JP2017034881A - Vehicle power system - Google Patents
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Abstract
Description
本明細書が開示する技術は、車両に搭載される車両用電源システムに関する。なお、本明細書における「車両」には、エンジンを備えず走行用のモータだけを備える電気自動車と、走行用のモータとエンジンを共に備えるハイブリッド車の双方を含む。 The technology disclosed in this specification relates to a vehicle power supply system mounted on a vehicle. Note that the “vehicle” in this specification includes both an electric vehicle including only a driving motor without an engine and a hybrid vehicle including both a driving motor and an engine.
特許文献1に、メインバッテリと、メインバッテリに接続されたメイン電源配線と、メイン電源配線の電圧を平滑化する平滑コンデンサを備える電力制御ユニットと、メインバッテリと電力制御ユニットの間で、メイン電源配線の導通と非導通を切り換えるスイッチと、メインバッテリより低電圧のサブバッテリと、サブバッテリに接続されたサブ電源配線と、スイッチよりも電力制御ユニット側のメイン電源配線とサブ電源配線の間を接続しており、サブ電源配線からメイン電源配線へ昇圧して電力を供給する昇圧動作とメイン電源配線からサブ電源配線へ降圧して電力を供給する降圧動作が可能なDC−DCコンバータを備える車両用電源システムが開示されている。特許文献1の電気自動車は、DC−DCコンバータが降圧動作を行うことにより、メインバッテリ又は平滑コンデンサの電圧をサブバッテリに適した電圧に降圧してサブバッテリの充電を行う。 Patent Document 1 discloses a main power source, a main power source wiring connected to the main battery, a power control unit including a smoothing capacitor for smoothing a voltage of the main power source wiring, and a main power source between the main battery and the power control unit. A switch for switching between conductive and non-conductive wiring, a sub-battery having a lower voltage than the main battery, a sub power wiring connected to the sub battery, and a main power wiring and a sub power wiring on the power control unit side of the switch. A vehicle including a DC-DC converter that is connected and capable of performing a step-up operation for boosting power from the sub power supply wiring to the main power supply wiring and supplying power by stepping down from the main power supply wiring to the sub power supply wiring A power supply system is disclosed. In the electric vehicle of Patent Document 1, the voltage of the main battery or the smoothing capacitor is stepped down to a voltage suitable for the sub battery by the DC-DC converter performing the step-down operation, and the sub battery is charged.
上記の電気自動車では、昇圧動作や降圧動作を行うDC−DCコンバータがスイッチよりも電力制御ユニット側のメイン電源配線に常に接続されている。また、メインバッテリは、メイン電源配線を介して接続される以外、DC−DCコンバータに対しては他の接続ルートがない。そのため、例えば、スイッチよりも電力制御ユニット側のメイン電源配線が低電圧側と短絡状態(地絡状態)になるショートモードの故障が、電力制御ユニットや平滑コンデンサなどに発生した場合には、メインバッテリや平滑コンデンサの電圧は低電圧側に落ちる。保護回路や保護ヒューズを備えている場合には、これらが機能して短絡回路が切断される。したがって、たとえDC−DCコンバータが正常に降圧動作をすることが可能であったとしても、当該DC−DCコンバータはサブバッテリを充電することができない。本明細書では、スイッチよりも電力制御ユニット側のメイン電源配線又は電力制御ユニットがショートモードの故障を発生してもサブバッテリを充電することが可能な技術を提供する。 In the electric vehicle described above, a DC-DC converter that performs step-up and step-down operations is always connected to the main power supply wiring on the power control unit side rather than the switch. In addition, the main battery has no other connection route to the DC-DC converter except that it is connected via the main power supply wiring. Therefore, for example, if a short mode failure occurs in the power control unit or smoothing capacitor when the main power supply wiring on the power control unit side of the switch is short-circuited with the low voltage side (ground fault state) The voltage of the battery or smoothing capacitor falls to the low voltage side. When a protection circuit and a protection fuse are provided, these function to cut the short circuit. Therefore, even if the DC-DC converter can normally perform step-down operation, the DC-DC converter cannot charge the sub-battery. The present specification provides a technique capable of charging the sub-battery even when the main power supply wiring or the power control unit on the power control unit side of the switch has a short mode failure.
本明細書が開示する車両用電源システムは、メインバッテリと、メインバッテリに接続されているメイン電源配線と、メイン電源配線に接続されている電力制御ユニットと、メインバッテリと電力制御ユニットの間でメイン電源配線の導通と非導通を切り換えるスイッチと、メインバッテリより低電圧のサブバッテリと、サブバッテリに接続されているサブ電源配線と、第1コイルと第2コイルと第3コイルを含むトランスと、スイッチよりもメインバッテリ側のメイン電源配線と第1コイルを接続する第1回路と、スイッチよりも電力制御ユニット側のメイン電源配線と第2コイルを接続する第2回路と、サブ電源配線と第3コイルを接続する第3回路と、制御装置を備えている。第1回路はDC−ACコンバータの機能を有し、第2回路はAC−DCコンバータの機能を有し、第3回路はAC−DCコンバータの機能を有する。制御装置は、スイッチよりも電力制御ユニット側の前記メイン電源配線又は電力制御ユニットにショートモードの故障が検出された場合、第2回路のAC−DCコンバータとして機能させずに、第1回路のDC−ACコンバータを動作させて第3回路のAC−DCコンバータを介してメインバッテリからサブ電源配線に電力を供給する。 A vehicle power supply system disclosed in this specification includes a main battery, a main power supply wiring connected to the main battery, a power control unit connected to the main power supply wiring, and a main battery and a power control unit. A switch for switching between conduction and non-conduction of the main power supply wiring, a sub-battery having a lower voltage than the main battery, a sub-power supply wiring connected to the sub-battery, a transformer including a first coil, a second coil, and a third coil A first circuit that connects the main power supply wiring on the main battery side with respect to the switch and the first coil, a second circuit that connects the main power supply wiring on the power control unit side with respect to the switch and the second coil, and a sub power supply wiring; A third circuit for connecting the third coil and a control device are provided. The first circuit has a function of a DC-AC converter, the second circuit has a function of an AC-DC converter, and the third circuit has a function of an AC-DC converter. When a short-circuit failure is detected in the main power supply wiring or the power control unit closer to the power control unit than the switch, the control device does not function as the AC-DC converter of the second circuit, and does not function as the DC of the first circuit. -The AC converter is operated to supply power from the main battery to the sub power supply wiring via the AC-DC converter of the third circuit.
上記の車両用電源システムでは、スイッチよりも電力制御ユニット側のメイン電源配線又は電力制御ユニットにショートモードの故障が検出された場合、第1回路のDC−ACコンバータを動作させて第3回路のAC−DCコンバータを介してメインバッテリからサブ電源配線に電力を供給する。即ち、この場合、第1回路のDC−ACコンバータと第3回路のAC−DCコンバータにより、メイン電源配線からサブ電源配線に降圧して電力を供給することができる。これにより、ショートモードの故障がスイッチよりも電力制御ユニット側のメイン電源配線又は電力制御ユニットに発生した場合においても、第1回路のDC−ACコンバータと第3回路のAC−DCコンバータによって、降圧したメインバッテリの電力がサブ電源配線を介してサブバッテリに充電される。 In the above-described vehicle power supply system, when a short mode failure is detected in the main power supply wiring on the power control unit side or the power control unit from the switch, the DC-AC converter of the first circuit is operated to operate the third circuit. Power is supplied from the main battery to the sub power supply wiring via the AC-DC converter. In other words, in this case, the DC-AC converter of the first circuit and the AC-DC converter of the third circuit can step down the power from the main power supply wiring to the sub power supply wiring and supply power. Thus, even when a short mode failure occurs in the main power supply wiring or power control unit closer to the power control unit than the switch, the voltage is stepped down by the DC-AC converter of the first circuit and the AC-DC converter of the third circuit. The power of the main battery is charged to the sub battery via the sub power supply wiring.
本明細書が開示する技術の詳細およびさらなる改良は発明を実施するための形態の欄において詳細に説明する。 Details and further improvements of the technology disclosed in this specification will be described in detail in the section of Detailed Description.
図面を参照して実施例の電源システム1を説明する。電源システム1は、ハイブリッド車2に搭載されている車両用の電源システムである。図1に、実施例の電源システム1のブロック図を示す。ハイブリッド車2は、エンジン61の動力を利用して走行することもできるし、メインバッテリ4の電力を利用して走行することもできる。エンジン61の動力を利用して走行する場合には、エンジン61が発生させた動力の一部を動力分割機構62によって、駆動輪(図示せず)に伝達する一方、エンジンの動力の残りを用いて第1モータ6で発電し、第1モータ6で発電した電力で第2モータ8を駆動することで、駆動輪を回転させる。エンジンを始動させる際には、電源システム1のメインバッテリ4からの電力を第1モータ6に供給し、第1モータ6をセルモータとして機能させる。メインバッテリ4の電力を利用して走行する場合には、メインバッテリ4からの電力で第2モータ8を駆動することで、駆動輪を回転させる。また、エンジン61の動力のみを利用して、駆動輪を回転させることも可能である。
A power supply system 1 according to an embodiment will be described with reference to the drawings. The power supply system 1 is a vehicle power supply system mounted on the
電源システム1は、メインバッテリ4と、サブバッテリ22と、電力制御ユニット(PCU)12と、第1回路28と、第2回路30と、第3回路32と、トランス36と、メイン電源配線10と、サブ電源配線24と、電子制御ユニット(ECU)60を備える。メインバッテリ4は、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池等の二次電池である。本実施例では、メインバッテリ4の電圧は300V程度である。ハイブリッド車2は、エンジンの動力を用いて第1モータ6で発電し、第1モータ6で発電した電力をメインバッテリ4に充電することができる。また、走行中のハイブリッド車2が減速する際に、第2モータ8で回生発電し、第2モータ8で発電した電力をメインバッテリ4に充電することもできる。
The power supply system 1 includes a main battery 4, a
メインバッテリ4は、メイン電源配線10を介して、PCU12に接続されている。メイン電源配線10は、メインバッテリ4の正極端子に接続された正極線10aと、メインバッテリ4の負極端子に接続された負極線10bを備えている。
The main battery 4 is connected to the PCU 12 via the main
PCU12は、メインバッテリ4と第1モータ6および第2モータ8の間に設けられている。PCU12は、平滑コンデンサ14と、コンバータ16と、インバータ18を備えている。平滑コンデンサ14は、メイン電源配線10の電圧を平滑化する。平滑コンデンサ14の電圧は、電圧センサ53で計測されている。コンバータ16は、メインバッテリ4から供給される電力の電圧を、必要に応じて第1モータ6や第2モータ8の駆動に適した電圧まで昇圧する。また、コンバータ16は、第1モータ6や第2モータ8が発電した電力の電圧を、メインバッテリ4への充電に適した電圧まで降圧することもできる。本実施例では、第1モータ6や第2モータ8の駆動に用いる電圧は600V程度である。インバータ18は、メインバッテリ4から供給される直流電力を、第1モータ6や第2モータ8の駆動のための三相交流電力に変換する。また、インバータ18は、第1モータ6や第2モータ8が発電した三相交流電力を、メインバッテリ4へ充電するための直流電力に変換することもできる。
The PCU 12 is provided between the main battery 4 and the
メインバッテリ4とPCU12の間には、システムメインリレー(SMR)20が設けられている。SMR20は、メイン電源配線10の正極線10aの導通と非導通を切り換えるスイッチ20aと、メイン電源配線10の負極線10bの導通と非導通を切り換えるスイッチ20bを備えている。すなわち、SMR20は、メイン電源配線10の導通と非導通を切り換える。
A system main relay (SMR) 20 is provided between the main battery 4 and the
メインバッテリ4とSMR20の間には、ヒューズ5a、5bが設けられている。ヒューズ5aは、定格以上の電流が正極線10aに流れると溶断して非導通になり、ヒューズ5bも同様に定格以上の電流が負極線10bに流れると溶断して非導通になる。ヒューズ5a、5bは、予め定められた大きさ以上の電流が正極線10aや負極線10bに流れた場合に電流を遮断してメインバッテリ4などを保護する。
ハイブリッド車2は、メインバッテリ4よりも低電圧のサブバッテリ22を備えている。サブバッテリ22は、鉛電池等の二次電池である。本実施例では、サブバッテリ22の電圧は13V〜14.5V程度である。サブバッテリ22は、サブ電源配線24を介して、パワーステアリング、ヘッドライト、エアコン等の補機26に接続されている。
The
SMR20よりもメインバッテリ4側のメイン電源配線10とトランス36の第1コイル36cとの間に第1回路28が接続されている。後に詳述するが、トランス36は、第1コイル36cの他に、第2コイル36aと第3コイル36bを備える。SMR20よりもPCU12側のメイン電源配線10と第2コイル36aとの間に第2回路30が接続されている。また、サブ電源配線24と第3コイル36bとの間に第3回路32が接続されている。SMR20よりもメインバッテリ4側のメイン電源配線10は、第1回路28とトランス36と第3回路32を介して、サブ電源配線24に接続されている。第1回路28とトランス36と第3回路32の組合せは、SMR20よりもメインバッテリ4側のメイン電源配線10からサブ電源配線24へ降圧して電力を供給する降圧動作を行うことができる。
A
また、SMR20よりもPCU12側のメイン電源配線10は、第2回路30とトランス36と第3回路32を介して、サブ電源配線24に接続されている。第2回路30とトランス36と第3回路32の組合せは、SMR20よりもPCU12側のメイン電源配線10からサブ電源配線24へ降圧して電力を供給する降圧動作を行うことができる。これら降圧動作によりサブ電源配線24に供給された電力は、サブバッテリ22及び補機26に供給される。
Further, the main
また、SMR20よりもメインバッテリ4側のメイン電源配線10とSMR20よりもPCU12側のメイン電源配線10は、第1回路28とトランス36と第2回路30を介して接続されている。第1回路28とトランス36と第2回路30の組合せは、SMR20よりもメインバッテリ4側のメイン電源配線10からSMR20よりもPCU12側のメイン電源配線10へ電力を供給する供給動作を行うこともできる。この供給動作は、SMR20を非導通に維持した状態で、実行可能である。
The main
また、SMR20よりもPCU12側のメイン電源配線10からSMR20よりもメインバッテリ4側のメイン電源配線10へ電力を供給する供給動作を行うこともできる。これら供給動作により、SMR20を非導通に維持した状態で、第1回路28とトランス36と第2回路30を介して、PCU12からメインバッテリ4に電力を供給することができる。
It is also possible to perform a supply operation of supplying power from the main
図2に、第1〜第3回路28、30、32とトランス36の概略の構成を示す。第1〜第3回路28、30、32とトランス36は、1個の筐体58に収容されている。第1回路28は、接続配線78を介して、メイン電源配線10に接続されている。
FIG. 2 shows a schematic configuration of the first to
第1回路28は、フィルタ44と、スイッチング回路46と、逆流防止スイッチ45を備える。フィルタ33は、コンデンサ44aを備える。フィルタ44は、メイン電源配線10側でのノイズの発生を抑制する。逆流防止スイッチ45は、スイッチング素子のオンとオフを切り替えることによって、第1回路28からメインバッテリ4側のメイン電源配線10に電力が供給可能な状態(即ちスイッチング素子がオンの状態)と不可能な状態(即ちスイッチング素子がオフの状態)を切り換える。
The
スイッチング回路46は、スイッチング素子46a、46b、46c、46dと、それぞれのスイッチング素子46a、46b、46c、46dに並列に接続された還流ダイオード46e、46f、46g、46hを備えている。スイッチング素子46aとスイッチング素子46bは直列に接続されており、スイッチング素子46cとスイッチング素子46dは直列に接続されている。
The switching
スイッチング回路46は、トランス36に接続されている。トランス36は、3個のコイル36a、36b、36cを備える。第1コイル36cは、接続配線76を介して、スイッチング回路46に接続されている。即ち、第1回路28は、SMR20よりもメインバッテリ4側のメイン電源配線10と第1コイル36cを接続する。第2コイル36aは、接続配線72を介して第2回路30のスイッチング回路34に接続されている。第3コイル36bは、接続配線74を介して第3回路32の整流回路38に接続されている。トランス36では、第2コイル36aから第3コイル36bへ降圧して電力を供給することができる。さらに、トランス36では、第1コイル36cから第3コイル36bへ降圧して電力を供給することもできる。また、第1コイル36cから第2コイル36aへ電圧を変化させずに電力を供給することもできるし、第2コイル36aから第1コイル36cへ電圧を変化させずに電力を供給することもできる。
The switching
第1コイル36cの一端は、接続配線76を介してスイッチング素子46aとスイッチング素子46bの間に接続されており、第1コイル36cの他端は、接続配線76を介してスイッチング素子46cとスイッチング素子46dの間に接続されている。
One end of the
スイッチング回路46では、スイッチング素子46a、46b、46c、46dに所定のデューティ比を有するPWM信号を供給することによって、メイン電源配線10からスイッチング回路46に供給される直流電力を交流電力へと変換する。即ち、スイッチング回路46は、DC−ACコンバータとして機能する。また、スイッチング回路46では、ダイオード46e、46f、46g、46hによって、トランス36から供給される交流電力を直流電力に変換する。即ち、スイッチング回路46は、AC−DCコンバータ(即ち整流器)としても機能する。
The switching
第2コイル36aに接続されている第2回路30は、接続配線70を介して、メイン電源配線10に接続されている。即ち、第2回路30は、SMR20よりもPCU12側のメイン電源配線10と第2コイル36aを接続する。第2回路30は、フィルタ33と、スイッチング回路34と、逆流防止スイッチ31を備える。フィルタ33は、コンデンサ33aを備える。フィルタ33は、メイン電源配線10側でのノイズの発生を抑制する。逆流防止スイッチ31は、スイッチング素子のオンとオフを切り替えることによって、第2回路30からPCU12側のメイン電源配線10に電力が供給可能な状態(即ちスイッチング素子がオンの状態)と不可能な状態(即ちスイッチング素子がオフの状態)を切り換える。
The
スイッチング回路34は、スイッチング素子34a、34b、34c、34dと、それぞれのスイッチング素子34a、34b、34c、34dに並列に接続された還流ダイオード34e、34f、34g、34hを備えている。スイッチング素子34aとスイッチング素子34bは直列に接続されており、スイッチング素子34cとスイッチング素子34dは直列に接続されている。第2コイル36aの一端は、接続配線72を介してスイッチング素子34aとスイッチング素子34bの間に接続されており、第2コイル36aの他端は、接続配線72を介してスイッチング素子34cとスイッチング素子34dの間に接続されている。
The switching
スイッチング回路34では、スイッチング素子34a、34b、34c、34dに所定のデューティ比を有するPWM信号を供給することによって、メイン電源配線10からスイッチング回路34に供給される直流電力を交流電力へと変換する。即ち、スイッチング回路34は、DC−ACコンバータとして機能する。また、スイッチング回路34では、ダイオード34e、34f、34g、34hによって、トランス36から供給される交流電力を直流電力に変換する。即ち、スイッチング回路34は、AC−DCコンバータ(即ち整流器)としても機能する。
The switching
第3コイル36bに接続されている第3回路32は、サブ電源配線24に接続されている。即ち、第2回路30は、サブ電源配線24と第3コイル36bを接続する。第3回路32は、フィルタ40と、整流回路38と、逆流防止スイッチ41を備える。フィルタ40は、インダクタ40aとコンデンサ40bを備えている。フィルタ40は、サブ電源配線24側でのノイズの発生を抑制する。逆流防止スイッチ41は、スイッチング素子のオンとオフを切り替えることによって、第3回路32からサブ電源配線24に電力が供給可能な状態(即ちスイッチング素子がオンの状態)と不可能な状態(即ちスイッチング素子がオフの状態)を切り換える。
The
整流回路38は、ダイオード238e、238g、238f、238hと、インダクタ38iと、コンデンサ38jを備えている。ダイオード238eとダイオード238fは直列に接続されており、ダイオード238gとダイオード238hは直列に接続されている。第3コイル36bの一端は、接続配線74を介してダイオード238eとダイオード238fの間に接続されており、第3コイル36bの他端は、接続配線74を介してダイオード238gとダイオード238hの間に接続されている。即ち、整流回路38は、AC−DCコンバータ(即ち整流器)として機能する。なお、整流回路38では、インダクタ38iおよびコンデンサ38jによる平滑化もなされる。
The
第1回路28は、制御回路43によって制御されている。具体的には、制御回路43は、スイッチング回路46のスイッチング素子46a、46b、46c、46dに供給されるPWM信号のデューティ比及び逆流防止スイッチ45のオンオフ動作を制御する。第2回路30も同様に、制御回路42によって制御される。なお、制御回路43は、第3回路の逆流防止スイッチ41のオンオフ動作も制御する。
The
制御回路42、43は、ECU60によって制御される。ECU60は、CPUとメモリを含む。ECU60は、電源システム1の各部12、20、42、43に接続され、メモリに格納されたプログラムに従って、各部12、20、42、43を制御する。
The
また、ECU60には、電圧センサ53の検出信号VLが入力される。ECU60は、電圧センサ53から入力される検出信号に基づいて、平滑コンデンサ14の電圧VLが0V(ゼロボルト)又は0Vに近い電圧である場合に、正極線10aと負極線10bが短絡してショートモードの故障が発生したと判断する。
Further, the detection signal VL of the
上述したように、第1〜第3回路28、30、32により複数の動作(降圧動作や供給動作)が実行され得る。次いで、複数の動作のうち、主な動作についてより詳細に説明する。最初に、第2回路30と第3回路32とが動作することによって、第2回路30とトランス36と第3回路32との組合せが降圧動作を実行する場合を説明する。第2回路30とトランス36と第3回路32との組合せが降圧動作を実行する際には、第2回路30のスイッチング回路34においてスイッチング素子34a、34b、34c、34dが動作してDC−ACコンバータとして機能することによって、メイン電源配線10から供給される直流電力を交流電力へと変換する。そして、変換された交流電圧をトランス36において降圧して、第3回路32の整流回路38がAC−DCコンバータとして機能することによって交流電力から直流電力へと変換する。これによって、メイン電源配線10からサブ電源配線24へ降圧して電力を供給することができる。即ち、この降圧動作により、第1モータ6若しくは第2モータ8で発電された電力をサブバッテリ22の充電に適した電圧まで降圧して、サブバッテリ22を充電することができる。この降圧動作は、例えば、SMR20が導通しており、PCU12が動作している間に、適宜実行される。
As described above, a plurality of operations (step-down operation and supply operation) can be performed by the first to
次いで、第1回路28と第3回路32とが動作することによって、第1回路28とトランス36と第3回路32との組合せが降圧動作を実行する場合を説明する。第1回路28とトランス36と第3回路32との組合せが降圧動作を実行する際には、第1回路28のスイッチング回路46においてスイッチング素子46a、46b、46c、46dが動作してDC−ACコンバータとして機能することによって、メイン電源配線10から供給される直流電力から交流電力へと変換する。そして、変換された交流電圧をトランス36において降圧して、第3回路32の整流回路38がAC−DCコンバータとして機能することによって交流電力から直流電力へと変換する。これによって、メイン電源配線10からサブ電源配線24へ降圧して電力を供給することができる。即ち、この降圧動作により、メインバッテリ4の電力をサブバッテリ22の充電に適した電圧まで降圧して、サブバッテリ22を充電することができる。
Next, the case where the combination of the
次いで、SMR20よりもメインバッテリ4側のメイン電源配線10からSMR20よりもPCU12側のメイン電源配線10へ電力を供給する供給動作を実行する場合を説明する。この供給動作では、第1回路28のスイッチング回路46は、DC−ACコンバータとして機能することによって、メイン電源配線10から供給される直流電力を交流電力へと変換する。そして、変換された交流電圧をトランス36において電圧を変えずに、第2回路30のスイッチング回路34において交流電力から直流電力へと変換する。この場合には、スイッチング回路34は、AC−DCコンバータとして機能する。これによって、SMR20がメイン電源配線10を非導通に維持した状態で、SMR20よりもメインバッテリ4側のメイン電源配線10からSMR20よりもPCU12側のメイン電源配線10へ電圧を変えずに電力を供給することができる。例えば、この供給動作を利用して、SMR20を非導通から導通に切り替える際に、PCU12の平滑コンデンサ14をプリチャージすることができる。メインバッテリ4の電圧と平滑コンデンサ14の電圧を一致させるようにプリチャージすることにより、SMR20が導通に切り換わった直後にメイン電源配線10に大きな突入電流が流れることが防止される。SMR20は、ハイブリッド車2のパワーボタン(始動スイッチ)が押下されてレディ状態になった直後に導通に切り替わる。この供給動作は、レディ状態になった後で、SMR20が導通に切り換わる前に実行され、その後は実行されない。即ち、第2回路30は、SMR20が導通している間では、AC−DCコンバータとして機能しない。
Next, a case where a supply operation for supplying power from the main
図3を参照して、ショートモードの故障が発生した場合について説明する。例えば、ショートモードの故障は、PCU12の平滑コンデンサ14内で巻回されている電極フィルム同士が短絡した場合に生じる。このほか、メイン電源配線10の途中において、正極線10aと負極線10bが短絡した場合でも生じる。ショートモードの故障が発生した場合、平滑コンデンサ14の電圧VLが0V又はそれに近い電圧になる。このような短絡状態においては、メイン電源配線10(正極線10a及び負極線10b)に定格以上の大電流が流れる。そのため、メインバッテリ4とSMR20の間に設けられているヒューズ5a、5bの少なくとも一方が溶断して、ヒューズ5a、5b(SMR20)よりもPCU12側のメイン電源配線10に流れる電流が遮断される。また、ショートモードの故障が発生した場合、PCU12のコンバータ16の正極線10aに接続されている配線が低電位側に短絡し、コンバータ16は機能しなくなる。ショートモードの故障が発生した場合、ECU60は、PCU12のコンバータ16を停止する。
With reference to FIG. 3, a case where a short mode failure has occurred will be described. For example, the short mode failure occurs when the electrode films wound in the smoothing
図3に太線で示すように、第1回路28がSMR20よりもメインバッテリ4側のメイン電源配線10に接続されているので、本実施例の電源システム1は、ヒューズ5a、5bが溶断しても、メインバッテリ4とサブバッテリ22の間の接続ルートが、第1回路28と第3回路32を介して確保される。即ち、本実施例の電源システム1は、上記のショートモードの故障が発生した場合でも、第1回路28をDC−ACコンバータとして機能させ、第3回路32の逆流防止スイッチ41を導通状態にすることにより、サブバッテリ22に適した電圧に降圧されたメインバッテリ4の電力をサブバッテリ22に充電することができる。なお、ショートモードの故障が発生した場合、第2回路30はDC−ACコンバータとしてもAC−DCコンバータとしてもその動作が禁止される。即ち、ショートモードの故障が発生した場合、トランス36とSMR20よりもPCU12側のメイン電源配線10との間は、遮断される。
Since the
図4を参照して、ショートモードの故障が発生した場合に、ECU60が実行する制御について説明する。ショートモードの故障が発生した場合、ハイブリッド車2の走行に支障が生じ得る。図4に示す処理が実行されることにより、ショートモードの故障が発生した場合でも、ハイブリッド車2の走行を継続することが可能となる。図4に示す処理は、例えば、ハイブリッド車2のパワーボタン(始動スイッチ)が押下されてレディ状態に直後から開始され、それ以後、所定周期(例えば、5ミリ秒ごと)で繰り返し実行される。
With reference to FIG. 4, the control executed by the
処理が開始されると、ECU60は、電圧センサ53から入力される検出信号に基づいて、平滑コンデンサ14の電圧VLを取得する(S2)。つまり、メイン電源配線10の正極線10aの電圧VLを得る。続いて、ECU60は、電圧センサ53で検出される平滑コンデンサ14の電圧VLが0Vであるか否かを判断する(S4)。これにより、ECU60は、ショートモードの故障が発生しているか否かを判断する。なお、S4では、電圧VLが0Vに近い電圧値(例えば、1V未満)であるか否かを判断してもよい。完全なショート(デッドショート)ではなく、短絡抵抗値により電圧センサ53が0Vに近い電圧値を検出する場合、いわゆる、レアショートの場合もあり得るからである。
When the process is started, the
平滑コンデンサ14の電圧VLが0Vである場合には(S4;YES)、ショートモードの故障が発生していると判断して、S6に進む。一方、平滑コンデンサ14の電圧VLが0Vでない場合には(S4;NO)、ショートモードの故障が発生していないと判断して、処理を終了する。
If the voltage VL of the smoothing
S6では、ECU60は、第2回路30の動作を禁止する指示を制御回路42に送信する。制御回路42は、当該指示に応じて、第2回路30の動作を禁止する。例えば、第2回路30がDC−ACコンバータとして動作している場合、制御回路42は、第2回路30のスイッチング回路34の各スイッチング素子へのPWM信号の供給を停止する。これにより、その後、第2回路30はDC−ACコンバータとしての動作が禁止される。また、制御回路42は、当該指示に応じて、逆流防止スイッチ31がオンすることを禁止する。これにより、その後、第2回路30はAC−DCコンバータとしての動作も禁止される。即ち、ECU60は、ショートモードの故障が発生した場合、第2回路30をDC−ACコンバータとしてもAC−DCコンバータとしても機能させない。
In S <b> 6, the
S8では、ECU60は、第1回路28と第3回路32の動作を開始する指示を制御回路43に送信する。具体的には、制御回路43は、当該指示に応じて、第1回路28のスイッチング回路46の各スイッチング素子に所定のPWM信号を供給し、かつ、第3回路32の逆流防止スイッチ41をオン状態とする。これにより、ECU60は、第1回路28のDC−ACコンバータを動作させて、第3回路32のAC−DCコンバータを介してSMR20よりもメインバッテリ4側のメイン電源配線10からサブ電源配線24に電力を供給する。即ち、メインバッテリ4の電力が、第1回路28と第3回路32を介して、サブ電源配線24に供給される。
In S <b> 8, the
ここで、上述したように、第2回路30はAC−DCコンバータとして機能していない。即ち、第2コイル36aからSMR20よりもPCU12側のメイン電源配線10に電力が供給不可能な状態となっているので、第1回路28により変換された交流電力は、第1コイル36cと第2コイル36aを介して、メインバッテリ4側のメイン電源配線10へと供給されることは無い。即ち、ショートモードの故障が発生しているメイン電源配線10に電力が供給されることがない。
Here, as described above, the
続いて、S10では、ECU60は、退避走行モードへ移行する処理を実行する。退避走行モードとは、例えば、上記のショートモードの故障などのハイブリッド車2の走行に支障が生じ得る故障が発生した場合に、ハイブリッド車2を安全な場所まで退避させるための走行モードである。例えば、退避走行により、ハイブリッド車2を修理工場まで移動させることが可能となる。
Subsequently, in S10, the
例えば、退避走行モードでは、ECU60は、以下の制御を実行する。ショートモードの故障が発生した場合に、ハイブリッド車2がエンジン61を利用して走行している場合には、ECU60は、エンジン61による走行が継続されるように、エンジン61及び動力分割機構62を制御する。一方、ショートモードの故障が発生した場合に、ハイブリッド車2がエンジン61を利用して走行していない場合には、ECU60は、エンジン61を始動して、エンジン61による走行が可能なように、エンジン61及び動力分割機構62を制御する。この制御により、ショートモードの故障が発生しているメイン電源配線10に電力を供給することなく、エンジン61を利用して、ハイブリッド車2を走行することが可能となる。
For example, in the retreat travel mode, the
S10で、退避走行モードへ移行が完了すると、ECU60は、一連の処理を終了する。
When the transition to the retreat travel mode is completed in S10, the
このような処理によれば、ショートモードの故障が発生した場合でも、退避走行によりハイブリッド車2を走行することが可能となる。また、退避走行を実行している場合でも、パワーステアリング、ヘッドライト、エアコン等の補機26を駆動する場合がある。しかし、ショートモードの故障が発生した場合、PCU12のコンバータ16が停止しているため、補機26にはPCU12から電力が供給されない。従って、補機26は、サブバッテリ22から供給される電力のみで駆動する。そのため、サブバッテリ22に電力が供給されなければ、サブバッテリ22は充電されずに放電を続け、サブバッテリ22の出力電圧は降下する。上述の処理によれば、ショートモードの故障が発生した場合に、サブバッテリ22は、メインバッテリ4から第1回路28と第3回路32を介してサブ電源配線24に供給される電力により充電される。サブバッテリ22は、補機26の駆動に必要な出力に応じて放電するとともにメインバッテリ4の電力により充電されるので、サブバッテリ22の出力電圧が降下することが抑制され得る。
According to such a process, even when a short mode failure occurs, the
実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。第1回路28のスイッチング回路46は、DC−ACコンバータとして機能すればよく、AC−DCコンバータとして機能しなくてもよい。即ち、第1回路28は、少なくとも、DC−ACコンバータを含んでいればよい。また、第2回路30のスイッチング回路34は、AC−DCコンバータとして機能すればよく、DC−ACコンバータとして機能しなくてもよい。即ち、第2回路30は、少なくとも、AC−DCコンバータを含んでいればよい。
Points to be noted regarding the technology described in the embodiments will be described. The switching
また、実施例で説明した技術は、エンジンを備えず走行用のモータだけを備える電気自動車にも適用可能である。この場合、S10の退避走行モードでは、例えば、メインバッテリ4から電力を供給することなく、第1モータ6で発電した電力だけで第2モータ8を駆動して走行するバッテリレス走行により、ハイブリッド車2を走行させてもよい。
Further, the technology described in the embodiments can be applied to an electric vehicle that includes only a traveling motor without an engine. In this case, in the retreat travel mode of S10, for example, the hybrid vehicle is driven by battery-less travel that travels by driving the
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。 Specific examples of the present invention have been described in detail above, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above. The technical elements described in this specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology exemplified in this specification or the drawings can achieve a plurality of objects at the same time, and has technical usefulness by achieving one of the objects.
1 :電源システム
2 :ハイブリッド車
4 :メインバッテリ
10 :メイン電源配線
12 :PCU
14 :平滑コンデンサ
20 :SMR
22 :サブバッテリ
24 :サブ電源配線
26 :補機
28 :第1回路
30 :第2回路
31、41、45 :逆流防止スイッチ
32 :第3回路
36 :トランス
36a :第2コイル
36b :第3コイル
36c :第1コイル
1: Power supply system 2: Hybrid vehicle 4: Main battery 10: Main power supply wiring 12: PCU
14: Smoothing capacitor 20: SMR
22: Sub battery 24: Sub power supply wiring 26: Auxiliary machine 28: First circuit 30:
Claims (1)
前記メインバッテリに接続されているメイン電源配線と、
前記メイン電源配線に接続されている電力制御ユニットと、
前記メインバッテリと前記電力制御ユニットの間で前記メイン電源配線の導通と非導通を切り換えるスイッチと、
前記メインバッテリより低電圧のサブバッテリと、
前記サブバッテリに接続されているサブ電源配線と、
第1コイルと第2コイルと第3コイルを含むトランスと、
前記スイッチよりも前記メインバッテリ側の前記メイン電源配線と前記第1コイルを接続する第1回路と、
前記スイッチよりも前記電力制御ユニット側の前記メイン電源配線と前記第2コイルを接続する第2回路と、
前記サブ電源配線と前記第3コイルを接続する第3回路と、
制御装置を備えており、
前記第1回路がDC−ACコンバータの機能を有し、
前記第2回路がAC−DCコンバータの機能を有し、
前記第3回路がAC−DCコンバータの機能を有し、
前記制御装置は、前記スイッチよりも前記電力制御ユニット側の前記メイン電源配線又は前記電力制御ユニットにショートモードの故障が検出された場合、前記第2回路の前記AC−DCコンバータとして機能させずに、前記第1回路の前記DC−ACコンバータを動作させて前記第3回路の前記AC−DCコンバータを介して前記メインバッテリから前記サブ電源配線に電力を供給する車両用電源システム。
A main battery,
Main power supply wiring connected to the main battery;
A power control unit connected to the main power supply wiring;
A switch that switches between conduction and non-conduction of the main power supply wiring between the main battery and the power control unit;
A sub-battery having a lower voltage than the main battery;
Sub power supply wiring connected to the sub battery;
A transformer including a first coil, a second coil, and a third coil;
A first circuit that connects the main coil and the first coil on the main battery side of the switch;
A second circuit that connects the main coil and the second coil closer to the power control unit than the switch;
A third circuit connecting the sub power supply wiring and the third coil;
Equipped with a control device,
The first circuit has a function of a DC-AC converter;
The second circuit has a function of an AC-DC converter;
The third circuit has an AC-DC converter function;
The control device does not function as the AC-DC converter of the second circuit when a failure in a short mode is detected in the main power supply wiring or the power control unit closer to the power control unit than the switch. A vehicle power supply system that operates the DC-AC converter of the first circuit and supplies electric power from the main battery to the sub power supply wiring via the AC-DC converter of the third circuit.
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CN110651407A (en) * | 2017-05-23 | 2020-01-03 | Ls产电株式会社 | Power conversion device |
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US11139675B2 (en) | 2017-05-19 | 2021-10-05 | Lsis Co., Ltd. | Hybrid energy storage system |
CN110651407A (en) * | 2017-05-23 | 2020-01-03 | Ls产电株式会社 | Power conversion device |
JP2020521427A (en) * | 2017-05-23 | 2020-07-16 | エルエス、エレクトリック、カンパニー、リミテッドLs Electric Co., Ltd. | Power converter |
US11205951B2 (en) | 2017-05-23 | 2021-12-21 | Lsis Co., Ltd. | Power conversion device utilizing a relay unit with multiple relays |
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