帶有溫度異常檢測功能的電壓測量設備和電力轉換設備的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及電壓測量設備和使用電壓測量設備的電動車輛的電力轉換設備。
【背景技術】
[0002]包括產生大量熱的元件的電子設備常常經受元件的溫度測量。當溫度超過指定的閾值時，在電子設備中頻繁執行諸如產生警報或者限制流向電子設備的電力的某種處理。下文中，其中元件的溫度超過指定的閾值的檢測被稱為“溫度異常檢測”。
[0003]產生大量熱的裝置中的一種是設置在電動車輛中的電力轉換設備。電動車輛中的電力轉換設備將電池的電力轉換成用于驅動驅動電動機的交流(AC)電力。電力轉換設備中的這種元件操縱大量電力并因此產生大量熱。特別地，電壓轉換器或逆變器中的開關元件和用于平滑電池或電壓轉換器的輸出電流的電容器產生大量的熱，并且其耐熱溫度低。然后，當電容器的溫度超過指定的閾值(也就是說，檢測到電容器的溫度異常)時，執行某種處理。
[0004]經常使用熱敏電阻器進行電容器的溫度異常檢測。熱敏電阻器是當其溫度超過預定溫度時電阻突變的電阻器。也就是說，基于熱敏電阻器的電阻，可檢測熱敏電阻器的相鄰區域中的溫度異常。例如，在日本專利申請公開N0.2009-111370(JP 2009-111370A)和日本實用新型申請公開N0.03-4272 (JP 03-4274U)中公開了通過熱敏電阻器進行溫度異常檢測的技術。
【發明內容】
[0005]當通過熱敏電阻器檢測溫度異常時，需要將熱敏電阻器安裝在溫度異常的檢測位置上并且用兩條電纜將熱敏電阻器連接到檢測電路。因此，需要鋪設兩條專用電纜進行溫度異常檢測，需要提供專用溫度異常檢測電路。本發明的目的是提供電壓測量設備和使用電壓測量設備的電力轉換設備，其通過將用于溫度異常檢測的電纜與用于其它目的的其它電纜合用，可提高在電子設備中鋪設電纜的效率，并且還可將用于溫度異常檢測的電路與用于其它目的的其它電路合用。
[0006]在通過熱敏電阻器進行的溫度異常檢測中，通過將熱敏電阻器的電壓與指定的閾值進行比較，檢測異常。另一方面，某個電子設備可測量特定裝置的端子之間的電壓。換句話講，電壓測量設備可被合并到電子設備中。本文中公開的技術將溫度異常檢測功能并入測量電子設備中的特定裝置的電壓的設備中。也就是說，本發明為電壓測量設備提供溫度異常檢測功能。根據本發明的第一方面的電壓測量設備被構造成用于測量裝置的正極端子和負極端子之間的電壓，電壓測量設備包括:正溫度系數(PTC)熱敏電阻器，其連接到裝置的端子中的一個；測量電路，其測量經過PTC熱敏電阻器的端子中的一個相對于指定的基準電位的電壓和端子中的另一個相對于基準電位的電壓。所述電壓測量設備檢測裝置或者與裝置關聯的組件的溫度異常。PTC熱敏電阻器可被安裝在被檢測溫度異常的位置。PTC熱敏電阻器是在被稱為居里點溫度的指定的溫度或更高溫度下其電阻突增的熱敏電阻器。居里點溫度或更低溫度下的電阻比溫度升高期間的最大電阻小得多。因此，在居里點溫度或更低溫度下，對電壓測量精確度的影響小。下文中，在一些情況下，PTC熱敏電阻器可被簡稱為“熱敏電阻器”。
[0007]通過兩條電纜將通用電壓測量設備連接到裝置的兩個端子。然而，在本文中公開的電壓測量設備中，熱敏電阻器串聯連接在裝置的端子中的一個和電壓測量設備的輸入端口中的一個之間。熱敏電阻器安裝在被檢測溫度異常的位置。可用兩條電纜將這個設備連接到裝置并且這個設備可測量裝置的端子之間的電壓并且檢測溫度異常。換句話講，不需要鋪設專用于溫度異常檢測的兩條電纜。
[0008]當熱敏電阻器簡單地串聯連接到裝置和傳統電壓測量設備之間的電纜時，無法確定測得電壓是指示裝置的真實輸出電壓還是由于溫度異常而意外地指示熱敏電阻器的電阻增大的結果。因此，本文中公開的技術采用獨特的測量電路。測量電路測量通過所述熱敏電阻器的端子中的一個相對于指定的基準電位的電壓和端子中的另一個相對于基準電位的電壓。下文中，參照特定示例，描述基于測得的兩個電壓值檢測溫度異常的過程。
[0009]在上述方面，裝置可以是電壓轉換器，轉換電池的輸出電壓并且將正極輸出端口保持在比基準電位高的電位并且將負極輸出端口保持在比基準電位低的電位。這種電壓轉換器被合并到電動車輛的電力轉換設備中，將電池的輸出電力轉換成用于驅動驅動電動機的交流電力。驅動電動機在交流電力上進行操作，該交流電力擁有作為零電位的基準電位并且在具有指定的電壓寬度的正電位和負電位之間交替。因此，在電壓轉換器設置在逆變器前級的情況下，電池的電力被轉換成相對于為零的基準電位具有正電位和負電位的電壓。基準電位通常被稱為地電位。在電動車輛的情況下，基準電位對應于車體接地的電位。
[0010]在上述方面，電壓測量設備可基于端子中的一個的電壓和端子中的另一個的電壓，檢測裝置或與裝置關聯的組件的溫度異常。此外，當該經過PTC熱敏電阻器的端子中的一個的電壓的絕對值不同于端子中的另一個的電壓的絕對值時，測量電路可輸出指示溫度異常檢測的信號。上述電動車輛的電壓轉換器將正極輸出端口保持在比基準電位高目標電壓(目標輸出電壓)的一半的電位并且將負極輸出端口保持在比基準電位低目標電壓的剩余一半的電位。隨后，電壓轉換器輸出的電壓(也就是說，正極輸出端口的電位和負極輸出端口的電位之差)變成目標電壓。因此，電壓轉換器具有這樣的關系，使得相對于基準電位的正極輸出端口的電壓的絕對值等于相對于基準電位的負極輸出端口的電壓的絕對值。即使電壓轉換器的輸出電壓沒有達到目標電壓，也保持上述關系。因此，當沒有建立上述關系時，熱敏電阻器的電阻增大，因此，可確定出現了溫度異常。在這種情況下，輸出指示出現了溫度異常的信號。相比之下，當建立了上述關系時，熱敏電阻器的電阻預期是小的，也就是說，沒有出現溫度異常，因此，測得的兩個電壓之差被輸出作為裝置的輸出端子之間的電壓(也就是說，電壓轉換器的輸出電壓)。因此，可執行輸出端口之間的常規電壓測量，可檢測熱敏電阻器所處位置的溫度異常。測得的溫度具有一些變化，因此，當相對于基準電位的正電極的電壓的絕對值和相對于基準電位的負電極的電壓的絕對值之差超過對應于這些變化的指定的范圍時，電壓轉換器實際上輸出指示出現了溫度異常的信號。當檢測到溫度異常時，即使電壓轉換器正常在第一地點操作，也需要向出現溫度異常的裝置提供某種處理，因此，可不測量電壓轉換器的真實輸出電壓。
[0011]即使當正極輸出端口或負極輸出端口變得與地短接時，也沒有建立相對于基準電位的正極輸出端口的電壓的絕對值等于相對于基準電位的負極輸出端口的電壓的絕對值的關系。然而，電動車輛通常配備有短路檢測器，因此當由于短路而沒有建立上述關系時，可用短路檢測器檢測短路。當沒有建立上述關系并且短路檢測器沒有檢測到短路時，電動車輛的控制器確定熱敏電阻器的電阻增大(也就是說，出現溫度異常)。
[0012]在上述方面，裝置可以是逆變器，將交流電力供應到電動車輛的驅動電動機，電壓測量設備可連接到逆變器的直流輸入端口，逆變器的直流輸入端口中的一個端子可保持在比基準電位高的電位，直流輸入端口中的另一個端子可保持在比基準電位低的電位。因此，逆變器的輸入端口具有上述關系，也就是說，相對于基準電位的輸入端口中的一個的電壓的絕對值等于相對于基準電位的輸入端口中的另一個的電壓的絕對值。因此，可實現檢測上述熱敏電阻器的電阻的增大。
[0013]在上述方面，PTC熱敏電阻器可安裝在連接在裝置的端子之間的電容器上。換句話講，溫度異常檢測的主題通常可以是連接在裝置(電壓轉換器或逆變器)的端子之間的電容器。電壓測量設備可被合并到電動車輛的電力轉換設備，以將電池的輸出電力轉換成交流電力以驅動驅動電動機。使用對電動車輛的電力轉換設備獨特的結構(該結構使得逆變器的輸入端口或設置在逆變器前級的電壓轉換器的輸出端口保持在擁有作為零的基準電位的正或負電位)，從而不需要專用于進行溫度異常檢測的電纜。電壓測量設備用作檢測溫度異常的電路。
[0014]根據本發明的第二方面的電力轉換設備被構造成將電池的電力升高并接著將它轉換成交流電力以驅動驅動電動機，所述電力轉換設備包括:電壓轉換器，其將所述電池的輸出電壓升高并且將正極輸出端口保持在比與所述交流電力的零電位對應的基準電位高的電位并且將負極輸出端口保持在比基準電位低的電位；電容器，其連接在所述電壓轉換器的輸出端口之間；PTC熱敏電阻器，其安裝在所述電容器上并