车辆的电源装置的制作方法

专利名称：车辆的电源装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及车辆的电源装置，特别涉及具备多个蓄电装置和多个电压转换器的车 辆的电源装置。
背景技术：
日本特开2002-10502号公报(专利文献1)公开了同时进行多个蓄电池的充电和 放电的蓄电池用充放电装置。该蓄电池用充放电装置包括对交流电源进行整流的充电用 整流电路；再生用整流电路，其与该充电用整流电路反并联，使蓄电池的电量再生于上述交 流电源；升降压转换器，其在上述充电用整流电路的输出具有控制输出的开关元件；对上 述升降压转换器的输出进行平滑的平滑电容器；检测上述平滑电容器的两端电压的第一电 压检测器；以及检测上述蓄电池的蓄电池电压的第二电压检测器。并且，控制上述升降压转 换器，使得上述第一电压检测器的检测信号变为上述第二电压检测器的检测信号。通过如此控制升降压转换器，无需对每个蓄电池设置限制放电开始时的突入电流 的大容量的限流电阻，也没有必要设置限流电阻和开闭单元。专利文献1 日本特开2002-10502号公报专利文献2 日本特开2006-325322号公报

发明内容
近年来，作为有益于环境的车辆，由电机驱动车轮的电动汽车、燃料电池汽车、并 用电机和发动机作为动力源的混合动力汽车受到注目。在这样的车辆中，也进行如下工作 由升降压转换器对蓄电池等电压源进行升压并供给到电机驱动用的变换器。此外，在这样的车辆中，研究了为了兼顾燃料经济性和动力性能、延长无补给行驶 距离而搭载多个蓄电装置的情况。即使在车辆的电源装置中，当搭载多个蓄电装置时，也需 要设置限制放电开始时的突入电流的大容量的限流电阻，此外也需要对每个蓄电装置设置 限流电阻和开闭单元。上述的日本特开2002-10502号公报(专利文献1)涉及连接于作为商用电源的三 相交流电源的装置，即进行蓄电池的充放电测试的装置。根据这样的试验设备，例如在因为 执行充放电测试而在测量电压的电压传感器中发生了故障的情况下，使装置停止来进行修 理即可。但是，在车辆的情况下，即使发生传感器故障，也希望车辆如果能够行驶的话可以 自力地行驶到能够修理故障的地方。此外，即使在这样的退避行驶中，例如也有时需要超车 等，所以希望能够对蓄电池的电压进行升压而以高性能进行行驶。因此，作为车辆的电源装 置，需要即使发生传感器故障也尽可能地使系统起动，维持性能。本发明的目的在于，提供一种即使在发生传感器故障时也能够在尽可能维持了行 驶性能的状态下进行退避行驶的车辆的电源装置。本发明，概括而言是一种车辆的电源装置，该电源装置具备第一蓄电装置；向驱动电机的变换器进行供电的电源线；第一电压转换器，其设置在第一蓄电装置与电源线 之间，进行电压变换；第二蓄电装置；第二电压转换器，其设置在第二蓄电装置与电源线之 间，进行电压变换；连接部，其设置在第二蓄电装置与第二电压转换器之间，进行电连接状 态的切换；检测电源线的电压的第一电压传感器；第二电压传感器，其检测第二电压转换 器的连接部侧端子的电压；以及控制装置，其进行第一、第二电压转换器以及连接部的控 制。控制装置，在检测出第一电压传感器的输出变为不可使用的故障的情况下，将连接部设 为非连接状态、且将第二电压转换器控制为电压非变换状态，使第二电压转换器的连接部 侧端子输出电源线的电压，代替第一电压传感器的输出而基于第二电压传感器的输出来进 行电源线的电压控制。优选的是，电源线包括正极母线和负极母线。车辆的电源装置还包括连接在正极 母线与负极母线之间的平滑电容器。控制装置，作为电源线的电压控制的一种，进行对平滑 电容器的预充电控制。更优选的是，车辆的电源装置还包括主连接部，该主连接部设置在第一蓄电装置 与第一电压转换器之间，将电连接状态在第一连接状态、与第一连接状态相比电阻高的第 二连接状态以及非连接状态之间进行切换。控制装置，在预充电控制中，根据车辆起动指示 将主连接部从切断状态切换为第二连接状态，开始对平滑电容器的预充电，然后，基于第二 电压传感器的输出将主连接部从第二连接状态切换为第一连接状态。优选的是，控制装置，作为电源线的电压控制的一种，进行对第一电压转换器的电 压控制。更优选的是，控制装置，在第一电压传感器的输出为能够使用的情况下，基于第一 电压传感器的输出对第一电压转换器进行电压控制，并且将连接部设为连接状态，对第二 电压转换器进行电流控制，使得流过第二电压转换器的电流变为目标电流。优选的是，第一电压传感器和第二电压传感器的能够测定的输入电压范围相等。更优选的是，车辆的电源装置还具备主连接部，其设置在第一蓄电装置与第一电 压转换器之间，进行电连接状态的切换；和第三电压传感器，其检测第一电压转换器的主连 接部侧端子的电压。第一、第二电压传感器能够测定的上限电压比第三电压传感器能够测 定的上限电压高。根据本发明，即使在发生传感器故障时也能够在尽可能维持了行驶性能的状态下 进行退避行驶。此外，能够在暂时停止电源系统之后起动电源系统，在中断了退避行驶之后再次 开始退避行驶。


图1是表示作为蓄电装置搭载两个电池的车辆100的结构的电路图。图2是用于说明在实施方式1中执行的车辆的电源装置的控制的流程图。图3是示出了 VH正常时即经过图2的步骤S3 S7的处理而结束了系统起动的 情况的动作波形图。图4是示出了 VH异常时即经过图2的步骤S8 S13的处理而结束了系统起动的 情况的动作波形图。
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图5是用于说明在实施方式2中执行的故障检测时的处理的流程图。图6是示出了低压系的电压传感器的输出特性的图。图7是示出了高压系的电压传感器的输出特性的图。图8是用于对实施方式1或2的变为了就绪(ready on)状态后VH正常时电压转 换器的控制进行说明的图。图9是用于对实施方式1或2的变为了就绪状态后VH故障时电压转换器的控制 进行说明的图。符号的说明2车轮；3动力分配机构；4发动机；10M、10S、13、21M、21S电压传感器；11M、11S、 24,25电流传感器；12MU2S电压转换器；14、22变换器；15U相臂；16V相臂；17W相臂；30 控制装置；40M、40S连接部；52辅机用DC/DC转换器；54辅机电池；56空调；100车辆；BM、 BS 电池；CH, CLM, CLS 平滑用电容器；D1M、D2M、D1S、D2S、D3 D8 二极管；L1M、L1S 电抗器； MGUMG2 电动发电机；PL1M、PL1S、PL2 正极母线；Q1M、Q2M、Q1S、Q2S、Q3 Q8IGBT 元件；冊、 RS限流电阻；SL负极母线；SMR1M、SMR2M、SMR3M、SMRlS, SMR2S、SMR3S系统主继电器。
具体实施例方式以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。对图中相同或相当部分标记 相同的符号而不重复关于它们的说明。(车辆的整体结构)图1是表示作为蓄电装置搭载两个电池的车辆100的结构的电路图。参照图1，车辆100包括主电源部；副电源部；使来自主电源部和副电源部的电 压平滑化的平滑用电容器CH;检测平滑用电容器CH的端子间的电压的电压传感器13;变 换器(inverter，逆变器)14、22 ；发动机4 ；电动发电机MG1、MG2 ；动力分配机构3 ；车轮2 ； 以及控制装置30。主电源部包括蓄电用的电池BM ；进行电池BM的切断和连接的连接部40M ；经由 连接部40M连接于电池BM的电压转换器12M和平滑用电容器CLM ；检测平滑用电容器CLM 的端子间电压的电压传感器21M ；测量电池BM的端子间的电压VBM的电压传感器IOM ；以及 检测流向电池BM的电流IBM的电流传感器11M。作为电池BM，能够使用例如铅蓄电池、镍 氢电池、锂离子电池等二次电池。副电源部包括蓄电用的电池BS ；进行电池BS的切断和连接的连接部40S ；经由 连接部40S连接于电池BS的电压转换器12S和平滑用电容器CLS ；检测平滑用电容器CLS 的端子间电压的电压传感器21S ；测量电池BS的端子间的电压VBS的电压传感器IOS ；以及 检测流向电池BS的电流IBS的电流传感器11S。作为电池BS，能够使用例如铅蓄电池、镍 氢电池、锂离子电池等二次电池。因为设置了电压转换器12S，所以电池BS也能够使用电压 和/或容量等特性不同于电池BM的电池。平滑用电容器CLM连接在正极母线PLlM与负极母线SL之间。电压传感器21M检 测平滑用电容器CLM的两端间的电压VLM并对控制装置30输出。电压转换器12M对平滑 用电容器CLM的端子间电压进行升压。平滑用电容器CLS连接在正极母线PLlS与负极母线SL之间。电压传感器21S检测平滑用电容器CLS的两端间的电压VLS并对控制装置30输出。电压转换器12S对平滑 用电容器CLS的端子间电压进行升压。平滑用电容器CH对由电压转换器12M、12S升压后的电压进行平滑化。电压传感 器13检测平滑用电容器CH的端子间电压VH并向控制装置30输出。变换器14将从电压转换器12S或12M提供的直流电压变换为三相交流并向电动 发电机MGl输出。变换器22将从电压转换器12S或12M提供的直流电压变换为三相交流 并向电动发电机MG2输出。动力分配机构3是结合于发动机4和电动发电机MGl、MG2并在它们之间分配动力 的机构。例如作为动力分配机构能够采用具有太阳轮、行星架和齿圈的三个旋转轴的行星 齿轮机构。这三个旋转轴分别连接到发动机4、电动发电机MGl、MG2的各旋转轴，若三个旋 转轴中的两个轴的旋转被确定则剩余的一个轴的旋转被强制确定。电动发电机MG2的旋转 轴通过未图示的减速齿轮、差动齿轮结合于车轮2。此外，还可以在动力分配机构3的内部 安装对电动发电机MG2的旋转轴的减速器。连接部40M连接于正极母线PLlM和负极母线SL。连接部40M包括连接在电池BM 的负极与负极母线SL之间的系统主继电器SMR3M ；连接在电池BM的正极与正极母线PLlM 之间的系统主继电器SMR2M;以及串联连接的系统主继电器SMRlM和限流电阻RM，其与系统 主继电器SMR2M并联连接。系统主继电器SMRlM SMR3M根据从控制装置30提供的控制 信号CONT被控制为导通/非导通状态。连接部40S连接于正极母线PLlS和负极母线SL。连接部40S包括连接在电池BS 的负极与负极母线SL之间的系统主继电器SMR3S ；连接在电池BS的正极与正极母线PLlS 之间的系统主继电器SMR2S ；以及串联连接的系统主继电器SMRlS和限流电阻RS，其与系统 主继电器SMR2S并联连接。系统主继电器SMRlS SMR3S根据从控制装置30提供的控制 信号CONT被控制为导通/非导通状态。电压转换器12M包括一方端连接于正极母线PLlM的电抗器LlM ；串联连接在正 极母线PL2与负极母线SL之间的IGBT元件Q1M、Q2M ；以及分别并联连接于IGBT元件Q1M、 Q2M 的二极管 D1M、D2M。电抗器LlM的另一方端连接于IGBT元件QlM的发射极和IGBT元件Q2M的集电极。 二极管DlM的阴极与IGBT元件QlM的集电极连接，二极管DlM的阳极与IGBT元件QlM的 发射极连接。二极管D2M的阴极与IGBT元件Q2M的集电极连接，二极管D2M的阳极与IGBT 元件Q2M的发射极连接。电压转换器12S包括一方端连接于正极母线PLlS的电抗器LlS ；串联连接在正 极母线PL2与负极母线SL之间的IGBT元件Q1S、Q2S ；以及分别并联连接于IGBT元件Q1S、 Q2S 的二极管 D1S、D2S。电抗器LIS的另一方端连接于IGBT元件QlS的发射极和IGBT元件Q2S的集电极。 二极管DlS的阴极与IGBT元件QlS的集电极连接，二极管DlS的阳极与IGBT元件QlS的 发射极连接。二极管D2S的阴极与IGBT元件Q2S的集电极连接，二极管D2S的阳极与IGBT 元件Q2S的发射极连接。变换器14从电压转换器12M和12S接受被升压了的电压，例如为了使发动机4启 动而驱动电动发电机MGl。另外，变换器14将电动发电机MGl通过从发动机4传递的机械动力而发电产生的电力返回到电压转换器12M和12S。此时电压转换器12M和12S由控制 装置30控制而作为降压电路工作。变换器14包括U相臂15、V相臂16和W相臂17。U相臂15、V相臂16以及W相 臂17并联地连接在正极母线PL2与负极母线SL之间。U相臂15包括串联连接在正极母线PL2与负极母线SL之间的IGBT元件Q3、Q4 ； 和分别与IGBT元件Q3、Q4并联地连接的二极管D3、D4。二极管D3的阴极与IGBT元件Q3 的集电极连接，二极管D3的阳极与IGBT元件Q3的发射极连接。二极管D4的阴极与IGBT 元件Q4的集电极连接，二极管D4的阳极与IGBT元件Q4的发射极连接。V相臂16包括串联连接在正极母线PL2与负极母线SL之间的IGBT元件Q5、Q6 ； 和分别与IGBT元件Q5、Q6并联地连接的二极管D5、D6。二极管D5的阴极与IGBT元件Q5 的集电极连接，二极管D5的阳极与IGBT元件Q5的发射极连接。二极管D6的阴极与IGBT 元件Q6的集电极连接，二极管D6的阳极与IGBT元件Q6的发射极连接。W相臂17包括串联连接在正极母线PL2与负极母线SL之间的IGBT元件Q7、Q8 ； 和分别与IGBT元件Q7、Q8并联地连接的二极管D7、D8。二极管D7的阴极与IGBT元件Q7 的集电极连接，二极管D7的阳极与IGBT元件Q7的发射极连接。二极管D8的阴极与IGBT 元件Q8的集电极连接，二极管D8的阳极与IGBT元件Q8的发射极连接。各相臂的中间点连接于电动发电机MGl的各相线圈的各相端。也即是，电动发电 机MGl是三相的永磁体同步电机，U、V、W相的三个线圈各有一端共同连接到中点。并且，U 相线圈的另一端连接到IGBT元件Q3、Q4的连接节点。另外V相线圈的另一端连接到IGBT 元件Q5、Q6的连接节点。另外W相线圈的另一端连接到IGBT元件Q7、Q8的连接节点。电流传感器24将流向电动发电机MGl的电流作为电机电流值MCRTl来检测，将电 机电流值MCRTl输出到控制装置30。变换器22连接于正极母线PL2和负极母线SL。变换器22将电压转换器12M和 12S输出的直流电压变换成三相交流来对驱动车轮2的电动发电机MG2输出。此外，变换器 22伴随再生制动将在电动发电机MG2中发电产生的电力返回至电压转换器12M和12S。此 时电压转换器12M和12S由控制装置30控制而作为降压电路工作。变换器22的内部结构 未图示但与变换器14同样，对详细的说明不进行重复。电流传感器25将流向电动发电机MG2的电流作为电机电流值MCRT2来检测，将电 机电流值MCRT2输出到控制装置30。控制装置30接收转矩指令值TR1、TR2、电机转速MRN1、MRN2、电压VBM、VBS、VH、电 流IBM、IBS的各值、电机电流值MCRTl、MCRT2以及起动信号IG。并且，控制装置30对电压 转换器12M输出进行升压指示和降压指示的控制信号M-CPWM以及对动作禁止进行指示的 信号M-CSDN。另外，控制装置30对电压转换器12S输出进行升压指示和降压指示的控制信 号S-CPWM以及对动作禁止进行指示的信号S-CSDN。进而，控制装置30对变换器14输出将作为电压转换器12M、12S的输出的直流电 压变换成用于驱动电动发电机MGl的交流电压的驱动指示PWMI1、和将由电动发电机MGl发 电产生的交流电压变换成直流电压而返回到电压转换器12M、12S侧的再生指示PWMC1。同样地控制装置30对变换器22输出将直流电压变换成用于驱动电动发电机MG2 的交流电压的驱动指示PWMI2、和将由电动发电机MG2发电产生的交流电压变换成直流电压而返回到电压转换器12M、12S侧的再生指示PWMC2。车辆100还包括连接于正极母线PLlM和负极母线SL的空调56 ；辅机用DC-DC 转换器52 ；以及由辅机用DC-DC转换器充电的辅机电池54。从辅机电池54向控制装置30和/或其他的辅机供给电源。(实施方式1)在图1所示的车辆中，电容器CH在车辆起动时放电的情况较多。若在这样的状态 下导通系统主继电器，则恐怕会流过过大的突入电流而发生继电器的熔接，或者电力元件 被损坏。因此，在对电容器CH的充电开始时将系统主继电器设为电阻高的连接状态来进行 电流限制，在充电以某种程度结束后将系统主继电器重新连接为电阻低的状态。将这样的 充电称为预充电。但是，在由电压传感器13检测的电压VH为不可使用的情况下，不能进行对电容 器的充电的结束判定，所以不能进行系统主继电器的切换，不能起动系统。因此，在本实施 方式中，即使在不能使用电压传感器13的输出值的情况下，也能够使用其他的电压传感器 12S的检测值来进行预充电。图2是用于说明在实施方式1中执行的车辆的电源装置的控制的流程图。该流 程图的处理，每隔一定时间或当预定的条件成立时从车辆的行驶控制的主程序中调出并执 行。参照图1、图2，首先，在步骤Sl中判断是否通过驾驶者操作键、按钮而给予了由系 统起动信号IGON表示的起动指示。若没有给予起动指示，则处理进入步骤S15，控制移至主 程序。另一方面，在步骤Sl中检测出给予了起动指示的情况下，然后在步骤S2中，判断检 测电压VH的电压传感器13有无故障。在此，所谓电压传感器13的故障意味着判断为在控制装置30侧不能使用传感器 的检测电压VH。例如，在控制装置30以电动发电机用ECU(Electric Control Unit:电子控制单 元)和混合动力系统用ECU这样的多个ECU来实现的情况下，ECU间的通信异常、接受传感 器值的ECU的故障等也在步骤S2中被检测为VH故障。进而，与电压传感器13相关的未图示的传感器用的电源系的异常、电压传感器13 自身的连线异常(接地、对电源的短路)等也在步骤S2中被检测为VH故障。在步骤S2中没有判断为故障的情况下(步骤S2中否)，处理进入步骤S3。在步 骤S3中将由电压传感器13检测出的电压VH代入用于进行电压转换器12M的电压控制的 VH变量。该VH变量也被用于电容器CH的预充电判定。然后在步骤S4中，系统主继电器SMR1M、SMR3M、SMRlS, SMR3S的状态从断开 (“OFF”)状态变更为接通(“ON”)状态。于是对电容器CLM、CLS和电容器CH进行充电 (预充电)，电压VH上升。控制装置30通过电压传感器13的输出来监视该上升，在步骤S5 中判定预充电是否已结束。在电压VH达到了阈值VHl后，在步骤S5中判断为预充电已结 束，处理进入步骤S6。在步骤S6中，系统主继电器SMR2M、SMR2S被从断开状态设定为接通状态，接着在 步骤S7中系统主继电器SMR1M、SMRlS被从接通状态变更设定为断开状态。在步骤S2中判断为VH故障的情况下(步骤S2中是)，代替步骤S3 S7的处理
9而执行步骤S8 S13的处理。在步骤S8中，副侧的电压转换器12S被设定为上臂接通状态。上臂接通状态是如 下状态IGBT元件QlS被固定为导通状态、IGBT元件Q2S被固定为截止状态。当电压转换 器12S被设定为上臂接通状态时，正极母线PL2的电压和正极母线PL2S的电压变得相等。在刚刚给予了由起动信号IGON表示的起动指示后，连接部40M、40S都变为断开状 态，电池BS的电压没有被提供到正极母线PL1S。因此，如果在将连接部40S设为断开状态 后直接将连接部40M设为接通状态，则正极母线PL2的电压变得与由电压传感器21S检测 出的电压VLS相等。因此能够将电压VLS用于电容器CH的预充电判定和电压转换器12M 的电压控制。然后，在步骤S8中将电压转换器12S的状态固定为上臂接通状态之后，在步骤S9 中将电压传感器2IS检测的电压VLS代入用于进行电压转换器12M的电压控制的VH变量。 该VH变量也被用于电容器CH的预充电判定。然后在步骤SlO中，系统主继电器SMR1M、SMR3M的状态从断开状态变更为接通状 态。于是对电容器CLM和电容器CH进行充电(预充电)，电压VLS上升。控制装置30通过 电压传感器21S的输出来监视该上升，在步骤Sll中判定预充电是否已结束。在电压VLS 达到了阈值VHl后，在步骤Sll中判断为预充电已结束，处理进入步骤S12。在步骤S12中，系统主继电器SMR2M的状态被从断开状态设定为接通状态，接着在 步骤S13中系统主继电器SMRlM的状态被从接通状态变更为断开状态。此时，系统主继电器SMR1S、SMR2S、SMR3S的状态都为断开状态。当步骤S7或步骤S13的处理结束时，系统起动结束，在步骤S14中变为就绪状态 (作为车辆能够行驶的状态)，然后在步骤S15中，控制移至行驶控制的主程序。图3是示出了 VH正常时即经过图2的步骤S3 S7的处理而结束了系统起动的 情况的动作波形图。参照图2、图3，若在时刻tl输入由起动信号IGON表示的起动指示，则在时刻tl t3的期间执行车辆的电源装置的自我诊断。若在该期间的时刻t2诊断为VH正常(步骤 S2中否)，则将根据电压传感器13的输出得到的电压值代入VH变量，用于预充电判定。然后，在时刻t3，系统主继电器SMR1M、SMR3M、SMRlS, SMR3S的状态被从断开状态 变更为接通状态。于是对电容器CLM、CLS和电容器CH进行充电(预充电)，电压VH上升。 在时刻t3 t4期间控制装置30基于电压传感器13的输出来监视电压VH的上升。在时刻t4，电压VH达到阈值VH1，判断为预充电已结束(步骤S5中是)，在时刻 t5，系统主继电器SMR2M、SMR2S被从断开状态设定为接通状态，接着在时刻t6系统主继电 器SMR1M、SMRlS被从接通状态变更设定为断开状态，系统起动结束而变为就绪状态。在变为了就绪状态的时刻t6以后，由关闭信号M-CSDN、S-CSDN禁止了 IGBT的导 通/截止开关的情况被解除，允许电压转换器12M、12S的升压。图4是示出了 VH异常时即经过图2的步骤S8 S13的处理而结束了系统起动的 情况的动作波形图。参照图2、图4，若在时刻tl输入由起动信号IGON表示的起动指示，则在时刻tl t3的期间执行车辆的电源装置的自我诊断。若在该期间的时刻t2诊断为VH故障(步骤S2 中是)，则副侧的电压转换器12S的状态，解除了关闭状态而被设定为上臂接通固定状态。然后，代替电压传感器13的输出而将根据电压转换器21S得到的电压值VLS代入VH变量， 用于预充电判定。然后，在时刻t3，系统主继电器SMR1M、SMR3M的状态从断开状态变更为接通状态。 于是对电容器CLM和电容器CH进行充电(预充电)，电压VLS上升。在时刻t3 t4期间 控制装置30通过确认电压传感器21S的输出来监视电压VLS的上升。在时刻t4，电压VLS达到阈值VH1，判断为预充电已结束(步骤Sll中是)，在时刻 t5，系统主继电器SMR2M的状态从断开状态变更为接通状态，接着在时刻t6系统主继电器 SMRlM的状态从接通状态变更为断开状态，系统起动结束而变为就绪状态。在变为了就绪状态的时刻t6以后，由关闭信号M-CSDN禁止了 IGBT的导通/截止 开关的情况被解除，允许电压转换器12M的升压。关于副侧，系统主继电器SMR1S、SMR2S、 SMR3S为断开状态，电压转换器12S被固定为上臂接通状态，仅通过主侧的电池BM、电压转 换器12M来进行对变换器14、22供给电源电压。如此，根据实施方式1，在车辆起动时检测出VH故障的情况下，不必停止电压转换 器12M的功能，而能够一边尽可能地维持车辆的行驶性能，一边使车辆自力地移动至修理 故障的地方。此外，能够在暂时停止电源系统后起动电源系统，能够在中断了退避行驶后再次 开始退避行驶。(实施方式2)在实施方式1中，对在车辆起动时的自我诊断时检测出电压传感器异常的情况下 的预充电控制和其后的升压控制进行了说明。除此以外还考虑在车辆起动结束后(就绪状 态)检测到电压传感器异常的情况。在变为了就绪状态之后，在图1所示的车辆中，根据基于电机的转速和/或加速踏 板的位置等决定的要求驱动力来控制电压VH。因此，控制装置30基于由电压传感器13检 测的VH来进行电压转换器12M的控制。此外，在将副侧的电源部与主侧并用时，检测流向 电抗器LlS的电流并对电压转换器12S进行电流控制，检测电压VH并在主侧的电压转换器 12M进行电压控制。如此由电压转换器13检测的电压VH，在用于执行使电压转换器的目标电压与实 际的输出电压一致的反馈控制方面是重要的。但是，存在判断为不能使用由该电压传感器 13检测的值的情况。在该情况下，将电压转换器12M控制为上臂接通状态(使IGBT元件 QlM导通、将IGBT元件Q2M设为非导通的状态)，将电池BM的电压直接输出到正极母线PL2 即可。并且，电池BS通过连接部40S从系统切断即可。如此一来，能够进行暂时性的退避 行驶。但是，若不对电压VH升压而直接设为电池BM的电压，则电动发电机MG2的旋转 变得高速并且反电动势上升，如此控制变得困难，所以变得不能进行高速行驶，行驶性能降 低。因此，在本实施方式中，在不能使用电压传感器13的输出值的情况下，也可以使用其他 的电压传感器21S的检测值来使电压转换器12M进行升压。图5是用于说明在实施方式2中执行的故障检测时的处理的流程图。该流程图的 处理每隔一定时间或当预定的条件成立时从车辆的行驶控制的主程序中调出并执行。参照图1、图5，首先在步骤S51中，确认车辆的状态是否为车辆起动已结束的状态(就绪状态)。这里的就绪状态表示在系统正常状态下，主侧的系统主继电器SMR2M、SMR3M 以及副侧的系统主继电器SMR2S、SMR3S已连接，作为车辆处于可行驶状态。在步骤S51中判断为没有处于就绪状态的情况下，处理进入步骤S57，控制移至主 程序。另一方面，在步骤S51中判断为处于就绪状态的情况下，处理进入步骤S52。在步骤S52中，执行与实施方式1的步骤S2中执行的故障检测相同的内容，除此 以外还对电压传感器13的功能异常进行检测。功能异常例如包括偏移(才7力7卜)异 常、特性异常、高压电源线异常。偏移异常是电压传感器13不能对电压VH进行正确变换的异常。在该情况下，会 发生一旦由电压转换器对电压VH进行了升压后，即使停止升压功能并对平滑用电容器进 行放电操作，由电压传感器13检测出的电压VH也不会降低这样的现象，由此能够通过该现 象检测到异常。特性异常是指电压传感器13的断线和/或增益偏离的异常。高压电源线 异常是指电压传感器13固定在零处，即使对电容器CH预充电，电压也不会上升。在步骤S52中没有检测出VH故障的情况下，处理进入步骤S57，控制移至主程序。 另一方面，在步骤S52中检测出VH故障的情况下，处理进入步骤S53。在步骤S53中，分别通过信号M-CSDN、S-CSDN向主侧电压转换器12M和副侧的电 压转换器12S提供栅极切断指示。此外，电机(电动发电机MG2)用变换器22和发电机(电 动发电机MGl)用变换器14的IGBT元件也被控制为栅极切断状态。然后，在步骤S54中将 副电压转换器12S侧的系统主继电器SMR2S、SMR3S的状态从接通状态变更为断开状态。然后，在步骤S55中，主侧电压转换器12M通过信号M-CSDN解除栅极切断指示而 允许进行升压，并且副侧电压转换器12S通过信号S-CSDN解除栅极切断指示并被控制为上 臂接通状态。此外，电机(电动发电机MG2)用变换器22和发电机(电动发电机MGl)用变 换器14的IGBT元件也被控制为栅极许可状态。在该状态下，电压传感器12S检测的电压值VLS与电压传感器13原本应该检测出 的电压VH基本相等，所以在步骤S56中将电压值VLS代入VH变量。由此，电压转换器12M 能够对输出侧的电压进行反馈控制，所以能够再次开始升压动作。然后在步骤S57中，控制 移至行驶控制的主程序。在此，对代替电压传感器13而使用电压传感器21S时应该注意的地方进行说明。图6是示出了低压系的电压传感器的输出特性的图。图7是示出了高压系的电压传感器的输出特性的图。图6、图7中示出的电压传感器的输出电压在ECU的内部进行模拟数字变换。例 如，由内置于CPU的A/D转换器进行该变换。A/D转换器的输入范围为0 5V左右。以10 位以上的解析能力对该输入范围执行A/D变换，由CPU识别电压值。如图6所示，低压系传感器即检测由电压转换器升压前的电压的传感器，输入电 压范围可以为0 330V左右，该输入电压范围比电池电压的范围有些许余裕。因此，检测 电压VLM的电压传感器21M和检测电压VLS的电压传感器21S，只要执行正常动作，就具有 图6那样的特性。并且，检测升压后的电压VH的电压传感器13，需要能够检测输入电压为0 800V 的范围。然而，在实施方式2中，电压传感器21S，在电压传感器13发生了故障的情况下，需
12要检测由电压转换器12M升压后的电压。因此，在实施方式2中，至少电压传感器21S需要 与电压传感器13相同而具有图7所示的特性。并且，在将由接受该输出的A/D转换器变换 后的数字值变换为检测电压时，也需要基于图7将其变更为电压。关于电压传感器21M，可以直接是图6的特性，也可以使用具有图7的特性的传感
ο图8是用于对实施方式1或2的变为了就绪状态后VH正常时电压转换器的控制 进行说明的图。参照图8，在VH正常时，在副侧电压转换器12S中执行电流控制，使得供给与负载 使用的电流相应的其全部或一部分的目标电流I *。此时连接部进行控制使得40S被设为 连接状态、从电池BS供给与电流I *对应的电力。并且，在主侧电压转换器12M中执行电压控制，使得如向负载提供的电压不变动 那样，电压VH被检测且该电压VH与目标电压VH*—致。图9是用于对实施方式1或2的变为了就绪状态后VH故障时电压转换器的控制 进行说明的图。参照图9，在VH故障时，副侧电压转换器12S被控制为上臂接通状态，连接部40S 被设定为断开状态，所以电压VLS变得与电压VH相等。于是在主侧电压转换器12M中执行 电压控制，使得电压VLS与目标电压VH * —致。如此一来，能够向负载供给高电压，所以能够不降低车辆的行驶性能而完成。最后，关于以上说明的实施方式1、2，参照图1等进行概括说明。本申请实施方式 的车辆的电源装置具备第一蓄电装置(电池BM)；向驱动电机的变换器14、22进行供电的 电源线(正极母线PL2)；第一电压转换器12M，其设置在第一蓄电装置与电源线之间，进行 电压变换；第二蓄电装置(电池BS)；第二电压转换器12S，其设置在第二蓄电装置与电源 线之间，进行电压变换；连接部40S，其设置在第二蓄电装置与第二电压转换器之间，进行 电连接状态的切换；检测电源线的电压的第一电压传感器13 ；第二电压传感器21S，其检测 第二电压转换器12S的连接部侧端子的电压；以及控制装置30，其进行第一、第二电压转换 器以及连接部的控制。控制装置30，在检测出第一电压传感器13的输出变为不可使用的故 障的情况下，将连接部40S设为非连接状态、且将第二电压转换器12S控制为电压非变换状 态，使第二电压转换器12S的连接部40S侧端子输出电源线(正极母线PL2)的电压，代替 第一电压传感器13的输出而基于第二电压传感器21S的输出来进行电源线的电压控制。优选的是，电源线包括正极母线PL2 ；和负极母线SL。车辆的电源装置还包括连 接在正极母线PL2与负极母线SL之间的平滑电容器CH。控制装置30，作为电源线的电压 控制的一种，进行对平滑电容器CH的预充电控制。更优选的是，车辆的电源装置还包括主连接部40M，该主连接部设置在第一蓄电装 置(电池BM)与第一电压转换器12M之间，将电连接状态在第一连接状态(由SMR2M连接)、 与第一连接状态相比电阻高的第二连接状态(由SMRlM连接)以及非连接状态之间进行切 换。控制装置30，在预充电控制中，根据车辆起动指示将主连接部40M从切断状态切换为第 二连接状态，开始对平滑电容器CH的预充电，然后，基于第二电压传感器21S的输出将主连 接部40M从第二连接状态切换为第一连接状态。优选的是，控制装置30，作为电源线的电压控制的一种，进行对第一电压转换器12M的电压控制。更优选的是，控制装置30，在第一电压传感器13的输出为能够使用的情况下，基 于第一电压传感器13的输出对第一电压转换器12M进行电压控制，并且将连接部40S设为 连接状态，对第二电压转换器12S进行电流控制，使得流过第二电压转换器12S的电流变为 目标电流。优选的是，第一电压传感器13和第二电压传感器21S能够测定的输入电压范围相寸。更优选的是，车辆的电源装置还具备主连接部40M，其设置在第一蓄电装置(电 池BM)与第一电压转换器12M之间，进行电连接状态的切换；和第三电压传感器21M，其检 测第一电压转换器12M的主连接部侧端子的电压。第一、第二电压传感器13、21S能够测定 的上限电压比第三电压传感器21M能够测定的上限电压高。通过设为这样的结构和控制，能够向变换器供给高电压，所以能够不降低车辆的 行驶性能而完成。此外，即使在停止了车辆的电源系统之后，也能够再次开始退避行驶。应该认为，本次所公开的实施方式在所有的方面都是例示而不是限制性的内容。 本发明的范围不是由上述的说明而是由权利要求表示，包括与权利要求等同的意思以及范 围内的所有的变更。
权利要求
一种车辆的电源装置，具备第一蓄电装置(BM)；向驱动电机的变换器(14、22)进行供电的电源线(PL2)；第一电压转换器(12)，其设置在所述第一蓄电装置与所述电源线之间，进行电压变换；第二蓄电装置(BS)；第二电压转换器(12S)，其设置在所述第二蓄电装置与所述电源线之间，进行电压变换；连接部(40S)，其设置在所述第二蓄电装置与所述第二电压转换器之间，进行电连接状态的切换；检测所述电源线的电压的第一电压传感器(13)；第二电压传感器(21S)，其检测所述第二电压转换器(12S)的所述连接部侧端子的电压；以及控制装置(30)，其进行所述第一、第二电压转换器以及所述连接部的控制，所述控制装置(30)，在检测出所述第一电压传感器(13)的输出变为不可使用的故障的情况下，将所述连接部(40S)设为非连接状态、且将所述第二电压转换器(12S)控制为电压非变换状态，使所述第二电压转换器(12S)的所述连接部(40S)侧端子输出所述电源线(PL2)的电压，代替所述第一电压传感器(13)的输出而基于所述第二电压传感器(21S)的输出来进行所述电源线的电压控制。
2.根据权利要求1所述的车辆的电源装置，其中， 所述电源线包括正极母线(PL2)；和 负极母线(SL)，所述车辆的电源装置还包括连接在所述正极母线与所述负极母线之间的平滑电容器 (CH)，所述控制装置，作为所述电源线的电压控制的一种，进行对所述平滑电容器的预充电 控制。
3.根据权利要求2所述的车辆的电源装置，其中，所述电源装置还包括主连接部(40M)，该主连接部设置在所述第一蓄电装置(BM)与所 述第一电压转换器(12M)之间，将电连接状态在第一连接状态、与所述第一连接状态相比 电阻高的第二连接状态以及非连接状态之间进行切换，所述控制装置(30)，在所述预充电控制中，根据车辆起动指示将所述主连接部(40M) 从切断状态切换为所述第二连接状态，开始对所述平滑电容器的预充电，然后，基于所述第 二电压传感器(21S)的输出将所述主连接部(40M)从所述第二连接状态切换为所述第一连 接状态。
4.根据权利要求1所述的车辆的电源装置，其中，所述控制装置(30)，作为所述电源线的电压控制的一种，进行对所述第一电压转换器 (21M)的电压控制。
5.根据权利要求4所述的车辆的电源装置，其中，所述控制装置(30)，在所述第一电压传感器(13)的输出为能够使用的情况下，基于所 述第一电压传感器(13)的输出对所述第一电压转换器(12M)进行电压控制，并且将所述连 接部(40S)设为连接状态，对所述第二电压转换器(12S)进行电流控制，使得流过所述第二 电压转换器(12S)的电流变为目标电流。
6.根据权利要求1所述的车辆的电源装置，其中，所述第一电压传感器(13)和所述第二电压传感器(21S)的能够测定的输入电压范围相等。
7.根据权利要求6所述的车辆的电源装置，其中， 所述电源装置还具备主连接部(40M)，其设置在所述第一蓄电装置(BM)与所述第一电压转换器(12M)之间， 进行电连接状态的切换；和第三电压传感器(21M)，其检测所述第一电压转换器(12M)的所述主连接部(40M)侧端 子的电压，所述第一、第二电压传感器(13、21S)能够测定的上限电压比所述第三电压传感器 (21M)能够测定的上限电压高。全文摘要
控制装置(30)，在检测出电压传感器(13)的输出变为不可使用的故障的情况下，将连接部(40S)设为非连接状态、且将电压转换器(12S)控制为电压非变换状态，使电压转换器(12S)的连接部(40S)侧端子输出正极母线(PL2)的电压，代替电压传感器(13)的输出而基于电压传感器(21S)的输出来进行正极母线(PL2)的电压控制。由此，提供即使在发生传感器故障时也能够在尽可能维持了行驶性能的状态下进行退避行驶的车辆的电源装置。
文档编号B60K6/445GK101896373SQ20088012071
公开日2010年11月24日 申请日期2008年12月11日 优先权日2007年12月18日
发明者光谷典丈, 胜田敏宏, 西宇正弘 申请人:丰田自动车株式会社;爱信艾达株式会社