| 【発明の名称】 |
不具合判定システム |
| 【発明者】 |
【氏名】松木 務
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| 【要約】 |
【課題】放電の不具合を早期に確実に判定する。
【解決手段】放電開始後（Ｓ１１）、コンデンサ両端の電圧変化の勾配を判定し（Ｓ１２，１４，１６）、その不具合を特定することができる（Ｓ１３，１５，１７）。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 モータのコイルを用いてコンデンサに蓄積されている電荷の放電を行うシステムにおける不具合を判定するシステムであって、放電開始後における電圧の時間に対する勾配に基づいて、複数の不具合を分離して判定することを特徴とする放電の不具合判定システム。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、モータのコイルを用いてコンデンサに蓄積されている電荷の放電を行うシステムにおける不具合を判定する不具合判定システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】電気自動車や、ハイブリッド自動車においては、バッテリからの電力をインバータを用いて、交流電流に変換する。そして、この交流電流によって車両走行用のモータを駆動している。ここで、モータは車両走行用であり、高出力であって、大電流を流す。そこで、インバータへ供給する直流電圧を維持する必要があり、インバータの入力側に電圧維持用の電解コンデンサが配置される。
【０００３】ここで、走行を終了した場合には、リレーを操作してバッテリをモータから切り離すが、そのままでは電解コンデンサに蓄積された電荷が残ってしまう。そこで、この電解コンデンサに蓄積された電荷を放電する必要がある。
【０００４】このために、電解コンデンサに並列して、放電用の抵抗を設け、この放電用抵抗により、電解コンデンサの放電を行う。しかし、通常時における放電量を十分小さく抑えるため、放電用抵抗の抵抗値をかなり大きくし、放電電流を十分小さくしなければならず、電解コンデンサの放電が遅くなる。
【０００５】そこで、リレー遮断時には、インバータを制御して、モータを回転させずにモータコイルに通電し、このモータコイルの電流により電解コンデンサの放電を行うことも提案されている。これによって、高速の放電が達成される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ここで、高出力のモータへの電流を遮断するリレーにおいては、接点が接離する際に放電が起こり、接点が溶着する場合がある。この場合には、バッテリが切り離されず、従ってモータコイルへの通電によってコンデンサの放電は行えない。さらに、モータコイルによる放電経路において異常が発生した場合には、やはりコンデンサの放電が行えない場合がある。このように、コンデンサの放電における不具合には、各種の原因があり、原因を知りたいという要求がある。一方、異常状態はなるべく早く終了させたいため、不具合の原因をなるべく早く知りたいという要求もある。
【０００７】本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、コンデンサ放電における不具合の原因を早期に知ることができる不具合判定システムを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、モータのコイルを用いてコンデンサに蓄積されている電荷の放電を行うシステムにおける不具合を判定するシステムであって、放電開始後における電圧の時間に対する勾配に基づいて、複数の不具合を分離して判定することを特徴とする。本発明によれば、電圧の変化勾配により不具合を判定するため、早期に確実な判定が行える。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）について、図面に基づいて説明する。
【００１０】図１は、本実施形態のシステムが適用されるモータ駆動システムの構成を示す図である。バッテリ１０は、多数の電池セルからなる組電池であり、約３００Ｖの出力電圧を有する。このバッテリ１０の正極には、ＳＭＲ（システムメインリレー）１２を介し、インバータ１４の一端が接続されている。また、バッテリ１０の負極には、ＳＭＲ１６を介し、インバータ１４の他端が接続されている。従って、ＳＭＲ１２及びＳＭＲ１６の両方をオンすることで、インバータ１４に電力が供給される。
【００１１】また、ＳＭＲ１２には、ＳＭＲ１８および抵抗を直列接続したものが、並列接続されている。ＳＭＲ１２をオフした状態で、ＳＭＲ１８をオンすることで、インバータ１４への電流は抵抗を介して流れる。そこで、リレーオン時の電流量を抑制することができる。
【００１２】インバータ１４は、外部の制御信号によりスイッチングされる６つのスイッチングトランジスタ２０ａ、２０ｂ、２２ａ、２２ｂ、２４ａ、２４ｂと、これらのスイッチングトランジスタのコレクタエミッタ間を接続する６つのトランジスタ逆流防止用のダイオード２６ａ、２６ｂ、２８ａ、２８ｂ、３０ａ、３０ｂからなっている。スイッチングトランジスタ２０ａ、２２ａ、２４ａは、コレクタがバッテリ１０の正極に接続され、エミッタがスイッチングトランジスタ２０ｂ、２２ｂ、２４ｂのコレクタに接続され、これらスイッチングトランジスタ２０ｂ、２２ｂ、２４ｂのエミッタはバッテリ１０の負極に接続されている。そして、スイッチングトランジスタ２０ａ、２０ｂ、２２ａ、２２ｂ、２４ａ、２４ｂの２つずつの接続点がモータ３２の３つのコイル３２ａ、３２ｂ、３２ｃの一端に接続されている。モータ３２の各コイル３２ａ、３２ｂ、３２ｃの他端は共通接続されており、モータ３２は三相交流モータとなっている。
【００１３】従って、スイッチングトランジスタ２０ａ、２０ｂ、２２ａ、２２ｂ、２４ａ、２４ｂのスイッチングを制御することで、モータ３２に三相の駆動電流を供給し、モータ３２を駆動し、車両を走行させることができる。
【００１４】また、インバータ１４の両端間には、電解コンデンサ３４、放電抵抗３６、電圧計３８がそれぞれ接続されている。従って、ＳＭＲ１２、ＳＭＲ１６をオンした状態において、電解コンデンサ３４に充電され、これによってインバータ１４の両端電圧の安定化が図られる。すなわち、モータ３２の駆動電流変化によってもインバータ１４の両端電圧が安定して維持される。また、放電抵抗３６は抵抗値の大きな抵抗であり、ＳＭＲ１２、ＳＭＲ１６の両方またはいずれか一方をオフした状態において、電解コンデンサ３４の放電を徐々に行う。さらに、インバータ１４の両端電圧が電圧計３８により常に監視される。
【００１５】そして、この電圧計３８の出力は、制御部４０に供給される。この制御部４０は、電圧計３８の出力からインバータ１４及び電解コンデンサ３４の両端電圧を監視し、不具合が発生したか否か及びその原因の推定を行う。そして、判定結果については、表示部に表示する。また、制御部４０は、例えばマイクロコンピュータで構成され、内部のクロックによるタイマ機能を有している。
【００１６】また、この制御部４０は、ＳＭＲ１２、ＳＭＲ１６、ＳＭＲ１８のオンオフを制御し、かつインバータ１４におけるスイッチングトランジスタ２０ａ、２０ｂ、２２ａ、２２ｂ、２４ａ、２４ｂのオンオフを制御する。
【００１７】ユーザが車両の運転を開始するためのキー操作を行った場合には、まずＳＭＲ１６をオンし、次にＳＭＲ１８をオンする。その後ＳＭＲ１２をオンすることによって、バッテリ１０とインバータ１４が直接接続される。このように、ＳＭＲ１８をＳＭＲ１２に先立ってオンすることによりリレーオン時の大きな突入電流の発生を防止することができる。また、ＳＭＲ１２をオンした後に、ＳＭＲ１８はオフしておく。この状態で、制御部４０は、モータ３２に所定のトルクを発生させるように、インバータ１４におけるスイッチングトランジスタ２０ａ、２０ｂ、２２ａ、２２ｂ、２４ａ、２４ｂのオンオフを制御して、所定の電流をモータ３２に供給する。
【００１８】そして、ユーザのキー操作によって、駆動が停止された場合には、ＳＭＲ１２及びＳＭＲ１６をオフする。そして、スイッチングトランジスタ２０ａ、２０ｂ、２２ａ、２２ｂ、２４ａ、２４ｂの所定の２つ（直列接続されたペアではない上側スイッチングトランジスタと下側スイッチングトランジスタの任意の組）をオンする。これによって、モータコイルに一定の電流が流れ、モータコイルを抵抗とした電解コンデンサ３４の蓄積電荷の放電が行われる。また、放電抵抗３６は、電解コンデンサ３４に接続されたままであり、この放電抵抗３６による放電も起こっている。
【００１９】そして、制御部４０においては、放電開始後の電圧計３６の出力を監視し、電圧変化の勾配（時間微分）を検出する。そして、図３に示す放電開始後の経過時間Ａの段階で、この勾配の大きさに従った具合の原因の判定を行う。
【００２０】すなわち、図２に示すように、放電開始後Ａ時間経過したときには（Ｓ１１）、そのときのインバータ両端電圧Ｖの勾配ｄＶ／ｄｔが予め設定されているしきい値ｄＶ3A／ｄｔより大きいかを判定する（Ｓ１２）。そして、このＳ１２の判定で、ＹＥＳの場合には、正常と判定する（Ｓ１３）。ここで、このｄＶ3A／ｄｔというしきい値は、正常な放電が行われたときの上限電圧勾配である。
【００２１】次に、Ｓ１２の判定で、ＮＯであった場合には、インバータ両端電圧Ｖの勾配ｄＶ／ｄｔが予め設定されているしきい値ｄＶ2A／ｄｔより大きいかを判定する（Ｓ１４）。そして、このＳ１４の判定で、ＹＥＳの場合には、モータコイル異常と判定する（Ｓ１５）。ここで、このｄＶ2A／ｄｔというしきい値は、モータコイルのみの放電が行われたときの上限電圧勾配である。
【００２２】次に、Ｓ１４の判定で、ＮＯであった場合には、インバータ両端電圧Ｖの勾配ｄＶ／ｄｔが予め設定されているしきい値ｄＶ1A／ｄｔより大きいかを判定する（Ｓ１６）。そして、このＳ１６の判定で、ＹＥＳの場合には、放電抵抗異常と判定する（Ｓ１７）。ここで、このｄＶ1A／ｄｔというしきい値は、放電抵抗３６のみの放電が行われたときの上限電圧勾配である。一方、このＳ１６の判定でＮＯであれば、ＳＭＲの溶着と判定する（Ｓ１８）。すなわち、何ら電圧減少がないのであり、バッテリ１０が接続されていると判定する。
【００２３】このように、本実施形態によれば、電圧変化の勾配を見ることで、不具合の原因を判定する。ここで、電解コンデンサ３４の放電状態を図３に示す。このように、曲線（３）と（２）の間にある場合に、コイルの異常と判定し、曲線（２）と（１）の間にある場合に、放電抵抗異常と判定する。
【００２４】ここで、そのときの電圧値によっても、上述と同様の判定が行える。しかし、この場合には、図３に示すＢ時間程度の経過後でなければ、十分な判定が行えない。勾配の判定を行うことで、比較的早期に不具合の個別判定を行うことができる。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、電圧の変化勾配により不具合を判定するため、早期に確実な判定が行える。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００３２０７
【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年３月２３日（１９９９．３．２３） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７５２５８
【弁理士】
【氏名又は名称】吉田 研二 （外２名）
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| 【公開番号】 |
特開２０００−２７８８０２（Ｐ２０００−２７８８０２Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年１０月６日（２０００．１０．６） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−７７１８６ |
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