JP7302194B2

JP7302194B2 - 異常判定装置

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Publication number: JP7302194B2
Application number: JP2019026859A
Authority: JP
Inventors: 惟史水戸
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2019-02-18
Filing date: 2019-02-18
Publication date: 2023-07-04
Anticipated expiration: 2039-02-18
Also published as: JP2020136871A

Description

本発明は、異常判定装置に関し、詳しくは、複数のスイッチング素子と、複数の駆動回路と、を備える駆動電圧系の異常を判定する異常判定装置に関する。

従来、この種の異常判定装置としては、複数のスイッチング素子と、複数の異常検出装置と、複数のフォトカプラと、を備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。複数の異常検出装置は、複数のスイッチング素子毎に設けられ、対応するスイッチング素子に過電流が生じているか否かを判定する。複数のフォトカプラは、複数の異常判定装置毎に設けられており、信号線と接地との間で互いに直列に接続されている。複数の異常判定装置は、対応するスイッチング素子に異常（過電流）が生じていないときには、対応するフォトカプラをオンし、対応するスイッチング素子に異常（過電流）が生じているときには、対応するフォトカプラをオフする。そして、信号線の電圧を用いてスイッチング素子に異常が生じているか否かを判定している。

特開２００９－０６０３５８号公報

しかしながら、上述の異常判定装置では、スイッチング素子に異常が生じていないときには、対応するフォトカプラをオンすることから、フォトカプラがオンとなる時間が長くなり、消費電力が大きくなってしまう。消費電力の低減させる手法として、対応するスイッチング素子に異常が生じていないときには、対応するフォトカプラをオフとする手法が考えられる。しかしながら、フォトカプラは、発光不良などの異常でオフする場合もあることから、フォトカプラのオフがスイッチング素子の異常に起因するのか、フォトカプラの異常に起因するのか、を判別できなくなる。

本発明の電力変換装置は、電力の消費を抑制しつつ、スイッチング素子を含む駆動電圧系の異常とフォトカプラの異常とを判別することを主目的とする。

本発明の異常判定装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の異常判定装置は、
複数のスイッチング素子と、複数の前記スイッチング素子毎に設けられ第１電力ラインを介して供給される第１電圧の電力により作動すると共に対応する前記スイッチング素子を駆動する複数の駆動回路と、複数の前記駆動回路を制御する制御装置と、を備える駆動電圧系の、異常を判定する異常判定装置であって、
複数の前記スイッチング素子毎に設けられ、前記駆動電圧系の異常を検出する複数の異常検出装置と、
第２電圧の電力が供給される第２電力ラインと信号線との間に接続された第１抵抗と、
複数の前記異常検出装置毎に設けられ、対応する前記異常検出装置と前記信号線との間に接続された複数のフォトカプラと、
複数の前記フォトカプラ毎に設けられ、一端が対応する前記フォトカプラに接続されると共に他端が接地された複数の第２抵抗と、
を備え、
複数の前記異常検出装置は、前記駆動電圧系の異常を検出していないときには、対応する前記フォトカプラをオフし、前記駆動電圧系の異常を検出しているときには、対応する前記フォトカプラをオンし、
前記制御装置は、
前記第１電力ラインの電圧が前記第２電力ラインに比して遅く立ち上がっている場合において、前記信号線の電圧が第１閾値以下であるときには、前記フォトカプラに異常が生じていないと判定し、前記信号線の電圧が前記第１閾値を超えているときには、前記フォトカプラに異常が生じていると判定し、
前記フォトカプラに異常が生じていない場合において、前記信号線の電圧が前記第１閾値より高い第２閾値以下であるときには、前記駆動電圧系に異常が生じていると判定する、
ことを要旨とする。

この本発明の異常判定装置では、複数のスイッチング素子毎に設けられ、駆動電圧系の異常を検出する複数の異常検出装置と、第２電圧の電力が供給される第２電力ラインと信号線との間に接続された第１抵抗と、複数の異常検出装置毎に設けられ、対応する異常検出装置と信号線との間に接続された複数のフォトカプラと、複数のフォトカプラ毎に設けられ、一端が対応するフォトカプラに接続されると共に他端が接地された複数の第２抵抗と、を設ける。複数の異常検出装置は、駆動電圧系の異常を検出していないときには、対応するフォトカプラをオフし、駆動電圧系の異常を検出しているときには、対応するフォトカプラをオンする。ここで、「駆動電圧系の異常」としては、第１電力ラインの電圧が第１電圧より低くなる異常が含まれる。これにより、電力の消費を抑制することができる。そして、第１電力ラインの電圧が第２電力ラインに比して遅く立ち上がっている場合において、信号線の電圧が第１閾値以下であるときには、フォトカプラに異常が生じていないと判定し、信号線の電圧が第１閾値を超えているときには、フォトカプラに異常が生じていると判定する。これにより、駆動電圧系の異常を検出していないときには、対応するフォトカプラをオフするものにおいて、フォトカプラに異常が生じているか否かを判定することができる。さらに、フォトカプラに異常が生じていない場合において、信号線の電圧が第１閾値より高い第２閾値以下であるときには、高電圧系に異常が生じていると判定する。これにより、駆動電圧系の異常とフォトカプラの異常とを判別することができる。この結果、電力の消費を抑制しつつ、駆動電圧系の異常とフォトカプラの異常とを判別することができる。

こうした本発明の異常判定装置では、前記制御装置は、システム起動するときに、前記第１電力ラインの電圧が前記第２電力ラインの電圧に比して遅く立ち上がるように前記第１電源を制御してもよい。

また、本発明の異常判定装置において、前記第２電圧は、前記第１電圧より低くしてもよい。

本発明の一実施例としての異常判定装置を搭載した電気自動車１の概略構成図である。駆動検出部３０ｕｕ～３０ｗｄを含む要部の構成の概略を示す構成概略図である。フォトカプラ３４が正常に動作している場合において、トランジスタＴｒ１～Ｔｒ６の全てが正常であるときの異常信号伝達回路３２の状態の一例を説明するための説明図であるフォトカプラ３４が正常に動作している場合において、トランジスタＴｒ１～Ｔｒ６のうちトランジスタＴｒ１に異常が生じているときの異常信号伝達回路３２の状態の一例を説明するための説明図である起動シーケンスの一例を示すフローチャートである。駆動ＥＣＵ４０により実行される初期検査ルーチンの一例を示すフローチャートである。全てのフォトカプラ３４が正常である場合において、初期検査ルーチンを実行しているときの異常信号伝達回路３２の状態を説明するための説明図であるトランジスタＴｒ１に対応するフォトカプラ３４に異常が生じている場合において、初期検査ルーチンを実行しているときの異常信号伝達回路３２の状態を説明するための説明図である。電圧Ｖａ～Ｖｄの一例と判定用閾値Ｖｒｅｆａ，Ｖｒｅｆｂとの関係の一例を説明するための説明図である。全てのフォトカプラ３４が正常である場合における、イグニッションスイッチ７０と、リレー２８、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４，２２の出力、異常信号ＦＬ、トランジスタＴｒ１に対応するフォトカプラ３４、監視電圧Ｖｔ（信号線ＳＬの電圧）の時間変化の一例を示すタイミングチャートである。トランジスタＴｒ１に対応するフォトカプラ３４がオフで固定される異常が生じている場合における、イグニッションスイッチ７０と、リレー２８、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４，２２の出力、異常信号ＦＬ、トランジスタＴｒ１に対応するフォトカプラ３４、監視電圧Ｖｔ（信号線ＳＬの電圧）の時間変化の一例を示すタイミングチャートである。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としての異常判定装置を搭載した電気自動車１の概略構成図である。図２は、駆動検出部３０ｕｕ～３０ｗｄを含む要部の構成の概略を示す構成概略図である。電気自動車１は、モータＭＧと、バッテリ２と、インバータ４と、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０，２２，２４と、補機バッテリ２６と、駆動検出部３０ｕｕ～３０ｗｄと、異常信号伝達回路３２と、駆動用電子制御ユニット（以下、「駆動ＥＣＵ」という）４０と、電源用電子制御ユニット（以下、「電源ＥＣＵ」という）４２と、を備えている。

モータＭＧは、三相同期電動機として構成されており、デファレンシャルギヤ等を介して左右の駆動輪ＤＷに連結され、インバータ４を介してバッテリ２と電力をやり取りする。モータＭＧは、バッテリ２からの電力により駆動されて駆動輪ＤＷに走行用のトルクを出力すると共に、電気自動車１の制動に際して駆動輪ＤＷに回生制動トルクを出力する。また、モータＭＧには、ロータの回転角θ（回転位置）を検出する回転角センサ（レゾルバ）が設けられている。

バッテリ２は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成されており、高電圧側電力ラインＰＨの正極ラインＰＨＰと負極ラインＰＨＮとに接続されている。

インバータ４は、スイッチング素子としての６つのトランジスタ（例えば、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ））Ｔｒ１～Ｔｒ６と、各トランジスタＴｒ１～Ｔｒ６に逆方向に並列接続された６つのダイオードＤ１～Ｄ６とを含む。

トランジスタＴｒ１～Ｔｒ６は、高電圧側電力ラインＰＨの正極ラインＰＨＰおよび負極ラインＰＨＮに対してソース側とシンク側とになるよう２個ずつ対をなす。また、対となる２つのトランジスタ同士の接続点の各々には、モータＭＧの三相コイル（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の各々が電気的に接続される。トランジスタＴｒ１は、モータＭＧのＵ相の上アームであり、トランジスタＴｒ２は、Ｕ相の下アームである。また、トランジスタＴｒ３は、モータＭＧのＶ相の上アームであり、トランジスタＴｒ４は、Ｖ相の下アームである。さらに、トランジスタＴｒ５は、モータＭＧのＷ相の上アームであり、トランジスタＴｒ６は、Ｗ相の下アームである。

ＤＣ／ＤＣコンバータ２０は、第１正極端子および第１負極端子が高電圧側電力ラインＰＨの正極ラインＰＨＰおよび負極ラインＰＨＮに接続されており、第２正極端子が補機バッテリ２６の正極端子に接続されており、第２負極端子が金属製の車体に接地されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ２０は、高電圧側電力ラインＰＨの電力を降圧して補機バッテリ２６へ供給する。ＤＣ／ＤＣコンバータ２０は、内部の制御回路へ電力を供給する第３正極端子が低電圧側電力ラインＰＬ１の正極ラインＰＬ１Ｐに接続されており、第３負極端子が金属製の車体に接地されている。したがって、実施例では、車体が低電圧側電力ラインＰＬ１の負極ラインＰＬＮとして用いられる。

ＤＣ／ＤＣコンバータ２２は、第１正極端子が低電圧側電力ラインＰＬ１の正極ラインＰＬ１Ｐに接続されており、第２正極端子が低電圧側電力ラインＰＬ２の正極ラインＰＬ２Ｐに接続されており、第１，第２負極端子が金属製の車体に接地されている。このＤＣ／ＤＣコンバータ２２は、低電圧側電力ラインＰＬ１の電力を電圧Ｖ２（例えば、１８Ｖなど）に昇圧して低電圧側電力ラインＰＬ２に供給する。

ＤＣ／ＤＣコンバータ２４は、第１正極端子が低電圧側電力ラインＰＬ１の正極ラインＰＬ１Ｐに接続されており、第２正極端子が低電圧側電力ラインＰＬ３の正極ラインＰＬ３Ｐに接続されており、第１，第２負極端子が金属製の車体に接地されている。このＤＣ／ＤＣコンバータ２４は、低電圧側電力ラインＰＬ１の電力を電圧Ｖ３（例えば、５Ｖなど）に降圧して低電圧側電力ラインＰＬ３に供給する。

補機バッテリ２６は、例えば定格電圧が１２Ｖの鉛蓄電池として構成されており、正極端子が低電圧側電力ラインＰＬ１の正極ラインＰＬ１Ｐにリレー２８を介して接続されており、負極端子が金属製の車体に接地されている。リレー２８は、電源ＥＣＵ４２に制御されている。

駆動検出部３０ｕｕ～３０ｗｄは、図１，図２に示すように、トランジスタＴｒ１～Ｔｒ６毎、６つの信号線ＳＬｆ毎に設けられている。駆動検出部３０ｕｕは、対応するトランジスタＴｒ１を駆動する駆動回路３１ａと、対応するトランジスタＴｒ１に関する異常、即ち短絡、過電流、加熱といった素子異常や駆動回路３１ａにおける電圧低下、低電圧側電力ラインＰＬ２の電圧低下、誤駆動等の回路異常などの駆動電圧系の異常を検出する異常検出回路３１ｂと、を備えている。駆動検出部３０ｕｄ～３０ｗｄは、駆動検出部３０ｕｕと同様に、対応するトランジスタＴｒ２～Ｔｒ６を駆動する駆動回路３１ａと、対応するトランジスタＴｒ２～Ｔｒ６を含む駆動電圧系の異常、即ち短絡、過電流、加熱といった素子異常や駆動回路３１ａにおける電圧低下、低電圧側電力ラインＰＬ２の電圧低下、誤駆動等の回路異常などを検出する異常検出回路３１ｂと、を備えている。各異常検出回路３１ｂは、駆動電圧系の異常を検出していないときにはローレベルの異常信号ＦＬを信号線ＳＬｆに出力し、駆動電圧系の異常を検出したときにはハイレベルの異常信号ＦＬを信号線ＳＬｆに出力する。

異常信号伝達回路３２は、６つの信号線ＳＬｆと低電圧側電力ラインＰＬ３に抵抗Ｒ０を介して接続されている１つの信号線ＳＬとに接続され、６つの信号線ＳＬｆ毎に設けられ対応する信号線ＳＬｆに接続された６つのフォトカプラ３４と、６つのフォトカプラ３４毎に設けられ対応するフォトカプラ３４に接続された抵抗Ｒ１～Ｒ６と、を備える。フォトカプラ３４は、アノードが対応する信号線ＳＬｆに接続されると共にカソードが接地された発光ダイオードＦＤと、コレクタが信号線ＳＬに接続されたフォトトランジスタＦＴｒと、を備えている。抵抗Ｒ１～Ｒ６は、一端が対応するフォトトランジスタＦＴｒのエミッタに接続されると共に他端が接地されている。異常信号伝達回路３２では、いずれかの信号線ＳＬｆにローレベルの異常信号ＦＬが出力されているときには、対応するフォトカプラ３４がオフとなり発光せず、いずれかの信号線ＳＬｆにハイレベルの異常信号ＦＬが出力されているときには、対応するフォトカプラ３４がオンとなって発光する。フォトカプラ３４がオンすると、信号線ＳＬの電圧（以下、「監視電圧」という）Ｖｔは、低電圧側電力ラインＰＬ３の電圧と抵抗Ｒ０と抵抗Ｒ１～Ｒ６のうちオンとなっているフォトカプラ３４に接続されている抵抗の合成抵抗Ｒｔとで定まる電圧となる。なお、抵抗Ｒ１～Ｒ６は、互いに同一の抵抗値としてもよいし、互いに異なる抵抗値としてもよい。

駆動ＥＣＵ４０は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭや、データを一時的に記憶するＲＡＭ、入出力ポート、通信ポートを備える。この駆動ＥＣＵ４０は、低電圧側電力ラインＰＬ３からの給電を受けて作動する。

駆動ＥＣＵ４０には、モータＭＧの状態（例えば、回転子の回転位置や相電流）を検出するセンサや、バッテリ２の状態（例えば、電圧や電流）を検出するセンサ、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０，２２，２６の状態（例えば、高電圧側電力ラインＰＨの電圧や低電圧側電力ラインＰＬ１～ＰＬ３の電圧）を検出するセンサ、信号線ＳＬなどからの信号が入力ポートを介して入力される。駆動ＥＣＵ４０からは、駆動検出部３０ｕｕ～３０ｗｄの駆動回路３１ａやＤＣ／ＤＣコンバータ２０、車室内の警告灯７２などへの各種制御信号が出力ポートを介して出力される。駆動ＥＣＵ４０は、通信ポートを介して電源ＥＣＵ４２と接続されている。

電源ＥＣＵ４２は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭや、データを一時的に記憶するＲＡＭ、入出力ポート、通信ポートを備える。この電源ＥＣＵ４２は、補機バッテリ２６からの給電を受けて作動する。

電源ＥＣＵ４２には、イグニッションスイッチ７０からのイグニッション信号などが入力ポートを介して入力される。電源ＥＣＵ４２からは、リレー２８やＤＣ／ＤＣコンバータ２２，２４や図示しない補機などへの各種制御信号が出力ポートを介して出力される。電源ＥＣＵ４２は、上述したように、通信ポートを介して駆動ＥＣＵ４０と接続されている。

次に、こうして構成された実施例の電気自動車１の動作、特に、トランジスタＴｒ１～Ｔｒ６を含む駆動電圧系の異常とフォトカプラ３４の異常とを判定する際の動作について説明する。

最初に駆動電圧系の異常が生じているか否かを判定する際の動作について説明する。図３は、フォトカプラ３４が正常に動作している場合において、トランジスタＴｒ１～Ｔｒ６の全てが正常であるときの異常信号伝達回路３２の状態の一例を説明するための説明図である。図４は、フォトカプラ３４が正常に動作している場合において、トランジスタＴｒ１～Ｔｒ６のうちトランジスタＴｒ１に異常が生じているときの異常信号伝達回路３２の状態の一例を説明するための説明図である。図３，４において、フォトカプラ３４は、スイッチとして記載している。

駆動電圧系が正常であるときには、駆動検出部３０ｕｕ～３０ｗｄは、ローレベルの異常信号ＦＬを信号線ＳＬｆに出力する。これにより、異常信号伝達回路３２の複数のフォトカプラ３４は、図３に示すように、オフして点灯していない状態となる。このとき、監視電圧（信号線ＳＬの電圧）Ｖｔは、低電圧側電力ラインＰＬ３より抵抗Ｒ０の電圧降下分だけ低い電圧Ｖａとなる。

駆動電圧系に異常が生じると、異常を検出した異常検出回路３１ｂ（駆動検出部３０ｕｕ～３０ｗｄ）に対応する信号線ＳＬｆにハイレベルの異常信号ＦＬを信号線ＳＬｆに出力する。これにより、異常信号伝達回路３２の複数のフォトカプラ３４のうち異常を検出した異常検出回路３１ｂに対応するフォトカプラ３４はオンして点灯し、異常を検出していない異常検出回路３１ｂに対応するフォトカプラ３４はオフして点灯しない。このとき、監視電圧Ｖｔは、低電圧側電力ラインＰＬ３の電圧を抵抗Ｒ０と抵抗Ｒ１～Ｒ６のうちのオンしているフォトカプラ３４に対応する抵抗（図４では抵抗Ｒ１）の合成抵抗とで分割した電圧となる。なお、監視電圧Ｖｔは、オンしている抵抗Ｒ１～Ｒ６の合成抵抗が小さいときには大きいときに比して低くなることから、オンしているフォトカプラ３４の数が多いときには少ないときに比して低くなる。よって、駆動電圧系に異常が生じているときの監視電圧Ｖｔは、１つのフォトカプラ３４（抵抗Ｒ１～Ｒ６の抵抗値が異なる場合には、最も抵抗値の低い抵抗に接続されているフォトカプラ３４）がオンしているときの信号線ＳＬの電圧Ｖｂ以下の電圧となる。

したがって、電圧Ｖａと電圧Ｖｂとの間の電圧を判定用閾値Ｖｒｅｆａとして、駆動ＥＣＵ４０で監視電圧Ｖｔと判定用閾値Ｖｒｅｆａとを比較することにより、駆動電圧系に異常が生じているか否かを判定できる。このとき、駆動電圧系が正常であるときには、フォトカプラ３４をオフして点灯させないから、電力の消費を抑制することができる。

上述した駆動電圧系に異常が生じているか否かの判定は、信号線ＳＬｆの電圧に拘わらず発光不良などフォトカプラ３４が点灯しない異常が生じているときには、適正に行なうことができない。そのため、駆動電圧系に異常が生じているか否かの判定に先だってフォトカプラ３４が正常であるか否かの判定が行なわれる。フォトカプラ３４が正常であるか否かの判定は、電気自動車１のシステムを起動する際の起動シーケンスで実行される。図５は、起動シーケンスの一例を示すフローチャートである。本シーケンスは、イグニッションスイッチ７０がオンされたときに、電源ＥＣＵ４２により開始される。

本シーケンスが開始されると、電源ＥＣＵ４２は、リレー２８をオンして（ステップＳ１００）、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４の起動処理を実行する（ステップＳ１１０）。この処理は、低電圧側電力ラインＰＬ３の電圧が比較的速やかに電圧Ｖ３になるようにＤＣ／ＤＣコンバータ２４を制御する処理である。こうした処理により、異常信号伝達回路３２や駆動ＥＣＵ４０に比較的に速やかに作動に必要な電圧が供給される。

ＤＣ／ＤＣコンバータ２２が起動したら、続いて、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２の起動処理を実行すると共に初期検査の実行指示信号を駆動ＥＣＵ４０へ送信して（ステップＳ１３０）、本ルーチンを終了する。ＤＣ／ＤＣコンバータ２２の起動処理は、低電圧側電力ラインＰＬ２の電圧が低電圧側電力ラインＰＬ３の電圧に比して緩やかに電圧Ｖ２へ向かって変化するようにＤＣ／ＤＣコンバータ２２を制御する処理である。初期検査の実行指示信号を受信した駆動ＥＣＵ４０は、フォトカプラ３４に異常が生じているか否かを判定するための初期検査ルーチンを実行する。ＤＣ／ＤＣコンバータ２２の起動処理では、低電圧側電力ラインＰＬ２の電圧が緩やかに電圧Ｖ２になるようにＤＣ／ＤＣコンバータ２２が制御されるから、初期検査ルーチンは、低電圧側電力ラインＰＬ２の電圧が緩やかに上昇している最中に実行される。

図６は、駆動ＥＣＵ４０により実行される初期検査ルーチンの一例を示すフローチャートである。初期検査ルーチンは、駆動ＥＣＵ４０が初期検査の実行指示信号を受信したときに実行される。初期検査ルーチンが実行されると、駆動ＥＣＵ４０の図示しないＣＰＵは、信号線ＳＬの電圧Ｖｓｌが判定用閾値Ｖｒｅｆｂ以下であるか否かを判定する（ステップＳ２００）。判定用閾値Ｖｒｅｆｂは、フォトカプラ３４の少なくとも１つに異常が生じているか否かを判定するための閾値であり、詳細については後述する。

電圧Ｖｓｌが判定用閾値Ｖｒｅｆｂ以下であるときには、全てのフォトカプラ３４が正常であると判定して（ステップＳ２１０）、初期検査ルーチンを終了する。電圧Ｖｓｌが判定用閾値Ｖｒｅｆｂを超えているときには、少なくとも１つのフォトカプラ３４に異常が生じていると判定して（ステップＳ２２０）、車室内の警告灯７２が点灯させて（ステップＳ２３０）、初期検査ルーチンを終了する。

ここで、判定用閾値Ｖｒｅｆｂについて説明する。図７は、全てのフォトカプラ３４が正常である場合において、初期検査ルーチンを実行しているときの異常信号伝達回路３２の状態を説明するための説明図である。図８は、トランジスタＴｒ１に対応するフォトカプラ３４に異常が生じている場合において、初期検査ルーチンを実行しているときの異常信号伝達回路３２の状態を説明するための説明図である。図７，８において、フォトカプラ３４は、スイッチとして記載している。

初期検査ルーチンを実行しているときには、低電圧側電力ラインＰＬ２の電圧が緩やかに上昇していることから、駆動検出部３０ｕｕ～３０ｗｄの異常検出回路３１ｂは、駆動電圧系に異常（低電圧側電力ラインＰＬ２の電圧が低下している異常）が生じていることを検出して、対応する信号線ＳＬｆにハイレベルの異常信号ＦＬを出力する。

全てのフォトカプラ３４が正常であるときには、図７に示すように、全てのフォトカプラ３４がオンとなり発光する。このとき、監視電圧Ｖｔは、低電圧側電力ラインＰＬ３の電圧Ｖ３を抵抗Ｒ０と抵抗Ｒ１～Ｒ６の合成抵抗とで分割した電圧Ｖｃとなる。

少なくとも１つのフォトカプラ３４にオフで固定される異常（オンできない異常）が生じているときには、異常が生じているフォトカプラ３４がオフとなり消灯し、他のフォトカプラ３４はオンとなり発光する。このとき、監視電圧Ｖｔは、低電圧側電力ラインＰＬ３の電圧Ｖ３を抵抗Ｒ０と抵抗Ｒ１～Ｒ６のうちオンとなっている抵抗の合成抵抗とで分割した電圧となる。なお、監視電圧Ｖｔは、オンしている抵抗Ｒ１～Ｒ６の合成抵抗が小さいときには大きいときに比して低くなることから、オンしているフォトカプラ３４の数が多いときには少ないときに比して低くなる。よって、少なくとも１つのフォトカプラ３４にオフで固定される異常（オンできない異常）が生じているときの監視電圧Ｖｔは、１つのフォトカプラ３４（抵抗Ｒ１～Ｒ６の抵抗値が異なる場合には、最も抵抗値の低い抵抗に接続されているフォトカプラ３４）がオフしているときの信号線ＳＬの電圧Ｖｄ以上の電圧となる。こうした関係により、電圧Ｖｃと電圧Ｖｄとの間の電圧を判定用閾値Ｖｒｅｆｂとして、駆動ＥＣＵ４０で監視電圧Ｖｔと判定用閾値Ｖｒｅｆｂとを比較することにより、フォトカプラ３４のいずれかに異常が生じているか否かを判定することができる。

図９は、電圧Ｖａ～Ｖｄの一例と判定用閾値Ｖｒｅｆａ，Ｖｒｅｆｂとの関係の一例を説明するための説明図である。上述したように、判定用閾値Ｖｒｅｆｂを電圧Ｖｃと電圧Ｖｄとの間の電圧とし、判定用閾値Ｖｒｅｆａを判定用閾値Ｖｒｅｆｂより高い電圧Ｖａと電圧Ｖｂとの間の電圧とすることにより、適正に、駆動系に異常が生じているか否かを判定すると共に、フォトカプラ３４のいずれかに異常が生じているか否かを判定することができる。

図１０は、全てのフォトカプラ３４が正常である場合における、イグニッションスイッチ７０と、リレー２８、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４，２２の出力、異常信号ＦＬ、トランジスタＴｒ１に対応するフォトカプラ３４、監視電圧Ｖｔ（信号線ＳＬの電圧）の時間変化の一例を示すタイミングチャートである。図１１は、トランジスタＴｒ１に対応するフォトカプラ３４がオフで固定される異常が生じている場合における、イグニッションスイッチ７０と、リレー２８、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４，２２の出力、異常信号ＦＬ、トランジスタＴｒ１に対応するフォトカプラ３４、監視電圧Ｖｔ（信号線ＳＬの電圧）の時間変化の一例を示すタイミングチャートである。

イグニッションスイッチ７０がオンすると（時間Ｔ０）、リレー２８をオンすると共にＤＣ／ＤＣコンバータ２４の起動処理を実行する。ＤＣ／ＤＣコンバータ２４は速やかに起動して低電圧側電力ラインＰＬ３への電力の供給が開始される。このとき、低電圧側電力ラインＰＬ２への電力の供給がなされていないことから、信号線ＳＬｆにローレベルの異常信号ＦＬが出力され、フォトカプラ３４はオフとなり、監視電圧Ｖｔは電圧Ｖｃとなる。

続いて、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２の起動処理を実行すると共に初期検査を実行する（時間Ｔ１）。初期検査中は、低電圧側電力ラインＰＬ２の電圧が緩やかに電圧Ｖ２へ向かって変化するようにＤＣ／ＤＣコンバータ２２が制御されることから、信号線ＳＬｆにハイレベルの異常信号ＦＬが出力される（時間Ｔ２）。全てのフォトカプラ３４が正常であるときには、全てのフォトカプラ３４がオンとなる。したがって、図１０に例示するように、監視電圧Ｖｔが判定用閾値Ｖｒｅｆｂ以下となり、全てのフォトカプラ３４が正常であると判定される。トランジスタＴｒ１に対応するフォトカプラ３４がオフで固定される異常が生じているときには、トランジスタＴｒ１に対応するフォトカプラ３４がオフとなり、そのほかのフォトカプラ３４がオンとなる。したがって、図１１に例示するように、監視電圧Ｖｔが判定用閾値Ｖｒｅｆｂを超えて、フォトカプラ３４に異常が生じていると判定される。こうした処理により、フォトカプラ３４に異常が生じているか否かを判定することができる。なお、低電圧側電力ラインＰＬ２の電圧が電圧Ｖ２近傍になると、信号線ＳＬｆにローレベルの異常信号ＦＬが出力される。このように、低電圧側電力ラインＰＬ２の電圧が緩やかに電圧Ｖ２へ向かって変化して信号線ＳＬｆにハイレベルの異常信号ＦＬが出力される期間に、初期検査を実行することによりフォトカプラ３４に異常が生じているか否かを判定することができる。よって、電力の消費を抑制しつつ、駆動電圧系の異常とフォトカプラ３４の異常とを判別することができる。

以上説明した実施例の異常判定装置を搭載した電気自動車１によれば、トランジスタＴｒ１～Ｔｒ６毎に設けられ、駆動電圧系の異常を検出する６つの異常検出回路３１ｂと、低電圧側電力ラインＰＬ３と信号線ＳＬとの間に接続された抵抗Ｒ０と、６つの異常検出回路３１ｂに設けられ、対応する異常検出回路３１ｂと信号線ＳＬとの間に接続された６つのフォトカプラ３４と、６つのフォトカプラ３４毎に設けられ、一端が対応するフォトカプラ３４に接続されると共に他端が接地された抵抗Ｒ１～Ｒ６と、を設け、６つの異常検出回路３１ｂは、駆動電圧系の異常を検出していないときには、対応するフォトカプラ３４をオフし、駆動電圧系の異常を検出しているときには、対応するフォトカプラ３４をオンし、低電圧側電力ラインＰＬ２の電圧が低電圧側電力ラインＰＬ３に比して遅く立ち上がっている場合において、監視電圧Ｖｔ（信号線ＳＬの電圧）が判定用閾値Ｖｒｅｆｂ以下であるときには、フォトカプラ３４に異常が生じていないと判定し、監視電圧Ｖｔが判定用閾値Ｖｒｅｆｂを超えているときには、フォトカプラ３４に異常が生じていると判定し、フォトカプラ３４に異常が生じていない場合において、監視電圧Ｖｔが判定用閾値Ｖｒｅｆｂより高い判定用閾値Ｖｒｅｆａ以下であるときには、駆動電圧系に異常が生じていると判定することにより、電力の消費を抑制しつつ、駆動電圧系の異常とフォトカプラ３４の異常とを判別することができる。

実施例の電気自動車１では、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２で低電圧側電力ラインＰＬ１の電力を電圧Ｖ２に昇圧して低電圧側電力ラインＰＬ２に供給し、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４で低電圧側電力ラインＰＬ１の電力を電圧Ｖ２より低い電圧Ｖ３に降圧して低電圧側電力ラインＰＬ３へ供給している。しかしながら、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４で、低電圧側電力ラインＰＬ１の電力を電圧Ｖ２に昇圧して低電圧側電力ラインＰＬ３へ供給しても構わない。

実施例の電気自動車１では、補機バッテリ２６からの電力をリレー２８、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２、２４を介して低電圧側電力ラインＰＬ２，ＰＬ３へ供給している。しかしながら、２つの補機バッテリ２６と、補機バッテリ２６毎に設けられた第１，第２リレーと、を備えているものとして、一方の補機バッテリ２６からの電力を第１リレー、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２を介して低電圧側電力ラインＰＬ２に供給すると共に、他方の補機バッテリ２６からの電力を第２リレー、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４を介して低電圧側電力ラインＰＬ３に供給してもよい。また、リレー２８を備えていないものとして、補機バッテリ２６からの電力をＤＣ／ＤＣコンバータ２２、２４を介して低電圧側電力ラインＰＬ２，ＰＬ３へ供給してもよい。また、駆動検出部３０ｕｕ～３０ｗｄと異常信号伝達回路３２と駆動ＥＣＵ４０の作動電圧が補機バッテリ２６の定格電圧と同一である場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２，２４を備えずに、補機バッテリ２６からの電力をリレー２８を介して低電圧側電力ラインＰＬ２，ＰＬ３へ供給したり、補機バッテリ２６からの電力をリレー２８を介さずそのまま低電圧側電力ラインＰＬ２，ＰＬ３へ供給してもよい。

実施例では、本発明を電気自動車１に適用しているが、電気自動車１に適用する場合に限定されるものではなく、複数のスイッチング素子と、複数のスイッチング素子毎に設けられ低電圧側電力ラインＰＬ２を介して供給される電圧の電力により作動すると共に対応するスイッチング素子を駆動する複数の駆動回路と、を備える駆動電圧系の異常を判定するものであれば如何なるものに適用しても構わない。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、駆動検出部３０ｕｕ～３０ｗｄが「異常検出装置」に相当し、抵抗Ｒ０が「第１抵抗」に相当し、フォトカプラ３４が「フォトカプラ」に相当し、抵抗Ｒ１～Ｒ６が「第２抵抗」に相当し、駆動ＥＣＵ４０が「制御装置」に相当する。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、異常判定装置の製造産業などに利用可能である。

１電気自動車、２バッテリ、４インバータ、２０，２２，２４ＤＣ／ＤＣコンバータ、２６補機バッテリ、２８リレー、３０ｕｕ～３０ｗｄ駆動検出部、３１ａ駆動回路、３１ｂ異常検出回路、３２異常信号伝達回路、３４フォトカプラ、４０駆動用電子制御ユニット（駆動ＥＣＵ）、４２電源用電子制御ユニット（電源ＥＣＵ）、７０イグニッションスイッチ、７２警告灯、Ｄ１～Ｄ６ダイオード、ＦＤ発光ダイオード、ＭＧモータ、ＰＬ１～ＰＬ３低電圧側電力ライン、ＰＬ１Ｐ，ＰＬ２Ｐ，ＰＬ３Ｐ正極ライン、Ｒ１，Ｒ２抵抗、Ｔｒ１～Ｔｒ６トランジスタ。

Claims

複数のスイッチング素子と、複数の前記スイッチング素子毎に設けられ第１電力ラインを介して供給される第１電圧の電力により作動すると共に対応する前記スイッチング素子を駆動する複数の駆動回路と、複数の前記駆動回路を制御する制御装置と、を備える駆動電圧系の、異常を判定する異常判定装置であって、
複数の前記スイッチング素子毎に設けられ、前記駆動電圧系の異常を検出する複数の異常検出装置と、
第２電圧の電力が供給される第２電力ラインと信号線との間に接続された第１抵抗と、
複数の前記異常検出装置毎に設けられ、対応する前記異常検出装置の出力に接続された発光ダイオードと、コレクタが前記信号線に接続されたフォトトランジスタと、を有する複数のフォトカプラと、
複数の前記フォトカプラ毎に設けられ、一端が対応する前記フォトカプラの前記フォトトランジスタのエミッタに接続されると共に他端が接地された複数の第２抵抗と、
を備え、
複数の前記異常検出装置は、前記駆動電圧系の異常を検出していないときには、対応する前記フォトカプラをオフし、前記駆動電圧系の異常を検出しているときには、対応する前記フォトカプラをオンし、
前記制御装置は、
前記第１電力ラインの電圧が前記第２電力ラインに比して遅く立ち上がっている場合において、前記信号線の電圧が第１閾値以下であるときには、前記フォトカプラに異常が生じていないと判定し、前記信号線の電圧が前記第１閾値を超えているときには、前記フォトカプラに異常が生じていると判定し、
前記フォトカプラに異常が生じていない場合において、前記信号線の電圧が前記第１閾値より高い第２閾値以下であるときには、前記駆動電圧系に異常が生じていると判定する、
異常判定装置。