JP7596982B2 - ソーラー制御システム、方法、プログラム、及び車両 - Google Patents
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Description
以下、本開示の一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
[構成]
図1は、本開示の一実施形態に係るソーラー制御システムの概略構成を示すブロック図である。図1に例示したソーラー制御システム1は、2つのソーラーパネル11及び12と、2つのソーラーDDC21及び22と、高圧DDC30と、補機DDC40と、高圧バッテリ50と、補機バッテリ60と、コンデンサ70と、処理部100と、を備えている。このソーラー制御システム1は、車両などに搭載することができる。
次に、図3乃至図5をさらに参照して、補機DDC40に異常が発生している場合に、ソーラー制御システム1によって実行される異常検出処理を説明する。この異常検出処理には、センサ(第1出力電流センサ44又は第2出力電流センサ45)のHigh固着の検出を目的とする第1異常検出処理と、第1DDC41又は第2DDC42による過剰出力の検出を目的とする第2異常検出処理とがある。この第1異常検出処理と第2異常検出処理とは、並列的に実行される。
図3は、ソーラー制御システム1の処理部100が実行する第1異常検出処理の手順を説明するフローチャートである。この図3に例示した第1異常検出処理は、例えば、車両のイグニッションがオンされると開始され、異常の原因が確定して処理が終了するまで所定の周期(例えば8ms)で繰り返し実施される。なお、処理の開始時には、後述する第1判定カウンタのカウント値がリセットされる。
処理部100は、ソーラー制御システム1において他の異常が確定しているか否かを判断する。他の異常とは、本第1異常検出処理で検出対象とするセンサのHigh固着以外の異常であり、例えば、ソーラーDDC21の異常や高圧DDC30の異常などを含んでもよい。他の異常がすでに確定している場合に第1異常検出処理を実施しても、正確な結果や信頼性の高い結果が得られないと考えられる。よって、他の異常が確定している場合は(ステップS301、はい)、本第1異常検出処理が終了する。一方、他の異常が確定していない場合は(ステップS301、いいえ)、ステップS302に処理が進む。
処理部100は、2相間の電流偏差を演算する。2相間の電流偏差とは、補機DDC40の第1DDC41から出力される電流と第2DDC42から出力される電流との差分値である。処理部100は、補機DDC40から第1出力電流センサ44が検出した電流の値と第2出力電流センサ45が検出した電流の値とを取得し、それらの値の差分をとって電流差分値(電流偏差)を演算する。2相間の電流偏差が演算されると、ステップS303に処理が進む。
処理部100は、2相間の電流偏差が異常であるか否かを判定する。この判定は、補機DDC40の第1DDC41と第2DDC42との電流差分値の絶対値が予め定めた第1基準値を超えるか否かによって行われる。異常検出の条件は、式[|第1DDC41の出力電流値-第2DDC42の出力電流値|>第1基準値]で表すことができる。第1基準値は、スイッチング素子、インダクタ、及び各出力電流センサのばらつきや性能などを考慮して、第1DDC41と第2DDC42とが共に正常に動作している状態で許容される電流差分値に基づいた所定の値に設定することができる。2相間の電流偏差が異常である場合は(ステップS303、はい)、ステップS304に処理が進む。一方、2相間の電流偏差が正常である場合は(ステップS303、いいえ)、ステップS305に処理が進む。
処理部100は、第1判定カウンタの値を1つインクリメントしてカウントアップする。第1判定カウンタは、2相間の電流偏差の異常確定を高信頼度で実現するためのカウンタであり、2相間の電流偏差の異常状態が継続している時間を計るために用いられる。この第1判定カウンタは、典型的には処理部100に設けられる。第1判定カウンタの値がカウントアップされると、ステップS306に処理が進む。
処理部100は、第1判定カウンタの値をゼロにしてリセットする。このリセットは、発生から継続していた2相間の電流偏差の異常状態が途切れたことを意味する。第1判定カウンタの値がリセットされると、ステップS306に処理が進む。
処理部100は、第1判定カウンタの値が第1閾値を超えるか否かを判断する。この判断は、2相間の電流偏差の異常を高信頼度で確定するために行われる。よって、異常発生から異常確定までに掛かる時間に相当する第1閾値は、第1DDC41及び第2DDC42の仕様や性能などに基づいて、高信頼度を担保できる任意の値(カウント値又は時間)に設定される。第1判定カウンタの値が第1閾値を超える場合は(ステップS306、はい)、ステップS308に処理が進む。一方、第1判定カウンタの値が第1閾値を超えない場合は(ステップS306、いいえ)、ステップS307に処理が進む。
処理部100は、上記ステップS301からステップS306までの処理を一定の周期で繰り返し実施すべく、処理を実施する所定の周期が到来したか否かを判断する。所定の周期は、車両に求められる性能やソーラー制御システム1に用いられる部品/素子の耐久性などに基づいて、任意に設定することができる。周期が到来した場合は(ステップS307、はい)、ステップS301に処理が進む。
処理部100は、2相間の電流偏差の異常に基づいて、センサに発生している常に最大値を検出値として出力する異常である、いわゆるHigh固着の異常を確定する。センサのHigh固着異常が確定されると、本第1異常検出処理が終了する。
図4は、ソーラー制御システム1の処理部100が実行する第2異常検出処理の手順を説明するフローチャートである。この図4に例示した第2異常検出処理は、例えば、第1異常検出処理と同様に車両のイグニッションがオンされると開始され、異常の原因が確定して処理が終了するまで所定の周期(例えば8ms)で繰り返し実施される。なお、処理の開始時には、後述する第2判定カウンタのカウント値がリセットされる。
処理部100は、ソーラー制御システム1において他の異常が確定しているか否かを判断する。他の異常とは、本第2異常検出処理で検出対象とする第1DDC41又は第2DDC42による過剰出力以外の異常であり、例えば、ソーラーDDC21の異常や高圧DDC30の異常などを含んでもよい。他の異常がすでに確定している場合に第2異常検出処理を実施しても、正確な結果や信頼性の高い結果が得られないと考えられる。よって、他の異常が確定している場合は(ステップS401、はい)、本第2異常検出処理が終了する。一方、他の異常が確定していない場合は(ステップS401、いいえ)、ステップS402に処理が進む。
処理部100は、2相の合計電流を演算する。2相の合計電流とは、DDC制御部(図示せず)から出力電流をゼロとする指令値がそれぞれの駆動回路D1及びD2に与えられた状態における、補機DDC40の第1DDC41から出力される電流と第2DDC42から出力される電流との合計値である。処理部100は、補機DDC40から第1出力電流センサ44が検出した電流の値と第2出力電流センサ45が検出した電流の値とを取得し、それらの値を加算して合計電流値を演算する。2相間の合計電流が演算されると、ステップS403に処理が進む。
処理部100は、2相の合計電流が異常であるか否かを判定する。この判定は、出力電流指令値がゼロの状態において、補機DDC40の第1DDC41と第2DDC42との合計電流値が予め定めた第2基準値を超えるか否かによって行われる。異常検出の条件は、式[|第1DDC41の出力電流値+第2DDC42の出力電流値|>第2基準値、かつ、出力電流指令値=0]で表すことができる。第2基準値は、正常に動作している第1DDC41と第2DDC42に対して出力電流をゼロとする指令値がなされた場合には電流は流れないことに基づいて、所定の値に設定することができる。2相の合計電流が異常である場合は(ステップS403、はい)、ステップS404に処理が進む。一方、2相の合計電流が正常である場合は(ステップS403、いいえ)、ステップS405に処理が進む。
処理部100は、第2判定カウンタの値を1つインクリメントしてカウントアップする。第2判定カウンタは、2相の合計電流の異常確定を高信頼度で実現するためのカウンタであり、2相の合計電流の異常状態が継続している時間を計るために用いられる。この第2判定カウンタは、典型的には処理部100に設けられる。第2判定カウンタの値がカウントアップされると、ステップS406に処理が進む。
処理部100は、第2判定カウンタの値をゼロにしてリセットする。このリセットは、発生から継続していた2相の合計電流の異常状態が途切れたことを意味する。第2判定カウンタの値がリセットされると、ステップS406に処理が進む。
処理部100は、第2判定カウンタの値が第2閾値を超えるか否かを判断する。この判断は、2相の合計電流の異常を高信頼度で確定するために行われる。よって、第2閾値は、第1DDC41及び第2DDC42の仕様や性能などに基づいて、高信頼度を担保できる任意の値(カウント値、時間)に設定される。本実施形態では、センサのHigh固着を排除して第1DDC41又は第2DDC42による過剰出力の異常を高精度に検出するために、第1異常検出処理による異常の確定判断が終了してから第2異常検出処理による異常の確定判断がされるように処理のタイミングが制御される。よって、異常発生から異常確定までに掛かる時間に相当する第2閾値は、上述した第1閾値よりも大きく、すなわち時間が長く設定される(第1閾値<第2閾値)。第2異常検出処理を実行中に第1異常検出処理による異常の確定が先に行われることで、上記ステップS401で「はい」の判断がされて、第2異常検出処理による異常検出を終了させることができる。第2判定カウンタの値が第2閾値を超える場合は(ステップS406、はい)、ステップS408に処理が進む。一方、第2判定カウンタの値が第2閾値を超えない場合は(ステップS406、いいえ)、ステップS407に処理が進む。
処理部100は、上記ステップS401からステップS406の処理を一定の周期で繰り返し実施すべく、処理を実施する所定の周期が到来したか否かを判断する。所定の周期は、車両に求められる性能やソーラー制御システム1に用いられる部品/素子の耐久性などに基づいて、任意に設定することができる。この周期は、第1異常検出処理と第2異常検出処理とで同じにすることができる。周期が到来した場合は(ステップS407、はい)、ステップS401に処理が進む。
処理部100は、2相の合計電流の異常に基づいて、補機DDC40の第1DDC41及び第2DDC42による過剰出力の異常を確定する。補機DDC40の過剰出力異常が確定されると、本第2異常検出処理が終了する。
図5は、ソーラー制御システム1の処理部100が実行する第2異常検出処理の変形例の手順を説明するフローチャートである。この図5に示した第2異常検出処理の変形例は、第1閾値よりも時間が長い第2閾値を用いることなく、第1異常検出処理による異常の確定判断が終了してから第2異常検出処理による異常の確定判断がされるように、処理のタイミングを制御するものである。
処理部100は、ソーラー制御システム1において他の異常が確定しているか否かを判断する。他の異常が確定している場合は(ステップS401、はい)、ステップS501に処理が進む。一方、他の異常が確定していない場合は(ステップS401、いいえ)、本第2異常検出処理が終了する。
処理部100は、補機DDC40に指示される出力電流指令値が予め定めた範囲で所定の時間以上安定しているか否かを判断する。正常なDCDCコンバータの制御では、出力電流指令値が予め定めた範囲で安定するが、異常が発生した直後には電流値を元に戻そうとして出力電流指令値が大きく変化する。よって、出力電流指令値の変化を検知してから、つまり第1異常検出処理において第1判定カウンタのカウントアップが開始されてから所定の時間を待機した後で第2判定カウンタをリセットする(下記ステップS405)、つまり第2異常検出処理のカウントアップを開始することで、第1異常検出処理による異常の確定判断が終了してから第2異常検出処理による異常の確定判断がされるように、処理のタイミングを制御することができる。所定の時間には、2つの処理のタイミングをずらす時間に応じた任意の値を設定することができる。出力電流指令値が所定の時間以上安定している場合は(ステップS501、はい)、ステップS402に処理が進む。一方、出力電流指令値が所定の時間以上安定していない場合は(ステップS501、いいえ)、ステップS405に処理が進む。
処理部100は、第2判定カウンタの値を1つインクリメントしてカウントアップする。第2判定カウンタの値がカウントアップされると、ステップS502に処理が進む。
処理部100は、第2判定カウンタの値をゼロにしてリセットする。第2判定カウンタの値がリセットされると、ステップS502に処理が進む。
処理部100は、第2判定カウンタの値が第1閾値を超えるか否かを判断する。この判断は、2相の合計電流の異常を高信頼度で確定するために行われる。上記ステップS501において、補機DDC40の出力電流指令値が所定の時間以上安定していることを確認してから処理を進めているため、第1異常検出処理と同じ第1閾値を判断基準として用いても、第1異常検出処理による異常の確定判断が終了してから第2異常検出処理による異常の確定判断がされるように処理のタイミングを制御することができる。第2判定カウンタの値が第1閾値を超える場合は(ステップS502、はい)、ステップS408に処理が進む。一方、第2判定カウンタの値が第1閾値を超えない場合は(ステップS502、いいえ)、ステップS407に処理が進む。
処理部100は、上記ステップS401からステップS502までの処理を一定の周期で繰り返し実施すべく、処理を実施する所定の周期が到来したか否かを判断する。周期が到来した場合は(ステップS407、はい)、ステップS401に処理が進む。
以上のように、本開示の一実施形態に係るソーラー制御システム1によれば、補機DDC40を第1DDC41と第2DDC42とによる並列構成にしている。これにより、補機DDC40に異常が発生している場合、補機DDC40の入力側の電流を検出しなくても、第1DDC41の出力電流と第2DDC42の出力電流との差分値である電流偏差と、出力電流をゼロにする指令値に従った第1DDC41の出力電流と第2DDC42の出力電流との合計値とに基づいて、補機DDC40自体に異常(DDCからの過剰出力)が生じているのか、補機DDC40の出力電流センサ44又は45に異常(センサのHigh固着)が生じているのかを、区別して判断することができる。
11、12 ソーラーパネル
21、22 ソーラーDDC
30 高圧DDC
40 補機DDC
41 第1DDC
42 第2DDC
43 出力電圧センサ
44 第1出力電流センサ
45 第2出力電流センサ
50 高圧バッテリ
60 補機バッテリ
70 コンデンサ
100 処理部
M11、M12、M21、M22 スイッチング素子
L1、L2 インダクタ
D1、D2 駆動回路
Claims (7)
- ソーラーパネルで発電した電力を出力するソーラーユニットと、
前記ソーラーユニットから電力が供給されるバッテリと、
前記ソーラーユニットと前記バッテリとの間に並列に挿入され、前記ソーラーユニットから前記バッテリへ供給される電力を指令値に基づいて制御する第1DCDCコンバータ及び第2DCDCコンバータと、
前記第1DCDCコンバータから出力される第1出力電流及び前記第2DCDCコンバータから出力される第2出力電流をそれぞれ検出するセンサと、
システムに異常が発生した際、前記第1出力電流と前記第2出力電流との差分値に基づいて、前記センサに異常が発生しているか否かの判定を行う処理部と、を備え、
前記処理部は、システムに異常が発生した際、出力電流をゼロにする前記指令値が指示されている状態における前記第1出力電流と前記第2出力電流との合計値に基づいて、前記第1DCDCコンバータ及び前記第2DCDCコンバータの少なくとも1つに異常が発生しているか否かの判定を行う、ソーラー制御システム。 - 前記処理部は、前記第1出力電流と前記第2出力電流との合計値に基づく判定を、前記第1出力電流と前記第2出力電流との差分値に基づく判定の後に実施する、請求項1に記載のソーラー制御システム。
- 前記処理部は、前記第1出力電流と前記第2出力電流との差分値が第1閾値を超える場合に、前記センサが常に最大値を検出する異常状態であると判定する、請求項1又は2に記載のソーラー制御システム。
- 前記処理部は、前記第1出力電流と前記第2出力電流との合計値が第2閾値を超える場合に、前記第1DCDCコンバータ及び前記第2DCDCコンバータの少なくとも1つが前記指令値に従わない過剰な電流を出力する異常状態であると判定する、請求項1又は2に記載のソーラー制御システム。
- ソーラーパネルで発電した電力を出力するソーラーユニットと、
前記ソーラーユニットから電力が供給されるバッテリと、
前記ソーラーユニットと前記バッテリとの間に並列に挿入され、前記ソーラーユニットから前記バッテリへ供給される電力を指令値に基づいて制御する第1DCDCコンバータ及び第2DCDCコンバータと、
前記第1DCDCコンバータから出力される第1出力電流及び前記第2DCDCコンバータから出力される第2出力電流をそれぞれ検出するセンサと、を備える、ソーラー制御システムが行う方法であって、
システムに異常が発生した際、前記第1出力電流と前記第2出力電流との差分値に基づいて、前記センサに異常が発生しているか否かの判定を行うステップと、
システムに異常が発生した際、出力電流をゼロにする前記指令値が指示されている状態における前記第1出力電流と前記第2出力電流との合計値に基づいて、前記第1DCDCコンバータ及び前記第2DCDCコンバータの少なくとも1つに異常が発生しているか否かの判定を行うステップと、を含む、方法。 - ソーラーパネルで発電した電力を出力するソーラーユニットと、
前記ソーラーユニットから電力が供給されるバッテリと、
前記ソーラーユニットと前記バッテリとの間に並列に挿入され、前記ソーラーユニットから前記バッテリへ供給される電力を指令値に基づいて制御する第1DCDCコンバータ及び第2DCDCコンバータと、
前記第1DCDCコンバータから出力される第1出力電流及び前記第2DCDCコンバータから出力される第2出力電流をそれぞれ検出するセンサと、を備える、ソーラー制御システムのコンピューターが実行するプログラムであって、
システムに異常が発生した際、前記第1出力電流と前記第2出力電流との差分値に基づいて、前記センサに異常が発生しているか否かの判定を行うステップと、
システムに異常が発生した際、出力電流をゼロにする前記指令値が指示されている状態における前記第1出力電流と前記第2出力電流との合計値に基づいて、前記第1DCDCコンバータ及び前記第2DCDCコンバータの少なくとも1つに異常が発生しているか否かの判定を行うステップと、を含む、プログラム。 - 請求項1乃至4のいずれか1項に記載のソーラー制御システムを搭載した、車両。
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