CN101115640B - 电气负载控制装置 - Google Patents

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Abstract

ECU执行包括这样的步骤的程序：当产生由于HV***故障引起的***主继电器截止需求时(S100中的是)，将***主继电器截止信号通知到使用高压***的设备(S200)；当并非没收到来自使用高压***的设备的高压截止了解信号时(S300中的否)，截止***主继电器(S700)；当没收到来自使用高压***的设备的高压截止了解信号(S300中的是)且高压电路中的电流值大于预定阈值(S500中的否)时，截止***主继电器(S700)；当高压电路中的电流值不大于预定阈值(S500中的是)且从HV***故障发生已经过去了预定的一段时间(S600中的是)时，截止***主继电器(S700)。

Description

电气负载控制装置
技术领域
本发明涉及一种将来自蓄电机构的电力供到多个电气负载的电气负载控制装置，特别涉及在供到负载的电力被截止的情况下的控制装置。
背景技术
这样的一种车辆已经得到开发并进入实际应用：在该车辆上，装有被称作混合***的动力系(powertrain)，在该混合***中，组合了发动机(例如，考虑使用例如汽油发动机或柴油发动机等公知发动机)和电机。对这种车辆进行控制，以便无论驾驶者的加速器操作量如何通过自动在由发动机运行和由电机运行之间进行切换来获得最有效率的性能。例如，在发动机在稳态下运行并运行为转动发电机——该发电机对作为蓄电机构的二次电池(电池)进行充电——的时候，在发动机间歇运行而车辆根据充电量等等行驶的情况下，无论加速器的操作量如何，重复发动机的运行和停止。换句话说，单独运行或协同运行发动机与电机，由此使得燃料消耗的改善与废气的大幅抑制成为可能。
为了向电机供电，高压镍氢化物电池等等被用作这种二次电池。另外，装有混合***的车辆具有DC/DC转换器，DC/DC转换器用于对从二次电池接收电力供给而不是从传统的辅助电池接收电力供给的EPS(电动转向***)或辅助电池进行充电。换句话说，这种车辆装有多个高压电气设备，来自高压二次电池的电力被供到这些高压电气设备。
日本专利特开No.2004-72892公开了这样的电气负载驱动装置：其能运行多个电气负载中的一部分，即使在多个电气负载的不同部分失控的时候。这种电气负载驱动装置包括：电源，其输出DC电压；电压转换器，其改变DC电压的电压等级，以便输出一输出电压；第一电气负载，其由输出自电压转换器的输出电压进行驱动；第二电气负载，其被连接在电源与电压转换器之间；控制装置，其用于在第一电气负载中发生故障时停止电压转换器。
根据这种电气负载驱动装置，驱动装置包括这样的控制装置：例如当作为第一电气负载的AC电机失控且DC电源的充电量达到满充电量时，该控制装置进行控制，以便停止将DC电压供到对AC电机进行驱动的变换器的升压转换器(电压转换器)，并继续将DC电源的DC电压供到辅助***(第二电气负载)。因此，即使是在主要电气负载失控的情况下，其他电气负载能够无中断地运行。
然而，在上面介绍的日本专利特开No.2004-72892中，停止升压转换器且保持到辅助***的供电是与继续***主继电器的ON状态同时进行的，假设出现不能进行停止升压转换器的控制的情况，有必要通过截止***主继电器来对***进行保护。因此，***主继电器的截止导致到电气负载的电力供给的停止。此时，当到电气负载的电力供给被停止时，电气负载(例如EPS)的驱动被突然停止。在这种情况下，驾驶者感到不适。
发明内容
为解决上面描述的问题构思本发明，且本发明的目的在于提供一种电气负载控制装置，该装置向多个电气负载供电，而在截止到电气负载的电力供给时不会产生问题。
根据本发明的电气负载控制装置用于控制多个电气负载，从装在车辆上的蓄电机构对所述电气负载提供电力。这种控制装置包括：检测单元，其检测第一电气负载的电力截止需求；传送单元，其向第二电气负载传送电力截止警告信号；接收单元，其用于从第二电气负载接收表示第二电气负载对警告信号做出响应地处于允许电力截止的状态的信息；控制单元，其控制继电器，以便基于该信息的接收将蓄电机构和电气负载引入连接状态与截止状态中的一种。
根据本发明，从例如镍氢化物电池等二次电池——安装在用发动机和电机行驶的混合动力车上的蓄电机构的一个实例——向牵引电机(具体而言，在许多情况下，从二次电池经由升压转换器和变换器向牵引电机)供电。当由牵引电机、升压转换器和变换器组成的行驶***的第一电气负载中发生故障时，为了避免牵引电机的不稳定动作，不得不截止来自二次电池的电力供给。然而，在存在从二次电池接收电力供给的第二电气负载的情况下，当对基于第一电气负载故障等等的截止需求做出响应地迅速截止电力供给时，例如由第二电气负载驱动的EPS等装置突然停止正常驱动。通过向第二电气负载传送电力截止警告信号、使得在到第二电气负载的电力被截止之前EPS等将电力供给源改为后备电源或者电机辅助量(anamount of electric-motor assist)逐渐减小，以这种方式采取针对来自二次电池的电力供给截止的措施。于是，第二电气负载向控制装置传送表示第二电气负载处于允许电力截止的状态的信息。在接收到这种信息后，控制单元对继电器进行控制，以便将蓄电机构和包括第二电气负载在内的电气负载引入截止状态。由此，可抑制由电力供给的迅速截止在第二电气负载中引起的问题。因此，可以提供在截止到电气负载的电力供给时不会产生问题的、向多个电气负载供电的电气负载控制装置。
优选为，在接收到来自第二电气负载的信息时，控制单元将继电器从连接状态引入截止状态。
根据本发明，采取一种处理，使得即使是在到第二电气负载的电力供给被截止的情况下不会发生问题，于是，表示第二电气负载处于允许电力截止的状态的信息被传送到电气负载控制装置。此后，控制单元对继电器进行控制，以便将蓄电机构和电气负载引入截止状态，因此，抑制了由于到电气负载的电力供给的迅速截止所产生的问题。
更为优选的是，电气负载控制装置还包括电流检测单元，该单元检测从蓄电机构供到电气负载的电力的电流值。即使是在来自第二电气负载的信息没被接收到的情况下，如果电流值不小于预定值，控制单元将继电器从连接状态引入截止状态。
根据本发明，假设这样的情况：在采取处理使得即使是在到第二电气负载的电力供给被截止的情况下不会发生问题之后，表示第二电气负载处于允许电力截止的状态的信息不能被接收到。在这种情况下，如果从二次电池供给的电力的电流值不低，可能发生牵引电机的不稳定动作。因此，即使是在没有收到来自第二电气负载的信息的情况下，如果电流值不小于预定值，将继电器引入截止状态，由此，可防止第一电气负载中发生问题。
更为优选的是，检测单元基于第一电气负载中故障的发生检测电力截止需求。
根据本发明，当由牵引电机、升压转换器和变换器组成的行驶***的第一电气负载中发生故障时，电力截止需求可被检测。
更为优选的是，即使是在来自第二电气负载的信息没被收到的情况下，当从故障发生过去预定的一段时间时，控制单元将继电器从连接状态引入截止状态。
根据本发明，假设这样的情况：在采取处理使得即使是在到第二电气负载的电力供给被截止时不会发生问题后，表示第二电气负载处于允许电力截止的状态的信息不能被接收到。在这种情况下，在行驶***中发生故障的状态下继电器的持续连接状态产生进一步扩大行驶***中的故障、诱发二次故障或产生牵引电机的不稳定动作的可能性。出于这个原因，为了防止发生这些问题，即使是在继电器被截止的情况下，截止电力供给。因此，即使是在来自第二电气负载的信息没被收到的情况下，在从故障的发生过去预定的一段时间后，将继电器引入截止状态，由此可以防止新的问题的发生。
更为优选的是，蓄电机构为二次电池。
来自作为蓄电机构的二次电池的电力供给可被截止，而不会导致电气设备中的问题。
更为优选的是，第一电气负载为行驶***的电气负载。
在由牵引电机、升压转换器以及变换器组成的行驶***的电气负载中发生故障的情况下，可在不在第二电气设备中产生问题的情况下截止电力供给。
更为优选的是，第二电气负载为辅助***的电气负载。
在第一电气负载中发生故障的情况下，可以截止电力供给而不在例如第二电气设备等辅助***中产生问题，其中，第二电气设备例如为EPS、空调的电动压缩机、对辅助电池进行充电的DC/DC转换器等等。
附图说明
图1示出了装有根据本发明一实施例的电源电路控制装置的车辆的总体结构；
图2为一流程图，其示出了在图1的ECU中进行的故障判定程序的控制结构。
具体实施方式
下面将参照附图介绍本发明的实施例，在附图中，为相同的部分赋予同样的参考标号，且它们的名称和功能也相同。因此，不再重复对其进行介绍。
参照图1，将给出对装有根据本发明一实施例的控制装置的车辆的介绍，该车辆包括电池100、变换器200、牵引电机300、电容器400、***主继电器510(SMR(1)500、限流电阻器502、SMR(2)504、SMR(3)506)以及ECU(电子控制单元)600。根据本实施例的控制装置由ECU 600所执行的程序实现。在本实施例中，给出对这样的车辆的介绍：其为仅通过来自牵引电机300的驱动力行驶的电气车辆。然而，装有根据本发明的电气负载控制装置的车辆不限于电气车辆，控制装置可被装在例如混合动力车或燃料电池车辆等其他车辆上。
电池100为组装电池，其中串联连接有多个模块，每一模块包括串联连接的多个电池单体。电容器可用于替代电池100。
变换器200包括六个IGBT(绝缘栅型双极晶体管)和六个二极管，各个二极管并联连接到各个IGBT，以便从IGBT的发射极侧向集电极侧流过电流。变换器200基于来自ECU 600的控制信号使各个IGBT的栅极开通/关断(供给/截止电流)，由此，供自电池100的电流从AC电流被转换为DC电流，以便向牵引电机300提供该DC电流。由于公知技术可应用于变换器200和IGBT，这里不再重复进行进一步的详细介绍。
牵引电机300为三相电机。牵引电机300的旋转轴最终被连接到车辆的驱动轴(未示出)。车辆利用来自牵引电机300的驱动力行驶。
电容器400被并联连接到变换器200。电容器400暂且对电荷进行存储，以便对供自电池100的电力或供自变换器200的电力进行平滑。被平滑后的电力被供到变换器200或电池100。
***主继电器510由正电极侧的SMR(1)500与SMR(2)504以及负电极侧的SMR(3)506组成。SMR(1)500和SMR(2)504被设置在电池100的正电极侧。SMR(1)500和SMR(2)504并联连接。限流电阻器502串联连接到SMR(1)500。SMR(1)500是用于预充电的SMR，其在SMR(2)504被连接之前被连接，以便防止突入电流流进变换器200。SMR(2)504是正侧的SMR，其在SMR(1)500被连接且预充电完成后被连接。SMR(3)506是负侧的SMR，其被设置在电池100的负电极侧。各个SMR由ECU 600进行控制。
基于点火开关(未示出)、加速器踏板(未示出)的按下量、制动踏板(未示出)的按下量等等，ECU 600执行存储在ROM(只读存储器)中的程序，并对变换器200以及各个SMR进行控制，由此使得车辆在希望的状况下行驶。对电容器400的电压进行检测的电压计602被连接到ECU 600。通过检测电容器400的电压，检测变换器200(牵引电机300)的电压V(I)。
另外，对电池100的电压V(B)进行检测的电压计604和对电池100的电流I(B)进行检测的电流计606被连接到ECU 600。
SMR(1)500、SMR(2)504以及SMR(3)506是这样的继电器：当励磁电流被供到线圈时，其闭合触点以进入ON状态。将对SMR(1)500、SMR(2)504及SMR(3)506的操作状态与点火开关位置的关系给出介绍。点火开关有OFF位置、ACC位置、ON位置和STA(起动)位置。当电源被截止时，也就是说，当点火开关被定位在OFF位置时，ECU 600将SMR(1)500、SMR(2)504以及SMR(3)506全部引入OFF状态。换句话说，ECU 600将到SMR(1)500、SMR(2)504以及SMR(3)506各自的线圈的励磁电流引入OFF状态。当发动机钥匙被***钥匙插孔并被转动时，点火开关的位置以该顺序被切换到OFF位置、ACC位置、IGON位置和STA位置，并自动从STA位置回到ON位置。点火开关不限于如此介绍的点火开关，下面的可被采用。当代替发动机钥匙的钥匙(也称为智能进入钥匙)被***钥匙槽(或驾驶者携带智能进入钥匙并坐在驾驶者位置上)以及按钮开关(也称为电源开关(power switch))被按下时，电源位置以该顺序被切换到OFF位置、ACC位置、IGON位置和HV***启动位置。
另外，该车辆具有EPS 700和EPS控制器710，电力从电池100被供到EPS 700，且EPS 700用电机协助转向操作，EPS控制器710为EPS 700的控制装置。例如，当电池100的额定电压约为200V时，EPS 700用内置的DC/DC转换器将电压降低到大约42V，由此向EPS电机供电。由电池100向之供给电力的电气负载可以为对低压电池(辅助电池)进行充电的DC/DC转换器。
车辆还包括设置在电池100与变换器200之间的升压转换器800。升压转换器800将电池100的额定电压从例如大约200V升到大约500V(电机的额定电压)。升压转换器800由两个IGBT或降低电流变动的电抗器组成。
在连接电源时，也就是说，在点火开关的位置从OFF位置经过ACC位置与ON位置被切换到STA位置时，ECU 600首先将SMR(3)506引入ON状态，并接着将SMR(1)500引入ON状态，以便进行预充电。由于限流电阻器502被连接到SMR(1)500，即使在SMR(1)500被引入ON状态的情况下，变换器电压V(I)缓慢上升，由此，可防治突入电流的产生。当点火开关的位置从OFF位置被切换到ON位置时，进行下面所介绍的故障判定处理。注意，故障判定处理可在点火开关的位置从OFF位置被切换到ACC位置的时候进行。
当变换器电压V(I)达到例如电池电压V(B)的大约80％时，ECU 600完成预充电并接着将SMR(2)504引入ON状态。当变换器电压V(I)近似等于电池电压V(B)时，ECU 600将SMR(1)500引入OFF状态，且来自电池100的电流供给被引入ON状态。
在此期间，当点火开关的位置从ON位置被切换到OFF位置时，ECU600首先将SMR(2)504引入OFF状态，然后将SMR(3)506引入OFF状态。因此，电池100与变换器200之间的电气连接被截止，以便进入电源截止状态。此时，驱动电路上的剩余电压被放电，变换器电压V(I)逐渐收敛到大约0V(截止时的电压)。注意，截止时的电压不必为0V，可以为例如大约2或3V的微弱电压。
当将***主继电器510引入OFF状态时，在ECU 600由此将***主继电器510从ON状态引入OFF状态的同时，ECU 600进一步进行如下所述的对本发明特有的控制。
参照图2，将对作为根据本实施例的电气负载控制装置的ECU 600所执行的程序的控制结构进行介绍。注意，下面的流程图所代表的程序以预定的时间间隔重复执行。
在步骤(下面将步骤简称为S)100中，ECU 600判定是否产生由于HV***故障引起的、***主继电器510的截止需求。此时，例如，当电池100中发生故障时，基于输入自电流计606的、电池100的电压计604的信息，ECU 600检测到产生由于HV***故障引起的***主继电器截止需求。ECU 600还基于输入自变换器200或升压转换器800的故障检测信号判定产生由于HV***故障引起的***主继电器截止需求。当产生由于HV***故障引起的***主继电器截止需求时(步骤S100中的是)，处理进行到S200。如果没有(步骤S100中的否)，处理终止。
在S200中，ECU 600将***主继电器截止信号通知到使用高压***的设备。此时，ECU 600将***主继电器截止信号通知到例如EPS控制器710。
在S300中，ECU 600判定是否没有收到来自使用高压***的设备的高压截止了解信号。当没有收到来自使用高压***的设备的高压截止了解信号时(S300中的是)，处理进行到S400。如果不是(S300中的否)，处理进行到S700。
在S400中，ECU 600检测高压电路中的电流值。此时，ECU 600基于输入自电流计606的信号检测高压电路中的电流值。
在S500中，ECU 600判定高压电路中的电流值是否不大于预定阈值。当高压电路中的电流值不大于预定阈值时(S500中的是)，处理进行到S600。如果不是(S500中的否)，处理进行到S700。
在S600中，ECU 600判定从发生HV***故障开始是否过去了预定的一段时间。如果从发生HV***故障开始已经过去了预定的一段时间(S600中的是)，处理进行到S700。如果不是(S600中的否)，处理返回到S300，并重复执行S300到S500的处理。
在S700中，ECU 600将***主继电器510引入截止状态。用于将***主继电器510引入截止状态的具体方法如上面所介绍。
将对由作为根据本实施例并基于上面介绍的结构和流程图的电气负载控制装置的ECU 600控制的电气负载电路的运行给出介绍。
当***主继电器510被引入连接状态时，电力从电池100经由升压转换器800被供到变换器200，或者电力从电池供到EPS 700。当检测到电池100中的故障、检测到升压转换器800中的故障、检测到变换器200中的故障或检测到电机300中的故障时，产生截止***主继电器510的需求(步骤S100中的是)。***主继电器截止信号被通知到作为使用高压***的设备的升压转换器800、变换器200或EPS 700等等(S200)。
收到这种***主继电器截止信号的EPS控制器710进行处理，以便将供到EPS 700的电力供给电路从主电力供给电路切换到由低压电池进行供给的后备电路。另外，EPS控制器710对EPS 700进行控制，使得EPS 700逐渐减小电动转向***的辅助量(assist amount)。此后，EPS控制器710向ECU 600传送高压截止了解信号。
当所有来自使用高压***的设备的高压截止了解信号被接收到时(S300中的否)，***主继电器510被截止(S700)。
另一方面，当来自使用高压***的设备的高压截止了解信号没被收到(S300中的是)且高压电路中的电流值大于预定阈值(S500中的否)时，***主继电器510被截止(S700)。
另外，当高压电路中的电流值不大于预定阈值(S500中的是)且从HV***故障的发生已经过去预定的一段时间(S600中的是)时，***主继电器被截止(S700)。
如上所述，当***主继电器不得不由于HV***的故障被截止时，由作为根据本实施例的电气负载控制装置的ECU所执行的程序事先将进行***主继电器截止的警告信号通知到使用高压***的设备。即使是在高压***被截止的情况下，在进行用于防止发生由于截止引起的问题的处理后，已经接收到***主继电器截止警告信号的通知的、使用高压***的设备向ECU传送高压截止了解信号。在ECU中，当来自使用高压***的设备的高压截止了解信号被接收到时，主继电器被截止。因此，由于高压电力被从使用高压***的设备截止，不会发生新的问题。甚至在高压电路中的电流值不大于预定阈值且从HV***故障的发生已经过去预定的一段时间的情况下，***主继电器被截止。这是因为，例如，如果来自电池的电力实际上没被消耗，不会发生牵引电机的不稳定动作。因此，当过去了预定的一段时间时，***主继电器被截止。另外，在高压电路中的电流值不大于预定阈值的情况下，由于来自电池的电力被消耗，存在发生电机不稳定动作的可能性。因此，即使是在来自使用高压***的设备的高压截止了解信号没被收到的情况下，***主继电器被截止。
这里介绍的实施例在任何方面应被看作是说明性而不是限制性的。本发明的范围由权利要求书而不是上面的说明书指出，且属于权利要求书的等同物的范围与含义的所有改变被包括在其中。

Claims (8)

1.一种电气负载控制装置，其用于控制多个电气负载，来自装在车辆上的蓄电机构的电力被供到所述电气负载，所述电气负载控制装置包括：
检测单元，其检测所述第一电气负载的电力截止需求；
传送单元，其向所述第二电气负载传送电力截止警告信号；
接收单元，其从所述第二电气负载接收信息，该信息表示所述第二电气负载对所述警告信号的传送做出响应地处于允许电力截止的状态；以及
控制单元，其对继电器进行控制，以便基于所述信息的接收将所述蓄电机构和所述电气负载引入连接状态与截止状态中的一个。
2.根据权利要求1的电气负载控制装置，其中，在收到来自所述第二电气负载的所述信息时，所述控制单元将所述继电器从连接状态引入截止状态。
3.根据权利要求1的电气负载控制装置，所述电气负载控制装置还包括电流检测单元，该单元检测从所述蓄电机构供到所述电气负载的电力的电流值，
其中，即使是在没有从所述第二电气负载收到所述信息的情况下，当所述电流值不小于预定值时，所述控制单元将所述继电器从连接状态引入截止状态。
4.根据权利要求1的电气负载控制装置，其中，基于所述第一电气负载中故障的发生，所述检测单元检测所述电力截止需求。
5.根据权利要求4的电气负载控制装置，其中，即使是在没有从所述第二电气负载收到所述信息的情况下，当从所述故障的发生过去了预定的一段时间时，所述控制单元将所述继电器从连接状态引入截止状态。
6.根据权利要求1的电气负载控制装置，其中，所述蓄电机构为二次电池。
7.根据权利要求1的电气负载控制装置，其中，所述第一电气负载为行驶***的电气负载。
8.根据权利要求1的电气负载控制装置，其中，所述第二电气负载为辅助***的电气负载。
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