WO2013035424A1 - 車両用電動補機装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an electric auxiliary equipment for a vehicle.
- the present invention relates to a vehicular electric auxiliary device that can charge a battery, which is a power storage device mounted on a vehicle, from the outside and can supply power from the battery to an external device.
- a vehicle has a battery as a power storage device. And the vehicle provided with the charger which charges this battery using the electric power given from the outside is disclosed by patent document 1.
- FIG. 1 a part of the circuit of the charger is shared with a motor driving power source of an electric compressor for an air conditioner that is an electric auxiliary machine driven by a battery, thereby reducing the number of parts.
- the structure which reduces or suppresses a weight increase is provided.
- Patent Document 1 it is possible to supply any power from the battery mounted on the vehicle to the outside by partially changing the hardware configuration.
- an arbitrary AC voltage is generated from the battery voltage and output using a power supply device of the vehicle.
- power is supplied from a battery to an external device using a vehicle power supply device, it is conceivable to use a household 100V electric device connected to the battery.
- Patent Document 1 describing a circuit in which a part of a charger circuit is shared with a motor drive circuit of an electric compressor for an air conditioner is to suppress the weight of the vehicle.
- the present invention provides a vehicular electric auxiliary device having a configuration in which a motor drive circuit of a vehicular electric compressor and a vehicular charger circuit are shared.
- the purpose is to prohibit the output of the voltage to the outside when there is a possibility that an excessively large voltage may be supplied. That is, according to the present invention, before supplying a voltage from a vehicle to an external device, whether or not a predetermined circuit component is good or bad is determined in a state where the electric compressor is in an operating state or a non-operating state with an existing circuit in the electric auxiliary device.
- the object is to prohibit the output of the voltage to the outside.
- the first invention is a vehicular electric auxiliary device (25) for controlling an electric auxiliary device (3) driven by a battery (19), and includes an external connector (10). ), A charging circuit (21) for charging the battery (19) when an external power source (1) is connected to the connector (10), a booster circuit (22), and a drive circuit (23) for the electric auxiliary machine (3). ), A first switch (4, 5) provided between the electric auxiliary machine (3) and the drive circuit (23), and provided between the booster circuit (22) and the battery (19). In the vehicular electric accessory device (25) provided with the second switch (6) and the control device (20), the control device (20) determines the abnormality of the second switch (6). A first determination means (31) for performing a special operation in the booster circuit (22).
- At least one of the second determination means (32) for determining the abnormality of the switching element (17) and the battery voltage output prohibition means (33) are provided, and the control device (20) passes through the connector (10).
- the control device (20) passes through the connector (10).
- the first determination means (31) turns off the second switch (6) with the first switch (4, 5) turned on.
- the second switch (6) is determined to be abnormal. Equipment.
- the second determination means (32) turns on the second switch (6) in a state in which the first switch (4, 5) is turned on. Then, the electric auxiliary machine (3) is set in a driving state, and when the electric auxiliary machine (3) does not operate normally in this state, the specific switching element (17) is determined to be abnormal. Electric auxiliary equipment.
- the first determination means (31) turns off the second switch (6) with the first switch (4, 5) turned on, In this state, when the current flowing through the specific switching element (17) exceeds a predetermined current value, it is determined that the second switch (6) is abnormal.
- the second determination means (32) turns on the second switch (6) with the first switch (4, 5) turned on. In this state, when the current flowing through the specific switching element (17) does not coincide with the instruction value, the specific electric switching device (17) is determined to be abnormal.
- the first determination means (31) is configured such that the voltage value supplied to the outside through the connector (10) is lower than the voltage of the battery (19). It is an electric auxiliary machine device for vehicles characterized by operating only in the above.
- the first determination unit does not operate when the supplied voltage is high, and the number of determination processes is reduced.
- the second determination means (32) is configured such that the voltage value supplied to the outside through the connector (10) is higher than the voltage of the battery (19). It is an electric auxiliary machine device for vehicles characterized by operating only in the above.
- the second determination means does not operate when the supplied voltage is low, so the number of determination processes is reduced.
- the electric auxiliary machine (3) is a three-phase AC motor
- the drive circuit (23) is a U of the electric auxiliary machine (3). It is configured to output phase upper arm drive signal, U phase lower arm drive signal, V phase upper arm drive signal, V phase lower arm drive signal, W phase upper arm drive signal, and W phase lower arm drive signal.
- the booster circuit (22) includes a common part with the drive circuit (23), and the specific switching element (17) is an element for generating lower arm drive signals of the U phase, V phase, and W phase.
- the specific switching element 17 can be an npn transistor or a MOSFET.
- FIG. 2A is a partial circuit configuration diagram for explaining the operation of the relay when the battery is charged from the external power source in the circuit diagram of FIG. 1, and FIG. 2B is the voltage of the battery connected to the external device in the circuit diagram of FIG.
- movement of a relay when the motor of an electric compressor is driven with a battery in the circuit diagram of FIG. 3 is a flowchart showing an embodiment of a procedure for detecting a relay abnormality by the first determination unit shown in FIG. 1 and an operation of a battery voltage output prohibiting unit.
- 6 is a flowchart showing an embodiment of a procedure for detecting abnormality of the switching element by the second determination unit shown in FIG. 1 and the operation of the battery voltage output prohibiting unit.
- 6 is a flowchart showing another example of a procedure for detecting abnormality of the relay by the first determination unit shown in FIG. 1 and the operation of the battery voltage output prohibiting unit.
- It is a flowchart which shows another Example of the procedure in which the 2nd determination means shown in FIG. 1 detects abnormality of a switching element, and operation
- the first determination means and the second determination means shown in FIG. 1 detect the abnormality of either the relay or the switching element according to the magnitude of the external supply voltage and the battery voltage, and the battery voltage output prohibition It is a flowchart which shows another Example of operation
- FIG. 1 is a circuit configuration diagram showing the configuration of an embodiment of the vehicular electric accessory device 25 of the present invention.
- the vehicle electric auxiliary device 25 of this embodiment includes a drive circuit 23 for an electric auxiliary device that can drive an electric auxiliary device such as the electric compressor motor 3 by using a battery 19 as a power source.
- the vehicular electric auxiliary device 25 is connected to the connector 10 via the power supply filter 2, and the connector 10 is connected to an external power source 1 for alternating current and an external device that operates with a voltage supplied from the battery 19 through the connector 10. Equipment can be connected.
- the vehicle electric auxiliary device 25 is provided with a charging circuit 21 and a booster circuit 22.
- the charging circuit 21 charges the battery 19 when the external power source 1 is connected to the connector 10.
- the booster circuit 22 boosts the voltage during charging, and boosts or lowers the voltage when an electrical device is connected to the connector 10 and the voltage is supplied from the vehicular electric accessory device 25 to an external device.
- the charging circuit 21, the booster circuit 22, and the drive circuit 23 of the electric auxiliary machine are not independent circuits but share circuit components, and these circuits are all controlled by the control device 20. The configuration and operation of the charging circuit 21, the booster circuit 22, and the drive circuit 23 of the electric auxiliary machine will be described in detail later.
- the vehicular electric auxiliary device 25 there are relays 4 and 5 which are switches for turning on / off the connection between the electric compressor motor 3 and the drive circuit 23 of the electric auxiliary device.
- the booster circuit 22 includes relays 6 and 7, a reactor 8, and a capacitor 9, which are switches for turning on / off the connection between the driving circuit 23 of the electric auxiliary machine and the battery 19.
- the electric compressor motor 3 is a three-phase AC motor, and includes a three-phase coil of U phase, V phase, and W phase for rotating the rotor. From the drive circuit 23, the U phase upper arm drive signal, the U phase lower arm drive signal, the V phase upper arm drive signal, the V phase lower arm drive signal, the W phase upper arm drive signal, and the W phase lower arm drive of the motor 3 are driven. A signal is output. For this reason, in the drive circuit 23, the switching elements 11, 15 connected in series, the switching elements 12, 16 connected in series, and the series connection are connected between the power line PL connected to the positive electrode of the battery 19 and the ground line EL. The switching elements 13 and 17 thus connected are connected in parallel.
- the switching elements 11 and 15 connected in series generate a U-phase upper and lower arm drive signal
- the switching elements 12 and 16 connected in series generate a V-phase upper and lower arm drive signal
- the switching elements 13 and 15 connected in series 17 generates a W-phase upper and lower arm drive signal. Since the drive circuit of the electric compressor motor 3 is well known, further explanation is omitted.
- connection point of the switching elements 11 and 15 is connected to the U-phase coil of the motor 3 via the relay 5
- the connection point of the switching elements 12 and 16 is connected to the V-phase coil of the motor 3, and the switching elements 13 and 17 are connected. Is connected to the W-phase coil of the motor 3 via the relay 4.
- the connection points of the switching elements 11 and 15 and the connection points of the switching elements 12 and 16 are connected to the connector 10 via the power supply filter 2.
- the power supply filter 2 can be incorporated in the vehicular electric accessory device 25.
- the drive circuit 23 functions as a three-phase inverter circuit that drives the motor 3 for the electric compressor.
- the charging circuit 21 shares the circuit of the drive circuit 23 described above, and includes switching elements 11 and 15 connected in series and switching elements 12 and 16 connected in series.
- the charging circuit 21 becomes a rectifier circuit using protective diodes for the switching elements 11, 12, 15, and 16.
- the charging circuit 21 uses the switching elements 11, 12, 15, and 16 to turn on / off each power frequency (60 Hz if the voltage is 60 Hz). Turn off.
- the booster circuit 22 shares the W-phase switching elements 13 and 17 of the drive circuit 23 and is connected in series between the power supply line PL and the ground line EL so as to be parallel to the switching elements 13 and 17.
- Switching elements 14 and 18 and a capacitor 9 are provided.
- a relay 6 is provided in the power supply line PL between the switching elements 13 and 17 and the switching elements 14 and 18, and a line connecting the connection point of the switching elements 13 and 17 and the connection point of the switching elements 14 and 18.
- L is provided with a relay 7 and a reactor 8 connected in series.
- the booster circuit 22 shares the switching elements 13 and 17 for the W phase of the drive circuit 23.
- the switching elements to be shared may be for the U phase or the V phase, and are limited to the W phase. Is not to be done.
- the switching elements 11 and 15 become a part of the booster circuit 22
- the switching elements 12 and 16 become a part of the booster circuit 22. It becomes.
- the booster circuit 22 functions as a booster circuit or a step-down circuit during charging when the external power supply 1 is connected to the connector 10.
- an external device When an external device is connected to the connector 10 to supply an external voltage, an AC voltage is generated while increasing or decreasing the voltage of the battery 19 according to the voltage of the battery 19 and the supply voltage supplied to the outside. .
- the switching elements 11 to 18 are npn transistors in the embodiment shown in FIG. 1, but IGBTs (insulated gate bipolar transistors) can be used, for example. In place of the npn transistor, a power switching element such as a power MOSFET (metal oxide semiconductor field effect transistor) can be used. All the on / off control of the switching elements 11 to 18 and the relays 4 to 7 is performed by the control device 20.
- IGBTs insulated gate bipolar transistors
- MOSFET metal oxide semiconductor field effect transistor
- FIG. , B and FIG. 3 the operation of the circuit of the electric auxiliary equipment for a vehicle 25 of the embodiment configured as described above during charging, when supplying voltage to the outside, and when driving the motor for the electric compressor is shown in FIG. , B and FIG. 3, each will be described in detail. 2A and 2B and FIG. 3, the control device 20 is not shown.
- FIG. 3 shows a circuit for driving the electric compressor motor 3.
- driving the electric compressor motor 3 it is a condition that nothing is connected to the connector 10, and the relays 4, 5, 6 are turned on and the relay 7 is turned off.
- a three-phase alternating current is generated by the drive circuit 23 using the voltage supplied from the battery 19 and is output to the motor 3 for the electric compressor.
- the switching elements 11, 12, 13, 15, 16, and 17 perform a switching operation by a signal from the drive device 20, and the U phase upper arm drive signal, the U phase lower arm drive signal of the motor 3, A V-phase upper arm drive signal, a V-phase lower arm drive signal, a W-phase upper arm drive signal, and a W-phase lower arm drive signal are generated and output to the motor 3.
- the switching elements 14 and 18 are off.
- the present inventor may output an excessive voltage when supplying voltage to the outside because (a) the relay 6 of the booster circuit 22 is not turned off, and (b) It has been found that the switching element 17 of the booster circuit 22 is malfunctioning. That is, in the case of (a), even when the relay 6 is controlled to be turned off, the relay 6 is not turned off by contact welding or the like. When the switching elements 11 and 12 are turned on in this state, the voltage of the vehicle battery 19 is increased. In this case, the data is output to the outside as it is.
- the external device when the voltage of the vehicle battery 19 is higher than the rated voltage of the external device, the external device may be damaged. Further, in the case of (b), when the voltage of the vehicle battery 19 is lower than the output target voltage, the voltage is boosted by the switching operation of the switching element 17, but the switching element 17 has an operation failure that increases the ON width. The boosted voltage becomes an overvoltage higher than the target voltage, and when the switching elements 11 and 12 are turned on, the overvoltage may be output to the outside and the external device may be damaged.
- the control device 20 is provided with a first determination means 31, a second determination means 32, and a battery voltage output prohibition means 33.
- the first determination unit 31 determines abnormality of the relay 6, and the second determination unit 32 determines abnormality of the switching element 17.
- the battery voltage output prohibiting unit 33 operates so that the battery voltage is not output to the outside when either the first determination unit 31 or the second determination unit 32 determines abnormality.
- the control device 20 includes a central control device (CPU), a storage device (ROM, RAM), an internal portion for realizing the first determination means 31, the second determination means 32, and the battery voltage output prohibition means 33. Although there are buses and the like, the configuration of a control device using a computer is well-known, and is not shown here.
- step 401 When voltage is supplied from the battery 19 to the external device, first, in step 401, the relays 4 and 5 are turned on and the relays 6 and 7 are turned off.
- step 402 the control device 20 drives the drive circuit so as to rotate the electric compressor motor 3 (shown as an electric compressor in the figure) at a specific rotational speed (arbitrary rotational speed) with the relay 6 turned off. 23 is controlled. If the relay 6 does not cause contact welding or the like and the relay 6 is normally turned off, the voltage of the battery 19 is not supplied to the drive circuit 23, so the control device 20 uses the drive circuit 23. The electric compressor motor 3 should not operate even if the drive is performed.
- the control device 20 determines that the relay 6 is operating normally. .
- the control device 20 determines that the relay 6 is not abnormally turned off.
- the voltage is supplied from the battery 19 to the drive circuit 23. Therefore, the electric compressor motor 3 is predetermined when the control device 20 drives using the drive circuit 23. It will rotate at the number of rotations. Therefore, if it is detected by the control device 20 that the electric compressor motor 3 is rotating at a predetermined number of revolutions when the relay 6 is off, the control device 20 determines that the possibility that the relay 6 is abnormal is high. be able to.
- step 403 the first determination means 31 of the control device 20 determines whether or not the electric compressor motor 3 is operating. If it is determined that the electric compressor motor 3 is not operating (YES), the process proceeds to step 404 and it is determined that the relay 6 is normal. In the following step 405, the battery voltage output prohibiting means 33 of the control device 20 permits the voltage supply to the outside and ends this routine. Therefore, in this case, voltage is supplied from the battery 19 to the external device through the vehicle electric auxiliary device 25.
- step 403 determines that the electric compressor motor 3 is operating (NO)
- the process proceeds to step 406 to determine that the relay 6 is abnormal.
- the battery voltage output prohibiting means 33 of the control device 20 prohibits voltage supply to the outside and ends this routine. Therefore, in this case, the voltage is not supplied from the battery 19 to the external device through the vehicle electric auxiliary device 25, and the external device is prevented from being damaged due to the overvoltage from the vehicle electric auxiliary device 25 due to the abnormality of the relay 6. Is done.
- FIG. 5 is a flowchart showing an example of the operation of the second determination unit 32 shown in FIG. 1 detecting the abnormality of the switching element 17 and the operation of the battery voltage output prohibiting unit 33.
- the procedure shown in FIG. 5 is executed by the control device 20 shown in FIG. 1 every time voltage is supplied from the battery 19 to the external device.
- Step 501 When voltage supply from the battery 19 to the external device is performed, in Step 501, the relays 4, 5, and 6 are turned on and the relay 7 is turned off.
- the control device 20 controls the drive circuit 23 so as to rotate the electric compressor motor 3 (described as an electric compressor in the figure) at a specific rotation speed (arbitrary rotation speed).
- the control device 20 performs driving using the drive circuit 23. It should work at Therefore, for example, if it can be detected that the rotation speed of the electric compressor motor 3 is the same as the instruction value, the control device 20 can determine that the switching element 17 is operating normally. On the contrary, if the switching element 17 has an abnormality such as an abnormality in the ON width, an abnormal state is detected such that the rotational speed of the motor 3 for the electric compressor is not stable or the current value becomes abnormal. Therefore, when the control device 20 performs driving using the drive circuit 23, if it is detected that the rotation speed or current value of the motor 3 for the electric compressor does not match the indicated value, the switching element 17 is abnormal. It can be determined that there is a high possibility.
- step 503 the second determination means 32 of the control device 20 determines whether or not the electric compressor motor 3 is operating normally. When it determines with the electric compressor motor 3 operating normally (YES), it progresses to step 504 and determines with the switching element 17 being normal. In the following step 505, the battery voltage output prohibiting means 33 of the control device 20 permits the voltage supply to the outside and ends this routine. Therefore, in this case, voltage is supplied from the battery 19 to the external device through the vehicle electric auxiliary device 25.
- step 503 when the second determination means 32 of the control device 20 determines in step 503 that the electric compressor motor 3 is not operating normally (NO), the process proceeds to step 506 and the switching element 17 is determined to be abnormal.
- the battery voltage output prohibiting means 33 of the control device 20 prohibits voltage supply to the outside and ends this routine. Therefore, in this case, the voltage is not supplied from the battery 19 to the external device through the vehicle electric auxiliary device 25, and the external device is damaged due to the overvoltage from the vehicle electric auxiliary device 25 due to the abnormality of the switching element 17. Is prevented.
- the controller 20 determines whether the relay 6 and the switching element 17 are normal or abnormal. When either one of the relay 6 and the switching element 17 is abnormal, voltage application from the vehicle electric auxiliary device 25 to the external device is prohibited. As a result, when a voltage is supplied from the battery 19 to the external device, the external device is prevented from being damaged due to overvoltage application.
- the electric compressor motor 3 is operated in order to detect the normality / abnormality of the relay 6 and the switching element 17 when the voltage is supplied from the battery 19 to the external device.
- the air conditioner since the air conditioner is operated by the operation of the motor 3 for the electric compressor, the passenger compartment of the vehicle is cooled, and there is a concern that the user of the vehicle is concerned about the operation of the air conditioner.
- a current sensor 24 for detecting the phase current for the W phase of the motor 3 for the electric compressor using the switching element 7 is provided.
- the means for detecting the current flowing through the switching element 17 may be a shunt resistor, but is preferably the current sensor 24 because it generates heat during charging and affects the booster circuit 22 during voltage supply.
- the phase in which the current sensor is provided is not limited to the W phase, but may be the U phase or the V phase, and the current flowing through the switching element that drives any one of the U to W phases. Can be detected. It is well known that the current flowing through the switching element is detected, and there is a drive circuit 23 to which the current detection means is already attached. Therefore, the circuit is not enlarged by attaching the current sensor.
- the W-phase lock current is detected, and the abnormality of the relay 6 or the abnormality of the switching element 17 is detected. Can be detected. If the lock operation detects the lock current, normality / abnormality of the relay 7 and the switching element 17 can be confirmed in a short time without operating the air conditioner. This procedure will be described below with reference to FIGS.
- FIG. 6 is a flowchart showing another embodiment of the procedure in which the first determination means 31 shown in FIG. 1 detects an abnormality of the relay 6 and the operation of the battery voltage output prohibiting means 33.
- the procedure shown in FIG. 6 is executed by the control device 20 shown in FIG. 1 every time voltage is supplied from the battery 19 to the external device.
- Step 601 When voltage is supplied from the battery 19 to the external device, first, in Step 601, the relays 4 and 5 are turned on and the relays 6 and 7 are turned off. In the subsequent step 602, the electric compressor motor 3 is locked to a specific phase using the switching element 17 while the relay 6 is turned off. For example, one or both of the switching elements 11 and 12 are turned on, and the switching element 17 is switched. If the relay 6 does not cause contact welding or the like and the relay 6 is normally turned off, the voltage of the battery 19 is not supplied to the drive circuit 23, so the control device 20 switches the switching element 17. Even if the motor is operated, the motor current value detected by the current sensor 24 should be “0”.
- step 603 the first determination unit 31 of the control device 20 determines whether or not the lock current is equal to or less than a predetermined value. When it is determined that the lock current is equal to or less than the predetermined value (YES), the process proceeds to step 604 and it is determined that the relay 6 is normal. In the subsequent step 605, the battery voltage output prohibiting means 33 of the control device 20 permits voltage supply to the outside, and this routine is terminated. Therefore, in this case, voltage is supplied from the battery 19 to the external device through the vehicle electric auxiliary device 25.
- step 603 determines in step 603 that the lock current exceeds a predetermined value (NO)
- the process proceeds to step 606 and the relay 6 is determined to be abnormal.
- the battery voltage output prohibiting means 33 of the control device 20 prohibits voltage supply to the outside and ends this routine. Therefore, in this case, the voltage is not supplied from the battery 19 to the external device through the vehicle electric auxiliary device 25, and the external device is prevented from being damaged due to the overvoltage from the vehicle electric auxiliary device 25 due to the abnormality of the relay 6. Is done.
- FIG. 7 is a flowchart showing an example of an operation in which the second determination unit 32 shown in FIG. 1 detects an abnormality of the switching element 17 and an operation of the battery voltage output prohibiting unit 33.
- the procedure shown in FIG. 7 is executed by the control device 20 shown in FIG. 1 every time voltage is supplied from the battery 19 to the external device.
- Step 701 When voltage supply from the battery 19 to the external device is performed, in Step 701, the relays 4, 5, and 6 are turned on and the relay 7 is turned off. In step 702, the electric compressor motor 3 is locked to a specific phase using the switching element 17 while the relay 6 is on. For example, one or both of the switching elements 11 and 12 are turned on, and the switching element 17 is switched. Since the voltage of the battery 19 is supplied to the drive circuit 23 when the switching element 17 operates normally, when the control device 20 performs the switching operation of the switching element 17, the current sensor 24 performs a predetermined motor current. The value should be detected.
- step 703 the second determination means 32 of the control device 20 determines whether or not the indicated value by the control device 20 of the lock current matches the detected value. If it is determined that the lock current instruction value matches the detected value (YES), the process proceeds to step 704, where it is determined that the switching element 17 is normal. In the following step 705, the battery voltage output prohibiting means 33 of the control device 20 permits voltage supply to the outside, and this routine is finished. Therefore, in this case, voltage is supplied from the battery 19 to the external device through the vehicle electric auxiliary device 25.
- step 703 the second determination means 32 of the control device 20 determines in step 703 that the indicated value by the control device 20 of the lock current does not match the detected value (NO)
- the process proceeds to step 706 and the switching element 17 Is determined to be abnormal.
- the battery voltage output prohibiting means 33 of the control device 20 prohibits voltage supply to the outside and ends this routine. Therefore, in this case, the voltage is not supplied from the battery 19 to the external device through the vehicle electric auxiliary device 25, and the external device is applied by applying an overvoltage from the vehicle electric auxiliary device 25 to the external device due to an abnormality of the switching element 17. Is prevented from being damaged.
- the control device 20 when the voltage is supplied from the battery 19 to the external device, the control device 20 operates the relay 6 and the switching element 17 normally. / If the abnormality is determined in a very short time and one of the relay 6 and the switching element 17 is abnormal, the application of voltage from the vehicular electric auxiliary device 25 to the external device is prohibited.
- the electric compressor motor 3 is not operated, that is, installed in the vehicle. It is possible to determine whether the relay 6 and the switching element 17 are normal or abnormal without operating the air conditioner.
- the output voltage and the voltage of the battery 19 are compared, and the voltage of the battery 19 is higher than the output voltage. For example, only the normal / abnormal judgment of the relay 6 is performed. If the voltage of the battery 19 is lower than the output voltage, only the normal / abnormal judgment of the switching element 17 is performed. This procedure will be described below with reference to FIG.
- FIG. 8 shows that the first determination unit 31 and the second determination unit 32 shown in FIG. 1 are abnormal in either the relay 6 or the switching element 17 depending on the magnitude of the supply voltage to the outside and the voltage of the battery 19.
- 5 is a flowchart showing still another embodiment of the procedure of detecting the battery voltage and the operation of the battery voltage output prohibiting means 33.
- the procedure shown in FIG. 8 is executed by the control device 20 shown in FIG. 1 every time voltage is supplied from the battery 19 to the external device. It is assumed that the voltage of the battery 19 is detected by the control device 20 because it is necessary for other controls in the vehicle. Further, it is assumed that the supply voltage (output voltage) to the outside is determined by the vehicle system or can be selected from several types.
- the output voltage value to the outside is read by the control device 20 in step 801. In subsequent step 802, it is determined whether or not the output voltage value to be output to the outside is higher than the voltage of the vehicle battery 19.
- the control device 20 determines whether the relay 6 is normal or abnormal in step 803. Do.
- the normality / abnormality of the relay 6 can be determined by performing the processing of Step 401 to Step 407 or the processing of Step 601 to Step 607 described above.
- the control device 20 determines whether the switching element 17 is normal / abnormal in step 804. Make a decision.
- the normality / abnormality of the switching element 17 can be determined by performing the processing of Step 501 to Step 507 or the processing of Step 701 to Step 707 described above.
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Abstract
外部機器に耐電圧を越えた電圧を供給しない車両用電動補機装置を提供するものであり、車両のバッテリ(19)で駆動される電動補機(3)を制御し、バッテリ電圧を外部機器の稼動電圧に合わせて供給可能な車両用電動補機装置(25)の制御装置(20)に、昇圧回路(22)とバッテリ(19)との間に設けられたスイッチ(6)の異常を判定する第1の判定手段(31)と、昇圧回路(22)の中の特定のスイッチング素子(17)の異常を判定する第2の判定手段(32)の少なくとも一方と、バッテリ電圧出力禁止手段(33)とを設け、制御装置(20)は、外部にバッテリ(19)から電圧を供給する場合に、第1の判定手段(31)と第2の判定手段(32)の何れか一方が異常を判定した場合には、バッテリ電圧出力禁止手段(33)を動作させるようにした車両用電動補機装置である。
Description
本発明は車両用電動補機装置に関するものである。本発明は、車両に搭載された蓄電装置であるバッテリに外部から充電可能であると共に、バッテリから外部の機器に電源を供給可能な車両用電動補機装置に関するものである。
従来、車両は蓄電装置としてのバッテリを備えている。そして、このバッテリに外部から与えられる電力を利用して充電を行う充電器を備えている車両が特許文献1に開示されている。また、特許文献1に記載の車両には、充電器の回路の一部を、バッテリによって駆動される電動補機であるエアコン用の電動コンプレッサのモータ駆動用電源と共用することにより、部品数を低減したり、重量増加を抑制する構成が備えられている。
特許文献1に開示の構成では、ハードウエア構成を一部変更することにより、車両に搭載されたバッテリから外部への任意の電源供給を行うことも可能である。車両に搭載されたバッテリから外部に電源を供給する場合には、車両の電源装置を用いてバッテリ電圧から任意の交流電圧を生成して出力を行うことになる。バッテリから車両の電源装置を使用して外部の機器への電源供給を行う場合は、家庭用の100Vの電気機器をバッテリに接続して使用すること等が考えられる。
充電器の回路の一部をエアコン用の電動コンプレッサのモータ駆動回路と共用した回路を記載した特許文献1の目的は、車両の重量を抑制することである。
一方、特許文献1に開示の回路(ハードウエア構成)を一部変更することにより、充電だけでなく、外部機器への任意の電源供給が可能となる。
しかしながら、特許文献1に記載のハードウエア構成において、車両から外部の機器に対して電圧を供給する場合、回路の一部分が故障している状態で、車両の電源装置によって生成された電圧をそのまま外部に出力する可能性がある。この場合は、外部に接続された電気機器の耐圧(定格電圧)を越えた電圧を出力する可能性があり、接続先の電気機器のほぼ全てを破損させてしまう課題がある。
本発明は、上記課題に鑑み、車両用電動コンプレッサのモータ駆動回路と車両用充電器の回路を共用した構成の車両用電動補機装置において、車両から外部機器に電圧を供給する場合に、外部に過大題電圧が供給される可能性がある場合には、電圧の外部への出力を禁止することを目的とするものである。即ち、本発明は、車両から外部機器に電圧を供給する前に、電動補機装置に既存の回路にて電動コンプレッサを動作状態、或いは非動作状態にした状態で所定の回路部品の良否を判定して、可色部品の不良により、外部への電圧供給時に出力電圧が過大になる可能性がある場合は、電圧の外部への出力を禁止することを目的とするものである。
上記課題を解決するために、第1の発明は、バッテリ(19)に駆動される電動補機(3)を制御する車両用電動補機装置(25)であって、外部へのコネクタ(10)、前記コネクタ(10)に外部電源(1)が接続された時に前記バッテリ(19)を充電する充電回路(21)、昇圧回路(22)、前記電動補機(3)の駆動回路(23)、前記電動補機(3)と前記駆動回路(23)との間に設けられた第1のスイッチ(4,5)、前記昇圧回路(22)と前記バッテリ(19)との間に設けられた第2のスイッチ(6)及びこれらの制御装置(20)を備える車両用電動補機装置(25)において、前記制御装置(20)に、前記第2のスイッチ(6)の異常を判定する第1の判定手段(31)と、前記昇圧回路(22)の中の特定のスイッチング素子(17)の異常を判定する第2の判定手段(32)の少なくとも一方と、バッテリ電圧出力禁止手段(33)とを設け、前記制御装置(20)は、前記コネクタ(10)を通じて外部に前記バッテリ(19)から電圧を供給する場合に、前記第1の判定手段(31)と前記第2の判定手段(32)の何れか一方が異常を判定した場合には、前記バッテリ電圧出力禁止手段(33)を動作させることを特徴とする車両用電動補機装置である。
これにより、車両用電動補機装置から外部の電気機器に電圧を供給する場合に、外部の電気機器の耐圧を超える電圧を供給することがなくなり、外部の電気機器の過電圧による破損を防止することができる。
第2の発明は、第1の発明において、前記第1の判定手段(31)は、前記第1のスイッチ(4,5)をオンした状態で前記第2のスイッチ(6)をオフして前記電動補機(3)を非駆動状態にし、この状態で前記電動補機(3)が動作した時に、前記第2のスイッチ(6)を異常と判定することを特徴とする車両用電動補機装置である。
これにより、過電圧供給に関与する第2のスイッチの異常を容易に検出することができる。
第3の発明は、第1又は2の発明において、前記第2の判定手段(32)は、前記第1のスイッチ(4,5)をオンした状態で前記第2のスイッチ(6)をオンして前記電動補機(3)を駆動状態にし、この状態で前記電動補機(3)が正常動作しない時に、前記特定のスイッチング素子(17)を異常と判定することを特徴とする車両用電動補機装置である。
これにより、昇圧回路の中の過電圧供給に関与する特定のスイッチング素子の異常を容易に検出することができる。
第4の発明は、第1の発明において、前記第1の判定手段(31)は、前記第1のスイッチ(4,5)をオンした状態で前記第2のスイッチ(6)をオフにし、この状態で前記特定のスイッチング素子(17)を流れる電流が所定の電流値を越える時に、前記第2のスイッチ(6)を異常と判定することを特徴とする車両用電動補機装置である。
これにより、過電圧供給に関与する第2のスイッチの異常を容易に検出することができる。
第5の発明は、第1又は3の発明において、第2の判定手段(32)は、前記第1のスイッチ(4,5)をオンした状態で前記第2のスイッチ(6)をオンにし、この状態で前記特定のスイッチング素子(17)を流れる電流が指示値と一致しない時に、前記特定のスイッチング素子(17)を異常と判定することを特徴とする車両用電動補機装置である。
これにより、昇圧回路の中の過電圧供給に関与する特定のスイッチング素子の異常を容易に検出することができる。
第6の発明は、第2又は4の発明において、前記第1の判定手段(31)は、前記コネクタ(10)を通じて外部に供給する電圧値が、前記バッテリ(19)の電圧よりも低い場合にのみ動作することを特徴とする車両用電動補機装置である。
これにより、車両用電動補機装置から外部に電圧を供給する場合に、供給する電圧がバッテリ高い場合は第1の判定手段は動作しないので、判定処理回数が減る。
第7の発明は、第3又は5の発明において、前記第2の判定手段(32)は、前記コネクタ(10)を通じて外部に供給する電圧値が、前記バッテリ(19)の電圧よりも高い場合にのみ動作することを特徴とする車両用電動補機装置である。
これにより、車両用電動補機装置から外部に電圧を供給する場合に、供給する電圧がバッテリ低い場合は第2の判定手段は動作しないので、判定処理回数が減る。
第8の発明は、第1から第6の何れかの発明において、前記電動補機(3)が三相交流モータであり、前記駆動回路(23)が前記電動補機(3)の、U相上アーム駆動信号、U相下アーム駆動信号、V相上アーム駆動信号、V相下アーム駆動信号、W相上アーム駆動信号、及びW相下アーム駆動信号を出力するように構成されており、前記昇圧回路(22)は前記駆動回路(23)と共用部分を備えており、前記特定のスイッチング素子(17)は前記U相、V相、W相の下アーム駆動信号を生成する素子であることを特徴とする車両用電動補機装置である。
これにより、昇圧回路と駆動回路を構成する回路部品数が減り、コストを低減することができる。
なお、第7の発明において、前記特定のスイッチング素子17はnpn型トランジスタ又はMOSFETとすることができる。
これにより、スイッチング素子として、npn型トランジスタとMOSFETの何れも使用することができる。
なお、上記に付した符号は、後述する実施形態に記載の具体的実施態様との対応関係を示す一例である。
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。各実施態様については、同一構成の部分には、同一の符号を付してその説明を省略又は簡略化する。
図1は、本発明の車両用電動補機装置25の一実施例の構成を示す回路構成図である。この実施例の車両用電動補機装置25は、バッテリ19を電源として電動補機、例えば電動コンプレッサ用モータ3を駆動することができる電動補機の駆動回路23を備えている。また、車両用電動補機装置25は電源フィルタ2を介してコネクタ10に接続しており、このコネクタ10には交流の外部電源1や、コネクタ10を通じてバッテリ19から供給される電圧で動作する外部機器を接続することができる。
更に、車両用電動補機装置25には、充電回路21と昇圧回路22が備えられている。充電回路21は、コネクタ10に外部電源1が接続された時にバッテリ19を充電するものである。また、昇圧回路22は充電時に電圧を昇圧し、コネクタ10に電気機器が接続されて車両用電動補機装置25から外部機器に電圧を供給する時に電圧を昇圧又は降圧するものである。充電回路21と昇圧回路22及び電動補機の駆動回路23は、それぞれ独立した回路ではなく、回路部品を共用しており、これらの回路は全て制御装置20によって動作制御される。充電回路21と昇圧回路22及び電動補機の駆動回路23の構成及び動作については後に詳述する。
これらに加えて、車両用電動補機装置25内には、電動コンプレッサ用モータ3と電動補機の駆動回路23との接続をオン/オフするスイッチであるリレー4,5がある。また、昇圧回路22の内部には、スイッチング素子以外に電動補機の駆動回路23とバッテリ19の接続をオン/オフするスイッチであるリレー6,7とリアクトル8、並びにコンデンサ9がある。
まず、駆動回路23について説明する。電動コンプレッサ用モータ3は三相交流モータであり、ロータを回転させるためのU相、V相及びW相の3相のコイルを備えている。駆動回路23からはモータ3の、U相上アーム駆動信号、U相下アーム駆動信号、V相上アーム駆動信号、V相下アーム駆動信号、W相上アーム駆動信号、及びW相下アーム駆動信号が出力される。このため、駆動回路23には、バッテリ19の正極に接続する電源ラインPLと接地ラインELとの間に、直列接続されたスイッチング素子11,15、直列接続されたスイッチング素子12,16及び直列接続されたスイッチング素子13,17が並列に接続されている。直列接続されたスイッチング素子11,15はU相の上下アーム駆動信号を生成し、直列接続されたスイッチング素子12,16はV相の上下アーム駆動信号を生成し、直列接続されたスイッチング素子13,17はW相の上下アーム駆動信号を生成する。電動コンプレッサ用モータ3の駆動回路については公知であるのでこれ以上の説明を省略する。
スイッチング素子11,15の接続点はリレー5を介してモータ3のU相のコイルに接続され、スイッチング素子12,16の接続点はモータ3のV相のコイルに接続され、スイッチング素子13,17の接続点はリレー4を介してモータ3のW相のコイルに接続されている。また、スイッチング素子11,15の接続点と、スイッチング素子12,16の接続点は、電源フィルタ2を介してコネクタ10に接続されている。電源フィルタ2は車両用電動補機装置25に内蔵させることも可能である。駆動回路23は、電動コンプレッサ用モータ3を駆動する三相インバータ回路として機能する。
充電回路21は、前述の駆動回路23の回路を共用するものであり、直列接続されたスイッチング素子11,15と、直列接続されたスイッチング素子12,16とから構成される。充電回路21は、コネクタ10に外部電源1が接続された時に、スイッチング素子11,12,15,16の保護ダイオードを用いた整流回路となる。また、充電回路21は、コネクタ10に外部機器が接続されて外部に電圧を供給する時には、スイッチング素子11,12,15,16を用いて電源周波数毎(電圧が60Hzならば60Hz)のオン/オフ動作を行う。
昇圧回路22は、この実施例では、駆動回路23のW相のスイッチング素子13,17を共用すると共に、電源ラインPLと接地ラインELとの間に、直列接続されてスイッチング素子13,17に並列なスイッチング素子14,18とコンデンサ9を備える。また、スイッチング素子13,17とスイッチング素子14,18の間の電源ラインPLにはリレー6が設けられており、スイッチング素子13,17の接続点とスイッチング素子14,18の接続点とを結ぶラインLにはリレー7とリアクトル8が直列接続されて設けられている。
なお、この実施例では昇圧回路22が駆動回路23のW相用のスイッチング素子13,17を共用しているが、共用するスイッチング素子はU相用又はV相用でも良く、W相用に限定されるものではない。U相用のスイッチング素子を共用する場合は、スイッチング素子11,15が昇圧回路22の一部となり、V相用のスイッチング素子を共用する場合は、スイッチング素子12,16が昇圧回路22の一部となる。
昇圧回路22は、コネクタ10に外部電源1が接続された充電時には昇圧回路又は降圧回路として機能する。また、コネクタ10に外部機器が接続されて外部への電圧を供給する時には、バッテリ19の電圧と外部に供給する供給電圧に応じて、バッテリ19の電圧を昇圧又は降圧しながら交流電圧を生成する。
スイッチング素子11~18は、図1に示した実施例ではnpn型トランジスタとしてあるが、例えばIGBT(絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)を用いることができる。また、npn型トランジスタに代えて、パワーMOSFET(金属酸化物半導体電界効果トランジスタ)等の電力スイッチング素子を使用することができる。スイッチング素子11~18とリレー4~7のオンオフ制御は全て制御装置20によって行われる。
次に、以上のように構成された実施例の車両用電動補機装置25の、充電時、外部への電圧供給時、及び電動コンプレッサ用モータの駆動時について、回路の動作を図2のA,B及び図3を用いてそれぞれ詳細に説明する。なお、図2のA,B及び図3において、制御装置20の図示は省略してある。
(1)充電時
外部電源1からバッテリ19に充電される場合の回路を図2のAに示す。充電時はリレー4,5,6がオフされる。電源フィルタ2でノイズ除去された交流電圧は、充電回路21においてスイッチング素子11,12,15,16の保護用ダイオードによって整流される。そして、整流された電圧と、バッテリ19に蓄積される電圧との関係に応じて、昇圧回路22において昇圧又は降圧が行われる。整流された電圧がバッテリ19の電圧よりも高い場合は降圧が必要になるため、スイッチング素子13をスイッチング動作させて降圧制御が行われる。このとき、スイッチング素子17,18はオフ状態であり、スイッチング素子14はオン又はオフ状態となる。逆に、整流された電圧がバッテリ19の電圧よりも低い場合は昇圧が必要になるため、スイッチング素子18をスイッチング動作させて昇圧制御が行われる。このとき、スイッチング素子14,17はオフ状態であり、スイッチング素子13はオン状態となる。
外部電源1からバッテリ19に充電される場合の回路を図2のAに示す。充電時はリレー4,5,6がオフされる。電源フィルタ2でノイズ除去された交流電圧は、充電回路21においてスイッチング素子11,12,15,16の保護用ダイオードによって整流される。そして、整流された電圧と、バッテリ19に蓄積される電圧との関係に応じて、昇圧回路22において昇圧又は降圧が行われる。整流された電圧がバッテリ19の電圧よりも高い場合は降圧が必要になるため、スイッチング素子13をスイッチング動作させて降圧制御が行われる。このとき、スイッチング素子17,18はオフ状態であり、スイッチング素子14はオン又はオフ状態となる。逆に、整流された電圧がバッテリ19の電圧よりも低い場合は昇圧が必要になるため、スイッチング素子18をスイッチング動作させて昇圧制御が行われる。このとき、スイッチング素子14,17はオフ状態であり、スイッチング素子13はオン状態となる。
(2)外部への電圧供給時
コネクタ10に接続された外部機器26にバッテリ19から電圧を供給する場合の回路を図2のBに示す。電圧供給時のリレーの状態は充電時と同じであり、リレー4,5,6がオフされ、リレー7がオンされる。外部に供給する電圧がバッテリ19の電圧よりも低い場合は降圧が必要になるため、昇圧回路22においてスイッチング素子17,18がオフ状態にされ、スイッチング素子13はオン又はオフ状態とされる。そして、スイッチング素子14をスイッチング動作させて降圧制御が行われる。逆に、外部に供給する電圧がバッテリ19の電圧よりも高い場合は昇圧が必要になるため、昇圧回路22においてスイッチング素子13,18がオフ状態にされ、スイッチング素子14はオン状態にされる。そして、スイッチング素子17をスイッチング動作させて昇圧制御が行われ、任意の交流電圧が生成される。
コネクタ10に接続された外部機器26にバッテリ19から電圧を供給する場合の回路を図2のBに示す。電圧供給時のリレーの状態は充電時と同じであり、リレー4,5,6がオフされ、リレー7がオンされる。外部に供給する電圧がバッテリ19の電圧よりも低い場合は降圧が必要になるため、昇圧回路22においてスイッチング素子17,18がオフ状態にされ、スイッチング素子13はオン又はオフ状態とされる。そして、スイッチング素子14をスイッチング動作させて降圧制御が行われる。逆に、外部に供給する電圧がバッテリ19の電圧よりも高い場合は昇圧が必要になるため、昇圧回路22においてスイッチング素子13,18がオフ状態にされ、スイッチング素子14はオン状態にされる。そして、スイッチング素子17をスイッチング動作させて昇圧制御が行われ、任意の交流電圧が生成される。
(3)電動コンプレッサ用モータの駆動時
電動コンプレッサ用モータ3を駆動させる場合の回路を図3に示す。電動コンプレッサ用モータ3を駆動させる場合は、コネクタ10には何も接続されていないことが条件となり、リレー4,5,6がオンされ、リレー7がオフされる。この場合には、バッテリ19から供給される電圧を用いて、駆動回路23で三相交流が生成されて電動コンプレッサ用モータ3に出力される。即ち、駆動回路23ではスイッチング素子11,12,13,15,16,17が駆動装置20からの信号によってスイッチング動作を行い、モータ3の、U相上アーム駆動信号、U相下アーム駆動信号、V相上アーム駆動信号、V相下アーム駆動信号、W相上アーム駆動信号、及びW相下アーム駆動信号が生成されてモータ3に出力される。スイッチング素子14,18はオフ状態である。
電動コンプレッサ用モータ3を駆動させる場合の回路を図3に示す。電動コンプレッサ用モータ3を駆動させる場合は、コネクタ10には何も接続されていないことが条件となり、リレー4,5,6がオンされ、リレー7がオフされる。この場合には、バッテリ19から供給される電圧を用いて、駆動回路23で三相交流が生成されて電動コンプレッサ用モータ3に出力される。即ち、駆動回路23ではスイッチング素子11,12,13,15,16,17が駆動装置20からの信号によってスイッチング動作を行い、モータ3の、U相上アーム駆動信号、U相下アーム駆動信号、V相上アーム駆動信号、V相下アーム駆動信号、W相上アーム駆動信号、及びW相下アーム駆動信号が生成されてモータ3に出力される。スイッチング素子14,18はオフ状態である。
ところが、外部への電圧供給時に、特定の回路部品が故障していた場合、コネクタ10に接続された外部機器の耐電圧を越えた電圧を車両用電動補機装置25から供給する可能性がある。例えば、外部機器の耐電圧が100Vであり、バッテリ19の電圧が直流350Vであった場合、昇圧回路22で降圧した後に外部機器に電圧を供給する必要があるが、例えば、リレー6が接点溶着によってオフ状態にならない状態で外部機器に電圧供給を行った場合、バッテリ19の直流350Vが外部機器に供給されてしまう。すると、外部機器は交流100Vが耐電圧であるために、過大な電圧が印加されることになり、機器が破損してしまうことになる。
この対策として、外部への電圧供給ラインに電圧の検知機能を追加し、所定の電圧が出力できるかどうかを確認した後に電圧を出力する方法が考えられる。ところが、この対策では追加部品によるコストアップや車両内部での追加部品の設置スペースが必要になるという問題点があった。
この問題点に対して本発明者は、外部への電圧供給時に、過大電圧を出力する可能性があるのは、(a)昇圧回路22のリレー6がオフ状態にならない場合と、(b)昇圧回路22のスイッチング素子17が動作不良である場合であることを見出した。即ち、(a)の場合は、リレー6をオフする制御を行ったとしてもリレー6が接点溶着等でオフされない場合であり、この状態でスイッチング素子11,12をオンすると車両バッテリ19の電圧がそのまま外部に出力されてしまう場合である。
このため、車両バッテリ19の電圧が外部機器の定格電圧より高い場合、外部機器が破損する可能性がある。また、(b)の場合は、車両バッテリ19の電圧が出力目標電圧よりも低い場合にスイッチング素子17のスイッチング動作で昇圧が行われるが、スイッチング素子17にオン幅が長くなる動作不具合がある場合は、昇圧した電圧が目標電圧以上の過大電圧となり、スイッチング素子11,12をオンすると過大電圧が外部に出力されて外部機器が破損する可能性がある。
一方、(a)、(b)の場合以外については、外部への電圧の供給時に回路部品に不具合が生じていても、その場合は出力電圧の周波数が異常になったり、過小電圧が出力されることになり、コネクタに接続された外部機器は正常動作はできないものの、破損する可能性は低いことが分かった。
そこで、本発明では、外部への電圧供給時に、(a)、(b)の2つの場合について、電圧を外部供給する前に確認を行い、リレー6の不良、或いはスイッチング素子17が動作不良があった場合は、外部への電源供給を禁止するようにしている。このため、本発明の図1に示す実施例では、制御装置20に、第1の判定手段31、第2の判定手段32及びバッテリ電圧出力禁止手段33を設けている。第1の判定手段31はリレー6の異常を判定し、第2の判定手段32はスイッチング素子17の異常を判定する。また、バッテリ電圧出力禁止手段33は、第1の判定手段31或いは第2の判定手段32の何れかが異常を判定した場合に、バッテリ電圧が外部に出力されないように動作する。なお、制御装置20の内部には第1の判定手段31、第2の判定手段32及びバッテリ電圧出力禁止手段33を実現するための中央制御装置(CPU)、記憶装置(ROM,RAM)、内部バス等があるが、コンピュータを用いた制御装置の構成は公知であるので、ここでは図示を省略している。
ここで、第1の判定手段31がリレー6の異常を検出する動作とバッテリ電圧出力禁止手段33の動作の一例の手順を、図4に示すフローチャートを用いて説明する。図4に示す手順は、バッテリ19から外部機器への電圧供給が行われる毎に、図1に示した制御装置20によって実行される。
バッテリ19から外部機器に電圧供給が行われる場合は、まず、ステップ401において、リレー4,5がオン、リレー6,7がオフされる。そして、続くステップ402において、リレー6がオフの状態で電動コンプレッサ用モータ3(図には電動コンプレッサと記載)を特定回転数(任意の回転数)で回転させるように、制御装置20が駆動回路23を制御する。リレー6が接点溶着等を起こしておらず、リレー6が正常にオフされていれば、バッテリ19の電圧が駆動回路23に供給されていない状態となるため、制御装置20が駆動回路23を用いた駆動を行っても電動コンプレッサ用モータ3は動作しないはずである。
電動コンプレッサ用モータ3は、通常、回転数かモータ電流の何れか、またはその両方が制御装置20で検知される。このため、例えば、電動コンプレッサ用モータ3の回転数か電流が“0”に近い値、或いは所定値以下の値を示せば、制御装置20は、リレー6が正常に動作していると判定する。逆に、リレー6が異常でオフされていなければ、バッテリ19から駆動回路23に電圧が供給されるため、電動コンプレッサ用モータ3は、制御装置20が駆動回路23を用いた駆動を行うと所定の回転数で回転してしまう。したがって、リレー6のオフ状態で電動コンプレッサ用モータ3が所定回転数で回転していることが制御装置20によって検出されれば、制御装置20はリレー6は異常である可能性が高いと判定することができる。
そこで、ステップ403において、制御装置20の第1の判定手段31が電動コンプレッサ用モータ3が動作していないかどうかを判定する。電動コンプレッサ用モータ3が動作していないと判定した場合(YES)はステップ404に進み、リレー6が正常と判定する。続くステップ405では、制御装置20のバッテリ電圧出力禁止手段33が外部への電圧供給を許可してこのルーチンを終了する。よって、この場合は、バッテリ19から車両用電動補機装置25を通じて外部機器への電圧供給が行われる。
一方、ステップ403において、制御装置20の第1の判定手段31が電動コンプレッサ用モータ3が動作していると判定した場合(NO)はステップ406に進み、リレー6が異常と判定する。続くステップ407では、制御装置20のバッテリ電圧出力禁止手段33が外部への電圧供給を禁止してこのルーチンを終了する。よって、この場合は、バッテリ19から車両用電動補機装置25を通じて外部機器への電圧供給は行われず、リレー6の異常による車両用電動補機装置25からの過電圧印加による外部機器の破損が防止される。
図5は、図1に示した第2の判定手段32がスイッチング素子17の異常を検出する動作とバッテリ電圧出力禁止手段33の動作の一例を示すフローチャートである。図5に示す手順は、バッテリ19から外部機器への電圧供給が行われる毎に、図1に示した制御装置20によって実行される。
バッテリ19から外部機器への電圧供給が行われる場合は、ステップ501において、リレー4,5、6がオン、リレー7がオフされる。そして、続くステップ502において、電動コンプレッサ用モータ3(図には電動コンプレッサと記載)を特定回転数(任意の回転数)で回転させるように、制御装置20が駆動回路23を制御する。
この状態ではリレー6がオンされているのでバッテリ19の電圧が駆動回路23に供給されている状態となるため、制御装置20が駆動回路23を用いた駆動を行うと電動コンプレッサ用モータ3は所定の回転数で動作するはずである。このため、例えば、電動コンプレッサ用モータ3の回転数が、指示値と同様であることが検知できれば、制御装置20は、スイッチング素子17が正常に動作していると判定することができる。逆に、スイッチング素子17にオン幅の異常等の異常があれば、電動コンプレッサ用モータ3の回転数が安定しない、或いは電流値が異常となる等の異常状態が検出される。このため、制御装置20が駆動回路23を用いた駆動を行った場合に、電動コンプレッサ用モータ3の回転数或いは電流値が指示値と一致しないことが検出されれば、スイッチング素子17は異常である可能性が高いと判定することができる。
そこで、ステップ503において、制御装置20の第2の判定手段32が電動コンプレッサ用モータ3が正常動作しているかどうかを判定する。電動コンプレッサ用モータ3が正常動作していると判定した場合(YES)はステップ504に進み、スイッチング素子17が正常と判定する。続くステップ505では、制御装置20のバッテリ電圧出力禁止手段33が外部への電圧供給を許可してこのルーチンを終了する。よって、この場合は、バッテリ19から車両用電動補機装置25を通じて外部機器への電圧供給が行われる。
一方、ステップ503において、制御装置20の第2の判定手段32が電動コンプレッサ用モータ3が正常動作していないと判定した場合(NO)はステップ506に進み、スイッチング素子17が異常と判定する。続くステップ507では、制御装置20のバッテリ電圧出力禁止手段33が外部への電圧供給を禁止してこのルーチンを終了する。よって、この場合は、バッテリ19から車両用電動補機装置25を通じた外部機器への電圧供給は行われず、スイッチング素子17の異常による車両用電動補機装置25からの過電圧印加による外部機器の破損が防止される。
以上説明したように、本発明の車両用電動補機装置25では、バッテリ19から外部機器への電圧供給が行われる場合は、制御装置20によってリレー6とスイッチング素子17の正常/異常が判定され、リレー6とスイッチング素子17の何れか一方でも異常である場合は、車両用電動補機装置25から外部機器への電圧の印加が禁止される。この結果、バッテリ19から外部機器への電圧供給が行われる場合に、過電圧印加による外部機器の破損が防止される。
以上説明した実施例では、バッテリ19から外部機器への電圧供給が行われる場合に、リレー6とスイッチング素子17の正常/異常を検出するために、電動コンプレッサ用モータ3を動作させていた。一方、この方法では、電動コンプレッサ用モータ3の動作によりエアコンが動作してしまうので、車両の車室内が冷却されてしまい、車両のユーザーがエアコンの動作を気にする懸念があった。
そこで、本発明の別の実施例では、図1に破線で示すように、スイッチング素子7を用いた電動コンプレッサ用モータ3のW相用の相電流を検出する電流センサ24を設けている。スイッチング素子17を流れる電流を検出する手段としては、シャント抵抗でも構わないが、充電時に発熱、電圧供給時には昇圧回路22に影響を与えることから、電流センサ24であることが好ましい。また、前述のように、電流センサを設ける相は、W相に限定されるものではなく、U相、V相でも良く、U~W相の何れか1つの相を駆動するスイッチング素子を流れる電流を検出すれば良い。なお、スイッチング素子を流れる電流を検出することは周知であり、既に電流検出手段が取り付けられている駆動回路23もあることから、電流センサを取り付けることで、回路が大型化することはない。
本発明の別の実施例では、電流センサ24でスイッチング素子17を流れる電流を検出できるようにしたことにより、W相のロック電流を検出して、リレー6の異常、或いはスイッチング素子17の異常を検出することができる。ロック電流を検出するロック動作であれば、エアコンを動作させることなく、短時間でリレー7とスイッチング素子17の正常/異常を確認することができる。以下に図6、図7を用いてこの手順を説明する。
図6は、図1に示した第1の判定手段31がリレー6の異常を検出する手順、及びバッテリ電圧出力禁止手段33の動作の別の実施例を示すフローチャートである。図6に示す手順は、バッテリ19から外部機器への電圧供給が行われる毎に、図1に示した制御装置20によって実行される。
バッテリ19から外部機器への電圧供給が行われる場合は、まず、ステップ601において、リレー4,5がオンされ、リレー6,7がオフされる。そして、続くステップ602において、リレー6をオフしている状態で、スイッチング素子17を用いて特定相に電動コンプレッサ用モータ3をロックする。例えば、スイッチング素子11,12の何れか、又は両方をオン状態として、スイッチング素子17をスイッチング動作させる。リレー6が接点溶着等を起こしておらず、リレー6が正常にオフされていれば、バッテリ19の電圧が駆動回路23に供給されていない状態となるため、制御装置20がスイッチング素子17をスイッチング動作させても、電流センサ24で検出されるモータ電流値は“0”になるはずである。
そこで、ステップ603において、制御装置20の第1の判定手段31がロック電流が所定以下かどうかを判定する。ロック電流が所定以下であると判定した場合(YES)はステップ604に進み、リレー6が正常と判定する。続くステップ605では、制御装置20のバッテリ電圧出力禁止手段33が外部への電圧供給を許可してこのルーチンを終了する。よって、この場合は、バッテリ19から車両用電動補機装置25を通じて外部機器への電圧供給が行われる。
一方、ステップ603において、制御装置20の第1の判定手段31がロック電流が所定を超えていると判定した場合(NO)はステップ606に進み、リレー6が異常と判定する。続くステップ607では、制御装置20のバッテリ電圧出力禁止手段33が外部への電圧供給を禁止してこのルーチンを終了する。よって、この場合は、バッテリ19から車両用電動補機装置25を通じて外部機器への電圧供給は行われず、リレー6の異常による車両用電動補機装置25からの過電圧印加による外部機器の破損が防止される。
図7は、図1に示した第2の判定手段32がスイッチング素子17の異常を検出する動作とバッテリ電圧出力禁止手段33の動作の一例を示すフローチャートである。図7に示す手順は、バッテリ19から外部機器への電圧供給が行われる毎に、図1に示した制御装置20によって実行される。
バッテリ19から外部機器への電圧供給が行われる場合は、ステップ701において、リレー4,5、6がオン、リレー7がオフされる。そして、続くステップ702において、リレー6がオンの状態で、スイッチング素子17を用いて特定相に電動コンプレッサ用モータ3をロックする。例えば、スイッチング素子11,12の何れか、又は両方をオン状態として、スイッチング素子17をスイッチング動作させる。スイッチング素子17が正常動作をする場合は、バッテリ19の電圧が駆動回路23に供給されている状態であるため、制御装置20がスイッチング素子17をスイッチング動作させると、電流センサ24で所定のモータ電流値が検出されるはずである。
そこで、ステップ703において、制御装置20の第2の判定手段32がロック電流の制御装置20による指示値と検出値が一致しているかどうかを判定する。ロック電流の指示値と検出値が一致していると判定した場合(YES)はステップ704に進み、スイッチング素子17が正常と判定する。続くステップ705では、制御装置20のバッテリ電圧出力禁止手段33が外部への電圧供給を許可してこのルーチンを終了する。よって、この場合は、バッテリ19から車両用電動補機装置25を通じて外部機器への電圧供給が行われる。
一方、ステップ703において、制御装置20の第2の判定手段32がロック電流の制御装置20による指示値と検出値が一致していないと判定した場合(NO)はステップ706に進み、スイッチング素子17が異常と判定する。続くステップ707では、制御装置20のバッテリ電圧出力禁止手段33が外部への電圧供給を禁止してこのルーチンを終了する。よって、この場合は、バッテリ19から車両用電動補機装置25を通じて外部機器への電圧供給は行われず、スイッチング素子17の異常による車両用電動補機装置25から外部機器への過電圧印加による外部機器の破損が防止される。
以上説明したように、本発明の別の実施例の車両用電動補機装置25では、バッテリ19から外部機器への電圧供給が行われる場合に、制御装置20によってリレー6とスイッチング素子17の正常/異常がごく短時間で判定され、リレー6とスイッチング素子17の何れか一方でも異常である場合は、車両用電動補機装置25から外部機器への電圧の印加が禁止される。
この結果、バッテリ19から外部機器への電圧供給が行われる場合に、過電圧印加による外部機器の破損が防止される。そして、本発明の別の実施例によれば、ごく短時間でリレー6とスイッチング素子17の正常/異常が判定されるので、電動コンプレッサ用モータ3を動作させることなく、即ち、車両に搭載されたエアコンを動作させることなくリレー6とスイッチング素子17の正常/異常を判定可能である。
以上説明した2つの実施例では、バッテリ19から外部機器への電圧供給が行われる場合に、リレー6とスイッチング素子17の正常/異常を順不動で検出していた。一方、バッテリ19から外部機器への電圧供給が行われる場合、バッテリ19の電圧と外部に供給する電圧の大きさが予め分かっている場合は、リレー6とスイッチング素子17のどちらか一方の正常/異常を確認すれば良い。
例えば、出力電圧に対してバッテリ19の電圧が高い場合は、リレー6が正常にオフしなければ外部に過大な電圧を供給することになる。このとき、昇圧回路22を用いた昇圧は行われないので、スイッチング素子17の正常/異常判定は必ずしも行う必要がない。逆に、出力電圧に対してバッテリ19の電圧が低い場合は、リレー6が正常にオフしていなくても外部に過大な電圧を供給する虞が無く、リレー6の動作は確認する必要がない。このときは、昇圧回路22を用いた昇圧が必要であるので、スイッチング素子17の正常/異常判定が必要となる。
このため、本発明の更に別の実施例では、バッテリ19から外部機器への電圧供給が行われる場合に、出力電圧とバッテリ19の電圧を比較し、バッテリ19の電圧の方が出力電圧より高ければリレー6の正常/異常判定のみを行い、バッテリ19の電圧の方が出力電圧より低ければスイッチング素子17の正常/異常判定のみを行う。以下に図8を用いてこの手順を説明する。
図8は、図1に示した第1の判定手段31及び第2の判定手段32が、外部への供給電圧とバッテリ19の電圧の大小に応じてリレー6或いはスイッチング素子17の何れかの異常を検出する手順、及びバッテリ電圧出力禁止手段33の動作の更に別の実施例を示すフローチャートである。図8に示す手順は、バッテリ19から外部機器への電圧供給が行われる毎に、図1に示した制御装置20によって実行される。なお、バッテリ19の電圧は、車両におけるその他の制御にも必要であるので、制御装置20によって検出されているものとする。また、外部への供給電圧(出力電圧)は、車両システムによって決まっているか、或いは数種類の中から選択できるようになっているものとする。
バッテリ19から外部機器への電圧供給が行われる場合は、ステップ801において、制御装置20によって外部への出力電圧値が読み込まれる。そして、続くステップ802において、外部に出力する出力電圧値が車両バッテリ19の電圧よりも高いかどうかが判定される。
そして、制御装置20は出力電圧値が車両バッテリ19の電圧よりも高くない場合(NO)、即ち、バッテリ電圧値が出力電圧値以上の場合は、ステップ803においてリレー6の正常/異常の判定を行う。リレー6の正常/異常の判定は、前述のステップ401~ステップ407の処理、又はステップ601~ステップ607の処理を行うことによって行うことができる。
一方、制御装置20は出力電圧値が車両バッテリ19の電圧よりも高い場合(YES)、即ち、出力電圧値よりバッテリ電圧値の方が低い場合は、ステップ804においてスイッチング素子17の正常/異常の判定を行う。スイッチング素子17の正常/異常の判定は、前述のステップ501~ステップ507の処理、又はステップ701~ステップ707の処理を行うことによって行うことができる。
以上説明した本発明の更に別の実施例によれば、外部の機器への電圧供給を行う場合、システムの条件によって、正常/異常の判定が必要な部品だけ判定を行えば良いので、過大電圧の外部への供給防止に要する時間を短縮することができる。
Claims (8)
- バッテリ(19)に駆動される電動補機(3)を制御する車両用電動補機装置(25)であって、外部へのコネクタ(10)、前記コネクタ(10)に外部電源(1)が接続された時に前記バッテリ(19)を充電する充電回路(21)、昇圧回路(22)、前記電動補機(3)の駆動回路(23)、前記電動補機(3)と前記駆動回路(23)との間に設けられた第1のスイッチ(4,5)、前記昇圧回路(22)と前記バッテリ(19)との間に設けられた第2のスイッチ(6)及びこれらの制御装置(20)を備える車両用電動補機装置(25)において、
前記制御装置(20)に、前記第2のスイッチ(6)の異常を判定する第1の判定手段(31)と、前記昇圧回路(22)の中の特定のスイッチング素子(17)の異常を判定する第2の判定手段(32)の少なくとも一方と、バッテリ電圧出力禁止手段(33)とを設け、
前記制御装置(20)は、前記コネクタ(10)を通じて外部に前記バッテリ(19)から電圧を供給する場合に、前記第1の判定手段(31)と前記第2の判定手段(32)の何れか一方が異常を判定した場合には、前記バッテリ電圧出力禁止手段(33)を動作させることを特徴とする車両用電動補機装置。 - 前記第1の判定手段(31)は、前記第1のスイッチ(4,5)をオンした状態で前記第2のスイッチ(6)をオフして前記電動補機(3)を非駆動状態にし、この状態で前記電動補機(3)が動作した時に、前記第2のスイッチ(6)を異常と判定することを特徴とする請求項1に記載の車両用電動補機装置。
- 前記第2の判定手段(32)は、前記第1のスイッチ(4,5)をオンした状態で前記第2のスイッチ(6)をオンして前記電動補機(3)を駆動状態にし、この状態で前記電動補機(3)が正常動作しない時に、前記特定のスイッチング素子(17)を異常と判定することを特徴とする請求項1又は2に記載の車両用電動補機装置。
- 前記第1の判定手段(31)は、前記第1のスイッチ(4,5)をオンした状態で前記第2のスイッチ(6)をオフにし、この状態で前記特定のスイッチング素子(17)を流れる電流が所定の電流値を越える時に、前記第2のスイッチ(6)を異常と判定することを特徴とする請求項1に記載の車両用電動補機装置。
- 第2の判定手段(32)は、前記第1のスイッチ(4,5)をオンした状態で前記第2のスイッチ(6)をオンにし、この状態で前記特定のスイッチング素子(17)を流れる電流が指示値と一致しない時に、前記特定のスイッチング素子(17)を異常と判定することを特徴とする請求項1又は3に記載の車両用電動補機装置。
- 前記第1の判定手段(31)は、前記コネクタ(10)を通じて外部に供給する電圧値が、前記バッテリ(19)の電圧よりも低い場合にのみ動作することを特徴とする請求項2又は4に記載の車両用電動補機装置。
- 前記第2の判定手段(32)は、前記コネクタ(10)を通じて外部に供給する電圧値が、前記バッテリ(19)の電圧よりも高い場合にのみ動作することを特徴とする請求項3又は5に記載の車両用電動補機装置。
- 前記電動補機(3)が三相交流モータであり、前記駆動回路(23)が前記電動補機(3)の、U相上アーム駆動信号、U相下アーム駆動信号、V相上アーム駆動信号、V相下アーム駆動信号、W相上アーム駆動信号、及びW相下アーム駆動信号を出力するように構成されており、前記昇圧回路(22)は前記駆動回路(23)と共用部分を備えており、前記特定のスイッチング素子(17)は前記U相、V相、W相の下アーム駆動信号を生成するスイッチング素子であることを特徴とする請求項1から7の何れか1項に記載の車両用電動補機装置。
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JP2013055838A (ja) | 2013-03-21 |
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