WO2004088696A1 - リレー接点の溶着の検出方法及び装置 - Google Patents

リレー接点の溶着の検出方法及び装置 Download PDF

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    • G01R31/3278Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers of low voltage devices, e.g. domestic or industrial devices, such as motor protections, relays, rotation switches of relays, solenoids or reed switches
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    • H02H9/00Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/001Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection limiting speed of change of electric quantities, e.g. soft switching on or off

Definitions

  • the present invention relates to a system having a DC power source such as a secondary battery and a load circuit such as an inverter circuit driven by the DC power source.
  • a DC power source such as a secondary battery
  • a load circuit such as an inverter circuit driven by the DC power source.
  • the DC power source and the load circuit The present invention relates to a method and an apparatus for detecting welding at relay contacts inserted into a pair of power lines between each other.
  • a hybrid electric vehicle or an electric vehicle has a configuration in which a motor is driven by electric power from a DC power source such as a secondary battery.
  • a DC power source such as a secondary battery.
  • the power from the DC power supply is supplied to the inverter, and the inverter should be supplied to the motor. Electric power or DC power is generated.
  • an inverter it is possible to control the rotational speed and output torque of the inverter, switching control in the inverter.
  • an assembled battery of a lithium ion secondary battery is used as the DC power source, and the voltage between terminals as the assembled battery is, for example, 2 8 8 V.
  • a DC power supply capable of flowing a large current at a voltage of 200 V or higher is used.
  • a relay contact is inserted into each of the positive and negative power supply lines so that the DC power supply is completely disconnected from the load circuit side such as inverter when the DC power supply is not used.
  • the load fluctuation is significant and the input voltage to the load circuit, such as inverter, fluctuates greatly. To reduce this, the power supply line on the input side of the load circuit is reduced.
  • a large capacitor for smoothing is provided between the positive and negative electrodes.
  • Fig. 1 shows a circuit in which an assembled battery constructed by connecting multiple cells of a secondary battery in series is used as a DC power supply, and relay contacts are inserted into the positive and negative power supply lines from this DC power supply. An example is shown.
  • This circuit supplies power from the assembled battery 10 to a load circuit 16 such as an inverter circuit.
  • a load circuit 16 such as an inverter circuit.
  • the contact of the first main relay 11 is inserted in the power line extending from the positive electrode of the assembled battery 10 to one end of the load circuit 16, and the first main relay 11 1 On (conduction) Off (cutoff) control enables the electrical connection between the assembled battery 1 0 and the negative end of the load circuit 1 6 to be controlled.
  • the contact point of the second main relay 12 is inserted in the power supply line extending from the negative electrode of the assembled battery 10 to the other end of the load circuit 16.
  • the load circuit 16 is provided with a large-capacity capacitor 15 in parallel.
  • the main relays 1 1 and 1 2 are caused by a large inrush current to the capacitor 15 when the contacts of the main relays 1 1 and 12 are both turned off and turned on. There is a possibility that the contact of the metal will be welded, that is, fixed. If such welding occurs, the relay contact will never transition to the interrupted state, and the relay function will be lost. Of course, depending on the electrical characteristics of the load circuit 16 itself, a large inrush current that causes welding of the relay contact may flow even if the capacitor 15 is not provided. Therefore, a series circuit composed of a resistor 14 and a contact of the precharge relay 13 is provided in parallel with the contact of the main relay 11 1 to prevent welding of the relay contact.
  • JP 2 0 0 0-2 7 0 5 6 1 discloses that when an inverter circuit is used as a load circuit, both the positive and negative main relays are controlled to be off. It is disclosed that the welding of the main relay is detected by detecting whether or not the output current of the inverter converges to zero after a certain time. If it does not converge to zero after a certain period of time, the main relay must have been turned off, but power is being supplied from the DC power supply side, so it is determined that the main relay contact has welded. However, with this method, it cannot be determined that welding has occurred at the contact points of both main relays, and it cannot be detected that welding has occurred on either side.
  • JP-A 6-2 3 3 4 0 1 uses a relay having a mechanism for detecting the state of the movable part as a main relay, and the relay is not controlled to be in a conductive state. Regardless of this, it is disclosed that when the movable part of the relay is in a position corresponding to the conduction state, it is detected that there is an abnormality such as welding. However, in this method, it is necessary to provide a special mechanism for detecting the state of the moving part in the main relay, so that it lacks versatility and the reliability of the special mechanism itself is sufficient. Attention must be paid to.
  • Japanese Patent Publication Japanese Patent Application Laid-Open No. 2 00 8-7 8 8 5 1 is provided with a relay, that is, a discharge relay for forcibly discharging a capacitor in a circuit similar to the circuit shown in FIG.
  • a relay that is, a discharge relay for forcibly discharging a capacitor in a circuit similar to the circuit shown in FIG.
  • a resistor is inserted in series with the contact of the discharge relay.
  • the method of inserting a resistor in series with a relay contact is practically not applicable to the main relay described above, in which the contact is inserted directly between the DC power supply and the load circuit. .
  • Japanese patent publication: Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2 0 0 0-1 7 3 4 2 8 is a light emission connected between the DC power supply side of one main relay contact and the load circuit side of the other main relay contact Similarly to the first welding detection circuit using a photopower bra that includes an element, a light emitting element connected between the DC power supply side of the contact of the other main relay and the load circuit side of the contact of one main relay.
  • the second welding detection circuit using the included force bra is provided, and by using these welding detection circuits, it is described that the welding at the contact of the main relay can be detected independently.
  • an object of the present invention is to provide a method capable of independently detecting which of the contacts of the positive and negative main relay contacts is welded without causing an increase in cost. is there.
  • a first object of the present invention is to provide a DC power source having first and second terminals, a load circuit connected to the first and second terminals and supplied with power from the DC power source, and a first terminal
  • a first main relay having a contact inserted between one end of the load circuit, a second main relay having a contact inserted between the second terminal and the other end of the load circuit, and the first main relay
  • a precharge relay that is provided in parallel with a contact of a relay and includes a series circuit of a resistor and a contact, and a method for detecting welding of a relay contact in a circuit having the first and second main relays being turned on.
  • a second object of the present invention is to provide a DC power source having first and second terminals, a load circuit connected to the first and second terminals and supplied with power from the DC power source, and a first terminal
  • a first main relay having a contact inserted between one end of the load circuit, a second main relay having a contact inserted between the second terminal and the other end of the load circuit, and the first main relay
  • the first and second main relays and the precharge relay are controlled to be turned off from the normal operation state in which the detection means and the first and second main relays are controlled to be turned on and the precharge relay is controlled to be turned off.
  • the instruction input means for inputting the instruction to enter the hibernation state, and when the instruction is input, the sequence control is performed for the first and second main relays and the precharge relay, and the voltage accompanying the progress of the sequence control. Achieved by a device having a control means for individually detecting welding of relay contacts from a change in voltage detected by the detection means. Is done.
  • the circuit described above is provided with a capacitor for connecting both ends of the load circuit.
  • sequence control includes the first stage in which the first main relay is turned off, and the precharge relay is turned on after the first stage. 2nd stage to control, 3rd stage to turn off 2nd main relay after 2nd stage, and 3rd stage to control off precharge relay after 3rd stage and shift to dormant state It is preferable to have a fourth stage.
  • a sequence for each relay can be performed when shifting from a normal operation state to a sleep state without using a relay having a special mechanism or providing an additional detection circuit. By performing the control, it is possible to independently and reliably detect the welding at each of the main relay contacts on the positive side and the negative side of the DC power supply.
  • FIG. 1 is a circuit diagram showing a typical circuit including relay contacts.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of a circuit to which the method for detecting welding of a relay contact according to the present invention is applied.
  • FIG. 3 is a diagram showing processing as a time sequence in the method for detecting welding of relay contacts according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the control circuit.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of a circuit to which the detection method according to the present invention is applied.
  • This circuit is intended for application in electric vehicles or hybrid electric vehicles, and has the same configuration as the circuit shown in FIG. However, compared to FIG. 1, FIG. 2 controls the load circuit 16 and controls on / off of the first main relay 11, the second main relay 12, and the precharge relay 13.
  • Circuit 2 1 voltage measurement unit 2 2 that measures the voltage across capacitor ⁇ 5, that is, the voltage across load circuit 16, and outputs it to control circuit 2 1, and ignition in an electric vehicle or 8 hybrid electric vehicle This is different in that the ignition key switch 2 3 linked to the key is explicitly shown.
  • the load circuit 16 is typically an inverse circuit.
  • control circuit 21 Since this circuit is a circuit for an electric vehicle or a hybrid vehicle, the control circuit 21 itself does not operate with the electric power from the assembled battery 10, but a low-voltage (eg, 2 V) storage battery provided separately. Operates with power from the auxiliary power supply (not shown).
  • a low-voltage (eg, 2 V) storage battery provided separately. Operates with power from the auxiliary power supply (not shown).
  • a control circuit 21 that controls each relay 1 1 to 1 3 and a load circuit 1 6 that is an inverter circuit is provided, and the idle key switch 2 3 controls this. Connecting to circuit 21 is a configuration obvious to those skilled in the art.
  • the inverse circuit (load circuit 16) is provided with a measurement circuit for measuring the input voltage, and therefore the measurement circuit can be used as the voltage control unit 22.
  • the circuit configuration itself shown in Fig. 2 is a common circuit for vehicles. Rather, as described below, the present invention independently detects welding at the contact points of the main relays 11 and 12 by using a control sequence based on software control for the relays while using such a general circuit. Try It is characterized by that.
  • the first and second control sequences are devised by devising the ON / OFF control sequence for each of the relays 11 to 13 without using a special detection circuit or a relay having a special structure. Contact welding in the main relays 11 and 12 can be detected independently.
  • Figure 3 shows the sequence for detecting the arrival here.
  • the control circuit 21 when the normal operation state transits to the hibernation state, the control circuit 21 performs on / off control sequence control for each of the relays 1 1 to 1 3, and the relays 1 1 to 1 3 Detect contact welding.
  • the normal operation state is a state in which power is supplied from the assembled battery 10 to the load circuit 16 for driving the motor, for example, in the case of a circuit for an electric vehicle or a hybrid vehicle.
  • the resting state is a state in which the supply of power to the load circuit 16 is stopped.
  • the contacts of the first main relay 1 1 and the second main relay 1 2 are both controlled to be on (conducting state).
  • the contacts of the precharge relay 1 3 are controlled to be off (disconnected state).
  • the capacitor 15 is charged to the voltage of the assembled battery 10.
  • the ignition key of the vehicle is turned off here, this is detected by the ignition key switch 2 3 and notified to the control circuit 2 1.
  • the control circuit 2 1 detects the detection of welding and the transition to the sleep state. Start the sequence for First, in phase 2, the contact of the first main relay 11 on the positive side is controlled to be off.
  • the contact of each relay is normal, the charge charged in the capacitor 15 will be discharged through the load circuit 16, and the voltage across the capacitor 15 will decrease toward zero. .
  • the capacitor 15 will continue to be supplied with power from the assembled battery 10, and the first main relay 1 It can be determined that the contact of at least one of the precharge relay 1 3 and the relay of the precharge relay 1 3 is welded and fixed. Since the current flowing through the contact of the precharge relay 1 3 is limited by the resistor 14, the resistance of the precharge relay 1 3 can be welded by appropriately selecting the value of the resistor 14. In such a case, it is possible to reliably determine that the contact of the first main relay 11 is welded.
  • the voltage across the capacitor 15 is almost the voltage between the terminals of the assembled battery 10, whereas the contact of the first main relay 11 is
  • the voltage at both ends of capacitor 15 is between the terminals of battery pack 10 by the voltage dividing circuit consisting of resistor 14 and load circuit 6
  • the voltage is divided. Therefore, depending on the value of the resistor 14, the contact between the first main relay 1 1 and the precharge relay 1 3 can be detected by detecting the value at which the voltage across the capacitor ⁇ 5 converges. It is also possible to isolate welding events.
  • phase 3 following phase 2 as described above, the contact of precharge relay 1 3 is controlled to be on.
  • the capacitor 15 is charged via the precharge relay 13 and the voltage across the capacitor 15 increases.
  • the contact of the second main relay 1 2 on the negative side is turned off. If the contact of each relay is normal, the charge charged in the capacitor 15 will be discharged through the load circuit ⁇ 6, and the voltage across the capacitor 15 will decrease toward zero.
  • the capacitor 15 will continue to be supplied with power from the assembled battery 10 and the second main relay 1 It can be determined that the two contacts are welded and fixed.
  • the precharge relay 13 is controlled to be turned off to shift to the phase 5 that is in a dormant state.
  • the supply of power from the auxiliary power supply to the control circuit 21 can be stopped after the transition to the phase 5 by the self shirt down function of the control circuit 21 itself.
  • the sequence for detecting the welding of the relay contact in the present embodiment has been described.
  • a relay having a special structure is not used, and a detection circuit is not substantially added. It is possible to reliably and independently detect contact welding between the main relay 1 1 1 and the second main relay 1 2.
  • the contact is normal through this sequence, Since all of the contacts of the relays 11 to 13 are in a disconnected state and are not welded during the period of the state, the safety of the circuit is further increased.
  • the first and second main relays 1 and 12 are controlled to be on, and the precharge relay 13 is controlled to be off. This is the initial state for the processing described below.
  • step 51 it is determined whether or not the ignition key is turned off and waits until it is turned off. If turned off, the first main relay 11 is controlled to be turned off in step 52. Then, in Step 53, it is determined whether or not the voltage measured by the voltage measuring unit 22 is decreased. If the voltage is decreased, the process proceeds to Step 55, and if not, Step 5 is performed. In step 4, it is determined that the contact of the first main relay 11 (or precharge relay 13) is welded, and an alarm is output. In Step 55, the precharge relay 55 is controlled to be turned on. When the capacitor 15 is charged due to elapse of a predetermined time, the second main relay 12 is controlled to be turned off in Step 56. .
  • Step 57 it is determined whether or not the voltage measured by the voltage measuring unit 22 is lowered. If the voltage is lowered, the process proceeds to Step 59, and if not, the step is performed. 5 At 8, judge that the contact of the second main relay 12 is welded, and output an alarm. Also, an error code is recorded in the non-volatile memory area in the control circuit 21. Step In step 59, the precharge relay 59 is controlled to be turned off to shift to the rest state.
  • the alarm output in Steps 5 4 and 5 8 includes, for example, display to the driver and recording of the error code in the nonvolatile memory area in the control circuit 21. If an error code is recorded in the non-volatile memory area, an alarm will be displayed to the driver again at the next start-up, for example, the next time the ignition key is turned on.

Abstract

 直流電源と、負荷回路と、直流電源と負荷回路との間の1対の電源ラインにそれぞれ挿入された第1及び第2のメインリレーと、第1のメインリレーの接点に並列に設けられたプリチャージリレーとを有する回路における、リレー接点の溶着を検出する方法は、第1及び第2のメインリレー11,12がオンに制御され、プリチャージリレー12がオフに制御されている通常の動作状態から、各リレー11~13がオフに制御される休止状態に移行する際に、負荷回路16の両端の電圧を測定しつつ、各リレー11~13に対するシーケンス制御を行う段階を有する。シーケンスの進行と測定された電圧との対応から、第1及び第2のメインリレー11,12におけるリレー接点の溶着が個別に検出される。

Description

明 細 書
リレー接点の溶着の検出方法及び装置
技術分野:
本発明は、 二次電池などの直流電源と、 この直流電源によって駆動される例え ばインバ一タ回路などの負荷回路とを有するシステムに関し、 特に、 そのような システムにおいて直流電源と負荷回路との間の 1対の電源ラインにそれぞれ挿入 されるリレー接点における溶着を検出する方法及び装置に関する。
背景技術:
ハイプリッド電気自動車あるいは電気自動車などは、 二次電池などの直流電源 からの電力によってモ一夕を駆動する構成を有する。 その場合、 直流電源からの 電力で直流モータを直接駆動する構成であることは稀であり、 直流電源からの電 力をインバー夕に供給し、 このインバー夕によって、 モータに供給されるべき交 流電力または直流電力を生成するようにしている。 インバ一タを使用することに よって、 そのインバー夕におけるスイッチング制御にょリ、 モー夕の回転数や出 力トルクの制御を行うことができる。 ハイブリッド電気自動車の場合、 直流電源 としては、 例えばリチウムイオン二次電池の組電池が使用され、 組電池としての 端子間電圧は、 例えば 2 8 8 Vである。
八イブリッド電気自動車や電気自動車としての用途の場合、 例えば 2 0 0 V以 上の電圧であつてしかも大電流を流すことができる直流電源を使用するため、 保 安などのために、 この直流電源の正側及び負側のそれぞれの電源ラインにリレー 接点を挿入し、 直流電源を使用しないときには、 インバー夕などの負荷回路側か ら直流電源を完全に切り離すようにしている。 また、 モータ駆動などの用途では、 負荷の変動が著しくそれに伴ってインバー夕などの負荷回路への入力電圧が大き く変動するため、 それを軽減するために、 負荷回路の入力側において、 電源ライ ンの正負間に、 平滑用の大容量コンデンサが設けられている。
図 1は、 二次電池の複数のセルを直列接続して構成された組電池を直流電源と して使用し、 この直流電源からの正負の電源ラインにそれぞれリレーの接点が挿 入された回路の一例を示している。
この回路は、 組電池 1 0からの電力をインバー夕回路などの負荷回路 1 6に供 給するものであり、 組電池 1 0の正極から負荷回路 1 6の一端に延びる電源ライ ンには、 第〗のメインリレー 1 1の接点が挿入されており、 第 1のメインリレー 1 1のオン (導通) オフ (遮断) 制御によって、 組電池 1 0と負荷回路 1 6の —端との電気的接続が制御できるようになつている。 同様に、 組電池 1 0の負極 から負荷回路 1 6の他端に延びる電源ラインには、 第 2のメインリレー 1 2の接 点が挿入されている。 負荷回路 1 6には、 大容量のコンデンサ 1 5が並列に設け られている。 ここでコンデンサ 1 5を設けたことにより、 メインリレー 1 1, 1 2の接点をいずれも遮断状態から導通状態にしたときのコンデンサ 1 5への大き な突入電流によってこれらメインリレー 1 1, 1 2の接点が溶着すなわち固着す るおそれがある。 そのような溶着が発生するとそのリレー接点は 2度と遮断状態 には遷移しないこととなり、 リレーとしての機能が失われる。 もちろん、 負荷回 路 1 6自体の電気的特性によっては、 特にコンデンサ 1 5を設けていない場合で あっても、 リレーの接点を溶着させるような大きな突入電流が流れることがある。 そこで、 メインリレー 1 1の接点と並列に、 抵抗 1 4とプリチャージリレー 1 3の接点とからなる直列回路を設け、 リレーの接点の溶着を防止できるようにし ている。 すなわち、 遮断状態から負荷回路 1 6に電力を供給する場合には、 まず、 負側の第 2のメインリレー 1 2をオン状態にし、 次に、 プリチャージリレー 1 3 をオン状態にする。 その結果、 コンデンサ〗 5への充電電流は抵抗 1 4を介して 流れることとなり、 コンデンサ 1 5は徐々に充電される。 その後、 正側の第 1の メインリレー 1 1をオン状態とし、 それに引き続いてプリチヤ一ジリレー 1 3を オフ状態とすることにより、 大きな突入電流の発生なしに第 1及び第 2のメイン リレー 1 1, 1 2を介して組電池 1 0から負荷回路 1 6に電力が供給されるよう になる。
しかしながら、 プリチャージリレーを設けたとしても、 依然としてメインリレ 一の接点の溶着が起こる可能性が残っている。 これは、 メインリレーを正負の両 側に設けることの理由のひとつでもある。 そこで、 メインリレーにおける接点に 溶着が起きたことを検出することが必要となる。
日本国特許公開:特開 2 0 0 0— 2 7 0 5 6 1号公報は、 負荷回路としてイン バー夕回路を使用する場合に、 正側、 負側のメインリレーをともにオフに制御し たときにインバー夕の出力電流がある一定時間の後にゼロに収束するか否かを検 出することにより、 メインリレーの溶着を検出することを開示している。 一定時 間の後にゼロに収束しない場合は、 メインリレーをオフに制御したはずなのに直 流電源側から電力が供給されている場合なので、 メインリレーの接点の溶着が起 きた判断する。 しかしながらこの方法の場合は、 両方のメインリレーの接点で溶 着が起きていないと溶着と判断できず、 いずれか一方で溶着がおきたことを検出 することができない。
日本国特許公開:特開平 6— 2 3 3 4 0 1号公報は、 その可動部の状態を検出 する機構を有するリレーをメインリレーとして使用し、 リレーを導通状態に制御 していていないにもかかわらずリレーの可動部が導通状態に対応する位置にある ときには、 溶着などの異常があつたと検出することを開示している。 しかしなが らこの方法の場合には、 可動部の状態を検出するための特別の機構をメインリレ 一に設ける必要があるので、 汎用性に欠けるとともに、 その特別の機構自体の信 頼性に十分に注意を払わなければならない。
日本国特許公開:特開 2 0 0 0— 7 8 8 5 1号公報は、 図 1 に示した回路と同 様の回路においてコンデンサを強制的に放電させるためのリレーすなわち放電リ レーを設けた場合に、 この放電リレーの接点の溶着を防ぐために、 放電リレーの 接点に抵抗を直列に挿入することを開示している。 しかしながら、 リレー接点に 対して直列に抵抗を挿入する方法は、 直流電源と負荷回路との間に接点が直接挿 入されることとなる上述したメインリレーにおいては、 事実上、 適用できないも のである。
曰本国特許公開:特開 2 0 0 0— 1 7 3 4 2 8号公報は、 一方のメインリレー の接点の直流電源側と他方のメインリレーの接点の負荷回路側との間に接続した 発光素子を含むフォト力ブラを用いる第 1の溶着検出回路と、 同様に、 他方のメ インリレーの接点の直流電源側と一方のメインリレーの接点の負荷回路側との間 に接続した発光素子を含むフォ卜力ブラを用いる第 2の溶着検出回路とを設け、 これらの溶着検出回路を使用することによって、 メインリレーの接点における溶 着を独立に検出できる構成を記載している。 しかしながらこの構成は、 2 0 0 V 以上ともなる直流電源に直接接続する溶着検出回路を 2系統も設ける必要があリ、 装置全体としてのコス卜高の要因ともなつている。
現状では、 直流電源からの正側の電源ラインと負側の電源ラインのそれぞれに メインリレーの接点が挿入されているシステムにおいて、 少なくとも一方のメイ ンリレー接点の溶着が起きた場合に、 付加的な検出回路や特別なリレーを用いる ことなく、 正側及び負側のいずれの接点の溶着であるかを独立して検出できる手 法は確立されていない。
発明の開示:
そこで本発明の目的は、 コスト増をもたらすことなく、 正側と負側のそれぞれ のメインリレーの接点の溶着をいずれの接点の溶着であるかを独立して検出でき る方法を提供することにある。
本発明の別の目的は、 コス卜増をもたらすことなく、 正側と負側のそれぞれの メインリレーの接点の溶着をいずれの接点の溶着であるかを独立して検出できる 装置を提供することにある。
本発明の第 1の目的は、 第 1及び第 2の端子を有する直流電源と、 第 1及び第 2の端子に接続して直流電源から電力の供給を受ける負荷回路と、 第 1の端子と 負荷回路の一端との間に接点が挿入された第 1のメインリレーと、 第 2の端子と 負荷回路の他端との間に接点が挿入された第 2のメインリレーと、 第 1のメイン リレーの接点に対して並列に設けられ、 抵抗と接点との直列回路からなるプリチ ヤージリレーと、 を有する回路におけるリレー接点の溶着を検出する方法であつ て、 第 1及び第 2のメインリレーがオンに制御され、 プリチャージリレーがオフ に制御されている通常の動作状態から、 第 1及び第 2のメインリレーならびにプ リチャージリレーがオフに制御される休止状態に移行する際に、 負荷回路の両端 の電圧を測定しつつ第 1及び第 2のメインリレーならびにプリチャージリレーに 対するシーケンス制御を行って、 リレー接点の溶着を個別に検出する方法によつ て達成される。
本発明の第 2の目的は、 第 1及び第 2の端子を有する直流電源と、 第 1及び第 2の端子に接続して直流電源から電力の供給を受ける負荷回路と、 第 1の端子と 負荷回路の一端との間に接点が挿入された第 1のメインリレーと、 第 2の端子と 負荷回路の他端との間に接点が挿入された第 2のメインリレーと、 第 1のメイン リレーの接点に対して並列に設けられ、 抵抗と接点との直列回路からなるプリチ ヤージリレーと、 を有する回路におけるリレー接点の溶着を検出する装置であつ て、 負荷回路の両端の電圧を検出する電圧検出手段と、 第 1及び第 2のメインリ レーがオンに制御されプリチャージリレーがオフに制御されている通常の動作状 態から、 第 1及び第 2のメインリレーならびにプリチャージリレーがオフに制御 される休止状態への移行の指示が入力する指示入力手段と、 指示が入力したとき に、 第 1及び第 2のメインリレーならびにプリチャージリレーに対するシーケン ス制御を行い、 シーケンス制御の進行に伴う電圧検出手段によって検出された電 圧の変化から、 リレー接点の溶着を個別に検出する制御手段と、 を有する装置に よって達成される。
本発明において、 典型的には、 上述した回路には、 負荷回路の両端を接続する コンデンサが設けられている。
本発明で用いるシーケンス制御としては、 各種のものが考えられる。 しかしな がら、 ステツプ数が少なくてかつ第 1及び第 2のメインリレーの接点の溶着を独 立して確実に検出できること、 接点が正常と判断された場合には休止状態におい て各リレーの接点が遮断状態であることを保証できることが望ましいこと、 など を考慮すると、 シーケンス制御は、 第 1のメインリレーをオフに制御する第 1の 段階と、 第 1の段階ののちプリチャージリレーをオンに制御する第 2の段階と、 第 2の段階ののち第 2のメインリレーをオフに制御する第 3の段階と、 第 3の段 階ののちプリチャージリレーをオフに制御して休止状態に移行する第 4の段階と、 を有するものであることが好ましい。 ここで、 第 1の段階において負荷回路の両 端の電圧が低下しなければ第 1のメインリレーの接点が溶着していると判断でき、 第 3の段階において負荷回路の両端の電圧が低下しなければ第 2のメインリレー の接点が溶着していると判断できる。 このように本発明によれば、 特殊な機構を 有するリレーを使用したリあるいは付加的な検出回路を設けたりすることなく、 通常の動作状態から休止状態に移行する際に各リレーに対してシーケンス制御を 行うことによって、 直流電源の正側と負側のそれぞれのメインリレーの接点にお ける溶着を、 いずれの接点の溶着であるかを独立して確実に検出できる。
図面の簡単な説明: 図 1は、 リレー接点を含む典型的な回路を示す回路図である。
図 2は、 本発明に基づくリレー接点の溶着を検出する方法が適用される回路の 一例を示す図である。
図 3は、 本発明の実施の一形態に基づくリレー接点の溶着を検出する方法での 処理をタイムシーケンスとして示す図である。
図 4は、 制御回路の動作を示すフローチャートである。
発明を実施するための最良の形態:
図 2は、 本発明に基づく検出方法が適用される回路の一例を示す図である。 こ の回路は、 電気自動車あるいはハイブリツド電気自動車での適用を念頭においた ものであって、 図 1に示した回路と同様の構成となっている。 ただし、 図 2は、 図 1に比べ、 負荷回路 1 6の制御を行うとともに第 1のメインリレー 1 1、 第 2 のメインリレー 1 2及びプリチャージリレー 1 3のオン/オフの制御を行う制御 回路 2 1 と、 コンデンサ〗 5の両端の電圧すなわち負荷回路 1 6の両端の電圧を 測定して制御回路 2 1に出力する電圧測定部 2 2と、 電気自動萆あるいは八イブ リッド電気自動車におけるイグニッションキーに連動するイグニッションキース イッチ 2 3とが明示的に示されている点で相違する。 負荷回路 1 6は、 典型的に はインバー夕回路である。 この回路は電気自動車あるいはハイプリッド自動車用 の回路であるので、 制御回路 2 1 自体は、 組電池 1 0からの電力で動作するので はなく、 別に設けられた低圧 (例えば〗 2 V ) の蓄電池などの補助電源 (不図 示) からの電力で動作する。
電気自動車あるいはハイブリッド電気自動車であれば、 各リレー 1 1〜1 3や ィンバ一夕回路である負荷回路 1 6を制御する制御回路 2 1が設けられ、 イダ二 ッシヨンキースィッチ 2 3がこの制御回路 2 1に接続するのは、 当業者には自明 の構成である。 同様に、 インバー夕回路 (負荷回路 1 6 ) にはその入力電圧を測 定する測定回路が設けられているから、 電圧制御部 2 2としてはその測定回路を 用いることができる。 結局、 図 2に示した回路の構成自体は、 車載用の回路とし て一般的なものである。 むしろ以下に説明するように本発明は、 このような一般 的な回路を用いつつ、 リレーに対するソフ卜ウェア制御による制御シーケンスに よって、 各メインリレー 1 1, 1 2の接点における溶着を独立に検出しようとす ることを特徴とするものである。
次に、 図 2に示した回路におけるリレー接点溶着の検出の過程について説明す る。 上述したように、 本実施形態では、 特別の検出回路や特殊構造のリレーを用 いることなく、 各リレー 1 1〜1 3に対するオン 才フ制御のシーケンスを工夫 することによって、 第 Ί及び第 2のメインリレー 1 1 , 1 2における接点の溶着 を独立して検出できるようにしている。 図 3は、 ここでの寧着検出のためのシ一 ケンスを示している。
本実施形態では、 通常の動作状態から休止状態に遷移するときに、 制御回路 2 1が各リレー 1 1〜1 3に対するオン/オフ制御のシーケンス制御を行って、 各 リレー 1 1 ~ 1 3における接点の溶着を検出する。 通常の動作状態とは、 例えば 電気自動車ゃハイブリツド自動車用の回路であれば、 モータの駆動のために組電 池 1 0から負荷回路 1 6に対して電力を供給している状態のことである。 また、 休止状態とは、 負荷回路 1 6への電力の供給が停止された状態のことである。
通常の動作状態にあるときには、 図 3のフェーズ 1 に示すように、 第〗のメイ ンリレー 1 1 と第 2のメインリレー 1 2の接点がいずれもオン (導通状態) に制 御されておリ、 プリチャージリレー 1 3の接点はオフ (遮断状態) に制御されて いる。 このとき、 コンデンサ 1 5は、 組電池 1 0の電圧にまで充電されている。 ここで車両のイグニッションキーがオフにされると、 そのことがィグニッシヨン キースィッチ 2 3によって検出されて制御回路 2 1 に通知され、 制御回路 2 1は、 溶着の検出と休止状態への移行とのためのシーケンスを開始する。 まず、 フエ一 ズ 2において、 正側の第 1のメインリレー 1 1の接点をオフに制御する。 各リレ 一の接点が正常であれば、 コンデンサ 1 5に充電されている電荷は負荷回路 1 6 を介して放電することになリ、 コンデンサ 1 5の両端の電圧は、 ゼロに向かって 低下する。 ここで電圧測定部 2 2で測定されるコンデンサ 1 5の両端の電圧が低 下しなければ、 コンデンサ 1 5には組電池 1 0から引き続き電力が供給されてい ることとなり、 第 1のメインリレー 1 1かプリチャージリレー 1 3の少なくとも —方のリレーの接点が溶着して固着していると判断することができる。 抵抗 1 4 によってプリチャージリレー 1 3の接点に流れる電流は制限されるので、 抵抗 1 4の値を適切に選択することにより、 プリチャージリレー 1 3の接点の溶着によ る故障率を実質的にゼロとすることが可能であり、 そのような場合には、 第 1の メインリレー 1 1の接点が溶着している、 と確実に判断することができる。 また、 第 1のメインリレー 1 1が溶着している場合のコンデンサ 1 5の両端の電圧は、 ほぼ組電池 1 0の端子間電圧であるのに対し、 第 1のメインリレー 1 1の接点は 正常でプリチャージリレー 1 3の接点が溶着している場合のコンデンサ 1 5の両 端の電圧は、 抵抗 1 4と負荷回路〗 6とから構成される分圧回路によって組電池 1 0の端子間電圧を分圧した値となる。 したがって、 抵抗 1 4の値によっては、 コンデンサ〗 5の両端の電圧がどの値に収束するかを検出することによって、 第 1のメインリレー 1 1 とプリチャージリレー 1 3との間で、 接点の溶着の事象の 切り分けを行うこともできる。
以上のようなフェーズ 2に引き続くフェーズ 3では、 プリチャージリレー 1 3 の接点をオンに制御する。 その結果、 第 2のメインリレー 1 2はまだオン状態の ままなので、 プリチヤ一ジリレー 1 3を介してコンデンサ 1 5は充電され、 コン デンサ 1 5の両端の電圧が上昇する。 その後、 フェーズ 4において、 負側の第 2 のメインリレ一 1 2の接点をオフに制御する。 各リレーの接点が正常であれば、 コンデンサ 1 5に充電されている電荷は負荷回路 Ί 6を介して放電することにな リ、 コンデンサ 1 5の両端の電圧は、 ゼロに向かって低下する。 ここで電圧測定 部 2 2で測定されるコンデンサ 1 5の両端の電圧が低下しなければ、 コンデンサ 1 5には組電池 1 0から引き続き電力が供給されていることとなり、 第 2のメイ ンリレー 1 2の接点が溶着して固着していると判断することができる。 その後、 プリチャージリレー 1 3をオフに制御することにより、 休止状態であるフェーズ 5に移行する。 この場合、 制御回路 2 1 自体の自己シャツ卜ダウン機能により、 フェーズ 5への移行後、 補助電源から制御回路 2 1への電力の供給を停止するよ うにすることもできる。
以上、 本実施形態におけるリレー接点の溶着の検出のためのシーケンスを説明 したが、 このシーケンスでは、 特殊な構造のリレーを使用したり、 検出回路を実 質的に付加したりすることなく、 第 1のメインリレ一 1 1 と第 2のメインリレー 1 2における接点の溶着を独立して確実に検出することができる。 また、 このシ 一ケンスを通じて接点が正常であると判断された場合には、 フェーズ 5の休止状 態の期間において全てのリレー 1 1〜1 3の接点について、 それらの接点の全部 が遮断状態にあつて非溶着状態にあることが保証されるので、 回路の保安性がさ らに高まる。
次に、 休止状態からの通常の動作状態への移行について説明する。 イダニッシ ヨンキーがオンにされると、 車載回路における一般的な構成にしたがって、 補助 電源から制御回路 2 1に電力が供給されて制御回路 2 1は起動し、 まず、 フエ一 ズ 6として、 第 2のメインリレー 1 2とプリチャージリレー 1 3とをオンに制御 し、 コンデンサ 1 5へのプリチャージを開始する。 所定の時間が経過してコンデ ンサ 1 5が充電されたら、 次に、 通常の動作状態に移行するために、 フェーズ 7 において第 1のメインリレー 1 1もオンに制御し、 その後、 プリチャージリレー 1 3をオフに制御して、 通常の動作状態 (フェーズ 1 ) に完全に移行する。
次に、 接点の溶着の検出のために制御回路 2 1が行う処理の詳細について、 図 4のフローチヤ一トを用いて説明する。
通常の動作状態として、 第 1及び第 2のメインリレー 1 Ί, 1 2がオンに制御 され、 プリチャージリレー 1 3はオフに制御されている。 これが以下に説明する 処理に対する初期状態となる。
まず、 ステップ 5 1では、 イグニッションキーがオフかどうかを判定してオフ になるまで待ち合わせ、 オフになった場合には、 'ステップ 5 2において、 第 1の メインリレー 1 1をオフに制御する。 そして、 ステップ 5 3において、 電圧測定 部 2 2で測定される電圧が低下するか否かを判定し、 低下した場合にはそのまま ステップ 5 5に移行し、 低下しなかった場合には、 ステップ 5 4において、 第 1 のメインリレー 1 1 (またはプリチャージリレー 1 3 ) の接点の溶着と判断して、 警報を出力する。 ステップ 5 5では、 プリチャージリレー 5 5をオンに制御し、 所定の時間の経過などによりコンデンサ 1 5が充電されたら、 ステップ 5 6にお いて、 第 2のメインリレー 1 2をオフに制御する。 そして、 ステップ 5 7におい て、 電圧測定部 2 2で測定される電圧が低下するか否かを判定し、 低下した場合 にはそのままステップ 5 9に移行し、 低下しなかった場合には、 ステップ 5 8に おいて、 第 2のメインリレー 1 2の接点の溶着と判断して、 警報を出力する。 ま た、 制御回路 2 1内の不揮発性メモリ領域内にエラーコードを記録する。 ステツ プ 5 9では、 プリチャージリレー 5 9をオフに制御して、 休止状態に移行させる。 ステップ 5 4, 5 8における警報の出力には、 例えば、 運転者に対する表示や、 制御回路 2 1内の不揮発性メモリ領域内へのエラーコードの記録が含まれる。 不 揮発的メモリ領域にエラーコードが記録された場合、 次回の始動時、 例えば次に イグニッションキーがオンにされたときなどに、 改めて、 運転者等に対して警報 が表示される。

Claims

請求の範囲
1 . 第 1及び第 2の端子を有する直流電源と、 前記第 1及び第 2の端子に 接続して前記直流電源から電力の供給を受ける負荷回路と、 前記第 1の端子と前 記負荷回路の一端との間に接点が挿入された第 1のメインリレーと、 前記第 2の 端子と前記負荷回路の他端との間に接点が挿入された第 2のメインリレーと、 前 記第 1のメインリレーの接点に対して並列に設けられ、 抵抗と接点との直列回路 からなるプリチヤ一ジリレーと、 を有する回路におけるリレー接点の溶着を検出 する方法であって、
前記第〗及び第 2のメインリレーがオンに制御され、 前記プリチャージリレ一 がオフに制御されている通常の動作状態から、 前記第 1及び第 2のメインリレー ならびに前記プリチャージリレーが才フに制御される休止状態に移行する際に、 前記負荷回路の両端の電圧を測定しつつ前記第 1及び第 2のメインリレーならび に前記プリチャージリレ一に対するシーケンス制御を行って、 リレー接点の溶着 を個別に検出する方法。
2 . 前記回路は、 イグニッションキースィッチを有する車両に設けられて おリ、 前記ィグニッシヨンキースイツチが才フにされたことを検出したとときに 前記シーケンス制御が開始される、 請求項 1に記載の方法。
3 . 前記シーケンス制御は、 前記第 1のメインリレーをオフに制御する第 1の段階と、 前記第〗の段階ののち前記プリチャージリレーをオンに制御する第 2の段階と、 前記第 2の段階ののち前記第 2のメインリレーをオフに制御する第 3の段階と、 前期第 3の段階ののち前記プリチャージリレーをオフに制御して前 記休止状態に移行する第 4の段階と、 を有する、 請求項 1に記載の方法。
4 . 前記第 1の段階において前記負荷回路の両端の電圧が低下しなければ 前記第 1のメインリレーの接点が溶着していると判断する、 請求項 3に記載の方 法。
5 . 前記第 3の段階において前記負荷回路の両端の電圧が低下しなければ 前記第 2のメインリレーの接点が溶着していると判断する、 請求項 4に記載の方 法。
6 . 前記回路は、 前記負荷回路の両端を接続するコンデンサを有する、 請 求項 1に記載の方法。
7 . 前記回路は、 イグニッションキースィッチを有する車両に設けられて おリ、 前記ィダニッシヨンキースィッチがオフにされたことを検出したとときに 前記シーケンス制御が開始される、 請求項 6に記載の方法。
8 . 前記シーケンス制御は、 前記第〗のメインリレーをオフに制御する第
1の段階と、 前記第 1の段階ののち前記プリチャージリレーをオンに制御する第 2の段階と、 前記第 2の段階ののち前記第 2のメインリレーをオフに制御する第 3の段階と、 前期第 3の段階ののち前記プリチャージリレーをオフに制御して前 記休止状態に移行する第 4の段階と、 を有する、 請求項 6に記載の方法。
9 . 前記第 1の段階において前記負荷回路の両端の電圧が低下しなければ 前記第 1のメインリレーの接点が溶着していると判断する、 請求項 8に記載の方 法。
1 0 . 前記第 3の段階において前記負荷回路の両端の電圧が低下しなければ 前記第 2のメインリレーの接点が溶着していると判断する、 請求項 8に記載の方 法。
1 1 . 前記直流電源は組電池である、 請求項 1に記載の方法。
1 2 . 第 Ί及び第 2の端子を有する直流電源と、 前記第 1及び第 2の端子に 接続して前記直流電源から電力の供給を受ける負荷回路と、 前記第 1の端子と前 記負荷回路の一端との間に接点が挿入された第 1のメインリレーと、 前記第 2の 端子と前記負荷回路の他端との間に接点が挿入された第 2のメインリレーと、 前 記第 1のメインリレーの接点に対して並列に設けられ、 抵抗と接点との直列回路 からなるプリチャージリレーと、 を有する回路におけるリレ一接点の溶着を検出 する装置であって、
前記負荷回路の両端の電圧を検出する電圧検出手段と、
前記第 1及び第 2のメインリレーがオンに制御され前記プリチャージリレーが オフに制御されている通常の動作状態から、 前記第 1及び第 2のメインリレーな らびに前記プリチャージリレーがオフに制御される休止状態への移行の指示が入 力する指示入力手段と、
前記指示が入力したときに、 前記第 1及び第 2のメインリレーならびに前記プ リチャージリレ一に対するシーケンス制御を行い、 前記シーケンス制御の進行に 伴う前記電圧検出手段によって検出された電圧の変化から、 リレー接点の溶着を 個別に検出する制御手段と、
を有する装置。
1 3 . 前記シーケンス制御は、 前記第 1のメインリレーをオフに制御する第 1の段階と、 前記第 1の段階ののち前記プリチャージリレーを.オンに制御する第 2の段階と、 前記第 2の段階ののち前記第 2のメインリレーをオフに制御する第 3の段階と、 前期第 3の段階ののち前記プリチヤ一ジリレーをオフに制御して前 記休止状態に移行する第 4の段階と、 を有し、
前記制御手段は、 前記第 1の段階において前記負荷回路の両端の電圧が低下し なければ前記第 1のメインリレーの接点が溶着していると判断して警報を出力し、 前記第 3の段階において前記負荷回路の両端の電圧が低下しなければ前記第 2の メインリレーの接点が溶着していると判断して警報を出力する、 請求項 1 2に記
1 4 . 前記回路は、 前記負荷回路の両端を接続するコンデンサを有する、 請 求項 1 2に記載の装置。
1 5 . 前記シーケンス制御は、 前記第 1のメインリレーをオフに制御する第 1の段階と、 前記第 1の段階ののち前記プリチヤ一ジリレーをオンに制御する第 2の段階と、 前記第 2の段階ののち前記第 2のメインリレーをオフに制御する第 3の段階と、 前期第 3の段階ののち前記プリチャージリレ一をオフに制御して前 記休止状態に移行する第 4の段階と、 を有し、
前記制御手段は、 前記第 1の段階において前記負荷回路の両端の電圧が低下し なければ前記第 1のメインリレーの接点が溶着していると判断して警報を出力し、 前記第 3の段階において前記負荷回路の両端の電圧が低下しなければ前記第 2の メインリレーの接点が溶着していると判断して警報を出力する、 請求項 1 4に記
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