JP2007089241A - 電源回路の異常検知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 プリチャージ機能を有する車両用の電源回路に発生した断線故障の原因を早期に、かつ、的確に判別する。
【解決手段】 ＥＣＵは、プリチャージが開始されると（Ｓ１１０にてＹＥＳ）、バッテリの電流値ＩＢを検知して（Ｓ１２０）、ＩＢ（ｉｎｉ）として記憶するステップ（Ｓ１３０）と、プリチャージ中の微小時間Ｔが経過すると（Ｓ１４０にてＹＥＳ）、バッテリの電流値ＩＢを検知して（Ｓ１５０）、変化電流値ΔＩＢ＝｜ＩＢ（ｉｎｉ）−ＩＢ｜として算出するステップ（Ｓ１６０）と、変化電流値ΔＩＢが変化しきい値ΔＩ以上であると（Ｓ１７０にてＹＥＳ）、電源回路には短絡故障なしと判定するステップ（Ｓ１８０）と、変化電流値ΔＩＢが変化しきい値ΔＩ以上でないと（Ｓ１７０にてＮＯ）、電源回路には短絡故障ありと判定するステップ（Ｓ１９０）とを含む、プログラムを実行する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、電気自動車、燃料電池車、ハイブリッド車などの走行用モータを搭載した車両に関し、特に、バッテリと負荷とを接続および遮断する電源回路の異常を検知する装置に関する。

従来から、車両走行の推進力として、燃焼エネルギーで作動するエンジンの他に電気エネルギーで作動するモータを備えたハイブリッド車両が知られている。このハイブリッド車両の一種に、モータをエンジンの出力を補助する補助駆動源として使用するパラレルハイブリッド車がある。このパラレルハイブリッド車は、例えば、加速時においてはモータによってエンジンの出力を補助し、減速時においては減速回生によってバッテリ等への充電を行う等、様々な制御を行い、バッテリの残容量を確保しつつ運転者の要求を満足できるようになっている。このようなハイブリッド車両は、モータの駆動あるいは回生を行うために、パワードライブユニットを備える。パワードライブユニットは、複数のスイッチング素子を備え、このスイッチング素子を用いた電流制御によりモータを駆動あるいは回生する。また、ハイブリッド車両は、これらスイッチング素子にスイッチングを行なわせる制御信号を出力するモータ制御装置を備えている。

ところで、パワードライブユニット内で短絡が生じた場合、パワードライブユニット内のスイッチング素子の破損を防止するために、すみやかにスイッチング素子による電流制御を停止する必要がある。このスイッチング素子による電流制御の停止は、モータ制御装置に行なわせることも可能である。しかし、この場合、短絡への対応のために高速な処理が必要となることから、モータ制御装置は、処理の負荷が大きくなる。そのため、モータ制御装置は、モータのトルク制御等の重要な処理を、要求される処理周期で行なえなくなるおそれがある。さらに、短絡発生の検知において誤検知が生じることがある。そのため、短絡の誤検知に対する対策も取る必要がある。

特開２００１−６９６０１号公報（特許文献１）は、パワードライブユニット内で短絡が発生した場合、モータ制御装置への負荷を増やさずに、すみやかにスイッチング素子による電流制御を停止できる、ハイブリッド車両を開示する。この公報に開示されたハイブリッド車両は、エンジンと、電気エネルギーで作動するモータと、スイッチング素子を有しスイッチング素子を用いた電流制御によりモータを駆動するパワードライブユニットと、スイッチング素子にスイッチングを行なわせる制御信号を出力する制御装置とを備えたハイブリッド車両であって、パワードライブユニットは、スイッチング素子の温度が所定温度以上あるいはパワードライブユニットに流れる電流が所定電流以上になると、スイッチング素子への制御信号を所定時間遮断するとともに、その遮断による自己保護状態を示す信号を外部に出力する自己保護回路をさらに備え、制御装置は、自己保護回路からの信号を検知し、自己保護状態が所定回数以上あるいは自己保護状態の累積時間が所定時間以上になると制御信号の出力を停止する。

このハイブリッド車両によると、自己保護回路は、短絡発生の判定条件をスイッチング素子の温度が所定温度以上、あるいは、パワードライブユニットに流れる電流が所定電流以上とする。条件を満たすと、自己保護回路は、スイッチング素子への制御信号を所定時間遮断する。これにより、パワードライブユニット内で短絡が発生した場合、パワードライブユニットを構成する自己保護回路によりスイッチング素子による電流制御を所定時間停止できる。これにより、短絡によるスイッチング素子の破損を防止できる。また、制御装置を介さずに電流制御を所定時間停止できることから、短絡に対する対応を高速かつ短時間で行なうことができる。
特開２００１−６９６０１号公報

上述したハイブリッド車両には、モータに供給する電力を蓄えるバッテリが搭載され、モータはインバータに接続され、インバータはバッテリに接続されている。インバータとバッテリとの間には、インバータとバッテリとの電気的接続を断接するＳＭＲ（System Main Relay）が設けられている。このＳＭＲには、バッテリの正極側に設けられた正側ＳＭＲと、バッテリの負極側に設けられた負側ＳＭＲと、正側ＳＭＲに並列接続され、抵抗が直列接続されたプリチャージ用ＳＭＲが存在する。このインバータの入力側の端子間には、電圧の変動を平滑化してインバータの作動を安定させるべく大容量の電解コンデンサが設けられる。ハイブリッド車両を走行させる際に、イグニッションスイッチの操作によりメインＳＭＲを閉じて（正側ＳＭＲと負側ＳＭＲとを閉じて）コンデンサを充電するが、コンデンサをバッテリで直接充電すると大電流が流れてＳＭＲの接点が損傷する可能性がある。そこで、先ずプリチャージ用ＳＭＲを閉じて制限抵抗等で電流を制限しながらコンデンサをプリチャージし、プリチャージが終了した後にメインＳＭＲを閉じることによりＳＭＲの接点の損傷を防止している。

このような電気回路を有する場合において、プリチャージ中における、電気回路の断線故障に陥る場合と、電気回路が短絡して大電流が流れて制限抵抗等の部品の故障により断線故障に陥る場合とがある。

しかしながら、上述した特許文献１における短絡異常の検知は、パワードライブユニットに流れる電流が所定電流以上になることにより行なわれる。このため、比較的長い電流検知時間が必要となり、この間に耐電圧値および／または耐電流値が低い部品については破損する（電気的破壊に至る）というおそれがあった。

さらに、上述した特許文献１においては、単に短絡異常しか検知していない。このため、同じ断線故障であっても、電気回路の断線故障と、電気回路が短絡したことに起因する断線故障（短絡による断線故障）とを区別していないので、的確な修理を行なえない。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、プリチャージ機能を有する車両用の電源回路に発生した断線故障の原因を、早期に、かつ、的確に判別することができる電源回路の異常検知装置を提供することである。

第１の発明に係る異常検知装置は、蓄電機構と複数のリレーとを含む電源回路の異常を検知する。電源回路は、負荷と蓄電機構の一方の極との電気的な通電／非通電を制御する第１のリレーおよび第１のリレーに直列に接続された抵抗を有する回路と、回路に並列に接続された第２のリレーと、負荷と蓄電機構の他方の極との電気的な通電／非通電を制御する第３のリレーとを含む。この異常検知装置は、第２のリレーおよび第３のリレーを通電する前に第１のリレーおよび第３のリレーを通電することにより実行されるプリチャージ処理の初期における蓄電機構の電流値を検知するための手段と、プリチャージ処理の開始から、プリチャージ処理の時間よりも短い予め定められた時間が経過したときの蓄電機構の電流値を検知するための手段と、プリチャージ処理の初期における蓄電機構の電流値および時間が経過したときの蓄電機構の電流値に基づいて、電源回路における短絡の発生の有無を判定するための短絡判定手段とを含む。

第１の発明によると、プリチャージ処理の初期における蓄電機構の電流値と、プリチャージ処理の開始からプリチャージ時間よりも短い時間が経過したときの蓄電機構の電流値とが検知される。電源回路における短絡が発生していないと（正常であると）、蓄電機構の電流値は、プリチャージ処理の経過に伴って所望の電流値の分だけ低下しているはずである。一方、電源回路における短絡が発生していると、蓄電機構の電流値は、プリチャージ処理が経過しても電流値は変化しない。これにより、プリチャージ処理が完了する前であっても、プリチャージ処理の初期と所望の時間の経過時とで、蓄電機構の電流値が変化しているか否かにより、電源回路における短絡が発生しているか否かを判定できる。また、この所望の時間と所望の電流値とを検知手段の分解能や精度等に基づいて定めることにより、的確に短絡の発生の有無を判定できる。その結果、プリチャージ機能を有する車両用の電源回路に発生した断線故障の原因を、早期に、かつ、的確に判別することができる電源回路の異常検知装置を提供することができる。

第２の発明に係る異常検知装置においては、第１の発明の構成に加えて、短絡判定手段は、プリチャージ処理の初期における蓄電機構の電流値と時間が経過したときの蓄電機構の電流値との差の絶対値が予め定められたしきい値以上でないと、電源回路における短絡が発生したと判定するための手段を含む。

第２の発明によると、電源回路における短絡が発生していると、蓄電機構の電流値は、プリチャージ処理が経過しても電流値は変化しない。すなわち、プリチャージ処理が完了する前の時点において、プリチャージ処理の初期における蓄電機構の電流値と時間が経過したときの蓄電機構の電流値との差の絶対値がしきい値以上でない。このように、プリチャージ処理の初期における蓄電機構の電流値と時間が経過したときの蓄電機構の電流値との差の絶対値がしきい値以上でないときには、電源回路における短絡が発生したと判定することができる。

第３の発明に係る異常検知装置においては、第１の発明の構成に加えて、短絡判定手段は、プリチャージ処理の初期における蓄電機構の電流値と時間が経過したときの蓄電機構の電流値との差の絶対値が予め定められたしきい値以上であると、電源回路における短絡が発生していないと判定するための手段を含む。

第３の発明によると、電源回路における短絡が発生していないと（正常であると）、蓄電機構の電流値は、プリチャージ処理の経過に伴って所望の電流値の分だけ低下する。すなわち、プリチャージ処理が完了する前の時点において、プリチャージ処理の初期における蓄電機構の電流値と時間が経過したときの蓄電機構の電流値との差の絶対値がしきい値以上である。このように、プリチャージ処理の初期における蓄電機構の電流値と時間が経過したときの蓄電機構の電流値との差の絶対値がしきい値以上であるときには、電源回路における短絡が発生していないと判定することができる。

第４の発明に係る異常検知装置は、第１〜３のいずれかの発明の構成に加えて、プリチャージ処理の初期における蓄電機構の電流値と時間が経過したときの蓄電機構の電流値との差の絶対値が予め定められたしきい値以上でないと短絡判定手段により判定された場合において、プリチャージ処理の初期における蓄電機構の電流値に基づいて、電源回路における断線の発生の有無を判定するための断線判定手段をさらに含む。

第４の発明によると、プリチャージ処理の初期における蓄電機構の電流値と時間が経過したときの蓄電機構の電流値との差の絶対値が予め定められたしきい値以上でない場合に断線の発生の有無を判定できる。すなわち、このような場合において、プリチャージ処理の初期における蓄電機構の電流値が低いと、電源回路に断線が発生したと判定でき、プリチャージ処理の初期における蓄電機構の電流値が高いと、電源回路に断線が発生していないと判定できる。その結果、短絡判定手段と断線判定手段とにより、電源回路に短絡が発生しているか否かと、電源回路に断線が発生しているか否か、とを判定することができる。

第５の発明に係る異常検知装置においては、第４の発明の構成に加えて、断線判定手段は、プリチャージ処理の初期における蓄電機構の電流値が予め定められたしきい値以上でないと、電源回路における断線が発生したと判定するための手段を含む。

第５の発明によると、プリチャージ処理の初期における蓄電機構の電流値がしきい値以上でないと（ほぼ０程度に低いと）、電源回路に断線が発生したと判定できる。

第６の発明に係る異常検知装置においては、第４の発明の構成に加えて、断線判定手段は、プリチャージ処理の初期における蓄電機構の電流値が予め定められたしきい値以上であると、電源回路における断線が発生していないと判定するための手段を含む。

第６の発明によると、プリチャージ処理の初期における蓄電機構の電流値がしきい値以上であると、電源回路に断線が発生していないと判定できる。なお、このときには、短絡判定手段により短絡が発生していると判定される。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。

＜第１の実施の形態＞
図１を参照して、本実施の形態に係る異常検知装置が搭載された車両について説明する。この車両は、バッテリ１００と、インバータ２００と、走行用モータ３００と、コンデンサ４００と、ＳＭＲ（１）５００と、制限抵抗５０２と、ＳＭＲ（２）５０４と、ＳＭＲ（３）５０６と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）６００とを含む。本実施の形態に係る異常検知装置は、ＥＣＵ６００が実行するプログラムにより実現される。なお、本実施の形態において、車両は走行用モータ３００からの駆動力のみにより走行する電気自動車として説明するが、本発明に係る電源回路の異常検知装置が搭載される車両は電気自動車に限られず、その他、ハイブリッド車、燃料電池車などに搭載してもよい。

バッテリ１００は、複数のセルを直列に接続したモジュールをさらに複数直列に接続した組電池である。なお、バッテリ１００の代わりにキャパシタを用いてもかまわない。

インバータ２００は、６つのＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）と、ＩＧＢＴのエミッタ側からコレクタ側に電流を流すように、各ＩＧＢＴにそれぞれ並列に接続された６つのダイオードとを含む。インバータ２００は、ＥＣＵ６００からの制御信号に基づいて各ＩＧＢＴのゲートをオン／オフ（通電／遮断）することにより、バッテリ１００から供給された電流を、直流電流から交流電流に変換し、走行用モータ３００に供給する。なお、インバータ２００およびＩＧＢＴには、周知の技術を利用すればよいため、ここではさらなる詳細な説明は繰返さない。

走行用モータ３００は、三相交流モータである。走行用モータ３００の回転軸は、最終的には車両のドライブシャフト（図示せず）に接続される。車両は、走行用モータ３００からの駆動力により走行する。

コンデンサ４００は、インバータ２００と並列に接続されている。コンデンサ４００は、バッテリ１００から供給された電力、またはインバータ２００から供給された電力を平滑化するため、電荷を一旦蓄積する。平滑化された電力は、インバータ２００またはバッテリ１００に供給される。

ＳＭＲ（１）５００およびＳＭＲ（２）５０４は、バッテリ１００の正極側に設けられている。ＳＭＲ（１）５００とＳＭＲ（２）５０４とは、並列に接続されている。ＳＭＲ（１）５００には、制限抵抗５０２が直列に接続されている。ＳＭＲ（１）５００は、ＳＭＲ（２）５０４が接続される前に接続され、インバータ２００に突入電流が流れることを防止するプリチャージ用ＳＭＲである。ＳＭＲ（２）５０４は、ＳＭＲ（１）５００が接続され、プリチャージが終了した後に接続される正側ＳＭＲである。ＳＭＲ（３）５０６は、バッテリ１００の負極側に設けられている負側ＳＭＲである。各ＳＭＲは、ＥＣＵ６００により制御される。

ＥＣＵ６００は、イグニッションスイッチ（図示せず）、アクセルペダル（図示せず）の踏込み量、ブレーキペダル（図示せず）の踏込み量などに基づいて、ＲＯＭ（Read Only Memory）に記憶されたプログラムを実行し、インバータ２００および各ＳＭＲを制御して、車両を所望の状態で走行させる。ＥＣＵ６００には、コンデンサ４００の電圧を検知する電圧計６０２が接続されている。ＥＣＵ６００は、コンデンサ４００の電圧を検知することにより、インバータ２００（走行用モータ３００）の電圧値ＶＨを検知する。

さらに、ＥＣＵ６００には、バッテリ１００の電圧値ＶＢを検知する電圧計６０４と、バッテリ１００の電流値ＩＢを検知する電流計６０６とが接続されている。

ＳＭＲ（１）５００、ＳＭＲ（２）５０４、ＳＭＲ（３）５０６は、コイルに対して励磁電流を通電したときに接点を閉じるリレーである。ＳＭＲ（１）５００、ＳＭＲ（２）５０４、ＳＭＲ（３）５０６の作動状態とイグニッションスイッチの位置との関係について説明する。イグニッションスイッチには、ＯＦＦ（オフ）位置と、ＡＣＣ位置、ＯＮ（オン）位置およびＳＴＡ（スタート）位置とがあり、ＥＣＵ６００は、電源遮断時、すなわちイグニッションスイッチのポジションがＯＦＦ位置にあるときには、全てのＳＭＲ（１）５００、ＳＭＲ（２）５０４、ＳＭＲ（３）５０６をオフする。すなわち、各ＳＭＲ（１）５００、ＳＭＲ（２）５０４、ＳＭＲ（３）５０６のコイルに対する励磁電流をオフする。なお、イグニッションスイッチのポジションは、ＯＦＦ位置→ＡＣＣ位置→ＯＮ位置→ＳＴＡ位置の順に切り換えられ、ＳＴＡ位置からＯＮ位置へは自動的に戻るものとする。なお、このようなスイッチに、本発明の適用が限定されるものではない。

電源接続時、すなわちイグニッションスイッチのポジションがＯＦＦ位置からＡＣＣ位置およびＯＮ位置を経てＳＴＡ位置に切り換えられると、ＥＣＵ６００は、先ず、ＳＭＲ（３）５０６をオンし、次にＳＭＲ（１）５００をオンしてプリチャージを実行する。ＳＭＲ（１）５００には制限抵抗５０２が接続されているので、ＳＭＲ（１）５００をオンしてもインバータ２００の電圧値ＶＨは緩やかに上昇し、突入電流の発生を防止することができる。

なお、イグニッションスイッチのポジションが、このような４つの位置を有しない場合を含めて、本実施の形態に係る異常検知装置（ＥＣＵ６００において実行されるプログラムにより実現される）は、プリチャージが開始されると異常検知を実行する。

ＥＣＵ６００は、インバータ２００の電圧値ＶＨが、たとえば、バッテリ電圧値ＶＢの約８０％程度に達したときに、または、インバータ２００の電圧値ＶＨがほぼバッテリ電圧値ＶＢに等しくなったときに、プリチャージを完了し、ＳＭＲ（１）５００をオフしてＳＭＲ（２）５０４をオンする。このプリチャージに必要な時間を予め設定しておく。設定された時間をプリチャージ時間と記載する。

一方、イグニッションスイッチのポジションがＯＮ位置からＯＦＦ位置に切り換えられると、ＥＣＵ６００は、先ずＳＭＲ（２）５０４をオフし、続いてＳＭＲ（３）５０６をオフする。この結果、バッテリ１００とインバータ２００との間の電気的な接続が遮断され、電源遮断状態となる。このとき、駆動回路側の残存電圧はディスチャージされ、インバータ２００の電圧値ＶＨは徐々に約０Ｖ（遮断時電圧）に収束する。なお、遮断時電圧値は必ずしも０Ｖである必要はなく、たとえば、２〜３Ｖ程度の微弱電圧値であっても良い。

図２を参照して、本実施の形態に係る電源回路の異常検知装置を実現するために、ＥＣＵ６００が実行するプログラムの制御構造について説明する。

ステップ（以下、ステップをＳと略す）１００にて、ＥＣＵ６００は、運転者により、イグニッションスイッチがスタート位置にあるか否かを判別する。イグニッションスイッチがオフ位置からＡＣＣ位置およびオン位置を経由してスタート位置にされた場合（Ｓ１００にてＹＥＳ）、処理はＳ１１０に移される。もしそうでないと（Ｓ１００にてＮＯ）、処理はＳ１００へ戻され、イグニッションスイッチがスタート位置にされるまで待つ。すなわち、以下に示す異常判定処理は、イグニッションスイッチがスタート位置に移行されてプリチャージが開始されたときに行なわれる。なお、上述したように、本発明においては、イグニッションスイッチに限定されない。このため、異常検知処理を開始するタイミングは、プリチャージ処理が開始されるタイミングであれば、特に、イグニッションスイッチがスタート位置であるタイミングに限定されない。

Ｓ１１０にて、ＥＣＵ６００は、ＳＭＲ（２）５０４をオフの状態を維持して、ＳＭＲ（１）５００およびＳＭＲ（３）５０６をオフからオンの状態に移行する。これにより、プリチャージが開始される。

Ｓ１２０にて、ＥＣＵ６００は、バッテリ１００の電流値ＩＢを検知する。このとき、電流計６０６からＥＣＵ６００に入力された信号に基づいてバッテリ１００の電流値ＩＢが検知される。Ｓ１３０にて、ＥＣＵ６００は、プリチャージ開始直後に検知したバッテリ１００の電流値ＩＢを、ＩＢ（ｉｎｉ）として記憶する。

Ｓ１４０にて、ＥＣＵ６００は、プリチャージ開始から、プリチャージ時間よりも短い微小時間Ｔが経過したか否かを判断する。微小時間Ｔが経過すると（Ｓ１４０にてＹＥＳ）、処理はＳ１５０へ移される。もしそうでないと（Ｓ１４０にてＮＯ）、処理はＳ１４０へ戻され、プリチャージ開始から微小時間が経過するまで待つ。なお、この微小時間Ｔは、後述する変化しきい値ΔＩとともに、電流センサ６０６の検知精度や分解能等に基づいて、検知結果とノイズとを切り分けることができるように設定される。

Ｓ１５０にて、ＥＣＵ６００は、バッテリ１００の電流値ＩＢを検知する。Ｓ１６０にて、ＥＣＵ６００は、微小時間Ｔが経過する間のバッテリ１００の電流値の変化分の大きさ（絶対値）を、変化電流値ΔＩＢとして算出する。この変化電流値ΔＩＢは、｜ＩＢ（ｉｎｉ）−ＩＢ｜として算出される。

Ｓ１７０にて、ＥＣＵ６００は、変化電流値ΔＩＢが変化しきい値ΔＩ以上であるか否かを判断する。すなわち、プリチャージ開始後の微小時間Ｔの間に、バッテリ１００の電流値ＩＢに変化が発生したか否かが判断される。変化電流値ΔＩＢが変化しきい値ΔＩ以上であると（Ｓ１７０にてＹＥＳ）、処理はＳ１８０に移される。このため、バッテリ１００の電流値ＩＢに変化が発生する。もしそうでないと（Ｓ１７０にてＮＯ）、処理はＳ１９０へ移される。すなわち、バッテリ１００からインバータ２００に正常に電力が供給されていて（電源回路に異常が発生していなくて）、プリチャージが進むとコンデンサ４００の充電が進み、次第にバッテリ１００からインバータ２００に供給される電力が少なくなり、バッテリ１００の電流値ＩＢが小さくなる。このため、電源回路が正常であると、微小時間Ｔの間に、バッテリ１００の電流値ＩＢに変化が発生する。

Ｓ１８０にて、ＥＣＵ６００は、電源回路には短絡故障なし（正常）と判定する。Ｓ１９０にて、ＥＣＵ６００は、電源回路には短絡故障ありと判定する。

以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態にかかる電源回路の異常検知装置であるＥＣＵ６００の動作について、図３を参照して説明する。なお、図３は、バッテリ１００の電流値ＩＢの時間変化を示す。また、図３においては、実線が短絡故障なし時、一点鎖線が短絡故障あり時を、それぞれ示す。

車両の運転者がイグニッションスイッチをＯＦＦ位置からＡＣＣ位置およびＯＮ位置を経由してスタート位置にすると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、プリチャージが開始される（Ｓ１１０）。すなわち、ＳＭＲ（１）５００およびＳＭＲ（３）５０６がオンで、ＳＭＲ（２）５０４がオフでプリチャージされる。このプリチャージが開始されたのが、図３に示す時刻ｔ（０）である。

このプリチャージの開始直後に検知されたバッテリ１００の電流値ＩＢがＩＢ（ｉｎｉ）として記憶される（Ｓ１３０）。このとき、図３に示す時刻ｔ（０）またはその直後においてＩＢ（ｉｎｉ）が記憶される。

プリチャージ開始から微小時間Ｔが経過すると（Ｓ１４０にてＹＥＳ）、バッテリ１００の電流値ＩＢが検知されて（Ｓ１５０）、微小時間Ｔが経過する間のバッテリ１００の電流値の変化分の大きさ（絶対値）を示す、変化電流値ΔＩＢ（＝｜ＩＢ（ｉｎｉ）−ＩＢ｜）が算出される（Ｓ１６０）。

この微小時間Ｔが経過する間に電流変化がある場合には、すなわち、変化電流値ΔＩＢが変化しきい値ΔＩ以上である場合には（Ｓ１７０にてＹＥＳ）、短絡故障なしと判定される（Ｓ１８０）。図３の時刻ｔ（１）において、短絡故障なし（正常）の場合には、バッテリ１００の電流値ＩＢは、Ａ点まで低下している。このとき、図３に示すように、短絡故障なし（正常）時ＩＢ（ｉｎｉ）とＡ点との差の絶対値であるΔＩＢは、電流センサ６０６の測定誤差や分解能から算出した変化しきい値ΔＩ以上である。これは、プリチャージの開始から微小時間Ｔを経過したときの時刻ｔ（１）において、プリチャージが進んでバッテリ１００の電流値が低下したことを示す。その結果、プリチャージの開始から微小時間Ｔを経過したときであっても（プリチャージが終了しなくても）、電源回路に短絡故障が発生していないことが検知できる。

一方、この微小時間Ｔが経過する間に電流変化がない場合（少ない場合を含む）には、すなわち、変化電流値ΔＩＢが変化しきい値ΔＩ以上でない場合には（Ｓ１７０にてＮＯ）、短絡故障ありと判定される（Ｓ１９０）。図３の時刻ｔ（１）において、短絡故障ありの場合には、バッテリ１００の電流値ＩＢは、Ｂ点である（低下していない）。このとき、図３に示すように、短絡故障あり時ＩＢ（ｉｎｉ）とＢ点との差の絶対値であるΔＩＢは、電流センサ６０６の測定誤差や分解能から算出した変化しきい値ΔＩ以上でない。これは、プリチャージの開始から微小時間Ｔを経過したときの時刻ｔ（１）において、電源回路に短絡が発生していてバッテリ１００の電流値が同じ状態であることを示す。その結果、プリチャージの開始から微小時間Ｔを経過したときであっても（プリチャージが終了しなくても）、電源回路に短絡故障が発生していることが検知できる。

以上のようにして、本実施の形態に係る電源回路の異常検知装置であるＥＣＵにおいては、プリチャージ直後のバッテリの電流値を記憶しておいて、プリチャージ開始からプリチャージよりも短い微小時間が経過するまでのバッテリの電流値の変化量の絶対値を算出する。この絶対値が大きいと、プリチャージ中の短絡故障でないと、この絶対値が小さいと（すなわち、電源回路が短絡して電流が同じようにしか流れない）、プリチャージ中の短絡故障であると、区別して判定できる。しかも、このような判定を、プリチャージの完了前に速やかに行なうことができる。

＜第２の実施の形態＞
以下、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、以下に示す第２の実施の形態においては、第１の実施の形態と同じ構成を有し（図１に示す構成）、ＥＣＵ６００で実行されるプログラムの制御構造が異なる。したがって、図１に示す構成についての詳細な説明はここでは繰り返さない。

図４を参照して、本実施の形態に係る電源回路の異常検知装置を実現するために、ＥＣＵ６００が実行するプログラムの制御構造について説明する。なお、図４に示すフローチャートの中で、図２に示したフローチャートと同じ処理については同じステップ番号を付してある。それらの処理も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰り返さない。

Ｓ２００にて、ＥＣＵ６００は、Ｓ１３０にて記憶したプリチャージ開始直後のバッテリ１００の電流値ＩＢ（ｉｎｉ）がＩＢしきい値以上であるか否かを判断する。バッテリ１００の電流値ＩＢ（ｉｎｉ）がＩＢしきい値以上であると（Ｓ２００にてＹＥＳ）、処理はＳ２１０へ移される。もしそうでないと（Ｓ２００にてＮＯ）、処理はＳ２２０へ移される。なお、このＩＢしきい値は、電流センサ６０６の検知精度や分解能等に基づいて、検知結果とノイズとを切り分けることができるように設定される。

Ｓ２１０にて、ＥＣＵ６００は、電源回路には短絡故障ありと判定する。Ｓ２１０にて、ＥＣＵ６００は、電源回路には断線故障ありと判定する。

以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態にかかる電源回路の異常検知装置であるＥＣＵ６００の動作について、図５を参照して説明する。なお、図５は、バッテリ１００の電流値ＩＢの時間変化を示す。また、図５においては、実線が短絡故障なし（正常）時、一点鎖線が短絡故障あり時、点線が断線故障あり時を、それぞれ示す。

微小時間Ｔが経過したときに（Ｓ１４０にてＹＥＳ）、この微小時間Ｔが経過する間に電流変化がない場合（少ない場合を含む）には、すなわち、変化電流値ΔＩＢが変化しきい値ΔＩ以上でない場合には（Ｓ１７０にてＮＯ）、プリチャージの開始直後におけるバッテリ１００の電流値ＩＢ（ｉｎｉ）と、ＩＢしきい値とが比較される（Ｓ２００）。

プリチャージの開始直後におけるバッテリ１００の電流値ＩＢ（ｉｎｉ）が、ＩＢしきい値以上であると（Ｓ２００にてＹＥＳ）、この電源回路には短絡故障ありと判定される（Ｓ２１０）。

プリチャージの開始直後におけるバッテリ１００の電流値ＩＢ（ｉｎｉ）が、ＩＢしきい値以上でないと（Ｓ２００にてＮＯ）、この電源回路には断線故障ありと判定される（Ｓ２２０）。

すなわち、プリチャージが開始された直後において、バッテリ１００の電流値ＩＢ（ｉｎｉ）が図５に示すＩＢしきい値以上であることは、プリチャージ開始直後においては、バッテリ１００からインバータ２００へプリチャージ用の電力が供給されていたことを示す。ところが、プリチャージ開始から微小時間Ｔを経過したときのバッテリ１００の電流値ＩＢが、ＩＢしきい値以上であると、プリチャージ中において、電気回路の一部で短絡が発生して、たとえば制限抵抗５０２を電気的に破壊してしまい、バッテリ１００の電流値ＩＢが変化しないことが考えられる。そのため、このような場合（プリチャージ開始から微少時間が経過した時に、プリチャージの開始直後におけるバッテリ１００の電流値ＩＢ（ｉｎｉ）がＩＢしきい値以上である場合）には、電源回路には短絡故障ありと判定する（Ｓ２１０）。

一方、プリチャージが開始された直後において、バッテリ１００の電流値ＩＢ（ｉｎｉ）が図５に示すＩＢしきい値以上でないことは、プリチャージ開始直後においても、バッテリ１００からインバータ２００へプリチャージ用の電力が供給されていなかったことを示す。そのため、プリチャージ開始から微小時間Ｔを経過したときに、バッテリ１００の電流値ＩＢに変化はない。これは、微小時間Ｔを含めるプリチャージ中において、バッテリ１００の電流値ＩＢはほぼ０であるため、電流ＩＢは変化しないことを示す。。そのため、このような場合（プリチャージ開始から微少時間が経過した時に、プリチャージの開始直後におけるバッテリ１００の電流値ＩＢ（ｉｎｉ）がＩＢしきい値以上でない場合）には、電源回路には断線故障ありと判定する（Ｓ２２０）。

これを図５を参照して説明すると、電源回路に短絡故障ありの場合には、図５の一点鎖線に示すように、時刻ｔ（０）から時刻ｔ（１）において、バッテリ１００からインバータ２００へ、短絡回路を介して電力が供給されているので、バッテリ１００の電流値ＩＢはＩＢしきい値以上であって（Ｓ２００にてＹＥＳ）、かつ、微小時間Ｔの間においてバッテリ１００の電流値ＩＢに変化がない（少ない場合を含む）（Ｓ１７０にてＮＯ）。

一方、電源回路に断線故障ありの場合には、図５の点線に示すように、時刻ｔ（０）から時刻ｔ（１）において、バッテリ１００からインバータ２００へ電力が供給されないので、バッテリ１００の電流値ＩＢはＩＢしきい値以上でなくて（Ｓ２００にてＮＯ）、かつ、微小時間Ｔの間においてバッテリ１００の電流地ＩＢに変化がない（少ない場合を含む）（Ｓ１７０にてＮＯ）。すなわち、この場合、電源回路には断線故障があり、バッテリ１００の電流値ＩＢはほぼ０のままである。

以上のようにして、本実施の形態に係る電源回路の異常検知装置であるＥＣＵにおいては、プリチャージ直後のバッテリの電流値を記憶しておく。また、プリチャージ開始から微小時間Ｔが経過するまでのバッテリの電流値の変化の有無を判断する。バッテリの電流値に変化がなく、かつ、プリチャージ開始から微小時間が経過したときに、プリチャージ直後のバッテリの電流値がＩＢしきい値以上であると、電源回路には短絡故障ありと、そうではないと電源回路には断線故障ありと（プリチャージ前から断線）、区別して判定できる。しかも、このような判定を、プリチャージの完了前に速やかに行なうことができる。

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。

本発明の第1の実施の形態に係る電源回路の異常検知装置を搭載した車両の全体構成を示す図である。 本発明の第1の実施の形態に係るＥＣＵで実行される異常判定プログラムの制御構造を示すフローチャートである。 図２の異常判定プログラムが実行されたときのタイミングチャートを示すフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態に係るＥＣＵで実行される異常判定プログラムの制御構造を示すフローチャートである。 図４の異常判定プログラムが実行されたときのタイミングチャートを示すフローチャートである。

符号の説明

１００ バッテリ、２００ インバータ、３００ 走行用モータ、４００ コンデンサ、５００，５０４，５０６ ＳＭＲ、５０２ 制限抵抗、６００ ＥＣＵ、６０２，６０４ 電圧計、６０６ 電流計。

Claims (6)

1. 蓄電機構と複数のリレーとを含む電源回路の異常検知装置であって、前記電源回路は、負荷と蓄電機構の一方の極との電気的な通電／非通電を制御する第１のリレーおよび前記第１のリレーに直列に接続された抵抗を有する回路と、前記回路に並列に接続された第２のリレーと、負荷と蓄電機構の他方の極との電気的な通電／非通電を制御する第３のリレーとを含み、
   前記異常検知装置は、
   前記第２のリレーおよび前記第３のリレーを通電する前に前記第１のリレーおよび前記第３のリレーを通電することにより実行されるプリチャージ処理の初期における前記蓄電機構の電流値を検知するための手段と、
   前記プリチャージ処理の開始から、前記プリチャージ処理の時間よりも短い予め定められた時間が経過したときの前記蓄電機構の電流値を検知するための手段と、
   前記プリチャージ処理の初期における前記蓄電機構の電流値および前記時間が経過したときの前記蓄電機構の電流値に基づいて、前記電源回路における短絡の発生の有無を判定するための短絡判定手段とを含む、電源回路の異常検知装置。
2. 前記短絡判定手段は、前記プリチャージ処理の初期における前記蓄電機構の電流値と前記時間が経過したときの前記蓄電機構の電流値との差の絶対値が予め定められたしきい値以上でないと、前記電源回路における短絡が発生したと判定するための手段を含む、請求項１に記載の電源回路の異常検知装置。
3. 前記短絡判定手段は、前記プリチャージ処理の初期における前記蓄電機構の電流値と前記時間が経過したときの前記蓄電機構の電流値との差の絶対値が予め定められたしきい値以上であると、前記電源回路における短絡が発生していないと判定するための手段を含む、請求項１に記載の電源回路の異常検知装置。
4. 前記異常検知装置は、前記プリチャージ処理の初期における前記蓄電機構の電流値と前記時間が経過したときの前記蓄電機構の電流値との差の絶対値が予め定められたしきい値以上でないと前記短絡判定手段により判定された場合において、前記プリチャージ処理の初期における前記蓄電機構の電流値に基づいて、前記電源回路における断線の発生の有無を判定するための断線判定手段をさらに含む、請求項１〜３のいずれかに記載の電源回路の異常検知装置。
5. 前記断線判定手段は、前記プリチャージ処理の初期における前記蓄電機構の電流値が予め定められたしきい値以上でないと、前記電源回路における断線が発生したと判定するための手段を含む、請求項４に記載の電源回路の異常検知装置。
6. 前記断線判定手段は、前記プリチャージ処理の初期における前記蓄電機構の電流値が予め定められたしきい値以上であると、前記電源回路における断線が発生していないと判定するための手段を含む、請求項４に記載の電源回路の異常検知装置。

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