電動(dòng)車輛的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開的電動(dòng)車輛（2）包括電機(jī)（6）、電源電路（16）和控制器（9）。電源電路（16）將用作發(fā)電機(jī)的電機(jī)（6）生成的交流電轉(zhuǎn)換成直流電?？刂破鳎?）被供給來自電源電路（16）的電力并且控制逆變器的開關(guān)元件（T1、T2、T3、T4、T5、T6）。電源電路（16）包括變壓器（12）和電壓調(diào)節(jié)器（15）。變壓器（12）包括初級(jí)線圈（12a）和次級(jí)線圈（12b），并且初級(jí)線圈（12a）連接到電機(jī)（6）。電壓調(diào)節(jié)器（15）將變壓器（12）的次級(jí)線圈（12b）的輸出調(diào)整到預(yù)定的直流電壓。
【專利說明】電動(dòng)車輛
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電動(dòng)車輛。本說明書中的“電動(dòng)車輛”包括配備有電機(jī)和內(nèi)燃機(jī)兩者的混合動(dòng)力車輛以及燃料電池車輛。
【背景技術(shù)】
[0002]電動(dòng)車輛配備有逆變器，所述逆變器將電池的直流電力轉(zhuǎn)化成頻率適于驅(qū)動(dòng)電機(jī)的交流電力。通常電動(dòng)車輛被設(shè)計(jì)為使得在制動(dòng)時(shí)，利用車輛的慣性能量使電機(jī)生成電力，并且隨后逆變器將生成的電力轉(zhuǎn)化成對(duì)電池充電的直流電力。
[0003]例如，在使用三相交流電機(jī)的情況下，逆變器輸出三個(gè)不同相的交流電流。為了從直流電力產(chǎn)生三相交流電流，逆變器具有包括三個(gè)并聯(lián)連接的電路組的構(gòu)造作為主電路，在每個(gè)電路組中兩個(gè)開關(guān)元件串聯(lián)互連。電機(jī)的輸出線路從每個(gè)電路組的兩個(gè)開關(guān)元件之間的串聯(lián)連接的中點(diǎn)延伸。兩個(gè)串聯(lián)連接的開關(guān)元件被稱為“臂”。此外，在每個(gè)電路組的兩個(gè)串聯(lián)連接的開關(guān)元件中，延伸通過較高電壓的開關(guān)元件的電流路徑常被稱為“上臂”，而延伸通過較低電壓的開關(guān)元件的電流路徑常被稱為“下臂”。
[0004]在一些類型的車輛中，逆變器和電機(jī)總是電連接在一起。在這種類型的電動(dòng)車輛中，如果一個(gè)開關(guān)元件有短路故障，并且同時(shí)，電機(jī)正在生成電力，則過大的電流可能流過短路的開關(guān)元件或者不同的特定地點(diǎn)，使得電路可能損壞。替選地，過大的電流可能反向流入電機(jī)，使得電機(jī)線纜可能損壞或者電機(jī)的永磁體可能喪失磁性。
[0005]在日本專利申請(qǐng)公布第2007-306720號(hào)(JP2007-306720A)、日本專利申請(qǐng)公布第2008-182842號(hào)(JP2008-182842A)和日本專利申請(qǐng)公布第2010-068689號(hào)(JP2010-068689A)中公開了用于避免這種損壞的技術(shù)的示例。在JP2007-306720A和JP2008-182842A的技術(shù)中，如果逆變器的開關(guān)元件有短路故障，則逆變器和電機(jī)彼此斷開連接。在JP2010-068689A的技術(shù)中，如果逆變器中的上臂的開關(guān)元件有短路故障，則控制器使其他上臂的開關(guān)元件短路。再者，如果逆變器中的下臂的開關(guān)元件有短路故障，則控制器使其他下臂的開關(guān)元件短路。由于該操作，電機(jī)生成的電流消散。
[0006]為了使用JP2010-068689A的技術(shù)，需要用于控制開關(guān)元件的電力。通常，逆變器的控制器從電池接收控制用電力。因此，只要從電池向控制器供給電力，該技術(shù)即令人滿意地工作。然而，例如當(dāng)電池故障時(shí)，或者當(dāng)電池和逆變器之間的線纜斷開時(shí)，不向控制器供電。此外，如果車輛被長時(shí)間牽引，則電池電壓可能變低并且不能向控制器供給充足電力。特定的電動(dòng)車輛可能具有向電機(jī)和副電池供電的高電壓主電池。副電池向稱為附屬設(shè)備的、諸如逆變器的控制電路、室內(nèi)燈等的低電壓設(shè)備供電。從主電池向副電池供給電壓減小的電力。在這種類型的電動(dòng)車輛中，當(dāng)車輛的主開關(guān)斷開時(shí)，系統(tǒng)主繼電器也斷開，因此用于減小從主電池供給控制器的電壓的降壓轉(zhuǎn)換器可能停止。因此，在車輛的主開關(guān)斷開時(shí)的車輛的牽引期間，副電池是向控制器供電的唯一電池。如果車輛被長時(shí)間牽引，則副電池的電力可能變低，使得控制器不能操作逆變器。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]如果逆變器的任一開關(guān)元件有短路故障，則有必要控制開關(guān)元件，使得電機(jī)生成的電流不會(huì)集中到短路的開關(guān)元件或者不同的特定地點(diǎn)。如果用于控制開關(guān)元件的控制器變得不能被供給來自電池的電力，則不可能控制開關(guān)元件以便防止電機(jī)生成的電流的集中。本說明書提供了一種技術(shù)，用于在控制器不能從電池接收電力的情況下，確保除電池以外供給的、用于控制開關(guān)元件的控制器的電力。
[0008]本說明書公開的電動(dòng)車輛的實(shí)施例涉及一種電動(dòng)車輛，該電動(dòng)車輛使用由逆變器的輸出驅(qū)動(dòng)的電機(jī)來行駛。該電機(jī)不僅產(chǎn)生用于使車輛移動(dòng)的轉(zhuǎn)矩，而且還用作發(fā)電機(jī)。該電動(dòng)車輛包括:電源電路，其被配置成將用作發(fā)電機(jī)的電機(jī)生成的交流電轉(zhuǎn)換成直流電；以及控制器，其被配置成被供給來自電源電路的電力并且控制逆變器的開關(guān)元件。電源電路包括變壓器和電壓調(diào)節(jié)器。變壓器包括初級(jí)線圈和次級(jí)線圈，并且初級(jí)線圈連接到電機(jī)。電壓調(diào)節(jié)器將次級(jí)線圈的輸出調(diào)整到預(yù)定(恒定)的直流電壓。
[0009]本說明書公開的電動(dòng)車輛包括存儲(chǔ)用于驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電力的主電池以及存儲(chǔ)用于驅(qū)動(dòng)附屬設(shè)備的電力的副電池，并且進(jìn)一步包括接收電機(jī)生成的交流電并且輸出直流電力的電源電路。即使當(dāng)控制器不能被供給來自主電池或副電池的電力時(shí)，控制器能仍能夠在電機(jī)正在旋轉(zhuǎn)的情況下被供給來自電源電路的電力并且控制開關(guān)元件。
[0010]前述電源電路是用于在控制器不能被供給來自主電池或副電池的電力而電機(jī)正在旋轉(zhuǎn)的情況下，也就是說，在緊急情況下，向控制器供電的電路。順便提及，作為電源電路的輸入端子的變壓器的初級(jí)線圈可以串聯(lián)連接在電機(jī)和逆變器的輸出端子之間。特別地，在這種緊急情況下，控制器可以控制逆變器的開關(guān)元件使得電機(jī)生成的電流不會(huì)過度流到逆變器中的預(yù)定地點(diǎn)。
[0011]控制器可以通過如下控制方式控制沒有短路故障的開關(guān)元件，使得電機(jī)生成的電流不會(huì)過度流到有短路故障的開關(guān)元件。
[0012]當(dāng)上臂的開關(guān)元件有短路故障時(shí)，控制器可以接通另一上臂的開關(guān)元件，并且當(dāng)下臂的開關(guān)元件有短路故障時(shí)，控制器可以接通另一下臂的開關(guān)元件。此外，作為不同示例，控制器還可以被配置成，當(dāng)上臂的開關(guān)元件有短路故障時(shí)，接通下臂的所有三相開關(guān)元件，并且當(dāng)下臂的開關(guān)元件有短路故障時(shí)，接通上臂的所有三相開關(guān)元件。
[0013]前述緊急情況的一個(gè)示例是至少一個(gè)開關(guān)元件有短路故障并且在電動(dòng)車輛的檔位選擇器處已選擇NS(SS)并且電機(jī)正在旋轉(zhuǎn)的情況。在該情況下，可以向控制器供給來自電源電路的電力并且控制器可以控制開關(guān)元件。
[0014]前述緊急情況的另一示例是至少一個(gè)開關(guān)元件有短路故障并且電動(dòng)車輛被牽引的情況。在該情況下，可以向控制器供給來自電源電路的電力并且控制器可以控制開關(guān)元件。
[0015]本說明書公開的技術(shù)細(xì)節(jié)及其進(jìn)一步的改進(jìn)將在下文中的“【具體實(shí)施方式】”中得到描述。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]下文將參照附圖描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例的特征、優(yōu)點(diǎn)以及技術(shù)上和工業(yè)上的意義，在附圖中相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件，其中:[0017]圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的電動(dòng)車輛的電力系統(tǒng)的框圖；
[0018]圖2是示出電源電路的示例的框圖；以及
[0019]圖3是示出電源電路的輸出電壓和車速之間的關(guān)系的曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]將參照附圖描述根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的電動(dòng)車輛2。圖1示出了電動(dòng)車輛2的電力系統(tǒng)的框圖。電動(dòng)車輛2具有用于使車輛移動(dòng)的牽引電機(jī)6。電機(jī)6用作在制動(dòng)期間生成電力的發(fā)電機(jī)。電動(dòng)車輛2具有存儲(chǔ)用于驅(qū)動(dòng)電機(jī)6的電力的主電池3，以及副電池24。主電池3的輸出是100伏或更高。副電池24輸出比主電池3低的電壓(通常等于或小于50伏)，并且向附屬設(shè)備供給電力。這里的“附屬設(shè)備”是在低于電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電壓的電壓下操作的設(shè)備，并且包括例如，室內(nèi)燈91、導(dǎo)航設(shè)備92、控制逆變器5的開關(guān)元件的控制器(逆變器控制器9)、監(jiān)管并控制整個(gè)車輛的主控制器22等。順便提及，副電池24的負(fù)端子連接到作為地的車體。因此，諸如室內(nèi)燈91、逆變器控制器9等的附屬設(shè)備的負(fù)端子也連接到地。在圖1中，從副電池24的正端子延伸的線PB表示用于向各種附屬設(shè)備供電的供電線路。除了圖1中所示的附屬設(shè)備以外還存在許多附屬設(shè)備；然而，這些其他附屬設(shè)備以及供電線路PB的一部分未在圖中示出。
[0021]主電池3經(jīng)由系統(tǒng)主繼電器4連接到逆變器5。此外，主電池3經(jīng)由系統(tǒng)主繼電器4連接到降壓轉(zhuǎn)換器21，并且降壓轉(zhuǎn)換器21的輸出端子(正輸出端子)連接到供電線路PB。降壓轉(zhuǎn)換器21的負(fù)輸出端子連接到地。降壓轉(zhuǎn)換器21將主電池3的輸出電壓減小到適于對(duì)副電池24充電的電壓。就是說，用來自主電池3的電力對(duì)副電池24充電。順便提及，可以用電機(jī)6生成的電力對(duì)主電池3充電，或者還可以用外部電源(例如，商用電源)對(duì)主電池3充電。
[0022]逆變器5包括升壓/降壓電路7和逆變器電路8。升壓/降壓電路7具有使從主電池3供給的電壓升高并且將升高的電壓供給逆變器電路8的功能，以及將逆變器電路8提供的電壓減小到適于對(duì)主電池3充電的電壓的功能，其中逆變器電路8將電機(jī)6生成的電力轉(zhuǎn)換成直流電。升壓/降壓電路7的低電壓側(cè)(電池側(cè))連接到用于使電流平滑的濾波電容器C2。如圖1中所示，升壓/降壓電路7具有如下結(jié)構(gòu)，其中電抗器連接到兩個(gè)開關(guān)元件(IGBT (絕緣柵極雙極型晶體管))之間的串聯(lián)連接的中點(diǎn)。每個(gè)開關(guān)元件與允許電流的反向流動(dòng)的回流二極管反并聯(lián)連接。圖1中所示的升壓/降壓電路7的電路構(gòu)造是公知的，并且這里省略了其詳細(xì)描述。
[0023]升壓/降壓電路7的高電壓側(cè)端子經(jīng)由平滑電容器Cl連接到逆變器電路8。平滑電容器Cl被設(shè)置為使輸入到逆變器電路8的電流平滑。
[0024]如公知的，逆變器電路8具有如下構(gòu)造，其中三組的兩個(gè)串聯(lián)連接的開關(guān)元件并聯(lián)連接。一組的兩個(gè)串聯(lián)連接的開關(guān)元件是例如開關(guān)元件Tl和T2。就是說，逆變器電路8包括六個(gè)開關(guān)元件Tl至T6。開關(guān)元件典型地是IGBT。每個(gè)開關(guān)元件與允許電流的反向流動(dòng)的回流二極管反并聯(lián)連接。例如，回流二極管Dl與開關(guān)元件Tl反并聯(lián)連接。從每兩個(gè)開關(guān)元件之間的串聯(lián)連接的中點(diǎn)輸出交流電流。就是說，從三個(gè)中點(diǎn)輸出三相交流電流。三相交流電輸出被用作用于驅(qū)動(dòng)電機(jī)6的電力。
[0025]兩個(gè)串聯(lián)連接的開關(guān)元件通常被稱為“臂”。更具體地，在每兩個(gè)開關(guān)元件中，連接到高電壓側(cè)(圖1中更接近正端子線路P的側(cè))的開關(guān)元件(Tl、T3或T5)被稱為“上臂”，并且連接到低電壓側(cè)(圖1中更接近負(fù)端子線路N的側(cè))的開關(guān)元件(T2、T4或T6)被稱為“下臂”。
[0026]逆變器電路8執(zhí)行將升壓/降壓電路7升高的來自主電池的電力轉(zhuǎn)換成適于驅(qū)動(dòng)電機(jī)6的交流電的功能，以及將電機(jī)6生成的交流電力轉(zhuǎn)換成直流電的功能。
[0027]逆變器控制器9提供接通和斷開升壓/降壓電路7和逆變器電路8的開關(guān)元件的控制信號(hào)(PWM信號(hào))。根據(jù)逆變器控制器9提供的PWM信號(hào)，升壓/降壓電路7執(zhí)行升壓操作或降壓操作，并且逆變器電路8執(zhí)行DC-AC轉(zhuǎn)換或AC-DC轉(zhuǎn)換。逆變器控制器9基于關(guān)于例如車速、油門操作量、制動(dòng)踏板的下壓量、主電池3的充電狀態(tài)等的數(shù)據(jù)生成適當(dāng)?shù)腜WM信號(hào)。順便提及，如上文所述，逆變器控制器9通常對(duì)從副電池24或從主電池3經(jīng)由升壓轉(zhuǎn)換器21供給的電力進(jìn)行操作。
[0028]逆變器5配備有用于不能從副電池24或主電池3供給電力的意外情形的電源電路16。電源電路16通過變壓器12接收電機(jī)6生成的交流電力并且通過整流和平滑電路13將其轉(zhuǎn)換成直流電，并且從電壓調(diào)節(jié)器15輸出穩(wěn)定的恒定電壓。電源電路16已被設(shè)定為使得其輸出具有適于驅(qū)動(dòng)逆變器控制器9的電壓。變壓器12的初級(jí)線圈12a的一端連接到逆變器電路8的一個(gè)輸出端子(圖1中的W相輸出端子)，并且初級(jí)線圈12a的另一端經(jīng)由開關(guān)11連接到電機(jī)的W相。順便提及，后面將描述電源電路16的具體構(gòu)造的示例。
[0029]開關(guān)11在針對(duì)逆變器電路8的W相輸出端子的連接和針對(duì)初級(jí)線圈12a的連接之間切換電機(jī)的W相的連接。通常，就是說，當(dāng)逆變器沒有異常時(shí)，電機(jī)的W相連接到逆變器電路8的W相輸出端子。開關(guān)11將電機(jī)的W相的連接從針對(duì)逆變器電路8的W相輸出端子的連接切換到針對(duì)初級(jí)線圈12a的連接。當(dāng)電機(jī)的W相的連接切換到針對(duì)初級(jí)線圈12a的連接時(shí)，變壓器12的初級(jí)線圈12a串聯(lián)連接在電機(jī)和逆變器的輸出端子之間。
[0030]通常，電源電路16從逆變器電路8和電機(jī)6斷開連接。在開關(guān)11將電機(jī)6的W相的連接從逆變器電路8的W相輸出端子切換到初級(jí)線圈12a，同時(shí)在逆變器中存在異常并且電機(jī)6正在通過外力旋轉(zhuǎn)以生成電力的情況下，電源電路16激活以向逆變器控制器9供電。例如，當(dāng)車輛通過慣性行駛或者正被牽引時(shí)，電機(jī)6通過外力旋轉(zhuǎn)。就是說，在此期間，逆變器控制器9可以進(jìn)行操作而無需從副電池24或主電池3接收電力。電源電路16被設(shè)置成在逆變器控制器9不能被供給來自主電池3或副電池24的電力的情況下向逆變器控制器9供電。盡管后面進(jìn)行了詳細(xì)描述，特別是在電機(jī)6正在通過外力旋轉(zhuǎn)并生成電力并且開關(guān)元件有短路故障時(shí)，電源電路16向逆變器控制器9供電。這樣逆變器控制器9控制沒有短路故障的剩余的正常的開關(guān)元件，而不必依賴于電池電力。
[0031]如上文所述的逆變器異常是至少一個(gè)開關(guān)元件有短路故障。將描述開關(guān)元件的短路故障的影響。當(dāng)電機(jī)6正在通過外力驅(qū)動(dòng)并且生成電力時(shí)，所生成的電流流入逆變器電路8。如果在此時(shí)，逆變器電路8的任一個(gè)開關(guān)元件有短路故障，則電流集中地流到短路的開關(guān)元件，使得過電流可能流到逆變器5的電路中的特定地點(diǎn)。此外，已流入短路的開關(guān)元件的電流通過與另一開關(guān)元件反并聯(lián)連接的回流二極管返回電機(jī)6。此時(shí)，有可能有過電流流過電機(jī)6，并且如果出現(xiàn)該情況，則電機(jī)線纜可能損壞或者電機(jī)6的永磁體可能喪失磁性。因此，期望控制沒有短路故障的開關(guān)元件以便防止電流集中到特定地點(diǎn)。后面將描述當(dāng)開關(guān)元件有短路故障時(shí)執(zhí)行的控制。[0032]將描述設(shè)置在電動(dòng)車輛2中的其他設(shè)備。主控制器22是監(jiān)管并控制電動(dòng)車輛2的整個(gè)電氣系統(tǒng)的控制器。來自主開關(guān)25和檔位選擇器23的信號(hào)被輸入到主控制器22。主開關(guān)25是所謂的點(diǎn)火開關(guān)，并且對(duì)應(yīng)于車輛系統(tǒng)的主開關(guān)。當(dāng)主開關(guān)25接通時(shí)，主控制器22關(guān)閉系統(tǒng)主繼電器4以將主電池3連接到車輛的電路。在圖1中，Cl表示控制信號(hào)線路。順便提及，主控制器22被供給來自副電池24的電力。
[0033]檔位選擇器23是用于選擇關(guān)于車輛的駕駛狀態(tài)的“前進(jìn)(D)”、“空檔(N)”、“倒車(R)”和“駐車(P)”位置中的一個(gè)的設(shè)備。所選擇的駕駛狀態(tài)被通知給主控制器22。
[0034]車速傳感器26檢測車速。在電動(dòng)車輛2中，驅(qū)動(dòng)輪和電機(jī)6總是互連，使得來自車速傳感器26的數(shù)據(jù)總是表示電機(jī)6的旋轉(zhuǎn)速度。此外，電壓傳感器27測量從副電池24的供電線路PB供給逆變器控制器9的電力的電壓。來自車速傳感器26和電壓傳感器27的傳感器數(shù)據(jù)還被發(fā)送到主控制器22。
[0035]此外，逆變器控制器9和主控制器22彼此通信，并且向彼此發(fā)送數(shù)據(jù)并且從彼此接收數(shù)據(jù)。
[0036]將描述設(shè)置在逆變器電路8中的開關(guān)元件的短路故障時(shí)執(zhí)行的處理。逆變器控制器9基于關(guān)于車速和油門操作量的信息確定電機(jī)6的目標(biāo)輸出，并且控制升壓/降壓電路7和逆變器電路8的開關(guān)元件，使得實(shí)現(xiàn)電機(jī)6的目標(biāo)輸出。此外，在車輛制動(dòng)期間，逆變器控制器9控制升壓/降壓電路7和逆變器電路8的開關(guān)元件?？刂扑鼈円员銓⒆鳛榘l(fā)電機(jī)工作的電機(jī)6生成的交流電力轉(zhuǎn)換成直流電力，并且減小直流電力的電壓并且用電壓減小的電力對(duì)主電池3充電。通常，如上述處理中的那樣，逆變器控制器9監(jiān)視開關(guān)元件的操作，并且檢查任一個(gè)開關(guān)元件是否有短路故障。對(duì)于短路故障的檢測方法，使用例如日本專利申請(qǐng)公布第2010-68689號(hào)(JP2010-68689A)、日本專利申請(qǐng)公布第2008-182842號(hào)(JP2008-182842A)或日本專利申請(qǐng)公布第2007-306720號(hào)(JP2007-306720A)中描述的技術(shù)。在檢測到開關(guān)元件有短路故障時(shí)，逆變器控制器9進(jìn)一步確定故障的開關(guān)元件是上臂元件還是下臂元件。該確定也可以通過例如上述JP2010-68689A中描述的技術(shù)執(zhí)行。
[0037]在檢測到開關(guān)元件的短路故障時(shí)，逆變器控制器9停止逆變器電路8的操作，并且向主控制器22通知逆變器電路8的停止。主控制器22接通用于通知逆變器電路8由于故障已停止的報(bào)警燈。報(bào)警燈被設(shè)置在例如駕駛員座椅處的儀表盤中。同時(shí)，如果基于來自車速傳感器26的傳感器數(shù)據(jù)的車速不是零，也就是說，如果電機(jī)6正在旋轉(zhuǎn)，則主控制器22執(zhí)行如下處理。這里應(yīng)注意，“電機(jī)6正在旋轉(zhuǎn)”意味著如上文所述，由于用于驅(qū)動(dòng)電機(jī)6的逆變器的操作已停止，因此電機(jī)6正在通過外力旋轉(zhuǎn)。
[0038]主控制器22和逆變器控制器9執(zhí)行的控制如下。就是說，在短路的開關(guān)元件是上臂的開關(guān)元件的情況下，主控制器22向逆變器控制器9發(fā)送接通逆變器電路8內(nèi)的所有上臂的開關(guān)元件的命令?；谠撁?，逆變器控制器9生成接通所有上臂開關(guān)元件并且斷開所有下臂開關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)命令(PWM信號(hào))，并且將該命令發(fā)送到開關(guān)元件。不論驅(qū)動(dòng)命令如何，短路的開關(guān)元件保持接通。相反，在短路的開關(guān)元件是下臂的開關(guān)元件的情況下，主控制器22向逆變器控制器9發(fā)送接通逆變器電路8內(nèi)的所有下臂的開關(guān)元件的命令。基于該命令，逆變器控制器9生成接通所有下臂開關(guān)元件并且斷開所有上臂開關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)命令(PWM信號(hào))，并且將該命令發(fā)送到開關(guān)元件。順便提及，作為另一示例，如果上臂開關(guān)元件有短路故障，則可以執(zhí)行接通下臂的所有三相開關(guān)元件的控制。同樣地，如果下臂開關(guān)元件有短路故障，還可以執(zhí)行接通上臂的所有三相開關(guān)元件的控制。
[0039]如上文所述通過接通與短路的開關(guān)元件的臂相同側(cè)的(上或下)臂的所有開關(guān)元件，可以避免電流集中到逆變器電路或電機(jī)中的預(yù)定地點(diǎn)。順便提及，在日本專利申請(qǐng)公布第2010-68689號(hào)中詳細(xì)描述了這種接通與短路的開關(guān)元件的臂相同側(cè)的臂的所有開關(guān)元件的控制，在必要時(shí)應(yīng)參照該專利文獻(xiàn)。
[0040]足以滿足需要的是，在前述處理期間，可以經(jīng)由降壓轉(zhuǎn)換器21向逆變器控制器9供給來自副電池24或來自主電池3的電力。然而，這有時(shí)不可能保持。接下來，將描述可能不能向逆變器控制器9供給來自副電池24或主電池3的電力的情況。
[0041]當(dāng)牽引車輛時(shí)，選擇“Ready.0FF (自動(dòng)啟停)”模式并且系統(tǒng)主繼電器4關(guān)閉，這意味著主電池3和降壓轉(zhuǎn)換器21彼此斷開連接。降壓轉(zhuǎn)換器21已停止，并且沒有電力被從主電池3供給逆變器控制器9。盡管副電池24連接到逆變器控制器9，但是將副電池24用作唯一的電源將最終導(dǎo)致低荷電狀態(tài)(S0C)，使得逆變器控制器9可能因電力不足而停止。在該情況下，如果副電池24的荷電狀態(tài)(或者存儲(chǔ)電量)應(yīng)變低，則可以通過激活電源電路16并且使得從電源電路16向逆變器控制器9供電來操作逆變器控制器9。當(dāng)電動(dòng)車輛2被長時(shí)間牽引，且檔位選擇器23被置于N檔并且驅(qū)動(dòng)輪與地面接觸時(shí)，會(huì)典型地出現(xiàn)電機(jī)6在沒有降壓轉(zhuǎn)換器21的操作的情況下繼續(xù)長時(shí)間旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)。即使在該情況下，該實(shí)施例的電動(dòng)車輛2仍能夠避免電機(jī)6生成的電流集中到特定地點(diǎn)。具體地，主控制器22監(jiān)視檔位選擇器23。當(dāng)檔位選擇器23被置于N檔(空檔)，且檢測到開關(guān)元件的短路故障，并且電機(jī)6正在旋轉(zhuǎn)時(shí)，主控制器22操作開關(guān)11以將變壓器12的初級(jí)線圈12a連接到電機(jī)6。就是說，主控制器22激活電源電路16并且使得從電源電路16向逆變器控制器9供電。
[0042]將描述上述控制的修改。在前述實(shí)施例中，當(dāng)逆變器電路8的至少一個(gè)開關(guān)元件有短路故障并且在檔位選擇器23處已選擇空擋并且電機(jī)6正在旋轉(zhuǎn)時(shí)，主控制器22將電源電路16連接到電機(jī)6。電源電路16將電機(jī)6生成的交流電轉(zhuǎn)換成直流電并且將直流電供給逆變器控制器9。主控制器22還可以具有下文描述的構(gòu)造，而非前述實(shí)施例的構(gòu)造。就是說，主控制器22并非監(jiān)視檔位選擇器21，而是監(jiān)視從附屬設(shè)備的供電線路PB供給逆變器控制器9的電力的電壓。通過電壓傳感器27測量該電壓。當(dāng)供電線路PB的電壓變得低于預(yù)定閾值時(shí)，主控制器22激活電源電路16。這里的預(yù)定閾值是能夠操作逆變器控制器9的最小值或者接近該最小值的值。電源電路16是在不能從附屬設(shè)備的供電線路PB供電時(shí)使用的備用電源。因此，同樣優(yōu)選的是，當(dāng)附屬設(shè)備的供電線路PB的電壓變得低于預(yù)定閾值時(shí)，激活電源電路16。
[0043]當(dāng)至少一個(gè)開關(guān)元件有短路故障并且電機(jī)6繼續(xù)旋轉(zhuǎn)時(shí)，還可以允許替選地接通設(shè)置在與短路的開關(guān)元件的臂相同側(cè)的臂中的正常開關(guān)元件。可以進(jìn)行該控制，而非接通設(shè)置在與短路的開關(guān)元件的臂相同側(cè)的臂的所有開關(guān)元件。該控制方式也避免了電機(jī)6生成的電流的集中。替選地，還可以允許通過適當(dāng)?shù)亟油ê蛿嚅_設(shè)置在與短路的開關(guān)元件的臂的側(cè)不同的兩側(cè)中的一側(cè)的臂中的開關(guān)元件來制止電流的集中。
[0044]接下來，將描述電源電路16的構(gòu)造的示例。圖2示出了電源電路16的示例的框圖。電源電路16由串聯(lián)連接的變壓器12、整流和平滑電路13、斷路器電路14和電壓調(diào)節(jié)器15 (串聯(lián)調(diào)節(jié)器)構(gòu)成。如上文所述，變壓器12的初級(jí)線圈12a的一個(gè)輸入端子41經(jīng)由開關(guān)11連接到電機(jī)6，并且另一輸入端子連接到逆變器電路8的輸出端子。整流和平滑電路13連接到變壓器12的次級(jí)線圈12b。如圖2中所示，整流和平滑電路13包括由四個(gè)二極管構(gòu)成的橋式整流器電路31，其將來自次級(jí)線圈12b的交流電整流成直流電。電容器32被設(shè)置成使橋式整流器電路31整流的電流平滑。在下文的描述中，整流和平滑電路13的輸出電壓被稱為輸入電壓Vy。斷路器電路14是在輸入電壓Vy過大時(shí)保護(hù)電壓調(diào)節(jié)器15(后面描述)的電路。當(dāng)輸入電壓Vy超過預(yù)定值時(shí)，斷路器電路14停止輸出。電壓調(diào)節(jié)器15是使用三端調(diào)節(jié)器34的串聯(lián)滴管型調(diào)節(jié)器電路。順便提及，出于防止振蕩的目的插入電容器36。圖2中所示的橋式電路和調(diào)節(jié)器電路是公知的，并且這里省略了其詳細(xì)描述。
[0045]如根據(jù)圖2中所示的電路圖而顯見的，電源電路16是在無需供給控制用電力的情況下無源地調(diào)整電壓的電路。就是說，僅通過向輸入端子41供給交流電即使得電源電路16輸出特定電壓。僅通過將初級(jí)線圈12a連接到旋轉(zhuǎn)中的電機(jī)6即能夠使電源電路16輸出直流電力而無需來自副電池24或主電池3的供電。因此，電源電路16適于作為在副電池24和主電池3兩者均不可用時(shí)使用的備用電源。電源電路16能夠?qū)㈦姍C(jī)6生成的交流電轉(zhuǎn)換成適于驅(qū)動(dòng)逆變器控制器9的直流電力，而無需來自主電池3或副電池24的供電。
[0046]電壓調(diào)節(jié)器15的輸出電壓，即電源電路16的輸出電壓，將被稱為輸出電壓Vx。輸出電壓Vx是輸出端子42之間的電壓。圖3示出了輸入電壓Vy和車速之間的關(guān)系以及輸出電壓Vx和車速之間的關(guān)系。在車速增加時(shí)，電機(jī)6的旋轉(zhuǎn)速度增加。因此，輸入電壓Vy隨著車速的增加而增加。電壓調(diào)節(jié)器15保持恒定的輸出電壓(圖3中的Vd)。這里應(yīng)注意，輸出電壓Vx=Vd被設(shè)定在適于驅(qū)動(dòng)逆變器控制器9的電壓處。當(dāng)車速增加到車速SPl時(shí)，輸入電壓Vy等于Vm。該輸入電壓值Vm對(duì)應(yīng)于電壓調(diào)節(jié)器15的上限電壓。斷路器電路14被配置成在輸入電壓Vy超過Vm時(shí)停止輸出。因此，如果車速大于或等于SPl，則斷路器電路14激活，使得輸出電壓Vx是零。通過這種方式，斷路器電路14保護(hù)電壓調(diào)節(jié)器15。
[0047]下文將描述關(guān)于上文結(jié)合實(shí)施例描述的技術(shù)的需要注意的地方。在前述實(shí)施例中，由主控制器22對(duì)開關(guān)11進(jìn)行開關(guān)。具體地，當(dāng)逆變器電路8的至少一個(gè)開關(guān)元件有短路故障并且在檔位選擇器23處已選擇N檔，并且此外電機(jī)6正在旋轉(zhuǎn)時(shí)，主控制器22對(duì)開關(guān)11進(jìn)行開關(guān)以便連接電機(jī)6和電源電路16。不同于該構(gòu)造，還可以允許采用如下構(gòu)造，其中當(dāng)副電池的供電線路PB的電壓低于預(yù)定值時(shí)，開關(guān)11自動(dòng)地將電機(jī)6連接到電源電路16。實(shí)現(xiàn)該操作的構(gòu)造的示例。開關(guān)11是繼電器，其中常通的端子(在不供電的情況下接通的端子)連接到初級(jí)線圈12a，并且常斷的端子(在不供電的情況下斷開的端子)連接到逆變器電路8的輸出端子。從電機(jī)6延伸的線纜連接到接觸點(diǎn)，該接觸點(diǎn)連接到常斷的端子和常通的端子中的一個(gè)。這樣，從附屬設(shè)備的供電線路PB向繼電器供電。在該構(gòu)造中，當(dāng)供電線路PB的電壓大于預(yù)定值時(shí)，從電機(jī)6切斷電源電路16，并且當(dāng)供電線路PB的電壓在預(yù)定值以下時(shí)，電源電路16連接到電機(jī)6。該預(yù)定值是驅(qū)動(dòng)附屬設(shè)備所需的最小電壓。該構(gòu)造的優(yōu)點(diǎn)在于開關(guān)11根據(jù)副電池24的荷電狀態(tài)的減少而自動(dòng)地進(jìn)行開關(guān)。
[0048]該實(shí)施例中的逆變器控制器9執(zhí)行在車輛的普通行駛期間控制逆變器電路8以便驅(qū)動(dòng)電機(jī)6的功能以及在開關(guān)元件有短路故障時(shí)控制其他開關(guān)元件的功能兩者。然而，不同于該構(gòu)造，還可以允許采用如下構(gòu)造，其中在車輛的普通行駛期間控制逆變器電路8的控制器以及在開關(guān)元件的短路故障有短路故障時(shí)控制其他開關(guān)元件的控制器是兩個(gè)分離的控制器。[0049]在該實(shí)施例中的電源電路16中，初級(jí)線圈12a串聯(lián)連接在電機(jī)6和逆變器電路8的輸出端子之間。該輸出端子指的是兩個(gè)串聯(lián)連接的開關(guān)元件之間的中點(diǎn)。不同于該構(gòu)造，還可以允許采用如下構(gòu)造，電源電路16的初級(jí)線圈12a連接到電機(jī)6，而與逆變器5分離。例如，電源電路16的初級(jí)線圈12a可以連接到電機(jī)6的三相端子中的任何兩個(gè)。
[0050]該實(shí)施例中的主控制器22和逆變器控制器9的組合對(duì)應(yīng)于本發(fā)明的中的“控制器”的示例?！翱刂破鳌笨梢栽谖锢砩鲜且粋€(gè)單元，或者也可以是通過物理上的兩個(gè)或更多個(gè)單元(分離的殼體)的協(xié)作實(shí)現(xiàn)的控制器。
[0051]盡管上文詳細(xì)描述了本發(fā)明的具體實(shí)施例、示例等，但是它們僅是說明性的，而非旨在限制所附權(quán)利要求中要求的范圍。所附權(quán)利要求中描述的技術(shù)包括以上說明的具體示例等的各種修改和改變。本說明書或附圖中描述或示出的技術(shù)要素獨(dú)立地或者以其各種組合實(shí)現(xiàn)它們的技術(shù)效果，而非限于提交本申請(qǐng)時(shí)在權(quán)利要求中描述的組合。此外，說明書或附圖中說明的技術(shù)能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)多個(gè)目的，并且僅通過實(shí)現(xiàn)一個(gè)目的而具有技術(shù)效果。
【權(quán)利要求】
1.一種電動(dòng)車輛(2)，其特征在于包括: 逆變器(5)； 電機(jī)(6)，被配置成由所述逆變器(5)的輸出驅(qū)動(dòng)，所述電機(jī)(6)用于使所述電動(dòng)車輛(2)行駛; 電源電路(16)，被配置成將用作發(fā)電機(jī)的所述電機(jī)(6)生成的交流電轉(zhuǎn)換成直流電，所述電源電路(16 )包括變壓器(12 )和電壓調(diào)節(jié)器(15)，并且所述變壓器(12 )包括初級(jí)線圈(12a)和次級(jí)線圈(12b)，并且所述初級(jí)線圈(12a)連接到所述電機(jī)(6)，并且所述電壓調(diào)節(jié)器(15)被配置成將所述次級(jí)線圈(12b)的輸出調(diào)整到預(yù)定的直流電壓；以及 控制器(9)，被配置成被供給來自所述電源電路(16)的電力并且控制所述逆變器(5)的開關(guān)元件(Tl、T2、T3、T4、T5、T6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)車輛(2)，其中所述初級(jí)線圈(12a)串聯(lián)連接在所述電機(jī)(6)與所述逆變器(5)的輸出端子之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)車輛(2)，其中所述控制器(9)被配置成控制所述開關(guān)元件(Tl、T2、T3、T4、T5、T6)，使得所述電機(jī)(6)生成的電流不會(huì)過度流到所述逆變器(5)中的預(yù)定位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)車輛(2)，其中所述控制器(9)被配置成以如下控制方式控制沒有短路故障的所述開關(guān)元件(Tl、T2、T3、T4、T5、T6)，使得所述電機(jī)(6)生成的電流不會(huì)過度流到具有短路故障的所述開關(guān)元件(Tl、T2、T3、T4、T5、T6)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)車輛(2)，其中 所述逆變器(5)具有多個(gè)上臂和多個(gè)下臂， 當(dāng)所述上臂中的某一上臂的開關(guān)元件(T1、T3、T5)具有短路故障時(shí)，所述控制器(9)被配置成接通另一上臂的開關(guān)元件，以及， 當(dāng)所述下臂中的某一下臂的開關(guān)元件(Τ2、Τ4、Τ6)具有短路故障時(shí)，所述控制器(9)被配置成接通另一下臂的開關(guān)元件。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)車輛(2)，其中所述控制器(9)被配置成:當(dāng)所述開關(guān)元件(Tl、Τ2、Τ3、Τ4、Τ5、Τ6)中的至少一個(gè)開關(guān)元件具有短路故障，并且已在所述電動(dòng)車輛(2 )的檔位選擇器(23 )處選擇空檔，并且所述電機(jī)(6 )正在旋轉(zhuǎn)時(shí)，所述控制器(9 )被供給來自所述電源電路(16 )的電力并且控制所述開關(guān)元件(T1、Τ2、Τ3、Τ4、Τ5、Τ6 )。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)車輛(2)，其中所述控制器(9)被配置成:當(dāng)所述開關(guān)元件(Tl、Τ2、Τ3、Τ4、Τ5、Τ6)中的至少一個(gè)開關(guān)元件具有短路故障，并且所述電動(dòng)車輛(2)被牽引時(shí)，所述控制器(9 )被供給來自所述電源電路(16 )的電力并且控制所述開關(guān)元件(Tl、Τ2、Τ3、Τ4、Τ5、Τ6)。
【文檔編號(hào)】B60L3/00GK103507640SQ201310259421
【公開日】2014年1月15日 申請(qǐng)日期:2013年6月26日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月27日
【發(fā)明者】勘崎廷夫 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社