JP2010259265A

JP2010259265A - 自動車および自動車に搭載された昇圧回路の異常判定方法

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Publication number: JP2010259265A
Application number: JP2009108149A
Authority: JP
Inventors: Noritake Mitsuya; 典丈光谷; Yoshihiro Sato; 嘉洋佐藤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-04-27
Filing date: 2009-04-27
Publication date: 2010-11-11
Anticipated expiration: 2029-04-27
Also published as: JP5251704B2

Abstract

【課題】特別なセンサを設けることなく昇圧回路の異常を判定する
【解決手段】システムメインリレー５６がオンでシステムメインリレー６６，６７が共にオフのスレーブ遮断状態で電圧センサ６８ａにより検出される第２低電圧系の電圧ＶＬ２が閾値Ｖｒｅｆ以上のときには、スレーブ側昇圧回路６５の上アームを構成するトランジスタＴ４１がオン固着する異常が生じていると判定する。これにより、特別なセンサを設けることなく、スレーブ側昇圧回路６５の異常を判定することができる。なお、異常を判定したときには、次回以降のシステム起動を禁止すると共にシステム停止する。
【選択図】図２

Description

本発明は、自動車および自動車に搭載された昇圧回路の異常判定方法に関し、詳しくは、走行用の動力を入出力可能な電動機と、電動機を駆動するための駆動回路と、充放電可能な第１バッテリと、第１バッテリからの電力を昇圧して駆動回路に供給する第１昇圧回路と、第１バッテリと第１昇圧回路との接続および接続の解除を行なう第１接続解除手段と、充放電可能な第２バッテリと、第２バッテリからの電力を昇圧して駆動回路に供給する第２昇圧回路と、第２バッテリと第２昇圧回路との接続および接続の解除を行なう第２接続解除手段と、を備える自動車およびこうした自動車に搭載した第２昇圧回路の異常を判定する異常判定方法に関する。

従来、この種の自動車としては、バッテリからの電力を昇圧して走行用の動力を出力するモータの駆動回路に供給する昇圧回路を備えるものにおいて、バッテリの電圧を検出する第１電圧センサ，昇圧回路のバッテリ側の電圧を検出する第２電圧センサ，昇圧回路の駆動回路側の電圧を検出する第３電圧センサのうち一つまたは二つのセンサに異常が生じたときには、昇圧回路の上アームを構成するトランジスタをオン状態に固定するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この自動車では、上述の制御により、３つの電圧センサのうちの一つまたは二つのセンサに異常が生じたときでも、正常な電圧センサを用いて走行を確保している。

特開２００７−３３００８９号公報

ハイブリッド自動車や電気自動車では、システム停止時に外部電源からの電力を用いてバッテリを充電することができるものも提案されており、こうした自動車では、複数のバッテリを備え、複数のバッテリから同時に走行用のモータに電力供給を行なうことも考えられる。この場合、各バッテリからの電力供給を管理するために各バッテリとモータの駆動回路とに個別に昇圧回路を設けるのが好ましいが、昇圧回路の異常も適切に行なうことが望まれる。

本発明の自動車および自動車に搭載された昇圧回路の異常判定方法は、特別なセンサを設けることなく昇圧回路の異常を判定することを主目的とする。

本発明の自動車および自動車に搭載された昇圧回路の異常判定方法は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の自動車は、
走行用の動力を入出力可能な電動機と、前記電動機を駆動するための駆動回路と、充放電可能な第１バッテリと、該第１バッテリからの電力を昇圧して前記駆動回路に供給する第１昇圧回路と、前記第１バッテリと前記第１昇圧回路との接続および該接続の解除を行なう第１接続解除手段と、充放電可能な第２バッテリと、前記第２バッテリからの電力を昇圧して前記駆動回路に供給する第２昇圧回路と、前記第２バッテリと前記第２昇圧回路との接続および該接続の解除を行なう第２接続解除手段と、を備える自動車であって、
前記第２昇圧回路の前記第２バッテリ側の電圧を検出する電圧検出手段と、
前記第１接続解除手段により前記第１バッテリと前記第１昇圧回路とが接続され且つ前記第２接続解除手段により前記第２バッテリと前記第２昇圧回路との接続が解除された状態で前記電圧検出手段により検出された電圧が所定電圧以上のときには前記第２昇圧回路に異常が生じていると判定する異常判定手段と、
を備えることを要旨とする。

この本発明の自動車では、第１接続解除手段により第１バッテリと第１昇圧回路とが接続され且つ第２接続解除手段により第２バッテリと第２昇圧回路との接続が解除された状態で第２昇圧回路の第２バッテリ側の電圧が所定電圧以上のときに、第２昇圧回路に異常が生じていると判定する。これは、第２バッテリと第２昇圧回路との接続が解除されているときには第２昇圧回路の第２バッテリ側の電圧は低いことに基づく。これにより、特別なセンサを設けることなく、第２昇圧回路の異常を判定することができる。

こうした本発明の自動車において、前記第２昇圧回路は、前記駆動回路の正極側接続端子に正極側端子が接続された第１のスイッチング素子と、前記第１スイッチング素子の正極側端子と負極側端子とに逆方向に接続された第１のダイオードと、前記第１のスイッチング素子の負極側端子に正極側端子が接続されると共に前記駆動回路の負極側接続端子および前記第２接続解除手段を介して第２バッテリの負極が接続される第２のスイッチング素子と、前記第２スイッチング素子の正極側端子と負極側端子とに逆方向に接続された第２のダイオードと、前記第１のスイッチング素子の負極側端子および前記第２のスイッチング素子の正極側端子に一方の端子が接続されると共に前記第２接続解除手段を介して前記第２バッテリの正極が他方の端子に接続されるリアクトルと、を備える回路であり、前記異常判定手段は、前記第２昇圧回路の異常として前記第１のスイッチング素子のオン固着による異常を判定する手段である、ものとすることもできる。

また、本発明の自動車において、前記異常判定手段により前記第２昇圧回路に異常が生じていると判定されたときには、前記第１接続解除手段により前記第１バッテリと前記第１昇圧回路との接続を解除すると共にシステム停止する異常時制御手段を備えるものとすることもできる。こうすれば、第２昇圧回路の第２バッテリ側に接続された平滑コンデンサを破損するのを抑止することができる。この場合、前記異常時制御手段は次回のシステム起動を禁止する手段であるものとすることもできるし、前記異常時制御手段は、次回のシステム起動時には、退避走行として、前記第１接続解除手段による前記第１バッテリと前記第１昇圧回路との接続の許可および前記第１昇圧回路による昇圧の禁止を条件とする走行を許可する手段である、ものとすることもできる。こうすれば、退避走行を行なうことができる。

さらに、本発明の自動車において、前記第２バッテリは複数のバッテリであり、前記第２接続解除手段は前記複数のバッテリの各々と前記第２昇圧回路との接続および該接続の解除を行なう複数の接続解除手段である、ものとすることもできる。

また、本発明の自動車において、内燃機関と、動力を入出力可能な発電機と、車軸に連結された駆動軸と前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸との３軸に３つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、を備え、前記電動機は前記駆動軸に動力を入出力するよう取り付けられてなる、ものとすることもできる。

本発明の自動車に搭載された昇圧回路の異常判定方法は、
走行用の動力を入出力可能な電動機と、前記電動機を駆動するための駆動回路と、充放電可能な第１バッテリと、該第１バッテリからの電力を昇圧して前記駆動回路に供給する第１昇圧回路と、前記第１バッテリと前記第１昇圧回路との接続および該接続の解除を行なう第１接続解除手段と、充放電可能な第２バッテリと、前記第２バッテリからの電力を昇圧して前記駆動回路に供給する第２昇圧回路と、前記第２バッテリと前記第２昇圧回路との接続および該接続の解除を行なう第２接続解除手段と、を備える自動車における前記第２昇圧回路の異常を判定する異常判定方法であって、
前記第２昇圧回路の前記第２バッテリ側の電圧を検出する電圧検出手段と、
前記第１接続解除手段により前記第１バッテリと前記第１昇圧回路とが接続され且つ前記第２接続解除手段により前記第２バッテリと前記第２昇圧回路との接続が解除された状態で前記第２昇圧回路の前記第２バッテリ側の電圧が所定電圧以上のときには前記第２昇圧回路に異常が生じていると判定する、
ことを要旨とする。

この本発明の自動車に搭載された昇圧回路の異常判定方法では、第１接続解除手段により第１バッテリと第１昇圧回路とが接続され且つ第２接続解除手段により第２バッテリと第２昇圧回路との接続が解除された状態で第２昇圧回路の第２バッテリ側の電圧が所定電圧以上のときに、第２昇圧回路に異常が生じていると判定する。これは、第２バッテリと第２昇圧回路との接続が解除されているときには第２昇圧回路の第２バッテリ側の電圧は低いことに基づく。これにより、特別なセンサを設けることなく、第２昇圧回路の異常を判定することができる。

本発明の一実施例としてのハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。マスタ側昇圧回路５５やスレーブ側昇圧回路６５の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行されるスレーブ側昇圧回路異常判定処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。変形例のハイブリッド自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。変形例のハイブリッド自動車２２０の構成の概略を示す構成図である。変形例の電気自動車３２０の構成の概略を示す構成図である。

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ハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、ガソリンや軽油などを燃料とするエンジン２２と、エンジン２２を駆動制御するエンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２４と、エンジン２２のクランクシャフト２６にキャリアが接続されると共に駆動輪３９ａ，３９ｂにデファレンシャルギヤ３８を介して連結された駆動軸３２にリングギヤが接続されたプラネタリギヤ３０と、例えば同期発電電動機として構成されて回転子がプラネタリギヤ３０のサンギヤに接続されたモータＭＧ１と、例えば同期発電電動機として構成されて回転子が駆動軸３２に接続されたモータＭＧ２と、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動するためのインバータ４１，４２と、インバータ４１，４２の図示しないスイッチング素子をスイッチング制御することによってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）と、リチウムイオン二次電池として構成されたマスタバッテリ５０，スレーブバッテリ６０，６２と、マスタバッテリ５０がシステムメインリレー５６を介して接続された電力ライン（以下、第１低電圧系電力ラインという）５９とインバータ４１，４２が接続された電力ライン（以下、高電圧系電力ラインという）５４とに接続されマスタバッテリ５０からの電力を昇圧してインバータ４１，４２側に供給可能なマスタ側昇圧回路５５と、スレーブバッテリ６０，６２がそれぞれシステムメインリレー６６，６７を介して接続された電力ライン（以下、第２低電圧系電力ラインという）６９と高電圧系電力ライン５４とに接続されスレーブバッテリ６０，６２のうち第２低電圧系電力ライン６９に接続されているスレーブバッテリ（以下、接続側スレーブバッテリという）からの電力をインバータ４１，４２側に供給可能なスレーブ側昇圧回路６５と、マスタバッテリ５０とスレーブバッテリ６０，６２とを管理するバッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）５２と、第１低電圧系電力ライン５９にＤＣ／ＤＣコンバータ９６を介して接続された低圧バッテリ９８と、第２低電圧系電力ライン６９に接続された充電器９０と、充電器９０に接続されると共に車外の電源である交流の外部電源（例えば、家庭用電源（ＡＣ１００Ｖ）など）１００に接続された外部電源側コネクタ１０２を接続可能に形成された車両側コネクタ９２と、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と通信して車両全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット７０と、を備える。ここで、充電器９０は、第２低電圧系電力ライン６９と車両側コネクタ９２との接続や接続の解除を行なう充電用リレーや、外部電源１００からの交流電力を直流電力に変換するＡＣ／ＤＣコンバータ，ＡＣ／ＤＣコンバータにより変換した直流電力の電圧を変換して第２低電圧系に供給するＤＣ／ＤＣコンバータなどを備える。以下、説明の都合上、マスタ側昇圧回路５５およびスレーブ側昇圧回路６５よりインバータ４１，４２側を高電圧系といい、マスタ側昇圧回路５５よりマスタバッテリ５０側を第１低電圧系といい、スレーブ側昇圧回路６５よりスレーブバッテリ６０，６２側を第２低電圧系という。

マスタ側昇圧回路５５、図２に示すように、２つのトランジスタＴ３１，Ｔ３２とトランジスタＴ３１，Ｔ３２に逆方向に並列接続された２つのダイオードＤ３１，Ｄ３２とリアクトルＬ１とにより構成されている。２つのトランジスタＴ３１，Ｔ３２は、それぞれインバータ４１，４２が接続された電力ライン５４における正極母線と負極母線とに接続されており、二つのトランジスタＴ３１，Ｔ３２の接続点にリアクトルＬ１が接続されている。また、リアクトルＬ１と負極母線とにはそれぞれシステムメインリレー５６を介してマスタバッテリ５０の正極端子と負極端子とが接続されている。したがって、トランジスタＴ３１，Ｔ３２をオンオフ制御することによりマスタバッテリ５０の直流電力をその電圧を昇圧してインバータ４１，４２に供給したり正極母線と負極母線とに作用している直流電圧を降圧してマスタバッテリ５０を充電したりすることができる。スレーブ側昇圧回路６５もマスタ側昇圧回路５５と同様に、２つのトランジスタＴ４１，Ｔ４２とトランジスタＴ４１，Ｔ４２に逆方向に並列接続された２つのダイオードＤ４１，Ｄ４２とリアクトルＬ２とにより構成されている。２つのトランジスタＴ４１，Ｔ４２は、それぞれインバータ４１，４２が接続された電力ライン５４における正極母線と負極母線とに接続されており、二つのトランジスタＴ４１，Ｔ４２の接続点にリアクトルＬ２が接続されている。また、リアクトルＬ２と負極母線とにはそれぞれシステムメインリレー６６，６７を介してスレーブバッテリ６０，６２の正極端子と負極端子とが接続されている。したがって、トランジスタＴ４１，Ｔ４２をオンオフ制御することによりスレーブバッテリ６０，６２の直流電力をその電圧を昇圧してインバータ４１，４２に供給したり正極母線と負極母線とに作用している直流電圧を降圧してスレーブバッテリ６０，６２を充電したりすることができる。

バッテリＥＣＵ５２には、マスタバッテリ５０やスレーブバッテリ６０，６２を管理するのに必要な信号、例えば、マスタバッテリ５０の端子間に設置された電圧センサ５１ａからの端子間電圧Ｖｂ１，マスタバッテリ５０の正極側の出力端子に取り付けられた電流センサ５１ｂからの充放電電流Ｉｂ１，マスタバッテリ５０に取り付けられた温度センサ５１ｃからの電池温度Ｔｂ１，スレーブバッテリ６０，６２の各々の端子間に設置された電圧センサ６１ａ，６３ａからの端子間電圧Ｖｂ２，Ｖｂ３，スレーブバッテリ６０，６２の各々の正極側の出力端子に取り付けられた電流センサ６１ｂ，６３ｂからの充放電電流Ｉｂ２，Ｉｂ３，スレーブバッテリ６０，６２にそれぞれ取り付けられた温度センサ６１ｃ，６３ｃからの電池温度Ｔｂ２，Ｔｂ３などが入力されており、必要に応じてマスタバッテリ５０やスレーブバッテリ６０，６２の状態に関するデータを通信によりハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。また、バッテリＥＣＵ５２は、マスタバッテリ５０を管理するために、電流センサ５１ｂにより検出された充放電電流Ｉｂ１の積算値に基づいて蓄電量ＳＯＣ１を演算したり、演算した蓄電量ＳＯＣ１と電池温度Ｔｂ１とに基づいてマスタバッテリ５０を充放電してもよい最大許容電力である入出力制限Ｗｉｎ１，Ｗｏｕｔ１を演算したりすると共に、スレーブバッテリ６０，６２を管理するために、電流センサ６１ｂ，６３ｂにより検出された充放電電流Ｉｂ２，Ｉｂ３の積算値に基づいて蓄電量ＳＯＣ２，ＳＯＣ３を演算したり、演算した蓄電量ＳＯＣ２，ＳＯＣ３と電池温度Ｔｂ２，Ｔｂ３とに基づいてスレーブバッテリ６０，６２の入出力制限Ｗｉｎ２，Ｗｏｕｔ２，Ｗｉｎ３，Ｗｏｕｔ３を演算したりしている。なお、マスタバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ１，Ｗｏｕｔ１は、電池温度Ｔｂ１に基づいて入出力制限Ｗｉｎ１，Ｗｏｕｔ１の基本値を設定し、マスタバッテリ５０の蓄電量ＳＯＣ１に基づいて出力制限用補正係数と入力制限用補正係数とを設定し、設定した入出力制限Ｗｉｎ１，Ｗｏｕｔ１の基本値に補正係数を乗じることにより設定することができる。スレーブバッテリ６０，６２の入出力制限Ｗｉｎ２，Ｗｏｕｔ２，Ｗｉｎ３，Ｗｏｕｔ３は、マスタバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ１，Ｗｏｕｔ１と同様に設定することができる。

ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、ＣＰＵ７２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、ＣＰＵ７２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ７４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット７０には、コンデンサ５７の端子間に取り付けられた電圧センサ５７ａからの電圧（高電圧系の電圧）ＶＨや、コンデンサ５８の端子間に取り付けられた電圧センサ５８ａからの電圧（第１低電圧系の電圧）ＶＬ１，コンデンサ６８の端子間に取り付けられた電圧センサ６８ａからの電圧（第２低電圧系の電圧）ＶＬ２，スレーブ側昇圧回路６５の高電圧系電力ライン５４側の端子に取り付けられた電流Ｉｃｏｎ２，イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号，シフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ８８からの車速Ｖなどが入力ポートを介して入力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット７０からは、マスタ側昇圧回路５５のスイッチング素子へのスイッチング制御信号や、スレーブ側昇圧回路６５のスイッチング素子へのスイッチング制御信号，システムメインリレー５６，６６，６７への駆動信号，充電器９０への制御信号などが出力ポートを介して出力されている。

こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０では、自宅や予め設定された充電ポイントで車両をシステム停止した後に外部電源側コネクタ１０２と車両側コネクタ９２とが接続されると、充電器９０内の充電用リレーをオンとし、システムメインリレー５６，６６，６７のオンオフと充電器９０内のＡＣ／ＤＣコンバータやＤＣ／ＤＣコンバータの制御とにより、外部電源１００からの電力を用いてマスタバッテリ５０やスレーブバッテリ６０，６２を満充電や満充電より低い所定の充電状態（例えば、蓄電量ＳＯＣ１，ＳＯＣ２，ＳＯＣ３が８０％や８５％の状態）にする。したがって、マスタバッテリ５０やスレーブバッテリ６０，６２が充分に充電されている状態でシステム起動（イグニッションオン）されて走行する際には、マスタバッテリ５０やスレーブバッテリ６０，６２からの電力を用いて、モータＭＧ２から入出力される動力だけを用いて走行するモータ運転モードである程度の距離（時間）を走行することが可能となる。しかも、実施例のハイブリッド自動車２０では、マスタバッテリ５０に加えてスレーブバッテリ６０，６２を備えるから、マスタバッテリ５０だけを備えるものに比してモータ運転モードでの走行距離（走行時間）を長くすることができる。

また、実施例のハイブリッド自動車２０では、外部電源１００からの電力を用いてマスタバッテリ５０やスレーブバッテリ６０，６２が充分に充電されている状態でシステム起動（イグニッションオン）されたときには、システムメインリレー５６をオンとしてマスタバッテリ５０とマスタ側昇圧回路５５とを接続すると共にシステムメインリレー６６をオンとしてスレーブバッテリ６０とスレーブ側昇圧回路６５とを接続する（以下、この状態を第１接続状態という）。そして、マスタバッテリ５０の蓄電量ＳＯＣ１に比してスレーブバッテリ６０の蓄電量ＳＯＣ２が迅速に低下するようマスタ側昇圧回路５５とスレーブ側昇圧回路６５とを制御しながら、モータＭＧ２から入出力される動力だけを用いて走行するモータ運転モードとエンジン２２からの動力の出力を伴って走行するハイブリッド運転モードとのうちモータ運転モードを優先して走行し、スレーブバッテリ６０の蓄電量ＳＯＣ２が所定値Ｓｒｅｆ２（例えば、２５％や３０％，３５％など）以下になると、システムメインリレー６６をオフとしてスレーブバッテリ６０とスレーブ側昇圧回路６５とを切り離してからシステムメインリレー６７をオンとしてスレーブバッテリ６２とスレーブ側昇圧回路６５とを接続し（以下、この状態を第２接続状態という）、マスタバッテリ５０の蓄電量ＳＯＣ１が所定値Ｓｒｅｆ１（例えば、３０％や３５％，４０％など）以下になると共にスレーブバッテリ６２の蓄電量ＳＯＣ３が所定値Ｓｒｅｆ３（例えば、２５％や３０％，３５％など）以下になるようマスタ側昇圧回路５５とスレーブ側昇圧回路６５とを制御しながらモータ運転モードを優先して走行する。そして、マスタバッテリ５０の蓄電量ＳＯＣ１が所定値Ｓｒｅｆ１以下になると共にスレーブバッテリ６２の蓄電量ＳＯＣ３が所定値Ｓｒｅｆ３以下になると、システムメインリレー６７をオフとしてスレーブバッテリ６２とスレーブ側昇圧回路６５とを切り離すと共にその後はマスタバッテリ５０，スレーブバッテリ６０，６２のうちマスタバッテリ５０だけを用いて車両に要求される要求パワーに基づいてエンジン２２を間欠運転しながら走行する。以下、第１接続状態から第２接続状態に切り替える際にシステムメインリレー６６，６７が共にオフとなる状態や、マスタバッテリ５０の蓄電量ＳＯＣ１が所定値Ｓｒｅｆ１以下になると共にスレーブバッテリ６２の蓄電量ＳＯＣ３が所定値Ｓｒｅｆ３以下になってシステムメインリレー６７をオフとした状態をスレーブ遮断状態という。

さらに、実施例のハイブリッド自動車２０では、モータ運転モードで走行する際には、ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、エンジン２２を運転停止する運転停止信号をエンジンＥＣＵ２４に送信し、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定すると共にアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃと車速センサ８８からの車速Ｖとに応じて設定される要求トルクＴｒ＊を後述する制御用入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内でモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊として設定し、設定したトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信する。運転停止信号を受信したエンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２を運転停止し、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊でモータＭＧ１，ＭＧ２が駆動されるようインバータ４１，４２のスイッチング素子をスイッチング制御する。一方、ハイブリッド運転モードで走行する際には、ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、要求トルクＴｒ＊に駆動軸３２の回転数（モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２や車速Ｖに換算係数を乗じた回転数）を乗じて走行に要求される走行用パワーＰｒ＊を計算すると共に計算した走行用パワーＰｒ＊からマスタバッテリ５０，スレーブバッテリ６０，６２が要求する充放電要求パワーＰｂ＊（放電側を正、充電側を負とする）を減じてエンジン２２に要求される要求パワーＰｅ＊を計算し、要求パワーＰｅ＊を効率よくエンジン２２から出力可能なエンジン２２の回転数とトルクとの関係としての動作ライン（例えば燃費最適動作ライン）と要求パワーＰｅ＊とに基づいてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定し、制御用入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で、エンジン２２の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊になるようにするための回転数フィードバック制御によりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定すると共にモータＭＧ１をトルク指令Ｔｍ１＊で駆動したときにプラネタリギヤ３０を介して駆動軸３２に作用するトルクを要求トルクＴｒ＊から減じたものをモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊に設定し、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とについてはエンジンＥＣＵ２４に送信し、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０に送信する。目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを受信したエンジンＥＣＵ２４は、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とからなる運転ポイントでエンジン２２が運転されるようエンジン２２の吸入空気量制御や燃料噴射制御，点火制御などを実行し、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊でモータＭＧ１，ＭＧ２が駆動されるようインバータ４１，４２のスイッチング素子をスイッチング制御する。ハイブリッド運転モードで走行する際における充放電要求パワーＰｂ＊は、実施例では、マスタバッテリ５０の蓄電量ＳＯＣ１とスレーブバッテリ６０，６２のうちスレーブ側昇圧回路６５に接続されているスレーブバッテリ（以下、接続側スレーブバッテリという）の蓄電量とに基づいて設定するものとした。また、モータ運転モードやハイブリッド運転モードで走行する際における制御用入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、第１接続状態のときにはマスタバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎ１とスレーブバッテリ６０の入力制限Ｗｉｎ２との和を制御用入力制限Ｗｉｎとして設定すると共にマスタバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔ１とスレーブバッテリ６０の出力制限Ｗｏｕｔ２との和を制御用出力制限Ｗｏｕｔとして設定し、第２接続状態のときにはマスタバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎ１とスレーブバッテリ６２の入力制限Ｗｉｎ３との和を制御用入力制限Ｗｉｎとして設定すると共にマスタバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔ１とスレーブバッテリ６２の出力制限Ｗｏｕｔ３との和を制御用出力制限Ｗｏｕｔとして設定し、スレーブ遮断状態のときにはマスタバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ１，Ｗｏｕｔ１を制御用入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔとして設定するものとした。

次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特に、スレーブ側昇圧回路６５の異常を判定する際の動作について説明する。図３は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行されるスレーブ側昇圧開度異常判定処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、スレーブ側昇圧回路６５の異常が判定されるまで所定時間毎（例えば、数十ｍｓｅｃ毎や数百ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。

本ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、スレーブバッテリ６０，６２の接続状態や電圧センサ６８ａからの第２低電圧系の電圧ＶＬ２などのスレーブ側昇圧回路６５の異常を判定するのに必要なデータを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。ここで、スレーブバッテリ６０，６２の接続状態については上述した第１接続状態，第２接続状態，スレーブ遮断状態のいずれかの接続状態である。

次に、入力した接続状態がスレーブ遮断状態であるか否か、即ち、システムメインリレー５６がオンでシステムメインリレー６６，６７が共にオフの状態であるか否かを判定し（ステップＳ１１０）、スレーブ遮断状態ではないときには、本ルーチンによる異常判定には適さないと判断して本ルーチンを終了する。入力した接続状態がスレーブ遮断状態であるときには、第２低電圧系の電圧ＶＬ２が閾値Ｖｒｅｆ以上であるか否かを判定し（ステップＳ１２０）、第２低電圧系の電圧ＶＬ２が閾値Ｖｒｅｆ未満のときには、スレーブ側昇圧回路６５に異常は生じていないと判定し、本ルーチンを終了する。ここで、閾値Ｖｒｅｆは、電圧センサ６８ａの公差にマージンを加えた値以上の値として設定されるものであり、電圧センサ６８ａの性能などにより定めることができる。

一方、第２低電圧系の電圧ＶＬ２が閾値Ｖｒｅｆ以上のときには、スレーブ側昇圧回路６５の上アームを構成するトランジスタＴ４１がオン固着する異常が生じていると判断し（ステップＳ１３０）、次回のシステム起動を禁止すると共に（ステップＳ１４０）、システム停止して（ステップＳ１５０）、本ルーチンを終了する。ここで、次回のシステム起動を禁止するのは、スレーブ側昇圧回路６５のトランジスタＴ４１がオン固着している状態でシステム起動してマスタ側昇圧回路５５によりマスタバッテリ５０からの電力を昇圧して高電圧系に供給すると、その電圧が第２低電圧系に接続されたコンデンサ６８にも作用し、コンデンサ６８を破損してしまう場合が生じるからである。また、システム停止は、インバータ４１，４２のシャットダウンやコンデンサ５７，５８の放電処理，システムメインリレー５６のオフなどにより行なわれる。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、システムメインリレー５６がオンでシステムメインリレー６６，６７が共にオフのスレーブ遮断状態で第２低電圧系の電圧ＶＬ２が閾値Ｖｒｅｆ以上のときには、スレーブ側昇圧回路６５の上アームを構成するトランジスタＴ４１がオン固着する異常が生じていると判断するから、特別なセンサを設けることなく、スレーブ側昇圧回路６５の異常を判定することができる。しかも、スレーブ側昇圧回路６５のトランジスタＴ４１がオン固着する異常が生じていると判定したときには、次回のシステム起動を禁止したりシステム停止することにより、高電圧系の電圧がコンデンサ６８に作用することによってコンデンサ６８が破損してしまうのを抑制することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、スレーブ側昇圧回路６５のトランジスタＴ４１がオン固着する異常が生じていると判定したときには、次回のシステム起動を禁止したりシステム停止するものとしたが、マスタ側昇圧回路５５による昇圧を行なわない範囲内でモータＭＧ１やモータＭＧ２を駆動して走行する退避走行については許可するものとしてもよい。この場合、走行を許可してもマスタ側昇圧回路５５による昇圧が行なわれないから、高電圧系の電圧が第２低電圧系のコンデンサ６８に作用しても、第１低電圧系の電圧が作用するに過ぎないから、コンデンサ６８を破損することはない。

実施例のハイブリッド自動車２０では、マスタバッテリ５０とマスタ側昇圧回路５５とスレーブバッテリ６０，６２とスレーブ側昇圧回路６５とを備えるものとしたが、スレーブバッテリは２つに限られず、１つまたは３以上備えるものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２からの動力をプラネタリギヤ３０を介して駆動輪３９ａ，３９ｂに接続された駆動軸３２に出力すると共にモータＭＧ２からの動力を駆動軸３２に出力するものとしたが、図４の変形例のハイブリッド自動車１２０に例示するように、エンジン２２からの動力をプラネタリギヤ３０を介して駆動輪３９ａ，３９ｂに接続された駆動軸３２に出力すると共にモータＭＧ２からの動力を駆動軸３２が接続された車軸（駆動輪３９ａ，３９ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（車輪３９ｃ，３９ｄが接続された車軸）に出力するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２からの動力をプラネタリギヤ３０を介して駆動輪３９ａ，３９ｂに接続された駆動軸３２に出力すると共にモータＭＧ２からの動力を駆動軸３２に出力するものとしたが、図５の変形例のハイブリッド自動車２２０に例示するように、駆動輪３９ａ，３９ｂに接続された駆動軸に変速機２３０を介してモータＭＧを取り付け、モータＭＧの回転軸にクラッチ２２８を介してエンジン２２を接続する構成とし、エンジン２２からの動力をモータＭＧの回転軸と変速機２３０とを介して駆動軸に出力すると共にモータＭＧからの動力を変速機２３０を介して駆動軸に出力するものとしてもよい。

実施例では、駆動軸３２にプラネタリギヤ３０を介して接続されたエンジン２２およびモータＭＧ１と、駆動軸３２に接続されたモータＭＧ２と、を備えるハイブリッド自動車２０に適用するものとしたが、図６の変形例の電気自動車３２０に例示するように、走行用の動力を出力するモータＭＧを備える単純な電気自動車に適用するものとしてもよい。

また、こうした自動車に適用するものに限定されるものではなく、自動車の制御方法の形態としてもよい。

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、モータＭＧ２が「電動機」に相当し、インバータ４２が「駆動回路」に相当し、マスタバッテリ５０が「第１バッテリ」に相当し、マスタ側昇圧回路５５が「第１昇圧回路」に相当し、システムメインリレー５６が「第１接続解除手段」に相当し、スレーブバッテリ６０，６２が「第２バッテリ」に相当し、スレーブ側昇圧回路６５が「第２昇圧回路」に相当し、システムメインリレー６６，６７が「第２接続解除手段」に相当し、第２低電圧系の電圧を検出する電圧センサ６８ａが「電圧検出手段」に相当し、システムメインリレー５６がオンでシステムメインリレー６６，６７が共にオフのスレーブ遮断状態で第２低電圧系の電圧ＶＬ２が閾値Ｖｒｅｆ以上のときにスレーブ側昇圧回路６５の上アームを構成するトランジスタＴ４１がオン固着する異常が生じていると判定する図３のスレーブ側昇圧回路異常判定処理ルーチンを実行するハイブリッド用電子制御ユニット７０が「異常判定手段」に相当する。

ここで、「電動機」としては、同期発電電動機として構成されたモータＭＧ２に限定されるものではなく、誘導電動機など、走行用の動力を入出力可能なものであれば如何なるタイプの電動機であっても構わない。「駆動回路」としては、インバータ４２に限定されるものではなく、電動機を駆動するためのものであれば如何なるものとしても構わない。「第１バッテリ」としては、リチウムイオン二次電池として構成されたマスタバッテリ５０に限定されるものではなく、ニッケル水素二次電池やニッケルカドミウム二次電池，鉛蓄電池など充放電可能なものであれば如何なるものとしても構わない。また、「第１バッテリ」としては、単一のマスタバッテリ５０に限定されるものではなく、複数のバッテリにより構成するものとしても構わない。「第１昇圧回路」としては、マスタ側昇圧回路５５に限定されるものではなく、第１バッテリからの電力を昇圧して駆動回路に供給するものであれば如何なるものとしても構わない。「第１接続解除手段」としては、システムメインリレー５６に限定されるものではなく、第１バッテリと第１昇圧回路との接続および接続の解除を行なうものであれば如何なるものとしても構わない。「第２バッテリ」としては、リチウムイオン二次電池として構成されたスレーブバッテリ６０，６２に限定されるものではなく、ニッケル水素二次電池やニッケルカドミウム二次電池，鉛蓄電池など充放電可能なものであれば如何なるものとしても構わない。また、「第２バッテリ」としては、二つのスレーブバッテリ６０，６２に限定されるものではなく、単一のバッテリにより構成したり三つ以上のバッテリにより構成したりしても構わない。「第２昇圧回路」としては、スレーブ側昇圧回路６５に限定されるものではなく、第２バッテリからの電力を昇圧して駆動回路に供給するものであれば如何なるものとしても構わない。「第２接続解除手段」としては、システムメインリレー６６，６７に限定されるものではなく、第２バッテリと第２昇圧回路との接続および接続の解除を行なうものであれば如何なるものとしても構わない。「電圧検出手段」としては、電圧センサ６８ａに限定されるものではなく、第２昇圧回路の第２バッテリ側の電圧を検出するものであれば如何なるものとしても構わない。「異常判定手段」としては、システムメインリレー５６がオンでシステムメインリレー６６，６７が共にオフのスレーブ遮断状態で第２低電圧系の電圧ＶＬ２が閾値Ｖｒｅｆ以上のときにスレーブ側昇圧回路６５の上アームを構成するトランジスタＴ４１がオン固着する異常が生じていると判定するものに限定されるものではなく、第１接続解除手段により第１バッテリと第１昇圧回路とが接続され且つ第２接続解除手段により第２バッテリと第２昇圧回路との接続が解除された状態で電圧検出手段により検出された電圧が所定電圧以上のときには第２昇圧回路に異常が生じていると判定するものであれば如何なるものとしても構わない。

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、自動車の製造産業に利用可能である。

２０，１２０，２２０，３２０ハイブリッド自動車、２２エンジン、２４エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２６クランクシャフト、２８ダンパ、３０プラネタリギヤ、３２駆動軸、３８デファレンシャルギヤ、３９ａ，３９ｂ駆動輪、３９ｃ，３９ｄ車輪、４０モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２インバータ、５０マスタバッテリ、５１ａ，６１ａ，６３ａ電圧センサ、５１ｂ，６１ｂ，６３ｂ電流センサ、５１ｃ，６１ｃ，６３ｃ温度センサ、５２バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、５４高電圧系電力ライン、５５マスタ側昇圧回路、５６，６６，６７システムメインリレー、５７，５８，６８コンデンサ、５７ａ，５８ａ，６８ａ電圧センサ、５９第１低電圧系電力ライン、６０，６２スレーブバッテリ、６５スレーブ側昇圧回路、６９第２低電圧系電力ライン、７０ハイブリッド用電子制御ユニット、７２ＣＰＵ、７４ＲＯＭ、７６ＲＡＭ、８０イグニッションスイッチ、８１シフトレバー、８２シフトポジションセンサ、８３アクセルペダル、８４アクセルペダルポジションセンサ、８５ブレーキペダル、８６ブレーキペダルポジションセンサ、８８車速センサ、９０充電器、９２車両側コネクタ、９６ＤＣ／ＤＣコンバータ、９８低圧バッテリ、１００外部電源、１０２外部電源側コネクタ、２２８クラッチ、２３０変速機、ＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧモータ、Ｄ３１，Ｄ３２，Ｄ４１，Ｄ４２ダイオード、Ｔ３１，Ｔ３２，Ｔ４１，Ｔ４２トランジスタ、Ｌ１，Ｌ２リアクトル。

Claims

走行用の動力を入出力可能な電動機と、前記電動機を駆動するための駆動回路と、充放電可能な第１バッテリと、該第１バッテリからの電力を昇圧して前記駆動回路に供給する第１昇圧回路と、前記第１バッテリと前記第１昇圧回路との接続および該接続の解除を行なう第１接続解除手段と、充放電可能な第２バッテリと、前記第２バッテリからの電力を昇圧して前記駆動回路に供給する第２昇圧回路と、前記第２バッテリと前記第２昇圧回路との接続および該接続の解除を行なう第２接続解除手段と、を備える自動車であって、
前記第２昇圧回路の前記第２バッテリ側の電圧を検出する電圧検出手段と、
前記第１接続解除手段により前記第１バッテリと前記第１昇圧回路とが接続され且つ前記第２接続解除手段により前記第２バッテリと前記第２昇圧回路との接続が解除された状態で前記電圧検出手段により検出された電圧が所定電圧以上のときには前記第２昇圧回路に異常が生じていると判定する異常判定手段と、
を備える自動車。
請求項１記載の自動車であって、
前記第２昇圧回路は、前記駆動回路の正極側接続端子に正極側端子が接続された第１のスイッチング素子と、前記第１スイッチング素子の正極側端子と負極側端子とに逆方向に接続された第１のダイオードと、前記第１のスイッチング素子の負極側端子に正極側端子が接続されると共に前記駆動回路の負極側接続端子および前記第２接続解除手段を介して第２バッテリの負極が接続される第２のスイッチング素子と、前記第２スイッチング素子の正極側端子と負極側端子とに逆方向に接続された第２のダイオードと、前記第１のスイッチング素子の負極側端子および前記第２のスイッチング素子の正極側端子に一方の端子が接続されると共に前記第２接続解除手段を介して前記第２バッテリの正極が他方の端子に接続されるリアクトルと、を備える回路であり、
前記異常判定手段は、前記第２昇圧回路の異常として前記第１のスイッチング素子のオン固着による異常を判定する手段である、
自動車。
請求項１または２記載の自動車であって、
前記異常判定手段により前記第２昇圧回路に異常が生じていると判定されたときには、前記第１接続解除手段により前記第１バッテリと前記第１昇圧回路との接続を解除すると共にシステム停止する異常時制御手段、
を備える自動車。
請求項３記載の自動車であって、
前記異常時制御手段は、次回のシステム起動を禁止する手段である、
自動車。
請求項３記載の自動車であって、
前記異常時制御手段は、次回のシステム起動時には、退避走行として、前記第１接続解除手段による前記第１バッテリと前記第１昇圧回路との接続の許可および前記第１昇圧回路による昇圧の禁止を条件とする走行を許可する手段である、
自動車。
請求項１ないし５のいずれか１つの請求項に記載の自動車であって、
前記第２バッテリは、複数のバッテリであり、
前記第２接続解除手段は、前記複数のバッテリの各々と前記第２昇圧回路との接続および該接続の解除を行なう複数の接続解除手段である、
自動車。
請求項１ないし６のいずれか１つの請求項に記載の自動車であって、
内燃機関と、
動力を入出力可能な発電機と、
車軸に連結された駆動軸と前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸との３軸に３つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、
を備え、
前記電動機は、前記駆動軸に動力を入出力するよう取り付けられてなる、
自動車。
走行用の動力を入出力可能な電動機と、前記電動機を駆動するための駆動回路と、充放電可能な第１バッテリと、該第１バッテリからの電力を昇圧して前記駆動回路に供給する第１昇圧回路と、前記第１バッテリと前記第１昇圧回路との接続および該接続の解除を行なう第１接続解除手段と、充放電可能な第２バッテリと、前記第２バッテリからの電力を昇圧して前記駆動回路に供給する第２昇圧回路と、前記第２バッテリと前記第２昇圧回路との接続および該接続の解除を行なう第２接続解除手段と、を備える自動車における前記第２昇圧回路の異常を判定する異常判定方法であって、
前記第２昇圧回路の前記第２バッテリ側の電圧を検出する電圧検出手段と、
前記第１接続解除手段により前記第１バッテリと前記第１昇圧回路とが接続され且つ前記第２接続解除手段により前記第２バッテリと前記第２昇圧回路との接続が解除された状態で前記第２昇圧回路の前記第２バッテリ側の電圧が所定電圧以上のときには前記第２昇圧回路に異常が生じていると判定する、
異常判定方法。