车辆和车辆的控制方法
【专利摘要】车辆（100）通过变换器（130）将来自蓄电装置（110）的直流电力变换为交流电力，并驱动三相的电动发电机（140）来进行行驶。在将电动发电机（140）与变换器（130）电连接的路径上设置有切换部（170）。切换部（170）包括与各相对应的继电器（RYU，RYV，RYW）。各继电器构成为将电动发电机（140）的对应的相的线圈连接于变换器（130）的对应的驱动臂或在变换器（130）的直流侧端子之间串联连接的电容器（C21，C22）的连接节点（P20）。ECU（300）在检测到变换器（130）的任一相的开关元件短路故障的情况下，将切换部（170）的对应的相的继电器切换至连接节点（P20）侧。
【专利说明】车辆和车辆的控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及车辆和车辆的控制方法，更特定而言，涉及能够通过变换器(inverter)驱动交流电动机来进行行驶的车辆的变换器故障时的控制。
【背景技术】
[0002]近年来，作为环保型的车辆，搭载有蓄电装置(例如二次电池、电容器等)、并使用从蓄电装置所蓄积的电力产生的驱动力进行行驶的车辆受到瞩目。该车辆例如包括电动汽车、混合动力汽车、燃料电池车等。
[0003]在这些车辆中，通常使用变换器将来自蓄电装置的直流电力变换为用于驱动电动发电机等旋转电机的交流电力。并且，使用由旋转电机产生的驱动力使车辆行驶，并在再生制动时等，将来自驱动轮、发动机等的旋转力变换为电能来对蓄电装置充电。
[0004]在这样的车辆中，在变换器发生了异常的情况下，为了防止对其他设备的影响等而需要进行适当的处置。
[0005]日本特开平11-332002号公报(专利文献I)公开了以下结构:在利用变换器驱动马达的电动汽车中，基于对变换器的电流指令值Id*、Iq*与实际的电流值Id、Iq的偏差Δ Id、Δ Iq的积分值是否超过了预定水平，对变换器的异常进行检测，在检测到变换器的异常的情况下，关闭变换器来使系统停止。
[0006]在先技术文献
[0007]专利文献1:日本特开平11-332002号公报
[0008]专利文献2:日本特开2004-120883号公报
【发明内容】
[0009]发明要解决的问题
[0010]在日本特开平11-332002号公报(专利文献I)所公开的结构中，在变换器发生了异常的情况下，能够通过关闭变换器来抑制对其他设备等的影响。然而，在车辆行驶期间变换器发生了异常的情况下，会导致系统停止，因此无法进行车辆的退避行驶，有可能会在路上进退不得。
[0011]另外，在作为马达而采用在转子埋设有永磁体的永磁体型马达的情况下，在变换器所包括的开关元件发生了短路故障时，若通过其他车辆等进行牵引，则可能会因通过驱动轮使马达旋转而产生的马达的感应电压而在构成变换器和马达的电路上产生短路电流。于是，有可能由于该短路电流，马达、电缆发热而成为设备故障的主要原因。
[0012]本发明是为了解决这样的问题而提出的，其目的在于，在能够通过变换器驱动交流电动机来进行行驶的车辆中，在变换器发生了故障的情况下，既能够适当地保护设备又能够进行退避行驶。
[0013]用于解决问题的手段
[0014]本发明的车辆能够通过使用了来自蓄电装置的电力的行驶驱动力进行行驶，所述车辆具备用于产生行驶驱动力的三相交流旋转电机、变换器、第一电容器和第二电容器、切换部和控制装置。变换器将来自蓄电装置的直流电力变换为交流电力来驱动旋转电机。第一电容器和第二电容器串联连接在变换器的直流侧的端子之间。切换部设置在将旋转电机与变换器电连接的路径上，将旋转电机的三相线圈与分别对应于所述三相线圈的变换器的三相的驱动臂或者第一电容器和第二电容器的连接节点连接。在三相的驱动臂中的一个相发生了故障的情况下，控制装置对切换部进行控制，以将与发生了该故障的驱动臂对应的旋转电机的线圈与连接节点侧连接。
[0015]优选，在车辆行驶期间变换器发生了故障的情况下，控制装置对切换部进行控制，以将与发生了该故障的驱动臂对应的旋转电机的线圈与连接节点侧连接，然后，使用剩余的两相的驱动臂来驱动旋转电机。
[0016]优选，在车辆行驶期间变换器发生了故障的情况下，控制装置对切换部进行控制，以使得:在车辆的速度超过了预先确定的基准速度的状态下，保持旋转电机的三相线圈与驱动臂侧连接，在成为了车辆的速度低于基准速度的状态时，将与发生了该故障的驱动臂对应的旋转电机的线圈与连接节点侧连接。
[0017]优选，控制装置在施加于第一电容器的电压与施加于第二电容器的电压之间的电压差的绝对值超过预先确定的阈值的情况下，对变换器进行控制，以使得:与电压差的绝对值低于阈值的情况相比，旋转电机的输出电力受到限制。
[0018]优选，控制装置基于从变换器输出的故障信号，对在变换器中发生了故障的驱动臂进行判定。
[0019]优选，控制装置基于从变换器向旋转电机流动的电流的大小超过了预定值，对在变换器中发生了故障的驱动臂进行判定。
[0020]优选，控制装置在变换器停止期间旋转电机成为了旋转的状态的情况下，在变换器发生了故障时，对切换部进行控制，以将与发生了该故障的驱动臂对应的旋转电机的线圈与连接节点侧连接。
[0021]优选，控制装置基于从变换器输出的故障信号，对在变换器中发生了故障的驱动臂进行判定。
[0022]优选，控制装置基于从变换器向旋转电机流动的电流的大小超过了预定值，对在变换器中发生了故障的驱动臂进行判定。
[0023]优选，控制装置基于由使用者设定的信号，对在变换器中发生了故障的驱动臂进行判定。
[0024]优选，旋转电机包括埋设有永磁体的转子。
[0025]本发明的车辆的控制方法中，所述车辆能够通过使用了来自蓄电装置的电力的行驶驱动力进行行驶。车辆包括:用于产生行驶驱动力的三相交流旋转电机；变换器，用于将来自蓄电装置的直流电力变换为交流电力来驱动旋转电机；第一电容器和第二电容器，串联连接在变换器的直流侧的端子之间；以及切换部，设置在将旋转电机与变换器电连接的路径上，构成为将旋转电机的三相线圈与分别对应于所述三相线圈的变换器的三相的驱动臂或第一电容器和第二电容器的连接节点连接。控制方法包括:检测变换器的三相的驱动臂中的一个发生了故障的步骤；和对切换部进行控制，以将与发生了该故障的驱动臂对应的旋转电机的线圈与连接节点侧连接的步骤。[0026]发明的效果
[0027]根据本发明，在能够通过变换器驱动交流电动机来进行行驶的车辆中，在变换器发生了故障的情况下，既能够适当地保护设备又能够进行退避行驶。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]图1是本实施方式的车辆100的整体框图。
[0029]图2是用于对在行驶期间变换器的开关元件发生了短路故障的情况下的短路电流进行说明的图。
[0030]图3是用于对变换器故障时的退避行驶控制进行说明的流程图。
[0031]图4是用于对在变换器的开关元件发生了短路故障的情况下、在牵引车辆时产生的短路电流进行说明的图。
[0032]图5是用于对在变换器发生了故障时实施牵引时的保护控制进行说明的流程图。【具体实施方式】
[0033]以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。此外，对图中相同或相当部分标注同一标号且不重复其说明。
[0034][车辆的基本结构]
[0035]图1是本发明的实施方式的车辆100的整体框图。在本实施方式中，以车辆100是电动汽车的结构为例进行说明，但车辆100的结构并不限定于此，只要是能够通过来自蓄电装置的电力进行行驶的车辆就能够适用。作为车辆100，除了电动汽车以外，例如还包括混合动力车辆、燃料电池汽车等。
[0036]参照图1，车辆100具备蓄电装置110、系统主继电器(System Main Relay:SMR)115、转换器(converter) 120、变换器130、电动发电机140、动力传递齿轮150、驱动轮160、切换部 170 和 ECU (Electronic Control Unit:电子控制单兀)300。
[0037]蓄电装置110是构成为能够充放电的电力储存要素。蓄电装置110例如构成为包括锂离子电池、镍氢电池或铅蓄电池等二次电池、双电层电容器等蓄电元件。
[0038]蓄电装置110经由电力线PLUNLl与转换器120连接。蓄电装置110将用于驱动电动发电机140的电力向转换器120供给。另外，蓄电装置110储存由电动发电机140发电产生的电力。蓄电装置110的输出例如为200V左右。
[0039]SMR115所包括的继电器分别与蓄电装置110和电力线PLUNLl连接。并且，SMR115被来自ECU300的控制信号SEl控制，对蓄电装置110与转换器120之间的电力的供给和切断进行切换。
[0040]电容器Cl连接在电力线PLl与电力线NLl之间。电容器Cl减少电力线PLl与电力线NLl之间的电压变动。
[0041]转换器120包括开关元件Q1、Q2、二极管D1、D2和电抗器LI。
[0042]开关元件Ql和Q2以从电力线PL2向电力线NLl的方向为正向而串联连接在电力线PL2、NL1之间。此外，在本实施方式中，作为开关元件，以IGBT为例进行说明，但也可以取代IGBT而使用功率用MOS (Metal Oxide Semiconductor:金属氧化物半导体)晶体管或
功率用双极型晶体管等。[0043]在开关元件Ql、Q2分别连接有反并联二极管Dl、D2。电抗器LI设置在开关元件Ql以及Q2的连接节点与电力线PLl之间。S卩，转换器120形成斩波电路。
[0044]开关元件Ql、Q2基于来自E⑶300的控制信号PWC而被控制，在电力线PLUNLl与电力线PL2、NLl之间进行电压变换动作。
[0045]基本上，转换器120被控制成:在各开关周期内，开关元件Ql和Q2互补且交替地接通(导通)、断开(截止)。在升压动作时，转换器120对来自蓄电装置110的直流电压进行升压。该升压动作通过将在开关元件Q2的接通期间蓄积在电抗器LI中的电磁能经由开关元件Ql和反并联二极管Dl向电力线PL2供给来进行。
[0046]另外，在降压动作时，转换器120对来自变换器130的直流电压进行降压。该降压动作通过将在开关元件Ql的接通期间蓄积在电抗器LI中的电磁能经由开关元件Q2和反并联二极管D2向电力线NLl供给来进行。
[0047]这些升压动作和降压动作中的电压变换比由上述开关周期中的开关元件Ql、Q2的接通期间比(占空比通行控制。此外，在不需要升压动作和降压动作的情况下，也可以通过设定控制信号PWC以将开关元件Ql和Q2分别固定为接通和断开，来使电压变换比=1.0(占空比=100%)。
[0048]此外，在本发明中，转换器120并不是必须的，也可以是将来自蓄电装置110的输出电压直接向变换器130供给的结构。
[0049]电容器C21、C22串联连接在将转换器120与变换器130连接的电力线PL2、NL1之间。电容器C21、C22 —起减少电力线PL2与电力线NLl之间的电压变动。电压传感器180、185分别检测施加于电容器C21、C22的电压，并将该检测值VHl、VH2向E⑶300输出。此外，电容器C21、C22的容量为任意容量，但优选设定为相同的容量。
[0050]变换器130经由电力线PL2、NLl与转换器120连接。变换器130由来自E⑶300的控制指令PWI控制，将从转换器120输出的直流电力电力变换为用于驱动电动发电机140的交流电力。
[0051]变换器130包括U相臂131、V相臂132和W相臂133，由它们形成三相桥式电路。U相臂131、V相臂132和W相臂133并联连接在电力线PL2与电力线NLl之间。
[0052]U相臂131包括串联连接在电力线PL2与电力线NLl之间的开关元件Q3、Q4和分别与开关元件Q3、Q4并联连接的二极管D3、D4。二极管D3的阴极与开关元件Q3的集电极连接，二极管D3的阳极与开关元件Q3的发射极连接。二极管D4的阴极与开关元件Q4的集电极连接，二极管D4的阳极与开关元件Q4的发射极连接。
[0053]V相臂132包括串联连接在电力线PL2与电力线NLl之间的开关元件Q5、Q6和分别与开关元件Q5、Q6并联连接的二极管D5、D6。二极管D5的阴极与开关元件Q5的集电极连接，二极管D5的阳极与开关元件Q5的发射极连接。二极管D6的阴极与开关元件Q6的集电极连接，二极管D6的阳极与开关元件Q6的发射极连接。
[0054]W相臂133包括串联连接在电力线PL2与电力线NLl之间的开关元件Q7、Q8和分别与开关元件Q7、Q8并联连接的二极管D7、D8。二极管D7的阴极与开关元件Q7的集电极连接，二极管D7的阳极与开关元件Q7的发射极连接。二极管D8的阴极与开关元件Q8的集电极连接，二极管D8的阳极与开关元件Q8的发射极连接。
[0055]电动发电机140例如是具备转子和定子三相交流电动发电机，所述转子埋设有永磁体，所述定子具有在中性点Y接线的三相线圈，U相、V相、W相三个线圈各自的一端共同连接于中性点。并且，U相线圈的另一端与开关元件Q3、Q4的连接节点连接。V相线圈的另一端与开关元件Q5、Q6的连接节点连接。W相线圈的另一端与开关元件Q7、Q8的连接节点连接。
[0056]电动发电机140的输出转矩经由由减速器、动力分配机构构成的动力传递齿轮150向驱动轮160传递，从而使车辆100行驶。在车辆100的再生制动动作时，电动发电机140能够通过驱动轮160的旋转力进行发电。并且，该发电电力由变换器130变换为蓄电装置110的充电电力。
[0057]另外，在除了电动发电机140之外还搭载有发动机(未图示)的混合动力汽车中，通过使该发动机和电动发电机140协调工作来产生所需的车辆驱动力。在该情况下，也能够使用由发动机的旋转而产生的发电电力对蓄电装置110充电。
[0058]此外，在图1中示出了设置有一个电动发电机的结构，但电动发电机的数量并不限于此，也可以为设置有多个电动发电机的结构。例如，在具备两个电动发电机的混合动力车辆的情况下，可以将一个电动发电机专门用作用于驱动驱动轮160的电动机，将另一个电动发电机专门用作由发动机驱动的发电机。
[0059]切换部170介于将变换器130与电动发电机140连接的电力传递路径上。切换部170包括分别与U、V、W相对应的继电器RYU、RYV、RYW。继电器RYU、RYV、RYW构成为能够通过来自E⑶300的控制信号SE2而独立控制。
[0060]继电器RYU将电动发电机140的U相线圈与U相臂131的开关元件Q3、Q4的连接节点和电容器C21、C22的连接节点P20中的任一方连接。继电器RYV将电动发电机140的V相线圈与V相臂132的开关元件Q5、Q6的连接节点和电容器C21、C22的连接节点P20中的任一方连接。继电器RYW将电动发电机140的W相线圈与W相臂133的开关元件Q7、Q8的连接节点和电容器C21、C22的连接节点P20中的任一方连接。
[0061]在变换器130没有发生异常的情况下，切换部170的继电器RYU、RYV、RYff连接于与电动发电机140的各相线圈对应的相的驱动臂的开关元件的连接节点。另一方面，在变换器130的开关元件发生了短路故障的情况下，切换部170的继电器RYU、RYV、RYW中发生了短路故障的相的继电器使该相的线圈与电容器C21、C22的连接节点P20连接。
[0062]电流传感器190设置在切换部170与电动发电机140之间的电力传递路径上。在电动发电机140的各相中流动的电流的合计始终为零，因此，将电流传感器190设置在电力传递路径的至少任意两相即可。在图1中，例如，电流传感器190设置在U相和V相的电力传递路径上，将检测到的电流Iu、Iv向E⑶300发送。
[0063]转速传感器195设置于电动发电机140。转速传感器195对电动发电机140的转速进行检测，并将该检测值MRN向ECU300输出。此外，转速传感器195也可以是对电动发电机140的旋转角度进行检测的旋转角传感器，在该情况下，根据检测到的旋转角，在ECU300中运算电动发电机140的转速。
[0064]ECU300包括均未在图1图示的CPU (Central Processing Unit)、存储装置和输入输出缓冲器，进行来自各传感器等的信号的输入和向各设备的控制信号的输出，并进行车辆100和各设备的控制。ECU300的控制并不限于由软件实现的处理，也可以利用专用的硬件(电子电路)实现处理。[0065]此外，在图1中，以具备一个ECU300作为控制装置的结构为例进行说明，但控制装置的结构并不限定于此。例如，ECU300也可以为根据各设备或根据各功能来设置控制装置的结构。
[0066]ECU300接收来自蓄电装置110的电压VB、电流IB。ECU300基于电压VB、电流IB来运算蓄电装置的充电状态(State of Charge:SOC)。
[0067]E⑶300从变换器130接收表示变换器130的故障的故障信号FLT。故障信号FLT例如包括U、V、W相中的哪一相发生了异常、和开关元件Q3?Q8中的哪一个发生了异常等信息。
[0068]E⑶300从未图示的车速传感器接收表示车速的信息SPD (以下，也简称为“车速sro”)。另外，E⑶300接收由使用者操作产生的点火信号IG。并且，在利用其它车辆牵引车辆100时，在通过使用者操作设定模式信号的情况下，ECU300接收表示进行牵引动作的模式信号MOD。
[0069][退避行驶控制]
[0070]在这样的车辆100中，在行驶期间发生了例如变换器130的U相臂131的开关元件Q3保持导通状态的短路故障的情况下，若仍继续开关动作进行行驶，则在U相的下臂的开关元件Q4被设为导通状态时，电力线PL2与NLl之间发生短路，从而向图2的箭头ARlO的方向流动大的短路电流。通过该短路电流持续流动，有可能导致没有发生故障的开关元件Q4也破损或电力线PL2、NL1等电力路径发热。
[0071]因此，在变换器130发生了上述那样的异常的情况下，希望迅速停止变换器130。
[0072]然而，若停止变换器130，则电动发电机140的驱动无法进行。因此，例如，在不具有发动机的电动汽车等中，在行驶期间变换器130发生了的故障的情况下，当惯性行驶结束而车辆停止时，在此之后会无法通过自身动力来行驶。于是，有可能使车辆在道路上进退不得(抛锚)而成为交通拥堵的原因，或无法到达进行修理的场所。
[0073]因此，在本实施方式中，在变换器130的任一相的开关元件发生了短路故障的情况下，通过切换部170将发生了异常的开关元件与电动发电机140切断，使用剩余的完好的两相来驱动电动发电机140而进行退避行驶。
[0074]此外，关于使用三相交流电动机的两相来驱动交流电动机的方法，例如在日本特开2004-120883号公报(专利文献2)中进行了公开，关于详细内容不进行赘述，但概括而言，将使用相位各相差60°的预定频率的两种正弦波信号而生成的PWM (Power WidthModulation)信号提供给没有发生故障的驱动臂的四个开关元件。由此，通过使具有相位差η /3的线间电压出现在三相的励磁绕线，从而使用完好的两相的开关元件来驱动交流电动机。
[0075]图3是用于对在本实施方式中由E⑶300执行的退避行驶控制处理进行说明的流程图。图3和后述的图5所示的流程图中的各步骤通过以预定周期从主程序调出并执行预先储存在ECU300中的程序来实现。或者，一部分步骤也可以构筑专用的硬件(电子电路)来实现处理。
[0076]参照图1和图3，E⑶300在步骤(以下，将步骤省略为“S”)100中，对是否在变换器130的任一相的开关元件发生了短路故障进行判定。
[0077]该故障的判定可以通过从变换器130输出的故障信号FLT进行判定，也可以通过利用电流传感器190的检测值来检测故障发生时流动的短路电流进行判定。
[0078]在变换器130没有发生故障的情况下(在SlOO中为“否”)，无需进行退避行驶，因此，E⑶300跳过以后的步骤而结束处理。
[0079]在变换器130发生了故障的情况下(在SlOO中为“是”)，处理前进至S110，ECU300使变换器130的全部相的开关元件成为非导通来关闭(shut down)变换器130，以使得不会因短路电流而使其他设备发生故障。由此，在车辆100处于行驶期间的情况下，丧失由电动发电机140产生的行驶驱动力，因此成为惯性行驶。
[0080]然后，E⑶300在S120中，根据上述故障信号FLT或短路电流的检测，对在开关元件发生了短路故障的相进行确定。
[0081]然后，E⑶300在S130中，取得来自未图示的车速传感器的车速SPD，并对所取得的车速sro是否为预先确定的基准速度α以下进行判定。此外，也可以取代由车速传感器检测的车速Sro而利用电动发电机140的转速MRN。
[0082]如上所述，对于发生了异常的相，通过切换部170的继电器将电动发电机140的对应的相的线圈与电容器C21、C22的连接节点P20连接。此时，由于电动发电机140使用永磁体来产生磁场，所以当电动发电机140因惯性行驶而旋转时，通过电磁感应而在线圈产生感应电压。该感应电压为与电动发电机140的转速成比例的大小，因此，在车速SPD大的情况下，电动发电机140的转速也大，产生的感应电压有可能会超过电容器C21、C22的耐电压而使电容器C21、C22破损。
[0083]因此，在车速sro超过基准速度α的情况下(在S140中为“否”)，处理返回S130，E⑶300继续进行惯性行驶直至车速sro成为基准速度α以下。
[0084]在车速sro成为了基准速度α以下的情况下(在S140中为“是”)，Ε⑶300使处理前进至S150，对切换部170中的与发生了故障的相对应的相的继电器进行切换，将电动发电机140的该相的线圈与电容器C21、C22的连接节点Ρ20连接。
[0085]然后，E⑶300在S160中，使用除了发生了故障的相以外的剩余两相开始驱动电动发电机140。由此，能够通过电动发电机140产生行驶驱动力，因此能够进行车辆100的退避行驶。
[0086]然后，E⑶300在S170中，对电容器C21、C22的电压差的绝对值是否比阈值Vth大进行判定。
[0087]在执行电动发电机140的两相控制期间，根据变换器130的开关动作来驱动电动发电机140，但由于急剧的负载变动等，电容器C21、C22的连接节点Ρ20的电位发生变动，施加于电容器C21、C22的电压VHl、VH2产生不平衡。
[0088]在此，关于电容器C21、C22的容量，从成本上的观点来看，通常，多被设定为在能够抑制通常行驶下会产生的电压变动的范围内尽可能低的容量。因此，若增大退避行驶时的电容器C21、C22的电压差的容许范围，则结果导致增大电容器C21、C22的容量，因此可能会导致成本的增加。
[0089]因此，在本实施方式中采用以下方法:在电容器C21、C22的电压差变大的情况下，对由电动发电机140输出的电力进行限制来减少电容器C21、C22的电压差。
[0090]在电容器C21、C22的电压差的绝对值比阈值Vth大的情况下(在S170中为“是”)，处理前进至S180，ECU300进行输出限制，以使得由电动发电机140输出的电力变小。具体而言，例如，对基于使用者的加速操作的要求转矩设定上限值，或以预定的比例使要求转矩降低。然后，处理前进至S190。
[0091 ] 另一方面，在电容器C21、C22的电压差的绝对值为阈值Vth以下的情况下(在S170中为“否”)，处理跳过S180而前进至S190。
[0092]在S190中，E⑶300对退避行驶是否结束了进行判定。退避行驶的结束例如基于通过使用者对点火钥匙、点火开关的操作而将点火信号IG设定为断开、或者基于用于解除退避行驶的特别操作来进行判定。
[0093]在退避行驶没有结束的情况下(在S190中为“否”)，处理返回至S170，E⑶300—边根据电容器C21、C22的电压差进行输出限制，一边继续进行退避行驶。
[0094]在退避行驶结束了的情况下(在S190中为“是”)，E⑶300结束处理。
[0095]此外，在图3中没有示出，但是在变换器130的故障得到了修理的情况下，在切换部170中，将切换至电容器C21、C22的连接节点P20侧的继电器恢复至变换器130侧。
[0096]通过按照以上控制进行处理，在能够通过变换器驱动交流电动机来进行行驶的车辆中，在变换器发生了故障的情况下，能够一边抑制成本的增加一边适当地保护设备而进行退避行驶。
[0097][牵引时的控制]
[0098]在所述那样的退避行驶结束之后，或者在因变换器130以外的其他故障而使得无法通过电动发电机140产生行驶驱动力的情况下，有时通过其他车辆进行牵引。
[0099]当通过进行牵引而使驱动轮160旋转时，如上所述，在电动发电机140的线圈产生感应电压。即，电动发电机140作为电压源发挥作用。
[0100]此时，例如，如图4那样，考虑在作为变换器130的U相的上臂的开关元件Q3发生了短路的情况。在该情况下，若在电动发电机140产生V相线圈的连接端子为正且U相线圈的连接端子为负的感应电压，则如图4中的箭头AR20所示，有可能流过从电动发电机140的V相的连接端子经由二极管D5和发生短路故障的开关元件Q3到U相连接端子这样的短路电流。
[0101]于是，该短路电流流经的路径的电力电缆和电动发电机140会发热。由此，电力电缆的覆盖的绝缘降低，或者电动发电机140所包括的永磁体的磁力降低，可能会有损设备的功能和特性。
[0102]因此，在这样的能够通过变换器驱动电动发电机来进行行驶的车辆中，在变换器发生了短路故障的情况下，在使故障车辆移动时，需要特别的运送方法:使故障车辆装载移动至卡车等其他车辆的货架上，或者，在实施了在驱动轮的下部设置台车而使驱动轮不旋转的对策之后进行牵引。
[0103]因此，在本实施方式中，在变换器发生了短路故障时，执行进行车辆的牵引的情况下的设备的保护控制，其他的普通车辆也能够进行牵引。
[0104]图5是用于对变换器130发生了短路故障时实施牵引时的保护控制进行说明的流程图。
[0105]参照图1和图5，E⑶300在S200中，对电源是否被设定为接通进行判定。原因在于，通常，在电源不为接通的情况下，变速器(未图示)的档位未从停车档(P)解除，因此无法进行牵引本身。[0106]在点火信号IG为断开(OFF)的情况下(在S200中为“否”)，无法解除停车档，因此，ECU300结束处理。
[0107]在点火信号IG为接通(ON)的情况下(在S200中为“是”)，处理前进至S210，E⑶300使变换器130的全部相的开关元件Q3?Q8成为非导通状态而关闭变换器130。
[0108]然后，E⑶300使处理前进至S220，对电动发电机140的转速MRN是否正在上升进行判定。这是对牵引是否已开始进行判定，在尽管停止了由变换器130对电动发电机140的驱动但是电动发电机140正在旋转的情况下，判定为正在通过其他外力使车辆移动、即正在进行牵引。另外，ECU300也可以在通过使用者设定而接收到表示是进行牵引的模式的模式信号MOD的情况下也判定为牵引已开始。
[0109]在判定为牵引没有开始的情况下(在S220中为“否”)，处理返回至S220，E⑶300等待牵引开始。
[0110]在判定为牵引已开始的情况下(在S220中为“是”)，E⑶300为了对变换器130是否发生短路故障进行判定，在S230中对在电动发电机140中流动的电流进行检测，并且在S240中对是否检测到短路电流进行判定。
[0111]在没有检测到短路电流的情况下(在S240中为“否”)，由于在变换器130没有发生短路故障，所以ECU300使处理返回至S230，继续对牵引期间在电动发电机140中流动的电流进行监视。
[0112]在检测到短路电流的情况下(在S240中为“是”)，处理前进至S250，E⑶300根据检测到的短路电流对发生了短路故障的相进行确定。
[0113]然后，在S260中，E⑶300对切换部170的与发生了短路故障的相对应的继电器进行切换。由此，能够防止短路电流持续流动。
[0114]此外，在图5中，通过由电流传感器190检测到的电流值来对变换器130有无短路故障和发生了短路故障的相的确定进行判定，但也可以如在图3的退避行驶的情况下说明的那样，基于来自变换器130的故障信号FLT来进行有无短路故障和发生了短路故障的相的确定。
[0115]另外，关于上述S220的牵引开始判定，除了利用其他车辆进行的牵引以外，例如，在利用人力使车辆移动的情况下，或者在下坡路上等车辆因重力而移动的情况下，S220的条件也能够成立。在这些情况下，在变换器130发生短路故障时同样有可能流动短路电流，因此，优选执行图5的处理，进行与由其他车辆进行牵引时同样的应对。
[0116]通过按照以上处理进行控制，在牵引车辆时，能够防止因变换器发生了短路故障而产生的短路电流。由此，能够防止因短路电流而有损设备的功能和特性。
[0117]此外，利用图3和图5说明的退避行驶控制和保护控制可以分别独立适用于车辆，也可以对双方进行组合来适用。
[0118]应该认为，本次公开的实施方式在所有方面都是举例说明的内容而不是限制性的内容。本发明的范围不是通过上述说明来限定，而是通过权利要求的范围来限定，意在包含与权利要求的范围等同的含义以及权利要求范围内的所有变更。
[0119]标号的说明
[0120]100车辆，110蓄电装置，115SMR，120转换器，130变换器，131U相臂，132V相臂，133W相臂，140电动发电机，150动力传递齿轮，160驱动轮，170切换部，180,185电压传感器，190电流传感器，195转速传感器，300E⑶，Cl、C21、C22电容器，Dl?D8 二极管，LI电抗器，NL1、PL1、PL2电力线，P20连接节点，Ql?Q8开关元件，RYU、RYV、RYW继电器。
【权利要求】
1.一种车辆，能够通过使用了来自蓄电装置(110)的电力的行驶驱动力进行行驶，具备: 用于产生行驶驱动力的三相交流旋转电机(140)； 变换器(130)，用于将来自所述蓄电装置(110)的直流电力变换为交流电力来驱动所述旋转电机(140)； 第一电容器和第二电容器(C21，C22)，串联连接在所述变换器(130)的直流侧的端子之间； 切换部(170)，设置在将所述旋转电机(140)与所述变换器(130)电连接的路径上，构成为将所述旋转电机(140)的三相线圈连接到分别与所述三相线圈对应的所述变换器(130)的三相的驱动臂(131，132，133)、或所述第一电容器和第二电容器(C21，C22)的连接节点(P20);以及 控制装置(300)，构成为在所述三相的驱动臂(131，132，133)中的一个相发生了故障的情况下，对所述切换部(170)进行控制以将与该发生了故障的驱动臂对应的所述旋转电机(140)的线圈连接到所述连接节点(P20)侧。
2.根据权利要求1所述的车辆， 所述控制装置(300)，在所述车辆(100)的行驶期间所述变换器(130)发生了故障的情况下，对所述切换部(170)进行控制以将与该发生了故障的驱动臂对应的所述旋转电机(140)的线圈连接到所述连接节点(P20)侧，然后，使用剩余的两相的驱动臂来驱动所述旋转电机(140)。
3.根据权利要求2所述的车辆， 所述控制装置(300)，在所述车辆(100)的行驶期间发生了所述变换器(130)的故障的情况下，对所述切换部(170)进行控制以使得:在所述车辆(100)的速度超过预先确定的基准速度的状态下，保持所述旋转电机(140)的三相线圈与所述驱动臂(131，132，133)侧连接，在成为了所述车辆(100)的速度低于所述基准速度的状态时，将与该发生了故障的驱动臂对应的所述旋转电机(140)的线圈连接到所述连接节点(P20)侦U。
4.根据权利要求2或3所述的车辆， 所述控制装置(300)，在施加于所述第一电容器(C21)的电压与施加于所述第二电容器(C22)的电压之间的电压差的绝对值超过预先确定的阈值的情况下，对所述变换器(130)进行控制，以使得与所述电压差的绝对值低于所述阈值的情况相比，所述旋转电机(140)的输出电力受到限制。
5.根据权利要求2所述的车辆， 所述控制装置(300)基于从所述变换器(130)输出的故障信号，判定在所述变换器(130)中发生了故障的驱动臂。
6.根据权利要求2所述的车辆， 所述控制装置(300)基于从所述变换器(130)向所述旋转电机(140)流动的电流的大小超过了预定值这一情况，判定在所述变换器(130)中发生了故障的驱动臂。
7.根据权利要求1所述的车辆， 所述控制装置(300)，在所述变换器(130)停止的期间所述旋转电机(140)成为了旋转状态的情况下，在所述变换器(130)发生了故障时，对所述切换部(170)进行控制，以将与该发生了故障的驱动臂对应的所述旋转电机(140)的线圈连接到所述连接节点(P20)侦U。
8.根据权利要求7所述的车辆， 所述控制装置(300)基于从所述变换器(130)输出的故障信号，判定在所述变换器(130)中发生了故障的驱动臂。
9.根据权利要求7所述的车辆， 所述控制装置(300)基于从所述变换器(130)向所述旋转电机(140)流动的电流的大小超过了预定值这一情况，判定在所述变换器(130)中发生了故障的驱动臂。
10.根据权利要求7所述的车辆， 所述控制装置(300)基于由使用者设定的信号，判定在所述变换器(130)中发生了故障的驱动臂。
11.根据权利要求1所述的车辆， 所述旋转电机(140)包括埋入有永磁体的转子。
12.—种车辆的控制方法，所述车辆能够通过使用了来自蓄电装置(110)的电力的行驶驱动力进行行驶， 所述车辆(100)包括: 用于产生行驶驱动力的三相交流旋转电机(140)； 变换器(130)，用于将来自所述蓄电装置(110)的直流电力变换为交流电力来驱动所述旋转电机(140)； 第一电容器和第二电容器(C21，C22)，串联连接在所述变换器(130)的直流侧的端子之间；以及 切换部(170)，设置在将所述旋转电机(140)与所述变换器(130)电连接的路径上，构成为将所述旋转电机(140)的三相线圈连接到分别与所述三相线圈对应的所述变换器(130)的三相的驱动臂(131，132，133)、或所述第一电容器和第二电容器(C21，C22)的连接节点(P20)， 所述控制方法包括:检测所述变换器(130)的三相的驱动臂(131，132，133)中的一个发生了故障的步骤；和 对所述切换部(170)进行控制，以将与该发生了故障的驱动臂对应的所述旋转电机(140)的线圈连接到所述连接节点(P20)侧的步骤。
【文档编号】H02P27/06GK103650332SQ201180072207
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2011年7月12日 优先权日:2011年7月12日
【发明者】北野英司 申请人:丰田自动车株式会社