(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電機によって、充電される高電圧蓄電手段と、
この高電圧蓄電手段と電力変換器を介して電気的に接続され、高電圧蓄電手段から電力変換器を介して充電され、低電圧系の負荷に電力を供給する低電圧蓄電手段と、
電力変換器の短絡故障を検出する短絡故障検出手段と、
この短絡故障検出手段により電力変換器の短絡故障が検出された時に、前記発電機の発電を停止する発電機制御手段と、
を有し、
前記短絡故障の検出時において、発電機の発電を停止するとともに、低電圧系負荷に低電圧蓄電手段が接続されていることにより、前記低電圧系の負荷に対し供給される高電圧が印加されるのを防止することを特徴とする車両の電力供給装置。
【請求項２】
発電機によって、充電される高電圧蓄電手段と、
この高電圧蓄電手段と電力変換器を介して電気的に接続され、高電圧蓄電手段から電力変換器を介して充電され、低電圧系の負荷に電力を供給する低電圧蓄電手段と、
電力変換器の短絡故障を検出する短絡故障検出手段と、
この短絡故障検出手段により電力変換器の短絡故障が検出された時に、前記発電機の発電量を低減する発電機制御手段と、
を有し、
前記短絡故障の検出時において、発電機の発電量を低減するとともに、低電圧系負荷に低電圧蓄電手段が接続されていることにより、前記低電圧系の負荷に対し供給される高電圧が印加されるのを防止することを特徴とする車両の電力供給装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発電機によって充電される高圧バッテリと、高圧バッテリから電圧変換器を介し供給される電力によって充電される低圧バッテリを有する車両の電力供給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、所定の条件で車両が停止した際にはエンジンを停止し、車両の発進に際しエンジンを再始動することにより、燃費の向上及び排ガスの低減を図ることが提案され、実用化されている。
【０００３】
このようなエンジン自動停止再始動を行う車両においては、エンジン再始動および必要な発電を行うために、モータジェネレータを有している。そして、車両の発進の際には、モータジェネレータをモータとして利用してエンジンを再始動するとともに、このモータジェネレータの出力によって車両を走行させる。このため、モータジェネレータの駆動には大電力を有し、このために電圧３６Ｖ程度の高圧バッテリを利用する。一方、車載の各種補機を駆動するためには、電圧１２Ｖ程度の低圧バッテリを利用する。従って、エンジン自動停止再始動を行う車両においては、通常高圧バッテリと、低圧バッテリの２つのバッテリを搭載する。
【０００４】
そして、高圧バッテリは、モータジェネレータを発電機として動作させた際に発生する電力によって充電する。一方、低圧バッテリの充電は、高圧バッテリからの電力を電力変換器であるＤＣ／ＤＣコンバータで、低圧バッテリの充電用の電圧に変換して行っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように、低電圧バッテリの充電には、高電圧バッテリからの電力を電力変換器により低電圧に変換して利用している。ところが、電力変換器において、短絡が発生すると、高圧側の電圧がそのまま低圧側に出力され、低圧側に接続されている低圧バッテリや各種補機に大電流が流れてしまうという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、電力変換器の短絡時においても適切な動作が行える車両の電力供給装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、発電機によって、充電される高電圧蓄電手段と、この高電圧蓄電手段と電力変換器を介して電気的に接続され、高電圧蓄電手段から電力変換器を介して充電され、低電圧系の負荷に電力を供給する低電圧蓄電手段と、電力変換器の短絡故障を検出する短絡故障検出手段と、この短絡故障検出手段により電力変換器の短絡故障が検出された時に、前記発電機の発電を停止する発電機制御手段と、を有し、前記短絡故障の検出時において、発電機の発電を停止するとともに、低電圧系負荷に低電圧蓄電手段が接続されていることにより、前記低電圧系の負荷に対し供給される高電圧が印加されるのを防止することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、発電機によって、充電される高電圧蓄電手段と、この高電圧蓄電手段と電力変換器を介して電気的に接続され、高電圧蓄電手段から電力変換器を介して充電され、低電圧系の負荷に電力を供給する低電圧蓄電手段と、電力変換器の短絡故障を検出する短絡故障検出手段と、この短絡故障検出手段により電力変換器の短絡故障が検出された時に、前記発電機の発電量を低減する発電機制御手段と、を有し、前記短絡故障の検出時において、発電機の発電量を低減するとともに、低電圧系負荷に低電圧蓄電手段が接続されていることにより、前記低電圧系の負荷に対し供給される高電圧が印加されるのを防止することを特徴とする。
【０００９】
このように、本発明によれば、電力変換器において短絡故障が発生した場合に、発電機の発電を停止するか、または発電機の発電量を低減する。これによって、電力変換器の出力に接続される低圧側機器を保護することができる。とくに、発電を停止することで確実な保護が行え、発電量を低減させることで低圧側機器の作動を長時間維持することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。
なお、高圧、低圧蓄電手段は、例えばバッテリやコンデンサである。
【００１１】
図１は、本実施形態の電力供給装置の構成を示すブロック図である。モータジェネレータ１は、エンジンの出力軸に機械的に接続されている。このモータジェネレータ１は、モータとして駆動されるときには、エンジンを回転させて始動するとともに、車両走行の駆動力を発生する。また、エンジンが駆動されているときには、発電機として動作し、所望の発電電力を発生する。
【００１２】
このモータジェネレータ１には、インバータ２を介し、高圧蓄電手段としての高圧バッテリ３が接続されている。インバータ２は、モータジェネレータ１で発生する交流を直流電力に変換して高圧バッテリ３を充電するとともに、高圧バッテリ３からの直流電力を所定の交流電力に変換してモータジェネレータ１を駆動する。すなわち、モータジェネレータ１を発電機として動作させて、発電電力を高圧バッテリ３に供給し、高圧バッテリ３からの直流電力を交流電力に変換してモータジェネレータ１に供給してこれをモータとして動作させる。なお、モータジェネレータ１は、例えば３相のコイルを有しており、インバータ２は、電源アース間に接続された２つのスイッチングトランジスタの直列接続を各相のコイルに対応して有している。すなわち、合計６個のスイッチングトランジスタジスのオンオフによって、電力変換を行う。
【００１３】
インバータ２には、ＥＣＵ（電子制御ユニット）４が接続されており、このＥＣＵ４がインバータ２におけるスイッチングトランジスタのスイッチングを制御し、所定の電力変換を行う。
【００１４】
高圧バッテリ３には、電力変換器であるＤＣ／ＤＣコンバータ５が接続されている。このＤＣ／ＤＣコンバータ５は、通常トランジスタのスイッチングで、出力側の電圧を制御し、低圧蓄電手段としての低圧バッテリ６の充電電力を出力する。ＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力には、低圧バッテリ６が接続されており、ＤＣ／ＤＣコンバータ５からの充電電流によって充電される。なお、バッテリに代えてコンデンサを蓄電手段として採用することもできる。
【００１５】
さらに、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力端子５ａと、低圧バッテリの端子６ａには、短絡検出器７が接続されている。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力端子５ａと、低圧バッテリの端子６ａとは、ケーブル８によって接続されており、両端子５ａ、６ａの電圧を検出する。従って、短絡検出器７は、両端子５ａ、６ａの電圧からケーブル８における電圧降下を検出することができる。
【００１６】
このような装置において、車両の通常走行時においては、モータジェネレータ１は、発電機として動作し、その発電電力によって、高圧バッテリ３の充電を行う。ここで、ＥＣＵ４は、インバータ２の出力側である高圧バッテリ３の出力電圧が所定値になるようにインバータ２の駆動を制御して、モータジェネレータ１よる発電電力をフィードバック制御する。
【００１７】
また、ＤＣ／ＤＣコンバータ５は、低圧バッテリ６の電圧が所定値になるように自己の出力電圧を制御する。
【００１８】
なお、車両の停止時においては、所定の低速になったときにエンジンへの燃料をカットする。なお、車両の停止の直前には振動発生防止のため一旦燃料カットを停止しておく。そして、停止中は、燃料カットのままとして、アクセルが踏み込まれた時には、ＥＣＵ４がインバータ２を駆動してモータジェネレータ１によりエンジンを回転させるとともに、車両を駆動する。そして、エンジン回転数が所定の回転数となったときにエンジンへの燃料供給を再開し、通常の走行に戻る。
【００１９】
そして、このような動作におけるモータジェネレータ１における発電時においては、図２に示す処理を行う。まず、短絡検出器７は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力電流異常であるかを判定する（Ｓ１１）。すなわち、短絡検出器７は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力端子５ａと、低圧バッテリ６の端子６ａとの電圧差が所定値以上であることで判定する。これは、ＤＣ／ＤＣコンバータ５が正常であれば、ここからの出力電流は低圧バッテリ６の充電電流及びこれに接続されている補機への電流であり、ある程度以上は大きくはならないからである。なお、電流計によって電流量を検出しても良い。
【００２０】
このＳ１１の判定において、ＮＯであれば、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力電流に異常はなく、短絡故障はないと判定され、Ｓ１１の判定を繰り返す。
【００２１】
一方、このＳ１１の判定でＹＥＳの場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力電圧が指令値以上か否かを判定する（Ｓ１２）。この判定で、電圧値が高くなければＤＣ／ＤＣコンバータ５の短絡故障ではないと判定され、Ｓ１１の判定に戻る。一方、Ｓ１２の判定でＹＥＳの場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ５において短絡故障が発生したと判定する。これは、ＤＣ／ＤＣコンバータ５が正常であれば、その出力電圧は基本的に指令値と同一になるべきだからである。
【００２２】
そして、Ｓ１２においてＹＥＳの場合には、ＥＣＵ４がインバータ２を制御して、モータジェネレータ１による発電を停止させる（Ｓ１３）。これによって、低圧バッテリ６への発電電力の供給が停止され、低圧バッテリ６側への供給電力が大電力になることを防止して、低圧バッテリ６及びこれに接続されている補機などの低電圧側機器を保護することができる。
【００２３】
なお、上述のＳ１１において、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力電流が非常に大きい場合には、これに接続されている補機の短絡故障などが考えられる。そこで、このような場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力を停止したり、低圧側バッテリ６を補機から切り離すことが好適である。
【００２４】
上記実施形態では、Ｓ１３において、モータジェネレータ１による発電を停止した。しかし、これに代えて、モータジェネレータ１の発電量を低減させることも好適である。すなわち、図３に示すように、短絡検出器７がＤＣ／ＤＣコンバータ５の短絡故障を検出したとき（Ｓ１１、Ｓ１２においてＹＥＳ）には、ＥＣＵ４がインバータ２を制御してモータジェネレータ１の発電量を減少させる。これによって、低電圧側機器を保護することができるとともに、これら低電圧側機器の作動を比較的長時間維持することができる。すなわち、発電量が少ないため、低電圧側機器に十分な電力が供給されなくなるが、長時間最低限の作動が維持され、いわゆるリンプフォームが達成される。
【００２５】
なお、Ｓ１３における発電量制御は、予め決定されているパターンによって行うことが好適であり、例えばＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力端子５ａと低圧バッテリ６の電圧差が所定値以下になるように制御することができる。また、電流計などを設け、この電流計で、電流量が所定値になるように発電量を制御することも好適である。
また、１２Ｖ系負荷の中でバッテリが最もインピーダンスが低いため、１２Ｖバッテリの電圧を上昇させるには、しばらくの時間（数分〜数十分）がかかるので、３６Ｖが１２Ｖ側の負荷（補機）に直接印加されることはない。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、電力変換器において短絡故障が発生した場合に、発電機の発電を停止するか、または発電機の発電量を低減する。これによって、電力変換器の出力に接続される低圧側機器を保護することができる。とくに、発電を停止することで確実な保護が行え、発電量を低減させることで低圧側機器の作動を長時間維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】  動作を示すフローチャートである。
【図３】  動作の他の例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  モータジェネレータ、２  インバータ、３  高圧バッテリ、４  ＥＣＵ、５  ＤＣ／ＤＣコンバータ、６  低圧バッテリ、７  短絡検出器、８  ケーブル。
【図１】
0004143267.tif 000002
【図２】
0004143267.tif 000003
【図３】
0004143267.tif 000004