JP5534518B2 - Charger abnormality detection device - Google Patents

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Description

本発明は、充電器に備えられた異常検出装置に関する。   The present invention relates to an abnormality detection device provided in a charger.

従来から、様々な機能・特性を有する充電器が存在し、用途や使用環境に応じて使い分けられている。その一例として、電気自動車の車載充電器は、商用交流電源から供給される交流電圧を所望の直流電圧に変換し、該直流電圧により車載のバッテリーを充電するもので、力率を改善するためのＰＦＣ部と、ＰＦＣ部から出力される直流電圧の電圧値を調整（昇降圧）するためのＤＣ−ＤＣ変換部とを含んでいる（例えば、特許文献１参照）。   Conventionally, there are chargers having various functions and characteristics, and they are properly used depending on the application and usage environment. As an example, an in-vehicle charger for an electric vehicle converts an AC voltage supplied from a commercial AC power source into a desired DC voltage, and charges the in-vehicle battery with the DC voltage. A PFC unit and a DC-DC conversion unit for adjusting (step-up / step-down) the voltage value of the DC voltage output from the PFC unit are included (see, for example, Patent Document 1).

また、車載充電器は、過電圧の供給によりバッテリーを劣化または故障させないことが強く求められている。このため、車載充電器は、ＤＣ−ＤＣ変換部からバッテリーに向けて出力される直流電圧を監視し、異常を検出した場合に即座に充電を停止させる異常検出装置を備えることが必須となっている。   In addition, in-vehicle chargers are strongly required not to deteriorate or break down the battery by supplying an overvoltage. For this reason, it is essential for the on-vehicle charger to include an abnormality detection device that monitors the direct current voltage output from the DC-DC converter toward the battery and immediately stops charging when an abnormality is detected. Yes.

特開２０１０−１７２０９３号公報JP 2010-172093 A

しかしながら、従来の異常検出装置は、バッテリーを直ちに劣化または故障させる程の極端な異常を検出することはできるが、その一歩手前の異常、すなわち、充電器を構成する各部が仕様通りの動作をしなくなり、このまま使用し続けるとバッテリーを劣化または故障させるおそれがある比較的軽微な異常（以下、「機能異常」という）を検出することはできなかった。   However, the conventional abnormality detection device can detect an extreme abnormality that causes the battery to deteriorate or break down immediately, but the abnormality just before that, that is, each part of the charger operates as specified. It was not possible to detect a relatively minor abnormality (hereinafter referred to as “functional abnormality”) that could cause the battery to deteriorate or break down if continued to be used.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その課題とするところは、機能異常をも検出可能な異常検出装置を提供することにある。   This invention is made | formed in view of the said situation, The place made into the subject is providing the abnormality detection apparatus which can also detect a functional abnormality.

本願発明者は、鋭意検討を重ねた結果、充電器を構成するＰＦＣ部の出力電圧を監視すれば機能異常を効果的に検出できることを見出し、本願発明を完成させた。   As a result of intensive studies, the inventor of the present application has found that functional abnormality can be detected effectively by monitoring the output voltage of the PFC unit constituting the charger, and has completed the present invention.

すなわち、上記課題を解決するために、本発明に係る異常検出装置は、力率を改善しながら外部から入力された交流電圧を直流電圧に変換し、該直流電圧によりバッテリーを充電する充電器の異常検出装置において、
力率を改善するためのＰＦＣ部から出力された直流のＰＦＣ出力電圧を検知するＰＦＣ出力電圧検知部と、ＰＦＣ出力電圧に対する第１閾値を設定する閾値設定部と、ＰＦＣ部の起動により始まったＰＦＣ出力電圧の上昇が終了して該ＰＦＣ出力電圧が安定した後に、ＰＦＣ出力電圧と第１閾値とを比較した結果に基づいてＰＦＣ出力電圧が正常範囲内にあるか否かを判定する第１判定を行う異常判定部と、交流電圧を検知する入力電圧検知部とを備え、第１閾値は、正常範囲の下限を規定する下限閾値電圧を含み、下限閾値電圧は、検知された交流電圧の波高値に相当する値に基づいて設定されていることを特徴としている。 That is, in order to solve the above-described problem, the abnormality detection device according to the present invention converts an AC voltage input from the outside into a DC voltage while improving the power factor, and charges the battery with the DC voltage. In the anomaly detection device,
Started by starting the PFC unit, a PFC output voltage detection unit for detecting a DC PFC output voltage output from the PFC unit for improving the power factor, a threshold setting unit for setting a first threshold for the PFC output voltage , and After the increase of the PFC output voltage is completed and the PFC output voltage is stabilized, a first determination is made as to whether or not the PFC output voltage is within the normal range based on the result of comparing the PFC output voltage with the first threshold value . An abnormality determination unit that performs determination, and an input voltage detection unit that detects an AC voltage , wherein the first threshold includes a lower threshold voltage that defines a lower limit of a normal range, and the lower threshold voltage is the detected AC voltage It is characterized in that it is set based on a value corresponding to the peak value .

この構成によれば、ＰＦＣ部から出力されるＰＦＣ出力電圧がＰＦＣ出力電圧検知部によって検知され、検知されたＰＦＣ出力電圧と閾値とを比較することによりＰＦＣ出力電圧が正常範囲内にあるか否かが判定されるので、バッテリーを直ちに劣化または故障させることはない機能異常をも効果的に検出することができる。
また、この構成によれば、ＰＦＣ出力電圧が安定する前に異常判定部による判定が行われて機能異常が誤検出されるのを防ぐことができる。
さらに、この構成によれば、入力された交流電圧に基づいて下限閾値電圧が設定されるので、交流電圧の低下に伴うＰＦＣ出力電圧の低下により機能異常が誤検出されるのを防ぐことができる。
なお、従来の異常検出装置は、ＰＦＣ部に異常があれば充電器の出力（ＤＣ−ＤＣ変換部の出力）が必ず異常になるという発想に立っており、充電器の出力が異常となった場合にフェイルセーフ動作するため、ＰＦＣ部に着目した異常の検出をしておらず、機能異常を検出することはできなかった。 According to this configuration, the PFC output voltage output from the PFC unit is detected by the PFC output voltage detection unit, and whether the PFC output voltage is within the normal range by comparing the detected PFC output voltage with a threshold value. Therefore, it is possible to effectively detect a malfunction that does not immediately deteriorate or break down the battery.
Further, according to this configuration, it is possible to prevent erroneous detection of a functional abnormality caused by the determination by the abnormality determination unit before the PFC output voltage is stabilized .
Furthermore, according to this configuration, since the lower limit threshold voltage is set based on the input AC voltage, it is possible to prevent a malfunction from being erroneously detected due to a decrease in the PFC output voltage accompanying a decrease in the AC voltage. .
In addition, the conventional abnormality detection device is based on the idea that the output of the charger (output of the DC-DC converter) will always be abnormal if there is an abnormality in the PFC section, and the output of the charger has become abnormal. In this case, since a fail-safe operation is performed, an abnormality focusing on the PFC unit is not detected, and a functional abnormality cannot be detected.

上記異常検出装置の異常判定部は、さらに、ＰＦＣ部の起動によりＰＦＣ出力電圧が上昇し始めてから該ＰＦＣ出力電圧が安定するまでの間に、ＰＦＣ出力電圧の傾きが正常範囲内にあるか否かを判定する第２判定を行うことが好ましい。 Or the abnormal determination of the abnormality detection device further between the beginning PFC output voltage increases by the activation of the PFC unit until the PFC output voltage is stabilized, the gradient of the PFC output voltage is within the normal range It is preferable to perform the second determination for determining whether or not.

ＰＦＣ出力電圧検知部がＰＦＣ出力電圧を一定時間おきに検知する場合は、新たに検知されたＰＦＣ出力電圧と過去のＰＦＣ出力電圧との差に基づいてＰＦＣ出力電圧の傾きを求める傾き算出部をさらに備え、閾値設定部が、ＰＦＣ出力電圧の傾きに対する第２閾値を設定することで、異常判定部は、ＰＦＣ出力電圧の傾きと第２閾値とを比較した結果に基づいて第２判定を行うことができる。 When the PFC output voltage detection unit detects the PFC output voltage at regular intervals, an inclination calculation unit that obtains the inclination of the PFC output voltage based on the difference between the newly detected PFC output voltage and the past PFC output voltage further comprising a threshold setting unit, setting the second threshold for the inclination of the PFC output voltage, the abnormality determining unit, a second determination based on a result of comparison between the inclination and the second threshold value of the PFC output voltage It can be carried out.

この構成によれば、ＰＦＣ部が起動する際のＰＦＣ出力電圧の傾きと第２閾値とを比較した結果に基づいて、ＰＦＣ出力電圧の傾きが正常範囲内にあるか否かが判定されるので、ＰＦＣ部の応答特性の観点から起動時に発生する機能異常を検出することができる。 According to this configuration, it is determined whether or not the slope of the PFC output voltage is within the normal range based on the result of comparing the slope of the PFC output voltage when the PFC unit is activated and the second threshold value. From the viewpoint of the response characteristics of the PFC unit, it is possible to detect a functional abnormality that occurs at startup .

本発明によれば、機能異常をも検出可能な異常検出装置を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the abnormality detection apparatus which can also detect a functional abnormality can be provided.

第１実施形態に係る異常検出装置および該装置を備えた車載充電器のブロック図である。It is a block diagram of the abnormality detection apparatus which concerns on 1st Embodiment, and an in-vehicle charger provided with this apparatus. 第１実施形態におけるＰＦＣ部の一例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows an example of the PFC part in 1st Embodiment. 第１実施形態に係る上限閾値電圧および下限閾値電圧の設定手法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the setting method of the upper limit threshold voltage and lower limit threshold voltage which concern on 1st Embodiment. 第１実施形態に係る異常検出装置の検出フローを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the detection flow of the abnormality detection apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第１実施形態に係る異常検出装置の検出動作を示すグラフであって、（Ａ）は機能異常が検出されない場合、（Ｂ）は機能異常が検出される場合のグラフである。It is a graph which shows the detection operation | movement of the abnormality detection apparatus which concerns on 1st Embodiment, Comprising: (A) is a graph when a functional abnormality is not detected, (B) is a graph when a functional abnormality is detected. 第２実施形態に係る異常検出装置および該装置を備えた車載充電器のブロック図である。It is a block diagram of the abnormality detection apparatus which concerns on 2nd Embodiment, and an in-vehicle charger provided with this apparatus. 第２実施形態に係る異常検出装置の検出動作を示すグラフであって、（Ａ）は機能異常が検出されない場合、（Ｂ）は機能異常が検出される場合のグラフである。It is a graph which shows the detection operation | movement of the abnormality detection apparatus which concerns on 2nd Embodiment, Comprising: (A) is a graph when a functional abnormality is detected, (B) is a graph when a functional abnormality is detected. 第３実施形態に係る異常検出装置および該装置を備えた車載充電器のブロック図である。It is a block diagram of the abnormality detection apparatus which concerns on 3rd Embodiment, and an in-vehicle charger provided with this apparatus. 第３実施形態に係る異常検出装置の検出動作を示すグラフであって、（Ａ）は機能異常が検出されない場合、（Ｂ）は機能異常が検出される場合のグラフである。It is a graph which shows the detection operation | movement of the abnormality detection apparatus which concerns on 3rd Embodiment, Comprising: (A) is a graph when a functional abnormality is not detected, (B) is a graph when a functional abnormality is detected.

以下、添付図面を参照して、本発明に係る異常検出装置の好ましい実施形態について説明する。なお、以下では、一例として車載バッテリーを充電する車載充電器について説明するが、本発明が車載充電器に備えられた異常検出装置に限定されるものでないことは言うまでもない。   Hereinafter, preferred embodiments of an abnormality detection device according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the following, an in-vehicle charger that charges an in-vehicle battery will be described as an example, but it goes without saying that the present invention is not limited to the abnormality detection device provided in the in-vehicle charger.

［第１実施形態］
図１に示すように、本発明の第１実施形態に係る異常検出装置１２Ａは、車両外部にある商用交流電源等の外部電源１から出力された交流電圧を所望の直流電圧に変換し、該直流電圧により車載バッテリー３を充電する車載充電器２に備えられている。
外部電源１と車両は、コネクタ５により通電可能に接続されている。また、車両内部には、車載充電器２による充電の他、車両の各種制御を司る車両制御ユニット４が備えられている。 [First Embodiment]
As shown in FIG. 1, the abnormality detection device 12A according to the first embodiment of the present invention converts an AC voltage output from an external power source 1 such as a commercial AC power source outside the vehicle into a desired DC voltage, The vehicle-mounted charger 2 that charges the vehicle-mounted battery 3 with a DC voltage is provided.
The external power source 1 and the vehicle are connected by a connector 5 so that energization is possible. In addition, in addition to charging by the in-vehicle charger 2, a vehicle control unit 4 that controls various controls of the vehicle is provided inside the vehicle.

車載充電器２は、異常検出装置１２Ａの他、外部電源１から供給される交流電力の力率を改善しながら、ダイオードブリッジを含む整流平滑手段により交流電圧を直流化して得た直流電圧（以下、「ＰＦＣ出力電圧」という）を出力するＰＦＣ部１０と、ＰＦＣ出力電圧を昇降圧して所望の直流電圧（充電電圧）を出力するＤＣ−ＤＣ変換部１１と、ＣＡＮ（Controller Area Network）通信ラインを介して車両制御ユニット４と通信可能な通信部１３を備えている。なお、本実施形態に係る異常検出装置１２Ａおよび通信部１３の機能は、マイコン（ＭＰＵ）上で実行されるプログラムにより実現されている。   The in-vehicle charger 2 improves the power factor of the AC power supplied from the external power source 1 in addition to the abnormality detection device 12A, while the DC voltage obtained by converting the AC voltage into DC by a rectifying / smoothing means including a diode bridge (hereinafter referred to as a DC voltage). , “PFC output voltage”), a DC-DC converter 11 that steps up and down the PFC output voltage to output a desired DC voltage (charging voltage), and a CAN (Controller Area Network) communication line The communication part 13 which can communicate with the vehicle control unit 4 is provided. The functions of the abnormality detection device 12A and the communication unit 13 according to the present embodiment are realized by a program executed on a microcomputer (MPU).

同図に示すように、異常検出装置１２Ａおよび車両制御ユニット４は、通信部１３を介して相互に各種データの送受信が可能となっている。これにより、異常検出装置１２Ａは、車両制御ユニット４からの各種指令を受信したり、検出結果を車両制御ユニット４に送信（報告）したりすることができる。   As shown in the figure, the abnormality detection device 12 </ b> A and the vehicle control unit 4 can transmit / receive various data to / from each other via the communication unit 13. Thereby, the abnormality detection device 12 </ b> A can receive various commands from the vehicle control unit 4, and can transmit (report) the detection result to the vehicle control unit 4.

図２に示すように、本実施形態におけるＰＦＣ部１０は昇圧回路を含み、該昇圧回路が動作していない場合は入力電圧の波高値にほぼ等しいＰＦＣ出力電圧を出力し、昇圧回路が動作している場合は入力電圧の波高値よりも高いＰＦＣ出力電圧を出力するよう構成されている。   As shown in FIG. 2, the PFC unit 10 in the present embodiment includes a booster circuit. When the booster circuit is not operating, the PFC output voltage that is substantially equal to the peak value of the input voltage is output and the booster circuit operates. The PFC output voltage higher than the peak value of the input voltage is output.

異常検出装置１２Ａ（図１）は、ＰＦＣ出力電圧検知部２０と、閾値設定部２１と、異常判定部２２とから構成されている。このうち、ＰＦＣ出力電圧検知部２０は、ＰＦＣ部１０から出力される直流のＰＦＣ出力電圧を一定時間おきに繰り返し検知する。検知された電圧は、異常判定部２２に送られる。   The abnormality detection device 12A (FIG. 1) includes a PFC output voltage detection unit 20, a threshold setting unit 21, and an abnormality determination unit 22. Among these, the PFC output voltage detection unit 20 repeatedly detects the direct current PFC output voltage output from the PFC unit 10 at regular intervals. The detected voltage is sent to the abnormality determination unit 22.

異常判定部２２は、ＰＦＣ出力電圧検知部２０によって検知されたＰＦＣ出力電圧と後述する閾値設定部２１で設定された閾値電圧とを比較した結果に基づいて、ＰＦＣ出力電圧が正常範囲内にあるか否かを判定し、判定結果に応じた異常検出信号を出力する。
本実施形態では、正常範囲の上限を規定する上限閾値電圧ＶPFCMAXと正常範囲の下限を規定する下限閾値電圧ＶPFCMINとが設定される。したがって、異常判定部２２は、ＰＦＣ出力電圧が上限閾値電圧ＶPFCMAXを超える場合、およびＰＦＣ出力電圧が下限閾値電圧ＶPFCMINを下回る場合に、ＰＦＣ出力電圧が正常範囲内にないと判定し、それ以外の場合はＰＦＣ出力電圧が正常範囲内にあると判定する。 The abnormality determination unit 22 determines that the PFC output voltage is within the normal range based on the result of comparing the PFC output voltage detected by the PFC output voltage detection unit 20 with a threshold voltage set by a threshold setting unit 21 described later. And an abnormality detection signal corresponding to the determination result is output.
In this embodiment, an upper threshold voltage V PFCMAX that defines the upper limit of the normal range and a lower threshold voltage V PFCMIN that defines the lower limit of the normal range are set. Therefore, the abnormality determination unit 22 determines that the PFC output voltage is not within the normal range when the PFC output voltage exceeds the upper threshold voltage V PFCMAX and when the PFC output voltage falls below the lower threshold voltage V PFCMIN , Otherwise, it is determined that the PFC output voltage is within the normal range.

図３に示すように、上限閾値電圧ＶPFCMAXおよび下限閾値電圧ＶPFCMINは、正常なＰＦＣ部１０から出力される設計通りのＰＦＣ出力電圧（以下、「ＰＦＣ正常出力電圧ＶPFCTYP」という）と、ＰＦＣ部１０の構成上、当然生じ得るバラツキと、ＰＦＣ出力電圧が入力される後段（ＤＣ−ＤＣ変換部１１）の許容入力電圧範囲に基づいて設定される。
より詳しくは、上限閾値電圧ＶPFCMAXは、ＰＦＣ正常出力電圧ＶPFCTYPに上記バラツキを足した電圧Ｖ1と許容入力電圧範囲の最大値との間に設定される。また、下限閾値電圧ＶPFCMINは、ＰＦＣ正常出力電圧ＶPFCTYPから上記バラツキを引いた電圧Ｖ2と許容入力電圧範囲の最小値との間に設定される。 As shown in FIG. 3, the upper limit threshold voltage V PFCMAX and the lower limit threshold voltage V PFCMIN are a PFC output voltage (hereinafter referred to as “PFC normal output voltage V PFCTYP ”) output from the normal PFC unit 10, and Due to the configuration of the PFC unit 10, it is set based on the variation that can naturally occur and the allowable input voltage range of the subsequent stage (DC-DC conversion unit 11) to which the PFC output voltage is input.
More specifically, the upper limit threshold voltage V PFCMAX is set between the voltage V 1 obtained by adding the above variation to the PFC normal output voltage V PFCTYP and the maximum value of the allowable input voltage range. The lower threshold voltage V PFCMIN is set between a voltage V 2 obtained by subtracting the above variation from the PFC normal output voltage V PFCTYP and the minimum value of the allowable input voltage range.

同図に示すように、本実施形態では、ＰＦＣ正常出力電圧ＶPFCTYPと上限閾値電圧ＶPFCMAXとの差（ＶPFCTYP−ＶPFCMAX）が、ＰＦＣ正常出力電圧ＶPFCTYPと下限閾値電圧ＶPFCMINとの差（ＶPFCTYP−ＶPFCMIN）よりも絶対値が小さくなるように、上限閾値電圧ＶPFCMAXおよび下限閾値電圧ＶPFCMINが設定されている。つまり、本実施形態では、ＰＦＣ出力電圧が高めにずれることをより厳しく監視している。
これは、ＰＦＣ出力電圧が高いまま使用を続けると、ＰＦＣ出力電圧が低い場合よりも車載バッテリー３が劣化等する可能性が高いからである。 As shown in the figure, in this embodiment, the difference between the PFC normal output voltage V PFCTYP and the upper threshold voltage V PFCMAX (V PFCTYP −V PFCMAX ) is the difference between the PFC normal output voltage V PFCTYP and the lower threshold voltage V PFCMIN . The upper threshold voltage V PFCMAX and the lower threshold voltage V PFCMIN are set so that the absolute value becomes smaller than the difference (V PFCTYP −V PFCMIN ). That is, in the present embodiment, it is more strictly monitored that the PFC output voltage is shifted to a higher level.
This is because if the use is continued while the PFC output voltage is high, the in-vehicle battery 3 is more likely to deteriorate than when the PFC output voltage is low.

次に、図４および図５を参照して、本実施形態に係る異常検出装置１２Ａの検出動作の具体例について説明する。これらの図に示すように、異常検出装置１２Ａによる検出は、外部電源１が接続され（図４のステップＳ１）、ＰＦＣ起動信号によりＰＦＣ部１０が動作を開始し（ステップＳ２）、予め定められた時間（ｔ1−ｔ0）が経過した後に、検出許可信号が“禁止”レベルから“許可”レベルに変化することにより開始される（ステップＳ３）。
すなわち、検出は、ＰＦＣ出力電圧が安定した後に開始される。なお、ＰＦＣ起動信号および検出許可信号は、マイコン内で生成される内部信号である。 Next, a specific example of the detection operation of the abnormality detection device 12A according to the present embodiment will be described with reference to FIG. 4 and FIG. As shown in these figures, the detection by the abnormality detection device 12A is performed by connecting the external power source 1 (step S1 in FIG. 4) and starting the operation of the PFC unit 10 by the PFC activation signal (step S2). After the elapse of time (t 1 −t 0 ), the detection permission signal is changed from the “prohibited” level to the “permitted” level (step S3).
That is, the detection is started after the PFC output voltage is stabilized. Note that the PFC activation signal and the detection permission signal are internal signals generated in the microcomputer.

検出が開始されると、まず、閾値設定部２１によって上限閾値電圧ＶPFCMAXおよび下限閾値電圧ＶPFCMINが設定される（ステップＳ４）。その後、ＰＦＣ出力電圧検知部２０によって新たなＰＦＣ出力電圧が検知される度に、検知されたＰＦＣ出力電圧と上限閾値電圧ＶPFCMAXおよび下限閾値電圧ＶPFCMINとの比較が行われ、ＰＦＣ出力電圧が正常範囲内にない状態が一定時間継続すると（ステップＳ５の“Ｙｅｓ”）、機能異常を検出した旨が通信部１３を介して車両制御ユニット４に送信（報告）される（ステップＳ６）。ステップＳ５の判定は、充電が終了するまで繰り返し行われる。 When detection is started, first, the threshold setting unit 21 sets the upper threshold voltage V PFCMAX and the lower threshold voltage V PFCMIN (step S4). Thereafter, each time a new PFC output voltage is detected by the PFC output voltage detection unit 20, the detected PFC output voltage is compared with the upper threshold voltage V PFCMAX and the lower threshold voltage V PFCMIN, and the PFC output voltage is calculated. If the state not within the normal range continues for a certain period of time (“Yes” in step S5), the fact that a malfunction has been detected is transmitted (reported) to the vehicle control unit 4 via the communication unit 13 (step S6). The determination in step S5 is repeated until charging is completed.

図５（Ａ）に示す検出動作の具体例では、ＰＦＣ出力電圧がＰＦＣ正常出力電圧ＶPFCTYP付近で安定しており、上限閾値電圧ＶPFCMAXを超えることも、下限閾値電圧ＶPFCMINを下回ることもない。したがって、この具体例では、異常検出装置１２Ａが機能異常を検出することはない。すなわち、ステップＳ５の判定結果が“Ｙｅｓ”となることはない。 In the specific example of the detection operation shown in FIG. 5A, the PFC output voltage is stable in the vicinity of the PFC normal output voltage V PFCTYP and may exceed the upper threshold voltage V PFCMAX or lower than the lower threshold voltage V PFCMIN. Absent. Therefore, in this specific example, the abnormality detection device 12A does not detect a functional abnormality. That is, the determination result in step S5 is not “Yes”.

一方、図５（Ｂ）に示す検出動作の具体例では、ＰＦＣ出力電圧が上限閾値電圧ＶPFCMAXよりも高くなっている。したがって、この具体例では、検出が開始された時間ｔ1から一定時間（Δｔ）が経過した時間ｔＤにおいて異常判定部２２が機能異常であるとの判定を行い（ステップＳ５の判定結果が“Ｙｅｓ”となる）、異常検出信号を“正常”レベルから“異常”レベルに変化させる。
一定時間経過後に判定するのは、ノイズ等の影響でＰＦＣ出力電圧が一時的に変動した場合に機能異常が誤検出されるのを防ぐためである。 On the other hand, in the specific example of the detection operation shown in FIG. 5B, the PFC output voltage is higher than the upper limit threshold voltage V PFCMAX . Therefore, in this specific example, the abnormality determination unit 22 determines that the function is abnormal at a time t D when a certain time (Δt) has elapsed from the time t 1 when the detection is started (the determination result of step S5 is “ Yes), the abnormality detection signal is changed from the “normal” level to the “abnormal” level.
The determination after the elapse of a certain time is to prevent erroneous detection of a functional abnormality when the PFC output voltage fluctuates temporarily due to noise or the like.

判定の結果、すなわち機能異常が検出されたことは、通信部１３を介して車両制御ユニット４に送信（報告）される（ステップＳ６）。報告を受けた車両制御ユニット４は、ＰＦＣ起動信号を“停止”レベルに変化させることによりＰＦＣ部１０の動作を停止させるとともに、ＤＣ−ＤＣ変換部１１の動作を停止させ、充電を停止させる。   As a result of the determination, that is, that the functional abnormality is detected is transmitted (reported) to the vehicle control unit 4 via the communication unit 13 (step S6). The vehicle control unit 4 that has received the report stops the operation of the PFC unit 10 by changing the PFC activation signal to the “stop” level, stops the operation of the DC-DC conversion unit 11, and stops the charging.

以上をまとめると、第１実施形態に係る異常検出装置１２Ａによれば、ＰＦＣ部１０から出力されるＰＦＣ出力電圧がＰＦＣ出力電圧検知部２０によって検知され、検知されたＰＦＣ出力電圧と閾値電圧（上限閾値電圧ＶPFCMAXおよび下限閾値電圧ＶPFCMIN）とを比較することによりＰＦＣ出力電圧が正常範囲内にあるか否かが判定されるので、車載バッテリー３を直ちに劣化等させることはない機能異常を検出することができる。 In summary, according to the abnormality detection device 12A according to the first embodiment, the PFC output voltage output from the PFC unit 10 is detected by the PFC output voltage detection unit 20, and the detected PFC output voltage and threshold voltage ( By comparing the upper threshold voltage V PFCMAX and the lower threshold voltage V PFCMIN ), it is determined whether or not the PFC output voltage is within the normal range. Can be detected.

［第２実施形態］
続いて、図６および図７を参照して、本発明の第２実施形態に係る異常検出装置１２Ｂについて説明する。
図６に示すように、異常検出装置１２Ｂは、入力電圧検知部２３をさらに備えている点と、閾値設定部２１において設定される閾値電圧とが、第１実施形態に係る異常検出装置１２Ａと相違している。 [Second Embodiment]
Subsequently, an abnormality detection device 12B according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
As illustrated in FIG. 6, the abnormality detection device 12B further includes an input voltage detection unit 23, and the threshold voltage set in the threshold setting unit 21 is the same as the abnormality detection device 12A according to the first embodiment. It is different.

入力電圧検知部２３は、外部電源１から出力された交流電圧（入力電圧）の実効値を一定時間おきに検知し、検知した実効値を閾値設定部２１に送る。   The input voltage detection unit 23 detects the effective value of the AC voltage (input voltage) output from the external power supply 1 at regular intervals, and sends the detected effective value to the threshold setting unit 21.

閾値設定部２１は、検知された入力電圧の実効値に基づいて、下限閾値電圧ＶPFCMINを設定する。より詳しくは、閾値設定部２１は、次式により下限閾値電圧ＶPFCMINを設定する。

下限閾値電圧ＶPFCMIN＝√２×入力電圧の実効値＋調整項α ［Ｖ］
＝入力電圧の波高値に相当する電圧 ［Ｖ］

ここで、下限閾値電圧ＶPFCMINを入力電圧の波高値に相当する電圧としたのは、正常なＰＦＣ部１０（図２参照）から入力電圧の波高値よりも低いＰＦＣ出力電圧が出力されることは、ＰＦＣ部１０の構成上、あり得ないからである。 The threshold setting unit 21 sets the lower limit threshold voltage V PFCMIN based on the detected effective value of the input voltage. More specifically, the threshold setting unit 21 sets the lower limit threshold voltage V PFCMIN according to the following equation.

Lower threshold voltage V PFCMIN = √2 x effective value of input voltage + adjustment term α [V]
= Voltage corresponding to peak value of input voltage [V]

Here, the reason why the lower threshold voltage V PFCMIN is set to a voltage corresponding to the peak value of the input voltage is that a normal PFC unit 10 (see FIG. 2) outputs a PFC output voltage lower than the peak value of the input voltage. This is because the configuration of the PFC unit 10 is not possible.

図７（Ａ）に示す検出動作の具体例では、ＰＦＣ出力電圧がＰＦＣ正常出力電圧ＶPFCTYP付近で安定しており、下限閾値電圧ＶPFCMINを下回ることはない。したがって、この具体例では、異常検出装置１２Ｂが機能異常を検出することはない。 In the specific example of the detection operation shown in FIG. 7A, the PFC output voltage is stable in the vicinity of the PFC normal output voltage V PFCTYP and does not fall below the lower limit threshold voltage V PFCMIN . Therefore, in this specific example, the abnormality detection device 12B does not detect a functional abnormality.

一方、図７（Ｂ）に示す検出動作の具体例では、時間ｔ2においてＰＦＣ出力電圧が下限閾値電圧ＶPFCMINよりも低くなり、一定時間Δｔが経過した時間ｔＤにおいてもその状態が継続している。したがって、この具体例では、時間ｔＤにおいて異常判定部２２が機能異常であるとの判定を行い、異常検出信号を“正常”レベルから“異常”レベルに変化させる。 On the other hand, in the specific example of the detection operation shown in FIG. 7B, the PFC output voltage becomes lower than the lower limit threshold voltage V PFCMIN at time t 2 , and the state continues at time t D when a certain time Δt has elapsed. ing. Thus, in this embodiment, a determination is made that the abnormality determination section 22 is abnormal function at time t D, the abnormality detection signal is changed to "normal" level to "abnormal" level.

結局、本実施形態に係る異常検出装置１２Ｂによれば、入力電圧が低下すればそれに応じて下限閾値電圧ＶPFCMINも低下するので、入力電圧の低下に伴うＰＦＣ出力電圧の低下により機能異常が誤検出されるのを防ぐことができる。すなわち、ＰＦＣ部１０が正常であるにもかかわらず、機能異常が検出されるのを防ぐことができる。 Eventually, according to the abnormality detection device 12B according to the present embodiment, if the input voltage decreases, the lower threshold voltage V PFCMIN also decreases accordingly. Therefore, the functional abnormality is erroneous due to the decrease in the PFC output voltage accompanying the decrease in the input voltage. It can be prevented from being detected. That is, it is possible to prevent a malfunction from being detected even though the PFC unit 10 is normal.

［第３実施形態］
続いて、図８および図９を参照して、本発明の第３実施形態に係る異常検出装置１２Ｃについて説明する。図８に示すように、異常検出装置１２Ｃは、傾き算出部２４をさらに備えている点と、閾値設定部２１において設定される閾値と、ＰＦＣ出力電圧の電圧値ではなく傾き（応答特性）に基づいて機能異常を検出する点とが、第１実施形態に係る異常検出装置１２Ａと相違している。 [Third Embodiment]
Next, with reference to FIGS. 8 and 9, an abnormality detection apparatus 12C according to a third embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 8, the abnormality detection device 12 </ b> C is provided with a slope calculating unit 24, a threshold set in the threshold setting unit 21, and a slope (response characteristic) instead of a voltage value of the PFC output voltage. It is different from the abnormality detection device 12A according to the first embodiment in that a functional abnormality is detected based on the abnormality.

傾き算出部２４は、ＰＦＣ出力電圧検知部２０によって一定時間おきに検知された少なくとも２つのＰＦＣ出力電圧の差に基づいて、ＰＦＣ出力電圧の傾きを一定時間おきに繰り返し算出する。例えば、新たに検知された電圧が１００［Ｖ］、その直前に検知された電圧が９９［Ｖ］で、かつ１［ｍｓｅｃ］おきに検知が行われる場合、傾きは１０００［Ｖ／ｓｅｃ］となる。算出された傾きは、異常判定部２２に送られる。   The slope calculation unit 24 repeatedly calculates the slope of the PFC output voltage at regular intervals based on the difference between at least two PFC output voltages detected at regular intervals by the PFC output voltage detection unit 20. For example, when the newly detected voltage is 100 [V], the voltage detected immediately before is 99 [V], and detection is performed every 1 [msec], the slope is 1000 [V / sec]. Become. The calculated inclination is sent to the abnormality determination unit 22.

傾きは、直近に検知した複数のＰＦＣ出力電圧の平均値と、そのさらに前に検知した複数のＰＦＣ出力電圧の平均値との差に基づいて算出してもよい。   The inclination may be calculated based on the difference between the average value of the plurality of PFC output voltages detected most recently and the average value of the plurality of PFC output voltages detected before that.

閾値設定部２１は、少なくとも１つの閾値傾きを設定する。図３を参照して説明した第１実施形態における閾値電圧の設定と同様に、本実施形態においても、正常なＰＦＣ部１０から出力されるＰＦＣ出力電圧の設計通りの傾きと、ＰＦＣ部１０の構成上、当然生じ得る傾きのバラツキと、後段のＤＣ−ＤＣ変換部１１において許容される傾きの範囲とに基づいて、上限閾値傾きＧMAXおよび下限閾値傾きＧMINが設定される。 The threshold setting unit 21 sets at least one threshold slope. Similar to the threshold voltage setting in the first embodiment described with reference to FIG. 3, in this embodiment, the designed inclination of the PFC output voltage output from the normal PFC unit 10 and the PFC unit 10 The upper limit threshold gradient G MAX and the lower limit threshold gradient G MIN are set on the basis of the gradient variation that can naturally occur and the range of gradients allowed in the subsequent DC-DC converter 11.

異常判定部２２は、傾き算出部２４で算出されたＰＦＣ出力電圧の実際の傾きと、閾値設定部２１で設定された上限閾値傾きＧMAXおよび下限閾値傾きＧMINとを比較して、ＰＦＣ出力電圧の傾きが正常範囲内にあるか否かを判定し、判定結果に応じた異常検出信号を出力する。 The abnormality determination unit 22 compares the actual gradient of the PFC output voltage calculated by the gradient calculation unit 24 with the upper limit threshold gradient G MAX and the lower threshold gradient G MIN set by the threshold setting unit 21, and outputs the PFC output. It is determined whether or not the slope of the voltage is within a normal range, and an abnormality detection signal corresponding to the determination result is output.

図９に、本実施形態に係る異常検出装置１２Ｃの検出動作の具体例を示す。同図に示すように、検出は、ＰＦＣ起動信号によりＰＦＣ部１０が動作を開始し、予め定められた時間（ｔ1−ｔ0）が経過した後に、検出許可信号が“禁止”レベルから“許可”レベルに変化することにより開始される。
その後、予め定められた時間（ｔ２−ｔ1）が経過して検出許可信号が“許可”レベルから“禁止”レベルに変化すると、検出は終了する。すなわち、本実施形態では、ＰＦＣ出力電圧が上昇し始めてから安定するまでの間（ｔ２−ｔ1）に、新たに算出された傾きに基づいて機能異常の検出が繰り返し行われる。 FIG. 9 shows a specific example of the detection operation of the abnormality detection device 12C according to the present embodiment. As shown in the figure, the detection is performed when the detection permission signal is changed from the “prohibited” level to the “prohibited” level after a predetermined time (t 1 −t 0 ) elapses after the PFC unit 10 starts operating by the PFC activation signal. It starts by changing to the “permitted” level.
After that, when a predetermined time (t 2 -t 1 ) elapses and the detection permission signal changes from the “permitted” level to the “prohibited” level, the detection ends. That is, in the present embodiment, detection of functional abnormality is repeatedly performed based on the newly calculated inclination during the period from when the PFC output voltage starts to rise until it stabilizes (t 2 −t 1 ).

図９（Ａ）に示す検出動作の具体例では、ＰＦＣ出力電圧の傾きが上限閾値傾きＧMAXを超えることも、下限閾値傾きＧMINを下回ることもない。したがって、この具体例では、異常検出装置１２Ｃが機能異常を検出することはない。 In the specific example of the detection operation shown in FIG. 9A, the slope of the PFC output voltage does not exceed the upper threshold slope G MAX or lower than the lower threshold slope G MIN . Therefore, in this specific example, the abnormality detection device 12C does not detect a functional abnormality.

一方、図９（Ｂ）に示す検出動作の具体例では、ＰＦＣ出力電圧の傾きが下限閾値傾きＧMINよりも小さくなっている。したがって、この具体例では、時間ｔ1から一定時間（Δｔ）が経過した時間ｔＤにおいて異常判定部２２が機能異常であるとの判定を行い、異常検出信号を“正常”レベルから“異常”レベルに変化させる。 On the other hand, in the specific example of the detection operation shown in FIG. 9B, the slope of the PFC output voltage is smaller than the lower limit threshold slope GMIN . Therefore, in this specific example, at time t D when a fixed time (Δt) has elapsed from time t 1 , the abnormality determination unit 22 determines that the function is abnormal, and changes the abnormality detection signal from “normal” level to “abnormal”. Change to level.

判定の結果、すなわち機能異常が検出されたことは、通信部１３を介して車両制御ユニット４に送信（報告）される。報告を受けた車両制御ユニット４は、ＰＦＣ部１０およびＤＣ−ＤＣ変換部１１の動作を停止させ、充電を停止させる。   As a result of the determination, that is, that the functional abnormality is detected is transmitted (reported) to the vehicle control unit 4 via the communication unit 13. The vehicle control unit 4 that has received the report stops the operation of the PFC unit 10 and the DC-DC conversion unit 11 and stops charging.

結局、本実施形態に係る異常検出装置１２Ｃによれば、ＰＦＣ部１０の応答特性の観点から機能異常を検出することができる。   After all, according to the abnormality detection device 12C according to the present embodiment, it is possible to detect a functional abnormality from the viewpoint of the response characteristics of the PFC unit 10.

また、本実施形態に係る異常検出装置１２Ｃと、第１または第２実施形態に係る異常検出装置１２Ａ、１２Ｂを組み合わせた異常検出装置、すなわちＰＦＣ出力電圧が安定するまでの間は応答特性の観点から機能異常の検出を行い、ＰＦＣ出力電圧が安定した後においてはＰＦＣ出力電圧の電圧値に基づいて機能異常の検出を行う異常検出装置によれば、より確実に機能異常を検出することができる。   Also, the abnormality detection device 12C according to the present embodiment and the abnormality detection devices 12A and 12B according to the first or second embodiment, that is, from the viewpoint of response characteristics until the PFC output voltage is stabilized. According to the abnormality detection apparatus that detects a functional abnormality based on the voltage value of the PFC output voltage after the PFC output voltage is stabilized, the functional abnormality can be detected more reliably. .

以上、本発明に係る異常検出装置の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの構成に限定されるものではない。   The preferred embodiments of the abnormality detection device according to the present invention have been described above, but the present invention is not limited to these configurations.

例えば、第１および第３実施形態では上限の閾値と下限の閾値を設定したが、閾値は少なくとも１つ設定されていればよく、いずれか一方の閾値を省略してもよい。また、第２実施形態では下限の閾値のみを設定したが、入力電圧に基づいてさらに上限の閾値を設定してもよい。   For example, in the first and third embodiments, the upper limit threshold and the lower limit threshold are set, but it is sufficient that at least one threshold is set, and either one of the thresholds may be omitted. In the second embodiment, only the lower limit threshold is set, but an upper limit threshold may be set based on the input voltage.

また、入力電圧検知部２３は、入力電圧の実効値に代えて、入力電圧の波高値を検知してもよい。   Further, the input voltage detection unit 23 may detect the peak value of the input voltage instead of the effective value of the input voltage.

また、機能異常を検出した場合に充電を停止させるか否かは、車両制御ユニット４の判断に委ねてもよい。   Further, whether or not to stop charging when a functional abnormality is detected may be left to the judgment of the vehicle control unit 4.

また、本発明に係る異常検出装置は、ＰＦＣ出力電圧またはＤＣ−ＤＣ変換部１１の出力電圧に基づいて車載充電器２の明らかな異常（故障）を検出する機能をさらに備え、明らかな異常と機能異常の両方を検出してもよい。   Moreover, the abnormality detection device according to the present invention further includes a function of detecting an apparent abnormality (failure) of the in-vehicle charger 2 based on the PFC output voltage or the output voltage of the DC-DC conversion unit 11, Both functional abnormalities may be detected.

１ 外部電源
２ 車載充電器
３ 車載バッテリー
４ 車両制御ユニット
５ コネクタ
１０ ＰＦＣ部
１１ ＤＣ−ＤＣ変換部
１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ 異常検出装置
１３ 通信部
２０ ＰＦＣ出力電圧検知部
２１ 閾値設定部
２２ 異常判定部
２３ 入力電圧検知部
２４ 傾き算出部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 External power supply 2 Car charger 3 Car battery 4 Vehicle control unit 5 Connector 10 PFC part 11 DC-DC conversion part 12A, 12B, 12C Abnormality detection apparatus 13 Communication part 20 PFC output voltage detection part 21 Threshold setting part 22 Abnormality determination part 23 Input voltage detection unit 24 Inclination calculation unit

Claims (3)

力率を改善しながら外部から入力された交流電圧を直流電圧に変換し、該直流電圧によりバッテリーを充電する充電器の異常検出装置において、
前記力率を改善するためのＰＦＣ部から出力された直流のＰＦＣ出力電圧を検知するＰＦＣ出力電圧検知部と、
前記ＰＦＣ出力電圧に対する第１閾値を設定する閾値設定部と、
前記ＰＦＣ部の起動により始まった前記ＰＦＣ出力電圧の上昇が終了して該ＰＦＣ出力電圧が安定した後に、前記ＰＦＣ出力電圧と前記第１閾値とを比較した結果に基づいて前記ＰＦＣ出力電圧が正常範囲内にあるか否かを判定する第１判定を行う異常判定部と、
前記交流電圧を検知する入力電圧検知部と、
を備え、
前記第１閾値は、前記正常範囲の下限を規定する下限閾値電圧を含み、前記下限閾値電圧は、検知された前記交流電圧の波高値に相当する値に基づいて設定されていることを特徴とする異常検出装置。 In an abnormality detection device for a charger that converts an AC voltage input from the outside into a DC voltage while improving the power factor and charges the battery with the DC voltage,
A PFC output voltage detection unit for detecting a DC PFC output voltage output from the PFC unit for improving the power factor;
A threshold setting unit for setting a first threshold for the PFC output voltage;
After the rise of the PFC output voltage started by starting the PFC unit is finished and the PFC output voltage is stabilized, the PFC output voltage is normal based on a result of comparing the PFC output voltage with the first threshold value. An abnormality determination unit that performs a first determination to determine whether or not it is within a range;
An input voltage detector for detecting the AC voltage;
Equipped with a,
The first threshold includes a lower threshold voltage that defines a lower limit of the normal range, and the lower threshold voltage is set based on a value corresponding to a detected peak value of the AC voltage. Anomaly detection device. 前記異常判定部は、さらに、前記ＰＦＣ部の起動により前記ＰＦＣ出力電圧が上昇し始めてから該ＰＦＣ出力電圧が安定するまでの間に、前記ＰＦＣ出力電圧の傾きが正常範囲内にあるか否かを判定する第２判定を行うことを特徴とする請求項１に記載の異常検出装置。The abnormality determination unit further determines whether the slope of the PFC output voltage is within a normal range from when the PFC output voltage starts to rise due to the activation of the PFC unit until the PFC output voltage becomes stable. The abnormality detection apparatus according to claim 1, wherein a second determination is performed to determine whether or not. 前記ＰＦＣ出力電圧検知部は、前記ＰＦＣ出力電圧を一定時間おきに検知し、The PFC output voltage detection unit detects the PFC output voltage at regular intervals,
新たに検知された前記ＰＦＣ出力電圧と過去の前記ＰＦＣ出力電圧との差に基づいて前記ＰＦＣ出力電圧の傾きを求める傾き算出部をさらに備え、A slope calculating unit for obtaining a slope of the PFC output voltage based on a difference between the newly detected PFC output voltage and the past PFC output voltage;
前記閾値設定部は、前記ＰＦＣ出力電圧の傾きに対する第２閾値を設定し、The threshold setting unit sets a second threshold for the slope of the PFC output voltage,
前記異常判定部は、前記ＰＦＣ出力電圧の傾きと前記第２閾値とを比較した結果に基づいて前記第２判定を行うことを特徴とする請求項２に記載の異常検出装置。The abnormality detection device according to claim 2, wherein the abnormality determination unit performs the second determination based on a result of comparing a slope of the PFC output voltage with the second threshold value.
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