JP2018064321A

JP2018064321A - 車両電源装置及び車両電源装置の制御方法

Info

Publication number: JP2018064321A
Application number: JP2016200079A
Authority: JP
Inventors: 正直島▲崎▼; Masanao Shimazaki
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2016-10-11
Filing date: 2016-10-11
Publication date: 2018-04-19

Abstract

【課題】電源装置内の複数の部品の異常有無をまとめて診断できる車両電源装置及び車両電源装置の制御方法を提供する。【解決手段】本発明に係る車両電源装置１０は、制御部１６と、第１電池１１及び第２電池１２と、第１電池１１と第２電池１２との間を第１電池１１側から順に直列に接続する第１スイッチング素子１３、第２スイッチング素子１４、及び保護素子１５と、を備え、制御部１６は、第１電池１１の正極端子における第１電圧と第２スイッチング素子１４の第１電池１１側の端子における第２電圧とに基づいて第１スイッチング素子１３の異常を判定し、第２電圧と第２スイッチング素子１４の第２電池１２側の端子における第３電圧とに基づいて第２スイッチング素子１４の異常を判定し、第３電圧と第２電池１２の正極端子における第４電圧とに基づいて保護素子１５の異常を判定する。【選択図】図１

Description

本発明は、車両に搭載される電源装置の部品の異常を診断する車両電源装置及び車両電源装置の制御方法に関する。

従来、車両用のバッテリ等の電源装置において、電気負荷が接続された主電源と副電源との間に配置されるスイッチの異常有無を診断する技術が提案されている（例えば、特許文献１）。

特開２０１５−００９７４２号公報

しかしながら、上記のような２電源システムを構成しているヒューズ又は他のスイッチなどの部品の診断は個別に行われ、それぞれの部品毎に診断を実施する必要があった。

上記のような問題点に鑑みてなされた本発明の目的は、電源装置内の複数の部品の異常有無をまとめて診断できる車両電源装置及び車両電源装置の制御方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の第１の観点に係る車両電源装置は、
制御部と、
第１電池及び第２電池と、
前記第１電池と前記第２電池との間を前記第１電池側から順に直列に接続する第１スイッチング素子、第２スイッチング素子、及び保護素子と、
を備え、
前記制御部は、
前記第１電池の正極端子における第１電圧と前記第２スイッチング素子の前記第１電池側の端子における第２電圧とに基づいて前記第１スイッチング素子の異常を判定し、
前記第２電圧と前記第２スイッチング素子の前記第２電池側の端子における第３電圧とに基づいて前記第２スイッチング素子の異常を判定し、
前記第３電圧と前記第２電池の正極端子における第４電圧とに基づいて前記保護素子の異常を判定する。

また、本発明の第２の観点に係る車両電源装置では、
前記制御部は、
前記第３電圧と前記第４電圧とが略同一である場合、前記保護素子は異常なしと判定し、
前記第３電圧と前記第４電圧とが略同一でない場合、前記保護素子は異常であると判定する。

また、本発明の第３の観点に係る車両電源装置では、
前記制御部は、前記第１スイッチング素子がオン状態に制御される場合において、
前記第１電圧と前記第２電圧とが略同一でない場合、前記第１スイッチング素子が異常であると判定する。

また、本発明の第４の観点に係る車両電源装置では、
前記制御部は、前記第１スイッチング素子がオフ状態に制御される場合において、
前記第１電圧と前記第２電圧とが略同一である場合、前記第１スイッチング素子が異常であると判定し、
前記第１電圧と前記第２電圧とが略同一でない場合、前記第１スイッチング素子が異常なしと判定する。

また、本発明の第５の観点に係る車両電源装置では、
前記制御部は、前記第２スイッチング素子がオン状態に制御される場合において、
前記第２電圧と前記第３電圧とが略同一でない場合、前記第２スイッチング素子が異常であると判定する。

また、本発明の第６の観点に係る車両電源装置では、
前記制御部は、前記第２スイッチング素子がオフ状態に制御される場合において、
前記第２電圧と前記第３電圧とが略同一である場合、前記第２スイッチング素子が異常であると判定し、
前記第２電圧と前記第３電圧とが略同一でない場合、前記第２スイッチング素子が異常なしと判定する。

上記課題を解決するために、本発明の第７の観点に係る車両電源装置の制御方法は、
第１電池及び第２電池と、前記第１電池と前記第２電池との間を前記第１電池側から順に直列に接続する第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子と、を備える回路系において、
前記第１電池の正極端子における第１電圧と前記第２スイッチング素子の前記第１電池側の端子における第２電圧とに基づいて前記第１スイッチング素子の異常を判定する第１ステップと、
前記第２電圧と前記第２スイッチング素子の前記第２電池側の端子における第３電圧とに基づいて前記第２スイッチング素子の異常を判定する第２ステップと、
を含む。

本発明の第１の観点に係る車両電源装置によれば、電源装置内の複数の部品の異常有無をまとめて診断できる。

また、本発明の第２の観点に係る車両電源装置によれば、電源装置内の保護素子が異常であるか否かを診断できる。

また、本発明の第３の観点に係る車両電源装置によれば、電源装置内のスイッチング素子がオン状態の制御下で異常であるか否かを診断できる。

また、本発明の第４の観点に係る車両電源装置によれば、電源装置内のスイッチング素子がオフ状態の制御下で異常であるか否かを診断できる。

また、本発明の第５の観点に係る車両電源装置によれば、電源装置内の他のスイッチング素子がオン状態の制御下で異常であるか否かを診断できる。

また、本発明の第６の観点に係る車両電源装置によれば、電源装置内の他のスイッチング素子がオフ状態の制御下で異常であるか否かを診断できる。

本発明の第７の観点に係る車両電源装置の制御方法によれば、電源装置内の複数の部品の異常有無をまとめて診断できる。

本発明の一実施形態に係る車両電源装置の概略を示すブロック図である。保護素子の異常を診断する場合のフローチャートである。第１スイッチング素子の異常を診断する場合のフローチャートである。第２スイッチング素子の異常を診断する場合のフローチャートである。

以下、添付図面を参照しながら本発明の一実施形態に係る車両電源装置及び車両電源装置の制御方法について説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る車両電源装置１０の概略を示すブロック図である。車両電源装置１０は、第１電池１１及び第２電池１２と、第１電池１１と第２電池１２との間を第１電池１１側から順に直列接続する第１スイッチング素子１３、第２スイッチング素子１４、及び保護素子１５と、制御部１６と、を有する。また、車両電源装置１０は、第２スイッチング素子１４の両端子の電圧を測定する測定部１７を有する。

第１電池１１は、例えば、鉛電池である。第１電池１１は、負荷２０と並列に接続される。第１電池１１の負極端子は、接地のために使用される。第１電池１１の正極端子は、第１スイッチング素子１３と直列に接続される。第１電池１１は、負荷２０に電力を供給する。

第２電池１２は、例えば、リチウムイオン電池又はニッケル水素電池等の二次電池である。第２電池１２は、負荷２０及び第１電池１１と並列に接続される。第２電池１２の負極端子は、接地のために使用される。第２電池１２の正極端子は、保護素子１５と直列に接続される。

第１スイッチング素子１３は、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（metal oxide semiconductor field effect transistor）である。第１スイッチング素子１３は、第１電池１１及び負荷２０と直列に接続される。第１スイッチング素子１３は、第１電池１１及び負荷２０を、車両電源装置１０における他の構成要素と並列に接続し又は切り離すスイッチとして機能する。

第２スイッチング素子１４は、例えば、機械式のリレーである。第２スイッチング素子１４は、第１スイッチング素子１３と直列に接続される。第２スイッチング素子１４は、第２電池１２を、車両電源装置１０外の各構成要素と並列に接続し又は切り離すスイッチとして機能する。

保護素子１５は、例えば、ヒューズである。保護素子１５は、第２スイッチング素子１４と第２電池１２との間で直列に接続される。保護素子１５は、過電流が生じた場合に溶断し、第２電池１２を保護する。

制御部１６は、車両電源装置１０全体の動作を制御する。制御部１６は、例えば車両のＥＣＵ（Electric Control Unit又はEngine Control Unit）により構成される。

制御部１６は、第１スイッチング素子１３及び第２スイッチング素子１４のオン又はオフをそれぞれ制御する。制御部１６は、第１スイッチング素子１３及び第２スイッチング素子１４の動作をそれぞれ制御して、第１電池１１及び第２電池１２による電力供給、並びに第１電池１１及び第２電池１２の充電を行なう。

制御部１６は、測定部１７によって測定された第２スイッチング素子１４の両端子の電圧に関する情報を測定部１７より受信する。また、制御部１６は、第１電池１１及び第２電池１２の正極端子の電圧を計測する。

制御部１６は、第１電池１１の正極端子における電圧Ｖ１（第１電圧）と第２スイッチング素子１４の第１電池１１側の端子における電圧Ｖ２（第２電圧）とに基づいて第１スイッチング素子１３の異常を判定する。制御部１６は、第２スイッチング素子１４の第２電池１２側の端子における電圧Ｖ３（第３電圧）と電圧Ｖ２とに基づいて、第２スイッチング素子１４の異常を判定する。制御部１６は、第２電池１２の正極端子における電圧Ｖ４（第４電圧）と電圧Ｖ３とに基づいて保護素子１５の異常を判定する。

測定部１７は、第２スイッチング素子１４の両端子の電圧を測定し、その情報を制御部１６に出力する。測定部１７は、制御部１６によってオン又はオフ制御され、各部品の異常診断が必要な時のみ動作する。これにより、測定部１７は、各部品の異常診断時に、暗電流が抑制された状態で、第２スイッチング素子１４の両端子の電圧を測定できる。

負荷２０は、例えば車両に備えられたオーディオ、エアコンディショナ、及びナビゲーションシステム等を含み、供給された電力を消費して動作する。負荷２０は、エンジン駆動の停止中に第２電池１２から電力供給を受けて動作し、エンジン駆動中に第１電池１１から電力供給を受けて動作する。

続いて、本発明の一実施形態に係る車両電源装置１０について、図２に示すフローチャートによりその動作を説明する。図２は、本発明の一実施形態に係る車両電源装置１０の動作を示すフローチャートである。図２（ａ）は、保護素子１５の異常を診断する場合のフローチャートである。図２（ｂ）及び（ｃ）は、第１スイッチング素子１３及び第２スイッチング素子１４の異常を診断する場合のフローチャートである。

初めに、図２（ａ）に基づいて、保護素子１５の異常を診断する場合の動作について説明する。

制御部１６は、第２スイッチング素子１４の第２電池１２側の端子における電圧に関する情報を測定部１７より受信する。すなわち、制御部１６は、電圧Ｖ３に関する情報を測定部１７より受信する（ステップＳ１０）。

次に、制御部１６は、第２電池１２の正極端子の電圧を計測する。すなわち、制御部１６は、電圧Ｖ４を計測する（ステップＳ１１）。

続いて、制御部１６は、保護素子１５の両端子の電圧に相当する電圧Ｖ３と電圧Ｖ４とが略同一であるか否かを判定する（ステップＳ１２）。略同一である場合、保護素子１５は溶断しておらず、制御部１６は、保護素子１５が異常なしと判定する（ステップＳ１３）。略同一でない場合、保護素子１５は溶断しており、制御部１６は、保護素子１５が異常であると判定する（ステップＳ１４）。

続いて、図２（ｂ）及び（ｃ）に基づいて、第１スイッチング素子１３及び第２スイッチング素子１４の異常を診断する場合の動作について説明する。

初めに、制御部１６は、第１スイッチング素子１３をオン状態に制御する（ステップＳ２０）。

次に、制御部１６は、第２スイッチング素子１４の第１電池１１側の端子における電圧に関する情報を測定部１７より受信する。すなわち、制御部１６は、電圧Ｖ２に関する情報を測定部１７より受信する（ステップＳ２１）。

次に、制御部１６は、第１電池１１の正極端子の電圧を計測する。すなわち、制御部１６は、電圧Ｖ１を計測する（ステップＳ２２）。

続いて、制御部１６は、第１スイッチング素子１３の両端子の電圧に相当する電圧Ｖ１と電圧Ｖ２とが略同一であるか否かを判定する（ステップＳ２３）。略同一である場合、第１スイッチング素子１３は、正常にオンになっており、制御部１６は、第１スイッチング素子１３がオン状態の制御で異常なしと判定する（ステップＳ２４）。略同一でない場合、第１スイッチング素子１３は、正常にオンになっておらず、制御部１６は、第１スイッチング素子１３が異常であると判定する（ステップＳ２５）。

続いて、制御部１６は、ステップＳ２４において第１スイッチング素子１３がオン状態の制御で異常なしと判定すると、第１スイッチング素子１３をオフ状態に制御する（ステップＳ３０）。

次に、制御部１６は、第２スイッチング素子１４の第１電池１１側の端子における電圧に関する情報を測定部１７より受信する。すなわち、制御部１６は、電圧Ｖ２に関する情報を測定部１７より受信する（ステップＳ３１）。

次に、制御部１６は、第１電池１１の正極端子の電圧を計測する。すなわち、制御部１６は、電圧Ｖ１を計測する（ステップＳ３２）。

続いて、制御部１６は、第１スイッチング素子１３の両端子の電圧に相当する電圧Ｖ１と電圧Ｖ２とが略同一であるか否かを判定する（ステップＳ３３）。略同一である場合、第１スイッチング素子１３は、正常にオフになっておらず、制御部１６は、第１スイッチング素子１３がオフ状態の制御で異常であると判定する（ステップＳ３４）。略同一でない場合、第１スイッチング素子１３は、正常にオフになっており、制御部１６は、第１スイッチング素子１３が異常なしと判定する（ステップＳ３５）。

その後、制御部１６は、ステップＳ３５において第１スイッチング素子１３がオン状態及びオフ状態の制御で共に異常なしと判定すると、第２スイッチング素子１４をオン状態に制御する（ステップＳ４０）。

次に、制御部１６は、第２スイッチング素子１４の両端子における電圧に関する情報を測定部１７より受信する。すなわち、制御部１６は、電圧Ｖ２及び電圧Ｖ３に関する情報を測定部１７より受信する（ステップＳ４１）。

続いて、制御部１６は、電圧Ｖ２と電圧Ｖ３とが略同一であるか否かを判定する（ステップＳ４２）。略同一である場合、第２スイッチング素子１４は、正常にオンになっており、制御部１６は、第２スイッチング素子１４がオン状態の制御で異常なしと判定する（ステップＳ４３）。略同一でない場合、第２スイッチング素子１４は、正常にオンになっておらず、制御部１６は、第２スイッチング素子１４が異常であると判定する（ステップＳ４４）。

続いて、制御部１６は、ステップＳ４３において第２スイッチング素子１４がオン状態の制御で異常なしと判定すると、第２スイッチング素子１４をオフ状態に制御する（ステップＳ５０）。

次に、制御部１６は、第２スイッチング素子１４の両端子における電圧に関する情報を測定部１７より受信する。すなわち、制御部１６は、電圧Ｖ２及び電圧Ｖ３に関する情報を測定部１７より受信する（ステップＳ５１）。

続いて、制御部１６は、電圧Ｖ２と電圧Ｖ３とが略同一であるか否かを判定する（ステップＳ５２）。略同一である場合、第２スイッチング素子１４は、正常にオフになっておらず、制御部１６は、第２スイッチング素子１４がオフ状態の制御で異常であると判定する（ステップＳ５３）。略同一でない場合、第２スイッチング素子１４は、正常にオフになっており、制御部１６は、第２スイッチング素子１４が異常なしと判定する（ステップＳ５４）。

なお、測定部１７は、第２スイッチング素子１４の判定時に、第１スイッチング素子１３の状態が正常であるという前提のもとでないと、電圧Ｖ２を正確に測定することができない。従って、上述のとおり、制御部１６は、第１スイッチング素子１３の判定を行った後に、第２スイッチング素子１４の判定を行うのが好適である。

以上のような本発明の一実施形態に係る車両電源装置１０によれば、電源装置内の複数の部品の異常有無をまとめて診断できる。すなわち、車両電源装置１０は、制御部１６を含むＢＭＳ（Battery Management System）で計測している電圧Ｖ１及び電圧Ｖ４に加えて、第２スイッチング素子１４の両端子における電圧Ｖ２及び電圧Ｖ３を新たに計測することで、各部品の異常有無をまとめて診断できる。

より具体的には、車両電源装置１０は、電圧Ｖ３と電圧Ｖ４とを比較することで、保護素子１５が異常であるか否かを診断できる。

また、車両電源装置１０は、電圧Ｖ１と電圧Ｖ２とを比較することで、第１スイッチング素子１３がオン状態又はオフ状態の制御下で異常であるか否かを診断できる。

また、車両電源装置１０は、電圧Ｖ２と電圧Ｖ３とを比較することで、第２スイッチング素子１４がオン状態又はオフ状態の制御下で異常であるか否かを診断できる。

本発明は、その精神又はその本質的な特徴から離れることなく、上述した実施形態以外の他の所定の形態で実現できることは当業者にとって明白である。従って、先の記述は例示的なものであり、これに限定されるものではない。発明の範囲は、先の記述によってではなく、付加した請求項によって定義される。あらゆる変更のうちその均等の範囲内にあるいくつかの変更は、その中に包含されるものとする。

１０車両電源装置
１１第１電池
１２第２電池
１３第１スイッチング素子
１４第２スイッチング素子
１５保護素子
１６制御部
１７測定部
２０負荷
Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４電圧

Claims

制御部と、
第１電池及び第２電池と、
前記第１電池と前記第２電池との間を前記第１電池側から順に直列に接続する第１スイッチング素子、第２スイッチング素子、及び保護素子と、
を備え、
前記制御部は、
前記第１電池の正極端子における第１電圧と前記第２スイッチング素子の前記第１電池側の端子における第２電圧とに基づいて前記第１スイッチング素子の異常を判定し、
前記第２電圧と前記第２スイッチング素子の前記第２電池側の端子における第３電圧とに基づいて前記第２スイッチング素子の異常を判定し、
前記第３電圧と前記第２電池の正極端子における第４電圧とに基づいて前記保護素子の異常を判定する、
車両電源装置。
前記制御部は、
前記第３電圧と前記第４電圧とが略同一である場合、前記保護素子は異常なしと判定し、
前記第３電圧と前記第４電圧とが略同一でない場合、前記保護素子は異常であると判定する、
請求項１に記載の車両電源装置。
前記制御部は、前記第１スイッチング素子がオン状態に制御される場合において、
前記第１電圧と前記第２電圧とが略同一でない場合、前記第１スイッチング素子が異常であると判定する、
請求項１又は２に記載の車両電源装置。
前記制御部は、前記第１スイッチング素子がオフ状態に制御される場合において、
前記第１電圧と前記第２電圧とが略同一である場合、前記第１スイッチング素子が異常であると判定し、
前記第１電圧と前記第２電圧とが略同一でない場合、前記第１スイッチング素子が異常なしと判定する、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の車両電源装置。
前記制御部は、前記第２スイッチング素子がオン状態に制御される場合において、
前記第２電圧と前記第３電圧とが略同一でない場合、前記第２スイッチング素子が異常であると判定する、
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の車両電源装置。
前記制御部は、前記第２スイッチング素子がオフ状態に制御される場合において、
前記第２電圧と前記第３電圧とが略同一である場合、前記第２スイッチング素子が異常であると判定し、
前記第２電圧と前記第３電圧とが略同一でない場合、前記第２スイッチング素子が異常なしと判定する、
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の車両電源装置。
第１電池及び第２電池と、前記第１電池と前記第２電池との間を前記第１電池側から順に直列に接続する第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子と、を備える回路系において、
前記第１電池の正極端子における第１電圧と前記第２スイッチング素子の前記第１電池側の端子における第２電圧とに基づいて前記第１スイッチング素子の異常を判定する第１ステップと、
前記第２電圧と前記第２スイッチング素子の前記第２電池側の端子における第３電圧とに基づいて前記第２スイッチング素子の異常を判定する第２ステップと、
を含む、
車両電源装置の制御方法。