JP2006238509A - Control device of electric vehicle, control method of the electric vehicle, program and computer-readable recording medium - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電動車輌の制御装置、電動車輌の制御方法、そのためのプログラム及びそれを格納したコンピュータ可読記録媒体に関する。 The present invention relates to an electric vehicle control apparatus, an electric vehicle control method, a program therefor, and a computer-readable recording medium storing the program.
近年、ICE(Internal Combustion Engine/内燃機関)や燃料電池等を用いた自動車に補助動力源として組電池を搭載した、ハイブリッド車輌(「HEV」:Hybrid Electric Vehicle)や電気自動車(「PEV」:Pure Electric Vehicle)等の電動車輌が普及しつつある。 In recent years, hybrid vehicles (“HEV”: Hybrid Electric Vehicle) and electric vehicles (“PEV”: Pure), in which an assembled battery is mounted as an auxiliary power source in an automobile using an ICE (Internal Combustion Engine) or a fuel cell, etc. Electric vehicles such as electric vehicles are becoming popular.
組電池は、通常、出力電圧が1.2V程度の単電池(セル)を、複数個(例えば200個)直列接続することによって所望の総電圧を得る。また、電動車輌は、組電池からの直流電源を交流に変換して走行モータを駆動させるためのインバータを必要とする。 The assembled battery usually obtains a desired total voltage by connecting a plurality (for example, 200) of single cells (cells) having an output voltage of about 1.2V in series. In addition, the electric vehicle requires an inverter for driving a traveling motor by converting a direct current power source from the assembled battery into alternating current.
電動車輌のインバータの入力端子間には、インバータへの入力電圧の変動を平滑化する大容量のコンデンサが搭載されている。電動車輌を起動する際には、イグニションキーの信号をトリガとして、組電池とインバータの間を電気的に断続するメインコンタクタの接点を閉じてコンデンサを充電する。 Between the input terminals of the inverter of the electric vehicle, a large-capacity capacitor that smoothes the fluctuation of the input voltage to the inverter is mounted. When starting the electric vehicle, the ignition key signal is used as a trigger to close the contact of the main contactor that electrically connects and disconnects the battery pack and the inverter to charge the capacitor.
しかしながら、電荷が空に近い状態であるコンデンサに対して、直接高圧電源である組電池から充電を行った場合、メインコンタクタの接点が閉じようとする瞬間に大電流が流れる。これにより、コンタクタの通電接点が損傷を受けたり、接点が加熱して溶けた後に加圧されることによってコンタクタの接点が溶着する虞がある。 However, when a capacitor in which the charge is almost empty is charged from an assembled battery that is a direct high-voltage power source, a large current flows at the moment when the contact of the main contactor is about to close. Thereby, there is a possibility that the energized contact of the contactor may be damaged or the contact of the contactor may be welded by being pressurized after the contact is heated and melted.
そこで、メインコンタクタに並列になるよう抵抗とプリチャージコンタクタとの直列回路を設け、メインコンタクタを閉じる前にプリチャージコンタクタを閉じてコンデンサをプリチャージする方法が公知である。 Therefore, a method of providing a series circuit of a resistor and a precharge contactor in parallel with the main contactor, and closing the precharge contactor and precharging the capacitor before closing the main contactor is known.
図15に、プリチャージコンタクタを用いた場合の各コンタクタの動作タイミングを示す。図15において、まず、時刻T0でイグニションキーがオンとなり電動車輌が起動する。時刻T1〜T2(期間A)において、プリチャージコンタクタのみをオンとし、組電池電圧とインバータ側の電圧を比較することでローサイドコンタクタの溶着検出を行う。また、時間T3〜T4(期間B)において、ローサイドコンタクタのみをオンとし、ハイサイドコンタクタ及びプリチャージコンタクタの溶着検出を行う。 FIG. 15 shows the operation timing of each contactor when a precharge contactor is used. In FIG. 15, first, at time T0, the ignition key is turned on and the electric vehicle is activated. At time T1 to T2 (period A), only the precharge contactor is turned on, and the welding detection of the low side contactor is performed by comparing the assembled battery voltage and the inverter side voltage. Further, during time T3 to T4 (period B), only the low-side contactor is turned on, and the welding detection of the high-side contactor and the precharge contactor is performed.
溶着検出の後、時刻T4〜T5(期間C)において、ローサイドコンタクタ及びプリチャージコンタクタを共にオンとして、コンデンサのプリチャージを開始する。この時、抵抗が設けられている故に、プリチャージコンタクタの接点に大電流が流れることはない。時刻T5においてプリチャージがほぼ終了すると、ハイサイドコンタクタをオンとして、組電池の電圧を印加する。 After the welding detection, at times T4 to T5 (period C), both the low-side contactor and the precharge contactor are turned on to start the capacitor precharge. At this time, since a resistor is provided, a large current does not flow through the contact point of the precharge contactor. When precharge is almost finished at time T5, the high-side contactor is turned on and the voltage of the assembled battery is applied.
上記の方法によれば、ローサイドコンタクタ及びプリチャージコンタクタとが共にオンであるプリチャージ期間(期間C)を設けることによって、所定の抵抗を介して制限された電流でコンデンサをある程度まで予め充電(プリチャージ)する。これにより、メインコンタクタをオンとする時、メインコンタクタの接点に大電流が流れることを防止するものである。 According to the above method, by providing a precharge period (period C) in which both the low-side contactor and the precharge contactor are on, the capacitor is precharged (pre-charged) to a certain extent with a limited current through a predetermined resistance. Charge). Thus, when the main contactor is turned on, a large current is prevented from flowing through the contact of the main contactor.
また、特許文献1に、このプリチャージ期間の終了を判定する従来例の電動車輌の制御装置が開示されている。このような電動車輌の制御装置は、コンデンサのプリチャージ開始後、所定時間Tが経過してプリチャージがほぼ終了したと推定されると、プリチャージ電流Ifを測定する。測定したプリチャージ電流Ifと基準電流値Irefとを比較し、If≦Irefとなった場合にプリチャージ期間の終了を判定するものであった。
また、このような電動車輌の制御装置は、コンデンサが充電されているプリチャージ期間の開始後、所定時間Tが経過するまでのプリチャージ電流Ifの積算値ΣIfを算出する。算出したプリチャージ電流Ifの積算値ΣIfと電流基準積算値ΣIrefとを比較し、ΣIf≧ΣIrefとなった場合にプリチャージ期間の終了を判定するものであった。 In addition, such an electric vehicle control device calculates an integrated value ΣIf of the precharge current If until a predetermined time T elapses after the start of the precharge period in which the capacitor is charged. The calculated integrated value ΣIf of the precharge current If is compared with the current reference integrated value ΣIref, and when ΣIf ≧ ΣIref, the end of the precharge period is determined.
しかしながら、近年、低コスト化とプリチャージに掛かる時間の短縮のため、コンデンサは小容量化される傾向にある。そのため、プリチャージ電流の時定数が短くなり、上記従来例の電動車輌の制御装置では、プリチャージ電流の積算値の誤差を小さくするために、電流センサの電流測定周期をできるだけ短くする必要がある。通常、電動車輌の電源制御にはそのような短い周期で電流を測定する必要が無い故、プリチャージ期間の終了を判定するためだけに回路やソフトウェアが複雑化し、コストがかかる、という問題があった。 However, in recent years, capacitors tend to be made smaller in order to reduce the cost and shorten the time required for precharging. For this reason, the time constant of the precharge current is shortened, and in the electric vehicle control device of the conventional example, it is necessary to make the current sensor current measurement cycle as short as possible in order to reduce the error of the integrated value of the precharge current. . In general, power control of electric vehicles does not require current measurement at such a short cycle, so there is a problem that the circuit and software are complicated and costly only to determine the end of the precharge period. It was.
また、プリチャージ電流の測定誤差を低減するために、電流オフセット誤差の小さい電流センサを用いる必要がある。GaAs(gallium arsenide/ガリウム砒素)のホール効果を利用するセンサ(GaAsホールセンサ)を用いた一般的な電流センサでは、磁場直線性が良好である一方、オフセット電圧(不均衡電位)の温度変化が大きい。そのため、電動車輌の電源付近という使用環境においては、センサの精度を安定に保つことができない、という問題があった。高精度の電流センサを用いるにはコストがかかる。 In order to reduce the measurement error of the precharge current, it is necessary to use a current sensor with a small current offset error. A general current sensor using a GaAs (gallium arsenide) Hall effect sensor (GaAs Hall sensor) has good magnetic field linearity, but the temperature change of the offset voltage (unbalance potential) large. For this reason, there is a problem in that the accuracy of the sensor cannot be kept stable in the usage environment near the power source of the electric vehicle. Using a highly accurate current sensor is expensive.
また、プリチャージ電流の積算値を算出する場合、コンデンサの容量のバラツキや電流センサの測定誤差等を考慮すると、プリチャージ期間の終了判定が行われるまでの所定時間Tを長めに設定する必要がある。そのため、プリチャージ期間が長くなる、という問題があった。 In addition, when calculating the integrated value of the precharge current, it is necessary to set a predetermined time T until the end of the precharge period is determined in consideration of variation in the capacitance of the capacitor and measurement error of the current sensor. is there. Therefore, there is a problem that the precharge period becomes long.
本発明は、上記問題に鑑み、電流センサの電流測定周期が短い場合あるいは電流センサの精度が十分でない場合でも、特に長期間のプリチャージをしなくても高精度にプリチャージ期間の終了を判定することを目的とし、低コスト化かつプリチャージ期間の短縮化を図りうる電動車輌の制御装置、電動車輌の制御方法、プログラム及びコンピュータ可読記録媒体を提供することを課題とする。 In view of the above problems, the present invention determines the end of the precharge period with high accuracy even when the current sensor has a short current measurement cycle or when the accuracy of the current sensor is not sufficient, especially without performing precharge for a long period of time. An object of the present invention is to provide an electric vehicle control device, an electric vehicle control method, a program, and a computer-readable recording medium that can reduce the cost and shorten the precharge period.
上記問題を解決するために、本発明は以下の構成を有する。
請求項1に記載の電動車輌の制御装置は、1又は複数の二次電池を直列に接続した組電池、接点の一端を前記組電池の一端に接続した第1のコンタクタ、接点の一端を前記組電池の他端に接続した第2のコンタクタ、前記第1のコンタクタに並列に接続された第3のコンタクタ及び抵抗の直列回路、及び、前記第1のコンタクタと前記直列回路との並列回路の、組電池に対して反対の側の端と前記第2のコンタクタの他端との間に接続されたコンデンサ、を有する電動車輌の制御装置であって、前記第2のコンタクタ及び前記第3のコンタクタが共に導通状態であるプリチャージ期間において、導通経路を流れるプリチャージ電流を検出する電流検出部と、前記プリチャージ電流の時間変化率を算出し、該プリチャージ電流の時間変化率が基準電流変化率を上回る場合に前記プリチャージ期間の終了と判定する判定部と、を有する。
In order to solve the above problems, the present invention has the following configuration.
The control apparatus for an electric vehicle according to
この発明によれば、第2のコンタクタ及び第3のコンタクタが共に導通状態となり、コンデンサが充電されているプリチャージ期間において、導通経路を流れるプリチャージ電流の時間変化率を算出して、基準電流変化率と比較することによって、プリチャージ期間の終了を判定する。これにより、電流センサの周期が短い場合あるいは電流センサの精度が十分でない場合でも、特に長期間のプリチャージをしなくても高精度にプリチャージ期間の終了判定ができ、低コスト化かつプリチャージ期間の短縮化を図りうる電動車輌の制御装置を実現することができる。 According to the present invention, the second contactor and the third contactor are both in a conducting state, and in the precharge period in which the capacitor is charged, the time change rate of the precharge current flowing through the conduction path is calculated, and the reference current is calculated. The end of the precharge period is determined by comparing with the change rate. As a result, even if the current sensor cycle is short or the accuracy of the current sensor is not sufficient, it is possible to determine the end of the precharge period with high accuracy without performing precharge for a long period of time. An electric vehicle control apparatus that can shorten the period can be realized.
請求項2に記載の電動車輌の制御装置では、請求項1に記載の電動車輌の制御装置において、前記判定部は、前記プリチャージ期間の開始から所定時間経過後に前記電流検出部によって検出された第1のプリチャージ電流値が、第1の基準電流値を下回る場合に高圧回路系異常と判定するよう構成される。
In the electric vehicle control device according to
通常、プリチャージ電流は、プリチャージ期間の開始直後に急激に増加し、その後、徐々に減少する。したがって、プリチャージ電流がある程度大きいと考えられるタイミングにおいて検出された第1のプリチャージ電流値が第1の基準電流値を下回っている場合、プリチャージが正常に行われていない等の異常が発生していると考えられる。
所定時間は、プリチャージ電流がある程度大きいと考えられるタイミングとなるよう設定される。
Usually, the precharge current increases rapidly immediately after the start of the precharge period and then gradually decreases. Therefore, if the first precharge current value detected at a timing when the precharge current is considered to be large to some extent is below the first reference current value, an abnormality such as precharge not being performed normally occurs. it seems to do.
The predetermined time is set to be a timing at which the precharge current is considered to be large to some extent.
この発明によれば、プリチャージ期間の開始から所定時間経過後に検出された第1のプリチャージ電流値が第1の基準電流値を下回っている場合に、高圧回路系の異常を判定する、安全性の高い電動車輌の制御装置を実現することができる。 According to the present invention, when the first precharge current value detected after the lapse of a predetermined time from the start of the precharge period is lower than the first reference current value, the abnormality of the high voltage circuit system is determined. A highly efficient control device for an electric vehicle can be realized.
請求項3に記載の電動車輌の制御装置では、請求項2に記載の電動車輌の制御装置において、前記判定部は、前記プリチャージ電流の時間変化率が基準電流変化率を上回った後に前記電流検出部によって検出された第2のプリチャージ電流値が、第2の基準電流値を上回る場合に高圧回路系異常と判定するよう構成される。
The electric vehicle control device according to claim 3, wherein in the electric vehicle control device according to
通常、プリチャージ電流は、プリチャージ期間の開始から十分長い時間が経過した後において、十分小さい値に収束している。したがって、プリチャージ電流の時間変化率が基準電流変化率を上回り、プリチャージ電流がほぼ収束したと考えられるタイミングにおいて検出された第2のプリチャージ電流値が第2の基準電流値を上回っている場合、高圧回路内の負荷の増大等の異常が発生していると考えられる。 Usually, the precharge current converges to a sufficiently small value after a sufficiently long time has elapsed since the start of the precharge period. Therefore, the time change rate of the precharge current exceeds the reference current change rate, and the second precharge current value detected at the timing when the precharge current is considered to have almost converged exceeds the second reference current value. In this case, it is considered that an abnormality such as an increase in load in the high voltage circuit has occurred.
この発明によれば、プリチャージ電流の時間変化率が基準電流変化率を上回った後に検出された第2のプリチャージ電流値が第2の基準電流値を上回っている場合に、高圧回路系の異常を判定する、安全性の高い電動車輌の制御装置を実現することができる。 According to the present invention, when the second precharge current value detected after the time change rate of the precharge current exceeds the reference current change rate exceeds the second reference current value, the high voltage circuit system It is possible to realize a highly safe control device for an electric vehicle that determines abnormality.
請求項4に記載の電動車輌の制御装置では、請求項1に記載の電動車輌の制御装置において、前記電動車輌の制御装置は、前記第2のコンタクタ及び前記第3のコンタクタが共に導通状態であるプリチャージ期間において、導通経路を流れるプリチャージ電流を検出する電流検出部と、前記プリチャージ電流の時間変化率を算出し、該プリチャージ電流の時間変化率が基準電流変化率を上回る場合に前記プリチャージ期間の終了と判定する判定部と、を有することに代えて、前記第2のコンタクタ及び前記第3のコンタクタが共に導通状態であるプリチャージ期間において、前記コンデンサの両端電圧を検出する電圧検出部と、前記コンデンサの両端電圧の時間変化率を算出し、該コンデンサの両端電圧の時間変化率が基準電圧変化率を下回る場合に前記プリチャージ期間の終了と判定する判定部と、を有する。
The electric vehicle control device according to claim 4 is the electric vehicle control device according to
この発明によれば、第2のコンタクタ及び第3のコンタクタが共に導通状態となり、コンデンサが充電されるプリチャージ期間において、コンデンサの両端電圧の時間変化率を算出して、基準電圧変化率と比較することによって、プリチャージ期間の終了を判定する。これにより、電流センサの周期又は電流センサの精度に関係なく、特に長期間のプリチャージをしなくても高精度にプリチャージ期間の終了を判定できる、低コスト化かつプリチャージ期間の短縮化を図りうる電動車輌の制御装置を実現することができる。 According to the present invention, both the second contactor and the third contactor are in a conductive state, and in the precharge period in which the capacitor is charged, the time change rate of the voltage across the capacitor is calculated and compared with the reference voltage change rate. As a result, the end of the precharge period is determined. This makes it possible to determine the end of the precharge period with high accuracy without performing precharge for a long period of time, regardless of the current sensor cycle or the accuracy of the current sensor, thereby reducing costs and shortening the precharge period. An electric vehicle control device can be realized.
請求項5に記載の電動車輌の制御装置では、請求項4に記載の電動車輌の制御装置において、前記判定部は、前記プリチャージ期間の開始から所定時間経過後に前記電圧検出部によって検出された第1のコンデンサ両端電圧値が、第1の基準電圧値を上回る場合に高圧回路系異常と判定するよう構成される。
In the electric vehicle control device according to
通常、プリチャージが行われる前においてコンデンサは放電されているため、プリチャージ期間の開始時にはコンデンサの両端電圧はゼロであり、その後、コンデンサの両端電圧は徐々に増加する。したがって、コンデンサの両端電圧が十分に増加していないと考えられるタイミングにおいて検出された第1のコンデンサ両端電圧が第1の基準電圧値を上回っている場合、コンデンサの放電が正常に行われていない等の異常が発生していると考えられる。
所定時間は、コンデンサの両端電圧が十分に増加していないと考えられるタイミングとなるよう設定される。
Usually, since the capacitor is discharged before the precharge is performed, the voltage across the capacitor is zero at the start of the precharge period, and then the voltage across the capacitor gradually increases. Therefore, when the voltage across the first capacitor detected at a timing at which the voltage across the capacitor is not sufficiently increased exceeds the first reference voltage value, the capacitor is not normally discharged. It is considered that an abnormality such as
The predetermined time is set to be a timing at which the voltage across the capacitor is considered not to increase sufficiently.
この発明によれば、プリチャージ期間の開始から所定時間経過後に検出された第1のコンデンサの両端電圧値が第1の基準電圧値を上回っている場合に、高圧回路系の異常を判定する、安全性の高い電動車輌の制御装置を実現することができる。 According to the present invention, when the voltage value across the first capacitor detected after the elapse of a predetermined time from the start of the precharge period exceeds the first reference voltage value, an abnormality in the high voltage circuit system is determined. A highly safe control device for an electric vehicle can be realized.
請求項6に記載の電動車輌の制御装置は、請求項5に記載の電動車輌の制御装置において、前記判定部は、前記コンデンサの両端電圧の時間変化率が基準電圧変化率を下回った後に前記電圧検出部によって検出された第2のコンデンサ両端電圧値が、第2の基準電圧値を下回る場合に高圧回路系異常と判定するよう構成される。
The electric vehicle control device according to
通常、コンデンサの両端電圧は、プリチャージ期間の開始から十分長い時間が経過した後において、十分大きい値に収束している。したがって、コンデンサの両端電圧の時間変化率が基準電圧変化率を下回り、コンデンサの両端電圧がほぼ収束したと考えられるタイミングにおいて検出された第2のコンデンサ両端電圧値が第2の基準電圧値を下回っている場合、高圧回路内の負荷の増大等の異常が発生していると考えられる。 Usually, the voltage across the capacitor converges to a sufficiently large value after a sufficiently long time has elapsed since the start of the precharge period. Therefore, the time rate of change of the voltage across the capacitor is less than the reference voltage rate of change, and the voltage value across the second capacitor detected at the timing when the voltage across the capacitor has almost converged falls below the second reference voltage value. In such a case, it is considered that an abnormality such as an increase in load in the high voltage circuit has occurred.
この発明によれば、コンデンサの両端電圧の時間変化率が基準電圧変化率を下回った後に検出された第2のコンデンサ両端電圧値が第2の基準電圧値を上回っている場合に、高圧回路系の異常を判定する、安全性の高い電動車輌の制御装置を実現することができる。 According to the present invention, when the second capacitor voltage value detected after the time change rate of the voltage across the capacitor falls below the reference voltage change rate exceeds the second reference voltage value, the high voltage circuit system Therefore, it is possible to realize a highly safe control device for an electric vehicle.
また、上記と同等の効果を奏する電動車輌の制御方法、プログラム、及び、コンピュータ可読記録媒体を実現することができる。 In addition, it is possible to realize an electric vehicle control method, a program, and a computer-readable recording medium that have the same effects as described above.
本発明によれば、電流センサの周期が短い場合あるいは電流センサの精度が十分でない場合でも、特に長期間のプリチャージをしなくても高精度にプリチャージ期間の終了判定ができ、低コスト化かつプリチャージ期間の短縮化を図りうる電動車輌の制御装置、電動車輌の制御方法、プログラム及びコンピュータ可読記録媒体を実現することができる、という有利な効果を奏する。 According to the present invention, even when the current sensor cycle is short or the accuracy of the current sensor is not sufficient, it is possible to determine the end of the precharge period with high accuracy even without performing precharge for a long period of time, thereby reducing the cost. In addition, there is an advantageous effect that an electric vehicle control device, an electric vehicle control method, a program, and a computer-readable recording medium that can shorten the precharge period can be realized.
以下本発明の実施をするための最良の形態を具体的に示した実施の形態について、図面とともに記載する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments that specifically show the best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
《実施の形態1》
図1〜3を用いて、本発明の実施の形態1における電動車輌の制御装置について説明する。図1は、本実施の形態の電動車輌の制御装置の構成を示すブロック図である。図1において、本実施の形態の電動車輌の制御装置は、組電池1、ハイサイドコンタクタ(メインコンタクタ)2、ローサイドコンタクタ3、プリチャージコンタクタ4、制限抵抗5、第1のコンデンサ6、インバータ7、モータジェネレータ8、電流センサ9、電源制御部10及び車輌制御部11を有する。
The electric vehicle control apparatus according to
組電池1は、直列接続された複数の電池ブロックから構成される、総電圧300Vの電源である。各電池ブロックは、出力電圧1.2Vの二次電池を複数個直列接続することによって構成される。二次電池は、例えば、エネルギー密度、出力密度、サイクル寿命等の基本特性に優れる密閉型のニッケル水素化物電池(ニッケル水素蓄電池)であるが、これに限らず、リチウムイオン二次電池、ニッケルカドミウム蓄電池、鉛蓄電池等を用いても良い。
The assembled
組電池1の正極側には、ハイサイドコンタクタ2の一端が接続され、負極側にはローサイドコンタクタ3の一端が接続される。プリチャージコンタクタ4は、制限抵抗5(例えば、10Ω程度)と共に直列回路を構成し、この直列回路は、ハイサイドコンタクタ2と並列に接続される。
One end of the
ハイサイドコンタクタ2、ローサイドコンタクタ3、及びプリチャージコンタクタ4は、各々可動接点と固定接点とを有し、さらに可動接点を動作させるためのコイルを有する。各コイルは一端を接地電位に接続し、車輌制御部11を介して補助電源電圧Vsubをコイルに印加されることによって可動接点を可動し、接点間の導通状態及び遮断状態を切り替える。
The
第1のコンデンサ6は、ハイサイドコンタクタ2の他端と、ローサイドコンタクタ3の他端との間に接続された、定格2mF程度のコンデンサである。第1のコンデンサ6は、インバータ7に印加される電圧の変動を抑える働きをし、モータジェネレータ8に安定して電圧を供給するために設けられる。
The
インバータ7は、例えば、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)等の高速スイッチングが可能な複数個のトランジスタ及びダイオードから構成される。インバータ7は、入力した直流電源を交流に変換して、モータジェネレータ8の各相に電圧を順次印加することによって、モータジェネレータ8を回転駆動する。 The inverter 7 includes a plurality of transistors and diodes capable of high-speed switching, such as an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor). The inverter 7 converts the input DC power source into AC, and sequentially applies a voltage to each phase of the motor generator 8 to rotationally drive the motor generator 8.
モータジェネレータ8は、インバータ7によって制御され、例えばロータ内部に埋め込まれた磁石が、ステータコイルに印加された電圧によって回転力を与えられることによって回転駆動する。モータジェネレータ8は、三相交流発電機又は三相交流電動機として機能する。モータジェネレータ8は、発電機として機能している場合、組電池1を充電し、電動機として機能している場合、組電池1からの電力を消費する。
The motor generator 8 is controlled by the inverter 7 and is driven to rotate when, for example, a magnet embedded in the rotor is given a rotational force by a voltage applied to the stator coil. The motor generator 8 functions as a three-phase AC generator or a three-phase AC motor. The motor generator 8 charges the assembled
電流センサ9は、導線を流れる電流によって発生する電磁界を検出するホールセンサを用いて、組電池1の低圧側のラインに流れる電流Iを検出する。検出された電流Iは電気信号に変換された後、電源制御部10に入力される。
The
車輌制御部11は、車輌判定部110、コンタクタ制御部111及びインバータ制御部112を有する。
車輌判定部110は、図示しないイグニションキー、アクセル、シフトレバー、ブレーキ等の操作による操作信号を操作信号入力端子Opから入力され、各信号に応じてコンタクタ制御部111、インバータ制御部112及び電源制御部10に命令を出力する。
The
The
コンタクタ制御部111は、ハイサイドコンタクタ2、ローサイドコンタクタ3及びプリチャージコンタクタ4のコイルに補助電源電圧Vsubを印加することによって、各コンタクタ2〜4の導通状態及び遮断状態を制御する。
インバータ制御部112は、インバータに印加される電圧(コンデンサ両端電圧)、及び、インバータ7の出力信号である三相の電流信号等に基づいて、インバータ7のトランジスタを制御する信号を出力し、インバータ7を介してモータジェネレータ8の回転数等を制御する。
The
The
電源制御部10は、電源判定部100、第1のマルチプレクサ101、第2のマルチプレクサ102、サンプルスイッチ部103、電流検出部105、電圧検出部106、第2のコンデンサ107及び温度検出部108を有する。
The
電流検出部105は、所定の電流測定周期毎に(例えば、10ms毎に)電流センサ9が検出した電流Iを読み出して、電源判定部100に出力する。
The
第1のマルチプレクサ101及び第2のマルチプレクサ102は、一端が組電池1の各電池ブロック間に接続され、他端がサンプルスイッチ部103を介して電圧検出部106に接続された複数のスイッチから構成される。
第2のコンデンサ107は、第1のマルチプレクサ101及びサンプルスイッチ部103間と、第2のマルチプレクサ102及びサンプルスイッチ103間とを接続する。
サンプルスイッチ部103は、第2のコンデンサ107の両端にそれぞれ接続された2つのスイッチから構成される。
電圧検出部106は、サンプルスイッチ部103の2つのスイッチが共にオンである時に第2のコンデンサ107の両端電圧を測定して電源判定部100に出力する。
The
The
The
The
第1のマルチプレクサ101及び第2のマルチプレクサ102からそれぞれスイッチを選択してオンとすることによって、組電池1の任意の電池ブロックの両端電圧で第2のコンデンサ107を充電する。サンプルスイッチ部103の2つのスイッチがオンになると、第2のコンデンサ107に充電された電圧が電圧検出部106によって検出される。
第1のマルチプレクサ101、第2のマルチプレクサ102及びサンプルスイッチ部103は、電源判定部100に制御される。
By selecting a switch from each of the
The
温度検出部108は、組電池1の近傍に設けられたサーミスタ等の温度センサによって組電池1の温度を検出する。温度センサは、組電池1内での温度差を補償するために複数個設けられても良い。
The
電源判定部100は、電圧検出部106が検出した組電池1の電池ブロック電圧と、温度検出部108が検出した組電池1の温度と、電流検出部105が検出した電流とを入力し、それらの情報から組電池1の状態を監視する。車輌制御部11は、電源判定部100から出力される、組電池1の状態に関する情報に基づいて、インバータ制御及びコンタクタ制御を行う。
The power
また、電源判定部100は、プリチャージコンタクタ4によって第1のコンデンサ6が充電されるプリチャージ期間において、電流検出部105からの電流値Iをプリチャージ電流Ifとして入力し、以下の式(1)に従ってプリチャージ電流Ifの時間変化率dIf/dtを算出する。算出したプリチャージ電流Ifの時間変化率dIf/dtが所定の基準電流変化率を上回った場合に、プリチャージ期間の終了を判定する。
In addition, the power
本実施の形態において、所定の基準電流変化率は、−0.05であるとする。なお、以下の式(1)において、前回測定したプリチャージ電流をIfpre、今回測定したプリチャージ電流をIfcur、電流センサ9の電流測定周期をP1とする。
dIf/dt=(Ifpre−Ifcur)/P1 ・・・・・・(1)
In the present embodiment, it is assumed that the predetermined reference current change rate is -0.05. In the following equation (1), the precharge current measured last time is Ifpre, the precharge current measured this time is Ifcur, and the current measurement period of the
dIf / dt = (Ifpre-Ifcur) / P1 (1)
電源判定部100は、例えば、マイクロコンピュータであり、電池ブロックの電圧を調べる機能、プリチャージ期間の終了を判定する機能は、コンピュータ可読記録媒体に記憶されたプログラムによって実行される。
The power
次に、図2〜図4を用いて、本実施の形態における電動車輌の制御装置のプリチャージ終了判定方法について説明する。図2は、プリチャージ電流Ifの変化を示す図、図3は、電流センサ9の電流測定周期を10msとした場合のプリチャージ電流Ifの時間変化率dIf/dtの変化を示す図である。
Next, the precharge end determination method of the electric vehicle control apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a diagram showing changes in the precharge current If, and FIG. 3 is a diagram showing changes in the temporal change rate dIf / dt of the precharge current If when the current measurement period of the
まず、図2の時刻0msにおいて、図示しないイグニションキーがオンとなり、電動車輌が起動すると、コンタクタ制御部111がローサイドコンタクタ3及びプリチャージコンタクタ4をオンとする信号を出力する。時刻20msにおいて、ローサイドコンタクタ3及びプリチャージコンタクタ4が共にオンとなり、第1のコンデンサ6は、プリチャージコンタクタ4によって、制限抵抗5を介して制限された電圧で充電(プリチャージ)される。ローサイドコンタクタ3及びプリチャージコンタクタ4を共にオンとする前に、図15に示す期間A(プリチャージコンタクタ4のみがオンである期間)及び期間B(ローサイドコンタクタ3のみがオンである期間)を設けて、各コンタクタ2〜4の溶着検出を行っても良い。
First, at
図2に示されるように、プリチャージ期間の開始時刻20msにおいて、プリチャージ電流Ifが急激に増加する。その後、徐々に減少してやがてゼロに収束する。
As shown in FIG. 2, the precharge current If rapidly increases at the
電源判定部100は、プリチャージ電流Ifの時間変化率dIf/dtを算出する。図3に示されるように、プリチャージ期間の開始時刻20msにおいて、プリチャージ電流Ifの時間変化率dIf/dtはプラス側に大きく増加する。その後、プリチャージ電流Ifが減少に転じるため、プリチャージ電流Ifの時間変化率dIf/dtはマイナス側に落ち込み、徐々に増加してやがてほぼゼロに収束する。なお、図2の時刻20ms近傍でのプリチャージ電流Ifの急激な変化に対して、電流センサ9の電流測定周期(10ms)が長い。そのため、図3の時刻20ms近傍においては、図2に示したプリチャージ電流Ifに対して、プリチャージ電流Ifの時間変化率dIf/dtに誤差が表れている。しかし、想定されるプリチャージ期間に対して電流センサ9の電流測定周期(10ms)が十分短く、かつ、以下に詳細に説明する図4のステップS401において50msの待ち時間を設けている故に、この誤差は無視できる。
The power
図4は、本実施の形態における電動車輌の制御装置によるプリチャージ終了判定方法を説明するフローチャートである。
まず、ローサイドコンタクタ3及びプリチャージコンタクタ4が共にオンとなりプリチャージが開始される(S400)。
FIG. 4 is a flowchart illustrating a precharge end determination method performed by the electric vehicle control apparatus according to the present embodiment.
First, both the low-side contactor 3 and the precharge contactor 4 are turned on and precharge is started (S400).
次に、プリチャージ期間の開始から50ms経過したかどうかを調べ(S401)、経過した場合はS402に進む。50ms経過していない場合は、S401に戻る。これは、プリチャージ開始直後において、プリチャージ電流Ifの時間変化率dIf/dtが一旦プラス側に大きく増加するため、この増加によってプリチャージ期間の終了と判定されないために設けられるステップである。また、このS401の期間、プリチャージ電流Ifの時間変化率dIf/dtの算出及び比較を行わないので、比較のための処理に要するメモリ等を低減できる。 Next, it is checked whether 50 ms has elapsed from the start of the precharge period (S401), and if it has elapsed, the process proceeds to S402. If 50 ms has not elapsed, the process returns to S401. This is a step provided because the time change rate dIf / dt of the precharge current If once greatly increases to the plus side immediately after the start of the precharge, so that it is not determined that the precharge period has ended due to this increase. Further, since the calculation and comparison of the time change rate dIf / dt of the precharge current If is not performed during the period of S401, it is possible to reduce the memory required for the processing for comparison.
次に、プリチャージ電流Ifの時間変化率dIf/dtが所定の基準電流変化率である−0.05を上回るか否かを調べ(S402)、上回る場合は、プリチャージ電流Ifの減少がほぼ収束したと考えられるので、ハイサイドコンタクタ2をオンとしてプリチャージを終了する(S403)。dIf/dtが−0.05以下である場合は、S402に戻る。
Next, it is checked whether or not the time change rate dIf / dt of the precharge current If exceeds a predetermined reference current change rate of −0.05 (S402). Since it is thought that it has converged, the high-
以上のように、本実施の形態の電動車輌の制御装置によれば、プリチャージ期間において、プリチャージ電流Ifの時間変化率dIf/dtが所定の基準電流変化率を上回った場合に、プリチャージ期間の終了と判定する。これにより、電流センサの電流測定周期が短い場合あるいは電流センサの精度が十分でない場合でも、特に長期間のプリチャージをしなくても高精度にプリチャージ期間の終了を判定することが可能となる。したがって、高精度な電流センサを用いる必要がなく、また、短い周期で電流値を検出するために複雑な回路を搭載する必要がなく、低コスト化かつプリチャージ期間の短縮化を図りうる電動車輌の制御装置を実現することができる。 As described above, according to the control apparatus for the electric vehicle of the present embodiment, when the time change rate dIf / dt of the precharge current If exceeds a predetermined reference current change rate in the precharge period, the precharge is performed. It is determined that the period has ended. As a result, even when the current sensor has a short current measurement cycle or when the accuracy of the current sensor is not sufficient, it is possible to determine the end of the precharge period with high accuracy without performing precharge for a long period of time. . Therefore, there is no need to use a high-accuracy current sensor, and there is no need to mount a complicated circuit for detecting a current value in a short cycle, so that the electric vehicle can reduce costs and shorten the precharge period. The control device can be realized.
《実施の形態2》
図5〜図7を参照して、本発明の実施の形態2における電動車輌の制御装置について説明する。図5は、本実施の形態の電動車輌の制御装置の構成を示すブロック図である。図5において、電源制御部10に代えて電源制御部50を有する点、及び、表示出力部52を有する点において、図1に示した実施の形態1とは異なる。電源制御部50は、電源判定部100に代えて電源判定部500を有する点において、図1に示した実施の形態1の電源制御部10とは異なる。それ以外の点においては実施の形態1と同様であり、同一符号を付した要素についての詳細な説明は省略する。
<<
With reference to FIGS. 5-7, the control apparatus of the electric vehicle in
電源判定部500は、プリチャージコンタクタ4によって第1のコンデンサ6が充電されるプリチャージ期間において、電流検出部105からの電流値をプリチャージ電流Ifとして入力し、上記式(1)に従ってプリチャージ電流Ifの時間変化率dIf/dtを算出する。算出したプリチャージ電流Ifの時間変化率dIf/dtが所定の基準電流変化率を上回った場合にプリチャージ期間の終了を判定する。本実施の形態において、所定の基準電流変化率は、−0.05であるとする。なお、プリチャージ期間の終了判定方法については、実施の形態1と同様であるので詳細な説明を省略する。
In the precharge period in which the
また、電源判定部500は、プリチャージ期間の開始から所定時間経過後に入力された第1のプリチャージ電流値If1を第1の基準電流値Iref1と比較する。また、プリチャージ電流Ifの時間変化率dIf/dtが所定の基準電流変化率を上回った後に入力された第2のプリチャージ電流値If2を第2の基準電流値Iref2と比較する。比較結果がIf1<Iref1、あるいは、If2>Iref2である場合、高圧回路系の異常と判定し、表示出力部52に表示命令を出力する。
The power
所定時間はプリチャージ電流Ifがある程度大きいと考えられるタイミングとなるよう設定する。本実施の形態において、所定時間を30ms、第1の基準電流値Iref1を5A、第2の基準電流値Iref2を3Aとする。 The predetermined time is set to be a timing at which the precharge current If is considered to be large to some extent. In the present embodiment, the predetermined time is 30 ms, the first reference current value Iref1 is 5A, and the second reference current value Iref2 is 3A.
電源判定部500は、例えば、マイクロコンピュータであり、電池ブロックの電圧を調べる機能、プリチャージ期間の終了を判定する機能、及び、高圧回路系の異常を判定する機能は、コンピュータ可読記録媒体に記憶されたプログラムによって実行される。
The power
表示出力部52は、例えばLED、液晶パネル、スピーカ等であり、電源判定部500によって高圧回路系の異常が判定された場合に、表示又は音声又はその両方によって、電動車輌の操作者に対して異常を通知する。
The
次に、図6及び図7を用いて、本実施の形態における電動車輌の制御装置の高圧回路系異常判定方法について説明する。図6は、正常なプリチャージ電流Ifの変化(曲線60)、及び、異常なプリチャージ電流Ifの変化(曲線61及び62)を示す図である。 Next, the high voltage circuit system abnormality determination method of the electric vehicle control apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is a diagram illustrating a change in the normal precharge current If (curve 60) and an abnormal change in the precharge current If (curves 61 and 62).
まず、図6の時刻0msにおいて、図示しないイグニションキーがオンとなり、電動車輌が起動すると、コンタクタ制御部111がローサイドコンタクタ3及びプリチャージコンタクタ4をオンとする信号を出力する。時刻20msにおいて、ローサイドコンタクタ3及びプリチャージコンタクタ4が共にオンとなり、第1のコンデンサ6は、プリチャージコンタクタ4によって、制限抵抗5を介して制限された電圧で充電(プリチャージ)される。ローサイドコンタクタ3及びプリチャージコンタクタ4を共にオンとする前に、図15に示す期間A(プリチャージコンタクタ4のみがオンである期間)及び期間B(ローサイドコンタクタ3のみがオンである期間)を設けて、各コンタクタ2〜4の溶着検出を行っても良い。
First, at
図6に示されるように、プリチャージ期間の開始時刻20msにおいて、プリチャージ電流Ifが急激に増加する。その後、徐々に減少してやがてゼロに収束する。
As shown in FIG. 6, the precharge current If increases rapidly at the
電源判定部500は、プリチャージ開始から所定時間である30ms経過後(図6において時刻50ms)に入力された第1のプリチャージ電流値If1を第1の基準電流値Iref1である5Aと比較する。また、プリチャージ電流Ifの時間変化率dIf/dtが所定の基準電流変化率を上回った後に入力された第2のプリチャージ電流値If2を第2の基準電流値Iref2である3Aと比較する。
The power
所定時間はプリチャージ電流Ifがある程度大きいと考えられるタイミングとなるよう設定されている故に、第1のプリチャージ電流値If1が5Aを下回る場合、プリチャージが正常に行われていない等の異常が発生していると考えられる。また、プリチャージ電流Ifがほぼ収束したと考えられるタイミングにおいて、第2のプリチャージ電流値If2が3Aを上回る場合、高圧回路内の負荷の増大等の異常が発生していると考えられる。 Since the predetermined time is set to be a timing at which the precharge current If is considered to be large to some extent, if the first precharge current value If1 is less than 5 A, there is an abnormality such as the precharge not being performed normally. It is thought that it has occurred. Further, if the second precharge current value If2 exceeds 3A at the timing when the precharge current If is considered to have almost converged, it is considered that an abnormality such as an increase in load in the high voltage circuit has occurred.
図7は、本実施の形態における電動車輌の制御装置の高圧回路系異常判定方法について説明するフローチャートである。
まず、ローサイドコンタクタ3及びプリチャージコンタクタ4が共にオンとなりプリチャージが開始される(S400)。
FIG. 7 is a flowchart illustrating a high-voltage circuit system abnormality determination method of the electric vehicle control apparatus according to the present embodiment.
First, both the low-side contactor 3 and the precharge contactor 4 are turned on and precharge is started (S400).
次に、プリチャージ期間の開始から所定時間である30msが経過したかどうかを調べ(S701)、経過した場合はS702に進む。30ms経過していない場合は、S701に戻る。
次に、30ms経過後に入力された第1のプリチャージ電流If1が第1の基準電流値Iref1である5Aを下回るか否かを調べ(S702)、下回る場合はS704に進む。第1のプリチャージ電流If1が5A以上である場合はS402に進む。
Next, it is checked whether or not 30 ms, which is a predetermined time, has elapsed since the start of the precharge period (S701), and if it has elapsed, the process proceeds to S702. If 30 ms has not elapsed, the process returns to S701.
Next, it is checked whether or not the first precharge current If1 input after 30 ms elapses is less than 5 A which is the first reference current value Iref1 (S702). When the first precharge current If1 is 5 A or more, the process proceeds to S402.
次に、プリチャージ電流Ifの時間変化率dIf/dtが所定の基準電流変化率である−0.05を上回るか否かを調べ(S402)、上回る場合は、プリチャージ電流Ifの減少がほぼ収束したと考えられるのでS703に進む。dIf/dtが−0.05以下である場合は、S402に戻る。 Next, it is checked whether or not the time change rate dIf / dt of the precharge current If exceeds a predetermined reference current change rate of −0.05 (S402). Since it is considered that it has converged, the process proceeds to S703. If dIf / dt is −0.05 or less, the process returns to S402.
次に、第2のプリチャージ電流If2が第2の基準電流値Iref2である3Aを上回るか否かを調べ(S703)、上回る場合はS704に進む。第2のプリチャージ電流If2が3A以下である場合は、ハイサイドコンタクタ2をオンとしてプリチャージを終了する(S403)。S704において、電源判定部500は、高圧回路系の異常と判定し、表示出力部12に異常を通知する表示を出力する。
Next, it is checked whether or not the second precharge current If2 exceeds 3A which is the second reference current value Iref2 (S703), and if it exceeds, the process proceeds to S704. When the second precharge current If2 is 3 A or less, the
上記図7のフローチャートに従えば、図6における曲線62は、時刻50msにおいて、第1のプリチャージ電流If1が5Aを下回るため、S702で高圧回路系の異常と判定される。また、図6における曲線61は、プリチャージ電流Ifの時間変化率dIf/dtが所定の基準電流変化率を上回った後において第2のプリチャージ電流If2が3Aを上回るため、S703で高圧回路系の異常と判定される。
According to the flowchart of FIG. 7, the
以上のように、本実施の形態の電動車輌の制御装置によれば、プリチャージ期間において、プリチャージ期間の開始から所定時間の経過後にプリチャージ電流値を基準電流値と比較することによって、高圧回路系異常を判定することができる。 As described above, according to the control device for an electric vehicle of the present embodiment, in the precharge period, the precharge current value is compared with the reference current value after a predetermined time has elapsed since the start of the precharge period. A circuit system abnormality can be determined.
なお、本実施の形態において、プリチャージ電流と基準電流値との比較を2回(第1のプリチャージ電流値If1と第1の基準電流値Iref1との比較、及び、第2のプリチャージ電流値If2と第2の基準電流値Iref2との比較)実行した。しかし、これに限らず、いずれか1回の比較でも良い。 In the present embodiment, the comparison between the precharge current and the reference current value is performed twice (the comparison between the first precharge current value If1 and the first reference current value Iref1, and the second precharge current). Comparison between the value If2 and the second reference current value Iref2). However, the present invention is not limited to this, and any one comparison may be performed.
《実施の形態3》
図8〜図11を参照して、本発明の実施の形態3における電動車輌の制御装置について説明する。図8は、本実施の形態の電動車輌の制御装置の構成を示すブロック図である。図8において、電源制御部10に代えて電源制御部80を有する点において、実施の形態1とは異なる。電源制御部80は、電源判定部100に代えて電源判定部800を有する点において、図1に示した実施の形態1の電源制御部10とは異なる。それ以外の点においては実施の形態1と同様であり、同一符号を付した要素についての詳細な説明は省略する。
<< Embodiment 3 >>
With reference to FIGS. 8 to 11, an electric vehicle control apparatus according to Embodiment 3 of the present invention will be described. FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of the control device for the electric vehicle according to the present embodiment. 8 differs from the first embodiment in that a power
電源判定部800は、プリチャージコンタクタ4によって第1のコンデンサ6が充電されるプリチャージ期間において、車輌制御部11のインバータ制御部112から第1のコンデンサ6の両端電圧(以下、「コンデンサ両端電圧」と記す。)Vcを所定の電圧入力周期毎に(例えば、10ms毎に)入力し、以下の式(2)に従ってコンデンサ両端電圧Vcの時間変化率dVc/dtを算出する。算出したコンデンサ両端電圧Vcの時間変化率dVc/dtが所定の基準電圧変化率を下回った場合にプリチャージ期間の終了を判定する。
In the precharge period in which the
本実施の形態において、所定の基準電圧変化率は、0.4であるとする。なお、以下の式(2)において、前回検出したコンデンサ両端電圧をVcpre、今回検出したコンデンサ両端電圧をVccur、電圧入力周期をP2とする。
dVc/dt=(Vcpre−Vccur)/P2 ・・・・・・(2)
In the present embodiment, it is assumed that the predetermined reference voltage change rate is 0.4. In the following equation (2), the voltage across the capacitor detected last time is Vcpre, the voltage across the capacitor detected this time is Vccur, and the voltage input period is P2.
dVc / dt = (Vcpre−Vccur) / P2 (2)
電源判定部800は、例えば、マイクロコンピュータであり、電池ブロックの電圧を調べる機能、プリチャージ期間の終了を判定する機能は、コンピュータ可読記録媒体に記憶されたプログラムによって実行される。
The power
次に、図9〜図11を用いて、本実施の形態における電動車輌の制御装置のプリチャージ終了判定方法について説明する。図9は、コンデンサ両端電圧Vcの変化を示す図、図10は、電源判定部800の電圧入力周期を10msとした場合のコンデンサ両端電圧Vcの時間変化率dVc/dtの変化を示す図である。
Next, a precharge end determination method of the electric vehicle control apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 9 is a diagram showing a change in the capacitor both-ends voltage Vc, and FIG. 10 is a diagram showing a change in the time change rate dVc / dt of the capacitor both-ends voltage Vc when the voltage input period of the power
まず、図9の時刻0msにおいて、図示しないイグニションキーがオンとなり、電動車輌が起動すると、コンタクタ制御部111がローサイドコンタクタ3及びプリチャージコンタクタ4をオンとする信号を出力する。時刻20msにおいて、ローサイドコンタクタ3及びプリチャージコンタクタ4が共にオンとなり、第1のコンデンサ6は、プリチャージコンタクタ4によって、制限抵抗5を介して制限された電圧で充電(プリチャージ)される。ローサイドコンタクタ3及びプリチャージコンタクタ4を共にオンとする前に、図15に示す期間A(プリチャージコンタクタ4のみがオンである期間)及び期間B(ローサイドコンタクタ3のみがオンである期間)を設けて、各コンタクタ2〜4の溶着検出を行っても良い。
First, at
図9に示されるように、プリチャージの開始時刻20msにおいて、コンデンサ両端電圧Vcはゼロであり、その後、徐々に増加してやがて所定の電圧値に収束する。
As shown in FIG. 9, at the
電源判定部800は、コンデンサ両端電圧Vcの時間変化率dVc/dtを算出する。図10に示されるように、プリチャージ期間の開始時刻20msの後、コンデンサ両端電圧Vcの時間変化率dVc/dtはプラス側に大きく増加し、その後、コンデンサ両端電圧Vcの増加が緩やかになるにつれて徐々に減少し、やがてゼロに収束する。なお、図10の時刻20ms近傍でのコンデンサ両端電圧Vcの急激な変化に対して、電源判定部800の電圧入力周期(10ms)が長い。そのため、図10の時刻20ms近傍においては、図9に示したコンデンサ両端電圧Vcに対して、コンデンサ両端電圧Vcの時間変化率dVc/dtに誤差が表れている。しかし、想定されるプリチャージ期間に対して電源判定部800の電圧入力周期(10ms)が十分短く、かつ、以下に詳細に説明する図11のステップS401において50msの待ち時間を設けている故に、この誤差は無視できる。
The power
図11は、本実施の形態における電動車輌の制御装置によるプリチャージ終了判定方法を説明するフローチャートである。
まず、ローサイドコンタクタ3及びプリチャージコンタクタ4が共にオンとなりプリチャージが開始される(S400)。
FIG. 11 is a flowchart illustrating a precharge end determination method performed by the control device for an electric vehicle according to the present embodiment.
First, both the low-side contactor 3 and the precharge contactor 4 are turned on and precharge is started (S400).
次に、プリチャージ期間の開始から50ms経過したかどうかを調べ(S401)、経過した場合はS1102に進む。50ms経過していない場合は、S401に戻る。これは、プリチャージ開始直後において、コンデンサ両端電圧Vcの時間変化率dVc/dtが低く算出された場合にプリチャージ期間の終了と判定されないために設けられるステップである。また、このS401の期間、プリチャージ電流Ifの時間変化率dIf/dtの算出及び比較を行わないので、比較のための処理に要するメモリ等を低減できる。 Next, it is checked whether 50 ms has elapsed since the start of the precharge period (S401), and if it has elapsed, the process proceeds to S1102. If 50 ms has not elapsed, the process returns to S401. This is a step provided to determine that the precharge period has not ended when the time rate of change dVc / dt of the capacitor both-ends voltage Vc is calculated to be low immediately after the start of precharge. Further, since the calculation and comparison of the time change rate dIf / dt of the precharge current If is not performed during the period of S401, it is possible to reduce the memory required for the processing for comparison.
次に、コンデンサ両端電圧Vcの時間変化率dVc/dtが0.4を下回るか否かを調べ(S1102)、下回る場合は、コンデンサ両端電圧Vcの増加がほぼ収束したと考えられるので、ハイサイドコンタクタ2をオンとしてプリチャージを終了する(S403)。dVc/dtが0.4以上である場合は、S1102に戻る。
Next, it is examined whether or not the time change rate dVc / dt of the capacitor both-ends voltage Vc is lower than 0.4 (S1102). If it is lower, it is considered that the increase in the capacitor both-ends voltage Vc has almost converged. The
以上のように、本実施の形態の電動車輌の制御装置によれば、プリチャージ期間において、第1のコンデンサ6の両端電圧Vcの時間変化率dVc/dtが所定の基準電圧変化率を下回った場合に、プリチャージ期間の終了と判定する。これにより、電流センサの周期又は電流センサの精度に関係なく、特に長期間のプリチャージをしなくても高精度にプリチャージ期間の終了を判定することが可能となる。したがって、高精度な電流センサを用いる必要がなく、また、短い周期で電流値を検出するために複雑な回路を搭載する必要がなく、低コスト化かつプリチャージ期間の短縮化を図りうる電動車輌の制御装置を実現することができる。
As described above, according to the control apparatus for the electric vehicle of the present embodiment, the time change rate dVc / dt of the voltage Vc across the
《実施の形態4》
図12〜図14を参照して、本発明の実施の形態4における電動車輌の制御装置について説明する。図12は、本実施の形態の電動車輌の制御装置の構成を示すブロック図である。図12において、電源制御部80に代えて電源制御部120を有する点において、図8に示した実施の形態3とは異なる。電源制御部120は、電源判定部800に代えて電源判定部1200を有する点において、実施の形態3ので電源制御部80とは異なる。それ以外の点においては実施の形態3と同様であり、同一符号を付した要素についての詳細な説明は省略する。
<< Embodiment 4 >>
With reference to FIGS. 12-14, the control apparatus of the electric vehicle in Embodiment 4 of this invention is demonstrated. FIG. 12 is a block diagram illustrating a configuration of the control device for the electric vehicle according to the present embodiment. 12 is different from Embodiment 3 shown in FIG. 8 in that power
電源判定部1200は、プリチャージコンタクタ4によって第1のコンデンサ6が充電されるプリチャージ期間において、車輌制御部11のインバータ制御部112から第1のコンデンサ6の両端電圧(以下、「コンデンサ両端電圧」と記す。)Vcを入力し、コンデンサ両端電圧Vcの時間変化率dVc/dtを算出する。算出したコンデンサ両端電圧Vcの時間変化率dVc/dtが所定の基準電圧変化率を下回った場合にプリチャージ期間の終了を判定する。本実施の形態において、所定の基準電圧変化率は、0.4であるとする。なお、プリチャージ期間の終了判定方法については、実施の形態3と同様であるので詳細な説明を省略する。
In the precharge period in which the
また、電源判定部1200は、プリチャージ期間の開始から所定時間経過後に入力された第1のコンデンサ両端電圧Vc1を第1の基準電圧値Vref1と比較する。また、コンデンサ両端電圧Vcの時間変化率dVc/dtが所定の基準電圧変化率を下回った後に入力された第2のコンデンサ両端電圧Vc2を第2の基準電圧値Vref2と比較する。比較結果がVf1>Vref1、あるいは、Vf2<Vref2である場合、高圧回路系の異常と判定し、表示出力部122に表示命令を出力する。
In addition, the power
所定時間はコンデンサの両端電圧Vcが十分に増加していないと考えられるタイミングとなるよう設定する。本実施の形態において、所定時間を30ms、第1の基準電圧値Vref1及び第2の基準電圧値Vref2を250Vとする。 The predetermined time is set so that the voltage Vc across the capacitor is considered not to increase sufficiently. In the present embodiment, the predetermined time is 30 ms, and the first reference voltage value Vref1 and the second reference voltage value Vref2 are 250V.
電源判定部1200は、例えば、マイクロコンピュータであり、電池ブロックの電圧を調べる機能、プリチャージ期間の終了を判定する機能、及び、高圧回路系の異常を判定する機能は、コンピュータ可読記録媒体に記憶されたプログラムによって実行される。
The power
表示出力部122は、例えばLED、液晶パネル、スピーカ等であり、電源判定部1200によって高圧回路系の異常が判定された場合に、表示又は音声又はその両方によって、電動車輌の操作者に対して異常を通知する。
The
次に、図13及び図14を用いて、本実施の形態における電動車輌の制御装置の高圧回路系異常判定方法について説明する。図13は、正常なコンデンサ両端電圧Vcの変化(曲線130)、及び、異常なコンデンサ両端電圧Vcの変化(曲線131及び132)を示す図である。 Next, the high voltage circuit system abnormality determination method of the electric vehicle control apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 13 is a diagram showing a change in the normal capacitor voltage Vc (curve 130) and an abnormal change in the capacitor voltage Vc (curves 131 and 132).
まず、図13の時刻0msにおいて、図示しないイグニションキーがオンとなり、電動車輌が起動すると、コンタクタ制御部111がローサイドコンタクタ3及びプリチャージコンタクタ4をオンとする信号を出力する。時刻20msにおいて、ローサイドコンタクタ3及びプリチャージコンタクタ4が共にオンとなり、第1のコンデンサ6は、プリチャージコンタクタ4によって、制限抵抗5を介して制限された電圧で充電(プリチャージ)される。ローサイドコンタクタ3及びプリチャージコンタクタ4を共にオンとする前に、図15に示す期間A(プリチャージコンタクタ4のみがオンである期間)及び期間B(ローサイドコンタクタ3のみがオンである期間)を設けて、各コンタクタ2〜4の溶着検出を行っても良い。
First, at
図13に示されるように、プリチャージの開始時刻20msにおいて、コンデンサ両端電圧Vcはゼロであり、その後、徐々に増加してやがて所定の電圧値に収束する。
As shown in FIG. 13, at the
電源判定部1200は、プリチャージ開始から所定時間である30ms経過後(図13において時刻50ms)に入力された第1のコンデンサ両端電圧Vc1を第1の基準電圧値Vref1である250Vと比較する。また、コンデンサ両端電圧Vcの時間変化率dVc/dtが所定の基準電圧変化率を下回った後に入力された第2のコンデンサ両端電圧Vc2を第2の基準電圧値Vref2である250Vと比較する。
The power
所定時間はコンデンサの両端電圧Vcが十分に増加していないと考えられるタイミングとなるよう設定されている故に、第1のコンデンサ両端電圧Vc1が250Vを上回る場合、第1のコンデンサ6の放電が正常に行われていない等の異常が発生していると考えられる。また、コンデンサの両端電圧Vcがほぼ収束したと考えられるタイミングにおいて、第2のコンデンサ両端電圧Vc2が250Vを下回る場合、高圧回路内の負荷の増大等の異常が発生していると考えられる。
Since the predetermined time is set so that the voltage Vc across the capacitor is not sufficiently increased, if the voltage Vc1 across the first capacitor exceeds 250 V, the
図14は、本実施の形態における電動車輌の制御装置の高圧回路系異常判定方法について説明するフローチャートである。
まず、ローサイドコンタクタ3及びプリチャージコンタクタ4が共にオンとなりプリチャージが開始される(S400)。
FIG. 14 is a flowchart for explaining a high-voltage circuit system abnormality determination method of the electric vehicle control apparatus according to the present embodiment.
First, both the low-side contactor 3 and the precharge contactor 4 are turned on and precharge is started (S400).
次に、プリチャージ期間の開始から所定時間である30msが経過したかどうかを調べ(S1401)、経過した場合はS1402に進む。30ms経過していない場合は、S1401に戻る。
次に、30ms経過後に検出された第1のコンデンサ両端電圧Vc1が第1の基準電圧値Vref1である250Vを上回るか否かを調べ(S1402)、上回る場合はS1404に進む。第1のコンデンサ両端電圧Vc1が250V以下である場合はS402に進む。
Next, it is checked whether or not a predetermined time of 30 ms has elapsed since the start of the precharge period (S1401), and if it has elapsed, the process proceeds to S1402. If 30 ms has not elapsed, the process returns to S1401.
Next, it is checked whether or not the first-capacitor both-end voltage Vc1 detected after the elapse of 30 ms exceeds the first reference voltage value Vref1, which is 250V (S1402). When the first capacitor both-ends voltage Vc1 is 250 V or less, the process proceeds to S402.
次に、コンデンサ両端電圧Vcの時間変化率dVc/dtが所定の基準電圧変化率である0.4を下回るか否かを調べ(S1102)、下回る場合は、コンデンサ両端電圧Vcの増加がほぼ収束したと考えられるのでS1403に進む。dVc/dtが0.4以上である場合は、S1102に戻る。 Next, it is checked whether or not the time change rate dVc / dt of the capacitor both-ends voltage Vc is lower than a predetermined reference voltage change rate of 0.4 (S1102). Since it is thought that it has been, it progresses to S1403. If dVc / dt is 0.4 or more, the process returns to S1102.
次に、第2のコンデンサ両端電圧Vc2が第2の基準電圧値Vref2である250Vを下回るか否かを調べ(S1403)、下回る場合はS1404に進む。第2のコンデンサ両端電圧Vc2が250V以上である場合は、ハイサイドコンタクタ2をオンとしてプリチャージを終了する(S403)。S1404において、電源判定部1200は、高圧回路系の異常と判定し、表示出力部122に異常を通知する表示を出力する。
Next, it is checked whether or not the voltage across the second capacitor Vc2 is lower than 250V which is the second reference voltage value Vref2 (S1403), and if lower, the process proceeds to S1404. When the voltage Vc2 across the second capacitor is 250 V or higher, the
上記の図14のフローチャートに従えば、図13における曲線132は、時刻50msにおいて、第1のコンデンサ両端電圧Vc1が250Vを上回るため、S1402で高圧回路系の異常と判定される。また、図13における曲線131は、コンデンサ両端電圧Vcの時間変化率dVc/dtが所定の基準電圧変化率を下回った後において、第2のコンデンサ両端電圧Vc2が250Vを下回るため、S1403で高圧回路系の異常と判定される。
According to the flowchart of FIG. 14, the
以上のように、本実施の形態の電動車輌の制御装置によれば、プリチャージ期間において、プリチャージ期間の開始から所定時間の経過後に第1のコンデンサ6の両端電圧値を基準電圧値と比較することによって、第1のコンデンサ6の放電が正常に行われていない、高圧回路内の負荷の増大等の高圧回路系異常を判定することができる。
As described above, according to the control apparatus for an electric vehicle of the present embodiment, the voltage value across both ends of
なお、本実施の形態において、第1のコンデンサ6の両端電圧値と基準電圧値との比較を2回(第1のコンデンサ両端電圧値Vc1と第1の基準電圧Vref1との比較、及び、第2のコンデンサ両端電圧値Vc2と第2の基準電圧値Vref2との比較)実行した。しかし、これに限らず、いずれか1回の比較でも良い。
In the present embodiment, the comparison between the both-end voltage value of the
本発明は、例えば、電気自動車及びハイブリッド車輌等の電動車輌に搭載される制御装置として利用することができる。 The present invention can be used as a control device mounted on an electric vehicle such as an electric vehicle and a hybrid vehicle.
1 組電池
2 ハイサイドコンタクタ(第1のコンタクタ)
3 ローサイドコンタクタ(第2のコンタクタ)
4 プリチャージコンタクタ(第3のコンタクタ)
5 制限抵抗
6 第1のコンデンサ
7 インバータ
8 モータジェネレータ
9 電流センサ
10、50、80、120 電源制御部
11 車輌制御部
12 表示出力部
100、500、800、1200 電源制御部
101 第1のマルチプレクサ
102 第2のマルチプレクサ
103 サンプルスイッチ部
105 電流検出部
106 電圧検出部
107 第2のコンデンサ
108 温度検出部
110 車輌判定部
111 コンタクタ制御部
112 インバータ制御部
1 assembled
3 Low-side contactor (second contactor)
4 Precharge contactor (third contactor)
DESCRIPTION OF
Claims (12)
接点の一端を前記組電池の一端に接続した第1のコンタクタ、
接点の一端を前記組電池の他端に接続した第2のコンタクタ、
前記第1のコンタクタに並列に接続された第3のコンタクタ及び抵抗の直列回路、及び、
前記第1のコンタクタと前記直列回路との並列回路の、組電池に対して反対の側の端と前記第2のコンタクタの他端との間に接続されたコンデンサ、
を有する電動車輌の制御装置であって、
前記第2のコンタクタ及び前記第3のコンタクタが共に導通状態であるプリチャージ期間において、導通経路を流れるプリチャージ電流を検出する電流検出部と、
前記プリチャージ電流の時間変化率を算出し、該プリチャージ電流の時間変化率が基準電流変化率を上回る場合に前記プリチャージ期間の終了と判定する判定部と、を有する
ことを特徴とする電動車輌の制御装置。 An assembled battery in which one or more secondary batteries are connected in series;
A first contactor having one end of a contact connected to one end of the assembled battery;
A second contactor having one end of a contact connected to the other end of the assembled battery;
A series circuit of a third contactor and a resistor connected in parallel to the first contactor; and
A capacitor connected between the opposite end of the parallel circuit of the first contactor and the series circuit with respect to the assembled battery and the other end of the second contactor;
A control device for an electric vehicle having
A current detection unit that detects a precharge current flowing through a conduction path in a precharge period in which both the second contactor and the third contactor are in a conduction state;
And a determination unit that calculates a time change rate of the precharge current and determines that the precharge period is ended when the time change rate of the precharge current exceeds a reference current change rate. Vehicle control device.
ことを特徴とする請求項1に記載の電動車輌の制御装置。 The determination unit determines that the high-voltage circuit system is abnormal when a first precharge current value detected by the current detection unit is less than a first reference current value after a predetermined time has elapsed from the start of the precharge period. It is comprised as follows. The control apparatus of the electric vehicle of Claim 1 characterized by the above-mentioned.
ことを特徴とする請求項2に記載の電動車輌の制御装置。 The determination unit determines a high voltage when a second precharge current value detected by the current detection unit after the time change rate of the precharge current exceeds a reference current change rate exceeds a second reference current value. It is comprised so that it may determine with circuit system abnormality. The control apparatus of the electric vehicle of Claim 2 characterized by the above-mentioned.
前記第2のコンタクタ及び前記第3のコンタクタが共に導通状態であるプリチャージ期間において、導通経路を流れるプリチャージ電流を検出する電流検出部と、前記プリチャージ電流の時間変化率を算出し、該プリチャージ電流の時間変化率が基準電流変化率を上回る場合に前記プリチャージ期間の終了と判定する判定部と、を有することに代えて、
前記第2のコンタクタ及び前記第3のコンタクタが共に導通状態であるプリチャージ期間において、前記コンデンサの両端電圧を検出する電圧検出部と、
前記コンデンサの両端電圧の時間変化率を算出し、該コンデンサの両端電圧の時間変化率が基準電圧変化率を下回る場合に前記プリチャージ期間の終了と判定する判定部と、を有する
ことを特徴とする請求項1に記載の電動車輌の制御装置。 The electric vehicle control device comprises:
In a precharge period in which both the second contactor and the third contactor are in a conduction state, a current detection unit that detects a precharge current flowing through a conduction path, and a time change rate of the precharge current are calculated, Instead of having a determination unit that determines the end of the precharge period when the time change rate of the precharge current exceeds the reference current change rate,
A voltage detection unit for detecting a voltage across the capacitor in a precharge period in which both the second contactor and the third contactor are in a conductive state;
A determination unit that calculates a time change rate of the voltage across the capacitor and determines that the precharge period ends when the time change rate of the voltage across the capacitor is lower than a reference voltage change rate. The control device for an electric vehicle according to claim 1.
ことを特徴とする請求項4に記載の電動車輌の制御装置。 The determination unit determines that the high-voltage circuit system is abnormal when a voltage value across the first capacitor detected by the voltage detection unit exceeds a first reference voltage value after a predetermined time has elapsed from the start of the precharge period. It is comprised as follows. The control apparatus of the electric vehicle of Claim 4 characterized by the above-mentioned.
ことを特徴とする請求項5に記載の電動車輌の制御装置。 The determination unit determines that the voltage value across the second capacitor detected by the voltage detection unit after the time rate of change of the voltage across the capacitor is less than the reference voltage rate of change is below the second reference voltage value. The electric vehicle control device according to claim 5, wherein the electric vehicle control device is configured to determine that the high-voltage circuit system is abnormal.
接点の一端を前記組電池の一端に接続した第1のコンタクタ、
接点の一端を前記組電池の他端に接続した第2のコンタクタ、
前記第1のコンタクタに並列に接続された第3のコンタクタ及び抵抗の直列回路、及び、
前記第1のコンタクタと前記直列回路との並列回路の、組電池に対して反対の側の端と前記第2のコンタクタの他端との間に接続されたコンデンサ、
を有する電動車輌の制御方法であって、
前記第2のコンタクタ及び前記第3のコンタクタが共に導通状態であるプリチャージ期間において、導通経路を流れるプリチャージ電流を検出するステップと、
前記プリチャージ電流の時間変化率を算出し、該プリチャージ電流の時間変化率と基準電流変化率とを比較するステップと、
該プリチャージ電流の時間変化率が前記基準電流変化率を上回る場合に前記プリチャージ期間の終了と判定するステップと、
を有することを特徴とする電動車輌の制御方法。 An assembled battery in which one or more secondary batteries are connected in series;
A first contactor having one end of a contact connected to one end of the assembled battery;
A second contactor having one end of a contact connected to the other end of the assembled battery;
A series circuit of a third contactor and a resistor connected in parallel to the first contactor; and
A capacitor connected between the opposite end of the parallel circuit of the first contactor and the series circuit with respect to the assembled battery and the other end of the second contactor;
A method for controlling an electric vehicle having
Detecting a precharge current flowing through a conduction path in a precharge period in which both the second contactor and the third contactor are in a conduction state;
Calculating a time change rate of the precharge current, and comparing the time change rate of the precharge current with a reference current change rate;
Determining the end of the precharge period when the time change rate of the precharge current exceeds the reference current change rate;
A method for controlling an electric vehicle, comprising:
前記プリチャージ電流の時間変化率が基準電流変化率を上回った後に検出された第2のプリチャージ電流値が、第2の基準電流値を上回る場合に高圧回路系異常と判定するステップと、
を有することを特徴とする請求項7に記載の電動車輌の制御方法。 A step of determining a high-voltage circuit system abnormality when a first precharge current value detected after a lapse of a predetermined time from the start of the precharge period is lower than a first reference current value;
Determining a high-voltage circuit system abnormality when a second precharge current value detected after a time change rate of the precharge current exceeds a reference current change rate exceeds a second reference current value;
The method for controlling an electric vehicle according to claim 7, further comprising:
前記第2のコンタクタ及び前記第3のコンタクタが共に導通状態であるプリチャージ期間において、導通経路を流れるプリチャージ電流を検出するステップと、前記プリチャージ電流の時間変化率を算出し、該プリチャージ電流の時間変化率と基準電流変化率とを比較するステップと、該プリチャージ電流の時間変化率が前記基準電流変化率を上回る場合に前記プリチャージ期間の終了と判定するステップと、を有することに代えて、
前記第2のコンタクタ及び前記第3のコンタクタが共に導通状態であるプリチャージ期間において、前記コンデンサの両端電圧を検出するステップと、
前記コンデンサの両端電圧の時間変化率を算出し、該コンデンサの両端電圧の時間変化率を基準電圧変化率と比較するステップと、
該コンデンサの両端電圧の時間変化率が前記基準電圧変化率を下回る場合に前記プリチャージ期間の終了を判定するステップと、
を有することを特徴とする請求項7に記載の電動車輌の制御方法。 The method for controlling the electric vehicle is as follows:
Detecting a precharge current flowing through a conduction path in a precharge period in which both the second contactor and the third contactor are in a conductive state; and calculating a time change rate of the precharge current; Comparing the time change rate of the current with the reference current change rate and determining the end of the precharge period when the time change rate of the precharge current exceeds the reference current change rate. Instead of
Detecting a voltage across the capacitor in a precharge period in which both the second contactor and the third contactor are in a conductive state;
Calculating the time change rate of the voltage across the capacitor, and comparing the time change rate of the voltage across the capacitor with a reference voltage change rate;
Determining the end of the precharge period when the time change rate of the voltage across the capacitor is lower than the reference voltage change rate;
The method for controlling an electric vehicle according to claim 7, further comprising:
前記コンデンサの両端電圧の時間変化率が基準電圧変化率を下回った後に検出された第2のコンデンサ両端電圧値が、第2の基準電圧値を下回る場合に高圧回路系異常と判定するステップと、
を有することを特徴とする請求項9に記載の電動車輌の制御方法。 A step of determining a high-voltage circuit system abnormality when a voltage value across the first capacitor detected after a lapse of a predetermined time from the start of the precharge period exceeds a first reference voltage value;
Determining a high-voltage circuit system abnormality when a voltage value across the second capacitor detected after a time rate of change of the voltage across the capacitor falls below a reference voltage rate of change is below a second reference voltage value;
10. The method for controlling an electric vehicle according to claim 9, further comprising:
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