KR20080091392A

KR20080091392A - 전원장치, 전원장치를 탑재한 전동차량 및 전원장치의 제어방법

Info

Publication number: KR20080091392A
Application number: KR1020087021547A
Authority: KR
Inventors: 겐지 우치다
Original assignee: 도요다 지도샤 가부시끼가이샤
Priority date: 2006-02-03
Filing date: 2007-02-01
Publication date: 2008-10-10
Also published as: CN101379669B; CN101379669A; WO2007089037A1; KR100976148B1; JP2007209158A; US7773353B2; JP4635890B2; RU2398687C2; US20090002903A1; BRPI0707354A2; EP1981143A1; RU2008135710A

Abstract

ECU(60)는 절연저항저하검출기(50)로부터의 전압(V)을 토대로, 전원장치(100)의 절연 저항이 저하하는지의 여부를 판정한다. 차량 외부의 부하(80)가 전원장치(100)에 연결되지 않은 경우, 상기 ECU(60)는 상기 절연 저항이 제1값으로 감소한 것을 판정하기 위한 판정임계값을 설정하고, 차량 외부의 부하(80)가 전원장치(100)에 전기적으로 접속된 경우, Y-캐패시터(84)의 캐패시터(C3, C4)로 인한 용량성분의 증가를 고려하여, 상기 제1값보다 낮은 제2값으로 판정임계값을 설정한다.

Description

전원장치, 전원장치를 탑재한 전동차량 및 전원장치의 제어방법{POWER SOURCE DEVICE, ELECTRIC VEHICLE MOUNTED WITH THE POWER SOURCE DEVICE, AND CONTROL METHOD FOR POWER SOURCE DEVICE}

본 발명은 전동차량에 탑재된 전원장치, 상기 전원장치를 탑재한 전동차량 및 상기 전동차량에 탑재된 전원장치의 제어방법에 관한 것이다.

일본특허공개공보 제10-290529호에는 전기자동차에 탑재되는 전원장치가 개시되어 있다. 전원장치는 배터리, 상기 배터리로부터 전력이 공급되는 차내보조기계 및 러닝모터와 같은 전기회로시스템, 상기 배터리로부터의 직류(DC) 전압을 상용전원부하에 적용하기 위한 상용 AC 전압으로 변환하는 상용교류(AC)전압을 발생하기 위한 인버터회로, 상기 인버터회로와 상용전원부하 사이에 제공된 차단스위치 및 상기 전기회로시스템의 누전을 검출하기 위하여 상기 배터리로부터 누출되는 지락전류(ground-fault current)를 검출하는 누전검출회로를 포함한다.

이러한 전원장치에 있어서, 누전 검출 시, 상기 누전검출회로는 차내보조기계 및 러닝모터와 같은 전기회로시스템에 공급하는 전력을 차단하지 않으면서, 인버터회로를 정지시키고, 상용전원부하에 공급하는 전력을 차단하도록 차단스위치를 작동시킨다.

상용전원부하의 용량성분의 영향으로 인하여, 상용전원부하가 전원장치에 전기적으로 접속된 경우와 상용전원부하가 전원장치에 연결되지 않은 경우 간에 임피던스가 변한다. 하지만, 상술된 일본특허공개공보 제10-290529호에서는, 상용전원부하의 용량성분의 영향으로 인한 임피던스의 변동이 고려되지 않고 있다. 따라서, 전원장치의 절연 저항의 저하가 정확하게 검출될 수 없게 된다.

본 발명은 상술된 문제점을 해결하고자 고안되었다. 본 발명의 일 목적은 절연 저항의 저하를 정확하게 검출할 수 있는 전원장치를 제공하는 것이다.

나아가, 본 발명의 또 다른 목적은 절연 저항의 저하를 정확하게 검출할 수 있는 전원장치를 탑재한 전동차량을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 절연 저항의 저하를 정확하게 검출할 수 있는 전원장치를 제어하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 전원장치가 전동차량에 탑재된다. 상기 전원장치는 축전장치, 전력변환장치 및 검출장치를 포함한다. 상기 전력변환장치는 축전장치로부터 차량 외부의 부하로의 전력공급과 부하로부터 상기 축전장치로의 충전 중 하나 이상이 실행가능하도록 구성된다. 상기 검출장치는 상기 전원장치의 절연 저항의 저하를 검출한다. 상기 부하가 상기 전력변환장치에 연결되는 경우, 상기 검출장치는 상기 절연 저항의 저하를 검출하기 위한 판정임계값을 상기 전력변환장치에 대한 상기 부하의 비연결상태에서의 판정임계값보다 낮은 값으로 설정한다.

상기 부하가 상기 전력변환장치에 연결될 때의 판정임계값은 상기 부하의 용량을 토대로 결정되는 것이 바람직하다.

상기 부하가 상기 전력변환장치에 연결되는 경우, 상기 검출장치는 상기 절연 저항의 저하를 확정하기 위한 판정시간을 상기 비연결상태에서의 판정시간보다 짧은 시간으로 설정하는 것이 바람직하다.

상기 전원장치는 차단유닛을 더 포함하는 것이 바람직하다. 상기 차단유닛은 부하가 전력변환장치에 연결되는 경우에 상기 절연 저항의 저하가 검출될 때, 상기 전동차량의 시스템을 차단한다.

상기 부하는 라인-바이패스 캐패시터를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 라인-바이패스 캐패시터는 상기 전력변환장치에 연결된 전력선 쌍과 그라운드 사이에 연결된다.

상기 검출장치는 저항소자, 전압발생장치, 용량소자, 전압검출장치, 설정유닛 및 판정유닛을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 저항소자는 사전설정된 저항값을 갖는다. 상기 전압발생장치는 상기 저항소자와 차량그라운드 간에 연결되어, 사전설정된 주파수를 갖는 전압을 발생시킨다. 상기 용량소자는 상기 저항소자와 상기 전원장치의 전력선 간에 연결된다. 상기 전압검출장치는 상기 저항소자와 상기 용량소자 간의 전압을 검출한다. 상기 설정유닛은 상기 판정임계값을 설정한다. 상기 판정유닛은 상기 전압검출장치에 의해 검출된 전압과 상기 설정유닛에 의해 설정된 판정임계값을 토대로, 상기 절연 저항의 저하를 판정한다.

상기 전력변환장치는 제1 및 제2 AC전동기, 제1 및 제2 인버터, 인버터제어장치 및 연결장치를 포함하는 것이 바람직하다. 각각의 제1 및 제2 AC 전동기는 성형결선형 다상권선을 고정자권선으로 포함한다. 상기 제1 및 제2 인버터는 상기 제1 및 제2 AC전동기에 각각 대응하여 제공되고, 상기 축전장치와 전력을 주고 받는다. 상기 인버터제어장치는 상기 제1 및 제2 인버터를 제어한다. 상기 연결장치는 상기 축전장치로부터 상기 부하로의 전력공급과 상기 부하로부터 상기 축전장치로의 충전 중 하나가 행해질 때, 상기 다상권선의 중성점에 상기 부하를 연결시키기 위해 제공된다.

본 발명에 따르면, 상술된 여하한의 전원장치를 전동차량이 탑재한다.

나아가, 본 발명에 따르면, 전원장치의 제어방법은 전동차량에 탑재된 전원장치를 제어하는 방법에 대응한다. 상기 전원장치는 축전장치, 전력변환장치 및 검출장치를 포함한다. 상기 전력변환장치는 상기 축전장치로부터 차량 외부의 부하로의 전력공급과 상기 부하로부터 상기 축전장치로의 충전 중 하나 이상이 실행가능하도록 구성된다. 상기 검출장치는 상기 전원장치의 절연 저항의 저하를 검출한다. 상기 전원장치의 제어방법은 제1 및 제2단계를 포함한다. 제1단계에서는, 부하가 상기 전력변환장치에 연결되었는지의 여부를 판정한다. 제2단계에서는, 부하가 전력변환장치에 연결된 것으로 판정되는 경우, 상기 절연 저항의 저하를 검출하기 위한 판정임계값이 상기 전력변환장치에 대한 상기 부하의 비연결상태에서의 판정임계값보다 낮은 값으로 설정된다.

상기 전원장치의 제어방법은 제3단계를 더 포함하는 것이 바람직하다. 상기 제3단계에서는, 부하가 전력변환장치에 연결되는 경우, 상기 절연 저항의 저하를 확정하기 위한 판정시간이 상기 비연결상태에서의 판정시간보다 짧은 시간으로 설정된다.

상기 전원장치의 제어방법은 제4단계를 더 포함하는 것이 바람직하다. 상기 제4단계에서는, 부하가 전력변환장치에 연결되는 경우에 검출장치가 절연 저항의 저하를 검출할 때, 상기 전동차량의 시스템이 차단된다.

본 발명에 있어서, 차량 외부의 부하가 전력변환장치에 연결되지 않은 경우, 절연 저항의 저하는 통상적인 판정임계값을 토대로 검출된다. 부하가 전력변환장치에 연결되는 경우, 상기 부하의 용량성분의 추가로부터 기인하는 임피던스의 저하를 고려하여, 상기 판정임계값은 비연결상태에서의 판정임계값보다 낮은 값으로 설정되어, 상기 절연 저항의 저하를 검출하게 된다.

그러므로, 본 발명에 따르면, 절연 저항의 저하가 정확하게 검출될 수 있게 된다.

나아가, 본 발명에서는, 부하가 축전장치에 연결되는 경우, 절연 저항의 저하를 확정하기 위한 판정 시간이 비연결상태에서의 판정 시간보다 짧은 시간으로 설정된다.

그러므로, 본 발명에 따르면, 부하가 전력변환장치에 연결될 때, 절연 저항의 저하를 포함하는 이상이 발생하는 경우에는, 이상이 초기 단계에서 검출될 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 전원장치의 전체 블록도;

도 2는 도 1에 도시된 모터제너레이터 및 인버터의 제로상등가회로를 도시한 도면;

도 3은 도 1에 도시된 절연저항저하검출기의 구조를 도시한 도면;

도 4는 도 3에 도시된 절연저항저하검출기에 의한 절연 저항의 검출 원리를 예시하기 위한 도면;

도 5는 도 3에 도시된 절연저항저하검출기로부터의 전압을 토대로, 절연 저항이 저하된 것을 판정하기 위해 판정임계값을 설정하는 개념을 예시하기 위한 도면;

도 6은 도 1에 도시된 ECU에 의해 절연 저항의 이상판정제어에 관한 흐름도;

도 7은 차량 외부의 부하가 연결되지 않은 차량의 주행 중 검출된 피크값의 시간적 변화를 도시한 도면;

도 8은 차량 외부의 부하가 전기적으로 접속된 경우에 검출된 피크값의 시간적 변화를 도시한 도면; 및

도 9는 제2실시예에서의 ECU에 의한 절연 저항의 이상판정제어에 관한 흐름도이다.

이하, 본 발명의 실시예들을 첨부도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 하되, 동일하거나 대응하는 구성요소들은 동일한 참조 부호들로 표시되며, 그 설명을 반복하지는 않기로 한다.

[제1실시예]

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 전원장치의 전체 블록도이다. 도 1을 참조하면, 상기 전원장치(100)는 축전장치(B), 평활캐패시터(C), 인버터(10, 20), 모터제너레이터(MG1, MG2), 전원라인(PL) 및 접지라인(SL)을 포함한다. 전원장치(100)는 또한 AC라인(ACL1, ACL2), 릴레이회로(30), 커넥터(40), 절연저항저하검출기(50) 및 전자제어유닛(이하 "ECU"라고도 함)(60)을 포함한다.

전원장치(100)는 하이브리드자동차에 탑재된다. 모터제너레이터(MG1)는 엔진(도시 안됨)을 시동할 수 있는 전동기로서 동작하고, 엔진에 의해 구동되는 발전기로서 동작하는 것으로서 하이브리드자동차에 탑재된다. 모터제너레이터(MG2)는 하이브리드자동차(도시 안됨)의 구동차륜을 구동하는 전동기로서 하이브리드자동차에 탑재된다.

전원장치(100)를 탑재한 하이브리드자동차는 모터제너레이터(MG1) 및 차축에 대해 전달용 동력분배기구에 의해 엔진의 동력을 분배가능한 직렬/병렬형일 수도 있고, 엔진은 모터제너레이터(MG1)를 구동하기 위해서만 사용되고, 차축의 구동력은 모터제너레이터(MG1)에 의해 발생되는 전력을 이용하여 모터제너레이터(MG2)에 의해서만 발생되는 직렬형일 수도 있다.

축전장치(B)의 양극은 전원라인(PL)에 연결된다. 축전장치(B)의 음극은 접지라인(SL)에 연결된다. 평활캐패시터(C)는 전원라인(PL)과 접지라인(SL) 사이에 연결된다. 절연저항저하검출기(50)는 접지라인(SL)과 차량의 바디그라운드(70) 사이에 연결된다.

인버터(10)는 U상아암(12), V상아암(14) 및 W상아암(16)을 포함한다. U상아암(12), V상아암(14) 및 W상아암(16)은 전원라인(PL)과 접지라인(SL) 사이에 병렬로 연결된다. U상아암(12)은 직렬 연결된 파워트랜지스터(Q11, Q12)로 형성되고, V상아암(14)은 직렬 연결된 파워트랜지스터(Q13, Q14)로 형성되고, W상아암(16)은 직렬 연결된 파워트랜지스터(Q15, Q16)로 형성된다. 다이오드(D11-D16)는 각각의 파워트랜지스터(Q11-Q16)의 콜렉터와 이미터를 가로질러 각각 연결되어, 이미터측으로부터 콜렉터측으로 전류가 흐르게 한다.

인버터(20)는 U상아암(22), V상아암(24) 및 W상아암(26)을 포함한다. U상아암(22), V상아암(24) 및 W상아암(26)은 전원라인(PL)과 접지라인(SL) 사이에 병렬로 연결된다. U상아암(22)은 직렬 연결된 파워트랜지스터(Q21, Q22)로 형성되고, V상아암(24)은 직렬 연결된 파워트랜지스터(Q23, Q24)로 형성되고, W상아암(26)은 직렬 연결된 파워트랜지스터(Q25, Q26)로 형성된다. 다이오드(D21-D26)는 각각의 파워트랜지스터(Q21-Q26)의 콜렉터와 이미터를 가로질러 각각 연결되어, 이미터측으로부터 콜렉터측으로 전류가 흐르게 한다.

모터제너레이터(MG1)는 고정자코일로서 Y결선형 3상코일(2)을 포함한다. 3상코일(2)을 형성하는 U, V 및 W상코일은 각각 일 단부가 서로 연결되어 중성점(N1)을 형성하게 되고, U, V 및 W상코일의 각각의 타 단부는 각각 인버터(10)의 대응하는 아암에 연결된다. 모터제너레이터(MG2)는 고정자코일로서 Y결선형 3상코일(4)을 포함한다. 3상코일(4)을 형성하는 U, V 및 W상코일은 각각 일 단부가 서로 연결되어 중성점(N2)을 형성하게 되고, U, V 및 W상코일의 각각의 타 단부는 각각 인버 터(20)의 대응하는 아암에 연결된다.

릴레이회로(30)는 릴레이(RY1, RY2)를 포함한다. 릴레이(RY1)는 일 단부가 AC라인(ACL1)을 통해 모터제너레이터(MG1)의 3상코일(2)의 중성점(N1)에 연결되고, 타 단부는 커넥터(40)에 연결된다. 릴레이(RY2)는 일 단부가 AC라인(ACL2)을 통해 모터제너레이터(MG2)의 3상코일(4)의 중성점(N2)에 연결되고, 타 단부는 커넥터(40)에 연결된다.

전원장치(100)와 차량 외부의 부하(80) 간의 전력의 송신과 수신 시, 차량 외부 부하(80)의 커넥터(82)는 커넥터(40)에 연결된다. 차량 외부의 부하(80)는 예컨대 가정용 상용전원부하이고, 전원라인(EL1, EL2)을 통해 커넥터(82)에 연결된다.

Y-캐패시터(84)는 전원라인(EL1, EL2)에 연결된다. Y-캐패시터(84)는 캐패시터(C3, C4)를 포함한다. 캐패시터(C3)는 전원라인(EL1)과 그라운드(86) 사이에 연결된다. 캐패시터(C4)는 전원라인(EL2)과 그라운드(86) 사이에 연결된다. Y-캐패시터(84)는 전원라인(EL1, EL2) 상의 공통모드노이즈를 제거하기 위한 필터로서 제공된다.

축전장치(B)는 DC전원으로서, 예컨대 니켈-수소 또는 리튬-이온 2차전지로 형성된다. 축전장치(B)는 DC 전압을 발생시켜 전원라인(PL)으로 출력하고, 또한 인버터(10, 20) 중 하나 이상으로부터 출력되는 DC 전압에 의해 충전된다. 대용량 캐패시터가 축전장치(B)로 사용될 수도 있다는 점에 유의한다.

용량(C1)은 전원라인(PL)과 바디그라운드(70) 간의 용량을 보여준다. 용 량(C2)은 접지라인(SL)과 바디그라운드(70) 간의 용량을 보여준다. 평활캐패시터(C)는 전원라인(PL)과 접지라인(SL) 간의 전압 변동을 평활화한다.

인버터(10)는 ECU(60)로부터의 신호 PWM1를 토대로, 전원라인(PL)으로부터 받은 DC 전압을 3상 AC 전압으로 변환하고, 상기 변환된 3상 AC 전압을 모터제너레이터(MG1)로 출력한다. 상기 인버터(10)는 또한 엔진으로부터의 출력을 받는 상기 모터제너레이터(MG1)에 의해 발생되는 3상 AC 전압을 상기 ECU(60)로부터의 신호 PWM1을 토대로 DC 전압으로 변환하고, 상기 변환된 DC 전압을 전원라인(PL)으로 출력한다.

외부 ECU(도시 안됨)로부터 ECU(60)에 의해 수신되는 AC 출력지령(ACOUT)이 활성화되면, 인버터(10)는 ECU(60)로부터의 신호 PWM1을 토대로 모터제너레이터(MG1, MG2)의 3상코일(2, 4)의 중성점(N1, N2)을 가로질러 상용 AC 전압을 발생시키기 위하여 중성점(N1)의 전위를 제어한다.

나아가, 외부 ECU로부터 ECU(60)에 의해 수신되는 AC 입력지령(ACIN)이 활성화되면, 인버터(10)는 ECU(60)로부터의 신호 PWM1을 토대로 차량 외부의 부하(80)로부터 중성점(N1)으로 인가되는 상용 AC 전압을 정류하고, 상기 전압을 전원라인(PL)으로 출력한다.

인버터(20)는 ECU(60)로부터의 신호 PWM2를 토대로, 전원라인(PL)으로부터 수신된 DC 전압을 3상 AC 전압으로 변환하고, 상기 변환된 3상 AC 전압을 모터제너레이터(MG2)로 출력한다. 차량의 회생 제동 시, 상기 인버터(20)는 또한 상기 모터제너레이터(MG2)에 의해 발생되는 3상 AC 전압을 상기 ECU(60)로부터의 신호 PWM2 를 토대로 DC 전압으로 변환하고, 상기 변환된 DC 전압을 전원라인(PL)으로 출력한다.

외부 ECU로부터 ECU(60)에 의해 수신되는 AC 출력지령(ACOUT)이 활성화되면, 인버터(20)는 ECU(60)로부터의 신호 PWM2를 토대로 모터제너레이터(MG1, MG2)의 3상코일(2, 4)의 중성점(N1, N2)을 가로질러 상용 AC 전압을 발생시키기 위하여 중성점(N2)의 전위를 제어한다.

나아가, 외부 ECU로부터 ECU(60)에 의해 수신되는 AC 입력지령(ACIN)이 활성화되면, 인버터(20)는 ECU(60)로부터의 신호 PWM2를 토대로, 차량 외부의 부하(80)로부터 중성점(N2)으로 인가되는 상용 AC 전압을 정류하고, 상기 전압을 전원라인(PL)으로 출력한다.

모터제너레이터(MG1, MG2)는 3상AC전동기로서, 예컨대 3상AC동기발전기를 포함한다. 모터제너레이터(MG1)는 3상 AC 전압을 발생시키도록 엔진으로부터의 출력을 이용하고, 상기 발생된 3상 AC 전압을 인버터(10)로 출력한다. 모터제너레이터(MG1)는 또한 엔진을 시동하기 위하여 인버터(10)로부터 수신되는 3상 AC 전압에 의해 구동력을 발생시킨다. 모터제너레이터(MG2)는 인버터(20)로부터 수신되는 AC 전압에 의하여 차량의 구동토크를 발생시킨다. 차량의 회생 제동 시, 모터제너레이터(MG2)는 3상 AC 전압을 발생시켜 인버터(20)로 출력한다.

릴레이회로(30)는 ECU(60)로부터의 허가신호 EN에 따라 AC라인(ACL1, ACL2)을 커넥터(40)와 연결/분리시킨다. 구체적으로는, 상기 릴레이회로(30)가 ECU(60)로부터 H(논리 하이) 레벨의 허가신호 EN을 수신하는 경우, 릴레이(RY1, RY2)가 턴 온되어 AC라인(ACL1, ACL2)을 커넥터(40)에 전기적으로 접속시킨다. 상기 릴레이회로(30)가 ECU(60)로부터 L(논리 로우) 레벨의 허가신호 EN을 수신하는 경우에는, 릴레이(RY1, RY2)가 턴 오프되어 AC라인(ACL1, ACL2)을 커넥터(40)로부터 전기적으로 분리시킨다.

커넥터(40)는 차량 외부의 부하(80)를 중성점(N1, N2)에 연결시키기 위한 단자이다. 전원장치(100)와 차량 외부의 부하(80) 간의 전력의 송신 및 수신 시에는, 상기 차량 외부의 부하(80)의 커넥터(82)가 상기 커넥터(40)에 연결된다. 상기 커넥터(82)가 커넥터(40)에 연결되면, 상기 커넥터(40)는 H 레벨의 신호 CT를 ECU(60)로 출력한다.

절연저항저하검출기(50)는 전원장치(100)의 절연 저항의 저하를 검출하기 위한 장치이다. 절연저항저하검출기(50)는 후술하는 바와 같이, 사전설정된 주파수를 갖는 방형파의 전압을 인가하여, 절연 저항의 저하와 함께 감소하는 전압 V를 생성함으로써, 상기 전압을 ECU(60)로 출력하게 된다. 이하, 절연저항저하검출기(50)의 구성을 설명하기로 한다.

ECU(60)는 모터제너레이터(MG1)의 토크지령값과 모터전류 및 전원라인(PL) 상의 전압을 토대로 모터제너레이터(MG1)를 구동하기 위한 신호 PWM1을 생성하고, 상기 생성된 신호 PWM1을 인버터(10)로 출력한다. 나아가, ECU(60)는 모터제너레이터(MG2)의 토크지령값과 모터전류 및 전원라인(PL) 상의 전압을 토대로 모터제너레이터(MG2)를 구동하기 위한 신호 PWM2를 생성하고, 상기 생성된 신호 PWM2를 인버터(20)로 출력한다.

전원라인(PL) 상의 전압은 전압센서(도시 안됨)에 의해 검출되고, 모터제너레이터(MG1, MG2)의 모터전류는 전류센서(도시 안됨)에 의해 검출된다는 점에 유의한다. 상기 모터제너레이터(MG1, MG2)의 토크지령값은 액셀러레이터페달위치, 브레이크페달을 밟는 정도, 축전장치의 충전상태 등을 토대로 외부 ECU에 의하여 산출된다.

신호 CT가 H 레벨에 있을 때, AC 출력지령(ACOUT) 또는 AC 입력지령(ACIN)이 활성화된다면, ECU(60)는 H 레벨의 허가신호 EN을 생성하여 릴레이회로(30)로 출력한다. AC 출력지령(ACOUT)은 상용 AC 전압이 모터제너레이터(MG1, MG2)의 3상코일(2, 4)의 중성점(N1, N2)을 가로질러 생성되어 차량 외부의 부하(80)로 공급되는 전력공급모드 시에 활성화된다. AC 입력지령(ACIN)은 차량 외부의 부하(80)로부터 중성점(N1, N2)으로 인가되는 상용 AC 전압이 축전장치(B)를 충전하는 데 사용되는 충전모드 시에 활성화된다.

신호 CT가 H 레벨에 있을 때, AC 출력지령(ACOUT)이 활성화되고, 이에 따라 ECU(60)가 H 레벨의 허가신호 EN을 릴레이회로(30)로 출력한다면, ECU(60)는 상용 AC 전압을 중성점(N1, N2)에 발생시키기 위하여 신호 PWM1, PWM2를 생성시키고, 상기 생성된 신호 PWM1, PWM2를 인버터(10, 20)로 각각 출력한다.

신호 CT가 H 레벨에 있을 때 AC 입력지령(ACIN)이 활성화되고, 이에 따라 ECU(60)가 H 레벨의 허가신호 EN을 릴레이회로(30)로 출력한다면, ECU(60)는 축전장치(B)를 충전하기 위하여 차량 외부의 부하(80)로부터 중성점(N1, N2)으로 인가되는 상용 AC 전압을 정류하기 위하여 신호 PWM1, PWM2를 생성시킨다. 그 후, ECU(60)는 상기 생성된 신호 PWM1, PWM2를 인버터(10, 20)로 각각 출력한다.

나아가, ECU(60)는 절연저항저하검출기(50)로부터의 전압 V의 피크값을 토대로, 전원장치(100)의 절연 저항이 저하되는지의 여부를 판정하도록 후술하는 방법을 채택한다. ECU(60)는 차량 외부의 부하(80)가 전원장치(100)에 전기적으로 연결되었는지의 여부에 따라, 절연 저항이 저하되는지를 판정하기 위해 적절한 판정임계값을 선택한다. 구체적으로는, 차량 외부의 부하(80)가 충전장치(100)에 연결되지 않은 경우, ECU(60)는 상기 판정임계값을 Wth1로 설정한다. 다른 한편으로, 차량 외부의 부하(80)가 충전장치(100)에 전기적으로 연결된 경우에는, ECU(60)는 Wth1보다 낮은 Wth2로 상기 판정임계값을 설정한다.

차량 외부의 부하(80)가 충전장치(100)에 연결되지 않을 때 절연 저항이 저하된 것으로 ECU(60)가 판정한다면, ECU(60)는 차량의 주행모드를 통상모드에서 세이브주행모드로 시프트시킨다. 상기 세이브주행모드는 차량시스템의 다음 회 시동이 허가될 수 없는 주행모드에 대응한다는 점에 유의한다.

또한, 차량 외부의 부하(80)가 충전장치(100)에 연결된 때 절연 저항이 저하된 것으로 ECU(60)가 판정한다면, ECU(60)는 충전장치(100)를 포함하는 차량시스템을 즉시 차단시킨다.

도 2는 도 1에 도시된 모터제너레이터(MG1, MG2) 및 인버터(10, 20)의 제로상등가회로를 보여준다. 3상 인버터인 각각의 인버터(10, 20)에서는, 6개의 트랜지스터가 턴 온/오프되는 8가지 상이한 조합 패턴이 있다. 8가지의 스위칭 패턴 중 2가지 각각에서는, 상간 전압이 제로이고, 이러한 전압 상태를 제로전압벡터라고 한 다. 제로전압벡터에 있어서, 각각의 상부아암의 세 트랜지스터는 동일한 스위칭 상태(모두 온 또는 모두 오프)에 있는 것으로 간주될 수 있고, 각각의 하부 아암의 세 트랜지스터도 동일한 스위칭 상태에 있는 것으로 간주될 수 있다. 따라서, 도 2에서, 인버터(10)의 각각의 상부아암의 세 트랜지스터는 집합적으로 상부아암(10A)으로 표현되고, 인버터(10)의 각각의 하부아암의 세 트랜지스터는 집합적으로 하부아암(10B)으로 표현된다. 이와 유사하게, 인버터(20)의 각각의 상부아암의 세 트랜지스터는 집합적으로 상부아암(20A)으로 표현되고, 인버터(20)의 각각의 하부아암의 세 트랜지스터는 집합적으로 하부아암(20B)으로 표현된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제로상등가회로는 중성점(N1, N2)을 가로질러 단상AC전압을 생성하기 위하여 전원라인(PL)으로부터 공급되는 DC 전압을 이용하는 단상PWM인버터로 간주될 수 있다. 이러한 제로상등가회로는 또한 AC라인(ACL1, ACL2)을 통해 중성점(N1, N2)으로 공급되는 단상AC상용전력이 입력되는 단상PWM컨버터로서 간주될 수도 있다. 따라서, 인버터(10, 20)가 단상PWM인버터 또는 단상PWM컨버터의 각각의 상아암으로서 동작하도록, 각각의 인버터(10, 20)에서의 제로전압벡터를 변경하여, 인버터(10, 20)의 스위칭 제어를 행함으로써, 커넥터(40)로부터 출력하도록 전원라인(PL)으로부터의 DC 전력을 AC 전력으로 변환하는 것이 가능하게 되고, 커넥터(40)로부터 입력되는 AC상용전력을 DC 전력으로 변환하여 그것을 전원라인(PL)으로 출력하게 되는 것도 가능하다.

도 3은 도 1에 도시된 절연저항저하검출기(50)의 구조를 보여준다. 도 3을 참조하면, 절연저항저하검출기(50)는 방형파발생기(52), 저항소자(RD), 캐패시 터(CD) 및 전압센서(54)를 포함한다.

방형파발생기(52)는 일 단부가 바디그라운드(70)에 연결되고, 타 단부가 저항소자(RD)에 연결된다. 저항소자(RD)는 일 단부가 방형파발생기(52)에 연결되고, 타 단부가 캐패시터(CD)에 연결된다. 캐패시터(CD)는 일 단부가 저항소자(RD)에 연결되고, 타 단부가 접지라인(SL)에 연결된다.

방형파발생기(52)는 저전압(예컨대, 수 V)과 저주파(예컨대, 수 Hz)의 방형파의 전압을 발생시키고, 상기 발생된 전압을 저항소자(RD)로 출력한다. 전압센서(54)는 저항소자(RD)와 캐패시터(CD) 간의 전압(V)을 검출하고, 상기 검출된 전압(V)을 ECU(60)(도시 안됨)로 출력한다.

도 4는 도 3에 도시된 절연저항저하검출기(50)에 의한 절연 저항의 검출 원리를 예시하기 위한 도면이다. 도 4를 참조하면, 차량 외부의 부하(80)가 전원장치(100)에 연결되지 않은 경우, 피검출시스템(90)이 전원장치(100)를 수용한다. 차량 외부의 부하(80)가 전원장치(100)에 전기적으로 연결되는 경우, 피검출시스템(90)은 전원장치(100) 및 차량 외부의 부하(80) 전체를 수용한다.

피검출시스템(90)의 저항성분(RT)은 전원장치(100)의 절연 저항을 보여준다. 차량 외부의 부하(80)가 전원장치(100)에 연결되지 않은 경우, 피검출시스템(90)의 용량성분(CT)은 도 1에 도시된 용량 C1 및 용량 C2의 합으로 이루어진다. 차량 외부의 부하(80)가 전원장치(100)에 전기적으로 연결되는 경우, 용량성분(CT)은 Y-캐패시터(84)에 포함된 캐패시터(C3, C4)의 용량과 용량(C1, C2)의 합으로 이루어진다.

절연저항저하검출기(50)의 방형파발생기(52)는 저전압 및 저주파의 방형파의 전압을 발생시키고, 상기 발생된 전압을 저항소자(RD) 및 캐패시터(CD)를 통해 피검출시스템(90)에 인가한다. 절연 저항을 보여주는 저항성분(RT)이 감소되어 피검출시스템(90)의 임피던스를 저하시키고, 이는 저항소자(RD)와 피검출시스템(90) 간의 전압(V)의 저하를 초래한다. 그러므로, 절연 저항의 저하가 전압(V)을 토대로 검출될 수 있다.

하지만, 피검출시스템(90)의 임피던스는 용량성분(CT)에 따라 변한다. 구체적으로는, 차량 외부의 부하(80)가 전원장치(100)에 전기적으로 연결된 상태에서, 용량성분(CT)은 Y-캐패시터(84)에 포함된 캐패시터(C3, C4)의 용량들에 의해 증가된다. 결과적으로는, 차량 외부의 부하(80)가 전원장치(100)에 전기적으로 연결된 경우에, 피검출시스템(90)의 임피던스가 비연결상태에서의 임피던스보다 낮게 된다. 그러므로, 차량 외부의 부하(80)가 전원장치(100)에 전기적으로 연결된 경우에는, 절연 저항(저항성분(RT))의 변동 없이도, 전압(V)이 비연결상태에서보다 낮게 된다.

따라서, 제1실시예에서는, 차량 외부의 부하(80)가 절연저항저하검출기(50)로부터의 전압(V)을 토대로 절연 저항의 저하의 검출 시에 전원장치(100)에 전기적으로 연결된 경우, 절연 저항이 저하되는 전압(V)을 토대로 판정하기 위한 판정임계값이 비연결상태에서보다 작은 값으로 설정된다. 이는 절연 저항의 저하를 정확하게 검출할 수 있게 한다.

도 5는 도 3에 도시된 절연저항저하검출기(50)로부터의 전압(V)을 토대로 절 연 저항의 저하를 판정하기 위한 판정임계값을 설정하는 개념을 예시하기 위한 도면이다. 도 5를 참조하면, 수평축은 전원장치(100)의 절연 저항을 보여주고, 수직축은 절연저항저하검출기(50)로부터의 전압(V)의 피크값(이하, "검출피크값"이라고 함)을 보여준다. 곡선 k1은 차량 외부의 부하(80)가 전원장치(100)에 연결되지 않은 경우 절연저항과 검출피크값 간의 관계를 보여주고, 곡선 k2는 차량 외부의 부하(80)가 전원장치(100)에 전기적으로 연결된 경우 절연저항과 검출피크값 간의 관계를 보여준다. 상술된 바와 같이, Y-캐패시터(84)의 용량(C3, C4)의 영향으로 인하여, 차량 외부의 부하(80)가 전원장치(100)에 전기적으로 연결된 경우의 검출피크값(곡선 k2)은 상기 차량 외부의 부하(80)가 전원장치(100)에 연결되지 않은 경우의 검출피크값(곡선 k1)보다 작다.

절연 저항이 R1 미만인 경우에 이상 검출을 원한다면, 상기 차량 외부의 부하(80)가 전원장치(100)에 연결되지 않은 경우의 검출피크값의 판정임계값이 곡선 k1을 토대로 Wth1로 설정된다.

하지만, 상기 차량 외부의 부하(80)가 전원장치(100)에 전기적으로 연결된 경우에 상기 판정임계값(Wth1)이 사용된다면, 절연 저항이 곡선 k2를 토대로 R1보다 큰 R2 미만인 경우에 이상 검출이 일어난다. 이는 이상 검출이 과도하게 발생하게 만든다.

따라서, 차량 외부의 부하(80)가 전원장치(100)에 전기적으로 연결된 경우의 검출피크값의 판정임계값은 곡선 k2를 토대로 절연 저항(R1)에 대응하는 Wth2로 설정된다. 이는 차량 외부의 부하(80)가 전원장치(100)에 전기적으로 연결된 경우에 도 절연 저항의 저하를 정확하게 검출할 수 있게 한다.

곡선 k2는 곡선 k1을 참조하여 Y-캐패시터(84)의 용량(C3, C4)을 토대로 판정될 수 있다는 점에 유의한다. 그러므로, 차량 외부의 부하(80)가 전원장치(100)에 전기적으로 연결된 경우의 검출피크값의 판정임계값(Wth2)이 Y-캐패시터(84)의 용량(C3, C4)을 토대로 판정될 수 있다.

도 6은 도 1에 도시된 ECU(60)에 의한 절연 저항의 이상판정제어에 관한 흐름도이다. 상기 흐름도에 도시된 처리는 메인루틴이라고 불리며, 규칙적인 시간 간격으로 또는 사전설정된 조건이 충족될 때마다 실행된다는 점에 유의한다.

도 6을 참조하여, ECU(60)는 차량 외부의 부하(80)의 커넥터(82)가 커넥터(40)에 연결되었는지의 여부를 커넥터(40)로부터의 신호(CT)를 토대로 판정한다(단계 S10). ECU(60)가, 신호(CT)가 L 레벨에 있고 차량 외부의 부하(80)의 커넥터(82)가 커넥터(40)에 연결되지 않은 것으로 판정한다면(단계 S10에서 NO), ECU(60)는 절연 저항의 저하를 판정하기 위한 검출피크값의 판정임계값을 Wth1로 설정한다(단계 S20).

ECU(60)는 절연저항저하검출기(50)로부터의 전압(V)을 토대로 연산된 검출피크값이 판정임계값(Wth1) 미만인지의 여부를 판정한다(단계 S30). ECU(60)가 검출피크값이 판정임계값(Wth1)보다 낮은 것으로 판정한다면(단계 S30에서 YES), ECU(60)는 절연 저항이 저하된 것으로 판정하여, 주행모드를 통상모드에서 세이브주행모드로 시프트시킨다(단계 S40).

단계 S30에서, 검출피크값이 판정임계값(Wth1) 미만이 아닌 것으로 판정된다 면(단계 S30에서 NO), ECU(60)는 절연 저항의 저하가 없는 것으로 판정하고, 주행모드를 세이브주행모드로 시프트하지 않고도 일련의 처리들을 종료시킨다.

다른 한편으로, 단계 S10에서, 신호(CT)가 H 레벨에 있고 차량 외부의 부하(80)의 커넥터(82)가 커넥터(40)에 연결된 것으로 판정된다면(단계 S10에서 YES), ECU(60)는 절연 저항의 저하를 판정하기 위한 검출피크값의 판정임계값을 Wth1보다 낮은 Wth2로 설정한다(단계 S50).

ECU(60)는 검출피크값이 판정임계값(Wth2) 미만인지의 여부를 판정한다(단계 S60). ECU(60)가 검출피크값이 판정임계값(Wth2)보다 낮은 것으로 판정하면(단계 S60에서 YES), ECU(60)는 절연 저항이 저하된 것으로 판정하여, 차량시스템을 차단시킨다(단계 S70).

다른 한편으로, 단계 S60에서, 검출피크값이 판정임계값(Wth2) 이상인 것으로 판정하면(단계 S60에서 NO), ECU(60)는 절연 저항의 저하가 없는 것으로 판정하여, 차량시스템의 차단 없이도 일련의 처리들을 종료시킨다.

상술된 바와 같이, 제1실시예에서는, 차량 외부의 부하(80)가 전원장치(100)에 연결되지 않은 경우, 절연 저항의 저하가 판정임계값(Wth1)을 토대로 검출된다. 차량 외부의 부하(80)가 전원장치(100)에 전기적으로 연결된 경우, Y-캐패시터(84)의 용량(C3, C4)의 추가로 인한 임피던스의 저하가 고려되어, 판정임계값(Wth1)보다 낮은 판정임계값(Wth2)을 토대로 절연 저항의 저하를 검출하게 된다. 그러므로, 상기 제1실시예에 따르면, 절연 저항의 저하가 정확하게 검출가능하게 된다.

나아가, 차량 외부의 부하(80)는 모터제너레이터(MG1, MG2)의 중성점(N1, N2)에 전기적으로 연결되고, 인버터(10, 20)는 각각 단상PWM인버터 또는 단상PWM컨버터로서 작동되어, 전원장치(100)와 차량 외부의 부하(80) 간의 전력의 송수신을 유도하게 된다. 결과적으로는, 전원장치(100)와 차량 외부의 부하(80) 간의 전력의 송수신을 위해 전용으로 사용되는 인버터와 컨버터의 필요성이 없게 된다.

[제2실시예]

차량 주행 시(즉, 차량 외부의 부하(80)가 전원장치(100)에 연결되지 않은 상태), 축전장치(B)는 빈번하게 충방전되고, 이에 따라 절연저항저하검출기(50)로부터의 전압(V)이 변한다. 다른 한편으로, 전원장치(100)와 차량 외부의 부하(80) 간의 전력의 송수신 시(즉, 차량 외부의 부하(80)가 전원장치(100)에 연결된 상태), 축전장치(B)는 차량 주행 시에 빈번하게 충방전되지 않는다. 그러므로, 전압(V)이 안정하다.

따라서, 제2실시예에서는, 전압(V)에서 변동에 기인하는 오류 검출을 방지하기 위하여, 검출피크값의 저하가 사전설정된 시간 동안 계속될 때에 절연 저항의 저하가 정해진다. 차량 외부의 부하(80)가 전원장치(100)에 전기적으로 연결되면, 검출피크값이 안정하다. 그러므로, 절연저항의 저하를 규정하기 위한 판정시간이 비연결상태에서보다 짧은 기간으로 설정된다.

제2실시예에 따른 전원장치의 전체 구조는 도 1에 도시된 제1실시예에 따른 전원장치(100)와 동일하다.

도 7은 차량 외부의 부하(80)가 연결되지 않은 차량의 주행 시에 검출피크값의 시간적 변화를 보여준다. 도 7을 참조하면, 차량 주행 시, 축전장치(B)가 주행 상태에 따라 빈번하게 충방전되고, 이에 따라 축전장치(B)의 전압이 변한다. 축전장치(B)의 음극이 연결되는 접지라인(SL)에 절연저항저하검출기(50)가 연결되므로, 절연저항저하검출기(50)로부터의 전압(V)도 축전장치(B)의 전압 변동에 따라 변하고, 상기 검출피크값은 도 7에 도시된 바와 같이 변한다.

따라서, 제2실시예에서는, 차량 외부의 부하(80)가 전원장치(100)에 연결되지 않은 경우, 검출피크값이 판정시간(△T1) 동안 계속해서 판정임계값(Wth1) 미만이면, 절연 저항이 저하된 것으로 판정된다.

도 8은 차량 외부의 부하(80)가 전기적으로 연결되는 경우에 검출피크값의 시간적 변화를 보여준다. 도 8을 참조하여, 차량 외부의 부하(80)가 전기적으로 연결된 경우, 축전장치(B)는 차량 주행 시에 빈번하게 충방전되지 않는다. 그러므로, 축전장치(B)의 전압이 안정하게 되고, 결과적으로 검출피크값도 안정하게 된다.

따라서, 차량 외부의 부하(80)가 전원장치(100)에 전기적으로 연결된 경우에는, 비연결상태에서의 상술된 판정시간 △T1보다 짧은 판정시간 △T2 동안 계속해서 판정임계값 Wth2 보다 검출피크값이 작을 때, 절연 저항이 저하된 것으로 판정된다. 이는 차량 외부의 부하(80)가 전원장치(100)에 전기적으로 연결될 때 이상 검출에 필요한 시간의 감소를 초래한다.

도 9는 제2실시예에서의 ECU(60)에 의한 절연 저항의 이상판정제어에 관한 흐름도이다. 상기 흐름도에 도시된 처리는 메인루틴으로 불리며, 규칙적인 시간 간격으로 또는 사전설정된 조건이 충족될 때마다 실행된다.

도 9를 참조하면, 상기 흐름도는 도 6에 도시된 흐름도에서의 추가 단계 S25 및 S55를 포함하고, 단계 S30 및 S60 대신에 각각 단계 S35 및 S65를 더 포함한다. 단계 S20에서, 절연 저항의 저하를 판정하기 위한 검출피크값의 판정임계값이 Wth1로 설정되면, ECU(60)는 절연 저항의 저하를 규정하기 위한 판정시간을 △T1로 설정한다(단계 S25).

ECU(60)는 절연저항저하검출기(50)로부터의 전압(V)을 토대로 연산된 검출피크값이 판정임계값 Wth1보다 작은 상태가 판정시간 △T1 이상 동안 계속되는지의 여부를 판정한다(단계 S35). 검출피크값이 판정임계값 Wth1보다 작은 상태가 판정시간 △T1 이상 동안 계속된 것으로 ECU(60)가 판정하면(단계 S35에서 YES), ECU(60)는 절연 저항의 저하를 규정하고, 주행모드를 통상모드에서 세이브주행모드로 시프트시킨다(단계 S40).

단계 S35에서, 검출피크값이 판정임계값 Wth1보다 작은 상태가 판정시간 △T1 이상 동안 계속되지 못한 것으로 판정된다면(단계 S35에서 NO), ECU(60)는 절연 저항의 저하가 없는 것으로 판정하여, 주행모드를 세이브주행모드로 시프트시키지 않고 일련의 처리들을 종료시킨다.

다른 한편으로, 단계 S50에서는, 절연 저항의 저하를 판정하기 위한 검출피크값의 판정임계값이 Wth2로 설정된다면, ECU(60)는 절연 저항의 저하를 규정하기 위한 판정주기를 △T1 보다 짧은 △T2로 설정한다(단계 S55).

ECU(60)는 검출피크값이 판정임계값 Wth2보다 작은 상태가 판정시간 △T2 이상 동안 계속되었는지의 여부를 판정한다(단계 S65). ECU(60)가, 검출피크값이 판정임계값 Wth2보다 작은 상태가 판정시간 △T2 이상 동안 계속된 것으로 판정한다 면(단계 S65에서 YES), ECU(60)는 절연 저항의 저하를 규정하고, 차량시스템을 차단시킨다(단계 S70).

단계 S65에서, 검출피크값이 판정임계값 Wth2보다 작은 상태가 판정시간 △T2 이상 동안 계속되지 못한 것으로 판정된다면(단계 S65에서 NO), ECU(60)는 절연 저항의 저하가 없는 것으로 판정하여, 차량시스템을 차단시키지 않고도 일련의 처리들을 종료시킨다.

상술된 바와 같이, 제2실시예에서는, 차량 외부의 부하(80)가 전원장치(100)에 전기적으로 연결된 경우, 절연저항저하검출기(50)로부터의 전압(V)의 검출피크값이 비연결상태에서보다 안정하다는 사실을 고려하여, 절연 저항의 저하를 규정하기 위한 판정시간 △T2이 비연결상태에서의 판정시간 △T1보다 짧은 시간으로 설정된다. 그러므로, 제2실시예에 따르면, 차량 외부의 부하(80)가 전원장치(100)에 전기적으로 연결된 경우에 절연 저항의 저하를 포함하는 이상이 발생한다면, 초기 단계에서 이상이 검출될 수 있다.

상술된 제1 및 제2실시예 각각에서는, 차량 외부의 부하(80)와 전원장치(100) 간에 모터제너레이터(MG1, MG2)의 중성점(N1, N2)을 통해 전력이 송수신된다. 본 발명은 또한 차량 외부의 부하(80)와 전원장치(100) 간의 전력의 송수신을 위해 전용으로 사용되는 인버터와 컨버터가 제공된 시스템에 적용될 수도 있다.

상기 설명에서는 축전장치(B)가 2차전지이지만, 그 대신에 연료전지일 수도 있다. 상기 설명에서는 전원장치(100)가 하이브리드자동차에 탑재되지만, 본 발명의 적용 범위가 하이브리드자동차에 탑재된 전원장치로 제한되는 것은 아니며, 전 기자동차 및 연료전지차에 탑재된 것을 포함할 수도 있다.

상기 설명에서, 축전장치(B)로부터의 DC 전압을 승압시켜 상기 승압된 전압을 인버터(10, 20)에 공급하기 위한 승압컨버터가 축전장치(B)와 인버터(10, 20) 사이에 제공될 수도 있다.

상기 설명에서, 인버터(10, 20), 모터제너레이터(MG1, MG2) 및 ECU(60)가 본 발명의 "전력변환장치"를 형성하고, 절연저항저하검출기(50) 및 ECU(60)는 본 발명의 "검출장치"를 형성한다. 나아가, 차량 외부의 부하(80) 및 Y-캐패시터(84)는 본 발명의 "차량 외부의 부하"를 형성하고, 단계 S70에서의 ECU(60)에 의해 행해지는 처리는 본 발명의 "차단유닛"에 의해 행해지는 처리에 대응한다. Y-캐패시터(84)는 본 발명의 "라인-바이패스 캐패시터"에 대응한다.

저항소자(RD)는 본 발명의 "저항소자"에 대응하고, 방형파발생기(52)는 본 발명의 "전압발생장치"에 대응한다. 캐패시터(CD)는 본 발명의 "용량소자"에 대응하고, 전압센서(54)는 본 발명의 "전압검출장치"에 대응한다. 단계 S20 및 S50에서 ECU(60)에 의해 행해지는 처리들은 본 발명의 "설정유닛"에 의해 행해지는 처리들에 대응하고, 단계 S30, S60, S35 및 S65에서 ECU(60)에 의해 행해지는 처리들은 본 발명의 "판정유닛"에 의해 행해지는 처리들에 대응한다.

나아가, 모터제너레이터(MG1, MG2)는 본 발명의 "제1 및 제2 AC 전동기"에 각각 대응하고, 인버터(10, 20)는 본 발명의 "제1 및 제2인버터"에 각각 대응한다. ECU(60)는 본 발명의 "인버터제어장치"에 대응하고, AC 라인(ACL1, ACL2), 릴레이회로(30) 및 커넥터(40)는 본 발명의 "연결장치"를 형성한다.

본 명세서에 개시된 실시예들은 모든 실시형태에 있어서 제한적인 것이 아니라 예시적인 것이라는 점을 이해하여야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명이라기보다는 청구범위에 의해 한정되며, 청구범위에 등가인 기술적 사상과 범위 내에서 여하한의 변형예들을 포함하도록 되어 있다.

Claims

전동차량에 탑재된 전원장치에 있어서,

축전장치;

상기 축전장치로부터 차량 외부의 부하로의 전력공급과 상기 부하로부터 상기 축전장치로의 충전 중 하나 이상이 실행가능하도록 구성된 전력변환장치; 및

상기 전원장치의 절연 저항의 저하를 검출하기 위한 검출수단을 포함하여 이루어지고,

상기 검출수단은, 상기 부하가 상기 전력변환장치에 연결되는 경우, 상기 절연 저항의 저하를 검출하기 위한 판정임계값을 상기 전력변환장치에 대한 상기 부하의 비연결상태에서의 판정임계값보다 낮은 값으로 설정하는 것을 특징으로 하는 전원장치.
제1항에 있어서,

상기 부하가 상기 전력변환장치에 연결될 때의 판정임계값은 상기 부하의 용량을 토대로 결정되는 것을 특징으로 하는 전원장치.
제1항에 있어서,

상기 부하가 상기 전력변환장치에 연결되는 경우, 상기 검출수단은 상기 절연 저항의 저하를 확정하기 위한 판정시간을 상기 비연결상태에서의 판정시간보다 짧은 시간으로 설정하는 것을 특징으로 하는 전원장치.
제1항에 있어서,

상기 부하가 상기 전력변환장치에 연결되는 경우에 상기 절연 저항의 저하가 검출될 때, 상기 전동차량의 시스템을 차단하기 위한 수단을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전원장치.
제1항에 있어서,

상기 부하는 상기 전력변환장치에 연결된 전력선 쌍과 그라운드 간에 연결된 라인-바이패스 캐패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원장치.
제1항에 있어서,

상기 검출수단은,

사전설정된 저항값을 갖는 저항소자,

상기 저항소자와 차량그라운드 간에 연결되어, 사전설정된 주파수를 갖는 전압을 발생시키는 전압발생장치,

상기 저항소자와 상기 전원장치의 전력선 간에 연결된 용량소자,

상기 저항소자와 상기 용량소자 간의 전압을 검출하는 전압검출장치,

상기 판정임계값을 설정하는 설정유닛, 및

상기 전압검출장치에 의해 검출된 전압과 상기 설정유닛에 의해 설정된 판정 임계값을 토대로, 상기 절연 저항의 저하를 판정하는 판정유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 전원장치.
제1항에 있어서,

상기 전력변환장치는,

성형결선형 다상권선을 고정자권선으로 각각 구비한 제1 및 제2 AC전동기,

상기 제1 및 제2 AC전동기에 각각 대응하여 제공되어, 상기 축전장치와 전력을 주고 받는 제1 및 제2 인버터,

상기 제1 및 제2 인버터를 제어하는 인버터제어장치, 및

상기 축전장치로부터 상기 부하로의 전력공급과 상기 부하로부터 상기 축전장치로의 충전 중 하나가 행해질 때, 상기 다상권선의 중성점에 상기 부하를 연결시키기 위한 연결장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원장치.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 전원장치를 탑재한 것을 특징으로 하는 전동차량.
전동차량에 탑재된 전원장치를 제어하는 방법에 있어서,

상기 전원장치는,

축전장치,

상기 축전장치로부터 차량 외부의 부하로의 전력공급과 상기 부하로부터 상 기 축전장치로의 충전 중 하나 이상이 실행가능하도록 구성된 전력변환장치; 및

상기 전원장치의 절연 저항의 저하를 검출하기 위한 검출수단을 포함하고,

상기 제어방법은,

상기 부하가 상기 전력변환장치에 연결되었는지의 여부를 판정하는 제1단계; 및

상기 부하가 상기 전력변환장치에 연결된 것으로 판정되는 경우, 상기 절연 저항의 저하를 검출하기 위한 판정임계값을 상기 전력변환장치에 대한 상기 부하의 비연결상태에서의 판정임계값보다 낮은 값으로 설정하는 제2단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전원장치의 제어방법.
제9항에 있어서,

상기 부하가 상기 전력변환장치에 연결될 때의 판정임계값은 상기 부하의 용량을 토대로 결정되는 것을 특징으로 하는 전원장치의 제어방법.
제9항에 있어서,

상기 부하가 상기 전력변환장치에 연결되는 경우, 상기 절연 저항의 저하를 확정하기 위한 판정시간을 상기 비연결상태에서의 판정시간보다 짧은 시간으로 설정하는 제3단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전원장치의 제어방법.
제9항에 있어서,

상기 부하가 상기 전력변환장치에 연결되는 경우에 상기 검출장치가 상기 절연 저항의 저하를 검출할 때, 상기 전동차량의 시스템을 차단하는 제4단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전원장치의 제어방법.