車両用電力供給装置
【課題】インバータ回路を備える車両用電力供給装置において、ノイズ電磁波等による誤動作が車両の操作性に与える影響を低減することを目的とする。
【解決手段】電流センサ３０は、各ＩＧＢＴ１８に流れる電流を測定し、測定値をＭＧコントロールユニット２６に出力する。ＭＧコントロールユニット２６は、電流測定値のうち、所定の電流閾値以上のものがあるときは、信号線３２を介してメインコントロールユニット２２に出力する自己保護信号をオンレベルとする。メインコントロールユニット２２は、信号線３２における自己保護信号の時間長に応じて、インバータ回路１４の保護制御を行うか否かを判定する。そして、保護制御を行う旨の判定をしたときは、ＭＧコントロールユニット２６に保護制御を行うための信号を出力し、ＭＧコントロールユニット２６はその信号に応じた制御を行う。
【解決手段】電流センサ３０は、各ＩＧＢＴ１８に流れる電流を測定し、測定値をＭＧコントロールユニット２６に出力する。ＭＧコントロールユニット２６は、電流測定値のうち、所定の電流閾値以上のものがあるときは、信号線３２を介してメインコントロールユニット２２に出力する自己保護信号をオンレベルとする。メインコントロールユニット２２は、信号線３２における自己保護信号の時間長に応じて、インバータ回路１４の保護制御を行うか否かを判定する。そして、保護制御を行う旨の判定をしたときは、ＭＧコントロールユニット２６に保護制御を行うための信号を出力し、ＭＧコントロールユニット２６はその信号に応じた制御を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流電力を交流電力に変換してモータジェネレータに出力し、モータジェネレータの交流発電電力を直流電力に変換して出力するインバータ回路を備える車両用電力供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータジェネレータの駆動力によって走行し、減速時にはモータジェネレータによる回生制動を行う電動車両が広く用いられている。このような電動車両は、モータジェネレータとの間で電力の授受を行う電池と、電池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の交流発電電力を直流電力に変換して電池に供給するインバータ回路を備える。
【０００３】
電動車両では、タイヤがロックされた状態で発進操作が行われる等により、モータジェネレータに大きな電力が供給されると、インバータ回路に過大な電流が流れることがある。また、電動車両にはインバータ回路に接続されるその他の電気回路が備えられており、その他の電気回路の故障により、インバータ回路に過大な電流が流れたり、インバータ回路の特定の部分に過大な電圧が印加されたりすることがある。このような過大電流または過大電圧は、インバータ回路の寿命を短くするおそれがある。
【０００４】
そこで、電動車両には、インバータ回路内の所定の経路に流れる電流、インバータ回路内の所定の節点間の電圧、インバータ回路の温度等を検出するセンサを備える。インバータ回路をスイッチング制御するコントロールユニットは、センサの検出結果に応じてインバータ回路に異常がないかを判定する。そして、異常があると判定したときには、走行状態および運転者の操作に関わらず、インバータ回路のスイッチング制御を停止する。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２２３５９１号公報
【特許文献２】特開２００６−２８０１９３号公報
【特許文献３】特開２００１−３７２４２号公報
【特許文献４】特開平７−１５９４８号公報
【特許文献５】特開２００１−３２０８９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
電動車両が走行する環境には、建造物のエアコン室外機、自動ドア、信号機、他車両の電気系統等、様々な電気機器が存在する。このような電気機器からはノイズ電磁波が放射されることがある。
【０００７】
ノイズ電磁波が、コントロールユニット内の回路にノイズを誘起した場合、コントロールユニットは、インバータ回路に異常が生じていないにも関わらずインバータ回路のスイッチング制御を停止することがある。このような誤動作が生じた場合には、車両の操作性に影響を与えるという問題が生ずる。
【０００８】
本発明はこのような課題に対してなされたものである。すなわち、インバータ回路を備える車両用電力供給装置において、ノイズ電磁波等による誤動作が車両の操作性に与える影響を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、直流電力を交流電力に変換してモータジェネレータに出力し、モータジェネレータの交流発電電力を直流電力に変換して出力するインバータ回路と、前記インバータ回路をスイッチング制御するインバータ制御部と、前記インバータ回路の異常を検出したときに保護信号を出力する異常検出部と、前記インバータ制御部によるスイッチング制御を停止する制御停止部と、を備える車両用電力供給装置であって、前記異常検出部からの出力信号経路における信号の検出を行う検出部と、前記検出部で検出された信号の時間長に基づいて、前記インバータ回路の保護制御を行うか否かを判定する判定部と、を備え、前記制御停止部は、保護制御を行う旨の判定を前記判定部がしたときに、前記インバータ回路のスイッチング制御を停止することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る車両用電力供給装置においては、電池と前記インバータ回路との間で授受される電力を調整する昇圧コンバータ回路と、前記昇圧コンバータ回路を制御するコンバータ制御部と、を備え、前記コンバータ制御部は、前記判定部が判定のための処理を開始してから判定をするに至るまでの間、前記モータジェネレータのトルクが０に収束するよう、前記昇圧コンバータ回路を制御することが好適である。
【００１１】
また、本発明に係る車両用電力供給装置においては、前記制御停止部とは別に設けられ、前記判定部が判定のための処理を開始してから判定をするに至るまでの間、前記インバータ回路のスイッチング制御を停止する予備制御停止部を備えることが好適である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、インバータ回路を備える車両用電力供給装置において、ノイズ電磁波等による誤動作が車両の操作性に与える影響を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１に本発明の実施形態に係る電動車両の構成を示す。電動車両は、電池１０から供給される電力に基づいてモータジェネレータ１６を回転させ、モータジェネレータ１６の駆動力によって走行する。電動車両の加減速制御は、電池１０からモータジェネレータ１６に供給される電力を調整することによって行う。そのため、電動車両には、電池電圧を昇圧し、昇圧電圧を調整する昇圧コンバータ回路１２が用いられる。また、交流電力用のモータジェネレータ１６を用いるため、交流電力を直流電力に変換し、直流電力を交流電力に変換するインバータ回路１４が用いられる。
【００１４】
昇圧コンバータ回路１２は、ＭＧコントロールユニット２６（ＭＧはＭｏｔｏｒ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒの略称である。）の制御に基づいて電池電圧を昇圧し、インバータ回路１４に出力する。インバータ回路１４は、ＭＧコントロールユニット２６の制御に基づいて昇圧コンバータ回路１２の出力電圧を交流電圧に変換し、モータジェネレータ１６に出力する。
【００１５】
インバータ回路１４は、昇圧コンバータ回路１２の出力電圧が大きい程、大きい交流電圧を出力する。また、昇圧コンバータ回路１２の出力電圧が小さい程、小さい交流電圧を出力する。したがって、昇圧コンバータ回路１２の出力電圧を調整することで、インバータ回路１４の出力交流電圧を調整することができる。
【００１６】
モータジェネレータ１６がインバータ回路１４の出力交流電圧に応じた速度で回転しているときは、電池１０とモータジェネレータ１６との間で電力の授受は行われず、モータジェネレータ１６は一定の速度で回転する。この状態で昇圧コンバータ回路１２の出力電圧を上げると、インバータ回路１４の出力交流電圧が大きくなり、電池１０から昇圧コンバータ回路１２およびインバータ回路１４を介してモータジェネレータ１６に電力が供給される。これによって、モータジェネレータ１６は加速トルクを発生し電動車両が加速する。また、昇圧コンバータ回路１２の出力電圧を下げると、インバータ回路１４の出力交流電圧が小さくなり、モータジェネレータ１６からインバータ回路１４および昇圧コンバータ回路１２を介して電池１０に電力が回収される。これによって、モータジェネレータ１６は制動トルクを発生し、電動車両が減速する。電動車両の減速は、モータジェネレータ１６の制動トルクの他、別途設けられたブレーキ機構によって行うこともできる。
【００１７】
操作部２４は、アクセルペダル、ブレーキペダル等を含み、運転操作に応じた制御指令をメインコントロールユニット２２に出力する。メインコントロールユニット２２は、制御指令に基づいてモータジェネレータ１６が発生すべきトルクを求め、トルク指令値をＭＧコントロールユニット２６に出力する。
【００１８】
ＭＧコントロールユニット２６は、トルク検出部２８が検出するモータジェネレータ１６のトルクを参照し、検出トルクとトルク指令値との差異が小さくなるよう、昇圧コンバータ回路１２を制御する。
【００１９】
次に、インバータ回路１４の保護制御について説明する。本実施形態に係るインバータ回路１４は、複数のＩＧＢＴ１８（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）をスイッチング素子として備える。スイッチング素子としては、ＩＧＢＴの他、トライアック、サイリスタ等も用いることができる。ＩＧＢＴ１８は、ゲート端子Ｇとエミッタ端子Ｅとの間の電圧を変化させることで、コレクタ端子Ｃとエミッタ端子Ｅとの間がオンまたはオフに制御される。オンのときにはコレクタ端子Ｃからエミッタ端子Ｅへと電流が流れ、オフのときにはコレクタ端子Ｃとエミッタ端子Ｅとの間が遮断される。このような原理によってコレクタ端子Ｃとエミッタ端子Ｅとの間をスイッチとして用いることができる。
【００２０】
インバータ回路１４は、ＭＧコントロールユニット２６によってＩＧＢＴ１８がスイッチング制御されることにより、交流電力から直流電力への変換または直流電力から交流電力への変換を行う。
【００２１】
ＩＧＢＴ１８のコレクタ端子Ｃとエミッタ端子Ｅとの間には、コレクタ端子Ｃ側がカソード端子Ｋ、エミッタ端子Ｅ側がアノード端子Ａとなるよう、ダイオード２０が接続される。このダイオード２０は、ＩＧＢＴ１８のオンオフ状態が切り換わったときにおけるモータージェネレータ１６の電流を連続的にするものである。また、このダイオード２０を設けることにより、ＩＧＢＴ１８がオフのときにおいても、エミッタ端子Ｅ側からコレクタ端子Ｃ側に電流を流すことができる。これによって、インバータ回路１４は、スイッチング制御を停止したときにおいても、モータジェネレータ１６が発生する交流電力を直流電圧に変換して昇圧コンバータ回路１２側に出力することができる。したがって、インバータ回路１４のスイッチング制御を停止したときにおいても、ダイオード２０にモータジェネレータ１６の回生電流を流すことにより、電動車両の回生制動を行うことができる。
【００２２】
電流センサ３０は、各ＩＧＢＴ１８に流れる電流を測定し、測定値をＭＧコントロールユニット２６に出力する。ＭＧコントロールユニット２６は、電流測定値のうち、所定の電流閾値以上のものがあるときは、信号線３２を介してメインコントロールユニット２２に出力する自己保護信号をオンレベルとする。一方、総ての電流測定値が所定の電流閾値未満であるときは、ＭＧコントロールユニット２６は、自己保護信号のレベルを０とする。ここで、メインコントロールユニット２２とＭＧコントロールユニット２６の間で授受される信号の経路のうち、自己保護信号の経路のみを信号線３２を以て示したのは、本実施形態が、信号線３２に誘起されるノイズに基づく問題点を解決するために好適であることを示すためである。
【００２３】
図２は、信号線３２から検出される自己保護信号に基づきメインコントロールユニット２２が実行する処理を示すフローチャートである。
【００２４】
メインコントロールユニット２２は、信号線３２から入力される自己保護信号を検出する（Ｓ１０１）。メインコントロールユニット２２は、自己保護信号がオンレベルであるか否かを判定する（Ｓ１０２）。そして、自己保護信号がオフレベルであるときはステップＳ１０２に戻る。
【００２５】
一方、自己保護信号がオンレベルであるときは、メインコントロールユニット２２は、ＭＧコントロールユニット２６に出力するゼロトルク指令信号をオンレベルにする（Ｓ１０３）。ここで、ゼロトルク指令信号は、操作部２４の操作に基づく上述のトルク指令値にかかわらず、モータジェネレータ１６が発生するトルクを０に収束させるべき旨を示す信号である。ＭＧコントロールユニット２６は、ゼロトルク指令信号に従い、モータジェネレータ１６が発生するトルクが０に収束するよう、昇圧コンバータ回路１２を制御する。
【００２６】
ステップＳ１０３の処理を実行してから所定の判定時間経過後、メインコントロールユニット２２は、自己保護信号がその判定時間の間、オンレベルを維持していたか否かを判定する（Ｓ１０４）。そして、維持していない旨の判定をした場合にはゼロトルク指令信号をオフレベルにし（Ｓ１０５）、ステップＳ１０１の処理に戻る。
【００２７】
一方、判定時間の間、自己保護信号がオンレベルを維持していたときは、メインコントロールユニット２２は、ゼロトルク指令信号をオフレベルにし（Ｓ１０６）、ＭＧコントロールユニット２６に出力するゲート遮断指令信号をオンレベルにする（Ｓ１０７）。ここで、ゲート遮断指令信号は、操作部２４の操作に基づく上述のトルク指令値にかかわらず、インバータ回路１４のスイッチング制御を停止すべき旨を示す信号である。ＭＧコントロールユニット２６は、ゲート遮断指令信号に従い、インバータ回路１４のスイッチング制御を停止する。
【００２８】
このような処理によれば、信号線３２の自己保護信号がオンレベルとなり、さらに、自己保護信号が所定の判定時間にわたりオンレベルを維持した場合には、インバータ回路１４のスイッチング制御が停止される。これによって、インバータ回路１４に異常が発生し、インバータ回路１４が備えるＩＧＢＴ１８のうちいずれかの電流が電流閾値以上となったときには、総てのＩＧＢＴ１８に流れる電流を遮断することができる。さらに、モータジェネレータ１６の発生トルクの低減により、ダイオード２０に流れる回生電流を低減することができる。これによって、異常によりインバータ回路１４の寿命が短くなることを回避することができる。
【００２９】
上述のように、電動車両が走行する環境には様々な電気機器が存在する。このような電気機器からはノイズ電磁波が放射されることがある。ノイズ電磁波は、信号線３２にノイズを誘起することがある。本実施形態に係る電動車両によれば、信号線３２での自己保護信号が所定の判定時間の間、オンレベルを維持した場合に、インバータ回路１４の保護制御が行われる。したがって、信号線３２に誘起されるノイズ波形の時間長の想定値を予め実験等により測定し、想定されるノイズ波形の時間長よりも判定時間を長くしておけば、インバータ回路１４に異常が発生していないにも関わらず、判定時間より長い時間にわたりインバータ回路１４の保護制御が行われるという誤動作を回避することができる。本願出願時に開発中のハイブリッド自動車では、判定時間は、３０ｍｓ〜７０ｍｓ、好ましくは５０ｍｓが好適であるとのシミュレーション結果が得られている。
【００３０】
さらに、本実施形態に係る処理では、信号線３２の自己保護信号がオンレベルとなったときは、検出レベルがオンレベルとなってから判定時間が経過するまでの間、モータジェネレータ１６が発生するトルクが０に収束するよう制御される。これによって、インバータ回路１４のＩＧＢＴ１８およびダイオード２０に流れる電流を低減することができ、異常によりインバータ回路１４の寿命が短くなることを回避することができる。
【００３１】
自己保護信号がオンレベルとなってから判定時間が経過するまでの期間は、検出レベルがオンレベルとなった原因が、ノイズによるものであるか、実際にインバータ回路における過電流が検出されたことによるものであるかが確定されない期間である。本実施形態に係る処理によれば、信号線３２の自己保護信号がオンレベルとなった原因が不確定である期間においても、インバータ回路１４を保護することができる。
【００３２】
図３にインバータ回路１４の保護制御のタイミングチャートの例を示す。図３（ａ）は信号線３２の自己保護信号Ｐを示し、時刻ｔ１からｔ３の間、自己保護信号Ｐがオンレベルとなることを示す。時刻ｔ１に自己保護信号Ｐのレベルがオンレベルとなることにより、メインコントロールユニット２２は、図３（ｂ）に示すように時刻ｔ１から時刻ｔ１＋τの間、ゼロトルク指令信号ｑをオンレベルにする。時刻ｔ１から時刻ｔ１＋τの間、ゼロトルク指令信号ｑがオンレベルとなることにより、モータジェネレータ１６の発生トルクｑｔは、図３（ｄ）に示すように時刻ｔ１から時刻ｔ１＋τの間０に収束する。
【００３３】
自己保護信号Ｐは、時刻ｔ１＋τを経過した後もオンレベルを維持している。そのため、メインコントロールユニット２２は、図３（ｃ）に示すように時刻ｔ１＋τにゲート遮断指令信号ｇをオンレベルにする。時刻ｔ１＋τ以降にゲート遮断指令信号ｇがオンレベルとなることにより、時刻ｔ１＋τ以降は、インバータ回路１４のスイッチング制御が停止される。そのため、図３（ｄ）に示すようにモータジェネレータ１６の発生トルクｑｔは０となる。
【００３４】
図３に示すように、信号線３２からメインコントロールユニット２２に出力される自己保護信号Ｐが、判定時間τより長い時間オンレベルとなったときには、ゼロトルク指令信号ｑが、時刻ｔ１から時刻ｔ１＋τの間オンレベルとなる。そして、時刻ｔ１＋τ以降はゲート遮断指令信号がオンレベルとなる。これによって、インバータ回路１４に異常が生じ、インバータ回路１４のＩＧＢＴ１８のいずれかに流れる電流が電流閾値以上となり、自己保護信号Ｐがオンレベルとなった場合には、インバータ回路１４の保護制御が行われる。
【００３５】
図４にインバータ回路１４の保護制御のタイミングチャートの別の例を示す。図４（ａ）は、信号線３２にノイズが誘起され、時刻ｔ１からｔ２の間そのレベルがオンレベルとなったことを示す。ここで、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの時間は判定時間τよりも短いものとする。時刻ｔ１に自己保護信号Ｐがオンレベルとなることにより、メインコントロールユニット２２は、図４（ｂ）に示すように時刻ｔ１から時刻ｔ２の間、ゼロトルク指令信号ｑをオンレベルにする。これによって、モータジェネレータ１６の発生トルクは、図４（ｄ）に示すように時刻ｔ１から時刻ｔ２の間、０に収束する。
【００３６】
自己保護信号Ｐは、時刻ｔ１から判定時間τだけ経過する前にオフレベルとなる。そのため、メインコントロールユニット２２は、図４（ｃ）に示すように時刻ｔ２以降はゼロトルク指令信号ｑをオフレベルにすると共に、ゲート遮断指令信号ｇをオフレベルに維持する。これによって、時刻ｔ２以降は、操作部２４が出力する制御指令に応じた制御が行われる。したがって、モータジェネレータ１６の発生トルクｑｔは、図４（ｄ）に示されるように、時刻ｔ２以降は操作部２４が出力する制御指令に応じた値となる。
【００３７】
図４に示すように、信号線３２にノイズが誘起され、そのノイズがオンレベルである時間が判定時間τより短いときは、ゼロトルク指令信号ｑは、時刻ｔ１から時刻ｔ２の間はオンレベルとなるものの、時刻ｔ２以降はオフレベルになる。そして、時刻ｔ２以降に、ゲート遮断指令信号がオンレベルになることはない。したがって、時刻ｔ２以降に電動車両は通常の走行状態となるため、信号線３２にノイズが誘起されたことによって誤動作を生じ、電動車両の操作性に影響を及ぼすことを回避することができる。
【００３８】
次に、インバータ回路１４の保護制御の変形例について説明する。図５に変形例に係る保護制御のフローチャートを示す。図２示すフローチャートと同一の処理については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３９】
図２のフローチャートが示す保護制御では、ステップＳ１０３において、ゼロトルク指令信号をオンレベルにすることによって、モータジェネレータ１６で発生するトルクを０に収束させ、インバータ回路１４に流れる電流を０に収束させる。これに対し、変形例に係るインバータ回路１４の保護制御では、ステップＳ２０３において、メインコントロールユニット２２が、ＭＧコントロールユニット２６に出力するゼロ電流指令信号をオンレベルにする。ここで、ゼロ電流指令信号とは、操作部２４の操作に基づくトルク指令値にかかわらず、ＩＧＢＴ１８に流れる電流を０とする旨を示す信号である。図５のフローチャートに基づく保護制御では、図２のフローチャートにおいてステップＳ１０５およびステップＳ１０６においてゼロトルク指令信号をオフレベルとしているのに代えて、ステップＳ２０５およびステップＳ２０６においてゼロ電流指令信号をオフレベルとする。これによって、ゼロ電流指令信号に基づく制御状態を解除する。
【００４０】
図６に変形例に係る保護制御のタイミングチャートの例を示す。図６（ａ）は信号線３２の自己保護信号Ｐを示し、時刻ｔ１からｔ３の間、信号線３２からメインコントロールユニット２２に入力された自己保護信号Ｐがオンレベルとなることを示す。時刻ｔ１に自己保護信号Ｐのレベルがオンレベルとなることにより、メインコントロールユニット２２は、図６（ｂ）に示すように時刻ｔ１から時刻ｔ１＋τの間、ゼロ電流指令信号Ｉをオンレベルにする。時刻ｔ１から時刻ｔ１＋τの間、ゼロ電流指令信号Ｉがオンレベルとなることにより、インバータ回路１４のＩＧＢＴ１８に流れる電流Ｊは、図６（ｄ）に示すように時刻ｔ１から時刻ｔ１＋τの間０となる。ここで、ＩＧＢＴ電流は、インバータ回路１４に備えられるＩＧＢＴ１８のうち正常なもの１つについて示したものである。
【００４１】
自己保護信号Ｐは、時刻ｔ１から時刻ｔ１＋τを経過した後もオンレベルを維持する。そのため、メインコントロールユニット２２は、図６（ｃ）に示すように時刻ｔ１＋τにゲート遮断指令信号Ｇをオンレベルにする。時刻ｔ１＋τ以降にゲート遮断指令信号Ｇがオンレベルとなることにより、時刻ｔ１＋τ以降は、インバータ回路１４のスイッチング制御が停止される。そのため、図６（ｄ）に示すようにインバータ回路１４のＩＧＢＴ１８に流れる電流Ｊは０となる。
【００４２】
図６に示すように、信号線３２からメインコントロールユニット２２に出力される自己保護信号Ｐが、判定時間τより長い時間オンレベルとなったときには、ゼロ電流指令信号Ｉが、時刻ｔ１から時刻ｔ１＋τの間オンレベルとなる。その後、時刻ｔ１＋τ以降ゲート遮断指令信号Ｇがオンレベルとなる。これによって、インバータ回路１４に異常が生じ、インバータ回路１４のＩＧＢＴ１８のいずれかに流れる電流が電流閾値以上となった場合に、総てのＩＧＢＴ１８をオフにすることができ、インバータ回路１４の寿命が短くなることを回避することができる。
【００４３】
図７に変形例に係る保護制御のタイミングチャートの別の例を示す。図７（ａ）は、信号線３２にノイズが誘起され、時刻ｔ１からｔ２の間そのレベルがオンレベルとなったことを示す。時刻ｔ１に自己保護信号Ｐのレベルがオンレベルとなることにより、メインコントロールユニット２２は、図７（ｂ）に示すように時刻ｔ１から時刻ｔ２の間、ゼロ電流指令信号Ｉをオンレベルにする。これによって、インバータ回路１４のＩＧＢＴ１８に流れる電流は、図７（ｄ）に示すように時刻ｔ１から時刻ｔ２の間０となる。
【００４４】
自己保護信号Ｐは、時刻ｔ１から判定時間τだけ経過する前にオフレベルとなる。そのため、メインコントロールユニット２２は、図７（ｃ）に示すように時刻ｔ２以降はゼロ電流指令信号Ｉをオフレベルにすると共に、ゲート遮断指令信号Ｇをオフレベルに維持する。これによって、時刻ｔ２以降は、操作部２４が出力する制御指令に応じた制御が行われる。したがって、インバータ回路１４のＩＧＢＴ１８に流れる電流は、図７（ｄ）に示されるように、時刻ｔ２以降は操作部２４が出力する制御指令に応じた値となる。
【００４５】
図７に示すように、信号線３２にノイズが誘起され、そのノイズがオンレベルである時間が判定時間τより短いときは、ゼロ電流指令信号Ｉは、時刻ｔ１から時刻ｔ２の間オンレベルとなるものの、時刻ｔ２以降はオフレベルになる。そして、時刻ｔ２以降に、ゲート遮断指令信号Ｇがオンレベルになることはない。これによって、時刻ｔ２以降に電動車両は通常の走行状態となるため、信号線３２にノイズが誘起されたことによって誤動作を生じ、電動車両の操作性に影響を及ぼすことを回避することができる。
【００４６】
上記のように、インバータ回路１４の保護制御としては、ゼロトルク指令信号またはゼロ電流指令信号の少なくともいずれかを採用することができる。したがって、これらの組み合わせによる保護制御も可能である。
【００４７】
また、上記では、電流センサ３０によってインバータ回路１４のＩＧＢＴ１８に流れる電流を測定し、電流測定値に基づいてインバータ回路１４の保護制御を行う例について説明した。インバータ回路１４の異常を検出するためのセンサとしては、温度センサ、電圧センサ等を用いてもよい。
【００４８】
温度センサを用いる場合、温度センサは、各ＩＧＢＴ１８の温度を測定し、測定値をＭＧコントロールユニット２６に出力する。ＭＧコントロールユニット２６は、温度測定値のうち、所定の温度閾値以上のものがあるときは、自己保護信号をオンレベルとする。一方、総ての温度測定値が所定の温度閾値未満であるときは、ＭＧコントロールユニット２６は、自己保護信号のレベルを０とする。
【００４９】
また、電圧センサを用いる場合には、電圧センサは、ＩＧＢＴ１８の電流によって電圧降下が生じる節点間の電圧を測定する。そして、各ＩＧＢＴに対応する測定値をＭＧコントロールユニット２６に出力する。ＭＧコントロールユニット２６は、電圧測定値のうち、所定の電圧閾値以上のものがあるときは、自己保護信号をオンレベルとする。一方、総ての電圧測定値が所定の電圧閾値未満であるときは、ＭＧコントロールユニット２６は、自己保護信号のレベルを０とする。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】実施形態に係る電動車両の構成を示す図である。
【図２】インバータ回路の保護制御を示すフローチャートである。
【図３】自己保護信号が出力された場合の保護制御のタイミングチャートである。
【図４】ノイズが誘起された場合の保護制御のタイミングチャートである。
【図５】変形例に係る保護制御を示すフローチャートである。
【図６】自己保護信号が出力された場合の変形例に係る保護制御のタイミングチャートである。
【図７】ノイズが誘起された場合の変形例に係る保護制御のタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００５１】
１０ 電池、１２ 昇圧コンバータ回路、１４ インバータ回路、１６ モータジェネレータ、１８ ＩＧＢＴ、２０ ダイオード、２２ メインコントロールユニット、２４ 操作部、２６ ＭＧコントロールユニット、２８ トルク検出部、３０ 電流センサ、３２ 信号線。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流電力を交流電力に変換してモータジェネレータに出力し、モータジェネレータの交流発電電力を直流電力に変換して出力するインバータ回路を備える車両用電力供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータジェネレータの駆動力によって走行し、減速時にはモータジェネレータによる回生制動を行う電動車両が広く用いられている。このような電動車両は、モータジェネレータとの間で電力の授受を行う電池と、電池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の交流発電電力を直流電力に変換して電池に供給するインバータ回路を備える。
【０００３】
電動車両では、タイヤがロックされた状態で発進操作が行われる等により、モータジェネレータに大きな電力が供給されると、インバータ回路に過大な電流が流れることがある。また、電動車両にはインバータ回路に接続されるその他の電気回路が備えられており、その他の電気回路の故障により、インバータ回路に過大な電流が流れたり、インバータ回路の特定の部分に過大な電圧が印加されたりすることがある。このような過大電流または過大電圧は、インバータ回路の寿命を短くするおそれがある。
【０００４】
そこで、電動車両には、インバータ回路内の所定の経路に流れる電流、インバータ回路内の所定の節点間の電圧、インバータ回路の温度等を検出するセンサを備える。インバータ回路をスイッチング制御するコントロールユニットは、センサの検出結果に応じてインバータ回路に異常がないかを判定する。そして、異常があると判定したときには、走行状態および運転者の操作に関わらず、インバータ回路のスイッチング制御を停止する。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２２３５９１号公報
【特許文献２】特開２００６−２８０１９３号公報
【特許文献３】特開２００１−３７２４２号公報
【特許文献４】特開平７−１５９４８号公報
【特許文献５】特開２００１−３２０８９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
電動車両が走行する環境には、建造物のエアコン室外機、自動ドア、信号機、他車両の電気系統等、様々な電気機器が存在する。このような電気機器からはノイズ電磁波が放射されることがある。
【０００７】
ノイズ電磁波が、コントロールユニット内の回路にノイズを誘起した場合、コントロールユニットは、インバータ回路に異常が生じていないにも関わらずインバータ回路のスイッチング制御を停止することがある。このような誤動作が生じた場合には、車両の操作性に影響を与えるという問題が生ずる。
【０００８】
本発明はこのような課題に対してなされたものである。すなわち、インバータ回路を備える車両用電力供給装置において、ノイズ電磁波等による誤動作が車両の操作性に与える影響を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、直流電力を交流電力に変換してモータジェネレータに出力し、モータジェネレータの交流発電電力を直流電力に変換して出力するインバータ回路と、前記インバータ回路をスイッチング制御するインバータ制御部と、前記インバータ回路の異常を検出したときに保護信号を出力する異常検出部と、前記インバータ制御部によるスイッチング制御を停止する制御停止部と、を備える車両用電力供給装置であって、前記異常検出部からの出力信号経路における信号の検出を行う検出部と、前記検出部で検出された信号の時間長に基づいて、前記インバータ回路の保護制御を行うか否かを判定する判定部と、を備え、前記制御停止部は、保護制御を行う旨の判定を前記判定部がしたときに、前記インバータ回路のスイッチング制御を停止することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る車両用電力供給装置においては、電池と前記インバータ回路との間で授受される電力を調整する昇圧コンバータ回路と、前記昇圧コンバータ回路を制御するコンバータ制御部と、を備え、前記コンバータ制御部は、前記判定部が判定のための処理を開始してから判定をするに至るまでの間、前記モータジェネレータのトルクが０に収束するよう、前記昇圧コンバータ回路を制御することが好適である。
【００１１】
また、本発明に係る車両用電力供給装置においては、前記制御停止部とは別に設けられ、前記判定部が判定のための処理を開始してから判定をするに至るまでの間、前記インバータ回路のスイッチング制御を停止する予備制御停止部を備えることが好適である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、インバータ回路を備える車両用電力供給装置において、ノイズ電磁波等による誤動作が車両の操作性に与える影響を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１に本発明の実施形態に係る電動車両の構成を示す。電動車両は、電池１０から供給される電力に基づいてモータジェネレータ１６を回転させ、モータジェネレータ１６の駆動力によって走行する。電動車両の加減速制御は、電池１０からモータジェネレータ１６に供給される電力を調整することによって行う。そのため、電動車両には、電池電圧を昇圧し、昇圧電圧を調整する昇圧コンバータ回路１２が用いられる。また、交流電力用のモータジェネレータ１６を用いるため、交流電力を直流電力に変換し、直流電力を交流電力に変換するインバータ回路１４が用いられる。
【００１４】
昇圧コンバータ回路１２は、ＭＧコントロールユニット２６（ＭＧはＭｏｔｏｒ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒの略称である。）の制御に基づいて電池電圧を昇圧し、インバータ回路１４に出力する。インバータ回路１４は、ＭＧコントロールユニット２６の制御に基づいて昇圧コンバータ回路１２の出力電圧を交流電圧に変換し、モータジェネレータ１６に出力する。
【００１５】
インバータ回路１４は、昇圧コンバータ回路１２の出力電圧が大きい程、大きい交流電圧を出力する。また、昇圧コンバータ回路１２の出力電圧が小さい程、小さい交流電圧を出力する。したがって、昇圧コンバータ回路１２の出力電圧を調整することで、インバータ回路１４の出力交流電圧を調整することができる。
【００１６】
モータジェネレータ１６がインバータ回路１４の出力交流電圧に応じた速度で回転しているときは、電池１０とモータジェネレータ１６との間で電力の授受は行われず、モータジェネレータ１６は一定の速度で回転する。この状態で昇圧コンバータ回路１２の出力電圧を上げると、インバータ回路１４の出力交流電圧が大きくなり、電池１０から昇圧コンバータ回路１２およびインバータ回路１４を介してモータジェネレータ１６に電力が供給される。これによって、モータジェネレータ１６は加速トルクを発生し電動車両が加速する。また、昇圧コンバータ回路１２の出力電圧を下げると、インバータ回路１４の出力交流電圧が小さくなり、モータジェネレータ１６からインバータ回路１４および昇圧コンバータ回路１２を介して電池１０に電力が回収される。これによって、モータジェネレータ１６は制動トルクを発生し、電動車両が減速する。電動車両の減速は、モータジェネレータ１６の制動トルクの他、別途設けられたブレーキ機構によって行うこともできる。
【００１７】
操作部２４は、アクセルペダル、ブレーキペダル等を含み、運転操作に応じた制御指令をメインコントロールユニット２２に出力する。メインコントロールユニット２２は、制御指令に基づいてモータジェネレータ１６が発生すべきトルクを求め、トルク指令値をＭＧコントロールユニット２６に出力する。
【００１８】
ＭＧコントロールユニット２６は、トルク検出部２８が検出するモータジェネレータ１６のトルクを参照し、検出トルクとトルク指令値との差異が小さくなるよう、昇圧コンバータ回路１２を制御する。
【００１９】
次に、インバータ回路１４の保護制御について説明する。本実施形態に係るインバータ回路１４は、複数のＩＧＢＴ１８（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）をスイッチング素子として備える。スイッチング素子としては、ＩＧＢＴの他、トライアック、サイリスタ等も用いることができる。ＩＧＢＴ１８は、ゲート端子Ｇとエミッタ端子Ｅとの間の電圧を変化させることで、コレクタ端子Ｃとエミッタ端子Ｅとの間がオンまたはオフに制御される。オンのときにはコレクタ端子Ｃからエミッタ端子Ｅへと電流が流れ、オフのときにはコレクタ端子Ｃとエミッタ端子Ｅとの間が遮断される。このような原理によってコレクタ端子Ｃとエミッタ端子Ｅとの間をスイッチとして用いることができる。
【００２０】
インバータ回路１４は、ＭＧコントロールユニット２６によってＩＧＢＴ１８がスイッチング制御されることにより、交流電力から直流電力への変換または直流電力から交流電力への変換を行う。
【００２１】
ＩＧＢＴ１８のコレクタ端子Ｃとエミッタ端子Ｅとの間には、コレクタ端子Ｃ側がカソード端子Ｋ、エミッタ端子Ｅ側がアノード端子Ａとなるよう、ダイオード２０が接続される。このダイオード２０は、ＩＧＢＴ１８のオンオフ状態が切り換わったときにおけるモータージェネレータ１６の電流を連続的にするものである。また、このダイオード２０を設けることにより、ＩＧＢＴ１８がオフのときにおいても、エミッタ端子Ｅ側からコレクタ端子Ｃ側に電流を流すことができる。これによって、インバータ回路１４は、スイッチング制御を停止したときにおいても、モータジェネレータ１６が発生する交流電力を直流電圧に変換して昇圧コンバータ回路１２側に出力することができる。したがって、インバータ回路１４のスイッチング制御を停止したときにおいても、ダイオード２０にモータジェネレータ１６の回生電流を流すことにより、電動車両の回生制動を行うことができる。
【００２２】
電流センサ３０は、各ＩＧＢＴ１８に流れる電流を測定し、測定値をＭＧコントロールユニット２６に出力する。ＭＧコントロールユニット２６は、電流測定値のうち、所定の電流閾値以上のものがあるときは、信号線３２を介してメインコントロールユニット２２に出力する自己保護信号をオンレベルとする。一方、総ての電流測定値が所定の電流閾値未満であるときは、ＭＧコントロールユニット２６は、自己保護信号のレベルを０とする。ここで、メインコントロールユニット２２とＭＧコントロールユニット２６の間で授受される信号の経路のうち、自己保護信号の経路のみを信号線３２を以て示したのは、本実施形態が、信号線３２に誘起されるノイズに基づく問題点を解決するために好適であることを示すためである。
【００２３】
図２は、信号線３２から検出される自己保護信号に基づきメインコントロールユニット２２が実行する処理を示すフローチャートである。
【００２４】
メインコントロールユニット２２は、信号線３２から入力される自己保護信号を検出する（Ｓ１０１）。メインコントロールユニット２２は、自己保護信号がオンレベルであるか否かを判定する（Ｓ１０２）。そして、自己保護信号がオフレベルであるときはステップＳ１０２に戻る。
【００２５】
一方、自己保護信号がオンレベルであるときは、メインコントロールユニット２２は、ＭＧコントロールユニット２６に出力するゼロトルク指令信号をオンレベルにする（Ｓ１０３）。ここで、ゼロトルク指令信号は、操作部２４の操作に基づく上述のトルク指令値にかかわらず、モータジェネレータ１６が発生するトルクを０に収束させるべき旨を示す信号である。ＭＧコントロールユニット２６は、ゼロトルク指令信号に従い、モータジェネレータ１６が発生するトルクが０に収束するよう、昇圧コンバータ回路１２を制御する。
【００２６】
ステップＳ１０３の処理を実行してから所定の判定時間経過後、メインコントロールユニット２２は、自己保護信号がその判定時間の間、オンレベルを維持していたか否かを判定する（Ｓ１０４）。そして、維持していない旨の判定をした場合にはゼロトルク指令信号をオフレベルにし（Ｓ１０５）、ステップＳ１０１の処理に戻る。
【００２７】
一方、判定時間の間、自己保護信号がオンレベルを維持していたときは、メインコントロールユニット２２は、ゼロトルク指令信号をオフレベルにし（Ｓ１０６）、ＭＧコントロールユニット２６に出力するゲート遮断指令信号をオンレベルにする（Ｓ１０７）。ここで、ゲート遮断指令信号は、操作部２４の操作に基づく上述のトルク指令値にかかわらず、インバータ回路１４のスイッチング制御を停止すべき旨を示す信号である。ＭＧコントロールユニット２６は、ゲート遮断指令信号に従い、インバータ回路１４のスイッチング制御を停止する。
【００２８】
このような処理によれば、信号線３２の自己保護信号がオンレベルとなり、さらに、自己保護信号が所定の判定時間にわたりオンレベルを維持した場合には、インバータ回路１４のスイッチング制御が停止される。これによって、インバータ回路１４に異常が発生し、インバータ回路１４が備えるＩＧＢＴ１８のうちいずれかの電流が電流閾値以上となったときには、総てのＩＧＢＴ１８に流れる電流を遮断することができる。さらに、モータジェネレータ１６の発生トルクの低減により、ダイオード２０に流れる回生電流を低減することができる。これによって、異常によりインバータ回路１４の寿命が短くなることを回避することができる。
【００２９】
上述のように、電動車両が走行する環境には様々な電気機器が存在する。このような電気機器からはノイズ電磁波が放射されることがある。ノイズ電磁波は、信号線３２にノイズを誘起することがある。本実施形態に係る電動車両によれば、信号線３２での自己保護信号が所定の判定時間の間、オンレベルを維持した場合に、インバータ回路１４の保護制御が行われる。したがって、信号線３２に誘起されるノイズ波形の時間長の想定値を予め実験等により測定し、想定されるノイズ波形の時間長よりも判定時間を長くしておけば、インバータ回路１４に異常が発生していないにも関わらず、判定時間より長い時間にわたりインバータ回路１４の保護制御が行われるという誤動作を回避することができる。本願出願時に開発中のハイブリッド自動車では、判定時間は、３０ｍｓ〜７０ｍｓ、好ましくは５０ｍｓが好適であるとのシミュレーション結果が得られている。
【００３０】
さらに、本実施形態に係る処理では、信号線３２の自己保護信号がオンレベルとなったときは、検出レベルがオンレベルとなってから判定時間が経過するまでの間、モータジェネレータ１６が発生するトルクが０に収束するよう制御される。これによって、インバータ回路１４のＩＧＢＴ１８およびダイオード２０に流れる電流を低減することができ、異常によりインバータ回路１４の寿命が短くなることを回避することができる。
【００３１】
自己保護信号がオンレベルとなってから判定時間が経過するまでの期間は、検出レベルがオンレベルとなった原因が、ノイズによるものであるか、実際にインバータ回路における過電流が検出されたことによるものであるかが確定されない期間である。本実施形態に係る処理によれば、信号線３２の自己保護信号がオンレベルとなった原因が不確定である期間においても、インバータ回路１４を保護することができる。
【００３２】
図３にインバータ回路１４の保護制御のタイミングチャートの例を示す。図３（ａ）は信号線３２の自己保護信号Ｐを示し、時刻ｔ１からｔ３の間、自己保護信号Ｐがオンレベルとなることを示す。時刻ｔ１に自己保護信号Ｐのレベルがオンレベルとなることにより、メインコントロールユニット２２は、図３（ｂ）に示すように時刻ｔ１から時刻ｔ１＋τの間、ゼロトルク指令信号ｑをオンレベルにする。時刻ｔ１から時刻ｔ１＋τの間、ゼロトルク指令信号ｑがオンレベルとなることにより、モータジェネレータ１６の発生トルクｑｔは、図３（ｄ）に示すように時刻ｔ１から時刻ｔ１＋τの間０に収束する。
【００３３】
自己保護信号Ｐは、時刻ｔ１＋τを経過した後もオンレベルを維持している。そのため、メインコントロールユニット２２は、図３（ｃ）に示すように時刻ｔ１＋τにゲート遮断指令信号ｇをオンレベルにする。時刻ｔ１＋τ以降にゲート遮断指令信号ｇがオンレベルとなることにより、時刻ｔ１＋τ以降は、インバータ回路１４のスイッチング制御が停止される。そのため、図３（ｄ）に示すようにモータジェネレータ１６の発生トルクｑｔは０となる。
【００３４】
図３に示すように、信号線３２からメインコントロールユニット２２に出力される自己保護信号Ｐが、判定時間τより長い時間オンレベルとなったときには、ゼロトルク指令信号ｑが、時刻ｔ１から時刻ｔ１＋τの間オンレベルとなる。そして、時刻ｔ１＋τ以降はゲート遮断指令信号がオンレベルとなる。これによって、インバータ回路１４に異常が生じ、インバータ回路１４のＩＧＢＴ１８のいずれかに流れる電流が電流閾値以上となり、自己保護信号Ｐがオンレベルとなった場合には、インバータ回路１４の保護制御が行われる。
【００３５】
図４にインバータ回路１４の保護制御のタイミングチャートの別の例を示す。図４（ａ）は、信号線３２にノイズが誘起され、時刻ｔ１からｔ２の間そのレベルがオンレベルとなったことを示す。ここで、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの時間は判定時間τよりも短いものとする。時刻ｔ１に自己保護信号Ｐがオンレベルとなることにより、メインコントロールユニット２２は、図４（ｂ）に示すように時刻ｔ１から時刻ｔ２の間、ゼロトルク指令信号ｑをオンレベルにする。これによって、モータジェネレータ１６の発生トルクは、図４（ｄ）に示すように時刻ｔ１から時刻ｔ２の間、０に収束する。
【００３６】
自己保護信号Ｐは、時刻ｔ１から判定時間τだけ経過する前にオフレベルとなる。そのため、メインコントロールユニット２２は、図４（ｃ）に示すように時刻ｔ２以降はゼロトルク指令信号ｑをオフレベルにすると共に、ゲート遮断指令信号ｇをオフレベルに維持する。これによって、時刻ｔ２以降は、操作部２４が出力する制御指令に応じた制御が行われる。したがって、モータジェネレータ１６の発生トルクｑｔは、図４（ｄ）に示されるように、時刻ｔ２以降は操作部２４が出力する制御指令に応じた値となる。
【００３７】
図４に示すように、信号線３２にノイズが誘起され、そのノイズがオンレベルである時間が判定時間τより短いときは、ゼロトルク指令信号ｑは、時刻ｔ１から時刻ｔ２の間はオンレベルとなるものの、時刻ｔ２以降はオフレベルになる。そして、時刻ｔ２以降に、ゲート遮断指令信号がオンレベルになることはない。したがって、時刻ｔ２以降に電動車両は通常の走行状態となるため、信号線３２にノイズが誘起されたことによって誤動作を生じ、電動車両の操作性に影響を及ぼすことを回避することができる。
【００３８】
次に、インバータ回路１４の保護制御の変形例について説明する。図５に変形例に係る保護制御のフローチャートを示す。図２示すフローチャートと同一の処理については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３９】
図２のフローチャートが示す保護制御では、ステップＳ１０３において、ゼロトルク指令信号をオンレベルにすることによって、モータジェネレータ１６で発生するトルクを０に収束させ、インバータ回路１４に流れる電流を０に収束させる。これに対し、変形例に係るインバータ回路１４の保護制御では、ステップＳ２０３において、メインコントロールユニット２２が、ＭＧコントロールユニット２６に出力するゼロ電流指令信号をオンレベルにする。ここで、ゼロ電流指令信号とは、操作部２４の操作に基づくトルク指令値にかかわらず、ＩＧＢＴ１８に流れる電流を０とする旨を示す信号である。図５のフローチャートに基づく保護制御では、図２のフローチャートにおいてステップＳ１０５およびステップＳ１０６においてゼロトルク指令信号をオフレベルとしているのに代えて、ステップＳ２０５およびステップＳ２０６においてゼロ電流指令信号をオフレベルとする。これによって、ゼロ電流指令信号に基づく制御状態を解除する。
【００４０】
図６に変形例に係る保護制御のタイミングチャートの例を示す。図６（ａ）は信号線３２の自己保護信号Ｐを示し、時刻ｔ１からｔ３の間、信号線３２からメインコントロールユニット２２に入力された自己保護信号Ｐがオンレベルとなることを示す。時刻ｔ１に自己保護信号Ｐのレベルがオンレベルとなることにより、メインコントロールユニット２２は、図６（ｂ）に示すように時刻ｔ１から時刻ｔ１＋τの間、ゼロ電流指令信号Ｉをオンレベルにする。時刻ｔ１から時刻ｔ１＋τの間、ゼロ電流指令信号Ｉがオンレベルとなることにより、インバータ回路１４のＩＧＢＴ１８に流れる電流Ｊは、図６（ｄ）に示すように時刻ｔ１から時刻ｔ１＋τの間０となる。ここで、ＩＧＢＴ電流は、インバータ回路１４に備えられるＩＧＢＴ１８のうち正常なもの１つについて示したものである。
【００４１】
自己保護信号Ｐは、時刻ｔ１から時刻ｔ１＋τを経過した後もオンレベルを維持する。そのため、メインコントロールユニット２２は、図６（ｃ）に示すように時刻ｔ１＋τにゲート遮断指令信号Ｇをオンレベルにする。時刻ｔ１＋τ以降にゲート遮断指令信号Ｇがオンレベルとなることにより、時刻ｔ１＋τ以降は、インバータ回路１４のスイッチング制御が停止される。そのため、図６（ｄ）に示すようにインバータ回路１４のＩＧＢＴ１８に流れる電流Ｊは０となる。
【００４２】
図６に示すように、信号線３２からメインコントロールユニット２２に出力される自己保護信号Ｐが、判定時間τより長い時間オンレベルとなったときには、ゼロ電流指令信号Ｉが、時刻ｔ１から時刻ｔ１＋τの間オンレベルとなる。その後、時刻ｔ１＋τ以降ゲート遮断指令信号Ｇがオンレベルとなる。これによって、インバータ回路１４に異常が生じ、インバータ回路１４のＩＧＢＴ１８のいずれかに流れる電流が電流閾値以上となった場合に、総てのＩＧＢＴ１８をオフにすることができ、インバータ回路１４の寿命が短くなることを回避することができる。
【００４３】
図７に変形例に係る保護制御のタイミングチャートの別の例を示す。図７（ａ）は、信号線３２にノイズが誘起され、時刻ｔ１からｔ２の間そのレベルがオンレベルとなったことを示す。時刻ｔ１に自己保護信号Ｐのレベルがオンレベルとなることにより、メインコントロールユニット２２は、図７（ｂ）に示すように時刻ｔ１から時刻ｔ２の間、ゼロ電流指令信号Ｉをオンレベルにする。これによって、インバータ回路１４のＩＧＢＴ１８に流れる電流は、図７（ｄ）に示すように時刻ｔ１から時刻ｔ２の間０となる。
【００４４】
自己保護信号Ｐは、時刻ｔ１から判定時間τだけ経過する前にオフレベルとなる。そのため、メインコントロールユニット２２は、図７（ｃ）に示すように時刻ｔ２以降はゼロ電流指令信号Ｉをオフレベルにすると共に、ゲート遮断指令信号Ｇをオフレベルに維持する。これによって、時刻ｔ２以降は、操作部２４が出力する制御指令に応じた制御が行われる。したがって、インバータ回路１４のＩＧＢＴ１８に流れる電流は、図７（ｄ）に示されるように、時刻ｔ２以降は操作部２４が出力する制御指令に応じた値となる。
【００４５】
図７に示すように、信号線３２にノイズが誘起され、そのノイズがオンレベルである時間が判定時間τより短いときは、ゼロ電流指令信号Ｉは、時刻ｔ１から時刻ｔ２の間オンレベルとなるものの、時刻ｔ２以降はオフレベルになる。そして、時刻ｔ２以降に、ゲート遮断指令信号Ｇがオンレベルになることはない。これによって、時刻ｔ２以降に電動車両は通常の走行状態となるため、信号線３２にノイズが誘起されたことによって誤動作を生じ、電動車両の操作性に影響を及ぼすことを回避することができる。
【００４６】
上記のように、インバータ回路１４の保護制御としては、ゼロトルク指令信号またはゼロ電流指令信号の少なくともいずれかを採用することができる。したがって、これらの組み合わせによる保護制御も可能である。
【００４７】
また、上記では、電流センサ３０によってインバータ回路１４のＩＧＢＴ１８に流れる電流を測定し、電流測定値に基づいてインバータ回路１４の保護制御を行う例について説明した。インバータ回路１４の異常を検出するためのセンサとしては、温度センサ、電圧センサ等を用いてもよい。
【００４８】
温度センサを用いる場合、温度センサは、各ＩＧＢＴ１８の温度を測定し、測定値をＭＧコントロールユニット２６に出力する。ＭＧコントロールユニット２６は、温度測定値のうち、所定の温度閾値以上のものがあるときは、自己保護信号をオンレベルとする。一方、総ての温度測定値が所定の温度閾値未満であるときは、ＭＧコントロールユニット２６は、自己保護信号のレベルを０とする。
【００４９】
また、電圧センサを用いる場合には、電圧センサは、ＩＧＢＴ１８の電流によって電圧降下が生じる節点間の電圧を測定する。そして、各ＩＧＢＴに対応する測定値をＭＧコントロールユニット２６に出力する。ＭＧコントロールユニット２６は、電圧測定値のうち、所定の電圧閾値以上のものがあるときは、自己保護信号をオンレベルとする。一方、総ての電圧測定値が所定の電圧閾値未満であるときは、ＭＧコントロールユニット２６は、自己保護信号のレベルを０とする。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】実施形態に係る電動車両の構成を示す図である。
【図２】インバータ回路の保護制御を示すフローチャートである。
【図３】自己保護信号が出力された場合の保護制御のタイミングチャートである。
【図４】ノイズが誘起された場合の保護制御のタイミングチャートである。
【図５】変形例に係る保護制御を示すフローチャートである。
【図６】自己保護信号が出力された場合の変形例に係る保護制御のタイミングチャートである。
【図７】ノイズが誘起された場合の変形例に係る保護制御のタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００５１】
１０ 電池、１２ 昇圧コンバータ回路、１４ インバータ回路、１６ モータジェネレータ、１８ ＩＧＢＴ、２０ ダイオード、２２ メインコントロールユニット、２４ 操作部、２６ ＭＧコントロールユニット、２８ トルク検出部、３０ 電流センサ、３２ 信号線。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電力を交流電力に変換してモータジェネレータに出力し、モータジェネレータの交流発電電力を直流電力に変換して出力するインバータ回路と、
前記インバータ回路をスイッチング制御するインバータ制御部と、
前記インバータ回路の異常を検出したときに保護信号を出力する異常検出部と、
前記インバータ制御部によるスイッチング制御を停止する制御停止部と、
を備える車両用電力供給装置であって、
前記異常検出部からの出力信号経路における信号の検出を行う検出部と、
前記検出部で検出された信号の時間長に基づいて、前記インバータ回路の保護制御を行うか否かを判定する判定部と、
を備え、
前記制御停止部は、
保護制御を行う旨の判定を前記判定部がしたときに、前記インバータ回路のスイッチング制御を停止することを特徴とする車両用電力供給装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用電力供給装置であって、
電池と前記インバータ回路との間で授受される電力を調整する昇圧コンバータ回路と、
前記昇圧コンバータ回路を制御するコンバータ制御部と、
を備え、
前記コンバータ制御部は、
前記判定部が判定のための処理を開始してから判定をするに至るまでの間、前記モータジェネレータのトルクが０に収束するよう、前記昇圧コンバータ回路を制御することを特徴とする車両用電力供給装置。
【請求項３】
請求項１に記載の車両用電力供給装置であって、
前記制御停止部とは別に設けられ、前記判定部が判定のための処理を開始してから判定をするに至るまでの間、前記インバータ回路のスイッチング制御を停止する予備制御停止部を備えることを特徴とする車両用電力供給装置。
【請求項１】
直流電力を交流電力に変換してモータジェネレータに出力し、モータジェネレータの交流発電電力を直流電力に変換して出力するインバータ回路と、
前記インバータ回路をスイッチング制御するインバータ制御部と、
前記インバータ回路の異常を検出したときに保護信号を出力する異常検出部と、
前記インバータ制御部によるスイッチング制御を停止する制御停止部と、
を備える車両用電力供給装置であって、
前記異常検出部からの出力信号経路における信号の検出を行う検出部と、
前記検出部で検出された信号の時間長に基づいて、前記インバータ回路の保護制御を行うか否かを判定する判定部と、
を備え、
前記制御停止部は、
保護制御を行う旨の判定を前記判定部がしたときに、前記インバータ回路のスイッチング制御を停止することを特徴とする車両用電力供給装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用電力供給装置であって、
電池と前記インバータ回路との間で授受される電力を調整する昇圧コンバータ回路と、
前記昇圧コンバータ回路を制御するコンバータ制御部と、
を備え、
前記コンバータ制御部は、
前記判定部が判定のための処理を開始してから判定をするに至るまでの間、前記モータジェネレータのトルクが０に収束するよう、前記昇圧コンバータ回路を制御することを特徴とする車両用電力供給装置。
【請求項３】
請求項１に記載の車両用電力供給装置であって、
前記制御停止部とは別に設けられ、前記判定部が判定のための処理を開始してから判定をするに至るまでの間、前記インバータ回路のスイッチング制御を停止する予備制御停止部を備えることを特徴とする車両用電力供給装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−２８４７３５（Ｐ２００９−２８４７３５Ａ）
【公開日】平成２１年１２月３日（２００９．１２．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１３７１２２（Ｐ２００８−１３７１２２）
【出願日】平成２０年５月２６日（２００８．５．２６）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（０００２３７５９２）富士通テン株式会社 (3,383)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月３日（２００９．１２．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月２６日（２００８．５．２６）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（０００２３７５９２）富士通テン株式会社 (3,383)
【Ｆターム（参考）】
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