JP4024420B2 - 異常検出装置及び異常検出方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、異常検出装置及び異常検出方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電動車両においては、ＤＣブラシレスモータ、リラクタンスモータ等のモータが使用され、該モータはステータ及びロータを備える。そして、前記ステータに配設されたステータコイルに電流を供給することによってロータを回転させ、前記モータを駆動するようになっている。
【０００３】
そのために、モータ制御回路及びベースドライブ回路が配設され、前記モータ制御回路において、前記ロータの位置、すなわち、磁極の位置に対応させてＵ相、Ｖ相及びＷ相の正弦波信号が発生させられるとともに、正弦波信号、及び車両制御回路から送られた電流指令値に基づいて、該電流指令値に対応するパルス幅を有する各相のパルス幅変調信号が発生させられ、該パルス幅変調信号がベースドライブ回路に送られる。
【０００４】
該ベースドライブ回路は、前記パルス幅変調信号に対応させてトランジスタ駆動信号を発生させ、該トランジスタ駆動信号をインバータブリッジに対して出力する。該インバータブリッジは、６個のトランジスタを有し、前記トランジスタ駆動信号がオンの間だけトランジスタをオンにして各相の電流を発生させ、該各相の電流を前記ステータコイルに供給する。このようにして、前記モータを駆動し、電動車両を走行させることができる。
【０００５】
また、前記インバータブリッジにバッテリが接続され、該バッテリからの直流電流がインバータブリッジによって各相の電流に変換されるようになっている。そして、バッテリ残量が少なくなると前記バッテリが充電される。
【０００６】
そのために、充電制御装置が配設され、バッテリを充電する場合、充電制御装置側のプラグを電源系としての商用電源のコンセントに差し込み、充電制御装置と商用電源とを接続し、該商用電源から供給される交流電流を各相のステータコイルに相電流として均等に供給し、前記インバータブリッジの各アームにおいて一対のトランジスタを交互にオン・オフさせることによって直流電流を発生させるようにしている。この場合、モータの各ステータコイルがリアクトル（充電アキュムレータ）として使用される。
【０００７】
また、モータを駆動して電動車両を走行させる場合、前記プラグを前記コンセントから抜き、充電制御装置と商用電源とを分離させるとともに、前記インバータブリッジの各アームにおいて一対のトランジスタを交互にオン・オフさせることによって相電流を発生させ、モータを駆動するようにしている。
【０００８】
ところで、各相電流を各相のステータコイルに供給するに当たり、各相電流の電圧位相とトランジスタのオン・オフとを対応させる必要がある。そこで、商用電源の電源電圧に基づいてゼロクロス判定用電圧が電圧位相検出部に発生させられ、該電圧位相検出部において、前記ゼロクロス判定用電圧に基づいてゼロクロスオン・オフの判定が行われる。
【０００９】
また、前記充電制御装置と商用電源とが接続されているかどうかを判断するために、接続状態判断部が配設される。該接続状態判断部は、前記ゼロクロスオンの判定が行われたかどうかを判断し、ゼロクロスオンの判定が行われた場合、充電制御装置と商用電源とが接続されていると判断し、ゼロクロスオフの判定が行われた場合、充電制御装置と商用電源とが接続されていないと判断する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の充電制御装置においては、充電が開始された後に、商用電源において断線、停電等の異常が発生しても、該異常を検出することができない。
【００１１】
すなわち、充電が開始された後は、前記インバータブリッジにおいてトランジスタがオン・オフさせられるので、たとえ、商用電源において断線、停電等の異常が発生しても、バッテリを電源として、インバータブリッジ、モータ及び電圧位相検出部から成る電流のループが形成される。この場合、トランジスタのオン・オフ、すなわち、スイッチングが継続されていると、該スイッチングに伴って正と負とが反転する電圧が電圧位相検出部に発生させられる。したがって、前記電圧に基づいてゼロクロスオンの判定が行われてしまうので、前記異常を検出することができなくなってしまう。
【００１２】
本発明は、前記従来の充電制御装置の問題点を解決して、充電が開始された後に異常を検出することができる異常検出装置及び異常検出方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
そのために、本発明の異常検出装置においては、モータと、バッテリと、前記モータとバッテリとの間に接続され、スイッチング信号に従って、商用電源からの交流電流を、モータを介して直流電流に変換して前記バッテリに供給する交流・直流変換手段と、前記モータと商用電源との間に接続され、商用電源の商用電源電圧についてゼロクロスオン・オフの判定を行うとともに、前記商用電源電圧の電圧位相を検出する電圧位相検出手段と、前記モータのコイルに流れる交流電流を検出する第１の電流検出手段と、前記交流・直流変換手段からバッテリに供給される直流電流を検出する第２の電流検出手段と、充電用指令値、前記第２の電流検出手段による検出結果、及び前記電圧位相に基づいて交流電流指令値を発生させる指令値発生手段と、前記交流電流指令値及び前記第１の電流検出手段による検出結果に基づいて前記スイッチング信号を発生させるスイッチング信号発生手段と、前記交流電流指令値及び前記第１の電流検出手段による検出結果に基づいて異常検出条件が成立したかどうかを判断し、異常検出条件が成立した場合に、前記スイッチング信号を停止させ、スイッチング信号を停止させた状態における電圧位相検出手段によるゼロクロスオン・オフの判定結果に基づいて異常を検出する異常検出手段とを有する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照にしながら詳細に説明する。
【００１８】
図１は本発明の実施の形態における異常検出装置の機能ブロック図である。
【００１９】
図において、３１はモータ、３３は蓄電手段としてのバッテリ、４０は前記モータ３１とバッテリ３３との間に接続され、スイッチング信号としてのトランジスタ駆動信号に従って、電源系としての商用電源３２からの交流電流を、モータ３１を介して直流電流に変換して前記バッテリ３３に供給する交流・直流変換手段としてのインバータブリッジである。
【００２０】
また、２５は前記モータ３１と商用電源３２との間に接続され、商用電源３２の商用電源電圧についてゼロクロスオン・オフの判定を行うとともに、電圧位相を検出する電圧位相検出手段としての電圧位相検出部、５２は前記モータ３１のコイルとしてのステータコイル１７に流れる交流電流を検出する第１の電流検出手段としての電流センサ、６２は前記インバータブリッジ４０からバッテリ３３に供給される直流電流を検出する第２の電流検出手段としての電流センサである。なお、モータ３１にステータコイル１７だけが示されているが、モータ３１が３相である場合、ステータコイル１７のほかに２個のステータコイルが配設される。
【００２１】
そして、９１は充電用指令値、前記電流センサ６２による検出結果、及び前記電圧位相に基づいて交流電流指令値を発生させる指令値発生手段、９３は前記交流電流指令値及び前記電流センサ５２による検出結果に基づいて前記トランジスタ駆動信号を発生させるスイッチング信号発生手段、９２は前記交流電流指令値及び前記電流センサ５２による検出結果に基づいて異常を検出する異常検出手段である。
【００２２】
図２は本発明の実施の形態における充電制御装置のモータ駆動部を示す図である。
【００２３】
図において、３１はモータであり、該モータ３１は、複数の相のコイルとしてのステータコイル１５〜１７、該ステータコイル１５〜１７がそれぞれ巻装された図示されないステータ、及び前記ステータコイル１５〜１７の内側において回転自在に配設された図示されないロータを備え、該ロータは、２個の極から成る磁極対を少なくとも一つ備える。本実施の形態において、前記モータ３１は、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の３相のＤＣブラシレスモータによって構成され、前記ロータは２個の極から成る磁極対を三つ備える。なお、モータ３１がリラクタンスモータによって構成される場合、ロータは２個の突極鉄心から成る突極鉄心対を少なくとも一つ備える。また、本実施の形態において、前記ロータは、ステータコイル１５〜１７の内側において回転自在に配設されるが、ステータコイル１５〜１７の外側において回転自在に配設することもできる。
【００２４】
前記モータ３１を駆動して電動車両を走行させる場合、バッテリ３３からの直流電流がインバータブリッジ４０によって各相の相電流に変換され、該各相の相電流はそれぞれ各ステータコイル１５〜１７に供給される。
【００２５】
そのために、前記インバータブリッジ４０は、コンデンサ１３及び各相のアーム２１〜２３を備え、前記アーム２１にトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２が、前記アーム２２にトランジスタＴｒ３、Ｔｒ４が、前記アーム２３にトランジスタＴｒ５、Ｔｒ６がそれぞれ配設されるとともに、各トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６のエミッタ・コレクタ間にそれぞれダイオードＤ１〜Ｄ６が接続される。そして、前記ステータコイル１５〜１７の中性点Ｐ３と前記トランジスタＴｒ１、Ｔｒ２の中間点Ｐ４とがステータコイル１５によって、前記中性点Ｐ３と前記トランジスタＴｒ３、Ｔｒ４の中間点Ｐ５とがステータコイル１６によって、前記中性点Ｐ３と前記トランジスタＴｒ５、Ｔｒ６の中間点Ｐ６とがステータコイル１７によってそれぞれ接続される。
【００２６】
したがって、モータ３１を駆動する場合、前記ロータの位置、すなわち、磁極の位置が検出され、該磁極の位置に対応させて各相の正弦波信号が発生させられるとともに、各正弦波信号及び電流指令値に基づいて、該電流指令値に対応するパルス幅を有する各相のパルス幅変調信号が発生させられ、該パルス幅変調信号が図示されないベースドライブ回路に送られる。
【００２７】
該ベースドライブ回路は、前記パルス幅変調信号に対応させてトランジスタ駆動信号を発生させ、該トランジスタ駆動信号をインバータブリッジ４０に対して出力し、前記各トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６を選択的にオン・オフさせる。そして、前記トランジスタ駆動信号がオンの間だけトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６がオンにされ、前記バッテリ３３から供給された直流電流が各相の相電流に変換され、該相電流は前記ステータコイル１５〜１７に供給される。その結果、モータ３１を駆動し、電動車両を走行させることができる。
【００２８】
ところで、前記バッテリ３３のバッテリ残量が少なくなると、充電制御装置によってバッテリ３３を充電することができるようになっている。
【００２９】
そのために、前記インバータブリッジ４０の各アーム２１〜２３と並列に整流手段としての充電用アーム２４が接続され、前記インバータブリッジ４０及び充電用アーム２４によって電流供給手段が構成される。前記充電用アーム２４は、２個のダイオードＤ７、Ｄ８から成る。
【００３０】
そして、前記中性点Ｐ３と前記ダイオードＤ７、Ｄ８の中間点Ｐ７とが、電圧位相検出部（Ｖ）２５及び外付けのリアクトル２６を介して接続され、前記電圧位相検出部２５と商用電源３２（図１）とが図示されないフィルタを介して接続される。
【００３１】
次に、充電制御装置について説明する。なお、図１及び２と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。
【００３２】
図３は本発明の実施の形態における充電制御装置のブロック図、図４は本発明の実施の形態における充電制御装置の動作を示すメインフローチャートである。
【００３３】
図において、２７はコンデンサ、トランス、抵抗、コイル等から成るフィルタであり、該フィルタ２７は、商用電源３２と電圧位相検出部２５との間に配設され、商用電源３２の端子ｔ１、ｔ２間に発生する端子電圧の波形からノイズを除去し、ノイズが除去された後のゼロクロス判定用電圧を電圧位相検出部２５の端子ｔ３、ｔ４間に印加する。前記電圧位相検出部２５は、ゼロクロス判定用電圧に基づいてゼロクロス信号を発生させるとともに、該ゼロクロス信号に基づいて商用電源電圧の電圧位相を検出したり、商用電源電圧についてゼロクロスオン・オフの判定を行ったりする。なお、前記フィルタ２７が配設されていない場合、前記商用電源３２の商用電源電圧をゼロクロス判定用電圧として使用することができる。
【００３４】
そのために、電圧位相検出部２５は、例えば、充電制御装置と商用電源３２とが接続されたときに計時を開始し、８０〔ｍｓ〕が経過するまでにゼロクロス信号ＶZ の立上りが検出された場合に、ゼロクロスオンの判定を行い、８０〔ｍｓ〕が経過してもゼロクロス信号ＶZ の立上りが検出されない場合に、ゼロクロスオフの判定を行う。なお、ゼロクロスオン・オフの判定結果は、判定信号として演算器５３、交流電流指令値発生器５６、第２の制御手段としての動作要素（ＰＩ）６３等に送られる。
【００３５】
前記充電制御装置側の図示されないプラグを前記商用電源３２の図示されないコンセントに差し込み、充電制御装置と商用電源３２とを前記端子ｔ１、ｔ２を介して接続すると、前記商用電源３２から供給された交流電流ＩA が、フィルタ２７を介して３等分され、交流電流ＩU 、ＩV 、ＩW になって各相のステータコイル１５〜１７に均等に供給される。
【００３６】
そして、インバータブリッジ４０の各アーム２１（図２）〜２３（図３においてはアーム２３だけが示される。）において、前記交流電流ＩU 、ＩV 、ＩW は直流電流ＩUD、ＩVD、ＩWDに変換され、該各直流電流ＩUD、ＩVD、ＩWDは加算されて直流電流ＩD としてバッテリ３３に供給される。このとき、リアクトル２６及びモータ３１の各ステータコイル１５〜１７がリアクトル（充電アキュムレータ）として使用される。
【００３７】
この場合、原理上は、例えば、アーム２３でトランジスタＴｒ６をオン・オフさせるだけで交流電流ＩW を直流電流ＩWDに変換することができるが、モータ３１の中性点Ｐ３を介してステータコイル１７に交流電流ＩW を流すようになっているので、一つのステータコイル１７にだけ交流電流ＩW を流すと、トルクが発生し、騒音、振動等を発生させてしまう。そこで、ステータコイル１５〜１７に同じ交流電流ＩU 、ＩV 、ＩW が流れるように前記トランジスタＴｒ２、Ｔｒ４、Ｔｒ６を同時に、かつ、同じタイミングでオン・オフさせるようにしている。
【００３８】
このように、各アーム２１〜２３のトランジスタＴｒ２、Ｔｒ４、Ｔｒ６を互いに同じタイミングでオン・オフさせることによって、各アーム２１〜２３で同時に、かつ、同じ位相で直流電流ＩUD、ＩVD、ＩWDが発生させられるので、アーム２３における動作についてだけ説明する。
【００３９】
すなわち、第１段階で、前記商用電源３２から供給される交流電流ＩA が正の値を採る間だけトランジスタＴｒ６をオンにすると、商用電源３２から供給された交流電流ＩA は、中性点Ｐ３、ステータコイル１７、中間点Ｐ６、トランジスタＴｒ６、ダイオードＤ８、中間点Ｐ７及びリアクトル２６から成るループを流れ、このとき、ステータコイル１７及びリアクトル２６に電気エネルギーが蓄えられる。そして、ステータコイル１７から中間点Ｐ６に向けて流れる交流電流ＩW は電流センサ５２によって検出され、交流電流ＩW の検出結果としての検出値ＩM は減算器６１に送られる。
【００４０】
続いて、第２段階で、前記商用電源３２から供給される交流電流ＩA が負の値を採る間だけトランジスタＴｒ６をオフにすると、前記ステータコイル１７及びリアクトル２６に蓄えられていた電気エネルギーが直流電流ＩWDになって放出され、中性点Ｐ３、ステータコイル１７、中間点Ｐ６、ダイオードＤ５、バッテリ３３、ダイオードＤ８、中間点Ｐ７及びリアクトル２６から成るループを流れ、バッテリ３３が充電される。そして、該バッテリ３３に供給される直流電流ＩD は、電流センサ６２によって検出され、直流電流ＩD の検出結果としての検出値は演算器５３に送られる。
【００４１】
該演算器５３は、前記電流センサ６２によって検出された直流電流ＩD を制御周期ごとにサンプリングしてサンプリング値を加算するとともに、ゼロクロス判定用電圧に基づいてゼロクロスオンの判定が行われるたびに、サンプリング値の平均値、すなわち、サンプリング平均電流Ｉb を算出し、減算器５１に送る。なお、電圧位相検出部２５によってゼロクロスオンの判定が行われるたびに、判定結果が演算器５３に送られる。
【００４２】
そして、減算器５１は、上位装置としての図示されない車両制御装置から送られた充電用指令値Ｉb * と、演算器５３から送られたサンプリング平均電流Ｉb との偏差ΔＩD
ΔＩD ＝Ｉb * −Ｉb
を算出し、該偏差ΔＩD を第１の制御手段としての動作要素（ＰＩ）５４に送る。該動作要素５４は、ゼロクロスオンの判定が行われるたびに、前記偏差ΔＩD に基づいて交流電流の波高値（０とピーク値との間の値）を算出し、該波高値を交流電流振幅指令として交流電流指令値発生器５６に送る。このようにして、直流電流のフィードバック制御が行われる。
【００４３】
前記交流電流指令値発生器５６は、交流電流振幅指令を受け、図示されない記憶装置にあらかじめ格納されている正弦波データに基づいて、各相ごとの電流波形を発生させるとともに、該電流波形の位相を電圧位相検出部２５によって検出された電圧位相に基づいて補正し、交流電流指令値ＩW * を算出し、該交流電流指令値ＩW * を減算器６１に送る。なお、減算器５１、演算器５３及び交流電流指令値発生器５６によって指令値発生手段９１（図１）が構成される。
【００４４】
前記減算器６１は、交流電流指令値発生器５６から送られた交流電流指令値ＩW * と、電流センサ５２から送られた検出値ＩM との偏差ΔＩW を算出し、該偏差ΔＩW を動作要素６３に送る。該動作要素６３は、前記偏差ΔＩW を受けると、電圧指令値ＶM
ＶM ＝ＫP ・ΔＩW ＋ＫI ・∫ΔＩW ｄｔ
を算出する。なお、ＫP 、ＫI は係数である。
【００４５】
ところで、前記充電制御装置と商用電源３２とが接続されているかどうかを判断するために、また、充電が開始された後に、商用電源３２において断線、停電等の異常が発生したかどうかを判断するために、前記動作要素６３内に異常検出手段９２が配設される。該異常検出手段９２は、異常検出処理を行うことによって、充電制御装置と商用電源３２とが接続されているかどうかを判断したり、商用電源３２において断線、停電等の異常が発生したかどうかを判断したりする。そして、前記動作要素６３内の図示されない表示手段は、前記異常検出手段９２による判断結果を図示されない表示部に表示する。
【００４６】
充電制御装置と商用電源３２とが接続されているとともに、異常が発生していない場合、前記動作要素６３は、電圧指令値ＶM の許容値、すなわち、電圧リミットを算出し、該電圧リミットを超えない範囲で前記電圧指令値ＶM をパルス幅変調信号発生器４１に送る。該パルス幅変調信号発生器４１は、電圧指令値ＶM に対応するパルス幅を有するパルス幅変調信号を発生させ、該パルス幅変調信号をドライバ３９に送る。
【００４７】
また、該ドライバ３９は、前記パルス幅変調信号に基づいてトランジスタ駆動信号を発生させ、該トランジスタ駆動信号をトランジスタＴｒ６に送る。したがって、前記トランジスタ駆動信号がハイレベルである間、トランジスタＴｒ６はオンにされる。なお、ドライバ３９及びパルス幅変調信号発生器４１によってスイッチング信号発生手段９３が構成される。
【００４８】
次に、フローチャートについて説明する。
ステップＳ１ 充電用指令値Ｉb * とサンプリング平均電流Ｉb との偏差ΔＩD を算出する。
ステップＳ２ 交流電流の波高値を算出する。
ステップＳ３ 交流電流指令値ＩW * を算出する。
ステップＳ４ 交流電流指令値ＩW * と検出値ＩM との偏差ΔＩW を算出する。
ステップＳ５ 電圧指令値ＶM を算出する。
ステップＳ６ 異常検出処理を行う。
ステップＳ７ 電圧リミットを算出する。
ステップＳ８ パルス幅変調信号を発生させる。
【００４９】
次に、ステップＳ６の異常検出処理のサブルーチンについて説明する。
【００５０】
図５は本発明の実施の形態における異常検出処理のサブルーチンを示す図、図６は本発明の実施の形態における充電制御装置の動作波形図である。なお、図６において、横軸に時間を、縦軸に電流及び電圧を採ってある。
【００５１】
図６において、Ｖ１は商用電源３２（図３）の端子ｔ１、ｔ２間に発生する端子電圧、Ｖ２は電圧位相検出部２５の端子ｔ３、ｔ４間に印加されるゼロクロス判定用電圧、ＩW は電流センサ５２によって検出された交流電流、ＶZ はゼロクロス信号である。
【００５２】
タイミングｔARまでの充電が正常に行われているときは、図に示されるように、端子電圧Ｖ１及びゼロクロス判定用電圧Ｖ２の各波形は、商用電源３２の商用電源電圧の波形に対応して変化し、正弦波、すなわち、交流波形の形状を有する。そして、前記電流センサ５２によって検出される交流電流ＩW の波形も、端子電圧Ｖ１及びゼロクロス判定用電圧Ｖ２と位相を１８０〔°〕異ならせて変化し、交流波形の形状を有する。また、ゼロクロス信号ＶZ は、前記ゼロクロス判定用電圧Ｖ２が負の値を採っている間、ハイレベルになり、前記ゼロクロス判定用電圧Ｖ２が正の値を採っている間、ローレベルになる。したがって、ゼロクロス信号ＶZ は、前記ゼロクロス判定用電圧Ｖ２が負の値から正の値に変化するときに立ち下がり、前記ゼロクロス判定用電圧Ｖ２が正の値から負の値に変化するときに立ち上がる。
【００５３】
ところで、充電が行われている間に、タイミングｔARで商用電源３２において断線、停電等の異常が発生すると、前記交流電流ＩW はほぼ０になり、直流波形に近い形状を有するようになる。ところが、このとき、バッテリ３３を電源として、インバータブリッジ４０、モータ３１及び電圧位相検出部２５から成る電流のループが形成される。この場合、トランジスタＴｒ２（図２）、Ｔｒ４、Ｔｒ６のオン・オフ、すなわち、スイッチングが継続されていると、電圧位相検出部２５に、スイッチングに伴って正と負とが反転する電圧が発生させられる。
【００５４】
ところで、減算器６１は、交流電流指令値発生器５６から送られた交流電流指令値ＩW * と、電流センサ５２から送られた検出値ＩM との偏差ΔＩW を算出し、該偏差ΔＩW を動作要素６３に送る。
【００５５】
ここで、商用電源３２において異常が発生していない場合、前記検出値ＩM の波形は、交流電流指令値ＩW * の波形にほぼ追従した交流波形になるので、偏差ΔＩW はほぼ０になる。これに対して、商用電源３２において異常が発生すると、交流電流ＩW はほぼ０になり、直流波形に近い形状を有するようになるとともに、検出値ＩM も直流波形に近い形状を有するようになるので、偏差ΔＩW は大きくなる。
【００５６】
そこで、動作要素６３内の図示されない積分手段は、前記偏差ΔＩW を積分することによって偏差積分値（累積値）を算出する。また、異常検出手段９２（図１）は、前記偏差積分値があらかじめ設定された許容値より大きいかどうかを判断することによって、異常検出条件が成立したかどうかを判断する。そして、異常検出条件が成立した場合、前記異常検出手段９２は、充電制御装置に異常が発生したと判断し、シャットダウン信号をオンにして、ドライバ３９によるトランジスタ駆動信号の発生を停止させる。この場合、充電制御装置の異常には、商用電源３２において発生した断線、停電等のほかに、モータ３１の巻線の断線、電流センサ５２、６２の破損等が含まれる。
【００５７】
このようにして、トランジスタ駆動信号の発生が停止させられると、トランジスタＴｒ２、Ｔｒ４、Ｔｒ６のスイッチングが停止させられるので、電圧位相検出部２５に、正と負とが反転する電圧が発生しなくなる。なお、偏差積分値が前記許容値以下である場合、動作要素６３は通常制御処理を行い、トランジスタＴｒ２、Ｔｒ４、Ｔｒ６のスイッチングを継続してバッテリ３３の充電を行う。
【００５８】
続いて、前記異常検出手段９２は、電圧位相検出部２５から送られた判定信号によってゼロクロスオンの判定が行われたかどうかを判断する。そして、ゼロクロスオンの判定が行われた場合、モータ３１の巻線の断線、電流センサ５２、６２の破損等の異常が発生したと判断する。また、ゼロクロスオンの判定が行われない場合、商用電源３２において断線、停電等の異常が発生したと判断する。なお、前記シャットダウン信号は電圧位相検出部２５に送られ、シャットダウン信号がオンにされると、ゼロクロスオン・オフの判定を行うための計時が開始される。
【００５９】
このようにして、各種の異常が検出されると、前記表示手段は、異常が発生したこと、異常が発生した部位、異常の内容等を表示部に表示する。また、必要に応じて、動作要素６３内の警報手段は、アラームを出力する。
【００６０】
次に、図５の異常検出処理のサブルーチンについて説明する。
ステップＳ６−１ 偏差積分値が許容値より大きいかどうかを判断する。偏差積分値が許容値より大きい場合はステップＳ６−２に、偏差積分値が許容値以下である場合はステップＳ６−３に進む。
ステップＳ６−２ シャットダウン信号をオンにする。
ステップＳ６−３ 通常制御処理を行う。
ステップＳ６−４ ゼロクロスオンの判定が行われたかどうかを判断する。ゼロクロスオンの判定が行われた場合はステップＳ６−６に、行われない場合はステップＳ６−５に進む。
ステップＳ６−５ 商用電源３２において断線、停電等の異常が発生したと判断する。
ステップＳ６−６ モータ３１の巻線の断線、電流センサ５２、６２の破損等の異常が発生したと判断する。
【００６１】
なお、充電が開始される前においては、動作要素６３は、電圧位相検出部２５から送られた判定信号によってゼロクロスオンの判定が行われたかどうかを判断する。そして、ゼロクロスオンの判定が行われた場合、前記充電制御装置と商用電源３２とが接続されていると判断し、ゼロクロスオフの判定が行われた場合、前記充電制御装置と商用電源３２とが接続されていないと判断する。前記充電制御装置と商用電源３２とが接続されていないと判断された場合、必要に応じてその旨を表示部に表示したり、アラームを出力したりすることができる。
【００６２】
このように、交流電流指令値ＩW * と検出値ＩM との偏差ΔＩW 、及びゼロクロスオン・オフの判定結果に基づいて、充電を開始した後に、商用電源３２において発生した断線、停電等の異常を検出することができるだけでなく、モータ３１の巻線の断線、電流センサ５２、６２の破損等の異常を検出することができる。
【００６３】
また、異常を検出するための特別のセンサを新たに配設する必要がないので、異常検出装置のコストを低くすることができる。
【００６４】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００６５】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、異常検出装置においては、モータと、バッテリと、前記モータとバッテリとの間に接続され、スイッチング信号に従って、商用電源からの交流電流を、モータを介して直流電流に変換して前記バッテリに供給する交流・直流変換手段と、前記モータと商用電源との間に接続され、商用電源の商用電源電圧についてゼロクロスオン・オフの判定を行うとともに、前記商用電源電圧の電圧位相を検出する電圧位相検出手段と、前記モータのコイルに流れる交流電流を検出する第１の電流検出手段と、前記交流・直流変換手段からバッテリに供給される直流電流を検出する第２の電流検出手段と、充電用指令値、前記第２の電流検出手段による検出結果、及び前記電圧位相に基づいて交流電流指令値を発生させる指令値発生手段と、前記交流電流指令値及び前記第１の電流検出手段による検出結果に基づいて前記スイッチング信号を発生させるスイッチング信号発生手段と、前記交流電流指令値及び前記第１の電流検出手段による検出結果に基づいて異常検出条件が成立したかどうかを判断し、異常検出条件が成立した場合に、前記スイッチング信号を停止させ、スイッチング信号を停止させた状態における電圧位相検出手段によるゼロクロスオン・オフの判定結果に基づいて異常を検出する異常検出手段とを有する。
【００６６】
この場合、スイッチング信号に従って、商用電源からの交流電流を、モータを介して直流電流に変換してバッテリに供給する。
【００６７】
そして、商用電源の商用電源電圧についてゼロクロスオン・オフの判定を行い、前記商用電源電圧の電圧位相を検出し、前記モータのコイルに流れる交流電流、及び前記バッテリに供給される直流電流を検出するとともに、充電用指令値、前記直流電流の検出結果、及び前記電圧位相に基づいて交流電流指令値を発生させ、該交流電流指令値及び前記交流電流の検出結果に基づいて前記スイッチング信号を発生させる。また、前記交流電流指令値及び前記交流電流の検出結果に基づいて異常を検出する。
【００６８】
したがって、充電が開始された後に充電制御装置に発生した異常を検出することができる。また、異常を検出するための特別のセンサを新たに配設する必要がないので、異常検出装置のコストを低くすることができる。
【００６９】
そして、ゼロクロスオンの判定が行われた場合、モータの巻線の断線、電流検出手段の破損等の異常が発生したと判断することができる。また、ゼロクロスオンの判定が行われない場合、商用電源において断線、停電等の異常が発生したと判断することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における異常検出装置の機能ブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態における充電制御装置のモータ駆動部を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態における充電制御装置のブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態における充電制御装置の動作を示すメインフローチャートである。
【図５】本発明の実施の形態における異常検出処理のサブルーチンを示す図である。
【図６】本発明の実施の形態における充電制御装置の動作波形図である。
【符号の説明】
１５〜１７ ステータコイル
２５ 電圧位相検出部
３１ モータ
３２ 商用電源
３３ バッテリ
３９ ドライバ
４０ インバータブリッジ
４１ パルス幅変調信号発生器
５１ 減算器
５２、６２ 電流センサ
５３ 演算器
５６ 交流電流指令値発生器
９１ 指令値発生手段
９２ 異常検出手段
９３ スイッチング信号発生手段
Ｉb * 充電用指令値
ＩM 検出値
ＩW * 交流電流指令値
【発明の属する技術分野】
本発明は、異常検出装置及び異常検出方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電動車両においては、ＤＣブラシレスモータ、リラクタンスモータ等のモータが使用され、該モータはステータ及びロータを備える。そして、前記ステータに配設されたステータコイルに電流を供給することによってロータを回転させ、前記モータを駆動するようになっている。
【０００３】
そのために、モータ制御回路及びベースドライブ回路が配設され、前記モータ制御回路において、前記ロータの位置、すなわち、磁極の位置に対応させてＵ相、Ｖ相及びＷ相の正弦波信号が発生させられるとともに、正弦波信号、及び車両制御回路から送られた電流指令値に基づいて、該電流指令値に対応するパルス幅を有する各相のパルス幅変調信号が発生させられ、該パルス幅変調信号がベースドライブ回路に送られる。
【０００４】
該ベースドライブ回路は、前記パルス幅変調信号に対応させてトランジスタ駆動信号を発生させ、該トランジスタ駆動信号をインバータブリッジに対して出力する。該インバータブリッジは、６個のトランジスタを有し、前記トランジスタ駆動信号がオンの間だけトランジスタをオンにして各相の電流を発生させ、該各相の電流を前記ステータコイルに供給する。このようにして、前記モータを駆動し、電動車両を走行させることができる。
【０００５】
また、前記インバータブリッジにバッテリが接続され、該バッテリからの直流電流がインバータブリッジによって各相の電流に変換されるようになっている。そして、バッテリ残量が少なくなると前記バッテリが充電される。
【０００６】
そのために、充電制御装置が配設され、バッテリを充電する場合、充電制御装置側のプラグを電源系としての商用電源のコンセントに差し込み、充電制御装置と商用電源とを接続し、該商用電源から供給される交流電流を各相のステータコイルに相電流として均等に供給し、前記インバータブリッジの各アームにおいて一対のトランジスタを交互にオン・オフさせることによって直流電流を発生させるようにしている。この場合、モータの各ステータコイルがリアクトル（充電アキュムレータ）として使用される。
【０００７】
また、モータを駆動して電動車両を走行させる場合、前記プラグを前記コンセントから抜き、充電制御装置と商用電源とを分離させるとともに、前記インバータブリッジの各アームにおいて一対のトランジスタを交互にオン・オフさせることによって相電流を発生させ、モータを駆動するようにしている。
【０００８】
ところで、各相電流を各相のステータコイルに供給するに当たり、各相電流の電圧位相とトランジスタのオン・オフとを対応させる必要がある。そこで、商用電源の電源電圧に基づいてゼロクロス判定用電圧が電圧位相検出部に発生させられ、該電圧位相検出部において、前記ゼロクロス判定用電圧に基づいてゼロクロスオン・オフの判定が行われる。
【０００９】
また、前記充電制御装置と商用電源とが接続されているかどうかを判断するために、接続状態判断部が配設される。該接続状態判断部は、前記ゼロクロスオンの判定が行われたかどうかを判断し、ゼロクロスオンの判定が行われた場合、充電制御装置と商用電源とが接続されていると判断し、ゼロクロスオフの判定が行われた場合、充電制御装置と商用電源とが接続されていないと判断する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の充電制御装置においては、充電が開始された後に、商用電源において断線、停電等の異常が発生しても、該異常を検出することができない。
【００１１】
すなわち、充電が開始された後は、前記インバータブリッジにおいてトランジスタがオン・オフさせられるので、たとえ、商用電源において断線、停電等の異常が発生しても、バッテリを電源として、インバータブリッジ、モータ及び電圧位相検出部から成る電流のループが形成される。この場合、トランジスタのオン・オフ、すなわち、スイッチングが継続されていると、該スイッチングに伴って正と負とが反転する電圧が電圧位相検出部に発生させられる。したがって、前記電圧に基づいてゼロクロスオンの判定が行われてしまうので、前記異常を検出することができなくなってしまう。
【００１２】
本発明は、前記従来の充電制御装置の問題点を解決して、充電が開始された後に異常を検出することができる異常検出装置及び異常検出方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
そのために、本発明の異常検出装置においては、モータと、バッテリと、前記モータとバッテリとの間に接続され、スイッチング信号に従って、商用電源からの交流電流を、モータを介して直流電流に変換して前記バッテリに供給する交流・直流変換手段と、前記モータと商用電源との間に接続され、商用電源の商用電源電圧についてゼロクロスオン・オフの判定を行うとともに、前記商用電源電圧の電圧位相を検出する電圧位相検出手段と、前記モータのコイルに流れる交流電流を検出する第１の電流検出手段と、前記交流・直流変換手段からバッテリに供給される直流電流を検出する第２の電流検出手段と、充電用指令値、前記第２の電流検出手段による検出結果、及び前記電圧位相に基づいて交流電流指令値を発生させる指令値発生手段と、前記交流電流指令値及び前記第１の電流検出手段による検出結果に基づいて前記スイッチング信号を発生させるスイッチング信号発生手段と、前記交流電流指令値及び前記第１の電流検出手段による検出結果に基づいて異常検出条件が成立したかどうかを判断し、異常検出条件が成立した場合に、前記スイッチング信号を停止させ、スイッチング信号を停止させた状態における電圧位相検出手段によるゼロクロスオン・オフの判定結果に基づいて異常を検出する異常検出手段とを有する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照にしながら詳細に説明する。
【００１８】
図１は本発明の実施の形態における異常検出装置の機能ブロック図である。
【００１９】
図において、３１はモータ、３３は蓄電手段としてのバッテリ、４０は前記モータ３１とバッテリ３３との間に接続され、スイッチング信号としてのトランジスタ駆動信号に従って、電源系としての商用電源３２からの交流電流を、モータ３１を介して直流電流に変換して前記バッテリ３３に供給する交流・直流変換手段としてのインバータブリッジである。
【００２０】
また、２５は前記モータ３１と商用電源３２との間に接続され、商用電源３２の商用電源電圧についてゼロクロスオン・オフの判定を行うとともに、電圧位相を検出する電圧位相検出手段としての電圧位相検出部、５２は前記モータ３１のコイルとしてのステータコイル１７に流れる交流電流を検出する第１の電流検出手段としての電流センサ、６２は前記インバータブリッジ４０からバッテリ３３に供給される直流電流を検出する第２の電流検出手段としての電流センサである。なお、モータ３１にステータコイル１７だけが示されているが、モータ３１が３相である場合、ステータコイル１７のほかに２個のステータコイルが配設される。
【００２１】
そして、９１は充電用指令値、前記電流センサ６２による検出結果、及び前記電圧位相に基づいて交流電流指令値を発生させる指令値発生手段、９３は前記交流電流指令値及び前記電流センサ５２による検出結果に基づいて前記トランジスタ駆動信号を発生させるスイッチング信号発生手段、９２は前記交流電流指令値及び前記電流センサ５２による検出結果に基づいて異常を検出する異常検出手段である。
【００２２】
図２は本発明の実施の形態における充電制御装置のモータ駆動部を示す図である。
【００２３】
図において、３１はモータであり、該モータ３１は、複数の相のコイルとしてのステータコイル１５〜１７、該ステータコイル１５〜１７がそれぞれ巻装された図示されないステータ、及び前記ステータコイル１５〜１７の内側において回転自在に配設された図示されないロータを備え、該ロータは、２個の極から成る磁極対を少なくとも一つ備える。本実施の形態において、前記モータ３１は、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の３相のＤＣブラシレスモータによって構成され、前記ロータは２個の極から成る磁極対を三つ備える。なお、モータ３１がリラクタンスモータによって構成される場合、ロータは２個の突極鉄心から成る突極鉄心対を少なくとも一つ備える。また、本実施の形態において、前記ロータは、ステータコイル１５〜１７の内側において回転自在に配設されるが、ステータコイル１５〜１７の外側において回転自在に配設することもできる。
【００２４】
前記モータ３１を駆動して電動車両を走行させる場合、バッテリ３３からの直流電流がインバータブリッジ４０によって各相の相電流に変換され、該各相の相電流はそれぞれ各ステータコイル１５〜１７に供給される。
【００２５】
そのために、前記インバータブリッジ４０は、コンデンサ１３及び各相のアーム２１〜２３を備え、前記アーム２１にトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２が、前記アーム２２にトランジスタＴｒ３、Ｔｒ４が、前記アーム２３にトランジスタＴｒ５、Ｔｒ６がそれぞれ配設されるとともに、各トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６のエミッタ・コレクタ間にそれぞれダイオードＤ１〜Ｄ６が接続される。そして、前記ステータコイル１５〜１７の中性点Ｐ３と前記トランジスタＴｒ１、Ｔｒ２の中間点Ｐ４とがステータコイル１５によって、前記中性点Ｐ３と前記トランジスタＴｒ３、Ｔｒ４の中間点Ｐ５とがステータコイル１６によって、前記中性点Ｐ３と前記トランジスタＴｒ５、Ｔｒ６の中間点Ｐ６とがステータコイル１７によってそれぞれ接続される。
【００２６】
したがって、モータ３１を駆動する場合、前記ロータの位置、すなわち、磁極の位置が検出され、該磁極の位置に対応させて各相の正弦波信号が発生させられるとともに、各正弦波信号及び電流指令値に基づいて、該電流指令値に対応するパルス幅を有する各相のパルス幅変調信号が発生させられ、該パルス幅変調信号が図示されないベースドライブ回路に送られる。
【００２７】
該ベースドライブ回路は、前記パルス幅変調信号に対応させてトランジスタ駆動信号を発生させ、該トランジスタ駆動信号をインバータブリッジ４０に対して出力し、前記各トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６を選択的にオン・オフさせる。そして、前記トランジスタ駆動信号がオンの間だけトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６がオンにされ、前記バッテリ３３から供給された直流電流が各相の相電流に変換され、該相電流は前記ステータコイル１５〜１７に供給される。その結果、モータ３１を駆動し、電動車両を走行させることができる。
【００２８】
ところで、前記バッテリ３３のバッテリ残量が少なくなると、充電制御装置によってバッテリ３３を充電することができるようになっている。
【００２９】
そのために、前記インバータブリッジ４０の各アーム２１〜２３と並列に整流手段としての充電用アーム２４が接続され、前記インバータブリッジ４０及び充電用アーム２４によって電流供給手段が構成される。前記充電用アーム２４は、２個のダイオードＤ７、Ｄ８から成る。
【００３０】
そして、前記中性点Ｐ３と前記ダイオードＤ７、Ｄ８の中間点Ｐ７とが、電圧位相検出部（Ｖ）２５及び外付けのリアクトル２６を介して接続され、前記電圧位相検出部２５と商用電源３２（図１）とが図示されないフィルタを介して接続される。
【００３１】
次に、充電制御装置について説明する。なお、図１及び２と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。
【００３２】
図３は本発明の実施の形態における充電制御装置のブロック図、図４は本発明の実施の形態における充電制御装置の動作を示すメインフローチャートである。
【００３３】
図において、２７はコンデンサ、トランス、抵抗、コイル等から成るフィルタであり、該フィルタ２７は、商用電源３２と電圧位相検出部２５との間に配設され、商用電源３２の端子ｔ１、ｔ２間に発生する端子電圧の波形からノイズを除去し、ノイズが除去された後のゼロクロス判定用電圧を電圧位相検出部２５の端子ｔ３、ｔ４間に印加する。前記電圧位相検出部２５は、ゼロクロス判定用電圧に基づいてゼロクロス信号を発生させるとともに、該ゼロクロス信号に基づいて商用電源電圧の電圧位相を検出したり、商用電源電圧についてゼロクロスオン・オフの判定を行ったりする。なお、前記フィルタ２７が配設されていない場合、前記商用電源３２の商用電源電圧をゼロクロス判定用電圧として使用することができる。
【００３４】
そのために、電圧位相検出部２５は、例えば、充電制御装置と商用電源３２とが接続されたときに計時を開始し、８０〔ｍｓ〕が経過するまでにゼロクロス信号ＶZ の立上りが検出された場合に、ゼロクロスオンの判定を行い、８０〔ｍｓ〕が経過してもゼロクロス信号ＶZ の立上りが検出されない場合に、ゼロクロスオフの判定を行う。なお、ゼロクロスオン・オフの判定結果は、判定信号として演算器５３、交流電流指令値発生器５６、第２の制御手段としての動作要素（ＰＩ）６３等に送られる。
【００３５】
前記充電制御装置側の図示されないプラグを前記商用電源３２の図示されないコンセントに差し込み、充電制御装置と商用電源３２とを前記端子ｔ１、ｔ２を介して接続すると、前記商用電源３２から供給された交流電流ＩA が、フィルタ２７を介して３等分され、交流電流ＩU 、ＩV 、ＩW になって各相のステータコイル１５〜１７に均等に供給される。
【００３６】
そして、インバータブリッジ４０の各アーム２１（図２）〜２３（図３においてはアーム２３だけが示される。）において、前記交流電流ＩU 、ＩV 、ＩW は直流電流ＩUD、ＩVD、ＩWDに変換され、該各直流電流ＩUD、ＩVD、ＩWDは加算されて直流電流ＩD としてバッテリ３３に供給される。このとき、リアクトル２６及びモータ３１の各ステータコイル１５〜１７がリアクトル（充電アキュムレータ）として使用される。
【００３７】
この場合、原理上は、例えば、アーム２３でトランジスタＴｒ６をオン・オフさせるだけで交流電流ＩW を直流電流ＩWDに変換することができるが、モータ３１の中性点Ｐ３を介してステータコイル１７に交流電流ＩW を流すようになっているので、一つのステータコイル１７にだけ交流電流ＩW を流すと、トルクが発生し、騒音、振動等を発生させてしまう。そこで、ステータコイル１５〜１７に同じ交流電流ＩU 、ＩV 、ＩW が流れるように前記トランジスタＴｒ２、Ｔｒ４、Ｔｒ６を同時に、かつ、同じタイミングでオン・オフさせるようにしている。
【００３８】
このように、各アーム２１〜２３のトランジスタＴｒ２、Ｔｒ４、Ｔｒ６を互いに同じタイミングでオン・オフさせることによって、各アーム２１〜２３で同時に、かつ、同じ位相で直流電流ＩUD、ＩVD、ＩWDが発生させられるので、アーム２３における動作についてだけ説明する。
【００３９】
すなわち、第１段階で、前記商用電源３２から供給される交流電流ＩA が正の値を採る間だけトランジスタＴｒ６をオンにすると、商用電源３２から供給された交流電流ＩA は、中性点Ｐ３、ステータコイル１７、中間点Ｐ６、トランジスタＴｒ６、ダイオードＤ８、中間点Ｐ７及びリアクトル２６から成るループを流れ、このとき、ステータコイル１７及びリアクトル２６に電気エネルギーが蓄えられる。そして、ステータコイル１７から中間点Ｐ６に向けて流れる交流電流ＩW は電流センサ５２によって検出され、交流電流ＩW の検出結果としての検出値ＩM は減算器６１に送られる。
【００４０】
続いて、第２段階で、前記商用電源３２から供給される交流電流ＩA が負の値を採る間だけトランジスタＴｒ６をオフにすると、前記ステータコイル１７及びリアクトル２６に蓄えられていた電気エネルギーが直流電流ＩWDになって放出され、中性点Ｐ３、ステータコイル１７、中間点Ｐ６、ダイオードＤ５、バッテリ３３、ダイオードＤ８、中間点Ｐ７及びリアクトル２６から成るループを流れ、バッテリ３３が充電される。そして、該バッテリ３３に供給される直流電流ＩD は、電流センサ６２によって検出され、直流電流ＩD の検出結果としての検出値は演算器５３に送られる。
【００４１】
該演算器５３は、前記電流センサ６２によって検出された直流電流ＩD を制御周期ごとにサンプリングしてサンプリング値を加算するとともに、ゼロクロス判定用電圧に基づいてゼロクロスオンの判定が行われるたびに、サンプリング値の平均値、すなわち、サンプリング平均電流Ｉb を算出し、減算器５１に送る。なお、電圧位相検出部２５によってゼロクロスオンの判定が行われるたびに、判定結果が演算器５３に送られる。
【００４２】
そして、減算器５１は、上位装置としての図示されない車両制御装置から送られた充電用指令値Ｉb * と、演算器５３から送られたサンプリング平均電流Ｉb との偏差ΔＩD
ΔＩD ＝Ｉb * −Ｉb
を算出し、該偏差ΔＩD を第１の制御手段としての動作要素（ＰＩ）５４に送る。該動作要素５４は、ゼロクロスオンの判定が行われるたびに、前記偏差ΔＩD に基づいて交流電流の波高値（０とピーク値との間の値）を算出し、該波高値を交流電流振幅指令として交流電流指令値発生器５６に送る。このようにして、直流電流のフィードバック制御が行われる。
【００４３】
前記交流電流指令値発生器５６は、交流電流振幅指令を受け、図示されない記憶装置にあらかじめ格納されている正弦波データに基づいて、各相ごとの電流波形を発生させるとともに、該電流波形の位相を電圧位相検出部２５によって検出された電圧位相に基づいて補正し、交流電流指令値ＩW * を算出し、該交流電流指令値ＩW * を減算器６１に送る。なお、減算器５１、演算器５３及び交流電流指令値発生器５６によって指令値発生手段９１（図１）が構成される。
【００４４】
前記減算器６１は、交流電流指令値発生器５６から送られた交流電流指令値ＩW * と、電流センサ５２から送られた検出値ＩM との偏差ΔＩW を算出し、該偏差ΔＩW を動作要素６３に送る。該動作要素６３は、前記偏差ΔＩW を受けると、電圧指令値ＶM
ＶM ＝ＫP ・ΔＩW ＋ＫI ・∫ΔＩW ｄｔ
を算出する。なお、ＫP 、ＫI は係数である。
【００４５】
ところで、前記充電制御装置と商用電源３２とが接続されているかどうかを判断するために、また、充電が開始された後に、商用電源３２において断線、停電等の異常が発生したかどうかを判断するために、前記動作要素６３内に異常検出手段９２が配設される。該異常検出手段９２は、異常検出処理を行うことによって、充電制御装置と商用電源３２とが接続されているかどうかを判断したり、商用電源３２において断線、停電等の異常が発生したかどうかを判断したりする。そして、前記動作要素６３内の図示されない表示手段は、前記異常検出手段９２による判断結果を図示されない表示部に表示する。
【００４６】
充電制御装置と商用電源３２とが接続されているとともに、異常が発生していない場合、前記動作要素６３は、電圧指令値ＶM の許容値、すなわち、電圧リミットを算出し、該電圧リミットを超えない範囲で前記電圧指令値ＶM をパルス幅変調信号発生器４１に送る。該パルス幅変調信号発生器４１は、電圧指令値ＶM に対応するパルス幅を有するパルス幅変調信号を発生させ、該パルス幅変調信号をドライバ３９に送る。
【００４７】
また、該ドライバ３９は、前記パルス幅変調信号に基づいてトランジスタ駆動信号を発生させ、該トランジスタ駆動信号をトランジスタＴｒ６に送る。したがって、前記トランジスタ駆動信号がハイレベルである間、トランジスタＴｒ６はオンにされる。なお、ドライバ３９及びパルス幅変調信号発生器４１によってスイッチング信号発生手段９３が構成される。
【００４８】
次に、フローチャートについて説明する。
ステップＳ１ 充電用指令値Ｉb * とサンプリング平均電流Ｉb との偏差ΔＩD を算出する。
ステップＳ２ 交流電流の波高値を算出する。
ステップＳ３ 交流電流指令値ＩW * を算出する。
ステップＳ４ 交流電流指令値ＩW * と検出値ＩM との偏差ΔＩW を算出する。
ステップＳ５ 電圧指令値ＶM を算出する。
ステップＳ６ 異常検出処理を行う。
ステップＳ７ 電圧リミットを算出する。
ステップＳ８ パルス幅変調信号を発生させる。
【００４９】
次に、ステップＳ６の異常検出処理のサブルーチンについて説明する。
【００５０】
図５は本発明の実施の形態における異常検出処理のサブルーチンを示す図、図６は本発明の実施の形態における充電制御装置の動作波形図である。なお、図６において、横軸に時間を、縦軸に電流及び電圧を採ってある。
【００５１】
図６において、Ｖ１は商用電源３２（図３）の端子ｔ１、ｔ２間に発生する端子電圧、Ｖ２は電圧位相検出部２５の端子ｔ３、ｔ４間に印加されるゼロクロス判定用電圧、ＩW は電流センサ５２によって検出された交流電流、ＶZ はゼロクロス信号である。
【００５２】
タイミングｔARまでの充電が正常に行われているときは、図に示されるように、端子電圧Ｖ１及びゼロクロス判定用電圧Ｖ２の各波形は、商用電源３２の商用電源電圧の波形に対応して変化し、正弦波、すなわち、交流波形の形状を有する。そして、前記電流センサ５２によって検出される交流電流ＩW の波形も、端子電圧Ｖ１及びゼロクロス判定用電圧Ｖ２と位相を１８０〔°〕異ならせて変化し、交流波形の形状を有する。また、ゼロクロス信号ＶZ は、前記ゼロクロス判定用電圧Ｖ２が負の値を採っている間、ハイレベルになり、前記ゼロクロス判定用電圧Ｖ２が正の値を採っている間、ローレベルになる。したがって、ゼロクロス信号ＶZ は、前記ゼロクロス判定用電圧Ｖ２が負の値から正の値に変化するときに立ち下がり、前記ゼロクロス判定用電圧Ｖ２が正の値から負の値に変化するときに立ち上がる。
【００５３】
ところで、充電が行われている間に、タイミングｔARで商用電源３２において断線、停電等の異常が発生すると、前記交流電流ＩW はほぼ０になり、直流波形に近い形状を有するようになる。ところが、このとき、バッテリ３３を電源として、インバータブリッジ４０、モータ３１及び電圧位相検出部２５から成る電流のループが形成される。この場合、トランジスタＴｒ２（図２）、Ｔｒ４、Ｔｒ６のオン・オフ、すなわち、スイッチングが継続されていると、電圧位相検出部２５に、スイッチングに伴って正と負とが反転する電圧が発生させられる。
【００５４】
ところで、減算器６１は、交流電流指令値発生器５６から送られた交流電流指令値ＩW * と、電流センサ５２から送られた検出値ＩM との偏差ΔＩW を算出し、該偏差ΔＩW を動作要素６３に送る。
【００５５】
ここで、商用電源３２において異常が発生していない場合、前記検出値ＩM の波形は、交流電流指令値ＩW * の波形にほぼ追従した交流波形になるので、偏差ΔＩW はほぼ０になる。これに対して、商用電源３２において異常が発生すると、交流電流ＩW はほぼ０になり、直流波形に近い形状を有するようになるとともに、検出値ＩM も直流波形に近い形状を有するようになるので、偏差ΔＩW は大きくなる。
【００５６】
そこで、動作要素６３内の図示されない積分手段は、前記偏差ΔＩW を積分することによって偏差積分値（累積値）を算出する。また、異常検出手段９２（図１）は、前記偏差積分値があらかじめ設定された許容値より大きいかどうかを判断することによって、異常検出条件が成立したかどうかを判断する。そして、異常検出条件が成立した場合、前記異常検出手段９２は、充電制御装置に異常が発生したと判断し、シャットダウン信号をオンにして、ドライバ３９によるトランジスタ駆動信号の発生を停止させる。この場合、充電制御装置の異常には、商用電源３２において発生した断線、停電等のほかに、モータ３１の巻線の断線、電流センサ５２、６２の破損等が含まれる。
【００５７】
このようにして、トランジスタ駆動信号の発生が停止させられると、トランジスタＴｒ２、Ｔｒ４、Ｔｒ６のスイッチングが停止させられるので、電圧位相検出部２５に、正と負とが反転する電圧が発生しなくなる。なお、偏差積分値が前記許容値以下である場合、動作要素６３は通常制御処理を行い、トランジスタＴｒ２、Ｔｒ４、Ｔｒ６のスイッチングを継続してバッテリ３３の充電を行う。
【００５８】
続いて、前記異常検出手段９２は、電圧位相検出部２５から送られた判定信号によってゼロクロスオンの判定が行われたかどうかを判断する。そして、ゼロクロスオンの判定が行われた場合、モータ３１の巻線の断線、電流センサ５２、６２の破損等の異常が発生したと判断する。また、ゼロクロスオンの判定が行われない場合、商用電源３２において断線、停電等の異常が発生したと判断する。なお、前記シャットダウン信号は電圧位相検出部２５に送られ、シャットダウン信号がオンにされると、ゼロクロスオン・オフの判定を行うための計時が開始される。
【００５９】
このようにして、各種の異常が検出されると、前記表示手段は、異常が発生したこと、異常が発生した部位、異常の内容等を表示部に表示する。また、必要に応じて、動作要素６３内の警報手段は、アラームを出力する。
【００６０】
次に、図５の異常検出処理のサブルーチンについて説明する。
ステップＳ６−１ 偏差積分値が許容値より大きいかどうかを判断する。偏差積分値が許容値より大きい場合はステップＳ６−２に、偏差積分値が許容値以下である場合はステップＳ６−３に進む。
ステップＳ６−２ シャットダウン信号をオンにする。
ステップＳ６−３ 通常制御処理を行う。
ステップＳ６−４ ゼロクロスオンの判定が行われたかどうかを判断する。ゼロクロスオンの判定が行われた場合はステップＳ６−６に、行われない場合はステップＳ６−５に進む。
ステップＳ６−５ 商用電源３２において断線、停電等の異常が発生したと判断する。
ステップＳ６−６ モータ３１の巻線の断線、電流センサ５２、６２の破損等の異常が発生したと判断する。
【００６１】
なお、充電が開始される前においては、動作要素６３は、電圧位相検出部２５から送られた判定信号によってゼロクロスオンの判定が行われたかどうかを判断する。そして、ゼロクロスオンの判定が行われた場合、前記充電制御装置と商用電源３２とが接続されていると判断し、ゼロクロスオフの判定が行われた場合、前記充電制御装置と商用電源３２とが接続されていないと判断する。前記充電制御装置と商用電源３２とが接続されていないと判断された場合、必要に応じてその旨を表示部に表示したり、アラームを出力したりすることができる。
【００６２】
このように、交流電流指令値ＩW * と検出値ＩM との偏差ΔＩW 、及びゼロクロスオン・オフの判定結果に基づいて、充電を開始した後に、商用電源３２において発生した断線、停電等の異常を検出することができるだけでなく、モータ３１の巻線の断線、電流センサ５２、６２の破損等の異常を検出することができる。
【００６３】
また、異常を検出するための特別のセンサを新たに配設する必要がないので、異常検出装置のコストを低くすることができる。
【００６４】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００６５】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、異常検出装置においては、モータと、バッテリと、前記モータとバッテリとの間に接続され、スイッチング信号に従って、商用電源からの交流電流を、モータを介して直流電流に変換して前記バッテリに供給する交流・直流変換手段と、前記モータと商用電源との間に接続され、商用電源の商用電源電圧についてゼロクロスオン・オフの判定を行うとともに、前記商用電源電圧の電圧位相を検出する電圧位相検出手段と、前記モータのコイルに流れる交流電流を検出する第１の電流検出手段と、前記交流・直流変換手段からバッテリに供給される直流電流を検出する第２の電流検出手段と、充電用指令値、前記第２の電流検出手段による検出結果、及び前記電圧位相に基づいて交流電流指令値を発生させる指令値発生手段と、前記交流電流指令値及び前記第１の電流検出手段による検出結果に基づいて前記スイッチング信号を発生させるスイッチング信号発生手段と、前記交流電流指令値及び前記第１の電流検出手段による検出結果に基づいて異常検出条件が成立したかどうかを判断し、異常検出条件が成立した場合に、前記スイッチング信号を停止させ、スイッチング信号を停止させた状態における電圧位相検出手段によるゼロクロスオン・オフの判定結果に基づいて異常を検出する異常検出手段とを有する。
【００６６】
この場合、スイッチング信号に従って、商用電源からの交流電流を、モータを介して直流電流に変換してバッテリに供給する。
【００６７】
そして、商用電源の商用電源電圧についてゼロクロスオン・オフの判定を行い、前記商用電源電圧の電圧位相を検出し、前記モータのコイルに流れる交流電流、及び前記バッテリに供給される直流電流を検出するとともに、充電用指令値、前記直流電流の検出結果、及び前記電圧位相に基づいて交流電流指令値を発生させ、該交流電流指令値及び前記交流電流の検出結果に基づいて前記スイッチング信号を発生させる。また、前記交流電流指令値及び前記交流電流の検出結果に基づいて異常を検出する。
【００６８】
したがって、充電が開始された後に充電制御装置に発生した異常を検出することができる。また、異常を検出するための特別のセンサを新たに配設する必要がないので、異常検出装置のコストを低くすることができる。
【００６９】
そして、ゼロクロスオンの判定が行われた場合、モータの巻線の断線、電流検出手段の破損等の異常が発生したと判断することができる。また、ゼロクロスオンの判定が行われない場合、商用電源において断線、停電等の異常が発生したと判断することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における異常検出装置の機能ブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態における充電制御装置のモータ駆動部を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態における充電制御装置のブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態における充電制御装置の動作を示すメインフローチャートである。
【図５】本発明の実施の形態における異常検出処理のサブルーチンを示す図である。
【図６】本発明の実施の形態における充電制御装置の動作波形図である。
【符号の説明】
１５〜１７ ステータコイル
２５ 電圧位相検出部
３１ モータ
３２ 商用電源
３３ バッテリ
３９ ドライバ
４０ インバータブリッジ
４１ パルス幅変調信号発生器
５１ 減算器
５２、６２ 電流センサ
５３ 演算器
５６ 交流電流指令値発生器
９１ 指令値発生手段
９２ 異常検出手段
９３ スイッチング信号発生手段
Ｉb * 充電用指令値
ＩM 検出値
ＩW * 交流電流指令値
Claims (2)
- モータと、バッテリと、前記モータとバッテリとの間に接続され、スイッチング信号に従って、商用電源からの交流電流を、モータを介して直流電流に変換して前記バッテリに供給する交流・直流変換手段と、前記モータと商用電源との間に接続され、商用電源の商用電源電圧についてゼロクロスオン・オフの判定を行うとともに、前記商用電源電圧の電圧位相を検出する電圧位相検出手段と、前記モータのコイルに流れる交流電流を検出する第１の電流検出手段と、前記交流・直流変換手段からバッテリに供給される直流電流を検出する第２の電流検出手段と、充電用指令値、前記第２の電流検出手段による検出結果、及び前記電圧位相に基づいて交流電流指令値を発生させる指令値発生手段と、前記交流電流指令値及び前記第１の電流検出手段による検出結果に基づいて前記スイッチング信号を発生させるスイッチング信号発生手段と、前記交流電流指令値及び前記第１の電流検出手段による検出結果に基づいて異常検出条件が成立したかどうかを判断し、異常検出条件が成立した場合に、前記スイッチング信号を停止させ、スイッチング信号を停止させた状態における電圧位相検出手段によるゼロクロスオン・オフの判定結果に基づいて異常を検出する異常検出手段とを有することを特徴とする異常検出装置。
- スイッチング信号に従って、商用電源からの交流電流を、モータを介して直流電流に変換してバッテリに供給し、商用電源の商用電源電圧についてゼロクロスオン・オフの判定を行い、前記商用電源電圧の電圧位相を検出し、前記モータのコイルに流れる交流電流、及び前記バッテリに供給される直流電流を検出し、充電用指令値、前記直流電流の検出結果、及び前記電圧位相に基づいて交流電流指令値を発生させ、該交流電流指令値及び前記交流電流の検出結果に基づいて前記スイッチング信号を発生させ、前記交流電流指令値及び前記交流電流の検出結果に基づいて異常検出条件が成立したかどうかを判断し、異常検出条件が成立した場合に、前記スイッチング信号を停止させ、スイッチング信号を停止させた状態におけるゼロクロスオン・オフの判定結果に基づいて異常を検出することを特徴とする異常検出方法。
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