JP2020167072A - 放電制御装置および方法 - Google Patents
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Abstract
Description
このように構成された本開示の放電制御装置は、ドライバに発生するフライバック電圧に基づいて、プラズマリアクタの容量値の増加を検出する。これにより、本開示の放電制御装置は、二次側コイルに流れる二次電流と、二次側コイルに発生する二次電圧とを用いることなく、プラズマリアクタの異常を検出することができる。このため、本開示の放電制御装置は、絶縁を確保するための部品または作業を不要とすることができ、製造コストを低減、または、装置構成を簡素化することができる。
本実施形態の浄化システム1は、図1に示すように、電子制御装置2、プラズマリアクタ3、トランス4、バッテリ5、放電制御装置6および温度センサ7,8を備える。
放電制御装置6は、トランス4に電流が流れている通電状態と、トランス4に電流が流れていない非通電状態とを交互に切り替えることにより、プラズマリアクタ3による放電を制御する。また放電制御装置6は、通信線を介して、エンジンECU2との間でデータ通信を行う。
ドライバ32は、Nチャネル型MOSFETである。ドライバ32のドレインは、トランス4の一次側コイル21に接続される。ドライバ32のソースは、抵抗34を介して接地される。
電流積分回路35は、オペアンプ61、抵抗62およびコンデンサ63を備える。オペアンプ61の非反転入力端子は、抵抗34の一端に接続される。オペアンプ61の反転入力端子は、抵抗62を介して抵抗34の他端に接続される。オペアンプ61の出力端子は、電圧入力端子58に接続される。コンデンサ63は、一端がオペアンプ61の出力端子に接続され、他端がオペアンプ61の反転入力端子に接続される。このように構成された電流積分回路35は、ドライバ32側から接地側へ向けて抵抗34に電流が流れるときに抵抗34の両端で発生する電圧を時間で積分した供給電流積分電圧Visiを出力する。
次に、放電制御装置6のCPU51が実行する放電制御処理の手順を説明する。放電制御処理は、車両のアクセサリ電源がオフ状態からオン状態に切り替わることにより放電制御装置6に電源が供給されてマイコン31が起動した直後に開始される処理である。
ここで、初期診断処理の手順を説明する。
図6に示すように、ドライバ32がオフ状態からオン状態に切り替わると、一次側コイル21に一次電流Ipが流れ、一次側コイル21の端子間電圧Vp(以下、一次端子間電圧Vp)が発生することにより、一次側コイル21に供給エネルギーEsupが蓄積される。その後、ドライバ32がオン状態からオフ状態に切り替わると、一次側コイル21に蓄積された供給エネルギーEsupが二次側コイル22に伝達され、二次側コイル22に高電圧が発生し、プラズマリアクタ3で放電が発生する。このときに、ドライバ32のドレインとソースとの間にフライバック電圧Vflyが発生する。
図7に示すように、時刻t1において、PWM信号がローレベルからハイレベルに切り替わると、一次電流Ipが徐々に増加するとともに、一次端子間電圧Vpが電源電圧VBになる。そして、時刻t2において、PWM信号がハイレベルからローレベルに切り替わると、一次電流Ipが急激に減少して0[A]になるとともに、一次端子間電圧Vpが電源電圧VBから負側まで急激に低下して、プラズマリアクタ3において放電が発生する。放電が発生している期間は、時刻t2から時刻t3までの間である。放電終了後、一次電流Ipが負側で振動しながら減衰し、時刻t4で0[A]になる。一次端子間電圧Vpは、時刻t3から時刻t4までの間に電源電圧VBとなり、時刻t4で0[V]となる。そして、次にPWM信号がローレベルからハイレベルに切り替わる時刻t5になるまで、一次電流Ipは0[A]を維持し、一次端子間電圧Vpは0[V]を維持する。
そしてS140に移行すると、図4に示すように、CPU51は、プラズマリアクタ3のオープン異常を診断する。プラズマリアクタ3のオープン異常とは、プラズマリアクタ3が割れたり、プラズマリアクタ3で断線が発生したりすることである。
図9に示すように、プラズマリアクタ3の等価回路は、コンデンサ16と、このコンデンサ16と直列に接続されるコンデンサ17とによって表される。
また、一次側コイル21の巻数をn、二次側コイル22の巻数をmと表記すると、フライバック電圧Vflyは、式(10)で表される。このため、式(9)および式(10)より、フライバック電圧Vflyは、式(11)で表される。
放電電極11と放電電極12との間に煤が詰まると、コンデンサ16の静電容量Cgが増加する。プラズマリアクタ3において煤の詰まりが発生したときの静電容量CgをCgcと表記すると、式(14)に示す関係が成立する。
そして、初期診断処理を終了すると、CPU51は、図3に示すように、S30にて、エンジンECU2から定期的に受信するエンジン駆動情報に基づいて、車両のエンジンが始動したか否かを判断する。エンジン駆動情報は、エンジンの駆動状態(例えば、エンジン回転数)を示す情報である。
ここで、浄化時診断処理の手順を説明する。浄化時診断処理が実行されると、CPU51は、図5に示すように、まずS210にて、ドライバ32の過熱保護を実行する。具体的には、CPU51は、まず、温度センサ8からの検出信号が示す温度(以下、ドライバ温度)が、予め設定された故障判定温度以上であるか否かを判断する。ここで、ドライバ温度が故障判定温度以上である場合には、CPU51は、RAM53に設けられたドライバ過熱フラグをセットし、電圧出力端子54からのPWM信号の出力を禁止する。一方、ドライバ温度が故障判定温度未満である場合には、CPU51は、ドライバ過熱フラグをクリアする。
浄化時診断処理が終了すると、CPU51は、図3に示すように、S70にて、エンジンECU2から定期的に受信するエンジン駆動情報に基づいて、車両のエンジンが停止したか否かを判断する。ここで、エンジンが停止していない場合には、CPU51は、S50に移行する。一方、エンジンが停止した場合には、CPU51は、放電制御処理を終了する。
図10に示すように、時刻t1において、PWM信号がローレベルからハイレベルに切り替わると、ゲート制御電圧Vgsがローレベルからハイレベルに切り替わる。これにより、一次電流Ipが徐々に増加するとともに、一次端子間電圧Vpが電源電圧VBになる。また、一次電流Ipの増加に伴って、供給電流積分電圧Visiが徐々に上昇する。
放電制御装置6は、フライバック電圧Vflyが、予め設定された劣化判定電圧未満である場合に、プラズマリアクタ3の容量値が増加していると判断する。
また、S150は異常検出部および異常検出手順としての処理に相当する。
例えば上記実施形態では、式(3),(4)を用いて供給エネルギーEsupおよび回生エネルギーEregを算出する形態を示したが、式(5),(6)を用いて供給エネルギーEsupおよび回生エネルギーEregを算出するようにしてもよい。
Claims (3)
- 一次側コイルおよび二次側コイルを有して電圧変換を行うトランスと、前記一次側コイルへの通電を制御するドライバとを備えて、放電によりプラズマを発生させるプラズマリアクタに電気エネルギーを供給するフライバック方式の電源回路を制御する放電制御装置であって、
前記一次側コイルに電流が流れている通電状態から、前記一次側コイルに電流が流れていない非通電状態に切り替わったときに前記ドライバに発生するフライバック電圧を検出するように構成された電圧検出部と、
前記電圧検出部により検出された前記フライバック電圧に基づいて、前記プラズマリアクタの容量値の増加を検出するように構成された異常検出部と
を備える放電制御装置。 - 請求項1に記載の放電制御装置であって、
前記異常検出部は、前記電圧検出部により検出された前記フライバック電圧が、予め設定された劣化判定電圧未満である場合に、前記プラズマリアクタの容量値が増加していると判断する放電制御装置。 - 一次側コイルおよび二次側コイルを有して電圧変換を行うトランスと、前記一次側コイルへの通電を制御するドライバとを備えて、放電によりプラズマを発生させるプラズマリアクタに電気エネルギーを供給するフライバック方式の電源回路を制御する放電制御方法であって、
前記一次側コイルに電流が流れている通電状態から、前記一次側コイルに電流が流れていない非通電状態に切り替わったときに前記ドライバに発生するフライバック電圧に基づいて、前記プラズマリアクタの容量値の増加を検出する異常検出手順を備える放電制御方法。
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