JP3724909B2 - 電気自動車用ブレーカ装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、電気自動車の電動機へ供給する電源を遮断する電気自動車用ブレーカ装置に係わり、特に電気自動車が走行中でもブレーカの遮断を駆動するスイッチング素子の故障を検出可能な自動車用ブレーカ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図5において、従来の電気自動車用ブレーカ装置70は、自動車の走行中に電動機73に常に電動機駆動用電源74を供給し、電動機73の電源供給を停止する時に、制御信号Siを接合形FETやMOSタイプFET等のスイッチング素子71に与え、スイッチング素子71をON駆動して電動機駆動用電源74からリレー72のコイルにシンク電流Ihを流してリレー72の接点を開放し、電動機73に供給される電動機駆動用電源74を遮断する。
このように従来の電気自動車用ブレーカ装置は、スイッチング素子の制御に対応してブレーカを動作させ、電動機73へ供給する電源を遮断して異常が検出された時には、電気自動車を停止するよう構成されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
従来の電気自動車用ブレーカ装置は、制御信号を受けた接合形FETやMOSタイプFET等の一つのスイッチング素子によってブレーカやリレー等の駆動で遮断を行う構成のため以下のような課題がある。
【0004】
駆動制御に用いられるスイッチング素子が一つであり、一般に電気自動車用ブレーカ装置において常時リレー接点がノーマルメイク接点構成であるため、スイッチング素子がショート故障の時には電動機が駆動されないため故障として検出できるが、オープン故障の時には電源が遮断されリレーの接点が閉じたままのため、電動機駆動用電源が遮断できない課題がある。
【0005】
また、駆動制御に用いられるスイッチング素子が一つであるために、検査のためスイッチング素子をON状態にした時には、リレー接点が開放状態となり走行中に電動機が停止してしまう課題がある。
【0006】
この発明はこのような課題を解決するためなされたもので、その目的はスイッチング素子の良否判別を車両の走行中でも確実に検知することができる電気自動車用ブレーカ装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため請求項1に係わる電気自動車用ブレーカ装置は、電動機への電源供給を遮断する電気自動車用ブレーカ装置において、ノーマリーメイク接点構造としたブレーカやリレーを駆動する、直列に接続された二つのスイッチング素子と、スイッチング素子に並列に接続された二つの抵抗素子とを有し、これら二つのスイッチング素子のON/OFFの動作時に、前記二つの抵抗素子に流れる電流に基づいて、二つのスイッチング素子のオープン故障およびショート故障を良否判別する良否判別手段を備え、二つのスイッチング素子の両方、または、いずれか一方をOFF状態とすると共に、抵抗素子に流れる電流は、ブレーカやリレーの感動電流よりも微小な電流となるように設定し、二つのスイッチング素子のオープン故障およびショート故障を判別している間もブレーカやリレーの接点を閉じたままの状態とすることで、電動機の駆動中でも故障を検知することを特徴とする。
【0008】
請求項1に係る電気自動車用ブレーカ装置は、ブレーカやリレーを駆動する直列に接続された二つのスイッチング素子を有し、これら二つのスイッチング素子のON/OFFの動作状態に基づいて、二つのスイッチング素子のオープン故障およびショート故障を良否判別する良否判別手段を備えたので、二つのスイッチング素子のオープン故障およびショート故障を電動機の駆動中でも検知することができる。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
なお、この発明は二つのスイッチング素子の動作信号と二つの制御信号を用いて、スイッチング素子の良否判別をすることにより、電動機の駆動中でも、スイッチング素子のオープン故障およびショート故障を検知するものである。
【0010】
図1はこの発明に係る電気自動車用ブレーカ装置の全体の構成図である。
図1において、電気自動車用ブレーカ装置1は、制御信号発生手段2、良否判別手段3、表示手段4、アイソレータIs1、アイソレータIs2を備える。
【0011】
なお、リレー5は、フローティングの電動機駆動用電源7(DC150V〜300V)で駆動される電動機6の電源供給を遮断する。
【0012】
補機用電源8(DC12V)は、車体にアースされ車両のアクセサリやヘッドライト等を駆動する。
【0013】
低電位系9は、制御信号発生手段2、アイソレータIs1とIs2の入力側、良否判別手段3の出力側、表示手段4に補機用電源8を図示しない電源制御回路により5Vに変圧した電圧を供給する。
【0014】
高電位系10は、良否判別手段3、アイソレータIs1とIs2の出力側に電動機駆動用電源7から電圧を供給する。
【0015】
また、アイソレータIs1とIs2は、低電位系9から高電位系10への変換を行い、フォトカプラP1とP2は、高電位系10から低電位9への変換を行う。
【0016】
制御信号発生手段2は、水晶発信器、ロジック回路等で構成し、運転者が検査スイッチを操作した時、または周期的に出力される起動信号Sに基づいて2種の検査信号S1とS2をそれぞれアイソレータIs1およびアイソレータIs2の入力側に供給する。
【0017】
アイソレータIs1とアイソレータIs2は、電圧変換機能を備え、低圧電位を高圧電位に変換し、低電位系の検査信号S1、S2を高電位系の制御信号Sh1と制御信号Sh2に変換して良否判別手段3に供給する。
【0018】
なお、制御信号Sh1とSh2はL,Lレベル、H,Lレベル、L,Hレベルの信号をそれぞれ同時に良否判定手段3に供給する。
【0019】
良否判別手段3は、接合形FETやMOSタイプFET等の直列に接続した二個のスイッチング素子SQ1とSQ2、抵抗R1とR2、フォトカプラP1とP2を備える。
【0020】
また、良否判別手段3は、各々のアイソレータIs1,Is2からの制御信号Sh1、Sh2をスイッチング素子SQ1,SQ2の各ゲートに供給してスイッチング素子SQ1,SQ2を駆動制御し、二つのスイッチング素子のON/OFF動作からスイッチング素子SQ1とスイッチング素子SQ2および抵抗R1と抵抗R2によって論理回路を構成し、フォトカプラP1とP2を用いて等高電位系入力を低電位系出力SL1、SL2に変換し、表示手段4に供給する。
【0021】
次に、スイッチング素子SQ1、SQ2が正常な場合の良否判別手段3の動作について説明する。
【0022】
制御信号Sh1とSh2の双方がLレベルの時、スイッチング素子SQ1とスイッチング素子SQ2の双方がOFF状態になり、フォトカプラP1、P2により出力信号SL1、SL2はそれぞれH、Hレベルとなる。
【0023】
制御信号Sh1がHレベルで、制御信号Sh2がLレベルの時、スイッチング素子SQ1がON状態、スイッチング素子SQ2がOFF状態になり、フォトカプラP1、P2により出力信号SL1はLレベル、出力信号SL2はHレベルとなる。
【0024】
制御信号Sh1がLレベルで、制御信号Sh2がHレベルの時、スイッチング素子SQ1がOFF状態とスイッチング素子SQ2がON状態、フォトカプラP1、P2により出力信号SL1はHレベル、出力信号SL2はLレベルとなる。
【0025】
なお、抵抗R1とR2に流れる電流は、リレー5の感動電流よりもはるかに微小な電流になるように設定し、スイッチング素子SQ1、SQ2の検査でリレー5が作動しないようにする。
【0026】
続いて、スイッチング素子SQ1、SQ2が異常な場合の良否判別手段3の動作について説明する。
【0027】
スイッチング素子SQ1が正常で、SQ2がショート故障の時は、制御信号Sh1がLレベルで制御信号Sh2がLレベルの場合には、出力信号SL1はHレベル出力信号SL2はLレベルとなる。
【0028】
なお、スイッチング素子SQ1、SQ2が正常で、制御信号Sh1がLレベル、制御信号Sh2がLレベルの時には、出力信号SL1、SL2共にHレベルとなるので、上記条件の出力信号SL1、SL2からスイッチング素子SQ2のショート故障を判定することができる。
【0029】
スイッチング素子SQ1が正常でSQ2がオープン故障の時には、制御信号Sh1がLレベルで、制御信号Sh2がHレベルの場合には、出力信号SL1はHレベル出力信号SL2はHレベルとなる。
【0030】
なお、スイッチング素子SQ1、SQ2が正常で、制御信号Sh1がLレベル、制御信号Sh2がHレベルの時には、出力信号SL1はHレベル出力信号SL2はLレベルとなるので、上記条件の出力信号SL1、SL2からスイッチング素子SQ2のオープン故障を判定することができる。
【0031】
スイッチング素子SQ1がショート故障でSQ2が正常の時は、制御信号Sh1がLレベルで、制御信号Sh2がLレベルの場合には、出力信号SL1はLレベル出力信号SL2はHレベルとなる。
【0032】
なお、スイッチング素子SQ1、SQ2が正常で、制御信号Sh1がLレベル、制御信号Sh2がLレベルの時には、出力信号SL1はHレベル出力信号SL2はHレベルとなるので、上記条件の出力信号SL1、SL2からスイッチング素子SQ1のショート故障を判定することができる。
【0033】
スイッチング素子SQ1がオープン故障でSQ2が正常の時は、制御信号Sh1がHレベルで、制御信号Sh2がLレベルの場合には、出力信号SL1はHレベル出力信号SL2はHレベルとなる。
【0034】
なお、スイッチング素子SQ1、SQ2が正常で、制御信号Sh1がHレベル、制御信号Sh2がLレベルの場合には、出力信号SL1はLレベル出力信号SL2はHレベルとなので、上記条件の出力信号SL1、SL2からスイッチング素子SQ1のショート故障を判定することができる。
【0035】
双方のスイッチング素子がオープン故障の時は、制御信号Sh1がHレベルで、制御信号Sh2がLレベルの場合には、出力信号SL1はHレベル出力信号SL2はHレベルとなる。
【0036】
なお、スイッチング素子SQ1、SQ2が正常で制御信号Sh1がHレベルで、制御信号Sh2がLレベルの場合には、出力信号SL1はLレベル出力信号SL2はHレベルとなので、上記条件の出力信号SL1、SL2からスイッチング素子SQ1のショート故障を判定することができる。
【0037】
よって、スイッチング素子の良否判定は制御信号Sh1、Sh2をL,Lレベル、L,Hレベル、H,Lレベルの3種で判定ができる。
【0038】
このように、本発明に係る電気自動車用ブレーカ装置は、ブレーカやリレーを駆動する直列に接続された二つのスイッチング素子を有し、これら二つのスイッチング素子のON/OFFの動作状態に基づいて、二つのスイッチング素子のオープン故障およびショート故障を良否判別する良否判別手段を備えたので、二つのスイッチング素子のオープン故障およびショート故障を電動機の駆動中でも検知することができる。
【0039】
図2はこの発明に係る良否判別手段を等価的にした論理回路図である。
図2において、論理回路の入力Sh1およびSh2は良否判別手段3の検査信号であり、論理回路の出力SL1およびSL2は良否判別手段3の出力信号であり。
なお、論理回路は、NANDゲートで形成したが、他の論理ゲートで形成してもよい。
【0040】
図3は図2の論理回路の真理値表である。
図3において、論理入力信号Sh1とSh2に対する論理出力信号SL1とSL2の真理値は、論理入力信号Sh1がLレベルで、論理入力信号Sh2がLレベルに対する論理出力信号SL1はHレベル、論理出力信号SL2はHレベルである。
【0041】
論理入力信号Sh1がLレベルで、論理入力信号Sh2がHレベルに対する論理出力信号SL1はHレベル、論理出力信号SL2はLレベルである。
【0042】
論理入力信号Sh1がHレベルで、論理入力信号Sh2がLレベルに対する論理出力信号SL1はLレベル、論理出力信号SL2はHレベルである。
【0043】
以上のように、論理入力信号Sh1がHレベルで、論理入力信号Sh2がLレベルの時に、論理出力信号SL1がLレベル、論理出力信号SL2がHレベルである場合には、スイッチング素子SQ1が正常であることが判る。
また、論理入力信号Sh1がLレベルで、論理入力信号Sh2がHレベルの時に、論理出力信号SL1がHレベル、論理出力信号SL2がLレベルである場合には、スイッチング素子SQ2が正常であることが判る。
【0044】
このように、論理入力信号に対する論理出力信号が真理値表と異なる場合には、スイッチング素子の故障であることが判定できる。
【0045】
図4は、検査手順のフローを表す。
図4において、検査手順は、起動信号Sに基づいて2種の検査信号として、LとLレベル、LとHレベル、HとLレベルの信号を順番に発生させる。
【0046】
ステップS1では、検査信号と真理値表とが一致した時にはステップS2に移行し、不一致の場合にはステップS5に移行して直ちに検査をストップし、結果を表示手段4に表示する。
【0047】
ステップS2では、検査信号と真理値表とが一致した時にはステップS3に移行し、不一致の場合にはステップS5に移行して直ちに検査をストップし、結果を表示手段4に表示する。
【0048】
ステップS3では、検査信号と真理値表とが一致した時にはステップS4に移行し、不一致に場合にはステップS5に移行して直ちに検査をストップし、結果を表示手段4に表示する。
【0049】
ステップ5はオープン故障およびショート故障のどちらかであり、スイッチング素子SQ1のオープン故障およびショート故障とスイッチング素子SQ2のオープン故障およびショート故障の判定はステップの段階で判別ができ、このように自動車の走行中においても確実に故障検出ができものである。
【0050】
このように、本発明に係る良否判別手段は、二つのスイッチング素子を含めた論理手段で構成したので、スイッチング素子の良否判別を論理回路真理値から判別することができる。
【0051】
表示手段4は、LCD、PD、EL等のディスプレー装置や、LED、ランプ等の可視表示器、又は音声、ブザー等の可聴表示器で構成し、良否判別手段3の出力信号SL1と出力信号SL2に基づいて、スイッチング素子SQ1、SQ2が故障か否かを表示する。
【0052】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係わる電気自動車用ブレーカ装置は、ブレーカやリレーを駆動する、直列に接続された二つのスイッチング素子を有し、これら二つのスイッチング素子のON/OFFの動作状態に基づいて、二つのスイッチング素子のオープン故障およびショート故障を良否判別する良否判別手段を備え、二つのスイッチング素子のオープン故障およびショート故障を前記電動機の駆動中でも検知することができ、常にスイッチング素子の状態を監視することができ、ブレーカ装置の信頼性を向上させることができる。
【0053】
また、本発明に係わる良否判別手段は、二つのスイッチング素子を含めた論理手段で構成し、スイッチング素子の良否判別を論理回路真理値から判別することができるのでスイッチング素子の故障を確実に判別することができる。
【0054】
よって、常にスイッチング素子の状態を監視することができ、ブレーカ装置の信頼性を向上させることができる自動車用ブレーカ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明に係る自動車用ブレーカ装置の全体の構成図
【図2】 この発明に係る良否判別手段の論理回路図
【図3】 図2の良否判別手段(論理回路)の真理値表
【図4】 検査手順フロー図
【図5】 従来の自動車用ブレーカ装置
【符号の説明】
1…電気自動車用ブレーカ装置、2…制御信号発生手段、3…良否判別手段、4…表示手段、5,72…リレー、6,73…電動機、7,74…電動機駆動用電源、8…補機用電源、9…低電位系、10…高電位系、SQ1,SQ2,71…スイッチング素子、R1,R2,r…抵抗、P1,P2…フォトカプラ。
Claims (1)
- 電動機への電源供給を遮断する電気自動車用ブレーカ装置において、
ノーマリーメイク接点構造としたブレーカやリレーを駆動する、直列に接続された二つのスイッチング素子と、
前記スイッチング素子に並列に接続された二つの抵抗素子とを有し、
これら二つのスイッチング素子のON/OFFの動作時に、前記二つの抵抗素子に流れる電流に基づいて、前記二つのスイッチング素子のオープン故障およびショート故障を良否判別する良否判別手段を備え、
前記二つのスイッチング素子の両方、または、いずれか一方をOFF状態とすると共に、前記抵抗素子に流れる電流は、前記ブレーカやリレーの感動電流よりも微小な電流となるように設定し、
前記二つのスイッチング素子のオープン故障およびショート故障を判別している間も前記ブレーカやリレーの接点を閉じたままの状態とすることで、前記電動機の駆動中でも故障を検知することを特徴とする電気自動車用ブレーカ装置。
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