JP2006310219A - リレー溶着検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 二次電池と負荷とを接続する一対の電力ラインの設けられた各リレー両方ともが溶着する前に、少なくとも片方のリレーの溶着を検出することができるリレー溶着検出装置。
【解決手段】 メインリレーＲ１，Ｒ２とインバータ２との間において、電力ライン４と電力ライン５との間の電圧を電圧検出部８により検出する。そして、メインリレーＲ１，Ｒ２にオン指示を出してバッテリ１とインバータ２とを電気的に接続する際に、メインリレーＲ１，Ｒ２の内のメインリレーＲ１にオン指示を出して電圧検出部８による電圧検出を行わせ、その後に他方のメインリレーＲ２にオン指示を出す。そのとき、電圧検出部８により所定電圧値（例えば、バッテリ１の端子電圧値）が検出された場合には、メインリレーＲ２が溶着していると判定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、リレー溶着検出装置に関する。

電気車両では、走行用電源と負荷（モータやインバータ）との間にリレースイッチが設けられている。一般的に、このリレースイッチには機械式のリレースイッチが用いられるが、機械式のリレースイッチにおいては、高電圧・高電流状況においてオンオフしたときに、リレースイッチの接点が溶着して電気的に接続されたままの状態となることがある。そのため、このような溶着を検出する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０００−１７３４２８号公報

しかしながら、上述した溶着検出方法では、走行用電源の正・負両ラインに設けられたリレースイッチの両方ともが溶着したか否かを検知するようにしているため、溶着が検知されたときには既に両方ともが溶着状態になっている。その結果、リレースイッチの修理が行われるまで電源と負荷とを電気的に切り離すことができなかった。

請求項１の発明によるリレー溶着検出装置は、二次電池の正極側と負荷とを接続する第１の電力ラインの継断を行う第１のリレー、および二次電池の負極側と負荷とを接続する第２の電力ラインの継断を行う第２のリレーの溶着をそれぞれ検出するリレー溶着検出装置に適用され、第１および第２のリレーと負荷との間において、第１の電力ラインと第２の電力ラインとの間の電圧を検出する電圧検出手段と、第１および第２のリレーの一方がオン状態となり他方がオフ状態となるように第１および第２のリレーを制御した状態で、電圧検出手段により検出された電圧値に基づいて他方のリレーが溶着しているか否かを判定する判定手段とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、第１および第２のリレーの一方がオン状態となり他方がオフ状態となるように第１および第２のリレーを制御した状態で、電圧検出手段により検出された電圧値に基づいて他方のリレーが溶着しているか否かを判定するようにしたので、両方のリレーが溶着する前に少なくとも片方のリレーの溶着を検出することができる。

以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。図１は、本発明によるリレー溶着検出装置を電気自動車のシステムに適用した一実施の形態の構成を示す図である。この電気自動車は、バッテリ１からの直流電力をインバータ２により３相交流電力に変換し、走行駆動源である３相交流モータ３に供給するものである。バッテリ１には複数の単セルを有する組電池が用いられている。なお、本実施の形態では、バッテリ１を組電池としたが、キャパシタをバッテリとして用いる装置においても本発明を同様に適用することができる。

バッテリ１のプラス端子とインバータ２との間の電力ライン４にはメインリレーＲ１が設けられており、バッテリ１のマイナス端子とインバータ２との間の電力ライン５にはメインリレーＲ２が設けられている。リレーＲ１，Ｒ２のオン・オフ制御は、コントローラ７によって行われる。メインリレーＲ１，Ｒ２よりも図示右側の電力ライン４，５、すなわち負荷側の電力ライン４，５には電圧検出部８、電流検出部９が設けられている。

コントローラ７は、電圧検出部８、電流検出部９で検出された電圧値および電流値に基づいてバッテリ１の充放電を制御する。コントローラ７には、イグニッションキー操作によりオンオフするイグニッションスイッチ１１が接続されている。警報装置１２は溶着によるメインリレーＲ１，Ｒ２の故障を搭乗員に警告する装置であり、コントローラ７からの指令により警告音の発生や警告表示等を行う。

次に、メインリレーＲ１，Ｒ２の溶着を検出する際の動作について説明する。本実施の形態のリレー溶着検出装置では、メインリレーＲ１，Ｒ２の両方が溶着している場合だけでなく、一方が溶着している場合も検出することができる。図２は、メインリレーＲ２が溶着しているか否かを検出するための検出処理を示すフローチャートである。この処理ルーチンはコントローラ７のＣＰＵにより実行されるものであり、搭乗員のイグニッションキー操作によりイグニッションスイッチ１１がオンされると処理がスタートする。

ステップＳ１では、電圧検出部８の電圧値を読み込む。ステップＳ２では電圧検出部８により所定電圧値が検出されたか否かを判定する。この所定電圧とはメインリレーＲ１，Ｒ２が溶着しているときに検出される電圧値であり、バッテリ１の端子電圧である。ステップＳ２において所定電圧値が検出されたと判定された場合、この時点では、メインリレーＲ１，Ｒ２に対してオン指令が出されていないので、メインリレーＲ１，Ｒ２が溶着していると判断し、ステップＳ７へ進んで警報装置１２による警報処理を行い、さらにステップＳ６へ進む。

一方、ステップＳ２において所定電圧値が検出されていないと判定された場合には、ステップＳ３に進む。ここで、所定電圧値が検出されないと判定された場合、メインリレーＲ１，Ｒ２の両方、または、いずれか一方が開いていることになる。すなわち、メインリレーＲ１，Ｒ２のいずれもが溶着していないか、または、どちらか一方は溶着していないと考えられる。そして、ステップＳ２からステップＳ３に進んだ場合には、ステップＳ３でメインリレーＲ１のオン指示をした後に、ステップＳ４において電圧検出部８の検出電圧を読み込む。

ステップＳ５では、ステップＳ４において所定電圧値が検出されたか否かを判定する。ステップＳ５において所定電圧値が検出されたと判定された場合には、メインリレーＲ２が溶着していると考えられる。そこで、ステップＳ５で検出と判定されると、ステップＳ７へ進んで上述した警報処理を実行する。逆に、ステップＳ５で所定電圧値が検出されていないと判定された場合には、メインリレーＲ１，Ｒ２の両方とも溶着していないか、または、メインリレーＲ１が溶着しているかのどちらかであると考えられる。ステップＳ５で所定電圧値が検出されていないと判定されるとステップＳ６に進み、メインリレーＲ２のオン指示をする。その結果、バッテリ１とインバータ２とが電気的に接続される。

このように、通常の始動動作の中に、ステップＳ１、Ｓ２，Ｓ４，Ｓ５のような電圧検出処理および検出・非検出判定処理を加えることにより、メインリレーＲ１，Ｒ２の両方とも溶着しているか否かだけでなく、メインリレーＲ２が溶着しているか否かも検出することができる。

図２のフローチャートに示す検出処理では、メインリレーＲ２が溶着しているか否かを検出することができた。一方、メインリレーＲ１が溶着しているか否かを検出する場合には、図３のフローチャートに示すような検出処理を行えばよい。なお、図３のフローチャートは図２のフローチャートに対してステップＳ１３及びＳ１６だけが異なり、他のステップは図２のフローチャートと同じである。

図３に示す検出処理の場合も、ステップＳ２で所定電圧値が検出されていないと判定された場合には、メインリレーＲ１，Ｒ２のいずれもが溶着していないか、または、どちらか一方は溶着していないと考えられる。ステップＳ２で所定電圧値が検出されないと判定された場合、ステップＳ１３へと進みメインリレーＲ２のオン指示を出してステップＳ４で電圧検出部８の検出電圧を読み込み、さらにステップＳ５において所定電圧値が検出されたか否かを判定する。ステップＳ５において所定電圧値が検出されたと判定された場合には、メインリレーＲ１が溶着していると考えられるので、ステップＳ７へ進んで上述した警報処理を実行する。

逆に、ステップＳ５で所定電圧値が検出されていないと判定された場合には、メインリレーＲ１，Ｒ２の両方とも溶着していないか、または、メインリレーＲ２が溶着しているかのどちらかであると考えられる。ステップＳ５で所定電圧値が検出されていないと判定されると、ステップＳ１６に進みメインリレーＲ１のオン指示をする。

図３に示す処理動作の場合、図４に示すように電力ライン４，５間にコンデンサ１０が設けられるとともに、充電リレーＲ３と充電抵抗６とを直列接続したものがメインリレーＲ１と並列接続されている場合にも、そのまま適用することができる。この構成の場合、コンデンサ１０がバッテリ１により充電されることにより、モータ３への電力供給を安定的に行うことができる。また、充電リレーＲ３および充電抵抗６は、始動時にコンデンサ１０が急激に充電されるのを防止するために設けられたものである。

通常、始動時にメインリレーＲ２と充電リレーＲ３とを先にオンさせてコンデンサ１０を充電した後に、メインリレーＲ１に切り換える。図３の処理動作の場合には、ステップＳ１６でメインリレーＲ１のオン指示を出す前に充電リレーＲ３のオン指示を出してコンデンサ１０の充電作業を行い、その後、メインリレーＲ１に切り換える。

［変形例１］
上述した図２，３に示す検出処理では、１走行につき両方が溶着している場合と、メインリレーＲ１，Ｒ２の内の一方が溶着している場合とを検出することができた。変形例１では、これらの処理を組み合わせて図５のフローチャートに示すような検出処理とすることにより、メインリレーＲ１が溶着している場合およびメインリレーＲ２が溶着している場合の両方を検出することができるようにした。なお、図５のフローチャートにおいても、図２と同一処理を行うステップには同一符合を付した。

ステップＳ１からステップＳ５までの処理は、図２の場合と同様である。変形例１の場合には、ステップＳ２で検出（ＹＥＳ）と判定されるとステップＳ２９に進み、警報装置１２によりメインリレーＲ１，Ｒ２の両方が溶着していることを警報し、ステップＳ３２へと進む。また、ステップＳ５において所定電圧値が検出されたと判定されると、ステップＳ３０に進んでメインリレーＲ２が溶着していることを警報装置１２により警報し、ステップＳ３２へと進む。

一方、ステップＳ５で所定電圧値が検出されていないと判定されるとステップＳ２６に進み、メインリレーＲ１のオフ指示を出した後にメインリレーＲ２のオン指示を出す。次いで、ステップＳ２７に進んで電圧検出部８の検出電圧を読み込み、ステップＳ２８において所定電圧値が検出されたか否かを判定する。

上述したステップＳ５でＮＯと判定されてステップＳ５からステップＳ２６へと進んだ場合、メインリレーＲ１，Ｒ２の両方とも溶着していないか、または、メインリレーＲ１が溶着しているかのどちらかである。そのため、ステップＳ２８において所定電圧値が検出された（ＹＥＳ）と判定されるのはメインリレーＲ１が溶着している場合であって、逆に非検出（ＮＯ）と判定されるのはメインリレーＲ１，Ｒ２の両方とも溶着していない場合である。

ステップＳ２８でＹＥＳと判定されるとステップＳ３１に進んでメインリレーＲ１が溶着していることを警報装置１２により警報し、その後、ステップＳ３２へと進む。一方、ステップＳ２８でＮＯと判定された場合、すなわち、メインリレーＲ１，Ｒ２の両方とも溶着していないと判定された場合には、ステップＳ３２へと進んでメインリレーＲ１のオン指示を出す。

なお、図４の構成に適用する場合には、ステップＳ３２でメインリレーＲ１のオン指示を出す前に、充電リレーＲ３のオン指示を出してコンデンサー１０を充電し、その後にメインリレーＲ１へと切り換える。

［変形例２］
上述した変形例１では、ステップＳ２６のような従来には行われないリレーオンオフ指示動作を加えたが。図６に示した変形例２では、このような動作を追加することなく、１走行においてメインリレーＲ１，Ｒ２のそれぞれについて溶着を検出することができる。

図６において、ステップＳ１〜Ｓ５，ステップＳ２９およびＳ３０の処理は、図５の同一符号を有するステップと処理と同一である。すなわち、ステップＳ２の判定処理によりメインリレーＲ１，Ｒ２の両方とも溶着しているか否かを検出することができ、ステップＳ５の判定処理によりメインリレーＲ２が溶着しているか否かを検出することができる。

ステップＳ５で非検出（ＮＯ）と判定されてステップＳ３５に進んだ場合には、ステップＳ３５においてメインリレーＲ２のオン指示を出す。その結果、バッテリ１とインバータ２とが電気的に接続される。ステップＳ３６では、通常の走行動作に伴う処理ルーチンが実行される。

ステップＳ３７では、イグニッションスイッチ１１のオフ動作が実行された否か、すなわち車両停止動作が行われたか否かを判定し、オフと判定されるとステップＳ３８へ進んでメインリレーＲ１をオフ状態にする。次いで、ステップＳ３９で電圧検出部８の検出電圧を読み込み、ステップＳ４０で所定電圧値が検出されたかを判定する。ステップＳ４０で検出されたと判定された場合には、ステップＳ４２へ進んでメインリレーＲ１が溶着していることを警報装置１２により警報し、その後、ステップＳ４１へ進む。一方、ステップＳ４０で非検出と判定された場合には、ステップＳ４１へ進んでメインリレーＲ２のオン指示を出し、一連の溶着検出処理を終了する。

図６に示したフローチャートでは、メインリレーＲ１，Ｒ２の順にオン指示およびオフ指示を出した、図７に示すようにメインリレーＲ２，Ｒ１の順にオン・オフ指示を出しても良い。この場合、ステップＳ５で検出（ＹＥＳ）と判定されてステップＳ６２に進んだ場合には、ステップＳ６２でメインリレーＲ１が溶着していることを警報し、ステップＳ４０で検出（ＹＥＳ）と判定されてステップＳ６３に進んだ場合には、ステップＳ６３でメインリレーＲ２が溶着していることを警報する。また、図４のような装置構成の場合には、図７のステップＳ５で非検出（ＮＯ）と判定された場合、メインリレーＲ１のオン指示を出す前に充電リレーＲ３のオン指示を出してコンデンサ１０を充電し、その後メインリレーＲ１に切り換えるようにする。

上述したように、本実施の形態では、従来の始動動作においてメインリレーＲ１，Ｒ２の順、またはメインリレーＲ２，Ｒ１の順にオン動作またはオフ動作させ、メインリレーＲ１のオンオフ動作とメインリレーＲ２のオンオフ動作との間において電圧検出部８で検出される電圧が所定電圧値であるか否かを判定することにより、両方のリレーが溶着する前に少なくとも片方のリレーの溶着を検出することができる。さらに、電圧検出に用いる電圧検出部８は従来から設けられている構成要素であるため、新たに部品を追加することなく溶着検出を行うことができる。

以上説明した実施の形態と特許請求の範囲の要素との対応において、電圧検出部８は電圧検出手段を、インバータ２およびモータ３は負荷を、メインリレーＲ１は第１のリレーを、メインリレーＲ２は第２のリレーを、コントローラ７は判定手段を、警報装置１２は報知手段をそれぞれ構成する。なお、以上の説明はあくまでも一例であり、発明を解釈する際、上記実施の形態の記載事項と特許請求の範囲の記載事項の対応関係に何ら限定も拘束もされない。

本発明によるリレー溶着検出装置を電気自動車のシステムに適用した一実施の形態の構成を示すブロック図である。 メインリレーＲ２が溶着しているか否かを検出するための検出処理を示すフローチャートである。 メインリレーＲ１が溶着しているか否かを検出するための検出処理を示すフローチャートである。 図１のブロック図にコンデンサー１０を追加した場合を示すブロック図である。 変形例１の検出処理を示すフローチャートである。 変形例２の検出処理を示すフローチャートである。 変形例２においてメインリレーＲ１，Ｒ２の動作順序を逆にした場合の検出処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１ バッテリ
２ インバータ
３ モータ
７ コントローラ
８ 電圧検出部
１１ イグニッションスイッチ
１２ 警報装置
Ｒ１，Ｒ２ メインリレー
Ｒ３ 充電リレー

Claims (2)

1. 二次電池の正極側と負荷とを接続する第１の電力ラインの継断を行う第１のリレー、および前記二次電池の負極側と前記負荷とを接続する第２の電力ラインの継断を行う第２のリレーの溶着をそれぞれ検出するリレー溶着検出装置において、
   前記第１および第２のリレーと前記負荷との間において、前記第１の電力ラインと前記第２の電力ラインとの間の電圧を検出する電圧検出手段と、
   前記第１および第２のリレーの一方がオン状態となり他方がオフ状態となるように前記第１および第２のリレーを制御した状態で、前記電圧検出手段により検出された電圧値に基づいて前記他方のリレーが溶着しているか否かを判定する判定手段とを備えたことを特徴とするリレー溶着検出装置。
2. 請求項１に記載のリレー溶着検出装置において、
   前記判定手段により溶着していると判定されたリレーの溶着を報知する報知手段を備えたことを特徴とするリレー溶着検出装置。

Images