JP2007242247A - Arrangement for controlling vehicular power supply system - Google Patents

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Takahisa Nakazato
貴央 中里
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance reliability by surely preventing troubles and failures caused by a rush current of a main relay even if a capacitive component on the load side changes and pre-charge resistance changes. <P>SOLUTION: After charge is started while restricting a rush current to a capacitor by switching on a pre-charge relay (S1), the output voltage V1 of a battery and the charge voltage V2 of a capacitor are monitored by reading a signal from a voltage sensor (S2). Then, whether the voltage difference between the output voltage V1 of the battery and the charge voltage V2 of the capacitor (V1-V2) is not more than a threshold value Vs or not is checked (S3), a main relay is switched on at the point of time when Vs≥(V1-V2) is satisfied to directly connect the battery to the capacitor (and a load) (S4), and the pre-charge relay is switched off (S5). Thereby, troubles and failures caused by the rush current of the main relay are surely prevented even if the capacitive component on the load side changes and the pre-charge resistance changes. and reliability can be enhanced. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、車両の主電源と負荷との接続を断続するメインリレーと、このメインリレーに並列に接続されたプリチャージリレーとを有する車両用電源システムの制御装置に関する。   The present invention relates to a control device for a vehicle power supply system having a main relay for intermittently connecting a vehicle main power supply and a load, and a precharge relay connected in parallel to the main relay.

従来、電気自動車等の車両においては、バッテリ等の主電源とインバータ等の負荷側との間は、安全のための電源リレーで切り離されているが、この電源リレーを接続する際には、容量性負荷への突入電流によってリレー接点が溶着する虞がある。従って、一般に、電源リレーとしては、バッテリと負荷との間に介装されたメインリレーと、このメインリレーに並列に抵抗を介して接続したリレー(いわゆるプリチャージリレー)とを備え、このプリチャージリレーを介して負荷側の容量分を充電した後、メインの電源リレーを接続する技術が一般に採用されている。   Conventionally, in a vehicle such as an electric vehicle, a main power source such as a battery and a load side such as an inverter are separated by a power relay for safety. The relay contact may be welded by the inrush current to the load. Accordingly, in general, the power relay includes a main relay interposed between the battery and the load, and a relay (so-called precharge relay) connected in parallel to the main relay via a resistor. A technique of connecting a main power supply relay after charging a load-side capacity via a relay is generally employed.

例えば、特許文献1には、主コイルと副コイルとを備えたメインリレーに、プリチャージ回路を並列に接続し、このプリチャージ回路のプリチャージ抵抗を、メインリレーの副コイルに並列に接続することにより、メインリレーを確実にオンに切り換えると共に、オンに保持するときの消費電力を節約する技術が開示されている。
特開2003−323838号公報
For example, in Patent Document 1, a precharge circuit is connected in parallel to a main relay including a main coil and a subcoil, and a precharge resistor of the precharge circuit is connected in parallel to a subcoil of the main relay. Thus, there is disclosed a technique for reliably switching on the main relay and saving power consumption when the main relay is kept on.
JP 2003-323838 A

しかしながら、従来、プリチャージリレーによって負荷側の容量分を充電する際には、電圧とコンデンサ容量とから充電時間(プリチャージ時間)を予め設定し、この予め設定したプリチャージ時間だけ、プリチャージリレーをオンしてバッテリと負荷とを接続するようにしている。   However, conventionally, when charging a load-side capacity by a precharge relay, a charge time (precharge time) is set in advance from the voltage and the capacitor capacity, and the precharge relay is set only for the preset precharge time. To connect the battery and the load.

このため、コンデンサ容量の変化やプリチャージ抵抗のばらつき等によって充電が完了しない場合があり、プリチャージ時間が過ぎてメインリレーを接続したとき、リレー接点に流れる電流を十分に減少させることができず、接点溶着等の不具合が生じる虞がある。更には、経年劣化等によってコンデンサ容量が減少したり、プリチャージ抵抗の損失熱によって抵抗値が異常に増加しても、対処困難であった。   For this reason, charging may not be completed due to changes in capacitor capacity, variation in precharge resistance, etc., and when the main relay is connected after the precharge time has passed, the current flowing through the relay contact cannot be reduced sufficiently. There is a risk of problems such as contact welding. Furthermore, it is difficult to cope with the case where the capacitance of the capacitor decreases due to aging deterioration or the resistance value increases abnormally due to heat loss of the precharge resistor.

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、負荷側の容量分の変化やプリチャージ抵抗の変化に対してもメインリレーの突入電流による不具合を確実に防止することができ、信頼性を向上することのできる車両用電源システムの制御装置を提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and can reliably prevent problems caused by the inrush current of the main relay even when the load side capacity changes or the precharge resistance changes, improving reliability. It is an object of the present invention to provide a control device for a vehicle power supply system that can be used.

上記目的を達成するため、本発明による車両用電源システムの制御装置は、車両の主電源と負荷とを断続するメインリレーと、該メインリレーに並列にプリチャージ抵抗を介して接続されたプリチャージリレーとを有する車両用電源システムの制御装置であって、上記主電源側の電圧と上記負荷側の電圧との電圧差を求め、該電圧差と予め設定した閾値とを比較する比較手段と、上記比較手段による比較結果、上記電圧差が上記閾値を越えているとき、上記メインリレーのリレー接点を開成させた状態で上記プリチャージリレーのリレー接点を閉成させて上記主電源側と上記負荷側とを上記プリチャージ抵抗を介して接続し、上記電圧差が上記閾値以下になったとき、上記プリチャージリレーのリレー接点を開成させると共に上記メインリレーのリレー接点を閉成させて上記主電源側と上記負荷側とを接続するリレー制御手段とを備えたことを特徴とする。   In order to achieve the above object, a control device for a vehicle power supply system according to the present invention includes a main relay for intermittently connecting a vehicle main power supply and a load, and a precharge connected in parallel to the main relay via a precharge resistor. A control device for a vehicle power supply system having a relay, a voltage difference between the voltage on the main power supply side and the voltage on the load side is obtained, and a comparison means for comparing the voltage difference with a preset threshold value; When the voltage difference exceeds the threshold value as a result of comparison by the comparison means, the relay contact of the precharge relay is closed with the relay contact of the main relay opened, and the main power supply side and the load When the voltage difference falls below the threshold value, the relay contact of the precharge relay is opened and the main relay is connected. To close the relay contacts, characterized in that a relay control means for connecting the main power source side and the load side.

本発明による車両用電源システムの制御装置は、負荷側の容量分の変化やプリチャージ抵抗の変化に対してもメインリレーの突入電流による不具合を確実に防止することができ、信頼性を向上させることができる。   The control device for a vehicle power supply system according to the present invention can reliably prevent a failure due to the inrush current of the main relay even when the load-side capacity is changed or the precharge resistance is changed, thereby improving reliability. be able to.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図1〜図5は本発明の実施の第1形態に係わり、図1は電源システムの回路構成図、図2は制御装置の機能構成図、図3はリレー制御シーケンスのフローチャート、図4は電源システムの変形例を示す回路構成図、図5は電源システムの他の変形例を示す回路構成図である。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 to 5 relate to a first embodiment of the present invention, FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a power supply system, FIG. 2 is a functional configuration diagram of a control device, FIG. 3 is a flowchart of a relay control sequence, and FIG. FIG. 5 is a circuit configuration diagram showing another modification of the power supply system.

図1に示す電源システムは、電気自動車等に搭載されて高圧直流電源を供給するバッテリ1を主電源とするシステムであり、バッテリ1と負荷50とを接続・遮断するメインリレー10、このメインリレー10に並列接続されたプリチャージリレー20、メインリレー10及びプリチャージリレー20を制御するリレー制御装置30を主要構成としている。負荷50の前段には、バッテリ1からの出力に含まれるリップル分等を除去して平滑化した電圧を負荷50に供給するためのコンデンサ40が並列に接続されている。   The power supply system shown in FIG. 1 is a system that uses a battery 1 mounted on an electric vehicle or the like and supplies high-voltage DC power as a main power source. The main relay 10 connects and disconnects the battery 1 and a load 50, and the main relay. The relay controller 30 that controls the precharge relay 20, the main relay 10, and the precharge relay 20 that are connected in parallel with the main controller 10 is a main component. A capacitor 40 is connected in parallel to the front stage of the load 50 for supplying the load 50 with a smoothed voltage obtained by removing ripples included in the output from the battery 1.

尚、図1においては、バッテリ1の負荷50として、バッテリ1からの電力を直流から交流に変換するインバータ51、このインバータ51からの交流電力によって駆動される三相モータ52を例示している。バッテリ1の負荷としては、その他、直流モータやDC−DCコンバータ等があり、システムの構成によっては、コンデンサ40を負荷と独立して別に設けない場合もある。その場合には、コンデンサ40は、負荷の容量分を代表するものとする。   In FIG. 1, as the load 50 of the battery 1, an inverter 51 that converts electric power from the battery 1 from direct current to alternating current, and a three-phase motor 52 that is driven by the alternating current power from the inverter 51 are illustrated. The load of the battery 1 includes a DC motor, a DC-DC converter, and the like. Depending on the system configuration, the capacitor 40 may not be provided separately from the load. In that case, the capacitor 40 represents the capacity of the load.

メインリレー10は、バッテリ1とコンデンサ40及び負荷50とを断続するリレー接点10aと、このリレー接点10aを開閉駆動する電磁コイル10bとからなり、電磁コイル10bの通電がリレー制御装置30によって制御される。また、プリチャージリレー20は、メインリレー10をONする前にコンデンサ40に予め充電(プリチャージ)するためのリレーであり、このプリチャージリレー20のリレー接点20aとコンデンサ40との間に、バッテリ1からの突入電流を制限するプリチャージ抵抗21が接続されている。プリチャージリレー20のリレー接点20aを開閉駆動する電磁コイル20bは、リレー制御装置30によって制御される。   The main relay 10 includes a relay contact 10a that connects and disconnects the battery 1, the capacitor 40, and the load 50, and an electromagnetic coil 10b that drives the relay contact 10a to open and close. The energization of the electromagnetic coil 10b is controlled by the relay control device 30. The The precharge relay 20 is a relay for precharging (precharging) the capacitor 40 before turning on the main relay 10, and a battery is connected between the relay contact 20 a of the precharge relay 20 and the capacitor 40. A precharge resistor 21 for limiting the inrush current from 1 is connected. The electromagnetic coil 20 b that opens and closes the relay contact 20 a of the precharge relay 20 is controlled by the relay control device 30.

一方、リレー制御装置30は、マイクロコンピュータを中心として構成され、図2に示すように、中央処理装置となるCPU31のバスラインに、制御プログラムや制御用各種固定データを記憶したROM32、ワークデータを記憶するRAM33、アナログデータをデジタルデータに変換するA/Dコンバータ34、各種信号を入出力するためのI/Oインターフェイス35、他の装置とデータ通信を行うための通信モジュール36が接続されている。   On the other hand, the relay control device 30 is composed mainly of a microcomputer. As shown in FIG. 2, a ROM 32 storing work programs and control programs and various fixed data for control are stored in a bus line of a CPU 31 serving as a central processing unit. A RAM 33 to be stored, an A / D converter 34 for converting analog data into digital data, an I / O interface 35 for inputting / outputting various signals, and a communication module 36 for data communication with other devices are connected. .

リレー制御装置30には、電圧センサ60,61からの信号がA/Dコンバータ34を介して入力される。電圧センサ60,61は、それぞれ、バッテリ1の出力電圧V1、コンデンサ40の充電電圧V2を検出するためのセンサであり、図1に示すように、それぞれ、バッテリ1の出力ライン、インバータ51の入力ラインに配設されている。尚、電圧センサ60,61は、それぞれ、バッテリ1、インバータ51に埋設するようにしても良い。   Signals from the voltage sensors 60 and 61 are input to the relay control device 30 via the A / D converter 34. The voltage sensors 60 and 61 are sensors for detecting the output voltage V1 of the battery 1 and the charging voltage V2 of the capacitor 40, respectively. As shown in FIG. 1, the output line of the battery 1 and the input of the inverter 51, respectively. It is arranged in the line. The voltage sensors 60 and 61 may be embedded in the battery 1 and the inverter 51, respectively.

リレー制御装置30は、比較手段としての機能及びリレー制御手段としての機能により、バッテリ1の出力電圧V1とコンデンサ40の充電電圧V2とを比較してメインリレー10及びプリチャージリレー20の開閉タイミングを決定し、各リレー10,20の電磁コイル10b,20bの通電をON,OFFする。このリレー開閉タイミングの決定および通電制御は、具体的には、リレー制御装置30のROM32に制御プログラムとして予め記憶されたリレー制御シーケンスに従って実行される。次に、リレー制御シーケンスについて図3のフローチャートを用いて説明する。   The relay control device 30 compares the output voltage V1 of the battery 1 and the charging voltage V2 of the capacitor 40 with the function as the comparison means and the function as the relay control means, and determines the opening / closing timing of the main relay 10 and the precharge relay 20. Then, the energization of the electromagnetic coils 10b and 20b of the relays 10 and 20 is turned on and off. Specifically, the determination of the relay opening / closing timing and the energization control are executed according to a relay control sequence stored in advance as a control program in the ROM 32 of the relay control device 30. Next, the relay control sequence will be described with reference to the flowchart of FIG.

このリレー制御シーケンスは、先ず、最初のステップS1においてプリチャージリレー20をONして電磁コイル20bに通電する。このプリチャージリレー20の電磁コイル20bへの通電により、リレー接点20aが閉成されてバッテリ1とコンデンサ40とがプリチャージ抵抗21を介して接続され、プリチャージ抵抗21によってバッテリ1からコンデンサ40への突入電流を制限しつつ充電が開始される。   In this relay control sequence, first, the precharge relay 20 is turned on in the first step S1 to energize the electromagnetic coil 20b. By energizing the electromagnetic coil 20 b of the precharge relay 20, the relay contact 20 a is closed and the battery 1 and the capacitor 40 are connected via the precharge resistor 21, and the battery 1 to the capacitor 40 is connected by the precharge resistor 21. The charging is started while limiting the inrush current.

次に、ステップS2で電圧センサ60,61からの信号を読み込み、バッテリ1の出力電圧V1、コンデンサ40の充電電圧V2を監視する。そして、ステップS3で、バッテリ1の出力電圧V1とコンデンサ40の充電電圧V2との電圧差(V1−V2)が閾値Vs以下になったか否かを調べる。閾値Vsは、メインリレー10のリレー接点10aを閉じてバッテリ1とコンデンサ40(及び負荷50)とを直接接続したとき、リレー接点10aに流れる電流が接点の溶着を生じることのない許容電圧差として設定される値であり、予めシミュレーション或いは実験等によって求められ、リレー制御装置30のROM32に予め固定データとして記憶されている。   Next, in step S2, signals from the voltage sensors 60 and 61 are read, and the output voltage V1 of the battery 1 and the charging voltage V2 of the capacitor 40 are monitored. In step S3, it is checked whether or not the voltage difference (V1−V2) between the output voltage V1 of the battery 1 and the charging voltage V2 of the capacitor 40 is equal to or less than the threshold value Vs. The threshold value Vs is an allowable voltage difference in which the current flowing through the relay contact 10a does not cause contact welding when the relay contact 10a of the main relay 10 is closed and the battery 1 and the capacitor 40 (and the load 50) are directly connected. This is a value to be set, obtained in advance by simulation or experiment, and stored in advance in the ROM 32 of the relay control device 30 as fixed data.

その結果、Vs<(V1−V2)の場合には、ステップS3からステップS2へ戻って電圧V1,V2の監視を継続し、Vs≧(V1−V2)となった時点で、ステップS3からステップS4へ進み、メインリレー10をONして電磁コイル10bに通電する。このメインリレー10の電磁コイル10bへの通電によってリレー接点10aが閉成し、プリチャージ抵抗21を短絡してバッテリ1とコンデンサ40(及び負荷50)とが直接接続される。そして、ステップS5でプリチャージリレー20をOFFし、本シーケンスを終了する。   As a result, when Vs <(V1−V2), the process returns from step S3 to step S2 to continue monitoring the voltages V1 and V2, and when Vs ≧ (V1−V2) is satisfied, the process proceeds from step S3 to step S3. Proceeding to S4, the main relay 10 is turned on to energize the electromagnetic coil 10b. By energizing the electromagnetic coil 10b of the main relay 10, the relay contact 10a is closed, the precharge resistor 21 is short-circuited, and the battery 1 and the capacitor 40 (and the load 50) are directly connected. In step S5, the precharge relay 20 is turned off, and this sequence is completed.

尚、簡易的には、コンデンサ40の充電電圧V2のみを監視してメインリレー10及びプリチャージリレー20を制御することも可能であり、その場合には、バッテリ1の電圧V1は、始動時や運転時等の運転状況毎に予め設定した既値の電圧値として扱う。   For simplicity, it is also possible to control the main relay 10 and the precharge relay 20 by monitoring only the charging voltage V2 of the capacitor 40. In this case, the voltage V1 of the battery 1 is Treated as a preset voltage value for each driving situation such as driving.

ここで、以上のリレー制御シーケンスを実行するリレー制御装置30は、図1に示す構成に限らず、種々の構成とすることが可能である。例えば、バッテリ電圧を検出する電圧センサ60からの信号とコンデンサ電圧を検出する電圧センサ61からの信号とを、互いに通信ラインを介して接続した別々の装置で処理し、一方の装置でメインリレー10及びプリチャージリレー20を制御するようにしても良い。   Here, the relay control device 30 that executes the above-described relay control sequence is not limited to the configuration illustrated in FIG. 1, and may have various configurations. For example, a signal from the voltage sensor 60 that detects the battery voltage and a signal from the voltage sensor 61 that detects the capacitor voltage are processed by separate devices connected to each other via a communication line, and the main relay 10 is processed by one device. The precharge relay 20 may be controlled.

また、図4に示すように、リレー制御機能を有するバッテリ制御装置100と、インバータ51を制御するインバータ制御装置200とを、互いに通信ライン150で接続することにより、リレー制御装置30として形成するようにしても良い。バッテリ制御装置100はバッテリ1の筐体等に一体的に設置されるマイクロコンピュータ100aを中心として構成し、同様に、インバータ制御装置200もインバータ51の筐体等に一体的に設置されるマイクロコンピュータ200aを中心として構成する。バッテリ電圧を検出する電圧センサ60、コンデンサ電圧を検出する電圧センサ61は、それぞれ、バッテリ1、インバータ51に埋設され、電圧センサ61で検出した電圧値をインバータ制御装置200からバッテリ制御装置100へ送信することにより、バッテリ制御装置100でメインリレー10及びプリチャージリレー20を制御する。   In addition, as shown in FIG. 4, the battery control device 100 having a relay control function and the inverter control device 200 that controls the inverter 51 are connected to each other via a communication line 150 to form the relay control device 30. Anyway. The battery control device 100 is configured around a microcomputer 100a that is integrally installed in the casing or the like of the battery 1, and similarly, the inverter control device 200 is also integrally installed in the casing or the like of the inverter 51. 200a is the center. The voltage sensor 60 for detecting the battery voltage and the voltage sensor 61 for detecting the capacitor voltage are embedded in the battery 1 and the inverter 51, respectively, and the voltage value detected by the voltage sensor 61 is transmitted from the inverter control device 200 to the battery control device 100. As a result, the battery control device 100 controls the main relay 10 and the precharge relay 20.

更に、リレー制御装置30には、マイクロコンピュータを内蔵することなく、ハードウエア回路によって上述のリレー制御シーケンスの機能を実現することも可能である。図5は、差動増幅器37及び比較器38を主とするハードウエア回路を備えたリレー制御装置30Aを示し、このハードウエア回路で上述のリレー制御シーケンスと同等の機能を実現する。   Further, the relay control device 30 can realize the above-described relay control sequence function by a hardware circuit without incorporating a microcomputer. FIG. 5 shows a relay control device 30A provided with a hardware circuit mainly including a differential amplifier 37 and a comparator 38, and this hardware circuit realizes a function equivalent to the above-described relay control sequence.

すなわち、電圧センサ60,61の信号は差動増幅器37に入力され、差動増幅器37から電圧差(V1−V2)相当する電圧ΔVが出力される。この差動増幅器37の出力電圧ΔVは、比較器38に入力され、閾値Vsに相当する基準電圧Vrefと比較される。そして、電圧ΔVと基準電圧Vrefとの比較結果に応じた比較器38の出力と、その出力を反転した出力とより、メインリレー10とプリチャージリレー20とが互いに逆の関係でON,OFFされる。   That is, the signals of the voltage sensors 60 and 61 are input to the differential amplifier 37, and a voltage ΔV corresponding to the voltage difference (V 1 −V 2) is output from the differential amplifier 37. The output voltage ΔV of the differential amplifier 37 is input to the comparator 38 and compared with a reference voltage Vref corresponding to the threshold value Vs. The main relay 10 and the precharge relay 20 are turned on and off in an inverse relationship with each other by the output of the comparator 38 according to the comparison result between the voltage ΔV and the reference voltage Vref and the output obtained by inverting the output. The

以上のように、本形態においては、コンデンサ40の容量のばらつきやプリチャージ抵抗21の抵抗値のばらつき、更には、経年変化によるコンデンサ容量の変化や抵抗値の変化が生じても、確実にコンデンサ40を充電してバッテリ電圧とコンデンサ充電電圧との電圧差を許容値以下にすることができ、メインリレー10のリレー接点10aに過大な突入電流が流れることを防止して接点の溶着を確実に回避し、信頼性向上することができる。   As described above, in this embodiment, even if the capacitance of the capacitor 40 or the resistance value of the precharge resistor 21 varies, or the capacitance of the capacitor or the resistance value changes due to secular change, the capacitor is surely obtained. 40 can be charged to make the voltage difference between the battery voltage and the capacitor charging voltage below an allowable value, and an excessive inrush current can be prevented from flowing through the relay contact 10a of the main relay 10 to ensure contact welding. It can be avoided and the reliability can be improved.

次に、本発明の実施の第2形態について説明する。図6は本発明の実施の第2形態に係り、リレー制御及び診断シーケンスのフローチャートである。   Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 is a flowchart of the relay control and diagnosis sequence according to the second embodiment of the present invention.

第2形態は、前述の第1形態に対し、リレー制御機能に加えてコンデンサ40及びプリチャージ抵抗21の異常を診断する診断機能を付加するものである。すなわち、コンデンサ40は、経年変化や発熱による劣化によって容量が減少し、極端な場合、容量抜けといった異常が発生する。また、プリチャージ抵抗21も、経年変化に伴う劣化や損失による発熱によって抵抗値が増大し、極端な場合には断線する虞がある。従って、第2形態では、コンデンサ40を充電するプリチャージの時間を記録することにより、これらの異常を診断する。   The second form adds a diagnostic function for diagnosing abnormality of the capacitor 40 and the precharge resistor 21 in addition to the relay control function. That is, the capacity of the capacitor 40 decreases due to aging or deterioration due to heat generation, and in an extreme case, an abnormality such as a capacity loss occurs. In addition, the precharge resistor 21 also has a resistance value that increases due to heat generation due to deterioration or loss due to secular change, and there is a risk of disconnection in an extreme case. Therefore, in the second embodiment, these abnormalities are diagnosed by recording the precharge time for charging the capacitor 40.

このため、第2形態では、リレー制御装置30にて実行するプログラムを、図3に示すリレー制御シーケンスのプログラムから図6に示すリレー制御及び診断シーケンスのプログラムに変更する。   Therefore, in the second embodiment, the program executed in the relay control device 30 is changed from the relay control sequence program shown in FIG. 3 to the relay control and diagnosis sequence program shown in FIG.

図6のリレー制御及び診断シーケンスのプログラムでは、最初のステップS10において、コンデンサ40のプリチャージの経過時間(プリチャージ時間)Tpの記録を開始し、ステップS11でプリチャージリレー20をONして電磁コイル20bに通電し、バッテリ1からプリチャージ抵抗21を介してコンデンサ40への充電を開始する。   In the program of the relay control and diagnosis sequence of FIG. 6, in the first step S10, the recording of the precharge elapsed time (precharge time) Tp of the capacitor 40 is started, and in step S11, the precharge relay 20 is turned on to electromagnetically. The coil 20b is energized, and charging of the capacitor 40 from the battery 1 via the precharge resistor 21 is started.

次に、ステップS12で電圧センサ60,61からの信号に基づくバッテリ1の出力電圧V1及びコンデンサ40の充電電圧V2を監視すると共に、プリチャージ時間Tpを記録して監視する。そして、ステップS13で、電圧差(V1−V2)が閾値Vs以下になったか否かを調べる。   Next, in step S12, the output voltage V1 of the battery 1 and the charging voltage V2 of the capacitor 40 based on the signals from the voltage sensors 60 and 61 are monitored, and the precharge time Tp is recorded and monitored. In step S13, it is checked whether the voltage difference (V1-V2) has become equal to or less than the threshold value Vs.

その結果、Vs<(V1−V2)の場合には、ステップS13からステップS19へ進んでプリチャージ時間Tpが設定時間T2を越えたか否かを調べる。設定時間T2は、主としてプリチャージ抵抗21の異常を診断するための時間であり、プリチャージ抵抗21の抵抗値のばらつきや劣化による抵抗値の増大等に対して許容される充電時間の上限値として、シミュレーション或いは実験等により設定され、予めリレー制御装置30のROM32に固定データとして記憶されている。   As a result, if Vs <(V1-V2), the process proceeds from step S13 to step S19 to check whether the precharge time Tp has exceeded the set time T2. The set time T2 is mainly a time for diagnosing an abnormality of the precharge resistor 21, and as an upper limit value of the charge time allowed for an increase in resistance value due to variations in resistance value or deterioration of the precharge resistor 21. It is set by simulation or experiment, and is stored in advance in the ROM 32 of the relay control device 30 as fixed data.

そして、ステップS19において、Tp≦T2の場合、ステップS12へ戻って電圧V1,V2、プリチャージ時間Tpの監視を継続し、プリチャージ時間Tpが設定時間T2を越えることなくVs≧(V1−V2)となった時点で、ステップS13からステップS14へ進む。ステップS14では、プリチャージ時間Tpの記録を終了し、ステップS15で、最終的なプリチャージ時間Tpが設定時間T1未満か否かを調べる。設定時間T1は、主としてコンデンサ40の異常を診断するための時間であり、予め、コンデンサ40の容量のばらつきや劣化による容量減少等に対して許容される充電時間の下限値として、シミュレーション或いは実験等により設定され、予めリレー制御装置30のROM32に固定データとして記憶されている。   In step S19, if Tp ≦ T2, the process returns to step S12 to continue monitoring the voltages V1, V2 and the precharge time Tp, and Vs ≧ (V1−V2) without the precharge time Tp exceeding the set time T2. ), The process proceeds from step S13 to step S14. In step S14, the recording of the precharge time Tp is ended, and in step S15, it is checked whether or not the final precharge time Tp is less than the set time T1. The set time T1 is mainly a time for diagnosing an abnormality of the capacitor 40. As a lower limit value of a charging time allowed for a capacity decrease or the like due to a variation in capacity or deterioration of the capacitor 40, a simulation or an experiment is performed in advance. And is stored in advance in the ROM 32 of the relay control device 30 as fixed data.

尚、設定時間T1による診断は、発生頻度は小さいが、プリチャージ抵抗21が短絡或いは短絡に近い状態になった場合にも適用可能である。   The diagnosis based on the set time T1 can be applied to the case where the precharge resistor 21 is short-circuited or close to a short-circuit although the frequency of occurrence is small.

設定時間T1による診断の結果、プリチャージ時間Tpが設定時間T1以上(Tp≧T1)である場合には、正常であると診断してステップS15からステップS16へ進み、メインリレー10をONして電磁コイル10bに通電する。このメインリレー10の電磁コイル10bへの通電によってリレー接点10aが閉成し、プリチャージ抵抗21を短絡してバッテリ1とコンデンサ40(及び負荷50)とが直接接続される。そして、ステップS17でプリチャージリレー20をOFFし、本シーケンスを正常終了する。   If the precharge time Tp is equal to or longer than the set time T1 (Tp ≧ T1) as a result of the diagnosis by the set time T1, the diagnosis is normal and the process proceeds from step S15 to step S16, and the main relay 10 is turned on. Energize the electromagnetic coil 10b. By energizing the electromagnetic coil 10b of the main relay 10, the relay contact 10a is closed, the precharge resistor 21 is short-circuited, and the battery 1 and the capacitor 40 (and the load 50) are directly connected. Then, in step S17, the precharge relay 20 is turned off, and this sequence ends normally.

一方、ステップS19においてプリチャージ時間Tpが設定時間T2より長い場合(Tp>T2)、或いは、ステップS15においてプリチャージ時間Tpが設定時間T1より短い場合(Tp<T1)には、プリチャージ抵抗21或いはコンデンサ40が異常であると診断してステップS20へ進み、プリチャージリレー20をOFFしてバッテリ1とコンデンサ40(及び負荷50)との接続を切断する。そして、ステップS21でフェイル信号を出力して異常発生を告知し、本シーケンスを異常終了する。   On the other hand, if the precharge time Tp is longer than the set time T2 in step S19 (Tp> T2), or if the precharge time Tp is shorter than the set time T1 in step S15 (Tp <T1), the precharge resistor 21 Or it diagnoses that the capacitor | condenser 40 is abnormal and progresses to step S20, the precharge relay 20 is turned off, and the connection of the battery 1 and the capacitor | condenser 40 (and load 50) is cut | disconnected. In step S21, a fail signal is output to notify the occurrence of an abnormality, and this sequence ends abnormally.

第2形態では、プリチャージ抵抗21が劣化して抵抗値が増大し、断線或いは断線に近い状態となった場合や、コンデンサ40が劣化して容量が減少し、容量抜け等が発生した場合にも、異常を検出してメインリレー10及びプリチャージリレー20、負荷の各種機器を保護することができる。すなわち、メインリレー10及びプリチャージリレー20に対する制御機能に加えて異常診断機能を有するため、メインリレー10の接点溶着を防止できるばかりでなく、システム全体の信頼性を向上させることができる。   In the second embodiment, when the precharge resistor 21 is deteriorated and the resistance value is increased to be disconnected or close to a disconnected state, or when the capacitor 40 is deteriorated and the capacity is decreased, and a capacity drop occurs. However, it is possible to detect the abnormality and protect the main relay 10, the precharge relay 20, and various devices of the load. That is, since the abnormality diagnosis function is provided in addition to the control function for the main relay 10 and the precharge relay 20, not only the contact welding of the main relay 10 can be prevented but also the reliability of the entire system can be improved.

本発明の実施の第1形態に係わり、電源システムの回路構成図The circuit block diagram of a power supply system in connection with 1st Embodiment of this invention. 同上、制御装置の機能構成図Same as above, functional configuration diagram of control device 同上、リレー制御シーケンスのフローチャートSame as above, flow chart of relay control sequence 同上、電源システムの変形例を示す回路構成図Same as above, circuit configuration diagram showing a modification of the power supply system 同上、電源システムの他の変形例を示す回路構成図The circuit block diagram which shows the other modification of a power supply system same as the above 本発明の実施の第2形態に係わり、リレー制御及び診断シーケンスのフローチャートFlowchart of relay control and diagnosis sequence according to the second embodiment of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 バッテリ
10 メインリレー
20 プリチャージリレー
21 プリチャージ抵抗
30 リレー制御装置
40 コンデンサ
50 負荷
V1−V2 電圧差
Vs 閾値
1 Battery 10 Main Relay 20 Precharge Relay 21 Precharge Resistor 30 Relay Control Device 40 Capacitor 50 Load V1-V2 Voltage Difference Vs Threshold

Claims (3)

車両の主電源と負荷とを断続するメインリレーと、該メインリレーに並列にプリチャージ抵抗を介して接続されたプリチャージリレーとを有する車両用電源システムの制御装置であって、
上記主電源側の電圧と上記負荷側の電圧との電圧差を求め、該電圧差と予め設定した閾値とを比較する比較手段と、
上記比較手段による比較結果、上記電圧差が上記閾値を越えているとき、上記メインリレーのリレー接点を開成させた状態で上記プリチャージリレーのリレー接点を閉成させて上記主電源側と上記負荷側とを上記プリチャージ抵抗を介して接続し、上記電圧差が上記閾値以下になったとき、上記プリチャージリレーのリレー接点を開成させると共に上記メインリレーのリレー接点を閉成させて上記主電源側と上記負荷側とを接続するリレー制御手段とを備えたことを特徴とする車両用電源システムの制御装置。
A control device for a vehicle power supply system having a main relay for intermittently connecting a main power supply and a load of the vehicle, and a precharge relay connected in parallel to the main relay via a precharge resistor,
A comparison means for obtaining a voltage difference between the voltage on the main power supply side and the voltage on the load side, and comparing the voltage difference with a preset threshold value;
When the voltage difference exceeds the threshold value as a result of comparison by the comparison means, the relay contact of the precharge relay is closed with the relay contact of the main relay opened, and the main power supply side and the load When the voltage difference is equal to or less than the threshold value, the relay contact of the precharge relay is opened and the relay contact of the main relay is closed to connect the main power source. A control device for a vehicle power supply system, comprising: a relay control means for connecting a load side and the load side.
上記プリチャージリレーのリレー接点を閉成させた後の経過時間を記録し、上記電圧差が上記閾値以下になったときの経過時間が第1の設定時間未満のとき、或いは上記電圧差が上記閾値を越えている状態の経過時間が第2の設定時間を越えたとき、上記負荷側或いは上記プリチャージ抵抗に異常が発生したと判断する診断手段を更に備えたことを特徴とする請求項1記載の車両用電源システムの制御装置。   The elapsed time after the relay contact of the precharge relay is closed is recorded, and the elapsed time when the voltage difference is less than or equal to the threshold is less than a first set time, or the voltage difference is 2. The diagnostic apparatus according to claim 1, further comprising: a diagnosis unit configured to determine that an abnormality has occurred in the load side or the precharge resistor when an elapsed time in a state exceeding the threshold exceeds a second set time. The vehicle power supply system control device described. 上記負荷の前段側に、上記主電源からの電圧を平滑化するコンデンサを接続し、上記主電源の出力電圧と上記コンデンサの充電電圧との差を上記電圧差とすることを特徴とする請求項1又は2記載の車両用電源システムの制御装置。   A capacitor for smoothing a voltage from the main power supply is connected to a front stage side of the load, and a difference between an output voltage of the main power supply and a charging voltage of the capacitor is the voltage difference. The control apparatus of the power supply system for vehicles of 1 or 2.
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