供電裝置的制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種供電裝置。供電裝置包括電池、逆變器、轉換器、控制部。逆變器包括具有第三切換元件的上臂和具有第四切換元件的下臂。轉換器包括具有第一切換元件的上臂和具有第二切換元件的下臂。控制部配置為當初級側電壓至少等于指定閾值的狀態持續指定的時間或者更長時，i)在將第一切換元件維持為斷開狀態的同時通過反復地在接通和斷開狀態之間切換第二切換元件而升高初級側電壓，并且作為次級側電壓向逆變器施加升高了的電壓，和ii)通過反復地在接通和斷開狀態之間切換第三和第四切換元件的每一個而將次級側電壓轉換成AC電壓。
【專利說明】
供電裝置
技術領域
[0001]本發明涉及一種供電裝置，該供電裝置應用于其中安裝發電電動機作為用于產生車輛的驅動動力的驅動源的車輛，并且該供電裝置包括能夠充電和放電的電池、轉換器，和逆變器。
【背景技術】
[0002]在包括每一個均通過包括切換元件而配置的轉換器和逆變器的供電裝置中，存在以下情形:其中在供電裝置的初級側電壓(低電壓側電壓)和/或次級側電壓(高電壓側電壓)中產生過電壓，過電壓是至少等于指定閾值的電壓。一種供電裝置是已知的，該供電裝置用于在當過電壓產生時執行其中轉換器和逆變器的切換元件中的每一個被以強制方式停止(在下文中還稱作“關閉(shut down)”)從而防止在供電裝置內側和外側的設備故障的保護控制。這個轉換器具有:包括切換元件的上臂;和串聯連接到上臂并且包括切換元件的下臂，該轉換器通過切換下臂的切換元件升高從電池施加的初級側電壓，并且作為次級側電壓向逆變器施加升高了的電壓。另外，這個轉換器通過切換上臂的切換元件而降低次級側電壓并且作為初級側電壓向電池施加該降低的電壓。
[0003]當轉換器和逆變器的切換元件中的每一個通過以上保護控制關閉時，由于在高壓側電路(利用次級側電壓操作的電路)中的放電電阻引起的功耗，供電裝置的次級側電壓降低。可替代地，由于連接到低電壓側電路(利用初級側電壓操作的電路)的輔機引起的功耗，供電裝置的初級側電壓降低。
[0004]鑒于以上，在傳統的供電裝置之一(在下文中稱作“傳統裝置”)中，在其中以上次級側電壓和/或以上初級側電壓降低并且確定了供電裝置、周邊電路等的狀態允許車輛以跋行回家模式(limp home mode)行駛的情形中，轉換器的切換元件中的每一個被關閉。以此方式，車輛僅僅利用從電池放電的電力以跛行回家模式行駛。
[0005]進而，在確定在轉換器中是否產生過電壓的過電壓確定電路發生故障的情形中，偶爾產生示意初級側電壓已經超過指定閾值的過電壓信號。而且，在此情形中，類似于當產生過電壓時的時間，傳統裝置關閉轉換器和逆變器的切換元件中的每一個。此后，如果確定車輛被允許以跛行回家模式行駛，則車輛僅僅利用從電池放電的電力以跛行回家模式行駛。
[0006]通過利用這種方法，傳統裝置直接地向逆變器施加從電池輸出的DC電壓而不升高該電壓。進而，傳統裝置使得逆變器將這個DC電壓轉換成AC電壓、驅動發電電動機，并且允許車輛以跛行回家模式行駛，利用跛行回家模式，車輛能夠移動到安全場所(例如，見日本專利申請公報N0.2009-201195( JP 2009-201195A))。
[0007]然而，在車輛的以上跛行回家模式行駛期間，逆變器是利用未被轉換器升高的電壓(電池的電壓)操作的。相應地，由逆變器輸出的AC電壓低于在正常行駛期間的電壓。因此，在跛行回家模式行駛期間，傳統裝置可能不能夠通過發電電動機獲得足夠的驅動動力。
【發明內容】
[0008]本發明提供一種供電裝置，當在供電裝置中產生過電壓時，該供電裝置允許通過利用高驅動動力的車輛的跛行回家模式行駛。
[0009]本發明涉及的一種供電裝置被應用于其中作為用于產生車輛的驅動動力的驅動源安裝了發電電動機的車輛。該供電裝置包括電池、逆變器、轉換器、過電壓確定部，和控制部。電池能夠被充電和放電。逆變器具有多個支線(leg)，支線中的每一個包括具有第三切換元件的上臂和串聯連接到上臂并且具有第四切換元件的下臂。逆變器被配置為執行DC-AC轉換操作，用于當第三切換元件和第四切換元件中的每一個的狀態反復地在接通(ON)狀態和斷開(OFF)狀態之間切換時將次級側電壓轉換成AC電壓并且向發電電動機施加AC電壓。轉換器包括具有第一切換元件的上臂和串聯連接到上臂并且具有第二切換元件的下臂。轉換器被配置為執行電壓轉換操作，用于當第二切換元件的狀態反復地在接通狀態和斷開狀態之間切換時升高將從電池施加到轉換器的初級側電壓并且作為次級側電壓向逆變器施加升高了的電壓。過電壓確定部被配置為確定初級側電壓是否至少等于指定閾值。控制部被配置為使得轉換器執行電壓轉換操作并且使得逆變器執行DC-AC轉換操作。控制部被配置為當過電壓確定部確定初級側電壓變得至少等于指定閾值時將全部第一切換元件、第二切換元件、第三切換元件，和第四切換元件的狀態維持為斷開狀態。控制部被配置為當過電壓確定部確定初級側電壓至少等于指定閾值的狀態持續指定的時間或者更長時，i)在將第一切換元件的狀態維持為斷開狀態的同時，通過反復地在接通狀態和斷開狀態之間切換第二切換元件的狀態來升高初級側電壓，并且作為次級側電壓向逆變器施加升高了的電壓，和ii)通過反復地在接通狀態和斷開狀態之間切換第三切換元件和第四切換元件中的每一個的狀態來將次級側電壓轉換成AC電壓，并且向發電電動機施加該AC電壓。
[0010]附圖簡要說明
[0011]將在下面參考附圖描述本發明的示例性實施例的特征、優點以及技術和工業意義，其中類似的數字表示類似的元件，并且其中:
[0012]圖1是應用了根據本發明的一個實施例的“供電裝置”的車輛的概略配置視圖；
[0013]圖2包括用于解釋圖1所示供電裝置的致動的時序圖；并且
[0014]圖3是根據該實施例的供電裝置實現的“行駛模式確定例程”的流程圖。
【具體實施方式】
[0015]將在下文中參考附圖對于根據本發明的一個實施例的“供電裝置”進行說明。根據這個實施例的“供電裝置”被應用于混合動力車輛。然而，這個實施例還能夠應用于以發電電動機作為車輛驅動動力的發生源(驅動源)的車輛。
[0016]如在圖1中所示，混合動力車輛(在下文中還稱作“車輛”)10包括根據本發明的該實施例的供電裝置11、負載裝置12、驅動裝置13等。
[0017]供電裝置11包括電池21、第一電壓傳感器22、第二電壓傳感器23、轉換器30、第一逆變器40、第二逆變器60，和系統主繼電器SMRl到3。
[0018]負載裝置12包括第一發電電動機81、第二發電電動機82，和內燃機83。
[0019]驅動裝置13包括動力分配機構90、減速機構91、軸92、差動齒輪93，和驅動輪94。
[0020]通過組合能夠充電和放電的多個二次電池而配置電池21。這個實施例的二次電池是鋰離子電池;然而，二次電池可以是鎳氫電池或者另一個類型的二次電池。電池21的正電極端子(Pl)和電池21的負電極端子(NI)分別地連接到成對饋線(PLUNLl)的一端。成對饋線(PLl、NLl)的另一端分別地連接到轉換器30的成對的低壓側端子(P2、N2)。
[0021]系統主繼電器(在下文中稱作“繼電器”)SMR1到3每一個是以與未示出的“車輛10的電力開關”聯鎖的方式連接或者切斷在電池21和轉換器30之間的電路的裝置。繼電器SMRl被連接在端子NI和電阻器RL的端部之間。繼電器SMR2被連接在端子NI和端子N2之間。繼電器SMR3被連接在端子Pl和端子P2之間。繼電器SMRl到3每一個是利用來自電子控制裝置(在下文中稱作“控制部”)100的信號開路或者閉合的。
[0022]轉換器30包括上述成對低壓側端子(P2、N2)、成對高壓側端子(P3、N3)，和電壓轉換部。在本說明書中，在成對低壓側端子(P2、N2)之間的電壓稱作初級側電壓VL，并且在成對高壓側端子(P3、N3)之間的電壓稱作次級側電壓VH。電壓轉換部能夠將初級側電壓VL轉換成次級側電壓VH并且反之亦然。
[0023]轉換器30的電壓轉換部包括電容器31、電抗器32、第一IGBT 33、二極管34、第二IGBT 35、二極管36、電容器37，和過電壓確定部38。
[0024]電容器31在分別地從繼電器SMRl到3連接到在高壓側端子(P3、N3)側上的成對饋線(PLUNLl)的成對電力線之間插入。電容器31平滑化初級側電壓VL。電抗器32在電容器31的高壓側端子(P3、N3)側上串聯地插入在連接到饋線PLl的電力線中。
[0025]二極管34反并聯地連接到第一IGBT 33，并且二極管36反并聯地連接到第二IGBT35。第一IGBT 33和第二IGBT 35相互串聯連接從而二極管34的陽極和二極管36的陰極在中間連接點Q處連接，并且在成對高壓側端子(P3、N3)之間插入。電抗器32連接到這個中間連接點Q。
[0026]由第一IGBT 33和二極管34構造的電路稱作上臂30a。由第二IGBT 35和二極管36構造的電路稱作下臂30b。即，上臂30a和下臂30b被串聯連接。電容器37在成對高壓側端子(P3、N3)之間插入。電容器37平滑化次級側電壓VH。
[0027]過電壓確定部38在成對低壓側端子(P2、N2)之間插入。過電壓信號輸出OVL信號。過電壓確定部38當確定在(P2、N2)之間的電壓(初級側電壓VL)至少等于指定閾值Vth時輸出“I”作為OVL信號，并且當確定初級側電壓VL低于Vth時輸出“O”作為OVL信號。
[0028]當基于來自將在下面描述的控制部100的脈沖寬度調制(PffM)信號將第一IGBT33切換(反復地在接通狀態和斷開狀態之間切換)時，轉換器30執行用于將次級側電壓VH轉換成初級側電壓VL的電壓降低操作。在此情形中，轉換器30向電池21施加初級側電壓VL。
[0029]當基于來自將在下面描述的控制部100的Pmi信號將第二IGBT35切換(反復地在接通狀態和斷開狀態之間切換)時，轉換器30執行用于將初級側電壓VL轉換成次級側電壓VH的電壓升高操作。在此情形中，轉換器30向第一逆變器40和第二逆變器60施加次級側電壓VH。應該指出，能夠在轉換器30中替代IGBT地利用功率MOSFET等。
[0030]第一逆變器40包括成對輸入端子(P4、N4)。成對輸入端子(P4、N4)分別地連接到轉換器30的成對高壓側端子(P3、N3)。第一逆變器40包括U相支線、V相支線，和W相支線。這些支線每一個在成對輸入端子(P4、N4)之間插入并且相互并聯連接。
[0031]第一逆變器40的U相支線包括IGBT 41和IGBT 42。二極管51和二極管52分別地反并聯地連接到IGBT 41和IGBT 420IGBT 41和IGBT 42相互串聯連接從而二極管51的陽極和二極管52的陰極被分別地連接于此。在IGBT 41和IGBT 42之間的連接點連接到第一發電電動機81的、未示出的U相線圈。
[0032]第一逆變器40的V相支線包括IGBT 43和IGBT 44。二極管53和二極管54分別地反并聯地連接到IGBT 43和IGBT 440IGBT 43和IGBT 44相互串聯連接從而二極管53的陽極和二極管54的陰極被分別地連接于此。在IGBT 43和IGBT 44之間的連接點連接到第一發電電動機81的、未示出的V相線圈。
[0033]第一逆變器40的W相支線包括IGBT 45和IGBT 46。二極管55和二極管56分別地反并聯地連接到IGBT 45和IGBT 460IGBT 45和IGBT 46相互串聯連接從而二極管55的陽極和二極管56的陰極被分別地連接于此。在IGBT 45和IGBT 46之間的連接點連接到第一發電電動機81的、未示出的W相線圈。
[0034]第二逆變器60包括成對輸入端子(P5、N5)。成對輸入端子(P5、N5)分別地連接到轉換器30的成對高壓側端子(P3、N3)。第二逆變器60包括U相支線、V相支線，和W相支線。這些支線每一個在成對輸入端子(P5、N5)之間插入并且相互并聯連接。應該指出，因為第二逆變器60的U相支線、V相支線，和W相支線的配置分別地與第一逆變器40的支線的配置相同，所以將不給出關于它的說明。還應該指出，能夠在第一逆變器40和第二逆變器60中替代IGBT地利用另一個切換元件諸如功率MOSFET。
[0035]當基于來自控制部100的PWM信號將這些IGBT的每一個切換時，第一逆變器40和第二逆變器60受到控制。
[0036]更加具體地，在第一方面，當基于來自控制部100的PWM信號將IGBT41到46切換(反復地在接通狀態和斷開狀態之間切換)時，第一逆變器40將在輸入端子(P4、N4)之間的DC電力轉換成三相AC電力。在這個方面，第一逆變器40從在U相、V相，和W相的每一個支線中的該兩個IGBT之間的連接點向第一發電電動機81輸出這個三相AC電力的電壓。
[0037]進而，在第二方面，當基于來自控制部100的P麗信號將IGBT41到46切換(反復地在接通狀態和斷開狀態之間切換)時，第一逆變器40將從在U相、V相，和W相的每一個支線中的該兩個IGBT之間的連接點輸入的、來自第一發電電動機81的三相AC電力轉換成DC電力。在這個方面，第一逆變器40作為次級側電壓VH向在輸入端子(P4、N4)之間的位置輸出這個DC電力的電壓。
[0038]類似地，在第一方面，當基于來自控制部100的P麗信號將IGBT61到66切換(反復地在接通狀態和斷開狀態之間切換)時，第二逆變器60將在輸入端子(P5、N5)之間的DC電力轉換成三相AC電力。在這個方面，第二逆變器60從在U相、V相，和W相的每一個支線中的該兩個IGBT之間的連接點向第二發電電動機82輸出這個三相AC電力的電壓。
[0039]而且，在第二方面，當基于來自控制部100的P麗信號將IGBT61到66切換(反復地在接通狀態和斷開狀態之間切換)時，第二逆變器60將從在U相、V相，和W相的每一個支線中的該兩個IGBT之間的連接點輸入的、來自第二發電電動機82的三相AC電力轉換成DC電力。在這個方面，第二逆變器60作為次級側電壓VH向在輸入端子(P5、N5)之間的位置輸出這個DC電力的電壓。
[0040]第一發電電動機81和第二發電電動機82每一個包括:在其中具有永久磁體的轉子;和圍繞其纏繞三相線圈的定子。第一發電電動機81和第二發電電動機82每一個能夠作為發電電動機操作并且還能夠作為發電機操作。第一發電電動機81主要地被利用作為發電機并且進一步在內燃機83起動時起動內燃機83。第二發電電動機82主要地被利用作為發電電動機并且產生車輛10的驅動動力。應該指出，第一發電電動機81和第二發電電動機82每一個包括未示意的、用于檢測旋轉位置的旋轉位置檢測傳感器，并且來自旋轉位置檢測傳感器的信號被發送到控制部100。
[0041 ]內燃機83是汽油燃料發動機并且當進氣空氣量、燃料噴射量等受到控制部100控制時產生扭矩。
[0042]動力分配機構90包括行星齒輪機構，動力分配機構90轉換來自內燃機83、第一發電電動機81和第二發電電動機82的扭矩，并且經由減速機構91和軸92向差動齒輪93輸出該扭矩。向差動齒輪93輸出的扭矩被傳遞到驅動輪94。應該指出，動力分配機構90及其控制方法是眾所周知的并且在日本專利申請公報N0.2009-126450(JP 2009-126450 A)(US 2010/0241297 A)、日本專利申請公報N0.9-308012(JP 9-308012 A)(在1997年3月10日提交的US專利N0.6131680)等中被詳細地描述。這些專利申請公報在此通過引用而被并入。
[0043]輔助電力存儲裝置96經由DC/DC轉換器95而被連接在轉換器30的成對低壓側端子(P2、N2)之間。除了電氣設備諸如未示出的前燈的驅動，利用在輔助電力存儲裝置96中積聚的電力操作控制部100。
[0044]控制部100是具有包括CPU、R0M，和RAM作為主要構件的微型計算機的電子控制單元。應該指出，控制部100可以由多個電子控制單元(ECU)，諸如用于控制車輛10的總體系統的控制器、用于控制內燃機83的發動機控制器、用于控制第一逆變器40和第二逆變器60等的MG控制器、用于執行電池21的監視等的電池控制器，和用于控制未示出的制動裝置的制動器控制器構造。這些控制器通過通信線在其間交換信息。
[0045]通過向繼電器SMRl到3發送命令，控制部100能夠在電池21和轉換器30之間電連接或者切斷。
[0046]控制部100獲得車輛10的行駛速度、加速器踏板的踩踏量、內燃機83的速度、第一發電電動機81的旋轉速度、第二發電電動機82的旋轉速度、電池21的荷電狀態(SOC)、由第一電壓傳感器22測量的初級側電壓VL、由第二電壓傳感器23測量的次級側電壓VH等。
[0047]應該指出，控制部100能夠選擇性地實現EV行駛模式或HV行駛模式中的任一個，在EV行駛模式中，車輛10通過在內燃機83停止的狀態中致動第一發電電動機81和第二發電電動機82中的至少一個而行駛，在HV行駛模式中，車輛10通過致動內燃機83、第一發電電動機81，和第二發電電動機82中的至少一個而行駛的HV行駛模式中的任一個。控制部100基于電池21的S0C、車輛速度、未示出的加速器踏板的踩踏量等確定為行駛選擇哪一個模式。
[0048]利用這種HV行駛模式和這種EV行駛模式的混合動力車輛的行駛控制是眾所周知的并且例如在JP 2009-126450 A(US 2010/0241297 A)、JP 9-308012 A(在 1997年3月 10日提交的US專利N0.6131680)等中被詳細地描述。這些專利申請公報在此通過引用而被并入。
[0049](致動)將在下文中參考圖2關于供電裝置11的致動進行說明。圖2包括初級側電壓(第一電壓傳感器22的輸出)VL、0VL信號、計數器C、轉換器30的上臂30a的致動-強制停止狀態、轉換器30的下臂30b的致動-強制停止狀態，和第一逆變器40的致動-強制停止狀態的時序圖。應該指出，第二逆變器60的致動-強制停止狀態類似于第一逆變器40的那些，并且因此將不給出關于它的示意和說明。
[0050]以上“致動狀態”指的是將在下面定義的狀態。在轉換器30的上臂30a的情形中:其中執行用于通過反復地在接通狀態和斷開狀態之間切換上臂30a的切換元件(IGBT 33)的狀態而降低次級側電壓VH的電壓降低操作的狀態。在轉換器30的下臂30b的情形中:其中執行用于通過反復地在接通狀態和斷開狀態之間切換下臂30b的切換元件(IGBT 35)的狀態而升高從電池21向轉換器30施加的初級側電壓VL的電壓升高操作的狀態。在第一逆變器40(第二逆變器60)的情形中:其中通過反復地在接通狀態和斷開狀態之間切換多個支線的每一個切換元件(IGBT 41到46)的狀態而將次級側電壓VH轉換成AC電壓的狀態。可替代地，其中通過反復地在接通狀態和斷開狀態之間切換IGBT 41到46每一個的狀態而將從第一發電電動機81 (第二發電電動機82)供應的AC電力轉換成DC電力的狀態。
[0051]以上“強制停止狀態”指的是將在下面定義的狀態。其中將轉換器30和第一逆變器40(第二逆變器60)中的切換元件中的每一個的狀態恒定地維持為斷開狀態的狀態。
[0052]應該指出，將在下面描述的“正常操作”指的是轉換器30的所有的上臂30a和下臂30b和第一逆變器40 (第二逆變器60)均處于“致動狀態”中。進而，將在下面描述的“正常行駛”指的是其中安裝供電裝置11的車輛10在其中供電裝置11執行“正常操作”的狀態中行駛。
[0053]首先，將參考圖2A描述其中盡管存在其中初級側電壓VL的值低于指定閾值Vth的狀態仍然產生OVL信號的情形。當在供電裝置11中無任何異常發生并且供電裝置11執行正常操作時，初級側電壓VL低于指定閾值Vth。這個狀態對應于在圖2A中在時間t0處示意的狀態。即，在正常操作中，轉換器30的上臂30a和下臂30b與第一逆變器40全部處于“致動狀態”中。如將在下面描述地，計數器c在OVL信號從“O”改變為“I”的時間點處開始遞增，并且繼續遞增直至其值變為cmax。應該指出，當供電裝置11執行正常操作時，計數器c的值被設定為“O” WVL信號示意“O”值，因為初級側電壓VL的值低于指定閾值Vth。
[0054]在其中盡管初級側電壓VL的值示意比指定閾值更低的值的事實，由于在正常操作期間過電壓確定部38的故障，OVL信號仍然從“O”改變為“I”(時間tl)的情形中，計數器c的值以T增加(開始遞增)。另外，轉換器30的上臂30a和下臂30b與第一逆變器40從“致動狀態”轉變到“強制停止狀態”。結果，向第一發電電動機81和第二發電電動機82的供電停止，并且因此第一發電電動機81和第二發電電動機82不再能夠產生車輛的驅動動力。
[0055]在此時這個狀態(S卩，其中計數器c的值遞增的狀態)持續指定時間tprd的時間t2，計數器c的值達到閾值cmax。此時，轉換器30的下臂30b和第一逆變器40的狀態從“強制停止狀態”轉變到“致動狀態”。同時，轉換器30的上臂30a的狀態被維持為“強制停止狀態”。應該指出，在達到閾值cmax之后，計數器c的值被設定為“O”。
[0056]在此情形中，供電裝置11確定在轉換器30中發生“過電壓異常”并且將車輛的行駛模式轉變到“跛行回家模式”。
[0057]接著，將參考圖2B描述其中在低電壓側電路中產生過電壓，初級側電壓VL因此超過指定閾值Vth，并且初級側電壓VL再次降至低于指定閾值Vth(初級側電壓VL恢復為正常值)的情形。
[0058]當在供電裝置11中無任何異常發生并且供電裝置11執行正常操作時，初級側電壓VL低于指定閾值Vth。這個狀態對應于在圖2B中在時間t0處示意的狀態。即，在正常操作中，轉換器30的上臂30a和下臂30b與第一逆變器40全部處于“致動狀態”中。
[0059]在其中在正常操作期間由第一電壓傳感器22檢測的初級側電壓VL開始由于某種原因而升高并且在時間t3超過指定閾值Vth的情形中，OVL信號從“O”改變為“I”，并且計數器c的值開始以“I”增加。另外，轉換器30的上臂30a和下臂30b與第一逆變器40從“致動狀態”轉變到“強制停止狀態”。
[0060]在其中在這種狀態中初級側電壓VL開始由于某種原因而降低并且初級側電壓VL在時間t4(在時間t5之前的時間)降至低于指定閾值Vth的情形中，OVL信號從“I”改變為“O”，并且轉換器30的下臂30b和第一逆變器40的狀態從“強制停止狀態”轉變到“致動狀態”。同時，轉換器30的上臂30a的狀態被維持為“強制停止狀態”。
[0061]在此情形中，供電裝置11確定在轉換器30中發生“過電壓異常”并且將車輛的行駛模式轉變到“跋行回家模式”。應該指出，從初級側電壓VL超過指定閾值Vth的時間點到初級側電壓VL再次降至低于指定閾值Vth的時間點的時間被稱作恢復時間trcv。
[0062]如上所述，在其中能夠執行轉換器30的電壓升高操作的狀態中，供電裝置11允許車輛的跛行回家模式行駛。結果，根據這個供電裝置，車輛能夠利用高驅動動力以跛行回家模式行駛。應該指出，還在以上跛行回家模式中，利用眾所周知的控制方法，根據未示出的加速器踏板的踩踏量改變由第一發電電動機81和第二發電電動機82產生的扭矩的幅值。
[0063]接著，將參考圖3描述供電裝置11的具體致動。圖3示出由控制部100的CPU執行的“行駛模式確定例程”。
[0064]將在下文中對于(A)在正常行駛(不產生過電壓)期間的情形，(B)其中在正常行駛期間OVL信號從“O”改變為“I”的情形，和(C)在跛行回家模式行駛期間的情形中的每一個進行說明。在以下說明中，強制停止標志Xstop是當轉換器30的上臂30a和下臂30b與逆變器(第一逆變器40和第二逆變器60)全部處于強制停止狀態中時其值被設定為“I”，并且對于其余的時間而言其值被設定為“O”的標志。
[0065]在正常行駛期間的情形中，每次指定時間經過，CPU均執行圖3所示“行駛模式確定例程”。相應地，CPU在適當的正時從圖3中的步驟300啟動該過程。然后，該過程前進到步驟310，并且CPU確定這個供電裝置被應用到的車輛是否正以跛行回家模式行駛。詳細地，CPU確定車輛不以跛行回家模式行駛的狀態是否得以滿足。根據上述假設，車輛不以跛行回家模式行駛。因此，在步驟310中，CPU確定“是”。然后，該過程前進到步驟320，并且CPU確定OVL信號是否已經從“O”改變為“I”。
[0066]在當前時間點，OVL信號保持“O”。即，OVL信號不從“O”改變為“I”。相應地，在步驟320中，CPU確定“否”。然后，該過程前進到步驟370，并且CPU確定強制停止標志Xstop的值是否為“I”。在當前時間點，轉換器30的上臂30a和下臂30b與逆變器(第一逆變器40和第二逆變器60)不處于強制停止狀態中。因此，強制停止標志Xstop的值為“O”。相應地，在步驟370中，CPU確定“否” ο然后，該過程前進到步驟380，并且CPU將計數器c的值設定為“O” ο該過程跳至步驟395，并且這個例程立即終止。即，車輛10的正常行駛繼續。
[0067]在其中在正常行駛期間OVL信號從“O”改變為“I”的情形中，CPU在適當的正時從圖3中的步驟300啟動該過程并且在步驟310中確定“是”。然后，該過程前進到步驟320。
[0068]根據上述假設，在當前時間點，OVL信號從“O”改變為“I”。相應地，在步驟320中，CPU確定“是”，并且該過程前進到步驟330。然后，CPU使得轉換器30的上臂30a和下臂30b與逆變器(第一逆變器40和第二逆變器60)進入“強制停止狀態”中并且將強制停止標志Xstop的值設定為“I”。
[0069]此后，該過程前進到步驟340XPU將計數器c的值設定為“I”，并且該過程前進到步驟350。然后，CPU確定計數器c的值是否至少等于指定值cmax (指定時間tprd)。在當前時間點，計數器c的值被設定為“I”并且未達到指定值cmax(未達到指定時間tprd)。因此，在步驟350中，CPU確定“否”。然后，該過程跳至395，并且這個例程立即終止。
[0070]此后，CPU在適當的正時再次執行圖3所示例程。即，CPU在指定的正時再次從步驟300啟動該過程并且在步驟310中確定“是”，并且該過程前進到步驟320。然后，CPU確定“否”，并且該過程前進到步驟370。在當前時間點，強制停止標志Xstop的值為“I”。相應地，在步驟370中，CPU確定“是”，并且該過程前進到步驟340。然后，CPU將計數器c的值設定為“2”，并且該過程前進到步驟350。在當前時間點，計數器c的值被設定為“2”并且因此小于指定值cmax。因此，在步驟350中，CPU確定“否”，并且該過程跳至395。然后，這個例程立即終止。
[007?]如根據以上理解地，在其中計數器c的值并不變得至少等于指定值cmax的時段中，CPU反復地執行在步驟300到步驟320、步驟370、步驟340到步驟350，和步驟395中的過程。相應地，計數器c的值在適當的正時以“I”增加并且在以后變得至少等于指定值cmax。
[0072]在其中計數器c的值變得至少等于指定值cmax的情形中，當該過程前進到步驟350時，在步驟350中，CPU確定“是”。然后，該過程前進到360，并且CPU維持轉換器30的上臂30a處于“強制停止狀態”中并且將轉換器30的下臂30b與逆變器40和60轉變到“致動狀態”。進而，CPU在步驟360中將計數器c的值設定為“O”并且將強制停止標志Xstop的值設定為“O”。然后，該過程前進到步驟395，并且這個例程立即終止。
[0073]即，在步驟360中，CPU將車輛10轉變到“跛行回家模式”。如上所述，僅僅轉換器30的上臂30a的切換元件被強制停止，并且下臂30b的切換元件被以“跛行回家模式”致動。相應地，轉換器30能夠執行電壓升高操作。因此，這個供電裝置允許車輛10在與在正常行駛狀態中的電壓等同的次級側電壓下以跛行回家模式行駛。應該指出，CPU可以打開車廂中的警告燈并且在備份RAM中寫入“在低電壓側電路中產生過電壓”。
[0074]在跛行回家模式行駛期間的情形中，CPU在適當的正時從圖3中的步驟300啟動該過程，并且該過程前進到步驟310XPU確定“否”，并且該過程跳至步驟395。然后，這個例程立即終止。即，車輛10繼續以跛行回家模式行駛。
[0075]如至此已經描述地，按照根據本發明的該實施例的供電裝置，在其中過電壓被確定為可能地在低電壓側電路中產生的狀態持續指定的時間或者更長的情形中，確定轉換器的上臂已經失效。然后，僅僅轉換器的上臂的切換元件被強制停止。結果，即使在跛行回家模式中仍然能夠執行轉換器的電壓升高操作。因此，車輛能夠利用高驅動動力以跛行回家模式行駛。
[0076]當過電壓確定部38確定初級側電壓VL變得至少等于指定閾值Vth時，根據本發明的該實施例的供電裝置的控制部將轉換器30的所有切換元件的狀態和逆變器40、60的所有切換元件的狀態維持為斷開狀態。然后，當過電壓確定部38確定其中初級側電壓VL至少等于指定閾值Vth的狀態持續指定的時間tprd或者更長時，在將轉換器30的上臂30a的切換元件的狀態維持為斷開狀態時，控制部通過反復地在接通狀態和斷開狀態之間切換轉換器30的下臂30b的狀態而使得轉換器30執行電壓升高操作。另外，控制部通過反復地在接通狀態和斷開狀態之間切換逆變器40、60中的多個支線的切換元件的每一個的狀態而使得轉換器30將次級側電壓VH轉換成AC電壓并且向發電電動機81、82施加AC電壓。以此方式，可以使車輛能夠利用高驅動動力以跛行回家模式行駛。
[0077]僅當轉換器的上臂失效或者系統主繼電器失效時，才使得轉換器的初級側電壓進入過電壓狀態中。相應地，當轉換器的下臂失效時，并不使得初級側電壓進入過電壓狀態中。因此，轉換器的下臂能夠操作，并且能夠執行電壓升高操作。
[0078]已經基于這種發現實現的本發明的供電裝置被應用于其中作為用于產生車輛的驅動動力的驅動源安裝了發電電動機的車輛，并且包括能夠被充電和放電的電池、轉換器、過電壓確定部、逆變器，和控制部。
[0079]轉換器具有:包括切換元件的上臂;和串聯連接到上臂并且包括切換元件的下臂。轉換器被配置為當控制部反復地在接通狀態和斷開狀態之間切換下臂的切換元件的狀態時執行其中升高從電池施加到轉換器的初級側電壓，并且作為次級側電壓向逆變器施加升高了的電壓的“電壓轉換操作”。
[0080]過電壓確定部被配置為確定初級側電壓是否至少等于指定閾值。
[0081]逆變器包括多個支線，每一個支線包括具有切換元件的上臂和具有串聯連接到上臂的切換元件的下臂。逆變器被配置為當控制部反復地在接通狀態和斷開狀態之間切換該多個支線的切換元件的每一個的狀態時執行其中將次級側電壓轉換成AC電壓并且將AC電壓施加到發電電動機的“DC-AC轉換操作”。
[0082]當過電壓確定部確定初級側電壓變得至少等于指定閾值時，控制部使得轉換器執行“電壓轉換操作”、使得逆變器執行“DC-AC轉換操作”，并且將轉換器的所有切換元件的狀態和逆變器的所有切換元件的狀態維持為斷開狀態。即，轉換器的每一個臂和逆變器的每一個支線的切換元件全部關閉，并且以上電壓轉換操作和以上DC-AC轉換操作停止。
[0083]此后，在其中過電壓確定部確定其中初級側電壓至少等于指定閾值的狀態持續指定的時間或者更長的情形中，控制部被配置為在將轉換器的上臂的切換元件的狀態維持為斷開狀態時通過反復地在接通狀態和斷開狀態之間切換轉換器的下臂的切換元件的狀態而升高初級側電壓并且作為次級側電壓向逆變器施加升高了的電壓，并且被配置為通過反復地在接通狀態和斷開狀態之間切換逆變器中的該多個支線的切換元件的每一個的狀態而將次級側電壓轉換成AC電壓并且向發電電動機施加AC電壓。
[0084]如上所述，當初級側電壓的過電壓狀態持續指定的時間或者更長時，在供電裝置(轉換器和逆變器)中僅轉換器的上臂失效，并且下臂能夠被致動。即，在此情形中，轉換器并不阻礙電壓升高操作的功能。因此，控制部僅僅維持轉換器的上臂的切換元件的斷開狀態(連續地關閉)，并且使得轉換器的下臂的切換元件執行電壓升高操作。結果，即使在跛行回家模式中仍然能夠執行轉換器的電壓升高操作和逆變器的DC-AC轉換操作，并且能夠將與在正常行駛期間的電壓等同的電壓施加到負載裝置(發電電動機)。因此，車輛能夠利用高驅動動力以跛行回家模式行駛。
[0085]本發明不限于以上實施例，并且能夠在本發明的范圍內采用各種修改。
[0086]如上所述，這個實施例不限于應用于混合動力車輛，并且還能夠應用于以發電電動機作為車輛驅動動力的發生源(驅動源)的車輛。例如，這個實施例還能夠應用于電動車輛和燃料電池車輛。
【主權項】
1.一種應用于車輛的供電裝置，在所述車輛中，發電電動機被安裝作為用于產生所述車輛的驅動動力的驅動源， 所述供電裝置的特征在于包括: 電池，所述電池能夠被充電和放電； 逆變器，所述逆變器具有多個支線，所述多個支線中的每一個包括具有第三切換元件的上臂和串聯連接到所述上臂并且具有第四切換元件的下臂，所述逆變器被配置為執行DC-AC轉換操作，所述DC-AC轉換操作用于，當所述第三切換元件和所述第四切換元件中的每一個的狀態被反復地在接通狀態和斷開狀態之間切換時，將次級側電壓轉換成AC電壓并且向所述發電電動機施加所述AC電壓； 轉換器，所述轉換器包括具有第一切換元件的上臂和串聯連接到所述上臂并且具有第二切換元件的下臂，所述轉換器被配置為執行電壓轉換操作，所述電壓轉換操作用于，當所述第二切換元件的狀態被反復地在接通狀態和斷開狀態之間切換時，升高將從所述電池施加到所述轉換器的初級側電壓并且作為所述次級側電壓向所述逆變器施加升高了的電壓；過電壓確定部，所述過電壓確定部被配置為確定所述初級側電壓是否至少等于指定閾值;和 控制部，所述控制部被配置為使得所述轉換器執行所述電壓轉換操作并且使得所述逆變器執行所述DC-AC轉換操作，所述控制部被配置為，當所述過電壓確定部確定所述初級側電壓變得至少等于所述指定閾值時，將全部所述第一切換元件、所述第二切換元件、所述第三切換元件，和所述第四切換元件的狀態維持為斷開狀態，并且所述控制部被配置為，當所述過電壓確定部確定所述初級側電壓至少等于所述指定閾值的狀態持續指定的時間或者更長時，執行以下i)和ii)， i)在將所述第一切換元件的狀態維持為斷開狀態的同時，通過反復地在接通狀態和斷開狀態之間切換所述第二切換元件的狀態來升高所述初級側電壓，并且作為所述次級側電壓向所述逆變器施加升高了的電壓，和 ii)通過反復地在接通狀態和斷開狀態之間切換所述第三切換元件和所述第四切換元件的狀態中的每一個來將所述次級側電壓轉換成所述AC電壓，并且向所述發電電動機施加所述AC電壓。
【文檔編號】B60L11/18GK105936222SQ201610118281
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年3月2日
【發明人】鈴木浩太, 大庭智子
【申請人】豐田自動車株式會社