JP2004201439A - Voltage conversion system, residual charge consumption method, and computer-readable recording medium storing program for making computer consume residual charge - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、コンデンサの残留電荷を消費可能な電圧変換システム、残留電荷消費方法および残留電荷の消費をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
最近、環境に配慮した自動車としてハイブリッド自動車(Hybrid Vehicle)および電気自動車(Electric Vehicle)が大きな注目を集めている。そして、ハイブリッド自動車は、一部、実用化されている。
【0003】
このハイブリッド自動車は、従来のエンジンに加え、直流電源とインバータとインバータによって駆動されるモータとを動力源とする自動車である。つまり、エンジンを駆動することにより動力源を得るとともに、直流電源からの直流電圧をインバータによって交流電圧に変換し、その変換した交流電圧によりモータを回転することによって動力源を得るものである。また、電気自動車は、直流電源とインバータとインバータによって駆動されるモータとを動力源とする自動車である。
【0004】
このようなハイブリッド自動車または電気自動車は、たとえば、図25に示すようなモータ駆動装置300を搭載している。図25を参照して、モータ駆動装置300は、直流電源Bと、システムリレーSRと、コンデンサ309,320と、昇圧コンバータ310と、インバータ330とを備える。
【0005】
昇圧コンバータ310は、リアクトル311と、NPNトランジスタ312,313と、ダイオード314,315とを含む。
【0006】
NPNトランジスタ312,313は、インバータ330の電源ラインとアースラインとの間に直列に接続される。NPNトランジスタ312は、コレクタが電源ラインに接続され、エミッタがNPNトランジスタ313のコレクタに接続される。NPNトランジスタ313のエミッタは、アースラインに接続される。
【0007】
ダイオード314,315は、NPNトランジスタのエミッタ側からコレクタ側へ電流が流れるようにそれぞれNPNトランジスタ312,313に並列に接続される。
【0008】
リアクトル311は、その一方端が直流電源Bの電源ラインに接続され、他方端がNPNトランジスタ312とNPNトランジスタ313との中間点に接続される。
【0009】
直流電源Bは、直流電圧を出力する。システムリレーSRは、制御装置(図示せず)からの制御信号によってオンされると、直流電源Bから出力された直流電圧を昇圧コンバータ12へ供給する。コンデンサ309は、直流電源Bから出力された直流電圧を平滑化する。昇圧コンバータ310は、制御装置(図示せず)によってNPNトランジスタ312,313がオン/オフされ、直流電源Bから供給された直流電圧を昇圧して出力電圧をインバータ330に供給する。また、昇圧コンバータ310は、モータ駆動装置300が搭載されたハイブリッド自動車または電気自動車の回生制動時、交流モータM1によって発電され、インバータ330によって変換された直流電圧を降圧して直流電源Bへ供給する。コンデンサ320は、昇圧コンバータ310から供給された直流電圧を平滑化する。
【0010】
インバータ330は、昇圧コンバータ310から直流電圧が供給されると制御装置(図示せず)からの制御に基づいて直流電圧を交流電圧に変換して交流モータM1を駆動する。これにより、交流モータM1は、トルク指令値によって指定されたトルクを発生するように駆動される。また、インバータ330は、モータ駆動装置300が搭載されたハイブリッド自動車または電気自動車の回生制動時、交流モータM1が発電した交流電圧を制御装置(図示せず)からの制御に基づいて直流電圧に変換し、その変換した直流電圧をコンデンサ320を介して昇圧コンバータ310へ供給する。
【0011】
このように、モータ駆動装置300は、直流電源Bから出力された直流電圧を昇圧して交流モータM1を駆動するとともに、交流モータM1が発電した電力により直流電源Bを充電する。
【0012】
そして、特許第3097482号公報においては、モータ駆動装置300が停止されるとき、コンデンサ320の残留電荷は直流電源Bにチャージバックされる。
【0013】
【特許文献1】
特許第3097482号公報
【0014】
【特許文献2】
特開平11−332248号公報
【0015】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のモータ駆動装置においては、インバータの入力側に配置されたコンデンサの残留電荷を直流電源にチャージバックする場合、コンデンサの両端の電圧が直流電源の電圧以下になるとチャージバックできず、コンデンサの残留電荷を消費できないという問題が生じる。
【0016】
この場合、放電抵抗によりコンデンサの残留電荷を消費することも想定されるが、放電抵抗を設置すると、コストが高くなるという問題が生じる。また、別の補機類等に放電することも想定されるが、補機類に放電させる場合、補機類に放電抵抗相当の耐電圧性能を与える必要があり、コストが高くなるという問題が生じる。
【0017】
そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、放電抵抗を介さずに残留電荷を消費可能な電圧変換システムを提供することである。
【0018】
また、この発明の別の目的は、放電抵抗を介さずに残留電荷を消費する残留電荷消費方法を提供することである。
【0019】
さらに、この発明の別の目的は、放電抵抗を介さない残留電荷の消費をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体を提供することである。
【0020】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
この発明によれば、電圧変換システムは、電源と、インバータと、電圧変換器と、第1および第2のコンデンサと、制御手段とを備える。電圧変換器は、電源とインバータとの間に接続される。第1のコンデンサは、電圧変換器の電源側に挿入される。第2のコンデンサは、電圧変換器のインバータ側に挿入される。制御手段は、停止信号に応じて、第1のコンデンサの残留電荷および第2のコンデンサの残留電荷を消費するように、電圧変換器を制御する。
【0021】
好ましくは、制御手段は、第1のコンデンサの残留電荷を電圧変換器による昇圧動作によって消費し、第2のコンデンサの残留電荷を電圧変換器による降圧動作によって消費するように、電圧変換器を制御する。
【0022】
好ましくは、制御手段は、昇圧動作および降圧動作を、所定時間の間、交互に繰返すように電圧変換器を制御する。
【0023】
好ましくは、制御手段は、第1のコンデンサの第1の電圧、または第2のコンデンサの第2の電圧が電源の電圧以下であるとき、第1および第2のコンデンサの残留電荷を消費するように電圧変換器を制御する。
【0024】
好ましくは、電圧変換器は、第1および第2のアームと、リアクトルとを含む。第1のアームは、第1のコンデンサ側に配置され、第1および第2のスイッチング素子を含む。第2のアームは、第2のコンデンサ側に配置され、第3および第4のスイッチング素子を含む。リアクトルは、一方端が第1のスイッチング素子と第2のスイッチング素子との中間点に接続され、他方端が第3のスイッチング素子と第4のスイッチング素子との中間点に接続される。そして、制御手段は、昇圧動作および降圧動作を交互に行なうように第1から第4のスイッチング素子をスイッチング制御する。
【0025】
好ましくは、制御手段は、第1のコンデンサの第1の電圧、または第2のコンデンサの第2の電圧の低下に伴い、キャリア周波数を低くして第1および第4のスイッチング素子をスイッチング制御する。
【0026】
好ましくは、制御手段は、第1の電圧または第2の電圧に対応するキャリア周波数により第1および第4のスイッチング素子をスイッチング制御する。
【0027】
好ましくは、電圧変換システムは、第1および第2の電圧センサーをさらに備える。第1の電圧センサーは、第1のコンデンサの第1の電圧を検出する。第2の電圧センサーは、第2のコンデンサの第2の電圧を検出する。そして、制御手段は、第1の電圧または第2の電圧とキャリア周波数との関係をマップとして保持しており、第1の電圧センサーから受けた第1の電圧、または第2の電圧センサーから受けた第2の電圧に対応してキャリア周波数をマップを参照して抽出し、その抽出したキャリア周波数により第1および第4のスイッチング素子をスイッチング制御する。
【0028】
好ましくは、制御手段は、通常動作時の駆動電圧よりも低い駆動電圧を用いて第1から前記第4のスイッチング素子をスイッチング制御する。
【0029】
好ましくは、制御手段は、通常動作時のキャリア周波数よりも低いキャリア周波数により第1および第4のスイッチング素子をスイッチング制御する。
【0030】
好ましくは、電圧変換システムは、インダクタンス変更手段をさらに備える。インダクタンス変更手段は、第1のコンデンサの第1の電圧、または第2のコンデンサの第2の電圧の低下に伴い、リアクトルのインダクタンスを小さくする。
【0031】
好ましくは、インダクタンス変更手段は、第1の電圧または第2の電圧の低下に伴い、リアクトルのコイルの巻き数を減少する。
【0032】
好ましくは、インダクタンス変更手段は、コイルの巻き数を第1の電圧または第2の電圧に対応した巻き数に変更する。
【0033】
好ましくは、制御手段は、キャリア周波数を高くして第1から第4のスイッチング素子をスイッチング制御する。
【0034】
好ましくは、電圧変換器は、アームと、リアクトルとを含む、アームは、第2のコンデンサ側に配置され、第1および第2のスイッチング素子を含む。リアクトルは、一方端が第1のコンデンサの正極に接続され、他方端が第1のスイッチング素子と第2のスイッチング素子との中間点に接続される。そして、制御手段は、昇圧動作および降圧動作を交互に行なうように第1および第2のスイッチング素子を制御する。
【0035】
好ましくは、制御手段は、第1のコンデンサの第1の電圧、または第2のコンデンサの第2の電圧の低下に伴い、キャリア周波数を低くして第1および第2のスイッチング素子をスイッチング制御する。
【0036】
好ましくは、制御手段は、第1の電圧または第2の電圧に対応するキャリア周波数により第1および第2のスイッチング素子をスイッチング制御する。
【0037】
好ましくは、電圧変換システムは、第1および第2の電圧センサーをさらに備える。第1の電圧センサーは、第1のコンデンサの第1の電圧を検出する。第2の電圧センサーは、第2のコンデンサの第2の電圧を検出する。そして、制御手段は、第1の電圧または第2の電圧とキャリア周波数との関係をマップとして保持しており、第1の電圧センサーから受けた第1の電圧、または第2の電圧センサーから受けた第2の電圧に対応してキャリア周波数をマップを参照して抽出し、その抽出したキャリア周波数により第1および第2のスイッチング素子をスイッチング制御する。
【0038】
好ましくは、制御手段は、通常動作時の駆動電圧よりも低い駆動電圧を用いて第1および第2のスイッチング素子を制御する。
【0039】
好ましくは、制御手段は、通常動作時のキャリア周波数よりも低いキャリア周波数により第1および第2のスイッチング素子をスイッチング制御する。
【0040】
好ましくは、電圧変換器は、双方向の昇降圧コンバータである。
好ましくは、制御手段は、電源への電気経路が遮断されると、昇圧動作および降圧動作を交互に行なうように電圧変換器を制御する。
【0041】
好ましくは、制御手段は、電源を切離した後、第1のコンデンサの残留電荷および第2のコンデンサの残留電荷を消費するように電圧変換器を制御する。
【0042】
また、この発明によれば、残留電荷消費方法は、電圧変換器の入力側に設けられた第1のコンデンサおよび電圧変換器の出力側に設けられた第2のコンデンサの残留電荷を消費する残留電荷消費方法であって、第1のコンデンサの残留電荷を電圧変換器による昇圧動作により消費する第1のステップと、第2のコンデンサの残留電荷を電圧変換器による降圧動作により消費する第2のステップと、昇圧動作と降圧動作とを、所定の時間、交互に繰返す第3のステップとを含む。
【0043】
好ましくは、電圧変換器は、第1および第2のアームと、リアクトルとを含む。第1のアームは、第1のコンデンサ側に配置され、第1および第2のスイッチング素子を含む。第2のアームは、第2のコンデンサ側に配置され、第3および第4のスイッチング素子を含む。リアクトルは、一方端が第1のスイッチング素子と第2のスイッチング素子との中間点に接続され、他方端が第3のスイッチング素子と第4のスイッチング素子との中間点に接続される。そして、第1のステップにおいて、第2および第3のスイッチング素子はオフされ、第1および第4のスイッチング素子はオンされる。また、第2のステップにおいて、第1および第4のスイッチング素子はオフされ、第2および第3のスイッチング素子はオンされる。
【0044】
好ましくは、第1から第4のスイッチング素子は、第1のコンデンサの第1の電圧、または第2のコンデンサの第2の電圧の低下に伴い、キャリア周波数を低くしてスイッチング制御される。
【0045】
好ましくは、第1から第4のスイッチング素子は、通常動作時の駆動電圧よりも低い駆動電圧によりスイッチング制御される。
【0046】
好ましくは、第1から第4のスイッチング素子は、第1のコンデンサの第1の電圧、または第2のコンデンサの第2の電圧の低下に伴い、キャリア周波数を低くしてスイッチング制御される。
【0047】
好ましくは、第1および第2のステップにおいて、第1のコンデンサの第1の電圧、または第2のコンデンサの第2の電圧の低下に伴い、リアクトルのインダクタンスは減少される。
【0048】
好ましくは、第1から第4のスイッチング素子は、キャリア周波数を高くしてスイッチング制御される。
【0049】
好ましくは、電圧変換器は、アームと、リアクトルとを含む。アームは、第2のコンデンサ側に配置され、第1および第2のスイッチング素子を含む。リアクトルは、一方端が第1のコンデンサの正極に接続され、他方端が第1のスイッチング素子と第2のスイッチング素子との中間点に接続される。そして、第1のステップにおいて、第1のスイッチング素子はオフされ、第2のスイッチング素子はオンされる。また、第2のステップにおいて、第1のスイッチング素子はオンされ、第2のスイッチング素子はオフされる。
【0050】
好ましくは、第1および第2のスイッチング素子は、第1のコンデンサの第1の電圧、または第2のコンデンサの第2の電圧の低下に伴い、キャリア周波数を低くしてスイッチング制御される。
【0051】
好ましくは、第1および第2のスイッチング素子は、通常動作時の駆動電圧よりも低い駆動電圧によりスイッチング制御される。
【0052】
好ましくは、第1および第2のスイッチング素子は、第1のコンデンサの第1の電圧、または第2のコンデンサの第2の電圧の低下に伴い、さらに、キャリア周波数を低くしてスイッチング制御される。
【0053】
好ましくは、第1および第2のステップにおいて、第1のコンデンサの第1の電圧、または第2のコンデンサの第2の電圧の低下に伴い、リアクトルのインダクタンスは減少される。
【0054】
好ましくは、第1および第2のスイッチング素子は、キャリア周波数を高くしてスイッチング制御される。
【0055】
好ましくは、残留電荷消費方法は、第1、第2および第3のステップが実行される前に、第1のコンデンサを介して電圧変換器に直流電圧を供給する電源を切離す第4のステップをさらに含む。
【0056】
さらに、この発明によれば、電圧変換器の入力側に設けられた第1のコンデンサおよび電圧変換器の出力側に設けられた第2のコンデンサの残留電荷の消費をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体は、第1のコンデンサの残留電荷を電圧変換器による昇圧動作により消費する第1のステップと、第2のコンデンサの残留電荷を電圧変換器による降圧動作により消費する第2のステップと、昇圧動作と降圧動作とを、所定の時間、交互に繰返す第3のステップとをコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体である。
【0057】
好ましくは、電圧変換器は、第1および第2のアームと、リアクトルとを含む。第1のアームは、第1のコンデンサ側に配置され、第1および第2のスイッチング素子を含む。第2のアームは、第2のコンデンサ側に配置され、第3および第4のスイッチング素子を含む。リアクトルは、一方端が第1のスイッチング素子と第2のスイッチング素子との中間点に接続され、他方端が第3のスイッチング素子と第4のスイッチング素子との中間点に接続される。そして、第1のステップにおいて、第2および第3のスイッチング素子はオフされ、第1および第4のスイッチング素子はオンされる。また、第2のステップにおいて、第1および第4のスイッチング素子はオフされ、第2および第3のスイッチング素子はオンされる。
【0058】
好ましくは、第1から第4のスイッチング素子は、第1のコンデンサの第1の電圧、または第2のコンデンサの第2の電圧の低下に伴い、キャリア周波数を低くしてスイッチング制御される。
【0059】
好ましくは、第1から第4のスイッチング素子は、通常動作時の駆動電圧よりも低い駆動電圧によりスイッチング制御される。
【0060】
好ましくは、第1から第4のスイッチング素子は、第1のコンデンサの第1の電圧、または第2のコンデンサの第2の電圧の低下に伴い、さらに、キャリア周波数を低くしてスイッチング制御される。
【0061】
好ましくは、第1および第2のステップにおいて、第1のコンデンサの第1の電圧、または第2のコンデンサの第2の電圧の低下に伴い、リアクトルのインダクタンスは減少される。
【0062】
好ましくは、第1から第4のスイッチング素子は、キャリア周波数を高くしてスイッチング制御される。
【0063】
好ましくは、電圧変換器は、アームと、リアクトルとを含む。アームは、第2のコンデンサ側に配置され、第1および第2のスイッチング素子を含む。リアクトルは、一方端が第1のコンデンサの正極に接続され、他方端が第1のスイッチング素子と第2のスイッチング素子との中間点に接続される。そして、第1のステップにおいて、第1のスイッチング素子はオフされ、第2のスイッチング素子はオンされる。また、第2のステップにおいて、第1のスイッチング素子はオンされ、第2のスイッチング素子はオフされる。
【0064】
好ましくは、第1および第2のスイッチング素子は、第1のコンデンサの第1の電圧、または第2のコンデンサの第2の電圧の低下に伴い、キャリア周波数を低くしてスイッチング制御される。
【0065】
好ましくは、第1および第2のスイッチング素子は、通常動作時の駆動電圧よりも低い駆動電圧によりスイッチング制御される。
【0066】
好ましくは、第1および第2のスイッチング素子は、第1のコンデンサの第1の電圧、または第2のコンデンサの第2の電圧の低下に伴い、さらに、キャリア周波数を低くしてスイッチング制御される。
【0067】
好ましくは、第1および第2のステップにおいて、第1のコンデンサの第1の電圧、または第2のコンデンサの第2の電圧の低下に伴い、リアクトルのインダクタンスは減少される。
【0068】
好ましくは、第1および第2のスイッチング素子は、キャリア周波数を高くしてスイッチング制御される。
【0069】
好ましくは、プログラムは、第1、第2および第3のステップを実行させる前に、第1のコンデンサを介して電圧変換器に直流電圧を供給する電源を切離す第4のステップをさらにコンピュータに実行させる。
【0070】
この発明においては、電圧変換器の入力側および出力側に設けられた2つのコンデンサの残留電荷は、電圧変換器による昇圧動作と降圧動作とを交互に繰返すことにより消費される。
【0071】
したがって、この発明によれば、新たな部品を設けなくてもコンデンサの残留電荷を消費できる。
【0072】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【0073】
[実施の形態1]
図1を参照して、この発明の実施の形態1による電圧変換システム100は、直流電源Bと、電圧センサー10A,11,13と、温度センサー10Bと、システムリレーSR1,SR2と、コンデンサC1,C2と、昇圧コンバータ12と、インバータ14と、電流センサー18,24と、制御装置30とを備える。
【0074】
交流モータM1は、ハイブリッド自動車または電気自動車の駆動輪を駆動するためのトルクを発生するための駆動モータである。あるいは、このモータはエンジンにて駆動される発電機の機能を持つように、そして、エンジンに対して電動機として動作し、たとえば、エンジン始動を行ない得るようなものとしてハイブリッド自動車に組み込まれるようにしてもよい。
【0075】
昇圧コンバータ12は、リアクトルL1と、NPNトランジスタQ1,Q2と、ダイオードD1,D2とを含む。NPNトランジスタQ1,Q2は、インバータ14の電源ラインとアースラインとの間に直列に接続される。NPNトランジスタQ1は、コレクタが電源ラインに接続され、エミッタがNPNトランジスタQ2のコレクタに接続される。また、NPNトランジスタQ2のエミッタは、アースラインに接続される。
【0076】
各NPNトランジスタQ1,Q2のエミッタ−コレクタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流が流れるように、それぞれ、ダイオードD1,D2が接続されている。
【0077】
リアクトルL1は、一方端が直流電源Bの電源ラインに接続され、他方端がNPNトランジスタQ1とNPNトランジスタQ2との中間点、すなわち、NPNトランジスタQ1のエミッタとNPNトランジスタQ2のコレクタとの間に接続される。
【0078】
インバータ14は、U相アーム15と、V相アーム16と、W相アーム17とから成る。U相アーム15、V相アーム16、およびW相アーム17は、インバータ14の電源ラインとアースラインとの間に並列に設けられる。
【0079】
U相アーム15は、直列接続されたNPNトランジスタQ3,Q4から成り、V相アーム16は、直列接続されたNPNトランジスタQ5,Q6から成り、W相アーム17は、直列接続されたNPNトランジスタQ7,Q8から成る。また、各NPNトランジスタQ3〜Q8のエミッタ−コレクタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードD3〜D8がそれぞれ接続されている。
【0080】
各相アームの中間点は、交流モータM1の各相コイルの各相端に接続されている。すなわち、交流モータM1は、3相の永久磁石モータであり、U,V,W相の3つのコイルの一端が中点に共通接続されて構成され、U相コイルの他端がNPNトランジスタQ3,Q4の中間点に、V相コイルの他端がNPNトランジスタQ5,Q6の中間点に、W相コイルの他端がNPNトランジスタQ7,Q8の中間点にそれぞれ接続されている。
【0081】
直流電源Bは、ニッケル水素またはリチウムイオン等の二次電池から成る。電圧センサー10Aは、直流電源Bから出力される直流電圧Vbを検出し、その検出した直流電圧Vbを制御装置30へ出力する。温度センサー10Bは、直流電源Bの温度Tbを検出し、その検出した温度Tbを制御装置30へ出力する。システムリレーSR1,SR2は、制御装置30からの信号SEによりオン/オフされる。より具体的には、システムリレーSR1,SR2は、制御装置30からのH(論理ハイ)レベルの信号SEによりオンされ、制御装置30からのL(論理ロー)レベルの信号SEによりオフされる。
【0082】
コンデンサC1は、NPNトランジスタQ1,Q2のスイッチング時のリプル電圧を吸収する。電圧センサー11は、コンデンサC1の両端の電圧Vc1を検出し、その検出した電圧Vc1を制御装置30へ出力する。
【0083】
昇圧コンバータ12は、直流電源Bから供給された直流電圧Vbを昇圧してインバータ14へ供給する。より具体的には、昇圧コンバータ12は、制御装置30から信号PWMU1を受けると、信号PWMU1によってNPNトランジスタQ2がオンされた期間に応じて直流電圧を昇圧してインバータ14に供給する。この場合、NPNトランジスタQ1は、信号PWMU1によってオフされている。
【0084】
また、昇圧コンバータ12は、制御装置30から信号PWMD1を受けると、コンデンサC2を介してインバータ14から供給された直流電圧を降圧して直流電源Bを充電する。
【0085】
さらに、昇圧コンバータ12は、制御装置30から信号PWMB1を受けると、コンデンサC2に蓄積された電力を直流電源Bへチャージバックする。
【0086】
さらに、昇圧コンバータ12は、制御装置30から信号PWDCH1を受けると、信号PWDCH1によってNPNトランジスタQ2がオンされた期間に応じてコンデンサC1の残留電荷を消費し、信号PWDCH1によってNPNトランジスタQ1がオンされた期間に応じてコンデンサC2の残留電荷を消費する。
【0087】
コンデンサC2は、昇圧コンバータ12およびインバータ14でスイッチング時に発生するリプル電圧を吸収する。
【0088】
電圧センサー13は、コンデンサC2の両端の電圧Vc2、すなわち、昇圧コンバータ12の出力電圧(インバータ14の入力電圧に相当する。)を検出し、その検出した電圧Vc2を制御装置30へ出力する。
【0089】
インバータ14は、昇圧コンバータ12から直流電圧が供給されると制御装置30からの信号PWMIに基づいて直流電圧を交流電圧に変換して交流モータM1を駆動する。これにより、交流モータM1は、トルク指令値TRによって指定されたトルクを発生するように駆動される。また、インバータ14は、電圧変換システム100が搭載されたハイブリッド自動車または電気自動車の回生制動時、交流モータM1が発電した交流電圧を制御装置30からの信号PWMCに基づいて直流電圧に変換し、その変換した直流電圧をコンデンサC2を介して昇圧コンバータ12へ供給する。なお、ここで言う回生制動とは、ハイブリッド自動車または電気自動車を運転するドライバーによるフットブレーキ操作があった場合の回生発電を伴う制動や、フットブレーキを操作しないものの、走行中にアクセルペダルをオフすることで回生発電をさせながら車両を減速(または加速の中止)させることを含む。
【0090】
電流センサー18は、直流電源Bを充電するときの電流BCRTを検出し、その検出した電流BCRTを制御装置30へ出力する。電流センサー24は、交流モータM1に流れるモータ電流MCRTを検出し、その検出したモータ電流MCRTを制御装置30へ出力する。
【0091】
制御装置30は、外部に設けられたECU(Electrical Control Unit)から入力されたトルク指令値TRおよびモータ回転数MRN、電圧センサー10Aからの直流電圧Vb、電圧センサー13からの出力電圧Vc2、および電流センサー24からのモータ電流MCRTに基づいて、後述する方法により昇圧コンバータ12を駆動するための信号PWMU1とインバータ14を駆動するための信号PWMIとを生成し、その生成した信号PWMU1および信号PWMIをそれぞれ昇圧コンバータ12およびインバータ14へ出力する。
【0092】
信号PWMU1は、直流電源Bからの直流電圧Vbを出力電圧Vc2に変換する場合に昇圧コンバータ12を駆動するための信号である。そして、制御装置30は、昇圧コンバータ12が直流電圧Vbを出力電圧Vc2に変換する場合に、出力電圧Vc2をフィードバック制御し、出力電圧Vc2が指令された電圧指令Vdccomになるように昇圧コンバータ12を駆動するための信号PWMU1を生成する。信号PWMU1の生成方法については後述する。
【0093】
また、制御装置30は、ハイブリッド自動車または電気自動車が回生制動モードに入ったことを示す信号RGEを外部ECUから受けると、交流モータM1で発電された交流電圧を直流電圧に変換するための信号PWMCを生成してインバータ14へ出力する。この場合、インバータ14のNPNトランジスタQ3〜Q8は、信号PWMCによってスイッチング制御される。これにより、インバータ14は、交流モータM1で発電された交流電圧を直流電圧に変換して昇圧コンバータ12へ供給する。
【0094】
さらに、制御装置30は、ハイブリッド自動車または電気自動車が回生制動モードに入ったことを示す信号RGEを外部ECUから受けると、インバータ14から供給された直流電圧を降圧するための信号PWMD1を生成し、その生成した信号PWMD1を昇圧コンバータ12へ出力する。これにより、交流モータM1が発電した交流電圧は、直流電圧に変換され、降圧されて直流電源Bに供給される。
【0095】
さらに、制御装置30は、電圧変換システム100が搭載されたハイブリッド自動車または電気自動車が停止されると、イグニッションキーがオフされたことを示す信号IGOFFを外部ECUから受ける。そして、制御装置30は、信号IGOFFを受けると、電圧センサー10Aからの電圧Vbと電圧センサー13からの電圧Vc2とに基づいて、電圧Vc2が電圧Vbとの間で所定の関係を満たすとき、コンデンサC2に蓄積された電力を直流電源Bにチャージバックするように昇圧コンバータ12を制御する。
【0096】
なお、コンデンサC2に蓄積された電力を直流電源Bにチャージバックする場合、制御装置30は、昇圧コンバータ12がコンデンサC2の両端の電圧Vc2を降圧して直流電源Bに供給するための信号PWMB1を生成して昇圧コンバータ12へ出力する。コンデンサC2に蓄積された電力をチャージバックする場合の条件および詳細な動作については後述する。
【0097】
さらに、制御装置30は、コンデンサC2に蓄積された電力を直流電源Bにチャージバック中に電流センサー18からの直流電流BCRTが所定値αよりも小さくなると、Lレベルの信号SEを生成してシステムリレーSR1,SR2へ出力するとともに、信号PWDCH1を生成して昇圧コンバータ12へ出力する。
【0098】
さらに、制御装置30は、信号PWDCH1を生成して昇圧コンバータ12へ出力した後、電圧センサー11からの電圧Vc1および電圧センサー13からの電圧Vc2が所定値βよりも小さくなると、NPNトランジスタQ1,Q2を停止するための信号STPを生成して昇圧コンバータ12へ出力する。
【0099】
さらに、制御装置30は、システムリレーSR1,SR2をオン/オフするための信号SEを生成してシステムリレーSR1,SR2へ出力する。
【0100】
図2は、制御装置30の機能ブロック図である。図2を参照して、制御装置30は、モータトルク制御手段301と、電圧変換制御手段302とを含む。
【0101】
モータトルク制御手段301は、トルク指令値TR(車両におけるアクセルペダルの踏み込み度合い、ハイブリッド車両においてはエンジンの動作状態をも考慮しながらモータに与えるべきトルク指令を演算して得られている)、直流電源Bから出力された直流電圧Vb、モータ電流MCRT、モータ回転数MRNおよび出力電圧Vc2に基づいて、交流モータM1の駆動時、後述する方法により昇圧コンバータ12のNPNトランジスタQ1,Q2をオン/オフするための信号PWMU1と、インバータ14のNPNトランジスタQ3〜Q8をオン/オフするための信号PWMIとを生成し、その生成した信号PWMU1および信号PWMIをそれぞれ昇圧コンバータ12およびインバータ14へ出力する。
【0102】
電圧変換制御手段302は、回生制動時、ハイブリッド自動車または電気自動車が回生制動モードに入ったことを示す信号RGEを外部ECUから受けると、交流モータM1が発電した交流電圧を直流電圧に変換するための信号PWMCを生成してインバータ14へ出力する。
【0103】
また、電圧変換制御手段302は、回生制動時、信号RGEを外部ECUから受けると、インバータ14から供給された直流電圧を降圧するための信号PWMD1を生成し、その生成した信号PWMD1を昇圧コンバータ12へ出力する。このように、昇圧コンバータ12は、直流電圧を降圧するための信号PWMD1により電圧を降圧させることもできるので、双方向コンバータの機能を有するものである。
【0104】
さらに、電圧変換制御手段302は、イグニッションキーがオフされたことを示す信号IGOFFを外部ECUから受けると、電流センサー18からの電流BCRTの積算値と温度センサー10Bからの温度Tbとに基づいて、直流電源Bの残容量を求める。そして、電圧変換制御手段302は、信号IGOFF、直流電源Bの残容量、電圧センサー13からの電圧Vc2、および電圧センサー10Aからの電圧Vbに基づいて、コンデンサC2に蓄積された直流電圧を直流電源Bへチャージバックさせるときのチャージバック条件を満たすか否かを判定し、チャージバック条件を満たすとき、コンデンサC2に蓄積された直流電圧を直流電源Bへチャージバックさせるための信号PWMB1を生成して昇圧コンバータ12へ出力する。チャージバック条件については後述する。
【0105】
さらに、電圧変換制御手段302は、コンデンサC2に蓄積された直流電圧のチャージバック中に、電流センサー18からの直流電流BCRTが所定値αよりも小さくなると、Lレベルの信号SEを生成してシステムリレーSR1,SR2へ出力するとともに、信号PWDCH1を生成して昇圧コンバータ12へ出力する。
【0106】
さらに、電圧変換制御手段302は、信号PWDCH1を生成して昇圧コンバータ12へ出力した後、電圧センサー11からの電圧Vc1および電圧センサー13からの電圧Vc2が所定値βよりも小さくなると、NPNトランジスタQ1,Q2を停止するための信号STPを生成して昇圧コンバータ12へ出力する。
【0107】
図3は、モータトルク制御手段301の機能ブロック図である。図3を参照して、モータトルク制御手段301は、モータ制御用相電圧演算部40と、インバータ用PWM信号変換部42と、インバータ入力電圧指令演算部50と、コンバータ用デューティー比演算部52と、コンバータ用PWM信号変換部54とを含む。
【0108】
モータ制御用相電圧演算部40は、昇圧コンバータ12の出力電圧Vc2、すなわち、インバータ14への入力電圧を電圧センサー13から受け、交流モータM1の各相に流れるモータ電流MCRTを電流センサー24から受け、トルク指令値TRを外部ECUから受ける。そして、モータ制御用相電圧演算部40は、これらの入力される信号に基づいて、交流モータM1の各相のコイルに印加する電圧を計算し、その計算した結果をインバータ用PWM信号変換部42へ供給する。
【0109】
インバータ用PWM信号変換部42は、モータ制御用相電圧演算部40から受けた計算結果に基づいて、実際にインバータ14の各NPNトランジスタQ3〜Q8をオン/オフするための信号PWMIを生成し、その生成した信号PWMIをインバータ14の各NPNトランジスタQ3〜Q8へ出力する。
【0110】
これにより、各NPNトランジスタQ3〜Q8は、スイッチング制御され、交流モータM1が指令されたトルクを出力するように交流モータM1の各相に流す電流を制御する。このようにして、モータ駆動電流が制御され、トルク指令値TRに応じたモータトルクが出力される。
【0111】
一方、インバータ入力電圧指令演算部50は、トルク指令値TRおよびモータ回転数MRNに基づいてインバータ入力電圧の最適値(目標値)を演算し、その演算した最適値をコンバータ用デューティー比演算部52へ出力する。
【0112】
コンバータ用デューティー比演算部52は、電圧センサー10Aから出力された直流電圧Vb(「バッテリ電圧Vb」とも言う。)に基づいて、電圧センサー13からの入力電圧Vc2を、インバータ入力電圧指令演算部50から出力される最適値に設定するためのデューティー比を演算する。
【0113】
コンバータ用PWM信号変換部54は、コンバータ用デューティー比演算部52からのデューティー比に基づいて昇圧コンバータ12のNPNトランジスタQ1,Q2をオン/オフするための信号PWMU1を生成し、その生成した信号PWMU1を昇圧コンバータ12へ出力する。
【0114】
なお、昇圧コンバータ12の下側のNPNトランジスタQ2のオンデューティーを大きくすることによりリアクトルL1における電力蓄積が大きくなるため、より高電圧の出力を得ることができる。一方、上側のNPNトランジスタQ1のオンデューティーを大きくすることにより電源ラインの電圧が下がる。そこで、NPNトランジスタQ1,Q2のデューティー比を制御することで、電源ラインの電圧を直流電源Bの出力電圧以上の任意の電圧に制御可能である。
【0115】
コンデンサC2に蓄積された電力を直流電源Bにチャージバックさせるときのチャージバック条件について説明する。チャージバック条件は、
(1)イグニッションキーがオフされていること
(2)直流電源Bの残容量が所定量以下であること
(3)コンデンサC2の両端の電圧Vc2と直流電源Bの出力電圧Vbとの電圧差Vc2−Vbが所定値γ以上であること
の全ての条件が満たされることである。
【0116】
チャージバックの1つの条件である「イグニッションキーがオフされていること」は、制御装置30が外部ECUから信号IGOFFを受けることによって満たされる。
【0117】
また、チャージバックの場合の1つの条件である「直流電源Bの残容量が所定量以下であること」は、電流センサー18からの電流BCRTを積算した積算値と、温度センサー10Bからの直流電源Bの温度Tbとに基づいて直流電源Bの現在の容量SOC(State Of Charge)を求めることにより判定される。
【0118】
より具体的には、電圧変換制御手段302は、電流センサー18からの電流BCRTを積算し、その積算値に基づいて直流電源Bの現在の容量SOCを推定する。そして、電圧変換制御手段302は、積算した積算値を温度センサー10Bからの温度Tbによって補正することにより直流電源Bの残容量を検出し、残容量が所定量以下であるか否かを判定する。
【0119】
電流センサー18からの電流BCRTを積算した積算値を温度により補正するのは次の理由による。直流電源Bの出力電圧Vbおよび容量SOCは、図4に示す関係を満たす。すなわち、出力電圧Vbと容量SOCとの関係は、直流電源Bの温度Tbによって曲線k1〜k3のように変化する。特に、容量SOCが満充電量の20〜80%になるときの電圧Vbと容量SOCとの関係は直流電源Bの温度Tbによって大きく変化する。したがって、電流BCRTを積算した積算値は、電流BCRTが直流電源Bから流れ出るとき直流電源Bから放電された容量を意味し、電流BCRTが直流電源Bに供給されるとき直流電源Bが充電された容量を意味するので、積算値から推定した現在の容量SOCが満充電量の20〜80%の範囲に入るとき、その推定した現在の容量SOCが曲線k1〜k3のいずれの曲線上にあるかを温度Tbによって補正する必要がある。この場合、積算値から推定した現在の容量SOCを温度Tbにより補正することは、積算値が直流電源Bに充放電された容量を意味するので、積算値を補正することに相当する。
【0120】
電圧変換制御手段302は、図4に示す電圧Vbと容量SOCとの関係を示す曲線k1〜k3を保持しており、電流センサー18からの電流BCRTを積算し、その積算した積算値を温度Tbによって補正して直流電源Bの残容量を求める。そして、電圧変換制御手段302は、その求めた残容量が所定量以下であるか否かを判定する。
【0121】
電圧変換制御手段302は、電圧センサー13からの電圧Vc2と電圧センサー10Aからの電圧Vbとの差が所定値γ以上であるか否かを判定するが、所定値γは、コンデンサC2に蓄積された電力を有効利用できない程度に決定される。また、所定値γは、電圧センサー10Aと電圧センサー13との誤差に相当するように決定されてもよい。
【0122】
なお、電圧変換制御手段302は、コンデンサC2の両端の電圧Vc2が直流電源Bの出力電圧Vbよりも所定値γ以上であると判定したとき、コンデンサC2に蓄積された電力を直流電源Bにチャージバックすることにしたのは、有効利用可能な電力を直流電源Bにチャージバックするためである。
【0123】
電圧変換制御手段302は、コンデンサC2に蓄積された電力の直流電源Bへのチャージバック中に電流センサー18からの直流電流BCRTが所定値αよりも小さくなると、Lレベルの信号SEを生成してシステムリレーSR1,SR2へ出力するとともに、信号PWDCH1を生成して昇圧コンバータ12へ出力する。
【0124】
信号PWDCH1は、昇圧コンバータ12のNPNトランジスタQ1とNPNトランジスタQ2とを交互にオン/オフ(すなわち、スイッチング制御)するための信号である。
【0125】
したがって、直流電源Bへチャージバックされる直流電流BCRTが所定値αよりも小さくなると、システムリレーSR1,SR2がオフされ、昇圧コンバータ12は、信号PWDCH1によってNPNトランジスタQ2がオンされた期間に応じてコンデンサC1の残留電荷を消費し、信号PWDCH1によってNPNトランジスタQ1がオンされた期間に応じてコンデンサC2の残留電荷を消費する。つまり、信号PWDCH1によって、NPNトランジスタQ1がオフされ、NPNトランジスタQ2がオンされると、NPNトランジスタQ2がオンされた期間、コンデンサC1に蓄積された電荷は、リアクトルL1およびNPNトランジスタQ2を介してアースラインに流れる。そして、リアクトルL1における損失とNPNトランジスタQ2における損失とによって、コンデンサC1の残留電荷は消費される。また、信号PWDCH1によって、NPNトランジスタQ2がオフされ、NPNトランジスタQ1がオンされると、NPNトランジスタQ1がオンされた期間、コンデンサC2に蓄積された電荷は、NPNトランジスタQ1およびリアクトルL1を介して直流電源Bの電源ラインに流れる。そして、NPNトランジスタQ1における損失とリアクトルL1における損失とによって、コンデンサC2の残留電荷は消費される。
【0126】
なお、信号PWDCH1によってNPNトランジスタQ1がオフされ、NPNトランジスタQ2がオンされたときに昇圧コンバータ12が行なう動作は、直流電源Bからの直流電圧Vbを出力電圧Vc2に昇圧するときの昇圧動作と同じであるので、信号PWDCH1によってコンデンサC1の残留電荷を消費する動作を「昇圧動作による残留電荷の消費」と言う。また、信号PWDCH1によってNPNトランジスタQ1がオンされ、NPNトランジスタQ2がオフされたときに昇圧コンバータ12が行なう動作は、インバータ14から供給された直流電圧を降圧するときの降圧動作と同じであるので、信号PWDCH1によってコンデンサC2の残留電荷を消費する動作を「降圧動作による残留電荷の消費」と言う。
【0127】
このように、この発明は、コンデンサC2に蓄積された電力を直流電源Bへチャージバックした後、システムリレーSR1,SR2をオフし、昇圧動作によってコンデンサC1の残留電荷を消費し、降圧動作によってコンデンサC2の残留電荷を消費することを特徴とする。
【0128】
これにより、放電抵抗を新たに設けることなく、昇圧コンバータ12を用いてコンデンサC1,C2の残留電荷を消費できる。
【0129】
そして、昇圧コンバータ12を構成するリアクトルL1およびNPNトランジスタQ1,Q2を用いてコンデンサC1,C2の残留電荷を消費する場合、好ましくは、NPNトランジスタQ1,Q2をスイッチング制御するときのキャリア周波数fc1は、電圧Vc1,Vc2に応じて変えられる。
【0130】
コンデンサC1,C2の残留電荷を消費しているときのコンデンサC1,C2の両端の電圧Vc1,Vc2、すなわち、コンデンサC1,C2の残電圧とキャリア周波数fc1との間には、図5の直線k4によって表わされる関係が成立する。つまり、コンデンサC1,C2の残電圧(Vc1,Vc2)は、キャリア周波数fc1と比例関係を有する。
【0131】
電圧変換制御手段302は、図5の直線k4によって表わされる関係をマップとして保持しており、電圧センサー11からの電圧Vc1または電圧センサー13からの電圧Vc2を受けると、電圧Vc1またはVc2に対応するキャリア周波数fc1をマップを参照して抽出し、その抽出したキャリア周波数fc1を有する信号PWDCH1を生成して昇圧コンバータ12へ出力する。
【0132】
したがって、電圧Vc1または電圧Vc2が低下するに伴い、コンデンサC1,C2の残留電荷を消費するときのNPNトランジスタQ1,Q2をスイッチング制御するキャリア周波数fc1は低下する。
【0133】
このように、電圧Vc1または電圧Vc2の低下とともにキャリア周波数fc1を低くするのは、コンデンサC1またはC2の残電圧が低下すると、リアクトルL1およびNPNトランジスタQ2またはNPNトランジスタQ1およびリアクトルL1を介して流れる電流は少なくなるため、キャリア周波数fc1を低くしてリアクトルL1およびNPNトランジスタQ2またはNPNトランジスタQ1およびリアクトルL1に流れる電流を増加させるように制御し、リアクトルL1およびNPNトランジスタQ1,Q2における損失を増加させるためである。
【0134】
上述したように、この発明は、コンデンサC1,C2の残留電荷をリアクトルL1およびNPNトランジスタQ1,Q2における損失によって消費することを特徴とする。したがって、この発明においては、好ましくは、通常動作時の駆動電圧よりも低い駆動電圧によってNPNトランジスタQ1,Q2をオンする。すなわち、NPNトランジスタQ1,Q2をオンするときにNPNトランジスタQ1,Q2のベースに印加する電圧を通常動作時よりも低くしてNPNトランジスタQ1,Q2のオン抵抗を大きくする。これにより、NPNトランジスタQ1,Q2における損失をさらに増加させることができ、コンデンサC1,C2の残留電荷をより速く消費できる。
【0135】
この場合、電圧変換制御手段302は、信号PWDCH1の振幅を信号PWMU1,PWMD1の振幅よりも低くして信号PWDCH1を生成する。これにより、NPNトランジスタQ1,Q2は、オン抵抗を通常動作時よりも大きくしてコンデンサC1,C2からの電流を流す。
【0136】
また、通常動作時の駆動電圧よりも低い駆動電圧によってNPNトランジスタQ1,Q2を駆動する場合、さらに、図5の直線k4によって表わされる関係を用いて、電圧Vc1,Vc2に対応するキャリア周波数fc1を抽出してNPNトランジスタQ1,Q2をスイッチング制御する。この場合、電圧Vc1またはVc2の低下に伴い、キャリア周波数fc1を低くするのは、上述した理由と同じ理由による。
【0137】
図6および図7を参照して、実施の形態1における残留電荷を消費する動作について説明する。一連の動作が開始されると、電圧変換制御手段302は、外部ECUから信号IGOFFを受ける(ステップS1)。そして、電圧変換制御手段302は、信号IGOFFに応じて、上述したチャージバック条件が満たされているか否かを判定し、チャージバック条件が満たされているとき信号PWMB1を生成して昇圧コンバータ12へ出力する。これにより、コンデンサC2に蓄積された電力は、直流電源Bへチャージバックされる(ステップS2)。
【0138】
その後、電圧変換制御手段302は、電流センサー18からの直流電圧BCRT(「チャージバック電流」とも言う。以下同じ。)が所定値αよりも小さいか否かを判定する(ステップS3)。そして、ステップS3において、チャージバック電流BCRTが所定値α以上であるとき、ステップS2,S3が繰返し実行される。
【0139】
ステップS3において、チャージバック電流BCRTが所定値αよりも小さいと判定されると、電圧変換制御手段302は、チャージバックを停止するように昇圧コンバータ12を制御する(ステップS4)。すなわち、電圧変換制御手段302は、NPNトランジスタQ1,Q2を停止するための信号STPを生成して昇圧コンバータ12へ出力する。これにより、昇圧コンバータ12は停止され、コンデンサC2に蓄積された電力の直流電源Bへのチャージバックは停止される。
【0140】
そして、電圧変換制御手段302は、Lレベルの信号SEを生成してシステムリレーSR1,SR2へ出力する。これにより、システムリレーSR1,SR2はオフされる(ステップS5)。そして、直流電源Bが切離される。
【0141】
その後、昇圧コンバータ12のスイッチングによるコンデンサC1,C2の残留電荷の消費が行なわれる(ステップS6)。図7を参照して、図6のステップS6の詳細な動作について説明する。図6に示すステップS5の後、電圧変換制御手段302は、信号PWDCH1を生成して昇圧コンバータ12へ出力する。これによって、NPNトランジスタQ1はオフされ、NPNトランジスタQ2はオンされる。そして、コンデンサC1の残留電荷がリアクトルL1およびNPNトランジスタQ2における損失によって消費される(ステップS61)。
【0142】
その後、NPNトランジスタQ1がオンされ、NPNトランジスタQ2がオフされる。そして、コンデンサC2の残留電荷がNPNトランジスタQ1およびリアクトルL1における損失によって消費される(ステップS62)。これにより、図6に示すステップS6の動作が終了する。
【0143】
再び図6を参照して、ステップS6の後、電圧変換制御手段302は、コンデンサC1,C2の残電圧Vc1,Vc2が所定値βよりも小さいか否かを判定する(ステップS7)。そして、残電圧Vc1,Vc2が所定値β以上であるとき、ステップS6,S7が繰返し実行される。
【0144】
なお、ステップS6が繰返し実行される場合、上述したように、残電圧Vc1,Vc2の低下に伴い、NPNトランジスタQ1,Q2をスイッチング制御するキャリア周波数fc1を低くしてもよい。また、ステップS6が繰返し実行される場合、上述したように、通常動作時の駆動電圧よりも低い駆動電圧によってNPNトランジスタQ1,Q2を駆動するようにしてもよい。
【0145】
ステップS7において、コンデンサC1,C2の残電圧Vc1,Vc2が所定値βよりも小さいと判定されたとき、電圧変換制御手段302は、NPNトランジスタQ1,Q2をオフするための信号STPを生成して昇圧コンバータ12へ出力する。これにより、NPNトランジスタQ1,Q2はオフされ、昇圧コンバータ12は停止する(ステップS8)。その後、システムがオフされて(ステップS9)、一連の動作が終了する。
【0146】
なお、この発明による残留電荷消費方法は、図6および図7に示すフローチャートに従ってコンデンサC1,C2の残留電荷を消費する残留電荷消費方法である。
【0147】
また、実施の形態1におけるコンデンサC1,C2の残留電荷を消費する動作の制御は、実際には、CPU(Central Processing Unit)によって実行され、CPUは、図6および図7に示すフローチャートの各ステップを備えるプログラムをROM(Read Only Memory)から読出し、その読出したプログラムを実行して図6および図7に示すフローチャートに従ってコンデンサC1,C2の残留電荷を消費する。
【0148】
したがって、ROMは、図6および図7に示すフローチャートの各ステップを備えるプログラムを記録したコンピュータ(CPU)読取り可能な記録媒体に相当する。
【0149】
再び、図1を参照して、電圧変換システム100における全体動作について説明する。全体の動作が開始されると、制御装置30は、Hレベルの信号SEを生成してシステムリレーSR1,2へ出力し、システムリレーSR1,SR2がオンされる。直流電源Bは、直流電圧VbをシステムリレーSR1,SR2を介して昇圧コンバータ12へ出力する。
【0150】
電圧センサー10Aは、直流電源Bから出力される直流電圧Vbを検出し、その検出した直流電圧Vbを制御装置30へ出力する。また、電圧センサー11は、コンデンサC1の両端の電圧Vc1を検出し、その検出した電圧Vc1を制御装置30へ出力する。電圧センサー13は、コンデンサC2の両端の電圧Vc2を検出し、その検出した電圧Vc2を制御装置30へ出力する。さらに、電流センサー18は、直流電源Bから流出または流入する電流BCRTを検出して制御装置30へ出力し、温度センサー10Bは直流電源Bの温度Tbを検出して制御装置30へ出力する。さらに、電流センサー24は、交流モータM1に流れるモータ電流MCRTを検出して制御装置30へ出力する。そして、制御装置30は、外部ECUからトルク指令値TR、およびモータ回転数MRNを受ける。
【0151】
そうすると、制御装置30は、直流電圧Vb、電圧Vc2、モータ電流MCRT、トルク指令値TRおよびモータ回転数MRNに基づいて、上述した方法により信号PWMIを生成し、その生成した信号PWMIをインバータ14へ出力する。また、制御装置30は、直流電圧Vb、電圧Vc2、モータ電流MCRT、トルク指令値TRおよびモータ回転数MRNに基づいて、上述した方法により昇圧コンバータ12のNPNトランジスタQ1,Q2をスイッチング制御するための信号PWMU1を生成し、その生成した信号PWMU1を昇圧コンバータ12へ出力する。
【0152】
そうすると、昇圧コンバータ12は、信号PWMU1に応じて、直流電源Bからの直流電圧Vbを昇圧し、その昇圧した直流電圧をインバータ14に供給する。そして、インバータ14は、昇圧コンバータ12から供給された直流電圧を制御装置30からの信号PWMIによって交流電圧に変換して交流モータM1を駆動する。これによって、交流モータM1は、トルク指令値TRによって指定されたトルクを発生する。
【0153】
また、電圧変換システム100が搭載されたハイブリッド自動車または電気自動車の回生制動時、制御装置30は、外部ECUから信号RGEを受け、その受けた信号RGEに応じて、信号PWMCを生成してインバータ14へ出力し、信号PWMD1を生成して昇圧コンバータ12へ出力する。
【0154】
そうすると、インバータ14は、交流モータM1が発電した交流電圧を信号PWMCに応じて直流電圧に変換し、その変換した直流電圧をコンデンサC2を介して昇圧コンバータ12へ供給する。そして、昇圧コンバータ12は、インバータ14からの直流電圧を受け、その受けた直流電圧を信号PWMD1によって降圧し、その降圧した直流電圧を直流電源Bに供給する。これにより、交流モータM1によって発電された電力が直流電源Bに充電される。
【0155】
さらに、電圧変換システム100が搭載されたハイブリッド自動車または電気自動車が停止されたとき、制御装置30は、外部ECUから信号IGOFFを受け、その受けた信号IGOFFに応じて、上述した方法によって、チャージバック条件を満たすか否かを判定する。
【0156】
そして、制御装置30は、チャージバック条件を満たすと判定した場合、インバータ14を停止するとともに、信号PWMB1を生成して昇圧コンバータ12へ出力し、コンデンサC2に蓄積された電力を直流電源Bにチャージバックする。
【0157】
そして、電流センサー18からの直流電流BCRT、すなわち、直流電源Bへのチャージバック電流BCRTが所定値αよりも小さくなると、制御装置30は、信号STPを生成して昇圧コンバータ12へ出力するとともに、Lレベルの信号SEを生成してシステムリレーSR1,SR2へ出力する。
【0158】
その後、制御装置30は、信号PWDCH1を生成して昇圧コンバータ12へ出力する。これにより、コンデンサC1の残留電荷は、上述した昇圧動作によって消費され、コンデンサC2の残留電荷は、上述した降圧動作によって消費される。そして、コンデンサC1,C2の残電圧Vc1、Vc2が所定値βよりも低くなると、制御装置30は、信号STPを生成して昇圧コンバータ12へ出力する。そして、電圧変換システム100が停止される。
【0159】
このように、この発明においては、コンデンサC2に蓄積された電力の直流電源Bへのチャージバックが完了すると、昇圧コンバータ12による昇圧動作および降圧動作によってそれぞれコンデンサC1,C2の残留電荷を消費する。
【0160】
したがって、放電抵抗を新たに設けなくても、コンデンサC1、C2の残留電荷を消費できる。
【0161】
実施の形態1によれば、電圧変換システムは、昇圧コンバータと、昇圧コンバータの入力側に設けられたコンデンサC1と、昇圧コンバータの出力側に設けられたコンデンサC2と、昇圧動作と降圧動作とを交互に行なうように昇圧コンバータを制御する制御装置とを備えるので、新たな部品を設けなくてもコンデンサC1,C2の残留電荷を消費できる。
【0162】
[実施の形態2]
図8を参照して、実施の形態2による電圧変換システム100Aは、電圧変換システム100の昇圧コンバータ12を昇圧コンバータ12Aに代え、制御装置30を制御装置30Aに代えたものであり、その他は、電圧変換システム100と同じである。
【0163】
昇圧コンバータ12Aは、昇圧コンバータ12のリアクトルL1をリアクトルL2に代えたものであり、その他は、昇圧コンバータ12と同じである。リアクトルL2は、インダクタンスを変化可能なリアクトルである。
【0164】
制御装置30Aは、制御装置30の機能に加え、コンデンサC1,C2の残留電荷の消費動作が開始されると、信号EXCを生成して昇圧コンバータ12AのリアクトルL2へ出力する。信号EXCは、コンデンサC1,C2の残電圧に応じてリアクトルL2のコイルの巻き数を減少するための信号である。
【0165】
図9を参照して、制御装置30Aは、制御装置30の電圧変換制御手段302を電圧変換制御手段302Aに代えたものであり、その他は、制御装置30と同じである。電圧変換制御手段302Aは、電圧変換制御手段302の機能に加え、信号EXCを生成して昇圧コンバータ12AのリアクトルL2へ出力する。すなわち、電圧変換制御手段302Aは、信号PWDCH1を生成して昇圧コンバータ12Aへ出力し、コンデンサC1,C2の残留電荷を昇圧動作および降圧動作によって消費するように昇圧コンバータ12Aを制御しているときに、コンデンサC1,C2の残電圧に応じてリアクトルL2のコイルの巻き数を減少するための信号EXCを生成してリアクトルL2へ出力する。
【0166】
コンデンサC1,C2の残電圧(Vc1,Vc2)が低下すると、リアクトルL2に直流電流が流れにくくなるので、コンデンサC1,C2の残電圧が低下するに伴い、リアクトルL2のインダクタンスを小さくする。これにより、コンデンサC1,C2の残電圧が低下しても、直流電流がリアクトルL2に流れ易くなり、コンデンサC1,C2の残留電荷をより速く消費できる。
【0167】
したがって、この実施の形態2においては、コンデンサC1,C2の残留電荷を昇圧コンバータ12Aの昇圧動作および降圧動作によって消費する場合、昇圧コンバータ12Aに含まれるリアクトルL2のインダクタンスをコンデンサC1,C2の残電圧の低下に伴って小さくすることを特徴とする。
【0168】
リアクトルL2のインダクタンスとコンデンサC1,C2の残電圧(Vc1,Vc2)との間には、図10の直線k5によって表わされる関係が成立する。また、リアクトルL2のコイルの巻き数nとインダクタンスとの間には、図11の曲線k6によって表わされる関係が成立する。
【0169】
したがって、電圧変換制御手段302Aは、図10に示す直線k5の関係と図11に示す曲線k6の関係とをそれぞれマップとして保持しており、電圧センサー11からの電圧Vc1または電圧センサー13からの電圧Vc2に対応するインダクタンスを直線k5から抽出し、その抽出したインダクタンスに対応する巻き数nを曲線k6から抽出する。そして、電圧変換制御手段302Aは、リアクトルL2のコイルの巻き数を、抽出した巻き数nに変更するための信号EXCを生成してリアクトルL2へ出力する。
【0170】
そして、インダクタンスを小さくしてコンデンサC1,C2の残留電荷を消費する場合、好ましくは、NPNトランジスタQ1,Q2をスイッチング制御するキャリア周波数をコンデンサC1,C2の残電圧に応じて高くする。
【0171】
この場合、コンデンサC1,C2の残電圧とキャリア周波数との間には、図12に示す直線k7の関係が成立する。図12を参照して、キャリア周波数fc2は、コンデンサC1,C2の残電圧が高くなると低くなり、コンデンサC1,C2の残電圧が低くなると高くなる。インダクタンスを小さくしてコンデンサC1,C2の残留電荷を消費する場合、コンデンサC1,C2の残電圧の低下に伴い、キャリア周波数fc2を高くしてNPNトランジスタQ1,Q2をスイッチング制御するのは、インダクタンスを小さくしてリアクトルL2に流れる電流を増加してリアクトルL2における損失を増加するとともに、NPNトランジスタQ1,Q2をスイッチング制御するときのキャリア周波数fc2を高くしてNPNトランジスタQ1,Q2のスイッチング損失を増加させ、コンデンサC1,C2の残留電荷をより速く消費するためである。
【0172】
したがって、電圧変換制御手段302Aは、図12に示す直線k7の関係をマップとして保持しており、電圧センサー11からの電圧Vc1または電圧センサー13からの電圧Vc2に対応したキャリア周波数fc2を、保持したマップを参照して抽出する。そして、電圧変換制御手段302Aは、抽出したキャリア周波数fc2を用いて信号PWDCH1を生成して昇圧コンバータ12Aへ出力する。
【0173】
図13を参照して、リアクトルL2は、コア2と、コイル3A,3Bと、巻数切換部4とを含む。コア2は、直線部23A,23Bおよび湾曲部23C,23Dからなる。直線部23A,23Bおよび湾曲部23C,23Dは、一部にギャップ21,22を形成するように環状形状に配置される。そして、ギャップ21,22は、たとえば、ガラスのエポキシ材から成る。
【0174】
コイル3Aは、コア2の一方の直線部23Aに銅線を巻くことにより作製され、コイル3Bは、コア2の他方の直線部23Bに銅線を巻くことにより作製される。コイル3Aは、配線3Cによりコイル3Bと接続される。これにより、コイル3A,3Bは直列に接続される。
【0175】
巻数切換部4は、接点切換部4Aを有する。接点切換部4Aは、制御装置30Aからの信号EXCに応じて、コイル3A,3Bの巻き数がコンデンサC1,C2の残電圧に対応した巻き数になるように接点を切換える。そして、巻数切換部4は、配線5によって端子6Bに接続される。
【0176】
図14を参照して、接点切換部4Aは、接点411〜41m(mは自然数)と、スイッチ420とを含む。接点411は、コイル3A,3Bの巻き数がn1になる端子(図示せず)に接続される。接点412は、コイル3A,3Bの巻き数がn2(<n1)になる端子(図示せず)に接続される。以下、同様にして、接点413,・・・,41mは、巻き数がそれぞれn3(<n2),・・・,nmになる端子(図示せず)に接続される。そして、スイッチ420は、制御装置30Aからの信号EXCに応じて、コイルの巻き数がコンデンサC1,C2の残電圧に応じた巻き数になる接点(接点411〜41mのいずれか)に切換えられる。そして、スイッチ420は、配線5に接続される。
【0177】
再び、図13を参照して、コイル3Aは、電流が矢印13Aの方向に流れるように巻回され、コイル3Bは、電流が矢印14Aの方向に流れるように巻回される。そして、端子6Aから端子6Bの方向に電流が流されると、コイル3Aには矢印13Aで示す方向に電流が流れ、コイル3Bには矢印14Aで示す方向に電流が流れる。
【0178】
そうすると、コイル3A,3Bに電流が流れることにより発生した磁束は、ギャップ21を矢印15Aの方向に通過し、ギャップ22を矢印16Aの方向に通過する。つまり、発生した磁束は、環状形状のコア2中を一周する方向に移動する。そして、リアクトルL2は、巻数切換部4によって切換えられた巻き数に応じたインダクタンスを有する。
【0179】
電圧変換制御手段302AにおけるコンデンサC1,C2の残留電荷を消費する動作は、図15および図16に示すフローチャートに従って行なわれる。図15に示すフローチャートは、図6に示すフローチャートのステップS6をステップS6Aに代えたものであり、その他は、図6に示すフローチャートと同じである。
【0180】
図16は、図15に示すフローチャートのステップS6Aの動作を説明するためのフローチャートである。図16を参照して、図15に示すステップS5の後、電圧変換制御手段302Aは、電圧センサー11からの電圧Vc1または電圧センサー13からの電圧Vc2に対応したリアクトルL2のコイル3A,3Bの巻き数を、保持したマップを参照して抽出する(ステップS59)。
【0181】
そして、電圧変換制御手段302Aは、コイル3A,3Bの巻き数を、抽出した巻き数に変更するための信号EXCを生成してリアクトルL2へ出力する。
【0182】
そうすると、リアクトルL2において、巻数切換部4Aは、電圧変換制御手段302Aからの信号EXCに応じて、スイッチ420を接点411〜41mのいずれかに切換え、コイル3A,3Bの巻き数をコンデンサC1,C2の残電圧に対応した巻き数に設定する(ステップS60)。その後、上述したステップS61,S62が実行され、コンデンサC1,C2の残留電荷が消費される。
【0183】
なお、ステップS6Aが繰返し実行される場合、上述したように、残電圧Vc1,Vc2の低下に伴い、NPNトランジスタQ1,Q2をスイッチング制御するキャリア周波数fc2を高くしてもよい。
【0184】
その他は、上述したとおりである。
なお、この発明による残留電荷消費方法は、図15および図16に示すフローチャートに従ってコンデンサC1,C2の残留電荷を消費する残留電荷消費方法である。
【0185】
また、実施の形態2におけるコンデンサC1,C2の残留電荷を消費する動作の制御は、実際には、CPUによって実行され、CPUは、図15および図16に示すフローチャートの各ステップを備えるプログラムをROMから読出し、その読出したプログラムを実行して図15および図16に示すフローチャートに従ってコンデンサC1,C2の残留電荷を消費する。
【0186】
したがって、ROMは、図15および図16に示すフローチャートの各ステップを備えるプログラムを記録したコンピュータ(CPU)読取り可能な記録媒体に相当する。
【0187】
電圧変換システム100Aにおける全体動作は、電圧変換システム100におけるコンデンサC1,C2の残留電荷を消費する動作を、実施の形態2におけるコンデンサC1,C2の残留電荷を消費する動作に代えたものであり、その他は、電圧変換システム100の動作と同じである。
【0188】
なお、上記においては、リアクトルL2のコイル3A,3Bの巻き数を変更してインダクタンスを変更すると説明したが、この発明においては、これに限らず、コイル3A,3Bの巻き数を変更する以外の方法により、リアクトルL2のインダクタンスを変更してもよい。そして、この発明は、一般に、リアクトルL2のインダクタンスをコンデンサC1,C2の残電圧に対応したインダクタンスに設定してコンデンサC1,C2の残留電荷を消費するものに適用される。
【0189】
また、信号EXCを生成してリアクトルL2へ出力する電圧変換制御手段302Aおよび巻数切換部4は、「インダクタンス変更手段」を構成する。
【0190】
その他は、実施の形態1と同じである。
実施の形態2によれば、電圧変換システムは、昇圧コンバータと、昇圧コンバータの入力側に設けられたコンデンサC1と、昇圧コンバータの出力側に設けられたコンデンサC2と、リアクトルのインダクタンスを小さくして昇圧動作と降圧動作とを交互に行なうように昇圧コンバータを制御する制御装置とを備えるので、新たな部品を設けなくてもコンデンサC1,C2の残留電荷をより速く消費できる。
【0191】
[実施の形態3]
図17を参照して、実施の形態3による電圧変換システム100Bは、電圧変換システム100の昇圧コンバータ12をコンバータ12Bに代え、制御装置30を制御装置30Bに代えたものであり、その他は、電圧変換システム100と同じである。
【0192】
コンバータ12Bは、リアクトルL1と、NPNトランジスタQ01〜Q04と、ダイオードD01〜D04とを含む。
【0193】
NPNトランジスタQ01,Q02は、直流電源Bの電源ライン25とアースライン26との間に直列に接続される。NPNトランジスタQ01は、コレクタが電源ライン25に接続され、エミッタがNPNトランジスタQ02のコレクタに接続される。また、NPNトランジスタQ02のエミッタは、アースライン26に接続される。
【0194】
NPNトランジスタQ03,Q04は、インバータ14の電源ライン27とアースライン28との間に直列に接続される。NPNトランジスタQ03は、コレクタが電源ライン27に接続され、エミッタがNPNトランジスタQ04のコレクタに接続される。また、NPNトランジスタQ04のエミッタは、アースライン28に接続される。
【0195】
また、各NPNトランジスタQ01〜Q04は、エミッタ側からコレクタ側へ電流が流れるように、それぞれ、ダイオードD01〜D04が接続される。
【0196】
リアクトルL1は、一方端がNPNトランジスタQ01のエミッタとNPNトランジスタQ02のコレクタとに接続され、他方端がNPNトランジスタQ03のエミッタとNPNトランジスタQ04のコレクタとに接続される。
【0197】
コンバータ12Bにおいては、NPNトランジスタQ01は、NPNトランジスタQ04と同時にオン/オフされ、NPNトランジスタQ02は、NPNトランジスタQ03と同時にオン/オフされる。
【0198】
コンバータ12Bは、直流電源Bから供給された直流電圧Vbの電圧レベルを変更してインバータ14へ供給する。より具体的には、コンバータ12Bは、制御装置30Bから信号PWMU2を受けると、信号PWMU2によってNPNトランジスタQ01,Q04がオンされた期間に応じて直流電圧の電圧レベルを変更してインバータ14に供給する。
【0199】
また、コンバータ12Bは、制御装置30Bから信号PWMD2を受けると、インバータ14から供給された直流電圧の電圧レベルを変更して直流電源Bを充電する。
【0200】
制御装置30Bは、外部ECUから入力されたトルク指令値TRおよびモータ回転数MRN、電圧センサー10Aからの直流電圧Vb、電圧センサー13からの出力電圧Vc2、および電流センサー24からのモータ電流MCRTに基づいて、後述する方法によりコンバータ12Bを駆動するための信号PWMU2とインバータ14を駆動するための信号PWMIとを生成し、その生成した信号PWMU2および信号PWMIをそれぞれコンバータ12Bおよびインバータ14へ出力する。
【0201】
信号PWMU2は、直流電源Bからの直流電圧Vbを出力電圧Vc2に変換する場合にコンバータ12Bを駆動するための信号である。そして、制御装置30Bは、コンバータ12Bが直流電圧Vbを出力電圧Vc2に変換する場合に、出力電圧Vc2をフィードバック制御し、出力電圧Vc2が指令された電圧指令Vdccomになるようにコンバータ12Bを駆動するための信号PWMU2を生成する。信号PWMU2の生成方法は、上述した信号PWMU1の生成方法と同じである。
【0202】
また、制御装置30Bは、ハイブリッド自動車または電気自動車が回生制動モードに入ったことを示す信号RGEを外部ECUから受けると、交流モータM1で発電された交流電圧を直流電圧に変換するための信号PWMCを生成してインバータ14へ出力する。この場合、インバータ14のNPNトランジスタQ3〜Q8は、信号PWMCによってスイッチング制御される。これにより、インバータ14は、交流モータM1で発電された交流電圧を直流電圧に変換してコンバータ12Bへ供給する。
【0203】
さらに、制御装置30Bは、ハイブリッド自動車または電気自動車が回生制動モードに入ったことを示す信号RGEを外部ECUから受けると、インバータ14から供給された直流電圧を降圧するための信号PWMD2を生成し、その生成した信号PWMD2をコンバータ12Bへ出力する。これにより、交流モータM1が発電した交流電圧は、直流電圧に変換され、電圧レベルが変更されて直流電源Bに供給される。
【0204】
さらに、制御装置30Bは、電圧変換システム100Bが搭載されたハイブリッド自動車または電気自動車が停止されると、イグニッションキーがオフされたことを示す信号IGOFFを外部ECUから受ける。そして、制御装置30Bは、信号IGOFFを受けると、電圧センサー10Aからの電圧Vbと電圧センサー13からの電圧Vc2とに基づいて、電圧Vc2が電圧Vbとの間で所定の関係を満たすとき、コンデンサC2に蓄積された電力を直流電源Bにチャージバックするための信号PWMB2を生成してコンバータ12Bへ出力する。
【0205】
さらに、制御装置30Bは、コンデンサC2に蓄積された電力を直流電源Bにチャージバック中に電流センサー18からの直流電流BCRTが所定値αよりも小さくなると、Lレベルの信号SEを生成してシステムリレーSR1,SR2へ出力するとともに、信号PWDCH2を生成してコンバータ12Bへ出力する。
【0206】
さらに、制御装置30Bは、信号PWDCH2を生成してコンバータ12Bへ出力した後、電圧センサー11からの電圧Vc1および電圧センサー13からの電圧Vc2が所定値βよりも小さくなると、NPNトランジスタQ01〜Q04を停止するための信号STPを生成してコンバータ12Bへ出力する。
【0207】
さらに、制御装置30Bは、システムリレーSR1,SR2をオン/オフするための信号SEを生成してシステムリレーSR1,SR2へ出力する。
【0208】
信号PWDCH2は、コンバータ12BのNPNトランジスタQ01およびQ04とNPNトランジスタQ02およびQ03とを交互にオン/オフ(すなわち、スイッチング制御)するための信号である。
【0209】
したがって、直流電源Bへチャージバックされる直流電流BCRTが所定値αよりも小さくなると、システムリレーSR1,SR2がオフされ、コンバータ12Bは、信号PWDCH2によってNPNトランジスタQ01およびQ04がオンされた期間に応じてコンデンサC1の残留電荷を消費し、信号PWDCH2によってNPNトランジスタQ02およびQ03がオンされた期間に応じてコンデンサC2の残留電荷を消費する。つまり、信号PWDCH2によって、NPNトランジスタQ02およびQ03がオフされ、NPNトランジスタQ01およびQ04がオンされると、NPNトランジスタQ01およびQ04がオンされた期間、コンデンサC1に蓄積された電荷は、NPNトランジスタQ01、リアクトルL1およびNPNトランジスタQ04を介してアースライン26,28に流れる。そして、リアクトルL1における損失とNPNトランジスタQ01およびQ04における損失とによって、コンデンサC1の残留電荷は消費される。また、信号PWDCH2によって、NPNトランジスタQ01およびQ04がオフされ、NPNトランジスタQ02およびQ03がオンされると、NPNトランジスタQ02およびQ03がオンされた期間、コンデンサC2に蓄積された電荷は、NPNトランジスタQ03、リアクトルL1およびNPNトランジスタQ02を介して電源ライン25に流れる。そして、NPNトランジスタQ02およびQ03における損失とリアクトルL1における損失とによって、コンデンサC2の残留電荷は消費される。
【0210】
なお、信号PWDCH2によってNPNトランジスタQ02,Q03がオフされ、NPNトランジスタQ01,Q04がオンされたときにコンバータ12Bが行なう動作は、直流電源Bからの直流電圧Vbを出力電圧Vc2に昇圧するときの昇圧動作と同じであるので、信号PWDCH2によってコンデンサC1の残留電荷を消費する動作を「昇圧動作による残留電荷の消費」と言う。また、信号PWDCH2によってNPNトランジスタQ02,Q03がオンされ、NPNトランジスタQ01,Q04がオフされたときにコンバータ12Bが行なう動作は、インバータ14から供給された直流電圧を降圧するときの降圧動作と同じであるので、信号PWDCH2によってコンデンサC2の残留電荷を消費する動作を「降圧動作による残留電荷の消費」と言う。
【0211】
実施の形態3における残留電荷を消費する動作は、図18および図19に示すフローチャートに従って行なわれる。図18に示すフローチャートは、図6に示すフローチャートのステップS6をステップS6Bに代えたものであり、その他は、図6に示すフローチャートと同じである。
【0212】
図19は、図18に示すフローチャートのステップS6Bの動作を説明するためのフローチャートである。図19を参照して、図18に示すフローチャートのステップS5の後、制御装置30Bは、信号PWDCH2を生成してコンバータ12Bへ出力する。
【0213】
そうすると、NPNトランジスタQ01,Q04はオンされ、NPNトランジスタQ02,Q03はオフされる。そして、コンデンサC1の残留電荷は、リアクトルL1およびNPNトランジスタQ01,Q04における損失によって消費される(ステップS71)。
【0214】
その後、NPNトランジスタQ02,Q03がオンされ、NPNトランジスタQ01,Q04がオフされる。そして、コンデンサC2の残留電荷がNPNトランジスタQ02,Q03およびリアクトルL1における損失によって消費される(ステップS72)。これにより、図18に示すステップS6Bの動作が終了する。
【0215】
なお、ステップS6Bが繰返し実行される場合、上述したように、コンデンサC1,C2の残電圧Vc1,Vc2の低下に伴い、NPNトランジスタQ01〜Q04をスイッチング制御するキャリア周波数fc1を低くしてもよい。また、ステップS6Bが繰返し実行される場合、上述したように、通常動作時の駆動電圧よりも低い駆動電圧によってNPNトランジスタQ01〜Q04を駆動するようにしてもよい。
【0216】
この発明による残留電荷消費方法は、図18および図19に示すフローチャートに従ってコンデンサC1,C2の残留電荷を消費する残留電荷消費方法である。
【0217】
また、実施の形態3におけるコンデンサC1,C2の残留電荷を消費する動作の制御は、実際には、CPUによって実行され、CPUは、図18および図19に示すフローチャートの各ステップを備えるプログラムをROMから読出し、その読出したプログラムを実行して図18および図19に示すフローチャートに従ってコンデンサC1,C2の残留電荷を消費する。
【0218】
したがって、ROMは、図18および図19に示すフローチャートの各ステップを備えるプログラムを記録したコンピュータ(CPU)読取り可能な記録媒体に相当する。
【0219】
再び、図17を参照して、電圧変換システム100Bにおける全体動作について説明する。一連の動作が開始されると、制御装置30Bは、Hレベルの信号SEを生成してシステムリレーSR1,SR2へ出力するとともに、交流モータM1がトルク指令値TRによって指定されたトルクを発生するようにコンバータ12Bおよびインバータ14を制御するための信号PWMU2および信号PWMIを生成してそれぞれコンバータ12Bおよびインバータ14へ出力する。
【0220】
そして、直流電源Bは直流電圧Vbを出力し、システムリレーSR1,SR2は直流電圧Vbをコンバータ12Bへ供給する。
【0221】
そうすると、コンバータ12BのNPNトランジスタQ01〜Q04は、制御装置30Bからの信号PWMU2に応じてオン/オフされ、NPNトランジスタQ01,Q04のオンデューティーに応じた直流電流がリアクトルL1に流れる。そして、コンバータ12Bは、直流電源Bからの直流電圧Vbを出力電圧Vc2に変換し、その変換した出力電圧Vc2をインバータ14に供給する。
【0222】
インバータ14のNPNトランジスタQ3〜Q8は、制御装置30Bからの信号PWMIに従ってオン/オフされ、インバータ14は、直流電圧を交流電圧に変換し、トルク指令値TRによって指定されたトルクを交流モータM1が出力するように交流モータM1のU相、V相、W相の各相に所定の交流電流を流す。これにより、交流モータM1は、トルク指令値TRによって指定されたトルクを出力する。
【0223】
電圧変換システム100Bが搭載されたハイブリッド自動車または電気自動車が回生制動モードになった場合、制御装置30Bは、回生制動モードになったことを示す信号RGEを外部ECUから受け、信号PWMCおよび信号PWMD2を生成してそれぞれインバータ14およびコンバータ12Bへ出力する。
【0224】
交流モータM1は、交流電圧を発電し、その発電した交流電圧をインバータ14へ供給する。そして、インバータ14は、制御装置30Bからの信号PWMCに従って、交流電圧を直流電圧に変換し、その変換した直流電圧をコンバータ12Bへ供給する。
【0225】
コンバータ12Bは、制御装置30Bからの信号PWMD2に従って直流電圧の電圧レベルを変更して直流電源Bに供給し、直流電源Bを充電する。
【0226】
そして、電流センサー18からの直流電流BCRT、すなわち、直流電源Bへのチャージバック電流BCRTが所定値αよりも小さくなると、制御装置30Bは、信号STPを生成してコンバータ12Bへ出力するとともに、Lレベルの信号SEを生成してシステムリレーSR1,SR2へ出力する。
【0227】
その後、制御装置30Bは、信号PWDCH2を生成してコンバータ12Bへ出力する。これにより、コンデンサC1の残留電荷は、上述した昇圧動作によって消費され、コンデンサC2の残留電荷は、上述した降圧動作によって消費される。そして、コンデンサC1,C2の残電圧Vc1、Vc2が所定値βよりも低くなると、制御装置30Bは、信号STPを生成してコンバータ12Bへ出力する。そして、電圧変換システム100Bが停止される。
【0228】
その他は、実施の形態1と同じである。
実施の形態3によれば、電圧変換システムは、昇圧コンバータと、昇圧コンバータの入力側に設けられたコンデンサC1と、昇圧コンバータの出力側に設けられたコンデンサC2と、昇圧動作と降圧動作とを交互に行なうように昇圧コンバータを制御する制御装置とを備え、昇圧動作および降圧動作は、2つのNPNトランジスタおよびリアクトルを用いて行なわれるので、新たな部品を設けなくてもコンデンサC1,C2の残留電荷をより速く消費できる。
【0229】
[実施の形態4]
図20を参照して、実施の形態4による電圧変換システム100Cは、電圧変換システム100Bのコンバータ12Bをコンバータ12Cに代え、制御装置30Bを制御装置30Cに代えたものであり、その他は、電圧変換システム100Bと同じである。
【0230】
コンバータ12Cは、コンバータ12BのリアクトルL1をリアクトルL2に代えたものであり、その他は、コンバータ12Bと同じである。つまり、コンバータ12Cは、コンバータ12Bにおいて、リアクトルのインダクタンスを可変にしたものである。
【0231】
制御装置30Cは、制御装置30Bの機能に、制御装置30Aの信号EXCを生成してコンバータ12Cへ出力する機能を追加した機能を有する。
【0232】
つまり、実施の形態4は、実施の形態3に実施の形態2を適用したものに相当する。
【0233】
実施の形態4におけるコンデンサC1,C2の残留電荷を消費する動作は、図21および図22に示すフローチャートに従って行なわれる。図21に示すフローチャートは、図18に示すフローチャートのステップS6BをステップS6Cに代えたものであり、その他は、図18に示すフローチャートと同じである。
【0234】
図22は、図21に示すフローチャートのステップS6Cの動作を説明するためのフローチャートである。図22に示すフローチャートは、上述した図16に示すフローチャートのステップS59,S60を実行した後に、上述した図19に示すフローチャートのステップS71,S72を実行するフローチャートである。したがって、詳細な説明を省略する。
【0235】
なお、ステップS6Cが繰返し実行される場合、上述したように、残電圧Vc1,Vc2の低下に伴い、NPNトランジスタQ1,Q2をスイッチング制御するキャリア周波数fc2を高くしてもよい。
【0236】
その他は、上述したとおりである。
なお、この発明による残留電荷消費方法は、図21および図22に示すフローチャートに従ってコンデンサC1,C2の残留電荷を消費する残留電荷消費方法である。
【0237】
また、実施の形態4におけるコンデンサC1,C2の残留電荷を消費する動作の制御は、実際には、CPUによって実行され、CPUは、図21および図22に示すフローチャートの各ステップを備えるプログラムをROMから読出し、その読出したプログラムを実行して図21および図22に示すフローチャートに従ってコンデンサC1,C2の残留電荷を消費する。
【0238】
したがって、ROMは、図21および図22に示すフローチャートの各ステップを備えるプログラムを記録したコンピュータ(CPU)読取り可能な記録媒体に相当する。
【0239】
電圧変換システム100Cにおける全体動作は、電圧変換システム100BにおけるコンデンサC1,C2の残留電荷を消費する動作を、実施の形態4におけるコンデンサC1,C2の残留電荷を消費する動作に代えたものであり、その他は、電圧変換システム100Bの動作と同じである。
【0240】
その他は、実施の形態2,3と同じである。
実施の形態4によれば、電圧変換システムは、昇圧コンバータと、昇圧コンバータの入力側に設けられたコンデンサC1と、昇圧コンバータの出力側に設けられたコンデンサC2と、リアクトルのインダクタンスを小さくして昇圧動作と降圧動作とを交互に行なうように昇圧コンバータを制御する制御装置とを備え、昇圧動作および降圧動作は、2つのNPNトランジスタおよびリアクトルを用いて行なわれるので、新たな部品を設けなくてもコンデンサC1,C2の残留電荷をより速く消費できる。
【0241】
なお、この発明による電圧変換システムは、図23に示す電圧変換システム100Dであってもよい。図23を参照して、電圧変換システム100Dは、電圧変換システム100にコイル60、整流回路61および補機バッテリ62を追加し、電圧変換システム100の制御装置30を制御装置30Dに代えたものであり、その他は、電圧変換システム100と同じである。
【0242】
コイル60は、リアクトルL1のコイルに対向して設けられる。整流回路61は、コイル60の両端に発生した電圧を受け、その受けた電圧を整流して補機バッテリ62を充電する。補機バッテリ62は、ハイブリッド自動車または電気自動車に搭載されるライト等の補機を駆動するためのバッテリである。
【0243】
制御装置30Dは、制御装置30の信号PWDCH1を生成して昇圧コンバータ12へ出力する機能を、信号PWDCH3を生成して昇圧コンバータ12へ出力する機能に代えたものであり、その他は、制御装置30と同じである。
【0244】
制御装置30Dは、コンデンサC2に蓄積された電力を直流電源Bにチャージバック中に電流センサー18からの直流電流BCRTが所定値αよりも小さくなると、チャージバックを停止し、Lレベルの信号SEを生成してシステムリレーSR1,SR2へ出力した後に、信号PWDCH3を生成して昇圧コンバータ12へ出力する。
【0245】
信号PWDCH3は、昇圧コンバータ12のNPNトランジスタQ1をオンし、NPNトランジスタQ2をオフするための信号である。したがって、昇圧コンバータ12は、制御装置30Dから信号PWDCH3を受けると、コンデンサC2の残留電荷をリアクトルL1に蓄積する。そうすると、リアクトルL1の両端に電圧が発生し、その発生した電圧は、リアクトルL1のコイルとコイル60とによって電圧変換される。そして、整流回路61は、コイル60の両端に発生した電圧を整流して補機バッテリ62を充電する。
【0246】
リアクトルL1の両端に発生した電圧をリアクトルL1のコイルとコイル60とにより電圧変換することにより、コンデンサC2の残留電荷が減少し、コンデンサC2の両端の電圧Vc2がコンデンサC1の両端の電圧Vc1まで低下すると、コンデンサC1,C2の残留電荷がリアクトルL1に蓄積され、コイル60へ電圧変換される。そして、コンデンサC1,C2の残留電荷は、コンデンサC1,C2の両端の電圧が所定値βよりも低くなるまで、補機バッテリ62を充電するためにコイル60へ電圧変換される。
【0247】
このように、電圧変換システム100Dは、リアクトルL1に蓄積された電圧をコイル60、整流回路61および補機バッテリ62の2次側へ電圧変換することによりコンデンサC1,C2の残留電荷を消費する。
【0248】
その他は、上述したとおりである。
また、この発明による電圧変換システムは、図24に示す電圧変換システムであってもよい。図24を参照して、電圧変換システム100Eは、電圧変換システム100Bにコイル60、整流回路61および補機バッテリ62を追加し、電圧変換システム100Bの制御装置30Bを制御装置30Eに代えたものであり、その他は、電圧変換システム100Bと同じである。
【0249】
コイル60、整流回路61および補機バッテリ62については上述したとおりである。
【0250】
制御装置30Eは、制御装置30Bの信号PWDCH2を生成してコンバータ12Bへ出力する機能を、信号PWDCH4を生成してコンバータ12Bへ出力する機能に代えたものであり、その他は、制御装置30Bと同じである。
【0251】
信号PWDCH4は、コンバータ12BのNPNトランジスタQ01,Q03をオンし、NPNトランジスタQ02,Q04をオフするための信号である。したがって、コンバータ12Bは、制御装置30Eから信号PWDCH4を受けると、電圧変換システム100Dにおける動作と同じ動作によってコンデンサC1,C2の残留電荷をリアクトルL1に蓄積し、リアクトルL1の両端に発生した電圧をコイル60、整流回路61および補機バッテリ62の2次側へ電圧変換することによりコンデンサC1,C2の残留電荷を消費する。
【0252】
その他は、上述したとおりである。
なお、モータ駆動装置100D,100Eにおいては、リアクトルL1をリアクトルL2に代えてもよい。その場合、制御装置30D,30Eは、リアクトルL2のコイル3A,3Bの巻き数を変更するための信号EXCを生成してリアクトルL2へ出力する。
【0253】
また、上記においては、交流モータが1個の場合について説明したが、この発明は、これに限らず、複数の交流モータを駆動する電圧変換システムについても適用可能である。その場合、複数の交流モータに対応して設けられた複数のインバータは、コンデンサC2の両端に並列に接続される。そして、複数のインバータの各々は、コンデンサC2を介して昇圧コンバータ12,12Aまたはコンバータ12B,12Cから受けた出力電圧Vc2を交流電圧に変換して対応する交流モータを駆動する。
【0254】
さらに、昇圧コンバータ12,12A、コンバータ12B,12Cおよびインバータ14を構成するスイッチング素子は、NPNトランジスタに限られるものではなく、MOSトランジスタであってもよい。
【0255】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の形態1による電圧変換システムの概略ブロック図である。
【図2】図1に示す制御装置の機能ブロック図である。
【図3】図2に示すモータトルク制御手段の機能を説明するための機能ブロック図である。
【図4】図1に示す直流電源の出力電圧と電池容量との関係図である。
【図5】図1に示すコンデンサの残電圧とキャリア周波数との関係を示す図である。
【図6】実施の形態1におけるコンデンサの残留電荷を消費する動作を説明するためのフローチャートである。
【図7】図6に示すフローチャートのステップS6の動作を説明するためのフローチャートである。
【図8】実施の形態2による電圧変換システムの概略ブロック図である。
【図9】図8に示す制御装置の機能ブロック図である。
【図10】図8に示すリアクトルのインダクタンスとコンデンサの残電圧との関係を示す図である。
【図11】図8に示すリアクトルにおけるインダクタンスと巻き数との関係を示す図である。
【図12】キャリア周波数とコンデンサの残電圧との関係を示す図である。
【図13】図8に示すリアクトルの斜視図である。
【図14】図13に示す巻数切換部の拡大図である。
【図15】実施の形態2におけるコンデンサの残留電荷を消費する動作を説明するためのフローチャートである。
【図16】図15に示すフローチャートのステップS6Aの動作を説明するためのフローチャートである。
【図17】実施の形態3による電圧変換システムの概略ブロック図である。
【図18】実施の形態3におけるコンデンサの残留電荷を消費する動作を説明するためのフローチャートである。
【図19】図18に示すフローチャートのステップS6Bの動作を説明するためのフローチャートである。
【図20】実施の形態4による電圧変換システムの概略ブロック図である。
【図21】実施の形態4におけるコンデンサの残留電荷を消費する動作を説明するためのフローチャートである。
【図22】図21に示すフローチャートのステップS6Cの動作を説明するためのフローチャートである。
【図23】この発明による電圧変換システムの他の概略ブロック図である。
【図24】この発明による電圧変換システムのさらに他の概略ブロック図である。
【図25】従来のモータ駆動装置の概略ブロック図である。
【符号の説明】
2 コア、3A,3B,60 コイル、3C,5 配線、4 巻数切換部、4A 接点切換部、6A,6B 端子、10A,11,13 電圧センサー、10B 温度センサー、12,12A,310 昇圧コンバータ、12B,12C コンバータ、13A,14A,15A,16A 矢印、14,330 インバータ、15 U相アーム、16 V相アーム、17 W相アーム、18,24 電流センサー、21,22 ギャップ、23A,23B 直線部、23C,23D湾曲部、25,27 電源ライン、26,28 アースライン、30,30A,30B,30C,30D,30E 制御装置、40 モータ制御用相電圧演算部、42 インバータ用PWM信号変換部、50 インバータ入力電圧指令演算部、52 コンバータ用デューティー比演算部、54 コンバータ用PWM信号変換部、61 整流回路、62 補機バッテリ、100,100A,100B,100C,100D,100E 電圧変換システム、300 モータ駆動装置、312,313,Q1〜Q8,Q01〜Q04 NPNトランジスタ、314,315,D1〜D8,D01〜D04 ダイオード、301 モータトルク制御手段、302,302A 電圧変換制御手段、411〜41m 接点、420 スイッチ、B 直流電源、SR1,SR2 システムリレー、C1,C2,309,320 コンデンサ、L1,L2,311 リアクトル、M1 交流モータ。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a voltage conversion system capable of consuming a residual charge of a capacitor, a method of consuming a residual charge, and a computer-readable recording medium storing a program for causing a computer to execute the consumption of the residual charge.
[0002]
[Prior art]
Recently, hybrid vehicles and electric vehicles have attracted much attention as environmentally friendly vehicles. Some hybrid vehicles have been put to practical use.
[0003]
This hybrid vehicle is a vehicle that uses, in addition to a conventional engine, a DC power source, an inverter, and a motor driven by the inverter as power sources. That is, a power source is obtained by driving the engine, a DC voltage from a DC power supply is converted into an AC voltage by an inverter, and a motor is rotated by the converted AC voltage to obtain a power source. An electric vehicle is a vehicle that uses a DC power supply, an inverter, and a motor driven by the inverter as power sources.
[0004]
Such a hybrid vehicle or an electric vehicle includes, for example, a
[0005]
[0006]
[0007]
[0008]
[0009]
DC power supply B outputs a DC voltage. When turned on by a control signal from a control device (not shown), system relay SR supplies the DC voltage output from DC power supply B to boost
[0010]
When DC voltage is supplied from
[0011]
As described above,
[0012]
In Japanese Patent No. 3097482, when the
[0013]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 3097482
[0014]
[Patent Document 2]
JP-A-11-332248
[0015]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional motor drive device, when the residual charge of the capacitor arranged on the input side of the inverter is charged back to the DC power supply, if the voltage across the capacitor becomes equal to or less than the voltage of the DC power supply, the charge cannot be charged back. The remaining charge cannot be consumed.
[0016]
In this case, it is supposed that the residual charge of the capacitor is consumed by the discharge resistor. However, if the discharge resistor is provided, there is a problem that the cost increases. It is also conceivable to discharge to other auxiliary equipment, etc., but when discharging to auxiliary equipment, it is necessary to give the auxiliary equipment withstand voltage performance equivalent to discharge resistance, which raises the problem of increased cost. Occurs.
[0017]
Therefore, the present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a voltage conversion system capable of consuming residual charges without passing through a discharge resistor.
[0018]
Another object of the present invention is to provide a residual charge consuming method for consuming residual charges without passing through a discharge resistor.
[0019]
Still another object of the present invention is to provide a computer-readable recording medium on which a program for causing a computer to consume a residual charge without passing through a discharge resistor is recorded.
[0020]
Means for Solving the Problems and Effects of the Invention
According to the present invention, a voltage conversion system includes a power supply, an inverter, a voltage converter, first and second capacitors, and control means. The voltage converter is connected between the power supply and the inverter. The first capacitor is inserted on the power supply side of the voltage converter. The second capacitor is inserted on the inverter side of the voltage converter. The control means controls the voltage converter to consume the residual charge of the first capacitor and the residual charge of the second capacitor in response to the stop signal.
[0021]
Preferably, the control means controls the voltage converter such that residual charge of the first capacitor is consumed by a boosting operation by the voltage converter and residual charge of the second capacitor is consumed by a step-down operation by the voltage converter. I do.
[0022]
Preferably, the control means controls the voltage converter such that the step-up operation and the step-down operation are alternately repeated for a predetermined time.
[0023]
Preferably, the control means consumes a residual charge of the first and second capacitors when the first voltage of the first capacitor or the second voltage of the second capacitor is lower than or equal to the voltage of the power supply. To control the voltage converter.
[0024]
Preferably, the voltage converter includes first and second arms and a reactor. The first arm is arranged on the first capacitor side and includes first and second switching elements. The second arm is disposed on the second capacitor side and includes third and fourth switching elements. One end of the reactor is connected to an intermediate point between the first switching element and the second switching element, and the other end is connected to an intermediate point between the third switching element and the fourth switching element. Then, the control means controls the switching of the first to fourth switching elements so as to alternately perform the step-up operation and the step-down operation.
[0025]
Preferably, the control means lowers the carrier frequency and controls the switching of the first and fourth switching elements with a decrease in the first voltage of the first capacitor or the second voltage of the second capacitor. .
[0026]
Preferably, the control means controls the switching of the first and fourth switching elements by a carrier frequency corresponding to the first voltage or the second voltage.
[0027]
Preferably, the voltage conversion system further includes first and second voltage sensors. The first voltage sensor detects a first voltage of the first capacitor. The second voltage sensor detects a second voltage of the second capacitor. The control means holds the relationship between the first voltage or the second voltage and the carrier frequency as a map, and receives the first voltage received from the first voltage sensor or the voltage received from the second voltage sensor. A carrier frequency corresponding to the extracted second voltage is extracted with reference to a map, and the first and fourth switching elements are switching-controlled by the extracted carrier frequency.
[0028]
Preferably, the control means performs switching control of the first to fourth switching elements using a drive voltage lower than a drive voltage in a normal operation.
[0029]
Preferably, the control means controls the switching of the first and fourth switching elements at a carrier frequency lower than the carrier frequency during normal operation.
[0030]
Preferably, the voltage conversion system further includes an inductance changing unit. The inductance changing unit reduces the inductance of the reactor as the first voltage of the first capacitor or the second voltage of the second capacitor decreases.
[0031]
Preferably, the inductance changing means reduces the number of turns of the coil of the reactor as the first voltage or the second voltage decreases.
[0032]
Preferably, the inductance changing unit changes the number of turns of the coil to a number of turns corresponding to the first voltage or the second voltage.
[0033]
Preferably, the control means controls the switching of the first to fourth switching elements by increasing the carrier frequency.
[0034]
Preferably, the voltage converter includes an arm and a reactor. The arm is disposed on a second capacitor side and includes first and second switching elements. The reactor has one end connected to the positive electrode of the first capacitor and the other end connected to an intermediate point between the first switching element and the second switching element. Then, the control means controls the first and second switching elements such that the step-up operation and the step-down operation are performed alternately.
[0035]
Preferably, the control means controls the switching of the first and second switching elements by lowering the carrier frequency with a decrease in the first voltage of the first capacitor or the second voltage of the second capacitor. .
[0036]
Preferably, the control means controls the switching of the first and second switching elements by a carrier frequency corresponding to the first voltage or the second voltage.
[0037]
Preferably, the voltage conversion system further includes first and second voltage sensors. The first voltage sensor detects a first voltage of the first capacitor. The second voltage sensor detects a second voltage of the second capacitor. The control means holds the relationship between the first voltage or the second voltage and the carrier frequency as a map, and receives the first voltage received from the first voltage sensor or the voltage received from the second voltage sensor. A carrier frequency corresponding to the extracted second voltage is extracted with reference to a map, and the switching of the first and second switching elements is controlled by the extracted carrier frequency.
[0038]
Preferably, the control unit controls the first and second switching elements using a drive voltage lower than a drive voltage during normal operation.
[0039]
Preferably, the control means controls the switching of the first and second switching elements at a carrier frequency lower than the carrier frequency during normal operation.
[0040]
Preferably, the voltage converter is a bidirectional buck-boost converter.
Preferably, the control means controls the voltage converter to alternately perform the step-up operation and the step-down operation when the electric path to the power supply is cut off.
[0041]
Preferably, the control means controls the voltage converter so as to consume the residual charge of the first capacitor and the residual charge of the second capacitor after disconnecting the power supply.
[0042]
Further, according to the present invention, the residual charge consuming method is a method of consuming residual charge of a first capacitor provided on an input side of a voltage converter and a second capacitor provided on an output side of the voltage converter. A charge consuming method, comprising: a first step of consuming a residual charge of a first capacitor by a step-up operation by a voltage converter; and a second step of consuming a residual charge of a second capacitor by a step-down operation by a voltage converter. And a third step of alternately repeating the step-up operation and the step-down operation for a predetermined time.
[0043]
Preferably, the voltage converter includes first and second arms and a reactor. The first arm is disposed on the first capacitor side and includes first and second switching elements. The second arm is disposed on the second capacitor side and includes third and fourth switching elements. One end of the reactor is connected to an intermediate point between the first switching element and the second switching element, and the other end is connected to an intermediate point between the third switching element and the fourth switching element. Then, in the first step, the second and third switching elements are turned off, and the first and fourth switching elements are turned on. In the second step, the first and fourth switching elements are turned off, and the second and third switching elements are turned on.
[0044]
Preferably, the first to fourth switching elements are controlled to be switched by lowering the carrier frequency as the first voltage of the first capacitor or the second voltage of the second capacitor decreases.
[0045]
Preferably, the first to fourth switching elements are switching-controlled by a drive voltage lower than a drive voltage during normal operation.
[0046]
Preferably, the first to fourth switching elements are controlled to be switched by lowering the carrier frequency as the first voltage of the first capacitor or the second voltage of the second capacitor decreases.
[0047]
Preferably, in the first and second steps, the inductance of the reactor is reduced as the first voltage of the first capacitor or the second voltage of the second capacitor decreases.
[0048]
Preferably, the first to fourth switching elements are switching-controlled by increasing the carrier frequency.
[0049]
Preferably, the voltage converter includes an arm and a reactor. The arm is arranged on the side of the second capacitor and includes first and second switching elements. The reactor has one end connected to the positive electrode of the first capacitor and the other end connected to an intermediate point between the first switching element and the second switching element. Then, in the first step, the first switching element is turned off, and the second switching element is turned on. Further, in the second step, the first switching element is turned on and the second switching element is turned off.
[0050]
Preferably, the first and second switching elements are switching-controlled by lowering the carrier frequency with a decrease in the first voltage of the first capacitor or the second voltage of the second capacitor.
[0051]
Preferably, the switching of the first and second switching elements is controlled by a drive voltage lower than the drive voltage during normal operation.
[0052]
Preferably, the first and second switching elements are switching-controlled by further lowering the carrier frequency as the first voltage of the first capacitor or the second voltage of the second capacitor decreases. .
[0053]
Preferably, in the first and second steps, the inductance of the reactor is reduced as the first voltage of the first capacitor or the second voltage of the second capacitor decreases.
[0054]
Preferably, the first and second switching elements are switching-controlled by increasing the carrier frequency.
[0055]
Preferably, the residual charge consuming method includes the step of disconnecting a power supply for supplying a DC voltage to the voltage converter via the first capacitor before the first, second, and third steps are performed. Further included.
[0056]
Further, according to the present invention, there is provided a program for causing a computer to execute the consumption of residual charges of a first capacitor provided on an input side of a voltage converter and a second capacitor provided on an output side of the voltage converter. A computer-readable recording medium on which the remaining electric charge of the first capacitor is consumed by the boosting operation by the voltage converter and the residual electric charge of the second capacitor is consumed by the step-down operation by the voltage converter And a third step of alternately repeating a step-up operation and a step-down operation for a predetermined time for a predetermined time.
[0057]
Preferably, the voltage converter includes first and second arms and a reactor. The first arm is arranged on the first capacitor side and includes first and second switching elements. The second arm is disposed on the second capacitor side and includes third and fourth switching elements. One end of the reactor is connected to an intermediate point between the first switching element and the second switching element, and the other end is connected to an intermediate point between the third switching element and the fourth switching element. Then, in the first step, the second and third switching elements are turned off, and the first and fourth switching elements are turned on. In the second step, the first and fourth switching elements are turned off, and the second and third switching elements are turned on.
[0058]
Preferably, the first to fourth switching elements are controlled to be switched by lowering the carrier frequency as the first voltage of the first capacitor or the second voltage of the second capacitor decreases.
[0059]
Preferably, the first to fourth switching elements are switching-controlled by a drive voltage lower than a drive voltage during normal operation.
[0060]
Preferably, the first to fourth switching elements are switching-controlled by further lowering the carrier frequency as the first voltage of the first capacitor or the second voltage of the second capacitor decreases. .
[0061]
Preferably, in the first and second steps, the inductance of the reactor is reduced as the first voltage of the first capacitor or the second voltage of the second capacitor decreases.
[0062]
Preferably, the first to fourth switching elements are switching-controlled by increasing the carrier frequency.
[0063]
Preferably, the voltage converter includes an arm and a reactor. The arm is arranged on the side of the second capacitor and includes first and second switching elements. The reactor has one end connected to the positive electrode of the first capacitor and the other end connected to an intermediate point between the first switching element and the second switching element. Then, in the first step, the first switching element is turned off, and the second switching element is turned on. Further, in the second step, the first switching element is turned on and the second switching element is turned off.
[0064]
Preferably, the first and second switching elements are switching-controlled by lowering the carrier frequency with a decrease in the first voltage of the first capacitor or the second voltage of the second capacitor.
[0065]
Preferably, the switching of the first and second switching elements is controlled by a drive voltage lower than the drive voltage during normal operation.
[0066]
Preferably, the first and second switching elements are switching-controlled by further lowering the carrier frequency as the first voltage of the first capacitor or the second voltage of the second capacitor decreases. .
[0067]
Preferably, in the first and second steps, the inductance of the reactor is reduced as the first voltage of the first capacitor or the second voltage of the second capacitor decreases.
[0068]
Preferably, the first and second switching elements are switching-controlled by increasing the carrier frequency.
[0069]
Preferably, the program further includes, in the computer, before performing the first, second, and third steps, a fourth step of disconnecting a power supply for supplying a DC voltage to the voltage converter via the first capacitor. Let it run.
[0070]
In the present invention, the residual charges of the two capacitors provided on the input side and the output side of the voltage converter are consumed by alternately repeating the step-up operation and the step-down operation by the voltage converter.
[0071]
Therefore, according to the present invention, the residual charge of the capacitor can be consumed without providing a new component.
[0072]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding portions have the same reference characters allotted, and description thereof will not be repeated.
[0073]
[Embodiment 1]
Referring to FIG. 1,
[0074]
AC motor M1 is a drive motor for generating torque for driving drive wheels of a hybrid vehicle or an electric vehicle. Alternatively, the motor has the function of a generator driven by the engine, and operates as an electric motor for the engine, for example, to be incorporated into a hybrid vehicle so that the engine can be started. Is also good.
[0075]
[0076]
Diodes D1 and D2 are connected between the emitter and collector of each of the NPN transistors Q1 and Q2, respectively, so that current flows from the emitter side to the collector side.
[0077]
Reactor L1 has one end connected to the power supply line of DC power supply B and the other end connected to an intermediate point between NPN transistor Q1 and NPN transistor Q2, that is, between the emitter of NPN transistor Q1 and the collector of NPN transistor Q2. Is done.
[0078]
[0079]
[0080]
An intermediate point of each phase arm is connected to each phase end of each phase coil of AC motor M1. That is, the AC motor M1 is a three-phase permanent magnet motor, in which one end of three coils of U, V, and W phases is commonly connected to a middle point, and the other end of the U-phase coil is an NPN transistor Q3. At the midpoint of Q4, the other end of the V-phase coil is connected to the midpoint of NPN transistors Q5 and Q6, and the other end of the W-phase coil is connected to the midpoint of NPN transistors Q7 and Q8.
[0081]
The DC power supply B is composed of a secondary battery such as a nickel hydrogen battery or a lithium ion battery.
[0082]
Capacitor C1 absorbs a ripple voltage at the time of switching of NPN transistors Q1 and Q2.
[0083]
[0084]
Further, upon receiving signal PWMD1 from
[0085]
Further, upon receiving signal PWMB1 from
[0086]
Further, upon receiving signal PWDCH1 from
[0087]
Capacitor C2 absorbs a ripple voltage generated at the time of switching in
[0088]
[0089]
When DC voltage is supplied from
[0090]
[0091]
[0092]
Signal PWMU1 is a signal for driving
[0093]
Further, when
[0094]
Further, when receiving a signal RGE indicating that the hybrid vehicle or the electric vehicle has entered the regenerative braking mode from the external ECU, the
[0095]
Further, when the hybrid vehicle or the electric vehicle equipped with
[0096]
When charging back the power stored in capacitor C2 to DC power supply B,
[0097]
Further, the
[0098]
Further, after generating signal PWDCH1 and outputting it to boost
[0099]
Further,
[0100]
FIG. 2 is a functional block diagram of the
[0101]
The motor torque control means 301 is obtained by calculating a torque command value TR (a torque command to be given to the motor in consideration of the degree of depression of an accelerator pedal in a vehicle, and in a hybrid vehicle, an operation state of an engine), Based on DC voltage Vb, motor current MCRT, motor rotation speed MRN and output voltage Vc2 output from power supply B, when AC motor M1 is driven, NPN transistors Q1 and Q2 of
[0102]
Voltage conversion control means 302 receives a signal RGE indicating that the hybrid vehicle or the electric vehicle has entered the regenerative braking mode from the external ECU during regenerative braking, and converts the AC voltage generated by AC motor M1 into a DC voltage. Is generated and output to the
[0103]
When the signal RGE is received from the external ECU during regenerative braking, the voltage conversion control means 302 generates a signal PWMD1 for stepping down the DC voltage supplied from the
[0104]
Further, upon receiving a signal IGOFF indicating that the ignition key has been turned off from the external ECU, the voltage conversion control means 302 determines the voltage based on the integrated value of the current BCRT from the
[0105]
Further, the voltage conversion control means 302 generates an L level signal SE when the DC current BCRT from the
[0106]
Further, after voltage conversion control means 302 generates signal PWDCH1 and outputs it to boost
[0107]
FIG. 3 is a functional block diagram of the motor torque control means 301. Referring to FIG. 3, motor torque control means 301 includes motor control
[0108]
Motor control
[0109]
The inverter PWM
[0110]
As a result, the switching of NPN transistors Q3 to Q8 is controlled, and the current flowing to each phase of AC motor M1 is controlled so that AC motor M1 outputs a commanded torque. In this way, the motor drive current is controlled, and a motor torque corresponding to the torque command value TR is output.
[0111]
On the other hand, inverter input voltage
[0112]
Converter duty
[0113]
Converter
[0114]
By increasing the on-duty of NPN transistor Q2 on the lower side of
[0115]
The charge-back condition when charging the power stored in the capacitor C2 to the DC power supply B will be described. Chargeback conditions are:
(1) The ignition key is turned off
(2) The remaining capacity of the DC power supply B is equal to or less than a predetermined amount.
(3) The voltage difference Vc2−Vb between the voltage Vc2 across the capacitor C2 and the output voltage Vb of the DC power supply B is equal to or more than a predetermined value γ.
Is satisfied.
[0116]
One condition for chargeback, “the ignition key is turned off” is satisfied when the
[0117]
One condition in the case of chargeback, “the remaining capacity of the DC power supply B is equal to or less than a predetermined amount” is determined by the integrated value obtained by integrating the current BCRT from the
[0118]
More specifically, voltage conversion control means 302 integrates current BCRT from
[0119]
The integrated value obtained by integrating the current BCRT from the
[0120]
The voltage conversion control means 302 holds the curves k1 to k3 indicating the relationship between the voltage Vb and the capacity SOC shown in FIG. 4, integrates the current BCRT from the
[0121]
The voltage
[0122]
When the voltage conversion control means 302 determines that the voltage Vc2 across the capacitor C2 is higher than the output voltage Vb of the DC power supply B by a predetermined value γ or more, the power stored in the capacitor C2 is charged to the DC power supply B. The reason for the back-up is to charge back the DC power supply B with the power that can be effectively used.
[0123]
The voltage conversion control means 302 generates an L level signal SE when the DC current BCRT from the
[0124]
Signal PWDCH1 is a signal for alternately turning on / off (ie, switching control) NPN transistor Q1 and NPN transistor Q2 of
[0125]
Therefore, when DC current BCRT charged back to DC power supply B becomes smaller than predetermined value α, system relays SR1 and SR2 are turned off, and boost
[0126]
The operation performed by
[0127]
As described above, according to the present invention, after charging back the power accumulated in the capacitor C2 to the DC power supply B, the system relays SR1 and SR2 are turned off, the residual charge of the capacitor C1 is consumed by the boosting operation, and the capacitor is reduced by the step-down operation. It is characterized in that the residual charge of C2 is consumed.
[0128]
As a result, the residual charges of the capacitors C1 and C2 can be consumed by using the
[0129]
When the residual charge of capacitors C1 and C2 is consumed using reactor L1 and NPN transistors Q1 and Q2 constituting
[0130]
The voltage Vc1, Vc2 between both ends of the capacitors C1, C2 when the residual charges of the capacitors C1, C2 are consumed, that is, between the residual voltage of the capacitors C1, C2 and the carrier frequency fc1, a straight line k4 in FIG. The relationship represented by is established. That is, the remaining voltages (Vc1, Vc2) of the capacitors C1, C2 have a proportional relationship with the carrier frequency fc1.
[0131]
The voltage
[0132]
Therefore, as the voltage Vc1 or the voltage Vc2 decreases, the carrier frequency fc1 for controlling the switching of the NPN transistors Q1 and Q2 when consuming the residual charges of the capacitors C1 and C2 decreases.
[0133]
As described above, the reason why the carrier frequency fc1 is lowered together with the voltage Vc1 or the voltage Vc2 is that the current flowing through the reactor L1 and the NPN transistor Q2 or the NPN transistor Q1 and the reactor L1 when the residual voltage of the capacitor C1 or C2 decreases. In order to increase the loss in the reactor L1 and the NPN transistors Q1 and Q2 by controlling the carrier frequency fc1 to be low and increasing the current flowing through the reactor L1 and the NPN transistor Q2 or the NPN transistor Q1 and the reactor L1. It is.
[0134]
As described above, the present invention is characterized in that the residual charge of capacitors C1 and C2 is consumed by the loss in reactor L1 and NPN transistors Q1 and Q2. Therefore, in the present invention, NPN transistors Q1 and Q2 are preferably turned on by a drive voltage lower than the drive voltage during normal operation. That is, when the NPN transistors Q1 and Q2 are turned on, the voltage applied to the bases of the NPN transistors Q1 and Q2 is made lower than in the normal operation to increase the on-resistance of the NPN transistors Q1 and Q2. Thereby, the loss in NPN transistors Q1 and Q2 can be further increased, and the residual charges in capacitors C1 and C2 can be consumed more quickly.
[0135]
In this case, the voltage conversion control means 302 generates the signal PWDCH1 by lowering the amplitude of the signal PWMD1 from the amplitude of the signals PWMU1 and PWMD1. As a result, the NPN transistors Q1 and Q2 flow the current from the capacitors C1 and C2 by increasing the on-resistance as compared with the normal operation.
[0136]
When the NPN transistors Q1 and Q2 are driven by a drive voltage lower than the drive voltage in the normal operation, the carrier frequency fc1 corresponding to the voltages Vc1 and Vc2 is further determined using the relationship represented by the straight line k4 in FIG. The extracted NPN transistors Q1 and Q2 are subjected to switching control. In this case, the reason for lowering the carrier frequency fc1 with the lowering of the voltage Vc1 or Vc2 is for the same reason as described above.
[0137]
With reference to FIGS. 6 and 7, an operation of consuming the residual charges according to the first embodiment will be described. When a series of operations is started, voltage conversion control means 302 receives signal IGOFF from an external ECU (step S1). Then, voltage conversion control means 302 determines, in accordance with signal IGOFF, whether or not the above-described charge-back condition is satisfied. When charge-back condition is satisfied, generates voltage PWMB1 to boost
[0138]
Thereafter, the voltage conversion control means 302 determines whether or not the DC voltage BCRT (also referred to as “charge-back current”; the same applies hereinafter) from the
[0139]
If it is determined in step S3 that the charge back current BCRT is smaller than the predetermined value α, the voltage conversion control means 302 controls the
[0140]
Then, voltage conversion control means 302 generates L-level signal SE and outputs it to system relays SR1 and SR2. Thereby, system relays SR1 and SR2 are turned off (step S5). Then, the DC power supply B is disconnected.
[0141]
Thereafter, the residual charges of capacitors C1 and C2 are consumed by switching of boost converter 12 (step S6). The detailed operation of step S6 in FIG. 6 will be described with reference to FIG. After step S5 shown in FIG. 6, voltage conversion control means 302 generates signal PWDCH1 and outputs it to boost
[0142]
Thereafter, the NPN transistor Q1 is turned on and the NPN transistor Q2 is turned off. Then, the residual charge of the capacitor C2 is consumed by the loss in the NPN transistor Q1 and the reactor L1 (Step S62). Thus, the operation in step S6 shown in FIG. 6 ends.
[0143]
Referring again to FIG. 6, after step S6, voltage conversion control means 302 determines whether remaining voltages Vc1, Vc2 of capacitors C1, C2 are smaller than predetermined value β (step S7). When the remaining voltages Vc1 and Vc2 are equal to or greater than the predetermined value β, steps S6 and S7 are repeatedly executed.
[0144]
When step S6 is repeatedly performed, as described above, the carrier frequency fc1 for controlling the switching of the NPN transistors Q1 and Q2 may be reduced as the remaining voltages Vc1 and Vc2 decrease. When step S6 is repeatedly performed, as described above, NPN transistors Q1 and Q2 may be driven by a drive voltage lower than the drive voltage during normal operation.
[0145]
When it is determined in step S7 that the remaining voltages Vc1 and Vc2 of the capacitors C1 and C2 are smaller than the predetermined value β, the voltage conversion control means 302 generates a signal STP for turning off the NPN transistors Q1 and Q2. Output to boost
[0146]
Note that the residual charge consuming method according to the present invention is a residual charge consuming method for consuming the residual charges of the capacitors C1 and C2 according to the flowcharts shown in FIGS.
[0147]
In addition, the control of the operation of consuming the residual charges of the capacitors C1 and C2 in the first embodiment is actually executed by a CPU (Central Processing Unit), and the CPU performs each step of the flowcharts shown in FIGS. Is read from a ROM (Read Only Memory), and the read program is executed to consume the residual charges of the capacitors C1 and C2 in accordance with the flowcharts shown in FIGS.
[0148]
Therefore, the ROM corresponds to a computer (CPU) readable recording medium on which a program including the steps of the flowcharts shown in FIGS. 6 and 7 is recorded.
[0149]
Referring again to FIG. 1, the overall operation in
[0150]
[0151]
Then,
[0152]
Then, boost
[0153]
At the time of regenerative braking of a hybrid vehicle or an electric vehicle equipped with
[0154]
Then,
[0155]
Further, when the hybrid vehicle or the electric vehicle equipped with
[0156]
When determining that the charge-back condition is satisfied,
[0157]
When the DC current BCRT from the
[0158]
Thereafter,
[0159]
As described above, in the present invention, when the charge back of the power stored in capacitor C2 to DC power supply B is completed, the residual charge of capacitors C1 and C2 is consumed by the step-up operation and step-down operation by step-up
[0160]
Therefore, the residual charges of the capacitors C1 and C2 can be consumed without newly providing a discharge resistor.
[0161]
According to the first embodiment, the voltage conversion system includes a boost converter, a capacitor C1 provided on the input side of the boost converter, a capacitor C2 provided on the output side of the boost converter, and a boost operation and a step-down operation. Since there is provided a control device for controlling the boost converter so as to perform the alternation, the residual charges of the capacitors C1 and C2 can be consumed without providing new components.
[0162]
[Embodiment 2]
Referring to FIG. 8,
[0163]
[0164]
[0165]
Referring to FIG. 9,
[0166]
When the residual voltage (Vc1, Vc2) of the capacitors C1 and C2 decreases, it becomes difficult for DC current to flow through the reactor L2. Therefore, as the residual voltage of the capacitors C1 and C2 decreases, the inductance of the reactor L2 decreases. As a result, even if the residual voltage of the capacitors C1 and C2 decreases, the DC current easily flows to the reactor L2, and the residual charges of the capacitors C1 and C2 can be consumed more quickly.
[0167]
Therefore, in the second embodiment, when the residual charges of capacitors C1 and C2 are consumed by the step-up operation and step-down operation of
[0168]
A relationship represented by a straight line k5 in FIG. 10 is established between the inductance of the reactor L2 and the remaining voltages (Vc1, Vc2) of the capacitors C1, C2. Further, a relationship represented by a curve k6 in FIG. 11 is established between the number of turns n of the coil of the reactor L2 and the inductance.
[0169]
Therefore, the voltage conversion control means 302A holds the relationship of the straight line k5 shown in FIG. 10 and the relationship of the curve k6 shown in FIG. 11 as maps, respectively, and stores the voltage Vc1 from the
[0170]
When the residual charge of the capacitors C1 and C2 is consumed by reducing the inductance, preferably, the carrier frequency for switching control of the NPN transistors Q1 and Q2 is increased according to the residual voltage of the capacitors C1 and C2.
[0171]
In this case, a straight line k7 shown in FIG. 12 is established between the residual voltages of the capacitors C1 and C2 and the carrier frequency. Referring to FIG. 12, carrier frequency fc2 decreases as the residual voltage of capacitors C1 and C2 increases, and increases as the residual voltage of capacitors C1 and C2 decreases. When the residual charge of the capacitors C1 and C2 is consumed by decreasing the inductance, the switching control of the NPN transistors Q1 and Q2 by increasing the carrier frequency fc2 with the decrease of the residual voltage of the capacitors C1 and C2 is performed by reducing the inductance. By reducing the current, the current flowing through the reactor L2 is increased to increase the loss in the reactor L2, and the carrier frequency fc2 for controlling the switching of the NPN transistors Q1, Q2 is increased to increase the switching loss of the NPN transistors Q1, Q2. This is because the residual charges of the capacitors C1 and C2 are consumed more quickly.
[0172]
Therefore, the voltage conversion control means 302A holds the relationship of the straight line k7 shown in FIG. 12 as a map, and holds the carrier frequency fc2 corresponding to the voltage Vc1 from the
[0173]
Referring to FIG. 13, reactor L2 includes a
[0174]
The
[0175]
The number-of-
[0176]
Referring to FIG. 14,
[0177]
Referring again to FIG. 13,
[0178]
Then, the magnetic flux generated by the current flowing through
[0179]
The operation of consuming the residual charges of capacitors C1 and C2 in voltage conversion control means 302A is performed according to the flowcharts shown in FIGS. The flowchart shown in FIG. 15 is different from the flowchart shown in FIG. 6 in that step S6 of the flowchart shown in FIG. 6 is replaced with step S6A.
[0180]
FIG. 16 is a flowchart for explaining the operation of step S6A in the flowchart shown in FIG. Referring to FIG. 16, after step S5 shown in FIG. 15, voltage conversion control means 302A winds coils 3A and 3B of reactor L2 corresponding to voltage Vc1 from
[0181]
Then, voltage conversion control means 302A generates signal EXC for changing the number of turns of
[0182]
Then, in reactor L2, winding
[0183]
When step S6A is repeatedly performed, as described above, the carrier frequency fc2 for controlling the switching of NPN transistors Q1 and Q2 may be increased as the remaining voltages Vc1 and Vc2 decrease.
[0184]
Others are as described above.
The residual charge consuming method according to the present invention is a residual charge consuming method for consuming the residual charges of the capacitors C1 and C2 according to the flowcharts shown in FIGS.
[0185]
In addition, the control of the operation of consuming the residual charges of the capacitors C1 and C2 in the second embodiment is actually executed by the CPU, and the CPU executes the program including the steps of the flowcharts shown in FIGS. , And executes the read program to consume the residual charges of the capacitors C1 and C2 in accordance with the flowcharts shown in FIGS.
[0186]
Therefore, the ROM corresponds to a computer (CPU) readable recording medium on which a program including the steps of the flowcharts shown in FIGS. 15 and 16 is recorded.
[0187]
The overall operation of the
[0188]
In the above description, the inductance is changed by changing the number of turns of
[0189]
Further, voltage conversion control means 302A for generating signal EXC and outputting it to reactor L2 and winding
[0190]
The rest is the same as the first embodiment.
According to the second embodiment, the voltage conversion system reduces the inductance of the boost converter, the capacitor C1 provided on the input side of the boost converter, the capacitor C2 provided on the output side of the boost converter, and the reactor. Since the control device for controlling the boost converter so as to alternately perform the boosting operation and the step-down operation is provided, the residual charges of the capacitors C1 and C2 can be consumed more quickly without providing new components.
[0191]
[Embodiment 3]
Referring to FIG. 17,
[0192]
[0193]
NPN transistors Q01 and Q02 are connected in series between
[0194]
NPN transistors Q03 and Q04 are connected in series between
[0195]
Diodes D01 to D04 are connected to NPN transistors Q01 to Q04, respectively, so that current flows from the emitter side to the collector side.
[0196]
Reactor L1 has one end connected to the emitter of NPN transistor Q01 and the collector of NPN transistor Q02, and the other end connected to the emitter of NPN transistor Q03 and the collector of NPN transistor Q04.
[0197]
In
[0198]
[0199]
When
[0200]
[0201]
Signal PWMU2 is a signal for driving
[0202]
Further, when
[0203]
Further, when receiving a signal RGE indicating that the hybrid vehicle or the electric vehicle has entered the regenerative braking mode from the external ECU, the
[0204]
Further, when the hybrid vehicle or the electric vehicle equipped with
[0205]
Further, when the DC current BCRT from the
[0206]
Further, after generating signal PWDCH2 and outputting it to
[0207]
Further,
[0208]
Signal PWDCH2 is a signal for alternately turning on / off (ie, switching control) NPN transistors Q01 and Q04 and NPN transistors Q02 and Q03 of
[0209]
Therefore, when DC current BCRT charged back to DC power supply B becomes smaller than predetermined value α, system relays SR1 and SR2 are turned off, and
[0210]
The operation performed by
[0211]
The operation of consuming the residual charges in the third embodiment is performed according to the flowcharts shown in FIGS. The flowchart shown in FIG. 18 is the same as the flowchart shown in FIG. 6 except that step S6 of the flowchart shown in FIG. 6 is replaced with step S6B.
[0212]
FIG. 19 is a flowchart for explaining the operation of step S6B of the flowchart shown in FIG. Referring to FIG. 19, after step S5 in the flowchart shown in FIG. 18,
[0213]
Then, NPN transistors Q01 and Q04 are turned on, and NPN transistors Q02 and Q03 are turned off. Then, the residual charge of the capacitor C1 is consumed by the loss in the reactor L1 and the NPN transistors Q01 and Q04 (step S71).
[0214]
Thereafter, NPN transistors Q02 and Q03 are turned on, and NPN transistors Q01 and Q04 are turned off. Then, the residual charge of the capacitor C2 is consumed by the loss in the NPN transistors Q02, Q03 and the reactor L1 (step S72). Thus, the operation in step S6B shown in FIG. 18 ends.
[0215]
When step S6B is repeatedly performed, as described above, the carrier frequency fc1 for controlling the switching of the NPN transistors Q01 to Q04 may be reduced as the remaining voltages Vc1 and Vc2 of the capacitors C1 and C2 decrease. When step S6B is repeatedly performed, as described above, NPN transistors Q01 to Q04 may be driven by a drive voltage lower than the drive voltage during normal operation.
[0216]
The residual charge consuming method according to the present invention is a residual charge consuming method for consuming the residual charges of the capacitors C1 and C2 according to the flowcharts shown in FIGS.
[0219]
In addition, the control of the operation of consuming the residual charges of the capacitors C1 and C2 in the third embodiment is actually executed by the CPU, and the CPU executes the program including each step of the flowcharts shown in FIGS. , And executes the read program to consume the residual charges of the capacitors C1 and C2 in accordance with the flowcharts shown in FIGS.
[0218]
Therefore, the ROM corresponds to a computer (CPU) readable recording medium on which a program including the steps of the flowcharts shown in FIGS. 18 and 19 is recorded.
[0219]
Referring again to FIG. 17, the overall operation of
[0220]
DC power supply B outputs DC voltage Vb, and system relays SR1 and SR2 supply DC voltage Vb to
[0221]
Then, NPN transistors Q01 to Q04 of
[0222]
NPN transistors Q3 to Q8 of
[0223]
When the hybrid vehicle or the electric vehicle equipped with
[0224]
AC motor M <b> 1 generates an AC voltage and supplies the generated AC voltage to
[0225]
[0226]
When the DC current BCRT from the
[0227]
Thereafter,
[0228]
The rest is the same as the first embodiment.
According to the third embodiment, the voltage conversion system includes a boost converter, a capacitor C1 provided on the input side of the boost converter, a capacitor C2 provided on the output side of the boost converter, and a boost operation and a step-down operation. And a control device for controlling the boost converter so as to alternately perform the boosting operation and the step-down operation using two NPN transistors and a reactor. Charges can be consumed faster.
[0229]
[Embodiment 4]
Referring to FIG. 20, a voltage conversion system 100C according to the fourth embodiment has a configuration in which
[0230]
[0231]
[0232]
That is, the fourth embodiment is equivalent to the third embodiment obtained by applying the second embodiment.
[0233]
The operation of consuming the residual charges of capacitors C1 and C2 in the fourth embodiment is performed according to the flowcharts shown in FIGS. The flowchart shown in FIG. 21 is the same as the flowchart shown in FIG. 18 except that step S6C in the flowchart shown in FIG. 18 is replaced with step S6C.
[0234]
FIG. 22 is a flowchart for explaining the operation of step S6C in the flowchart shown in FIG. The flowchart shown in FIG. 22 is a flowchart in which, after executing steps S59 and S60 in the flowchart shown in FIG. 16 above, steps S71 and S72 in the flowchart shown in FIG. 19 are executed. Therefore, detailed description is omitted.
[0235]
When step S6C is repeatedly performed, as described above, the carrier frequency fc2 for controlling the switching of the NPN transistors Q1 and Q2 may be increased with the decrease in the remaining voltages Vc1 and Vc2.
[0236]
Others are as described above.
The residual charge consuming method according to the present invention is a residual charge consuming method for consuming the residual charges of the capacitors C1 and C2 according to the flowcharts shown in FIGS.
[0237]
In addition, the control of the operation of consuming the residual charges of the capacitors C1 and C2 in the fourth embodiment is actually executed by the CPU, and the CPU executes the program including the steps of the flowcharts shown in FIGS. , And executes the read program to consume the residual charges of the capacitors C1 and C2 in accordance with the flowcharts shown in FIGS. 21 and 22.
[0238]
Therefore, the ROM corresponds to a computer (CPU) readable recording medium on which a program including the steps of the flowcharts shown in FIGS. 21 and 22 is recorded.
[0239]
The overall operation of voltage conversion system 100C is such that the operation of consuming the residual charges of capacitors C1 and C2 in
[0240]
Others are the same as the second and third embodiments.
According to the fourth embodiment, the voltage conversion system reduces the inductance of the boost converter, the capacitor C1 provided on the input side of the boost converter, the capacitor C2 provided on the output side of the boost converter, and the reactor. A control device for controlling the boost converter so as to alternately perform the step-up operation and the step-down operation. Since the step-up operation and the step-down operation are performed using two NPN transistors and a reactor, no new parts are required. Can also consume the residual charges of the capacitors C1 and C2 more quickly.
[0241]
The voltage conversion system according to the present invention may be a voltage conversion system 100D shown in FIG. Referring to FIG. 23, voltage conversion system 100D is obtained by adding
[0242]
The
[0243]
[0244]
When the DC current BCRT from the
[0245]
Signal PWDCH3 is a signal for turning on NPN transistor Q1 of
[0246]
By converting the voltage generated at both ends of the reactor L1 by the coil of the reactor L1 and the
[0247]
As described above, voltage conversion system 100D consumes the residual charges of capacitors C1 and C2 by converting the voltage stored in reactor L1 to the secondary side of
[0248]
Others are as described above.
Further, the voltage conversion system according to the present invention may be the voltage conversion system shown in FIG. Referring to FIG. 24, voltage conversion system 100E is obtained by adding
[0249]
The
[0250]
[0251]
Signal PWDCH4 is a signal for turning on NPN transistors Q01 and Q03 and turning off NPN transistors Q02 and Q04 of
[0252]
Others are as described above.
In motor drive devices 100D and 100E, reactor L1 may be replaced with reactor L2. In that case,
[0253]
In the above description, the case where the number of AC motors is one has been described. However, the present invention is not limited to this, and can be applied to a voltage conversion system that drives a plurality of AC motors. In that case, a plurality of inverters provided corresponding to the plurality of AC motors are connected in parallel to both ends of the capacitor C2. Each of the plurality of inverters converts the output voltage Vc2 received from
[0254]
Further, the switching elements forming
[0255]
The embodiments disclosed this time are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description of the embodiments, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic block diagram of a voltage conversion system according to a first embodiment.
FIG. 2 is a functional block diagram of the control device shown in FIG.
FIG. 3 is a functional block diagram for explaining a function of a motor torque control unit shown in FIG. 2;
FIG. 4 is a relationship diagram between an output voltage of the DC power supply shown in FIG. 1 and a battery capacity.
FIG. 5 is a diagram showing a relationship between a residual voltage of the capacitor shown in FIG. 1 and a carrier frequency.
FIG. 6 is a flowchart for describing an operation of consuming the residual charge of the capacitor according to the first embodiment.
FIG. 7 is a flowchart for explaining the operation of step S6 in the flowchart shown in FIG. 6;
FIG. 8 is a schematic block diagram of a voltage conversion system according to a second embodiment.
9 is a functional block diagram of the control device shown in FIG.
FIG. 10 is a diagram showing a relationship between the inductance of the reactor shown in FIG. 8 and the residual voltage of a capacitor.
11 is a diagram showing a relationship between the inductance and the number of turns in the reactor shown in FIG.
FIG. 12 is a diagram illustrating a relationship between a carrier frequency and a residual voltage of a capacitor.
FIG. 13 is a perspective view of the reactor shown in FIG.
FIG. 14 is an enlarged view of a winding number switching unit shown in FIG.
FIG. 15 is a flowchart for illustrating an operation of consuming residual charge of a capacitor according to the second embodiment.
16 is a flowchart for explaining the operation of step S6A in the flowchart shown in FIG.
FIG. 17 is a schematic block diagram of a voltage conversion system according to a third embodiment.
FIG. 18 is a flowchart illustrating an operation of consuming the residual charge of the capacitor according to the third embodiment.
FIG. 19 is a flowchart for explaining the operation of step S6B in the flowchart shown in FIG. 18;
FIG. 20 is a schematic block diagram of a voltage conversion system according to a fourth embodiment.
FIG. 21 is a flowchart illustrating an operation of consuming the residual charge of the capacitor according to the fourth embodiment.
FIG. 22 is a flowchart for explaining the operation of step S6C in the flowchart shown in FIG. 21;
FIG. 23 is another schematic block diagram of a voltage conversion system according to the present invention.
FIG. 24 is still another schematic block diagram of the voltage conversion system according to the present invention.
FIG. 25 is a schematic block diagram of a conventional motor drive device.
[Explanation of symbols]
2 cores, 3A, 3B, 60 coils, 3C, 5 wiring, 4 turns switching section, 4A contact switching section, 6A, 6B terminals, 10A, 11, 13 voltage sensor, 10B temperature sensor, 12, 12A, 310 boost converter, 12B, 12C converter, 13A, 14A, 15A, 16A arrow, 14,330 inverter, 15 U-phase arm, 16 V-phase arm, 17 W-phase arm, 18, 24 current sensor, 21, 22 gap, 23A, 23B linear part , 23C, 23D bending section, 25, 27 power line, 26, 28 ground line, 30, 30A, 30B, 30C, 30D, 30E control device, 40 motor control phase voltage calculation section, 42 inverter PWM signal conversion section, 50 Inverter input voltage command calculator, 52 Converter duty ratio calculator, 54 converter PWM signal converter, 61 rectifier circuit, 62 auxiliary battery, 100, 100A, 100B, 100C, 100D, 100E voltage conversion system, 300 motor drive device, 312, 313, Q1 to Q8, Q01 to Q04 NPN transistor, 314, 315, D1 to D8, D01 to D04 Diode, 301 Motor torque control means, 302, 302A Voltage conversion control means, 411 to 41m contacts, 420 switch, B DC power supply, SR1, SR2 system relay, C1, C2, 309 , 320 capacitors, L1, L2, 311 reactors, M1 AC motor.
Claims (55)
インバータと、
前記電源と前記インバータとの間に接続される電圧変換器と、
前記電圧変換器の前記電源側に挿入された第1のコンデンサと、
前記電圧変換器の前記インバータ側に挿入された第2のコンデンサと、
停止信号に応じて、前記第1のコンデンサの残留電荷および前記第2のコンデンサの残留電荷を消費するように、前記電圧変換器を制御する制御手段とを備える電圧変換システム。Power and
An inverter,
A voltage converter connected between the power supply and the inverter;
A first capacitor inserted on the power supply side of the voltage converter;
A second capacitor inserted on the inverter side of the voltage converter;
Control means for controlling the voltage converter so as to consume the residual charge of the first capacitor and the residual charge of the second capacitor in response to a stop signal.
前記第1のコンデンサ側に配置され、第1および第2のスイッチング素子を含む第1のアームと、
前記第2のコンデンサ側に配置され、第3および第4のスイッチング素子を含む第2のアームと、
一方端が前記第1のスイッチング素子と前記第2のスイッチング素子との中間点に接続され、他方端が前記第3のスイッチング素子と前記第4のスイッチング素子との中間点に接続されたリアクトルとを含み、
前記制御手段は、前記昇圧動作および前記降圧動作を交互に行なうように前記第1から第4のスイッチング素子をスイッチング制御する、請求項2または請求項3に記載の電圧変換システム。The voltage converter,
A first arm disposed on the first capacitor side and including first and second switching elements;
A second arm disposed on the second capacitor side and including third and fourth switching elements;
A reactor having one end connected to an intermediate point between the first switching element and the second switching element and the other end connected to an intermediate point between the third switching element and the fourth switching element; Including
4. The voltage conversion system according to claim 2, wherein the control unit performs switching control of the first to fourth switching elements so as to alternately perform the step-up operation and the step-down operation. 5.
前記第2の電圧を検出する第2の電圧センサーとをさらに備え、
前記制御手段は、前記第1の電圧または前記第2の電圧と前記キャリア周波数との関係をマップとして保持しており、前記第1の電圧センサーから受けた第1の電圧、または前記第2の電圧センサーから受けた第2の電圧に対応してキャリア周波数を前記マップを参照して抽出し、その抽出したキャリア周波数により前記第1および第4のスイッチング素子をスイッチング制御する、請求項7に記載の電圧変換システム。A first voltage sensor for detecting the first voltage;
A second voltage sensor that detects the second voltage,
The control unit holds a relationship between the first voltage or the second voltage and the carrier frequency as a map, and stores the relationship between the first voltage received from the first voltage sensor and the second voltage. 8. The method according to claim 7, wherein a carrier frequency corresponding to a second voltage received from the voltage sensor is extracted with reference to the map, and the first and fourth switching elements are switching-controlled by the extracted carrier frequency. 9. Voltage conversion system.
前記第2のコンデンサ側に配置され、第1および第2のスイッチング素子を含むアームと、
一方端が前記第1のコンデンサの正極に接続され、他方端が前記第1のスイッチング素子と前記第2のスイッチング素子との中間点に接続されたリアクトルとを含み、
前記制御手段は、前記昇圧動作および前記降圧動作を交互に行なうように前記第1および第2のスイッチング素子を制御する、請求項2または請求項3に記載の電圧変換システム。The voltage converter,
An arm disposed on the second capacitor side and including first and second switching elements;
One end is connected to a positive electrode of the first capacitor, and the other end includes a reactor connected to an intermediate point between the first switching element and the second switching element,
4. The voltage conversion system according to claim 2, wherein the control unit controls the first and second switching elements such that the step-up operation and the step-down operation are performed alternately. 5.
前記第2の電圧を検出する第2の電圧センサーとをさらに備え、
前記制御手段は、前記第1の電圧または前記第2の電圧と前記キャリア周波数との関係をマップとして保持しており、前記第1の電圧センサーから受けた第1の電圧、または前記第2の電圧センサーから受けた第2の電圧に対応してキャリア周波数を前記マップを参照して抽出し、その抽出したキャリア周波数により前記第1および第2のスイッチング素子をスイッチング制御する、請求項17に記載の電圧変換システム。A first voltage sensor for detecting the first voltage;
A second voltage sensor that detects the second voltage,
The control unit holds a relationship between the first voltage or the second voltage and the carrier frequency as a map, and stores the relationship between the first voltage received from the first voltage sensor and the second voltage. The method according to claim 17, wherein a carrier frequency corresponding to a second voltage received from a voltage sensor is extracted with reference to the map, and switching of the first and second switching elements is controlled by the extracted carrier frequency. Voltage conversion system.
前記第1のコンデンサの残留電荷を前記電圧変換器による昇圧動作により消費する第1のステップと、
前記第2のコンデンサの残留電荷を前記電圧変換器による降圧動作により消費する第2のステップと、
前記昇圧動作と前記降圧動作とを、所定の時間、交互に繰返す第3のステップとを含む、残留電荷消費方法。A residual charge consuming method for consuming residual charge of a first capacitor provided on an input side of a voltage converter and a second capacitor provided on an output side of the voltage converter,
A first step of consuming a residual charge of the first capacitor by a boosting operation by the voltage converter;
A second step of consuming the residual charge of the second capacitor by the step-down operation by the voltage converter;
A third step of alternately repeating the step-up operation and the step-down operation for a predetermined period of time;
前記第1のコンデンサ側に配置され、第1および第2のスイッチング素子を含む第1のアームと、
前記第2のコンデンサ側に配置され、第3および第4のスイッチング素子を含む第2のアームと、
一方端が前記第1のスイッチング素子と前記第2のスイッチング素子との中間点に接続され、他方端が前記第3のスイッチング素子と前記第4のスイッチング素子との中間点に接続されたリアクトルとを含み、
前記第1のステップにおいて、前記第2および第3のスイッチング素子はオフされ、前記第1および第4のスイッチング素子はオンされ、
前記第2のステップにおいて、前記第1および第4のスイッチング素子はオフされ、前記第2および第3のスイッチング素子はオンされる、請求項28に記載の残留電荷消費方法。The voltage converter,
A first arm disposed on the first capacitor side and including first and second switching elements;
A second arm disposed on the second capacitor side and including third and fourth switching elements;
A reactor having one end connected to an intermediate point between the first switching element and the second switching element and the other end connected to an intermediate point between the third switching element and the fourth switching element; Including
In the first step, the second and third switching elements are turned off, the first and fourth switching elements are turned on,
29. The residual charge consuming method according to claim 28, wherein in the second step, the first and fourth switching elements are turned off, and the second and third switching elements are turned on.
前記第2のコンデンサ側に配置され、第1および第2のスイッチング素子を含むアームと、
一方端が前記第1のコンデンサの正極に接続され、他方端が前記第1のスイッチング素子と前記第2のスイッチング素子との中間点に接続されたリアクトルとを含み、
前記第1のステップにおいて、前記第1のスイッチング素子はオフされ、前記第2のスイッチング素子はオンされ、
前記第2のステップにおいて、前記第1のスイッチング素子はオンされ、前記第2のスイッチング素子はオフされる、請求項28に記載の残留電荷消費方法。The voltage converter,
An arm disposed on the second capacitor side and including first and second switching elements;
One end is connected to a positive electrode of the first capacitor, and the other end includes a reactor connected to an intermediate point between the first switching element and the second switching element,
In the first step, the first switching element is turned off, the second switching element is turned on,
29. The method according to claim 28, wherein in the second step, the first switching element is turned on and the second switching element is turned off.
前記第1のコンデンサの残留電荷を前記電圧変換器による昇圧動作により消費する第1のステップと、
前記第2のコンデンサの残留電荷を前記電圧変換器による降圧動作により消費する第2のステップと、
前記昇圧動作と前記降圧動作とを、所定の時間、交互に繰返す第3のステップとをコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体。Computer readable recording a program for causing a computer to execute the consumption of the residual charge of the first capacitor provided on the input side of the voltage converter and the second capacitor provided on the output side of the voltage converter A recording medium,
A first step of consuming a residual charge of the first capacitor by a boosting operation by the voltage converter;
A second step of consuming the residual charge of the second capacitor by the step-down operation by the voltage converter;
A computer-readable recording medium storing a program for causing a computer to execute a third step of alternately repeating the step-up operation and the step-down operation for a predetermined time.
前記第1のコンデンサ側に配置され、第1および第2のスイッチング素子を含む第1のアームと、
前記第2のコンデンサ側に配置され、第3および第4のスイッチング素子を含む第2のアームと、
一方端が前記第1のスイッチング素子と前記第2のスイッチング素子との中間点に接続され、他方端が前記第3のスイッチング素子と前記第4のスイッチング素子との中間点に接続されたリアクトルとを含み、
前記第1のステップにおいて、前記第2および第3のスイッチング素子はオフされ、前記第1および第4のスイッチング素子はオンされ、
前記第2のステップにおいて、前記第1および第4のスイッチング素子はオフされ、前記第2および第3のスイッチング素子はオンされる、請求項42に記載のコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体。The voltage converter,
A first arm disposed on the first capacitor side and including first and second switching elements;
A second arm disposed on the second capacitor side and including third and fourth switching elements;
A reactor having one end connected to an intermediate point between the first switching element and the second switching element and the other end connected to an intermediate point between the third switching element and the fourth switching element; Including
In the first step, the second and third switching elements are turned off, the first and fourth switching elements are turned on,
43. The program according to claim 42, wherein the first and fourth switching elements are turned off and the second and third switching elements are turned on in the second step. Computer readable recording medium.
前記第2のコンデンサ側に配置され、第1および第2のスイッチング素子を含むアームと、
一方端が前記第1のコンデンサの正極に接続され、他方端が前記第1のスイッチング素子と前記第2のスイッチング素子との中間点に接続されたリアクトルとを含み、
前記第1のステップにおいて、前記第1のスイッチング素子はオフされ、前記第2のスイッチング素子はオンされ、
前記第2のステップにおいて、前記第1のスイッチング素子はオンされ、前記第2のスイッチング素子はオフされる、請求項42に記載のコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体。The voltage converter,
An arm disposed on the second capacitor side and including first and second switching elements;
One end is connected to a positive electrode of the first capacitor, and the other end includes a reactor connected to an intermediate point between the first switching element and the second switching element,
In the first step, the first switching element is turned off, the second switching element is turned on,
43. The computer-readable recording medium storing a program for causing a computer to execute according to claim 42, wherein in the second step, the first switching element is turned on and the second switching element is turned off. .
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