JP2012244895A - 電気自動車のコンバータ制御方法及びその装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】コンバータの故障であるか否かをを迅速、確実に判定することによって、故障発生時点からコンバータの故障制御が完了する時点までの時間を短縮してＰＷＭ信号の異常による過電流による内部部品の損傷を軽減すると共に、故障の誤認による電気自動車の機能停止防ぐことができる、電気自動車のコンバータ制御方法およびその装置を提供する。
【解決手段】電圧を降圧するコンバータと、コンバータが発信するＰＷＭ信号をカウントするカウントユニットと、を備える電気自動車であって、コンバータの作動中にコンバータが発信するＰＷＭ信号をカウントユニットに入力する段階と、カウントユニットがＰＷＭ信号をカウントする段階と、カウントユニットのカウント値が予め設定された範囲に含まれるか否かを判定する段階と、カウント値が前記設定範囲を外れた場合は、前記コンバータに故障が発生したと判断する段階と、を有することを特徴とする。
【選択図】図３
【解決手段】電圧を降圧するコンバータと、コンバータが発信するＰＷＭ信号をカウントするカウントユニットと、を備える電気自動車であって、コンバータの作動中にコンバータが発信するＰＷＭ信号をカウントユニットに入力する段階と、カウントユニットがＰＷＭ信号をカウントする段階と、カウントユニットのカウント値が予め設定された範囲に含まれるか否かを判定する段階と、カウント値が前記設定範囲を外れた場合は、前記コンバータに故障が発生したと判断する段階と、を有することを特徴とする。
【選択図】図３
Description
本発明は電気自動車のコンバータ制御方法及びその装置に係り、より詳細には、電気自動車のコンバータに故障が発生したとき、コンバータの故障を迅速・確実に判断して制御する、電気自動車のコンバータ制御方法及びその装置に関する。
通常、電気自動車（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）は、電力のみによって動く車両を意味する。
一方、ハイブリッド電気自動車（Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ、通常、単に「ハイブリッド自動」車と呼ぶ）は、ガソリン自動車と電気自動車との双方の短所と長所を相補うように、ガソリン自動車と電気自動車の機能を組み合わせた車両である。従って、「ハイブリッド自動車」の運転手は、必要に応じてガソリンエンジン駆動モード、電気モータ駆動モード、及びハイブリッドモードを選択して運転することができる。
一方、ハイブリッド電気自動車（Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ、通常、単に「ハイブリッド自動」車と呼ぶ）は、ガソリン自動車と電気自動車との双方の短所と長所を相補うように、ガソリン自動車と電気自動車の機能を組み合わせた車両である。従って、「ハイブリッド自動車」の運転手は、必要に応じてガソリンエンジン駆動モード、電気モータ駆動モード、及びハイブリッドモードを選択して運転することができる。
このように、電気自動車は、広い意味で「ハイブリッド自動車」を包含する。本明細書では、狭い意味の電気自動車と「ハイブリッド自動車」をすべて電気自動車として通称することにする。
電気自動車における電気モータ駆動は、石油を燃料として用いないため、排気ガスが発生せずに騒音が小さいという特徴がある。
一方、電気自動車には、高電圧バッテリで発生する高電圧を低電圧に変換させるコンバータが備えられる。コンバータは、電気自動車の電気モータ駆動時に電装に電源を供給したり低電圧バッテリを充電したりする。このようなコンバータとしては、電圧を昇圧又は降圧する直流変換装置（ＤＣ−ＤＣ ＣＯＮＶＥＲＴＥＲ）が主に用いられる。
一方、電気自動車には、高電圧バッテリで発生する高電圧を低電圧に変換させるコンバータが備えられる。コンバータは、電気自動車の電気モータ駆動時に電装に電源を供給したり低電圧バッテリを充電したりする。このようなコンバータとしては、電圧を昇圧又は降圧する直流変換装置（ＤＣ−ＤＣ ＣＯＮＶＥＲＴＥＲ）が主に用いられる。
電気自動車のコンバータは、高電圧を扱うシステムなので、コンバータの故障発生時に車両内部の部品が損傷する危険を伴う。
従来技術によれば、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ、パルス幅変調）信号の誤出力（ｗｒｏｎｇ ｏｕｔｐｕｔ）が感知された場合にコンバータの故障と判断し、ＰＷＭ信号の出力停止（ＰＷＭ ｏｆｆ）が行われ、コンバータの出力が停止された。
一方、ＰＷＭ信号の誤出力は、回路上の時間遅延要素やＣＰＵの実行周期エラーなどによっても発生することがある。
ＰＷＭ信号の出力停止はコンバータの作動停止であり、更には電気自動車の機能停止を意味する。運行中の電気自動車の機能停止は、車両燃費を低下させると共に、運転手の満足度に悪影響を及ぼす事項である。
従来技術によれば、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ、パルス幅変調）信号の誤出力（ｗｒｏｎｇ ｏｕｔｐｕｔ）が感知された場合にコンバータの故障と判断し、ＰＷＭ信号の出力停止（ＰＷＭ ｏｆｆ）が行われ、コンバータの出力が停止された。
一方、ＰＷＭ信号の誤出力は、回路上の時間遅延要素やＣＰＵの実行周期エラーなどによっても発生することがある。
ＰＷＭ信号の出力停止はコンバータの作動停止であり、更には電気自動車の機能停止を意味する。運行中の電気自動車の機能停止は、車両燃費を低下させると共に、運転手の満足度に悪影響を及ぼす事項である。
従来の、コンバータの故障発生を判断するための技術は、コンバータの高電圧端（ｈｉｇｈ ｖｏｌｔａｇｅ ｔｅｒｍｉｎａｌ）に装着された電流センサによってＰＷＭ信号の誤出力による過電流発生を感知する方法が用いられた。
即ち、電流センサが過電流の発生を感知した場合にコンバータに故障が発生したものと判断し、ＰＷＭ信号の出力停止操作（ＰＷＭ ｏｆｆ）を行った。
即ち、電流センサが過電流の発生を感知した場合にコンバータに故障が発生したものと判断し、ＰＷＭ信号の出力停止操作（ＰＷＭ ｏｆｆ）を行った。
コンバータの故障が発生した時点からコンバータの故障制御が完了する時点まで、車両内部の部品は、誤出力されたＰＷＭ信号が発生させた高電圧及び高電流により過度なストレスを受ける。しかし、電流センサの出力信号異常は多種類の要因で起こるので、電流センサの信号異常から過電流の発生を確定し、コンバータの故障が発生したと判定してＤＣ−ＤＣコンバータを停止させるまでには時間がかかる（例えば特許文献１を参照）。
従って、コンバータの故障発生時又はコンバータ制御のエラー発生時に、車両内部の部品の損傷を最小限に食い止めるために、高い信頼性と迅速な保護動作に伴うコンバータ制御が求められている。
従って、コンバータの故障発生時又はコンバータ制御のエラー発生時に、車両内部の部品の損傷を最小限に食い止めるために、高い信頼性と迅速な保護動作に伴うコンバータ制御が求められている。
また、従来の技術によれば、電流センサの感度が鋭敏に設定されていない場合には、誤出力されたＰＷＭ信号に起因する過電流による内部部品の被害が増加する。一方、電流センサが過敏に設定された場合には、電流センサはノイズなどに反応してＰＷＭ信号の出力停止の誤操作を行うってしまうことがある。
このような問題点を解決するためには、電流センサは、ノイズ対応部品及び高精密度素子の装着が必要であり、更には最適化した過電流発生閾値を得る開発試験なども必要になり、従って発期間が長くなり、製造経費も高くなっていた。
このような問題点を解決するためには、電流センサは、ノイズ対応部品及び高精密度素子の装着が必要であり、更には最適化した過電流発生閾値を得る開発試験なども必要になり、従って発期間が長くなり、製造経費も高くなっていた。
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、コンバータの故障であるか否かをを迅速、確実に判定することによって、故障発生時点からコンバータの故障制御が完了する時点までの時間を短縮してＰＷＭ信号の異常に起因する過電流による内部部品の損傷を軽減すると共に、故障の誤認による電気自動車の不必要な機能停止防ぐことができる、電気自動車のコンバータ制御方法及びその装置を提供することを目的とする。
また本発明は、電気自動車のコンバータの故障発生を判断する過程において、電流センサの出力値の利用しないようにして、電流センサの精度を上げるために必要とされたノイズ対応部品及び高精密度素子を装備するための経費を削減し、また電流センサの過電流発生閾値を最適化するためのテスト過程などの開発期間を短縮することによって、電気自動車の製造原価を低減することを目的とする。
このような目的を達成するための本発明の実施形態に係る電気自動車のコンバータ制御方法は、電圧を降圧するコンバータと、コンバータが発信する信号をカウントするカウントユニットと、を備える電気自動車において、
コンバータの作動中にコンバータが発信する信号をカウントユニットに入力する段階と、カウントユニットが信号をカウントする段階と、カウントユニットのカウント値が予め設定された設定範囲に含まれるか否かを判定する段階と、カウント値が設定範囲を外れた場合は、コンバータに故障が発生したと判断する段階と、を有することを特徴とする。
コンバータの作動中にコンバータが発信する信号をカウントユニットに入力する段階と、カウントユニットが信号をカウントする段階と、カウントユニットのカウント値が予め設定された設定範囲に含まれるか否かを判定する段階と、カウント値が設定範囲を外れた場合は、コンバータに故障が発生したと判断する段階と、を有することを特徴とする。
本発明は、コンバータで発生する信号が、ＰＷＭ信号である。
また本発明は、カウントユニットが、コンバータに故障が発生したと判断した場合に、コンバータの作動を停止させる。
また本発明は、カウントユニットが、コンバータに故障が発生したと判断した場合に、コンバータの作動を停止させる。
また本発明のカウントユニットは、コンバータの作動を停止した場合に、コンバータ故障信号をＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔｎｉｔ、中央処理装置）に送信する。
また本発明は、カウント値が設定範囲内である場合は、コンバータが故障していないものと判断してカウントユニットを初期化する。
また本発明は、カウント値が設定範囲内である場合は、コンバータが故障していないものと判断してカウントユニットを初期化する。
本発明の他の実施形態に係る電気自動車のコンバータ制御装置は、電圧を変換するコンバータと、コンバータの回路内に装着された電流センサとを含む電気自動車であって、
電流センサからＰＷＭ信号が伝達される信号処理ユニットと、信号処理ユニットからＰＷＭ信号が伝達されるＣＰＵと、ＣＰＵからＰＷＭ信号が伝達されてＰＷＭ信号を出力するＰＷＭ出力バッファと、ＣＰＵとＰＷＭ出力バッファとの間からＰＷＭ信号を抽出してコンバータの故障を判断するカウントユニットと、を含む。
電流センサからＰＷＭ信号が伝達される信号処理ユニットと、信号処理ユニットからＰＷＭ信号が伝達されるＣＰＵと、ＣＰＵからＰＷＭ信号が伝達されてＰＷＭ信号を出力するＰＷＭ出力バッファと、ＣＰＵとＰＷＭ出力バッファとの間からＰＷＭ信号を抽出してコンバータの故障を判断するカウントユニットと、を含む。
また本発明のコンバータは、電圧を昇圧又は／及び降圧する直流変換装置である。
また本発明の直流変換装置は、高電圧バッテリで発生する電圧を降圧し、電装負荷への電源の供給、及び低電圧バッテリの充電を行う。
また本発明の直流変換装置は、高電圧バッテリで発生する電圧を降圧し、電装負荷への電源の供給、及び低電圧バッテリの充電を行う。
また本発明の電流センサは、過電流を検知する。
また本発明のＰＷＭ出力バッファは、カウントユニットの判断に応じて選択的にＰＷＭ信号を出力したり、ＰＷＭ信号の出力を停止したりする。
また本発明のＰＷＭ出力バッファは、カウントユニットの判断に応じて選択的にＰＷＭ信号を出力したり、ＰＷＭ信号の出力を停止したりする。
また本発明のカウントユニットは、全ての入力端子に入力があるときに出力値を生成するＡＮＤ ＧＡＴＥを経る入力経路と、少なくとも１つ以上の入力端子に入力があるときに出力値を生成するＯＲ ＧＡＴＥを経る入力経路と、を更に備え、ＰＷＭ信号が、ＡＮＤ ＧＡＴＥ及びＯＲ ＧＡＴＥそれぞれを経て別個に入力される。
また本発明のカウントユニットは、ＡＮＤ ＧＡＴＥを経て入力されるＰＷＭ信号の時間範囲を予め設定されたＡＮＤ ＧＡＴＥの設定時間範囲と比較し、ＯＲ ＧＡＴＥを経て入力されるＰＷＭ信号の時間範囲を予め設定されたＯＲ ＧＡＴＥの設定時間範囲と比較する。
また本発明のカウントユニットは、電気自動車の運行中に連続して高速クロック信号を発生する高速クロック発生ユニットを更に含み、ＡＮＤ ＧＡＴＥを経て入力されるＰＷＭ信号の時間範囲と、ＯＲ ＧＡＴＥを経て入力されるＰＷＭ信号の時間範囲と、のそれぞれのクロック信号をカウントし、ＡＮＤ ＧＡＴＥを経て入力されるＰＷＭ信号の時間範囲と、ＯＲ ＧＡＴＥを経て入力されるＰＷＭ信号の時間範囲と、を計測する。
また本発明のカウントユニットは、ＡＮＤ ＧＡＴＥを経て入力されるＰＷＭ信号の時間範囲がＡＮＤ ＧＡＴＥの設定時間範囲内であり、ＯＲ ＧＡＴＥを経て入力されるＰＷＭ信号の時間範囲がＯＲ ＧＡＴＥの設定時間範囲内である場合に、コンバータは故障していないものと判断し、ＰＷＭ出力バッファをＯＮさせる。
また本発明のカウントユニットは、ＡＮＤ ＧＡＴＥを経て入力されるＰＷＭ信号の時間範囲がＡＮＤ ＧＡＴＥの設定時間範囲を外れ、ＯＲ ＧＡＴＥを経て入力されるＰＷＭ信号の時間範囲がＯＲ ＧＡＴＥの設定時間範囲を外れた場合に、コンバータに故障が発生したものと判断し、ＰＷＭ出力バッファをＯＦＦさせる。
本発明の実施形態によれば、正常なＰＷＭ信号の出力の時間範囲を設定し、ＰＷＭ信号の時間範囲と直接にリアルタイムで比較してコンバータが故障したか否かを判定するので、コンバータが故障した場合に、誤出力されたＰＷＭ信号を故障の初期に確実検出することができ、ＰＷＭ信号の誤出力に基づいて発生する過電流による車両内部の部品の損傷を減らすことができる。
また、正常なＰＷＭ信号の出力の時間範囲を設定し、ＰＷＭ信号の時間範囲と直接に比較するため、コンバータの故障を高い信頼性を持って判定することができ、故障の誤認による電気自動車の不必要な機能停止を減らすことができる。従って、コンバータの信頼性を高め、内部部品の損傷を最小化することが可能となる。
また、コンバータの故障発生を判断する過程において電流センサを用いないため、電流センサの精度を上げるために必要とされたノイズ対策部品及び高精密度素子が不必要になり、更には最適化した過電流発生閾値を得るテスト過程が必要なくなる。従って、開発期間を短縮し、原価を節減することが可能となる。
以下に、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。
本発明の実施形態に係る電気自動車のコンバータ制御方法及びその装置は、従来技術における問題点を解決するために発明されたものであって、コンバータに故障が発生したか否かを過電流発生とは別個に判断する電気自動車のコンバータ制御方法及びその装置を提供する。
本発明の実施形態に係る電気自動車のコンバータ制御方法及びその装置は、従来技術における問題点を解決するために発明されたものであって、コンバータに故障が発生したか否かを過電流発生とは別個に判断する電気自動車のコンバータ制御方法及びその装置を提供する。
図１は、本発明の実施形態に係る電気自動車のコンバータ制御装置の回路図である。
図１に示すように、コンバータ制御装置３００は電圧を変換するコンバータ１００を制御する。コンバータ１００を構成する回路内には、電流センサ２００が装着されている。コンバータ制御装置３００は、信号処理ユニット３１０、ＣＰＵ３２０、ＰＷＭ出力バッファ３３０、及びカウントユニット３４０を備える。
図１に示すように、コンバータ制御装置３００は電圧を変換するコンバータ１００を制御する。コンバータ１００を構成する回路内には、電流センサ２００が装着されている。コンバータ制御装置３００は、信号処理ユニット３１０、ＣＰＵ３２０、ＰＷＭ出力バッファ３３０、及びカウントユニット３４０を備える。
コンバータ１００は、電気自動車内に設置され、高電圧バッテリから出力される電圧を降圧し、電装負荷に電源を供給したり低電圧バッテリを充電したりする直流変換装置である。
電流センサ２００は、コンバータ１００が発信するＰＷＭ信号を信号処理ユニット３１０に伝達する。また、電流センサ２００は、回路上の過電流発生を検知して信号処理ユニット３１０に伝達する。
電流センサ２００は、コンバータ１００が発信するＰＷＭ信号を信号処理ユニット３１０に伝達する。また、電流センサ２００は、回路上の過電流発生を検知して信号処理ユニット３１０に伝達する。
ここで、ＰＷＭ信号の伝達において、電流センサ２００は、コンバータ１００が発信したＰＷＭ信号を信号処理ユニット３１０に伝達するのみであって、ＰＷＭ信号に対する判断及び制御には関与しない。また、電流センサ２００の検知した過電流発生に対する判断は、ＰＷＭ信号の伝達とは独立して行われる。
信号処理ユニット３１０は、電流センサ２００から伝達されたＰＷＭ信号及び過電流発生信号をＣＰＵ３２０に伝達する。
信号処理ユニット３１０は、１つ以上のセンサから信号を受信し、各々のセンサが設置された装置の状況をＣＰＵ３２０に伝達する。
信号処理ユニット３１０は、１つ以上のセンサから信号を受信し、各々のセンサが設置された装置の状況をＣＰＵ３２０に伝達する。
信号処理ユニット３１０は、ＰＷＭ信号の伝達において、電流センサ２００から伝達されたＰＷＭ信号をＣＰＵ３２０に伝達するだけで、ＰＷＭ信号に対する判断及び制御には関与しない。また、信号処理ユニット３１０が実行するＰＷＭ信号の伝達と過電流発生に対する伝達とは、それぞれ独立的して行われる。
ＣＰＵ３２０は、電気自動車の１つ又はそれ以上の制御装置を管理する中央処理装置である。
ＣＰＵ３２０は、信号処理ユニット３１０から１つ以上の信号を受信し、１つ以上の装置の制御を行う。また、ＣＰＵ３２０は、信号処理ユニット３１０からＰＷＭ信号を受信し、これをＰＷＭ出力信号として処理した後、ＰＷＭ出力信号をＰＷＭ出力バッファ３３０に出力する。
ＣＰＵ３２０は、信号処理ユニット３１０から１つ以上の信号を受信し、１つ以上の装置の制御を行う。また、ＣＰＵ３２０は、信号処理ユニット３１０からＰＷＭ信号を受信し、これをＰＷＭ出力信号として処理した後、ＰＷＭ出力信号をＰＷＭ出力バッファ３３０に出力する。
ＰＷＭ出力バッファ３３０は、ＣＰＵ３２０からＰＷＭ出力信号を受信し、これをＰＷＭ信号として処理した後、ＰＷＭ信号を出力する。また、ＰＷＭ出力バッファ３３０は、カウントユニット３４０から出力される制御信号に対応して、選択的にＰＷＭ信号を出力したり出力を停止したりする。ここで、ＰＷＭ信号とＰＷＭ出力信号とは、同じであるか又は異なっていてもよい。
カウントユニット３４０は、ＣＰＵ３２０とＰＷＭ出力バッファ３３０との間からＰＷＭ信号を抽出してコンバータ１００の故障を判断する。
カウントユニット３４０は、ＣＰＵ３２０とＰＷＭ出力バッファ３３０との間からＰＷＭ信号を抽出してコンバータ１００の故障を判断する。
より詳細に説明すれば、カウントユニット３４０は、ＰＷＭ信号をカウントし、カウント値が設定範囲内であるか否かを判定する。カウントユニット３４０は、カウント値が設定範囲内であれば、コンバータ１００に故障が発生していないと判断し、ＰＷＭ出力バッファ３３０をＯＮさせる。また、カウントユニット３４０は、カウント値が設定範囲を外れていれば、コンバータ１００に故障が発生したものと判断し、ＰＷＭ出力バッファ３３０をＯＦＦする。更にカウントユニット３４０は、ＰＷＭ出力バッファ３３０をＯＦＦするとともにコンバータ１００の故障をＣＰＵ３２０に送信する。
カウントユニット３４０にＰＷＭ信号が入力される過程において、ＣＰＵ３２０とＰＷＭ出力バッファ３３０の間から抽出されたＰＷＭ信号の一部はＡＮＤ ＧＡＴＥ３４２を通過し、他の一部はＯＲ ＧＡＴＥ３４４を通過してカウントユニット３４０に入力される。
ここで、ＡＮＤ ＧＡＴＥ３４２は、２つ以上の入力端子を含む回路において、すべての入力端子に入力があるときに出力値を生成するＧＡＴＥである。また、ＯＲ ＧＡＴＥ３４４は、２つ以上の入力端子を含む回路において、少なくとも１つ以上の入力端子に入力があるときに出力値を生成するＧＡＴＥである。
ＡＮＤ ＧＡＴＥ３４２を通過したＰＷＭ信号と、ＯＲ ＧＡＴＥ３４４を通過したＰＷＭ信号と、はそれぞれ予め設定された設定範囲を有する。また、ＡＮＤ ＧＡＴＥ３４２とＯＲ ＧＡＴＥ３４４におけるＰＷＭ信号の設定範囲は、同じであるかまたは異なっていてもよい。
ＰＷＭ信号の設定範囲は、コンバータの正常な作動時に発生するＰＷＭ信号の時間範囲に準拠して設定される。即ち、カウントユニット３４０は、コンバータの正常な作動時に発生するＰＷＭ信号の設定時間範囲を予め格納しておく。従って、カウントユニット３４０には、ＡＮＤ ＧＡＴＥ３４２から出力された正常ＰＷＭ信号の設定時間範囲とＯＲ ＧＡＴＥ３４４から出力された正常ＰＷＭ信号の設定時間範囲が予め格納されている。
カウントユニット３４０には、高速クロック発生ユニット３５０が連結される。高速クロック発生ユニット３５０は、車両の走行中、一定の短い周期でクロック信号を連続して発生する。従って、カウントユニット３４０は、ＡＮＤ ＧＡＴＥ３４２からが出力されるＰＷＭ信号間のクロック信号と、ＯＲ ＧＡＴＥ３４４から出力されるＰＷＭ信号のクロック信号と、のそれぞれをカウントする。
カウントされたクロック信号の数に周期を掛けることにより、ＡＮＤ ＧＡＴＥ３４２を経て入力されるＰＷＭ信号の時間範囲とＯＲ ＧＡＴＥ３４４を経て入力されるＰＷＭ信号の時間範囲とが計算される。ＡＮＤ ＧＡＴＥ３４２を経て入力されるＰＷＭ信号の時間範囲とＯＲ ＧＡＴＥ３４４を経て入力されるＰＷＭ信号の時間範囲を、それぞれの正常ＰＷＭ信号の設定時間範囲と比較し、コンバータ１００が正常に作動しているか否かを判断する。
図２は、本発明の実施形態に適用されるＰＷＭ信号と高速クロックを例示したグラフである。
図２に示すように、本発明の実施形態に係る電気自動車のコンバータ制御方法及び装置には、一般的なＰＷＭ信号の出力方式のような位相シフト制御法（ｐｈａｓｅ−ｓｈｉｆｔ ｃｏｎｔｒｏｌ ｍｅｔｈｏｄ）が用いられる。
図２に示すように、本発明の実施形態に係る電気自動車のコンバータ制御方法及び装置には、一般的なＰＷＭ信号の出力方式のような位相シフト制御法（ｐｈａｓｅ−ｓｈｉｆｔ ｃｏｎｔｒｏｌ ｍｅｔｈｏｄ）が用いられる。
位相シフト制御法は、図２に示すように、Ｍ１とＭ４とを同期させてＭ２とＭ３とを同期させた後、Ｍ２とＭ３の位相のみを変更してＰＷＭ信号を制御する方法である。
位相シフト制御法は当業者によって周知であるため、これ以上の説明は省略する。
位相シフト制御法は当業者によって周知であるため、これ以上の説明は省略する。
Ａ区間は、位相シフト制御法によるＰＷＭ信号の出力が正常に現れる区間である。
Ｔ１は、一周期間のＡＮＤ ＧＡＴＥ３４２にＰＷＭ信号が正常に出力される時間である。また、Ｔ４は、一周期間のＯＲ ＧＡＴＥ３４４にＰＷＭ信号が正常に出力される時間である。
Ｔ１は、一周期間のＡＮＤ ＧＡＴＥ３４２にＰＷＭ信号が正常に出力される時間である。また、Ｔ４は、一周期間のＯＲ ＧＡＴＥ３４４にＰＷＭ信号が正常に出力される時間である。
即ち、Ｔ１とＴ４は、コンバータ１００が正常に作動するときのＰＷＭ信号の出力であり、それぞれＡＮＤ ＧＡＴＥ３４２及びＯＲ ＧＡＴＥ３４４の設定範囲の判定で用いられる。
カウントユニット３４０は、ＰＷＭ信号が出力される間のクロック信号をカウントしてＰＷＭ信号の時間範囲を計算し、このＰＷＭ信号の時間範囲とＴ１及びＴ４を比較することによってコンバータ１００の正常作動を判断する。
Ｂ区間は、ＰＷＭ信号の誤出力によるハードスイッチング区間を示す。また、Ｃ区間は、ＰＷＭ信号の誤出力による相間短絡区間を示す。
一般的に、そう間短絡は、３層回路の２線が短絡（ｓｈｏｒｔ ｃｉｒｃｕｉｔ）されることを意味するが、ここではＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒｔｏｒ）の相間短絡を意味する。
一般的に、そう間短絡は、３層回路の２線が短絡（ｓｈｏｒｔ ｃｉｒｃｕｉｔ）されることを意味するが、ここではＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒｔｏｒ）の相間短絡を意味する。
Ｂ区間及びＣ区間では、ＡＮＤ ＧＡＴＥ及びＯＲ ＧＡＴＥを経て出力されるＰＷＭ信号の時間範囲がそれぞれＴ１及びＴ４に該当しない。即ち、Ｂ区間では、ＡＮＤ ＧＡＴＥ及びＯＲ ＧＡＴＥを経て出力されるＰＷＭ信号の時間範囲がそれぞれＴ１及びＴ４よりも短い。Ｃ区間では、ＡＮＤ ＧＡＴＥを経て出力されるＰＷＭ信号の時間範囲がＴ１よりも長く、ＯＲ ＧＡＴＥを経て出力されるＰＷＭ信号の時間範囲がＴ４よりも短い。この場合、カウントユニット３４０は、コンバータ１００で故障が発生したものと判断する。ＡＮＤ ＧＡＴＥを経て出力されるＰＷＭ信号の時間範囲とＯＲ ＧＡＴＥを経て出力されるＰＷＭ信号の時間範囲との中の、何れか一方が設定時間範囲内であり、他方が設定時間範囲を外れた場合に、故障が発生したものと判断するか否かは予め設定することができる。
本発明の実施形態に係る電気自動車のコンバータ制御方法及び装置は、ＰＷＭ信号の出力を直接にチェックするため、ＰＷＭ信号の誤出力を早期に感知することができる。従って、コンバータ１００の故障発生判断に対する信頼性が高まる。
図３は、本発明の実施形態に係る電気自動車のコンバータ制御方法のフローチャートである。
図３は、本発明の実施形態に係る電気自動車のコンバータ制御方法のフローチャートである。
以下に、図３を参照して、本発明の実施形態に係る電気自動車のコンバータ制御方法について詳しく説明する。
図３に示すように、カウントユニット３４０が初期化（Ｓ１００）された後、コンバータ１００が作動を開始し、コンバータ１００からＰＷＭ信号が発信される（Ｓ１１０）。コンバータ１００からＰＷＭ信号が発信されるということは、コンバータ１００に対する故障検知が開始されたことを意味する。
図３に示すように、カウントユニット３４０が初期化（Ｓ１００）された後、コンバータ１００が作動を開始し、コンバータ１００からＰＷＭ信号が発信される（Ｓ１１０）。コンバータ１００からＰＷＭ信号が発信されるということは、コンバータ１００に対する故障検知が開始されたことを意味する。
コンバータ１００が作動した場合、コンバータで発信されたＰＷＭ信号は、カウントユニット３４０に入力される（Ｓ１２０）。
Ｓ１２０段階で、コンバータ１００で発信されたＰＷＭ信号は、コンバータ１００の回路内に装着された電流センサ２００、コンバータ１００の外部に備えられた信号処理ユニット３１０、及びＣＰＵ３２０を順次経由してカウントユニット３４０に入力される。
Ｓ１２０段階で、コンバータ１００で発信されたＰＷＭ信号は、コンバータ１００の回路内に装着された電流センサ２００、コンバータ１００の外部に備えられた信号処理ユニット３１０、及びＣＰＵ３２０を順次経由してカウントユニット３４０に入力される。
ＣＰＵ３２０は、ＰＷＭ出力信号をＰＷＭ出力バッファ３３０に伝達する。また、カウントユニット３４０は、ＣＰＵ３２０とＰＷＭ出力バッファ３３０の間からＰＷＭ出力信号を抽出する。
カウントユニット３４０は、ＣＰＵ３２０とＰＷＭ出力バッファ３３０の間から抽出したＰＷＭ信号が入力されると、ＰＷＭ信号をカウントする（Ｓ１３０）。
カウントユニット３４０は、ＣＰＵ３２０とＰＷＭ出力バッファ３３０の間から抽出したＰＷＭ信号が入力されると、ＰＷＭ信号をカウントする（Ｓ１３０）。
図１及び図２に示すように、Ｓ１３０段階では、ＰＷＭ信号のカウントに、高速クロック発生ユニット３５０が発生させた高速クロックが用いられる。
カウントユニット３４０は、Ｓ１３０段階でＰＷＭ信号をカウントし、カウント値が設定範囲内であるか否かを判定する（Ｓ１４０）。
カウントユニット３４０は、Ｓ１３０段階でＰＷＭ信号をカウントし、カウント値が設定範囲内であるか否かを判定する（Ｓ１４０）。
カウントユニット３４０には、ＡＮＤ ＧＡＴＥ３４２を経て入力される正常ＰＷＭ信号の時間範囲と、ＯＲ ＧＡＴＥ３４４を経て入力される正常ＰＷＭ信号の時間範囲と、が予め格納されている。設定時間範囲は、許容誤差を考慮して設定される。正常ＰＷＭ信号の時間範囲に、許容誤差を加減した値が設定時間範囲として設定される。
もし、Ｓ１４０段階でカウント値が設定時間範囲を外れた場合は、カウントユニット３４０は、コンバータ１００で故障が発生したと判断する（Ｓ１５０）。
もし、コンバータ１００で故障が発生したと判断されれば、カウントユニット３４０はＰＷＭ信号のコンバータ１００へのＰＷＭ信号の入力を停止することにより、コンバータ１００の作動を停止させる（Ｓ１６０）。
もし、コンバータ１００で故障が発生したと判断されれば、カウントユニット３４０はＰＷＭ信号のコンバータ１００へのＰＷＭ信号の入力を停止することにより、コンバータ１００の作動を停止させる（Ｓ１６０）。
コンバータ１００の作動が停止されると、カウントユニット３４０は、コンバータ故障信号（ｅｒｒｏｒ ｒｅｐｏｒｔ）をＣＰＵに伝達する（Ｓ１７０）。また、ｅｒｒｏｒ ｒｅｐｏｒｔが完了すれば、本発明の実施形態に係る電気自動車のコンバータ制御が終了する。
もし、Ｓ１４０段階でカウント値が設定範囲内であれば、カウントユニット３４０は、コンバータ１００で故障が発生していないものと判断する（Ｓ１８０）。
もし、コンバータ１００で故障が発生していないと判断されれば、ＣＰＵ３２０は、カウントユニット３４０を初期化した後（Ｓ１９０）、Ｓ１２０段階に戻る。
もし、コンバータ１００で故障が発生していないと判断されれば、ＣＰＵ３２０は、カウントユニット３４０を初期化した後（Ｓ１９０）、Ｓ１２０段階に戻る。
図１に示すように、Ｓ１００段階とＳ１９０段階で行われるカウントユニットの初期化（ｒｅｓｅｔ）は、ＣＰＵ３２０によって実行されてもよい。
本明細書の電気自動車（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）は、電力によって駆動されるすべての車両を含む広い意味として解釈されなければならない。
本明細書の電気自動車（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）は、電力によって駆動されるすべての車両を含む広い意味として解釈されなければならない。
以上、本発明に関する好ましい実施形態を説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の属する技術範囲を逸脱しない範囲での全ての変更が含まれる。
１００ コンバータ
２００ 電流センサ
３００ コンバータ制御装置
３１０ 信号処理ユニット
３２０ ＣＰＵ
３３０ ＰＷＭ出力バッファ
３４０ カウントユニット
３４２ ＡＮＤ ＧＡＴＥ
３４４ ＯＲ ＧＡＴＥ
３５０ 高速クロック発生ユニット
２００ 電流センサ
３００ コンバータ制御装置
３１０ 信号処理ユニット
３２０ ＣＰＵ
３３０ ＰＷＭ出力バッファ
３４０ カウントユニット
３４２ ＡＮＤ ＧＡＴＥ
３４４ ＯＲ ＧＡＴＥ
３５０ 高速クロック発生ユニット
Claims (15)
- 電圧を降圧するコンバータと、前記コンバータが発信する信号をカウントするカウントユニットと、を備える電気自動車において、
前記コンバータの作動中に前記コンバータが発信する信号を前記カウントユニットに入力する段階と、
前記カウントユニットが前記信号をカウントする段階と、
前記カウントユニットのカウント値が予め設定された設定範囲に含まれるか否かを判定する段階と、
前記カウント値が前記設定範囲を外れた場合は、前記コンバータに故障が発生したと判断する段階と、を有することを特徴とする電気自動車のコンバータ制御方法。 - 前記コンバータが発信する信号は、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号であることを特徴とする請求項１に記載の電気自動車のコンバータ制御方法。
- 前記カウントユニットは、前記コンバータに故障が発生したと判断した場合に、前記コンバータの作動を停止させることを特徴とする請求項１に記載の電気自動車のコンバータ制御方法。
- 前記カウントユニットは、前記コンバータの作動を停止した場合に、コンバータ故障信号をＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔｎｉｔ）に送信することを特徴とする請求項３に記載の電気自動車のコンバータ制御方法。
- 前記カウント値が前記設定範囲内である場合は、前記コンバータが故障していないものと判断して前記カウントユニットを初期化することを特徴とする請求項１に記載の電気自動車のコンバータ制御方法。
- 電圧を変換するコンバータと、前記コンバータの回路内に装着された電流センサとを含む電気自動車であって、
前記電流センサからＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号が伝達される信号処理ユニットと、
前記信号処理ユニットからＰＷＭ信号が伝達されるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔｎｉｔ）と、
前記ＣＰＵから前記ＰＷＭ信号が伝達されて前記ＰＷＭ信号を出力するＰＷＭ出力バッファと、
前記ＣＰＵと前記ＰＷＭ出力バッファとの間から前記ＰＷＭ信号を抽出して前記コンバータの故障を判断するカウントユニットと、
を含むことを特徴とする電気自動車のコンバータ制御装置。 - 前記コンバータは、電圧を昇圧又は／及び降圧する直流変換装置（ＤＣ−ＤＣ ＣＯＮＶＥＲＴＥＲ）であることを特徴とする請求項６に記載の電気自動車のコンバータ制御装置。
- 前記直流変換装置は、高電圧バッテリで発生する電圧を降圧し、電装負荷への電源の供給、及び低電圧バッテリの充電を行うことを特徴とする請求項７に記載の電気自動車のコンバータ制御装置。
- 前記電流センサは、過電流を検知することを特徴とする請求項６に記載の電気自動車のコンバータ制御装置。
- 前記ＰＷＭ出力バッファは、前記カウントユニットの判断に応じて選択的に前記ＰＷＭ信号を出力したり、前記ＰＷＭ信号の出力を停止したりすることを特徴とする請求項６に記載の電気自動車のコンバータ制御装置。
- 前記カウントユニットは、全ての入力端子に入力があるときに出力値を生成するＡＮＤ ＧＡＴＥを経る入力経路と、少なくとも１つ以上の入力端子に入力があるときに出力値を生成するＯＲ ＧＡＴＥを経る入力経路と、を更に備え、前記ＰＷＭ信号が、前記ＡＮＤ ＧＡＴＥ及び前記ＯＲ ＧＡＴＥそれぞれを経て別個に入力されることを特徴とする請求項６に記載の電気自動車のコンバータ制御装置。
- 前記カウントユニットは、ＡＮＤ ＧＡＴＥを経て入力されるＰＷＭ信号の時間範囲を予め設定されたＡＮＤ ＧＡＴＥの設定時間範囲と比較し、ＯＲ ＧＡＴＥを経て入力されるＰＷＭ信号の時間範囲を予め設定されたＯＲ ＧＡＴＥの設定時間範囲と比較することを特徴とする請求項１１に記載の電気自動車のコンバータ制御装置。
- 前記カウントユニットは、電気自動車の運行中に連続して高速クロック信号を発生する高速クロック発生ユニットを更に含み、
ＡＮＤ ＧＡＴＥを経て入力されるＰＷＭ信号と、ＯＲ ＧＡＴＥを経て入力されるＰＷＭ信号と、のそれぞれの前記クロック信号をカウントし、前記ＡＮＤ ＧＡＴＥを経て入力されるＰＷＭ信号の時間範囲と、前記ＯＲ ＧＡＴＥを経て入力されるＰＷＭ信号の時間範囲と、を計測することを特徴とする請求項１２に記載の電気自動車のコンバータ制御装置。 - 前記カウントユニットは、前記ＡＮＤ ＧＡＴＥを経て入力されるＰＷＭ信号の時間範囲が前記ＡＮＤ ＧＡＴＥの設定時間範囲内であり、前記ＯＲ ＧＡＴＥを経て入力されるＰＷＭ信号の時間範囲が前記ＯＲ ＧＡＴＥの設定時間範囲内である場合に、前記コンバータは故障していないものと判断し、前記ＰＷＭ出力バッファをＯＮさせることを特徴とする請求項１１に記載の電気自動車のコンバータ制御装置。
- 前記カウントユニットは、前記ＡＮＤ ＧＡＴＥを経て入力されるＰＷＭ信号の時間範囲が前記ＡＮＤ ＧＡＴＥの設定時間範囲を外れ、前記ＯＲ ＧＡＴＥを経て入力されるＰＷＭ信号の時間範囲が前記ＯＲ ＧＡＴＥの設定時間範囲を外れた場合に、前記コンバータに故障が発生したものと判断し、前記ＰＷＭ出力バッファをＯＦＦさせることを特徴とする請求項１１に記載の電気自動車のコンバータ制御装置。
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