JP5226475B2 - DC / DC converter device and fault detection method for current sensor of the device - Google Patents
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Description
この発明は、DC/DCコンバータ装置に設けられた電流センサの故障を検知するDC/DCコンバータ装置及び該装置の電流センサの故障検知方法に関する。 The present invention relates to a DC / DC converter device that detects a failure of a current sensor provided in a DC / DC converter device and a failure detection method of the current sensor of the device.
スイッチング素子を用いるいわゆるチョッパ制御により電圧変換を行うDC/DCコンバータを備える車両用電力システムが知られている(特許文献1)。特許文献1の車両用電力システムでは、アクセルペダルの踏込量と電流センサの出力を比較することにより電流センサの異常の有無を判定し、異常が有ると判定した場合、所定の通流率となるチョッパ信号を用いてトランジスタ(スイッチング素子)を制御する(特許文献1の図2のステップS10、S14、段落[0018]〜[0020]、[0026]、[0027]参照)。
A vehicle power system including a DC / DC converter that performs voltage conversion by so-called chopper control using a switching element is known (Patent Document 1). In the vehicle power system of
また、車両用電力システムを流れる電流を検出する電流センサとして、正常動作時に所定範囲の電圧を出力し、断線又は短絡が発生した異常動作時に前記所定範囲を外れた電圧を出力するものが知られている(特許文献2の図2、段落[0009]参照)。 Further, as a current sensor for detecting a current flowing through a vehicle power system, a sensor that outputs a voltage within a predetermined range during normal operation and outputs a voltage out of the predetermined range during abnormal operation when a disconnection or a short circuit occurs is known. (See FIG. 2, paragraph [0009] of Patent Document 2).
特許文献1では、アクセルペダルの踏込量と電流センサの出力とを比較するため、アクセルペダルの踏込量が変化しないと電流センサの異常を判定することができない。また、アクセルペダルの踏込量と電流センサの出力とは、一対一に対応するものではないため、精度も十分とはいえない。
In
特許文献2の方法では、断線や短絡が生じたときにのみ使用可能であり、電流センサ又は電圧センサの利得変化故障(センサの利得が許容範囲から外れる故障)やオフセット変化故障(センサの検出可能範囲に対応する出力可能範囲がずれる故障)に対応できない。
The method of
この発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、DC/DCコンバータ装置の電流センサのオフセット変化故障(単に、オフセット故障ともいう。)を高精度に検知することを可能とするDC/DCコンバータ装置及び該装置の電流センサの故障検知方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of such a problem, and it is possible to detect with high accuracy an offset change failure (also simply referred to as an offset failure) of a current sensor of a DC / DC converter device . / DC converter apparatus and to provide a fault detection knowledge method of the current sensor of the device for the purpose of.
この発明に係るDC/DCコンバータ装置は、第1電力装置と第2電力装置との間に接続されるDC/DCコンバータの電流センサの故障を1次側電力と2次側電力の偏差により検知する故障検知部と、前記故障検知部を、前記DC/DCコンバータのコンバータ通過パワー効率が著しく低下する領域を除いて機能させる故障検知領域設定部と、を有することを特徴とする。 The DC / DC converter device according to the present invention detects a failure of a current sensor of a DC / DC converter connected between the first power device and the second power device based on a deviation between the primary power and the secondary power. And a failure detection region setting unit that causes the failure detection unit to function except in a region where the converter passing power efficiency of the DC / DC converter is significantly reduced.
また、この発明に係るDC/DCコンバータ装置の電流センサの故障検知方法は、第1電力装置と第2電力装置との間に接続されるDC/DCコンバータ装置の電流センサの故障検知方法において、DC/DCコンバータ通過パワー効率が著しく低下しない領域かどうかを判定し、前記DC/DCコンバータ通過パワー効率が著しく低下しない領域であるとき、1次側電力と2次側電力の偏差により前記電流センサの故障を検知することを特徴とする。 In addition, a failure detection method for a current sensor of a DC / DC converter device according to the present invention is a failure detection method for a current sensor of a DC / DC converter device connected between a first power device and a second power device. It is determined whether or not the DC / DC converter passing power efficiency is in a region where the DC / DC converter passing power efficiency is not significantly reduced. When the DC / DC converter passing power efficiency is in a region where the DC / DC converter passing power efficiency is not significantly reduced, the current sensor is detected based on a deviation between primary power and secondary power. It is characterized by detecting a failure of
上記の各発明によれば、DC/DCコンバータのコンバータ通過パワー効率が著しく低下する領域を除いて電流センサの故障を検知するようにしているので、電流センサの故障を精度高く検出することができる。 According to each of the above-described inventions, since the failure of the current sensor is detected except for the region where the converter passing power efficiency of the DC / DC converter is significantly reduced, the failure of the current sensor can be detected with high accuracy. .
この場合、さらに、前記電流センサの故障を検知したとき、DC/DCコンバータの通過電流を制限する電流制限モードの動作を禁止するとともに、コンバータ通過パワーを制限することで、DC/DCコンバータ装置を保護することができる。 In this case, further, when the failure of the current sensor is detected, the operation of the current limiting mode for limiting the passing current of the DC / DC converter is prohibited, and the DC / DC converter device is controlled by limiting the converter passing power. Can be protected.
この発明は、前記第1電力装置として蓄電装置、前記第2電力装置として燃料電池とした燃料電池システムに適用して好適である。 The present invention is preferably applied to a fuel cell system in which a power storage device is used as the first power device and a fuel cell is used as the second power device.
この発明は、前記第1電力装置として蓄電装置、前記第2電力装置として燃料電池とこの燃料電池に並列的に接続され回生電力を発生するモータとから構成される燃料電池車両に適用して好適である。 The present invention is preferably applied to a fuel cell vehicle that includes a power storage device as the first power device, a fuel cell as the second power device, and a motor that is connected in parallel to the fuel cell and generates regenerative power. It is.
この発明は、前記第1電力装置として蓄電装置、前記第2電力装置として回生電力を発生するモータとから構成される電気自動車にも適用することができる。 The present invention can also be applied to an electric vehicle including a power storage device as the first power device and a motor that generates regenerative power as the second power device.
この発明によれば、DC/DCコンバータのコンバータ通過パワー効率が著しく低下する領域を除いて電流センサの故障を検知するようにしているので、電流センサの故障を精度高く検出することができる。 According to the present invention, since the failure of the current sensor is detected except in the region where the converter passing power efficiency of the DC / DC converter is significantly reduced, the failure of the current sensor can be detected with high accuracy.
以下、この発明に係るDC/DCコンバータ装置の電流センサの故障検知方法を実施するDC/DCコンバータ装置が適用された車両等の実施形態について図面を参照して説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a vehicle or the like to which a DC / DC converter apparatus that performs a failure detection method for a current sensor of a DC / DC converter apparatus according to the present invention is applied will be described with reference to the drawings.
A.全体的な構成の説明
[全体構成]
図1は、この実施形態に係る燃料電池車両10の概略全体構成図を示している。
A. Explanation of overall configuration [Overall configuration]
FIG. 1 shows a schematic overall configuration diagram of a
この燃料電池車両10は、基本的には、1次側1Sに1次電圧V1を発生する第1直流電源装置としてのバッテリ12と2次側2Sに2次電圧V2を発生する第2直流電源装置としての燃料電池(Fuel Cell)14とから構成されるハイブリッド直流電源装置と、このハイブリッド直流電源装置から電力が供給される負荷である走行用のモータ16とから構成される。
The
[燃料電池とそのシステム]
燃料電池14は、例えば固体高分子電解質膜をアノード電極とカソード電極とで両側から挟み込んで形成されたセルを積層したスタック構造にされている。燃料電池14には、反応ガス供給部18が配管を通じて接続されている。反応ガス供給部18は、一方の反応ガスである水素(燃料ガス)を貯留する水素タンクと、他方の反応ガスである空気(酸化剤ガス)を圧縮するコンプレッサを備えている。反応ガス供給部18から燃料電池14に供給された水素と空気の燃料電池14内での電気化学反応により生成された発電電流がモータ16とバッテリ12に供給される。
[Fuel cell and its system]
The
燃料電池システム11は、燃料電池14及び反応ガス供給部18とこれらを制御する燃料電池制御部(FC制御部)44とから構成される。
The
[DC/DCコンバータ]
DC/DCコンバータ20は、一方側が1次側1Sに接続されたバッテリ12に接続され、他方側が燃料電池14とモータ16との接続点である2次側2Sに接続されたチョッパ型の電圧変換装置である。
[DC / DC converter]
The DC /
DC/DCコンバータ20は、1次電圧V1を2次電圧V2(V1≦V2)に電圧変換(昇圧変換)するとともに、2次電圧V2を1次電圧V1に電圧変換(降圧変換)する昇降圧型の電圧変換装置である。
The DC /
[インバータとモータ及びドライブ系]
インバータ22は、3相フルブリッジ型の構成とされ、直流/交流変換を行い、直流を3相の交流に変換してモータ16に供給する一方、回生動作に伴う交流/直流変換後の直流を2次側2SからDC/DCコンバータ20を通じて1次側1Sに供給し、バッテリ12を充電等する。
[Inverter, motor and drive system]
The
モータ16は、トランスミッション24を通じて車輪26を回転する。なお、実際上、インバータ22とモータ16を併せて負荷23という。
The
[高圧バッテリ]
1次側1Sに接続される高圧(High Voltage)のバッテリ12は、蓄電装置(エネルギストレージ)であり、例えばリチウムイオン2次電池又はキャパシタ等を利用することができる。この実施形態ではリチウムイオン2次電池を利用している。
[High voltage battery]
A
[各種センサ、メインスイッチ及び通信線]
メインスイッチ(電源スイッチ)34と各種センサ36が通信線38に接続される。メインスイッチ34は、燃料電池車両10及び燃料電池システム11をオン(起動又は始動)オフ(停止)するイグニッションスイッチとしての機能を有する。各種センサ36は、車両状態及び環境状態等の状態情報を検出する。通信線38としては、車内LANであるCAN(Controller Area Network)等が使用される。
[Various sensors, main switches and communication lines]
A main switch (power switch) 34 and
[制御部]
通信線38に対して、統合制御部40、FC制御部44、モータ制御部46、コンバータ制御部48、及びバッテリ制御部52が相互に接続される。DC/DCコンバータ20と、このDC/DCコンバータ20を制御するコンバータ制御部48とによりDC/DCコンバータ装置50が形成される。
[Control unit]
The
各制御部40、44、46、48、52は、それぞれマイクロコンピュータを含み、メインスイッチ34等の各種スイッチ及び各種センサ36の状態情報を検出するとともに制御部40、44、46、48、52同士で共有し、これらスイッチ及びセンサからの状態情報及び互いに他の制御部からの情報(指令等)を入力とし、各CPUがメモリ(ROM)に格納されたプログラムを実行することにより各種機能を実現する機能実現部(機能実現手段)として動作する。制御部40、44、46、48、52は、CPU、メモリの他、必要に応じて、タイマ、A/D変換器、D/A変換器等の入出力インタフェースを有する。
Each
B.詳細な構成の説明
[DC/DCコンバータ装置]
図2は、DC/DCコンバータ20の詳細な構成を示している。DC/DCコンバータ20は、1次側1Sと2次側2Sとの間に配される相アームUAと、リアクトル90とから構成される。
B. Detailed configuration description [DC / DC converter device]
FIG. 2 shows a detailed configuration of the DC /
相アームUAは、上アーム素子(上アームスイッチング素子81とダイオード83)と下アーム素子(下アームスイッチング素子82とダイオード84)とで構成される。
The phase arm UA includes an upper arm element (upper
上アームスイッチング素子81と下アームスイッチング素子82には、それぞれ例えばMOSFET又はIGBT等が採用される。
As the upper
リアクトル90は、相アームUAの中点(共通接続点)とバッテリ12の正極との間に挿入され、DC/DCコンバータ20により1次電圧V1と2次電圧V2との間で電圧を変換する際に、エネルギを放出及び蓄積する作用を有する。
上アームスイッチング素子81は、コンバータ制御部48から出力されるゲート駆動信号(駆動電圧)UHのハイレベルによりオンにされ、下アームスイッチング素子82は、ゲートの駆動信号(駆動電圧)ULのハイレベルによりそれぞれオンにされる。なお、コンバータ制御部48は、1次側平滑コンデンサ94に並列に設けられた電圧センサ91により1次電圧V1を検出し、電流センサ101により1次電流I1を検出し、2次側平滑コンデンサ96に並列に設けられた電圧センサ92により2次電圧V2を検出し、電流センサ102により2次電流I2を検出する。
The upper
上アームスイッチング素子81と下アームスイッチング素子82には、それぞれ温度センサ69が取り付けられ、上アームスイッチング素子81と下アームスイッチング素子82のそれぞれの検出温度Tuh(81)、Tul(82)は、コンバータ制御部48により検出される。
A
[DC/DCコンバータ装置の動作]
DC/DCコンバータ装置50は、(a)同期スイッチング処理による降圧チョッパ制御と昇圧チョッパ制御により動作するが、この実施形態において、動作モードとして、(b)2次電圧V2制御モード及び(c)1次電流I1制限モードで動作する。
[Operation of DC / DC converter device]
The DC /
(a)同期スイッチング処理による降圧チョッパ制御と昇圧チョッパ制御
降圧動作(回生動作)に係る降圧チョッパ制御では、負荷23や燃料電池14から流れ出す2次電流I2がDC/DCコンバータ20を通過して1次電流I1としてバッテリ12を充電等する。基本的には、上アームスイッチング素子81がオン、下アームスイッチング素子82がオフのとき、2次電流I2によりリアクトル90にエネルギが蓄積され、上アームスイッチング素子81がオフとされたとき、ダイオード84が通流してリアクトル90に蓄積されたエネルギが放出され1次電流I1によりバッテリ12等が充電される。
(A) Step-down chopper control and step-up chopper control by synchronous switching processing In step-down chopper control related to step-down operation (regenerative operation), the secondary current I2 flowing out from the
一方、昇圧動作(力行動作)に係る昇圧チョッパ制御では、バッテリ12から流れ出す1次電流I1がDC/DCコンバータ20を通過し2次電流I2としてモータ16を含む負荷23が駆動される。基本的には、上アームスイッチング素子81がオフ、下アームスイッチング素子82がオンのとき、バッテリ12からの1次電流I1によりリアクトル90にエネルギが蓄積され、下アームスイッチング素子82がオフとされたとき、ダイオード83が通流してリアクトル90に蓄積されたエネルギが放出され1次側1Sから2次側2Sに流れる電流により負荷23が駆動される。
On the other hand, in the step-up chopper control related to the step-up operation (power running operation), the primary current I1 flowing out from the
図3及び図4に示すように、降圧チョッパ制御と昇圧チョッパ制御は、各スイッチング周期Tswにおいて組み合わせて用いられる。すなわち、各スイッチング周期Tswでは、上アームスイッチング素子81の駆動時間T1と、下アームスイッチング素子82の駆動時間T2の両方が現れ、上アームスイッチング素子81と下アームスイッチング素子82とを交互に駆動する。このように、スイッチング周期Tsw毎に上アームスイッチング素子81と下アームスイッチング素子82とを交互に駆動する処理を同期スイッチング処理と称する。
As shown in FIGS. 3 and 4, the step-down chopper control and the step-up chopper control are used in combination in each switching period Tsw. That is, in each switching cycle Tsw, both the drive time T1 of the upper
上アームスイッチング素子駆動時間T1と下アームスイッチング素子駆動時間T2との間には、上アームスイッチング素子81と下アームスイッチング素子82とを同時に駆動して2次電圧V2が短絡することを防止するためのデッドタイムdtが配置されている。
Between the upper arm switching element driving time T1 and the lower arm switching element driving time T2, in order to prevent the secondary voltage V2 from being short-circuited by simultaneously driving the upper
図3及び図4において、駆動信号UH、ULの波形中、ハッチングを付けた期間は、駆動信号UH、ULが供給されている上アームスイッチング素子81がオンしている期間(実際に電流が流れている期間)及び下アームスイッチング素子82がオンしている期間(実際に電流が流れている期間)を示している。
3 and 4, in the waveforms of the drive signals UH and UL, the hatched period is a period during which the upper
また、図3及び図4の下側には、DC/DCコンバータ20の降圧動作時の1次電流I1のタイムチャートが示されている。図3及び図4中、リアクトル90に流れる1次電流I1の符号は、1次側1Sから2次側2Sへ流れる昇圧時電流(バッテリ12からの放電電流)を正(+)、2次側2Sから1次側1Sへ流れる降圧時電流(バッテリ12への充電電流)を負(−)に取っている。
3 and 4 show time charts of the primary current I1 during the step-down operation of the DC /
この実施形態では、1スイッチング周期Tswにおいて上アームスイッチング素子駆動時間T1が占める割合をデューティ比DUTと定義する(DUT=T1/Tsw)。ここで、2次電圧V2制御モードにおけるデューティ比DUTは、電圧センサ61で検出した1次電圧V1を目標2次電圧V2tarで除したもの(V1/V2tar)として定義可能である(DUT=V1/V2tar)。また、一般に、デッドタイムdtがスイッチング周期Tswに占める割合は小さいものであるため、1スイッチング周期Tswにおいて下アーム素子駆動時間T2が占める割合は、「1−DUT」及び「1−(V1/V2tar)」として表現可能である。 In this embodiment, the ratio of the upper arm switching element driving time T1 in one switching cycle Tsw is defined as the duty ratio DUT (DUT = T1 / Tsw). Here, the duty ratio DUT in the secondary voltage V2 control mode can be defined as the primary voltage V1 detected by the voltage sensor 61 divided by the target secondary voltage V2tar (V1 / V2tar) (DUT = V1 / V2tar). In general, since the proportion of the dead time dt in the switching cycle Tsw is small, the proportion of the lower arm element driving time T2 in one switching cycle Tsw is “1-DUT” and “1- (V1 / V2tar). ) ".
(b)2次電圧V2制御モード
燃料電池14は、端子間電圧、この場合2次電圧V2の上昇に応じて流し出す発電電流の値が徐々に低下する、一意に決定する特性を有するので、2次電圧V2をコンバータ制御部48によりフィードバック制御することで、負荷23の要求電力に応えることができる。負荷23の要求電力は、モータ16の要求電力であり、モータ16の要求電力に対する不足分は、バッテリ12からの放電電流により賄われる(アシストされる)。
(B) Secondary voltage V2 control mode Since the
(c)1次電流I1制限モード
バッテリ12に対して、過大な放電電流あるいは過大な充電電流が流れるとバッテリ12は劣化するおそれが高い。そこで、バッテリ12にそのような過大放電電流及び過大充電電流が流れないようにする電流閾値Ithを決定し、この電流閾値Ith以上に流れないようにバッテリ12の充放電電流を電流センサ101に流れる1次電流I1を監視し、1次電流I1を、コンバータ制御部48によりフィードバック制御で所定電流以下に制限するモードである。この1次電流I1制限モードでの動作中、2次電圧V2のフィードバック制御は行われないので、2次電圧V2の値は、フリーになる。
(C) Primary current I1 restriction mode When an excessive discharge current or an excessive charging current flows to the
[コンバータ制御部の機能実現部]
コンバータ制御部48は、機能実現部として、電流センサ101、102の故障を1次側電力P1と2次側電力P2の偏差により検知する故障検知部202と、この故障検知部202を、DC/DCコンバータ20のコンバータ通過パワー効率ηが著しく低下する領域を除いて機能させる故障検知領域設定部204と、故障検知部202が電流センサ101、102の故障を検知したとき、DC/DCコンバータ20の通過電流It(通過パワーPt)を制限する電流制限モード、この実施形態では、上述した1次電流I1制限モードでの動作を禁止するとともに、コンバータ通過パワーPtを制限する動作禁止パワー制限部206と、を有する。
[Function realization part of converter control part]
The
また、コンバータ制御部48には、故障検知を確定するための経過時間Cnを計測する故障検知確定経過時間計測部(異常経過カウンタ・タイマ)208や、各種閾値が設定される。
Further, the
[DC/DCコンバータのコンバータ通過パワー及びその効率の説明]
1次側1Sの電力(1次側電力)P1は、P1=I1×V1で計算され、2次側2Sの電力(2次側電力)P2は、P2=I2×V2で計算される。
[Description of converter passing power and efficiency of DC / DC converter]
The
コンバータ通過パワーPtは、1次側1Sから2次側2Sへ電力が供給される場合には、すなわち、バッテリ12の放電方向では、Pt=P2と定義し、2次側2Sから1次側1Sへ電力が供給される場合には、すなわち、バッテリ12への充電方向では、Pt=P1と定義する。
The converter passing power Pt is defined as Pt = P2 when power is supplied from the
コンバータ通過パワー効率η[%]は、1次側1Sから2次側2Sへ電力が供給される場合には、すなわち、バッテリ12の放電方向では、ηd=(P2/P1)×100[%]として算出され、2次側2Sから1次側1Sへ電力が供給される場合には、すなわち、バッテリ12への充電方向ではηc=(P1/P2)×100として算出される。
The converter passing power efficiency η [%] is ηd = (P2 / P1) × 100 [%] when electric power is supplied from the
図5は、コンバータ通過パワー効率ηの実測結果例を示している。また、図5には、故障検知領域設定部204により設定された故障検知領域Ddeと、故障非検知領域Dndeを併せて示している。故障非検知領域Dndeは、同時に、動作禁止パワー制限部206によるコンバータ通過パワーPtの制限領域に設定されている。
FIG. 5 shows an example of an actual measurement result of the converter passing power efficiency η. FIG. 5 also shows the failure detection area Dde set by the failure detection
さらに、図5において、横軸は、1次側電力(出力)P1[kW]を、所定電力[kW]を値「1」に規格化して表現している。値「2」は、前記所定電力の2倍の電力を意味する。 Further, in FIG. 5, the horizontal axis represents the primary power (output) P1 [kW] and the predetermined power [kW] normalized to the value “1”. The value “2” means twice the predetermined power.
なお、電力P1[kW]は、上述したように、バッテリ12の放電時を正{バッテリ12から1次電流I1(I1>0)が流し出されている状態}の値、充電時を負{バッテリ12に1次電流I1(I1<0)が流し込まれている状態}の値にとっている。
Note that, as described above, the power P1 [kW] is positive when the
図5から分かるように、コンバータ通過パワーPtの効率η[%]は、1次側電力P1の絶対値が、電力閾値P1thを超える故障検知領域Ddeでは、高効率となっており、1次側電力P1の絶対値が、電力閾値P1thを超えない故障非検知領域Dndeでは、1次側電力P1のゼロ値に向かうに従い著しく低下する。 As can be seen from FIG. 5, the efficiency η [%] of the converter passing power Pt is high in the failure detection region Dde in which the absolute value of the primary power P1 exceeds the power threshold P1th, and the primary side In the failure non-detection region Dnde where the absolute value of the electric power P1 does not exceed the electric power threshold value P1th, the absolute value of the electric power P1 decreases significantly toward the zero value of the primary power P1.
C.動作説明
DC/DCコンバータ装置50の電流センサ101、102の故障検知方法の一実施形態について、図6〜図8のフローチャートを参照して説明する。
C. Description of Operation An embodiment of a failure detection method for the
電流センサ101、102の故障を検知する場合には、まず、ステップS1において、燃料電池車両10のメインスイッチ34がオンとなっている状態の運転中に、コンバータ制御部48は、2次電圧V2制御モードでDC/DCコンバータ装置50が動作しているかどうかを判定する。2次電圧V2制御モードであるとき、2次電圧V2は、目標2次電圧V2tarに制御されているので故障検知を実行し易い。
When detecting a failure of the
2次電圧V2制御モードでの動作中に、ステップS2において、電流センサ101、102がオフセット異常を確定していないかどうかを判定する。
During the operation in the secondary voltage V2 control mode, in step S2, it is determined whether or not the
次いで、ステップS3において、検出した1次電圧V1、検出した2次電圧V2、1次側電流センサ101、及び2次側電流センサ102のいずれもが異常でないかどうかを判定する。
Next, in step S3, it is determined whether or not any of the detected primary voltage V1, detected secondary voltage V2, primary side
次に、ステップS4において、1次電流I1が正(I1>0)であるかどうかを判定する。正である場合には、ステップS5以降の処理による故障判定を続行し、負である場合には、ステップ25以降の処理による故障判定を続行する。
Next, in step S4, it is determined whether or not the primary current I1 is positive (I1> 0). If it is positive, the failure determination by the processing from step S5 is continued, and if it is negative, the failure determination by the processing from
ステップS5において、1次電圧V1と1次電流I1の積から1次側電力P1を算出する(P1←V1×I1)。 In step S5, the primary power P1 is calculated from the product of the primary voltage V1 and the primary current I1 (P1 ← V1 × I1).
次いで、ステップS6において、算出した1次側電力P1が故障検知領域Ddeにあるかどうかを判定する(P1>P1th)。 Next, in step S6, it is determined whether or not the calculated primary power P1 is in the failure detection region Dde (P1> P1th).
故障検知領域Ddeにある場合、ステップS7において、2次電圧V2と2次電流I2の積から2次側電力P2を算出する(P2←V2×I2)。 When in the failure detection area Dde , in step S7, the secondary power P2 is calculated from the product of the secondary voltage V2 and the secondary current I2 (P2 ← V2 × I2).
次いで、ステップS8において、電力偏差値ΔP(ΔP=P1−P2)を算出し、算出した電力偏差値ΔPをテンポラリ変数yとする{y←(P1−P2)}。 Next, in step S8, a power deviation value ΔP (ΔP = P1-P2) is calculated, and the calculated power deviation value ΔP is set as a temporary variable y {y ← (P1-P2)}.
ステップS9において、テンポラリ変数yの値が正かどうかを判断し、正の値である場合には、ステップS10において、テンポラリ変数yを電力偏差値ΔP(正の値)と置き(ΔP←y)、ステップS9において、テンポラリ変数yの値が負の値である場合には、ステップS11において、テンポラリ変数yの符号を反転して電力偏差値ΔPと置く(ΔP←−y)。 In step S9, it is determined whether or not the value of the temporary variable y is positive. If the value is positive, in step S10, the temporary variable y is set as the power deviation value ΔP (positive value) (ΔP ← y). In step S9, if the value of temporary variable y is negative, in step S11, the sign of temporary variable y is inverted and set as power deviation value ΔP (ΔP ← −y).
次に、ステップS12において、測定され算出された電力偏差値ΔPが、予め定められた所定の電力偏差閾値(電力偏差異常判定閾値)Pth以上の値であるかどうかを判定する(ΔP≧Pth)。 Next, in step S12, it is determined whether or not the measured and calculated power deviation value ΔP is equal to or greater than a predetermined power deviation threshold (power deviation abnormality determination threshold) Pth (ΔP ≧ Pth). .
電力偏差値ΔPが電力偏差閾値Pthを上回っていた場合、ノイズ等の影響を考慮し、直ぐには異常と決定しないで、ステップS13において、異常経過カウンタ・タイマ208のカウント値Cn(実際には、カウント値×サンプリング時間=異常経過時間)が、経過時間閾値Tthを超えているかどうかを判定する(Cn≧Tth)。 If the power deviation value ΔP exceeds the power deviation threshold value Pth, the influence of noise or the like is taken into consideration, and it is not immediately determined to be abnormal. In step S13, the count value Cn of the abnormal elapsed counter / timer 208 (in practice, It is determined whether or not (count value × sampling time = abnormal elapsed time) exceeds the elapsed time threshold Tth (Cn ≧ Tth).
1回目の判定では、ステップS13は、成立しないので、ステップS14において、異常経過カウンタ・タイマ208のカウント値Cnを1単位だけ増加させる(Cn←Cn+1)。
In step S13, the count value Cn of the abnormality progress counter /
以降、ステップS1〜S13:NO、ステップS14を所定回繰り返して、ステップS13が成立したとき(Cn≧Tth)、ステップS15において、電流センサ101がオフセット故障であると決定する。
Thereafter, Steps S1 to S13: NO and Step S14 are repeated a predetermined number of times. When Step S13 is established (Cn ≧ Tth), it is determined in Step S15 that the
なお、ステップS1〜S13:NOの処理の繰り返し中に、ステップS12が不成立となった場合には、故障検知を最初からやり直すために、ステップS16において、異常経過カウンタ・タイマ208のカウント値Cnを0にリセットする(Cn←0)。
Steps S1 to S13: If step S12 is not established during the repetition of the NO process, the count value Cn of the abnormality progress counter /
また、上述したステップS6の判定において、1次側電力P1が電流センサ101、102の故障を判定するための電力閾値P1th以下の値である場合には(P1≦P1th)、電流センサ101、102の故障判定処理を行わないで、ステップS17において、異常経過カウンタ・タイマ208のカウント値Cnをリセットする(Cn←0)とともに、算出した電力偏差値ΔPをリセットする(ΔP←0)。
If the primary power P1 is equal to or less than the power threshold P1th for determining failure of the
さらに、ステップS3の判定において、いずれかの値が異常である場合にも、ステップS17において、異常経過カウンタ・タイマ208のカウント値Cnをリセットする(Cn←0)とともに、電力偏差値ΔPをリセットする(ΔP←0)。
Further, even if any of the values is abnormal in the determination in step S3, the count value Cn of the abnormality elapsed counter /
次に、ステップS4において、1次電流I1が正(I1>0)ではなく、負である場合には、ステップS25において、値を正にした1次側電力P1を算出する{P1←−(V1×I1)}。 Next, when the primary current I1 is not positive (I1> 0) but negative in step S4, the primary power P1 having a positive value is calculated in step S25 {P1 ← − ( V1 × I1)}.
次いで、上述したステップS6〜S17の処理と同様の処理をステップS26〜S37で行う。 Next, processing similar to the processing in steps S6 to S17 described above is performed in steps S26 to S37.
ステップS26において、1次側電力P1が故障検知領域Ddeにあるかどうかを判定する(P1>P1thp)。 In step S26, it is determined whether or not the primary power P1 is in the failure detection area Dde (P1> P1thp).
ステップS27において、2次側電力P2を算出する{P2←−(V2×I2)}。 In step S27, the secondary power P2 is calculated {P2 ← − (V2 × I2)}.
ステップS28において、電力偏差値ΔP(P1−P2)を算出し、算出した電力偏差値ΔPをテンポラリ変数yとする{y←(P1−P2)}。 In step S28, a power deviation value ΔP (P1-P2) is calculated, and the calculated power deviation value ΔP is set as a temporary variable y {y ← (P1-P2)}.
ステップS29において、テンポラリ変数yの値が正かどうかを判断し、正の値である場合には、ステップS30において、テンポラリ変数yを電力偏差値ΔP(正の値)と置き(ΔP←y)、ステップS29において、テンポラリ変数yの値が負の値である場合には、ステップS31において、テンポラリ変数yの符号を反転して電力偏差値ΔPと置く(ΔP←−y)。 In step S29, it is determined whether or not the value of the temporary variable y is positive. If the value is positive, in step S30, the temporary variable y is set as the power deviation value ΔP (positive value) (ΔP ← y). In step S29, if the value of temporary variable y is negative, in step S31, the sign of temporary variable y is inverted and set as power deviation value ΔP (ΔP ← −y).
次に、ステップS32において、電力偏差値ΔPが、電力偏差閾値(電力偏差異常判定閾値)Pth以上の値であるかどうかを判定する(ΔP≧Pth)。 Next, in step S32, it is determined whether or not the power deviation value ΔP is equal to or greater than a power deviation threshold value (power deviation abnormality determination threshold value) Pth (ΔP ≧ Pth).
電力偏差値ΔPが電力偏差閾値Pthを上回っていた場合、ステップS33において、経過時間閾値Tthを超えているかどうかを判定する(Cn≧Tth)。 If the power deviation value ΔP exceeds the power deviation threshold value Pth, it is determined in step S33 whether or not the elapsed time threshold value Tth is exceeded (Cn ≧ Tth).
1回目の判定では、ステップS33は、成立しないので、ステップS34において、異常経過カウンタ・タイマ208のカウント値Cnを1単位だけ増加させる(Cn←Cn+1)。
In the first determination, step S33 is not established. Therefore, in step S34, the count value Cn of the abnormal progress counter /
以降、ステップS1〜S4:NO、S25〜S33:NO、S34を所定回繰り返して、ステップS33が成立したとき(Cn≧Tth)、ステップS34において、電流センサ101がオフセット故障であると決定する。
Thereafter, Steps S1 to S4: NO, S25 to S33: NO, and S34 are repeated a predetermined number of times. When Step S33 is established (Cn ≧ Tth), it is determined in Step S34 that the
なお、ステップS1〜S4:NO、S25〜S33:NO、S34の処理の繰り返し中に、ステップS12が不成立となった場合には、故障検知を最初からやり直すために、ステップS16において、異常経過カウンタ・タイマ208のカウント値Cnを0にリセットする(Cn←0)。
In addition, when step S12 is not established during the repetition of the processes of steps S1 to S4: NO, S25 to S33: NO, and S34, in order to restart the failure detection from the beginning, in step S16, the abnormality progress counter Reset the count value Cn of the
また、上述したステップS26の判定において、1次側電力P1が電流センサ101、102の故障を判定するための電力閾値P1th以下の値である場合には、ステップS37において、異常経過カウンタ・タイマ208のカウント値Cnをリセットする(Cn←0)とともに、電力偏差値ΔPをリセットする(ΔP←0)。
If the primary power P1 is equal to or less than the power threshold P1th for determining the failure of the
上述した実施形態によれば、DC/DCコンバータ装置50は、バッテリ12と燃料電池14との間に接続されるDC/DCコンバータの電流センサ101、102の故障を1次側電力P1と2次側電力P2の偏差値ΔPにより検知する故障検知部202と、この故障検知部202を、DC/DCコンバータ20のコンバータ通過パワー効率ηが著しく低下する領域である故障非検知領域Dndeを除いて、故障検知領域Ddeで機能させる故障検知領域設定部204とを有する。
According to the above-described embodiment, the DC /
このように、DC/DCコンバータ20のコンバータ通過パワー効率ηが著しく低下する領域を除いて電流センサ101、102の故障を検知するようにしているので、電流センサ101、102の故障を精度高く検出することができる。
Thus, since so as to detect a failure of the
この場合、さらに、電流センサ101、102の故障を検知したとき、DC/DCコンバータ20の通過電流を制限する上述した1次電流I1制限モードの動作を禁止するとともに、コンバータ通過パワーPtを故障非検知領域Dnde以内の電力値に制限することで、DC/DCコンバータ装置50を保護することができる。
In this case, when the failure of the
なお、この発明は、上述の実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that various configurations can be adopted based on the contents described in this specification.
例えば、図9に示すように、第1電力装置としてバッテリ12、第2電力装置として回生電力を発生するモータ16とから構成される電気自動車13にも適用することができる。
For example, as shown in FIG. 9, the present invention can also be applied to an
10…燃料電池車両 11…燃料電池システム
12…バッテリ 14…燃料電池
16…モータ 20…DC/DCコンバータ
48…コンバータ制御部 50…DC/DCコンバータ装置
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記DC/DCコンバータの1次電流を検出する1次電流センサ又は前記DC/DCコンバータの2次電流を検出する2次電流センサのオフセット故障を検知する故障検知部と、
前記故障検知部を、前記DC/DCコンバータのコンバータ通過パワー効率が著しく低下する領域を除いて機能させる故障検知領域設定部と、を有し、
前記故障検知部は、前記1次電流センサ及び前記2次電流センサのオフセット故障を検知する際、前記コンバータ制御部が前記2次電圧をフィードバック制御しているときに前記2次電圧及び前記第1電力装置の端子間電圧である1次電圧が異常ではないことを確認した後、前記1次電流及び前記1次電圧の積で表される1次側電力と前記2次電流及び前記2次電圧の積で表される2次側電力との偏差が閾値より大きい場合に、前記1次電流センサ又は前記2次電流センサがオフセット故障であると検知する
ことを特徴とするDC/DCコンバータ装置。 A converter control unit that feedback-controls a secondary voltage that is a voltage between terminals of the second power device of a DC / DC converter connected between the first power device and the second power device ;
A failure detection unit for detection known offset failure of the secondary current sensor for detecting the secondary current of the primary current sensor or the DC / DC converter for detecting a primary current of the DC / DC converter,
The failure detection unit, have a, and failure detection area setting unit to function except an area where the converter passing power efficiency of the DC / DC converter is reduced remarkably,
The failure detection unit detects the offset failure of the primary current sensor and the secondary current sensor, and when the converter control unit performs feedback control of the secondary voltage, the secondary voltage and the first current sensor are detected. After confirming that the primary voltage, which is the voltage between terminals of the power device, is not abnormal, the primary power represented by the product of the primary current and the primary voltage, the secondary current, and the secondary voltage A DC / DC converter device that detects that the primary current sensor or the secondary current sensor is an offset failure when the deviation from the secondary power expressed by the product of is greater than a threshold value .
さらに、前記故障検知部が前記1次電流センサ又は前記2次電流センサの故障を検知したとき、DC/DCコンバータの通過電流を制限する電流制限モードの動作を禁止するとともに、コンバータ通過パワーを制限する動作禁止パワー制限部を
有することを特徴とするDC/DCコンバータ装置。 The DC / DC converter device according to claim 1, wherein
Further, when the failure detection unit detects a failure of the primary current sensor or the secondary current sensor , the operation of the current limiting mode for limiting the passing current of the DC / DC converter is prohibited and the converter passing power is limited. A DC / DC converter device comprising an operation prohibiting power limiting unit.
前記第2電力装置の端子間電圧である2次電圧がフィードバック制御されているか否かを判定し、
フィードバック制御がされているとき、前記2次電圧及び前記第1電力装置の端子間電圧である1次電圧が異常でないか否かを確認し、
前記2次電圧及び前記1次電圧が異常でないとき、DC/DCコンバータ通過パワー効率が著しく低下しない領域かどうかを判定し、
前記DC/DCコンバータ通過パワー効率が著しく低下しない領域であるとき、1次電流と前記1次電圧の積で表される1次側電力と2次電流と前記2次電圧の積で表される2次側電力との偏差が閾値より大きい場合、前記1次電流センサ又は前記2次電流センサがオフセット故障であると検知する
ことを特徴とするDC/DCコンバータ装置の電流センサの故障検知方法。 In a failure detection method for detecting an offset failure of a primary current sensor or a secondary current sensor of a DC / DC converter device connected between a first power device and a second power device,
Determining whether a secondary voltage, which is a voltage between terminals of the second power device, is feedback-controlled,
When feedback control is being performed, it is confirmed whether or not the secondary voltage and the primary voltage that is the voltage between the terminals of the first power device are abnormal.
When the secondary voltage and the primary voltage are not abnormal, it is determined whether or not the DC / DC converter passing power efficiency is in a region that does not significantly decrease,
When the DC / DC converter passing power efficiency is in a region that does not significantly decrease, it is represented by the product of the primary power, the secondary current, and the secondary voltage represented by the product of the primary current and the primary voltage. When the deviation from the secondary power is larger than the threshold value, it is detected that the primary current sensor or the secondary current sensor is an offset failure. A method for detecting a failure of a current sensor of a DC / DC converter device, wherein:
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