JP2000278802A

JP2000278802A - 不具合判定システム

Info

Publication number: JP2000278802A
Application number: JP11077186A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Matsuki; 務松木
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1999-03-23
Filing date: 1999-03-23
Publication date: 2000-10-06

Abstract

(57)【要約】【課題】放電の不具合を早期に確実に判定する。【解決手段】放電開始後（Ｓ１１）、コンデンサ両端
の電圧変化の勾配を判定し（Ｓ１２，１４，１６）、そ
の不具合を特定することができる（Ｓ１３，１５，１
７）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、モータのコイルを
用いてコンデンサに蓄積されている電荷の放電を行うシ
ステムにおける不具合を判定する不具合判定システムに
関する。

【０００２】

【従来の技術】電気自動車や、ハイブリッド自動車にお
いては、バッテリからの電力をインバータを用いて、交
流電流に変換する。そして、この交流電流によって車両
走行用のモータを駆動している。ここで、モータは車両
走行用であり、高出力であって、大電流を流す。そこ
で、インバータへ供給する直流電圧を維持する必要があ
り、インバータの入力側に電圧維持用の電解コンデンサ
が配置される。

【０００３】ここで、走行を終了した場合には、リレー
を操作してバッテリをモータから切り離すが、そのまま
では電解コンデンサに蓄積された電荷が残ってしまう。
そこで、この電解コンデンサに蓄積された電荷を放電す
る必要がある。

【０００４】このために、電解コンデンサに並列して、
放電用の抵抗を設け、この放電用抵抗により、電解コン
デンサの放電を行う。しかし、通常時における放電量を
十分小さく抑えるため、放電用抵抗の抵抗値をかなり大
きくし、放電電流を十分小さくしなければならず、電解
コンデンサの放電が遅くなる。

【０００５】そこで、リレー遮断時には、インバータを
制御して、モータを回転させずにモータコイルに通電
し、このモータコイルの電流により電解コンデンサの放
電を行うことも提案されている。これによって、高速の
放電が達成される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ここで、高出力のモー
タへの電流を遮断するリレーにおいては、接点が接離す
る際に放電が起こり、接点が溶着する場合がある。この
場合には、バッテリが切り離されず、従ってモータコイ
ルへの通電によってコンデンサの放電は行えない。さら
に、モータコイルによる放電経路において異常が発生し
た場合には、やはりコンデンサの放電が行えない場合が
ある。このように、コンデンサの放電における不具合に
は、各種の原因があり、原因を知りたいという要求があ
る。一方、異常状態はなるべく早く終了させたいため、
不具合の原因をなるべく早く知りたいという要求もあ
る。

【０００７】本発明は上記課題に鑑みなされたものであ
り、コンデンサ放電における不具合の原因を早期に知る
ことができる不具合判定システムを提供することを目的
とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、モータのコイ
ルを用いてコンデンサに蓄積されている電荷の放電を行
うシステムにおける不具合を判定するシステムであっ
て、放電開始後における電圧の時間に対する勾配に基づ
いて、複数の不具合を分離して判定することを特徴とす
る。本発明によれば、電圧の変化勾配により不具合を判
定するため、早期に確実な判定が行える。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態（以下
実施形態という）について、図面に基づいて説明する。

【００１０】図１は、本実施形態のシステムが適用され
るモータ駆動システムの構成を示す図である。バッテリ
１０は、多数の電池セルからなる組電池であり、約３０
０Ｖの出力電圧を有する。このバッテリ１０の正極に
は、ＳＭＲ（システムメインリレー）１２を介し、イン
バータ１４の一端が接続されている。また、バッテリ１
０の負極には、ＳＭＲ１６を介し、インバータ１４の他
端が接続されている。従って、ＳＭＲ１２及びＳＭＲ１
６の両方をオンすることで、インバータ１４に電力が供
給される。

【００１１】また、ＳＭＲ１２には、ＳＭＲ１８および
抵抗を直列接続したものが、並列接続されている。ＳＭ
Ｒ１２をオフした状態で、ＳＭＲ１８をオンすること
で、インバータ１４への電流は抵抗を介して流れる。そ
こで、リレーオン時の電流量を抑制することができる。

【００１２】インバータ１４は、外部の制御信号により
スイッチングされる６つのスイッチングトランジスタ２
０ａ、２０ｂ、２２ａ、２２ｂ、２４ａ、２４ｂと、こ
れらのスイッチングトランジスタのコレクタエミッタ間
を接続する６つのトランジスタ逆流防止用のダイオード
２６ａ、２６ｂ、２８ａ、２８ｂ、３０ａ、３０ｂから
なっている。スイッチングトランジスタ２０ａ、２２
ａ、２４ａは、コレクタがバッテリ１０の正極に接続さ
れ、エミッタがスイッチングトランジスタ２０ｂ、２２
ｂ、２４ｂのコレクタに接続され、これらスイッチング
トランジスタ２０ｂ、２２ｂ、２４ｂのエミッタはバッ
テリ１０の負極に接続されている。そして、スイッチン
グトランジスタ２０ａ、２０ｂ、２２ａ、２２ｂ、２４
ａ、２４ｂの２つずつの接続点がモータ３２の３つのコ
イル３２ａ、３２ｂ、３２ｃの一端に接続されている。
モータ３２の各コイル３２ａ、３２ｂ、３２ｃの他端は
共通接続されており、モータ３２は三相交流モータとな
っている。

【００１３】従って、スイッチングトランジスタ２０
ａ、２０ｂ、２２ａ、２２ｂ、２４ａ、２４ｂのスイッ
チングを制御することで、モータ３２に三相の駆動電流
を供給し、モータ３２を駆動し、車両を走行させること
ができる。

【００１４】また、インバータ１４の両端間には、電解
コンデンサ３４、放電抵抗３６、電圧計３８がそれぞれ
接続されている。従って、ＳＭＲ１２、ＳＭＲ１６をオ
ンした状態において、電解コンデンサ３４に充電され、
これによってインバータ１４の両端電圧の安定化が図ら
れる。すなわち、モータ３２の駆動電流変化によっても
インバータ１４の両端電圧が安定して維持される。ま
た、放電抵抗３６は抵抗値の大きな抵抗であり、ＳＭＲ
１２、ＳＭＲ１６の両方またはいずれか一方をオフした
状態において、電解コンデンサ３４の放電を徐々に行
う。さらに、インバータ１４の両端電圧が電圧計３８に
より常に監視される。

【００１５】そして、この電圧計３８の出力は、制御部
４０に供給される。この制御部４０は、電圧計３８の出
力からインバータ１４及び電解コンデンサ３４の両端電
圧を監視し、不具合が発生したか否か及びその原因の推
定を行う。そして、判定結果については、表示部に表示
する。また、制御部４０は、例えばマイクロコンピュー
タで構成され、内部のクロックによるタイマ機能を有し
ている。

【００１６】また、この制御部４０は、ＳＭＲ１２、Ｓ
ＭＲ１６、ＳＭＲ１８のオンオフを制御し、かつインバ
ータ１４におけるスイッチングトランジスタ２０ａ、２
０ｂ、２２ａ、２２ｂ、２４ａ、２４ｂのオンオフを制
御する。

【００１７】ユーザが車両の運転を開始するためのキー
操作を行った場合には、まずＳＭＲ１６をオンし、次に
ＳＭＲ１８をオンする。その後ＳＭＲ１２をオンするこ
とによって、バッテリ１０とインバータ１４が直接接続
される。このように、ＳＭＲ１８をＳＭＲ１２に先立っ
てオンすることによりリレーオン時の大きな突入電流の
発生を防止することができる。また、ＳＭＲ１２をオン
した後に、ＳＭＲ１８はオフしておく。この状態で、制
御部４０は、モータ３２に所定のトルクを発生させるよ
うに、インバータ１４におけるスイッチングトランジス
タ２０ａ、２０ｂ、２２ａ、２２ｂ、２４ａ、２４ｂの
オンオフを制御して、所定の電流をモータ３２に供給す
る。

【００１８】そして、ユーザのキー操作によって、駆動
が停止された場合には、ＳＭＲ１２及びＳＭＲ１６をオ
フする。そして、スイッチングトランジスタ２０ａ、２
０ｂ、２２ａ、２２ｂ、２４ａ、２４ｂの所定の２つ
（直列接続されたペアではない上側スイッチングトラン
ジスタと下側スイッチングトランジスタの任意の組）を
オンする。これによって、モータコイルに一定の電流が
流れ、モータコイルを抵抗とした電解コンデンサ３４の
蓄積電荷の放電が行われる。また、放電抵抗３６は、電
解コンデンサ３４に接続されたままであり、この放電抵
抗３６による放電も起こっている。

【００１９】そして、制御部４０においては、放電開始
後の電圧計３６の出力を監視し、電圧変化の勾配（時間
微分）を検出する。そして、図３に示す放電開始後の経
過時間Ａの段階で、この勾配の大きさに従った具合の原
因の判定を行う。

【００２０】すなわち、図２に示すように、放電開始後
Ａ時間経過したときには（Ｓ１１）、そのときのインバ
ータ両端電圧Ｖの勾配ｄＶ／ｄｔが予め設定されている
しきい値ｄＶ_3A／ｄｔより大きいかを判定する（Ｓ１
２）。そして、このＳ１２の判定で、ＹＥＳの場合に
は、正常と判定する（Ｓ１３）。ここで、このｄＶ_3A／
ｄｔというしきい値は、正常な放電が行われたときの上
限電圧勾配である。

【００２１】次に、Ｓ１２の判定で、ＮＯであった場合
には、インバータ両端電圧Ｖの勾配ｄＶ／ｄｔが予め設
定されているしきい値ｄＶ_2A／ｄｔより大きいかを判定
する（Ｓ１４）。そして、このＳ１４の判定で、ＹＥＳ
の場合には、モータコイル異常と判定する（Ｓ１５）。
ここで、このｄＶ_2A／ｄｔというしきい値は、モータコ
イルのみの放電が行われたときの上限電圧勾配である。

【００２２】次に、Ｓ１４の判定で、ＮＯであった場合
には、インバータ両端電圧Ｖの勾配ｄＶ／ｄｔが予め設
定されているしきい値ｄＶ_1A／ｄｔより大きいかを判定
する（Ｓ１６）。そして、このＳ１６の判定で、ＹＥＳ
の場合には、放電抵抗異常と判定する（Ｓ１７）。ここ
で、このｄＶ_1A／ｄｔというしきい値は、放電抵抗３６
のみの放電が行われたときの上限電圧勾配である。一
方、このＳ１６の判定でＮＯであれば、ＳＭＲの溶着と
判定する（Ｓ１８）。すなわち、何ら電圧減少がないの
であり、バッテリ１０が接続されていると判定する。

【００２３】このように、本実施形態によれば、電圧変
化の勾配を見ることで、不具合の原因を判定する。ここ
で、電解コンデンサ３４の放電状態を図３に示す。この
ように、曲線（３）と（２）の間にある場合に、コイル
の異常と判定し、曲線（２）と（１）の間にある場合
に、放電抵抗異常と判定する。

【００２４】ここで、そのときの電圧値によっても、上
述と同様の判定が行える。しかし、この場合には、図３
に示すＢ時間程度の経過後でなければ、十分な判定が行
えない。勾配の判定を行うことで、比較的早期に不具合
の個別判定を行うことができる。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電圧の変化勾配により不具合を判定するため、早期に確
実な判定が行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】システムの構成を示す図である。

【図２】動作を示すフローチャートである。

【図３】電圧変化の状態を示す図である。

【符号の説明】

１０バッテリ、１２，１６，１８ＳＭＲ、１４イ
ンバータ、２０ａ，２０ｂ，２２ａ，２２ｂ，２４ａ，
２４ｂスイッチングトランジスタ、２６ａ，２６ｂ，
２８ａ，２８ｂ，３０ａ，３０ｂダイオード、３２
モータ、３４電解コンデンサ、３６放電抵抗、３８
電圧計、４０制御部。

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Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】モータのコイルを用いてコンデンサに蓄
積されている電荷の放電を行うシステムにおける不具合
を判定するシステムであって、放電開始後における電圧の時間に対する勾配に基づい
て、複数の不具合を分離して判定することを特徴とする
放電の不具合判定システム。