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公開番号2021058058
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210408
出願番号2019181835
出願日20191002
発明の名称電力変換装置
出願人株式会社ケーヒン,本田技研工業株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類B60L 3/00 20190101AFI20210312BHJP(車両一般)
要約【課題】バッテリと昇降圧コンバータとの間に補機が接続される場合において、平滑コンデンサ(第2のコンデンサ5)の放電制御を実行可能な電力変換装置を提供する。
【解決手段】車両Aにおいて、電力変換装置1は、制御電圧が第1の閾値以下になった場合に異常が発生したと判定する異常判定部20と、異常判定部により異常が発生したと判定され、且つ、電圧センサ6が計測した第1のコンデンサ3の端子間電圧が第2の閾値以下になった場合に放電制御を実行する制御部21と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
車両の電力変換装置であって、
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、
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と、
第2の直流電源から電源線を介して供給される制御電圧を動作源として、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、
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と、
を備え、
前記制御装置は、
前記制御電圧が第1の閾値以下になった場合に異常が発生したと判定する異常判定部と、
前記異常判定部により前記異常が発生したと判定され、且つ、前記電圧センサが計測した前記端子間電圧が第2の閾値以下になった場合に前記放電制御を実行する制御部と、
を備えることを特徴とする、電力変換装置。
続きを表示(約 430 文字)【請求項2】
前記制御部は、前記放電制御時において、前記制御電圧が前記第1の閾値よりも高い状態が所定の時間継続した場合に前記放電制御を停止する
ことを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。
【請求項3】
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、
前記制御部は、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、請求項2に記載の電力変換装置。
【請求項4】
前記車両の衝突を検出して衝突検出信号を前記制御部に出力する衝突検出装置を備え、
前記制御部は、前記衝突検出信号を受信した場合に前記放電制御を実行する、請求項1から3のいずれか一項に記載の電力変換装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、電力変換装置に関する。
続きを表示(約 5,000 文字)【背景技術】
【0002】
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変換装置がある。
【0003】
上記電力変換装置は、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、バッテリからの電力を昇圧してモータ駆動用のインバータに供給する昇圧動作と、上記インバータからの電力を降圧して上記バッテリに供給する降圧動作を実行する。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に設けられた平滑コンデンサである。モータECUは、制御電源からの電力を動作電力として、外部ECU(バッテリECUやHVECU等)と通信して当該外部ECUから放電指示信号を受信した場合には、昇降圧コンバータを制御して、速やかに第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。
【0004】
ところで、車両の衝突が発生した場合には、バッテリから電力変換装置を切り離し、速やかに第1のコンデンサ及び第2のコンデンサの残留電荷を消費させる必要がある。ただし、衝突による車両の状態によっては、制御電源からモータECUへの電力供給用の電源線が断線してしまう場合がある。
そこで、上記モータECUは、車両の衝突が発生した場合には、第1のコンデンサの電力を動作電力として用いて放電制御を実行する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
特開2018−19536号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
ここで、バッテリと昇降圧コンバータとの間に補機が接続される場合には、衝突時において第1のコンデンサの電荷が補機によって消費がされる。したがって、上記モータECUが外部ECUと通信して放電指示信号を受信する前に第1のコンデンサからモータECUへの電力(動作電力)が消失してしまう。そのため、上記電力変換装置において、バッテリと昇降圧コンバータとの間に補機が接続される場合では、第2のコンデンサの放電制御を実行することが困難である。
【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、バッテリと昇降圧コンバータとの間に補機が接続される場合において、平滑コンデンサ(第2のコンデンサ)の放電制御を実行可能な電力変換装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
(1)本発明の一態様は、車両の電力変換装置であって、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、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と、第2の直流電源から電源線を介して供給される制御電圧を動作源として、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、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と、を備え、前記制御装置は、前記制御電圧が第1の閾値以下になった場合に異常が発生したと判定する異常判定部と、前記異常判定部により前記異常が発生したと判定され、且つ、前記電圧センサが計測した前記端子間電圧が第2の閾値以下になった場合に前記放電制御を実行する制御部と、を備えることを特徴とする、電力変換装置である。
【0009】
(2)上記(1)の電力変換装置であって、前記制御部は、前記放電制御時において、前記制御電圧が前記第1の閾値よりも高い状態が所定の時間継続した場合に前記放電制御を停止してもよい。
【0010】
(3)上記(2)の電力変換装置であって、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、前記制御部は、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してもよい。
【0011】
(4)上記(1)から(3)のいずれかの電力変換装置であって、前記車両の衝突を検出して衝突検出信号を前記制御部に出力する衝突検出装置を備え、前記制御部は、前記衝突検出信号を受信した場合に前記放電制御を実行してもよい。
【発明の効果】
【0012】
以上説明したように、本発明によれば、バッテリと昇降圧コンバータとの間に補機が接続される場合において、平滑コンデンサ(第2のコンデンサ)の放電制御を実行可能である。
【図面の簡単な説明】
【0013】
本実施形態に係る電力変換装置を備えた車両Aの構成を示す図である。
本実施形態に係る電力変換装置1のタイミングチャートである。
モータECU21が外部ECU13から放電指示信号を受信することで第2のコンデンサ5を放電する従来の電力変換装置のタイミングチャートである。
本実施形態の変形例の電力変換装置を備えた車両Aの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本実施形態に係る電力変換装置を、図面を用いて説明する。図1は、本実施形態に係る電力変換装置を備えた車両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。
【0015】
図1に示すように、車両Aは、バッテリBT、補機AU、モータジェネレータMG及び電力変換装置1を備える。
【0016】
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。なお、バッテリBTは、本発明の「第1の直流電源」の一例である。
【0017】
補機AUは、例えば、空調機、パワーステアリング装置や投光装置等である。
【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。)を電力変換装置1に回生する。
【0019】
電力変換装置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、電力変換装置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。
電力変換装置1は、車両Aの衝突が発生した場合には、電力変換装置1に設けられている平滑コンデンサ(後述する第2のコンデンサ5)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変換装置1の概略構成について説明する。
本実施形態に係る電力変換装置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、第2のコンデンサ5、第1の電圧センサ6、第2の電圧センサ7、インバータ8、制御電源9、ダイオード10、バックアップ電源11、電流センサ12及びモータECU14を備える。なお、モータECU14は、本発明の「制御装置」の一例である。
【0021】
コンタクタ2は、バッテリECU13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。
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。
【0024】
昇降圧コンバータ4は、モータECU14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からの電力を昇圧してインバータ8に供給する昇圧動作を行ったり、インバータ8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。
【0025】
ここで、補機AU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AU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AU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とを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電力として動作する。
【0026】
第2のコンデンサ5は、昇降圧コンバータ4の二次側(インバータ8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5は、昇降圧コンバータ4とインバータ8との間に設けられている。
【0027】
第1の電圧センサ6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5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6は、計測した端子間電圧値Vc1をモータECU14に出力する。
【0028】
第2の電圧センサ7は、第2のコンデンサ5の端子間に取り付けられ、第2のコンデンサ5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7は、計測した端子間電圧値Vc2をモータECU14に出力する。
【0029】
インバータ8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8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8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8は、モータECU14に制御されてもよい。
【0030】
制御電源9は、モータECUに電源線Lを介して電力を供給する直流電源である。具体的には、制御電源9は、モータECU12の電源であって、モータECU12の動作源である制御電圧をモータECU12に供給する。なお、制御電源9は、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池といった二次電池を用いることができる。また、制御電源9は、二次電池の代わりに、電気二重層キャパシタ(コンデンサ)を用いることもできる。ここで、制御電源9は、本発明の「第2の直流電源」の一例である。
(【0031】以降は省略されています)

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