WO2005115792A1 - 電気自動車の制御装置 - Google Patents

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Masahiro Shige
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Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B60L3/003—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to inverters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2210/00—Converter types
    • B60L2210/10—DC to DC converters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility

Definitions

  • the present invention relates to a control device for an electric vehicle, and more particularly, to control when overcurrent self-protection of a traction inverter is activated.
  • a hybrid electric vehicle in which a fuel cell and a secondary battery (power storage device) are mixed as a power supply device, for example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-118979, an alternating current is applied to a traction motor for driving a vehicle.
  • a translation inverter that supplies power, a fuel cell that supplies DC power to the traction inverter, and a secondary battery that is connected in parallel with the fuel cell via a DCZD C converter are provided in the vehicle power system.
  • a known configuration is known.
  • the traction inverter receives a supply of DC power from one or both of the fuel cell and the secondary battery, converts it into AC power, and drives the traction motor.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-118979 Disclosure of the Invention
  • the present invention prevents the overcurrent from flowing into the DCCDC converter when the switching of the traction converter is stopped by the overcurrent self-protection. It is an object to provide a control device for an electric vehicle.
  • an electric vehicle control device includes a first DC power supply device for supplying DC power to a traction inverter and a first DC power supply device connected in parallel to the first DC power supply device via a DC / DC converter.
  • the current interrupting means may be, for example, an interrupting means for interrupting the power supply from the first DC power supply to the traction partitioner in synchronization with the operation of the self-protection circuit, or the operation of the self-protection circuit.
  • Switching stop means for stopping the switching operation of the DC / DC converter in synchronization with the switching operation may be used.
  • a control device for an electric vehicle according to a first aspect of the present invention includes a first DC power supply for supplying DC power to a traction inverter, and a DC power supply connected in parallel to the first DC power supply via a DCZC converter.
  • a control device for controlling a power supply system of an electric vehicle including a second DC power supply device to be connected, wherein a self-protection circuit of a traction inverter is operated by an overcurrent supplied from the first DC power supply device.
  • a shutoff means for shutting off the power supply from the first DC power supply to the traction inverter in synchronization with the operation of the self-protection circuit is provided.
  • CZD Prevents overcurrent from flowing into the C converter.
  • a control device for an electric vehicle includes a first DC power supply that supplies DC power to a traction inverter and a DC power supply connected in parallel to the first DC power supply via a DCZDC converter.
  • a control device for controlling a power supply system of an electric vehicle including a second DC power supply device to be connected, wherein a self-protection circuit of a traction inverter is activated by an overcurrent supplied from the first DC power supply device.
  • switching stopping means for stopping the switching operation of the DC / DC converter in synchronization with the operation of the self-protection circuit of the traction inverter. Stopping the switching operation of the DC / DC converter is excellent in response, so that the self-protection circuit of the DC / DC converter can be operated without delay in starting the self-protection circuit of the traction inverter.
  • the switching stop means it is desirable to forcibly restart the switching operation of the DC / DC converter after a lapse of a predetermined time from the start of the operation of the self-protection circuit of the traction inverter. If it is a temporary overcurrent, the system can be restored in a short time and normal vehicle running can be continued.
  • FIG. 1 is a system configuration diagram of a power supply system of an electric vehicle according to the present embodiment.
  • FIG. 1 shows a system configuration centering on a power supply system of an electric vehicle according to the present embodiment.
  • the power system of the electric vehicle 10 mainly includes a traction inverter 50 that supplies AC power to a traction motor (electric power load) 60 and a DC power supply that supplies DC power to the traction inverter 50.
  • a DC power supply 20; a second DC power supply 30 connected in parallel to the first DC power supply 20 via the DCZD C converter 40; Relay (interruption means) 70 that shuts off the power supply to the A control unit 80 for performing the operation is provided.
  • the first DC power supply device 20 is a power supply device that functions as a main power supply of the system.
  • a fuel cell is suitable.
  • a fuel cell is a device that converts the chemical energy of fuel gas and oxidizing gas into electric energy, and has the advantages of high energy efficiency, low harmful emissions, and the elimination of the use of petroleum fuel.
  • the second DC power supply 30 is a power supply that functions as an auxiliary power supply for the system.For example, charging and discharging of secondary batteries such as nickel-cadmium storage batteries, nickel-hydrogen storage batteries, lithium secondary batteries, and capacitors is performed.
  • a possible power storage device is suitable.
  • the kinetic energy regenerated during vehicle braking is converted into electric energy and the second DC power
  • the power is stored in the power supply 30 and when the instantaneous power such as starting or acceleration is required, the shortage of the power supplied from the first DC power supply 20 Can be supplemented.
  • the fractionation motor 60 is an electric motor for obtaining a propulsion force for running the vehicle, and is composed of, for example, a three-phase synchronous motor or the like.
  • the traction inverter 50 includes, for example, a three-phase bridge circuit composed of six power transistors, and converts DC power into AC power (three-phase AC) by switching operation of the power transistors. It is supplied to the scion motor 60.
  • the control of the power transistor is performed by the control unit 80, and information necessary for switching control is transmitted from the traction inverter 50 to the control unit 80.
  • the traction impeller 50 responds to a request instruction from the control unit 80 and adjusts the amplitude and amplitude of the three-phase AC current necessary to adjust the output torque and the rotation speed of the traction motor 60 to desired values. ⁇ Adjust the frequency.
  • the traction impeller 50 has a self-protection circuit 51 for protecting the circuit from overcurrent. When the self-protection circuit 51 detects an overcurrent, it Stop the 50 switching operation.
  • the D CZD C converter 40 functions as voltage control means for adjusting the output voltage of the first DC power supply device 20 in accordance with the operation state of the system. The voltage is reduced to charge the second DC power supply 30 for the auxiliary power supply.
  • the power conversion control of the DC / DC converter 40 is controlled by the control unit 80.
  • the DCZC converter 40 has a self-protection circuit 41 for protecting the circuit from overcurrent. When detecting the overcurrent, the self-protection circuit 41 stops the switching operation of the DCZDC converter 40.
  • the relay 70 is opened in synchronization with the operation of 1 (the switching of the traction inverter 50 is stopped), and the power supply from the first DC power supply 20 to the traction inverter 50 is cut off.
  • the switching stop of the DC / DC converter 40 (the activation of the self-protection circuit 41) can be avoided.
  • the self-protection circuit 51 is activated by an overcurrent supplied from the first DC power supply 1 device 20 to the traction inverter 50, the self-protection circuit 5 of the traction inverter 50 is operated.
  • the self-protection circuit 41 of the DCZD C converter 40 is operated in synchronization with the operation of 1 to control the switching operation of the DC / DC converter 40 to be stopped. In this case, even if the self-protection circuits 41 and 51 transmit and receive control signals to and from each other, the self-protection circuit 41 operates in synchronization with the operation of the self-protection circuit 51.
  • the control unit 80 which detects the operation of the self-protection circuit 51 may be configured to operate the self-protection circuit 41 in synchronization therewith. Further, the switching operation of the DCZDC converter 40 may be stopped by a forced stop circuit (not shown) different from the self-protection circuit 41.
  • Self-protection circuit 4 described above 1 or a forced stop circuit or the like functions as switching stopping means of the DC / DC converter 40. Although the opening and closing of the relay 70 involves a mechanical operation, a slight response delay may occur. However, if the switching of the self-protection circuit 41 is stopped, the response is excellent.
  • the relay 70 is forcibly closed after a predetermined time elapses after the self-protection circuit 51 starts to operate, or the self-protection circuit 41 is forcibly stopped (the switching operation of the D CZD C converter 40). May be forcibly restarted). That is, the switching stop means may be configured to forcibly restart the switching operation of the DCZD C converter 40 after a predetermined time has elapsed after the self-protection circuit 51 of the traction inverter 50 starts operating. . If the overcurrent flowing into the traction impeller 50 is transient, it is possible to return to normal running in a short time. Industrial applicability
  • the present invention it is possible to prevent the overcurrent from flowing into the DCZDC converter when the switching of the traction inverter is stopped by the overcurrent self-protection.
  • the system can be restored in a short time.

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Abstract

　電気自動車（１０）の制御装置は、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）とを備えた電気自動車（１０）の電源系統を制御する。この制御装置は、第一直流電源装置（２０）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（５０）の自己保護回路（５１）が作動する場合には、自己保護回路（５１）の作動に同期して第一直流電源装置（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（７０）を備える。

Description

明細書 電気自動車の制御装置
技術分野
本発明は電気自動車の制御装置に関し、 特に、 トラクシヨンインバータの 過電流自己保護が作動する場合の制御に関する。 背景技術
燃料電池と二次電池 （蓄電装置） とを電源装置として混載したハイブリツ 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ヨンモータに交流電力を供給するト ラタションインパータと、 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、 D CZD Cコンパ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。 トラクシヨンィンバ 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、 トラクシヨンモータを駆動する。
[特許文献 1] 特開 2002— 1 18979号公報 発明の開示
し力 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 ラタシヨンインバータの自己保護回路が作動してィ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、 DCZDCコンバータ （又は蓄電装置） に損 傷が生じる虞がある。
そこで、 本発明は、 トラクシヨンインパータが過電流自己保護によりスィ ツチング停止した場合に、 D CZD Cコンパータへの過電流の流入を防止す る電気自動車の制御装置を提供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 ヨンインパータに直流電力を供給する第一直流電源装置と、 D C/D C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からトラクシヨンィンパータの回路を保護する自己保護 回路と、 自己保護回路の作動に同期して D CZD Cコンバータへの過電流の 流入を遮断する電流遮断手段とを備える。 力、かる構成によれば、 トラクショ ンインパータが過電流自己保護によりスィッチング停止した場合に、 D C/ D Cコンバータへの過電流の流入を防止できる。
電流遮断手段としては、 例えば、 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ヨンィンパータへの電力供給を遮断する遮断手段であ つてもよく、 或いは自己保護回路の作動に同期して D C/D Cコンバータの スィツチング動作を停止させるスィツチング停止手段であってもよい。 本発明の第一の観点による電気自動車の制御装置は、 トラクシヨンインパ ータに直流電力を供給する第一直流電源装置と、 D CZD Cコンパータを介 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ヨンィ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ヨンイン パ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、 D
CZD Cコンバータへの過電流の流入を防止する。
遮断手段としては、 トラクシヨンインパ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ィンバータへの 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。 本発明の第二の観点による電気自動車の制御装置は、 トラクシヨンインバ ータに直流電力を供給する第一直流電源装置と、 D CZD C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ヨンインバータの自己保護回路が作動する場合に は、 トラクションインパータの自己保護回路の作動に同期して D C/D Cコ ンバータのスィツチング動作を停止させるスィツチング停止手段を備える。 D C/D Cコンバータのスィツチング動作の停止は応答性に優れているため、 トラクシヨンィンバータの自己保護回路の作動開始に遅れることなく D CZ D Cコンバータの自己保護回路を作動させることができる。
スィツチング停止手段としては、 トラクシヨンインパ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 D C/D Cコンバータのスィツチング 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。 図面の簡単な説明
図 1は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。 発明を実施するための最良の形態
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 1 0の電源系統には、 主に、 トラクシヨンモー タ （電力負荷） 6 0に交流電力を供給するトラクシヨンインバータ 5 0と、 トラクシヨンィンバータ 5 0に直流電力を供給する第一直流電源装置 2 0と、 D CZD Cコンバータ 4 0を介して第一直流電源装置 2 0に並列接続する第 二直流電源装置 3 0と、 第一直流電源装置 2 0からトラクシヨンィンパータ 5 0への電力供給を遮断するリ レー （遮断手段） 7 0と、 電源系統の制御を 行う制御部 8 0が配設されている。
第一直流電源装置 2 0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 3 0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 2 0と第二直流電源装置 3 0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 3 0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 2 0から供給される電力の不足分を第二直流電源装置 3 0で補うことができる。
トラクシヨンモータ 6 0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。 トラクシヨンインバー タ 5 0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ィツ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、 トラクシヨンモータ 6 0に供給している。 パワートランジスタの制御は制御部 8 0によって行われ、 トラクシヨンイン パータ 5 0からは制御部 8 0に対してスィツチング制御に必要な情報が送信 されている。 トラクションインパータ 5 0は制御部 8 0からの要求指示に応 答して、 トラクシヨンモータ 6 0の出力トルク及ぴ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ぴ周波数を調整する。 トラクシヨン インパータ 5 0は過電流から回路を保護するための自己保護回路 5 1を備え ている。 自己保護回路 5 1は過電流を検出すると、 トラクシヨンインパータ 5 0のスィッチング動作を停止させる。
D CZD Cコンバータ 4 0は、 システムの運転状態に対応して第一直流電 源装置 2 0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 2 0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 3 0を充電する。 D C/D Cコンバータ 4 0の電力変換制御は制御部 8 0によって制御されている。 D CZD Cコンバータ 4 0は過電流から回路を 保護するための自己保護回路 4 1を備えている。 自己保護回路 4 1は過電流 を検出すると、 D CZD Cコンバータ 4 0のスィツ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 2 0からトラクシヨンイン バータ 5 0に供給される過電流によって自己保護回路 5 1が作動する場合に は、 制御部 8 0は自己保護回路 5 1の作動 （トラクシヨンィンバータ 5 0の スイッチング停止） に同期してリレー 7 0を開き、 第一直流電源装置 2 0か らトラクシヨンインバータ 5 0への電力供給を遮断する。 これにより、 D C ZD Cコンバータ 4 0への過電流の流入を防止できる。 また、 D C/D Cコ ンバータ 4 0のスイッチング停止 （自己保護回路 4 1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¾1装置 2 0からトラクシヨンイン パータ 5 0に供給される過電流によって自己保護回路 5 1が作動する場合に、 トラクシヨンインバータ 5 0の自己保護回路 5 1の作動に同期して D CZD Cコンバータ 4 0の自己保護回路 4 1が作動することにより D C/D Cコン パータ 4 0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 4 1 , 5 1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 5 1の作動に同期して自己保護回路 4 1が作動するように構成 してもよく、 或いは自己保護回路 5 1の作動を検出した制御部 8 0がこれに 同期して自己保護回路 4 1を作動させるように構成してもよい。 また、 自己 保護回路 4 1とは別の強制停止回路 （図示せず） によって D CZD Cコンパ ータ 4 0のスィツチング動作を停止させてもよい。 上述した自己保護回路 4 1又は強制停止回路等は D C/D Cコンバータ 4 0のスィツチング停止手段 として機能する。 上述したリレー 7 0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 4 1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 5 1が作動し始めてから所定時間経過後にリレー 7 0 を強制的に閉じるか、 又は自己保護回路 4 1の作動を強制的に停止させる (D CZD Cコンバータ 4 0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ヨンインパー タ 5 0の自己保護回路 5 1が作動し始めてから所定時間経過後に D CZD C コンバータ 4 0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。 トラクシヨンインパータ 5 0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。 産業上の利用可能性
本発明によればトラクシヨンインバータが過電流自己保護によりスィツチ ング停止した場合に、 D CZD Cコンパータへの過電流の流入を防止できる。 また、 短時間の間にシステムを復帰させることができる。

Claims

請求の範囲
1 . トラクシヨンインパータに直流電力を供給する第一直流電源装置と、 D CZD Cコンパ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から前記トラクシヨンィンバー タの回路を保護する自己保護回路と、 前記自己保護回路の作動に同期して前 記 D C/D Cコンバータへの過電流の流入を遮断する電流遮断手段と、 を備 える電気自動車の制御装置。
2 . 請求項 1に記載の電気自動車の制御装置であって、 前記電流遮断手段 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 クシヨンィンバータへの電力供給を遮断する遮断手段である、 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、 前記遮断手段は前 記トラクションィンパ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ヨンィ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。
4 . 請求項 1に記載の電気自動車の制御装置であって、 前記電流遮断手段 は、 前記自己保護回路の作動に同期して前記 D CZD Cコンバータのスィッ チング動作を停止させるスイッチング停止手段である、 電気自動車の制御装 置。'
5 . 請求項 4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ヨンィ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 D CZD Cコンパータのスィツ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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