電源電路異常檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及電源電路異常檢測方法。用于電源電路的電源電路異常檢測方法檢測電源繼電器中是否存在異常。電源電路包括：預(yù)充電電路，其通過為電源繼電器設(shè)旁路來斷開和閉合直流電源與平滑電容器之間的連接，以對平滑電容器進(jìn)行預(yù)充電；以及放電電路，其與平滑電容器并聯(lián)連接，以在放電開關(guān)閉合時經(jīng)由放電電阻來釋放存儲在平滑電容器中的電荷。電源電路異常檢測方法包括如下步驟：基于自預(yù)充電電路斷開后放電電路和電源繼電器兩者都閉合起經(jīng)過了預(yù)定時間段時平滑電容器的充電電壓是否降低來檢測電源繼電器中是否存在斷開觸點異常。
【專利說明】電源電路異常檢測方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于包括在車輛馬達(dá)控制單元中的電源電路的異常檢測方法。

【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)上，繼電器通常用于控制從高壓電池到電動機(jī)等的供電。例如在電驅(qū)動車輛如混合動力車輛或電動車輛中，為了控制從高壓電池到作為負(fù)載電路的逆變器的供電，在電池與逆變器之間設(shè)置電源繼電器，使得根據(jù)車輛的受控狀態(tài)通過電源繼電器執(zhí)行電池與逆變器之間的電路的閉合和斷開。當(dāng)發(fā)生這種情況時，大沖擊電流瞬間從電池流出以對大容量的平滑電容器進(jìn)行充電，導(dǎo)致電源繼電器的觸點熔接的情況。為了防止由于保持彼此接觸的熔接的觸點而不能通過斷開電源繼電器來切斷電流的風(fēng)險，提出了一種電源電路，其包括被配置成在接通電源繼電器之前對平滑電容器進(jìn)行預(yù)充電的預(yù)充電電路(例如參照專利文獻(xiàn)I)。
[0003][專利文獻(xiàn)I] JP-A-2001-128305


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供電源電路異常檢測方法，其能夠減少檢測電源繼電器的斷開觸點的異常的檢測時間，以便在短時間段內(nèi)啟動逆變器。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種電源電路異常檢測方法，其能夠應(yīng)用于電源電路，并且用于檢測電源繼電器中是否存在異常，電源電路包括:
[0006]電源繼電器，其對驅(qū)動電動機(jī)的直流電源與包括多個開關(guān)元件并且向電動機(jī)提供驅(qū)動電流的馬達(dá)驅(qū)動電路之間的連接進(jìn)行斷開和閉合；
[0007]平滑電容器，其連接在電源線與地線之間以吸收電流中的紋波，電源線位于電源繼電器與馬達(dá)驅(qū)動電路之間；
[0008]預(yù)充電電路，通過為電源繼電器設(shè)旁路來斷開和閉合直流電源與平滑電容器之間的連接以對平滑電容器進(jìn)行預(yù)充電；以及
[0009]放電電路，其與平滑電容器并聯(lián)連接在電源線與地線之間，并且當(dāng)放電開關(guān)閉合時，放電電路經(jīng)由放電電阻釋放存儲在平滑電容器中的電荷，
[0010]電源電路異常檢測方法包括:
[0011]基于自預(yù)充電電路斷開后放電電路和電源繼電器兩者都閉合起經(jīng)過了預(yù)定時間段時平滑電容器的充電電壓是否降低來檢測電源繼電器中是否存在斷開觸點異常。
[0012]當(dāng)放電電路處于接通狀態(tài)時并且自預(yù)充電電路斷開起，可以基于在電源繼電器閉合后經(jīng)過了預(yù)定時間段之后平滑電容器的充電電壓增大來檢測電源繼電器中的斷開觸點異常的存在。
[0013]電源電路異常檢測可以被配置成使得:預(yù)充電電路包括限制沖擊電流的預(yù)充電電阻以及對直流電源與預(yù)充電電阻之間的連接進(jìn)行斷開和閉合的預(yù)充電繼電器，將預(yù)充電電阻和預(yù)充電繼電器串聯(lián)連接，以及將預(yù)充電電路設(shè)置成與電源繼電器并聯(lián)。
[0014]可以通過由預(yù)充電電阻和放電電阻組成的分壓電路來設(shè)置平滑電容器的預(yù)充電電壓。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是包括根據(jù)本發(fā)明的電源電路安裝在其中的車輛馬達(dá)控制單元的車輛的驅(qū)動系統(tǒng)的示意性框圖；
[0016]圖2是示出了圖1所示的包括電源電路的車輛馬達(dá)控制單元的電路配置的電路圖；
[0017]圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式的執(zhí)行控制電路中的電源繼電器的斷開觸點異常檢測的過程的流程圖；
[0018]圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式的當(dāng)電源繼電器中發(fā)生斷開觸點異常時平滑電容器的電壓-時間特性的曲線圖；
[0019]圖5是示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實施方式的執(zhí)行控制電路中的電源繼電器的斷開觸點異常檢測的過程的流程圖；以及
[0020]圖6是示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實施方式的當(dāng)電源繼電器中發(fā)生斷開觸點異常時平滑電容器的電壓-時間特性的曲線圖。

【具體實施方式】
[0021 ] 在【背景技術(shù)】中所描述的電源電路中，預(yù)充電電路包括限制沖擊電流的預(yù)充電電阻以及與預(yù)充電電阻串聯(lián)連接的預(yù)充電繼電器，由此，接通預(yù)充電繼電器以對連接至逆變器的平滑電容器進(jìn)行預(yù)充電。在對平滑電容器進(jìn)行預(yù)充電之后，電池在與預(yù)充電電路并聯(lián)連接的電源繼電器接通之后連接至逆變器。然后，在電源繼電器接通之后，斷開預(yù)充電繼電器。
[0022]然而，當(dāng)不能正常接通電源繼電器時，以這種方式被預(yù)充電的平滑電容器的電壓逐漸降低。因此，存在通過監(jiān)視電源繼電器的后端(輸出)側(cè)電壓來確定斷開觸點的異常的情況。然而，因為連接了平滑電容器，所以電壓逐漸降低，并且在電壓下降到確定值之前需要一定時間。因此，需要在某個時間段過去之后來確定電壓。因此，因為確定電源繼電器是否斷開需要一定的時間，所以在電源繼電器處于正常操作的情況下，在逆變器被激勵之前存在較長的時間段，導(dǎo)致馬達(dá)不能提前啟動以被驅(qū)動的可能性。
[0023]本發(fā)明的提出是為了解決上述問題，其目的是提供一種電源電路異常檢測方法，其能夠減少檢測電源繼電器的斷開觸點的異常的檢測時間以在短時間段內(nèi)激勵逆變器。
[0024]接下來，將基于附圖來描述根據(jù)本發(fā)明的、安裝在車輛中的馬達(dá)控制系統(tǒng)的電源電路。圖1是根據(jù)本發(fā)明的包括電源電路2安裝在其中的車輛馬達(dá)控制單元15的車輛的驅(qū)動系統(tǒng)的示意性框圖。如圖1所示，車輛(例如，混合動力車輛或電動車輛)包括直流電源(在下文中稱為高壓電池)13、車輛控制單元18、后輪驅(qū)動單元20以及控制用于驅(qū)動后輪19的電動機(jī)I的車輛馬達(dá)控制(E⑶，在下文中稱為馬達(dá)控制單元)15。后輪驅(qū)動單元20由電動機(jī)1、減速齒輪(差速齒輪)16和離合器17組成，并且離合器17被布置在減速齒輪16的主傳動齒輪處。例如，三相無刷馬達(dá)被用作構(gòu)成驅(qū)動源的電動機(jī)I。電動機(jī)I使用永磁同步馬達(dá)如IPM(內(nèi)置式永磁)馬達(dá)，其包括永磁體被牢固地嵌入轉(zhuǎn)子芯中的內(nèi)磁轉(zhuǎn)子；SPM(表面永磁)馬達(dá)，其包括永磁體被固定至轉(zhuǎn)子芯表面的表面磁轉(zhuǎn)子等。
[0025]高壓電池13是高壓(例如，245V等)直流電源，并且由可充電電池如鎳金屬氫化物電池或鋰離子電池組成。高壓電池13被設(shè)置在車輛的后座的后部。馬達(dá)控制單元15從高壓電池13接收高直流電壓，并且根據(jù)作為馬達(dá)驅(qū)動電路的逆變器12的規(guī)格在電源電路2處將所接收的高直流電壓增大至更高的電壓(例如，500V等)(或?qū)⒏咧绷麟妷罕３衷谄浔唤邮盏臓顟B(tài)而不將其增大)，以將所產(chǎn)生的直流電壓提供給逆變器12。另外，當(dāng)使用被切換至發(fā)電機(jī)模式的電動機(jī)I來執(zhí)行再生制動時，馬達(dá)控制單元15將由電動機(jī)I生成的電能提供給高壓電池13以對其充電。馬達(dá)控制單元15被安裝在車輛的后座下方。
[0026]另外，馬達(dá)控制單元15包括控制后輪驅(qū)動單元20等的控制電路(信號處理電路)10?？刂齐娐?0連接至低壓(例如，12 V等)輔助電源(在下文中稱為低壓電池)14?？刂齐娐?0通過CAN從車輛控制單元18接收命令以接合離合器17，使得將由于電動機(jī)I被驅(qū)動而生成的驅(qū)動力傳送至后輪19。另外，馬達(dá)控制單元15包括電源電路2，其中當(dāng)需要更高的直流電壓時，在升壓轉(zhuǎn)換器(未示出)處將從高壓電池13接收的直流電壓升高，并且通過平滑電容器11 (參照圖2)、控制電路10和逆變器12來穩(wěn)定所升高的直流電壓。
[0027]接下來，圖2是示出了圖1中所示的包括電源電路2的馬達(dá)控制單元15的電路配置的電路圖。圖2中示出的電源電路2包括電源繼電器6、預(yù)充電電路3和放電電路7。電源繼電器6連接至高壓電池13的正輸出端或負(fù)輸出端以控制對逆變器的供電。預(yù)充電電路3在電源繼電器6被接通之前對具有大容量的平滑電容器11進(jìn)行預(yù)充電。在電源繼電器6斷開之后，放電電路7釋放存儲在平滑電容器11中的電荷，使得當(dāng)使用被切換至發(fā)電機(jī)模式的電動機(jī)I來執(zhí)行再生制動(減速)時消耗電力。逆變器12與平滑電容器11并聯(lián)，并且電動機(jī)I經(jīng)由逆變器12連接至平滑電容器11。由控制電路10來控制預(yù)充電電路3和電源繼電器6。
[0028]在預(yù)充電電路3中，預(yù)充電繼電器4和預(yù)充電電阻5串聯(lián)連接。預(yù)充電電路3并聯(lián)連接至電源繼電器6的觸點，并且對平滑電容器11進(jìn)行預(yù)充電，同時當(dāng)電源繼電器6斷開時通過斷開預(yù)充電繼電器4來限制沖擊電流。預(yù)充電電阻5是限制平滑電容器11的沖擊電流的沖擊電流防止電阻(例如，100Ω)。預(yù)充電電阻5防止在電源繼電器6接通后較大的沖擊電流迅速流動，并且當(dāng)電壓繼電器6斷開時，平滑電容器11經(jīng)由預(yù)充電電阻5進(jìn)行預(yù)充電。
[0029]電源繼電器6是電源開關(guān)并且被布置在電路2內(nèi)。電源繼電器6將平滑電容器11和逆變器12到高壓電池3的連接接通或斷開。電源繼電器6是具有機(jī)械可移動觸點的繼電器。當(dāng)馬達(dá)控制單元15操作時電源繼電器6接通(導(dǎo)通狀態(tài))，而當(dāng)馬達(dá)控制單元15停止操作時電源繼電器6斷開(非導(dǎo)通狀態(tài))。電源繼電器6通過在其斷開時將預(yù)充電電路3的預(yù)充電繼電器4接通來對平滑電容器11進(jìn)行預(yù)充電。在平滑電容器11被預(yù)充電后，將電源繼電器6從斷開切換至接通，以將高壓電池13直接連接至逆變器12。此后，斷開預(yù)充電繼電器4。
[0030]平滑電容器11被設(shè)置在電源線21與地(接地)線22之間。在接通電源繼電器6的情況下，平滑電容器11連同高壓電池13 —起向逆變器12提供電力。具體地，瞬間將較大電力從平滑電容器11提供給逆變器12。具體地說，平滑電容器11存儲電荷，并且當(dāng)缺乏從高壓電池13流向逆變器12的電流時釋放所存儲的電荷。以這種方式，平滑電容器11用作吸收電流中的紋波并且使驅(qū)動電動機(jī)I的電源電壓平滑的電容器。另外，在本實施方式的電源電路2中，在斷開電源繼電器6之后，通過放電電路7來釋放存儲在平滑電容器11中的電荷。
[0031]放電電路7被配置成使得:放電開關(guān)(例如IGBT、M0SFET等)9以及放電電阻(例如500Ω)8串聯(lián)連接。將放電電路7與平滑電容器11并聯(lián)地布置在電源線21與地線22之間。當(dāng)通過切斷到電源繼電器6的連接來使電動機(jī)停止被驅(qū)動I時，通過接通放電開關(guān)9來通過放電電阻8釋放存儲在平滑電容器11中的電荷，由此平滑電容器11的電壓Vd迅速下降。
[0032]在圖2中，電動機(jī)I是具有三相繞組(U相繞組、V相繞組、W相繞組，未示出)的三相無刷馬達(dá)。高壓電池13是連接至逆變器12以驅(qū)動電動機(jī)I的高壓直流電源。
[0033]逆變器12包括六個開關(guān)元件(例如IGBT、M0SFET等)U1、U2、V1、V2、W1、W2。六個開關(guān)元件Ul、U2、V1、V2、Wl、W2形成U相、V相和W相的三對開關(guān)元件，并且每個相位的成對開關(guān)元件串聯(lián)連接以形成上臂和下臂(例如U1、U2)。所得到的三對開關(guān)元件形成三個電路，其彼此并聯(lián)地被設(shè)置在電源線21與地線22之間。三相的上臂和下臂的相應(yīng)的連接點或開關(guān)元件直接連接至U相繞組、V相繞組和W相繞組的端部。電動機(jī)I的三相繞組的另一端部連接至公共連接點(中性點，未示出)。
[0034]控制電路10控制包括在逆變器12中的開關(guān)元件仍、似、￥1、￥2、11、12。更具體地描述這一點，控制電路10確定要提供給電動機(jī)I的三相驅(qū)動電流(U相電流、V相電流、W相電流)的目標(biāo)值，并且輸出使由電流傳感器(未示出)等檢測的電流(三相的相應(yīng)的電流值)與目標(biāo)電流一致的PWM信號。從控制電路10輸出的三相PWM信號被分別提供給包括在逆變器12中的開關(guān)元件仍、似、￥1、￥2、胃1、12的柵極端子。通過低壓電池14來提供構(gòu)成控制電路10的電源的控制電壓(例如12 V)。低壓電池14可以是通過DC/DC轉(zhuǎn)換器等從高壓電池13饋入或被安裝的輔助電池。
[0035]接下來，將描述根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式的異常檢測方法。圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的實施方式的在控制電路10中執(zhí)行電源繼電器3的斷開觸點異常的檢測的過程的流程圖。當(dāng)車輛控制停止時，即當(dāng)啟動驅(qū)動電動機(jī)I的馬達(dá)控制單元15時，對電源繼電器6執(zhí)行的斷開觸點異常檢測方法由控制電路10來執(zhí)行。在本實施方式中，控制電路10的CPU(未示出)讀取存儲在ROM中的程序以執(zhí)行圖3中的流程圖示出的步驟S1301至1311中的方法。將在下文描述的流程圖中的方法以預(yù)定的時間間隔執(zhí)行。
[0036]圖4是示出了當(dāng)在電源繼電器6中發(fā)生斷開觸點異常時平滑電容器11的時間-電壓特性的曲線圖。該曲線圖示出了在接通電源繼電器6之前將平滑電容器11的電壓Vd適當(dāng)?shù)仡A(yù)充電至高壓電池13的電源電壓Va的狀態(tài)。如圖4所示，當(dāng)在電源繼電器6中發(fā)生斷開觸點異常時，關(guān)于平滑電容器11的電壓Vd從電池電壓Va下降至確定值Vt所需的時間，與不接通放電電路7的電壓特性(由虛線表示)的放電時間Tl相比，接通放電電路7的電壓特性(由實線表示)的放電時間Tl'較短。因此，通過使用放電時間Tl'作為設(shè)定時間，可以在短時間段內(nèi)啟動斷開觸點異常的檢測。
[0037]如圖3所示，馬達(dá)控制單元15中的控制電路10的CPU首先接通預(yù)充電繼電器4(步驟S1301)以啟動平滑電容器11的預(yù)充電。
[0038]接下來，CPU確定在預(yù)定時間段過去之后平滑電容器11的電壓Vd是否達(dá)到或超過預(yù)定值(步驟S1302)。如果CPU確定電壓Vd小于預(yù)定值(步驟S1302:否)，則確定在預(yù)充電繼電器4中已經(jīng)發(fā)生斷開觸點異常，CPU斷開預(yù)充電繼電器4，停止平滑電容器11的預(yù)充電，并且執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)化方法(步驟S1311)。此后，CPU結(jié)束斷開觸點異常檢測流程。如果確定電壓Vd等于或大于預(yù)定值(步驟S1302:是)，則該流程進(jìn)行到步驟S1303。
[0039]如果CPU確定平滑電容器11被適當(dāng)?shù)仡A(yù)充電，則CPU繼續(xù)將平滑電容器11預(yù)充電至電池電壓Va。然后，當(dāng)平滑電容器11被預(yù)充電至電池電壓Va時，CPU接通放電電路7(步驟S1303)。然后，接通放電開關(guān)9，由此放電電路7開始放電。
[0040]在此之后，在已經(jīng)接通電源繼電器6(步驟S1304)之后，CPU斷開預(yù)充電繼電器4(步驟S1305)，然后停止對平滑電容器11進(jìn)行預(yù)充電。當(dāng)平滑電容器11的預(yù)充電在通過此系列操作將平滑電容器11預(yù)充電至電池電壓Va而結(jié)束時，電壓監(jiān)視計時器開始計數(shù)(步驟S1306)，該電壓監(jiān)視計時器對平滑電容器11的放電時間進(jìn)行計數(shù)以監(jiān)視電壓Vd。
[0041]接下來，CPU確定電壓監(jiān)視計時器是否已經(jīng)超出其計數(shù)時間(步驟S1307)。如果CPU確定電壓監(jiān)視計時器還未超時(步驟S1307:否)，則CPU通過循環(huán)這個步驟來使設(shè)定時間過去直到電壓監(jiān)視計時器超出其計數(shù)時間為止。當(dāng)電壓監(jiān)視計時器的計數(shù)時間已經(jīng)過作為設(shè)定時間的放電時間Tl'時(參照圖4)(步驟S1307:是)，CPU確定平滑電容器11的電壓Vd是否等于或小于確定值Vt (步驟S1308)。
[0042]在此，當(dāng)電壓Vd等于或小于確定值Vt時(步驟S1308:是)，確定在電源繼電器6中已經(jīng)發(fā)生斷開觸點異常，CPU斷開電源繼電器6以停止供電并且執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)化方法(步驟S1310)，其后，結(jié)束斷開觸點異常檢測流程。當(dāng)電壓Vd大于確定值Vt時(步驟S1308:否)，確定電源繼電器6是正常的，CPU斷開放電開關(guān)9以斷開放電電路7 (步驟S1309)。之后，CPU結(jié)束斷開觸點異常檢測流程。
[0043]將對根據(jù)如前文已經(jīng)所描述地配置的實施方式的用于包括在馬達(dá)控制單元15中的電源電路2的斷開觸點異常檢測方法的功能和優(yōu)點進(jìn)行描述。
[0044]根據(jù)上述配置，在電源電路2中，平滑電容器11并聯(lián)連接至逆變器12，且該平滑電容器11連接在高壓電池(直流電源)13與逆變器(馬達(dá)驅(qū)動電路)12之間。經(jīng)由預(yù)充電電路3對平滑電容器11進(jìn)行預(yù)充電，在預(yù)充電電路3中，預(yù)充電繼電器4和預(yù)充電電阻5串聯(lián)連接，同時在接通電源繼電器6之前限制沖擊電流。并聯(lián)設(shè)置預(yù)充電電路3和電源繼電器6。在將平滑電容器11預(yù)充電至電池電壓Va之后，接通放電電路7，之后，在接通電源繼電器6之后斷開預(yù)充電繼電器4。
[0045]在執(zhí)行了上述系列操作之后，當(dāng)電源繼電器6中發(fā)生斷開觸點異常時，由于高壓電池13未連接至平滑電容器11和放電電路7，所以當(dāng)放電開關(guān)9接通并且放電電路7接通時，對平滑電容器11充電的電壓(充電電壓)Vd經(jīng)由放電電阻8迅速下降。即與沒有添加放電電路7時相比，當(dāng)放電電路7接通時，平滑電容器11的電壓Vd的下降被進(jìn)一步加速。因此，當(dāng)與放電時間Tl相比較短的放電電路7接通時所導(dǎo)致的放電時間Tl'可以被設(shè)置為直到斷開預(yù)充電電路3后通過確定平滑電容器11的電壓Vd是否等于或小于確定值Vt來確定存在斷開觸點異常為止所需的等待時間。
[0046]通過將放電時間Tl'設(shè)置為等待時間，在已經(jīng)接通電源繼電器6之后通過監(jiān)視平滑電容器11的電壓Vd發(fā)現(xiàn)電壓降低的情況下，可以確定正發(fā)生斷開異常。因此，可以在短時間段內(nèi)檢測電源繼電器6中的斷開觸點異常的發(fā)生。因此，當(dāng)在電源繼電器6中檢測到斷開觸點異常時，可以以確定的方式來檢測異常。此外，能夠安全地消耗存儲在電源電路2內(nèi)的平滑電容器11或電動機(jī)I中的電能，從而使得可以避免駕駛員受到電擊的風(fēng)險。
[0047]另外，當(dāng)在電源繼電器6中發(fā)生斷開觸點異常時，預(yù)充電繼電器4被用作電源繼電器6以在不停止電動機(jī)I的情況下將車輛移動至安全位置。另外，由于使用了現(xiàn)有平滑電容器11的放電電路7，所以在不另外提供任何專用部件的情況下縮短檢測電源繼電器6中的斷開觸點異常所需的時間。
[0048]因此，根據(jù)實施方式，可以提供電源電路異常檢測方法，其可以通過使用放電電路降低平滑電容器的充電電壓來縮短檢測電源繼電器中的斷開觸點異常所需的時間，從而在短時間段內(nèi)啟動逆變器。
[0049]因此，雖然至此已經(jīng)描述了實施方式，但是可以以其他方式來執(zhí)行本發(fā)明。
[0050]在實施方式中，雖然描述了使用普通(機(jī)械)繼電器作為電源繼電器6和預(yù)充電繼電器4，以執(zhí)行接通/斷開控制，但是本發(fā)明不限于此，因此，可以使用能夠雙向切斷的半導(dǎo)體開關(guān)(例如多個晶體管如MOSFET等)來執(zhí)行接通/斷開操作。另外，機(jī)械繼電器可以用作放電繼電器9。
[0051]在本實施方式中，在執(zhí)行當(dāng)在電源繼電器6或預(yù)充電繼電器4中檢測到斷開觸點異常時的標(biāo)準(zhǔn)化方法中，該標(biāo)準(zhǔn)化方法可以包括將表示異常(由于斷開觸點的故障)的細(xì)節(jié)的代碼存儲在控制電路10內(nèi)的存儲區(qū)域中，使得能夠在車輛的警告顯示部或故障診斷單元中顯示該代碼的方法。
[0052]在本實施方式中，可以在檢測斷開觸點異常的方法之前可以執(zhí)行通過以與在檢測斷開觸點異常中所做的相同的方式監(jiān)視平滑電容器11的電壓Vd來檢測電源繼電器6和預(yù)充電繼電器4中的短路異常的方法。
[0053]接下來，將在下文描述根據(jù)本發(fā)明的第二實施方式的用于電源繼電器6的異常檢測方法。圖5是示出了根據(jù)第二實施方式的在控制電路10中執(zhí)行電源繼電器6中的斷開觸點異常的檢測的過程的流程圖。圖6是示出了當(dāng)在電源繼電器6中發(fā)生斷開觸點異常時平滑電容器11的電壓-時間特性的曲線圖。當(dāng)車輛控制停止時，即當(dāng)驅(qū)動電動機(jī)I的馬達(dá)控制單元15啟動時，由控制電路10來檢測電源繼電器6中的斷開觸點異常。在本實施方式中，控制電路10中的CPU(未示出)讀取存儲在ROM中的程序以執(zhí)行圖5示出的流程圖所示出的步驟S2301至S2311中的方法。將在下文描述的流程圖中的方法以預(yù)定的時間間隔執(zhí)行。
[0054]圖6示出了對平滑電容器11適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行預(yù)充電使得在接通根據(jù)本實施方式的電源繼電器6之前將其電壓Vd升高至預(yù)充電電壓Vb的狀態(tài)。如圖6所示，在接通電源繼電器6之后，當(dāng)電源繼電器6正常并且將平滑電容器11迅速充電至高壓電池13的電池電壓Va時，平滑電容器的電壓Vd表現(xiàn)出由實線表示的電壓特性。在以這種方式對平滑電容器11進(jìn)行充電的過程中，直到將平滑電容器11充電至電池電壓Va為止所需的時間由充電時間T2'來表示。
[0055]在此，當(dāng)電源繼電器6中發(fā)生斷開觸點異常時，在沒有接通放電電路7時，平滑電容器11的電壓Vd表現(xiàn)出由虛線表示的電壓特性，平滑電容器11的電壓Vd適度降低。當(dāng)發(fā)生這種情況時，直到啟動斷開觸點異常檢測為止所需的等待時間由直到電壓Vd降低至確定值Vt為止所需的放電時間T2來表示。另一方面，當(dāng)接通放電電路7時，平滑電容器11的電壓Vd表現(xiàn)出由長短交替的虛線所表示的電壓特性，并且作為通過放電電阻8使平滑電容器11放電的結(jié)果，平滑電容器11的電壓Vd迅速下降。因此，與放電時間T2被設(shè)置為等待時間的情況相比，當(dāng)充電時間T2'被設(shè)置為等待時間時，能夠使等待時間更短(充電時間T2' <放電時間T2)。因此，可以在短時間段內(nèi)啟動電源繼電器6中的斷開觸點異常的檢測。
[0056]如圖5所示，馬達(dá)控制單元15中的控制電路10的CPU首先接通放電開關(guān)9以接通放電電路7(步驟S2301)。在此之后，CPU接通預(yù)充電繼電器4 (步驟S2302)并且開始對平滑電容器11進(jìn)行預(yù)充電。
[0057]接下來，CPU確定在預(yù)定時間段過去之后平滑電容器11的電壓Vd是否已經(jīng)增大至預(yù)定值或更高(步驟S2302)。如果CPU確定電壓Vd小于預(yù)定值(步驟S2303:否)，則確定在預(yù)充電繼電器4中已經(jīng)發(fā)生斷開觸點異常，CUP斷開預(yù)充電繼電器4以停止對平滑電容器11進(jìn)行預(yù)充電。在此之后，CPU執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)化方法(步驟S2311)，之后結(jié)束斷開觸點異常檢測流程。如果CPU確定電壓Vd等于或大于預(yù)定值(步驟S2303:是)，則檢測流程前進(jìn)至步驟S2304。
[0058]在確定平滑電容器11適當(dāng)?shù)乇活A(yù)充電的情況下，CPU繼續(xù)對平滑電容器11進(jìn)行預(yù)充電。然后，當(dāng)完成了平滑電容器11的預(yù)充電時，CPU斷開預(yù)充電繼電器4 (步驟S2304)，并且停止預(yù)充電。當(dāng)發(fā)生這種情況時，在預(yù)充電結(jié)束后產(chǎn)生的預(yù)充電電壓Vb由Vb = VaX (Rb/(Ra+Rb))來表示(其中，Va >Vb，Va是高壓電池13的供電電壓，Ra、Rb分別表示預(yù)充電電阻5和放電電阻8的電阻值)。
[0059]在此之后，CPU接通電源繼電器6 (步驟S2305)，并且使電壓監(jiān)視計時器開始對平滑電容器11的充電時間T2'(參照圖6)進(jìn)行計數(shù)以監(jiān)視平滑電容器11的電壓Vd(步驟S2306)。
[0060]接下來，CPU確定電壓監(jiān)視計時器是否已經(jīng)超過其計數(shù)時間(步驟S2307)。如果CPU確定電壓監(jiān)視計時器還未超時(步驟S2307:否)，則CPU通過循環(huán)該步驟來使設(shè)定時間過去直到電壓監(jiān)視計時器超出其計數(shù)時間為止。當(dāng)電壓監(jiān)視計時器的計數(shù)時間已經(jīng)過作為設(shè)定時間的正常充電時間T2'時(步驟S2307:是)，CPU確定平滑電容器11的電壓Vd是否等于或小于預(yù)充電電壓Vb (步驟S2308)。
[0061]在此，當(dāng)電壓Vd等于或小于預(yù)充電電壓Vb時(步驟S2308:否)，由于沒有發(fā)現(xiàn)電壓升高而確定在電源繼電器6中已經(jīng)發(fā)生斷開觸點異常，CPU斷開電源繼電器6以停止供電，并且執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)化方法(步驟S2310)，其后，結(jié)束斷開觸點異常檢測流程。當(dāng)電壓Vd大于預(yù)充電電壓Vb時(步驟S2308:是)，由于發(fā)現(xiàn)電壓升高而確定電源繼電器6正常，CPU斷開放電開關(guān)9以斷開放電電路7(步驟S2309)。之后，CPU結(jié)束斷開觸點異常檢測流程。
[0062]將對根據(jù)如前文所描述地配置的實施方式的用于包括在馬達(dá)控制單元15中的電源電路2的斷開觸點異常檢測方法的功能和優(yōu)點進(jìn)行描述。
[0063]根據(jù)上述配置，在電源電路2中，平滑電容器11并聯(lián)連接至逆變器12，并且該平滑電容器11連接在高壓電池(直流電源)13與逆變器(電機(jī)驅(qū)動電路)12之間。經(jīng)由預(yù)充電電路3對平滑電容器11進(jìn)行預(yù)充電，同時，在放電電路7接通的狀態(tài)下接通電源繼電器6之前限制沖擊電流。并聯(lián)設(shè)置預(yù)充電電路3和電源繼電器6。通過由預(yù)充電電阻5和放電電阻8組成的分壓電路對平滑電容器11進(jìn)行預(yù)充電，使得將其電壓Vd升壓至從電池電壓Va分出的預(yù)充電電壓Vb。在預(yù)充電結(jié)束后，電源繼電器6在斷開預(yù)充電繼電器4之后接通。當(dāng)電源繼電器6接通時，平滑電容器11的電壓Vd在充電時間T2'內(nèi)迅速被升壓至電池電壓Va。在此，例如，在監(jiān)視電壓Vd的過程中，可以將充電時間T2'設(shè)置為直到在電源繼電器6中啟動斷開觸點異常檢測為止所需的等待時間。
[0064]當(dāng)在這個狀態(tài)下在電源繼電器6中發(fā)生斷開觸點異常時，由于高壓電池13未連接至平滑電容器11和放電電路7，在作為接通放電開關(guān)9的結(jié)果放電電路處于接通狀態(tài)，平滑電容器11的電壓Vd經(jīng)由放電電阻8從預(yù)充電電壓Vb迅速下降。因此，與當(dāng)斷開放電電路7時產(chǎn)生的放電時間T2 (等于或小于確定值Vt)相比，當(dāng)放電電路7接通時產(chǎn)生的較短的充電時間T2'可以設(shè)置為直到確定平滑電容器11的電壓Vd是否降低為止所需的等待時間。然而，當(dāng)在電源繼電器6中發(fā)生斷開觸點異常時，與通過接通放電電路7來添加放電電路7時相比，平滑電容器11的電壓Vd下降地更迅速。
[0065]這使得能夠在已經(jīng)接通電源繼電器6之后在短的充電時間T2'內(nèi)監(jiān)視平滑電容器11的電壓Vd，由此可以在短時間段內(nèi)檢測電源繼電器6中的斷開觸點異常，從而使得可以縮短逆變器12的激勵時間。因此，當(dāng)在電源繼電器6中檢測到斷開觸點異常時，可以以確定的方式來檢測斷開觸點異常的發(fā)生，并且可以以安全的方式消耗存儲在電源電路2的平滑電容器11和電動機(jī)I中的電能，從而使得可以避免駕駛員被卷入電擊事故的風(fēng)險。
[0066]另外，當(dāng)電源繼電器6中發(fā)生斷開觸點異常時，預(yù)充電繼電器4被用于代替電源繼電器6，使得能夠在不停止電動機(jī)I的情況下將車輛移動至安全的位置。另外，由于使用了現(xiàn)有平滑電容器11的放電電路7，所以可以在不另外提供專用部件的情況下縮短檢測電源繼電器6中的斷開觸點異常所需的時間。另一方面，由于可以通過由預(yù)充電電阻5和放電電阻8組成的分壓電路來任意設(shè)置平滑電容器11的電壓Vd，所以可以通過電阻的相應(yīng)電阻值的組合來抑制在切換預(yù)充電繼電器4和電源繼電器6時產(chǎn)生的電涌。
[0067]因此，根據(jù)本實施方式，可以提供電源電路異常檢測方法，其可以通過監(jiān)視平滑電容器中的電壓增大來縮短檢測電源繼電器中的斷開觸點異常的檢測時間，從而在短時間段內(nèi)激勵逆變器。
[0068]因此，雖然至此已經(jīng)描述了本發(fā)明的實施方式，但可以以其他形式來執(zhí)行本發(fā)明。
[0069]在實施方式中，雖然描述了使用普通(機(jī)械)繼電器作為電源繼電器6和預(yù)充電繼電器4，以執(zhí)行接通/斷開控制，但是本發(fā)明不限于此，因此，可以使用能夠雙向切斷的半導(dǎo)體開關(guān)(例如多個晶體管如MOSFET等)來執(zhí)行接通/斷開操作。另外，機(jī)械繼電器可以用作放電繼電器9。
[0070]在本實施方式中，在執(zhí)行當(dāng)在電源繼電器6或預(yù)充電繼電器4中檢測到斷開觸點異常時的標(biāo)準(zhǔn)化方法中，該標(biāo)準(zhǔn)化方法可以包括將表示異常(由于斷開觸點而引起的故障)的細(xì)節(jié)的代碼存儲在控制電路10內(nèi)的存儲區(qū)域中使得該代碼可以在車輛的警告顯示部或故障診斷單元中顯示的方法。
[0071]在本實施方式中，可以在根據(jù)圖5中示出的流程圖檢測斷開觸點異常的方法之前，執(zhí)行通過以與在檢測斷開觸點異常中所做的相同的方式監(jiān)視平滑電容器11的電壓Vd來檢測電源繼電器6和預(yù)充電繼電器4中的短路異常的方法。
[0072]在至此已經(jīng)描述的實施方式中，雖然本發(fā)明被描述為應(yīng)用于驅(qū)動后輪驅(qū)動單元20的逆變器12，但是本發(fā)明不限于此。因此，本發(fā)明可以應(yīng)用于具有放電電路7的高電壓、大電流的電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)或電制動系統(tǒng)或其他車載電源變換系統(tǒng)的逆變器。另外，本發(fā)明可以應(yīng)用于驅(qū)動混合動力車輛或電動車輛的驅(qū)動馬達(dá)的逆變器。
[0073]根據(jù)上述配置，當(dāng)在電源繼電器中發(fā)生斷開觸點異常時，由于直流電源未連接至平滑電容器和放電電路，所以作為接通放電電路的結(jié)果，對平滑電容器預(yù)充電的電壓經(jīng)由放電電阻迅速下降。這使得能夠通過將放電時間設(shè)置為直到通過電壓監(jiān)視的斷開觸點異常檢測的開始為止的等待時間來縮短直到斷開預(yù)充電電路后通過監(jiān)視預(yù)充電電壓來確定這樣的斷開觸點異常的存在為止所需的時間。通過縮短等待時間，在通過監(jiān)視平滑電容器的充電電壓在某個時間段過去之后檢測到平滑電容器的電壓的降低的情況下，可以確定在電源繼電器中發(fā)生斷開觸點異常，由此可以在短時間段內(nèi)檢測電源繼電器中的斷開觸點異常的發(fā)生。因此，不僅可以以確定的方式來執(zhí)行故障檢測，而且可以安全地消耗存儲在電動機(jī)或電源電路中的電能，由此使得可以避免駕駛員受到電擊的風(fēng)險。另外，由于可以通過使用現(xiàn)有平滑電容器的放電電路來檢測電源繼電器的斷開觸點異常，所以可以消除另外提供專用電路部件的必要性。
[0074]根據(jù)上述配置，當(dāng)在放電電路接通的情況下電源繼電器接通時，平滑電容器的充電電壓迅速增大至直流電源的電壓。通過將該充電時間設(shè)置為直到通過電壓監(jiān)視的斷開觸點異常檢測的開始為止的等待時間，可以檢測電源繼電器中的斷開觸點異常的存在。由于直流電源未連接至平滑電容器和放電電路，當(dāng)在電源繼電器中發(fā)生斷開觸點異常時，被預(yù)充電給平滑電容器的電壓隨著放電電路接通通過放電電阻迅速下降。因此，通過監(jiān)視平滑電容器的充電電壓可以在短時間內(nèi)檢測到電源繼電器中的斷開觸點異常的發(fā)生。因此，不僅可以以確定的方式來執(zhí)行故障檢測，而且可以安全地消耗存儲在電動機(jī)或電源電路中的電能，從而使得可以避免駕駛員受到電擊的風(fēng)險。另外，由于可以通過使用現(xiàn)有平滑電容器的放電電路來檢測電源繼電器的斷開觸點異常，所以可以消除另外提供專用電路部件的必要性。
[0075]根據(jù)上述配置，預(yù)充電電路和電源繼電器彼此并聯(lián)地設(shè)置，并且通過在電源繼電器接通的情況下在對平滑電容器進(jìn)行預(yù)充電后監(jiān)視平滑電容器的充電電壓的降低，可以在短時間段內(nèi)檢測電源繼電器中的斷開觸點異常。另外，當(dāng)在電源繼電器中發(fā)生斷開觸點異常時，預(yù)充電繼電器被用作電源繼電器以在不停止電動機(jī)的情況下將車輛移動至安全位置。
[0076]根據(jù)上述配置，平滑電容器被預(yù)充電到通過由預(yù)充電電阻和放電電阻組成的分壓電路來設(shè)置的預(yù)充電電壓，并且通過接通電源繼電器來加速平滑電容器的充電電壓的增大。因此，通過將充電時間設(shè)置為直到電源繼電器中的斷開觸點異常的檢測開始為止的等待時間，縮短了直到接通電源繼電器后通過監(jiān)視平滑電容器的電壓來確定電源繼電器中的斷開觸點異常的存在為止過去的時間。通過以這種方式確定存在電源繼電器中的斷開觸點異常，在某個時間段內(nèi)在平滑電容器中沒有檢測到電壓增大的情況下，可以確定在電源繼電器中發(fā)生斷開觸點異常。因此，可以在短時間段內(nèi)檢測電源繼電器中的斷開觸點異常。另夕卜，由于能夠通過分壓電路來任意設(shè)置平滑電容器的充電電壓的增大，所以可以通過預(yù)充電電阻和放電電阻的電阻值的組合來抑制在切換預(yù)充電繼電器和電源繼電器時生成的電涌。
[0077]根據(jù)本發(fā)明，可以提供電源電路異常檢測方法，其可以通過使用放電電路降低平滑電容器的充電電壓來縮短檢測電源繼電器中的斷開觸點異常的檢測時間，以便在短時間段內(nèi)激勵逆變器。
[0078]根據(jù)本發(fā)明，可以提供電源電路異常檢測方法，其可以通過監(jiān)視平滑電容器的電壓的增大來縮短檢測電源繼電器中的斷開觸點異常的檢測時間以在短時間段內(nèi)激勵逆變器。
【權(quán)利要求】
1.一種電源電路異常檢測方法，其應(yīng)用于電源電路并且用于檢測電源繼電器中是否存在異常，所述電源電路包括: 所述電源繼電器，其對驅(qū)動電動機(jī)的直流電源與包括多個開關(guān)元件并且向所述電動機(jī)提供驅(qū)動電流的馬達(dá)驅(qū)動電路之間的連接進(jìn)行斷開和閉合； 平滑電容器，其連接在所述電源繼電器和所述馬達(dá)驅(qū)動電路之間的電源線與地線之間以吸收電流中的紋波； 預(yù)充電電路，其通過為所述電源繼電器設(shè)旁路對所述直流電源與所述平滑電容器之間的連接進(jìn)行斷開和閉合，以對所述平滑電容器進(jìn)行預(yù)充電；以及 放電電路，其與所述平滑電容器并聯(lián)連接在所述電源線與所述地線之間，并且當(dāng)放電開關(guān)閉合時，所述放電電路經(jīng)由放電電阻釋放存儲在所述平滑電容器中的電荷， 所述電源電路異常檢測方法包括: 基于自所述預(yù)充電電路斷開后所述放電電路和所述電源繼電器兩者都閉合起經(jīng)過了預(yù)定時間段時所述平滑電容器的充電電壓是否降低，來檢測所述電源繼電器中是否存在斷開觸點異常。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源電路異常檢測方法，其中， 當(dāng)所述放電電路處于接通狀態(tài)時并且自所述預(yù)充電電路斷開起，基于在所述電源繼電器閉合后經(jīng)過了預(yù)定時間段之后所述平滑電容器的充電電壓增大來檢測所述電源繼電器中的斷開觸點異常的存在。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源電路異常檢測方法，其中， 所述預(yù)充電電路包括限制沖擊電流的預(yù)充電電阻以及對所述直流電源與所述預(yù)充電電阻之間的連接進(jìn)行斷開和閉合的預(yù)充電繼電器， 將所述預(yù)充電電阻和所述預(yù)充電繼電器串聯(lián)連接，以及 將所述預(yù)充電電路設(shè)置成與所述電源繼電器并聯(lián)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電源電路異常檢測方法，其中， 通過由所述預(yù)充電電阻和所述放電電阻組成的分壓電路來設(shè)置所述平滑電容器的預(yù)充電電壓。
【文檔編號】G01R31/327GK104345269SQ201410377311
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年8月1日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月2日
【發(fā)明者】脅田真由子, 巖井悠太, 須增寬, 木村幸司 申請人:株式會社捷太格特