CN104678295A - 用于继电器电路的诊断装置和诊断方法 - Google Patents

用于继电器电路的诊断装置和诊断方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了用于继电器电路的诊断装置和诊断方法。所述继电器电路的示例包括：连接负载电路的两端的电容器；设置在直流电源与负载电路之间的供电线路中的第一主继电器和第二主继电器；与第二主继电器并联设置的由第一电阻器和预充电继电器配置的串联电路；以及连接负载电路的两端的第二电阻器。执行其中接通第一主继电器和预充电继电器二者、断开第二主继电器并且使无功电流流过负载电路的放电过程。在该放电过程中，基于由电压传感器检测的电容器的两端电压和作为放电过程的等效表示的电阻值来检测第一电阻器的异常。

Description

用于继电器电路的诊断装置和诊断方法
技术领域
本文所讨论的实施方式涉及用于继电器电路的诊断装置和诊断方法。
背景技术
例如，可用来流出具有200V或更高的电压的大电流的DC电源可用于电动车辆和混合动力车辆。因此，为了安全等目的，可以在供电线路中设置继电器接触，以便在不使用DC电源时将DC电源与负载电路例如逆变器或电动机完全地分开。
然而，继电器接触可能会由于在其通断控制期间出现的放电而被熔焊。作为用于诊断这样的熔焊的技术的示例，已知JP 2000-278802A和WO 2004/088696A中公开的技术。
JP 2000-278802A公开了一种确定在使用电动机线圈对累积在电容器中的电荷进行放电的放电系统中的故障的系统。该确定系统可以基于在放电开始之后逆变器两端电压相对于时间的改变(斜率)来确定是否正常地执行放电、是否存在电动机线圈的异常和是否存在放电电阻器的异常。
同时，WO 2004/088696A公开了一种用于检测继电器接触的熔焊的方法和装置。该检测方法(或装置)对第一主继电器和第二主继电器以及预充电继电器执行序列(接通/断开)控制。第一主继电器和第二主继电器被设置在DC电源的正极供电线路和负极供电线路中。预充电继电器被设置成与第一主继电器的接触并联，并且预充电继电器由电阻器和接触配置而成。在序列控制中，通过核查负载电路的两端电压是否减小来确定第一主继电器和第二主继电器中的任一个是否被熔焊。
然而，根据在JP 2000-278802A中公开的技术，当发生继电器熔焊时，逆变器的两端电压没有变化，并且因此可以识别继电器熔焊发生本身而将会无法识别发生熔焊的继电器。
相反，根据在WO 2004/088696A中公开的技术，可以确定第一和第二主继电器中哪一个被熔焊。然而，在负载电路的电阻值比预充电继电器的电阻器(预充电电阻器)的电阻值高得多的情况下，负载电路的两端电压以较低的速度减小，并且因此将无法实现迅速或快速的诊断。
例如，在负载电路(放电电阻器)的电阻值为160kΩ而预充电电阻器的电阻值为300Ω的情况下，需要时间来通过负载电路进行放电，并且因此，将会无法实现迅速或快速的诊断。换言之，根据WO 2004/088696A中公开的技术，诊断需要的时间取决于预充电电阻器的电阻值与放电电阻器的电阻值之比。
此外，根据WO 2004/088696A中公开的技术，可以确定哪个主继电器被熔焊，然而，无法实现对电路部件的异常(例如，预充电电阻器的异常)的检测。
发明内容
本实施方式的一个方面的目的在于能够迅速或快速地检测继电器电路的异常。
根据实施方式的一个方面，提供了一种用于继电器电路的诊断装置。继电器电路包括：负载电路，其被提供有来自直流(DC)电源的直流(DC)电压；电容器，其连接至负载电路的两端；第一主继电器，其被设置用于在DC电源的正极端子与负载电路的一端之间的供电线路；第二主继电器，其被设置用于在DC电源的负极端子与负载电路的另一端之间的供电线路；与第二主继电器并联设置的第一电阻器和预充电继电器的串联电路；以及第二电阻器，其连接至负载电路的两端。诊断装置包括：电压传感器，其被配置成检测电容器的两端电压；继电器控制器，其被配置成按照预定序列对继电器中的每一个执行通断控制；以及确定器，其被配置成在包括放电过程的序列中基于由电压传感器检测的电压和表示放电过程的等效电阻值来检测第一电阻器的异常，该放电过程由继电器控制器执行以接通第一主继电器和预充电继电器二者并且断开第二主继电器来将具有由存储在存储器中的值表示的量的无功电流施加至负载电路。
根据上述技术，能够快速或迅速地检测继电器电路的电阻器的异常。
附图说明
图1是示出根据第一实施方式的车辆的重点在于电动机驱动系统的配置的示例的框图；
图2是示出在图1所示的配置中序列#1的状态的示例的图示；
图3是示出在图1所示的配置中序列#2的状态的示例的图示；
图4是示出在图1所示的配置中序列#3的状态的示例的图示；
图5是示出放电电阻值相对于放电电流值的改变的示例的曲线图；
图6是示出在图1所示的配置中序列#4的状态的示例的图示；
图7是示出在图1所示的配置中序列#5的状态的示例的图示；
图8是示出在图1所示的配置中序列#6的状态的示例的图示；
图9是示出在序列#1至序列#6中电容器C的两端电压(C电压)相对于时间的改变、每个继电器的通断状态的改变和放电电流量的改变的示例的图示；
图10是示出在序列#1至序列#6中电容器C的两端电压(C电压)相对于时间的改变、每个继电器的通断状态的改变和放电电流量的改变的示例的图示；
图11是示出在序列#1至序列#6开始之前预充电继电器被熔焊的情况下电容器C的两端电压(C电压)相对于时间的改变、每个继电器的通断状态的改变和放电电流量的改变的示例的图示；
图12是示出根据第一实施方式的序列#1至序列#5的流程图；
图13是示出根据第一实施方式的序列#5和序列#6的流程图；
图14是示出根据第二实施方式的序列#1至序列#5的流程图；
图15是示出根据第二实施方式的序列#5和序列#6的流程图；
图16是示出在根据第二实施方式的序列#1至序列#6中电容器C的两端电压(C电压)相对于时间的改变、每个继电器的通断状态的改变和放电电流量的改变的示例的图示；
图17是示出在第二实施方式中正极侧主继电器被熔焊的情况下电容器C的两端电压(C电压)相对于时间的改变、每个继电器的通断状态的改变和放电电流量的改变的示例的图示；
图18是示出第三实施方式的流程图；
图19是示出根据第四实施方式的序列#1至序列#5的流程图；
图20是示出根据第四实施方式的序列#5和序列#6的流程图；
图21是示出根据第四实施方式在序列#1至序列#6中电容器C的两端电压(C电压)相对于时间的改变、每个继电器的通断状态的改变和放电电流量的改变的示例的图示；
图22是示出根据第五实施方式的序列#1至序列#5的流程图；以及
图23是示出根据第五实施方式的序列#5和序列#6的流程图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图来描述示例性实施方式。此处，以下实施方式仅仅是示例性的，而非旨在排除以下未描述的各种修改或技术的应用。在用于以下实施方式的附图中，除非另有规定，否则相同的部件用相同的附图标记来表示。
(第一实施方式)
图1是示出根据第一实施方式的车辆的、重点在于电动机驱动系统的配置的示例的框图。例如，图1所示的电动机驱动系统1被用于下一代车辆例如电动车辆(EV)或混合动力车辆(HEV)中。电动机驱动系统1例如包括车辆控制单元(VCU)10、电动机控制单元(MCU)20、逆变器30、三相电动机40和锂离子电池(LiB)50。
VCU10通过基于由在图中未示出的加速器传感器和制动传感器获得的加速器传感器信号和制动传感器信号向MCU20发送驱动控制信号例如转矩指令值来控制车辆的行驶。例如，VCU10执行用于基于加速器传感器信号计算或再生驱动转矩的指令、用于基于制动传感器信号计算再生能量的量的指令、对驾驶性能的控制等。
MCU20通过串行外设接口(SPI)等可通信地连接至VCU10。MCU20基于通过SPI通信从VCU10给出的行驶控制信号来控制逆变器30，从而给予三相电动机40的驱动电力被控制。
例如，MCU20基于转矩指令值和设置在三相电动机40中的角度传感器(旋转变压器(resolver))和电流传感器60的传感器信号来执行对三相电动机40的反馈控制，使得三相电动机40的转矩与从VCU10给出的转矩指令值相一致。
逆变器30接收来自LiB 50的电源电压(电池电压：V1)，按照由MCU20执行的驱动电力控制来生成三相电动机40的驱动电压，并且将驱动电力作为三相AC提供给三相电动机40。例如，逆变器30是使用开关元件例如绝缘栅双极晶体管(IGBT)和续流二极管形成反并联连接的IGBT模块配置而成的。
如图1所示，逆变器30包括例如形成U相、V相和W相的上臂的三个IGBT元件UH、VH和WH，以及形成U相、V相和W相的下臂的三个IGBT元件UL、VL和WL。六个IGBT元件UH、VH、WH、UL、VL、WL的栅极电压分别由MCU20控制，从而给予三相电动机40的三相AC的驱动电力被控制。
此外，逆变器30使用隔离放大器来检测从LiB50接收的电池电压VDC，并且将所检测到的电池电压VDC提供给MCU20作为逆变器电压。MCU20可操作成例如通过SPI通信向VCU10通知逆变器电压，并且因此VCU10例如可操作成检测(监视)逆变器电压的异常。
电容器C和电阻器R2并联连接至逆变器30的正端和负端二者。电容器C为平滑电容器并且抑制从LiB50输入到逆变器30的输入电压的变化。当接通第一主继电器和预充电继电器二者并且断开第二主继电器时，从LiB50提供的电池电压V1的分压比由电阻器R2和电阻器(预充电电阻器)R1来确定。这将在后面进行详细说明。
三相电动机40为车辆的驱动源的示例，并且三相电动机40设置有上述旋转变压器和电流传感器60。逆变器30和三相电动机40为负载电路的示例。
LiB50为DC电源的示例，并且例如向逆变器30施加200V或更高(例如300等)的DC电压。第一主继电器(LIB P)81被设置在LiB50的正极端子与逆变器30的一端之间的供电线路中。此外，第二主继电器(LIB N)82被设置在LiB50的负极端子与逆变器30的另一端之间的供电线路中。当接通主继电器81和主继电器82二者时，电力被从LiB50提供给逆变器30。另一方面，当断开主继电器81和主继电器82二者时，LiB50被从逆变器30和三相电动机40电断开。
此外，由电阻器(预充电电阻器)R1和预充电继电器(LIB PRE)83配置的串联电路与第二主继电器82并联连接。预充电电阻器R1为第一电阻器的示例，并且前述电阻器R2为第二电阻器的示例。当开启对主继电器81和主继电器82二者的控制时，可以接通预充电继电器83。然而，预充电继电器在接通正极侧主继电器81之后且在接通负极侧主继电器82之前被接通。由此，对电容器C进行充电的充电电流流经电阻器R1，并且电容器C逐渐被充电。因此，即使在接通负极侧主继电器82的情况下，也不会产生对电容器C的大突入电流。从而能够防止主继电器81和主继电器82中之一或主继电器81和主继电器82二者被熔焊。
上述LiB50、电阻器R1和电阻器R2、电容器C以及继电器81至继电器83配置了继电器电路的示例。
例如按照从VCU10提供的控制信号(继电器控制信号)执行对每个继电器81至83的通断控制。在该实施方式中，如之后将描述的，通过按照预定切换序列对继电器81至继电器83中的每个执行通断控制并且监视在切换序列中电容器C的两端电压V的改变，能够检测任何一个继电器是否被熔焊。此外，通过监视两端电压V中的改变，能够检测预充电电阻器R1的异常。
为此，将感测(检测)电压的电压传感器70连接到电容器C(电阻器R2)的两端。将由电压传感器70获得的电压检测结果例如提供给VCU10。VCU10基于在前述切换序列期间的电压检测结果(换言之，电容器C(电阻器R2)的两端电压的改变)来检测继电器是否被熔焊和是否存在预充电电阻器R1的异常。
为此，VCU10包括例如继电器控制器101、确定器102、存储器103和放电控制器104。这些单元101至104连同电压传感器70配置用于继电器电路的诊断装置的示例。
继电器控制器101按照在下列表1中表示的切换序列对继电器81至继电器83中的每一个执行通断控制。
在按序列放电期间流动的无功电流的量可以被存储在存储器103中。存储器103可以安装在MCU20中。继电器控制器101执行控制以使得由从存储器103读取的值表示的量的无功电流流动。
预先存储在存储器103中的无功电流的量例如可以基于预充电电阻器R1、电容器C、LiB电压、确定时间和放电电阻器Rdis来确定。无功电流的量可以在发运产品时被存储存储器103。
在之后将描述的实施方式4和5中，在序列#1至#4以及#5和#6中的无功电流的量可以被改变。在这样的情况下，可以在按序列开始放电之前读取存储在存储器103中的无功电流的量。
图2至图4以及图6至图8示出了与序列#1至#6相对应的电流路径和继电器81至继电器83的连接状态。在图2至图4以及图6至图8中，未示出电压传感器70。
[表1]
切换序列
换言之，在序列开始之前(在突入之前)和在序列#1中，如图2所示，继电器控制器101控制主继电器81和主继电器82二者接通并且控制预充电继电器83断开。在该情况下，电池电压被从LiB50施加到电容器C(电阻器R2)的两端(换言之，由电压传感器70检测到的电压V为V1)，并且沿由虚线箭头501所示的路径发生自放电。换言之，电流沿从LiB50开始、通过正极侧主继电器81、电阻器R2和负极侧主继电器82并且返回到LiB50的路径501流动。
此后，在序列#2中，继电器控制器101如图3所示控制负极侧主继电器82断开。此外，放电控制器104向MCU20给出放电开始指令。由此，MCU20控制IGBT元件、以使得无功电流通过逆变器30流入三相电动机40的d轴。
在该情况下，电流沿由图3中的实线箭头502表示的路径流动(放电)。换言之，累积在电容器C中的电荷通过配置逆变器30的上臂的IGBT元件从电容器C的正侧流到三相电动机40的d轴(无功电流)，并且通过配置逆变器30的下臂的IGBT元件流到电容器C的负侧。此外，累积在电容器C中的电荷的一部分沿由虚线箭头503表示的路径流入电阻器R2(自放电)。此时电容器(电阻器R2)两端的电压(换言之，由电压传感器70检测的电压)V朝向V＝0减小。
此后，在序列#3中，继电器控制器101如图4所示控制预充电继电器83接通。在该情况下，电流沿由图4中虚线箭头504表示的路径流动。换言之，电流(放电电流)通过主继电器81、逆变器30、三相电动机40(d轴)、预充电电阻器R1和预充电继电器83从LiB50的正极侧流动至LiB50的负极侧。此外，电流通过主继电器81、电阻器R2、预充电电阻器R1和预充电继电器83从LiB50的正极侧流动至LiB50的负极侧。此时，电荷累积(被充电)在电容器C中。总之，电流通过逆变器30流至三相电动机40的d轴，并且对电容器C进行充电。此时电容器C(电阻器R2)的两端电压(换言之，由电压传感器70检测的电压)以以下等式(1)来表示。
V＝V1×{(Rdis·R2)/(Rdis+R2)}/{R1+(Rdis·R2)/(Rdis+R2)}...(1)
此处，R1和R2分别表示电阻器R1和R2的电阻值。例如，R1为300Ω并且R2为180kΩ。Rdis表示在放电被模拟成电阻器的情况下的电阻值。例如，Rdis可以被表示为可变电阻值，其在放电电流Idis在5A(安培)至15A(安培)的范围中变化的情况下在约1kΩ至8KΩ的范围中变化，如图5所示。由于放电而引起电容器C的两端电压减小(换言之，聚集在电容器C中的能量减小)的原因在于：依照由于导电而引起在线圈电阻器中三相电动机40的线圈的热耗散和由于IGBT和二极管导通以及切换而引起的热耗散，能量作为热而被消耗。能量作为这样的热而消耗的效果被等效地模拟成根据电阻器Rdis的放电。此外，由于作为热而消耗的量与放电电流的量成比例，因此Rdis可以被认为是依照放电电流的增加而单调地减小的可变电阻值(热耗散量随着电阻值减小而增加)。
因此，在序列#3中，电容器C(电阻器R2)的两端电压V朝向上述等式(1)中所表示的、通过由预充电电阻值R1和放电电阻值Rdis除电池电压V1而获得的值增加。
接着，在序列#4中，如图6所示，继电器控制器101控制正极侧主继电器81断开。在该情况下，电流在由图6中实线箭头505表示的路径中流动(放电)。换言之，累积在电容器C中的电荷通过配置逆变器30的上臂的IGBT元件从电容器C的正侧流到三相电动机40的d轴(无功电流)，并且通过配置逆变器30的下臂的IGBT元件流入电容器C的负侧。累积在电容器C中的电荷的一部分还沿由虚线箭头506表示的路径流至电阻器R2(自放电)。此时电容器(电阻器R2)的两端电压(换言之，由电压传感器70检测的电压)V朝向V＝0减小。
此后，在序列#5中，如图7所示，继电器控制器101控制正极侧主继电器81接通。在该情况下，与序列#3的情况相类似，电流沿由图7中虚线箭头508示出的路径流动。换言之，电流通过逆变器30流至三相电动机40的d轴，并且对电容器C进行充电。此时电容器C(电阻器R2)的两端电压(换言之，由电压传感器70检测的电压)V以上述等式(1)来表示。
因此，在序列#5中，电容器C(电阻器R2)的两端电压V朝向上述等式(1)中所表示的、通过由预充电电阻值R1和放电电阻值Rdis除电池电压V1而获得的值增加。
接下来，在序列#6，继电器控制器101如在图8中所示控制预充电继电器83断开。在该情况下，与序列#2相类似，电流沿由图8中的实线箭头509表示的路径流动(放电)。换言之，累积在电容器C中的电荷通过配置逆变器30的上臂的IGBT元件从电容器C的正侧流至三相电动机40的d轴(无功电流)，并且通过配置逆变器30的下臂的IGBT元件流至电容器C的负侧。累积在电容器C中的电荷的一部分还沿由虚线箭头510表示的路径流至电阻器R2(自放电)。此时电容器(电阻器R2)的两端电压(换言之，由电压传感器70检测的电压)V朝向V＝0减小。
图9示出了在序列#1至#6中电容器C的两端电压(C电压)相对于时间的改变、继电器81至继电器83中每一个的通断状态的改变和放电电流量的改变的示例。
在图9中，#1至#6分别表示与序列#1至#6相对应的时段。此外，实线601表示C电压的改变，虚线602表示负极侧主继电器82的通断状态的改变，并且点划线603表示正极侧主继电器81的通断状态的改变。此外，双点划线604表示预充电继电器83的通断状态的改变，并且附图标记605表示在放电时段(与序列#2至#6相对应的时段)期间放电电流的量的改变。
VCU10可用于通过使用确定器102在与序列#1至#6中的每一个相对应的时段期间比较C电压与预定电压阈值来检测(诊断)电池电压的异常和继电器81至继电器83中的任一个是否被熔焊。此外，如图10所示，在与序列#3至#5中的每一个相对应的时段期间，VCU10还可用于通过使用确定器102比较C电压与预定电压阈值来诊断是否不存在预充电电阻器R1的异常。
还可以考虑预充电继电器83在序列#1至#6开始之前已经被熔焊的情况。在该情况下，如图11所示，VCU10可用于通过使用确定器102在与序列#6相对应的时段期间比较C电压与预定电压阈值来诊断预充电继电器83是否被熔焊。更具体地，在C电压不低于预定电压阈值的情况下，可以确定预充电继电器83被熔焊。
然而，当预充电继电器83被熔焊时，在与序列#2相对应的时段期间的电压降是缓慢的。因此，通过比较在经过预定时间之后的C电压的电压降值与预定值，能够在与序列#2相对应的时段期间进行熔焊诊断。之后将在第三实施方式中描述该方面。
上述阈值中的每一个可以被存储在例如存储器103中，并且可以由确定器102适当地读取。
在下文中，将参照图12和图13所示的流程图来描述上述诊断的具体示例。在图12和图13中，#1至#6分别表示与序列#1至#6相对应的时段。
首先，如图12所示，在与序列#1相对应的时段期间，VCU10通过使用确定器102来比较由电压传感器70检测到的C电压V与电压阈值Vth1以确定是否满足“V>Vth1”(过程P10)。例如，当LiB50的电池电压V1为300V时，可以将电压阈值Vth1设定成290V。
因此，在不满足“V>Vth1”的情况下(在过程P10中的“否”)，确定器102确定存在LiB50的电池电压的异常(过程P70)。在该情况下，VCU10(继电器控制器101)结束过程而无需执行后续序列#2至#6(放电停止：过程P80)。
另一方面，在满足V>Vth1的情况下(在过程P10中的“是”)，VCU10使用继电器控制器101控制负极侧主继电器82断开(过程P20)，并且通过放电控制器104放电被启动(过程P30)。
此后，当经过预定时间(例如，800ms)时(过程P40)，VCU10通过使用确定器102比较由电压传感器70检测到的C电压V与预定电压阈值Vth2(<Vth1)以确定是否满足V<Vth2(过程P50)。例如，在电池电压V1为300V的情况下，可以将电压阈值Vth2设定成250V。此处，预定时间可以在综合考虑电容器C的电容、放电电阻值Rdis、稳态电压值、IGBT的切换控制和确定时间等的情况下来设定(在下文中，这同样适用)。
因此，在不满足“V<Vth2”的情况下(在C电压V不低于电压阈值Vth2的情况下：在过程P50中的“否”)，确定器102确定负极侧主继电器82被熔焊(过程P60)。在这样的情况下，VCU10(继电器控制器101)使用放电控制器104停止放电、而无需执行后续序列#3至#6(过程P80)并且结束过程。
另一方面，在满足“V<Vth2”的情况下(在过程P50的“是”)，VCU10使用继电器控制器101控制预充电继电器83接通(过程P90)。此后，当经过预定时间(例如，800ms)时(过程P100)，VCU10通过使用确定器102来比较C电压V与预定电压阈值Vth4和Vth5以确定是否满足“Vth4<V<Vth5”(过程P110)。此处，例如，电压阈值Vth4满足Vth2<Vth4<Vth1，并且电压阈值Vth5满足Vth4<Vth5<Vth1。例如，在电池电压V1为300V的情况下，可以将电压阈值Vth4和Vth5分别设定成265V和285V。
因此，在不满足“Vth4<V<Vth5”的情况下(在过程P110的“否”)，确定器102确定存在预充电电阻器R1的异常(过程P180)。在该情况下，VCU10(继电器控制器101)通过使用放电控制器104来停止放电而无需执行后续序列#4至#6(过程P190)，并且结束过程。
另一方面，在满足“Vth4<V<Vth5”的情况下(过程P110中的“是”)，VCU10通过使用继电器控制器101来控制正极侧主继电器81断开(过程P120)。此后，当经过预定时间(例如，800ms)时(过程P130)，VCU10通过使用确定器102来比较C电压V与预定电压阈值Vth6以确定是否满足“V<Vth6”(过程P140)。此处，例如，电压阈值Vth6满足Vth6<Vth2。例如，在电池电压V1为300V的情况下，可以将电压阈值Vth6设定成230V。
因此，在不满足“V<Vth6”的情况下(在过程P140的“否”)，确定器102确定正极侧主继电器81被熔焊(过程P170)。在这样的情况下，VCU10(继电器控制器101)通过使用放电控制器104来停止放电、而无需执行后续序列#5和#6(过程P190)，并且结束处理。
另一方面，在满足“V<Vth6”的情况下(在过程P140中的“是”)，VCU10通过使用继电器控制器101来控制正极侧主继电器81接通(过程P150)。此后，当经过预定时间(例如，800ms)时(过程P160)，如图13所示，确定器102再次通过比较C电压V与预定电压阈值Vth4和Vth5来确定是否满足“Vth4<V<Vth5”(过程P200)。
因此，在不满足Vth4<V<Vth5”的情况下(在过程P200中的“否”)，确定器102确定存在预充电电阻器R1的异常(过程P260)。在这样的情况下，VCU10(继电器控制器101)通过使用放电控制器104来停止放电而无需执行后续的序列#6(过程P270)并且结束过程。
另一方面，在满足“Vth4<V<Vth5”的情况下(在过程P200中的“是”)，VCU10通过使用继电器控制器101来控制预充电继电器83断开(过程P210)。此后，当经过预定时间(例如，800ms)时(过程P220)，VCU10通过使用确定器102来比较C电压V与预定电压阈值Vth7以确定是否满足“V<Vth7”(过程P230)。此处，例如，电压阈值Vth7满足Vth7<Vth2。例如，在电池电压V1为300V的情况下，可以将电压阈值Vth7设定成230V。换言之，可以将电压阈值Vth7设定成与电压阈值Vth6(＝230V)的值相同的值。
因此，在不满足“V<Vth7”的情况下(在过程P230中的“否”)，确定器102确定预充电继电器83被熔焊(过程P250)。在这样的情况下，VCU10通过使用放电控制器104来停止放电(过程P270)并且结束过程。
另一方面，在满足“V<Vth7”的情况下(在过程P230中的“是”)，执行正常结束过程(过程P240)。例如，放电控制器104停止放电(过程P270)并且过程结束。
如上所述，根据前述实施方式，使与存储在存储器103中的值相对应的无功电流量的无功电流流入负载电路的放电过程被控制。因此，可以执行快速放电，由此可以实现迅速或快速诊断。此外，在执行放电过程的序列中，可以基于由电压传感器70检测的电容器C的两端电压和作为放电过程的等效表示的电阻值Rdis来检测预充电电阻器R1的异常。因此，等效电阻值Rdis可以被自由地设定、而不取决于预充电电阻器R1等的电阻值。
在上述第一实施方式中，按照序列#1至序列#6的顺序执行继电器81至继电器83的切换控制；然而，序列的顺序可以改变。例如，可以在执行顺序中互换序列组#3和#4与序列组#5和#6。此外，在预充电继电器83在序列开始之前的阶段中被接通的情况下，可以在执行顺序中互换序列组#1和#2与序列组#3和#4(或者序列组#5和#6)。
(第二实施方式)
在上述第一实施方式中，在正常结束的情况下，例如，如图10所示，尽管在与序列#2至#6相对应的时段期间放电是持续执行的，然而例如如由图16中的附图标记605所表示的，可以执行逆变器控制以使得由放电控制器104间歇地执行放电。
在该情况下，放电控制器104用作放电时段控制器的示例，该放电时段控制器针对每个序列来控制其间累积在电容器C中的电荷或从LiB50提供的电荷通过逆变器30和三相电动机40进行放电的时段。
图14和图15示出了间歇放电操作的示例。如通过相互比较图14和图15与图12和图13可以理解，在第二实施方式中，在序列#2至序列#6的每一个中，当从放电开始经过预定时间(例如，500ms)时停止放电，这与第一实施方式不同。
例如，如图14所示，在序列#2中，在断开负极侧主继电器82之后(过程P20)，开始放电(过程P30)，并且当经过预定时间时(过程P31)，停止放电(过程P32)。
此外，在序列#3中，在接通预充电继电器83之后(过程P90)，开始放电(过程P91)，并且当经过预定时间时(过程P92)，停止放电(过程P93)。
此外，在序列#4中，在断开正极侧主继电器81之后(过程P120)，开始放电(过程P121)，并且当经过预定时间时(过程P122)，停止放电(过程P123)。
此外，在序列#5中，在接通正极侧主继电器81之后(过程P150)，开始放电(过程P151)，并且当经过预定时间时(过程P152)，停止放电(过程P153)。
此外，如图15所示，在断开预充电继电器83之后(过程P210)，开始放电(过程P211)，并且当经过预定时间时(过程P212)，停止放电(过程P213)。
在图14和图15中被描绘有与第一实施方式(图12和图13)相同的附图标记的其他过程(确定过程等)与第一实施方式的相同。图16示出了在执行上述间歇放电的情况下C电压的改变的示例(参见附图标记601)。图17示出了因为在序列#4中C电压未低于预定电压阈值Vth6而将正极侧主继电器81确定为被熔焊的情况。
如上所述，在与序列#2至序列#6相对应的时段期间，通过间歇地执行放电，放电时段可以比第一实施方式的放电时段短。因此，可以抑制根据该放电而消耗的电流的量。
在上述第二实施方式中，在与序列#2至序列#6相对应的时段中的每一个中，执行放电的开始和停止；然而，可以仅在所述时段中的一些中执行放电的开始和停止。
(第三实施方式)
图18示出了根据第三实施方式的继电器熔焊诊断的流程图的示例。图18所示的流程图与图12和图13所示的根据第一实施方式的流程图不同处在于：添加有过程P51和过程P52。此外，在图18所示的情况中，图12和图13所示的过程P160、P190、P200、P210、P220、P230和P250是不必要的(被删除)。
这样做原因在于：在过程P51和过程P52中，在通过确定器102确定C电压V未低于预定阈值Vth3的情况下(在过程P51中的“否”)，可以在过程P52中确定预充电继电器83被熔焊。在确定预充电继电器83被熔焊的情况下，通过放电控制器104停止放电(过程P80)。
在满足C电压V<Vth3的情况下(在过程P51中的“是”)，执行图18所示的过程P90和后续过程。例如，执行预充电电阻器R1的异常的确定(过程P110和过程P180)和正极侧主继电器81的熔焊的确定(过程P140和过程P170)。此处，电压阈值Vth3满足“Vth3<Vth2<Vth1”。
根据上述第三实施方式，可以比前述实施方式中的每一个更快地检测预充电继电器83的熔焊。
(第四实施方式)
图19和图20示出了根据第四实施方式的继电器熔焊诊断的流程的示例。图19和图20所示的流程图与图12和图13所示的根据第一实施方式的流程图不同之处在于：在序列#2和序列#5中放电电流被控制成不同的电流值。对放电电流的控制可以由放电控制器104来执行。
根据该实施方式的放电控制器104为放电电流量控制器的示例，该放电电流量控制器被配置成针对每个序列来控制在通过逆变器30和三相电动机40使电荷放电期间累积在电容器C中的电荷或从LiB50提供的电荷的量。
例如，在序列#2，在断开负极侧主继电器82之后(过程P20)，开始以10安培(A)放电(过程P30a)。另一方面，在序列#5中，在C电压V被确定为低于电压阈值Vth6之后(在过程P140中的“是”)，停止以10A放电(过程P141)，并且开始以15A进行放电(过程P142)。因此，如图21所示，放电电流增大至比与序列#2至序列#4相对应的时段的值高的值。
如上所述，通过区分(改变)放电电流，如图21所示，在与序列#3和序列#5相对应的时段的C电压之间存在差。确定器102可以基于电压差来区别地确定预充电电阻器R1的异常和放电的异常。
对于这一点，在图19所示的过程P110(序列#3)中C电压V不满足“Vth4<V<Vth5”的情况下，根据第四实施方式的确定器102不在该阶段中确定电阻器R2的异常，而是将“标志1”设定成“On”(过程P180a)。例如，将“标志1”存储在前述存储器103中。
然后，如图20所示，在后续序列#5中确定C电压V是否满足Vth8<V<Vth9之后(过程P200a)，确定器102核查“标志1”是否被设定成“On”(过程P201和过程P261)。此处，电压值Vth8和Vth9例如满足“Vth8<Vth9<Vth4<Vth5”。作为非限制性示例，在电池电压V1为300V的情况下，可以分别将Vth8和Vth9设定成252V和267V。
在C电压V不满足“Vth8<V<Vth9”并且“标志1”被设定成“On”的情况下(在过程P200a中的“否”和在过程P261中的“是”)，则确定器102确定存在预充电电阻器R1的异常(过程P263)。
另一方面，在C电压V不满足“Vth8<V<Vth9”并且“标志1”被设定成“Off”的情况下(在过程P200a中的“否”和在过程P261中的“否”)，确定器102确定存在放电的异常(过程P262)。此外，在C电压V满足“Vth8<V<Vth9”并且“标志1”被设定成“On”的情况下(在过程P200a中的“是”和在过程P261中的“是”)，确定器102确定存在放电的异常(过程P262)。
如上所述，根据第四实施方式，在放电期间放电电流的量被改变(使有区别)。因此，确定器102可以基于在电流量被控制成相互不同的序列#3与序列#5之间的C电压的改变来区别地检测预充电电阻器R1的异常和放电的异常。
(第五实施方式)
图22和图23示出了根据第五实施方式的继电器熔焊诊断的流程的示例。图22所示的流程图与图19所示的根据第四实施方式的流程图不同之处在于：添加有过程P53和过程P54。此外，图23所示的流程图与图20所示的根据第四实施方式的流程图不同之处在于：添加了过程P264和过程P265。
如图22所示，在过程P53中，在C电压V被确定为低于电压阈值Vth2的情况下(过程P50中的“是”)，确定器102进一步确定C电压V是否下降到根据通过以电阻器模拟放电而获得的电阻值Rdis和电容器C的电容值的电压。例如，确定器102确定C电压V是否满足“Vth10<V<Vth11”。此处，电压阈值Vth10和Vth11例如可以是在考虑电容器C的电容、电阻值Rdis和C电压V的变化的情况下基于以下等式(2)来设定的。作为非限制示例，在电池电压V1为300V的情况下，可以分别将Vth10和Vth11设定成230V和250V。
V＝V1*[exp{-0.8/(C·Rdis)}]...(2)
在等式(2)中，V1表示Lib50的电池电压，并且C表示电容器C的电容。
作为上述确定的结果，在不满足“Vth10<V<Vth11”(在放电期间C电压V未降至预定电压范围)的情况下(在过程P53中的“否”)，确定器102将“标志2”设定成“On”(过程P54)。“标志2”被存储在例如存储器103中。
另一方面，作为上述确定的结果，在满足“Vth10<V<Vth11”的情况下(在过程P53中的“是”)，与第四实施方式相类似地，VCU10执行过程P90和后续过程。
接下来，如图23所示，在过程P264中，确定器102确定“标志2”是否被设置成“On”。该确定是在“标志1”被设置为“Off”的情况下(在过程P201中的“否”的情况下)进行的。
作为在过程P264中进行的确定的结果，在“标志2”被设置成“On”的情况下(在“是”的情况下)，确定器102确定存在电容器C的异常(过程P265)。另一方面，在“标志2”被设置成“Off”的情况下(在过程P264中的“否”)，执行上述过程P210、P22、P230、P240、P250和P270。
如上所述，根据第五实施方式，可以实现与第四实施方式的优点相同的优点，并且另外地，通过在放电期间确定C电压是否满足“Vth10<V<Vth11”，可以区别地检测放电异常和电容器C的异常。因此，可以分别检测预充电电阻器R1的异常、电容器C的异常和放电异常。
根据上述技术，可以快速或迅速地检测继电器电路的电阻器的异常。
(其他)
在前述实施方式中的每一个中使用的电压阈值可以是在综合考虑LiB50的电池电压V1、部件例如电阻器和电容器的变化、确定时间和IGBT的切换控制等的情况下确定的。电压阈值可以被确定(设定)成如在每个实施方式中所描述的绝对值，并且电压阈值还可以使用在确定之前的电压值例如电池电压V1×Rdis/(Rdis+R1)±5％(变化容差)来确定。
此外，在上述实施方式的每一个中，继电器控制器101、确定器102、存储器103和放电控制器104中的所有均被设置在VCU10中。然而，例如，单元101至单元104中的一部分或所有可以被设置在MCU20中。例如，通过将继电器控制器101和放电控制器104设置到MCU20中，可以抑制在放电时段期间或在控制放电电流的量时进行的在VCU10与MCU20之间使用SPI通信的通信量。
此外，在上述实施方式中的每一个中，电动机驱动系统1(用于继电器电路的诊断装置和诊断方法)被应用到车辆例如EV或HEV；然而，电动机驱动系统1也普遍适用于其他可乘的机器例如火车和船。

Claims (7)

1.一种用于继电器电路的诊断装置，所述继电器电路包括：
负载电路，所述负载电路被提供有来自直流DC电源的直流DC电压；
电容器，所述电容器连接至所述负载电路的两端；
第一主继电器，所述第一主继电器被设置用于在所述DC电源的正极端子与所述负载电路的一端之间的供电线路；
第二主继电器，所述第二主继电器被设置用于在所述DC电源的负极端子与所述负载电路的另一端之间的供电线路；
与所述第二主继电器并联地设置的第一电阻器和预充电继电器的串联电路；以及
第二电阻器，所述第二电阻器连接至所述负载电路的两端，
所述诊断装置包括：
电压传感器，所述电压传感器被配置成检测所述电容器的两端电压；
继电器控制器，所述继电器控制器被配置成按照预定序列对继电器中的每一个执行通断控制；以及
确定器，所述确定器被配置成在包括放电过程的序列中基于由所述电压传感器检测的所述电压和表示所述放电过程的等效电阻值来检测所述第一电阻器的异常，所述放电过程由所述继电器控制器执行、以接通所述第一主继电器和所述预充电继电器二者并且断开所述第二主继电器，以将具有由存储在存储器中的值表示的量的无功电流施加至所述负载电路。
2.根据权利要求1所述的诊断装置，其中，所述确定器在由所述继电器控制器执行的序列的每个序列中基于所述两端电压的状态改变来确定继电器中的任一个继电器是否被熔焊，所述序列包括：
在接通两个主继电器并且断开所述预充电继电器的序列之后断开所述第二主继电器的序列；
在接通所述预充电继电器和所述第一主继电器二者并且断开所述第二主继电器之后断开所述第一主继电器的序列；以及
在接通所述预充电继电器和所述第一主继电器二者并且断开所述第二主继电器之后断开所述预充电继电器的序列。
3.根据权利要求1所述的诊断装置，其中，在由所述继电器控制器执行的接通所述预充电继电器和所述第一主继电器二者并且断开所述第二主继电器的序列期间，响应于所述两端电压离开预定电压范围的超出范围检测，所述确定器确定所述第一电阻器的异常。
4.根据权利要求1所述的诊断装置，还包括放电时段控制器，所述放电时段控制器被配置成针对每个序列来控制其间累积在所述电容器中的电荷或从所述DC电源提供的电荷通过所述负载电路进行放电的时段。
5.根据权利要求1所述的诊断装置，还包括放电电流量控制器，所述放电电流量控制器被配置成针对每个序列来控制累积在所述电容器中的电荷的放电量或从所述DC电源提供的电荷通过所述负载电路的放电量，
其中，所述确定器基于在由所述放电电流量控制器控制成相互不同的放电电流量的序列之间所述两端电压的改变来区分所述第一电阻的异常和所述放电的异常。
6.根据权利要求5所述的诊断装置，其中，所述确定器确定在所述放电期间所述两端电压是否下降至如下电压以检测所述电容器的电容值的异常：所述电压根据将所述放电数值地建模为电阻的电阻值和所述电容器的电容值。
7.一种诊断继电器电路的方法，所述继电器电路包括：负载电路，所述负载电路被提供有来自直流DC电源的直流DC电压；电容器，所述电容器连接至所述负载电路的两端；第一主继电器，所述第一主继电器被设置用于在所述DC电源的正极端子与所述负载电路的一端之间的供电线路；第二主继电器，所述第二主继电器被设置用于在所述DC电源的负极端子与所述负载电路的另一端之间的供电线路；与所述第二主继电器并联设置的第一电阻器和预充电继电器的串联电路；以及第二电阻器，所述第二电阻器连接至所述负载电路的两端，所述方法包括：
执行接通所述第一主继电器和所述预充电继电器二者并且断开所述第二主继电器、以将具有由存储在存储器中的值表示的量的无功电流施加至所述负载电路的放电过程；以及
在所述放电过程中，基于由电压传感器检测的所述电容器的两端电压和表示所述放电过程的等效电阻值来检测所述第一电阻器的异常。
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