JP5333348B2 - Vehicle power conversion device and vehicle including the same - Google Patents
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Description
この発明は、車両の電力変換装置およびそれを備える車両に関し、特に、電力変換装置内に設けられるコンデンサの残留電荷を放電させる放電技術に関する。 The present invention relates to a power conversion device for a vehicle and a vehicle including the same, and more particularly to a discharge technique for discharging a residual charge of a capacitor provided in the power conversion device.
特開２００６−１４１１５８号公報（特許文献１）は、車両の衝突が検知されたときに、インバータに設けられる平滑コンデンサを放電させるための制御装置を開示する。この車両には、バッテリと、バッテリから供給される直流電力を交流電力に変換するインバータと、インバータによって駆動されるモータジェネレータとが搭載され、インバータには、高電圧の平滑コンデンサが設けられる。そして、加速度センサからの信号に基づいて車両の衝突が検知されると、モータジェネレータをゼロトルク状態で駆動するようにインバータが制御される。 Japanese Patent Laying-Open No. 2006-141158 (Patent Document 1) discloses a control device for discharging a smoothing capacitor provided in an inverter when a vehicle collision is detected. This vehicle is equipped with a battery, an inverter that converts DC power supplied from the battery into AC power, and a motor generator driven by the inverter, and the inverter is provided with a high-voltage smoothing capacitor. When a vehicle collision is detected based on a signal from the acceleration sensor, the inverter is controlled to drive the motor generator in a zero torque state.
これにより、インバータおよびモータジェネレータを用いて、モータジェネレータにトルクを発生させることなくコンデンサの残留電荷を速やかに放電させることができる（特許文献１参照）。 Thereby, the residual charge of a capacitor | condenser can be discharged rapidly using an inverter and a motor generator, without generating a torque in a motor generator (refer patent document 1).
上記のように、車両の衝突等が発生した場合には、電力変換装置内に設けられるコンデンサの残留電荷を速やかに放電させる必要がある。しかしながら、衝突の状況によっては、放電の制御を実行する制御装置へ動作電力を供給する電源線が断線することも想定される。電力変換装置の筐体の外部から内部へ動作電力を供給する電源線が断線すると、放電制御を実行できず、コンデンサの残留電荷を速やかに放電させることができない。そして、コンデンサの残留電荷の放電は、速やか且つ十分に行なわれる必要がある。 As described above, when a vehicle collision or the like occurs, it is necessary to quickly discharge the residual charge of the capacitor provided in the power conversion device. However, depending on the situation of the collision, it is also assumed that the power supply line that supplies the operating power to the control device that performs the discharge control is disconnected. If the power supply line that supplies the operating power from the outside to the inside of the casing of the power converter is disconnected, the discharge control cannot be performed, and the residual charge of the capacitor cannot be discharged quickly. And it is necessary to discharge the residual charge of the capacitor quickly and sufficiently.
また、衝突の状況によっては、電源線だけでなく、放電制御を実行する制御装置へ衝突を通知する通信線が断線することも想定され、通信線の断線時にも確実に放電が実施される必要がある。 In addition, depending on the situation of the collision, it is assumed that not only the power supply line but also the communication line that notifies the collision to the control device that performs the discharge control is assumed to be disconnected, and it is necessary to surely perform the discharge even when the communication line is disconnected. There is.
それゆえに、この発明の目的は、車両の衝突等が発生した場合に、電力変換装置内に設けられるコンデンサの残留電荷を速やかに放電させるとともに確実かつ十分に放電させる車両の電力変換装置およびそれを備える車両を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a vehicle power conversion device that quickly discharges a residual charge of a capacitor provided in the power conversion device and reliably and sufficiently discharges the vehicle when a vehicle collision occurs. It is to provide a vehicle equipped with.
この発明によれば、車両の電力変換装置は、インバータと、電力母線と、コンデンサと、放電制御部と、バックアップ電源装置とを備える。車両は、電力変換装置へ電力を供給する直流電源と、車両の衝突を検知するための衝突検知部とを含む。電力母線は、インバータに接続される。コンデンサは、電力母線に接続される。放電制御部は、衝突検知部により車両の衝突が検知されたとき、コンデンサの残留電荷を放電させる放電制御を実行する。バックアップ電源装置は、電力変換装置の筐体内に設けられ、筐体の外部から放電制御部へ動作電力を供給する電源線の異常時に、放電制御部へ動作電力を供給する。バックアップ電源装置は、電力母線に接続され、電力母線から受ける電力を電圧変換して放電制御部へ出力するように構成される。 According to the present invention, a power converter for a vehicle includes an inverter, a power bus, a capacitor, a discharge control unit, and a backup power supply device. The vehicle includes a DC power supply that supplies power to the power conversion device and a collision detection unit for detecting a collision of the vehicle. The power bus is connected to the inverter. The capacitor is connected to the power bus. The discharge controller executes discharge control for discharging the residual charge of the capacitor when a collision of the vehicle is detected by the collision detector. The backup power supply device is provided in the casing of the power conversion device, and supplies the operating power to the discharge control unit when an abnormality occurs in the power supply line that supplies the operating power to the discharge control unit from the outside of the casing. The backup power supply device is connected to the power bus, and is configured to voltage-convert the power received from the power bus and output it to the discharge controller.
好ましくは、筐体の外部から放電制御部へ衝突検知部の検知結果を通知する通信線の異常および上記電源線の異常が検知されると、放電制御部は、バックアップ電源装置から動作電力を受けて放電制御を実行する。 Preferably, when an abnormality of the communication line that notifies the detection result of the collision detection unit from the outside of the housing to the discharge control unit and an abnormality of the power supply line are detected, the discharge control unit receives operating power from the backup power supply device. To perform discharge control.
好ましくは、電力変換装置は、昇圧装置をさらに備える。昇圧装置は、電力母線に接続され、電力母線の電圧を直流電源の電圧以上に昇圧する。昇圧装置は、電力用半導体スイッチング素子とリアクトルとを含む昇圧チョッパ回路によって構成される。放電制御部は、放電制御の実行時、電力用半導体スイッチング素子をオン／オフ駆動することによって、電力用半導体スイッチング素子およびリアクトルにより残留電荷を消費させる。 Preferably, the power conversion device further includes a boosting device. The booster is connected to the power bus and boosts the voltage of the power bus to a voltage higher than that of the DC power supply. The booster is configured by a boost chopper circuit including a power semiconductor switching element and a reactor. When the discharge control is performed, the discharge control unit drives the power semiconductor switching element on / off, thereby consuming residual charges by the power semiconductor switching element and the reactor.
好ましくは、放電制御部は、放電制御の実行時、予め定められた一定のスイッチング周波数およびデューティー比で電力用半導体スイッチング素子をオン／オフ駆動する。 Preferably, the discharge control section drives the power semiconductor switching element on / off at a predetermined constant switching frequency and duty ratio when executing the discharge control.
好ましくは、放電制御部は、昇圧装置およびインバータを駆動するための制御装置である。 Preferably, the discharge control unit is a control device for driving the boosting device and the inverter.
好ましくは、バックアップ電源装置は、トランスを含み、電力母線から受ける電力をトランスにより降圧して放電制御部へ出力する。 Preferably, the backup power supply device includes a transformer, and steps down the power received from the power bus with the transformer and outputs it to the discharge control unit.
また、この発明によれば、車両は、上述したいずれかの電力変換装置と、電力変換装置のインバータによって駆動される電動機とを備える。 Moreover, according to this invention, a vehicle is provided with one of the power converters mentioned above, and the electric motor driven by the inverter of a power converter.
この発明においては、電力変換装置の筐体内にバックアップ電源装置が設けられる。バックアップ電源装置は、電力母線に接続され、筐体の外部から放電制御部へ動作電力を供給する電源線の異常時に、電力母線から受ける電力を電圧変換して放電制御部へ出力する。これにより、車両の衝突等により電源線に異常が発生しても（たとえば断線）、バックアップ電源装置から放電制御部へ十分に動作電力が供給され、放電制御部により放電制御が実行される。 In this invention, the backup power supply device is provided in the housing of the power conversion device. The backup power supply device is connected to the power bus, and converts the power received from the power bus to a discharge control unit when the power supply line that supplies operating power from the outside of the housing to the discharge control unit is abnormal. Thus, even if an abnormality occurs in the power supply line due to a vehicle collision or the like (for example, disconnection), sufficient operating power is supplied from the backup power supply device to the discharge control unit, and the discharge control is performed by the discharge control unit.
したがって、この発明によれば、車両の衝突等が発生した場合に、電力変換装置内に設けられるコンデンサの残留電荷を速やかに放電させるとともに確実かつ十分に放電させることができる。 Therefore, according to the present invention, when a vehicle collision or the like occurs, the residual charge of the capacitor provided in the power converter can be discharged quickly and reliably and sufficiently discharged.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.
［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１による電力変換装置を搭載した車両の全体ブロック図である。図１を参照して、車両１００は、直流電源Ｂ１と、システムメインリレーＳＭＲと、昇圧コンバータ１０と、インバータ２０と、モータジェネレータＭＧと、正極線ＰＬ１，ＰＬ２と、負極線ＮＬと、コンデンサＣ１，Ｃ２とを備える。また、車両１００は、放電制御部３０と、バックアップ電源装置４０と、衝突検知部６０と、補機電源Ｂ２と、ダイオード７０とをさらに備える。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is an overall block diagram of a vehicle equipped with a power conversion device according to Embodiment 1 of the present invention. Referring to FIG. 1,
昇圧コンバータ１０、インバータ２０、正極線ＰＬ１，ＰＬ２、負極線ＮＬ、コンデンサＣ１，Ｃ２、放電制御部３０およびバックアップ電源装置４０は、電力変換装置を構成し、筐体５０内に格納される。
Boost
直流電源Ｂ１は、再充電可能な蓄電装置であり、たとえば、ニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池によって構成される。直流電源Ｂ１は、走行用の電力を蓄えており、システムメインリレーＳＭＲがオンされているとき、電力変換装置の昇圧コンバータ１０へ電力を供給する。また、車両の制動時には、モータジェネレータＭＧによって発電された電力を電力変換装置から受けて充電される。なお、直流電源Ｂ１として、大容量のキャパシタを用いてもよい。
DC power supply B1 is a rechargeable power storage device, and is constituted by a secondary battery such as nickel hydride or lithium ion, for example. DC power supply B1 stores electric power for traveling, and supplies electric power to boost
システムメインリレーＳＭＲは、直流電源Ｂ１と電力変換装置との間に設けられ、図示しないスタートスイッチ等がオンされると、正極線ＰＬ１および負極線ＮＬに直流電源Ｂ１を電気的に接続する。また、衝突検知部６０（後述）により車両１００の衝突が検知されると、システムメインリレーＳＭＲはオフされ、正極線ＰＬ１および負極線ＮＬから直流電源Ｂ１が電気的に切離される。
The system main relay SMR is provided between the DC power supply B1 and the power converter, and electrically connects the DC power supply B1 to the positive line PL1 and the negative line NL when a start switch or the like (not shown) is turned on. When a collision of
正極線ＰＬ１および負極線ＮＬは、システムメインリレーＳＭＲと昇圧コンバータ１０との間に配線される。コンデンサＣ１は、正極線ＰＬ１と負極線ＮＬとの間に接続され、正極線ＰＬ１および負極線ＮＬ間の電圧変動を平滑化する。
Positive line PL1 and negative line NL are wired between system main relay SMR and
昇圧コンバータ１０は、正極線ＰＬ２および負極線ＮＬ間の電圧を、正極線ＰＬ１および負極線ＮＬ間の電圧（すなわち、直流電源Ｂ１の電圧）以上に昇圧する。また、この実施の形態１においては、衝突検知部６０により車両１００の衝突が検知されると、昇圧コンバータ１０は、放電制御部３０から受ける駆動信号に基づいて、コンデンサＣ１，Ｃ２の残留電荷を放電させる放電装置として動作する。
正極線ＰＬ２および負極線ＮＬは、昇圧コンバータ１０とインバータ２０との間に配線される。コンデンサＣ２は、正極線ＰＬ２と負極線ＮＬとの間に接続され、正極線ＰＬ２および負極線ＮＬ間の電圧変動を平滑化する。
Positive line PL2 and negative line NL are wired between
インバータ２０は、正極線ＰＬ２から直流電力を受けてモータジェネレータＭＧを駆動する。また、車両の制動時には、インバータ２０は、モータジェネレータＭＧを回生モードで駆動し、モータジェネレータＭＧによって発電された電力を正極線ＰＬ２へ出力する。なお、インバータ２０は、たとえば、三相分のスイッチング素子を含むブリッジ回路から成る。モータジェネレータＭＧは、交流回転電機であり、たとえば、永久磁石が埋設されたロータを備える三相交流回転電機である。モータジェネレータＭＧは、インバータ２０によって駆動され、車両の駆動トルクを発生する。
放電制御部３０は、筐体５０の外部に設けられる衝突検知部６０から通信線を介して衝突検知の結果を示す信号を受ける。そして、放電制御部３０は、通信線を介して受ける信号により車両１００の衝突検知が示されると、コンデンサＣ１，Ｃ２の残留電荷を放電させる放電制御を実行する。具体的には、放電制御部３０は、昇圧コンバータ１０を放電装置として動作させるための駆動信号を生成して昇圧コンバータ１０へ出力する。
The
放電制御部３０は、通常は、筐体５０の外部に設けられる補機電源Ｂ２から動作電力を受ける。一方、車両１００の衝突等により補機電源Ｂ２から放電制御部３０への電源線に異常（断線や電圧低下など）が発生すると、筐体５０の内部に設けられるバックアップ電源装置４０から放電制御部３０へ動作電力が供給される。
バックアップ電源装置４０は、筐体５０内に設けられ、昇圧コンバータ１０とインバータ２０との間の正極線ＰＬ２および負極線ＮＬに電気的に接続される。そして、バックアップ電源装置４０は、車両１００の衝突等により補機電源Ｂ２から放電制御部３０への電源線に異常が発生した場合、正極線ＰＬ２から受ける電力を電圧変換して放電制御部３０へ動作電力を供給する。
Backup
筐体５０は、昇圧コンバータ１０、インバータ２０、正極線ＰＬ１，ＰＬ２、負極線ＮＬ、コンデンサＣ１，Ｃ２、放電制御部３０およびバックアップ電源装置４０を格納するケースである。
衝突検知部６０は、筐体５０の外部に設けられる。衝突検知部６０は、加速度センサ等によって車両１００の衝突を検知し、その検知結果を示す信号を通信線を介して放電制御部３０へ送信する。また、衝突検知部６０は、車両１００の衝突を検知すると、システムメインリレーＳＭＲをオフにする。
The
補機電源Ｂ２も、筐体５０の外部に設けられる。補機電源Ｂ２は、再充電可能な蓄電装置であり、たとえば、鉛蓄電池によって構成される。補機電源Ｂ２は、車両１００に搭載される各種補機や制御装置へ補機電力を供給する。そして、補機電源Ｂ２は、ダイオード７０を介して筐体５０内の放電制御部３０へ動作電力を供給する。
An auxiliary power source B2 is also provided outside the
ダイオード７０は、補機電源Ｂ２にアノードが接続され、放電制御部３０とバックアップ電源装置４０との間の電力線にカソードが接続される。このダイオード７０は、バックアップ電源装置４０から補機電源Ｂ２へ電力が流れるのを防止するために設けられる。
The
この車両１００においては、衝突検知部６０により車両１００の衝突が検知されると、電力変換装置の放電制御部３０へ通信線を介してその旨が通知されるとともに、システムメインリレーＳＭＲがオフされる。放電制御部３０は、車両１００の衝突が検知されたことの通知を通信線を介して衝突検知部６０から受けると、コンデンサＣ１，Ｃ２の残留電荷を放電させる放電制御を実行する。すなわち、この実施の形態１では、放電制御部３０は、昇圧コンバータ１０のスイッチング素子（後述）をオン／オフ駆動するための駆動信号を生成して昇圧コンバータ１０へ出力する。
In this
放電制御部３０は、通常は、電力変換装置の筐体５０外部の補機電源Ｂ２から動作電力を受ける。しかしながら、車両１００の衝突等により補機電源Ｂ２からの電源線に異常（断線や電圧低下など）が発生すると、放電制御部３０が動作不能となってしまう。そこで、この実施の形態１では、補機電源Ｂ２からの電源線の異常に備えて、電力変換装置の筐体５０内にバックアップ電源装置４０が備えられる。
The
バックアップ電源装置４０は、正極線ＰＬ２および負極線ＮＬに接続され、昇圧コンバータ１０による昇圧後の電圧を駆動電圧とする。昇圧コンバータ１０による昇圧後の電圧は、電力変換装置内における最高電圧であるので、バックアップ電源装置４０を正極線ＰＬ１および負極線ＮＬに接続して非昇圧電圧を駆動電圧とする場合よりも十分に動作電圧を放電制御部３０へ供給することができる。
Backup
また、車両１００の衝突等により、補機電源Ｂ２からの電源線だけでなく、衝突検知部６０から放電制御部３０への通信線にも異常が発生し得る。そこで、この実施の形態１では、補機電源Ｂ２からの電源線の異常が検知され、かつ、衝突検知部６０から放電制御部３０への通信線の異常（断線や電圧低下など）も検知された場合、放電制御部３０は、バックアップ電源装置４０から動作電力を受けて放電制御を実行する。これにより、筐体５０の外部から筐体５０内へ導入される電源線および通信線の全てに異常（断線等）が発生して電力変換装置が電気的に孤立した状態になった場合においても、電力変換装置内のコンデンサＣ１，Ｃ２を放電させる放電制御が実行される。
Further, due to a collision of the
図２は、図１に示した電力変換装置の回路構成を示した図である。図２を参照して、昇圧コンバータ１０は、電力用半導体スイッチング素子（以下、単に「スイッチング素子」とも称する。）２０２，２０４と、ダイオード２０６，２０８と、リアクトル２１０とを含む。スイッチング素子２０２，２０４は、正極線ＰＬ２と負極線ＮＬとの間に直列に接続される。ダイオード２０６，２０８は、それぞれスイッチング素子２０２，２０４に逆並列に接続される。リアクトル２１０は、スイッチング素子２０２，２０４の接続ノードと正極線ＰＬ１との間に接続される。すなわち、昇圧コンバータ１０は、いわゆる昇圧チョッパ回路から成る。
FIG. 2 is a diagram illustrating a circuit configuration of the power conversion device illustrated in FIG. 1. Referring to FIG. 2, boost
なお、上記のスイッチング素子２０２，２０４として、たとえば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）や電力用ＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）トランジスタ等を用いることができる。
As the switching
昇圧コンバータ１０は、図１に示した放電制御部３０の機能を含むＭＧ−ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１１０（後述）からの駆動信号ＰＷＣに基づいて、正極線ＰＬ２および負極線ＮＬ間の電圧（以下「システム電圧」とも称する。）を直流電源Ｂ１の出力電圧以上に昇圧する。システム電圧が目標電圧よりも低い場合、スイッチング素子２０４のオンデューティーを大きくすることにより正極線ＰＬ１から正極線ＰＬ２へ電流を流すことができ、システム電圧を上昇させることができる。一方、システム電圧が目標電圧よりも高い場合、スイッチング素子２０２のオンデューティーを大きくすることにより正極線ＰＬ２から正極線ＰＬ１へ電流を流すことができ、システム電圧を低下させることができる。
コンデンサＣ１，Ｃ２の残留電荷を放電させる放電装置としてＭＧ−ＥＣＵ１１０により昇圧コンバータ１０が駆動される場合、システムメインリレーＳＭＲがオフされた状態でスイッチング素子２０２，２０４がそれぞれオン，オフされると、コンデンサＣ２からスイッチング素子２０２およびリアクトル２１０へ電流が流れることにより、電荷が消費される。次いで、スイッチング素子２０２，２０４がそれぞれオフ，オンされると、コンデンサＣ１からリアクトル２１０およびスイッチング素子２０４を介して電流が流れることにより、電荷が消費される。このように、システムメインリレーＳＭＲがオフされた状態でスイッチング素子２０２，２０４をオン／オフ駆動することにより、コンデンサＣ１，Ｃ２の残留電荷を放電することができる。
When
バックアップ電源装置４０は、一次コイル２２２と、二次コイル２２４と、スイッチング素子２２６と、デューティー制御部２２８と、キャパシタ２３０と、ダイオード２３２とを含む。
Backup
一次コイル２２２およびスイッチング素子２２６は、正極線ＰＬ２と負極線ＮＬとの間に直列に接続される。二次コイル２２４は、一次コイル２２２とともにトランスを構成し、補機電源Ｂ２からの電源線にカソードが接続されるダイオード２３２のアノードに接続される。デューティー制御部２２８は、補機電源Ｂ２からの電源線に接続され、デューティー制御部２２８への電力線にキャパシタ２３０が設けられる。キャパシタ２３０は、補機電源Ｂ２からの電源線の異常時にデューティー制御部２２８を初期駆動するのに十分な小容量のものである。
このバックアップ電源装置４０においては、デューティー制御部２２８によりスイッチング素子２２６がオン／オフ駆動され、一次コイル２２２および二次コイル２２４により構成されるトランスによって、正極線ＰＬ２から受ける電力が降圧される。そして、二次コイル２２４の出力は、ダイオード２３２によって整流され、図１に示した放電制御部３０の機能を含むＭＧ−ＥＣＵ１１０へ供給される。
In backup
なお、デューティー制御部２２８の動作電力は、補機電源Ｂ２からの電源線の異常発生直後は、キャパシタ２３０から供給され、二次コイル２２４に電圧が発生した後は、ダイオード２３２から供給される。
The operating power of the
ＭＧ−ＥＣＵ１１０は、昇圧コンバータ１０およびインバータ２０を駆動するための制御装置である。車両１００の走行時、ＭＧ−ＥＣＵ１１０は、昇圧コンバータ１０およびモータジェネレータＭＧをそれぞれ駆動するための駆動信号ＰＷＣ，ＰＷＩを生成し、その生成された駆動信号ＰＷＣ，ＰＷＩをそれぞれ昇圧コンバータ１０およびインバータ２０へ出力する。
MG-
また、ＭＧ−ＥＣＵ１１０は、図１に示した放電制御部３０として動作する。すなわち、ＭＧ−ＥＣＵ１１０は、車両１００の衝突の検知結果を示す信号を通信線を介して衝突検知部６０から受けると、昇圧コンバータ１０を駆動することによって、コンデンサＣ１，Ｃ２の残留電荷を放電させる放電制御を実行する。
Further, MG-
また、ＭＧ−ＥＣＵ１１０は、補機電源Ｂ２からの電源線および衝突検知部６０からの通信線の異常を検知する。そして、これら電源線および通信線の異常が検知されると、ＭＧ−ＥＣＵ１１０は、バックアップ電源装置４０から動作電力の供給を受けて、昇圧コンバータ１０を駆動することにより上記放電制御を実行する。
Further, MG-
図３は、図２に示したＭＧ−ＥＣＵ１１０の機能ブロック図である。図３を参照して、ＭＧ−ＥＣＵ１１０は、インバータ制御部１１２と、コンバータ制御部１１４と、電源線異常検知部１１６と、通信線異常検知部１１８とを含む。インバータ制御部１１２は、モータジェネレータＭＧ（図２）のトルク指令値や電流検出値、回転角検出値、正極線ＰＬ２の電圧検出値等に基づいて、モータジェネレータＭＧを駆動するための駆動信号ＰＷＩを生成し、その生成された駆動信号ＰＷＩをインバータ２０へ出力する。なお、トルク指令値は、図示されない外部ＥＣＵによって算出され、各検出値は、図示されない各種センサによって検出される。
FIG. 3 is a functional block diagram of MG-
コンバータ制御部１１４は、トルク指令値や、正極線ＰＬ１，ＰＬ２の各々の電圧検出値等に基づいて、昇圧コンバータ１０を駆動するための駆動信号ＰＷＣを生成し、その生成された駆動信号ＰＷＣを昇圧コンバータ１０へ出力する。なお、上記各電圧検出値は、図示されない電圧センサによって検出される。
また、コンバータ制御部１１４は、車両１００の衝突が検知された旨の通知を衝突検知部６０（図２）から受けると、放電装置として昇圧コンバータ１０を動作させるための駆動信号ＰＷＣを生成して昇圧コンバータ１０へ出力する。
When
さらに、コンバータ制御部１１４は、補機電源Ｂ２（図２）からの電源線の異常検知結果を示す信号を電源線異常検知部１１６から受け、衝突検知部６０からの通信線の異常検知結果を示す信号を通信線異常検知部１１８から受ける。そして、コンバータ制御部１１４は、電源線および通信線の異常が検知された旨の通知をそれぞれ電源線異常検知部１１６および通信線異常検知部１１８から受けると、放電装置として昇圧コンバータ１０を動作させるための駆動信号ＰＷＣを生成して昇圧コンバータ１０へ出力する。
Further,
電源線異常検知部１１６は、補機電源Ｂ２からの電源線の異常を検知する。たとえば、補機電源Ｂ２からの電源線の電圧が所定値よりも低下すると、電源線異常検知部１１６は、補機電源Ｂ２からの電源線が異常であると検知する。そして、電源線異常検知部１１６は、補機電源Ｂ２からの電源線の異常検知結果をコンバータ制御部１１４へ出力する。
The power line
通信線異常検知部１１８は、衝突検知部６０からの通信線の異常を検知する。たとえば、衝突検知部６０からの通信線の電圧が所定値よりも低下すると、通信線異常検知部１１８は、衝突検知部６０からの通信線が異常であると検知する。そして、通信線異常検知部１１８は、衝突検知部６０からの通信線の異常検知結果をコンバータ制御部１１４へ出力する。
The communication line
なお、コンバータ制御部１１４、電源線異常検知部１１６および通信線異常検知部１１８によって、図１に示した放電制御部３０が構成される。
The
以上のように、この実施の形態１においては、電力変換装置の筐体５０内にバックアップ電源装置４０が設けられる。バックアップ電源装置４０は、昇圧コンバータ１０により昇圧された正極線ＰＬ２（および負極線ＮＬ）に接続され、筐体５０の外部から放電制御部３０へ動作電力を供給する電源線の異常時に、正極線ＰＬ２から受ける電力をトランスを用いて降圧して放電制御部３０へ出力する。これにより、車両１００の衝突等により電源線に異常が発生しても（たとえば断線）、バックアップ電源装置４０から放電制御部３０へ動作電力が供給され、放電制御部３０により放電制御が実行される。したがって、この実施の形態１によれば、車両１００の衝突等が発生した場合に、電力変換装置内に設けられるコンデンサＣ１，Ｃ２の残留電荷を確実かつ速やかに放電させることができる。
As described above, in the first embodiment, the backup
また、この実施の形態１においては、バックアップ電源装置４０は、昇圧コンバータ１０により昇圧された正極線ＰＬ２（および負極線ＮＬ）に接続される。そして、昇圧コンバータ１０による昇圧後の電圧が駆動電圧とされるので、バックアップ電源装置４０を正極線ＰＬ１（および負極線ＮＬ）に接続して非昇圧電圧を駆動電圧とする場合よりも十分に動作電圧を放電制御部３０へ供給することができる。したがって、この実施の形態１によれば、車両１００の衝突等が発生した場合に、電力変換装置内に設けられるコンデンサＣ１，Ｃ２の残留電荷を十分に放電させることができる。
In the first embodiment, backup
さらに、この実施の形態１によれば、コンデンサＣ１，Ｃ２の残留電荷を放電させる放電装置として昇圧コンバータ１０が用いられるので、放電回路を別途設ける必要がない。
Furthermore, according to the first embodiment, boost
［実施の形態２］
上記の実施の形態１では、昇圧コンバータ１０およびインバータ２０を駆動するＭＧ−ＥＣＵ１１０が、昇圧コンバータ１０を放電装置として用いる放電制御を実行するものとした。この実施の形態２では、放電制御時に昇圧コンバータ１０を放電装置として駆動するための駆動装置がＭＧ−ＥＣＵとは別に設けられる。これにより、放電制御時にバックアップ電源装置４０が供給する電力を最小限に抑えることができ、バックアップ電源装置４０を小型化できる。
[Embodiment 2]
In Embodiment 1 described above, MG-
図４は、実施の形態２による電力変換装置の回路構成を示した図である。図４を参照して、この電力変換装置は、図２に示した実施の形態１における電力変換装置の構成において、駆動装置１２０をさらに含み、ＭＧ−ＥＣＵ１１０に代えてＭＧ−ＥＣＵ１１０Ａを含む。
FIG. 4 is a diagram illustrating a circuit configuration of the power conversion device according to the second embodiment. Referring to FIG. 4, this power conversion device further includes
駆動装置１２０は、車両１００の衝突の検知結果を示す信号を通信線を介して衝突検知部６０から受けると、コンデンサＣ１，Ｃ２の残留電荷を放電させる放電制御を実行する。具体的には、駆動装置１２０は、衝突検知を示す信号を衝突検知部６０から受けると、駆動信号ＰＷＣを生成して昇圧コンバータ１０へ出力する。
When the
ここで、駆動装置１２０は、予め定められた一定のスイッチング周波数およびデューティー比で昇圧コンバータ１０のスイッチング素子２０２，２０４をオン／オフ駆動するように駆動信号ＰＷＣを生成する。これにより、駆動装置１２０の回路構成を簡素化することができる。
Here,
また、駆動装置１２０は、補機電源Ｂ２からの電源線および衝突検知部６０からの通信線の異常を検知し、これら電源線および通信線の異常が検知されると、バックアップ電源装置４０から動作電力の供給を受けて、昇圧コンバータ１０を駆動することにより上記放電制御を実行する。
In addition, the
ＭＧ−ＥＣＵ１１０Ａは、図２に示した実施の形態１におけるＭＧ−ＥＣＵ１１０の構成において、コンデンサＣ１，Ｃ２の残留電荷を放電させる放電制御の機能を省いた構成から成る。なお、この実施の形態２における車両１００Ａのその他の構成は、実施の形態１における車両１００と同じである。
MG-
なお、上記においては、駆動装置１２０は、衝突検知を示す信号を衝突検知部６０から受けるものとしたが、ＭＧ−ＥＣＵ１１０Ａを介して上記信号を受けてもよい。また、上記においては、補機電源Ｂ２からの電源線および衝突検知部６０からの通信線の異常を駆動装置１２０が検知するものとしたが、ＭＧ−ＥＣＵ１１０Ａにおいて異常を検知し、その検知結果を駆動装置１２０へ通知してもよい。
In the above description, the driving
図５は、図４に示した駆動装置１２０の機能ブロック図である。図５を参照して、駆動装置１２０は、コンバータ制御部１１４Ａと、電源線異常検知部１１６と、通信線異常検知部１１８とを含む。
FIG. 5 is a functional block diagram of
コンバータ制御部１１４Ａは、図３に示したコンバータ制御部１１４の機能のうち、コンデンサＣ１，Ｃ２の残留電荷を放電させる放電制御に関する機能のみを有する。すなわち、放電制御の実行時以外（通常の走行時など）においては、コンバータ制御部１１４Ａは、昇圧コンバータ１０を駆動するための駆動信号ＰＷＣを生成しない。
なお、電源線異常検知部１１６および通信線異常検知部１１８の機能については、図３において説明したので繰返さない。
Note that the functions of power supply line
以上のように、この実施の形態２においては、放電制御時に昇圧コンバータ１０を放電装置として駆動するための駆動装置１２０がＭＧ−ＥＣＵ１１０Ａとは別に設けられる。したがって、この実施の形態２によれば、放電制御時にバックアップ電源装置４０が供給する電力を最小限に抑えることができ、バックアップ電源装置４０を小型化できる。
As described above, in the second embodiment,
なお、上記の実施の形態１，２においては、バックアップ電源装置４０は、昇圧コンバータ１０による昇圧後の電圧を駆動電圧とし、トランスおよびスイッチング素子を含むスイッチングレギュレータによって構成されるものとしたが、バックアップ電源装置４０の構成は、このような構成に限られるものではない。
In the first and second embodiments described above, backup
図６は、バックアップ電源装置の他の構成を示した図である。図６を参照して、バックアップ電源装置４０Ａは、入力端子３０２と、出力端子３０４と、スイッチング素子３０６と、参照電圧生成部３０８と、差動アンプ３１０と、抵抗素子３１２，３１４とを含む。このバックアップ電源装置４０Ａは、入力端子３０２および出力端子３０４間にスイッチング素子３０６が接続され、出力電圧に応じてスイッチング素子３０６を制御する、いわゆるシリーズレギュレータによって構成される。
FIG. 6 is a diagram showing another configuration of the backup power supply apparatus. Referring to FIG. 6, backup
また、上記の実施の形態１，２においては、放電制御の実行時、放電制御部により昇圧コンバータ１０のスイッチング素子をオン／オフ駆動することによって、昇圧コンバータ１０を用いてコンデンサＣ１，Ｃ２の残留電荷を放電させるものとしたが、コンデンサＣ１，Ｃ２の残留電荷を放電させるための放電機構は、昇圧コンバータ１０に限られるものではない。
In the first and second embodiments, when the discharge control is performed, the discharge control unit drives the switching element of the
図７は、放電機構の他の構成を説明するための車両の全体ブロック図である。図７を参照して、この車両１００Ｂは、図１に示した車両１００の構成において、放電回路８０をさらに備え、放電制御部３０に代えて放電制御部３０Ａを備える。
FIG. 7 is an overall block diagram of the vehicle for explaining another configuration of the discharge mechanism. Referring to FIG. 7, this
放電回路８０は、スイッチング素子８２と、抵抗素子８４とを含む。スイッチング素子８２および抵抗素子８４は、正極線ＰＬ２と負極線ＮＬとの間に直列に接続される。そして、放電制御の実行時、放電制御部３０Ａによりスイッチング素子８２が制御され、コンデンサＣ２の残留電荷が放電回路８０において消費されるとともに、コンデンサＣ１の残留電荷も昇圧コンバータ１０を介して放電回路８０へ流れることによって消費される。
放電制御部３０Ａは、放電制御の実行時、放電回路８０のスイッチング素子８２を駆動するための駆動信号を生成し、その生成された駆動信号をスイッチング素子８２へ出力する。放電制御部３０Ａのその他の構成は、放電制御の実行時に昇圧コンバータ１０に代えて放電回路８０を駆動する点を除いて、図１に示した放電制御部３０の構成と同じである。
The
また、図８は、放電機構のさらに他の構成を説明するための車両の全体ブロック図である。図８を参照して、この車両１００Ｃは、図１に示した車両１００の構成において、放電制御部３０に代えて放電制御部３０Ｂを備える。
FIG. 8 is an overall block diagram of the vehicle for explaining still another configuration of the discharge mechanism. Referring to FIG. 8, this
放電制御部３０Ｂは、放電制御の実行時、インバータ２０を放電装置として駆動するための駆動信号を生成し、その生成された駆動信号をインバータ２０へ出力する。一例として、モータジェネレータＭＧが回転しないように機械ブレーキ等をかけたうえで、インバータ２０の任意の相における上下アームのいずれか一方のスイッチング素子を完全オン状態にし、かつ、他方のスイッチング素子を半オン状態でスイッチングさせることで、コンデンサＣ１，Ｃ２の残留電荷を消費させることができる。または、ｄ軸電流のみが流れるようにインバータ２０を駆動することによって、モータジェネレータＭＧに回転トルクを発生させることなく、インバータ２０のスイッチング素子およびモータジェネレータＭＧのコイルを用いてコンデンサＣ１，Ｃ２の残留電荷を消費させることも可能である。
なお、放電制御部３０Ｂのその他の構成は、放電制御の実行時に昇圧コンバータ１０に代えてインバータ２０を駆動する点を除いて、図１に示した放電制御部３０の構成と同じである。
The other configuration of
なお、上記の各実施の形態において、車両１００（１００Ａ〜１００Ｃ）は、モータジェネレータＭＧを唯一の走行用動力源とする電気自動車であってもよいし、走行用動力源としてエンジンをさらに搭載したハイブリッド車両であってもよく、さらには、直流電源Ｂ１に加えて燃料電池をさらに搭載した燃料電池車であってもよい。 In each of the above-described embodiments, vehicle 100 (100A to 100C) may be an electric vehicle using motor generator MG as the only travel power source, or further equipped with an engine as the travel power source. The vehicle may be a hybrid vehicle, or may be a fuel cell vehicle further equipped with a fuel cell in addition to the DC power supply B1.
なお、上記において、正極線ＰＬ２は、この発明における「電力母線」の一実施例に対応し、昇圧コンバータ１０は、この発明における「昇圧装置」の一実施例に対応する。
In the above description, positive line PL2 corresponds to an example of “power bus” in the present invention, and boost
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims for patent, and is intended to include meanings equivalent to the scope of claims for patent and all modifications within the scope.
１０ 昇圧コンバータ、２０ インバータ、３０，３０Ａ，３０Ｂ 放電制御部、４０，４０Ａ，４０Ｂ バックアップ電源装置、５０ 筐体、６０ 衝突検知部、７０，２０６，２０８，２３２ ダイオード、８０ 放電回路、８２，２０２，２０４，２２６，３０６ スイッチング素子、８４，３１２，３１４ 抵抗素子、１００，１００Ａ〜１００Ｃ 車両、１１０，１１０Ａ ＭＧ−ＥＣＵ、１１２ インバータ制御部、１１４，１１４Ａ コンバータ制御部、１１６ 電源線異常検知部、１１８ 通信線異常検知部、１２０駆動装置、２１０ リアクトル、２２２ 一次コイル、２２４ 二次コイル、２２８ デューティー制御部、２３０ キャパシタ、３０２ 入力端子、３０４ 出力端子、３０８ 参照電圧生成部、３１０ 差動アンプ、Ｂ１ 直流電源、ＳＭＲ システムメインリレー、ＰＬ１，ＰＬ２ 正極線、ＮＬ 負極線、Ｃ１，Ｃ２ コンデンサ、ＭＧ モータジェネレータ、Ｂ２ 補機電源。 10 Boost Converter, 20 Inverter, 30, 30A, 30B Discharge Control Unit, 40, 40A, 40B Backup Power Supply, 50 Housing, 60 Collision Detection Unit, 70, 206, 208, 232 Diode, 80 Discharge Circuit, 82, 202 , 204, 226, 306 switching element, 84, 312, 314 resistance element, 100, 100A to 100C vehicle, 110, 110A MG-ECU, 112 inverter control unit, 114, 114A converter control unit, 116 power line abnormality detection unit, 118 communication line abnormality detection unit, 120 driving device, 210 reactor, 222 primary coil, 224 secondary coil, 228 duty control unit, 230 capacitor, 302 input terminal, 304 output terminal, 308 reference voltage generation unit, 310 differential amplifier, B1 DC power supply, SMR system main relay, PL1, PL2 positive line, NL negative line, C1, C2 capacitor, MG motor generator, B2 auxiliary power supply.
Claims (7)
前記車両は、
前記電力変換装置へ電力を供給する直流電源と、
前記車両の衝突を検知するための衝突検知部とを含み、
前記電力変換装置は、
インバータと、
前記インバータに接続される電力母線と、
前記電力母線に接続されるコンデンサと、
前記衝突検知部により前記車両の衝突が検知されたとき、前記コンデンサの残留電荷を放電させる放電制御を実行する放電制御部と、
当該電力変換装置の筐体内に設けられ、前記筐体の外部から前記放電制御部へ動作電力を供給する電源線の異常時に、前記放電制御部へ動作電力を供給するバックアップ電源装置とを備え、
前記バックアップ電源装置は、前記電力母線に接続され、前記電力母線から受ける電力を電圧変換して前記放電制御部へ出力するように構成される、車両の電力変換装置。 A power conversion device for a vehicle,
The vehicle is
A DC power supply for supplying power to the power converter;
A collision detection unit for detecting a collision of the vehicle,
The power converter is
An inverter;
A power bus connected to the inverter;
A capacitor connected to the power bus;
A discharge control unit that executes a discharge control for discharging a residual charge of the capacitor when a collision of the vehicle is detected by the collision detection unit;
A backup power supply device that is provided in the casing of the power conversion device and supplies operating power to the discharge control unit when an abnormality occurs in a power supply line that supplies operating power to the discharge control unit from the outside of the casing;
The backup power supply device is connected to the power bus, and is configured to convert power received from the power bus into a voltage and output it to the discharge control unit.
前記昇圧装置は、電力用半導体スイッチング素子とリアクトルとを含む昇圧チョッパ回路によって構成され、
前記放電制御部は、前記放電制御の実行時、前記電力用半導体スイッチング素子をオン／オフ駆動することによって、前記電力用半導体スイッチング素子および前記リアクトルにより前記残留電荷を消費させる、請求項１または請求項２に記載の車両の電力変換装置。 A booster connected to the power bus and boosting the voltage of the power bus to a voltage of the DC power supply or more;
The boosting device is constituted by a boosting chopper circuit including a power semiconductor switching element and a reactor,
The discharge controller is configured to cause the residual charge to be consumed by the power semiconductor switching element and the reactor by driving the power semiconductor switching element on / off during execution of the discharge control. Item 3. The vehicle power conversion device according to Item 2.
前記電力変換装置のインバータによって駆動される電動機とを備える車両。 The power conversion device according to any one of claims 1 to 6,
A vehicle comprising: an electric motor driven by an inverter of the power conversion device.
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