JP2006278210A

JP2006278210A - 故障診断装置および故障診断方法

Info

Publication number: JP2006278210A
Application number: JP2005097519A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kishimoto; 岳志岸本
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-03-30
Filing date: 2005-03-30
Publication date: 2006-10-12
Also published as: DE102006000144A1; US7269535B2; US20060224360A1; CN1841078A

Abstract

【課題】故障診断の時間が短縮された故障診断装置および故障診断方法を提供する。
【解決手段】車両は、直流電源Ｂと、直流電源Ｂから電流の供給を受けるＤＣ／ＤＣコンバータ４２等の電気回路と、複数のリレーを含み、直流電源Ｂから電気回路に電流供給する経路の接続および遮断を行なう接続部４０と、接続部４０と電気回路の間の経路を監視する電圧センサ２１とを備える。制御装置３０は、接続部４０の接続および遮断の制御を行なう。制御装置３０は、複数のリレーＳＭＲＢ，ＳＭＲＰ，ＳＭＲＧのうちの一部を導通させ電圧センサ２１の出力に応じて非導通であるべきリレーの導通故障の仮判定を行ない、仮判定の結果が故障を示す場合には電圧センサ２１の出力を第１の値として記憶するとともに一部のリレーを一旦非導通にし、一部のリレーを再度導通させて第１の値と電圧センサ２１の出力とを比較することにより仮判定を確定させるか否かを決定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両の故障診断装置および故障診断方法に関する。

ハイブリッド自動車、電気自動車および燃料電池自動車のように電動機に駆動力を発生させる車両には、高電圧電源を有する電源システムが搭載される。この場合、高電圧電源と電力変換回路（インバータ）との間には、回路の接続および遮断を制御する複数のリレーが設けられる。

このような回路において、各リレーが解放されるべきときに接続されていると高電圧電源からの電流が流れるため、電源の寿命が低下したり、回路に接続されている機器を損傷したりする可能性があった。

そこで、このような問題の発生を未然に防止するためにリレーの溶着を判定する方法が特開２００４−３０３６９１号公報（特許文献１）に開示されている。この判定方法では、溶着チェックにおいて溶着を検出した場合すぐに復帰してしまう故障を検出することを防ぐため、平滑用コンデンサの蓄積電荷を放電させるディスチャージ処理を行なった後に再度溶着チェックを行なっている。
特開２００４−３０３６９１号公報特開２００３−１０２１０１号公報特開２０００−１３４７０７号公報

ハイブリッドシステムにおける高電圧バッテリと高電圧システムを接続・遮断するリレーは、励磁コイルを用いた機械式の駆動機構を有している。このため一時の偶発的な要因たとえば駆動部のごみ詰り等で作動しないことがある。こうした不具合の再現性は低く、再度のオン／オフ操作で容易に復帰してしまう。

したがってリレーの溶着を検出したときでも、一度では故障を確定せず、再度オン／オフ操作を行なった上でもう一度溶着の検出を行なう場合がある。しかしながらこのような場合においても、故障判定の処理時間が増えることは好ましくない。

特開２００４−３０３６９１号公報（特許文献１）に示されるように繰り返しディスチャージ処理を行なうと、平滑用コンデンサの充放電に要する時間分だけ故障判定が遅れることになり、運転者に故障をなるべく早く報知するためには改善の余地がある。

この発明の目的は、故障診断の時間が短縮された故障診断装置および故障診断方法を提供することである。

この発明は、要約すると、車両の故障診断装置であって、車両は、直流電源と、直流電源から電流の供給を受ける電気回路と、複数のリレーを含み直流電源から電気回路に電流供給する経路の接続および遮断を行なう接続部と、接続部と電気回路の間の経路を監視する検知部とを備える。故障診断装置は、接続部の接続および遮断の制御を行なう制御部を備える。制御部は、複数のリレーのうちの一部を導通させ検知部の出力に応じて非導通であるべきリレーの導通故障の仮判定を行ない、仮判定の結果が故障を示す場合には検知部の出力を第１の値として記憶するとともに複数のリレーの少なくともいずれか１つのリレーの状態を一旦変更してから元に戻す制御を行なった後第１の値と検知部の出力とを比較することにより仮判定を確定させるか否かを決定する。

好ましくは、複数のリレーのうちの１つは、直流電源の正極側を電気回路に接続する第１のリレーであり、複数のリレーのうちの他の１つは、直流電源の負極側を電気回路に接続する第２のリレーである。

好ましくは、車両は、接続部から電気回路に印加される電圧を平滑化するコンデンサをさらに備える。検知部は、コンデンサの端子間電圧を検知する電圧センサを含む。制御部は、電気回路を動作させてコンデンサをディスチャージした後に、仮判定を行なう。

より好ましくは、制御部は、一部のリレーを再導通させたときに、第１の値が示す電圧値に対して検知部の出力が示す電圧値が増大している場合には、仮判定を確定させる。

この発明の他の局面に従うと、車両の故障診断方法であって、車両は、直流電源と、直流電源から電流の供給を受ける電気回路と、複数のリレーを含み直流電源から電気回路に電流供給する経路の接続および遮断を行なう接続部と、接続部と電気回路の間の経路を監視する検知部とを備える。故障診断方法は、複数のリレーのうちの一部を導通させ検知部の出力に応じて非導通であるべきリレーの導通故障の仮判定を行なうステップと、仮判定の結果が故障を示す場合には検知部の出力を第１の値として記憶するステップと、仮判定の結果が故障を示す場合には複数のリレーの少なくともいずれか１つのリレーの状態を一旦変更してから元に戻す制御を行なうステップと、第１の値と検知部の出力とを比較することにより仮判定を確定させるか否かを決定するステップとを備える。

好ましくは、車両は、接続部から電気回路に印加される電圧を平滑化するコンデンサをさらに備える。検知部は、コンデンサの端子間電圧を検知する電圧センサを含む。故障判定方法は、仮判定を行なうステップの前に電気回路を動作させてコンデンサをディスチャージするステップをさらに備える。

より好ましくは、故障診断方法は、仮判定を確定させるか否かを決定するステップにおいて、第１の値が示す電圧値に対して検知部の出力が示す電圧値が増大している場合には、仮判定を確定させる。

本発明によれば、故障診断に要する時間が短縮され速やかに故障を運転者に報知することができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について詳しく説明する。なお、同一または相当の部品には同一の符号を付し、それらの説明は繰返さない。

図１は、本発明の実施の形態に係る車両１００の構成を示す回路図である。なお車両１００は、モータで車輪を駆動する電気自動車、燃料電池自動車やモータとエンジンとを車両の駆動に併用するハイブリッド自動車のいずれであってもよい。

図１を参照して、車両１００は、直流電源Ｂと、電圧センサ１０と、電流センサ１１と、接続部４０と、コンデンサＣ１と、電圧変換器２０と、インバータ１４と、車輪を駆動するモータＭ１と、電流センサ２４と、制御装置３０とを備える。

直流電源Ｂは、ニッケル水素またはリチウムイオン等の二次電池である。電圧センサ１０は、直流電源Ｂから出力される直流電圧値ＶＢを検出し、検出した直流電圧値ＶＢを制御装置３０へ出力する。電流センサ１１は、直流電源Ｂから接続部４０を介して電気回路に流れる直流電流を検出し、その検出した電流を直流電流値ＩＢとして制御装置３０へ出力する。コンデンサＣ１は、接続部から電気回路に印加される電圧を平滑化する。

電圧変換器２０は、電圧センサ２１と、昇圧コンバータ１２と、コンデンサＣ２と、電圧センサ１３とを含む。

昇圧コンバータ１２は、一方端が接続部４０を介して直流電源Ｂの正極と接続されるリアクトルＬ１と、電圧ＶＨを出力する昇圧コンバータ１２の出力端子間に直列に接続されるＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２と、ＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２にそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ１，Ｄ２とを含む。

リアクトルＬ１の他方端はＩＧＢＴ素子Ｑ１のエミッタおよびＩＧＢＴ素子Ｑ２のコレクタに接続される。ダイオードＤ１のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ１のコレクタと接続され、ダイオードＤ１のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ１のエミッタと接続される。ダイオードＤ２のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ２のコレクタと接続され、ダイオードＤ２のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ２のエミッタと接続される。

電圧センサ２１は昇圧コンバータ１２の入力側の電圧を電圧値ＶＬとして検知する。コンデンサＣ２は昇圧コンバータ１２の出力側に接続され昇圧コンバータ１２から送られたエネルギを蓄積するとともに、電圧の平滑化を行なう。電圧センサ１３は、昇圧コンバータ１２の出力側の電圧すなわちコンデンサＣ２の電極間の電圧を電圧値ＶＨとして検知する。

インバータ１４は、昇圧コンバータ１２から昇圧電位を受けて交流モータＭ１を駆動する。また、インバータ１４は、回生制動に伴い交流モータＭ１において発電された電力を昇圧コンバータ１２に戻す。このとき昇圧コンバータ１２は、降圧回路として動作するように制御装置３０によって制御される。

交流モータＭ１は、ハイブリッド自動車または電気自動車の駆動輪を駆動するためのトルクを発生するためのモータである。このモータは、たとえば、エンジンによって駆動される発電機の機能を持ち、かつ、エンジンに対して電動機として動作しエンジンの始動を行ない得るようなものとしてハイブリッド自動車に組込まれるものであってもよい。

インバータ１４は、Ｕ相アーム１５と、Ｖ相アーム１６と、Ｗ相アーム１７とを含む。Ｕ相アーム１５、Ｖ相アーム１６、およびＷ相アーム１７は、昇圧コンバータ１２の出力ライン間に並列に接続される。

Ｕ相アーム１５は、直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ３，Ｑ４と、ＩＧＢＴ素子Ｑ３，Ｑ４とそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ３，Ｄ４とを含む。ダイオードＤ３のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ３のコレクタと接続され、ダイオードＤ３のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ３のエミッタと接続される。ダイオードＤ４のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ４のコレクタと接続され、ダイオードＤ４のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ４のエミッタと接続される。

Ｖ相アーム１６は、直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ５，Ｑ６と、ＩＧＢＴ素子Ｑ５，Ｑ６とそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ５，Ｄ６とを含む。ダイオードＤ５のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ５のコレクタと接続され、ダイオードＤ５のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ５のエミッタと接続される。ダイオードＤ６のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ６のコレクタと接続され、ダイオードＤ６のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ６のエミッタと接続される。

Ｗ相アーム１７は、直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ７，Ｑ８と、ＩＧＢＴ素子Ｑ７，Ｑ８とそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ７，Ｄ８とを含む。ダイオードＤ７のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ７のコレクタと接続され、ダイオードＤ７のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ７のエミッタと接続される。ダイオードＤ８のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ８のコレクタと接続され、ダイオードＤ８のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ８のエミッタと接続される。

各相アームの中間点は、交流モータＭ１の各相コイルの各相端に接続されている。すなわち、交流モータＭ１は、三相の永久磁石モータであり、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つのコイルは各々一方端が中点に共に接続されている。そして、Ｕ相コイルの他方端がＩＧＢＴ素子Ｑ３，Ｑ４の接続ノードに接続される。またＶ相コイルの他方端がＩＧＢＴ素子Ｑ５，Ｑ６の接続ノードに接続される。またＷ相コイルの他方端がＩＧＢＴ素子Ｑ７，Ｑ８の接続ノードに接続される。

電流センサ２４は、交流モータＭ１に流れる電流をモータ電流値ＭＣＲＴ１として検出し、モータ電流値ＭＣＲＴ１を制御装置３０へ出力する。

制御装置３０は、トルク指令値ＴＲ１、モータ回転数ＭＲＮ１、電圧値ＶＢ，ＶＬ，ＶＨ、電流値ＩＢおよびモータ電流値ＭＣＲＴ１を受ける。そして制御装置３０は、電圧変換器２０に対して昇圧指示する制御信号ＰＷＵ，降圧指示する制御信号ＰＷＤおよび動作禁止信号ＣＳＤＮを出力する。さらに、制御装置３０は、インバータ１４に対して、昇圧コンバータ１２の出力である直流電圧をモータＭ１を駆動するための交流電圧に変換する駆動指示ＰＷＭＩ１とモータＭ１で発電された交流電圧を直流電圧に変換して昇圧コンバータ１２側に戻す回生指示ＰＷＭＣ１とを出力する。

次に、電圧変換器２０の動作について簡単に説明する。電圧変換器２０中の昇圧コンバータ１２は、力行運転時には直流電源Ｂからの電力をインバータ１４に供給する順方向変換回路としての昇圧回路として動作する。逆に、回生運転時には、昇圧コンバータ１２は、直流電源ＢにモータＭ１で発電された電力を回生する逆方向変換回路としての降圧回路としても動作する。

昇圧コンバータ１２は、ＩＧＢＴ素子Ｑ１を非導通にした状態で、ＩＧＢＴ素子Ｑ２の導通と非導通とを繰返して行なうことにより、昇圧回路として動作する。すなわち、ＩＧＢＴ素子Ｑ２が導通の状態においては、直流電源Ｂの正極からリアクトルＬ１、ＩＧＢＴ素子Ｑ２を経由して直流電源Ｂの負極に電流が流れる経路が形成される。この電流が流れている間に、リアクトルＬ１にエネルギが蓄積される。

そして、ＩＧＢＴ素子Ｑ２を非導通状態にすると、リアクトルＬ１に蓄積されたエネルギはダイオードＤ１を介してインバータ１４側に流れる。これによりコンデンサＣ２の電極間の電圧が増大する。したがって、インバータ１４に与えられる昇圧コンバータ１２の出力電圧は昇圧される。

一方、昇圧コンバータ１２は、ＩＧＢＴ素子Ｑ２を非導通にした状態で、ＩＧＢＴ素子Ｑ１の導通と非導通とを繰返して行なうことにより降圧回路として動作する。すなわち、ＩＧＢＴ素子Ｑ１が導通の状態においては、インバータ１４から回生される電流は、ＩＧＢＴ素子Ｑ１、リアクトル、直流電源Ｂへと流れる。

また、ＩＧＢＴ素子Ｑ１が非導通の状態においては、リアクトルＬ１、直流電源ＢおよびダイオードＤ２からなるループが形成され、リアクトルＬ１に蓄積されたエネルギが直流電源Ｂに回生される。この逆方向変換においては、インバータ１４が電力を供給する時間よりも、直流電源Ｂが電力を受ける時間の方が長くなり、インバータ１４における電圧は降圧されて直流電源Ｂに回生される。電圧変換器２０の動作は、以上の力行動作と回生動作とを適切に制御することで行なわれる。

なお、回生制御には、ハイブリッド自動車または電気自動車を運転するドライバによるフットブレーキ操作があった場合の回生発電を伴う制動が含まれる。また、フットブレーキを操作しない場合であっても、走行中にアクセルペダルをオフすることで回生発電をさせながら車両を減速させたりまたは加速を中止させたりするときが含まれる。

次に接続部４０の構成および制御について説明する。接続部４０は、直流電源Ｂから電圧変換器２０に電流供給を行なう経路の接続および遮断を行なう。

接続部４０は、直流電源Ｂの正極とリアクトルＬ１の一方端との間に直列に接続されるシステムメインリレーＳＭＲＢと、直流電源Ｂの負極とＩＧＢＴ素子Ｑ２のエミッタとの間に接続されるシステムメインリレーＳＭＲＧとを含む。接続部４０は、さらに、システムメインリレーＳＭＲＢと並列に接続される、直列接続されたシステムメインリレーＳＭＲＰおよび制限抵抗Ｒとを含む。

システムメインリレーＳＭＲＢは、直流電源Ｂの正極側を電気回路に接続するリレーであり、システムメインリレーＳＭＲＰ，ＳＭＲＧは、直流電源Ｂの負極側を電気回路に接続するリレーである。

システムメインリレーＳＭＲＰ，ＳＭＲＢ，ＳＭＲＧは、制御装置３０からの信号ＳＥにより所定のシーケンスで各々の導通／非導通状態が制御される。より具体的には、まず起動時にはシステムメインリレーＳＭＲＰ，ＳＭＲＢは導通状態に制御され、システムメインリレーＳＭＲＧは非導通状態に制御される。これにより、制限抵抗Ｒを介して電流が供給されるので、過大な突入電流が流れるのを避けることができる。この状態では昇圧コンバータ１２は、ＩＧＢＴ素子Ｑ１が導通状態、ＩＧＢＴ素子Ｑ２が非導通状態に制御され、コンデンサＣ２に充電が行なわれる。この充電動作をプリチャージ動作という。

プリチャージ動作が終了すると、システムメインリレーＳＭＲＢ，ＳＭＲＧが導通状態に制御され、システムメインリレーＳＭＲＰは非導通状態に制御される。これにより、制限抵抗Ｒを介さずに直流電源Ｂから昇圧コンバータ１２に電流供給することが可能となる。正常にプリチャージ動作が行なわれ、昇圧コンバータ１２の動作準備が完了すると、表示装置３５にあるＲｅａｄｙＯＮのインジケータが点灯する。

車両１００は、さらに、接続部４０を介して直流電源Ｂから電流供給を受けるＤＣ／ＤＣコンバータ４２と、ＤＣ／ＤＣコンバータ４２から充電電圧の供給を受ける補機バッテリ４４とを含む。ＤＣ／ＤＣコンバータ４２は、直流電源Ｂから電源電流の供給を受ける負荷回路に相当する。

また、運転者がたとえばイグニッションスイッチをオフに設定したときは、制御装置３０は、複数のシステムメインリレーＳＭＲＢ，ＳＭＲＰ，ＳＭＲＧのうちの一部を導通させ電圧センサ２１の出力に応じて非導通であるべきリレーの導通故障の仮判定を行ない、仮判定の結果が故障を示す場合には電圧センサ２１の出力を第１の値として記憶するとともに一部のリレーを一旦非導通にし、その一部のリレーを再度導通させて第１の値と電圧センサ２１の出力とを比較することにより仮判定を確定させるか否かを決定する。

すなわち、制御装置３０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４２を動作させてコンデンサＣ１をディスチャージした後に、まず、コンデンサＣ１に対する充電回路が形成されないように一部のリレーのみ、すなわちシステムメインリレーＳＭＲＰのみを導通させコンデンサＣ１の充電が行なわれるか否かを電圧センサ２１の出力を監視することによりシステムメインリレーＳＭＲＢの溶着の仮判定を行なう。

そして、溶着と仮判定された場合には、そのときに第１の値として電圧センサ２１の出力が制御装置３０の内部メモリに記憶される。

溶着と仮判定された場合には、制御装置３０は、さらに、複数のシステムメインリレーの少なくともいずれか１つのリレーの状態を一旦変更してから元に戻す制御を行なった後、第１の値と電圧センサ２１の出力とを比較することにより仮判定を確定させるか否かを決定する。複数のシステムメインリレーの少なくともいずれか１つのリレーの状態を一旦変更してから元に戻す制御を行なうことにより一時的な故障は正常に戻る場合がある。これにより修理する必要のある故障か否かを見分けることができる。

制御装置３０は、コンデンサＣ１に対する充電回路が形成されないように一部のリレーを導通させた状態に再び戻す。このときに、第１の値が示す電圧値に対して電圧センサ２１の出力が示す電圧値が増大している場合には、制御装置３０は仮判定を確定させる。

図２は、図１の制御装置３０で行なわれる故障診断処理の制御構造を示すフローチャートである。

図２を参照して、まず処理が開始されると、ステップＳ１において図１の制御装置３０は、入力される信号ＩＧＯＮのレベルによってイグニッションスイッチがオフに切換えられたか否かが判断される。イグニッションスイッチがオフ状態でない場合にはステップＳ１２に進み、処理はメインルーチンに戻る。

一方ステップＳ１において、イグニッションスイッチがオフ状態になったことが検知されると、ステップＳ２に進み、システムメインリレーＳＭＲＧをオン状態からオフ状態に切換える。そしてステップＳ３においてディスチャージ処理およびシステムメインリレーＳＭＲＧの溶着チェックが行なわれる。

続いてステップＳ４において、システムメインリレーＳＭＲＢがオン状態からオフ状態に切換えられる。

続いてステップＳ５において時間Ｔ１ｍｓの間システムメインリレーＳＭＲＰをオンさせた後に、システムメインリレーＳＭＲＰをオフさせる。

そしてステップＳ６において電圧センサ２１の出力を読込み、電圧値ＶＬが所定のしきい値Ｖｔ１より大であるか否かが判断される。ＶＬ＞Ｖｔ１が成立しない場合にはリレーは正常に動作しているのでステップＳ１２に進み、制御はメインルーチンに移される。

一方ステップＳ６においてＶＬ＞Ｖｔ１が成立した場合には、システムメインリレーＳＭＲＢに溶着が発生していると考えられるため溶着である旨の仮判定を行なう。そしてステップＳ７においてそのときの電圧センサ２１の出力値である電圧値ＶＬをメモリ電圧値ＶＬ０として制御装置３０に内蔵されているメモリに記憶させる。

そしてステップＳ８において、時間Ｔ２ｍｓの間システムメインリレーＳＭＲＰをオンさせた後に、システムメインリレーＳＭＲＰをオフさせる。

続いてステップＳ９において記憶しておいたメモリ電圧値ＶＬ０と現在の電圧値ＶＬとを用いて溶着の仮判定を確定させるか否かを判断する。すなわちＶＬ−ＶＬ０＞Ｖｔ２が成立するか否かを判断する。なお、Ｖｔ２は増加判定のためのしきい値である。

ステップＳ９においてＶＬ−ＶＬ０＞Ｖｔ２が成立しない場合には、ステップＳ８においてシステムメインリレーＳＭＲＰを導通させてもシステムメインリレーＳＭＲＢが非導通状態であるため電圧センサ２１の検知する電圧値ＶＬが増大しなかったと考えられる。このためシステムメインリレーＳＭＲＢは一時的な故障状態から復帰したと考えられるので処理はステップＳ１１に進む。

一方ステップＳ９においてＶＬ−ＶＬ０＞Ｖｔ２が成立した場合にはシステムメインリレーＳＭＲＢの故障状態は回復しておらず、このためコンデンサＣ１の両端電圧は増加したと考えられる。したがって処理はステップＳ１０に進み、制御装置３０は表示装置３５に配置されている異常ランプを点灯させる。ステップＳ１０の処理が終了するとステップＳ１１に処理が進む。

ステップＳ１１では、溶着判定処理のためにコンデンサＣ１にチャージされた電荷を放電させるディスチャージ処理が行なわれる。そしてステップＳ１２に進み制御がメインルーチンに戻される。

図３は、図２におけるステップＳ３の処理の詳細を示したフローチャートである。

図３を参照して、まずステップＳ３の処理が開始されるとステップＳ３１において図１の制御装置３０はＤＣ／ＤＣコンバータ４２を動作させてコンデンサＣ１にチャージされていた電荷を消費させる。なお、このディスチャージ処理は他の負荷回路を用いて行なっても良く、放電用の抵抗を用いて行なってもよい。

続いてステップＳ３２において電圧センサ２１を観測する電圧値ＶＬが所定値Ｖ０より小さくなったか否かが判断される。ステップＳ３２においてＶＬ＜Ｖ０が成立していない場合にはディスチャージが不十分であるのでステップＳ３３に進む。

ステップＳ３３では、ディスチャージ処理が開始されてからの時間が、タイムガード値ｔ０を超えていないかどうかを確認する。この時間がタイムガード値ｔ０を超えていない場合にはステップＳ３１に進み、再びＤＣ／ＤＣコンバータによるコンデンサＣ１の電荷の消費が継続される。

一方ステップＳ３３において、ディスチャージ処理の時間がタイムガード値ｔ０を超えてしまった場合にはステップＳ３４に進む。この場合には、いくらＤＣ／ＤＣコンバータ４２で電流を消費してもコンデンサＣ１の両端電圧が低下しないためシステムメインリレーＳＭＲＧが導通状態に固定してしまう異常であると考えられる。このためこれに対応する異常ランプが点灯されステップＳ３５に進み処理は停止する。

一方ステップＳ３２において電圧値ＶＬが所定値Ｖ０を下回った場合にはステップＳ３６に進み、制御装置３０はＤＣ／ＤＣコンバータ４２の動作を停止させる。そしてステップＳ３７に処理が進み制御はメインルーチンに戻される。

図４は、判定リトライ時にディスチャージを行なう場合の検討例の動作を示した動作波形図である。

図１、図４を参照して、時刻ｔ１において、イグニッションスイッチがオフ状態に設定される。これに応じて時刻ｔ２において、システムメインリレーＳＭＲＧが非導通状態に制御され、コンデンサＣ１への充電経路が遮断される。

続いて、時刻ｔ３〜ｔ４において、制御装置３０は、コンデンサＣ１に接続されているＤＣ／ＤＣコンバータ４２を動作させることにより、コンデンサＣ１に蓄積された電荷を放電させるディスチャージ処理を行なう。

コンデンサＣ１に蓄積された電荷がＤＣ／ＤＣコンバータ４２の消費電流によって放電され尽し、コンデンサＣ１の電圧が０Ｖに近くなると、制御装置３０は、時刻ｔ４においてＤＣ／ＤＣコンバータ４２を動作停止させる。

続いて、時刻ｔ５において制御装置３０は、システムメインリレーＳＭＲＢの溶着チェックを行なうためにまず、システムメインリレーＳＭＲＢをオフさせる制御を行なう。

ここで、システムメインリレーＳＭＲＢに溶着が起こっている場合には、オフ状態になるように制御装置３０から制御されているにもかかわらず、破線の波形Ｗで示すようにシステムメインリレーＳＭＲＢは導通したままである。

このとき、時刻ｔ６〜ｔ７においてシステムメインリレーＳＭＲＰを導通させると、抵抗Ｒを介してコンデンサＣ１に対する充電経路が閉じて、電圧ＶＬは０ＶからＶ１まで上昇する。

このとき電圧センサ２１の出力を監視することによって、制御装置３０は、電圧ＶＬがしきい値電圧Ｖｔ１を超えたことを検出し、システムメインリレーＳＭＲＢの溶着発生の仮判定を行なう。

そしてこの仮判定を確定させるかどうか再確認するために、いったん時刻ｔ９〜ｔ１０においてコンデンサＣ１のディスチャージ処理が再び行なわれ、電圧ＶＬが０Ｖに戻される。そして再び時刻ｔ１１〜ｔ１２においてシステムメインリレーＳＭＲＰを導通させる。

このときまでに、時刻ｔ８においてシステムメインリレーＳＭＲＢの導通故障が正常に戻っていれば、時刻ｔ１１〜ｔ１２において電圧ＶＬの上昇は起こらない。したがって、電圧ＶＬはしきい値電圧Ｖｔ１を超えないので故障とは判定されず、仮判定は取り消される。

なお、時刻ｔ８以降もシステムメインリレーに導通故障が起こっていれば、時刻ｔ１１〜ｔ１２においては破線で示すように電圧ＶＬは上昇ししきい値電圧Ｖｔ１を超えるので、時刻ｔ６〜ｔ７で行なわれた仮判定は確定され、制御装置３０は表示装置３５にある異常ランプを点灯させて故障であることを報知する。

図４に示した検討例では、故障判定を確定させるまでにディスチャージ処理を２回行なわなければならないので、時間短縮の改善の余地がある。

図５は、図２のフローチャートに基づいて制御が行なわれた場合の動作波形図である。

図１、図５を参照して、時刻ｔ１において、イグニッションスイッチがオフ状態に設定される。これに応じて時刻ｔ２において、システムメインリレーＳＭＲＧが非導通状態に制御され、コンデンサＣ１への充電経路が遮断される（図２のステップＳ１，Ｓ２）。

続いて、時刻ｔ３〜ｔ４において、制御装置３０は、コンデンサＣ１に接続されているＤＣ／ＤＣコンバータ４２を動作させることにより、コンデンサＣ１に蓄積された電荷をディスチャージする処理を行なう（図２のステップＳ３）。

コンデンサＣ１に蓄積された電荷がＤＣ／ＤＣコンバータ４２の消費電流によって放電され尽し、コンデンサＣ１の電圧が０Ｖに近くなると、制御装置３０は、時刻ｔ４においてＤＣ／ＤＣコンバータ４２を動作停止させる（図３のステップＳ３２，Ｓ３６）。

続いて、時刻ｔ５において制御装置３０は、システムメインリレーＳＭＲＢの溶着チェックを行なうためにまず、システムメインリレーＳＭＲＢをオフさせる制御を行なう（図２のステップＳ４）。

このとき、時刻ｔ６〜ｔ７においてシステムメインリレーＳＭＲＰをＴ１（ｍｓ）の間導通させると、抵抗Ｒを介してコンデンサＣ１に対する充電経路が閉じて、電圧ＶＬは０ＶからＶ１まで上昇する（図２のステップＳ５）。時間Ｔ１は、抵抗ＲとコンデンサＣ１の容量値の積である時定数ＣＲを考慮して、溶着故障が起こっていても電圧ＶＬがしきい値電圧Ｖｔ１を超えるがバッテリ電圧ＶＢに比べて低くなる程度の時間に設定される。

このとき電圧センサ２１の出力を監視することによって、制御装置３０は、電圧ＶＬがしきい値電圧Ｖｔ１を超えたことを検出し、システムメインリレーＳＭＲＢの溶着発生の仮判定を行なう（図２のステップＳ６）。

システムメインリレーＳＭＲＢの溶着仮判定がなされると、電圧Ｖ１がメモリ電圧値ＶＬ０として記憶される（図２のステップＳ７）。そして、システムメインリレーＳＭＲＰは一旦オフ状態に戻される。このときシステムメインリレーＳＭＲＢの導通故障からの復帰を促すように、制御装置３０がシステムメインリレーＳＭＲＢに対しオン／オフ指令を何回か行なっても良い。複数のシステムメインリレーの少なくともいずれか１つのリレーの状態を一旦変更してから元に戻す制御を行なうことにより一時的な故障は正常に戻る場合がある。これにより修理する必要のある故障か否かを見分けることができる。

そして時刻ｔ９〜ｔ１０の時間Ｔ２の間、制御装置３０はシステムメインリレーＳＭＲＰを再びオン状態に制御する（図２のステップＳ８）。このとき、メモリ電圧値ＶＬ０からさらに電圧ＶＬが上昇したかどうかが判定される（図２のステップＳ９）。

電圧ＶＬが時刻ｔ９以降実線で示すように上昇しなかった場合には、システムメインリレーＳＭＲＢの導通故障の仮判定はリセットされ、ディスチャージ処理が行なわれて判定処理が終了する（図２のステップＳ１１，Ｓ１２）。

一方、時刻ｔ９以降破線で示すようにＶＬがさらにＶ２まで上昇していた場合は異常ランプが速やかに点灯され運転者に異常が報知される（図２のステップＳ１０）。その後ディスチャージ処理が行なわれて判定処理が終了する（図２のステップＳ１１，Ｓ１２）。

なお、本実施の形態では、電圧ＶＬを観測することによりシステムメインリレーの溶着チェックを行なったが、電圧ＶＬに代えて図１の電流センサ１１の出力する電流値ＩＢを用いてシステムメインリレーの溶着チェックを行っても良い。

以上説明したように、本発明の実施の形態によれば、図４に示した検討例に比べると故障判定の時間においてディスチャージ１回分の時間を少なくとも短縮することができる。

したがって、運転者が運転終了後車両を離れる前に、速やかに故障を運転者に報知することができ、必要な修理を早めに受けることが可能となる。

また、終了処理を早く完了させて高圧電源を遮断した静止状態に車両を早く移行させることができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施の形態に係る車両１００の構成を示す回路図である。図１の制御装置３０で行なわれる故障診断処理の制御構造を示すフローチャートである。図２におけるステップＳ３の処理の詳細を示したフローチャートである。判定リトライ時にディスチャージを行なう場合の検討例の動作を示した動作波形図である。図２のフローチャートに基づいて制御が行なわれた場合の動作波形図である。

符号の説明

１０，１３，２１電圧センサ、１１，２４電流センサ、１２昇圧コンバータ、１４インバータ、１５Ｕ相アーム、１６Ｖ相アーム、１７Ｗ相アーム、２０電圧変換器、３０制御装置、３５表示装置、４０接続部、４２ＤＣ／ＤＣコンバータ、４４補機バッテリ、１００車両、Ｂ直流電源、Ｃ１，Ｃ２コンデンサ、Ｄ１〜Ｄ８ダイオード、Ｌ１リアクトル、Ｍ１交流モータ、Ｑ１〜Ｑ８ＩＧＢＴ素子、Ｒ制限抵抗、ＳＭＲＰ，ＳＭＲＢ，ＳＭＲＧシステムメインリレー。

Claims

車両の故障診断装置であって、
前記車両は、
直流電源と、
前記直流電源から電流の供給を受ける電気回路と、
複数のリレーを含み前記直流電源から前記電気回路に電流供給する経路の接続および遮断を行なう接続部と、
前記接続部と前記電気回路の間の経路を監視する検知部とを備え、
前記故障診断装置は、
前記接続部の接続および遮断の制御を行なう制御部を備え、
前記制御部は、前記複数のリレーのうちの一部を導通させ前記検知部の出力に応じて非導通であるべきリレーの導通故障の仮判定を行ない、前記仮判定の結果が故障を示す場合には前記検知部の出力を第１の値として記憶するとともに前記複数のリレーの少なくともいずれか１つのリレーの状態を一旦変更してから元に戻す制御を行なった後前記第１の値と前記検知部の出力とを比較することにより前記仮判定を確定させるか否かを決定する、故障診断装置。
前記複数のリレーのうちの１つは、前記直流電源の正極側を前記電気回路に接続する第１のリレーであり、
前記複数のリレーのうちの他の１つは、前記直流電源の負極側を前記電気回路に接続する第２のリレーである、請求項１に記載の故障診断装置。
前記車両は、
前記接続部から前記電気回路に印加される電圧を平滑化するコンデンサをさらに備え、
前記検知部は、
前記コンデンサの端子間電圧を検知する電圧センサを含み、
前記制御部は、前記電気回路を動作させて前記コンデンサをディスチャージした後に、前記仮判定を行なう、請求項１または２に記載の故障診断装置。
前記制御部は、前記一部のリレーを再導通させたときに、前記第１の値が示す電圧値に対して前記検知部の出力が示す電圧値が増大している場合には、前記仮判定を確定させる、請求項３に記載の故障診断装置。
車両の故障診断方法であって、
前記車両は、
直流電源と、
前記直流電源から電流の供給を受ける電気回路と、
複数のリレーを含み前記直流電源から前記電気回路に電流供給する経路の接続および遮断を行なう接続部と、
前記接続部と前記電気回路の間の経路を監視する検知部とを備え、
前記故障診断方法は、
前記複数のリレーのうちの一部を導通させ前記検知部の出力に応じて非導通であるべきリレーの導通故障の仮判定を行なうステップと、
前記仮判定の結果が故障を示す場合には前記検知部の出力を第１の値として記憶するステップと、
前記仮判定の結果が故障を示す場合には前記複数のリレーの少なくともいずれか１つのリレーの状態を一旦変更してから元に戻す制御を行なうステップと、
前記第１の値と前記検知部の出力とを比較することにより前記仮判定を確定させるか否かを決定するステップとを備える、故障診断方法。
前記複数のリレーのうちの１つは、前記直流電源の正極側を前記電気回路に接続する第１のリレーであり、
前記複数のリレーのうちの他の１つは、前記直流電源の負極側を前記電気回路に接続する第２のリレーである、請求項５に記載の故障診断方法。
前記車両は、
前記接続部から前記電気回路に印加される電圧を平滑化するコンデンサをさらに備え、
前記検知部は、
前記コンデンサの端子間電圧を検知する電圧センサを含み、
前記故障判定方法は、
前記仮判定を行なうステップの前に前記電気回路を動作させて前記コンデンサをディスチャージするステップをさらに備える、請求項５または６に記載の故障診断方法。
前記故障診断方法は、
前記仮判定を確定させるか否かを決定するステップにおいて、前記第１の値が示す電圧値に対して前記検知部の出力が示す電圧値が増大している場合には、前記仮判定を確定させる、請求項７に記載の故障診断方法。