專利名稱:電源裝置、裝有電源裝置的電動車以及控制電源裝置的方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及裝在電動車中的電源裝置、裝有電源裝置的電動車以及控 制裝在電動車中的電源裝置的方法。
背景技術(shù):
日本特開No. 10-290529公開了 一種裝在電氣車輛中的電源裝置。該電 源裝置包含電池;電路系統(tǒng),例如從電池供電的行駛電動機(jī)和車上附屬 機(jī)器;用于產(chǎn)生商用交流(AC)電壓的變換器電路,其將來自電池的直流 (DC)電壓轉(zhuǎn)換為施加到商用電源負(fù)載的商用AC電壓;截止開關(guān),其設(shè) 置在變換器電路與商用電源負(fù)載之間;漏電檢測電路,其檢測從電池泄漏 的接地故障電流,以^更檢測電路系統(tǒng)的漏電。
在這種電源裝置中,在檢測到漏電時(shí),漏電檢測電路停止變換器電路, 并使截止開關(guān)動作以截止到商用電源負(fù)載的電力饋送,而不中斷到行駛電 動機(jī)以及車上附屬機(jī)器等電路系統(tǒng)的電力饋送。
由于商用電源負(fù)載的電容性分量的作用,阻抗在商用電源負(fù)載電氣連 接到電源裝置的情況與商用電源負(fù)栽不連接到電源裝置的情況之間變化。 然而,在上面提到的日本特開No. 10-2卯529中,沒有將由于商用電源負(fù)載 的電容性分量的作用產(chǎn)生的阻抗變化考慮在內(nèi)。因此,不能準(zhǔn)確檢測電源 裝置的絕緣電阻的降低。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明被指向解決上面描述的問題。本發(fā)明的目的在于提供一種能夠 準(zhǔn)確檢測絕緣電阻降低的電源裝置。
另外,本發(fā)明的另一目的在于提供一種電動車,其裝有能夠準(zhǔn)確檢測
絕緣電阻降低的電源裝置。
本發(fā)明的又一 目的在于提供一種對能夠準(zhǔn)確檢測絕緣電阻降低的電源 裝置進(jìn)行控制的方法。
根據(jù)本發(fā)明,電源裝置裝在電動車中。電源裝置包含蓄電裝置、電力 轉(zhuǎn)換裝置與檢測裝置。電力轉(zhuǎn)換裝置被配置為允許進(jìn)行從蓄電裝置到車外 負(fù)栽的電力饋送和從負(fù)栽到蓄電裝置的充電中的至少一個(gè)。檢測裝置檢測 電源裝置的絕緣電阻的降低。當(dāng)負(fù)載被連接到電力轉(zhuǎn)換裝置時(shí),檢測裝置 將用于檢測絕緣電阻降低的判斷閾值設(shè)置為與負(fù)載到電力轉(zhuǎn)換裝置的非連 接狀態(tài)中的判斷閾值相比較低的值。
優(yōu)選為,當(dāng)負(fù)載連接到電力轉(zhuǎn)換裝置時(shí)的判斷闊值基于負(fù)載的電容來 確定。
優(yōu)選為,當(dāng)負(fù)栽連接到電力轉(zhuǎn)換裝置時(shí),檢測裝置將用于定義絕緣電 阻降低的判斷時(shí)間段設(shè)置為與非連接狀態(tài)中的判斷時(shí)間段相比較短的時(shí)間 段。
優(yōu)選為,電源裝置還包含關(guān)閉單元。在負(fù)載連接到電力轉(zhuǎn)換裝置的情 況下,當(dāng)檢測到絕緣電阻降低時(shí),關(guān)閉單元關(guān)閉電動車的系統(tǒng)。
優(yōu)選為,負(fù)栽包含線路旁路電容器(line-bypass capacitor)。線路旁 路電容器連接在地和連接到電力轉(zhuǎn)換裝置的電力線對之間。
優(yōu)選為,檢測裝置包含電阻元件、電壓產(chǎn)生裝置、電容性元件、電壓 檢測裝置、設(shè)置單元、判斷單元。電阻元件具有預(yù)定的電阻值。電壓產(chǎn)生 裝置連接在電阻元件與車輛地之間,并產(chǎn)生具有預(yù)定頻率的電壓。電容性 元件連接在電阻元件與電源裝置的電力線之間。電壓檢測裝置檢測電阻元 件與電容性元件之間的電壓。設(shè)置單元設(shè)置判斷閾值?;谟呻妷簷z測裝 置檢測得到的電壓以及由設(shè)置單元設(shè)置的判斷閾值,判斷單元判斷絕緣電 阻降低。
優(yōu)選為,電力轉(zhuǎn)換裝置包含第一與第二AC電動機(jī)、第一與第二變換 器、變換器控制裝置以及連接裝置。第一與第二AC電動機(jī)各自包含作為 定子繞組的星形連接的多相繞組。第一與第二變換器分別被i殳置為與第一
以及第二AC電動機(jī)對應(yīng),并向蓄電裝置傳送電力以及從蓄電裝置接收電 力。變換器控制裝置控制第一與第二變換器。當(dāng)進(jìn)行從蓄電裝置到負(fù)載的 電力饋送以及從負(fù)栽到蓄電裝置的充電中的一種時(shí),連接裝置被設(shè)置為將 負(fù)載連接到多相繞組的中性點(diǎn)。
根據(jù)本發(fā)明,電動車包含上面介紹的電源裝置中的任何一種。 另外,根據(jù)本發(fā)明,電源裝置的控制方法對應(yīng)于對裝在電動車中的電 源裝置進(jìn)行控制的方法。電源裝置包含蓄電裝置、電力轉(zhuǎn)換裝置和檢測裝 置。電力轉(zhuǎn)換裝置被配置為允許進(jìn)行從蓄電裝置到車外負(fù)載的電力饋送和 從負(fù)載到蓄電裝置的充電中的至少一種。檢測裝置檢測電源裝置的絕緣電 阻的降低。電源裝置的控制方法包含第一與第二步驟。在第一步驟中,判 斷負(fù)載是否連接到電力轉(zhuǎn)換裝置。在第二步驟中,如果判斷為負(fù)載連接到 電力轉(zhuǎn)換裝置,將用于檢測絕緣電阻降低的判斷閾值設(shè)置為與負(fù)載到電力 轉(zhuǎn)換裝置的非連接狀態(tài)中的判斷閾值相比較低的值。
優(yōu)選為,當(dāng)負(fù)載連接到電力轉(zhuǎn)換裝置時(shí)的判斷閾值基于負(fù)載的電容來 確定。
優(yōu)選為,電源裝置的控制方法還包含第三步驟。在第三步驟中,如果 判斷為負(fù)載連接到電力轉(zhuǎn)換裝置,將用于定義絕緣電阻降低的判斷時(shí)間段 設(shè)置為與非連接狀態(tài)中的判斷時(shí)間段相比較短的時(shí)間段。
優(yōu)選為,電源裝置的控制方法還包含第四步驟。在第四步驟中,在負(fù) 載連接到電力轉(zhuǎn)換裝置的情況下,如果檢測裝置檢測到絕緣電阻的降低,
關(guān)閉電動車的系統(tǒng)。
在本發(fā)明中,當(dāng)車外負(fù)載沒有連接到電力轉(zhuǎn)換裝置時(shí),基于正常的判 斷閾值檢測絕緣電阻的降低。當(dāng)負(fù)載連接到電力轉(zhuǎn)換裝置時(shí),考慮到由于 負(fù)載電容性分量的加入而引起的阻抗降低,將判斷闞值設(shè)置為與非連接狀 態(tài)中的判斷闞值相比較低的值,以便檢測絕緣電阻的降低。
因此,根據(jù)本發(fā)明,可準(zhǔn)確檢測絕緣電阻的降低。
另外,在本發(fā)明中,當(dāng)負(fù)載連接到電力轉(zhuǎn)換裝置時(shí),將用于定義絕緣 電阻降低的判斷時(shí)間段設(shè)置為與非連接狀態(tài)中的判斷時(shí)間段相比較短的時(shí)間段。
因此,根據(jù)本發(fā)明,在當(dāng)負(fù)載連接到電力轉(zhuǎn)換裝置時(shí)發(fā)生包括絕緣電 阻降低在內(nèi)的異常的情況下,可在早期檢測出異常。
圖1為根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的電源裝置的總體框圖2示出了圖l所示的變換器與電動發(fā)電機(jī)的零相等效電路;
圖3示出了圖1所示絕緣電阻降4氐檢測器的結(jié)構(gòu);
圖4示出了圖3所示的絕緣電阻降4嫩測器的絕緣電阻檢測機(jī)制;
圖5示出了設(shè)置用于基于來自圖3所示絕緣電阻降低檢測器的電壓判
斷絕緣電阻降低的判斷閾值的構(gòu)思;
圖6為一流程圖,其與圖1所示ECU所進(jìn)行的絕緣電阻異常判斷控
制有關(guān);
圖7示出了在車外負(fù)載沒有連接到于其上的車輛的行駛過程中檢測得 到的峰值的時(shí)間變化;
圖8示出了在車外負(fù)載電氣連接的情況下的檢測得到的峰值的時(shí)間變
化;
圖9為一流程圖,其與第二實(shí)施例中由ECU進(jìn)行的絕緣電阻異常判 斷控制有關(guān)。
具體實(shí)施例方式
下面參照附圖詳細(xì)介紹本發(fā)明的實(shí)施例,其中,相同或?qū)?yīng)的部件用 同樣的參考標(biāo)號表示,且不對其重復(fù)進(jìn)行介紹。 [第一實(shí)施例
圖1為根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的電源裝置的總體框圖。參照圖1,電 源裝置100包含蓄電裝置B、平滑電容器C、變換器10與20、電動發(fā)電 機(jī)MG1與MG2、電源線PL、接地線SL。電源裝置100還包含AC線 ACL1與ACL2,繼電器電路30、連接器40、絕緣電阻降低檢測器50、電
子控制單元(下面也稱為"ECU" )60。
電源裝置100裝入混合動力車。電動發(fā)電機(jī)MG1裝入混合動力車, 作為能夠起動發(fā)動機(jī)(未示出)的電動M行,也作為由發(fā)動機(jī)驅(qū)動的發(fā) 電積逸行。電動發(fā)電機(jī)MG2裝入混合動力車,作為對混合動力車(未示 出)的驅(qū)動輪進(jìn)行驅(qū)動的電動機(jī)。
裝有電源裝置100的混合動力車可以為串聯(lián)/并聯(lián)型,其能夠通過動力 分割機(jī)構(gòu)對發(fā)動機(jī)的動力進(jìn)行分割以便傳送到軸和電動發(fā)電機(jī)MG1,并可 以為串聯(lián)型,發(fā)動4幾僅用于驅(qū)動電動發(fā)電機(jī)MG1,且軸的驅(qū)動力僅由電動 發(fā)電機(jī)MG2使用由電動發(fā)電機(jī)MG1產(chǎn)生的電力產(chǎn)生。
蓄電裝置B的正極連接到電源線PL。蓄電裝置B的負(fù)極連接到接地 線SL。平滑電容器C連接在電源線PL與接地線SL之間。絕緣電阻降低 檢測器50連接在接地線SL與車輛的車身地(body ground) 70之間。
變換器10包含U相臂12、 V相臂14、 W相臂16。 U相臂12、 V相 臂14、 W相臂16并聯(lián)連接在電源線PL與接地線SL之間。U相臂12由 串聯(lián)連接的電力晶體管Qll與Q12構(gòu)成,V相臂14由串聯(lián)連接的電力晶 體管Q13與Q14構(gòu)成,W相臂16由串聯(lián)連接的電力晶體管Ql5與Q16 構(gòu)成。二極管D11-D16分別連接在電力晶體管Q11-Q16各自的集電極與 發(fā)射極之間,以便使電流M射極側(cè)流到集電極側(cè)。
變換器20包含U相臂22、 V相臂24、 W相臂26。 U相臂22、 V相 臂24、 W相臂26并聯(lián)連接在電源線PL與接地線SL之間。U相臂22由 串聯(lián)連接的電力晶體管Q21與Q22構(gòu)成,V相臂24由串聯(lián)連接的電力晶 體管Q23與Q24構(gòu)成,W相臂26由串聯(lián)連接的電力晶體管Q25與Q26 構(gòu)成。二極管D21-D26分別連接在電力晶體管Q21-Q26各自的集電極與 發(fā)射極之間,以便使電流從發(fā)射極側(cè)流到集電極側(cè)。
電動發(fā)電機(jī)MG1包含作為定子線圏的Y形連接的三相線圏2。構(gòu)成 三相線圏2的U、 V、 W相線圏各自的一端彼此連接以形成中性點(diǎn)N1,且 U、 V、 W相線圏的各自的另一端分別連接到變換器10的對應(yīng)的臂。電動 發(fā)電機(jī)MG2包含作為定子線圏的Y形連接的三相線圏4。構(gòu)成三相線圏4
的U、 V、 W相線圈各自的一端彼此連接以形成中性點(diǎn)N2,且U、 V、 W 相線圏的各自的另 一端分別連接到變換器20的對應(yīng)的臂。
繼電器電路30包含繼電器RY1與RY2。繼電器RY1的一端經(jīng)由AC 線ACL1連接到電動發(fā)電機(jī)MG1的三相線圏2的中性點(diǎn)Nl,另一端連接 到連接器40。繼電器RY2的一端經(jīng)由AC線ACL2連接到電動發(fā)電機(jī)MG2 的三相線圏4的中性點(diǎn)N2,另一端連接到連接器40。
當(dāng)在電源裝置100和車外負(fù)載80之間傳送和接收電力時(shí),車外負(fù)栽 80的連接器82連接到連接器40。車外負(fù)載80例如為家用商業(yè)電源負(fù)載, 并通過電源線EL1與EL2連接到連接器82。
Y形電容器84連接到電源線EL1與EL2。 Y形電容器84包含電容器 C3與C4。電容器C3連接在電源線EL1與地86之間。電容器C4連接在 電源線EL2與地86之間。Y形電容器84祐:設(shè)置為用于移除電源線EL1 與EL2上的共模噪音的濾波器。
蓄電裝置B為DC電源,并由例如鎳氫或鋰離子二次電池構(gòu)成。蓄電 裝置B產(chǎn)生并向電源線PL輸出DC電壓,另外,也由輸出自變換器10與 20中的至少一個(gè)的DC電壓進(jìn)行充電。注意,大容量電容器可被用作蓄電 裝置B。
電容C1示出了電源線PL與車身地70之間的電容。電容C2示出了 接地線SL與車身地70之間的電容。平滑電容器C對電源線PL與接地線 SL之間的電壓變化進(jìn)行平滑。
變換器10基于來自ECU 60的信號PWM1將接收自電源線PL的DC 電壓轉(zhuǎn)換為三相AC電壓,并將轉(zhuǎn)換得到的三相AC電壓輸出到電動發(fā)電 機(jī)MG1。變換器10也基于來自ECU 60的信號PWM1將由接收來自發(fā)動 機(jī)的輸出的電動發(fā)電機(jī)MGl產(chǎn)生的三相AC電壓轉(zhuǎn)換為DC電壓,并將 轉(zhuǎn)換得到的DC電壓輸出到電源線PL。
當(dāng)ECU 60從外部ECU (未示出)接收的AC輸出指令A(yù)COUT被激 活時(shí),基于來自ECU 60的信號PWM1,變換器10控制中性點(diǎn)Nl的電位, 以4更在電動發(fā)電才幾MGl與MG2的三相線圏2與4的中性點(diǎn)Nl與N2之
間產(chǎn)生商用AC電壓。
另夕卜,當(dāng)由ECU 60從外部ECU接收的AC輸入指令A(yù)CIN被激活時(shí), 變換器10基于來自ECU 60的信號PWM1對從車外負(fù)栽80施加到中性點(diǎn) Nl的商用AC電壓進(jìn)行整流,并將電壓輸出到電源線PL。
基于來自ECU 60的信號PWM2,變換器20將接收自電源線PL的 DC電壓轉(zhuǎn)換為三相AC電壓,并將轉(zhuǎn)換得到的三相AC電壓輸出到電動發(fā) 電機(jī)MG2。在車輛再生制動期間,變換器20基于來自ECU 60的信號 PWM2將由電動發(fā)電才幾MG2產(chǎn)生的三相AC電壓轉(zhuǎn)換為DC電壓,并將 轉(zhuǎn)換得到的DC電壓輸出到電源線PL。
當(dāng)ECU 60從外部ECU接收到的AC輸出指令A(yù)COUT被激活時(shí),基 于來自ECU60的信號PWM2,變換器20控制中性點(diǎn)N2的電位,以便在 電動發(fā)電機(jī)MG1與MG2的三相線圏2與4的中性點(diǎn)Nl與N2之間產(chǎn)生 商用AC電壓。
另外,當(dāng)由ECU 60從外部ECU接收的AC輸入指令A(yù)CIN被激活時(shí), 變換器20基于來自ECU 60的信號PWM2對從車外負(fù)載80施加到中性點(diǎn) N2的商用AC電壓進(jìn)行整流,并將該電壓輸出到電源線PL。
電動發(fā)電機(jī)MG1與MG2為三相AC電動機(jī),并包含例如三相AC同 步發(fā)電機(jī)。電動發(fā)電機(jī)MGl使用來自發(fā)動機(jī)的輸出產(chǎn)生三相AC電壓, 并將所產(chǎn)生的三相AC電壓輸出到變換器10。電動發(fā)電機(jī)MGl也通過接 收自變換器10的三相AC電壓產(chǎn)生驅(qū)動力以起動發(fā)動機(jī)。電動發(fā)電機(jī)MG2 通過接收自變換器20的AC電壓產(chǎn)生車輛驅(qū)動轉(zhuǎn)矩。在車輛再生制動期間, 電動發(fā)電機(jī)MG2產(chǎn)生并將三相AC電壓輸出到變換器20。
繼電器電路30根據(jù)來自ECU 60的使能信號EN將AC線ACL1與 ACL2連接到連接器40/從連接器40斷開。具體而言,當(dāng)繼電器電路30接 收到來自ECU60的H (邏輯高)電平的使能信號EN時(shí),繼電器RY1與 RY2被開通,以便將AC線ACL1與ACL2電氣連接到連接器40。當(dāng)繼 電器電路30接收到來自ECU60的L (邏輯低)電平的使能信號EN時(shí), 繼電器RY1與RY2被關(guān)斷,以便將AC線ACL1與ACL2從連接器40
電氣斷開。
連接器40為用于將車外負(fù)載80連接到中性點(diǎn)Nl與N2的端子。當(dāng)在 電源裝置100與車外負(fù)載80之間傳送和接收電力時(shí),車外負(fù)載80的連接 器82連接到連接器40。當(dāng)連接器82連接到連接器40時(shí),連接器40向 ECU 60輸出H電平的信號CT。
絕緣電阻降低檢測器50為檢測電源裝置100的絕緣電阻降低的設(shè)備。 絕緣電阻降低檢測器50將具有預(yù)定頻率的方波電壓施加到接地線SL,并 產(chǎn)生隨著絕緣電阻降低而降低的電壓V,以便將該電壓輸出到ECU60,如 下面所介紹。絕緣電阻降低檢測器50的構(gòu)造將在下面介紹。
ECU 60基于電源線PL上的電壓以及電動發(fā)電4幾MG1的電機(jī)電流和 轉(zhuǎn)矩指令值產(chǎn)生驅(qū)動電動發(fā)電機(jī)MG1的信號PWMl,并將所產(chǎn)生的信號 PWMl輸出到變換器lO。另外,ECU 60基于電源線PL上的電壓和電動 發(fā)電機(jī)MG2的電機(jī)電流與轉(zhuǎn)矩指令值產(chǎn)生驅(qū)動電動發(fā)電機(jī)MG2的信號 PWM2,并所產(chǎn)生的信號PWM2輸出到變換器20。
注意,電源線PL上的電壓由電壓傳感器(未示出)檢測,電動發(fā)電 機(jī)MG1與MG2的電機(jī)電流由電流傳感器(未示出)檢測。電動發(fā)電機(jī) MG1與MG2的轉(zhuǎn)矩指令值由外部ECU基于加速器踏板位置、踏下制動 踏板的量、蓄電裝置的充電狀態(tài)等等進(jìn)行計(jì)算。
當(dāng)信號CT處于H電平時(shí),如果AC輸出指令A(yù)COUT或AC輸入指 令A(yù)CIN被激活,ECU 60產(chǎn)生并將H電平的使能信號EN輸出到繼電器 電路30。 AC輸出指令A(yù)COUT在電力饋送;f莫式——其中,在電動發(fā)電機(jī) MG1與MG2的三相線圏2與4的中性點(diǎn)Nl與N2之間產(chǎn)生商用AC電壓 并將之提供給車外負(fù)載80_—期間被激活。AC輸入指令A(yù)CIN在充電模 式——其中,從車外負(fù)載80施加到中性點(diǎn)Nl與N2的商用AC電壓用于 對蓄電裝置B進(jìn)行充電——期間被激活。
如果AC輸出指令A(yù)COUT在信號CT處于H電平時(shí)被激活,且ECU 60相應(yīng)地向繼電器電路30輸出H電平的使能信號EN, ECU60產(chǎn)生信號 PWM1和PWM2,以便產(chǎn)生到中性點(diǎn)Nl與N2的商用AC電壓,并將所產(chǎn)生的信號PWM1與PWM2分別輸出到變換器10與20。
如果AC輸入指令A(yù)CIN在信號CT處于H電平時(shí)被激活,且ECU 60 相應(yīng)地向繼電器電路30輸出H電平的使能信號EN, ECU 60產(chǎn)生信號 PWM1與PWM2,以便對從車外負(fù)載80施加到中性點(diǎn)Nl與N2的商用 AC電壓進(jìn)行整流,從而對蓄電裝置B進(jìn)行充電。ECU 60于是將所產(chǎn)生的 信號PWM1與PWM2分別輸出到變換器10與20。
另夕卜,基于來自絕緣電阻降低檢測器50的電壓V的峰值,ECU60使 用下面介紹的方法來判斷電源裝置100的絕緣電阻是否降低。取決于車外 負(fù)載80是否電氣連接到電源裝置100, ECU 60選擇用于判斷絕緣電阻降 低的適當(dāng)?shù)呐袛嚅w值。具體而言,當(dāng)車外負(fù)栽80沒有連接到電源裝置100 時(shí),ECU 60將判斷閾值設(shè)置為Wthl。另一方面,當(dāng)車外負(fù)載80電氣連 接到電源裝置100時(shí),ECU 60將判斷閾值設(shè)置為低于Wthl的Wth2。
當(dāng)車外負(fù)載80沒有連接到電源裝置100時(shí),如果ECU 60判斷為絕緣 電阻降低,ECU 60將車輛驅(qū)動模式從正常模式移動到節(jié)約驅(qū)動模式(save drive mode)。注意,節(jié)約驅(qū)動才莫式對應(yīng)于車輛系統(tǒng)的下一次啟動械 降用 的驅(qū)動模式。
另外,當(dāng)車外負(fù)載80連接到電源裝置100時(shí),如果ECU60判斷為絕 緣電阻降低,ECU60立即關(guān)閉包含電源裝置100的車輛系統(tǒng)。
圖2示出了圖1所示電動發(fā)電機(jī)MG1與MG2以及變換器10與20的 零相等效電路。在作為三相變換器的變換器10與20中的每一個(gè)中,存在 六個(gè)晶體管開通/關(guān)斷的八種不同的組合模式。在八種開關(guān)模式中的兩種的 每一個(gè)中,相間電壓為零,這樣的電壓狀態(tài)被稱為零電壓向量。對于零電 壓向量,每個(gè)上臂的三個(gè)晶體管可凈皮看作處于同樣的開關(guān)狀態(tài)(全部開通 或全部關(guān)斷),每個(gè)下臂的三個(gè)晶體管也可被看作處于同樣的開關(guān)狀態(tài)。 因此,在圖2中,變換器10的每個(gè)上臂的三個(gè)晶體管被共同示為上臂IOA, 變換器10的每個(gè)下臂的三個(gè)晶體管被共同示為下臂10B。類似地,變換器 20的每個(gè)上臂的三個(gè)晶體管被共同示為上臂20A,變換器20的每個(gè)下臂 的三個(gè)晶體管被共同示為下臂20B。
如圖2所示,這種零相等效電路可被視為單相PWM變換器,其使用 供自電源線PL的DC電壓來在中性點(diǎn)Nl與N2之間產(chǎn)生單相AC電壓。 這種零相等效電路也可被看作單相PWM轉(zhuǎn)換器,通過AC線ACL1與 ACL2供給中性點(diǎn)N1與N2的單相AC商用電力被輸入于其上。因此,通 過改變變換器10與20各自的零電壓向量并進(jìn)行變換器10與20的開關(guān)控 制、使得變換器10與20作為單相PWM變換器或單相PWM轉(zhuǎn)換器的各 個(gè)相臂運(yùn)行,可以將來自電源線PL的DC電力轉(zhuǎn)換為AC電力,以便將 之從連接器40輸出,也可將輸入自連接器40的AC商用電力轉(zhuǎn)換為DC 電力,以便將之輸出到電源線PL。
圖3示出了圖1所示絕緣電阻降低檢測器50的結(jié)構(gòu)。參照圖3,絕緣 電阻降低檢測器50包含方波產(chǎn)生器52、電阻元件RD、電容器CD以及電 壓傳感器54。
方波產(chǎn)生器52—端連接到車身地70,另一端連接到電阻元件RD。電 阻元件RD—端連接到方波產(chǎn)生器52,另一端連接到電容器CD。電容器 CD —端連接到電阻元件RD,另 一端連接到接地線SL。
方波產(chǎn)生器52產(chǎn)生低電壓(例如幾V)和低頻率(例如幾Hz)的方 波電壓,并將所產(chǎn)生的電壓輸出到電阻元件RD。電壓傳感器54檢測電阻 元件RD與電容器CD之間的電壓V,并將所檢測到的電壓V輸出到ECU 60 (未示出)。
圖4用于示出圖3所示絕緣電阻降低檢測器50的絕緣電阻檢測機(jī)制。 參照圖4,當(dāng)車外負(fù)載80沒有連接到電源裝置100時(shí),^f皮檢測系統(tǒng)卯容 納有(accommodate)電源裝置100。當(dāng)車外負(fù)載80電氣連接到電源裝置 100時(shí),4皮檢測系統(tǒng)90整體地容納有電源裝置100和車外負(fù)載80。
4皮檢測系統(tǒng)90的電阻性分量RT示出了電源裝置100的絕緣電阻。當(dāng) 車外負(fù)載80沒有連接到電源裝置100時(shí),被檢測系統(tǒng)90的電容性分量CT 由圖1所示電容C1與電容C2的總和構(gòu)成。當(dāng)車外負(fù)載80電氣連接到電 源裝置100時(shí),電容性分量CT由電容Cl與C2以及包含在Y形電容器 84中的電容C3與C4的電容的總和構(gòu)成。
絕緣電阻降低檢測器50的方波產(chǎn)生器52產(chǎn)生低電壓和低頻率的方波 電壓,并經(jīng)由電阻元件RD和電容器CD將所產(chǎn)生的電壓施加到^皮檢測系 統(tǒng)卯。顯示出絕緣電阻的電阻性分量RT降低,引起被檢測系統(tǒng)卯的阻 抗降低,這導(dǎo)致電阻元件RD與被檢測系統(tǒng)90之間的電壓V的降低。因 此,絕緣電阻的降低可基于電壓V進(jìn)行檢測。
然而,被檢測系統(tǒng)卯的阻抗依賴于電容性分量CT而變化。具體而言, 在車外負(fù)載80電氣連接到電源裝置100的狀態(tài)下,電容性分量CT以包含 在Y形電容器84中的電容器C3與C4的電容增大。因此,在車外負(fù)載80 電氣連接到電源裝置100的情況下,被檢測系統(tǒng)90的阻抗與非連接狀態(tài)下 相比較低。因此,在車外負(fù)栽80電氣連接到電源裝置100的情況下,即使 絕緣電阻(電阻性分量RT)中沒有變化,電壓V與非連接狀態(tài)下相比較 低。
因此,在第一實(shí)施例中,在基于來自絕緣電阻降低檢測器50的電壓V 檢測絕緣電阻降低時(shí),在車外負(fù)載80電氣連接到電源裝置100的情況下, 基于電壓V判斷絕緣電阻降低的判斷閾值被設(shè)置為與非連接狀態(tài)下相比較 小的值。這允許絕緣電阻降低得到準(zhǔn)確的檢測。
圖5示出了設(shè)置基于來自圖3所示絕緣電阻降低檢測器50的電壓V 判斷絕緣電阻降低的判斷閾值的構(gòu)思。參照圖5,水平軸表示電源裝置100 的絕緣電阻,豎直軸表示來自絕緣電阻降4氐檢測器50的電壓V的峰值(下 面稱為"檢測峰值")。曲線kl顯示出當(dāng)車外負(fù)載80不被連接到電源裝 置100時(shí)在絕緣電阻與檢測峰值之間的關(guān)系,曲線k2示出了當(dāng)車外負(fù)栽 80電氣連接到電源裝置100時(shí)絕緣電阻與檢測峰值之間的關(guān)系。如上所述, 由于Y形電容器84的電容器C3與C4的作用,當(dāng)車外負(fù)載80電氣連接 到電源裝置100時(shí)檢測峰值(曲線k2)小于當(dāng)車外負(fù)載80不連接到電源 裝置100時(shí)的檢測峰值(曲線kl)。
如果在絕緣電阻低于R1時(shí)希望異常檢測,基于曲線kl,當(dāng)車外負(fù)載 80不連接到電源裝置100時(shí)檢測峰值的判斷閾值設(shè)置為Wthl。
然而,如果此判斷閾值Wthl用在車外負(fù)載80電氣連接到電源裝置
100時(shí),基于曲線k2,當(dāng)絕緣電阻小于R2 (其大于R1)時(shí),發(fā)生異常檢 測。這使得異常檢測過度發(fā)生。
因此,基于曲線k2,當(dāng)車外負(fù)栽80電氣連接到電源裝置100時(shí)的檢 測峰值的判斷閾值被設(shè)置為對應(yīng)于絕緣電阻R1的Wth2。這使得即使車外 負(fù)栽80電氣連接到電源裝置100時(shí)絕緣電阻的降低能夠得到準(zhǔn)確檢測。
注意,曲線k2可參照曲線kl基于Y形電容器84的電容器C3與C4 來確定。因此,當(dāng)車外負(fù)栽80電氣連接到電源裝置100時(shí)的檢測峰值的判 斷閾值Wth2可基于Y形電容器84的電容器C3與C4來確定。
圖6為關(guān)于圖1所示ECU 60進(jìn)行的絕緣電阻的異常判斷控制的流程 圖。注意,此流程圖所示處理以規(guī)則的時(shí)間間隔或每當(dāng)滿足預(yù)定條件時(shí)由 主程序調(diào)用。
參照圖6, ECU60基于來自連接器40的信號CT判斷車外負(fù)載80的 連接器82是否連接到連接器40 (步驟S10 )。如果ECU 60判斷為信號 CT處于L電平且車外負(fù)載80的連接器82沒有連接到連接器40時(shí)(步驟 S10中的否),ECU60將用于判斷絕緣電阻降低的檢測峰值的判斷閾值設(shè) 置為Wthl (步驟S20)。
ECU 60判斷基于來自絕緣電阻降低檢測器50的電壓V計(jì)算的檢測峰 值是否小于判斷閾值Wthl (步驟S30)。如果ECU60判斷為檢測峰值小 于判斷閾值Wthl (步驟S30中的是),ECU60判斷為絕緣電阻降低并將 驅(qū)動模式從正常模式移到節(jié)約驅(qū)動模式(步驟S40)。
在步驟S30中,如果判斷為檢測峰值不小于判斷閾值Wthl (步驟S30 中的否),ECU 60判斷為不存在絕緣電阻降低,并在不將驅(qū)動模式移到
節(jié)約驅(qū)動才莫式的情況下終止一系列操作。
另一方面,在步驟S10中,如果判斷為信號CT處于H電平且車外負(fù) 栽80的連接器82被連接到連接器40 (步驟S10中的是),ECU 60將用 于判斷絕緣電阻降低的檢測峰值的判斷閾值設(shè)置為低于Wthl的Wth2(步 驟S50)。
ECU 60判斷檢測峰值是否小于判斷闊值Wth2(步驟S60 )。如果ECU
60判斷為檢測峰值小于判斷閾值Wth2 (步驟S60中的是),ECU 60判斷 為絕緣電阻降低并關(guān)閉車輛系統(tǒng)(步驟S70)。
另一方面,在步驟S60中,如果判斷為檢測峰值不小于判斷閾值Wth2 (步驟S60中的否),ECU 60判斷為不存在絕緣電阻降低,并終止一系 列操作,而不關(guān)閉車輛系統(tǒng)。
如上所述,在第一實(shí)施例中,當(dāng)車外負(fù)栽80沒有連接到電源裝置100 時(shí),基于判斷閾值Wthl檢測絕緣電阻的降低。當(dāng)車外負(fù)載80電氣連接到 電源裝置100時(shí),由于Y形電容器84的電容器C3與C4的加入引起的阻 抗降低被考慮在內(nèi),以便基于低于判斷閾值Wthl的判斷閾值Wth2檢測 絕緣電阻降低。因此,根據(jù)第一實(shí)施例,絕緣電阻降低可得到準(zhǔn)確檢測。
另夕卜,車外負(fù)載80電氣連接到電動發(fā)電才幾MG1與MG2的中性點(diǎn)Nl 與N2,變換器10與20各自被運(yùn)行為單相PWM變換器或單相PWM轉(zhuǎn)換 器,由此產(chǎn)生電源裝置100與車外負(fù)載80之間的電力傳送與接收。結(jié)果, 不需要專門用于在電源裝置100與車外負(fù)載80之間傳送和接收電力的變換 器與轉(zhuǎn)換器。
[第二實(shí)施例
在車輛行駛過程中(也就是說,車外負(fù)載80不連接到電源裝置100 的狀態(tài)),蓄電裝置B被頻繁充電和放電,來自絕緣電阻降低檢測器50 的電壓V相應(yīng)地變化。另一方面,在電源裝置100和車外負(fù)載80之間的 電力傳送與接收時(shí)(即車外負(fù)載80連接到電源裝置100的狀態(tài)),蓄電裝 置B不像在車輛行駛過程中那樣被頻繁充電和放電。因此,電壓V是穩(wěn)定 的。
因此,在第二實(shí)施例中,為了防止電壓V的變化所引起的錯(cuò)誤檢測, 在檢測峰值降低持續(xù)達(dá)預(yù)定時(shí)間段時(shí)定義絕緣電阻的降低。當(dāng)車外負(fù)載80 電氣連接到電源裝置100時(shí),檢測峰值穩(wěn)定。因此,用于定義絕緣電阻降 低的判斷時(shí)間段凈皮設(shè)置為與非連接狀態(tài)下相比較短的時(shí)間段。
根據(jù)第二實(shí)施例的電源裝置的整個(gè)結(jié)構(gòu)與圖1所示根據(jù)第一實(shí)施例的
電源裝置100中的相同。
圖7示出了在車外負(fù)載80不連接到車輛時(shí)在車輛行駛過程中的檢測峰 值的時(shí)間變化。參照圖7,在車輛行駛過程中,蓄電裝置B取決于行駛狀 態(tài)頻繁充電和放電,蓄電裝置B的電壓相應(yīng)地變化。由于絕緣電阻降低檢 測器50連接到蓄電裝置B的負(fù)極連接到的接地線SL,來自絕緣電阻降低 檢測器50的電壓V也根據(jù)蓄電裝置B的電壓變化而變化,檢測峰值如圖 7所示地變化。
因此,在第二實(shí)施例中,在車外負(fù)載80沒有連接到電源裝置100的情 況下,當(dāng)檢測峰值小于判斷閾值Wthl連續(xù)達(dá)判斷時(shí)間段ATl時(shí),判斷為 絕緣電阻降低。
圖8示出了車外負(fù)載80被電氣連接的情況下的檢測峰值的時(shí)間變化。 參照圖8,當(dāng)車外負(fù)載80被電氣連接時(shí),蓄電裝置B不像車輛行駛過程中 那樣頻繁充電和放電。因此,蓄電裝置B的電壓是穩(wěn)定的,結(jié)果,檢測峰 值也是穩(wěn)定的。
因此,在車外負(fù)載80電氣連接到電源裝置100的情況下,當(dāng)檢測峰值 小于判斷閾值Wth2持續(xù)達(dá)判斷時(shí)間段AT2 (其短于非連接狀態(tài)下的上述 判斷時(shí)間段AT1)時(shí),判斷為絕緣電阻降低。這帶來了當(dāng)車外負(fù)載80電氣 連接到電源裝置100時(shí)異常檢測所需時(shí)間段的減小。
圖9為關(guān)于第二實(shí)施例中的ECU 60的絕緣電阻異常判斷控制的流程 圖。注意,此流程圖所示的過程以規(guī)則的時(shí)間間隔或每當(dāng)滿足預(yù)定條件時(shí) 由主程序調(diào)用和執(zhí)行。
參照圖9,此流程圖包含圖6所示流程圖的附加步驟S25和S55,并 進(jìn)一步包含分別代替步驟S30與S60的步驟S35與S65。在步驟S20中, 當(dāng)用于判斷絕緣電阻降低的檢測峰值的判斷閾值祐 沒置為Wthl時(shí),ECU 60將用于定義絕緣電阻降低的判斷時(shí)間段設(shè)置為ATI (步驟S25)。
ECU 60判斷基于來自絕緣電阻降低檢測器50的電壓V計(jì)算的檢測峰 值小于判斷閾值Wth的狀態(tài)是否連續(xù)達(dá)到不小于判斷時(shí)間段ATI (步驟 S35)。如果ECU60判斷為檢測峰值小于判斷閾值Wthl的狀態(tài)連續(xù)達(dá)不 小于判斷時(shí)間段AT1 (步驟S35中的是),ECU 60定義絕緣電阻的降低
并將驅(qū)動模式從正常模式移到節(jié)約驅(qū)動模式(步驟S40)。
在步驟S35中,如果判斷為檢測峰值小于判斷閾值Wthl的狀態(tài)沒有 持續(xù)達(dá)判斷時(shí)間段AT1或更長(步驟S35中的否),ECU60判斷為不存 在絕緣電阻降低,并終止一系列的操作,而不將驅(qū)動模式移到節(jié)約驅(qū)動模 式。
另一方面,在步驟S50中,如果用于判斷絕緣電阻降低的檢測峰值的 判斷閾值被設(shè)置為Wth2, ECU60將用于定義絕緣電阻降低的判斷時(shí)間段 i殳置為短于ATI的AT2 (步驟S55 )。
ECU 60判斷檢測峰值小于判斷閾值Wth2的狀態(tài)是否持續(xù)達(dá)不小于 判斷時(shí)間段AT2 (步驟S65)。如果ECU 60判斷為檢測峰值小于判斷閾 值Wth2的狀態(tài)持續(xù)達(dá)不小于判斷時(shí)間段AT2(步驟S65中的是),ECU 60 定義絕緣電阻降低并關(guān)閉車輛系統(tǒng)(步驟S70)。
在步驟S65中,如果判斷為檢測峰值小于判斷閾值Wth2的狀態(tài)沒有 持續(xù)達(dá)判斷時(shí)間段AT2或更長(步驟S65中的否),ECU60判斷為不存 在絕緣電阻降低,并終止一系列處理,而不關(guān)閉車輛系統(tǒng)。
如上所述,在第二實(shí)施例中,在車外負(fù)栽80電氣連接到電源裝置IOO 的情況下,考慮到來自絕緣電阻降低檢測器50的電壓V的檢測峰值比在 非連接狀態(tài)下更為穩(wěn)定的事實(shí),用于定義絕緣電阻降低的判斷時(shí)間段AT2
被設(shè)置為比非連接狀態(tài)下的判斷時(shí)間段AT1要短的時(shí)間段。因此,根據(jù)第 二實(shí)施例,如果包括絕緣電阻降低的異常在車外負(fù)載80電氣連接到電源裝 置100時(shí)發(fā)生時(shí),異常可在早期得到檢測。
在上述第一與第二實(shí)施例中的每一個(gè)中,電力在車外負(fù)載80與電源裝 置100之間通過電動發(fā)電機(jī)MG1與MG2的中性點(diǎn)Nl與N2被傳送和接 收。本發(fā)明也可適用于具有專門用于車外負(fù)載80與電源裝置100之間的電 力傳送與接收的變換器與轉(zhuǎn)換器的系統(tǒng)。
盡管蓄電裝置B在上面的介紹中為二次電池,其可以為燃料電池。盡 管電源裝置IOO在上面的介紹中凈皮裝在混合動力車中,本發(fā)明的適用范圍 不限于裝在混合動力車中的電源裝置,并可包含裝在電氣車輛與燃料電池
車輛中的。
在上面的說明中,用于對來自蓄電裝置B的DC電壓進(jìn)行升壓并將升 壓電壓供給變換器10與20的升壓轉(zhuǎn)換器可被設(shè)置在蓄電裝置B與變換器 10以及20之間。
在上面的介紹中,變換器10與20、電動發(fā)電機(jī)MG1與MG2、ECU60 構(gòu)成本發(fā)明的"電力轉(zhuǎn)換裝置",絕緣電阻降低檢測器50和ECU60構(gòu)成 本發(fā)明的"檢測裝置"。另外,車外負(fù)栽80和Y形電容器84構(gòu)成本發(fā)明 的"車外負(fù)栽",在步驟S70中由ECU 60執(zhí)行的過程對應(yīng)于由本發(fā)明的 "關(guān)閉單元"執(zhí)行的過程。Y形電容器84對應(yīng)于本發(fā)明的"線路旁路電容 器,,。
電阻元件RD對應(yīng)于本發(fā)明的"電阻元件",方波產(chǎn)生器52對應(yīng)于本 發(fā)明的"電壓產(chǎn)生裝置"。電容器CD對應(yīng)于本發(fā)明的"電容性元件,,, 電壓傳感器54對應(yīng)于本發(fā)明的"電壓檢測裝置"。在步驟S20與S50中 由ECU 60執(zhí)行的過程對應(yīng)于由本發(fā)明的"設(shè)置單元"執(zhí)行的過程,在步 驟S30、 S60、 S35、 S65中由ECU60執(zhí)行的過程對應(yīng)于由本發(fā)明的"判斷 單元"執(zhí)行的過程。
另外,電動發(fā)電機(jī)MG1與MG2分別對應(yīng)于本發(fā)明的"第一與第二 AC電動機(jī)",變換器10與20分別對應(yīng)于本發(fā)明的"第一與第二變換器"。 ECU60對應(yīng)于本發(fā)明的"變換器控制裝置",AC線ACL1與ACL2、繼 電器電路30、連接器40構(gòu)成本發(fā)明的"連接裝置"。
應(yīng)當(dāng)明了 ,這里公開的實(shí)施例在所有方面是說明性而不是限制性的。 本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求書的條款而不是上面的說明書限定,并旨在包括 屬于權(quán)利要求書的條款對應(yīng)的含義和范圍的任何變型。
權(quán)利要求
1. 一種裝在電動車中的電源裝置,其包含蓄電裝置;電力轉(zhuǎn)換裝置,其被配置為允許進(jìn)行從所述蓄電裝置到車外負(fù)載的電力饋送和從所述負(fù)載到所述蓄電裝置的充電中的至少一種;以及檢測裝置,其檢測所述電源裝置的絕緣電阻的降低,當(dāng)所述負(fù)載被連接到所述電力轉(zhuǎn)換裝置時(shí),所述檢測裝置將用于檢測所述絕緣電阻的降低的判斷閾值設(shè)置為與所述負(fù)載到所述電力轉(zhuǎn)換裝置的非連接狀態(tài)中的判斷閾值相比較低的值。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l的電源裝置,其中,當(dāng)所述負(fù)載連接到所述電力轉(zhuǎn)換裝置時(shí)的判斷閾值是基于所述負(fù)載的電容而確定的。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l的電源裝置,其中,當(dāng)所述負(fù)載連接到所述電力轉(zhuǎn) 換裝置時(shí),所述檢測裝置將用于確定所述絕緣電阻的降低的判斷時(shí)間段設(shè) 置為與非連接狀態(tài)中的判斷時(shí)間段相比較短的時(shí)間段。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l的電源裝置,還包含這樣的裝置其在所述負(fù)栽連 接到所述電力轉(zhuǎn)換裝置的情況下,當(dāng)所述絕緣電阻的降低凈皮檢測到時(shí),關(guān) 閉所述電動車的系統(tǒng)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1的電源裝置,其中,所述負(fù)載包含線路旁路電容器, 所述線路旁路電容器連接在地和連接到所述電力轉(zhuǎn)換裝置的電力線對之 間。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l的電源裝置,其中,所述檢測裝置包含 電阻元件,其具有預(yù)定的電阻值;電壓產(chǎn)生裝置,其連接在所述電阻元件與車輛地之間,并產(chǎn)生具有預(yù) 定頻率的電壓;電容性元件,其連接在所述電阻元件與所述電源裝置的電力線之間; 電壓檢測裝置,其檢測所述電阻元件與所述電容性元件之間的電壓; 設(shè)置單元,其設(shè)置所迷判斷闞值;以及 判斷單元,其基于由所述電壓檢測裝置檢測得到的電壓以及由所述設(shè)置單元i殳置的判斷閾值來判斷所述絕緣電阻降低。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l的電源裝置,其中,所迷電力轉(zhuǎn)換裝置包含 第一與第二AC電動機(jī),其各自具有作為定子繞組的星形連接的多相繞組;第一與第二變換器,其分別,皮設(shè)置為對應(yīng)于所述第一與第二 AC電動 機(jī),并向所述蓄電裝置傳送電力以及從所述蓄電裝置接收電力; 變換器控制裝置,其控制所述第一與笫二變換器;以及 連接裝置,其用于當(dāng)進(jìn)行從所述蓄電裝置到所述負(fù)栽的電力饋送以及 從所述負(fù)載到所述蓄電裝置的充電中的一種時(shí),將所述負(fù)栽連接到所述多 相繞組的中性點(diǎn)。
8. 包含根據(jù)權(quán)利要求1-7中任意一項(xiàng)的電源裝置的電動車。
9. 一種控制裝在電動車中的電源裝置的方法, 所迷電源裝置包含蓄電裝置;電力轉(zhuǎn)換裝置,其被配置為允許進(jìn)行從所述蓄電裝置到車外負(fù)栽的電 力饋送和從所述負(fù)栽到所述蓄電裝置的充電中的至少一種;以及 檢測裝置,其檢測所述電源裝置的絕緣電阻的降低, 所述控制方法包含第一步驟,判斷所述負(fù)載是否連接到所述電力轉(zhuǎn)換裝置;以及 第二步驟,當(dāng)判斷為所述負(fù)栽連接到所述電力轉(zhuǎn)換裝置時(shí),將用于檢測所述絕緣電阻的降低的判斷閾值設(shè)置為與所述負(fù)栽到所述電力轉(zhuǎn)換裝置的非連接狀態(tài)中的判斷閾值相比較低的值。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9的電源裝置控制方法,其中,當(dāng)所迷負(fù)載連接到所述電力轉(zhuǎn)換裝置時(shí)的判斷閾值是基于所述負(fù)栽的電容而確定的。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9的電源裝置控制方法,其還包含第三步驟當(dāng)判 斷為所述負(fù)載連接到所述電力轉(zhuǎn)換裝置時(shí),將用于確定所述絕緣電阻的降 低的判斷時(shí)間段設(shè)置為與非連接狀態(tài)中的判斷時(shí)間段相比較短的時(shí)間段。
12.根據(jù)權(quán)利要求9的電源裝置控制方法,其還包含第四步驟在所 述負(fù)栽連接到所述電力轉(zhuǎn)換裝置的情況下,當(dāng)所述檢測裝置檢測到所述絕 緣電阻的降^(氐時(shí),關(guān)閉所述電動車的系統(tǒng)。
全文摘要
ECU(60)基于來自絕緣電阻降低檢測器(50)的電壓(V)判斷電源裝置(100)的絕緣電阻是否降低。當(dāng)車外負(fù)載(80)沒有連接到電源裝置(100)時(shí),ECU(60)將用于判斷絕緣電阻降低的判斷閾值設(shè)置為正常的第一值。另一方面,當(dāng)車外負(fù)載(80)電氣連接到電源裝置(100)時(shí),考慮由于Y形電容器(84)的電容器(C3,C4)引起的電容性分量的增大,ECU(60)將判斷閾值設(shè)置為低于第一值的第二值。
文檔編號H02J7/00GK101379669SQ200780004379
公開日2009年3月4日 申請日期2007年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月3日
發(fā)明者內(nèi)田健司 申請人:豐田自動車株式會社