JP2017102083A - オフセット電圧生成装置及びオフセット電圧生成方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(充放電システムについて)
図1は、実施形態に係る車載システムの一例を示す図である。車載システム1は、例えば、ハイブリッド自動車(HEV:Hybrid Electric Vehicle)、電気自動車(EV:Electric Vehicle)、燃料電池自動車(FCV:Fuel Cell Vehicle)等の車両に搭載されるシステムである。車載システム1は、車両の動力源であるモータへ電力を供給する電源の充放電を含む制御を行う。
電池ECU10は、組電池2の状態監視及び制御を行う電子制御装置である。電池ECU10は、電圧検出回路11、オフセット電圧生成部12、A/D(Analog/Digital)変換部13、制御部14、電源IC(Integrated Circuit)15を含む。電源IC15は、電圧検出回路11、オフセット電圧生成部12、A/D変換部13、制御部14へ電力を供給する。
図2は、実施形態に係る電圧検出回路の一例を示す図である。なお、図2は、電圧検出回路の一例を示すに過ぎず、同様の機能を有する他の回路構成も採用できる。図2に示すように、電圧検出回路11は、第1スイッチ11−1〜第7スイッチ11−7、キャパシタ11c−1、キャパシタ11c−2、第1抵抗11r−1、第2抵抗11r−2を含む。なお、第1スイッチ11−1〜第7スイッチ11−7としては、例えばソリッドステートリレー(SSR:Solid State Relay)を用いることができるが、これに限定されるものではない。
図3は、実施形態に係るオフセット電圧生成部の一例を示す図である。なお、図3は、オフセット電圧生成部の一例を示すに過ぎず、同様の機能を有する他の回路構成も採用できる。図3に示すように、オフセット電圧生成部12は、切替部12S、差動増幅器12DA、キャパシタ12c、抵抗12rを含む。
A/D変換部13は、電圧検出回路11から出力された電圧に、合流点C(図1及び図2)においてオフセット電圧生成部12から出力されたオフセット電圧が加算されたアナログの電圧を、デジタルの電圧へ変換する。そして、A/D変換部13は、変換したデジタルの電圧を、制御部14へ出力する。なお、A/D変換部13は、例えば入力電圧を例えば0〜5[V]程度の所定範囲の電圧へ変換して検出する。
制御部14は、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)及びROM(Read Only Memory)等を有するマイクロコンピュータ等の処理装置である。制御部14は、電圧検出回路11、オフセット電圧生成部12、A/D変換部13等を含む電池ECU10全体を制御する。制御部14は、充電経路形成部14a、放電経路形成部14b、監視部14c、オフセット電圧生成制御部14dを含む。
PCU20は、モータ4や車両の電装機器等へ供給する電源電圧を昇圧するとともに、直流から交流の電圧に変換する。図1に示すように、PCU20は、組電池2の正極側及び負極側と接続される。PCU20は、DCDCコンバータ21、3相インバータ22、低圧側平滑用キャパシタ23a、高圧側平滑用キャパシタ23bを含む。
MG_ECU30は、PCU20の状態監視及び制御を行う電子制御装置である。具体的には、MG_ECU30は、DCDCコンバータ21及び3相インバータ22の各動作状態や、低圧側平滑用キャパシタ23a及び高圧側平滑用キャパシタ23bの充電状態を監視する。そして、MG_ECU30は、PCU20における昇圧の有無や昇圧電圧に関する情報を取得し、上位装置であるHV_ECU40へ通知する。また、MG_ECU30は、HV_ECU40の指示に応じて、PCU20の動作を制御する。
HV_ECU40は、電池ECU10からの組電池2の充電状態等の監視結果の通知、及び、MG_ECU30からのPCU20における昇圧の有無や昇圧電圧に関する情報に応じて、電池ECU10及びMG_ECU30の制御を含む車両制御を行う。
図4は、実施形態に係るオフセット電圧生成部の制御処理の一例を示すフローチャートである。オフセット電圧生成部12の制御処理は、電池ECU10の制御部14のオフセット電圧生成制御部14dにより、車両始動時や車両停止時、所定時間間隔や所定走行距離毎等の、所定周期又は所定契機で、スタック計測、Rp計測、Rn計測の計測毎に実行される。
図6Aは、Rn計測時におけるフライングキャパシタのチャージ電圧とオフセット電圧との関係の一例を示す図である。図6Bは、実施形態に係るRn計測時におけるフライングキャパシタのチャージ電圧とオフセット電圧との関係の一例を示す図である。なお、図6A及び図6Bでは、A/D変換部13の電圧のモニタ範囲は、0〜5[V]である例を示す。
(1)オフセット電圧生成装置の最小構成
実施形態では、電池ECU10において、オフセット電圧生成部12が、制御部14のオフセット電圧生成制御部14dの制御のもと、オフセット電圧を切り替えて出力するとした。しかし、これに限らず、オフセット電圧生成部12及びオフセット電圧生成制御部14dを含んで構成される構成を、オフセット電圧生成装置の最小構成としてもよい。すなわち、この最小構成のオフセット電圧生成装置単位で、A/D変換部13の入力前段においてオフセット電圧を加算するように接続できるとしてもよい。
図4に示すオフセット電圧生成部12の制御処理において、オフセット電圧生成制御部14dは、ステップS13:Noの場合にステップS14を実行するとしたが、ステップS13:Noの場合にステップS14を実行せずにステップS15を実行するとしてもよい。すなわち、オフセット電圧生成制御部14dは、Rp計測の場合はオフセット電圧生成部12の切替部12Sをオフに、Rn計測の場合はオフセット電圧生成部12の切替部12Sをオンにするとしてもよい。すなわち、キャパシタ11c−1(もしくはキャパシタ11c−1及びキャパシタ11c−2)の充電の正負に応じて、オフセット電圧生成部12の切替部12Sのオン及びオフを制御してもよい。これにより、キャパシタ11c−1(もしくはキャパシタ11c−1及びキャパシタ11c−2)の充電が負の場合にはよりオフセット量が大きい第1のオフセット電圧を電圧検出回路11の出力電圧に加算し、Rn計測の際の検出電圧の精度を高めることができる。
図4に示すオフセット電圧生成部12の制御処理において、オフセット電圧生成制御部14dは、ステップS14として、昇圧電圧が基準閾値以下であるかを判定する。しかし、オフセット電圧生成制御部14dは、ステップS14において、昇圧電圧が基準閾値以下であるかの判定に代えて、HV_ECU40からの昇圧電圧の有無の通知があったか否かを判定してもよい。例えば、オフセット電圧生成制御部14dは、昇圧電圧の有りの場合にステップS15へ処理を移し、昇圧電圧の無しの場合にステップS12へ処理を移すとしてもよい。すなわち、Rn計測におけるフライングキャパシタの負極性の充電と同極性の負極性のチャージの要因となるPCU20による昇圧電圧が発生した場合に、フライングキャパシタの負極性の充電が増幅される。よって、より大きいオフセット電圧である第1のオフセット電圧でオフセットすることで、A/D変換部13の適切な検出範囲でフライングキャパシタの電圧を検出できる。
切替部12Sを含むオフセット電圧生成部12は、回路素子の個体差や経年劣化等により、生成するオフセット電圧にバラツキがある場合がある。図7Aは、オフセット電圧にバラツキがある場合の問題点の一例を示す図である。
実施形態では、オフセット電圧生成部12の切替部12Sのスイッチによる回路切り替えにより生成するオフセット電圧を切り替えるとしたが、これに限らず、オフセット電圧の電源側の出力を変化させてオフセット電圧を切り替えるとしてもよい。
2 組電池
2A、2B 電池スタック
2a、2b 電池セル
3a、3b SMR
4 モータ
10 電池ECU
11 電圧検出回路
12 オフセット電圧生成部
13 A/D変換部
14 制御部
14a 充電経路形成部
14b 放電経路形成部
14c 監視部
14d オフセット電圧生成制御部
15 電源IC
20 PCU
30 MG_ECU
40 HV_ECU
Claims (5)
- 車両に搭載される、電源、キャパシタ及び前記車両のボディ接地を直列接続させて前記車両の絶縁抵抗を計測する際に充電される前記キャパシタの電圧の正負を判定する判定部と、
前記判定部による前記キャパシタの電圧の正負の判定結果に応じて、該電圧をオフセットするオフセット電圧を第1のオフセット電圧又は該第1のオフセット電圧よりも小さい第2のオフセット電圧に切り替える切替部と、
前記切替部により切り替えられた前記第1のオフセット電圧又は前記第2のオフセット電圧を生成して出力する出力部と
を備えることを特徴とするオフセット電圧生成装置。 - 前記切替部は、
前記判定部により判定された、前記キャパシタの電圧が負である場合には、前記オフセット電圧を前記第1のオフセット電圧に切り替え、前記キャパシタの電圧が正である場合には、前記オフセット電圧を前記第2のオフセット電圧に切り替える
ことを特徴とする請求項1に記載のオフセット電圧生成装置。 - 前記判定部は、
前記キャパシタの電圧の正負を、前記車両に搭載される、前記電源の出力電圧を昇圧する昇圧回路が発生する昇圧電圧、又は、前記電源の電圧から判定する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のオフセット電圧生成装置。 - 前記判定部は、前記キャパシタの電圧が0であるか否かをさらに判定し、
前記出力部は、前記判定部により前記キャパシタの電圧が0であると判定された際に出力したオフセット電圧が想定範囲外となる場合に、該想定範囲内となるように該オフセット電圧を補正する
ことを特徴とする請求項1、2又は3に記載のオフセット電圧生成装置。 - オフセット電圧生成装置が行うオフセット電圧生成方法であって、
車両に搭載される、電源、キャパシタ及び前記車両のボディ接地を直列接続させて前記車両の絶縁抵抗を計測する際に充電される前記キャパシタの電圧の正負を判定する判定ステップと、
前記判定ステップにより、前記キャパシタの電圧が負であると判定された場合には、前記オフセット電圧を、第1のオフセット電圧及び該第1のオフセット電圧よりも小さい第2のオフセット電圧のうち、該第1のオフセット電圧に切り替え、前記キャパシタの電圧が正である場合には、前記オフセット電圧を該第2のオフセット電圧に切り替える切替ステップと、
前記切替ステップにより切り替えられた前記第1のオフセット電圧又は前記第2のオフセット電圧を生成して出力する出力ステップと
を含んだことを特徴とするオフセット電圧生成方法。
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