JP2010154679A - Power supply apparatus of vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両の電源装置に関し、特に、半導体素子を用いたスイッチングによりデューティ比を操作する機能を備えた電圧変換器を含む車両の電源装置に関する。 The present invention relates to a vehicle power supply device, and more particularly to a vehicle power supply device including a voltage converter having a function of manipulating a duty ratio by switching using a semiconductor element.
近年、環境に配慮した自動車として、ハイブリッド自動車および電気自動車が大きな注目を集めている。これらの車両には、バッテリ電圧を電圧変換装置（電圧コンバータ）で変換してモータ駆動装置に供給する構成を採用するものもある。電圧変換装置は、直流電源からの入力電圧を、所望の出力電圧に変換する電力変換装置である。このような電力変換装置の異常判定の手法がたとえば特開２００８−１７２９６６号公報（特許文献１）に開示されている。 In recent years, hybrid vehicles and electric vehicles have attracted much attention as environmentally friendly vehicles. Some of these vehicles adopt a configuration in which a battery voltage is converted by a voltage conversion device (voltage converter) and supplied to a motor drive device. The voltage converter is a power converter that converts an input voltage from a DC power source into a desired output voltage. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-172966 (Patent Document 1) discloses a method for determining abnormality of such a power converter.
特開２００８−１７２９６６号公報に開示された制御装置は、車両に搭載され、電圧を変換するコンバータから駆動用負荷に電力を供給する負荷駆動回路を制御する。この制御装置は、予め定められた期間以上において電圧変換指令が出力されていないときのコンバータの出力側の電圧値の平均値を第１の平均値として算出し、電圧変換指令が出力されているときのコンバータの出力側の電圧値の平均値を第２の平均値として算出し、第１の平均値および第２の平均値の差が所定値よりも小さい場合にコンバータに異常が発生していると判定する。 A control device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-172966 is mounted on a vehicle and controls a load driving circuit that supplies power to a driving load from a converter that converts a voltage. The control device calculates the average value of the voltage values on the output side of the converter when the voltage conversion command is not output for a predetermined period or longer as the first average value, and the voltage conversion command is output. When the average value of the voltage value on the output side of the converter is calculated as the second average value, and the difference between the first average value and the second average value is smaller than the predetermined value, the converter has an abnormality. It is determined that
特開２００８−１７２９６６号公報に開示された制御装置によると、たとえば、昇圧コンバータの場合には、昇圧指令が出力されていないとき（コンバータの上アームがオン状態のとき）のコンバータの出力側の電圧値の平均値が第１の平均値として算出される。その後、昇圧指令が出力されているときのコンバータの出力側の電圧値の平均値が第２の平均値として算出される。そして第１の平均値と第２の平均値との差が閾値よりも小さければ（すなわち、昇圧指令後のコンバータの出力電圧値が上昇しなければ）、コンバータに異常が発生していると判定する。このときに、基準となる昇圧指令が出力されていないときの第１の平均値は予め定められた期間以上において算出されている。このため、昇圧指令値が小さくても、電圧センサの精度のばらつきによる誤判定を回避できる。その結果、変換される電圧値（昇圧目標電圧値や降圧目標電圧値）と変換前の電圧値との差が小さくてもコンバータにおける異常を正確に判定することができる。 According to the control device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2008-172966, for example, in the case of a boost converter, when the boost command is not output (when the upper arm of the converter is on), the output side of the converter The average value of the voltage values is calculated as the first average value. Thereafter, the average value of the voltage values on the output side of the converter when the boost command is output is calculated as the second average value. If the difference between the first average value and the second average value is smaller than the threshold value (that is, if the output voltage value of the converter after the boost command does not increase), it is determined that an abnormality has occurred in the converter. To do. At this time, the first average value when the reference boost command is not output is calculated over a predetermined period. For this reason, even if the boost command value is small, erroneous determination due to variations in accuracy of the voltage sensor can be avoided. As a result, an abnormality in the converter can be accurately determined even if the difference between the converted voltage value (step-up target voltage value or step-down target voltage value) and the voltage value before conversion is small.
上記の特開２００８−１７２９６６号公報の他にも、電力変換装置あるいは電力変換装置に関連する機器の異常を判定するさまざまな技術が公知となっている。 In addition to the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-172966, various techniques for determining a power converter or an abnormality of a device related to the power converter are known.
たとえば、国際公開第２００６／０３３１６３号パンフレット（特許文献２）には、電圧コンバータと、電圧コンバータの入力側に接続されたバッテリと、電圧コンバータの入力側に接続された負荷と、バッテリの電圧値を検知する第１センサと、コンバータの出力側の電圧値を検知する第２センサとを備えた負荷駆動回路において、コンバータが昇降圧作動中でない場合で、かつ第１センサにより検出された電圧値と第２センサにより検出された電圧値との差分の絶対値が予め定められたしきい値以上である場合、第１センサにより検出された電圧値が第１センサの公差範囲外であるときに第１センサが異常なセンサであると特定し、第２センサにより検出された電圧値が第２センサの公差範囲外であると、第２センサが異常なセンサであると特定する異常監視装置が開示されている。
ところで、電圧コンバータの出力側の電圧値を検出する電圧センサと、電圧コンバータの入力側の電圧値を検出する電圧センサとは、一般的にそれぞれ検出誤差を有している。したがって、各電圧センサの検出値と判定閾値とを用いて電圧コンバータの異常判定を行なう場合において、各電圧センサの検出誤差を共に考慮して判定閾値を設定すると、各電圧センサや電圧コンバータの規格値によっては誤判定のおそれが生じる。そのため、各電圧センサの相対誤差を考慮して判定閾値を設定することが望ましい。 Incidentally, a voltage sensor that detects a voltage value on the output side of the voltage converter and a voltage sensor that detects a voltage value on the input side of the voltage converter generally have detection errors. Therefore, when determining the abnormality of the voltage converter using the detection value and determination threshold value of each voltage sensor, if the determination threshold value is set in consideration of the detection error of each voltage sensor, the standards of each voltage sensor and voltage converter are set. Depending on the value, there is a risk of misjudgment. Therefore, it is desirable to set the determination threshold in consideration of the relative error of each voltage sensor.
しかしながら、上述の特許文献１−４のいずれにも、各電圧センサの相対誤差を考慮して判定閾値を設定あるいは補正する技術については言及されていない。 However, none of the above-described Patent Documents 1-4 describes a technique for setting or correcting the determination threshold in consideration of the relative error of each voltage sensor.
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、電圧変換装置が正常であるか否かの判定の精度を向上させることができる車両の電源装置を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a vehicle power supply device capable of improving the accuracy of determination as to whether or not the voltage conversion device is normal. That is.
この発明に係る車両の電源装置は、与えられる指令デューティ比によって制御されるスイッチング素子を有し、直流電源と負荷回路との間で電圧変換を行なう電圧変換装置と、電圧変換装置の直流電源側の電圧を検出する第１センサと、電圧変換装置の負荷回路側の電圧を検出する第２センサと、電圧変換装置、第１センサ、および第２センサに接続され、電圧変換装置を制御する制御部とを含む。電圧変換装置は、指令デューティ比によってスイッチング素子が所定の状態に制御された場合に、電圧変換を行なわないとともに直流電源側の電圧と負荷回路側の電圧とが略一致するように構成されている。制御部は、第１センサの検出誤差と第２センサの検出誤差とを共に考慮して電圧変換装置が正常であるか否かの判定に用いられる判定閾値を算出する第１算出部と、スイッチング素子が所定の状態に制御された時の第１センサの検出値と第２センサの検出値との比あるいは差を第１センサと第２センサとの相対誤差を示す値として算出する第２算出部と、相対誤差を示す値を記憶する記憶部と、記憶部に相対誤差を示す値が記憶されていない場合は、第１算出部で算出された判定閾値を用いて電圧変換装置が正常であるか否かの判定を行ない、記憶部に相対誤差を示す値が記憶されている場合は、相対誤差を示す値に基づいて第１算出部で算出された判定閾値を補正し、補正された判定閾値を用いて電圧変換装置が正常であるか否かの判定を行なう判定部とを含む。 A power supply apparatus for a vehicle according to the present invention has a switching element controlled by a given command duty ratio, performs voltage conversion between a DC power supply and a load circuit, and a DC power supply side of the voltage conversion apparatus A first sensor that detects the voltage of the voltage converter, a second sensor that detects a voltage on the load circuit side of the voltage converter, and a control connected to the voltage converter, the first sensor, and the second sensor to control the voltage converter. Part. The voltage conversion device is configured such that, when the switching element is controlled to a predetermined state by the command duty ratio, voltage conversion is not performed, and the voltage on the DC power supply side and the voltage on the load circuit side substantially match. . The control unit considers both the detection error of the first sensor and the detection error of the second sensor, and calculates a determination threshold value used for determining whether or not the voltage conversion device is normal. A second calculation for calculating a ratio or difference between a detection value of the first sensor and a detection value of the second sensor when the element is controlled to a predetermined state as a value indicating a relative error between the first sensor and the second sensor. Unit, a storage unit that stores a value indicating a relative error, and a storage unit that stores a value indicating a relative error, the voltage converter is normal using the determination threshold value calculated by the first calculation unit. If the value indicating the relative error is stored in the storage unit, the determination threshold value calculated by the first calculation unit is corrected based on the value indicating the relative error, and corrected. The determination threshold is used to determine whether or not the voltage converter is normal And a Nau determination unit.
本発明によれば、スイッチング素子が所定の状態に制御された場合に電圧変換装置の直流電源側の電圧と負荷回路側の電圧とが略一致する特性を利用して、スイッチング素子が所定の状態に制御された時の第１センサの検出値と第２センサの検出値との比あるいは差を第１センサと第２センサとの相対誤差を示す値として算出して記憶する。そして、相対誤差を示す値が記憶されている場合には、記憶された相対誤差を示す値に基づいて判定閾値を補正し、補正された判定閾値を用いて電圧変換装置が正常であるか否かの判定を行なう。そのため、第１センサの検出誤差と第２センサの検出誤差とを共に考慮して算出された判定閾値のみを用いる場合に比べて、電圧変換装置の異常判定の精度が向上する。 According to the present invention, when the switching element is controlled to be in a predetermined state, the switching element is in the predetermined state by utilizing the characteristic that the voltage on the DC power supply side and the voltage on the load circuit side of the voltage conversion device substantially match. The ratio or difference between the detection value of the first sensor and the detection value of the second sensor when the control is performed is calculated and stored as a value indicating the relative error between the first sensor and the second sensor. If a value indicating the relative error is stored, the determination threshold is corrected based on the stored value indicating the relative error, and whether the voltage converter is normal using the corrected determination threshold. Judgment is made. Therefore, the accuracy of the abnormality determination of the voltage converter is improved as compared with the case where only the determination threshold value calculated considering both the detection error of the first sensor and the detection error of the second sensor is used.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明を行なう。なお、図中同一または相当部品には、同一の符号を付して、その説明は繰返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.
図１は、本実施の形態に係る車両の電源装置および関連機器の構成を説明する概略図である。図１では、電気自動車に搭載された状況が想定されている。 FIG. 1 is a schematic diagram illustrating the configuration of a power supply device for a vehicle and related equipment according to the present embodiment. In FIG. 1, it is assumed that the vehicle is mounted on an electric vehicle.
車両の電源装置１０は、直流電源１２とインバータモータ１４とを結ぶ回路部、及び制御部１６からなる直流チョッパ装置の構成を含む。回路部は、コイル１８と、ダイオード２０，２４と、トランジスタ２２，２６とコンデンサ２８とを含む。
The vehicle
直流電源１２の正極にコイル１８の一端が接続されている。そして、コイル１８の他端には、ダイオード２０とトランジスタ２２が並列に接続された上アームと、ダイオード２４とトランジスタ２６が並列に接続された下アームが接続されている。
One end of a
上アームの他端はインバータモータ１４の正極側端子に接続され、下アームの他端はインバータモータ１４の負極側端子に接続されると共に直流電源１２の負極に接続されている。また、インバータモータ１４の正極側端子と負極側端子との間にコンデンサ２８が接続されている。
The other end of the upper arm is connected to the positive terminal of the
直流電源１２の電圧ＶＬ（入力電圧ＶＬ）は、電圧センサ３０によって測定される。また、直流電源１２の電流ＩＢは電流計３２によって測定される。さらに、インバータモータ１４の正極側端子と負極側端子との間に出力される出力電圧ＶＨは、電圧センサ３４によって測定される。これら測定された電圧と電流は、制御部１６に送られる。
The voltage VL (input voltage VL) of the
制御部１６に対しては、さらに、インバータモータ１４から、消費電力の情報が送られる。この情報は、電力を演算可能なトルク指令情報などで代替することも可能である。また、指令部３６からは、制御部１６において行なわれる出力電力の制御の目標出力電力が入力される。指令部３６は、電気自動車の走行状況に応じて、随時、最適な目標出力電力を指示している。
In addition, power consumption information is sent from the
制御部１６には、演算制御部３８と記憶部４０とが含まれている。演算制御部３８は、予め設定されたプログラムに従って演算を行なう他、入力信号や出力信号などの処理も実施する。具体的には、演算制御部３８は、トランジスタ２２，２６に対して、スイッチングの指令を行なう。そして、このスイッチングにおいては、オンオフの時間に関するデューティ比を操作して、出力電圧を目標出力電圧に近づける制御を行なっている。また、演算制御部３８は、チョッパ装置の出力電圧ＶＨを制御量とする制御を行なうとともに、回路部の異常判定に関する演算処理も行なっている。
The
記憶部４０は、演算制御部３８が処理を行なう上で必要となる情報等を一時的、あるいは、固定的に記憶するものである。たとえば、回路部の異常判定を行なうための情報は、この記憶部４０に記憶されている。
The
次に、回路部の作用について、簡単に説明する。この回路部は、直流電源１２からの電力をインバータモータ１４に供給する順方向変換回路としての昇圧回路として動作可能であるとともに、逆に直流電源１２へ回生する逆方向変換回路としての降圧回路としても動作可能である。
Next, the operation of the circuit unit will be briefly described. This circuit unit can operate as a step-up circuit as a forward direction conversion circuit that supplies power from the
昇圧回路として動作するときは、トランジスタ２２をオフにした状態で、トランジスタ２６のオンとオフが行なわれる。すなわち、トランジスタ２６がオンの状態においては、直流電源１２から流れる電流は、コイル１８，トランジスタ２６を経由して直流電源１２に戻るループを形成する。このループを電流が流れる間に、磁気エネルギがコイル１８に蓄積される。
When operating as a booster circuit, the
そして、トランジスタ２６をオフにすると、直流電源１２から流れる電流は、コイル１８，ダイオード２０を経由してインバータモータ１４に流れ、直流電源１２に戻るループを形成する。この間には、直流電源１２からの電気エネルギに加え、コイル１８に蓄積された磁気エネルギがインバータモータ１４に供給されるので、インバータモータ１４に与えられる出力電圧は昇圧される。
When the
一方、降圧回路として動作するときは、トランジスタ２６をオフにした状態で、トランジスタ２２のオンとオフが行なわれる。すなわち、トランジスタ２２がオンの状態においては、インバータモータ１４から回生される電流は、トランジスタ２２，コイル１８，直流電源１２へと流れ、インバータモータ１４に戻るループを形成する。
On the other hand, when operating as a step-down circuit,
また、トランジスタ２２がオフの状態においては、コイル１８，直流電源１２，ダイオード２４からなるループを形成し、コイル１８に蓄積された磁気エネルギが直流電源１２に回生される。
When the
この逆方向変換回路においては、インバータモータ１４が電力を供給する時間よりも、直流電源１２が電力を受ける時間の方が長い。このことからわかるように、インバータモータ１４における電圧は降圧されて直流電源１２に回生される。電圧変換装置の動作は、この力行動作と回生動作を適切に制御することで行なわれる。
In this reverse conversion circuit, the time during which the
ここで、デューティ比について説明する。簡単のため、電圧コンバータ１３が昇圧回路だけからなる場合を考えると、デューティ比は次のように表される。
Here, the duty ratio will be described. For the sake of simplicity, considering the case where the
デューティ比＝ｔｏｎ／（ｔｏｎ＋ｔｏｆｆ） …（１）
デューティ比＝ＶＬ／ＶＨ …（２）
ただし、トランジスタのオン時間をｔｏｎ、トランジスタのオフ時間をｔｏｆｆとする。式（２）は、回路を流れる電流が常に一定であると仮定して、スイッチングの一周期の間に直流電源で供給される電力と出力側で消費される電力が等しいとした場合に導かれる式である。
Duty ratio = ton / (ton + toff) (1)
Duty ratio = VL / VH (2)
Note that the on-time of the transistor is ton and the off-time of the transistor is toff. Equation (2) is derived when it is assumed that the current flowing through the circuit is always constant and the power supplied by the DC power supply and the power consumed on the output side are equal during one switching cycle. It is a formula.
式（１）、式（２）からわかるように、ｔｏｎとｔｏｆｆを変えてデューティ比を変化させることにより、出力電圧を所望の値に設定することができる。デューティ比の定義においては、近似を行なわない、あるいは、近似の精度を高めた理論式を用いることも可能である。なお、逆方向変換回路を含む場合には、やはり同様の考えに基づいて、拡張を行なえばよい。 As can be seen from the equations (1) and (2), the output voltage can be set to a desired value by changing the duty ratio by changing ton and toff. In the definition of the duty ratio, it is also possible to use a theoretical formula that does not perform approximation or that improves the accuracy of approximation. In addition, when a reverse direction conversion circuit is included, the extension may be performed based on the same idea.
図２を参照して、制御部１６が行なう電圧変換系の異常判定処理について説明する。図２は、制御部１６の電圧変換系の異常判定手法を説明するための図である。電圧変換系の異常が生じる要因としては、電圧センサ３０，３４の異常、電圧コンバータ１３の異常（ダイオード２０，２４やトランジスタ２２，２６などの半導体素子の異常）が含まれる。
With reference to FIG. 2, the abnormality determination process of the voltage conversion system which the
上述の式（２）からも分かるように、入力電圧ＶＬ、出力電圧ＶＨ、デューティ比の間には、出力電圧ＶＨ＝入力電圧ＶＬ／デューティ比という関係が成立している。 As can be seen from the above equation (2), the relationship of output voltage VH = input voltage VL / duty ratio is established among the input voltage VL, the output voltage VH, and the duty ratio.
制御部１６は、この関係を用いて電圧センサ３０の検出値（ＶＬセンサ値）と指令部３６からのデューティ指令値Ｄとから電圧変換系が正常である時のＶＨセンサ値の取り得る範囲（図２の上限ラインおよび下限ライン）を求め、ＶＨセンサ値が求めた範囲に含まれるか否かに基づいて電圧変換系の異常判定を行なう。
Using this relationship, the
具体的には、制御部１６は、ＶＬセンサ値／デューティ計算値Ｄｕｔｙを出力電圧ＶＨの計算値（ＶＨ計算値）として算出し、電圧センサ３４の検出値とＶＨ計算値との差（＝ＶＨセンサ値−ＶＨ計算値）の上限閾値Ｖｕｐｐと下限閾値Ｖｌｏｗとを、下記の式で算出する。
Specifically, the
上限閾値Ｖｕｐｐ＝[１／Ｄｕｔｙ（＋）]×（ＶＬ−ΔＶＬ）＋ΔＶＨ …（３）
下限閾値Ｖｌｏｗ＝[１／Ｄｕｔｙ（−）]×（ＶＬ＋ΔＶＬ）−ΔＶＨ …（４）
ただし、ΔＶＬは電圧センサ３０の検出誤差、ΔＶＨは電圧センサ３４の検出誤差、Ｄｕｔｙ（＋）はデッドタイムおよびスイッチング遅れを考慮した場合のデューティ計算値Ｄｕｔｙの最大値、Ｄｕｔｙ（−）はデッドタイムおよびスイッチング遅れを考慮した場合のデューティ計算値Ｄｕｔｙの最小値である。なお、デューティ計算値Ｄｕｔｙとは、指令部３６からのデューティ指令値Ｄに対して、デッドタイムによるデューティ指令値Ｄの補正量Ｄｄおよびスイッチング遅れによるデューティ指令値Ｄの補正量Ｄｓを加えた値（すなわちＤｕｔｙ＝Ｄ＋Ｄｄ＋Ｄｓ）である。補正量Ｄｄは、実際のデッドタイムが中央値よりも小さいと大きめの値に設定される。補正量Ｄｓは、実際のスイッチング遅れが中央値よりも大きいと大きめの値に設定される。
Upper limit threshold Vupp = [1 / Duty (+)] × (VL−ΔVL) + ΔVH (3)
Lower threshold Vlow = [1 / Duty (−)] × (VL + ΔVL) −ΔVH (4)
However, ΔVL is the detection error of the
上記の式（３）においては、電圧センサ３４の誤差が＋側である場合（電圧センサ３４が実際よりもΔＶＨだけ高い値を検出してＶＨセンサ値が最大となる場合）と、電圧センサ３０の誤差が−側である場合（電圧センサ３０が実際よりもΔＶＬだけ低い値を検出してＶＨ計算値が最小となる場合）とが同時に生じたことを想定して、上限閾値Ｖｕｐｐを設定している。
In the above equation (3), when the error of the
上記の式（４）においては、電圧センサ３４の誤差が−側である場合（実際よりもΔＶＨだけ低い値を出力しておりＶＨセンサ値が最小となる場合）と、電圧センサ３０の誤差が＋側である場合（実際よりもΔＶＬだけ高い値を出力しておりＶＨ計算値が最大となる場合）とが同時に生じたことを想定して下限閾値Ｖｌｏｗを設定している。
In the above equation (4), when the error of the
そして、制御部１６は、ＶＨ計算値−下限閾値Ｖｌｏｗを下限ライン、ＶＨ計算値＋上限閾値Ｖｕｐｐを上限ラインとして、下限ライン＜ＶＨセンサ値＜上限ラインの場合、電圧変換系が正常であると判定する。また、ＶＨセンサ値＞上限ラインの場合あるいはＶＨセンサ値＜下限ラインの場合、電圧変換系が異常であると判定する。
Then, the
このように、制御部１６は、電圧センサ３０の検出誤差ΔＶＬと電圧センサ３４の検出誤差ΔＶＨとを共に考慮して、正常時のＶＨセンサ値の取り得る範囲（上限ラインおよび下限ライン）を設定して、電圧変換系の異常判定を行なう。このような設定方法では、設定された上限ラインが本来異常と検出すべき上限必須ラインに近づくとともに、設定された下限ラインが本来異常と検出すべき下限必須ラインに近づく傾向にある（すなわち図２に示す上下のマージンの大きさが小さくなる傾向にある）。
As described above, the
したがって、電圧コンバータ１３のデッドタイムや、各電圧センサ３０，３４の検出誤差の大きさなどによっては、異常と検出すべき領域と正常であり得る領域との差（図２に示したマージンの大きさ）がさらに小さくなってしまう、あるいは無くなってしまう可能性があり、電圧変換系の異常を誤って判定してしまうことが懸念される。
Therefore, depending on the dead time of the
図３は、デューティ計算値Ｄｕｔｙをパラメータとして、電圧コンバータ１３で昇圧できない異常が生じている時のＶＨセンサ値の動作領域と上述の上限ライン（＝ＶＨ計算値＋上限閾値Ｖｕｐｐ）および下限ライン（＝ＶＨ計算値−下限閾値Ｖｌｏｗ）との関係を示したものである。
FIG. 3 shows the operation region of the VH sensor value when the abnormality that cannot be boosted by the
図３の線Ａ〜Ｉは、各電圧センサの誤差の組合せに応じて、電圧コンバータ１３で昇圧できない異常が生じている時のＶＨセンサ値を示したものである。なお、図３の凡例に示した「ＶＬ無」は電圧センサ３０の誤差がない場合を示し、「ＶＬ＋」とは電圧センサ３０が実際よりも誤差ΔＶＬだけ高い値を検出した場合を示し、「ＶＬ−」とは電圧センサ３０が実際よりも誤差ΔＶＬだけ低い値を検出した場合を示す。また、「ＶＨ無」は電圧センサ３４の誤差がない場合を示し、「ＶＨ＋」とは電圧センサ３４が実際よりも誤差ΔＶＨだけ高い値を検出した場合を示し、「ＶＨ−」とは電圧センサ３４が実際よりも誤差ΔＶＨだけ低い値を検出した場合を示す。
Lines A to I in FIG. 3 show VH sensor values when an abnormality that cannot be boosted by the
図３の線Ａ〜Ｉに示すように、電圧コンバータ１３で昇圧できない異常が生じている時には、ＶＨセンサ値は各電圧センサの誤差の組合せに応じて変動する。この図３の線Ａ〜Ｉの右端を繋いだラインが、本来異常と検出すべき下限必須ラインであり、この下限必須ラインよりもＶＨ計算値に近い側の領域（上側の領域）が正常であり得る領域であり、ＶＨ計算値に遠い側の領域（下側の領域）が異常時の領域である。
As shown by lines A to I in FIG. 3, when an abnormality that cannot be boosted by the
上述のように、制御部１６は、下限ライン＜ＶＨセンサ値＜上限ラインの場合に電圧変換系が正常であると判定するが、この下限ラインが図３に示す下限必須ラインよりもＶＨ計算値に遠い側の領域にあると（下限ラインが図３の線Ａ〜Ｉと重なってしまうと）、実際には電圧コンバータ１３で昇圧できない異常が生じているにも関わらず、制御部１６は、電圧変換系が正常であると判定してしまうという誤判定が生じ得る。このような誤判定は、上限ライン側でも生じ得る。
As described above, the
このような誤判定の可能性を低減させるためには、図３の矢印に示すように、上限ライン（ＶＨ算出値＋上限閾値Ｖｕｐｐ）および下限ライン（ＶＨ算出値−下限閾値Ｖｌｏｗ）を、それぞれ誤差が生じない場合の値（ＶＨ計算値）に近づけて、正常時に有り得る範囲を狭める（図２に示したマージンを拡大する）必要がある。 In order to reduce the possibility of such an erroneous determination, as shown by the arrows in FIG. 3, the upper limit line (VH calculated value + upper limit threshold Vupp) and the lower limit line (VH calculated value−lower limit threshold Vlow) are respectively set. It is necessary to reduce the possible range at normal time (to increase the margin shown in FIG. 2) close to the value when no error occurs (VH calculation value).
そこで、本発明は、上アームオン時に出力電圧ＶＨと入力電圧ＶＬとが一致するという特性を利用して、上アームオン時の各電圧センサ３０，３４の相対誤差（電圧センサ３０の誤差と電圧センサ３４の誤差との比あるいは差）を予め検出して記憶しておき、その後の電圧変換系の異常判定時に、記憶した相対誤差に応じて上限閾値Ｖｕｐｐおよび下限閾値Ｖｌｏｗの絶対値が小さくなるように補正することによって上限ラインおよび下限ラインをＶＨ計算値に近づける（正常時に有り得る範囲を狭めて図２に示したマージンを拡大する）点に特徴を有する。
Therefore, the present invention utilizes the characteristic that the output voltage VH and the input voltage VL coincide with each other when the upper arm is on, so that the relative error between the
図４は、制御部１６が上述の上限閾値Ｖｕｐｐおよび下限閾値Ｖｌｏｗの補正に用いる補正係数Ｋを各電圧センサ３０，３４の相対誤差を示す値として算出する場合の処理フローである。なお、この処理フローは、車両の完成検査時に、昇圧を構成する回路（電圧コンバータ１３など）が正常であることを確認した上で実施することが望ましい。昇圧を構成する回路が正常であるということが明確になっている時にしか、上アームオン時に出力電圧ＶＨと入力電圧ＶＬとが一致するという特性を利用できないためである。上述の昇圧を構成する回路が正常であることの確認方法は、車両の完成検査時に、ＶＨ、ＶＬ、ＶＢの値を外部のセンサで取得し、周波数解析をして昇圧制御のスイッチング周波数が出ていないことで判定してもよい。
FIG. 4 is a processing flow in the case where the
Ｓ１００にて、制御部１６は、電圧コンバータ１３の上アームがオン状態であるか否かを判断する。なお、上アームがオン状態であると、コンバータは非昇圧状態となって、入力電圧ＶＬと出力電圧ＶＨとが一致する。上アームがオン状態であると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、処理はＳ１０２に移される。そうでないと（Ｓ１００にてＮＯ）、この処理は終了する。
In S100,
Ｓ１０２にて、制御部１６は、ＶＨセンサ値、ＶＬセンサ値を検出する。
Ｓ１０４にて、制御部１６は、ＶＨセンサ値とＶＬセンサ値との比（＝ＶＨセンサ値／ＶＬセンサ値）を補正係数Ｋとして算出する。Ｓ１０６にて、制御部１６は、補正係数Ｋを記憶部４０に記憶して本処理を終了する。
In S102,
In S104, the
そして、制御部１６は、その後の電圧変換系の異常判定を行なう場合において、補正係数Ｋが記憶部４０に記憶されている場合には、上記の式（３）、式（４）で算出された上限閾値Ｖｕｐｐおよび下限閾値Ｖｌｏｗに代えて、以下の式（５）、式（６）式で算出される上限閾値Ｖｕｐｐおよび下限閾値Ｖｌｏｗを用いて上限ラインおよび下限ラインを設定する。
When the
上限閾値Ｖｕｐｐ＝[１／Ｄｕｔｙ（＋）]×ＶＬ×補正係数Ｋ …（５）
下限閾値Ｖｌｏｗ＝[１／Ｄｕｔｙ（−）]×ＶＬ×補正係数Ｋ …（６）
すなわち、制御部１６は、上アームがオン状態であり入力電圧ＶＬと出力電圧ＶＨとが実際に一致している時のＶＨセンサ値とＶＬセンサ値との比を、各電圧センサ３０，３４の相対誤差として算出して、この相対誤差を考慮して上限閾値Ｖｕｐｐおよび下限閾値Ｖｌｏｗを補正するものである。
Upper limit threshold Vupp = [1 / Duty (+)] × VL × correction coefficient K (5)
Lower limit threshold Vlow = [1 / Duty (−)] × VL × correction coefficient K (6)
That is, the
そのため、上記の式（３）、式（４）で算出された上限閾値Ｖｕｐｐおよび下限閾値Ｖｌｏｗ（すなわち各電圧センサ３０，３４の検出誤差を共に考慮して算出された閾値）を用いる場合に比べて、上限閾値Ｖｕｐｐおよび下限閾値Ｖｌｏｗの絶対値を小さくして、上限ラインおよび下限ラインをＶＨ計算値に近づける（正常時に有り得る範囲を狭めて図２に示したマージンを拡大する）ことができる。これにより、電圧変換系の異常判定の精度が向上するとともに、より早期に電圧変換系の異常を判定できるようになる。
Therefore, compared with the case where the upper limit threshold value Vupp and the lower limit threshold value Vlow (that is, the threshold values calculated in consideration of the detection errors of the
＜変形例＞
上述の図４に示す処理フローを、図５に示す処理フローに代えてもよい。なお、図５に示す処理フローも、図４と同様、昇圧制御のスイッチング周波数が出ていないことを条件として実行される。また、図５に示したフローの中で、前述の図４に示したフローと同じ処理については同じステップ番号を付してある。それらについて処理も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰返さない。
<Modification>
The processing flow shown in FIG. 4 may be replaced with the processing flow shown in FIG. Note that the processing flow shown in FIG. 5 is also executed on condition that the switching frequency of the boost control is not output, as in FIG. In the flow shown in FIG. 5, the same step number is assigned to the same process as the flow shown in FIG. 4 described above. The processing is the same for them. Therefore, detailed description thereof will not be repeated here.
Ｓ２００にて、制御部１６は、ＶＨセンサ値とＶＬセンサ値との差ＶＨ−ＶＬを補正量ΔＶとして算出する。Ｓ２０２にて、制御部１６は、補正量ΔＶを記憶部４０に記憶する。
In S200,
そして、制御部１６は、その後の電圧変換系の異常判定を行なう場合において、補正量ΔＶが記憶部４０に記憶されている場合には、上記の式（３）、式（４）で算出された上限閾値Ｖｕｐｐおよび下限閾値Ｖｌｏｗに代えて、以下の式（７）、式（８）で算出される上限閾値Ｖｕｐｐおよび下限閾値Ｖｌｏｗを用いて異常判定を行なう。
When the
上限閾値Ｖｕｐｐ＝[１／Ｄｕｔｙ（＋）]×（ＶＬ＋補正量ΔＶ） …（７）
下限閾値Ｖｌｏｗ＝[１／Ｄｕｔｙ（−）]×（ＶＬ＋補正量ΔＶ） …（８）
すなわち、制御部１６は、上アームがオン状態であり入力電圧ＶＬと出力電圧ＶＨとが実際に一致している時のＶＨセンサ値とＶＬセンサ値との差を、各電圧センサ３０，３４の相対誤差として算出して、この相対誤差を考慮して上限閾値Ｖｕｐｐおよび下限閾値Ｖｌｏｗを補正するものである。
Upper limit threshold Vupp = [1 / Duty (+)] × (VL + correction amount ΔV) (7)
Lower limit threshold Vlow = [1 / Duty (−)] × (VL + correction amount ΔV) (8)
That is, the
そのため、上述の実施の形態と同様に、上限閾値Ｖｕｐｐおよび下限閾値Ｖｌｏｗの絶対値を小さくして上限ラインおよび下限ラインをＶＨ計算値に近づける（正常時に有り得る範囲を狭めて図２に示したマージンを拡大する）ことができる。 Therefore, as in the above-described embodiment, the absolute values of the upper limit threshold value Vupp and the lower limit threshold value Vlow are reduced to bring the upper limit line and the lower limit line closer to the VH calculation values (the margin shown in FIG. Can be expanded).
なお、図４の処理フローと図５の処理フローとを電圧センサの特性によって使い分けるようにしてもよい。たとえば、各電圧センサ３０，３４の相対誤差を、比で表わせる場合には図４の処理フローを用い、一定の偏差（オフセット）で表わせる場合は図５の処理フローを用いるようにしてもよい。
Note that the processing flow of FIG. 4 and the processing flow of FIG. 5 may be properly used depending on the characteristics of the voltage sensor. For example, when the relative error of each of the
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て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。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
１０ 電源装置、１２ 直流電源、１３ 電圧コンバータ、１４ インバータモータ、１６ 制御部、１８ コイル、２０，２４ ダイオード、２２，２６ トランジスタ、２８ コンデンサ、３０，３４ 電圧センサ、３２ 電流計、３６ 指令部、３８ 演算制御部、４０ 記憶部。
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記電圧変換装置の前記直流電源側の電圧を検出する第１センサと、
前記電圧変換装置の前記負荷回路側の電圧を検出する第２センサと、
前記電圧変換装置、前記第１センサ、および前記第２センサに接続され、前記電圧変換装置を制御する制御部とを含み、
前記電圧変換装置は、前記指令デューティ比によって前記スイッチング素子が所定の状態に制御された場合に、電圧変換を行なわないとともに前記直流電源側の電圧と前記負荷回路側の電圧とが略一致するように構成されており、
前記制御部は、
前記第１センサの検出誤差と前記第２センサの検出誤差とを共に考慮して前記電圧変換装置が正常であるか否かの判定に用いられる判定閾値を算出する第１算出部と、
前記スイッチング素子が前記所定の状態に制御された時の前記第１センサの検出値と前記第２センサの検出値との比あるいは差を前記第１センサと前記第２センサとの相対誤差を示す値として算出する第２算出部と、
前記相対誤差を示す値を記憶する記憶部と、
前記記憶部に前記相対誤差を示す値が記憶されていない場合は、前記第１算出部で算出された前記判定閾値を用いて前記電圧変換装置が正常であるか否かの判定を行ない、前記記憶部に前記相対誤差を示す値が記憶されている場合は、前記相対誤差を示す値に基づいて前記第１算出部で算出された前記判定閾値を補正し、補正された前記判定閾値を用いて前記電圧変換装置が正常であるか否かの判定を行なう判定部とを含む、車両の電源装置。 A voltage conversion device having a switching element controlled by a given command duty ratio and performing voltage conversion between a DC power supply and a load circuit;
A first sensor for detecting a voltage on the DC power supply side of the voltage converter;
A second sensor for detecting a voltage on the load circuit side of the voltage converter;
A control unit connected to the voltage conversion device, the first sensor, and the second sensor and controlling the voltage conversion device;
When the switching element is controlled to be in a predetermined state by the command duty ratio, the voltage conversion device does not perform voltage conversion, and the voltage on the DC power supply side and the voltage on the load circuit side substantially coincide with each other. Is composed of
The controller is
A first calculation unit that calculates a determination threshold used for determining whether or not the voltage converter is normal in consideration of both the detection error of the first sensor and the detection error of the second sensor;
The ratio or difference between the detection value of the first sensor and the detection value of the second sensor when the switching element is controlled to the predetermined state indicates a relative error between the first sensor and the second sensor. A second calculation unit that calculates a value;
A storage unit for storing a value indicating the relative error;
When a value indicating the relative error is not stored in the storage unit, it is determined whether or not the voltage converter is normal using the determination threshold value calculated by the first calculation unit, When a value indicating the relative error is stored in the storage unit, the determination threshold value calculated by the first calculation unit is corrected based on the value indicating the relative error, and the corrected determination threshold value is used. And a determination unit that determines whether or not the voltage converter is normal.
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