車(chē)輛的電源系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】在用于驅(qū)動(dòng)馬達(dá)（M1）的驅(qū)動(dòng)裝置中發(fā)生了接地故障的情況下，在DC/DC轉(zhuǎn)換器（100）內(nèi)部，高壓噪聲經(jīng)由包含一對(duì)電容器（C1、C2）的Y電容器的連接點(diǎn)侵入高壓檢測(cè)部（140）。在高壓檢測(cè)部（140）的檢測(cè)值中檢測(cè)出由驅(qū)動(dòng)裝置的接地故障導(dǎo)致的異常的情況下，DC/DC轉(zhuǎn)換器（100）的控制部（130）限制構(gòu)成一次側(cè)的全橋式電路的開(kāi)關(guān)元件（Q1～Q4）的占空比。
【專(zhuān)利說(shuō)明】車(chē)輛的電源系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及車(chē)輛的電源系統(tǒng)，特別涉及具有從車(chē)載蓄電裝置接受電力來(lái)產(chǎn)生車(chē)輛驅(qū)動(dòng)力的驅(qū)動(dòng)裝置和從車(chē)載蓄電裝置接受電力來(lái)進(jìn)行動(dòng)作的輔機(jī)的車(chē)輛的電源系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]以往以來(lái)，在構(gòu)成為能夠通過(guò)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生車(chē)輛驅(qū)動(dòng)力的電動(dòng)汽車(chē)、混合動(dòng)力汽車(chē)以及燃料電池汽車(chē)等電動(dòng)車(chē)輛中，采用了搭載有蓄積用于驅(qū)動(dòng)該電動(dòng)機(jī)的電力的蓄電裝置(例如，主電池)和低電壓的輔機(jī)驅(qū)動(dòng)用的蓄電裝置(例如，輔機(jī)電池)這2種蓄電裝置的結(jié)構(gòu)。這是因?yàn)檫m于行駛用電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)的輸出電壓和頭燈、空調(diào)設(shè)備等輔機(jī)或電子控制單元(EQJ:Electronic Control Unit)等控制設(shè)備的額定電壓具有很大不同。
[0003]在這樣的結(jié)構(gòu)中，如日本特開(kāi)2010-104106號(hào)公報(bào)(專(zhuān)利文獻(xiàn)I)所記載的那樣，通常電壓轉(zhuǎn)換器(DC/DC轉(zhuǎn)換器)對(duì)主電池的輸出電壓進(jìn)行降壓，將DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓供給到輔機(jī)以及輔機(jī)電池。
[0004]在該專(zhuān)利文獻(xiàn)I中公開(kāi)了一種電力供給裝置，其具有將從發(fā)電裝置輸出的高電壓的直流電力轉(zhuǎn)換成低電壓的直流電力的電力轉(zhuǎn)換器和被供給由該電力轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后的電力的電池以及電負(fù)載。在該電力供給裝置中，在發(fā)電裝置與電力轉(zhuǎn)換器的輸入側(cè)線路之間、以及電力轉(zhuǎn)換器的輸出側(cè)線路與電池之間，分別插置有第I切斷器和第2切斷器。專(zhuān)利文獻(xiàn)I中，在電力轉(zhuǎn)換器發(fā)生了接地故障或斷路故障的情況下，將上述第I切斷器以及第2切斷器切斷。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0006]專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0007]專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2010-104106號(hào)公報(bào)
[0008]專(zhuān)利文獻(xiàn)2:日本特開(kāi)2010-81703號(hào)公報(bào)
[0009]專(zhuān)利文獻(xiàn)3:日本特開(kāi)2009-296756號(hào)公報(bào)
[0010]專(zhuān)利文獻(xiàn)4:日本特開(kāi)2009-284691號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]發(fā)明要解決的問(wèn)題
[0012]在上述的專(zhuān)利文獻(xiàn)I中，當(dāng)電力轉(zhuǎn)換器發(fā)生接地故障或斷路故障時(shí)，雖然由于第I切斷器以及第2切斷器的切斷動(dòng)作使得從發(fā)電裝置向電池的供電路徑被切斷，但仍能夠使用蓄積于電池的電力繼續(xù)電負(fù)載的工作。
[0013]然而，若這樣的狀態(tài)繼續(xù)，則來(lái)自電池的放電加快，電池的輸出電壓降低。其結(jié)果，有可能導(dǎo)致電負(fù)載無(wú)法正常工作。
[0014]因此，本發(fā)明是為了解決相關(guān)問(wèn)題而完成的，其目的在于提供一種即使在驅(qū)動(dòng)裝置發(fā)生了接地故障的情況下也能夠穩(wěn)定地向輔機(jī)供給電力的車(chē)輛的電源系統(tǒng)。
[0015]用于解決問(wèn)題的手段[0016]根據(jù)本發(fā)明的一種方式，車(chē)輛的電源系統(tǒng)具備蓄電裝置、用于從蓄電裝置接受電力來(lái)產(chǎn)生車(chē)輛驅(qū)動(dòng)力的驅(qū)動(dòng)裝置、和從蓄電裝置接受電力來(lái)進(jìn)行動(dòng)作的輔機(jī)。車(chē)輛的電源系統(tǒng)具備:一對(duì)電容器，其串聯(lián)連接在蓄電裝置的端子間，且其連接點(diǎn)接地；電壓轉(zhuǎn)換器，其用于通過(guò)開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)動(dòng)作將一對(duì)電容器的輸出電壓進(jìn)行降壓并供給到輔機(jī)；電壓檢測(cè)部，其檢測(cè)一對(duì)電容器的輸出電壓；和控制部，其用于根據(jù)與電壓檢測(cè)部的檢測(cè)值相應(yīng)而設(shè)定的占空比，對(duì)開(kāi)關(guān)元件進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制。在電壓檢測(cè)部的檢測(cè)值中檢測(cè)出由驅(qū)動(dòng)裝置的接地故障導(dǎo)致的異常的情況下，控制部限制占空比來(lái)對(duì)開(kāi)關(guān)元件進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制。
[0017]優(yōu)選，在檢測(cè)出異常的情況下，控制部將占空比固定為占空比的容許范圍的上限值，該上限值是與一對(duì)電容器的輸出電壓范圍的上限值對(duì)應(yīng)而預(yù)先設(shè)定的值。
[0018]優(yōu)選，控制部至少基于開(kāi)關(guān)元件的耐壓來(lái)設(shè)定占空比的容許范圍。
[0019]優(yōu)選，在檢測(cè)出異常的情況下，驅(qū)動(dòng)裝置提高一對(duì)電容器的輸出電壓范圍的下限值。
[0020]優(yōu)選，驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)定輸出電壓范圍的下限值，以使在將占空比固定為占空比的容許范圍的上限值時(shí)的電壓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓高于保證輔機(jī)正常動(dòng)作的電壓。
[0021]發(fā)明的效果
[0022]根據(jù)本發(fā)明，在具備從車(chē)載蓄電裝置接受電力來(lái)產(chǎn)生車(chē)輛驅(qū)動(dòng)力的驅(qū)動(dòng)裝置和從車(chē)載蓄電裝置接受電力來(lái)進(jìn)行動(dòng)作的輔機(jī)的車(chē)輛的電源系統(tǒng)中，即使在驅(qū)動(dòng)裝置中發(fā)生了接地故障的情況下，也能夠穩(wěn)定地向輔機(jī)供給電力。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1是搭載有本發(fā)明的實(shí)施方式的電源系統(tǒng)的電動(dòng)車(chē)輛的概略結(jié)構(gòu)圖。
[0024]圖2是用于說(shuō)明圖1所示的DC/DC轉(zhuǎn)換器的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的電路圖。
[0025]圖3是說(shuō)明在發(fā)生了高壓系統(tǒng)的接地故障的情況下的低壓系統(tǒng)的狀態(tài)的概要圖。
[0026]圖4是表示在高壓系統(tǒng)中發(fā)生了接地故障的情況下從高壓檢測(cè)部輸出的脈沖信號(hào)的波形的一例的圖。
[0027]圖5是說(shuō)明在以往的電源系統(tǒng)中高壓系統(tǒng)中發(fā)生短路故障時(shí)的DC/DC轉(zhuǎn)換器的動(dòng)作的時(shí)間圖。
[0028]圖6是說(shuō)明在本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的電源系統(tǒng)中高壓系統(tǒng)中發(fā)生接地故障時(shí)的DC/DC轉(zhuǎn)換器的動(dòng)作的時(shí)間圖。
[0029]圖7是說(shuō)明占空比指令值的容許范圍的圖。
[0030]圖8是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式的變更例涉及的電源系統(tǒng)中的DC/DC轉(zhuǎn)換器的動(dòng)作的圖。
[0031]附圖標(biāo)記說(shuō)明
[0032]10主電池，12轉(zhuǎn)換器，14變換器，15動(dòng)力傳遞裝置，16驅(qū)動(dòng)輪，20輔機(jī)電池，50控制裝置，100DC/DC轉(zhuǎn)換器，101 一次側(cè)線圈，102?104 二次側(cè)線圈，110輔機(jī)負(fù)載，120轉(zhuǎn)換器部，122變換電路，130控制部，140高壓檢測(cè)部，160光電耦合器，180微機(jī)，AMD電源配線，C、C1?C4電容器，Dl?D6 二極管，L1、L2電感器，Ml馬達(dá)，MNL負(fù)母線，MPL正母線，NL負(fù)線，PL正線，Ql?Q4開(kāi)關(guān)元件。【具體實(shí)施方式】
[0033]以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。此外，圖中相同的附圖標(biāo)記表示相同或相當(dāng)?shù)牟糠帧?br> [0034]圖1是搭載有本發(fā)明的實(shí)施方式的電源系統(tǒng)的電動(dòng)車(chē)輛的概略結(jié)構(gòu)圖。
[0035]參照?qǐng)D1，電動(dòng)車(chē)輛5具備主電池10、轉(zhuǎn)換器12、變換器(inverter) 14、車(chē)輛驅(qū)動(dòng)用的馬達(dá)Ml、動(dòng)力傳遞裝置15、驅(qū)動(dòng)輪16、控制裝置50。由從圖1的結(jié)構(gòu)中除去馬達(dá)Ml、動(dòng)力傳遞裝置15以及驅(qū)動(dòng)輪16以外的部分構(gòu)成電動(dòng)車(chē)輛5的電源系統(tǒng)。
[0036]主電池10作為蓄積用于驅(qū)動(dòng)馬達(dá)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、鎳氫電池等二次電池構(gòu)成?；蛘撸部梢杂呻p電荷層電容器或由二次電池與電容器的組合等構(gòu)成蓄電裝置。
[0037]轉(zhuǎn)換器12構(gòu)成為在正線PL與負(fù)線NL之間的電壓VL(即主電池10的輸入輸出電壓)和正母線MPL與負(fù)母線MNL之間的電壓VH (即變換器14的輸入電壓)之間，執(zhí)行雙向的直流電壓轉(zhuǎn)換。也就是說(shuō)，主電池10的輸入輸出電壓VL和正母線MPL與負(fù)母線MNL間的直流電壓VH在雙向上被升壓或降壓。轉(zhuǎn)換器12中的升降壓動(dòng)作分別依照來(lái)自控制裝置50的開(kāi)關(guān)指令來(lái)控制。另外，在正母線MPL與負(fù)母線MNL之間連接有平滑電容器C。
[0038]變換器14在正母線MPL與負(fù)母線MNL間的直流電力和對(duì)馬達(dá)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(lái)自控制裝置50的開(kāi)關(guān)指令，將正母線MPL與負(fù)母線MNL間的直流電壓VH變換成三相交流電壓，并供給到馬達(dá)Ml。由該三相交流電壓控制馬達(dá)Ml的輸出轉(zhuǎn)矩。
[0039]馬達(dá)Ml的輸出轉(zhuǎn)矩經(jīng)由通過(guò)減速器和/或動(dòng)力分配機(jī)構(gòu)構(gòu)成的動(dòng)力傳遞裝置15傳遞到驅(qū)動(dòng)輪16，使電動(dòng)車(chē)輛5行駛。另一方面，在電動(dòng)車(chē)輛5再生制動(dòng)時(shí)，馬達(dá)Ml伴隨驅(qū)動(dòng)輪16的減速而產(chǎn)生交流電力。此時(shí)，變換器14根據(jù)來(lái)自控制裝置50的開(kāi)關(guān)指令，將馬達(dá)Ml產(chǎn)生的交流電力變換成直流電力，并供給到正母線MPL以及負(fù)母線MNL。該直流電力進(jìn)而通過(guò)轉(zhuǎn)換器12供給到主電池10。由此，在減速時(shí)、下坡行駛時(shí)主電池10被充電。
[0040]此外，在除馬達(dá)Ml外還搭載有發(fā)動(dòng)機(jī)(未圖示)的混合動(dòng)力汽車(chē)中，通過(guò)使該發(fā)動(dòng)機(jī)和馬達(dá)Ml協(xié)調(diào)動(dòng)作來(lái)產(chǎn)生電動(dòng)車(chē)輛5所需的車(chē)輛驅(qū)動(dòng)力。此時(shí)，也能夠使用由發(fā)動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)得到的發(fā)電電力對(duì)主電池10充電。也就是說(shuō)，電動(dòng)車(chē)輛5包括性地表示搭載行駛用電動(dòng)機(jī)的車(chē)輛，包含由發(fā)動(dòng)機(jī)以及電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生車(chē)輛驅(qū)動(dòng)力的混合動(dòng)力汽車(chē)、不搭載發(fā)動(dòng)機(jī)的電動(dòng)汽車(chē)、燃料汽車(chē)等。
[0041]控制裝置50代表性地由以CPU (Central Processing Unit:中央處理單元)、RAM(Random Access Memory:隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)、R0M (Read Only Memory:只讀存儲(chǔ)器)等存儲(chǔ)區(qū)域、輸入輸出接口為主體而構(gòu)成的電子控制裝置(E⑶)構(gòu)成。而且，控制裝置50通過(guò)CPU將預(yù)先存儲(chǔ)在ROM等中的程序讀取到RAM中來(lái)執(zhí)行，從而執(zhí)行關(guān)于車(chē)輛行駛以及充放電的控制。此外，E⑶的至少一部分也可以構(gòu)成為由電子電路等硬件來(lái)執(zhí)行預(yù)定的數(shù)值、邏輯運(yùn)算處理。
[0042]電動(dòng)車(chē)輛5除了具備上述的主電池系的系統(tǒng)(以下稱(chēng)為高壓系統(tǒng))以外還具備輔機(jī)電源系的系統(tǒng)(以下稱(chēng)為低壓系統(tǒng))。此外，高壓系統(tǒng)與連接于車(chē)體的接地節(jié)點(diǎn)(車(chē)輛地線)絕緣，與此相對(duì)，低壓系統(tǒng)以車(chē)輛地線為基準(zhǔn)而動(dòng)作。
[0043]具體而言，電動(dòng)車(chē)輛5還具備輔機(jī)電池20、DC/DC轉(zhuǎn)換器100和輔機(jī)負(fù)載110。輔機(jī)電池20例如由鉛蓄電池構(gòu)成。輔機(jī)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(jī)電池20對(duì)輔機(jī)負(fù)載供給電力。
[0044]DC/DC轉(zhuǎn)換器100將正線PL與負(fù)線NL間的電壓VL (主電池10的輸出電壓通行降壓并輸出到電源配線AMD。也就是說(shuō)，DC/DC轉(zhuǎn)換器100的輸出電壓Vdc相當(dāng)于接地節(jié)點(diǎn)Gl與電源配線AMD之間的直流電壓。
[0045]輔機(jī)負(fù)載110從電源配線AMD或輔機(jī)電池20接受電壓的供給來(lái)動(dòng)作。輔機(jī)負(fù)載110包含音頻設(shè)備、導(dǎo)航設(shè)備、照明設(shè)備(危險(xiǎn)警報(bào)燈、室內(nèi)燈、頭燈等)。進(jìn)而，輔機(jī)負(fù)載110包含電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、電動(dòng)油泵、電子控制的小型馬達(dá)等直接用于車(chē)輛行駛的行駛系負(fù)載。另外，對(duì)于控制裝置50(E⑶)，也通過(guò)來(lái)自輔機(jī)電池20或電源配線AMD的電力而動(dòng)作。輔機(jī)負(fù)載110是以通過(guò)來(lái)自電源配線AMD或輔機(jī)電池20的電壓而動(dòng)作的這些輔機(jī)負(fù)載為代表而示出的。
[0046]圖2是用于說(shuō)明圖1所示的DC/DC轉(zhuǎn)換器100的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的電路圖。
[0047]參照?qǐng)D2，DC/DC轉(zhuǎn)換器100由轉(zhuǎn)換器部120和用于控制轉(zhuǎn)換器部120的控制部130構(gòu)成。
[0048]轉(zhuǎn)換器部120包含電感器LI及電容器Cl、C2、C3、構(gòu)成全橋式電路的電力用半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件Ql?Q4、變壓器Tr、變換電路(AC/DC) 122。與開(kāi)關(guān)元件Ql?Q4分別對(duì)應(yīng)而設(shè)置有反向并聯(lián)二極管Dl?D4。
[0049]電容器Cl和C2串聯(lián)連接在正線PL和負(fù)線NL之間，且其連接點(diǎn)(節(jié)點(diǎn)N)連接于接地節(jié)點(diǎn)G1。電容器Cl和電容器C2具有相同容量。一對(duì)電容器Cl、C2的串聯(lián)連接體構(gòu)成Y電容器。而且，該Y電容器和電感器LI及電容器C3構(gòu)成LC濾波器。LC濾波器抑制由于向正線PL及負(fù)線NL的公共模式電流的疊加導(dǎo)致輸入電壓VL(正線PL和負(fù)線NL間的電壓)發(fā)生變動(dòng)。
[0050]作為電力用半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件Ql?Q4 (以下簡(jiǎn)稱(chēng)為“開(kāi)關(guān)元件”)，圖2中例示了晶體管。開(kāi)關(guān)元件Ql?Q4的導(dǎo)通截止根據(jù)來(lái)自控制部130的信號(hào)SI?S4而控制。全橋式電路將來(lái)自主電池10的電壓VL變換成交流電壓，并輸出到變壓器Tr的一次側(cè)線圈101。也就是說(shuō)，在一次側(cè)線圈101產(chǎn)生的交流電壓的振幅、頻率以及相位能夠由開(kāi)關(guān)元件Ql?Q4來(lái)控制。
[0051]變壓器Tr包含一次側(cè)線圈101、二次側(cè)線圈102、103、用于將一次側(cè)線圈101和二次側(cè)線圈102、103電磁耦合的鐵芯。
[0052]在二次側(cè)線圈102及103分別產(chǎn)生與一次側(cè)線圈101的電壓相應(yīng)的交流電壓。在二次側(cè)線圈102產(chǎn)生的交流電壓的振幅由一次側(cè)線圈101的交流電壓和一次側(cè)線圈101與二次側(cè)線圈102的匝數(shù)比來(lái)決定。同樣，在二次側(cè)線圈103產(chǎn)生的交流電壓的振幅由一次側(cè)線圈101的交流電壓和一次側(cè)線圈101與二次側(cè)線圈104的匝數(shù)比來(lái)決定。
[0053]二次側(cè)線圈102的一端經(jīng)由變換電路122連接于電源配線AMD。二次側(cè)線圈102的另一端連接于接地節(jié)點(diǎn)G1。二次側(cè)線圈103的一端與二次側(cè)線圈102的另一端同樣地連接于接地節(jié)點(diǎn)G1。二次側(cè)線圈103的另一端與二次側(cè)線圈102的一端同樣地經(jīng)由變換電路122連接于電源配線AMD。以使二次側(cè)線圈102的一端和二次側(cè)線圈103的一端彼此、以及二次側(cè)線圈102的另一端和二次側(cè)線圈103的另一端彼此成為同相位的方式，從一次側(cè)線圈101向二次側(cè)線圈102、103傳遞交流電壓。[0054]變換電路122將傳遞到二次側(cè)線圈102、103的交流電壓變換成直流電壓并輸出到電源配線AMD與接地節(jié)點(diǎn)Gl之間。變換電路122變換后的直流電壓相當(dāng)于DC/DC轉(zhuǎn)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、電容器C4。二極管D5對(duì)在二次側(cè)線圈102產(chǎn)生的交流電壓進(jìn)行整流。二極管D6對(duì)在二次側(cè)線圈103產(chǎn)生的交流電壓進(jìn)行整流。由二極管D5、D6整流后的電壓通過(guò)由電感器L2及電容器C4構(gòu)成的LC濾波器變換成直流電壓。
[0056]在以上所示的結(jié)構(gòu)中，DC/DC轉(zhuǎn)換器100的輸出電壓Vdc能夠根據(jù)由一次側(cè)的全橋式電路產(chǎn)生的一次側(cè)線圈101的交流電壓的振幅來(lái)控制。因此，控制部130基于電源配線AMD和作為DC/DC轉(zhuǎn)換器100的輸出電壓Vdc的目標(biāo)值的電壓指令值的電壓的比較，控制開(kāi)關(guān)兀件Ql?Q4的導(dǎo)通截止(占空比)。
[0057]具體而言，控制部130包含高壓檢測(cè)部140、光電耦合器160和微機(jī)180。
[0058]高壓檢測(cè)部140檢測(cè)由一對(duì)電容器Cl及C2構(gòu)成的Y電容器的端子間的電壓VL(即正線PL與負(fù)線NL間的電壓),將該檢測(cè)結(jié)果經(jīng)由光電I禹合器160向微機(jī)180輸出。
[0059]具體而言，高壓檢測(cè)部140包含PWM (Pulse Width Modulation:脈沖寬度調(diào)制)電路(未圖示)。PWM電路由以一定頻率振蕩的振蕩電路和對(duì)由該振蕩電路生成的三角波信號(hào)與電壓VL的振幅進(jìn)行比較的比較器構(gòu)成。PWM電路將電壓VL的振幅調(diào)制成振幅恒定的脈沖的寬度。高壓檢測(cè)部140將由PWM電路調(diào)制后的脈沖信號(hào)向光電耦合器160輸出。
[0060]光電耦合器160構(gòu)成用于使變壓器Tr的一次側(cè)和二次側(cè)絕緣的絕緣電路。雖然圖不省略，但發(fā)光電稱(chēng)合器160由作為發(fā)光兀件的發(fā)光二極管和作為受光兀件的光致晶體管構(gòu)成。當(dāng)發(fā)光二極管響應(yīng)于來(lái)自高壓檢測(cè)部140的脈沖信號(hào)而發(fā)光時(shí),光致晶體管基于來(lái)自該發(fā)光二極管的光信號(hào)而導(dǎo)通斷開(kāi)。
[0061]微機(jī)180基于光電耦合器160的光致晶體管的導(dǎo)通斷開(kāi)(占空比)來(lái)取得電壓VL的檢測(cè)值。進(jìn)而，微機(jī)180從設(shè)置在電源配線AMD與接地節(jié)點(diǎn)Gl之間的低壓檢測(cè)部(未圖示)取得輸出電壓Vdc的檢測(cè)值。微機(jī)180執(zhí)行用于在從電壓指令值減去輸出電壓Vdc的檢測(cè)值時(shí)使輸出電壓Vdc與電壓指令值一致的控制運(yùn)算(例如比例積分控制)。而且，微機(jī)180基于算出結(jié)果來(lái)設(shè)定占空比指令值，根據(jù)該設(shè)定的占空比指令值，生成用于控制開(kāi)關(guān)元件Ql?Q4的導(dǎo)通截止的信號(hào)SI?S4并輸出到轉(zhuǎn)換器部120。
[0062]在此，在開(kāi)關(guān)元件Ql?Q4的開(kāi)關(guān)控制中，微機(jī)180對(duì)開(kāi)關(guān)元件Ql?Q4的占空比指令值設(shè)置上限值(以下稱(chēng)為“占空比指令上限值”)。該占空比指令上限值是為了避免對(duì)設(shè)置在DC/DC轉(zhuǎn)換器100內(nèi)部的元件(開(kāi)關(guān)元件及二極管等)施加過(guò)電壓而設(shè)置的。占空比指令上限值取與輸入到DC/DC轉(zhuǎn)換器100的電壓VL相應(yīng)地可變的值。
[0063]具體而言，占空比指令上限值基于正線PL與負(fù)線NL間的電壓VL的電壓范圍而設(shè)定。電壓VL的電壓范圍由主電池10的輸出電壓范圍來(lái)決定。主電池10的輸出電壓根據(jù)高壓系統(tǒng)中的主電池10與馬達(dá)Ml間的電力授受即主電池10的充放電而變動(dòng)。占空比指令上限值根據(jù)電壓VL (即主電池10的輸出電壓)而可變地設(shè)定，以使對(duì)DC/DC轉(zhuǎn)換器100的內(nèi)部的元件施加的電壓不超過(guò)該元件的耐壓。
[0064]如此，通過(guò)在不超過(guò)預(yù)先設(shè)定的占空比指令上限值的范圍內(nèi)控制開(kāi)關(guān)元件Ql?Q4的占空比，DC/DC轉(zhuǎn)換器100能夠防止內(nèi)部元件的損壞同時(shí)將輸出電壓供給到輔機(jī)電池20以及輔機(jī)負(fù)載110。
[0065]然而，在圖1所示的電動(dòng)車(chē)輛5中，在用于向馬達(dá)Ml供給電力的電力電纜或變換器14發(fā)生了短路于車(chē)輛地線這樣的高壓系統(tǒng)的接地故障的情況下，在高壓系統(tǒng)和接地節(jié)點(diǎn)Gl之間形成漏電路徑。由此，接地節(jié)點(diǎn)Gl的電位發(fā)生變動(dòng)。該情況下，在以接地節(jié)點(diǎn)Gl為基準(zhǔn)進(jìn)行動(dòng)作的低壓系統(tǒng)中，DC/DC轉(zhuǎn)換器100中，如圖3所示，產(chǎn)生高壓噪聲經(jīng)由與接地節(jié)點(diǎn)Gl連接的Y電容器的連接點(diǎn)(節(jié)點(diǎn)N)侵入高壓檢測(cè)部140的不良情況。
[0066]圖4是表示在高壓系統(tǒng)中發(fā)生了接地故障的情況下從高壓檢測(cè)部140輸出的脈沖信號(hào)的波形的一例的圖。此外，圖4假設(shè)為配設(shè)在變換器14和馬達(dá)Ml間的電力電纜已接地的情況。
[0067]參照?qǐng)D4，在高壓系統(tǒng)正常時(shí)，從高壓檢測(cè)部140輸出與電壓VL的檢測(cè)值相應(yīng)的占空比的脈沖信號(hào)。與此相對(duì)，在電力電纜發(fā)生了接地故障的情況下，與接地節(jié)點(diǎn)Gl的電位的變動(dòng)相應(yīng)地，高壓噪聲侵入高壓檢測(cè)部140。此外，該高壓噪聲在變換器14所包含的開(kāi)關(guān)元件每次導(dǎo)通或截止的定時(shí)(timing)產(chǎn)生。高壓檢測(cè)部140由于高壓噪聲的影響而難以正確地檢測(cè)電壓VL的檢測(cè)值。該情況下，產(chǎn)生無(wú)法從高壓檢測(cè)部140對(duì)微機(jī)180傳遞電壓VL的檢測(cè)值這樣的通信異常。
[0068]在如上述那樣在高壓檢測(cè)部140產(chǎn)生通信異常時(shí)，由于基于錯(cuò)誤的電壓檢測(cè)值控制了轉(zhuǎn)換器部120，所以有可能因此導(dǎo)致DC/DC轉(zhuǎn)換器100輸出過(guò)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(dāng)在高壓檢測(cè)部中發(fā)生通信異常時(shí)，通過(guò)使用于保護(hù)DC/DC轉(zhuǎn)換器內(nèi)部的元件或與DC/DC轉(zhuǎn)換器連接的輔機(jī)負(fù)載以及輔機(jī)電池的內(nèi)部保護(hù)功能工作，從而使DC/DC轉(zhuǎn)換器的電壓的輸出強(qiáng)制停止。
[0069]圖5是說(shuō)明在以往的電源系統(tǒng)中高壓系統(tǒng)中發(fā)生短路故障時(shí)的DC/DC轉(zhuǎn)換器的動(dòng)作的時(shí)間圖。
[0070]參照?qǐng)D5，在時(shí)刻tl，判定為在高壓檢測(cè)部中發(fā)生通信異常時(shí)，DC/DC轉(zhuǎn)換器的控制部使一次側(cè)的全橋式電路的開(kāi)關(guān)元件Ql?Q4的占空比指令值降低到0(%)。由此，開(kāi)關(guān)元件Ql?Q4全部成為截止?fàn)顟B(tài)。而且，DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓Vdc大致降低到0V。
[0071]因此，在停止了 DC/DC轉(zhuǎn)換器輸出的時(shí)刻tl以后，無(wú)法通過(guò)輸出電壓Vdc對(duì)輔機(jī)電池20充電，因此輔機(jī)電池20對(duì)電源配線AMD的放電加快。而且,若由于該放電導(dǎo)致輔機(jī)電池20的輸出電壓降低，則有可能對(duì)輔機(jī)負(fù)載110的動(dòng)作產(chǎn)生障礙。
[0072]在此，為了解決上述的問(wèn)題點(diǎn)，希望采取避免高壓噪聲向高壓檢測(cè)部140侵入的對(duì)策。作為該對(duì)策之一，考慮在接地故障時(shí)將成為高壓噪聲的侵入路徑的Y電容器從DC/DC轉(zhuǎn)換器100中排除。然而，若排除Y電容器，則在高壓系統(tǒng)和車(chē)輛地線的寄生電容小的情況下，所謂的無(wú)線電噪聲增大，有可能對(duì)包含控制裝置50的車(chē)載電子設(shè)備產(chǎn)生不良影響。
[0073]或者，考慮強(qiáng)化在DC/DC轉(zhuǎn)換器100的內(nèi)部所設(shè)置的濾波器。然而，雖然通過(guò)強(qiáng)化濾波器能夠切斷高壓噪聲的侵入，但反過(guò)來(lái)有可能會(huì)降低高壓檢測(cè)部140的檢測(cè)靈敏度。
[0074]因此，在本實(shí)施方式涉及的電源系統(tǒng)中，在高壓檢測(cè)部140中發(fā)生了通信異常的情況下，使DC/DC轉(zhuǎn)換器100在限制輸出的狀態(tài)下工作。具體而言，限制DC/DC轉(zhuǎn)換器100的輸出，直到能夠確保設(shè)置在DC/DC轉(zhuǎn)換器100內(nèi)部的元件的保護(hù)的水平。
[0075]圖6是說(shuō)明在本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的電源系統(tǒng)中高壓系統(tǒng)中發(fā)生接地故障時(shí)的DC/DC轉(zhuǎn)換器100的動(dòng)作的時(shí)間圖。[0076]參照?qǐng)D6，在時(shí)刻tl，判定為在高壓檢測(cè)部140中發(fā)生了通信異常時(shí)，DC/DC轉(zhuǎn)換器100的控制部130將一次側(cè)的全橋式電路的開(kāi)關(guān)元件Ql?Q4的占空比指令值固定為預(yù)定值D2 (%)。由此，DC/DC轉(zhuǎn)換器100的輸出電壓Vdc降低到預(yù)定電壓V2。此外，預(yù)定電壓V2由電壓VL、占空比指令值D2以及一次側(cè)線圈101與二次側(cè)線圈102的匝數(shù)比來(lái)決定。
[0077]在此，占空比指令值的預(yù)定值D2 (%)基于主電池10的輸出電壓變?yōu)樽畲髸r(shí)的占空比指令值的容許范圍而設(shè)定。圖7是說(shuō)明占空比指令值的容許范圍的圖。在圖7中，橫軸表不對(duì)DC/DC轉(zhuǎn)換器100輸入的電壓VL,縱軸表不一次側(cè)的全橋式電路的開(kāi)關(guān)兀件Ql?Q4的占空比。此外，電壓VL是正線PL與負(fù)線NL間的電壓，相當(dāng)于主電池10的輸出電壓。
[0078]參照?qǐng)D7，電壓VL具有與主電池10的充放電控制中的主電池10的輸出電壓的變動(dòng)范圍對(duì)應(yīng)的預(yù)定的電壓范圍。以下，將該電壓范圍的上限稱(chēng)為Vmax (電壓上限值)，將電壓范圍的下限稱(chēng)為Vmin (電壓下限值)。
[0079]與該電壓VL的電壓范圍對(duì)應(yīng)地設(shè)定開(kāi)關(guān)元件Ql?Q4的占空比指令值的容許范圍。具體而言，占空比指令值的容許范圍的上限值(即占空比指令上限值)根據(jù)電壓VL而可變地設(shè)定，以使對(duì)轉(zhuǎn)換器部120內(nèi)部的元件(開(kāi)關(guān)元件以及二極管)施加的電壓不超過(guò)這些元件的耐壓。圖中的線kl表示電壓VL與占空比指令上限值的關(guān)系。
[0080]根據(jù)該關(guān)系，在電壓VL變?yōu)殡妷合孪拗礦min時(shí)，占空比指令上限值被設(shè)定為Dl(%)。與此相對(duì)，在電壓VL變?yōu)殡妷荷舷拗礦max時(shí)，占空比指令上限值被設(shè)定為比Dl (%)小的D2 (%)。如此，通過(guò)根據(jù)電壓VL的電壓范圍來(lái)可變地設(shè)定占空比指令上限值，即使在電壓VL伴隨主電池10的充放電而發(fā)生了變動(dòng)的情況下，也能夠避免對(duì)DC/DC轉(zhuǎn)換器100內(nèi)部的元件施加過(guò)大的電壓。
[0081]而且，控制部130在判定為在高壓檢測(cè)部140發(fā)生了通信異常時(shí)，將占空比固定為電壓VL變?yōu)殡妷荷舷拗礦max時(shí)的占空比指令上限值D2。這是因?yàn)橛捎谕ㄐ女惓６鴱母邏簷z測(cè)部140傳遞了錯(cuò)誤的電壓檢測(cè)值的可能性高，所以不管電壓檢測(cè)值如何都假設(shè)電壓VL變?yōu)殡妷荷舷拗礦max情況來(lái)限制占空比。因此，在判定為通信異常之后，即使在等于電壓上限值Vmax的電壓VL被輸入到DC/DC轉(zhuǎn)換器100的情況下，也能夠切實(shí)地避免對(duì)內(nèi)部的元件施加超過(guò)耐壓的電壓。
[0082]如此，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的電源系統(tǒng)，即使在因高壓系統(tǒng)的接地故障導(dǎo)致在DC/DC轉(zhuǎn)換器100的高壓檢測(cè)部140中發(fā)生了通信異常的情況下，也能夠使DC/DC轉(zhuǎn)換器100的工作繼續(xù)。特別是，通過(guò)限制了占空比，DC/DC轉(zhuǎn)換器100能夠不使內(nèi)部的元件損壞地繼續(xù)向電源配線AMD輸出電力。其結(jié)果，即使在與輔機(jī)負(fù)載110的工作對(duì)應(yīng)地輔機(jī)電池20的輸出電壓降低的情況下，也能夠?qū)C/DC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓供給到輔機(jī)電池20以及輔機(jī)負(fù)載110。
[0083][變形例]
[0084]如上所述，通過(guò)將占空比固定為電壓VL變?yōu)殡妷荷舷拗礦max時(shí)的占空比指令上限值D2，DC/DC轉(zhuǎn)換器100的輸出電壓Vdc如圖8的線k2所示，隨著電壓VL降低而降低。也就是說(shuō)，輸出電壓Vdc在電壓VL變?yōu)橥ǔｋ妷悍秶纳舷拗礦max時(shí)為最大(Vdc =Vdmax)，在電壓VL變?yōu)橥ǔｋ妷悍秶南孪拗礦min時(shí)為最小(Vdc = Vdmin)0因此，輸出電壓Vdc有可能會(huì)低于保證輔機(jī)負(fù)載110正常動(dòng)作的電壓(設(shè)為圖中的閾值電壓Vth)。
[0085]為了避免這樣的不良情況，在高壓檢測(cè)部140中發(fā)生了通信異常的情況下，可以提高電壓VL的電壓范圍的下限值Vmin。具體而言，如圖8所示，將電壓VL的電壓范圍的下限值Vmin#設(shè)為輸出電壓Vdc變?yōu)殚撝礦th時(shí)的電壓VL。因此，以使電壓VL(主電池10的輸出電壓)收斂在該被限制的電壓范圍內(nèi)的方式，進(jìn)行主電池10的充放電控制。其結(jié)果，DC/DC轉(zhuǎn)換器100能夠不使內(nèi)部的元件損壞地繼續(xù)向電源配線AMD輸出保證輔機(jī)負(fù)載110正常動(dòng)作的電壓。
[0086]應(yīng)該認(rèn)為，本次所公開(kāi)的實(shí)施方式在所有的方面都是例示而不是限制性的內(nèi)容。本發(fā)明的范圍不是由上述的說(shuō)明而是由權(quán)利要求表示，包括與權(quán)利要求等同的意思以及范圍內(nèi)的所有的變更。
[0087]產(chǎn)業(yè)上的可利用性
[0088]本發(fā)明能夠適用于搭載有蓄電裝置、從蓄電裝置接受電力來(lái)產(chǎn)生車(chē)輛驅(qū)動(dòng)力的驅(qū)動(dòng)裝置、和從蓄電裝置接受電力來(lái)進(jìn)行動(dòng)作的輔機(jī)的車(chē)輛。
【權(quán)利要求】
1.一種車(chē)輛的電源系統(tǒng)，具備蓄電裝置(10)、用于從所述蓄電裝置(10)接受電力來(lái)產(chǎn)生車(chē)輛驅(qū)動(dòng)力的驅(qū)動(dòng)裝置、和從所述蓄電裝置(10)接受電力來(lái)進(jìn)行動(dòng)作的輔機(jī)(110)，所述電源系統(tǒng)具備: 一對(duì)電容器(Cl、C2)，其串聯(lián)連接在所述蓄電裝置(10)的端子間，且其連接點(diǎn)接地； 電壓轉(zhuǎn)換器(100),其用于通過(guò)開(kāi)關(guān)兀件的開(kāi)關(guān)動(dòng)作將所述一對(duì)電容器(Cl、C2)的輸出電壓進(jìn)行降壓并供給到所述輔機(jī)(110)； 電壓檢測(cè)部(140)，其檢測(cè)所述一對(duì)電容器(C1、C2)的輸出電壓；和 控制部(130)，其用于根據(jù)與所述電壓檢測(cè)部(140)的檢測(cè)值相應(yīng)而設(shè)定的占空比，對(duì)所述開(kāi)關(guān)元件進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制， 在所述電壓檢測(cè)部(140)的檢測(cè)值中檢測(cè)出由所述驅(qū)動(dòng)裝置的接地故障導(dǎo)致的異常的情況下，所述控制部(130)限制所述占空比來(lái)對(duì)所述開(kāi)關(guān)元件進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車(chē)輛的電源系統(tǒng)， 在檢測(cè)出所述異常的情況下，所述控制部(130)將所述占空比固定為所述占空比的容許范圍的上限值，該上限值是與所述一對(duì)電容器的輸出電壓范圍的上限值對(duì)應(yīng)而預(yù)先設(shè)定的值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的車(chē)輛的電源系統(tǒng)， 所述控制部(130)至少基于所述開(kāi)關(guān)元件的耐壓來(lái)設(shè)定所述占空比的容許范圍。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的車(chē)輛的電源系統(tǒng)， 在檢測(cè)出所述異常的情況下，所述驅(qū)動(dòng)裝置提高所述一對(duì)電容器(Cl、C2)的輸出電壓范圍的下限值。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的車(chē)輛的電源系統(tǒng)， 所述驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)定所述輸出電壓范圍的下限值，以使在將所述占空比固定為所述占空比的容許范圍的上限值時(shí)的所述電壓轉(zhuǎn)換器(100)的輸出電壓高于保證所述輔機(jī)(110)正常動(dòng)作的電壓。
【文檔編號(hào)】H02M3/28GK103444065SQ201180069741
【公開(kāi)日】2013年12月11日 申請(qǐng)日期:2011年3月31日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月31日
【發(fā)明者】山本晃 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車(chē)株式會(huì)社