JP6729185B2

JP6729185B2 - Electric car

Info

Publication number: JP6729185B2
Application number: JP2016168409A
Authority: JP
Inventors: 賢人田栗
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2016-08-30
Filing date: 2016-08-30
Publication date: 2020-07-22
Anticipated expiration: 2036-08-30
Also published as: JP2018038154A

Description

本明細書は、電気自動車に関する技術を開示する。本明細書における電気自動車には、走行用に電動機（モータ）とエンジンの双方を備えるハイブリッド車、走行用電動機の電源として燃料電池を備える燃料電池車の双方を含む。 This specification discloses the technique regarding an electric vehicle. The electric vehicle in this specification includes both a hybrid vehicle including both an electric motor (motor) and an engine for traveling, and a fuel cell vehicle including a fuel cell as a power source of the traveling electric motor.

直流電源の出力電力を、電動機を駆動するのに適した電力（駆動電力）に変換する電力変換器が知られている。直流電源と電力変換器の間に並列に平滑コンデンサが接続されることがある。平滑コンデンサは、直流電源の出力電流に含まれている脈動成分、あるいは、電力変換器側から伝播する電流の脈動成分を抑制する。電流の脈動成分はリプル電流あるいはリプル成分と呼ばれることがある。平滑コンデンサを挿入しても、わずかにリプル電流は残る。 There is known a power converter that converts output power of a DC power supply into power suitable for driving an electric motor (driving power). A smoothing capacitor may be connected in parallel between the DC power supply and the power converter. The smoothing capacitor suppresses the pulsating component included in the output current of the DC power supply or the pulsating component of the current propagating from the power converter side. The pulsating component of the current is sometimes called a ripple current or a ripple component. Even if a smoothing capacitor is inserted, a slight ripple current remains.

平滑コンデンサは、劣化により、静電容量が低下することが知られている。静電容量が低下すると、平滑コンデンサのリプル除去能力が低下し、リプルが大きくなる。そこで、リプル電流を計測し、平滑コンデンサの劣化の指標にする技術が例えば特許文献１に開示されている。 It is known that the smoothing capacitor has a reduced capacitance due to deterioration. When the electrostatic capacity decreases, the ripple removing ability of the smoothing capacitor decreases and the ripple increases. Therefore, for example, Patent Document 1 discloses a technique of measuring the ripple current and using it as an index of deterioration of the smoothing capacitor.

特開２００８−１６４４５３号公報JP, 2008-164453, A

電気自動車も、車載の直流電力を走行用の電動機を駆動するのに適した電力（駆動電力）に変換する電力変換器を備える。直流電源と電力変換器の間には平滑コンデンサが並列に接続される。ただし、走行用の電動機は、運転者のアクセル操作に応じてその出力電流の大きさが頻繁に変化する。そうすると、直流電源と電力変換器の間を流れる電流の直流成分も頻繁に変化する。電流の直流成分が頻繁に変化すると、リプル成分の大きさも頻繁に変化するから、リプル電流の大きさで平滑コンデンサの静電容量低下を判定することが難しくなる。本明細書は、電気自動車において、直流電源と電力変換器の間に備えられている平滑コンデンサの静電容量低下（即ち、平滑コンデンサの劣化）を判定する技術を提供する。 An electric vehicle also includes an electric power converter that converts in-vehicle DC electric power into electric power (driving electric power) suitable for driving an electric motor for traveling. A smoothing capacitor is connected in parallel between the DC power supply and the power converter. However, the magnitude of the output current of the electric motor for traveling frequently changes according to the accelerator operation by the driver. Then, the DC component of the current flowing between the DC power supply and the power converter also frequently changes. If the DC component of the current changes frequently, the magnitude of the ripple component also changes frequently, and it becomes difficult to determine the decrease in the capacitance of the smoothing capacitor based on the magnitude of the ripple current. The present specification provides a technique for determining a decrease in electrostatic capacitance of a smoothing capacitor (that is, deterioration of the smoothing capacitor) provided between a DC power supply and a power converter in an electric vehicle.

本明細書が開示する電気自動車の一形態は、駆動輪を駆動する動力を生成する電動機と、直流電源と、電流センサと、第１及び第２電力変換器と、平滑コンデンサと、制御器を備える。電流センサは、直流電源の出力電流を計測する。第１電力変換器は、直流電源の出力電力を電動機の駆動電力に変換する。その電力変換器は、運転者のアクセル操作に応じて出力電流が変化する。平滑コンデンサは、直流電源と第１電力変換器の間に並列に接続されている。第２電力変換器は、平滑コンデンサと並列に接続されている。第２電力変換器は、運転者のアクセル操作に依存せずに一定出力で動作が可能である。制御器は、第１電力変換器を停止させるとともに第２電力変換器を一定出力で作動させた状態において、電流センサによって計測されるリプル電流のうち設定閾値以上のリプル電流が、設定回数を超えて検知された場合、平滑コンデンサの静電容量が低下したと判断する。第２電力変換器は、エアコン用インバータ、灯火装置用ＤＣ−ＤＣコンバータ、制御装置用ＤＣ−ＤＣコンバータ、および、小型モータ用ＤＣ−ＤＣコンバータのいずれかである。 One form of an electric vehicle disclosed in this specification includes an electric motor that generates power for driving driving wheels, a DC power supply, a current sensor, first and second power converters, a smoothing capacitor, and a controller. Prepare The current sensor measures the output current of the DC power supply. The first power converter converts the output power of the DC power supply into the driving power of the electric motor. The output current of the power converter changes according to the accelerator operation by the driver. The smoothing capacitor is connected in parallel between the DC power supply and the first power converter. The second power converter is connected in parallel with the smoothing capacitor. The second power converter can operate at a constant output without depending on the driver's accelerator operation. The controller, in a state in which the first power converter is stopped and the second power converter is operated at a constant output, the ripple current of the ripple current measured by the current sensor that is equal to or more than the set threshold value exceeds the set number If detected, it is determined that the capacitance of the smoothing capacitor has decreased. The second power converter is any one of an air conditioner inverter, a lighting device DC-DC converter, a control device DC-DC converter, and a small motor DC-DC converter.

上記形態の電気自動車では、出力電流が頻繁に変化する第１電力変換器を停止させるとともに第２電力変換器を一定出力で動作させ、リプル電流を安定にさせる。その状態で、設定閾値以上のリプル電流の発生回数をカウントし、カウントが設定回数を超えて検知されたら平滑コンデンサの静電容量が低下したと判断する。この電気自動車は、第１に、出力電流が頻繁に変化する電動機用の第１電力変換器を使わずに平滑コンデンサの静電容量低下を判定する。第２に、リプル電流の大きさが設定閾値を１回超えただけでは、平滑コンデンサの静電容量低下と判定せず、設定閾値を超えるリプル電流が設定回数を超えた場合に静電容量低下と判定する。上記の２点により、平滑コンデンサの静電容量低下（即ち、平滑コンデンサの劣化）を比較的に正確に判定することができる。 In the electric vehicle of the above-described mode, the first power converter whose output current changes frequently is stopped and the second power converter is operated at a constant output to stabilize the ripple current. In that state, the number of times of occurrence of ripple current equal to or greater than the set threshold value is counted, and if the count is detected exceeding the set number of times, it is determined that the capacitance of the smoothing capacitor has decreased. This electric vehicle firstly determines a decrease in the capacitance of a smoothing capacitor without using a first power converter for an electric motor whose output current changes frequently. Secondly, if the magnitude of the ripple current exceeds the set threshold value only once, it is not judged that the capacitance of the smoothing capacitor has decreased, and if the ripple current exceeding the set threshold value exceeds the set number of times, the capacitance decreases. To determine. With the above two points, it is possible to relatively accurately determine the decrease in the electrostatic capacity of the smoothing capacitor (that is, the deterioration of the smoothing capacitor).

実施例の電気自動車（ハイブリッド車）の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the electric vehicle (hybrid vehicle) of an Example. 静電容量低下の検査処理を示すフローチャートである。It is a flow chart which shows inspection processing of electrostatic capacity fall. リプル電流の変化の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of a change of ripple current.

図面を参照して実施例の電気自動車を説明する。実施例の電気自動車は、エンジンとモータを備えるハイブリッド車１０である。図１は、ハイブリッド車１０の構成を示すブロック図である。ハイブリッド車１０は、走行用に、エンジン１１０（内燃機）とモータ２３０（電動機）を備える。そのほか、ハイブリッド車１０は、動力伝達機構１５０と、駆動輪１８０を備える。動力伝達機構１５０は、エンジン１１０およびモータ２３０の各動力源から駆動輪１８０へと動力を伝達する。ハイブリッド車１０の駆動輪１８０は、動力伝達機構１５０から伝達される動力によって回転する。モータ２３０は、車両の減速エネルギ、あるいは、エンジン１１０の動力の一部を使って駆動軸から逆駆動され、発電する場合もある。 An electric vehicle according to an embodiment will be described with reference to the drawings. The electric vehicle of the embodiment is a hybrid vehicle 10 including an engine and a motor. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the hybrid vehicle 10. The hybrid vehicle 10 includes an engine 110 (internal combustion engine) and a motor 230 (electric motor) for traveling. In addition, the hybrid vehicle 10 includes a power transmission mechanism 150 and drive wheels 180. The power transmission mechanism 150 transmits power from the power sources of the engine 110 and the motor 230 to the drive wheels 180. The drive wheels 180 of the hybrid vehicle 10 rotate by the power transmitted from the power transmission mechanism 150. The motor 230 may be reversely driven from the drive shaft by using the deceleration energy of the vehicle or a part of the power of the engine 110 to generate electric power.

ハイブリッド車１０は、更に、バッテリ２１０と、電流センサ２１５と、第１電力変換器２２０と、平滑コンデンサ２２５と、第２電力変換器２７０と、制御器３００とを備える。ハイブリッド車１０のバッテリ２１０は、モータ２３０を駆動する電力を蓄える。バッテリ２１０は、発電機として動作するモータ２３０を介して、エンジン１１０の回転動力から生成される電力、あるいは、駆動輪１８０の回転動力から生成される電力によって充電される。ハイブリッド車１０の電流センサ２１５は、バッテリ２１０の出力電流を計測する。制御器３００は、電流センサ２１５が計測する電流の大きさに基づいて、バッテリ２１０の状態を判断する。 The hybrid vehicle 10 further includes a battery 210, a current sensor 215, a first power converter 220, a smoothing capacitor 225, a second power converter 270, and a controller 300. The battery 210 of the hybrid vehicle 10 stores electric power for driving the motor 230. The battery 210 is charged with electric power generated from the rotational power of the engine 110 or electric power generated from the rotational power of the drive wheels 180 via the motor 230 that operates as a generator. The current sensor 215 of the hybrid vehicle 10 measures the output current of the battery 210. The controller 300 determines the state of the battery 210 based on the magnitude of the current measured by the current sensor 215.

ハイブリッド車１０における第１電力変換器２２０は、バッテリ２１０の出力電力を、モータ２３０の駆動に適した電力に変換する。第１電力変換器２２０は、バッテリ２１０から供給される直流電力を、モータ２３０を制御可能な三相交流電力に変換する三相出力インバータである。第１電力変換器２２０は、インバータ回路の前段に、バッテリ２１０の出力電圧を昇圧する電圧コンバータを備えている場合もある。第１電力変換器２２０は、制御器３００から出力される制御信号に基づいて動作する。 The first power converter 220 in the hybrid vehicle 10 converts the output power of the battery 210 into power suitable for driving the motor 230. The first power converter 220 is a three-phase output inverter that converts DC power supplied from the battery 210 into three-phase AC power that can control the motor 230. The first power converter 220 may include a voltage converter that boosts the output voltage of the battery 210 in a stage before the inverter circuit. The first power converter 220 operates based on the control signal output from the controller 300.

ハイブリッド車１０の平滑コンデンサ２２５は、バッテリ２１０と第１電力変換器２２０の間に並列に接続されたコンデンサである。平滑コンデンサ２２５は、バッテリ２１０から第１電力変換器２２０に供給される直流電流に含まれる脈動成分を抑制する。バッテリ２１０と第１電力変換器２２０の間を流れる直流電流に含まれる脈動成分には、バッテリ２１０の出力電流にもともと含まれる脈動成分のほか、第１電力変換器２２０あるいは後述する第２電力変換器２７０の内部のスイッチング素子の動作に起因して発生する脈動成分も含まれる。平滑コンデンサ２２５は、直流電流に含まれる脈動成分をその静電容量で吸収する。平滑コンデンサ２２５の劣化は、静電容量の低下となって現れる。静電容量が低下すると、直流電流の脈動成分の抑制能力が低下する。実施例のハイブリッド車１０は、リプル電流の大きさをモニタし、平滑コンデンサ２２５によるリプル抑制能力の低下、すなわち、平滑コンデンサ２２５の劣化を判定する。 The smoothing capacitor 225 of the hybrid vehicle 10 is a capacitor connected in parallel between the battery 210 and the first power converter 220. The smoothing capacitor 225 suppresses the pulsating component included in the direct current supplied from the battery 210 to the first power converter 220. The pulsating component included in the DC current flowing between the battery 210 and the first power converter 220 is not only the pulsating component originally included in the output current of the battery 210, but also the first power converter 220 or the second power converter described later. The pulsation component generated due to the operation of the switching element inside the device 270 is also included. The smoothing capacitor 225 absorbs the pulsating component included in the direct current with its capacitance. The deterioration of the smoothing capacitor 225 appears as a decrease in electrostatic capacity. When the capacitance decreases, the ability to suppress the pulsating component of the direct current decreases. The hybrid vehicle 10 of the embodiment monitors the magnitude of the ripple current and determines whether the ripple suppression capability of the smoothing capacitor 225 is reduced, that is, the smoothing capacitor 225 is deteriorated.

ハイブリッド車１０における第２電力変換器２７０は、第１電力変換器２２０とは異なる電力変換器である。第２電力変換器２７０は、平滑コンデンサ２２５と電気的に並列に接続されている。第２電力変換器２７０は、バッテリ２１０から供給される直流電力を、エアコン用コンプレッサ（図示しない）を制御可能な三相交流電力に変換するエアコン用インバータである。第２電力変換器２７０は、制御器３００から出力される制御信号に基づいて動作する。 The second power converter 270 in the hybrid vehicle 10 is a power converter different from the first power converter 220. The second power converter 270 is electrically connected in parallel with the smoothing capacitor 225. The second power converter 270 is an air conditioner inverter that converts DC power supplied from the battery 210 into three-phase AC power that can control an air conditioner compressor (not shown). The second power converter 270 operates based on the control signal output from the controller 300.

ハイブリッド車１０の制御器３００は、エンジン１１０、第１電力変換器２２０および第２電力変換器２７０を始めとするハイブリッド車１０の各部を制御する。制御器３００は、エンジン１１０を制御することによって、エンジン１１０から出力される動力を、ハイブリッド車１０の運転状況（車両を運転する運転者によるアクセル操作、クルーズコントロールの設定速度、先行車との車間距離、バッテリ２１０の充電状態など）に応じて調整する。制御器３００は、第１電力変換器２２０を制御することによって、モータ２３０から出力される動力をハイブリッド車１０の運転状況（車両を運転する運転者によるアクセル操作、クルーズコントロールの設定速度、先行車との車間距離、バッテリ２１０の充電状態など）に応じて制御する。 The controller 300 of the hybrid vehicle 10 controls each part of the hybrid vehicle 10 including the engine 110, the first power converter 220, and the second power converter 270. The controller 300 controls the engine 110 to output the power output from the engine 110 to the driving conditions of the hybrid vehicle 10 (the accelerator operation by the driver driving the vehicle, the set speed of the cruise control, the distance between the preceding vehicle and the preceding vehicle). The distance, the state of charge of the battery 210, etc.) are adjusted. The controller 300 controls the first power converter 220 to control the power output from the motor 230 to the driving condition of the hybrid vehicle 10 (the accelerator operation by the driver driving the vehicle, the set speed of the cruise control, the preceding vehicle). And the vehicle-to-vehicle distance, the state of charge of the battery 210, etc.).

ハイブリッド車１０は、運転者のアクセル操作に応じてその駆動力を変化させる。制御器３００にはアクセル開度センサ３２０が接続されており、そのアクセル開度センサ３２０からの情報に基づいて、エンジン１１０の出力とモータ２３０の出力を制御する。モータ２３０の出力は、第１電力変換器２２０の出力にほぼ等価であり、第１電力変換器２２０は、上記したように制御器３００によって制御される。別言すれば、第１電力変換器２２０は、運転者のアクセル操作に依存してその出力が頻繁に変換する。他方、第２電力変換器２７０は、エアコン用コンプレッサを駆動するデバイスである。従って、第２電力変換器２７０は、運転者のアクセル操作に依存せずに、一定出力で動作が可能である。 The hybrid vehicle 10 changes its driving force according to the accelerator operation by the driver. An accelerator opening sensor 320 is connected to the controller 300, and the output of the engine 110 and the output of the motor 230 are controlled based on the information from the accelerator opening sensor 320. The output of the motor 230 is substantially equivalent to the output of the first power converter 220, and the first power converter 220 is controlled by the controller 300 as described above. In other words, the output of the first power converter 220 frequently changes depending on the accelerator operation by the driver. On the other hand, the second power converter 270 is a device that drives a compressor for an air conditioner. Therefore, the second power converter 270 can operate at a constant output without depending on the accelerator operation by the driver.

制御器３００は、判断部３１０を備える。判断部３１０は、平滑コンデンサ２２５の静電容量の低下、即ち、平滑コンデンサ２２５の劣化を判定するプログラムである。判断部３１０は、第１電力変換器２２０を停止させるとともに第２電力変換器２７０を一定出力で作動させ、そのときに電流センサ２１５によって計測されるリプル電流Ｒｐのうち設定閾値Ｔｈ以上のリプル電流が、設定回数Ａを超えて検知された場合、平滑コンデンサ２２５の静電容量が低下したと判断する。判断部３１０を含め、制御器３００の各種機能は、コンピュータプログラムに基づいてソフトウェア的に実現される。なお、制御器３００の各種機能の少なくとも一部は、回路構成に基づいてハードウェア的に実現されてもよい。また、図１では、制御器３００をひとつの矩形で表しているが、制御器３００の機能は、複数のＣＰＵの協働で実現されてもよい。 The controller 300 includes a determination unit 310. The determination unit 310 is a program that determines a decrease in the electrostatic capacitance of the smoothing capacitor 225, that is, a deterioration of the smoothing capacitor 225. The determination unit 310 stops the first power converter 220 and operates the second power converter 270 at a constant output, and the ripple current Rp measured by the current sensor 215 at that time is equal to or larger than the set threshold Th. However, when the number of detections exceeds the set number A, it is determined that the capacitance of the smoothing capacitor 225 has decreased. Various functions of the controller 300 including the determination unit 310 are realized by software based on a computer program. Note that at least some of the various functions of the controller 300 may be implemented by hardware based on the circuit configuration. Further, although the controller 300 is represented by one rectangle in FIG. 1, the function of the controller 300 may be realized by the cooperation of a plurality of CPUs.

リプル電流Ｒｐは、バッテリ２１０から第１電力変換器２２０あるいは第２電力変換器２７０に本来供給されるべき直流電流値（ＤＣ成分の電流値）に重畳した電流の脈動成分である。リプル電流Ｒｐの周波数帯域ｆｗは既知である。制御器３００は、電流センサ２１５の計測値の時系列データを、その周波数帯域ｆｗの信号だけを通過させるバンドパスフィルタにかけ、リプル電流Ｒｐを取り出す。リプル電流Ｒｐは、ＤＣ成分なしの脈動電流である。設定閾値Ｔｈは、リプル電流Ｒｐの正値側の片振幅の閾値として設定される。平滑コンデンサ２２５の静電容量低下前と低下後のリプル電流の変化の一例は図３を参照して後述する。 The ripple current Rp is a pulsating component of the current superimposed on the direct current value (current value of the DC component) that should be originally supplied from the battery 210 to the first power converter 220 or the second power converter 270. The frequency band fw of the ripple current Rp is known. The controller 300 filters the time-series data of the measured value of the current sensor 215 with a bandpass filter that allows only signals in the frequency band fw to pass, and extracts the ripple current Rp. The ripple current Rp is a pulsating current without a DC component. The set threshold value Th is set as a threshold value of one-sided amplitude of the ripple current Rp on the positive value side. An example of changes in the ripple current before and after the capacitance of the smoothing capacitor 225 decreases will be described later with reference to FIG.

図２は、静電容量低下の検査処理を示すフローチャートである。制御器３００は、第１電力変換器２２０を停止させるとともに第２電力変換器２７０を一定出力で作動させることが可能な状況である場合、判断部３１０の機能に基づいて動作することによって、図２の検査処理を実行する。そのような状況の一例は、車両が信号待ちで停止しており、アイドリングストップ機能でモータ２３０とエンジン１１０の双方が停止しているとともに、エアコンが動作している状況である。あるいは、オートクルーズ機能が作動してエンジン１１０のみで一定速度走行しており、さらにエアコンが動作している状況である。 FIG. 2 is a flowchart showing an inspection process for a decrease in capacitance. In a situation where the first power converter 220 can be stopped and the second power converter 270 can be operated at a constant output, the controller 300 operates based on the function of the determination unit 310, thereby The inspection process 2 is executed. An example of such a situation is that the vehicle is stopped waiting for a signal, both the motor 230 and the engine 110 are stopped by the idling stop function, and the air conditioner is operating. Alternatively, the auto-cruise function is activated, the engine 110 alone is traveling at a constant speed, and the air conditioner is operating.

図２の検査処理を開始した後、制御器３００は、第１電力変換器２２０に制御信号を出力することによって、第１電力変換器２２０の動作を停止する（ステップＳ１１０）。第１電力変換器２２０の動作を停止させた後（ステップＳ１１０）、制御器３００は、第２電力変換器２７０に制御信号を出力することによって、第２電力変換器２７０を一定出力で作動させる（ステップＳ１２０）。その後、制御器３００は、変数Ｎを「０」に設定する（ステップＳ１３０）。 After starting the inspection process of FIG. 2, the controller 300 stops the operation of the first power converter 220 by outputting a control signal to the first power converter 220 (step S110). After stopping the operation of the first power converter 220 (step S110), the controller 300 outputs a control signal to the second power converter 270 to operate the second power converter 270 at a constant output. (Step S120). After that, the controller 300 sets the variable N to "0" (step S130).

その後、制御器３００は、電流センサ２１５によって検知されるリプル電流Ｒｐの測定を開始する（ステップＳ１４０）。制御器３００は、電流センサ２１５から出力される検知信号に基づいて、リプル電流Ｒｐを測定する。なお、前述したように、制御器３００は、電流センサ２１５の計測値の時系列データをバンドパスフィルタに通し、平均値ゼロの周期的波形であるリプル電流Ｒｐを取得する。 After that, the controller 300 starts measuring the ripple current Rp detected by the current sensor 215 (step S140). The controller 300 measures the ripple current Rp based on the detection signal output from the current sensor 215. As described above, the controller 300 passes the time-series data of the measurement value of the current sensor 215 through the bandpass filter and acquires the ripple current Rp, which is a periodic waveform with an average value of zero.

図３は、リプル電流Ｒｐおよび変数ＣＴ，Ｆｄを示すグラフである。図３の下段には、リプル電流Ｒｐの一例を示す曲線Ｌ１，Ｌ２が図示されている。図３の下段において、横軸は時間を示し、縦軸はリプル電流Ｒｐの値を示す。曲線Ｌ１は、平滑コンデンサ２２５が正常である場合（平滑コンデンサ２２５が十分な静電容量を有する場合）に測定されるリプル電流Ｒｐの一例を示す。曲線Ｌ２は、平滑コンデンサ２２５が劣化した場合（平滑コンデンサ２２５の静電容量が低下した場合）に測定されるリプル電流Ｒｐの一例を示す。 FIG. 3 is a graph showing the ripple current Rp and the variables CT and Fd. Curves L1 and L2 showing an example of the ripple current Rp are shown in the lower part of FIG. In the lower part of FIG. 3, the horizontal axis represents time and the vertical axis represents the value of the ripple current Rp. The curve L1 shows an example of the ripple current Rp measured when the smoothing capacitor 225 is normal (when the smoothing capacitor 225 has a sufficient capacitance). A curve L2 shows an example of the ripple current Rp measured when the smoothing capacitor 225 deteriorates (when the electrostatic capacitance of the smoothing capacitor 225 decreases).

設定閾値Ｔｈは、リプル電流Ｒｐの値を評価する閾値である。曲線Ｌ１におけるピーク値は、設定閾値Ｔｈを下回る。曲線Ｌ２におけるピーク値は、設定閾値Ｔｈ以上になる。設定閾値Ｔｈは、バッテリ２１０、平滑コンデンサ２２５および第２電力変換器２７０の各機器に対して設計された電気的特性に応じて予め設定された値である。先に述べたように、本実施例では、設定閾値Ｔｈは、平均値ゼロで大きさが周期的に変化するリプル電流Ｒｐの正値側の片振幅の大きさで定義される。 The set threshold Th is a threshold for evaluating the value of the ripple current Rp. The peak value on the curve L1 is below the set threshold value Th. The peak value on the curve L2 is greater than or equal to the set threshold Th. The set threshold Th is a value set in advance according to the electrical characteristics designed for each device of the battery 210, the smoothing capacitor 225, and the second power converter 270. As described above, in the present embodiment, the set threshold value Th is defined by the magnitude of the one-sided amplitude on the positive value side of the ripple current Rp whose magnitude periodically changes at zero.

変数ＣＴは、リプル電流Ｒｐの測定値が設定閾値Ｔｈ未満である場合に「０」に設定され、リプル電流Ｒｐの測定値が設定閾値Ｔｈ以上である場合に「１」に設定される。変数Ｆｄは、平滑コンデンサ２２５の静電容量が正常であると判断する場合に「０」に設定され、平滑コンデンサ２２５の静電容量が低下したと判断する場合に「１」に設定される。 The variable CT is set to "0" when the measured value of the ripple current Rp is less than the set threshold Th, and is set to "1" when the measured value of the ripple current Rp is equal to or more than the set threshold Th. The variable Fd is set to "0" when it is determined that the electrostatic capacitance of the smoothing capacitor 225 is normal, and is set to "1" when it is determined that the electrostatic capacitance of the smoothing capacitor 225 has decreased.

図２の説明に戻り、リプル電流Ｒｐの測定を開始した後（ステップＳ１４０）、制御器３００は、リプル電流Ｒｐのピーク値が設定閾値Ｔｈ以上になったか否かを判断する（ステップＳ１５０）。制御器３００は、変数ＣＴが「１」から「０」になるタイミング（図３のタイミングＴ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５）で、リプル電流Ｒｐが設定閾値Ｔｈ以上になったと判断する。 Returning to the description of FIG. 2, after the measurement of the ripple current Rp is started (step S140), the controller 300 determines whether or not the peak value of the ripple current Rp is equal to or larger than the set threshold Th (step S150). The controller 300 determines that the ripple current Rp becomes equal to or greater than the set threshold Th at the timing when the variable CT changes from "1" to "0" (timing T1, T2, T3, T4, T5 in FIG. 3).

リプル電流Ｒｐが設定閾値Ｔｈ以上になったと判断する場合（ステップＳ１５０「ＹＥＳ」）、制御器３００は、変数Ｎをインクリメントする（ステップＳ１５５）。リプル電流Ｒｐが設定閾値Ｔｈ以上になったと判断しない場合（ステップＳ１５０「ＮＯ」）、制御器３００は、変数Ｎの値をそのまま維持する。 When determining that the ripple current Rp has become equal to or greater than the set threshold Th (step S150 “YES”), the controller 300 increments the variable N (step S155). When it is not determined that the ripple current Rp is equal to or higher than the set threshold value Th (step S150 “NO”), the controller 300 maintains the value of the variable N as it is.

制御器３００は、予め定められた検査時間の間、変数Ｎをインクリメントした後（ステップＳ１５５）、または、リプル電流Ｒｐが設定閾値Ｔｈ以上になったと判断しない場合（ステップＳ１５０「ＮＯ」）、変数Ｎが設定回数Ａを超えるか否かを判断する（ステップＳ１６０）。設定回数Ａは、変数Ｎを評価するために予め設定された値である。変数Ｎが設定回数Ａを超えた場合（ステップＳ１６０「ＹＥＳ」）、制御器３００は、平滑コンデンサ２２５の静電容量が低下したと判断し、変数Ｆｄの値を「１」に設定する（ステップＳ１９０、図３のタイミングＴ５）。その後、制御器３００は、図２の検査処理を終了する。 The controller 300 increments the variable N for a predetermined inspection time (step S155) or does not determine that the ripple current Rp has become equal to or more than the set threshold Th (step S150 “NO”), the variable. It is determined whether N exceeds the set number A (step S160). The set number A is a value set in advance for evaluating the variable N. When the variable N exceeds the set number A (step S160 “YES”), the controller 300 determines that the capacitance of the smoothing capacitor 225 has decreased, and sets the value of the variable Fd to “1” (step). S190, timing T5 in FIG. 3). Then, the controller 300 ends the inspection process of FIG.

変数Ｎが設定回数Ａを超えない場合（ステップＳ１６０「ＮＯ」）、制御器３００は、リプル電流Ｒｐの測定開始（ステップＳ１４０）から経過した時間である検査時間が設定時間を経過したか否かを判断する（ステップＳ１７０）。設定時間は、検査時間を決定するために予め設定された値である。検査時間が設定時間を経過していない場合（ステップＳ１７０「ＮＯ」）、制御器３００は、リプル電流Ｒｐと設定閾値Ｔｈとの判断（ステップＳ１５０）からの処理を繰り返す。 When the variable N does not exceed the set number A (step S160 “NO”), the controller 300 determines whether or not the inspection time, which is the time elapsed from the measurement start of the ripple current Rp (step S140), has passed the set time. Is determined (step S170). The set time is a value set in advance for determining the inspection time. When the inspection time has not passed the set time (step S170 “NO”), the controller 300 repeats the process from the determination of the ripple current Rp and the set threshold Th (step S150).

検査時間が設定時間を経過した場合（ステップＳ１７０「ＹＥＳ」）、制御器３００は、平滑コンデンサ２２５の静電容量が正常であると判断し、変数Ｆｄの値を「０」に設定する（ステップＳ１８０）。その後、制御器３００は、図２の検査処理を終了する。 When the inspection time has exceeded the set time (step S170 “YES”), the controller 300 determines that the capacitance of the smoothing capacitor 225 is normal and sets the value of the variable Fd to “0” (step). S180). Then, the controller 300 ends the inspection process of FIG.

変数Ｆｄは、制御器３００に付随する不揮発性メモリ３３０にその領域が割り当てられている。そして、制御器３００が変数Ｆｄに「１」を設定するということは、制御器３００が、平滑コンデンサ２２５の静電容量が低下したことを示す信号を出力することに相当する。 The area of the variable Fd is assigned to the nonvolatile memory 330 associated with the controller 300. Then, that the controller 300 sets the variable Fd to “1” corresponds to that the controller 300 outputs a signal indicating that the capacitance of the smoothing capacitor 225 has decreased.

図２の検査処理を終了した後、変数Ｆｄの値が「０」である場合、制御器３００は、通常の制御モードでハイブリッド車１０の各部を制御する。図２の検査処理を終了した後、変数Ｆｄの値が「１」である場合、制御器３００は、通常の制御モードから移行したフェールセーフモードでハイブリッド車１０の各部を制御する。フェールセーフモードとは、例えば、モータ２３０の出力（第１電力変換器２２０の出力）の許容最大出力を通常時よりも低く設定して走行するモードである。あるいは、フェールセーフモードとは、モータ２３０を使わず、エンジン１１０だけで走行するモードである。 After the inspection process of FIG. 2 is completed, when the value of the variable Fd is “0”, the controller 300 controls each part of the hybrid vehicle 10 in the normal control mode. When the value of the variable Fd is “1” after the inspection process of FIG. 2 is finished, the controller 300 controls each part of the hybrid vehicle 10 in the fail-safe mode that shifts from the normal control mode. The fail-safe mode is a mode in which, for example, the allowable maximum output of the output of the motor 230 (output of the first power converter 220) is set to be lower than that in normal time and the vehicle runs. Alternatively, the fail-safe mode is a mode in which the vehicle travels only with the engine 110 without using the motor 230.

以上説明した平滑コンデンサ２２５の静電容量低下検知の処理の特徴と利点を述べる。特徴の第１は、リプル電流のモニタリングによる平滑コンデンサ２２５の静電容量低下を検知するのに、走行用のモータ２３０に電力を供給する第１電力変換器２２０を使わず、一定出力で動作可能な第２電力変換器２７０を用いる点である。第１電力変換器２２０は、運転者のアクセル操作でその出力が頻繁に変化する。第１電力変換器２２０の出力の変化は、バッテリ２１０から第１電力変換器２２０へ流れる電流の直流成分の大きさの変化となって現れる。直流電流の変化は、リプル電流の大きさにも影響する。即ち、第１電力変換器２２０の出力が頻繁に変化すると、その変化に起因してリプル電流の大きさも変化する。そのようなリプル電流に基づいては、平滑コンデンサ２２５の静電容量の低下を正確に検出することができない。そこで、実施例のハイブリッド車１０は、平滑コンデンサ２２５の静電容量低下を検査する際には、第１電力変換器２２０を停止し、第２電力変換器２７０に一定出力させる。平滑コンデンサ２２５と並列に接続された第２電力変換器２７０に一定出力をさせることで、平滑コンデンサ２２５に流れる電流の直流成分を一定に保つ。その間のリプル電流の大きさは、平滑コンデンサ２２５の静電容量を比較的に正確に反映するはずである。実施例のハイブリッド車１０は、平滑コンデンサ２２５の静電容量低下を正確に検知することができる。 The features and advantages of the processing for detecting the decrease in the capacitance of the smoothing capacitor 225 described above will be described. The first feature is that it can operate at a constant output without using the first power converter 220 that supplies electric power to the traveling motor 230 to detect a decrease in the electrostatic capacitance of the smoothing capacitor 225 due to monitoring of ripple current. That is, the second power converter 270 is used. The output of the first power converter 220 changes frequently by the driver's accelerator operation. The change in the output of the first power converter 220 appears as a change in the magnitude of the DC component of the current flowing from the battery 210 to the first power converter 220. The change in DC current also affects the magnitude of ripple current. That is, if the output of the first power converter 220 changes frequently, the magnitude of the ripple current also changes due to the change. Based on such ripple current, it is not possible to accurately detect the decrease in the electrostatic capacitance of the smoothing capacitor 225. Therefore, the hybrid vehicle 10 of the embodiment stops the first power converter 220 and causes the second power converter 270 to output a constant value when inspecting the decrease in the capacitance of the smoothing capacitor 225. By causing the second power converter 270 connected in parallel with the smoothing capacitor 225 to output a constant power, the DC component of the current flowing through the smoothing capacitor 225 is kept constant. The magnitude of the ripple current during that time should reflect the capacitance of the smoothing capacitor 225 relatively accurately. The hybrid vehicle 10 of the embodiment can accurately detect the decrease in the electrostatic capacitance of the smoothing capacitor 225.

第２に、ハイブリッド車１０は、リプル電流が設定閾値を超えた回数をカウントし、カウントが所定回数を超えたら静電容量低下と判定する。リプル電流が設定閾値を１回でも超えたら静電容量低下と判定するように処理を構築すると、ノイズによってたまたまリプル電流が設定閾値を超えたときに静電容量低下と誤判定してしまう。一定回数をカウントしたときに静電容量低下と判定する処理により、ノイズに起因する誤判定を回避することができる。 Secondly, the hybrid vehicle 10 counts the number of times the ripple current exceeds the set threshold value, and when the count exceeds the predetermined number of times, determines that the capacitance has decreased. If the process is constructed so that it is determined that the capacitance decreases when the ripple current exceeds the set threshold even once, it is erroneously determined that the capacitance decreases when the ripple current happens to exceed the set threshold due to noise. By the process of determining that the capacitance has decreased when a certain number of times is counted, it is possible to avoid erroneous determination due to noise.

上述した実施形態に関する留意点を以下に述べる。第２電力変換器２７０は、平滑コンデンサ２２５と並列に接続されるとともに、一定出力で作動させることが可能なデバイスであればよく、エアコン用インバータに限らず、灯火装置用ＤＣ−ＤＣコンバータ、制御装置用ＤＣ−ＤＣコンバータおよび小型モータ用ＤＣ−ＤＣコンバータなどであってもよい。 Points to be noted regarding the above-described embodiment will be described below. The second power converter 270 may be any device that is connected in parallel with the smoothing capacitor 225 and can be operated with a constant output, and is not limited to an inverter for an air conditioner, but a DC-DC converter for a lighting device, a control device. It may be a device DC-DC converter or a small motor DC-DC converter.

車両は、駆動輪を駆動する動力の少なくとも一部を、バッテリから供給される電力を用いて電動機によって生成する車両であればよく、ハイブリッド車に限らず、電気自動車、プラグインハイブリッド車および燃料電池自動車などであってもよい。実施例のバッテリ２１０が請求項の「直流電源」の一例に相当するが、請求項の「直流電源」は燃料電池であってもよい。 The vehicle may be any vehicle as long as it is a vehicle that generates at least a part of motive power for driving the drive wheels by an electric motor using electric power supplied from a battery, and is not limited to a hybrid vehicle, an electric vehicle, a plug-in hybrid vehicle, and a fuel cell. It may be a car or the like. Although the battery 210 of the embodiment corresponds to an example of the “DC power supply” in the claims, the “DC power supply” in the claims may be a fuel cell.

リプル電流の値を評価する設定閾値は、正値側の片振幅に限らず、リプル電流の平均値とボトムとの差に応じた値であってもよいし、リプル電流のピーク値とボトム値との差に応じた値であってもよい。 The setting threshold for evaluating the value of the ripple current is not limited to the positive amplitude on one side, and may be a value according to the difference between the average value and the bottom of the ripple current, or the peak value and the bottom value of the ripple current. It may be a value according to the difference between

以上、実施形態を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、上述した実施形態を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面において説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載した組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面において説明した技術は、複数の目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。 Although the embodiments have been described in detail above, these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the above-described embodiment. Further, the technical elements described in the present specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technique described in the present specification or the drawings achieves a plurality of purposes at the same time, and achieving one of the purposes has technical utility.

１０…車両
１１０…エンジン
１５０…動力伝達機構
１８０…駆動輪
２１０…バッテリ
２１５…電流センサ
２２０…第１電力変換器
２２５…平滑コンデンサ
２３０…モータ（電動機）
２７０…第２電力変換器
３００…制御器
３１０…判断部
３２０…アクセル開度センサ
３３０…不揮発性メモリ
Ａ…設定回数
ＣＴ…変数
Ｆｄ…変数
Ｌ１…曲線
Ｌ２…曲線
Ｎ…変数
Ｒｐ…リプル電流
Ｔ１〜Ｔ５…タイミング
Ｔｈ…設定閾値 10... Vehicle 110... Engine 150... Power transmission mechanism 180... Drive wheel 210... Battery 215... Current sensor 220... First power converter 225... Smoothing capacitor 230... Motor (electric motor)
270... 2nd electric power converter 300... Controller 310... Judgment part 320... Accelerator opening sensor 330... Nonvolatile memory A... Setting number CT... Variable Fd... Variable L1... Curve L2... Curve N... Variable Rp... Ripple current T1 ~ T5... Timing Th... Setting threshold

Claims

駆動輪を駆動する動力を生成する電動機と、
直流電源と、
前記直流電源の出力電流を計測する電流センサと、
前記直流電源の出力電力を前記電動機の駆動電力に変換する電力変換器であって運転者のアクセル操作に応じて出力電流が変化する第１電力変換器と、
前記直流電源と前記第１電力変換器の間に並列に接続されている平滑コンデンサと、
前記平滑コンデンサと並列に接続されており、前記運転者のアクセル操作に依存せずに一定出力で動作が可能な第２電力変換器と、
前記第１電力変換器を停止させるとともに前記第２電力変換器を一定出力で作動させた状態において、前記電流センサによって計測されるリプル電流のうち設定閾値以上のリプル電流が、設定回数を超えて検知された場合、前記平滑コンデンサの静電容量が低下したと判断する制御器と、
を備えており、
前記第２電力変換器は、エアコン用インバータ、灯火装置用ＤＣ−ＤＣコンバータ、制御装置用ＤＣ−ＤＣコンバータ、および、小型モータ用ＤＣ−ＤＣコンバータのいずれかである、電気自動車。 An electric motor that generates power for driving the drive wheels,
DC power supply,
A current sensor for measuring the output current of the DC power supply,
A first power converter that is a power converter that converts output power of the DC power supply into drive power of the electric motor, the output current of which changes according to an accelerator operation of a driver;
A smoothing capacitor connected in parallel between the DC power source and the first power converter;
A second power converter connected in parallel with the smoothing capacitor and capable of operating at a constant output without depending on the accelerator operation of the driver;
In a state in which the first power converter is stopped and the second power converter is operated at a constant output, the ripple current measured by the current sensor, which is equal to or more than a set threshold value, exceeds a set number of times. If detected, a controller that determines that the capacitance of the smoothing capacitor has decreased,
Equipped with a,
An electric vehicle in which the second power converter is any one of an air conditioner inverter, a lighting device DC-DC converter, a control device DC-DC converter, and a small motor DC-DC converter .