JP2023180695A - Electrical power system - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、電源システムに関し、特に、バッテリの電圧を昇圧する昇圧コンバータを備えた電源システムに関する。 The present disclosure relates to a power supply system, and particularly to a power supply system including a boost converter that boosts the voltage of a battery.
ハイブリッド車両（ＨＥＶ：Hybrid Electric Vehicle）や電気自動車（ＢＥＶ：Battery Electric Vehicle）などの電動車両の普及が進んでいる。これら車両の買い換え、解体等に伴って回収されるバッテリやＰＣＵ（Power Control Unit）を、リサイクルあるいはリユースすることが望まれる。たとえば、回収したＰＣＵを、定置電源等の電源システムの電気回路に再利用することが考えられる。電源システムでは、絶縁抵抗の低下の発生を検知するため、電源システムの絶縁抵抗の低下を検出するとともに、絶縁抵抗が低下した部位を特定することが望まれる。 BACKGROUND ART Electric vehicles such as hybrid electric vehicles (HEVs) and battery electric vehicles (BEVs) are becoming more popular. It is desirable to recycle or reuse batteries and PCUs (Power Control Units) that are collected when these vehicles are replaced or dismantled. For example, it is possible to reuse the collected PCUs in electric circuits of power supply systems such as stationary power supplies. In a power supply system, in order to detect the occurrence of a decrease in insulation resistance, it is desirable to detect a decrease in insulation resistance of the power supply system and to identify a portion where the insulation resistance has decreased.
特開２０１４－３６４６７号公報（特許文献１）には、電動車両おけるバッテリとモータジェネレータを含む電気系統の絶縁抵抗の低下部位を特定する、車両の制御装置が開示されている。この特許文献１に記載の制御装置では、イグニッションスイッチをオフにして車両システムが停止した際に、絶縁抵抗の低下を検出するとともに、昇圧コンバータや各インバータへの電力の遮断／接続（非遮断）を行うことにより、絶縁抵抗の低下部位を特定している。
Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-36467 (Patent Document 1) discloses a vehicle control device that identifies a location where the insulation resistance of an electrical system including a battery and a motor generator in an electric vehicle is reduced. In the control device described in
特許文献１に開示された技術を電源システムに適用すると、絶縁抵抗低下部位の特定を行うために、電源システムの稼働を停止する必要があり、電源システムの稼働率が低下する。
When the technology disclosed in
本開示は、電源システムの稼働率を低下することなく、絶縁抵抗の低下部位の特定を行うことを目的とする。 An object of the present disclosure is to identify a region where insulation resistance has decreased without reducing the operating rate of a power supply system.
本開示の電源システムは、バッテリの電圧を昇圧する昇圧コンバータと、昇圧コンバータから出力された直流電力を交流電力に変換する電力変換装置と、電源システムを制御する制御装置と、を備える。昇圧コンバータは、三相インバータを転用したものであり、三相インバータの各相アームにバッテリが接続され、複数の昇圧コンバータが、並列に電力変換装置へ接続されている。制御装置は、第１特定手段と、第２特定手段とを含む。第１特定手段は、電源システムの稼働中に電源システムの絶縁抵抗が低下した場合、ひとつの昇圧コンバータと電力変換装置との接続を遮断し、電源システムの絶縁抵抗の低下が回復したとき、接続が遮断された昇圧コンバータを絶縁抵抗低下部位候補として特定する。第２特定手段は、絶縁抵抗低下部位候補として特定された昇圧コンバータの各相アームとバッテリとの接続を遮断し、接続が遮断されたバッテリの絶縁抵抗が低下している場合、接続が遮断されたバッテリが絶縁抵抗低下部位であると特定するとともに、接続が遮断されたバッテリのいずれも絶縁抵抗が低下していない場合、絶縁抵抗低下部位候補として特定された昇圧コンバータが絶縁抵抗低下部位であると特定する。第１特定手段は、複数の昇圧コンバータと電力変換装置との接続を順々に遮断する。 The power supply system of the present disclosure includes a boost converter that boosts the voltage of a battery, a power conversion device that converts DC power output from the boost converter into AC power, and a control device that controls the power supply system. The boost converter is a repurposed three-phase inverter, and a battery is connected to each phase arm of the three-phase inverter, and a plurality of boost converters are connected in parallel to a power converter. The control device includes first identifying means and second identifying means. The first identification means is to cut off the connection between one boost converter and the power converter when the insulation resistance of the power supply system decreases while the power supply system is in operation, and then disconnect the connection when the decrease in insulation resistance of the power supply system recovers. The boost converter in which the voltage is cut off is identified as a candidate for a location where the insulation resistance has decreased. The second identifying means disconnects the battery from each phase arm of the boost converter that has been identified as a candidate for a site of reduced insulation resistance, and if the insulation resistance of the disconnected battery has decreased, the connection is disconnected. If the insulation resistance of any of the disconnected batteries has not decreased, the boost converter identified as a candidate for the insulation resistance decrease is identified as the location of the insulation resistance decrease. Specify. The first identifying means sequentially disconnects the plurality of boost converters and the power converter.
この構成によれば、電源システムの昇圧コンバータは、三相インバータを転用したものであり、三相インバータの各相アームにバッテリが接続されている。複数の昇圧コンバータが、昇圧コンバータから出力された直流電力を交流電力に変換する電力変換装置に、並列に接続されている。電源システムを制御する制御装置の第１特定手段は、電源システムの稼働中に電源システムの絶縁抵抗が低下した場合、ひとつの昇圧コンバータと電力変換装置との接続を遮断し、電源システムの絶縁抵抗の低下が回復したとき、接続が遮断された昇圧コンバータを絶縁抵抗低下部位候補として特定する。制御装置の第２特定手段は、第１特定手段によって絶縁抵抗低下部位候補に特定された昇圧コンバータの各相アームとバッテリの接続を遮断し、接続が遮断されたバッテリの絶縁抵抗が低下している場合、接続が遮断されたバッテリが絶縁抵抗低下部位であると特定するとともに、接続が遮断されたバッテリのいずれも絶縁抵抗が低下していない場合、絶縁抵抗低下部位候補として特定された昇圧コンバータが絶縁抵抗低下部位であると特定する。そして、第１特定手段は、複数の昇圧コンバータと電力変換装置との接続を順々に遮断して、いずれの昇圧コンバータが絶縁抵抗低下部位候補であるかを特定する。 According to this configuration, the boost converter of the power supply system is a converted three-phase inverter, and a battery is connected to each phase arm of the three-phase inverter. A plurality of boost converters are connected in parallel to a power conversion device that converts DC power output from the boost converters into AC power. The first identification means for the control device that controls the power supply system is to cut off the connection between one boost converter and the power converter and reduce the insulation resistance of the power supply system when the insulation resistance of the power supply system decreases while the power supply system is in operation. When the decrease in resistance is restored, the boost converter whose connection was cut off is identified as a candidate for a site of decreased insulation resistance. The second identifying means of the control device disconnects the battery from each phase arm of the boost converter that has been identified by the first identifying means as a candidate for a site of reduced insulation resistance, and determines whether the insulation resistance of the disconnected battery has decreased. If the insulation resistance of any of the disconnected batteries has decreased, the boost converter is identified as a candidate for the reduced insulation resistance. is identified as the area of reduced insulation resistance. Then, the first specifying means sequentially disconnects the plurality of boost converters and the power converter, and specifies which boost converter is a candidate for the insulation resistance reduced site.
したがって、ひとつの昇圧コンバータと電力変換装置の接続を順々に遮断して、絶縁抵抗低下部位を特定するので、電源システムの稼働を停止することなく、絶縁抵抗低下部位を特定できる。 Therefore, since the connection between one boost converter and the power conversion device is sequentially cut off to identify the location where the insulation resistance has decreased, the location where the insulation resistance has decreased can be identified without stopping the operation of the power supply system.
本開示によれば、電源システムの稼働率を低下することなく、絶縁抵抗の低下部位の特定を行うことができる。 According to the present disclosure, it is possible to identify a region where insulation resistance has decreased without reducing the operating rate of the power supply system.
以下、本開示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、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。 Embodiments of the present disclosure will be described in detail below with reference to the drawings. In addition, the same reference numerals are attached to the same or corresponding parts in the drawings, and the description thereof will not be repeated.
図１は、本実施の形態の電源システムの全体構成を示す図である。電源システムＰは、バッテリパック１と、昇圧コンバータ２と、絶縁抵抗低下検出器１００と、電力変換装置２００と、制御装置４００とを備える。本実施の形態において、バッテリパック１および昇圧コンバータ２は、電動車両に搭載されるバッテリパックおよびＰＣＵを、電源システムＰに転用したものである。バッテリパックおよびＰＣＵを搭載した電動車両の構成の一例を説明する。
FIG. 1 is a diagram showing the overall configuration of a power supply system according to this embodiment. Power supply system P includes a
図２は、電動車両の一例を説明する図である。図２において、電動車両Ｖは、電気自動車（ＢＥＶ）であり、モータジェネレータ３と、電力制御装置（ＰＣＵ：Power Control Unit）としてのインバータ２０と、バッテリパック１と、制御ＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０とを備える。電動車両Ｖは、ハイブリッド車両（ＨＥＶ）やプラグインハイブリッド車両（ＰＨＥＶ：Plug-in Hybrid Electric Vehicle）であってもよい。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of an electric vehicle. In FIG. 2, the electric vehicle V is an electric vehicle (BEV), and includes a
モータジェネレータ３は、車両の駆動輪４を駆動するためのトルクを発生する駆動用電動機である。モータジェネレータ３は、交流回転電機であり、たとえば、ロータに永久磁石を埋め込んだＩＰＭ（Interior Permanent Magnet）同期電動機である。また、モータジェネレータ３は、発電機の機能をさらに備えてもよく、電動機および発電機の機能を併せ持つように構成されてもよい。
The
バッテリパック１は、バッテリ（組電池）１０と、監視ユニット１５と、絶縁抵抗低下検出器１６と、システムメインリレーＳＲ１、ＳＲ２とを含む。バッテリ１０は、ニッケル水素電池あるいはリチウムイオン電池等の二次電池によって構成される。二次電池は、正極と負極との間に液体電解質を有する電池であってもよいし、固体電解質を有する電池（全固体電池）であってもよい。バッテリ１０は、複数のリチウムイオン電池等の単電池（電池セル）１１を電気的に直列に接続した組電池として構成されている。
バッテリ１０には監視ユニット１５が設けられている。監視ユニット１５は、単電池１１の電圧ＶＢ、バッテリ１０の入出力電流ＩＢ、およびバッテリ１０の温度ＴＢを検出するセンサを備え、それらの検出結果を示す信号を制御ＥＣＵ５０に出力する。
A
絶縁抵抗低下検出器１６は、バッテリパック１、および、バッテリパック１に接続されている電気回路の絶縁抵抗の低下を検出する。絶縁抵抗低下検出器１６は、特許文献１における「漏電検出器４２」に相当し、同様な構成であり、パルス発信器、検出抵抗、バンドパスフィルタ、ピークホールド回路等から構成され、ピークホールド回路で検出したピーク電圧（波高値）が所定の閾値より小さいとき、絶縁抵抗が低下したことを示す信号を出力する。
The insulation
システムメインリレーＳＲ１は、バッテリ１０の正極端子および電力線ＰＬの間に接続される。システムメインリレーＳＲ２は、バッテリ１０の負極端子および電力線ＮＬの間に接続される。システムメインリレーＳＲ１，ＳＲ２は、制御ＥＣＵ５０からの制御信号により開閉状態が切り替わる。
System main relay SR1 is connected between the positive terminal of
インバータ２０とバッテリ１０の間には、電力線Ｐｌおよび電力線Ｎｌの間に接続されたコンデンサＣが設けられる。コンデンサＣは、バッテリ電圧を平滑化してインバータ２０に供給する。電圧センサ４０は、コンデンサＣの両端の電圧、すなわちバッテリ１０とインバータ２０とを結ぶ電力線Ｐｌ、Ｎｌ間の電圧（システム電圧）ＶＨを検出し、その検出結果を示す信号を制御ＥＣＵ５０に出力する。
A capacitor C is provided between the
インバータ２０は、バッテリ１０から供給される直流電力を交流電力に変換してモータジェネレータ３に供給する。また、インバータ２０は、モータジェネレータ３により発電された交流電力を直流電力に変換してバッテリ１０に供給する。バッテリ１０は、インバータ２０を経由してモータジェネレータ３との間で電力を授受することができる。
インバータ２０は、Ｕ相アーム２１と、Ｖ相アーム２２と、Ｗ相アーム２３とを含む、三相インバータである。各相アームは、電力線Ｐｌと電力線Ｎｌとの間に互いに並列に接続されている。Ｕ相アーム２１は、互いに直列に接続されたスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２を有する。Ｖ相アーム２２は、互いに直列に接続されたスイッチング素子Ｑ３、Ｑ４を有する。Ｗ相アーム２３は、互いに直列に接続されたスイッチング素子Ｑ５、Ｑ６を有する。各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６のコレクタ－エミッタ間には、ダイオードＤ１～Ｄ６が逆並列にそれぞれ接続されている。なお、スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６は、たとえば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）であってよい。
各相アームの中間点は、モータジェネレータ３の各相コイルの各相端に接続されている。スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の中間点は、モータジェネレータ３のＵ相コイルの一方端に接続されている。スイッチング素子Ｑ３、Ｑ４の中間点は、モータジェネレータ３のＶ相コイルの一方端に接続されている。スイッチング素子Ｑ５、Ｑ６の中間点は、モータジェネレータ３のＷ相コイルの一方端に接続されている。モータジェネレータ３のＵ相、Ｖ相およびＷ相の３つのコイルの他方端は、中性点に共通接続されている。
A midpoint of each phase arm is connected to each phase end of each phase coil of the
電流センサ６０は、モータジェネレータ３に流れる三相電流（モータ電流）ｉｕ，ｉｖ，ｉｗを検出し、その検出結果を示す信号を制御ＥＣＵ５０に出力する。
回転角センサ（レゾルバ）６５は、モータジェネレータ３の回転角θを検出し、その検出結果を示す信号を制御ＥＣＵ５０に出力する。回転角センサ６５によって検出された回転角θの変化速度から、モータジェネレータ３の回転数（回転速度）ＮＭを検出することができる。
Rotation angle sensor (resolver) 65 detects rotation angle θ of
制御ＥＣＵ５０は、図示しない、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、メモリおよび入出力バッファを含み、図示しない各種センサ等からの信号により、トルク指令値Ｔｒｑｃｏｍを演算するとともに、電圧センサ４０によって検出されたシステム電圧ＶＨ、電流センサ６０からのモータ電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗおよび回転角センサ６５からの回転角θに基づいて、モータジェネレータ３がトルク指令値Ｔｒｑｃｏｍに従ったトルクを出力するように、インバータ２０の動作を制御する。すなわち、制御ＥＣＵ５０は、インバータ２０を制御するための制御信号Ｓ１～Ｓ６を生成して、インバータ２０へ出力する。
The
インバータ２０は、システム電圧ＶＨ（バッテリ電圧）が供給されると、制御ＥＣＵ５０からの制御信号Ｓ１～Ｓ６に従って、直流電圧を交流電圧に変換してモータジェネレータ３を駆動する。これにより、モータジェネレータ３は、トルク指令値Ｔｒｑｃｏｍに従ったトルクを発生するように、インバータ２０により制御される。
When supplied with system voltage VH (battery voltage),
モータジェネレータ３のトルク指令値が正（Ｔｒｑｃｏｍ＞０）の場合、インバータ２０は、制御ＥＣＵ５０からの制御信号Ｓ１～Ｓ６に従ったスイッチング素子Ｑ１～Ｑ２のスイッチング動作により、直流電圧を交流電圧に変換して正のトルクを出力するようにモータジェネレータ３を駆動する。これにより、モータジェネレータ３は、正のトルクを発生するように駆動される。トルク指令値が負の場合（Ｔｒｑｃｏｍ＜０）には、インバータ２０は、制御ＥＣＵ５０からの制御信号Ｓ１～Ｓ６に従ったスイッチング動作により、モータジェネレータ３が発電した交流電圧を直流電圧に変換し、バッテリ１０を充電する。
When the torque command value of the
図１を参照して、電源システムＰにおいて、バッテリパック１および昇圧コンバータ２は、電動車両Ｖに搭載されたバッテリパック１とインバータ２０を転用したものである。昇圧コンバータ２は、三相インバータであるインバータ２０の各相アーム（Ｕ相アーム２１、Ｖ相アーム２２、Ｗ相アーム２３）の上アームを、リレーｒ１を介して正極線ＰＬに接続し、インバータ２０の各相アームの下アームを、リレーｒ２を介して負極線ＳＬに接続したものである。Ｕ相アーム２１の中間点は、コイル（インダクタ）５を介してバッテリパック１のシステムメインリレーＳＲ１に接続され、Ｕ相アーム２１の下アームは、バッテリパック１のシステムメインリレーＳＲ２に接続される。また、コイル５とシステムメインリレーＳＲ１の間の電力線とＵ相アーム２１の下アームは、コンデンサ６を介して接続される。Ｖ相アーム２２の中間点は、コイル５を介してバッテリパック１のシステムメインリレーＳＲ１に接続され、Ｖ相アーム２２の下アームは、バッテリパック１のシステムメインリレーＳＲ２に接続されとともに、コイル５とシステムメインリレーＳＲ１の間の電力線とＶ相アーム２２の下アームは、コンデンサ６を介して接続される。同様に、Ｗ相アーム２３の中間点は、コイル５を介してバッテリパック１のシステムメインリレーＳＲ１に接続され、Ｗ相アーム２３の下アームは、バッテリパック１のシステムメインリレーＳＲ２に接続されとともに、コイル５とシステムメインリレーＳＲ１の間の電力線とＷ相アーム２３の下アームは、コンデンサ６を介して接続される。
Referring to FIG. 1, in power supply system P,
上記のようにインバータ２０の各相アームをバッテリパック１に接続することにより、インバータ２０は、各相アームに接続されたバッテリパック１（バッテリ１０）の電圧を昇圧する昇圧コンバータ２に転用されている。電源システムＰには、インバータ２０を転用した昇圧コンバータ２が、リレーｒ１およびリレーｒ２を介して、複数、並列に、正極線ＰＬおよび負極線ＳＬに接続されている。本実施の形態において、電源システムＰは、ｎ個（ｎは正の整数）の昇圧コンバータ２を備えており、たとえば、２０個の昇圧コンバータ２を備えてよい。なお、図１において、符号２－ｎは、ｎ番目の昇圧コンバータ２を表している。符号１－ｎ－１は、ｎ番目の昇圧コンバータ２のＵ相アーム２１に接続されたバッテリパック１を表しており、符号１－ｎ－２は、ｎ番目の昇圧コンバータ２のＶ相アーム２２に接続されたバッテリパック１を表しており、符号１－ｎ－３は、ｎ番目の昇圧コンバータ２のＷ相アーム２３に接続されたバッテリパック１を表している。
By connecting each phase arm of the
電源システムＰの電力変換装置２００は、昇圧コンバータ２によって昇圧されたバッテリパック１（バッテリ１０）の直流電力を交流電力に変換し、外部負荷３００へ供給する。電力変換装置２００は、たとえば、単相三線式インバータ装置であってよい。外部負荷３００は、家庭内負荷であってよく、電力系統が含まれても良い。外部負荷３００が電力系統を含む場合、電力系統から供給される交流電力を電力変換装置２００によって直流電力に変換し、バッテリパック１（バッテリ１０）の充電を行ってもよい。
The
絶縁抵抗低下検出器１００は、電源システムＰの絶縁抵抗の低下を検出する。絶縁抵抗低下検出器１００は、絶縁抵抗低下検出器１６と同様な構成であってよく、パルス発信器、検出抵抗、バンドパスフィルタ、ピークホールド回路等から構成され、ピークホールド回路で検出したピーク電圧（波高値）が所定の閾値より小さいとき、絶縁抵抗が低下したことを示す信号を出力する。
The insulation
制御装置４００は、図示しない、ＣＰＵ、メモリおよび入出力バッファ等から構成され、昇圧コンバータ２、リレーｒ１、ｒ２、システムメインリレーＳＲ１、ＳＲ２、および、電力変換装置２００等を制御することにより、電源システムＰを制御する。制御装置４００は、電源システムＰの稼働時（運転時）、すべてのシステムメインリレーＳＲ１、ＳＲ２を接続（閉成）するとともに、昇圧コンバータ２－１～２－ｎに対応するリレーｒ１およびリレーｒ２を閉成して、昇圧コンバータ２－１～２－ｎを作動し、バッテリ１０の電圧を昇圧する。そして、電力変換装置２００は、昇圧コンバータ２－１～２－ｎから出力された直流電力を交流電力に変換し、外部負荷３００へ供給する。
電源システムＰの稼働中に絶縁抵抗の低下が発生すると、絶縁抵抗低下検出器１００から、絶縁抵抗が低下したことを示す信号が出力される。絶縁抵抗の低下部位を特定するため、電源システムＰの稼働を停止すると、電源システムＰの稼働率が低下する。
When the insulation resistance decreases while the power supply system P is in operation, the insulation
本実施の形態では、電源システムＰの稼働中に、絶縁抵抗低下検出器１００から絶縁抵抗が低下したことを示す信号が出力された際、電源システムＰの稼働を停止することなく、絶縁抵抗の低下部位を特定し、電源システムＰの稼働率が低下することを抑制する。
In this embodiment, when the insulation
図３は、制御装置４００で実行される絶縁抵抗低下検出処理の概略を示すフローチャートである。このフローチャートは、電源システムＰの稼働中に、所定期間毎に繰り返し処理される。ステップ（以下、ステップを「Ｓ」と略す）１０では、電源システムＰの絶縁抵抗の低下が検出されたか否かを判定する。絶縁抵抗低下検出器１００から、絶縁抵抗が低下したことを示す信号が出力されている場合、Ｓ１０で肯定判定されＳ１１へ進む。絶縁抵抗低下検出器１００から、絶縁抵抗が低下したことを示す信号が出力されていない場合、Ｓ１０で否定判定され、今回のルーチンを終了する。
FIG. 3 is a flowchart showing an outline of the insulation resistance drop detection process executed by the
Ｓ１１では、ひとつの昇圧コンバータ２と電力変換装置２００の接続を遮断する。たとえば、昇圧コンバータ２－１に対応するリレーｒ１とリレーｒ２を開放することにより、昇圧コンバータ２－１と電力変換装置２００の接続を遮断する。
In S11, the connection between one
続くＳ１２では、電源システムＰの絶縁抵抗の低下が回復したか否かを判定する。Ｓ１２において、絶縁抵抗低下検出器１００から、絶縁抵抗が低下したことを示す信号が出力されている場合、絶縁抵抗の低下が回復していないため、否定判定されＳ１３へ進む。Ｓ１２において、絶縁抵抗低下検出器１００から、絶縁抵抗が低下したことを示す信号が出力されていない場合、絶縁抵抗の低下が回復しているので、肯定判定されＳ１６へ進む。
In subsequent S12, it is determined whether the reduction in insulation resistance of the power supply system P has been recovered. In S12, if a signal indicating that the insulation resistance has decreased is output from the insulation
Ｓ１３では、Ｓ１１で遮断したリレーｒ１とリレーｒ２を閉成する。たとえば、昇圧コンバータ２－１に対応するリレーｒ１とリレーｒ２を開放していた場合は、昇圧コンバータ２－１に対応するリレーｒ１とリレーｒ２を閉成し、昇圧コンバータ２－１と電力変換装置２００を接続する。
In S13, relay r1 and relay r2, which were cut off in S11, are closed. For example, if relay r1 and relay r2 corresponding to boost converter 2-1 are open, relay r1 and relay r2 corresponding to boost converter 2-1 are closed, and boost converter 2-1 and
続くＳ１４では、すべての昇圧コンバータ２（昇圧コンバータ２－１～２－ｎ）に対して、Ｓ１１においてリレーｒ１およびリレーｒ２を開放し、Ｓ１２で否定判定がなされ、Ｓ１３においてリレーｒ１およびリレーｒ２を閉成する処理が行われたか否かを判定する。すべての昇圧コンバータ２に対して、Ｓ１１、Ｓ１２およびＳ１３の処理が行われていない場合、否定判定されＳ１１へ戻る。Ｓ１１では、前回の処理時と異なる、ひとつの昇圧コンバータ２と電力変換装置２００の接続を遮断する。たとえば、昇圧コンバータ２－２に対応するリレーｒ１とリレーｒ２を開放することにより、昇圧コンバータ２－２と電力変換装置２００の接続を遮断する。このように、Ｓ１１～Ｓ１４が処理されることにより、昇圧コンバータ２－１～２－ｎと電力変換装置２００との接続が順々に遮断され、Ｓ１２において、いずれかの昇圧コンバータ２を電力変換装置２００から遮断したとき、電源システムＰの低下が回復したか否かを特定する。
In subsequent S14, relays r1 and relays r2 are opened in S11 for all boost converters 2 (boost converters 2-1 to 2-n), a negative determination is made in S12, and relays r1 and relays r2 are opened in S13. It is determined whether the closing process has been performed. If the processes of S11, S12, and S13 have not been performed on all
すべての昇圧コンバータ２（昇圧コンバータ２－１～２－ｎ）に対して、Ｓ１１、Ｓ１２およびＳ１３の処理が行われると、Ｓ１４において、肯定判定されＳ１５へ進む。Ｓ１５おいて、昇圧コンバータ２およびバッテリパック１を含む電気回路では、絶縁抵抗の低下は発生しておらず、昇圧コンバータ２およびバッテリパック１を含む電気回路以外の部位（他部位）で絶縁抵抗の低下が発生していると特定し、今回のルーチンを終了する。
After the processes of S11, S12, and S13 are performed for all boost converters 2 (boost converters 2-1 to 2-n), an affirmative determination is made in S14, and the process proceeds to S15. In S15, the insulation resistance has not decreased in the electric circuit including the
Ｓ１２において、電源システムＰの絶縁抵抗の低下が回復し、絶縁抵抗低下検出器１００から絶縁抵抗が低下したことを示す信号が出力されていない場合、肯定判定されＳ１６へ進む。この判定は、Ｓ１１で電力変換装置２００との接続が遮断された昇圧コンバータ２を絶縁抵抗低下部位候補として特定したことに相当する。
In S12, if the decrease in insulation resistance of the power supply system P has recovered and the insulation
Ｓ１６では、絶縁抵抗低下部位候補として特定した昇圧コンバータ２（Ｓ１１で電力変換装置２００との接続が遮断された昇圧コンバータ２）の各相アームのシステムメインリレーＳＲ１およびシステムメインリレーＳＲ２を開放し、バッテリパック１と各相アームの接続を遮断する。たとえば、Ｓ１１において昇圧コンバータ２－１に対応するリレーｒ１とリレーｒ２を開放し、Ｓ１２で肯定判定された場合、昇圧コンバータ２－１が絶縁抵抗低下部位候補として特定され、バッテリパック１－１－１、１－１－２、１－１－３のシステムメインリレーＳＲ１およびシステムメインリレーＳＲ２を開放する。
In S16, system main relay SR1 and system main relay SR2 of each phase arm of the boost converter 2 (the
続くＳ１７では、Ｓ１６において各相アームとの接続が遮断されたバッテリパック１の絶縁抵抗低下検出器１６を作動する。上記の例では、バッテリパック１－１－１、１－１－２、１－１－３の絶縁抵抗低下検出器１６が作動される。
In the following S17, the insulation
Ｓ１８では、絶縁抵抗が低下したバッテリパック１があるか否かを判定する。Ｓ１７で作動した絶縁抵抗低下検出器１６から、絶縁抵抗が低下したことを示す信号が出力された場合、Ｓ１９へ進み、当該絶縁抵抗低下検出器１６を含むバッテリパック１が絶縁抵抗低下部位であると特定し、今回のルーチンを終了する。たとえば、上記の例で、バッテリパック１－１－１の絶縁抵抗低下検出器１６から、絶縁抵抗が低下したことを示す信号が出力された場合、Ｓ１９へ進み、バッテリパック１－１－１が絶縁抵抗低下部位であると特定され、今回のルーチンを終了する。
In S18, it is determined whether there is a
Ｓ１８において、Ｓ１７で作動させた絶縁抵抗低下検出器１６のすべてから、絶縁抵抗が低下したことを示す信号が出力されない場合、Ｓ２０へ進み、絶縁抵抗低下部位候補として特定した昇圧コンバータ２（Ｓ１１で電力変換装置２００との接続が遮断された昇圧コンバータ２）が絶縁抵抗低下部位であると特定し、今回のルーチンを終了する。たとえば、上記の例では、バッテリパック１－１－１、１－１－２、１－１－３の絶縁抵抗低下検出器１６のすべてから、絶縁抵抗が低下したことを示す信号が出力されない場合、Ｓ２０へ進み、昇圧コンバータ２－１が絶縁低下部位であると特定され、今回のルーチンを終了する。
In S18, if a signal indicating that the insulation resistance has decreased is not output from all of the insulation
本実施の形態によれば、電源システムＰの昇圧コンバータ２は、電動車両Ｖに搭載された三相インバータであるインバータ２０を転用したものであり、インバータ２０の各相アームにバッテリパック１が接続されている。そして、複数の昇圧コンバータ２が、昇圧コンバータ２から出力された直流電力を交流電力に変換する電力変換装置２００に、並列に接続されている。
According to the present embodiment, the
電源システムＰを制御する制御装置４００は、電源システムＰの稼働中に、絶縁抵抗低下検出器１００で、電源システムＰの絶縁抵抗の低下を検出すると、ひとつの昇圧コンバータ２と電力変換装置２００との接続を遮断し、電源システムＰの絶縁抵抗の低下が回復すると、接続が遮断された昇圧コンバータ２を絶縁抵抗低下部位候補として特定する（Ｓ１１、Ｓ１２で肯定判定）。制御装置４００は、いずれの昇圧コンバータ２が絶縁抵抗低下部位候補であるか特定するまで、ひとつの昇圧コンバータ２と電力変換装置２００の接続を順々に接断する（Ｓ１１～Ｓ１４）。なお、いずれの昇圧コンバータ２も、絶縁抵抗低下部位であると特定できなかった場合（Ｓ１４で肯定判定）、昇圧コンバータ２およびバッテリパック１を含む電気回路では、絶縁抵抗の低下は発生しておらず、昇圧コンバータ２およびバッテリパック１を含む電気回路以外の部位（他部位）で絶縁抵抗の低下が発生していると特定する（Ｓ１５）。
When the
制御装置４００は、絶縁抵抗低下部位候補に特定された昇圧コンバータ２の各相アームとバッテリパック１の接続を遮断する（Ｓ１６）。絶縁抵抗低下検出器１６で、接続が遮断されたバッテリパック１の絶縁抵抗の低下を検出すると、接続が遮断されたバッテリパック１が絶縁抵抗低下部位であると特定する（Ｓ１７、Ｓ１８で肯定判定）。接続が遮断されたバッテリパック１のいずれも絶縁抵抗が低下していないとき（Ｓ１８で否定判定）、絶縁抵抗低下部位候補として特定された昇圧コンバータ２が絶縁抵抗低下部位であると特定する（Ｓ２０）。そして、第１特定手段は、複数の昇圧コンバータと電力変換装置との接続を順々に遮断して、いずれの昇圧コンバータが絶縁抵抗低下部位候補であるかを特定する。
本実施の形態によれば、電源システムＰの稼働を停止することなく、絶縁抵抗低下部位を特定できるので、電源システムＰの稼働率を低下することなく、絶縁抵抗の低下部位の特定を行える。 According to the present embodiment, the location where the insulation resistance is reduced can be identified without stopping the operation of the power supply system P, so the location where the insulation resistance is decreased can be identified without reducing the operating rate of the power supply system P.
本実施の形態では、電源システムＰのバッテリパック１は、電動車両Ｖに搭載されたバッテリパック１を転用している。したがって、インバータ２０に加えて、車載用のバッテリパック１のリユース（再利用）を促進することができる。
In this embodiment, the
上記実施の形態では、絶縁抵抗低下検出器１００から出力される、絶縁抵抗が低下したことを示す信号によって、電源システムＰの絶縁抵抗の低下を検出していた。しかし、制御装置４００において、電源システムＰの絶縁抵抗の大きさを検出する絶縁抵抗検出器の出力値（絶縁抵抗）を閾値と比較することにより、電源システムＰの絶縁抵抗の低下を検出するようにしてもよい。絶縁抵抗低下検出器１６についても、同様である。
In the embodiment described above, a decrease in the insulation resistance of the power supply system P is detected based on a signal output from the insulation
上記実施の形態において、Ｓ１１～Ｓ１４の処理が、本開示の「第１特定手段」に相当し、Ｓ１６～Ｓ２０の処理が、本開示の「第２特定手段」に相当する。 In the above embodiment, the processes from S11 to S14 correspond to the "first specifying means" of the present disclosure, and the processes from S16 to S20 correspond to the "second specifying means" of the present disclosure.
（変形例）
上記実施の形態では、各々のバッテリパック１が、絶縁抵抗低下検出器１６を備えていた。しかし、バッテリパック１の各々が絶縁抵抗低下検出器１６を備えなくともよい。図４は、変形例における電源システムの全体構成を示す図である。この変形例では、ひとつの絶縁抵抗低下検出器１６０を、複数のバッテリパック１（バッテリパック１－１－１～１－ｎ－３）で共有している。
(Modified example)
In the embodiment described above, each
変形例の電源システムＰにおいて、バッテリパック１－１－１～１－ｎ－３は、絶縁抵抗低下検出器１６を備えず、共通の絶縁抵抗低下検出器１６０に、リレー５００を介して接続されている。リレー５００は、絶縁抵抗低下検出器１６０側の接点を、バッテリパック１－１－１～１－ｎ－３側の３×ｎ個の接点のそれぞれに切り替え可能となっている。変形例において、絶縁抵抗低下検出器１６０の構成以外は、上記実施の形態と同一であるので、その説明を省略する。
In the power supply system P of the modified example, battery packs 1-1-1 to 1-n-3 are not provided with the insulation
この変形例によれば、絶縁抵抗低下検出器１６を備えないバッテリパックを、電源システムＰに用いることができる。
According to this modification, a battery pack that does not include the insulation
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、上記した実施の形態の説明ではなくて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 embodiments disclosed this time should be considered to be illustrative in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is indicated by the claims rather than the description of the embodiments described above, and it is intended that all changes within the meaning and range equivalent to the claims are included.
１ バッテリパック、２ 昇圧コンバータ、３ モータジェネレータ、４ 駆動輪、５ コイル、６ コンデンサ、１０ バッテリ、１１ 単電池、１５ 監視ユニット、１６ 絶縁抵抗低下検出器、２１ Ｕ相アーム、２２ Ｖ相アーム、２３ Ｗ相アーム、４０ 電圧センサ、５０ 制御ＥＣＵ、６０ 電流センサ、６５ 回転角センサ、１００ 絶縁抵抗低下検出器、１６０ 絶縁抵抗低下検出器、２００ 電力変換装置、３００ 外部負荷、４００ 制御装置、５００ リレー、Ｃ コンデンサ、Ｄ１～Ｄ６ ダイオード、Ｎｌ 電力線、ＰＬ 正極線、Ｐｌ 電力線、Ｑ１～Ｑ６ スイッチング素子、ｒ１ リレー、ｒ２ リレー、ＳＬ 負極線、ＳＲ１ システムメインリレー、ＳＲ２ システムメインリレー。 1 battery pack, 2 boost converter, 3 motor generator, 4 drive wheel, 5 coil, 6 capacitor, 10 battery, 11 cell, 15 monitoring unit, 16 insulation resistance drop detector, 21 U phase arm, 22 V phase arm, 23 W phase arm, 40 voltage sensor, 50 control ECU, 60 current sensor, 65 rotation angle sensor, 100 insulation resistance drop detector, 160 insulation resistance drop detector, 200 power converter, 300 external load, 400 control device, 500 Relay, C capacitor, D1 to D6 diode, Nl power line, PL positive line, PL power line, Q1 to Q6 switching element, r1 relay, r2 relay, SL negative line, SR1 system main relay, SR2 system main relay.
Claims (1)
バッテリの電圧を昇圧する昇圧コンバータと、
前記昇圧コンバータから出力された直流電力を交流電力に変換する電力変換装置と、
前記電源システムを制御する制御装置と、を備え、
前記昇圧コンバータは、三相インバータを転用したものであり、
前記三相インバータの各相アームに、前記バッテリが接続され、
複数の前記昇圧コンバータが、並列に前記電力変換装置へ接続され、
前記制御装置は、
前記電源システムの稼働中に前記電源システムの絶縁抵抗が低下した場合、ひとつの前記昇圧コンバータと前記電力変換装置との接続を遮断し、前記電源システムの絶縁抵抗の低下が回復したとき、接続が遮断された前記昇圧コンバータを絶縁抵抗低下部位候補として特定する、第１特定手段と、
前記絶縁抵抗低下部位候補として特定された前記昇圧コンバータの各相アームと前記バッテリとの接続を遮断し、接続が遮断された前記バッテリの絶縁抵抗が低下している場合、接続が遮断された前記バッテリが絶縁抵抗低下部位であると特定するとともに、接続が遮断された前記バッテリのいずれも絶縁抵抗が低下していない場合、前記絶縁抵抗低下部位候補として特定された前記昇圧コンバータが絶縁抵抗低下部位であると特定する、第２特定手段と、を含み、
前記第１特定手段は、複数の前記昇圧コンバータと前記電力変換装置との接続を順々に遮断する、電源システム。 A power supply system,
A boost converter that boosts the battery voltage;
a power conversion device that converts DC power output from the boost converter into AC power;
A control device that controls the power supply system,
The boost converter is a repurposed three-phase inverter,
The battery is connected to each phase arm of the three-phase inverter,
A plurality of the boost converters are connected in parallel to the power converter,
The control device includes:
If the insulation resistance of the power supply system decreases while the power supply system is in operation, the connection between one of the boost converters and the power conversion device is cut off, and when the decrease in insulation resistance of the power supply system recovers, the connection is disconnected. first identifying means for identifying the shut-off boost converter as a candidate for a site of reduced insulation resistance;
The connection between each phase arm of the step-up converter identified as the candidate for the reduced insulation resistance site and the battery is cut off, and if the insulation resistance of the disconnected battery is reduced, the If a battery is identified as a site with reduced insulation resistance, and none of the disconnected batteries has decreased insulation resistance, the boost converter identified as a candidate for the reduced insulation resistance site is identified as a site with decreased insulation resistance. and second identifying means for identifying that
The first identifying means is a power supply system that sequentially cuts off connections between the plurality of boost converters and the power conversion device.
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