JP2015023687A - 電源制御装置およびリレー異常検出方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電源制御装置は、第1の直流電源B1〜第1の電力ラインPL1および第2の電力ラインSL1をそれぞれ接続する第1のリレーAMR1および第2のリレーSMR2と、両電力ラインおよび第2の直流電源B2間のコンバータ6と、両電力ライン間の容量素子C1の電圧センサ4と、容量素子C1からコンバータ6への放電電流の放電速度を緩慢化する放電緩慢化手段3と、これらを制御する制御装置7と、を有する。制御装置7は、コンバータ6を制御して第1の直流電源B1の電圧より高い所定電圧まで容量素子C1を充電した後に、第1、第2のリレーSMR1、SMR2のオンオフ状態を逆にした状態で電圧センサ4にて検出した電圧値の変化に基づいて両リレーのうちの少なくとも一方の異常を判定する。
【選択図】図2
Description
この従来の電源制御装置は、直流電源の一方の極と第1の電力ラインとの間に接続された第1のリレーと、その他方の極と第2の電力ラインとの間に接続される第2のリレーと、上記両電力ライン間に接続された容量素子(コンデンサ)と、これに並列に両電力ライン間に接続された双方向コンバータと、容量素子の両端電圧を検出する電圧検出装置と、双方向コンバータを用いて容量素子を充電するように双方向コンバータを制御する制御装置と、を備えている。
すなわち、リレーが溶着していれば、反対側の接点だけを閉じたときに、上記電圧が上昇しいくので、この電圧上昇を検知することで溶着の判定行う。
上記従来の電源制御装置およびリレーの異常検出方法にあっては、容量素子に使わないときに高電圧の電荷が残っていると、メインテナンス等をするときに好ましくないので、システム停止後は、双方向DC/DCコンバータを用いてコンデンサの電荷が補機用蓄電装置へ放電されるようにしている。
この場合、双方向DC/DCコンバータが故障した時に放電処理が実施できないといった問題がある。
すなわち、特許文献1に記載の従来の電源制御装置の制御では容量素子への突入電流を抑制する為、リレー投入前にコンバータ(双方向DC/DCコンバータなど)側が容量素子に電荷を注入し、電圧を直流電源の電圧まで高める必要がある。この制御をしないと、リレー投入時の突入電流によりリレーが溶着したり、コンデンサの寿命を短くしてしまう虞がある。この突入電流をなるべく低くするには、直流電源電圧近傍にするほうがよいが、以下理由により近傍に設定することができない。
この場合、リレー溶着診断は、コンバータで容量素子に充電した後、リレーのON/OFF切替えを行って行う必要があり、そのための診断時間を設ける必要があることから、その間、更に電圧が低下してしまうため、リレー投入による本殿願ON時における突入電流が大きくなってリレーやコンデンサの負担が大きくなる。
第1の直流電源および第2の直流電源と、
第1の電力ラインおよび第2の電力ラインと、
第1の直流電源の一方の極と第1の電力ラインとの間を接続する第1のリレーと、
第1の直流電源の他方の極と第2の電力ラインとの間を接続する第2のリレーと、
第1の電力ラインおよび第2の電力ラインの間を接続する容量素子と、
第1の電力ラインおよび第2の電力ラインと第2の直流電源との間に接続されたコンバータと、
容量素子からコンバータへの放電電流の放電速度を緩慢化する放電緩慢化手段と、
容量素子の両端の電圧を検出する電圧センサと、
第1のリレーおよび第2のリレーの切り替えを制御し、コンバータの動作を制御するとともに、電圧センサからの電圧信号が入力されて第1のリレーおよび第2のリレーの異常の有無を判定する制御装置と、を備え、
制御装置が、第1の直流電源の電圧より高い所定電圧まで容量素子を充電するようにコンバータを制御した後に、第1のリレーおよび第2のリレーのオンオフ状態をそれぞれ逆にし、かつコンバータをオフにした状態で、電圧センサにて検出した電圧値の変化に基づいて第1のリレーおよび第2のリレーのうちオフにしたリレーの異常を判定するようにした、
ことを特徴とする。
第1の直流電源および第2の直流電源と、
第1の電力ラインおよび第2の電力ラインと、
第1の直流電源の一方の極と第1の電力ラインとの間を接続する第1のリレーと、
第1の直流電源の他方の極と第2の電力ラインとの間を接続する第2のリレーと、
第1の電力ラインおよび第2の電力ラインの間を接続する容量素子と、
第1の電力ラインおよび第2の電力ラインと第2の直流電源との間に接続されたコンバータと、
容量素子からコンバータへの放電電流の放電速度を緩慢化する放電緩慢化手段と、
容量素子の両端の電圧を検出する電圧センサと、
第1のリレーおよび第2のリレーの切り替えを制御し、コンバータの動作を制御するとともに、電圧センサからの電圧信号が入力されて第1のリレーおよび第2のリレーの異常の有無を判定する制御装置と、を備えた電源装置のリレーの異常検出方法であって、
第1の直流電源の電圧より高い所定電圧まで容量素子を充電するようにコンバータを制御した後に、第1のリレーおよび第2のリレーのオンオフ状態をそれぞれ逆にし、かつコンバータをオフにした状態で、電圧センサにて検出した電圧値の変化に基づいて第1のリレーおよび第2のリレーのうちのオフにしたリレーの異常を判定するようにした、
ことを特徴とする。
ことを特徴とする。
実施例1の電源制御装置は、図1に示すように、主蓄電装置B1と、抵抗3と、第1の電圧センサ4と、第2の電圧センサ5と、双方向DC/DCコンバータ6と、電子コントロールユニット(ECU)7と、システムメインリレー8と、補機用蓄電装置B2と、電源ラインPL1と、接地ラインSL1と、を備え、インバータ2を介してモータ/ジェネレータ1に接続されている。
これらの装置は、本実施例にあっては、電気自動車やハイブリッド自動車に搭載される。
主畜電装置B1は本発明の第1の直流電源に相当し、補機用蓄電器B2は本発明の第2の直流電源に相当する。
コンデンサC1は電源ラインPL1と接地ラインSL1との間の電圧変動を平滑化する。
一方、抵抗3は、高い抵抗値を持たせ、コンデンサC1の放電時、小さな電流でゆっくりと電流が両ラインPL1、SL1間を流れるように設定してあり、コンデンサC1からの放電電流の放電速度を緩慢化する。
なお、抵抗3は、本発明の放電緩慢化手段に相当する。
一方、第2の電圧センサ5は、主蓄電装置B1の端子電圧を検出して、この検出信号VBをECU7に入力する。
なお、第1の電圧センサ4は、本発明の電圧センサに相当する。
そして、ECU7は、それらの信号を基にモータ/ジェネレータ1に供給する電力をインバータ2で生成するようにインバータ2へパルス幅変調信号PW1を出力したり、双方向DC/DCコンバータ6へこれを制御する制御信号CTLを出力したりする。
さらにリレー信号SE1、SE2を出力して、第1のリレーSMR1、第2のリレーSMR2をオンオフさせる。
なお、ECU7は、本発明の制御装置に相当する。
第1のリレーSMR1は、主蓄電装置B1の正極と電源ラインPL1との間に、また第2のリレーSMR2は、主蓄電装置B1の負極と接地ラインSL1との間にそれぞれ設けられて、システムオン時には両者が接続され、システムオフ時には両者とも遮断される。
ただし、本発明のリレーの異常検出方法が実行される際は、第1のリレーSMR1および第2のリレーSMR2の一方がオン状態に、他方がオフ状態となるように制御される。
なお、電源ラインPL1および接地ラインSL1の一方は本発明の第1の電力ラインに相当し、他方は本発明の第2の電力ラインに相当する。
そこで、実施例1の検査方法では、プリチャージの電圧値や、異常判定を行うための閾値の大きさを従来例の場合とは異ならせるようにする。
以下に、これらについて具体的に説明する。
すなわち、この場合、イグニッションスイッチオンで行う第1段階での検査時にあっては、双方向DC/DCコンバータからコンデンサにプリ充電を行うが、このプリ充電時での電圧値と本接続時での電圧値とでは、若干誤差があるので、異常検出時の電圧値は、本接続のときの充電電圧値(本実施例では主蓄電装置B1の端子電圧VB)からある程度大きさ以上の差をつけた方が、測定するときに確認しやすい。
一方、本充電をするためにリレーを繋ぐときには、リレーオン時の突入電流を小さくしてリレーの接点等にかかる負担が小さくなるようにしたいため、プリ充電値と本接続のときの充電電圧値との電圧差が小さい方が望ましい。
そして、上述のように、誤差を考慮した測定のため、上記3つの電圧値VB、Vth1、 Vth2(Vth1<Vth2<VB)は、それぞれある程度の差を持たせなければならない。
時刻t1から第1のリレーおよび第2のリレーをオフにしたままで、双方向DC/DCコンバータの駆動により補機用蓄電装置から容量素子にプリ充電を始める。この結果、容量素子の電圧値VLは徐々に高まって行く。
時刻t2で上記電圧値VLが予め設定した電圧値Vth1に達すると、双方向DC/DCコンバータの駆動をオフにする。次いで、第2のリレーをオフにしたまま第1のリレーをオンにする。
そして、時刻t2から所定の時刻t3までの期間、電圧値VLの動向をみてこの電圧と閾値電圧Vth2と比較することで、オフにされている第2のリレーの異常(溶着)の有無を診断判定する。検出した電圧値VLが閾値電圧Vth2より上回っていれば第2のリレーが溶着していると判定し、下回っていれば正常であると判定する。
ところが、主蓄電装置に上記放電用の抵抗が追加されていると、電圧値比較による異常検査中に、抵抗を介して電流が放電される結果、図3に示すように、時刻t2〜t3の期間中にΔV1で示す電圧低下が発生し双方向DC/DCコンバータでプリチャージした電圧値Vth1より低くなってしまう。
そうすると、時刻t3で本接続するとき、図3中にΔV2で示す大きな電圧差で突入電流がコンデンサやリレーに流れ込むことになり、これらの耐久性が悪化してしまうことになる。
時刻t2(ただし、上記従来技術のt2とは値が異なる)で双方向DC/DCコンバータ6を停止するとともに、第2のリレーSMR2はオフにしたまま第1のリレーSMR1をオンにして、そのときの第1の電圧センサ4で測定したコンデンサC1の電圧値VLと閾値Vth4とを比較する。なお、これらの値は、VB<Vth4<Vth3となる関係で、かつ誤差があっても判定できる大きさであって、できるだけ大きな差にならないように設定してある。
異常判定がなされれば、その対策処理、たとえば警告を発したり、リレー8のオン動作を禁止したりする。
一方、正常判定の場合には、本接続へ進み、第2のリレーSMR2はオフ状態からオンの状態にすると、主蓄電装置B1が電源ラインPL1と接地ラインSL1と電気的に接続され、インバータ2にはその電圧値VBが印加されるようになる。
この本接続にあっては、電圧値VLは、抵抗3からの放電によりプリ充電時の電圧値Vth3からΔV3だけ降下するので、そのときの電圧差はΔV4といった小さな差で突入電流が流れ込むことになる。したがって、リレー8やコンデンサC1等へのダメージを抑えることができるようになる。
また、この場合、抵抗3を追加することで異常診断中にコンデンサC1の両端の電流検出値VLが低下していくが、実施例では、抵抗3の抵抗値を高くして放電速度を緩慢とするとともに、双方向DC/DCコンバータ6でコンデンサC1にプリチャージする所定電圧値Vth3を主蓄電装置B1の電圧値VBよりも高くして閾値Vth4と比較するようにしたので、本接続時での電流値VLと主蓄電装置B1の電圧値VBとの間の電圧差ΔV3を小さく抑えることができ、この結果、検査時オフにしていた方のリレー(実施例1では第2のリレーSMR2)をオンにした場合の突入電流を小さくでき、したがって、リレーやコンデンサへの悪影響(寿命など)を低減することができるようになる。
2 インバータ
3 抵抗(放電緩慢化手段)
4 第1の電圧センサ(電圧センサ)
5 第2の電圧センサ
6 双方向DC/DCコンバータ(コンバータ)
7 電子コントロールユニット(制御装置)
8 システムメインリレー
B1 主蓄電装置(第1の直流電源)
B2 補機用蓄電装置(第2の直流電源)
PL1 電源ライン(第1の電力ライン)
SL1 接地ライン(第2の電力ライン)
SMR1 第1のリレー
SMR2 第2のリレー
Claims (4)
- 第1の直流電源および第2の直流電源と、
第1の電力ラインおよび第2の電力ラインと、
前記第1の直流電源の一方の極と前記第1の電力ラインとの間を接続する第1のリレーと、
前記第1の直流電源の他方の極と前記第2の電力ラインとの間を接続する第2のリレーと、
前記第1の電力ラインおよび前記第2の電力ラインの間を接続する容量素子と、
前記第1の電力ラインおよび前記第2の電力ラインと前記第2の直流電源との間に接続されたコンバータと、
前記容量素子から前記コンバータへの放電電流の放電速度を緩慢化する放電緩慢化手段と、
前記容量素子の両端の電圧を検出する電圧センサと、
前記第1のリレーおよび前記第2のリレーの切り替えを制御し、前記コンバータの動作を制御するとともに、前記電圧センサからの電圧信号が入力されて前記第1のリレーおよび第2のリレーの異常の有無を判定する制御装置と、を備え、
前記制御装置が、前記第1の直流電源の電圧より高い所定電圧まで前記容量素子を充電するように前記コンバータを制御した後に、前記第1のリレーおよび前記第2のリレーのオンオフ状態をそれぞれ逆にし、かつコンバータをオフにした状態で、前記電圧センサにて検出した電圧値の変化に基づいて前記第1のリレーおよび前記第2のリレーのうちのオフにしたリレーの異常を判定するようにした、
ことを特徴とする電源制御装置。 - 請求項1に記載の電源制御装置において、
前記放電緩慢化手段は、第1の電力ラインおよび第2の電力ライン間に接続されて容量素子に並列接続される抵抗である、
ことを特徴とする電源制御装置。 - 第1の直流電源および第2の直流電源と、
第1の電力ラインおよび第2の電力ラインと、
前記第1の直流電源の一方の極と前記第1の電力ラインとの間を接続する第1のリレーと、
前記第1の直流電源の他方の極と前記第2の電力ラインとの間を接続する第2のリレーと、
前記第1の電力ラインおよび前記第2の電力ラインの間を接続する容量素子と、
前記第1の電力ラインおよび前記第2の電力ラインと第2の直流電源との間に接続されたコンバータと、
前記容量素子から前記コンバータへの放電電流の放電速度を緩慢化する放電緩慢化手段と、
前記容量素子の両端の電圧を検出する電圧センサと、
前記第1のリレーおよび前記第2のリレーの切り替えを制御し、前記コンバータの動作を制御するとともに、前記電圧センサからの電圧信号が入力されて前記第1のリレーおよび前記第2のリレーの異常の有無を判定する制御装置と、を備えた電源装置のリレーの異常検出方法であって、
前記第1の直流電源の電圧より高い所定電圧まで前記容量素子を充電するように前記コンバータを制御した後に、前記第1のリレーおよび前記第2のリレーのオンオフ状態をそれぞれ逆にし、かつコンバータをオフにした状態で、前記電圧センサにて検出した電圧値の変化に基づいて前記第1のリレーおよび前記第2のリレーのうちオフにしたリレーの異常を判定するようにした、
ことを特徴とするリレーの異常検査方法。 - 請求項3に記載したリレーの異常検査方法において、
前記放電緩慢化手段は、第1の電力ラインおよび第2の電力ライン間に接続されて容量素子に並列接続される抵抗である、
ことを特徴とするリレーの異常検査方法。
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