JP5904758B2 - 電気自動車のコンバータ制御方法及びその装置 - Google Patents
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Description
一方、ハイブリッド電気自動車(Hybrid Electric Vehicle、通常、単に「ハイブリッド自動」車と呼ぶ)は、ガソリン自動車と電気自動車との双方の短所と長所を相補うように、ガソリン自動車と電気自動車の機能を組み合わせた車両である。従って、「ハイブリッド自動車」の運転手は、必要に応じてガソリンエンジン駆動モード、電気モータ駆動モード、及びハイブリッドモードを選択して運転することができる。
一方、電気自動車には、高電圧バッテリで発生する高電圧を低電圧に変換させるコンバータが備えられる。コンバータは、電気自動車の電気モータ駆動時に電装に電源を供給したり低電圧バッテリを充電したりする。このようなコンバータとしては、電圧を昇圧又は降圧する直流変換装置(DC−DC CONVERTER)が主に用いられる。
従来技術によれば、PWM(Pulse Width Modulation、パルス幅変調)信号の誤出力(wrong output)が感知された場合にコンバータの故障と判断し、PWM信号の出力停止(PWM off)が行われ、コンバータの出力が停止された。
一方、PWM信号の誤出力は、回路上の時間遅延要素やCPUの実行周期エラーなどによっても発生することがある。
PWM信号の出力停止はコンバータの作動停止であり、更には電気自動車の機能停止を意味する。運行中の電気自動車の機能停止は、車両燃費を低下させると共に、運転手の満足度に悪影響を及ぼす事項である。
即ち、電流センサが過電流の発生を感知した場合にコンバータに故障が発生したものと判断し、PWM信号の出力停止操作(PWM off)を行った。
従って、コンバータの故障発生時又はコンバータ制御のエラー発生時に、車両内部の部品の損傷を最小限に食い止めるために、高い信頼性と迅速な保護動作に伴うコンバータ制御が求められている。
このような問題点を解決するためには、電流センサは、ノイズ対応部品及び高精密度素子の装着が必要であり、更には最適化した過電流発生閾値を得る開発試験なども必要になり、従って発期間が長くなり、製造経費も高くなっていた。
また本発明は、カウント値が設定範囲内である場合は、コンバータが故障していないものと判断してカウントユニットを初期化する。
また本発明の直流変換装置は、高電圧バッテリで発生する電圧を降圧し、電装負荷への電源の供給、及び低電圧バッテリの充電を行う。
また本発明のPWM出力バッファは、カウントユニットの判断に応じて選択的にPWM信号を出力したり、PWM信号の出力を停止したりする。
本発明の実施形態に係る電気自動車のコンバータ制御方法及びその装置は、従来技術における問題点を解決するために発明されたものであって、コンバータに故障が発生したか否かを過電流発生とは別個に判断する電気自動車のコンバータ制御方法及びその装置を提供する。
図1に示すように、コンバータ制御装置300は電圧を変換するコンバータ100を制御する。コンバータ100を構成する回路内には、電流センサ200が装着されている。コンバータ制御装置300は、信号処理ユニット310、CPU320、PWM出力バッファ330、及びカウントユニット340を備える。
電流センサ200は、コンバータ100が発信するPWM信号を信号処理ユニット310に伝達する。また、電流センサ200は、回路上の過電流発生を検知して信号処理ユニット310に伝達する。
信号処理ユニット310は、1つ以上のセンサから信号を受信し、各々のセンサが設置された装置の状況をCPU320に伝達する。
CPU320は、信号処理ユニット310から1つ以上の信号を受信し、1つ以上の装置の制御を行う。また、CPU320は、信号処理ユニット310からPWM信号を受信し、これをPWM出力信号として処理した後、PWM出力信号をPWM出力バッファ330に出力する。
カウントユニット340は、CPU320とPWM出力バッファ330との間からPWM信号を抽出してコンバータ100の故障を判断する。
図2に示すように、本発明の実施形態に係る電気自動車のコンバータ制御方法及び装置には、一般的なPWM信号の出力方式のような位相シフト制御法(phase−shift control method)が用いられる。
位相シフト制御法は当業者によって周知であるため、これ以上の説明は省略する。
T1は、一周期間のAND GATE342にPWM信号が正常に出力される時間である。また、T4は、一周期間のOR GATE344にPWM信号が正常に出力される時間である。
一般的に、そう間短絡は、3層回路の2線が短絡(short circuit)されることを意味するが、ここではFET(Field Effect Transistortor)の相間短絡を意味する。
図3は、本発明の実施形態に係る電気自動車のコンバータ制御方法のフローチャートである。
図3に示すように、カウントユニット340が初期化(S100)された後、コンバータ100が作動を開始し、コンバータ100からPWM信号が発信される(S110)。コンバータ100からPWM信号が発信されるということは、コンバータ100に対する故障検知が開始されたことを意味する。
S120段階で、コンバータ100で発信されたPWM信号は、コンバータ100の回路内に装着された電流センサ200、コンバータ100の外部に備えられた信号処理ユニット310、及びCPU320を順次経由してカウントユニット340に入力される。
カウントユニット340は、CPU320とPWM出力バッファ330の間から抽出したPWM信号が入力されると、PWM信号をカウントする(S130)。
カウントユニット340は、S130段階でPWM信号をカウントし、カウント値が設定範囲内であるか否かを判定する(S140)。
もし、コンバータ100で故障が発生したと判断されれば、カウントユニット340はPWM信号のコンバータ100へのPWM信号の入力を停止することにより、コンバータ100の作動を停止させる(S160)。
もし、コンバータ100で故障が発生していないと判断されれば、CPU320は、カウントユニット340を初期化した後(S190)、S120段階に戻る。
本明細書の電気自動車(Electric Vehicle)は、電力によって駆動されるすべての車両を含む広い意味として解釈されなければならない。
200 電流センサ
300 コンバータ制御装置
310 信号処理ユニット
320 CPU
330 PWM出力バッファ
340 カウントユニット
342 AND GATE
344 OR GATE
350 高速クロック発生ユニット
Claims (12)
- 電圧を降圧するコンバータと、前記コンバータが発信する信号をカウントするカウントユニットと、を備える電気自動車において、
前記コンバータの作動中に前記コンバータが発信する信号を前記カウントユニットに入力する段階と、
前記カウントユニットが前記信号をカウントする段階と、
前記カウントユニットのカウント値が予め設定された設定範囲に含まれるか否かを判定する段階と、
前記カウント値が前記設定範囲を外れた場合は、前記コンバータに故障が発生したと判断する段階と、を含み、
前記コンバータが発信する信号は、PWM(Pulse Width Modulation)信号であり、
前記カウントユニットは、全ての入力端子に入力があるときに出力値を生成するAND GATEと、少なくとも1つ以上の入力端子に入力があるときに出力値を生成するOR GATEを備え、前記PWM信号を前記AND GATEと、前記OR GATEで受けると共に、前記AND GATEから出力される信号の時間範囲と、前記OR GATEから出力される信号の時間範囲とが、それぞれの設定時間範囲と比較されることを特徴とする電気自動車のコンバータ制御方法。
- 前記カウントユニットは、前記コンバータに故障が発生したと判断した場合に、前記コンバータの作動を停止させることを特徴とする請求項1に記載の電気自動車のコンバータ制御方法。
- 前記カウントユニットは、前記コンバータの作動を停止した場合に、コンバータ故障信号をCPU(Central Processing Unitnit)に送信することを特徴とする請求項2に記載の電気自動車のコンバータ制御方法。
- 前記カウント値が前記設定範囲内である場合は、前記コンバータが故障していないものと判断して前記カウントユニットを初期化することを特徴とする請求項1に記載の電気自動車のコンバータ制御方法。
- 電圧を変換するコンバータと、前記コンバータの回路内に装着された電流センサとを含む電気自動車であって、
前記電流センサからPWM(Pulse Width Modulation)信号が伝達される信号処理ユニットと、
前記信号処理ユニットからPWM信号が伝達され、PWM信号をPWM出力信号として処理するCPU(Central Processing Unitnit)と、
前記CPUから前記PWM出力信号が伝達され、前記PWM出力信号をPWM信号として処理して出力するPWM出力バッファと、
前記CPUと前記PWM出力バッファとの間から前記PWM出力信号を抽出して前記コンバータの故障を判断するカウントユニットと、を含み、
前記カウントユニットは、全ての入力端子に入力があるときに出力値を生成するAND GATEと、少なくとも1つ以上の入力端子に入力があるときに出力値を生成するOR GATEと、を備え、
前記カウントユニットは、前記CPUの前記PWM出力信号を前記AND GATEと、前記OR GATEで受けると共に、前記AND GATEから出力される信号の時間範囲と、前記OR GATEから出力される信号の時間範囲とが、それぞれの設定時間範囲と比較されることを特徴とする電気自動車のコンバータ制御装置。
- 前記コンバータは、電圧を昇圧又は/及び降圧する直流変換装置(DC−DC CONVERTER)であることを特徴とする請求項5に記載の電気自動車のコンバータ制御装置。
- 前記直流変換装置は、高電圧バッテリで発生する電圧を降圧し、電装負荷への電源の供給、及び低電圧バッテリの充電を行うことを特徴とする請求項6に記載の電気自動車のコンバータ制御装置。
- 前記電流センサは、過電流を検知することを特徴とする請求項5に記載の電気自動車のコンバータ制御装置。
- 前記PWM出力バッファは、前記カウントユニットの判断に応じて選択的に前記PWM信号を出力したり、前記PWM信号の出力を停止したりすることを特徴とする請求項5に記載の電気自動車のコンバータ制御装置。
- 前記カウントユニットは、電気自動車の運行中に連続して高速クロック信号を発生する高速クロック発生ユニットを更に含み、
前記AND GATEから出力される信号及び前記OR GATEから出力される信号のそれぞれを前記クロック信号でカウントし、前記AND GATEから出力される信号の時間範囲と、前記OR GATEから出力される信号の時間範囲と、を計測することを特徴とする請求項5に記載の電気自動車のコンバータ制御装置。
- 前記カウントユニットは、前記AND GATEから出力される信号の時間範囲が前記AND GATEの設定時間範囲内であり、前記OR GATEから出力される信号の時間範囲が前記OR GATEの設定時間範囲内である場合に、前記コンバータは故障していないものと判断し、前記PWM出力バッファをONさせることを特徴とする請求項5に記載の電気自動車のコンバータ制御装置。
- 前記カウントユニットは、前記AND GATEから出力される信号の時間範囲が前記AND GATEの設定時間範囲を外れ、前記OR GATEから出力される信号の時間範囲が前記OR GATEの設定時間範囲を外れた場合に、前記コンバータに故障が発生したものと判断し、前記PWM出力バッファをOFFさせることを特徴とする請求項5に記載の電気自動車のコンバータ制御装置。
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