JP7238475B2 - 異常判定システム - Google Patents
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Description
第1実施形態の異常判定システムについて、図1~図7を参照して説明する。図1に、一つのインバータ30から一つの三相交流モータ80に電力供給する異常判定システム901の全体構成を示す。異常判定システム901は、主にインバータ30及び電源リレー15を備える。
<インバータ駆動時の電流ベクトル>
放電のためのインバータ駆動時の電流ベクトルは、電流によるトルクが発生しないようにd軸方向であることが望ましい。これにより、車両の停止直後に放電が実施される場合に運転者の違和感を回避することができる。なお、電流センサ72、73が故障していても、インバータ30が駆動されれば電流が流れるため放電が実現できる。
放電時にインバータ30を駆動する制御方法は、電流センサ72、73が正常ならば、電流指令と電流検出値との偏差から電圧指令を生成する電流フィードバック制御方式が採用されてもよい。或いは、電流検出値を使用せずに電圧指令を生成する電圧フィードフォワード制御方式が採用されてもよい。
コンデンサ電圧Vcに応じて放電速度が切替えられることが望ましい。特に、診断に使用する電圧域より高電圧域では放電速度を速くし、診断に使用する電圧域以下の電圧域では放電速度を遅くする。放電速度を遅くすることにより、診断条件の設定が容易になる。また、放電速度を速くすることにより、放電の完了を早くすることができ安全性が向上する。なお、放電速度は、コンデンサ電圧Vcに応じて段階的に切り替えられてもよいし、連続的に切り替えられてもよい。
好ましくは、診断開始時のコンデンサ電圧Vcに応じて診断の実施有無が判定されるとよい。診断開始時の電圧Vcが下限値より低ければ、放電により急激に電圧が降下してしまい正常な診断ができなくなるためである。また、診断開始時の電圧Vcが上限値より高ければ、診断完了までの時間が長くなり安全性を阻害するため、診断を実施しないことで対処できる。図6のフローチャートにおいて、制御装置40は、S04で、診断開始時電圧が下限値以上かつ上限値以下の範囲にあるか判断する。S04でYESの場合、S05で診断を実施することとし、S04でNOの場合、S06で診断を不実施とする。
図7に示すように、電源リレー15よりもインバータ30側の直流母線Lpとグランド線Lnとの間に、平滑コンデンサ50と並列に他の機器19が接続されている構成を想定する。他の機器19とは、例えばDCDCコンバータやエアコンコンブレッサ等である。このようなシステムでは、電源リレー15の開動作後に他の機器19が作動すると、平滑コンデンサ50の電荷が消費されてしまい、異常診断で正しい判定ができなくなる。したがって、電源リレー15の開動作前に予め他の機器19の作動が停止されるようにする必要がある。特に昇圧コンバータが接続される構成については、第7、第8実施形態として後述する。
第1実施形態に対しコンデンサ電圧の変化を検出する構成が異なる第2実施形態を図8に示す。第2実施形態の異常判定システム902は、図1、図2の電圧センサ51に代えて電流センサ52を備える。電流センサ52は、平滑コンデンサ50とブリッジ回路60との間の直流母線Lp上に設けられ、平滑コンデンサ50の高電位側電極から流出する電流Icを検出する。平滑コンデンサ50の高電位側電極からブリッジ回路60に流出する電流Icはコンデンサ電圧Vcと相関があるため、この構成ではコンデンサ電圧Vcの変化が間接的に検出される。
第3実施形態について図9~図11を参照して説明する。図9に示すように、第3実施形態の異常判定システム903では複数の遮断信号が用いられる。制御装置40は、インバータ30の制御全体を統括するメインマイコン42、モータ80の駆動に関する制御を行うモータ制御マイコン43の他、OR回路47及びAND回路48を含む。メインマイコン42は異常判定部45を含み、モータ制御マイコン43はゲート指令部44を含む。
次に図12~図14を参照し、第4実施形態として、複数のインバータを備える異常判定システムの構成例について説明する。図12に示すように、第4実施形態の異常判定システム904は、複数のインバータ301、302がバッテリ10に対して並列に接続されている。第1インバータ301は第1モータ801に電力供給し、第2インバータ302は第2モータ802に電力供給する。第1モータ801及び第2モータ802は、一台のデュアル巻線モータとして構成されてもよい。また、三つ以上のインバータを備えるシステムにも同様に適用可能である。
第4実施形態と同様に複数のインバータを備えるシステムにおける異常診断の別の実施例として、第5実施形態の診断処理を図15のフローチャートに示す。システム構成については、第4実施形態と共通に図12、図13を参照する。各インバータ301、302の制御装置401、402は、一回のリレー開動作に対応して、順に選択される一つ以上のインバータについての放電処理及び遮断機能の異常診断を実施する。
図16に第6実施形態として、複数のインバータを備える異常判定システムの別の構成例を示す。第6実施形態の異常判定システム906は、複数のインバータ301、302と、複数の電源リレー151、152とを備える。各電源リレー151、152は、直流母線Lpの分岐点Bよりもインバータ301、302側に設けられており、バッテリ10から各インバータ301、302のブリッジ回路601、602への電力供給を個別に遮断可能である。すなわち、システム構成により異常検出の干渉を回避している。
次に図17を参照し、バッテリ10と一つのインバータ30との間に昇圧コンバータ18が設けられた第7実施形態の異常判定システム907について説明する。昇圧コンバータ18は、インダクタ及びスイッチング素子を含む周知のチョッパー回路等により構成され、スイッチング動作によりバッテリ10の電圧を昇圧してインバータ30に出力する。昇圧コンバータ18のバッテリ10側には、インバータ30の平滑コンデンサ50とは別のコンバータ前コンデンサ17が設けられる。ただし、コンバータ前コンデンサ17は、異常診断に用いられる「コンデンサ電圧Vc」とは関係無い。なお、昇圧コンバータ18は、図7における「他の機器19」の一例に相当する。
次に図18、図19を参照し、バッテリ10と複数のインバータ301、302との間に昇圧コンバータ18が設けられた第8実施形態の異常判定システム908について説明する。図18の構成は、図12に示す第4実施形態の異常判定システム904において、電源リレー15と直流母線Lpの分岐点Bとの間に昇圧コンバータ18を設けた構成に相当する。
(a)上記実施形態では、車両制御装置20とインバータ30の制御装置40とが協働して放電処理や遮断機能の動作を実現している。ここで、どの機能をどの装置が分担するかは、適宜設計してよい。例えば制御装置40が直接電源リレー15を操作してもよい。或いは、車両制御装置20が「インバータの制御装置」としての機能を包含してもよい。
15(151、152)・・・インバータ、
30(301、302)・・・インバータ、
40(401、402)・・・制御装置、
44 ・・・ゲート指令部、 45 ・・・異常判定部、
48 ・・・AND回路(信号切替部)、
50(501、502)・・・平滑コンデンサ、
60(601、602)・・・ブリッジ回路、 61-66・・・スイッチング素子、
80(801、802)・・・モータ(回転電機)、
90(901-904、906-908)・・・異常判定システム。
Claims (8)
- 複数のスイッチング素子(61-66)がブリッジ接続されたブリッジ回路(60)、前記ブリッジ回路の入力部に設けられる平滑コンデンサ(50)、及び、前記ブリッジ回路の駆動を制御する制御装置(40)を含み、直流電力供給源(10)から前記ブリッジ回路に入力された直流電力を交流電力に変換して回転電機(80)に供給するインバータ(30)と、
前記直流電力供給源と前記平滑コンデンサとの間に設けられ、前記直流電力供給源から前記ブリッジ回路への電力供給を遮断可能な電源リレー(15)と、
を備え、
前記制御装置は、
前記ブリッジ回路の複数のスイッチング素子のゲートを駆動する駆動信号を生成するゲート指令部(44)、前記駆動信号が入力され、且つ、前記ブリッジ回路の複数のスイッチング素子のゲート駆動を停止する遮断信号が入力されないとき、前記駆動信号を前記ブリッジ回路に出力し、前記遮断信号が入力されたとき、前記駆動信号の出力を停止し、前記インバータの遮断機能を動作させる信号切替部(48)、及び、前記遮断機能の異常を判定する異常判定部(45)を含み、
前記電源リレーが開動作したとき、前記制御装置は、前記ブリッジ回路を駆動して前記平滑コンデンサの電荷を放電させる放電処理を開始し、且つ、前記放電処理の実施中に前記遮断機能を動作させ、前記遮断機能の動作時に、直接に又は間接的に検出された前記平滑コンデンサの電圧(Vc)が低下していると判断されたとき、前記異常判定部は、前記遮断機能が異常であると判定し、
前記信号切替部は、入力された複数の前記遮断信号のうちいずれか一つ以上に基づき前記遮断機能を動作させ、
前記異常判定部による異常判定時、複数の前記遮断信号は、各前記遮断信号のON期間が互いにオーバーラップするように連続して順番に前記信号切替部に入力され、
前記異常判定部は、複数の前記遮断信号について、互いの作動が排他的である期間における前記平滑コンデンサの電圧低下に基づいて異常を判定する異常判定システム。 - 前記放電処理の開始後、前記遮断機能が動作する以前の期間に、前記平滑コンデンサの電圧が維持されていると判断されたとき、前記異常判定部は、前記インバータの放電機能が異常であると判定する請求項1に記載の異常判定システム。
- 複数の前記インバータ(301、302)を備え、
各前記インバータの前記制御装置(401、402)は、互いに異なるタイミングで前記放電処理及び前記遮断機能の異常診断を実施する請求項1または2に記載の異常判定システム。 - 各前記インバータの前記制御装置は、前記電源リレーが開動作した後、各前記インバータについての前記放電処理及び前記遮断機能の異常診断を、前記インバータ一つずつ順に実施する請求項3に記載の異常判定システム。
- 各前記インバータの前記制御装置は、一回の前記リレー開動作に対応して、順に選択される一つ以上の前記インバータについての前記放電処理及び前記遮断機能の異常診断を実施する請求項3に記載の異常判定システム。
- 複数の前記インバータ(301、302)と、
各前記インバータの前記ブリッジ回路への電力供給を個別に遮断可能な複数の前記電源リレー(151、152)と、
を備える請求項1~5のいずれか一項に記載の異常判定システム。 - 前記直流電力供給源と前記インバータとの間に設けられ、前記直流電力供給源の電圧を昇圧して前記インバータに出力する昇圧コンバータ(18)をさらに備え、
前記遮断機能の異常診断を実施する前に、前記昇圧コンバータの動作を停止する請求項1~6のいずれか一項に記載の異常判定システム。 - 複数のスイッチング素子(61-66)がブリッジ接続されたブリッジ回路(60)、前記ブリッジ回路の入力部に設けられる平滑コンデンサ(50)、及び、前記ブリッジ回路の駆動を制御する制御装置(40)を含み、直流電力供給源(10)から前記ブリッジ回路に入力された直流電力を交流電力に変換して回転電機(80)に供給するインバータ(30)と、
前記直流電力供給源と前記平滑コンデンサとの間に設けられ、前記直流電力供給源から前記ブリッジ回路への電力供給を遮断可能な電源リレー(15)と、
を備え、
前記制御装置は、
前記ブリッジ回路の複数のスイッチング素子のゲートを駆動する駆動信号を生成するゲート指令動作、前記駆動信号が入力され、且つ、前記ブリッジ回路の複数のスイッチング素子のゲート駆動を停止する遮断信号が入力されないとき、前記駆動信号を前記ブリッジ回路に出力し、前記遮断信号が入力されたとき、前記駆動信号の出力を停止し、前記インバータの遮断機能を動作させる信号切替動作、及び、前記遮断機能の異常判定を実行する異常判定システムのプログラムであって、
前記電源リレーが開動作したとき、前記制御装置に対し、
前記ブリッジ回路を駆動して前記平滑コンデンサの電荷を放電させる放電処理を開始し、且つ、前記放電処理の実施中に前記遮断機能を動作させ、前記遮断機能の動作時に、直接に又は間接的に検出された前記平滑コンデンサの電圧(Vc)が低下していると判断されたとき、前記遮断機能が異常であると判定し、
前記信号切替動作において、入力された複数の前記遮断信号のうちいずれか一つ以上に基づき前記遮断機能を動作させ、
異常判定時、各前記遮断信号のON期間が互いにオーバーラップするように連続して順番に入力される複数の前記遮断信号について、互いの作動が排他的である期間における前記平滑コンデンサの電圧低下に基づいて前記遮断機能の異常判定を実行するように動作させるプログラム。
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