JP2009171644A - 車両の電源装置およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】センサ故障時であっても走行可能に起動することができる車両の車両の電源装置およびその制御方法を提供する。
【解決手段】制御装置３０は、車両起動指示ＩＧＯＮに応じて診断処理を実行し、診断処理において第２の電圧センサ１３の異常が検出された場合には、接続部４０を電流制限接続状態に制御するとともに電圧コンバータ１２を電圧非変換状態に制御して、コンデンサＣ２のプリチャージ処理を実行し、プリチャージ処理の完了を第１の電圧センサ２１の出力に応じて判定する。好ましくは、プリチャージ完了の判定値を電圧センサ２１への切換えに合せて変更する。
【選択図】図１

Description

この発明は、車両の電源装置およびその制御方法に関し、特に電圧コンバータと平滑コンデンサとを備える車両の電源装置およびその制御方法に関する。

近年、環境に配慮した自動車として、従来のエンジンに加え、直流電源とインバータとその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ハイブリッド自動車が普及してきている。

インバータは、パワースイッチング素子をオンオフ制御するので、電源ラインの電流が大きく変動する。そこで、直流電源とインバータとの間に大容量の平滑コンデンサが設けられる。また、車両を使用しない場合には、高圧の直流電源をインバータから切り離しておくことが望ましいので、リレーが設けられている。

しかし、車両起動時にリレーによっていきなり直流電源とインバータとを直結すると、未充電の平滑コンデンサに流入する過大電流（突入電流）によりリレーにアークが発生し、リレーの溶着が起こることがある。したがって、平滑コンデンサが十分に充電されるまでは、抵抗を直列に挿入して電流制限をして直流電源とインバータとを接続する。このような未充電の平滑コンデンサが十分に充電されるまでの充電をプリチャージと呼ぶことにする。

特開２００６−２６２５８６号公報（特許文献１）には、センサ異常に拘わらずコンデンサのプリチャージを適切に判定する電力供給システムが開示されている。

このシステムは、起動が指示されたとき、リレーに抵抗が挿入された経路をオンしてコンデンサのプリチャージを開始する。バッテリの出力端子に接続された電力ラインに取り付けられた電流センサが正常なときには、このシステムは、電流センサからの電流が所定電流未満に至ったときにコンデンサのプリチャージが完了したと判断する。また、電流センサに異常が生じたときには、このシステムは、バッテリの端子間に取り付けられた電圧センサからの電圧とコンデンサの端子間に取り付けられた電圧センサからの電圧との電圧差が所定電圧差に至ったときにコンデンサのプリチャージが完了したと判断する。
特開２００６−２６２５８６号公報 特開２００５−２４５０４９号公報

このような構成のハイブリッド自動車には、効率向上のため、直流電源であるバッテリの電圧をあまり上げないで、逆起電圧が高くなるモータの高速回転時にモータを駆動するインバータに逆起電圧を超える高電圧を供給することを実現するために、バッテリの電圧を昇圧してインバータに供給する電圧コンバータを搭載するものもある。

このようなシステムにおいても、プリチャージ判定をセンサ故障時にどのようにすべきかについては、大きな問題である。プリチャージ判定ができなければ、一旦車両の電源システムを停止してしまうと、車両を再起動することができないからである。たとえば僻地など修理工場等から離れた不便な地域を走行することもあり、センサ故障が発生しても他の部分が正常であれば、燃料が残っている限り車両の機能をなるべく維持して修理工場等まで退避走行できるようにすることが望ましい。また、退避走行中に車両を駐車した後であっても、再起動できることが望ましい。

この発明の目的は、センサ故障時であっても走行可能に起動することができる車両の電源装置およびその制御方法を提供することである。

この発明は、要約すると、車両の電源装置であって、直流電源と、直流電源から受ける第１の電圧を電圧変換して車両電気負荷に第２の電圧を供給する電圧コンバータと、直流電源と電圧コンバータとの間に設けられ開放状態、通常接続状態、電流制限接続状態の３状態の切換えが可能な接続部と、第１の電圧を検出する第１の電圧センサと、電圧コンバータから車両電気負荷に供給される第２の電圧を平滑化するコンデンサと、電圧コンバータから車両電気負荷に供給される第２の電圧を検出する第２の電圧センサと、接続部、車両電気負荷および電圧コンバータの制御を行なう制御装置とを備える。制御装置は、車両起動指示に応じて診断処理を実行し、診断処理において第２の電圧センサの異常が検出された場合には、接続部を電流制限接続状態に制御するとともに電圧コンバータを電圧非変換状態に制御して、コンデンサのプリチャージ処理を実行し、プリチャージ処理の完了を第１の電圧センサの出力に応じて判定する。

好ましくは、制御装置は、診断処理において第２の電圧センサの異常が検出された場合には、プリチャージ処理の完了を第１の電圧センサの出力および第１の電圧センサに対応する第１のしきい値に基づいて判定する。一方、制御装置は、診断処理において第２の電圧センサが正常と診断された場合には、プリチャージ処理の完了を第２の電圧センサの出力および第２の電圧センサに対応する第２のしきい値に基づいて判定する。

より好ましくは、第１のしきい値は、第１の電圧センサの公差に基づいて設定され、第２のしきい値は、第２の電圧センサの公差に基づいて設定される。

より好ましくは、制御装置は、第２の電圧センサが正常と診断された場合には、プリチャージ処理完了後に接続部を電流制限接続状態から通常接続状態に切換えるとともに電圧コンバータの電圧変換を許可する。一方、制御装置は、第２の電圧センサの異常が検出された場合には、プリチャージ処理完了後に接続部を電流制限接続状態から通常接続状態に切換えるとともに電圧コンバータの電圧変換を禁止し電圧コンバータに直流電源の電圧をそのまま第２の電圧として出力させる。

好ましくは、制御装置は、接続部を開放状態に制御して診断処理を実行し、診断処理中に第１の電圧センサの出力が第３のしきい値を超えるときには、接続部に異常が発生していると診断する。

より好ましくは、制御装置は、接続部に異常が発生していると診断したときには、車両電気負荷を動作停止状態に制御する。

この発明は、他の局面では、直流電源と、直流電源から受ける第１の電圧を電圧変換して車両電気負荷に第２の電圧を供給する電圧コンバータと、直流電源と電圧コンバータとの間に設けられ開放状態、通常接続状態、電流制限接続状態の３状態の切換えが可能な接続部と、第１の電圧を検出する第１の電圧センサと、電圧コンバータから車両電気負荷に供給される第２の電圧を平滑化するコンデンサと、電圧コンバータから車両電気負荷に供給される第２の電圧を検出する第２の電圧センサとを含む車両の電源装置の制御方法であって、車両起動指示に応じて診断処理を実行するステップと、診断処理において第２の電圧センサの異常が検出された場合には、接続部を電流制限接続状態に制御するとともに電圧コンバータを電圧非変換状態に制御して、コンデンサのプリチャージ処理を実行し、プリチャージ処理の完了を第１の電圧センサの出力に応じて判定するステップとを備える。

好ましくは、判定するステップは、診断処理において第２の電圧センサの異常が検出された場合には、プリチャージ処理の完了を第１の電圧センサの出力および第１の電圧センサに対応する第１のしきい値に基づいて判定する。制御方法は、診断処理において第２の電圧センサが正常と診断された場合には、プリチャージ処理の完了を第２の電圧センサの出力および第２の電圧センサに対応する第２のしきい値に基づいて判定するステップをさらに備える。

より好ましくは、第１のしきい値は、第１の電圧センサの公差に基づいて設定され、第２のしきい値は、第２の電圧センサの公差に基づいて設定される。

好ましくは、診断処理を実行するステップは、接続部を開放状態に制御して診断処理を実行し、診断処理中に第１の電圧センサの出力が第３のしきい値を超えるときには、接続部に異常が発生していると診断する。

本発明によれば、電圧センサの一部に故障が発生しても、車両起動時にプリチャージを正しく判定することができるので、故障発生時でも車両を起動させて退避走行させることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

図１は、本発明の実施の形態の車両１００の主たる構成を示す図である。なお車両１００は、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であるが、本発明は、モータで車輪を駆動する電気自動車、燃料電池自動車等に対しても適用することができる。

図１を参照して、車両１００は、バッテリＢと、接続部４０と、電圧コンバータ１２と、平滑用コンデンサＣ１、Ｃ２と、放電用抵抗Ｒ２と、電圧センサ１３，２１と、車両電気負荷２３と、エンジン４と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、動力分割機構３と、車輪２と、制御装置３０とを含む。

車両１００は、さらに、電源ラインＰＬ１，ＰＬ２と、接地ラインＳＬと、バッテリＢの端子間の電圧ＶＢを検出する電圧センサ１０と、バッテリＢに流れる電流ＩＢを検出する電流センサ１１とを含む。バッテリＢとしては、たとえば、鉛蓄電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の二次電池を用いることができる。

接続部４０は、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ＳＭＲＧ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ＳＭＲＢと、システムメインリレーＳＭＲＧと並列接続される直列に接続された抵抗Ｒ１およびシステムメインリレーＳＭＲＰとを含む。システムメインリレーＳＭＲＢ，ＳＭＲＧ，ＳＭＲＰは、制御装置３０から与えられる制御信号に応じて導通／非導通状態が制御される。

コンデンサＣ１は、電源ラインＰＬ１と接地ラインＳＬ間に接続され、ライン間電圧を平滑化する。また、電源ラインＰＬ１と接地ラインＳＬ間には、電気負荷回路である電動エアコン４２とＤＣ／ＤＣコンバータ４４とが並列に接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ４４は、補機バッテリ４６を充電したり、図示しない補機負荷に電力を供給したりする。

電圧センサ２１は、コンデンサＣ１の両端間の電圧ＶＬを検知して制御装置３０に対して出力する。電圧コンバータ１２は、コンデンサＣ１の端子間電圧を昇圧する。コンデンサＣ２は、電圧コンバータ１２によって昇圧された電圧を平滑化する。電圧センサ１３は、平滑用コンデンサＣ２の端子間電圧ＶＨを検知して制御装置３０に出力する。放電用抵抗Ｒ２は、システム停止後に電圧ＶＨが確実にゼロに下げるために入れられている。

なお、電圧センサ１３の出力はモータ制御に使用されるので、通常は、電圧センサ１３の精度が電圧センサ２１の精度よりも高く設定されている。言い換えれば、電圧センサ１３の公差のほうが電圧センサ２１の公差よりも小さいのが普通である。

車両電気負荷２３は、インバータ１４および２２を含む。インバータ１４は、電圧コンバータ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。

動力分割機構３は、エンジン４とモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２に結合されて、これらの間で動力を分配する機構である。たとえば動力分割機構としてはサンギヤ、プラネタリキャリヤ、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４、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の各回転軸にそれぞれ接続される。

なおモータジェネレータＭＧ２の回転軸は、図示しない減速ギヤおよび差動ギヤによって車輪２に結合されている。また動力分割機構３の内部にモータジェネレータＭＧ２の回転軸に対する減速機をさらに組み込んでもよい。また、この減速機の減速比を切り替え可能に構成した変速機を組み込んでも良い。

電圧コンバータ１２は、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。

インバータ１４は、電圧コンバータ１２から昇圧された電圧を受けて、たとえばエンジン４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１４は、エンジン４から伝達される動力によってモータジェネレータＭＧ１で発電された電力を電圧コンバータ１２に戻す。このとき電圧コンバータ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。

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、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。

なお、以上のＩＧＢＴ素子Ｑ１〜Ｑ８に代えてパワーＭＯＳＦＥＴ等の他の電力スイッチング素子を用いても良い。

電流センサ２４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３０へ出力する。

インバータ２２は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬに接続されている。インバータ２２は、車輪２を駆動するモータジェネレータＭＧ２に対して電圧コンバータ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２２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電圧コンバータ１２に戻す。このとき電圧コンバータ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。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。

制御装置３０は、トルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２、モータ回転数ＭＲＮ１，ＭＲＮ２、電圧ＶＢ，ＶＨ、電流ＩＢの各値、モータ電流値ＭＣＲＴ１，ＭＣＲＴ２および起動指示ＩＧＯＮを受ける。そして制御装置３０は、電圧コンバータ１２に対して昇圧指示、降圧指示および動作禁止等を含む指示を与える信号ＰＷＣを出力する。

さらに、制御装置３０は、インバータ１４に対して、駆動指示、回生指示および動作禁止指示等を含む指示を与える信号ＰＷＭ１を出力する。駆動指示は、電圧コンバータ１２の出力である直流電圧をモータジェネレータＭＧ１を駆動するための交流電圧に変換させる指示である。また、回生指示は、モータジェネレータＭＧ１で発電された交流電圧を直流電圧に変換して電圧コンバータ１２側に戻すための指示である。

同様に制御装置３０は、インバータ２２に対して、駆動指示、回生指示および動作禁止指示等を含む指示を与える信号ＰＷＭ２を出力する。駆動指示は、電圧コンバータ１２の出力である直流電圧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させる指示である。また、回生指示は、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電圧コンバータ１２側に戻すための指示である。

図２は、制御装置３０としてコンピュータ１８０を用いた場合の一般的な構成を示した図である。

図２を参照して、コンピュータ１８０は、ＣＰＵ１８５と、Ａ／Ｄ変換器１８１と、ＲＯＭ１８２と、ＲＡＭ１８３と、インターフェース部１８４とを含む。

Ａ／Ｄ変換器１８１は、各種センサの出力等のアナログ信号ＡＩＮをディジタル信号に変換してＣＰＵ１８５に出力する。またＣＰＵ１８５はデータバスやアドレスバス等のバス１８６でＲＯＭ１８２と、ＲＡＭ１８３と、インターフェース部１８４に接続されデータ授受を行なう。

ＲＯＭ１８２は、たとえばＣＰＵ１８５で実行されるプログラムや参照されるマップ等のデータが格納されている。ＲＡＭ１８３は、たとえばＣＰＵ１８５がデータ処理を行なう場合の作業領域であり、各種変数を一時的に記憶する。

インターフェース部１８４は、たとえば他のＥＣＵとの通信を行なったり、ＲＯＭ１８２として電気的に書換可能なフラッシュメモリ等を使用した場合の書換データの入力などを行なったり、メモリカードやＣＤ−ＲＯＭ等のコンピュータ読取り可能な記録媒体からのデータ信号ＳＩＧの読込みを行なったりする。

なお、ＣＰＵ１８５は、入出力ポートからデータ入力信号ＤＩＮやデータ出力信号ＤＯＵＴを授受する。

制御装置３０は、このような構成に限られるものでなく、複数のＣＰＵを含んで実現されるものであっても良い。

図３は、制御装置３０が実行する処理の制御構造を示すフローチャートである。
図１、図３を参照して、まずステップＳ１において制御装置３０は、運転者がキーやボタンを操作することによりシステム起動信号ＩＧＯＮによる起動指示が与えられたか否かを判断する。起動指示が与えられていなければステップＳ１３に処理が進み処理は終了する。一方ステップＳ１において起動指示が与えられたことが検出された場合には、その後ステップＳ２において、電圧ＶＨを検出する電圧センサ１３の異常（ＶＨセンサ異常）の有無が判断される。

ここで電圧センサ１３の異常とは、制御装置３０側でセンサの検出電圧ＶＨが使用できないと判断されることを意味する。

たとえば、制御装置３０が、モータジェネレータ用ＥＣＵ（Electric Control Unit）とハイブリッドシステム用ＥＣＵといったように複数のＥＣＵで実現される場合には、ＥＣＵ間の通信異常やセンサ値を受けるＥＣＵの故障などもステップＳ２でＶＨセンサ異常として検出される。

さらに、電圧センサ１３に繋がれる図示しないセンサ用の電源系の異常や、電圧センサ１３自体の結線異常（接地や電源への短絡）等もステップＳ２でＶＨセンサ異常として検出される。

ステップＳ２でＶＨセンサ異常ありと判断されない場合（ステップＳ２でＮＯ）には、ステップＳ３に処理が進む。ステップＳ３では電圧センサ１３で検出された電圧ＶＨを用いてコンデンサＣ２のプリチャージ判定を行なう場合に使用する判定値Ｖ２がプリチャージ判定値に設定される。

続いて、ステップＳ４において、リレー両極同時溶着の有無が判断される。具体的には、このときには本来システムメインリレーＳＭＲＢ，ＳＭＲＰ，ＳＭＲＧは何れもオフ状態であり、抵抗Ｒ２によって放電された結果、電圧ＶＨはゼロボルトになっているはずである。しかし、電圧ＶＨがゼロボルトでない場合には、システムメインリレーＳＭＲＢと、システムメインリレーＳＭＲＧまたはＳＭＲＰとが同時に２極溶着してバッテリ電圧がコンデンサＣ２に印加されていることが考えられる。したがって、この電圧を検出するために、電圧センサ１３で検出された電圧値（ＶＨセンサ値）の絶対値がＶＨセンサ公差より小さいか否かが判断される。｜ＶＨセンサ値｜＜ＶＨセンサ公差が成立すれば、電圧ＶＨは、ほぼゼロであるということができ、リレーの２極同時溶着は発生していないと考えられる。したがって、ステップＳ４において｜ＶＨセンサ値｜＜ＶＨセンサ公差が成立すれば、ステップＳ５に処理が進む。一方、｜ＶＨセンサ値｜＜ＶＨセンサ公差が成立しなければ、ステップＳ１２に処理が進む。

なお、ＶＨセンサ公差は、電圧センサ１３の公差である。電圧センサ１３の出力はインバータの電圧であるのでモータ制御に用いられる。このため電圧センサ２１の公差（ＶＬセンサ公差）よりもＶＨセンサ公差の方が小さい（センサの精度が高い）。また、電圧センサ１３の計測値は電圧コンバータ１２によって昇圧された後の電圧であるので、入力可能な範囲も電圧センサ１３の方が電圧センサ２１よりも広くするのが通常である。

ステップＳ５では、システムメインリレーＳＭＲＢ，ＳＭＲＰの状態がオフ状態からオン状態に変更される。するとコンデンサＣ１とコンデンサＣ２に充電（プリチャージ）が行なわれ、電圧ＶＨが上昇する。この上昇を電圧センサ１３の出力によって制御装置３０が監視し、ステップＳ６でプリチャージが完了したか否かが判断される。ＶＨセンサ値がしきい値Ｖ２に到達したらステップＳ１１に処理が進み、ステップＳ１１においてプリチャージが完了したと判断される。

ステップＳ２でＶＨセンサ異常ありと判断された場合（ステップＳ２でＹＥＳ）には、ステップＳ７に処理が進む。ステップＳ７では電圧センサ１３で検出された電圧ＶＨおよびそれに対応する判定値Ｖ２を用いずに、代わりに電圧センサ２１で検出された電圧ＶＬとそれに対応する判定値Ｖ１とを用いてコンデンサＣ２のプリチャージ判定を行なうようにプリチャージ判定値が切換えられる。

続いて、ステップＳ８において、リレー両極同時溶着の有無が判断される。具体的に説明すると、このときには正常ならばシステムメインリレーＳＭＲＢ，ＳＭＲＰ，ＳＭＲＧは何れもオフ状態であり、抵抗Ｒ２によって放電された結果、電圧ＶＨはゼロボルトになっているはずである。しかし、電圧ＶＬがゼロボルトでない場合には、システムメインリレーＳＭＲＢと、システムメインリレーＳＭＲＧまたはＳＭＲＰとが同時に溶着してバッテリ電圧がコンデンサＣ２に印加されていることが考えられる。したがって、この電圧を検出するために、電圧センサ２１で検出された電圧値（ＶＬセンサ値）の絶対値がＶＬセンサ公差より小さいか否かが判断される。

｜ＶＬセンサ値｜＜ＶＬセンサ公差が成立すれば、電圧ＶＬ（≒電圧ＶＨ）は、ほぼゼロであるということができ、リレーの両極同時溶着は発生していないと考えられる。したがって、ステップＳ８において｜ＶＬセンサ値｜＜ＶＬセンサ公差が成立すれば、ステップＳ９に処理が進む。一方、｜ＶＬセンサ値｜＜ＶＬセンサ公差が成立しなければ、ステップＳ１２に処理が進む。

なお、ＶＬセンサ公差は、電圧センサ２１の公差である。電圧センサ１３の出力はインバータの電圧であるのでモータ制御に用いられる。このため電圧センサ２１の公差（ＶＬセンサ公差）よりもＶＨセンサ公差の方が小さい（センサの精度が高い）。したがって、センサ精度の違いによる誤判定を防ぐため、ステップＳ４とステップＳ８では、判定しきい値が変えられている。

ステップＳ９では、システムメインリレーＳＭＲＢ，ＳＭＲＰの状態がオフ状態からオン状態に変更される。するとコンデンサＣ１とコンデンサＣ２に充電（プリチャージ）が行なわれ、電圧ＶＬ（≒電圧ＶＨ）が上昇する。この上昇を電圧センサ２１の出力によって制御装置３０が監視し、ステップＳ１０でプリチャージが完了したか否かが判断される。ＶＬセンサ値がしきい値Ｖ１に到達したらステップＳ１１に処理が進み、ステップＳ１１においてプリチャージが完了したと判断される。

なお、ステップＳ１０のしきい値Ｖ１とステップＳ６のしきい値Ｖ２には、ＶＨセンサ公差とＶＬセンサ公差の差に対応する違いが設けられている。

ステップＳ１１でプリチャージ完了と判定された後には、ステップＳ１３においてこのフローチャートの処理は終了する。そして、その後、車両が走行可能状態（ＲｅａｄｙＯｎ状態）に設定される。

ステップＳ４またはステップＳ８から処理がステップＳ１２に進んだ場合には、システムメインリレーＳＭＲＢ、ＳＭＲＧ（またはＳＭＲＢとＳＭＲＰ）が２極同時溶着していると判定し、インバータをシャットダウンして車両走行不能状態（ＲｅａｄｙＯＦＦ状態）に車両を設定する。そしてステップＳ１３においてこのフローチャートの処理が終了する。

図４は、ＶＨセンサ正常時すなわち図３のステップＳ３〜Ｓ６の処理を経てシステム起動が完了した場合を示した動作波形図である。

図１、図４を参照して、時刻ｔ１で起動信号ＩＧＯＮによる起動指示が入力されると、時刻ｔ１〜ｔ３の間に車両の電源装置の自己診断が実行される。この間の時刻ｔ２においてＶＨセンサ正常と診断されると（図３のステップＳ２でＮＯ）、電圧センサ１３の出力から得られたＶＨセンサ値がプリチャージ判定に使用される。

そして、時刻ｔ３において、システムメインリレーＳＭＲＢ，ＳＭＲＰの状態がオフ状態からオン状態に変更される。するとコンデンサＣ１とコンデンサＣ２に充電（プリチャージ）が行なわれ、電圧ＶＨが上昇する。時刻ｔ３〜ｔ４において、電圧センサ１３の出力に基づいて電圧ＶＨの上昇を制御装置３０が監視している。

時刻ｔ４では、電圧ＶＨがしきい値Ｖ２に到達し、プリチャージが完了したと判断され（ステップＳ６でＹＥＳ）、システムメインリレーＳＭＲＧがオン状態に設定され、つづいて時刻ｔ５においてシステムメインリレーＳＭＲＰがオン状態からオフ状態に設定が変更され、システム起動が完了し走行可能なＲｅａｄｙＯＮ状態となる。

ＲｅａｄｙＯＮ状態となった時刻ｔ５以降は、電圧コンバータ１２内部のＩＧＢＴのオンオフスイッチングが禁止されていたのが解除され、電圧コンバータ１２の昇圧が許可される。

図５は、ＶＨ異常時すなわち図３のステップＳ７〜Ｓ１０の処理を経てシステム起動が完了した場合を示した動作波形図である。

図１、図５を参照して、時刻ｔ１で起動信号ＩＧＯＮによる起動指示が入力されると、時刻ｔ１〜ｔ３の間に車両の電源装置の自己診断が実行される。この間の時刻ｔ２においてＶＨセンサ異常有りと診断されると（図３のステップＳ２でＹＥＳ）、電圧センサ１３の出力に代えて電圧センサ２１から得られたＶＬセンサ値が、プリチャージ判定に使用される。そして、判定しきい値も、しきい値Ｖ２からＶＬセンサに対応するしきい値Ｖ１に切換えられる。

そして、時刻ｔ３において、システムメインリレーＳＭＲＢ，ＳＭＲＰの状態がオフ状態からオン状態に変更される。するとコンデンサＣ１とコンデンサＣ２に充電（プリチャージ）が行なわれ、ＶＬセンサ値が上昇する。時刻ｔ３〜ｔ４においてＶＬセンサ値の上昇を電圧センサ２１の出力を確認することによって制御装置３０が監視している。

時刻ｔ４では、ＶＬセンサ値がしきい値Ｖ１に到達し、プリチャージが完了したと判断され（ステップＳ１０でＹＥＳ）、システムメインリレーＳＭＲＧの状態がオフ状態からオン状態に変更され、つづいて時刻ｔ５においてシステムメインリレーＳＭＲＰの状態がオン状態からオフ状態に変更され、システム起動が完了しＲｅａｄｙＯＮ状態となる。

ただし、電圧センサ１３の出力が異常であるので、電圧コンバータ１２の昇圧制御はできない。したがって、ＲｅａｄｙＯＮ状態となった時刻ｔ６以降は、電圧コンバータ１２内部のＩＧＢＴのオンオフスイッチングは禁止され、電圧コンバータ１２の昇圧が禁止された状態となる。

この状態においては電圧コンバータ１２のＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２を何れもオフ状態とすればダイオードＤ１を経由して電流が車両電気負荷２３側に供給される。また、ＩＧＢＴ素子Ｑ２をオフ状態、ＩＧＢＴ素子Ｑ１をオン状態（上アームオン状態）に固定すれば、エンジンの動力とモータジェネレータＭＧ１で発電した電力を用いてバッテリＢへの充電も可能となるので燃料が残っている限りハイブリッド走行を続けることができる。

このように、本実施の形態によれば、車両起動時にＶＨセンサの異常が検出された場合に、車両の走行性能を可能な限り維持しながら、故障を修理する場所まで自力で車両を移動させることが可能である。

また、一旦電源システムを停止させた後にもシステムを再起動させることが可能となり、退避走行を中断した後にも再開させることができる。

図６は、システムメインリレーの溶着がありと判定される場合の制御を説明するための動作波形図である。

図１、図６を参照して、時刻ｔ１で起動信号ＩＧＯＮによる起動指示が入力されると、時刻ｔ１以降車両の電源装置の自己診断が実行される。時刻ｔ１においてＶＬセンサ値がゼロからＶＬ公差を超える値に急変しているのは、起動信号により制御装置のＥＣＵが起動してＶＬセンサの出力をＡ／Ｄ変換してＶＬセンサ値として取込開始たことを示している。

その後時刻ｔ２においてＶＨセンサ異常有りと診断されると（図３のステップＳ２でＹＥＳ）、ＶＨセンサ異常検出フラグＦ１が“０”から“１”に変化する。そして電圧センサ１３の出力に代えて電圧センサ２１から得られたＶＬセンサ値がシステムメインリレーの溶着判定のために使用される。図６ではＶＬセンサ値は、ＶＬ公差を超える値になっているので、システムメインリレーを介してバッテリ電圧が電源ラインＳＬ２に供給されていると考えられる。そこで、ＳＭＲ両極溶着判定フラグＦ２を“０”から“１”に書き換える。そして、溶着が無ければプリチャージのために時刻ｔ３においてオン状態に制御されるシステムメインリレーＳＭＲＢ，ＳＭＲＰへの制御信号は、オフ状態となるように設定される。そして、車両は走行不能状態（ＲｅａｄｙＯＦＦ状態）に設定される。

このように、本実施の形態によれば、車両起動時にＶＨセンサの異常が検出された場合であっても、システムメインリレーの溶着の判定を行なうことができる。このため、システムメインリレー溶着時に車両起動を禁止することが可能となる。

以上の実施の形態について、図１等を参照しながら総括的に説明する。本実施の形態の車両の電源装置は、直流電源であるバッテリＢと、直流電源から受ける第１の電圧ＶＬを電圧変換して車両電気負荷に第２の電圧ＶＨを供給する電圧コンバータ１２と、直流電源と電圧コンバータ１２との間に設けられ開放状態、通常接続状態、電流制限接続状態の３状態の切換えが可能な接続部４０と、第１の電圧ＶＬを検出する第１の電圧センサ２１と、電圧コンバータ１２から車両電気負荷２３に供給される第２の電圧ＶＨを平滑化するコンデンサＣ２と、電圧コンバータ１２から車両電気負荷２３に供給される第２の電圧ＶＨを検出する第２の電圧センサ１３と、接続部４０、車両電気負荷２３および電圧コンバータ１２の制御を行なう制御装置３０とを備える。制御装置３０は、車両起動指示ＩＧＯＮに応じて診断処理を実行し、診断処理において第２の電圧センサ１３の異常が検出された場合には、接続部４０を電流制限接続状態に制御するとともに電圧コンバータ１２を電圧非変換状態に制御して、コンデンサＣ２のプリチャージ処理を実行し、プリチャージ処理の完了を第１の電圧センサ２１の出力に応じて判定する。

好ましくは、プリチャージ完了の判定値を電圧センサ２１への切換えに合せて変更する。すなわち、図５に示すように、制御装置３０は、診断処理において第２の電圧センサ１３の異常が検出された場合には、プリチャージ処理の完了を第１の電圧センサ２１の出力および第１の電圧センサ２１に対応する第１のしきい値Ｖ１に基づいて判定する。一方、図４に示すように、制御装置３０は、診断処理において第２の電圧センサ１３が正常と診断された場合には、プリチャージ処理の完了を第２の電圧センサ１３の出力および第２の電圧センサ１３に対応する第２のしきい値Ｖ２に基づいて判定する。

より好ましくは、第１のしきい値Ｖ１は、第１の電圧センサ２１（ＶＬセンサ）の公差に基づいて設定され、第２のしきい値Ｖ２は、第２の電圧センサ１３（ＶＨセンサ）の公差に基づいて設定される。

より好ましくは、図４に示すように、制御装置３０は、第２の電圧センサ１３が正常と診断された場合には、プリチャージ処理完了後に接続部４０を電流制限接続状態から通常接続状態に切換えるとともに電圧コンバータ１２の電圧変換を許可する。一方、図５に示すように、制御装置３０は、第２の電圧センサ１３の異常が検出された場合には、プリチャージ処理完了後に接続部４０を電流制限接続状態から通常接続状態に切換えるとともに電圧コンバータ１２の電圧変換を禁止し電圧コンバータ１２に直流電源（バッテリＢ）の電圧をそのまま第２の電圧ＶＨとして出力させる。

好ましくは、図６に示すように、制御装置３０は、接続部４０を開放状態に制御して診断処理を実行し、診断処理中に第１の電圧センサ２１の出力が第３のしきい値（ＶＬ公差）を超えるときには、接続部４０に異常が発生していると診断する。

より好ましくは、制御装置３０は、接続部４０に異常が発生していると診断したときには、車両電気負荷を動作停止状態（ＲｅａｄｙＯＦＦ状態）に制御する。

なお、本発明は、電気自動車、燃料電池自動車、シリーズハイブリッド車等にも適用可能である。

また、以上の実施の形態で開示された制御方法は、コンピュータを用いてソフトウエアで実行可能である。この制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムをコンピュータ読取り可能に記録した記録媒体（ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、メモリカードなど）から車両の制御装置中のコンピュータに読み込ませたり、また通信回線を通じて提供したりしても良い。

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の車両１００の主たる構成を示す図である。 制御装置３０としてコンピュータ１８０を用いた場合の一般的な構成を示した図である。 制御装置３０が実行する処理の制御構造を示すフローチャートである。 ＶＨセンサ正常時すなわち図３のステップＳ３〜Ｓ６の処理を経てシステム起動が完了した場合を示した動作波形図である。 ＶＨ異常時すなわち図３のステップＳ７〜Ｓ１０の処理を経てシステム起動が完了した場合を示した動作波形図である。 システムメインリレーの溶着がありと判定される場合の制御を説明するための動作波形図である。

符号の説明

２ 車輪、３ 動力分割機構、４ エンジン、１０，１３，２１ 電圧センサ、１１，２４ 電流センサ、１２ 電圧コンバータ、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、２３ 車両電気負荷、３０ 制御装置、４０ 接続部、４２ 電動エアコン、４４ ＤＣ／ＤＣコンバータ、４６ 補機バッテリ、１００ 車両、１８０ コンピュータ、１８１ 変換器、１８４ インターフェース部、１８６ バス、Ｂ バッテリ、Ｃ１，Ｃ２ 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、Ｑ１〜Ｑ８ ＩＧＢＴ素子、Ｒ１，Ｒ２ 抵抗、ＳＭＲＢ，ＳＭＲＧ，ＳＭＲＰ システムメインリレー。

Claims (10)

1. 直流電源と、
   前記直流電源から受ける第１の電圧を電圧変換して車両電気負荷に第２の電圧を供給する電圧コンバータと、
   前記直流電源と前記電圧コンバータとの間に設けられ開放状態、通常接続状態、電流制限接続状態の３状態の切換えが可能な接続部と、
   前記第１の電圧を検出する第１の電圧センサと、
   前記電圧コンバータから前記車両電気負荷に供給される前記第２の電圧を平滑化するコンデンサと、
   前記電圧コンバータから前記車両電気負荷に供給される前記第２の電圧を検出する第２の電圧センサと、
   前記接続部、前記車両電気負荷および前記電圧コンバータの制御を行なう制御装置とを備え、
   前記制御装置は、車両起動指示に応じて診断処理を実行し、前記診断処理において前記第２の電圧センサの異常が検出された場合には、前記接続部を前記電流制限接続状態に制御するとともに前記電圧コンバータを電圧非変換状態に制御して、前記コンデンサのプリチャージ処理を実行し、前記プリチャージ処理の完了を前記第１の電圧センサの出力に応じて判定する、車両の電源装置。
2. 前記制御装置は、前記診断処理において前記第２の電圧センサの異常が検出された場合には、前記プリチャージ処理の完了を前記第１の電圧センサの出力および前記第１の電圧センサに対応する第１のしきい値に基づいて判定し、
   前記制御装置は、前記診断処理において前記第２の電圧センサが正常と診断された場合には、前記プリチャージ処理の完了を前記第２の電圧センサの出力および前記第２の電圧センサに対応する第２のしきい値に基づいて判定する、請求項１に記載の車両の電源装置。
3. 前記第１のしきい値は、前記第１の電圧センサの公差に基づいて設定され、
   前記第２のしきい値は、前記第２の電圧センサの公差に基づいて設定される、請求項２に記載の車両の電源装置。
4. 前記制御装置は、前記第２の電圧センサが正常と診断された場合には、前記プリチャージ処理完了後に前記接続部を前記電流制限接続状態から前記通常接続状態に切換えるとともに前記電圧コンバータの電圧変換を許可し、
   前記制御装置は、前記第２の電圧センサの異常が検出された場合には、前記プリチャージ処理完了後に前記接続部を前記電流制限接続状態から前記通常接続状態に切換えるとともに前記電圧コンバータの電圧変換を禁止し前記電圧コンバータに前記直流電源の電圧をそのまま第２の電圧として出力させる、請求項２に記載の車両の電源装置。
5. 前記制御装置は、前記接続部を開放状態に制御して前記診断処理を実行し、前記診断処理中に前記第１の電圧センサの出力が第３のしきい値を超えるときには、前記接続部に異常が発生していると診断する、請求項１に記載の車両の電源装置。
6. 前記制御装置は、前記接続部に異常が発生していると診断したときには、前記車両電気負荷を動作停止状態に制御する、請求項５に記載の車両の電源装置。
7. 直流電源と、前記直流電源から受ける第１の電圧を電圧変換して車両電気負荷に第２の電圧を供給する電圧コンバータと、前記直流電源と前記電圧コンバータとの間に設けられ開放状態、通常接続状態、電流制限接続状態の３状態の切換えが可能な接続部と、前記第１の電圧を検出する第１の電圧センサと、前記電圧コンバータから前記車両電気負荷に供給される前記第２の電圧を平滑化するコンデンサと、前記電圧コンバータから前記車両電気負荷に供給される前記第２の電圧を検出する第２の電圧センサとを含む車両の電源装置の制御方法であって、
   車両起動指示に応じて診断処理を実行するステップと、
   前記診断処理において前記第２の電圧センサの異常が検出された場合には、前記接続部を前記電流制限接続状態に制御するとともに前記電圧コンバータを電圧非変換状態に制御して、前記コンデンサのプリチャージ処理を実行し、前記プリチャージ処理の完了を前記第１の電圧センサの出力に応じて判定するステップとを備える、車両の電源装置の制御方法。
8. 前記判定するステップは、前記診断処理において前記第２の電圧センサの異常が検出された場合には、前記プリチャージ処理の完了を前記第１の電圧センサの出力および前記第１の電圧センサに対応する第１のしきい値に基づいて判定し、
   前記制御方法は、
   前記診断処理において前記第２の電圧センサが正常と診断された場合には、前記プリチャージ処理の完了を前記第２の電圧センサの出力および前記第２の電圧センサに対応する第２のしきい値に基づいて判定するステップをさらに備える、請求項７に記載の車両の電源装置の制御方法。
9. 前記第１のしきい値は、前記第１の電圧センサの公差に基づいて設定され、
   前記第２のしきい値は、前記第２の電圧センサの公差に基づいて設定される、請求項８に記載の車両の電源装置の制御方法。
10. 前記診断処理を実行するステップは、
    前記接続部を開放状態に制御して前記診断処理を実行し、前記診断処理中に前記第１の電圧センサの出力が第３のしきい値を超えるときには、前記接続部に異常が発生していると診断する、請求項７に記載の車両の電源装置の制御方法。

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