JP4131411B2 - 電気自動車の制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は電気自動車の制御装置に関し、特に、トラクションインバータが過電流自己保護によりスイッチング停止した場合のリトライ制御に関する。
燃料電池と二次電池とを電源装置として混載したハイブリッド電気自動車として、例えば、特開２００２−１１８９７９号公報に開示されているように、車両走行用のトラクションモータに交流電力を供給するトラクションインバータと、トラクションインバータに直流電力を供給する燃料電池と、ＤＣ／ＤＣコンバータを介して燃料電池と並列に接続された二次電池を車両の電源系統に配設した構成が知られている。トラクションインバータは燃料電池と二次電池の何れか一方又は両者から直流電力の供給を受けて交流電力に変換し、トラクションモータを駆動する。
特開２００２−１１８９７９号公報
しかし、燃料電池からトラクションインバータに過電流が流れた場合にトラクションインバータの自己保護回路が作動してインバータのスイッチング動作が停止されると、燃料電池と並列に接続しているＤＣ／ＤＣコンバータにその過電流が流れてしまい、ＤＣ／ＤＣコンバータの自己保護回路が作動してコンバータのスイッチング動作が停止するという問題が生じ得る。
そこで、本発明はトラクションインバータが過電流自己保護によりスイッチング停止した場合に、車両停止させることなく通常走行に復帰させるリトライ制御を行う電気自動車の制御装置を提案することを課題とする。
上記の課題を解決するため、本発明の電気自動車の制御装置は、トラクションインバータに直流電力を供給する第一直流電源装置と、ＤＣ／ＤＣコンバータを介して第一直流電源装置に並列接続する第二直流電源装置とを備えた電気自動車の電源系統を制御する制御装置であって、第一直流電源装置から供給される過電流によってトラクションインバータの自己保護回路が作動する場合には、自己保護回路の作動に同期して第一直流電源装置からトラクションインバータへの電力供給を遮断する遮断手段を備える。かかる構成によれば、ＤＣ／ＤＣコンバータへの過電流の流入を防止し、ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチング停止（ＤＣ／ＤＣコンバータの自己保護回路の作動）を回避できる。
遮断手段としては、トラクションインバータの自己保護回路が作動し始めてから所定時間経過後に第一直流電源装置からトラクションインバータへの電力供給を強制的に再開するのが好ましい。一時的な過電流であれば、短時間の間にシステム復帰して通常の車両走行を継続できる。
本発明の他の形態における電気自動車の制御装置は、トラクションインバータに直流電力を供給する第一直流電源装置と、ＤＣ／ＤＣコンバータを介して第一直流電源装置に並列接続する第二直流電源装置とを備えた電気自動車の電源系統を制御する制御装置であって、第一直流電源装置から供給される過電流によってトラクションインバータの自己保護回路が作動する場合には、トラクションインバータの自己保護回路の作動に同期してＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチング動作を停止させるスイッチング停止手段を備える。ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチング動作の停止は応答性に優れているため、トラクションインバータの自己保護回路の作動開始に遅れることなくＤＣ／ＤＣコンバータの自己保護回路を作動させることができる。
スイッチング停止手段としては、トラクションインバータの自己保護回路が作動し始めてから所定時間経過後にＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチング動作を強制的に再開させるのが望ましい。一時的な過電流であれば、短時間の間にシステム復帰して通常の車両走行を継続できる。
本発明によればトラクションインバータが過電流自己保護によりスイッチング停止した場合に、車両停止させることなく通常走行に復帰させることができる。
図１は本実施形態に関わる電気自動車の電源系統を中心とするシステム構成を示している。電気自動車１０の電源系統には、主に、トラクションモータ６０に交流電力を供給するトラクションインバータ（電力負荷）５０と、トラクションインバータ５０に直流電力を供給する第一直流電源装置２０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ４０を介して第一直流電源装置２０に並列接続する第二直流電源装置３０と、第一直流電源装置２０からトラクションインバータ５０への電力供給を遮断するリレー（遮断手段）７０と、電源系統の制御を行う制御部８０が配設されている。
第一直流電源装置２０はシステムの主電源として機能する電源装置であり、例えば、燃料電池が好適である。燃料電池は燃料ガスと酸化ガスが有する化学エネルギーを電気エネルギーに変換する装置であり、エネルギー効率が高い、有害な排出ガスが少ない、石油系燃料を使用しないで済む、といったメリットがある。第二直流電源装置３０はシステムの補助電源として機能する電源装置であり、例えば、ニッケル・カドミウム蓄電池、ニッケル・水素蓄電池、リチウム二次電池などの二次電池や、キャパシタなどの充放電が可能な蓄電装置が好適である。第一直流電源装置２０と第二直流電源装置３０を混載したハイブリッド型の電源システムを構築することにより、例えば、車両制動時に回生した運動エネルギーを電気エネルギーに変換して第二直流電源装置３０に蓄電しておき、発進又は加速などの瞬発的なパワーが必要なときは第一直流電源装置２０から供給される電力の不足分を第二直流電源装置３０で補うことができる。
トラクションモータ６０は車両走行の推進力を得るための電動モータであり、例えば、三相同期モータ等から構成されている。トラクションインバータ５０は、例えば、６個のパワートランジスタで構成される３相ブリッジ回路を備えており、パワートランジスタのスイッチング動作によって直流電力を交流電力（三相交流）に変換し、トラクションモータ６０に供給している。パワートランジスタの制御は制御部８０によって行われ、トラクションインバータ５０からは制御部８０に対してスイッチング制御に必要な情報が送信されている。トラクションインバータ５０は制御部８０からの要求指示に応答して、トラクションモータ６０の出力トルク及び回転数を所望の値に調整するために必要な三相交流電流の振幅及び周波数を調整する。トラクションインバータ５０は過電流から回路を保護するための自己保護回路５１を備えている。自己保護回路５１は過電流を検出すると、トラクションインバータ５０のスイッチング動作を停止させる。
ＤＣ／ＤＣコンバータ４０は、システムの運転状態に対応して第一直流電源装置２０の出力電圧を調整する電圧制御手段として機能する他、第一直流電源装置２０から出力される直流電圧を降圧して補助電源用の第二直流電源装置３０を充電する。ＤＣ／ＤＣコンバータ４０の電力変換制御は制御部８０によって制御されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ４０は過電流から回路を保護するための自己保護回路４１を備えている。自己保護回路４１は過電流を検出すると、ＤＣ／ＤＣコンバータ４０のスイッチング動作を停止させる。
さて、上述の構成において、第一直流電源装置２０からトラクションインバータ５０に供給される過電流によって自己保護回路５１が作動する場合には、制御部８０は自己保護回路５１の作動（トラクションインバータ５０のスイッチング停止）に同期してリレー７０を開き、第一直流電源装置２０からトラクションインバータ５０への電力供給を遮断する。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ４０への過電流の流入を防止し、ＤＣ／ＤＣコンバータ４０のスイッチング停止（自己保護回路４１の作動）を回避できる。更に他の手法として、例えば、第一直流電源装置２０からトラクションインバータ５０に供給される過電流によって自己保護回路５１が作動する場合に、トラクションインバータ５０の自己保護回路５１の作動に同期してＤＣ／ＤＣコンバータ４０の自己保護回路４１が作動することによりＤＣ／ＤＣコンバータ４０のスイッチング動作を停止させるように制御する。この場合において、自己保護回路４１，５１が相互に制御信号の送受信を行うことにより自己保護回路５１の作動に同期して自己保護回路４１が作動するように構成してもよく、更には自己保護回路５１の作動を検出した制御部８０がこれに同期して自己保護回路４１を作動させるように構成してもよい。また、自己保護回路４１とは別の強制停止回路（図示せず）によってＤＣ／ＤＣコンバータ４０のスイッチング動作を停止させてもよい。上述した自己保護回路４１又は強制停止回路等はＤＣ／ＤＣコンバータ４０のスイッチング停止手段として機能する。上述したリレー７０の開閉には機械的な動作を伴うため若干の応答遅れが生じ得るが、自己保護回路４１のスイッチング停止ならば応答性に優れている。
更に、自己保護回路５１が作動し始めてから所定時間経過後にリレー７０を強制的に閉じるか、又は自己保護回路４１の作動を強制的に停止させる（ＤＣ／ＤＣコンバータ４０のスイッチング動作を強制的に再開させる）ように構成してもよい。即ち、スイッチング停止手段はトラクションインバータ５０の自己保護回路５１が作動し始めてから所定時間経過後にＤＣ／ＤＣコンバータ４０のスイッチング動作を強制的に再開させるように構成してもよい。トラクションインバータ５０に流入した過電流が一過性のものであれば、短時間での通常走行への復帰が可能となる。
本実施形態に関わる電気自動車の電源系統のシステム構成図である。
符号の説明
１０…電気自動車 ２０…第一直流電源装置 ３０…第二直流電源装置 ４０…ＤＣ／ＤＣコンバータ ４１…自己保護回路 ５０…トラクションインバータ ５１…自己保護回路 ６０…トラクションモータ ７０…リレー（遮断手段） ８０…制御部

Claims (3)

  1. トラクションインバータに直流電力を供給する第一直流電源装置と、ＤＣ／ＤＣコンバータを介して前記第一直流電源装置に並列接続する第二直流電源装置とを備えた電気自動車の電源系統を制御する制御装置であって、前記第一直流電源装置から供給される過電流によって前記トラクションインバータの自己保護回路が作動する場合には、前記自己保護回路の作動に同期して前記第一直流電源装置から前記トラクションインバータへの電力供給を遮断する遮断手段を備え、前記遮断手段は、前記トラクションインバータの自己保護回路が作動し始めてから所定時間経過後に前記第一直流電源装置から前記トラクションインバータへの電力供給を強制的に再開する、電気自動車の制御装置。
  2. トラクションインバータに直流電力を供給する第一直流電源装置と、ＤＣ／ＤＣコンバータを介して前記第一直流電源装置に並列接続する第二直流電源装置とを備えた電気自動車の電源系統を制御する制御装置であって、前記第一直流電源装置から供給される過電流によって前記トラクションインバータの自己保護回路が作動する場合には、前記トラクションインバータの自己保護回路の作動に同期して前記ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチング動作を停止させるスイッチング停止手段を備える、電気自動車の制御装置。
  3. 請求項２に記載の電気自動車の制御装置であって、前記スイッチング停止手段は前記トラクションインバータの自己保護回路が作動し始めてから所定時間経過後に前記ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチング動作を強制的に再開させる、電気自動車の制御装置。
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