JP2016129460A - Power supply - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電源装置に関し、詳しくは、バッテリと、バッテリからの電力を昇圧して第1負荷に供給可能な昇圧コンバータと、バッテリと昇圧コンバータとを接続する第1電力母線の電圧を変換して第2負荷に供給するDC/DCコンバータと、第1電力母線に接続された第1コンデンサと、昇圧コンバータと第1負荷との間の第2電力母線に接続された第2コンデンサと、を備える電源装置に関する。 The present invention relates to a power supply device, and more particularly, converts a voltage of a battery, a boost converter capable of boosting power from the battery and supplying the boosted power to a first load, and a first power bus connecting the battery and the boost converter. A DC / DC converter for supplying to the second load, a first capacitor connected to the first power bus, and a second capacitor connected to the second power bus between the boost converter and the first load. The present invention relates to a power supply device provided.
従来、この種の電源装置としては、電池と、モータと、インバータと、複数の高圧コンポーネントと、を備えるものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。インバータは、電解コンデンサを内蔵しており、電池からの直流電力を交流電力に変換してモータに供給する。高圧コンポーネントは、電池とインバータとの間に接続されており、電池からの電力で動作する。この電源装置では、電解コンデンサをプリチャージしている最中における電池の積算消費電力量の実測値が所定の基準値を上回ったときにはプリチャージの際に停止すべき高圧コンポートのいずれかが駆動して電池の電力が消費されプリチャージが出来なくなるプリチャージ不能が発生したと判定する。そして、プリチャージ不能が発生したと判定されたときには、複数の高圧コンポーネントのうちのいずれか1つのゲートを順次許可して再度プリチャージを実行し、ここで得られた積算消費電力量の検査値と先に得られた実測値とを比較して、実測値に最も近い検査値が測定された高圧コンポーネントをプリチャージ不能の原因となる高圧コンポーネントと特定している。 Conventionally, as this type of power supply device, a device including a battery, a motor, an inverter, and a plurality of high-voltage components has been proposed (for example, see Patent Document 1). The inverter incorporates an electrolytic capacitor, converts DC power from the battery into AC power, and supplies it to the motor. The high voltage component is connected between the battery and the inverter, and operates with electric power from the battery. In this power supply device, when the measured value of the accumulated power consumption of the battery during the precharging of the electrolytic capacitor exceeds a predetermined reference value, one of the high voltage compotes to be stopped at the time of precharging is driven. Thus, it is determined that the precharge failure has occurred so that the battery power is consumed and precharge cannot be performed. When it is determined that the precharge failure has occurred, one of the plurality of high-voltage components is sequentially allowed to perform precharge again, and the accumulated power consumption inspection value obtained here is obtained. Is compared with the actual measurement value obtained earlier, and the high-voltage component for which the inspection value closest to the actual measurement value is measured is identified as the high-voltage component causing the precharge failure.
上述の電源装置では、コンデンサを充電する際に異常が生じている原因を特定するために、複数の高圧コンポーネントを順次に駆動する必要がある。そのため、異常が生じている原因を特定するために時間がかかってしまう。 In the above-described power supply apparatus, it is necessary to sequentially drive a plurality of high-voltage components in order to identify the cause of the abnormality occurring when charging the capacitor. Therefore, it takes time to identify the cause of the abnormality.
本発明の電源装置は、より迅速にコンデンサを充電する際に異常が生じている原因を特定することを主目的とする。 The main purpose of the power supply device of the present invention is to identify the cause of abnormality occurring when charging a capacitor more quickly.
本発明の電源装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。 The power supply apparatus of the present invention employs the following means in order to achieve the main object described above.
本発明の電源装置は、
バッテリと、
リアクトルと、上アームおよび下アームを構成する2つのスイッチング素子と、前記2つのスイッチング素子に逆方向に並列接続された2つのダイオードと、を有し、前記バッテリからの電力を昇圧して第1負荷に供給可能な昇圧コンバータと、
前記バッテリと前記昇圧コンバータとを接続する第1電力母線の電圧を変換して第2負荷に供給するDC/DCコンバータと、
前記第1電力母線に接続された第1コンデンサと、
前記昇圧コンバータと前記第1負荷との間の第2電力母線に接続された第2コンデンサと、
前記バッテリからの電力を前記第1コンデンサおよび前記第2コンデンサに供給するプリチャージ回路と、
前記昇圧コンバータの前記2つのスイッチング素子をオフとして前記昇圧コンバータの駆動を停止すると共に、前記DC/DCコンバータの駆動を停止して、前記プリチャージ回路を介して前記バッテリからの電力で前記第1コンデンサと前記第2コンデンサとを充電するプリチャージを実行するプリチャージ実行手段と、
を備える電源装置であって、
前記プリチャージを実行した場合において、前記第2コンデンサの電圧が前記バッテリの端子間電圧より大きいときには、前記昇圧コンバータの駆動による異常が発生していると判定する第1判定手段と、
前記プリチャージを実行した場合において、前記第2コンデンサの電圧が前記バッテリの端子間電圧以下であり、且つ、前記第2コンデンサの電圧から前記第1コンデンサの電圧を減じた差分が第1所定値より大きいときには、前記昇圧コンバータより前記バッテリ側で異常が生じていると判定する第2判定手段と、
前記第2判定手段により前記昇圧コンバータより前記バッテリ側で異常が生じていると判定された場合において、前記第2負荷の電圧が第2所定値より大きいときには、前記DC/DCコンバータの駆動による異常が発生していると判定する第3判定手段と、
を備えることを要旨とする。
The power supply device of the present invention is
Battery,
A reactor, two switching elements constituting an upper arm and a lower arm, and two diodes connected in parallel to the two switching elements in the reverse direction, and boosting the power from the battery to increase the first A boost converter capable of supplying a load;
A DC / DC converter that converts a voltage of a first power bus connecting the battery and the boost converter and supplies the converted voltage to a second load;
A first capacitor connected to the first power bus;
A second capacitor connected to a second power bus between the boost converter and the first load;
A precharge circuit for supplying power from the battery to the first capacitor and the second capacitor;
The two switching elements of the boost converter are turned off to stop driving the boost converter, and also stop driving the DC / DC converter and use the power from the battery via the precharge circuit to stop the first converter. Precharge execution means for performing precharge for charging the capacitor and the second capacitor;
A power supply device comprising:
In the case where the precharge is executed, when the voltage of the second capacitor is larger than the voltage between the terminals of the battery, first determination means for determining that an abnormality has occurred due to driving of the boost converter;
When the precharge is executed, a voltage obtained by subtracting the voltage of the first capacitor from the voltage of the second capacitor is equal to or less than a first predetermined value when the voltage of the second capacitor is equal to or lower than the voltage between the terminals of the battery. A second determination means for determining that an abnormality has occurred on the battery side from the step-up converter when larger,
When it is determined by the second determination means that an abnormality has occurred on the battery side from the boost converter, when the voltage of the second load is greater than a second predetermined value, an abnormality caused by driving of the DC / DC converter Third determination means for determining that occurrence has occurred;
It is a summary to provide.
この本発明の電源装置では、昇圧コンバータの2つのスイッチング素子をオフとして昇圧コンバータの駆動を停止すると共に、DC/DCコンバータの駆動を停止して、プリチャージ回路を介してバッテリからの電力で第1コンデンサと第2コンデンサとを充電するプリチャージを実行する。プリチャージを実行した場合において、第2コンデンサの電圧が前記バッテリの端子間電圧より大きいときには、昇圧コンバータの駆動による異常が発生していると判定する。また、プリチャージを実行した場合において、第2コンデンサの電圧がバッテリの端子間電圧以下であり、且つ、第2コンデンサの電圧から第1コンデンサの電圧を減じた差分が第1所定値より大きいときには、昇圧コンバータよりバッテリ側で異常が生じていると判定する。そして、昇圧コンバータよりバッテリ側で異常が生じていると判定された場合において、第2負荷の電圧が第2所定値より大きいときには、DC/DCコンバータの駆動による異常が発生していると判定する。これにより、昇圧コンバータやDC/DCコンバータを順次駆動させるものと比較すると、より迅速に異常が生じている原因を特定することができる。ここで、「第1所定値」としては、第2コンデンサの電圧に対して第1コンデンサの電圧が下がっていることを判定可能な値などを挙げることができる。また、「第2所定値」としては、補機の開路電圧などを挙げることができる。 In the power supply device of the present invention, the two switching elements of the boost converter are turned off to stop the drive of the boost converter, and the drive of the DC / DC converter is stopped, and the power from the battery is supplied via the precharge circuit. A precharge is performed to charge the first capacitor and the second capacitor. When precharge is executed, if the voltage of the second capacitor is larger than the voltage across the terminals of the battery, it is determined that an abnormality has occurred due to the drive of the boost converter. In addition, when the precharge is executed, the voltage of the second capacitor is equal to or lower than the voltage between the terminals of the battery, and the difference obtained by subtracting the voltage of the first capacitor from the voltage of the second capacitor is greater than the first predetermined value. It is determined that an abnormality has occurred on the battery side from the boost converter. If it is determined that an abnormality has occurred on the battery side from the boost converter, and if the voltage of the second load is greater than the second predetermined value, it is determined that an abnormality has occurred due to driving of the DC / DC converter. . Thereby, compared with what drives a boost converter and a DC / DC converter sequentially, the cause which abnormality has arisen can be pinpointed more rapidly. Here, examples of the “first predetermined value” include a value capable of determining that the voltage of the first capacitor is lower than the voltage of the second capacitor. Further, examples of the “second predetermined value” include an open circuit voltage of the auxiliary machine.
こうした本発明の電源装置において、前記第1判定手段および前記第2判定手段による判定は、前記プリチャージ中に前記バッテリから電流が継続して流れる異常が発生したと判定されたときに実行されるものとすることもできる。プリチャージでは、第1,第2コンデンサが充電されると共にバッテリからの電流が徐々に小さくなることから、プリチャージ中にバッテリから電流が継続して流れる場合には、バッテリからの電力が第1,第2コンデンサとは異なる箇所で消費されていると考えられる。したがって、プリチャージ中にバッテリから電流が継続して流れる異常が発生したと判定されたときに、第1判定手段および第2判定手段による判定を実行することにより、不必要な判定の実行を抑制することができる。 In such a power supply device of the present invention, the determination by the first determination unit and the second determination unit is executed when it is determined that an abnormality has occurred in which current continuously flows from the battery during the precharge. It can also be. In the precharge, the first and second capacitors are charged and the current from the battery gradually decreases. Therefore, when the current continues to flow from the battery during the precharge, the power from the battery is the first. The second capacitor is considered to be consumed at a different location. Therefore, when it is determined that an abnormality has occurred in which the current continuously flows from the battery during precharge, the determination by the first determination unit and the second determination unit is performed, thereby suppressing unnecessary determination. can do.
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。 Next, the form for implementing this invention is demonstrated using an Example.
図1は、本発明の一実施例としての電源装置を備えるハイブリッド自動車20の構成の概略を示す構成図であり、図2は、モータMG1,MG2を含む電機駆動系の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車20は、図1に示すように、エンジン22と、プラネタリギヤ30と、モータMG1,MG2と、インバータ41,42と、昇圧コンバータ55と、高電圧バッテリ50と、システムメインリレー56と、低電圧バッテリ60と、DC/DCコンバータ62と、ハイブリッド用電子制御ユニット(以下、HVECUという)70と、を備える。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of the configuration of a
エンジン22は、ガソリンや軽油などを燃料として動力を出力する内燃機関として構成されている。このエンジン22は、エンジン用電子制御ユニット(以下、エンジンECUという)24により運転制御されている。
The
エンジンECU24は、図示しないが、CPUを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPUの他に、処理プログラムを記憶するROMやデータを一時的に記憶するRAM,入出力ポート,通信ポートを備える。エンジンECU24には、エンジン22を運転制御するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。各種センサからの信号としては、以下のものを挙げることができる。クランクシャフト26の回転位置を検出するクランクポジションセンサからのクランク角θcr。また、エンジンECU24からは、エンジン22を運転制御するための種々の制御信号が出力ポートを介して出力されている。エンジンECU24は、HVECU70と通信ポートを介して接続されており、HVECU70からの制御信号によりエンジン22を運転制御すると共に必要に応じてエンジン22の運転状態に関するデータをHVECU70に出力する。なお、エンジンECU24は、クランクポジションセンサからのクランク角θcrに基づいてクランクシャフト26の回転数、即ち、エンジン22の回転数Neを演算している。
Although not shown, the engine ECU 24 is configured as a microprocessor centered on a CPU, and includes a ROM for storing a processing program, a RAM for temporarily storing data, an input / output port, and a communication port in addition to the CPU. . Signals from various sensors necessary for controlling the operation of the
プラネタリギヤ30は、シングルピニオン式の遊星歯車機構として構成されている。プラネタリギヤ30のサンギヤ,リングギヤ,キャリヤには、それぞれ、モータMG1の回転子,駆動輪38a,38bにデファレンシャルギヤ37を介して連結された駆動軸36,エンジン22のクランクシャフト26が接続されている。
The
モータMG1は、永久磁石が埋め込まれた回転子と三相コイルが巻回された固定子とを有する同期発電電動機として構成されており、上述したように回転子がプラネタリギヤ30のサンギヤに接続されている。モータMG2は、モータMG1と同様の同期発電電動機として構成されており、回転子が駆動軸36に接続されている。
The motor MG1 is configured as a synchronous generator motor having a rotor in which a permanent magnet is embedded and a stator in which a three-phase coil is wound, and the rotor is connected to the sun gear of the
インバータ41は、図2に示すように、駆動電圧系電力ライン54aに接続されている。このインバータ41は、6つのトランジスタT11〜T16と、トランジスタT11〜T16に逆方向に並列接続された6つのダイオードD11〜D16と、を有する。トランジスタT11〜T16は、それぞれ駆動電圧系電力ライン54aの正極母線と負極母線とに対してソース側とシンク側になるよう2個ずつペアで配置されている。また、トランジスタT11〜T16は、対となるトランジスタ同士の接続点の各々には、モータMG1の三相コイル(U相,V相,W相)の各々が接続されている。したがって、インバータ41に電圧が作用しているときに、モータ用電子制御ユニット(以下、モータECUという)40によって、対となるトランジスタT11〜T16のオン時間の割合が調節されることにより、三相コイルに回転磁界が形成され、モータMG1が回転駆動される。インバータ42は、インバータ41と同様に、6つのトランジスタT21〜T26と6つのダイオードD21〜D26とを有する。そして、インバータ42に電圧が作用しているときに、モータECU40によって、対となるトランジスタT21〜T26のオン時間の割合が調節されることにより、三相コイルに回転磁界が形成され、モータMG2が回転駆動される。
As shown in FIG. 2, the
昇圧コンバータ55は、図2に示すように、インバータ41,42が接続された駆動電圧系電力ライン54aと、高電圧バッテリ50が接続された電池電圧系電力ライン54bと、に接続されている。この昇圧コンバータ55は、2つのトランジスタT31,T32と、トランジスタT31,T32に逆方向に並列接続された2つのダイオードD31,D32と、リアクトルLと、を有する。トランジスタT31は、駆動電圧系電力ライン54aの正極母線に接続されている。トランジスタT32は、トランジスタT31と、駆動電圧系電力ライン54aおよび電池電圧系電力ライン54bの負極母線と、に接続されている。リアクトルLは、トランジスタT31,T32同士の接続点と、電池電圧系電力ライン54bの正極母線と、に接続されている。昇圧コンバータ55は、モータECU40によってトランジスタT31,T32がオンオフされることにより、電池電圧系電力ライン54bの電力を昇圧して駆動電圧系電力ライン54aに供給したり、駆動電圧系電力ライン54aの電力を降圧して電池電圧系電力ライン54bに供給したりする。駆動電圧系電力ライン54aの正極側ラインと負極側ラインとには、平滑用のコンデンサ57が取り付けられており、電池電圧系電力ライン54bの正極側ラインと負極側ラインとには、平滑用のコンデンサ58が取り付けられている。また、駆動電圧系電力ライン54aの正極側ラインと負極側ラインとには、放電抵抗59が取り付けられている。
As shown in FIG. 2, boost
モータECU40は、図示しないが、CPUを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPUの他に、処理プログラムを記憶するROMやデータを一時的に記憶するRAM,入出力ポート,通信ポートを備える。図1に示すように、モータECU40には、モータMG1,MG2や昇圧コンバータ55を駆動制御するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。各種センサからの信号としては、以下のものを挙げることができる。モータMG1,MG2の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサからの回転位置θm1,θm2。モータMG1,MG2の各相に流れる電流を検出する電流センサからの相電流。コンデンサ57の端子間に取り付けられた電圧センサ57aからのコンデンサ57の電圧(駆動電圧系電力ライン54aの電圧)VH。コンデンサ58の端子間に取り付けられた電圧センサ58aからのコンデンサ58の電圧(電池電圧系電力ライン54bの電圧)VL。また、モータECU40からは、モータMG1,MG2や昇圧コンバータ55を駆動制御するのに必要な各種制御信号が出力ポートを介して出力されている。各種制御信号としては、以下のものを挙げることができる。インバータ41,42のトランジスタT11〜T16,T21〜T26へのスイッチング制御信号。昇圧コンバータ55のトランジスタT31,T32へのスイッチング制御信号。モータECU40は、HVECU70と通信ポートを介して接続されており、HVECU70からの制御信号によってモータMG1,MG2や昇圧コンバータ55を駆動制御すると共に必要に応じてモータMG1,MG2や昇圧コンバータ55の駆動状態に関するデータをHVECU70に出力する。なお、モータECU40は、回転位置検出センサからのモータMG1,MG2の回転子の回転位置θm1,θm2に基づいてモータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2を演算している。
Although not shown, the
高電圧バッテリ50は、例えば200Vや250Vなどのリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成されており、上述したように電池電圧系電力ライン54bに接続されている。この高電圧バッテリ50は、バッテリ用電子制御ユニット(以下、バッテリECUという)52により管理されている。
The
バッテリECU52は、図示しないが、CPUを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPUの他に、処理プログラムを記憶するROMやデータを一時的に記憶するRAM,入出力ポート,通信ポートを備える。バッテリECU52には、高電圧バッテリ50を管理するのに必要な各種信号が入力ポートを介して入力されている。各種信号としては、以下のものを挙げることができる。高電圧バッテリ50の端子間に設置された電圧センサ51からの電池電圧Vb。高電圧バッテリ50の出力端子に接続された電力ラインに取り付けられた電流センサからの電池電流Ib。高電圧バッテリ50に取り付けられた温度センサからの電池温度Tb。また、バッテリECU52は、HVECU70と通信ポートを介して接続されており、必要に応じて高電圧バッテリ50の状態に関するデータをHVECU70に出力する。バッテリECU52は、高電圧バッテリ50を管理するために、電流センサにより検出された電池電流Ibの積算値に基づいてそのときの高電圧バッテリ50から放電可能な電力の容量の全容量に対する割合である蓄電割合SOCを演算したり、演算した蓄電割合SOCと温度センサにより検出された電池温度Tbとに基づいて高電圧バッテリ50を充放電してもよい最大許容電力である入出力制限Win,Woutを演算したりしている。
Although not shown, the
システムメインリレー56は、図2に示すように、電池電圧系電力ライン54bのコンデンサ58より高電圧バッテリ50側に設けられている。このシステムメインリレー56は、電池電圧系電力ライン54bの正極側ラインに設けられた正極側リレーSMRBと、電池電圧系電力ライン54bの負極側ラインに設けられた負極側リレーSMRGと、負極側リレーSMRGをバイパスするように互いに直列接続されたプリチャージ用抵抗Rおよびプリチャージ用リレーSMRPと、を有する。このシステムメインリレー56は、HVECU70によってオンオフされる。
As shown in FIG. 2, the system
低電圧バッテリ60は、例えば12Vの鉛蓄電池として構成されており、補機61などと共に電力ライン(以下、低電圧系電力ラインという)54cに接続されている。DC/DCコンバータ62は、電池電圧系電力ライン54bのシステムメインリレー56より昇圧コンバータ55側と、低電圧系電力ライン54cと、に接続されている。このDC/DCコンバータ62は、HVECU70によって制御されることにより、電池電圧系電力ライン54bの電力を降圧して低電圧系電力ライン54cに供給したり、低電圧系電力ライン54cの電力を昇圧して電池電圧系電力ライン54bに供給したりする。
The
HVECU70は、図示しないが、CPUを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPUの他に、処理プログラムを記憶するROMやデータを一時的に記憶するRAM,入出力ポート,通信ポートを備える。HVECU70には、各種センサからの信号が入力されている。各種センサからの信号としては、以下のものを挙げることができる。補機61の端子間電圧を検出する電圧センサ61aからの補機電圧VA。イグニッションスイッチ80からのイグニッション信号。シフトレバー81の操作位置を検出するシフトポジションセンサ82からのシフトポジションSP。アクセルペダル83の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ84からのアクセル開度Acc。ブレーキペダル85の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ86からのブレーキペダルポジションBP。車速センサ88からの車速V。また、HVECU70からは、各種制御信号が出力ポートを介して出力されている。各種制御信号としては、以下のものを挙げることができる。システムメインリレー56へのオンオフ制御信号。補機61を駆動制御するための補機制御信号。HVECU70は、上述したように、エンジンECU24やモータECU40,バッテリECU52と通信ポートを介して接続されており、エンジンECU24やモータECU40,バッテリECU52と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。
Although not shown, the
こうして構成された実施例のハイブリッド自動車20は、エンジン22の運転を伴って走行するハイブリッド走行モード(HV走行)やエンジン22の運転を停止して走行する電動走行モード(EV走行)で走行する。
The thus configured
ハイブリッド自動車20では、システム起動指示がなされたときには、システムメインリレー56の正極側リレーSMRBおよびプリチャージ用リレーSMRPをオンとし負極側リレーSMRGをオフとして、高電圧バッテリ50からの電力でコンデンサ57,58を充電するプリチャージを行なう。プリチャージでは、昇圧コンバータ55のトランジスタT31,T32をオフとして(昇圧コンバータ55の駆動を停止して)、コンデンサ58の電圧VLと高電圧バッテリ50の電池電圧Vbとの差が所定電圧差Vdrefとなるまでコンデンサ57,58の電圧VH,VLを上昇させる。これにより、正極側リレーSMRBに大きな電流が流れるのを抑制しながら、コンデンサ57,58を充電することができる。ここで、所定電圧差Vdrefは、正極側リレーSMRBと負極側リレーSMRGとをオンとしたときに正極側リレーSMRBと負極側リレーSMRGとに許容される電圧差(各リレーが溶着しない電圧差)として予め定めたもの(例えば、0V,50V,100Vなど)を用いるものとした。そして、コンデンサ58の電圧VLと高電圧バッテリ50の電池電圧Vbとの電圧差が所定電圧差Vdrefとなったときに、負極側リレーSMRGをオンとすると共にプリチャージ用リレーSMRPをオフとする。これにより、正極側リレーSMRB,負極側リレーSMRGに大きな電流が流れるのを抑制しながら、正極側リレーSMRB,負極側リレーSMRGをオンとする。こうして、正極側リレーSMRB,負極側リレーSMRGをオンした後は、システムを起動してHV走行モードやEV走行モードにより走行する。
In the
ハイブリッド自動車20では、プリチャージが正常に実行されるとコンデンサ57,58の電圧VH,VLの上昇と共に高電圧バッテリ50の電池電流Ibが徐々に小さくなる。したがって、プリチャージ中に所定値(例えば、4A,5A,6Aなど)以上の電池電流Ibが継続して流れている場合には、高電圧バッテリ50からの電力がコンデンサ57,58への充電とは異なる原因で消費される電力消費異常が生じていると判定する。この電力消費異常は、電機駆動系のいずれかの箇所での微少な短絡や昇圧コンバータ55やDC/DCコンバータ62などプリチャージ中は停止すべき負荷の駆動などにより生じると考えられる。
In the
次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車20の動作、特に、電力消費異常の原因を特定する際の動作について説明する。図3は、実施例のHVECU70により実行される異常原因判定ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、プリチャージの際に上述した電力消費異常が生じていると判定された場合に実行される。
Next, the operation of the
本ルーチンが実行されると、HVECU70は、電力消費異常が生じていると判定されたときにおけるコンデンサ57の電圧VHやコンデンサ58の電圧VL,高電圧バッテリ50の電池電圧VB,補機電圧VAなど本ルーチンの実行に必要なデータを入力する処理を実行する(ステップS100)。電圧VH,VLは、電圧センサ57a,58aにより検出されたものをモータECU40から通信により入力するものとした。電池電圧VBは、電圧センサ51により検出されたものをバッテリECU52から通信により入力するものとした。
When this routine is executed, the
続いて、コンデンサ57の電圧VHと電池電圧VBとを比較する(ステップS110)。プリチャージ中に停止すべき昇圧コンバータ55が駆動して昇圧動作が行われると、コンデンサ57の電圧VHが電池電圧VBより高くなる。したがって、ステップS110の処理は、プリチャージ中に停止すべき昇圧コンバータ55が駆動したか否かを判定する処理となる。
Subsequently, the voltage VH of the
電圧VHが電池電圧VBより高いときには(ステップS110)、電力消費異常の原因がプリチャージ中に停止すべき昇圧コンバータ55が何らかの原因で駆動したことにあると判定して(ステップS120)、本ルーチンを終了する。これにより、電力消費異常の原因が昇圧コンバータ55の駆動によるものと特定することができる。
When the voltage VH is higher than the battery voltage VB (step S110), it is determined that the cause of the power consumption abnormality is that the
電圧VHが電池電圧VB以下であるときには(ステップS110)、プリチャージ中に昇圧コンバータ55は駆動停止していたと判断して、続いて、電圧VHから電圧VLを減じた差分ΔVと閾値Vth1(例えば、9.0V,10V,11Vなど)とを比較する(ステップS130)。ここで、閾値Vth1は、プリチャージ中に昇圧コンバータ55より高電圧バッテリ50側で電力が消費されたか否かを判定するための閾値として予め定めたものを用いるものとした。ここでは、プリチャージ中に昇圧コンバータ55は駆動停止していたと判断しているから、電力消費異常の原因は、昇圧コンバータ55より高電圧バッテリ50側か昇圧コンバータ55よりコンデンサ57側のいずれかにあると考えられる。昇圧コンバータ55より高電圧バッテリ50側で電力が消費されるとプリチャージ用抵抗Rにより電圧VLが低下することから、ステップS130の処理は、昇圧コンバータ55より高電圧バッテリ50側で電力が消費されたか否かを判定する処理となる。
When voltage VH is equal to or lower than battery voltage VB (step S110), it is determined that
差分ΔVが閾値Vth1より高いときには(ステップS130)、電力消費異常の原因が昇圧コンバータ55より高電圧バッテリ50側で電力が消費されたことにあると判断して、続いて、補機電圧VAと閾値Vth2とを比較する(ステップS140)。ここで、閾値Vth2は、補機61の初期(出荷直後)の開路電圧OCVとして予め定めた値を用いるものとした。図4は、補機61の開路電圧OCVおよび閉路電圧CCVの経年特性を説明する説明図である。図中、実線は閉路電圧CCVの時間変化の時間変化を示し、破線は開路電圧OCVの時間変化を示している。閉路電圧CCVは、図示するように、初期(出荷直後)においては開路電圧OCVより低く、その後時間の経過と共に内部抵抗の増加によってその値が低下する。したがって、閉路電圧CCVは、初期(出荷直後)の開路電圧OCV、すなわち、閾値Vth2より必ず低い値を示す。DC/DCコンバータ62が停止している場合には、補機電圧VAは閉路電圧CCVとなり、閾値Vth2より小さい値となる。すなわち、補機電圧VAが閾値Vth2を超えているときには、プリチャージ中にDC/DCコンバータ62が駆動していることになる。したがって、ステップS140の処理は、プリチャージ中にDC/DCコンバータ62が駆動したか否かを判定する処理になる。
When the difference ΔV is higher than the threshold value Vth1 (step S130), it is determined that the cause of the power consumption abnormality is that power is consumed on the
補機電圧VAが閾値Vht2より高い場合には(ステップS140)、電力消費異常の原因がプリチャージ中に何らかの原因で停止すべきDC/DCコンバータ62が駆動したことにあると判定して(ステップS150)、本ルーチンを終了する。これにより、電力消費異常の原因がDC/DCコンバータ62の駆動によるものと特定することができる。
When the auxiliary machine voltage VA is higher than the threshold value Vht2 (step S140), it is determined that the cause of the power consumption abnormality is that the DC /
補機電圧VAが閾値Vht2以下である場合には(ステップS140)、プリチャージ中にDC/DCコンバータ62は駆動停止していたと判断して、電力消費異常の原因が昇圧コンバータ55より高電圧バッテリ50側においてDC/DCコンバータ62とは異なる部品が駆動したり微少な短絡が生じたりしたことにあると判定して(ステップS160)、本ルーチンを終了する。これにより、電力消費異常の原因がDC/DCコンバータ62の駆動以外の昇圧コンバータ55の高電圧バッテリ50側の部品等にあることを特定することができる。
If auxiliary voltage VA is equal to or lower than threshold value Vht2 (step S140), it is determined that driving of DC /
差分ΔVが閾値Vth1以下であるときには(ステップS130)、電力消費異常の原因が、昇圧コンバータ55よりコンデンサ57側の部品等が駆動したり微少な短絡が生じたりしたことにあると判定して(ステップS170)、本ルーチンを終了する。これにより、電力消費異常の原因が昇圧コンバータ55よりコンデンサ57側で生じていることを特定することができる。
When the difference ΔV is equal to or less than the threshold value Vth1 (step S130), it is determined that the cause of the power consumption abnormality is that a component on the
このように、電力消費異常が生じたときには、電力消費異常が生じたときにおける電圧VH,VL,補機電圧VAを用いて電力消費異常の原因を特定することができるから、昇圧コンバータ55やDC/DCコンバータ62を順次駆動させて電力消費異常が発生した原因を特定するものと比較すると、より迅速に電力消費異常の原因を特定することができる。
As described above, when the power consumption abnormality occurs, the cause of the power consumption abnormality can be specified using the voltages VH and VL and the auxiliary voltage VA when the power consumption abnormality occurs. Compared with the one that drives the
以上説明した実施例のハイブリッド自動車20では、プリチャージを実行して電力消費異常が判定された場合において、コンデンサ57の電圧VHが高電圧バッテリ50の電池電圧VBより大きいときには、電力消費異常は停止すべき昇圧コンバータ55の駆動により発生した異常であると判定する。そして、プリチャージを実行して電力消費異常が判定された場合において、電圧VHが電池電圧VB以下であり、且つ、電圧VHから電圧VLを減じた差分が閾値Vth1より大きいときには、電力消費異常は昇圧コンバータ55より高電圧バッテリ50側で生じた異常であると判断する。さらに、昇圧コンバータ55より高電圧バッテリ50側で異常が生じていると判断された場合において、補機電圧VAが閾値Vth2より大きいときには電力消費異常はDC/DCコンバータ62の駆動により発生した異常であると判定する。これにより、昇圧コンバータ55やDC/DCコンバータ62を順次駆動させて電力消費異常の原因を特定するものと比較すると、より迅速に電力消費異常が発生した原因を特定することができる。
In the
実施例のハイブリッド自動車20では、閾値Vth2を補機61の初期の開路電圧OCVであるものとしたが、補機61の閉路電圧CCVより高い電圧であればよく、例えば、初期の開路電圧OCVより若干高い電圧や若干低い電圧としてもよい。
In the
実施例のハイブリッド自動車20では、プリチャージを実行して電力消費異常が判定された場合に図3に例示した異常原因判定ルーチンを実行するものとしたが、プリチャージを実行した後、電力消費異常を判定せずに、図3に例示した異常原因判定ルーチンを実行するものとしてもよい。
In the
実施例では、本発明の電源装置をハイブリッド自動車に適用する場合を例示したが、バッテリからの電力で作動する2つの負荷を備える装置であれば如何なるものに適用しても構わない。この場合、昇圧コンバータ55を2つの負荷のうちの一方に電力を供給するものとし、DC/DCコンバータ62を2つの負荷のうちの他方に電力を供給するものとすればよい。
In the embodiment, the case where the power supply device of the present invention is applied to a hybrid vehicle has been exemplified. However, the present invention may be applied to any device as long as the device includes two loads that are operated by electric power from a battery. In this case, the
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、高電圧バッテリ50が「バッテリ」に相当し、昇圧コンバータ55が「昇圧コンバータ」に相当し、DC/DCコンバータ62が「DC/DCコンバータ」に相当し、コンデンサ58が「第1コンデンサ」に相当し、コンデンサ57が「第2コンデンサ」に相当し、システムメインリレー56が「プリチャージ回路」に相当し、モータECU40とバッテリECU52とHVECU70とが「プリチャージ実行手段」に相当し、モータECU40とバッテリECU52とHVECU70とが「第1判定手段」に相当し、モータECU40とバッテリECU52とHVECU70とが「第2判定手段」に相当し、モータECU40とバッテリECU52とHVECU70とが「第3判定手段」に相当する。
The correspondence between the main elements of the embodiment and the main elements of the invention described in the column of means for solving the problems will be described. In the embodiment, the
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。 The correspondence between the main elements of the embodiment and the main elements of the invention described in the column of means for solving the problem is the same as that of the embodiment described in the column of means for solving the problem. Therefore, the elements of the invention described in the column of means for solving the problems are not limited. In other words, the interpretation of the invention described in the column of means for solving the problem should be made based on the description of the column, and the examples are those of the invention described in the column of means for solving the problem. It is only a specific example.
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。 As mentioned above, although the form for implementing this invention was demonstrated using the Example, this invention is not limited at all to such an Example, In the range which does not deviate from the summary of this invention, it is with various forms. Of course, it can be implemented.
本発明は、電源装置の製造産業などに利用可能である。 The present invention can be used in the power supply device manufacturing industry.
20 ハイブリッド自動車、22 エンジン、24 エンジン用電子制御ユニット(エンジンECU)、26 クランクシャフト、30 プラネタリギヤ、36 駆動軸、37 デファレンシャルギヤ、38a,38b 駆動輪、40 モータ用電子制御ユニット(モータECU)、41,42 インバータ、50 高電圧バッテリ、51 電圧センサ、52 バッテリ用電子制御ユニット(バッテリECU)、54a 駆動電圧系電力ライン、54b 電池電圧系電力ライン、54c 低電圧系電力ライン、55 昇圧コンバータ、56 システムメインリレー、57,58 コンデンサ、57a,58a,61a 電圧センサ、59 放電抵抗、60 低電圧バッテリ、61 補機、62 DC/DCコンバータ、70 ハイブリッド用電子制御ユニット(HVECU)、80 イグニッションスイッチ、81 シフトレバー、82 シフトポジションセンサ、83 アクセルペダル、84 アクセルペダルポジションセンサ、85 ブレーキペダル、86 ブレーキペダルポジションセンサ、88 車速センサ、L リアクトル、MG1,MG2 モータ、SMRB 正極側リレー、SMRG 負極側リレー、SMRP プリチャージ用リレー、R プリチャージ用抵抗、T11〜T16,T21〜T26,T31,T32 トランジスタ、D11〜D16,D21〜D26,D31,D32 ダイオード。 20 hybrid vehicle, 22 engine, 24 engine electronic control unit (engine ECU), 26 crankshaft, 30 planetary gear, 36 drive shaft, 37 differential gear, 38a, 38b drive wheel, 40 motor electronic control unit (motor ECU), 41, 42 Inverter, 50 High voltage battery, 51 Voltage sensor, 52 Battery electronic control unit (battery ECU), 54a Drive voltage system power line, 54b Battery voltage system power line, 54c Low voltage system power line, 55 Boost converter, 56 system main relay, 57, 58 capacitor, 57a, 58a, 61a voltage sensor, 59 discharge resistance, 60 low voltage battery, 61 auxiliary machine, 62 DC / DC converter, 70 electronic control unit for hybrid HVECU), 80 ignition switch, 81 shift lever, 82 shift position sensor, 83 accelerator pedal, 84 accelerator pedal position sensor, 85 brake pedal, 86 brake pedal position sensor, 88 vehicle speed sensor, L reactor, MG1, MG2 motor, SMRB positive electrode Side relay, SMRG negative side relay, SMRP precharge relay, R precharge resistor, T11-T16, T21-T26, T31, T32 transistors, D11-D16, D21-D26, D31, D32 diodes.
Claims (1)
リアクトルと、上アームおよび下アームを構成する2つのスイッチング素子と、前記2つのスイッチング素子に逆方向に並列接続された2つのダイオードと、を有し、前記バッテリからの電力を昇圧して第1負荷に供給可能な昇圧コンバータと、
前記バッテリと前記昇圧コンバータとを接続する第1電力母線の電圧を変換して第2負荷に供給するDC/DCコンバータと、
前記第1電力母線に接続された第1コンデンサと、
前記昇圧コンバータと前記第1負荷との間の第2電力母線に接続された第2コンデンサと、
前記バッテリからの電力を前記第1コンデンサおよび前記第2コンデンサに供給するプリチャージ回路と、
前記昇圧コンバータの前記2つのスイッチング素子をオフとして前記昇圧コンバータの駆動を停止すると共に、前記DC/DCコンバータの駆動を停止して、前記プリチャージ回路を介して前記バッテリからの電力で前記第1コンデンサと前記第2コンデンサとを充電するプリチャージを実行するプリチャージ実行手段と、
を備える電源装置であって、
前記プリチャージを実行した場合において、前記第2コンデンサの電圧が前記バッテリの端子間電圧より大きいときには、前記昇圧コンバータの駆動による異常が発生していると判定する第1判定手段と、
前記プリチャージを実行した場合において、前記第2コンデンサの電圧が前記バッテリの端子間電圧以下であり、且つ、前記第2コンデンサの電圧から前記第1コンデンサの電圧を減じた差分が第1所定値より大きいときには、前記昇圧コンバータより前記バッテリ側で異常が生じていると判定する第2判定手段と、
前記第2判定手段により前記昇圧コンバータより前記バッテリ側で異常が生じていると判定された場合において、前記第2負荷の電圧が第2所定値より大きいときには、前記DC/DCコンバータの駆動による異常が発生していると判定する第3判定手段と、
を備える電源装置。 Battery,
A reactor, two switching elements constituting an upper arm and a lower arm, and two diodes connected in parallel to the two switching elements in the reverse direction, and boosting the power from the battery to increase the first A boost converter capable of supplying a load;
A DC / DC converter that converts a voltage of a first power bus connecting the battery and the boost converter and supplies the converted voltage to a second load;
A first capacitor connected to the first power bus;
A second capacitor connected to a second power bus between the boost converter and the first load;
A precharge circuit for supplying power from the battery to the first capacitor and the second capacitor;
The two switching elements of the boost converter are turned off to stop driving the boost converter, and also stop driving the DC / DC converter and use the power from the battery via the precharge circuit to stop the first converter. Precharge execution means for performing precharge for charging the capacitor and the second capacitor;
A power supply device comprising:
In the case where the precharge is executed, when the voltage of the second capacitor is larger than the voltage between the terminals of the battery, first determination means for determining that an abnormality has occurred due to driving of the boost converter;
When the precharge is executed, a voltage obtained by subtracting the voltage of the first capacitor from the voltage of the second capacitor is equal to or less than a first predetermined value when the voltage of the second capacitor is equal to or lower than the voltage between the terminals of the battery. A second determination means for determining that an abnormality has occurred on the battery side from the step-up converter when larger,
When it is determined by the second determination means that an abnormality has occurred on the battery side from the boost converter, when the voltage of the second load is greater than a second predetermined value, an abnormality caused by driving of the DC / DC converter Third determination means for determining that occurrence has occurred;
A power supply device comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2015003436A JP2016129460A (en) | 2015-01-09 | 2015-01-09 | Power supply |
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Publications (1)
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10668812B2 (en) | 2016-10-13 | 2020-06-02 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Power supply system |
WO2022219823A1 (en) * | 2021-04-16 | 2022-10-20 | ファナック株式会社 | Motor drive device provided with charging control unit |
-
2015
- 2015-01-09 JP JP2015003436A patent/JP2016129460A/en active Pending
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WO2022219823A1 (en) * | 2021-04-16 | 2022-10-20 | ファナック株式会社 | Motor drive device provided with charging control unit |
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