JP2005276565A - 電源制御装置および電源制御装置における溶着判定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 起動時に迅速にリレーの溶着を判定可能な電源制御装置を提供する。
【解決手段】 制御装置３０は、Ｈレベルの信号ＳＥ１を生成してシステムリレーＳＭＲ１のみをオンしたときの直流電流Ｉｂが基準値Ｉｓｔｄ以上であるとき、システムリレーＳＭＲ３が溶着していると判定する。また、制御装置３０は、Ｈレベルの信号ＳＥ３を生成してシステムリレーＳＭＲ３のみをオンしたときの直流電流Ｉｂが基準値Ｉｓｔｄ以上であるとき、システムリレーＳＭＲ１が溶着していると判定する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、リレーの溶着判定が可能な電源制御装置および電源制御装置における溶着判定方法に関するものである。

最近、環境に配慮した自動車としてハイブリッド自動車（Ｈｙｂｒｉｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ）および電気自動車（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）が大きな注目を集めている。そして、ハイブリッド自動車は、一部、実用化されている。

このハイブリッド自動車は、従来のエンジンに加え、直流電源とインバータとインバータによって駆動されるモータとを動力源とする自動車である。つまり、エンジンを駆動することにより動力源を得るとともに、直流電源からの直流電圧をインバータによって交流電圧に変換し、その変換した交流電圧によりモータを回転することによって動力源を得るものである。また、電気自動車は、直流電源とインバータとインバータによって駆動されるモータとを動力源とする自動車である。

すなわち、ハイブリッド自動車および電気自動車は、直流電源とインバータとを備えるモータ駆動装置を搭載している。そして、ノイズを除去した直流電圧をインバータに供給するために、コンデンサがインバータの入力側に設けられる。また、直流電源とインバータとの間には、システムリレーが設けられる。

このシステムリレーは、直流電源の正極に直列に接続された抵抗ＲおよびシステムリレーＳＭＲ１と、直流電源の正極に、抵抗ＲおよびシステムリレーＳＭＲ１と並列に接続されたシステムリレーＳＭＲ２と、直流電源の負極に接続されたシステムリレーＳＭＲ３とからなる（特許文献１）。

そして、システムリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ３を独立にオン／オフしたときのコンデンサの両端の電圧に基づいて、システムリレーＳＭＲ１〜ＳＭＲ３の個々の溶着が判定される。

また、特許文献２は、システムリレーをオフした後にモータに電流が流れているとリレーが溶着していると判定する方法を開示する。
特開２０００−１３４７０７号公報 特開平８−２１２８９５号公報 特開２０００−２７０５６１号公報 特開２００１−３２７００１号公報

しかし、特許文献１に開示された溶着判定方法は、コンデンサの両端の電圧に基づいてシステムリレーＳＭＲ１〜ＳＭＲ３の溶着を判定するため、溶着を迅速に判定することが困難であるという問題がある。そのため、イグニッションキーがオンされてから起動が完了するまでの時間を短縮することが困難である。

また、特許文献２に開示された方法では、起動時にシステムリレーの溶着を判定できないという問題がある。

そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、起動時に迅速にリレーの溶着を判定可能な電源制御装置を提供することである。

また、この発明の別の目的は、起動時に迅速にリレーの溶着を判定可能な溶着判定方法を提供することである。

この発明によれば、電源制御装置は、第１から第３のリレーと、抵抗と、電流センサーと、判定手段とを備える。第１のリレーおよび抵抗は、直流電源の正極に直列接続される。第２のリレーは、直流電源の正極に、直列に接続された第１のリレーおよび抵抗と並列に接続される。第３のリレーは、直流電源の負極に接続される。電流センサーは、直流電源から流れ出る直流電流を検出する。判定手段は、電流センサーによって検出された直流電流に基づいて第１および第３のリレーの溶着を判定する。

好ましくは、判定手段は、第３のリレーのみをオンしたときに基準値以上の直流電流が電流センサーによって検出されると、第１のリレーが溶着していると判定する。

好ましくは、判定手段は、第１のリレーのみをオンしたときに基準値以上の直流電流が電流センサーによって検出されると、第３のリレーが溶着していると判定する。

好ましくは、判定手段は、第３のリレーのみをオンしたときに基準値以上の直流電流が電流センサーによって検出されると第１のリレーが溶着していると判定し、第１のリレーのみをオンしたときに基準値以上の直流電流が電流センサーによって検出されると第３のリレーが溶着していると判定する。

好ましくは、電源制御装置は、容量素子と、電圧センサーとをさらに備える。容量素子は、一方端子が直列接続された第１のリレーおよび抵抗と第２のリレーとを介して直流電源の正極側に接続され、他方端子が第３のリレーを介して直流電源の負極側に接続される。電圧センサーは、容量素子の両端の電圧を検出する。そして、判定手段は、電圧センサーによって検出された電圧に基づいて第２のリレーの溶着をさらに判定する。

好ましくは、判定手段は、第３のリレーのみをオンしたときに、第１の基準値以上の直流電流のみが電流センサーによって検出されると第１のリレーが溶着していると判定し、第２の基準値以上の電圧のみが電圧センサーによって検出されると第２のリレーが溶着していると判定する。

好ましくは、判定手段は、第３のリレーのみをオンしたときに、第１の基準値以上の直流電流が電流センサーによって検出され、かつ、第２の基準値以上の電圧が電圧センサーによって検出されると、第１および第２のリレーが溶着していると判定する。

好ましくは、判定手段は、第１のリレーのみをオンしたときに第１の基準値以上の直流電流が電流センサーによって検出されると第３のリレーが溶着していると判定する。

好ましくは、判定手段は、第３のリレーのみをオンしたときに第１の基準値以上の直流電流のみが電流センサーによって検出されると第１のリレーが溶着していると判定し、第３のリレーのみをオンしたときに第２の基準値以上の電圧のみが電圧センサーによって検出されると第２のリレーが溶着していると判定し、第１のリレーのみをオンしたときに第１の基準値以上の直流電流が電流センサーによって検出されると第３のリレーが溶着していると判定する。

また、この発明によれば、溶着判定方法は、電源制御装置におけるリレーの溶着を判定する溶着判定方法である。電源制御装置は、直流電源の正極に直列接続された第１のリレーおよび抵抗と、直流電源の正極に、直列に接続された第１のリレーおよび抵抗と並列に接続された第２のリレーと、直流電源の負極に接続された第３のリレーと、直流電源から流れ出る直流電流を検出する電流センサーとを備える。そして、溶着判定方法は、第３のリレーのみがオンされたときに第１の基準値以上の第１の直流電流が電流センサーによって検出されると第１のリレーが溶着していると判定する第１のステップと、第１のリレーのみがオンされたときに第１の基準値以上の第２の直流電流が電流センサーによって検出されると第３のリレーが溶着していると判定する第２のステップとを含む。

好ましくは、電源制御装置は、一方端子が直列接続された第１のリレーおよび抵抗と第２のリレーとを介して直流電源の正極側に接続され、他方端子が第３のリレーを介して直流電源の負極側に接続された容量素子と、容量素子の両端の電圧を検出する電圧センサーとをさらに備える。そして、溶着判定方法は、第３のリレーのみがオンされたときに第２の基準値以上の電圧が電圧センサーによって検出されると第２のリレーが溶着していると判定する第３のステップをさらに含む。

好ましくは、溶着判定方法は、第３のリレーのみがオンされたときに、第１の基準値以上の第１の直流電流が電流センサーによって検出され、かつ、第２の基準値以上の電圧が電圧センサーによって検出されると第１および第２のリレーが溶着していると判定する第４のステップをさらに含む。

この発明においては、第１のリレーまたは第３のリレーのみをオンしたときの直流電流が基準値以上であるか否かによって第１のリレーまたは第３のリレーの溶着が判定される。

したがって、この発明によれば、第１および第３のリレーの溶着を迅速に判定できる。

また、この発明においては、第１のリレーまたは第３のリレーのみをオンしたときの直流電流が基準値以上であるか否かおよび容量素子の両端の電圧が基準値以上であるか否かに基づいて、第１から第３のリレーの各々について溶着しているか否かが判定される。

したがって、この発明によれば、第１のリレー、第２のリレーおよび第３のリレーの全てについて、溶着しているか否かを迅速に判定できる。

本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返さない。

図１は、この発明の実施の形態による電源制御装置を備えるモータ駆動装置の概略ブロック図である。図１を参照して、モータ駆動装置１００は、直流電源１０と、システムリレーＳＭＲ１〜ＳＭＲ３と、抵抗Ｒと、電流センサー１１，２４と、コンデンサ１２と、電圧センサー１３と、インバータ２０と、制御装置３０とを備える。

なお、モータ駆動装置１００は、ハイブリッド自動車または電気自動車に搭載される。そして、交流モータＭ１は、ハイブリッド自動車または電気自動車の駆動輪を駆動するためのモータである。また、交流モータＭ１は、ハイブリッド自動車のエンジンに連結され、エンジンの回転力によって発電する発電機の機能と、エンジン始動を行なう電動機の機能とを併せ持つモータジェネレータとしてハイブリッド自動車に搭載されてもよい。

システムリレーＳＭＲ１および抵抗Ｒは、直流電源１０の正極とコンデンサ１２の正電極との間に直列に接続される。システムリレーＳＭＲ２は、直流電源１０の正極とコンデンサ１２の正電極との間に抵抗ＲおよびシステムリレーＳＭＲ１に並列に接続される。システムリレーＳＭＲ３は、直流電源１０の負極とコンデンサ１２の負電極との間に接続される。

コンデンサ１２は、インバータ２０の入力側に設けられる。インバータ２０は、Ｕ相アーム２１、Ｖ相アーム２２およびＷ相アーム２３を含む。Ｕ相アーム２１、Ｖ相アーム２２およびＷ相アーム２３は、電源ラインとアースラインとの間に並列に設けられる。Ｕ相アーム２１は、直列に接続されたＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２からなり、Ｖ相アーム２２は、直列に接続されたＮＰＮトランジスタＱ３，Ｑ４からなり、Ｗ相アーム２３は、直列に接続されたＮＰＮトランジスタＱ５，Ｑ６からなる。各ＮＰＮトランジスタＱ１〜Ｑ６のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードＤ１〜Ｄ６がそれぞれ接続されている。

各相アームの中間点は、交流モータＭ１の各相コイルの各相端に接続されている。すなわち、交流モータＭ１は、３相の永久磁石モータであり、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つのコイルの一端が中点に共通接続されて構成され、Ｕ相コイルの他端がＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２の中間点に、Ｖ相コイルの他端がＮＰＮトランジスタＱ３，Ｑ４の中間点に、Ｗ相コイルの他端がＮＰＮトランジスタＱ５，Ｑ６の中間点にそれぞれ接続されている。

直流電源１０は、ニッケル水素またはリチウムイオン等の二次電池からなる。そして、直流電源１０は、直流電圧を出力する。電流センサー１１は、直流電源１０から流れ出る直流電流Ｉｂを検出し、その検出した直流電流Ｉｂを制御装置３０へ出力する。

システムリレーＳＭＲ１〜ＳＭＲ３は、それぞれ、制御装置３０からの信号ＳＥ１〜ＳＥ３によってオン／オフされる。より具体的には、システムリレーＳＭＲ１〜ＳＭＲ３は、それぞれ、Ｈ（論理ハイ）レベルの信号ＳＥ１〜ＳＥ３によってオンされ、Ｌ（論理ロー）レベルの信号ＳＥ１〜ＳＥ３によってオフされる。

コンデンサ１２は、直流電源１０から供給された直流電圧を平滑化してインバータ２０に供給する。電圧センサー１３は、コンデンサ１２の両端の電圧Ｖｍを検出し、その検出した電圧Ｖｍを制御装置３０へ出力する。

インバータ２０は、制御装置３０からの信号ＰＷＭに応じて、コンデンサ１２からの直流電圧を交流電圧に変換して交流モータＭ１を駆動するとともに、交流モータＭ１が発電した交流電圧を直流電圧に変換し、その変換した直流電圧をコンデンサ１２を介して直流電源１０に供給する。

電流センサー２４は、交流モータＭ１に流れるモータ電流ＭＣＲＴを検出し、その検出したモータ電流ＭＣＲＴを制御装置３０へ出力する。

制御装置３０は、電流センサー１１から直流電流Ｉｂを受け、電圧センサー１３から電圧Ｖｍを受け、モータ駆動装置１００の外部に設けられた外部ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）からトルク指令値ＴＲを受け、イグニッションキー（図示せず）から信号ＩＧおよび信号ＳＴを受け、電流センサー２４からモータ電流ＭＣＲＴを受ける。なお、信号ＩＧおよび信号ＳＴは、ＨレベルまたはＬレベルからなる。

制御装置３０は、イグニッションキーからＨレベルの信号ＩＧを受けると、後述する方法によって、電流センサー１１から受けた直流電流Ｉｂに基づいてシステムリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ３の溶着を判定する。そして、制御装置３０は、システムリレーＳＲＭ１，ＳＭＲ３の少なくとも１つが溶着していると判定したとき、警告ランプを点灯するための信号ＥＭＧを生成して警告ランプ４０へ出力する。

また、制御装置３０は、システムリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ３が溶着していないと判定したとき、コンデンサ１２をプリチャージするようにシステムリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ３を制御する。

さらに、制御装置３０は、コンデンサ１２のプリチャージ完了後、電圧Ｖｍ、トルク指令値ＴＲおよびモータ電流ＭＣＲＴに基づいて信号ＰＷＭを生成し、その生成した信号ＰＷＭをインバータ２０のＮＰＮトランジスタＱ１〜Ｑ６へ出力する。

より具体的には、制御装置３０は、電圧Ｖｍ、トルク指令値ＴＲおよびモータ電流ＭＣＲＴに基づいて、交流モータＭ１の各相のコイルに印加する電圧を演算し、その演算結果に基づいて、ＮＰＮトランジスタＱ１〜Ｑ６を実際にオン／オフする信号ＰＷＭを生成する。

警告ランプ４０は、制御装置３０からの信号ＥＭＧに応じて点灯する。

図２は、図１に示すシステムリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ３の溶着を判定する動作を説明するためのタイミングチャートである。図２を参照して、外部ＥＣＵからの信号ＩＧがタイミングｔ１でＬレベルからＨレベルに切換えられてイグニッションキーがオンされると、制御装置３０は、タイミングｔ２でＨレベルの信号ＳＥ１のみを生成してシステムリレーＳＭＲ１へ出力し、タイミングｔ３でＬレベルの信号ＳＥ１のみを生成してシステムリレーＳＭＲ１へ出力する。すなわち、制御装置３０は、期間Ｔ１の間、システムリレーＳＭＲ１のみをオンする。

そして、制御装置３０は、タイミングｔ２からタイミングｔ３までの期間Ｔ１において、電流センサー１１からの直流電流Ｉｂに基づいて、システムリレーＳＭＲ３が溶着しているか否かを判定する。システムリレーＳＭＲ１のみがタイミングｔ２でオンされた後、曲線ｋ１で示すように基準値Ｉｓｔｄを超えて急峻に上昇し、その後、減少するように変化する直流電流Ｉｂが電流センサー１１によって検出されたとき、制御装置３０は、システムリレーＳＭＲ３が溶着していると判定する。また、この期間Ｔ１において、直線ｋ２で示すように零の直流電流Ｉｂが電流センサー１１によって検出されたとき、制御装置３０は、システムリレーＳＭＲ３は溶着していないと判定する。

その後、制御装置３０は、タイミングｔ４でイグニッションキーからＨレベルの信号ＳＴを受け、Ｈレベルの信号ＳＥ３のみを生成してシステムリレーＳＭＲ３へ出力する。すなわち、制御装置３０は、タイミングｔ４でシステムリレーＳＭＲ３のみをオンする。なお、Ｈレベルの信号ＳＴは、イグニッションキーがスタート位置まで回転されたことを示す信号である。

そして、制御装置３０は、タイミングｔ４以降の期間Ｔ２において、電流センサー１１からの直流電流Ｉｂに基づいて、システムリレーＳＭＲ１が溶着しているか否かを判定する。

システムリレーＳＭＲ３のみがタイミングｔ４でオンされた後、曲線ｋ３で示すように基準値Ｉｓｔｄを超えて急峻に上昇し、その後、減少するように変化する直流電流Ｉｂが電流センサー１１によって検出されたとき、制御装置３０は、システムリレーＳＭＲ１が溶着していると判定する。また、この期間Ｔ２において、曲線ｋ４で示すように零の直流電流Ｉｂが電流センサー１１によって検出されたとき、制御装置３０は、システムリレーＳＭＲ１が溶着していないと判定する。

制御装置３０は、上述した方法によってシステムリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ３が溶着していないと判定したとき、タイミングｔ５でＨレベルの信号ＳＥ１を生成してシステムリレーＳＭＲ１へ出力する。これにより、直流電源１０は、システムリレーＳＭＲ１および抵抗Ｒと、システムリレーＳＭＲ３とを介してコンデンサ１２の両端に接続され、コンデンサ１２のプリチャージを開始する。

タイミングｔ５以降、制御装置３０は、電圧センサー１３からの電圧Ｖｍが所定のプリチャージ電圧Ｐｃｈｇに到達したか否かを判定し、電圧Ｖｍがプリチャージ電圧Ｖｃｈｇに到達したとき、タイミングｔ６でＨレベルの信号ＳＥ２を生成してシステムリレーＳＭＲ２へ出力し、タイミングｔ７でＬレベルの信号ＳＥ１を生成してシステムリレーＳＥ１へ出力する。

Ｈレベルの信号ＳＥ２がタイミングｔ６でシステムリレーＳＭＲ２へ出力されると、直流電源１０は、システムリレーＳＭＲ２，ＳＭＲ３を介してコンデンサ１２に直流電流を供給するので、コンデンサ１２のプリチャージは終了する。したがって、コンデンサ１２は、タイミングｔ５からタイミングｔ６までの期間Ｔ３においてプリチャージされる。

期間Ｔ１において、曲線ｋ１で示される直流電流Ｉｂが電流センサー１１によって検出されるとき、すなわち、システムリレーＳＭＲ３が溶着しているとき、コンデンサ１２の両端の電圧Ｖｍは、曲線ｋ５によって示されるように徐々に上昇する。また、期間Ｔ２において、曲線ｋ３で示される直流電流Ｉｂが電流センサー１１によって検出されるとき、すなわち、システムリレーＳＭＲ１が溶着しているとき、コンデンサ１２の両端の電圧Ｖｍは、曲線ｋ６によって示されるように徐々に上昇する。したがって、コンデンサ１２の両端の電圧Ｖｍに基づいてシステムリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ３の溶着を判定するには長時間を要するが、この発明においては、上述したように、リレーＳＭＲ１，ＳＭＲ３が溶着すれば急峻に上昇する直流電流Ｉｂに基づいてシステムリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ３の溶着を判定するので、システムリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ３の溶着を迅速に判定できる。

なお、システムリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ３において溶着が発生していない場合、期間Ｔ１，Ｔ３において検出される電圧Ｖｍは、直線ｋ７，ｋ８で示すように零である。

タイミングｔ５でコンデンサ１２のプリチャージが開始されると、直流電流Ｉｂは、曲線ｋ９で示すように、急峻に上昇し、その後、徐々に減少する。そして、電圧Ｖｍは、曲線ｋ１０で示すように、タイミングｔ５以降、徐々に上昇し、タイミングｔ６でプリチャージ電圧Ｖｃｈｇに到達する。

図３は、図１に示すシステムリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ３の溶着を判定する動作を説明するためのフローチャートである。図３を参照して、一連の動作が開始されると、タイミングｔ１でイグニッションキーＩＧがオンされる（ステップＳ１０）。そして、制御装置３０は、Ｈレベルの信号ＳＥ１を生成してシステムリレーＳＭＲ１へ出力し、システムリレーＳＭＲ１のみをオンする（ステップＳ２０）。その後、制御装置３０は、電流センサー１１から直流電流Ｉｂを受け、その受けた直流電流Ｉｂが基準値Ｉｓｔｄ以上であるか否かを判定する（ステップＳ３０）。

直流電流Ｉｂが基準値Ｉｓｔｄ以上であるとき、制御装置３０は、システムリレーＳＭＲ３が溶着していると判定する（ステップＳ４０）。一方、ステップＳ３０において、直流電流Ｉｂが基準値Ｉｓｔｄよりも小さいと判定されたとき、制御装置３０は、システムリレーＳＭＲ１は正常である（溶着していない）と判定し、Ｌレベルの信号ＳＥ１を生成してシステムリレーＳＭＲ１へ出力し、システムリレーＳＭＲ１をオフする（ステップＳ５０）。

その後、制御装置３０は、Ｈレベルの信号ＳＥ３を生成してシステムリレーＳＭＲ３へ出力し、システムリレーＳＭＲ３のみをオンする（ステップＳ６０）。そして、制御装置３０は、電流センサー１１から直流電流Ｉｂを受け、その受けた直流電流Ｉｂが基準値Ｉｓｔｄ以上であるか否かを判定し（ステップＳ７０）、直流電流Ｉｂが基準値Ｉｓｔｄ以上であるとき、システムリレーＳＭＲ１が溶着していると判定する（ステップＳ８０）。

そうすると、制御装置３０は、ステップＳ４０またはステップＳ８０の後、信号ＥＭＧを生成して警告ランプ４０へ出力し、警告ランプ４０は、警告ランプを点灯する（ステップＳ９０）。

一方、ステップＳ７０において、直流電流Ｉｂが基準値Ｉｓｔｄよりも小さいと判定されたとき、制御装置３０は、システムリレーＳＭＲ１およびＳＭＲ３が正常である（溶着していない）と判定する（ステップＳ１００）。そして、ステップＳ９０またはステップＳ１００の後、一連の動作は終了する。

このように、システムリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ３を独自にオン／オフしてシステムリレーＳＭＲ１およびＳＭＲ３の溶着が直流電源１０から流れ出る直流電流Ｉｂに基づいてモータ駆動装置１００の起動時に判定される。

そして、システムリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ３の溶着は、直流電源１０から流れ出る直流電流Ｉｂに基づいて判定されるので、システムリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ３の溶着を迅速に判定できる。

上述したシステムリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ３の溶着判定においては、システムリレーＳＭＲ３のみをオンしたときに、基準値Ｉｓｔｄ以上の直流電流Ｉｂが検出されるとシステムリレーＳＭＲ１が溶着していると判定する。すなわち、システムリレーＳＭＲ２が溶着していると判定しない。これは、次の理由による。

モータ駆動装置１００の通常動作においては、イグニッションキーからＬレベルの信号ＩＧを受け、システムリレーＳＭＲ２，ＳＭＲ３をオフした後（この状態においては、システムリレーＳＭＲ１〜ＳＭＲ３は全てオフ制御されている。）に交流モータＭ１に電流が流れないことを確認することによってシステムリレーＳＭＲ２が溶着していないことを検出している。そして、システムリレーＳＭＲ２が溶着していないことが検出されると、モータ駆動装置１００が次回に起動されるまで、システムリレーＳＭＲ２はオンされない。したがって、モータ駆動装置１００の起動時には、システムリレーＳＭＲ２が溶着していないことが確認されているので、システムリレーＳＭＲ１またはＳＭＲ３のみをオンしたときに基準値Ｉｓｔｄ以上の直流電流Ｉｂが検出されると、システムリレーＳＭＲ３またはＳＭＲ１が溶着していると判定することにしたものである。

よって、図２および図３に示すシステムリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ３の溶着を判定する方法は、システムリレーＳＭＲ２が溶着していないことを前提とした溶着判定方法である。

なお、制御装置３０によるシステムリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ３の溶着判定は、実際には、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）によって実行され、ＣＰＵは、図３に示す各ステップを備えるプログラムをＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）から読出し、図３に示す各ステップを実行してシステムリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ３の溶着を判定する。

したがって、ＲＯＭは、システムリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ３の溶着を判定する制御をコンピュータ（ＣＰＵ）に実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ（ＣＰＵ）読取り可能な記録媒体に相当する。

また、図３に示す各ステップに従ってシステムリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ３の溶着を判定する方法は、この発明による「溶着判定方法」を構成する。

再び、図１を参照して、モータ駆動装置１００の全体動作について説明する。制御装置３０は、イグニッションキーからＨレベルの信号ＩＧを受けると、上述した方法によってシステムリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ３の溶着を判定する。そして、制御装置３０は、システムリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ３の少なくとも１つが溶着しているとき、信号ＥＭＧを生成して警告ランプ４０へ出力する。警告ランプ４０は、制御装置３０からの信号ＥＭＧに応じて点灯する。この場合、モータ駆動装置１００は起動されない。

システムリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ３が溶着していないとき、制御装置３０は、Ｈレベルの信号ＳＥ１を生成してシステムリレーＳＭＲ１へ出力し、コンデンサ１２をプリチャージする。

そして、制御装置３０は、コンデンサ１２の両端の電圧Ｖｍがプリチャージ電圧Ｖｃｈｇに到達すると、Ｈレベルの信号ＳＥ２を生成してシステムリレーＳＭＲ２へ出力し、その後、Ｌレベルの信号ＳＥ１を生成してシステムリレーＳＭＲ１へ出力する。これにより、システムリレーＳＭＲ２がオンされた後に、システムリレーＳＭＲ１がオフされ、コンデンサ１２への突入電流を防止して直流電源１０からコンデンサ１２へ直流電圧を供給できる。

そうすると、直流電源１０は、システムリレーＳＭＲ２，ＳＭＲ３を介して直流電圧をコンデンサ１２に供給し、コンデンサ１２は、直流電源１０からの直流電圧を平滑化してインバータ２０へ供給する。

その後、制御装置３０は、トルク指令値ＴＲ、電圧Ｖｍおよびモータ電流ＭＣＲＴに基づいて、上述した方法によって信号ＰＷＭを生成してＮＰＮトランジスタＱ１〜Ｑ６へ出力する。

そして、インバータ２０は、コンデンサ１２からの直流電圧を信号ＰＷＭに応じて交流電圧に変換して交流モータＭ１を駆動する。また、インバータ２０は、モータ駆動装置１００による交流モータＭ１の駆動中、信号ＰＷＭに応じて、交流モータＭ１が発電した交流電圧を直流電圧に変換して直流電源１０を充電する。

その後、制御装置３０は、イグニッションキーからＬレベルの信号ＩＧを受けると、Ｌレベルの信号ＳＥ２およびＳＥ３を生成してそれぞれシステムリレーＳＭＲ２，ＳＭＲ３へ出力し、システムリレーＳＭＲ２，ＳＭＲ３をオフする。そして、交流モータＭ１にモータ電流ＭＣＲＴが流れていないことを確認し、システムリレーＳＭＲ２が溶着していないことを検出する。これにより、モータ駆動装置１００の全体動作が終了する。

このように、システムリレーＳＭＲ１またはＳＭＲ３のみをオン／オフし、直流電源１０から流れ出る直流電流Ｉｂに基づいてシステムリレーＳＭＲ１およびＳＭＲ３の溶着が判定されるので、モータ駆動装置１００の起動時にシステムリレーＳＭＲ１およびＳＭＲ３の溶着を迅速に判定できる。

図４は、図１に示すシステムリレーＳＭＲ１〜ＳＭＲ３の溶着を判定する動作を説明するための他のタイミングチャートである。図４を参照して、上述したように、期間Ｔ２においては、システムリレーＳＭＲ３のみをオンしてシステムリレーＳＭＲ１の溶着が判定される。

しかし、システムリレーＳＭＲ３のみをオンした場合に、直流電流Ｉｂが基準値Ｉｓｔｄ以上になる要因としては、システムリレーＳＭＲ１が溶着していることと、システムリレーＳＭＲ２が溶着していることとが想定される。

図２および図３に示すシステムリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ３の溶着を判定する方法は、システムリレーＳＭＲ２が溶着していないことを前提としたが、図４に示す溶着判定方法は、システムリレーＳＭＲ２が溶着していないことを前提としない溶着判定方法である。

タイミングｔ４においてシステムリレーＳＭＲ３のみがオンされたとき、システムリレーＳＭＲ２が溶着していると、コンデンサ１２の両端の電圧Ｖｍは、曲線ｋ１１で示すように変化する。すなわち、電圧Ｖｍは、タイミングｔ４以降、急峻に上昇し、その後、一定値を保持するように変化する。システムリレーＳＭＲ２が溶着している場合、直流電源１０は、システムリレーＳＭＲ２，ＳＭＲ３を介してコンデンサ１２に直流電圧を供給するので、電圧Ｖｍは、急峻に上昇し、その後、一定値を保持することになる。

一方、システムリレーＳＭＲ１が溶着していた場合、電圧Ｖｍは、曲線ｋ６で示すように徐々に上昇する。

したがって、曲線ｋ６で示される電圧Ｖｍの値と、曲線ｋ１１で示される電圧Ｖｍの値との間に基準値Ｖｓｔｄを設定し、電圧Ｖｍが基準値Ｖｓｔｄ以上であるか否かを判定することによって、システムリレーＳＭＲ２が溶着しているか否かを判定できる。

そこで、制御装置３０は、タイミングｔ４以降、電流センサー１１からの直流電流Ｉｂが基準値Ｉｓｔｄ以上であるか否かを判定することによってシステムリレーＳＭＲ１が溶着しているか否かを判定し、電圧センサー１３からの電圧Ｖｍが基準値Ｖｓｔｄ以上であるか否かを判定することによってシステムリレーＳＭＲ２が溶着しているか否かを判定する。

したがって、制御装置３０は、電圧Ｖｍが基準値Ｖｓｔｄ以上であることのみを検出したときは、システムリレーＳＭＲ２のみが溶着していると判定し、直流電流Ｉｂが基準値Ｉｓｔｄ以上であることのみを検出したときは、システムリレーＳＭＲ１のみが溶着していると判定し、電圧Ｖｍが基準値Ｖｓｔｄ以上であり、かつ、直流電流Ｉｂが基準値Ｉｓｔｄ以上であることを検出したときはシステムリレーＳＭＲ１およびＳＭＲ２が溶着していると判定し、電圧Ｖｍが基準値Ｖｓｔｄよりも小さく、かつ、直流電流Ｉｂが基準値Ｉｓｔｄよりも小さいことを検出したときはシステムリレーＳＭＲ１およびＳＭＲ２が溶着していないと判定する。

そして、制御装置３０は、システムリレーＳＭＲ１〜ＳＭＲ３の全てが溶着していないとき、期間Ｔ３においてコンデンサ１２をプリチャージするようにシステムリレーＳＭＲ１〜ＳＭＲ３を制御し、システムリレーＳＭＲ１〜ＳＭＲ３の少なくとも１つのシステムリレーが溶着しているとき、信号ＥＭＧを生成して警告ランプ４０へ出力する。この場合、コンデンサ１２のプリチャージは行なわれない。

その他は、図２において説明したとおりである。

図５は、図１に示すシステムリレーＳＭＲ１〜ＳＭＲ３の溶着を判定する動作を説明するための他のフローチャートである。図５に示すフローチャートは、図３に示すフローチャートのステップＳ８０を削除し、ステップＳ７１〜Ｓ７５を追加し、ステップＳ１００をステップＳ１００Ａに代えたものであり、その他は、図３に示すフローチャートと同じである。

図５を参照して、ステップＳ７０において、直流電流Ｉｂが基準値Ｉｓｔｄ以上であると判定されたとき、制御装置３０は、電圧センサー１３からの電圧Ｖｍが基準値Ｖｓｔｄ以上であるか否かをさらに判定する（ステップＳ７１）。そして、電圧Ｖｍが基準値Ｖｓｔｄ以上であるとき、制御装置３０は、システムリレーＳＭＲ１およびＳＭＲ２が溶着していると判定し（ステップＳ７２）、電圧Ｖｍが基準値Ｖｓｔｄよりも小さいとき、制御装置３０は、システムリレーＳＭＲ１が溶着していると判定する（ステップＳ７３）。

一方、ステップＳ７０において、直流電流Ｉｂが基準値Ｉｓｔｄよりも小さいと判定されたときも、制御装置３０は、電圧センサー１３からの電圧Ｖｍが基準値Ｖｓｔｄ以上であるか否かをさらに判定する（ステップＳ７４）。そして、電圧Ｖｍが基準値Ｖｓｔｄ以上であるとき、制御装置３０は、システムリレーＳＭＲ２が溶着していると判定し（ステップＳ７５）、電圧Ｖｍが基準値Ｖｓｔｄよりも小さいとき、制御装置３０は、システムリレーＳＭＲ１〜ＳＭＲ３の全てが正常である（溶着していない）と判定する（ステップＳ１００Ａ）。

ステップＳ４０、Ｓ７２，Ｓ７３，Ｓ７５のいずれかの後、制御装置３０は、信号ＥＭＧを生成して警告ランプ４０へ出力し、警告ランプ４０は、点灯する（ステップＳ９０）。そして、ステップＳ９０またはステップＳ１００Ａの後、一連の動作は終了する。

このように、制御装置３０は、直流電源１０から流れ出る直流電流Ｉｂおよびコンデンサ１２の両端の電圧Ｖｍに基づいて、システムリレーＳＭＲ１〜ＳＭＲ３の全てについて、溶着しているか否かを判定する。

システムリレーＳＭＲ２が溶着している場合、電圧Ｖｍは、急峻に上昇するので、モータ駆動装置１００の起動時に迅速にシステムリレーＳＭＲ２の溶着を判定できる。

なお、制御装置３０によるシステムリレーＳＭＲ１〜ＳＭＲ３の溶着判定は、実際には、ＣＰＵによって実行され、ＣＰＵは、図５に示す各ステップを備えるプログラムをＲＯＭから読出し、図５に示す各ステップを実行してシステムリレーＳＭＲ１〜ＳＭＲ３の溶着を判定する。

したがって、ＲＯＭは、システムリレーＳＭＲ１〜ＳＭＲ３の溶着を判定する制御をコンピュータ（ＣＰＵ）に実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ（ＣＰＵ）読取り可能な記録媒体に相当する。

また、図５に示す各ステップに従ってシステムリレーＳＭＲ１〜ＳＭＲ３の溶着を判定する方法は、この発明による「溶着判定方法」を構成する。

図５に示すフローチャートに従ってシステムリレーＳＭＲ１〜ＳＭＲ３の溶着が判定され、システムリレーＳＭＲ１〜ＳＭＲ３の全てが溶着していないとき、上述したように、交流モータＭ１の駆動動作が行なわれる。したがって、図５に示す溶着判定方法を用いた場合の図１に示すモータ駆動装置１００の全体動作は、図３に示す溶着判定方法を図５に示す溶着判定方法に代えたものであり、その他は、上述したとおりである。

上述したように、この発明においては、システムリレーＳＭＲ１またはシステムリレーＳＭＲ３のみを独立にオンしたときに、基準値Ｉｓｔｄ以上の直流電流Ｉｂが検出されるか否かにより、システムリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ３が溶着しているか否かを判定する。

また、この発明においては、システムリレーＳＭＲ１またはシステムリレーＳＭＲ３のみを独立にオンしたときに、基準値Ｉｓｔｄ以上の直流電流Ｉｂが検出されるか否かにより、システムリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ３が溶着しているか否かを判定し、基準値Ｖｓｔｄ以上の電圧Ｖｍが検出されるか否かにより、システムリレーＳＭＲ２が溶着しているか否かを判定する。

そして、システムリレーＳＭＲ１またはＳＭＲ３が溶着しているときの直流電流Ｉｂ、およびシステムリレーＳＭＲ２が溶着しているときの電圧Ｖｍは、急峻に上昇するので、システムリレーＳＭＲ１〜ＳＭＲ３の溶着を迅速に判定できる。

また、直流電流Ｉｂに基づいて、システムリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ３の溶着を判定するので、コンデンサ１２の容量および抵抗Ｒの値に無関係に迅速にシステムリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ３の溶着を判定できる。

さらに、電圧Ｖｍに基づいて、システムリレーＳＭＲ２の溶着を判定するが、システムリレーＳＭＲ２が溶着している場合は、直流電源１０は、抵抗Ｒを介さずに直流電流をコンデンサ１２に供給するので、電圧Ｖｍは、上述したように急峻に上昇する。したがって、電圧Ｖｍを用いてシステムリレーＳＭＲ２の溶着を判定する場合にも、コンデンサ１２の容量および抵抗Ｒの値に無関係に迅速にシステムリレーＳＭＲ２の溶着を判定できる。

さらに、モータ駆動装置１００がシステムリレーＳＭＲ１〜ＳＭＲ３とコンデンサ１２との間に昇圧コンバータを備えている場合にも、上述した図３または図５に示すフローチャートに従ってシステムリレーＳＭＲ１〜ＳＭＲ３の溶着を迅速に判定できる。昇圧コンバータは、インバータ２０を構成する１つのアーム、たとえば、Ｕ相アーム２１からなるチョッパ回路と、リアクトルとからなり、チョッパ回路は、コンデンサ１２に並列に接続され、リアクトルは、一方端がチョッパ回路を構成するＮＰＮトランジスタＱ１とＮＰＮトランジスタＱ２との間に接続され、他方端がシステムリレーＳＭＲ２および抵抗Ｒに接続される。

そうすると、モータ駆動装置１００が昇圧コンバータを備える場合でも、チョッパ回路のダイオードＤ１を介して直流電源１０からコンデンサ１２側へ直流電流Ｉｂが供給されるので、上述した図３または図５に示すフローチャートに従ってシステムリレーＳＭＲ１〜ＳＭＲ３の溶着を迅速に判定できる。

なお、この発明においては、システムリレーＳＭＲ１〜ＳＭＲ３、電流センサー１１、コンデンサ１２、電圧センサー１３および制御装置３０は、この発明による「電源制御装置」を構成する。

また、システムリレーＳＭＲ１〜ＳＭＲ３の溶着を判定する制御装置３０は、「判定手段」を構成する。

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。

この発明は、起動時に迅速にリレーの溶着を判定可能な電源制御装置に適用される。また、この発明は、起動時に迅速にリレーの溶着を判定可能な溶着判定方法に適用される。

この発明の実施の形態による電源制御装置を備えるモータ駆動装置の概略ブロック図である。 図１に示すシステムリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ３の溶着を判定する動作を説明するためのタイミングチャートである。 図１に示すシステムリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ３の溶着を判定する動作を説明するためのフローチャートである。 図１に示すシステムリレーＳＭＲ１〜ＳＭＲ３の溶着を判定する動作を説明するための他のタイミングチャートである。 図１に示すシステムリレーＳＭＲ１〜ＳＭＲ３の溶着を判定する動作を説明するための他のフローチャートである。

符号の説明

１０ 直流電源、１１，２４ 電流センサー、１２ コンデンサ、１３ 電圧センサー、２０ インバータ、２１ Ｕ相アーム、２２ Ｖ相アーム、２３ Ｗ相アーム、３０ 制御装置、４０ 警告ランプ、１００ モータ駆動装置、ＳＭＲ１〜ＳＭＲ３ システムリレー、Ｒ 抵抗、Ｑ１〜Ｑ６ ＮＰＮトランジスタ、Ｄ１〜Ｄ６ ダイオード、Ｍ１ 交流モータ。

Claims (12)

1. 直流電源の正極に直列接続された第１のリレーおよび抵抗と、
   前記直流電源の正極に、前記直列に接続された第１のリレーおよび抵抗と並列に接続された第２のリレーと、
   前記直流電源の負極に接続された第３のリレーと、
   前記直流電源から流れ出る直流電流を検出する電流センサーと、
   前記電流センサーによって検出された直流電流に基づいて前記第１および第３のリレーの溶着を判定する判定手段とを備える電源制御装置。
2. 前記判定手段は、前記第３のリレーのみをオンしたときに基準値以上の直流電流が前記電流センサーによって検出されると、前記第１のリレーが溶着していると判定する、請求項１に記載の電源制御装置。
3. 前記判定手段は、前記第１のリレーのみをオンしたときに基準値以上の直流電流が前記電流センサーによって検出されると、前記第３のリレーが溶着していると判定する、請求項１に記載の電源制御装置。
4. 前記判定手段は、前記第３のリレーのみをオンしたときに基準値以上の直流電流が前記電流センサーによって検出されると前記第１のリレーが溶着していると判定し、前記第１のリレーのみをオンしたときに前記基準値以上の直流電流が前記電流センサーによって検出されると前記第３のリレーが溶着していると判定する、請求項１に記載の電源制御装置。
5. 一方端子が前記直列接続された第１のリレーおよび抵抗と前記第２のリレーとを介して前記直流電源の正極側に接続され、他方端子が前記第３のリレーを介して前記直流電源の負極側に接続された容量素子と、
   前記容量素子の両端の電圧を検出する電圧センサーとをさらに備え、
   前記判定手段は、前記電圧センサーによって検出された電圧に基づいて前記第２のリレーの溶着をさらに判定する、請求項１に記載の電源制御装置。
6. 前記判定手段は、前記第３のリレーのみをオンしたときに、第１の基準値以上の直流電流のみが前記電流センサーによって検出されると前記第１のリレーが溶着していると判定し、第２の基準値以上の電圧のみが前記電圧センサーによって検出されると前記第２のリレーが溶着していると判定する、請求項５に記載の電源制御装置。
7. 前記判定手段は、前記第３のリレーのみをオンしたときに、第１の基準値以上の直流電流が前記電流センサーによって検出され、かつ、第２の基準値以上の電圧が前記電圧センサーによって検出されると、前記第１および第２のリレーが溶着していると判定する、請求項５に記載の電源制御装置。
8. 前記判定手段は、前記第１のリレーのみをオンしたときに第１の基準値以上の直流電流が前記電流センサーによって検出されると前記第３のリレーが溶着していると判定する、請求項５に記載の電源制御装置。
9. 前記判定手段は、前記第３のリレーのみをオンしたときに第１の基準値以上の直流電流のみが前記電流センサーによって検出されると前記第１のリレーが溶着していると判定し、前記第３のリレーのみをオンしたときに第２の基準値以上の電圧のみが前記電圧センサーによって検出されると前記第２のリレーが溶着していると判定し、前記第１のリレーのみをオンしたときに前記第１の基準値以上の直流電流が前記電流センサーによって検出されると前記第３のリレーが溶着していると判定する、請求項５に記載の電源制御装置。
10. 電源制御装置におけるリレーの溶着を判定する溶着判定方法であって、
    前記電源制御装置は、
    直流電源の正極に直列接続された第１のリレーおよび抵抗と、
    前記直流電源の正極に、前記直列に接続された第１のリレーおよび抵抗と並列に接続された第２のリレーと、
    前記直流電源の負極に接続された第３のリレーと、
    前記直流電源から流れ出る直流電流を検出する電流センサーとを備え、
    前記溶着判定方法は、
    前記第３のリレーのみがオンされたときに第１の基準値以上の第１の直流電流が前記電流センサーによって検出されると前記第１のリレーが溶着していると判定する第１のステップと、
    前記第１のリレーのみがオンされたときに前記第１の基準値以上の第２の直流電流が前記電流センサーによって検出されると前記第３のリレーが溶着していると判定する第２のステップとを含む溶着判定方法。
11. 前記電源制御装置は、
    一方端子が前記直列接続された第１のリレーおよび抵抗と前記第２のリレーとを介して前記直流電源の正極側に接続され、他方端子が前記第３のリレーを介して前記直流電源の負極側に接続された容量素子と、
    前記容量素子の両端の電圧を検出する電圧センサーとをさらに備え、
    前記溶着判定方法は、
    前記第３のリレーのみがオンされたときに第２の基準値以上の電圧が前記電圧センサーによって検出されると前記第２のリレーが溶着していると判定する第３のステップをさらに含む、請求項１０に記載の溶着判定方法。
12. 前記第３のリレーのみがオンされたときに、前記第１の基準値以上の前記第１の直流電流が前記電流センサーによって検出され、かつ、前記第２の基準値以上の前記電圧が前記電圧センサーによって検出されると前記第１および第２のリレーが溶着していると判定する第４のステップをさらに含む、請求項１１に記載の溶着判定方法。

Images