C3に蓄えられている残留電荷をモータジェネレータMGRによって放電するように、制御信号PWI3を生成してインバータ24に出力する。具体的には、たとえば3相/2相変換後の電流指令のd軸電流成分のみが流れるような指令となるように、制御信号PWI3が生成される。このようにすることで、モータジェネレータMGRによって駆動力を生成させずに、かつモータジェネレータMGRによってコンデンサC1,C2,C3に蓄えられている残留電荷を短時間で消費することができる。
また、MG−ECU9は、HV−ECU8から放電指令DCHG2を受けると、コンデンサC1およびC3の電荷が放電されるまで、コンデンサC2の電荷が低圧側に流れ込まないように昇降圧コンバータ12を停止させる。
図2は、第1の実施形態のコンデンサC1,C2,C3の放電の動作手順を説明するためのフローチャートである。
図1および図2を参照して、HV−ECU8は、ステップS101にて、車両100が走行終了したか否かを判定する。
車両100が走行終了した場合には(ステップS101にてYES)、処理がS102に進められる。
ステップS102において、HV−ECU8は、リレー制御信号SEをシステムメインリレーSMR1,SMR2へ出力し、システムメインリレーSMR1,SMR2の接点を開放させる。
ステップS103において、HV−ECU8は、モータジェネレータMG1およびMG2の両方が故障などのために使用不可能な状態にあるか否かを調べる。
モータジェネレータMG1およびMG2の両方が使用不可能な状態にある場合には(ステップS103にてYES)、処理がステップS104に進められる。
ステップS104において、HV−ECU8は、MG−ECU9へ放電指令DCHG2を出力する。MG−ECU9は、放電指令DCHG2を受けると、昇降圧コンバータ12を停止させるための制御信号PWC1,PWC2を出力する。このときの制御信号PWC1は「L」レベルであり、制御信号PWC2も「L」レベルである。昇降圧コンバータ12が停止を指示する制御信号PWC1,PWC2を受けると、スイッチング素子Q1,Q2がオフに固定される。
ステップS105において、HV−ECU8は、MG−ECU10へ放電指令DCHG2を出力する。MG−ECU10は、放電指令DCHG2を受けると、コンデンサC1,C2,C3に蓄えられている残留電荷をモータジェネレータMGRによって放電するように、制御信号PWI3を生成してインバータ24に出力する。これによって、コンデンサC3の残留電荷が電力線PL2とインバータ24を介してモータジェネレータMGRに送られて、モータジェネレータMGRで放電される。コンデンサC1の残留電荷が電力線PL1,PL2とインバータ24を介してモータジェネレータMGRに送られて、モータジェネレータMGRで放電される。一方、コンデンサC2の残留電荷は、昇降圧コンバータ12が停止しているため、昇降圧コンバータ12よりも低圧側の電力線PL1へ流れない。
コンデンサC1,C3が放電するのに要する所定時間が経過すると(ステップS106にてYES)、処理がステップS107に進められる。
ステップS107において、MG−ECU9は、昇降圧コンバータ12を降圧動作させるための制御信号PWC1,PWC2を出力する。このときの制御信号PWC2は「L」レベルである。制御信号PWC1は、所定のデューティ比で「H」レベルと「L」レベルが周期的に変化する。昇降圧コンバータ12が、降圧を指示する制御信号PWC1,PWC2を受けると、スイッチング素子Q2がオフに固定され、スイッチング素子Q1が制御信号PWC1で定められるデューティ比でオン/オフされる。これにより、コンデンサC2の残留電荷の一部が、昇降圧コンバータ12よりも低圧側の電力線PL1へ流れ、電力線PL1,PL2とインバータ24を介してモータジェネレータMGRに送られて、モータジェネレータMGRで放電される。
所定時間が経過すると(ステップS108にてYES)、処理がステップS109に進められる。
ステップS109において、MG−ECU9は、昇降圧コンバータ12の降圧動作を終了させるための制御信号PWC1,PWC2を出力する。このときの制御信号PWC1は「H」レベルであり、制御信号PWC2は「L」レベルである。昇降圧コンバータ12が、降圧終了を指示する制御信号PWC1,PWC2を受けると、スイッチング素子Q1がオンに固定され、スイッチング素子Q2がオフに固定される。これにより、電力線PL2の電圧が電力線PL1の電圧と同じとなり、コンデンサC2の残留電荷のすべてが、昇降圧コンバータ12よりも低圧側の電力線PL1へ流れ、電力線PL1,PL2とインバータ24を介してモータジェネレータMGRに送られて、モータジェネレータMGRで放電される。
一方、モータジェネレータMG1およびMG2の両方が使用不可能な状態にない場合には(ステップS103にてNO)、処理がステップS110に進められる。
ステップS110において、HV−ECU8は、MG−ECU9へ放電指令DCHG1を出力する。MG−ECU9は、放電指令DCHG1を受けると、昇降圧コンバータ12を昇圧動作させるための制御信号PWC1,PWC2を出力する。このときの制御信号PWC1は「L」レベルである。制御信号PWC2は、所定のデューティ比で「H」レベルと「L」レベルが周期的に変化する。昇降圧コンバータ12が、昇圧を指示する制御信号PWC1,PWC2を受けると、スイッチング素子Q1がオフに固定され、スイッチング素子Q2が制御信号PWC2で定められるデューティ比でオン/オフされる。これにより、コンデンサC1,C3の残留電荷が、昇降圧コンバータ12よりも高圧側の電力線HPLへ流れる。また、MG−ECU9は、コンデンサC1,C2,C3に蓄えられている残留電荷をモータジェネレータMG1,MG2によって放電するように、制御信号PWI1,PWI2を生成してインバータ20,22に出力する。これによって、コンデンサC2の残留電荷が電力線HPLとインバータ20,22を介してモータジェネレータMG1,MG2に送られて、モータジェネレータMG1,MG2で放電される。コンデンサC1の残留電荷が電力線PL1,HPLと昇降圧コンバータ12とインバータ20,22を介してモータジェネレータMG1,MG2に送られて、モータジェネレータMG1,MG2で放電される。コンデンサC3の残留電荷は、電力線PL2,PL1,HPLと昇降圧コンバータ12とインバータ20,22を介してモータジェネレータMG1,MG2に送られて、モータジェネレータMG1,MG2で放電される。
以上のように、本実施の形態によれば、コンデンサC1、コンデンサC3の電荷を先にモータジェネレータMGRで放電させてから、コンデンサC2の電荷を放電するので、モータジェネレータMGRに過電流が流れることによる過熱を防止することができる。
[第2の実施形態]
図3は、第2の実施形態のコンデンサC1,C2,C3の放電の動作手順を説明するためのフローチャートである。
図3は、第2の実施形態のコンデンサC1,C2,C3の放電の動作手順を説明するためのフローチャートである。
図1および図3を参照して、HV−ECU8は、ステップS201にて、車両100が走行終了したか否かを判定する。
車両100が走行終了した場合には(ステップS201にてYES)、処理がS202に進められる。
ステップS202において、HV−ECU8は、リレー制御信号SEをシステムメインリレーSMR1,SMR2へ出力し、システムメインリレーSMR1,SMR2の接点を開放させる。
ステップS203において、HV−ECU8は、モータジェネレータMG1およびMG2の両方が故障などのために使用不可能な状態にあるか否かを調べる。
モータジェネレータMG1およびMG2の両方が使用不可能な状態にある場合には(ステップS203にてYES)、処理がステップS204に進められる。
ステップS204において、HV−ECU8は、MG−ECU10へ放電指令DCHG2を出力する。MG−ECU10は、放電指令DCHG2を受けると、コンデンサC1,C2,C3に蓄えられている残留電荷をモータジェネレータMGRによって放電するように、制御信号PWI3を生成してインバータ24に出力する。
ステップS205において、HV−ECU8は、MG−ECU9へ放電指令DCHG2を出力する。MG−ECU9は、放電指令DCHG2を受けると、昇降圧コンバータ12を降圧動作させるための制御信号PWC1,PWC2を出力する。このときの制御信号PWC2は「L」レベルである。制御信号PWC1は、デューティ比αで「H」レベルと「L」レベルが周期的に変化する。このデューティ比αは、モータジェネレータMGRの過熱を防止するために、コンデンサC1,C2,C3からモータジェネレータMGRへ流れる電流が所定値以下となるような値(つまり、モータジェネレータMGRが過熱しないような値)に設定されている。昇降圧コンバータ12が、降圧を指示する制御信号PWC1,PWC2を受けると、スイッチング素子Q2がオフに固定され、スイッチング素子Q1が制御信号PWC1で定められるデューティ比でオン/オフされる。
これによって、コンデンサC3の残留電荷が電力線PL2とインバータ24を介してモータジェネレータMGRに送られて、モータジェネレータMGRで放電される。コンデンサC1の残留電荷が電力線PL1,PL2とインバータ24を介してモータジェネレータMGRに送られて、モータジェネレータMGRで放電される。コンデンサC2の残留電荷の一部が、昇降圧コンバータ12よりも低圧側の電力線PL1へ流れ、電力線PL1,PL2とインバータ24を介してモータジェネレータMGRに送られて、モータジェネレータMGRで放電される。
所定時間が経過すると(ステップS206にてYES)、処理がステップS207に進められる。
ステップS207において、MG−ECU9は、昇降圧コンバータ12の降圧動作を終了させるための制御信号PWC1,PWC2を出力する。このときの制御信号PWC1は「H」レベルであり、制御信号PWC2は「L」レベルである。昇降圧コンバータ12が、降圧終了を指示する制御信号PWC1,PWC2を受けると、スイッチング素子Q1がオンに固定され、スイッチング素子Q2がオフに固定される。これにより、電力線PL2の電圧が電力線PL1の電圧と同じとなり、コンデンサC2の残留電荷のすべてが、昇降圧コンバータ12よりも低圧側の電力線PL1へ流れ、電力線PL1,PL2とインバータ24を介してモータジェネレータMGRに送られて、モータジェネレータMGRで放電される。
一方、モータジェネレータMG1およびMG2の両方が使用不可能な状態にない場合には(ステップS203にてNO)、処理がステップS208に進められる。
ステップS208において、HV−ECU8は、MG−ECU9へ放電指令DCHG1を出力する。MG−ECU9は、放電指令DCHG1を受けると、昇降圧コンバータ12を昇圧動作させるための制御信号PWC1,PWC2を出力する。このときの制御信号PWC1は「L」レベルである。制御信号PWC2は、所定のデューティ比で「H」レベルと「L」レベルが周期的に変化する。昇降圧コンバータ12が、昇圧を指示する制御信号PWC1,PWC2を受けると、スイッチング素子Q1がオフに固定され、スイッチング素子Q2が制御信号PWC2で定められるデューティ比でオン/オフされる。これにより、コンデンサC1,C3の残留電荷が、昇降圧コンバータ12よりも高圧側の電力線HPLへ流れる。また、MG−ECU9は、コンデンサC1,C2,C3に蓄えられている残留電荷をモータジェネレータMG1,MG2によって放電するように、制御信号PWI1,PWI2を生成してインバータ20,22に出力する。これによって、コンデンサC2の残留電荷が電力線HPLとインバータ20,22を介してモータジェネレータMG1,MG2に送られて、モータジェネレータMG1,MG2で放電される。コンデンサC1の残留電荷が電力線PL1,HPLと昇降圧コンバータ12とインバータ20,22を介してモータジェネレータMG1,MG2に送られて、モータジェネレータMG1,MG2で放電される。コンデンサC3の残留電荷は、電力線PL2,PL1,HPLと昇降圧コンバータ12とインバータ20,22を介してモータジェネレータMG1,MG2に送られて、モータジェネレータMG1,MG2で放電される。
以上のように、本実施の形態によれば、コンデンサC1、コンデンサC2、コンデンサC3の電荷を同時にモータジェネレータMGRで放電させるときに、コンデンサC2の放電量を調整することによって、モータジェネレータMGRに過電流が流れることによる過熱を防止することができる。
[第3の実施形態]
図4は、第3の実施形態に係る車両の構成を示すブロック図である。
図4は、第3の実施形態に係る車両の構成を示すブロック図である。
図4の車両200が、図1の車両100と相違する点は、車両200が、電流センサ230を備える点である。
電流センサ230は、モータジェネレータMGRでの放電量(すなわち、モータジェネレータMGRとインバータ24との間に流れる駆動電流)IRを検出し、その検出した放電量IRをHV−ECU8へ出力する。
図5は、第3の実施形態のコンデンサC1,C2,C3の放電の動作手順を説明するためのフローチャートである。
図4および図5を参照して、HV−ECU8は、ステップS301にて、車両100が走行終了したか否かを判定する。
車両100が走行終了した場合には(ステップS301にてYES)、処理がS302に進められる。
ステップS302において、HV−ECU8は、リレー制御信号SEをシステムメインリレーSMR1,SMR2へ出力し、システムメインリレーSMR1,SMR2の接点を開放させる。
ステップS303において、HV−ECU8は、モータジェネレータMG1およびMG2の両方が故障などのために使用不可能な状態にあるか否かを調べる。
モータジェネレータMG1およびMG2の両方が使用不可能な状態にある場合には(ステップS303にてYES)、処理がステップS304に進められる。
ステップS304において、HV−ECU8は、MG−ECU9へ放電指令DCHG2を出力する。MG−ECU9は、放電指令DCHG2を受けると、昇降圧コンバータ12を停止させるための制御信号PWC1,PWC2を出力する。このときの制御信号PWC1は「L」レベルであり、制御信号PWC2も「L」レベルである。昇降圧コンバータ12が停止を指示する制御信号PWC1,PWC2を受けると、スイッチング素子Q1,Q2がオフに固定される。
ステップS305において、HV−ECU8は、MG−ECU10へ放電指令DCHG2を出力する。MG−ECU10は、放電指令DCHG2を受けると、コンデンサC1,C2,C3に蓄えられている残留電荷をモータジェネレータMGRによって放電するように、制御信号PWI3を生成してインバータ24に出力する。これによって、コンデンサC3の残留電荷が電力線PL2とインバータ24を介してモータジェネレータMGRに送られて、モータジェネレータMGRで放電される。コンデンサC1の残留電荷が電力線PL1,PL2とインバータ24を介してモータジェネレータMGRに送られて、モータジェネレータMGRで放電される。一方、コンデンサC2の残留電荷は、昇降圧コンバータ12が停止しているため、昇降圧コンバータ12よりも低圧側の電力線PL1へ流れない。
ステップS306において、電流センサ230は、モータジェネレータMGRでの放電量IRを検出して、その検出したモータ電流IRをHV−ECU8へ出力する。
ステップS307において、HV−ECU8は、放電量IRの大きさに応じて、制御信号PWC1のデューティ比を決定する。具体的には、デューティ比は、さらにコンデンサC2の電荷を放電させたときにモータジェネレータMGRでの放電量が所定値以下となるような値(つまり、モータジェネレータMGRが過熱しないような値)に決定される。
ステップS308において、MG−ECU9は、昇降圧コンバータ12を降圧動作させるための制御信号PWC1,PWC2を出力する。このときの制御信号PWC2は「L」レベルである。制御信号PWC1は、ステップS307にて算出されたデューティ比で「H」レベルと「L」レベルが周期的に変化する。昇降圧コンバータ12が、降圧を指示する制御信号PWC1,PWC2を受けると、スイッチング素子Q2がオフに固定され、スイッチング素子Q1が制御信号PWC1で定められるデューティ比でオン/オフされる。これにより、コンデンサC2の残留電荷の一部が、昇降圧コンバータ12よりも低圧側の電力線PL1へ流れ、電力線PL1,PL2とインバータ24を介してモータジェネレータMGRに送られて、モータジェネレータMGRで放電される。
所定時間が経過すると(ステップS309にてYES)、処理がステップS310に進められる。
ステップS310において、MG−ECU9は、昇降圧コンバータ12の降圧動作を終了させるための制御信号PWC1,PWC2を出力する。このときの制御信号PWC1は「H」レベルであり、制御信号PWC2は「L」レベルである。昇降圧コンバータ12が、降圧終了を指示する制御信号PWC1,PWC2を受けると、スイッチング素子Q1がオンに固定され、スイッチング素子Q2がオフに固定される。これにより、電力線PL2の電圧が電力線PL1の電圧と同じとなり、コンデンサC2の残留電荷のすべてが、昇降圧コンバータ12よりも低圧側の電力線PL1へ流れ、電力線PL1,PL2とインバータ24を介してモータジェネレータMGRに送られて、モータジェネレータMGRで放電される。
一方、モータジェネレータMG1およびMG2の両方が使用不可能な状態にない場合には(ステップS303にてNO)、処理がステップS311に進められる。
ステップS311において、HV−ECU8は、MG−ECU9へ放電指令DCHG1を出力する。MG−ECU9は、放電指令DCHG1を受けると、昇降圧コンバータ12を昇圧動作させるための制御信号PWC1,PWC2を出力する。このときの制御信号PWC1は「L」レベルである。制御信号PWC2は、所定のデューティ比で「H」レベルと「L」レベルが周期的に変化する。昇降圧コンバータ12が、昇圧を指示する制御信号PWC1,PWC2を受けると、スイッチング素子Q1がオフに固定され、スイッチング素子Q2が制御信号PWC2で定められるデューティ比でオン/オフされる。これにより、コンデンサC1,C3の残留電荷が、昇降圧コンバータ12よりも高圧側の電力線HPLへ流れる。また、MG−ECU9は、コンデンサC1,C2,C3に蓄えられている残留電荷をモータジェネレータMG1,MG2によって放電するように、制御信号PWI1,PWI2を生成してインバータ20,22に出力する。これによって、コンデンサC2の残留電荷が電力線HPLとインバータ20,22を介してモータジェネレータMG1,MG2に送られて、モータジェネレータMG1,MG2で放電される。コンデンサC1の残留電荷が電力線PL1,HPLと昇降圧コンバータ12とインバータ20,22を介してモータジェネレータMG1,MG2に送られて、モータジェネレータMG1,MG2で放電される。コンデンサC3の残留電荷は、電力線PL2,PL1,HPLと昇降圧コンバータ12とインバータ20,22を介してモータジェネレータMG1,MG2に送られて、モータジェネレータMG1,MG2で放電される。
以上のように、本実施の形態によれば、まず、コンデンサC1、コンデンサC2の電荷をモータジェネレータMGRで放電させて、モータジェネレータMGRに流れる電流量を検出し、次に、コンデンサC1、コンデンサC2、コンデンサC3の電荷を同時にモータジェネレータMGRで放電させる。このとき、検出した電流量に基づいて、コンデンサC2の放電量を調整することによって、モータジェネレータMGRに過電流が流れることによる過熱を防止することができる。
なお、本実施の形態では、最初に昇降圧コンバータ12を停止させて、コンデンサC1,C3の電荷の放電を開始させ、電流センサ230で検出されたモータジェネレータMGRでの放電量に基づいて、さらにコンデンサC2の電荷を放電させたときにモータジェネレータMGRでの放電量が所定値以下となるような昇降圧コンバータ12のデューティ比を決定した。その後、コンデンサC2の電荷の放電を開始させるとともに、決定したデューティ比で昇降圧コンバータ12を降圧動作させたが、これに限定するものではない。
最初に昇降圧コンバータ12を所定のデューティ比で降圧動作させて、コンデンサC1,C2,C3の電荷の放電を開始させ、電流センサ230で検出された放電量に基づいて、モータジェネレータMGRでの放電量が所定値以下となるような昇降圧コンバータ12のデューティ比を決定する。つまり、検出された放電量が所定値を超える場合には、検出された放電量と所定値との差に応じた分だけ昇降圧コンバータ12のデューティ比を減少させる。また、検出された放電量が所定値以下の場合には、所定値と検出された放電量との差に応じた分だけ昇降圧コンバータ12のデューティ比を増加させるものとしてもよい。その後昇降圧コンバータ12のデューティ比を決定したデューティ比に変更する。
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。
1 Fr−PCU、4 蓄電装置、8 HV−ECU、9 MG−ECU、10 MG−ECU、12 昇降圧コンバータ、14 Re−PCU、20,22,24 インバータ、100,200 車両、120 制御装置、123 U相アーム、124 V相アーム、125 W相アーム、230 電流センサ、ENG エンジン、TA トランスアクスル、PG 動力分割機構、MG1,MG2,MGR モータジェネレータ、SMR1,SMR2 システムメインリレー、C1,C2,C3 コンデンサ、R1,R2,R3 抵抗、Q1〜Q8 スイッチング素子、D1〜D8 ダイオード、WF 前輪、WR 後輪、PL1,PL2,HPL 電力線、SL1,SL2 接地線、L1 リアクトル。
Claims (5)
- 直流電源と、
主駆動輪用回転電機と、
前記直流電源からの出力電圧を昇圧するとともに、前記直流電源への入力電圧を降圧する双方向の昇降圧コンバータと、
前記昇降圧コンバータによって昇圧された電圧を前記主駆動輪用回転電機を駆動する交流電圧に変換するとともに、前記主駆動輪用回転電機が発電した交流電圧を直流電圧に変換する第1のインバータと、
前記直流電源と前記昇降圧コンバータの間に設けられた第1のコンデンサと、
前記昇降圧コンバータと前記第1のインバータの間に設けられた第2のコンデンサと、
副駆動輪用回転電機と、
前記直流電源からの出力電圧を前記副駆動輪用回転電機を駆動する交流電圧に変換するとともに、前記副駆動輪用回転電機が発電した交流電圧を直流電圧に変換する第2のインバータと、
前記直流電源と前記第2のインバータの間に設けられた第3のコンデンサと、
前記副駆動輪用回転電機にて前記第1のコンデンサ、前記第2のコンデンサ、および前記第3のコンデンサを放電するように前記第2のインバータを制御するとともに、前記第2のコンデンサに蓄積された電荷の前記昇降圧コンバータの低圧側への流入を抑制するために前記昇降圧コンバータを制御する制御装置とを備えた車両。 - 前記制御装置は、最初に前記第1のコンデンサおよび前記第3のコンデンサを放電させ、前記放電が完了後に、前記第2のコンデンサを放電させるように前記昇降圧コンバータを制御する、請求項1記載の車両。
- 前記制御装置は、前記第1のコンデンサ、前記第2のコンデンサ、および前記第3のコンデンサを同時に放電させるとともに、前記副駆動輪用回転電機での放電量が所定値以下となるようなデューティ比で前記昇降圧コンバータを降圧動作させる、請求項1記載の車両。
- 前記副駆動輪用回転電機での放電量を検出する電流センサを備え、
前記制御装置は、最初に前記第1のコンデンサおよび前記第3のコンデンサの電荷の放電を開始させ、前記電流センサで検出された放電量に基づいて、さらに第2のコンデンサの電荷を放電させたときに前記副駆動輪用回転電機での放電量が所定値以下となるような前記昇降圧コンバータのデューティ比を決定し、
前記制御装置は、その後、前記第2のコンデンサの電荷の放電を開始させるとともに、前記決定したデューティ比で前記昇降圧コンバータを降圧動作させる、請求項1記載の車両。 - 前記制御装置は、前記車両が走行終了後に、かつ前記主駆動輪用回転電機が使用不可能な場合に、前記副駆動輪用回転電機にて前記第1のコンデンサ、前記第2のコンデンサおよび前記第3のコンデンサの放電を実行させる、請求項1〜4のいずれか1項に記載の車両。
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- 2013-03-21 JP JP2013057950A patent/JP2014183687A/ja active Pending
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