JP2014192957A - Power supply device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電源装置に関し、詳しくは、バッテリからの電力を昇圧して駆動機器を駆動する駆動回路に供給する昇圧コンバータより駆動回路側に取り付けられた平滑用のコンデンサの放電を行なう放電回路を備える電源装置に関する。 The present invention relates to a power supply apparatus, and more particularly, to a discharge circuit that discharges a smoothing capacitor attached to a drive circuit side from a boost converter that boosts power from a battery and supplies the drive circuit to a drive circuit that drives a drive device. The present invention relates to a power supply device provided.
従来、この種の電源装置としては、バッテリの電力を昇圧してインバータに供給する昇圧コンバータと、昇圧コンバータよりインバータ側に取り付けられた平滑用のコンデンサと、コンデンサを放電するための抵抗と、昇圧コンバータのインバータ側にシステムリレーを介して接続されたキャパシタと、を備え、システムリレーをオフした状態でコンデンサを放電したときにキャパシタの電圧とキャパシタを流れる電流とに基づいてキャパシタが放電していないと判断できるときにはシステムリレーが健全であると判定するものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, this type of power supply device includes a boost converter that boosts battery power and supplies the inverter to the inverter, a smoothing capacitor attached to the inverter side of the boost converter, a resistor for discharging the capacitor, and a booster A capacitor connected to the inverter side of the converter via a system relay, and the capacitor is not discharged based on the voltage of the capacitor and the current flowing through the capacitor when the capacitor is discharged with the system relay turned off. It has been proposed that the system relay is determined to be healthy when it can be determined (see, for example, Patent Document 1).
バッテリと、入力端子および出力端子間に流れる電流と相関を有する微少電流を出力するセンス端子を有するスイッチング素子を用いて構成されたインバータと、インバータの正極母線と負極母線とに接続された平滑用のコンデンサと、を備え、コンデンサを充電した後にインバータのスイッチング素子をオンとして短絡させたときにセンス端子に流れる微少電流により異常時放電が正常になされているか否かをチェックするものが提案されている(例えば、特許文献2参照)。 An inverter configured using a switching element having a battery and a sense terminal that outputs a minute current correlated with the current flowing between the input terminal and the output terminal, and for smoothing connected to the positive and negative buses of the inverter And a capacitor that is charged with a capacitor and checks whether or not abnormal discharge is normally performed by a small current flowing through the sense terminal when the inverter switching element is turned on and short-circuited. (For example, refer to Patent Document 2).
電源装置としては、第1バッテリと、モータを駆動するインバータと、第1バッテリと第1システムリレーを介して接続され第1バッテリからの電力を昇圧してインバータに供給する昇圧コンバータと、昇圧コンバータよりインバータ側に第2システムリレーを介して接続された第2バッテリと、インバータの正極母線と負極母線に平滑用のコンデンサと、を備え、更に、コンデンサを急速放電する放電回路を設けるものを考えることができる。この電源装置における放電回路の動作チェックを行なう場合、放電回路を構成する抵抗やスイッチング素子の部品寿命を考慮して行なう必要がある。 As a power supply device, a first battery, an inverter that drives a motor, a boost converter that is connected to the first battery via a first system relay and boosts power from the first battery and supplies the boosted battery to the inverter, and a boost converter Consider a battery that includes a second battery connected to the inverter side via a second system relay, a smoothing capacitor on the positive and negative buses of the inverter, and a discharge circuit that rapidly discharges the capacitor. be able to. When the operation of the discharge circuit in this power supply apparatus is checked, it is necessary to consider the life of the components constituting the discharge circuit and the switching elements.
本発明の電源装置は、放電回路を構成する部品の寿命を考慮した動作チェックの手法を提案することを主目的とする。 The main purpose of the power supply device of the present invention is to propose a method of operation check in consideration of the lifetime of components constituting the discharge circuit.
本発明の電源装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。 The power supply apparatus of the present invention employs the following means in order to achieve the main object described above.
本発明の電源装置は、
第1バッテリと、前記第1バッテリに第1システムリレーを介して接続され前記第1バッテリからの電力を昇圧して駆動機器を駆動する駆動回路に供給する昇圧コンバータと、前記昇圧コンバータより前記駆動回路側に第2システムリレーを介して接続された第2バッテリと、前記昇圧コンバータより前記駆動回路側に取り付けられた平滑用のコンデンサと、前記コンデンサに並列に取り付けられて前記コンデンサを放電可能な放電回路と、を備える電源装置であって、
前記第1システムリレーのオンとすると共に前記第2システムリレーをオフとした状態で前記コンデンサの電圧が前記第1バッテリの電圧に至るまで前記駆動機器により放電されるよう駆動回路を制御する放電制御を実行し、前記放電制御を終了した後に前記放電回路による放電により前記放電回路の動作をチェックする放電回路動作チェック手段、
を備えることを要旨とする。
The power supply device of the present invention is
A first battery, a boost converter connected to the first battery via a first system relay and boosting power from the first battery to supply to a drive circuit for driving a drive device; and the drive from the boost converter A second battery connected to the circuit side via a second system relay, a smoothing capacitor attached to the drive circuit side from the boost converter, and a capacitor attached in parallel to the capacitor to discharge the capacitor A power supply device comprising a discharge circuit,
Discharge control for controlling the drive circuit so that the voltage of the capacitor is discharged by the drive device until the voltage of the first battery reaches the voltage of the first battery with the first system relay turned on and the second system relay turned off. Discharge circuit operation check means for checking the operation of the discharge circuit by discharging by the discharge circuit after completing the discharge control,
It is a summary to provide.
この本発明の電源装置では、第1システムリレーをオンとすると共に第2システムリレーをオフとした状態でコンデンサの電圧が第1バッテリの電圧に至るまで駆動機器により放電されるよう駆動回路を制御する放電制御を実行し、この放電制御を終了した後に放電回路による放電により放電回路の動作をチェックする。即ち、コンデンサの電圧を第2バッテリの電圧からより低い第1バッテリの電圧にしてから放電回路の動作をチェックするのである。第1バッテリの電圧が作用している状態で放電回路の動作をチェックすることにより、第1バッテリの電圧より高い第2バッテリの電圧が作用した状態で放電回路の動作をチェックする場合に比して、放電回路の部品の寿命を長くすることができる。 In this power supply device of the present invention, the drive circuit is controlled so that the capacitor is discharged until the voltage of the capacitor reaches the voltage of the first battery with the first system relay turned on and the second system relay turned off. The discharge control is executed, and after the discharge control is finished, the operation of the discharge circuit is checked by the discharge by the discharge circuit. That is, the operation of the discharge circuit is checked after the voltage of the capacitor is changed from the voltage of the second battery to the voltage of the lower first battery. Compared to checking the operation of the discharge circuit in a state where the voltage of the second battery higher than the voltage of the first battery is applied, by checking the operation of the discharge circuit while the voltage of the first battery is applied. Thus, the life of the components of the discharge circuit can be extended.
こうした本発明の電源装置において、前記放電回路は、スイッチング素子と放電抵抗とが直列に接続されて構成されており、前記放電回路動作チェック手段は、前記放電回路による放電の際に前記第1バッテリの電圧と前記放電抵抗に流れる電流とから得られる前記放電抵抗の抵抗値が所定範囲内であるか否かにより正常か否かを判定する手段である、ものとすることもできる。 In such a power supply device of the present invention, the discharge circuit is configured by connecting a switching element and a discharge resistor in series, and the discharge circuit operation check means is configured to discharge the first battery during discharge by the discharge circuit. It is also possible to determine whether or not the resistance value of the discharge resistance obtained from the voltage and the current flowing through the discharge resistance is normal depending on whether or not the resistance value is within a predetermined range.
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。 Next, the form for implementing this invention is demonstrated using an Example.
図1は、本発明の一実施例としての電源装置を備える駆動装置20の構成の概略を示す構成図である。実施例の駆動装置20は、図示するように、例えばリチウムイオン二次電池として構成された第1バッテリ30と、例えば同期発電電動機として構成されたモータMGと、モータMGを駆動するインバータINVと、第1バッテリ30が接続された電力ライン(以下、電池電圧系電力ライン34という)とインバータINVが接続された電力ライン(以下、駆動電圧系電力ライン44という)とに接続されて電池電圧系電力ライン34の電力を昇圧して駆動電圧系電力ライン44に供給する昇圧コンバータ40と、電池電圧系電力ライン34に取り付けられて第1バッテリ30を遮断する第1システムリレー32と、駆動電圧系電力ライン44に取り付けられた平滑用のコンデンサ46と、同じく駆動電圧系電力ライン44に取り付けられてコンデンサ46を放電する急速放電回路42と、例えば第1バッテリ30より高電圧のリチウムイオン二次電池として構成された第2バッテリ50と、第2バッテリ50を駆動電圧系電力ライン44に接続する第2システムリレー52と、商用電源にプラグ61を差し込んで第2バッテリ50を充電する充電器60と、第2バッテリ50と充電器60とを接続する充電用システムリレー62と、装置全体を制御する電子制御ユニット70と、を備える。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of a configuration of a
昇圧コンバータ40は、2つのトランジスタT31,T32とトランジスタT31,T32に逆方向に並列接続された2つのダイオードD31,D32とリアクトルLとからなる昇圧コンバータとして構成されている。2つのトランジスタT31,T32は、それぞれ駆動電圧系電力ライン44の正極母線,駆動電圧系電力ライン44および電池電圧系電力ライン34の負極母線に接続されており、トランジスタT31,T32の接続点と電池電圧系電力ライン34の正極母線とにリアクトルLが接続されている。したがって、トランジスタT31,T32をオンオフすることにより、電池電圧系電力ライン34の電力を昇圧して駆動電圧系電力ライン44に供給したり、駆動電圧系電力ライン44の電力を降圧して電池電圧系電力ライン34に供給したりすることができる。電池電圧系電力ライン34の正極母線と負極母線とには平滑用のコンデンサ36が接続されている。
The step-
インバータINVは、6つのトランジスタT11〜T16と、トランジスタT11〜T16に逆方向に並列接続された6つのダイオードD11〜D16と、により構成されている。トランジスタT11〜T16は、それぞれ駆動電圧系電力ライン44の正極母線と負極母線とに対してソース側とシンク側になるよう2個ずつペアで配置されており、対となるトランジスタ同士の接続点の各々にモータMGの三相コイル(U相,V相,W相)の各々が接続されている。駆動電圧系電力ライン44の正極母線と負極母線とには平滑用のコンデンサ46が接続されている。
The inverter INV includes six transistors T11 to T16 and six diodes D11 to D16 connected in parallel to the transistors T11 to T16 in the reverse direction. The transistors T11 to T16 are arranged in pairs so as to be on the source side and the sink side with respect to the positive and negative buses of the drive voltage
急速放電回路42は、放電抵抗Rとスイッチング素子としてのトランジスタT41とが直列に駆動電圧系電力ライン44の正極母線と負極母線とに接続されて構成されている。スイッチング素子をオンとすることにより、コンデンサ46を含む閉回路を形成し、コンデンサ46を急速放電する。
The
電子制御ユニット70は、CPU72を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPU72の他に、処理プログラムを記憶するROM74やデータを一時的に記憶するRAM76,記憶したデータを保持する不揮発性のフラッシュメモリ78,入出力ポートを備える。電子制御ユニット70には、コンデンサ36の電圧(電池電圧系電圧VL)を検出する電圧センサ38からの電池電圧系電圧VLや、コンデンサ46の電圧(駆動電圧系電力ライン44の電圧)を検出する電圧センサ48からの駆動電圧系電圧VH,急速放電回路42に取り付けられた電流センサ43からの放電電流I,モータMGの回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ22からの回転位置θm,図示しない電流センサにより検出されるモータMGに印加される相電流などが入力ポートを介して入力されており、電子制御ユニット70からは、第1システムリレー32や第2システムリレー52,充電用システムリレー62への駆動信号や、インバータINVのトランジスタT11〜T16へのスイッチング制御信号,昇圧コンバータ40のトランジスタT31,T32へのスイッチング制御信号,急速放電回路42のトランジスタT41へのスイッチング制御信号,充電器60への制御信号などが出力ポートを介して出力されている。
The
次に、こうして構成された駆動装置20の動作、特に急速放電回路42の動作をチェックする際の動作について説明する。図2は、電子制御ユニット70により実行される急速放電回路動作チェックルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、例えば、駆動装置20がレディオフやシステムオフされたときなど、モータMGを明らかに駆動しないと判断されるときに実行される。
Next, the operation of checking the operation of the
急速放電回路動作チェックルーチンが実行されると、電子制御ユニット70のCPU72は、まず、第2システムリレー52をオフして駆動電圧系電力ライン44から第2バッテリ50を遮断し(ステップS110)、モータMGにd軸電流を流すようにインバータINVのトランジスタT11〜T16をスイッチング制御してコンデンサ46を放電するディスチャージを開始する(ステップS120)。ここで、モータMGにはd軸電流を流すだけなのでモータMGからはトルクは出力されない。
When the quick discharge circuit operation check routine is executed, the
電圧センサ38からの電池電圧系電圧VLと電圧センサ48からの駆動電圧系電圧VHとを入力すると共に(ステップS130)、入力した電池電圧系電圧VLと駆動電圧系電圧VHとが一致しているか否かを判定し(ステップS140)、電池電圧系電圧VLと駆動電圧系電圧VHとが一致するまでこうした電圧の入力と比較の処理(ステップS130,S140)を繰り返す。即ち、モータMGのディスチャージにより駆動電圧系電圧VHが電池電圧系電圧VLに一致するのを待つのである。
The battery voltage system voltage VL from the
駆動電圧系電圧VHが電池電圧系電圧VLに一致すると、モータMGによるディスチャージを終了し(ステップS150)、急速放電回路42のトランジスタT41をオンとして急速放電を開始すると共に(ステップS160)、電流センサ43からの放電電流Iを入力し(ステップS170)、直ちに急速放電回路42のトランジスタT41をオフして急速放電を停止する(ステップS180)。なお、急速放電回路42のトランジスタT41をオンしている時間は、放電抵抗Rに安定して電流が流れ、その放電電流Iを電流センサ43によって精度良く検出することができる程度の時間に設定されている。
When the drive voltage system voltage VH matches the battery voltage system voltage VL, the discharge by the motor MG is terminated (step S150), the transistor T41 of the
そして、電池電圧系電圧VLを放電電流Iで除して放電抵抗Rの抵抗値Rr(=VL/I)を計算し(ステップS190)、計算した抵抗値Rrが閾値Rrrefより大きいことから正常値であるのを確認し(ステップS200)、本ルーチンを終了する。閾値Rrrefは、抵抗値Rrが正常範囲であることを確認できる下限値として設定されるものである。駆動装置20がレディオフやシステムオフされて本ルーチンが実行され、本ルーチンが終了したときには、第1システムリレー32をオフして第1バッテリ30を切り離すと共に、コンデンサ46のモータMGによるディスチャージを行なう、などの処理が行なわれる。なお、計算した抵抗値Rrが閾値Rrrefより小さいときには、急速放電回路42に異常が生じている判定して故障出力などが行なわれる。
Then, the battery voltage system voltage VL is divided by the discharge current I to calculate a resistance value Rr (= VL / I) of the discharge resistance R (step S190). Since the calculated resistance value Rr is larger than the threshold value Rrref, a normal value is obtained. (Step S200), and this routine is finished. The threshold value Rrref is set as a lower limit value for confirming that the resistance value Rr is in the normal range. This routine is executed when the
以上説明した実施例の駆動装置20が備える電源装置では、第1システムリレー32がオンで第2システムリレー52をオフとした状態でモータMGにより駆動電圧系電力ライン44に取り付けられたコンデンサ46を放電して駆動電圧系電圧VHを電池電圧系電圧VLに一致させた後に、急速放電回路42のトランジスタT41を短時間だけオンとして急速放電回路42の動作をチェックすることにより、即ち、第1バッテリ30の電圧(電池電圧系電圧VL)が作用した状態で急速放電回路42の動作をチェックすることにより、第2システムリレー52をオンの状態として第2バッテリ50の電圧が作用した状態で急速放電回路42の動作をチェックする場合に比して、急速放電回路42に作用する電圧を低くした状態で動作のチェックを行なうことができる。この結果、急速放電回路42を構成する部品、トランジスタT41や放電抵抗Rの寿命を長くすることができる。また、高い電圧を検出する電圧センサ48より低い電圧を検出する電圧センサ38の方が検出精度が高いから、放電抵抗Rの抵抗値Rrをより精度良く得ることができる。
In the power supply device provided in the
実施例の駆動装置20が備える電源装置では、第2バッテリ50に充電用システムリレー62を介して接続された充電器60を備えるものとしたが、こうした充電器60を備えないものとしてもよい。
In the power supply device provided in the driving
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、第1バッテリ30が「第1バッテリ」に相当し、第1システムリレーが「第1システムリレー」に相当し、昇圧コンバータ40が「昇圧コンバータ」に相当し、インバータINVが「駆動回路」に相当し、モータMGが「駆動機器」に相当し、第2システムリレー52が「第2システムリレー」に相当し、第2バッテリ50が「第2バッテリ」に相当し、コンデンサ46が「コンデンサ」に相当し、急速放電回路42が「放電回路」に相当し、図2の急速放電回路動作チェックルーチンを実行する電子制御ユニット70が「放電回路動作チェック手段」に相当する。
The correspondence between the main elements of the embodiment and the main elements of the invention described in the column of means for solving the problems will be described. In the embodiment, the
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。 The correspondence between the main elements of the embodiment and the main elements of the invention described in the column of means for solving the problem is the same as that of the embodiment described in the column of means for solving the problem. Therefore, the elements of the invention described in the column of means for solving the problems are not limited. That is, the interpretation of the invention described in the column of means for solving the problems should be made based on the description of the column, and the examples are those of the invention described in the column of means for solving the problems. It is only a specific example.
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。 As mentioned above, although the form for implementing this invention was demonstrated using the Example, this invention is not limited at all to such an Example, In the range which does not deviate from the summary of this invention, it is with various forms. Of course, it can be implemented.
本発明は、電源装置やこれを備える駆動装置の製造産業などに利用可能である。 The present invention can be used in the manufacturing industry of a power supply device and a drive device including the power supply device.
20 駆動装置、22 回転位置センサ、30 第1バッテリ、32 第1システムリレー、34 電池電圧系電力ライン、36 コンデンサ、38 電圧センサ、40 昇圧コンバータ、42 急速放電回路、43 電流センサ、44 駆動電圧系電力ライン、46 コンデンサ、48 電圧センサ、50 第2バッテリ、52 第2システムリレー、60 充電器、61 プラグ、62 充電用システムリレー、70 電子制御ユニット、72 CPU、74 RAM、76 ROM、78 フラッシュメモリ、D11〜D16,D31,D32 ダイオード、L リアクトル、MG モータ、R 放電抵抗、T11〜T16,T31,T32,T41 トランジスタ。 20 drive device, 22 rotational position sensor, 30 first battery, 32 first system relay, 34 battery voltage system power line, 36 capacitor, 38 voltage sensor, 40 boost converter, 42 rapid discharge circuit, 43 current sensor, 44 drive voltage System power line, 46 capacitor, 48 voltage sensor, 50 second battery, 52 second system relay, 60 charger, 61 plug, 62 charging system relay, 70 electronic control unit, 72 CPU, 74 RAM, 76 ROM, 78 Flash memory, D11 to D16, D31, D32 diode, L reactor, MG motor, R discharge resistance, T11 to T16, T31, T32, T41 transistors.
Claims (2)
前記第1システムリレーをオンとすると共に前記第2システムリレーをオフとした状態で前記コンデンサの電圧が前記第1バッテリの電圧に至るまで前記駆動機器により放電されるよう駆動回路を制御する放電制御を実行し、前記放電制御を終了した後に前記放電回路による放電により前記放電回路の動作をチェックする放電回路動作チェック手段、
を備える電源装置。 A first battery, a boost converter connected to the first battery via a first system relay and boosting power from the first battery to supply to a drive circuit for driving a drive device; and the drive from the boost converter A second battery connected to the circuit side via a second system relay, a smoothing capacitor attached to the drive circuit side from the boost converter, and a capacitor attached in parallel to the capacitor to discharge the capacitor A power supply device comprising a discharge circuit,
Discharge control for controlling the drive circuit so that the voltage of the capacitor is discharged by the drive device until the voltage of the first battery reaches the voltage of the first battery with the first system relay turned on and the second system relay turned off. Discharge circuit operation check means for checking the operation of the discharge circuit by discharging by the discharge circuit after completing the discharge control,
A power supply device comprising:
前記放電回路は、スイッチング素子と放電抵抗とが直列に接続されて構成されており、
前記放電回路動作チェック手段は、前記放電回路による放電の際に前記第1バッテリの電圧と前記放電抵抗に流れる電流とから得られる前記放電抵抗の抵抗値が所定範囲内であるか否かにより正常か否かを判定する手段である、
電源装置。 The power supply device according to claim 1,
The discharge circuit is configured by connecting a switching element and a discharge resistor in series,
The discharge circuit operation check means is normal depending on whether or not the resistance value of the discharge resistor obtained from the voltage of the first battery and the current flowing through the discharge resistor during discharge by the discharge circuit is within a predetermined range. A means for determining whether or not
Power supply.
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