JP6413905B2

JP6413905B2 - 車両用電力変換装置の制御装置

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Publication number: JP6413905B2
Application number: JP2015083991A
Authority: JP
Inventors: 将平大井; 智子大庭
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Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-04-21
Filing date: 2015-04-16
Publication date: 2018-10-31
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Description

本発明は、電力変換器のスイッチング駆動を制御する車両用電力変換装置の制御装置に関する。

下記特許文献１では、電力変換器を含む電力系統に過電圧異常が発生した場合に、電力変換器の素子に過電圧が印加されるのを抑制するために、電力変換器のスイッチング駆動を停止している。また、下記特許文献２では、車両の衝突が発生した場合に、電力系統内のコンデンサの放電を行うために、電力変換器のスイッチング駆動を行っている。

特開２００３−２４４８０１号公報特開２０１１−１０４０６号公報

車両の衝突によって電源と電力変換器間の接続が遮断されると、電源に電力を回収できなくなり、電力系統に過電圧異常が発生する場合がある。その場合に、特許文献１のように電力変換器のスイッチング駆動を停止すると、特許文献２のように電力系統内のコンデンサの放電を行うことが困難となり、車両の衝突時に電力系統内の高電圧を速やかに低下させることが困難となる。

本発明は、過電圧異常の発生の有無、及び車両衝突の発生の有無に応じて、電力変換器のスイッチング駆動を適切に制御することを目的とする。

本発明に係る車両用電力変換装置の制御装置は、上述した目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明に係る車両用電力変換装置の制御装置は、車両に搭載され、スイッチング素子のスイッチング駆動により二次電池からの直流電力を昇圧する昇圧コンバータと、三相のスイッチング素子のスイッチング駆動により前記昇圧コンバータからの直流電力を三相交流電力に変換して回転電機へ供給するインバータと、を含む電力系統の車両用電力変換装置の制御装置であって、前記昇圧コンバータの前記スイッチング素子と前記インバータの前記三相のスイッチング素子との前記スイッチング駆動を制御するスイッチング制御部と、前記電力系統の過電圧異常を検知する過電圧異常検知部と、前記車両の衝突を検知する衝突検知部と、を含み、前記スイッチング制御部は、前記過電圧異常検知部で過電圧異常が検知され、前記衝突検知部で前記車両の衝突が検知されていない場合に、前記昇圧コンバータの前記スイッチング素子と前記インバータの前記三相のスイッチング素子との前記スイッチング駆動を停止し、前記過電圧異常検知部で過電圧異常が検知されても、前記衝突検知部で前記車両の衝突が検知された衝突条件を基に、前記昇圧コンバータの前記スイッチング素子と前記インバータの前記三相のスイッチング素子との前記スイッチング駆動を行う、ことを要旨とする。

本発明の一態様では、前記スイッチング制御部は、前記過電圧異常検知部で過電圧異常が検知され、前記衝突検知部で前記車両の衝突が検知された場合に、前記回転電機または前記電力系統の電圧が許容値を超えるときは、前記昇圧コンバータの前記スイッチング素子と前記インバータの前記三相のスイッチング素子との前記スイッチング駆動を停止し、前記回転電機または前記電力系統の電圧が許容値以下であるときは、前記昇圧コンバータの前記スイッチング素子と前記インバータの前記三相のスイッチング素子との前記スイッチング駆動を行う、ことが好適である。

本発明の一態様では、前記スイッチング制御部は、前記衝突検知部で前記車両の衝突が検知されてからの経過時間の増加に応じて前記許容値を増加させることが好適である。

本発明によれば、電力系統の過電圧異常が検知され、車両の衝突が検知されていない場合に、電力変換器のスイッチング駆動を停止することで、電力変換器の素子に過電圧が印加されるのを抑制することができる。一方、電力系統の過電圧異常が検知されても、車両の衝突が検知された衝突条件を基に、電力変換器のスイッチング駆動を行うことで、電力系統内に高電圧が残留するのを速やかに抑制することができる。したがって、過電圧異常の発生の有無、及び車両衝突の発生の有無に応じて、電力変換器のスイッチング駆動を適切に制御することができる。

本発明の実施形態に係る車両用電力変換装置の制御装置を備える電動機駆動システムの構成例を示す図である。スイッチング制御部の構成例を示す図である。インバータのスイッチング駆動を行うか否かを決定する処理の一例を説明するフローチャートである。インバータのスイッチング駆動を行うか否かを決定する処理の他の例を説明するフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態（以下実施形態という）を図面に従って説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る車両用電力変換装置の制御装置を備える電動機駆動システムの構成例を示す図である。本実施形態に係る電動機駆動システムは、例えば車両の駆動システムに用いることができ、二次電池１２と昇圧コンバータ（ＤＣ−ＤＣコンバータ）１５とインバータ１６，１７を含む電力系統１０と、電力系統１０からの電力が供給されるモータジェネレータ（回転電機）１８，１９と、昇圧コンバータ１５及びインバータ１６，１７の駆動を制御する電子制御装置（ＥＣＵ）５０と、を車両に備える。

電力系統１０において、二次電池１２は充放電可能な直流電源として設けられており、二次電池１２と昇圧コンバータ１５間にはリレー２１が設けられている。リレー２１のオン状態において、昇圧コンバータ１５は、スイッチング駆動により、二次電池１２からの直流電圧を昇圧する電力変換を行ってインバータ１６，１７へ出力することが可能である。図１の例では、昇圧コンバータ１５は、インバータ１６，１７の正側ライン（電源ライン）ＰＬと負側ライン（グランドライン）ＳＬ間に直列接続されたスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２と、このスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２に各々逆並列接続されたダイオード（整流素子）Ｄ１，Ｄ２と、リレー２１（二次電池１２の正側端子）とスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２同士の接続点間に設けられたリアクトルＬと、を備える。正側ラインＰＬと負側ラインＳＬ間にはコンデンサ１４が設けられており、昇圧コンバータ１５からの出力電力はコンデンサ１４に蓄えられる。さらに、正側ラインＰＬと負側ラインＳＬ間には放電抵抗１１及びスイッチ２２が設けられており、スイッチ２２のオン状態においてコンデンサ１４の放電を放電抵抗１１により行うことが可能である。一方、昇圧コンバータ１５のスイッチング駆動により、コンデンサ１４に蓄えられた電力を用いて二次電池１２の充電を行うことも可能である。電力系統１０において、昇圧コンバータ１５のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２より二次電池１２側を低圧側とし、昇圧コンバータ１５のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２よりインバータ１６，１７側を高圧側とする。昇圧コンバータ１５の低圧側におけるスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２同士の接続点と負側ラインＳＬ間には、コンデンサ１３が設けられている。

電力変換器としてのインバータ１６は、三相のスイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２と、スイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２に対し逆並列接続されたダイオード（整流素子）Ｄ１１，Ｄ１２とを備える公知の構成により実現可能であり、三相のスイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２をオンオフするスイッチング駆動により、昇圧コンバータ１５からの直流電圧を１２０°ずつ位相が異なる三相交流に変換する電力変換を行ってモータジェネレータ１８の三相コイルへ供給することが可能である。モータジェネレータ１８は、インバータ１６からの交流電力を受けて回転駆動可能である。一方、インバータ１６のスイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２のスイッチング駆動により、モータジェネレータ１８の三相コイルの交流電圧を直流に変換する電力変換を行って昇圧コンバータ１５へ供給することも可能である。

同様に、電力変換器としてのインバータ１７も、三相のスイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２と、スイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２に対し逆並列接続されたダイオード（整流素子）Ｄ２１，Ｄ２２とを備える公知の構成により実現可能であり、三相のスイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２をオンオフするスイッチング駆動により、昇圧コンバータ１５からの直流電圧を１２０°ずつ位相が異なる三相交流に変換する電力変換を行ってモータジェネレータ１９の三相コイルへ供給することが可能である。モータジェネレータ１９は、インバータ１７からの交流電力を受けて回転駆動可能であり、モータジェネレータ１９の動力は車両の走行に用いられる。一方、インバータ１７のスイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２のスイッチング駆動により、モータジェネレータ１９の三相コイルの交流電圧を直流に変換する電力変換を行って昇圧コンバータ１５へ供給することも可能である。

電力系統１０の過電圧異常を検知するために、電圧センサ４３，４４が電力系統１０に設けられている。図１に示す例では、電力系統１０の高圧側の電圧としてコンデンサ１４の電圧（昇圧コンバータ１５から出力されインバータ１６，１７に入力される電圧）ＶＨを検出する電圧センサ４４と、電力系統１０の低圧側の電圧としてコンデンサ１３の電圧ＶＬを検出する電圧センサ４３が設けられている。電圧センサ４４によるコンデンサ１４の電圧ＶＨを示す信号、及び電圧センサ４３によるコンデンサ１３の電圧ＶＬを示す信号は、電子制御装置５０に入力される。また、車両の衝突を検知するために、衝突センサ４８が車両に設けられている。衝突センサ４８による信号も、電子制御装置５０に入力される。

電子制御装置５０において、過電圧異常検知部５２は、電圧センサ４４で検出されたコンデンサ１４の電圧ＶＨと、電圧センサ４３で検出されたコンデンサ１３の電圧ＶＬを基に、電力系統１０の過電圧異常を検知する。例えば電圧センサ４４によるコンデンサ１４の電圧ＶＨが設定値ＶＨ０を超えた場合は、電力系統１０の高圧側に過電圧異常が発生したと判定し、電圧センサ４３によるコンデンサ１３の電圧ＶＬが設定値ＶＬ０を超えた場合は、電力系統１０の低圧側に過電圧異常が発生したと判定する。一方、コンデンサ１４の電圧ＶＨが設定値ＶＨ０以下であり、且つコンデンサ１３の電圧ＶＬが設定値ＶＬ０以下である場合は、電力系統１０に過電圧異常が発生していないと判定する。ここでの設定値ＶＨ０，ＶＬ０については、例えばインバータ１６，１７の素子の耐圧より低い値に設定される。過電圧異常検知部５２による電力系統１０（高圧側及び低圧側）の過電圧異常の有無を示す信号は、スイッチング制御部５６へ出力される。

衝突検知部５４は、衝突センサ４８による信号を基に、車両の衝突を検知する。例えば衝突センサ４８による信号レベルが上限レベルを超えた場合は、車両に衝突が生じたと判定し、衝突センサ４８による信号レベルが上限レベル以下である場合は、車両に衝突が生じていないと判定する。衝突検知部５４による車両の衝突の有無を示す信号は、スイッチング制御部５６へ出力される。

スイッチング制御部５６は、昇圧コンバータ１５及びインバータ１６，１７のスイッチング駆動を制御する。本実施形態では、スイッチング制御部５６は、過電圧異常検知部５２で電力系統１０の過電圧異常が検知され、且つ衝突検知部５４で車両の衝突が検知されていない場合は、インバータ１６，１７のスイッチング駆動を停止する。ただし、本実施形態では、スイッチング制御部５６は、過電圧異常検知部５２で電力系統１０の過電圧異常が検知されても、衝突検知部５４で車両の衝突が検知された衝突条件を基に、インバータ１６，１７のスイッチング駆動を行う。

例えば電力系統１０の高圧側（コンデンサ１４）の過電圧異常が検知され、且つ車両の衝突が検知されていない場合は、インバータ１６，１７のスイッチング駆動を停止することで、インバータ１６，１７の素子に過電圧が印加されるのを抑制することができる。さらに、昇圧コンバータ１５のスイッチング駆動も停止することで、昇圧コンバータ１５の素子に過電圧が印加されるのを抑制することができる。その際には、スイッチ２２をオンすることで、コンデンサ１４の放電が放電抵抗１１により行われる。一方、電力系統１０の高圧側（コンデンサ１４）の過電圧異常が検知され、且つ車両の衝突が検知された場合は、インバータ１６，１７のスイッチング駆動を行うことで、電力系統１０（コンデンサ１４）の電気エネルギーをモータジェネレータ１８，１９で速やかに消費することができ、コンデンサ１４の電圧ＶＨを速やかに低下させることができる。その際には、昇圧コンバータ１５のスイッチング駆動を停止しても、モータジェネレータ１８，１９の運転によりコンデンサ１４の放電を行うことが可能である。

また、電力系統１０の低圧側（コンデンサ１３）の過電圧異常が検知され、且つ車両の衝突が検知されていない場合も、インバータ１６，１７のスイッチング駆動を停止することで、インバータ１６，１７の素子に過電圧が印加されるのを抑制することができる。さらに、昇圧コンバータ１５のスイッチング駆動も停止することで、昇圧コンバータ１５の素子に過電圧が印加されるのを抑制することができる。一方、電力系統１０の低圧側（コンデンサ１３）の過電圧異常が検知され、且つ車両の衝突が検知された場合は、インバータ１６，１７のスイッチング駆動を行うことで、電力系統１０（コンデンサ１３）の電気エネルギーをモータジェネレータ１８，１９で速やかに消費することができ、コンデンサ１３の電圧ＶＬを速やかに低下させることができる。その際に、昇圧コンバータ１５のスイッチング駆動を行わなくてもコンデンサ１３の放電を行うことが可能な場合は、昇圧コンバータ１５のスイッチング駆動を停止する。

スイッチング制御部５６の構成例を図２に示す。図２の例において、ＡＮＤ回路６１には、過電圧異常検知部５２による電力系統１０の高圧側の過電圧異常の有無を示すＯＶＨ信号と、ＣＰＵ５８からのＯＶＨ−ＲＧ信号が入力される。過電圧異常検知部５２で電力系統１０の高圧側の過電圧異常が検知されていない場合（ＶＨ≦ＶＨ０の場合）は、ＯＶＨ信号のレベルは０（Ｌｏｗ）となり、過電圧異常検知部５２で電力系統１０の高圧側の過電圧異常が検知された場合（ＶＨ＞ＶＨ０の場合）は、ＯＶＨ信号のレベルは１（Ｈｉｇｈ）となる。また、衝突検知部５４で車両の衝突が検知されていない場合は、ＯＶＨ−ＲＧ信号のレベルは１となり、衝突検知部５４で車両の衝突が検知された場合は、ＯＶＨ−ＲＧ信号のレベルは０となる。ＯＶＨ信号とＯＶＨ−ＲＧ信号との論理積であるＡＮＤ回路６１の出力は、ＯＶＨ信号及びＯＶＨ−ＲＧ信号の両方のレベルが１のときは１となり、ＯＶＨ信号及びＯＶＨ−ＲＧ信号の少なくとも一方のレベルが０のときは０となる。

ＡＮＤ回路６２には、過電圧異常検知部５２による電力系統１０の低圧側の過電圧異常の有無を示すＯＶＬ信号と、ＣＰＵ５８からのＣ−ＲＧ信号が入力される。過電圧異常検知部５２で電力系統１０の低圧側の過電圧異常が検知されていない場合（ＶＬ≦ＶＬ０の場合）は、ＯＶＬ信号のレベルは０となり、過電圧異常検知部５２で電力系統１０の低圧側の過電圧異常が検知された場合（ＶＬ＞ＶＬ０の場合）は、ＯＶＬ信号のレベルは１となる。また、衝突検知部５４で車両の衝突が検知されていない場合は、Ｃ−ＲＧ信号のレベルは１となり、衝突検知部５４で車両の衝突が検知された場合は、Ｃ−ＲＧ信号のレベルは０となる。ＯＶＬ信号とＣ−ＲＧ信号との論理積であるＡＮＤ回路６２の出力は、ＯＶＬ信号及びＣ−ＲＧ信号の両方のレベルが１のときは１となり、ＯＶＬ信号及びＣ−ＲＧ信号の少なくとも一方のレベルが０のときは０となる。

ＯＲ回路６３では、ＡＮＤ回路６１の出力とＡＮＤ回路６２の出力の論理和が演算される。ＯＲ回路６３の出力である、インバータ１６のシャットダウンを行うためのＭＧ１＿ＳＤＷＮ信号のレベルは、ＡＮＤ回路６１の出力及びＡＮＤ回路６２の出力の両方が０のときは０となり、ＡＮＤ回路６１の出力及びＡＮＤ回路６２の出力の少なくとも一方が１のときは１となる。ＭＧ１＿ＳＤＷＮ信号のレベルが１である場合にインバータ１６のシャットダウンが行われ（スイッチング駆動が禁止され）、ＭＧ１＿ＳＤＷＮ信号のレベルが０である場合にインバータ１６のシャットダウンが解除される（スイッチング駆動が許容される）。

ＯＲ回路６４でも、ＡＮＤ回路６１の出力とＡＮＤ回路６２の出力の論理和が演算される。ＯＲ回路６４の出力である、インバータ１７のシャットダウンを行うためのＭＧ２＿ＳＤＷＮ信号のレベルも、ＡＮＤ回路６１の出力及びＡＮＤ回路６２の出力の両方が０のときは０となり、ＡＮＤ回路６１の出力及びＡＮＤ回路６２の出力の少なくとも一方が１のときは１となる。ＭＧ２＿ＳＤＷＮ信号のレベルが１である場合にインバータ１７のシャットダウンが行われ、ＭＧ２＿ＳＤＷＮ信号のレベルが０である場合にインバータ１７のシャットダウンが解除される。

以上説明した本実施形態では、電力系統１０（高圧側及び低圧側の少なくとも一方）の過電圧異常が検知され、且つ車両の衝突が検知されていない場合は、インバータ１６，１７のスイッチング駆動を停止する。これによって、インバータ１６，１７の素子に過電圧が印加されるのを抑制することができ、過電圧による素子の破損を抑制することができる。

ただし、車両の衝突によって、二次電池１２が外れたり、リレー２１がオフ状態になったりして、二次電池１２と昇圧コンバータ１５間の接続が遮断されると、モータジェネレータ１８，１９の電力を二次電池１２に回収できなくなり、電力系統１０内のコンデンサ１４の電圧ＶＨやコンデンサ１３の電圧ＶＬが異常に高く上昇して過電圧異常が検知される場合がある。その場合に、インバータ１６，１７のスイッチング駆動を停止すると、電力系統１０内のコンデンサ１３，１４の放電を速やかに行うことが困難となり、車両の衝突時に電力系統１０内の高電圧を速やかに低下させることが困難となる。

これに対して本実施形態では、電力系統１０（高圧側及び低圧側の少なくとも一方）の過電圧異常が検知されたにもかかわらず、車両の衝突が検知された場合は、インバータ１６，１７のスイッチング駆動を行う。これによって、車両の衝突時に、電力系統１０の電気エネルギーをモータジェネレータ１８，１９で速やかに消費することができるので、電力系統１０の過電圧を速やかに低下させることができ、電力系統１０内に高電圧が残留するのを速やかに抑制することができる。したがって、本実施形態によれば、過電圧異常の発生の有無、及び車両衝突の発生の有無に応じて、インバータ１６，１７のスイッチング駆動を適切に制御することができる。

本実施形態では、電力系統１０の過電圧異常が検知され、且つ車両の衝突が検知された場合は、スイッチング制御部５６のＣＰＵ５８は、図３に示すフローチャートに従ってインバータ１６，１７のスイッチング駆動を行うか否かを決定することも可能である。図３のフローチャートにおいて、ステップＳ１０１では、車両の衝突が衝突検知部５４で検知され、ステップＳ１０２では、電力系統１０の高圧側（コンデンサ１４）の過電圧異常が過電圧異常検知部５２で検知される。

ステップＳ１０３では、モータジェネレータ１８，１９の逆起電圧が許容値Ｖｍａｘ以下であるか否かがスイッチング制御部５６のＣＰＵ５８で判定される。ここでの許容値Ｖｍａｘについては、例えばインバータ１６，１７の素子の耐圧より低い値に設定される。モータジェネレータ１８，１９の少なくとも一方の逆起電圧が許容値Ｖｍａｘを超える場合は、ステップＳ１０３の判定結果はＮＯとなり、ステップＳ１０４に進む。一方、モータジェネレータ１８，１９の両方の逆起電圧が許容値Ｖｍａｘ以下である場合は、ステップＳ１０３の判定結果はＹＥＳとなり、ステップＳ１０５に進む。なお、モータジェネレータ１８（モータジェネレータ１９）の逆起電圧は、モータジェネレータ１８（モータジェネレータ１９）の回転数と逆起定数の積で表すことが可能であるため、ステップＳ１０３では、モータジェネレータ１８，１９の回転数が許容値Ｎｍａｘ以下であるか否かを判定することも可能である。モータジェネレータ１８，１９の少なくとも一方の回転数が許容値Ｎｍａｘを超える場合は、ステップＳ１０３の判定結果はＮＯとなり、ステップＳ１０４に進む。一方、モータジェネレータ１８，１９の両方の回転数が許容値Ｎｍａｘ以下である場合は、ステップＳ１０３の判定結果はＹＥＳとなり、ステップＳ１０５に進む。

ステップＳ１０４では、ＣＰＵ５８は、衝突検知部５４で車両１００の衝突が検知されていない場合は、ＯＶＨ−ＲＧ信号のレベルを１に保持し、衝突検知部５４で車両１００の衝突が検知された場合は、ＯＶＨ−ＲＧ信号のレベルを０から１に変更する。これにより、ＯＶＨ信号とＯＶＨ−ＲＧ信号との論理積であるＡＮＤ回路６１の出力は、ＯＶＨ信号のレベルが１のときは１となり、ＯＶＨ信号のレベルが０のときは０となる。つまり、車両１００の衝突が検知された場合（ＯＶＨ−ＲＧ信号のレベル０の場合）に、モータジェネレータ１８，１９の逆起電圧が許容値Ｖｍａｘを超えるときにはＯＶＨ−ＲＧ信号のレベルを１とするので、電力系統１０の高圧側（コンデンサ１４）の過電圧異常が検知されてＯＶＨ信号のレベルが１となった場合には、ＡＮＤ回路６１の出力が１となり、ＯＲ回路６３，６４のＭＧ１＿ＳＤＷＮ信号のレベル及びＭＧ２＿ＳＤＷＮ信号のレベルは共に１となり、インバータ１６，１７のスイッチング駆動の停止がスイッチング制御部５６で行われる。そして、ステップＳ１０３に戻る。一方、ステップＳ１０５では、ＣＰＵ５８は、ＯＶＨ−ＲＧ信号のレベルの変更を行わないので、衝突検知部５４で車両１００の衝突が検知されていない場合は、ＯＶＨ−ＲＧ信号のレベルは１となり、衝突検知部５４で車両１００の衝突が検知された場合は、ＯＶＨ−ＲＧ信号のレベルは０となる。これにより、車両１００の衝突が検知された場合（ＯＶＨ−ＲＧ信号のレベル０の場合）、モータジェネレータ１８，１９の逆起電圧が許容値Ｖｍａｘ以下のときにはＯＶＨ−ＲＧ信号のレベルは０のままとなるので、ＡＮＤ回路６１の出力は０となる。また、車両１００の衝突が検知された場合Ｃ―ＲＧ信号のレベルは０となるので、ＯＲ回路６３，６４のＭＧ１＿ＳＤＷＮ信号のレベル及びＭＧ２＿ＳＤＷＮ信号のレベルは共に０となり、インバータ１６，１７のスイッチング駆動がスイッチング制御部５６で行われる。

インバータ１６，１７の素子の耐圧を超える過電圧が生じているときに、インバータ１６，１７のスイッチング駆動を行うと、素子の破損が生じるおそれがある。これに対して図３のフローチャートによれば、電力系統１０の高圧側（コンデンサ１４）の過電圧異常が検知され、且つ車両の衝突が検知された場合に、モータジェネレータ１８，１９の逆起電圧が許容値Ｖｍａｘを超えるときは、インバータ１６，１７のスイッチング駆動を停止する。これによって、インバータ１６，１７の素子に耐圧を超える過電圧が印加されるのを抑制することができる。その際には、スイッチ２２をオンすることでコンデンサ１４の放電が放電抵抗１１により行われ、モータジェネレータ１８，１９の回転数が低下する。そして、モータジェネレータ１８，１９の逆起電圧が許容値Ｖｍａｘ以下に低下したときに、インバータ１６，１７のスイッチング駆動を行うことで、インバータ１６，１７の素子に耐圧を超える過電圧が印加されるのを抑制しつつ、電力系統１０（コンデンサ１４）の電気エネルギーをモータジェネレータ１８，１９で速やかに消費することができる。したがって、過電圧による素子の破損を抑制しつつ、コンデンサ１４の電圧ＶＨを速やかに低下させることができる。

なお、電力系統１０の過電圧異常が検知され、且つ車両の衝突が検知された場合は、インバータ１６のスイッチング駆動を行うか否か、及びインバータ１７のスイッチング駆動を行うか否かをそれぞれ独立に決定することも可能である。その場合において、モータジェネレータ１８の逆起電圧が許容値Ｖｍａｘを超えるとき（モータジェネレータ１８の回転数が許容値Ｎｍａｘを超えるとき）は、インバータ１６のスイッチング駆動を停止することで、インバータ１６の素子に耐圧を超える過電圧が印加されるのを抑制する。一方、モータジェネレータ１８の逆起電圧が許容値Ｖｍａｘ以下であるとき（モータジェネレータ１８の回転数が許容値Ｎｍａｘ以下であるとき）は、インバータ１６のスイッチング駆動を行うことで、電力系統１０の電気エネルギーをモータジェネレータ１８で速やかに消費する。同様に、モータジェネレータ１９の逆起電圧が許容値Ｖｍａｘを超えるとき（モータジェネレータ１９の回転数が許容値Ｎｍａｘを超えるとき）は、インバータ１７のスイッチング駆動を停止することで、インバータ１７の素子に耐圧を超える過電圧が印加されるのを抑制する。一方、モータジェネレータ１９の逆起電圧が許容値Ｖｍａｘ以下であるとき（モータジェネレータ１９の回転数が許容値Ｎｍａｘ以下であるとき）は、インバータ１７のスイッチング駆動を行うことで、電力系統１０の電気エネルギーをモータジェネレータ１９で速やかに消費する。

また、図３のフローチャートのステップＳ１０３では、電力系統１０の高圧側（コンデンサ１４）の電圧ＶＨが許容値Ｖｍａｘ以下であるか否かをスイッチング制御部５６で判定することも可能である。ここでの許容値Ｖｍａｘについては、例えば設定値ＶＨ０より大きく、且つインバータ１６，１７の素子の耐圧より低い値に設定される。ＶＨ＞Ｖｍａｘの場合はステップＳ１０４に進み、ＶＨ≦Ｖｍａｘの場合はステップＳ１０５に進む。この構成によれば、電力系統１０の高圧側（コンデンサ１４）の過電圧異常が検知され、且つ車両の衝突が検知された場合に、電力系統１０のコンデンサ１４の電圧ＶＨが許容値Ｖｍａｘを超えるときは、インバータ１６，１７のスイッチング駆動を停止することで、インバータ１６，１７の素子に耐圧を超える過電圧が印加されるのを抑制する。その際には、スイッチ２２をオンすることで、コンデンサ１４の放電が放電抵抗１１により行われる。そして、電力系統１０のコンデンサ１４の電圧ＶＨが許容値Ｖｍａｘ以下に低下したときに、インバータ１６，１７のスイッチング駆動を行うことで、インバータ１６，１７の素子に耐圧を超える過電圧が印加されるのを抑制しつつ、電力系統１０（コンデンサ１４）の電気エネルギーをモータジェネレータ１８，１９で速やかに消費する。

また、上記の許容値Ｖｍａｘを車両の衝突が検知されてからの経過時間ｔの増加に応じて増加させることも可能である。その場合のフローチャートの一例を図４に示す。図４のフローチャートにおいて、ステップＳ２０１では、車両の衝突が衝突検知部５４で検知され、ステップＳ２０２では、電力系統１０の高圧側の過電圧異常が過電圧異常検知部５２で検知される。ステップＳ２０３では、車両の衝突が検知されてからの経過時間（衝突後時間）ｔが設定時間ｔ０以下であるか否かがスイッチング制御部５６のＣＰＵ５８で判定される。ｔ≦ｔ０の場合はステップＳ２０４に進み、ｔ＞ｔ０の場合はステップＳ２０５に進む。

ステップＳ２０４では、許容値Ｖｍａｘ＝Ｖｍａｘ１に設定され、モータジェネレータ１８，１９の逆起電圧が許容値Ｖｍａｘ１以下であるか否かがスイッチング制御部５６のＣＰＵ５８で判定される。許容値Ｖｍａｘ１についても、例えばインバータ１６，１７の素子の耐圧より低い値に設定される。モータジェネレータ１８，１９の少なくとも一方の逆起電圧が許容値Ｖｍａｘ１を超える場合は、ステップＳ２０４の判定結果はＮＯとなり、ステップＳ２０６に進む。一方、モータジェネレータ１８，１９の両方の逆起電圧が許容値Ｖｍａｘ１以下である場合は、ステップＳ２０４の判定結果はＹＥＳとなり、ステップＳ２０７に進む。

ステップＳ２０５では、許容値Ｖｍａｘ＝Ｖｍａｘ２に設定され、モータジェネレータ１８，１９の逆起電圧が許容値Ｖｍａｘ２以下であるか否かがスイッチング制御部５６で判定される。許容値Ｖｍａｘ２については、許容値Ｖｍａｘ１より大きく、且つインバータ１６，１７の素子の耐圧より低い値に設定される。モータジェネレータ１８，１９の少なくとも一方の逆起電圧が許容値Ｖｍａｘ２を超える場合は、ステップＳ２０５の判定結果はＮＯとなり、ステップＳ２０６に進む。一方、モータジェネレータ１８，１９の両方の逆起電圧が許容値Ｖｍａｘ２以下である場合は、ステップＳ２０５の判定結果はＹＥＳとなり、ステップＳ２０７に進む。

ステップＳ２０６では、インバータ１６，１７のスイッチング駆動の停止がスイッチング制御部５６で行われる。そして、ステップＳ２０３に戻る。一方、ステップＳ２０７では、インバータ１６，１７のスイッチング駆動がスイッチング制御部５６で行われる。ステップＳ２０６，Ｓ２０７でのスイッチング駆動の停止、スイッチング駆動実行は、先に説明した図３に示すステップＳ１０４，Ｓ１０５のスイッチング駆動の停止、スイッチング駆動実行におけるＶｍａｘをＶｍａｘ１またはＶｍａｘ２としたものと同様である。

図４のフローチャートによれば、衝突後時間ｔが設定時間ｔ０を超えた場合は、衝突後時間ｔが設定時間ｔ０以下である場合と比較して、許容値Ｖｍａｘを増加させることで、インバータ１６，１７のスイッチング駆動により電力系統１０（コンデンサ１４）の電気エネルギーをモータジェネレータ１８，１９で消費する条件が成立しやすくなる。これによって、インバータ１６，１７の素子に耐圧を超える過電圧が印加されるのを抑制しつつ、車両衝突後に電力系統１０内に高電圧が残留する時間を短縮することができる。

なお、図４のフローチャートのステップＳ２０４では、モータジェネレータ１８，１９の回転数が許容値Ｎｍａｘ１以下であるか否かを判定することも可能である。モータジェネレータ１８，１９の少なくとも一方の回転数が許容値Ｎｍａｘ１を超える場合は、ステップＳ２０４の判定結果はＮＯとなり、ステップＳ２０６に進む。一方、モータジェネレータ１８，１９の両方の回転数が許容値Ｎｍａｘ１以下である場合は、ステップＳ２０４の判定結果はＹＥＳとなり、ステップＳ２０７に進む。そして、ステップＳ２０５では、モータジェネレータ１８，１９の回転数が許容値Ｎｍａｘ２以下であるか否かを判定することも可能である。ここでの許容値Ｎｍａｘ２については、許容値Ｎｍａｘ１より大きい値に設定される。モータジェネレータ１８，１９の少なくとも一方の回転数が許容値Ｎｍａｘ２を超える場合は、ステップＳ２０５の判定結果はＮＯとなり、ステップＳ２０６に進む。一方、モータジェネレータ１８，１９の両方の回転数が許容値Ｎｍａｘ２以下である場合は、ステップＳ２０５の判定結果はＹＥＳとなり、ステップＳ２０７に進む。

また、図４のフローチャートのステップＳ２０４でも、電力系統１０の高圧側（コンデンサ１４）の電圧ＶＨが許容値Ｖｍａｘ１以下であるか否かをスイッチング制御部５６で判定することも可能である。ここでの許容値Ｖｍａｘ１については、例えば設定値ＶＨ０より大きく、且つインバータ１６，１７の素子の耐圧より低い値に設定される。ＶＨ＞Ｖｍａｘ１の場合はステップＳ２０６に進み、ＶＨ≦Ｖｍａｘ１の場合はステップＳ２０７に進む。同様に、ステップＳ２０５では、電力系統１０の高圧側（コンデンサ１４）の電圧ＶＨが許容値Ｖｍａｘ２以下であるか否かをスイッチング制御部５６で判定することも可能である。ＶＨ＞Ｖｍａｘ２の場合はステップＳ２０６に進み、ＶＨ≦Ｖｍａｘ２の場合はステップＳ２０７に進む。

また、図４のフローチャートでは、ステップＳ２０５を省略し、ステップＳ２０３でｔ＞ｔ０の場合にステップＳ２０７に進むことも可能である。つまり、電力系統１０の過電圧異常が検知され、且つ車両の衝突が検知された場合に、車両の衝突が検知されてからの経過時間（衝突後時間）ｔが設定時間ｔ０を超えたときは、インバータ１６，１７のスイッチング駆動を行うことも可能である。これによっても、インバータ１６，１７の素子に耐圧を超える過電圧が印加されるのを抑制しつつ、車両衝突後に電力系統１０内に高電圧が残留する時間を短縮することができる。

以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

１０電力系統、１２二次電池、１３，１４コンデンサ、１５昇圧コンバータ、１６，１７インバータ、１８，１９モータジェネレータ、２１リレー、４３，４４電圧センサ、４８衝突センサ、５０電子制御装置、５２過電圧異常検知部、５４衝突検知部、５６スイッチング制御部、５８ＣＰＵ、６１，６２ＡＮＤ回路、６３，６４ＯＲ回路。

Claims

車両に搭載され、スイッチング素子のスイッチング駆動により二次電池からの直流電力を昇圧する昇圧コンバータと、三相のスイッチング素子のスイッチング駆動により前記昇圧コンバータからの直流電力を三相交流電力に変換して回転電機へ供給するインバータと、を含む電力系統の車両用電力変換装置の制御装置であって、
前記昇圧コンバータの前記スイッチング素子と前記インバータの前記三相のスイッチング素子との前記スイッチング駆動を制御するスイッチング制御部と、
前記電力系統の過電圧異常を検知する過電圧異常検知部と、
前記車両の衝突を検知する衝突検知部と、を含み、
前記スイッチング制御部は、
前記過電圧異常検知部で過電圧異常が検知され、前記衝突検知部で前記車両の衝突が検知されていない場合に、前記昇圧コンバータの前記スイッチング素子と前記インバータの前記三相のスイッチング素子との前記スイッチング駆動を停止し、
前記過電圧異常検知部で過電圧異常が検知されても、前記衝突検知部で前記車両の衝突が検知された衝突条件を基に、前記昇圧コンバータの前記スイッチング素子と前記インバータの前記三相のスイッチング素子との前記スイッチング駆動を行う、車両用電力変換装置の制御装置。
請求項１に記載の車両用電力変換装置の制御装置であって、
前記スイッチング制御部は、前記過電圧異常検知部で過電圧異常が検知され、前記衝突検知部で前記車両の衝突が検知された場合に、
前記回転電機または前記電力系統の電圧が許容値を超えるときは、前記昇圧コンバータの前記スイッチング素子と前記インバータの前記三相のスイッチング素子との前記スイッチング駆動を停止し、
前記回転電機または前記電力系統の電圧が許容値以下であるときは、前記昇圧コンバータの前記スイッチング素子と前記インバータの前記三相のスイッチング素子との前記スイッチング駆動を行う、車両用電力変換装置の制御装置。
請求項２に記載の車両用電力変換装置の制御装置であって、
前記スイッチング制御部は、前記衝突検知部で前記車両の衝突が検知されてからの経過時間の増加に応じて前記許容値を増加させる、車両用電力変換装置の制御装置。