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公開番号2021058057
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210408
出願番号2019181832
出願日20191002
発明の名称電力制御装置
出願人株式会社ケーヒン
代理人個人,個人,個人
主分類H02M 3/155 20060101AFI20210312BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】1次側及び2次側の電圧が過電圧になることを抑制し、第2のコンデンサの残留電荷を放電する。
【解決手段】車両Aの電力制御装置1において、昇降圧コンバータ4は、上アーム及び下アームのスイッチング素子T1、T2と、第1の端部が第1のコンデンサ3に接続され、第2の端部が上アームと下アームとの間に接続されたリアクトルLと、を備える。制御装置15は、放電制御として、下アームをオフ状態に固定し、上アームを所定のデューティ比でスイッチング制御する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
車両の電力制御装置であって、
前記車両の電動機を駆動するインバータと、
第1の直流電源からの電力を昇圧して前記インバータに供給する昇圧動作と、前記インバータからの電力を降圧して前記第1の直流電源に供給する昇降圧コンバータと、
前記第1の直流電源と前記昇降圧コンバータとの間に設けられた第1のコンデンサと、
前記昇降圧コンバータと前記インバータとの間に設けられた第2のコンデンサと、
第2の直流電源から電力が供給され、前記車両の衝突が発生した場合に前記第2の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制御装置と、
を備え、
前記昇降圧コンバータは、
上アーム及び下アームのスイッチング素子と、
第1の端部が前記第1のコンデンサに接続され、第2の端部が前記上アームと前記下アームとの間に接続されたリアクトルと、
を備え、
前記制御装置は、前記放電制御として、前記下アームをオフ状態に固定し、前記上アームを所定のデューティ比でスイッチング制御することを特徴とする、電力制御装置。
続きを表示(約 540 文字)【請求項2】
前記第1の直流電源と前記昇降圧コンバータとの間には補機が接続されていることを特徴とする、請求項1に記載の電力制御装置。
【請求項3】
前記第2の直流電源から前記制御装置への電力供給が停止された場合に、前記第1のコンデンサに蓄えられた電力を前記制御装置に供給するバックアップ電源を更に備えることを特徴とする請求項1又は2に記載の電力制御装置。
【請求項4】
前記第1のコンデンサの端子間電圧を計測する電圧センサを更に備え、
前記制御装置は、前記電圧センサで計測された前記端子間電圧と、前記端子間電圧の目標値である第1の目標値と、に基づいて前記所定のデューティ比を求めることを特徴とする、請求項1から3のいずれか一項に記載の電力制御装置。
【請求項5】
前記リアクトルに流れる電流を計測する電流センサを更に備え、
前記制御装置は、前記電圧センサで計測された前記端子間電圧と前記第1の目標値との差分に基づいて前記電流の目標値である第2の目標値を求め、前記電流センサで計測された前記電流が前記第2の目標値になるように前記所定のデューティ比を求めることを特徴とする、請求項4に記載の電力制御装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、電力制御装置に関する。
続きを表示(約 4,600 文字)【背景技術】
【0002】
下記特許文献1には、車両に搭載され、バッテリからの直流電力を交流電力に変換してモータジェネレータに供給し、モータジェネレータで発生した交流電力を直流電力に変換して上記バッテリに供給する電力制御装置がある。
【0003】
上記電力制御装置は、昇降圧コンバータ、第1のコンデンサ、第2のコンデンサ及びモータECUを備える。昇降圧コンバータは、上アーム及び下アームの2つのスイッチング素子とリアクトルとを備え、バッテリとインバータとの間に設けられている。第1のコンデンサは、バッテリと昇降圧コンバータとの間(1次側)に設けられた平滑コンデンサである。第2のコンデンサは、昇降圧コンバータとインバータとの間(2次側)に設けられた平滑コンデンサである。モータECUは、上アーム及び下アームを制御する。
【0004】
ところで、車両の衝突が発生した場合等により車両が停車した場合には、バッテリから電力制御装置を切り離し、速やかに第2のコンデンサの残留電荷を消費させる必要がある。したがって、上記モータECUは、昇降圧コンバータの上アームと下アームとを交互にオンする制御を行い第2のコンデンサの残留電荷を放電する放電制御を実行する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
国際公開第2011/089723号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、上記電力制御装置では、放電制御により第2のコンデンサの残留電荷が第1のコンデンサに流れこみ、1次側の電圧が過電圧となってしまう。その結果、上記電力制御装置では、デバイス保護の観点から昇降圧コンバータの動作が停止してしまう可能性がある。そこで、本発明らは、1次側の電圧が過電圧となることを防止するために、1次側の電圧が目標値に維持されるように第1のコンデンサ及び第2のコンデンサを所定のデューティ比でそれぞれ制御することを考えた。ただし、この場合には、昇降圧コンバータで昇圧された電力が1次側から2次側に供給される場合があるため、二次側の電圧が過電圧になるおそれがある。その結果、第2のコンデンサの残留電荷を放電することができない。
【0007】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、1次側及び2次側の電圧が過電圧になることを抑制し、第2のコンデンサの残留電荷を放電することである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
(1)本発明の一態様は、車両の電力制御装置であって、前記車両の電動機を駆動するインバータと、第1の直流電源からの電力を昇圧して前記インバータに供給する昇圧動作と、前記インバータからの電力を降圧して前記第1の直流電源に供給する昇降圧コンバータと、前記第1の直流電源と前記昇降圧コンバータとの間に設けられた第1のコンデンサと、前記昇降圧コンバータと前記インバータとの間に設けられた第2のコンデンサと、第2の直流電源から電力が供給され、前記車両の衝突が発生した場合に前記第2の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制御装置と、を備え、前記昇降圧コンバータは、上アーム及び下アームのスイッチング素子と、第1の端部が前記第1のコンデンサに接続され、第2の端部が前記上アームと前記下アームとの間に接続されたリアクトルと、を備え、前記制御装置は、前記放電制御として、前記下アームをオフ状態に固定し、前記上アームを所定のデューティ比でスイッチング制御する、電力制御装置である。
【0009】
(2)上記(1)の電力制御装置であって、前記第1の直流電源と前記昇降圧コンバータとの間には補機が接続されてもよい。
【0010】
(3)上記(1)又は上記(2)の電力制御装置であって、前記第2の直流電源から前記制御装置への電力供給が停止された場合に、前記第1のコンデンサに蓄えられた電力を前記制御装置に供給するバックアップ電源を更に備えてもよい。
【0011】
(4)上記(1)から(3)のいずれかの電力制御装置であって、前記第1のコンデンサの端子間電圧を計測する電圧センサを更に備え、前記制御装置は、前記電圧センサで計測された前記端子間電圧と、前記端子間電圧の目標値である第1の目標値と、に基づいて前記所定のデューティ比を求めてもよい。
【0012】
(5)上記(4)の電力制御装置であって、前記リアクトルに流れる電流を計測する電流センサを更に備え、前記制御装置は、前記電圧センサで計測された前記端子間電圧と前記第1の目標値との差分に基づいて前記電流の目標値である第2の目標値を求め、前記電流センサで計測された前記電流が前記第2の目標値になるように前記所定のデューティ比を求めてもよい。
【発明の効果】
【0013】
以上説明したように、本発明によれば、1次側及び2次側の電圧が過電圧になることを抑制し、第2のコンデンサの残留電荷を放電することができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
本実施形態に係る電力制御装置を備えた車両Aの構成を示す図である。
本実施形態に係る制御部21の放電制御を行うための機能部を説明する図である。
本実施形態に係る電力制御装置1の放電制御を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、本実施形態に係る電力制御装置を、図面を用いて説明する。図1は、本実施形態に係る電力制御装置を備えた車両Aの構成を示す図である。なお、図1に示す車両Aは、例えばハイブリッド自動車や電気自動車である。
【0016】
図1に示すように、車両Aは、バッテリBT、モータジェネレータMG及び電力制御装置1を備える。
【0017】
バッテリBTは、例えばリチウムイオン電池等の再充電が可能な二次電池である。
【0018】
モータジェネレータMGは、交流回転電機である。例えば、モータジェネレータMGは、車両Aのエンジンにより駆動される発電機として用いられるとともに、当該エンジンを始動するための電動機としても用いられる。モータジェネレータは、主として電動機として動作し、車両Aの車輪を駆動する。一方、車両Aの制動時や下り斜面での加速度低減時には、モータジェネレータMGは、発電機として動作し、発電した電力(以下、「回生電力」という。)を電力制御装置1に回生する。
【0019】
電力制御装置1は、バッテリBTからの直流電力を交流電力に変換してモータジェネレータMGに供給する、また、電力制御装置1は、モータジェネレータMGで発生した交流電力である回生電力を直流電力に変換してバッテリBTに供給する。
電力制御装置1は、車両Aの衝突が発生した場合には、電力制御装置1に設けられている平滑コンデンサ(少なくとも第2のコンデンサ6)の残留電荷を放電させる放電制御を実行する。
【0020】
以下に、本実施形態に係る電力制御装置1の概略構成について説明する。
本実施形態に係る電力制御装置1は、コンタクタ2、第1のコンデンサ3、昇降圧コンバータ4、補機5、第2のコンデンサ6、第1の電圧センサ7、第2の電圧センサ8、インバータ9、制御電源10、ダイオード11、バックアップ電源12、電流センサ13、モータECU15を備える。なお、モータECU15は、本発明の「制御装置」の一例である。
【0021】
コンタクタ2は、外部ECU14の制御の下で、バッテリBTと昇降圧コンバータ4とを接続し、又はバッテリBTと昇降圧コンバータ4との接続を解除する。
【0022】
第1のコンデンサ3は、昇降圧コンバータ4の一次側(バッテリBT側)に設けられた平滑用のコンデンサである。すなわち、第1のコンデンサ3は、バッテリBTと昇降圧コンバータ4との間に設けられている。
【0023】
昇降圧コンバータ4は、リアクトルL、直列的に接続されたスイッチング素子T1,T2、及びスイッチング素子T1,T2に逆方向に並列接続されたダイオードD1,D2を備える。
【0024】
リアクトルLは、第1の端部がコンタクタ2及び第1のコンデンサ3に接続され、第2の端部がスイッチング素子T1(上アーム)とスイッチング素子T2(下アーム)との間の接続されている。なお、スイッチング素子T1,T2としては、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor:絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)やFET(Field Effective Transistor:電界効果トランジスタ)を用いることができる。
【0025】
昇降圧コンバータ4は、モータECU15の制御によってスイッチング素子T1,T2がオン・オフされることで、バッテリBT(第1の直流電源)からの電力を昇圧してインバータ9に供給する昇圧動作を行ったり、インバータ9からの電力を降圧してバッテリBTに供給する降圧動作を行う。
【0026】
補機5は、昇降圧コンバータ4の一次側に接続されている。すなわち、補機5は、コンタクタ2とリアクトルLの第1の端部との間に接続されている。これにより、補機5は、コンタクタ2がオープン(開状態)であり、バッテリBTと昇降圧コンバータ4との接続が解除されている場合には、第1のコンデンサ3に蓄積された電力を動作源として動作する。
【0027】
第2のコンデンサ6は、昇降圧コンバータ4の二次側(インバータ9側)に設け得られた平滑用のコンデンサである。すなわち、第2のコンデンサ6は、昇降圧コンバータ4とインバータ9との間に設けられている。
【0028】
第1の電圧センサ7は、第1のコンデンサ3の端子間に取り付けられ、第2のコンデンサ6の端子間の電圧値Vc1(以下、「端子間電圧値Vc1」という。)を計測するセンサである。第1の電圧センサ7は、計測した端子間電圧値Vc1をモータECU15に出力する。
【0029】
第2の電圧センサ8は、第2のコンデンサ6の端子間に取り付けられ、第2のコンデンサ6の端子間の電圧値Vc2(以下、「端子間電圧値Vc2」という。)を計測するセンサである。第2の電圧センサ8は、計測した端子間電圧値Vc2をモータECU15に出力する。
【0030】
インバータ9は、車両AのモータジェネレータMGを回転駆動する。インバータ9は、昇降圧コンバータ4から供給された直流電力を交流電力に変換してモータジェネレータMGに供給する。また、インバータ9は、モータジェネレータMGから回生された回生電力を直流電力に変換して昇降圧コンバータ4に供給する。なお、インバータ9は、モータECU15に制御されてもよい。
(【0031】以降は省略されています)

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