TOP特許意匠商標
特許ウォッチ DM通知 Twitter
公開番号2021057940
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210408
出願番号2019176680
出願日20190927
発明の名称車両駆動用装置
出願人アイシン・エィ・ダブリュ株式会社,アイシン精機株式会社
代理人特許業務法人サカモト・アンド・パートナーズ,個人
主分類H02M 7/48 20070101AFI20210312BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】アクティブショート回路状態の期間が比較的長くなる場合でも、アクティブショート回路状態の維持に必要なバックアップ電源の電源電圧を確保する。
【解決手段】平滑コンデンサ(11)と、電力変換装置(30)と、昇圧回路(5501)を含むバックアップ電源回路であって、第1電源が異常である場合、電力変換装置から取り出される電力に基づいてバックアップ電源を生成するバックアップ電源回路(550、550A、550B、550C)と、第1電源が異常である場合、平滑コンデンサとモータ駆動用バッテリとが切り離された状態において、バックアップ電源に基づいて、電力変換装置の複数のスイッチング素子のうちの、高電位側又は低電位側のスイッチング素子のみをオンさせる第1駆動回路(530〜535)とを含む、車両駆動用装置(2)が開示される。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項1】
モータ駆動用バッテリに対して切り離し可能に電気的に接続される平滑コンデンサと、
前記平滑コンデンサに電気的に接続され、前記モータ駆動用バッテリからの電力に基づいて車両駆動用のモータを駆動する電力変換装置であって、前記モータの相ごとに、高電位側のスイッチング素子と、低電位側のスイッチング素子とを含む電力変換装置と、
第1電源に基づいて、前記電力変換装置を駆動する第1駆動回路と、
昇圧回路を含むバックアップ電源回路であって、前記第1電源が異常である場合、前記電力変換装置から取り出される電力に基づいてバックアップ電源を生成するバックアップ電源回路とを含み、
前記第1駆動回路は、前記第1電源が異常である場合、前記平滑コンデンサと前記モータ駆動用バッテリとが切り離された状態において、前記バックアップ電源に基づいて、前記電力変換装置の複数の前記スイッチング素子のうちの、前記高電位側又は前記低電位側のスイッチング素子のみをオンさせる、車両駆動用装置。
続きを表示(約 470 文字)【請求項2】
前記バックアップ電源回路は、前記高電位側のスイッチング素子の前記高電位側の端子に電気的に接続される降圧回路を更に含む、請求項1に記載の車両駆動用装置。
【請求項3】
前記第1電源が異常である場合、前記降圧回路が動作し、かつ、前記昇圧回路が前記降圧回路の動作後に動作する、請求項2に記載の車両駆動用装置。
【請求項4】
前記バックアップ電源回路は、前記昇圧回路及び前記降圧回路を駆動する第2駆動回路と、前記第2駆動回路を動作させるための第2電源を生成する電源回路とを更に含み、
前記電源回路は、前記電力変換装置から取り出される電力に基づいて前記第2電源を生成する第1回路部と、前記バックアップ電源に基づいて前記第2電源を生成する第2回路部とを含む、請求項2又は3に記載の車両駆動用装置。
【請求項5】
前記昇圧回路は、前記高電位側の各スイッチング素子の前記低電位側の端子のそれぞれに電気的に接続される、請求項1から4のうちのいずれか1項に記載の車両駆動用装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本開示は、車両駆動用装置に関する。
続きを表示(約 6,600 文字)【背景技術】
【0002】
低圧バッテリに基づく電源の電源電圧が低下した場合、モータ駆動用バッテリに対して平滑コンデンサを電気的に切り離し、平滑コンデンサに溜められた電荷に基づくバックアップ電源からの電力に基づいて、インバータの高電位側又は低電位側のスイッチング素子のみをオン状態(アクティブショート回路状態)としかつ当該オン状態を維持することで、モータの回生電力に起因して平滑コンデンサの両端電圧が過大になることを防止する技術が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2017−118815号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、上記のような従来技術では、アクティブショート回路状態の期間が比較的長くなると、平滑コンデンサの両端電圧が低下し、アクティブショート回路状態の維持に必要なバックアップ電源の電源電圧を確保できなくなる可能性がある。インバータの高電位側又は低電位側のスイッチング素子をオン状態に維持するのに必要なバックアップ電源の電源電圧を確保できなくなる可能性がある。
【0005】
そこで、1つの側面では、本発明は、アクティブショート回路状態の期間が比較的長くなる場合でも、アクティブショート回路状態の維持に必要なバックアップ電源の電源電圧を確保することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
1つの側面では、モータ駆動用バッテリに対して切り離し可能に電気的に接続される平滑コンデンサと、
前記平滑コンデンサに電気的に接続され、前記モータ駆動用バッテリからの電力に基づいて車両駆動用のモータを駆動する電力変換装置であって、前記モータの相ごとに、高電位側のスイッチング素子と、低電位側のスイッチング素子とを含む電力変換装置と、
第1電源に基づいて、前記電力変換装置を駆動する第1駆動回路と、
昇圧回路を含むバックアップ電源回路であって、前記第1電源が異常である場合、前記電力変換装置から取り出される電力に基づいてバックアップ電源を生成するバックアップ電源回路とを含み、
前記第1駆動回路は、前記第1電源が異常である場合、前記平滑コンデンサと前記モータ駆動用バッテリとが切り離された状態において、前記バックアップ電源に基づいて、前記電力変換装置の複数の前記スイッチング素子のうちの、前記高電位側又は前記低電位側のスイッチング素子のみをオンさせる、車両駆動用装置が提供される。
【発明の効果】
【0007】
1つの側面では、本発明によれば、アクティブショート回路状態の期間が比較的長くなる場合でも、アクティブショート回路状態の維持に必要なバックアップ電源の電源電圧を確保することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
電動車両用モータ駆動システムの全体構成の一例を示す図である。
インバータ制御装置の構成の一例を示す図である。
実施例1によるバックアップ電源回路を示す回路図である。
スイッチ駆動用電源回路の構成の一例を示す回路図である。
インバータ制御装置における動作例を概略的に示す図である。
実施例2によるバックアップ電源回路を示す回路図である。
実施例3によるバックアップ電源回路を示す回路図である。
実施例3によるバックアップ電源回路の降圧回路を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下の説明において、特に言及しない限り、各種の要素間の“接続”、“切り離し”、“絶縁”、又はその類の用語は、“電気的な接続”や“電気的な切り離し”、“絶縁”等を意味する。また、“所定”とは、“あらかじめ定められた”を意味する。
【0010】
図1は、電動車両用モータ駆動システム1の全体構成の一例を示す図である。モータ駆動システム1は、高圧バッテリ10(モータ駆動用バッテリの一例)を用いて走行用モータ40(車両駆動用のモータの一例)を駆動することにより車両を駆動させるシステムである。なお、電動車両は、電力を用いて走行用モータ40を駆動して走行するものであれば、その方式や構成の詳細は任意である。電動車両は、動力源がエンジンと走行用モータ40であるハイブリッド自動車や、動力源が走行用モータ40のみである電気自動車を含む概念である。
【0011】
モータ駆動システム1は、図1に示すように、高圧バッテリ10、平滑コンデンサ11、インバータ30(電力変換装置の一例)と、走行用モータ40、及び、インバータ制御装置50を備える。なお、本実施例においては、平滑コンデンサ11、インバータ30及びインバータ制御装置50が、車両駆動用装置2を実現する。
【0012】
高圧バッテリ10は、蓄電して直流電圧を出力する任意の蓄電装置であり、ニッケル水素バッテリ、リチウムイオンバッテリや電気2重層キャパシタ等の容量性素子を含んでよい。高圧バッテリ10は、典型的には、定格電圧が100Vを超えるバッテリであり、定格電圧が例えば288Vである。但し、高圧バッテリ10は、いわゆるマイルドハイブリッド自動車で用いられる、より定格電圧の低いバッテリ(例えば36V)であってもよい。
【0013】
平滑コンデンサ11は、インバータ30に並列に接続される。平滑コンデンサ11は、スイッチング素子Q1のコレクタと負極ラインとの間に接続される。平滑コンデンサ11の両端には、他のシステム(例えば空調システム)に係る電気負荷が接続されてもよい。
【0014】
なお、高圧バッテリ10と平滑コンデンサ11との間には、図1に示すように、高圧バッテリ10から電力供給を遮断するための遮断用スイッチ(コンタクタ)SW1が設けられる。遮断用スイッチSW1は、半導体スイッチやリレー等で構成されてもよい。遮断用スイッチSW1は、常態でオン状態であり、例えば車両の衝突検出時や、車両衝突不可避判定時、低圧バッテリ8に係る低圧系電源の異常の検出時、高圧系電源の過電圧の検出時等にオフされてよい。
【0015】
インバータ30は、正極ラインと負極ラインとの間に互いに並列に配置されるU相、V相、W相の各アームを含む。U相アームは、直列接続されたスイッチング素子(本例ではIGBT:Insulated Gate Bipolar Transistor)Q1、Q2を含み、V相アームは、直列接続されたスイッチング素子(本例ではIGBT)Q3、Q4を含み、W相アームは、直列接続されたスイッチング素子(本例ではIGBT)Q5、Q6を含む。また、各スイッチング素子Q1〜Q6のコレクタ−エミッタ間には、それぞれ、エミッタ側からコレクタ側に電流を流すようにダイオードD11〜D16が配置される。なお、スイッチング素子Q1〜Q6は、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field−Effect Transistor)のような、IGBT以外の他のスイッチング素子であってもよい。なお、インバータ30の高電位側とは、図1のN点を低電位側として、図1のP点側を指す。
【0016】
走行用モータ40は、3相の交流モータであり、U、V、W相の3つのコイルの一端が中点で共通接続されている。U相コイルの他端は、スイッチング素子Q1、Q2の中点M1に接続され、V相コイルの他端は、スイッチング素子Q3、Q4の中点M2に接続され、W相コイルの他端は、スイッチング素子Q5、Q6の中点M3に接続される。なお、以下の説明において、「上段」とは、中点M1、M2、M3よりも高電位側を指し、「下段」とは、中点M1、M2、M3よりも低電位側を指す。
【0017】
なお、図1に示す例では、モータ駆動システム1は、単一の走行用モータ40を備えているが、追加のモータ(発電機を含む)を備えてもよい。この場合、追加のモータ(複数も可)は、対応するインバータと共に、走行用モータ40及びインバータ30と並列な関係で、高圧バッテリ10に接続されてもよい。また、図1に示す例では、モータ駆動システム1は、DC/DCコンバータを備えていないが、高圧バッテリ10とインバータ30の間にDC/DCコンバータを備えてもよい。また、図1に示す例では、インバータ30は、U、V、W相の相ごとに、1組のスイッチング素子Q1〜Q6及びダイオードD11〜D16を含むが、変形例では、スイッチング素子Q1〜Q6及びダイオードD11〜D16の組の数は、2個以上であってもよい。
【0018】
インバータ制御装置50は、インバータ30を制御する。インバータ制御装置50の詳細は後述する。
【0019】
図2は、インバータ制御装置50の構成の一例を示す図である。図2には、インバータ制御装置50と共に、制御対象であるインバータ30が示されると共に、高圧バッテリ10、平滑コンデンサ11、電流センサ42、レゾルバ44、及び車両ECU(Electronic Control Unit)60が示されているが、遮断用スイッチSW1や走行用モータ40の図示は省略されている。図2において、ラインLは、低圧系と高圧系とを区切るラインであり、ラインLよりも高圧バッテリ10側は“高圧系(高圧)”であり、その逆側が“低圧系(低圧)”である。
【0020】
電流センサ42は、走行用モータ40の各相に流れる電流を検出する。レゾルバ44は、走行用モータ40の回転角度を検出する。車両ECU60は、例えば要求駆動力に応じた制御目標値をインバータ制御装置50に与える。インバータ制御装置50は、制御目標値が実現されるように、電流センサ42及びレゾルバ44からの情報に基づいて、インバータ30を制御する。インバータ30の制御方法は、任意である。例えば、通常時、インバータ制御装置50は、基本的には、U相に係る2つのスイッチング素子Q1、Q2を互いに逆相にオン/オフさせ、V相に係る2つのスイッチング素子Q3、Q4を互いに逆相にオン/オフさせ、W相に係る2つのスイッチング素子Q5、Q6を互いに逆相にオン/オフさせる。
【0021】
インバータ制御装置50は、図2に示すように、通信回路501と、マイクロコンピューター(マイコン)502とを含む。
【0022】
インバータ制御装置50は、図2に示すように、更に、絶縁電源回路510〜515と、IGBT駆動IC(Integrated Circuit)520〜525とを含む。なお、絶縁電源回路510〜515は、例えばトランスを介して高圧側と低圧側とが絶縁され、IGBT駆動IC520〜525は、例えばフォットカップラを介して高圧側と低圧側とが絶縁されている。
【0023】
インバータ制御装置50は、図2に示すように、更に、U相上段駆動回路530、U相下段駆動回路531、V相上段駆動回路532、V相下段駆動回路533、W相上段駆動回路534、及びW相下段駆動回路535(以下、これら全体や一部の複数を指すときは、「駆動回路530〜535」(第1駆動回路の一例)等と称する)を含む。また、インバータ制御装置50は、図2に示すように、更に、電源起動回路540と、バックアップ電源回路550とを含む。
【0024】
通信回路501は、車両ECU60と通信する。例えば、通信回路501は、CAN(Controller Area Network)を介して車両ECU60と通信する。
【0025】
マイコン502は、低圧バッテリ8に接続される。なお、低圧バッテリ8は、高圧バッテリ10よりも定格電圧が低いバッテリであり、例えば定格電圧が12Vである。マイコン502には、マイコン電源回路503が接続される。マイコン電源回路503は、低圧バッテリ8に係る低圧系電源(例えばいわゆる+B)に基づいて、マイコン電源(例えば電源電圧が5V)を生成する。マイコン502は、マイコン電源に基づいて動作する。マイコン502は、インバータ30の各スイッチング素子Q1〜Q6に対するオン/オフ指令を、各IGBT駆動IC520〜525に与える。
【0026】
絶縁電源回路510〜515は、IGBT駆動IC520〜525に対してそれぞれ設けられる。絶縁電源回路510〜515は、低圧バッテリ8が接続される。なお、図2に示す例では、絶縁電源回路510〜515は、低圧バッテリ8に直接的に接続されているが、電源生成回路(図示せず)を介して接続されてもよい。絶縁電源回路510〜515は、それぞれ、低圧系電源に基づいて、IGBT駆動電源を生成する。IGBT駆動電源は、電源電圧が例えば15Vである。
【0027】
IGBT駆動IC520〜525は、スイッチング素子Q1〜Q6に対してそれぞれ設けられる。IGBT駆動IC520〜525は、それぞれ、対応する絶縁電源回路510〜515に接続され、対応する絶縁電源回路510〜515により生成されるIGBT駆動電源に基づいて動作する。IGBT駆動IC520〜525は、それぞれ、マイコン502から与えられるオン/オフ指令に基づいて、対応する駆動回路530〜535に駆動信号(Hi/Lo)を与える。
【0028】
駆動回路530〜535は、スイッチング素子Q1〜Q6に対してそれぞれ設けられる。駆動回路530〜535は、それぞれ、対応する絶縁電源回路510〜515に接続され、対応する絶縁電源回路510〜515からのIGBT駆動電源に基づいて動作する。駆動回路530〜535は、それぞれ、対応するスイッチング素子Q1〜Q6のゲートに接続される駆動ライン(図3参照)を含む。
【0029】
本実施例では、各相下段に係る駆動回路531、533、535は、バックアップ電源回路550からのバックアップ電源電圧Vbackに基づいて動作可能である。例えば、W相下段駆動回路535は、スイッチング素子Q6のゲートに対する駆動ラインに、バックアップ電源回路550からのバックアップ電源電圧Vbackの接続点(図示せず)が設けられる。バックアップ電源回路550は、例えば抵抗やダイオードを介してW相下段駆動回路535に接続される。なお、図示しないが、下段に係る他の駆動回路531及び533も同様である。例えば、V相下段駆動回路533においては、バックアップ電源回路550からのバックアップ電源電圧Vbackがスイッチング素子Q4のゲートに、同様の抵抗及びダイオードを介して印加される。他方、各相上段に係る駆動回路530、532、534は、かかるバックアップ電源回路550との接続はなく、この点が各相下段に係る駆動回路531、533、535に対して異なる。
【0030】
電源起動回路540は、IGBT駆動電源(第1電源の一例)の異常時に、バックアップ電源回路550を起動させる。本実施例では、一例として、電源起動回路540は、図2に示すように、W相下段に係る絶縁電源回路515に接続される。なお、変形例では、電源起動回路540は、W相下段に係る絶縁電源回路515に代えて又は加えて、V相下段に係る絶縁電源回路513や、U相下段に係る絶縁電源回路511に接続されてもよい。
(【0031】以降は省略されています)

この特許をJ-PlatPatで参照する

関連特許

アイシン・エィ・ダブリュ株式会社
ロータ
アイシン・エィ・ダブリュ株式会社
ロータ
アイシン・エィ・ダブリュ株式会社
ロータ
アイシン・エィ・ダブリュ株式会社
発進装置
アイシン・エィ・ダブリュ株式会社
駆動装置
アイシン・エィ・ダブリュ株式会社
回転電機
アイシン・エィ・ダブリュ株式会社
制御基板
アイシン・エィ・ダブリュ株式会社
制御基板
アイシン・エィ・ダブリュ株式会社
空調設備
アイシン・エィ・ダブリュ株式会社
回転電機
アイシン・エィ・ダブリュ株式会社
回転電機
アイシン・エィ・ダブリュ株式会社
無段変速機
アイシン・エィ・ダブリュ株式会社
圧力制御弁
アイシン・エィ・ダブリュ株式会社
ロータコア
アイシン・エィ・ダブリュ株式会社
熱処理方法
アイシン・エィ・ダブリュ株式会社
クラッチ装置
アイシン・エィ・ダブリュ株式会社
ベーンポンプ
アイシン・エィ・ダブリュ株式会社
トランスファ
アイシン・エィ・ダブリュ株式会社
放電抵抗回路
アイシン・エィ・ダブリュ株式会社
車両用駆動装置
アイシン・エィ・ダブリュ株式会社
車両用駆動装置
アイシン・エィ・ダブリュ株式会社
車両用駆動装置
アイシン・エィ・ダブリュ株式会社
車両用駆動装置
アイシン・エィ・ダブリュ株式会社
車両駆動用装置
アイシン・エィ・ダブリュ株式会社
インバータ装置
アイシン・エィ・ダブリュ株式会社
車両用駆動装置
アイシン・エィ・ダブリュ株式会社
車両用駆動装置
アイシン・エィ・ダブリュ株式会社
車両駆動用装置
アイシン・エィ・ダブリュ株式会社
車両用駆動装置
アイシン・エィ・ダブリュ株式会社
モータ駆動装置
アイシン・エィ・ダブリュ株式会社
ケース保持装置
アイシン・エィ・ダブリュ株式会社
インバータ装置
アイシン・エィ・ダブリュ株式会社
インバータ装置
アイシン・エィ・ダブリュ株式会社
車両用駆動装置
アイシン・エィ・ダブリュ株式会社
インバータ装置
アイシン・エィ・ダブリュ株式会社
車両用駆動装置
続きを見る