JP5375737B2 - 電力変換システムの放電制御装置 - Google Patents
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Description
以下、本発明にかかる電力変換システムの放電制御装置をハイブリッド車に適用した第1の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
<第2の実施形態>
以下、第2の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
<その他の実施形態>
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
「放電実行条件について」
放電実行条件としては、上記各実施形態で例示したものに限らない。例えば、シリーズレギュレータ40と放電用フライバックコンバータFBdとが電圧を出力することのみを放電実行条件としてもよい。
「異常時放電制御手段について」
異常時放電制御手段としては、低電位側のスイッチング素子Swnをオン状態に維持しつつ高電位側のスイッチング素子Swpのオン状態およびオフ状態を複数回繰り返すことでコンデンサ16の両電極の短絡状態を複数回生成する処理を行なうものに限らない。例えば、高電位側のスイッチング素子Swpをオン状態に維持しつつ低電位側のスイッチング素子Swnのオン状態およびオフ状態を複数回繰り返すことでコンデンサ16の両電極の短絡状態を複数回生成する処理を行なうものであってもよい。ただし、この場合であっても、オン状態およびオフ状態を複数回繰り返す側のゲート印加電圧の方を低く設定し、非飽和領域で動作させる。また、例えば高電位側のスイッチング素子Swpと低電位側のスイッチング素子Swnとの同時のオン状態および同時のオフ状態を複数回繰り返すことでコンデンサ16の両電極の短絡状態を複数回生成する処理を行なうものであってもよい。ここでも、これら高電位側のスイッチング素子Swpおよび低電位側のスイッチング素子Swnのいずれか一方を非飽和領域で動作させるべくゲート印加電圧を調節する。ただし、この際、飽和領域で動作させる方がオン状態である間に非飽和領域で動作させる方のスイッチング状態を切り替えることが望ましい。また、高電位側のスイッチング素子Swpおよび低電位側のスイッチング素子Swnの双方を、放電制御期間において一度だけオン状態とするものであってもよい。ここでも、これら高電位側のスイッチング素子Swpおよび低電位側のスイッチング素子Swnのいずれか一方を非飽和領域で動作させるべくゲート印加電圧を調節する。
「模擬手段について」
模擬手段としては、高電位側のスイッチング素子Swpと低電位側のスイッチング素子Swnとの双方をオン状態とすることでコンデンサ16の両端を実際に短絡させるものに限らない。例えば高電位側のスイッチング素子Swpおよび低電位側のスイッチング素子Swnのいずれか一方のみを異常時用駆動制御部86によってオン状態とするものであってもよい。
「異常診断手段について」
異常診断手段としては、高電位側のスイッチング素子Swpについて、ゲート印加電圧が許容範囲内にあるか否かと、オン時間が許容範囲内にあるか否かと、オフ時間が許容範囲内にあるかの全てを判断するものに限らず、これらの少なくとも一つを判断するものであればよい。また、低電位側のスイッチング素子Swnについて、オン状態となるか否かを判断するものに限らない。例えばゲート印加電圧が許容範囲内にあるか否かを判断するものであってもよい。さらに、高電位側のスイッチング素子Swpと低電位側のスイッチング素子Swnとの双方を診断するものにも限らず、いずれか一方に限って診断するものであってもよい。
「第1電源について」
下側アームの電源としては、シリーズレギュレータ40に限らない。例えばフライバックコンバータ等の絶縁型コンバータであってもよい。また、絶縁型コンバータに限らず、降圧チョッパ等の非絶縁型コンバータであってもよい。
「第2電源について」
模擬手段による模擬がなされる際のドライブユニットDUの電源としては、通常時用フライバックコンバータFBnに限らない。例えば、高電圧バッテリ12の電圧を降圧するシリーズレギュレータを別途備えてもよい。
「ドライブユニットDUについて」
充電用スイッチング素子70および放電用スイッチング素子74と充電用スイッチング素子80および放電用スイッチング素子84とを別部材とするものに限らない。また、通常時用駆動制御部76と異常時用駆動制御部86とを別部材とするものに限らない。
「直流交流変換回路について」
放電制御に際して高電位側のスイッチング素子および低電位側のスイッチング素子の双方がオン状態とされる直流交流変換回路(インバータIV)としては、車載主機としての回転機と高電圧バッテリ12との間の電力の授受を仲介するものに限らない。例えば、空調装置の備える回転機等、主機以外の回転機と高電圧バッテリ12との間の電力の授受を仲介するものであってもよい。
「電力変換回路について」
電力変換回路としては、インバータIVのみからなるものに限らない。例えば図9に示されるように、リアクトル150と、リアクトル150を介してコンデンサ16に並列接続される低電位側のスイッチング素子Swnと、フリーホイールダイオードFDpと、低電位側のスイッチング素子SwnとフリーホイールダイオードFDpとの直列接続体に接続されるコンデンサ152とを備える昇圧コンバータCVを、インバータIVの入力端子に接続させてもよい。この場合、昇圧コンバータCVの出力端子に接続されたコンデンサ152とコンデンサ16とが放電制御の対象となり、コンデンサ16の電圧は、昇圧コンバータCVのコンデンサ152の電圧が低下するに連れてフリーホイールダイオードFDpを介して放電されることとなる。
(そのほか)
・放電制御に用いる高電位側のスイッチング素子Swpや低電位側のスイッチング素子Swnとしては、IGBTに限らず、例えばパワーMOS型電界効果トランジスタ等の電界効果トランジスタであってもよい。
Claims (9)
- 高電位側のスイッチング素子および低電位側のスイッチング素子の直列接続体を備えて且つ直流電源の電力を所定に変換する電力変換回路と、該電力変換回路の出力端子および前記直流電源間に介在するキャパシタと、前記電力変換回路および前記キャパシタと前記直流電源との間の電気経路を開閉する開閉手段とを備える電力変換システムに適用され、前記開閉手段が開状態とされる状況下、前記高電位側のスイッチング素子および前記低電位側のスイッチング素子を操作することで前記キャパシタの充電電圧を規定電圧以下に放電制御する放電制御手段を備える電力変換システムの放電制御装置において、
前記放電制御手段による前記スイッチング素子の操作を模擬する模擬手段と、
該模擬手段によって模擬する処理がなされるときにおける該模擬する処理の対象とされるスイッチング素子の動作に基づき、前記放電制御手段による放電制御の異常の有無を診断する異常診断手段とを備え、
前記高電位側のスイッチング素子および前記低電位側のスイッチング素子が前記放電制御手段によって操作される際のそれらの駆動回路の電源である第1電源は、前記キャパシタの充電エネルギを出力するものである一方、前記模擬手段による模擬する操作がなされる際の前記駆動回路の電源である第2電源は、前記キャパシタの充電エネルギとは別のエネルギを出力するものであることを特徴とする電力変換システムの放電制御装置。 - 前記電力変換回路は、車載低電圧システムから絶縁された車載高電圧システムを構成し、
前記第2電源は、前記低電圧システムに1次側を備える絶縁型コンバータを備えることを特徴とする請求項1記載の電力変換システムの放電制御装置。 - 前記第2電源は、前記所定に変換する処理時における前記駆動回路の電源であることを特徴とする請求項1または2記載の電力変換システムの放電制御装置。
- 前記第1電源と前記駆動回路との間には、前記第1電源側から前記駆動回路側へと進む方向を順方向とする整流手段が設けられており、前記第2電源と前記駆動回路との間には、前記第2電源側から前記駆動回路側へと進む方向を順方向とする整流手段が設けられていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の電力変換システムの放電制御装置。
- 前記第1電源および前記第2電源のいずれを前記駆動回路の電源とするかを切り替える切替手段を備えることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の電力変換システムの放電制御装置。
- 前記放電制御手段は、前記高電位側のスイッチング素子および前記低電位側のスイッチング素子の双方をオン状態とすることで前記キャパシタの両電極を短絡させる処理を行うことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の電力変換システムの放電制御装置。
- 前記高電位側のスイッチング素子および前記低電位側のスイッチング素子は、電圧制御形のスイッチング素子であり、
前記放電制御手段は、前記高電位側のスイッチング素子および前記低電位側のスイッチング素子の少なくとも一方の非飽和領域の電流が前記所定に変換する処理時よりも小さくなるように前記少なくとも一方のスイッチング素子の導通制御端子に印加する電圧を設定するものであり、
前記異常診断手段は、前記少なくとも一方のスイッチング素子の導通制御端子に印加される電圧の値に基づき前記異常の有無を診断することを特徴とする請求項6記載の電力変換システムの放電制御装置。 - 前記高電位側のスイッチング素子および前記低電位側のスイッチング素子は、電圧制御形のスイッチング素子であり、
前記放電制御手段は、前記高電位側のスイッチング素子および前記低電位側のスイッチング素子のいずれか一方の非飽和領域の電流がいずれか他方のものよりも小さくなるように前記いずれか一方および前記いずれか他方のそれぞれのスイッチング素子の導通制御端子に印加する電圧を設定するものであり、
前記放電制御手段は、前記いずれか他方がオン状態となっている間に前記いずれか一方のスイッチング状態を切り替えるようにして、該いずれか一方のオン状態およびオフ状態を複数回繰り返すことで前記両電極の短絡状態を複数回生成する処理を行うものであり、
前記異常診断手段は、前記いずれか一方のスイッチング素子のオン期間およびオフ期間の少なくとも一方の長さが許容範囲内か否かに基づき前記異常の有無を診断することを特徴とする請求項6または7記載の電力変換システムの放電制御装置。 - 前記電力変換システムが搭載される部材に異常が生じたか否かを判断する判断手段を備え、
前記放電制御手段は、前記判断手段によって異常が生じたと判断される場合に前記高電位側のスイッチング素子および前記低電位側のスイッチング素子の双方をオン状態とすることで前記キャパシタの両電極を短絡させる処理を行う異常時放電制御手段であり、
前記開閉手段が開状態とされて且つ前記異常が生じた旨の判断がなされていない場合に前記短絡させる処理を行なうことなく前記キャパシタを放電する通常時放電手段を更に備えることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の電力変換システムの放電制御装置。
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