以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。
[実施の形態1]
図1は、この発明の実施の形態1による電源制御装置を備えるモータ駆動装置の概略ブロック図である。
図1を参照して、モータ駆動装置100は、直流電源Bと、システムリレーSMRB,SMRP,SMRGと、抵抗Rと、コンデンサC2と、インバータ20と、電流センサ12,24と、電圧センサ10,13と、制御装置30と、溶着警告ランプ40と、センサ故障警告ランプ42とを備える。
交流モータM1は、ハイブリッド自動車または電気自動車の駆動輪を駆動するためのトルクを発生するための駆動モータである。また、交流モータM1は、エンジンにて駆動される発電機の機能を持つように、そして、エンジンに対して電動機として動作し、たとえばエンジンを始動し得るようなモータである。
システムリレーSMRBは、直流電源Bの正極とコンデンサC2の正極との間に直列に接続される。システムリレーSMRGは、直流電源Bの負極とコンデンサC2の負極との間に直列に接続される。システムリレーSMRPおよび抵抗Rは、直流電源Bの負極とコンデンサC2の負極との間に、システムリレーSMRGに並列に接続される。
コンデンサC2は、インバータ20の入力側に設けられる。インバータ20は、U相アーム21と、V相アーム22と、W相アーム23とからなる。U相アーム21、V相アーム22およびW相アーム23は、電源ラインとアースラインとの間に並列に設けられる。
U相アーム21は、直列接続されたIGBT素子Q1,Q2からなる。V相アーム22は、直列接続されたIGBT素子Q3,Q4からなる。W相アーム23は、直列接続されたIGBT素子Q5,Q6からなる。また、各IGBT素子Q1〜Q6のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードD1〜D6がそれぞれ接続されている。
各相アームの中間点は、交流モータM1の各相コイルの各相端に接続されている。すなわち、交流モータM1は、3相の永久磁石モータであり、U,V,W相の3つのコイルの一端が中点に共通に接続されて構成される。U相コイルの他端がIGBT素子Q1,Q2の中間点に、V相コイルの他端がIGBT素子Q3,Q4の中間点に、W相コイルの他端がIGBT素子Q5,Q6の中間点にそれぞれ接続されている。
直流電源Bは、ニッケル水素またはリチウムイオンなどの二次電池からなる。電流センサ12は、直流電源Bに流れる直流電流Ibを検出し、その検出した直流電流Ibを制御装置30へ出力する。電圧センサ10は、直流電源Bからの直流電圧Vbを検出し、その検出した直流電圧Vbを制御装置30へ出力する。
システムリレーSMRB,SMRP,SMRGは、それぞれ、制御装置30からの信号SEB,SEP,SEGによってオン/オフされる。より具体的には、システムリレーSMRB,SMRP,SMRGは、それぞれ、H(論理ハイ)の信号SEB,SEP,SEGによってオン(導通状態に相当)され、L(論理ロー)の信号SEB,SEP,SEGによってオフ(非導通状態に相当)される。
コンデンサC2は、直流電源Bから供給された直流電圧Vbを平滑化してインバータ20に供給する。電圧センサ13は、コンデンサC2の両端の電圧Vmを検出し、その検出した電圧Vmを制御装置30へ出力する。
インバータ20は、制御装置30からの信号PWMに応じて、コンデンサC2からの直流電圧を交流電圧に変換して交流モータM1を駆動するとともに、交流モータM1が発電した交流電圧を直流電圧に変換し、その変換した直流電圧をコンデンサC2を介して直流電源Bに供給する。
電流センサ24は、交流モータM1に流れるモータ電流MCRTを検出し、その検出したモータ電流MCRTを制御装置30へ出力する。
制御装置30は、電流センサ12から直流電流Ibを受け、電圧センサ10から直流電圧Vbを受け、電圧センサ13から電圧Vmを受け、モータ駆動装置100の外部に設けられた外部ECU(Electrical Control Unit)からトルク指令値TRを受け、イグニッションキー(図示せず)から信号IGを受け、電流センサ24からモータ電流MCRTを受ける。
制御装置30は、イグニッションキーからHレベルの信号IGを受けると、後述する方法によってコンデンサC2をプリチャージするように、システムリレーSMRB,SMRP,SMRGを制御する。
そして、制御装置30は、コンデンサC2のプリチャージ完了後、電圧Vm、トルク指令値TRおよびモータ電流MCRTに基づいて信号PWMを生成し、その生成した信号PWMをインバータ20のIGBT素子Q1〜Q6へ出力する。
より具体的には、制御装置30は、電圧Vm、トルク指令値TRおよびモータ電流MCRTに基づいて、交流モータM1の各相のコイルに印加する電圧を演算し、その演算結果に基づいて、IGBT素子Q1〜Q6を実際にオン/オフする信号PWMを生成する。
また、制御装置30は、イグニッションキーからLレベルの信号IGを受けると、後述する方法によってコンデンサC2に蓄えられた電荷のディスチャージを開始する。コンデンサC2のディスチャージは、具体的には、コンデンサC2に蓄えられた電荷が交流モータM1の銅損により消費されるようにインバータ20のIGBT素子Q1〜Q6をオン/オフするための信号PWMを生成し、その生成した信号PWMをIGBT素子Q1〜Q6へ出力することにより行なわれる。
そして、コンデンサC2のディスチャージが開始されると、制御装置30は、後述する方法によって電圧センサ13から受けた電圧Vm、電圧センサ10から受けた直流電圧Vbおよび電流センサ12から受けた直流電流Ibに基づいて、システムリレーSMRGの溶着を判定する。そして、制御装置30は、システムリレーSMRGが溶着していると判定したとき、溶着警告ランプ40を点灯するための信号EMG1を生成して溶着警告ランプ40へ出力する。溶着警告ランプ40は、制御装置30からの信号EMG1に応じて点灯する。
さらに、制御装置30は、上述したシステムリレーSMRBの溶着判定の実行時において、後述する方法によって電圧センサ13から受けた電圧Vm、電圧センサ10から受けた直流電圧Vbおよび電流センサ12から受けた直流電流Ibに基づいて、電圧センサ10,13の故障を判定する。そして、制御装置30は、電圧センサ10,13の少なくとも1つが故障していると判定したとき、センサ故障警告ランプ42を点灯するための信号EMG2を生成してセンサ故障警告ランプ42へ出力する。センサ故障警告ランプ42は、制御装置30からの信号EMG2に応じて点灯する。
すなわち、この発明による電源制御装置は、コンデンサC2をディスチャージする期間において、システムリレーSMRGの溶着判定と電圧センサ10,13の故障判定とを実行する。そして、その判定結果に応じて溶着警告ランプ40およびセンサ故障警告ランプ42のいずれか一方を点灯する。
図2は、図1に示すシステムリレーSMRGの溶着判定動作および電圧センサ10,13の故障判定動作を説明するためのタイミングチャートである。
図2を参照して、外部ECUからの信号IGがタイミングt1でLレベルからHレベルに切換えられてイグニッションキーがオンされると、制御装置30は、タイミングt2でHレベルの信号SEPのみを生成してシステムリレーSMRPへ出力する。これにより、システムリレーSMRPのみがオン(導通状態に相当)される。
次に、制御装置30は、続くタイミングt3でHレベルの信号SEBを生成してシステムリレーSMRBへ出力する。これにより、直流電源Bは、システムリレーSMRBと、システムリレーSMRPおよび抵抗Rとを介して、コンデンサC2に接続される。そして、直流電源Bは、コンデンサC2のプリチャージを開始する。
タイミングt3でコンデンサC2のプリチャージが開始されて直流電源BからコンデンサC2に直流電圧Vbが供給されると、直流電流Ibは、急峻に上昇し、その後、徐々に減少する。また、電圧Vmは、次第に増加して所定のプリチャージ電圧に到達する。なお、所定のプリチャージ電圧は、直流電源Bからの直流電圧Vbに略等しい電圧となる。
制御装置30は、電圧Vmがプリチャージ電圧に達したと判定されると、タイミングt4でHレベルの信号SEGを生成してシステムリレーSMRGへ出力し、タイミングt5でLレベルの信号SEPを生成してシステムリレーSMRPへ出力する。Hレベルの信号SEGがタイミングt4でシステムリレーSMRGへ出力されると、直流電源Bは、システムリレーSMRB,SMRGを介してコンデンサC2に直流電圧Vbを供給するので、コンデンサC2のプリチャージが終了する。
以上のような構成とすることにより、システムリレーSMRGがオンされた後にシステムリレーSMRPがオフされ、コンデンサC2への突入電流を防止して直流電源BからコンデンサC2へ直流電圧を供給できる。そして、コンデンサC2は、直流電源Bからの直流電圧Vbを平滑化してインバータ20へ供給する。
次に、車両システムが停止したことに応じてタイミングt6で外部ECUからの信号IGがHレベルからLレベルに切換えられてイグニッションキーがオフされると、制御装置30は、続くタイミングt7でコンデンサC2のディスチャージの実行を指示するための信号DCHをLレベルからHレベルに切換える。これにより、コンデンサC2のディスチャージが開始される。
このとき、制御装置30は、タイミングt7でLレベルの信号SEGを生成してシステムリレーSMRGへ出力する。これにより、システムリレーSMRGがオフされ、システムリレーSMRBのみがオンされた状態となる。
ここで、制御装置30は、コンデンサC2のディスチャージが開始されるタイミングt7以降において、電圧センサ13からの電圧Vmおよび電圧センサ10からの直流電圧Vbに基づいて、システムリレーSMRGが溶着しているか否かを判定する。
詳細には、タイミングt7でシステムリレーSMRGがオフされて直流電源BがコンデンサC2から遮断されるとともに、コンデンサC2からインバータ20に直流電圧が供給されてコンデンサC2のディスチャージが開始されると、電圧Vmは、曲線k5で示すように、プリチャージ電圧(略直流電圧Vb)から次第に低下する。
しかしながら、システムリレーSMRGが溶着していれば、コンデンサC2は、システムリレーSMRBとシステムリレーSMRGとを介して直流電源Bと接続され、直流電源Bから電力の供給を受けることになる。この場合、電圧Vmは、曲線k3で示すように、曲線k5で示す電圧レベルよりも高い値を維持する。
そこで、制御装置30は、車両システムの停止時に行なわれるコンデンサC2のディスチャージにおいて、電圧Vmおよび直流電圧Vbに基づいて、システムリレーSMRGの溶着を判定する。詳細には、制御装置30は、タイミングt7以降の期間T1において、電圧センサ13からの電圧Vmと電圧センサ10からの直流電圧Vbとの電圧差に基づいて、システムリレーSMRGが溶着しているか否かを判定する。
具体的には、タイミングt7でシステムリレーSMRGがオフされた後、曲線k5で示すように、電圧センサ13からの電圧Vmと電圧センサ10からの直流電圧Vbとの間に所定の基準値ΔVstd以上の電圧差が検出されたとき、制御装置30は、システムリレーSMRGが溶着していないと判定する。
一方、この期間T1において、曲線k3で示すように、電圧センサ13からの電圧Vmと電圧センサ10からの直流電圧Vbとの間に所定の基準値ΔVstdを下回る電圧差が検出されたとき、制御装置30は、システムリレーSMRGが溶着していると判定する。
しかしながら、以上のように電圧センサ13,10からの電圧Vm,Vbに基づいてシステムリレーSMRGの溶着を判定する方法では、電圧センサ10,13のいずれかに故障が生じると、システムリレーSMRG自体が正常であるにも拘らず誤って溶着していると判定する可能性がある。
詳細には、たとえば電圧センサ13に故障が生じた場合、電圧センサ13からの電圧Vmは、曲線k4で示すように、時刻t7以降においてコンデンサC2がディスチャージされているにも拘らず、高い電圧値に固定され続ける。そのため、制御装置30は、電圧Vmと直流電圧Vbとの電圧差が基準値ΔVstdに満たないとして、システムリレーSMRGが溶着していると判定する。
なお、図示は省略するが、電圧センサ10に故障が生じた場合においても同様に、電圧Vmと直流電圧Vbと電圧差が所定の基準値ΔVstdに満たないとして、システムリレーSMRGが溶着していると判定される虞がある。
そこで、この発明による電源制御装置は、このような電圧センサの故障に起因して誤ってシステムリレーの溶着が判定されるのを防止するために、システムリレーの溶着判定動作と併せて電圧センサの故障判定動作をも実行する構成とする。これによれば、システムリレーの溶着の誤判定を防止することができるとともに、電圧センサの故障を検出することが可能となる。
詳細には、制御装置30は、タイミングt7以降の期間T1において、上述した電圧センサ13からの電圧Vmと電圧センサ10からの直流電圧Vbとの電圧差に加えて、電流センサ12からの直流電流Ibに基づいて、システムリレーSMRGが溶着しているか否か、および、電圧センサ13,10が故障しているか否かを判定する。
具体的には、タイミングt7でシステムリレーSMRGがオフされると、直流電源BがコンデンサC2から遮断されたことに応じて、直流電流Ibは、曲線k2で示すように一定値(略零)となる。
しかしながら、システムリレーSMRGが溶着していれば、直流電源BはシステムリレーSMRBとシステムリレーSMRGとを介してコンデンサC2と接続され、ディスチャージ中のコンデンサC2に電力を供給することになる。この場合、直流電流Ibは、曲線k1で示すように、徐々に上昇する。
そこで、制御装置30は、コンデンサC2のディスチャージにおいて、電圧センサ13からの電圧Vmと電圧センサ10からの直流電圧Vbとの電圧差、および電流センサ12からの直流電流Ibに基づいて、システムリレーSMRGの溶着を判定するとともに、電圧センサ13,10の故障を判定する。
具体的には、タイミングt7からタイミングt8までの期間T1において、タイミングt7でシステムリレーSMRGがオフされた後、曲線k5で示すように、電圧センサ13からの電圧Vmと電圧センサ10からの直流電圧Vbとの間に所定の基準値ΔVstd以上の電圧差が検出されたとき、制御装置30は、システムリレーSMRGが溶着していないと判定する。
一方、この期間T1において、曲線k3で示すように、電圧センサ13からの電圧Vmと電圧センサ10からの直流電圧Vbとの間に所定の基準値ΔVstdを下回る電圧差が検出されたときであって、かつ、曲線k1で示すように、所定の閾値Istd以上の直流電流Ibが電流センサ12によって検出されたとき、制御装置30は、システムリレーSMRGが溶着していると判定する。
さらに、制御装置30は、この期間T1において、曲線k4で示すように、電圧センサ13からの電圧Vmと電圧センサ10からの直流電圧Vbとの間に所定の基準値ΔVstdを下回る電圧差が検出されたときであって、かつ、曲線k2で示すように、所定の閾値Istdを下回る直流電流Ibが電流センサ12によって検出されたとき、制御装置30は、電圧センサ10,13の少なくとも一方が故障していると判定する。
以上のように、この発明の電源制御装置によれば、システムリレーSMRGが誤って溶着と判定されるのを防止できるため、従来の溶着判定方法に対して信頼性を向上することができる。さらに、電圧センサ10,13の故障についても判定することが可能となる。
図3は、図1に示すシステムリレーSMRGの溶着を判定するための動作および電圧センサ13,10の故障を判定するための動作を説明するためのフローチャートである。
図3を参照して、イグニッションキーがオフされると(ステップS01)、制御装置30は、Lレベルの信号SEGを生成してシステムリレーSMRGへ出力し、システムリレーSMRGのみをオフする(ステップS02)。さらに、制御装置30は、信号DCHがHレベルに切換えられたことに応じて、コンデンサC2のディスチャージを開始する(ステップS02)。
コンデンサC2のディスチャージが開始されると、制御装置30は、電流センサ12から直流電流Ibを受けるとともに(ステップS04)、電圧センサ13から電圧Vmを受け、電圧センサ10から直流電圧Vbを受ける(ステップS05)。制御装置30は、各センサからの検出値を取得するのに並行して、図示しない計時手段を用いてコンデンサC2のディスチャージを開始したタイミングからの経過時間をカウントする。
そして、制御装置30は、コンデンサC2のディスチャージを開始したタイミングから期間T1が経過したタイミングにおいて(ステップS06)、電圧センサ13からの電圧Vmと電圧センサ10からの直流電圧Vbとの電圧差|Vm−Vb|が基準値ΔVstd以上であるか否かを判定する(ステップS07)。
ステップS07において、電圧差|Vm−Vb|が基準値ΔVstd以上であるとき、制御装置30は、システムリレーSMRGは正常である(溶着していない)と判定する(ステップS08)。
一方、ステップS07において、電圧差|Vm−Vb|が基準値ΔVstdを下回るとき、制御装置30は、続いて、直流電流Ibが閾値Istd以上であるか否かを判定する(ステップS09)。
ステップS09において、直流電流Ibが閾値Istd以上であるとき、すなわち、電圧差|Vm−Vb|が所定の基準値ΔVstdを下回るときであって、かつ、直流電流Ibが閾値Istd以上であるとき、制御装置30は、システムリレーSMRGが溶着していると判定する(ステップS10)。そして、制御装置30は、信号EMG1を生成して溶着警告ランプ40へ出力する。溶着警告ランプ40は、信号EMG1に応じて点灯する(ステップS11)。
一方、ステップS09において、直流電流Ibが閾値Istdよりも低いとき、すなわち、電圧差|Vm−Vb|が所定の基準値ΔVstdを下回るときであって、かつ、直流電流Ibが閾値Istdよりも低いとき、制御装置30は、電圧センサ13,10の少なくとも一方が故障していると判定する(ステップS12)。そして、制御装置30は、信号EMG2を生成してセンサ故障警告ランプ42へ出力する。センサ故障警告ランプ42は、信号EMG2に応じて点灯する(ステップS13)。
なお、制御装置30によるシステムリレーSMRGの溶着判定は、実際にはCPUにより実行され、CPUは、図3に示す各ステップを備えるプログラムをROMから読出し、図3に示す各ステップを実行してシステムリレーSMRGの溶着を判定する。
したがって、ROMは、システムリレーSMRGの溶着を判定する制御をコンピュータ(CPU)に実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ(CPU)読取り可能な記録媒体に相当する。
また、本実施の形態では、システムリレーSMRGの溶着を判定する動作について説明したが、同様の動作を行なうことにより、システムリレーSMRBの溶着についても判定可能であることは明らかである。具体的には、システムリレーSMRBのみをオフしてコンデンサC2をディスチャージすることによりシステムリレーSMRBの溶着を判定することができる。
以上のように、この発明の実施の形態1によれば、電圧センサの故障に起因してシステムリレーが誤って溶着と判定されるのを防止することができる。
さらに、システムリレーの溶着判定に併せて電圧センサの故障判定を行なうことが可能となる。
[実施の形態2]
図4は、図1に示すシステムリレーSMRBの溶着を判定する動作を説明するためのタイミングチャートである。以下に述べるように、システムリレーSMRBの溶着判定は、車両システムの起動時に行なわれるコンデンサC2のプリチャージにおいて実行される。
図4を参照して、タイミングt1でイグニッションキーがオンされると、続くタイミングt2からタイミングt20までの期間T2において、システムリレーSMRPのみをオンしてシステムリレーSMRBの溶着が判定される。さらに、この期間T2において、電圧センサ13,10の故障が判定される。
詳細には、タイミングt1でイグニッションキーがオンされた後にタイミングt2でHレベルの信号SEPが生成されてシステムリレーSMRPのみがオンされると、タイミングt2以降の期間T2において、電圧センサ13からの電圧Vmおよび電流センサ12からの直流電流Ibに基づいてシステムリレーSMRBの溶着が判定される。
具体的には、タイミングt2においてシステムリレーSMRPのみがオンされたとき、システムリレーSMRBが溶着していると、コンデンサC2の両端の電圧Vmは、曲線k14で示すように、徐々に増加し、その後、所定のプリチャージ電圧を保持するように変化する。
一方、システムリレーSMRBが溶着していない場合は、電圧Vmは、曲線k15で示すうように、タイミングt2以降においても増加せず、一定値を維持する。
そこで、制御装置30は、タイミングt2以降の期間T2において、所定の基準値Vstd以上の電圧Vmが電圧センサ13によって検出されたとき、システムリレーSMRBが溶着していないと判定する。
一方、この期間T2において、所定の基準値Vstdよりも低い電圧Vmが電圧センサ13によって検出されたとき、制御装置30は、システムリレーSMRBが溶着していると判定する。
しかしながら、電圧センサ13からの電圧Vmに基づいてシステムリレーSMRBの溶着を判定する方法では、電圧センサ13に故障が生じると、システムリレーSMRB自体が正常であるにも拘らず誤って溶着していると判定する可能性がある。
すなわち、電圧センサ13が故障している場合、電圧センサ13からの電圧Vmは、曲線k14で示すように、時刻t2以降において、高い電圧値に固定される。そのため、制御装置30は、電圧Vmが基準値Vstd以上であるとして、システムリレーSMRBが溶着していると判定する。この結果、電圧センサ13の故障に起因して誤ってシステムリレーSMRBが溶着していると判定されることとなる。
そこで、かかる誤判定を防止するために、制御装置30は、タイミングt2以降の期間T2において、上述した電圧センサ13からの電圧Vmに加えて、電流センサ12からの直流電流Ibに基づいて、システムリレーSMRBが溶着しているか否か、および、電圧センサ13が故障しているか否かを判定する。
具体的には、タイミングt2でシステムリレーSMRPのみがオンされると、直流電流Ibは、曲線k11で示すように一定値(略零)となる。
しかしながら、システムリレーSMRBが溶着していれば、直流電源BはシステムリレーSMRBとシステムリレーSMRPとを介してコンデンサC2と接続され、コンデンサC2に電力を供給することになる。この場合、直流電流Ibは、曲線k10で示すように、急峻に増加し、その後減少する。
そこで、制御装置30は、電圧センサ13からの電圧Vmおよび電流センサ12からの直流電流Ibに基づいて、システムリレーSMRBの溶着を判定するとともに、電圧センサ13の故障を判定する。
具体的には、タイミングt2以降の期間T2において、タイミングt2でシステムリレーSMRPがオンされた後、曲線k15で示すように、所定の基準値Vstdを下回る電圧Vmが電圧センサ13によって検出されたとき、制御装置30は、システムリレーSMRBが溶着していないと判定する。
なお、制御装置30は、システムリレーSMRBが溶着していないと判定したとき、続くタイミングt3でHレベルの信号SEBを生成してシステムリレーSMRBへ出力する。これにより、直流電源Bは、システムリレーSMRBとシステムリレーSMRPおよび抵抗Rとを介して、コンデンサC2に接続される。そして、直流電源Bは、コンデンサC2のプリチャージを開始する。そして、電圧センサ13からの電圧Vmがプリチャージ電圧に達したと判定されると、制御装置30は、タイミングt4でHレベルの信号SEGを生成してシステムリレーSMRGへ出力し、タイミングt5でLレベルの信号SEPを生成してシステムリレーSMRPへ出力する。
一方、この期間T2において、曲線k13で示すように、所定の基準値Vstd以上の電圧Vmが電圧センサ13によって検出されたときであって、かつ、曲線k10で示すように、所定の閾値Istd以上の直流電流Ibが電流センサ12によって検出されたとき、制御装置30は、システムリレーSMRBが溶着していると判定する。
さらに、制御装置30は、この期間T2において、曲線k14で示すように、所定の基準値Vtsd以上の電圧Vmが電圧センサ13によって検出されたときであって、かつ、曲線k11で示すように、所定の閾値Istdを下回る直流電流Ibが電流センサ12によって検出されたとき、制御装置30は、電圧センサ13が故障していると判定する。
図5は、図4に示すシステムリレーSMRGの溶着を判定するための動作および電圧センサ13の故障を判定するための動作を説明するためのフローチャートである。
図5を参照して、イグニッションキーがオンされると(ステップS21)、制御装置30は、Hレベルの信号SEPを生成してシステムリレーSMRPへ出力し、システムリレーSMRPのみをオンする(ステップS22)。
さらに、制御装置30は、電流センサ12から直流電流Ibを受けるとともに(ステップS23)、電圧センサ13から電圧Vmを受ける(ステップS24)。制御装置30は、各センサからの検出値を取得するのに並行して、図示しない計時手段を用いてシステムリレーSMRPのみをオンしたタイミングからの経過時間をカウントする。
そして、制御装置30は、システムリレーSMRPのみをオンしたタイミングから期間T2が経過したタイミングにおいて(ステップS25)、電圧センサ13からの電圧Vmが基準値Vstd以上であるか否かを判定する(ステップS26)。
ステップS26において、電圧Vmが基準値Vstdよりも低いとき、制御装置30は、システムリレーSMRBは正常である(溶着していない)と判定する(ステップS27)。さらに、制御装置30は、Hレベルの信号SEBを生成してシステムリレーSMRBをオンする。これにより、直流電源Bは、システムリレーSMRBとシステムリレーSMRPおよび抵抗Rとを介してコンデンサC2に接続され、コンデンサC2のプリチャージを開始する。
一方、ステップS26において、電圧Vmが基準値ΔVstd以上であるとき、制御装置30は、続いて、直流電流Ibが閾値Istd以上であるか否かを判定する(ステップS28)。
ステップS28において、直流電流Ibが閾値Istd以上であるとき、すなわち、電圧Vmが所定の基準値ΔVstd以上であって、かつ、直流電流Ibが閾値Istd以上であるとき、制御装置30は、システムリレーSMRBが溶着していると判定する(ステップS29)。そして、制御装置30は、信号EMG1を生成して溶着警告ランプ40へ出力する。溶着警告ランプ40は、信号EMG1に応じて点灯する(ステップS30)。
一方、ステップS28において、直流電流Ibが閾値Istdよりも低いとき、すなわち、電圧Vmが所定の基準値ΔVstd以上であって、かつ、直流電流Ibが閾値Istdよりも低いとき、制御装置30は、電圧センサ13が故障していると判定する(ステップS31)。そして、制御装置30は、信号EMG2を生成してセンサ故障警告ランプ42へ出力する。センサ故障警告ランプ42は、信号EMG2に応じて点灯する(ステップS32)。
なお、制御装置30によるシステムリレーSMRBの溶着判定は、実際にはCPUにより実行され、CPUは、図5に示す各ステップを備えるプログラムをROMから読出し、図5に示す各ステップを実行してシステムリレーSMRBの溶着を判定する。
したがって、ROMは、システムリレーSMRBの溶着を判定する制御をコンピュータ(CPU)に実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ(CPU)読取り可能な記録媒体に相当する。
以上のように、この発明の実施の形態2によれば、電圧センサの故障に起因してシステムリレーが誤って溶着と判定されるのを防止することができる。
さらに、システムリレーの溶着判定に併せて電圧センサの故障判定を行なうことが可能となる。
[実施の形態3]
図6は、図1に示す直流電源Bの正極側に配されるシステムリレーSMRBと直流電源Bの負極側に配されるシステムリレーSMRG,SMRPとの間の溶着を判定する動作を説明するためのタイミングチャートである。
図6を参照して、タイミングt1でイグニッションキーがオンされた後、タイミングt10からタイミングt11までの期間T3においては、システムリレーSMRB,SMRP,SMRGの全てをオフしてコンデンサC2のディスチャージが行なわれる。そして、このコンデンサC2のディスチャージ実行時において、システムリレーSMRBとシステムリレーSMRP,SMRGとの間の溶着が判定される。
詳細には、タイミングt1でイグニッションキーがオンされると、所定の基準値Vstd1以上である電圧Vmが電圧センサ13によって検出されたことに応じて、コンデンサC2のディスチャージを指示するための信号DCHがLレベルからHレベルに切換えられる。そして、コンデンサC2のディスチャージが開始されたタイミングt10以降の期間T3において、電圧センサ13からの電圧Vm、電圧センサ10からの直流電圧Vbおよび電流センサ12からの直流電流Ibに基づいてシステムリレーSMRBとシステムリレーSMRP,SMRGとの間の溶着が判定される。
具体的には、タイミングt10においてコンデンサC2のディスチャージが開始されたとき、システムリレーSMRBとシステムリレーSMRP,SMRGとの間が溶着していない場合は、コンデンサC2の両端の電圧Vmは、曲線k23で示すように、所定のプリチャージ電圧から徐々に減少し、その後略零を保持するように変化する。
一方、システムリレーSMRBとシステムリレーSMRP,SMRGとの間が溶着している場合は、直流電源BがシステムリレーSMRBおよびシステムリレーSMRP(またはSMRG)を介してコンデンサC2に接続され、直流電源BからコンデンサC2に電力が供給されることになる。そのため、電圧Vmは、曲線k25で示すように、タイミングt10以降においても減少せず、一定値を維持する。
そこで、制御装置30は、タイミングt10以降の期間T3において、曲線k23で示すように、電圧センサ13からの電圧Vmと電圧センサ10からの直流電圧Vbとの間に所定の基準値ΔVstd以上の電圧差が検出されたとき、制御装置30は、システムリレーSMRBとシステムリレーSMRP,SMRGとの間が溶着していないと判定する。
一方、この期間T3において、曲線k25で示すように、電圧センサ13からの電圧Vmと電圧センサ10からの直流電圧Vbとの間に所定の基準値ΔVstdを下回る電圧差が検出されたとき、制御装置30は、システムリレーSMRBとシステムリレーSMRP,SMRGとの間が溶着していると判定する。
しかしながら、電圧センサ13,10の少なくとも1つが故障している場合、システムリレーSMRBとシステムリレーSMRP,SMRGとの間が正常であるにも拘わらず、制御装置30は誤って溶着していると判定する可能性がある。
詳細には、たとえば電圧センサ13が故障している場合、電圧センサ13からの電圧Vmは、曲線k24で示すように、時刻t10以降において高い値に固定される。そのため、制御装置30は、電圧センサ13からの電圧Vmと電圧センサ10からの直流電圧Vbとの間に所定の基準値ΔVstd以上の電圧差があるとして、システムリレーSMRBとシステムリレーSMRP,SMRGとの間が溶着していると判定する。
そこで、かかる誤判定を防止するために、制御装置30は、タイミングt10以降の期間T3において、上述した電圧センサ13,10からの電圧Vm,直流電圧Vbに加えて、電流センサ12からの直流電流Ibに基づいて、システムリレーSMRBが溶着しているか否か、および、電圧センサ13,10が故障しているか否かを判定する。
具体的には、タイミングt10でコンデンサC2のディスチャージが開始されると、直流電源BがコンデンサC2から遮断されていることに応じて、直流電流Ibは、曲線k21で示すように一定値(略零)となる。
しかしながら、システムリレーSMRBとシステムリレーSMRP,SMRGとの間が溶着していれば、直流電源BはシステムリレーSMRBとシステムリレーSMRG(またはSMRP)とを介してコンデンサC2と接続され、ディスチャージ中のコンデンサC2に電力を供給することになる。この場合、直流電流Ibは、曲線k20で示すように、徐々に上昇する。
そこで、制御装置30は、コンデンサC2のディスチャージにおいて、電圧センサ13からの電圧Vmと電圧センサ10からの直流電圧Vbとの電圧差、および電流センサ12からの直流電流Ibに基づいて、システムリレーSMRBとシステムリレーSMRP,SMRGとの間の溶着を判定するとともに、電圧センサ13,10の故障を判定する。
具体的には、タイミングt10以降の期間T3において、タイミングt10でコンデンサC2のディスチャージが開始された後、曲線k23で示すように、電圧センサ13からの電圧Vmと電圧センサ10からの直流電圧Vbとの間に所定の基準値ΔVstd以上の電圧差が検出されたとき、制御装置30は、システムリレーSMRBとシステムリレーSMRP,SMRGとの間が溶着していないと判定する。
一方、この期間T3において、曲線k25で示すように、電圧センサ13からの電圧Vmと電圧センサ10からの直流電圧Vbとの間に所定の基準値ΔVstdを下回る電圧差が検出されたときであって、かつ、曲線k20で示すように、所定の閾値Istd以上の直流電流Ibが電流センサ12によって検出されたとき、制御装置30は、システムリレーSMRBとシステムリレーSMRP,SMRGとの間が溶着していると判定する。
さらに、制御装置30は、この期間T3において、曲線k24で示すように、電圧センサ13からの電圧Vmと電圧センサ10からの直流電圧Vbとの間に所定の基準値ΔVstdを下回る電圧差が検出されたときであって、かつ、曲線k21で示すように、所定の閾値Istdを下回る直流電流Ibが電流センサ12によって検出されたとき、制御装置30は、電圧センサ10,13の少なくとも一方が故障していると判定する。
図7は、図6に示すシステムリレーSMRBとシステムリレーSMRP,SMRGとの間の溶着を判定するための動作および電圧センサ13,10の故障を判定するための動作を説明するためのフローチャートである。
図7を参照して、イグニッションキーがオンされると(ステップS41)、制御装置30は、電圧センサ13からの電圧Vmが所定の基準値Vstd1以上であるか否かを判定する(ステップS42)。そして、電圧Vmが所定の基準値Vstd1以上であるとき、制御装置30は、信号DCHがHレベルに切換えられたことに応じて、コンデンサC2のディスチャージを開始する(ステップS43)。
コンデンサC2のディスチャージが開始されると、制御装置30は、電流センサ12から直流電流Ibを受けるとともに(ステップS44)、電圧センサ13から電圧Vmを受け、電圧センサ10から直流電圧Vbを受ける(ステップS45)。制御装置30は、各センサからの検出値を取得するのに並行して、図示しない計時手段を用いてコンデンサC2のディスチャージを開始したタイミングからの経過時間をカウントする。
そして、制御装置30は、コンデンサC2のディスチャージを開始したタイミングから期間T3が経過したタイミングにおいて(ステップS46)、電圧センサ13からの電圧Vmと電圧センサ10からの直流電圧Vbとの電圧差|Vm−Vb|が基準値ΔVstd以上であるか否かを判定する(ステップS47)。
ステップS47において、電圧差|Vm−Vb|が基準値ΔVstd以上であるとき、制御装置30は、システムリレーSMRBとシステムリレーSMRP,SMRGとの間は正常である(溶着していない)と判定する(ステップS48)。
一方、ステップS47において、電圧差|Vm−Vb|が基準値ΔVstdを下回るとき、制御装置30は、続いて、直流電流Ibが閾値Istd以上であるか否かを判定する(ステップS49)。
ステップS49において、直流電流Ibが閾値Istd以上であるとき、すなわち、電圧差|Vm−Vb|が所定の基準値ΔVstdを下回るときであって、かつ、直流電流Ibが閾値Istd以上であるとき、制御装置30は、システムリレーSMRBとシステムリレーSMRP,SMRGとの間が溶着していると判定する(ステップS50)。そして、制御装置30は、信号EMG1を生成して溶着警告ランプ40へ出力する。溶着警告ランプ40は、信号EMG1に応じて点灯する(ステップS51)。
一方、ステップS49において、直流電流Ibが閾値Istdよりも低いとき、すなわち、電圧差|Vm−Vb|が所定の基準値ΔVstdを下回るときであって、かつ、直流電流Ibが閾値Istdよりも低いとき、制御装置30は、電圧センサ13,10の少なくとも一方が故障していると判定する(ステップS52)。そして、制御装置30は、信号EMG2を生成してセンサ故障警告ランプ42へ出力する。センサ故障警告ランプ42は、信号EMG2に応じて点灯する(ステップS53)。
なお、制御装置30によるシステムリレーSMRGの溶着判定は、実際にはCPUにより実行され、CPUは、図7に示す各ステップを備えるプログラムをROMから読出し、図7に示す各ステップを実行してシステムリレーSMRBとシステムリレーSMRP,SMRGとの間の溶着を判定する。
したがって、ROMは、システムリレーSMRBとシステムリレーSMRP,SMRGと間の溶着を判定する制御をコンピュータ(CPU)に実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ(CPU)読取り可能な記録媒体に相当する。
以上のように、この発明の実施の形態3によれば、電圧センサの故障に起因してシステムリレーが誤って溶着と判定されるのを防止することができる。
さらに、システムリレーの溶着判定に併せて電圧センサの故障判定を行なうことが可能となる。
なお、この発明において、システムリレーSMRB,SMRG,SMRP、電流センサ12、コンデンサC2、電圧センサ10,13および制御装置30は、この発明による「電源制御装置」を構成する。
また、制御装置30は、システムリレーSMRB,SMRG,SMRPの溶着を判定する「溶着判定手段」を構成するとともに、電圧センサ10,13の故障を判定する「故障判定手段」を構成する。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
B 直流電源、12,24 電流センサ、10,13 電圧センサ、20 インバータ、21 U相アーム、22 V相アーム、23 W相アーム、30 制御装置、40 溶着警告ランプ、42 故障警告ランプ、100 モータ駆動装置、SMRB,SMRP,SMRG システムリレー、R 抵抗、Q1〜Q6 IGBT素子、D1〜D6 ダイオード、M1 交流モータ。