JP2006230163A - 異常検出装置、電源供給システム、車両、および異常検出方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】電気回路の異常を検出するための構成を簡略化した異常検出装置、異常検出装置を適用しその性能向上にも寄与する電源供給システム、該電源供給システムを搭載した車両、および簡単な手法で電気回路の異常を検出することの可能な異常検出方法を提供する。
【解決手段】電源供給システムでは、電池50から電源供給回路2を介して電動機20に電力を供給する。高圧ケーブル14のシステムメインリレー12aおよび12bの側には分流抵抗30aが、高圧ケーブル14の昇圧回路16の側には分流抵抗30bが挿入されている。電流センサ40は、システムメインリレー12bに流入する電流の値を測定し、異常検出部44に入力する。異常検出部44は、当該電流の値に基づいて、システムメインリレー12a若しくは12bの異常、高圧ケーブル14の異常、昇圧回路16以降の異常を区別して検出する。
【選択図】図1
【解決手段】電源供給システムでは、電池50から電源供給回路2を介して電動機20に電力を供給する。高圧ケーブル14のシステムメインリレー12aおよび12bの側には分流抵抗30aが、高圧ケーブル14の昇圧回路16の側には分流抵抗30bが挿入されている。電流センサ40は、システムメインリレー12bに流入する電流の値を測定し、異常検出部44に入力する。異常検出部44は、当該電流の値に基づいて、システムメインリレー12a若しくは12bの異常、高圧ケーブル14の異常、昇圧回路16以降の異常を区別して検出する。
【選択図】図1
Description
本発明は、電気回路の異常を検出する異常検出装置、負荷回路に電源を供給するとともに自らの異常を検出する電源供給システム、当該電源供給システムを搭載した車両、および電気回路の異常を検出する異常検出方法に関する。
ハイブリッド車や電気自動車等の車両を駆動する電動機には、車両に搭載された電池から電源が供給される。電池から電動機への電源の供給は、昇圧回路、インバータ回路等で構成される電源供給回路を介して行われる。
車両に搭載される電気回路は、車両走行中の振動や車両の衝突事故等による機械的ストレスを受けて故障に至ることがある。そこで、電池から電動機に至るまでの回路内の節点間の電圧や当該回路内の経路に流れる電流を検出して故障等の異常を検出する手段を装備することが好ましい。
図7は、従来から採用されている、電池50から電動機20へ電力を供給するとともに自らの異常を検出する電源供給システム9の構成を示す。電池50の電圧は、接続端a,a’とb,b’との間に接続されたシステムメインリレー12および接続端c,c’とd,d’との間に接続された高圧ケーブル14を介して昇圧回路16に入力される。システムメインリレー12は、スイッチS1、およびそれに並列に接続されたスイッチS2と保護抵抗RPとの直列回路とから構成される。システムメインリレー12aの投入は、過大電流を防止するため、まずスイッチS2を先に投入し、過度状態がある程度収束して過度電流が十分小さくなった後にスイッチS1を投入するという手順で行われる。一方、システムメインリレー12bの投入は、システムメインリレー12aのスイッチS2の投入と同時に、スイッチS3が投入されることによって行われる。昇圧回路16は入力された電圧を昇圧してインバータ回路18に出力し、インバータ回路18は入力された電圧を交流電圧に変換して電動機20に入力する。電池50とシステムメインリレー12との間の電流経路には電流センサ40が設けられており、その電流測定値は異常検出部44に入力される。異常検出部44は、電流センサ40が測定する電流の値が予め定められた値未満であるときには、電源供給システム9を構成する電源供給回路10に異常があるものと判断し、異常がある旨の情報を異常モード記憶部46に記憶させる。車両を修理点検する者は、異常モード記憶部46に記憶されている情報に基づいて電源供給回路10が異常であるか否かを確認することができる。
図7に示す電源供給システム9の異常検出部44では、電源供給回路10に異常があるか否かを判断することは可能であるが、電源供給回路10のどの部分に異常があるのかを判断することは不可能である。したがって、車両を修理点検する者が電源供給回路10のどの構成部に異常があるのかについて更に調査しなければならず、その調査に多大な労力が強いられることとなる。電源供給システム9は、車両70においては図8のように、電池50、システムメインリレー12等は車体72の後方に設けられたトランクルーム76に、昇圧回路16、インバータ回路18、電動機20等は車体72の前方に設けられたエンジンルーム74に、そして異常検出部44、異常モード記憶部46等はダッシュパネル78の背面側に配置されている。また、システムメインリレー12と昇圧回路16は高圧ケーブル14によって、電流センサ40と異常検出部44は通信ケーブル42によって接続される。電池50をトランクルーム76に配置するのは、電池50は温度変化によって出力電圧値が変動するため、エンジンルーム74のように温度変動の激しい環境を避ける必要があるためである。このように電源供給システム9は車両70の全体に亘って配置されているので、車両70を修理点検する者の調査負担はさらに増大する。このような状況においては、異常検出部44は、電源供給回路10に異常があることを検出するとともに、トランクルーム76に配置されている回路側に異常があるのか、エンジンルーム74に配置されている回路側に異常があるのか、あるいは高圧ケーブル14に異常があるのかを検出可能であることが好ましい。
特開2001−327001号公報には、電池がシステムメインリレーを介して負荷回路に接続されている回路において、システムメインリレーの前後での電圧を測定し、システムメインリレーの前の電圧とシステムメインリレーの後の電圧の組み合わせに基づいて、異常のある構成部を検出する構成が開示されている。
特開2001−327001号公報に開示されている構成では、異常のある構成部を検出するために複数の電圧センサが必要となる。例えば、異常のある構成部が電池であるかシステムメインリレーであるか等、2つの構成部を区別して検出するためには、少なくとも2つの電圧センサが必要となる。上述のように、電源供給システムは車両の全体に亘って配置されているため、電圧センサ等のセンサの個数が多いことは通信ケーブルの配線を複雑にするおそれがある。さらに、電圧センサは、回路の動作性能向上に何ら寄与するものではなく、コストパフォーマンスの面で必ずしも有利であるとはいえない。
本発明は、このような課題に対してなされたものであり、電気回路の異常を検出するための構成を簡略化した異常検出装置、異常検出装置を適用しその性能向上にも寄与する電源供給システム、該電源供給システムを搭載した車両、および簡単な手法で電気回路の異常を検出することの可能な異常検出方法を提供することを目的とする。
本発明は、電気回路の異常を検出する異常検出装置であって、電気回路は、互いに接続される第1の電気回路と第2の電気回路と、第1の電気回路と第2の電気回路との間に設けられる電流分流素子と、を含み、第1の電気回路に供給される電流に基づいて、第1の電気回路の異常と第2の電気回路の異常とを区別して検出することを特徴とする。
また、本発明は、電気回路の異常を検出する異常検出装置であって、電気回路は、スイッチを介して電流が供給される負荷回路と、スイッチと負荷回路との間に設けられる電流分流素子と、を含み、スイッチを流れる電流に基づいて、スイッチの異常と負荷回路の異常とを区別して検出することを特徴とする。
また、本発明は、電気回路の異常を検出する異常検出装置であって、電気回路は、スイッチおよびケーブルを介して電流が供給される負荷回路と、スイッチとケーブルとの間に設けられる第1の電流分流素子と、ケーブルと負荷回路との間に設けられる第2の電流分流素子と、を含み、スイッチに流れる電流に基づいて、スイッチの異常とケーブルの異常と負荷回路の異常とを区別して検出することを特徴とする。
また、本発明は、負荷回路に電源を供給するとともに電源供給システム内の異常を検出する電源供給システムであって、電源回路と、電源回路からスイッチを介して電源が供給される負荷回路と、スイッチと負荷回路との間に設けられる電流分流素子と、スイッチを流れる電流に基づいて、スイッチの異常と負荷回路の異常とを区別して検出する異常検出部と、を含むことを特徴とする。
また、本発明に係る電源供給システムにおいては、負荷回路は昇圧回路を含み、昇圧回路は入力にコンデンサを含み、電流分流素子は、昇圧回路の非稼働時には前記コンデンサの放電回路として動作する構成とすることが好適である。
また、本発明は、負荷回路に電源を供給するとともに電源供給システム内の異常を検出する電源供給システムであって、電源回路と、電源回路からスイッチおよびケーブルを介して電源が供給される負荷回路と、スイッチとケーブルとの間に設けられる第1の電流分流素子と、ケーブルと負荷回路との間に設けられる第2の電流分流素子と、スイッチを流れる電流に基づいて、スイッチの異常とケーブルの異常と負荷回路の異常とを区別して検出する異常検出部と、を含むことを特徴とする。
また、本発明に係る電源供給システムにおいては、電源回路から供給される電力に基づいて回転する電動機を負荷回路に含ませることができる。
また、本発明に係る電源供給システムは、前記電動機によって駆動される車両に搭載することが好適であり、当該車両は電源回路とスイッチとを収納する第1の収納部と、負荷回路を収納する第2の収納部と、を備える構成とすることが好適である。
また、本発明は、互いに接続される第1の電気回路と第2の電気回路とを含む電気回路の異常を検出する異常検出方法であって、第1の電気回路と第2の電気回路との間に電流分流素子を設けるステップと、第1の電気回路に供給される電流に基づいて、第1の電気回路の異常と第2の電気回路の異常とを区別して検出するステップと、を含むことを特徴とする。
また、本発明は、電気回路の異常を検出する異常検出方法であって、電気回路は、スイッチを介して電流が供給される負荷回路を含み、スイッチと負荷回路との間に電流分流素子を設けるステップと、スイッチを流れる電流に基づいて、スイッチの異常と負荷回路の異常とを区別して検出するステップと、を含むことを特徴とする。
また、本発明は、電気回路の異常を検出する異常検出方法であって、電気回路は、スイッチおよびケーブルを介して電流が供給される負荷回路を含み、スイッチとケーブルとの間に第1の電流分流素子を設けるステップと、ケーブルと負荷回路との間に第2の電流分流素子を設けるステップと、スイッチを流れる電流に基づいて、スイッチの異常とケーブルの異常と負荷回路の異常とを区別して検出するステップと、を含むことを特徴とする。
本発明によれば、異常検出装置に用いられるセンサの個数を低減することができるため、配線を簡略化することができる。また、異常検出に用いるセンサの個数を低減することができるため、電気回路の異常を検出する方法を単純化できる。また、入力に平滑コンデンサを含む昇圧回路に本発明を適用した場合にあっては、昇圧回路非稼働時の放電動作を促すことができる。さらに、本発明によれば、電動機で駆動される車両において、電動機の電源供給回路の異常の検出が容易となる。
1.第1の実施形態
図1に本発明の第1の実施形態に係る電源供給システム1の構成を示す。電池50から電動機20へは電源供給回路2を介して電源が供給される。ここでは図7の電源供給システム9と同一の構成部については同一の符号を付するものとし、その説明を省略する。また、この電源供給システム1は図2のように車両70の内部に配置される。
図1に本発明の第1の実施形態に係る電源供給システム1の構成を示す。電池50から電動機20へは電源供給回路2を介して電源が供給される。ここでは図7の電源供給システム9と同一の構成部については同一の符号を付するものとし、その説明を省略する。また、この電源供給システム1は図2のように車両70の内部に配置される。
本実施形態では図1に示すように、システムメインリレー12と高圧ケーブル14との間にパラレルに分流抵抗30aを、高圧ケーブル14と昇圧回路16との間にパラレルに分流抵抗30bを設けることで、異常を検出するためのセンサの個数を削減する。分流抵抗30aおよび分流抵抗30bの抵抗値は、電源供給回路2でのエネルギー損失が著しく大きくならないよう、なるべく大きい値とすることが好ましい。電流センサ40はシステムメインリレー12bの接続端a’側に挿入されており、システムメインリレーから流出する電流の値を測定する。また、電流センサ40をシステムメインリレー12aの接続端a側に挿入し、システムメインリレー12aに流入する電流の値を測定する構成とすることも可能である。電流センサ40が測定した電流の値は、異常検出部44に入力され次の(1)から(3)に述べるような判断に基づいて異常の検出を行う。なお、異常の検出は、電動機20にトルクが与えられている状態、すなわち昇圧回路16がインバータ回路18に零でないある値の電圧を印加すべき状態において行われる。
(1)電流センサ40で測定された電流の値が分流抵抗30aに流れる電流の値と分流抵抗30bに流れる電流の値の和に等しいとき。
異常検出部44は、高圧ケーブル14より昇圧回路16の側の回路に異常があるものと判断する。この状態は、高圧ケーブル14より昇圧回路16の側に電流が流れない状態であると考えられるためである。具体的には、異常検出部44は、予め定められた通常動作電流値および第1電流閾値と電流センサ40が測定した電流の値とを比較し、電流センサ40が測定した電流の値が第1電流閾値以上かつ通常動作電流値未満である場合に、高圧ケーブル14より昇圧回路16の側の回路に異常がある旨の情報を異常モード記憶部46に記憶させる。通常動作電流値は、昇圧回路16がインバータ回路18に零でないある値の電圧を印加しているときに昇圧回路16に流入する電流の値、分流抵抗30aに流れる電流の値、および分流抵抗30bに流れる電流の値の合計値に基づいて決定することが好適である。また、第1電流閾値は、分流抵抗30aに流れる電流の値と分流抵抗30bに流れる電流の値の和以下に設定する必要がある。
異常検出部44は、高圧ケーブル14より昇圧回路16の側の回路に異常があるものと判断する。この状態は、高圧ケーブル14より昇圧回路16の側に電流が流れない状態であると考えられるためである。具体的には、異常検出部44は、予め定められた通常動作電流値および第1電流閾値と電流センサ40が測定した電流の値とを比較し、電流センサ40が測定した電流の値が第1電流閾値以上かつ通常動作電流値未満である場合に、高圧ケーブル14より昇圧回路16の側の回路に異常がある旨の情報を異常モード記憶部46に記憶させる。通常動作電流値は、昇圧回路16がインバータ回路18に零でないある値の電圧を印加しているときに昇圧回路16に流入する電流の値、分流抵抗30aに流れる電流の値、および分流抵抗30bに流れる電流の値の合計値に基づいて決定することが好適である。また、第1電流閾値は、分流抵抗30aに流れる電流の値と分流抵抗30bに流れる電流の値の和以下に設定する必要がある。
(2)電流センサ40で測定された電流値が分流抵抗30aに流れる電流の値に等しいとき。
異常検出部44は、高圧ケーブル14に異常があるものと判断する。高圧ケーブル14に電流が流れるならば分流抵抗30bにも電流が流れるはずであるところ、この状態では分流抵抗30bには電流は流れておらず、分流抵抗30aと分流抵抗30bとの間で電流が途絶えた状態であると考えられるためである。また、具体的には、異常検出部44は、予め定められた第1電流閾値および第2電流閾値と電流センサ40が測定した電流の値とを比較し、電流センサ40が測定した電流の値が第2電流閾値を超えかつ第1電流閾値未満である場合に、高圧ケーブル14に異常がある旨の情報を異常モード記憶部46に記憶させる。第2電流閾値は、分流抵抗30aに流れる電流の値以下に設定する必要がある。
異常検出部44は、高圧ケーブル14に異常があるものと判断する。高圧ケーブル14に電流が流れるならば分流抵抗30bにも電流が流れるはずであるところ、この状態では分流抵抗30bには電流は流れておらず、分流抵抗30aと分流抵抗30bとの間で電流が途絶えた状態であると考えられるためである。また、具体的には、異常検出部44は、予め定められた第1電流閾値および第2電流閾値と電流センサ40が測定した電流の値とを比較し、電流センサ40が測定した電流の値が第2電流閾値を超えかつ第1電流閾値未満である場合に、高圧ケーブル14に異常がある旨の情報を異常モード記憶部46に記憶させる。第2電流閾値は、分流抵抗30aに流れる電流の値以下に設定する必要がある。
(3)電流センサ40で測定された電流の値が零あるいは零に近い値であるとき。
異常検出部44はシステムメインリレー12の接触不良があるものと判断する。この状態は、分流抵抗30aと分流抵抗30bのいずれにも電流が流れない状態であると考えられるためである。具体的には、異常検出部44において予め定められた第2電流閾値と電流センサ40が測定した電流の値とを比較し、電流センサ40が測定した電流の値が第2電流閾値以下である場合に、システムメインリレー12の接触不良がある旨の情報を出力して記憶させる。システムメインリレー12の接触不良としては、ある有限値の抵抗を呈する場合と、完全に接触が断たれた状態とが考えられる。後者のみを考慮するのであれば、第2電流閾値は零とすればよい。
異常検出部44はシステムメインリレー12の接触不良があるものと判断する。この状態は、分流抵抗30aと分流抵抗30bのいずれにも電流が流れない状態であると考えられるためである。具体的には、異常検出部44において予め定められた第2電流閾値と電流センサ40が測定した電流の値とを比較し、電流センサ40が測定した電流の値が第2電流閾値以下である場合に、システムメインリレー12の接触不良がある旨の情報を出力して記憶させる。システムメインリレー12の接触不良としては、ある有限値の抵抗を呈する場合と、完全に接触が断たれた状態とが考えられる。後者のみを考慮するのであれば、第2電流閾値は零とすればよい。
2.第2の実施形態
図3に本発明の第2の実施形態に係る電源供給システム3の構成を示す。電池50から電動機20へは電源供給回路4を介して電源が供給される。ここでは図1の電源供給システム1と同一の構成部については同一の符号を付するものとし、その説明を省略する。
図3に本発明の第2の実施形態に係る電源供給システム3の構成を示す。電池50から電動機20へは電源供給回路4を介して電源が供給される。ここでは図1の電源供給システム1と同一の構成部については同一の符号を付するものとし、その説明を省略する。
本実施形態は、第1の実施形態の昇圧回路16として図3のような昇圧チョッパ回路60を適用したものである。電源供給システム3の車両70における配置は、図2において昇圧回路16を昇圧チョッパ回路60に置き換えたものとなる。図3のトランジスタ62bはあるデューティ比を以てオンとオフを繰り返す。一方、トランジスタ62aはトランジスタ62bがオンのときにはオフとなり、トランジスタ62bがオフのときにはオンとなる。トランジスタ62bがオンのときには、インダクタLに時定数L/rで増加する電流が流れる。ここに、LはインダクタLのインダクタンス値、rはトランジスタ62bのオン時の抵抗値である。次に、トランジスタ62bがオフに、トランジスタ62aがオンになると出力コンデンサCOには昇圧チョッパ回路60の入力電圧にインダクタLの誘導起電力が加算された電圧が印加され、インダクタL、トランジスタ62aのオン時の抵抗r、および出力コンデンサCOの直列回路で定まる時定数を以て出力コンデンサCOが充電され、この充電電圧が昇圧チョッパ回路60の出力電圧となる。出力コンデンサCOの充電電圧は、トランジスタ62bがオフになった際にインダクタLに誘起される誘導起電力に伴って大きくなる。すなわち、トランジスタ62bのオン時間が長い程、そしてインダクタLのインダクタンス値が大きい程、出力電圧は大きくなる。なお、トランジスタ62aのコレクタエミッタ間(FETを用いた場合にはドレインソース間)に並列接続されたダイオード64aは、トランジスタ62aがオフになったときにトランジスタ62aのコレクタエミッタ間(FETを用いた場合にはドレインソース間)に誘起される誘導起電力を抑制するものである。同様に、トランジスタ62bのコレクタエミッタ間(FETを用いた場合にはドレインソース間)に並列接続されたダイオード64bは、トランジスタ62bがオフになったときにトランジスタ62bのコレクタエミッタ間(FETを用いた場合にはドレインソース間)に誘起される誘導起電力を抑制するものである。また、昇圧チョッパ回路60の入力端子には、入力電流のリップルを低減するための平滑コンデンサCIがパラレルに設けられている。
分流抵抗30aおよび分流抵抗30bは、電源供給システム3において異常のある構成部を検出するために重要な構成要素であることは、第1の実施形態の場合と同様である。本実施形態に係る電源供給システム3では、分流抵抗30aおよび分流抵抗30bは、異常のある構成部を検出するという機能を有するのみならず、昇圧チョッパ回路60を稼働状態から非稼働状態としたときに、平滑コンデンサCIの放電動作を促すという機能をも有する。駐車時において、すなわち、昇圧チョッパ回路60の非稼働時において、出力コンデンサCOに充電された電荷および平滑コンデンサCIに充電された電荷をなるべく短時間で放電することは、車両の安全な保守管理の観点から重要である。
システムメインリレー12がオフになったとき、出力コンデンサCOはインバータ回路18を介して、電動機20が回転しない微少な電流値を以て電動機20の巻き線に電荷を放電する。また、平滑コンデンサCIは、ダイオード64aおよびインバータ回路18を介して、電動機20が回転しない微少な電流値を以て電動機20の巻き線に電荷を放電する。平滑コンデンサCIは、さらに、分流抵抗30aおよび分流抵抗30bへも電荷を放電する。分流抵抗30aおよび30bが設けられていない従来の構成では、放電は電動機20の巻き線に対して行うのみであり放電時定数が十分短時間であるとはいえなかった。本実施形態に係る電源供給システム3では、異常のある構成部を検出する機能を有する分流抵抗30aおよび分流抵抗30bを平滑コンデンサCIの放電抵抗としても用いることで、平滑コンデンサCIの放電時定数を短縮することができる。
3.第3の実施形態
図4に本発明の第3の実施形態に係る電源供給システム5の構成を示す。電池50から電動機20へは電源供給回路6を介して電源が供給される。ここでは図1の電源供給システム1と同一の構成部については同一の符号を付するものとし、その説明を省略する。また、この電源供給システム5は図5のように車両70の内部に配置される。
図4に本発明の第3の実施形態に係る電源供給システム5の構成を示す。電池50から電動機20へは電源供給回路6を介して電源が供給される。ここでは図1の電源供給システム1と同一の構成部については同一の符号を付するものとし、その説明を省略する。また、この電源供給システム5は図5のように車両70の内部に配置される。
上述の第1の実施形態および第2の実施形態においては、異常の検出は、昇圧回路16がインバータ回路18に零でないある値の電圧を印加すべき状態において行われる。したがって、異常検出部44は、昇圧回路16が稼働状態にあるときにはいつでも異常の検出を行うことができる。しかしながら、常に異常検出部44を動作させ異常モード記憶部46に記憶させる情報を更新する構成では、処理の冗長度が必要以上に大きいといえる。
そこで、第3の実施形態に係る電源供給システム5では、図4のように昇圧回路16の出力に電圧センサ52を設ける構成としている。電圧センサ52が測定する電圧の値は、通信ケーブル42を介して異常検出部44に入力される。異常検出部44は、昇圧回路16がインバータ回路18に零でないある値の電圧を印加すべき状態において、電圧センサ52が測定する昇圧回路16の出力電圧を監視する。そして、当該出力電圧が予め定められた値未満となったときに電源供給システム5に異常があるものと認識し、電流センサ40が測定する電流値に基づいて、異常のある構成部の検出を行う。異常検出部44が異常のある構成部の検出を行う動作は、第1の実施形態および第2の実施形態と同様である。
本実施形態では、昇圧回路16の出力電圧が予め定められた値未満とならない限り異常のある構成部の検出は行われないため、処理の冗長度を低減することができる。
4.第4の実施形態
図6に本発明の第4の実施形態に係る電源供給システム7の構成を示す。電池50から電動機20へは電源供給回路8を介して電源が供給される。ここでは図1の電源供給システム1と同一の構成部については同一の符号を付するものとし、その説明を省略する。本実施形態は、第2の実施形態に係る電源供給システム3の分流抵抗30aおよび分流抵抗30bを、分流コンデンサ32aおよび分流コンデンサ32bに置き換えたものである。電源供給システム7の車両70における配置は、図2において昇圧回路16を昇圧チョッパ回路60に、分流抵抗30aを分流コンデンサ32aに、分流抵抗30bを分流コンデンサ32bに置き換えたものとなる。
図6に本発明の第4の実施形態に係る電源供給システム7の構成を示す。電池50から電動機20へは電源供給回路8を介して電源が供給される。ここでは図1の電源供給システム1と同一の構成部については同一の符号を付するものとし、その説明を省略する。本実施形態は、第2の実施形態に係る電源供給システム3の分流抵抗30aおよび分流抵抗30bを、分流コンデンサ32aおよび分流コンデンサ32bに置き換えたものである。電源供給システム7の車両70における配置は、図2において昇圧回路16を昇圧チョッパ回路60に、分流抵抗30aを分流コンデンサ32aに、分流抵抗30bを分流コンデンサ32bに置き換えたものとなる。
第1の実施形態から第3の実施形態では、分流素子として抵抗を用いているため、分流によるエネルギー損失がある。例えば、第2の実施形態に係る電源供給システム3では、異常検出の対象とする構成部分は3箇所であるため必要な分流抵抗は2個となり、これによるエネルギー損失は、昇圧チョッパ回路60以降の負荷回路でのエネルギー消費に比して無視できる程小さいものとすることができる。しかしながら、異常検出の対象とする構成部分の数を増加させるためには分流抵抗の数を増加させる必要があり、電源供給回路4のエネルギー損失を増大させざるを得ないことも想定される。そこで、電源供給回路4の定常状態においても電流が流れる分流抵抗30の代わりに、非稼働状態から稼働状態となった際の過度状態においてのみ電流が流れるコンデンサを適用したものが本実施形態である。
分流コンデンサ32aおよび分流コンデンサ32bは、昇圧チョッパ回路60の入力における平滑コンデンサとしても機能する。すなわち、分流コンデンサ32は、図3における平滑コンデンサCIと同一の機能をも有する。電流センサ40が測定した値は、異常検出部44に入力され次の(1)から(3)に述べるような判断に基づいて異常の検出を行う。なお、異常の検出は、電源供給システム7が非稼働状態から稼働状態に切り換わるとき、すなわち、システムメインリレー12の投入後の過度状態において行われる。
(1)電流センサ40で測定された電流の立ち上がり時間が分流コンデンサ32bより右側を開放した回路によって定まる立ち上がり時間に等しいとき。
異常検出部44は、高圧ケーブル14より昇圧チョッパ回路60の側の回路に異常があるものと判断する。この状態は、高圧ケーブル14より昇圧チョッパ回路60の側に電流が流れない状態であると考えられるためである。具体的には、異常検出部44は、まずシステムメインリレー12の投入時の電流立ち上がり時間を測定する。立ち上がり時間は、システムメインリレー12の投入時点から電流値が予め定められた値(例えば定常状態電流値の半分に至るまでの時間等)に至るまでの時間に基づいて測定することが好適である。そして、予め定められた正常立ち上がり時間および第1立ち上がり時間閾値と電流立ち上がり時間とを比較し、電流立ち上がり時間が第1立ち上がり時間閾値以上かつ正常立ち上がり時間未満である場合に、高圧ケーブル14より昇圧チョッパ回路60の側の回路に異常がある旨の情報を異常モード記憶部46に記憶させる。正常立ち上がり時間は、昇圧チョッパ回路60が正常に動作する場合におけるシステムメインリレー12から昇圧チョッパ回路60の側へ流出する電流の立ち上がり時間に基づいて決定することが好適である。この際、分流コンデンサ32aと分流コンデンサ32bの並列接続分を考慮する必要があることはいうまでもない。また、第1立ち上がり時間閾値は、分流コンデンサ32bより右側を開放した回路によって定まる立ち上がり時間以下に設定する必要がある。
異常検出部44は、高圧ケーブル14より昇圧チョッパ回路60の側の回路に異常があるものと判断する。この状態は、高圧ケーブル14より昇圧チョッパ回路60の側に電流が流れない状態であると考えられるためである。具体的には、異常検出部44は、まずシステムメインリレー12の投入時の電流立ち上がり時間を測定する。立ち上がり時間は、システムメインリレー12の投入時点から電流値が予め定められた値(例えば定常状態電流値の半分に至るまでの時間等)に至るまでの時間に基づいて測定することが好適である。そして、予め定められた正常立ち上がり時間および第1立ち上がり時間閾値と電流立ち上がり時間とを比較し、電流立ち上がり時間が第1立ち上がり時間閾値以上かつ正常立ち上がり時間未満である場合に、高圧ケーブル14より昇圧チョッパ回路60の側の回路に異常がある旨の情報を異常モード記憶部46に記憶させる。正常立ち上がり時間は、昇圧チョッパ回路60が正常に動作する場合におけるシステムメインリレー12から昇圧チョッパ回路60の側へ流出する電流の立ち上がり時間に基づいて決定することが好適である。この際、分流コンデンサ32aと分流コンデンサ32bの並列接続分を考慮する必要があることはいうまでもない。また、第1立ち上がり時間閾値は、分流コンデンサ32bより右側を開放した回路によって定まる立ち上がり時間以下に設定する必要がある。
(2)電流センサ40で測定された電流の立ち上がり時間が分流コンデンサ32aより右側を開放した回路によって定まる立ち上がり時間に等しいとき。
異常検出部44は、高圧ケーブル14に異常があるものと判断する。高圧ケーブル14に電流が流れるならば分流コンデンサ32bにも電流が流れるはずであるところ、この状態では分流コンデンサ32bには電流は流れておらず、分流コンデンサ32aと分流コンデンサ32bとの間で電流が途絶えた状態であると考えられるためである。具体的には、異常検出部44は、まずシステムメインリレー12の投入時の電流立ち上がり時間を測定する。そして、予め定められた第1立ち上がり時間閾値および第2立ち上がり時間閾値と電流立ち上がり時間とを比較し、電流立ち上がり時間が第2立ち上がり時間閾値以上かつ第1立ち上がり時間閾値未満である場合に、高圧ケーブル14に異常がある旨の情報を異常モード記憶部46に記憶させる。第2立ち上がり時間閾値は、分流コンデンサ32aより右側を開放した回路によって定まる立ち上がり時間以下に設定する必要がある。
異常検出部44は、高圧ケーブル14に異常があるものと判断する。高圧ケーブル14に電流が流れるならば分流コンデンサ32bにも電流が流れるはずであるところ、この状態では分流コンデンサ32bには電流は流れておらず、分流コンデンサ32aと分流コンデンサ32bとの間で電流が途絶えた状態であると考えられるためである。具体的には、異常検出部44は、まずシステムメインリレー12の投入時の電流立ち上がり時間を測定する。そして、予め定められた第1立ち上がり時間閾値および第2立ち上がり時間閾値と電流立ち上がり時間とを比較し、電流立ち上がり時間が第2立ち上がり時間閾値以上かつ第1立ち上がり時間閾値未満である場合に、高圧ケーブル14に異常がある旨の情報を異常モード記憶部46に記憶させる。第2立ち上がり時間閾値は、分流コンデンサ32aより右側を開放した回路によって定まる立ち上がり時間以下に設定する必要がある。
(3)電流センサ40で測定された電流の値が零であるとき。
異常検出部44はシステムメインリレー12の接触不良があるものと判断する。この状態は、分流コンデンサ32aと分流コンデンサ32bのいずれにも電流が流れない状態であると考えられるためである。具体的には、異常検出部44は、電流センサ40で測定された電流の値が零であることを認識すると、システムメインリレー12の接触不良がある旨の情報を異常モード記憶部46に記憶させる。
異常検出部44はシステムメインリレー12の接触不良があるものと判断する。この状態は、分流コンデンサ32aと分流コンデンサ32bのいずれにも電流が流れない状態であると考えられるためである。具体的には、異常検出部44は、電流センサ40で測定された電流の値が零であることを認識すると、システムメインリレー12の接触不良がある旨の情報を異常モード記憶部46に記憶させる。
以上、本発明の第1から第4までの実施形態について説明した。これらの実施形態では、システムメインリレー12と高圧ケーブル14との間、および高圧ケーブル14と昇圧回路16若しくは昇圧チョッパ回路60との間に、抵抗またはコンデンサをパラレルに設けている。これらの分流素子は、必ずしもシステムメインリレー12と高圧ケーブル14との間および高圧ケーブル14と昇圧回路16との間の両者に設ける必要はない。
例えば、システムメインリレー12と高圧ケーブル14との間のみに分流素子を設けた場合には、システムメインリレー12の異常とシステムメインリレー12より右側の回路の異常とを区別して検出することが可能となり、高圧ケーブル14と昇圧回路16との間のみに分流素子を設けた場合には、システムメインリレー12および高圧ケーブル14を含む回路での異常と昇圧ケーブル14より右側の回路の異常とを区別して検出することが可能となる。
これらの実施形態によれば、複数の構成部の異常を区別する手段を、1つのセンサのみによって構成することができる。そのため、電源供給システムが車両の全体に亘って配置されている場合であっても配線を単純化することができる。また、入力に平滑コンデンサを有する昇圧回路を適用した場合にあっては、昇圧回路が稼働状態から非稼働状態になったときの平滑コンデンサの放電時間を短縮することができる。
本発明は、上記第1から第4までの実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて様々な実施形態が可能であることはいうまでもない。
1,3,5,7,9 電源供給システム、2,4,6,8,10 電源供給回路、12a,12b システムメインリレー、14 高圧ケーブル、16 昇圧回路、18 インバータ回路、20 電動機、30a,30b 分流抵抗、32a,32b 分流コンデンサ、40 電流センサ、42 通信ケーブル、44 異常検出部、46 異常モード記憶部、50 電池、52 電圧センサ、60 昇圧チョッパ回路、62a,62b トランジスタ、64a,64b ダイオード、70 車両、72 車体、74 エンジンルーム、76 トランクルーム、78 ダッシュパネル。
Claims (11)
- 電気回路の異常を検出する異常検出装置であって、
電気回路は、互いに接続される第1の電気回路と第2の電気回路と、
第1の電気回路と第2の電気回路との間に設けられる電流分流素子と、
を含み、
第1の電気回路に供給される電流に基づいて、第1の電気回路の異常と第2の電気回路の異常とを区別して検出することを特徴とする異常検出装置。 - 電気回路の異常を検出する異常検出装置であって、
電気回路は、スイッチを介して電流が供給される負荷回路と、
スイッチと負荷回路との間に設けられる電流分流素子と、
を含み、
スイッチを流れる電流に基づいて、スイッチの異常と負荷回路の異常とを区別して検出することを特徴とする異常検出装置。 - 電気回路の異常を検出する異常検出装置であって、
電気回路は、スイッチおよびケーブルを介して電流が供給される負荷回路と、
スイッチとケーブルとの間に設けられる第1の電流分流素子と、
ケーブルと負荷回路との間に設けられる第2の電流分流素子と、
を含み、
スイッチに流れる電流に基づいて、スイッチの異常とケーブルの異常と負荷回路の異常とを区別して検出することを特徴とする異常検出装置。 - 負荷回路に電源を供給するとともに電源供給システム内の異常を検出する電源供給システムであって、
電源回路と、
電源回路からスイッチを介して電源が供給される負荷回路と、
スイッチと負荷回路との間に設けられる電流分流素子と、
スイッチを流れる電流に基づいて、スイッチの異常と負荷回路の異常とを区別して検出する異常検出部と、
を含むことを特徴とする電源供給システム。 - 請求項4に記載の電源供給システムであって、
負荷回路は昇圧回路を含み、
昇圧回路は入力にコンデンサを含み、
電流分流素子は、昇圧回路の非稼働時には前記コンデンサの放電回路として動作することを特徴とする電源供給システム。 - 負荷回路に電源を供給するとともに電源供給システム内の異常を検出する電源供給システムであって、
電源回路と、
電源回路からスイッチおよびケーブルを介して電源が供給される負荷回路と、
スイッチとケーブルとの間に設けられる第1の電流分流素子と、
ケーブルと負荷回路との間に設けられる第2の電流分流素子と、
スイッチを流れる電流に基づいて、スイッチの異常とケーブルの異常と負荷回路の異常とを区別して検出する異常検出部と、
を含むことを特徴とする電源供給システム。 - 請求項4から請求項6のいずれか1項に記載の電源供給システムであって、
負荷回路は電動機を含み、
電動機は電源回路から供給される電力に基づいて回転することを特徴とする電源供給システム。 - 請求項7に記載の電源供給システムを搭載し、前記電動機によって駆動される車両であって、
電源回路とスイッチとを収納する第1の収納部と、
負荷回路を収納する第2の収納部と、
を備えることを特徴とする車両。 - 互いに接続される第1の電気回路と第2の電気回路とを含む電気回路の異常を検出する異常検出方法であって、
第1の電気回路と第2の電気回路との間に電流分流素子を設けるステップと、
第1の電気回路に供給される電流に基づいて、第1の電気回路の異常と第2の電気回路の異常とを区別して検出するステップと、
を含むことを特徴とする異常検出方法。 - 電気回路の異常を検出する異常検出方法であって、
電気回路は、スイッチを介して電流が供給される負荷回路を含み、
スイッチと負荷回路との間に電流分流素子を設けるステップと、
スイッチを流れる電流に基づいて、スイッチの異常と負荷回路の異常とを区別して検出するステップと、
を含むことを特徴とする異常検出方法。 - 電気回路の異常を検出する異常検出方法であって、
電気回路は、スイッチおよびケーブルを介して電流が供給される負荷回路を含み、
スイッチとケーブルとの間に第1の電流分流素子を設けるステップと、
ケーブルと負荷回路との間に第2の電流分流素子を設けるステップと、
スイッチを流れる電流に基づいて、スイッチの異常とケーブルの異常と負荷回路の異常とを区別して検出するステップと、
を含むことを特徴とする異常検出方法。
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- 2005-02-21 JP JP2005044090A patent/JP2006230163A/ja active Pending
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