JP2013055838A - 車両用電動補機装置 - Google Patents

Abstract

【課題】外部機器に耐電圧を越えた電圧を供給しない車両用電動補機装置を提供する。
【解決手段】車両のバッテリ１９で駆動される電動補機３を制御し、バッテリ電圧を外部機器の稼動電圧に合わせて供給可能な車両用電動補機装置２５の制御装置２０に、昇圧回路２２とバッテリ１９との間に設けられたスイッチ６の異常を判定する第１の判定手段３１と、昇圧回路２２の中の特定のスイッチング素子１７の異常を判定する第２の判定手段３２の少なくとも一方と、バッテリ電圧出力禁止手段３３とを設け、制御装置２０は、外部にバッテリ１９から電圧を供給する場合に、第１の判定手段３１と第２の判定手段３２の何れか一方が異常を判定した場合には、バッテリ電圧出力禁止手段３３を動作させるようにした車両用電動補機装置である。
【選択図】図１

Description

本発明は車両用電動補機装置に関するものであり、車両に搭載された蓄電装置であるバッテリに外部から充電可能であると共に、バッテリから外部の機器に電源を供給可能な車両用電動補機装置に関する。

従来、車両は蓄電装置としてのバッテリを備えている。そして、このバッテリに外部から与えられる電力を利用して充電を行う充電器を備えている車両が特許文献１に開示されている。また、特許文献１に記載の車両では、充電器の回路の一部を、バッテリによって駆動される電動補機であるエアコン用の電動コンプレッサのモータ駆動用電源と共用することにより、部品数を低減したり、重量増加を抑制する構成が備えられている。

特許文献１に開示の構成では、ハードウエア構成を一部変更することにより、搭載されたバッテリから外部への任意の電源供給を行うことも可能であり、この場合には、車両の電源装置を用いてバッテリ電圧から任意の交流電圧を生成して出力を行うことになる。バッテリから車両の電源装置を使用して外部の機器への電源供給を行う場合は、家庭用の１００Ｖの電気機器をバッテリに接続して使用すること等が考えられる。

特開２００７−１９５３３６号公報

充電器の回路の一部をエアコン用の電動コンプレッサのモータ駆動回路と共用した特許文献１に記載の回路では、車両の重量を抑制することを目的としている。
一方、特許文献１に開示の回路（ハードウエア構成）を一部変更することにより、充電だけでなく、外部機器への任意の電源供給が可能となる。
しかしながら、特許文献１に記載のハードウエア構成において、車両から外部の機器に対して電圧を供給する場合、回路の一部分が故障している状態で、車両の電源装置によって生成された電圧をそのまま外部に出力してしまうと、外部に接続された電気機器の耐圧（定格電圧）を越えた電圧を出力する可能性があり、この場合には、接続先の電気機器のほぼ全てを破損させてしまう課題がある。

この課題に対して、一般的な対策として、外部への電圧の出力箇所の手前で電圧確認する回路や装置を取り付け、目的としている電圧が出力されているかどうかを確認してから電圧を外部に供給する方法が考えられる。しかしながらこの対策では、回路や装置が余分に必要となるために、充電器がコストアップしたり、車内における部品の設置スペースの追加が必要となってしまい、得策ではない。

本発明は、上記課題に鑑み、車両用電動コンプレッサのモータ駆動回路と車両用充電器の回路を共用した構成の車両用電動補機装置において、車両から外部機器に電圧を供給する前に、電動補機装置に既存の回路にて電動コンプレッサを動作状態、或いは非動作状態にした状態で所定の回路部品の良否を判定することにより、外部への電圧供給時に出力電圧が過大になる可能性があるかどうかを判定し、過大になる場合は電圧の外部への出力を禁止することができるようにすることを目的とするものである。

上記課題を解決するために、請求項１の発明は、バッテリ（１９）に駆動される電動補機（３）を制御する車両用電動補機装置（２５）であって、外部へのコネクタ（１０）、前記コネクタ（１０）に外部電源（１）が接続された時に前記バッテリ（１９）を充電する充電回路（２１）、昇圧回路（２２）、前記電動補機（３）の駆動回路（２３）、前記電動補機（３）と前記駆動回路（２３）との間に設けられた第１のスイッチ（４，５）、前記昇圧回路（２２）と前記バッテリ（１９）との間に設けられた第２のスイッチ（６）及びこれらの制御装置（２０）を備える車両用電動補機装置（２５）において、 前記制御装置（２０）に、前記第２のスイッチ（６）の異常を判定する第１の判定手段（３１）と、前記昇圧回路（２２）の中の特定のスイッチング素子（１７）の異常を判定する第２の判定手段（３２）の少なくとも一方と、バッテリ電圧出力禁止手段（３３）とを設け、前記制御装置（２０）は、前記コネクタ（１０）を通じて外部に前記バッテリ（１９）から電圧を供給する場合に、前記第１の判定手段（３１）と前記第２の判定手段（３２）の何れか一方が異常を判定した場合には、前記バッテリ電圧出力禁止手段（３３）を動作させることを特徴とする車両用電動補機装置である。

これにより、車両用電動補機装置から外部の電気機器に電圧を供給する場合に、外部の電気機器の耐圧を超える電圧を供給することがなくなり、外部の電気機器の過電圧による破損を防止することができる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記第１の判定手段（３１）は、前記第１のスイッチ（４，５）をオンした状態で前記第２のスイッチ（６）をオフして前記電動補機（３）を非駆動状態にし、この状態で前記電動補機（３）が動作した時に、前記第２のスイッチ（６）を異常と判定することを特徴とする車両用電動補機装置である。

これにより、過電圧供給に関与する第２のスイッチの異常を容易に検出することができる。

請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、前記第２の判定手段（３２）は、前記第１のスイッチ（４，５）をオンした状態で前記第２のスイッチ（６）をオンして前記電動補機（３）を駆動状態にし、この状態で前記電動補機（３）が正常動作しない時に、前記特定のスイッチング素子（１７）を異常と判定することを特徴とする車両用電動補機装置である。

これにより、昇圧回路の中の過電圧供給に関与する特定のスイッチング素子の異常を容易に検出することができる。

請求項４の発明は、請求項１の発明において、前記第１の判定手段（３１）は、前記第１のスイッチ（４，５）をオンした状態で前記第２のスイッチ（６）をオフにし、この状態で前記特定のスイッチング素子（１７）を流れる電流が所定の電流値を越える時に、前記第２のスイッチ（６）を異常と判定することを特徴とする車両用電動補機装置である。

これにより、過電圧供給に関与する第２のスイッチの異常を容易に検出することができる。

請求項５の発明は、請求項１又は３の発明において、第２の判定手段（３２）は、前記第１のスイッチ（４，５）をオンした状態で前記第２のスイッチ（６）をオンにし、この状態で前記特定のスイッチング素子（１７）を流れる電流が指示値と一致しない時に、前記特定のスイッチング素子（１７）を異常と判定することを特徴とする車両用電動補機装置である。

これにより、昇圧回路の中の過電圧供給に関与する特定のスイッチング素子の異常を容易に検出することができる。

請求項６の発明は、請求項２又は４の発明において、前記第１の判定手段（３１）は、前記コネクタ（１０）を通じて外部に供給する電圧値が、前記バッテリ（１９）の電圧よりも低い場合にのみ動作することを特徴とする車両用電動補機装置である。

これにより、車両用電動補機装置から外部に電圧を供給する場合に、供給する電圧がバッテリ高い場合は第１の判定手段は動作しないので、判定処理回数が減る。

請求項７の発明は、請求項３又は５の発明において、前記第２の判定手段（３２）は、前記コネクタ（１０）を通じて外部に供給する電圧値が、前記バッテリ（１９）の電圧よりも高い場合にのみ動作することを特徴とする車両用電動補機装置である。

これにより、車両用電動補機装置から外部に電圧を供給する場合に、供給する電圧がバッテリ低い場合は第２の判定手段は動作しないので、判定処理回数が減る。

請求項８の発明は、請求項１から６の何れか１項に記載の発明において、前記電動補機（３）が三相交流モータであり、前記駆動回路（２３）が前記電動補機（３）の、Ｕ相上アーム駆動信号、Ｕ相下アーム駆動信号、Ｖ相上アーム駆動信号、Ｖ相下アーム駆動信号、Ｗ相上アーム駆動信号、及びＷ相下アーム駆動信号を出力するように構成されており、前記昇圧回路（２２）は前記駆動回路（２３）と共用部分を備えており、前記特定のスイッチング素子（１７）は前記Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の下アーム駆動信号を生成する素子であることを特徴とする車両用電動補機装置である。

これにより、昇圧回路と駆動回路を構成する回路部品数が減り、コストを低減することができる。

請求項９の発明は、請求項７に記載の発明において、前記特定のスイッチング素子１７はｎｐｎ型トランジスタ又はＭＯＳＦＥＴであることを特徴とする車両用電動補機装置である。

これにより、スイッチング素子として、ｎｐｎ型トランジスタとＭＯＳＦＥＴの何れも使用することができる。

なお、上記に付した符号は、後述する実施形態に記載の具体的実施態様との対応関係を示す一例である。

本発明の車両用電動補機装置の一実施例の構成を示す回路構成図である。 （ａ）は図１の回路図において外部電源からバッテリに充電が行われる時のリレーの動作を説明する部分回路構成図、（ｂ）は図１の回路図において外部機器にバッテリの電圧を供給する時のリレーの動作を説明する部分回路構成図である。 図１の回路図において電動コンプレッサのモータがバッテリによって駆動される時のリレーの動作を説明する部分回路構成図である。 図１に示した第１の判定手段がリレーの異常を検出する手順及びバッテリ電圧出力禁止手段の動作の一実施例を示すフローチャートである。 図１に示した第２の判定手段がスイッチング素子の異常を検出する手順及びバッテリ電圧出力禁止手段の動作の一実施例を示すフローチャートである。 図１に示した第１の判定手段がリレーの異常を検出する手順、及びバッテリ電圧出力禁止手段の動作の別の実施例を示すフローチャートである。 図１に示した第２の判定手段がスイッチング素子の異常を検出する手順及びバッテリ電圧出力禁止手段の動作の別の実施例を示すフローチャートである。 図１に示した第１の判定手段及び第２の判定手段が、外部への供給電圧とバッテリ電圧の大小に応じてリレー或いはスイッチング素子の何れかの異常を検出する手順、及びバッテリ電圧出力禁止手段の動作の更に別の実施例を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。各実施態様については、同一構成の部分には、同一の符号を付してその説明を省略又は簡略化する。

図１は、本発明の車両用電動補機装置２５の一実施例の構成を示す回路構成図である。この実施例の車両用電動補機装置２５は、バッテリ１９を電源として電動補機、例えば電動コンプレッサ用モータ３を駆動することができる電動補機の駆動回路２３を備えている。また、車両用電動補機装置２５は電源フィルタ２を介してコネクタ１０に接続しており、このコネクタ１０には交流の外部電源１や、コネクタ１０を通じてバッテリ１９から供給される電圧で動作する外部機器を接続することができる。

更に、車両用電動補機装置２５には、充電回路２１と昇圧回路２２が備えられている。充電回路２１は、コネクタ１０に外部電源１が接続された時にバッテリ１９を充電する。また、昇圧回路２２は充電時に電圧を昇圧したり、コネクタ１０に電気機器が接続されて車両用電動補機装置２５から外部機器に電圧を供給する時に電圧を昇圧したり降圧したりする。充電回路２１と昇圧回路２２及び電動補機の駆動回路２３は、それぞれ独立した回路ではなく、回路部品を共用しており、これらの回路は全て制御装置２０によって動作制御される。充電回路２１と昇圧回路２２及び電動補機の駆動回路２３の構成及び動作については後に詳述する。

これらに加えて、車両用電動補機装置２５内には、電動コンプレッサ用モータ３を電動補機の駆動回路２３に接続したり切り離したりするスイッチであるリレー４，５があり、昇圧回路２２の内部には、スイッチング素子以外に電動補機の駆動回路２３をバッテリ１９に接続したり切り離したりするスイッチであるリレー６，７とリアクトル８、並びにコンデンサ９がある。

まず、駆動回路２３について説明する。電動コンプレッサ用モータ３は三相交流モータであり、ロータを回転させるためのＵ相、Ｖ相及びＷ相の３相のコイルを備えている。駆動回路２３からはモータ３の、Ｕ相上アーム駆動信号、Ｕ相下アーム駆動信号、Ｖ相上アーム駆動信号、Ｖ相下アーム駆動信号、Ｗ相上アーム駆動信号、及びＷ相下アーム駆動信号が出力される。このため、駆動回路２３には、バッテリ１９の正極に接続する電源ラインＰＬと接地ラインＥＬとの間に、Ｕ相の上下アーム駆動信号を生成するために直列接続されたスイッチング素子１１，１５、Ｖ相の上下アーム駆動信号を生成するために直列接続されたスイッチング素子１２，１６、及びＷ相の上下アーム駆動信号を生成するために直列接続されたスイッチング素子１３，１７が並列に接続されている。電動コンプレッサ用モータ３の駆動回路については公知であるのでこれ以上の説明を省略する。

スイッチング素子１１，１５の接続点はリレー５を介してモータ３のＵ相のコイルに接続され、スイッチング素子１２，１６の接続点はモータ３のＶ相のコイルに接続され、スイッチング素子１３，１７の接続点はリレー４を介してモータ３のＷ相のコイルに接続されている。また、スイッチング素子１１，１５の接続点と、スイッチング素子１２，１６の接続点は、電源フィルタ２を介してコネクタ１０に接続されている。電源フィルタ２は車両用電動補機装置２５に内蔵させることも可能である。駆動回路２３は、電動コンプレッサ用モータ３を駆動する三相インバータ回路として機能する。

充電回路２１は、前述の駆動回路２３の回路を共用するものであり、スイッチング素子１１，１５と、スイッチング素子１２，１６とから構成される。充電回路２１は、コネクタ１０に外部電源１が接続された時に、スイッチング素子１１，１２，１５，１６の保護ダイオードを用いた整流回路となる。また、充電回路２１は、コネクタ１０に外部機器が接続されて外部への電圧を供給する時には、スイッチング素子１１，１２，１５，１６を用いて電源周波数毎（電圧が６０Ｈｚならば６０Ｈｚ）のオンオフ動作を行う。

昇圧回路２２は、この実施例では、駆動回路２３のＷ相のスイッチング素子１３，１７を共用すると共に、電源ラインＰＬと接地ラインＥＬとの間に、直列接続されてスイッチング素子１３，１７に並列なスイッチング素子１４，１８とコンデンサ９を備える。また、スイッチング素子１３，１７とスイッチング素子１４，１８の間の電源ラインＰＬにはリレー６が設けられており、スイッチング素子１３，１７の接続点とスイッチング素子１４，１８の接続点とを結ぶラインＬにはリレー７とリアクトル８が直列接続されて設けられている。

なお、この実施例では昇圧回路２２が駆動回路２３のＷ相用のスイッチング素子１３，１７を共用しているが、共用するスイッチング素子はＵ相用又はＶ相用でも良く、Ｗ相用に限定されるものではない。Ｕ相用のスイッチング素子を共用する場合は、スイッチング素子１１，１５が昇圧回路２２の一部となり、Ｖ相用のスイッチング素子を共用する場合は、スイッチング素子１２，１６が昇圧回路２２の一部となる。

昇圧回路２２は、コネクタ１０に外部電源１が接続された充電時には昇圧回路又は降圧回路として機能する。また、コネクタ１０に外部機器が接続されて外部への電圧を供給する時には、バッテリ１９の電圧と外部に供給する供給電圧に応じて、バッテリ１９の電圧を昇圧または降圧しながら交流電圧を生成する。

スイッチング素子１１〜１８は、図１に示した実施例ではｎｐｎ型トランジスタとしてあるが、例えばＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）を用いることができる。また、ｎｐｎ型トランジスタに代えて、パワーＭＯＳＦＥＴ（金属酸化物半導体電界効果トランジスタ）等の電力スイッチング素子を使用することができる。スイッチング素子１１〜１８とリレー４〜７のオンオフ制御は全て制御装置２０によって行われる。

次に、以上のように構成された実施例の車両用電動補機装置２５の、充電時、外部への電圧供給時、及び電動コンプレッサ用モータの駆動時について、回路の動作を図２（ａ）、（ｂ）及び図３を用いてそれぞれ詳細に説明する。なお、図２（ａ）、（ｂ）及び図３において、制御装置２０の図示は省略してある。

（１）充電時
外部電源１からバッテリ１９に充電される場合の回路を図２（ａ）に示す。充電時はリレー４，５，６がオフされる。電源フィルタ２でノイズ除去された交流電圧は、充電回路２１においてスイッチング素子１１，１２，１５，１６の保護用ダイオードによって整流される。そして、整流された電圧と、バッテリ１９に蓄積される電圧との関係に応じて、昇圧回路２２において昇圧または降圧が行われる。整流された電圧がバッテリ１９の電圧よりも高い場合は降圧が必要になるため、スイッチング素子１３をスイッチング動作させて降圧制御が行われる。このとき、スイッチング素子１７，１８はオフ状態であり、スイッチング素子１４はオン又はオフ状態となる。逆に、整流された電圧がバッテリ１９の電圧よりも低い場合は昇圧が必要になるため、スイッチング素子１８をスイッチング動作させて昇圧制御が行われる。このとき、スイッチング素子１４，１７はオフ状態であり、スイッチング素子１３はオン状態となる。

（２）外部への電圧供給時
コネクタ１０に接続された外部機器２６にバッテリ１９から電圧を供給する場合の回路を図２（ｂ）に示す。電圧供給時のリレーの状態は充電時と同じであり、リレー４，５，６がオフされ、リレー７がオンされる。外部に供給する電圧がバッテリ１９の電圧よりも低い場合は降圧が必要になるため、昇圧回路２２においてスイッチング素子１７，１８がオフ状態にされ、スイッチング素子１３はオン又はオフ状態とされる。そして、スイッチング素子１４をスイッチング動作させて降圧制御が行われる。逆に、外部に供給する電圧がバッテリ１９の電圧よりも高い場合は昇圧が必要になるため、昇圧回路２２においてスイッチング素子１３，１８がオフ状態にされ、スイッチング素子１４はオン状態とされる。そして、スイッチング素子１７をスイッチング動作させて昇圧制御が行われ、任意の交流電圧が生成される。

（３）電動コンプレッサ用モータの駆動時
電動コンプレッサ用モータ３を駆動させる場合の回路を図３に示す。電動コンプレッサ用モータ３を駆動させる場合は、コネクタ１０には何も接続されていないことが条件となり、リレー４，５，６がオンされ、リレー７がオフされる。この場合には、バッテリ１９から供給される電圧を用いて、駆動回路２３で三相交流が生成されて電動コンプレッサ用モータ３に出力される。即ち、駆動回路２３ではスイッチング素子１１，１２，１３，１５，１６，１７が駆動装置２０からの信号によってスイッチング動作を行い、モータ３の、Ｕ相上アーム駆動信号、Ｕ相下アーム駆動信号、Ｖ相上アーム駆動信号、Ｖ相下アーム駆動信号、Ｗ相上アーム駆動信号、及びＷ相下アーム駆動信号が生成されてモータ３に出力される。スイッチング素子１４，１８はオフ状態である。

ところが、外部への電圧供給時に、特定の回路部品が故障していた場合、コネクタ１０に接続された外部機器の耐電圧を越えた電圧を車両用電動補機装置２５から供給する可能性がある。例えば、外部機器の耐電圧が１００Ｖであり、バッテリ１９の電圧が直流３５０Ｖであった場合、昇圧回路２２で降圧した後に外部機器に電圧を供給する必要があるが、例えば、リレー６が接点溶着によってオフ状態にならない状態で外部機器に電圧供給を行った場合、バッテリ１９の直流３５０Ｖが外部機器に供給されてしまう。すると、外部機器は交流１００Ｖが耐電圧であるために、過大な電圧が印加されることになり、機器が破損してしまうことになる。

この対策として、外部への電圧供給ラインに電圧の検知機能を追加し、所定の電圧が出力できるかどうかを確認した後に電圧を出力する方法が考えられるが、この対策では追加部品によるコストアップや車両内部での追加部品の設置スペースが必要になるという問題点があった。

この問題点に対して本発明者は、外部への電圧供給時に、過大電圧を出力する可能性があるのは、（ａ）昇圧回路２２のリレー６がオフ状態にならない場合と、（ｂ）昇圧回路２２のスイッチング素子１７が動作不良である場合であることを見出した。即ち、（ａ）の場合は、リレー６をオフする制御を行ったとしてもリレー６が接点溶着等でオフされない場合であり、この状態でスイッチング素子１１，１２をオンすると車両バッテリ１９の電圧がそのまま外部に出力されてしまう場合である。このため、車両バッテリ１９の電圧が外部機器の定格電圧より高い場合、外部機器が破損する可能性がある。また、（ｂ）の場合は、車両バッテリ１９の電圧が出力目標電圧よりも低い場合にスイッチング素子１７のスイッチング動作で昇圧が行われるが、スイッチング素子１７にオン幅が長くなる動作不具合がある場合は、昇圧した電圧が目標電圧以上の過大電圧となり、スイッチング素子１１，１２をオンすると過大電圧が外部に出力されて外部機器が破損する可能性がある。

一方、（ａ）、（ｂ）以外については、外部への電圧の供給時に回路部品に不具合が生じていても、その場合は出力電圧の周波数が異常になったり、過小電圧が出力されることになり、コネクタに接続された外部機器は正常動作はできないものの、破損する可能性は低いことが分かった。

そこで、本発明では、外部への電圧供給時に、（ａ）、（ｂ）の２つの場合についてだけ、電圧を外部供給する前に確認を行い、リレー６の不良、或いはスイッチング素子１７が動作不良があった場合は、外部への電源供給を禁止するようにしている。このため、本発明の図１に示す実施例では、制御装置２０に、リレー６の異常を判定する第１の判定手段３１、スイッチング素子１７の異常を判定する第２の判定手段３２、及び第１の判定手段３１或いは第２の判定手段３２の何れかが異常を判定した場合にバッテリ電圧が外部に出力されないように動作するバッテリ電圧出力禁止手段３３を設けている。なお、制御装置２０の内部には第１の判定手段３１、第２の判定手段３２、及びバッテリ電圧出力禁止手段３３を実現するための中央制御装置（ＣＰＵ）、記憶装置（ＲＯＭ，ＲＡＭ）、内部バス等があるが、コンピュータを用いた制御装置の構成は公知であるので、ここでは図示を省略している。

ここで、第１の判定手段３１がリレー６の異常を検出する動作とバッテリ電圧出力禁止手段３３の動作の一例の手順を図４に示すフローチャートを用いて説明する。図４に示す手順は、バッテリ１９から外部機器への電圧供給が行われる毎に、図１に示した制御装置２０によって実行される。

バッテリ１９から外部機器への電圧供給が行われる場合は、まず、ステップ４０１において、リレー４，５がオン、リレー６，７がオフされる。そして、続くステップ４０２において、リレー６がオフの状態で電動コンプレッサ用モータ３（図には電動コンプレッサと記載）を特定回転数（任意の回転数）で回転させるように、制御装置２０が駆動回路２３を制御する。リレー６が接点溶着等を起こしておらず、リレー６が正常にオフされていれば、バッテリ１９の電圧が駆動回路２３に供給されていない状態となるため、制御装置２０が駆動回路２３を用いた駆動を行っても電動コンプレッサ用モータ３は動作しないはずである。

電動コンプレッサ用モータ３は、通常、回転数かモータ電流の何れか、またはその両方が制御装置２０で検知される。このため、例えば、電動コンプレッサ用モータ３の回転数か電流が“０”に近い値、或いは所定値以下の値を示せば、制御装置２０は、リレー６が正常に動作していると判定することができる。逆に、リレー６が異常でオフされていなければ、バッテリ１９から駆動回路２３に電圧が供給されるため、電動コンプレッサ用モータ３は、制御装置２０が駆動回路２３を用いた駆動を行うと所定の回転数で回転してしまう。したがって、リレー６のオフ状態で電動コンプレッサ用モータ３が所定回転数で回転していることが制御装置２０によって検出されれば、制御装置２０はリレー６は異常である可能性が高いと判定することができる。

そこで、ステップ４０３において、制御装置２０の第１の判定手段３１が電動コンプレッサ用モータ３が動作していないかどうかを判定する。電動コンプレッサ用モータ３が動作していないと判定した場合（ＹＥＳ）はステップ４０４に進み、リレー６が正常と判定し、続くステップ４０５において、制御装置２０のバッテリ電圧出力禁止手段３３が外部への電圧供給を許可してこのルーチンを終了する。よって、この場合は、バッテリ１９から車両用電動補機装置２５を通じて外部機器への電圧供給が行われる。

一方、ステップ４０３において、制御装置２０の第１の判定手段３１が電動コンプレッサ用モータ３が動作していると判定した場合（ＮＯ）はステップ４０６に進み、リレー６が異常と判定し、続くステップ４０７において、制御装置２０のバッテリ電圧出力禁止手段３３が外部への電圧供給を禁止してこのルーチンを終了する。よって、この場合は、バッテリ１９から車両用電動補機装置２５を通じて外部機器への電圧供給は行われず、リレー６の異常による車両用電動補機装置２５からの過電圧印加による外部機器の破損が防止される。

図５は、図１に示した第２の判定手段３２がスイッチング素子１７の異常を検出する動作とバッテリ電圧出力禁止手段３３の動作の一例を示すフローチャートである。図５に示す手順は、バッテリ１９から外部機器への電圧供給が行われる毎に、図１に示した制御装置２０によって実行される。

バッテリ１９から外部機器への電圧供給が行われる場合は、ステップ５０１において、リレー４，５、６がオン、リレー７がオフされる。そして、続くステップ５０２において、電動コンプレッサ用モータ３（図には電動コンプレッサと記載）を特定回転数（任意の回転数）で回転させるように、制御装置２０が駆動回路２３を制御する。

この状態ではリレー６がオンされているのでバッテリ１９の電圧が駆動回路２３に供給されている状態となるため、制御装置２０が駆動回路２３を用いた駆動を行うと電動コンプレッサ用モータ３は所定の回転数で動作するはずである。このため、例えば、電動コンプレッサ用モータ３の回転数が、指示値と同様であることが検知できれば、制御装置２０は、スイッチング素子１７が正常に動作していると判定することができる。逆に、スイッチング素子１７にオン幅の異常等の異常があれば、電動コンプレッサ用モータ３の回転数が安定しない、或いは電流値が異常となる等の異常状態が検出される。このため、制御装置２０が駆動回路２３を用いた駆動を行った場合に、電動コンプレッサ用モータ３の回転数或いは電流値が指示値と一致しないことが検出されれば、スイッチング素子１７は異常である可能性が高いと判定することができる。

そこで、ステップ５０３において、制御装置２０の第２の判定手段３２が電動コンプレッサ用モータ３が正常動作しているかどうかを判定する。電動コンプレッサ用モータ３が正常動作していると判定した場合（ＹＥＳ）はステップ５０４に進み、スイッチング素子１７が正常と判定し、続くステップ５０５において、制御装置２０のバッテリ電圧出力禁止手段３３が外部への電圧供給を許可してこのルーチンを終了する。よって、この場合は、バッテリ１９から車両用電動補機装置２５を通じて外部機器への電圧供給が行われる。

一方、ステップ５０３において、制御装置２０の第２の判定手段３２が電動コンプレッサ用モータ３が正常動作していないと判定した場合（ＮＯ）はステップ５０６に進み、スイッチング素子１７が異常と判定し、続くステップ５０７において、制御装置２０のバッテリ電圧出力禁止手段３３が外部への電圧供給を禁止してこのルーチンを終了する。よって、この場合は、バッテリ１９から車両用電動補機装置２５を通じた外部機器への電圧供給は行われず、スイッチング素子１７の異常による車両用電動補機装置２５からの過電圧印加による外部機器の破損が防止される。

以上説明したように、本発明の車両用電動補機装置２５では、バッテリ１９から外部機器への電圧供給が行われる場合は、制御装置２０によってリレー６とスイッチング素子１７の正常／異常が判定され、リレー６とスイッチング素子１７の何れか一方でも異常である場合は、車両用電動補機装置２５から外部機器への電圧の印加が禁止される。この結果、バッテリ１９から外部機器への電圧供給が行われる場合に、過電圧印加による外部機器の破損が防止される。

以上説明した実施例では、バッテリ１９から外部機器への電圧供給が行われる場合に、リレー６とスイッチング素子１７の正常／異常を検出するために、電動コンプレッサ用モータ３を動作させていた。一方、この方法では、電動コンプレッサ用モータ３の動作により空調機が動作してしまうので、車両の車室内が冷却されてしまい、車両のユーザーが空調機の動作を気にする懸念があった。

そこで、本発明の別の実施例では、図１に破線で示すように、スイッチング素子７を用いた電動コンプレッサ用モータ３のＷ相用の相電流を検出する電流センサ２４を設けている。スイッチング素子１７を流れる電流を検出する手段としては、シャント抵抗でも構わないが、充電時に発熱、電圧供給時には昇圧回路２２に影響を与えることから、電流センサ２４であることが好ましい。また、前述のように、電流センサを設ける相は、Ｗ相に限定されるものではなく、Ｕ相、Ｖ相でも良く、Ｕ〜Ｗ相の何れか１つの相を駆動するスイッチング素子を流れる電流を検出すれば良い。なお、スイッチング素子を流れる電流を検出することは周知であり、既に電流検出手段が取り付けられている駆動回路２３もあることから、電流センサを取り付けることで、回路が大型化することはない。

本発明の別の実施例では、電流センサ２４でスイッチング素子１７を流れる電流を検出できるようにしたことにより、Ｗ相のロック電流を検出して、リレー６の異常、或いはスイッチング素子１７の異常を検出することができる。ロック電流を検出するロック動作であれば、空調機を動作させることなく、短時間でリレー７とスイッチング素子１７の正常／異常を確認することができる。以下に図６、図７を用いてこの手順を説明する。

図６は、図１に示した第１の判定手段３１がリレー６の異常を検出する手順、及びバッテリ電圧出力禁止手段３３の動作の別の実施例を示すフローチャートである。図６に示す手順は、バッテリ１９から外部機器への電圧供給が行われる毎に、図１に示した制御装置２０によって実行される。

バッテリ１９から外部機器への電圧供給が行われる場合は、まず、ステップ６０１において、リレー４，５がオンし、リレー６，７がオフされる。そして、続くステップ６０２において、リレー６をオフしている状態で、スイッチング素子１７を用いて特定相に電動コンプレッサ用モータ３をロックする。例えば、スイッチング素子１１，１２の何れか、又は両方をオン状態として、スイッチング素子１７をスイッチング動作させる。リレー６が接点溶着等を起こしておらず、リレー６が正常にオフされていれば、バッテリ１９の電圧が駆動回路２３に供給されていない状態となるため、制御装置２０がスイッチング素子１７をスイッチング動作させても、電流センサ２４で検出されるモータ電流値は“０”になるはずである。

そこで、ステップ６０３において、制御装置２０の第１の判定手段３１がロック電流が所定以下かどうかを判定する。ロック電流が所定以下であると判定した場合（ＹＥＳ）はステップ６０４に進み、リレー６が正常と判定し、続くステップ６０５において、制御装置２０のバッテリ電圧出力禁止手段３３が外部への電圧供給を許可してこのルーチンを終了する。よって、この場合は、バッテリ１９から車両用電動補機装置２５を通じて外部機器への電圧供給が行われる。

一方、ステップ６０３において、制御装置２０の第１の判定手段３１がロック電流が所定を超えていると判定した場合（ＮＯ）はステップ６０６に進み、リレー６が異常と判定し、続くステップ６０７において、制御装置２０のバッテリ電圧出力禁止手段３３が外部への電圧供給を禁止してこのルーチンを終了する。よって、この場合は、バッテリ１９から車両用電動補機装置２５を通じて外部機器への電圧供給は行われず、リレー６の異常による車両用電動補機装置２５からの過電圧印加による外部機器の破損が防止される。

図７は、図１に示した第２の判定手段３２がスイッチング素子１７の異常を検出する動作とバッテリ電圧出力禁止手段３３の動作の一例を示すフローチャートである。図７に示す手順は、バッテリ１９から外部機器への電圧供給が行われる毎に、図１に示した制御装置２０によって実行される。

バッテリ１９から外部機器への電圧供給が行われる場合は、ステップ７０１において、リレー４，５、６がオン、リレー７がオフされる。そして、続くステップ７０２において、リレー６がオンの状態で、スイッチング素子１７を用いて特定相に電動コンプレッサ用モータ３をロックする。例えば、スイッチング素子１１，１２の何れか、又は両方をオン状態として、スイッチング素子１７をスイッチング動作させる。スイッチング素子１７が正常動作をする場合は、バッテリ１９の電圧が駆動回路２３に供給されている状態であるため、制御装置２０がスイッチング素子１７をスイッチング動作させると、電流センサ２４で所定のモータ電流値が検出されるはずである。

そこで、ステップ７０３において、制御装置２０の第２の判定手段３２がロック電流の制御装置２０による指示値と検出値が一致しているかどうかを判定する。ロック電流の指示値と検出値が一致していると判定した場合（ＹＥＳ）はステップ７０４に進み、スイッチング素子１７が正常と判定し、続くステップ７０５において、制御装置２０のバッテリ電圧出力禁止手段３３が外部への電圧供給を許可してこのルーチンを終了する。よって、この場合は、バッテリ１９から車両用電動補機装置２５を通じて外部機器への電圧供給が行われる。

一方、ステップ７０３において、制御装置２０の第２の判定手段３２がロック電流の制御装置２０による指示値と検出値が一致していないと判定した場合（ＮＯ）はステップ７０６に進み、スイッチング素子１７が異常と判定する。続くステップ７０７においては、制御装置２０のバッテリ電圧出力禁止手段３３が外部への電圧供給を禁止してこのルーチンを終了する。よって、この場合は、バッテリ１９から車両用電動補機装置２５を通じて外部機器への電圧供給は行われず、スイッチング素子１７の異常による車両用電動補機装置２５から外部機器への過電圧印加による外部機器の破損が防止される。

以上説明したように、本発明の別の実施例の車両用電動補機装置２５では、バッテリ１９から外部機器への電圧供給が行われる場合に、制御装置２０によってリレー６とスイッチング素子１７の正常／異常がごく短時間で判定され、リレー６とスイッチング素子１７の何れか一方でも異常である場合は、車両用電動補機装置２５から外部機器への電圧の印加が禁止される。この結果、バッテリ１９から外部機器への電圧供給が行われる場合に、過電圧印加による外部機器の破損が防止される。そして、本発明の別の実施例によれば、ごく短時間でリレー６とスイッチング素子１７の正常／異常が判定されるので、電動コンプレッサ用モータ３を動作させることなく、即ち、車両空調を動作させることなくリレー６とスイッチング素子１７の正常／異常を判定可能である。

以上説明した２つの実施例では、バッテリ１９から外部機器への電圧供給が行われる場合に、リレー６とスイッチング素子１７の正常／異常を順不動で検出していた。一方、バッテリ１９から外部機器への電圧供給が行われる場合、バッテリ１９の電圧と外部に供給する電圧の大きさが予め分かっている場合は、リレー６とスイッチング素子１７のどちらか一方の正常／異常を確認すれば良い。

例えば、出力電圧に対してバッテリ１９の電圧が高い場合は、リレー６が正常にオフしなければ外部に過大な電圧を供給することになる。このとき、昇圧回路２２を用いた昇圧は行われないので、スイッチング素子１７の正常／異常判定は必ずしも行う必要がない。逆に、出力電圧に対してバッテリ１９の電圧が低い場合は、リレー６が正常にオフしていなくても外部に過大な電圧を供給する虞が無く、リレー６の動作は確認する必要がない。このときは、昇圧回路２２を用いた昇圧が必要であるので、スイッチング素子１７の正常／異常判定が必要となる。

このため、本発明の更に別の実施例では、バッテリ１９から外部機器への電圧供給が行われる場合に、出力電圧とバッテリ１９の電圧を比較し、バッテリ１９の電圧の方が出力電圧より高ければリレー６の正常／異常判定のみを行い、バッテリ１９の電圧の方が出力電圧より低ければスイッチング素子１７の正常／異常判定のみを行う。以下に図８を用いてこの手順を説明する。

図８は、図１に示した第１の判定手段３１及び第２の判定手段３２が、外部への供給電圧とバッテリ１９の電圧の大小に応じてリレー６或いはスイッチング素子１７の何れかの異常を検出する手順、及びバッテリ電圧出力禁止手段３３の動作の更に別の実施例を示すフローチャートである。図８に示す手順は、バッテリ１９から外部機器への電圧供給が行われる毎に、図１に示した制御装置２０によって実行される。なお、バッテリ１９の電圧は、車両におけるその他の制御にも必要であるので、制御装置２０によって検出されているものとする。また、外部への供給電圧（出力電圧）は、車両システムによって決まっているか、或いは数種類の中から選択できるようになっているものとする。

バッテリ１９から外部機器への電圧供給が行われる場合は、ステップ８０１において、制御装置２０によって外部への出力電圧値が読み込まれる。そして、続くステップ８０２において、外部に出力する出力電圧値が車両バッテリ１９の電圧よりも所定値以上高いかどうかが判定される。

そして、制御装置２０は出力電圧値が車両バッテリ１９の電圧よりも所定値以上高くない場合（ＮＯ）、即ち、出力電圧値よりバッテリ電圧値の方が高い場合は、ステップ８０３においてリレー６の正常／異常の判定を行う。リレー６の正常／異常の判定は、前述のステップ４０１〜ステップ４０７の処理、又はステップ６０１〜ステップ６０７の処理を行うことによって行うことができる。

一方、制御装置２０は出力電圧値が車両バッテリ１９の電圧よりも所定値以上高い場合（ＹＥＳ）、即ち、出力電圧値よりバッテリ電圧値の方が低い場合は、ステップ８０４においてスイッチング素子１７の正常／異常の判定を行う。スイッチング素子１７の正常／異常の判定は、前述のステップ５０１〜ステップ５０７の処理、又はステップ７０１〜ステップ７０７の処理を行うことによって行うことができる。

以上説明した本発明の更に別の実施例によれば、外部の機器への電圧供給を行う場合、システムの条件によって、正常／異常の判定が必要な部品だけ判定を行えば良いので、過大電圧の外部への供給防止に要する時間を短縮することができる。

１ 外部電源（交流）
２ 電源フィルタ
３ 電動補機（電動コンプレッサ）用モータ
４〜７ リレー
８ リアクトル
９ コンデンサ
１０ コネクタ
１１〜１８ スイッチング素子
１９ バッテリ
２０ 制御装置
２１ 充電回路
２２ 昇圧回路
２３ 電動補機の駆動回路
２４ 電流センサ
２５ 車両用電動補機装置
２６ 外部機器
ＰＬ 電源ライン
ＥＬ 接地ライン

Claims (9)

1. バッテリ（１９）に駆動される電動補機（３）を制御する車両用電動補機装置（２５）であって、外部へのコネクタ（１０）、前記コネクタ（１０）に外部電源（１）が接続された時に前記バッテリ（１９）を充電する充電回路（２１）、昇圧回路（２２）、前記電動補機（３）の駆動回路（２３）、前記電動補機（３）と前記駆動回路（２３）との間に設けられた第１のスイッチ（４，５）、前記昇圧回路（２２）と前記バッテリ（１９）との間に設けられた第２のスイッチ（６）及びこれらの制御装置（２０）を備える車両用電動補機装置（２５）において、
   前記制御装置（２０）に、前記第２のスイッチ（６）の異常を判定する第１の判定手段（３１）と、前記昇圧回路（２２）の中の特定のスイッチング素子（１７）の異常を判定する第２の判定手段（３２）の少なくとも一方と、バッテリ電圧出力禁止手段（３３）とを設け、
   前記制御装置（２０）は、前記コネクタ（１０）を通じて外部に前記バッテリ（１９）から電圧を供給する場合に、前記第１の判定手段（３１）と前記第２の判定手段（３２）の何れか一方が異常を判定した場合には、前記バッテリ電圧出力禁止手段（３３）を動作させることを特徴とする車両用電動補機装置。
2. 前記第１の判定手段（３１）は、前記第１のスイッチ（４，５）をオンした状態で前記第２のスイッチ（６）をオフして前記電動補機（３）を非駆動状態にし、この状態で前記電動補機（３）が動作した時に、前記第２のスイッチ（６）を異常と判定することを特徴とする請求項１に記載の車両用電動補機装置。
3. 前記第２の判定手段（３２）は、前記第１のスイッチ（４，５）をオンした状態で前記第２のスイッチ（６）をオンして前記電動補機（３）を駆動状態にし、この状態で前記電動補機（３）が正常動作しない時に、前記特定のスイッチング素子（１７）を異常と判定することを特徴とする請求項１または２に記載の車両用電動補機装置。
4. 前記第１の判定手段（３１）は、前記第１のスイッチ（４，５）をオンした状態で前記第２のスイッチ（６）をオフにし、この状態で前記特定のスイッチング素子（１７）を流れる電流が所定の電流値を越える時に、前記第２のスイッチ（６）を異常と判定することを特徴とする請求項１に記載の車両用電動補機装置。
5. 第２の判定手段（３２）は、前記第１のスイッチ（４，５）をオンした状態で前記第２のスイッチ（６）をオンにし、この状態で前記特定のスイッチング素子（１７）を流れる電流が指示値と一致しない時に、前記特定のスイッチング素子（１７）を異常と判定することを特徴とする請求項１または３に記載の車両用電動補機装置。
6. 前記第１の判定手段（３１）は、前記コネクタ（１０）を通じて外部に供給する電圧値が、前記バッテリ（１９）の電圧よりも低い場合にのみ動作することを特徴とする請求項２又は４に記載の車両用電動補機装置。
7. 前記第２の判定手段（３２）は、前記コネクタ（１０）を通じて外部に供給する電圧値が、前記バッテリ（１９）の電圧よりも高い場合にのみ動作することを特徴とする請求項３又は５に記載の車両用電動補機装置。
8. 前記電動補機（３）が三相交流モータであり、前記駆動回路（２３）が前記電動補機（３）の、Ｕ相上アーム駆動信号、Ｕ相下アーム駆動信号、Ｖ相上アーム駆動信号、Ｖ相下アーム駆動信号、Ｗ相上アーム駆動信号、及びＷ相下アーム駆動信号を出力するように構成されており、前記昇圧回路（２２）は前記駆動回路（２３）と共用部分を備えており、前記特定のスイッチング素子（１７）は前記Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の下アーム駆動信号を生成するスイッチング素子であることを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載の車両用電動補機装置。
9. 前記特定のスイッチング素子（１７）はｎｐｎ型トランジスタ又はＭＯＳＦＥＴであることを特徴とする請求項８に記載の車両用電動補機装置。

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