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車輛的電源系統(tǒng)的制作方法

文檔序號:7346085閱讀:243來源:國知局
車輛的電源系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】在用于驅動馬達(M1)的驅動裝置產生了接地故障的情況下,車輛地線的電位會發(fā)生變動,因此,在DC/DC轉換器(100)內部,高壓噪聲會經由由一對電容器(C1、C2)構成的Y電容器的連接點侵入到高壓檢測部(140)。在產生了驅動裝置的接地故障的情況下,控制裝置通過使高壓系統(tǒng)中的變換器的直流側電壓降低來降低侵入到高壓檢測部(140)的高壓噪聲的量。
【專利說明】車輛的電源系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及車輛的電源系統(tǒng),尤其涉及具備驅動裝置和輔機的車輛的電源系統(tǒng),所述驅動裝置從車載蓄電裝置接受電力而產生車輛驅動力,所述輔機從車載蓄電裝置接受電力而工作。
【背景技術】
[0002]以往以來,在構成為能夠利用電動機來產生車輛驅動力的電動汽車、混合動力汽車和燃料電池汽車等電動車輛中,采用搭載有以下2種蓄電裝置的結構:存儲用于驅動所述電動機的電力的蓄電裝置(例如主電池)、和低電壓的輔機驅動用的蓄電裝置(例如輔機電池)。原因在于,適于行駛用電動機驅動的輸出電壓與前照燈、空調設備等輔機或者電子控制單元(EQJ:Electronic Control Unit)等控制設備的額定電壓大不相同。
[0003]在這樣的結構中,如日本特開2010-104106號公報(專利文獻I)所記載的那樣,通常,電壓變換器(DC/DC轉換器)對主電池的輸出電壓進行降壓,將DC/DC轉換器的輸出電壓供給到輔機和輔機電池。
[0004]在先技術文獻
[0005]專利文獻1:日本特開2010-104106號公報
[0006]專利文獻2:日本特開2007-209158號公報
[0007]專利文獻3:日本特開2006-246653號公報
[0008]專利文獻4:日本特開2005-130698號公報

【發(fā)明內容】

[0009]發(fā)明要解決的問題
[0010]在上述的電動車輛中,當在包括主電池和/或對主電池進行升壓的升壓電路的高壓電壓系統(tǒng)中產生接地故障時,車輛地線的電位會因來自高壓電壓系統(tǒng)的漏電電流而發(fā)生變動。在以往的電動車輛中,為了避免因該車輛地線的電位變動而引起誤操作,在從高壓電壓系統(tǒng)發(fā)生漏電時,考慮進行使DC/DC轉換器的工作停止的停止工作控制而使DC/DC轉換器強制停止。
[0011]然而,通過停止DC/DC轉換器的工作,向輔機和輔機電池供電的供電路徑會被切斷,因此輔機可能會變得無法正常工作。
[0012]因此,本發(fā)明是為了解決相關問題而完成的發(fā)明,其目的在于提供一種即使在驅動裝置產生了接地故障的情況下也能夠穩(wěn)定地向輔機供給電力的車輛的電源系統(tǒng)。
[0013]用于解決問題的手段
[0014]根據(jù)本發(fā)明的一個方式,車輛的電源系統(tǒng)具備蓄電裝置、從蓄電裝置接受電力而產生車輛驅動力的驅動裝置、和從蓄電裝置接受電力而工作的輔機。車輛的電源系統(tǒng)具備:一對電容器,其串聯(lián)連接在蓄電裝置的端子間,并且該一對電容器的連接點與車輛地線連接;電壓變換器,其用于對一對電容器的輸出電壓進行降壓并供給到輔機;電壓檢測部,其檢測一對電容器的輸出電壓;漏電檢測器,其用于檢測驅動裝置的接地故障;和控制裝置,其在由漏電檢測器檢測到驅動裝置的接地故障的情況下,對電源系統(tǒng)進行控制以抑制車輛地線的電位變動。
[0015]優(yōu)選,驅動裝置包括驅動車輛驅動用的電動機的變換器、和用于對變換器的直流側電壓進行可變控制的轉換器。在由漏電檢測器檢測到驅動裝置的接地故障的情況下,控制裝置對轉換器進行控制以使變換器的直流側電壓從第I值向第2值降低。
[0016]優(yōu)選,控制裝置包括電壓指令值設定部和電壓變換控制部,所述電壓指令值設定部根據(jù)電動機的工作狀態(tài)來設定轉換器的電壓指令值,所述電壓變換控制部對轉換器的電壓變換動作進行控制,以使變換器的直流側電壓與電壓指令值一致。在由漏電檢測器檢測到驅動裝置的接地故障的情況下,電壓指令值設定部使電壓指令值從第I值向第2值降低。
[0017]優(yōu)選,電壓指令值設定部使電壓指令值在從第I值到第2值之間逐漸降低。
[0018]優(yōu)選,一對電容器分別為可變容量型的電容器。在根據(jù)漏電檢測器的檢測值而檢測到了驅動裝置的接地故障的情況下,控制裝置使一對電容器的容量從第I值向第2值降低。
[0019]發(fā)明的效果
[0020]根據(jù)本發(fā)明,在具備驅動裝置和輔機的車輛的電源系統(tǒng)中,即使在驅動裝置產生了接地故障的情況下也能夠穩(wěn)定地向輔機供給電力,所述驅動裝置從車載蓄電裝置接受電力而產生車輛驅動力,所述輔機從車載蓄電裝置接受電力而工作。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是搭載有本發(fā)明實施方式的電源系統(tǒng)的電動車輛的概略結構圖。
[0022]圖2是用于對圖1所示的DC/DC轉換器的詳細結構進行說明的電路圖。
[0023]圖3是用于對在產生了高壓系統(tǒng)的接地故障時的低壓系統(tǒng)的狀態(tài)進行說明的概要圖。
[0024]圖4是表示在高壓系統(tǒng)產生了接地故障的情況下從高壓檢測部輸出的脈沖信號的波形的一例的圖。
[0025]圖5是對在以往的電源系統(tǒng)中、在高壓系統(tǒng)產生了短路故障時的DC/DC轉換器的動作進行說明的時間圖。
[0026]圖6是對在高壓系統(tǒng)產生了接地故障時的本發(fā)明實施方式I涉及的電源系統(tǒng)的動作進行說明的時間圖。
[0027]圖7是表示本實施方式I的控制裝置的控制構造的框圖。
[0028]圖8是對在高壓系統(tǒng)產生了接地故障時的本發(fā)明實施方式I的變更例涉及的電源系統(tǒng)的動作進行說明的時間圖
[0029]圖9是用于對本發(fā)明實施方式2的電源系統(tǒng)所搭載的DC/DC轉換器的結構進行說明的電路圖。
[0030]圖10是表示Y電容器的容量和從Y電容器侵入到高壓檢測部的高壓噪聲的量之間的關系的圖。
【具體實施方式】[0031]以下,參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行詳細說明。此外,圖中相同附圖標記表示相同或相當部分。
[0032][實施方式I]
[0033]圖1是表示搭載有本發(fā)明實施方式I的電源系統(tǒng)的電動車輛的概略結構圖。
[0034]參照圖1,電動車輛5具備主電池10、轉換器12、變換器14、車輛驅動用的馬達Ml、動力傳遞裝置15、驅動輪16、控制裝置50和漏電檢測器60。由從圖1的結構中除去馬達Ml、動力傳遞裝置15和驅動輪16而得到的部分構成電動車輛5的電源系統(tǒng)。
[0035]主電池10作為儲存用于驅動馬達Ml的電力的“蓄電裝置”的一例而示出。主電池10代表性地由鋰離子電池和/或鎳氫電池等二次電池構成。或者,也可以利用雙電層電容器或二次電池與電容器的組合等來構成蓄電裝置。
[0036]轉換器12構成為在正線PL和負線NL之間的電壓VL(即主電池10的輸入輸出電壓)與正母線MPL和負母線MNL之間的電壓VH (即變換器14的直流側電壓)之間執(zhí)行雙向的直流電壓變換。即,主電池10的輸入輸出電壓VL和正母線MPL與負母線MNL間的直流電壓VH在雙向上被升壓或降壓。轉換器12的升降壓動作分別按照來自控制裝置50的開關指令被控制。另外,在正母線MPL和負母線MNL之間連接有平滑電容器C。
[0037]變換器14在正母線MPL和負母線MNL間的直流電力與相對于馬達Ml輸入輸出的交流電力之間執(zhí)行雙向的電力變換。具體而言,變換器14根據(jù)來自控制裝置50的開關指令,將正母線MPL和負母線MNL間的直流電壓VH變換成三相交流電壓并向馬達Ml供給。通過該三相交流電壓來控制馬達Ml的輸出轉矩。
[0038]馬達Ml的輸出轉矩經由動力傳遞裝置15向驅動輪16傳遞,從而使電動車輛5行駛,所述動力傳遞裝置15由減速器和/或動力分割機構構成。另一方面,在電動車輛5再生制動時,馬達Ml伴隨驅動輪16的減速而產生交流電力。此時,變換器14根據(jù)來自控制裝置50的開關指令,將馬達Ml所產生的交流電力變換成直流電力并向正母線MPL和負母線MNL供給。該直流電力進而由轉換器12供給到主電池10。由此,在減速時和/或下坡行駛時對主電池10充電。
[0039]此外,在除馬達Ml之外還搭載有發(fā)動機(未圖示)的混合動力汽車中,通過使該發(fā)動機和馬達Ml協(xié)調工作來產生電動車輛5所需要的車輛驅動力。此時,也能夠使用通過發(fā)動機的旋轉而產生的發(fā)電電力來對主電池10充電。S卩,電動車輛5廣泛地表示搭載有行駛用電動機的車輛,包括由發(fā)動機和電動機產生車輛驅動力的混合動力汽車、沒有搭載發(fā)動機的電動汽車、燃料汽車等。
[0040]漏電檢測器60連接在主電池10的負極側(即負線NL)和與車體連接的接地節(jié)點(車輛地線)之間。漏電檢測器60檢測上述的主電池系(以下,稱為“高壓系統(tǒng)”)的漏電。漏電檢測器60將表不在高壓系統(tǒng)產生了漏電這一清況的信號DEL向控制裝置50輸出。
[0041]控制裝置50代表性地由電子控制裝置(E⑶)構成,所述電子控制裝置(E⑶)以CPU(Central Processing Unit:中央處理器)、RAM (Random Access Memory:隨機存儲器)和ROM (Read Only Memory:只讀存儲器)等內存領域、以及輸入輸出接口為主體而構成。并且,控制裝置50通過CPU將預先存儲在ROM等的程序讀出到RAM而執(zhí)行,從而執(zhí)行車輛行駛和主電池10的充放電所涉及的控制。此外,E⑶的至少一部分也可以構成為通過電子電路等硬件來執(zhí)行預定的數(shù)值、邏輯運算處理。[0042]除了上述的高壓系統(tǒng)之外,電動車輛5還具備輔機電源系的系統(tǒng)(以下,稱為“低壓系統(tǒng)”)。此外,高壓系統(tǒng)與車輛地線絕緣,而低壓系統(tǒng)以車輛地線為基準而工作。
[0043]具體而言,電動車輛5還具備輔機電池20、DC/DC轉換器100和輔機負載110。輔機電池20例如由鉛蓄電池構成。輔機電池20的電壓比主電池10的輸出電壓低,例如為12V左右。從輔機電池20向輔機負載110供給電力。
[0044]DC/DC轉換器100對正線PL和負線NL間的電壓VL (主電池10的輸出電壓通行降壓并向電源布線AMD輸出。即,DC/DC轉換器100的輸出電壓Vdc相當于接地節(jié)點Gl和電源布線AMD之間的直流電壓。
[0045]輔機負載110從電源布線AMD或輔機電池20接受電壓的供給而工作。輔機負載110包括音頻設備、導航設備、照明設備(危險警示燈、室內燈、前照燈等)等。輔機負載110還包括電動動力轉向機構、電動液壓泵、電子控制的小型馬達等直接用于車輛行駛的行駛系負載。另外,控制裝置50 (ECU)也通過來自輔機電池20或電源布線AMD的電力而工作。輔機負載110代表性地表示這些通過來自電源布線AMD或輔機電池20的電壓而工作的輔機負載。
[0046]圖2是用于對圖1所示的DC/DC轉換器100的詳細結構進行說明的電路圖。
[0047]參照圖2,DC/DC轉換器100包括轉換器部120和用于控制轉換器部120的控制部130。
[0048]轉換器部120包括電感器L1、電容器Cl、C2、C3、構成全橋電路的電力用半導體開關元件Ql~Q4、變壓器Tr和變換電路(AC/DC)122。與開關元件Ql~Q4分別對應設置有反并聯(lián)二極管Dl~D4。
[0049]電容器Cl和C2串聯(lián)連接在正線PL和負線NL之間,并且,其連接點(節(jié)點N)與接地節(jié)點Gl連接。電容器Cl和電容器C2為相同容量。一對電容器Cl、C2的串聯(lián)連接體構成Y電容器。并且,該Y電容器與電感器LI及電容器C3構成LC濾波器。LC濾波器對輸入電壓VL (正線PL和負線NL間的電壓)因向正線PL和負線NL的共模電流的重疊而變動進?Τ抑制。
[0050]作為電力用半導體開關元件Ql~Q4(以下,僅稱為“開關元件”),在圖2中例示晶體管。開關元件Ql~Q4的導通(on)截止(off)根據(jù)來自控制部130的信號SI~S4來控制。全橋電路將來自主電池10的電壓VL變換成交流電壓并向變壓器Tr的一次側線圈101輸出。即,在一次側線圈101產生的交流電壓的振幅、頻率和相位能夠由開關元件Ql~Q4來控制。
[0051]變壓器Tr包括一次側線圈101、二次側線圈102、103、用于對一次側線圈101和二次側線圈102、103進行電磁耦合的鐵芯。
[0052]在二次側線圈102和103分別產生與一次側線圈101的電壓相應的交流電壓。在二次側線圈102產生的交流電壓的振幅由一次側線圈101的交流電壓和一次側線圈101與二次側線圈102的匝數(shù)比來確定。同樣,在二次側線圈103產生的交流電壓的振幅由一次側線圈101的交流電壓和一次側線圈101與二次側線圈103的匝數(shù)比來確定。
[0053]二次側線圈102的一端經由變換電路122與電源布線AMD連接。二次側線圈102的另一端與接地節(jié)點Gl連接。二次側線圈103的一端與二次側線圈102的另一端同樣地與接地節(jié)點Gl連接。二次側線圈103的另一端與二次側線圈102的一端同樣地經由變換電路122與電源布線AMD連接。從一次側線圈101向二次側線圈102、103傳遞交流電壓,以使得二次側線圈102的一端和二次側線圈103的一端彼此、以及二次側線圈102的另一端和二次側線圈103的另一端彼此為同相位。
[0054]變換電路122將傳遞至二次側線圈102、103的交流電壓變換成直流電壓并輸出到電源布線AMD和接地節(jié)點Gl之間。變換電路122所變換后的直流電壓相當于DC/DC轉換器100的輸出電壓Vdc。
[0055]變換電路122具有二極管D5、D6、電感器L2和電容器C4。二極管D5對在二次側線圈102產生的交流電壓進行整流。二極管D6對在二次側線圈103產生的交流電壓進行整流。由二極管D5、D6整流后的電壓通過由電感器L2和電容器C4構成的LC濾波器來變換成直流電壓。
[0056]在以上所示的結構中,DC/DC轉換器100的輸出電壓Vdc能夠根據(jù)由一次側的全橋電路產生的一次側線圈101的交流電壓的振幅來控制。因此,控制部130基于DC/DC轉換器100的輸出電壓Vdc的目標值即電壓指令值與電源布線AMD的電壓之間的比較,對開關元件Ql?Q4的導通截止(duty,占空比)進行控制。
[0057]具體而言,控制部130包括高壓檢測部140、光耦合器160和微型計算機180。
[0058]高壓檢測部140對由一對電容器Cl和C2構成的Y電容器的端子間的電壓VUSP正線PL和負線NL間的電壓)進行檢測,并將其檢測結果經由光耦合器160向微型計算機180輸出。
[0059]具體而言,高壓檢測部140包括PWM (脈沖寬度調制:Pulse Width Modulation)電路(未圖不)。PWM電路包括以一定頻率進彳丁振湯的振湯電路、和對由該振湯電路生成的二角波信號和電壓VL的振幅進行比較的比較器(comparator)。PWM電路將電壓VL的振幅調制到振幅一定的脈沖的寬度。高壓檢測部140將由PWM電路調制后的脈沖信號向光耦合器160輸出。
[0060]光耦合器160構成用于使變壓器Tr的一次側和二次側絕緣的絕緣電路。光耦合器160包括作為發(fā)光元件的發(fā)光二極管和作為受光元件的光晶體管。當發(fā)光二極管對來自高壓檢測部140的脈沖信號進行響應而發(fā)光時,基于來自該發(fā)光二極管的光信號使光晶體管導通截止。
[0061]微型計算機180基于光耦合器160的光晶體管的導通截止(占空比)來取得電壓VL的檢測值。進一步,微型計算機180從設置在電源布線AMD和接地節(jié)點Gl之間的低壓檢測部(未圖示)取得輸出電壓Vdc的檢測值。微型計算機180在從電壓指令值減去電壓Vdc的檢測值時,執(zhí)行用于使電壓Vdc與電壓指令值一致的控制運算(例如比例積分控制)。并且,微型計算機180在基于計算結果來設定占空比指令值時,按照所設定的占空比指令值,生成用于對開關元件Ql?Q4的導通截止進行控制的信號SI?S4,并向轉換器部120輸出。
[0062]在此,在開關元件Ql?Q4的開關控制中,微型計算機180對開關元件Ql?Q4的占空比指令值設定有上限值(以下,稱為“占空比指令上限值”)。該占空比指令上限值是為了避免對設置在DC/DC轉換器100內部的元件(開關元件和二極管等)施加過電壓而設置的。占空比指令上限值取根據(jù)向DC/DC轉換器100輸入的電壓VL而可變的值。
[0063]具體而言,占空比指令上限值基于正線PL和負線NL間的電壓VL的電壓范圍而設定。電壓VL的電壓范圍由主電池10的輸出電壓范圍來決定。主電池10的輸出電壓根據(jù)高壓系統(tǒng)的主電池10和馬達Ml間的電力的交換、即主電池10的充放電而發(fā)生變動。占空比指令上限值設定為根據(jù)電壓VL (B卩,主電池10的輸出電壓)而可變,以使得施加在DC/DC轉換器100的內部元件的電壓不超過該元件的耐壓。
[0064]這樣,通過在不超過預先設定的占空比指令上限值的范圍內對開關元件Ql?Q4的占空進行控制,DC/DC轉換器100能夠防止內部元件的損傷,并且能夠將輸出電壓供給到輔機電池20和輔機負載110。
[0065]然而,在圖1所示的電動車輛5中,在產生了用于向馬達Ml供給電力的電力線纜或變換器14與車輛地線短路這樣的高壓系統(tǒng)的接地故障的情況下,在高壓系統(tǒng)和車輛地線(接地節(jié)點Gl)之間會形成漏電路徑。由此,接地節(jié)點Gl的電位會發(fā)生變動。在該情況下,在以接地節(jié)點Gl為基準而工作的低壓系統(tǒng)中,在DC/DC轉換器100中會如圖3所示那樣產生以下不良情況:高電壓的噪聲(以下,稱為“高壓噪聲”)會經由與接地節(jié)點Gl連接的Y電容器的連接點(節(jié)點N)而侵入到高壓檢測部140。
[0066]圖4是表示在高壓系統(tǒng)產生了接地故障的情況下從高壓檢測部140輸出的脈沖信號的波形的一例的圖。此外,在圖4中,假設配設在變換器14和馬達Ml間的電力線纜發(fā)生了接地的情況。
[0067]參照圖4,在高壓系統(tǒng)正常時,從高壓檢測部140輸出與電壓VL的檢測值相應的占空比的脈沖信號。與此相對,在電力線纜產生了接地故障的情況下,根據(jù)接地節(jié)點Gl的電位變動,高壓噪聲侵入到高壓檢測部140。此外,該高壓噪聲在每當變換器14所包括的開關元件導通(turn on)或截止(turn off )的定時(timing)產生。高壓檢測部140會因高壓噪聲的影響而變得難以正確地檢測電壓VL的檢測值。在該情況下會產生以下這樣的通信異常:無法從高壓檢測部140對微型計算機180傳遞電壓VL的檢測值。
[0068]當如上所述在高壓檢測部140產生通信異常時,會基于錯誤的電壓檢測值來控制轉換器部120,所以DC/DC轉換器100可能會因此而輸出過大的電壓。為了避免這樣的不良情況,在以往的電源系統(tǒng)中,當在高壓檢測部140產生通信異常時,用于對DC/DC轉換器內部的元件或者與DC/DC轉換器連接的輔機負載和輔機電池進行保護的內部保護功能發(fā)揮作用,從而進行DC/DC轉換器100的停止工作控制。由此,強制性地使DC/DC轉換器100停止輸出電壓。
[0069]圖5是對在以往的電源系統(tǒng)中、在高壓系統(tǒng)產生了短路故障時的DC/DC轉換器100的動作進行說明的時間圖。
[0070]參照圖5,當在時刻tl判定為在高壓檢測部140產生了通信異常時,DC/DC轉換器100的控制部130使一次側的全橋電路的開關元件Ql?Q4的占空比指令值降低到0%。由此,使開關元件Ql?Q4都為截止狀態(tài)。并且,DC/DC轉換器100的輸出電壓Vdc降低到大致0V。進一步,控制部130將表示通信異常產生的信號NODD激活為H (邏輯高)電平而向控制裝置50輸出。
[0071]因此,在停止了 DC/DC轉換器100的輸出的時刻tl之后,會變得無法利用輸出電壓Vdc對輔機電池20進行充電,因此會促進輔機電池20對電源布線AMD放電。并且,當輔機電池20的輸出電壓因該放電而降低時,可能會影響輔機負載110的工作。
[0072]在此,為了解決上述的問題點,希望尋求避免高壓噪聲侵入到高壓檢測部140的對策。作為該對策之一,可考慮將在接地故障時成為高壓噪聲的侵入路徑的Y電容器從DC/DC轉換器100中排除。然而,當排除Y電容器時,在高壓系統(tǒng)和車輛地線的寄生電容小的情況下,所謂的無線電噪聲可能會增大而對包括控制裝置50在內的車載電子設備產生不良影響。
[0073]或者,可考慮對設置在DC/DC轉換器100內部的濾波器進行強化。然而,雖然通過強化濾波器能夠切斷高壓噪聲的侵入,但可能會降低高壓檢測部140的檢測靈敏度。
[0074]因此,在本實施方式涉及的電源系統(tǒng)中,在高壓系統(tǒng)產生了接地故障的情況下,控制高壓系統(tǒng)以使侵入到高壓檢測部140的高壓噪聲的量變小。具體而言,通過使變換器14的直流側電壓(即正母線MPL和負母線MNL間的電壓VH)降低來抑制車輛地線的電位變動。由此,使侵入到高壓檢測部140的高壓噪聲的量降低到不會在高壓檢測部140產生通信異常的水平。以下,將與變換器14的直流側電壓相當?shù)恼妇€MPL和負母線MNL間的電壓VH也稱為系統(tǒng)電壓VH。
[0075]圖6是對在高壓系統(tǒng)產生了接地故障時的本發(fā)明實施方式I涉及的電源系統(tǒng)的動作進行說明的時間圖。
[0076]參照圖6,在時刻tl之前,DC/DC轉換器100處于工作中,并且高壓系統(tǒng)的控制裝置50下達通常工作的指令。此時,在時刻tl,當通過來自漏電檢測器60的信號DEL而判定為在高壓系統(tǒng)產生了接地故障時,控制裝置50使系統(tǒng)電壓VH從預定電壓Vl降低到預定電壓V2。此外,時刻tl之前的預定電壓Vl是按照后述的控制構造并根據(jù)馬達Ml的工作點(轉速和轉矩)而設定的系統(tǒng)電壓VH。另一方面,預定電壓V2是基于預先通過實驗等取得的系統(tǒng)電壓VH和高壓噪聲的量的關系而設定的系統(tǒng)電壓VH,以使得侵入到高壓檢測部140的高壓噪聲的量低于預定的容許量。
[0077]如上所述,高壓噪聲在每當變換器14所包括的開關元件導通(turn on)或截止(turn off)的定時產生,但隨著系統(tǒng)電壓VH變大,接地節(jié)點Gl的電位的變動變大,由此高壓噪聲的量增大。因此,控制裝置50通過使系統(tǒng)電壓VH降低來使高壓噪聲的量降低。
[0078]由此,在高壓檢測部140中,由于所侵入的高壓噪聲的量已降低,在時刻tl以后也不會產生通信異常,表示通信異常產生的信號NODD保持L電平不變。其結果,不進行DC/DC轉換器100的停止工作控制,在時刻tl以后也繼續(xù)DC/DC轉換器100的工作。
[0079]接著,對由控制裝置50進行的轉換器12和變換器14的控制進行說明。圖7是表示本實施方式I的控制裝置50的控制構造的框圖。圖7所示的各功能框代表性地通過執(zhí)行預先存儲在控制裝置50的程序來實現(xiàn),但也可以將該功能的一部分或全部功能作為專用的硬件進行安裝。
[0080]參照圖7,控制裝置50包括系統(tǒng)電壓指令值設定部52、信號產生部54、馬達控制用電壓指令值設定部56和信號產生部58。
[0081]電壓傳感器13檢測平滑電容器C (圖1)兩端的電壓、即系統(tǒng)電壓VH,并將其檢測值VH向系統(tǒng)電壓指令值設定部52和馬達控制用電壓指令值設定部56輸出。
[0082]電流傳感器17檢測流入馬達Ml的馬達電流,并將其檢測值向馬達控制用電壓指令值設定部56輸出。此外,三相電流iu、iv、iw的瞬時值之和為零,因此如圖7所示,電流傳感器17配置為檢測2相的馬達電流(例如V相電流iv和W相電流iw)即可。
[0083]旋轉角傳感器(求解器)19檢測馬達Ml的轉子的旋轉角Θ和馬達Ml的每單位時間的轉速(馬達轉速)N,并將表示檢測結果的信號向系統(tǒng)電壓指令值設定部52輸出。
[0084]系統(tǒng)電壓指令值設定部52基于馬達Ml的指令工作點(轉矩指令值Trqcom和馬達轉速N)來計算系統(tǒng)電壓指令值VHcom。此外,轉矩指令值Trqcom基于表示加速踏板的操作量的加速開度的檢測值來計算。
[0085]信號產生部54產生用于按照系統(tǒng)電壓指令值VHcom實際對轉換器12的開關元件進行導通截止控制的開關控制信號PWC。通過轉換器12進行按照開關控制信號PWC的開關動作,系統(tǒng)電壓VH成為由系統(tǒng)電壓指令值VHcom指示的電壓。
[0086]馬達控制用電壓指令值設定部56基于馬達Ml的指令工作點(轉矩指令值Trqcom和馬達轉速N)、馬達電流iv、iw和系統(tǒng)電壓VH,計算施加于馬達Ml的各相線圈的電壓的操作量、即各相電壓指令值Vu、Vv, Vw,并將其計算結果向信號產生部58輸出。
[0087]信號產生部58產生用于按照各相電壓指令值Vu、Vv、Vw實際對變換器14的開關元件進行導通截止控制的開關控制信號PWM。通過變換器14進行按照開關控制信號PWM的開關動作,由各相電壓指令值Vu、Vv、Vw指示的電壓施加于馬達Ml的各相線圈。由此,馬達Ml的輸出轉矩成為與轉矩指令值Trqcom相應的值。
[0088]在此,在馬達Ml或變換器14中產生了短路故障的情況下,漏電檢測器60將表示在高壓系統(tǒng)產生了漏電這一,清況的信號DEL向系統(tǒng)電壓指令值設定部52輸出。系統(tǒng)電壓指令值設定部52在接收到表示在高壓系統(tǒng)產生了漏電的信號DEL時,使系統(tǒng)電壓指令值VHcom從基于馬達Ml的指令工作點而計算出的預定電壓Vl向預定電壓V2降低。
[0089]信號產生部54對系統(tǒng)電壓VH進行反饋控制,生成開關控制信號PWC以使系統(tǒng)電壓VH成為系統(tǒng)電壓指令值VHcom (=預定電壓V2)。由此,如圖6中說明的那樣,伴隨系統(tǒng)電壓VH的降低,侵入到高壓檢測部140的高壓噪聲的量減少。其結果,不會在高壓檢測部140產生通信異常,DC/DC轉換器100繼續(xù)工作。
[0090](變更例)
[0091]此外,如圖6中說明的那樣,通過在時刻tl使系統(tǒng)電壓VH降低,來繼續(xù)DC/DC轉換器100的工作,另一方面,在高壓系統(tǒng)中,馬達Ml的轉矩可能會突然減少而變得難以確保與馬達Ml的指定工作點相應的輸出。為了避免這樣的馬達Ml的輸出降低,系統(tǒng)電壓指令值設定部52可以設為使系統(tǒng)電壓指令值VHcom在從預定電壓Vl到預定電壓V2之間逐漸變化的結構。
[0092]具體而言,如圖8所示,在時刻tl,當根據(jù)來自漏電檢測器60的信號DEL而判定為在高壓系統(tǒng)產生了接地故障時,控制裝置50內部的系統(tǒng)電壓指令值設定部52使系統(tǒng)電壓指令值VHcom從預定電壓Vl降低到預定電壓V3。此外,時刻tl之前的預定電壓Vl是按照后述的控制構造并根據(jù)馬達Ml的工作點(轉速和轉矩)而設定的系統(tǒng)電壓指令值VHcom。另一方面,預定電壓V3是從預定電壓Vl減去預定量AV而得到的值。該預定量AV是在對系統(tǒng)電壓VH相對于時間軸的變化量進行抑制的速率(rate)處理中使用的速率值,基于電動車輛5的規(guī)格來確定。
[0093]進一步,在時刻tl之后的時刻t2,系統(tǒng)電壓指令值設定部52使系統(tǒng)電壓VH從預定電壓V3降低到預定電壓V4。預定電壓V4是從預定電壓V3減去預定量AV而得到的值。
[0094]此外,在圖8中,在達到“系統(tǒng)電壓VH =預定電壓V2”的時刻tl?t2之間,高壓噪聲的量大,因此會產生高壓檢測部140的通信異常,DC/DC轉換器100停止工作。并且,在時刻t2,當使系統(tǒng)電壓指令值VHcom從預定電壓V2進一步降低到預定電壓V3時,高壓噪聲的量減少,由此高壓檢測部140的通信異常消除。其結果,DC/DC轉換器100重新開始工作,在時刻t2以后再次變?yōu)楣ぷ髦小?br> [0095]如上所述,根據(jù)本發(fā)明實施方式I的電源系統(tǒng),在產生了高壓系統(tǒng)的接地故障的情況下,通過使系統(tǒng)電壓VH降低來抑制車輛地線的電位變動。由此,侵入到高壓檢測部140的高壓噪聲的量減少,因此能夠防止在高壓檢測部140產生通信異常。其結果,在低壓系統(tǒng)中無需進行DC/DC轉換器100的停止工作控制,能夠繼續(xù)DC/DC轉換器100的工作。
[0096][實施方式2]
[0097]在實施方式I中,在產生了高壓系統(tǒng)的接地故障的情況下,通過使系統(tǒng)電壓降低來抑制車輛地線的電位變動,從而減少了侵入到高壓檢測部140的高壓噪聲的量。在實施方式2中,對在DC/DC轉換器的內部減少侵入到高壓檢測部140的高壓噪聲的量的結構進行說明。
[0098]圖9是用于對本發(fā)明實施方式2的電源系統(tǒng)所搭載的DC/DC轉換器100A的結構進行說明的電路圖。
[0099]參照圖9,本發(fā)明實施方式的DC/DC轉換器100A與圖2所示的DC/DC轉換器100相比,在使構成Y電容器的一對電容器Cl、C2為可變容量型電容器這一點上不同。電容器C1、C2是基于來自控制部130的控制信號而容量可變的,通過改變其容量來使正線PL和負線NL與車輛地線(接地節(jié)點Gl)之間的容量可變。
[0100]在圖9所示的結構中,當從漏電檢測器60接收到表示在高壓系統(tǒng)產生了漏電的信號DEL時,控制裝置50A向控制部130A內部的微型計算機180A發(fā)送信號DEL。微型計算機180在從控制裝置50A接收到信號DEL時,將控制信號CNT向電容器C1、C2輸出,從而使電容器C1、C2的容量降低。
[0101]圖10是表示Y電容器的容量和從Y電容器侵入到高壓檢測部140的高壓噪聲的量之間的關系的圖。對于圖10所示的關系,假設配設在變換器14和馬達Ml間的電力線纜發(fā)生了接地的情況,在使Y電容器的容量發(fā)生了變化時通過實驗等求出侵入到高壓檢測部140的高壓噪聲的量。
[0102]在圖9所示的結構中,Y電容器與電感器LI和電容器C3—起構成LC濾波器。Y電容器設計為容量較大,以降低因變換器14的開關動作而產生的高頻率的共模電壓。另一方面,當使Y電容器的容量較大時,正線PL和負線NL與車輛地線之間的容量變大,因此在產生了高壓系統(tǒng)的接地故障的情況下,侵入到高壓檢測部140的高壓噪聲的量增大。
[0103]因此,微型計算機180在從控制裝置50A接收到信號DEL時,基于圖10所示的關系,通過使電容器C1、C2的容量降低來降低侵入到高壓檢測部140的高壓噪聲的量。此時,微型計算機180使電容器C1、C2的容量從作為共模電壓降低濾波器的設計值降低到能夠將侵入到高壓檢測部140的高壓噪聲的量抑制為小于預定的容許量的值。
[0104]如上所述,根據(jù)本發(fā)明實施方式2的電源系統(tǒng),在產生了高壓系統(tǒng)的接地故障的情況下,通過使Y電容器的容量降低來降低侵入到高壓檢測部140的高壓噪聲的量。由此,能夠防止在高壓檢測部140產生通信異常。其結果,在低壓系統(tǒng)中,無需進行DC/DC轉換器100的停止工作控制,能夠繼續(xù)DC/DC轉換器100的工作。
[0105]應該認為,在此公開的實施方式在所有方面都是例示而不是限制性的內容。本發(fā)明的范圍不是由上述的說明來表示,而是通過權力要求書來表示,意在包括與權利要求書均等的含義及其范圍內的所有變更。
[0106]產業(yè)上的可利用性
[0107]本發(fā)明能夠適用于搭載有蓄電裝置、從所述蓄電裝置接受電力而產生車輛驅動力的驅動裝置、以及從所述蓄電裝置接受電力而工作的輔機的車輛。
[0108]附圖標記說明
[0109]5電動車輛,10主電池,12轉換器,13電壓傳感器,14變換器,15動力傳遞裝置,15電流傳感器,16驅動輪,17電流傳感器,19旋轉角傳感器,20輔機電池,50、50A控制裝置,52系統(tǒng)電壓指令值設定部,54,58信號產生部,56馬達控制用電壓指令值設定部,60漏電檢測器,100、100A、100B轉換器,101 一次側線圈,102,103 二次側線圈,110輔機負載,120轉換器部,122變換電路,130U30AU30B控制部,140高壓檢測部,160光耦合器,180、180A微型計算機,C1、C2、C3電容器,L1、L2電感器,Ml馬達,MNL負母線,MPL正母線,NL負線,PL正線。
【權利要求】
1.一種車輛的電源系統(tǒng),所述車輛具備蓄電裝置(10)、用于從所述蓄電裝置(10)接受電力而產生車輛驅動力的驅動裝置、和從所述蓄電裝置(10)接受電力而工作的輔機(110),所述電源系統(tǒng)具備: 一對電容器(Cl、C2),其串聯(lián)連接在所述蓄電裝置(10)的端子間,并且該一對電容器的連接點與車輛地線連接; 電壓變換器(100),其用于對所述一對電容器(Cl、C2)的輸出電壓進行降壓并供給到所述輔機(I 10); 電壓檢測部(140),其檢測所述一對電容器(Cl、C2)的輸出電壓; 漏電檢測器(60 ),其用于檢測所述驅動裝置的接地故障;和 控制裝置(50、50A),其在由所述漏電檢測器(60)檢測到了所述驅動裝置的接地故障的情況下,對所述電源系統(tǒng)進行控制以抑制所述車輛地線的電位變動。
2.根據(jù)權利要求1所述的車輛的電源系統(tǒng),其中, 所述驅動裝置包括: 變換器(14),其驅動車輛驅動用的電動機(Ml);和 轉換器(12),其用于對所述變換器(14)的直流側電壓進行可變控制, 在由所述漏電檢測器(60)檢測到了所述驅動裝置的接地故障的情況下,所述控制裝置(50)對所述轉換器(12)進行控制以使所述變換器(14)的直流側電壓從第I值向第2值降低。
3.根據(jù)權利要求2所述的車輛的電源系統(tǒng),其中, 所述控制裝置(50)包括: 電壓指令值設定部(52),其根據(jù)所述電動機(Ml)的工作狀態(tài)來設定所述轉換器(12)的電壓指令值;和 電壓變換控制部(54),其對所述轉換器(12)的電壓變換動作進行控制,以使所述變換器(14)的直流側電壓與所述電壓指令值一致, 在由所述漏電檢測器(60)檢測到了所述驅動裝置的接地故障的情況下,所述電壓指令值設定部(52)使所述電壓指令值從所述第I值向所述第2值降低。
4.根據(jù)權利要求3所述的車輛的電源系統(tǒng),其中, 所述電壓指令值設定部(52)使所述電壓指令值在從所述第I值到所述第2值之間逐漸降低。
5.根據(jù)權利要求1所述的車輛的電源系統(tǒng),其中, 所述一對電容器(Cl、C2)分別為可變容量型的電容器, 在根據(jù)所述漏電檢測器(60)的檢測值而檢測到了所述驅動裝置的接地故障的情況下,所述控制裝置(50A)使所述一對電容器(Cl、C2)的容量從第I值向第2值降低。
【文檔編號】H02M3/28GK103534918SQ201180070810
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2011年5月13日 優(yōu)先權日:2011年5月13日
【發(fā)明者】山本晃 申請人:豐田自動車株式會社
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