JP6766506B2 - 異常検出装置及び車載用電源装置 - Google Patents
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Description
スイッチ素子のオンオフ動作によって入力電圧を昇圧又は降圧する電圧変換部を備えた車載用電源装置の異常を検出する異常検出装置であって、
前記車載用電源装置の所定位置の電流、電圧の少なくともいずれかの大きさを示す検出値をアナログ信号として生成する検出部と、前記検出部で生成された前記検出値をデジタル信号に変換する変換部とを備えた検出回路部と、
前記電圧変換部への入力経路の電圧又は電流の少なくともいずれか、又は前記電圧変換部からの出力経路の電圧又は電流の少なくともいずれかが異常値である場合に、前記車載用電源装置に対して所定の保護動作を行う保護回路部と、
前記検出回路部又は前記保護回路部の少なくともいずれかに予め定められた診断動作を行わせ、前記診断動作の結果に基づいて、前記検出回路部又は前記保護回路部の少なくともいずれかの異常を判定する異常判定部と、
を有する。
異常判定部は、車両において所定の動作停止条件が成立した場合に、検出回路部又は保護回路部の少なくともいずれかに診断動作を行わせ、診断動作の結果に基づいて、検出回路部又は保護回路部の少なくともいずれかの異常を判定し、検出回路部又は保護回路部の少なくともいずれかが異常である判定した場合、車両において所定の動作開始条件が成立したときに検出回路部又は保護回路部のうち異常と判定された対象回路部に対して予め定められた再診断動作を行わせ、再診断動作の結果に基づいて対象回路部の異常を再判定するように機能し得る。
以下、本発明を具体化した実施例1について説明する。
図1で示す車載用電源装置1(以下、電源装置1ともいう)は、車載用電源システム100の一部をなす車載用の多相型DCDCコンバータとして構成されており、入力側導電路6に印加された直流電圧(入力電圧)を多相方式且つ降圧方式で電圧変換し、入力電圧を降圧した出力電圧を出力側導電路7に出力する構成となっている。
まず、定常状態での基本動作について説明する。定常状態での基本動作は、後述する図3〜7の制御(車両動作終了時の各制御)が実行される前の動作であり、且つ、後述する図8〜図10の制御(車両動作開始時の各制御)が終了した後の動作である。制御部4は、電圧変換部CVk(kは、1〜nの自然数)を複数備えてなる多相変換部2を制御対象とし、多相変換部2の各々の電圧変換部CVkに設けられた各々のスイッチ素子SAk,SBkに対しオン信号とオフ信号とを交互に切り替える制御信号を出力する機能を有する。
図1で示す電源装置1では、車両において所定の動作停止条件が成立したときに、制御回路10が図3、図5、図6の各制御を実行する。なお、これらの制御は、順番に実行してもよく、並行して実行してもよい。以下の説明では、電源装置1が搭載される車両内に設けられた図示しないイグニッションスイッチがオフ状態になり、制御回路10にイグニッションスイッチがオフ状態であることを示す信号(IGオフ信号)が入力されたときが「所定の動作停止条件が成立したとき」である場合を例に挙げて説明する。
制御回路10(より具体的には、CPU10A)は、外部からIGオフ信号が入力されたことに応じて図3の制御を開始し、まず、ステップS1にて保護回路故障検出処理を行う。制御回路10は、保護回路故障検出処理を図4の流れで行うことができ、この保護回路故障検出処理は、故障検出の対象となる各保護回路に対して行うことができる。例えば、図1、図2の例では、保護回路14A,14Bのそれぞれに対して図4の処理を行うことができる。
制御回路10(より具体的には、CPU10A)は、外部からIGオフ信号が入力されたことに応じて図5の制御も行うことができる。この図4の制御では、まず、ステップS21により、自己診断機能を利用した故障検出処理を行う。
制御回路10は、外部からIGオフ信号が入力されたときに、図6の制御も実行することができる。この図6の制御では、まず、ステップS31において、故障相判定処理を行う。
制御回路10は、車両において所定の動作開始条件が成立したとき(例えば、IGオン信号が入力されたとき)に図8〜図10の制御を実行する。なお、図8〜図10の制御は順番に行ってもよく、並行して行ってもよい。
制御回路10(より具体的には、CPU10A)は、外部からIGオン信号が入力されたことに応じて図8の制御を開始し、まず、ステップS51において、動作停止条件が成立したとき(即ち、IG信号がIGオン信号からIGオフ信号に切り替わったとき)に実行された図3の制御において保護回路14A,14Bのいずれかが故障であると判定されているか否かを判定する。図3の制御において保護回路14A,14Bのいずれかが故障であると判定されていない場合、即ち、いずれも故障でない場合には、図8の制御を終了する。
制御回路10(より具体的には、CPU10A)は、外部からIGオン信号が入力されたことに応じて図9の制御を開始し、まず、ステップS61において、動作停止条件が成立したとき(即ち、IG信号がIGオン信号からIGオフ信号に切り替わったとき)に実行された図5の制御においてA/D変換器10Bが故障であると判定されているか否かを判定する。図5の制御においてA/D変換器10Bが故障であると判定されている場合、即ち、図示しない記憶部にA/D変換器10Bの故障を示す情報が記憶されている場合、制御回路10は、ステップS62の処理を行い、A/D変換器10Bに対して図5のステップS21と同様の自己診断機能を行わせ、故障検出を再度行う。
制御回路10(より具体的には、CPU10A)は、外部からIGオン信号が入力されたことに応じて図10の制御を開始し、まず、ステップS71において、動作停止条件が成立したとき(即ち、IG信号がIGオン信号からIGオフ信号に切り替わったとき)に実行された図6の制御において複数の電圧変換部CVのうちのいずれかが故障であると判定されているか否かを判定する。図6の制御において複数の電圧変換部CVのうちのいずれかが故障であると判定されている場合、即ち、図示しない記憶部に複数の電圧変換部CVのいずれかの故障を示す情報が記憶されている場合、ステップS72において、その故障であると判定されている電圧変換部CV(即ち、記憶部に故障である旨が記憶されている電圧変換部)に対して図7と同様の故障相判定処理を再度行う。
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施例に限定されるものではなく、例えば次のような実施例も本発明の技術的範囲に含まれる。また、上述した実施例及び後述する実施例はどのように組み合わせてもよい。
(2)実施例1では、kを1〜nの自然数とし、各相のローサイド側にスイッチ素子SBkを設けたが、接地電位にアノードが接続されたダイオードに置き換えることが可能である。また、スイッチ素子SAk,SBkは、Pチャネル型のMOSFETであってもよく、バイポーラトランジスタ等の他のスイッチ素子であってもよい。
(3)実施例1における一次側電源部91や二次側電源部92はあくまで一例であり、公知の様々な蓄電手段を適用することができる。
(4)実施例1における入力側や出力側の接続構成はあくまで一例であり、いずれの例においても、様々な装置や電子部品を入力側導電路6や出力側導電路7に電気的に接続することができる。
(5)実施例1では、図1において4つの電圧変換部CV1,CV2,CV3,CV4が並列に接続された4相構造の電源装置1を代表例として例示したが、電圧変換部の数は4未満の複数であってもよく、5以上の複数であってもよい。
(6)制御部4は、制御回路10に入力された出力側導電路7の電圧値(検出電圧値)と、出力電圧の目標値(目標電圧値)とに基づき、出力電圧を目標電圧値に近づけるように公知のPID制御方式によるフィードバック演算を行うとともに各電圧変換部CVに与える制御量(デューティ比)を決定してもよい。
(7)実施例1では、保護回路14Aは、入力側導電路6に過電流が発生した時又は過電圧が発生した時のいずれの場合でも、多相変換部2の動作を停止させる保護動作を行い得る構成であったが、過電流発生のみ保護動作を行う構成であってもよく、過電圧発生時に保護動作を行う構成であってもよい。
(8)実施例1では、保護回路14Bは、出力側導電路7に過電流が発生した時又は過電圧が発生した時のいずれの場合でも、多相変換部2の動作を停止させる保護動作を行い得る構成であったが、過電流発生のみ保護動作を行う構成であってもよく、過電圧発生時に保護動作を行う構成であってもよい。
(9)実施例1では、図7の処理において、多相変換部2を構成する複数の電圧変換部CVを1つずつ個別に動作させ、個別に異常を判定する例を示したが、図7の処理において、多相変換部2を構成する複数の電圧変換部CVを複数個ずつ(例えば、2個ずつ)動作させてもよい。複数の電圧変換部CVを複数個ずつ動作させる場合において、いずれか複数個の組を動作させているときに出力電圧が異常範囲又は出力電流が異常範囲となった場合、その組を異常と判定するようにしてもよい。このような複数個(複数相)ずつの異常判定は、IGオフ後の異常診断においても、IGオン後の再診断においても行うことができる。
(10)実施例1では、制御部4にIGオフ信号が入力されたことが所定の動作停止条件である例を示したが、車両の使用が終了することを特定し得る条件であればよい。例えば、CAN通信などの車内通信が停止することが所定の動作停止条件であってもよい。
(11)実施例1では、制御部4にIGオン信号が入力されたことが所定の動作開始条件である例を示したが、車両の使用が開始することを特定し得る条件であればよい。例えば、CAN通信などの車内通信が開始することが所定の動作開始条件であってもよい。
(12)実施例1では、車両動作停止時に図3及び図5の制御を実行する例を示したが、いずれかの制御を省略してもよい。
(13)実施例1では、検出回路部を構成するA/D変換器10Bに対して自己診断機能を実行させ、その結果に基づいて検出回路部の故障を判定する例を示したが、この例に限定されない。例えば、診断動作又は再診断動作として、所定の基準電圧生成回路によって生成された基準電圧を入力側導電路6又は出力側導電路7に入力し、そのときにA/D変換器10Bによって変換されたデータが示す値が所定の正規範囲内である場合に正常と判定し、そうでない場合に故障と判定するような方法を用いてもよい。
(14)実施例1では、保護回路の一例を示したが、保護回路は上述した例に限られない。例えば、入力側導電路6及び出力側導電路7のそれぞれに各導電路を通電状態と非通電状態に切り替え得る保護用のスイッチ(半導体スイッチ素子や機械式リレーなど)を設け、過電流や過電圧の発生時にこれらスイッチをオフ動作させるような保護回路であってもよい。この場合、診断動作や再診断動作は、保護用のスイッチ素子をオンオフさせるような動作であってもよい。例えば、IGオフ信号の入力時に、制御回路10が入力側導電路6に設けられた保護用のスイッチをオフ動作させる診断動作を行い、オフ動作した場合(例えば入力側導電路6に電流が流れない場合)には、正常と判定し、オフ動作しなかった場合には故障と判定するような方法であってもよい。故障と判定された場合には、IGオン信号の入力時に同様の方法で再診断動作を行い、スイッチの異常を判定すればよい。このような診断動作、再診断動作は、多相変換部2を駆動しながら行うことができる。同様に、IGオフ信号の入力時に、制御回路10が出力側導電路7に設けられた保護用のスイッチをオフ動作させる診断動作を行い、オフ動作した場合(例えば出力側導電路7に電流が流れない場合)には、正常と判定し、オフ動作しなかった場合には故障と判定するような方法であってもよい。故障と判定された場合には、IGオン信号の入力時に同様の方法で再診断動作を行い、スイッチの異常を判定すればよい。
2…多相変換部
3…異常検出装置
10…制御回路(異常判定部)
10B…A/D変換器(変換部、検出回路部)
14A,14B…保護回路(保護回路部)
16A,16B…電圧検出回路(検出部、検出回路部)
18…電流検出回路(検出部、検出回路部)
CV…電圧変換部
SA1,SA2,SA3,SA4,SB1,SB2,SB3,SB4…スイッチ素子
Claims (5)
- スイッチ素子のオンオフ動作によって入力電圧を昇圧又は降圧する電圧変換部を備えた車載用電源装置の異常を検出する異常検出装置であって、
前記車載用電源装置の所定位置の電流、電圧の少なくともいずれかの大きさを示す検出値をアナログ信号として生成する検出部と、前記検出部で生成された前記検出値をデジタル信号に変換する変換部とを備えた検出回路部と、
前記電圧変換部への入力経路の電圧又は電流の少なくともいずれか、又は前記電圧変換部からの出力経路の電圧又は電流の少なくともいずれかが異常値である場合に、前記車載用電源装置に対して所定の保護動作を行う保護回路部と、
前記検出回路部又は前記保護回路部の少なくともいずれかに予め定められた診断動作を行わせ、前記診断動作の結果に基づいて、前記検出回路部又は前記保護回路部の少なくともいずれかの異常を判定する異常判定部と、
を有し、
前記異常判定部は、車両において所定の動作停止条件が成立した場合に、前記検出回路部又は前記保護回路部の少なくともいずれかに前記診断動作を行わせ、前記診断動作の結果に基づいて、前記検出回路部又は前記保護回路部の少なくともいずれかの異常を判定し、前記検出回路部又は前記保護回路部の少なくともいずれかが異常である判定した場合、前記車両において所定の動作開始条件が成立したときに前記検出回路部又は前記保護回路部のうち異常と判定された対象回路部に対して予め定められた再診断動作を行わせ、前記再診断動作の結果に基づいて前記対象回路部の異常を再判定する異常検出装置。 - 前記異常判定部は、前記検出回路部を構成する前記変換部に対して予め定められた自己診断動作を行わせ、前記変換部の前記自己診断動作に基づいて前記検出回路部を構成する前記変換部の異常を判定する請求項1に記載の異常検出装置。
- 前記異常判定部は、前記入力経路の電圧又は電流が異常値である場合の疑似信号、又は前記出力経路の電圧又は電流が異常値である場合の疑似信号を前記保護回路部に与え、前記疑似信号の発生時における前記保護回路部の動作結果に基づいて前記保護回路部の異常を判定する請求項1又は請求項2に記載の異常検出装置。
- 前記車載用電源装置は、複数の前記電圧変換部によって多相変換部が構成され、
前記異常判定部は、複数の前記電圧変換部を1又は複数個毎に順番に動作させ、順番に動作させたそれぞれ動作時における前記多相変換部からの出力に基づいて異常が生じている1又は複数の電圧変換部を検出する請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の異常検出装置。 - 請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の異常検出装置と、前記電圧変換部とを含む車載用電源装置。
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