JP2019004594A - Power supply unit of vehicle - Google Patents
Power supply unit of vehicle Download PDFInfo
- Publication number
- JP2019004594A JP2019004594A JP2017117011A JP2017117011A JP2019004594A JP 2019004594 A JP2019004594 A JP 2019004594A JP 2017117011 A JP2017117011 A JP 2017117011A JP 2017117011 A JP2017117011 A JP 2017117011A JP 2019004594 A JP2019004594 A JP 2019004594A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- voltage
- power
- capacitor
- inverter
- failure
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
- Y02T90/14—Plug-in electric vehicles
Abstract
Description
本発明は、車両の電源装置に関する。 The present invention relates to a power supply device for a vehicle.
図5は、ハイブリッド自動車や電気自動車等の一般的な電動車両に搭載される従来の電源装置100の構成を示す図である。電源装置100は、直流を出力するバッテリ101と、電圧を変換するDC−DCコンバータ103と、バッテリ101とDC−DCコンバータ103との接続を断続するコンタクタ102と、DC−DCコンバータ103とモータ106との間に設けられたインバータ105と、を備える。またインバータ105とDC−DCコンバータ103との間には、脈流をなだらかにするためにコンデンサ104が設けられる。図5に示すような電源装置100では、モータ106の回生運転時に発生する逆起電力を、インバータ105及びDC−DCコンバータ103を介してバッテリ101に供給し、バッテリ101を充電することが可能となっている。
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a conventional
図6は、上記のような電源装置100の回生動作時に何らかの異常が発生し、コンタクタ102をオープンにした時におけるコンデンサ104の電圧の変化を示す図である。特に図6には、時刻t0においてコンタクタ102又はDC−DCコンバータ103で何らかの不具合が生じたか、又は他の部品の不具合によりコンタクタ102をオープンにしなければならない事象が生じ、バッテリ101とインバータ105との導通が断絶した後、時刻t2においてインバータ105のスイッチング素子をオフにした場合を示す。なおインバータ105に設けられているスイッチング素子をオンからオフにすると瞬間的にサージ電圧が発生するところ、図6では、コンデンサ104の電圧のうちこのサージ電圧によって瞬間的に上昇する分を破線で模式的に示す。
FIG. 6 is a diagram illustrating a change in the voltage of the
図6に示すように、時刻t0において導通が断絶する異常が生じると、モータ106からの逆起電力によってコンデンサ104の電圧は上昇し始める。電源装置の制御装置は、コンデンサ104の電圧を監視しており、時刻t1においてコンデンサ104の電圧が過電圧閾値を超えたことによってこのような異常が生じたと判定できる。また制御装置には演算処理や通信処理等による遅れが存在するため、時刻t1において異常が生じたと判定されてから、その後時刻t2においてインバータ105をオフにするまでには遮断遅れが存在する。このため、時刻t2でインバータ105をオフにする際には、コンデンサ104の電圧は、最大で、過電圧閾値と、遮断遅れの長さに応じた上昇電圧VAと、スイッチング素子のサージ電圧VBとを合せた高さまで上昇する。
As shown in FIG. 6, when an abnormality occurs in which conduction is interrupted at time t <b> 0, the voltage of the
一方、コンデンサ104やその周囲に用いられているスイッチング素子には耐圧が定められている。このためインバータ105をオフにする際のコンデンサ104の電圧は、この耐圧を超えないようにする必要がある。
On the other hand, a withstand voltage is set for the
特許文献1には、スイッチング素子のゲートをオフにした際に発生するサージ電圧を抑制する技術が示されている。特許文献1の技術では、ゲート抵抗を大きくすることによってサージ電圧を抑制している。そこで、上記耐圧を確実に守りきることができるように、特許文献1の技術を上記電源装置100に適用することが考えられる。すなわち、例えば時刻t1において異常が生じたと判定した場合には、インバータ105のスイッチング素子のゲート抵抗を大きなものに切り替えた上で、時刻t2においてインバータ105をオフにすることが考えられる。
Patent Document 1 discloses a technique for suppressing a surge voltage generated when a gate of a switching element is turned off. In the technique of Patent Document 1, the surge voltage is suppressed by increasing the gate resistance. Therefore, it is conceivable to apply the technique of Patent Document 1 to the
このように特許文献1の技術を適用すると、インバータ105をオフにする際に発生するサージ電圧VBを抑制できるので、その分だけコンデンサ104の電圧の瞬間的な上昇を抑制できると考えられる。
As described above, when the technique of Patent Document 1 is applied, the surge voltage VB generated when the
しかしながらインバータ105のスイッチング素子のゲート抵抗を小さなものから大きなものに切り換えるには、その分だけ時間が必要となる。このため、インバータ105をオフにする際のコンデンサ104の電圧は、サージ電圧VBを抑制できたとしても、遮断遅れの長さに応じた電圧の上昇分VAが大きくなってしまい、結局耐圧に近づいてしまうおそれがある。
However, switching the gate resistance of the switching element of the
本発明は、モータの回生運転時にインバータの駆動を停止する際におけるコンデンサの電圧の上昇を抑制できる車両の電源装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a power supply device for a vehicle that can suppress an increase in voltage of a capacitor when stopping driving of an inverter during regenerative operation of a motor.
(1)本発明の車両(例えば、後述の電動車両V)の電源装置(例えば、後述の電源装置1)は、直流電力と交流電力とを変換する電力変換器(例えば、後述のインバータ45)と、前記電力変換器の直流入出力側(例えば、後述の直流入出力端子47p,47n)に接続された電力線(例えば、後述の主正極線MPL及び主負極線MNL)と、前記電力線に第1回路(例えば、後述の低電圧回路20又は高電圧回路10)を介して接続された第1蓄電器(例えば、後述の低圧バッテリBL又は高圧バッテリBH)と、前記電力線に第2回路(例えば、後述の高電圧回路10又は低電圧回路20)を介して接続された第2蓄電器(例えば、後述の高圧バッテリBH又は低圧バッテリBL)と、前記電力線のうち前記第1及び第2回路の接続点よりも前記直流入出力側に接続されたコンデンサ(例えば、後述の平滑コンデンサC2)と、を備え、前記電力変換器の交流入出力側(例えば、後述の交流入出力端子46)に接続された電動機(例えば、後述の走行モータM)の回生運転時には、前記電力変換器を介して前記第1蓄電器に回生電力が供給される。前記電源装置は、前記第2回路に設けられ、オンになると前記コンデンサから前記第2蓄電器への電流の流れを許容しオフになると当該電流の流れを遮断する第2スイッチ(例えば、後述のコンタクタ23,24又はコンタクタ11,12)と、通常時には前記第2スイッチをオンにする制御装置(例えば、後述のECU60)と、前記第1蓄電器と前記電力変換器との間で電流が遮断される故障が発生したか否かを判定する故障判定手段(例えば、後述のECU60及び後述の図3のS1の処理の実行に係る手段等)と、を備え、前記制御装置は、前記回生運転時に前記故障が発生したと判定された場合には、前記第2スイッチをオンの状態で維持した後、前記電力変換器の駆動を停止することを特徴とする。
(1) A power supply device (for example, a power supply device 1 to be described later) of a vehicle (for example, an electric vehicle V to be described later) of the present invention is a power converter (for example, an
(2)この場合、前記第1回路には、オンになると前記電力変換器から前記第1蓄電器への電流の流れを許容しオフになると当該電流の流れを遮断する第1スイッチ(例えば、後述のコンタクタ11,12又はコンタクタ23,24)が設けられ、前記制御装置は、前記通常時には前記第1スイッチをオンにし、前記故障は、前記第1スイッチがオフの状態で維持されオンに切り替わらなくなる事象であることが好ましい。
(2) In this case, the first circuit has a first switch (for example, described later) that allows a current flow from the power converter to the first capacitor when turned on and cuts off the current flow when turned off.
(3)この場合、前記第1回路(例えば、後述の低電圧回路20)は電圧を変換する電圧変換器(例えば、後述のVCU30)を介して前記電力線に接続され、前記第2回路(例えば、後述の高電圧回路10)は前記電力線のうち前記電圧変換器の接続点と前記コンデンサとの間に接続され、前記制御装置は、前記回生運転時には前記電圧変換器を駆動し、当該電圧変換器を介して前記第1蓄電器に前記回生電力を供給し、前記故障は、前記電圧変換器において前記直流入出力側から前記第1蓄電器への電流の流れが遮断される事象であることが好ましい。
(3) In this case, the first circuit (for example, a
(4)この場合、前記電源装置は、前記電力変換器に含まれる複数のスイッチング素子(例えば、後述のスイッチング素子UH,UL,VH,VL,WH,WL)の入力端子に接続される抵抗素子の抵抗を変化させる抵抗変化手段(例えば、後述のゲート抵抗切替回路55)をさらに備え、前記制御装置は、前記回生運転時に前記故障が発生したと判定された場合には、前記第2スイッチをオンの状態で維持しながら前記抵抗変化手段によって前記抵抗を上昇させた後、前記電力変換器の駆動を停止することが好ましい。
(4) In this case, the power supply device is a resistance element connected to input terminals of a plurality of switching elements (for example, switching elements UH, UL, VH, VL, WH, WL described later) included in the power converter. Resistance changing means (for example, a gate
(5)この場合、前記制御装置は、前記電力変換器の駆動を停止した後に前記第2スイッチをオフにすることが好ましい。 (5) In this case, it is preferable that the control device turns off the second switch after stopping the driving of the power converter.
(1)本発明では、電力変換器に接続された電力線に対し、第1回路を介して第1蓄電器と、第2回路を介して第2蓄電器と、を接続する。また電力線のうち第1及び第2回路の接続点よりも電力変換器側にはコンデンサを接続し、第2回路には、通常時にはオンにされコンデンサから第2蓄電器への電流の流れを許容する第2スイッチを設ける。そして制御装置は、電動機の回生運転時に、第1蓄電器と電力変換器との間で電流が遮断される故障が発生したと判定された場合には、直ちに電力変換器の駆動を停止せずに、第2スイッチをオンの状態で維持した後、電力変換器の駆動を停止する。本発明では、上述のように電力変換器の直流入出力側には電力線を介して第1蓄電器と第2蓄電器とが接続されている。このため、第1蓄電器と電力変換器との間で電流が遮断される故障が発生したとしても、第2スイッチをオンの状態で維持することにより、電力変換器からの電流は第2スイッチを介して第2蓄電器に供給されるため、コンデンサの電圧の上昇速度を、図5を参照して説明した電源装置100における上昇速度よりも緩やかにできる。したがって本発明によれば、故障が発生したと判定されてからもなお第2スイッチをオンの状態で維持し、電力変換器から第2蓄電器へ電流を流すことにより、コンデンサの電圧の上昇を抑制しながら、故障が発生したと判定されてから電力変換器の駆動を停止するまでの時間を長く確保することができる。またこのように電力変換器の駆動を停止する際におけるコンデンサの電圧の上昇を抑制することにより、コンデンサやその周囲の素子を過電圧から保護することができる。また本発明によれば、故障判定から電力変換器の駆動停止までの時間を長く確保することにより、この時間を利用して、例えば電力変換器の駆動を停止した時に発生するサージ電圧の上昇を抑制するための制御を実行することもできる。
(1) In this invention, with respect to the power line connected to the power converter, a 1st electrical storage device is connected via a 1st circuit, and a 2nd electrical storage device is connected via a 2nd circuit. Further, a capacitor is connected to the power converter side of the power line from the connection point of the first and second circuits, and the second circuit is normally turned on to allow a current flow from the capacitor to the second capacitor. A second switch is provided. And when it determines with the control apparatus having generate | occur | produced the failure from which an electric current is interrupted | blocked between a 1st electrical storage device and a power converter at the time of the regenerative operation of an electric motor, without stopping a drive of a power converter immediately. After the second switch is kept on, the driving of the power converter is stopped. In the present invention, as described above, the first capacitor and the second capacitor are connected to the DC input / output side of the power converter via the power line. For this reason, even if a failure occurs in which the current is interrupted between the first capacitor and the power converter, the current from the power converter can be controlled by maintaining the second switch in the ON state. Therefore, the rising speed of the capacitor voltage can be made slower than the rising speed in the
(2)本発明の故障判定手段は、第1回路に設けられる第1スイッチがオフの状態で維持されオンに切り替わらなくなる事象を判定対象の故障とする。よって本発明の電源装置によれば、第1スイッチがオフの状態で維持される故障が生じた場合には、故障判定手段は、故障が発生したことを判定し、制御装置は、これに応じて第2スイッチをオンの状態で維持し、第2蓄電器への電流を流しながら電力変換器の駆動を停止する。これにより、第1スイッチがオフの状態で維持される故障が生じた場合であっても、コンデンサの電圧の上昇を抑制しながら適切なタイミングで電力変換器の駆動を停止できる。 (2) The failure determination means of the present invention sets a failure to be determined as an event in which the first switch provided in the first circuit is maintained in an off state and does not switch on. Therefore, according to the power supply device of the present invention, when a failure occurs in which the first switch is kept off, the failure determination means determines that a failure has occurred, and the control device responds accordingly. Then, the second switch is maintained in the ON state, and the driving of the power converter is stopped while the current to the second capacitor is supplied. As a result, even when a failure that occurs while the first switch is off occurs, the driving of the power converter can be stopped at an appropriate timing while suppressing an increase in the voltage of the capacitor.
(3)本発明の故障判定手段は、第1蓄電器とコンデンサとの間に設けられる電圧変換器において入出力端子から第1蓄電器への電流の流れが遮断される事象を判定対象の故障とする。よって本発明の電源装置によれば、電圧変換器において電流が遮断される故障が生じた場合には、故障判定手段は、故障が発生したことを判定し、制御装置は、これに応じて第2スイッチをオンの状態に維持し、第2蓄電器へ電流を流しながら電力変換器の駆動を停止する。これにより、電圧変換器に故障が生じた場合であっても、コンデンサの電圧の上昇を抑制しながら適切なタイミングで電力変換器の駆動を停止できる。 (3) The failure determination means of the present invention sets an event in which the current flow from the input / output terminal to the first capacitor is interrupted as a failure to be determined in the voltage converter provided between the first capacitor and the capacitor. . Therefore, according to the power supply device of the present invention, when a failure that interrupts the current occurs in the voltage converter, the failure determination means determines that a failure has occurred, and the control device responds accordingly. 2 The switch is kept on, and the drive of the power converter is stopped while the current flows to the second capacitor. Thereby, even if it is a case where a failure arises in a voltage converter, the drive of a power converter can be stopped at a suitable timing, suppressing the raise of the voltage of a capacitor | condenser.
(4)本発明の電源装置では、回生運転時に故障が発生したと判定された場合には、第2スイッチをオンの状態で維持しながら電力変換器に含まれる複数のスイッチング素子の入力端子に接続される抵抗素子の抵抗を上昇させた後、電力変換器の駆動を停止する。これにより本発明の電源装置では、故障が発生したと判定されてから電力変換器の駆動を停止するまでの間におけるコンデンサの電圧の上昇を抑制しながら、電力変換器の駆動を停止する際におけるサージ電圧を抑制できるので、電力変換器の駆動を停止する際のコンデンサの電圧の上昇をさらに抑制できる。よって本発明によれば、電源装置に用いられるコンデンサやスイッチング素子等として、従来よりも耐圧の低いものを利用できる場合がある。 (4) In the power supply device of the present invention, when it is determined that a failure has occurred during the regenerative operation, the input terminals of the plurality of switching elements included in the power converter are maintained while maintaining the second switch on. After increasing the resistance of the connected resistance element, the drive of the power converter is stopped. Thereby, in the power supply device of the present invention, when the drive of the power converter is stopped while suppressing the increase in the voltage of the capacitor from the time when it is determined that a failure has occurred until the drive of the power converter is stopped. Since the surge voltage can be suppressed, it is possible to further suppress an increase in the voltage of the capacitor when the drive of the power converter is stopped. Therefore, according to the present invention, there may be a case where a capacitor, a switching element, or the like used in the power supply apparatus can be used that has a lower withstand voltage than conventional ones.
(5)本発明の電源装置では、回生運転時に故障が発生したと判定された場合には、第2スイッチをオンの状態で維持し、電力変換器の駆動を停止した後、第2スイッチをオフの状態にする。多くの場合、上記のような故障の発生時には、過電流から第2蓄電器を保護するため、直ちに電力変換器から第2蓄電器を切り離すべく第2スイッチがオフにされる。これに対し本発明の電源装置では、故障が発生したと判定された場合には、直ちに第2スイッチをオフにはせずに、電力変換器の駆動を停止した後、第2スイッチをオフにする。換言すれば、少なくとも電力変換器の駆動を停止するまで第2スイッチをオンの状態で維持する。これにより本発明では、電力変換器の駆動を停止する際におけるコンデンサの電圧の上昇を抑制でき、コンデンサやその周囲の素子を過電圧から保護することができる。 (5) In the power supply device of the present invention, when it is determined that a failure has occurred during the regenerative operation, the second switch is maintained in the ON state, the drive of the power converter is stopped, and then the second switch is Turn off. In many cases, when the above failure occurs, the second switch is turned off immediately to disconnect the second capacitor from the power converter in order to protect the second capacitor from overcurrent. In contrast, in the power supply device of the present invention, when it is determined that a failure has occurred, the second switch is turned off after the power converter is stopped without immediately turning off the second switch. To do. In other words, the second switch is kept on until at least driving of the power converter is stopped. Thereby, in this invention, the raise of the voltage of a capacitor | condenser at the time of stopping the drive of a power converter can be suppressed, and a capacitor | condenser and its surrounding element can be protected from an overvoltage.
以下、本発明の第1実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図1は、本実施形態に係る電源装置1を搭載する電動車両V(以下、単に「車両」という)の構成を示す図である。
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an electric vehicle V (hereinafter simply referred to as “vehicle”) equipped with a power supply device 1 according to the present embodiment.
車両Vは、その駆動輪(図示せず)と機械的に連結された走行モータMと、この走行モータMに電力を供給する電源装置1と、を備える。走行モータMは、例えば、三相交流モータである。 The vehicle V includes a travel motor M that is mechanically connected to drive wheels (not shown), and a power supply device 1 that supplies power to the travel motor M. The traveling motor M is, for example, a three-phase AC motor.
電源装置1は、高圧バッテリBHが設けられた高電圧回路10と、低圧バッテリBLが設けられた低電圧回路20と、電圧変換器30(以下、「VCU(Voltage Control Unit)30」との略称を用いる)と、パワードライブユニット40(以下、「PDU(Power Drive Unit)40との略称を用いる」)と、VCU30とPDU40とを接続する主正極線MPL及び主負極線MNLと、VCU30及びPDU40に設けられる複数のスイッチング素子を駆動するゲートドライブ回路50と、電流センサCSと、これらを制御する電子制御モジュールであるECU60と、を備える。
The power supply device 1 is an abbreviation of a
高電圧回路10は、高圧バッテリBHの正極と主正極線MPLとを接続する正極線PLHと、高圧バッテリBHの負極と主負極線MNLとを接続する負極線NLHと、正極線PLHに設けられた正極コンタクタ11と、負極線NLHに設けられた負極コンタクタ12と、を含む。なおこの高電圧回路10には、高圧バッテリBHや低圧バッテリBLの外部充電を行う際に、図示しない外部充電器が接続される外部接続端子が設けられる。
The
高圧バッテリBHは、化学エネルギを電気エネルギに変換する放電と、及び電気エネルギを化学エネルギに変換する充電との両方が可能な二次電池である。以下では、この高圧バッテリBHとして、電極間をリチウムイオンが移動することで充放電を行う所謂リチウムイオン蓄電池を用いた場合について説明するが、本発明はこれに限らない。高圧バッテリBHの両極に接続された正極線PLH及び負極線NLHは、それぞれ主正極線MPL及び主負極線MNLのうち、後述のVCU30の接続点と後述の平滑コンデンサC2との間に接続される。
The high-voltage battery BH is a secondary battery capable of both discharging for converting chemical energy into electric energy and charging for converting electric energy into chemical energy. Hereinafter, as the high-voltage battery BH, a case where a so-called lithium ion storage battery that performs charging and discharging by moving lithium ions between electrodes will be described, but the present invention is not limited to this. The positive line PLH and the negative line NLH connected to both poles of the high-voltage battery BH are connected between a connection point of a
コンタクタ11,12は、外部からの指令信号が入力されていない状態ではオフになり、高圧バッテリBHとPDU40との間の電流の流れを遮断し、指令信号が入力されている状態ではオンになり、高圧バッテリBHとPDU40との間の電流の流れを許容するノーマルオープン型である。これらコンタクタ11,12は、ECU60から送信される指令信号に応じて開閉する。なお負極コンタクタ12は、コンデンサへの突入電流を緩和するためのプリチャージ抵抗を有するプリチャージコンタクタとなっている。なおこれらコンタクタ11,12は、通常時、すなわち高圧バッテリBHの放電時又は充電時であって後述の電流遮断故障の発生時以外では、ECU60によってオンにされる。
The
低電圧回路20は、低圧バッテリBLの正極とVCU30の低圧側正極端子31とを接続する正極線PLLと、低圧バッテリBLの負極とVCU30の低圧側負極端子32とを接続する負極線NLLと、正極線PLLに設けられた正極コンタクタ23と、負極線NLLに設けられた負極コンタクタ24と、正極線PLL及び負極線NLLのうちコンタクタ23,24よりもVCU30側に接続された車両用補機22と、を含む。なおこの低電圧回路20には、高圧バッテリBHや低圧バッテリBLの外部充電を行う際に、図示しない外部充電器が接続される外部接続端子が設けられる。
The
低圧バッテリBLは、化学エネルギを電気エネルギに変換する放電と、及び電気エネルギを化学エネルギに変換する充電との両方が可能な二次電池である。以下では、この高圧バッテリBHとして、電極間をリチウムイオンが移動することで充放電を行う所謂リチウムイオン蓄電池を用いた場合について説明するが、本発明はこれに限らない。なお以下では、低圧バッテリBLとして、その満充電時電圧は高圧バッテリBHの満充電時電圧よりも低いものを用いた場合について説明するが、本発明はこれに限るものではない。低圧バッテリBLの両極に接続された正極線PLL及び負極線NLLは、それぞれ後述のVCU30を介して主正極線MPL及び主負極線MNLに接続される。
The low-voltage battery BL is a secondary battery capable of both discharging for converting chemical energy into electric energy and charging for converting electric energy into chemical energy. Hereinafter, as the high-voltage battery BH, a case where a so-called lithium ion storage battery that performs charging and discharging by moving lithium ions between electrodes will be described, but the present invention is not limited to this. In the following, a case where the low-voltage battery BL has a full-charge voltage lower than the full-charge voltage of the high-voltage battery BH will be described, but the present invention is not limited to this. The positive electrode line PLL and the negative electrode line NLL connected to both electrodes of the low voltage battery BL are connected to the main positive electrode line MPL and the main negative electrode line MNL via the
また高圧バッテリBHと低圧バッテリBLとでは、満充電時電圧の他、以下のような相違がある。高圧バッテリBHは、低圧バッテリBLよりも出力重量密度は低いが、エネルギ重量密度は高い。すなわち、高圧バッテリBHはエネルギ重量密度の点で低圧バッテリBLよりも優れ、低圧バッテリBLは出力重量密度の点で低圧バッテリBLよりも優れる。なお、エネルギ重量密度とは、単位重量あたりの電力量[Wh/kg]であり、出力重量密度とは、単位重量あたりの電力[W/kg]である。したがって、エネルギ重量密度が優れている高圧バッテリBHは、高容量を主目的とした蓄電器であり、出力重量密度が優れている低圧バッテリBLは、高出力を主目的とした蓄電器である。 The high voltage battery BH and the low voltage battery BL have the following differences in addition to the full charge voltage. The high-voltage battery BH has a lower output weight density than the low-voltage battery BL, but has a higher energy weight density. That is, the high voltage battery BH is superior to the low voltage battery BL in terms of energy weight density, and the low voltage battery BL is superior to the low voltage battery BL in terms of output weight density. The energy weight density is the amount of power per unit weight [Wh / kg], and the output weight density is the power per unit weight [W / kg]. Therefore, the high voltage battery BH having an excellent energy weight density is a capacitor mainly intended for high capacity, and the low voltage battery BL having an excellent output weight density is a capacitor mainly intended for high output.
コンタクタ23,24は、外部からの指令信号が入力されていない状態ではオフになり、低圧バッテリBLとPDU40との間の電流の流れを遮断し、指令信号が入力されている状態ではオンになり、低圧バッテリBLとPDU40との間の電流の流れを許容するノーマルオープン型である。これらコンタクタ23,24は、ECU60から送信される指令信号に応じて開閉する。なお負極コンタクタ24は、コンデンサへの突入電流を緩和するためのプリチャージ抵抗を有するプリチャージコンタクタとなっている。またこれらコンタクタ23,24は、通常時、すなわち低圧バッテリBLの放電時又は充電時であって後述の電流遮断故障の発生時以外の時には、ECU60によってオンにされる。
The
車両用補機22は、バッテリヒータ、エアコンインバータ、及びDC−DCコンバータ等の複数の補機類と、これら補機類を駆動するための電源となる補機バッテリ(例えば、鉛バッテリ)と、等によって構成される。 The vehicle auxiliary machine 22 includes a plurality of auxiliary machines such as a battery heater, an air conditioner inverter, and a DC-DC converter, and an auxiliary battery (for example, a lead battery) serving as a power source for driving these auxiliary machines. Composed of etc.
VCU30は、高電圧回路10と低電圧回路20との間に設けられる。VCU30の低圧側正極端子31及び低圧側負極端子32は、それぞれ上述のように低電圧回路20の正極線PLL及び負極線NLLに接続される。VCU30の高圧側正極端子33及び高圧側負極端子34は、それぞれ主正極線MPL及び主負極線MNLを介して高電圧回路10の正極線PLH及び負極線NLHに接続される。
The
VCU30は、リアクトルLと、平滑コンデンサC1と、ハイアーム素子3Hと、ローアーム素子3Lと、負母線35と、を組み合わせて構成される双方向DC−DCコンバータである。
負母線35は、低圧側負極端子32と高圧側負極端子34とを接続する配線である。平滑コンデンサC1は、その一端側が低圧側正極端子31に接続され、その他端側が負母線35に接続される。リアクトルLは、その一端側が低圧側正極端子31に接続され、その他端側がハイアーム素子3Hとローアーム素子3Lとの接続ノードに接続される。
The
ハイアーム素子3Hは、ハイアームスイッチング素子36と、このハイアームスイッチング素子36に並列に接続されたダイオード37とを備える。ローアーム素子3Lは、ローアームスイッチング素子38と、このローアームスイッチング素子38に並列に接続されたダイオード39とを備える。これらスイッチング素子36,38は、高圧側正極端子33と負母線35との間に直列に接続される。ハイアームスイッチング素子36のコレクタは高圧側正極端子33に接続される。ローアームスイッチング素子38のエミッタは負母線35に接続される。ダイオード37の順方向は、リアクトルLから高圧側正極端子33へ向かう向きである。ダイオード39の順方向は、負母線35からリアクトルLへ向かう向きである。なお、これらスイッチング素子36,38には、それぞれIGBTやMOSFET等の既知のパワースイッチング素子が用いられる。
The high arm element 3 </ b> H includes a high
ハイアームスイッチング素子36及びローアームスイッチング素子38は、それぞれECU60からの制御信号に基づいてゲートドライブ回路50によって生成されるゲート駆動信号によってオン又はオフにされる。
The high
以上のように構成されたVCU30によれば、ゲートドライブ回路50から所定のタイミングで生成したゲート駆動信号でスイッチング素子36,38のオン/オフを制御することにより、昇圧機能と降圧機能を発揮する。
According to the
昇圧機能とは、低圧側の端子間31,32に印加される電圧を昇圧して高圧側の端子間33,34に出力する機能をいい、これにより低電圧回路20から高電圧回路10及びPDU40へ電流が流れる。走行モータMの力行運転時には、ECU60は、ゲートドライブ回路50を介してVCU30に昇圧動作を実行させることにより、低圧バッテリBLからPDU40へ直流電力を供給する。
The step-up function refers to a function of stepping up a voltage applied to the low-
また降圧機能とは、高圧側の端子間33,34に印加される電圧を降圧して低圧側の端子31,32に出力する機能をいい、これにより高電圧回路10及びPDU40から低電圧回路20へ電流が流れる。走行モータMの回生運転時には、ECU60は、ゲートドライブ回路50を介してVCU30に降圧動作を実行させることにより、PDU40から低圧バッテリBLへ直流電力を供給する。
The step-down function refers to a function of stepping down the voltage applied to the high-
PDU40は、電力変換器としてのインバータ45と、平滑コンデンサC2と、電圧センサ49と、を備える。
The
インバータ45は、U相、V相、及びW相の交流入出力端子46と、正極直流入出力端子47p及び負極直流入出力端子47n(以下、これらをまとめて「直流入出力端子47p,47n」ともいう)との間で直流電力と交流電力とを変換する。交流が入力又は出力される交流入出力端子46には、走行モータMのU相、V相、W相の各コイルが接続される。また直流が入力又は出力される直流入出力端子47p,47nにはそれぞれ主正極線MPL及び主負極線MNLが接続される。インバータ45は、例えば、複数のスイッチング素子(例えば、IGBT)をブリッジ接続して構成されるブリッジ回路を備えた、パルス幅変調によるPWMインバータである。
The
インバータ45は、走行モータMのU相に接続されたハイ側U相スイッチング素子UH及びロー側U相スイッチング素子ULと、走行モータMのV相に接続されたハイ側V相スイッチング素子VH及びロー側V相スイッチング素子VLと、走行モータMのW相に接続されたハイ側W相スイッチング素子WH及びロー側W相スイッチング素子WLと、を相毎にブリッジ接続して構成されるブリッジ回路を備える。電流センサCSは、走行モータMの各相の電流を検出し、検出値に応じた信号をECU60へ送信する。
The
走行モータMの力行運転時には、ECU60は、ゲートドライブ回路50を介してインバータ45の各スイッチング素子のオン/オフを制御することにより、高圧バッテリBHから又はVCU30を介して低圧バッテリBLから直流入出力端子47p,47nに供給される直流電力を3相の交流電力に変換し、この交流電力を交流入出力端子46に接続された走行モータMに供給する。
During the power running operation of the traveling motor M, the
走行モータMの回生運転時には、ECU60は、ゲートドライブ回路50を介してインバータ45の各スイッチング素子のオン/オフを制御することにより、走行モータMから交流入出力端子46に供給される3相の交流電力を直流電力に変換し、この直流電力を、直流入出力端子47p,47nから高圧バッテリBHへ、及び直流入出力端子47p,47nからVCU30を介して低圧バッテリBLへ供給し、これらバッテリBH,BLを充電する。
During the regenerative operation of the traveling motor M, the
また後に図3を参照して説明するように、ECU60は、走行モータMの回生運転時にはフェールセーフ処理を実行しており、直流入出力端子47p,47nから高圧バッテリBH又は低圧バッテリBLへの電流の流れが遮断される故障が生じた場合には、平滑コンデンサC2やスイッチング素子UH,UL,VH,VL,WH,WL等を過電圧から保護すべく適切なタイミングでインバータ45の駆動を停止する。
Further, as will be described later with reference to FIG. 3, the
平滑コンデンサC2は、主正極線MPL及び主負極線MNLの間に接続される。より具体的には、平滑コンデンサC2は、主正極線MPL及び主負極線MNLのうち、高電圧回路10及びVCU30の接続点よりも直流入出力端子47p,47n側に接続される。
The smoothing capacitor C2 is connected between the main positive line MPL and the main negative line MNL. More specifically, the smoothing capacitor C2 is connected to the DC input /
電圧センサ49は、主正極線MPLと主負極線MNLとの間の電圧、すなわち平滑コンデンサC2の電圧に応じた電圧検出信号V2をゲートドライブ回路50及びECU60に送信する。
The
図2は、ゲートドライブ回路50の構成を示す回路図である。ゲートドライブ回路50は、ECU60からの指令信号に応じてインバータ45の各スイッチング素子に対するゲート駆動信号を生成するドライバ回路52と、ドライバ回路52と各スイッチング素子のゲートとを接続する複数のゲート配線54と、を備える。なお図2には、ゲートドライブ回路50のうち、ハイ側U相スイッチング素子UHとの接続に係る部分のみを図示する。
FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration of the
ゲート配線54には、スイッチング素子UHのゲート端子に接続される抵抗素子の抵抗(所謂、ゲート抵抗)を変更可能なゲート抵抗切替回路55が設けられている。ゲート抵抗切替回路55は、互いに並列に接続された抵抗素子R1,R2と、切替スイッチSWと、を備える。切替スイッチSWは、ECU60からのゲート抵抗切替信号に応じてオン又はオフになる。したがって切替スイッチSWがオンになった状態では、切替スイッチSWがオフになった状態よりもゲート抵抗が小さい。
The
ECU60は、通常時、すなわち高圧バッテリBHの放電時又は充電時であって後述の電流遮断故障の発生時以外では、スイッチング素子UHにおけるスイッチング損失が抑制されるように、切替スイッチSWをオンにし、ゲート抵抗を相対的に小さくする。
The
またECU60は、後に図3を参照して説明するように、電流遮断故障が発生したと判定した場合には、スイッチング素子UHのゲートをオンからオフにした際に発生するサージ電圧が抑制されるように、切替スイッチSWをオフにし、ゲート抵抗を相対的に大きくする。
Further, as will be described later with reference to FIG. 3, when the
なお、図示及び詳細な説明を省略するが、ゲートドライブ回路50には、インバータ45を構成する他のスイッチング素子UL,VH,VL,WH,WLとドライバ回路52との間にも、上記ゲート抵抗切替回路55と同様の構成のゲート抵抗切替回路が設けられており、各スイッチング素子UL,VH,VL,WH,WLのゲート抵抗もECU60からのゲート抵抗切替信号に応じて変更可能となっている。
Although illustration and detailed description are omitted, the
次に、ECU60による回生運転時のフェールセーフ処理の詳細について説明する。
図3は、フェールセーフ処理の具体的な手順を示すフローチャートである。図3のフェールセーフ処理は、高電圧回路10のコンタクタ11,12並びに低電圧回路20のコンタクタ23,24が何れもオンにされた状態でありかつ走行モータMの回生運転時に、ECU60において所定の周期で繰り返し実行される。
Next, details of the fail-safe process during regenerative operation by the
FIG. 3 is a flowchart showing a specific procedure of fail-safe processing. In the fail-safe process of FIG. 3, the
S1では、ECU60は、インバータ45と高圧バッテリBH又は低圧バッテリBLとの間で電流が遮断される故障(以下、「電流遮断故障」という)が生じたか否かを判定する。この電流遮断故障とは、より具体的には、回生運転時に、高圧バッテリBHのコンタクタ11,12の何れか又は低圧バッテリBLのコンタクタ23,24の何れかが、オフの状態で維持されオンに切り替わらなくなる事象(以下、「コンタクタのオープンフェール」ともいう)や、回生運転時に、VCU30のハイアームスイッチング素子36がオフの状態で維持されオンに切り替わらなくなり、VCU30においてインバータ45から低圧バッテリBLへの電流が遮断される事象(以下、「VCUのオープンフェール」ともいう)等を含む。
In S <b> 1, the
ここで、コンタクタのオープンフェールが生じたか否かは、例えば、対象とするコンタクタを流れる電流を用いることにより、ECU60において判定することができる。またVCU30のオープンフェールが生じたか否かは、例えば、VCU30のハイアームスイッチング素子36が故障した場合に故障検知回路(図示せず)から送信されるフェール信号や、ECU60とVCU30との間の通信等を用いることにより、ECU60において判定することができる。
Here, whether or not an open failure of the contactor has occurred can be determined in the
ECU60は、S1の判別がNOである場合には電流遮断故障は生じていないと判断し、このフェールセーフ処理を直ちに終了し、所定周期後再度S1から開始する。またECU60は、S1の判別がYESである場合には電流遮断故障が発生したと判断し、S2に移る。
If the determination in S1 is NO, the
S2では、ECU60は、ゲートドライブ回路50における、各スイッチング素子UH,UL,VH,VL,WH,WLのゲート抵抗切替回路の切替スイッチをオンからオフに切り替えることにより、各スイッチング素子UH,UL,VH,VL,WH,WLのゲート抵抗を上昇させる。
In S <b> 2, the
S2においてゲート抵抗の切り換えが完了した後、S3では、ECU60は、インバータ45の駆動を停止する。すなわち、S3では、ECU60は、インバータ45を構成する複数のスイッチング素子UH,UL,VH,VL,WH,WLの全てのゲートをオフにする。
After the switching of the gate resistance is completed in S2, the
S3においてインバータ45の駆動を停止した後、S4では、ECU60は、高圧バッテリBH側のコンタクタ11,12及び低圧バッテリBL側のコンタクタ23,24のうち、現時点でオンになっているものを全てオフにし、図3のフェールセーフ処理を終了する。
After stopping the drive of the
図4は、以上のようなフェールセーフ処理における平滑コンデンサC2の電圧の変化の一例を示すタイムチャートである。図4には、回生運転時にコンタクタ11,12,23,24を全てオンにしながらインバータ45からの回生電力によって高圧バッテリBH及び低圧バッテリBLを充電している間において、時刻t10よりもやや手前の時刻において電流遮断故障(より具体的には、例えば、低圧バッテリBLのコンタクタ23が故障してオフの状態となり、インバータ45から低圧バッテリBLへの充電電流が遮断される故障)が生じた場合を示す。なお図4には、コンデンサ電圧のうち、インバータ45のスイッチング素子をオフにした際に発生するサージ電圧によって瞬間的に上昇する分を破線で示す。
FIG. 4 is a time chart showing an example of a change in the voltage of the smoothing capacitor C2 in the fail-safe process as described above. In FIG. 4, while the high voltage battery BH and the low voltage battery BL are being charged by the regenerative electric power from the
このように回生運転時にインバータ45から低圧バッテリBLへの充電電流が遮断されると、平滑コンデンサC2には余剰となった電荷が蓄電され得る。しかしながら本実施形態に係る電源装置1では、このような電流遮断故障が生じることにより、インバータ45から低圧バッテリBLへの充電電流が遮断された場合であっても、インバータ45は高圧バッテリBHと接続されている。このため図4に示すように、電流遮断故障が発生した後であっても、故障していない方のバッテリのコンタクタ(図4の例では、高圧バッテリBHのコンタクタ11,12)がオンに維持されている限り、コンデンサ電圧は、図6に示す従来の電源装置100におけるコンデンサ電圧と異なり、ほとんど上昇しない。
As described above, when the charging current from the
時刻t11では、ECU60は、フェール信号が発生したことに応じて、電流遮断故障が発生したと判定する(図3のS1参照)。また時刻t11以降、ECU60は、現時点でオンになっているコンタクタ(図4の例では、高圧バッテリBHのコンタクタ11,12及び低圧バッテリBLのコンタクタ24)をオンの状態で維持しながら、ゲートドライブ回路50における各スイッチング素子UH,HL,VH,VL,WH,WLに対するゲート抵抗を上昇させる処理を開始する(図3のS2参照)。なお、時刻t11でECU60においてゲート抵抗を上昇させる処理を開始してから、時刻t12で実際にゲート抵抗が高いものに切り替わるまでにかかる時間であるゲート抵抗変更時間は、具体的には、例えば数十[msec]程度である。
At time t11, the
時刻t12でゲート抵抗が高いものに切り替わった後、時刻t13では、ECU60は、現時点でオンになっているコンタクタ(図4の例では、高圧バッテリBHのコンタクタ11,12及び低圧バッテリBLのコンタクタ24)をオンの状態で維持しながら、インバータ45の駆動を停止する(図3のS3参照)。なお、時刻t11で電流遮断故障が発生したと判定してから、時刻t13でインバータ45の駆動を停止するまでにかかる時間であるゲートオフ時間は、上記ゲート抵抗変更時間よりも長い時間であり、具体的には、例えば100[msec]程度である。
After switching to one having a high gate resistance at time t12, at time t13, the
ここで時刻t11において電流遮断故障が発生したと判定してから時刻t13においてインバータ45の駆動を停止するまで、時刻t11でオンになっているコンタクタは全てオンの状態が維持される。このため、電源装置1によれば、時刻t11においてフェール信号が発生してから時刻t13においてインバータ45の駆動を停止するまでの間におけるコンデンサ電圧の上昇(図4中、Va)を抑制できる。
Here, all contactors that are turned on at time t11 are kept on until it is determined that a current interruption failure has occurred at time t11 until the drive of
また時刻t13においてインバータ45の駆動を停止すると、破線5aで示すようなサージ電圧が発生することによって、コンデンサ電圧が瞬間的に上昇する。しかしながら本実施形態では、時刻t13においてインバータ45の駆動を停止する前の時刻t12において既にゲート抵抗が上昇されている。このため、時刻t13においてインバータ45の駆動を停止する際に発生するサージ電圧(破線5a参照)は、ゲート抵抗を上昇させる前の時点でインバータ45のスイッチング制御によって発生するサージ電圧(破線5b参照)よりも小さい。よって電源装置1によれば、時刻t13においてインバータ45の駆動を停止した際に発生するサージ電圧による上昇分Vbも抑制できる。以上により電源装置1によれば、インバータ45の駆動を停止させる際におけるコンデンサ電圧の最大値(フェール信号発生時の電圧V0と上記Va及びVbとを合わせたもの)を、平滑コンデンサC2やインバータ45に用いられているスイッチング素子の耐圧より低くすることができる。
Further, when the drive of the
時刻t13でインバータ45の駆動を停止した後、時刻t14では、ECU60は、現時点でオンになっているコンタクタ(図4の例では、高圧バッテリBHのコンタクタ11,12及び低圧バッテリBLのコンタクタ24)を全てオフにする。ここで時刻t14において全てのコンタクタをオフにすると、インバータ45から高圧バッテリBH及び低圧バッテリBLへ充電電流が流れなくなるため、図4に示すようにコンデンサ電圧は上昇するものの、上記耐圧を超えることはない。
After stopping the drive of the
本実施形態の電源装置1によれば、以下の効果を奏する。
(1)電源装置1では、回生運転時に電流遮断故障が発生したと判定された場合には、直ちにインバータ45の駆動を停止せずに、その時点でオンになっているコンタクタをオンの状態で維持した後、インバータ45の駆動を停止する。電源装置1では、高電圧回路10及び低電圧回路20の何れかで電流遮断故障が発生したとしても、その時点でオンになっているコンタクタをオンの状態で維持することにより、インバータ45からの電流は電流遮断故障が発生していない方のバッテリに供給されるため、平滑コンデンサC2の電圧の上昇速度を、図5を参照して説明した電源装置100における上昇速度よりも緩やかにできる。したがって電源装置1によれば、電流遮断故障が発生したと判定されてからもなおコンタクタをオンの状態で維持し、インバータ45から接続が維持されているバッテリへ電流を流すことにより、平滑コンデンサC2の電圧の上昇を抑制しながら、ゲートオフ時間を長く確保することができる。またこのようにインバータ45の駆動を停止する際における平滑コンデンサC2の電圧の上昇を抑制することにより、平滑コンデンサC2やその周囲のスイッチング素子等を過電圧から保護することができる。また電源装置1によれば、ゲートオフ時間を長く確保することにより、この時間を利用して、例えばインバータ45の駆動を停止した時に発生するサージ電圧の上昇を抑制するための制御を実行することもできる。
According to the power supply device 1 of this embodiment, there exist the following effects.
(1) In the power supply device 1, when it is determined that a current interruption failure has occurred during the regenerative operation, the drive of the
(2)ECU60は、高電圧回路10に設けられるコンタクタ11,12の何れか又は低電圧回路20に設けられるコンタクタ23,24の何れかがオフの状態で維持されオンに切り替わらなくなる事象を判定対象の故障とする。よって電源装置1によれば、コンタクタ11,12の何れか又はコンタクタ23,24の何れかがオフの状態で維持される故障が生じた場合には、これに応じてその時点でオンになっているコンタクタをオンの状態で維持し、接続が維持されている方のバッテリへの電流を流しながらインバータ45の駆動を停止する。これにより、コンタクタがオフの状態で維持される故障が生じた場合であっても、平滑コンデンサC2の電圧の上昇を抑制しながら適切なタイミングでインバータ45の駆動を停止できる。
(2) The
(3)ECU60は、VCU30においてインバータ45から低圧バッテリBLへの電流の流れが遮断される事象を判定対象の故障とする。よって電源装置1によれば、VCU30において電流が遮断される故障が生じた場合には、これに応じて高圧バッテリBHのコンタクタ11,12をオンの状態に維持し、高圧バッテリBHへ電流を流しながらインバータ45の駆動を停止する。これにより、VCU30に故障が生じた場合であっても、平滑コンデンサC2の電圧の上昇を抑制しながら適切なタイミングでインバータ45の駆動を停止できる。
(3) The
(4)電源装置1では、回生運転時に電流遮断故障が発生したと判定された場合には、その時点でオンになっているコンタクタをオンの状態で維持しながらインバータ45に含まれる複数のスイッチング素子のゲート抵抗を上昇させた後、インバータ45の駆動を停止する。これにより電源装置1では、電流遮断故障が発生したと判定されてからインバータ45の駆動を停止するまでの間における平滑コンデンサC2の電圧の上昇を抑制しながら、インバータ45の駆動を停止する際におけるサージ電圧を抑制できるので、インバータ45の駆動を停止する際の平滑コンデンサC2の電圧の上昇をさらに抑制できる。よって電源装置1によれば、平滑コンデンサC2やスイッチング素子UH,UL,VH,VL,WH,WL等として、従来よりも耐圧の低いものを利用できる場合がある。
(4) In the power supply device 1, when it is determined that a current interruption failure has occurred during the regenerative operation, a plurality of switching elements included in the
(5)電源装置1では、回生運転時に電流遮断故障が発生したと判定された場合には、その時点でオンになっているコンタクタをオンの状態で維持し、インバータ45の駆動を停止した後、これらコンタクタをオフの状態にする。多くの場合、上記のような電流遮断故障の発生時には、過電流からその時点で接続が維持されているバッテリを保護するため、直ちにインバータ45からバッテリを切り離すべくコンタクタがオフにされる。これに対し電源装置1では、電流遮断故障が発生したと判定された場合には、その時点でオンになっているコンタクタを直ちにオフにはせずに、インバータ45の駆動を停止した後、これらコンタクタをオフにする。換言すれば、少なくともインバータ45の駆動を停止するまで各コンタクタをオンの状態で維持する。これにより電源装置1では、インバータ45の駆動を停止する際における平滑コンデンサC2の電圧の上昇を抑制でき、平滑コンデンサC2やその周囲のスイッチング素子を過電圧から保護することができる。
(5) In the power supply device 1, when it is determined that a current interruption failure has occurred during the regenerative operation, the contactor that is turned on at that time is kept on and the drive of the
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限らない。本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜変更してもよい。 Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to this. Within the scope of the gist of the present invention, the detailed configuration may be changed as appropriate.
例えば上記実施形態では、電圧センサ49の電圧検出信号V2を用いて電流遮断故障が発生したか否かを判定したが、電流遮断故障が発生したか否かを判定する手段は、これに限らない。例えば、高電圧回路10や低電圧回路20にそれぞれ電流センサを設けておき、この電流センサの電流検出信号を用いて電流遮断故障が発生したか否かを判定してもよい。例えば、回生運転時に高電圧回路10に設けられた電流センサの電流検出信号が0を示すようになった場合、これは高圧バッテリBHのコンタクタ11,12の何れかがオフの状態で維持されオンに切り替わらなくなる故障が生じたと判定することができる。また例えば、回生運転時に低電圧回路20に設けられた電流センサの電流検出信号が0を示すようになった場合、これは低圧バッテリBLのコンタクタ23,24の何れかがオフの状態で維持されオンに切り替わらなくなる故障が生じたと判定することができる。
For example, in the above embodiment, it is determined whether or not a current interruption failure has occurred using the voltage detection signal V2 of the
V…電動車両(車両)
M…走行モータ(電動機)
1…電源装置
10…高電圧回路(第2回路)
BH…高圧バッテリ(第2蓄電器)
11,12…コンタクタ(第2スイッチ)
20…低電圧回路(第1回路)
BL…低圧バッテリ(第1蓄電器)
23,24…コンタクタ(第1スイッチ)
30…VCU(電圧変換器)
40…PDU
C2…平滑コンデンサ(コンデンサ)
MPL…主正極線(電力線)
MNL…主負極線(電力線)
45…インバータ(電力変換器)
UH,UL,VH,VL,WH,WL…スイッチング素子
46…交流入出力端子(交流入出力側)
47p,47n…直流入出力端子(直流入出力側)
49…電圧センサ(故障判定手段)
50…ゲートドライブ回路
55…ゲート抵抗切替回路(抵抗変化手段)
60…ECU(制御装置、故障判定手段)
V ... Electric vehicle (vehicle)
M ... Travel motor (electric motor)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
BH ... High voltage battery (second battery)
11, 12 ... Contactor (second switch)
20 ... Low voltage circuit (first circuit)
BL ... Low voltage battery (first capacitor)
23, 24 ... Contactor (first switch)
30 ... VCU (voltage converter)
40 ... PDU
C2: Smoothing capacitor (capacitor)
MPL ... Main positive line (power line)
MNL ... Main negative line (power line)
45 ... Inverter (power converter)
UH, UL, VH, VL, WH, WL ... Switching
47p, 47n ... DC input / output terminal (DC input / output side)
49 ... Voltage sensor (failure judging means)
50 ...
60 ... ECU (control device, failure determination means)
Claims (5)
前記電力変換器の直流入出力側に接続された電力線と、
前記電力線に第1回路を介して接続された第1蓄電器と、
前記電力線に第2回路を介して接続された第2蓄電器と、
前記電力線のうち前記第1及び第2回路の接続点よりも前記直流入出力側に接続されたコンデンサと、を備え、前記電力変換器の交流入出力側に接続された電動機の回生運転時には、前記電力変換器を介して前記第1蓄電器に回生電力が供給される車両の電源装置であって、
前記第2回路に設けられ、オンになると前記コンデンサから前記第2蓄電器への電流の流れを許容しオフになると当該電流の流れを遮断する第2スイッチと、
通常時には前記第2スイッチをオンにする制御装置と、
前記第1蓄電器と前記電力変換器との間で電流が遮断される故障が発生したか否かを判定する故障判定手段と、を備え、
前記制御装置は、前記回生運転時に前記故障が発生したと判定された場合には、前記第2スイッチをオンの状態で維持した後、前記電力変換器の駆動を停止することを特徴とする車両の電源装置。 A power converter that converts DC power and AC power;
A power line connected to the DC input / output side of the power converter;
A first battery connected to the power line via a first circuit;
A second battery connected to the power line via a second circuit;
A capacitor connected to the DC input / output side of the power line from the connection point of the first and second circuits, and during the regenerative operation of the electric motor connected to the AC input / output side of the power converter, A power supply device for a vehicle in which regenerative power is supplied to the first battery via the power converter,
A second switch that is provided in the second circuit and that allows current flow from the capacitor to the second capacitor when turned on and shuts off the current flow when turned off;
A control device that normally turns on the second switch;
Failure determination means for determining whether or not a failure has occurred that interrupts current between the first capacitor and the power converter;
If it is determined that the failure has occurred during the regenerative operation, the control device stops driving the power converter after maintaining the second switch in an ON state. Power supply.
前記制御装置は、前記通常時には前記第1スイッチをオンにし、
前記故障は、前記第1スイッチがオフの状態で維持されオンに切り替わらなくなる事象であることを特徴とする請求項1に記載の車両の電源装置。 The first circuit is provided with a first switch that allows a current flow from the power converter to the first capacitor when turned on and cuts off the current flow when turned off,
The control device turns on the first switch at the normal time,
2. The vehicle power supply device according to claim 1, wherein the failure is an event in which the first switch is maintained in an off state and is not switched on. 3.
前記第2回路は前記電力線のうち前記電圧変換器の接続点と前記コンデンサとの間に接続され、
前記制御装置は、前記回生運転時には前記電圧変換器を駆動し、当該電圧変換器を介して前記第1蓄電器に前記回生電力を供給し、
前記故障は、前記電圧変換器において前記直流入出力側から前記第1蓄電器への電流の流れが遮断される事象であることを特徴とする請求項1に記載の車両の電源装置。 The first circuit is connected to the power line via a voltage converter that converts a voltage;
The second circuit is connected between the connection point of the voltage converter and the capacitor in the power line,
The control device drives the voltage converter during the regenerative operation, supplies the regenerative power to the first capacitor via the voltage converter,
2. The vehicle power supply device according to claim 1, wherein the failure is an event in which a current flow from the DC input / output side to the first capacitor is interrupted in the voltage converter.
前記制御装置は、前記回生運転時に前記故障が発生したと判定された場合には、前記第2スイッチをオンの状態で維持しながら前記抵抗変化手段によって前記抵抗を上昇させた後、前記電力変換器の駆動を停止することを特徴とする請求項1から3の何れかに記載の車両の電源装置。 Further comprising resistance changing means for changing the resistance of a resistance element connected to input terminals of a plurality of switching elements included in the power converter,
When it is determined that the failure has occurred during the regenerative operation, the control device increases the resistance by the resistance changing means while maintaining the second switch in an on state, and then converts the power The vehicle power supply device according to any one of claims 1 to 3, wherein the driving of the device is stopped.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017117011A JP2019004594A (en) | 2017-06-14 | 2017-06-14 | Power supply unit of vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017117011A JP2019004594A (en) | 2017-06-14 | 2017-06-14 | Power supply unit of vehicle |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019004594A true JP2019004594A (en) | 2019-01-10 |
Family
ID=65006948
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017117011A Pending JP2019004594A (en) | 2017-06-14 | 2017-06-14 | Power supply unit of vehicle |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2019004594A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112046288A (en) * | 2019-06-06 | 2020-12-08 | 本田技研工业株式会社 | Power supply system |
CN112816911A (en) * | 2021-01-04 | 2021-05-18 | 福建万润新能源科技有限公司 | Method and system for detecting high-voltage abnormal open circuit of motor controller of new energy vehicle |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004236371A (en) * | 2003-01-28 | 2004-08-19 | Hitachi Ltd | Motor controller using inverter |
JP2015091145A (en) * | 2013-11-05 | 2015-05-11 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | Motor control device |
JP2016005421A (en) * | 2014-06-19 | 2016-01-12 | 本田技研工業株式会社 | Motor control system |
JP2016073127A (en) * | 2014-09-30 | 2016-05-09 | 株式会社東芝 | Inverter controller, electric power converter and electric vehicle |
JP2017041973A (en) * | 2015-08-19 | 2017-02-23 | 本田技研工業株式会社 | Drive apparatus and transport machine |
-
2017
- 2017-06-14 JP JP2017117011A patent/JP2019004594A/en active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004236371A (en) * | 2003-01-28 | 2004-08-19 | Hitachi Ltd | Motor controller using inverter |
JP2015091145A (en) * | 2013-11-05 | 2015-05-11 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | Motor control device |
JP2016005421A (en) * | 2014-06-19 | 2016-01-12 | 本田技研工業株式会社 | Motor control system |
JP2016073127A (en) * | 2014-09-30 | 2016-05-09 | 株式会社東芝 | Inverter controller, electric power converter and electric vehicle |
JP2017041973A (en) * | 2015-08-19 | 2017-02-23 | 本田技研工業株式会社 | Drive apparatus and transport machine |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112046288A (en) * | 2019-06-06 | 2020-12-08 | 本田技研工业株式会社 | Power supply system |
US11485234B2 (en) * | 2019-06-06 | 2022-11-01 | Honda Motor Co., Ltd. | Power supply system |
CN112046288B (en) * | 2019-06-06 | 2023-08-29 | 本田技研工业株式会社 | Power supply system |
CN112816911A (en) * | 2021-01-04 | 2021-05-18 | 福建万润新能源科技有限公司 | Method and system for detecting high-voltage abnormal open circuit of motor controller of new energy vehicle |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6554151B2 (en) | Vehicle power system | |
US10507731B2 (en) | Electric power system | |
US9043066B2 (en) | Vehicle and control method of vehicle | |
US20180361865A1 (en) | Power supply unit for a vehicle | |
JP6237671B2 (en) | Power converter | |
US20120039100A1 (en) | Power conversion device, method of controlling power conversion device, and vehicle with the same mounted thereon | |
US11077761B2 (en) | Power supply system for vehicle | |
JP6064657B2 (en) | Rotating electric machine drive | |
JP6503636B2 (en) | Motor controller | |
JP6545230B2 (en) | Vehicle power system | |
US20200189395A1 (en) | Power supply system for vehicle | |
JP6369417B2 (en) | Power system | |
US10625622B2 (en) | Power supply device of vehicle | |
US11431184B2 (en) | Power supply device | |
JP7039513B2 (en) | Power system | |
JP2020005389A (en) | Power supply system | |
JP4905204B2 (en) | Load drive device | |
JP5696589B2 (en) | Vehicle and vehicle control method | |
EP3564062B1 (en) | Circuit system for railroad vehicle | |
JP2019004594A (en) | Power supply unit of vehicle | |
JP2020202656A (en) | Power source system for vehicle | |
JP2019165579A (en) | Power system of vehicle | |
JP2017041928A (en) | Power system | |
WO2018207829A1 (en) | Control device for rotary electric machine apparatus | |
JP2014204627A (en) | Power conversion device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20180129 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20181023 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20190409 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20190606 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20190903 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20200303 |