JP2006304408A - Power unit, and method for controlling the same - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、電源装置および電源装置の制御方法に関し、特に、システム起動時に実行されるプリチャージ処理時にオンされるプリチャージ用リレーを備えた電源装置および電源装置の制御方法に関する。 The present invention relates to a power supply device and a method for controlling the power supply device, and more particularly, to a power supply device including a precharge relay that is turned on during a precharge process that is executed at the time of system startup, and a control method for the power supply device.
近年、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)が注目されている。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。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。 In recent years, hybrid vehicles (electric vehicles) and electric vehicles (electric vehicles) have attracted attention as environmentally friendly vehicles. A hybrid vehicle is a vehicle that uses a DC power source, an inverter, and a motor driven by the inverter as a power source in addition to a conventional engine. An electric vehicle is a vehicle that uses a DC power source, an inverter, and a motor driven by the inverter as a power source.
このハイブリッド自動車等においては、直流電源とインバータなどの負荷駆動回路との間にシステムメインリレーが一般に設けられている。このシステムメインリレーの構成としては、直流電源の正極に直列に接続されるプリチャージ用リレーおよび制限抵抗と、直流電源の正極にプリチャージ用リレーおよび制限抵抗に並列に接続される第1のリレーと、直流電源の負極に接続される第2のリレーとを含むものが知られている(たとえば、特許文献1参照)。 In this hybrid vehicle or the like, a system main relay is generally provided between a DC power source and a load drive circuit such as an inverter. The system main relay has a precharge relay and a limiting resistor connected in series to the positive electrode of the DC power supply, and a first relay connected in parallel to the precharge relay and the limiting resistor to the positive electrode of the DC power supply. And a second relay connected to the negative electrode of the DC power supply are known (see, for example, Patent Document 1).
制限抵抗は、突入電流が流れるのを防止するために設けられる。すなわち、直流電源を電気回路にいきなり直結すると、直流電源からの直流電圧を平滑化する未充電状態のコンデンサに直流電源から突入電流が流れ、システムメインリレーが溶着するおそれがある。そこで、まず制限抵抗に直列に接続されるプリチャージ用リレーをオンして直流電源からの電流を制限しつつコンデンサをプリチャージし、プリチャージの完了後に第1のリレーをオンしプリチャージ用リレーをオフすることによって突入電流の防止が図られる(以下、この処理を「プリチャージ処理」と称する。)。
上述した特開2000−134707号公報などに開示される従来技術では、システムメインリレーには、機械式リレーが一般的に用いられる。ここで、ハイブリッド自動車や電気自動車においては、多くの電気部品が搭載されるため、各部品のコスト低減および小型化が要求される。そして、システムメインリレーについても、低コスト化および小型化が要求される。そこで、プリチャージ処理にのみ用いられるプリチャージ用リレーに、機械式リレーに代えて低コストかつ小型の半導体リレー(トランジスタ)を用いることが考えられる。 In the prior art disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-134707 described above, a mechanical relay is generally used as the system main relay. Here, since many electric components are mounted in a hybrid vehicle or an electric vehicle, cost reduction and miniaturization of each component are required. The system main relay is also required to be reduced in cost and size. Therefore, it is conceivable to use a low-cost and small-sized semiconductor relay (transistor) instead of the mechanical relay as the precharging relay used only for the precharging process.
半導体リレーにおいては、トランジスタを保護するためにトランジスタに逆並列に接続されるダイオードが一般的に設けられる。このため、トランジスタがオフされるプリチャージ処理以外においても、プリチャージ用リレーの両端は、ダイオードを介して電気的に接続されている状態となる。但し、プリチャージ用リレーには制限抵抗が直列に接続されているので、第1のリレーがオンしていれば、抵抗の小さい第1のリレーに電流が流れ、プリチャージ用リレーおよび制限抵抗からなるプリチャージ回路には電流は流れない。 In a semiconductor relay, a diode connected in antiparallel to the transistor is generally provided to protect the transistor. For this reason, both ends of the precharging relay are in an electrically connected state via the diode even in a process other than the precharging process in which the transistor is turned off. However, since the limiting resistor is connected in series to the precharging relay, if the first relay is on, a current flows through the first relay having a small resistance, and the precharging relay and the limiting resistor No current flows through the precharge circuit.
しかしながら、第1のリレーに異常が発生し、たとえば第1のリレーが開放故障に至ると、プリチャージ回路に電流が流れてしまう。この電流は、プリチャージ電流よりも大きな電流となり得るので、プリチャージ回路が破損するおそれがある。 However, when an abnormality occurs in the first relay, for example, when the first relay reaches an open failure, a current flows through the precharge circuit. Since this current can be larger than the precharge current, the precharge circuit may be damaged.
そこで、この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、プリチャージ用リレーに半導体リレーを用いたときにプリチャージ回路を保護可能な電源装置を提供することである。 Accordingly, the present invention has been made to solve such a problem, and an object thereof is to provide a power supply device capable of protecting a precharge circuit when a semiconductor relay is used as a precharge relay. .
また、この発明の別の目的は、プリチャージ用リレーに半導体リレーを用いたときにプリチャージ回路を保護可能な電源装置の制御方法を提供することである。 Another object of the present invention is to provide a method for controlling a power supply apparatus capable of protecting a precharge circuit when a semiconductor relay is used as the precharge relay.
この発明によれば、電源装置は、負荷駆動回路と電力の授受を行なう電源装置であって、直流電源と、直流電源の一方の極と負荷駆動回路との間に設けられ、トランジスタとトランジスタに並列接続されるダイオードとを含むプリチャージ用リレーと、直流電源の一方の極と負荷駆動回路との間にプリチャージ用リレーに直列に接続される抵抗素子と、直流電源の一方の極と負荷駆動回路との間に設けられ、直列接続されたプリチャージ用リレーおよび抵抗素子に並列に接続される第1のリレーと、直流電源の他方の極と負荷駆動回路との間に設けられる第2のリレーと、直列接続されたプリチャージ用リレーおよび抵抗素子に流れる電流を検出する第1の電流検出手段と、トランジスタがオフされているとき、第1の電流検出手段によって検出された電流に基づいて当該電源装置の異常を検出する異常検出手段と、異常検出手段によって異常が検出されると、負荷駆動回路の停止を指示する指令を負荷駆動回路へ出力する制御手段とを備える。 According to the present invention, the power supply device is a power supply device that transfers power to and from the load drive circuit, and is provided between the DC power supply, one pole of the DC power supply, and the load drive circuit. A precharge relay including a diode connected in parallel; a resistance element connected in series with the precharge relay between one pole of the DC power supply and the load driving circuit; and one pole of the DC power supply and the load A first relay connected between the precharge relay and the resistance element connected in series, and a second relay provided between the other pole of the DC power supply and the load drive circuit. A first current detecting means for detecting a current flowing through the precharge relay and the resistance element connected in series, and the first current detecting means when the transistor is turned off. An abnormality detecting means for detecting an abnormality of the power supply device based on the output current; and a control means for outputting a command to stop the load driving circuit to the load driving circuit when an abnormality is detected by the abnormality detecting means; Is provided.
この発明による電源装置においては、プリチャージ処理時に用いられるプリチャージ用リレーは、トランジスタからなる。トランジスタには、トランジスタを保護するためのダイオードが並列接続される。このダイオードにより、プリチャージ処理の終了後にトランジスタがオフされても、プリチャージ用リレーの両端は、電気的に接続された状態にある。但し、第1のリレーを介して直流電源と負荷駆動回路とが導通しているときは、第1のリレーを介する電流ルートの方がプリチャージ用リレーおよび抵抗素子からなるプリチャージ回路を介する電流ルートよりもはるかに抵抗が小さいので、プリチャージ回路には電流はほとんど流れない。しかしながら、当該電源装置に異常が発生し、第1のリレーを介する電流ルートの抵抗値が上昇すると(たとえば、電源ラインの断線や第1のリレーの開放故障など)、電気的に接続状態にあるプリチャージ回路に予期しない大電流が流れ得る。そこで、この電源装置においては、プリチャージ回路に流れる電流が検出され、その検出された電流に基づいて当該電源装置の異常が検出される。そして、異常が検出されると、制御手段が負荷駆動回路を停止するので、プリチャージ回路に大電流が流れることはない。 In the power supply device according to the present invention, the precharge relay used in the precharge process is formed of a transistor. A diode for protecting the transistor is connected in parallel to the transistor. Even if the transistor is turned off by the diode after the precharge process is completed, both ends of the precharge relay are in an electrically connected state. However, when the DC power supply and the load drive circuit are conducted through the first relay, the current route through the first relay is the current through the precharge circuit including the precharge relay and the resistance element. Since the resistance is much smaller than the root, almost no current flows in the precharge circuit. However, when an abnormality occurs in the power supply device and the resistance value of the current route through the first relay increases (for example, disconnection of the power supply line or open failure of the first relay), the power supply device is in an electrically connected state. An unexpectedly large current can flow through the precharge circuit. Therefore, in this power supply device, a current flowing through the precharge circuit is detected, and an abnormality of the power supply device is detected based on the detected current. When an abnormality is detected, the control means stops the load driving circuit, so that a large current does not flow through the precharge circuit.
したがって、この発明による電源装置によれば、トランジスタからなるプリチャージ用リレーを含むプリチャージ回路を確実に保護することができる。 Therefore, according to the power supply device of the present invention, it is possible to reliably protect the precharge circuit including the precharge relay including the transistor.
好ましくは、異常検出手段は、所定の基準値よりも大きい電流が第1の電流検出手段によって検出されると、第1のリレーが開放状態となる異常が発生したと検出する。 Preferably, the abnormality detection unit detects that an abnormality that causes the first relay to be opened occurs when a current larger than a predetermined reference value is detected by the first current detection unit.
この電源装置においては、第1のリレーが開放故障に至るとプリチャージ回路に電流が流されるところ、異常検出手段は、所定の基準値よりも大きい電流が第1の電流検出手段によって検出されると第1のリレーの開放故障を検出し、それに応じて制御手段が負荷駆動回路を停止するので、プリチャージ回路に大電流が流れることはない。したがって、この電源装置によれば、プリチャージ回路を確実に保護することができる。 In this power supply apparatus, when the first relay reaches an open failure, a current flows through the precharge circuit, and the abnormality detection means detects a current larger than a predetermined reference value by the first current detection means. Since the open failure of the first relay is detected and the control means stops the load driving circuit accordingly, a large current does not flow through the precharge circuit. Therefore, according to this power supply device, the precharge circuit can be reliably protected.
好ましくは、電源装置は、直流電源に入出力される電流を検出する第2の電流検出手段をさらに備え、異常検出手段は、所定の基準値よりも大きい電流が第1および第2の電流検出手段によって検出されると、第1のリレーが開放状態となる異常が発生したと検出する。 Preferably, the power supply device further includes second current detection means for detecting a current input / output to / from the DC power supply, and the abnormality detection means detects the first and second current detection currents larger than a predetermined reference value. When detected by the means, it is detected that an abnormality has occurred in which the first relay is open.
この電源装置においては、第1のリレーの異常検出に第2の電流検出手段も用いられるので、第1の電流検出手段の誤検出により負荷駆動回路が誤停止することが防止される。したがって、この電源装置によれば、動作の信頼性が向上する。 In this power supply apparatus, since the second current detection means is also used for detecting the abnormality of the first relay, it is possible to prevent the load drive circuit from being erroneously stopped due to the erroneous detection of the first current detection means. Therefore, according to this power supply device, operation reliability is improved.
好ましくは、制御手段は、異常検出手段によって異常が検出されると、第2のリレーの開放を指示する指令を第2のリレーへさらに出力する。 Preferably, when an abnormality is detected by the abnormality detection unit, the control unit further outputs a command for instructing opening of the second relay to the second relay.
この電源装置においては、異常が検出されると、制御手段は、負荷駆動回路を停止するとともに、第2のリレーをオフして直流電源と負荷駆動回路との間の電路を遮断する。したがって、この電源装置によれば、プリチャージ回路をさらに確実に保護することができる。 In this power supply device, when an abnormality is detected, the control means stops the load drive circuit and turns off the second relay to cut off the electric circuit between the DC power supply and the load drive circuit. Therefore, according to this power supply device, the precharge circuit can be more reliably protected.
また、この発明によれば、電源装置の制御方法は、直流電源と、直流電源の一方の極と負荷駆動回路との間に設けられ、トランジスタとトランジスタに並列接続されるダイオードとを含むプリチャージ用リレーと、直流電源の一方の極と負荷駆動回路との間にプリチャージ用リレーに直列に接続される抵抗素子と、直流電源の一方の極と負荷駆動回路との間に設けられ、直列接続されたプリチャージ用リレーおよび抵抗素子に並列に接続される第1のリレーと、直流電源の他方の極と負荷駆動回路との間に設けられる第2のリレーと、直列接続されたプリチャージ用リレーおよび抵抗素子に流れる電流を検出する第1の電流検出手段とを備えた電源装置の制御方法であって、制御方法は、トランジスタがオフされているとき、第1の電流検出手段によって検出された電流に基づいて電源装置の異常を検出する第1のステップと、電源装置の異常が検出されると、負荷駆動回路の停止を指示する指令を負荷駆動回路へ出力する第2のステップとを含む。 According to the present invention, a method for controlling a power supply apparatus includes a DC power supply, a precharge that is provided between one pole of the DC power supply and a load drive circuit, and includes a transistor and a diode connected in parallel to the transistor. Relay, a resistance element connected in series with the precharge relay between one pole of the DC power supply and the load driving circuit, and a series connection between one pole of the DC power supply and the load driving circuit. A first relay connected in parallel to the connected precharge relay and the resistance element; a second relay provided between the other pole of the DC power supply and the load driving circuit; and a precharge connected in series And a first current detection means for detecting a current flowing through the resistance element, the control method comprising: a first current detection when the transistor is turned off; A first step of detecting an abnormality of the power supply device based on the current detected by the stage; and a second step of outputting an instruction to stop the load drive circuit to the load drive circuit when an abnormality of the power supply device is detected. Steps.
この発明による電源装置の制御方法においては、第1の電流検出手段によって検出された電流に基づいて電源装置の異常を検出すると、負荷駆動回路を停止するので、プリチャージ用リレーおよび抵抗素子からなるプリチャージ回路に大電流が流れることはない。したがって、この発明による電源装置の制御方法によれば、トランジスタからなるプリチャージ用リレーを含むプリチャージ回路を確実に保護することができる。 In the control method of the power supply device according to the present invention, the load drive circuit is stopped when the abnormality of the power supply device is detected based on the current detected by the first current detection means, and therefore, the precharge relay and the resistance element are included. No large current flows through the precharge circuit. Therefore, according to the control method of the power supply device according to the present invention, the precharge circuit including the precharge relay including the transistor can be reliably protected.
好ましくは、第1のステップは、所定の基準値よりも大きい電流が第1の電流検出手段によって検出されると、第1のリレーが開放状態となる異常が発生したと検出する。 Preferably, in the first step, when a current larger than a predetermined reference value is detected by the first current detecting means, it is detected that an abnormality that causes the first relay to be opened has occurred.
この電源装置の制御方法においては、第1のリレーが開放故障に至るとプリチャージ回路に電流が流されるところ、所定の基準値よりも大きい電流が第1の電流検出手段によって検出されると第1のリレーの開放故障を検出し、それに応じて負荷駆動回路を停止するので、プリチャージ回路に大電流が流れることはない。したがって、この電源装置の制御方法によれば、プリチャージ回路を確実に保護することができる。
In this power supply device control method, when the first relay reaches an open failure, a current is passed through the precharge circuit. When a current larger than a predetermined reference value is detected by the first current detection means, Since the open failure of the
好ましくは、電源装置は、直流電源に入出力される電流を検出する第2の電流検出手段をさらに備え、制御方法の第1のステップは、所定の基準値よりも大きい電流が第1および第2の電流検出手段によって検出されると、第1のリレーが開放状態となる異常が発生したと検出する。 Preferably, the power supply device further includes second current detection means for detecting a current input / output to / from the DC power supply, and the first step of the control method is that the current greater than a predetermined reference value is the first and first currents. When detected by the second current detection means, it is detected that an abnormality that causes the first relay to be in an open state has occurred.
この電源装置の制御方法においては、第1のリレーの異常検出に第2の電流検出手段も用いられるので、第1の電流検出手段の誤検出により負荷駆動回路を誤停止させることはない。したがって、この電源装置の制御方法によれば、制御の信頼性が向上する。 In the control method of the power supply apparatus, the second current detection means is also used for detecting the abnormality of the first relay, so that the load drive circuit is not erroneously stopped due to the erroneous detection of the first current detection means. Therefore, according to the control method of the power supply device, the control reliability is improved.
好ましくは、制御方法は、第1のステップにおいて電源装置の異常が検出されると、第2のリレーの開放を指示する指令を第2のリレーへ出力する第3のステップをさらに含む。 Preferably, the control method further includes a third step of outputting a command for instructing opening of the second relay to the second relay when an abnormality of the power supply device is detected in the first step.
この電源装置の制御方法においては、電源装置の異常を検出すると、負荷駆動回路を停止するとともに、第2のリレーをオフして直流電源と負荷駆動回路との間の電路を遮断する。したがって、この電源装置の制御方法によれば、プリチャージ回路をさらに確実に保護することができる。 In this power supply device control method, when an abnormality of the power supply device is detected, the load drive circuit is stopped and the second relay is turned off to cut off the electric circuit between the DC power supply and the load drive circuit. Therefore, according to the method for controlling the power supply device, the precharge circuit can be more reliably protected.
この発明によれば、プリチャージ用リレーに半導体リレー(トランジスタ)を用いたときにプリチャージ回路を確実に保護することができる。 According to the present invention, the precharge circuit can be reliably protected when a semiconductor relay (transistor) is used as the precharge relay.
以下、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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.
[実施の形態1]
図1は、この発明の実施の形態1による電源装置を備える負荷駆動装置の概略ブロック図である。図1を参照して、負荷駆動装置100は、バッテリBと、システムメインリレーSMR1〜SMR3と、制限抵抗Rと、コンデンサCと、インバータ10と、制御装置20と、電源ラインPLと、接地ラインSLと、電圧センサ30と、電流センサ32とを備える。
[Embodiment 1]
1 is a schematic block diagram of a load driving device including a power supply device according to
この負荷駆動装置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、モータジェネレータMGは、駆動輪(図示せず)と連結され、駆動輪を駆動する電動機としてハイブリッド自動車または電気自動車に組込まれる。なお、モータジェネレータMGは、エンジン(図示せず)と連結され、エンジン始動を行ない得る電動機として動作し、かつ、エンジンによって駆動される発電機として動作するものとしてハイブリッド自動車に組込まれてもよい。
The
制限抵抗RおよびシステムメインリレーSMR1は、バッテリBの正極と電源ラインPLとの間に直列に接続される。システムメインリレーSMR1は、トランジスタQと、トランジスタQに並列に接続されるダイオードDとを含む。ダイオードDは、電源ラインPL側にアノードが接続され、制限抵抗R側にカソードが接続される。 Limiting resistor R and system main relay SMR1 are connected in series between the positive electrode of battery B and power supply line PL. System main relay SMR1 includes a transistor Q and a diode D connected in parallel to transistor Q. The diode D has an anode connected to the power line PL side and a cathode connected to the limiting resistor R side.
システムメインリレーSMR2は、バッテリBの正極と電源ラインPLとの間に制限抵抗RおよびシステムメインリレーSMR1に並列に接続される。システムメインリレーSMR3は、バッテリBの負極と接地ラインSLとの間に接続される。 System main relay SMR2 is connected in parallel with limiting resistor R and system main relay SMR1 between the positive electrode of battery B and power supply line PL. System main relay SMR3 is connected between the negative electrode of battery B and ground line SL.
コンデンサCは、電源ラインPLと接地ラインSLとの間に接続される。インバータ10は、電源ラインPLと接地ラインSLとの間に並列に接続されるU相アーム、V相アームおよびW相アームを含む(図示せず)。そして、U,V,W各相アームにおける上アームと下アームとの接続点は、モータジェネレータMGのU,V,W各相コイル(図示せず)にそれぞれ接続される。
Capacitor C is connected between power supply line PL and ground line SL.
バッテリBは、充放電可能な直流電源であって、たとえば、ニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池からなる。バッテリBは、直流電圧を発生して電源ラインPLへ供給する。また、バッテリBは、回生動作時、モータジェネレータMGによって発電された交流電圧を直流電圧に変換するインバータ10によって充電される。
The battery B is a DC power source that can be charged and discharged, and is composed of, for example, a secondary battery such as nickel metal hydride or lithium ion. Battery B generates a DC voltage and supplies it to power supply line PL. Battery B is charged by
システムメインリレーSMR2,SMR3は、機械式リレーからなる。一方、システムメインリレーSMR1は、上述したように半導体リレー(トランジスタQ)からなる。システムメインリレーSMR1〜SMR3は、それぞれ制御装置20からの信号SE1〜SE3によってオン/オフされる。具体的には、システムメインリレーSMR1のトランジスタQおよびシステムメインリレーSMR2,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、それぞれL(論理ロー)レベルの信号SE1〜SE3によってオフされる。
System main relays SMR2 and SMR3 are mechanical relays. On the other hand, the system main relay SMR1 is composed of a semiconductor relay (transistor Q) as described above. System main relays SMR1 to SMR3 are turned on / off by signals SE1 to SE3 from
電流センサ32は、システムメインリレーSMR1および制限抵抗Rに流れる電流I1を検出し、その検出した電流I1を制御装置20へ出力する。コンデンサCは、電源ラインPLと接地ラインSLとの間の電圧変動を平滑化する。電圧センサ30は、コンデンサC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20へ出力する。
インバータ10は、制御装置20からの信号PWMIに基づいて、電源ラインPLから受ける直流電圧を交流電圧に変換してモータジェネレータMGへ出力する。また、インバータ10は、制御装置20からの信号PWMCに基づいて、モータジェネレータMGによって発電された交流電圧を直流電圧に変換して電源ラインPLに供給する。さらに、インバータ10は、制御装置20からの信号SDOWNによって停止される。具体的には、インバータ10は、Hレベルの信号SDOWNを受けると停止する。
制御装置20は、電圧センサ30から電圧VMを受け、電流センサ32から電流I1を受ける。また、制御装置20は、図示されない外部ECU(Electronic Control Unit)からこの負荷駆動装置100の動作開始を指示するスタート信号STおよびモータジェネレータMGのトルク指令値TRを受ける。さらに、制御装置20は、モータジェネレータMGの各相モータ電流MCRTを受ける。なお、各相モータ電流MCRTは、図示されない電流センサによって検出される。
制御装置20は、Hレベルのスタート信号STを受けると、後述する方法によりシステムメインリレーSMR1〜SMR3のオン/オフを制御し、未充電状態にあるコンデンサCをプリチャージするプリチャージ処理を実行する。
When
また、制御装置20は、コンデンサCのプリチャージが完了すると、モータジェネレータMGを駆動するための制御を開始する。具体的には、制御装置20は、モータジェネレータMGのトルク指令値TR、各相モータ電流MCRTおよび電圧VMに基づいて、モータジェネレータMGを力行駆動するための信号PWMIまたはモータジェネレータMGを回生駆動するための信号PWMCを生成し、その生成した信号PWMIまたは信号PWMCをインバータ10へ出力する。
さらに、制御装置20は、モータジェネレータMGが駆動されているとき、電流センサ32からの電流I1に基づいて、後述する方法により、制限抵抗RおよびシステムメインリレーSMR1からなるプリチャージ回路を保護するための保護制御を実行する。
Further, when motor generator MG is driven,
図2は、図1に示した制御装置20によるプリチャージ処理のフローチャートである。図2を参照して、制御装置20は、Hレベルのスタート信号STを受けると(ステップS10)、Hレベルの信号SE1,SE3を生成してそれぞれシステムメインリレーSMR1,SMR3へ出力し、システムメインリレーSMR1のトランジスタQおよびシステムメインリレーSMR3をオンする(ステップS20)。これにより、制限抵抗RおよびトランジスタQからなるプリチャージ回路を介してバッテリBからコンデンサCへのプリチャージが開始される。
FIG. 2 is a flowchart of the precharge process performed by the
コンデンサCのプリチャージが開始されると、制御装置20は、電圧センサ30からの電圧VMが所定のプリチャージ電圧Vchgを超えたか否かを判定する(ステップS30)。制御装置20は、電圧VMがプリチャージ電圧Vchgを超えたと判定すると(ステップS30においてYES)、Hレベルの信号SE2を生成してシステムメインリレーSMR2へ出力し、システムメインリレーSMR2をオンする(ステップS40)。その後、制御装置20は、Lレベルの信号SE1を生成してシステムメインリレーSMR1へ出力し、システムメインリレーSMR1のトランジスタQをオフする(ステップS50)。これにより、一連のプリチャージ処理が完了する。
When the precharging of the capacitor C is started, the
図3は、図1に示した制御装置20による保護制御のフローチャートである。この保護制御は、インバータ10が駆動されているとき、すなわち、図2に示したプリチャージ処理の完了後に実行される。図3を参照して、制御装置20は、電流センサ32からの電流I1が所定の基準値Ithを超えているか否かを判定する(ステップS110)。この所定の基準値Ithは、システムメインリレーSMR2がオンしているときにプリチャージ回路側に流れ得る電流の最大値よりも大きい適切な値に設定される。そして、制御装置20は、電流I1が所定の基準値Ith以下であると判定すると(ステップS110においてNO)、システムメインリレーSMR2は正常にオンされているものと判断し、一連の処理を終了する。
FIG. 3 is a flowchart of protection control by the
一方、制御装置20は、電流I1が所定の基準値Ithを超えたと判定すると(ステップS110においてYES)、システムメインリレーSMR2が開放故障したものと判定する。そして、制御装置20は、システムメインリレーSMR2が開放故障すると、プリチャージ回路に大電流が流れる可能性があるため、プリチャージ回路を保護すべく、インバータ10へHレベルの信号SDOWNを出力してインバータ10を停止する(ステップS120)。
On the other hand, when
制御装置20は、インバータ10を停止すると、Lレベルの信号SE3をシステムメインリレーSMR3へ出力してシステムメインリレーSMR3をオフする(ステップS130)。そして、一連の処理が終了する。なお、インバータ10の停止に加えてシステムメインリレーSMR3をさらにオフするのは、バッテリBとインバータ10との間で電路を確実に遮断してプリチャージ回路の保護の万全を図るためである。
When
再び図1を参照して、負荷駆動装置100の全体動作について説明する。制御装置20は、スタートスイッチからHレベルのスタート信号STを受けると、上述した方法によりプリチャージ処理を実行する。
With reference to FIG. 1 again, the overall operation of the
その後、制御装置20は、トルク指令値TR、各相モータ電流および電圧VMに基づいて信号PWMIまたは信号PWMCを生成し、その生成した信号PWMIまたは信号PWMCをインバータ10へ出力する。インバータ10は、制御装置20から信号PWMIを受けると、その受けた信号PWMIに基づいて、電源ラインPLからの直流電圧を交流電圧に変換してモータジェネレータMGへ出力する。また、インバータ10は、制御装置20から信号PWMCを受けると、その受けた信号PWMCに基づいて、モータジェネレータMGが回生発電した交流電圧を直流電圧に変換して電源ラインPLに供給する。
Thereafter,
この負荷駆動装置100においては、プリチャージ処理時にオンされるシステムメインリレーSMR1は、一般的に用いられる機械式リレーに代えて半導体リレー(トランジスタQ)からなる。そして、トランジスタQには、保護用のダイオードDが並列に接続される。このダイオードDは、プリチャージ処理以外のときにおいてもインバータ10からの回生電流を流し得るが、システムメインリレーSMR2が正常にオンしていれば、システムメインリレーSMR2を介して電流が流されるので、ダイオードDおよび制限抵抗Rには電流は流れない。一方、システムメインリレーSMR2が開放故障すると、ダイオードDを介して電源ラインPLから制限抵抗RおよびバッテリBへ回生電流が流れることにより、ダイオードDおよび制限抵抗Rが破損するおそれがある。
In the
そこで、制御装置20は、上述した方法によりプリチャージ回路の保護制御を実行する。すなわち、制御装置20は、電流センサ32からの電流I1に基づいてシステムメインリレーSMR2の開放故障を検出すると、インバータ10を停止し、システムメインリレーSMR3をオフする。これにより、ダイオードDおよび制限抵抗Rに回生電流が流れることが防止される。
Therefore, the
以上のように、この実施の形態1によれば、システムメインリレーSMR1および制限抵抗Rからなるプリチャージ回路を保護することができる。 As described above, according to the first embodiment, the precharge circuit composed of the system main relay SMR1 and the limiting resistor R can be protected.
[実施の形態2]
図4は、この発明の実施の形態2による電源装置を備える負荷駆動装置の概略ブロック図である。図4を参照して、負荷駆動装置100Aは、図1に示した実施の形態1における負荷駆動装置100の構成において、電流センサ34をさらに備え、制御装置20に代えて制御装置20Aを備える。
[Embodiment 2]
FIG. 4 is a schematic block diagram of a load driving device including a power supply device according to Embodiment 2 of the present invention. Referring to FIG. 4,
電流センサ34は、バッテリBに入出力される電流I2を検出し、その検出した電流I2を制御装置20Aへ出力する。
制御装置20Aは、モータジェネレータMGが駆動されているとき、電流センサ32からの電流I1および電流センサ34からの電流I2に基づいて、後述する方法により、制限抵抗RおよびシステムメインリレーSMR1からなるプリチャージ回路を保護するための保護制御を実行する。
When motor generator MG is driven,
なお、制御装置20Aにおけるその他の動作は、実施の形態1の制御装置20と同じである。また、負荷駆動装置100Aのその他の構成も、実施の形態1における負荷駆動装置100と同じである。
Other operations in the
図5は、図4に示した制御装置20Aによる保護制御のフローチャートである。図5を参照して、この処理フローは、図2に示した実施の形態1における制御装置20による保護制御の処理フローにおいて、ステップS115をさらに含む。
FIG. 5 is a flowchart of protection control by the
すなわち、ステップS110において電流センサ32からの電流I1が所定の基準値Ithよりも大きいと判定されると(ステップS110においてNO)、制御装置20Aは、電流センサ34からの電流I2が所定の基準値Ithを超えているか否かを判定する(ステップS115)。制御装置20Aは、電流I2が所定の基準値Ith以下であると判定すると(ステップS115においてNO)、一連の処理を終了する。
That is, when it is determined in step S110 that current I1 from
一方、制御装置20Aは、電流I2が所定の基準値Ithを超えたと判定すると(ステップS115においてYES)、システムメインリレーSMR2が開放故障したものと判定する。そして、制御装置20は、インバータ10へHレベルの信号SDOWNを出力してインバータ10を停止する(ステップS120)。
On the other hand, when
つまり、制御装置20Aは、電流I1が所定の基準値Ithを超えているのに電流I2が所定の基準値Ith以下であるときは、電流センサ32が異常であると判断して、インバータ10の停止処理等を実行しない。これは、保護制御の信頼性を向上させるために、電流センサ32,34のいずれにおいても所定の基準値Ithを超える電流が検出された場合に限り、インバータ10の停止処理等を実行するようにしたものである。
That is, when the current I1 exceeds the predetermined reference value Ith but the current I2 is equal to or less than the predetermined reference value Ith, the
以上のように、この実施の形態2によれば、保護制御の信頼性が向上する。 As described above, according to the second embodiment, the reliability of protection control is improved.
[実施の形態3]
図6は、この発明の実施の形態3による電源装置を備える負荷駆動装置の概略ブロック図である。図6を参照して、この負荷駆動装置100Bは、図1に示した実施の形態1における負荷駆動装置100の構成において、電流センサ32に代えて電圧センサ40を備え、制御装置20に代えて制御装置20Bを備える。
[Embodiment 3]
FIG. 6 is a schematic block diagram of a load driving device including a power supply device according to Embodiment 3 of the present invention. Referring to FIG. 6,
電圧センサ40は、制限抵抗Rの両端の電圧VRを検出し、その検出した電圧VRを制御装置20Bへ出力する。制御装置20Bは、電圧センサ40からの電圧VRおよび制限抵抗Rの抵抗値に基づいて、制限抵抗RおよびシステムメインリレーSMR1からなるプリチャージ回路に流れる電流I1を算出する。そして、制御装置20Bは、その算出した電流I1に基づいて、プリチャージ回路を保護するための保護制御を実行する。なお、この保護制御の処理フローは、図2に示したフローチャートと同じである。
The
なお、制御装置20Bにおけるその他の動作は、実施の形態1の制御装置20と同じである。また、負荷駆動装置100Bのその他の構成も、実施の形態1における負荷駆動装置100と同じである。
Other operations in the
以上のように、この実施の形態3によっても、実施の形態1と同様の効果を得ることができる。 As described above, this third embodiment can provide the same effects as those of the first embodiment.
なお、特に図示しないが、実施の形態2において、電流センサ32に代えて上述した電圧センサを40を備えることにより、プリチャージ回路に流れる電流を検出するようにしてもよい。
Although not particularly illustrated, in the second embodiment, the
また、上記の各実施の形態1〜3においては、制限抵抗RおよびシステムメインリレーSMR1からなるプリチャージ回路は、システムメインリレーSMR2に並列に接続されるものとしたが、システムメインリレーSMR3に並列に接続されてもよい。 In the first to third embodiments, the precharge circuit including the limiting resistor R and the system main relay SMR1 is connected in parallel to the system main relay SMR2. However, the precharge circuit is parallel to the system main relay SMR3. May be connected.
また、上記において、システムメインリレーSMR1〜SMR3とインバータ10との間に昇圧コンバータを設けてもよい。この昇圧コンバータには、チョッパ回路からなる公知の昇圧コンバータなどを用いることができる。そして、システムメインリレーSMR2の異常が検出されると、インバータ10を停止するとともに、昇圧コンバータを停止するようにしてもよい。
In the above, a boost converter may be provided between system main relays SMR1 to SMR3 and
また、上記においては、バッテリBは、二次電池としたが、燃料電池(Fuel Cell)であってもよい。そして、負荷駆動装置100,100A,100Bは、ハイブリッド自動車または電気自動車に搭載されるものとしたが、燃料電池を直流電源とする燃料電池車に搭載されてもよい。
In the above description, the battery B is a secondary battery, but may be a fuel cell. The
なお、上記において、システムメインリレーSMR1は、この発明における「プリチャージ用リレー」に対応し、システムメインリレーSMR2,SMR3は、それぞれこの発明における「第1のリレー」および「第2のリレー」に対応する。また、制限抵抗Rは、この発明における「抵抗素子」に対応し、電流センサ32,34は、それぞれこの発明における「第1の電流検出手段」および「第2の電流検出手段」に対応する。さらに、制御装置20,20Aにおいて実行されるステップS110および制御装置20Aにおいて実行されるステップS115は、この発明における「異常検出手段」により実行される処理に対応し、制御装置20,20Aにおいて実行されるステップS120,S130は、この発明における「制御手段」により実行される処理に対応する。また、さらに、インバータ10は、この発明における「負荷駆動回路」に対応し、バッテリBは、この発明における「直流電源」に対応する。
In the above, system main relay SMR1 corresponds to “precharge relay” in the present invention, and system main relays SMR2 and SMR3 correspond to “first relay” and “second relay” in the present invention, respectively. Correspond. Limiting resistor R corresponds to “resistive element” in the present invention, and
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims for patent, and is intended to include meanings equivalent to the scope of claims for patent and all modifications within the scope.
10 インバータ、20,20A,20B 制御装置、30,40 電圧センサ、32,34 電流センサ、B バッテリ、R 制限抵抗、SMR1〜SMR3 システムメインリレー、Q トランジスタ、D ダイオード、PL 電源ライン、SL 接地ライン、C コンデンサ、MG モータジェネレータ。 10 inverter, 20, 20A, 20B control device, 30, 40 voltage sensor, 32, 34 current sensor, B battery, R limiting resistor, SMR1-SMR3 system main relay, Q transistor, D diode, PL power supply line, SL ground line , C capacitor, MG motor generator.
Claims (8)
直流電源と、
前記直流電源の一方の極と前記負荷駆動回路との間に設けられ、トランジスタと前記トランジスタに並列接続されるダイオードとを含むプリチャージ用リレーと、
前記直流電源の一方の極と前記負荷駆動回路との間に前記プリチャージ用リレーに直列に接続される抵抗素子と、
前記直流電源の一方の極と前記負荷駆動回路との間に設けられ、前記直列接続されたプリチャージ用リレーおよび抵抗素子に並列に接続される第1のリレーと、
前記直流電源の他方の極と前記負荷駆動回路との間に設けられる第2のリレーと、
前記直列接続されたプリチャージ用リレーおよび抵抗素子に流れる電流を検出する第1の電流検出手段と、
前記トランジスタがオフされているとき、前記第1の電流検出手段によって検出された電流に基づいて当該電源装置の異常を検出する異常検出手段と、
前記異常検出手段によって異常が検出されると、前記負荷駆動回路の停止を指示する指令を前記負荷駆動回路へ出力する制御手段とを備える電源装置。 A power supply device that exchanges power with a load drive circuit,
DC power supply,
A precharging relay provided between one pole of the DC power supply and the load driving circuit, including a transistor and a diode connected in parallel to the transistor;
A resistance element connected in series with the precharge relay between one pole of the DC power source and the load driving circuit;
A first relay provided between one pole of the DC power supply and the load driving circuit, and connected in parallel to the series-connected precharge relay and the resistance element;
A second relay provided between the other pole of the DC power supply and the load driving circuit;
First current detection means for detecting a current flowing through the series-connected precharge relay and the resistance element;
An abnormality detection means for detecting an abnormality of the power supply device based on the current detected by the first current detection means when the transistor is off;
A power supply apparatus comprising: control means for outputting a command to stop the load drive circuit to the load drive circuit when an abnormality is detected by the abnormality detection means.
前記異常検出手段は、所定の基準値よりも大きい電流が前記第1および第2の電流検出手段によって検出されると、前記第1のリレーが開放状態となる異常が発生したと検出する、請求項1に記載の電源装置。 A second current detection means for detecting a current input to and output from the DC power supply;
The abnormality detection unit detects that an abnormality that causes the first relay to be opened occurs when a current larger than a predetermined reference value is detected by the first and second current detection units. Item 2. The power supply device according to Item 1.
前記電源装置は、
直流電源と、
前記直流電源の一方の極と前記負荷駆動回路との間に設けられ、トランジスタと前記トランジスタに並列接続されるダイオードとを含むプリチャージ用リレーと、
前記直流電源の一方の極と前記負荷駆動回路との間に前記プリチャージ用リレーに直列に接続される抵抗素子と、
前記直流電源の一方の極と前記負荷駆動回路との間に設けられ、前記直列接続されたプリチャージ用リレーおよび抵抗素子に並列に接続される第1のリレーと、
前記直流電源の他方の極と前記負荷駆動回路との間に設けられる第2のリレーと、
前記直列接続されたプリチャージ用リレーおよび抵抗素子に流れる電流を検出する第1の電流検出手段とを備え、
前記制御方法は、
前記トランジスタがオフされているとき、前記第1の電流検出手段によって検出された電流に基づいて前記電源装置の異常を検出する第1のステップと、
前記電源装置の異常が検出されると、前記負荷駆動回路の停止を指示する指令を前記負荷駆動回路へ出力する第2のステップとを含む、電源装置の制御方法。 A control method of a power supply device that exchanges power with a load driving circuit,
The power supply device
DC power supply,
A precharging relay provided between one pole of the DC power supply and the load driving circuit, including a transistor and a diode connected in parallel to the transistor;
A resistance element connected in series with the precharge relay between one pole of the DC power source and the load driving circuit;
A first relay provided between one pole of the DC power supply and the load driving circuit, and connected in parallel to the series-connected precharge relay and the resistance element;
A second relay provided between the other pole of the DC power supply and the load driving circuit;
A first current detecting means for detecting a current flowing through the precharge relay and the resistance element connected in series;
The control method is:
A first step of detecting an abnormality of the power supply device based on a current detected by the first current detection means when the transistor is off;
And a second step of outputting a command to stop the load drive circuit to the load drive circuit when an abnormality is detected in the power supply device.
前記制御方法の第1のステップは、所定の基準値よりも大きい電流が前記第1および第2の電流検出手段によって検出されると、前記第1のリレーが開放状態となる異常が発生したと検出する、請求項5に記載の電源装置の制御方法。 The power supply device further includes second current detection means for detecting a current input to and output from the DC power supply,
In the first step of the control method, when a current larger than a predetermined reference value is detected by the first and second current detection means, an abnormality that causes the first relay to open is generated. The method for controlling the power supply device according to claim 5, wherein the detection is performed.
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