電動車輛的控制裝置的制作方法

本發明涉及電動車輛的控制裝置。

背景技術：

以往，在專利文獻1中提出了如下技術：在具備高壓電源的車輛中具備：繼電器，其在高壓電源和車輛的電源線之間夾裝有接點；切斷構件，其是人為地操縱的構件，在比繼電器靠電源側切斷高壓電源的輸出；禁止單元，其在檢測出用于操縱切斷構件的操作時，禁止繼電器接點的閉合；駕駛行為檢測單元，其檢測駕駛員的駕駛行為；評價單元，其基于駕駛行為檢測單元的檢測結果來評價操作檢測單元的檢測結果；以及解除單元，其在由評價單元判斷操作檢測單元的檢測結果不是檢測出用于操縱切斷構件的操作的情況下，解除禁止單元對繼電器接點閉合的禁止。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：特開2001－320801號公報

技術實現要素：

發明要解決的問題

在具有高壓電池、逆變器以及電動機的電動車輛中設有平滑電容器，高壓電池生成直流電，逆變器將高壓電池生成的直流電轉換為交流電，電動機由逆變器所轉換的交流電驅動，平滑電容器對逆變器和高壓電池之間的電壓進行平滑化。

這種電動車輛在進行用于操縱切斷構件的操作、即操作高壓電池、逆變器和電動機等以高壓發揮功能的構件的情況下，由切斷構件切斷高壓電池的輸出，從而確保維修和檢查時的安全性。

即使由切斷構件切斷高壓電池的輸出，由于平滑電容器中積蓄有電荷，因此為了確保維修和檢查時的安全性，也需要使平滑電容器積蓄的電荷強制性地放電。

因此，在現有的電動車輛中設有使平滑電容器積蓄的電荷強制放電的強制放電電路。強制放電電路具有：用于使平滑電容器積蓄的電荷轉換為熱的放電電阻；以及切換是否使電流流到放電電阻的開關。

強制放電電路的開關由計算機單元控制。即，在進行用于操縱切斷構件的操作的情況下，計算機單元將強制放電電路的開關接通，使平滑電容器積蓄的電荷強制放電。

作為這種電動車輛，電動機與驅動輪聯動的車輛在行駛中電動機有時作為發電機發揮功能。在該狀態下，例如在檢測出用于操縱切斷構件的操作的情況下，強制放電電路的開關接通，由作為發電機發揮功能的電動機發出的過量的電流有可能會流入強制放電電路的放電電阻。

這樣，專利文獻1所提出的現有技術由于沒有考慮車輛行駛時檢測出用于操縱切斷構件的操作的情況，因此存在有可能無法保護使平滑電容器積蓄的電荷強制放電的強制放電電路的放電電阻的問題，該平滑電容器是使逆變器和高壓電池之間的電壓平滑化的。

因此，本發明是為了解決上述問題而完成的，其目的在于提供一種電動車輛的控制裝置，其能保護使平滑電容器積蓄的電荷強制放電的強制放電電路的放電電阻，該平滑電容器是使逆變器和高壓電池之間的電壓平滑化的。

用于解決問題的方案

在解決上述問題的本發明的電動車輛的控制裝置的一方式中，上述電動車輛設有：高壓電池，其生成直流電；逆變器，其將上述高壓電池生成的直流電轉換為交流電；電動機，其由上述逆變器轉換的交流電驅動，與驅動輪聯動；切斷構件，其切斷上述高壓電池提供的電力；平滑電容器，其使上述逆變器和上述高壓電池之間的電壓平滑化；以及強制放電電路，其使上述平滑電容器積蓄的電荷強制放電，上述控制裝置具備控制部，在上述電動車輛處于停車時，上述控制部在判斷上述切斷構件已切斷上述高壓電池提供的電力的情況下，控制上述強制放電電路對上述平滑電容器積蓄的電荷進行強制放電，在上述電動車輛處于行駛時，上述控制部在判斷上述切斷構件已切斷上述高壓電池提供的電力的情況下，控制上述強制放電電路不對上述平滑電容器積蓄的電荷進行強制放電。

發明效果

本發明能提供一種電動車輛的控制裝置，其能保護使平滑電容器積蓄的電荷強制放電的強制放電電路的放電電阻，該平滑電容器是使逆變器和高壓電池之間的電壓平滑化的。

附圖說明

圖1是表示應用了本發明的實施方式的電動車輛的控制裝置的混合動力車輛的主要部分的構成圖。

圖2是表示圖1所示的逆變器以及與逆變器有關的構成要素的構成圖。

圖3是表示本發明的方式的電動車輛的控制裝置的電力控制動作的流程圖。

附圖標記說明

1 混合動力車輛(電動車輛)

4 電動發電機(電動機)

33 蓄電裝置(高壓電池)

45 逆變器

51 切斷構件

53 平滑電容器

55 強制放電電路

56 放電電阻

60 控制部

具體實施方式

以下，參照附圖來說明本發明的實施方式。以下，說明搭載了本發明的實施方式的電動車輛的控制裝置的混合動力車輛。

如圖1所示，混合動力車輛1包括：作為內燃機的發動機2；變速器3；電動發電機4；驅動輪5；HCU(Hybrid Control Unit：混合動力控制單元)10，其綜合地控制混合動力車輛1；ECM(Engine Control Module：發動機控制模塊)11，其控制發動機2；TCM(Transmission Control Module：變速器控制模塊)12，其控制變速器3；ISGCM(Integrated Starter Generator Control Module：集成啟動發電機控制模塊)13；INVCM(Invertor Control Module：逆變器控制模塊)14；低壓BMS(Battery Management System：電池管理系統)15；以及高壓BMS16。

在發動機2中形成有多個氣缸。在本實施方式中，發動機2以對各氣缸進行包括進氣沖程、壓縮沖程、膨脹沖程和排氣沖程的一連串的4個沖程的方式構成。

ISG(Integrated Starter Generator：集成啟動發電機)20和啟動器21連結到發動機2。ISG20經由帶22等與發動機2的曲軸18連結。ISG20具有：通過被提供電力而旋轉從而使發動機2啟動的電動機的功能；以及將從曲軸18輸入的旋轉力轉換為電力的發電機的功能。

在本實施方式中，ISG20通過ISGCM13的控制而作為電動機發揮功能，從而使發動機2從基于怠速停止功能的停止狀態再啟動。ISG20也能作為電動機發揮功能，從而輔助混合動力車輛1的行駛。

啟動器21包括未圖示的電動機和小齒輪。啟動器21通過使電動機旋轉而使曲軸18旋轉，對發動機2提供啟動時的旋轉力。這樣，發動機2是由啟動器21啟動，從基于怠速停止功能的停止狀態由ISG20再啟動。

變速器3將從發動機2輸出的旋轉進行變速，并經由驅動軸23驅動驅動輪5。變速器3具備：包括平行軸齒輪機構的常嚙合式變速機構25；由常閉型干式離合器構成的離合器26；差動機構27；以及未圖示的致動器。

變速器3構成為所謂的AMT(Automated Manual Transmission：手自一體變速器)，利用由TCM12控制的致動器進行變速機構25的變速擋的切換以及離合器26的連接和釋放。差動機構27將變速機構25輸出的動力傳遞到驅動軸23。

電動發電機4經由鏈條等動力傳遞機構28與差動機構27連結。電動發電機4作為電動機發揮功能。

這樣，混合動力車輛1構成將發動機2和電動發電機4并聯連結的并聯式混合動力系統，利用發動機2和電動發電機4中的至少一方輸出的動力行駛。

電動發電機4還作為發電機發揮功能，通過混合動力車輛1的行駛進行發電。此外，電動發電機4只要連結為能將動力傳遞到從發動機2到驅動輪5的動力傳遞路徑上的任意一處即可，無需一定與差動機構27連結。

混合動力車輛1具備：第1蓄電裝置30；包含第2蓄電裝置31的低壓電源組32；包含第3蓄電裝置33的高壓電源組34；高壓電纜35；以及低壓電纜36。

第1蓄電裝置30、第2蓄電裝置31和第3蓄電裝置33由能充電的二次電池構成。第1蓄電裝置30包括鉛酸電池。第2蓄電裝置31與第1蓄電裝置30相比是高輸出且高能量密度的蓄電裝置。

第2蓄電裝置31與第1蓄電裝置30相比能以較短的時間充電。在本實施方式中，第2蓄電裝置31包括鋰離子電池。此外，第2蓄電裝置31也可以是鎳氫蓄電池。

第1蓄電裝置30和第2蓄電裝置31是以產生約12V的輸出電壓的方式設定了單體電池的個數等的低壓電池。第3蓄電裝置33包括例如鋰離子電池。

第3蓄電裝置33是以產生比第1蓄電裝置30和第2蓄電裝置31高的電壓的方式設定了單體電池的個數等的高壓電池。第3蓄電裝置33的剩余容量等狀態由高壓BMS16管理。

在混合動力車輛1中，設有作為電負載的一般負載37和被保護負載38。一般負載37和被保護負載38是啟動器21和ISG20以外的電負載。

被保護負載38是始終要求穩定的電力供應的電負載。該被保護負載38包括：防止混合動力車輛1的側滑的穩定控制裝置38A；對轉向輪的操作力進行電輔助的電動助力轉向控制裝置38B；以及車燈38C。此外，被保護負載38還包括未圖示的儀表板的燈類和儀表類以及汽車導航系統。

一般負載37與被保護負載38相比不要求穩定的電力供應，是一時性使用的電負載。一般負載37例如包括未圖示的雨刮器和向發動機2輸送冷卻風的電動冷卻風扇。

低壓電源組32除了第2蓄電裝置31以外，還具有開關40、41。第1蓄電裝置30和第2蓄電裝置31經由低壓電纜36連接到啟動器21、ISG20、作為電負載的一般負載37和被保護負載38而能對它們提供電力。第1蓄電裝置30和第2蓄電裝置31并聯地與被保護負載38電連接。

開關40設于第2蓄電裝置31和被保護負載38之間的低壓電纜36。開關41設于第1蓄電裝置30和被保護負載38之間的低壓電纜36。

低壓BMS15通過控制開關40、41的斷開閉合，來控制第2蓄電裝置31的充放電以及向被保護負載38的電力供應。在發動機2通過怠速停止而停止時，低壓BMS15將開關40閉合并且將開關41斷開，由此從高輸出且高能量密度的第2蓄電裝置31向被保護負載38提供電力。

在利用啟動器21使發動機2啟動時以及利用ISG20使通過怠速停止控制而停止的發動機2再啟動時，低壓BMS15將開關40閉合并且將開關41斷開，由此從第1蓄電裝置30對啟動器21或ISG20提供電力。在將開關40閉合并且將開關41斷開的狀態下，還從第1蓄電裝置30對一般負載37提供電力。

這樣，第1蓄電裝置30至少對作為使發動機2啟動的啟動裝置的啟動器21和ISG20提供電力。第2蓄電裝置31至少對一般負載37和被保護負載38提供電力。

第2蓄電裝置31連接為能對一般負載37和被保護負載38這兩者提供電力，但通過低壓BMS15控制開關40、41從而優先對始終要求穩定的電力供應的被保護負載38提供電力。

低壓BMS15有時會既考慮到第1蓄電裝置30和第2蓄電裝置31的充電狀態(充電剩余量)以及使一般負載37和被保護負載38工作的請求，又優先使被保護負載38穩定地工作，而以與上述例子不同的方式控制開關40、41。

高壓電源組34除了第3蓄電裝置33以外，還具有逆變器45。高壓電源組34連接為能經由高壓電纜35對電動發電機4提供電力。

逆變器45通過INVCM14的控制將施加于高壓電纜35的交流電和施加于第3蓄電裝置33的直流電相互轉換。例如，INVCM14在使電動發電機4進行動力運轉(日語原文：力行)時，通過逆變器45將第3蓄電裝置33釋放出的直流電轉換為交流電而提供到電動發電機4。

INVCM14在使電動發電機4再生時，通過逆變器45將電動發電機4發出的交流電轉換為直流電而對第3蓄電裝置33充電。

HCU10、ECM11、TCM12、ISGCM13、INVCM14、低壓BMS15和高壓BMS16分別由計算機單元構成，上述計算機單元具備CPU(Central Processing Unit：中央處理單元)、RAM(Random Access Memory：隨機存取存儲器)、ROM(Read Only Memory：只讀存儲器)、保存備份用數據等的閃存、輸入端口和輸出端口。

在上述計算機單元的ROM中保存有各種常數或各種映射等以及用于使該計算機單元作為HCU10、ECM11、TCM12、ISGCM13、INVCM14、低壓BMS15和高壓BMS16分別發揮功能的程序。

即，CPU以RAM為工作區域執行ROM所保存的程序，由此，上述計算機單元作為本實施方式的HCU10、ECM11、TCM12、ISGCM13、INVCM14、低壓BMS15和高壓BMS16分別發揮功能。

在本實施方式中，ECM11執行怠速停止控制。在該怠速停止控制中，ECM11在規定的停止條件成立時使發動機2停止，在規定的再啟動條件成立時經由ISGCM13驅動ISG20而使發動機2再啟動。因此，發動機2不會進行不必要的怠速，能提高混合動力車輛1的燃油效率。

在混合動力車輛1中設有用于形成遵循CAN(Controller Area Network：控制器局域網)等標準的車內LAN(Local Area Network：局域網)的CAN通信線48、49。

HCU10通過CAN通信線48與INVCM14和高壓BMS16連接。HCU10、INVCM14和高壓BMS16經由CAN通信線48相互進行控制信號等信號的發送接收。

HCU10通過CAN通信線49與ECM11、TCM12、ISGCM13和低壓BMS15連接。HCU10、ECM11、TCM12、ISGCM13和低壓BMS15經由CAN通信線49相互進行控制信號等信號的發送接收。

如圖2所示，混合動力車輛1具有分別設于作為電池的第3蓄電裝置33的正極P和負極N的主繼電器50a、50b。主繼電器50a的一端與第3蓄電裝置33的負極N連接，另一端與負極線NL連接。

主繼電器50a根據INVCM14的控制將第3蓄電裝置33的負極N與負極線NL連接或斷開。主繼電器50b的一端與第3蓄電裝置33的正極P連接，另一端與正極線PL連接。主繼電器50b根據INVCM14的控制將第3蓄電裝置33的正極P與正極線PL連接或斷開。

在本實施方式中，電動發電機4由通過U相、V相和W相的3相交流電驅動的三相交流電動機構成。例如電動發電機4具有：形成旋轉磁場的定子；以及埋入有多個永磁鐵而配置在定子內部的轉子。

定子具有定子鐵芯和卷繞于定子鐵芯的U相、V相和W相的三相線圈。在此，當對定子的三相線圈提供三相交流電時，會通過定子形成旋轉磁場，埋入于轉子的永磁鐵被該旋轉磁場吸引，由此，驅動轉子旋轉。通過該轉子的旋轉驅動力來驅動混合動力車輛1。這樣，電動發電機4作為電動機發揮功能。

另外，當埋入于轉子的永磁鐵旋轉時，會形成旋轉磁場，通過該旋轉磁場使感應電流流到定子的三相線圈，由此，在三相線圈的兩端產生電力。這樣，電動發電機4還作為發電機發揮功能。

混合動力車輛1具有：切斷構件51，其切斷第3蓄電裝置33提供的電力；平滑電容器53，其使逆變器45和第3蓄電裝置33之間的電壓平滑化；放電電阻54，其使平滑電容器53積蓄的電荷平常放電；以及強制放電電路55，其使平滑電容器53積蓄的電荷強制放電。

在本實施方式中，切斷構件51由形成從第3蓄電裝置33提供電力的電路的具有服務插頭51a的HVIL(High Voltage Interlock Loop：高壓聯鎖回路)構件構成，通過拔出服務插頭51a來切斷從第3蓄電裝置33提供的電力。

在切斷構件51中形成有監控線51b，監控線51b在插入有服務插頭51a的狀態下成為連接狀態，在拔出服務插頭51a的狀態下成為斷線狀態。監控線51b的兩端連接到INVCM14。

INVCM14根據輸出到監控線51b的一端的信號是否被輸入到監控線51b的另一端來判斷是否是插入有服務插頭51a的狀態。

在本實施方式中，服務插頭51a例如固定于高壓電源組34的蓋。因而，當打開高壓電源組34的蓋時，服務插頭51a被拔出。

平滑電容器53的一端與正極線PL連接，另一端與負極線NL連接。平滑電容器53使在正極線PL和負極線NL之間產生的直流電的電壓平滑化。

放電電阻54的一端與正極線PL連接，另一端與負極線NL連接。放電電阻54是為使平滑電容器53積蓄的電荷放電而設置的，抑制平滑電容器53的剩余電壓和恢復電壓。

強制放電電路55具有：放電電阻56，其用于將由平滑電容器53積蓄的電荷進行熱轉換而釋放；以及開關57，其通過INVCM14的控制來切換是否使電流流到放電電阻56。

逆變器45構成將通過平滑電容器53使電壓平滑化后的直流電轉換為交流的電力轉換電路。逆變器45包括開關元件Q3～Q8和二極管D3～D8。各開關元件Q3～Q8由IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor：絕緣柵雙極晶體管)構成。

開關元件Q3的集電極與正極線PL連接，發射極與電動發電機4的U相的輸入端子連接，柵極與INVCM14連接。開關元件Q4的集電極與開關元件Q3的發射極連接，發射極與負極線NL連接，柵極與INVCM14連接。

二極管D3的陰極與開關元件Q3的集電極連接，陽極與開關元件Q3的發射極連接。即，二極管D3和開關元件Q3構成U相的上臂。

二極管D4的陰極與開關元件Q4的集電極連接，陽極與開關元件Q4的發射極連接。即，二極管D4和開關元件Q4構成U相的下臂。

開關元件Q5的集電極與正極線PL連接，發射極與電動發電機4的V相的輸入端子連接，柵極與INVCM14連接。開關元件Q6的集電極與開關元件Q5的發射極連接，發射極與負極線NL連接，柵極與INVCM14連接。

二極管D5的陰極與開關元件Q5的集電極連接，陽極與開關元件Q5的發射極連接。即，二極管D5和開關元件Q5構成V相的上臂。

二極管D6的陰極與開關元件Q6的集電極連接，陽極與開關元件Q6的發射極連接。即，二極管D6和開關元件Q6構成V相的下臂。

開關元件Q7的集電極與正極線PL連接，發射極與電動發電機4的W相的輸入端子連接，柵極與INVCM14連接。開關元件Q8的集電極與開關元件Q7的發射極連接，發射極與負極線NL連接，柵極與INVCM14連接。

二極管D7的陰極與開關元件Q7的集電極連接，陽極與開關元件Q7的發射極連接。即，二極管D7和開關元件Q7構成W相的上臂。

二極管D8的陰極與開關元件Q8的集電極連接，陽極與開關元件Q8的發射極連接。即，二極管D8和開關元件Q8構成W相的下臂。

各開關元件Q3～Q8的各柵極由占空比受到INVCM14控制的控制信號進行控制，而使得流到電動發電機4的U相、V相和W相的各相的電流成為電流的方向和量具有120度的相位差而連續地變化的交流。其結果是，電動發電機4的定子形成旋轉磁場，使電動發電機4的轉子旋轉。

在本實施方式中，在混合動力車輛1處于停車時，INVCM14在判斷切斷構件51已切斷第3蓄電裝置33提供的電力的情況下，控制強制放電電路55對平滑電容器53積蓄的電荷進行強制放電。這樣，INVCM14具有作為對強制放電電路55進行控制的控制部60的功能。

例如，INVCM14連接有檢測車速的車速傳感器59。INVCM14根據車速傳感器59的檢測結果，判斷混合動力車輛1是否處于停車。

在混合動力車輛1處于停車時，INVCM14在判斷切斷構件51已切斷第3蓄電裝置33提供的電力的情況下，通過將主繼電器50a、50b關斷來禁止電動發電機4的驅動，若發動機2正在驅動，則控制ECM11而使發動機2停止，將開關57接通，通過強制放電電路55使平滑電容器53積蓄的電荷強制放電。

在混合動力車輛1處于行駛時，INVCM14在判斷切斷構件51已切斷第3蓄電裝置33提供的電力的情況下，控制強制放電電路55不對平滑電容器53積蓄的電荷進行強制放電。

例如，在混合動力車輛1處于行駛時，INVCM14在判斷切斷構件51已切斷第3蓄電裝置33提供的電力的情況下，通過將主繼電器50a、50b維持為接通而允許電動發電機4的驅動，控制ECM11而允許發動機2的驅動，將開關57維持為關斷，不通過強制放電電路55使平滑電容器53積蓄的電荷強制放電。

參照圖3說明如上構成的本發明的實施方式的電動車輛的控制裝置的電力控制動作。此外，在INVCM14處于工作的期間反復執行以下說明的電力控制動作。

首先，在圖3的步驟S1中，INVCM14判斷切斷構件51是否已切斷第3蓄電裝置33提供的電力。在判斷切斷構件51沒有切斷第3蓄電裝置33提供的電力的情況下，INVCM14將電力控制動作結束。在判斷切斷構件51已切斷第3蓄電裝置33提供的電力的情況下，INVCM14使電力控制動作前往步驟S2。

在步驟S2中，INVCM14判斷混合動力車輛1是否處于停車。在判斷混合動力車輛1處于停車的情況下，INVCM14使電力控制動作前往步驟S3。在判斷混合動力車輛1不處于停車的情況下，INVCM14使電力控制動作前往步驟S5。

在步驟S3中，INVCM14禁止混合動力車輛1的驅動。例如，INVCM14通過將主繼電器50a、50b關斷來禁止電動發電機4的驅動，若發動機2正在驅動，則控制ECM11而使發動機2停止。在執行了步驟S3的處理后，INVCM14使電力控制動作前往步驟S4。

在步驟S4中，INVCM14將開關57接通，通過強制放電電路55使平滑電容器53積蓄的電荷強制放電。在執行了步驟S4的處理后，INVCM14將電力控制動作結束。

在步驟S5中，INVCM14允許混合動力車輛1的驅動。例如，通過將主繼電器50a、50b維持為導通而允許電動發電機4的驅動，控制ECM11而允許發動機2的驅動。在執行了步驟S5的處理后，INVCM14將電力控制動作結束。

如上所示，在本實施方式中，在混合動力車輛1處于停車時，在判斷切斷構件51已切斷第3蓄電裝置33提供的電力的情況下，控制強制放電電路55對平滑電容器53積蓄的電荷進行強制放電，在混合動力車輛1處于行駛時，在判斷切斷構件51已切斷第3蓄電裝置33提供的電力的情況下，控制強制放電電路55不對平滑電容器53積蓄的電荷進行強制放電。

因而，在本實施方式中，在混合動力車輛1處于行駛時，利用電動發電機4發出的電力來防止過量的電流流到強制放電電路55，因此能保護強制放電電路55的放電電阻56。

以上雖然公開了本發明的實施方式，但是應明白可在不脫離本發明的范圍的情況下對本實施方式施加變更。本發明的實施方式是以施加了上述變更的等同物包含于權利要求書所述的發明為前提公開的。