JP2007228777A - 電源制御装置および車両 - Google Patents

Abstract

【課題】負荷の動作中に生じたリレーの異常を迅速に検出可能な電源制御装置および車両を提供する。
【解決手段】制御装置２３０はシステムメインリレーＳＭＲ２，ＳＭＲ３の導通が正常であるか否かを車両の走行中（すなわち負荷の動作時）に繰り返して検査する。システムメインリレーＳＭＲ２，ＳＭＲ３の少なくとも一方に異常が生じた場合にはバッテリＢからの電力供給が負荷に行なわれない。このときには平滑用コンデンサＣ１（または平滑用コンデンサＣ２）に蓄えられる電力が負荷の動作によって消費される。そこで制御装置２３０は平滑用コンデンサＣ１（または平滑用コンデンサＣ２）に蓄えられる電力の蓄積状態に応じてシステムメインリレーの導通が正常か否かを判定する。これにより車両走行中にリレーの異常が生じても、その異常を迅速に検出することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電源と負荷との間に設けられるリレーの異常を検出可能な電源制御装置、およびこの電源制御装置を備える車両に関する。

最近、環境に配慮した自動車としてハイブリッド自動車および電気自動車が大きな注目を集めている。そして、ハイブリッド自動車は一部実用化されている。

このハイブリッド自動車は、従来のエンジンに加え、直流電源とインバータとインバータによって駆動されるモータとを動力源とする自動車である。つまり、エンジンを駆動することにより動力源を得るとともに、直流電源からの直流電圧をインバータによって交流電圧に変換し、その変換した交流電圧によりモータを回転することによって動力源を得るものである。また、電気自動車は、直流電源とインバータとインバータによって駆動されるモータとを動力源とする自動車である。

すなわち、ハイブリッド自動車および電気自動車は、直流電源とインバータとを備えるモータ駆動装置を搭載している。そして、ノイズを除去した直流電圧をインバータに供給するためにコンデンサがインバータの入力側に設けられる。また、直流電源とインバータとの間にはシステムリレーが設けられる。

たとえば、特開２００３−１０２１０１号公報（特許文献１）では、システムリレーの接触不良や溶着を検出することが可能な電気自動車用電源装置が開示される。この制御装置はバッテリの電圧値と負荷に並列接続されたコンデンサの電圧値とに基づいてシステムリレーの開閉の判断や故障判断を行なう。
特開２００３−１０２１０１号公報 特開２０００−２７０５６１号公報 特開２００１−３２９８８４号公報

特開２００３−１０２１０１号公報（特許文献１）に開示されるリレーの故障判断は車両電源の起動要求が発生したときに行なわれる。しかしながら車両走行中にリレーの異常が生じる可能性がある。例えばリレーの取付が不十分な状態（半締結状態）で車両を走行させた場合には走行中にリレーの取付が緩む可能性がある。また何らかの理由によりリレーの電磁力が弱まることで接点の接触が不十分な状態（半勘合状態）になる可能性がある。またリレーの接点に酸化皮膜が形成されて接触抵抗が増加することが考えられる。

上述のような現象が生じた場合にはモータ制御系を正常に動作し続けることが困難になる。たとえば制御装置がインバータの駆動を停止したり、回路を構成する部品の破壊が生じたりする可能性がある。しかしながら特開２００３−１０２１０１号公報（特許文献１）には車両走行中に生じたリレーの異常を検出する方法は開示されていない。

本発明の目的は、負荷の動作中に生じたリレーの異常を迅速に検出可能な電源制御装置および車両を提供することである。

本発明は要約すれば、電源制御装置であって、電源と、コンデンサと、リレーと、判定部とを備える。電源は、負荷に対して電力を供給する。コンデンサは、電源と負荷との間に設けられて、電力が一時的に蓄えられる。リレーは、電源からコンデンサへの電力の供給および供給停止を切換える。判定部は、負荷の動作時にコンデンサに蓄えられる電力の蓄積状態に応じて、リレーの導通が正常か否かを判定する。

好ましくは、電源制御装置は、蓄積状態としてコンデンサの電圧を検出する電圧センサをさらに備える。判定部は、第１の時刻にリレーが遮断されたと仮定して、第１の時刻に電圧センサが検出した電圧の値に基づいて、第１の時刻から所定期間後の第２の時刻におけるコンデンサの電圧の予測値を算出する。判定部は、第２の時刻に電圧センサが検出した電圧の値と予測値との差の絶対値が所定値以内である場合には、リレーが異常であると判定する。

より好ましくは、判定部は、第１の時刻に電圧センサが検出した電圧の値と、所定期間にわたり負荷が消費した電力とに基づいて、予測値を算出する。

好ましくは、電源制御装置は、蓄積状態としてコンデンサの電圧を検出する電圧センサをさらに備える。判定部は、電圧センサが検出した電圧の値が所定値以下に低下した場合には、リレーが異常であると判定する。

より好ましくは、電源制御装置は、電源から出力される電圧を昇圧して負荷に供給する昇圧回路をさらに備える。コンデンサは、昇圧回路が昇圧した後の電圧を平滑化する。

より好ましくは、電源制御装置は、電源から出力される電圧を昇圧して負荷に供給する昇圧回路をさらに備える。コンデンサは、昇圧回路が昇圧する前の電圧を平滑化する。

好ましくは、電源制御装置は、電源から供給される電流値を検出する電流センサをさらに備える。判定部は、電流センサが検出した電流値が所定値以下に低下した場合には、リレーが異常であると判定する。

より好ましくは、車両は、内燃機関と、上述のいずれかに電源制御装置とを備える。負荷は、第１のモータジェネレータと、第２のモータジェネレータと、第１および第２のインバータとを含む。第１のモータジェネレータは、内燃機関の動力を用いて発電する。第２のモータジェネレータは、車両の駆動力を発生する。第１および第２のインバータは、第１および第２のモータジェネレータをそれぞれ駆動する。車両は、第１および第２のインバータの駆動を制御する負荷制御部をさらに備える。負荷制御部は、リレーが異常であると判定部が判定した場合には、第１のモータジェネレータが発電した電力で第２のモータジェネレータが動作するように、第１および第２のインバータを駆動する。

本発明によれば、負荷の動作中に生じたリレーの異常を迅速に検出することができる。

以下において、本発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。

図１は、本実施の形態の電源制御装置を備える車両の概略ブロック図である。
図１を参照して、車両１００は、内燃機関であるエンジン４と、電池ユニット４０と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２に対応してそれぞれ設けられるインバータ２２，１４と、動力分割機構ＰＳＤと、昇圧コンバータ１２と、レゾルバ２０，２１と、電流センサ２４，２５と、制御装置２３０と、図示しない車輪とを備える。

電池ユニット４０と昇圧コンバータ１２とは、電源ラインＰＬ１と接地ラインＳＬとによって電気的に接続されている。

電池ユニット４０は、バッテリＢと、バッテリＢの負極と接地ラインＳＬとの間に接続されるシステムメインリレーＳＭＲ３と、バッテリＢの正極と電源ラインＰＬ１との間に接続されるシステムメインリレーＳＭＲ２と、バッテリＢの正極と電源ラインＰＬ１との間に直列に接続される、システムメインリレーＳＭＲ１および制限抵抗Ｒとを含む。システムメインリレーＳＭＲ１〜ＳＭＲ３は、制御装置２３０から与えられる制御信号ＳＥに応じて導通／非導通状態が制御される。

電池ユニット４０は、さらに、バッテリＢの端子間の電圧ＶＢを測定する電圧センサ１０を含む。

バッテリＢとしては、ニッケル水素、リチウムイオン等の二次電池や燃料電池などを用いることができる。また、バッテリＢに代わる蓄電装置として電気二重層コンデンサ等の大容量キャパシタを用いることもできる。

昇圧コンバータ１２は、接地ラインＳＬと電源ラインＰＬ１と間の電圧を昇圧して接地ラインＳＬと電源ラインＰＬ２によってインバータ１４，２２に供給する。インバータ１４は、昇圧コンバータ１２から与えられる直流電圧を三相交流に変換してモータジェネレータＭＧ２に出力する。インバータ２２は、昇圧コンバータ１２から与えられる直流電圧を三相交流に変換してモータジェネレータＭＧ１に出力する。

昇圧コンバータ１２は、一方端が電源ラインＰＬ１に接続されて他方端が接地ラインＳＬに接続される平滑用コンデンサＣ１と、一方端が電源ラインＰＬ１に接続されるリアクトルＬ１と、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの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、平滑用コンデンサＣ２と、電源ラインＰＬ１と接地ラインＳＬとの間の電圧ＶＬを検知する電圧センサ６と、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間の電圧ＶＨを検知する電圧センサ８とを含む。

平滑用コンデンサＣ１はバッテリＢから出力されて昇圧される前の直流電圧を平滑化する。平滑用コンデンサＣ２は昇圧コンバータ１２が昇圧した後の直流電圧を平滑化する。

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。

インバータ１４は車輪を駆動するモータジェネレータＭＧ２に対して昇圧コンバータ１２の出力する直流電圧を三相交流に変換して出力する。またインバータ１４は、回生制動に伴い、モータジェネレータＭＧ２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２３０によって制御される。

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、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に並列に接続される。

Ｕ相アーム１５は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に直列接続された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、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に直列接続された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、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に直列接続された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。

モータジェネレータＭＧ２は、三相の永久磁石同期モータであり、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つのコイルは各々一方端が中性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。モータジェネレータＭＧ２の回転軸は図示されない減速ギヤやディファレンシャルギヤにより車輪に結合される。

動力分割機構ＰＳＤは、エンジンとモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２とに結合されてこれらの間で動力を分配する。たとえば動力分割機構ＰＳＤとしては、サンギヤ、プラネタリキャリヤおよびリングギヤの３つの回転軸を有する遊星歯車機構を用いることができる。この３つの回転軸がエンジンおよびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の回転軸にそれぞれ接続される。たとえばモータジェネレータＭＧ１のロータを中空としてその中心にエンジンのクランク軸を通すことで動力分割機構ＰＳＤにエンジンとモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２とを機械的に接続することができる。

電流センサ２４は、モータジェネレータＭＧ２に流れる電流をモータ電流値ＭＣＲＴ２として検出し、モータ電流値ＭＣＲＴ２を制御装置２３０へ出力する。

インバータ２２は、昇圧コンバータ１２に対してインバータ１４と並列的に接続される。インバータ２２は、モータジェネレータＭＧ１に対して昇圧コンバータ１２の出力する直流電圧を三相交流に変換して出力する。インバータ２２は、昇圧コンバータ１２から昇圧された電圧を受けてたとえばエンジンを始動させるためにモータジェネレータＭＧ１を駆動する。

また、インバータ２２は、エンジン４のクランクシャフトから伝達される回転トルクによってモータジェネレータＭＧ１で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２３０によって制御される。

なお、インバータ２２の内部の構成は、図示しないがインバータ１４と同様であり、詳細な説明は繰返さない。

モータジェネレータＭＧ１は、三相の永久磁石同期モータであり、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つのコイルは各々一方端が中性点に共に接続されている。そして、各相コイルの他方端はインバータ２２に接続されている。

電流センサ２５は、モータジェネレータＭＧ１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２３０へ出力する。

制御装置２３０は、トルク指令値Ｔｍ，Ｔｇ、エンジン回転数Ｎｅ、電圧ＶＢ，ＶＬ，ＶＨ、電流ＩＢの各値、モータ電流値ＭＣＲＴ１，ＭＣＲＴ２および起動信号ＩＧＯＮを受ける。

制御装置２３０は、レゾルバ２０，２１の出力を受けてモータ回転数Ｎｍ，Ｎｇをそれぞれ算出する。ここで、トルク指令値Ｔｇ，モータ回転数Ｎｇおよびモータ電流値ＭＣＲＴ１はモータジェネレータＭＧ１に関するものであり、トルク指令値Ｔｍ，モータ回転数Ｎｍおよびモータ電流値ＭＣＲＴ２はモータジェネレータＭＧ２に関するものである。

また、電圧ＶＢはバッテリＢの電圧であり、電圧センサ１０によって測定される。電圧ＶＬは平滑用コンデンサＣ１に印加される昇圧コンバータ１２の昇圧前電圧であり電圧センサ６によって測定される。電圧ＶＨは平滑用コンデンサＣ２に印加される昇圧コンバータ１２の昇圧後電圧であり電圧センサ８によって測定される。

そして制御装置２３０は、昇圧コンバータ１２に対して昇圧指示を行なう制御信号ＰＷＵ，降圧指示を行なう制御信号ＰＷＤおよび動作禁止を指示する信号ＣＳＤＮを出力する。

さらに、制御装置２３０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ＶＨをモータジェネレータＭＧ２を駆動するための交流電圧に変換する駆動指示ＰＷＭＩ２と、モータジェネレータＭＧ２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ＰＷＭＣ２とを出力する。ＩＧＢＴ素子Ｑ３〜Ｑ８はこれらの指示に応じて動作する。

本実施の形態では制御装置２３０は本発明における「判定部」および「負荷制御部」を含んだ１つの機能ブロックとして構成される。制御装置２３０においてシステムメインリレーＳＭＲ２，ＳＭＲ３の異常を判定する構成部分（図示せず）が、本発明における「判定部」に対応する。また、制御装置２３０においてインバータ１４，２２を制御する構成部分（図示せず）が本発明の「負荷制御部」に対応する。ただし、本発明の「判定部」と「負荷制御部」とは別のブロックとして構成されていてもよい。

また、バッテリＢは本発明の「電源」に対応する。また、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２およびインバータ１４，２２は本発明の「負荷」を構成する。

図２は、図１の制御装置２３０が実行する処理の流れを示すフローチャートである。
図２および図１を参照して、処理が開始されるとまずステップＳ１において制御装置２３０はプリチャージと呼ばれる動作を実行する。システムメインリレーＳＭＲ１〜ＳＭＲ３は最初はオフ（開状態）状態である。制御装置２３０はまずシステムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ３をオン（閉状態）にする。そして平滑用コンデンサＣ１が十分に充電された後に制御装置２３０はシステムメインリレーＳＭＲ２をオンにし続いてシステムメインリレーＳＭＲ１をオフにする。

起動時にシステムメインリレーＳＭＲ２，ＳＭＲ３をいきなりオンにするとシステムメインリレーＳＭＲ２，ＳＭＲ３には瞬間的に大電流が流れる。このためこれらのリレーの接点が溶着するおそれがある。プリチャージ動作を行なうことによってリレーの接点の溶着を防ぐことができる。

なおステップＳ１において、制御装置２３０は車両走行前にシステムメインリレーＳＭＲ２，ＳＭＲ３について接点の溶着や接触不良等が生じていないかどうかを判定する。

次に、ステップＳ２において制御装置２３０はインバータ１４を駆動する。これによりモータジェネレータＭＧ２が駆動されて車両の走行が開始する。

走行開始後、車両１００は通常走行時にはたとえば動力分割機構ＰＳＤによりエンジン４の動力が２経路に分けられる。２分割された動力の一方により車輪の直接駆動が行なわれ、他方によりモータジェネレータＭＧ１が駆動されてモータジェネレータＭＧ１は発電する。このときに発生する電力がモータジェネレータＭＧ２の駆動に用いられてモータジェネレータＭＧ２は車輪の駆動補助を行なう。また、高速走行時には、さらにバッテリＢからの電力をモータジェネレータＭＧ２に供給して、モータジェネレータＭＧ２の出力を増大させて車輪に対して駆動力の追加を行なう。

一方、減速時には車輪により従動するモータジェネレータＭＧ２がジェネレータとして機能して回生発電を行ない、回収した電力をバッテリＢに蓄える。なお、バッテリＢの充電量が低下して充電が特に必要な場合には、エンジン４の出力を増加してモータジェネレータＭＧ２による発電量を増やしバッテリＢに対する充電量を増加させる。

続いてステップＳ３において制御装置２３０は車両１００が上述の走行状態にあるときにシステムメインリレーＳＭＲ２，ＳＭＲ３の導通が正常か否かを検査する。そして制御装置２３０は、システムメインリレーＳＭＲ２，ＳＭＲ３に半締結状態、半勘合状態あるいは接触抵抗増大等の異常が生じた否かを判定する。詳細は後述するが、制御装置２３０は平滑用コンデンサＣ１または平滑用コンデンサＣ２に蓄えられる電力の蓄積状態に応じてシステムメインリレーＳＭＲ２，ＳＭＲ３の異常の有無を検査する。

ステップＳ３において制御装置２３０はシステムメインリレーＳＭＲ２，ＳＭＲ３の少なくとも一方に異常が生じたことを検出した場合には、内部に記憶するフラグを「１」に設定する。一方、制御装置２３０はシステムメインリレーＳＭＲ２，ＳＭＲ３がともに正常である場合にはフラグを「０」に設定する。

続いてステップＳ４において制御装置２３０はステップＳ３における検査結果、すなわちフラグに従ってシステムメインリレーＳＭＲ２，ＳＭＲ３が正常か否かを判定する。システムメインリレーＳＭＲ２，ＳＭＲ３の両方が正常である場合（ステップＳ４においてＹＥＳ）、処理は再びステップＳ３に戻る。一方、システムメインリレーＳＭＲ２，ＳＭＲ３の少なくとも一方に異常が生じた場合（ステップＳ４においてＮＯ）、処理はステップＳ５に進む。

ステップＳ５において制御装置２３０は車両の走行状態を継続走行可能状態に移行させる。このとき車両はたとえばバッテリレス走行を行なう。バッテリレス走行とは、バッテリＢの電力を用いなくても車両の推進力を得ることができる走行状態を意味する。車両１００では、たとえばモータジェネレータＭＧ１が発電した電力でモータジェネレータＭＧ２を駆動させることでバッテリＢの電力を用いずに車両を駆動させることができる。

バッテリレス走行を行なうにはエンジン４がモータジェネレータＭＧ１のロータを回転させる必要がある。通常走行時や高速走行時にはエンジン４が動作しているので、システムメインリレーの異常が検出された場合には、モータジェネレータＭＧ１は発電している。制御装置２３０はインバータ１４を回生モードで駆動してモータジェネレータＭＧ１からの交流電力を直流電力に変換する。制御装置２３０は、昇圧コンバータ１２を停止させて直流電力をインバータ１４に与える。制御装置２３０はインバータ１４を駆動モードで駆動する。これによりモータジェネレータＭＧ１が発電した電力を用いてモータジェネレータＭＧ２を駆動させることが可能になる。よって車両１００が走行可能になる。

車両１００が低速走行を行なっている場合にはエンジン４は停止している。この状態で制御装置２３０がシステムメインリレーＳＭＲ２，ＳＭＲ３の少なくとも一方が異常であることを検知した場合には、制御装置２３０はインバータ２２を制御してモータジェネレータＭＧ１を駆動し、エンジン４を始動させる。エンジン４が動作した後、制御装置２３０は上述の動作を行なってモータジェネレータＭＧ２を駆動させる。

なお、ステップＳ５において、より好ましくは、制御装置２３０はシステムメインリレーＳＭＲ２，ＳＭＲ３に対して開放指令を出力する。これによりシステムメインリレーＳＭＲ２，ＳＭＲ３がオフになればこれらのリレーには電流が流れなくなる。よってリレーが発熱して高温になることを防ぐことができる。

また、ステップＳ５において、制御装置２３０はバッテリレス走行に代えてシステムメインリレーに対して、まず開放指令を出力し次に接続指令を出力してリレーの再接続を行なってもよい。ステップＳ５の処理が終了すると全体の処理が終了する。

本実施の形態において、制御装置２３０はシステムメインリレーＳＭＲ２，ＳＭＲ３の導通が正常であるか否かを車両の走行中（すなわち負荷の動作時）に繰り返して検査する。システムメインリレーＳＭＲ２，ＳＭＲ３の少なくとも一方に異常が生じた場合にはバッテリＢからの電力供給が負荷に行なわれない。このときには平滑用コンデンサＣ１（または平滑用コンデンサＣ２）に蓄えられる電力が負荷の動作によって消費される。そこで制御装置２３０は平滑用コンデンサＣ１（または平滑用コンデンサＣ２）に蓄えられる電力の蓄積状態に応じてシステムメインリレーの導通が正常か否かを判定する。これにより車両走行中にリレーの異常が生じても、その異常を迅速に検出することができる。

システムメインリレーの接触不良状態が長時間続く場合の影響としてＩＧＢＴ素子に過電流が流れることでＩＧＢＴ素子の破損が生じることが想定される。また、モータジェネレータのトルクが不安定に変動することで車両振動が生じることが想定される。さらに、制御装置２３０が保護動作を行なってインバータ１４，２２の駆動を停止することにより車両が惰性走行を行なうことが想定される。

本実施の形態によればこのような問題が生じる前にリレーの異常を検出できる。また、本実施の形態によれば、車両走行中にリレーの異常を検出した際には、バッテリレス走行等を行なうことで車両の走行を継続させることができる。

続いて図２のステップＳ３における検査処理の詳細を各実施の形態ごとに説明する。
［実施の形態１］
図３は、実施の形態１における検査処理を説明するフローチャートである。

図３および図１を参照して、処理が開始されるとまずステップＳ１１において、制御装置２３０は電圧センサ８から第１の時刻における電圧ＶＨの値（電圧センサ８の初期値）を取得する。

次に、ステップＳ１２において制御装置２３０は、第１の期間から所定期間（たとえば数秒間）にわたるモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の消費エネルギを計算する。

消費エネルギの計算方法としては様々な方法が適用可能である。たとえばモータジェネレータのパワーをモータジェネレータの消費エネルギとみなす方法がある。この場合には制御装置２３０はトルク指令値Ｔｇとモータ回転数Ｎｇとの積（Ｔｇ×Ｎｇ）からモータジェネレータＭＧ１のパワーを算出し、トルク指令値Ｔｍとモータ回転数Ｎｍとの積（Ｔｍ×Ｎｍ）からモータジェネレータＭＧ２のパワーを算出する。

また、別の方法として制御装置２３０はトルク指令値とモータ回転数とから消費エネルギを求めることが可能なマップを予め記憶していてもよい。この場合には制御装置２３０はトルク指令値Ｔｇとモータ回転数ＮｇとからモータジェネレータＭＧ１の消費エネルギを求め、トルク指令値Ｔｍとモータ回転数ＮｍとからモータジェネレータＭＧ２の消費エネルギを求める。

続いてステップＳ１３において、制御装置２３０は第１の時刻にシステムメインリレーＳＭＲ２，ＳＭＲ３の少なくとも一方が切断されたと仮定して、第１の時刻から所定期間が経過した後の平滑用コンデンサＣ２の電圧値である予測電圧値を算出する。このとき制御装置２３０はステップＳ１１で取得した電圧センサの初期値と、ステップＳ１２で算出したモータジェネレータの消費エネルギとに基づいて予測電圧値を算出する。なお、以下において第１の時刻からｔ秒が経過した後の平滑用コンデンサＣ２の電圧をＶ（ｔ）とする。

図４は、電圧Ｖ（ｔ）の変化を示す図である。
図４を参照して、時刻ｔ０はリレーが異常により非導通状態になった時刻であり、「第１の時刻」に対応する。時刻ｔ０以前におけるＶ（ｔ）の値は一定値Ｖである。

時刻ｔ０以後、平滑用コンデンサＣ２に蓄積される電力の減少分がモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２で消費されるエネルギに等しくなる。よって電圧Ｖ（ｔ）は以下の式（１）に従って変化する。ここで式（１）において、Ｃは平滑用コンデンサＣ２の容量値を示し、Ｅ（ｔ）はリレー切断時からｔ秒間にモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２で消費されるエネルギの合計を示す。

再び図３を参照しながら説明する。ステップＳ１３に続くステップＳ１４において、制御装置２３０は電圧センサ８から時刻ｔ２における電圧ＶＨの値を取得する。ステップＳ１５において制御装置２３０はステップＳ１３で算出した電圧Ｖ（ｔ）の値とステップＳ１４で取得した電圧ＶＨの値とを比較する。

ステップＳ１６において制御装置２３０は予測電圧値である電圧Ｖ（ｔ）の値と電圧センサが検出した電圧ＶＨの値との差の絶対値が所定値以内であるか否かを判定する。差の絶対値が所定値以内の場合（ステップＳ１６においてＹＥＳ）、処理はステップＳ１７に進む。ステップＳ１７において制御装置２３０はフラグを「１」に設定する。フラグが「１」であるとはシステムメインリレーＳＭＲ２，ＳＭＲ３の少なくとも一方に異常が生じていることを示す。

一方、差の絶対値が所定値より大きい場合（ステップＳ１６においてＮＯ）、処理はステップＳ１８に進む。ステップＳ１８において制御装置２３０はフラグを「０」に設定する。フラグが「０」であるとはシステムメインリレーＳＭＲ２，ＳＭＲ３がともに正常であることを示す。ステップＳ１７またはステップＳ１８の処理が終了すると全体の処理が終了する。

実施の形態１によれば、制御装置２３０はシステムメインリレーが切断されたと仮定したときの平滑用コンデンサＣ２の電圧低下をモータジェネレータの消費エネルギに基づいて予測する。そして制御装置２３０は予測値と電圧センサによる実測値とを比較してシステムメインリレーの異常の有無を判定する。

実施の形態１ではモータジェネレータの消費エネルギを算出することによって、平滑用コンデンサＣ２の電圧が低下した際に、その電圧低下がリレーの異常により電力供給が遮断されたためか、他の要因（たとえばＩＧＢＴ素子Ｑ１が短絡する等）によるものかを区別できる。よって実施の形態１によればリレーの異常を検出する際に誤検出を防ぐことができる。

また実施の形態１によれば平滑用コンデンサＣ２の電圧変化を予測する。これにより平滑用コンデンサＣ２の電圧低下が小さくても精度よくリレーの異常を検出できるので、短時間でシステムメインリレーの異常を検出できる。平滑用コンデンサＣ２の容量が大きい場合には放電の際に時間に対する電圧低下の割合が小さくなるが、実施の形態１によれば平滑用コンデンサＣ２の容量が大きくても短時間でシステムメインリレーの異常を検出できる。

［実施の形態２］
実施の形態２では図１の制御装置２３０は電圧センサ８が検出した平滑用コンデンサＣ２の電圧値のみに基づいてシステムメインリレーの異常の有無を判定する。実施の形態２はこの点で実施の形態１と異なるが他の点については実施の形態１と同様である。よって実施の形態２の他の点についての説明は以後繰り返さない。

図５は、実施の形態２におけるシステムメインリレーの異常を検出する原理を説明する図である。

図５を参照して、時刻ｔ０以前においてはシステムメインリレーが正常であるため、平滑用コンデンサＣ２の電圧は一定の電圧Ｖとなる。時刻ｔ０においてシステムメインリレーが異常により非導通状態になると、平滑用コンデンサＣ２の電圧は低下する。実施の形態２では、電圧ＶＨの値が所定値以下の場合にシステムメインリレーＳＭＲ２，ＳＭＲ３の少なくとも一方が異常であると判定する。

図６は、実施の形態２における検査処理を説明するフローチャートである。
図６および図３を参照して、図６のフローチャートではステップＳ１１〜Ｓ１６に代えて、ステップＳ１１Ａ，Ｓ１６Ａの処理が行なわれる点で図３のフローチャートと異なる。よって以下ではステップＳ１１Ａ，Ｓ１６Ａの処理について説明する。図６のフローチャートにおけるステップＳ１７，Ｓ１８の処理は図３のフローチャートにおけるステップＳ１７，Ｓ１８のそれぞれの処理と同じであるので以後の説明は繰り返さない。

図６および図１を参照して、処理が開始されると、まずステップＳ１１Ａにおいて制御装置２３０は電圧センサ８から電圧ＶＨの値（平滑用コンデンサＣ２の電圧値）を取得する。次にステップＳ１６Ａにおいて制御装置２３０は電圧ＶＨの値が所定値（たとえば２０Ｖ）より大きいか否かを判定する。

ステップＳ１６Ａにおいて電圧センサ８が測定した電圧ＶＨの値が所定値以下の場合（ステップＳ１６ＡにおいてＮＯ）、処理はステップＳ１７に進む。ステップＳ１６Ａにおいて電圧ＶＨの値が所定値より大きい場合（ステップＳ１６ＡにおいてＹＥＳ）、処理はステップＳ１８に進む。

実施の形態２では平滑用コンデンサＣ２の電圧値の変化を予測しないために実施の形態１よりも検出に要する時間は長くなるが、実施の形態１よりも簡単な方法でシステムメインリレーの異常を検出することができる。

［実施の形態３］
実施の形態３では図１の制御装置２３０は電圧センサ６が検出した平滑用コンデンサＣ１の電圧値（電圧ＶＬの値）を所定値（たとえば２０Ｖ）と比較することでシステムメインリレーの異常の有無を判定する。この点で実施の形態３は実施の形態２と異なる。実施の形態３の他の点については実施の形態２と同様であるので以後の説明は繰り返さない。

図１には示されないが、多くの場合には平滑用コンデンサＣ１にたとえばエアコン等の補機が接続されている。つまり平滑用コンデンサＣ１はモータジェネレータ以外の負荷にもエネルギを供給している。また、一般的に平滑用コンデンサＣ１は平滑用コンデンサＣ２よりも容量が小さい。よって、システムメインリレーが切断された場合には、時間に対する電圧低下の割合は平滑用コンデンサＣ１のほうが平滑用コンデンサＣ２よりも大きくなる。

図７は、リレー切断時の平滑用コンデンサＣ１，Ｃ２の電圧変化を示す図である。
図７および図１を参照して、リレー切断時（時刻ｔ０）以後、バッテリＢからの電力供給が遮断されるので、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２あるいは補機の動作によって平滑用コンデンサＣ１の電圧ＶＬおよび平滑用コンデンサＣ２の電圧ＶＨは低下する。電圧ＶＬ，ＶＨが所定値に達する時刻をそれぞれｔ１Ａ，ｔ１と示す。平滑用コンデンサＣ１は平滑用コンデンサＣ２よりも容量が小さいため、時刻ｔ１Ａは時刻ｔ１よりも早くなる。

実施の形態３では、平滑用コンデンサＣ１の電圧ＶＬが所定値以下の場合にシステムメインリレーＳＭＲ２，ＳＭＲ３の少なくとも一方が異常であると判定する。実施の形態２によれば実施の形態２よりも短時間でリレーの異常を検出できる。

なお、実施の形態３における検査処理を説明するフローチャートは図６に示すフローチャートと同様である。ただし実施の形態３の検査処理では図６に示すステップＳ１１，Ｓ１６Ａでの処理において、図１の電圧センサ８の測定値に代えて図１の電圧センサ６の測定値（電圧ＶＬの値）が用いられる点で実施の形態２の検査処理と異なる。実施の形態３の検査処理の他の点については図６に示すフローチャートの処理と同様であるので以後の説明は繰り返さない。

以上のように実施の形態３では平滑用コンデンサＣ２よりも容量値の小さい平滑用コンデンサＣ１の電圧低下に基づいてシステムメインリレーの異常を検出する。よって実施の形態３によれば実施の形態２よりも短時間でシステムメインリレーの異常を検出できる。

［実施の形態４］
実施の形態４では、図１の制御装置２３０は電流センサ１１の値を所定値と比較することでシステムメインリレーの異常の有無を判定する。実施の形態４はこの点で実施の形態１と異なる。実施の形態４の他の点については実施の形態１と同様であるので以後の説明は繰り返さない。

図８は、実施の形態４におけるシステムメインリレーの異常を検出する原理を説明する図である。

図８および図１を参照して、時刻ｔ０においてシステムメインリレーＳＭＲ２，ＳＭＲ３の少なくとも一方が切断された場合にはバッテリＢからのエネルギ供給が遮断される。電流ＩＤの値はバッテリＢから供給される電流値である。システムメインリレーＳＭＲ２，ＳＭＲ３の少なくとも一方が非導通状態になると電流ＩＤの値はモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２が消費するエネルギに関係なく急速に低下して０になる。そこで実施の形態４では電流センサ１１が検出した電流ＩＤの値が所定値（たとえば１Ａ）以下に低下した場合にはシステムメインリレーＳＭＲ２，ＳＭＲ３の少なくとも一方が異常であると判定する。

図９は、実施の形態４における検査処理を説明するフローチャートである。
図９および図６を参照して、図９のフローチャートではステップＳ１１Ａ，Ｓ１６Ａに代えて、ステップＳ１１Ｂ，Ｓ１６Ｂの処理が行なわれる点で図６のフローチャートと異なる。よって以下ではステップＳ１１Ｂ，１６Ｂの処理について説明する。

図９および図１を参照して、処理が開始されると、まずステップＳ１１Ｂにおいて制御装置２３０は電流センサ１１から電流ＩＤの値を取得する。次にステップＳ１６Ｂにおいて制御装置２３０は電流ＩＤの値が所定値より大きいか否かを判定する。

ステップＳ１６Ｂにおいて電流ＩＤの値が所定値以下の場合（ステップＳ１６ＢにおいてＮＯ）、処理はステップＳ１７に進む。ステップＳ１６Ｂにおいて電流ＩＤの値が所定値より大きい場合（ステップＳ１６ＢにおいてＹＥＳ）、処理はステップＳ１８に進む。

以上のように実施の形態４ではバッテリから供給される電流値を検出することでシステムメインリレーの異常を検出するので、短時間でシステムメインリレーの異常を検出できる。

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。

本実施の形態の電源制御装置を備える車両の概略ブロック図である。 図１の制御装置２３０が実行する処理の流れを示すフローチャートである。 実施の形態１における検査処理を説明するフローチャートである。 電圧Ｖ（ｔ）の変化を示す図である。 実施の形態２におけるシステムメインリレーの異常を検出する原理を説明する図である。 実施の形態２における検査処理を説明するフローチャートである。 リレー切断時の平滑用コンデンサＣ１，Ｃ２の電圧変化を示す図である。 実施の形態４におけるシステムメインリレーの異常を検出する原理を説明する図である。 実施の形態４における検査処理を説明するフローチャートである。

符号の説明

４ エンジン、６，８，１０ 電圧センサ、１１，２４，２５ 電流センサ、１２ 昇圧コンバータ、１４，２２ インバータ、１５ Ｕ相アーム、１６ Ｖ相アーム、１７ Ｗ相アーム、２０，２１ レゾルバ、４０ 電池ユニット、１００ 車両、２３０ 制御装置、Ｂ バッテリ、Ｃ１，Ｃ２ 平滑用コンデンサ、Ｄ１〜Ｄ８ ダイオード、Ｌ１ リアクトル、ＭＧ１，ＭＧ２ モータジェネレータ、ＰＬ１，ＰＬ２ 電源ライン、ＰＳＤ 動力分割機構、Ｑ１〜Ｑ８ ＩＧＢＴ素子、Ｒ 制限抵抗、Ｓ１〜Ｓ１８ ステップ、ＳＬ 接地ライン、ＳＭＲ１〜ＳＭＲ３ システムメインリレー。

Claims (8)

1. 負荷に対して電力を供給する電源と、
   前記電源と前記負荷との間に設けられて、前記電力が一時的に蓄えられるコンデンサと、
   前記電源から前記コンデンサへの前記電力の供給および供給停止を切換えるリレーと、
   前記負荷の動作時に前記コンデンサに蓄えられる前記電力の蓄積状態に応じて、前記リレーの導通が正常か否かを判定する判定部とを備える、電源制御装置。
2. 前記電源制御装置は、
   前記蓄積状態として前記コンデンサの電圧を検出する電圧センサをさらに備え、
   前記判定部は、第１の時刻に前記リレーが遮断されたと仮定して、前記第１の時刻に前記電圧センサが検出した電圧の値に基づいて、前記第１の時刻から所定期間後の第２の時刻における前記コンデンサの電圧の予測値を算出し、前記第２の時刻に前記電圧センサが検出した電圧の値と前記予測値との差の絶対値が所定値以内である場合には、前記リレーが異常であると判定する、請求項１に記載の電源制御装置。
3. 前記判定部は、前記第１の時刻に前記電圧センサが検出した電圧の値と、前記所定期間にわたり前記負荷が消費した電力とに基づいて、前記予測値を算出する、請求項２に記載の電源制御装置。
4. 前記電源制御装置は、
   前記蓄積状態として前記コンデンサの電圧を検出する電圧センサをさらに備え、
   前記判定部は、前記電圧センサが検出した電圧の値が所定値以下に低下した場合には、前記リレーが異常であると判定する、請求項１に記載の電源制御装置。
5. 前記電源制御装置は、
   前記電源から出力される電圧を昇圧して前記負荷に供給する昇圧回路をさらに備え、
   前記コンデンサは、前記昇圧回路が昇圧した後の電圧を平滑化する、請求項４に記載の電源制御装置。
6. 前記電源制御装置は、
   前記電源から出力される電圧を昇圧して前記負荷に供給する昇圧回路をさらに備え、
   前記コンデンサは、前記昇圧回路が昇圧する前の電圧を平滑化する、請求項４に記載の電源制御装置。
7. 前記電源制御装置は、
   前記電源から供給される電流値を検出する電流センサをさらに備え、
   前記判定部は、前記電流センサが検出した電流値が所定値以下に低下した場合には、前記リレーが異常であると判定する、請求項１に記載の電源制御装置。
8. 車両であって、
   内燃機関と、
   請求項１から７のいずれか１項に記載の電源制御装置とを備え、
   前記負荷は、
   前記内燃機関の動力を用いて発電する第１のモータジェネレータと、
   前記車両の駆動力を発生する第２のモータジェネレータと、
   前記第１および第２のモータジェネレータをそれぞれ駆動する第１および第２のインバータとを含み、
   前記車両は、
   第１および第２のインバータの駆動を制御する負荷制御部をさらに備え、
   前記負荷制御部は、前記リレーが異常であると前記判定部が判定した場合には、前記第１のモータジェネレータが発電した電力で前記第２のモータジェネレータが動作するように、前記第１および第２のインバータを駆動する、車両。

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