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JP2008109724A - Power system and vehicle with power system, and diagnostic method of transmission state - Google Patents

Power system and vehicle with power system, and diagnostic method of transmission state Download PDF

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JP2008109724A
JP2008109724A JP2006287460A JP2006287460A JP2008109724A JP 2008109724 A JP2008109724 A JP 2008109724A JP 2006287460 A JP2006287460 A JP 2006287460A JP 2006287460 A JP2006287460 A JP 2006287460A JP 2008109724 A JP2008109724 A JP 2008109724A
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JP
Japan
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command
converter
power
power system
voltage
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Withdrawn
Application number
JP2006287460A
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Japanese (ja)
Inventor
Eiji Kitano
英司 北野
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technology for diagnosing the transmission state of a command in a DC converter which stops operation in response to the command. <P>SOLUTION: At time T1, a shut-down command SDOWN is set forcibly in on state. At time T2 after elapsing a predetermined period, a switching command PWM2 having a duty ratio of a fixed value is output. In other words, a reciprocal state is formed after the time T2. Since a transistor Q2 is sustained in off state so long as transmission of the shut-down command SDOWN is normal, main line voltage VPN is sustained at a level substantially coincides with the battery voltage Vb. If the shut-down command SDOWN is abnormal, the transistor Q2 performs switching operation depending on the switching command PWM2 and the main line voltage VPN begins to rise. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

この発明は、直流変換装置を含む電力システムおよびその電力システムを備える車両、ならびにその電力システムにおける伝送状態の診断方法に関し、特に直流変換装置へ与えられる指令の伝送状態を診断する技術に関する。   The present invention relates to a power system including a DC converter, a vehicle including the power system, and a diagnosis method for a transmission state in the power system, and more particularly to a technique for diagnosing a transmission state of a command given to the DC converter.

近年、環境に配慮した自動車として、ハイブリッド自動車(Hybrid Vehicle)や電気自動車(Electric Vehicle)などの電動車両が大きく注目されている。このような電動車両は、二次電池などからなる蓄電装置と、車両駆動力を発生するための電動機と、電動機を作動させるためのインバータ装置などを備えている。電動機の回転により生じる逆起電力を超える電圧を供給可能にし、より電動機の作動領域を拡大させるために、蓄電装置とインバータ装置との間に直流電圧を昇圧可能な直流コンバータ装置がさらに介挿されることもある。   In recent years, electric vehicles such as hybrid vehicles and electric vehicles have attracted a great deal of attention as environmentally friendly vehicles. Such an electric vehicle includes a power storage device including a secondary battery, an electric motor for generating vehicle driving force, an inverter device for operating the electric motor, and the like. In order to be able to supply a voltage exceeding the counter electromotive force generated by the rotation of the electric motor and to further expand the operating range of the electric motor, a DC converter device capable of boosting the DC voltage is further interposed between the power storage device and the inverter device. Sometimes.

直流コンバータ装置やインバータ装置などは、ECU(Electrical Control Unit)などで構成された制御装置からの制御指令に従い作動するように構成される。制御装置と直流コンバータ装置やインバータ装置との間はワイヤーハーネスなどにより接続され、制御指令が伝送される。   A DC converter device, an inverter device, and the like are configured to operate in accordance with a control command from a control device configured by an ECU (Electrical Control Unit) or the like. The control device and the DC converter device or the inverter device are connected by a wire harness or the like, and a control command is transmitted.

制御指令は、電動車両の走行制御について非常に重要な信号であるため、一般的な電動車両では、制御指令の伝送不良を検出するためのフェイルセーフ機能を備えている。たとえば、特開平8−317501号公報(特許文献1)には、車両制御装置とインバータとの間等の通信の異常発生時に、この異常が通信線の断線等の異常であることを特定し、この異常時に適切な対応ができる電気自動車制御装置のフェイルセーフ装置が開示されている。   Since the control command is a very important signal for running control of the electric vehicle, a general electric vehicle has a fail-safe function for detecting a transmission failure of the control command. For example, in JP-A-8-317501 (Patent Document 1), when a communication abnormality occurs between the vehicle control device and the inverter, it is specified that the abnormality is an abnormality such as a disconnection of the communication line. A fail-safe device of an electric vehicle control device that can appropriately cope with this abnormality is disclosed.

また、特開2005−278314号公報(特許文献2)には、モータ駆動装置を構成するスイッチング素子に対してスイッチング指令を送信するコントローラなどを含むスイッチング指令系統全体の異常を判定するモータ駆動装置およびその異常判定方法が開示されている。
特開平8−317501号公報 特開2005−278314号公報
Japanese Patent Laid-Open No. 2005-278314 (Patent Document 2) discloses a motor drive device that determines an abnormality in the entire switching command system including a controller that transmits a switching command to a switching element constituting the motor drive device, and the like. The abnormality determination method is disclosed.
JP-A-8-317501 JP 2005-278314 A

しかしながら、特開平8−317501号公報(特許文献1)に開示されるフェイルセーフ装置では、電動機の運転状態などに基づいて、インバータ装置に対する通信線の断線等の異常を検出するものである。また、特開2005−278314号公報(特許文献2)に開示されるモータ駆動装置およびその異常判定方法は、モータの動作指令に基づいて、インバータ装置に対するスイッチング指令系統全体の異常を判定するものである。   However, the fail-safe device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-317501 (Patent Document 1) detects an abnormality such as a disconnection of a communication line with respect to the inverter device based on the operating state of the motor. Moreover, the motor drive device and its abnormality determination method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2005-278314 (Patent Document 2) are for determining an abnormality of the entire switching command system for the inverter device based on a motor operation command. is there.

これらの従来技術は、電動機の運転状態とは直接的に関係しない直流コンバータ装置に対して適用することができなかった。特に、直流コンバータ装置の出力側にコンデンサが並列接続されることも多く、このような場合には、直流コンバータ装置が停止したとしても、運転停止前の出力電圧が維持される。そのため、動作停止を指示する指令の伝送状態を診断することはできず、不良部位の特定に時間と手間を要するという問題があった。   These prior arts cannot be applied to a DC converter device that is not directly related to the operating state of the electric motor. In particular, a capacitor is often connected in parallel to the output side of the DC converter device. In such a case, even if the DC converter device is stopped, the output voltage before the operation is stopped is maintained. For this reason, it is impossible to diagnose the transmission state of a command for instructing operation stop, and there is a problem that it takes time and labor to specify a defective part.

この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、指令に応答して動作を停止する直流変換装置について、当該指令の伝送状態を診断する技術を提供することである。   The present invention has been made to solve such problems, and an object of the present invention is to provide a technique for diagnosing the transmission state of a command for a DC converter that stops operation in response to the command. It is to be.

この発明のある局面に従う電力システムは、外部からの供給電力を所定電圧の直流電力に変換して出力する直流変換装置と、直流変換装置の制御指令を生成する制御装置と、制御装置と直流変換装置との間に設けられ、少なくとも制御装置により発生された制御指令を直流変換装置に伝送するように構成された伝送手段と、直流変換装置の出力電圧を検出するための検出手段とを備える。そして、制御装置は、通信試験時に、制御指令として、直流変換装置の動作停止を指示する第1の指令を発生するとともに、第1の指令の有効時には実現し得ない第2の指令を第1の指令が解除される前に発生する通信試験手段と、通信試験時に、検出手段の検出結果に基づき、直流変換装置が第2の指示に従って動作しているか否かを判断する判断手段と、判断手段により、直流変換装置が第2の指令に従って動作していると判断されたときに、第1の指令の伝送異常を検出する検出手段とを含む。   A power system according to an aspect of the present invention includes a DC converter that converts externally supplied power into DC power having a predetermined voltage and outputs the DC power, a controller that generates a control command for the DC converter, a controller, and a DC converter A transmission means provided between the apparatus and configured to transmit at least a control command generated by the control apparatus to the DC conversion apparatus; and a detection means for detecting an output voltage of the DC conversion apparatus. Then, the control device generates a first command for instructing to stop the operation of the DC converter as a control command at the time of the communication test, and a second command that cannot be realized when the first command is valid. A communication test means that occurs before the command is released, a determination means that determines whether the DC converter is operating according to the second instruction based on the detection result of the detection means during the communication test, and a determination Means for detecting a transmission abnormality of the first command when it is determined by the means that the DC converter is operating in accordance with the second command.

この発明によれば、制御指令として、直流変換装置の動作停止を指示する第1の指令が発生されるとともに、第1の指令の有効時には実現し得ない第2の指令が第1の指令の解除前に発生される。これにより、第1の指令の伝送が異常であれば直流変換装置の出力は第1の指令に応じて変化する一方、第1の指令の伝送が正常であれば直流変換装置の出力はそのまま維持される。そのため、直流変換装置の出力にコンデンサなどが並列接続されていたとしても、直流変換装置の動作停止を指示する第1の指令の伝送状態を診断できる。   According to the present invention, the first command that instructs the DC converter to stop operating is generated as the control command, and the second command that cannot be realized when the first command is valid is the first command. Occurs before release. Thereby, if the transmission of the first command is abnormal, the output of the DC converter changes according to the first command, while if the transmission of the first command is normal, the output of the DC converter is maintained as it is. Is done. Therefore, even if a capacitor or the like is connected in parallel to the output of the DC converter, it is possible to diagnose the transmission state of the first command that instructs the DC converter to stop operating.

好ましくは、通信試験手段は、第1の指令の発生から所定期間の経過後に、第2の指令を発生する。   Preferably, the communication test means generates the second command after a predetermined period has elapsed since the generation of the first command.

好ましくは、直流変換装置は、周期的なスイッチング動作により、電磁エネルギーの蓄積および放出を繰返すことで、供給電力を昇圧可能なチョッパ回路を含み、通信試験手段は、供給電力の所定値までの昇圧を指示する第2の指令を発生する。   Preferably, the DC converter includes a chopper circuit capable of boosting the supplied power by repeating the accumulation and release of electromagnetic energy by a periodic switching operation, and the communication test means boosts the supplied power to a predetermined value. A second command for instructing is generated.

好ましくは、判断手段は、直流変換装置の出力電圧が上昇したときに、直流変換装置が第2の指示に従って動作していると判断する。   Preferably, the determination unit determines that the DC converter is operating according to the second instruction when the output voltage of the DC converter increases.

好ましくは、この発明に従う電力システムは、直流変換装置の出力に並列接続されたコンデンサをさらに備える。   Preferably, the power system according to the present invention further includes a capacitor connected in parallel to the output of the DC converter.

この発明の別の局面に従う車両は、上記の電力システムと、電力システムに供給電力を供給可能に構成された蓄電装置と、電力システムから出力される直流電力から所定の交流電力を生成する交流生成装置と、交流生成装置によって生成される交流電力を受けて駆動力を発生する回転電機とを備える。   A vehicle according to another aspect of the present invention generates AC power that generates predetermined AC power from the above-described power system, a power storage device configured to be able to supply power to the power system, and DC power output from the power system. And a rotating electric machine that receives AC power generated by the AC generator and generates driving force.

この発明のさらに別の局面に従えば通信線を介して接続される制御装置と直流変換装置との間の伝送状態の診断方法である。そして、直流変換装置は、外部からの供給電力を所定電圧の直流電力に変換して出力し、制御装置は、直流変換装置の制御指令を生成し、通信線は、少なくとも制御装置により発生された制御指令を直流変換装置に伝送するように構成される。さらに、この発明に従う伝送状態の診断方法は、通信試験時に、制御指令として、直流変換装置の動作停止を指示する第1の指令を発生するとともに、第1の指令の有効時には実現し得ない第2の指令を第1の指令が解除される前に発生するステップと、直流変換装置の出力電圧を検出するステップと、通信試験時に、検出された直流変換装置の出力電圧に基づき、直流変換装置が第2の指示に従って動作しているか否かを判断するステップと、直流変換装置が第2の指令に従って動作していないと判断されたときに、第1の指令の伝送異常を検出するステップとを含む。   According to still another aspect of the present invention, there is provided a method for diagnosing a transmission state between a control device and a DC converter connected via a communication line. Then, the DC converter converts the externally supplied power into DC power of a predetermined voltage and outputs it, the control device generates a control command for the DC converter, and the communication line is generated at least by the controller The control command is configured to be transmitted to the DC converter. Furthermore, the transmission state diagnosis method according to the present invention generates a first command for instructing to stop the operation of the DC converter as a control command during a communication test, and cannot be realized when the first command is valid. The step of generating the two commands before the first command is released, the step of detecting the output voltage of the DC converter, and the DC converter based on the detected output voltage of the DC converter during the communication test Determining whether the DC converter is operating according to the second instruction, and detecting a transmission abnormality of the first command when it is determined that the DC converter is not operating according to the second command; including.

この発明によれば、指令に応答して動作を停止する直流変換装置について、当該指令の伝送状態を診断可能な、電力システムおよびそれを備える車両、ならびに伝送状態の診断方法を実現できる。   According to the present invention, it is possible to realize a power system, a vehicle including the power system, and a transmission state diagnosis method capable of diagnosing the transmission state of the command for a DC converter that stops operation in response to the command.

この発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰返さない。   Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the same or corresponding parts in the drawings are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.

図1は、この発明の実施の形態に従う電力システムを搭載する車両100の概略構成図である。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a vehicle 100 equipped with an electric power system according to an embodiment of the present invention.

図1を参照して、車両100は、一例として、エンジンENG、ならびにモータジェネレータMG1およびMG2の少なくとも一つからの駆動力により走行可能に構成されたハイブリッド自動車である。そして、車両100は、エンジンENGと、動力分割機構16と、減速機18と、駆動輪20と、従動輪22と、パワーコントロールユニットPCU(Power Control Unit)と、電源部PSと、制御装置ECU(Electrical Control Unit)と、モータジェネレータMG1,MG2とを含む。   Referring to FIG. 1, vehicle 100 is, for example, a hybrid vehicle configured to be able to travel by driving force from at least one of engine ENG and motor generators MG1 and MG2. The vehicle 100 includes an engine ENG, a power split mechanism 16, a speed reducer 18, drive wheels 20, driven wheels 22, a power control unit PCU (Power Control Unit), a power supply unit PS, and a control device ECU. (Electrical Control Unit) and motor generators MG1, MG2.

エンジンENGは、燃料と空気との混合気を燃焼させてクランクシャフト(図示せず)を回転させ、駆動力を発生する。エンジンENGが発生した駆動力は、動力分割機構16により、2経路に分割される。一方は減速機18を介して駆動輪20を駆動させる経路であり、他方はモータジェネレータMG1を駆動して発電させる経路である。   Engine ENG burns a mixture of fuel and air to rotate a crankshaft (not shown) to generate driving force. The driving force generated by the engine ENG is divided into two paths by the power split mechanism 16. One is a path for driving the drive wheels 20 via the speed reducer 18, and the other is a path for driving the motor generator MG1 to generate power.

モータジェネレータMG1およびMG2は、一例として、永久磁石形の三相交流同期回転電機である。なお、モータジェネレータMG1およびMG2は、いずれも電動機(モータ)および発電機(ジェネレータ)として機能することが可能であるが、車両100では、主としてモータジェネレータMG1が発電機として機能し、モータジェネレータMG2が電動機として機能するように構成される。すなわち、モータジェネレータMG1は、動力分割機構16により分割されたエンジンENGの駆動力を受けて発電可能に構成される。また、モータジェネレータMG2は、エンジンENGおよび動力分割機構16と同一の回転軸上に配置され、後述するインバータ装置INV2によって生成される交流電力を受けて駆動力を発生する。   Motor generators MG1 and MG2 are, for example, permanent magnet type three-phase AC synchronous rotating electric machines. Although motor generators MG1 and MG2 can both function as an electric motor (motor) and a generator (generator), in vehicle 100, motor generator MG1 mainly functions as a generator, and motor generator MG2 It is configured to function as an electric motor. That is, motor generator MG1 is configured to be able to generate electric power upon receiving the driving force of engine ENG divided by power split mechanism 16. Motor generator MG2 is arranged on the same rotating shaft as engine ENG and power split device 16, and receives AC power generated by inverter device INV2 described later to generate driving force.

パワーコントロールユニットPCUは、それぞれモータジェネレータMG1およびMG2、ならびに電源部PSと電気的に接続され、制御装置ECUからの制御指令に応じて相互間での電力授受および電力変換を行なう。具体的には、パワーコントロールユニットPCUは、直流コンバータ装置CONVと、インバータ装置INV1およびINV2とを含む。   Power control unit PCU is electrically connected to motor generators MG1 and MG2 and power supply unit PS, respectively, and performs power transfer and power conversion between each other according to a control command from control device ECU. Specifically, power control unit PCU includes a DC converter device CONV and inverter devices INV1 and INV2.

直流コンバータ装置CONVは、スイッチング素子による周期的なスイッチング動作により、電源部PSからの供給電力を所定電圧の直流電力に変換(昇圧)して、インバータ装置INV1およびINV2へ出力可能に構成される。また、直流コンバータ装置CONVは、インバータ装置INV1またはINV2からの回生電力を所定電圧の直流電力に変換(降圧)して電源部PSへ出力可能にも構成される。   The DC converter device CONV is configured to convert (boost) the power supplied from the power supply unit PS into DC power of a predetermined voltage and output it to the inverter devices INV1 and INV2 by a periodic switching operation by the switching element. The DC converter device CONV is also configured to be able to convert (step down) the regenerative power from the inverter device INV1 or INV2 into DC power of a predetermined voltage and output it to the power supply unit PS.

そして、直流コンバータ装置CONVは、後述するように、制御装置ECUから与えられる電圧変換動作を指示するためのスイッチング指令および電圧変換動作の停止を指示するためのシャットダウン指令に従い電圧変換動作を実行する。   Then, as will be described later, DC converter device CONV performs a voltage conversion operation in accordance with a switching command for instructing a voltage conversion operation given from control device ECU and a shutdown command for instructing to stop the voltage conversion operation.

インバータ装置INV1およびINV2は、直流コンバータ装置CONVから出力される直流電力から所定の交流電力を生成して、それぞれモータジェネレータMG1およびMG2へ供給する。なお、交流電力の電圧および位相を調整することで、それぞれモータジェネレータMG1およびMG2を電動機として作動させ、もしくは発電機として作動させることができる。   Inverter devices INV1 and INV2 generate predetermined AC power from the DC power output from DC converter device CONV and supply it to motor generators MG1 and MG2, respectively. In addition, by adjusting the voltage and phase of AC power, motor generators MG1 and MG2 can be operated as electric motors or can be operated as generators, respectively.

電源部PSは、直流コンバータ装置に直流電力を供給可能に構成された蓄電装置を含み、当該蓄電装置は充放電可能に構成される。   The power supply unit PS includes a power storage device configured to be able to supply DC power to the DC converter device, and the power storage device is configured to be chargeable / dischargeable.

制御装置ECUは、予め格納されたプログラムを実行することで、図示しない各センサから送信された信号、走行状況、アクセル開度の変化率、蓄電装置の充電状態、格納しているマップなどに基づいて演算処理を行なう。これにより、制御装置ECUは、運転者の操作に応じて、車両100が所望の運転状態となるように、搭載された回路・機器類に対して制御指令を生成する。具体的には、制御装置ECUは、それぞれ通信線CL1、CL2およびCL3を介して、パワーコントロールユニットPCU、エンジンENGおよび電源部PSと接続される。そして、制御装置ECUは、それぞれ通信線CL1、CL2およびCL3を介して、制御指令を送受信する。   The control unit ECU executes a program stored in advance, and based on a signal transmitted from each sensor (not shown), a traveling state, a rate of change of the accelerator opening, a charging state of the power storage device, a stored map, and the like. To perform arithmetic processing. Thereby, control device ECU produces | generates a control command with respect to the mounted circuit and apparatus so that the vehicle 100 may be in a desired driving | running state according to a driver | operator's operation. Specifically, control device ECU is connected to power control unit PCU, engine ENG, and power supply unit PS via communication lines CL1, CL2, and CL3, respectively. Control device ECU transmits and receives control commands via communication lines CL1, CL2, and CL3, respectively.

上述したように、制御装置ECUは、通信線CL1を介して、電圧変換動作を指示するためのスイッチング指令および電圧変換動作の停止を指示するためのシャットダウン指令を直流コンバータ装置CONVへ伝送可能に構成される。一例として、スイッチング指令は、要求に応じたデューティー比で各スイッチング素子をオン/オフさせるためのPWM(Pulse Width Modulation)信号である。また、シャットダウン指令は、作動停止を指示する高電位状態(以下では、「オン」もしくは「ON」とも称す)と、作動を許可する低電位状態(以下では、「オフ」または「OFF」とも称す)との2つの状態をとり得る2値信号である。   As described above, the control device ECU is configured to transmit the switching command for instructing the voltage conversion operation and the shutdown command for instructing the stop of the voltage conversion operation to the DC converter device CONV via the communication line CL1. Is done. As an example, the switching command is a PWM (Pulse Width Modulation) signal for turning on / off each switching element with a duty ratio according to a request. The shutdown command is also referred to as a high potential state (hereinafter also referred to as “ON” or “ON”) for instructing operation stop and a low potential state (hereinafter referred to as “OFF” or “OFF”) that permits operation. ) Is a binary signal that can take two states.

直流コンバータ装置CONVは、スイッチング指令に従ってスイッチング動作を行なうとともに、シャットダウン指令がオンに駆動されると、スイッチング指令にかかわらずスイッチング動作を停止する、すなわちシャットダウンする。そのため、通常の制御動作においては、スイッチング指令およびシャットダウン指令のいずれか一方が出力される。すなわち、シャットダウン指令の有効時にはスイッチング指令は実現し得ない。   DC converter device CONV performs a switching operation according to the switching command, and when the shutdown command is driven on, stops the switching operation regardless of the switching command, that is, shuts down. Therefore, in a normal control operation, one of the switching command and the shutdown command is output. That is, the switching command cannot be realized when the shutdown command is valid.

さらに、制御装置ECUは、シャットダウン指令の伝送の通信試験を行なうために、シャットダウン指令を発生するとともに、所定の電圧変換動作(たとえば、所定のデューティー比)を指示するスイッチング指令をシャットダウン指令が解除される前に発生する。そして、制御装置ECUは、直流コンバータ装置CONVから出力される直流電力の電圧値の検出結果に基づいて、直流コンバータ装置CONVがスイッチング指令に従って動作しているか否かを判断する。さらに、直流コンバータ装置CONVがスイッチング指令に従って動作していると判断されると、シャットダウン指令についての伝送異常を検出する。   Further, the control unit ECU generates a shutdown command to perform a communication test for transmission of the shutdown command, and at the same time releases the switching command for instructing a predetermined voltage conversion operation (for example, a predetermined duty ratio). Occurs before Then, control device ECU determines whether or not DC converter device CONV is operating according to the switching command based on the detection result of the voltage value of the DC power output from DC converter device CONV. Further, when it is determined that the DC converter device CONV is operating in accordance with the switching command, a transmission abnormality regarding the shutdown command is detected.

すなわち、制御装置ECUは、互いに相反する動作を指示するスイッチング指令とシャットダウン指令とを同時に出力し、「相反状態」を形成する。ここで、シャットダウン指令の伝送にかかる通信線において、断線やコネクタ外れなどの結線不良が生じていると、直流コンバータ装置CONVは、制御装置ECUからシャットダウン指令を受信できない。そのため、制御装置ECUからシャットダウン指令が送出されたとしても、直流コンバータ装置CONVは、スイッチング指令に応じた電圧変換動作を継続するため、直流コンバータ装置CONVから出力される直流電力の電圧値は変化する。したがって、相反状態が形成されたときに、直流コンバータ装置CONVから出力される直流電力の電圧値が変化するか否かに基づいて、シャットダウン指令についての伝送状態を診断できることになる。   That is, the control unit ECU simultaneously outputs a switching command and a shutdown command for instructing mutually contradictory operations to form a “reciprocal state”. Here, if a connection failure such as disconnection or connector disconnection occurs in the communication line for transmission of the shutdown command, the DC converter device CONV cannot receive the shutdown command from the control device ECU. Therefore, even if a shutdown command is sent from the control device ECU, the DC converter device CONV continues the voltage conversion operation according to the switching command, and thus the voltage value of the DC power output from the DC converter device CONV changes. . Therefore, when the reciprocal state is formed, the transmission state of the shutdown command can be diagnosed based on whether or not the voltage value of the DC power output from the DC converter device CONV changes.

図2は、この発明の実施の形態に従う電力システムの要部を示す概略構成図である。
図2を参照して、電源部PSは、正線PLおよび負線NLを介して、直流コンバータ装置CONVと電気的に接続される。また、電源部PSは、蓄電装置BATと、システムリレーSR1およびSR2とを含む。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a main part of the power system according to the embodiment of the present invention.
Referring to FIG. 2, power supply unit PS is electrically connected to DC converter device CONV through positive line PL and negative line NL. Power supply unit PS includes a power storage device BAT and system relays SR1 and SR2.

蓄電装置BATは、一例として、リチウムイオン電池やニッケル水素電池などの二次電池、もしくは電気二重層キャパシタなどの蓄電素子で構成される。   As an example, the power storage device BAT includes a secondary battery such as a lithium ion battery or a nickel metal hydride battery, or a power storage element such as an electric double layer capacitor.

システムリレーSR1およびSR2は、それぞれ正線PLおよび負線NLと蓄電装置BATとの間に介装される。そして、システムリレーSR1およびSR2は、制御装置ECUから与えられるシステム指令SEに応じて、蓄電装置BATと直流コンバータ装置CONVとを電気的に接続または遮断する。   System relays SR1 and SR2 are respectively interposed between positive line PL and negative line NL and power storage device BAT. System relays SR1 and SR2 electrically connect or disconnect power storage device BAT and DC converter device CONV in accordance with system command SE given from control unit ECU.

パワーコントロールユニットPCUは、直流コンバータ装置CONVと、インバータ装置INV1およびINV2と、主正線MPLと、主負線MNLと、主線電圧検出部6と、コンデンサC2とを含む。   Power control unit PCU includes a DC converter device CONV, inverter devices INV1 and INV2, a main positive line MPL, a main negative line MNL, a main line voltage detection unit 6, and a capacitor C2.

直流コンバータ装置CONVは、正線PLおよび負線NLと主正線MPLおよび主負線MNLとの間に介装され、正線PLと負線NLとの線間に現れる直流電圧と、主正線MPLと主負線MNLとの線間に現れる直流電圧とを双方向に電圧変換可能に構成される。一例として、直流コンバータ装置CONVは、昇降圧チョッパ回路で構成され、制御装置ECUからのスイッチング指令PWM1およびPWM2に従いスイッチング動作を行ない、電圧変換動作を実現する。具体的には、直流コンバータ装置CONVは、蓄電装置BATから供給される直流電力を昇圧してインバータ装置INV1およびINV2へ供給可能に構成されるとともに、インバータ装置INV1およびINV2から回生される直流電力を降圧して蓄電装置BATへ供給可能に構成される。なお、スイッチング指令PWM1およびPWM2のデューティー比に応じて、昇圧比もしくは降圧比が定まる。   DC converter device CONV is interposed between positive line PL and negative line NL and main positive line MPL and main negative line MNL. DC voltage appearing between positive line PL and negative line NL, and main positive line A DC voltage appearing between the line MPL and the main negative line MNL can be bidirectionally converted. As an example, the DC converter device CONV includes a step-up / step-down chopper circuit, and performs a switching operation in accordance with switching commands PWM1 and PWM2 from the control device ECU, thereby realizing a voltage conversion operation. Specifically, the DC converter device CONV is configured to boost the DC power supplied from the power storage device BAT and supply it to the inverter devices INV1 and INV2, and to generate DC power regenerated from the inverter devices INV1 and INV2. It is configured to be capable of being stepped down and supplied to the power storage device BAT. The step-up ratio or the step-down ratio is determined according to the duty ratio of the switching commands PWM1 and PWM2.

より詳細には、直流コンバータ装置CONVは、トランジスタQ1,Q2と、ダイオードD1,D2と、インダクタL1と、コンデンサC1と、電池電圧検出部4と、ゲート駆動部2とを含む。   More specifically, DC converter device CONV includes transistors Q1 and Q2, diodes D1 and D2, an inductor L1, a capacitor C1, a battery voltage detection unit 4, and a gate drive unit 2.

トランジスタQ1およびQ2は、主正線MPLと主負線MNLとの間に直列に接続される。一例として、トランジスタQ1およびQ2は、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)からなる。代替的に、バイポーラトランジスタ、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor)、もしくはGTO(Gate Turn Off thyristor)を用いてもよい。   Transistors Q1 and Q2 are connected in series between main positive line MPL and main negative line MNL. As an example, the transistors Q1 and Q2 are made of IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor). Alternatively, a bipolar transistor, MOSFET (Metal Oxide Semiconductor), or GTO (Gate Turn Off thyristor) may be used.

ダイオードD1は、トランジスタQ1のエミッタ側からコレクタ側に帰還電流を流すことができるように、トランジスタQ1のエミッタとコレクタとの間に接続される。同様に、ダイオードD2は、トランジスタQ2のエミッタ側からコレクタ側に帰還電流を流すことができるように、トランジスタQ2のエミッタとコレクタとの間に接続される。   The diode D1 is connected between the emitter and the collector of the transistor Q1 so that a feedback current can flow from the emitter side to the collector side of the transistor Q1. Similarly, the diode D2 is connected between the emitter and collector of the transistor Q2 so that a feedback current can flow from the emitter side to the collector side of the transistor Q2.

インダクタL1は、その一端がトランジスタQ1とトランジスタQ2との接続点に接続されるとともにその他端が正線PLと接続される。そして、インダクタL1は、トランジスタQ1およびQ2の周期的なスイッチング動作に応じて生じる電流によって、電磁エネルギーの蓄積および放出を繰返す。このようなインダクタL1における電磁エネルギーの蓄積および放出の繰返しによって、直流コンバータ装置CONVは、電圧変換動作(昇圧または降圧)を実現する。   Inductor L1 has one end connected to a connection point between transistor Q1 and transistor Q2, and the other end connected to positive line PL. Inductor L1 repeats the accumulation and release of electromagnetic energy by the current generated according to the periodic switching operation of transistors Q1 and Q2. The DC converter device CONV realizes a voltage conversion operation (step-up or step-down) by repeatedly storing and releasing electromagnetic energy in the inductor L1.

昇圧動作では、トランジスタQ1がオン状態に維持されるとともに、トランジスタQ2が周期的にスイッチングされる。一方、降圧動作では、トランジスタQ2がオフ状態に維持されるとともに、トランジスタQ1が周期的にスイッチングされる。   In the step-up operation, the transistor Q1 is kept on and the transistor Q2 is periodically switched. On the other hand, in the step-down operation, the transistor Q2 is maintained in the off state, and the transistor Q1 is periodically switched.

コンデンサC1は、正線PLと負線NLとの間に接続され、蓄電装置BATから供給される直流電力を平滑化(安定化)する。   Capacitor C1 is connected between positive line PL and negative line NL, and smoothes (stabilizes) DC power supplied from power storage device BAT.

電池電圧検出部4は、正線PLと負線NLとの間の電池電圧Vbを検出し、制御装置ECUへ送出する。   Battery voltage detection unit 4 detects battery voltage Vb between positive line PL and negative line NL, and sends it to control unit ECU.

ゲート駆動部2は、トランジスタQ1およびQ2のゲートとそれぞれ電気的に接続され、所定のスイッチング動作が行なわれるように、トランジスタQ1およびQ2を駆動する。すなわち、ゲート駆動部2は、制御装置ECUから与えられるスイッチング指令PWM1およびPWM2、ならびにシャットダウン指令SDOWNに従って、トランジスタQ1およびQ2を駆動する。   Gate driver 2 is electrically connected to the gates of transistors Q1 and Q2, respectively, and drives transistors Q1 and Q2 so that a predetermined switching operation is performed. That is, gate drive unit 2 drives transistors Q1 and Q2 in accordance with switching commands PWM1 and PWM2 and shutdown command SDOWN given from control unit ECU.

図3は、ゲート駆動部2の機能ブロック図である。
図3を参照して、ゲート駆動部2には、選択部30および32を含んで構成される。選択部30は、スイッチング指令PWM1およびオフ指令を入力され、シャットダウン指令SDOWNに応じて、いずれか一方をトランジスタQ1のゲートへ出力するように構成される。すなわち、選択部30は、シャットダウン指令SDOWNがオフ状態に維持される期間において、スイッチング指令PWM1に従いトランジスタQ1を駆動する。一方、シャットダウン指令SDOWNがオンに活性化されると、トランジスタQ1のゲートへオフ指令が強制的に出力される。そのため、トランジスタQ1は、スイッチング指令PWM1にかかわらず、スイッチング動作を停止する。
FIG. 3 is a functional block diagram of the gate driving unit 2.
Referring to FIG. 3, gate drive unit 2 includes selection units 30 and 32. The selection unit 30 is configured to receive the switching command PWM1 and the off command, and to output one of them to the gate of the transistor Q1 in response to the shutdown command SDOWN. That is, the selection unit 30 drives the transistor Q1 according to the switching command PWM1 in a period in which the shutdown command SDOWN is maintained in the off state. On the other hand, when the shutdown command SDOWN is activated to ON, an OFF command is forcibly output to the gate of the transistor Q1. Therefore, the transistor Q1 stops the switching operation regardless of the switching command PWM1.

また、選択部32は、スイッチング指令PWM2およびオフ指令を入力され、シャットダウン指令SDOWNに応じて、いずれか一方をトランジスタQ2のゲートへ出力するように構成される。選択部32の挙動は、選択部30と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。   The selection unit 32 is configured to receive the switching command PWM2 and the OFF command, and output either one to the gate of the transistor Q2 in response to the shutdown command SDOWN. Since the behavior of selection unit 32 is the same as that of selection unit 30, detailed description will not be repeated.

再度、図2を参照して、コンデンサC2は、主正線MPLと主負線MNLとの間に接続され、直流コンバータ装置CONVとインバータ装置INV1およびINV2との間で授受される直流電力を安定化する。すなわち、コンデンサC2は、電力バッファとして機能する。   Referring to FIG. 2 again, capacitor C2 is connected between main positive line MPL and main negative line MNL, and stabilizes the DC power exchanged between DC converter device CONV and inverter devices INV1 and INV2. Turn into. That is, the capacitor C2 functions as a power buffer.

主線電圧検出部6は、主正線MPLと主負線MNLとの間の主線電圧VPNを検出し、制御装置ECUへ送出する。この主線電圧VPNは、直流コンバータ装置CONVの昇圧変換動作時に出力される直流電力の電圧値に相当する。   The main line voltage detector 6 detects the main line voltage VPN between the main positive line MPL and the main negative line MNL, and sends it to the control unit ECU. The main line voltage VPN corresponds to the voltage value of the DC power output during the step-up conversion operation of the DC converter device CONV.

インバータ装置INV1およびINV2は、主正線MPLおよび主負線MNLを介して、直流コンバータ装置CONVと電気的に並列接続される。一例として、インバータ装置INV1およびINV2は、格子状に配置されたIGBTなどのスイッチング素子で構成される。そして、インバータ装置INV1は、制御装置ECUからの駆動指令DRV1に応じて交流電力を生成し、モータジェネレータMG1へ供給する。同様に、インバータ装置INV2は、制御装置ECUからの駆動指令DRV2に応じて交流電力を生成し、モータジェネレータMG2へ供給する。   Inverter devices INV1 and INV2 are electrically connected in parallel to DC converter device CONV via main positive line MPL and main negative line MNL. As an example, the inverter devices INV1 and INV2 are configured by switching elements such as IGBTs arranged in a grid pattern. Then, inverter device INV1 generates AC power in response to drive command DRV1 from control device ECU, and supplies it to motor generator MG1. Similarly, inverter device INV2 generates AC power in response to drive command DRV2 from control device ECU, and supplies it to motor generator MG2.

制御装置ECUは、通信線CL1を介して、パワーコントロールユニットPCUへ指令を送信するとともに、パワーコントロールユニットPCUから各種検出結果を受信する。そして、制御装置ECUは、テストモード要求の発生を検出すると、シャットダウン指令SDOWNについての伝送状態を診断する。すなわち、制御装置ECUは、制御装置ECUから直流コンバータ装置CONVへのシャットダウン指令SDOWNが物理的に伝送可能か否かを判断する。なお、テストモード要求は、一例として、運転者からのイグニッションオン(IGON)信号が与えられた後のセルフチェック動作、もしくは車両100に接続される診断ツールなどからの要求などによって発生する。   The control device ECU transmits a command to the power control unit PCU via the communication line CL1, and receives various detection results from the power control unit PCU. Then, when detecting the occurrence of the test mode request, control device ECU diagnoses the transmission state for shutdown command SDOWN. That is, control device ECU determines whether or not shutdown command SDOWN from control device ECU to DC converter device CONV can be physically transmitted. The test mode request is generated, for example, by a self-check operation after an ignition on (IGON) signal is given from the driver or a request from a diagnostic tool connected to the vehicle 100 or the like.

図4は、制御装置ECUの機能ブロック図である。なお、この発明の実施の形態では、相反状態を形成する際に、昇圧動作を指示するスイッチング指令が出力され、主線電圧VPNの電圧が上昇するか否かに基づいて、シャットダウン指令SDOWNの伝送状態が診断される。なお、直流コンバータ装置CONVを昇圧動作させる場合には、トランジスタQ1(図2)がオン状態に維持されるとともに、トランジスタQ2(図2)がスイッチング動作を行なう。   FIG. 4 is a functional block diagram of the control device ECU. In the embodiment of the present invention, when the reciprocal state is formed, the switching command instructing the boosting operation is output, and the transmission state of the shutdown command SDOWN is determined based on whether the voltage of the main line voltage VPN rises. Is diagnosed. When the DC converter device CONV is boosted, the transistor Q1 (FIG. 2) is kept on and the transistor Q2 (FIG. 2) performs a switching operation.

図4を参照して、制御装置ECUには、コンバータ電圧制御部40と、変調部42および46と、選択部44および48と、テストモード検出部50と、遅延要素52と、比較部54とを含む。   Referring to FIG. 4, control device ECU includes converter voltage control unit 40, modulation units 42 and 46, selection units 44 and 48, test mode detection unit 50, delay element 52, and comparison unit 54. including.

コンバータ電圧制御部40は、車両100の通常走行時に直流コンバータ装置CONVの電圧変換動作を制御するための指令を生成する。具体的には、コンバータ電圧制御部40は、電池電圧Vb、主線電圧VPN、モータジェネレータMG1およびMG2の回転数などの状態値に応じて、それぞれトランジスタQ1およびQ2のデューティー比Dty1およびDty2を決定する。そして、コンバータ電圧制御部40は、決定したデューティー比Dty1を変調部42へ出力するとともに、デューティー比Dty2を選択部44へ出力する。   Converter voltage control unit 40 generates a command for controlling the voltage conversion operation of DC converter device CONV during normal travel of vehicle 100. Specifically, converter voltage control unit 40 determines duty ratios Dty1 and Dty2 of transistors Q1 and Q2, respectively, according to state values such as battery voltage Vb, main line voltage VPN, and rotation speeds of motor generators MG1 and MG2. . Then, converter voltage control unit 40 outputs determined duty ratio Dty1 to modulation unit 42 and also outputs duty ratio Dty2 to selection unit 44.

また、コンバータ電圧制御部40は、運転者などの操作により与えられるイグニッションオフ信号(図示しない)に応答して、パワーコントロールユニットPCUの動作を停止するために、シャットダウン指令SDOWNを選択部48へ出力する。   Further, converter voltage control unit 40 outputs shutdown command SDOWN to selection unit 48 in order to stop the operation of power control unit PCU in response to an ignition off signal (not shown) given by the operation of the driver or the like. To do.

選択部44は、デューティー比Dty2および一定値αを入力され、後述する遅延要素52から与えられる活性化信号ACTに応じて、いずれか一方をデューティー比Dty2として変調部46へ出力する。具体的には、選択部44は、活性化信号ACTが活性化されたときに、一定値αをデューティー比Dty2として強制的に出力する。   The selection unit 44 receives the duty ratio Dty2 and the constant value α, and outputs one of them as a duty ratio Dty2 to the modulation unit 46 in accordance with an activation signal ACT given from a delay element 52 described later. Specifically, the selection unit 44 forcibly outputs the constant value α as the duty ratio Dty2 when the activation signal ACT is activated.

変調部42および46は、それぞれデューティー比Dty1およびデューティー比Dty2を、図示しない発振部が発生する搬送波(キャリア波)と比較して、それぞれスイッチング指令PWM1およびPWM2を生成する。   Modulating units 42 and 46 respectively compare duty ratio Dty1 and duty ratio Dty2 with a carrier wave (carrier wave) generated by an oscillating unit (not shown) to generate switching commands PWM1 and PWM2, respectively.

選択部48は、コンバータ電圧制御部40から出力されるシャットダウン指令SDOWNおよびオン指令を入力され、後述する活性化信号ACTに応じて、いずれか一方を出力する。具体的には、選択部48は、活性化信号ACTが活性化されたときに、シャットダウン指令SDOWNを強制的にオン状態に設定する。   The selector 48 receives a shutdown command SDOWN and an ON command output from the converter voltage control unit 40, and outputs either one according to an activation signal ACT described later. Specifically, the selection unit 48 forcibly sets the shutdown command SDOWN to the on state when the activation signal ACT is activated.

上述のように、選択部44および48は、相反状態を形成するために、それぞれデューティー比Dty2およびシャットダウン指令SDOWNを強制的に変更する要素である。   As described above, the selection units 44 and 48 are elements that forcibly change the duty ratio Dty2 and the shutdown command SDOWN, respectively, in order to form a reciprocal state.

テストモード検出部50は、運転者からのイグニッションオン(IGON)信号、もしくは車両外部の診断ツールからのテストモード要求に基づいて、テストモード要求の有無を判断する。そして、テストモード要求の発生が検出されると、テストモード検出部50は、活性化信号ACTを活性化する。さらに、活性化信号ACTは、遅延要素52、選択部48および比較部54へ伝達される。   The test mode detection unit 50 determines whether or not there is a test mode request based on an ignition on (IGON) signal from the driver or a test mode request from a diagnostic tool outside the vehicle. Then, when the occurrence of the test mode request is detected, the test mode detection unit 50 activates the activation signal ACT. Further, the activation signal ACT is transmitted to the delay element 52, the selection unit 48, and the comparison unit 54.

遅延要素52は、テストモード検出部50により活性化信号ACTが活性化されると、所定期間だけ遅延させて、当該活性化された活性化信号ACTを選択部44へ出力する。すなわち、遅延要素52は、選択部48の選択動作に比較して、選択部44の選択動作の開始タイミングを遅延させる。これにより、活性化信号ACTが活性化された後、シャットダウン指令SDOWNが強制的にオンに設定されるタイミングに対して、デューティー比Dty2が強制的に一定値αに設定されるタイミングが所定期間だけ遅延する。   When the activation signal ACT is activated by the test mode detection unit 50, the delay element 52 delays the activation signal ACT by a predetermined period and outputs the activated activation signal ACT to the selection unit 44. That is, the delay element 52 delays the start timing of the selection operation of the selection unit 44 as compared with the selection operation of the selection unit 48. Thus, after the activation signal ACT is activated, the timing at which the duty ratio Dty2 is forcibly set to a constant value α is only a predetermined period with respect to the timing at which the shutdown command SDOWN is forcibly set to ON. Delay.

比較部54は、活性化信号ACTに応答して、電池電圧Vbと主線電圧VPNとの比較を開始し、主線電圧VPNが電池電圧Vbに比較して所定のしきい電圧より大きく上昇した場合に、シャットダウン指令SDOWNの伝送状態が異常であると判断し、その判断結果を出力する。   The comparison unit 54 starts comparison between the battery voltage Vb and the main line voltage VPN in response to the activation signal ACT, and when the main line voltage VPN rises higher than a predetermined threshold voltage compared to the battery voltage Vb. Then, it is determined that the transmission state of the shutdown command SDOWN is abnormal, and the determination result is output.

以下、各部の時間波形を参照して、本発明にかかる電力システムの動作の一例について説明する。   Hereinafter, an example of the operation of the power system according to the present invention will be described with reference to the time waveform of each part.

図5は、この発明の実施の形態に従う電力システムの各部の時間波形を示すグラフである。   FIG. 5 is a graph showing time waveforms of respective parts of the power system according to the embodiment of the present invention.

図5(a)は、スイッチング指令PWM1を示す。
図5(b)は、スイッチング指令PWM2を示す。
FIG. 5A shows the switching command PWM1.
FIG. 5B shows the switching command PWM2.

図5(c)は、シャットダウン指令SDOWNを示す。
図5(d)は、正常時のトランジスタQ2の状態を示す。
FIG. 5C shows a shutdown command SDOWN.
FIG. 5D shows the state of the transistor Q2 at the normal time.

図5(e)は、伝送異常時のトランジスタQ2の状態を示す。
図5(f)は、主線電圧VPNを示す。
FIG. 5E shows the state of the transistor Q2 when transmission is abnormal.
FIG. 5F shows the main line voltage VPN.

図5(a)および図5(b)を参照して、時刻T1以前において、トランジスタQ1はオン状態にされる一方、トランジスタQ2はオフ状態に維持される。すなわち、直流コンバータ装置CONVの電圧変換動作は停止され、蓄電装置BATが主正線MPLおよび主負線MNLと電気的に接続されたのと等しい状態に維持される。そのため、図5(f)に示すように、主線電圧VPNは、蓄電装置BATの電池電圧Vbと略一致する。   Referring to FIGS. 5A and 5B, before time T1, transistor Q1 is turned on, while transistor Q2 is kept off. That is, the voltage conversion operation of DC converter device CONV is stopped, and is maintained in a state equivalent to that where power storage device BAT is electrically connected to main positive line MPL and main negative line MNL. Therefore, as shown in FIG. 5 (f), main line voltage VPN substantially matches battery voltage Vb of power storage device BAT.

図4および図5(c)を参照して、時刻T1において、テストモード検出部50が活性化信号ACTを活性化すると、選択部48はシャットダウン指令SDOWNを強制的にオン状態に設定する。続いて、時刻T2において、遅延要素52から選択部44へ活性化信号ACTが出力されると、選択部44はデューティー比Dty1を強制的にαに設定する。すると、変調部46から一定値αのデューティー比を有するスイッチング指令PWM2が出力される(図5(b))。すなわち、時刻T2以降において、相反状態が形成される。なお、直流コンバータ装置CONVにおける昇圧比はデューティー比により定まるので、スイッチング指令PWM2は、一定値αに応じた電圧値までの昇圧を指示することになる。   Referring to FIGS. 4 and 5C, when test mode detection unit 50 activates activation signal ACT at time T1, selection unit 48 forcibly sets shutdown command SDOWN to an on state. Subsequently, when the activation signal ACT is output from the delay element 52 to the selection unit 44 at time T2, the selection unit 44 forcibly sets the duty ratio Dty1 to α. Then, the switching command PWM2 having a duty ratio of a constant value α is output from the modulation unit 46 (FIG. 5B). That is, a reciprocal state is formed after time T2. Since the step-up ratio in DC converter device CONV is determined by the duty ratio, switching command PWM2 instructs step-up to a voltage value corresponding to constant value α.

ここで、図3に示すように、ゲート駆動部2は、シャットダウン指令SDOWNがオン状態であれば、スイッチング指令PWM2にかかわらずトランジスタQ2のスイッチング動作を停止する。そのため、図5(d)に示すように、シャットダウン指令SDOWNの伝送が正常であれば、トランジスタQ1およびQ2はオフ状態となる。ここで、直流コンバータ装置CONVの出力に並列接続されたコンデンサC2(図2)には、電池電圧Vbに相当する電荷が蓄積されているので、トランジスタQ1およびQ2がオフ状態となった後も、主線電圧VPNは電池電圧Vbと略一致したまま維持される(図5(f))。   Here, as shown in FIG. 3, when the shutdown command SDOWN is in the ON state, the gate driving unit 2 stops the switching operation of the transistor Q2 regardless of the switching command PWM2. Therefore, as shown in FIG. 5D, if transmission of the shutdown command SDOWN is normal, the transistors Q1 and Q2 are turned off. Here, since the charge corresponding to the battery voltage Vb is accumulated in the capacitor C2 (FIG. 2) connected in parallel to the output of the DC converter device CONV, after the transistors Q1 and Q2 are turned off, The main line voltage VPN is maintained substantially in agreement with the battery voltage Vb (FIG. 5 (f)).

一方、図5(e)に示すように、シャットダウン指令SDOWNの伝送が異常、すなわちシャットダウン指令SDOWNがゲート駆動部2へ伝送されなければ、トランジスタQ2はスイッチング指令PWM2に応じてスイッチング動作を行なう。その結果、図5(f)に示すように、主線電圧VPNは上昇を開始する。したがって、時刻T2以降における主線電圧VPNの上昇の有無に基づいて、断線やコネクタ外れなどの結線不良に起因する伝送異常を検出できる。   On the other hand, as shown in FIG. 5E, if the transmission of the shutdown command SDOWN is abnormal, that is, if the shutdown command SDOWN is not transmitted to the gate drive unit 2, the transistor Q2 performs a switching operation according to the switching command PWM2. As a result, as shown in FIG. 5F, the main line voltage VPN starts to rise. Therefore, it is possible to detect a transmission abnormality caused by a connection failure such as disconnection or connector disconnection based on whether or not the main line voltage VPN increases after time T2.

図6は、この発明の実施の形態に従う伝送状態の診断にかかる処理手順を示すフローチャートである。   FIG. 6 is a flowchart showing a processing procedure for diagnosis of a transmission state according to the embodiment of the present invention.

図6を参照して、制御装置ECUは、テストモード要求が発生しているか否かを判断する(ステップS100)。テストモード要求が発生していない場合(ステップS100においてNOの場合)には、制御装置ECUは、再度、通常異常の発生の有無を判断する(ステップS100)。   Referring to FIG. 6, control unit ECU determines whether or not a test mode request has occurred (step S100). If a test mode request has not occurred (NO in step S100), control device ECU again determines whether or not a normal abnormality has occurred (step S100).

テストモード要求が発生している場合(ステップS100においてYESの場合)には、制御装置ECUは、シャットダウン指令SDOWNを強制的にオン状態に設定する(ステップS102)。そして、制御装置ECUは、所定期間だけ待機する(ステップS104)。さらに、制御装置ECUは、スイッチング指令PWM2として所定のデューティー比を有するPWM信号を強制的に出力する(ステップS106)。   If a test mode request has occurred (YES in step S100), control unit ECU forcibly sets shutdown command SDOWN to an on state (step S102). Then, the control device ECU waits for a predetermined period (step S104). Further, control device ECU forcibly outputs a PWM signal having a predetermined duty ratio as switching command PWM2 (step S106).

上述のステップS102およびステップS106における処理による相反状態が形成に伴い、制御装置ECUは、電池電圧Vbと主線電圧VPNとの比較を開始する(ステップS108)。そして、制御装置ECUは、主線電圧VPNが電池電圧Vbに比較して所定のしきい電圧より大きく上昇したか否かを判断する(ステップS110)。なお、しきい電圧は、対象となる直流コンバータ装置や電圧検出部の精度などに応じて適宜決定されるが、実質的にゼロとしてもよい。すなわち、主線電圧VPNが上昇するか否かを判断するようにしてもよい。   Along with the formation of the reciprocal state due to the processing in step S102 and step S106 described above, control device ECU starts comparison between battery voltage Vb and main line voltage VPN (step S108). Then, control device ECU determines whether or not main line voltage VPN has risen more than a predetermined threshold voltage as compared with battery voltage Vb (step S110). The threshold voltage is appropriately determined according to the accuracy of the target DC converter device or voltage detection unit, but may be substantially zero. That is, it may be determined whether or not the main line voltage VPN increases.

主線電圧VPNが電池電圧Vbに比較して所定のしきい電圧より大きく上昇した場合(ステップS110においてYESの場合)には、制御装置ECUは、シャットダウン指令SDOWNの伝送状態が異常であると判断し、その判断結果を出力する(ステップS112)。そして、制御装置ECUは、処理を終了する。   When main line voltage VPN rises higher than a predetermined threshold voltage as compared with battery voltage Vb (YES in step S110), control unit ECU determines that the transmission state of shutdown command SDOWN is abnormal. The determination result is output (step S112). Then, the control device ECU ends the process.

一方、主線電圧VPNが電池電圧Vbに比較して所定のしきい電圧より大きく上昇していない場合(ステップS110においてNOの場合)には、制御装置ECUは、電池電圧Vbと主線電圧VPNとの比較を開始してから所定期間経過したか否かを判断する(ステップS114)。   On the other hand, when main line voltage VPN does not increase more than a predetermined threshold voltage compared to battery voltage Vb (NO in step S110), control unit ECU determines that battery voltage Vb and main line voltage VPN are not equal. It is determined whether or not a predetermined period has elapsed since the comparison was started (step S114).

電池電圧Vbと主線電圧VPNとの比較を開始してから所定期間経過していない場合(ステップS114においてNOの場合)には、制御装置ECUは、ステップS110以下の処理を繰返す。   If the predetermined period has not elapsed since the comparison between battery voltage Vb and main line voltage VPN was started (NO in step S114), control unit ECU repeats the processes in and after step S110.

電池電圧Vbと主線電圧VPNとの比較を開始してから所定期間経過した場合(ステップS114においてYESの場合)には、制御装置ECUは、シャットダウン指令SDOWNの伝送状態が正常であると判断し、その判断結果を出力する(ステップS116)。そして、制御装置ECUは、処理を終了する。   When a predetermined period has elapsed since the start of comparison between battery voltage Vb and main line voltage VPN (YES in step S114), control unit ECU determines that the transmission state of shutdown command SDOWN is normal, The determination result is output (step S116). Then, the control device ECU ends the process.

この発明の実施の形態においては、直流コンバータ装置CONVが「直流変換装置」に相当し、制御装置ECUが「制御装置」に相当し、通信線CL1が「伝送手段」に相当し、主線電圧検出部6が「検出手段」に相当し、シャットダウン指令SDOWNが「第1の指令」に相当し、スイッチング指令PWM1およびPWM2が「第2の指令」に相当し、蓄電装置BATが「蓄電装置」に相当し、インバータ装置INV1およびINV2が「交流生成装置」に相当し、モータジェネレータMG1およびMG2が「回転電機」に相当する。   In the embodiment of the present invention, the DC converter device CONV corresponds to “DC converter”, the control device ECU corresponds to “control device”, the communication line CL1 corresponds to “transmission means”, and main line voltage detection. Unit 6 corresponds to “detection means”, shutdown command SDOWN corresponds to “first command”, switching commands PWM1 and PWM2 correspond to “second command”, and power storage device BAT becomes “power storage device”. Inverters INV1 and INV2 correspond to “AC generator”, and motor generators MG1 and MG2 correspond to “rotating electric machine”.

この発明の実施の形態によれば、制御指令として、直流コンバータ装置の動作停止を指示するシャットダウン指令が発生されるとともに、シャットダウン指令の有効時には実現し得ないスイッチング指令がシャットダウン指令の解除前に発生される。これにより、シャットダウン指令の伝送が異常であれば直流変換装置の出力はシャットダウン指令に応じて変化する一方、シャットダウン指令の伝送が正常であれば直流コンバータ装置の出力はそのまま維持される。そのため、直流コンバータ装置の出力にコンデンサなどが並列接続されていたとしても、シャットダウン指令の伝送状態を診断できる。   According to the embodiment of the present invention, as a control command, a shutdown command for instructing to stop the operation of the DC converter device is generated, and a switching command that cannot be realized when the shutdown command is valid is generated before the shutdown command is released. Is done. Thereby, if the transmission of the shutdown command is abnormal, the output of the DC converter changes according to the shutdown command, while if the transmission of the shutdown command is normal, the output of the DC converter device is maintained as it is. Therefore, even if a capacitor or the like is connected in parallel to the output of the DC converter device, the transmission state of the shutdown command can be diagnosed.

したがって、シャットダウン指令の伝送状態を診断することにより、不良部位の特定を迅速に実現できる。   Therefore, it is possible to quickly identify the defective part by diagnosing the transmission state of the shutdown command.

なお、この発明の実施の形態においては、一例として、昇降圧チョッパ回路で構成される直流変換装置において、昇圧動作を指示するスイッチング指令を用いて相反状態を形成する場合について説明したが、この構成に限られることはない。すなわち、昇圧動作を指示するスイッチング指令を用いてもよい。この場合には、出力される直流電力の電圧値が下降するか否かに基づいて、シャットダウン指令の伝送状態を診断できる。さらに、昇降圧チョッパ回路に代えて、昇圧チョッパ回路もしくは降圧チョッパ回路などの一方向の変換動作だけが可能な直流変換装置にも適用できる。   In the embodiment of the present invention, as an example, a case has been described in which a reciprocal state is formed using a switching command instructing a boosting operation in a DC converter configured by a step-up / step-down chopper circuit. It is not limited to. That is, a switching command for instructing a boosting operation may be used. In this case, the transmission state of the shutdown command can be diagnosed based on whether or not the voltage value of the output DC power is lowered. Further, the present invention can be applied to a DC converter capable of only a one-way conversion operation, such as a step-up chopper circuit or a step-down chopper circuit, instead of the step-up / step-down chopper circuit.

また、この発明の実施の形態においては、一例として、電力システムを搭載したハイブリッド自動車について説明したが、本発明は、「スイッチング素子による周期的なスイッチング動作により、外部からの供給電力を所定電圧の直流電力に変換して出力する直流変換装置」を含む装置であれば、いずれの装置にも適用できる。一例として、燃料電池を搭載した燃料電池車などにも適用できる。   In the embodiment of the present invention, as an example, a hybrid vehicle equipped with a power system has been described. However, the present invention describes that “the power supplied from the outside is reduced to a predetermined voltage by the periodic switching operation by the switching element. The present invention can be applied to any device as long as it includes a “DC conversion device that converts and outputs DC power”. As an example, the present invention can be applied to a fuel cell vehicle equipped with a fuel cell.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

この発明の実施の形態に従う電力システムを搭載する車両の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the vehicle carrying the electric power system according to embodiment of this invention. この発明の実施の形態に従う電力システムの要部を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the principal part of the electric power system according to embodiment of this invention. ゲート駆動部の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of a gate drive part. 制御装置の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of a control device. この発明の実施の形態に従う電力システムの各部の時間波形を示すグラフである。It is a graph which shows the time waveform of each part of the electric power system according to embodiment of this invention. この発明の実施の形態に従う伝送状態の診断にかかる処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process sequence concerning the diagnosis of the transmission state according to embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

2 ゲート駆動部、4 電池電圧検出部、6 主線電圧検出部、16 動力分割機構、18 減速機、20 駆動輪、22 従動輪、30,32 選択部、40 コンバータ電圧制御部、42,46 変調部、44,48 選択部、50 テストモード検出部、52 遅延要素、54 比較部、100 車両、BAT 蓄電装置、C1,C2 コンデンサ、CL1,CL2,CL3 通信線、CONV 直流コンバータ装置、D1,D2 ダイオード、ECU 制御装置、ENG エンジン、INV1,INV2 インバータ装置、L1 インダクタ、MG1,MG2 モータジェネレータ、MNL 主負線、MPL 主正線、NL 負線、PL 正線、PCU パワーコントロールユニット、PS 電源部、Q1,Q2 トランジスタ、SR1,SR2 システムリレー。   2 gate drive unit, 4 battery voltage detection unit, 6 main line voltage detection unit, 16 power split mechanism, 18 speed reducer, 20 drive wheel, 22 driven wheel, 30, 32 selection unit, 40 converter voltage control unit, 42, 46 modulation Unit, 44, 48 selection unit, 50 test mode detection unit, 52 delay element, 54 comparison unit, 100 vehicle, BAT power storage device, C1, C2 capacitor, CL1, CL2, CL3 communication line, CONV DC converter device, D1, D2 Diode, ECU control device, ENG engine, INV1, INV2 inverter device, L1 inductor, MG1, MG2 motor generator, MNL main negative wire, MPL main positive wire, NL negative wire, PL positive wire, PCU power control unit, PS power supply unit , Q1, Q2 transistors, SR1, SR2 system Leh.

Claims (7)

外部からの供給電力を所定電圧の直流電力に変換して出力する直流変換装置と、
前記直流変換装置の制御指令を生成する制御装置と、
前記制御装置と前記直流変換装置との間に設けられ、少なくとも前記制御装置により発生された前記制御指令を前記直流変換装置に伝送するように構成された伝送手段と、
前記直流変換装置の出力電圧を検出するための検出手段とを備え、
前記制御装置は、
通信試験時に、前記制御指令として、前記直流変換装置の動作停止を指示する第1の指令を発生するとともに、前記第1の指令の有効時には実現し得ない第2の指令を前記第1の指令が解除される前に発生する通信試験手段と、
前記通信試験時に、前記検出手段の検出結果に基づき、前記直流変換装置が前記第2の指示に従って動作しているか否かを判断する判断手段と、
前記判断手段により、前記直流変換装置が前記第2の指令に従って動作していると判断されたときに、前記第1の指令の伝送異常を検出する検出手段とを含む、電力システム。
A DC converter that converts externally supplied power into DC power of a predetermined voltage and outputs it;
A control device for generating a control command for the DC converter;
Transmission means provided between the control device and the DC converter, and configured to transmit at least the control command generated by the controller to the DC converter;
Detecting means for detecting the output voltage of the DC converter,
The controller is
At the time of a communication test, a first command for instructing to stop the operation of the DC converter is generated as the control command, and a second command that cannot be realized when the first command is valid is used as the first command. Communication test means that occurs before is released,
Determination means for determining whether the DC converter is operating according to the second instruction based on a detection result of the detection means during the communication test;
A power system comprising: a detecting unit that detects a transmission abnormality of the first command when the determining unit determines that the DC converter is operating according to the second command.
前記通信試験手段は、前記第1の指令の発生から所定期間の経過後に、前記第2の指令を発生する、請求項1に記載の電力システム。   2. The power system according to claim 1, wherein the communication test unit generates the second command after a lapse of a predetermined period from the generation of the first command. 前記直流変換装置は、周期的なスイッチング動作により、電磁エネルギーの蓄積および放出を繰返すことで、前記供給電力を昇圧可能なチョッパ回路を含み、
前記通信試験手段は、前記供給電力の所定値までの昇圧を指示する前記第2の指令を発生する、請求項1または2に記載の電力システム。
The DC converter includes a chopper circuit capable of boosting the supplied power by repeatedly storing and releasing electromagnetic energy by a periodic switching operation.
3. The power system according to claim 1, wherein the communication test unit generates the second command instructing boosting of the supplied power to a predetermined value.
前記判断手段は、前記直流変換装置の出力電圧が上昇したときに、前記直流変換装置が前記第2の指示に従って動作していると判断する、請求項3に記載の電力システム。   The power system according to claim 3, wherein the determination unit determines that the DC converter is operating in accordance with the second instruction when an output voltage of the DC converter increases. 前記電力システムは、前記直流変換装置の出力に並列接続されたコンデンサをさらに備える、請求項1〜4のいずれか1項に記載の電力システム。   The power system according to claim 1, further comprising a capacitor connected in parallel to the output of the DC converter. 請求項1〜5のいずれか1項に記載の電力システムと、
前記電力システムに前記供給電力を供給可能に構成された蓄電装置と、
前記電力システムから出力される直流電力から所定の交流電力を生成する交流生成装置と、
前記交流生成装置によって生成される交流電力を受けて駆動力を発生する回転電機とを備える、車両。
The power system according to any one of claims 1 to 5,
A power storage device configured to be able to supply the supplied power to the power system;
An alternating current generating device that generates predetermined alternating current power from direct current power output from the power system;
A vehicle comprising: a rotating electrical machine that receives AC power generated by the AC generator and generates driving force.
通信線を介して接続される制御装置と直流変換装置との間の伝送状態の診断方法であって、
前記直流変換装置は、外部からの供給電力を所定電圧の直流電力に変換して出力し、
前記制御装置は、前記直流変換装置の制御指令を生成し、
前記通信線は、少なくとも前記制御装置により発生された前記制御指令を前記直流変換装置に伝送するように構成され、
前記診断方法は、
通信試験時に、前記制御指令として、前記直流変換装置の動作停止を指示する第1の指令を発生するとともに、前記第1の指令の有効時には実現し得ない第2の指令を前記第1の指令が解除される前に発生するステップと、
前記直流変換装置の出力電圧を検出するステップと、
前記通信試験時に、検出された前記直流変換装置の出力電圧に基づき、前記直流変換装置が前記第2の指示に従って動作しているか否かを判断するステップと、
前記直流変換装置が前記第2の指令に従って動作していないと判断されたときに、前記第1の指令の伝送異常を検出するステップとを含む、伝送状態の診断方法。
A method for diagnosing a transmission state between a control device and a DC converter connected via a communication line,
The DC converter converts externally supplied power into DC power of a predetermined voltage and outputs it,
The control device generates a control command for the DC converter,
The communication line is configured to transmit at least the control command generated by the control device to the DC converter,
The diagnostic method includes:
At the time of a communication test, a first command for instructing to stop the operation of the DC converter is generated as the control command, and a second command that cannot be realized when the first command is valid is used as the first command. Steps that occur before is released,
Detecting an output voltage of the DC converter;
Determining whether the DC converter is operating in accordance with the second instruction based on the detected output voltage of the DC converter during the communication test;
Detecting a transmission abnormality of the first command when it is determined that the DC converter is not operating in accordance with the second command.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2010119274A (en) * 2008-11-14 2010-05-27 Denso Corp Power conversion device and wire harness with connector for detecting high voltage
JP2012110072A (en) * 2010-11-15 2012-06-07 Denso Corp Information processor, motor drive device using same, and information processing method
JP2014087153A (en) * 2012-10-23 2014-05-12 Toyota Motor Corp Power supply device and vehicle

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