JP2015033233A - Method for detecting anomaly in power supply circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両用モータ制御装置に含まれる電源回路の異常検出方法に関するものである。 The present invention relates to an abnormality detection method for a power supply circuit included in a vehicle motor control device.
従来、高電圧のバッテリから電動モータなどへの電力供給を制御するためにリレーが一般に使用されている。例えば、ハイブリッド車や電気自動車といった電動車両において、高電圧のバッテリから負荷回路であるインバータへの電力供給を制御するために、バッテリとインバータとの間に電源リレーを設け、バッテリとインバータとの接続および開放が車両制御状態に応じて電源リレーにより行なわれる。このような場合、バッテリから大容量の平滑用のコンデンサをチャージするために瞬間的に大きな突入電流が流れ、電源リレーの接点が溶着することがある。この接点の溶着により電源リレーをオフに切り換えて電流を遮断できなくなることを防止するため、電源リレーをオンに切り換える前に、平滑コンデンサをプリチャージするプリチャージ回路を備える電源回路が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, a relay is generally used to control power supply from a high voltage battery to an electric motor or the like. For example, in an electric vehicle such as a hybrid vehicle or an electric vehicle, a power relay is provided between the battery and the inverter to control power supply from the high-voltage battery to the inverter that is the load circuit, and the battery and the inverter are connected. And the opening is performed by the power relay according to the vehicle control state. In such a case, in order to charge a large-capacity smoothing capacitor from the battery, a large inrush current flows instantaneously, and the contact of the power relay may be welded. In order to prevent the current relay from being switched off by switching the power relay due to the welding of the contacts, a power circuit having a precharge circuit for precharging the smoothing capacitor before switching the power relay on is proposed. (For example, refer to Patent Document 1).
このような電源回路において、プリチャージ回路は、突入電流を制限するためのプリチャージ抵抗と、このプリチャージ抵抗に直列に接続されたプリチャージリレーとを備え、プリチャージリレーをオンに切り換えてインバータに接続されている平滑コンデンサをプリチャージする。平滑コンデンサがプリチャージされた後、プリチャージ回路と並列に接続された電源リレーをオンに切り換えてから、バッテリをインバータに接続する。そして、電源リレーをオンに切り換えた後、プリチャージリレーをオフに切り換える。 In such a power supply circuit, the precharge circuit includes a precharge resistor for limiting an inrush current and a precharge relay connected in series to the precharge resistor, and the precharge relay is switched on to turn on the inverter. Precharge the smoothing capacitor connected to. After the smoothing capacitor is precharged, the power supply relay connected in parallel with the precharge circuit is switched on, and then the battery is connected to the inverter. Then, after the power relay is switched on, the precharge relay is switched off.
ところが、電源リレーが正常にオンできないときには、平滑コンデンサにプリチャージされた電圧が次第に減少する。このため、電源リレー後端(出力)側の電圧を監視して接点の開放(オープン)異常を判別している場合がある。しかしながら、平滑コンデンサが接続されているため、電圧が徐々に減少し、判定値まで低下するのに時間がかかるので、一定の時間が経過した後に電圧を判定する必要がある。その結果、電源リレーのオープンチェックの判定に時間を要するため、電源リレーが正常であった場合には、インバータの起動までの時間が長くなり、モータ駆動を早く開始できない可能性がある。 However, when the power relay cannot be turned on normally, the voltage precharged in the smoothing capacitor gradually decreases. For this reason, the voltage at the rear end (output) side of the power supply relay may be monitored to determine whether the contact is open (open). However, since the smoothing capacitor is connected, the voltage gradually decreases and takes time to decrease to the determination value. Therefore, it is necessary to determine the voltage after a certain period of time has elapsed. As a result, since it takes time to determine whether to open check the power supply relay, if the power supply relay is normal, the time required for starting the inverter becomes long, and there is a possibility that the motor drive cannot be started early.
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、電源リレーのオープン異常の検出時間を短縮し、インバータを短時間で起動できる電源回路の異常検出方法を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a power circuit abnormality detection method capable of shortening the detection time of a power relay open abnormality and starting an inverter in a short time. It is in.
上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、電動モータを駆動する直流電源および複数のスイッチング素子を含み前記電動モータに駆動電流を供給するモータ駆動回路間の接続を開閉する電源リレーと、前記電源リレーおよび前記モータ駆動回路間の電源線と接地線との間に接続され電流リップルを吸収する平滑コンデンサと、前記電源リレーを迂回して前記直流電源および前記平滑コンデンサ間の接続を開閉し前記平滑コンデンサをプリチャージするプリチャージ回路と、前記平滑コンデンサに並列に接続され前記平滑コンデンサに蓄積された電荷を放電スイッチの閉操作により放電抵抗を介して放電させる放電回路と、を備える電源回路に適用され、前記電源リレーの異常の有無を検出する電源回路の異常検出方法において、前記放電回路がオン状態であって、かつ前記プリチャージ回路が開操作されてから、前記電源リレーが閉操作された後の所定の時間経過後での前記平滑コンデンサの充電電圧の上昇の有無に基づき、前記電源リレーのオープン異常の有無を検出することを要旨とする。 In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 is a power source that opens and closes a connection between a DC power source that drives an electric motor and a motor driving circuit that includes a plurality of switching elements and supplies a driving current to the electric motor. A relay, a smoothing capacitor connected between a power line and a ground line between the power relay and the motor drive circuit, and absorbing a current ripple; a connection between the DC power source and the smoothing capacitor bypassing the power relay A precharge circuit that opens and closes and precharges the smoothing capacitor, and a discharge circuit that is connected in parallel to the smoothing capacitor and discharges the charge accumulated in the smoothing capacitor through a discharge resistor by closing a discharge switch. In a power supply circuit abnormality detection method that is applied to a power supply circuit comprising and detects the presence or absence of abnormality of the power relay, Whether the charging voltage of the smoothing capacitor has increased after a predetermined time has elapsed after the power supply relay has been closed after the precharge circuit has been opened and the discharge circuit is on. The gist of the present invention is to detect the presence or absence of an open abnormality of the power relay.
上記構成によれば、放電回路がオン状態において、電源リレーがオンに切り換えられたとき、平滑コンデンサの充電電圧が急速に直流電源の電圧まで上昇する。この充電時間を電圧監視をして異常検出を開始するまでの待機時間として設定することにより、電源リレーの異常検出が可能になる。電源リレーにオープン異常が発生したとき、直流電源は平滑コンデンサおよび放電回路に接続されないため、放電回路がオン状態において平滑コンデンサにプリチャージされた電圧は放電抵抗を介して急速に低下する。これにより、平滑コンデンサの充電電圧を監視することで電源リレーのオープン異常を短時間で検出することができる。その結果、確実に故障検知をおこなうとともに、電動モータや電源回路に蓄積された電気的エネルギーを安全に消費させ、運転者の感電事故の発生を回避することが可能になる。また、既存の平滑コンデンサの放電回路を使用して電源リレーのオープン異常を検出するので、専用の回路部品を付加する必要がない。 According to the above configuration, when the power supply relay is switched on while the discharge circuit is on, the charging voltage of the smoothing capacitor rapidly rises to the voltage of the DC power supply. By setting this charging time as a standby time until voltage detection is performed and abnormality detection is started, it is possible to detect abnormality of the power relay. When an open abnormality occurs in the power supply relay, the DC power supply is not connected to the smoothing capacitor and the discharge circuit, so that the voltage precharged to the smoothing capacitor rapidly decreases via the discharge resistor when the discharge circuit is on. Thereby, the open abnormality of the power supply relay can be detected in a short time by monitoring the charging voltage of the smoothing capacitor. As a result, it is possible to reliably detect a failure and to safely consume the electrical energy accumulated in the electric motor and the power supply circuit and to avoid the occurrence of an electric shock accident of the driver. Further, since an open abnormality of the power supply relay is detected using an existing smoothing capacitor discharge circuit, it is not necessary to add a dedicated circuit component.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の電源回路の異常検出方法において、前記プリチャージ回路は、突入電流を制限するプリチャージ抵抗と、前記直流電源および前記プリチャージ抵抗間を開閉するプリチャージリレーとが直列に接続されるとともに、前記電源リレーと並列に設けられていることを要旨とする。 According to a second aspect of the present invention, in the power supply circuit abnormality detection method according to the first aspect, the precharge circuit opens and closes a precharge resistor for limiting an inrush current, and the DC power supply and the precharge resistor are opened and closed. The precharge relay is connected in series and is provided in parallel with the power supply relay.
上記構成によれば、プリチャージ回路と電源リレーとは並列に設けられており、平滑コンデンサをプリチャージ後の電源リレーがオン状態での平滑コンデンサの充電電圧の低下を監視することで電源リレーのオープン異常を短時間で検出することができる。また、電源リレーにオープン異常が発生したときにプリチャージリレーを電源リレーの代わりに使用して、電動モータを停止させることなく車両を安全に移動し退避させることが可能になる。 According to the above configuration, the precharge circuit and the power relay are provided in parallel, and the power relay of the power relay is monitored by monitoring the decrease in the charging voltage of the smoothing capacitor when the power relay after the smoothing capacitor is precharged. Open abnormality can be detected in a short time. Further, when an open abnormality occurs in the power supply relay, the precharge relay can be used instead of the power supply relay, and the vehicle can be safely moved and retracted without stopping the electric motor.
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の電源回路の異常検出方法において、前記プリチャージ抵抗と前記放電抵抗とで構成される分圧回路により前記平滑コンデンサのプリチャージ電圧を設定することを要旨とする。 According to a third aspect of the present invention, in the power supply circuit abnormality detection method according to the second aspect, the precharge voltage of the smoothing capacitor is set by a voltage dividing circuit constituted by the precharge resistor and the discharge resistor. This is the gist.
上記構成によれば、平滑コンデンサは、プリチャージ抵抗および放電抵抗により形成された分圧回路により設定されたプリチャージ電圧にプリチャージされ、電源リレーをオンに切り換えることにより平滑コンデンサの充電電圧の上昇が加速される。このため、電源リレーの異常検出を開始するまでの待機時間として充電時間を設定することにより、電源リレーをオンに切り換えた後の平滑コンデンサの電圧を監視して異常判定するまでの時間が短縮される。これにより、一定時間内に平滑コンデンサの電圧上昇が見られなければ、異常と判定することができ、電源リレーのオープン異常を短時間で検出することができる。また、分圧回路により充電電圧の上昇量を任意に設定することができるので、プリチャージ抵抗および放電抵抗の抵抗値の組み合わせにより、プリチャージリレーおよび電源リレーを切り換える際に発生するサージを抑制することができる。 According to the above configuration, the smoothing capacitor is precharged to the precharge voltage set by the voltage dividing circuit formed by the precharge resistor and the discharge resistor, and the charging voltage of the smoothing capacitor is increased by switching on the power supply relay. Is accelerated. For this reason, by setting the charging time as a standby time until the abnormality detection of the power relay is started, the time until the abnormality is determined by monitoring the voltage of the smoothing capacitor after the power relay is switched on is shortened. The Thereby, if the voltage rise of the smoothing capacitor is not observed within a certain time, it can be determined that there is an abnormality, and an open abnormality of the power supply relay can be detected in a short time. In addition, the amount of increase in the charging voltage can be arbitrarily set by the voltage dividing circuit, so the surge generated when switching the precharge relay and the power supply relay is suppressed by the combination of the resistance values of the precharge resistor and the discharge resistor. be able to.
本発明によれば、平滑コンデンサの電圧上昇を監視することにより、電源リレーのオープン異常の検出時間を短縮し、インバータを短時間で起動できる電源回路の異常検出方法を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a power circuit abnormality detection method capable of shortening the detection time of an open abnormality of the power relay and monitoring the inverter in a short time by monitoring the voltage increase of the smoothing capacitor.
次に、本発明の実施形態に係る車両に搭載されるモータ制御装置の電源回路について、図に基づいて説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る電源回路2を含む車両用モータ制御装置15を搭載する車両の駆動系の概略構成を示す図である。図1に示すように、車両(例えば、ハイブリッド車や電気自動車)は、直流電源(以下、高圧バッテリという)13と、車両コントロールユニット18と、後輪駆動ユニット20と、後輪19の駆動に用いる電動モータ1を制御する車両用モータ制御装置(ECU、以下、モータ制御装置という)15とを備える。後輪駆動ユニット20は、電動モータ1、減速機(ディファレンシャルギヤ)16、およびクラッチ17により構成されており、クラッチ17を減速機16の最終段に設置している。駆動源用の電動モータ1として、例えば、3相のブラシレスモータが使用されている。電動モータ1は、ロータコアに永久磁石を埋め込み固着させた埋込磁石型のロータを備えるIPMモータや、ロータコアの表面に永久磁石を固着させた表面磁石型のロータを備えるSPMモータなどの永久磁石式同期モータが使用される。
Next, a power supply circuit of a motor control device mounted on a vehicle according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a vehicle drive system equipped with a vehicle
高圧バッテリ13は、高電圧(例えば、245Vなど)の直流電源で、例えば、充放電可能なニッケル水素やリチウムイオンなどの二次電池からなり、車両のリアシートの後方に配設されている。モータ制御装置15は、高圧バッテリ13から受ける直流電圧をモータ駆動回路であるインバータ12の仕様に応じて、電源回路2でさらに高電圧(例えば、500Vなど)に昇圧し(あるいは、非昇圧のままで)、インバータ12に供給する。また、モータ制御装置15は、電動モータ1の回生制動時、電動モータ1が発電した電力を高圧バッテリ13に供給し充電する。モータ制御装置15は、例えば、車両のリアシート下に搭載されている。
The high-
さらに、モータ制御装置15は、後輪駆動ユニット20他を制御する制御回路(信号処理回路)10を備えている。制御回路10は、低電圧(例えば,12Vなど)の補助電源(以下、低圧バッテリという)14に接続され、車両の駆動を制御する車両コントロールユニット18からCANにより指令を受け、クラッチ17を接続状態にして、電動モータ1が駆動されて発生した駆動力が後輪19に伝達される。また、モータ制御装置15は、さらに高電圧の直流電圧が必要な場合には高圧バッテリ13の直流電圧を昇圧コンバータ(図示せず)により昇圧し、平滑コンデンサ11(図2参照)により安定化させる電源回路2と、制御回路10と、インバータ12とを含んでいる。
Further, the
次に、図2は、図1の電源回路2を含むモータ制御装置15の回路構成を示す図である。図2に示す電源回路2は、高圧バッテリ13の正負の出力側に接続されて、インバータ12への電力供給を制御する電源リレー6と、この電源リレー6をオンに切り換える前に大容量の平滑コンデンサ11をプリチャージするプリチャージ回路3と、電動モータ1の回生制動(減速)時に電力を消費させるために電源リレー6がオフ状態となった後、平滑コンデンサ11に蓄積された電荷を放電させる放電回路7とを備える。平滑コンデンサ11に並列にインバータ12が接続され、このインバータ12を介して電動モータ1が接続される。プリチャージ回路3、および電源リレー6は、制御回路10により制御される。
Next, FIG. 2 is a diagram showing a circuit configuration of the
プリチャージ回路3は、プリチャージリレー4とプリチャージ抵抗5とを直列に接続している。このプリチャージ回路3は、電源リレー6の接点に並列に接続され、電源リレー6がオフ状態のときにプリチャージリレー4をオンに切り換えて、突入電流を制限しながら平滑コンデンサ11をプリチャージする。プリチャージ抵抗5は、平滑コンデンサ11の突入電流を制限する突入防止用の抵抗(例えば、100Ω)である。プリチャージ抵抗5は、電源リレー6がオンに切り換えられた直後に大きな突入電流が流れることを防止するとともに、電源リレー6がオフ状態のときにプリチャージ抵抗5を介して平滑コンデンサ11がプリチャージされる。
The
電源リレー6は、電源回路2内に配置され、平滑コンデンサ11およびインバータ12を高圧バッテリ13に接続するか否かを切り換える電源スイッチであり、機械的に可動する接点を有するリレーである。電源リレー6は、モータ制御装置15の動作時にはオン状態(導通状態)、停止時にはオフ状態(非導通状態)となる。また、電源リレー6は、オフの状態でプリチャージ回路3のプリチャージリレー4をオンに切り換えて平滑コンデンサ11をプリチャージする。平滑コンデンサ11がプリチャージされた後、電源リレー6をオフからオンに切り換えて、高圧バッテリ13をインバータ12に直接接続する。その後、プリチャージリレー4をオフに切り換える。
The
平滑コンデンサ11は、電源線21とアース(接地)線22との間に設けられている。平滑コンデンサ11は、電源リレー6をオンに切り換えた状態で、高圧バッテリ13と双方からインバータ12に電力を供給する。とくに、平滑コンデンサ11からは、インバータ12に瞬間的に大電力を供給する。具体的には、平滑コンデンサ11は電荷を蓄積し、高圧バッテリ13からインバータ12に流れる電流が不足するときには蓄積した電荷を放電する。このように、平滑コンデンサ11は、電流リップルを吸収し電動モータ1を駆動するための電源電圧を平滑するコンデンサとして機能している。また、本実施形態の電源回路2では、電源リレー6がオフ状態となった後、平滑コンデンサ11に蓄積された電荷は、放電回路7を通って放電される。
The smoothing
放電回路7は、放電スイッチ(例えば、IGBT,MOSFETなど)9と放電抵抗(例えば、500Ω)8とを直列に接続して形成され、平滑コンデンサ11に並列に電源線21とアース線22との間に設けられている。電源リレー6が遮断され、電動モータ1の駆動が停止された場合、平滑コンデンサ11に蓄積された電荷は放電スイッチ9をオンに切り換えることにより放電抵抗8を通って放電され、平滑コンデンサ11の電圧Vdが急速に減少する。
The
図2において、電動モータ1は、3相の巻線(U相巻線、V相巻線、およびW相巻線、図示せず)を有する3相ブラシレスモータである。また、高圧バッテリ13は、インバータ12に接続され、電動モータ1を駆動する高電圧の直流電源である。
In FIG. 2, the electric motor 1 is a three-phase brushless motor having three-phase windings (U-phase winding, V-phase winding, and W-phase winding, not shown). The
インバータ12は、6個のスイッチング素子(例えば、IGBT,MOSFETなど)U1,U2,V1,V2,W1,W2を含んでいる。これら6個のスイッチング素子U1,U2,V1,V2,W1,W2を2個ずつ直列に接続して上下アーム(例えば、U1,U2)が形成された3つの回路は、電源線21とアース線22との間に並列に設けられている。上下アームのスイッチング素子のそれぞれの接続点は、U相巻線、V相巻線、およびW相巻線の一端に直接接続されている。そして、電動モータ1の3相の巻線の他端は、共通の接続点(中性点、図示せず)に接続されている。
The
制御回路10は、インバータ12に含まれるスイッチング素子U1,U2,V1,V2,W1,W2を制御する。より具体的には、制御回路10は、入力されたデータ(回転角度など)に基づき、電動モータ1に供給すべき3相の駆動電流(U相電流、V相電流、およびW相電流)の目標値(目標電流)を決定し、電流センサ(図示せず)などにより検出した電流(各相電流値)を目標電流に一致させるためのPWM信号を出力する。制御回路10から出力された各相のPWM信号は、インバータ12に含まれるスイッチング素子U1,U2,V1,V2,W1,W2のゲート端子にそれぞれ供給されている。なお、制御回路10の電源となる制御電圧(例えば、12V)は、低圧バッテリ14より供給される。低圧バッテリ14は補助バッテリを搭載してもよいし、あるいは、高圧バッテリ13からDC/DCコンバータなどを介して給電されていてもよい。
The
次に、本実施形態における電源リレー6の異常検出方法について説明する。
図3は、制御回路10で実行される電源リレー6のオープン異常検出の処理手順を示すフローチャート、図4は、電源リレー6にオープン異常が発生したときの平滑コンデンサ11の電圧−時間特性を示すグラフである。電源リレー6のオープン異常検出は、車両制御が停止中のとき、すなわち、電動モータ1を駆動するモータ制御装置15の起動時に制御回路10によっておこなわれる。本実施形態おいて、制御回路10内のCPU(図示せず)がROMに記憶されたプログラムを読み出し、図3のフローチャートに示すステップS301〜ステップS311の各処理を実行する。以下に示すフローチャートにおける処理は、所定の時間間隔毎に実行される。
Next, an abnormality detection method for the
FIG. 3 is a flowchart showing a processing procedure for detecting an open abnormality of the
なお、図4において、電源リレー6をオンに切り換える前には平滑コンデンサ11の電圧Vdが正常にプリチャージ電圧Vbにプリチャージされた状態を示している。図4に示すように、電源リレー6をオンに切り換えた後、電源リレー6が正常時には平滑コンデンサ11の電圧Vdは実線で示す電圧特性となり、高圧バッテリ13のバッテリ電圧Vaまで直ちに充電される。このとき、バッテリ電圧Vaまで充電される時間は充電時間T’で表わされる。
In FIG. 4, the voltage Vd of the smoothing
ここで、電源リレー6にオープン異常が発生している場合には、平滑コンデンサ11の電圧Vdは、放電回路7をオン状態にしないときには破線で示す電圧特性となり、緩やかに低下する。このとき、オープン異常の検出を開始するまでの待機時間は、電圧Vdが判定値Vtまで低下する放電時間Tとして表わされる。一方、放電回路7をオン状態にするときには一点鎖線で示す電圧特性となり、電圧Vdは放電抵抗8を介して放電することにより急速に低下する。したがって、電源リレー6の異常検出をおこなうまでの待機時間は、本実施形態における充電時間T’を設定した方が放電時間Tを設定した場合に比較してより短くできる(充電時間T’<放電時間T)。その結果、短時間で電源リレー6のオープン異常の検出を開始することが可能になる。
Here, when an open abnormality occurs in the
図3に示すように、モータ制御装置15内の制御回路10のCPUは、まず、放電スイッチ9をオンに切り換えて放電回路7をオン状態にする(ステップS301)。続いて、プリチャージリレー4をオンに切り換え(ステップS302)、平滑コンデンサ11のプリチャージを開始する。
As shown in FIG. 3, the CPU of the
次に、CPUは、所定時間経過後に平滑コンデンサ11の電圧Vdが所定値以上に上昇したか否か(ステップS303)を判定する。電圧Vdが所定値より小さい(ステップS303:NO)場合、プリチャージリレー4にオープン異常が発生したと判断し、プリチャージリレー4をオフに切り換えてプリチャージを停止する。続いて、異常処理を実行した(ステップS311)後、フローを抜ける。電圧Vdが所定値以上(ステップS303:YES)の場合、ステップS304へ移行する。
Next, the CPU determines whether or not the voltage Vd of the smoothing
平滑コンデンサ11が正常にプリチャージされていると判定されると、プリチャージを継続して、充電が終了するとプリチャージリレー4をオフに切り換え(ステップS304)、プリチャージを停止する。このとき、プリチャージ終了後のプリチャージ電圧Vbは、Vb=Va×(Rb/(Ra+Rb))で表わされる(ただし、Va>Vb、Vaは高圧バッテリ13の電源電圧、Ra、Rbはそれぞれプリチャージ抵抗5、放電抵抗8の抵抗値を表わす)。
If it is determined that the smoothing
続いて、電源リレー6をオンに切り換え(ステップS305)、電圧Vdを監視するために平滑コンデンサ11の充電時間T’(図4参照)をカウントする電圧監視タイマーがカウントを開始する(ステップS306)。
Subsequently, the
次に、CPUは、電圧監視タイマーがタイムアップしたか否か(ステップS307)を判定し、タイムアップしていない(ステップS307:NO)場合、タイムアップするまでこのステップをループして設定時間を経過させる。電圧監視タイマーのカウント時間が設定時間である正常時の充電時間T’まで経過した(ステップS307:YES)場合、CPUは、平滑コンデンサ11の電圧Vdがプリチャージ電圧Vbより大きいか否か(ステップS308)を判定する。
Next, the CPU determines whether or not the voltage monitoring timer has expired (step S307). If the time has not expired (step S307: NO), the CPU loops this step until the time expires and sets the set time. Let it pass. If the count time of the voltage monitoring timer has elapsed until the normal charging time T ′ that is the set time (step S307: YES), the CPU determines whether or not the voltage Vd of the smoothing
ここで、電圧Vdがプリチャージ電圧Vb以下(ステップS308:NO)の場合、電圧上昇が見られないので電源リレー6にオープン異常が発生したと判断し、電源リレー6をオフに切り換えて電源供給を停止し、異常処理を実行した(ステップS310)後、フローを抜ける。電圧Vdがプリチャージ電圧Vbより大きい(ステップS308:YES)場合、電圧上昇が見られるので電源リレー6は正常と判断され、放電スイッチ9をオフに切り換えて放電回路7をオフ状態にして(ステップS309)、この処理を終了しフローを抜ける。
Here, when the voltage Vd is equal to or lower than the precharge voltage Vb (step S308: NO), it is determined that an open abnormality has occurred in the
次に、上記のように構成された本実施形態に係るモータ制御装置15に含まれる電源回路2の異常検出方法の作用および効果について説明する。
Next, the operation and effect of the abnormality detection method for the
上記構成によれば、高圧バッテリ(直流電源)13とインバータ(モータ駆動回路)12との間に接続される電源回路2において、平滑コンデンサ11が、インバータ12に並列に接続される。平滑コンデンサ11は、放電回路7がオン状態において、電源リレー6をオンに切り換える前にプリチャージ回路3を介して突入電流を制限しながらプリチャージされる。プリチャージ回路3と、電源リレー6とは並列に設けられており、平滑コンデンサ11の電圧Vdは、プリチャージ抵抗5と放電抵抗8とで形成された分圧回路により、バッテリ電圧Vaを分圧したプリチャージ電圧Vbにプリチャージされる。プリチャージ終了後、プリチャージリレー4がオフに切り換えられた後、電源リレー6がオンに切り換えられる。電源リレー6がオンに切り換えられると、平滑コンデンサ11の電圧Vdは、充電時間T’で直ちにバッテリ電圧Vaまで上昇する。ここで、電圧Vdを監視して電源リレー6の異常検出を開始するまでの待機時間として、例えば、充電時間T’を設定することができる。
According to the above configuration, the smoothing
この状態において電源リレー6にオープン異常が発生している場合、高圧バッテリ13は平滑コンデンサ11および放電回路7に接続されないため、放電スイッチ9がオンに切り換えられて放電回路7がオン状態にあるとき、平滑コンデンサ11に充電された電圧Vdは、放電抵抗8を介してプリチャージ電圧Vbから急速に低下する。このため、平滑コンデンサ11の電圧Vdが低下しているか否かを判別するまでの待機時間として、放電回路7がオフ状態のときの放電時間T(判定値Vt以下)よりも短い放電回路7がオン状態のときの充電時間T’を設定することができる。ただし、電源リレー6がオープン異常である場合、平滑コンデンサ11の電圧Vdは、放電回路7をオンさせることにより放電回路7を付加しない場合に比較して急速に低下する。
When an open abnormality has occurred in the
これにより、電源リレー6がオンに切り換えられた後、短い充電時間T’で平滑コンデンサ11の電圧Vdを監視できるようになることで、電源リレー6のオープン異常を短時間で検出することができるようになり、インバータ12の起動時間を短縮できる。その結果、電源リレー6に異常が検出された場合、確実に異常検知をおこなうとともに、電動モータ1や電源回路2内の平滑コンデンサ11などに蓄積された電気的エネルギーを安全に消費させ、運転者の感電事故の発生を回避することができる。
Thereby, after the
また、電源リレー6にオープン異常が発生したときにプリチャージリレー4を電源リレー6の代わりに使用して、電動モータ1を停止させることなく、車両を安全に移動し退避させることが可能になる。さらに、既存の平滑コンデンサ11の放電回路7を使用するので、専用の回路部品を付加することなく、電源リレー6のオープン異常を検出する時間を短縮することができる。他方、プリチャージ抵抗5および放電抵抗8で分圧回路を形成することにより、平滑コンデンサ11の電圧Vdの上昇量を任意に設定できるので、各抵抗値の組み合わせにより、プリチャージリレー4および電源リレー6を切り換える際に発生するサージを抑制することができる。
Further, when an open abnormality occurs in the
以上のように、本発明の実施形態によれば、平滑コンデンサの電圧上昇を監視することにより、電源リレーのオープン異常の検出時間を短縮し、インバータを短時間で起動できる電源回路の異常検出方法を提供できる。 As described above, according to the embodiment of the present invention, by detecting the voltage increase of the smoothing capacitor, the detection time of the open abnormality of the power relay is shortened, and the abnormality detection method of the power circuit that can start the inverter in a short time Can provide.
以上、本発明に係る実施形態について説明したが、本発明はさらに他の形態で実施することも可能である。 As mentioned above, although embodiment which concerns on this invention was described, this invention can also be implemented with another form.
上記実施形態では、電源リレー6およびプリチャージリレー4に通常のリレー(機械式)を用いてオン・オフ制御するようにしたが、これに限らず、双方向遮断可能な半導体スイッチ(例えば、MOSFETの複数使用など)を用いてオン・オフ動作させるようにしてもよい。また、放電スイッチ9に機械式リレーを用いてもよい。
In the above embodiment, the
上記実施形態において、電源リレー6またはプリチャージリレー4のオープン異常検出時の異常処理は、異常内容(オープン故障)を示すコードを車両の警告表示部や故障診断装置などに表示できるように制御回路10内のメモリ領域に保存するなどの処理をおこなうようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the control circuit is configured so that a code indicating an abnormality content (open failure) can be displayed on a warning display unit or a failure diagnosis device of the vehicle in the abnormality process when the open abnormality of the
上記実施形態において、平滑コンデンサ11の電圧Vdをオープン異常検出と同様に監視して電源リレー6およびプリチャージリレー4の短絡(ショート)異常を検出する処理を図3に示すフローチャートのオープン異常検出の処理の前に実行するようにしてもよい。
In the above embodiment, the process of detecting the short circuit abnormality of the
上記実施形態では、本発明を車両の後輪駆動ユニット20駆動用のインバータ12に適用した例を説明したが、これに限らず、放電回路7を有する、例えば、高電圧、大電流の電動パワーステアリング装置や電動ブレーキ装置などのインバータ、あるいは、他の車載用電力変換装置に適用するようにしてもよい。また、ハイブリッド車や電気自動車の走行用モータを駆動するインバータに適用してもよい。
In the above-described embodiment, the example in which the present invention is applied to the
1:電動モータ、2:電源回路、3:プリチャージ回路、4:プリチャージリレー、
5:プリチャージ抵抗、6:電源リレー、7:放電回路、8:放電抵抗、
9:放電スイッチ、10:制御回路、11:平滑コンデンサ、
12:インバータ(モータ駆動回路)、13:高圧バッテリ(直流電源)、
14:低圧バッテリ、15:モータ制御装置(ECU)、16:減速機、
17:クラッチ、18:車両コントロールユニット、19:後輪、
20:後輪駆動ユニット、21:電源線、22:アース(接地)線、
U1,U2,V1,V2,W1,W2:スイッチング素子、
Va:バッテリ電圧(電源電圧)、Vb:プリチャージ電圧、
Vd:平滑コンデンサ電圧、Vt:判定値、T:放電時間(放電回路オフ)、
T’:充電時間(放電回路オン)、Ra:プリチャージ抵抗値、Rb:放電抵抗値
1: electric motor, 2: power supply circuit, 3: precharge circuit, 4: precharge relay,
5: Precharge resistor, 6: Power relay, 7: Discharge circuit, 8: Discharge resistor,
9: discharge switch, 10: control circuit, 11: smoothing capacitor,
12: Inverter (motor drive circuit), 13: High voltage battery (DC power supply),
14: Low-voltage battery, 15: Motor controller (ECU), 16: Reducer,
17: Clutch, 18: Vehicle control unit, 19: Rear wheel,
20: Rear wheel drive unit, 21: Power line, 22: Ground (ground) line,
U1, U2, V1, V2, W1, W2: switching elements,
Va: battery voltage (power supply voltage), Vb: precharge voltage,
Vd: smoothing capacitor voltage, Vt: judgment value, T: discharge time (discharge circuit off),
T ′: charging time (discharge circuit on), Ra: precharge resistance value, Rb: discharge resistance value
Claims (3)
前記電源リレーおよび前記モータ駆動回路間の電源線と接地線との間に接続され電流リップルを吸収する平滑コンデンサと、
前記電源リレーを迂回して前記直流電源および前記平滑コンデンサ間の接続を開閉し前記平滑コンデンサをプリチャージするプリチャージ回路と、
前記平滑コンデンサに並列に接続され前記平滑コンデンサに蓄積された電荷を放電スイッチの閉操作により放電抵抗を介して放電させる放電回路と、を備える電源回路に適用され、前記電源リレーの異常の有無を検出する電源回路の異常検出方法において、
前記放電回路がオン状態であって、かつ前記プリチャージ回路が開操作されてから、前記電源リレーが閉操作された後の所定の時間経過後での前記平滑コンデンサの充電電圧の上昇の有無に基づき、前記電源リレーのオープン異常の有無を検出することを特徴とする電源回路の異常検出方法。 A power supply relay that opens and closes a connection between a DC power source that drives the electric motor and a motor drive circuit that includes a plurality of switching elements and supplies a drive current to the electric motor;
A smoothing capacitor connected between a power line and a ground line between the power relay and the motor drive circuit to absorb current ripple;
A precharge circuit that bypasses the power relay and opens and closes a connection between the DC power supply and the smoothing capacitor to precharge the smoothing capacitor;
A discharge circuit connected in parallel to the smoothing capacitor and discharging the charge accumulated in the smoothing capacitor through a discharge resistor by a closing operation of a discharge switch, and the presence or absence of abnormality of the power relay In the abnormality detection method of the power supply circuit to be detected,
Whether the charging voltage of the smoothing capacitor has increased after a predetermined time has elapsed after the power supply relay is closed after the discharge circuit is on and the precharge circuit is opened. An abnormality detection method for a power supply circuit, wherein the presence or absence of an open abnormality of the power supply relay is detected.
前記プリチャージ回路は、突入電流を制限するプリチャージ抵抗と、前記直流電源および前記プリチャージ抵抗間を開閉するプリチャージリレーとが直列に接続されるとともに、前記電源リレーと並列に設けられていることを特徴とする電源回路の異常検出方法。 In the power supply circuit abnormality detection method according to claim 1,
In the precharge circuit, a precharge resistor that limits an inrush current and a precharge relay that opens and closes the DC power supply and the precharge resistor are connected in series and provided in parallel with the power supply relay. An abnormality detection method for a power supply circuit.
前記プリチャージ抵抗と前記放電抵抗とで構成される分圧回路により前記平滑コンデンサのプリチャージ電圧を設定することを特徴とする電源回路の異常検出方法。 The abnormality detection method for a power supply circuit according to claim 2,
An abnormality detection method for a power supply circuit, wherein a precharge voltage of the smoothing capacitor is set by a voltage dividing circuit composed of the precharge resistor and the discharge resistor.
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