(57)【要約】【課題】電源系に故障が発生した場合に駆動系や電気負荷に影響を与えず動作を継続可能にした車両用駆動電源装置を得る。【解決手段】回転電機１との間でインバータ２を介して回転電機へ電力を供給し回転電機から回生電力を受ける第１の電源装置３、第１の電源装置よりも急速な充放電が可能な第２の電源装置４、第１の電源装置３とインバータ２を接続する電源線ＳＬと第２の電源装置の間に接続されインバータを介して回転電機に駆動電力を供給するために第２の電源装置の電圧を変換する電圧変換装置５、電圧変換装置または第２の電源装置の内部異常を検出し異常信号を発生する異常検出手段７、電圧変換装置と電源線の間を接続、切り離しを行う開閉手段６，５ａ、異常検出手段からの異常信号を受けた時に開閉手段を開放させて電圧変換装置および第２の電源装置を電源線から分離する制御装置８を有す。【選択図】図１
2011101483.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両を駆動する回転電機との間でインバータを介して前記回転電機へ蓄えた電力を供給すると共に前記回転電機からの回生電力の供給を受ける第１の電源装置と、
前記第１の電源装置よりも急速な充放電が可能な電力を蓄える第２の電源装置と、
前記第１の電源装置とインバータを接続する電源線と前記第２の電源装置の間に接続され、前記インバータを介して前記回転電機に駆動電力を供給するために前記第２の電源装置の電圧を変換する電圧変換装置と、
前記電圧変換装置または前記第２の電源装置の内部異常を検出して異常信号を発生する異常検出手段と、
前記電圧変換装置と前記電源線の間を接続、切り離しを行う開閉手段と、
前記異常検出手段からの異常信号を受けた時に前記開閉手段を開放させて前記電圧変換装置および第２の電源装置を前記電源線から分離する制御装置と、
を備えたことを特徴とする車両用駆動電源装置。
【請求項２】
前記異常検出手段が、前記電圧変換装置の内部故障による入出力間の短絡、出力過電圧、出力過電流、過熱、及び前記第２の電源装置の正極又は負極の開放故障、正極と負極間の短絡故障、正極の地絡故障のうちの少なくとも１つを検出し、前記制御装置が、前記開閉手段を構成する前記電圧変換装置と電源線の間に挿入された切替スイッチを開放することを特徴とする請求項１に記載の車両用駆動電源装置。
【請求項３】
前記異常検出手段が、前記第２の電源装置の正極又は負極の開放故障、短絡故障、地絡故障のうちの少なくとも１つを検出し、前記制御装置が、前記開閉手段を構成する前記電圧変換装置と電源線の間を接続、切離しを行う前記電圧変換装置の内の半導体スイッチを開放することを特徴とする請求項１に記載の車両用駆動電源装置。
【請求項４】
前記第１の電源装置がリチウムイオン電池からなり、前記第２の電源装置がキャパシタからなり、前記回転電機が永久磁石式交流同期モータからなることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の車両用駆動電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両用駆動電源装置に関し、とくに永久磁石式交流同期モータを代表とする回転電機を駆動するための車両用駆動電源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載され、二次電池と、二次電池よりも急速な充放電が可能な蓄電池を併用して、永久磁石式交流同期モータを代表とする回転電機を駆動する車両用駆動電源装置についての提案が、従来から数多くなされている。例えば、下記特許文献１では、バッテリと蓄電用の大容量コンデンサを並列に接続し、大容量コンデンサに蓄積されている電気エネルギーを、昇圧回路を介して効果的に取り出して使用することで、電気自動車の航続距離の延長を可能とする方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−２７６６１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１では、バッテリと大容量コンデンサを併用することで航続可能距離の延長を図る方法を提案しているが、昇圧回路や大容量コンデンサといった構成要素に故障が発生した場合への提案は示されていない。たとえば、昇圧回路の入出力端の短絡故障が発生すると、昇圧回路を介して大容量コンデンサに許容を上回る電圧が印加されることになり、大容量コンデンサの機能低下あるいは破壊を招く恐れがある。また、バッテリから昇圧回路を介して大容量コンデンサへ不要に電力が流れ込むために、駆動系や電気負荷の機能低下ないし不作動を引き起こす可能性があり、ひいては航続可能距離が正常状態よりも短くなってしまう可能性もある。
【０００５】
また、たとえば大容量コンデンサに短絡故障が発生した場合では、大容量コンデンサを介して車両の電源系がショートすることとなり、車両の駆動系や電気負荷に、機能低下や不作動といった大きな影響を及ぼす恐れがある。
【０００６】
この発明は係る問題点を解決し、電源系(昇圧回路(電圧変換装置)、大容量コンデンサ等)を構成する要素に故障が発生した場合に、それを検出し適切に対処することで、電源系の構成要素の故障発生に影響されることなく、車両の駆動系(回転電機、インバータ等)ないし電気負荷の動作を継続することのできる車両用駆動電源装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、車両を駆動する回転電機との間でインバータを介して前記回転電機へ蓄えた電力を供給すると共に前記回転電機からの回生電力の供給を受ける第１の電源装置と、前記第１の電源装置よりも急速な充放電が可能な電力を蓄える第２の電源装置と、前記第１の電源装置とインバータを接続する電源線と前記第２の電源装置の間に接続され、前記インバータを介して前記回転電機に駆動電力を供給するために前記第２の電源装置の電圧を変換する電圧変換装置と、前記電圧変換装置または前記第２の電源装置の内部異常を検出して異常信号を発生する異常検出手段と、前記電圧変換装置と前記電源線の間を接続、切り離しを行う開閉手段と、前記異常検出手段からの異常信号を受けた時に前記開閉手段を開放させて前記電圧変換装置および第２の電源装置を前記電源線から分離する制御装置とを備えたことを特徴とする車両用駆動電源装置にある。
【発明の効果】
【０００８】
この発明では電源系に故障が発生した場合に駆動系や電気負荷に影響を与えず動作を継続可能にした車両用駆動電源装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態１による車両用駆動電源装置の構成を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態１における入出力短絡検出装置の処理手順の概略を示すフローチャートである。
【図３】図２の故障検出処理の処理手順の概略を示すフローチャートである。
【図４】図２のスイッチ制御処理の処理手順の概略を示すフローチャートである。
【図５】この発明の実施の形態２による車両用駆動電源装置の構成を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態２における出力過電圧検出装置の処理手順の概略を示すフローチャートである。
【図７】図６の故障検出処理の処理手順の概略を示すフローチャートである。
【図８】図６のスイッチ制御処理の処理手順の概略を示すフローチャートである。
【図９】この発明の実施の形態３による車両用駆動電源装置の構成を示す図である。
【図１０】この発明の実施の形態３における出力過電流検出装置の処理手順の概略を示すフローチャートである。
【図１１】図１０の故障検出処理の処理手順の概略を示すフローチャートである。
【図１２】図１０のスイッチ制御処理の処理手順の概略を示すフローチャートである。
【図１３】この発明の実施の形態４による車両用駆動電源装置の構成を示す図である。
【図１４】この発明の実施の形態４における過熱検出装置の処理手順の概略を示すフローチャートである。
【図１５】図１４の故障検出処理の処理手順の概略を示すフローチャートである。
【図１６】図１４のスイッチ制御処理の処理手順の概略を示すフローチャートである。
【図１７】この発明の実施の形態５による車両用駆動電源装置の構成を示す図である。
【図１８】この発明の実施の形態５における開放故障検出装置の処理手順の概略を示すフローチャートである。
【図１９】図１８の故障検出処理の処理手順の概略を示すフローチャートである。
【図２０】図１８のスイッチ制御処理の処理手順の概略を示すフローチャートである。
【図２１】この発明の実施の形態６による車両用駆動電源装置の構成を示す図である。
【図２２】この発明の実施の形態６における開放故障検出装置の処理手順の概略を示すフローチャートである。
【図２３】図２２の故障検出処理の処理手順の概略を示すフローチャートである。
【図２４】図２２のスイッチ制御処理の処理手順の概略を示すフローチャートである。
【図２５】この発明の実施の形態７による車両用駆動電源装置の構成を示す図である。
【図２６】この発明の実施の形態７における短絡故障検出装置の処理手順の概略を示すフローチャートである。
【図２７】図２６の故障検出処理の処理手順の概略を示すフローチャートである。
【図２８】図２６のスイッチ制御処理の処理手順の概略を示すフローチャートである。
【図２９】この発明の実施の形態８による車両用駆動電源装置の構成を示す図である。
【図３０】この発明の実施の形態８における短絡故障検出装置の処理手順の概略を示すフローチャートである。
【図３１】図３０の故障検出処理の処理手順の概略を示すフローチャートである。
【図３２】図３０のスイッチ制御処理の処理手順の概略を示すフローチャートである。
【図３３】この発明の実施の形態９による車両用駆動電源装置の構成を示す図である。
【図３４】この発明の実施の形態９における地絡故障検出装置の処理手順の概略を示すフローチャートである。
【図３５】図３４の故障検出処理の処理手順の概略を示すフローチャートである。
【図３６】図３４のスイッチ制御処理の処理手順の概略を示すフローチャートである。
【図３７】この発明の実施の形態１０による車両用駆動電源装置の構成を示す図である。
【図３８】この発明の実施の形態１０における地絡故障検出装置の処理手順の概略を示すフローチャートである。
【図３９】図３８の故障検出処理の処理手順の概略を示すフローチャートである。
【図４０】図３８のスイッチ制御処理の処理手順の概略を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、この発明による車両用駆動電源装置を各実施の形態に従って図面を用いて説明する。なお、各実施の形態において、同一もしくは相当部分は同一符号で示し、重複する説明は省略する。
【００１１】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による車両用駆動電源装置の構成を示す図である。１は車両の駆動力を発生する回転電機である例えば永久磁石式交流同期モータ(以下モータと略す)、２はモータ１への供給電力を変換する電力変換器である例えばインバータ、３は蓄積電力をインバータ２を介してモータ１へ供給しかつモータ１の回生電力を蓄える第１の電源装置である例えばリチウムイオン電池である。
【００１２】
４はリチウムイオン電池３よりも急速な充放電が可能な第２の電源装置である例えばキャパシタ、５はインバータ２を介してモータ１に駆動電力を供給するためにキャパシタ４の電圧を変換する電圧変換装置、６は電圧変換装置５とキャパシタ４をリチウムイオン電池３とインバータ２を接続する電源線ＳＬに接続、分離する開閉手段である例えば切替スイッチ、７は電圧変換装置５の入出力の電流を例えば電流検出器Ａによりそれぞれ検知して短絡故障を検出する異常検出手段である例えば入出力短絡検出装置、８は入出力短絡検出装置７からの検出に基づく異常信号に従って切替スイッチ６を開閉制御する制御装置をそれぞれ示す。
【００１３】
電圧変換装置５は例えば、切替スイッチ６とグランド間に、切替スイッチ６側から開閉手段である半導体スイッチ５ａ、鉄心入りのインダクタ５ｃ、キャパシタ４が直列に接続され、さらに半導体スイッチ５ａと鉄心入りのインダクタ５ｃとの接続点とキャパシタ４のグランド側の間に半導体スイッチ５ｂが接続されてなる昇圧／降圧回路である。昇圧／降圧の動作説明については、例えば図示しない別の制御装置又は制御装置８により半導体スイッチ５ａ、５ｂをオンオフ制御、スイッチング制御して行われるが、この発明に直接関係しないため、ここでは詳細な説明は省略する。
【００１４】
なお、説明する実施の形態においては、第１の電源装置としてリチウムイオン電池３、第２の電源装置としてキャパシタ４を使用することを仮定しているが、これらに限定されず、第１および第２の電源装置は他手段により構成しても構わない。また、電圧変換装置５とキャパシタ４を含む構成であれば、リチウムイオン電池３は他の種類の電源であってもよい。また、リチウムイオン電池３とインバータ２の間に、電圧を変換する電圧変換装置(図示省略)をさらに含んでもよい。また、説明する実施の形態においては、切替スイッチ６としてリレーを使用することを仮定するがこれに限定されず、他の構成の切替スイッチとしても構わない。
【００１５】
次に動作について説明する。図２はこの実施の形態における入出力短絡検出装置７の処理手順の概略を示すフローチャートである。故障検出処理(Ｓ１)で電圧変換装置５の故障(入出力間短絡)を検出し、その結果に基づきスイッチ制御処理(Ｓ２)で制御装置８への切替スイッチ制御指示を決定する。
【００１６】
図３は図２の故障検出処理(Ｓ１)の処理手順の概略を示すフローチャートである。この実施の形態においては、電圧変換装置５の入出力の短絡故障を検出する場合を示す。電圧変換装置５の入出力端で電流検出器Ａにより取得した入力電流Ｉｉｎと出力電流Ｉｏｕｔを比較し(Ｓ１ａ)、一致した場合、電圧変換装置５の入出力間短絡故障が発生しているとして、故障検出状態に設定する(Ｓ１ｂ)。電圧変換装置５の入力電流Ｉｉｎと出力電流Ｉｏｕｔが一致しない場合は、電圧変換装置５は正常に動作しているとして、故障未検出状態に設定する(Ｓ１ｃ)。なお、この実施の形態においては、電圧変換装置５の入出力短絡故障を電圧変換装置５の入力電流と出力電流から検出することとしているが、使用する手段はこれに限定せず、他の手段としても構わない。
【００１７】
故障検出処理の後にスイッチ制御処理へと進む。図４は図２のスイッチ制御処理(Ｓ２)の処理手順の概略を示すフローチャートである。故障検出処理(Ｓ１＝Ｓ２ａ)にて故障検出状態と判定された場合、切替スイッチ６の開放指示となる異常信号を制御装置８に対して出力する(Ｓ２ｂ)。これにより制御装置８は切替スイッチ６を開放する。故障検出処理(Ｓ１＝Ｓ２ａ)で故障未検出状態と判定された場合は、切替スイッチ６の閉成指示(この場合閉成保持)となる信号を制御装置８に対して出力する(もしくは現状維持のため特に信号を出力しない：以下同様)(Ｓ２ｃ)。
【００１８】
以上のようにすることで、入出力短絡検出装置７が電圧変換装置５の入出力短絡故障を検出した場合に、入出力短絡検出装置７から制御装置８に対して、切替スイッチ６を開放状態として電圧変換装置５とキャパシタ４をリチウムイオン電池３が接続された電源線ＳＬから切り離すよう指示することから、電圧変換装置５を介してキャパシタ４に許容値を上回る電力が印加されることを防止でき、キャパシタ４の機能低下ないし破壊を未然に防ぐことができる。また、リチウムイオン電池３から電圧変換装置５を介してキャパシタ４へ電力の流れ込みが起き、リチウムイオン電池３の電力を不要に消費してしまい、モータ１、インバータ２を含む駆動系や電気負荷が機能低下あるいは不作動となる事態を防ぐことができ、また航続可能距離の短縮を抑制できる。
【００１９】
実施の形態２．
図５はこの発明の実施の形態２による車両用駆動電源装置の構成を示す図である。この実施の形態では異常検出手段として、電圧変換装置５の入出力の電圧を例えば電圧検出器Ｖによりそれぞれ検知して出力過電圧を検出する出力過電圧検出装置１７を設けた。
【００２０】
次に動作について説明する。図６はこの実施の形態における出力過電圧検出装置１７の処理手順の概略を示すフローチャートである。故障検出処理(Ｓ１)で電圧変換装置５の故障(出力過電圧)を検出し、その結果に基づきスイッチ制御処理(Ｓ２)で制御装置８への切替スイッチ制御指示を決定する。
【００２１】
図７は図６の故障検出処理(Ｓ１)の処理手順の概略を示すフローチャートである。この実施の形態においては、電圧変換装置５の出力過電圧を検出する場合を示す。電圧変換装置５の入出力端で電圧検出器Ｖにより取得した出力電圧Ｖ１およびＶ２と所定の閾値Ｖｔｈを比較し(Ｓ１ａ)、出力電圧Ｖ１およびＶ２の少なくとも一方が閾値Ｖｔｈより大きい場合、電圧変換装置５の出力が過電圧として、故障検出状態に設定する(Ｓ１ｂ)。電圧変換装置５の出力電圧Ｖ１およびＶ２が共に閾値Ｖｔｈ以下の場合は、電圧変換装置５は正常に動作しているとして、故障未検出状態に設定する(Ｓ１ｃ)。なお、この実施の形態においては、電圧変換装置５の出力電圧と所定の閾値から出力過電圧を検出することとしているが、使用する手段はこれに限定せず、他の手段としても構わない。
【００２２】
故障検出処理の後にスイッチ制御処理へと進む。図８は図６のスイッチ制御処理(Ｓ２)の処理手順の概略を示すフローチャートである。故障検出処理(Ｓ１＝Ｓ２ａ)にて故障検出状態と判定された場合、切替スイッチ６の開放指示となる異常信号を制御装置８に対して出力する(Ｓ２ｂ)。これにより制御装置８は切替スイッチ６を開放する。故障検出処理(Ｓ１＝Ｓ２ａ)で故障未検出状態と判定された場合は、切替スイッチ６の閉成指示(この場合閉成保持)となる信号を制御装置８に対して出力する(もしくは現状維持のため特に信号を出力しない)(Ｓ２ｃ)。
【００２３】
以上のようにすることで、出力過電圧検出装置１７で電圧変換装置５の出力過電圧を検出した場合に、出力過電圧検出装置１７から制御装置８に対して、切替スイッチ６を開放状態として電圧変換装置５とキャパシタ４を電源線ＳＬから切り離すよう指示することから、駆動系やリチウムイオン電池３およびキャパシタ４が過負荷となることを防止でき、かつ過負荷となることによる機能低下や不作動ないし破壊を防ぎ、また航続可能距離の短縮を抑制できる。
【００２４】
実施の形態３．
図９はこの発明の実施の形態３による車両用駆動電源装置の構成を示す図である。この実施の形態では異常検出手段として、電圧変換装置５の入出力の電流を例えば電流検出器Ａによりそれぞれ検知して出力過電流を検出する出力過電流検出装置２７を設けた。
【００２５】
次に動作について説明する。図１０はこの実施の形態における出力過電流検出装置２７の処理手順の概略を示すフローチャートである。故障検出処理(Ｓ１)で電圧変換装置５の故障(出力過電流)を検出し、その結果に基づきスイッチ制御処理(Ｓ２)で制御装置８への切替スイッチ制御指示を決定する。
【００２６】
図１１は図１０の故障検出処理(Ｓ１)の処理手順の概略を示すフローチャートである。この実施の形態においては、電圧変換装置５の出力過電流を検出する場合を示す。電圧変換装置５の入出力端で電流検出器Ａにより取得した出力電流Ｉ１およびＩ２と所定の閾値Ｉｔｈを比較し(Ｓ１ａ)、出力電流Ｉ１およびＩ２の少なくとも一方が閾値Ｉｔｈより大きい場合、電圧変換装置５の出力が過電流として、故障検出状態に設定する(Ｓ１ｂ)。電圧変換装置５の出力電流Ｉ１およびＩ２が共に閾値Ｉｔｈ以下の場合は、電圧変換装置５は正常に動作しているとして、故障未検出状態に設定する(Ｓ１ｃ)。なお、この実施の形態においては、電圧変換装置５の出力電流と所定の閾値から出力過電流を検出することとしているが、使用する手段はこれに限定せず、他の手段としても構わない。
【００２７】
故障検出処理の後にスイッチ制御処理へと進む。図１２は図１０のスイッチ制御処理(Ｓ２)の処理手順の概略を示すフローチャートである。故障検出処理(Ｓ１＝Ｓ２ａ)にて故障検出状態と判定された場合、切替スイッチ６の開放指示となる異常信号を制御装置８に対して出力する(Ｓ２ｂ)。これにより制御装置８は切替スイッチ６を開放する。故障検出処理(Ｓ１＝Ｓ２ａ)で故障未検出状態と判定された場合は、切替スイッチ６の閉成指示(この場合閉成保持)となる信号を制御装置８に対して出力する(もしくは現状維持のため特に信号を出力しない)(Ｓ２ｃ)。
【００２８】
以上のようにすることで、出力過電流検出装置２７で電圧変換装置５の出力過電流を検出した場合に、出力過電流検出装置２７から制御装置８に対して、切替スイッチ６を開放状態として電圧変換装置５とキャパシタ４を電源線ＳＬから切り離すよう指示することから、駆動系やリチウムイオン電池３およびキャパシタ４が過負荷となることを防止でき、かつ過負荷となることによる機能低下や不作動ないし破壊を防ぎ、また航続可能距離の短縮を抑制できる。
【００２９】
実施の形態４．
図１３はこの発明の実施の形態４による車両用駆動電源装置の構成を示す図である。この実施の形態では異常検出手段として、電圧変換装置５での温度を例えば１つまたは複数の温度センサｔによりそれぞれ検知して過熱を検出する過熱検出装置３７を設けた。
【００３０】
次に動作について説明する。図１４は、この実施の形態における過熱検出装置３７の処理手順の概略を示すフローチャートである。故障検出処理(Ｓ１)で電圧変換装置５の故障(過熱)を検出し、その結果に基づきスイッチ制御処理(Ｓ２)で制御装置８への切替スイッチ制御指示を決定する。
【００３１】
図１５は図１４の故障検出処理(Ｓ１)の処理手順の概略を示すフローチャートである。この実施の形態においては、電圧変換装置５の過熱を検出する場合を示す。電圧変換装置５の温度センサｔにより取得した計測温度Ｔと所定の閾値Ｔｔｈを比較し(Ｓ１ａ)、計測温度Ｔが閾値Ｔｔｈより大きい場合、電圧変換装置５が過熱状態として、故障検出状態に設定する(Ｓ１ｂ)。電圧変換装置５の計測温度Ｔが閾値Ｔｔｈ以下の場合は、電圧変換装置５は正常に動作しているとして、故障未検出状態に設定する(Ｓ１ｃ)。なお、この実施の形態においては、電圧変換装置５の計測温度と所定の閾値から過熱状態を検出することとしているが、使用する手段はこれに限定せず、他の手段としても構わない。
【００３２】
故障検出処理の後にスイッチ制御処理へと進む。図１６は図１４のスイッチ制御処理(Ｓ２)の処理手順の概略を示すフローチャートである。故障検出処理(Ｓ１＝Ｓ２ａ)にて故障検出状態と判定された場合、切替スイッチ６の開放指示となる異常信号を制御装置８に対して出力する(Ｓ２ｂ)。これにより制御装置８は切替スイッチ６を開放する。故障検出処理(Ｓ１＝Ｓ２ａ)で故障未検出状態と判定された場合は、切替スイッチ６の閉成指示(この場合閉成保持)となる信号を制御装置８に対して出力する(もしくは現状維持のため特に信号を出力しない)(Ｓ２ｃ)。
【００３３】
以上のようにすることで、過熱検出装置３７で電圧変換装置５の過熱を検出した場合に、過熱検出装置３７から制御装置８に対して、切替スイッチ６を開放状態として電圧変換装置５とキャパシタ４を電源線ＳＬから切り離すよう指示することから、過熱による電圧変換装置５の故障と、それによるリチウムイオン電池３からキャパシタ４への不要な電力の流れ込みを防ぎ、動力性能の低下や航続可能距離の短縮を抑制し、また電気負荷の機能低下や不作動を防止できる。
【００３４】
実施の形態５．
図１７はこの発明の実施の形態５による車両用駆動電源装置の構成を示す図である。この実施の形態では異常検出手段として、キャパシタ４の正極および負極の電圧を例えば電圧検出器Ｖによりそれぞれ検出して開放故障を検出する開放故障検出装置４７を設けた。
【００３５】
次に動作について説明する。図１８はこの実施の形態における開放故障検出装置４７の処理手順の概略を示すフローチャートである。故障検出処理(Ｓ１)でキャパシタ４の故障(正極および負極の開放故障)を検出し、その結果に基づきスイッチ制御処理(Ｓ２)で制御装置８への切替スイッチ制御指示を決定する。
【００３６】
図１９は図１８の故障検出処理(Ｓ１)の処理手順の概略を示すフローチャートである。この実施の形態においては、キャパシタ４の正極および負極の開放故障を検出する場合を示す。キャパシタ４の正極側電圧Ｖｐおよび負極側電圧Ｖｍを所定の閾値Ｖｔｈと比較し(Ｓ１ａ)、正極側電圧Ｖｐおよび負極側電圧Ｖｍの少なくとも一方が閾値Ｖｔｈ未満の場合、キャパシタ４の正極または負極に開放故障が発生しているとして、故障検出状態に設定する(Ｓ１ｂ)。正極側電圧Ｖｐと負極側電圧Ｖｍがともに閾値Ｖｔｈ以上の場合は、キャパシタ４は正常に動作しているとして、故障未検出状態に設定する(Ｓ１ｃ)。なお、この実施の形態においては、キャパシタ４の正極側電圧および負極側電圧と所定の閾値から開放故障を検出することとしているが、使用する手段はこれに限定せず、他の手段としても構わない。
【００３７】
故障検出処理の後にスイッチ制御処理へと進む。図２０は図１８のスイッチ制御処理(Ｓ２)の処理手順の概略を示すフローチャートである。故障検出処理(Ｓ１＝Ｓ２ａ)にて故障検出状態と判定された場合、切替スイッチ６の開放指示となる異常信号を制御装置８に対して出力する(Ｓ２ｂ)。これにより制御装置８は切替スイッチ６を開放する。故障検出処理(Ｓ１＝Ｓ２ａ)で故障未検出状態と判定された場合は、切替スイッチ６の閉成指示(この場合閉成保持)となる信号を制御装置８に対して出力する(もしくは現状維持のため特に信号を出力しない)(Ｓ２ｃ)。
【００３８】
以上のようにすることで、開放故障検出装置４７がキャパシタ４の正極あるいは負極の開放故障を検出した場合に、開放故障検出装置４７から制御装置８に対して、切替スイッチ６を開放状態として電圧変換装置５とキャパシタ４を電源線ＳＬから切り離すよう指示することから、キャパシタ４が充放電できない状況でのリチウムイオン電池３からの電力の流れ込みを防止し、リチウムイオン電池３の電力を不要に消費することと、それによる航続可能距離の短縮を防止できる。また、リチウムイオン電池３の不要な電力消費による、車両の電気負荷の性能低下ないし不作動を防止できる。
【００３９】
実施の形態６．
図２１はこの発明の実施の形態６による車両用駆動電源装置の構成を示す図である。この実施の形態では異常検出手段として、実施の形態５と同様にキャパシタ４の正極および負極の電圧を例えば電圧検出器Ｖによりそれぞれ検出して開放故障を検出する開放故障検出装置４７を設けた。しかしながら切替スイッチ６が設けられておらず、電圧変換装置５の半導体スイッチ５ａが電源線ＳＬに接続されている。また制御装置８が半導体スイッチ５ａの開閉制御を行う。
【００４０】
次に動作について説明する。図２２はこの実施の形態における開放故障検出装置４７の処理手順の概略を示すフローチャート、図２３，図２４はそれぞれ図２２の故障検出処理(Ｓ１)、スイッチ制御処理(Ｓ２)の処理手順の概略を示すフローチャートである。動作については、制御装置８が切替スイッチ６の代わりに電圧変換装置５の半導体スイッチ５ａの開閉制御を行う以外は基本的に実施の形態５と同じである。
【００４１】
以上のようにすることで、実施の形態５に加えてさらに、電圧変換装置５に含まれる半導体スイッチ５ａを使い電圧変換装置５とキャパシタ４の電源線ＳＬからの分離を行うため、切替スイッチ６やリレー等の対策用の構成を追加する必要がなく、コスト削減、省スペース化を図ることができる。
【００４２】
実施の形態７．
図２５はこの発明の実施の形態７による車両用駆動電源装置の構成を示す図である。この実施の形態では異常検出手段として、キャパシタ４の正極および負極の電圧を例えば電圧検出器Ｖによりそれぞれ検出して短絡故障を検出する短絡故障検出装置５７を設けた。
【００４３】
次に動作について説明する。図２６はこの実施の形態における短絡故障検出装置５７の処理手順の概略を示すフローチャートである。故障検出処理(Ｓ１)でキャパシタ４の故障(正極と負極間の短絡故障)を検出し、その結果に基づきスイッチ制御処理(Ｓ２)で制御装置８への切替スイッチ制御指示を決定する。
【００４４】
図２７は図２６の故障検出処理(Ｓ１)の処理手順の概略を示すフローチャートである。この実施の形態においては、キャパシタ４の短絡故障を検出する場合を示す。キャパシタ４の正極側電圧Ｖｐと負極側電圧Ｖｍを比較し(Ｓ１ａ)、一致した場合、キャパシタ４に短絡故障が発生しているとして、故障検出状態に設定する(Ｓ１ｂ)。正極側電圧Ｖｐと負極側電圧Ｖｍが一致しない場合は、キャパシタは正常に動作しているとして、故障未検出状態に設定する(Ｓ１ｃ)。なお、この実施の形態においては、キャパシタ４の正極側電圧と負極側電圧から短絡故障を検出することとしているが、使用する手段はこれに限定せず、他の手段としても構わない。
【００４５】
故障検出処理の後にスイッチ制御処理へと進む。図２８は図２６のスイッチ制御処理(Ｓ２)の処理手順の概略を示すフローチャートである。故障検出処理(Ｓ１＝Ｓ２ａ)にて故障検出状態と判定された場合、切替スイッチ６の開放指示となる異常信号を制御装置８に対して出力する(Ｓ２ｂ)。これにより制御装置８は切替スイッチ６を開放する。故障検出処理(Ｓ１＝Ｓ２ａ)で故障未検出状態と判定された場合は、切替スイッチ６の閉成指示(この場合閉成保持)となる信号を制御装置８に対して出力する(もしくは現状維持のため特に信号を出力しない)(Ｓ２ｃ)。
【００４６】
以上のようにすることで、短絡故障検出装置５７がキャパシタ４の短絡故障を検出した場合に、短絡故障検出装置５７から制御装置８に対して、切替スイッチ６を開放状態として電圧変換装置５とキャパシタ４を電源線ＳＬから切り離すよう指示することから、車両の電源系であるリチウムイオン電池３、電圧変換装置５、キャパシタ４がショートすることを防ぐことができ、車両の駆動系であるモータ１、インバータ２や、電気負荷に、機能低下や不作動といった影響を及ぼす事態を防止することができる。
【００４７】
実施の形態８．
図２５はこの発明の実施の形態８による車両用駆動電源装置の構成を示す図である。この実施の形態では異常検出手段として、実施の形態７と同様にキャパシタ４の正極および負極の電圧を例えば電圧検出器Ｖによりそれぞれ検出して短絡故障を検出する短絡故障検出装置５７を設けた。しかしながら切替スイッチ６が設けられておらず、電圧変換装置５の半導体スイッチ５ａが電源線ＳＬに接続されている。また制御装置８が半導体スイッチ５ａの開閉制御を行う。
【００４８】
次に動作について説明する。図３０はこの実施の形態における短絡故障検出装置５７の処理手順の概略を示すフローチャート、図３１，図３２はそれぞれ図３０の故障検出処理(Ｓ１)、スイッチ制御処理(Ｓ２)の処理手順の概略を示すフローチャートである。動作については、制御装置８が切替スイッチ６の代わりに電圧変換装置５の半導体スイッチ５ａの開閉制御を行う以外は基本的に実施の形態７と同じである。
【００４９】
以上のようにすることで、実施の形態７に加えてさらに、電圧変換装置５に含まれる半導体スイッチ５ａを使い電圧変換装置５とキャパシタ４の電源線ＳＬからの分離を行うため、切替スイッチ６やリレー等の対策用の構成を追加する必要がなく、コスト削減、省スペース化を図ることができる。
【００５０】
実施の形態９．
図２５はこの発明の実施の形態７による車両用駆動電源装置の構成を示す図である。この実施の形態では異常検出手段として、キャパシタ４の正極の電圧を例えば電圧検出器Ｖにより検出して正極の地絡故障を検出する地絡故障検出装置６７を設けた。
【００５１】
次に動作について説明する。図３４はこの実施の形態における地絡故障検出装置６７の処理手順の概略を示すフローチャートである。故障検出処理(Ｓ１)でキャパシタ４の故障(正極の地絡故障)を検出し、その結果に基づきスイッチ制御処理(Ｓ２)で制御装置８への切替スイッチ制御指示を決定する。
【００５２】
図３５は図３４の故障検出処理(Ｓ１)の処理手順の概略を示すフローチャートである。この実施の形態においては、キャパシタ４の正極の地絡故障を検出する場合を示す。キャパシタ４の正極側電圧Ｖｐ(Ｓ１ａ)が０Ｖの場合、キャパシタ４に地絡故障が発生しているとして、故障検出状態に設定する(Ｓ１ｂ)。正極側電圧Ｖｐが０Ｖではない場合は、キャパシタ４は正常に動作しているとして、故障未検出状態に設定する(Ｓ１ｃ)。なお、この実施の形態においては、キャパシタ４の正極側電圧から地絡故障を検出することとしているが、使用する手段はこれに限定せず、他の手段としても構わない。
【００５３】
故障検出処理の後にスイッチ制御処理へと進む。図３６は図３４のスイッチ制御処理(Ｓ２)の処理手順の概略を示すフローチャートである。故障検出処理(Ｓ１＝Ｓ２ａ)にて故障検出状態と判定された場合、切替スイッチ６の開放指示となる異常信号を制御装置８に対して出力する(Ｓ２ｂ)。これにより制御装置８は切替スイッチ６を開放する。故障検出処理(Ｓ１＝Ｓ２ａ)で故障未検出状態と判定された場合は、切替スイッチ６の閉成指示(この場合閉成保持)となる信号を制御装置８に対して出力する(もしくは現状維持のため特に信号を出力しない)(Ｓ２ｃ)
【００５４】
以上のようにすることで、地絡故障検出装置６７がキャパシタ４の正極の地絡故障を検出した場合に、地絡故障検出装置６７から制御装置８に対して、切替スイッチ６を開放状態として電圧変換装置５とキャパシタ４を電源線ＳＬから分離するよう指示することから、車両の電源系であるリチウムイオン電池３、電圧変換装置５、キャパシタ４がショートすることを防ぐことができ、車両の駆動系であるモータ１、インバータ２や、電気負荷に、機能低下や不作動といった影響を及ぼす事態を防止することができる。
【００５５】
実施の形態１０．
図３７はこの発明の実施の形態１０による車両用駆動電源装置の構成を示す図である。この実施の形態では異常検出手段として、実施の形態９と同様にキャパシタ４の正極の電圧を例えば電圧検出器Ｖにより検出して正極の地絡故障を検出する地絡故障検出装置６７を設けた。しかしながら切替スイッチ６が設けられておらず、電圧変換装置５の半導体スイッチ５ａが電源線ＳＬに接続されている。また制御装置８が半導体スイッチ５ａの開閉制御を行う。
【００５６】
次に動作について説明する。図３８はこの実施の形態における地絡故障検出装置６７の処理手順の概略を示すフローチャート、図３９，図４０はそれぞれ図３８の故障検出処理(Ｓ１)、スイッチ制御処理(Ｓ２)の処理手順の概略を示すフローチャートである。動作については、制御装置８が切替スイッチ６の代わりに電圧変換装置５の半導体スイッチ５ａの開閉制御を行う以外は基本的に実施の形態９と同じである。
【００５７】
以上のようにすることで、実施の形態９に加えてさらに、電圧変換装置５に含まれる半導体スイッチ５ａを使い電圧変換装置５とキャパシタ４の電源線ＳＬからの分離を行うため、切替スイッチ６やリレー等の対策用の構成を追加する必要がなく、コスト削減、省スペース化を図ることができる。
【００５８】
なおこの発明は上記各実施の形態に限定されるものはなく、これらの可能な組み合わせを全て含むことは云うまでもない。
【００５９】
例えば、実施の形態１の入出力短絡検出装置７、実施の形態２の出力過電圧検出装置１７、実施の形態３の出力過電流検出装置２７、実施の形態４の過熱検出装置３７、実施の形態５の開放故障検出装置４７、実施の形態７の短絡故障検出装置５７および実施の形態９の地絡故障検出装置６７を設け、それぞれの異常信号を１つの制御装置８で受けていずれかの異常検出時に切替スイッチ６を開放するようにしてもよい。また、実施の形態６の開放故障検出装置４７、実施の形態８の短絡故障検出装置５７および実施の形態１０の地絡故障検出装置６７を設け、それぞれの異常信号を１つの制御装置８で受けていずれかの異常検出時に電圧変換装置５内の半導体スイッチを開放するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００６０】
１  モータ(回転電機)、２  インバータ、３  リチウムイオン電池(第１の電源装置)、４  キャパシタ(第２の電源装置)、５  電圧変換装置、５ａ，５ｂ  半導体スイッチ、５ｃ  インダクタ、６  切替スイッチ(開閉手段)、７  入出力短絡検出装置(異常検出手段)、８  制御装置、１７  出力過電圧検出装置(異常検出手段)、２７  出力過電流検出装置(異常検出手段)、３７  過熱検出装置(異常検出手段)、４７  開放故障検出装置(異常検出手段)、５７  短絡故障検出装置(異常検出手段)、６７  地絡故障検出装置(異常検出手段)、Ａ  電流検出器、ＳＬ  電源線、ｔ  温度センサ、Ｖ  電圧検出器。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2011101483.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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