WO2006082953A1 - 電気負荷制御装置 - Google Patents

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Takeshi Hoshiba
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Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
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Definitions

  • the present invention relates to an electric load control device that supplies electric power from a power storage mechanism to a plurality of electric loads, and more particularly to a control device that cuts off electric power supplied to a load.
  • a vehicle equipped with a power train called a hybrid system combining an engine (for example, a known engine such as a gasoline engine or a diesel engine) and an electric motor has been developed and put into practical use.
  • an engine for example, a known engine such as a gasoline engine or a diesel engine
  • an electric motor In such a vehicle, regardless of the amount of accelerator operation by the driver, the operation by the engine and the operation by the electric motor are automatically switched to be controlled so as to be most efficient.
  • the engine is operated in a steady state to operate a generator that charges a secondary battery (battery) that is a power storage mechanism, or during traveling according to the amount of charge of the secondary battery, etc.
  • the engine is repeatedly operated and stopped regardless of the amount of accelerator operation by the driver. In other words, by operating the engine and the electric motor independently or in cooperation, it becomes possible to improve fuel consumption and significantly reduce exhaust gas.
  • a high-voltage nickel metal hydride battery is used to supply electric power to the electric motor. Furthermore, in a vehicle equipped with such a hybrid system, power is not supplied from a conventional auxiliary battery, but is used to charge an auxiliary battery that is supplied with power from the secondary battery.
  • the DC / DC converter is equipped with EPS (Electric Power Steering). That is, such a vehicle is equipped with a plurality of high-voltage electric devices to which power is supplied from a high-voltage secondary battery.
  • Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2 0 4-7 2 8 9 2 discloses an electric load driving device capable of operating other electric loads even when some of the electric loads become uncontrollable.
  • the This electric load driving device includes a power source that outputs a DC voltage, a voltage converter that changes the voltage level of the DC voltage and outputs an output voltage, and a first voltage that is driven by the output voltage output from the voltage converter. 1, a second electrical load connected between the power source and the voltage converter ′, and control means for stopping the voltage converter when the first electrical load is abnormal.
  • the inverter that drives the AC motor Since it has control means to stop the step-up converter (voltage converter) that supplies the DC voltage to the main unit and to continue supplying the DC voltage of the DC power supply to the auxiliary system (second electric load), the main electric Even if the load becomes uncontrollable, other electrical loads can continue to operate.
  • step-up converter voltage converter
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an electric load control device that supplies electric power to a plurality of electric loads. It is to provide an electric load control device that does not generate.
  • the electric load control device according to the present invention is a control device for a plurality of electric loads supplied with electric power from a power storage mechanism mounted on a vehicle.
  • the control device includes a detection unit that detects a power cut-off request to the first electric load, a transmission unit that transmits a power cut-off notice signal to the second electric load, and a second unit corresponding to the transmission of the notice signal.
  • a receiving unit that receives information indicating that the electrical load is in the power cut-off permission state from the second electric load, and based on the reception of the information, either the connected state or the cut-off state between the power storage mechanism and the electric load.
  • a control unit for controlling the relay.
  • a secondary battery such as a nickel metal hydride battery, which is an example of a power storage mechanism mounted on a hybrid vehicle that is driven by an engine and an electric motor
  • a driving motor more specifically, in many cases Electric power is supplied from the secondary battery to the traveling motor via the boost converter and inverter.
  • the power supply from the secondary battery must be shut off to avoid unstable behavior of the traveling motor. I must.
  • the second power load is shut down immediately in response to a shutoff request based on an abnormality in the first electrical load.
  • the control unit when receiving information from the second electrical load, switches the relay from the connected state to the disconnected state.
  • the second electric load is processed so that no problem occurs even if the power supply is cut off, and then information indicating that the power cut-off is permitted is transmitted to the electric load control device.
  • the control unit controls the relay so that the power storage mechanism and the electric load are cut off, so that it is possible to suppress problems that occur when the power supply to the electric load is cut off immediately.
  • the electric load control device is supplied from the power storage mechanism to the electric load. It further includes a current detector that detects the current value of the power. Even when information is not received from the second electrical load, the control unit switches the relay from the connected state to the disconnected state if the current value is not smaller than a predetermined value.
  • the second electrical load cannot receive information indicating that it is in the power cut-off permission state after processing so that no problem occurs even if the power supply is cut off.
  • the current value of the electric power supplied from the secondary battery is not low, an unstable behavior of the traveling motor may occur.
  • the relay is turned off and the first electric load The occurrence of problems can be avoided.
  • the detection unit detects a power cutoff request based on occurrence of an abnormality in the first electric load.
  • the power interruption request when an abnormality occurs in the first electric load of the traveling system composed of the traveling motor and the boost converter inverter, the power interruption request can be detected.
  • control unit switches the relay from the connected state to the disconnected state when a predetermined time has elapsed since the occurrence of the abnormality.
  • the second electrical load cannot receive information indicating that it is in the power cut-off permission state after processing so that no problem occurs even if the power supply is cut off. Even in such a case, continuing the relay connection state in a state where an abnormality has occurred in the traveling system further expands the abnormality in the traveling system, induces a secondary failure, It may cause unstable behavior of the motor. Therefore, in order not to cause such a problem, the power supply is cut off even if the relay is cut off. For this reason, even if information is not received from the second electrical load, the relay is shut off and no new problem occurs after a predetermined time has elapsed since the detection of the abnormality. be able to.
  • the power storage mechanism is a secondary battery.
  • the first electric load is a traveling electric load.
  • the second electric load is a negative electric load.
  • the second electrical equipment is an auxiliary electrical equipment EPS, an air conditioner electric compressor, a DC / DC converter that charges the auxiliary battery, etc.
  • the power supply can be cut off without causing any problems.
  • FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a vehicle equipped with a control device for a power supply circuit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a flowchart showing the control structure of the abnormality determination program executed by the ECU of FIG. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • This vehicle includes a battery 100, an inverter 200, a traveling motor 300, a capacitor 400, a system main relay 510 (SMR (1) 500, a limiting resistor 502, SMR (2) 504, SMR (3) 506 ) And ECU (Electronic Control Unit) 600.
  • the control apparatus according to the present embodiment is realized by a program executed by the ECU 600.
  • the vehicle is described as an electric vehicle that travels only by the driving force from the traveling motor 300.
  • the vehicle on which the electric load control device according to the present invention is mounted is not limited to an electric vehicle. Other, It may be installed in hybrid vehicles and fuel cell vehicles.
  • the battery 100 is an assembled battery in which a plurality of modules in which a plurality of cells are connected in series are further connected in series.
  • a capacitor may be used instead of the battery 100.
  • Inverter 200 includes six IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) and six diodes connected in parallel to each IGBT so that current flows from the emitter side to the collector side of IGBT. .
  • the inverter 200 converts the current supplied from the battery 100 from an alternating current to a direct current by turning on and off (energizing / disconnecting) the gate of each IGBT based on a control signal from the EC U600. Supply to the travel motor 30 °.
  • Inverter 200 and IGBT may use well-known technology, and therefore, detailed description thereof will not be repeated here.
  • the traveling motor 300 is a three-phase AC motor.
  • the rotating shaft of the traveling motor 300 is finally connected to a drive shaft (not shown) of the vehicle.
  • the vehicle travels with the driving force from the traveling motor 300.
  • the capacitor 400 is connected in parallel with the inverter 200. Capacitor
  • the 400 smoothes the electric power supplied from the battery 100 or the electric power supplied from the inverter 200 to temporarily store electric charges.
  • the smoothed electric power is supplied to the inverter 200 or the battery 100.
  • System main relay 510 has positive SMR (1) 500, SMR (2)
  • SMR (1) 500 and SMR (2) 504 are provided on the positive side of the battery 100.
  • SM R (1) 500 and 31 ⁇ [1 (2) 504 are connected in parallel.
  • a limiting resistor 502 is connected to SMR (l) 50 ° in series.
  • SMR (1) 500 is a precharge SMR that is connected before SMR (2) 504 is connected, and prevents inrush current from flowing through inverter 200.
  • SMR (2) 504 is a positive SMR that is connected after SMR (1) 500 is connected and precharge is completed.
  • SMR (3) 506 is a negative SMR provided on the negative electrode side of battery 100. Each SMR is controlled by the ECU 600.
  • the ECU 600 is stored in a ROM (Read Only Memory) based on the amount of depression of an ignition switch (not shown), an accelerator pedal (not shown), and the amount of depression of a brake pedal (not shown).
  • the program is executed, and the inverter 200 and each SMR are controlled to run in the desired state of the vehicle.
  • the ECU 600 is connected to a voltmeter 602 that detects the voltage of the capacitor 400. By detecting the voltage of the capacitor 400, the voltage V (I) of the inverter 200 (travel motor 300) is detected.
  • the ECU 600 is connected to a voltmeter 604 that detects the voltage V (B) of the battery 100 and an ammeter 606 that detects the current I (B) of the battery 100.
  • SMR (1) 500, SMR (2) 504, and SMR (3) 506 are relays that close the contacts that are turned on when energizing the coiler.
  • the ignition switch has an OFF (off) position, an ACC position, a 0 N (on) position, and an STA (start) position.
  • the ECU 600 is in the off position, that is, the ignition switch position is in the OFF position.
  • the vehicle is powered by the battery 100 and is used for steering operation.
  • EPS 700 which assists the operation with an electric motor
  • EPS controller 710 which is the control device, are installed.
  • the EPS 7000 is powered down to about 42 V by the built-in DC / DC converter, and power is supplied to the EPS motor.
  • the electric load supplied with power from the battery 100 may be a DCZDC converter that charges a low-voltage battery (auxiliary battery).
  • this vehicle is provided with a boost converter 800 provided between battery 100 and inverter 200.
  • the boost converter 80 ° boosts the rated voltage of the battery 100, for example, approximately 200 V to approximately 500 V (rated voltage of the motor).
  • This step-up converter 800 is composed of two IGBTs and a reactor that reduces current changes.
  • the ECU 600 When the power is connected, that is, when the position of the ignition switch is switched from the FF position to the STA position via the ACC position and the ON position, the ECU 600 first turns on SMR (3) 506, then SMR (1 ) Turn on 500 to perform precharge. Since the limiting resistor 502 is connected to the SMR (1) 500, the inverter voltage V (I) rises gently even when the SMR (1) 500 is turned on, and the inrush current can be prevented. . When the position of the changeover switch is switched from the OFF position to the ON position, an abnormality determination process described later is executed. The abnormality determination process may be executed when the position of the changeover switch is switched from the OFF position to the AC C position.
  • the ECU 600 completes precharge when the inverter voltage V (I) force, for example, about 80% of the battery voltage V (B) is reached, and turns on the SMR (2) 504.
  • the ECU 600 turns off the SMR (1) 500 and turns on the energization from the battery 100 when the inverter voltage V (I) becomes substantially equal to the battery voltage V (B).
  • ECU 600 when the position of the ignition switch is switched from the ON position to the OF F position, ECU 600 first turns off SMR (2) 504 and then turns off SM R (3) 506. As a result, the Notter 100 and the Inverter 200 The electrical connection between them is cut off and the power supply is cut off. At this time, the residual voltage on the drive circuit side is discharged, and the inverter voltage V (I) gradually converges to about OV (voltage at shut-off). Note that the cutoff voltage is not necessarily OV, and may be a weak voltage of about 2 to 3 V, for example.
  • the ECU 600 turns the system main relay 51 0 from the on state to the off state in this way.
  • the ECU 600 as shown below, turns the system main relay 51 10 off.
  • the control unique to the present invention is executed. With reference to FIG. 2, a control structure of a program executed by the ECU 600 which is the electric load control device according to the present embodiment will be described.
  • the program represented by the flowchart shown below is executed repeatedly at predetermined time intervals.
  • ECU 600 determines whether or not a request to shut off system main relay 510 due to HV system failure has occurred.
  • the ECU 600 makes a system main relay cutoff request due to the HV system failure, for example, because the battery 600 is abnormal based on information input from the ammeter 606 to the voltmeter 604 of the battery 100. Detect what happened. Further, based on the abnormality detection signal input from the inverter 200 or the boost converter 800, it may be determined that the system main relay cutoff * due to the HV system failure has occurred.
  • a system main relay disconnection request is generated due to an HV system failure (YES at S 100)
  • the process proceeds to S200. If not (1 ⁇ 0 at 3 1 00), this process ends.
  • ECU 600 notifies the system main relay cutoff signal to the high-voltage equipment. For example, at this time, the ECU 600 notifies the EPS controller 7 10 of the system main relay cutoff signal.
  • ECU 600 determines whether or not a high voltage cutoff acknowledgment signal from the high voltage system using device has not been received. If the high-voltage cutoff acknowledgment signal from the high-voltage equipment is not received (YE S at S 300), the process proceeds to S 400. If not ( ⁇ 0 at 3300), processing moves to S700.
  • ECU 600 detects the current value in the high voltage circuit. At this time, E The CU 600 detects the current value in the high voltage circuit based on the signal input from the ammeter 606.
  • ECU 600 determines whether or not the high-voltage circuit current value is equal to or less than a predetermined threshold value. If the current value in the high-voltage circuit is less than or equal to the predetermined threshold value (YES at S500), the process proceeds to S600. If not ( ⁇ ⁇ at 3500), the process moves to S 7 ⁇ 0.
  • ECU 600 determines whether or not a predetermined time has elapsed since the occurrence of the HV system failure. If a predetermined time has elapsed since the occurrence of the HV system failure (YES at S60 °), the process proceeds to S700. If not (NO at S600), the process returns to S300, and the processes of S300 to S500 are repeated.
  • ECU 600 turns off system main relay 5 10.
  • a specific method for setting the system main relay 510 to the cutoff state is as described above.
  • the system main relay 5 10 is connected, and power is supplied from the battery 10 ⁇ to the inverter 200 via the boost converter 800, or power is supplied to the EP S 700.
  • an abnormality in battery 100 is detected, an abnormality in boost converter 800 is detected, an abnormality in inverter 200 is detected, or an abnormality in motor 300 is detected, a request to shut off system main relay 510 is generated (in S 100). YES).
  • the system main relay cut-off signal is notified to the boost converter 800 inverter 200, EP S 700, etc., which are high-voltage equipment (S200).
  • EPS controller 710 In the EPS controller 710 that has received this system main relay cutoff signal, processing such as switching the power supply circuit supplied to the EPS 700 from the main power supply circuit to the backup circuit supplied via the low-voltage battery is performed. Do. In addition, as EPS 700 gradually reduces the assist amount of electric steering, EPS controller 7 1 0 controls EPS 7 0 0. Thereafter, the EPS controller 7 10 transmits a high voltage cutoff acknowledge signal to the ECU 6 0.
  • the high voltage system A warning signal to shut off the system main relay will be sent to the equipment using.
  • the equipment using the high-voltage system that received the notification of the system main relay cutoff notification signal sends a high-voltage cutoff acknowledgment signal to the ECU after performing a process that does not cause a problem even if the high-voltage system is shut off.
  • the system main relay is shut off when a high voltage shutoff acknowledgment signal is received from the equipment using the high voltage system. For this reason, new problems do not occur when high-voltage power is interrupted in high-voltage equipment.
  • the system main relay is also cut off when the current value in the high-voltage circuit is below a predetermined threshold value and a predetermined time has elapsed since the occurrence of the HV system failure. This is probably because, if no power is actually consumed from the battery, for example, an unstable behavior in the motor for traveling does not occur. For this reason, the system main relay is shut off when a predetermined time has elapsed. In addition, if the current value in the high-voltage circuit is not less than the predetermined threshold value, unstable motor behavior may occur because power is consumed from the battery. For this reason, the system main relay is shut off even if the high voltage shutoff acknowledge signal is not received from the equipment using the high voltage system.

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Abstract

ECUは、HV系故障によるシステムメインリレー遮断要求が発生すると(S100にてYES)、高圧系使用機器にシステムメインリレー遮断信号を通知するステップ(S200)と、高圧系使用機器からの高圧遮断了解信号が未受信でないと(S300にてNO)、システムメインリレーを遮断するステップ(S700)と、高圧系使用機器からの高圧遮断了解信号が未受信であって(S300にてYES)、高圧回路内での電流値が予め定められたしきい値以下でないと(S500にてNO)、システムメインリレーを遮断するステップ(S700)と、高圧回路内電流値が予め定められたしきい値以下であって(S500にてYES)、HV系故障発生から予め定められた時間が経過すると(S600にてYES)、システムメインリレーを遮断するステップ(S700)とを含む、プログラムを実行する。

Description

明細書 電気負荷制御装置 . 技術分野
本発明は、 蓄電機構から複数の電気負荷に電力を供給する電気負荷制御装置に 関し、 特に、 負荷へ供給されている電力を遮断する場合の制御装置に関する。 背景技術
エンジン (たとえば、 ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの公知の機 関を用いることが考えられる。)と電気モータとを組合せたハイブリッドシステム と呼ばれるパワートレインを搭載した車両が開発され、 実用化されている。 この ような車両においては、 運転者のアクセル操作量に関係なく、 エンジンによる運 転と電気モータとによる運転とが自動的に切換えられて、 最も効率が良くなるよ うに制御される。 たとえば、 エンジンが、 定常状態で運転されて蓄電機構である 二次電池 (バッテリ) を充電する発電機を回すために運転される場合、 あるいは, 二次電池の充電量などに応じて走行中に間欠的に運転される場合などは、 運転者 によるァクセルの操作量とは無関係にェンジンの運転および停止を繰返す。 つま りエンジンと電気モータとをそれぞれ単独、 または協同して動作させることによ り、 燃料消費向上や排気ガスを大幅に抑制することが可能になる。
この二次電池は、 電気モータに電力を供給するために、 高電圧のニッケル水素 電池などが用いられる。 さらに、 このようなハイブリッドシステムを搭載した車 両においては、 従来の補機用バッテリから電力が供給されるのではなく、 この二 次電池から電力の供給を受ける、補機用バッテリを充電するための D C/D Cコン バータゃ E P S (Electric Power Steering) が備えられる。 すなわち、 このよう な車両は、 高圧の二次電池から電力が供給される、 複数の高圧系の電気機器を搭 載する。
特開 2 0 0 4— 7 2 8 9 2号公報は、 複数の電気負荷のうち、 一部の電気負荷 が制御不能状態になっても他の電気負荷を動作可能な電気負荷駆動装置を開示す る。 この電気負荷駆動装置は、 直流電圧を出力する電源と、 直流電圧の電圧レべ ルを変えて出力電圧を出力する電圧変換器と、 電圧変換器から出力された出力電 圧によって駆動される第 1の電気負荷と、 電源と電圧変換器'との間に接続された 第 2の電気負荷と、 第 1の電気負荷の異常時、 電圧変換器を停止する制御手段と を備える。
この電気負荷駆動装置によると、 たとえば第 1の電気負荷である交流モータが 制御不能状態にあり、 力つ、 直流電源の充電量が満充電量に達しているとき、 交 流モータを駆動するインバータに直流電圧を供給する昇圧コンバータ (電圧変換 器) を停止し、 直流電源の直流電圧を補機系 (第 2の電気負荷) に供給し続ける ように制御する制御手段を備えるので、 メインの電気負荷が制御不能状態になつ ても、 他の電気負荷を継続して動作させることができる。
し力 しながら、 上述した特開 2 0 0 4— 7 2 8 9 2号公報においては、 昇圧コ ンバータを停止させて、 システムメインリレーのオン状態を継続させ続けて捕機 系への電力の供給を維持しているが、 昇圧コンバータの停止制御が不可能である 場合を想定すると、 システムメインリレーを遮断してシステム保護を図る必要が ある。 このように、 システムメインリレーを遮断すると、 電気負荷への電力供給 が停止される。 このとき、 電気負荷への電力供給が停止されると電気負荷 (たと えば E P S )の急に作動が停止する。このような場合、運転者が違和感を感じる。 発明の開示
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、 複数の電気負荷に電力を供給する電気負荷制御装置であって、 電気負荷への電力 供給遮断時に問題を発生させない電気負荷制御装置を提供することである。 この発明に係る電気負荷制御装置は、 車両に搭載された蓄電機構から電力が供 給される複数の電気負荷の制御装置である。 この制御装置は、 第 1の電気負荷へ の電力遮断要求を検知する検知部と、 第 2の電気負荷へ電力遮断予告信号を送信 する送信部と、 予告信号の送信に対応して、 第 2の電気負荷が電力遮断許可状態 であることを示す情報を、 第 2の電気負荷から受信する受信部と、 情報の受信に 基づいて、 蓄電機構と電気負荷とを接続状態および遮断状態のいずれかの状態に するリレーを制御する制御部とを含む。
この発明によると、 たとえば、 エンジンと電気モータとにより走行するハイブ リッド車両に搭載された蓄電機構の一例であるニッケル水素電池などの二次電池 から走行用モータ (より詳しくは、 多くの場合には昇圧コンバータおよびインバ ータを介して二次電池から走行用モータ) に電力が供給される。 走行用モータや 昇圧コンバータゃィンバータから構成される走行系の第 1の電気負荷に異常が発 生すると、 走行用モータの不安定な挙動を避けるべく、 二次電池からの電力供給 を遮断しなければならない。 ところが、 この二次電池から電力の供給を受ける第 2の電気負荷がある場合には、 第 1の電気負荷の異常等に基づく遮断要求に即座 に対応して電力供給を遮断すると、 第 2の電気負荷により作動される E P Sなど の装置が急に正常に作動しなくなる。 このため、 第 2の電気負荷に対して電力遮 断予告信号を送信して、 第 2の電気負荷への電力が遮断されるまでに、 E P S等 が電力供給源をバックアップ電源に変更したり、 電動アシスト量を徐々に低下さ せるようにしたりして、二次電池からの電力供給の遮断に対応する措置を行なう。 この後、 第 2の電気負荷は制御装置に電力遮断許可状態であることを示す情報を 送信する。 この情報を受信すると、 制御部は、 第 2の電気負荷を含めて、 蓄電機 構と電気負荷と遮断状態にするようにリレーを制御する。 これにより、 電力供給 が即座に遮断されることにより発生する第 2の電気負荷における問題を抑制でき る。 その結果、 複数の電気負荷に電力を供給する電気負荷制御装置であって、 電 気負荷への電力供給遮断時に問題を発生させない電気負荷制御装置を提供するこ とができる。
好ましくは、 制御部は、 第 2の電気負荷から情報を受信すると、 リレーを接続 状態から遮断状態にする。
この発明によると、 第 2の電気負荷は電力供給が遮断されても問題が発生しな いように処理してから電力遮断許可状態であることを示す情報を電気負荷制御装 置に送信する。 この後に、 制御部が、 蓄電機構と電気負荷と遮断状態にするよう にリレーを制御するので、 電気負荷への電力供給が即座に遮断されることにより 発生する問題を抑制できる。
さらに好ましくは、 電気負荷制御装置は、 蓄電機構から電気負荷へ供給される 電力の電流値を検知する電流検知部をさらに含む。 制御部は、 第 2の電気負荷か ら情報を受信していない場合であっても、 電流値が予め定められた値よりも小さ くないと、 リレーを接続状態から遮断状態にする。
この発明によると、 第 2の電気負荷は電力供給が遮断されても問題が発生しな いように処理してから電力遮断許可状態であることを示す情報が受信できない場 合を想定する。 このような場合において、 二次電池から供給されている電力の電 流値が低い状態でないと、走行用モータの不安定な挙動が発生し得る。このため、 第 2の電気負荷から情報を受信していない場合であっても、 電流値が予め定めら れた値よりも小さくないと、 リ レーを遮断状態にして、 第 1の電気負荷における 問題の発生を回避することができる。
さらに好ましくは、 検知部は、 第 1の電気負荷の異常発生に基づいて、 電力遮 断要求を検知する。
この発明によると、 走行用モータや昇圧コンバータゃィンバータから構成され る走行系の第 1の電気負荷に異常が発生すると、 電力遮断要求を検知することが できる。
さらに好ましくは、 制御部は、 第 2の電気負荷から情報を受信していない場合 であっても、 異常発生から予め定められた時間が経過すると、 リレーを接続状態 から遮断状態にする。
この発明によると、 第 2の電気負荷は電力供給が遮断されても問題が発生しな いように処理してから電力遮断許可状態であることを示す情報が受信できない場 合を想定する。 このような場合であっても、 走行系に異常が発生した状態でリ レ 一の接続状態を継続させることは、 走行系の異常をさらに拡大したり、 二次故障 を誘引したり、 走行用モータの不安定な挙動を発生させたりする可能性がある。 そのため、 このような問題を発生させないように、 リ レーを遮断しても電力供給 を遮断する。 このため、 第 2の電気負荷から情報を受信していない場合であって も、 異常検知から予め定められた時間が経過すると、 リ レーを遮断状態にして、 新たな問題を発生させないようにすることができる。
さらに好ましくは、 蓄電機構は二次電池である。
電気機器に問題を発生させることなく、 蓄電機構である二次電池からの電力供 給を遮断できる。
さらに好ましくは、 第 1の電気負荷は走行系の電気負荷である。
走行用モータや昇圧コンバータゃィンバータから構成される走行系の第 1の電 気負荷に異常が発生した場合に、 第 2の電気機器に問題を発生させることなく、 電力供給を遮断できる。
さらに好ましくは、 第 2の電気負荷はネ甫機系の電気負荷である。
第 1の電気負荷に異常が発生した場合に、 第 2の電気機器である補機系の電気 機器である EPS、 エアコンディショナの電動コンプレッサ、 補機用バッテリを 充電する D C/D Cコンバータ等に問題を発生させることなく、 電力供給を遮断 できる。 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明の実施の形態に係る電源回路の制御装置を搭載した車両の全体 構成を示す図である。
図 2は、 図 1の ECUで実行される異常判定プログラムの制御構造を示すフロ 一チヤ一トである。 発明を実施するための最良の形態
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施例について説明する。以下の説明では、 同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。 したがつてそれらについての詳細な説明は繰返さない。
図 1を参照して、 本発明の実施例に係る制御装置が搭載された車両について説 明する。 この車両は、 バッテリ 100と、 インバータ 200と、 走行用モータ 3 00と、 コンデンサ 400と、 システムメインリレー 510 (SMR (1) 50 0、制限抵抗 502、 SMR(2) 504、 SMR (3) 506 )と、 E CU (Electronic Control Unit) 600とを含む。 本実施例に係る制御装置は、 ECU600が実 行するプログラムにより実現される。 なお、 本実施例において、 車両は走行用モ ータ 300からの駆動力のみにより走行する電気自動車として説明する力 本発 明に係る電気負荷制御装置が搭載される車両は電気自動車に限られず、 その他、 ハイプリッド車、 燃料電池車などに搭載してもよい。
バッテリ 100は、 複数のセルを直列に接続したモジュールをさらに複数直列 に接続した組電池である。 なお、 バッテリ 100の代わりにキャパシタを用いて もかまわない。
インバータ 200は、 6つの I GBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) と、 I GBTのェミッタ側からコレクタ側に電流を流すように、 各 I GBTにそ れぞれ並列に接続された 6つのダイォードとを含む。 インバータ 200は、 EC U600からの制御信号に基づいて各 I GBTのゲートをオン Zオフ (通電 /遮 断) することにより、 バッテリ 100から供給された電流を、 交流電流から直流 電流に変換し、 走行用モータ 30◦に供給する。 なお、 インバータ 200および I GBTには、 周知の技術を利用すればよいため、 ここではさらなる詳細な説明 は繰返さない。
走行用モータ 300は、 三相交流モータである。 走行用モータ 300の回転軸 は、 最終的には車両のドライブシャフト (図示せず) に接続される。 車両は、 走 行用モータ 300からの駆動力により走行する。
コンデンサ 400は、 インバータ 200と並列に接続されている。 コンデンサ
400は、 バッテリ 100から供給された電力、 またはインバータ 200から供 給された電力を平滑化するため、 電荷を一旦蓄積する。 平滑化された電力は、 ィ ンバ一タ 200またはバッテリ 100に供給される。
システムメインリレー 510は、 正極側の SMR (1) 500、 SMR (2)
504および負極側の SMR (3) 506から構成される。 SMR (1) 500 および SMR (2) 504は、 ノ ッテリ 100の正極側に設けられている。 SM R (1) 500と 31^[1 (2) 504とは、 並列に接続されている。 SMR (l) 50◦には、 制限抵抗 502が直列に接続されている。 SMR (1) 500は、 SMR (2) 504が接続される前に接続され、 インバータ 200に突入電流が 流れることを防止するプリチャージ用 SMRである。 SMR (2) 504は、 S MR (1) 500が接続され、 プリチャージが終了した後に接続される正側 SM Rである。 SMR (3) 506は、 バッテリ 100の負極側に設けられている負 側 SMRである。 各 SMRは、 ECU600により制御される。 ECU 600は、 イダ-ッションスィッチ (図示せず)、 アクセルペダル (図示 せず) の踏込み量、 ブレーキペダル (図示せず) の踏込み量などに基づいて、 R OM (Read Only Memory) に記憶されたプログラムを実行し、 インバータ 200 および各 S MRを制御して、車両の所望の状態で走行させる。 ECU 600には、 コンデンサ 400の電圧を検出する電圧計 602が接続されている。 コンデンサ 400の電圧を検出することにより、 インバータ 200 (走行用モータ 300) の電圧 V (I) を検出する。
さらに、 ECU 600には、 バッテリ 100の電圧 V (B) を検出する電圧計 604と、 バッテリ 100の電流 I (B) を検出する電流計 606とが接続され ている。
SMR (1) 500、 SMR (2) 504、 SMR (3) 506は、 コィノレに 対して励磁電流を通電したときにオンする接点を閉じるリレーである。 SMR
(1) 500, SMR (2) 504、 SMR (3) 506の作動状態とィグエツ シヨンスィツチの位置との関係について説明する。イダ-ッションスィツチには、 OFF (オフ) 位置と、 ACC位置、 〇N (オン) 位置および STA (スタート) 位置とがあり、 ECU600は、 電源遮断時、 すなわちィグニッシヨンスィッチ のポジションが OFF位置にあるときには、 全ての SMR (1) 500、 SMR
(2) 504、 SMR (3) 506をオフする。 すなわち、 各 SMR (1) 50 0、 SMR (2) 504、 SMR (3) 506のコイルに対する励磁電流をオフ する。 なお、 ィグニッシヨンスィッチのポジションは、 エンジンキーをキーシリ ンダに差し込んで回すことにより OFF位置→ACC位置→ I 001^位置→3丁 A位置の順に切り換えられ、 S T A位置から O N位置へは自動的に戻るものとす る。 なお、 このようなイダニッシヨンスィッチに限定されるものではなく、 以下 のようなものでもよい。 エンジンキーの代わりのキー (スマートエントリキーと も呼ばれる)をキースロットに差し込んで(あるいは携帯して運転席に着座して)、 押しボタンスィッチ (パワースィッチとも呼ばれる) を押すことにより、 電 ¾¾ポ ジションが OF F位置→ACC位置→ I GON位置→HVシステム起動位置の順 に切り換えられるものである。
さらに、 この車両には、 バッテリ 100から電力が供給され、 ステアリング操 作を電動モータでアシストする E P S 700およびその制御装置である E P Sコ ントローラ 710とが設けられる。 たとえば、 バッテリ 100の定格電圧が 20 0 V程度の場合、 E P S 7000は内蔵された DC/DCコンバータにより 42 V 程度まで電圧を下げて、 EPSモータに電力が供給される。 また、 ノ ッテリ 10 0から電力が供給される電気負荷は、 低圧バッテリ (補機用のバッテリ) を充電 する DCZDCコンバータであってもよレヽ。
また、 この車両には、 バッテリ 100とインバータ 200との間に設けられた 昇圧コンバータ 800が設けられる。 この昇圧コンバータ 80◦により、 たとえ ばバッテリ 100の定格電圧 200 V程度が、 500V程度まで (モータの定格 電圧) 昇圧される。 この昇圧コンバータ 800には、 2つの I GBTや電流変化 を低減させるリァク トルから構成される。
電源接続時、 すなわちィグニッシヨンスィツチのポジションが〇F F位置から A CC位置および ON位置を経て S T A位置に切り換えられると、 ECU600 は、 先ず、 SMR (3) 506をオンし、 次に SMR ( 1 ) 500をオンしてプ リチャージを実行する。 SMR (1) 500には制限抵抗 502が接続されてい るので、 SMR (1) 500をオンしてもインバータ電圧 V (I) は緩やかに上 昇し、 突入電流の発生を防止することができる。 なお、 イダニッシヨンスィッチ のポジションが OFF位置から ON位置に切り換えられると、 後述する異常判定 処理が実行される。 なお、 異常判定処理の実行は、 イダニッシヨンスィッチのポ ジシヨンが OFF位置から AC C位置に切り換えられると、 行なうようにしても よい。
ECU600は、 インバータ電圧 V (I) 力 たとえば、 バッテリ電圧 V (B) の約 80%程度に達したところでプリチャージを完了し、 SMR (2) 504を オンする。 ECU 600は、 インバータ電圧 V (I) がほぼバッテリ電圧 V (B) に等しくなつたところで、 SMR (1) 500をオフしてバッテリ 100からの 通電をオン状態とする。
一方、 ィグニッションスィツチのポジションが ON位置から OF F位置に切り 換えられると、 ECU600は、 先ず SMR (2) 504をオフし、 続いて SM R (3) 506をオフする。 この結果、 ノ ッテリ 100とインバータ 200との 間の電気的な接続が遮断され、 電源遮断状態となる。 このとき、 駆動回路側の残 存電圧はデイスチャージされ、 インバータ電圧 V ( I ) は徐々に約 OV (遮断時 電圧) に収束する。 なお、 遮断時電圧は必ずしも OVである必要はなく、 たとえ ば、 2、 3 V程度の微弱電圧であっても良い。
さらに、 ECU600は、 このようにしてシステムメインリレー 5 1 0をオン 状態からオフ状態にするわけであるが、 ECU 6 00はシステムメインリレー 5 1 0をオフ状態にするときに、以下に示すような本発明に特有な制御を実行する。 図 2を参照して、 本実施例に係る電気負荷制御装置である E CU 6 00で実行 されるプログラムの制御構造について説明する。 なお、 以下に示すフローチヤ一 トで表わされるプログラムは、 予め定められた時間間隔において繰返し実行され る。
ステップ (以下、 ステップを Sと略す。) 1 00にて、 ECU 6 00は、 HV系 故障によるシステムメインリレー 5 10の遮断要求が発生したか否かを判断する。 このとき、 ECU 600は、 たとえばバッテリ 1 00の電圧計 604が電流計 6 06から入力された情報に基づいてバッテリ 6 00が異常であることなどにより、 HV系故障によるシステムメインリレ一遮断要求が発生したことを検知する。 ま た、 インバータ 200や、 昇圧コンバータ 8 00から入力された異常検知信号に 基づいて、 HV系故障によるシステムメインリレー遮断要 *が発生したことを判 断するようにしてもよい。 HV系故障によるシステムメインリレー遮断要求が発 生すると (S 1 00にて YE S)、処理は S 200へ移される。 もしそうでないと (3 1 00にて1^0)、 この処理は終了する。
S 200にて、 ECU 600は、 高圧系使用機器にシステムメインリレー遮断 信号を通知する。 たとえば、 このとき、 ECU 6 00は、 EP Sコントローラ 7 1 0に、 システムメインリレー遮断信号を通知する。
S 300にて、 ECU600は、 高圧系使用機器からの高圧遮断了解信号が未 受信であるか否かを判断する。 高圧系使用機器からの高圧遮断了解信号が未受信 であると (S 300にて YE S)、処理は S 400へ移される。 もしそうでないと (3300にて^^0)、 処理は S 700へ移される。
S 400にて、 ECU600は、 高圧回路内電流値を検知する。 このとき、 E CU600は、 電流計 606から入力された信号に基づいて、 高圧回路内電流値 を検知する。
S 500にて、 ECU 600は、 高圧回路内電流値が予め定められたしきい値 以下であるか否かを判断する。 高圧回路内電流値が予め定められたしきい値以下 であると (S 500にて YES)、処理は S 600へ移される。 もしそうでないと (3500にて^^〇)、 処理は S 7◦ 0へ移される。
S 600にて、 ECU 600は、 HV系故障発生から予め定められた時間が経 過したか否かを判断する。 HV系故障発生から予め定められた時間が経過してい ると (S 60◦にて YE S)、 処理は S 700へ移される。 もしそうでないと (S 600にて NO)、処理は S 300へ戻され、 S 300〜S 500の処理が繰返し 行なわれる。
S 700にて、 ECU600は、 システムメインリ レー 5 10を遮断状態にす る。 このシステムメインリレー 510を遮断状態にする具体的な方法については 前述のとおりである。
以上のような構造およびフローチャートに基づく、 本実施例に係る電気負荷制 御装置である ECU600により制御される電気負荷回路の動作について説明す る。
システムメインリレー 5 10が接続状態とされ、 バッテリ 10◦から昇圧コン バータ 800を介してインバータ 200に電力が供給されたり、 EP S 700に 電力が供給されたりする。 バッテリ 100の異常を検知したり、 昇圧コンバータ 800の異常を検知したりィンバータ 200の異常を検知したりモータ 300の 異常を検知したりするとシステムメインリレー 510を遮断する要求が発生する (S 100にて YES)。高圧系使用機器である昇圧コンバータ 800ゃィンバー タ 200や EP S 700などにシステムメインリ レ一遮断信号が通知される (S 200)。
このシステムメインリレー遮断信号を受信した EP Sコントローラ 710にお いては、 E P S 700に供給される電源供給回路を、 メィン電源回路から低圧バ ッテリを介して供給されるバックアップ回路へ切換えるなどの処理を行なう。 ま た、 EPS 700が電動ステアリングのアシスト量を徐々に低下させるように、 E P Sコントローラ 7 1 0が E P S 7 0 0を制御する。 その後、 E P Sコント口 ーラ 7 1 0は、 E C U 6 0 0に高圧遮断了解信号を送信する。
高圧系使用機器からの高圧遮断了解信号をすベて受信すると (S 3 0 0にて N 〇)、 システムメインリ レー 5 1 0が遮断される (S 7 0 0 )。
—方、 高圧系使用機器からの高圧遮断了解信号が未受信であって (S 3 0 0に て Y E S )、高圧回路内の電流値が予め定められたしきい値以下でないと (S 5 0 0にて N O)、 システムメインリレー 5 1 0が遮断される (S 7 0 0 )。
さらに高圧回路内電流値が予め定められたしきい値以下であって (S 5 0 0に て Y E S )、 H V系故障発生から予め定められた時間が経過すると (S 6 0 0にて Y E S ) , システムメインリ レーが遮断される (S 7 0 0 )。
以上のようにして、 本実施例に係る電気負荷制御装置である E C Uにより実行 されるプログラムにより、 HV系が故障してシステムメインリレーを遮断しなけ ればならない状態になったときに、 高圧系を使用している機器にシステムメイン リレーの遮断を行なう予告信号を先に通知する。 システムメインリレーの遮断予 告信号の通知を受けた高圧系使用機器は、 高圧系が遮断されても、 それによる問 題が発生しないような処理を行なってから E C Uに高圧遮断了解信号を送信する。 E C Uにおいては高圧系使用機器からの高圧遮断了解信号を受信するとシステム メインリ レーを遮断する。 このため、 高圧系使用機器において高圧電力が遮断さ れることにより新たな問題が発生することはない。 また、 高圧回路内の電流値が 予め定められたしきい値以下であって HV系故障発生から予め定められた時間が 経過している場合においてもシステムメインリレーを遮断する。これは、実際に、 バッテリから電力が消費されていないのであれば、 たとえば走行用モータにおけ る不安定な挙動が発生しないと考えられる。 このため予め定められた時間が経過 するとシステムメインリレーを遮断する。 また、 高圧回路内電流値が予め定めら れたしきい値以下でない場合には、 バッテリから電力が消費されているので不安 定なモータ挙動が発生する可能性がある。 そのため、 高圧系使用機器からの高圧 遮断了解信号を受信していなくても、 システムメインリレーを遮断する。
今回開示された実施例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請求の範囲によつ て示され、 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 とが意図される。

Claims

請求の範囲
1 . 車両に搭載された蓄電機構から電力が供給される複数の電気負荷の制御 装置であって、
前記第 1の電気負荷への電力遮断要求を検知する検知部と、
前記第 2の電気負荷へ電力遮断予告信号を送信する送信部と、
前記予告信号の送信に対応して、 前記第 2の電気負荷が電力遮断許可状態であ ることを示す情報を、 前記第 2の電気負荷から受信する受信部と、
前記情報の受信に基づいて、 前記蓄電機構と前記電気負荷とを接続状態および 遮断状態のいずれかの状態にするリレーを制御する制御部とを含む、 電気負荷制 御装置。
2 . 前記制御部は、 前記第 2の電気負荷から前記情報を受信すると、 前記リ レーを接続状態から遮断状態にする、 請求項 1に記載の電気負荷制御装置。
3 . 前記電気負荷制御装置は、 前記蓄電機構から前記電気負荷へ供給される 電力の電流値を検知する電流検知部をさらに含み、
前記制御部は、 前記第 2の電気負荷から前記情報を受信していない場合であつ ても、 前記電流値が予め定められた値よりも小さくないと、 前記リレーを接続状 態から遮断状態にする、 請求項 1に記載の電気負荷制御装置。
4 . 前記検知部は、 前記第 1の電気負荷の異常発生に基づいて、 前記電力遮 断要求を検知する、 請求項 1に記載の電気負荷制御装置。
5 . 前記制御部は、 前記第 2の電気負荷から前記情報を受信していない場合 であっても、 前記異常発生から予め定められた時間が経過すると、 前記リレーを 接続状態から遮断状態にする、 請求項 4に記載の電気負荷制御装置。
6 . 前記蓄電機構は二次電池である、 請求項 1に記載の電気負荷制御装置。
7 . 前記第 1の電気負荷は走行系の電気負荷である、 請求項 1に記載の電気 負荷制御装置。
8 . 前記第 2の電気負荷は補機系の電気負荷である、 請求項 1に記載の電気 負荷制御装置。
9 . 車両に搭載された蓄電機構から電力が供給される複数の電気負荷の制御 装置であって、
前記第 1の電気負荷への電力遮断要求を検知するための検知手段と、 前記第 2の電気負荷へ電力遮断予告信号を送信するための送信手段と、 前記予告信号の送信に対応して、 前記第 2の電気負荷が電力遮断許可状態であ ることを示す情報を、 前記第 2の電気負荷から受信するための受信手段と、 前記情報の受信に基づいて、 前記蓄電機構と前記電気負荷とを接続状態および 遮断状態のいずれかの状態にするリレーを制御するための制御手段とを含む、 電 気負荷制御装置。
1 0 . 前記制御手段は、 前記第 2の電気負荷から前記情報を受信すると、 前 記リレーを接続状態から遮断状態にするための手段を含む、 請求項 9に記載の電 気負荷制御装置。
1 1 . 前記電気負荷制御装置は、 前記蓄電機構から前記電気負荷へ供給され る電力の電流値を検知するための手段をさちに含み、
前記制御手段は、 前記第 2の電気負荷から前記情報を受信していない場合であ つても、 前記電流値が予め定められた値よりも小さくないと、 前記リレーを接続 状態から遮断状態にするための手段を含む、請求項 9に記載の電気負荷制御装置。
1 2 . 前記検知手段は、 前記第 1の電気負荷の異常発生に基づいて、 前記電 力遮断要求を検知するための手段を含む、 請求項 9に記載の電気負荷制御装置。
1 3 . 前記制御手段は、 前記第 2の電気負荷から前記情報を受信していない 場合であっても、 前記異常発生から予め定められた時間が経過すると、 前記リレ 一を接続状態から遮断状態にするための手段を含む、 請求項 1 2に記載の電気負 荷制御装置。
1 4 . 前記蓄電機構は二次電池である、請求項 9に記載の電気負荷制御装置。
1 5 . 前記第 1の電気負荷は走行系の電気負荷である、 請求項 9に記載の電 気負荷制御装置。
1 6 . 前記第 2の電気負荷は補機系の電気負荷である、 請求項 9に記載の電 気負荷制御装置。
PCT/JP2006/301944 2005-02-04 2006-01-31 電気負荷制御装置 WO2006082953A1 (ja)

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